(57)【要約】【課題】加工精度に依存することなくレーザダイオードをホルダーに高い強度で固定できるとともに、レーザダイオードの放熱性の向上を図ることのできる光ピックアップ装置を提供する。  【解決手段】レーザホルダー２１の凹部３２Ａの近傍に光軸方向からの圧力を加えることでレーザホルダー２１の凹部３２Ａの壁面を膨出させ、ステム１５の光軸方向に沿った側面から光軸方向の一方の端面にかけてレーザホルダー２１をステム１５に密着させて、レーザダイオードをレーザホルダーにカシメ接合する。【選択図】  図５
2006127695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステムを有するレーザダイオードと、
前記レーザダイオードのステムを保持する凹部を有するレーザホルダーと、
前記レーザホルダーの凹部の壁面を膨出させて前記ステムの前記レーザダイオードの前記光軸方向に沿った側面から前記光軸方向の一方の端面にかけて前記レーザホルダーを前記ステムに密着させるように、前記レーザホルダーの前記凹部の近傍に前記光軸方向からの圧力を加えて形成されたカシメ接合部と
を具備することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記レーザダイオードのステムの光軸方向の端面が前記レーザホルダーの端面より低い位置に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。
【請求項３】
前記レーザホルダーと前記ステムの側面とが密着する光軸方向の長さをＤ、前記レーザホルダーと前記ステムの光軸方向の端面とが密着するステム半径方向の長さをＣとして、ＣとＤの比率が１：１から１：３の範囲に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。
【請求項４】
前記レーザホルダーの素材の熱伝導率が前記ステムの素材の熱伝導率よりも高い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５】
前記レーザホルダーの素材がアルミ、前記ステムの素材が鉄であることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
レーザダイオードのステムを保持する凹部を有するレーザホルダーに前記レーザダイオードを取り付けるピックアップ装置のレーザダイオード取り付け方法であって、
前記レーザホルダーの前記凹部の近傍に前記光軸方向からの圧力を加えることで前記レーザホルダーの凹部の壁面を膨出させ、前記ステムの前記レーザダイオードの前記光軸方向に沿った側面から前記光軸方向の一方の端面にかけて前記レーザホルダーを前記ステムに密着させて、前記レーザダイオードを前記レーザホルダーにカシメ接合することを特徴とする光ピックアップ装置のレーザダイオード取り付け方法。
【請求項７】
前記レーザダイオードのステムの光軸方向の端面が前記レーザホルダーの端面より低い位置にあるようにセットして加圧を行うことを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置のレーザダイオード取り付け方法。
【請求項８】
前記加圧のストロークを制御してカシメ接合状態を適宜調整することを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置のレーザダイオード取り付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＤやＤＶＤのような光記録媒体の再生またはＣＤ−Ｒ、−RWやDVD−Ｒ、−RＷのような光記録媒体の記録／再生に使用される光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクへの記録速度の高速化などに伴って、光出力パワーの大きなレーザダイオードが用いられるようになり、レーザダイオードを熱破壊から保護する対策が求められるようになってきている。
【０００３】
一般に、レーザダイオードは光ピックアップのベースプレートにホルダーなどを介して取り付けられており、レーザダイオードで発生した熱はホルダーを介して光ピックアップのベースプレートへと伝達されて放熱が行われるようになっている。このため、ホルダーの構成としては、レーザダイオードのステムとの接触をできるだけ広くとれるものが求められ、たとえば、レーザダイオードのステムを嵌め込む穴部を設けたものなどが採用されている。
【０００４】
穴部にレーザダイオードのステムを固定する方法としては、ステムの外周面と穴部の内周面とを接着剤により接着する方法、ホルダー材にカシメ用の突起部位を設けておき、このカシメ用の突起部位を変形させて、ホルダーの穴部に嵌め込まれたレーザダイオードのステムを光軸方向に押さえる構造（たとえば特許文献１）、ホルダーの穴部にレーザダイオードのステムを圧入により固定する方法（たとえば特許文献２）などがある。
【特許文献１】実開平１−１４０６１９号公報
【特許文献２】特開２００１−７６３５１号公報（段落００１８等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、接着剤を用いた方法は、ホルダーの穴部内周面とレーザダイオードのステム外周面とが直接接触しないので高い熱伝達効率が期待できない。ホルダー材の突起片でレーザダイオードのステムを光軸方向に押さえる構造では、ホルダーの穴部内周面とレーザダイオードのステム外周面との広い面での接触が保証されず、やはりレーザダイオードの高い放熱効果が得られない。ホルダーの穴部にレーザダイオードのステムを圧入する方法は、ホルダーの穴部内周面とステム外周面とが広い面で直接密着するので、高い熱伝達効率を期待できるものの、ホルダーの穴部の内径とレーザダイオードのステムの外径の高い精度が要求され、一定の放熱効果を保証するための加工コストがかさむという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる事情を鑑み、加工精度に依存することなくレーザダイオードをホルダーに高い強度で固定できるとともに、レーザダイオードの放熱性の向上を図ることのできる光ピックアップ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため、本発明に係る光ピックアップ装置は、ステムを有するレーザダイオードと、レーザダイオードのステムを保持する凹部を有するレーザホルダーと、レーザホルダーの凹部の壁面を膨出させてステムのレーザダイオードの光軸方向に沿った側面から光軸方向の一方の端面にかけてレーザホルダーをステムに密着させるように、レーザホルダーの凹部の近傍に光軸方向からの圧力を加えて形成されたカシメ接合部とを具備することを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、ステムの光軸方向に沿った側面からステムの光軸方向の一方の端面にかけてレーザホルダーが密着することで、双方の広い接触面積を確保することができ、レーザダイオードの熱をより高効率にレーザホルダーに逃がすことが可能となる。また、光軸方向の一方の端面からもステムがレーザホルダーの膨出部分で接合されるので、レーザホルダーでのレーザダイオードの光軸方向の拘束力が向上する。
【０００９】
また、本発明の光ピックアップ装置において、レーザダイオードのステムの光軸方向の端面はレーザホルダーの端面より低い位置にあるように構成することが望ましい。これにより、膨出した穴部内壁面がステムの光軸方向の端面まで到達しやすくなる。
【００１０】
また、本発明の光ピックアップ装置において、レーザホルダーとステムの側面とが密着する光軸方向の長さをＤ、レーザホルダーとステムの光軸方向の端面とが密着するステム半径方向の長さをＣとすると、ＣとＤの比率が１：１から１：３の範囲にあることが望ましい。この条件を満足することによって、レーザホルダーにおいてレーザダイオードを光軸方向に抑えて保持するための十分な強度が保証される。
【００１１】
また、本発明の光ピックアップ装置において、レーザホルダーの素材にはステムの素材よりも熱伝導率が高いものが使用される。これにより、レーザダイオードのステムの熱が効率良くレーザホルダーに伝達される。
【００１２】
さらに、レーザホルダーの素材には、具体的にはアルミが用いられ、ステムの素材が鉄が使用されることで、加圧によりレーザホルダーのみを確実に変形させて所望のカシメ接合が得られるとともに、ステム内の部品にストレスが加わるのを防止できる。
【００１３】
また、本発明の別の観点に基づく光ピックアップ装置のレーザダイオード取り付け方法は、レーザダイオードのステムを保持する凹部を有するレーザホルダーにレーザダイオードを取り付けるピックアップ装置のレーザダイオード取り付け方法であって、レーザホルダーの凹部の近傍に光軸方向からの圧力を加えることでレーザホルダーの凹部の壁面を膨出させ、ステムのレーザダイオードの光軸方向に沿った側面から光軸方向の一方の端面にかけてレーザホルダーを前記ステムに密着させて、レーザダイオードをレーザホルダーにカシメ接合することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、ステムの光軸方向に沿った側面からステムの光軸方向の一方の端面にかけてレーザホルダーが密着することで、双方の広い接触面積を確保することができ、レーザダイオードの熱をより高効率にレーザホルダーに逃がすことが可能となる。また、光軸方向の一方の端面からもステムがレーザホルダーの膨出部分で接合されるので、レーザホルダーでのレーザダイオードの光軸方向の拘束力が向上する。
【００１５】
また、レーザダイオードのステムの光軸方向の端面がレーザホルダーの端面より低い位置にあるようにセットして加圧を行うことで、確実に、レーザボルダー材をステムの光軸方向の端面に覆い被されるように膨出させることができる。
【００１６】
さらに、本発明の光ピックアップ装置のレーザダイオード取り付け方法においては、加圧のストロークを制御してカシメ接合状態たとえば接合強度およびレーザダイオードのステムとレーザホルダーとの接合面積を適宜調整することが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、加工精度に依存することなくレーザダイオードをレーザホルダーに高い強度で固定できるとともに、レーザダイオードの放熱性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態にかかる光ピックアップ装置におけるレーザダイオードの取り付け構造を示す分解斜視図、図２はレーザダイオードの外観図である。
【００２０】
まず、レーザダイオードの構成から説明する。図２に示すように、レーザダイオード１０は、レーザ素子１１を実装した金属ベース１２と、ＰＩＮ受光素子１３と、金属ベース１２およびＰＩＮ受光素子１３を搭載したステム１５と、ステム１５上の搭載部品を保護するキャップ１６などで構成される。ステム１５とキャップ１６は互いに同軸の円柱形状もしくは略円柱形状にてそれぞれ形成され、ステム１５の径はキャップ１６の径より大きいものとされている。ステム１５の部品搭載面とは逆側面には複数の端子１７が突出して設けられている。
【００２１】
図１に示すように、このレーザダイオード１０は、光ピックアップのベースプレート９にレーザホルダー２１、放熱シート２２、ホルダープレート２３を介して取り付けられる。ホルダープレート２３は、光ピックアップのベース２０に接着剤とビス２４，２４によって互いに密着するように取り付けられている。レーザホルダー２１は、ホルダープレート２３に放熱シート２２を挟んで接着剤により接着されている。ホルダープレート２３とレーザホルダー２１には、レーザダイオード１０のステム１５およびキャップ１６の部分が嵌め込まれる穴部３１，３２が同軸に設けられており、レーザダイオード１０はキャップ１６側よりレーザホルダー２１およびホルダープレート２３の穴部３１，３２に嵌め込まれ、レーザホルダー２１にカシメにより接合されている。
【００２２】
レーザダイオード１０において、レーザ素子１１に電流を流すことによって発生した熱は金属ベース２０からステム１５に伝わり、さらにステム１５を保持するレーザホルダー２１、放熱シート２２、ホルダープレート２３を通じて光ピックアップのベース２０に伝達される。
【００２３】
次に、レーザダイオード１０とレーザホルダー２１の詳細について説明する。
【００２４】
図３はレーザダイオード１０とレーザホルダー２１との組み合わせ前の状態を示す斜視図、図４は組み合わせ後の状態を示す斜視図、図５はカシメ接合時の断面図、図６は図７はカシメ接合部Ａの拡大断面図、図７はレーザホルダー２１にレーザダイオード１０がカシメ接合された後の平面図である。
【００２５】
レーザダイオード１０はレーザホルダー２１の穴部３２に光軸方向に嵌め込まれる。レーザホルダー２１の穴部３２は、レーザダイオード１０のステム１５の外径より径寸法が僅かに大きく設定されたステム嵌め込み用の穴部または凹部３２Ａ（以下、「穴部３２Ａ」と記述）と、このステム嵌め込み用の穴部３２Ａに対して同軸にかつ連通して形成され、レーザダイオード１０のキャップ１６の外径より径寸法が僅かに大きく設定されたキャップ嵌め込み用の穴部３２Ｂとを有する。各穴部３２Ａ，３２Ｂの間には径寸法の差による段差部が設けられており、この段差部の平坦面３２Ｃにレーザダイオード１０のステム１５の端面が当たることで、レーザホルダー２１内のレーザダイオード１０の保持位置が規定される。さらに、図４に示すように、レーザホルダー２１の穴部３２にレーザダイオード１０が保持された状態で、レーザダイオード１０のステム１５の光軸方向の端面はレーザホルダー２１の同方向の端面より僅かに凹んだ位置にあるように、レーザホルダー２１の上記段差部の平坦面３２Ｃの光軸方向の高さが決められている。
【００２６】
レーザホルダー２１へのレーザダイオード１０の接合にはカシメが用いられている。このカシメ接合は、図５に示すように、レーザホルダー２１のステム嵌め込み用の穴部３２Ａの近傍部に、断面円形の先の尖ったピン４１を、レーザダイオード１０の光軸方向に一定の深さ差し込むことによって行われる。
【００２７】
レーザダイオード１０のステム１５の光軸方向の端面はレーザホルダー２１の光軸方向の端面よりも沈んだ位置にあるので、レーザホルダー２１のステム嵌め込み用の穴部３２Ａの近傍部に、断面円形の先の尖ったピン４１を光軸方向に一定の深さ差し込むと、図６に示すように、レーザホルダー２１の部材においてピン４１の差し込まれた位置から穴部３２Ａ寄りの部位、つまり穴部３２Ａの周面の一部が膨出してステム１５の周面に到達するとともにステム１５の光軸方向の端面の縁の部分に覆い被さる。この際、レーザホルダー２１の表面処理用のたとえば無電解Ｎｉめっきなどのめっき層３３がステム１５との接触によって剥がれ、レーザホルダー２１の素材がステム１５の面と直に密着する。３４はレーザホルダー２１の素材とレーザダイオード１０のステム１５とが直に接触する部分を指している。これにより、レーザホルダー２１とレーザダイオード１０のステム１５とが広い範囲で密着し、レーザダイオード１０で発生した熱を効率的にレーザホルダー２１に逃がすことが可能となる。
【００２８】
レーザホルダー２１の素材にはたとえばアルミ、銅などの熱伝導率の高いものが用いられ、レーザダイオード１０のステム１５の素材には、レーザホルダー２１の素材よりも熱伝導率が低く硬度が高いたとえば鉄などが使用されている。これにより、レーザダイオード１０のステム１５の熱が効率良くレーザホルダー２１に伝達される。また、カシメ接合時にはレーザホルダー２１の素材がレーザダイオード１０のステム１５の外形に沿うように変形し、ステム１５の光軸方向の端面にまでレーザホルダー２１が膨出する。さらには、レーザダイオード１０にストレスがかかるのを防止できる。
【００２９】
また、このようなカシメ接合は、図７に示すように、たとえば、ステム１５を取り囲むように複数、たとえば計４箇所で行われる。３５は各々のカシメ接合部を指している。
【００３０】
図６において、レーザホルダー２１とステム１５の側面とが密着する光軸方向の長さをＤ、レーザホルダー２１とステム１５の光軸方向の端面とが密着するステム半径方向の長さをＣとすると、ＣとＤの比率は１：１〜１：３の範囲が望ましい。これは、熱源であるレーザ素子１１により近いステム１５の側面とレーザホルダー２１とが接触する面を大きくすることは、熱源からより離れたステム１５の光軸方向の端面とレーザホルダー２１とが接触する面を大きくするよりも熱伝達上有利であるものの、Ｃの寸法をある程度確保しないと、レーザホルダー２１においてレーザダイオード１０を光軸方向に抑えて保持するための十分な強度が得られないからである。因みに、先端が６０度のピン４１を用いた場合のＣとＤの比率は１：１．７３、先端が９０度のピン４１を用いた場合のＣとＤの比率は１：１であり、良好な範囲に収まることが分かる。しかし、先端が３０度のピン４１を用いた場合のＣとＤの比率は１：３．７３となり、レーザホルダー２１でのレーザダイオード１０の光軸方向での拘束力が不足し不適となる。なお、いずれのケースもピン４１の差し込み深さを共通とした場合を想定している。
【００３１】
図８はレーザホルダー２１へのレーザダイオード１０のカシメ接合に用いられる治具４０の例を示す斜視図、図９は治具４０のＢ部拡大図である。
【００３２】
カシメ受け台４２に、レーザダイオード１０を穴部３２に嵌め込んだレーザホルダー２１を、レーザダイオード１０のステム１５が上向きとなるようにセットする。カシメストローク部４３は、カシメ受け台４２に対して進退方向に駆動可能な可動部４４を備えており、この可動部４４の先端に断面円形の先の尖った４本のピン４１が、レーザホルダー２１の各々のカシメ予定位置に対応して高精度に位置決めされた上で固定されている。この治具４０において、カシメストローク部４３の可動部４４のストローク量を制御することで、レーザホルダー２１へのピン４１の差し込み長を最適に選定することができ、カシメ接合の強度およびレーザダイオード１０のステム１５とレーザホルダー２１との接合面積を適宜調整することが可能である。
【００３３】
このようにレーザホルダー２１の穴部３２の周面の一部を膨出させてレーザダイオード１０のステム１５をレーザホルダー２１にカシメ接合することによって、ステム１５の周面とステム１５の光軸方向端面の縁部分とにレーザホルダー２１が接触して広い接触面積を確保することができる。これによりレーザダイオード１０の熱をより高効率にレーザホルダー２１に逃がすことが可能となる。
【００３４】
また、レーザホルダーの穴部にレーザダイオードのステムを圧入する従来の方法に比べ、レーザホルダー２１の穴部３２Ａの内径、レーザダイオード１０のステム１５の外径などに要求される寸法精度を押さえられるので、加工コストの低減を図れる。
【００３５】
また、レーザダイオード１０を発光させたときに外気に対するステム１５の温度上昇を、本実施形態のカシメ接合によりレーザダイオード１０をレーザホルダー２１に固定した場合および接着剤で固定した場合のそれぞれで実測したところ、カシメによる接合は接着剤による接合に比べ高い放熱効果が得られることを確認することができた。
【００３６】
なお、本発明にかかる光ピックアップ装置は、上記実施の形態に示す構成のものに限定されるものではなく、請求項に記載した技術的範囲を逸脱しない範囲において種々に変更し変形することは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる光ピックアップ装置におけるレーザダイオードの取り付け構造を示す分解斜視図である。
【図２】図１のレーザダイオードの外観図である。
【図３】図１のレーザダイオードとレーザホルダーとの組み合わせ前の状態を示す斜視図である。
【図４】図３のレーザダイオードとレーザホルダーとの組み合わせ後の状態を示す斜視図である。
【図５】レーザホルダーにレーザダイオードをカシメ接合するときの断面図である。
【図６】図５のカシメ接合部Ａの拡大断面図である。
【図７】レーザホルダーにレーザダイオードがカシメ接合された後の平面図である。
【図８】カシメ接合に用いられる治具の例を示す斜視図である。
【図９】図８の治具のＢ部拡大図である。
【符号の説明】
【００３８】
９        光ピックアップのベースプレート
１０      レーザダイオード
１１      レーザ素子
１５      ステム
１６      キャップ
２１      レーザホルダー
３２Ａ    ステム嵌め込み用の穴部または凹部
３５      カシメ接合部
４０      治具
４１      ピン
４２      カシメ受け台
４３      カシメストローク部
４４      可動部
【図１】
2006127695.tif 000003
【図２】
2006127695.tif 000004
【図３】
2006127695.tif 000005
【図４】
2006127695.tif 000006
【図５】
2006127695.tif 000007
【図６】
2006127695.tif 000008
【図７】
2006127695.tif 000009
【図８】
2006127695.tif 000010
【図９】
2006127695.tif 000011