DE102009016385A1

DE102009016385A1 - Device for processing a workpiece using laser beams comprises a moving reflector with an adjustable pivoting angle so that the laser beams are deflected into an aperture of an F-theta objective

Info

Publication number: DE102009016385A1
Application number: DE102009016385A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Phys. Boenke; Gennadij Dr.-Ing. Kusnezow
Original assignee: LPKF Laser and Electronics AG
Current assignee: LPKF Laser and Electronics AG
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2009-08-27

Abstract

Device for processing a workpiece using laser beams (3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 14) comprises a moving reflector (10) with an adjustable pivoting angle so that the laser beams are deflected into an aperture (15) of an F-theta objective (11) at different deflection angles determined by the uniform pivoting angle based on a different number of reflections on the reflector.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels mehrerer insbesondere paralleler Laserstrahlen, wobei die Vorrichtung mit zumindest einer Fokussieroptik zum Fokussieren jedes Laserstrahls in eine insbesondere gemeinsame Fokussierebene und mit mehreren Reflektoren zur Ablenkung der Laserstrahlen ausgestattet ist.The The invention relates to a device for processing a workpiece by means of several in particular parallel laser beams, wherein the Device with at least one focusing optics for focusing each Laser beam in a particular common focusing plane and equipped with several reflectors for deflecting the laser beams is.

Eine solche Vorrichtung dient in der Praxis der zeitgleichen Bearbeitung des Werkstücks mittels der Laserstrahlen.A Such device is used in practice of simultaneous processing of the workpiece by means of the laser beams.

Bei einer einfachen Bauform wird ein Strahlteiler eingesetzt, dem im Strahlengang zumindest eines Laserstrahls ein Reflektor nachgeordnet ist, um so einen parallelen Strahlengang zu erzeugen. Mittels einer Fokussieroptik wird jeder Laserstrahl in eine gemeinsame Fokussierebene auf das Werkstück fokussiert. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise durch die US 61 03 990 A bekannt. Weiterhin sind Vorrichtungen mit einem Strahlteiler auch in der EP 06 24 424 A1 sowie in der US 69 27 109 B1 beschrieben.In a simple design, a beam splitter is used, in the beam path of at least one laser beam downstream of a reflector, so as to produce a parallel beam path. By means of focusing optics, each laser beam is focused in a common focusing plane on the workpiece. Such a device is for example by the US 61 03 990 A known. Furthermore, devices with a beam splitter in the EP 06 24 424 A1 as well as in the US 69 27 109 B1 described.

Als aufwendig erweist sich in der Praxis die gewünschte, insbesondere stufenlose Einstellbarkeit des Abstands der Fokuspunkte. Hierzu kann der Reflektor gegenüber dem Strahlengang des anderen Laserstrahls verfahrbar ausgeführt sein, um so den gewünschten Abstand zu erzeugen.When consuming proves in practice the desired, in particular stepless adjustment of the distance of the focus points. For this the reflector can be opposite to the beam path of the other laser beam be designed to be movable, so the desired Create distance.

Die JP 59 218292 A offenbart bereits eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Strahlteiler zur Erzeugung von zumindest zwei im Wesentlichen parallelen Teilstrahlen und einer Fokussieroptik zum Fokussieren jedes Teilstrahls in eine gemeinsame Fokus sierebene. Im Strahlengang der beiden Teilstrahlen ist jeweils ein Reflektor zur Umlenkung des jeweiligen Teilstrahls in eine gemeinsame Ebene parallel zu der Fokussierebene in Richtung auf einander gegenüberliegende, zwischen den Reflektoren angeordnete Umlenkflächen vorgesehen. Die Umlenkflächen sind jeweils gegenüber der Fokussierebene um einen Winkel von 45° geneigt angeordnet, wobei die den jeweiligen Teilstrahlen zugeordneten Umlenkflächen relativ zu dem jeweiligen Reflektor senkrecht zur Fokussierebene beweglich angeordnet sind. Hierdurch wird es möglich, den Abstand von zwei benachbarten Teilstrahlen, insbesondere stufenlos, zu verändern, ohne dass damit zugleich eine Änderung der Fokuslage verbunden ist, sodass insbesondere eine zeitgleiche Nachführung der Vorrichtung relativ zu dem Werkstück entbehrlich ist.The JP 59 218292 A already discloses an apparatus for processing a workpiece with a beam splitter for generating at least two substantially parallel partial beams and a focusing optics for focusing each sub-beam in a common focus sierenbene. In the beam path of the two partial beams in each case a reflector for deflecting the respective partial beam is provided in a common plane parallel to the focusing plane in the direction of opposing, arranged between the reflectors deflecting surfaces. The deflection surfaces are each inclined relative to the focusing plane by an angle of 45 °, wherein the respective sub-beams associated deflection surfaces are arranged to be movable relative to the respective reflector perpendicular to the focusing plane. This makes it possible to change the distance between two adjacent partial beams, in particular steplessly, without this at the same time being associated with a change in the focus position, so that in particular a simultaneous tracking of the device relative to the workpiece is unnecessary.

Es sind auch bereits Überlegungen angestellt worden, um diesen vorteilhaften Gedanken für eine Vielzahl verstellbarer Laserstrahlen zu nutzen. Dabei stellt sich jedoch folgendes Problem: Wenn nämlich der Abstand der jeweils benachbarten Laserstrahlen unabhängig von dem frei einstellbaren Betrag des Abstands stets übereinstimmen soll, dann weicht der Betrag, um welchen die äußeren Laserstrahlen gegenüber der Mittellage verlagert werden müssen, von dem Betrag, um welchen die inneren Laserstrahlen gegenüber der Mittellage verlagert werden müssen, erheblich, insbesondere um ein Mehrfaches, voneinander ab.It Considerations have already been made to this advantageous thought for a variety of adjustable To use laser beams. However, the following problem arises: Namely, when the distance of the respective adjacent laser beams regardless of the freely adjustable amount of the distance should always agree, then gives way to the amount by which the outer laser beams opposite the Central position must be shifted from the amount to which the internal laser beams with respect to the central position have to be relocated, in particular by a multiple, from each other.

Die DE 195 14 783 A1 betrifft ganz allgemein ein Strahlablenkelement mit einem ersten Reflektor, der mit einem unter einem Eintrittswinkel einfallenden Eintrittsstrahl beaufschlagbar ist, mit einem von dem ersten Reflektor in einem Abstand sowie unter einem Neigungswinkel angeordneten zweiten Reflektor, der mit einem durch den ersten Reflektor zurückgeworfenen Reflexionsstrahl beaufschlagbar ist, und mit wenigstens einem Stellelement, mit dem einer der Reflektoren gegenüber dem anderen Reflektor in wenigstens zwei Stellungen ausrichtbar ist. Der Abstand, der Neigungswinkel und der Eintrittswinkel sind so eingerichtet, dass wenigstens an einem der Reflektoren wenigstens zwei Reflexionen auftreten. Durch die mehrfachen Reflexionen ist auch bei sehr geringen Neigungswinkeln eine sich multiplikativ mit der Anzahl der Mehrfachreflexionen verändernde Ablenkung des Eintrittsstrahles erreicht. In bevorzugten Ausgestaltungen sind als Reflektoren hochreflektierende Planspiegel vorgesehen, die mit kleinen Neigungswinkeln dicht beieinander angeordnet sind, sodass auch bei verhältnismäßig großen Eintrittswinkeln wenigstens vier Reflexionen bis zum Austritt aus dem Strahlablenkelement auftreten.The DE 195 14 783 A1 relates in general to a beam deflection element having a first reflector which can be acted on by an incident beam incident at an incident angle, with a second reflector arranged at a distance from the first reflector and at an angle of inclination, which can be acted upon by a reflection beam reflected by the first reflector, and with at least one adjusting element with which one of the reflectors can be aligned with the other reflector in at least two positions. The distance, the angle of inclination and the angle of entry are set up such that at least two reflections occur at least at one of the reflectors. As a result of the multiple reflections, a deflection of the inlet beam that changes multiplicatively with the number of multiple reflections is achieved even at very low angles of inclination. In preferred embodiments, highly reflective planar mirrors are provided as reflectors, which are arranged close to each other with small angles of inclination, so that even at relatively large entrance angles at least four reflections occur until they exit the beam deflecting element.

Aus der US 5 670 069 A ist ferner eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Substrats mittels eines einzigen verstellbaren Laserstrahls bekannt, wobei die Vorrichtung mit zumindest einer Fokussieroptik zum Fokussieren des Laserstrahls in die Fokussierebene ausgestattet ist. Im Strahlengang sind zwei bewegliche Reflektoren zur Ablenkung des Laserstrahls angeordnet, die als sogenannte Galvanometerscanner ausgeführt sind. Aufgrund der Ablenkung wird der Laserstrahl mit variablem Einfallswinkel durch eine Aperturöffnung in ein F-Theta-Objektiv eingekoppelt, um so einen beliebigen Abstand von einer Mittellage einstellen zu können.From the US 5,670,069 A Furthermore, a device for processing a substrate by means of a single adjustable laser beam is known, wherein the device is equipped with at least one focusing optics for focusing the laser beam in the focusing plane. In the beam path two movable reflectors for deflecting the laser beam are arranged, which are designed as so-called galvanometer scanner. Due to the deflection of the laser beam is coupled with a variable angle of incidence through an aperture opening in an F-theta lens, so as to be able to adjust any distance from a central position can.

Die Besonderheit eines solchen F-Theta-Objektivs liegt darin, dass durch sie ein Brennpunkt außerhalb der Mittelachse in einer Fokusebene erzeugt werden kann, wobei der Abstand des Fokuspunkts von der Mittelachse proportional zu dem Winkel zwischen dem eintretenden Laserstrahl und der Richtung der Mittelachse ist.The Special feature of such an F-theta lens is that through they are a focal point outside the central axis in a focal plane can be generated, wherein the distance of the focal point from the central axis proportional to the angle between the incoming laser beam and the direction of the central axis.

Insbesondere weisen die Fokuspunkte eintretender Laserstrahlen, die in Y-Richtung keine Winkelkomponente zur Richtung der Mittelachse (Z-Richtung) aufweisen, in der Fokusebene auch keinen Abstand in Y-Richtung zur Mittelachse auf, werden also alle auf eine Gerade fokussiert, die in X-Richtung verläuft und die Mittelachse schneidet. Die eintretenden Laserstrahlen können also in Ebenen verlaufen, die in Y-Richtung einen gewissen Abstand von der Mittelachse aufweisen. Solange sie dabei durch die Aperturöffnung des F-Theta-Objektivs hindurchtreten und nur eine Winkelkomponente in X-Richtung aufweisen, werden sie auf diese Gerade in X-Richtung fokussiert.In particular, the focus points have passing laser beams that have no angle component in the Y direction to the direction of the central axis (Z direction), in the focal plane and no distance in the Y direction to the central axis, so all are focused on a straight line that runs in the X direction and the central axis intersects. The entering laser beams can therefore run in planes which have a certain distance in the Y direction from the central axis. As long as they pass through the aperture opening of the F-theta objective and only have an angle component in the X direction, they are focused on this straight line in the X direction.

Bei einem so genannten telezentrischen F-Theta-Objektiv treffen die Laserstrahlen senkrecht auf die Fokusebene. Die unterschiedlichen Laserstrahlen sind dann also zwischen F-Theta-Objektiv und Fokusebene parallel zueinander.at a so-called telecentric F-Theta lens meet the Laser beams perpendicular to the focal plane. The different ones Laser beams are then between F-theta lens and focal plane parallel to each other.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zur Einstellung der variierbaren Abstände mehrerer Laserstrahlen in der Fokusebene zu schaffen, wobei die Abstände zwischen benachbarten Fokuspunkten stets gleich sind. Insbesondere soll eine Abstandsänderung mit einem einzigen Antrieb realisierbar sein.Of the Invention is based on the object, a possibility for setting the variable distances of several laser beams to create in the focal plane, with the distances between adjacent focus points are always the same. In particular, should a Distance change realized with a single drive be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.These Object is according to the invention with a device solved according to the features of claim 1. The subclaims relate particularly useful Further developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung vorgesehen, bei welcher alle Laserstrahlen durch eine Aperturöffnung eines F-Theta-Objektivs hindurchtreten und zumindest ein beweglicher Reflektor mit einem einstellbaren Schwenkwinkel vorgesehen ist, sodass die Laserstrahlen mit unterschiedlichen, durch den einheitlichen Schwenkwinkel bestimmten Ablenkwinkeln aufgrund unterschiedlicher Anzahlen von Reflexionen an dem beweglichen Reflektor in die Aperturöffnung des F-Theta-Objektivs ablenkbar sind.According to the invention Thus, a device is provided in which all the laser beams pass through an aperture opening of an F-theta lens and at least one movable reflector with an adjustable one Swivel angle is provided so that the laser beams with different, through the uniform tilt angle certain deflection angles due different numbers of reflections on the movable reflector are deflectable into the aperture opening of the F-theta lens.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass bei mehreren Laserstrahlen der Abstand der Fokuspunkte in überraschend einfacher Weise dadurch stufenlos eingestellt werden kann, dass die Laserstrahlen durch den schwenkbeweglichen Reflektor unter einem einstellbaren Ablenkwinkel, welcher durch den Schwenkwinkel des Reflektors bestimmt ist, in ein F-Theta-Objektiv eingekoppelt werden. Die an sich bekannte Besonderheit dieses F-Theta-Objektivs liegt nun darin, dass die aus dem F-Theta-Objektiv austretenden Laserstrahlen in der Fokussierebene einen unterschiedlichen Abstand von der Mittelachse haben, wenn der Eintrittswinkel differiert. Durch eine paarweise Ablenkung der Laserstrahlen desselben Laserstrahlenpaars in entgegengesetzten Richtungen, aber mit demselben Betrag, ergibt sich also in Bezug auf eine Mittel- bzw. Symmetrieachse des F-Theta-Objektivs ein jeweils übereinstimmender Abstand der Fokuspunkte von der Mittelachse in der Fokussierebene. Dabei sind die Laserstrahlen bei einem telezentrischen F-Theta-Objektiv parallel und treffen somit senkrecht auf die Fokussierebene.The The invention is based on the knowledge that with multiple laser beams the distance of the focus points in a surprisingly simple way can be adjusted continuously, that the laser beams through the pivoting reflector at an adjustable deflection angle, which is determined by the tilt angle of the reflector, in an F-theta lens can be coupled. The special feature known per se This F-theta lens now lies in that of the F-theta lens emerging laser beams in the focusing plane a different Distance from the central axis have, if the entrance angle differs. By a pairwise deflection of the laser beams of the same pair of laser beams in opposite directions but with the same amount So with respect to a center or symmetry axis of the F-theta lens a respective coincident distance of the focus points of the central axis in the focusing plane. Here are the laser beams parallel and hit at a telecentric F-theta lens thus perpendicular to the focusing plane.

Die Vorrichtung ist dabei vorzugsweise zur Erzielung der gewünschten mehrfachen Reflexion mit einem schwenkbeweglichen Reflektor und mit zumindest einem stationären, insbesondere unbeweglichen Reflektor ausgestattet.The Device is preferably to achieve the desired multiple reflection with a panning reflector and with at least one stationary, in particular immovable Reflector equipped.

Weiterhin ist ein durch den Schwenkwinkel bestimmter Ablenkwinkel der Laserstrahlen mit einem übereinstimmenden Betrag und in Bezug auf eine Mittelachse in entgegengesetzter Richtung einstellbar, um die Laserstrahlen durch eine Aperturöffnung in ein F-Theta-Objektiv abzulenken, sodass der Abstand der zueinander beabstandet in die Fokussierebene abgelenkten Laserstrahlen durch den Ablenkwinkel bestimmt ist.Farther is a deflection angle of the laser beams determined by the tilt angle with a matching amount and in terms of one Central axis adjustable in opposite direction to the laser beams to distract through an aperture opening into an F-theta lens, so that the distance of the spaced apart in the focusing plane deflected laser beams is determined by the deflection angle.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dadurch erreicht, dass die Laserstrahlen zumindest zwei, insbesondere drei Laserstrahlenpaare bilden und jedes Laserstrahlenpaar durch zwei gegenüber einer Mittelachse gleich beabstandete Laserstrahlen gebildet ist, wobei die Ablenkwinkel der Laserstrahlen verschiedener Laserstrahlenpaare abweichend voneinander einstellbar sind. Hierdurch werden die Laserstrahlen der verschiedenen Laserstrahlenpaare derart mit unterschiedlichem Ablenkwinkel in das F-Theta-Objektiv eingekoppelt, dass sich ein variabler, stets übereinstimmender Abstand der benachbarten Fokuspunkte ergibt.A particularly advantageous embodiment of the present invention Invention is achieved in that the laser beams at least form two, in particular three pairs of laser beams and each pair of laser beams by two equally spaced from a central axis Laser beams is formed, wherein the deflection angle of the laser beams different laser beam pairs deviating from each other adjustable are. As a result, the laser beams of the different laser beam pairs so with different deflection angle in the F-theta lens coupled, that is a variable, always more consistent Distance of adjacent focus points gives.

Die Vorrichtung kann mit mehreren Reflektoren ausgestattet sein, die jeweils mittels eines zugeordneten Stellglieds entsprechend auslenkbar sind, um so den gewünschten Ablenkwinkel der Laserstrahlen einstellen zu können. Besonders praxisgerecht ist es hingegen, wenn der zumindest eine schwenkbewegliche Reflektor mehrere, jeweils einem einzigen oder mehreren Laserstrahlen zugeordnete Reflexionsflächen aufweist. Hierdurch wird in einfacher Weise eine gemeinsame Schwenkbeweglichkeit der Reflexionsflächen erreicht, die hierzu eine Einheit des Reflektors bilden und gemeinsam beweglich sind.The Device may be equipped with multiple reflectors, the each correspondingly deflectable by means of an associated actuator are so to the desired deflection angle of the laser beams to be able to adjust. On the other hand, it is particularly practical if the at least one pivotable reflector several, respectively Reflection surfaces associated with a single or multiple laser beams having. As a result, in a simple manner a common pivoting mobility reaches the reflection surfaces, this one unit form the reflector and are movable together.

Hierzu ist es besonders sinnvoll, wenn die den Laserstrahlen desselben Laserstrahlenpaars zugeordneten Reflexionsflächen um denselben Betrag in entgegengesetzter Richtung auslenkbar sind, wobei zweckmäßigerweise ein gemeinsames Stellglied zur Erzeugung des übereinstimmenden Schwenkwinkels zum Einsatz kommt. Zur Umkehrung der Schwenkrichtung dient beispielsweise ein Zahnradgetriebe.For this purpose, it is particularly useful if the laser beams of the same pair of laser beams associated reflection surfaces are deflected by the same amount in the opposite direction, expediently a common actuator is used to generate the matching pivot angle. For reversing the pivoting direction, for example, serves a gear drive.

Eine andere, ebenfalls besonders praxisgerechte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird dann erreicht, wenn jeder Reflexionsfläche jeweils ein einziger Laserstrahl zugeordnet ist, sodass eine Beeinträchtigung der verschiedenen Laserstrahlen untereinander, insbesondere aufgrund einer möglichen Abschattung eines Laserstrahls durch die Schwenkposition der einem anderen Laserstrahl zugeordneten Reflexionsfläche, vermieden wird.A Other, also particularly practical embodiment of the present Invention is achieved when each reflection surface each associated with a single laser beam, so that an impairment the different laser beams among themselves, especially due to a possible shading of a laser beam by the pivot position the reflection surface associated with another laser beam, is avoided.

Der abweichende Ablenkwinkel der Laserstrahlen verschiedener Laserstrahlenpaare lässt sich dadurch erreichen, dass die Reflexionsflächen unterschiedlich geneigt werden. Besonders einfach ist demgegenüber jedoch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Anzahl der Reflexionen eines Laserstrahls eines ersten Laserstrahlenpaars von der Anzahl der Reflexionen eines Laserstrahls eines benachbarten zweiten Laserstrahlenpaars abweicht. Die verschiedenen Ablenkwinkel werden demnach also nicht durch unterschiedliche Neigungswinkel der Reflexionsflächen, sondern durch eine unterschiedliche Anzahl der Reflexionen der Laserstrahlen verschiedener Laserstrahlenpaare erzeugt, durch die sich in der Summe eine entsprechend abweichende Gesamtablenkung ergibt. Eine separate Auslenkung der einzelnen Reflexionsflächen ist somit grundsätzlich nicht erforderlich.Of the deviating deflection angle of the laser beams of different pairs of laser beams can be achieved by the fact that the reflection surfaces be tilted differently. In contrast, it is particularly easy however, an embodiment of the invention in which the Number of reflections of a laser beam of a first pair of laser beams from the number of reflections of a laser beam of an adjacent one deviates from the second laser beam pair. The different deflection angles Therefore, not by different angles of inclination of reflection surfaces, but by a different Number of reflections of the laser beams of different pairs of laser beams generated by the sum of a correspondingly different total deflection results. A separate deflection of the individual reflection surfaces is therefore not required.

Dabei ist es besonders sinnvoll, wenn die Anzahl der Reflexionen benachbarter Laserstrahlen um genau eine Reflexion abweicht, insbesondere also ein erster Laserstrahl gegenüber einem benachbarten zweiten Laserstrahl genau einmal mehr an dem beweglichen Reflektor abgelenkt wird. Der konstruktive Aufwand lässt sich so wesentlich vermindern.there it makes special sense if the number of reflections adjacent Laser beams deviates by exactly one reflection, in particular so a first laser beam opposite an adjacent second one Laser beam deflected exactly once more at the movable reflector becomes. The design effort can be so essential Reduce.

In der Praxis erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn mittels des Reflektors jeder Laserstrahl des ersten Laserstrahlenpaars genau einmal, die beiden Laserstrahlen des zweiten Laserstrahlenpaars genau zweimal und die beiden Laserstrahlen des dritten Laserstrahlenpaars genau dreimal ablenkbar sind, wobei sich prinzipiell keine Beschränkung der derart zur Bearbeitung einsetzbaren Laserstrahlenpaare ergibt. Vielmehr ist auch eine bedarfsweise Zuschaltung oder Ergänzung weiterer Laserstrahlenpaare realisierbar, sodass sich eine flexible Einsatzmöglichkeit der Vorrichtung ergibt.In In practice, it proves to be particularly advantageous if by means of of the reflector, each laser beam of the first laser beam pair exactly once, the two laser beams of the second laser beam pair exactly twice and the two laser beams of the third pair of laser beams are distractable exactly three times, with no limitation in principle the usable for processing laser beam pairs results. Rather, it is also an on-demand connection or supplement further laser beam pairs feasible, so that a flexible application the device results.

Die Reflexionsflächen könnten in einem Winkel zueinander angeordnet sein, um so die mehrfache Reflexion des jeweiligen Laserstrahls zu ermöglichen. Besonders zweckmäßig ist es hingegen, wenn die Vorrichtung zur Erzielung einer mehrfachen Reflexion zusätzlich zu dem schwenkbeweglichen Reflektor mit zumindest einem unbeweglichen oder stationären Reflektor ausgestattet ist. Dieser grundsätzlich im Betrieb gegenüber der Vorrichtung unbewegliche, jedoch gegebenenfalls justierbare stationäre Reflektor ermöglicht eine Bauform, in welcher die Ebenen des stationären und des schwenkbeweglichen Reflektors einander gegenüberliegend angeordnet sind, sodass der einfallende Laserstrahl zwischen diesen Reflektoren mehrfach abgelenkt wird. Auf diese Weise wird eine in der Praxis einfach zu realisierende kompakte Bauform geschaffen.The Reflection surfaces could be at an angle to each other be arranged, so as the multiple reflection of the respective laser beam to enable. Especially useful it is, however, when the device for achieving a multiple reflection in addition to the pivotable reflector with at least equipped with a stationary or stationary reflector is. This basically opposite in operation the device immovable, but optionally adjustable stationary reflector allows a design, in which the levels of the stationary and the pivoting Reflectors are arranged opposite each other, so the incident laser beam between these reflectors multiple times is distracted. In this way, one becomes easy in practice created to be realized compact design.

Eine andere, ebenfalls besonders gewinnbringende Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch erreicht, dass die Vorrichtung eine mit der Mittelachse korrespondierende Ausnehmung für einen mittleren Laserstrahl aufweist. Dieser trifft ohne eine Ablenkung an dem Reflektor in der geometrischen Mitte zwischen dem inneren Laserstrahlenpaar auf das Substrat, wobei selbstverständlich auch dieser weitere Laserstrahl fokussiert wird. Die Ausnehmung kann hierzu beispielsweise als eine Durchbrechung des Reflektors ausgeführt sein.A another, also particularly profitable development of the device according to the invention is achieved in that the device is one with the central axis corresponding recess for a middle laser beam having. This meets without a distraction on the reflector in the geometric center between the inner pair of laser beams the substrate, of course, this further Laser beam is focused. The recess can this example be designed as an opening of the reflector.

Alle Laserstrahlen der Laserstrahlenpaare könnten in einer gemeinsamen Ebene verlaufen, um so eine kompakte Bauform zu schaffen. Besonders sinnvoll ist demgegenüber eine andere Bauform, bei der die Vorrichtung zur Ablenkung der Laserstrahlen zumindest eines Laserstrahlenpaars in einer von der Ebene der weiteren Laserstrahlenpaare abweichenden Ebene ausgeführt ist. Mit anderen Worten verlaufen hier die Laserstrahlenpaare in verschiedenen Ebenen, die jeweils auch die Ablenkungsebene der an dem beweglichen Reflektor reflektierten Ebene festlegen. Hierdurch ergibt sich eine vereinfachte Anordnung der den Laserstrahlenpaaren jeweils zugeordneten Reflektoren, bei der eine gegenseitige Beeinträchtigung des Strahlengangs vermieden werden kann. Der Verlauf der Laserstrahlenpaare, die somit zugleich in parallelen Ebenen in die Aperturöffnung des Objektivs einfallen, führt zu einem Austritt aller Laserstrahlen entlang einer gemeinsamen Linie in der Fokussierebene.All Laser beams of the laser beam pairs could be in a common Level to create a compact design. Especially useful In contrast, another design in which the device for deflecting the laser beams of at least one laser beam pair in a deviating from the plane of the other pairs of laser beams Level is executed. In other words, you are here the laser beam pairs in different planes, each one too the deflection plane of the reflected at the movable reflector Set level. This results in a simplified arrangement the respectively the laser beam pairs associated reflectors, at the mutual interference of the beam path can be avoided. The course of the laser beam pairs, which thus at the same time in parallel planes in the aperture opening of the lens come in, leads to an exit of all laser beams along a common line in the focusing plane.

Dabei kann auch gemäß einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung die Vorrichtung zur Ablenkung jedes Laserstrahlenpaars in einer zu der jeweiligen Ebene eines weiteren Laserstrahlenpaars parallelen Ebene ausgeführt sein, sodass jedem Laserstrahlenpaar im Strahlengang vor dem Objektiv eine gemeinsame Ebene zugeordnet ist, die zu einer Position aller Laserstrahlenfokuspunkte entlang einer einzigen Linie in der Fokussierebene auf dem Substrat führt.there can also according to another appropriate Development of the device for deflecting each laser beam pair in parallel to the respective plane of another pair of laser beams Level so that each laser beam pair in the Beam path in front of the lens is associated with a common plane, to a position of all laser beam focus points along a single Line in the focusing plane leads to the substrate.

Hierzu ist der bewegliche Reflektor zur Einstellung der Strahlachsen der Laserstrahlen eines jeweiligen Laserstrahlenpaars in verschiedenen Positionen entlang einer Geraden in einer Aperturebene der Aperturöffnung des F-Theta-Objektivs insbesondere stufenlos einstellbar ausgeführt. Unter der Voraussetzung, dass stets parallele Ebenen der Laserstrahlen im Strahlengang vor dem Objektiv eingehalten werden, erfolgt die Abbildung der Fokuspunkte aller Laserstrahlen somit entlang einer gemeinsamen Linie auf dem Substrat.For this purpose, the movable reflector to the one position of the beam axes of the laser beams of a respective pair of laser beams in different positions along a straight line in an aperture plane of the aperture opening of the F-theta lens running in particular continuously adjustable. Assuming that always parallel planes of the laser beams are maintained in the beam path in front of the objective, the imaging of the focal points of all the laser beams thus takes place along a common line on the substrate.

Sofern eine Anordnung der Laserstrahlenpaare in unterschiedlichen Ebenen vorgesehen ist, kann jeweils eine der entsprechenden Ebene zugeordnete bewegliche Reflexionsfläche vorgesehen sein. Besonders einfach ist demgegenüber eine Abwandlung, bei welcher der schwenkbewegliche Reflektor und/oder der stationäre Reflektor zumindest eine sich über mehrere Ebenen erstreckende Reflexionsfläche aufweist, sodass die Schwenkbewegung einheitlich für alle Ebenen zugleich erfolgt. Hierdurch wird in einfacher Weise eine simultane Ablenkung der in parallelen Ebenen verlaufenden Laserstrahlen sichergestellt, sodass auch während der Abstandsänderung ein stets gleichbleibender Abstand der benachbarten Fokuspunkte gewährleistet wird. Der schwenkbewegliche Reflektor kann hierzu separate Reflexionsflächen in mehreren Ebenen aufweisen oder sich mit seiner Reflexionsfläche über mehrere Ebenen erstrecken. In ähnlich vorteilhafter Weise wird eine Weiterbildung dann realisiert, wenn sich der schwenkbewegliche Reflektor und/oder der stationäre Reflektor mit seinen jeweiligen Reflexionsflächen über alle Ebenen erstreckt.Provided an arrangement of laser beam pairs in different planes is provided, each one of the corresponding level assigned be provided movable reflecting surface. Especially In contrast, a simple modification is that in which the pivoting reflector and / or the stationary reflector at least one reflecting surface extending over several levels so that the pivoting motion is uniform for all Layers at the same time. This will in a simple way a ensuring simultaneous deflection of the laser beams in parallel planes, so that also during the distance change always one ensures constant distance of the adjacent focus points becomes. The pivotable reflector can for this purpose separate reflection surfaces have multiple levels or overlap with its reflective surface extend several levels. In a similarly advantageous manner a training then realized when the pivoting Reflector and / or the stationary reflector with its respective reflection surfaces over all levels extends.

Der stationäre Reflektor ist dabei im Betrieb grundsätzlich unbeweglich. Vorteilhafterweise ist jedoch eine in verschiedenen Positionen festlegbare Anordnung dadurch realisierbar, dass der stationäre Reflektor einstellbar, insbesondere justierbar angeordnet ist.Of the stationary reflector is basically in operation immobile. Advantageously, however, one in different Positions fixable arrangement thereby realizable that the stationary reflector adjustable, in particular adjustable is arranged.

Eine andere, ebenfalls besonders Erfolg versprechende Abwandlung wird dann erreicht, wenn im Strahlengang des Laserstrahls vor der Ablenkung an dem Reflektor ein Mittel zur Einstellung eines parallelen Strahlversatzes vorgesehen ist, um so die aufgrund der insbesondere mehrfachen Ablenkung des Laserstrahls an dem beweglichen Reflektor sich ergebende Positionsveränderung der Strahlachse in der Aperturöffnung entsprechend ausgleichen zu können. Die Aperturöffnung kann dementsprechend kleiner bemessen sein oder der Strahldurchmesser zur Verringerung des Fokusdurchmessers größer ausgelegt werden.A another, also particularly promising modification becomes then reached when in the beam path of the laser beam before the deflection on the reflector means for adjusting a parallel beam offset is provided so as to be due to the particular multiple deflection of the laser beam at the movable reflector resulting position change compensate the beam axis in the aperture opening accordingly to be able to. The aperture can be correspondingly smaller be sized or the beam diameter to reduce the focus diameter be designed larger.

Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn der Strahlversatz derart in Abhängigkeit des Ablenkwinkels des jeweiligen Laserstrahls einstellbar ist, dass die Position seiner Strahlachse in der Aperturöffnung unabhängig von dem Ablenkwinkel im Wesentlichen konstant ist.For this it is particularly advantageous if the beam offset in such a function the deflection angle of the respective laser beam is adjustable, that the Position of its beam axis in the aperture opening independently is substantially constant from the deflection angle.

Zur Einstellung des gewünschten Strahlversatzes können unterschiedliche optische Elemente, beispielsweise beweglich angeordnete Spiegel eingesetzt werden. Besonders sinnvoll ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher das Mittel zwei parallele Spiegel aufweist, die gemeinsam schwenkbeweglich ausgeführt und dabei relativ zueinander unbeweglich sind. Die Schwenkachse kann hierzu beispielsweise zwischen den Spiegeln, insbesondere entlang der Mittelachse vorgesehen sein, um so den gewünschten Strahlversatz stufenlos einstellen zu können.to Setting the desired beam offset can different optical elements, such as movably arranged Mirrors are used. An embodiment is particularly meaningful here, in which the means comprises two parallel mirrors which are common designed to pivot and thereby relative to each other immovable. The pivot axis can this example, between the mirrors, in particular be provided along the central axis, so as to adjust the desired beam offset continuously to be able to.

Die Spiegel könnten eine separate Baueinheit bilden und mit einem entsprechenden Antrieb gemeinsam beweglich angeordnet sein. Besonders einfach ist hingegen eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung, bei welcher die Spiegel an dem schwenkbeweglichen Reflektor angeordnet sind, sodass aufgrund der Schwenkbewegung des Reflektors zugleich auch der entsprechend optimale Strahlversatz eingestellt wird. Hierzu sind die Spiegel an dem Reflektor unbeweglich fixiert, wobei beispielsweise der erste Spiegel benachbart zu einer Schwenkachse des Reflektors und der zweite Spiegel an einem der Schwenkachse abgewandten, insbesondere gegenüberliegenden Bereich des Reflektors angeordnet ist.The Mirrors could form a separate unit and with be arranged movably together a corresponding drive. Particularly simple, however, is a development of the present Invention in which the mirrors on the pivotable reflector are arranged so that due to the pivoting movement of the reflector at the same time the corresponding optimal beam offset adjusted becomes. For this purpose, the mirrors are immovably fixed to the reflector, For example, where the first mirror is adjacent to a pivot axis of the reflector and the second mirror on one of the pivot axis facing away, in particular opposite region of the Reflector is arranged.

Die Schwenkbewegung des Reflektors kann durch ein Gelenk realisiert werden, welches die zueinander geneigten, den Laserstrahlen jedes Laserstrahlenpaars jeweils zugeordneten Reflexionsflächen miteinander verbindet. Besonders vorteilhaft ist es dabei auch, wenn die Reflektoranordnung zwei zueinander geneigte Reflexionsflächen aufweist, die mittels eines elastisch verformbaren Bereiches relativ zueinander schwenkbeweglich, insbesondere einteilig miteinander verbunden sind. Die Auslenkung der Reflexionsflächen erfolgt dabei insbesondere entgegen der Rückstellkraft des elastisch verformbaren Bereichs, sodass die Auslenkung beispielsweise mittels eines an den Rückseiten der Reflexionsflächen anliegenden Exzenters erreicht werden kann.The Pivoting movement of the reflector can be realized by a joint which are the mutually inclined, the laser beams each Laser beam pairs respectively associated reflection surfaces connects with each other. It is also particularly advantageous if the reflector arrangement two mutually inclined reflection surfaces having, by means of an elastically deformable region relative pivotable relative to each other, in particular in one piece with each other are connected. The deflection of the reflection surfaces takes place in particular, contrary to the restoring force of the elastic deformable area, so that the deflection, for example by means of one on the backs of the reflective surfaces adjacent eccentric can be achieved.

Besonders vorteilhaft ist es dabei jedoch auch, wenn die beiden Reflexionsflächen mittels eines insbesondere translatorisch verschiebbaren Spreizkörpers um denselben Betrag in entgegengesetzter Richtung auslenkbar sind. Hierdurch wird eine exakte Auslenkung der Reflexionsflächen mit einem geringem Aufwand erreicht.Especially However, it is also advantageous if the two reflection surfaces by means of a particular translationally displaceable expansion body by the same amount in the opposite direction are deflected. As a result, an exact deflection of the reflection surfaces achieved with little effort.

Zweckmäßigerweise sind dabei die beiden Reflexionsflächen entgegen der Rückstellkraft eines Federelements auslenkbar, sodass die der Spreizbewegung entgegenwirkende Rückstellbewegung aufgrund der Rückstellkraft des Federelements erreicht wird. Ein zusätzlicher Antrieb ist somit nicht erforderlich.Expediently, the two reflection surfaces are deflectable counter to the restoring force of a spring element, so that the return movement counteracting the spreading movement reason the restoring force of the spring element is achieved. An additional drive is not required.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inThe Invention allows various embodiments to. To further clarify its basic principle is one of them shown in the drawing and will be described below. These shows in

1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit mehreren beweglichen und unbeweglichen Reflektoren sowie einem F-Theta-Objektiv; 1 a plan view of a device according to the invention with a plurality of movable and stationary reflectors and an F-theta lens;

2 die in der 1 gezeigte Vorrichtung mit ausgelenkten Reflektoren (größerer Winkel Θ/2 als in 1) zur Vergrößerung des Abstands der Fokuspunkte; 2 the in the 1 shown device with deflected reflectors (larger angle Θ / 2 than in 1 ) for increasing the distance of the focus points;

3 die in der 1 gezeigte Vorrichtung in einer Abwandlung ohne einen mittleren Laserstrahl; three the in the 1 shown device in a modification without a central laser beam;

4 eine perspektivische Darstellung einer Oberseite einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung. 4 a perspective view of an upper side of another device according to the invention.

Die 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung 1 zur Bearbeitung eines Substrats 2 mittels mehrerer Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 14. Hierzu hat die Vorrichtung 1 eine Fokussieroptik zum Fokussieren jedes Laserstrahls 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 14 in eine gemeinsame Fokussierebene 6 auf dem Substrat 2. Die Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 14 sind dabei derart einstellbar, dass der Abstand a benachbarter Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 14 in der Fokussierebene 6 stufenlos und für alle Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 14 übereinstimmend in Pfeilrichtung 9a, 9b veränderbar ist. Hierzu hat die Vorrichtung 1 zwei in einer jeweiligen Pfeilrichtung 8a, 8b in entgegengesetzten Richtungen schwenkbewegliche Reflexionsflächen 10a, 10b eines Reflektors 10 mit einem einstellbaren Schwenkwinkel Θ/2 zur Ablenkung der Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b eines jeweiligen Laserstrahlenpaars 3, 4, 5 mit einem durch den Schwenkwinkel Θ/2 gegenüber einem gemäß geometrischer Bauraumbeschränkungen oder des Einfallswinkels für die HR-Beschichtungen entsprechend bestimmter Winkel δ des Reflektors 10 in der Grundstellung bestimmten, paarweise differierenden Ablenkwinkel Θ, 2Θ, 3Θ. Dabei weist der Ablenkwinkel Θ, 2Θ, 3Θ für die beiden Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b eines jeweiligen Laserstrahlenpaars 3, 4, 5 einen übereinstimmenden Betrag auf, während die Ablenkung in entgegengesetzter Richtung erfolgt. Die derart abgelenkten Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b gelangen dann in ein eine Mittelachse 12 aufweisendes F-Theta-Objektiv 11, aus dem die Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 14 zueinander mit dem durch den Ablenkwinkel Θ, 2Θ, 3Θ bestimmten Abstand a in die Fokussierebene 6 fokussiert werden. Die Vorrichtung 1 nutzt dabei die an sich bekannten Eigenschaften des F-Theta-Objektivs 11, gemäß derer der Abstand a der austretenden Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b durch den Ablenkwinkel Θ, 2Θ, 3Θ einstellbar ist. Durch eine paarweise Ablenkung der Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b desselben Laserstrahlenpaars 3, 4, 5 in entgegengesetzten Richtungen, aber mit demselben Betrag, ergibt sich also der jeweils übereinstimmende Abstand a der jeweils benachbarten Fokuspunkte der Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 14 voneinander in der Fokussierebene 6. Zur Einstellung der unterschiedlichen Ablenkwinkel Θ, 2Θ, 3Θ der Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b verschiedener Laserstrahlenpaare 3, 4, 5 werden die beiden Laserstrahlen 3a, 3b des ersten Laserstrahlenpaars 3 genau einmal, die beiden Laserstrahlen 4a, 4b des zweiten Laserstrahlenpaars 4 genau zweimal und die beiden Laserstrahlen 5a, 5b des dritten Laserstrahlenpaars 5 genau dreimal an den schwenkbeweglichen Reflexionsflächen 10a, 10b des Reflektors 10 reflektiert. Zur Erzielung mehrfacher Reflexionen weist die Vorrichtung 1 zusätzlich zu den schwenkbeweglichen Reflexionsflächen 10a, 10b mehrere stationäre Reflektoren 13a, 13b auf, zwischen denen die Laserstrahlen 3a, 3b des ersten Laserstrahlenpaars 3 einmal und die Laserstrahlen 4a, 4b, 5a, 5b des zweiten Laserstrahlenpaars 4 und des dritten Laserstrahlenpaars 5 mehrfach umgelenkt werden. Zusätzlich wird der zu der Mittelachse 12 parallele mittlere Laserstrahl 14 ohne eine Ablenkung in die Fokussierebene 6 fokussiert. Eine Beschränkung auf eine bestimmte Anzahl von Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 14 besteht dabei prinzipbedingt nicht, sodass eine nahezu beliebige Erweiterung um weitere Laserstrahlen möglich ist.The 1 and 2 show a device 1 for processing a substrate 2 by means of several laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 , For this purpose, the device has 1 a focusing optics for focusing each laser beam 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 into a common focusing plane 6 on the substrate 2 , The laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 are adjustable so that the distance a of adjacent laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 in the focusing plane 6 stepless and for all laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 coincident in the direction of the arrow 9a . 9b is changeable. For this purpose, the device has 1 two in a respective arrow direction 8a . 8b pivotable reflective surfaces in opposite directions 10a . 10b a reflector 10 with an adjustable tilt angle Θ / 2 for deflecting the laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b a respective laser beam pair three . 4 . 5 with an angle δ of the reflector corresponding to a certain angle δ of the reflector in accordance with geometrical space limitations or the angle of incidence for the HR coatings due to the swivel angle Θ / 2 10 in the basic position determined, in pairs differing deflection angle Θ, 2Θ, 3Θ. In this case, the deflection angle Θ, 2Θ, 3Θ for the two laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b a respective laser beam pair three . 4 . 5 a matching amount while the deflection is in the opposite direction. The thus deflected laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b then arrive at a central axis 12 having F-theta lens 11 from which the laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 to each other with the by the deflection angle Θ, 2Θ, 3Θ certain distance a in the focusing plane 6 be focused. The device 1 uses the known properties of the F-theta lens 11 according to which the distance a of the exiting laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b by the deflection angle Θ, 2Θ, 3Θ is adjustable. By a pairwise deflection of the laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b same pair of laser beams three . 4 . 5 in opposite directions, but with the same amount, thus results in each case the corresponding distance a of the respective adjacent focus points of the laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 from each other in the focusing plane 6 , For setting the different deflection angles Θ, 2Θ, 3Θ of the laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b different laser beam pairs three . 4 . 5 become the two laser beams 3a . 3b of the first pair of laser beams three just once, the two laser beams 4a . 4b of the second pair of laser beams 4 exactly twice and the two laser beams 5a . 5b of the third pair of laser beams 5 exactly three times on the pivoting reflecting surfaces 10a . 10b of the reflector 10 reflected. To achieve multiple reflections, the device 1 in addition to the pivoting reflecting surfaces 10a . 10b several stationary reflectors 13a . 13b on, between which the laser beams 3a . 3b of the first pair of laser beams three once and the laser beams 4a . 4b . 5a . 5b of the second pair of laser beams 4 and the third laser beam pair 5 be redirected several times. In addition, it becomes the center axis 12 parallel middle laser beam 14 without a distraction into the focusing plane 6 focused. A limitation to a certain number of laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 does not exist in principle, so that an almost arbitrary extension to other laser beams is possible.

Die 3 zeigt demgegenüber eine Abwandlung der Vorrichtung 1, bei dem auf den mittleren Laserstrahl 14 verzichtet wurde. Um hierbei analog zu den 1 und 2 einen ebenfalls übereinstimmenden, variablen Abstand a zwischen den benachbarten Laserstrahlen 3a, 3b, 5a, 5b sicherzustellen, werden lediglich die Laserstrahlen 3a, 3b, 5a, 5b mit einer ungeraden Anzahl von Reflexionen an dem beweglichen Reflektor 10 und dem stationären Reflektor 13a, 13b in die Vorrichtung 1 eingekoppelt.The three on the other hand shows a modification of the device 1 in which on the middle laser beam 14 was waived. To do this analogous to the 1 and 2 a likewise matching, variable distance a between the adjacent laser beams 3a . 3b . 5a . 5b ensure only the laser beams 3a . 3b . 5a . 5b with an odd number of reflections on the moving reflector 10 and the stationary reflector 13a . 13b into the device 1 coupled.

In der 4 ist der Verlauf der Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b des ersten und des dritten Laserstrahlenpaars 3, 5 in einer von der Ebene des zweiten Laserstrahlenpaars 4 sowie des mittleren Laserstrahls 14 abweichenden parallelen Ebene zu erkennen. Diese Ebenen bleiben auch bei einer entsprechenden Strahlablenkung an dem beweglichen Reflektor 10 erhalten. Hierdurch ergibt sich eine vereinfachte Anordnung der den Laserstrahlenpaaren 3, 4, 5 jeweils zugeordneten Reflektoren 10, bei der eine gegenseitige Beeinträchtigung des Strahlengangs vermieden werden kann. Der Reflektor 10 hat zwei zueinander geneigte Reflexionsflächen 10a, 10b, die beispielsweise mittels eines elastisch verformbaren Bereiches relativ zueinander schwenkbeweglich angeordnet und dabei einteilig miteinander verbunden sind. Zur Änderung des Schwenkwinkels dient ein translatorisch verschiebbarer Spreizkörper, durch den die beiden Reflexionsflächen 10a, 10b um denselben Schwenkwinkel in entgegengesetzter Richtung auslenkbar sind. In den Reflektor ist eine mit der Mittelachse 12 korrespondierende Ausnehmung 16 für den mittleren Laserstrahl 14 integriert, der ohne eine Ablenkung an dem Reflektor 10 in der geometrischen Mitte zwischen den Laserstrahlen 4a, 4b des inneren Laserstrahlenpaars 4 in die Aperturöffnung 15 des F-Theta-Objektivs eintritt.In the 4 is the course of the laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b of the first and third pairs of laser beams three . 5 in one of the plane of the second pair of laser beams 4 and the middle laser beam 14 to recognize deviating parallel plane. These levels remain even with a corresponding beam deflection on the movable reflector 10 receive. This results in a simplified arrangement of the laser beam pairs three . 4 . 5 respectively associated reflectors 10 , in the a mutual impairment of the beam path can be avoided. The reflector 10 has two mutually inclined reflection surfaces 10a . 10b , which are arranged, for example by means of an elastically deformable region relative to each other pivotally and thereby integrally connected to each other. To change the pivot angle is a translationally displaceable expansion body, through which the two reflection surfaces 10a . 10b can be deflected in the opposite direction by the same pivot angle. In the reflector is one with the central axis 12 corresponding recess 16 for the middle laser beam 14 integrated, without a distraction on the reflector 10 in the geometric center between the laser beams 4a . 4b of the inner pair of laser beams 4 in the aperture opening 15 of the F-theta lens.

Bei der Einstellung der verschiedenen Ablenkwinkel der Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b wird der Winkelbereich vor allem durch den sich daraus ergebenden Versatz und die Öffnungsweite der Aperturöffnung bei vorbestimmtem Strahldurchmesser bestimmt. Tatsächlich erfolgt eine Verlagerung der Laserstrahlen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b zwischen den gegenüberliegenden Aperturrändern der Aperturöffnung 15.When adjusting the different deflection angles of the laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b the angular range is determined mainly by the resulting offset and the aperture size of the aperture opening at a predetermined beam diameter. In fact, there is a shift of the laser beams 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b between the opposite aperture edges of the aperture opening 15 ,

Um diesem Versatz entgegenzuwirken, kann es sinnvoll sein, ein nicht gezeigtes zusätzliches Mittel zur Einstellung eines parallelen Strahlversatzes der einfallenden Laserstrahlen zu verwenden. Durch einen geeigneten parallelen Strahlversatz der einfallenden Laserstrahlen wird der Ausgleich des Versatzes in der Aperturöffnung ermöglicht.Around To counteract this misalignment, it may make sense not to shown additional means for adjusting a parallel Beam offset of the incident laser beams to use. Through a suitable parallel beam offset of the incident laser beams becomes the offset of the offset in the aperture opening allows.

Eine weitere bevorzugte Möglichkeit besteht in der Anordnung der Schwenkachsen der schwenkbeweglichen Reflektoren an geeigneten Positionen außerhalb der Reflexionsflächen. In Abhängigkeit des Schwenkwinkels des Reflektors ergibt sich so bei unterschiedlichen Ablenkwinkeln eine vergleichsweise geringe Verlagerung der Laserstrahlen in der AperturöffnungA Another preferred option is the arrangement the pivot axes of the pivotable reflectors at appropriate Positions outside the reflective surfaces. In Dependence of the swivel angle of the reflector results so at different deflection angles a comparatively low Displacement of the laser beams in the aperture opening

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims

Contraption ( 1 ) for machining a workpiece by means of a plurality of laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 ), the device ( 1 ) with at least one focusing optics for focusing all the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 ) into a particular common focusing plane ( 6 ) with equal, variable distances (a) between the focus points and with at least one movable reflector ( 10 ) for deflecting the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 ), characterized in that the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 ) through an aperture ( 15 ) of an F-theta lens ( 11 ) and that the device ( 1 ) at least one movable reflector ( 10 ) with an adjustable tilt angle (Θ / 2), so that the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b ) with different deflection angles (Θ, 2Θ, 3Θ) determined by the uniform pivot angle (Θ / 2) due to different numbers of reflections on the movable reflector ( 10 ) into the aperture ( 15 ) of the F-theta objective ( 11 ) are distractable.

Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the device ( 1 ) for achieving a multiple reflection with a pivoting reflector ( 10 ) and with at least one stationary, in particular immovable reflector ( 13a . 13b ) Is provided.

Contraption ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the device ( 1 ) a pivoting reflector ( 10 ) with two reflection surfaces ( 10a . 10b ) in a mirror-symmetrical arrangement, which with respect to a central axis ( 12 ) are movable with a corresponding amount (pivot angle Θ / 2) and in the opposite direction, and at least one stationary, in particular immovable reflector ( 13a . 13b ) in likewise mirror-symmetrical arrangement.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least some of the reflectors ( 10 . 13a . 13b ) and / or the reflection surfaces ( 10a . 10b ) Openings for the coupling of the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 ) exhibit.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that a parallel to the central axis ( 12 ) running laser beam ( 14 ) without a deflection on a movable reflector ( 10 ) into the focusing plane ( 6 ) is focusable.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the inner reflector ( 10 ), on which the respectively last reflection of the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b ), pivotally and the outer reflector ( 13a . 13b ) is stationary.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the inner reflector ( 10 ), on which the respectively last reflection of the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b ) takes place, stationary and the outer reflector ( 13a . 13b ) is pivotable.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the common pivot axis ( 17 ) of the two movable reflectors ( 10 ) in the region of the respective end portion adjacent to the F-theta objective ( 11 ) is arranged.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the movable reflector ( 10 ) is arranged at the same time pivotable and displaceable.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least some of the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 ) Adjustment means for correcting the deflection corresponding to the real optical deviation of the F-theta objective ( 11 ) are assigned by the ideal F-theta law.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b ) at least two, in particular three pairs of laser beams ( three . 4 . 5 ) and each pair of laser beams ( three . 4 . 5 ) by two ge compared to a central axis ( 12 ) is formed equally spaced focus points, wherein the deflection angle (Θ, 2Θ, 3Θ) of the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b ) of different laser beam pairs ( three . 4 . 5 ) are different from each other adjustable.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one pivotable reflector ( 10 ) several, one or more laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 ) associated reflection surfaces ( 10a . 10b ) having.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 ) of the same laser beam pair ( three . 4 . 5 ) associated reflection surfaces ( 10a . 10b ) by the same tilt angle (Θ / 2) in the opposite direction ( 8a . 8b ) are deflectable.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the number of reflections of a laser beam ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b ) of a first pair of laser beams ( three . 4 . 5 ) of the number of reflections of a laser beam ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b ) of an adjacent second laser beam pair ( three . 4 . 5 ) deviates.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the reflector ( 10 ) the two laser beams ( 3a . 3b ) of the first pair of laser beams ( three ) exactly once, the two laser beams ( 4a . 4b ) of the second pair of laser beams ( 4 ) exactly twice and the two laser beams ( 5a . 5b ) of the third pair of laser beams ( 5 ) exactly three times on the movable reflector ( 10 ) reflected.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that only laser beams ( 3a . 3b . 5a . 5b ) with an odd number of reflections on the movable or stationary reflector ( 10 . 13a . 13b ) can be coupled.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) for deflecting the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b ) at least one laser beam pair ( three . 4 . 5 ) in one of the plane of the further pairs of laser beams ( three . 4 . 5 ) deviating level is executed.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) for deflecting the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 ) is executed in several parallel planes.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) for deflecting two laser beam pairs ( three . 5 ) in a first plane and a second pair of laser beams ( 4 ) as well as the middle laser beam ( 14 ) is executed in a second plane parallel to the first plane.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pivoting reflector ( 10 ) and / or the stationary reflector ( 13a . 13b ) at least one reflecting surface extending over several levels ( 10a . 10b ) having.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pivoting reflector ( 10 ) and / or the stationary reflector ( 13a . 13b ) with its respective reflection surfaces ( 10a . 10b ) extends across all levels.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the stationary reflector ( 13a . 13b ) adjustable, in particular adjustable is arranged.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the beam path of the laser beam ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b ) before the deflection at the reflector ( 10 ) means for adjusting a parallel beam offset of the incoming laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b ) is provided.

Contraption ( 1 ) according to claim 23, characterized in that the beam offset in such a manner depending on the deflection angle (Θ, 2Θ, 3Θ) of the respective laser beam ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b ) is adjustable, that the position of its beam axis in the aperture ( 15 ) is substantially constant regardless of the deflection angle (Θ, 2Θ, 3Θ).

Contraption ( 1 ) according to claim 23 or 24, characterized in that the means comprises two parallel mirrors, which are designed to pivot together.

Contraption ( 1 ) according to claim 25, characterized in that the mirrors on the pivoting reflector ( 10 ) are arranged.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the two reflection surfaces ( 10a . 10b ) are deflectable against the restoring force of a spring element.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the distance (a) between the focus points can be set arbitrarily small, so that there is at least a partial overlap of a plurality of laser beams in the focusing plane.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the angle (δ), the geometric arrangement of the reflection surfaces ( 10a . 10b ) with respect to the central axis ( 12 ) of the F-theta objective ( 11 ), is adjustable.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one reflector ( 10 ) two each at an angle of 45 ° with the central axis ( 12 ) including reflective surfaces ( 10a . 10b ) having.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the F-theta objective ( 11 ) has a striped lens.

Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 ) parallel to the central axis ( 12 ) and the device ( 1 ) in the direction of the central axis ( 12 ) is designed to be movable.

Contraption ( 1 ) for beam deflection of multiple laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 ), the device ( 1 ) with at least one focusing optics for focusing each laser beam ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 ) into a particular common focusing plane ( 6 ) with matching distances (a) between the focus points and with multiple reflectors ( 10 . 13a . 13b ) for deflecting the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 ), characterized in that the laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 ) through an aperture ( 15 ) of an F-theta lens ( 11 ) and that the device ( 1 ) at least one first reflector ( 10 ) and a first reflector ( 10 ) gegenüberlie ing second reflector ( 13a . 13b ), wherein different laser beams ( 3a . 3b . 4a . 4b . 5a . 5b . 14 ) due to a different number of reflections on the reflectors ( 10 . 13a . 13b ) with different deflection angles (Θ, 2Θ, 3Θ) into the aperture ( 15 ) of the F-theta objective ( 11 ) are deflectable, the reflectors ( 10 . 13a . 13b ) include a fixed angle.