JP3794685B2 - 光ピックアップ装置および光ヘッド装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ装置および光ヘッド装置に関し、たとえば光ディスクなどの記録媒体に対して、情報の記録または再生を行う光ピックアップ装置および光ヘッド装置に関する。
【０００２】
本発明において、用語「略重心」は「重心」を含み、用語「略平行」は「平行」を含む。
【０００３】
【従来の技術】
近年、情報技術の進展にともない光学情報記録方式に関する研究が各所で進められている。この光学情報記録方式は、従来の磁気記録方式と比べて、非接触で記録再生できること、再生専用型、追記型、書換え可能型のメモリ形態に対してそれぞれ対応可能であるなどの数々の利点を有する。また、光学情報記録方式は、安価な大容量メディアを実現し得るものとして幅広い用途に用いられている。具体的には、たとえば光ディスクなどの記録媒体に、音声画像情報および文字情報などを繰返し記録再生することができる装置として光ディスク再生装置が実用化され、この光ディスク再生装置に、主要装置である光ピックアップ装置および光ヘッド装置が設けられている。
【０００４】
図８は、特開平５−１６６２１１号公報に記載された光ピックアップ装置１の側面図であり、図９はその光ピックアップ装置１の底面図である。この光ピックアップ装置１は、ベース板２と、透明多面体基板３と、フォーカシング用プリントコイル４と、トラッキングコイル５と、一対の永久磁石片６と、多分割受光素子７とを有する。フォーカシング用プリントコイル４は、蒸着によって、または、めっきおよびフォトエッチングなどによってガラス部材および樹脂部材で構成されるブロック状の透明多面体基板３に形成され、この透明多面体基板３の幅方向両側には一対の永久磁石片６が配設されている。透明多面体基板３の長手方向一端部には、平坦部３ａに連なりこの平坦部３ａに対して所定の傾斜角度を有する傾斜面部３ｂが形成され、傾斜面部３ｂに図示外のレーザ素子チップが実装されている。傾斜面部３ｂにおいてレーザ素子チップの側方には、シリコン基板（Ｓｉ基板）、ガリウム砒素基板（ＧａＡｓ基板）などの半導体基板に蒸着によって、または、めっきおよびフォトエッチングなどを利用して作製される多分割受光素子７が固定されている。レーザ素子チップから透明多面体基板３の内部に向けて光が出射され、透明多面体基板３から出射された後、光ディスクの表面に集光される。光は、光ディスクの表面において反射され、透明多面体基板３内を逆の経路を辿った後、多分割受光素子７に導かれ検出に供される。レーザ素子チップから出射される光の伝送路となる透明多面体基板３の上下両面には、三ビーム用回折格子８、ホログラムコリメートレンズ９ａ、対物レンズ９ｂおよび戻り光用ミラー９ｃが一体形成されている。
【０００５】
透明多面体基板３の下面周縁部には、フォーカシング用プリントコイル４が形成されている。永久磁石片６は一軸異方性を有し、この永久磁石片６が発生する磁束Φがフォーカシング用プリントコイル４の平面方向に入射し、この状態でフォーカシング用プリントコイル４の一方向に通電すると、フレミングの左手の法則によって、透明多面体基板３が図８における上下方向に移動し、フォーカスサーボが行われる。また、透明多面体基板３の他端部の幅方向両側面部には、小型プリントコイルからなるトラッキング用コイル５が貼付けられている。このトラッキング用コイル５は永久磁石片６の一端面に対し位置合わせされており、このトラッキング用コイル５に通電される電流を制御すると、フレミングの左手の法則によって、透明多面体基板３が図８における紙面直交方向に移動し、トラッキングサーボが行われる。
【０００６】
また一般に、光記録媒体の記録、再生用の光源として半導体レーザを用いる場合には、再生時の戻り光ノイズを抑制するために、半導体レーザの駆動電流に高周波電流を重畳して動作させる手法がしばしば用いられる。半導体レーザは、リード端子を有するキャンパッケージの内部に搭載されており、このキャンパッケージは、ミラーおよび集光レンズなどの光学部品とともにハウジングに組込まれ、光ピックアップ装置が構成されている。ガラエポ基板あるいはアルミナ基板上に作製された高周波重畳回路基板は、光ピックアップ装置から突出した前記リード端子に接続して用いられるため、光ピックアップ装置とは別々に設けられ、接続されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術では、フォーカシング用プリントコイル４は透明多面体基板３に形成される一方、多分割受光素子７は前記半導体基板に作製される。これら透明多面体基板３と半導体基板とは、上述したように材料が異なるため、温度および時間などの蒸着条件と、温度、時間、電気的条件、めっき材料などのめっき条件と、温度、エッチャント、エッチング時間などのフォトエッチング条件などが異なるという問題がある。それ故、透明多面体基板３と半導体基板とを別々に製作する必要がある。すなわち、透明多面体基板と半導体基板とは、蒸着の工程またはめっきおよびフォトエッチングなどの同様の作業工程を持ちながらも、その作業工程の全部または一部を共有することが困難であり、光ピックアップ装置の製造工程が複雑化していた。また、戻り光ノイズを抑制するための高周波重畳回路を、光ピックアップ装置とは別に作製して後付けするために、作業工程が複雑化していた。
【０００８】
したがって本発明の目的は、製造工程および作業工程を簡単化することができ、コストダウンを図ることができる光ピックアップ装置および光ヘッド装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光源と、
光源からの光を光記録媒体に集光する集光手段と、
光源と集光手段との間の光路途中に配設され、光源からの光を集光手段に導く機能、または、光記録媒体からの戻り光を光検出手段に導く機能の少なくともいずれか一方を含む光学素子群と、
これら光源と集光手段と光学素子とが搭載される半導体基板と、
半導体基板に形成される前記光検出手段と、
半導体基板に形成され、所定動作に用いるためのコイルとを有することを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００１０】
本発明に従えば、光源から照射される光は、光学素子を介して集光手段に導かれた後、光記録媒体に集光させる。光記録媒体からの戻り光は、光学素子を介して光検出手段に導かれる。この光検出手段が形成される半導体基板に、光源と集光手段と光学素子群とが搭載されたうえ、前記半導体基板にコイルが形成されているので、光検出手段およびコイルの製造工程の全部または一部を共有することが可能となる。
【００１１】
また本発明は、コイルは半導体基板上に周回して形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、たとえば、光ピックアップ装置の薄型化を損なうことなく、コイルの巻数を増加することが可能となる。
【００１３】
また本発明は、コイルは半導体基板上に蛇行して形成されていることを特徴とする。
本発明に従えば、コイルを簡単に形成することができる。
【００１４】
また本発明は、コイルは薄膜コイルであることを特徴とする。
本発明に従えば、光ピックアップ装置自体を薄型化することができる。
【００１５】
また本発明は、コイルは、蒸着によって、または、めっきおよびフォトエッチングによって半導体基板に一体形成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、光検出手段とコイルとを半導体基板に一体形成することができる。
【００１７】
また本発明は、コイルは、光源からの光を光記録媒体に集光するためのフォーカシング動作に用いられるコイルであることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、半導体基板に形成された前記コイルを用いて、光源からの光を光記録媒体に集光するためのフォーカシング動作を実行する。
【００１９】
また本発明は、コイルは、光源に高周波重畳電流を注入する駆動回路に用いられるコイルであることを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、光源に高周波重畳電流を注入する駆動回路に用いられるコイルを、半導体基板に一体形成することができる。
【００２１】
また本発明は、集光手段は、光学素子の一部と一体形成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、集光手段を半導体基板と一体的に移動駆動することが可能となる。
【００２３】
また本発明は、コイルによる発生推力が光ピックアップ装置の略重心に作用する半導体基板位置に、コイルが配設されていることを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、コイルによる発生推力を用いて光ピックアップ装置を移動駆動させる際、その動作を安定化することができる。
【００２５】
また本発明は、前記、光ピックアップ装置と、
光記録媒体の記録面と略平行な平面に沿って、光ピックアップ装置を移動可能なアーム部材と、
光ピックアップ装置とアーム部材とを近接離隔可能に連結するための可撓性部材と、
アーム部材に設けられ、かつ、半導体基板近傍に配設された永久磁石片とを有することを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、アーム部材によって、光ピックアップ装置を、光記録媒体の記録面と略平行な平面に沿って移動することができる。また、アーム部材に設けられ、かつ、半導体基板近傍に配設された永久磁石片とコイルとを用いて、光ピックアップ装置とアーム部材とを近接離隔することができる。
【００２７】
また本発明は、前記永久磁石片は一対の永久磁石片であり、これら一対の永久磁石片は磁性部材を介して連結されていることを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、磁束密度を高くすることができるうえ、半導体基板に搭載されている部品などを保護することが可能となる。
【００２９】
また本発明は、アーム部材の長手方向一端部に光ピックアップ装置が配設され、アーム部材の長手方向他端部にトラッキングサーボ用のコイルが形成されていることを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、トラッキングサーボ用のコイルを、光ピックアップ装置つまり半導体基板とは別に設けることができるので、半導体基板自体の小型化および軽量化を図ることができる。
【００３１】
また本発明は、半導体基板の一表面部に連なり、異方性エッチングによって形成される傾斜面部と、この傾斜面部に形成されるトラッキングサーボ用のコイルとを含むことを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、一枚の半導体基板上に少なくともトラッキングサーボ用のコイルを形成することができ、光ピックアップ装置の構造を簡単化することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光ピックアップ装置１０を含む光ヘッド装置１１の平面図である。本実施形態においては、たとえば光記録媒体である光ディスクに、音声画像情報および文字情報などを繰返し記録再生することができる光ディスク再生装置に、光ピックアップ装置１０を含む光ヘッド装置１１が設けられた場合の一例を示す。以下、図１における前後左右を前後左右とし、その上下を上下として説明する。
【００３４】
光ヘッド装置１１は、光ピックアップ装置１０と、アーム部材１２と、可撓性部材としての板ばね１３と、後述する一対の永久磁石片１４と、トラッキングサーボ用のコイルであるボイスコイル１５とを有する。アーム部材１２は、平面視略Ｌ形の平板状に形成され、アーム部材１２の長手方向一端部１２ａには、前後に所定間隔をおいて平行に配設された一対の板ばね１３を介して光ピックアップ装置１０が、アーム部材１２に対して近接離隔可能に連結されている。また、光ピックアップ装置１０のパッド１６（図２参照、後述する）に結線されたフレキシブル基板１７がアーム部材１２に沿って配設されている。アーム部材１２の長手方向他端部１２ｂには、ボイスコイル１５が周回して形成されている。ボイスコイル１５の下方つまり図１の紙面奥行き方向には、矩形板状の永久磁石片１８がボイルコイル１５に対して所定間隔をあけて設置され、この永久磁石片１８は上面側がＮ極、下面側がＳ極に着磁され、図１におけるＤ１方向向きに磁場を発生するようになっている。
【００３５】
アーム部材１２の下半部におけるボイスコイル１５付近部には、上下方向向きの軸線を有する回転軸１９が設けられ、この回転軸１９を中心にボイスコイル１５および光ピックアップ装置１０が移動（回動）駆動可能に構成されている。つまり、アーム部材１２の長手方向他端部１２ｂにおいて、ボイスコイル１５に矢印ｉ方向となるような電流を与えると、ボイスコイル１５と永久磁石片１８との配置関係によって、アーム部材１２の長手方向他端部１２ｂつまりボイスコイル１５は回転軸１９を中心に図１において反時計回り（ｆ方向）に移動駆動される。ボイスコイル１５に与える電流の向きを前記と逆向きにすると、ボイスコイル１５は回転軸１９を中心に図１において時計回りに移動駆動される。したがって、アーム部材１２によって、後述する光記録媒体２０の記録面と略平行な平面に沿って、光ピックアップ装置１０を移動駆動可能になっている。上述したように、特にトラッキングサーボ用のボイスコイル１５および永久磁石片１８をアーム部材１２の他端部１２ｂに設けているため、光ピックアップ装置１０の半導体基板２１に設ける必要がなく、光ピックアップ装置１０の軽量化を図ることができる。
【００３６】
図２は第１の実施形態の光ピックアップ装置１０の概略構成図であり、（ａ）は光ピックアップ装置１０の側面図、（ｂ）は光ピックアップ装置１０の平面図である。光ピックアップ装置１０は、光源としての半導体レーザ２２と、集光手段としての対物レンズ２３と、複数の光学素子２４〜２６と、半導体基板２１であるシリコン基板（以下、単に基板２１と呼ぶ）と、光検出手段としての光検出器２７〜２９と、薄膜コイル３０とを有する。基板２１は矩形状に形成され、基板２１の上面部２１ａにおいて、その右半部の前後方向略中間部分には、ヒートシンクである矩形状のサブマウント３１が配設され、このサブマウント３１上に半導体レーザ２２が搭載されている。基板２１の上面部２１ａにおいて、その左半部の前後方向略中間部分には、光学素子２４と、半導体レーザ２２からの光を光ディスクなどの光記録媒体２０に集光する対物レンズ２３とが配設されている。光学素子２４上の出射面部に対物レンズ２３が設置された状態で、これら光学素子２４と対物レンズ２３とは一体形成されている。
【００３７】
基板２１の上面部２１ａにおいて、半導体レーザ２２と対物レンズ２３との間の光路途中には、複数の光学素子２４〜２６が搭載されている。すなわち、光学素子２４は、半導体レーザ２２からの光を対物レンズ２３に導くとともに、光記録媒体２０からの戻り光を情報信号検出用の光検出器２７に導く機能を有する。光学素子２５は、平面視で左右方向略中間部分に配設され、光記録媒体２０からの戻り光をサーボ用光検出器２８に導く機能を有する。光学素子２５の左面部すなわち光記録媒体２０からの戻り光の入射面部には、ホログラム３２が付設され、このホログラム３２によって、前記戻り光の一部が分岐され、この分岐された戻り光が光検出器２８に導かれるようになっている。さらに、基板２１の上面部２１ａにおいて、光学素子２４の前端部には、光学素子２６が光学素子２４に近接して搭載されている。この光学素子２６は、半導体レーザ２２からの光をモニタするモニタ用光検出器２９に光を導く機能を有する。以上の光検出器２７〜２９は、基板２１の上面部２１ａに形成され、上述したように光学素子２４〜２６も基板２１の上面部２１ａに搭載されている。また、基板２１の上面部２１ａにおいて、サブマウント３１の直ぐ右方および光学素子２４付近部には、光検出器２７〜２９などの信号出力用のパッド１６がそれぞれ配設され、アーム部材１２に設けられたフレキシブル基板１７などに結線されて図示外の信号処理回路に出力されるようになっている。
【００３８】
基板２１の上面部２１ａには、半導体レーザ２２からの光を光記録媒体２０に集光するためのフォーカシング動作（後述する）に用いられる薄膜コイル３０であって、たとえば膜厚約１μｍの薄膜コイル３０（以下、単にコイル３０と呼ぶ）が一体形成されている。すなわち、基板２１の上面部２１ａにおいて、その左右方向中間付近部から右半部にわたって半導体レーザ２２およびサブマウント３１と、光検出器２８と、パッド１６と、光学素子２５とを囲むコイル３０が四角形状に周回して形成されている。この四角形状に周回されたコイル３０は、基板２１の上面部２１ａのうち右後端部に配設された一端側のパッド３０ａから、基板２１の一辺２１Ａと略平行に光学素子２４よりもやや手前付近まで左方に延び、ここから直角前方向きに折曲がって基板２１の前端付近部まで延び、さらに基板２１の一辺２１Ａと略平行に右前端部まで右方に延び、さらにここから直角後方向きに折曲がって前記一端側のパッド３０ａ付近部まで延びるように配設されている。基板２１には、以上説明した最外周側に配設されたコイル部分３０Ａの内側に、コイル部分３０Ｂ，３０Ｃが前記と同様に所定ピッチを隔てて交差しないように順次四角形状に周回されて形成され、最内周側に配設された平面視コ字形状のコイル部分３０Ｄの右前端部の中間パッド３０ｃから、コイル部分３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの一部を横断状に所定小距離右方に延びる配線層３０ｅを経由して他端側のパッド３０ｂまで電気的に接続されている。
【００３９】
このコイル３０は以下の方法で形成される。基板２１の上面部２１ａに、二酸化シリコンＳｉＯ2などの図示外の誘電体層を絶縁層として形成し、この絶縁層の上部にアルミニウムＡｌなどの金属による配線パターン（金属配線層）を、蒸着およびフォトエッチングによって形成することで、一端側のパッド３０ａから中間パッド３０ｃまでの配線が形成される。この場合、エッチャントには燐酸を用いる。形成された配線の上部に図示外の絶縁層をさらに形成することによって前記配線は保護される。次に、中間パッド３０ｃ上の絶縁層を選択的に前記金属配線層の中間パッド３０ｃ部分まで基板２１の厚さ方向にフォトエッチングする。エッチャントにはフッ酸を用いる。そして、剥出しになった金属配線層の中間パッド３０ｃ部分上および配線上の絶縁層上に、アルミニウムＡｌなどの金属による配線パターンを、蒸着およびフォトエッチングによって形成することで、中間パッド３０ｃから他端側のパッド３０ｂまで電気的に接続されるとともに、配線層３０ｅとその直下の配線３０ｄとは絶縁層を挟んでいるのでショートすることはない。このようにコイル３０はフォトエッチングによって形成されたプレーナ構造を有するものである。このように、コイル３０の配線のうち、配線層３０ｅとその直下の配線３０ｄとを絶縁層を介して交差する構造にすることによって、一端側のパッド３０ａと他端側のパッド３０ｂとを基板２１の右端部に配置することができるので、フレキシブル基板１７（図１参照）への結線が容易になる。
【００４０】
つまり、コイル３０のうち結線用のパッド３０ａ，３０ｂにフレキシブル基板１７が電気的に接続され、このフレキシブル基板１７からパッド３０ａ，３０ｂを介して電流が供給される。アーム部材１２の一端部１２ａには、一対の永久磁石片１４が固定されている。図２（ｂ）に示すように、これら永久磁石片１４は、それぞれ矩形状に形成され、基板２１のコイル３０近傍でかつ基板２１の一辺２１Ａに所定間隔を隔てて平行に配設されて、磁束Φがコイル３０の平面方向に入射するようになっている。図２においてコイル３０にｉ方向向きの電流を流す場合には、フレミングの左手の法則によって、基板２１をアーム部材１２に対して離隔するＤ２方向向きの力が作用する。上述したようにアーム部材１２の一端部１２ａには、可撓性部材である一対の板ばね１３を介して光ピックアップ装置１０が近接離隔可能に連結されているので、コイル３０にｉ方向向きまたはその反対方向向きの電流を流すことによって、基板２１はアーム部材１２に対して相対的にＤ２方向またはＤ３方向に近接離隔つまり上下動する。それ故、対物レンズ２３もこの基板２１と一体的に上下動することによって、光記録媒体２０にフォーカシングされる。しかも、コイル３０はプレーナ構造を有することから、配線を複数層に積層できる。それ故、必要に応じてコイル３０を積層構造にすることによって、磁束密度を高め、基板２１および対物レンズ２３を上下動させる力を強くすることができる。
【００４１】
以上説明した第１の実施形態の光ピックアップ装置１０によれば、特に、同一の基板２１上に、光検出器２７〜２９およびコイル３０をそれぞれ形成するため、これら光検出器２７〜２９の製造工程で行われる蒸着の工程またはめっきおよびフォトエッチングの工程と、コイル３０の製造工程で行われる蒸着の工程またはめっきおよびフォトエッチングの工程との全部または一部を共有化する、すなわち同一作業化することができ、製造工程を簡単化することができる。その分、製造設備などのコストダウンを図ることができるうえ、タクトタイムと工数とを短縮することができる。また、コイル３０は基板２１に周回して形成されているので、光ピックアップ装置１０の薄型化を損なうことなく、コイル３０の巻数を増加することが可能となり、磁束密度を高くすることができる。それ故、基板２１および対物レンズ２３を上下動させる力を強くすることができる。
【００４２】
コイル３０は、膜厚約１μｍの薄膜コイルであるので、光ピックアップ装置１０自体を薄型化することができ、装置１０のコンパクト化を図ることができる。また基板２１に形成されたコイル３０を用いて、半導体レーザ２２からの光を光記録媒体２０に集光するためのフォーカシング動作を実行することができる。また対物レンズ２３は光学素子２４の一部と一体形成されているので、対物レンズ２３を基板２１と一体的に移動駆動することが可能となる。以上説明した光ヘッド装置１１によれば、光ピックアップ装置１０を、前記記録面と略平行な平面に沿って移動することができる。また、アーム部材１２に設けられ、かつ、基板２１の近傍に配設された永久磁石片１４とコイル３０とを用いて、光ピックアップ装置１０とアーム部材１２とを近接離隔することができる。アーム部材１２に永久磁石片１８を設けたので、光ピックアップ装置に永久磁石片を設ける前記従来技術と比べて、光ピックアップ装置１０の小型化、薄型化を図ることができ、光ヘッド装置１１の高速移動およびコストダウンを実現することができる。また、アーム部材１２の一端部１２ａに光ピックアップ装置１０が配設され、アーム部材１２の他端部１２ｂにトラッキングサーボ用のコイル１５が形成されているので、少なくともトラッキングサーボ用のコイル１５を、光ピックアップ装置１０つまり基板２１とは別に設けることができる。それ故、基板２１自体の小型化および軽量化を図ることができ、光ヘッド装置１１のコストダウンを一層図ることができるうえ、フォーカスサーボ特性を向上することができる。
【００４３】
図３は、第２の実施形態に係る光ピックアップ装置１０Ａの平面図である。ただし、前記実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。本実施形態の光ピックアップ装置１０Ａには、特に、半導体レーザ２２に高周波重畳電流を注入する駆動回路に用いられる高周波発振回路用コイル４０（以下、ＨＦ用コイル４０と呼ぶ）が設けられている。基板４１の上面部４１ａのうち、左右方向略中間部分には、半導体レーザ２２を搭載するサブマウント３１および光学素子２５、パッド１６が搭載され、光検出器２８が形成され、これらを囲むコイル４２が四角形状に周回して形成されている。
【００４４】
基板４１の上面部４１ａのうち、左右方向の右側約１／３部分には、回路部品形成領域４３，４４などに形成または設置された図示外のトランジスタ、抵抗、コンデンサなどとともに半導体レーザ２２の高周波重畳回路４５が構成されている。高周波重畳回路４５は、半導体レーザ２２の光記録媒体２０（図２ａ参照）からの戻り光によるノイズ発生を抑制する機能を有し、この高周波重畳回路４５で生成された高周波電流は、回路部品形成領域４３，４４に設けられた半導体レーザの駆動回路２２（たとえばＡＰＣ回路など）の電流とともにワイヤ４６から半導体レーザ２２に供給される。半導体レーザ２２の底面はＧＮＤ端子となっており、サブマウント３１を介して基板４１に形成された図示外の配線パターンへ接続されるか、または、サブマウント３１上に図示外の配線パターンを形成して接続される。
【００４５】
また、基板４１の上面部４１ａにおける前記右側約約１／３部分には、ＨＦコイル４０が回路部品形成領域４３，４４間にわたって数回蛇行した平易なパターンで形成されている。すなわち、ＨＦコイル４０は、高周波回路で用いられるため、電流が流れるループ面積を小さくしインダクタンスを小さくするために前記数回蛇行した平易なパターンで形成されている。このためＨＦコイル４０は、第１の実施形態で説明したフォーカスサーボ用のコイル３０のように、配線を交差して形成する必要がない。それ故、ＨＦコイル４０は、配線パターンを形成したマスクを介してアルミニウムなどの金属を蒸着する方法、または、アルミニウムなどの金属蒸着膜を前記配線パターンにフォトエッチングする方法などによって簡単に形成することができる。
【００４６】
すなわち、フォーカスサーボ用のコイル４２は、基板４１の上面部４１ａのうち右半部の後端部に配設された一端側のパッド４２ａから、基板４１の一辺４１Ａと略平行に光学素子２４よりもやや手前付近まで左方に延び、ここから直角前方向きに折曲がって基板４１の前端付近部まで延び、さらに基板４１の一辺４１Ａと略平行に右半部の前端部まで右方に延び、さらにここから直角後方向きに折曲がって前記一端側のパッド４２ａ付近部まで延びるように配設されている。基板４１には、以上説明した最外周側に配設されたコイル部分４２Ａの内側に、コイル部分４２Ｂ，４２Ｃが前記と同様に所定ピッチを隔てて交差しないように順次四角形状に周回されて形成され、最内周側に配設された平面視コ字形状のコイル部分４２Ｄの他端側のパッド４２ｂから、たとえばフレキシブル基板１７に直接ワイヤボンディングなどで結線されている。なお、前記他端側のパッド４２ｂから、最外周側に配設されたコイル部分４２Ａの外側でたとえば回路部品形成領域４３付近に形成されたパッド４２ｃを中継してワイヤボンディングなどでフレキシブル基板１７まで結線してもよい。
【００４７】
したがって、フォーカスサーボ用のコイル４２について、他端側のパッド４２ｂを上述した位置に配設し、コイル部分４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃと交差しないように構成したことによって、上述したＨＦコイル４０と同様の方法でフォーカスサーボ用のコイル４２を形成することができる。それ故、ＨＦコイル４０とフォーカスサーボ用のコイル４２とを同時または略同時に作製可能となり、マスクの共有化を図ることができるうえ、製造工程を簡単化することができる。その分、製造設備などのコストダウンを図ることができるうえ、タクトタイムと工数とを短縮することができる。また、フォーカスサーボ用のコイル４２は、基板４１の上面部４１ａのうち左右方向略中間部分である重心に形成されており、それ故、このコイル４２の発生推力が基板４１の重心すなわち光ピックアップ装置１０Ａの略重心に作用する。したがって、コイル４２による発生推力を用いて光ピックアップ装置１０Ａを移動駆動させる際、その動作を安定化することができる。
【００４８】
図４は、第３の実施形態の光ピックアップ装置１０Ｂの概略構成図であり、（ａ）は光ピックアップ装置１０Ｂの側面図、（ｂ）は光ピックアップ装置１０Ｂの平面図である。ただし、第１および第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。本実施形態の光ピックアップ装置１０Ｂにおいては、アーム部材に固定された一対の永久磁石片１４の上端部１４ａ同士を連結する強磁性体の矩形状金属板５０を有する。これら金属板５０と一対の永久磁石片１４とによって囲まれた領域内部に、光学素子２５、半導体レーザ２２およびサブマウント３１、光検出器２８、コイル３０に結線されるワイヤ５１ａ，５１ｂの一部が収容されている。また、金属板５０の左端は、一対の永久磁石片１４の左端に合致するように面一状に配設され、金属板５０の右端部５０ａは、一対の永久磁石片１４の右端から所定距離突出するように配設されている。したがって、金属板５０は、永久磁石片１４の磁束を閉込めるヨークであるとともに、光学素子２５、半導体レーザ２２およびサブマウント３１、光検出器２８、コイル３０、ワイヤ郡５１ａ，５１ｂを保護している。
【００４９】
また、金属板５０の下面から最長搭載部品（ここでは、光学素子２５）までの距離ｄは、対物レンズ２３の可動範囲Ｄより長く設定されているので、本光ピックアップ装置１０Ｂによって、フォーカシング動作を実行する際において、金属板５０が基板２１上の搭載部品に衝突することを確実に防止することができる。以上説明した光ピックアップ装置１０Ｂによれば、金属板５０によって、一対の永久磁石片１４による磁束密度を高くしフォーカシング動作に必要な力を増すことが可能になるとともに、基板２１と板ばね１３、フレキシブル基板１７を連結する際の作業性および信頼性を向上させることができる。
【００５０】
図５は、第４の実施形態の光ピックアップ装置の平面図であり、図６は、図５の要部拡大斜視図であり、図７は図６のＡ−Ａ線断面図である。ただし、第１の実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。本実施形態においては、特にフォーカスサーボ用コイル３０以外に、トラッキングサーボ用コイル６０が形成されている。すなわち、基板２１の左半部の前端付近部と後端付近部とにおいて、一表面部である上面部２１ａに連なる傾斜面部６１がそれぞれ形成され、各傾斜面部６１にトラッキングサーボ用のコイル６０が形成されている。各傾斜面部６１は、基板２１の側面部を選択的に異方性エッチングすることによって所望の傾斜面を露出させて形成される。傾斜面部６１は、基板２１の上面部２１ａに対したとえば５４．７度の角度αでエッチングされ、この傾斜面部６１にコイル６０が矩形状に周回して形成されている。
【００５１】
上述したフォーカスサーボ用コイル３０に用いる永久磁石片１４を兼用することによって磁場Φを発生し、この磁場Φは、トラッキングサーボ用コイル６０の一部に入射するように構成されている。各傾斜面部６１に形成されたトラッキングサーボ用コイル６０は、永久磁石片１４から生ずる磁場Φの傾斜面部６１に垂直な成分Φ１を受ける。したがって、トラッキングサーボ用コイル６０の一部６０ａにおいて、傾斜面部６１に沿って斜め上方向きに向かう電流ｉを注入することによって、トラッキングサーボ用コイル６０にはＤ５方向向きの力が作用する。電流ｉの向きを逆向きにすることで、トラッキングサーボ用コイル６０には、Ｄ５方向と逆向きの力が作用する。ここで、成分Φ１は磁場Φに対し９０度から角度α（α＝５４．７度）を減じた余弦、すなわち、Φ１＝０．８２Φとなり、永久磁石片１４によって生ずる磁場の約８割以上が確保されるため、トラッキングサーボに対する力は十分に発揮される。
【００５２】
本発明の実施の他の形態として、半導体基板としてシリコン基板以外のガリウム砒素基板（ＧａＡｓ基板）を適用してもよい。基板の重心にフォーカスサーボ用のコイルを形成することが望ましいが、前記コイルの配設位置は必ずしも基板の重心に限定されるものではなく、たとえば基板の重心からややずれた略重心に形成してもよい。この場合にも光ピックアップ装置を移動駆動する際の動作を安定化することができる。その他、前記実施形態に、特許請求の範囲を逸脱しない範囲において種々の部分的変更を行う場合もある。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、特に、光検出手段が形成される半導体基板に、光源と集光手段と光学素子群とが搭載されたうえ、前記半導体基板にコイルが形成されているので、光検出手段およびコイルの製造工程の全部または一部を共有することが可能となり、光ピックアップ装置の製造工程を簡単化することができ、その分、製造設備などのコストダウンを図ることができるうえ、タクトタイムと工数とを短縮することができる。
【００５４】
また本発明によれば、たとえば、光ピックアップ装置の薄型化を損なうことなく、コイルの巻数を増加することが可能となり、磁束密度を高くすることができる。
【００５５】
また本発明によれば、コイルを簡単に形成することができる。
また本発明によれば、光ピックアップ装置自体を薄型化することができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００５６】
また本発明によれば、光検出手段とコイルとを半導体基板に一体形成することができ、製造工程を一層簡単化することができる。
【００５７】
また本発明によれば、半導体基板に形成された前記コイルを用いて、光源からの光を光記録媒体に集光するためのフォーカシング動作を実行することができる。
【００５８】
また本発明によれば、光源に高周波重畳電流を注入する駆動回路に用いられるコイルを、半導体基板に一体形成することができる。
【００５９】
また本発明によれば、集光手段を半導体基板と一体的に移動駆動することが可能となる。
【００６０】
また本発明によれば、コイルによる発生推力を用いて光ピックアップ装置を移動駆動させる際、その動作を安定化することができる。
【００６１】
また本発明によれば、アーム部材によって、光ピックアップ装置を、前記記録面と略平行な平面に沿って移動することができる。また、アーム部材に設けられ、かつ、半導体基板近傍に配設された永久磁石片とコイルとを用いて、光ピックアップ装置とアーム部材とを近接離隔することができる。アーム部材に永久磁石片を設けたので、光ピックアップ装置に永久磁石片を設ける前記従来技術と比べて、光ピックアップ装置の小型化、薄型化を図ることができ、光ヘッド装置の高速移動およびコストダウンを実現することができる。
【００６２】
また本発明によれば、磁束密度を高くすることができるうえ、半導体基板に搭載されている部品などを保護することが可能となる。それ故、光ヘッド装置の信頼性、耐久性を向上することができる。
【００６３】
また本発明によれば、トラッキングサーボ用のコイルを、光ピックアップ装置つまり半導体基板とは別に設けることができるので、半導体基板自体の小型化および軽量化を図ることができる。それ故、装置のコストダウンを一層図ることができるうえ、たとえばフォーカスサーボ特性を向上することができる。
【００６４】
また本発明によれば、一枚の半導体基板上に少なくともトラッキングサーボ用のコイルを形成することができ、光ピックアップ装置の構造を簡単化することができる。それ故、部品点数の削減を図り、製造プロセスの縮小化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ピックアップ装置を含む光ヘッド装置の平面図である。
【図２】第１の実施形態の光ピックアップ装置の概略構成図であり、（ａ）は光ピックアップ装置の側面図、（ｂ）は光ピックアップ装置の平面図である。
【図３】第２の実施形態に係る光ピックアップ装置の平面図である。
【図４】第３の実施形態の光ピックアップ装置の概略構成図であり、（ａ）は光ピックアップ装置の側面図、（ｂ）は光ピックアップ装置の平面図である。
【図５】第４の実施形態の光ピックアップ装置の平面図である。
【図６】図５の要部拡大斜視図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】従来の光ピックアップ装置の側面図である。
【図９】従来の光ピックアップ装置の底面図である。
【符号の説明】
１０ 光ピックアップ装置
１１ 光ヘッド装置
１２ アーム部材
１２ａ 長手方向一端部
１２ｂ 長手方向他端部
１３ 板ばね
１４，１８ 永久磁石片
１５ ボイスコイル
２０ 光記録媒体
２１ 基板
２２ 半導体レーザ
２３ 対物レンズ
２４，２５，２６ 光学素子
２７，２８，２９ 光検出器
３０，４２ コイル
４０ ＨＦコイル
５０ 金属板
６０ トラッキングサーボ用コイル
６１ 傾斜面部
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ装置および光ヘッド装置に関し、たとえば光ディスクなどの記録媒体に対して、情報の記録または再生を行う光ピックアップ装置および光ヘッド装置に関する。
【０００２】
本発明において、用語「略重心」は「重心」を含み、用語「略平行」は「平行」を含む。
【０００３】
【従来の技術】
近年、情報技術の進展にともない光学情報記録方式に関する研究が各所で進められている。この光学情報記録方式は、従来の磁気記録方式と比べて、非接触で記録再生できること、再生専用型、追記型、書換え可能型のメモリ形態に対してそれぞれ対応可能であるなどの数々の利点を有する。また、光学情報記録方式は、安価な大容量メディアを実現し得るものとして幅広い用途に用いられている。具体的には、たとえば光ディスクなどの記録媒体に、音声画像情報および文字情報などを繰返し記録再生することができる装置として光ディスク再生装置が実用化され、この光ディスク再生装置に、主要装置である光ピックアップ装置および光ヘッド装置が設けられている。
【０００４】
図８は、特開平５−１６６２１１号公報に記載された光ピックアップ装置１の側面図であり、図９はその光ピックアップ装置１の底面図である。この光ピックアップ装置１は、ベース板２と、透明多面体基板３と、フォーカシング用プリントコイル４と、トラッキングコイル５と、一対の永久磁石片６と、多分割受光素子７とを有する。フォーカシング用プリントコイル４は、蒸着によって、または、めっきおよびフォトエッチングなどによってガラス部材および樹脂部材で構成されるブロック状の透明多面体基板３に形成され、この透明多面体基板３の幅方向両側には一対の永久磁石片６が配設されている。透明多面体基板３の長手方向一端部には、平坦部３ａに連なりこの平坦部３ａに対して所定の傾斜角度を有する傾斜面部３ｂが形成され、傾斜面部３ｂに図示外のレーザ素子チップが実装されている。傾斜面部３ｂにおいてレーザ素子チップの側方には、シリコン基板（Ｓｉ基板）、ガリウム砒素基板（ＧａＡｓ基板）などの半導体基板に蒸着によって、または、めっきおよびフォトエッチングなどを利用して作製される多分割受光素子７が固定されている。レーザ素子チップから透明多面体基板３の内部に向けて光が出射され、透明多面体基板３から出射された後、光ディスクの表面に集光される。光は、光ディスクの表面において反射され、透明多面体基板３内を逆の経路を辿った後、多分割受光素子７に導かれ検出に供される。レーザ素子チップから出射される光の伝送路となる透明多面体基板３の上下両面には、三ビーム用回折格子８、ホログラムコリメートレンズ９ａ、対物レンズ９ｂおよび戻り光用ミラー９ｃが一体形成されている。
【０００５】
透明多面体基板３の下面周縁部には、フォーカシング用プリントコイル４が形成されている。永久磁石片６は一軸異方性を有し、この永久磁石片６が発生する磁束Φがフォーカシング用プリントコイル４の平面方向に入射し、この状態でフォーカシング用プリントコイル４の一方向に通電すると、フレミングの左手の法則によって、透明多面体基板３が図８における上下方向に移動し、フォーカスサーボが行われる。また、透明多面体基板３の他端部の幅方向両側面部には、小型プリントコイルからなるトラッキング用コイル５が貼付けられている。このトラッキング用コイル５は永久磁石片６の一端面に対し位置合わせされており、このトラッキング用コイル５に通電される電流を制御すると、フレミングの左手の法則によって、透明多面体基板３が図８における紙面直交方向に移動し、トラッキングサーボが行われる。
【０００６】
また一般に、光記録媒体の記録、再生用の光源として半導体レーザを用いる場合には、再生時の戻り光ノイズを抑制するために、半導体レーザの駆動電流に高周波電流を重畳して動作させる手法がしばしば用いられる。半導体レーザは、リード端子を有するキャンパッケージの内部に搭載されており、このキャンパッケージは、ミラーおよび集光レンズなどの光学部品とともにハウジングに組込まれ、光ピックアップ装置が構成されている。ガラエポ基板あるいはアルミナ基板上に作製された高周波重畳回路基板は、光ピックアップ装置から突出した前記リード端子に接続して用いられるため、光ピックアップ装置とは別々に設けられ、接続されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術では、フォーカシング用プリントコイル４は透明多面体基板３に形成される一方、多分割受光素子７は前記半導体基板に作製される。これら透明多面体基板３と半導体基板とは、上述したように材料が異なるため、温度および時間などの蒸着条件と、温度、時間、電気的条件、めっき材料などのめっき条件と、温度、エッチャント、エッチング時間などのフォトエッチング条件などが異なるという問題がある。それ故、透明多面体基板３と半導体基板とを別々に製作する必要がある。すなわち、透明多面体基板と半導体基板とは、蒸着の工程またはめっきおよびフォトエッチングなどの同様の作業工程を持ちながらも、その作業工程の全部または一部を共有することが困難であり、光ピックアップ装置の製造工程が複雑化していた。また、戻り光ノイズを抑制するための高周波重畳回路を、光ピックアップ装置とは別に作製して後付けするために、作業工程が複雑化していた。
【０００８】
したがって本発明の目的は、製造工程および作業工程を簡単化することができ、コストダウンを図ることができる光ピックアップ装置および光ヘッド装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光源と、
光源からの光を光記録媒体に集光する集光手段と、
光源と集光手段との間の光路途中に配設され、光源からの光を集光手段に導く機能、または、光記録媒体からの戻り光を光検出手段に導く機能の少なくともいずれか一方を含む光学素子群と、
これら光源と集光手段と光学素子とが搭載される半導体基板と、
半導体基板に形成される前記光検出手段と、
半導体基板に形成され、所定動作に用いるためのコイルとを有することを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００１０】
本発明に従えば、光源から照射される光は、光学素子を介して集光手段に導かれた後、光記録媒体に集光させる。光記録媒体からの戻り光は、光学素子を介して光検出手段に導かれる。この光検出手段が形成される半導体基板に、光源と集光手段と光学素子群とが搭載されたうえ、前記半導体基板にコイルが形成されているので、光検出手段およびコイルの製造工程の全部または一部を共有することが可能となる。
【００１１】
また本発明は、コイルは半導体基板上に周回して形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、たとえば、光ピックアップ装置の薄型化を損なうことなく、コイルの巻数を増加することが可能となる。
【００１３】
また本発明は、コイルは半導体基板上に蛇行して形成されていることを特徴とする。
本発明に従えば、コイルを簡単に形成することができる。
【００１４】
また本発明は、コイルは薄膜コイルであることを特徴とする。
本発明に従えば、光ピックアップ装置自体を薄型化することができる。
【００１５】
また本発明は、コイルは、蒸着によって、または、めっきおよびフォトエッチングによって半導体基板に一体形成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、光検出手段とコイルとを半導体基板に一体形成することができる。
【００１７】
また本発明は、コイルは、光源からの光を光記録媒体に集光するためのフォーカシング動作に用いられるコイルであることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、半導体基板に形成された前記コイルを用いて、光源からの光を光記録媒体に集光するためのフォーカシング動作を実行する。
【００１９】
また本発明は、コイルは、光源に高周波重畳電流を注入する駆動回路に用いられるコイルであることを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、光源に高周波重畳電流を注入する駆動回路に用いられるコイルを、半導体基板に一体形成することができる。
【００２１】
また本発明は、集光手段は、光学素子の一部と一体形成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、集光手段を半導体基板と一体的に移動駆動することが可能となる。
【００２３】
また本発明は、コイルによる発生推力が光ピックアップ装置の略重心に作用する半導体基板位置に、コイルが配設されていることを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、コイルによる発生推力を用いて光ピックアップ装置を移動駆動させる際、その動作を安定化することができる。
【００２５】
また本発明は、前記、光ピックアップ装置と、
光記録媒体の記録面と略平行な平面に沿って、光ピックアップ装置を移動可能なアーム部材と、
光ピックアップ装置とアーム部材とを近接離隔可能に連結するための可撓性部材と、
アーム部材に設けられ、かつ、半導体基板近傍に配設された永久磁石片とを有することを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、アーム部材によって、光ピックアップ装置を、光記録媒体の記録面と略平行な平面に沿って移動することができる。また、アーム部材に設けられ、かつ、半導体基板近傍に配設された永久磁石片とコイルとを用いて、光ピックアップ装置とアーム部材とを近接離隔することができる。
【００２７】
また本発明は、前記永久磁石片は一対の永久磁石片であり、これら一対の永久磁石片は磁性部材を介して連結されていることを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、磁束密度を高くすることができるうえ、半導体基板に搭載されている部品などを保護することが可能となる。
【００２９】
また本発明は、アーム部材の長手方向一端部に光ピックアップ装置が配設され、アーム部材の長手方向他端部にトラッキングサーボ用のコイルが形成されていることを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、トラッキングサーボ用のコイルを、光ピックアップ装置つまり半導体基板とは別に設けることができるので、半導体基板自体の小型化および軽量化を図ることができる。
【００３１】
また本発明は、半導体基板の一表面部に連なり、異方性エッチングによって形成される傾斜面部と、この傾斜面部に形成されるトラッキングサーボ用のコイルとを含むことを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、一枚の半導体基板上に少なくともトラッキングサーボ用のコイルを形成することができ、光ピックアップ装置の構造を簡単化することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光ピックアップ装置１０を含む光ヘッド装置１１の平面図である。本実施形態においては、たとえば光記録媒体である光ディスクに、音声画像情報および文字情報などを繰返し記録再生することができる光ディスク再生装置に、光ピックアップ装置１０を含む光ヘッド装置１１が設けられた場合の一例を示す。以下、図１における前後左右を前後左右とし、その上下を上下として説明する。
【００３４】
光ヘッド装置１１は、光ピックアップ装置１０と、アーム部材１２と、可撓性部材としての板ばね１３と、後述する一対の永久磁石片１４と、トラッキングサーボ用のコイルであるボイスコイル１５とを有する。アーム部材１２は、平面視略Ｌ形の平板状に形成され、アーム部材１２の長手方向一端部１２ａには、前後に所定間隔をおいて平行に配設された一対の板ばね１３を介して光ピックアップ装置１０が、アーム部材１２に対して近接離隔可能に連結されている。また、光ピックアップ装置１０のパッド１６（図２参照、後述する）に結線されたフレキシブル基板１７がアーム部材１２に沿って配設されている。アーム部材１２の長手方向他端部１２ｂには、ボイスコイル１５が周回して形成されている。ボイスコイル１５の下方つまり図１の紙面奥行き方向には、矩形板状の永久磁石片１８がボイルコイル１５に対して所定間隔をあけて設置され、この永久磁石片１８は上面側がＮ極、下面側がＳ極に着磁され、図１におけるＤ１方向向きに磁場を発生するようになっている。
【００３５】
アーム部材１２の下半部におけるボイスコイル１５付近部には、上下方向向きの軸線を有する回転軸１９が設けられ、この回転軸１９を中心にボイスコイル１５および光ピックアップ装置１０が移動（回動）駆動可能に構成されている。つまり、アーム部材１２の長手方向他端部１２ｂにおいて、ボイスコイル１５に矢印ｉ方向となるような電流を与えると、ボイスコイル１５と永久磁石片１８との配置関係によって、アーム部材１２の長手方向他端部１２ｂつまりボイスコイル１５は回転軸１９を中心に図１において反時計回り（ｆ方向）に移動駆動される。ボイスコイル１５に与える電流の向きを前記と逆向きにすると、ボイスコイル１５は回転軸１９を中心に図１において時計回りに移動駆動される。したがって、アーム部材１２によって、後述する光記録媒体２０の記録面と略平行な平面に沿って、光ピックアップ装置１０を移動駆動可能になっている。上述したように、特にトラッキングサーボ用のボイスコイル１５および永久磁石片１８をアーム部材１２の他端部１２ｂに設けているため、光ピックアップ装置１０の半導体基板２１に設ける必要がなく、光ピックアップ装置１０の軽量化を図ることができる。
【００３６】
図２は第１の実施形態の光ピックアップ装置１０の概略構成図であり、（ａ）は光ピックアップ装置１０の側面図、（ｂ）は光ピックアップ装置１０の平面図である。光ピックアップ装置１０は、光源としての半導体レーザ２２と、集光手段としての対物レンズ２３と、複数の光学素子２４〜２６と、半導体基板２１であるシリコン基板（以下、単に基板２１と呼ぶ）と、光検出手段としての光検出器２７〜２９と、薄膜コイル３０とを有する。基板２１は矩形状に形成され、基板２１の上面部２１ａにおいて、その右半部の前後方向略中間部分には、ヒートシンクである矩形状のサブマウント３１が配設され、このサブマウント３１上に半導体レーザ２２が搭載されている。基板２１の上面部２１ａにおいて、その左半部の前後方向略中間部分には、光学素子２４と、半導体レーザ２２からの光を光ディスクなどの光記録媒体２０に集光する対物レンズ２３とが配設されている。光学素子２４上の出射面部に対物レンズ２３が設置された状態で、これら光学素子２４と対物レンズ２３とは一体形成されている。
【００３７】
基板２１の上面部２１ａにおいて、半導体レーザ２２と対物レンズ２３との間の光路途中には、複数の光学素子２４〜２６が搭載されている。すなわち、光学素子２４は、半導体レーザ２２からの光を対物レンズ２３に導くとともに、光記録媒体２０からの戻り光を情報信号検出用の光検出器２７に導く機能を有する。光学素子２５は、平面視で左右方向略中間部分に配設され、光記録媒体２０からの戻り光をサーボ用光検出器２８に導く機能を有する。光学素子２５の左面部すなわち光記録媒体２０からの戻り光の入射面部には、ホログラム３２が付設され、このホログラム３２によって、前記戻り光の一部が分岐され、この分岐された戻り光が光検出器２８に導かれるようになっている。さらに、基板２１の上面部２１ａにおいて、光学素子２４の前端部には、光学素子２６が光学素子２４に近接して搭載されている。この光学素子２６は、半導体レーザ２２からの光をモニタするモニタ用光検出器２９に光を導く機能を有する。以上の光検出器２７〜２９は、基板２１の上面部２１ａに形成され、上述したように光学素子２４〜２６も基板２１の上面部２１ａに搭載されている。また、基板２１の上面部２１ａにおいて、サブマウント３１の直ぐ右方および光学素子２４付近部には、光検出器２７〜２９などの信号出力用のパッド１６がそれぞれ配設され、アーム部材１２に設けられたフレキシブル基板１７などに結線されて図示外の信号処理回路に出力されるようになっている。
【００３８】
基板２１の上面部２１ａには、半導体レーザ２２からの光を光記録媒体２０に集光するためのフォーカシング動作（後述する）に用いられる薄膜コイル３０であって、たとえば膜厚約１μｍの薄膜コイル３０（以下、単にコイル３０と呼ぶ）が一体形成されている。すなわち、基板２１の上面部２１ａにおいて、その左右方向中間付近部から右半部にわたって半導体レーザ２２およびサブマウント３１と、光検出器２８と、パッド１６と、光学素子２５とを囲むコイル３０が四角形状に周回して形成されている。この四角形状に周回されたコイル３０は、基板２１の上面部２１ａのうち右後端部に配設された一端側のパッド３０ａから、基板２１の一辺２１Ａと略平行に光学素子２４よりもやや手前付近まで左方に延び、ここから直角前方向きに折曲がって基板２１の前端付近部まで延び、さらに基板２１の一辺２１Ａと略平行に右前端部まで右方に延び、さらにここから直角後方向きに折曲がって前記一端側のパッド３０ａ付近部まで延びるように配設されている。基板２１には、以上説明した最外周側に配設されたコイル部分３０Ａの内側に、コイル部分３０Ｂ，３０Ｃが前記と同様に所定ピッチを隔てて交差しないように順次四角形状に周回されて形成され、最内周側に配設された平面視コ字形状のコイル部分３０Ｄの右前端部の中間パッド３０ｃから、コイル部分３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの一部を横断状に所定小距離右方に延びる配線層３０ｅを経由して他端側のパッド３０ｂまで電気的に接続されている。
【００３９】
このコイル３０は以下の方法で形成される。基板２１の上面部２１ａに、二酸化シリコンＳｉＯ2などの図示外の誘電体層を絶縁層として形成し、この絶縁層の上部にアルミニウムＡｌなどの金属による配線パターン（金属配線層）を、蒸着およびフォトエッチングによって形成することで、一端側のパッド３０ａから中間パッド３０ｃまでの配線が形成される。この場合、エッチャントには燐酸を用いる。形成された配線の上部に図示外の絶縁層をさらに形成することによって前記配線は保護される。次に、中間パッド３０ｃ上の絶縁層を選択的に前記金属配線層の中間パッド３０ｃ部分まで基板２１の厚さ方向にフォトエッチングする。エッチャントにはフッ酸を用いる。そして、剥出しになった金属配線層の中間パッド３０ｃ部分上および配線上の絶縁層上に、アルミニウムＡｌなどの金属による配線パターンを、蒸着およびフォトエッチングによって形成することで、中間パッド３０ｃから他端側のパッド３０ｂまで電気的に接続されるとともに、配線層３０ｅとその直下の配線３０ｄとは絶縁層を挟んでいるのでショートすることはない。このようにコイル３０はフォトエッチングによって形成されたプレーナ構造を有するものである。このように、コイル３０の配線のうち、配線層３０ｅとその直下の配線３０ｄとを絶縁層を介して交差する構造にすることによって、一端側のパッド３０ａと他端側のパッド３０ｂとを基板２１の右端部に配置することができるので、フレキシブル基板１７（図１参照）への結線が容易になる。
【００４０】
つまり、コイル３０のうち結線用のパッド３０ａ，３０ｂにフレキシブル基板１７が電気的に接続され、このフレキシブル基板１７からパッド３０ａ，３０ｂを介して電流が供給される。アーム部材１２の一端部１２ａには、一対の永久磁石片１４が固定されている。図２（ｂ）に示すように、これら永久磁石片１４は、それぞれ矩形状に形成され、基板２１のコイル３０近傍でかつ基板２１の一辺２１Ａに所定間隔を隔てて平行に配設されて、磁束Φがコイル３０の平面方向に入射するようになっている。図２においてコイル３０にｉ方向向きの電流を流す場合には、フレミングの左手の法則によって、基板２１をアーム部材１２に対して離隔するＤ２方向向きの力が作用する。上述したようにアーム部材１２の一端部１２ａには、可撓性部材である一対の板ばね１３を介して光ピックアップ装置１０が近接離隔可能に連結されているので、コイル３０にｉ方向向きまたはその反対方向向きの電流を流すことによって、基板２１はアーム部材１２に対して相対的にＤ２方向またはＤ３方向に近接離隔つまり上下動する。それ故、対物レンズ２３もこの基板２１と一体的に上下動することによって、光記録媒体２０にフォーカシングされる。しかも、コイル３０はプレーナ構造を有することから、配線を複数層に積層できる。それ故、必要に応じてコイル３０を積層構造にすることによって、磁束密度を高め、基板２１および対物レンズ２３を上下動させる力を強くすることができる。
【００４１】
以上説明した第１の実施形態の光ピックアップ装置１０によれば、特に、同一の基板２１上に、光検出器２７〜２９およびコイル３０をそれぞれ形成するため、これら光検出器２７〜２９の製造工程で行われる蒸着の工程またはめっきおよびフォトエッチングの工程と、コイル３０の製造工程で行われる蒸着の工程またはめっきおよびフォトエッチングの工程との全部または一部を共有化する、すなわち同一作業化することができ、製造工程を簡単化することができる。その分、製造設備などのコストダウンを図ることができるうえ、タクトタイムと工数とを短縮することができる。また、コイル３０は基板２１に周回して形成されているので、光ピックアップ装置１０の薄型化を損なうことなく、コイル３０の巻数を増加することが可能となり、磁束密度を高くすることができる。それ故、基板２１および対物レンズ２３を上下動させる力を強くすることができる。
【００４２】
コイル３０は、膜厚約１μｍの薄膜コイルであるので、光ピックアップ装置１０自体を薄型化することができ、装置１０のコンパクト化を図ることができる。また基板２１に形成されたコイル３０を用いて、半導体レーザ２２からの光を光記録媒体２０に集光するためのフォーカシング動作を実行することができる。また対物レンズ２３は光学素子２４の一部と一体形成されているので、対物レンズ２３を基板２１と一体的に移動駆動することが可能となる。以上説明した光ヘッド装置１１によれば、光ピックアップ装置１０を、前記記録面と略平行な平面に沿って移動することができる。また、アーム部材１２に設けられ、かつ、基板２１の近傍に配設された永久磁石片１４とコイル３０とを用いて、光ピックアップ装置１０とアーム部材１２とを近接離隔することができる。アーム部材１２に永久磁石片１８を設けたので、光ピックアップ装置に永久磁石片を設ける前記従来技術と比べて、光ピックアップ装置１０の小型化、薄型化を図ることができ、光ヘッド装置１１の高速移動およびコストダウンを実現することができる。また、アーム部材１２の一端部１２ａに光ピックアップ装置１０が配設され、アーム部材１２の他端部１２ｂにトラッキングサーボ用のコイル１５が形成されているので、少なくともトラッキングサーボ用のコイル１５を、光ピックアップ装置１０つまり基板２１とは別に設けることができる。それ故、基板２１自体の小型化および軽量化を図ることができ、光ヘッド装置１１のコストダウンを一層図ることができるうえ、フォーカスサーボ特性を向上することができる。
【００４３】
図３は、第２の実施形態に係る光ピックアップ装置１０Ａの平面図である。ただし、前記実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。本実施形態の光ピックアップ装置１０Ａには、特に、半導体レーザ２２に高周波重畳電流を注入する駆動回路に用いられる高周波発振回路用コイル４０（以下、ＨＦ用コイル４０と呼ぶ）が設けられている。基板４１の上面部４１ａのうち、左右方向略中間部分には、半導体レーザ２２を搭載するサブマウント３１および光学素子２５、パッド１６が搭載され、光検出器２８が形成され、これらを囲むコイル４２が四角形状に周回して形成されている。
【００４４】
基板４１の上面部４１ａのうち、左右方向の右側約１／３部分には、回路部品形成領域４３，４４などに形成または設置された図示外のトランジスタ、抵抗、コンデンサなどとともに半導体レーザ２２の高周波重畳回路４５が構成されている。高周波重畳回路４５は、半導体レーザ２２の光記録媒体２０（図２ａ参照）からの戻り光によるノイズ発生を抑制する機能を有し、この高周波重畳回路４５で生成された高周波電流は、回路部品形成領域４３，４４に設けられた半導体レーザの駆動回路２２（たとえばＡＰＣ回路など）の電流とともにワイヤ４６から半導体レーザ２２に供給される。半導体レーザ２２の底面はＧＮＤ端子となっており、サブマウント３１を介して基板４１に形成された図示外の配線パターンへ接続されるか、または、サブマウント３１上に図示外の配線パターンを形成して接続される。
【００４５】
また、基板４１の上面部４１ａにおける前記右側約約１／３部分には、ＨＦコイル４０が回路部品形成領域４３，４４間にわたって数回蛇行した平易なパターンで形成されている。すなわち、ＨＦコイル４０は、高周波回路で用いられるため、電流が流れるループ面積を小さくしインダクタンスを小さくするために前記数回蛇行した平易なパターンで形成されている。このためＨＦコイル４０は、第１の実施形態で説明したフォーカスサーボ用のコイル３０のように、配線を交差して形成する必要がない。それ故、ＨＦコイル４０は、配線パターンを形成したマスクを介してアルミニウムなどの金属を蒸着する方法、または、アルミニウムなどの金属蒸着膜を前記配線パターンにフォトエッチングする方法などによって簡単に形成することができる。
【００４６】
すなわち、フォーカスサーボ用のコイル４２は、基板４１の上面部４１ａのうち右半部の後端部に配設された一端側のパッド４２ａから、基板４１の一辺４１Ａと略平行に光学素子２４よりもやや手前付近まで左方に延び、ここから直角前方向きに折曲がって基板４１の前端付近部まで延び、さらに基板４１の一辺４１Ａと略平行に右半部の前端部まで右方に延び、さらにここから直角後方向きに折曲がって前記一端側のパッド４２ａ付近部まで延びるように配設されている。基板４１には、以上説明した最外周側に配設されたコイル部分４２Ａの内側に、コイル部分４２Ｂ，４２Ｃが前記と同様に所定ピッチを隔てて交差しないように順次四角形状に周回されて形成され、最内周側に配設された平面視コ字形状のコイル部分４２Ｄの他端側のパッド４２ｂから、たとえばフレキシブル基板１７に直接ワイヤボンディングなどで結線されている。なお、前記他端側のパッド４２ｂから、最外周側に配設されたコイル部分４２Ａの外側でたとえば回路部品形成領域４３付近に形成されたパッド４２ｃを中継してワイヤボンディングなどでフレキシブル基板１７まで結線してもよい。
【００４７】
したがって、フォーカスサーボ用のコイル４２について、他端側のパッド４２ｂを上述した位置に配設し、コイル部分４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃと交差しないように構成したことによって、上述したＨＦコイル４０と同様の方法でフォーカスサーボ用のコイル４２を形成することができる。それ故、ＨＦコイル４０とフォーカスサーボ用のコイル４２とを同時または略同時に作製可能となり、マスクの共有化を図ることができるうえ、製造工程を簡単化することができる。その分、製造設備などのコストダウンを図ることができるうえ、タクトタイムと工数とを短縮することができる。また、フォーカスサーボ用のコイル４２は、基板４１の上面部４１ａのうち左右方向略中間部分である重心に形成されており、それ故、このコイル４２の発生推力が基板４１の重心すなわち光ピックアップ装置１０Ａの略重心に作用する。したがって、コイル４２による発生推力を用いて光ピックアップ装置１０Ａを移動駆動させる際、その動作を安定化することができる。
【００４８】
図４は、第３の実施形態の光ピックアップ装置１０Ｂの概略構成図であり、（ａ）は光ピックアップ装置１０Ｂの側面図、（ｂ）は光ピックアップ装置１０Ｂの平面図である。ただし、第１および第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。本実施形態の光ピックアップ装置１０Ｂにおいては、アーム部材に固定された一対の永久磁石片１４の上端部１４ａ同士を連結する強磁性体の矩形状金属板５０を有する。これら金属板５０と一対の永久磁石片１４とによって囲まれた領域内部に、光学素子２５、半導体レーザ２２およびサブマウント３１、光検出器２８、コイル３０に結線されるワイヤ５１ａ，５１ｂの一部が収容されている。また、金属板５０の左端は、一対の永久磁石片１４の左端に合致するように面一状に配設され、金属板５０の右端部５０ａは、一対の永久磁石片１４の右端から所定距離突出するように配設されている。したがって、金属板５０は、永久磁石片１４の磁束を閉込めるヨークであるとともに、光学素子２５、半導体レーザ２２およびサブマウント３１、光検出器２８、コイル３０、ワイヤ郡５１ａ，５１ｂを保護している。
【００４９】
また、金属板５０の下面から最長搭載部品（ここでは、光学素子２５）までの距離ｄは、対物レンズ２３の可動範囲Ｄより長く設定されているので、本光ピックアップ装置１０Ｂによって、フォーカシング動作を実行する際において、金属板５０が基板２１上の搭載部品に衝突することを確実に防止することができる。以上説明した光ピックアップ装置１０Ｂによれば、金属板５０によって、一対の永久磁石片１４による磁束密度を高くしフォーカシング動作に必要な力を増すことが可能になるとともに、基板２１と板ばね１３、フレキシブル基板１７を連結する際の作業性および信頼性を向上させることができる。
【００５０】
図５は、第４の実施形態の光ピックアップ装置の平面図であり、図６は、図５の要部拡大斜視図であり、図７は図６のＡ−Ａ線断面図である。ただし、第１の実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。本実施形態においては、特にフォーカスサーボ用コイル３０以外に、トラッキングサーボ用コイル６０が形成されている。すなわち、基板２１の左半部の前端付近部と後端付近部とにおいて、一表面部である上面部２１ａに連なる傾斜面部６１がそれぞれ形成され、各傾斜面部６１にトラッキングサーボ用のコイル６０が形成されている。各傾斜面部６１は、基板２１の側面部を選択的に異方性エッチングすることによって所望の傾斜面を露出させて形成される。傾斜面部６１は、基板２１の上面部２１ａに対したとえば５４．７度の角度αでエッチングされ、この傾斜面部６１にコイル６０が矩形状に周回して形成されている。
【００５１】
上述したフォーカスサーボ用コイル３０に用いる永久磁石片１４を兼用することによって磁場Φを発生し、この磁場Φは、トラッキングサーボ用コイル６０の一部に入射するように構成されている。各傾斜面部６１に形成されたトラッキングサーボ用コイル６０は、永久磁石片１４から生ずる磁場Φの傾斜面部６１に垂直な成分Φ１を受ける。したがって、トラッキングサーボ用コイル６０の一部６０ａにおいて、傾斜面部６１に沿って斜め上方向きに向かう電流ｉを注入することによって、トラッキングサーボ用コイル６０にはＤ５方向向きの力が作用する。電流ｉの向きを逆向きにすることで、トラッキングサーボ用コイル６０には、Ｄ５方向と逆向きの力が作用する。ここで、成分Φ１は磁場Φに対し９０度から角度α（α＝５４．７度）を減じた余弦、すなわち、Φ１＝０．８２Φとなり、永久磁石片１４によって生ずる磁場の約８割以上が確保されるため、トラッキングサーボに対する力は十分に発揮される。
【００５２】
本発明の実施の他の形態として、半導体基板としてシリコン基板以外のガリウム砒素基板（ＧａＡｓ基板）を適用してもよい。基板の重心にフォーカスサーボ用のコイルを形成することが望ましいが、前記コイルの配設位置は必ずしも基板の重心に限定されるものではなく、たとえば基板の重心からややずれた略重心に形成してもよい。この場合にも光ピックアップ装置を移動駆動する際の動作を安定化することができる。その他、前記実施形態に、特許請求の範囲を逸脱しない範囲において種々の部分的変更を行う場合もある。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、特に、光検出手段が形成される半導体基板に、光源と集光手段と光学素子群とが搭載されたうえ、前記半導体基板にコイルが形成されているので、光検出手段およびコイルの製造工程の全部または一部を共有することが可能となり、光ピックアップ装置の製造工程を簡単化することができ、その分、製造設備などのコストダウンを図ることができるうえ、タクトタイムと工数とを短縮することができる。
【００５４】
また本発明によれば、たとえば、光ピックアップ装置の薄型化を損なうことなく、コイルの巻数を増加することが可能となり、磁束密度を高くすることができる。
【００５５】
また本発明によれば、コイルを簡単に形成することができる。
また本発明によれば、光ピックアップ装置自体を薄型化することができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００５６】
また本発明によれば、光検出手段とコイルとを半導体基板に一体形成することができ、製造工程を一層簡単化することができる。
【００５７】
また本発明によれば、半導体基板に形成された前記コイルを用いて、光源からの光を光記録媒体に集光するためのフォーカシング動作を実行することができる。
【００５８】
また本発明によれば、光源に高周波重畳電流を注入する駆動回路に用いられるコイルを、半導体基板に一体形成することができる。
【００５９】
また本発明によれば、集光手段を半導体基板と一体的に移動駆動することが可能となる。
【００６０】
また本発明によれば、コイルによる発生推力を用いて光ピックアップ装置を移動駆動させる際、その動作を安定化することができる。
【００６１】
また本発明によれば、アーム部材によって、光ピックアップ装置を、前記記録面と略平行な平面に沿って移動することができる。また、アーム部材に設けられ、かつ、半導体基板近傍に配設された永久磁石片とコイルとを用いて、光ピックアップ装置とアーム部材とを近接離隔することができる。アーム部材に永久磁石片を設けたので、光ピックアップ装置に永久磁石片を設ける前記従来技術と比べて、光ピックアップ装置の小型化、薄型化を図ることができ、光ヘッド装置の高速移動およびコストダウンを実現することができる。
【００６２】
また本発明によれば、磁束密度を高くすることができるうえ、半導体基板に搭載されている部品などを保護することが可能となる。それ故、光ヘッド装置の信頼性、耐久性を向上することができる。
【００６３】
また本発明によれば、トラッキングサーボ用のコイルを、光ピックアップ装置つまり半導体基板とは別に設けることができるので、半導体基板自体の小型化および軽量化を図ることができる。それ故、装置のコストダウンを一層図ることができるうえ、たとえばフォーカスサーボ特性を向上することができる。
【００６４】
また本発明によれば、一枚の半導体基板上に少なくともトラッキングサーボ用のコイルを形成することができ、光ピックアップ装置の構造を簡単化することができる。それ故、部品点数の削減を図り、製造プロセスの縮小化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ピックアップ装置を含む光ヘッド装置の平面図である。
【図２】第１の実施形態の光ピックアップ装置の概略構成図であり、（ａ）は光ピックアップ装置の側面図、（ｂ）は光ピックアップ装置の平面図である。
【図３】第２の実施形態に係る光ピックアップ装置の平面図である。
【図４】第３の実施形態の光ピックアップ装置の概略構成図であり、（ａ）は光ピックアップ装置の側面図、（ｂ）は光ピックアップ装置の平面図である。
【図５】第４の実施形態の光ピックアップ装置の平面図である。
【図６】図５の要部拡大斜視図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】従来の光ピックアップ装置の側面図である。
【図９】従来の光ピックアップ装置の底面図である。
【符号の説明】
１０ 光ピックアップ装置
１１ 光ヘッド装置
１２ アーム部材
１２ａ 長手方向一端部
１２ｂ 長手方向他端部
１３ 板ばね
１４，１８ 永久磁石片
１５ ボイスコイル
２０ 光記録媒体
２１ 基板
２２ 半導体レーザ
２３ 対物レンズ
２４，２５，２６ 光学素子
２７，２８，２９ 光検出器
３０，４２ コイル
４０ ＨＦコイル
５０ 金属板
６０ トラッキングサーボ用コイル
６１ 傾斜面部
Claims (13)
- 光源と、
光源からの光を光記録媒体に集光する集光手段と、
光源と集光手段との間の光路途中に配設され、光源からの光を集光手段に導く機能、または、光記録媒体からの戻り光を光検出手段に導く機能の少なくともいずれか一方を含む光学素子群と、
これら光源と集光手段と光学素子とが搭載される半導体基板と、
半導体基板に形成される前記光検出手段と、
半導体基板に形成され、所定動作に用いるためのコイルとを有することを特徴とする光ピックアップ装置。 - コイルは半導体基板上に周回して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
- コイルは半導体基板上に蛇行して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
- コイルは薄膜コイルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- コイルは、蒸着によって、または、めっきおよびフォトエッチングによって半導体基板に一体形成されることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
- コイルは、光源からの光を光記録媒体に集光するためのフォーカシング動作に用いられるコイルであることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
- コイルは、光源に高周波重畳電流を注入する駆動回路に用いられるコイルであることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
- 集光手段は、光学素子の一部と一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
- コイルによる発生推力が光ピックアップ装置の略重心に作用する半導体基板位置に、コイルが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
- 請求項１〜９記載の光ピックアップ装置と、
光記録媒体の記録面と略平行な平面に沿って、光ピックアップ装置を移動可能なアーム部材と、
光ピックアップ装置とアーム部材とを近接離隔可能に連結するための可撓性部材と、
アーム部材に設けられ、かつ、半導体基板近傍に配設された永久磁石片とを有することを特徴とする光ヘッド装置。 - 前記永久磁石片は一対の永久磁石片であり、これら一対の永久磁石片は磁性部材を介して連結されていることを特徴とする請求項１０に記載の光ヘッド装置。
- アーム部材の長手方向一端部に光ピックアップ装置が配設され、アーム部材の長手方向他端部にトラッキングサーボ用のコイルが形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の光ヘッド装置。
- 半導体基板の一表面部に連なり、異方性エッチングによって形成される傾斜面部と、この傾斜面部に形成されるトラッキングサーボ用のコイルとを含むことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
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