JP3973269B2 - Optical head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式情報再生装置における光学式ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
光学式ヘッドに用いられるレンズ等の光学部品を収容したホルダを光軸方向に移動可能に固定する光学部品固定機構としては、例えば、特開平1−267842号や特開平2−244431号に開示されている。これらの装置は、いずれも、レンズを収容した円筒形状のホルダを板バネを用いて筐体に形成した約90度で交わる二つの平面に押圧することにより、ホルダを光軸方向に移動可能に固定する構造となっている。
【0003】
特開平1−267842号の装置では、板バネは、その下端部に設けられた折り返し部分を筐体に形成された溝に差し込むことによって固定されている。また、特開平2−244431号の装置では、板バネは、ネジによって筐体に固定されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の装置はいずれも小型化、低コスト化、光学式ヘッド内の密閉を達成することが難しい。
つまり、いずれの装置も平板状バネでホルダを保持しているため、バネの保持力量が小さく、この保持力量を大きくとろうとするとバネのためのスペースが大きくなってしまい、光学式ヘッドの小型化を図ることができない。
【0005】
また、光学式ヘッドは内部(特に光源部や光検出器周辺)への塵埃の侵入を防止するために密閉構造にしなければならないが、ホルダや板バネを挿入するための開口が必要で、さらにホルダとこれが押し当てられる二平面と板バネとが共に露出した構造になっており密閉構造にすることが難しい。この光学ヘッド内を密閉するためには別の密閉部材例えば蓋やシール等が必要になってしまい、低コスト化が難しい。
【0006】
さらに、特開平1−267842号の装置では、抜け止め用の折り返し部分や位置決め用ストッパ等を設けるため、板バネは複雑な形状をしており、また多くの曲げ加工を必要とするため、コスト高となっている。また、板バネの力量に十分に耐える挿入部の保持強度を確保するためにはそれに見合った大きさが必要なため小型化ができない。さらに、折り返し部分を溝に挿入することで固定されるため、いったん組み立てた後に分解することが難しい。
【0007】
また、特開平2−244431号の装置では、板バネをネジで固定しているため、ネジ及びタップ加工が必要であり、コスト高となっている。また、ネジの頭のための空間を確保する必要があり、これは小型化を妨げる要因となる。
【0008】
本発明は、このような実状を鑑みてなされたものであり、その目的として、ホルダの保持力量が高くかつ小型化あるいは薄型化を可能とする光学式ヘッドを提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学式ヘッドは、上記目的を達成するため、光学部品を収容したホルダが挿入される貫通穴と先端に偏心ピンを設けたレンズ調整ピンが挿入される穴とが形成された筐体と、上記貫通穴に挿入された上記ホルダを押圧するU字形状の板バネ部材とを有し、上記穴は上記板バネ部材が上記ホルダを押圧する方向に直交して延び、上記貫通穴につながっており、上記ホルダは外周面に溝が形成されており、上記レンズ調整ピンを上記穴に差し込み、上記偏心ピンを上記ホルダの上記溝の中に配置し、上記調整ピンを回転させることにより、上記ホルダを光軸方向に移動させるとともに、上記ホルダを上記板バネ部材の弾性力により上記筐体に固定し、上記筐体は上記貫通穴に部分的につながっている凹部を有し、上記板バネ部材は上記ホルダが上記貫通穴に挿入されていない状態において自らの弾性力により上記凹部に保持され、上記凹部に保持された上記板バネ部材は上記貫通穴に挿入された上記ホルダの中心を通る直線上に互いに平行な二つの直線部を有し、上記板バネ部材は上記貫通穴に挿入された上記ホルダによって上記直線部が若干押し退けられることにより上記ホルダを常に一定方向に押圧してホルダを安定に固定することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
分離光学系を採用した一般的な光学式ヘッドの概略的な構成を図1に示す。光学式ヘッドは、図1に示されるように、(図示しない)装置本体に固定された固定部10と、二本のガイドレール30によってディスク50の径方向に移動可能に支持された可動部20と、可動部20を移動させるためのボイスコイルモーター40とを有している。
【0017】
固定部10から射出された光ビームは、可動部20の内部に設けられた立ち上げミラー22と対物レンズ24とを経て、記録媒体であるディスク50に集光される。ディスク50で反射された光は、それに至るまでの光路を逆行し、固定部10に戻る。固定部10は、ディスク50からの戻り光に基づいて、記録情報やフォーカスエラーやトラッキングエラーの検出に必要な情報を検出する。
【0018】
本発明の実施の形態の光学式ヘッドの固定部の構成を図2〜図4に示す。
図2〜図4に示されるように、光学式ヘッドの固定部の筐体であるベース110の後ろ側は開口となっており凹部112が設けられている。集積光ヘッド120はベース110の開口を塞ぐように、かつ光源部122が凹部112に収容されるように、ネジ130によってベース110に固定される。集積光ヘッド120は、例えば特開平8−45127号に開示されている様なものを封止缶にてパッケージングした小型の光学ヘッドを示す。
【0019】
ベース110の前面には、コリメートレンズ140を取り付けた円筒形状のホルダ150が挿入される貫通穴114が形成されており、また、貫通穴114の近くには、U字形状の板バネ160を収容する凹部116が形成されている。貫通穴114と凹部116は部分的につながっており、貫通穴114は後ろ側の凹部112につながっているが、凹部116は壁117によって凹部112から隔てられている。
【0020】
板バネ160とホルダ150の組み付けは、まず、板バネ160が凹部116の中に配置され、その後で、ホルダ150が貫通穴114に挿入される。
U字形状の板バネ160は、図5(a)に示されるように開放端が狭められ、その状態で図5(b)に示されるように凹部116の中に押し込まれる。その後、ホルダ150が貫通穴114に挿入され、板バネ160は図5(c)に示されるようにホルダ150によって若干押し退けられた状態となる。
【0021】
挿入を容易にするため、ホルダ150は好ましくは先端の周縁に、図6(a)に示されるように、角を面取りして形成された面取部154を有している。あるいは、図6(b)に示されるように、角を丸めて形成されたアール部156を有している。
【0022】
同じ理由から、板バネ160は、図6(a)に示されるように、ホルダ150と接触する部分である外側の角が丸められている方が好ましい。これは、板バネ160の元部材であるプレス機などで打抜きされた長方形の板材において、抜きダレ側を板バネ160の外側に選ぶことで簡単に実現される。
【0023】
凹部116に押し込まれた板バネ160は、それ自身の復元力によって、凹部116の中に保持される。また、貫通穴114に挿入されたホルダ150は、板バネ160を押し退けているため、板バネ160の復元力によって貫通穴114の中に保持される。従って、板バネ160とホルダ150は共にその組み付けの間じゅう落下することなく安定に保持され続ける。
【0024】
ホルダ150が貫通穴114に挿入された後、集積光ヘッド120の発光点に合わせてコリメートレンズ140の光軸方向の位置調整が行われる。この位置調整は、図2において、レンズ調整ピン180を穴118に挿入し、これを回転させることにより行われる。
【0025】
図2と図4から分かるように、ホルダ150の外周面の中央付近には溝152が形成されており、また、ベース110には、ホルダ150が挿入される貫通穴114につながった穴118が形成されている。レンズ調整ピン180は、図4に示されるように、その先端には中心から外れた位置に偏心ピン182が設けられている。
【0026】
レンズ調整ピン180を穴118に差し込み、偏心ピン182をホルダ150の溝152の中に配置し、この状態でレンズ調整ピン180を回転させることにより、ホルダ150が貫通穴114の中をその軸方向に沿って移動される。この操作によってコリメートレンズ140の位置を集積光ヘッド120の発光点に合わせて調整することができる。
【0027】
これまで特に言及しなかったが、円筒形状のホルダ150と、これが挿入される貫通穴114との嵌め合いは、様々なタイプが適用可能である。例えば、図7(a)に示されるように、円筒形状のホルダ150を円筒形状の貫通穴114で受けるタイプであってもよい。この場合、嵌め合いはかなりしっくりとしなければならない。例えば、その嵌め合いの公差は、貫通穴114については0〜+0.03、ホルダ150については−0.030〜−0.001のレベルが必要である。
【0028】
または、図7(b)に示されるように、ホルダ150が押し付けられる部分に逃げ溝が形成された貫通穴114を用いて、ホルダ150を二つの稜線で受けるタイプであってもよい。この構成では、ホルダ150が安定し、貫通穴114内の中でのホルダ150のガタツキが抑制される。この場合、図中のAの寸法が決まればホルダ150の位置が決まるので、嵌め合いは図7(a)に比べて若干緩くてよい。
【0029】
あるいは、図7(c)に示されるように、ホルダ150を二つの平面で受けるタイプであってもよい。この構成では、図7(b)と同じ効果が期待できる。この場合、二つの平面の位置、つまりBとCの寸法が決まればホルダ150の位置が決まる。
【0030】
また、U字形状の板バネ160にも様々な形状が可能である。例えば、板バネ160は、図8(a)に示されるように、単に長方形の板材をU字状に曲げただけのものでもよく、これは最もシンプルで安価に作製できる。抜き形状は長方形で穴も無く、曲げ加工も一方向に一回だけで済む極めて単純な形状であり、安価に作製できる。
【0031】
図8(b1)と図8(b2)に示されるように、板バネ160は絞り加工により外側に突出した突起部162が四隅に形成されていてもよい。突起部162を設けることにより、ホルダ150と板バネ160の接点が確実に両端になる。その結果、ホルダ150は常に同じ距離で押され、より安定した押さえとなる。
【0032】
また、この構造の板バネ160を用いた場合、図6(c)に示されるように、ホルダ150が挿入の際に板バネ160の端には当たらずに突起部162に当たるだけなので、ホルダ150の挿入がより滑らかに行なえる利点が得られる。
【0033】
さらに、図8(c1)に示されるように、板バネ160は、一方の端部の両側に外側に突出した突起部162が形成され、反対側の端部には切り欠き164が設けられていてもよい。この場合、図8(c2)に示されるように、これが押し込まれる凹部116には、好ましくは切り欠き164に合った段部116aが設けられる。板バネ160の切り欠き164と凹部116の段部116aは、組み付け可能な板バネ160の向きを一つに制限するため、常に突起部162が貫通穴114を向いた正しい姿勢になるように板バネが取り付けられる。
【0034】
また、絞り加工等で突起部162の頂上が肌荒れしてホルダ150との滑りが悪くなる場合がある。この場合など、図8(d)に示されるように、滑りを良くするシール166を板バネ160に貼り付けてもよい。あるいは、シール166を貼る代わりに、グリスや未硬化の接着剤を塗布し、調整後硬化させてもよい。
【0035】
また、板バネ160は、図9に示されるように、ホルダ150の中心を通る直線上に二つの直線部DとEが設けられていることが好ましい。この構造では、直線部Dと直線部Eにはほぼ水平方向に開くように力が働くため、ホルダ150を常に一定方向に押し、ホルダ150の安定した固定に非常に有効である。
【0036】
板バネ160の力量設定については、下限値は衝撃が加わってもホルダ150が動かない力量が必要で、上限値はホルダの位置調整時にホルダが移動できるレベルの強さで、これをバネ材料の弾性限界値以下で実現しなければならない。
【0037】
例えば、レンズ140とホルダ150を合計した質量が1gとして200Gの衝撃に耐える様にするためには、摩擦係数を0.4、バネ力量2Kgfと設定すれば保持力量800gfとなり、安全率4倍で保持できる。800Gの衝撃まで耐えられる計算になるが、実際には、そんなに激しい衝撃を受けることは無い。
【0038】
そこで、調整時の操作力量を計算すると、図10に示されるように、偏心ピンの偏心量0.5mm、操作部の太さ5mmとすると、800gf×0.5÷5=80gf・mmとなる。この程度であれば人手によって十分に調整可能である。
【0039】
これでバネ材料の弾性限界値以下となるよう、板厚、曲げ半径、板幅、たわみ量を選ぶ。図11において、U字形状の板バネ160の応力σの計算式は、
δ=(PR3 /B){0.333(λ3 +μ3 )
+λ2 (π+μ)+λ(4−μ2 )+0.5π}
で表される。ここで
B=bh3 E/12(1−ν2 )、λ=l1 /R、μ=l2 /R
であり、Eは材料の縦弾性係数、νはポアソン比、bは板幅、hは板厚、Rは曲げ半径を示す。
【0040】
材料にSUS301CSP−Hを使用し、b=0.4mm、H=4mm、R=2mm、l1 =3.3mm、l2 =0、δ=0.2mmで設計すると、応力σ=6PR(λ+sinβ)/bh2 =99.4Kgf/mm2 となり、これは材料(SUS301CSP−H)の許容応力(105Kgf/mm2 )以下であり、設計上成り立つ。
【0041】
従って、偏心ピン180による調整が十分に可能でありながら、衝撃が加わっても調整位置がずれないものとすることができる。
U字形状の板バネ160を用いることによって、大きな保持力量(弾性力)が得られるにもかかわらず、これを収容するために大きな空間を必要としない効果がある。つまり、2つの作用点つまり板バネ160と凹部116の接点及び板バネ160とホルダ150の接点の間のバネ上での距離が長いため、大きな弾性力が得られる。そして、小型化ができる理由としては、この2つの作用点の直線距離(図5(c)中の水平方向の距離)は短いため、これを収容する凹部116を小さく設計できる。
【0042】
コリメートレンズ140を保持するホルダ150は、ベース110の貫通穴114に挿入されることにより、ホルダの取付工程中で密閉が行われる。したがって、光源部と光検出器が収容されたベース内を密閉することができると共に、密閉する、といった他の工程が必要ない。しかも、密閉するための密閉部材(蓋部材やシール部材)等が必要ない。
【0043】
また、図2において、固定部10はネジ170によって(図示しない)装置本体に固定され、その結果、板バネ160を挿入した側の凹部116の開口が塞がれるため、板バネ160は、位置がしっかり決まり、ずれることもない。
【0044】
この様に、固定部のベース110は、装置本体に取り付けられた状態では、不所望な開口部を持たないしっかりとした単純な箱形形状となるため、高い強度を持つようになり、その結果、温度変化等によるベース110の変形が最小限に抑えられる。
本発明は、上述の実施の形態に何等限定されるものではない。発明の要旨を逸脱しない範囲で行なわれる実施は、すべて本発明に含まれる。
【0045】
【発明の効果】
本発明によれば、小型化あるいは薄型化された光学式ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】分離光学系を採用した一般的な光学式ヘッドの概略的な構成を示す斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態の光学式ヘッドの固定部の分解斜視図である。
【図3】図2に示される固定部の組み立てられた状態での横断面図である。
【図4】図2に示される固定部の組み立てられた状態での縦断面図である。
【図5】図2に示されるU字形状の板バネが凹部に組み付けられる様子を示している。
【図6】図2に示されるホルダが貫通穴に挿入されるときの様子を示している。
【図7】図2に示される貫通穴として適用可能な様々な形状を示している。
【図8】図2に示される板バネとして適用可能な様々な形状を示している。
【図9】互いに平行な二つの直線部を持つ好適なU字形状の板バネを示している。
【図10】レンズ調整ピンの一例を具体的な寸法と共に示している。
【図11】U字形状の板バネの応力を計算するための種々のパラメーターを示している。
【符号の説明】
110 ベース
114 貫通穴
116 凹部
140 コリメートレンズ
150 ホルダ
160 板バネ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical head in an optical information reproducing apparatus.
[0002]
[Prior art]
Examples of an optical component fixing mechanism for fixing a holder containing an optical component such as a lens used in an optical head so as to be movable in the optical axis direction are disclosed in, for example, JP-A-1-267842 and JP-A-2-244431. ing. Both of these devices can move the holder in the direction of the optical axis by pressing a cylindrical holder containing a lens against two planes that intersect at about 90 degrees formed on the housing using a leaf spring. It has a fixed structure.
[0003]
In the device of Japanese Patent Laid-Open No. 1-267842, the leaf spring is fixed by inserting a folded portion provided at the lower end portion thereof into a groove formed in the housing. Further, in the device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-244431, the leaf spring is fixed to the housing with a screw.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is difficult to achieve miniaturization, cost reduction, and sealing in the optical head with any of the above-described apparatuses.
In other words, since each device holds the holder with a flat spring, the holding force amount of the spring is small, and if the holding force amount is increased, the space for the spring becomes large, and the optical head is miniaturized. I can't plan.
[0005]
In addition, the optical head must have a sealed structure to prevent dust from entering inside (especially around the light source and the photodetector), but it requires an opening for inserting a holder and leaf spring. Since the holder, the two flat surfaces against which the holder is pressed, and the leaf spring are both exposed, it is difficult to form a sealed structure. In order to seal the inside of the optical head, another sealing member such as a lid or a seal is required, and it is difficult to reduce the cost.
[0006]
Furthermore, in the apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-267842, the leaf spring has a complicated shape and requires a large amount of bending because it is provided with a folded-back portion for retaining and a positioning stopper. It is high. Moreover, in order to ensure the holding strength of the insertion portion that can sufficiently withstand the force of the leaf spring, it is necessary to have a size corresponding to the insertion portion, so that the size cannot be reduced. Furthermore, since it is fixed by inserting the folded portion into the groove, it is difficult to disassemble once assembled.
[0007]
Further, in the device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-244431, the plate spring is fixed with a screw, so that a screw and tapping are necessary, and the cost is high. In addition, it is necessary to secure a space for the head of the screw, which is a factor that hinders downsizing.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, as its object, to provide an optical head holding force of the holder is to allow high and downsizing or thinning.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the optical head of the present invention has a housing in which a through hole into which a holder accommodating an optical component is inserted and a hole into which a lens adjustment pin having an eccentric pin at the tip is inserted are formed. And a U-shaped leaf spring member that presses the holder inserted into the through hole, and the hole extends perpendicular to the direction in which the leaf spring member presses the holder, and extends into the through hole. The holder has a groove formed on the outer peripheral surface, the lens adjustment pin is inserted into the hole, the eccentric pin is disposed in the groove of the holder, and the adjustment pin is rotated. The holder is moved in the optical axis direction, the holder is fixed to the casing by the elastic force of the leaf spring member, the casing has a recess partly connected to the through hole, The leaf spring member is In a state where the slider is not inserted into the through hole, the leaf spring member held by the concave portion is held on the straight line passing through the center of the holder inserted into the through hole. There are two straight parts parallel to each other, and the plate spring member is always pushed in a certain direction by the holder inserted into the through-hole, so that the holder is always pressed in a fixed direction and the holder is stably fixed. characterized in that it.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a general optical head that employs a separation optical system. As shown in FIG. 1, the optical head includes a fixed
[0017]
The light beam emitted from the
[0018]
The structure of the fixing part of the optical head according to the embodiment of the present invention is shown in FIGS.
As shown in FIGS. 2 to 4, the rear side of the
[0019]
A through
[0020]
As for the assembly of the
The U-shaped
[0021]
In order to facilitate insertion, the
[0022]
For the same reason, the
[0023]
The
[0024]
After the
[0025]
As can be seen from FIGS. 2 and 4, a
[0026]
The
[0027]
Although not specifically mentioned so far, various types of fittings between the
[0028]
Alternatively, as shown in FIG. 7B, the
[0029]
Alternatively, as shown in FIG. 7C, the
[0030]
The
[0031]
As shown in FIGS. 8 (b1) and 8 (b2), the
[0032]
Further, when the
[0033]
Further, as shown in FIG. 8C1, the
[0034]
In addition, the top of the
[0035]
In addition, as shown in FIG. 9, the
[0036]
Regarding the force amount setting of the
[0037]
For example, in order to withstand the impact of 200 G assuming that the total mass of the
[0038]
Therefore, when the amount of operation force at the time of adjustment is calculated, as shown in FIG. 10, if the amount of eccentricity of the eccentric pin is 0.5 mm and the thickness of the operation portion is 5 mm, 800 gf × 0.5 ÷ 5 = 80 gf · mm. . If it is about this level, it can be sufficiently adjusted manually.
[0039]
The plate thickness, bending radius, plate width, and amount of deflection are selected so that the elastic material is below the elastic limit value. In FIG. 11, the formula for calculating the stress σ of the
δ = (PR 3 /B){0.333(λ 3 + μ 3 )
+ Λ 2 (π + μ) + λ (4-μ 2) + 0.5π}
It is represented by Where B = bh 3 E / 12 (1-ν 2 ), λ = l 1 / R, μ = l 2 / R
Where E is the longitudinal elastic modulus of the material, ν is the Poisson's ratio, b is the plate width, h is the plate thickness, and R is the bending radius.
[0040]
When SUS301CSP-H is used as a material and b = 0.4 mm, H = 4 mm, R = 2 mm, l 1 = 3.3 mm, l 2 = 0, and δ = 0.2 mm, stress σ = 6PR (λ + sin β ) / Bh 2 = 99.4 Kgf / mm 2 , which is less than the allowable stress (105 Kgf / mm 2 ) of the material (SUS301CSP-H), and is valid in design.
[0041]
Therefore, the adjustment by the
By using the
[0042]
The
[0043]
In FIG. 2, the fixing
[0044]
In this way, the
The present invention is not limited to the above-described embodiment. All implementations performed without departing from the scope of the invention are included in the present invention.
[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide an optical head that is reduced in size or thickness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a general optical head employing a separation optical system.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a fixing portion of the optical head according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the fixed portion shown in FIG. 2 in an assembled state.
4 is a longitudinal sectional view of the fixed part shown in FIG. 2 in an assembled state. FIG.
5 shows how the U-shaped leaf spring shown in FIG. 2 is assembled in the recess.
6 shows how the holder shown in FIG. 2 is inserted into the through hole.
7 shows various shapes applicable as the through hole shown in FIG.
8 shows various shapes applicable as the leaf spring shown in FIG.
FIG. 9 shows a preferred U-shaped leaf spring having two straight portions parallel to each other.
FIG. 10 shows an example of a lens adjustment pin together with specific dimensions.
FIG. 11 shows various parameters for calculating the stress of a U-shaped leaf spring.
[Explanation of symbols]
110
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1997
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