CN1577526A - 光学元件的固定结构及光学头装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使环境温度发生变化仍能防止光轴偏移或光学元件损坏等的光学元件的固定结构、及光学头装置。在光学头装置1中，棱镜6的第一元件面61以被装置框架3的第一定位面31定位的状态粘接固定。另外，第二元件面62与利用能变形的小凸起36、37限定的第二定位面32接触。因此，在环境温度发生变化之际，即使由于锌合金制的装置框架3和玻璃制的棱镜6间的热膨胀系数之差产生的应力加在小凸起36、37上时，因这样的应力能作为使小凸起36、37变形的作用力而被吸收，所以不会对棱镜6施加大的力。

Description

光学元件的固定结构及光学头装置

技术领域

本发明有关将光学元件固定在被固定构件上用的固定结构及光学头装置。

背景技术

光学头装置具有将光源射出的射出光引导至物镜并聚焦于CD或DVD等光学记录媒体的记录面上的目标位置、同时还将光学记录媒体上反射回的光引导至受光元件的光学系统。这种光学头装置在将构成光学系统的各种光学元件在装置框架上定位后，用粘接剂固定在装置框架上，通过这样进行光轴的调整。

例如，如图5(a)、(b)所示，在装置框架3A上装有光路合成·分离用棱镜6的情况下，对于装置框架3A形成构成正交的第一定位面31A及第二定位面32A的台阶，将棱镜6的正交的第一元件面61及第二元件面62分别与第一定位面31A及第二定位面32A接触后定位，同时用粘接剂至少固定第一元件面61和第一定位面31A。由此，棱镜6以调整好光轴的状态被固定。这里，装置框架3A以往都用铝合金(ADC12)。

但是，棱镜6之类的光学元件通常为玻璃，而装置框架3A又为金属件，所以如环境温度发生变化，则由于棱镜6和装置框架3A间的热膨胀系数的差别，从第二定位面32A对棱镜6有剪切力作用。特别是如以往的那样，利用装置框架3A的台阶形成第一定位面31A及第二定位面32A时，由于是没有吸收应力的结构，所以从第二定位面32对棱镜6作用的剪切力较大。因此，环境温度一变化，就会有棱镜6的位置或姿势产生偏移等问题发生。另外，还有棱镜6上产生龟裂或粘接面剥离等问题存在。

而且，作为构成装置框架3A的金属材料，在从铝合金变成ZDC2等锌合金以力图降低装置框架3A的生产成本时，各种材料的热膨胀系数为以下的值(示例)。

棱镜的热膨胀系数    7×10^-6/℃

铝合金的热膨胀系数  21×10^-6/℃

锌合金的热膨胀系数  27×10^-6/℃

所以棱镜6和装置框架3A的热膨胀系数之差扩大。其结果，上述问题将变得更加显著。例如，在进行-20℃至+60℃的温度周期试验(10个周期)时，如在图3(b)中各用ΔPX、ΔPY表示X方向及Y方向上的光轴偏移那样，如现有的结构保持不变而采用锌合金制的装置框架3A，则棱镜6的光轴偏差增大。

鉴于以上的问题，本发明的课题在于提供一种即使环境温度发生变化、也能防止光轴偏移或光学元件损坏等情况发生的光学元件的固定结构及光学头装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明为一种光学元件的固定结构，具体为光学元件的正交的第一元件面和第二元件面分别与被固定构件的正交的第一定位面及第二定位面接触，并且，至少所述第一元件面对于所述第一定位面用粘接剂固定，其特征在于，所述第二定位面利用从所述被固定构件开始相对于所述第一定位面垂直凸出并与所述第二元件面接触的小凸起来限定。

本发明中，第二定位面由于利用小凸起来限定，故在温度变化时，即使由于光学元件和装置框架的热膨胀系数之差在被固定构件上产生应力，这一应力也会作为使小凸起变形的力起作用而被吸收，所以棱镜上没有受到大的力。因此，对棱镜不会发生位置偏移、龟裂、粘接面剥离等异常。

本发明中，所述小凸起在凸出方向上的尺寸为该小凸起的前端位于第二元件面的中间位置的尺寸。更加理想的为可设定成小凸起的前端为所述第二元件面的高度尺寸的一半不到。这样，小凸起由于在其凸出方向上只与光学元件的一部分接触，所以即使由于环境温度的变化，光学元件和装置框架的热膨胀系数之差在被固定构件上产生应力，这样的应力也会因小凸起变形而被吸收。因而，第一元件面不会从第一定位面上剥离。

本发明中，最好所述小凸起从所述固定构件上形成的凹部底面相对于该第一定位面沿正交方向延伸。采用这样的结构，因相对于从第一定位面起的小凸起凸出的尺寸，而小凸起的实际尺寸要长，所以小凸起就容易变形。因而，环境温度变化时，即使因光学元件和装置框架的热膨胀系数之差在被固定构件上产生应力，这样的应力由于利用小凸起的变形能确实被吸收，所以对棱镜不会发生位置偏移、龟裂、粘接面剥离等异常。

本发明中，最好所述小凸起能向所述光学元件所处的一侧、及和所述光学元件所处的一侧相反的一侧变形。

本发明中，最好所述光学元件在所述第二元件面作为光的入射面或出射面时，所述小凸起形成于将所述光路夹在当中的两侧位置的各个位置上。若采用这样的结构，则小凸起不遮挡光路。

本发明中，最好所述被固定构件由锌合金形成。采用这样的结构，和被固定构件用铝或铝合金制成相比能降低成本。另外，若被固定构件用锌或锌合金制成，虽然光学元件和被固定构件的热膨胀系数之差变大，但由于本发明能防止因热膨胀系数之差产生的应力而引起棱镜的位置偏移等，所以即使被固定构件用锌或锌合金制成时，特性也不会恶化。

应用本发明的光学元件固定结构可适用于光学头装置。即这样的光学头装置具有光源、受光元件、及将从所述光源射出的射出光引导至光学记录媒体同时还将所述射出光在所述光学记录媒体上反射回的光引导至所述受光元件的光学系统，在所述光学头装置中，其特征在于，该光学系统中包括以应用本发明的固定结构安装在装置框架等上的光学元件。

具体为，所述光学系统可以这样构成，它具有棱镜，该棱镜具备部分反射面和与框架接触固定的正交的第一元件面及第二元件面，所述框架上具备与所述棱镜的正交的第一元件面和第二元件面接触固定用的正交的第一定位面及第二定位面，所述第二定位面为从所述框架相对于所述第一定位面垂直凸出并与所述第二元件面接触的小凸起。

另外，能将所述光学元件的固定结构用于所述棱镜的固定结构。再有，本发明中的光学元件的固定结构不限于适用于上述棱镜的固定结构，也适用于其它光学元件的固定。

附图说明

图1(a)、(b)为表示从应用本发明的光学头装置中单独抽出其光学系统的说明图、及从前监视器用受光元件一侧看该光学系统时的说明图。

图2(a)至(c)为表示在图1所示的光学头装置中棱镜固定在装置框架上的固定结构的立体图、俯视图、及B-B’剖面图。

图3(a)、(b)为表示在应用本发明的光学头装置上进行从-20℃至+60℃温度周期试验时棱镜上产生的光轴偏移量的曲线、及在现有的光学头装置上进行从-20℃至+60℃温度周期试验时棱镜上产生的光轴偏移量的曲线。

图4(a)、(b)为表示本发明其它实施形态的光学头装置中棱镜的固定结构的说明图。

图5(a)、(b)为表示现有的光学头装置中棱镜的固定结构的俯视图及A-A’剖面图。

标号说明

1光学头装置

4、5激光二极管(光源)

6棱镜(光路合成·分离元件/光学元件)

3装置框架

30棱镜安装部分

61第一元件面

62第二元件面

31第一定位面

32第二定位面

33凹部

36、37小凸起

具体实施方式

下面参照附图说明应用本发明的光学头装置的一个例子。

(整体构成)

图1(a)、(b)为表示从应用本发明的光学头装置中将光学系统单独抽出的说明图、及从前监视器用受光元件一侧看该光学系统时的说明图。

图1(a)、(b)所示的光学头装置1为进行CD、CD-R及DVD的记录重放用的光学头装置，将以下要说明的光学元件分别装在以后将叙述的装置框架(被固定构件)上。

本实施形态的光学头装置1作为光源包括射出波长650nm或635nm(短波长)的第一激光的DVD用第一激光二极管4、和射出波长760～800nm(长波长)的第二激光的CD用第二激光二极管5。

本实施形态中，光学系统利用光路合成·分离光学元件即棱镜6将第一激光二极管4射出的第一激光、及第二激光二极管5射出的第二激光引至朝向光学记录媒体的公共光路10，在该公共光路10上依序配置着向上反射镜11、视准透镜12、及物镜13。上述光学元件中，物镜13装在透镜驱动装置的物镜保持架(图中未示出)上，在沿轴滑动·旋转型式的透镜驱动装置的场合，物镜保持架相对于保持架支持构件的支轴能滑动·转动。

另外，在光学系统中，当将第一激光二极管4射出的第一激光及第二激光二极管5射出的第二激光引导至棱镜6时，在从第一激光二极管4向光学记录媒体的光路上配置作为光路分离光学元件用的半透半反镜9，该光学元件将通过光栅透镜7分成3束的第一激光向着棱镜6部分反射，同时使光学记录媒体来的返回光部分透过后朝向受光元件8。在第二激光二极管5至棱镜6的光路上配置光栅透镜14及转像透镜15。另外，在半透半反镜9和受光元件8之间，配置作为像散发生元件的敏感元件透镜17。再在对于棱镜6的和半透半反镜9相反一侧配置前监视器用受光元件16

在这样构成的光学头装置1中，从第一激光二极管4射出的第一激光透过光栅透镜7后，一部分利用半透半反镜9的部分反射面反射，其光轴方向转了90°射入棱镜6。然后，射入棱镜6的第一激光其部分利用棱镜6的部分反射面反射后至公共光路10，经向上反射镜11朝向视准透镜12。

另一方面，第二激光二极管5射出的第二激光透过光栅透镜14及转像透镜15后，射入棱镜6。然后，射入棱镜6的第二激光其一部分透过棱镜6的部分反射面至公共光路10，经向上反射镜11朝向视准透镜12。

这样，引导到视准透镜12的激光变换成平行的光束后，再引导至物镜13。而且，第一激光利用物镜13在光学记录媒体即DVD的记录面上聚焦形成光点。另外，第二激光利用物镜13在光学记录媒体即CD或CD-R的记录面上聚焦形成光点。因此，能在光学记录媒体即DVD或CD-R上记录信息。

另外，在从光学记录媒体即DVD或CD重放信息时，光学记录媒体反射后的激光的返回光经物镜13、视准透镜12及向上反射镜11再次回到棱镜6。而且，上述返回光其一部分在棱镜6的部分反射面上其光轴方向转了90°后回到半透半反镜9。然后，返回光其一部分透过半透半反镜9的部分反射面射入敏感元件透镜17，通过该敏感元件透镜17至受光元件8。这里，因为敏感元件透镜17为对于两种激光的返回光都使其产生象散用的透镜，所以对受光元件8检测出的激光的返回光利用通过敏感元件透镜17而赋予象散。因此，通过受光元件8上形成一分为4的光电元件，从而能根据这些光电元件的光电流量进行聚焦校正。

(棱镜6固定在装置框架上的固定结构)

图2(a)至(c)为表示在图1示出的光学头装置中将棱镜固定在装置框架上的固定结构的立体图、俯视图、及B-B’剖面图。还有图2(a)至(c)中箭头所示的X轴方向、Y轴方向、及Z轴方向各与图1(a)、(b)所示的箭头方向相对应。

在本实施形态的光学头装置1中，上述的光学系统安装在ZDC2等锌合金制的框架上，如图2(a)至(c)所示，装置框架3上为了安装棱镜6形成了棱镜安装部分30。

棱镜6是件立方体，其底面为第一元件面61，在和前监视器用受光元件16(参照图1(a))对向的一侧具有第二元件面62。另外，棱镜6还具有第一激光二极管4射出的激光射入的元件面63、第二激光二极管5射出的激光射入的元件面64、及激光向向上反射镜11射出的元件面65。

在安装这样构成的棱镜6的棱镜安装部分30上，沿互相正交的方向形成与棱镜6的正交的第一元件面61和第二元件面62分别接触、并进行棱镜6定位的第一定位面31及第二定位面32。

本形态中，第一定位面31对于装置框架3形成作为能承载棱镜6的平面。

在装置框架3上，与第一定位面31邻接的位置形成凹部33，第二定位面32靠从凹部33的底面垂直竖起的一对小凸起36、37来限定。这里，第二元件面32因为变成面向前监视器用受光元件16的监视器光的射出面，所以小凸起在当中夹着光路的两侧位置上形成，使其避开通向前监视器用受光元件16的光路。

另外，小凸起36、37的板厚设定为0.7mm，使得其能向配置棱镜6的一侧及其相反侧变形。另外小凸起36、37的高度尺寸为1.55mm、板厚为0.7mm、宽为0.3～0.7mm。但由于小凸起36、37为从凹部33的底部开始竖起，所以从第一定位面31来看小凸起36、37的凸出尺寸为0.2～1mm

在这样构成的棱镜安装部分30上，棱镜6放置在第一定位面31上后，再推向限定第二定位面32的小凸起36、37。最终，第一元件面61与第一定位面31相接，进行棱镜6的Y方向定位。

另外，第二元件面62与第二定位面32(小凸起36、37)接触，进行棱镜6的X方向的定位。这里，因为限定第二定位面32的小凸起36、37是从凹部33的底部开始竖起，所以与其高度尺寸相比，从第一定位面31来看时的凸出尺寸要短。因此，小凸起36、37凸出方向上的尺寸为小凸起36、37的前端部361、371位于第二元件面62的中间位置、具体为一半不到的位置的尺寸。由此，小凸起36、37的前端部361、371不会到达第二元件面62的上端，小凸起36、37在其凸出方向上只与棱镜6的一部分接触。所以第二元件面62和第二定位面32(小凸起36、37)间的接触面积较窄。

上述的实施例中，第二元件面62接触第二定位面(小凸起36、37)，进行棱镜6的X方向的定位，即对前监视器用受光元件16侧的定位，但是，方向并没有特别限制，可用于对z方向的向上反射镜11一侧的定位，或对转像透镜15一侧的定位等。

这样，在对棱镜6的位置调整后，第一元件面61用粘接剂(未图示)固定。还有，粘接剂在棱镜6放到第一定位面31上之前，预先涂在第一元件面61上，进行位置调整后，再用紫外线照射、加热、保持厌气状态等方法使其固化。

(本形态的效果)

这样，本形态的光学头装置1中，在棱镜6的第一元件面61被定位在第一定位面31的状态下粘接固定。另外，第二元件面62与利用能变形的小凸起36、37限定的第二定位面32接触。因此，在环境温度变化时，即使在锌合金制的装置框架3和玻璃制的棱镜6之间由于热膨胀系数之差产生应力时，这样的应力由于能作为使小凸起36、37变形的作用力而被吸收，故不会有大的力加在棱镜6上，所以，棱镜6不会有位置偏移、龟裂、粘接面剥离等异常发生。

又因第二元件面62和小凸起36、37的接触面积很窄，因此即使小凸起36、37变形，第一元件面61也不会从第一定位面31上剥落。

还有，小凸起36、37是从形成于装置框架3的凹部33的底面开起竖起。因而，由于从第一定位面31开始的小凸起36、37的凸出尺寸短，与第二元件面62和小凸起36、37之间的接触面积极小相比，小凸起36、37的实际尺寸长。所以小凸起36、37容易变形，由于棱镜6和装置框架3的热膨胀系数之差引起的应力靠小凸起36、37的变形能可靠地吸收。所以，棱镜6不会有位置偏移、龟裂、粘接面剥离等异常发生。

又因小凸起36、37当中夹着光路形成于两侧，所以不会遮挡光路。

再由于本形态中，是采用锌合金制的装置框架3，故与用铝合金制的场合比较能降低生成成本。又若装置框架3为锌合金制成，则虽然棱镜6和装置3的热膨胀系数之差增大，但本形态中，对于热膨胀系数之差引起的应力由于能靠小凸起36、37的变形而吸收，所以尽管装置框架3为锌合金制成，这时特性也不会恶化。

例如在采用锌合金制的装置框架3的光学头装置1上，将从-20℃至+60℃温度周期试验(10个周期)后的结果以图3(a)中X方向及Y方向上光轴的偏移(ΔPX、ΔPY)来表示，与图3(b)所示的现有的例子相比，光轴偏移极小。

(其它的实施形态)

再有，上述实施形态中，采用的结构为在装置框架3上形成凹部33，从凹部33的底面开始竖起小凸起36、37，但也可以采用如图4(a)所示的结构，即从邻接第一定位面31的位置开始直接竖起小凸起36、37。另外，也可以采用如图4(b)所示的结构，即从棱镜6的上方位置开始相对第一定位面31使小凸起36、37垂直地下垂。

再在上述实施形态中，作为采用本发明的光学元件是以棱镜6为例进行了说明，但本发明也适用于除棱镜6以外的光学元件安装在装置框架3上的场合。

如上所述，本形态的光学头装置中，光学元件的第一元件面定位在第一定位面，对光学元件的第二元件面定位的第二定位面靠小凸起限定。因此，在环境温度发生变化时，即使因光学元件和装置框架的热膨胀系数之差在被固定构件上产生应力，这样的应力由于作为使小凸起变形的作用力而被吸收，所以不会对棱镜施加大的力。因此，棱镜不会有位置偏移、龟裂、粘接面剥离等异常发生。

Claims (12)

1.一种光学元件的固定结构，具体为光学元件的正交的第一元件面及第二元件面各与被固定构件的第一定位面及第二定位面接触，而且，至少所述第一元件面对于所述第一定位面利用粘接剂固定，其特征在于，

所述第二定位面利用从所述被固定构件开始相对于所述第一定位面垂直凸出并与所述第二元件面接触的小凸起来限定。

2.如权利要求1所述的光学元件的固定结构，其特征在于。

所述小凸起在凸出方向上的尺寸为该小凸起的前端位于所述第二元件面中间位置的尺寸。

3.如权利要求1所述的光学元件的固定结构，其特征在于，

所述小凸起从形成于所述被固定构件的凹部底面开始相对于该第一定位面沿正交方向延伸。

4.如权利要求1所述的光学元件的固定结构，其特征在于，

所述小凸起可以向所述光学元件所在一侧、及与所述光学元件所在一侧相反的一侧变形。

5.如权利要求1所述的光学元件的固定结构，其特征在于，

所述光学元件其所述第二元件面为光的入射面或出射面，所述小凸起形成于将所述光路夹在当中的两侧位置的各个位置上。

6.如权利要求1所述的光学元件的固定结构，其特征在于，

所述被固定构件用锌合金形成。

7.一种光学头装置，其特征在于，

具有权利要求1中规定的光学元件的固定结构，包括

光源、受光元件、及将所述光源射出的射出光引导至光学记录媒体同时还将所述射出光在所述光学记录媒体上反射回的光引导至所述受光元件的光学系统，该光学系统中包括所述光学元件。

8.一种光学头装置，具有包括光源、受光元件、及将所述光源射出光引导至光学记录媒体同时还将所述射出光在所述光学记录媒体上反射回的光引导至所述受光元件的光学系统，其特征在于，

该光学系统具备部分反射面和与框架接触固定的正交的第一元件面及第二元件面的棱镜，所述框架上具有接触固定所述棱镜的正交的第一元件面及第二元件面用的正交的第一定位面及第二定位面。

所述第二定位面为从所述框架开始相对于第一定位面垂直突出并与所述第二元件面接触的小凸起。

9.如权利要求8所述的光学头装置，其特征在于，

所述小凸起在凸出方向上的尺寸为该小凸起的前端在所述第二元件面的尺寸一半以下的位置。

10.如权利要求9所述的光学头装置，其特征在于，

所述小凸起从形成于所述框架的凹部的底面开始相对于该第一定位面沿正交的方向离开所述第一定位面延伸。

11.如权利要求9所述的光学头装置，其特征在于，

所述小凸起的形状是能向所述棱镜所处的一侧、及与所述光学元件所处的一侧相反一侧变形。

12.如权利要求8所述的光学头装置，其特征在于，

所述棱镜为一种光路合成·分离光学元件，用于将第一激光二极管射出的第一激光及第二激光二极管射出的第二激光引导到向着光学记录媒体的公共光路。

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