散度改变装置制造方法及图纸

一种用于可变调节地改变电磁射线束(5)的散度改变装置(1)，具有：用于提供射线束(5)的射线源(10)；具有光学系统(15)和射线偏转装置(30)的基本远心布置(31)，该光学系统具有第一焦点(16)、第一系统区域(17)和第二系统区域(18)，射线偏转装置(30)被布置在第一焦点(16)上或临近第一焦点，且其这样地被布置和设置，使得射线束(5)从射线源(10)汇聚到射线偏转装置(30)上，其中，主射线(6)在第一焦点(16)上或临近第一焦点(16)地汇集到射线偏转装置(30)上，且射线偏转装置可将来自射线源(10)的射线束(5)以不同的入射角引导至光学系统(15)的第一系统区域(17)，其中，被光学系统(15)的第一系统区域(17)成像的射线束(5)借助于射线折转装置(34)被偏转到光学系统(15)的第二系统区域(18)，其中，射线束(5)被光学系统(15)的第二系统区域(18)成像成，使得射线束(5)再次汇集到射线偏转装置(30)上，且以恒定的位置离开散度改变装置(1)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】散度改变装置本专利技术涉及一种散度改变装置，特别涉及具有基本远心光学布置的散度改变装置，用于可变调节地改变电磁射线束的发散角。
技术介绍
改变诸如激光的电磁射线的散度在多个领域中是必要的，例如对于材料加工或显微术。例如改变射线的散度可能是必要的，从而通过改变散度而移动电磁射线的焦点。例如，对于激光材料加工可能必要的是，利用可快速改变的焦距将激光射线的工作焦点聚焦到待加工的工件上，从而实现最佳的加工效率，因为通常激光射线借助于多个可控制的且可移动的镜高速地被引导到工件上。在此，由于工件的尺寸导致激光源与工件之间的不同距离，因此可能必要的是，快速地聚焦激光射线，从而实现将激光射线的能量有效且精确地传递到工件上。因此期望一种用于改变电磁射线的散度的散度改变装置。
技术实现思路
对此，本专利技术提出一种用于可变调节地改变电磁射线束的散度的散度改变装置，该电磁射线束通过主射线表示，且任选地具有这样的主射线以及多个副射线，该散度改变装置具有：射线源，用于提供至少具有多个副射线的射线束；具有光学系统和射线偏转装置的基本远心布置，该光学系统具有第一焦点、第一系统区域和第二系统区域，射线偏转装置被布置在第一焦点上或临近第一焦点，且其这样地被布置和设置，使得射线束从射线源汇集到射线偏转装置上，其中，主射线在第一焦点上或临近第一焦点地汇集到射线偏转装置上，且射线偏转装置可将来自射线源的射线束以不同的入射角引导至光学系统的第一系统区域，其中，光学系统这样地构建，即，射线束被第一系统区域成像(abbilden)，使得被引导至第一系统区域的射线束的主射线从第一系统区域被偏转到基本独立于入射角的方向上，且使得射线束的多个副射线以相比于在成像之前另外的以及取决于入射角的发散角相对于主射线被成像；以及射线折转装置，其被构建成，使得其将被光学系统的第一系统区域成像的射线束偏转到光学系统的第二系统区域，其中，射线束被光学系统的第二系统区域成像成，使得射线束再次汇集到射线偏转装置上，其中，主射线在第一焦点上或临近第一焦点地再次汇集到射线偏转装置上，且其中，多个副射线再次汇集到射线偏转装置上，其中，再次汇集的射线束被射线偏转装置偏转成，使得其主射线是基本位置固定的，且非共线地和/或空间地与射线束的主射线分开，该射线束从射线源汇集到射线偏转装置上。此外，本专利技术提供一种散度改变布置，具有至少或正好两个如前所述的散度改变装置，其中，该至少或正好两个散度改变装置被布置成，使得其形成上游散度改变装置和在其下游的散度改变装置，具有共同的射线路径，其中，射线束形成下游散度改变装置的射线源，所述射线束的主射线被上游散度改变装置成像成位置固定的。此外，本专利技术提供一种射线位置和散度改变装置，具有：如上所述的散度改变装置和/或散度改变布置、2D扫描系统以及控制装置，其中，散度改变装置和/或散度改变布置与2D扫描系统形成共同的射线路径，其中只要分别提供，则散度改变装置和散度改变布置被布置在射线路径中在2D扫描系统之前，其中，2D扫描系统被设置成，将从散度改变装置或散度改变布置中射出的且汇集到2D扫描系统上的射线束的传播方向设置到两个相互独立的空间维度中，且其中，控制装置被设置成，传播方向借助于2D扫描系统且散度改变借助于散度改变装置和/或散度改变布置以指定的及可选择的方式根据控制信息设置。附图描述图1从两个视角示意性地示出根据本专利技术的散度改变装置，具有光学系统，其被构建成折射系统。图2示意性地示出根据本专利技术的散度改变装置，具有光学系统，其被构建成反射系统。图3以透视图示意性地示出根据本专利技术的散度改变装置，具有光学系统，其被构建成反射系统。图4示意性地示出根据本专利技术的散度改变装置，此外其中集成了射线扩张功能。图5示意性地示出根据本专利技术的另一实施例的散度改变装置。图6示意性地示出散度改变布置，具有两个根据本专利技术的散度改变装置。图7示意性的示出散度改变装置，具有根据本专利技术的回反射装置，其可被提供给散度改变装置的各实施方式。图8示意性地根据本专利技术的散度改变装置或散度改变布置的示意图以及回反射装置。具体实施方式本专利技术结合附图提供用于改变电磁射线束5的散度的散度改变装置1。散度改变装置1具有射线源10，用于产生电磁射线束5。射线源10可被设置成，提供或产生电磁射线束5(下文中也简称为“射线束”)，其可具有任意的偏振，例如线偏振、圆偏振或椭圆偏振。射线源10可设置成，提供具有任意波长的射线束5。射线源10可以例如是激光射线源10、用于可见光的射线源10或用于紫外或红外射线的射线源10。射线源10可以是脉冲激光射线源10，其产生多个脉冲的、即时间上中断的射线束5，或射线源10可以是激光射线源10，其产生连续的射线束5。射线源10可以是高效能射线源，其产生可适用于材料加工(例如，熔化或汽化诸如钢的金属)的射线。由射线源10产生的射线束5可具有多个(例如大量)射线(例如单射线)，且可具有任意的横截面，例如圆形、椭圆形、或多角形的横截面。射线束5可具有散度。散度可表示成射线束的射线相互汇合或相互远离的角度。射线源10例如可以是激光射线源10，具有超过2mW的功率(例如具有激光功率级2之上的激光功率级)，具有超过500mW的功率，具有超过10W和/或具有直至20kW的功率。激光射线源10可以例如是脉冲辐射，具有小于1μs的脉冲持续时间，以及具有高于100nJ或高于1mJ的脉冲能量和/或具有低于几个焦耳的脉冲能量(例如低于5J)。激光射线源10例如也可以产生脉冲辐射，其具有小于大致10ps的脉冲持续时间，且具有大致1至10nJ的脉冲能量，例如当根据本专利技术的装置用于加工或用于与生物组织相互作用(例如，实施眼睛上的手术等)时。在该点上，射线源10也可以是(例如虚拟的)入射光瞳，通过其为散度改变装置1提供射线束5，也就是说，射线源10不必是物理的、实体的射线源10。在该情况下，通过射线源10提供射线束5，其对应于由上述“物理的”射线源10所产生的射线束5。在该点上，平行的射线束5可具有零散度，发散的射线束具有正值的散度，且收敛的射线束具有负值。相应地，射线束5可以是平行的(即，例如射线束5的射线基本相互平行的延伸)、发散的(即，例如射线基本相互远离)、或收敛的(即，例如射线基本相互收拢)，例如当其离开射线源10时。在下文中对散度改变装置1功能方面的描述中，射线束5通过主射线6以及多个副射线以数学方式表示，如在光学系统中常见的，主射线基本上在射线束5的中间延伸，且表示射线束5的传播方向，副射线在射线束中可围绕主射线6周围布置，且其方向相对于主射线6可取决于位置在射线束5内被倾斜，由此表示射线束5的散度。射线束5可具有多个副射线和这样的主射线6，或主射线可在射线束5中不存在，例如被隐藏(例如，借助于隔板)，或不通过射线源10提供。在该情况下，主射线6可以是虚拟的主射线6，其基本上可描述/表示射线束5的传播方向。然而，针对功能描述的该术语不限制射线束5的可能特性，因此例如由不同的几何形状、波长和偏振的多个部分束构成的射线束5的组合是可能的。同样地，根据本专利技术下述射线束5是可能的，即，其强度分布在横截面上是不均匀的或不对称的，或其强度分布在主射线6的区域中具有最小值或最大值。当在下文中，相对于射线或射线束使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于可变调节地改变电磁射线束(5)的散度的散度改变装置(1)，该电磁射线束通过主射线(6)表示，且任选地具有这样的主射线以及多个副射线，该散度改变装置具有：射线源(10)，用于提供至少具有多个副射线的射线束(5)；具有光学系统(15)和射线偏转装置(30)的基本远心布置(31)，该光学系统具有第一焦点(16)、第一系统区域(17)和第二系统区域(18)，射线偏转装置(30)被布置在第一焦点(16)上或临近第一焦点，且其这样地被布置和设置，使得射线束(5)从射线源(10)汇集到射线偏转装置(30)上，其中，主射线(6)在第一焦点(16)上或临近第一焦点(16)地汇集到射线偏转装置(30)上，且射线偏转装置可将来自射线源(10)的射线束(5)以不同的入射角引导至光学系统(15)的第一系统区域(17)，其中，光学系统(15)这样地构建，即，射线束(5)被第一系统区域(17)成像，使得被引导至第一系统区域(17)的射线束(5)的主射线(6)从第一系统区域(17)被偏转到基本独立于入射角的方向上，且使得射线束(5)的多个副射线以相比于在成像之前另外的以及取决于入射角的发散角相对于主射线(6)被成像；和射线折转装置(34)，其被构建成，使得其将被光学系统(15)的第一系统区域(17)成像的射线束(5)偏转到光学系统(15)的第二系统区域(18)，其中，射线束(5)被光学系统(15)的第二系统区域(18)成像成，使得射线束(5)再次汇集到射线偏转装置(30)上，其中，主射线(6)在第一焦点(16)上或临近第一焦点(16)地再次汇集到射线偏转装置(30)上，且其中，多个副射线再次汇集到射线偏转装置(30)上，其中，再次汇集的射线束(5)被射线偏转装置(30)偏转成，使得其主射线(6)是基本位置固定的，且非共线地和/或空间地与射线束(5)的主射线(6)分开，该射线束从射线源(10)汇集到射线偏转装置(30)上。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.19 DE 102012111098.01.一种用于可变调节地改变电磁射线束的散度的散度改变装置，该电磁射线束通过主射线表示，且任选地具有这样的主射线以及多个副射线，该散度改变装置具有：射线源，用于提供至少具有多个副射线的射线束；具有光学系统和射线偏转装置的基本远心布置，该光学系统具有第一焦点、第一系统区域和第二系统区域，射线偏转装置被布置在第一焦点上或临近第一焦点，且其这样地被布置和设置，使得射线束从射线源汇集到射线偏转装置上，其中，主射线在第一焦点上或临近第一焦点地汇集到射线偏转装置上，且射线偏转装置可将来自射线源的射线束以不同的入射角引导至光学系统的第一系统区域，其中，光学系统这样地构建，即，射线束被第一系统区域成像，使得被引导至第一系统区域的射线束的主射线从第一系统区域被偏转到基本独立于入射角的方向上，且使得射线束的多个副射线以相比于在成像之前另外的以及取决于入射角的发散角相对于主射线被成像；和射线折转装置，其被构建成，使得其将被光学系统的第一系统区域成像的射线束偏转到光学系统的第二系统区域，其中，射线束被光学系统的第二系统区域成像成，使得射线束再次汇集到射线偏转装置上，其中，主射线在第一焦点上或临近第一焦点地再次汇集到射线偏转装置上，且其中，多个副射线再次汇集到射线偏转装置上，其中，再次汇集的射线束被射线偏转装置偏转成，使得其主射线是基本位置固定的，且非共线地和/或空间地与射线束的主射线分开，该射线束从射线源汇集到射线偏转装置上。2.根据权利要求1所述的散度改变装置，其中，由第一系统区域成像的射线束的多个副射线相对于主射线以比成像前更小的发散角被成像。3.根据权利要求1所述的散度改变装置，其中，光学系统被构建成透射的折射系统。4.根据权利要求1所述的散度改变装置，其中，光学系统被构建成反射系统。5.根据权利要求1所述的散度改变装置，其中，第一系统区域具有第一系统区域焦点，且第二系统区域具有第二系统区域焦点，且其中，第一系统区域和第二系统区域被布置成在空间上相互分开的，其中，第一系统区域焦点和第二系统区域焦点基本在空间上重叠，且共同形成光学系统的第一焦点。6.根据权利要求1所述的散度改变装置，其中，第一系统区域和第二系统区域在光学系统的集成构建的情况下相互集成地形成。7.根据权利要求4所述的散度改变装置，其中，反射系统的第一系统区域被构建成第一抛物面形的反射面，且反射系统的第二系统区域被构建成第二抛物面形的反射面。8.根据权利要求1所述的散度改变装置，其中，射线偏转装置具有带有第一镜面的可旋转的镜子，其中，射线束借助于第一镜面可被引导至第一系统区域，且其中，射线束被第二系统区域再次成像到第一镜面上。9.根据权利要求1所述的散度改变装置，其中，第一系统区域和第二系统区域被设置和布置成，使得第一焦点被布置在第一系统区域与第二系统区域之间，其中，射线偏转装置具有带有第一镜面和第二镜面的可旋转的双镜，其中，第一镜面以及第二镜面被布置在第一焦点上或邻近其附近，其中，射线束借助于第一镜面可被引导至第一系统区域，其中，射线束被第二系统区域成像到第二镜面上，且其中，第一镜面的面法线在第一焦点上或邻近其附近具有下述分量，其基本上相反于第二镜面的面法线在第一焦点或邻近其附近的位置上的分量。10.根据权利要求1所述的散度改变装置，其中，射线路径通过射线束限定，该射线束在射线偏转装置、光学系统的第一系统区域、射线折转装置、光学系统的第二系统区域且再次在射线偏转装置上延伸，其中，提供散度改变装置具有带有圆柱成像特性的至少两个光学元件，其在射线路径中相互分开地被布置，其中，射线束借助于该至少两个光学元件被成像，其中，光学元件被设置和布置成，使得射线束的圆柱成像通过光学元件被该至...

【专利技术属性】
技术研发人员：马提亚斯·拉贝，艾伦斯特·威廉·伯克勒尔，
申请(专利权)人：施肯拉公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE