JP3536473B2 - 光ピックアップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光素子、光ディスク等
への情報の記録又は再生を行う光ピックアップ及び相変
化型光ディスク用の光ピックアップに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】以下従来の光ピックアップについて図を
用いて説明する。図１３は従来の光ピックアップユニッ
トのパッケージングを示した断面図である。図１３にお
いて５０１は半導体レーザ等からなる光源、５０２はサ
ブマウント、５０３はブロックで、サブマウント５０２
及びブロック５０３は光源５０１を保持するとともに光
源５０１で発生する過大な熱を外部に放出する働きを持
つ（以下これら３つの部材の集合をＬＤブロックと称す
る）。５０４は放熱板で、放熱板５０４はＬＤブロック
等を載置するとともにＬＤブロックからの熱を外部に逃
がすものである。５０５は光ガイド部材で、光ガイド部
材５０５は光源５０１から照射された光の入射方向に対
して傾斜した複数の傾斜面を有し、その複数の傾斜面が
それぞれ略平行に配置されており、その複数の傾斜面に
各種の光学素子を形成したものである。５１３は受光素
子で、受光素子５１３は光ガイド部材５０５を透過して
入射してきた光信号を電気信号に変換する。５１４はパ
ッケージで、パッケージ５１４は前述の各部材を収納す
るとともに、その上面に開口部を有する。このパッケー
ジ５１４の開口部を外側からカバー部材５１６で覆っ
て、光ピックアップの内部を封止する。カバー部材５１
６は通常ガラスなどの光透過性を有する材料から形成さ
れている。このカバー部材５１６で光ピックアップの内
部を封止する際には、光ピックアップ内部の結露を防止
したり、光源や受光素子の酸化，劣化等を防止すること
から、その内部に窒素ガスや不活性ガス又は乾燥空気等
を正圧若しくは負圧で充填させた雰囲気中で作業を行
う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成では、カバー部材５１６は常にパッケージ５１
４の上縁部に接合されるだけであるので、パッケージ内
部に正圧でガスを封入した際には、ガスの圧力により発
生する応力が、パッケージ５１４とカバー部材５１６と
の接合部分に集中し、最悪の場合にはガスの圧力によ
り、パッケージ５１４とカバー部材５１６との接合面が
解離してしまう恐れがあった。

【０００４】本発明は前記従来の課題を解決するもの
で、光ピックアップに内部を正圧にしても負圧にしても
カバー部材と収納部材の密着性が低下することのない信
頼性の高い光ピックアップ及び相変化型光ディスク用の
光ピックアップを提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、光ピックアップの内部の圧力を正圧にしたときには
カバー部材を収納部材の内側に接合し、光ピックアップ
の内部の圧力を負圧にしたときにはカバー部材を収納部
材の外側に接合するという構成を有している。

【０００６】

【作用】この構成により、光ピックアップに内部を正圧
にしても負圧にしてもカバー部材がはがれる可能性をほ
とんどなくすことができる。

【０００７】

【実施例】以下本発明の一実施例の第一の光ピックアッ
プのパッケージングについて図を参照しながら説明す
る。

【０００８】図１及び図２はともに本発明の一実施例に
おける光ピックアップのパッケージングの構成を示す断
面図である。

【０００９】１は光源で、光源１としては半導体レー
ザ，Ｈｅ−Ｎｅ等のガスレーザ等の各種レーザが考えら
れる。ここではこれらの中で最も小型で装置全体を小型
化でき、しかも単価の安く数ｍＷ〜数十ｍＷ程度の出力
を有する半導体レーザを用いる事が好ましい。半導体レ
ーザの材質としてはＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ，Ｉ
ｎＧａＡｌＰ，ＺｎＳｅ，ＧａＮ等が考えられ、ここで
は最も一般的に用いられており、安価なＡｌＧａＡｓを
用いた。さらに高密度記録を行う場合には記録媒体上で
のスポット径をより小さくすることができ、ＡｌＧａＡ
ｓよりもさらに波長の短いＩｎＧａＡｌＰやＺｎＳｅ等
の半導体レーザを用いることが好ましい。

【００１０】２はサブマウントで、サブマウント２はそ
の形状が直方体状若しくは板形状で、その上面には光源
１が取り付けられている。このサブマウント２は光源１
を載置するとともに、光源１で発生した熱を逃がす働き
を有している。サブマウント２と光源１との接合には熱
伝導等を考慮するとＡｕ−Ｓｎ，Ｓｎ−Ｐｂ，Ｓｎ−Ｐ
ｂ−Ｉｎ等の箔（厚さ数μｍ〜数十μｍ）を高温で圧着
する方法を用いることが好ましい。また光源１とサブマ
ウント２は略水平に取り付けなければ光学系の収差の原
因になる。従って接合の際には光源１はサブマウント２
に所定の位置に所定の高さで略水平にマウントされるこ
とが好ましい。さらにサブマウント２の上面には光源１
の下面と電気的に接触するように電極面２ａが設けられ
ている。この電極面２ａは光源１に電源を供給するため
のもので、電極面２ａを構成する金属膜としては導電性
や耐食性を考慮してＡｕの薄膜を用いることが好まし
い。更にサブマウント２は、光源１で発生する熱や光源
１との取付等の問題から、熱伝導性が高く、かつ、線膨
張係数が光源１のそれ（約６．５×１０^-6／℃）に近い
材質が好ましい。具体的には線膨張係数が３〜１０×１
０^-6／℃で、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上である物
質、例えばＡｌＮ，ＳｉＣ，Ｔ−ｃＢＮ，Ｃｕ／Ｗ，Ｃ
ｕ／Ｍｏ，Ｓｉ等を、特に高出力のレーザを用いる場合
で熱伝導率を非常に大きくしなければならないときには
ダイアモンド等を用いることが好ましい。光源１とサブ
マウント２の線膨張係数が同じか近い数値となるように
した場合、光源１とサブマウント２の間の歪みの発生を
抑制することができるので、光源１とサブマウント２と
の取付部分が外れたり、光源１にクラックが入る等の不
都合を防止することができる。しかしながら本範囲を外
れた場合には、光源１とサブマウント２の間に大きな歪
みが生じてしまい、光源１とサブマウント２との取付部
分が外れたり、光源１にクラック等を生じる可能性が高
くなる。またサブマウント２の熱伝導率をできるだけ大
きく取ることにより、光源１で発生する熱を効率よく外
部に逃がすことができる。しかしながら熱伝導率が本限
定以下の場合には、光源１で発生した熱が外部に逃げ難
くなるため、光源１の温度が上昇し、光源１の出力が低
下したり、光源１の寿命が短くなったり、最悪の場合に
は光源１が破壊されてしまう等の不都合が発生しやすく
なる。本実施例では比較的安価で、これらの２つの特性
のどちらにも非常に優れたＡｌＮを用いた。更にサブマ
ウント２の上面には光源１との接合性を良くするため
に、サブマウント２から光源１に向かってＴｉ，Ｐｔ，
Ａｕの順に薄膜を形成することが好ましい。

【００１１】３はブロックで、ブロック３は直方体形状
でその側面に大きな突起部３ａを有しており、上面には
サブマウント２が取り付けられている。このブロック３
もまたサブマウント２と同様に、光源１で発生する熱や
サブマウント２との取付等の問題から、熱伝導性が高
く、かつ、線膨張係数がサブマウント２に近い材質、例
えばサブマウント２の材質例で示したもの以外にＭｏ，
Ｃｕ，Ｆｅ，コバール，４２アロイ等を用いることが好
ましい。しかしながらこれらの特性値の要求はサブマウ
ント２に比べるとそれほど厳しくはないので、コストを
重視して選択する方が好ましい。ここではＡｌＮに比べ
て非常に安価で、これらの特性に比較的優れたＣｕ，Ｍ
ｏ等の材料でブロック３を形成した。またブロック３と
サブマウント２との接合には熱伝導率等を考慮すると、
やはりサブマウント２と光源１の場合と同様に、多少高
価ではあるがＡｕ−Ｓｎ，Ｓｎ−Ｐｂ，Ｓｎ−Ｐｂ−Ｉ
ｎ等の箔（厚さ数μｍ〜数十μｍ）を高温で圧着するこ
とが好ましい。

【００１２】４は放熱板で、放熱板４は、光源１で発生
し、伝導によりサブマウント２，ブロック３を通って伝
わってきた熱を外部に放出する働きを有するとともに、
光ピックアップを形成する種々の部材が載置され、パッ
ケージングの基板となるものである。ブロック３はロウ
付け，クリーム半田付け等により放熱板４の上面に固定
される。放熱板４の材質としては、熱伝導性が高いＣ
ｕ，Ａｌ，Ｆｅ等が考えられる。

【００１３】なおここではサブマウント２とブロック３
とを別体で形成していたが、光源１の出力が高く、これ
らの部材により高い熱伝導性が要求される場合には、熱
伝導性を良くするためにこれらの部材を一体で形成する
ことが好ましい。この場合それらの材質は、ＡｌＮ等の
熱伝導性が非常に高いものを用いることが好ましい。

【００１４】またブロック３はサブマウント２よりも大
きくして、放熱板４との接触面積を大きく取ることが望
ましい。

【００１５】また光源１には光軸に関して高い精度が要
求されるので、サブマウント２の上面は高い精度で水平
であることが好ましい。従ってサブマウント２，ブロッ
ク３及び放熱板４の取り付けについても細心の注意を払
うことが好ましい。

【００１６】５は光ガイド部材で、光ガイド部材５は直
方体形状をしており、その内部には複数の斜面及びそれ
らの斜面上に形成された各種膜を有しており、光源から
射出された光を出射するとともに、戻ってきた光を所定
の位置に導く働きを有している。また光ガイド部材５は
その側面でブロック３の突起部３ａの端面部３ｂに接着
されている。これに用いられる接合材には大きな接着強
度，任意の瞬間に固定できる作業性，硬化前と硬化後の
体積の変化や温度・湿度の変化による体積の変化が小さ
い即ち低体積収縮率等の条件が要求され、これらを満た
すことにより作業性及び接合面の安定性等を向上させる
ことができる。この様な接合材としてここでは紫外線を
照射することにより瞬時に硬化するＵＶ接着剤を用い
た。また吸湿硬化型の瞬間接着剤を用いても良い。更に
十分な取り付け強度を持つようにするためにブロック３
と光ガイド部材５の間の接触面積（Ｓ）はＳ＞１ｍｍ²
とすることが好ましい。

【００１７】１３は受光素子で、受光素子１３は板形状
の半導体ウェハーに形成された各種の電気回路で構成さ
れており、光ガイド部材５の底面に取り付けられてい
る。受光素子１３と光ガイド部材５との取り付けについ
ては、大きな接着強度，任意の瞬間に固定できる作業
性，硬化前と硬化後の体積の変化や温度・湿度による体
積の変化が小さい即ち低体積収縮率等の条件が要求さ
れ、これらを満たすことにより、作業性、接合面の安定
性が向上する。この様な接合材としてここでは紫外線を
照射することにより瞬時に硬化するため特に作業性が良
好なＵＶ接着剤を用いた。なお吸湿硬化型の瞬間接着剤
を用いても良い。また受光素子１３は光源１から出射さ
れ、光ガイド部材５や記録媒体等で反射されて戻ってき
た光信号を受光する受光部を複数有している。この受光
部で検知された光信号は、その光量に応じて電気信号に
変換される。この電気信号は変換当初は電流値の大きさ
である。しかしながらこの電流は非常に微弱であり、か
つノイズを拾いやすいというデメリットがある。このた
めここでは受光素子１３として、電流値を相関する電圧
値に変換して増幅する働きを持つＩ−Ｖアンプが形成さ
れているものを用いることが好ましい。ただし光の入射
周波数に対して出力電圧の応答が良好であることが要求
される。更に受光素子１３の表面には受光した情報を信
号として取り出すためのＡｌ等の薄膜で構成された複数
の電極１３ａが設けてある。

【００１８】１４はパッケージで、パッケージ１４は、
放熱板４の上面に前述のブロック３や光ガイド部材５，
受光素子１３等を囲むように設けられており、その内部
には受光素子１３からの電気信号取り出しや光源１の電
源供給等に用いられるリードフレーム１４ａがモールド
されている。このパッケージ１４の形状は中央部がくり
貫かれた直方体形状をしており、更にリードフレーム１
４ａがモールドされている側のパッケージ１４の内面に
はリードフレームの足１４ｂを露出するように段差１４
ｃが設けてある。なおパッケージ１４の形状については
円筒形等であっても構わない。そして受光素子１３から
の電気信号を取り出すためにパッケージ１４に設けられ
た段差１４ｃに露出しているリードフレームの足１４ｂ
と受光素子１３の表面に設けられている複数の電極１３
ａとをＡｕやＡｌ等で形成されたワイヤ１４ｄでワイヤ
ボンディングにより接続している。また光源１の電源供
給のため、光源１の上面とパッケージ１４に設けられた
段差１４ｃに露出しているリードフレームの足１４ｂと
をワイヤ１４ｄでボンディングし、更にサブマウント２
の上面に光源１の下面と電気的に接触するように設けら
れている電極面２ａとパッケージ１４に設けられた段差
１４ｃに露出しているリードフレームの足１４ｂとを同
じくワイヤ１４ｄでワイヤボンディングすることにより
接続している。パッケージ１４の材質としては、低吸水
性や低アウトガス性などに優れていることが求められる
が、ここではＩＣモールドとしては最も一般的なエポキ
シ樹脂等の熱硬化性の樹脂を用いている。またリードフ
レーム１４ａの材質としてはＣｕ，４２アロイ，Ｆｅ等
の金属にＡｇやＡｕ等をメッキしたものを用いることが
多い。ここではＣｕにＮｉメッキをし、その上にＡｕメ
ッキを施したものを用いた。更にパッケージ１４と放熱
板４との間の取り付けには、大きな接着強度，低い吸水
性，高い気密性（低いリーク特性）等の性質を有する接
合材を用いる。これにより接合面，接合位置の安定性を
向上させ、光ピックアップのパッケージング内部への不
純物の混入を防止することができる。ここでは多少接着
に時間がかかるが、これらの特性に優れ、安価なエポキ
シ系接着剤を用いた。

【００１９】次にシェルについて図を参照しながら説明
する。図１０〜図１２は本発明の一実施例における光ピ
ックアップの内部が正圧である場合のシェル付近の断面
図である。なお各図１０中に示す点線は光ピックアップ
の内部の圧力が負圧の場合のカバー部材１６の取付位置
を示している。１５はシェルで、シェル１５はその水平
方向の断面についてパッケージ１４のそれとほぼ同一形
状をしているが、図に示す垂直方向の断面についてはパ
ッケージ１４と対向する側ではその開口部は大きく、そ
の反対側ではその開口部は小さくすることが好ましい。
またシェル１５の材質としてはパッケージング内部への
不純物混入を防止する意味で、低吸水性や低アウトガス
性等の特性が求められる。従ってシェル１５の構成材料
としてはそれらの特性に優れたポリプチレンテレフタレ
ート（以下ＰＢＴとする）を用いることが好ましい。た
だし、特に強度や寸法精度等に優れた特性が要求される
場合には、ＰＢＴよりも高価ではあるがこれらの特性に
優れたＬＣＰを用いても良い。そしてシェル１５とパッ
ケージ１４との接合は、前述のパッケージ１４と放熱板
４との取り付けと同様の理由で、エポキシ系接着剤を用
いることが好ましい。なおこのシェル１５を用いる代わ
りにパッケージ１４の側壁部分の高さを、光ガイド部材
５よりも高くなるようにして代替しても良い。

【００２０】１６はカバー部材で、カバー部材１６はシ
ェル１５に設けられている開口部１５ａを塞ぐようにエ
ポキシ系の接着剤等によりシェル１５の面１５ｂに取り
付けられている。またカバー部材１６は光ガイド部材５
や受光素子１３等にごみ，ほこり等が付着するのを防止
する働きを有するとともにそこを透過して入出射される
光にほとんど収差を発生させないという働きを有してい
る。更にカバー部材１６の材質としては、コバルコガラ
ス，ホウケイ酸ガラス，ＢＫ−７，ＦＫ−１，Ｋ−３等
のガラスや、ウレタン，ポリカーボネート，アクリル等
の光透過率の高い樹脂等を用いることがことが好まし
い。またカバー部材１６の上下両面には反射防止のため
に反射防止膜１６ａを形成している。この反射防止膜１
６ａはＭｇＦ₂ 等の材質で形成することが好ましい。

【００２１】そして放熱板４に設けられた孔４ａと受光
素子１３との間に存在する隙間１７を小さな体積収縮
率，低い吸水性，高い気密性（優れたリーク特性）等の
特性を有する接合材、例えばエポキシ系のポッティング
剤や半田等で埋めて、パッケージ内部を密閉する。

【００２２】このとき光ピックアップのパッケージング
の内部は光源１及び受光素子１３の酸化防止やガラス部
分の結露防止等の観点から、酸素や水分をほとんど（理
想的には全く）含まない乾燥ガスを封入することが好ま
しい。そしてこの乾燥ガスの条件としてはそのガス中に
含まれる水蒸気が飽和する温度、即ち露点が−１０℃以
下好ましくは−２０℃以下更に好ましくは−３０℃以下
であることが、光ピックアップのパッケージ内部の結露
を防止できるので好ましい。特に−３０℃以下の場合特
に気候の厳しい地域の戸外においても品質を保証する事
ができる。このようなガスとしてはコスト面に優れるＮ
₂ガスを用いることが好ましい。或いは化学的に不活性
でパッケージ内部で化学反応を起こす可能性がほとんど
ないＡｒ，Ｎｅ，Ｈｅ等の不活性ガスを充填することが
さらに好ましい。そしてパッケージ内部に乾燥ガスを封
入する場合にはそのガス圧（Ｐ）を０．５≦Ｐ≦１．５
（ａｔｍ）好ましくは１＜Ｐ≦１．５（ａｔｍ）とする
ことが、パッケージの内外の気圧差の悪影響を受けるこ
となく、光量の減少や収差の発生をを防止できるので、
好ましい。即ち０．５気圧以上でパッケージ内部に乾燥
ガスを封入することにより、パッケージ内部の気密性が
完全でなく、ある程度のリークレートを有していたとし
ても光ピックアップの光学特性が悪化することがほとん
どない。また１．５気圧以下でパッケージ内部に乾燥ガ
スを封入することにより、パッケージの各接合部位に、
外気との圧力差に起因する応力が、接合部位が破損して
しまうほど加わることはないので、多少の振動や衝撃が
パッケージに加わっても、パッケージが破損することが
ない。更にガス圧を１気圧よりも大きくすることによ
り、そのパッケージの有するリークレートによって外部
から空気が流入することがなくなる。

【００２３】そしてパッケージ内部の気圧と大気圧との
差が負圧の場合、光ピックアップの有するリークレート
は１×１０^-8（ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ）以下であること
が、またパッケージ内部の気圧と大気圧との差が正圧の
場合、光ピックアップの有するリークレートは１×１０
^-3（ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ）以上であることが好まし
い。この様にすることにより、極少量ではあるがパッケ
ージ内部に混入してくる空気により、光ピックアップの
内部で結露が発生することを長期に渡って抑制すること
ができるので、光ピックアップの信頼性を長期間保つこ
とができる。

【００２４】以上示してきた構成を用いることにより、
光源１や光ガイド部材５等にごみが付着したり、光ガイ
ド部材５やカバー部材１６の内面等に結露が発生したり
して、光量が減少したり、収差が発生したりすることを
防止することができる。更に多少の振動や衝撃がパッケ
ージに加わっても、パッケージの内外の気圧差による応
力によってパッケージが破損することがなく、また気圧
差によって外気の水分がパッケージ内部に吸引されるこ
とがほとんどない。従って非常に信頼性の高い光ピック
アップを提供することができる。

【００２５】次にカバー部材１６のシェル１５に対する
取付位置について説明する。カバー部材１６のシェル１
５に対する取付位置は光ピックアップの内部に封入され
る不活性ガス等の圧力を大気圧（１ａｔｍ）よりも高く
するかそれとも大気圧よりも低くするかによって変える
ことが好ましい。即ち、光ピックアップの内部の圧力が
大気圧よりも高い場合、カバー部材１６はシェル１５の
内側の面１５ｂにほぼ隙間なく接合されることが好まし
い。なぜならば光ピックアップの内圧が正圧の場合には
カバー部材１６には外側に押し出される方向（図に示す
Ｋの方向）に圧力が加わることになるので、カバー部材
１６はシェル１５に押し付けられる。従ってシェル１５
とカバー部材１６との間の密着性が良くなるので、この
接合部分からリーク等が起こる可能性がほとんどなくな
る。仮にカバー部材１６をシェル１５の外側の面１５ｃ
に接合したとすると、カバー部材１６には外側に押し出
される方向（図に示すＫの方向）に圧力が加わるので、
カバー部材１６はシェル１５から押しはなされる方向に
力を受ける。従ってシェル１５とカバー部材１６との間
の密着性が悪くなり、カバー部材１６とシェル１５の間
の接合部分がその力に耐えられずに微少なリークを起こ
したり、最悪の場合にはカバー部材１６とシェル１５の
間の接合部分が解離してカバー部材１６がずれたり、外
れたりして、カバー部材１６を透過する光に収差が発生
する可能性や、光ピックアップの内部に水分やその他の
不純物が混入して光源１の性能が劣化したり、光ガイド
部材５に結露が生じたりして、光ピックアップ全体とし
て性能が低下する可能性があるからである。

【００２６】また光ピックアップの内部の圧力が大気圧
よりも低い場合には、カバー部材１６はシェル１５の外
側の面１５ｃにほぼ隙間なく接合されることが好まし
い。なぜならば光ピックアップの内圧が負圧の場合には
カバー部材１６には内側に押し込まれる方向（図に示す
Ｌの方向）に圧力が加わることになるので、カバー部材
１６はシェル１５に押し付けられる。従ってシェル１５
とカバー部材１６との間の密着性が良くなり、この接合
部分からリーク等が起こる可能性がほとんどなくなる。
仮にカバー部材１６をシェル１５の内側の面１５ｂに接
合したとすると、カバー部材１６には内側に押し込まれ
るる方向（図に示すＫの方向）に圧力が加わるので、カ
バー部材１６はシェル１５から押しはなされる方向に力
を受ける。従ってシェル１５とカバー部材１６との間の
密着性が悪くなり、カバー部材１６とシェル１５の間の
接合部分がその力に耐えられずに微少なリークを起こし
たり、最悪の場合にはカバー部材１６とシェル１５の間
の接合部分が解離してカバー部材１６がずれたり、外れ
たりして、カバー部材１６を透過する光に収差が発生す
る可能性や、光ピックアップの内部に水分やその他の不
純物が混入して光源１の性能が劣化したり、光ガイド部
材５に結露が生じたりして、光ピックアップ全体として
性能が低下する可能性があるからである。

【００２７】以上示してきたように光ピックアップの内
部の圧力が大気圧よりも高い場合には、カバー部材１６
をシェル１５の内側の面１５ｂにほぼ隙間なく接合し、
光ピックアップの内部の圧力が大気圧よりも低い場合に
は、カバー部材１６をシェル１５の外側の面１５ｃにほ
ぼ隙間なく接合することにより、カバー部材１６は常に
シェル１５に押し付けられるので、シェル１５とカバー
部材１６との間の密着性をより高くすることができる。
従って封入された不活性ガス等がリークすることがほと
んどなくなるので、光ピックアップ内部の気密性を非常
に高くすることができる。また接合が不十分であるため
に外気が混入したりすることがほとんどないので、外気
の混入による光源の劣化や結露の発生を防止でき、光ピ
ックアップの信頼性を非常に高くすることができる。

【００２８】また図１１に示すように、カバー部材１６
を出入射光付近にのみ設ける、即ちカバー部材の面積を
小さくすることにより、外部からの余計な光の入射を抑
制することができ、光ピックアップにおける外的要因に
よるノイズの発生を抑制することができるので、光ピッ
クアップの性能を高くすることができる。更にこのよう
な構成を用いるときには、シェル１５の面１５ｂ若しく
は１５ｃの開口部１５ａの周囲にカバー部材１６が挿入
できる段差部を設けておいて、その段差部にカバー部材
１６を挿入するような構成を用いることが、カバー部材
１６の位置決めが容易に行えるので、好ましい。

【００２９】更に図１２に示すように、シェル１５の内
壁１５ｄにテーパーを設けることにより、カバー部材１
６のシェル１５の所定の位置への載置を容易に行うこと
ができる。

【００３０】次に本発明の一実施例における光ピックア
ップの動作について、図面を参照しながら説明する。図
３は本発明の一実施例における光ピックアップの動作の
概念図、図４は本発明の一実施例における光ガイド部材
の組立を示す斜視図である。

【００３１】図３及び図４において放熱板４上にサブマ
ウント２を介して水平にマウントされた光源１から水平
に放出されたレーザ光は、平行な複数の斜面を有する光
ガイド部材５の面５ｆから光ガイド部材５に入射し、光
ガイド部材５の第二の斜面５ｂに形成されかつ入射する
光の拡散角に対して射出する光の拡散角を変換する（以
下ＮＡを変換すると呼ぶ）機能を有する反射型の拡散角
変換ホログラム７に到達する。拡散角変換ホログラム７
によってＮＡを変換されかつ反射した光は第一の斜面５
ａに形成された反射型の回折格子６によって０次回折光
（以下メインビームと呼ぶ）と±１次回折光（以下サイ
ドビームと呼ぶ）とに分けられる。回折格子６によって
発生するメインビーム及びサイドビームは第１の偏光選
択性のあるビームスプリッター膜９（以下単に第一のビ
ームスプリッター膜と呼ぶ）に入射する。第一のビーム
スプリッター膜９に入射する光のうち第一のビームスプ
リッター膜９を透過する光は光源１からの射出光のモニ
ター光として利用される。また、第一のビームスプリッ
ター膜９を反射するメインビーム及びサイドビームは、
光ガイド部材５の面５ｅを透過、対物レンズ２６に入射
し、対物レンズ２６の集光作用によって記録媒体２７の
記録媒体面２７ａに結像される。この時、記録媒体面２
７ａ上において２つのサイドビームの結像スポット２９
ａ及び２９ｃはメインビームの結像スポット２９ｂを中
心としてほぼ対称な位置に結像される。記録媒体面２７
ａに対してメインビーム及びサイドビームの結像スポッ
ト２９ｂ及び２９ａ、２９ｃにより情報の記録または再
生信号及びトラッキング、フォーカシングいわゆるサー
ボ信号の読みだしを行う。

【００３２】拡散角変換ホログラム７は、光源１からの
射出光のうち拡散角変換ホログラム７へ入射することの
できる光束の拡散角に対して、拡散角変換ホログラム７
からの反射光の拡散角を変換することができる。また、
拡散角変換ホログラム７によって拡散角をまったく持た
ない平行光にも変換可能である。また、同じ拡散角変換
ホログラム７によって図３に示されるように光ガイド部
材５射出後の光束が途中経路で積算された波面収差が取
り除かれた理想球面波３０となる。したがって、対物レ
ンズ２６への入射光は理想球面波３０となり、対物レン
ズ２６による記録媒体２７での結像スポットはほぼ回折
限界まで絞り込まれ理想的な大きさとなり、情報の記録
または再生を容易に行うとができる。

【００３３】記録媒体２７の情報記録面２７ａによって
反射されたメインビーム及びサイドビームの戻り光は対
物レンズ２６、光ガイド部材５の面５ｅを再び通過し、
再び光ガイド部材の第二の斜面５ｂに形成された第一の
ビームスプリッター膜９に入射する。第一のビームスプ
リッター膜９は入射面に対して平行な振動成分を有する
光（以下単にＰ偏光成分と呼ぶ）に対してほぼ１００％
の透過率を有し、垂直な振動成分（以下単にＳ偏光成分
と呼ぶ）に対しては一定の反射率を有する。

【００３４】記録媒体２７からの戻り光のうち第一のビ
ームスプリッター膜９から透過する光は光ガイド部材５
の第一の斜面５ａに平行な第３面５ｃ上に形成された第
２の偏光選択性のあるビームスプリッター膜１１（以下
単に第二のビームスプリッター膜と呼ぶ）に入射する。
第二のビームスプリッター膜１１は第一のビームスプリ
ッター膜９と同様にＰ偏光成分に対してほぼ１００％の
透過率を有し、Ｓ偏光成分に対しては一定の反射率を有
する。

【００３５】ここで第二のビームスプリッター膜１１に
入射した光束の内、透過光１１７に関して説明する。透
過光１１７は第三の斜面５ｃ上に積層された偏光面変換
基板３１に入射する。

【００３６】図５は本発明の一実施例における偏光面変
換基板の斜視図、図６は本発明の一実施例における光ピ
ックアップの受光部配置及び信号処理を示す図である。
偏光面変換基板３１は第１のその他の斜面３１ａ（以下
単に第１他斜面と呼ぶ）とその第１他斜面３１ａに平行
な第２のその他の斜面３１ｂ（以下単に第２他斜面と呼
ぶ）を有し、第１他斜面３１ａには反射膜１２６が、第
２他斜面３１ｂには偏光分離膜１２が夫々形成されてい
る。透過光１１７は第２他斜面３１ｂ上に形成された偏
光分離膜１２に入射する。第２他斜面３１ｂは透過光１
１７の偏光面１１７ａと入射面１２８とのなす角が略４
５°（２ｎ＋１）、（ｎは整数）になるように形成され
ている。図５は整数ｎが０または自然数である場合を例
示するものであり、第２他斜面３１ｂにおいて透過光１
１７の進行方向から見て時計方向（右側）にＳ偏光成分
１１７Ｓが反射される例を示している。整数ｎが負の自
然数である場合は、言うまでもなく、第２他斜面３１ｂ
は略−４５゜になるように形成されるから透過光１１７
の進行方向から見て反時計方向（左側）にＳ偏光成分１
１７Ｓが反射されることになる。その結果透過光１１７
のＰ偏光成分１１７ｐとＳ偏光成分１１７ｓは略１：１
の強度比を有するようになる。入射面１２８と平行な偏
光成分を有するＰ偏光成分１１７ｐは偏光分離膜１２に
よってほぼ１００％透過し、一方、入射面１２８に垂直
な偏光成分を有するＳ偏光成分１１７ｓは第２他斜面３
１ｂ上の偏光分離膜１２によって略１００％反射し第１
他斜面３１ａ面上に入射し、反射膜１２６によって反射
させられ受光素子へ導かれる。

【００３７】次に図３中に示す第二のビームスプリッタ
ー膜１１に入射した光束のうち反射光１２３に関して説
明する。反射光１２３は第二の斜面５ｂ上の反射型のホ
ログラムで形成された非点収差発生ホログラム１０に入
射する。反射光１２３は非点収差発生ホログラム１０に
よって非点収差を発生しつつ反射され、反射膜１２４及
び反射膜１２５で反射され、メインビームの戻り光は受
光素子１３上の受光部１７２に、サイドビームの戻り光
は受光素子１３上の受光部１７６及び１７７に到達す
る。

【００３８】次に本発明の第一実施例において、特に相
変化型光ディスク（に対応した光ピックアップの構成に
ついて図を参照しながら説明する。相変化型光ディスク
は光を照射することで記録媒体中の結晶構造を変化させ
て情報を記録するもので、結晶構造を変化させるために
従来の光記録再生装置に比べてより多くの光量を必要と
するので、より効率の良い光学系を必要とする。図７は
本発明の一実施例における相変化型光ディスク用の光ピ
ックアップの構成図である。なお図１，図２及び図３に
示したものと番号が同一の部材については、その働き及
び構成が同様であるので説明を省略する。

【００３９】光源１から水平に放出されたレーザ光は、
平行な複数の斜面を有する光ガイド部材４１の面４１ｆ
から光ガイド部材４１に入射し、拡散角変換ホログラム
７及び偏光選択性のあるビームスプリッター膜３５（以
下ビームスプリッター膜と呼ぶ）を通って光ガイド部材
４１の面４１ｅから出射される。ここでビームスプリッ
ター膜３５は第一実施例の場合とは異なりＳ偏光成分の
反射率は９５％以上でＰ偏光成分の反射率はおよそ１％
程度である。ビームスプリッター膜３５に入射する光の
うちビームスプリッター膜３５を透過する光（Ｐ偏光成
分で全光量のの数パーセント程度）は光源１からの射出
光のモニター光として利用される。光ガイド部材４１の
面４１ｅから出射された光はカバー部材１６に設けられ
たλ／４板３３を透過する。図８は本発明の一実施例に
おけるλ／４板３３の構成を示した図である。λ／４板
３３は光ガイド部材４１からの入射光偏光面に対して、
その異常光軸がπ／４・（２ｍ−１）；（ただしｍは自
然数：以下同じ）の方向に設置されており、入射光の異
常光成分と常光成分の位相差をπ／２・（２ｍ−１）だ
け発生させる機能を有している。λ／４板３３を構成す
る材料としては一般に一軸性結晶材料を用いる。その中
でも低コストで、光透過性に優れた水晶を用いることが
好ましい。一軸性結晶では異常光軸６１６と常光軸６１
７があり、それぞれの光軸に対して異常光屈折率ｎ_e及
び常光屈折率ｎ_oと呼ばれる異なる屈折率を有してい
る。異常光と常光では光の進行速度が異なるので、λ／
４板３３の基板厚をＱＤ，入射光波長をλとして次の関
係式で決まる位相差Δが発生する。λ／４板３３の厚さ
ＱＤはこの位相差Δがπ／２・（２ｍ−１）となるよう
に決定されている。

【００４０】Δ＝２π・（ｎ_e−ｎ_o）・ＱＤ／λ 本実施例では、波長λ＝７９０ｎｍ、異常光屈折率ｎ_e
＝１．５４７７、常光屈折率ｎ_o＝１．５３８８（ただ
し屈折率は基板の切り出し角で異なる。ここでは異常光
軸及び常光軸の双方の軸を含む平面に平行に切り出し
た。）という条件に対してλ／４板３３の基板厚は２
１．９・（２ｍ−１）μｍとなる。この様な条件にする
ことにより、直線偏光で入射角０度で入射してきた光を
円偏向の光に変換することができる。即ち光源１から出
射されたＳ偏向成分のみを含む直線偏光を円偏光に変換
することができる。なおここではλ／４板３３としてカ
バー部材１６上に２１．９μｍの水晶を設けていたが、
光ガイド部材の面４１ｅや対物レンズ２６に設けること
もある。

【００４１】λ／４板３３を透過して円偏向となった光
は対物レンズ２６に入射し、対物レンズ２６の集光作用
によって記録媒体２７の記録媒体面２７ａに結像され、
反射される。記録媒体面で反射された円偏光化した光は
その回転方向が逆転するので、戻り光は対物レンズ２６
を透過し、再びλ／４板３３を透過する際に、Ｐ偏光成
分のみを含む直線偏光に変換される。この様に変換され
た戻り光は光ガイド部材４１の面４１ｅを再び通過し、
再び光ガイド部材の第二の斜面４１ｂに形成されたビー
ムスプリッター膜３５に入射する。ビームスプリッター
膜３５は入射面に対して平行な振動成分を有する光（以
下単にＰ偏光成分と呼ぶ）に対してほぼ１００％の透過
率を有し、垂直な振動成分（以下単にＳ偏光成分と呼
ぶ）に対しては一定の反射率を有する。従ってＰ偏光成
分しか有さない戻り光はビームスプリター膜３５をほぼ
透過する。

【００４２】そして戻り光は光ガイド部材４１の第一の
斜面４１ａに平行な第３の斜面４１ｃ上に形成されたハ
ーフミラー３４に入射する。ハーフミラー３４は入射し
た光のうち所定の量を反射して、残りを透過する働きを
有している。図９は本発明の一実施例における相変化型
光ディスク用の光ピックアップの受光部の配置図である
ここでハーフミラー３４に入射した光束の内、透過光１
１７は受光素子３６上に設けられている受光部３７へ導
かれる。

【００４３】次に図７中に示すハーフミラー３４に入射
した光束のうち反射光１２３に関して説明する。反射光
１２３は第二の斜面４１ｂ上の反射型のホログラムで形
成された非点収差発生ホログラム１０に入射する。反射
光１２３は非点収差発生ホログラム１０によって非点収
差を発生しつつ、さらに反射膜１２４，反射膜１２５で
反射されて、メインビームの戻り光は受光素子３６上の
受光部３８に、サイドビームの戻り光は受光素子３６上
の受光部３９及び４０に到達する。

【００４４】以上のような構成を有する光ピックアップ
ではλ／４板をビームスプリッター膜３５と記録媒体２
７との間に設け、Ｓ偏光成分の直線偏光である出射光を
円偏光化した光に変換し、その後記録媒体２７で反射さ
れ回転方向が逆転した円偏光化した光をＰ偏光成分のみ
を有する直線偏光に変換してビームスプリッター膜３５
に入射させることにより記録媒体２７で反射された光を
ほぼ受光素子３６上に導くことができるので、ビームス
プリッター膜のＳ偏光成分の反射率を大幅に高くするこ
とができ、従って記録媒体２７に照射される光量を大き
くすることができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、収納部材内部のガス圧と大気
圧との間の圧力差によって、カバー部材が収納部材に押
し付けられるように設けられていること、即ち光ピック
アップの内部の圧力を正圧にしたときにはカバー部材を
収納部材の内側に接合し、光ピックアップの内部の圧力
を負圧にしたときにはカバー部材を収納部材の外側に接
合するという構成とすることにより、収納部材とカバー
部材との間の密着性をより高くすることができる。従っ
て封入された不活性ガス等がリークすることがほとんど
なくなるので、光ピックアップ内部の気密性を非常に高
くすることができる。

【００４６】またカバー部材の最も広い面の面積を光ガ
イド部材の光の入出射面の面積よりも小さくすることに
より、外部からの余計な光の入射を抑制することがで
き、光ピックアップにおける外的要因によるノイズの発
生を抑制することができるので、光ピックアップの性能
を高くすることができる。

【００４７】更に収納部材の内側の側壁部にテーパーを
設けることにより、カバー部材の収納部材の所定の位置
への載置を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光ピックアップのパ
ッケージングの構成を示す断面図

【図２】本発明の一実施例における光ピックアップのパ
ッケージングの構成を示す断面図

【図３】本発明の一実施例における光ピックアップの動
作の概念図

【図４】本発明の一実施例における光ピックアップの平
面図

【図５】本発明の一実施例における偏光面変換基板の斜
視図

【図６】本発明の一実施例における光ピックアップの受
光部配置及び信号処理を示す図

【図７】本発明の一実施例における相変化型光ディスク
用の光ピックアップの構成図

【図８】本発明の一実施例におけるλ／４板の概観図

【図９】本発明の一実施例における相変化型光ディスク
に対応した光ピックアップの受光部の配置図

【図１０】本発明の一実施例における光ピックアップの
内部が正圧である場合のシェル付近の断面図

【図１１】本発明の一実施例における光ピックアップの
内部が正圧である場合のシェル付近の断面図

【図１２】本発明の一実施例における光ピックアップの
内部が正圧である場合のシェル付近の断面図

【図１３】従来の光ピックアップユニットのパッケージ
ングを示した断面図

【符号の説明】

１ 光源 ２ サブマウント ２ａ 電極面 ３ ブロック ４ 放熱板 ５ 光ガイド部材 ５ａ 第一の斜面 ５ｂ 第二の斜面 ５ｃ 第三の斜面 ５ｅ 面 ５ｆ 面 ６ 回折格子 ７ 拡散角変換ホログラム ９ 第一のビームスプリッター膜 １０ 非点収差発生ホログラム １１ 第二のビームスプリッター膜 １２ 偏光分離膜 １３ 受光素子 １３ａ 電極 １４ パッケージ １４ａ リードフレーム １４ｂ リードフレームの足 １４ｃ 段差 １４ｄ ワイヤ １５ シェル １６ カバー部材 １６ａ 反射防止膜 １７ 隙間 ２６ 対物レンズ ２７ 記録媒体 ２７ａ 記録媒体面 ２８ 第二のビームスプリッター膜 ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ ビームスポット ３０ 理想球面波 ３１ 偏光面変換基板 ３１ａ 第１他斜面 ３１ｂ 第２他斜面 ３２ ＣＣＤ ３３ λ／４板 ３４ ハーフミラー ３５ ビームスプリッター膜 ３６ 受光素子 ３７，３８，３９，４０ 受光部 ４１ 光ガイド部材 ４１ａ 第一の斜面 ４１ｂ 第二の斜面 ４１ｃ 第三の斜面 ４１ｅ 面 ４１ｆ 面 １１７ 透過光 １１７ａ 偏光面 １１７ｓ Ｓ偏光成分 １１７ｐ Ｐ偏光成分 １２３ 反射光 １２４ 反射膜 １２５ 反射膜 １２６ 反射膜 １２８ 入射面 １７０，１７１，１７２，１７２ａ，１７２ｂ，１７２
ｃ，１７２ｄ，１７６，１７７ 受光部 ６１６ 異常光軸 ６１７ 常光軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−182227（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−4931（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−203420（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−302044（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−6916（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/12 - 7/22

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、前記光源から照射された光に対
   して傾斜した複数の傾斜面と前記傾斜面に対してさらに
   角をなす複数の他斜面とを内部に有し直方体に形成され
   た光ガイド部材と、光を受光するとともに受光した光信
   号を電気信号に変換する受光手段と、前記光源と前記光
   ガイド部材と前記受光手段とを収納するとともに光の入
   出射部となる開口部を備えた収納部材と、前記開口部を
   塞ぐカバー部材とを有し、前記光源から照射された光は
   前記光ガイド部材に入射し前記傾斜面を経て外部に射出
   され、外部から前記光ガイド部材に入射した光は前記傾
   斜面と前記他斜面とを経て前記受光手段に導かれる光ピ
   ックアップであって、前記他斜面のなす角は、外部から前記光ガイド部材に入
   射した光の透過光の偏光面と前記傾斜面との成す角が前
   記透過光の進行方向から見て時計方向（右側）に 略４５
   （２ｎ＋１）度（ただし、ｎは整数であって０または自
   然数）に形成され、 前記カバー部材を前記収納部材の内側に接合して前記収
   納部材の内部にガスを封入し、前記ガスの圧力を大気圧
   （１ａｔｍ）よりも高くしたことを特徴とする光ピック
   アップ。
2. 【請求項２】 光源と、前記光源から照射された光に対
   して傾斜した複数の傾斜面と前記傾斜面に対してさらに
   角をなす複数の他斜面とを内部に有し直方体に形成され
   た光ガイド部材と、光を受光するとともに受光した光信
   号を電気信号に変換する受光手段と、前記光源と前記光
   ガイド部材と前記受光手段とを収納するとともに光の入
   出射部となる開口部を備えた収納部材と、前記開口部を
   塞ぐカバー部材とを有し、前記光源から照射された光は
   前記光ガイド部材に入射し前記傾斜面を経て外部に射出
   され、外部から前記光ガイド部材に入射した光は前記傾
   斜面と前記他斜面とを経て前記受光手段に導かれる光ピ
   ックアップであって、前記他斜面のなす角は、外部から前記光ガイド部材に入
   射した光の透過光の偏光面と前記傾斜面との成す角が前
   記透過光の進行方向から見て反時計方向（左側）に略４
   ５（２ｎ＋１）度（ただし、ｎは整数であって負の自然
   数）に形成され、 前記カバー部材を前記収納部材の内側に接合して前記収
   納部材の内部にガスを封入し、前記ガスの圧力を大気圧
   （１ａｔｍ）よりも高くしたことを特徴とする光ピック
   アップ。
3. 【請求項３】 前記ガスを不活性ガス，乾燥空気，Ｎ2
   ガスの少なくとも一つとし、前記ガスの圧力を、 １＜
   ガスの圧力≦１．５ （ａｔｍ）としたことを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ。
4. 【請求項４】 前記収納部材の内側の側壁部に開口部に
   向かって徐々に狭くなるテーパーに形成したことを特徴
   とする請求項１から請求項３のいずれか１に記載の光ピ
   ックアップ。