JPH06243499A

JPH06243499A - 光ピックアップ

Info

Publication number: JPH06243499A
Application number: JP5028086A
Authority: JP
Inventors: Isao Kawakubo; 功川窪
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-02-17
Filing date: 1993-02-17
Publication date: 1994-09-02

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体レーザの簡便な放熱手段を備えた小型軽
量な光ピックアップを提供することを目的とする。【構成】本発明の光ピックアップは、半導体基板２１
と、この半導体基板２１上に設けられた半導体レーザ３
０と、を備えている。半導体基板２１の裏面には、半導
体レーザから伝わる熱を放熱する複数の溝２１ａが形成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光学的情報記録媒体
（以下、光ディスク）に信号を記録し、または記録され
た信号を再生するための光ピックアップに係り、特に小
型軽量な光ピックアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ディスク装置に代表されるコ
ンピュータの補助記憶装置においては小形化、高密度
化、情報アクセスの高速化等の要求が拡大している。こ
のような要求に対応すべく、記録情報の高密度・大容量
化を目指して光ディスクを利用した光情報記録技術の研
究・開発が盛んに行われており、この光情報記録技術に
おいてのキーコンポーネントとなる光ピックアップは様
々なものが考案・開発され実用化されている。

【０００３】上述した光ピックアップは、通常、対物レ
ンズ、プリズム、半導体レーザ、光検出器等の個別部品
を用いて組み立てられている。しかしながら、この方法
によれば、組立時の操作性、位置決め精度などの点から
各部品の大きさの下限が決まり、また、相互の位置調整
をするための機構も必要となるため、光ピックアップの
大きさをあまり小さくすることはできない。そこで、こ
のような問題点を解決するために、光導波路とグレーテ
ィング（回折格子）を用いた光集積ピックアップが提案
されており、例えば、電子通信学会誌論文誌１９８６・
５Ｖｏｌ・Ｊ６９−ＣＮｏ．５Ｐ６０９−Ｐ６１５に
記載されているものが知られている。

【０００４】図７を参照して、前記光導波路を利用した
光集積ピックアップについて説明する。半導体基板１１
上にバッフア層１０を介して形成された光導波路１の端
面には半導体レーザ２が固定されている。この半導体レ
ーザ２から出射された光は、光導波路１内に結合し、集
光ビームスプリッタ５を介して集光グレーティングカプ
ラ３によって光ディスク４上に回析限界まで集光され
る。そして、光ディスクからの反射光は、集光グレーテ
ィングカプラ３によって、再び光導波路１に結合され
る。この戻り光は、集光ビームスプリッタ５により分
波、集光されて、半導体基板１１上に形成された４分割
の光検出素子６ａ，６ｂおよび６ｃ，６ｄに向かって光
導波路１内を伝搬して行く。そして、各検出素子の出力
は、所定の演算処理を行うことにより、情報読取信号、
フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号とな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図７に示した構成によ
れば、光ピックアップの小型化という点では優れている
が、半導体レーザの放熱に関して以下の問題が生じる。
一般に、半導体レーザの発振波長及びパワーは、温度に
よって敏感に変動することが知られており、半導体レー
ザの温度変動は装置特性上好ましくない。個別部品を用
いて組み立てられた通常の光ピックアップでは、半導体
レーザは金属パッケージ内に封入され、このパッケージ
を介して放熱が行われている。

【０００６】しかしながら、図７に示した光集積ピック
アップによれば、半導体レーザは、半導体基板の端面に
固定されるのみで、放熱のための機構は全く用意されて
いない。上記論文の後半に述べられている実験によれ
ば、便宜的にパッケージ封入型の半導体レーザが使用さ
れているが、重量、スペース等の関係から、光集積ピッ
クアップにおいて、実際にこのような構成を取ることは
難しい。

【０００７】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたものであり、半導体レーザの簡便な放熱手段を
備えた小型軽量な光ピックアップを提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、光学的記録媒体を用いて情報を記録およ
び／または再生する光ピックアップにおいて、少なくと
も基板と、この基板に設けられた半導体レーザと、を備
え、前記基板に溝を形成したことを特徴としている。

【０００９】

【作用】半導体レーザが設けられた基板に溝を形成し、
光ディスクが回転した際に発生する空気流と基板との接
触面積を増やす。これによって、半導体レーザから基板
に伝わった熱は効果的に冷却される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に沿って具
体的に説明する。図１は、本発明の第１実施例を示す図
であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、そして
（ｃ）は平面図である。

【００１１】半導体基板２１の表面には、バッフア層２
２が形成されると共に、光検出素子２６ａ〜２６ｄが形
成される。このバッフア層２２の表面には、スパッタリ
ングによって光導波層２３が形成され、この光導波層２
３の表面にグレーティング層を形成した後、電子ビーム
描画法および反応性イオンエッチングにより、集光グレ
ーティングカプラ２４および集光ビームスプリッタ２５
が作製される。また、半導体基板の端面には、エッチン
グによって段差２８が形成され、この段差２８上に光導
波層２３に隣接して半導体レーザ３０が接着される。こ
の半導体レーザ３０は、極めて熱伝導の良い状態で半導
体基板２１に接着されており、この基板全体は半導体レ
ーザのための放熱板として機能する。

【００１２】すなわち、半導体基板２１の裏面には、光
ディスクのトラック方向に沿うように、複数の溝２１ａ
が形成される。これらの溝２１ａは、例えば、図２
（ａ）〜（ｄ）に示すようなプロセスによって容易に形
成することができる。まず、半導体基板２１の裏面に感
光材料３１を塗布し（図２（ａ））、マスクを用いて露
光しパターニングする（図２（ｂ））。次に、この感光
材料をマスクとして基板をエッチングし（図２
（ｃ））、最後に感光材料３１を剥離する（図２
（ｄ））。

【００１３】このように、光集積ピックアップの半導体
基板２１の裏面に複数の溝２１ａが形成された場合の効
果について説明する。図３（ａ）は、光ディスク４と光
集積ピックアップとの位置関係を示す図である。なお、
実際の信号再生においては、サーボ動作（光ディスクの
面ぶれ、偏心等に対応して、集束光がトラックを追従す
るようにピックアップを動かす動作）を行うため、基板
全体を支持、駆動する機構が必要となるが、図において
は、このような支持、駆動機構は省略されている。

【００１４】図で示すように、信号再生の際、光集積ピ
ックアップは光ディスク４と極めて接近するため、光デ
ィスク４の回転に伴う空気流が矢印で示すように光集積
ピックアップの表面側及び裏面側を流れて行く。このと
き、半導体基板２１の裏面に形成された溝により、気流
と半導体基板の接触面積が増え、半導体レーザ３０から
伝わった熱は効果的に冷却される。

【００１５】ここで、半導体基板の表面温度をＴW 、気
流の温度をＴf 、基板の表面積をＡとすると、放熱され
る熱量Ｑは、ニュートンの冷却の法則に従い、Ｑ＝α・Ａ・（Ｔf −ＴW ）となる。この式においてαは、基板の熱伝導率である。

【００１６】仮に、溝の幅ｔg ＝１００μm 、深さｔd
＝１００μm とすると、表面積Ａは溝がない場合の約
１．８倍となる。放熱量Ｑは表面積Ａに比例するので、
溝がある場合の放熱量Ｑも溝がない場合に対して約１．
８倍となる。例えば、ＴW ＝２００°Ｃ、Ｔf ＝２０°
Ｃ、Ａ＝１cm×１cm×１．８、α＝１００とすると、Ｑ
＝３．２４（Ｗ）となり、大きな放熱効果が期待でき
る。また、図３（ｂ）で示すように、溝２１ａは、気流
の流れの方向に沿って形成されているので、凹凸によっ
て発生する乱流は極めて少なく、効率的に冷却が行われ
る。さらに、溝２１ａは翼の役目を果たし、集積光ピッ
クアップの位置安定化にも役立つ。

【００１７】上記実施例では、半導体基板２１の裏面を
直接加工して複数の溝を形成したが本発明では、これに
限られず、基板の裏面に熱伝導性の良い溝が形成される
ならば、どのような方法であっても良い。

【００１８】例えば、図４に示すように、半導体基板２
１の裏面に金属材料（例えばＡｌ）３５を成膜しそれを
溝状に加工しても良い。これらの溝３５ａは、図２で示
した方法と同様な方法で形成することができる。このよ
うに溝を形成しても、前述した実施例と同様な効果が得
られる。あるいは、図５に示すように、複数の溝３６ａ
が形成された金属材料３６をあらかじめ作成しておき、
これを半導体基板２１の裏面に接合しても良い。このよ
うに構成しても前記実施例と同様な効果が得られる。図
４および図５に示した変形例では、半導体基板２１に接
合する材料は金属としたが、熱伝導が良く加工しやすい
材料であれば何でもよい。

【００１９】以上、本発明の光ピックアップを説明した
が、本発明は上記実施例に限定されることはない。上記
実施例では、半導体基板上に光導波層が形成された形式
の光ピックアップについて説明したが、半導体レーザが
基板上に接着され、光ディスクの近傍に配置される構成
の光ピックアップであれば、どのような形式のものであ
っても構わない。

【００２０】例えば、図６は、半導体レーザ５０が接着
された基板４１上に反射ミラー４２を設けると共に、ホ
ログラム板４３および対物レンズ４４を配置した光ピッ
クアップを示す。半導体レーザから射出されたレーザ光
は、反射ミラー４２によって光ディスク４に向けて反射
され、ホログラム板４３および対物レンズ４４を透過し
て光ディスク４に集光される。そして、光ディスク４か
らの反射光の一部は、ホログラム板４３によって回折さ
れ、基板４１上に形成された受光素子４６ａ〜４６ｄで
検出される。このように構成された光ピックアップで
も、基板４１の裏面に複数の溝４１ａを形成することに
より、前記実施例と同様な効果が得られる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による光ピ
ックアップによれば、半導体レーザが設けられた基板の
裏面に複数の溝を形成することによって、半導体レーザ
の発熱に対する大きな放熱効果が得られる。また、これ
らの溝は、気流の流れの方向に沿って形成されているの
で凹凸によって発生する乱流は少なく、効率的に冷却が
行われるばかりでなく、ピックアップの位置安定化にも
役立つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図であり、（ａ）は
正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。

【図２】基板の裏面に溝を形成する際の作成工程を順を
追って説明する図である。

【図３】（ａ）は、光ディスクと光ピックアップとの位
置関係を示す図であり、（ｂ）は、光ピックアップの基
板を裏から見た図である。

【図４】図１に示す光ピックアップの基板部分の変形例
を示す正面図である。

【図５】図１に示す光ピックアップの基板部分の別の変
形例を示す正面図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す図であり、（ａ）は
斜視図、（ｂ）は側面図である。

【図７】従来の集積化された光ピックアップを示す斜視
図である。

【符号の説明】４…光ディスク、２１…半導体基板、２１ａ…溝、２３
…光導波層、３０…半導体レーザ、４１…基板、４１ａ
…溝、５０…半導体レーザ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学的記録媒体を用いて情報を記録およ
び／または再生する光ピックアップにおいて、少なくとも基板と、この基板に設けられた半導体レーザ
と、を備え、前記基板に溝を形成したことを特徴とする
光ピックアップ。