JP2000508105A - データカートリッジに使用するプリズム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光の方向を変えて、カートリッジのテープに形成されたテープ情報を示す孔部に該光を通すプリズムが提供される。プリズムは、実質的に中空のメインプリズム本体を備える。プリズムの傾斜面の内表面が段状に形成されており、これにより、傾斜部分に進入する光は、直角方向に段部を通過し、傾斜面で反射し、そして、同段部(または隣接する段部)の隣接する面を直角方向に通過する。このような構成においては、最小限のプラスチック材料でプリズムを作ることができ、光が反射する面を１つだけに制限することができる。他の具体例においては、プリズムに代えて、ミラーの内表面に段部が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】 データカートリッジに使用するプリズム 発明の背景 発明の分野 本発明は、データカートリッジ内のテープを通るように光の方向を変える反射 機構に関する。 関連する技術についての記載 データカートリッジ内のテープには、その中で該データカートリッジが使用さ れるドライブに対するコードとして機能する孔部が設けられていることが多い。 例えば、孔部は、ドライブがテープの先端または後端に達したこと、またはそれ らの近傍に達したことを示す。あるいは、該ドライブに挿入されるカートリッジ 内のテープの正確なタイプおよび長さを示す。テープ自体は通常は不透明であっ て、通常、ドライブには、そのような孔部の存否を検知するための光源および光 検知器が設けられている。通常、光源がカートリッジの上方または下方に置かれ 、検知器がカートリッジの前方に置かれる。光は、カバー(一般的に透明である) の頂部を通過し、またはデータカートリッジの金属製ベースプレートに形成され たウィンドを通過して進行する。その後、光はミラーで反射して、約90°方向を 変えてテープへと向かう。テープに孔部が形成されている場合には、光は、この 孔部を通過し、透明カバーの前方部分を通過して出ていく。そして、ドライブ内 に設けられた光電セルによって検知される。さらに、テープにはその幅にわたっ て複数の孔部が設けられている場合があり、ドライブは、孔部を通過してくる光 の量または位置に基づいて、孔部の数を正確に測定できなければならない。 プリズムに代えてミラーが使用される例もある。例えば、1994年11月30日付け 出願の同時係属の米国特許出願第08/346777号(発明の名称“データカートリッジ のためのプリズム”)には、ポテンシャルプリズム構造(potential prism struct ure)に関する説明がなされている。公開されたヨーロッパ特許出願第0499400号( ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング社)は、ミラーに代えてプ リズムを使用する他の構造を説明し、ミラーではなくプリズムを使用することに よる種々の有利点について言及している。 プリズムの使用が問題を生じさせる場合もある。あるカートリッジにおいては 、光は、通常、カートリッジの底面を通過して上方に向けられ、次に(プリズム またはミラーによって)反射してテープへと向かう。この光は、テープに形成さ れた孔部を通過した後、カートリッジの前方において検知される。しかしながら 、少なくとも１つのドライブ製造業者が機械的に光を反対方向に向ける。すなわ ち、まず、テープに形成された孔部に光を通し、この光がカートリッジ底部に向 かって反射し、カートリッジ底部において検知される。その上、光源および検知 装置は、プリズムの中心からテープ搬送方向にずれて配置されている。この技術 は、光を反射させるためにミラーが使用されている場合には、有効に作用する。 しかしながら、プリズムが使用された場合には、例えばプリズムの側面からの余 分な反射(extra reflection)に起因して問題が生じる。この余分な反射は、擬似 パルス(phantom pulse)として検知されることがある。このことは、テープ上の 孔部が１個であるか複数であるかを正確に検知する場合に特に問題となる。 1995年４月27日付け出願の同時係属の米国特許出願第08/429427号(発明の名称 “データカートリッジのためのプリズム”)は、この問題の解決方法について述 べている。すなわち、プリズム表面上の反射を望まない部分に‘つや消し’を施 すことである。 ‘つや消し’を施したか否かに係わらず、プリズムにはなおも問題がある。そ れは、かなり多くの材料が必要となるということである。具体的には、プリズム のメイン本体は、中実の材料となっていなければならない。このことは、大きな 不利益である。 まず、より多くの材料が必要になるということだけでコストが増加する。さら に、これによって固化のために必要な時間が長くなり、その結果、鋳型内でのサ イクルタイムが長くなる。 第２に、そのようなプリズムの多くはモールディングにより製造される。多く のタイプの熱可塑性樹脂は、固化の途中で収縮する。多量のプラスチックが沈下 する傾向にある。沈下した場所によって、プリズムに望まれる光学特性に影響を 与えたり、台無しにしたりする。 プリズム本体の質量に起因するこれらの問題は、例えば、特開平５-２２５７ ５０号公報、同５-２２５７５１号公報、および同５-２２５７５２号公報に示さ れているように、ミラーを使用することによって回避できる。しかしながら、ミ ラーはそれ自体に問題を含んでいる。テープに近い側が銀色にされたミラーを作 るのは困難である。したがって、通常は、主要な反射は、ミラーのテープから遠 い側からのものである。このことは、光が主要反射面に当たる前にミラー前面を 通過しなければならず、そして光がこの経路内においてミラー前面を通過して戻 るということを意味する。残念ながら、通常は、ミラー前面も傾斜しているので 、二次的な反射が生じる。これにより、あるプリズムに関連して上述した擬似パ ルスの問題が生じることがある。 発明の概要 従来技術に係わるこれらおよび他の問題は、本発明によって１つの大きなプリ ズムに代えて複数の小さなプリズムを提供することにより回避できる。具体的に は、プリズムのメイン本体は、材料で満たされているのではなく、中空とされて いる。この空の空間のテープに近い側は、単なる垂直壁である。したがって、光 は垂直壁を該壁に対して直角方向に通過し、これにより、反射が最小限に抑えら れる。この壁部の反対側は、ミラー上に配置した傾斜面であったがこれに代えて 、段状表面としている。したがって、光は、段状表面を直角方向に通過し、ここ でも反射が最小限とされる。次に、光は、プリズムの主要反射面で反射し、同じ 段部(または次の段部)の他の面を直角方向に通過して出ていく。 このような構成によれば、通常光が当たる唯一の傾斜面は、それが予定された 主要反射面だけとなる。他のすべての面との相互作用は、該表面に対して直角と なり、望ましくない反射が少なくなる。 メインプリズム本体は側壁で閉じられていることが好ましい。これらの側壁の 片方または両方が段状の肩部を有していてもよいが、垂直面に代えて傾斜面を有 していてはいけない。このような構成により、光は、ほぼ垂直方向に向いた表面 を通って段部に進入する。そして、段状の肩部内で反射し、再び出てくることは できない。 プリズムの外側の側部の片側または両側は、同様の傾斜した段部を備えている ことが好ましい。 プリズム上の反射が望まれないすべての部分は、 ‘つや消し’を施すことが できる。 最後に、プリズムの反射表面は、それに対して僅かに凹状に湾曲していること が好ましい。何か散乱が生じる場合には、そのような湾曲が、検知装置に入る光 を集光するのを助ける。 図面の簡単な説明 以下の図面を参照して本発明をさらに説明する。 図１は、本発明のデータカートリッジの３/４斜め方向からの斜視図である。 図２は、図１の２-２線に沿う部分断面図である。 図３は、図１のデータカートリッジの部分底面図であって、ベースプレートに 形成されたウィンドを示している。 図４は、図１のデータカートリッジのプリズムの底面図である。 図５は、図４のプリズムの頂面図である。 図６は、図２と同様の断面図であって、本発明のデータカートリッジの第２の 具体例を示している。 好ましい具体例の詳細な説明 図１において、データカートリッジ10は、ベースプレート12と、カバー14とを 示している。カバー14は、頂面15、前面16、左側面17、右側面18、および背面19 を備えている。ベースプレート2およびカバー14を組み合わせると、カートリッ ジシェルが構成される。シェルは、例えばテープ22(図２に現れている)等のカー トリッジの多様な要素を収容している。孔部24がテープ22上の多様な位置に設け られることがある。この孔部24は、データカートリッジ10を使用するドライブが 検知できなければならないものである。 プリズムとウィンドとの組合片30が、データカートリッジに含まれている。プ リズム30は、透明材料(通常はプラスチック)から作られ、３つのパーツを備えて いる。すなわち、図２に最も良く示されるように、メインプリズム本体32、ブリ ッジ部34、およびウィンド部36である。ウィンド部36は、その両面が光学面(opt ical quality surface)であって、カバー14に形成された開口部39を閉止してい る。 メインプリズム本体32は、前方部分40および後方部分42を備えている。メイン プリズム本体32は、側方部分46も備えている(図４および５に最も良く示されて いる)。 前方部分40は、前方の外表面48および後方の内表面50を備えている。これらの 表面は、テープ22にほぼ平行で、ベースプレート12にほぼ直交する光学面である 。 後方部分42は、後方の傾斜した外表面52を備えている。外表面52は、所望によ り、銀色とされる。外表面52は、光路Ａの入射部分の中心軸に対して反射臨界角 よりも大きな角度で傾斜している。好ましくは、外表面52の傾斜角はほぼ45°で ある。後方部分42の前方の内表面42は、一連の段部54、56、58、60を有するよう に構成されている。各段部54、56、58、60は、光路Ａの水平部分の中心線に対し て実質的に垂直な第１平坦面54ａ、58ａを有している。すなわち、第１平坦面54 ａ、58ａは、ほぼテープ22と平行で、ベースプレート12に対してほぼ垂直である 。各段部は、光路Ａの垂直部分の中心線に対して実質的に垂直な第２平坦面54ｂ 、58ｂを有している。すなわち、第２平坦面54ｂ、58ｂは、ベースプレート12と ほぼ平行である。コーナ部54ｃ、58ｃは、現在の型成形技術で十分に可能な程度 にシャープに構成すべきである。例えば、その半径をほぼ0.01インチ(25μm)ま たはそれ以下にすべきである。（段部56、60は、似た面およびコーナ部を有して いるが、対応する参照番号は簡単のために図示を省略している。）面62は、光路 Ａの垂直部分に対して実質的に垂直、すなわち、ベースプレート12にほぼ平行と すべきである。面64は、光路Ａの水平部分に対して実質的に垂直、すなわち、テ ープ22にほぼ平行で、ベースプレート12に対してほぼ垂直とすべきである。面54 、56、58、60、62、64、および側方部分46によって、メインプリズム本体32内に 中空キャビティ66が規定される。面50が型枠から損傷を受ける危険性を最小限に 抑えるために、コーナ部62ａは、やや丸みをおびていること(例えば約0.010イン チ(250μm))が好ましい。面52、54、56、58、60、62、64のすべてを光学面とす べきである。 後方部分42の前面は４段のものとして図示し説明しているが、当業者であれば 、より多くのまたはより少ない段部とし得ることが理解できるであろう。通常は 、段部の最大数は、使用される製造技術によって制限される。例えば、射出成形 によれば、表面が約0.001インチ(25μm)の最も小さな各段部を容易に成形するこ とができる。段部の数についての物理的な制限は、通常はもっと小さく、光の波 長の約10倍程度が使用できる場合もある。それよりも小さい場合には、相当の回 折効果が光と干渉する。 後方部分42の最後部70は、後方に向かって実質的に平坦に延びている。すなわ ち、最後部70に沿う後方表面72は傾斜していない。最後部70の底面にもフランジ 74が設けられている。フランジ74および前面48は、ベースプレート12に形成され た開口部76内におけるそれらの位置によってプリズム構造部30全体を正確に位置 決めできるように、後面52に対して正確に位置決めされている。 使用においては、入射光は、経路Ａに沿って入光し、段部54、56、58、60のい ずれかの水平面を通過し、傾斜面52で反射し、段部54、56、58、60のいずれかの 垂直面を通過し、後面50、前面48、テープ22に形成された孔部24、およびウィン ド36を通過して進む。明白に分かるように、光の経路は、表面52以外のすべての 表面との干渉が垂直方向となるようにされており、これによって、スプリアス反 射(spurious reflection)が最小限に抑えられている。さらに、明白に分かるよ うに、システム内を反対方向に通過する光に対しても、スプリアス反射が最小と される。 段部54、56、58、60は、実質的に四角形断面のものとして示しているが、光の 経路が四角形状でない場合にはそのような必要はない。重要なことは、入ってく るまたは出ていく光に対して段部の各面が実質的に垂直なことである。 領域80を通って光がテープ22の下端縁よりも下方を通過してしまうことも考え られる。このようなことを最小限に抑えるために、ウィンド36の面35、37および (または)前方部分40の面48、50の下方部分を、つや消しにしたり、エッジを設け たり、リブを設けたり、その他、光を拡散する構成とすることができる。さらに 、後面52を後部70の面72において水平にすることによって、プリズムのこの下方 領域よりも下方への光の反射を止めることができる。垂直壁60ａの下方部分また は垂直壁64から進入した光は、下方に反射されることなく後方部分70を単に通過 する。 明白に分かるように、このように構成することによって、メインプリズム本体 32に必要となる材料を最小限に抑えつつ、光線を所望の方向に良好に反射するこ とができる。含有されるプラスチックの総量が劇的に少なくなるので、ひけマー ク(sink mark)は実質的に無くなる。プラスチックの薄片が要求されるだけであ るから、サイクルタイムを劇的に減じることができる。 残念なことに、キャビティ66は、それ自体幾つかの問題を含んでいる。具体的 には、壁部46の内表面は、同壁部の外表面よりも光路Ａにより近接するであろう 。中実のプリズムであれば外表面のみが迷光を反射するであろうが、内表面が存 在すると該内表面も迷光を反射する。この問題を解決するには、例えば、同時係 属の米国特許出願08/429427に示唆されているような‘つや消し’が有効である 。しかし、そうはしない。 したがって、本発明の他の局面により、この反射を最小限に抑える他のプリズ ム構造が提供される。これらの構造は、図４および５に最も良く示されている。 図４においては、側方部分46の内表面に、傾斜した段部80、82、84、86が設けら れている。これらの段部80、82、84、86は、光源の配置位置に応じて、側壁46の 片方または両方に設けることができる。 例えば、光源がプリズムの他方ではなく片側へと偏らせて配置される場合には 、 段部80、82、84、86は一方の側方部分46に形成すれば十分である。傾斜した各段 部80、82、84、86は、テープに近い側の面80ａ、82ａ、84ａ、86ａがテープに形 成された孔部24からくる光に対して実質的に垂直となるように、傾斜しているこ とが好ましい。各段部の傾斜面80ｂ、82ｂ、84ｂ、86ｂは、テープに形成された 孔部24からくる光と大体平行である。このような構成によって、光は、傾斜した 段部80、82、84、86内に容易に進入する一方、その中に保持されて後方へ反射さ れることはない。このことを助けるために、側部80ｂ、82ｂ、84ｂ、86ｂには、 つや消しを施すことが好ましい。 図５を参照すると、同様の段部90、92が側部46の外側に設けられている。この 場合、段部90、92の側部は、以下のように構成されている。短い方の側面90ａ、 92ａは、光がそこを通過できるように、光の方向に対して大体直角である。長い 方の側面90ｂ、92ｂは、光がそこを通過して出ていくことを防止するために、光 に対して大体平行である。内側の傾斜した段部80、82、84、86の場合と同様に、 外側の段部90、92も側方部分46の片方または両方に設けることができる。さらに 、図示したように、内側および外側の段部は、その数が同一であることを要しな い。傾斜した側面90ｂ、92ｂは、つや消しが施されていることが好ましい。 この分野における当業者には明白であろうが、内側および外側の段部80、82、 84、86、90、92の使用、数、サイズ、および正確な角度は、使用されるプリズム の正確なデザインに依存して変更される。さらに、外部の傾斜段部の表面90、92 は、プリズム上で光が通過することが望まれない他のすべての表面の場合と同様 に、つや消しを施したり、リブを設けたり、その他、光の通過を許容しない構成 とすることができる。 図２では破線52’で大きく誇張して示しているが、表面52は僅かに湾曲してい る。この僅かな湾曲により、光が受光素子に向かって通過するときに該光線を再 度集光することができる。この効果を最大限とするために、表面52に対する接線 である湾曲部52’は、孔部24に対して位置合わせされていることが理想的である 。 最後に、図４および５に最も良く示されるように、各側方部分46の片側にはフ ランジ96が設けられており、該フランジ部96にはポスト孔98が形成されている。 これらのポスト孔98は、カートリッジ10に形成された適切なポスト100(図２参照 )と協働して、カートリッジ内でのプリズムの位置決めを補助する。 図６は、図２と同様の図面で、本発明の第２の具体例に係る反射装置を示して いる。この装置においては、プリズムの代わりにミラーを利用した段部概念が採 用されている。この具体例においては、カートリッジ110は、透明のカバー112と ベースプレート114とを備えている。ベースプレート114には、ウィンド116が形 成されている。反射装置は、第１の部分120および第２の部分122を備えたミラー 118である。第１部分120は、ベースプレート114のウィンド116内またはウィンド 116上に取り付けることができる。第１部分120は、ウィンド116を閉じている。 第２部分122は、入光経路Ｂに対して臨界角よりも大きな角度で傾斜した外面124 を有している。外面124は、約45°傾斜していることが好ましく、必要によって 銀色とされる。ミラー120の内面は、第１具体例のプリズムの内側段部54、56、5 8、60の場合と殆ど同様に複数の段部126で構成されている。ウィンド116、段部1 26、外面124の表面は、光学表面である。 光は、段部126の片方の面を通って第１部分120内に進入し、外面124で反射し 、段部126の他方の面から出ていく。そして、テープ128に形成された孔部130を 通過し、透明なカバー112の前方部分132を通って出ていく。外面124以外のすべ ての表面との相互作用は、該表面に対して実質的に垂直とされており、これによ って、望ましくない反射を最小限に抑えている。 この分野における当業者には明白であろうが、カバー112の前方部分132の下方 部分をつや消しにして、テープ下方での光の伝達を防止してもよい。また、ミラ ーの後端部134の形状は、第１具体例の場合と殆ど同様にして、この部分からの 反射を最小限に抑えるように構成してもよい。外表面124は、表面52’と同様に 僅かに凹状としてもよい。 これら例示の具体例が本発明の範囲を限定するものではないことが理解できる であろう。上述の説明から、この分野の当業者にとっては、本発明の他の修正が 容易であろう。例えば、本発明を三角形のプリズムおよびミラーに関して説明し たが、三角形でないプリズムおよびミラーに対しても適用することができる。こ れらの説明は、単に、本発明を明確に開示する具体例を示すことのみを意図した ものである。したがって、説明した具体例や、そこに含まれる特定の要素、寸法 、材料、または形態の使用に本発明が限定されるものではない。添付の請求の範 囲の思想および範囲に含まれる本発明のすべての変更例および修正例が含まれる 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギャグニアー，ジェローム・ブイ アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス 33427 (72)発明者 スリニバサン，サルパシー アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス 33427 (72)発明者 トラン，ビート・エヌ アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス 33427

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． メイン入射光路軸を有するドライブ内で使用されるデータカートリッジの ための反射装置であって、該装置は、メイン本体と、メイン本体から外側に延在 するブリッジ部と、メイン本体から間隔をおいてブリッジ部から下方に延在する 透明のウィンド部と、を備えており、 メイン本体は透明であって、かつ、 ａ）外面と、外面に対して実質的に平行な内面と、少なくとも１つの第１端部と 、を備えた第１部分であって、 内面および外面は、反射装置がドライブ内に配置されたとき、光路軸に対して 実質的に垂直であり、 ブリッジ部は、メイン本体から外側に延在しており、当該第１部分の第１端部 と連続しており、 透明のウィンド部は、当該第１部分の各面と実質的に平行である、第１部分と 、 ｂ）外面と、内面と、少なくとも１つの第１端部と、を備えた第２部分であって 、 第１部分の第１端部が当該第２部分の第１端部と連続しており、 当該第２部分の外面は、反射装置がドライブ内に配置されたとき、光路軸に対 する臨界角よりも大きな角度で傾斜している、第２部分と、 ｃ）第２部分の内面に形成された複数の段部であって、 各段部は、反射装置がドライブ内に配置されたとき、メイン入射光路軸に対し て実質的に垂直な第１面と、反射装置がドライブ内に配置されたとき、メイン入 射光路軸に対して実質的に平行な、第１面に隣接する第２面とを有している、複 数の段部と、 を備えていることを特徴とする反射装置。 ２． 上記第１および第２の部分がそれぞれ２つの側端部を有しており、第１お よび第２の部分の側端部の間に延在し、これらを連結する２つの側部をさらに備 えていることによって、さらに特徴づけられる、請求項１記載の反射装置。 ３． 上記第１、第２部分、および２つの側部が、それらの間にキャビティを規 定している、請求項２記載の反射装置。 ４． 上記側部の少なくとも１方の少なくとも１面に複数の段部が形成されてお り、各段部は、 反射装置がドライブ内に配置されたとき、段部に向かうメイン入射光路軸から 散乱する光の経路に対して実質的に垂直の第１面と、 反射装置がドライブ内に配置されたとき、段部に向かうメイン入射光路軸から 散乱する光の経路に対して実質的に平行な、第１面に隣接する第２面と、を備え ていることによって、さらに特徴づけられる、請求項２または３記載の反射装置 。 ５． 少なくとも１方の前記側部の外面および内面の両方に前記段部が複数形成 されている、請求項４記載の反射装置。 ６． 上記第１部分が第１端部と反対側に第２端部を有しており、第１部分の内 面および外面、並びに第２部分の外面の第１端部の少なくとも１つの一部が、拡 散すべき第２端部の近傍において‘つや消し’が施されている、請求項１、２、 ３、４、または５のいずれか１つに記載の反射装置。 ７． 上記第２部分の外面が、反射装置がドライブ内に配置されたとき、光路軸 に対して約45°傾斜している、請求項１、２、３、４、５、または６のいずれか １つに記載の反射装置。 ８． 上記第２部分の外面が僅かに凹んでいる、請求項１、２、３、４、５、６ 、または７のいずれか１つに記載の反射装置。 ９． メイン入射光路軸を有するドライブ内において使用されるデータカートリ ッジであって、 ａ）ウィンドが形成されたベースプレートを有するメインベースプレートと、 ｂ）メインベースプレート上に矩形に配置されてデータカートリッジシェルを規 定する、頂面、前面、右側面、左側面、背面を有するカバーと、 を備えており、 請求項１〜８のいずれか１つに記載した装置がデータカートリッジシェル内に 、ベースプレートのウィンドと連続して設けられていることを特徴とする、デー タカートリッジ。 10． 上記第１部分、第２部分、および側部が協働して、ベースプレートに形成 されたウィンドを実質的に閉じている、請求項９記載のデータカートリッジ。