[发明专利]用于二维地偏转激光射束的设备

说明书

在一种用于二维地偏转激光射束的设备(1)中，所述设备具有：衬底(4)，其具有衬底开口(5)，设置在所述衬底(4)上的弹簧膜片(6)，所述弹簧膜片具有延伸到所述衬底开口(5)中的弹簧臂(7)以及布置在所述衬底开口(5)中的由所述弹簧臂(7)承载的中央区段(8)，所述中央区段能够二维地倾斜，并且能够在弹簧膜片中央轴线(9)的两个方向(A，B)上轴向移动地支承，镜(2)，所述镜固定在所述弹簧膜片(6)的所述中央区段(8)上，磁驱动或静电驱动(12)，其用于使镜(2)逆着所述弹簧臂(7)的回复力倾斜。根据本发明，所述中央区段(8)的超过在镜(2)的由驱动限定的倾斜的情况下的轴向偏转的轴向偏转由末端止挡装置(16)至少在轴向方向(A)上限制，所述末端止挡装置与刚性地固定在所述镜(2)上的构件(3)共同作用。

技术领域

本发明涉及一种用于二维地偏转激光射束的设备，该设备具有：具有衬底开口的衬底；设置在衬底上的弹簧膜片，该弹簧膜片具有延伸到衬底开口中的弹簧臂以及布置在衬底开口中的由弹簧臂承载的中央区段，该中央区段能够二维地倾斜并且能够在弹簧膜片中央轴线的两个方向上轴向滑动地支承；固定在弹簧膜片的中央区段上的镜；用于使镜逆着弹簧臂的回复力而倾斜的磁驱动或静电驱动。

背景技术

这种具有平面线圈形式的电磁驱动的、用于基于MEMS技术来偏转激光射束的设备例如由Ataman等人的《J Micromech Microeng》(2003年第23卷：025002，第13页)所已知，或由T.Iseki等人的《OPTICAL REVIEW》(2006年，第13卷，第4期，第189至194页)所已知。

用于偏转激光射束的设备、尤其用于激光材料加工的装置中的微型扫描仪，应提供角速度和角加速度方面的高动态以及角度调节和可重复性方面的高准确度。同时，所使用的激光射束的功率持续增加，并且结构空间变得越来越小。在此，基于MEMS(Microelectro Mechanical Systems：微机电系统)的扫描镜以及尤其基于电磁驱动或静电驱动的设备提供了一种令人关注的技术。

为了在由所述文献中已知的偏转设备中实现在倾斜镜时的高动态和线性，尤其不能在轴向方向上将弹簧膜片设计得非常硬，使得在高轴向力的情况下(例如由于冲击的加速，这例如可能恰好在传输时发生)，弹簧膜片的弹簧臂可能发生塑性变形或断裂。

此外，由EP 1 950 174 A2的图1至11已知一种用于借助固定在中央区段上的镜来三维地偏转激光射束的设备。该中央区段在衬底开口中能够围绕倾斜轴线转动支承，该倾斜轴线由两个扭转弹簧臂限定，借助这些扭转弹簧臂，中央区段与衬底一体地连接。为了限制中央区段在两个方向上的轴向移动，设置两个止动器。第一止动器固定在衬底的开口边缘上方并且搭接(übergreifen)中央区段，而第二止动器存在于中央区段上并且搭接衬底的开口边缘。图1至11公开了一种不同种类的设备，这是因为既不存在弹簧膜片，也不存在用于二维地偏转激光射束的能够二维地倾斜支承的中央区段或镜。在图12至15中，EP 1950 174 A2公开一种用于借助万向悬挂的镜来二维地偏转激光射束的设备，其中，两个止动器限制万向节外环在两个轴向方向上的轴向移动。

由US 2004/061962 A1中还已知一种用于借助镜来二维地偏转激光射束的设备，该镜固定在底座上，底座借助垂直的万向弹簧(Gimbalfeder)可倾斜地支承。万向节在另一端分别固定在四个连接臂上，这些连接臂分别与静电执行器或磁执行器连接。通过相应地操控执行器下方的电极，可以使连接臂与弹簧悬挂的底座或者说镜一起二维地倾斜，其中，止挡件(止动件)限制底座向下的轴向移动。因此万向弹簧不是位置固定的(例如固定在衬底上)，而是支持在能够倾斜的执行器上。无论如何从US 2004/061962 A1都不已知支承底座的弹簧膜片，该弹簧膜片的弹簧臂延伸到衬底开口中。

发明内容

因此，本发明的任务在于，在开始提及的类型的偏转设备的情况下防止弹簧膜片的塑性变形或断裂，即说明一种对于冲击尽可能不敏感的偏转设备。