JP4349137B2 - 光ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents

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Description

本発明は、パーソナルコンピュータ,ノートブック型コンピュータ,モバイル端末機器などの電子機器に搭載される光ディスク装置及びその光ディスク装置に好適に用いられる光ピックアップに関するものである。
光学記録媒体として、DVD(デジタルビデオディスク)、CD−R(書き込み可能なコンパクトディスク)、CD−RW(書き換え可能なコンパクトディスク)等の種々の光ディスクが開発されている。DVDにおいては、波長約650nmのレーザ光により情報の記録または再生が行われる。一方、CD−RやCD−RWにおいては、波長約780nmのレーザー光により情報の記録または再生が行われる。このような複数種類の光ディスクに対して情報の記録または再生を行う光ディスク装置が提案されている。
また、このような複数種類の光ディスクに対して情報の記録または再生を行う光ディスク装置において、光ディスク装置に搭載される光ピックアップの光源としては、複数の異なる波長の光束を出射するレーザー素子を1つのパッケージに隣接して配置したもの(いわゆるハイブリッド型2波長半導体レーザー)や、1つの半導体基板に複数の波長の光源を集積化したもの(いわゆるモノリシック型2波長半導体レーザー)などが用いられている。
また、薄型化や小型化の要請に従って、これら光源は、リードフレーム上に半導体レーザー素子を実装し、その半導体レーザー素子を保護膜で覆い、リードフレームを電流供給可能なラインに電気的に接続する構成が採用されている。この構成は所謂フレームレーザー光源と呼ばれている。
フレームレーザー光源を用いた先行例としては、(特許文献1)〜(特許文献5)などが存在する。
また、光源及び受光素子を精度良く位置決めするために、(特許文献6)に示すように結合部材に光源,受光素子を接合する構成も存在する。
特開平10−241195号公報 特開平10−241189号公報 特開2000−137924号公報 特開2002−74722号公報 特開2003−59094号公報 特開2001−312835号公報
しかしながら上記(特許文献1)〜(特許文献5)の構成では、光源或いは受光素子がフレームに固定されているので、光源と受光素子の位置決めが非常に難しく、精度良い組み立てが必要となり、生産性を向上させることが困難である。特に、2波長レーザー素子を光源として用いた場合(特許文献2参照)には、光源と受光素子との位置関係は極めて高い精度が求められ、同様に生産性を向上させることは困難である。
これら、光源と受光素子の位置調整を精度良く行う方法としては、(特許文献6)に記載されているように結合部材を用いて、光源と受光素子をその結合部材に位置調整を行っ
て接合する方法であるので、比較的位置調整が容易であるものの、光源と光ガイド部材間に介在する接合材の影響によって、光束に収差を生じ、光学特性の劣化に繋がっていた。
また、結合部材の位置調整ズレによって、受光素子と結合部材の接合面に傾きが発生して調整後の位置ズレを発生させる問題があった。
本発明は前記従来の課題を解決するもので、フレームレーザー光源を用い、しかも特に好ましくは2波長レーザー光源を用いた場合においても、生産性や作業性を改善することができるか、或いは、光学特性を改善できることの少なくとも一方を実現できる光ピックアップ及び光ディスク装置を提供することを目的としている。
本発明は、プレートと複数の端子部をモールド部材で互いに固定し前記プレートに半導体レーザー素子を設けた光源と、受光素子と、前記光源と前記受光素子との間に設けた前記光源からの光を通過させる第1の光学部材と、前記第1の光学部材からの光を外部へ出射するとともに前記外部からの光をその内部で反射させて前記受光素子へ出射する第2の光学部材と、前記光源を配置する空間部分と前記第1及び前記第2の光学部材を載置する載置部と前記受光素子を取り付ける1対の取付部とを有する結合ベースと、を備え、前記空間部分には前記光源のプレートの両側方部が配置される1対の接合部が設けられ、前記載置部は、前記空間部分と連通して前記光源からの光を通過させる小径部と前記小径部を塞ぐように前記第1の光学部材を収納する大径部とを設けた貫通孔を有し、前記貫通孔の小径部を前記光源からの光の開口を制限する開口制限部とした構成とした。
本発明は、フレームレーザー光源を用いたとしても、受光素子と光源をそれぞれ調整可能なように結合ベースを用いて、各部を固定することで、光学調整が行いやすく、作業性などが向上し、生産性を向上させることができる。また、結合ベースに設けられた貫通孔を介して光源と光学部材を離して結合ベースに固定することで、貫通孔を目安として光源及び光学部材を配置できるので、位置決め調整が行いやすくなる。結合ベースをステムベースと結合部材を一体化した構造とすることで、結合部材の組立ズレを排除し、受光素子を安定に接合することができ、しかも部品点数の削減も同時に実現可能となる。そして、光源からの開口制限する部材を別途設けなくても良いので、構造が簡単になる。
請求項1記載の発明は、プレートと複数の端子部をモールド部材で互いに固定しプレートに半導体レーザー素子を設けた光源と、受光素子と、光源と受光素子との間に設けた光源からの光を通過させる第1の光学部材と、第1の光学部材からの光を外部へ出射するとともに外部からの光をその内部で反射させて受光素子へ出射する第2の光学部材と、光源を配置する空間部分と第1及び第2の光学部材を載置する載置部と受光素子を取り付ける1対の取付部とを有する結合ベースと、を備え、空間部分には光源のプレートの両側方部が配置される1対の接合部が設けられ、載置部は、空間部分と連通して光源からの光を通過させる小径部と小径部を塞ぐように第1の光学部材を収納する大径部とを設けた貫通孔を有し、貫通孔の小径部を光源からの光の開口を制限する開口制限部としたことを特徴とする光ピックアップであり、製造時の調整が容易である。そして、光源からの開口制限する部材を別途設けなくても良いので、構造が簡単になる。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の光ピックアップと、媒体を回転させる回転駆動手段と、回転駆動手段に対して光ピックアップを近づけたり離したりする移動手段とを備えたことを特徴とする光ディスク装置であり、製造時の調整が容易である。そして、光源からの開口制限する部材を別途設けなくても良いので、構造が簡単になる。また、薄型化、小型化が実現できる。
図1,図2は本発明の一実施の形態における光ピックアップを示す斜視図及び分解斜視図である。
図1,図2において、1は光源、2は受光素子、3は結合ベース、4,5はそれぞれ光学部材である。光源1,受光素子2及び光学部材4,5はそれぞれ結合ベース3に接合されている。光源1と光学部材4,5の間には結合ベース3に設けられた貫通孔3aが存在しており、光源1から出射された光は貫通孔3aを通過して光学部材4,5に入射され、光学部材5から出射された光は、少なくとも図示していない対物レンズ等の集光手段を通して、図示していない光ディスクに照射され、光ディスクに対して所定の情報記録等を行う。
また、光ディスクから反射してきた光は、少なくとも対物レンズなどを通過し、光学部材5に入射され、光学部材5内部で1乃至複数回反射などを行った後に、受光素子2に入射される。受光素子2では、入射した光を電気信号に変換し、その電気信号は信号生成系の回路部に送られ、その回路部においてトラッキングエラー信号,フォーカスエラー信号,RF信号などを生成し、それら各信号を基に、光ピックアップのトラッキング制御やフ
ォーカス制御を行い、更にRF信号から所望の情報を生成する。
光源1は結合ベース3の後部から取り付けられ、光源1の先端における光出射部と結合ベース3に取り付けられた光学部材4が対向するように互いに結合ベース3に取り付けられている。また、受光素子2の光入射面は少なくとも光学部材5の側方部と対向しており、光学部材5の底部には光学部材4が対向している。
以下、各部ついて、詳細に説明する。
まず、光源1について説明する。
光源1としては、例えば、図3,図4に示されるフレームレーザー光源が好適に用いられる。光源1としてのフレームレーザー光源は、プレート6の一部をモールド部材7で覆うように構成されている。プレート6としては、銅,銅合金,銀,銀合金,アルミ,アルミ合金,鉄,鉄合金などの金属製の板状体が好ましく用いられ、更に好ましくは、この板状体の上に半田付け性の良い材料をメッキや蒸着などの手段でコーティングすることが好ましい。なお、本実施の形態では、板状体を金属材料で構成したが、金属材料以外でも熱伝導性が良く、導電性が高い材料、例えば導電性セラミック等を用いることができる。本実施の形態では、プレート6としては、銅或いは銅合金で構成された板状体の上にAg或いはAg合金のメッキ膜を設けた。プレート6は両側方にはみ出た、側方部6a,6bが設けられており、この側方部6a,6bは放熱を促す様に設けられたり、或いは他の部材への取付性を向上させるように設けられたりなどする。
プレート6には、絶縁部を有するサブマウント8を介して半導体レーザー素子9が設けられており、半導体レーザー素子9の上面はプレート6と金などのワイヤーで電気的に接続されている。この時、半導体レーザー素子9の光出射面はフレームレーザー光源の上部に配置される。サブマウント8の基台は絶縁材料で構成され、サブマウント8の半導体レーザー素子9が形成される面には分離された電極11,12が形成され、電極11,12上に半導体レーザー素子9が電気的に接合されている。
半導体レーザー素子9は、モノブロックすなわち、一つのブロックに1乃至複数の異なる波長の光を出射する構成となっている。本実施の形態では、波長約650nm(例えばDVD系)のレーザー光と、波長約780nm(CD系)のレーザー光を出射する半導体レーザー素子9を用いた。なお、半導体レーザー素子9から出射される光は一つでも良いし、また、三つ以上の互いに波長の異なる光を照射しても良い。本実施の形態における光ピックアップの場合、特に、複数の互いに異なる波長の光を出射する半導体レーザー素子9を用いる場合に適している。また、本実施の形態では、互いに波長の異なる複数の光を出射する場合に、半導体レーザー素子としてはモノブロックを用いたが、一つのブロックで一つの波長の光束を出射する複数個の半導体レーザー素子9をプレート6の上に実装して、互いに異なる波長の光を複数出射しても良い。多少この場合には、光源1のサイズが大きくなる可能性はあるものの、任意の異なる波長の光束を出射する半導体レーザー素子9を搭載できるので、大幅に波長の異なる複数の光束を出射する構成とすることが容易である。
13,14,15はそれぞれ端子部で、端子部13はプレート6と一体形成されている。すなわち、プレート6と端子部13は電気的に接続されている。また、端子部14,15は、プレート6及び端子部13とは分離して設けられており、モールド部材7にて互いに固定されている。端子部14の端部は導電性のワイヤ16を介して電極12と電気的に接合しており、端子部15はワイヤ17を介して電極13と互いに電気的に接合している。
例えば、半導体レーザー素子9がDVD系の光ディスクに対して情報の記録/再生の少なくとも一方を行う光束と、CD系の光ディスクに対して、情報の記録/再生の少なくとも一方を行う光束を出射させる場合には、端子部13はグランドに接続し、端子部14はDVD系の光束を出射させる様な電流を供給する回路に接続し、端子部15はCD系の光束を出射させる様な電流を供給する回路に接続される。すなわち、DVD系の光束を出射させる場合には、例えば電流は端子部14,ワイヤ16,電極12,半導体レーザー素子9,ワイヤ10,プレート6,端子部13の順に流れる。CD系の光束を出射させる場合には、例えば電流は端子部15,ワイヤ17,電極11,半導体レーザー素子9,ワイヤ10,プレート6,端子部13の順に流れる。
モールド部材7は、樹脂材料やセラミック材料などの絶縁性材料が好適に用いられ、時に好ましくは樹脂材料を用いることであり、樹脂材料を用いることで、光源1の製作が非常に容易になる。また、樹脂材料の中でも、高耐熱性(250℃以上)を有し、バリなどの発生が少ない材料が好ましく、本実施の形態では、PPS(ポリフェニレンスルフィド)を用いた。また、使用可能な樹脂材料としてはエポキシ樹脂,ウレタン樹脂,液晶ポリマーなどを好適に用いることができる。
モールド部材7は上述の様に、端子部13と一体になったプレート6,端子部14,15を互いに固定しており、しかも図3に示すように、光源1の前面においてモールド部材7は光束の出斜面側を開口させた壁部を有している。壁部内には、サブマウント8,半導体レーザー素子,プレート6の一部,ワイヤ10,ワイヤ16,ワイヤ17,端子部14の一部,端子部15の一部が配置される。また、図4に示すように光源1の裏面には、プレート6の半導体レーザー素子9を設けた側と反対側の面の一部が露出するようにモールド部材7が設けられている。前面側のモールド部材7及び裏面側のモールド部材7は一体構成となっている。
次に結合ベース3について図5,図6を用いて詳細に説明する。
結合ベース3は、比較的、軽量,高精度での形状加工性,放熱性等を兼ね備えた材料で形成させることが好ましく、例えば、亜鉛,亜鉛合金,アルミ,アルミ合金,チタン,チタン合金などが好適に用いられる。本実施の形態では、コスト面などを考慮し、亜鉛ダイキャストで結合ベース3を構成した。なお、結合ベース3と他の部材との接合性を向上させたり、或いは結合ベース3に耐候性を持たせる等の種々の目的のために、結合ベース3の全表面あるいは少なくとも一部の表面にAu,Au合金,Sn,Sn合金(Sn−Cu,Sn−Ag−Sn等)で構成された膜,フィルム等を設けることが好ましい。時に、前述の金属材料をメッキ等で形成することが量産性等の面で好ましい。この時、膜,フィルムの厚みとしては、3μm以上とすることが好ましく、コスト面などを考慮すると20μm以下とすることが好ましい。また、膜として構成する場合には電界メッキや無電界メッキなどのメッキの手法を用いて形成したが、蒸着やスパッタリングなどの手法を用いて形成しても良い。
結合ベース3には、他の部材などに結合ベース3を固定する固定部18,19が設けられており、固定部18,19にはそれぞれ他の部材などにネジ,カシメピンなどの締結手段が挿入される貫通孔18a,19aが設けられている。本実施の形態では、この貫通孔18a,19aにネジを挿入し、そのネジを他の部材のネジ孔に挿入して締め付けて固定した。
なお、本実施の形態では、他の部材への取付をネジで行ったが、有機接着剤や半田などの接合材もしくは超音波溶接などの溶接手段を用いた結合ベース3を他の部材に取り付け
ても良く、この場合には、貫通孔18a,19bは設けなくても良く、代わりに接着面や接合面に凹凸や所定の面粗さを設けたり、或いは溝等を設けて、接合接着強度を向上させても良い。
なお、本実施の形態では、貫通孔18a,19aをそれぞれ固定部18,19に設けたが、例えば一方の固定部18にのみ貫通孔18aを設け、固定部19には貫通孔19aを設けない構成でも良い。この場合には、固定部18はネジなどの他の部材に固定し、固定部19は、他の部材に固定部19の挿入部などを設けて係止させて、結合ベース3を他の部材に固定する方法でも良い。また、本実施の形態では、貫通孔18a,19aの断面形状としては、円形や角部を円弧状にした略方形形状としたり、或いは楕円形状としたが、一部にスリットを設け、断面略C字型の貫通孔にしたり、或いは断面半円状としても良い。
更に、好ましくは、図5,図6に示すように固定部18,19の外端に位置決め用の略V字或いは略U字型の凹部18b,19bを設けても良い。この凹部18b,19bは結合ベース3を他の部材に取付の際に位置決め用として設けられたり、或いは、結合ベース3に光源1,受光素子2,光学部材4,5を取り付ける組み立て作業時の基準部として用いてもよい。なお、本実施の形態では、凹部18b,19bを設けたが、固定部18,19の少なくとも一方に設けても良いし、あるいは、他の治具などを用いて光ピックアップの組み立てや、他の部材への取付を行う場合には、特に凹部18b,19bを設ける必要はない。ただ、その他の理由で凹部18b,19bが必要な場合には、例え他の治具などで組み立てを行う場合でも、凹部18b,19bを固定部18,19に設けても良い。
固定部18,19の間には、少なくとも光源1,受光素子2,光学部材4,5を取り付ける本体部20が設けられており、本体部20の両脇に固定部18,19が一体に設けられる構成となっている。なお、本実施の形態では、本体部20と固定部18,19を一体に形成したが、固定部18,19に相当する部材を別部材で設け、本体部20に固定部18,19に相当する部材を、接着,係止,係合,溶接などのいずれか一つの手法を用いて取り付けても良い。
本体部20には対向した一対の側壁21,22が立設されており、側壁21,22の間には光学部材5が配置される。側壁21には壁部21a,21bが設けられており、壁部21aは壁部21bよりも高さが高くなっており、しかも壁部21aと壁部21bの間は傾斜部21cで一体に連結されている。同様に側壁22には壁部22a,22bが設けられており、壁部22aは壁部22bよりも高さが高くなっており、しかも壁部22aと壁部22bの間は傾斜部22cで一体に連結されている。また、壁部21b,22bにはそれぞれ互いに対向するテーパー部21d,22dが設けられている。
また、壁部21a,22bの傾斜部21c,22cと反対側には、それぞれ略平坦な受光素子2の取付部23,24が設けられており、受光素子2はこの取付部23,24に接着などの手法を用いて固定される。なお、取付部23,24は略同一平面であることが望ましい。取付部23,24は底部においてほぼ同一平面の連結部で連結されている。また、この様に壁部21a,22aは受光素子2を取り付ける取付面23,24を設けているので、ある程度の機械的強度が必要となる。その対策の一例としては、傾斜部21c,22cを設けることで、壁部21a,22aの底部の幅が広くなり、側部21a,22aの機械的強度を増すように構成している。
テーパー部21d,22dは例えば、光学部材4,5を本体部20に取り付ける際に、光学部材4,5を挿入しやすくしたりあるいは、光学部材4,5に傷などが入らないように設けられている。更にこのテーパー部21d,22dを設けることで、後述するように
光学部材5を搭載して接着剤で光学部材5を本体部20に固定する際に接着剤をこのテーパー部21d,22dと光学部材5との間に貯めることができ、接合強度を増すことも可能となる。
本体部20の一方の側面部には、他の部分よりも隆起した隆起部25が設けられており、この隆起部25は、本体部20の底部にしかも固定部18,19の間に設けられた第1隆起部24aと、本体部20の側部にしかも壁部21aの側面部にかけて設けられた第2隆起部25bとを有している。また、第1隆起部25aと第2隆起部25bは接続されており、図6では、略逆T字型に構成されている。
隆起部25を設けることでその部分の厚みを増すことが可能となり、例えば本体部20の機械的強度を増すことができ、結合ベース3の撓みや変形を抑制できる。更に、壁部21aの側部にも第2隆起部25bが設けられているので、壁部21aの更なる機械的強度の補強を実現でき、安定した受光素子2の固定を行うことができる。
なお、結合ベース3を構成する材料,サイズ,形状によっては、この隆起部25を設けなくても良く、更に設ける場合においても、図6に示す形状に限らず、円形状,方形状,略C字型,略楕円型,略F字型,略E字型などの様々な形状で隆起部25を設けることが可能である。
また、壁部21aには端部まで達した窪み部26が設けられ、壁部22aには略V字或いは略U字状の溝27が設けられている。これは、後述するように取付部23,24に受光素子2を接着剤などで接合する際に接着剤が光学部材4まで達し難いように設けられる。壁部21aは前述の様に隆起部25が設けられているために十分な広さの取付部23を得ることができるので、壁部21aの端部まで達した窪み部26としたが、壁部22aでは、この隆起部25が設けられていない分、端部まで達した窪み部を設けると、取付部24の面積が小さくなるので、端部まで達していない溝27とした。
なお、この窪み部26及び溝27も仕様などによっては設けなくても良い。
また、壁部21a,22aが対峙し、壁部21b,22bが対峙するように側壁21,22は設けられている。
本体部20には、光学部材4,5の載置部28が設けられており、載置部28の両脇に側壁21,22が一体に立設されている。なお、本実施の形態では、側壁21,22を載置部28に一体に立設させたが、側壁21,22を別部材で構成し、その側壁21,22を載置部28の両脇に接着,係止,係合,溶接などのいずれか一つの手法を用いて取り付けても良い。
載置部28には、貫通孔3aが設けられており、貫通孔3aには、断面が大きな大径部32と、断面が小さな小径部33を連結して構成されている。本実施の形態では、大径部32及び小径部33をともに、断面形状が角部を円弧状とした略長方形状とし、しかも略相似形としたが、断面形状を円形状,楕円形状,5角形以上の多角形状等の他の形状でも良く、また、大径部32と小径部33の断面形状を異なる形状としても良い。すなわち、大径部32を上述の通り略長方形状とし、小径部33を略円形状としても良い。
大径部33は光学部材4を収納可能としているので、光学部材4が収納できる程度の断面及び深さを有している。なお、本実施の形態では、大径部32及び小径部33を設けることで、大径部32に光学部材4を収納しても脱落することを防止できる等のメリットがあるが、光学部材4を他の治具などで貫通孔3a内に保持しておく様に工程などを考慮す
れば、特に大径部32,小径部33を設けずに、貫通孔3aをストレートな構造とすることもできる。すなわち、例えば貫通孔3aの断面を全ての領域において所定の半径の円形とすることもできる。
また、貫通孔3aをストレート構造とした場合に上述の様に光学部材4が貫通孔3aが脱落するのを防止するように、貫通孔3aが構成する内に壁に一体或いは別体で突起部などを設けることもできる。この様な構成では、光学部材4の脱落を防止でき、組み立て性が向上する。
載置部28における貫通孔3aの開口部分の周縁部には、突起部29,30,31が設けられており。この突起29,30,31は載置部28に一体もしくは別体で設けられる。別体で設ける場合には、突起片を載置部28の貫通孔3aの開口周辺に接着,係止,係合,溶接などのいずれか一つの手法を用いて取り付けても良い。
なお、本実施の形態では、結合ベース3に貫通孔3aを設けたが、貫通孔に限らずU字状の切り欠き等の開口部であればよい。
本実施の形態では、図5,図6に示すように、貫通孔3aの開口部における側壁21,22と非対向の部分の一方には比較的大きな突起29を一つ設け、他方の部分には、比較的小さな突起30,31を並列して設けた。この時、この突起29,30,31の高さは、好ましくは全てほぼ同じ高さで構成する。また、この突起29,30,31の上面には光学部材5が載置され、その結果光学部材5は突起29,30,31の高さの分、光学部材4とは所定の距離を持って離れ、光学部材4,5は互いに非接触となるように構成される。
なお、本実施の形態では、貫通孔3aの開口の一方の側に一つの突起29を設けた他方に突起30,31を並列させて設け、光学部材5を載置した際に3点支持となるように構成して安定した載置ができるように構成したが、どちらもそれぞれ突起を一個ずつ設けても良いし、複数個それぞれ突起を設けても良い。また、光学調整等を行う際にわざと光学部材5を傾斜して取り付ける場合については、左右で突起の高さを異ならせても良い。すなわち、図5,図6に示す構成では、例えば突起29を高くし、突起30,31の高さを低くすることで、光学部材5は傾斜して取り付けられることになる。
なお、本実施の形態では、突起29,30,31の断面形状は略方形状としたが、略円形状,略多角形状,略三角形状など仕様や工程などに応じて適度に形状を変更できる。
更に、本実施の形態では突起29,30,31を設けたが、例えば、光学部材4の厚みよりも所定以上大径部32の深さを深くすることで、光学部材を大径部32に収納した際に、開口部と光学部材4の間に隙間が生じるように構成すれば、特に突起29,30,31を設けなくても、光学部材5は載置部28に載置され、しかも光学部材4は大径部32の中に完全に収納されているので、容易に光学部材4,5間に隙間を形成されることができる。
また、本実施の形態では、貫通孔3aを大径部32,小径部33で構成したが、中径部を大径部32と小径部33の間に設けて、段部が2つ設ける構成としても良い。さらに、本実施の形態では、大径部32と小径部32の間には段部を設けた構成としたが、載置部28から離れるに従って連続的に径が小さくなるように構成しても良い。すなわち、貫通孔3aにおいて載置部28側の開口の断面積は載置部28側と反対側の開口の断面積よりも広く構成する。
更に、載置部28側から大径部32,小径部33,大径部32の様に貫通孔3aの中途部分に径の小さな部分を有する構成でも良い。
なお、貫通孔3aが断面方形あるいは断面多角形状などの円形以外の場合には、大径部32と小径部33は、その断面積において、大径部32が広く、小径部33は断面積が小さいということを意味する。
本体部20は載置部28の底部側において、載置部28と固定部18,19を一体に接続する支持部34と、光源1を挿入する空間部分35が併設されている。また、載置部28からは空間部分35の方に突出した突出部36が設けられている。この突出部36と支持部34は空間を介して対峙している。固定部18,19の間に支持部34と空間部分35が設けられる。
空間部分35は貫通孔3aと連通している。また、固定部18,19からは、突出部37,39が空間部分35に向かって突出しており、この突出部37,39と支持部34の間には、隙間38,40が設けられている。この隙間38,40には主に光源1の側方部6a,6bが挿入される。また、隙間38,40に面している支持部34には側方部6a,6bが接合される接合部41,42が設けられる。
また、本体部20の隆起部25を設けた側には、空間部分35と連通した貫通孔100が設けられており、光源1の位置あわせを行うときに観測できるように設けられている。なお、多少工程は複雑にはあるが、この貫通孔100に透明なガラスや樹脂フィルムで覆ったり、あるいは透明樹脂やガラスなどを貫通孔100に埋設しても良い。
次に受光素子2について図7,図8を用いて詳細に説明する。
受光素子2は、光ディスクからの反射光や、光源1から出射され光ディスクを経由せず入射される光が入射される受光素子体43と、受光素子体43を実装する基板44と、基板44に実装され、電源電圧を安定化させることができるコンデンサ45,46が設けられている。
受光素子体43は、モールド樹脂などで構成されたケース43a内にフォトディテクタなどを設けたフォトセンサ基板43cが内蔵されており、フォトセンサ基板43cには、フォトディテクタが仕様などに応じて所定のパターンで複数配置されている。ケース43aからは、複数のリード43aが外部に露出しており、このリード43bはフォトセンサ基板43cに電気的に接続されている。また、リード43bは受光素子体43aの駆動に必要な電力を内部のフォトセンサ基板43cに伝えたり、フォトセンサ基板43cで受光した光が電気信号に変換され、その電気信号を外部に導く働きを有する。ケース43aは少なくともフォトセンサ基板43cと対向する窓部分43dが透明〜半透明となる様に構成されている。更に好ましく、少なくともフォトセンサ基板43cのセンサが設けられている部分と窓部分43dが対向するように構成される。また、ケース43aは全体をクリア樹脂などの透明樹脂でモールドして構成することで、別途別部材などを設けずに透明な窓部分を設けることが可能となる。また、迷光などの不要な光が窓部分43d以外から進入するのを防止等の目的で、窓部分43以外の部分を不透明な樹脂やセラミックなどで構成し、窓部分43の部分に透明なガラス,透明な樹脂フィルム等を設ける構成としても良い。更に、本実施の形態では、ケース43aを透明なクリア樹脂とし、窓部分43を他の部分よりも段落ちさせて、薄くして透明にして、他の部分にエンボスを設けたり或いは表面粗さを粗くして非透明になるように構成した。また、塵対策などが他の手段で行われている場合には、窓部分43dには何も設けず、フォトセンサ基板43cのセンサ部分をむき出しにする構成でも良い。
本実施の形態では、基板44はフレキシブルプリント基板の様な可撓性を有する基板や多層のフレキシブルプリント基板を用いた。なお、基板44の形状を特に可変にしなくても良い場合では、基板44はセラミック基板,セラミック多層基板,ガラスエポキシ基板,多層のガラスエポキシ基板等のある程度の弾性或いは剛性を有するものを用いることができる。
基板44は略L字或いは略T字型に形成されており、基板44は外部との接続を行う外部接続端子44bを有する接続部44aと、受光素子体43やコンデンサ45,46等の部材が実装される実装部44cとを有しており、実装部44cと接続部44aは、略垂直あるいは所定の傾斜を有して一体に成形されている。この様に実装部44cと接続部44aを一体で構成することで、所定形状の基板44を作製しさえすれば、良いので基板44の製造が容易になり、生産性が向上する。なお、本実施の形態では、基板44を略L字或いは略T字型としたが、当然、仕様などによって、様々な形状を採用することは可能である。
本実施の形態の形状であれば、例えば、実装部44cと接続部44aを一体構成としたが、例えば、実装部44cと接続部44aを別々に構成し、実装部44cに各部材を実装した後に、接続部44aを実装部に取り付ける構成としても良く、あるいは、基板44として、単に円盤,四角板,帯状などの形状のものを用い、それら基板44上に外部接続端子44b,受光素子体43を設けたりしてもよい。
本実施の形態では、外部接続端子44bが配置される領域、すなわち、接続部44aの先端部においては、他の部分よりも幅広にして他の回路などとの接続を行いやすくしている。
コンデンサ45,46はセラミックコンデンサなどが好適に用いられ、受光素子体43内に設けられたオペアンプなどによって生じる発振防止などの目的で用いられている。本実施の形態では、コンデンサ45,46をセラミックコンデンサで構成したが、積層セラミックコンデンサ,タンタルコンデンサ,電解コンデンサ等の仕様によって用いても良い。
次に光学部材4,5について図9〜図11を用いて詳細に説明する。
光学部材4は、略直方体状の透明な光学ガラスで構成された基体47、基体47の光源1と対向する面に設けられ、光源1から出射された光を3ビームに分離する回折格子48、基体47の光源1と対向する面と反対側の面(光学部材5と対向する面)には開口制限膜49が設けられている。
開口制限膜49は例えばSiO2膜とAl23膜を交互に複数回積層して光を吸収する構成とし、略環状に設けられている。すなわち、開口制限膜49で取り囲まれた領域を通過した光は所望の断面積を有する出射光が通過する。すなわちこの開口制限膜49の中央部の開口の大きさを調整することで、光源1から出射される光の断面積を調整可能とすることができる。また、本実施の形態では、開口制限を行うのに、開口制限膜49を設けたが、シート状の開口制限部材を貼り付けたり、他の不透明なブロックを貼り付けたりしてもよく、制限開口部を設ければよい。また、開口制限部としては貫通孔3aの断面の大きさを調整してもよい。すなわち、光学部材4の光源1側の貫通孔3aの開口の大きさを調整することで、貫通孔3a自体が開口制限部と機能し、別途光学部材4等に開口制限膜49等を設けなくても良い。
なお、本実施の形態では、開口制限膜49で構成された開口形状は略方形状としたが、光ピックアップの光学設計の状況に応じて、円形や多角形あるいは楕円形状としても良い。また、基体47は略直方体としたけれども、立方体形状や半球形状としても良い。また、回折格子48は基体47の表面部に設けたが、回折格子48の保護の目的で、回折格子48を設けた面に基体47と同一の材料で構成した透明基板や、透明フィルムを設けたり、透明な保護膜を設けても良い。
光学部材5は、透明な光学ガラスや光学樹脂で構成されたブロック50,51,52,53を互いにガラスやUV硬化樹脂などで接合して構成され、全体として略直方体形状となっている。光学部材5は互いに略平行な傾斜面54,55,56が内蔵されている。傾斜面54はブロック50,51の間に形成されており、この傾斜面54はブロック50,51の接合面に相当する。この傾斜面54には偏光分離膜が設けられており、この偏光分離膜はブロック50,51の少なくとも一方の面に形成されている。傾斜面55はブロック51,52の間に形成されており、この傾斜面55はブロック51,52の接合面に相当する。この傾斜面55には偏光分離膜が設けられており、この偏光分離膜はブロック51,52の少なくとも一方の面に形成されている。傾斜面55はブロック52,53の間に形成されており、この傾斜面55はブロック52,53の接合面に相当する。この傾斜面55にはサーボなどに用いられるホログラムが設けられており、このホログラムはブロック52,53の少なくとも一方の面に形成されている。
なお、本実施の形態では、光学部材5を4つのブロックで構成したが、光学設計の仕様などによって、5つ以上のブロックで構成しても良く、その結果傾斜面を4つ以上光学部材5の中に内蔵させても良い。
なお、本実施の形態では光学部材4を省略することもできる。すなわち、1ビームで記録/再生の少なくとも一方を行う場合には、回折格子48は不要であり、しかも特に開口制限を必要としない場合には、開口制限膜49は不要である。また、開口制限膜49のみが必要な場合には、光学部材5の光源1からの光入射面側に一体に設けることができる。
以上の様に構成された光学部材4,5を用いた場合の光路について図11を用いて説明する。なお、図11は光学部材5を説明のために分離しているので、多少光路は、実際とは異なっている。また、本実施の形態では、光源1からは、DVDに対して有効は波長の光と、CDに対して有効な波長を出射するのを前提としている。光源1からDVDに対して情報の記録/再生の少なくとも一方を実現できる波長の光を出射すると、光学部材4に設けられた回折格子48及び開口制限膜49を通過することで、3ビームに分離されるとともに、所定の開口を有する光束となる(A1)。光学部材4を通過した後、光学部材5に入射すると、偏光分離膜を有した傾斜面54,傾斜面55に設けられた偏光分離膜を透過してブロック52の上面から光が出射される(A2,A3,A4の順で光は通過)。なお、実質的には光の光路A1〜A4はほぼ直線状である。光ディスクで反射してきた光は、光路A4,A3の順で直線的に傾斜面54に入射し、傾斜面54に設けられた偏光分離膜で反射され、光路A5で傾斜面55を透過し、光路A6で受光素子2に入射される。
光源1からCDに対して情報の記録/再生の少なくとも一方を実現できる波長の光を出射すると、光学部材4に設けられた回折格子48及び開口制限膜49を通過することで、3ビームに分離されるとともに、所定の開口を有する光束となる(B1)。光学部材4を通過した後、光学部材5に入射すると、偏光分離膜を有した傾斜面54,傾斜面55に設けられた偏光分離膜を透過してブロック52の上面から光が出射される(B2,B3,B4の順で光は通過)。なお、実質的には光の光路B1〜B4はほぼ直線状である。光ディスクで反射してきた光は、光路B4で傾斜面55に入射すると偏光分離膜によって反射され、光路B5で傾斜面56に入射し、サーボ制御などに用いられるホログラムに入射して
更に反射され、光路B6で光は進行し、傾斜面55で反射して光路B7で受光素子2に入射される。
以上の様に構成された光ピックアップにおいて、その組み立て方法について図を用いて説明する。
図12に示すように、貫通孔3a内の段差部もしくは、光学部材4の回折格子48を設けた面(開口制限膜49を設けた側と反対側)の少なくとも一方に、瞬間接着剤等の接着剤を塗布し。光学部材4を大径部32に挿入し、貫通孔3aを塞ぐように光学部材4と結合ベース3を接合する。
次に図13に示すように、載置部28上に光学部材5を載置する。この時光学部材5は突起29,30,31上に載置されるとともに、側方を側壁21,22で挟み込まれるように配置される。また、光学部材5は図13で示すX−Y方向に移動させることで、所定に位置決めがなされ、図14に示すように、側壁21,22と光学部材5との間に接着剤60,61を供給し、位置決めされた光学部材5と結合ベース3を短時間で固定する。この時用いられる接着剤60,61は紫外線硬化樹脂を含むものや、吸水性を有し瞬間的に硬化するものなどが好適に用いられる。この時に、側壁21,22に高低差のある壁部21a,21b,22a,22bを設けることで、光学部材5のX−Y方向の位置調整を容易に実現でき、しかもテーパー部21d,22dを設けていることで接着剤60,61は他の場所に流れ出ることを防止でき、しかも接着剤60,61を光学部材65と側壁21,22の間に貯めることができるので、確実に各部を接合でき、しかも他の部分への流出することを抑えることができるので、他の部材への影響を小さくすることができる。
また、突起29,30,31を設けていることで、光学部材4,5間に0.05mm〜0.17mmの隙間を設けることができ、しかも接着剤がその隙間に介在しないように構成できるので、光学部材4,5間に接着剤などが存在することによって生じる光の収差などの発生を防止でき、光学特性を向上させることができる。
次に、図15に示すように、光源1を結合ベース3の底部側から空間部分35に挿入するとともに、側方部6b,6aが隙間40,41に配置される。また、受光素子2も側壁21,22の取付部23,24に当接させ、しかも受光素子2或いは取付部23,24の少なくとも一方の面に紫外線硬化接着剤を塗布しておく。そして、光源1を発光させてX軸方向に移動させてバランス調整を行い、しかも受光素子2も、Y軸やZ軸方向に移動させて、高さ調整やS字調整を行う。この様に、光源1と受光素子2を相対的に動かす構成とすることで、例え、光源1が2つの異なる波長の光を極めて小さな間隔で出射されたとしても、確実にしかも精度良く簡単に光源1と受光素子2の位置決めを行うことができる。これは、例えば、自動機械などで、これら位置調整を行わせることで、生産性を向上させることができる。
各部材に対して、所定の位置に調整され、光源1と受光素子2の位置関係において、確実に光ディスクへ光源1からの光が導かれ、しかも光ディスクからの光が受光素子2に入射されることがほぼ確認されたら、今度は、光源1と結合ベース3の間に紫外線硬化接着剤もしくは、Agペーストを塗布しておき、図15に示すZ軸に沿って、光源1を移動させ、例えばDVDに用いられる光のデフォーカス調整を行う。デフォーカス調整が終了したら、紫外線を照射したり熱を直接或いは間接的に加えることで光源1と結合ベース3を仮固定させる。この時、紫外線硬化接着剤やAgペーストは、側方部6a,6bか接合部41,42の少なくとも一方に塗布しておく。また、光源1の位置調整の際には、貫通孔100から人の目視或いは自動機械による画像認識で、観測しながら行われる。光源1と結合ベース3を仮固定したら、図16に示すように、突出部36,37,39とプレート6の少なくとも3カ所に、Agペースト,クリーム半田或いは半田箔等の粘度が比較的高いか或いはバルク状(粉体や顆粒状体を含む)の接合材200をそれぞれ供給し、その接合材200に対して、ヒートガンやレーザー光線を照射することで溶融させ、光源1と結合ベース3との確実な接合を行うことができる。なお、この様に、比較的熱伝導の良い半田やAgペーストなどの金属製の接合材200は、熱伝導率が大きいので、光源1で発生した熱を効果的に結合ベース3に逃がすことができ、光源1の熱対策にも有効である。なお、光源1の熱対策が不要な場合には、仮固定用の紫外線硬化接着剤を本固定の接合材200としても良いし、仮固定を施した後に、本固定として用いられる接合材200をエポキシ樹脂系接着剤,瞬間接着剤,紫外線硬化接着剤などの有機接着剤等としても良い。
次に、図15に示すように。X軸周りに受光素子2を回転させて、例えばCDに用いられる光のデフォーカス調整を行う。デフォーカス調整が完了したら、紫外線を照射して受光素子2と結合ベース3の間に設けられた紫外線硬化接着剤を硬化させ、受光素子2と結合ベース3を接合させる。
また、図17に示すように、紫外線硬化接着剤を受光素子2と結合ベース3との間に設けた場合に、その接合材300が、光学部材4,5の間に流れ込む可能性があったり、あるいは、光学部材4,5(特に光学部材5)に接触した接合材300が硬化する際に、光学部材4,5(特に光学部材5)を移動させたりすることが発生する。この問題を解決するために、溝27や窪み部26を設けたことで、接合材300の光学部材4,5側への流れ混みを防止できる。
以上のように、本実施の形態では、例え複数の互いに異なる波長の光を出射する光源1を用いたとして、受光素子2との位置関係を結合ベース3を用いて、精度良くしかも作業性良く組み立てられるので、生産性が良く、歩留まりなどを向上させることができる。
更に、光学部材4,5の間に及び光源1と光学部材4の間に接合材を非介在としたことで、光に収差が発生するのを抑制でき、光学特性なども改善される。
また、この様な光ピックを用いた光学系構成について図18を用いて説明する。
光源1から出射された光は光学部材4,5を通過してコリメートレンズ400に入射し、BSプレート401(ビームスプリッタプレート)で反射され、立ち上げプリズム403に導かれる。この時、BSプレート401では、出射された光の一部が透過し、光源1の光量をモニターする受光センサ402に導かれ、受光センサ402の出力によって光源1の発光パワーが調整される。BSプレートからの光は、立ち上げプリズム403の面403aで反射し、面403bで更に反射し、面403aを透過して液晶を挟み込んだホログラム404に入射し対物レンズ405に導かれ、光ディスク406に集光される。光ディスク406で反射した光は対物レンズ405,ホログラムを経由して立ち上げプリズム403に導かれ、面403aを通過し、面403bで反射し更にその後面403aで反射しBSプレート401に導かれ、BSプレート401で反射しコリメータレンズ400を通過し光学部材5に入射され、受光素子2に到達する。
図19は本発明の一実施の形態における光ピックアップを用いた光ディスク装置を示す図で、図19において、500は筐体で、筐体500は上部筐体部500aと下部筐体部500bを組み合わせて構成されている。なお、上部筐体部500aと下部筐体部500bとは螺旋などを用いて、互いに固着されている。501は筐体に出没自在に設けられたトレイ、502はトレイ501に設けられたスピンドルモータ、503は光ピックで、光ピック503には図1〜図18に示す光ピックアップが用いられ、光ディスクに情報を書き込むか或いは情報を読み出す動作の少なくとも一方を行う。また、光ピック503は、
光ディスクの半径方向に移動可能に保持されたキャリッジ(図示せず)に搭載されている。504はトレイ501の前端面に設けられたベゼルで、ベゼル504はトレイ501が筐体500内に収納された時に、トレイ501の出没口505を塞ぐように構成されている。506,507はそれぞれトレイ501及び筐体500の双方に摺動自在に取り付けられたレールで、トレイ501の両側部にこのレール506,507は設けられており、このレール506,507にて図19で示す矢印P方向に筐体500からトレイ501が出没自在に取り付けられている。
トレイ501の前端面に設けられたベゼル504にはイジェクトボタン508が設けられており、このイジェクトボタン508を押すことで、筐体500に設けられた係合部(図示せず)とトレイ501に設けられた係合部(図示せず)との係合を解除する。
本発明の光ピックアップ及び光ディスク装置は、フレームレーザー光源を用い、しかも特に好ましくは2波長半導体レーザー光源を用いた場合においても、生産性や作業性を改善することができるか、或いは、光学特性を改善できることの少なくとも一方を実現でき、パーソナルコンピュータ,ノートブック型コンピュータ,モバイル端末機器などの電子機器に適応できる。
本発明の一実施の形態における光ピックアップを示す斜視図 本発明の一実施の形態における光ピックアップを示す分解斜視図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの光源示す斜視図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの光源示す斜視図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの結合ベースを示す斜視図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの結合ベースを示す斜視図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの受光素子を示す斜視図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの受光素子を示す斜視図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの光学部材を示す斜視図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの光学部材を示す斜視図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの光学部材を示す図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの組み立て方法を示す図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの組み立て方法を示す図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの組み立て方法を示す図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの組み立て方法を示す図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの組み立て方法を示す図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの組み立て方法を示す図 本発明の一実施の形態における光ピックアップの光学設計の例を示す図 本発明の一実施の形態における光ピックアップを用いた光ディスク装置を示す図
符号の説明
1 光源
2 受光素子
3 結合ベース
3a 貫通孔
4,5 光学部材
6 プレート
6a,6b 側方部
13,14,15 端子部
21,22 側壁
28 載置部
29,30,31 突起
32 大径部
33 小径部
48 回折格子
49 開口制限膜
503 光ピック
502 スピンドルモータ

Claims (2)

  1. プレートと複数の端子部をモールド部材で互いに固定し前記プレートに半導体レーザー素子を設けた光源と、受光素子と、前記光源と前記受光素子との間に設けた前記光源からの光を通過させる第1の光学部材と、前記第1の光学部材からの光を外部へ出射するとともに前記外部からの光をその内部で反射させて前記受光素子へ出射する第2の光学部材と、前記光源を配置する空間部分と前記第1及び前記第2の光学部材を載置する載置部と前記受光素子を取り付ける1対の取付部とを有する結合ベースと、を備え、前記空間部分には前記光源のプレートの両側方部が配置される1対の接合部が設けられ、前記載置部は、前記空間部分と連通して前記光源からの光を通過させる小径部と前記小径部を塞ぐように前記第1の光学部材を収納する大径部とを設けた貫通孔を有し、前記貫通孔の小径部を前記光源からの光の開口を制限する開口制限部としたことを特徴とする光ピックアップ。
  2. 請求項1記載の光ピックアップと、媒体を回転させる回転駆動手段と、前記回転駆動手段に対して前記光ピックアップを近づけたり離したりする移動手段とを備えたことを特徴とする光ディスク装置。
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