JP2008097771A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ピックアップ装置において、光学部品の両側のみを収納ケースに接着する場合でも、接着強度が低下することなく、かつ位置精度を安定して保持できるようにすること。
【解決手段】光学部品１の光軸方向に平行な側面１ｓを接着剤３にて収納ケース２に接着固定する。その際、収納ケース２または光学部品１の接着される側面１ｓ，２ｓに、接着剤充填用の凹溝４，５を形成する。そして接着用間隙は、光軸方向の両端部での間隙ａが中央部での間隙ｂよりも小さくする。接着剤充填用の凹溝４，５は、その段差部を傾斜面とし、接着用間隙が光軸方向の中央部から両端部に向ってほぼ対称に小さくなるよう構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＣＤやＤＶＤ等の光記録媒体の記録、再生に用いられる光ピックアップ装置に関するものである。

ＣＤやＤＶＤ等の光記録媒体（光ディスク）を用いた光ディスクドライブ装置において、記録、再生に用いられる光ピックアップ装置は、光ディスク面に上下方向に対向しながらディスクの半径方向に移動可能に配置される。光ピックアップ装置の構成は、その収納ケースの内部に、レーザダイオードなどの発光素子、該発光素子からの出射光を各種レンズ及びプリズム、ミラー等を介して対物レンズに導き、光記録媒体上で収束させる光学系、光記録媒体からの反射光を対物レンズ及び各種レンズ、プリズム、ミラー等を介して光電変換素子へ導く光学系、及び受光した光を電気信号に変換するための光電変換素子等を含む。この中で、各種レンズの光学部品は、発光、受光時の各光路上の最適な位置に配置されるよう、光ピックアップ装置の収納ケースに対して接着剤を用いて固定される。その際、光ピックアップ装置の厚さ（記録媒体の面に垂直な方向の寸法）が厚い場合には、光学部品の両側面及び底面を収納ケースに接着することができる。しかし、光ピックアップ装置の厚さが薄く、底面に接着するスペースがない場合は、光学部品の両側面のみを収納ケースに接着する構造となっている。

特許文献１には、光ディスクに対して光ビームを集光させるための光学部品を、その両側面にて接着する取付構造が開示される。該文献では、光学部品が取り付けられる取付開口部の内周面に光学部品を接着する接着剤の充填部を、取付開口部の厚み方向の中間に対応する深さに形成、すなわち段状構造に形成している。その結果、取付開口部に嵌挿された光学部品に対し、接着剤は光学部品の側面にのみ付着して裏面側や表面側に回り込むことがなく、光学部品を安定して接着固定できると述べている。

特開平１１−１１０８００号公報

光学部品の両側のみを光ピックアップの収納ケースに接着する場合には、温度上昇等の環境変化によるストレスが直接接着部に印加されるため、接着界面での剥離が徐々に進行して接着強度が低下したり、光軸がずれてしまうという問題が発生しやすい。よって、光学部品の両側のみを収納ケースに接着する場合でも、接着強度が低下することなく、かつ位置精度が安定して保持できる接着固定技術が要求される。

上記特許文献１に記載される技術では、光学部品を開口部底面を基準に所定状態で接着固定し、裏表面が接着剤で汚損される恐れがない。しかしながら、温度等の環境変化に対して、光学部品の位置精度を安定に保持することは困難である。その理由は、充填部を含め光学部品の取付構造が上下方向に非対称形状としているからである。すなわち、接着剤が熱膨張すると光学部品への圧縮力が底面側と上面側とでバランスしないこと、また取付部材が熱膨張すると光学部品を一方的に上方へ押し上げることになり、上下方向（光軸方向）への位置ずれが生じやすい。

なお、特許文献１では、光学部品を収納ケースに直接接着する構造ではなく、駆動機構（２軸アクチュエータ）により位置調整可能な取付部材に接着することを前提としている。よって、環境変化により光学部品が上下方向へ位置ずれが生じた場合でも、位置調整によりそれを吸収することが可能である。また特許文献１では、光学部品を取付開口部に上方から嵌挿して取り付けることを前提にしているので、上下対称形状で中間部に凹状の充填部を有する取付構造を採用することは困難である。さらに上下対称の構造の場合、接着剤を紫外線硬化する際、凹状の充填部の接着剤への紫外線照射が不十分で硬化不良となる恐れがある。

本発明で対象とする接着固定技術は、光ピックアップ装置の低コスト化や薄型化を図るため、光学部品を収納ケースに直接接着する場合であり、接着後の位置調整は行わないことを前提とする。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、光学部品の両側のみを収納ケースに接着する場合でも、接着強度が低下することなく、かつ位置精度を安定して保持できる光ピックアップ装置を提供することにある。

本発明の光ピックアップ装置は、光ビームを光記録媒体に集光して照射する対物レンズと、発光素子、光電変換素子及び対物レンズの間で光ビームを伝達し、光ピックアップ装置の載置面と平行な面内に光軸を有する光学部品と、対物レンズと光学部品を収納し、光学部品の光軸方向に平行な側面を接着剤にて接着固定する収納ケースとを備える。そして、光学部品の接着される側面とこれに対向する収納ケースの接着される側面との接着用間隙に関して、光軸方向の両端部での間隙ａが光軸方向の中央部での間隙ｂよりも小さく構成して接着固定する構造とする。

ここに、前記収納ケース又は前記光学部品の少なくとも一方の接着される側面に、光軸方向の中央部に接着剤充填用の凹溝を形成する。前記接着剤充填用の凹溝は、その段差部を傾斜面とし、接着用間隙が光軸方向の中央部から両端部に向ってほぼ対称に小さくなるよう構成する。また前記接着剤充填用の凹溝は、前記収納ケース又は前記光学部品の高さ方向に貫通させて形成する。前記接着剤は、前記凹溝を覆うように充填するとともに、前記光学部品の側面の周辺以外の領域に形成される。

本発明によれば、薄型の光ピックアップ装置において光学部品の両側のみを収納ケースに直接接着する場合でも、接着強度が低下することなく、光学部品の位置精度を安定して保持できるので、環境変化に対して安定した性能を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明に係る光ピックアップ装置１００の一実施例を示す分解構成図で、光ディスクドライブ装置１０１に組み込んだ状態を示す。光ピックアップ装置１００は、各種の光学部品１、レーザダイオードなどの発光素子１１、光電変換素子１２、対物レンズ１３等を収納ケース２に取り付け固定する。発光素子１１から出射した光ビームは、各種光学部品１を介して対物レンズ１３に伝達され、集光されて対向する光記録媒体（光ディスク）１０２に照射される。また、光ディスク１０２からの反射光は、対物レンズ１３で集光され各種光学部品１を介して光電変換素子１２へ伝達され、電気信号に変換される。その際、各光学部品１に対する光路（光軸）は、図１の配置から分かるように光ディスク１０２の面にほぼ平行な面内に、言い換えれば、光ピックアップ装置１００（あるいは収納ケース２）の載置面に対して平行な面内に形成される。光ピックアップ装置１００は、図示しないモータによって駆動され、ガイドレール１４に沿って光ディスク１０２の半径方向に移動する。

光学部品１には、グレーティングレンズ、カップリングレンズ、ディテクターレンズなどの各種レンズが含まれる。これらは、光伝送特性に大きく影響を及ぼす部品であり、光路上の最適な位置に高い位置精度で保持させる必要がある。そこで、光学部品１は収納ケース２の収納部２０の所定の位置に挿入し接着剤で直接固定する。その際、光ディスクドライブ装置１０１の薄型化のために、光ピックアップ装置１００の高さ及び収納ケース２の厚さ（収納部２０の深さ）は薄く制限されている。よって各光学部品１は、その底面側にて接着することができず、両側面のみにて収納ケース２の内周面に接着する構造としている。

ここに光学部品１に含まれる各種レンズは、少なくともポリオレフィン、アクリルのいずれかの材料を主成分としたダイカスト材で構成する。収納ケース２は、少なくともＺｎ、Ｍｇ、Ａｌ、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）のいずれかの材料を主成分としたダイカスト材で構成する。また接着剤は紫外線硬化型の材料を用いて、光学部品１と収納ケース２の間隙に注入し、例えば収納ケース２の上方又は下方から紫外線を照射して硬化させる。

光ピックアップ装置１００では、その高性能化や薄型化に伴って、光学部品１の位置ずれに対する許容値が厳しくなっている。一方、高性能化に伴って各光学素子からの発熱量が増加する。その熱が収納ケース２を介して接着剤３や光学部品１に伝わると、各部材の熱膨張係数の差によるストレスが接着剤３に発生する。特に、上記した薄型の光ピックアップ装置１００では、光学部品１の両側の側面のみを収納ケース２に接着剤３により固定する構造なので、接着剤３へのストレスは増大する。接着剤３へのストレスは、環境負荷によっても同様に生じる。これらのストレスは、接着剤３の剥離や強度低下を引き起こし、光学部品１の位置ずれを生じさせる要因となる。よって、ストレスを極力低減させ、かつストレスを受けても位置ずれを生じにくい構造とする必要がある。

図２は、図１の光ピックアップ装置において、光学部品１と収納ケース２の接着構造の一例を示す図である。（ａ）は、収納ケース２の上方（光学部品１の挿入側）から見た上面図、（ｂ）（ｃ）は光軸に垂直な面から見た断面図である。光学部品１を、収納ケース２内の光軸１０に対して最適な位置に配置し、光学部品１の光軸１０に平行な両側の側面１ｓと、それに対向した収納ケース２の各側面２ｓとを接着剤３により接着固定する。その際、光学部品１の光軸方向の面１ｐは、収納ケース２の光軸側の面２ｐとは接触せず、離して配置する。このような配置において、本実施例の光ピックアップ装置は、動作環境が変化しても接着剤３のストレスを極力低減させ、かつストレスを受けても光学部品１の位置ずれ（特に光軸方向の位置ずれ）を生じにくい構造としたものである。

本実施例では、図２（ａ）のように、収納ケース２の接着面である側面２ｓに対し、接着面の光軸方向の中央部に、収納ケース２の高さ（深さ）方向に貫通する接着剤充填用の凹溝４を形成する。その結果、図２（ｂ）のＡ−Ａ’断面のように、光軸方向の中央部では光学部品１との接着用間隙ｂを大きく与え、図２（ｃ）のＢ−Ｂ’断面のように、光軸方向の端部では接着用間隙ａを小さく与える（ａ＜ｂ）。具体的には、間隙ａは１ｍｍ以下が好適である。当然ながら、間隙に充填される接着剤３の厚さは、中央部では厚く端部では薄く形成されることになる。この場合、凹溝４の形状は段差部を傾斜面とし、また接着される側面２ｓの形状は光軸方向にほぼ対称な形状に形成することで、接着用間隙が光軸方向の中央部から両端部に向ってほぼ対称に小さくなるようにする。

本実施例の接着面の構造によれば、接着用間隙を一様な幅で形成した従来の構造に比べて、接着面端部での接着剤厚み（＝ａ）が薄いので接着剥離の原因となるストレスを大幅に低減して接着剥離を防止できる。また、接着面中央部での接着剤厚み（＝ｂ）は厚いので、接着剤の塗布領域及び光学部品１との接着強度は十分に確保できる。さらに、光学部品１に対する収納ケース２とその接着面の形状を光軸方向の両端に向ってほぼ対称な形状としたので、温度変化により各部材に熱膨張が生じてもそれらの伸縮力がバランスして、光学部品１の位置が光軸方向にずれることがない。また、光学部品１の光軸方向の面１ｐは収納ケース２の面２ｐとは接触しないので、収納ケース２が熱膨張しても光学部品１の位置を光軸方向にずらすことはない。

さらに本実施例では、凹溝４の形状をその段差部が傾斜面となるよう形成した。すなわち、凹溝４の溝幅を、傾斜面上端での溝幅ｃが傾斜面下端での溝幅ｄよりも大きく（ｃ＞ｄ）形成した。これにより、凹溝４の段差部における接着剤の厚みが漸減しストレスはさらに低減する。よって、凹溝形成に伴う接着剥離や接着強度低下、及びこれに起因する光学部品１の位置ずれを防止することができる。

また、凹溝４は収納ケース２の深さ方向に同一断面形状で貫通するように形成する。これにより、収納ケース２の上方向又は下方向から凹溝４の方向に沿って紫外線を照射し、充填した接着剤３に均一に照射させることができる。その結果、接着剤３の安定した硬化特性を確保できるだけでなく、接着剤硬化の作業が容易となる。なお、凹溝４は収納ケース２の深さ方向に貫通させず、少なくとも接着領域の範囲内で同一断面形状に形成しても良い。その場合は、紫外線照射は一方向からとなる。

接着剤３は、アクリル系、もしくはエポキシ系の紫外線硬化型接着剤が適する。さらに、接着強度が比較的低下し易いガラス転移温度の高い接着剤も使用できる。また、収納ケース２の接着領域の表面は、接着強度向上のため、一般的にダイカスト材で行われているブラスト処理を行い、表面に平均的に数μｍ程度の小さい凹凸を形成することが望ましい。

図３は、上記図２の接着構造において、接着剤３の形成領域（接着領域）の一例を示す図である。（ａ）は収納ケース２全体の斜視図、（ｂ）は収納ケース２を除去して光学部品１の側面の接着領域３ｓを示す斜視図である。接着剤３は、光学部品１の側面１ｓの全面に形成するのではなく、側面１ｓの周辺以外の領域３ｓに形成する。すなわち、光学部品１の側面１ｓのサイズを光軸方向の長さ＝ｋ、高さ＝ｈとし、それに対応する領域３ｓのサイズをそれぞれｅ、ｆとするとき、ｅ＜ｋ、ｆ＜ｈとする。これにより、側面１ｓの周辺部に接着剤３が付着せず、光学部品１の光軸側の面１ｐを汚損することがない。

さらに、領域３ｓのサイズｅ、ｆについて、ｅ＞ｆとなるように形成することが望ましい。すなわち、接着剤の領域３ｓの光軸方向のサイズｅを大きく取ることで、接着剤３が凹溝４を溝幅方向に覆うように充填し、接着用間隙＝ａの領域まで達することで接着強度が安定する。これらの接着領域３ｓのサイズは、接着剤３の注入量と注入位置により制御することができる。

図４は、図１の光ピックアップ装置において、光学部品１と収納ケース２の接着構造の他の例を示す上面図である。実施例２と同様に、収納ケース２の接着する側面に、高さ（深さ）方向に貫通する接着剤充填用の凹溝４を形成している。本実施例では、凹溝４の形状を種々変えて形成したものである。そして、光軸方向中央部の接着用間隙ｂと両端部の接着用間隙ａとがａ＜ｂの関係となるように構成し、接着剤３により接着固定する。

（ａ）は、凹溝４の形状をＶ字状とし、（ｂ）は半楕円状とし、（ｃ）は半円状とした場合である。（ｄ）は、接着面に鋸歯状の凹凸を設けた場合で、接着用間隔ａ及びｂは、凹凸の平均値とする。（ｅ）は、凹溝４の段差を急斜面（すなわち寸法ｃとｄの差を極小）とした場合である。（ｆ）は、光学部品１の光軸方向の最短レンズ間距離ｇに対し凹溝４の溝幅ｃをｃ＜ｇとした場合である。（ｇ）は、接着剤３の充填領域の光軸方向のサイズｅを、凹溝４の両斜面位置までに制限した場合（すなわちｅ＜ｃ）である。

これらの各構造例においても、接着面端部での接着剤厚み（＝ａ）が薄いので接着剥離の原因となるストレスを大幅に低減して接着剥離を防止できる。また、収納ケース２の接着面の形状は接着面の両端に向ってほぼ対称な形状であるので、温度変化による各部材の伸縮力がバランスして、光学部品１の位置が光軸方向にずれることがない。

図５は、図１の光ピックアップ装置において、光学部品１と収納ケース２の接着構造のさらに他の例を示す図である。（ａ）は、収納ケース２の上方から見た上面図、（ｂ）（ｃ）は光軸に垂直な面から見た断面図である。本実施例では、光学部品１の接着面である両側の側面１ｓに、光学部品１の高さ（厚み）方向に貫通する接着剤充填用の凹溝５を形成したものである。収納ケース２の接着面である側面２ｓは平坦とする。（ａ）のように、凹溝５は光軸方向の中央部に形成し、その形状はその段差部が傾斜面となるよう形成する。その結果、（ｂ）のように、光軸方向の中央部では収納ケース２との接着用間隙ｂを大きく与え、（ｃ）のように、光軸方向の端部では接着用間隙ａを小さく与える（ａ＜ｂ）。凹溝５の形状は、前記実施例２または実施例３に示す各構造例とすることも可能である。例えば、図５（ｄ）に示すように、溝５の長さ（収納ケースの接着面２ｓに沿う寸法）を光学部品１に形成されたレンズの曲率半径より短くしてもよい。

図６は、上記図５の接着構造において、接着剤３の形成領域（接着領域）の一例を示す図である。（ａ）は収納ケース２全体の斜視図、（ｂ）は収納ケース２を除去して光学部品１の側面の接着領域３ｓを示す斜視図である。前記図３と同様に、接着剤３は、光学部品１の側面１ｓの全面に形成するのではなく、周辺以外の領域３ｓに形成する。また領域のサイズをｅ、ｆとするとき、ｅ＞ｆとなるように形成することが望ましい。

本実施例の場合も、接着面端部での接着剤厚み（＝ａ）が薄いので接着剥離の原因となるストレスを大幅に低減して接着剥離を防止できる。また、光学部品１の接着面の形状は接着面の両端に向ってほぼ対称な形状であるので、温度変化による各部材の伸縮力がバランスして、光学部品１の位置が光軸方向にずれることがない。

図７は、図１の光ピックアップ装置において、光学部品１と収納ケース２の接着構造のさらに他の例を示す図（上面図）である。本実施例では、接着剤充填用の凹溝４，５を、収納ケース２の側面２ｓと光学部品１の側面１ｓの両方に形成した構造である。（ａ）と（ｂ）は、凹溝４，５の溝幅が等しい場合、（ｃ）は凹溝４，５の溝幅が異なる場合である。いずれの場合も、光軸方向の中央部では接着用間隙ｂを大きく与え、光軸方向の端部では接着用間隙ａを小さく与える（ａ＜ｂ）。本実施例でも前記実施例と同様の効果をもたらすが、さらに、収納ケース２と光学部品１の両方に凹溝を形成することで、所定の接着用間隙ｂを得るために必要なそれぞれの凹溝４，５の深さは半減する。

図８は、図１の光ピックアップ装置において、光学部品１と収納ケース２の接着構造のさらに他の例を示す図であり、光軸方向から見た断面図である。（ａ）は、光学部品１の挿入作業を容易にするため、収納ケース２の上下のコーナー部２ｒに角度（面取り）を設けた場合である。この場合の凹溝は図示していないが、収納ケース２と光学部品１のいずれに設けても良い。そして接着剤３は、両者の間隙にコーナー部２ｒを避けて充填される。（ｂ）は、光学部品１の側面が平坦でなく凸部１ｔを有する場合である。この場合には、凸部１ｔの大きさ以上の段差を有する凹溝４を収納ケース２側に形成することで、凸部１ｔを残したままで収納ケース２との接着が可能となる。

以上の各実施例で説明した光ピックアップ装置の構造と各部材の材料は一例に過ぎない。各実施例の構造を適宜変形し、また組合わせた構造でも本発明の対象となる。収納ケースや光学部品の材料としては、他の金属材料、ガラスなどの無機材料を用いた場合にも適用可能である。

上記の光ピックアップ装置を光ディスクドライブ装置に組み込むことで、光ディスクに対する記録再生信号の品質が向上し、環境の変化に対してより安定な性能を提供できる。

本発明に係る光ピックアップ装置の一実施例を示す分解構成図（実施例１）。 図１における光学部品１と収納ケース２の接着構造の一例を示す図（実施例２）。 図２における接着剤３の形成領域の一例を示す図。 図１における光学部品１と収納ケース２の接着構造の他の例を示す図（実施例３）。 図１における光学部品１と収納ケース２の接着構造のさらに他の例を示す図（実施例４）。 図５における接着剤３の形成領域の一例を示す図。 図１における光学部品１と収納ケース２の接着構造のさらに他の例を示す図（実施例５）。 図１における光学部品１と収納ケース２の接着構造のさらに他の例を示す図（実施例６）。

符号の説明

１…光学部品、１ｓ…光学部品の側面、２…収納ケース、２ｓ…収納ケースの側面、３…接着剤、３ｓ…接着剤の形成領域、４，５…凹溝、１０…光軸、１１…発光素子、１２…光電変換素子、１３…対物レンズ、２０…収納部、１００…光ピックアップ装置、１０１…光ディスクドライブ装置、１０２…光ディスク、ａ，ｂ…接着用間隙。

Claims (7)

1. 光記録媒体に対向して配置され、発光素子から出射した光ビームを該光記録媒体に照射し、反射光を光電変換素子にて電気信号に変換する光ピックアップ装置において、
   光ビームを上記光記録媒体に集光して照射する対物レンズと、
   上記発光素子、上記光電変換素子及び上記対物レンズの間で光ビームを伝達し、当該光ピックアップ装置の載置面と平行な面内に光軸を有する光学部品と、
   上記対物レンズと上記光学部品を収納し、該光学部品の光軸方向に平行な側面を接着剤にて接着固定する収納ケースとを備え、
   上記光学部品の接着される側面とこれに対向する上記収納ケースの接着される側面との接着用間隙に関して、光軸方向の両端部での間隙ａが光軸方向の中央部での間隙ｂよりも小さく構成して接着固定したことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１記載の光ピックアップ装置において、
   前記収納ケース又は前記光学部品の少なくとも一方の接着される側面に、光軸方向の中央部に接着剤充填用の凹溝を形成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項２記載の光ピックアップ装置において、
   前記接着剤充填用の凹溝はその段差部を傾斜面とし、前記接着用間隙が光軸方向の中央部から両端部に向ってほぼ対称に小さくなるよう構成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項２記載の光ピックアップ装置において、
   前記接着剤充填用の凹溝は、前記収納ケース又は前記光学部品の高さ方向に貫通させて形成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項２記載の光ピックアップ装置において、
   前記接着剤は、前記凹溝を覆うように充填するとともに、前記光学部品の側面の周辺以外の領域に形成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 光記録媒体に対向して配置され、発光素子から出射した光ビームを該光記録媒体に照射し、反射光を光電変換素子にて電気信号に変換する光ピックアップ装置において、
   光ビームを上記光記録媒体に集光して照射する対物レンズと、
   上記発光素子、上記光電変換素子及び上記対物レンズの間で光ビームを伝達し、当該光ピックアップ装置の載置面と平行な面内に光軸を有する光学部品と、
   上記対物レンズと上記光学部品を収納し、該光学部品の光軸方向に平行な側面を接着剤にて接着固定する収納ケースとを備え、
   上記光学部品の側面とこれに対向する上記収納ケースの側面とを接着する接着剤の厚さに関し、光軸方向の両端部での厚さａが光軸方向の中央部での厚さｂよりも小さく形成して接着固定したことを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項６記載の光ピックアップ装置において、
   前記接着剤の厚さは、光軸方向の中央部から両端部に向ってほぼ対称に小さくなるよう形成したことを特徴とする光ピックアップ装置。

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