镜像对称布置的模块化偏转单元的制作方法

1.本发明大体上涉及激光加工技术，诸如增材制造。特别地，本发明涉及光学偏转模块和具有偏转单元的光学模块化偏转系统，偏转单元成对设计，具有镜像对称性，用于改善协调操作和增强紧凑性。


背景技术：

2.与其中通过从初始材料块减去材料来生产组件的传统的、诸如铣削、钻孔和车削的减材制造工艺相比，其中逐层添加材料并热加工以生产组件的增材制造工艺在工业生产中变得越来越重要。作为增材制造工艺的特性的逐层生产方法使得能够生产具有减材工艺不能实现的高度设计灵活性的高度复杂的几何结构。
3.增材制造工艺的工业重要性的增加是由用于热加工起始材料的光源的效率的增加驱使的。因此，市场目前正经历从用于原型(“快速成型”)的生产的增材制造工艺的使用到用于系列生产(“快速制造”)的该技术的批量工业使用的转变。该发展可在许多技术部门中看到，诸如航空航天工业、汽车工业、医学技术和修复学。
4.一种特殊类型的增材制造是基于其中粉末起始材料按层依次施加到待制造的组件上并通过工作光束进行熔化和加工的粉末床基工艺，其中，工作光束通常为激光束。粉末层通常具有在微米范围内的厚度。使用扫描单元用于以所控制的方式引导激光，以便根据预先定义的工艺在一系列目标位置处熔化粉末起始材料，从而形成所期望的工件。
5.扫描单元通常包括振镜，即可绕轴运动的镜，用于通过以相应的反射角反射激光而在不同的方向上扫描激光。通过组合可绕两个正交轴运动的两个镜，可在整个二维工作场中扫描激光。这种扫描单元的一个或多个振镜围绕对应的轴的运动分别由精密振镜电机驱动。镜像通常附接至配置成当电流流过缠绕在相应的振镜电机内的线圈时与线圈感应地相互作用的永磁体。在许多应用中，振镜电机在尺寸上比镜大得多，振镜电机为此提出了增加的空间需求和设计问题。
6.通过几个激光装置同时形成或激光加工组件的可能性对于提高在诸如直接粉末熔融、还原光聚合或定向能量沉积的技术中用于组件的粉末床基增材生产的系统的效率起主要作用。这种并行化允许实现更高的输出率。然而，用于同时加工组件(并行化)的几个激光装置的组合使用的好处必须与上述与多个扫描镜的使用引起的有关的空间需求和设计问题相平衡。
7.因此，需要关于偏转装置的组件的增材生产领域的改善，用于通过几个激光装置并行加工组件。
8.us 2019/0283332 a1描述了增材制造设备，该材制造设备包括配置成用于引导由多个激光模块生成的用于熔化粉末的激光的多个光学模块。光学模块中的每个均包括一对可倾斜的镜。在每个光学模块中，镜中的一个是可倾斜的，以在x方向上引导激光束，并且另一可倾斜的镜是可倾斜的，以在垂直于x方向的y方向上引导激光束。
9.从us 2019/310463 a1已知两个偏转单元，这两个偏转单元彼此相邻布置，使得它
们的工作区域叠加在可由两个偏转单元共同且同时加工的公共工作区域上。
10.us 2017/173883 a1描述了使用低功率的激光束与用于加热粉末基构建材料的高功率的激光束，同步地熔化粉末基构建材料。


技术实现要素：

11.本发明解决了前面提及的技术缺陷，并提供了基于根据权利要求1的偏转模块、根据权利要求18的模块化偏转系统以及根据权利要求25的激光加工一个或多个工件的方法的解决方案。在随附的从属权利要求中限定了本发明的优选实施方式。
12.根据本发明的偏转模块包括第一偏转单元和第二偏转单元。每个偏转单元均包括配置成用于在相应工作场上方扫描对应的工作束的扫描装置：第一偏转单元包括配置成用于在第一工作场上方扫描第一工作光束的第一扫描装置，并且第二偏转单元包括配置成用于在第二工作场上方扫描第二工作束的第二扫描装置。工作光束可为用于加工一个或多个工件的光束，特别是用于激光加工一个或多个工件的激光束，例如在增材制造工艺中或在诸如焊接或激光标记的其它激光工艺中。
13.扫描装置中的每个均可为振镜扫描装置。在优选实施方式中，第一扫描装置可包括：第一可动镜，用于通过绕第一轴倾斜而在第一方向上扫描所述第一工作光束；以及第二可动镜，用于通过绕第二轴倾斜而在第二方向上扫描所述第一工作光束。第一轴可垂直于第二轴。第二扫描装置可包括：第一可动镜，用于通过绕第三轴倾斜而在所述第一方向上扫描所述第二工作光束；以及第二可动镜，用于通过绕第四轴倾斜而在所述第二方向上扫描所述第二工作光束。第三轴可垂直于第四轴和/或平行于第一轴。
14.在其它实施方式中，第一扫描装置和第二扫描装置中的一个或两个可包括可动镜，用于通过围两个不同的相应轴倾斜来在第一方向上和第二方向上扫描相应工作光束，其中，这两个不同的相应轴优选为两个相互垂直的轴。根据本发明，还预见了其中扫描装置中的一个包括第一可动镜和第二可动镜，各自可绕如前面所描述的一个相应轴运动，并且扫描装置中的另一个包括可绕两个轴移动的单个可动镜的实施方式。尽管将在这里主要参考其中扫描装置中的每个均包括第一可动镜和第二可动镜的实施方式描述本发明，但是本发明的原理同样应用于其中第一扫描装置和第二扫描装置中的至少一个包括可动镜的实施方式，可动镜用于通过绕对应的轴倾斜而在两个方向上扫描相应工作光束。特别地，在相应的实施方式中，关于不同偏转单元的第二可动镜的相互布置和距离的所有性质可同样应用于不同偏转单元的可动镜(各自可围绕一个或两个轴移动)的相互布置和距离。
15.在任何情况下，第一偏转单元和第二偏转单元中的每个均配置成用于在两个独立且不同的方向上扫描对应的工作光束，其中该不同的方向为第一方向和第二方向。这允许在相应的二维工作场上方扫描第一工作光束和第二工作光束，该二维工作场为第一工作场和第二工作场。第一方向可垂直于第二方向。例如，在笛卡尔坐标系中，第一方向可对应于x-方向，并且第二方向可对应于y-方向。然而，本领域技术人员将理解的是，坐标选择是任意的，使得第一方向可对应于y-方向，并且第二方向可对应于x-方向。
16.第一偏转单元和第二偏转单元可具有类似或相同的结构，并且可具有类似或相同的光学组件。第一偏转单元和第二偏转单元中的每个均还可包括光源，特别是激光源，用于生成相应工作光束。因此，第一工作光束和第二工作光束可独立地生成。然而，在一些实施
方式中，一个(相同的)光源可连接至第一偏转单元和第二偏转单元，以提供第一工作光束和第二工作光束。
17.根据一些实施方式，特别地，如果第一扫描装置和第二扫描装置中的一个或两个包括第一可动镜和第二可动镜，则第一扫描装置的第二可动镜可沿着第一工作光束的光束路径在第一扫描装置的第一可动镜之后朝向第一工作场布置。换言之，当朝向第一工作场传播时，第一工作光束可首先由第一扫描装置的第一可动镜反射，并且然后由第一扫描装置的第二可动镜反射，使得第一扫描装置的第二可动镜构成光学系统的最后一点，在该最后一点处，其中第一工作光束传播的方向在第一工作光束到达第一工作场之前被透射和/或改变。因此，第一扫描装置的第二可动镜可形成第一偏转单元的光学输出窗。
18.同样，第二扫描装置的第二可动镜可在第二扫描装置的第一可动镜之后沿着第二工作光束的光束路径朝向第二工作场布置。因此，当朝向第二工作场传播时，第二工作光束可首先由第二扫描装置的第一可动镜反射，并且然后由第二扫描装置的第二可动镜反射，使得第二扫描装置的第二可动镜构成光学系统的最后一点，在该最后一点处，其中第二工作光束传播的方向在第二工作光束到达第二工作场之前被透射和/或改变。因此，第二扫描装置的第二可动镜可形成第二偏转单元的光学输出窗。
19.可通过由第一偏转单元偏转的第一工作光束扫描的第一工作场以及可通过由第二偏转单元偏转的第二工作光束扫描的第二工作场具有公共重叠区域，即，包括在第一工作场中和第二工作场中的两者的区域。公共重叠区域是可由第一工作光束和第二工作光束到达的区域。因此，公共重叠区域内的空间中的任何点可由第一工作光束和由第二工作光束激光加工。第一偏转单元和第二偏转单元可相互协作地操作，以具有高效率的形成和激光加工公共重叠区域中的一个或多个工件。第一工作场和第二工作场可位于相同的平面上，与沿着相应工作光束的路径的最后一个可动镜相距给定的距离，例如，与第一扫描装置的第二可动镜和/或与第二扫描装置的第二可动镜相距给定的距离。该距离被称为“扫描半径”。扫描半径可对应于第一扫描装置和/或第二扫描装置的第二可动镜与沿着竖直z-方向的相应工作场之间的距离，即第二轴和/或第四轴与竖直方向(z-方向)上的对应的工作场之间的距离。
20.在根据本发明的偏转模块中，第一扫描装置的第二可动镜和第二扫描装置的第二可动镜(或第一扫描装置的可动镜-可绕两个轴移动-和第一扫描装置的可动镜-可绕两个轴移动)可相对于彼此并且相对于镜像对称的公共平面镜像对称地布置。另外，第一扫描装置的第二可动镜可绕其旋转以用于在第二方向上扫描第一工作光束的第二轴和第二扫描装置的第二可动镜可绕其旋转以用于在第二方向上扫描第二工作光束的第四轴(或可绕两个轴移动的可动镜的对应的轴)可彼此对准，即可位于相同的线上。结果，第一工作场和第二工作场可彼此对准，特别是在第二方向上和/或在垂直于镜像对称的公共平面的方向上。第二轴和第四轴(或可绕两个轴移动的可动镜的对应的轴)可特别地垂直于镜像对称的公共平面并且相互对准，这意味着第一扫描装置的第二可动镜和第二扫描装置的第二可动镜可可绕垂直于镜像对称的公共平面布置的相同旋转轴移动。
21.根据本发明的第一扫描装置和第二扫描装置的至少第二可动镜的以及第二轴和第四轴的对称和对准的布置允许偏转模块的非常紧凑的布置，特别是关于第一偏转单元和第二偏转单元在单个偏转模块内的集成，用于同时激光加工的第一工作光束和第二工作光
束的协作使用。由于本发明的镜像对称布置，可将第一扫描装置的第二可动镜与第二扫描装置的第二可动镜分隔的距离，特别是将第一扫描装置的第二可动镜的光学中心与第二扫描装置的第二可动镜的光学中心分隔的距离减小到最小，同时避免光学组件中的一个由其它光学组件导致的任何重叠或阻碍，例如，避免在第一扫描装置的第二可动镜和第二扫描装置的第二可动镜的操作期间在第一扫描装置的第二可动镜和第二扫描装置的第二可动镜之间碰撞的可能性。
22.在本文中，“光学中心”是指当工作光束在z-方向上竖直地向下定向和/或指向相应工作场的几何中心时，由对应的偏转单元为相应工作光束限定的光束路径的中心。可动镜布置成使得当工作光束在相应的可动镜处反射并朝向相应工作场的中心偏转时，上述工作光束在其光学中心处和绕上述光学中心反射，这取决于横截面强度分布和/或工作光束的光点尺寸。例如，当在其横截面中具有高斯强度分布的工作光束在可动镜处反射并朝向相应工作场的中心偏转时，上述强度分布的中心(最大值)在上述可动镜的“光学中心”处被精确地反射。因此，第一扫描装置的第二可动镜，特别是其光学中心，与第二扫描装置的第二可动镜，特别是其光学中心之间的距离可小到安装和/或操控需求允许的程度。这同样可应用于第一扫描装置的第二可动镜的边缘和第二扫描装置的第二可动镜的边缘之间的物理分隔。
23.第一扫描装置和第二扫描装置的第二可动镜之间的减小的距离还允许在不必增加扫描半径(否则将导致增加的不精确性，特别是在可动镜以具有最大倾斜角工作的工作场的边缘处)的情况下最大化其中第一偏转单元和第二偏转单元可同时协作地操作的公共重叠区域的尺寸，所减小的扫描半径可允许将本发明的偏转模块集成在具有所减小的总体竖直尺寸的激光加工系统中，其中否则增加扫描半径将导致增加的不精确性，特别是在可动镜以具有最大倾斜角工作的工作场的边缘处。因此，本发明的偏转模块提供了用于并行激光加工的解决方案，其紧凑且易于运输和装运，这在提供快速且令人满意的客户服务方面是有利的。因此，根据本发明的偏转模块提供了通过多个工作光束的同时作用而实现的紧凑性和高产量/生产率之间的改善的平衡。
24.第一扫描装置和第二扫描装置可相对于彼此刚性地固定，使得第一扫描装置相对于第二扫描装置的相对空间位置，特别是其对应的可动镜相对于彼此的相对空间位置可固定。
25.根据本发明的一些实施方式，第一扫描装置和第二扫描装置中的每个均还可包括用于倾斜对应的第二可动镜的对应的振镜电机。第一扫描装置可包括用于倾斜第一扫描装置的第二可动镜的第一振镜电机，并且第二扫描装置可包括用于倾斜第二扫描装置的第二可动镜的第二振镜电机。第一扫描装置和第二扫描装置还可包括或连接至控制振镜电机的操作并且因此控制对应的第二可动镜的相应的倾斜运动的相应的控制单元。第一扫描装置和第二扫描装置的第一可动镜还可连接至驱动它们的倾斜运动的对应的振镜电机，并且可选地，连接至控制它们操作的控制单元。
26.根据本发明的至少第二可动镜的镜像对称和对准的布置允许将第一振镜电机和振镜步进电机相对于镜像对称的公共平面布置在对应的第二可动镜的相对侧上，使得第一振镜电机和第二振镜电机相对于彼此并且相对于镜像对称的公共平面镜像对称地布置，同时保持第二可动镜之间的最小距离。尽管振镜电机是相对体积大的装置，但是根据本发明
的布置允许它们以空间有效的方式进行空间分布，使得它们不会彼此接触，阻碍其它光学组件的移动性或阻挡偏转模块内的任何光束路径，其中特别地，该其它光学组件是可移动镜。
27.第一振镜电机和第二振镜电机可布置成基本上垂直于镜像对称的公共平面延伸，特别是分别从靠近相应的第二可动镜的第一端(以及从镜像对称的公共平面)到远离上述相应的第二可动镜的第二端延伸。因此，第一扫描装置的第二可动镜可在基本上垂直于镜像对称的公共平面的方向上布置在第一振镜电机和镜像对称的公共平面之间，而第二扫描装置的第二可动镜可在基本上垂直于镜像对称的公共平面的上述方向上布置在第二振镜电机和镜像对称的公共平面之间。第一振镜电机还可在基本上垂直于镜像对称的公共平面的上述方向上与第二振镜电机对准。
28.值得注意的是，第一振镜电机和第二振镜电机的旋转轴不需要与相应的第二可动镜的对应的旋转轴一致，尽管在一些实施方式中可能是这种情况。第一振镜电机和/或第二振镜电机的旋转的轴可布置成与第二轴和第四轴中的对应的一个平行(具有偏移)或相对于其的倾斜度高至15
°
。
29.尽管本发明的偏转模块的镜像对称和对准至少由第一扫描装置和第二扫描装置的第二可动镜形成，但是第一偏转单元和第二偏转单元的其它组件可相对于相同的镜像对称的公共平面，显示相同的镜像对称和/或可相对于彼此对准或平行。例如，第一扫描装置的第一可动镜和第二扫描装置的第一可动镜可相对于彼此并且相对于镜像对称的公共平面镜像对称地布置。然而，第一轴可布置成基本上平行于第三轴，其中，第一轴和第三轴可布置成基本上平行于镜像对称的公共平面，例如与竖直z-方向对准，或者布置成相对于竖直z-方向具有从约0
°
至约15
°
的倾斜度。
30.在一些实施方式中，第一轴和第三轴可布置成平行于彼此，并且平行于镜像对称的公共平面，并且分别垂直于第二轴和第四轴，并且第二轴和第四轴可布置成彼此对准，并且垂直于镜像对称的公共平面，并且垂直于第一轴和第三轴。
31.根据一些实施方式，第一工作光束可入射在第一扫描装置上，特别是入射在第一扫描装置的第一可动镜上，在垂直于镜像对称的公共平面的第一入射方向上传播，并且第二工作光束的光束路径可入射在第二扫描装置上，特别是入射在第二扫描装置的第一可动镜上，在垂直于镜像对称的公共平面的第二入射方向上传播，其中第一入射方向可与所述第二入射方向对准，并且相反。因此，第一工作光束和第二工作光束可彼此对齐，至少直到它们到达对应的扫描装置。
32.根据一些实施方式，第一偏转单元和第二偏转单元可相对于镜像对称的公共平面和/或相对于彼此镜像对称地布置，使得至少在由第一扫描装置扫描之前的第一工作光束的光束路径和至少在由第二扫描装置扫描之前的第二工作光束的光束路径相对于彼此以及相对于镜像对称的公共平面镜像对称。因此，由第一偏转单元内的第一工作光束遵循的、至少直到第一工作光束由第一扫描单元偏转的光束路径可与由第二偏转单元内的第二工作光束遵循的、至少直到第二工作光束由第二扫描单元偏转的光束路径镜像对称。因此，由第一偏转单元内的第一工作光束遵循的光束路径和由第二偏转单元内的第二工作光束遵循的光束路径可为相对于镜像对称的公共平面的彼此的镜面图像。
33.第一偏转单元和第二偏转单元相对于彼此的“镜像对称”可指其诸如镜和透镜的
光学组件中的每个的位置和/或设定，以及它们为对应的工作光束限定的相应的光束路径，特别是当第一偏转单元的、第一工作光束在它到第一工作光束的路线上与其相互作用的光学组件中的每个的取向和/或设定对应于第二偏转单元的对应的、第二工作光束在它到第二工作场的路线上相互作用的光学组件的相应的取向和/或设定时，其中后一个光学组件可为相对于镜像对称的公共平面的前一个组件的镜面图像。“设定”可指光学组件的光学性质，诸如焦距、直径或尺寸、形状、孔径等。例如，布置为诸如第二偏转单元的第二光学透镜相对于镜像对称的公共平面的镜面图像的第一偏转单元的第一光学透镜可具有与上述第二光学透镜相同的焦距、尺寸和形状。
34.尽管如此，镜像对称并不一定意味着第一偏转单元和第二偏转单元必须总是配置成诸如在任何时间相对于光学组件和设定中的每个和每一个、特别是相对于可彼此独立地操作的第一扫描装置和第二扫描装置，保持这种对称。例如，不必是只要第一偏转单元借助于第一扫描装置将第一工作光束引导到第一工作场上的一个点，第二偏转单元相应地借助于第二扫描装置将对应于第一工作光束相对于镜像对称的轴的镜面图像的第二工作光束引导到第二工作场上的一个点这样的情况。相反，第一偏转单元和第二偏转单元中的每个可配置成独立地操作，使得其光学组件，特别是第一扫描装置和第二扫描装置的透镜和/或镜，可在操作期间采用不同的位置和取向，这可能破坏偏转模块的一般镜像对称。
35.例如，在任何给定的时间，可能与第一可动镜绕第三轴的倾斜不同的、即不与其镜面图像对应的第一可动镜绕第一轴的倾斜以及可能与第二可动镜绕第四轴的倾斜不同的第二可动镜绕第二轴的倾斜相对于彼此、并且相对于镜像对称的公共平面镜像对称地布置。
36.在一些实施方式中，在由第一扫描装置扫描之前，第一工作光束的光束路径可在由第二扫描装置扫描之前在垂直于镜像对称的公共平面的方向上与第二工作光束的光束路径对准。换言之，在由对应的扫描装置偏转之前，第一工作光束和第二工作光束可为共面的，即位于公共平面上，其中公共平面可特别地垂直于镜像对称的公共平面。这通过使第一工作光束(以及限定第一工作光束的光束路径至少直到第一扫描装置的相应光学元件)和第二工作光束(以及限定第二工作光束的光束路径至少直到第二扫描装置的相应光学元件)两者布置在一个平面上而提供了特别紧凑的配置，这可允许偏转模块的宽度的减小，并且因此允许其体积减小。
37.根据本发明的一些实施方式，第一扫描装置的第二可动镜和第二扫描装置的第二可动镜之间的分隔可对应于不大于第一扫描装置的第二可动镜的和/或第二扫描装置的第二可动镜的直径的1/3，优选地不大于其1/4，更优选地不大于其1/5或1/6。“分隔”在本文中可指最短的可定义的欧几里得距离。第一偏转单元的第二可动镜和第二偏转单元的第二可动镜之间的分隔可为第一偏转单元的第二可动镜的边缘和第二偏转单元的第二可动镜的边缘在垂直于镜像对称的公共平面的方向上，特别是在其中第二轴和第四轴延伸的方向上的分隔距离。在一些实施方式中，第一扫描装置的第二可动镜的直径可等于第二扫描装置的第二可动镜的直径。“直径”，如本文中用于镜的，可不仅指具有圆形形状的可动镜的尺寸，而且指限定对应的可动镜的主轴的长度的任何几何量。例如，如果可动镜具有卵形形状或椭圆形形状，则“直径”可指其短轴或长轴。如果可动镜具有正方形或矩形形式，则如本文中所用的“直径”可指其长度或宽度。
38.根据一些实施方式，第一扫描装置的第二可动镜和第二扫描装置的第二可动镜的形状和尺寸可相等。不管第一扫描装置和第二扫描装置的第二可动镜在形状和尺寸上是否相等，特别是其反射表面在形状和尺寸上是否相等，它们中的每个均可具有圆形、椭圆形、正方形、矩形、菱形或多边形形状。第二可动镜可布置成使得例如当由对应的振镜电机相应地驱动时，可动镜可绕其倾斜的相应轴与可动镜的主轴一致。例如，如果第二可动镜具有椭圆形形状，则第二轴和第四轴可与由第二可动镜限定的椭圆的长轴对准(并且彼此对准)。如果第二可动镜具有矩形形状，则第二轴和第四轴可与由第二可动镜限定的矩形的纵向对称轴对准(并且彼此对准)。如果第二可动镜具有圆形形状，则第二轴和第四轴可与由第二可动镜限定的圆的直径对准(并且彼此对准)。
39.类似的考虑可应用于第一扫描装置和第二扫描装置的第一可动镜，其中第一可动镜可布置成使得可动镜例如当由对应的振镜电机相应地驱动时，可绕其倾斜的相应轴与可动镜的短轴一致。例如，如果第一可动镜具有椭圆形形状，则第一轴和第三轴可与由第一可动镜限定的椭圆的短轴对准(并且彼此对准)。如果第一可动镜具有矩形形状，则第一轴和第三轴可与由第一可动镜限定的矩形的短对称轴对准。
40.根据一些实施方式，第一扫描装置的第二可动镜的和/或第二扫描装置的第二可动镜的直径可为从5mm至50mm，优选地为从10mm至40mm，更优选地为从20mm至30mm。相同的考虑可应用于第一扫描装置和第二扫描装置的第一可动镜。
41.根据本发明的一些实施方式，第一扫描装置的第二可动镜的光学中心和第二扫描装置的第二可动镜的光学中心之间的距离可对应于不大于第一扫描装置的第一可动镜的和/或第二扫描装置的第一可动镜的孔径的4倍，优选地不大于其3倍，更优选地不大于其2.5或2倍。
42.在其中第一扫描装置和第二扫描装置中的每个的第二可动镜布置在相应的第一可动镜之后的实施方式中，对应的第一可动镜的“孔径”可指对应的第一可动镜在分别平行于相应的旋转轴的方向上的延伸(直径)，其中该相应的旋转轴即为第一轴或第三轴。例如，如果第一可动镜具有卵形形状或椭圆形形状，则孔径可对应于卵形或椭圆形的短轴。如果第一可动镜具有正方形形状或矩形形状，则孔径可对应于其较短的边或“宽度”。第一可动镜的孔径可适于给定的光束直径的工作光束，例如给定的1/e2直径的工作光束。
43.相应的第二可动镜的尺寸可配置成用于在由相应的第一可动镜以给定的入射角反射之后，反射给定的直径，例如给定的1/e2直径的工作光束。例如，如果第二可动镜具有卵形形状或椭圆形形状，则其可与相应的旋转轴对准(即与第二轴或第四轴对准)的长轴的尺寸可确定为使得能够考虑到第一可动镜和第二可动镜之间的分隔距离以及工作光束在第二可动镜上的可能入射角的范围，其中该相应的旋转轴即为第二轴或第四轴，根据对应的第一可动镜的倾斜角来反射来自对应的第一可动镜的工作光束。第二可动镜的尺寸还可适于给定的光束直径的工作光束，例如给定的1/e2直径的工作光束。
44.第二可动镜的尺寸，特别是其直径，可大于相应的第一可动镜的尺寸。例如，如果第一可动镜和第二可动镜两者具有卵形形状，则第二可动镜的短轴可大于第一可动镜的短轴。
45.例如，假定工作光束在其横截面中的强度分布为高斯分布，则第一工作光束可入射在第一扫描装置上，特别是在第一扫描装置的第一可动镜上，具有第一1/e2光束直径，并
且第二工作光束可入射在第二扫描装置上，特别是在第二扫描装置的第一可动镜上，具有第二1/e2光束直径。第二光束直径可优选地等于第一光束直径。第一扫描装置的第一可动镜的孔径和/或第二扫描装置的第一可动镜的孔径在本文中可限定成对应于对应的1/e2光束直径的至少1.1倍，优选地至少1.3倍，更优选地至少1.5倍。例如，对于具有20mm的每个1/e2光束直径的第一工作光束和第二工作光束，对应的第一可动镜的相应孔径可为30mm(1/e2光束直径的1.5倍)，并且对应的第二可动镜的光学中心之间的相应距离可为75mm。
46.根据一些实施方式，第一扫描装置的第二可动镜的光学中心与第二扫描装置的第二可动镜的光学中心之间的距离可不大于120mm，优选地不大于80mm，更优选地不大于60mm。
47.根据一些实施方式，第一扫描装置的第二可动镜和第二扫描装置的第二可动镜之间的距离可对应于不大于第一扫描装置的第一可动镜的孔径和/或第二扫描装置的第一可动镜的孔径的1/3，优选地不大于其1/4，更优选地不大于其1/5或1/6。
48.根据一些实施方式，第一扫描装置的第二可动镜和第二扫描装置的第二可动镜之间的分隔可不大于50mm，优选地不大于30mm，更优选地不大于10mm。
49.第一工作场和第二工作场中的每个均可覆盖100mm
×
100mm至1000mm
×
1000mm的面积，优选地从300mm
×
300mm至700mm
×
700mm，更优选地从400mm
×
400mm至600mm
×
600mm。第一工作场和第二工作场可具有相同的形状和尺寸。第一工作场和第二工作场可在平行于镜像对称的公共平面的方向上彼此对准，使得它们覆盖在平行于镜像对称的公共平面的上述方向上的相同距离和延伸部，即在上述方向上从第一公共角点延伸到第二公共角点。因此，在平行于镜像对称的公共平面的上述方向上，公共重叠区域可具有对应于在平行于镜像对称的公共平面的上述方向上由第一工作场和/或第二工作场覆盖的延伸部的100％的延伸部。
50.在本发明的一些实施方式中，第一工作场和第二工作场可在垂直于镜像对称的公共平面的重叠方向上部分重叠，其中公共重叠区域可在重叠方向上具有延伸部，公共重叠区域的延伸部对应于在重叠方向上由第一工作场和/或第二工作场覆盖的延伸部的至少75％，优选地至少80％，更优选地至少90％。因此，公共重叠区域可具有在重叠方向上从75mm至900mm的延伸部和在平行于镜像对称的公共平面的方向上的100mm至1000mm的延伸部，优选地，在重叠方向上从225mm至630mm的延伸部和在平行于镜像对称的公共平面的方向上的300mm至700mm的延伸部，更优选地，在重叠方向上从300mm至540mm的延伸部，以及在平行于镜像对称的公共平面的方向上的400mm至600mm的延伸部。公共重叠区域可例如是400mm
×
500mm。
51.尽管从现有技术已知的用于具有在重叠工作场的公共工作区域上操作的多于一个偏转单元的其它解决方案是基于增加扫描半径，但是本发明的发明人已经认识到的是，第一扫描装置和第二扫描装置的第二可动镜之间的和/或其光学中心的小分隔可与公共重叠区域的前述区域结合来实现，同时保持偏转模块的紧凑尺寸，其中该小分隔特别是在前述范围内的分隔，并且可注意的是，由于根据本发明的第一偏转单元和第二偏转单元的对称布置和结构，不必增加扫描半径。通过避免扫描半径增加，可在不增加扫描半径的情况下实现不同偏转单元的工作场的大共同重叠区域。
52.根据本发明的一些实施方式，第一扫描装置的第二可动镜在第一工作场上方的高
度和/或第二扫描装置的第二可动镜在第二工作场上方的高度可不大于800mm，优选地不大于600mm，更优选地不大于400mm，其中该高度即为对应的扫描半径。第一扫描装置的第二可动镜在第一工作场上方的高度和第二扫描装置的第二可动镜在第二工作场上方的高度可彼此相等。在前述范围内的扫描半径可借助于根据本发明的第一扫描单元和第二扫描单元的组件的对称布置与第一扫描装置和第二扫描装置的第二可动镜之间的小分隔结合来实现，其中该小分隔特别是在前述范围内的分隔。前述扫描半径可由第一偏转单元和第二偏转单元通过相应地设定它们对应的光学系统的焦距来实现，使得第一工作光束和第二工作光束分别聚焦在第一工作场和第二工作场上，即，在距相应扫描装置对应于前述扫描半径的距离处。
53.因此，本发明允许结合其中第一偏转单元和第二偏转单元可协作操作以同时激光加工一个或多个工件的大共同重叠区域、以及导致更紧凑的设计和更高的光学精度的减小的扫描半径的技术优点，这是由于例如当在对应的工作场的周边部分中激光加工工件时工作光束的倾斜度减小。
54.另外，通过允许减小的扫描半径，本发明的偏转模块允许具有减小的工作体积(即，工作场的三维竖直投影，特别是公共重叠区域的三维竖直投影)。当通过工作体积的流体流用于带走工作体积内的工件的激光加工造成的气态残留物时，工作体积中所需的流体量可由于减小的工作体积而减小，其中否则气态残留物可能通过吸收工作光束的光对的部分而负面地影响激光工作。流体流可例如是诸如氩气的惰性气体流，其允许在激光加工期间抑制用于形成工件的例如金属粉末的材料的氧化。考虑到惰性气体的高成本，减少所需的惰性气体的量有助于显著降低整个激光加工工艺的成本。另外，由于减小的工作体积，流体流在工作体积内的、例如湍流现象的形成的流动行为可更容易地控制。
55.在一些实施方式中，偏转模块还可包括壳体，其中第一偏转单元和第二偏转单元可封闭在壳体内。可例如是由包括铝和/或不锈钢的材料制成的壳体可优选地是防水和/或防尘的。通过这种方式，可减小可能由灰尘、污物、湿度和/或水的积聚引起的偏转模块的光学组件的热移位，从而由于壳体的密封作用可保持偏转模块的工作精度和清晰度。另外，壳体可在运输或维护期间保护偏转模块，从而增强根据本发明的偏转模块的有利的模块化设计和容易的可更换性。
56.根据一些实施方式，壳体可包括第一透明窗和第二透明窗，第一透明窗配置成用于让第一工作光束通过，从第一扫描装置传播到第一工作场，第二透明窗配置成用于让第二工作光束通过，从第二扫描装置传播到第二工作场。第一透明窗可布置在第一扫描装置的第二可动镜的下面并且在竖直方向上(即，在垂直于第一工作场的z-方向上)与其对准，使得第一透明窗可因此形成第一偏转单元的光学输出窗，第一工作光束在到达第一工作场之前最后透射通过该光学输出窗。第二透明窗可布置在第二扫描装置的第二可动镜的下面并且在竖直方向上(即，在垂直于第二工作场的z-方向上)与其对准，使得第二透明窗可因此形成第二偏转单元的光学输出窗，第二工作光束在到达第二工作场之前最后透射通过该光学输出窗。第一透明窗和/或第二透明窗可包括玻璃板。在一些实施方式中，第一透明窗和第二透明窗可彼此集成。例如，第一透明窗和第二透明窗可由同一个玻璃板形成。
57.第一透明窗和第二透明窗可彼此相邻。附加地或替代地，第一透明窗和第二透明窗可与壳体的相同侧壁相邻，使得第一透明窗和第二透明窗以及壳体的可垂直于第一透明
窗和第二透明窗布置的上述侧壁可共享公共边缘。如下面将解释的，这种配置具有提供了一种配置，在该配置中，当两个偏转模块通过相应的侧壁(与对应的第一透明窗和第二透明窗相邻的侧壁)彼此邻接时，偏转模块的第一透明窗和第二透明窗布置成与另一偏转模块的第一透明窗和第二透明窗相邻的优点。
58.根据一些实施方式，第一偏转单元和/或第二偏转单元还可包括光学元件，优选地为二向色镜和/或反射镜，用于分别至少部分地反射第一工作光束和/或第二工作光束的第一波长范围内的光，其中，对应的扫描装置布置在相应工作场和相应光学元件之间的相应工作光束的光束路径中，使得在相应光学元件处反射的相应工作光束传播到相应扫描装置。因此，光学元件可用作相应工作光束的偏向器/反射器，用于将来自第一方向的、例如来自输入窗和/或来自激光源的工作光束偏转到第二方向，特别是朝向相应扫描装置偏转。
59.例如，如果工作光束(第一工作光束和/或第二工作光束)由相对于对应的工作场布置的光源生成，使得工作光束从光源发出在竖直方向(z-方向)上传播，即垂直于对应的工作场传播，则光学元件可相对于上述竖直方向以45
°
角布置，以便将工作光束从竖直方向偏离到水平方向(例如x-方向和/或y-方向)，使得工作光束在上述水平方向上到达扫描装置。然而，其它配置也是可能的。特别地，工作光束(第一工作光束和/或第二工作光束)也可由相对于相应的工作场布置的光源生成，使得工作光束从光源发出在水平方向(例如x-方向和/或y-方向)上传播，或者在具有竖直分量和水平分量的对角线方向上传播。
60.光学元件还可配置成用于至少部分地透射第一工作光束和/或第二工作光束的第二波长范围内的光。这允许对应的偏转单元限定由第二波长范围内的检测光束遵循的检测光束路径，例如从相应工作场到相应检测装置，从而当上述检测光束从工作场传播回去时，它被引导(透射)到检测装置，而不是被反射回朝向光源。然后，检测光束可从上述相应工作场传播到上述相应检测装置，由相应扫描装置反射并由相应光学元件透射。
61.因此，光学元件可用作反射元件，用于将由例如在1000nm和1100nm之间的第一波长范围内的光形成的相应工作光束在其朝向相应工作场的路线上重定向到朝向相应扫描装置。同时，光学元件还可用作透射元件，该透射元件让来自对应的工作场的由例如1000nm之下或1100nm之上的第二波长范围内的光形成的检测光束通过，朝向配置成用于检测上述检测光束的检测单元。检测光束可用于获得有关正在形成的工件的信息并且因此监测激光加工和/或有关由工作光束激光加工的条件。例如，检测光束可用于校准和/或同步工作光束。
62.因此，光学元件可将工作光束与相应的检测光束脱离联接，从而允许如欧洲专利申请ep 3 532 238 a1(例如其[0018]和[0019]段)中所解释的独立地控制其光学设定。因此，可避免检测光束的像差，并且可保持监测功能的聚焦。检测单元可包括光学传感器、光学相机、二极管、高温测量装置、光学相干层析成像检测器等。光学元件和检测单元可分别对应于欧洲专利申请ep 3532238 a1中所描述的光学元件(“optisches element”)和检测装置(“detektionseinrichtung”)。
[0063]
根据一些实施方式，第一偏转单元和/或第二偏转单元还可包括聚焦装置，用于聚焦、变焦和/或准直对应的工作光束。聚焦装置可沿着在对应的扫描装置之前和对应的光学元件之前由对应的工作光束遵循的光束路径布置。聚焦单元可具有可变焦距。聚焦单元可包括第一固定透镜、第一可动透镜和又一固定透镜或可动透镜。聚焦装置可特别地对应于
如ep 3532238 a1中所描述的聚焦装置(“fokussierrichtung”)。本领域技术人员应当理解，前述“透镜”中的任何可由相应透镜组形成，而不必由单个透镜形成。聚焦装置可配置成用于设定对应的光学系统(即，分别为第一偏转单元或第二偏转单元)的焦距，使得第一工作光束和第二工作光束分别聚焦在第一工作场和第二工作场上，即，在距相应扫描装置对应于相应扫描半径的距离处，其中该相应扫描半径特别是在前面描述的范围内的扫描半径。
[0064]
本发明的另一方面涉及模块化偏转系统，包括第一偏转模块和第二偏转模块，其中，第一偏转模块和第二偏转模块可对应于上面描述的根据本发明的偏转模块的实施方式中的任何。在一些实施方式中，第一偏转模块和第二偏转模块可具有相同或至少类似的配置，即可具有相同或至少类似或等效的光学组件和设定。
[0065]
本发明的模块化偏转系统的第一偏转模块和第二偏转模块可相互附接或可附接。在一些实施方式中，第一偏转模块和第二偏转模块可配置成可拆卸地彼此附接。当第一偏转模块和第二偏转模块彼此附接时，第一偏转模块的公共重叠区域与第二偏转模块的公共重叠区域重叠，从而形成公共重叠场。因此，公共重叠场构成第一偏转模块的第一工作场和第二工作场的以及第二偏转模块的第一工作场和第二工作场的重叠区域。
[0066]
因此，多至四个偏转单元、第一偏转模块的第一偏转单元和第二偏转单元以及第二偏转模块的第一偏转单元和第二偏转单元可协作以在公共重叠场中同时激光加工一个或多个工件，从而实现高度的并行化。同时，由于根据本发明的偏转模块的紧凑配置，考虑到由第一偏转模块和第二偏转模块中的每个的配置提供的对应的扫描半径与对应的公共重叠区域的小比例，模块化偏转系统的总体尺寸可保持相当适中，其中该总体尺寸特别是其竖直尺寸。因此，本发明的模块化偏转系统提供了可在公共重叠场上同时操作以激光加工相同的一个或多个工件的四个独立的偏转单元的高度紧凑的布置。模块化偏转系统可从上面提到的根据本发明的偏转模块的所有技术优点中获益。
[0067]
根据本发明的偏转模块中的每个的紧凑配置允许相互附接第一偏转模块和第二偏转模块，使得其扫描装置，并且特别是其第二可动镜可布置成彼此非常接近。
[0068]
另外，本发明的模块化偏转系统的模块化结构允许改善的设计灵活性和降低的维护复杂性。例如，如果模块化偏转系统的偏转模块中的一个必须由制造商检查或修理，则它可容易地从模块化偏转系统拆卸，由相应的替换偏转模块替换，并运输到制造商现场，使得模块化偏转系统可在客户端继续使用，并且不需要中断生产。
[0069]
根据一些实施方式，当第一偏转模块和第二偏转模块相互附接时，第一偏转模块和第二偏转模块可相对于彼此镜像对称。当第一偏转模块和第二偏转模块相互附接时，第一偏转模块的镜像对称的公共平面可与第二偏转模块的镜像对称的公共平面对准。
[0070]
本发明的模块化偏转系统的模块化和对称设计允许不仅在第一偏转模块和第二偏转模块中的每个的可动镜之间，例如在第一偏转模块的第一扫描装置的第二可动镜和第一偏转模块的第二扫描装置的第二可动镜之间，而且在第一偏转模块的可动镜和第二偏转模块的可动镜之间具有减小的分隔，特别在第一偏转模块的第二可动镜和第二偏转模块的第二可动镜之间具有减小的分隔。当第一偏转模块和第二偏转模块中的每个的第二可动镜布置成偏离对应的偏转模块的纵向轴时，例如当第二可动镜和位于上述第二可动镜下面的相应透明窗布置成邻近偏转模块的对应的壳体的侧壁时，情况尤其如此。在模块化偏转系
统的另一偏转模块中具有相同的情形，实际上是其镜面图像，允许不同偏转模块的第二可动镜之间的小分隔距离，并且因此有助于模块化系统的紧凑设计，并且有助于增加公共重叠场的尺寸与模块化系统的扫描半径的比例。
[0071]
根据本发明的一些实施方式，第一偏转模块的第一扫描装置的第二可动镜的光学中心与第二偏转模块的第一扫描装置或第二扫描装置的第二可动镜的光学中心之间的距离可对应于不大于第一偏转模块或第二偏转模块的第一扫描装置的第一可动镜的和/或第二扫描装置的第一可动镜的孔径的4倍，优选地不大于其3倍，更优选地不大于其2.5或2倍。
[0072]
根据一些实施方式，第一偏转模块的第一扫描装置的第二可动镜与第二偏转模块的第一扫描装置或第二扫描装置的第二可动镜之间的分隔可对应于不大于第一偏转模块的第一扫描装置的第二可动镜的和/或第二偏转模块的第一扫描装置或第二扫描装置的第二可动镜的直径的1/3，优选地不大于其1/4，更优选地不大于其1/5或1/6，其中孔径可如上面所解释进行限定。
[0073]
第一偏转模块的第一扫描装置和/或第二扫描装置的第一可动镜或第二可动镜的直径或孔径可等于第二偏转模块的第一扫描装置和/或第二扫描装置的第一可动镜或第二可动镜的直径或孔径。特别地，模块化偏转系统的所有四个第一可动镜或第二可动镜可具有相同的直径、孔径、尺寸和/或形状。
[0074]
在一些实施方式中，第一偏转模块的第一扫描装置的第二可动镜的光学中心与第二偏转模块的第一扫描装置或第二扫描装置的第二可动镜的光学中心之间的距离可大于第一偏转模块或第二偏转模块的第二可动镜的光学中心之间的距离，优选地大于高至20％，更优选地大于高至10％，最优选地大于高至5％。然而，第一偏转模块的第一扫描装置的第二可动镜的光学中心与第二偏转模块的第一扫描装置或第二扫描装置的第二可动镜的中心之间的距离可基本上等于第一偏转模块或第二偏转模块的第二可动镜的光学中心之间的距离。这同样适用于第一偏转模块的第二扫描装置的第二可动镜的光学中心与第二偏转模块的第一扫描装置或第二扫描装置的第二可动镜的中心之间的距离。
[0075]
根据一些实施方式，第一偏转模块的第一扫描装置或第二扫描装置的第二可动镜的光学中心与第二偏转模块的第一扫描装置或第二扫描装置的第二可动镜的光学中心之间的距离可不大于120mm，优选地不大于80mm，更优选地不大于60mm。
[0076]
根据一些实施方式，第一偏转模块的第一扫描装置的第二可动镜和第二偏转模块的第一扫描装置或第二扫描装置的第二可动镜之间的分隔可不大于50mm，优选地不大于30mm，更优选地不大于10mm。第一偏转模块的第一扫描装置的第二可动镜和第二偏转模块的第一扫描装置或第二扫描装置的第二可动镜之间的分隔可大于第一偏转模块或第二偏转模块的第二可动镜之间的距离，优选地大于高至20％，更优选地大于高至10％，最优选地大于高至5％。这可避免不同偏转模块的第二可动镜之间的碰撞或干扰的风险。
[0077]
第一偏转模块可包括第一壳体，其中，第一偏转模块的第一偏转单元和第二偏转单元封闭在第一壳体内。第一壳体可为防尘和/或防水的。第二偏转模块可包括第二壳体，其中第二偏转模块的第一偏转单元和第二偏转单元可封闭在第二壳体内。第二壳体可为防尘和/或防水的。当第一偏转模块和第二偏转模块彼此附接时，第一壳体和第二壳体可以以第一壳体和第二壳体彼此相邻的方式相互附接。当第一壳体和第二壳体附接在一起时，第二壳体可为第一壳体的镜面图像。
[0078]
根据一些实施方式，第一壳体可包括第一透明窗和第二透明窗，对应的第一工作光束通过第一透明窗从第一偏转模块的第一扫描装置传播到对应的第一工作场，对应的第二工作光束通过第二透明窗从第一偏转模块的第二扫描装置传播到对应的第二工作场。另外，第二壳体可包括第三透明窗和第四透明窗，对应的第一工作光束通过第三透明窗从第二偏转模块的第一扫描装置传播到对应的第一工作场，对应的第二工作光束通过第四透明窗从第二偏转模块的第二扫描装置传播到对应的第二工作场。当第一偏转模块和第二偏转模块彼此附接时，第一透明窗、第二透明窗、第三透明窗和/或第四透明窗可彼此相邻地布置。
[0079]
在其它实施方式中，模块化偏转系统可包括公共壳体，其中第一偏转模块的第一偏转单元和第二偏转单元以及第二偏转模块的第一偏转单元和第二偏转单元可封闭在公共壳体内。公共壳体可为防尘和/或防水的。
[0080]
第一偏转模块的第一工作场和第二工作场中的每个以及第二偏转模块的第一工作场和第二工作场中的每个均可覆盖100mm
×
100mm至1000mm
×
1000mm的面积，优选地从300mm
×
300mm至700mm
×
700mm，更优选地从400mm
×
400mm至600mm
×
600mm。第一偏转模块的第一工作场和第二工作场可在第一重叠方向上彼此对准，并且第二偏转模块的第一工作场和第二工作场也可在上述第一重叠方向上彼此对准。所述第一重叠方向可平行于第一偏转模块和第二偏转模块的镜像对称的公共平面。另外，第一偏转模块的第一工作场可在垂直于第一重叠方向的第二重叠方向上与第二偏转模块的第一工作场和第二工作场中的一个对准，并且第一偏转模块的第二工作场可在第二重叠方向上与第二偏转模块的第一工作场和第二工作场中的另一个对准。
[0081]
在第一重叠方向和第二重叠方向中的每个中，公共重叠场可具有延伸部，该延伸部对应于在相应重叠方向上由第一偏转模块和/或第二偏转模块的第一工作场和/或第二工作场覆盖的延伸部的至少75％，优选地至少80％，更优选地至少90％。因此，在本发明的一些实施方式中，公共重叠场可在第一重叠方向和第二重叠方向中的每个上具有从70mm至800mm(覆盖从70mm
×
70mm至800mm
×
800mm的面积)的延伸部，该延伸部优选地从220mm至600mm(覆盖从220mm
×
220mm至600mm
×
600mm的面积)，更优选地从300mm到540mm(覆盖从300mm
×
300mm至540mm的面积)。公共重叠场可例如是330mm
×
330mm。
[0082]
本发明的又一方面涉及使用根据前面描述的本发明的实施方式中的任何的偏转模块或模块化偏转系统激光加工一个或多个工件的方法。该方法包括通过由偏转模块或模块化偏转系统的第一偏转单元偏转的第一工作光束激光加工工件，其中，第一工作光束具有第一功率密度。该方法还包括通过由偏转模块或模块化偏转系统的第二偏转单元偏转的第二工作光束激光加工工件，其中，第二工作光束具有第二功率密度，其中，第二功率密度高于第一功率密度。“功率密度”在本文中是指表面功率密度，即光束功率除以相应工作场的单位面积。第二功率密度可比第一功率密度高1.5倍、3倍、5倍或10倍。
[0083]
根据本发明的方法，至少在公共重叠区域的子区域(或者如果所使用的偏转模块集成在根据本发明的前面描述的实施方式中的任何的模块化偏转系统中，则为公共重叠场的子区域)中，在由第二工作光束以较高的功率密度加工之前或之后，由第一工作光束以较低的功率密度激光加工工件。
[0084]
因此，根据本发明的方法允许在加热阶段使用由第一偏转单元偏转的第一工作光
束通过在使用由第二偏转单元偏转的第二工作光束之前使用较低的光束功率，加热用于形成一个或多个工件中的给定的一个的材料，用于在工件的先前已经由第一工作光束加热的区域处激光加工工件。附加地或替代地，在冷却阶段，通过在使用由第二偏转单元偏转的第二工作光束之后使用较低的光束功率密度，由第一偏转单元偏转的第一工作光束可用于逐渐冷却用于形成一个或多个工件的材料。因此，用于形成一个或多个工件的材料的热变化可通过划分成多于一个的渐进阶段而在时间上平滑或平整：例如，通过第一工作光束加热到较低的温度，然后由第二工作光束以较高的温度熔化，并且然后通过第一工作光束冷却到较低的温度。部分熔化也可在加热期间和/或冷却阶段期间发生。这允许减小由用于形成工件的材料所经历的温度梯度，并因此防止由于强的热梯度而形成不规则。
[0085]
根据一些实施方式，第一工作光束和第二工作光束可具有相同的光束功率，其中，第一工作光束可具有比第二工作光束大的光点尺寸。因此，可使用具有相同光束功率的工作光束来实现不同的光束功率密度，例如通过使用相同的激光源来生成第一工作光束和第二工作光束两者。附加地或替代地，第一工作光束和第二工作光束可具有相同的光点尺寸，其中，第一工作光束可具有比第二工作光束小的光束功率。因此，还可通过使用相同的光点尺寸但是不同的光束功率来实现不同的光束功率密度。
[0086]
前述方法还可用根据前面描述的实施方式中的任何的模块化偏转系统来实现，该模块化偏转系统即为包括第一偏转模块和第二偏转模块的模块化偏转系统，且每个偏转模块包括两个偏转单元。该方法可包括通过(四个可用的工作光束中的)至少一个工作光束激光加工工件以及通过剩余的工作光束激光加工工件。例如，由第一偏转模块的第一偏转单元偏转的第一工作光束和由第二偏转模块的第一偏转单元偏转的第一工作光束可用第一光束功率操作并且用于加热用于形成一个或多个工件中的给定的工件的材料，并且由第一偏转模块的第二偏转单元偏转的第二工作光束和由第二偏转模块的第二偏转单元偏转的第二工作光束可随后用第二光束功率操作用于激光加工一个或多个工件中的上述给定的一个。所有的工作光束，即所有的偏转单元，均可在任何情况下可同时操作。
附图说明
[0087]
图1示出了根据本发明的实施方式的偏转模块的内部的立体图。
[0088]
图2示出了根据本发明的一些实施方式的类似于图1的偏转模块的偏转模块的示意性俯视图。
[0089]
图3示出了根据本发明的一些实施方式的类似于图1的偏转模块的偏转模块的示意性侧视图。
[0090]
图4示出了根据本发明的一些实施方式的偏转模块的工作场和公共重叠区域的示意图。
[0091]
图5是根据本发明的一些实施方式的激光加工工件的方法的示意性流程图。
[0092]
图6示出了根据本发明的一些实施方式的偏转模块的外部的示意性立体图。图6a示出了上立体图，并且图6b示出了下立体图。
[0093]
图7示出了根据本发明的一些实施方式的模块化偏转系统的外部的示意性立体图。图7a示出了上立体图，并且图7b示出了下立体图。
[0094]
图8示出了根据本发明的一些实施方式的类似于图7的模块化偏转系统的模块化
偏转系统的内部的示意性俯视图。
[0095]
图9示出了根据本发明的一些实施方式的类似于图7的模块化偏转系统的模块化偏转系统的工作场和公共重叠场的示意图。
具体实施方式
[0096]
为了促进对本发明原理的理解，现在将参考附图中所示的优选实施方式，并且将使用特定的语言来描述该实施方式。然而，应当理解的是，本发明的范围并无意由此受到限制，对于本发明所涉及的领域的技术人员来说，可预想到在所示设备中的这种改变和进一步的修改以及在其中所示的本发明原理的这种进一步的应用通常会在现在或将来发生。
[0097]
图1示出了根据本发明的一些实施方式的偏转模块的内部的示意性立体图，特别是其中所包括的光学组件。第一偏转模块包括第一偏转单元10a和第二偏转单元10b。第一偏转单元10a包括第一扫描装置12a，第一扫描装置12a包括第一可动镜12a-1和第二可动镜12a-2。图2和图3分别示出了与图1中所示的偏转模块类似的根据本发明的实施方式的偏转模块的俯视图和侧视图，其中相同的附图标记用于相同的组件。对于以下描述，可在图1至图示出相同的组件的程度上结合考虑图1至图3。
[0098]
第一可动镜12a-1配置成用于通过绕第一轴a1倾斜而在第一方向上扫描第一工作光束50a，其中该倾斜在图1中所示的实施方式中布置成具有相对于竖直z-方向约15
°
的倾斜，以及第一轴a1在图1中所示的实施方式中对应于x-方向。第一偏转单元10a的第一可动镜12a-1的运动或倾斜由沿着第一轴a1延伸布置的振镜电机14a-1驱动，即，振镜电机14a-1具有纵向轴线，该纵向轴线与沿着第一轴a1延伸的步进电机14a-1的最大尺寸对应。
[0099]
第二可动镜12a-2配置成用于通过绕第二轴a2倾斜而在第一工作光束50a由第一可动镜12a-1反射之后在第二方向上扫描第一工作光束50a，其中第二方向在图1中所示的实施方式中对应于与x-方向和z-方向垂直的y-方向，第二轴a2在图1中所示的实施方式中与x-方向对准。第一偏转单元10a的第二可动镜12a-2的运动或倾斜由振镜电机14b-2驱动，振镜电机14b-2布置成基本上平行于第二轴a2延伸，即，基本上垂直于镜像对称的公共平面m。
[0100]
因而，第一可动镜12a-1和第二可动镜12a-2形成xy扫描装置，xy扫描装置配置成用于在二维工作场40a上方在x-方向和y-方向上扫描第一工作光束50a。因此，位于工作场40a内的一个或多个工件或起始材料可通过由第一偏转单元10a偏转的第一工作光束50a进行激光加工。
[0101]
第一工作光束50a由光学上连接至第一偏转单元10a和/或在一些实施方式中集成在第一偏转单元10a中的第一激光源28a生成。在所考虑的实施方式中，第一激光源28a配置成用于生成形成第一工作光束50a的具有1070nm波长的激光。
[0102]
在由第一激光源28a生成之后，工作光束50a传播通过配置成用于聚焦、变焦和准直工作光束50a的第一聚焦装置20a。聚焦装置20a包括第一可动透镜22a、第二可动透镜24a和固定透镜26a，其中可动透镜22a和24a可在z-方向上移位，用于调节第一聚焦装置20a的可变焦距以及用于变焦和准直第一工作光束50a，从而调节例如第一工作光束50a的光束直径。在其它实施方式中，第一透镜22a可为固定透镜。第一聚焦装置20a作为聚焦和变焦单元操作，设定第一偏转单元10a的整个光学系统的焦距，使得第一工作光束50a在距第二可动
镜12a-2的距离sr(参见图3)处聚焦在第一工作场40a上。
[0103]
在传播通过第一聚焦装置20a之后，第一工作光束50a由第一光学元件16a反射，在图1中所示的实施方式中的第一光学元件16a是二向色镜，配置成用于反射在从1020nm至1080nm的第一波长范围内的光，使得第一工作光束50a从它从z-方向从第一激光源28a到达的z-方向朝向第一扫描装置12a偏转到x-方向(参见图3，示出了与图1的立体图对应的zx-平面中的侧视图)。
[0104]
在图1至图3中所示的实施方式中，工作光束50a由第一激光源28a生成，在竖直方向上(在z-方向上)馈入第一偏转单元中。因此，第一光学元件16a在xz-平面中相对于z-方向和x-方向中的每个以45
°
角布置(参见图3)。然而，第一光学元件16a的其它配置和相应的布置也是可能的。在其它实施方式中，第一工作光束50a可在水平x-方向上或在对角线方向上进入第一偏转单元10a，例如在xz-平面中的对角线方向的方向上进入第一偏转单元10a，即具有x-分量和z-分量，例如成45
°
角，尽管其它角度是可能的。然后，第一光学元件16a可以以相应的角度布置，用于将第一工作光束50a朝向第一扫描装置12a引导，特别是朝向第一可动镜12a-1。这同样应用于关于第二激光源28b和第二光学元件16b的布置的第二偏转单元10b(将在下面描述)。
[0105]
偏转模块还包括具有与第一偏转单元10a的组件可能相同的对应的结构、布置和光学组件的第二偏转单元10b。例如，第二聚焦装置20b的透镜22b、24b和26b可分别与第一聚焦装置20a的相应的透镜22a、24a和26a相同。同样，第二偏转单元10b的第二光学元件16b可与第一偏转单元10a的相应的第一光学元件16a相同，并且相应地布置成实现相同的功能。第二聚焦装置20b作为聚焦和变焦单元操作设定第二偏转单元10b的整个光学系统的焦距，使得第二工作光束50b在距第二可动镜12b-2的距离sr(参见图3)处聚焦在第二工作场40b上。
[0106]
第二偏转单元10a包括第二扫描装置12b，第二扫描装置12b包括就功能和结构而言分别与第一偏转单元10a的第一可动镜12a-1和第二可动镜12a-2对应的第一可动镜12b-1和第二可动镜12b-2。第一可动镜12b-1配置成用于通过绕在图1中所示的实施方式中平行于第一轴a1的第三轴a3倾斜，即，也布置成相对于竖直z-方向具有约15
°
的倾斜，从而在第一方向(x-方向)上扫描第二工作光束50b，第二工作光束50b由与第一激光源28a功能上相同的第二激光源28b生成。第二偏转单元10b的第一可动镜12b-1的运动或倾斜由沿着第一轴a3延伸布置的与振镜电机14a-1对应的振镜步进电机14b-1驱动。
[0107]
第二可动镜12b-2配置成用于通过绕在x-方向上与第二轴a2对准的第四轴a4倾斜来在第二工作光束50b由第二光学元件16b和第一可动镜12b-1反射之后扫描第二工作光束50b，用于在第二方向(y-方向)上扫描第二工作光束50b(参见图2，示出了与图1的立体图对应的xy-平面中的俯视图)。第一偏转单元10a的第二可动镜12a-2的运动或倾斜由与振镜步进电机14a-2对应的振镜电机14b-2驱动，振镜电机14b-2布置成基本上平行于第四轴a4(和第二轴a2)延伸，并因此基本上垂直于镜像对称的公共平面m。
[0108]
第一可动镜12b-1和第二可动镜12b-2形成xy扫描装置，xy扫描装置配置成用于在二维工作场40b上方在x-方向和y-方向上扫描第二工作光束50b。位于工作场40b内的一个或多个工件或起始材料因此可通过由第二偏转单元10b偏转的第二工作光束50b激光加工。
[0109]
第一偏转单元10a和第二偏转单元10b相对于彼此并且相对于镜像对称的公共平
面m镜像对称地布置，镜像对称的公共平面m在图1中在yz-平面中延伸，即，垂直于x-方向延伸。如在图2的俯视图中和图3的主视图中示意性地看到的，在由第一扫描装置12a扫描之前即，在第一激光源28a和第一扫描装置12a之间，第一工作光束50a所遵循的光束路径与在由第二扫描装置12b扫描之前第二工作光束50b所遵循的光束路径相对于镜像对称的公共平面m是镜像对称的，即，在第二激光源28b和第二扫描装置12b之间，第二工作光束50b所遵循的光束路径相对于镜像对称的公共平面m是镜像对称的。在图1至图3中所示的示意图中，第一工作光束50a在由第一可动镜12a-1反射之前与第二工作光束50b在第二工作光束50b由第一可动镜12b-1反射之前是镜像对称的，并且在x-方向上与第二工作光束50b对准。
[0110]
第一工作光束50a在z-方向上从第一激光源28a传播到第一光学元件16a的部分平行于第二工作光束50b同样在z-方向上从第二激光源28b传播到第二光学元件16b的部分传播。第一工作光束50a的从第一光学元件16a传播到第一可动镜12a-1的部分和第二工作光束50b的从第二光学元件16b传播到第一可动镜12b-1的部分在x-方向上彼此对准并且朝向彼此定向地传播，即，朝向镜像对称的公共平面m。
[0111]
第一偏转单元10a和第二偏转单元10b之间相对于镜像对称的公共平面m的镜像对称可沿着分别由来自相应扫描装置12a或12b第一工作光束50a和第二工作光束50b所遵循的光束路径破坏，因为第一扫描装置12a的可动镜12a-1和12a-2可能在给定的时间不同于或不对应于第二扫描装置12b的可动镜12b-1和12b-2的镜像对称倾斜状态地倾斜，即不与其相对于镜像对称的公共平面m的镜面图像对应。然而，第一扫描装置12a的第一可动镜12a-1和第二可动镜12b-1在它们的0-倾斜位置中分别相对于第二扫描装置12b的第一可动镜12b-1和第二可动镜12b-2在它们的0-倾斜位置中镜像对称地布置。
[0112]
第一偏转单元10a和第二偏转单元10b的这种镜像对称布置允许第一扫描装置12a和第二扫描装置12b的布置，并且特别是对应的第二可动镜12a-2和12b-2的布置，其中第二可动镜12a-2的光学中心和第二可动镜12b-2的光学中心之间的距离d
oc
减小到最小。第二可动镜12a-2和12b-2彼此非常接近地定位，并且在x-方向上相互分隔小距离d。因此，第一偏转单元10a的第一工作场40a和第二偏转单元10b的第二工作场40b在其形成公共重叠区域42的至少对应的子区域中彼此重叠。公共重叠区域42属于第一工作场40a和第二工作场40b两者。
[0113]
在图1至图3中所示的实施方式中，可动镜12a-1、12a-2、12b-1和12b-2全部具有配置成反射具有最大至30mm的1/e2直径的相应工作光束的多边形形状。第一工作光束50a和第二工作光束50b在它们的横截面中具有高斯分布的强度分布，并且分别入射到第一扫描装置12a的第一镜12a-1上和第二扫描装置12b的第一镜12b-1上，具有20mm的第一1/e2光束直径。第一镜12a-1和12b-1分布设计成具有对应于前述的1/e2光束直径的1.5倍的孔径，即30mm的孔径，使得它们可分别反射第一工作光束50a和第二工作光束50b的光的约99.5％。第二可动镜12a-2和12b-2的光学中心在x-方向上彼此分隔距离d
oc
＝65mm，并且第二可动镜12a-2和12b-2的边缘在x-方向上彼此分隔距离d＝5mm。
[0114]
如在图2中所看到的，第二可动镜12a-2和12b-2中的每个均在y-方向上分别与相应的第一可动镜12a-1和12b-1分隔。然而，该分隔不影响第二可动镜12a-2和12b-2之间的分隔d。
[0115]
第二可动镜12a-2和12b-2的镜像对称和对准的布置允许最小化第二可动镜12a-2
和12b-b的光学中心之间的距离d
oz
，从而增加公共重叠区域42的尺寸，且不必增加第二可动镜12a-2和12b-2中的每个与第一工作场40a和第二工作场40b(以及因此公共重叠区域42)位于其上的平面之间的距离，即，不必增加扫描半径。
[0116]
如图4中所示，图4示出了xy-平面中的第一工作场40a和第二工作场40b的示意图，第一工作场40a和第二工作场40b中的每个均具有正方形形状，该正方形形状具有覆盖500mm
×
500mm的面积的边长la＝lb＝500mm。第一工作场40a和第二工作场40b在y-方向上彼此对准：在图4中所示的视图中，第一工作场40a和第二工作场40b的左边缘在y-方向上彼此对准，并且相应的右边缘也是如此。因此，在y-方向，第一工作场40a和第二工作场40b具有100％重叠。在y-方向上，第一工作场40a和第二工作场40b在500mm的距离上重叠。在x-方向，第一工作场40a和第二工作场40b在距离lc＝435mm上部分重叠(81％重叠)。因此，公共重叠区域42覆盖500mm
×
435mm的面积。
[0117]
由于第一偏转单元10a和第二偏转单元10b、特别是第二可动镜12a-2和12b-2的镜像对称和对准的布置，在具有相当小的扫描半径sr(参见图3)的情况下，第一工作场40a和第二工作场40b的这种大重叠是兼容的。在图1至图3中所考虑的实施方式中，扫描半径为sr＝620mm。
[0118]
分别用于倾斜第二可动镜12a-2和12b-2的振镜电机14a-2和14b-2布置在相应的第二可动镜12a-2和12b-2的相对侧上：如在图1和图2中所看到的，第二可动镜12a-2布置在镜像对称的公共平面m和步进电机14a-2之间。如在图2中所看到的，在xy-平面中，振镜电机14a-2布置到第二可动镜12a-2的左边。同样，第二可动镜12b-2布置在镜像对称的公共平面m和振镜电机14b-2之间，从而如在图2中所看到的，在xy-平面中，振镜电机14b-2布置到第二可动镜12b-2的右边。在振镜电机在垂直于镜像对称的公共平面m的x-方向上纵向延伸的情况下，该配置节省空间，并且有利于减小第二可动镜12a-2和12b-2之间的距离，同时避免步进电机14a-2和14b-2与偏转模块的其它组件之间并且还有第二可动镜12a-2与12b-2之间的任何阻碍或碰撞。
[0119]
为了说明的目的，图2的示意图不包括与第一可动镜12a-1和12b-1相关的振镜电机。出于同样的原因，图3的示意图不包括偏转模块的振镜电机中的任何，并且仅示出第一扫描装置和第二扫描装置分别作为相应的可动镜12a-1、12a-2和12b-1、12b-2的示意性叠加。
[0120]
如图3中所示，第一偏转单元10a和第二偏转单元10b中的每个均还分别为第一检测光束52a和第二检测光束52b限定相应的检测光束路径。光学元件16a和16be除了在1000nm和1100nm之间的前述波长范围内是反射性的之外，对于1000nm以下和1100nm以上的波长具有高透射率。结果，例如通过照明光的或者第一工作光束50a和/或第二工作光束50b的光的反射而发源于工作场中的并且由扫描装置12a和12b反射回来的反射光被对应的光学元件16a和16b透射，使得相应的检测光束52a和52b从对应的工作场40a和40b传播到对应的检测装置70a、70b，检测装置70a、70b配置成用于接收并检测检测光束52a和52b，以通过相应的偏转单元10a或10b来监测激光加工。在所考虑的实施方式中，检测装置70a和70b各自包括相机。另外，第一偏转单元10a和第二偏转单元10b分别各自包括一组可动透镜72a、72b和固定透镜74a、74b，用于对于工作场40a、40b上的每个位置，将对应的检测光束52a和52b聚焦在相应检测装置70a、70b上，根据相应扫描装置12a和12b的设定，反射光可从工作
场40a、40b到达检测装置70a和70b。
[0121]
图5是使用与上面关于图1至图3所描述的偏转模块类似的偏转模块激光加工一个或多个工件的方法200的流程图。通过使用偏转单元的第一偏转单元10a和第二偏转单元10b激光加工公共重叠区域42内的基础材料的连续层，工件可由诸如金属粉末的基础材料形成。
[0122]
在方法200中，偏转模块的第一偏转单元10a用于扫描作为具有4mw/cm2的第一功率密度的激光束生成的工作光束50a，并且偏转模块的第二偏转单元10b用于扫描作为具有40mw/cm2的第二功率密度的激光束生成的工作光束50b。第一工作光束50a和第二工作光束50b可由具有相同光束功率的相同激光源生成。通过配置具有比第一工作光束50a小的光点尺寸的第二工作光束50b来实现第二工作光束的较高功率密度。
[0123]
第一工作光束50a用于加热基础材料，并且第二工作光束50b随后用于在其处基础材料已经预先由第一工作光束50a加热的点处激光加工基础材料。第一工作光束50a和第二工作光束50b可同时操作，使得第一工作光束50a继续加热基础材料的其它点，同时第二工作光束50b激光加工已经由第一工作光束50a加热的基础材料的点。
[0124]
对于待激光加工的基础材料的每个层，在基础材料的给定点处，在202，首先使用第一工作光束50a加热基础材料。然后，在204，在基础材料的相同的点处使用第二工作光束50b激光加工所加热的基础材料。
[0125]
在其它实施方式(未示出)中，第一工作光束50a还可用于减缓先前已经由第二工作光束50b激光加工的基础材料的点的冷却。
[0126]
如果多于一个偏转模块组合用于协作操作(参见下面的图7至图9的描述)，则存在多于两个可用的工作光束，对此，在202中可使用例如两个的多于一个工作光束来加热和/或冷却基础材料，并且在204中可使用例如两个的多于一个工作光束来激光加工已经由其它工作光束加热或冷却的基础材料的点。
[0127]
图6示意性地示出了根据本发明的实施方式的偏转模块的两个不同的外部立体图，偏转模块包括如图1至图3中所示的实施方式所描述的第一偏转单元10a和第二偏转单元10b。如在图6中所看到的，偏转模块包括壳体60。除了激光源28a和28b之外的关于图1至图3描述的所有光学组件都容纳在壳体60内，在图1至图3中所示的布置中，其中，壳体60的纵向方向对应于x-方向，壳体60的纵向方向即为壳体60延伸最长的方向。在图6中所示的实施方式中，壳体60包括光学连接器形式的光学入口68a、68b，用于接收与图1至图3所描述的激光源28a和28b类似的激光源，其中，当激光源联接到光学入口68a、68b时，激光源布置在xz-平面中的对角线位置中，相对于z-轴和x-轴中的每个形成30
°
角。因此，在图6中所考虑的实施方式中，由激光源生成的激光在这种对角线方向上进入偏转模块。
[0128]
壳体60是防水且防尘的，并且根据国际保护等级实现ip64密封保护，使得其内部由于由壳体60提供的密封效果而与壳体60的外部环境隔离。
[0129]
如图6b中所示，壳体60包括分别由布置在壳体60底部处的玻璃板形成的第一透明窗62a和第二透明窗62b。第一透明窗62a在z-方向上与第二可动镜12a-2距离约55mm处布置在第一偏转模块10a的第一扫描装置12a的第二可动镜12a-2的下方，与xy-平面(参见图1至图3)中的第二可动镜12a-2对准，使得对于第一工作场40a的任何目标点，即，对于第一扫描装置12a的任何偏转设定，第一工作光束50a可透射通过第一透明窗62a。同样，第二透明窗
62b在z-方向上与第二可动镜12b-2距离约55mm处布置在第二偏转模块10b的第二扫描装置12b的第二可动镜12b-2的下方，与xy-平面(参见图1至图3)中的第二可动镜12b-2对准，使得对于第二工作场40b的任何目标点，即，对于第二扫描装置12b的任何偏转设定，第二工作光束50b可透射通过第二透明窗62b。
[0130]
第一透明窗62a和第二透明窗62b彼此相邻布置，使得它们共享公共边缘65。在图6中所示的实施方式中，第一透明窗62a和第二透明窗62b由独立的玻璃板形成。然而，在其它实施方式中，第一透明窗62a和第二透明窗62b可彼此集成，并且单个玻璃板可覆盖第一透明窗62a和第二透明窗62b两者。
[0131]
如在图6中所看到的，第一透明窗62a和第二透明窗62b与壳体60的侧壁63邻近布置，而不是布置在壳体底部部分的中间或在y-方向上居中。换言之，第一透明窗和第二透明窗不布置在与壳体的侧壁63和壳体的相对侧壁相等的距离处。如图7中所示，这允许像图1至图3(内视图)和图6(外视图)中所示的偏转模块那样相互附接两个偏转模块102、104，以形成在第一偏转模块的第一壳体60a的透明窗62a和62b与第二偏转模块的第二壳体60b的相应透明窗62c和62d之间具有最小距离的模块化偏转系统。图7a和图7b分别示出了可拆卸地彼此附接形成模块化偏转系统的第一偏转模块102和第二偏转模块104的不同角度的立体图。
[0132]
如在图7b中所看到的，由于第一偏转模块102的透明窗62a和62b以及第二偏转模块104的透明窗62c和62d相对于对应的偏转模块的纵向轴偏离中央位置布置，而不是相对于对应的壳体60a和60b的相对侧壁等距，当第一偏转模块102和第二偏转模块104附接在一起时，第一壳体60a的透明窗62a和62b分别与第二壳体60b的透明窗62c和62d相邻。壳体60a和60b包括用于可拆卸地或可移除地将第一偏转模块102和第二偏转模块104彼此附接的附接机构(未示出)。
[0133]
图8示出了当第一偏转模块102和第二偏转模块104相互附接时图7中所示的模块化偏转系统的内部的示意性主视图。第一偏转模块102和第二偏转模块104中的每个对应于与关于图1至图3所描述的反射模块类似的偏转模块，包括相应布置中的相同的组件。因此，图8对应于图2的示意性俯视图的双倍。第一偏转模块102和第二偏转模块104相对于彼此并且相对于图8中所指示的镜像对称的另一平面o对称布置。
[0134]
由于第一偏转模块102和第二偏转模块104中的每个的对称布置，其中第一偏转模块102限定与图1至图3中的平面m对应的镜像对称的第一公共平面m1，并且第二偏转模块104限定与图1至图3中的平面m对应的镜像对称的第二公共平面m2，并且由于布置成与对应的偏转模块的侧边缘中的一个相邻的对应的第二可动镜12a-2、12b-2、12c-2和12d-2的布置(对应于关于图7所描述的透明窗62a至62d的布置)，第二可动镜12a-2、12b-2、12c-2和12d-2中的每两个之间的分隔减小到最小。第一偏转模块102的第二可动镜12a-2和12b-2之间以及第二偏转模块104的第二可动镜12c-2和12d-2之间的分隔以及其对应的光学中心之间的分隔距离对应于已经针对图1至图3描述的分隔距离d、d
oc
。
[0135]
另外，第一偏转模块102的第一扫描装置12a的第二可动镜12a-2与第二偏转模块104的第一扫描装置12c的第二可动镜12c-2之间以及第一偏转模块102的第二扫描装置12b的第二可动镜12b-2与第二偏转模块104的第二扫描装置12d的第二可动镜12d-2之间的分隔d'为约10mm。第一偏转模块102的第一扫描装置12a的第二可动镜12a-2的光学中心与第
二偏转模块104的第一扫描装置12c的第二可动镜12c-2的光学中心之间以及第一偏转模块102的第二扫描装置12b的第二可动镜12b-2的光学中心与第二偏转模块104的第二扫描装置12d的第二可动镜12d-2的光学中心之间的距离d'
oc
为约65mm。
[0136]
结果，对于给定的扫描半径，其中如图9中所示第一偏转模块102的第一偏转单元10a的工作场40a、第一偏转模块102的第二偏转单元10b的工作场40b、第二偏转模块104的第一偏转单元10c的工作场40c以及第二偏转模块104的第二偏转单元10d的工作场40d重叠的公共重叠场44的尺寸可增加。
[0137]
在图9中所示的实施方式中，工作场40a、40b、40c和40d中的每个均是覆盖500mm
×
500mm面积的正方形场。第一偏转模块102的第一工作场40a和第二工作场40b在第一重叠方向(x-方向)上彼此对准。第二偏转模块104的第一工作场40c和第二工作场40d同样在第一重叠方向(x-方向)上彼此对准。第一偏转模块102的第一工作场40a和第二工作场40b以及第二偏转模块104的第一工作场40c和第二工作场40d在第一重叠方向上彼此重叠87％，即，435mm的长度。另外，第一工作场40a和40c以及第二工作场40b和40d分别在第二重叠方向(y-方向)上彼此重叠87％，即，435mm的长度。因此，公共重叠场44覆盖435mm
×
435mm的面积，而在第二可动镜12a-2、12b-2、12c-2和12d-2中的每个(在它们对应的0倾斜位置中)与工作场40a、40b、40c和40d的平面之间的扫描半径为620mm。
[0138]
尽管在附图和前面的说明书中详细示出和说明了优选的示例性实施方式，但是这些实施方式应当被视为纯粹是示例性的，而不是对本发明的限制。在这一点上应当注意，仅示出和说明了优选的示例性实施方式，并且应当保护当前或将来处于权利要求所限定的本发明的保护范围内的所有变化和修改。