JP2008097808A - 光ヘッド装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光チップが露出したレーザ発光素子の光軸調整等が行われる際に、発光チップ等に接触することによる発光不良等の不具合を低減する。
【解決手段】 レーザ発光素子１０のステム３０上に位置する発光部３０ａに形成された開口部３２ａを、固定ホルダ２６に形成された保護部４６により覆うことで、光ヘッド装置１の光軸調整等において、作業者が発光チップ３６や、ワイヤボンディング配線３７ａ，３８ａに誤って接触しないようにした。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光ヘッド装置およびその製造方法に関し、更に詳しくは、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等の光記録再生装置等において、光源としてレーザ発光素子を搭載した光ヘッド装置およびその製造方法に関する。

従来より、ＣＤやＤＶＤ等の光記録媒体の再生や記録を行う光記録再生装置等に用いられる光ヘッド装置が知られている。この光ヘッド装置は、光源であるレーザ発光素子から出射された光ビームを光学系を介して記録媒体上に集光させるように構成されている。

このレーザー発光素子の光軸は、上記光学系の光軸と正確に一致させる必要があるが、レーザ発光素子の寸法精度誤差、組立誤差等により、光ヘッド装置の組立時に両光軸が一致することはほとんど無い。そのため、例えば特許文献１に記載されるように、レーザ発光素子を固定するサブホルダの凸球面とメインホルダの凹球面を係合させ、レーザ発光素子の光軸を上下、左右方向に角度調整し、光学系の光軸と一致させることが可能な光軸調整機構が備えられているものが多い。

一方、レーザ発光素子は発光と共に発熱し、その熱により寿命が低下してしまう。そのため、例えば特許文献２には、断面略Ｕ字状のヒートシンク部材に、発光チップが露出された状態で載置されることにより、その放熱性を高めたものが記載されている。

特開２００５−３１１２０３号公報 特開２００５−２８５２３４号公報

しかしながら、上記引用文献１に記載の光軸調整機構において、引用文献２に記載のようなレーザ発光素子の光軸調整を行う場合、その発光チップが露出しているため、レーザ発光素子を光軸調整治具に取付固定する際や、光軸の角度調整を行っている時に、作業者が発光チップそのものや、接続端子と発光チップを接続するワイヤボンディング配線に誤って接触してしまい、発光不良や電気的接続不良が発生してしまうという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、発光チップが露出し放熱性に優れた高い寿命性能を持つレーザ発光素子の光軸を上下、左右方向に角度調整する際や、または、そのためにレーザ発光素子を光軸調整治具に取付固定する際に発光チップやその電気配線に接触することによる発光不良等の不具合を低減することができる光ヘッド装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る光ヘッド装置は、一方側に発光チップが配設された発光部が形成され、他方側に接続端子が植設されたステムを有するレーザ発光素子と、該レーザ発光素子が取り付けられる固定ホルダと、該固定ホルダが直接または間接的に搭載されるフレームとが備えられる光ヘッド装置において、前記発光部は、前記発光チップから出射される出射光の直交方向が切り欠かれ、前記発光チップが露出した開口部が形成されると共に、前記固定ホルダには、前記開口部側に配設されて、前記発光チップを保護する保護部が備えられていることを要旨とするものである。このように構成することにより、光ヘッド装置の組立工程において、作業者が発光チップやワイヤボンディング配線等に誤って接触し、レーザ発光素子の発光不良等が発生することを防止できる。

この場合、請求項２に記載のように、前記保護部は、前記固定ホルダから前記発光チップに沿って舌片状に延設されておればよい。このように構成すれば、固定ホルダをダイカスト等により一体的に成型することができ、光ヘッド装置の製造コストの低廉化に寄与する。

また、請求項３に記載のように、前記固定ホルダが固定される被固定部材には前記発光チップが内部に収納される筒部が形成され、該筒部の内壁と対向する前記保護部の対向面が前記筒部の内壁に沿わせた形状に形成されていればよい。このように構成すれば、発光チップを光軸回りに回転調整する際、筒部の内壁と保護部の対向面との干渉を抑制することができると共に、保護部の大きさを最大とすることができるため、ダイカスト等による固定ホルダの成型性が向上し、かつ保護部が不用意に折損してしまうことがない。また、被固定部材の筒部の内壁と保護部間の隙間を小さくし、保護部からの放熱効率を向上させることができる。

さらに、請求項４に記載のように、前記接続端子は、前記ステムから前記発光チップに沿って延設されて該発光チップに導電接続された延設部を有し、該延設部が前記保護部によって保護されていればよい。このような構成とすることで、発光チップと共に、発光チップと電気的に接続された接続端子の延設部を保護することもできる。

また、請求項５に記載のように、前記保護部は、前記延設部に対し前記発光チップの反対側に配設されており、前記ステム側を基端とした先端から発光チップ側に折曲げられた折曲部を有していれば好適である。このような構成とすることで、保護部により発光チップの先端側も保護されるため、レーザ発光素子の発光不良等の発生を確実に防止できる。

この場合、請求項６に記載のように、前記折曲部は、その先端が前記延設部より前記発光チップ側まで形成されていればよい。これにより、発光チップに加え、上記延設部の先端側も折曲部によって保護される。

さらに、請求項７に記載のように、前記折曲部には、前記発光チップから出射される出射光の有効径に沿ってその周囲を囲むように円弧部が形成されていることが好ましい。このような構成とすることで、発光チップより出射される出射光の光路を遮断することなく、折曲部により発光チップおよび延設部の先端側を保護することができる。

さらに、この光ヘッド装置を製造するに際しては、請求項８に記載のように、前記レーザ発光素子を前記固定ホルダに固定した後、前記接続端子側を治具に保持させ、前記レーザ発光素子の光軸調整が行われるようにするとよい。このように構成すれば、固定ホルダを治具に固定する際に、レーザ発光素子の発光チップ側を持って治具に固定するようにしても、固定ホルダに設けられた保護部がレーザ発光素子の発光チップを覆っているため、作業者が発光チップ等に接触してしまうことを防止することができる。

本発明の請求項１に係る光ヘッド装置によれば、発光チップが配設されたレーザ発光素子の発光部の一部が開口されているため発光チップは露出されているが、このレーザ発光素子が固定ホルダに取り付けられた状態においては、上記発光部の開口部は固定ホルダに設けられた保護部に覆われることとなる。そのため、光ヘッド装置の組立工程において、作業者が発光チップやワイヤボンディング配線等に誤って接触し、レーザ発光素子の発光不良等が発生することを防止し、高い信頼性を有する光ヘッド装置を提供することができる。

以下に本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。初めに本発明に係る光ヘッド装置１の光学系および制御系を模式的に示した概略構成図を図１に示す。この光ヘッド装置１は、光源であるレーザ発光素子１０から出射された光ビームがビームスプリッタ１２を透過し、コリメータレンズ１４を介して平行光とされた後、立ち上げミラー１６で反射され、対物レンズ１８で収束されて、光ディスク２０のような光記録媒体の情報記録面に焦点を結ぶように構成されている。

また、光ディスク２０の情報記録面で反射した戻り光は、対物レンズ１８を透過して、再び立ち上げミラー１６で反射され、ビームスプリッタ１２で屈折された後、光検出器２２に入射するようになっている。

一方、制御装置２４は、光検出器２２での受光量に基づき情報再生を行うとともに、焦点信号やトラッキング信号等に基づいて対物レンズ駆動部１ａを駆動制御して対物レンズの位置をサーボ制御する。さらに、光源であるレーザ発光素子１０の駆動制御も行う。

このレーザ発光素子１０は、固定ホルダ２６および被固定部材としてのプレート２８に固定されてレーザ光源ユニット２を構成し、光ヘッド装置１の光学系が収容された筐体１３のフレーム板１３ａに取り付けられている。

図２にこのレーザ発光素子１０の詳細を示す。レーザ発光素子１０は、略円盤状で銅製のステム３０の一方側に発光部３０ａが形成され、他方側に接続端子部３０ｂが形成されてなる。発光部３０ａには、銅製のヒートシンク部材３２が圧入あるいは溶接などにより固着されており、そのヒートシンク部材３２上には、サブマウント３４を介して、発光チップ３６が図中の矢印で示される光ビームの照射方向に沿って延在する形状を呈して載置されている。また、発光チップ３６が光ビームの照射と共に発熱するため、ヒートシンク部材３２は、発光チップ３６から出射される出射光の直交方向が切り欠かれた開口部３２ａを備えた断面略Ｕ字状に形成されており、発光チップ３６は、この開口部３２ａより外部に露出されている。

また、接続端子部３０ｂには、外周面が絶縁された複数の接続端子３７，３８が植設されており、発光チップ３６とワイヤボンディング配線３７ａ，３８ａにより電気的に接続されている。これらの接続端子３７，３８は、例えば、レーザの発光信号の入力端子、あるいはレーザの出力モニタ信号用の出力端子などとして機能するものである。

図３にその詳細を示した上記レーザ発光素子１０と係合される固定ホルダ２６は、その球面４０ａに、底面４１ａと垂直な側面４１ｂ，４１ｂ、および底面４１ａと平行な上面４１ｃが形成された略半球状で亜鉛製の部材であり、ダイカストにより一体成型されてなるものである。

固定ホルダ２６の中央には、レーザ発光素子１０の発光部３０ａが挿通可能な貫通穴４２が形成されると共に、底面４１ａには、上記レーザ発光素子１０のステム３０が収容可能な大きさに切り欠き部４４が形成されている。また、上面４１ｃには、舌片状の保護部４６が延設されている。

そして、図４および５に示されるように、上記レーザ発光素子１０は、発光部３０ａ側から上記固定ホルダ２６の貫通穴４２に挿通されて嫌気性接着剤で固着され、レーザ発光素子（ＬＤ）・ホルダユニット５０が形成される。このＬＤ・ホルダユニット５０においては、保護部４６が開口部３２ａを覆うように位置する。つまり、係合前には開口部３２ａより露出していた発光チップ３６、ワイヤボンディング配線３７ａ，３８ａ等が、保護部４６によりカバーされることとなる。

なお、図５に示されるように、ＬＤ・ホルダユニット５０において、発光チップ３６の発光点Ｐの位置が、発光部３０ａに形成された開口部３２ａ方向から視認できるように、保護部材４６は、発光点Ｐよりも若干低く形成されておればよい。

次いで、図６に示されるように、このＬＤ・ホルダユニット５０がプレート２８に固定され、レーザ光源ユニット２が形成される。プレート２８には、固定ホルダ２６の凸球面４０ａと一致した凹球面２８ａおよび発光部３０ａが挿通可能な筒部２８ｂが形成されており、図示しない光軸調整治具にＬＤ・ホルダユニット５０と共に支持され、ＬＤ・ホルダユニット５０の凸球面４０ａが、プレート２８の凹球面２８ａに嵌め込まれて、ＬＤ・ホルダユニット５０とプレート２８とが係合される。

この後、ＬＤ・ホルダユニット５０は、その凸球面４０ａをプレート２８の凹球面２８ａに接触させた状態で、レーザ発光素子１０の発光点を自在に摺動回転させ、図６に示すθ方向について光軸調整を行う。

この光軸調整の際には、ＬＤ・ホルダユニット５０の接続端子３７，３８側が光軸調整治具に固定されて光軸調整が行われる。つまり、作業者は、ＬＤ・ホルダユニット５０の発光部３０ａ側を持って光軸調整具に固定することとなる。

この時、ＬＤ・ホルダユニット５０は非常に小さく、発光チップ３６が露出しているため、従来であれば、ＬＤ・ホルダユニット５０を光軸調整治具にセットする際や、プレート２８とＬＤ・ホルダユニット５０を摺動回転させて光軸調整を行う際に、作業者が発光チップ３６やワイヤボンディング配線３７ａ，３８ａ等に接触してしまうおそれがあった。

しかし、本実施形態では、発光チップ３６やワイヤボンディング配線３７ａ，３８ａは、ヒートシンク部材３２および保護部４６に環囲されているため、作業者が発光チップ３６およびワイヤボンディング配線３７ａ，３８ａに接触し、これらを損傷させてしまうおそれがなく、発光チップ３６の発光不良等を防止することができる。

この光軸調整後、ＬＤ・ホルダユニット５０とプレート２８は、嫌気性接着剤により固着されて、レーザ光源ユニット２として筐体１３のフレーム板１３ａに、図１に示すＸ軸およびＹ軸方向に調節されて取り付けられることとなる。

次に、上記レーザ光源ユニット２をプレート２８側から見た平面図を図７に示す。図から分かるように固定ホルダ２６の保護部４６は、プレート２８の筒部２８ｂと対向する面４６ａ，４６ｂが、筒部２８ｂの内周形状に沿って形成されている。

このように構成することにより、保護部４６の大きさを、プレート２８に対してＬＤ・ホルダユニット５０を傾け、レーザ発光素子１０の光軸調整を行う際に、筒部２８ｂの内壁と保護部４６とが干渉しない略最大とすることができるため、固定ホルダ２６のダイカスト成型工程における湯廻り性の向上につながると共に、保護部４６の剛性が向上し、不用意に保護部４６が折損してしまうことがない。また、プレート２８の筒部２８ｂの内壁と保護部４６との隙間を小さくすることができるため、レーザ発光素子の発熱に対する保護部からの放熱効率の向上につながる。

なお、この保護部４６の形状については、種々の変更例が考えられる。例えば、図８に示すように、保護部４６を発光チップ３６の近傍まで延設させると、発光チップ３６から保護部４６への伝播熱量が大きくなり、保護部４６および固定ホルダ２６から効率よく放熱することができる。

また、図９に示すように、保護部４６を複数に分割して形成させ、保護部４６の表面積を大きくし、発光チップ３６の放熱効率を向上させてもよい。

さらに、第三の実施例として、保護部４６を図１０に示すような形状に形成した固定ホルダ２６１が考えられる。この固定ホルダ２６１をレーザ発光素子１０に取り付けることによって構成したＬＤ・ホルダユニット５０１の外観斜視図を図１１に、ＬＤ・ホルダユニット５０１をプレート２８に固定したレーザ光源ユニット２ａの平面図を図１２に示す。なお、本実施例の説明において、接続端子３７，３８の発光チップ３６側に沿って延設された部分（ステム３０から発光チップ３６側に突出している部分）を延設部３７１，３８１という。

図１０および図１１から分かるように、この保護部４６は、本体部４６１と、本体部４６１の先端（ステム３０側を基端とする）から発光チップ３６側に屈曲形成された折曲部４６２とからなる。

本体部４６１は、開口部３２ａから露出した発光チップ３６および延設部３７１，３８１の側面部（長手方向）を覆うように位置する部分である。一方、図１２に示されるように、折曲部４６２は、発光チップ３６および延設部３７１，３８１の先端部分を覆うように形成された部分である。

このように、本実施例によれば、保護部４６により、発光チップ３６および延設部３７１，３８１の側面部のみならず、発光チップ３６および延設部３７１，３８１の先端部分を保護することができる。

さらに、図１２から分かるように、折曲部４６２の先端部分には、所定の大きさの円弧状に切り欠かれた円弧部４６２ａが形成されている。この円弧部４６２ａの大きさは、発光チップ３６から出射される出射光の有効径に基づき決定される。つまり、出射光の光路を遮断しないような形状、すなわち出射光の周囲を囲むような円弧形状に形成されている。折曲部４６２をこのような形状とすることにより、出射光の光路を阻害することなく、発光チップ３６および延設部３７１，３８１の先端部を保護することができる。

このように、本発明の一実施形態に係る光ヘッド装置１によれば、レーザ発光素子１０のステム３０の一方側に形成された発光部では、発光チップ３６が配設された発光部３０ａの一部に開口部３２ａが形成され、発光チップはこの開口部３２ａより露出されているが、レーザ発光素子１０が固定ホルダ２６に取り付けられた際には、開口部３２ａは固定ホルダ２６に設けられた保護部４６に覆われることとなる。そのため、光ヘッド装置１の組立工程等において、作業者が発光チップ３６やワイヤボンディング配線３７ａ，３８ａに誤って接触し、レーザ発光素子１０の発光不良等が発生することを防止することができる。

また、保護部４６は、固定ホルダ２６から発光チップ３６に沿って舌片状に延設されているため、固定ホルダをダイカスト等により一体的に成型することができる。

さらに、保護部４６は、プレート２８の筒部２８ｂと対向する面４６ａ，４６ｂが、筒部２８ｂの内周形状に沿って形成されており、保護部４６の大きさを、レーザ発光素子１０の光軸調整を行う際にプレート２８の筒部の内壁と保護部４６が干渉することがない略最大とすることができるため、固定ホルダ２６の成型性、保護部４６の剛性が向上する。また、プレート２８の筒部２８ｂの内壁と保護部４６間の隙間を小さくし、保護部からの放熱効率を向上させることができる。

また、レーザ発光素子１０を固定ホルダ２６に固定した後、接続端子３７，３８側を治具に保持させ、レーザ発光素子１０の光軸調整が行われるようにすれば、レーザ発光素子１０を治具へ固定する際の、発光チップ３６への接触、ワイヤボンディング配線３７ａ，３８ａの断線等の不良発生を回避することができる。

さらに、固定ホルダ２６１の場合、保護部４６は、本体部４６１の先端から発光チップ３６側に屈曲して形成された折曲部４６２を有しているため、この折曲部４６２により発光チップ３６および延設部３７１，３８１の先端側も保護することができ、レーザ発光素子の発光不良等の発生を確実に防止できる。

加えて、折曲部４６２には、発光チップ３６から出射される出射光の有効径に沿ってその周囲を囲むように円弧部４６２ａが形成されているため、発光チップ３６より出射される出射光の光路を遮断することなく、折曲部４６２により発光チップ３６および延設部３７１，３８１の先端側を保護することができる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば、本実施形態に係る光ヘッド装置１に使用される固定ホルダ２６は、亜鉛ダイカストにより一体成型されることを説明したが、アルミダイカストや、マグネシウムダイカストにより成型してもよい。

また、上記実施形態では、固定ホルダ２６の凸球面４０ａとプレート２８の凹球面２８ａを摺動させて光軸調整されることを説明したが、これに限られるものではない。例えば、凹球面２８ａを光ヘッド装置の筐体１３に形成し、ＬＤ・ホルダユニット５０を直接筐体１３に係合させて光軸調整を行ってもよい。また、固定ホルダとプレートの係合角度をバネの付勢力を利用して調節する等、他の光軸調整方法を利用した光ヘッド装置にも本願の技術的思想は適用可能である。

本発明に係る光ヘッド装置の光学系および制御系を模式的に示した概略構成図である。 本発明に係る光ヘッド装置のレーザ発光素子の外観斜視図である。 本発明に係る光ヘッド装置の固定ホルダの外観斜視図である。 図２に示したレーザ発光素子を図３に示した固定ホルダに固定したＬＤ・ホルダユニットの外観斜視図である。 図４に示したＬＤ・ホルダユニットの側面図である。 図４および５に示したＬＤ・ホルダユニットをプレートに固定したレーザ光源ユニット２の外観斜視図である。 図６に示したレーザ光源ユニット２をプレート側から見た平面図である。 保護部の形状を変化させた第一の変形例を説明するための平面図である。 保護部の形状を変化させた第二の変形例を説明するための平面図である。 保護部の形状を変化させた第三の変形例に係る固定ホルダの外観斜視図である。 図２に示したレーザ発光素子を図１０に示した固定ホルダに固定したＬＤ・ホルダユニットの外観斜視図である。 図１１に示したＬＤ・ホルダユニットをプレートに固定したレーザ光源ユニットをプレート側から見た平面図である。

符号の説明

１ 光ヘッド装置
１０ レーザ発光素子
１３ａ フレーム板
２６，２６１ 固定ホルダ
２８ プレート（被固定部材）
２８ｂ 筒部
３０ ステム
３０ａ 発光部
３２ａ 開口部
３６ 発光チップ
３７，３８ 接続端子
３７１，３８１ 延設部
４６ 保護部
４６２ 折曲部
４６２ａ 円弧部

Claims (8)

1. 一方側に発光チップが配設された発光部が形成され、他方側に接続端子が植設されたステムを有するレーザ発光素子と、該レーザ発光素子が取り付けられる固定ホルダと、該固定ホルダが直接または間接的に搭載されるフレームとが備えられる光ヘッド装置において、
   前記発光部は、前記発光チップから出射される出射光の直交方向が切り欠かれ、前記発光チップが露出した開口部が形成されると共に、前記固定ホルダには、前記開口部側に配設されて、前記発光チップを保護する保護部が備えられていることを特徴とする光ヘッド装置。
2. 前記保護部は、前記固定ホルダから前記発光チップに沿って舌片状に延設されていることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
3. 前記固定ホルダが固定される被固定部材には前記発光チップが内部に収納される筒部が形成され、該筒部の内壁と対向する前記保護部の対向面が前記筒部の内壁に沿わせた形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光ヘッド装置。
4. 前記接続端子は、前記ステムから前記発光チップに沿って延設されて該発光チップに導電接続された延設部を有し、該延設部が前記保護部によって保護されていること特徴とする請求項１または２に記載の光ヘッド装置。
5. 前記保護部は、前記延設部に対し前記発光チップの反対側に配設されており、前記ステム側を基端とした先端から発光チップ側に折曲げられた折曲部を有していることを特徴とする請求項４に記載の光ヘッド装置
6. 前記折曲部は、その先端が前記延設部より前記発光チップ側まで形成されていることを特徴とする請求項５に記載の光ヘッド装置。
7. 前記折曲部には、前記発光チップから出射される出射光の有効径に沿ってその周囲を囲むように円弧部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光ヘッド装置。
8. 請求項１〜７に記載の光ヘッド装置の製造方法であって、前記レーザ発光素子を前記固定ホルダに固定した後、前記接続端子側を治具に保持させ、前記レーザ発光素子の光軸調整を行うようにしたこと特徴とする光ヘッド装置の製造方法。

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