(57)【要約】      （修正有）【課題】薄型で、光路調整が容易で、放熱効率のよい光ヘッドを提供する。【解決手段】基板１４０底面のレーザーダイオード１４１と、基板１４０底面のフォトディテクター１４２と、基板１４０上面側の対物レンズ１１０と、基板１４０下面側のプリズム１８０と、基板１４０とプリズム１８０の間にホログラム素子及び１／４波長板１７０とを設置する。基板１４０を組立て体１００、２００の中間に配置して光路をＵ字状に形成することによって、同じ物体距離を確保しながらも薄型化できる。また、上面側組立て体１００の移動によって送光路の調整が可能で、ホログラム素子及び１／４波長板１７０の移動によって受光路調整が可能となるので、光路調整が容易である。さらに、レーザーダイオード１４１からの熱の放熱板１３０を最上層に設置することによって、放熱効率がよい。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に設置されて光を出射するレーザーダイオードと、
前記基板に設置されて光を受光するフォトディテクターと、
前記基板の第１面側に設置されて前記レーザーダイオードから出射された光をディスクの記録面に集束させる対物レンズと、
前記基板の第２面側に設置されて前記レーザーダイオードから出射された光を前記対物レンズに誘導し、前記記録面で反射された光を前記フォトディテクターに誘導するプリズムと、
前記基板と前記プリズム間に設置された光路を調整するための光学素子とを含むことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
前記基板の第１面側に前記レーザーダイオードで発生した熱を放出させる放熱板がさらに具備されたことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項３】
前記放熱板は前記ディスクの回転時に発生する風と直接接触できるようにそのディスクと隣接されるように配置されたことを特徴とする請求項２に記載の光ヘッド。
【請求項４】
前記基板には前記第１面側と第２面側とを連結する貫通孔が形成されており、送光及び受光路がその貫通孔を通過するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項５】
前記基板と対物レンズ間にスペーサがさらに具備されたことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項６】
前記基板と前記プリズム間にスペーサがさらに具備されたことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項７】
前記プリズムは偏光分割機能を具備したことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項８】
前記光学素子はホログラム素子及び１／４波長板であることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項９】
前記対物レンズはプラスチック材質とガラス材質及び回折素子を利用した材質のうち選択された少なくとも何れか１つよりなることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項１０】
基板と、前記基板に設置された送光用レーザーダイオードと、前記基板に設置された受光用フォトディテクターと、前記基板の第１面側に設置されて前記レーザーダイオードから出射された光をディスクの記録面に集束させる対物レンズと、前記基板の第２面側に設置されて前記レーザーダイオードから出射された光を前記対物レンズに誘導し、前記記録面で反射された光を前記フォトディテクターに誘導するプリズム及び、前記基板と前記プリズム間に設置されたホログラム素子及び１／４波長板を具備した光ヘッドを準備する段階と、
前記基板を含んだ第１面側要素の組立て体をその残りである第２面側要素の組立て体に対して相対移動させながら送光路を調整する段階と、
前記ホログラム素子及び１／４波長板の位置を調整しながら受光路を調整する段階とを含むことを特徴とする光ヘッドの光路調整方法。
【請求項１１】
レーザーダイオードとフォトディテクターとが設置された基板と、
前記基板の第１側に設置されて対物レンズを具備した第１組立て体と、
前記基板の第２側に設置されてプリズムを具備した第２組立て体とを含むことを特徴とする光ヘッド。
【請求項１２】
前記基板は前記プリズムと対面するように前記第２側に形成された面を具備し、前記レーザーダイオードとフォトディテクターとは前記基板の前記面上に搭載されたことを特徴とする請求項１１に記載の光ヘッド。
【請求項１３】
前記基板の第１、２側は相互反対側に配置されたことを特徴とする請求項１１に記載の光ヘッド。
【請求項１４】
前記レーザーダイオードは光を出射し、前記プリズムはその光を前記ダイオードから受けて前記対物レンズに伝送し、前記光が前記第２側から前記第１側に伝送されることを特徴とする請求項１１に記載の光ヘッド。
【請求項１５】
前記基板には前記対物レンズとプリズム間の通信のための貫通孔が形成されたことを特徴とする請求項１１に記載の光ヘッド。
【請求項１６】
前記プリズムは、
前記レーザーダイオードと前記フォトディテクターとに隣接した第１部と、
前記貫通孔に隣接した第２部とを含むことを特徴とする請求項１５に記載の光ヘッド。
【請求項１７】
前記第１、２部は単一体よりなることを特徴とする請求項１５に記載の光ヘッド。
【請求項１８】
前記第１部は、
前記レーザーダイオードから出射された光を前記第２部方向に反射する第１面と、
前記第２部から受けた光を前記フォトディテクターに反射する第２面とを含むことを特徴とする請求項１５に記載の光ヘッド。
【請求項１９】
前記基板は、
前記第２側面に形成されて前記レーザーダイオードから出射された光を前記プリズムの第１部の第１面に反射する基板ミラーを含むことを特徴とする請求項１８に記載の光ヘッド。
【請求項２０】
前記第１面を前記第２面と平行に配置されたことを特徴とする請求項１８に記載の光ヘッド。
【請求項２１】
前記プリズムの一部と前記基板の第２側間に配置されるホログラム素子をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の光ヘッド。
【請求項２２】
前記対物レンズは前記基板に対して前記ホログラム素子と反対側に配置されることを特徴とする請求項２１に記載の光ヘッド。
【請求項２３】
前記ホログラム素子、前記対物レンズ及び前記プリズムの一部は前記基板の第１、２側に垂直した一直線上に配置されることを特徴とする請求項２１に記載の光ヘッド。
【請求項２４】
前記レーザーダイオード及び前記プリズムの前記レーザーダイオードに相応する他部は前記基板の第１、２側に垂直した第２直線上に配置され、前記第２直線は前記一直線から離隔されたことを特徴とする請求項２３に記載の光ヘッド。
【請求項２５】
レーザーダイオードとフォトディテクターとが設置された基板と、
前記基板の第１側に設置され、前記レーザーダイオードから前記対物レンズの外側への第１光路を調整するように前記基板の第１側に移動可能に搭載された対物レンズとを具備した第１組立て体と、
前記基板の第２側に設置されて前記対物レンズから前記フォトディテクターへの第２光路を調整するように前記基板の第２側に配置されたプリズム及びホログラム素子を具備した第２組立て体とを含むことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２６】
レーザーダイオードとフォトディテクターとが設置された基板と、
前記基板の第１側に設置され、前記基板の第１側に移動可能に搭載された対物レンズと、を具備した第１組立て体と、
前記基板の第２側に設置されたプリズム及びホログラム素子を具備した第２組立て体とを含み、
第１、２光路は前記対物レンズと前記レーザーダイオード及び前記フォトディテクターそれぞれの間に形成されて第１及び第２Ｕ字型光路になるように形成されることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２７】
レーザーダイオードとフォトディテクターとが搭載された基板の第１側の対物レンズを有する第１組立て体を配置する段階と、
前記基板の第２側にプリズムを有する第２組立て体を配置する段階と、
前記基板の第２側と前記プリズム間にホログラム素子を配置する段階と、
前記第１組立て体を移動させて前記レーザーダイオードから前記対物レンズ外側への第１光路を調整する段階と、
前記ホログラム素子を移動させて前記対物レンズから前記フォトディテクターへの第２光路を調整する段階とを含むことを特徴とする光ヘッドの第１、２光路調整方法。
【請求項２８】
レーザーダイオードとフォトディテクターとが搭載された基板の第１側の対物レンズを有する第１組立て体を配置する段階と、
前記基板の第２側にプリズムを有する第２組立て体を配置する段階と、
前記基板の第２側と前記プリズム間にホログラム素子を配置する段階と、
前記ホログラム素子を移動させて前記レーザーダイオードから前記対物レンズ外側への第１光路の調整なしに、前記対物レンズから前記フォトディテクターへの第２光路を調整する段階とを含むことを特徴とする光ヘッドの第１、２光路調整方法。
【請求項２９】
対物レンズ、レーザーダイオード及びフォトディテクターを有し、
ホログラム素子と１／４波長板を具備して前記対物レンズとレーザーダイオード及びフォトディテクターの間に配置されるユニットと、
前記レーザーダイオードから出射された光が前記ユニットを通じて前記対物レンズに伝送される第１光路と、
前記ユニットを通じて前記フォトディテクターに光が伝送される第２光路とを含み、
前記ユニットは前記対物レンズ、レーザーダイオード及びフォトディテクターに対して動いて前記第１、２光路間の干渉なしに前記第２光路を独立的に調整できることを特徴とする光ヘッド。
【請求項３０】
対物レンズと、レーザーダイオード及び、フォトディテクターを有する光ヘッドでの方法であって、
ホログラム素子と１／４波長板とを具備するユニットを前記対物レンズとレーザーダイオード及びフォトディテクター間に配置する段階と、
前記レーザーダイオードから出射された光が前記ユニットを通じて前記対物レンズに伝送される第１光路を形成する段階と、
前記光が前記ユニットを通じて前記フォトディテクターに伝送される第２光路を形成する段階と、
前記ユニットを前記対物レンズ、レーザーダイオード及びフォトディテクターに対して動いて前記第１、２光路間の干渉なしに前記第２光路を独立的に調整する段階とを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置に採用される光ヘッド及びその光路調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、光ピックアップ装置には記録媒体に向かって光を出射するレーザーダイオードとそれより反射された光を受光するフォトダイオードなどを含む光ヘッドが具備されている。
【０００３】
図１は、このような光ヘッドであって、特許文献１を通じて開示された従来の構造を示した図である。図示された光ヘッドは、基板８と、レーザーダイオード５、ミラー６、偏光分割機能を具備したプリズム４、１／４波長板３、対物レンズ１、フォトディテクター７などを含んでいる。前記構成で、レーザーダイオード５から出射された光はミラー６で反射されてプリズム４の反対面４ａ、４ｂを経た後、１／４波長板３で円偏光に変換される。この光は対物レンズ１で集光されてディスクＤの記録面に到達するようになる。そして、記録面で反射された光は再び１／４波長板３を過ぎながら直線偏光に変換されて４ａの反射面は通過し、４ｃの反射面で反射された後、フォトディテクター７に戻ってくる。このような光ヘッドの全体高さＨは約３ｍｍ水準である。
【０００４】
このような光ヘッドは通常次のような過程で組み立てられる。まず、図２に示されたようにプリズム４、１／４波長板３、スペーサ２、対物レンズ１を積層式に積んで接着させる。そして、このように組み立てられた対物レンズ１側の組立て体１０（以下、第１組立て体）を、図３に示されたように基板８、レーザーダイオード５、フォトディテクター７など残りの要素が組み立てられたレーザーダイオード５−フォトディテクター７側の組立て体（２０：以下、第２組立て体）と結合させる。９は放熱板を示す。
【０００５】
ところが、このような組立て過程を経た後で発光と受光とを試してみれば、光路が設計値とは異なって外れている場合がよく発生する。通常的に、部品の積層組立てはアラインマークのような基準点を確認して精密に進められるが、製造時の公差が存在するためにいくら精密に合せても光路の外れが生じうる。したがって、このような光路の外れを補償するためには第１組立て体１０と第２組立て体２０の相対位置を組立て時に調整しなければならない。すなわち、レーザーダイオード５で出射された光がディスクＤの記録面に反射された後、フォトディテクター７の中央に到達するように第１、２組立て体１０、２０の相対位置を調整しなければならない。このような相対位置の調整は、図４に示されたように第１組立て体１０をＺ軸（６番ミラーで垂直に反射された光の延長線になる軸）を基準として回転させ、フォトディテクター７に結ばれる光の状態が変わることを検出しながら行われる。この時、フォトディテクター７に結ばれる光スポットの軌跡は図５の点線のようである。
【０００６】
ところが、このようにフォトディテクター７に感知される信号を見ながら組立てを進行する場合には、前記のようにＺ軸を中心として第１組立て体１０が回転するために、送光路、すなわちレーザーダイオード５から対物レンズ１までの光路には影響を与えない。しかし、もし製造公差などによって光スポットの軌跡がフォトディテクター７の中心点を過ぎることができずにシフトされているならば、これを合せるために第１組立て体１０を図４のＸまたはＹ軸方向に水平移動させなければならないが、そのようになれば、フォトディテクター７に結ばれる受光路を合せる間、送光路がさらに外れるようになる現象が発生する。したがって、光路の補正作業が非常に難しい問題が生じる。また、前記のように基板８上に前記した各光学要素が積層されて上がった構造よりなっているために、全体光ヘッドの高さが高まる短所もある。
【０００７】
したがって、このような短所が解消できる新しい構造の光ヘッドが要求されている。
【特許文献１】ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ０１／４３１２６Ａ２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前記の必要性を勘案して案出されたものであって、製品のスリム化に有利で、かつ光路の調整作業が容易な構造が開示された光ヘッド及びその光路調整方法を提供するところに目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するための本発明は、基板と、前記基板に設置されて光を出射するレーザーダイオードと、前記基板に設置されて光を受光するフォトディテクターと、前記基板の第１面側に設置されて前記レーザーダイオードで出射された光をディスクの記録面に集束させる対物レンズと、前記基板の第２面側に設置されて前記レーザーダイオードから出射された光を前記対物レンズに誘導し、前記記録面で反射された光を前記フォトディテクターに誘導するプリズムと、前記基板と前記プリズム間に設置されたホログラム素子及び１／４波長板とを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による光ヘッドの光路調整方法は、基板と、前記基板に設置された送光用レーザーダイオードと、前記基板に設置された受光用フォトディテクターと、前記基板の第１面側に設置されて前記レーザーダイオードから出射された光をディスクの記録面に集束させる対物レンズと、前記基板の第２面側に設置されて前記レーザーダイオードから出射された光を前記対物レンズに誘導し、前記記録面で反射された光を前記フォトディテクターに誘導するプリズム及び、前記基板と前記プリズム間に設置されたホログラム素子及び１／４波長板を具備した光ヘッドを準備する段階と、前記基板を含む第１面側の要素の組立て体をその残りの第２面側の要素の組立て体に対して相対移動させながら送光路を調整する段階と、前記ホログラム素子及び１／４波長板の位置を調整しながら受光路を調整する段階とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光ヘッドは次のような効果を提供する。
【００１２】
第１に、基板を光ヘッド組立て体の中間に配置して光路を“Ｕ”字カーブに形成することによって、同じ物体距離を確保しながらも製品をさらにスリム化できる。
【００１３】
第２に、受光路の変化にのみ影響を及ぼすホログラム素子を利用することによって、送光路及び受光路がそれぞれ独立的に調整できるので、調整作業がさらに便利になる。
【００１４】
第３に、レーザーダイオードの熱を放熱させるための放熱板を対物レンズのような最上層に設置してディスク回転時の風に直接当たるようにすることによって、製品スリム化と共に放熱効率を極大化させうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図６及び図７は、本発明による光ヘッドを示した図である。図示のように本発明の光ヘッドは、熱伝導性の良いＳｉＯＢ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｂｅｎｃｈ）材質の基板１４０と、その基板１４０の底面に付着されたレーザーダイオード１４１及びフォトディテクター１４２と、基板１４０上に設置された対物レンズ１１０と、基板１４０の下方に設置され、偏光分割機能を具備したプリズム１８０と、基板１４０とプリズム１８０間に設置され、その基板１４０に形成された貫通孔１４３を通じて対物レンズ１１０と連結された光路を形成するホログラム素子及び１／４波長板１７０などを含んで構成される。１２０、１５０、１６０は、スペーサを示し、１３０は、放熱板を、１９０は、光ヘッドを弾力的に流動可能に支持してレーザーダイオード１４１とフォトディテクター１４２のコントローラー（図示せず）との信号連結用にも利用される板バネを示す。すなわち、本構成では従来のように基板１４０上にあらゆる要素が積層されるのではなく、その上下面である第１面側と第２面側とに分散配置されるものである。ここで、基板１４０を含む上側面の要素の組立て体を第１組立て体１００といい、残りの下方面の要素の組立て体を第２組立て体２００という。
【００１６】
このような構成の光ヘッドは図７のような光路を形成する。すなわち、レーザーダイオード１４１から出射された光は基板１４０の１４４番ミラーから反射され、次いで、プリズム１８０の偏光分割面である１８１番面から反射される。この反射された光は１８２番ミラーでさらに反射されてホログラム素子及び１／４波長板１７０を経て円偏光に変換された後、対物レンズ１１０を通じてディスクＤの記録面に入射される。以後、ディスクＤの記録面で反射された反射光は前記ホログラム素子及び１／４波長板１７０によって直線偏光に変換された後、１８２番ミラーで反射され、プリズム１８０の１８０番面を透過して１８３番ミラーを経てフォトディテクター１４２に入射される。
【００１７】
このような構成によれば、一旦、従来に比べて光ヘッドの全体高さを低くできる。すなわち、従来には光路が基板の真上に設置されたレーザーダイオードから最上端の対物レンズまで段階的に上がる経路でのみ行われるが、本発明では光が基板１４０の底面に設置されたレーザーダイオード１４１から出射され、一旦、下に下りてさらに上がってくる“Ｕ”字型カーブの光路を成しているために、レーザーダイオード１４１から対物レンズ１１０までの距離である物体距離を同一に確保するとする時、本発明の構造が製品をさらにスリム化できる。それだけでなく、放熱板１３０を対物レンズ１１０のような層である一番上層に配置したものも光ヘッドをスリム化するのに助けになる。すなわち、従来には放熱板が基板の下に付着されて別途の層を成していたが、本発明では基板１４０上の対物レンズ１１０横の空いた所に放熱板１３０が付着されるので、別途の層を占めずに対物レンズ１１０が設置された層を共用することとなって高さをさらに低くできる。そして、このように放熱板１３０を対物レンズ１１０が設置された一番上層に設置するようになれば、放熱効率がさらに向上される効果も期待できる。すなわち、光ヘッドによる記録再生作業時、その光ヘッドの上方にはディスクＤが高速回転するようになるが、前記のように放熱板１３０が一番上層にあれば、ディスクＤの回転時に発生する風に直接当たるようになるので、空冷効率が極大化される。したがって、レーザーダイオード１４１で発生した熱を非常に速く放熱させうる。
【００１８】
また、前記した本発明の光ヘッドは組立て時に送光路と受光路との調整作業を非常に便利にできる効果も提供する。すなわち、本発明の光ヘッドを組立てる時には、前記した第１組立て体１００及び第２組立て体２００のそれぞれをまず組立て、これら１００、２００を相互結合させる。この過程で送光路、すなわち、レーザーダイオード１４１で対物レンズ１１０に至る経路を調整しようとする時には第１組立て体１００を移動させて調整作業を行う。そして、受光路、すなわち、ディスクＤで反射された光がフォトディテクター１４２に到達するまでの経路は前記ホログラム素子及び１／４波長板１７０の位置を調節しながら調整する。このためにホログラム素子及び１／４波長板１７０はその位置が変わっても前記送光路に何らの影響を及ぼさないように設計されたものを利用する。すなわち、ディスクＤに入射される光には影響を与えずに、ディスクＤで反射されて出てくる光に対してのみ非点収差を発生させるように設計されたホログラム素子を利用する。このようなホログラム素子によってオンフォーカス状態では図８Ａのようにフォトディテクター１４２の４分割センサーに同じ光量が結ばれるようになり、対物レンズ１１０とディスクＤの記録面との距離が遠ざかるか近づけば、非点収差が発生して図８Ｂや図８Ｃのように光スポットが変形される。したがって、図８Ａのような光スポットが形成されるようにホログラム素子及び１／４波長板１７０を変位させながら受光路を合せればよい。
【００１９】
結果的に、前記送光路を先に合わせてから前記ホログラム素子及び１／４波長板１７０に受光路を調整しても、送光及び受光路が相互干渉されない独立的な調整が可能になる。すなわち、従来のように一方の経路を合せれば、他向の経路がずれる問題は生じない。
【００２０】
一方、レーザーダイオード１４１の波長は４００ｎｍないし８００ｎｍ範囲内であり、対物レンズ１１０の開口数は０.４３ないし０.８５範囲内、または０.８５以上であることが望ましい。例えば、レーザーダイオード１４１が７８０ｎｍ波長の赤外線波長領域の光を出射し、対物レンズ１１０の開口数が０.４ないし０.５である場合、本発明による光ヘッドはＣＤ記録及び／または再生用で望ましく使われうる。また、レーザーダイオード１４１が赤色波長領域である６５０ｎｍ波長の光を出射し、対物レンズ１１０の最大開口数が０.６ないし０.７範囲内である場合、本発明の光ヘッドはＤＶＤ記録及び／または再生、ＤＶＤ及びＣＤ互換記録及び／または再生用などに使われうる。また、レーザーダイオード１４１が青色波長領域である４０５ｎｍ波長の光を出射し、対物レンズ１１０の開口数が０.８５である場合、本発明の光ヘッドは高密度ディスクの記録及び／または再生、高密度ディスク、ＤＶＤ及びＣＤ互換記録及び／または再生用などに使われうる。また、開口数が０.８５以上であるＳＩＬなどの光学システムにも使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明による光ヘッド及びその光ヘッドの光路調整方法は、光路の調整が容易で、かつスリム化可能であり、放熱効率を高められるので、スリム型ドライブ装置などに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の光ヘッドを示した図である。
【図２】図１に示された光ヘッドの組立過程を示した図である。
【図３】図１に示された光ヘッドの組立過程を示した図である。
【図４】図１に示された光ヘッドの経路調整方法を説明するための図である。
【図５】図４に示された光ヘッドの経路調整の作業時、フォトディテクターを過ぎる光スポットの軌跡を示した図である。
【図６】本発明による光ヘッドを示した分離斜視図である。
【図７】図６に示された光ヘッドの光路を示した図である。
【図８Ａ】図６に示された光ヘッドの経路調停時、発生する光スポットの変化を示した図である。
【図８Ｂ】図６に示された光ヘッドの経路調停時、発生する光スポットの変化を示した図である。
【図８Ｃ】図６に示された光ヘッドの経路調停時、発生する光スポットの変化を示した図である。
【符号の説明】
【００２３】
１００  第１組立て体
１１０  対物レンズ
１２０、１５０、１６０  スペーサ
１３０  放熱板
１４０  基板
１４１  レーザーダイオード
１４２  フォトディテクター
１４３  貫通孔
１７０  ホログラム素子及び１／４波長板
１８０  プリズム
１９０  板バネ
２００  第２組立て体
【図１】
2004273105.tif 000003
【図２】
2004273105.tif 000004
【図３】
2004273105.tif 000005
【図４】
2004273105.tif 000006
【図５】
2004273105.tif 000007
【図６】
2004273105.tif 000008
【図７】
2004273105.tif 000009
【図８Ａ】
2004273105.tif 000010
【図８Ｂ】
2004273105.tif 000011
【図８Ｃ】
2004273105.tif 000012