JP2018152150A - 光ピックアップ - Google Patents

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Abstract

【課題】光源である半導体レーザを半導体レーザホルダを介して光学台に固定する方法では、光ピックアップの長期的な使用用途での信頼性に課題があった。
【解決手段】1または複数の光学素子が載置される光学台と、光学素子へ入射する光を供給する光源と、光源と光学台との間に配置され光学台に入射する光の特性を調整するアオリスペーサとを備え、アオリスペーサにより光学台へ入射される光の特性が調整された状態で、光学台と光源とが直接固定される、光ピックアップ。
【選択図】図1

Description

本発明は、光ディスクへの記録や消去、再生を行う光ピックアップに関する。
光ピックアップを製造する際に、光軸が設計通りになるように半導体レーザを光ピックアップの光学台に設置することは重要な課題である。この課題を解決するため、特許文献1では、半導体レーザの発光点を中心とする球面、又は円弧面を形成したLDホルダに半導体レーザを固定し、さらに光学台、又は光軸調整用ホルダに相互に同じように形成した球面、又は円弧面に前記LDホルダを嵌めこんで半導体レーザの回動調整、及びX−Y調整して光パワー分布調整、及び光軸傾き調整を行っていた。
特開2000−155952号公報
近年、市場のデジタルデータの爆発的な増加に伴いハードディスクや半導体メモリー等の記憶装置の大容量化が進むと共に、一定期間以上データを保管しておくことが要求されるようになり、従来は主に音楽や映像等を記録していた光ディスクをその長期保存性、ビット単価の低さ、及び保守容易性から長期保管データの記録装置として見直す動きが出てきた。
そのためには従来以上に光ディスクの高密度化と同時に、光ディスクに記録/再生する光ピックアップの小型高精度化と長期信頼性の確保が前提条件である。従来以上に高密度に記録/再生するには光ディスク記録面上の光スポットを小さくすると共に、偏りのない光パワー分布(以下、FFPと表記)にする必要があり、半導体レーザの発光光軸とFFPのピーク点を一致させ、さらにその光軸を光ディスクに対し垂直に照射する必要がある。
図9は従来例の光ピックアップの構成図である。従来の光ディスク装置700で用いられる光ピックアップ701では、半導体レーザ103が半導体レーザホルダ711に固定されていた。半導体レーザホルダ711には図10に示すように、円弧状凸面801が設けられている。円弧状凸面801は、半導体レーザホルダ711が挿入される光学台702との接触する角度を調整する。これにより、半導体レーザホルダ711が回動調整、またはX−Y調整される。その結果、光ピックアップ701としてのFFP調整や、光軸調整が行われた。しかし、この方法では半導体レーザ103は半導体レーザホルダ711を介して光学台702に接着固定されるため長期信頼性試験でずれやすく、小型化と長期信頼性の確保に課題があった。
上記の課題に対して以下のような対策がとられていた。光軸やFFPばらつきの少ない半導体レーザ103を選別使用し、それを直接光学台902に固定する(図11)。その組み立てられた光ピックアップ901を検査選別して満足できるものを使用するというものである。しかし、この方法では選別の対象外となる半導体レーザ103や、光ピックアップ901が無駄になるという課題があった。
上記の課題を踏まえ、本開示ではより小型高精度で長期信頼性のある光ピックアップを提供することを目的としている。
本出願で開示する光ピックアップは、1または複数の光学素子が載置される光学台と、光学素子へ入射する光を供給する光源と、光源と光学台との間に配置され光学台に入射する光の特性を調整するアオリスペーサと、を備え、アオリスペーサにより光学台へ入射される光の特性が調整された状態で光学台と光源とが直接固定されることを特徴とする。
これにより、従来と比較すると光学台に対する光源の光軸等を調整可能にするとともに、調整後の光源を直接光学台に接着等固定するので、この固定部分の信頼性をより向上させることができる。
本開示における光ピックアップは、より高精度で長期信頼性のある光ピックアップを提供することを可能とする。
半導体レーザを回動させるための円弧面を略円筒形状を有するアオリスペーサの両端に二軸方向に形成する。さらにアオリスペーサと半導体レーザを挿入する光学台に設ける段付穴の穴径を一定以上の隙間を設けて形成する。略円筒状アオリスペーサの内径を半導体レーザのキャップ外径と一定以上の隙間を設けて形成する。これらにより、半導体レーザの光軸傾き、及びFFPを二軸方向で調整することができる。
半導体レーザの取付け基準面であるステムと当たるアオリスペーサ端面(光源側対向面)に形成する円弧状凸部の円弧面の中心を半導体レーザの発光点と実質的に一致させることにより、半導体レーザの回動による発光点のズレを最小に抑えることができ、回動によるFFP調整と移動による光軸調整を干渉なく行うことができる。
上記光源側対向面と反対の端面(光学台側対向面)に形成する円弧状凸部の円弧面を半導体レーザの発光点を含む発光面と接するように形成する。光学台に設けた段付穴の底面と発光面を一致させる。円弧面の半径を可能な限り大きくする。これらにより、半導体レーザの回動による発光点のズレを最小に抑えることができ、回動によるFFP調整と移動調整による光軸調整を干渉なく行うことができる。
略円筒状アオリスペーサの両端に設けられる対向面にそれぞれ形成される円弧状凸部の円弧面の方向は、例えば光源側対向面を半導体レーザ光の縦モード方向(θ⊥)とし、光学台側対向面の円弧面を半導体レーザ光の横モード方向(θ‖)とすることにより、二軸方向の回動によるFFPの干渉を最小に抑えることができ作業性が大幅に改善できる。なお円弧面の方向は上記条件に限定されるものではなく、例えば半導体レーザのステムに接する側を光ピックアップの主軸−副軸方向とし、反対側を光ピックアップの内周−外周側にしても何ら問題はない。
半導体レーザのFFP、及び光軸調整後に半導体レーザを他の光学部品、機構部品等を固定した光学ベースに直接固定できるため、温度、湿度、外力、衝撃等による光学台の変形、変質等が分散され個々の部品への影響を最小にすることができ、信頼性に優れた光ピックアップとすることができる。
実施形態1の光ピックアップ外観斜視図 半導体レーザとアオリスペーサを光学台へ組み付けた場合の透過構成図 アオリスペーサの半導体レーザ側接触面を示す図 アオリスペーサと半導体レーザステムとの接触部分の拡大図 アオリスペーサの光学台側接触面を示す図 アオリスペーサと光学台との接触部分の拡大図 他の実施形態のアオリスペーサの組立実施例を示す透過斜視図 他のアオリスペーサの外観斜視図 従来例の光ピックアップの構成図 従来例の半導体レーザホルダの構成図 従来例の光ピックアップの構成図
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者(ら)は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
(実施の形態1)
図1は実施形態1の光ピックアップ外観斜視図である。図1において、半導体レーザ103からの出射光は偏光ビームスプリッタ104によって進行方向が曲げられた後、コリメータレンズ105によって平行光となる。平行光は、レーザミラー106で光ディスク120方向に垂直に曲げられ、1/4波長板107を通過する。1/4波長板107を通過した光は直線偏光から円偏光となり対物レンズ108により集光され、光ディスク120の記録面に微小な光スポットとして照射される。これにより、光ディスク120への情報の記録や消去、再生が可能となる。
光ディスク120へ照射された光はその記録面で反射する。光ディスク120からの反射光は半導体レーザ103から光ディスク120までの入射光の光路とは反対方向に進み、1/4波長板107を再度通過することで入射光の偏光方向とは垂直な方向の直線偏光となる。この特性により反射光は、偏光ビームスプリッタ104を透過する際に入射光の光路から分離されて、検出レンズ109によって集光され受光素子110に導かれる。この受光素子110で、例えば非点収差法によるフォーカスエラー信号FEの検出や、プッシュプル法によるトラックエラー信号TEの検出、光ディスク120から読み出されるデータとなる情報信号RFの検出等が行われる。
なお、以降の実施の形態をわかりやすく説明するため、半導体レーザ103が発光した光を出射する方向をZ方向、Z方向と垂直であって光ディスクの記録面と実質的に平行な方向をX方向、X方向およびZ方向の両者に終直な方向をY方向と称して説明する。なお、それぞれの逆方向についてはZマイナス方向、Xマイナス方向、Yマイナス方向と称して説明する。
図2は半導体レーザとアオリスペーサを光学台へ組み付けた場合の透過構成図である。半導体レーザ103は、キー突起301のある側からアオリスペーサ111に挿入される。半導体レーザ103のキャップ203は、半導体レーザ103の中空部分を通過して、アオリスペーサ111の光学台側へ突出する。半導体レーザ103のステム202がアオリスペーサ111の接触面と接触することで、半導体レーザ103のキャップ203の突出量が決まる。
アオリスペーサ111に組みつけられた半導体レーザ103は、光学台102に挿入される。光学台102には半導体レーザ103が組みつけられたアオリスペーサ111が挿入される段付穴205がある。この段付穴205の受け面にアオリスペーサ111の光学台側接触面が接触する。これにより、半導体レーザ103を有するアオリスペーサ111は光学台102に組みつけられる。
発光点201は、半導体レーザ103が発光する際の論理的な発光位置を示すものである。また、発光面204は、半導体レーザが発光して光を出射しする際に、一様に光が出射される論理的な面である。
図3はアオリスペーサの半導体レーザ側接触面を示す図である。アオリスペーサ111は半導体レーザ103と接触する側に、半導体レーザ側対向面302と、キー突起301と、半導体レーザ側円弧状凸部303と、を備える。アオリスペーサ111はその形状が略円筒形の形状を有している。
半導体レーザ側対向面302は、アオリスペーサ111の略円筒形状の円筒部分を形成する2つの側面の内の一方の面である。半導体レーザ側対向面302は、半導体レーザ103のステム202と対向する略平面形状である。
キー突起301は、アオリスペーサ111と半導体レーザ103とがZ軸の周りに相対的に回転位置ズレが発生するのを抑制するものである。キー突起301は、半導体レーザ103のステム202外周のキー溝と嵌合し、また光学台102に形成したキー溝とも勘合するようにアオリスペーサ111の外周側に形成する。
半導体レーザ側円弧状凸部303は、半導体レーザ側対向面302において、当該対抗面の一部が隆起した形状を有する部分である。この半導体レーザ側円弧状凸部303の円弧面の中心を発光点201と実質的に一致させることが好ましい。
図4はアオリスペーサと半導体レーザステムとの接触部分の拡大図である。アオリスペーサ111と半導体レーザ103とが接触するのは、図4に示すようにキー突起301と半導体レーザ側円弧状凸部303の部分である。半導体レーザ側対向面302は、半導体レーザ103のステム202のZ側の面と対向はするものの、当該対向面のすべての部分が接触することはない。
半導体レーザ103は、アオリスペーサ111の半導体レーザ側円弧状凸部303の中心である発光点201を中心としてY−Z平面上において所定範囲内でアオリスペーサ111に対する角度を調整することができる。また、半導体レーザ103は半導体レーザ側円弧状凸部303と当接することにより、これ以上アオリスペーサ111の光学台側(Z軸方向側)へ突出することが抑制される。
図5はアオリスペーサの光学台側接触面を示す図である。アオリスペーサ111は光学台側対向面304と、光学台側円弧状凸部305と、を備える。
光学台側対向面304は、光学台102に設けられた段付穴205の受け面に対向する。
光学台側円弧状凸部305は、光学台側対向面304上に設けられている隆起形状している部分である。光学台側円弧状凸部305が対向面上で隆起している点は、半導体レーザ側円弧状凸部303と同じである。しかし光学台側円弧状凸部305は、その隆起している範囲が半導体レーザ側円弧状凸部303と比較すると広い範囲で設定されている。
図6はアオリスペーサと光学台との接触部分の拡大図である。光学台側円弧状凸部305は半導体レーザ側円弧状凸部303と比較すると緩やかな隆起形状となっている。具体的には、光学台側対向面304全体における光学台側円弧状凸部305部分の範囲が、半導体レーザ側対向面302に対する半導体レーザ側円弧状凸部303部分の範囲よりも大きくなっている。これにより、光学台側円弧状凸部305と半導体レーザ側円弧状凸部303との隆起の大きさ(Z軸正、または負方向の凸量)が同じでもその凸量の緩急には差がある。
なお、本実施の形態ではこの緩急の大きさを特定の値に制限するものではないが、例えば、これらの値は、光源に用いる半導体レーザ103が出力する光の波長等の特性や、アオリスペーサ111に装着された半導体レーザ103が出射する光の論理的な発光点や発光面をどの位置に設定するかによって異なる。
また、アオリスペーサ111の略円筒形状において、切断面が円となるように切断する面(以下、切断面)を考える。図2の例では、X−Y平面がこの切断面に平行な面となる。この切断面に半導体レーザ側対向面302および光学台側対向面304を投影する。そうすると切断面上に2つの対向面に設けられる半導体レーザ側円弧状凸部303と光学台側円弧状凸部305とが投影される。この切断面の中心は、アオリスペーサ111が有する円筒形状の中心と同一とする。この中心点からみると、半導体レーザ側円弧状凸部303と光学台側円弧状凸部305との投影位置の位相の違いは、アオリスペーサ111上での相互の位相の位置関係を示しているといえる。
本実施の形態において、半導体レーザ側円弧状凸部303と光学台側円弧状凸部305との位相についての位置関係は特定の組み合わせに限定するものではない。しかし、半導体レーザ側円弧状凸部303と光学台側円弧状凸部305とが、略直行する位置関係に配置することが好ましい。
こうすることで、アオリスペーサ111は、光学台側円弧状凸部305に倣って
光学台102に対してX−Z平面状において所定範囲内で光学台102に対する角度を調整することができる。また、光学台側円弧状凸部305と段付穴205の受け面とが当接することでアオリスペーサ111がこれ以上Z軸正方向へ侵入するのが抑制される。
この半導体レーザ側円弧状凸部303と光学台側円弧状凸部305とにより、半導体レーザ103は、アオリスペーサ111を介することで光学台102に対してX軸、Y軸に対してθx、θy方向に回動調整可能となる。つまり、光学台102に対してアオリスペーサ111をX−Z平面上で回転させる、および、アオリスペーサ111に対して半導体レーザ103をY−Z平面上で回転させる、ことで光学台102に対する半導体レーザ103のθx、θyの回動調整を実現している。
また、光学台102の取付け穴とアオリスペーサ111の外径、及び半導体レーザ103のステム202外径との間、及びアオリスペーサ111の内径と半導体レーザ103のキャップ203外径との間に一定以上の隙間が設けられている。この隙間を設けることにより、光学台102またはアオリスペーサ111に対して半導体レーザ103をX軸、Y軸方向に移動調整が可能となり、半導体レーザのFFP調整、及び光軸調整をすることができる。
なお、上記で説明した、半導体レーザ側円弧状凸部303と光学台側円弧状凸部305との両者の突出量を好適に設定することで、序幸のθx、θyの角度調整やX軸、Y軸方向の移動調整を図2で示した論理的な発光点201や発光面204を基準として捉えることができる。そのため、半導体レーザ側円弧状凸部303や光学台側円弧状凸部305やの突出量はこれらの論理的な設定位置に応じて決定するものであってもよい。
半導体レーザ103を光学台102に組付ける際に、アオリスペーサ111を介して半導体レーザ103の光学的な調整を実施する。この調整が完了した後、光学台102に半導体レーザ103を接着剤等で固定する。これにより、半導体レーザ103と光学台102とは直接接合されることとなる。
従来の技術では、光学台702にまず半導体レーザホルダ711が固定され、半導体レーザホルダ711に半導体レーザ103が固定されていた。そのため、光学台702と半導体レーザ103とは2つの接着部等を介して固定されていることとなる。そのため、接合箇所が1箇所の場合と比較すると信頼性等が低下してしまう。
本実施の形態で開示した技術であれば、アオリスペーサ111を介して半導体レーザ103と光学台102との光学的な調整はおこなうものの、調整後は半導体レーザ103と光学台102とが直接が接合される。そのため、従来と比較するとより信頼性や耐久性等の品質を向上させることができる。
なお、上記の説明では、光学台側円弧状凸部305を半導体レーザ側円弧状凸部303よりも緩やかな隆起形状とする場合を例として説明した。しかし、本出願に記載の内容はこれに限定されるものではない。半導体レーザ側円弧状凸部303の隆起形状が、光学台側円弧状凸部305の隆起形状よりも緩やかなものであってもよい。
また、光学台側と半導体レーザ側の隆起形状は異なる形状とすることが好ましい。一方の隆起形状をより緩やかにし他方をより急峻にすることで、半導体レーザ103の回動や光軸方向の調整を、急峻な方の隆起形状で大きく調整し、緩やかな方の隆起形状で微調整をすることができるからである。
また、上記の説明では、半導体レーザ側接触面、光学台側接触面それぞれに2つの隆起形状を設ける場合を例として説明したが、本出願に記載の発明はこれに限定されるものではない。それぞれの面に3つ以上隆起形状を設けてもよいし、また、それぞれの面に1つの隆起形状をもうけるものであってもよい。また、それぞれの面の隆起形状の数が異なるものであってもよい。
また、本実施の形態の説明では、アオリスペーサ111は略円筒形状であることを前提に説明した。しかし、本出願で説明する内容は完全な円筒形状に限定するものではない。例えば、アオリスペーサ111は、円筒形状をベースとして半導体レーザ側の開口部の大きさと、光学台側の開口部の大きさは等しくなくてもよいというものである。この場合でも、上記の実施の形態で説明した原理を利用することが可能である。
また、本実施の形態の説明では、「半導体レーザ側円弧状凸部」および「光学台側円弧状凸部」ともにその凸形状が円弧形状である場合を例として説明したが、本出願で説明する発明はこれに限定されるものではない。他の基本形状、例えば三角形等をベースとしてその頂点部分に丸める等の形状を備えたものであってもよい。つまり凸形状が滑らかな外径形状であればいずれのものであってもよい。この場合には、上記の実施の形態で説明した「半導体レーザ側円弧状凸部」や「光学台側円弧状凸部」は、「半導体レーザ側凸部」、「光学台側凸部」とするものであってもよい。
また、本実施の形態の説明では、半導体レーザを光源に使用する場合を例として説明したが、本出願の内容はこれに限定するものではない。光ピックアップの光源として実用的に利用できるものであれば、他のデバイスを光源として使用するものであってもよい。そのため、本実施の形態の説明で用いた「半導体レーザ側対向面」「半導体レーザ側円弧状凸部」等の呼称は、「光源側対向面」「光源側円弧状凸部」とするものであってもよい。
図7は他の実施形態のアオリスペーサの組立実施例を示す透過斜視図である。図8は他のアオリスペーサの外観斜視図である。このアオリスペーサ501がアオリスペーサ111と異なるのは、キー突起301に代えてアオリスペーサ501がZ軸方向を中心として回転することを規制する回転規制ボス502を備得ている点である。その他の点は、上記の実施の形態と同じである。
本出願で開示する光ピックアップは、光源と、光源が出力する光の方向特性を調整するアオリスペーサとを備える。光源はアオリスペーサにより光軸や位置等を調整される。調整された状態で光源が直接、光ピックアップの光学台に固定される。アオリスペーサは、その略円筒状の形状を有する。この円筒の中空部分に光源の一部が挿入される。また、円筒形状の一方の側面である光源側対向面に設けられた光源側凸部が、光源が必要以上に光学台側へ挿入されないよう抑止するとともに、光源の光軸が第1の軸(X軸)に所定角度の範囲で回動調整可能とする。また、円筒形状の他方の側面である光学台側対向面に設けられた光学台側凸部が、光源が据え付けられたアオリスペーサが必要以上に挿入されないように抑止するとともに、光源の光軸が第1の軸に直交する第2の軸(Y軸)に所定角度の範囲で回動調整可能とする。さらに、光源とアオリスペーサ、および光源が据え付けられたアオリスペーサと光学台との間には所定の隙間を設けているので第1軸と第2軸とで構成される平面に平行な方向の調整も可能となる。これらの調整が施された後、半導体レーザと光学台とを直接固定する。
本出願の発明により、光源はアオリスペーサを介することで一つまたは複数の光学素子が備えられている光学台に対して光学台に入射する光特性の調整を行うことができる。この調整は、光学台に対する所定の回動調整や平行調整を可能とするものである。これらの調整を通して光ピックへ入射される光の強度分布等を所望のものとすることができる。さらに、調整された光源と光学台を直接固定することで、従来と比較してより信頼性の高い光ピックアップを製造等することが可能となる。
(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、本実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。
本出願で開示した光ピックアップは、光ディスク等の光情報記録媒体へ情報を記録するための光ピックアップ等で利用することができる。
100 ディスク装置
101 光ピックアップ
102 光学台
103 半導体レーザ
104 偏光ビームスプリッタ
105 コリメータレンズ
106 レーザミラー
107 1/4波長板
108 対物レンズ
109 検出レンズ
110 受光素子
111 アオリスペーサ
120 光ディスク
201 発光点
202 ステム
203 キャップ
204 発光面
205 段付穴
301 キー突起
302 半導体レーザ側対向面
303 半導体レーザ側円弧状凸部
304 光学台側対向面
305 光学台側円弧状凸部
501 アオリスペーサ
502 回転規制ボス
700 光ディスク装置
701 光ピックアップ
702 光学台
711 半導体レーザホルダ
801 円弧状凸面
900 光ディスク装置
901 光ピックアップ
902 光学台

Claims (5)

  1. 1または複数の光学素子が載置される光学台と、
    前記光学素子へ入射する光を供給する光源と、
    前記光源と光学台との間に配置され、前記光学台に入射する光の特性を調整するアオリスペーサと、を備え
    前記アオリスペーサにより前記光学台へ入射される光の特性が調整された状態で、前記光学台と前記光源とが直接固定される、
    光ピックアップ。
  2. 前記アオリスペーサは、略円筒形状を有し、
    前記アオリスペーサの前記円筒形状の中空部分に前記光源の一部が挿入され、
    前記略円筒形状を構成する2つの側面の一方の面であって、前記光源と対向する光源側対向面と、
    前記略円筒形状を構成する2つの側面の他方の面であって、前記光学台と対向する光学台側対向面と、
    前記光源側対向面の一部が前記光源側に隆起している光源側凸部と、
    前記光学台側対向面の一部が前記光学台側に隆起している光学台側凸部と、
    を備える請求項1に記載の光ピックアップ。
  3. 前記アオリスペーサの略円筒形状の円筒断面に実質的に平行な面に前記光源側対向面と前記光学台側対向面とを投影した場合に、投影された前記光源側凸部と前記光学台側凸部との位相の位置関係が異なる、
    請求項2に記載の光ピックアップ。
  4. 前記投影された前記光源側凸部と前記光学台側凸部との位相の位置が、実質的に直交した位置関係である、
    請求項3に記載の光ピックアップ。
  5. 前記アオリスペーサの円筒形状は、前記光源側対向面の開口部の大きさと前記光学台側対向面の開口部の大きさとが異なるものである、
    請求項2に記載の光ピックアップ。
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