根据第一方面，本发明涉及一种加工装置。更确切地说，本发明涉及一种使用光来加工目标的加工装置。根据第二方面，本发明涉及一种通过使用光束(优选为激光束)对目标或一块材料进行加工的方法。
背景技术：
目前，诸如激光束之类的光束可以用于加工组件。实际上，有可能熔化或甚至汽化目标上的材料而形成孔或雕刻的设计，或者例如将元件切成两半。
有些设备使用激光束以沿着线来加工或雕刻目标。这种设备可以被称为“一维加工装置”。对于一些应用，希望具有能够在目标中加工孔的装置。
如果激光束垂直于目标的表面而射到目标，则孔或切割边的侧面不完全垂直于所述表面，而是通常相对于光束被指引到的表面的法线而偏移大约4°的角度。对于一些应用，对于精密机械应用(例如钟表制造)中的某些极低公差的组件而言，侧面相对于正在被处理的表面的这种偏差是不可接受的。一种解决方案在于将激光束以小角度引导到目标表面的法线，通常以大于4°的角度。
us7842901b2描述了一种借助激光束来形成空心或去除材料的装置。从本文件的图1可以看出，例如，光束可能具有不垂直于目标的迎角。在聚焦之前能够使出射光束相对于入射光束横向偏移的偏心系统可以包括达夫棱镜(doveprism)、阿贝-柯尼棱镜(abbe-koeningprism)或由三个反射镜组成的系统。us7842901b2中公开的光学系统相对复杂。特别地，需要提供相当复杂的驱动器件，这是因为该系统是横向的：驱动器件必须被选成使得驱动器件不干扰光束的路径。此外，需要补偿光学系统来补偿偏心系统中的几何误差。该补偿光学系统增加了设备的尺寸和重量。此外，该补偿光学系统本身引入额外的复杂度。最后，入射光束和出射光束之间横向偏移的控制是精细的。
us4822974提出了一种光学系统，该光学系统使得光束能够根据与待处理的样本或目标的表面不垂直的光路径被引导到目标，参见例如该文件的图1中的光束115和图2中的光束115″。该系统包括第一部分，利用该第一部分可以获得相对于入射光束112偏移的出射光束114。之后使用光学聚焦来将出射光束114聚焦在目标上。该光学系统也相当复杂。在文件us7842901b2的情况下，需要提供专用的、相当复杂的驱动器件，这是因为该系统是横向的：驱动器件必须被选成使得驱动器件不干扰光束的路径。
技术实现要素：
根据第一方面，本发明的目的之一是提供一种更简单的使用光束对目标进行加工的装置。为此，本发明人提出了一种加工装置，该加工装置包括：
-光源；
-光学系统，用于从入射光束获得相对于所述入射光束在空间上偏移的出射光束(以及配置为使得所述出射光束保持与聚焦器件上游给定的方向平行)，所述光学系统包括：
反射镜：
具有由法线限定的基本上平坦的反射表面，用于从来自所述入射光束的第一入射光束获得第一反射光束，
可移动使得其法线能够描绘三维空间中的轨迹；
所述光学系统配置为使得所述第一入射光束和可移动反射镜的所述法线在所述可移动反射镜的所有可能的位置和方向上以介于0°和15°之间的角度分隔；
驱动器件，用于移动所述可移动反射镜；
逆反射系统：
相对于所述可移动反射镜定位，用于从所述第一反射光束获得所述反射镜的在所述可移动反射镜的所有可能的位置和方向上的第二入射光束，用于从所述第二入射光束在所述反射镜的反射中获得出射光束，以及
能够为所述可移动反射镜的所有可能的位置和方向提供与所述第一反射光束平行的所述可移动反射镜上的所述第二入射光束(在本发明的光学系统中)；
-聚焦器件，用于将所述出射光束聚焦在目标上。
反射镜的法线能够描绘三维空间中的轨迹(或运动)。换句话说，光学系统配置为使得所述法线能够成形3d表面，例如圆锥形表面，即非平面的表面。无论可移动反射镜的位置和方向如何，出射光束与聚焦器件上游的给定位置保持平行。由于使用了逆反射系统，这显然是可能的。
本发明装置的光学系统配置为使得可移动反射镜的位置变化能够引起入射光束和出射光束之间的偏移(二维或2d)变化。换句话说，加工装置的光学系统能够控制入射光束和出射光束之间的空间偏移。例如，出射光束可以相对于入射光束成角度偏移和/或相对于入射光束平移。偏移的出射光束然后可以被引导到工件上，用于相对于所述工件的法线以非零的角度穿过聚焦器件进行加工。结果是对雕刻切割或孔切割过程中引起的自然锥度的补偿，或者通过调节出射光束的偏移来获得具有正、中性或负锥度的切割、雕刻或钻孔的能力。在根据本发明的加工装置的光学系统中，驱动器件可以位于反射镜后面。也就是说，在由于入射光束而没有接收到任何光线的反射镜一侧。因此，根据本发明的光学系统因此可以表征为反射而不是横穿。这使得能够使用更简单的驱动器件(例如“无刷”型电动机、线性或压电定位台)。最后，使用所述光学系统的本发明的加工装置也更简单。它不仅更容易操作，而且更容易维护。磨损性部件通常是移动部件。对于本发明的加工装置，通常只有一个可移动的元件：反射镜。与前面引用的两个美国文件中的移动部件相比，反射镜并不昂贵。此外，利用本发明的装置可以更简单地引导可移动反射镜。这反过来使得本发明的加工装置更容易维护，特别是当必须更换组件时。在前面引用的两个美国文件中，光学系统(在某些情况下非常复杂的设备)高速旋转。在本发明的装置中，只有一个简单的光学元件需要移动：反射镜。这限制了维护成本。根据本发明的装置使用简单的光学元件。它也可以是便宜和耐磨的。
本发明的装置可以称为“二维(2d)加工装置”。出射光束可以描绘聚焦器件之前(或上游)的三维空间中的轨迹(或运动)。换句话说，本发明装置的光学系统能够在入射光束和出射光束之间(并且不仅沿着一个方向)施加2d(沿至少两个非平行方向)偏移。由于反射镜的法线能够描绘三维空间中的轨迹，并且还由于使用逆反射系统(或逆反射器)，所以用于本发明装置的偏移的这种2d属性是可能的。
可以等价地说，反射镜是可移动的使得其法线能够描绘三维空间中的运动。逆反射系统能够为可移动反射镜的所有可能的位置和方向提供与所述第一反射光束平行的到可移动反射镜的所述第二入射光束。在本发明装置的光学系统中，无论由第一入射光束定义的平面和可移动反射镜的法线如何，可以在可移动反射镜上具有与所述第一反射光束平行的第二入射光束。这可能要归功于使用了逆反射系统(也可以称为逆反射器)。由于第一反射光束和第二入射光束沿着相同的线具有相反的方向，可以说，第一反射光束和第二入射光束是反平行的。两个平面反射镜不构成逆反射系统，因为无论由第一入射光束定义的平面和可移动反射镜的法线如何，它们不能在可移动反射镜上提供与所述第一反射光束平行的第二入射光束。最后，在包括例如聚焦器件的平面中，出射光束可以描绘沿着不必是平面的表面的轨迹。如果想要能够加工孔的装置，这一点很重要。通过本发明的装置，仅利用一个移动元件即反射镜就可以具有出射光束的偏移的“2d”特性。因此，仅需要用于驱动器件的一个元件(例如一个电动机、一个压电元件)。通过本发明，不需要提供一种用于同步两个不同的驱动元件(例如两个电动机)的同步系统，这两个驱动元件对两个不同的可移动光学元件施加两个不同的一维移动，每个可移动光学元件能够在入射光束和出射光束之间沿着一个方向施加偏移。逆反射系统(或逆反射器)为本领域技术人员已知，参见例如“lesinstrumentsd’optique.etudethéorique,expérimentaleetpratique(光学仪器、实验和理论研究、实践)”，第二版lucdettwiller，ellipse；“optique(光学)”，ehecht，pearsoneducation(皮生教育)；“opticsandopticalinstruments:anintroduction(光学和光学仪器：介绍)”，b.k.johnson,dover；“exteriorbilliards:systemsandimpactsoutsideboundeddomains(外部冲击：有界域外的系统和影响)”，a.plakhov,springerscience&businessmedia(施普林格科学和商业媒体)。逆反射系统是允许从前向光束发送(或提供)后向光束的光学元件(或光学系统)，所述后向和前向光束相对于所述逆反射系统对于所述前向光束的所有可能的入射是平行的(前向和后向光束具有相反的方向并且沿着同一条线发展；前向和后向光束可以称为是反平行的)。下面给出了不同的例子或逆反射系统。
本发明装置的光学系统配置为使得第一入射光束和可移动反射镜的法线在所述可移动反射镜的所有可能的位置和方向上以介于0°和15°之间的角度分隔。换句话说，对于可移动反射镜的所有可能的位置和方向，第一入射光束与第一反射光束之间的角度介于0°和30°之间。然后，出射光束可以在聚焦器件之前(或上游)并且在垂直于传播方向的平面中对接近于圆形或甚至圆形的曲线进行描绘。结果，可以在位于聚焦器件后面的目标中形成质量更好的孔(和切口)。如具体实施例中将明显的是，本发明装置的不同优选实施例允许获得入射光束和反射镜的法线之间的这种角度分离。
根据本发明的装置具有其他优点。本发明装置的光学系统是相当紧凑的。由于各种光学元件，可以使用两个维度来引起入射光束和出射光束之间的偏移，而不仅仅是一个。使用两个维度来引起入射光束和出射光束之间的偏移使得能够具有尺寸相对较小的光学系统(并且因此具有尺寸相对较小的加工装置)，这是因为空间被很好地利用。
us4822974的光学系统相当笨重，特别是如果希望在入射光束和出射光束之间具有明显的横向偏移。
实际上，这种横向偏移特别是由两个棱镜之间的分隔来定义的。根据本发明的装置也相对较轻。只需通过调整反射镜和逆反射系统之间的位置，即可容易地控制入射光束和出射光束之间的偏移。所述反射镜和逆反射系统的体积和重量均小于已知系统中使用的棱镜和/或反射镜的组件。最后，本发明的装置由于另一个原因还具有更小的体积和重量：其光学系统几乎不受光学偏振元件中的故障所影响，该光学偏振元件能够在入射光束和出射光束之间横向偏移，这是因为光束在反射镜上反射两次。双反射使得与反射镜相关的不准确性及其可能的移动被自动校正。特别地，与us7842901b2的光学系统不同，不需要提供补偿光学系统。因此，由于这种通过反射镜上的双反射实现的自动校正，根据本发明的装置也更加简单。
利用本发明的加工装置，无论可移动反射镜的位置和方向如何，出射光束在入射到聚焦器件之前与给定的方向保持平行。这样可以获得质量更好的孔和切口。在聚焦器件的上游，出射光束通常能够描绘圆筒体(或圆筒形表面)。除了聚焦器件之外，根据本发明的加工装置的光学系统在光焦度方面是中性的。聚焦器件允许将出射光束聚焦在目标的小区域上。通常，所述出射光束描绘所述聚焦器件之前(或上游)的圆筒形表面。可以使用本领域技术人员已知的不同聚焦器件。一个例子是会聚透镜。在这种情况下，它被定位成垂直于出射光束的主要传播方向(聚焦之前)。聚焦器件的另一个例子是远心透镜。可以使用其他例子。优选地，本发明的加工装置的光学系统包括聚焦器件。
根据本发明的装置可用于许多应用中，例如(不是完整的列表)，雕刻、表面纹理化、印刷、钻腔和孔。利用本发明的加工装置，可以具有聚焦或集中在非常小的区域上的出射光束，该区域位于聚焦器件下游的目标(几乎一点)上。因此，本发明的装置可以称为激光加工装置或激光雕刻装置。
可以使用本领域技术人员已知的各种类型的驱动器件。一个例子是电动机，优选电驱动式电动机。但是，也可以使用其他示例。所述驱动器件机械地耦接到可移动反射镜。
光源允许产生入射光束。优选地，它是激光源。例如，激光可以是连续的或脉冲的。产生的激光束是其中波长在0.2μm和2μm之间的光束，更优选的是值为1μm。但是，也可以使用具有不同波长的其它类型的激光束(或者类似激光源)。因此，例如，光束的波长可以在200nm和15μm之间变化。优选地，入射光束是圆偏振的。优选地，光学系统能够保持入射光束和出射光束之间的偏振。
反射镜被放置成使得它能够：
-根据朝向逆反射系统的第一反射光束来反射第一入射光束，以及
-反射第二入射光束用于从该第二反射中获得出射光束。
根据可能的优选实施例，加工装置的特征在于，它的光学系统配置为使得所述入射光束和可移动反射镜的所述法线在所述可移动反射镜的所有可能的位置和方向上以介于0.01°和5°之间的角度分隔。然后可以在目标中获得质量更好的孔，以便如聚焦器件之前(或上游)的出射光束所描绘的曲线那样加工，并且在垂直于主要传播方向的平面中仍然更接近圆或者甚至是标准圆。
根据可能的优选实施例,加工装置的特征在于，它的光学系统配置为使得所述第一入射光束和可移动反射镜的所述法线在所述可移动反射镜的所有可能的位置和方向上以介于0.1°和3°之间的角度以及优选以0.5°的角度分隔。然后可以获得质量更好的孔，如聚焦器件之前的出射光束所描绘的曲线那样，并且在垂直于主要传播方向的平面中仍然更接近圆或者甚至是标准圆。
根据可能的实施例，本发明的加工装置包括用于移动待加工目标(即将被所述出射光束射中)的器件(或定位器件)。可以使用本领域技术人员已知的不同定位器件。
发明人提出的装置优选地包括偏转系统，该偏转装置迫使聚焦器件上游的出射光束偏转。因此，偏转系统然后被包括在光学系统的输出和聚焦器件之间(当光学系统包括这样的第二波束制导系统时，偏转系统被包括在第二波束制导系统和聚焦器件之间)。通过这个优选的变体，可以具有比当前已知的标记区域大得多的标记区域。因此，可以获得例如尺寸范围从10mm×10mm到40mm×40mm的标记区域。如前段所述，发明人提出的装置也可以包括用于移动待加工或雕刻的目标的移动装置。可移动反射镜的位置(例如角度)可以取决于由偏转系统施加的移动和/或目标的位置。用于移动待加工目标的定位器件和用于在聚焦器件上游移动出射光束的偏转系统可以单独使用或组合使用。通常，偏转系统(例如扫描仪)可以提供比能够移动目标的定位器件更高的运动速度。
根据可能的优选实施例，可移动反射镜能够完全围绕与其法线正交交叉的旋转轴线而旋转，并且所述驱动器件能够使所述反射镜围绕所述旋转轴线而旋转。换句话说，根据该优选实施例，反射镜能够描绘围绕所述旋转轴线的完全旋转(360°)。在该优选实施例中，驱动器件能够引起反射镜围绕旋转轴线的旋转或完全旋转。然后，驱动器件优选地包括“无刷”型电动机。根据该优选实施例，在聚焦器件的上游，出射光束通常描述根据该优选实施例的圆柱圆筒表面，无论反射镜的位置和方向如何都保持与给定的方向相平行。利用该优选实施例，特别容易具有对聚焦器件后面(或下游)的进动进行描述的出射光束。当希望确保所有的加工边缘垂直于被加工的物品(或目标)的表面时，这样的运动是期望的。如现有技术的讨论中所注意到的，如果激光束垂直于目标的表面落在目标上，则横向侧面将不完全垂直于所述表面，它们通常偏移大约4°的角度。与us4822974和us7842901b2中描述的系统不同，本发明装置的光学系统的驱动器件的驱动轴不干涉光束所遵循的光路；对于一些优选实施例，驱动轴仅存在于可移动倾斜镜的后面。换句话说，可旋转倾斜镜可以呈现未被来自入射光束的光束所穿过的部分(例如后部)。因此，驱动器件可以定位在那里而不干涉光路。因此，根据本发明的装置更简单并且更便宜。us4822974和us7842901b2的系统需要空心轴以便在试图引导出射光束的进动运动时允许光束通过。同时，可以旋转的元件的数量受限于本发明装置中的倾斜镜。该倾斜镜可以比us4822974和us7842901b2的棱镜更容易和更快捷地旋转。驱动器件因此也可以更小并且功率更小，进一步减小了本发明装置的整体尺寸和重量。在诸如us4822974和us7842901b2中所描述的旋转系统通常必须能够以例如30000rpm的速度相当快地旋转。必须被旋转的元件越大越重，使该元件旋转的难度就越大。如果待旋转的元件大且重，例如在us7842901b2中描述的元件，则必须提供冷却系统，例如水冷却系统。对于其中反射镜是可旋转的一个优选实施例，该反射镜可以以例如100至200000转/分钟(rpm)的速度旋转，以及更优选地在1000至100000rpm之间。关于其方向可以在两个或更多非平行方向上变化的反射镜(围绕旋转轴线没有完全旋转的可倾斜镜)，使用可旋转镜的加工装置的优选实施例具有以下优点。对于加工孔来说，效率更高：可以获得更高的反射镜方向修改速度，以及振动更小。旋转运动比方向变化的运动更连续。
当反射镜可旋转时，其旋转轴线和反射镜的法线通常不平行。优选地，可以改变反射镜的旋转轴线的方向。旋转轴线与反射镜法线之间的最大角度是优选地介于0.1°和2°之间，以及更优选地具有0.5°的值。
根据另一个可能的实施例，反射镜可以关于两个或多个方向上倾斜，并且驱动器件能够改变反射镜关于这两个或多个方向的倾斜。在这种情况下，驱动器件优选地包括一个或多个压电定位台或三脚架或微型机电系统(mems)。在聚焦器件的上游，出射光束通常描述根据该优选实施例的圆筒表面，无论反射镜的取向如何都保持与给定的方向相平行。根据该优选实施例，反射镜的倾斜度可以在两个或更多个方向上变化。倾斜运动可以被看作围绕轴的(部分)旋转运动，优选地在反射镜的平坦反射表面的平面中。关于能够描绘围绕旋转轴而旋转(或完全旋转)的反射镜，使用关于两个或更多个方向的可倾斜镜的加工装置的优选实施例具有以下优点。更容易制作非圆形的孔。例如，更容易制作方孔，因为更容易对出射光束施加给定的轨迹。例如，为了制作方孔，必须沿四个选定的方向施加四个运动。
根据一个可能的实施例，反射镜是可平移的(换句话说，或者是自由的，在平移中移动的)并且所述驱动器件能够使所述反射镜执行平移运动。在该实施例中，驱动器件能够使反射镜根据相对于逆反射系统的一个或多个方向(例如两个)来执行平移运动。在这种情况下，驱动器件优选地包括线性定位台。但是，也可以使用其他模型。利用该优选实施例，可以容易地改变入射光束和出射光束之间的横向偏移(在聚焦器件之前)。通过改变反射镜的位置，可以改变光路的长度以及所述横向偏移。这在具体实施方式中将更加明显。所述偏移的控制也非常简单，因为它取决于反射镜的位置。
根据另一个可能的实施例，逆反射系统是可平移的(换句话说，或者是自由的，平移中移动的)，以及驱动器件能够使所述逆反射系统执行平移运动。优选地，能够移动反射镜的驱动器件与能够移动逆反射系统的驱动器件不同。
根据一个可能的实施例，光学系统配置为使得第一入射光束和第二入射光束能够入射到所述反射镜的同一平坦反射表面。然后，本发明的装置特别简单，因为可以将驱动器件定位在未被任何光束穿过的反射镜的一侧上。
根据另一个可能的实施例，反射镜具有两个基本平坦的反射表面：
该反射表面中的每一个由法线定义，
反射表面之一用于从来自所述入射光束的所述第一入射光束获得所述第一反射光束，
另一个反射表面用于反射所述第二入射光束以提供所述出射光束。
在这种情况下，第一和第二入射光束射到反射镜的两个不同反射表面。由于第一和第二入射光束射到两个不同的表面，这允许在保持入射光束接近反射镜的法线方向的同时使用更小的反射镜。
优选地，逆反射系统能够保持光束的偏振，并且特别是第一反射光束的偏振。这允许减少或甚至避免第一反射光束的任何功率损失。如从具体实施方式中可以清楚，存在能够保持偏振的逆向反射系统的不同的可能实施例。在不同的平面(或平坦)反射表面上的不同反射通常在逆反射系统中发生。为了保持线偏振，逆反射系统的两个可能的实施例如下：
-在逆反射系统的第一平面反射表面上具有与所述第一平面反射表面平行的线性偏振的偶数次反射，以及在第二平面反射表面上具有属于与所述第二平面反射表面垂直的平面的线性偏振的奇数次反射；
-在逆反射系统的第一平面反射表面上具有与所述第一平面反射表面平行的线性偏振的奇数次反射，以及在逆反射系统的第二平面反射表面上具有属于与所述第二平面反射表面垂直的平面的线性偏振的偶数次反射。
优选地，能够保持偏振的逆反射系统包括：
-达夫棱镜和直角等腰棱镜，或者
-达夫棱镜、半波滞后板、屋脊棱镜和偏振分束器立方体，或者
-达夫棱镜和两个反射镜，或
-五个反射镜。
其他示例是可能的。
逆反射系统可以包括不同的光学元件。本段给出了非限制性示例。
根据可能的实施例，逆反射系统包括立方隅角。相关的优点是它仅需要一个简单的光学元件。然后，本发明的装置也特别简单。
根据另一个可能的实施例，逆反射系统包括达夫棱镜和直角等腰棱镜。这允许具有非常简单的逆反射系统，以及因此在保存偏振的同时具有非常简单的加工装置。
根据又一个可能的实施方式，逆反射系统还包括(除了达夫棱镜和直角等腰棱镜之外)半波滞后板、屋脊棱镜(例如本领域技术人员已知的阿米西屋脊棱镜)和偏振分束器立方体。
这些例子中的一些可以组合使用。例如，逆反射系统可以包括：两个反射镜和一个达夫棱镜，两个屋脊棱镜和一个达夫棱镜，五个反射镜，一个达夫棱镜和一个屋脊棱镜。其他组合和其他实现是可能的。
优选地，本发明加工装置的光学系统包括用于通过入射光束的偏转获得第一入射光束的第一波束制导系统。根据该优选实施例，可以利用第一波束制导系统引起入射光束的偏转(例如大约90°)以获得到反射镜的所述第一入射光束。这样的优选实施例可以比已知系统更紧凑。反射镜优选地放置在能够使其移动的驱动器件和所述第一波束制导系统之间。根据该优选实施例，可以使用非常简单的驱动器件，该驱动器件可以容易地与可移动反射镜耦接。第一波束制导系统能够使得入射光束偏转优选地介于30°和150°之间的角度，更优选地介于60°和120°之间的角度，并且根据又一个优选的变体，偏转角度等于90°。
优选地，本发明加工装置的光学系统包括第二波束制导系统，用于通过第二入射光束在反射镜上的反射的偏转来获得出射光束。根据该优选实施例，可以在第二波束制导系统对第二入射光束的反射中引起例如约90°的偏转。这样的优选实施例可以比已知系统更加紧凑。反射镜优选地放置在能够使其移动的驱动器件和所述第二波束制导系统之间。根据该优选实施例，可以使用非常简单的驱动器件，该驱动器件可以容易地与可移动反射镜耦接。第二波束制导系统能够使得光束偏转优选地介于30°与150°之间的角度，更优选地介于60°与120°之间的角度，以及根据又一个优选的变体，偏转角度等于90°。
第一(分别地，第二)波束制导系统可以包括例如(偏振)分束器立方体和/或第一四分之一波滞后波。第一和第二波束制导系统是两个不同的元件。优选地，它们具有相同的光学特性。
通过使用第一和第二波束制导系统，本发明的光学系统可以比其他已知系统更加紧凑。因为空间被很好地利用，使用两个维度来引起入射光束和出射光束之间的偏移以使得可以创建具有相对较小尺寸的光学系统。us4822974的光学系统相当笨重，特别是如果希望在入射光束和出射光束之间具有明显的横向偏移。实际上，这种横向偏移特别由两个棱镜之间的分隔来定义。当使用第一和第二波束制导系统时，入射光束和出射光束通常彼此平行，它们之间的偏移是“横向的”。优选地，可移动反射镜位于驱动器件和第一(分别地，第二)波束制导系统之间。
根据优选实施例，发明人提出了一种加工装置，该加工装置包括：
-光源；
-光学系统，用于从入射光束获得相对于所述入射光束在空间上偏移的出射光束(以及配置为使得所述出射光束保持与聚焦器件上游给定的方向相平行)，所述光学系统包括：
第一波束制导系统，用于通过入射光束的偏转来获得第一入射光束；
可移动反射镜，用于从所述第一入射光束获得第一反射光束；
驱动器件，用于位移(或移动)所述可移动反射镜；
逆反射系统，用于从所述第一反射光束获得入射在所述反射镜上的第二光束；
第二波束制导系统(不同于所述第一波束制导系统)，用于通过偏转入射在所述反射镜上的所述第二光束的反射来获得出射光束；
聚焦器件，用于将所述出射光束聚焦在目标上；
所述光学系统以这样的方式配置使得可移动反射镜的可移动位置的改变能够引起所述入射光束和所述出射光束之间的空间偏移的变化。
优选地，反射镜具有由法线限定的平坦反射表面。
第一和第二波束制导系统是两个不同的元件。优选地，它们具有相同的光学特性。
优选地，所述反射镜是可平移的，并且所述驱动器件能够使所述反射镜执行平移运动。
优选地，所述反射镜是可倾斜的，并且所述驱动器件能够改变所述反射镜的倾斜。优选地，反射镜可以关于两个或更多非平行方向倾斜。
优选地，所述反射镜是可旋转的，并且所述驱动器件能够使所述反射镜围绕与其平坦反射表面的法线不平行(例如割线)的旋转轴线而旋转。
优选地，所述反射镜位于所述驱动器件和所述第一波束制导系统和/或所述第二波束制导系统之间。
根据该优选实施例，在聚焦器件的上游，出射光束通常描述圆筒表面，无论反射镜的位置和方向如何都保持平行于给定的方向。
优选地，第一和第二波束制导系统具有相同的规格。例如，第一和第二波束制导系统的第一和第二偏振分束器立方体具有相同的规格。根据另一个示例，第一和第二波束制导系统的第一和第二四分之一波滞后板具有相同的规格。
优选地，本发明加工装置的光学系统还包括用于对入射光束的偏振进行改变的可旋转半波片和用于旋转所述半波片的器件。当光学系统包括第一和第二偏振分束器立方体时，该可旋转半波片可以用作开关。通过旋转该可旋转半波片，光束的偏振旋转。然后可以选择半波片的位置，使得光束被第一和第二偏振分束器立方体反射以获得偏移的出射光束。根据半波片的另一位置，光束透过第一和第二偏振分束器立方体而没有反射。然后，出射光束在空间上不与入射光束偏移。当反射镜旋转时，则可能有跟踪进动轨迹的输出光束。
本发明的加工装置的反射镜相对于以下元件中的至少一个可移动：第一波束制导系统、逆反射系统和第二波束制导系统。根据优选的变体，反射镜相对于这些元件中的全部三个元件可移动。
对于反射镜许多可能的位置，反射镜相对于第一波束制导系统以这样的方式定位使得第一入射光束和第一反射光束所遵循的光路径是不同的。对于反射镜许多可能的位置，反射镜相对于逆反射系统以这样的方式定位使得第二入射光束和其在所述反射镜上的反射所遵循的光路径是不同的。
本发明加工装置的光源例如可以是连续单模光纤激光器或脉冲光纤激光器。根据另一个可能的示例，光源是具有短于10ps的脉冲持续时间的激光源。由发明人提出的装置优选地包括用于对入射光束的准直进行改变的主光学系统。利用该优选变体，可以使用光束的发散来在自然聚焦点周围形成环形(或圆环形)的攻击区，以便产生具有精确控制的直径的钻孔。孔的直径可以根据入射光束的非准直度来控制。该主光学系统的一个元件(例如透镜)在优选的变体中是可平移的。
发明人提出的加工装置可以产生负锥度或后角。该加工装置也可以切割运动部件用于钟表制作。它也可能用于制造汽车喷射口或微加工医疗设备。发明人提出的加工装置也可以用于形成可调锥度的孔，特别是无锥度的孔。
根据第二方面，发明人提出了一种用于加工目标的方法，以及该方法包括以下步骤：
-提供如前所述的加工装置；
-接通所述光源以提供所述入射光束；
-通过使用所述驱动器件移动所述反射镜，使得其法线描绘三维空间(或非平面的表面)中的轨迹；
-通过使用所述定位器件来定位所述目标，使得所述出射光束射到所述目标。
本发明的方法可以用于在目标中产生负的孔锥度。
针对根据本发明第一方面的加工装置所描述的优点加以必要的变通也适用于根据第二方面的方法。如前文所述的根据本发明第一方面的加工装置的不同变体加以必要的变通也适用于根据本发明的方法。
附图说明
本发明的这些方面以及其它方面将在本发明的具体实施例的详细描述中参照附图中的图进行解释，其中：
-图1示意性地示出了根据本发明的第一方面的加工装置的示例性实施例；
-图2示出了本发明的加工装置中包括的光学系统的示例性实施例；
-图3示出了本发明的加工装置中包括的光学系统的另一个示例性实施例；
-图4示出了本发明的加工装置中包括的光学系统的另一个示例性实施例；
-图5示出了本发明的加工装置中包括的光学系统的一个优选实施例；
-图6示出了本发明的加工装置中包括的光学系统的另一个优选实施例；
-图7示出了本发明的加工装置中包括的光学系统的另一个优选实施例；
-图8示出了本发明的加工装置中包括的光学系统的另一个优选实施例；
-图9a和9b示意性地示出了偏振保持不变的两种可能的反射配置；
-图10示出了逆反射系统(retro-reflection)的一个可能的例子；
-图11示意性地示出了根据本发明的第一方面的一种可能的加工装置；
-图12示意性地示出了根据本发明的第一方面的另一种可能的加工装置。
附图中的图不是按比例绘制的。一般地，附图中相似的元件用相似的附图标记来表示。即使当权利要求也包括这些标号时，不应认为附图中附图标号的存在是限制性的。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的第一方面的加工装置100的示例性实施例。加工装置100包括光源33，例如激光源，该光源33例如用于产生入射光束1。加工装置100还包括用于从所述入射光束1获得相对于入射光束1在空间上偏移的出射光束7的光学系统2。如图1所示，出射光束7通过聚焦器件9(例如会聚透镜)聚焦在目标10上。然后，这样的聚焦器件9是加工装置100的一部分，并且优选是其光学系统2的一部分。在图1所示的实施例中，加工装置100还包括用于移动目标10的定位器件60。移动目标10通常放置在所述定位器件60上用于获得目标10关于出射光束7的期望定位。优选地，光学系统2允许在聚焦器件9之前(或上游)引发出射光束7的旋转运动(在这种情况下，出射光束7仍保持与聚焦器件9上游的给定方向平行)。然后，所述出射光束7可以描述聚焦器件9下游关于待加工的目标10的点11(或小区域11)的进动运动。
定位器件60可以是平移定位器，例如诸如计算机数控(cnc)型机器之类的五轴系统。当反射镜19可旋转时，无论目标10的位置如何，都可以允许反射镜19连续旋转，或者另一方面可以使反射镜19的角度位置依赖于目标10的位置，以便以由目标位置确定的角度处理目标10。
图2示出了根据本发明加工装置100的光学系统2的示例性实施例。入射光束1是由光源33产生并主要在光学系统2外部传播的光束，而第一入射光束4仅在光学系统2的内部传播。可以(参见例如图3和图5-7中的一些可能的实施例)或者可以不(如图2和4中所示的示例)从入射光束1的偏转获得第一入射光束4。在图2所示的实施例中，第一入射光束4和入射光束1沿着相同的线性轨迹。光学系统2还包括可移动反射镜19，该反射镜允许通过第一入射光束4的反射来获得第一反射光束23。光学系统2还包括逆反射系统21，该逆反射系统用于引导第一反射光束23使得其返回到反射镜19。换句话说，由于逆反射系统21，可以从第一反射光束23获得到反射镜19的第二入射光束8。可以从反射镜19上的第二入射光束8的反射来获得出射光束7。光学系统2配置为使得出射光束7可以与入射光束1在空间上偏移(以及使得所述出射光束7保持与聚焦器件9上游给定的方向相平行)。在图2所示的示例中，入射光束1和出射光束7是横向偏移的。在图2所示的实施例中，反射镜19围绕旋转轴线5进行完全旋转，并且驱动器件6能够使反射镜19可围绕所述旋转轴线5而旋转。加工装置100的光学系统2配置为使得第一入射光束4和反射镜19的法线16在可移动反射镜19的所有可能的位置和方向上以介于0°和15°之间的角度15分隔，角度15优选地介于0.01°和5°之间，以及更优选地介于0.1°和3°之间(为清楚起见，该角度15在图2中未按比例示出)。光学系统2配置为使得反射镜19和逆反射系统21之间的位置变化能够引起入射光束1和出射光束7之间的空间偏移的变化。在图2所示的实施例中，根据反射镜19的角度位置，出射光束7将遵循不同的轨迹。光学系统2包括用于将出射光束7聚焦在目标10上的聚焦器件9。在图2的实施例中，由于反射镜19的旋转，出射光束7的旋转运动可以用于驱动加工光束(光聚焦9下游的出射光束7)围绕待加工的点11的进动。这在图2中由描述圆圈的箭头示出。
除了反射镜19的旋转运动之外，光学系统2的驱动器件6还可以包括用于将平移运动施加到反射镜19的器件和/或用于对反射镜19的倾斜进行改变的器件(反射镜19关于两个或更多非平行方向可倾斜和驱动器件能够改变反射镜19的倾斜，例如压电系统)。结合图6解释了反射镜19的平移和旋转运动相结合的兴趣。特别地，反射镜19和逆反射系统21之间的相对旋转运动允许获得出射光束7超出聚焦器件9的进动，而它们之间的相对平移运动允许改变目标10被超出聚焦器件9的出射光束7射中的角度。
驱动器件6的示例是电驱动式电动机和无刷电动机。其他的驱动器件6也可以使用。
图2的光学系统2的逆反射系统21包括达夫棱镜29和直角等腰棱镜30。如下所述，其他示例是可能的。
图3示出了加工装置100中包含的光学系统2的另一示例性实施例。这里，逆反射系统21包括达夫棱镜29、直角等腰棱镜30、半波滞后板45、屋脊棱镜35和偏振分束器立方体50。驱动器件6允许相对于逆反射系统21旋转反射镜19。驱动器件6可以包括另外的器件，该器件用于在反射镜19和逆反射系统21之间施加相对平移移动和/或用于改变反射镜19和逆反射系统21之间的相对倾斜。在图3所示的实施例中，光学系统2还包括用于从入射光束1的偏转获得到反射镜19的第一入射光束4的第一波束制导系统20。第一波束制导系统20可以是例如偏振分束器立方体。也可以使用本领域技术人员已知的其他光学元件。图3所示的实施例呈现了一些优点，例如小反射镜19，仅需要一个半波滞后板。
图4示出了加工装置100中包含的光学系统2的另一示例性实施例。这里，逆反射系统21包括达夫棱镜29、直角等腰棱镜30、半波滞后板45、屋脊棱镜35和偏振分束器立方体50。驱动器件6允许相对于逆反射系统21旋转反射镜19。驱动器件6可以包括另外的器件，该器件用于在反射镜19和逆反射系统21之间施加相对平移移动和/或改变反射镜19和逆反射系统21之间的相对倾斜。
根据其他可能的实施例，图2至图4的反射镜19以旋转方式固定，但是关于两个或更多非平行方向可倾斜，以及驱动器件6能够对反射镜19关于所述两个或更多个方向的倾斜进行改变。
在图2-4所示的不同实施例中，为了清楚起见，第一入射光束4与反射镜19的法线16之间的角度15没有按比例示出。如前所述，对于可移动反射镜19所有可能的位置和方向，该角度介于0°和15°之间，优选地介于0.01°和5°之间，更优选地介于0.1°和3°之间，以及还更优选地等于0.5°。
图5示出了加工装置100中包括的光学系统2的优选实施例。该光学系统包含以下元件；
-第一波束制导系统20，利用该第一波束制导系统20可以偏转入射光束1以获得第一入射光束4；
-可移动反射镜19，该可移动反射镜19是倾斜的以反射第一入射光束4并获得第一反射光束23。可移动反射镜19以其法线16不平行于所述第一入射光束4的方式倾斜(为了清楚起见，所述法线16未在图5中示出)。可移动反射镜19可以被称为偏振系统(excentringsystem)3，这是因为反射镜19用于在入射光束1和出射光束7之间产生横向偏移。在图5所示的优选示例中，反射镜19是可旋转的。因此，反射镜19能够围绕旋转轴线5完全旋转。
-驱动器件6，用于移动(在图5的示例中是旋转)可移动反射镜19。
-逆反射系统21，无论可移动反射镜19的方向如何，用于从第一反射光束23产生入射在可移动反射镜19上并平行于后者的第二光束8。
-第二波束制导系统22，通过对由入射在可移动反射镜19上的第二光束8的反射所获得的光束进行偏转来获得出射光束7。
-聚焦器件9，用于将出射光束7聚焦到目标10的点11。
倾斜的可移动反射镜19的旋转运动使得出射光束7在聚焦器件9之外描绘围绕目标10的聚焦点11的进动运动。聚焦点11例如是加工点11。除了使用能够围绕旋转轴线5完全旋转的反射镜19之外，可以使用能够关于至少两个不平行的方向倾斜的反射镜19，以及能够对所述反射镜19关于所述不平行方向的倾斜进行改变的驱动器件6。
图5所示的光学系统2可以起如下作用。入射光束1进入光学系统2。入射光束1被第一波束制导系统20引导向倾斜的可移动反射镜19以及形成第一入射光束4。第一入射光束4被倾斜的可移动反射镜19反射。由入射光束1在反射镜19上的反射而获得的第一反射光束23朝向逆反射系统21行进。第一反射光束23被逆反射以获得到反射镜19的第二入射光束8，对于反射镜19的所有位置和取向，该第二入射光束8平行于所述第一反射光束23。该第二入射光束8被反射镜19反射，并且由此反射的光束被第二波束制导系统22偏转以获得出射光束7。出射光束7被引导至出口以及相对于入射光束1横向地偏移。聚焦器件9允许将出射光束7聚焦到点11。
在聚焦器件9之前出射光束7与入射光束1之间的偏移是光束在倾斜反射镜19处的两次反射之间行进的距离的特定函数，以及倾斜反射镜19的法线16和旋转轴线5之间的角度的特定函数。
当倾斜反射镜19旋转时，由于倾斜反射镜19的法线16描述了进动运动，所以出射光束7也开始旋转。特别地，如果反射镜19连续旋转，则出射光束7也以与反射镜19相同的旋转速度围绕图5中点划线所示的轴而连续旋转。
如图5所示，出射光束7通过光学聚焦9被聚焦在目标10上。出射光束7的旋转运动用于驱动加工光束(光学聚焦9下游的光束)围绕待加工点11的进动。
图5的优选实施例呈现一些优点。第一入射光束4和第二入射光束8以能够被选定非常接近90°的角度(即非常接近反射镜19的法线16的角度)入射到反射镜19(由于由第一波束制导系统20和第二波束制导系统22执行的大约90°的偏转，以及反射镜19相对于所述第一波束制导系统20和第二波束制导系统22的相对位置)。这允许具有由聚焦器件9之外的出射光束7描述的近似完美圆形的进动环。第一入射光束4和第二入射光束8以相同的入射角入射到反射镜19(因为无论反射镜19的位置如何，第二入射光束8平行于第一反射光束23)。这可以提高加工质量。
可以通过对第一波束制导系统20和第二波束制导系统22之间的光束行进的距离进行改变来调节出射光束7与入射光束1之间的横向偏移，也就是说，调节第一入射光束4、第一反射光束23、第二入射光束8以及由所述第二入射光束8在反射镜19上反射而获得的光束的路径长度。
光束在第一波束制导系统20和第二波束制导系统22之间行进的距离可以通过使反射镜19执行平移运动24来改变，使得其相对于第一波束制导系统20和第二波束制导系统22的位置被改变。
图6中示出了该原理，优选实施例中的反射镜19也是可旋转的。图6中所示的平移运动24仅沿一个方向。然而，可以提供驱动器件6，例如它们能够使可移动反射镜19在二维或三维上执行平移运动。根据另一个可能的实施例，反射镜19是可旋转的，以及逆反射系统21是可平移的。然后，驱动器件6优选地能够旋转反射镜19并且能够平移逆反射系统21。
参照图6，如果反射镜19从第一波束制导系统20和第二波束制导系统22移动而进一步远离，则光束在第一波束制导系统20和第二波束制导系统22之间行进的距离增加，并且这又增加了在射到聚焦器件9之前出射光束7和入射光束1之间的横向偏移。相反，如果反射镜19朝向第一波束制导系统20和第二波束制导系统22移动，则光束在第一波束制导系统20和第二波束制导系统22之间行进的距离减小，并且这减小了在射到聚焦器件9之前出射光束7与入射光束1之间的横向偏移。
如果光学聚焦9是在光学系统2的下游实现，则可以通过改变反射镜19与第一波束制导系统20和第二波束制导系统22之间的距离，根据不同的入射角在目标10的点11处引导出射光束7。
第一波束制导系统20和第二波束制导系统22可以包括各种元件，例如(不是完整列表)普通分束器立方体、偏振分束器立方体、或偏振分束器立方体和四分之一波滞后板的组合。如果使用四分之一波滞后板，则其快轴优选地相对于由偏振分束器立方体反射的偏振方向而倾斜45°。
图7示出了优选实施例，其中第一波束制导系统20(或第二波束制导系统22)包括第一偏振分束器立方体25(或第二偏振分束器立方体26)和第一四分之一波滞后板27(或第二四分之一波滞后板28)。这些元件是本领域技术人员已知的。第一偏振分束器立方体25和第二偏振分束器立方体26的规格优选是相同的。第一四分之一波滞后板27和第二四分之一波滞后板28的规格优选是相同的。
如果入射光束1在由第一偏振分束器立方体25反射的偏振方向上线性偏振，则其被无损地反射。光束然后穿过第一四分之一波滞后板27。因此，第一波束制导系统20出口处的第一入射光束4的偏振是圆形的。通过对入射在反射镜19上的第一光束4进行反射而获得的第一反射光束23穿过第一四分之一波滞后板27。即使其相对于入射光束1的偏振旋转了90°，其圆偏振也呈线性。第一反射光束23无损失地穿过第一偏振分束器立方体25行进并到达逆反射系统21，逆反射系统21用于在反射镜19上产生第二入射光束8。第二入射光束8然后无损地穿过第二偏振分束器立方体26，然后穿过第二四分之一波滞后板28。它的偏振变成圆形。由反射镜19反射并从第二入射光束8获得的光束也穿过第二四分之一波滞后板28。即使其相对于第二入射光束8的偏振旋转90°，其圆偏振也呈线性。最后，通过由第二偏振分束器立方体26反射的所述光束的无损偏转(或无损反射)而获得的出射光束7的偏振与入射光束1的偏振平行。
如图7所示，如果第一波束制导系统20和第二波束制导系统22分别包括偏振分束器立方体(25、26)和四分之一波滞后板(27、28)，则可以获得相对于入射光束1偏移的出射光束7而没有损失。这也可以归功于使用了能够保持偏振的逆反射系统21。能够保持偏振的逆反射系统21的示例是：达夫棱镜和一个或两个屋脊棱镜的组合；达夫棱镜和两个反射镜的组合；五个反射镜。
在图2-7所示的实施例中，光在反射镜19的一个反射表面上被反射。此外，本发明加工装置100的光学系统2配置为使得第一入射光束4和反射镜19的法线16在可移动反射镜19所有可能的位置和方向上以介于0°和15°之间的角度15分隔，优选地介于0.01°和5°之间，以及更优选地介于0.1°和3°之间。
图8示出了另一可能的实施例，其中可移动镜19包括两个反射表面。第一反射表面允许从源于入射光束1的第一入射光束4来获得第一反射光束23。第二反射表面允许获得第二入射光束8的反射。由于使用了逆反射系统以及适配的第一波束制导系统20和第二波束制导系统22，无论反射镜19的位置和方向如何，第二入射光束8都平行于第一反射光束23。第一入射光束4和反射镜19的法线16(为了清楚起见，未示出)以介于0°到15°之间的角度15(为了清楚起见，未示出)分隔，优选地介于0.01°和5°之间，以及还更优选地介于0.1°和3°之间。在图8所示的示例中，第一波束制导系统20(分别地，第二波束制导系统22)包括第一(分别地，第二)偏振分束器立方体25(分别地，26)和第一(分别地，第二)四分之一波滞后板27(分别地，28)。这些元件是本领域技术人员已知的。第一偏振分束器立方体25和第二偏振分束器立方体26的规格优选地是相同的。第一四分之一波滞后板27和第二四分之一波滞后板28的规格优选地是相同的。入射光束1优选地在允许所述光束穿过第一偏振分束器立方体25的偏振方向上偏振。入射光束1然后穿过第一四分之一波滞后板27，以及通过对入射在反射镜19上的第一光束4进行反射获得的第一反射光束23穿过第一四分之一波滞后板27。第一反射光束23的偏振相对于入射光束1的偏振旋转了90°，以及第一反射光束23被第一偏振分束器立方体25无损地反射并到达逆反射系统21，逆反射系统21用于产生第二入射光束8。第二入射光束8然后被第二偏振分束器立方体26无损地反射，然后穿过第二四分之一波滞后板28。出射光束7是在反射镜19上反射第二入射光束8之后获得的。然后出射光束7无偏转地穿过第二四分之一波滞后板28和第二偏振分束器立方体26。在反射镜19的所有位置和方向上，出射光束7平行于入射光束1。
如图8所示，如果第一波束制导系统20和第二波束制导系统22分别包括偏振分束器立方体(25、26)和四分之一波滞后板(27、28)，则可以获得相对于入射光束1偏移的出射光束7而没有损失。在图8所示的示例中，反射镜19围绕不平行于其法线16的旋转轴线而完全旋转。对于图8所示的实施例，还可以使用能够关于至少两个不平行的方向倾斜的反射镜19以及能够对反射镜19关于这至少两个方向的倾斜进行改变的驱动器件6。然后，第一入射光束4与反射镜19的法线16之间的最大角度包含在0°与15°之间，优选地在0.01°与5°之间，以及还更优选在0.1°与3°之间。根据图8所示实施例的又一个可能的示例，反射镜19围绕旋转轴线5完全旋转并且可倾斜，以及驱动器件6能够将反射镜19围绕所述旋转轴线5来旋转，并改变其关于一个、两个或更多方向的倾斜。
图6至图8的优选实施例呈现出与图5的优选实施例相似的优点。第一入射光束4和第二入射光束8以能够被选择成非常接近90°的角度射到反射镜19(由于由第一波束制导系统20和第二波束制导系统22执行的大约90°的偏转，以及反射镜19相对于所述第一波束制导系统20和第二波束制导系统22的相对位置)。这允许具有由聚焦器件9之外的出射光束7描述的近似完美圆形的进动环。第一入射光束4和第二入射光束8以相同的入射角射到反射镜19上。这可以提高加工质量。
在图2-8所示的不同实施例中，人们可以使用关于两个或更多个方向可倾斜的反射镜19，而不是能够对围绕旋转轴线的完整旋转进行描绘的镜子19。然后，驱动器件6能够改变反射镜19关于这两个或更多方向的倾斜。
优选地，逆反射系统21能够保持光束的偏振，并且特别是第一反射光束23的偏振。图9a和9b示出了两种可能的配置，其中当所述光束在由法线71(箭头76代表光束的主要传播方向)限定的平坦反射表面70上被反射时，光束的线性偏振75被保持。根据第一种可能的配置(图9(a))，线性偏振75平行于平坦反射表面70。根据第二种可能的配置(图9(b))，线性偏振75被包括在垂直于平坦反射表面70的平面中。在这两种情况下，偏振都被保持。该特性可以用于设计保持偏振的逆反射系统21。在逆反射系统21中，多次反射发生。为了保持线性偏振，逆反射系统21的两个可能的实施例如下：
-在逆反射系统21的第一平面反射表面上具有与所述第一平面反射表面平行的线性偏振的偶数次反射，以及在第二平面反射表面上具有属于与所述第二平面反射表面垂直的平面的线性偏振的奇数次反射；
-在逆反射系统21的第一平面反射表面上具有与所述第一平面反射表面平行的线性偏振的奇数次反射，以及在逆反射系统21的第二平面反射表面上具有属于与所述第二平面反射表面垂直的平面的线性偏振的偶数次反射。
逆反射系统21可以包括各种元件。示例是(列表不完整)：立方隅角(cubecorner)、包括达夫棱镜29和另一棱镜30(优选直角等腰棱镜)的组合。最后这种组合在图10中示出，其中左侧部分示出了俯视图，而右侧部分示出了侧视图。对于图10中所示的实施例，其中逆反射系统21包括达夫棱镜29和直角等腰棱镜30，第一反射光束23的线性偏振75被保持。线性偏振75与直角等腰棱镜30的两个平坦反射表面平行并包含在与达夫棱镜29垂直的平坦反射表面70的平面中。第二入射光束8和第一反射光束23在反射镜19的所有位置和方向上是平行的。
图11示意性地示出了本发明的加工装置100的优选实施例。如该图中所表示的，装置100优选地包括用于对入射光束1的准直进行改变的主光学系统31。通过在光学系统2前面增加可以使反射镜19连续旋转的该主光学系统31，用户能够创建由编程散焦决定直径的孔。用户也可以围绕自然聚焦点创建一个环。通过在光束产生孔的同时平移主光学系统31的元件(例如透镜)也可以获得更大的深度。该特征使得本发明能够用于在不增加偏转系统(扫描仪)的情况下形成孔(钻孔)，以及同时通过由主光学系统31施加到入射光束1的发散来控制孔的直径。
图12示出了加工装置100的另一个优选实施例。如图所示，该优选实施例还包括偏转系统32(例如检流计扫描头)，用于在聚焦区域上移动指向目标10的出射光束7。该配置特别适用于制造具有复杂几何形状的部件，例如钟表制造中的运动部件或医疗装置行业的植入物。然后，加工装置100优选地包括远心透镜9。该术语是本领域技术人员已知的。
不同类型的光源33可以用于前文中描述的各种示例。通过非限制性示例，可以列举如下所述：
-二氧化碳激光器，用于在具有相当厚度的金属中切割和钻孔应用；
-具有连续模式、激光二极管或光纤激光器(多模或单模)，取决于所需的精度和涉及的加热区是毫秒的或纳秒的；
-超短激光器(皮秒或飞秒)，用于高精度微切或微钻；
-脉冲持续时间在300fs和10ps之间的飞秒激光器，其焦距小于150mm(以及优选100mm)；
-紫外激光器(纳秒、皮秒或飞秒)；
-可见激光器(纳秒、皮秒或飞秒)。
根据另一方面，本发明人提出了一种通过使用前述加工装置100利用光束来加工目标10的方法。
已经参照特定实施例描述了本发明，其目的纯粹是说明性的，并且它们不被认为是以任何方式进行限制。一般而言，本发明不限于在前文中所图示和/或所描述的示例。使用动词“包含”、“包括”、“由......组成”或其任何其他变体，包括其结合形式，不应被解释为以任何方式排除所述以外的元素的存在。使用不定冠词“一”或“一个”或定冠词“这个”来引入元件并不排除存在多个这样的元件。权利要求中引用的附图标记并不限制其范围。
总之，本发明也可以描述如下。用于利用光束来加工目标10的加工装置1，包括：
-光源33，用于产生名为入射光束1的光束，
-光学系统2，用于从所述入射光束1提供出射光束7，所述出射光束7能够在三维空间中描绘基本为圆筒形的表面(以及使得所述出射光束7与聚焦器件9上游给定的方向保持平行)，所述光学系统2包括：
-反射镜19，具有由法线16限定的基本上平坦的反射表面，用于从来自所述入射光束1的第一入射光束4获得第一反射光束23，该反射镜可移动以使得反射镜的法线16能够描绘三维空间中的轨迹；
-所述光学系统2，配置为使得所述第一入射光束4和可移动反射镜19的所述法线16在所述可移动反射镜19的所有可能的位置和方向上以介于0°和15°之间的角度15分隔；
-驱动器件6，用于移动所述可移动反射镜19；
-逆反射系统21：
ο相对于所述可移动反射镜19而定位，用于从所述第一反射光束23获得所述可移动反射镜19的所有可能的位置和方向上在所述反射镜19上的第二入射光束8，用于从所述第二入射光束8在所述反射镜19的反射中获得出射光束7，以及
ο能够提供所述可移动反射镜19上的所述第二入射光束8，该第二入射光束8在所述可移动反射镜19的所有可能位置和方向上平行于所述第一反射光束23；
-聚焦器件9，用于将出射光束7聚焦在目标10上。
光学系统2允许控制入射光束1和出射光束7之间的空间偏移。通过改变反射镜19的位置和/或方向，可以利用出射光束7来描绘基本上是圆筒形的表面。此后，通过使用适当的聚焦器件9，可以用描述进动运动的出射光束7在小表面上加工目标10。
优选地，加工装置100中包括的光学系统2包括：第一波束制导系统20，用于偏转入射光束1，优选地偏转90°，以及因此能够形成第一入射光束4；可移动反射镜19，其定位成能够接收所述第一入射光束4并产生相应的第一反射光束23；驱动器件6，用于改变所述反射镜19相对于所述第一波束制导系统20的位置；逆反射系统21，用于改变第一反射光束23的方向以便在所述反射镜19处获得第二入射光束8，所述第二入射光束8在所述反射镜19的所有位置和方向上与所述第一反射光束23反平行；第二波束制导系统22，用于偏转在所述反射镜19上反射的以及从所述第二入射光束8获得的光束(优选地偏转90°)。
因此，根据入射光束1的方向，光学系统2的各个元件按照以下顺序接收光：第一波束制导系统20，反射镜19，第一波束制导系统20(但是，优选地没有偏转)，逆反射系统21，第二波束制导系统22(优选地没有偏转)，再次反射镜19，以及最后第二波束制导系统22(但是，这次优选地具有偏转)。因此，加工装置100中包含的光学系统2能够使得出射光束7相对于其标称位置而非常简单地偏移，使得能够产生与目标10非零的迎角(在出射光束7与聚焦器件9上游给定的位置保持平行的同时)。出射光束7与目标10的迎角的幅度可以定义为反射镜19的倾斜度和/或其平移运动的函数。倾斜反射镜19的角度位置(当反射镜19可旋转时)使得迎角α能够对准聚焦平面。