(57)【要約】旋回光学装置は、第一部分（１５）と、第一旋回軸（１９）の周りで第一部分に対して旋回的に移動可能な光学手段を備えた第二部分（１７）とを含み、光学手段は、第二部分の概ね長手方向に光学レーザビーム経路（２１）を定める。旋回光学装置はベアリング手段（２３）を含み、ベアリング手段は、第一旋回軸と、第二部分の一般的方向にレーザビームをもたらすよう、第一部分に固定的に接続された点レーザ源（２５）とを有する。本発明によれば、レーザ源は第二部分の一般的方向における光学レーザビーム経路内に位置し、ベアリング手段は、レーザビームをレーザ源から第二の旋回的に移動可能な部分に通過し得るよう、中央開口領域（２９）を示す。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一部分と、
光学手段を備え且つ第一旋回軸の周りで前記第一部分に対して旋回的に移動可能な第二部分と、
前記第一旋回軸を有するベアリング手段と、
前記第二部分の一般的方向にレーザビームをもたらすよう、前記第一部分に固定的に接続されたレーザ源とを有し、
前記光学手段は、前記第二部分の概ね長手方向に光学レーザビーム経路を定める旋回光学装置であって、
前記レーザ源は、前記第二部分の概ね長手方向にある前記光学レーザビーム経路に位置し、
前記ベアリング手段は中央開口領域を有することによって、前記レーザビームを前記レーザ源から前記第二部分に通過し得ること、
を特徴とする旋回光学装置。
【請求項２】
前記第二部分も、交差地点で前記第一旋回軸と実質的に直交して交差する第二旋回軸の周りで、前記第一部分に対して旋回的に移動可能であり、前記レーザ源は交差する前記第一旋回軸及び前記第二旋回軸の前記交差地点に位置していることを特徴とする請求項１に記載の旋回光学装置。
【請求項３】
前記ベアリング手段はジンバル型であり、前記第一部分によって旋回的に支持され且つ前記第二部分を旋回的に支持する中間ベアリング素子を有し、前記交差地点は該中間ベアリング素子の中心に位置することを特徴とする請求項２に記載の旋回光学装置。
【請求項４】
前記レーザ源は、概ね楕円形状の放射線ビームの概ね横断面において、長パターン軸及び該長パターン軸と直交する短パターン軸とを有する遠距離電磁界パターンを示す半導体ダイオードレーザであり、
前記半導体レーザダイオードは、前記長パターン軸が前記第一旋回軸及び前記第二旋回軸の一方に対して概ね平行であり、前記短パターン軸が前記第一旋回軸及び前記第二旋回軸の他方に対して概ね平行である、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の旋回光学装置。
【請求項５】
前記第二部材の前記光学手段は、前記レーザ源によって放射される放射線ビームの前記第二部分への入射地点に光学コリメーティング手段を有することを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか１項に記載の旋回光学装置。
【請求項６】
前記コリメーティング手段は、前記第二部分の全ての動作位置において、前記半導体ダイオードレーザの概ね楕円形状の前記遠距離電磁界パターン内に全体的に位置することを特徴とする請求項４又は５に記載の旋回光学装置。
【請求項７】
当該旋回光学装置は、光学ディスク機器内に配置された光学ディスクの情報面から情報を読取り或いは該情報面に情報を記録するために、その自由端の近傍で光学集束ユニットを支持するための揺動アーム装置であって、
前記第二部分は、相互に実質的に直交する走査方向及び集束方向の各々において、前記光学ディスクの情報面に対して光学ピックアップユニットを移動するよう、揺動軸の周りで旋回走査動作を遂行し且つ前記揺動軸と実質的に直交して交差する集束軸の周りで旋回集束動作を遂行するための剛的な揺動アームであって、
前記遠距離電磁気パターンの長パターン軸は前記集束軸に対して概ね平行であり、
前記遠距離電磁気パターンの短パターン軸は前記揺動軸に対して概ね平行であること、
を特徴とする請求項４乃至６のうちいずれか１項に記載の旋回光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は旋回光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の旋回光学装置は、例えば、光学プローブを備える基板の表面を、基板の表面に対して概ね平行な方向及び基板の表面に対して直交する方向に走査するために用いられ得る。この種の光学装置は、例えば、光学ディスクから情報を読取り、場合によっては、光学装置に情報を記録するための光学ディスク機器にも用い得るが、バーコード読取器、計測機器等にも用い得る。
【０００３】
日本国公報ＪＰ２００１／３５７５４７Ａは光学ディスクを走査するためのこの種の旋回光学装置を開示している。この装置は揺動アームと光学集束ユニットを含む。揺動アームはその両端部の一方の近傍の揺動軸の周りで旋回的に移動可能であり、光学集束ユニットは反対側の自由端に設けられている。集束機能を提供するよう、光学集束ユニットは揺動アーム構造に対して軸方向で移動可能な光学レンズ手段を含む。光学素子が揺動アーム内に設けられ、半導体レーザダイオードから光学集束ユニットへ、さらに、光学サンサ装置に戻る光学経路を提供する。
【０００４】
引例の日本国公報によれば、レーザダイオードは揺動軸の近傍で揺動アームそれ自体に設けられ得る。代替的に、レーザダイオードは、揺動アームそれ自体から離れて別個の固定構造内に設けられ得る。日本国公報の請求項１の前提部分は後者の種類の解決策に言及している。引例の日本国公報において、前記別個の構造は揺動アームの旋回端を超えて位置し、レーザダイオードはそこから放射されたレーザビームが揺動軸に沿って方向付けられるように位置し、揺動軸の自由端でレーザビームを光学集束ユニットの方向に偏光するよう、反射的な光学偏光素子が揺動アーム内に設けられている。
【０００５】
ダイオードレーザを揺動アームそれ自体に設けることは、ダイオードレーザの固有質量のみならず、その取付部及び不可避的な接続リード線の故に、揺動軸の質量の増大という明らかな欠点を提示する。レーザダイオードによって発生する熱も大きな問題である。光学ディスクドライブのための揺動アーム装置におけるような幾つかの場合において、旋回的に移動する第二部分を十分に冷却することは不可能である場合があり、それは究極的にレーザダイオードの破壊を引き起こす。仮に十分な冷却がもたらされるとしても、派生的な熱負荷は揺動アーム構造全体の幾何学的安定性及び揺動アーム内に存する光学素子の相対的位置に負の影響を及ぼす。
【０００６】
引用の日本国公報に従ってダイオードレーザを別個の固定ユニットとして設けることは、光学揺動アーム装置の全体的な軸方向の寸法を増大する。必要な光学偏光素子が揺動アームの質量にさらに加わる。光学集束ユニットの光学集束素子を移動するための手段も揺動アームの移動可能な質量を増大する。
【０００７】
上記の従来技術の問題点は、産業界、より具体的には、情報技術及び通信技術の領域においてこれまで進行中の小型化の傾向と相容れない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、小型化に極めて適し且つ必要な光学素子がより少ない新規且つ有用な冒頭に記述されたような種類の光学装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的は、請求項１において定められた機能を組み合わせることによって達成される。このようにして、光学ユニットの全体的な軸方向の寸法が低減される。上記に議論された光学偏光素子は不要である。
【００１０】
本発明は請求項２に従った旋回光学装置において有利に用いられ得る。この実施態様は本発明の多様性を特徴付け、複合的な旋回動作を示すより複雑な性質の光学装置において用いられ得る。
【００１１】
本発明の好適実施態様が請求項３において定められている。ジンバル型のベアリング手段は本発明の光学装置に極めて適している。中間部分は開放中央部分をもたらし、旋回光学装置の第二の旋回的に移動可能な部分の寸法に影響を及ぼすことなく、開放中央部分をレーザダイオード及びその取付部の寸法に便宜に合致し得る。
【００１２】
本発明の実施態様は請求項４に従って好適とされる。レーザビームを放射する半導体素子の物理的性質の故に、もし大部分でないならば、多くの半導体レーザは概ね楕円形状の遠距離電磁界パターンを示す。例として、オランダ国アムステルダムにオフィスを有するＮｉｃｈｉａ  Ｅｕｒｏｐｅ  Ｂ．Ｖ．から入手可能なＮＤＨＶ３１０ＡＡ高出力紫レーザダイオードに関する仕様書が参照として挙げられ、短軸と長軸との間の寸法比は約１．３を示す。２つの相互に直交する方向に旋回する多くの旋回光学装置は、一方向に大きな振幅で旋回し、他方向に小さな振幅で旋回する。半導体ダイオードレーザの遠距離電磁界パターンの概ね楕円形状の性質は、多くの場合に好ましくない特性と見做されるが、本装置の第一及び第二の旋回軸に対する遠距離電磁界パターンの賢明な位置付けの故に、本発明に従った光学装置の動作と完全に適合し得る。
【００１３】
本発明のさらなる実施態様が請求項５において定められている。請求項５において、レーザビームを平行化し且つ本発明が用いられ得る種類の光学装置にしばしば存在するコリメーティングレンズは、如何なる空間も無駄にされないよう、レーザ源に対して戦略的に置かれる。もしレーザ源が概ね楕円形の遠距離電磁界パターンを示すならば、実施態様は請求項６に従って用いられ得ることで、コリメーティングレンズが常にレーザビームの遠距離電磁界パターン内にあることが確実にされる。
【００１４】
本発明の極めて実用的な実施態様が請求項７に定められている。２つの相互に直交する方向に旋回し得る剛的な揺動アーム構造を有する揺動アーム装置は、出願人の同時係属中の特許出願、即ち、２００２年９月１９日に出願されたが、本出願の優先日以前に公開されていない出願番号第０２７８８１．６号に記載されており、その全文を本明細書に参照として引用する。
【００１５】
本発明の目的及び機能は、添付の図面を参照して与えられている以下の好適実施態様の非限定的な記述からより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面は概略的な性質であり、例示のみを目的とする。図中の詳細は任意の縮尺で描写されおり、全体的な縮尺は異なり得る。図面を通じて、同一の部材は同一の参照番号で示されている。従来技術から基本的に既知な原則に従って構成され得る部材及びアセンブリは詳細に議論されない。
【００１７】
図１を参照すると、旋回光学装置が光学ディスクドライブの形態で示されている。光学ディスクドライブは、出願人による同時継続中の特許出願、即ち、２００２年９月１９日に出願されたが、本出願の優先日以前に公開されていない出願番号第０２０７８８８０．８号に開示されているような一般的な設計であり、その全文を参照として本明細書に参照として引用する。図１の光学ディスクドライブはベースプレート１を含み、ベースプレートはスピンドル軸７の周りで光学ディスク５を回転するためのスピンドルモータ３を支持している。光学ディスク５は情報面をその下部に含む。スピンドルモータ３の周辺外表面１１には、ベースプレート１から離間して、旋回光学装置１３が取り付けられている。旋回光学装置１３は、参照番号１５によって概ね示されている第一部分と、参照番号１７によって概ね示されている第二部分とを含む。第二部分は光学手段を備え、第一部分１５に対して第一旋回軸１９の周りで旋回的に移動可能であり、光学手段は光学レーザビーム経路２１を定め、光学レーザビーム経路の一般的方向は破線によって象徴的に示され、且つ、第二素子１７の概ね長手方向に延びている。参照番号２３によって概ね示されているベアリング手段は、第一旋回軸１９と、レーザビーム２７（図２を参照）を第二部分１７の一般的方向に提供するために第一部分１５に固定的に接続された点レーザ源２５とを含む。
【００１８】
レーザ源２５は第二部分１７の概ね長手方向にある光学レーザビーム経路２１上に位置し、レーザビーム２７をレーザ源２５から旋回的移動可能な第二部分１７に通過し得るよう、ベアリング手段２３は開放中央領域２９を提示している。
【００１９】
第二部分１７は、第二旋回軸３１の周りでも第一部分１５に対して旋回的に移動可能であり、第二旋回軸３１は交差地点Ｐで第一旋回軸１９と実質的に直交して交差している。レーザ源２５は、交差する第一及び第二旋回軸１９，３１の交差地点Ｐに位置している。
【００２０】
ベアリング手段２３はジンバル型であり、第一部分１５によって旋回的に支持され且つ第二部分１７を旋回的に支持する中間ベアリング素子３３を含む。交差地点Ｐは中間ベアリング素子３３の中心点に位置している。
【００２１】
レーザ源２５それ自体は既知の種類の半導体ダイオードレーザユニットであり、概ね楕円形状の放射線ビームの概ね横断面において遠距離電磁界放射パターン（図３を参照）を示し、長パターン軸３５Ｌ及び直交する短パターン軸３５Ｓを備えている。半導体レーザダイオード２５は、長パターン軸３５Ｌが第二旋回軸３１に対して概ね平行であり、且つ、短パターン軸３５Ｓが第一旋回軸１９に対して概ね平行であるように配置されている。
【００２２】
第二部分１７の光学手段は、ダイオードレーザ２５によって第二部分１７に放射されるレーザビーム２７の入射地点に、コリメーティングレンズ３７の形態の光学的コリメーティング手段を含む。第二部分１７の全ての動作旋回位置において、コリメーティングレンズ３７は半導体ダイオードレーザ２５の概ね楕円形の遠距離電磁界パターン３５内に完全に位置付けられている。
【００２３】
上述の旋回光学装置は揺動アーム装置であり、スピンドルモータ３の回転スピンドル４３上に配置された光学ディスク５の情報面９から情報を読出し或いは情報面９に情報を記録するための光学集束ユニット３９をその自由端４１の近傍に支持している。第二部分１７は、旋回軸１９である揺動軸の周りでの旋回的な走査動作のための、並びに、第二旋回軸３１である集束軸の周りでの旋回集束動作のための剛的な揺動アームである。第二旋回軸は、光学ピックアップユニット３９を、光学情報ディスク５の情報面９に対して、相互に実質的に直交する走査方向Ｆ及び集束方向Ｓに移動するために、Ｐで揺動軸と実質的に直交して交差している。遠距離電磁界パターン３５の長パターン軸３５Ｌ（図３）は集束軸３５に対して概ね平行であり、遠距離電磁化パターンの短パターン軸３５Ｓは揺動軸１９に対して概ね平行である。
【００２４】
図１に示される揺動アーム装置の実施態様は、第二部分が剛的な揺動アーム構造である種類であり、揺動アーム構造は全体として揺動軸１９及び集束軸３１の周りで旋回的に移動する。これらの旋回的運動を可能にするために、磁気的な走査手段及び集束手段が設けられており、磁気浸透性材料であり且つステータ構造として作用する第一部分１５と、走査及び集束の各々のために揺動アーム構造の自由端４１に設けられた多数の移動可能な磁気コイル４５；４７Ａ，Ｂとを含む。移動可能な磁気走査コイルは、断面が概ね長方形状を有し且つ中央開口４９を有する円筒形走査コイル４５を含む。移動可能な集束コイルは、２つの実質的に同一の円筒形集束コイル４７Ａ，Ｂであり、各々、概ね長方形状の断面を有する。中心軸が揺動アーム構造の走査動作Ｓに対して概ね平行である位置において、接着手段のような適切な手段を用いて、走査コイル４５は外側面が揺動アーム構造１７の自由端４１に対して接合されている。各集束コイル４７Ａ，４７Ｂは、接着手段のような適切な接合手段によって、外向きに面する軸方向端面の部分で、揺動アーム構造１７から遠く離れた走査コイル４５の外側面に接着されており、２つの集束コイル４７Ａ，Ｂは図１に概ね示される方法で配置されている。第一部分１５は、集束コイル４７Ａ，Ｂに面し且つ収束コイル４７Ａ，Ｂから空隙によって離間した細長い永久磁石手段５１を含む固定磁石手段を支持している。磁気浸透性ステータ又は第一部分１５は、走査コイル４５の中央開口４９を遊びを持って通過するステータ部分５３を有し、永久磁石手段５３は揺動アーム構造又は第二部分１７の揺動軸１９に対する半径方向において磁気的に分極されており、実質的に半径方向に向けられた永久磁石磁界が走査コイル４９とステータ部５３との間及び集束コイル４７Ａ，Ｂとステータ１５との間の各々に存する間隙を横断して構築されるような配置となっている。ステータ１５はスピンドルモータ３に剛的に関連付けられている。
【００２５】
ステータコア１５及びシンバル型ベアリング手段２３の支持部分は結合ユニットに一体化されている。この結合ユニットは、軟鉄のような適切な磁気浸透性材料から成り、走査コイル４５を中央開口４９に挿入し得るよう、一時的に取り外し可能な部分、即ち、部分５３を含む。結合ユニットは相互接続支持ビーム部５５を備え、支持ビーム部分はその自由端の近傍にベアリング手段２３を支持しており、スピンドルモータ３のモータステータと一体化され得るステータ薄板の積層体を含み得る。
【００２６】
図１に示される一般的な種類の揺動アーム装置の詳細は前述の特許出願、即ち、出願番号０２０７８８８０．８号に見られる。
【００２７】
図１は平面において第二部分１５はその自由端で概ねＵ字形状であり、２つの脚部５９，６１及び接続部６３を含むことを例示している。旋回ピン６５，６７の各々が脚部５９，６１内の中間部３３を旋回的に支持している。第二部分１５は２つの旋回ピン６９，７１によって中間ベアリング部分３３に旋回的に支持されている（図２）。レーザビーム透明保護キャップ７３内部に収容され且つレーザビーム２７を放射する活性ダイオード表面（図示せず）が第二部分１７の揺動軸１９と集束軸３１との交差地点Ｐに位置するよう、ダイオードレーザは第二部分１５のＵ字形状端部の接続部６３内の適合開口に挿入されている。
【００２８】
図３は、コリメーティングレンズの投射を円形の斜線領域として示しており、コリメーティングレンズ３７の平面を直交して通過する投射面における異なる斜線領域として示された局地的な遠距離電磁界パターン上に投射されている。揺動軸１９及び集束軸３１の周りで揺動する図１の揺動アーム装置１３の全ての動作位置において、コリメーティングレンズ３７は、遠距離電磁界パターン３５の境界の内部にある。光学ディスクドライブのための揺動アームの集束振幅は揺動振幅に比べかなり小さいので、楕円形状又は概ね一方向に延びた形状の遠距離電磁界パターンは光学ディスクドライブ用の旋回光学装置に最も適しているように思われる。
【００２９】
図４は、本発明に適したジンバル型のベアリングを用いることによって、中間部分は図１に示されるように円形である必要はないことを明示している。一部のみが概略的に示された旋回光学装置７６は、概ね四角形状の中間部分７５を含み、２つの旋回ピン７９，８１によって第二部分７７を旋回的に支持し、第一部分（図示せず）との協働のための２つの旋回ピン８３，８５をさらに備えている。本発明の目的のために任意の形状の中間部分を用い得ることが理解されよう。
【００３０】
用途の性質及び旋回光学装置の構造に依存して、他の適切なベアリング手段を代替的に用い得ることを例示するために、図５は異なる種類の光学装置８６の詳細を概略的に示しており、第一部分８７と及び中空の筒状第二部分８９を含む。ベアリング手段は、部分的に球形の可動ベアリング部分９３を含んだスイベル継手型の球形ベアリング装置９１であり、可動ベアリング部材９３は、ベースプレート９７に接続された適合外部固定部分９５内に全方向に回転可能に保持されている。中空の筒状第二部分８９は球形部分９３を貫通することで、第一部分の開口９９が、第一部分の主要部分に面する側面と反対側の球形部分の側面で剥き出しになっている。点放射線源が開口９９に面する固定取付部１０１上に支持されており、点放射線源の活性部分がベアリング手段９１の２つの直交する旋回軸１０３，１０５の交差地点Ｑに位置するよう、それを貫通している。
【００３１】
本発明に従った光学ディスク装置の幾つかの実施態様が記述されているが、本発明は本命最初において特別に記述され且つ示されたものに限定されるものではないことが当業者に理解されるであろう。多くの変形がここに記載された発明思想から逸脱しない範囲で可能であり、全てが本発明の主機能を成し、この主機能は、旋回光学装置において、レーザ源が第二部分の概ね長手方向の光学レーザビーム経路に位置し、レーザビームがレーザ源から旋回的に移動可能な第二部分へ通過し得るよう、ベアリング手段は開放中央領域を提示することである。ベアリング手段の異なる設計が用いられ或いは着想され得る。例えば、ベアリング手段は、相互に移動可能な旋回素子の代わりに或いはそれに加えて、可撓旋回素子を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】揺動アーム装置の形態の旋回光学装置を断片的に示す斜視図である。
【図２】図１の詳細を拡大縮尺で示す断片的に示す側断面図である。
【図３】図１の光学ディスクドライブのコリメーティングレンズの寸法とレーザダイオード遠距離電磁界パターンの寸法との関係を示す平面図であり、コリメーティングレンズは遠距離電磁界パターン内を移動する。
【図４】図１の装置の他の実施態様の部分の詳細を断片的に示す斜視図である。
【図５】本発明の他の実施態様の図３に類似する図面である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2006507618.tif 000008
2006507618.tif 000009
2006507618.tif 000010