(57)【要約】【課題】光学素子を基台に固定する光ピックアップ製造工程において、使用環境や温度・湿度印加履歴による光学素子のずれがなく、高精度に光学素子の姿勢を調整し固定する装置を提供すること。【解決手段】レーザダイオード姿勢制御機構９にてレーザダイオード４を保持しているＬＤホルダ３及びあおりホルダ２の姿勢を粗調後、真の姿勢との差分を演算制御装置８で演算し、その差分を修正するレーザ照射条件でレーザを照射することにより、精度よくかつ使用環境や温度・湿度印加履歴によるずれがなくレーザダイオードを含む光学素子を基台１へ溶接接合することで解決できる。【選択図】  図１
2004304108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学要素をレーザ接合する光学要素レーザ接合手段と、光学要素の取付位置と取付角度を計測する光学要素姿勢計測手段と、少なくとも前記光学要素の取付位置と取付角度と目標取付位置と目標取付角度との情報の演算を行う光学要素接合演算手段とを具備し、少なくとも前記光学要素の取付位置と取付角度と目標取付位置と目標取付角度との情報から、前記光学要素レーザ接合手段の光学要素接合条件を演算することを特徴とする光学素子の固定装置。
【請求項２】
光学要素をレーザ接合する光学要素レーザ接合手段と、基準面に対して前記光学要素を第１の固定方法で接合した第一接合手段と、前記第一接合手段で接合された前記光学要素の第１接合後の取付位置と第１接合後の取付角度を計測する光学要素姿勢計測手段と、少なくとも前記光学要素の第１接合後の取付位置と第１接合後の取付角度と目標取付位置と目標取付角度との情報の演算を行う光学要素接合演算手段とを具備し、少なくとも前記光学要素の第１接合後の取付位置と第１接合後の取付角度と目標取付位置と目標取付角度との情報から、前記光学要素レーザ接合手段の光学要素接合条件を演算することを特徴とする光学素子の固定装置。
【請求項３】
前記光学要素接合条件が、少なくとも接合用のレーザ照射位置、レーザ照射出力のいずれか一方を変化させたことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子の固定装置。
【請求項４】
光学要素をレーザ接合する光学要素レーザ接合手段と、光学要素を把持し、かつ光学素子の取付位置、取り付け角度を可変する光学要素把持手段と、光学要素の取付位置と取付角度を計測する光学要素姿勢計測手段と、少なくとも前記光学要素の取付位置と取付角度と目標取付位置と目標取付角度との情報の演算を行う光学要素接合演算手段とを具備し、少なくとも前記光学要素の取付位置と取付角度と目標取付位置と目標取付角度との情報から、前記光学要素レーザ接合手段の光学要素接合条件を演算する演算制御装置とを具備したことを特徴とする光学素子の固定装置。
【請求項５】
接合用レーザ集光手段により集光されたレーザ光が照射する集光レーザ光照射位置が、常に前記光学要素の所定の範囲に予め調整されていることを特徴とする請求項４記載の光学素子の固定装置。
【請求項６】
光学要素姿勢計測手段は、発光半導体レーザの光軸または発光半導体レーザの光量分布または収差の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項４または５記載の光学素子の固定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的情報記録媒体に光スポットを照射して、光学的に情報の記録及び又は再生を行う光学的情報記録再生装置の光ピックアップ製造工程において、その構成要素である光学素子と基台を固定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光学的情報記録媒体の容量増加に伴い、光ピックアップの光学系に対し極めて高い精度を要する多項目の調整を行う必要が生じている。例えば、所定の光軸角度及び光強度分布を得るためには、レーザダイオードの点光源の位置及びレーザダイオードの点光源を中心とした時の発光させる角度、またレーザダイオードとコリメートレンズの相対位置などを極めて高精度に調整してからレーザダイオードやコリメートレンズなどの光学素子を基台に固定する必要がある。
【０００３】
従来の一般的なレーザダイオードの調整及び固定方法の一実施形態を図２に示す。
【０００４】
その具体的な方法としては、例えば、特許文献１に記載された発明のように、コリメートレンズ５からの平行光をプリズムミラー６などで方向変換してレーザダイオード姿勢検出装置７に内蔵されているイメージセンサにスポット像を結像させ、撮像装置により光軸や強度分布を得た後、作業者が手作業でレーザダイオード４付きＬＤホルダ３を把持しているレーザダイオード姿勢制御機構９を操作し、光軸や強度分布を所定の範囲内に調整する。その状態でレーザダイオード４を保持しているＬＤホルダ３と基台１間に光硬化性接着剤を塗布し紫外線を照射して固定する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２―１３３７０９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来技術では、極めて高い精度を要する多くの調整項目を作業者の手作業で行うのは非常に困難であるうえに、調整する作業者の技能による個人差が生じて高精度な調整を行うことが難しい。
【０００７】
また、仮に前述する方法で、光軸や強度分布が所定の範囲内に調整できたとしても、一般的に接着剤は硬化後の温度や湿度による環境変化や系時変化に対して全く影響を受けないとは言い難い物性を有しているため、調整された光学素子が前記環境変化によりずれを起こす可能性があり、ピックアップそのものの信頼性の面で問題があった。
【０００８】
本発明は、従来技術の問題を解決するためになされたものであり、使用環境や温度・湿度印加履歴による光学素子のずれがなく、高精度に光学素子を調整・固定する装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学素子と基台の固定装置は、構成要素である光学素子を把持しかつ光学素子の姿勢を制御する機構及び光学素子の姿勢を検出する装置及び光学素子を基台に溶接接合する接合用光源及び現状の光学素子の姿勢と真の姿勢との差分を演算し、光学素子の姿勢制御機構と接合用光源からの光エネルギー照射位置と照射エネルギーにフィードバックする演算制御装置を備えたことを特徴とするものであり、前記光学素子と基台の固定方法を実施できるようにしている。
【００１０】
また、本発明の光学素子と基台の固定装置は、構成要素である光学素子を把持しかつ光学素子の姿勢を制御する機構と光学素子を基台に溶接接合する接合用光源の鏡筒が一体化していることと、微小に集光された接合用光源からの光エネルギーの照射位置が、常に光学素子の接合箇所に予め調整されていることを特徴とするものである。
【００１１】
従来、レーザ光の様な接合用光源を用いた溶接工程では、その照射位置や集光度即ち焦点合わせのためには、接合用光源の鏡筒にＣＣＤカメラに代表される様なイメージセンサを配置して照射対象部を観察する方法が一般的である。つまり、ＣＣＤカメラと接合用光源からのレーザ光の焦点位置を同一にした光学系を用いて、ＣＣＤカメラからの画像情報よりまず接合対象部に接合用光源からのレーザ光が照射できる様に接合用光源の鏡筒を移動させた後、ＣＣＤカメラの焦点を合せることで接合用光源からのレーザ光の焦点を合せるというものである。
【００１２】
この際、前記ＣＣＤカメラ付きレーザ鏡筒に加えて、接合用光源の鏡筒を移動させる手段、例えば水平面２軸方向及び接合用光源からのレーザ光の光軸方向の移動テーブルや、自動で前記接合用光源の鏡筒を移動させる場合には、ＣＣＤカメラからの情報を画像処理する装置と前記移動テーブルを駆動するアクチュエータが必要となる。この様に従来の方法で装置を構築する場合、システムが複雑かつ大掛かりになり高価なものになるばかりでなく、微小な接合対象部を多数の鏡筒で狙う場合には構成される前記ＣＣＤカメラ付き鏡筒や前記鏡筒移動テーブルまた前記鏡筒移動テーブル駆動装置が干渉しあいスペース的にも成立しなくなることが発生する。
【００１３】
本発明の光学素子と基台の固定装置は、構成要素である光学素子を把持しかつ光学素子の姿勢を制御する機構と光学素子を基台に溶接接合する接合用光源の鏡筒が一体化していることと、微小に集光された接合用光源からの光エネルギーの照射位置が、常に光学素子の接合箇所に予め調整されていることを特徴とするものであるが、これにより、例えばレーザダイオード付きホルダを把持している姿勢制御機構を操作しながら光軸や強度分布を所定の範囲内に調整する場合、その調整に伴なうホルダの移動と共に、接合用光源の鏡筒も予め設定された照射位置や集光度即ち焦点を保持したまま移動するため、調整後に改めて照射位置や焦点を設定し直す必要がなくなり迅速に溶接接合を行うことができる。
【００１４】
また、接合用光源からの光エネルギーで光学素子を基台に溶接接合した後更に、光学素子の現状の姿勢を姿勢検出装置で検出し、真の姿勢の差分演算により、接合用光源からの光エネルギー照射位置と照射エネルギーを制御し、姿勢微調整のための追加の光エネルギーを照射する様な高精度な姿勢微調整照射を行う場合には、その照射位置精度や焦点精度がその調整量精度に非常に敏感で重要になるため、従来の方法で発生しうる照射位置や焦点の誤差を極力低減することができる。
【００１５】
本発明の光学素子と基台の固定装置は、前記光学要素姿勢計測手段が、発光半導体レーザの光軸または発光半導体レーザの光量分布または収差の少なくともいずれかであることを特徴とするものであり、前記光学素子と基台の固定方法を実施できるようにしている。
【００１６】
本発明の光学素子と基台の固定方法は、前記光学要素が半導体レーザ、ミラー、ミラー保持機構、光ファイバの少なくともいずれかであることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の光学素子と基台の固定装置は、接合用光源をＹＡＧ、ＣＯ２、半導体等のレーザ光とすることを特徴とするもので、前記光学素子と基台の固定方法を実施できるようにしている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１を用いて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の光学素子と基台の固定方法を実施できる固定装置を示すものである。すなわち、本発明の固定装置は、基台１とあおりホルダ２及び前記あおりホルダ２とレーザダイオード４を保持するＬＤホルダ３を溶接接合する装置であり、基台１内にはレーザダイオード４からのレーザ光をレーザダイオード姿勢検出装置７に導くためのコリメートレンズ５とプリズムミラー６が予め配置されている。
【００２０】
なお、レーザダイオード姿勢検出装置７は、例えば、レーザダイオード４からのレーザ光の光軸や光量分布を計測するために、入射されるレーザ光を結像させる光学系と結像したスポット像を検出するＣＣＤカメラに代表されるイメージセンサが内蔵されている。
【００２１】
更に、本発明の固定装置は、レーザダイオード姿勢検出装置７に内蔵されているイメージセンサの情報を演算処理しレーザダイオード姿勢制御機構９や接合用光源１０側へ制御信号を送る演算制御装置８より構成されている。なお、レーザダイオード姿勢制御機構９はレーザダイオード４を保持しているＬＤホルダ３を把持する機構を有しており、更に、接合用光源１０の鏡筒と一体化構造となっている。また、接合用光源１０からのレーザ光はその鏡筒内の光学系により微小に集光され、常にＬＤホルダー３とあおりホルダ２の接合部及びあおりホルダ２と基台１の接合部にその照射位置と焦点が合っている構成となっている。
【００２２】
以上の構成において、光学素子であるＬＤホルダ３とあおりホルダ２及びあおりホルダ２と基台１の調整・接合する動作を以下に説明する。
【００２３】
まず、基台１を装置内の所定の場所に固定した後、あおりホルダ２を基台１の上の適当な場所に配置する。その後、レーザダイオード４を保持したＬＤホルダ３をレーザダイオード姿勢制御機構９により把持し、前記基台１上のあおりホルダ２の上へ配置する。更に、レーザダイオード姿勢検出装置７の情報によりレーザダイオード姿勢制御機構９をレーザダイオード光軸と直角平面内２軸方向及び前記２軸まわりの回転方向に操作し、光軸角度及び光強度分布を真の位置を中心とする許容範囲内に調整する。以上の操作は、作業者による手作業でも演算制御装置８からの制御信号による自動でも可能である。
【００２４】
次に、許容範囲内に調整したところでのレーザダイオード４の姿勢をレーザダイオード姿勢検出装置７で再度検出し、真の位置との差分を演算制御装置８で演算する。その後、差分を修正するアルゴリズムによりレーザ照射位置及びレーザ照射エネルギー条件を制御して、レーザ光を出射することにより、精度良くＬＤホルダ３やあおりホルダ２が溶接接合可能となる。差分を修正するアルゴリズムは、所謂、溶接時の溶融ビードが冷却固化する際の収縮による応力を利用したものであり、例えば、光学素子の姿勢が真の姿勢に対しＸ軸正方向に差分を生じている場合、Ｘ軸負側の接合箇所の照射エネルギーを他の接合箇所の照射エネルギーより大きく設定することにより、光学素子はＸ軸負方向に引かれる応力が加わり、真の姿勢に近づくというものである。
【００２５】
また、例えばレーザ照射位置については通常４箇所照射する所を少なくとも３箇所を照射し、かつ照射するレーザ照射エネルギー条件を制御するといった内容である。なお、この際、照射位置とレーザ集光度即ち焦点は、ＬＤホルダ３を把持しているレーザダイオード姿勢制御機構９と接合用光源１０の鏡筒が一体化しているため、常に接合部に合った状態となっている。
【００２６】
また、要求固定精度が厳しい場合には、前記方法にて溶接接合が完了した状態でのレーザダイオード４の姿勢を再度レーザダイオード姿勢検出装置７で検出し、真の位置との差分を演算制御装置８で演算する。
【００２７】
その後、差分を修正するアルゴリズムによりレーザ照射位置及びレーザ照射エネルギー条件を制御して、レーザ光を出射することにより、溶接接合されたＬＤホルダ３やあおりホルダ２が微動し姿勢が調整され、レーザダイオードの姿勢は一層真の位置へ近づくため、更に、高精度に前記ＬＤホルダ３やあおりホルダ２が溶接接合可能となる。差分を修正するアルゴリズムは、所謂、溶接時の溶融ビードが冷却固化する際の収縮による応力を利用したものであり、例えば、光学素子の姿勢が真の姿勢に対しＸ軸正方向に差分を生じている場合、Ｘ軸負側に追加の照射エネルギーを印加することにより、光学素子はＸ軸負方向に引かれる応力が加わり、更に真の姿勢に近づくというものである。
【００２８】
また、例えばレーザ照射位置については少なくとも１箇所を照射し、かつ照射するレーザ照射エネルギー条件を制御するといった内容である。なお、この際も照射位置とレーザ集光度即ち焦点は前記装置構成をとっているために、常に接合部に合った状態となっている。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、溶接接合する前の光学素子姿勢制御機構による調整精度は、従来の調整範囲に加えて溶接接合する時に調整できる量を加算できるため、調整精度緩和が可能となり、作業者毎の技能による個人差が低減し、調整に要する時間も短縮できる。また、固定方法が金属溶融による溶接であるため、接合の瞬間に望むべき姿勢に決定でき、かつ従来の接着剤の様に使用環境や温度・湿度印加履歴による光学素子のずれがないことより、高精度に光学素子を固定することが可能となる。
【００３０】
また、溶接接合した後更に追加レーザ照射を行うことで、追加のレーザ照射の瞬間に望むべき姿勢に微調整ができ、かつ使用環境や温度・湿度印加履歴による光学素子のずれがないことより、より一層高精度に光学素子を固定することが可能となる。また、本発明の光学素子と基台の固定装置が、構成要素である光学素子を把持しかつ光学素子の姿勢を制御する機構と光学素子を基台に溶接接合する接合用光源が一体化していることと、微小に集光された接合用光源からの光エネルギーの照射位置が、常に光学素子の接合箇所に予め調整されていることにより、レーザダイオードの姿勢を所定の範囲内に調整する場合、その調整に伴うホルダの移動と共に、接合用光源の鏡筒も予め設定された照射位置や集光度即ち焦点を保持したまま移動するため、調整後に改めて照射位置や焦点を設定し直す必要がなくなり、迅速に溶接接合を行うことができる。
【００３１】
更に、溶接接合した後、更に姿勢微調整のための追加レーザ照射を行う場合、その照射位置精度や焦点精度がその調整量精度に非常に敏感で重要になるため、従来の方法で発生しうる照射位置や焦点の誤差を極力低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学素子と基台の固定装置の一実施形態の構成を示す図
【図２】従来技術における光学素子と基台の固定装置の一実施形態の構成を示す図
【符号の説明】
１  基台
２  あおりホルダ
３  ＬＤホルダ
４  レーザダイオード
５  コリメートレンズ
６  プリズムミラー
７  レーザダイオード姿勢検出装置
８  演算制御装置
９  レーザダイオード姿勢制御機構
１０  接合用光源
１１  接着剤滴下用ディスペンサ
【図１】
2004304108.tif 000003
【図２】
2004304108.tif 000004