專利名稱：用于一種數(shù)據(jù)盒式磁帶機的棱鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于偏轉(zhuǎn)通過數(shù)據(jù)盒式磁帶機中的磁帶的光線的反射機構(gòu)。
數(shù)據(jù)盒式磁帶機中的磁帶通常具有孔以作為給驅(qū)動器的代碼，數(shù)據(jù)盒式磁帶機將用于該驅(qū)動器中。例如，這些孔可以指示驅(qū)動器已經(jīng)到達磁帶的末端或始端、正接近磁帶的末端或始端，或可以識別插入驅(qū)動器中的盒式磁帶機中的磁帶的準確的類型和長度。磁帶本身通常是不透明的，并且驅(qū)動器通常配有一個光源和光探測器以探測這些孔的有或無。通常，光線位于盒式磁帶機的上方或下方并且探測器位于盒式磁帶機的前部。光線照射通過蓋板(典型地為透明的)的頂部或通過穿過數(shù)據(jù)盒式磁帶機的金屬基板切割的窗口。它然后從一個反射鏡反射出來，使其轉(zhuǎn)向大約90°射到磁帶上。當(dāng)磁帶上有一個孔時，光線通過該孔并且穿出透明蓋板的前部，在此處被驅(qū)動器中的光電管探測。另外，磁帶有時沿其寬度有多個孔，并且一個驅(qū)動器必須能夠基于通過這些孔的光線的數(shù)量或位置精確地確定孔的個數(shù)。
在一些應(yīng)用中，棱鏡代替了反射鏡。例如，共同未決美國專利申請08/346,777，申請于1994年11月30日，并且名稱為“用于一種數(shù)據(jù)盒式磁帶機的棱鏡”，描述了一種可能的棱鏡結(jié)構(gòu)。公開的歐洲專利申請0 499400(明尼蘇達采礦及制造公司)描述了使用棱鏡代替反射鏡的另一種結(jié)構(gòu)，并且評論使用棱鏡與反射鏡相比的各種優(yōu)點。
在一些應(yīng)用中，使用一個棱鏡會形成問題。在某種盒式磁帶機中，光線通常向上通過盒式磁帶機的底部，然后向著磁帶改變角度(通過棱鏡或反射鏡)并且在通過磁帶上的一個孔以后在盒式磁帶機的前部被探測。然而，至少一個驅(qū)動器制造商慣例地使光線方向向后，即，首先照射光線通過磁帶上的孔，然后使光線向著盒式磁帶機的底部反射，并且然后在盒式磁帶機的底部探測光線。此外，光源和探測器在磁帶的行進方向與棱鏡是偏心的。當(dāng)盒式磁帶機使用一個反射鏡改變光線角度時，這個技術(shù)足夠用。然而，如果使用一個棱鏡就可能由于額外反射，例如，從棱鏡的側(cè)，它會被探測為一個假脈沖，而造成問題。這是一個問題，尤其在精確探測磁帶上是否存在單個或多個孔時。
共同未決美國申請08/429,427，申請于1995年4月27日，并且名稱為“用于一種數(shù)據(jù)盒式磁帶機的棱鏡”，描述了這個問題的解決辦法，即，使不需要反射的部分棱鏡表面磨毛。
無論是否磨毛，棱鏡還是有問題，因為它需要相當(dāng)多的材料。這有幾個缺點首先，僅更多材料的存在增加了費用。它還通常花較長時間固化，導(dǎo)致鑄模的長周期。
第二，大多數(shù)這樣的棱鏡是通過鑄造制造的。很多類型的熱塑性塑料在固化過程中容易收縮。大質(zhì)量的塑料容易發(fā)生凹陷。與凹陷的位置有關(guān)，這可能影響，甚至破壞棱鏡所需的光學(xué)性能。
這些歸因于棱鏡體的質(zhì)量的問題通過使用一個反射鏡，例如，如日本公開專利申請No.5-225,750、No.5-225,751和No.5-225,752中所教授的，避免。然而，反射鏡具有其自身的問題。難以制造一個反射鏡，在其最靠近磁帶的一側(cè)鍍銀。一次反射因此通常是在反射鏡遠離磁帶的那側(cè)。這意味著光線必須在到達一次反射面之前通過反射鏡的前表面，然后在其通路中通過反射鏡的前表面返回。不幸地，反射鏡的前表面也通常具有角度，因此它提供二次反射。這導(dǎo)致與以上一些棱鏡評論的同樣的假脈沖的問題。
根據(jù)本發(fā)明通過提供多個小棱鏡代替一個大棱鏡，避免了現(xiàn)有技術(shù)的這些和其它問題。特別地，棱鏡的主體保持是空的，而不是被材料充滿。這個空的空間最靠近磁帶的那側(cè)簡單地是一個豎墻。光線因此以法線方向通過它，使來自它的反射最少。與這個墻相對的一側(cè)，以前是一個反射鏡的一個角形表面，被一個臺階形的表面代替。光線因此以法線方向通過該臺階表面，再次使反射最少。光線然后在棱鏡的角形的一主反射表面上反射，并且然后垂直于該臺階表面穿出該臺階(或下一個臺階)的另一側(cè)。
通過這種設(shè)計，光線通常將要到達的僅有的角形面是預(yù)期的主反射面。所有其它的表面相互作用垂直于該表面，使得將沒有大的不需要的反射。
最好是，主棱鏡體是用這些側(cè)封閉的。這些側(cè)的一個或兩個也能夠具有臺階形的肩，但是用角形表面代替了垂直表面。以這種方式，光線將以接近法線方向通過一個表面進入臺階，但是然后在臺階形的肩內(nèi)被反射并且不能再逃逸出來。
最好是，棱鏡側(cè)的一個或兩個的外側(cè)具有相似的角形臺階。
最好是，棱鏡的不需要有來自它的反射的所有部分也能夠被磨毛。
最后，棱鏡的反射表面最好具有一個稍微凹向它的曲面。如果發(fā)生任何散射，這個曲面將有助于聚焦入射光線到探測器。
本發(fā)明將進一步參考以下附圖描述，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個數(shù)據(jù)盒式磁帶機的四分之三透視圖。
圖2是圖1中沿線2-2的局部剖視圖。
圖3是圖1的數(shù)據(jù)盒式磁帶機的局部底視圖，顯示基板中的窗口。
圖4是圖1的數(shù)據(jù)盒式磁帶機的棱鏡的底平面視圖。
圖5是圖4的棱鏡的頂平面視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)盒式磁帶機的第二實施例的類似圖2的剖視圖。
圖1中，數(shù)據(jù)盒式磁帶機10包括一個基板12和一個分別具有頂、前、左、右和后側(cè)15-19的蓋板14。基板12和蓋板14組合以形成一個數(shù)據(jù)盒式磁帶機外殼。該外殼容納數(shù)據(jù)盒式磁帶機的各種元件，例如，磁帶22(圖2中可見)。磁帶22有時在其上的不同位置處包括孔24，一個使用數(shù)據(jù)盒式磁帶機10的驅(qū)動器必須能夠探測它。
數(shù)據(jù)盒式磁帶機中包括一個棱鏡和窗口片的組合30。棱鏡30由一種透明材料，通常是塑料制成，并且通常包括三部分一個主棱鏡體32、一個橋部分34和一個窗口部分36，如圖2中清楚可見。窗口部分36的兩面35、37為光學(xué)性能表面，并且窗口部分36最好關(guān)閉蓋板14中的開口39。
主棱鏡體32包括一個前部40和一個后部42。它還包括側(cè)46(圖4和5中清楚可見)。
前部40具有一個前或外面48和一個后或內(nèi)面50，它們通常與磁帶22近似平行，與基板12近似垂直并且為光學(xué)性能表面。
后部42包括一個如果需要可以被鍍銀的角形后或外表面52。后表面52相對于光路A的入射部分的中心軸的夾角大于反射的臨界角。最好是，后表面52成近似45°角。后部42的前或內(nèi)表面形成一系列臺階54、56、58、60。每個臺階54、56、58、60具有一個第一平面54a、58a，平面基本垂直于光路A的水平部分的中心線，即，大體平行于磁帶22并且垂直于基板12。每個臺階還具有一個第二平面54b、58b，基本垂直于光路A的垂直部分的中心線，即，大體平行于基板12。側(cè)角54c、58c應(yīng)象適度可行的鑄造技術(shù)那樣銳利，例如，半徑大約為0.001 inch(25μm)或更小。(臺階56、60具有相似的面和側(cè)角，但是為了使圖解清楚起見，對應(yīng)的參考數(shù)字從附圖中省略了。)表面62應(yīng)基本垂直于光路A的垂直部分，即，大體平行于基板12。表面64應(yīng)基本垂直于光路A的水平部分，即，大體平行于磁帶22并且垂直于基板12。表面54、56、58、60、62、64和側(cè)46一起在主棱鏡體32內(nèi)限定一個空腔66。最好是，角62a有幾分圓角，例如，大約0.010 inch(250μm)，以使鑄造對于面50的損害危險最小。所有的面52、54、56、58、60、62、64應(yīng)是光學(xué)性能表面。
當(dāng)后部42的前表面已用四個臺階顯示和描述時，一個熟練的技術(shù)人員將理解到，能夠使用更多或更少的臺階。通常，臺階的最大數(shù)目將由使用的制造技術(shù)限制，例如，使用注模法，容易制造的最小的單個臺階將具有大約0.001 inch(25μm)的面。對于臺階數(shù)目的物理限制通常將小得多，有時為所用光波長的10倍左右。小于它，明顯的衍射效應(yīng)將可能與光干涉。
后部42的最后部70以基本平直的方向向后延伸，即，沿部分70的后表面72不再改變角度。部分70的底部還具有一個法蘭74。法蘭74和前面48相對于后表面52精確定位，使得其在基板12中的開口76中的位置將精確地定位整個棱鏡結(jié)構(gòu)30。
使用中，入射光線將通常沿路A向上照射，通過臺階54、56、58、60的一個水平面，從角形表面52反射出來，通過臺階54、56、58、60的一個垂直面，通過后面50、前面48、磁帶22上的孔24和窗口36。顯然，光路保證除了表面52，所有與表面的相互作用均為法線方向，使雜散反射減到最少。還顯然，以相反方向通過系統(tǒng)的光線，雜散反射同樣減到最少。
臺階54、56、58、60已顯示截面基本是方形的，如果光路不是方的，則它們不必是方的。重點是對于每個面，臺階必須基本垂直于進入和離開它的光路。
光線可能無意地穿過區(qū)域80在磁帶22的底邊下面通過。為了使來自它的干涉最小，窗口36的面35、37和/或前部40的面48、50的下部可以被磨毛、鑲邊、起棱或其它方式使光線散射。另外，后表面52在后部70的72處以外的水平阻止光線在棱鏡的這個下部處向下的反射。代替為，光線將通過豎墻60a或豎墻64的下部進入，并且不被向下反射地簡單地通過后部70。
顯然，本設(shè)計提供光束在所需方向的好的反射，同時使主棱鏡體32中所需的材料質(zhì)量最小。由于所用的塑料總量顯著地較少，凹陷痕跡基本消除。由于僅需要薄塑料片，周期可以顯著地縮短。
不幸地，腔66可能造成其自身的一些問題。特別地，墻46的內(nèi)表面比墻46的外表面距離光路A近得多。使用一個實心棱鏡，僅外表面有可能反射雜散光線。具有一個內(nèi)表面，然而，內(nèi)表面也可能反射雜散光線。磨毛，如共同未決美國專利申請08/429,427中建議的那樣，可足以消除這個問題。然而，它無法做到。
本發(fā)明的一個進一步的方面因此提供附加的棱鏡結(jié)構(gòu)以使這個反射最小。這些結(jié)構(gòu)在圖4和5中清楚可見。圖4中，角形臺階80、82、84、86位于側(cè)46的內(nèi)表面上。臺階80、82、84、86可以位于墻46的一面或兩面，與光源的可能位置有關(guān)。例如，如果光源可能向棱鏡的一側(cè)而不是另一側(cè)偏移，則在一側(cè)46上的臺階80、82、84、86可能足夠了。每個角形臺階80、82、84、86最好有角度使得其最靠近磁帶的面80a、82a、84a、86a基本垂直于來自磁帶孔24的光線。每個臺階的角形面80b、82b、84b、86b大體平行于來自磁帶孔24的光線。以這種方式，光線能夠容易地進入角形臺階80、82、84、86，但是將被限制在其中并且無法反向反射出來。最好是，側(cè)80b、82b、84b、86b被磨毛以有助于此。
轉(zhuǎn)向圖5，類似的臺階90、92最好位于側(cè)46的外面。這樣，臺階90、92的側(cè)使得短表面90a、92a大體垂直于光線的方向以使得光線將通過此處，而較長側(cè)90b、92b大體平行于光線以阻止它穿出此處。由于具有內(nèi)部角形臺階80、82、84、86，外部臺階90、92可以位于側(cè)46的任一側(cè)或兩側(cè)。另外，如附圖中所示，內(nèi)部和外部臺階的數(shù)目不必相同。最好是，角形側(cè)90b、92b被磨毛。
對于一個熟練的技術(shù)人員，顯然，各種內(nèi)部和外部臺階80、82、84、86、90、92的使用、數(shù)目、尺寸和精確的角度，將根據(jù)將更使用的棱鏡的精確的設(shè)計而不同。另外，顯然，外部角形臺階90、92的表面，和不需要光線通過其傳播的棱鏡的其它任何表面，可以被磨毛、起棱或其它方式使無光傳播。
最好是，表面52稍微彎曲，如圖2中用虛線52’以非常夸張的形式所示。當(dāng)光束通向光探測器時，這個稍微的彎曲將有助于再聚焦光束。最好是，將與表面52相切的曲面52’的部分與孔24平齊，以優(yōu)化此影響。
最后，如圖4和5中清楚可見，法蘭96可以位于側(cè)46的任一側(cè)，其上形成柱孔98。這些柱孔98可以與盒式磁帶機10上的合適的支柱100(見圖2)一起使用以幫助在盒式磁帶機內(nèi)定位棱鏡。
圖6描述根據(jù)本發(fā)明的一種反射裝置的一個代替的實施例的類似圖2的視圖，它用反射鏡代替棱鏡使用臺階概念。在此實施例中，一個盒式磁帶機110具有一個透明蓋板112和基板114，基板114上有一個窗口116。反射裝置是具有第一部分120和第二部分122的一個反射鏡118。第一部分120安裝到基板114上或窗口116上方。最好是，第一部分關(guān)閉窗口116。第二部分122具有一個外面124，外面124對入射光路B的夾角大于臨界角，最好是約為45°，并且如果需要可以鍍銀。反射鏡120的內(nèi)面以第一實施例的棱鏡32的內(nèi)部臺階54、56、58、60的幾乎同樣的方式，形成多個臺階126。窗口116、臺階126以及外面124的表面為光學(xué)性能表面。
光線將通過第一部分120，通過一個臺階126的一側(cè)，被外面124反射，從一個臺階126的另一側(cè)穿出，通過磁帶128上的一個孔130并且穿出透明蓋板112的前部132。除了外面124，所有與表面的相互作用均基本垂直于表面，使不需要的反射最少。
對于一個熟練的技術(shù)人員，顯然，蓋板112的前部132的下部可以磨毛以阻止磁帶128下面的光線傳播，并且反射鏡的后端134的形狀也能以與第一實施例幾乎同樣的方式被改變以使來自該源的反射最少。外面124也能做成稍微的凹面，象表面52’那樣。
將會理解到這些示范的實施例決不限制本發(fā)明的范圍。鑒于前面所述，本發(fā)明的其它修改對于那些熟練的技術(shù)人員將是顯然的。例如，本發(fā)明已經(jīng)描述了關(guān)于三角棱鏡和反射鏡，但是可以應(yīng)用于非三角棱鏡和反射鏡。這些描述僅試圖提供清楚地公開本發(fā)明的實施例的特殊例子。因此，本發(fā)明不限于所述實施例或其中包含的特殊元件、尺寸、材料或配置的使用。在附加權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的本發(fā)明的所有可選擇的修改和變型都被覆蓋了。
權(quán)利要求
1.一種反射裝置，用于用在驅(qū)動器中的數(shù)據(jù)盒式磁帶機，具有一個主入射光路軸，該裝置具有一個主體、一個從主體向外伸出的橋部分；以及一個與主體有間隔并從橋部分向后伸出的透明窗口部分，其特征在于主體是透明的并且包括a)一個第一部分，具有一個外面、一個基本平行于外面的內(nèi)面以及至少一個第一端，當(dāng)反射裝置位于一個驅(qū)動器中時，內(nèi)面和外面都基本垂直于光路軸，從主體向外伸出的橋部分鄰接第一部分的第一端并且透明窗口部分基本平行于第一部分的面；b)一個第二部分，具有一個外面、一個內(nèi)面以及至少一個第一端，第一部分的第一端鄰接第二部分的第一端，并且當(dāng)反射裝置位于一個驅(qū)動器中時，第二部分的外面與光路軸的夾角大于臨界角；以及c)形成在第二部分的內(nèi)面的多個臺階，每個臺階具有一個第一面，當(dāng)反射裝置位于一個驅(qū)動器中時，第一面基本垂直于主入射光路軸，以及一個相鄰的第二面，當(dāng)反射裝置位于一個驅(qū)動器中時，第二面基本平行于主入射光路軸。
2.權(quán)利要求1的裝置，其進一步特征在于，第一部分和第二部分的每一個均具有兩個側(cè)邊，并且進一步包括兩個側(cè)，每一側(cè)伸出在第一和第二部分的側(cè)邊之間并且連接它們。
3.權(quán)利要求2的裝置，其中第一和第二部分以及側(cè)限定了其間的一個腔。
4.權(quán)利要求2或3的裝置，其進一步特征在于，多個臺階形成在至少一側(cè)的至少一面上，每個臺階具有一個第一面，當(dāng)反射裝置位于一個驅(qū)動器中時，第一面基本垂直于從主入射光路軸向臺階散射的光路，以及一個相鄰的第二面，當(dāng)反射裝置位于一個驅(qū)動器中時，第二面基本平行于從主入射光路軸向臺階散射的光路。
5.權(quán)利要求4的裝置，其中多個這種臺階形成在至少一側(cè)的內(nèi)面和外面上。
6.權(quán)利要求1-5任一個的裝置，其中第一部分具有一個與第一端相對的第二端，并且至少第一部分的內(nèi)面和外面之一的一部分以及第二部分的外面的第一端在接近散射的第二端處被磨毛。
7.權(quán)利要求1-6任一個的裝置，其中當(dāng)反射裝置位于一個驅(qū)動器中時，第二部分的外面與光路軸約成45°角。
8.權(quán)利要求1-7任一個的裝置，其中第二部分的外面稍凹。
9.一種用于驅(qū)動器中具有一個主入射光路軸的數(shù)據(jù)盒式磁帶機，該數(shù)據(jù)盒式磁帶機具有a)一個主基板，具有形成在其上的一個基板窗口；以及b)一個蓋板，具有通常以矩形外形配置并且安裝到主基板以限定一個數(shù)據(jù)盒式磁帶機外殼的頂、前、右、左和后側(cè)；其特征在于，權(quán)利要求1-8任一個的反射裝置安裝在靠近基板窗口的數(shù)據(jù)盒式磁帶機外殼內(nèi)部。
10.權(quán)利要求9的數(shù)據(jù)盒式磁帶機，其中第一和第二部分以及側(cè)接合并且基本閉合基板窗口。
全文摘要
提供一種用于偏轉(zhuǎn)通過數(shù)據(jù)盒式磁帶機的磁帶上的磁帶信息孔的光線的棱鏡。該棱鏡包括一個基本空的主棱鏡體。角形棱鏡表面的內(nèi)表面為臺階形,使得進入角形部分的光線以法線方向通過一個臺階,被反射出角形表面,并且然后以法線方向通過該臺階的鄰側(cè),或下一臺階的鄰側(cè)。以這種方式,需要最少的用于棱鏡的塑料材料,而光反射僅限制為單個表面。一個代替的實施例在一個代替棱鏡的反射鏡的內(nèi)表面提供臺階。
文檔編號G11B23/087GK1191622SQ96195676
公開日1998年8月26日 申請日期1996年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月17日
發(fā)明者杰里·L·亞利山大, 凱文·N·比佛爾特, 杰羅梅·V·加格奈爾, 迪魯帕西·斯里尼瓦桑, 維耶特·N·特蘭 申請人:伊美申公司