WO2002035274A1 - Adaptive mirror with cooling channels - Google Patents

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WO2002035274A1
WO2002035274A1 PCT/EP2001/011597 EP0111597W WO0235274A1 WO 2002035274 A1 WO2002035274 A1 WO 2002035274A1 EP 0111597 W EP0111597 W EP 0111597W WO 0235274 A1 WO0235274 A1 WO 0235274A1
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deformable
cooling channels
membrane
mirror according
mirror element
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PCT/EP2001/011597
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Inventor
Dietmar Bischof
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Lt Ultra-Precision-Technology Gmbh
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/181—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
    • G02B7/1815—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation with cooling or heating systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0825—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a flexible sheet or membrane, e.g. for varying the focus

Definitions

  • the present invention relates to a deformable mirror, in particular an adaptive mirror as a laser beam guiding component with a housing to which a mirror element is assigned, the mirror element being designed to be deformable.
  • Such deformable mirrors in particular adaptive mirrors, are known in particular for deflecting high-power lasers for welding, surface coating, laser cutting, etc.
  • the present invention has for its object to provide a deformable mirror of the type mentioned, which eliminates the disadvantages mentioned and with which the service life of independently selectable actuators for actuating the deformable mirror should be increased in a simple, inexpensive and effective manner.
  • the mirror element can be cooled by means of a medium.
  • the mirror element is permanently cooled, in particular in the area of a surface.
  • the mirror core consists of at least one membrane, preferably two membranes, one and / or the other membrane having a plurality of cooling channels.
  • These cooling channels are provided in the area of the mirror element, in particular in the area of an outer surface that is used for laser light diversion. This enables direct cooling of the mirror surface.
  • the at least one membrane or the mirror element is preferably adaptively deformed by pressurizing an interior space using any medium or by applying negative pressure, in particular deformed outwards or inwards.
  • the cooling of the mirror element follows in a completely detached manner and decouples via the cooling channels in the at least one membrane. In this way, the mirror element can be deformed while cooling, in particular the at least one membrane, using a wide variety of actuators.
  • the individual cooling ducts are preferably arranged in parallel and spaced apart, a second arrangement of cooling ducts preferably running parallel and at a right angle to the first arrangement of cooling ducts and also being spaced apart, so that a diamond-like grid is obtained.
  • the individual web elements are checkered or rectangular.
  • the cooling channels are preferably supplied by at least one inlet and at least one outlet via the cylinder wall and then a base plate by means of coolant.
  • a gaseous medium or liquid can be used as the coolant.
  • the cooling channels are each arranged diagonally to them. This ensures a better distribution of the cooling liquid or the cooling medium within the cooling channels and also achieves a very high flow rate at very high pressures.
  • the surface of the cooling channels is relatively small on the inside compared to the individual remaining webs. This ensures that a homogeneous deformation of the mirror element, in particular its entire surface, remains guaranteed.
  • the membrane can also be made thinner, while ensuring the homogeneous deformability of the entire surface.
  • the arrangement and design form a very large cooling surface, in particular the arrangement of the channels, so that cooling takes place during operation.
  • Another advantage of the present invention is that the parameters, in particular the cooling of the mirror surface or the membrane, are independent of the Deformability can take place. Different actuators or pressure media can deform the surface of the mirror, and independently of this, the cooling medium and the cooling channels can be used to influence the cooling of the mirror element separately. This should also be within the scope of the present invention.
  • FIG. 1 shows a side view of a deformable mirror, in particular an adaptive mirror
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the deformable mirror in the area of a membrane, in particular in the area of cooling channels along line II-II according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematically illustrated cross section through the deformable mirror according to FIG. 1 along line III-III;
  • Figure 4 shows a cross section through the mirror of Figure 1 as another embodiment.
  • a deformable mirror R x has a housing 1, which is formed from a base plate 2, adjoining cylinder wall 3 and mirror element 4 closing at the end.
  • the mirror element 4 has a polished surface 5 for deflecting incident laser light.
  • the mirror element 4 is designed to be deformable, in particular adaptive.
  • the mirror element 4 consists of at least one membrane 6.1, 6.2, the membrane 6.1 forming the above surface 5.
  • the mirror element 4 is preferably formed in two parts as a membrane 6.1, 6.2, with a plurality of cooling channels 7.1, 7.2 being assigned to the mirror element 4, in particular the membrane 6.2, in the preferred exemplary embodiment.
  • the cooling channels 7.1, 7.2 are fed via an inlet 8 and an outlet 9, inlet 8 and outlet 9 reaching through the base plate 2 and via the cylinder wall 3 into the mirror element 4, in particular in its cooling channels 7.1 , 7.2 flow into.
  • Inlet 8 and outlet 9 are preferably located on a longitudinal axis L of membrane 6.2 and are preferably arranged on the end face.
  • the mirror element 4 in particular the membrane 6.1, 6.2, is oval, with a longitudinal axis L being larger than a transverse axis Q.
  • Another special feature of the present invention is that the individual cooling channels 7.1 run parallel to one another and are arranged at a distance from one another and enclose an angle ⁇ of approximately 30 ° to 60 °, preferably 45 °.
  • the cooling channels 7.2 preferably run at right angles and at the same distance also parallel to the cooling channels 7.1 and form an angle ⁇ of approximately -30 ° to -60 °, preferably -45 ° to the transverse axis Q. This creates rectangular web elements 10 between the respective cooling channels 7.1, 7.2, which space the respective membranes 6.1, 6.2.
  • the mirror element 4 in particular the membrane 6.1, 6.2, can be continuously deformed homogeneously over the entire surface, the membrane 6.1 and 6.2 are firmly, in particular positively connected to one another.
  • an interior 11 is formed between the mirror element 4, the cylinder wall 3 and the base plate 2, which serves to accommodate actuators or the like (not shown here).
  • an opening 12 is formed in the base plate 2, into which, for example, a compressive or, preferably, an incompressive medium, such as water or oil, is filled and deformed by means of pressure or negative pressure on the mirror element 4, with pressure on the mirror element, in particular the membrane 6.1, 6.2 is arched outwards and is arched inward under negative pressure.
  • a compressive or, preferably, an incompressive medium such as water or oil
  • the individual cooling channels 7.1, 7.2 can be provided either in the membrane 6.1 and / or in the membrane 6.2. These can also be provided overlapping in the two membranes 6.1, 6.2, these being cross-sectionally rectangular, arched, semicircular and can be round when overlapped. There is no limit to the invention here.
  • a mirror surface 5, in particular the membrane 6.1 is cooled very well, in order in particular to cool the service life through this direct cooling of the surface independently of any actuators for deforming the mirror element.
  • cooling channels can be arranged in the longitudinal direction and / or in the transverse direction or at any angles ⁇ and ⁇ in the membranes 7.1, 7.2.
  • the present invention is not restricted to this.

Abstract

The invention relates to a deformable mirror, especially an adaptive mirror, as a laser beam guiding component, comprising a housing (1) and a deformable mirror element associated therewith, wherein said mirror element (4) can be cooled by means of a medium.

Description

ADAPTIVER S PIEGEL MIT KUHLKANALEN ADAPTIVE MIRROR WITH COOLING CHANNELS
Die vorliegende Erfindung betrifft einen deformierbaren Spiegel, insbesondere adaptiven Spiegel als Laser- Strahlführungskomponente mit einem Gehäuse, welchem ein Spiegelelement zugeordnet ist, wobei das Spiegelelement verformbar ausgebildet ist.The present invention relates to a deformable mirror, in particular an adaptive mirror as a laser beam guiding component with a housing to which a mirror element is assigned, the mirror element being designed to be deformable.
Derartige deformierbare Spiegel, insbesondere adaptive Spiegel sind insbesondere für das Umlenken bei Hochleistungslasern zum Schweissen, Oberflächenbeschichten, Laserschneiden etc. bekannt.Such deformable mirrors, in particular adaptive mirrors, are known in particular for deflecting high-power lasers for welding, surface coating, laser cutting, etc.
Dabei ist bekannt, dass beispielsweise deformierbare Spiegel mittels komplizierten und kostenaufwendigen mechanischen Äktuatoren mit Druck oder Zug beaufschlagt werden, um eine Spiegeloberfläche zu verformen.It is known that, for example, deformable mirrors by means of complicated and expensive mechanical actuators are subjected to pressure or tension to deform a mirror surface.
Nachteilig daran ist, dass derartige deformierbare Spiegel thermischen Problemen, insbesondere im Langzeitbetrieb unterliegen.The disadvantage of this is that such deformable mirrors are subject to thermal problems, particularly in long-term operation.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen deformierbaren Spiegel der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher die genannten Nachteile beseitigt und mit welchem auf einfache, kostengünstige und effektive Weise die Standzeit bei unabhängig wählbaren Äktuatoren zum Betätigen des deformierbaren Spiegels erhöht sein soll.The present invention has for its object to provide a deformable mirror of the type mentioned, which eliminates the disadvantages mentioned and with which the service life of independently selectable actuators for actuating the deformable mirror should be increased in a simple, inexpensive and effective manner.
Zur Lösung diese Aufgabe führt, dass das Spiegelelement mittels eines Mediums kühlbar ist.To solve this problem, the mirror element can be cooled by means of a medium.
Bei der vorliegenden Erfindung wird unmittelbar das Spiegelelement, insbesondere im Bereich einer Oberfläche permanent gekühlt. Dabei besteht das Spiegeleele ent aus zumindest einer Membran, vorzugsweise aus zwei Membranen, wobei die eine und/oder die andere Membran eine Mehrzahl von Kühlkanälen aufweist.In the present invention, the mirror element is permanently cooled, in particular in the area of a surface. The mirror core consists of at least one membrane, preferably two membranes, one and / or the other membrane having a plurality of cooling channels.
Diese Kühlkanäle sind im Bereich des Spiegelelementes, insbesondere im Bereich einer äusseren Oberfläche, die zur Laserlichtumleitung dient, vorgesehen. Hierdurch wird eine direkte Kühlung der Spiegeloberfläche möglich.These cooling channels are provided in the area of the mirror element, in particular in the area of an outer surface that is used for laser light diversion. This enables direct cooling of the mirror surface.
Insbesondere durch eine spezielle Anordnung einzelner Kühlkanäle lassen sich sehr hohe Geschwindigkeiten des Kühlmediums innerhalb der Membran, insbesondere des Spiegelelementes bei hohen Drücken fahren, wobei zusätzlich gewährleistet ist, dass das gesamte Spiegelelement, insbesondere dessen Membrane immer noch durch beliebige Äktuatoren, seien sie mechanischer, hydraulischer, piezoelektrischer oder elektromechanischer Art, verformt werden können.In particular, through a special arrangement of individual cooling channels, very high speeds of the cooling medium within the membrane, in particular of the mirror element, can be driven at high pressures, with additional it is ensured that the entire mirror element, in particular its membrane, can still be deformed by any actuators, be they mechanical, hydraulic, piezoelectric or electromechanical.
Bevorzugt wird die zumindest eine Membran bzw. das Spiegelelement durch Druckbeaufschlagung eines Innenraumes mittels eines beliebigen Mediums oder durch Unterdruckbeaufschlagung adaptiv verformt, insbesondere deformiert nach aussen oder nach innen gewölbt. Dabei folgt völlig losgelöst und entkoppelt die Kühlung des Spiegelelementes über die Kühlkanäle in der zumindest einen Membran. Auf diese Weise lässt sich das Spiegelelement bei gleichzeitiger Kühlung, insbesondere die zumindest eine Membran mittels unterschiedlichsten Äktuatoren deformieren.The at least one membrane or the mirror element is preferably adaptively deformed by pressurizing an interior space using any medium or by applying negative pressure, in particular deformed outwards or inwards. The cooling of the mirror element follows in a completely detached manner and decouples via the cooling channels in the at least one membrane. In this way, the mirror element can be deformed while cooling, in particular the at least one membrane, using a wide variety of actuators.
Ferner hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Spiegelelement oval auszubilden. Es kann jedoch auch rund ausgebildet sein.It has also proven to be advantageous to design the mirror element oval. However, it can also be round.
Die einzelnen Kühlkanäle sind vorzugsweise parallel verlaufend und beabstandet angeordnet, wobei eine zweite Anordnung von Kühlkanälen vorzugsweise im rechten Winkel zur ersten Anordnung von Kühlkanälen parallel verlaufen und auch beabstandet vorgesehen ist, so dass sich ein rautenartiges Raster ergibt. Die einzelnen Stegelemente sind karoartig oder rechteckartig ausgebildet.The individual cooling ducts are preferably arranged in parallel and spaced apart, a second arrangement of cooling ducts preferably running parallel and at a right angle to the first arrangement of cooling ducts and also being spaced apart, so that a diamond-like grid is obtained. The individual web elements are checkered or rectangular.
Bevorzugt werden die Kühlkanäle von wenigstens einem Zulauf und zumindest einem Ablauf über die Zylinderwand und daran anschliesend eine Grundplatte mittels Kühlmittel versorgt. Als Kühlmittel kann ein gasförmiges Medium aber auch Flüssigkeit verwendet werden.The cooling channels are preferably supplied by at least one inlet and at least one outlet via the cylinder wall and then a base plate by means of coolant. A gaseous medium or liquid can be used as the coolant.
Ferner hat sich als vorteilhaft erwiesen, zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und der Flüssigkeitsverteilung innerhalb des Spiegelelementes, die einzelnen Kühlkanäle, bezogen auf eine Längsachse, jeweils diagonal anzuordnen.Furthermore, it has proven to be advantageous to arrange the individual cooling channels with respect to a longitudinal axis in each case diagonally in order to increase the flow speed and the liquid distribution within the mirror element.
Dabei sind, betrachtet von einem Zulauf bzw. einem Ablauf, die Kühlkanäle jeweils diagonal zu diesen angeordnet. Hierdurch wird eine bessere Verteilung der Kühlflüssigkeit bzw. des Kühlmediums innerhalb der Kühlkanäle gewährleistet und zudem eine sehr hohe Durchströmgeschwindigkeit bei sehr hohen Drücken erzielt.Viewed from an inlet or an outlet, the cooling channels are each arranged diagonally to them. This ensures a better distribution of the cooling liquid or the cooling medium within the cooling channels and also achieves a very high flow rate at very high pressures.
Es hat sich besonders als Vorteilhaft erwiesen, die Stege, die zwischen den einzelnen Kühlkanälen gebildet sind, verhältnismässig grösser als die Kühlkanäle auszubilden, um eine grosse Lotoberfläche zu schaffen. Innen sind die Kühlkanäle von ihrer Oberfläche verhältnismässig klein zu den einzelnen, verbleibenden Stegen. Hierdurch wird gewährleistet, dass eine homogene Verformung des Spiegelelementes, insbesondere deren gesamten Oberfläche gewährleistet bleibt. Auch können die Membrane dünner ausgebildet sein, bei Gewährleistung der homogenen Verformbarkeit der gesamten Fläche. Zudem wird durch die Anordnung und Ausbildung eine sehr grosse Kühloberfläche, insbesondere durch die Anordnung der Kanäle gebildet, so dass eine Kühlung im Betrieb erfolgt.It has proven particularly advantageous to make the webs that are formed between the individual cooling channels relatively larger than the cooling channels in order to create a large solder surface. The surface of the cooling channels is relatively small on the inside compared to the individual remaining webs. This ensures that a homogeneous deformation of the mirror element, in particular its entire surface, remains guaranteed. The membrane can also be made thinner, while ensuring the homogeneous deformability of the entire surface. In addition, the arrangement and design form a very large cooling surface, in particular the arrangement of the channels, so that cooling takes place during operation.
Ein weiterer Vorteil bei der vorliegenden Erfindung ist, dass die Parameter, insbesondere die Kühlung der Spiegelfläche bzw. der Membrane unabhängig von der Verformbarkeit erfolgen kann. Dabei können unterschiedliche Äktuatoren oder Druckmittel die Oberfläche des Spiegels verformen, wobei unabhängig hiervon separat mittels des Kühlmediums und der Kühlkanäle Einfluss auf die Kühlung des Spiegelelementes genommen werden kann. Dies soll ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen. Another advantage of the present invention is that the parameters, in particular the cooling of the mirror surface or the membrane, are independent of the Deformability can take place. Different actuators or pressure media can deform the surface of the mirror, and independently of this, the cooling medium and the cooling channels can be used to influence the cooling of the mirror element separately. This should also be within the scope of the present invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing; this shows in
Figur 1 eine Seitenansicht auf einen deformierbaren Spiegel, insbesondere auf einen adaptiven Spiegel;1 shows a side view of a deformable mirror, in particular an adaptive mirror;
Figur 2 einen Längsschnitt durch den deformierbaren Spiegel im Bereich einer Membran, insbesondere im Bereich von Kühlkanälen entlang Linie II-II gemäss Figur 1;FIG. 2 shows a longitudinal section through the deformable mirror in the area of a membrane, in particular in the area of cooling channels along line II-II according to FIG. 1;
Figur 3 einen schematisch dargestellten Querschnitt durch den deformierbaren Spiegel gemäss Figur 1 entlang Linie III-III;3 shows a schematically illustrated cross section through the deformable mirror according to FIG. 1 along line III-III;
Figur 4 einen Querschnitt durch den Spiegel gemäss Figur 1 als weiteres Ausführungsbeispiel.Figure 4 shows a cross section through the mirror of Figure 1 as another embodiment.
Gemäss Figur 1 weist ein deformierbarer Spiegel Rx ein Gehäuse 1 auf, welches aus einer Grundplatte 2, daran anschliessenden Zylinderwand 3 und stirnseitig abschliessendem Spiegelelement 4 gebildet ist. Das Spiegelelement 4 besitzt eine polierte Oberfläche 5 zum Umlenken von einfallendem Laserlicht.According to FIG. 1, a deformable mirror R x has a housing 1, which is formed from a base plate 2, adjoining cylinder wall 3 and mirror element 4 closing at the end. The mirror element 4 has a polished surface 5 for deflecting incident laser light.
Insbesondere zum Beeinflussen des Laserlichtes, welches auf die Oberfläche 5 auftrifft, ist das Spiegelelement 4 deformierbar, insbesondere adaptiv ausgebildet.In particular for influencing the laser light which strikes the surface 5, the mirror element 4 is designed to be deformable, in particular adaptive.
Wie insbesondere aus der querschnittlichen Darstellung gemäss Figur 3 hervorgeht, besteht das Spiegelelement 4 aus zumindest einer Membran 6.1, 6.2, wobei die Membran 6.1 die o.g. Oberfläche 5 bildet.As can be seen in particular from the cross-sectional illustration according to FIG. 3, the mirror element 4 consists of at least one membrane 6.1, 6.2, the membrane 6.1 forming the above surface 5.
Bevorzugt ist das Spiegelelement 4 zweiteilig als Membran 6.1, 6.2 ausgebildet, wobei im bevorzugten Ausführungsbeispiel dem Spiegelelement 4, insbesondere der Membran 6.2 eine Mehrzahl von Kühlkanälen 7.1, 7.2 zugeordnet sind.The mirror element 4 is preferably formed in two parts as a membrane 6.1, 6.2, with a plurality of cooling channels 7.1, 7.2 being assigned to the mirror element 4, in particular the membrane 6.2, in the preferred exemplary embodiment.
Wie insbesondere in Figur 1 gestrichelt angedeutet ist, werden die Kühlkanäle 7.1, 7.2 über einen Zulauf 8 und einen Ablauf 9 gespeist, wobei Zulauf 8 und Ablauf 9 die Grundplatte 2 durchgreifen und über die Zylinderwand 3 in das Spiegelelement 4, insbesondere in dessen Kühlkanäle 7.1, 7.2 einmünden. Vorzugsweise liegen Zulauf 8 und Ablauf 9 auf einer Längsachse L der Membran 6.2 und sind vorzugweise stirnseitig angeordnet.As indicated in dashed lines in particular in FIG. 1, the cooling channels 7.1, 7.2 are fed via an inlet 8 and an outlet 9, inlet 8 and outlet 9 reaching through the base plate 2 and via the cylinder wall 3 into the mirror element 4, in particular in its cooling channels 7.1 , 7.2 flow into. Inlet 8 and outlet 9 are preferably located on a longitudinal axis L of membrane 6.2 and are preferably arranged on the end face.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäss Figur 2 ist das Spiegelelement 4, insbesondere die Membran 6.1, 6.2 oval ausgebildet, wobei eine Längsachse L grösser ist als eine Querachse Q.In the preferred exemplary embodiment according to FIG. 2, the mirror element 4, in particular the membrane 6.1, 6.2, is oval, with a longitudinal axis L being larger than a transverse axis Q.
Eine weitere Besonderheit der vorliegenden Erfindung ist, dass die einzelnen Kühlkanäle 7.1 zueinander parallel verlaufen und beabstandet zueinander angeordnet sind und einen Winkel α von etwa 30° bis 60°, vorzugsweise von 45° einschliessen.Another special feature of the present invention is that the individual cooling channels 7.1 run parallel to one another and are arranged at a distance from one another and enclose an angle α of approximately 30 ° to 60 °, preferably 45 °.
Die Kühlkanäle 7.2 verlaufen vorzugsweise rechtwinklig und im gleichen Abstand ebenfalls parallel zu den Kühlkanälen 7.1 und schliessen einen Winkel ß von etwa -30° bis -60°, vorzugsweise -45° zur Querachse Q ein. Hierdurch entstehen zwischen den jeweiligen Kühlkanälen 7.1, 7.2 rechteckartige Stegelemente 10, welche die jeweiligen Membrane 6.1, 6.2 beabstanden.The cooling channels 7.2 preferably run at right angles and at the same distance also parallel to the cooling channels 7.1 and form an angle β of approximately -30 ° to -60 °, preferably -45 ° to the transverse axis Q. This creates rectangular web elements 10 between the respective cooling channels 7.1, 7.2, which space the respective membranes 6.1, 6.2.
Damit das Spiegelelement 4, insbesondere die Membrane 6.1, 6.2 sich homogen über die vollständige Oberfläche kontinuierlich deformieren lassen, sind die Membran 6.1 und 6.2 fest, insbesondere formschlüssig miteinander verbunden.So that the mirror element 4, in particular the membrane 6.1, 6.2, can be continuously deformed homogeneously over the entire surface, the membrane 6.1 and 6.2 are firmly, in particular positively connected to one another.
Wie ferner aus Figur 3 hervorgeht, ist zwischen dem Spiegelelement 4, der Zylinderwand 3 und der Grundplatte 2 ein Innenraum 11 gebildet, der zur Aufnahme hier nicht dargestellter Äktuatoren od. dgl. dient. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in der Grundplatte 2 eine Öffnung 12 gebildet, in welche beispielsweise ein kompressives oder vorzugsweise ein inkompressives Medium, wie beispielsweise Wasser oder Öl eingefüllt wird und mittels Druck oder Unterdruckbeaufschlagung des Spiegelelement 4 deformiert wird, wobei bei Druckbeaufschlagung auf das Spiegelelement, insbesondere die Membran 6.1, 6.2 nach aussen gewölbt und bei Unterdruck nach innen gewölbt wird. Hierdurch lässt sich beispielsweise eine Fokussierlage eines Lasers, welcher auf die Oberfläche 5 des Spiegelelementes 4 auftifft, beeinflusst.As can further be seen from FIG. 3, an interior 11 is formed between the mirror element 4, the cylinder wall 3 and the base plate 2, which serves to accommodate actuators or the like (not shown here). In the preferred exemplary embodiment, an opening 12 is formed in the base plate 2, into which, for example, a compressive or, preferably, an incompressive medium, such as water or oil, is filled and deformed by means of pressure or negative pressure on the mirror element 4, with pressure on the mirror element, in particular the membrane 6.1, 6.2 is arched outwards and is arched inward under negative pressure. In this way, for example, a focusing position of a laser which strikes the surface 5 of the mirror element 4 can be influenced.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäss Figur 4 ist dargestellt, dass die einzelnen Kühlkanäle 7.1, 7.2 entweder in der Membran 6.1 und/oder in der Membran 6.2 vorgesehen sein können. Diese können auch in beiden Membranen 6.1, 6.2 überlappend vorgesehen sein, wobei diese querschnittlich rechteckartig, gewölbt, halbkreisartig und bei Überlappung rund ausgebildet sein können. Hier sei der Erfindung keine Grenze gesetzt.In a further exemplary embodiment according to FIG. 4, it is shown that the individual cooling channels 7.1, 7.2 can be provided either in the membrane 6.1 and / or in the membrane 6.2. These can also be provided overlapping in the two membranes 6.1, 6.2, these being cross-sectionally rectangular, arched, semicircular and can be round when overlapped. There is no limit to the invention here.
Ferner soll auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen, in den Innenraum 11, beispielsweise mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder piezoelektrisch betriebene Äktuatoren od. dgl. einzusetzen, um die Membran 6.1, 6.2 bzw. das Spiegelelement 4 zu deformieren.Furthermore, it should also be within the scope of the present invention to use, for example, mechanically, pneumatically, hydraulically or piezoelectrically operated actuators or the like in the interior 11 in order to deform the membrane 6.1, 6.2 or the mirror element 4.
Wesentlich ist jedoch, dass unmittelbar eine Spiegeloberfläche 5, insbesondere die Membran 6.1 sehr gut gekühlt wird, um insbesondere die Standzeit durch diese direkte Kühlung der Oberfläche unabhängig von beliebiegen Äktuatoren zur Deformierung des Spiegelelementes zu kühlen.It is essential, however, that a mirror surface 5, in particular the membrane 6.1, is cooled very well, in order in particular to cool the service life through this direct cooling of the surface independently of any actuators for deforming the mirror element.
Dabei soll auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen, dass die Kühlkanäle in Längsrichtung und/oder in Querrichtung oder in beliebigen Winkeln α und ß in den Membranen 7.1, 7.2 angeordnet sein können. Hierauf sei die vorliegende Erfindung nicht beschränkt. It should also be within the scope of the present invention that the cooling channels can be arranged in the longitudinal direction and / or in the transverse direction or at any angles α and β in the membranes 7.1, 7.2. The present invention is not restricted to this.
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Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Deformierbarer Spiegel, insbesondere adaptiver Spiegel als Laser-Strahlführungskomponente mit einem Gehäuse (1), welchem ein Spiegelelement (4) zugeordnet ist, wobei das Spiegelelement (4) verformbar ausgebildet ist,1. Deformable mirror, in particular adaptive mirror as a laser beam guidance component with a housing (1), to which a mirror element (4) is assigned, the mirror element (4) being designed to be deformable,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass das Spiegelelement (4) mittels eines Mediums kühlbar ist.that the mirror element (4) can be cooled by means of a medium.
2. Deformierbarer Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelelement (4) eine Membran2. Deformable mirror according to claim 1, characterized in that the mirror element (4) is a membrane
(6.1, 6.2) aufweist, welche ein- oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet ist.(6.1, 6.2), which is formed in one or more parts, in particular in two parts.
3. Deformierbarer Spiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Spiegelelement (4) eine Mehrzahl von Kühlkanälen (7.1, 7.2) zugeordnet ist.3. Deformable mirror according to claim 1 or 2, characterized in that the mirror element (4) is assigned a plurality of cooling channels (7.1, 7.2).
4. Deformierbarer Spiegel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Membran (6.1, 6.2) des Spiegelelementes (4) eine Mehrzahl von Kühlkanälen (7.1, 7.2) zugeordnet ist.4. Deformable mirror according to claim 2 or 3, characterized in that the membrane (6.1, 6.2) of the mirror element (4) is assigned a plurality of cooling channels (7.1, 7.2).
5. Deformierbarer Spiegel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (7.1, 7.2) mit zumindest einem Zulauf (8) und zumindest einem Ablauf (9) in Verbindung stehen. 5. Deformable mirror according to claim 3 or 4, characterized in that the cooling channels (7.1, 7.2) are connected to at least one inlet (8) and at least one outlet (9).
6. Deformierbarer Spiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (7.1, 7.2) in der äusseren und/oder inneren Membran (6.1, 6.2) des Spiegelelementes (4) vorgesehen sind.6. Deformable mirror according to at least one of claims 3 to 5, characterized in that the cooling channels (7.1, 7.2) are provided in the outer and / or inner membrane (6.1, 6.2) of the mirror element (4).
7. Deformierbarer Spiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelelement (4) rund oder oval ausgebildet ist.7. Deformable mirror according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the mirror element (4) is round or oval.
8. Deformierbarer Spiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Membran (6.1, 6.2) des Spiegelelementes (4) rund oder oval ausgebildet ist.8. Deformable mirror according to at least one of claims 2 to 7, characterized in that the at least one membrane (6.1, 6.2) of the mirror element (4) is round or oval.
9. Deformierbarer Spiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Anordnung von Kühlkanälen (7.1) parallel und beabstandet zueinander verläuft, wobei eine zweite Anordnung von Kühlkanälen (7.2) hierzu, vorzugsweise rechtwinklig und parallel beabstandet verläuft, so dass dazwischen jeweils karo- oder rautenartige Stegelemente (10) gebildet sind.9. Deformable mirror according to at least one of claims 3 to 8, characterized in that a first arrangement of cooling channels (7.1) runs parallel and at a distance from one another, a second arrangement of cooling channels (7.2) running at this, preferably at right angles and in parallel, so that in each case diamond or diamond-like web elements (10) are formed.
10. Deformierbarer Spiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Kühlkanäle (7.1) einen Winkel (α) zu einer Querachse (Q) des Spiegelelementes (4) von etwa 30° bis 60°, insbesondere von 45° einschliessen und dass die rechtwinklig dazu verlaufenden zweiten Kühlkanäle (7.2) einen Winkel (ß) von etwa -30° bis -60°, insbesondere von -45° zur Querachse (Q) des Spiegelelementes (4) einschliessen. 10. Deformable mirror according to at least one of claims 3 to 9, characterized in that the one cooling channels (7.1) an angle (α) to a transverse axis (Q) of the mirror element (4) of about 30 ° to 60 °, in particular 45 ° and that the second cooling channels (7.2) running at right angles form an angle (β) of approximately -30 ° to -60 °, in particular of -45 ° to the transverse axis (Q) of the mirror element (4).
11. Deformierbarer Spiegel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegelemente (10) zu einer Längsachse (L) und/oder zu einer Querachse (Q) des Spiegelelementes (4) diagonal verlaufen.11. Deformable mirror according to claim 10, characterized in that the web elements (10) to a longitudinal axis (L) and / or to a transverse axis (Q) of the mirror element (4) are diagonal.
12. Deformierbarer Spiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf12. Deformable mirror according to at least one of claims 5 to 11, characterized in that the inlet
(8) sowie der Ablauf (9) für die Kühlkanäle (7.1, 7.2) jeweils endseits und gegenüberliegend im Spiegelelement (4) vorgesehen sind.(8) and the outlet (9) for the cooling channels (7.1, 7.2) are provided at the ends and opposite in the mirror element (4).
13. Deformierbarer Spiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichent, dass Zulauf13. Deformable mirror according to at least one of claims 11 or 12, characterized in that inlet
(8) und Ablauf (9) in jeweils stirnseitigen Bereichen des Spiegelelementes (4) im Bereich der Längsachse (L) vorgesehen sind.(8) and drain (9) are provided in each end areas of the mirror element (4) in the area of the longitudinal axis (L).
14. Deformierbarer Spiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Membran (6.1, 6.2) mechanisch, pneumatisch, hydraulisch, piezoelektrisch zur Verformung druckbeaufschlagbar ist.14. Deformable mirror according to at least one of claims 2 to 13, characterized in that the at least one membrane (6.1, 6.2) can be pressurized mechanically, pneumatically, hydraulically, piezoelectrically for deformation.
15. Deformierbarer Spiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an die zumindest eine Membran (6.1, 6.2) eine umlaufende Zylinderwand (3) anschliesst, welche mit einer Grundplatte (2) verbunden ist, wobei zwischen Zylinderwand (3) ,15. Deformable mirror according to at least one of claims 2 to 14, characterized in that a peripheral cylinder wall (3) adjoins the at least one membrane (6.1, 6.2), which is connected to a base plate (2), with the cylinder wall (3 ),
Grundplatte (2) und Membran (6.1, 6.2) ein Innenraum (11) gebildet ist.Base plate (2) and membrane (6.1, 6.2) an interior (11) is formed.
16. Deformierbarer Spiegel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Ablauf (9) und Zulauf (8) durch die Grundplatte (2) sowie durch die Zylinderwand (3) verlaufen und an die Kuhlkanale (7.1, 7.2) anschliessen .16. Deformable mirror according to claim 15, characterized in that the outlet (9) and inlet (8) through the Base plate (2) and through the cylinder wall (3) and connect to the cooling channels (7.1, 7.2).
17. Deformierbarer Spiegel nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (11), insbesondere das Spiegelelement (4) pneumatisch, hydraulisch oder piezoelektrisch mit Druck beaufschlagbar ist .17. Deformable mirror according to claim 15 or 16, characterized in that the interior (11), in particular the mirror element (4) can be pressurized pneumatically, hydraulically or piezoelectrically.
18. Deformierbarer Spiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kuhlkanäle (7.1, 7.2) querschnittlich rechteckartig, oval, rund oder teilkreisabschnittartig ausgebildet sind.18. Deformable mirror according to at least one of claims 3 to 17, characterized in that the cooling channels (7.1, 7.2) are cross-sectionally rectangular, oval, round or part-circle section-like.
19. Deformierbarer Spiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflache der Stegelemente (10) grösser ist, als eine Oberflache der Kuhlkanale (7.1, 7.2).19. Deformable mirror according to at least one of claims 9 to 18, characterized in that a surface of the web elements (10) is larger than a surface of the cooling channels (7.1, 7.2).
20. Deformierbarer Spiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (6.1), fest mit der Membran (6.2) verbunden ist.20. Deformable mirror according to at least one of claims 2 to 19, characterized in that the membrane (6.1) is fixedly connected to the membrane (6.2).
21. Deformierbarer Spiegel nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (6.1) mit der Membran21. Deformable mirror according to claim 20, characterized in that the membrane (6.1) with the membrane
(6.2) fest verlotet ist und ein, bezogen auf die Gesamtflache homogen verformbares Spiegelelement (4) bildet .(6.2) is firmly soldered and forms a mirror element (4) which is homogeneously deformable in relation to the total area.
22. Deformierbarer Spiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelelement (4) unabhängig verformbar und unabhängig separat kuhlbar ist . 22. Deformable mirror according to at least one of claims 1 to 21, characterized in that the mirror element (4) is independently deformable and can be independently cooled separately.
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