[发明专利]扫描镜、扫描装置和照射装置

说明书

本发明涉及一种用于使激光射束偏转的扫描镜(9a)，包括：基体(12)以及用于反射激光射束的镜面(15)。基体(12)具有三维结构化的背侧(14)并由玻璃、尤其石英玻璃或由玻璃陶瓷、尤其微晶玻璃构成。本发明也涉及一种具有至少一个这种扫描镜(9a)的扫描装置以及一种具有这种扫描装置的照射装置。

技术领域

本发明涉及一种用于使激光射束偏转的扫描镜，其包括：基体以及用于反射激光射束的镜面。本发明也涉及一种对应的扫描装置，其具有至少一个、优选两个扫描镜，以及涉及一种具有这种扫描装置的照射装置。

背景技术

用于激光材料加工的加工光具在工业应用中由于材料去除而承受强污染。强污染尤其在强烈地形成飞溅物的加工过程中出现。具有小的偏转幅值的确定的扫描几何形状(例如圆)被高动态性地扫描，该扫描几何形状使得熔池在激光焊接期间变得平静并从而使形成的飞溅物显著减少。

为了产生这种扫描几何形状所需的是，使激光射束高动态性偏转，这典型地借助呈扫描装置的一个或多个扫描镜的形式的光学元件进行。为了该目的，扫描镜典型地借助伺服驱动器、例如电流计-驱动器围绕对应的旋转轴线枢转。为了实现扫描镜的尽可能大的动态性，需要的是：使对应的扫描镜快速地运动并且尤其快速地加速。这种加速带来大的力，该力作用到扫描镜上并且会导致扫描镜的变形。

因此，扫描镜一方面应具有围绕其旋转轴线的尽可能小的惯性矩，以便能够使该扫描镜尽可能快地运动并且加速，并且另一方面应构造得尽可能刚性，以便保证共振频率处于扫描频率的工作范围之外，从而避免在运动期间发生变形。轻量化形式的扫描镜典型地由碳化硅、硅或铍制造，但这些材料不适合于高激光功率。

在DE 10 2016 114 064 A1中提出，由两个零部件制成扫描镜，即由具有空腔的多孔材料制成的载体结构和与之连接的镜板，该镜板在背离载体结构的一侧上具有镜面。多孔材料与相应的实心材料相比可以具有减小的密度、例如最大约25％。

由基体和板状反射光学元件构成的扫描镜由DE 10 2013 001 417 A1已知。板状的反射光学元件可以由硅、光学玻璃、蓝宝石、ULE玻璃或微晶玻璃构成并且在基体的表面上材料锁合地并且面式地借助钎焊与基体连接。基体可例如由金属、陶瓷、复合材料或纤维增强材料制成。

在EP 1 094 343 B1中描述了一种扫描镜，该扫描镜具有带着边缘和背侧的反射面，其中，在背侧上布置有保持件载体，该保持件载体从保持件延伸，通过该保持件可将扫描镜安装在马达轴上。保持件载体具有多个肋，这些肋从保持件载体延伸到光学面的边缘上，以提高扫描镜的刚性。具有肋的一对扫描镜也由美国发明专利D 642,265 S已知。

发明内容

本发明的任务在于提供一种扫描镜，该扫描镜使得能实现高扫描动态性并且可以在高激光功率的情况下使用，提供一种扫描装置以及一种具有至少一个这种扫描镜的照射装置。

该任务通过开头提到的类型的扫描镜解决，在该扫描镜中，基体具有三维结构化的背侧并由玻璃或由玻璃陶瓷构成。与典型地用于制造扫描镜的碳化硅、硅或铍不同，(光学)玻璃或者说玻璃陶瓷能够更容易地设有涂层，使得这些材料即使在高激光功率的情况下也可以使用。与上面引用的DE 10 2013 001 417 A1不同，这些材料不用于制造与基体连接的板状光学元件，而是它们自身构成基体。所述玻璃典型地涉及氧化玻璃、一般涉及硅化玻璃。玻璃陶瓷的玻璃相也典型地涉及硅化玻璃。硅化玻璃可掺杂以杂质原子、例如Ti原子，以便获得具有尽可能小的热膨胀系数的材料。