(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部品を収容したホルダを光軸方向に位置調整可能な光学式ヘッドにおいて、上記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光学式ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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