(57)【要約】【課題】高精度の結合が可能な結合部材とその結合方法を提供し、この結合部材を用いた信頼性の高い光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】結合部材８０に対してレーザ光を照射して結合部材８０とベース部材１２とを溶接して結合する。結合部材８０を亜鉛ダイカストに銅メッキしたものの外周に、銅よりも融点の低い金属、例えばＳｎ−Ｃｕ合金の被覆層８５を形成する。この結合部材８０に対しレーザ光を照射すると、Ｓｎ−Ｃｕ合金の被覆層８５は融点が低いために溶融し、溶融したＳｎ−Ｃｕ合金は、ベース部材１２の表面のＡｕの層と隙間無く密着する。このようにして、結合部材８０をベース部材１２上に強固に固定することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に複数の光学面が設けられ、発光素子の発光光束を光ディスクへ導くと共に光ディスクからの反射光のうちから必要な光束を分離して、前記反射光のうちからトラッキング制御とフォーカス制御に必要な光束を抽出する回折格子が前記光学面のいずれかに形成された集積光学部材が搭載された光源の周囲を取り囲むように金属材料により形成された結合部材であって、前記金属材料より融点の低い被覆層が形成されたことを特徴とする結合部材。
【請求項２】
前記被覆層はＳｎ−Ｃｕ合金からなり、銅の含有量が５％以下であることを特徴とする請求項１記載の結合部材。
【請求項３】
前記被覆層の厚さが１０μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の結合部材。
【請求項４】
請求項１から３に記載の結合部材に対してレーザ光を照射して、前記被覆層を溶融することで前記結合部材を固定することを特徴とする結合部材の固定方法。
【請求項５】
請求項４記載の結合部材の固定方法により固定された結合部材を用いた光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項５記載の光ピックアップ装置を使用した光ディスク装置。
【請求項７】
光ピックアップ装置を構成する少なくとも複数の金属部材間の接合方法であって、前記複数の部材の少なくとも１つの部材にその部材の金属材料よりも融点の低い被覆層が形成されており、前記被覆層をレーザ光を照射して溶融することにより、前記複数の金属部材間を接合する接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部材の接合方法、本方法を用いた結合部材、結合部材の固定方法及びこの結合部材を用いた光ピックアップ装置、並びにこの光ピックアップ装置を用いた光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光ピックアップは、幾種類ものビームスプリッタを多用して、発光光源側と検出光学系とを分離することに、工夫が重ねられてきた。ところが、光ピックアップを小型にすることに対する市場の要請が高まった結果、光源と検出光学系とを同一のパッケージに収容した光学ユニットとして提供する試みが成された。
【０００３】
この光学ユニットを具現化するために回折格子を形成した光学部材が使用された。この光学部材の具体例については（特許文献１）に詳しい技術開示が成されている。こうして、光学部材を実現したことにより光ピックアップは大幅な小型化が進行し、小型の光ピックアップを搭載した小型の光ディスク装置が市場に普及することとなった。
【特許文献１】特開平１０−１５４３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光ピックアップ装置においては、図２に示す複合素子の全体を表す斜視図において、光源１０に集積光学部材２０を搭載したものの周囲を取り囲むように配置される結合部材８０が用いられる。この結合部材８０として従来は金属の焼結体が用いられ、これをスポット溶接することによって固定していた。
【０００５】
しかし、光ピックアップの大幅な小型化が進行するに伴って、各部材の位置合わせを高精度で行うことが必要となり、焼結後に縮んでしまう金属焼結体では高精度の位置合わせは不可能であるため、これに変わる材料と結合方法が求められていた。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、高精度の結合が可能な結合部材とその結合方法を提供し、この結合部材を用いた信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、内部に複数の光学面が設けられ、発光素子の発光光束を光ディスクへ導くと共に光ディスクからの反射光のうちから必要な光束を分離して、前記反射光のうちからトラッキング制御とフォーカス制御に必要な光束を抽出する回折格子が前記光学面のいずれかに形成された集積光学部材が搭載された光源の周囲を取り囲むように金属材料により形成された結合部材であって、前記金属材料より融点の低い被覆層が形成されたことを特徴とする結合部材である。
【０００８】
本発明によれば、結合部材を構成する金属よりも融点の低い被覆層を形成することによって、結合部材にレーザ光を照射することにより被覆層を溶融して結合部材を固定することができ、光ピックアップ装置に用いられる光学部材を小型化しても精度良く結合部材を固定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の結合部材とその固定方法によれば、結合部材を構成する金属よりも融点の低い被覆層を形成することによって、結合部材にレーザ光を照射することにより被覆層を溶融して結合部材を固定することができ、光ピックアップ装置に用いられる光学部材を小型化しても精度良く結合部材を固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の請求項１記載の発明は、内部に複数の光学面が設けられ、発光素子の発光光束を光ディスクへ導くと共に光ディスクからの反射光のうちから必要な光束を分離して、前記反射光のうちからトラッキング制御とフォーカス制御に必要な光束を抽出する回折格子が前記光学面のいずれかに形成された集積光学部材が搭載された光源の周囲を取り囲むように金属材料により形成された結合部材であって、前記金属材料より融点の低い被覆層が形成されたことを特徴とする結合部材である。
【００１１】
本発明によれば、結合部材を構成する金属よりも融点の低い被覆層を形成することによって、結合部材にレーザ光を照射することにより被覆層を溶融して結合部材を固定することができ、光ピックアップ装置に用いられる光学部材を小型化しても精度良く結合部材を固定することができる。
【００１２】
本発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の結合部材において、前記被覆層はＳｎ−Ｃｕ合金からなり、銅の含有量が５％以下であることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、銅の含有量を最適化することにより、結合部材にレーザ光を照射して被覆層を溶融する際に、結合部材を固定するのに適した溶融状態とすることができる。
【００１４】
本発明の請求項３記載の発明は、請求項２記載の結合部材において、前記被覆層の厚さが１０μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、結合部材をベース部材上に固定する際の位置ずれを起こすことなく、結合部材を溶接固定する際の溶接強度を高めることができる。
【００１６】
本発明の請求項４記載の発明は、請求項１から３に記載の結合部材に対してレーザ光を照射して、前記被覆層を溶融することで前記結合部材を固定することを特徴とする結合部材の固定方法である。
【００１７】
本発明によれば、光ピックアップ装置に用いられる光学部材を小型化しても精度良く結合部材を固定することができる。
【００１８】
本発明の請求項５及び請求項６記載の発明は、請求項４記載の結合部材の固定方法により固定された結合部材を用いた光ピックアップ装置及び光ディスク装置であり、高精度で固定された結合部材を用いて信頼性の高い光ピックアップ装置及び光ディスク装置を実現することができる。
【００１９】
本発明の請求項７の発明は、光ピックアップ装置を構成する少なくとも複数の金属部材間の接合方法であって、前記複数の部材の少なくとも１つの部材にその部材の金属材料よりも融点の低い被覆層が形成されており、前記被覆層をレーザ光を照射して溶融することにより、前記複数の金属部材間を接合する接合方法であって、光ピックアップ装置に用いられる複数の金属部材を小型化しても精度良く接合することができる。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、光ピックアップの全体を表す斜視図である。図１において、全体を光ピックアップ１と総称し、主要構成部品として複合素子２、ミラー４、対物レンズ５を有している。複合素子２は光ビーム３を出射する。光ビーム３はミラー４で方向を曲げて対物レンズ５で集光されて光ディスク６の情報記録層に焦点を結ぶ。情報記録層から反射した光は逆の光路をたどって複合素子２によって検出される。
【００２２】
光ディスク６の情報記録層は同心円状（より厳密にはスパイラル状）に情報トラックが形成されている。そこで、複合素子２から出射する光ビーム３を光ディスク６のタンジェンシャル（トラックの接線）方向となるように配置する。アクチュエータ７は対物レンズ５を微少に変位可能となるように支持する。これは、光ディスク６の情報記録層に光ビーム３を合焦させる（フォーカシング）ためと微小なトラック方向の追従（トラッキング）をするためである。
【００２３】
以上の複合素子２、ミラー４、対物レンズ５、アクチュエータ７はキャリッジ８に搭載される。そこで、トラッキング範囲を超える移動はキャリッジ８全体を光ディスク６の半径（ラジアル）方向に移動させて対応する。
【００２４】
図２は複合素子の全体を表す斜視図である。図２において、複合素子２は光源１０と集積光学部材２０と受光器６０、及び結合部材８０とを有している。これらの構成要素を順に説明する。
【００２５】
まず、光源１０は半導体レーザ１１をベース部材１２に固定したものである。半導体レーザ１１として極めて一般的な汎用半導体レーザを使用することができるから、最も高価な必須部品を最も安価に調達することができ、安価な光ピックアップ装置を提供することができる。
【００２６】
半導体レーザ１１の発光点から出射されたレーザ光は半導体レーザ１１の出射口から出射される。また、１８は半導体レーザ１１のリードであり、６５は受光器６０へ接続するためのフレキシブルケーブルである。
【００２７】
光源１０の上面には集積光学部材２０が搭載されており、この光源１０と集積光学部材２０とを囲むように結合部材２０が配置されている。結合部材２０の形の一例を図３に示す。
【００２８】
図３は結合部材の斜視図である。図３において、結合部材８０は例えば略半円筒状に形成されている。結合部材８０の略半円筒状の底面はステム結合面８１を構成する。ステム結合面８１はステム１４の上面１４ｂに載置されて固定される。
【００２９】
結合部材８０の略半円筒状の側面は受光器結合面８２を構成する。受光器結合面８２には受光器６０が接着剤等で固定される。こうして、往路光の光軸方向に関する高さ調整は受光器６０を受光器結合面８２に取り付ける位置で調整することができる。他方、受光器６０への入射光の焦点位置と入射角度はステム結合面８１を上面１４ｂに取り付ける位置と回転角度で調整することができる。
【００３０】
結合部材８０の略半円筒状の天面は切断された解放口に形成され、出射窓８３となって、往路光と復路光の出入り口となる。結合部材８０の往路光方向の高さは、半導体レーザ１１に集積光学部材２０を載置した高さよりもわずかに高い寸法に形成されている。また、集積光学部材２０の往路光方向の投影面積は、光源１０の外囲器１５の往路光方向の投影面積よりも小さな面積に加工されている。換言すれば、集積光学部材２０の往路光方向の投影面積は外囲器１５にほぼ内接する長方形状に切断加工されている。従って、結合部
材８０を外囲器１５に装着して上面１４ｂに取り付けることによって、結合部材８０は集積光学部材２０を物理的外力から保護することができる。
【００３１】
さらにまた、集積光学部材２０の外形は外囲器１５よりも小さく、結合部材８０の内径は外囲器１５の外形に対して位置調整可能な程度の大きさを有するから、全体を組み立てるときに、レーザ素子１３の発光点１９の位置誤差、ステム１４の寸法誤差、集積光学部材２０の加工誤差、並びに受光器６０の寸法誤差などの誤差累積を吸収する調整が可能となる。従って、極めて一般的な汎用半導体レーザを使用したとしても十分な精度で組み立てることができる。
【００３２】
また、結合部材８０の他の側面には部分的に開口された調整窓８４が形成されている。これらの調整窓８４は、結合部材８０の位置調整をするときの位置合わせに利用される。加えて、結合部材８０が集積光学部材２０の周囲を取り囲む構造にしたので、外乱光や迷光が集積光学部材２０に直接侵入することをも防止することができる。
【００３３】
結合部材８０の材質は、Ａｌ、Ｚｎ、Ｆｅ、黄銅などの熱伝導性と加工性に優れ入手の容易な金属材料から選択される。前述のように、外囲器１５から結合部材８０を介してレーザ素子１３の放熱をより効果的に促進することができる。また、当然に、小さくて複雑な形状で、しかも精度の高い部品に安価に加工することもできる。従って、極めて一般的な汎用半導体レーザを使用したとしても十分に小型で、安価な複合素子２を組み立てることができる。
【００３４】
本実施の形態は、図４の結合部材をベース部材に固定した状態の図に示すように、結合部材８０に対してレーザ光を照射して結合部材８０とベース部材１２とを溶接して結合するものである。図５は、結合部材に被覆層を形成した状態を示す図であり、結合部材８０とベース部材１２との結合部分の断面を模式的に示している。
【００３５】
ここでは、図５（ａ）に示すように、亜鉛ダイカストに下地銅メッキしたものの外周に、銅よりも融点の低い金属、例えばＳｎ−Ｃｕ合金の被覆層８５を形成して結合部材８０を形成する。この結合部材８０に対し、図５（ｂ）に示すように、レーザ光を照射すると、Ｓｎ−Ｃｕ合金の被覆層８５は融点が低いために溶融し、溶融したＳｎ−Ｃｕ合金は、図５（ｃ）に示すように、ベース部材１２の表面のＡｕの層と隙間無く密着する。このようにして、結合部材８０をベース部材１２上に強固に固定することができる。
【００３６】
Ｓｎ−Ｃｕ合金の他にも、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ等を用いても同様に固定することができる。Ｃｕの含有量は、０．７％で融点が２２７℃となり、Ｃｕの含有量が増加するに従って融点が上昇し、溶融した合金の流れが悪くなり、密着不良を発生させる。そのため、Ｃｕの含有量は、実用上０．５％以下とすることが好ましい。
【００３７】
図６に、Ｓｎ−Ｃｕ合金による被覆層８５の厚さを変化させてレーザ溶接したときの、結合部材８０とベース部材１２との溶接強度を示す。信頼性試験の結果から、溶接強度は３ｋｇ以上であることが必要であるが、図６からわかるように、被覆層８５の厚さが８μｍ程度以下では溶接強度３ｋｇ以下と低いのに対して、被覆層８５の厚さが１０μｍ以上であれば溶接強度を３ｋｇ以上とすることができる。従って、溶接強度の要請からは被覆層８５の厚さを１０μｍ以上とすることが好ましい。
【００３８】
一方、被覆層８５の厚さが２０μｍを超えると、結合部材８０をベース部材１２上に固定する際の位置ずれが大きくなるため好ましくない。よって、Ｓｎ−Ｃｕ合金による被覆層８５の厚さは、１０μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。
【００３９】
次に、集積光学部材２０の構成について図７に基づいて説明する。図７は集積光学部材の構成を示す図である。以下においては、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ）用の光源とＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）用の光源とを有する光ピックアップに使用される集積光学部材２０の場合について説明する。
【００４０】
第２導光部材２５は略直角三角形の断面を有する略三角柱状に形成される。略直角三角形の斜面２６には所要の領域に波長選択膜２７が形成されている。波長選択膜２７は、ＣＤ用の往路光とＤＶＤ用の復路光とを分離するためのものであり、ＣＤ用の往路光を透過し、ＤＶＤ用の復路光を反射する機能を有する。ＣＤ用のレーザ光とＤＶＤ用のレーザ光とは波長が異なるため、波長選択膜２７によって両者を分離することが可能である。
【００４１】
第３導光部材３０は互いに向かい合う平行平面を有する板状に形成され、第１斜面３１と第２斜面３２とは互いに向かい合う平行平面をなし、第１斜面３１には広帯域偏光分離膜３３が形成されている。この広帯域偏光分離膜３３は、ＣＤ用往路光とＣＤ用復路光とを分離するためのものであり、ＣＤ用の往路光を透過し、ＣＤ用復路光を反射する機能を有する。ＣＤ用の往路光とＣＤ用復路光とは偏光状態を異ならせることによって、広帯域偏光分離膜３３により両者を分離することが可能である。
【００４２】
第４導光部材３５は、略台形状の断面を有する略台形柱状に形成される。各々の面は第１斜面３６と第２斜面３７と透過面３８と出射面３９とを有する。第１斜面３６と第２斜面３７とは互いに向かい合う平行平面をなし、第１斜面３６の所定の領域にはＣＤ用ホログラム４０が形成されている。また、ＣＤ用ホログラム４０の上面にはＡＰＣ反射膜４１が設けられている。
【００４３】
この第４導光部材３５に対して、ＣＤ用往路光は第２斜面３７から透過面３８へ透過し、ＣＤ用復路光は第２斜面３７で反射した後ＣＤ用ホログラム４０を通ってＡＰＣ反射膜４１で反射し、再び第２斜面３７で反射した後出射面３９から出射する。同様に、ＤＶＤ用復路光も出射面３９から出射する。
【００４４】
第５導光部材４５は直角三角形の断面を有する略三角柱状に形成される。各々の面は斜面４６と第１面４７および第２面４８である。第１面４７と第２面４８とは直角に交わり、集積光学部材２０の基準面となる。斜面４６には光吸収膜４９が形成される。
【００４５】
図８に、受光器６０に入射するまでの、ＤＶＤ用のレーザ光とＣＤ用のレーザ光の光路を示す。
【００４６】
リード１８に所要の接続がなされ、レーザ素子１３は発光点１９からＣＤ用の拡散光１０１を出射する。拡散光１０１は回折格子基板２１に入射する。回折格子基板２１では、不要な外乱光や所定の拡散角度以上に拡がった光を光吸収膜２３によって吸収すると共に、第１回折格子２２によって拡散光１０１をＣＤ用往路光１０２に変換する。
【００４７】
ＣＤ用往路光１０２は回折格子基板２１から第２導光部材２５に入射する。第２導光部材２５中を進行したＣＤ用往路光１０２は斜面２６に到達する。ＣＤ用往路光１０２のうちほとんどの光量は波長選択膜２７を透過し、第３導光部材３０へ入射する。さらに、第３導光部材３０の第１斜面３１を透過し、さらに第４導光部材３５の透過面３８を透過して、ミラー４によって光ディスク６に向かって進路を変え、対物レンズ５によって収束光となって、光ディスク６に入射する。
【００４８】
光ディスク６の記録層から反射した復路光１０４は、逆順に対物レンズ５、ミラー４を経て第４導光部材３５の透過面３８に入射する。ＣＤ用復路光１０４は広帯域偏光分離膜
３３によって反射され、第３導光部材３０のＣＤ用ホログラム４０へ進行する。ＣＤ用ホログラム４０では＋１次回折光を主成分とするＣＤ用復路反射回折光１０５となる。ＣＤ用復路反射回折光１０５は第３導光部材３０の広帯域偏光分離膜３３で再び反射して、出射面３９から受光器６０に向かって出射する。
【００４９】
一方、ＤＶＤ用光源から出射され光ディスク６によって反射されたＤＶＤ用復路光１１０は、第２導光部材２５の斜面２６に形成された波長選択膜２７によって反射され、第３導光部材３０、第４導光部材３５を透過して、出射面３９から受光器６０に向かって出射する。
【００５０】
図９は受光器６０の全体斜視図である。入射口６２を有するパッケージ６１にＯＥ素子６３が収納される。ＯＥ素子６３の信号端子はリード端子６４に接続されてパッケージ６１の外部へ導かれる。さらにリード端子６４にはフレキシブルケーブル６５を接続して、検査や実装に使用する。ＯＥ素子６３によってＣＤ用復路光及びＤＶＤ用復路光が検出される。
【００５１】
本実施の形態では、結合部材８０とベース部材１２の結合に本発明を適用しているが、光ピックアップ装置を構成する少なくとも複数の金属部材間の接合に適用しても良い。例えばキャリッジ８とアクチュエータ７の接合やキャリッジ８とベース部材１２の接合において、接合する両者の少なくとも一方にＳｎ−Ｃｕ合金による被覆層を少なくとも接合部近傍にて形成し、レーザ光を照射することによって被覆層を溶融させ、両者を接合することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、光ディスクの記録及び再生に用いられる光ピックアップ装置、並びにこの光ピックアップ装置を用いた光ディスク装置として利用することができ、光ピックアップ装置に用いられる光学部材を小型化しても精度良く結合部材を固定することが可能で、信頼性の高い光ピックアップ装置及び光ディスク装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】光ピックアップの全体を表す斜視図
【図２】複合素子の全体を表す斜視図
【図３】結合部材の斜視図
【図４】結合部材をベース部材に固定した状態の図
【図５】結合部材に被覆層を形成した状態を示す図
【図６】Ｓｎ−Ｃｕ合金による被覆層の厚さを変化させてレーザ溶接したときの、結合部材とベース部材との溶接強度を示す図
【図７】集積光学部材の構成を示す図
【図８】受光器に入射するまでの集積光学部材中での光路を示す図
【図９】受光器の全体斜視図
【符号の説明】
【００５４】
１    光ピックアップ
２    複合素子
３    光ビーム
４    ミラー
５    対物レンズ
６    光ディスク
７    アクチュエータ
８    キャリッジ
１０    光源
１１    半導体レーザ
１２    ベース部材
１３    レーザ素子
１４    ステム
１５    外囲器
１８    リード
１９    発光点
２０    集積光学部材
２１    第１導光部材
２２    回折格子
２３    吸収膜
２５    第２導光部材
２６    斜面
２７    波長選択膜
３０    第３導光部材
３１    第１斜面
３２    第２斜面
３３    広帯域偏光分離膜
３５    第４導光部材
３６    第１斜面
３７    第２斜面
３８    透過面
３９    出射面
４０    ＣＤ用ホログラム
４１    ＡＰＣ反射膜
４５    第５導光部材
４６    斜面
４７    第１面
４８    第２面
４９    光吸収膜
６０    受光器
６１    パッケージ
６２    入射口
６３    ＯＥ素子
６４    リード端子
６５    フレキシブルケーブル
８０    結合部材
８１    ステム結合面
８２    受光器結合面
８３    出射窓
８４    調整窓
８５    被覆層
１０１    拡散光
１０２    ＣＤ用往路光
１０４    ＣＤ用復路光
１０５    ＣＤ用復路反射回折光
１１０    ＤＶＤ用復路光
【図１】
2005063593.tif 000003
【図２】
2005063593.tif 000004
【図３】
2005063593.tif 000005
【図４】
2005063593.tif 000006
【図５】
2005063593.tif 000007
【図６】
2005063593.tif 000008
【図７】
2005063593.tif 000009
【図８】
2005063593.tif 000010
【図９】
2005063593.tif 000011