专利名称：用于折射光束的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的引导从句的用于折射光束，特别是激光束的装置。
这样一装置例如可被用于精确地将一激光束引导至一待被处理的工件上，以生成图形来通过激光等雕刻物体。
文件DE4102936A1公开了一种被使用借助于一偏振调制的激光束处理材料的设备。该设备包括一激光器、一调相器、两绕不同轴旋转的反射器和一聚焦透镜。通过适当地调整两旋转反射器，激光束通过聚焦透镜可被聚焦在一给定大小的表面的任一点上。因此材料可通过激光束按所要求地被处理。
文件DE3939866A1公开了一种用于通过激光雕刻对圆柱形壳的表面进行雕刻的装置。该装置允许不必相对于激光束移动工件而使圆柱形壳表面被雕刻。为此，设置了一旋转对称环形反射器，且该环形反射器的对称轴与位于圆柱形壳上的雕刻表面的对称轴相一致。该旋转对称环形反射器有一弯曲的反射表面。在包括有在垂直轴上移动的两反射器的一折射单元的帮助下，从激光束源发射的激光束被从该反射表面引至该雕刻表面。
DE3915254A1公开了一种用于在公共区域中的地板上生成一光标记的处理和装置。环状地通过一给定路径的一浓缩光束(例如激光束)被投影到一地板覆盖上。该沿给定路径移动该光束的光折射装置在一高频下被控制以使在该地板覆盖上生成的标记呈现稳定。
上述折射系统和许多其他的类似装置的共同因素是激光束的聚焦是沿一特定路径被精确地和/或以高速地引导。这意味相关的折射元件(反射器等)需要被精确地且快速地调整。因此这些折射元件通常通过绕一给定轴的旋转而被调整。
为了制造上述特性的折射装置，需要允许折射元件的位置(特别是旋转角)的非常快速和非常精确的调整的驱动。这样一驱动导致可观的成本因素。
本发明的目的在于提供一种用于折射上述特性的光束的装置，其中折射元件可被高精度地、快速地调整且成本尽可能地低。
本发明的该目的是通过具有权利要求1的特征的装置而实现的。
因此，一磁数据存储元件的读/写头的驱动电机被用于调整折射元件。
磁数据存储元件被大量地制造。其特别适用于在目前情况下特别有影响的数据处理单元的软盘驱动器和硬盘驱动器。这些驱动器的各个具有一读/写头，该读/写头通过一适当的驱动在转动的软盘/硬盘上被移动。为了实现高存储容量和短存取时间，高精度和高速度是这些驱动器的特别重要的特性。
根据本发明，读/写头的上述三个主要特性(即作为大批量生产的结果的低成本、高精度和高速度)被使用以产生一用于折射系统的精确、快速和低成本的驱动器。
根据本发明的实施例，用于折射元件的驱动单元包括带有可换型数据存储媒介(软盘、可换型硬盘)的数据存储元件的读/写头的驱动电机。本发明的该实施例的优点是由于该数据存储媒介是可换的，各驱动器未被密封地封装且因此通常是非常坚固耐用的。
另一方面，它是带有固定的数据存储媒介的数据存储元件的读/写头，其特点在于特别高的速度和精度。对于被提出特别高的要求的折射系统，使用这样一驱动器是有利的。
为了驱动根据本发明的折射元件，可使用一分级电机或一连续驱动器(直线电机)。分级电机是非常坚固的且它们允许位置和角度的绝对调整。连续电机便于元件调整期间的更高的精度和速度。然而一元件的位置的绝对调整用这些电机通常是不可能的。需要电抗耦合，其允许绝对位置被确定。为此，所谓的伺服磁道和伺服磁头设置有硬盘驱动器。这些伺服磁道和伺服磁头未被用于数据存储而替代专门地用于确定这些读/写头的绝对位置。当一读/写头的连续驱动器被用于调整一折射元件时必须也设置用于确定该位置的可比较装置。
如果不仅一磁数据存储元件的驱动电机被用于折射元件的驱动单元而且使用该装置的至少部分用于将该电机的驱动力转换成该头的移动(例如致动器主轴和/或绕该主轴旋转的臂)是有利的。因此，例如该折射元件的驱动单元可包括该电机、完整致动器及如果适当的话还有该磁数据存储元件的驱动控制器。
如果该驱动器包括一旋转致动器，将一旋转折射元件耦合至磁数据存储元件的读/写头的驱动器是特别简单的。术语致动器被用于描述将电机的驱动力转换成该头的移动的该磁数据存储元件的这些驱动元件。一旋转致动器具有在一端绕一主轴旋转并在另一端携载这些读/写头的一臂。一旦将一折射元件与这样一臂在致动器主轴的区域内相连接，该臂的旋转导致该折射元件的纯旋转。
在连接中，应指出术语直线电机在此被用于描述连续电机，其可与直线致动器和旋转致动器一起使用。在硬盘驱动器中，直线电机主要被用于旋转致动器，以产生这些读/写头的弓形移动。
为了将一折射元件连接至一致动器的该臂，一棒形元件是特别合适的，其中该棒形元件垂直于该臂。如果该折射元件自身是一反射器是有利的。
当使用一用于读/写头的驱动器来移动一折射元件时，该臂自然也可由携载该折射元件并被适当地定位在该致动器主轴上的另一元件替换。
特别当使用一连续驱动器来移动该折射元件时，如果设置一传感器元件组以确定该折射元件的角度和/或位置是有利的。而且，该传感器元件组可被用于确定速度。该传感器元件组的一元件因此可被连接至一同该折射元件一起移动的元件，而该传感器元件组的另一元件被连接至一固定元件。
原则上，适当的传感器是允许一元件的位置和/或角度被很精确地确定的全部类型的传感器，例如光、磁和电容传感器。
该传感器元件组被集成在一调节电路中，该调节电路经常地将该折射元件的当前位置与其导向位置相比较并在该折射元件的移动中触发所需的调整。
用于激光束的大部分折射系统具有几个可调节的折射元件，它们绕不同的主轴转动。这些折射元件的各个可由其自己的单独驱动器进行致动。几个折射元件由同一驱动器致动也是可能的。
控制并调节折射元件的移动的电子控制和调节单元可包括一磁数据存储元件的驱动控制器。因此在该情况下，不仅一数据存储元件的机电元件(电机和致动器)被用于调节一折射元件，而且还使用该数据存储元件的控制齿轮(驱动控制器)。根据要求，该折射元件的控制单元可在某些情况下包括其他的处理器和数据存储元件，确保该折射元件根据要求而被控制。
如上所说明的，根据本发明的折射系统可在激光束被精确和/或快速地引至不同点的任一应用中被使用。例子包括通过激光束进行的材料处理，通过激光束生成图形及用激光束进行雕刻。
通过参照以下图示出的本发明的实施例，本发明的其他的优点将清楚可见。附图包括
图1为带有可在不同轴上旋转的两反射器的用于激光束的一折射系统的概略性视图。
图2为一硬盘驱动器的概略性视图，其中读/写头通过带有一分级电机的一致动器被移动。
图3为用于根据图1的折射系统的，根据本发明的折射装置的视图，其中用于如图2中所示的读/写头的驱动单元被使用。
图4为一硬盘驱动器的概略性视图，其中读/写头通过带有一直线电机的一致动器被移动。
图5为用于根据图1的折射系统的，根据本发明的折射装置的视图，其中用于如图4中所示的读/写头的驱动单元被使用。
图1示出了用于激光器1的激光束2的一折射系统10，将在一表面9上生成标记、图形、雕刻等。因此它或者可是一用于材料处理的装置，其中该表面9例如由一工件的表面形成，或者可是一用于生成一静止图象的装置，其中该表面9由反射材料形成。
激光器1例如可是一NdYAG激光器，其中激光束2通过一初始反射器3被引至折射系统10。该折射系统10包括另外两个反射器4、6，它们各自绕轴5、7旋转。两反射器4、6的旋转轴5、7相互垂直。
通过两反射器4、6，激光束2可被按照要求被定向以使它可被浓缩在一给定的两维场9的任一点上。自然，也可能具有带有两个以上反射器的折射系统且因此具有定向激光束的更大的自由度。
在由两反射器4、6引导后，激光束2通过一场聚焦透镜系统8，该系统确保激光束的焦点按要求恒定地在平面9中。
如也可从图1中看到的，驱动单元24、26被分配至各反射器4、6且这些驱动单元由一控制单元20控制。
控制单元20包括一微型计算机12，带有用于输入控制命令的对应的辅助元件；一激光器控制器14，调节激光器1的工作；和反射器控制器16，通过驱动单元24、26控制反射器4、6的调节。
控制单元20例如可由一PC或类似装置形成，其中激光器控制器14和反射器控制器16通过适当的软件实现。如果需要另外的硬件元件来控制激光器1或反射器4、6，这些硬件元件被连接至PC。
从原理上已获知上述的折射系统10的设计。根据本发明的折射系统与已知的折射系统之间的实质差别是根据本发明，反射器4、6的驱动单元24、26各由用于磁数据存储元件的读/写头的驱动器形成。
图2示出了从上方看到的一硬盘驱动器的概略性视图。它示出了用于调节反射器的读/写头的驱动元件。
硬盘驱动器30包括一带有电机轴32的一分级电机31和一与该分级电机31连接而被致动且携载读/写头37的致动器33。硬盘驱动器30也包括一在主轴电机(未示出)的主轴38上转动的硬盘39。
致动器33包括一驱动杠杆34，其与分级电机31的电机轴32接触(例如摩擦或联锁)，和一臂36，其通过驱动杠杆34的电机驱动的移动而绕一致动器主轴35旋转。臂36在其前端上携载读/写头37。分级电机31由一驱动控制器(未示出)控制以使读/写头37按要求被定位在硬盘39上方以读取或存储数据。驱动控制器或者被集成入一微型计算机或硬盘驱动器自身内。在后种情况下，它被称为智能驱动器。
带有硬盘驱动器，特别重要的是读/写头37可访问硬盘39上的很精确的、特定的区域。而且，为使对数据的访问时间最小，这必须在极短的事件周期内进行。硬盘驱动器的这些特性可被非常有效地使用以控制折射系统的反射器。
在该连接中，应指出图2中所示的硬盘驱动器仅是本发明的一实施例的例子。根据本发明，自然其他的硬盘驱动器或软盘驱动器也可被使用。
参照图3，可清楚地看到图2中所示的驱动器30如何被使用作为用于调节反射器4的位置的驱动单元24。
图3示出根据图2的一驱动器30的分级电机31的侧视图，其中电机轴32具有与一致动器的驱动杠杆34的致动连接(在此仅概略性地示出)。一棒状元件40在臂36的上方垂直地运行，臂36绕致动器主轴35旋转。在棒状元件40的上端41上有一反射器4。
该棒状元件40相对于致动器主轴35被同心地定向。因此，致动器主轴35的中心线还形成棒状元件40的中心线。
由于棒状元件40的上述定位，通过分级电机31触发的臂36的各旋转运动被转换成反射器4的转动。当图3中所示的驱动单元24是用于磁数据存储元件的读/写头的驱动单元时，该旋转运动可以高速及高精度(角度准确度)实现。速度和精度是待被用于读取和/或写数据的这样的磁数据存储元件的需要的预先条件。
为了控制分级电机31，可使用具有用于输入需要的控制命令的辅助元件的一可编程计算机。为了转换来自该微型计算机的控制命令并将它们传送给分级电机的电子单元，一驱动控制器可被用作为反射器控制的部件；看图1中的控制单元20，其包括一微型计算机12和一反射器控制器16。在用于移动读/写头的驱动单元24的常规使用期间用作为该计算机和磁数据存储元件之间的连接链路的驱动控制器在当驱动单元24被用于调节一反射器时也可被用作为一对应的连接链路。
图4示出了从上方看到的硬盘驱动器30的概略性视图，其中为了驱动读/写头37，有一带有直线电机51、52的旋转致动器33。直线电机51、52的主要元件是一固定的永久磁铁和在其顶部上的一线圈52，该线圈52可沿方向A被移动，且线圈52被固定至读/写头37的臂36。
除了臂36的驱动器51、52的设计外，图4中所示的硬盘驱动器30对应于图2中所示的硬盘驱动器。在这两附图中，相同的元件由相同的参考数字表示。
当驱动器51、52被致动时，臂36绕固定主轴35旋转以使读/写头37可被连续移动至硬盘39上方的一特定位置。当杠杆的长度(致动器主轴35一读/写头37)显著地大于杠杆的长度(致动器主轴35-线圈52)时，线圈的一较小的移动被转换成该头的一较大的移动。这意味着用线圈52的最小电流消耗，获得很短的定位时间。
带有图4中所示的特征的硬盘驱动器，读/写头之一通常被形成为一伺服头。硬盘的所谓的伺服磁道或索引磁道被分配给该伺服头。该伺服磁道形成一参考磁道，该伺服头通过该伺服磁道识别该硬盘上方的读/写头的定位。这便于读/写头的移动的特别精确的调节并使它们被精确地定位在硬盘上方。替换地，一分离的传感器元件组可被设置，检测该臂的位置。
图5示出了用于一反射器4的折射系统的一例子的侧视图，其中图4中所示的(连续)直线驱动器51、52可被使用以绕主轴35运动轴36，且其中图5未包括对直线驱动器51、52的详细图示。
这里臂36和反射器4之间的连接是以与根据图3的本发明的实施例中的相同的方法实现的。反射器4的移动也对应于参照图3说明的移动。
然而，在本发明的本实施例中，臂36也携载一传感器56(例如一光传感器)，一固定(例如固定至主轴35)的角度规57被分配给该传感器。因此在任何时候确定臂36且因此反射器4的旋转角和旋转速度。它们也可通过由图4中说明的驱动器51、52辅助的一对应的调节电路被非常精确地调节。
当在根据图1的折射系统10中使用这样一传感器调节的驱动器24时，控制电路16、24必须由一适当的调节电路替换，以使传感器信号可被用来调节反射器4的移动。(图1的电路图在此保持未改变；框16的功能仅从一控制设备变为一调节设备)。
适当的传感器不仅是光传感器而且例如也可是磁或电容元件组。传感器元件组56、57的两元件56和57因此可被固定至当反射器4转动时被相互带动的任意元件。
传感器元件组56、57可被构入数据存储元件的读/写头的驱动器中或它可被加在一后级。
权利要求
1.一种用通过一驱动单元可被调节的至少一折射元件折射光束，特别是激光束的装置，其特征在于一磁数据存储元件的读/写头的驱动电机(31，51，52)被设置为该驱动单元(24，26)的电机。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于该驱动单元(24，26)包括带有一盘形式的转动数据存储介质的一数据存储元件的读/写头的驱动电机(31，51，52)。
3.根据权利要求2的装置，其特征在于该驱动单元(24，26)包括带有一可换型数据存储介质的一数据存储元件的读/写头的驱动电机。
4.根据权利要求2的装置，其特征在于该驱动单元(24，26)包括带有一固定的数据存储介质的一数据存储元件的读/写头的驱动电机(31，51，52)。
5.根据在前至少一权利要求的装置，其特征在于该驱动单元(24，26)包括一分级电机(31)。
6.根据权利要求1-4中至少之一的装置，其特征在于该驱动单元(24，26)包括一连续电机(51，52)。
7.根据在前至少一权利要求的装置，其特征在于除了驱动电机(31，51，52)外，驱动单元(24，26)还包括该磁数据存储元件的读/写头的机械驱动元件(32-36)。
8.根据在前至少一权利要求的装置，其特征在于该驱动单元(24，26)具有一绕一主轴(35)转动的臂(36)，其中该臂被连接至折射元件(4，6)。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于折射元件(4)以这样一方法被连接至旋转臂(36)以使当臂(36)转动时折射元件(4)旋转。
10.根据权利要求8或9的装置，其特征在于折射元件(4)通过一棒状元件(40)被连接至旋转臂(36)。
11.根据在前至少一权利要求的装置，其特征在于折射元件(4)被连接至一可绕该磁数据存储元件的致动器主轴(35)转动的元件(36)。
12.根据在前至少一权利要求的装置，其特征在于折射元件(4)被连接至读/写头(37)的臂(36)。
13.根据在前至少一权利要求的装置，其特征在于为了确定折射元件(4，6)的角度和/或位置和/或速度而设置一传感器元件组(56，57)。
14.根据权利要求13的装置，其特征在于传感器元件组(56，57)的一元件(56)被连接至连同折射元件(41)一起移动的一元件(36)且该传感器元件组(56，57)的另一元件(57)被连接至一固定元件(35)。
15.根据权利要求13或14的装置，其特征在于传感器元件组(56，57)被集成入一用于调节折射元件(4)的移动的调节电路(20，24)内。
16.根据在前至少一权利要求的装置，其特征在于折射元件(4，6)被形成为一反射器。
17.根据在前至少一权利要求的装置，其特征在于它包括至少两可调节的折射元件(4，6)。
18.根据权利要求17的装置，其特征在于有至少两折射元件(4，6)，它们各自与驱动单元(24，26)有一致动连接。
19.根据在前至少一权利要求的装置，其特征在于驱动单元(24，26)与一电子控制或调节单元(20)有一致动连接。
20.根据权利要求19的装置，其特征在于该电子控制或调节单元(20)包括一磁数据存储元件的驱动控制器(16)。
21.根据在前至少一权利要求的装置，其特征在于它是用于通过激光束进行材料处理的一设备的构成部分。
22.根据在前至少一权利要求的装置，其特征在于它是用于通过激光束生成标记、图形和/或记号的一设备的构成部分。
23.根据在前至少一权利要求的装置，其特征在于它被形成为一激光器(1)的雕刻头。
全文摘要
本发明涉及一种用通过一驱动单元可被调节的至少一折叠元件折射光束,特别是激光束的装置。根据本发明,由一磁数据存储元件的读/写头的驱动器形成驱动单元(24)。
文档编号G02B26/10GK1242081SQ97181061
公开日2000年1月19日 申请日期1997年12月23日 优先权日1997年12月23日
发明者安德烈亚斯·孔茨 申请人:栅控彩色显象管激光系统有限公司