JP3924400B2 - 光学素子の固定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ内に設置されるビームスプリッタなどの光学素子の固定装置に係り、特に光学素子を光ピックアップ内の固定部に高精度に固定することができるようにした光学素子の固定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の光ピックアップの内部構造の概要を示す構成図、図５は従来の光学素子の固定状態を示すベース（キャリッジ）内の断面図である。
【０００３】
同図において、符号１はレーザビーム（レーザ光）が照射可能なレーザダイオード、２は光学素子、３は反射鏡、４は対物レンズ、５は光検出器を示している。これら各部材は、図示しない光ピックアップのベース上に図４に示す位置関係で組み込まれている。レーザダイオード１から照射されるレーザ光は、光学素子２の側面（入射面）２ａに対し所定の入射角で入射される。光学素子２としては、例えば入射された光を反射光と透過光の２つに分割することができるハーフミラーや偏光ビームスプリッタなどが用いられる。レーザ光は、その一部が光学素子の側面２ａで反射され、反射鏡３の方向に向きが変えられる。反射鏡３の上方には、対物レンズ４が設けられている。この対物レンズ４にレーザ光を導くため、反射鏡３は所定の角度に傾けられて光ピックアップ内に設置されている。対物レンズ４の上方には、ＣＤやＤＶＤなどのディスク（図示せず）が装填されている。対物レンズ４は、図示しないフォーカスサーボ機能などにより、反射鏡３で反射されたレーザ光をディスクの信号記録面に対し集束して照射できるようになっている。
【０００４】
ディスクの信号記録面から反射された戻り光は、上記と逆の経路をたどり光学素子２に導かれる。光学素子２では、戻り光の一部が光学素子２を透過し、その後方に設けられた光検出器５に導かれる。光検出器５は、例えばピンフォトダイオードなどであり、戻り光は、この光検出器５で検出され、各種の信号処理が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記光ピックアップでは、光学素子２の側面２ａが、レーザダイオード１からの光の入射面で且つ対物レンズ４へ光束を与える反射面となっている。したがって、光学素子２の側面２ａの傾きは、ディスクからの信号の読取り動作などに影響を与える。
【０００６】
よって、光学素子２が光ピックアップのベース内の所定の位置に高精度で位置決めされていないと、すなわちレーザダイオード１が位置するａ１の方向や、反射鏡３に向かうｂ１の方向に対して、側面２ａの向きが高精度に決められていないと、対物レンズ４の光軸Ｏ₁に対してレーザ光の光束の中心がずれて収差が増大し、ディスクの信号記録面に形成されるレーザ光のスポット形状に歪みなどが生じる。
また、光学素子２に位置ずれや傾きが発生した場合、光検出器５に入射する光軸Ｏ₂にずれが生じるため、対物レンズ４のフォーカスサーボ動作にオフセットが発生するなどの問題が生じる。
【０００７】
そこで、従来は図５に示すようにベース６の一部に凹部状の固定部７を設け、この固定部７内に光学素子２を固定するようにしていた。すなわち、前記固定部７の底面７ａをベース６の下面６ａに対し平行となるように形成し、且つ固定部７の取付け面（基準面）７ｂを前記固定部７の底面７ａ（又はベース６の下面６ａ）に対し９０度の角度となるように高精度で形成し、この取付け面７ｂに対し光学素子２の一部の面を密着固定するというものであった。
【０００８】
ところが、前記ベース６はアルミニウムやマグネシウム等の金属をダイキャスト型成形することにより形成されるが、型抜き工程の際にベース６の下面６ａに対し型を垂直（取付け面７ｂに対し平行）方向に抜かなければならないという制約がある。このとき取付け面７ｂが型の抜き方向と平行であると、前記取付け面７ｂと型とが型離れのときに擦れ、前記取付け面７ｂが傷ついたり、または歪むなどの問題が生じる。
【０００９】
そのため、従来は、あらかじめ取付け面７ｂにわずかな厚み（加工しろ）を形成し、型抜き後に前記加工しろを機械的な切削加工により取付け面７ｂを高精度に仕上げる必要が生じていた。よって、ベース６の製造工程が複雑となり、且つ製造コストが高騰するという問題があった。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、前記のような型離れでの擦れを防止でき、成型完了時点で光学素子の位置め面を高精度に形成できるようにした光学素子の固定装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属材料により型成形されたベース上に、ベース表面に対してほぼ垂直な向きの機械加工されていない取付け面が形成され、光を反射しまたは光が入射あるいは出射する基準光学面を有する光学素子が、前記基準光学面と前記取付け面とが密着することにより位置決めされている光学素子の固定装置において、
前記取付け面は、前記ベース表面に対し角度が、９０度＋微小角度（θ１）である傾斜面とされていることを特徴とするものである。
上記において、前記微小角度（θ１）が、θ１≦３度であるものが好ましい。
【００１２】
本発明では、ベースに設けられた固定部内の取付け面を傾斜状に形成することにより、金型内からベースを取り出す型抜き作業の際に、ベース内の取付け面と金型の傾斜成形面との型離れを良くすることができ、成型完了状態で、取付け面を高い精度で平滑な面に形成することが可能となる。よって、この成型したままの取付け面を光学素子を固定するための基準面とすることができ、型抜き後の取付け面に対する機械的な切削加工をなすくことが可能となる。
【００１３】
また前記ベースには、前記取付け面と直角な底部取付け面が形成され、前記光学素子には前記基準光学面と直角な底面が形成され、前記光学素子は、前記基準光学面が前記取付け面に密着し前記底面が前記底部取付け面に突き当てられて位置決めされているものが好ましい。
【００１４】
このように、取付け面と底部取付け面との間の関係を直角（９０度）に維持しておくことにより、取付け面に対し光学素子を高精度に固定することができる。すなわち、光学素子の基準光学面と底面との間の角度は高精度に直角に形成することが可能であるため、取付け面が傾斜して形成されている場合であっても、固定部の底面と取付け面との間の角度を９０度に設定しておけば、光学素子を固定部内に高精度に固定することができる。
【００１５】
さらに、前記光学素子は、ベース表面に沿う幅方向の一方の端部で前記基準光学面が前記取付け面に密着して片持ち状態で支持されており、光軸が、前記密着されていない領域で基準光学面に交叉するものが好ましい。
【００１６】
本構成では、光学素子を固定する際に、光学素子の一端のみを片持ち状態で保持されることにより、他端側を自由端とすることができる。よって、光学素子の両端を固定した場合に生じる弊害、例えば光学素子の両端を固定する各々の取付け面の間に寸法誤差が生じており、これにより光学素子の基準光学面の両端を両取付け面に強制的に固定したときに光学素子に変形が生じるといった弊害の発生を防止できる。よって、光学素子の基準光学面（入射面）に対し交叉（入射、反射又は透過）する光軸の向きを高精度に設定することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
図１は光ピックアップのベース（キャリッジ）の一部を示し、Ａは主として固定部を示す平面図、ＢはＡのＢ−Ｂ線断面図、図２は図１Ａの２−２線断面図であるとともに固定部と金型との関係を示す図、図３はベース内の光学素子と反射鏡との関係を示す側面図である。
【００１９】
ＣＤプレーヤ、ＤＶＤプレーヤまたはＭＤプレーヤなどの各種のディスク装置には、ディスクの記録又は再生を行う光ピックアップが搭載されており、前記光ピックアップはターンテーブル上のディスクに対しその半径方向に移動自在に設けられている。
【００２０】
前記光ピックアップはキャリッジと称されるベース１６を支持母材とし、このベース１６上に発光素子（レーザダイオード）１１、光学素子１２、反射鏡１３、対物レンズ１４および光検出器１５などが搭載されている。
【００２１】
図１ＡおよびＢに示すように、前記ベース１６内には断面凹状の領域からなる固定部１７が設けられており、この固定部１７内にハーフミラーや偏光ビームスプリッタなどの光学素子１２が設けられる。固定部１７内の底面（底部取付け面）１７ｃには、円筒状の台座１８，１９が突設されており、台座１８，１９の中心には貫通孔１８ａ，１９ａがそれぞれ形成されている。台座１８の図示Ｒの方向には、取付け面１７ａ，１７ｂが設けられている。この取付け面１７ａ，１７ｂは、ともに前記底面１７ｃに対してほぼ垂直に形成され、より詳しくは垂直面にさらに微小角度θ１が加算された傾斜面となっている。図１Ｂに示すように、前記底面（底部取付け面）１７ｃからの角度は、９０度＋微小角度θ１であり、θ１はθ１≦３度の範囲に設定されているものが好ましい。
【００２２】
また前記台座１８および１９の表面は、Ｒ側よりもＳ側のほうがわずかに高い傾斜状に形成されており、図１Ｂに示すように水平軸（ここではＲ−Ｓ軸）に対する傾き角度θ２は前記微小角度θ１と同じ角度に設定されている（θ１＝θ２）。従って、取付け面１７ａ，１７ｂと台座１８および１９の表面（底部取付け面）との間（微小直角θ１と傾き角度θ２との間）の角度は、９０度に設定されている。
【００２３】
また、レーザダイオードなどの発光素子１１、反射鏡１３、対物レンズ１４および光検出器１５などは、ベース１６内の前記光学素子１２を中心とする所定の場所に設けられている。すなわち、図１Ａにおいて発光素子１１は光学素子１２に対しＹ１方向の符号ａ２の位置に設けられ、反射鏡１３は図示Ｘ２方向のｂ２の位置に設けられている。また光検出器１５は図示Ｘ１方向の符号ｃ２の位置に設けられている。
【００２４】
前記光ピックアップのベース（キャリッジ）１６は、アルミニウム合金などをダイキャスト成形することにより形成される。すなわち、溶湯状のアルミニウムを図示しない金型内に流し込み、冷却後に型抜きしてベースを形成するというものである。
【００２５】
図２に示すものでは、ベース１６の下面１６ａが垂直軸（Ｚ軸）に垂直に設定され、金型３０の型抜き方向Ｆは垂直（Ｚ１）方向と同方向となっている。よって、前記取付け面１７ａ，１７ｂと対向する金型３０内の対向面（傾斜成形面）３１を、垂直軸（Ｚ軸）に対して微小角度θ１を加えた角度に形成しておくことにより、ベース１６の取付け面１７ａ，１７ｂを前記９０度＋微小角度θ１に形成することができる。
【００２６】
また上記のように金型３０の対向面３１と、ベース１６の固定部１７の取付け面１７ａ，１７ｂとが９０度＋微小角度θ１を有して対向するものとなる。よって、金型３０を垂直（Ｚ１）方向に型抜きすることにより、固定部１７の取付け面１７ａ，１７ｂと金型３０の対向面３１との型離れがよくなり、型離れのときに前記取付け面１７ａ，１７ｂに擦れ傷や歪みが発生することがない。成型状態で、取付け面１７ａ，１７ｂを平滑に形成することができるため、この取付け面１７ａ，１７ｂに切削加工を施すことなく、光学素子１２を固定部１７内に位置決めするための基準面とすることが可能である。
【００２７】
このように、取付け面１７ａ，１７ｂを光学素子１２を取付けるための基準面とすることが可能になると、型抜き後の取付け面１７ａ，１７ｂに光学素子１２を直接固定することができるようになる。よって、従来のように型抜き工程の後に取付け面１７ａ，１７ｂの精度を高めるための機械的な切削加工を行う必要がなくなる。これにより、製造工程を簡素化することが可能となるとともに、製造コストを低減することができる。
【００２８】
図１Ａに示すように、前記固定部１７の台座１８，１９には、図示Ｐ−Ｑ方向を長手方向とする長方体形状の光学素子１２が設置される。光学素子１２そのものは高精度に形成することが可能であり、光学素子１２の底面と入射面（基準光額面）１２ａとの間の角度を、台座１８，１９の表面（底部取付け面）と取付け面１７ａ，１７ｂとの間の角度（上記の例では、９０度）に設定しておくことにより、固定部１７内に光学素子１２を高精度に設置することができる。
【００２９】
前記固定部１７内への光学素子１２の固定は、例えばベース１６の外部から前記貫通孔１８ａ，１９ａ内に接着剤を注入することにより、光学素子１２の底面を台座１８，１９の表面（底部取付け面）に接着固定することができる。あるいは固定部１７内の他方の壁１７ｄと光学素子１２の出射面１２ｂとの間に、例えば板ばねなどの弾性部材２５を挟入し、光学素子１２の入射面１２ａ（基準光額面）の一部をＲ方向の取付け面１７ａ，１７ｂに押し付けることにより位置決めしてもよい（図１Ｂ参照）。また接着剤と弾性部材２５とを組み合わせて光学素子１２を固定部１７内に固定してもよい。
【００３０】
ベース１６では、光学素子１２の一方の端部（図示Ｐ方向の端部）のみが取付け面１７ａと１７ｂの２箇所を基準面として片持ち状態で支持固定され、他方の端部（Ｑ方向の端部）は接着剤のみで台座１９に固定される。すなわち、光学素子１２の他方の端部（Ｑ側の端部）を自由端に設定し、まず一方の端部（Ｐ側の端部）のみを取付け面１７ａ，１７ｂに押し付けて固定する。そしてその後に他方の端部（Ｑ側の端部）の底面と台座１９とを接着剤で固定する構成である。これにより、光学素子１２のＰ側およびＱ側の両端が強制的に取付け面に固定されることがないため、光学素子１２に無理な力が加わることを防止できる。よって、光学素子１２の入射面１２ａおよび出射面１２ｂに湾曲やねじれ等の変形が生じることを防止することができる。よって、光学素子１２に交叉（入射しまたは反射し若しくは透過）するレーザー光の光軸を所定の方向に高精度に向けることが可能となる。
【００３１】
図１Ａに示すものでは、前記発光素子１１から発せられたレーザー光が図示Ｙ２方向に出射され、光学素子１２の入射面（基準光学面）１２ａに対し斜め４５度の角度で入射される。レーザー光は、入射面１２ａによりｂ２の位置に設けられている反射鏡１３の方向に反射させられる。そして、反射鏡１３において、レーザー光の進行方向が垂直（Ｚ１）方向に向けられ、反射鏡１３の上部位置に設けられた対物レンズ１４さらにはディスクＤの信号記録面に導かれる。
【００３２】
また信号記録面からの戻り光は、入射時と逆の経路を経て光学素子１２に導かれる。戻り光の一部は光学素子１２を透過し、光学素子１２の反斜面１２ｂの後方（Ｘ１側）のｃ２の位置に設けられたピンフォトダイオードなどの光検出器１５に導かれる。光検出器１５では、戻り光による光信号を電気信号に変換し、図示しない信号処理手段において各種の信号処理が行われる。
【００３３】
図３に示すように、前記光学素子１２は垂直軸（Ｚ軸）に対し９０度＋微小角度θ１だけ傾いて取付け面１７ａ，１７ｂに固定されているため、光学素子１２で反射後のレーザー光の進行方向は、水平軸（Ｘ軸）に対し平行とはならず、わずかに下方にαだけ傾いたものとなる。
【００３４】
そこで、反射鏡１３で反射後のレーザ光が対物レンズ１４の中心方向に向くように、予め反射鏡１３を取付けるベース１６側の支持台２０の傾き角度を水平軸またはベースの下面１６ａ若しくは表面など水平軸に平行な面に対しβだけ傾かせた状態で設置しておくことにより、このずれを補正することが可能である。また光学素子１２を透過した戻り光の光軸は、水平軸Ｘに対し角度αを持つこととなるが、予め戻り光の光軸上に光検出器１５が来るような位置に設定することができ、この場合戻り光を確実に検知することが可能である。なお、支持台２０は、予め金型の角度を所定の角度に設定しておくことにより、前記取付け面１７ａ，１７ｂとともに一体で形成することが可能である。
【００３５】
あるいは、光学素子１２で反射されたレーザ光が水平軸Ｘと平行となるように、予め発光素子１１からの出射角度（光学素子１２への入射角）を調整したものであってもよい。この場合には、反射鏡１３の傾き角度βを水平軸に対し４５度に設定しておくことにより、反射鏡１３で反射させられたレーザ光を対物レンズ１４の中心方向（Ｙ軸方向）に向かせることが可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、光学素子をベース（キャリッジ）内の取付け面と成型用の型との型離れを良くし、前記取付け面を成型状態で高精度に平滑面にできる。
【００３７】
またベースを型抜きした際の取付け面を平滑に形成することができるため、機械的な切削加工を不要とすることができ、製造コストを削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ピックアップのベース（キャリッジ）の一部を示し、Ａは主として固定部を示す平面図、ＢはＡのＢ−Ｂ線断面図、
【図２】図１Ａの２−２線断面図であるとともに固定部と金型との関係を示す図、
【図３】光学素子と反射鏡との関係を示す側面図、
【図４】従来の光ピックアップの内部構造の概要を示す構成図、
【図５】従来の光学素子の固定状態を示すベース（キャリッジ）内の断面図、
【符号の説明】
１１ 発光素子（レーザーダイオード）
１２ 光学素子
１２ａ 入射面（基準光学面）
１３ 反射鏡
１４ 対物レンズ
１５ 光検出器
１６ ベース（キャリッジ）
１７ 固定部
１７ａ，１７ｂ 取付け面
１８，１９ 台座
３０ 金型
３１ 対向面（傾斜成形面）
θ１ 微小角度
α 水平軸に対する反射光の傾き角度
β 水平軸に対する支持台（反射鏡）の傾き角度

Claims (4)

1. 金属材料により型成形されたベース上に、ベース表面に対してほぼ垂直な向きの機械加工されていない取付け面が形成され、光を反射しまたは光が入射あるいは出射する基準光学面を有する光学素子が、前記基準光学面と前記取付け面とが密着することにより位置決めされている光学素子の固定装置において、
   前記取付け面は、前記ベース表面に対し角度が、９０度＋微小角度（θ１）である傾斜面とされていることを特徴とする光学素子の固定装置。
2. 前記微小角度（θ１）が、θ１≦３度である請求項１記載の光学素子の固定装置。
3. 前記ベースには、前記取付け面と直角な底部取付け面が形成され、前記光学素子には前記基準光学面と直角な底面が形成され、前記光学素子は、前記基準光学面が前記取付け面に密着し前記底面が前記底部取付け面に突き当てられて位置決めされている請求項１または２記載の光学素子の固定装置。
4. 前記光学素子は、ベース表面に沿う幅方向の一方の端部で前記基準光学面が前記取付け面に密着して片持ち状態で支持されており、光軸が、前記密着されていない領域で基準光学面に交叉する請求項１ないし３のいずれかに記載の光学素子の固定装置。

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