JP3536496B2 - 光ピックアップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光素子、光ディス
ク等への情報の記録又は再生を行う光ピックアップ及び
相変化型光ディスク用の光ピックアップ及びそれらの製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ光を利用して情報の記録や
再生を行う光ディスク装置の小型化が望まれており、光
学部品点数の削減等により光ピックアップの小型化及び
軽量化の試みが行われている。光ピックアップの小型・
軽量化は、装置全体の小型化だけでなく、アクセス時間
の短縮などの性能向上に有利となる。近年、光ピックア
ップの小型・軽量化の手段としてホログラム光ピックア
ップの利用が挙げられており、一部実用化に供してい
る。

【０００３】以下従来の光ピックアップの構成について
図を参照しながら説明する。図１１は従来の光ピックア
ップの断面図である。図１１において５０１は媒体に照
射して信号の読み書きを行うための光を放出する光源
で、光源５０１はサブマウント５０２及びブロック３を
介してセラミックパッケージ５１８に載置されている。
光源１で発生する熱はサブマウント５０２及びブロック
５０３を伝導していきセラミックパッケージ５１８から
外部に放出される。ブロック５０３の側面には光ガイド
部材５０５が設けてあり、更に光ガイド部材５０５の底
部には受光素子５１３が設けてある。更にセラミックパ
ッケージ５１８の上端面５１８ａにはリング５２３を介
してキャップ２２が取り付けてある。そしてキャップ５
２２に設けられている開口部５２２ａを封止するカバー
部材５１６がキャップ５２２に取り付けられている。

【０００４】光源５０１から放出された光は光ガイド部
材５０５に入射する。光ガイド部材５０５はブロック５
０３の側面に取り付けてあり、その内部には複数の斜面
が設けてあり、その斜面には複数の光学素子が設けてあ
る。光源５０１から入射してきた光は光ガイド部材５０
５に設けられいる光学素子を介して記録媒体に向けて出
射される。そして記録媒体で反射されて戻ってきた光は
光ガイド部材５０５に設けられている複数の光学素子を
介して複数の光束に分割して、光ガイド部材の底部に設
けられている受光素子５１３に導かれる。そして受光素
子５１３で導かれてきた光から所定の信号を形成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光ピックアップにおいては、セラミックパッケージ５１
８を用いていたので、キャップ５２２との接合性が良好
ではなく、従ってセラミックパッケージ５１８とキャッ
プ５２２との双方に対して良好な接合性を有するリング
５２３を挿入する必要があった。またその製造工程は、
セラミックパッケージ５１８上にリング５２３を接合
し、その後リング５２３上にキャップ５２２を位置合わ
せを行った後に接合するという複雑な工程を経なければ
ならず、このため部品点数や製造工程数の増加を招きコ
ストの増大につながるといった問題点を有していた。

【０００６】本発明は前記従来の課題を解決するもの
で、製造が容易で、部品点数を減らすことが可能な光ピ
ックアップ及び相変化型光ディスク用の光ピックアップ
及びそれらの製造方法を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、収納部材を構成する蓋部材と基台を金属材料で構成
する。更にそれらを所定の方法により接合するという構
成を有している。

【０００８】

【発明の実施の形態】請求項１の構成によると、光源
と、前記光源から照射された光の入射方向に対して傾斜
した複数の傾斜面を有し、前記光源からの光を前記複数
の斜面を介して媒体に導くとともに媒体からの光を前記
複数の斜面を介して所定の位置に導く光ガイド部材と、
光を受光するとともに受光した光信号を電気信号に変換
する受光手段と、前記光源，前記光ガイド部材及び前記
受光手段を収納するとともに金属材料で構成された収納
部材とを備えたことにより、光ピックアップにおいて、
電磁波等の外部からのノイズに対する耐性を非常に高く
することができる。

【０００９】請求項２の構成によると、収納部材に、光
源若しくは受光手段の少なくともいずれか一方と接続さ
れている端子を設けることにより、光ピックアップの内
部を密閉した状態で光源への電力の供給や受光手段から
の信号の取り出しが可能になる。

【００１０】請求項３の構成によると、収納部材をＦ
ｅ，ＦｅＮｉ合金，ＦｅＮｉＣｏ合金のうち少なくとも
一つを含む材料で形成したことにより、外部からのノイ
ズに対する遮断性を特に高くすることができる。

【００１１】請求項４の構成によると、光源と、前記光
源から照射された光の入射方向に対して傾斜した複数の
傾斜面を有した光ガイド部材と、光を受光するとともに
受光した光信号を電気信号に変換する受光手段と、前記
光源，前記光ガイド部材及び前記受光手段を収納する収
納部材とを備え、前記収納部材は少なくとも基台と蓋部
材で構成されているとともに前記基台と前記蓋部材とが
ともに金属材料で構成されていることにより、光ピック
アップにおいて、電磁波等の外部からのノイズに対する
耐性を非常に高くすることができるとともに光源等の部
材の内部への配置を容易に行うことができ、さらには組
立も容易に行うことができる。

【００１２】請求項６の構成によると、基台と蓋部材の
少なくとも一方にプロジェクションが設けられているこ
とにより、基台と蓋部材の接合性を良好にすることがで
きるとともに接合に際して流す電流値も小さくすること
ができる。

【００１３】請求項７の構成によると、基台をＦｅ，Ｆ
ｅＮｉ合金，ＦｅＮｉＣｏ合金のうち少なくとも一つを
含む材料で形成したことにより、光源で発生する熱を効
率よく外部に放出することができる。

【００１４】請求項８の構成によると、キャップを少な
くともＦｅＮｉＣｏ合金，ＦｅＮｉ合金のいずれかを含
む材料で形成したことにより、基台との接合性を良好に
することができ、かつ、高周波重畳回路等からの電磁波
等のノイズを効率よく遮断することができる。

【００１５】請求項９の構成によると、基台と蓋部材と
の間に少なくとも光源，光ガイド部材及び受光手段を収
納し、かつ、Ｎ₂ガス、不活性ガスまたは乾燥空気のう
ち少なくとも一つを充填した状態で前記基台と前記蓋部
材との間に所定の圧力を加えながら所定の電流を流し
て、前記基台と前記蓋部材とを溶接することにより、よ
り簡単に基台と蓋部材を接合することができ、かつ、部
品点数も削減することができる。

【００１６】以下本発明の第一実施の形態における光ピ
ックアップのパッケージングについて図を参照しながら
説明する。

【００１７】図１及び図２はともに本発明の第一実施の
形態における光ピックアップのパッケージングの構成を
示す断面図である。

【００１８】１は光源で、光源１としては半導体レー
ザ，Ｈｅ−Ｎｅ等のガスレーザ等の各種レーザが考えら
れる。ここではこれらの中で最も小型で装置全体を小型
化でき、しかも単価の安い数ｍＷ〜数十ｍＷ程度の出力
を有する半導体レーザを用いる事が好ましい。半導体レ
ーザの材質としてはＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ，Ｉ
ｎＧａＡｌＰ，ＺｎＳｅ，ＧａＮ等が考えられ、ここで
は最も一般的に用いられており、安価なＡｌＧａＡｓを
用いた。さらに高密度記録を行う場合には記録媒体上で
のスポット径をより小さくすることができ、ＡｌＧａＡ
ｓよりもさらに波長の短いＩｎＧａＡｌＰやＺｎＳｅ等
の半導体レーザを用いることが好ましい。

【００１９】２はサブマウントで、サブマウント２はそ
の形状が直方体状若しくは板形状で、その上面には光源
１が取り付けられている。このサブマウント２は光源１
を載置するとともに、光源１で発生した熱を逃がす働き
を有している。サブマウント２と光源１との接合には熱
伝導等を考慮すると、サブマウント２の上面に予めＡｕ
−Ｓｎなどの半田を鍍金しておき、高温で半田付けする
方法やＡｕ−Ｓｎ，Ｓｎ−Ｐｂ，Ｓｎ−Ｐｂ−Ｉｎ等の
箔（厚さ数μｍ〜数十μｍ）を高温で圧着する方法を用
いることが好ましい。また光源１とサブマウント２は略
水平に取り付けなければ光学系の収差や結合効率の低下
等の原因になる。従って接合の際には光源１はサブマウ
ント２に所定の位置に所定の高さで略水平にマウントさ
れることが好ましい。さらにサブマウント２の上面には
光源１の下面と電気的に接触するように電極面２ａが設
けられている。この電極面２ａは光源１の電源供給用の
もので、電極面２ａを構成する金属膜としては導電性や
耐食性を考慮してＡｕの薄膜を用いることが好ましい。
更にサブマウント２は、光源１で発生する熱や光源１と
の取付等の問題から、熱伝導性が高く、かつ、線膨張係
数が光源１のそれ（約６．５×１０^-6／℃）に近い材質
が好ましい。具体的には線膨張係数が３〜１０×１０^-6
／℃で、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上である物質、例
えばＡｌＮ，ＳｉＣ，Ｔ−ｃＢＮ，Ｃｕ／Ｗ，Ｃｕ／Ｍ
ｏ，Ｓｉ等を、特に高出力のレーザを用いる場合で熱伝
導率を非常に大きくしなければならないときにはダイア
モンド等を用いることが好ましい。光源１とサブマウン
ト２の線膨張係数が同じか近い数値となるようにした場
合、光源１とサブマウント２の間の歪みの発生を抑制す
ることができるので、光源１とサブマウント２との取付
部分が外れたり、光源１にクラックが入る等の不都合を
防止することができる。しかしながら本範囲を外れた場
合には、光源１とサブマウント２の間に大きな歪みが生
じてしまい、光源１とサブマウント２との取付部分が外
れたり、光源１にクラック等を生じる可能性が高くな
る。またサブマウント２の熱伝導率をできるだけ大きく
取ることにより、光源１で発生する熱を効率よく外部に
逃がすことができる。しかしながら熱伝導率が本限定以
下の場合には、光源１で発生した熱が外部に逃げ難くな
るため、光源１の温度が上昇し、光源１の出力が低下し
たり、光源１の寿命が短くなったり、最悪の場合には光
源１が破壊されてしまう等の不都合が発生しやすくな
る。本実施の形態では、これらの２つの特性のどちらに
も非常に優れたＡｌＮを用いた。更にサブマウント２の
上面には光源１との接合性を良くするために、サブマウ
ント２から光源１に向かってＴｉ，Ｐｔ，Ａｕの順に薄
膜を形成することが好ましい。

【００２０】３はブロックで、ブロック３は基本的には
直方体形状でその側面に大きな突起部３ａを有してお
り、上面にはサブマウント２が取り付けられている。こ
のブロック３もまたサブマウント２と同様に、光源１で
発生する熱やサブマウント２との取付等の問題から、熱
伝導性が高く、かつ、線膨張係数がサブマウント２に近
い材質、例えばサブマウント２の材質例で示したもの以
外にＭｏ，Ｃｕ，Ｆｅ，ＦｅＮｉＣｏ合金，ＦｅＮｉ合
金等を用いることが好ましい。しかしながらこれらの特
性値の要求はサブマウント２に比べるとそれほど厳しく
はないので、コストを重視して選択する方が好ましい。
ここではＡｌＮに比べて非常に安価で、これらの特性に
比較的優れたＣｕ，Ｍｏ等の材料でブロック３を形成し
た。またブロック３とサブマウント２との接合には熱伝
導等を考慮すると、やはりサブマウント２と光源１の場
合と同様に、Ａｕ−Ｓｎ，Ｓｎ−Ｐｂ，Ｓｎ−Ｐｂ−Ｉ
ｎ等の箔（厚さ数μｍ〜数十μｍ）を高温で圧着するこ
とが好ましい。

【００２１】なおここではサブマウント２とブロック３
とを別体で形成していたが、光源１の出力が高く、これ
らの部材により高い熱伝導性が要求される場合には、熱
伝導性を良くするためにこれらの部材を一体で形成する
ことが好ましい。この場合それらの材質は、ＡｌＮ等の
熱伝導性が非常に高いものを用いることが好ましい。

【００２２】またブロック３はサブマウント２よりも大
きくして、基板４との接触面積を大きく取ることが望ま
しい。

【００２３】また光源１には光軸に関して高い精度が要
求されるので、サブマウント２の上面は高い精度で水平
であることが好ましい。従ってサブマウント２，ブロッ
ク３及び基板４の取り付けについても同様にすることが
好ましい。

【００２４】基板４は、光源１で発生し、伝導等により
サブマウント２及びブロック３を介して伝わってきた熱
を外部に放出する働きを有するとともに、光ピックアッ
プを形成する種々の部材が載置され、パッケージングの
基礎となるものである。基板４の材質としては、熱伝導
性が高いＣｕ，Ａｌ，Ｆｅ等の金属材料やＦｅＮｉ合金
やＦｅＮｉＣｏ合金等の合金材料を用いることが好まし
い。なぜならば後で説明する溶接を行うことが容易であ
り、かつ、高周波重畳回路等からの電磁波等のノイズを
遮断する電磁シールドとしての効果も有するからであ
る。これらの中でも特にＦｅ，ＦｅＮｉ合金，ＦｅＮｉ
Ｃｏ合金は熱抵抗が小さく、放熱性が良好で、かつ、低
コストであるので、光源１で発生する熱を効率的に外部
に放出することができ、かつ、光源１からの光の特性が
良好な光ピックアップを低価格で提供することが可能に
なる。

【００２５】また基板４には孔４ａが設けてあり、各部
材の位置の調整用のジグの挿入等に用いられる。これに
より微妙な位置合わせを必要とする光ピックアップ内部
の各部材の位置合わせを容易に行うことができる。

【００２６】以下基板４に載置されている部材について
説明する。まず最初にブロック３と基板４の取付につい
て説明する。ブロック３は予めサブマウント２及び光源
１が固定された状態でロウ付けや半田箔等の方法により
基板４の上面に固定されている。

【００２７】更に基板４には、端子１４が設けられてい
る。この端子１４は光源１への電力の供給や検知した信
号の外部への出力を行うものである。そして前述した金
属材料から構成されている基板４と電気的に接触しない
ようにしながら、基板４に設けられている複数の孔４ｂ
に挿入されている。この端子１４の材質としてはＦｅＮ
ｉＣｏ合金，ＦｅＮｉ，ＦｅＣｒ等を用いることが好ま
しい。電気的な接触を断つ手段としては、孔４ｂにおい
て端子１４と基板４と接する部分については絶縁性の皮
膜等が設けられていることが好ましく、更にこの部分か
ら外気が混入してこないように密閉しておく必要があ
る。このような部材としてハーメチックシール等の絶縁
及び密閉の双方を同時に行えるものを用いることが好ま
しい。ここでは特に整合封止型若しくは圧縮封止型のハ
ーメチックシールを用いることが好ましい。なぜならば
極めて容易に絶縁と密閉の双方を行うことができ、さら
に極めて安価であるので、端子１４の基板４への取付工
程を簡略化でき、さらには光ピックアップの製造コスト
を削減できるからである。

【００２８】整合封止型のハーメチックシールは図１０
に示すようにＦｅＮｉＣｏ合金等で構成される外環金属
２０の内部に絶縁物２１を充填し、その中心部に端子１
４となるリード２２を設けるという構成を有している。
ここでは特に光源１からの熱による温度上昇を考慮し
て、５００℃程度まで絶縁物２１であるガラスとほとん
ど同じ膨張係数を有するＦｅＮｉＣｏ合金をリード２２
の材料として用いることが好ましい。

【００２９】この整合封止型のハーメチックシールを端
子１４として用いることにより、広い温度範囲にわたっ
て高い気密性及び絶縁性を保つことができ、かつ、端子
形状も比較的自由に変形することができるので、光ピッ
クアップの信頼性を高くすることができ、かつ、設計の
自由度も大きくすることができる。

【００３０】光ガイド部材５は直方体形状をしており、
その内部には複数の斜面及びそれらの斜面上に形成され
た各種膜を有しており、光源から射出された光を出射す
るとともに、戻ってきた光を所定の位置に導く働きを有
している。また光ガイド部材５はその側面でブロック３
の突起部３ａの端面部３ｂに接合されている。ここで用
いられる接合材としては、所定の波長の光を照射するこ
とにより硬化する光硬化型の接着剤を用いることが好ま
しい。それらの中でも特に発光が容易な赤外線領域、紫
外線領域、可視光領域の光を用いることが特に好まし
い。このような接合材を用いることにより良好な作業性
を簡単に得ることができ、更に接合時間の短縮も、照射
する光の量及びエネルギーを最適になるように制御する
ことにより、簡単に可能となる。なお吸湿硬化型の瞬間
接着剤を用いても良い。この場合にも良好な作業性を簡
単に得ることができる。

【００３１】受光素子１３は板形状の半導体ウェハーに
形成された各種の電気回路で構成されており、光ガイド
部材５の底面に取り付けられている。取付の際には基板
４に設けられた孔４ａから挿入されるエアーブラシ等の
位置調整手段を用いて位置の調整を行う。受光素子１３
と光ガイド部材５との取り付けに際しては、大きな接着
強度，任意の瞬間に固定できる作業性，硬化前と硬化後
の体積の変化や温度・湿度による体積の変化が小さい即
ち低収縮率等の条件が要求され、これらを満たすことに
より、作業性、接合面の安定性が向上する。更に受光素
子１３は光源１から出射され、光ガイド部材５や記録媒
体等で反射されて戻ってきた光信号を受光する受光部を
複数有している。この受光部で検知された光信号は、そ
の光量に応じて電気信号に変換される。この電気信号は
変換当初は電流値の大きさである。しかしながらこの電
流は非常に微弱であり、かつノイズを拾いやすいという
デメリットがある。このためここでは受光素子１３とし
て、電流値を相関する電圧値に変換して増幅する働きを
持つＩ−Ｖアンプが形成されているものを用いることが
好ましい。さらに光の入射周波数に対して出力電圧の応
答が良好であることが好ましい。また受光素子１３の表
面には受光した情報を信号として取り出すためのＡｌ等
の薄膜で構成された複数の電極１３ａが設けてあり、端
子１４とワイヤボンディング等の方法により接続されて
いる。

【００３２】１５はキャップで、キャップ１５は光源
１、光ガイド部材５、受光素子１３等を覆うように基板
４に接合されており、光源１，光ガイド部材５及び受光
素子１３等が直接外気や水分と触れないようにし、か
つ、外部から混入してくる光が光ガイド部材５の内部に
入ってノイズとなることを防止する働きを有している。
キャップ１５は多くの場合は、ドーム状やシルクハット
状の形状を有しており、更に光が通過する部分について
は孔部１５ａが設けてあり、通過していく光に悪影響を
及ぼさないような構成となっている。そしてキャップ１
５の材質は、所定の金属材料等で、基板４との接合が容
易にでき、形状が安定しているものを用いることが好ま
しい。特にキャップ１５を金属製とした場合には光源１
に電力を供給する電源回路からの不要輻射やその他高周
波重畳回路等からのノイズを抑制することができる。従
って光ピックアップから出力される各種の電気信号にこ
れらに起因したノイズが重畳することがないので、ノイ
ズレベルが低い高性能な光ピックアップを提供すること
が可能となる。更にキャップ１５に用いられる金属材料
のなかでも、ＦｅＮｉＣｏ合金，ＦｅＮｉ合金等がキャ
ップ１５の形成を容易にし、かつ、不要輻射の抑制力も
高く、さらには基板４との接合性も良好であるので好ま
しい材料である。

【００３３】１６はカバー部材で、カバー部材１６は光
ガイド部材５や受光素子１３等にごみ，ほこり等が付着
するのを防止し、かつ、光の透過効率を向上させるもの
で、キャップ１５の孔部１５ａに接着ガラスやエポキシ
系の接合材により取り付けられている。特に接着ガラス
は、キャップ１５の材料として用いられるＦｅＮｉＣｏ
合金やＦｅＮｉ合金及びカバー部材１６の材料であるガ
ラスと広い温度範囲にわたって熱膨張係数がほとんど同
じであるので好ましい材料である。またカバー部材１６
の材質としては、ＰｂＯ・Ｂ₂Ｏ₃・ＺｎＯ系の結晶性ガ
ラスや、ＢＫ−７，コバールガラス等の光学ガラスを用
いることがことが好ましい。更にカバー部材１６の上下
両面には反射防止のために反射防止膜１６ａを形成する
ことが好ましい。反射防止膜１６ａを形成することによ
り、カバー部材１６における光の反射や屈折等を抑制す
ることができるので、光の利用効率を向上させることが
できる。この反射防止膜１６ａはＭｇＦ₂ 等の材質で形
成することが、効率よく反射防止をすることができるの
で好ましい。

【００３４】なお光ピックアップの内部は光源１及び受
光素子１３の酸化防止や光ガイド部材５，カバー部材１
６での結露防止等の観点から、Ｎ₂等のガスやＡｒ，Ｎ
ｅ，Ｈｅ等の不活性ガスを充填することが好ましい。そ
の場合、基板４と受光素子１３との間に存在する隙間１
７を小さな収縮率，低い吸水性，高い気密性（優れたリ
ーク特性）等の特性を有する接合材、例えばエポキシ系
のポッティング剤や半田等で埋める必要がある。これに
より内部の気密性を高めることができる。

【００３５】以上示してきた構成を用いることにより、
基板４やキャップ１５の熱抵抗を従来に比べて小さくす
ることができるので、光源１で発生する熱を従来に比べ
て容易に外部に放出することができる。更にキャップ１
５において基板４との接合に必要なクリアランスが非常
に小さいので、基板４及びキャップ１５の小型化が可能
になり、従って市場のニーズに合った小型の光ピックア
ップを提供することができる。更に基板４及びキャップ
１５を金属材料で形成したことにより、パッケージ全体
がカバー部材１６部分を除いてはグランドレベルになる
ので、高周波重畳回路等からの電磁波に対して強力なシ
ールド効果を有する。従って電磁波等のノイズに対して
大きな耐性を有する信頼性の高い光ピックアップとなっ
ている。

【００３６】また基板４とキャップ１５の取付をＮ₂ガ
ス、不活性ガスまたは乾燥空気の少なくとも一種類が充
填された雰囲気で行うことにより、容易にパッケージの
内部に所定のガスを所定の圧力で封入することができ、
これにより光源１や受光素子１３の劣化を防ぐとともに
光ガイド部材５等に結露が発生して光学特性が大きく劣
化することを防ぐことができる。

【００３７】次に本実施の形態の光ピックアップにおけ
る基板４とキャップ１５の取付方法について説明する。
基板４とキャップ１５はその内部に少なくとも光源１、
ブロック３、光ガイド部材５、端子１４が内包されるよ
うに取り付けられている。その取付に際しては、Ｎ₂ガ
ス，不活性ガスまたは乾燥空気が所定の圧力で充満され
た雰囲気中で行うことが、パッケージの内部に容易に所
定の圧力で所定のガスを封入することができるので好ま
しい。そして基板４とキャップ１５とを所定の位置関係
に配置して、抵抗溶接機にセットし、溶接機の電極によ
り基板４とキャップ１５のクリアランス部分１５ｂを挟
んで、所定の電流を基板４とキャップ１５のクリアラン
ス部分１５ｂ流すことにより、基板４とキャップ１５は
熔着される。このとき基板４とキャップ１５の溶接時に
は数百ｇ／ｃｍ²〜数ｋｇ／ｃｍ²程度の圧力で加圧され
ていることが、基板４とキャップ１５の接合性を向上さ
せるので好ましい。また溶接設備としてはコンデンサ型
抵抗溶接機を用いた。

【００３８】さらに、両者の溶接性を向上させるために
基板４またはキャップ１５の少なくともいずれか一方に
プロジェクション（断面が三角形状の突起部）を設ける
ことが好ましい。これにより、電流がプロジェクション
の頂点部分に集中するので、容易にその部分を溶融させ
ることができる。従って基板４とキャップ１５の熔着性
を良好にすることができるとともに、溶接の際に流す電
流の値を小さくでき、さらに溶接時間を短くすることが
できるので、製造コストを低下させることが可能にな
る。

【００３９】次に本発明の第一実施の形態における光ピ
ックアップの動作について、図面を参照しながら説明す
る。図３は本発明の一実施の形態における光ピックアッ
プの動作の概念図、図４は本発明の第一実施の形態にお
ける光ガイド部材の斜視図である。

【００４０】図３及び図４において基板４上にサブマウ
ント２及びブロック３を介して水平にマウントされた光
源１から水平に放出されたレーザ光は、平行な複数の斜
面を有する光ガイド部材５の面５ｆから光ガイド部材５
に入射し、光ガイド部材５の第二の斜面５ｂに形成され
かつ入射する光の拡散角に対して射出する光の拡散角を
変換する（以下ＮＡを変換すると呼ぶ）機能を有する反
射型の拡散角変換ホログラム７に到達する。拡散角変換
ホログラム７によってＮＡを変換されかつ反射した光は
第一の斜面５ａに形成された反射型の回折格子６によっ
て０次回折光（以下メインビームと呼ぶ）と±１次回折
光（以下サイドビームと呼ぶ）とに分けられる。回折格
子６によって発生するメインビーム及びサイドビームは
第一の偏光選択性のあるビームスプリッター膜９（以下
単に第一のビームスプリッター膜と呼ぶ）に入射する。
第一のビームスプリッター膜９は入射面に対して平行な
振動成分を有する光（以下単にＰ偏光成分と呼ぶ）に対
してほぼ１００％の透過率を有し、垂直な振動成分（以
下単にＳ偏光成分と呼ぶ）に対しては一定の反射率を有
する。第一のビームスプリッター膜９に入射する光のう
ち第一のビームスプリッター膜９を透過する光は光源１
からの射出光のモニター光として利用される。また、第
一のビームスプリッター膜９で反射されたＳ偏光成分に
直線偏光したメインビーム及びサイドビームは、光ガイ
ド部材５の面５ｅ及びカバー部材１６を透過、対物レン
ズ２６に入射し、対物レンズ２６の集光作用によって記
録媒体２７の記録媒体面２７ａに結像される。この時、
記録媒体面２７ａ上において２つのサイドビームのビー
ムスポット２９ａ及び２９ｃはメインビームのビームス
ポット２９ｂを中心としてほぼ対称な位置に結像され
る。記録媒体面２７ａに対してメインビーム及びサイド
ビームのビームスポット２９ｂ及び２９ａ、２９ｃによ
り情報の記録または再生信号及びトラッキング、フォー
カシングいわゆるサーボ信号の読みだしを行う。

【００４１】拡散角変換ホログラム７は、光源１からの
射出光のうち拡散角変換ホログラム７へ入射することの
できる光束の拡散角に対して、拡散角変換ホログラム７
からの反射光の拡散角を変換する。また、拡散角変換ホ
ログラム７によって拡散角をまったく持たない平行光に
も変換可能である。また、同じ拡散角変換ホログラム７
によって図３に示されるように光ガイド部材５射出後の
光束が途中経路で積算された波面収差が取り除かれた理
想球面波３０となる。したがって、対物レンズ２６への
入射光は理想球面波３０となり、対物レンズ２６による
記録媒体２７でのビームスポットはほぼ回折限界まで絞
り込まれ理想的な大きさとなり、情報の記録または再生
を容易に行うとができる。

【００４２】記録媒体２７の情報記録面２７ａによって
反射されたメインビーム及びサイドビームの戻り光は対
物レンズ２６、光ガイド部材５の面５ｅを再び通過し、
光ガイド部材の第二の斜面５ｂに形成された第一のビー
ムスプリッター膜９に入射する。

【００４３】記録媒体２７からの戻り光のうち第一のビ
ームスプリッター膜９から透過する光は光ガイド部材５
の第一の斜面５ａに平行な第三の斜面５ｃ上に形成され
た第二の偏光選択性のあるビームスプリッター膜１１
（以下単に第二のビームスプリッター膜と呼ぶ）に入射
する。第二のビームスプリッター膜１１は第一のビーム
スプリッター膜９と同様にＰ偏光成分に対してほぼ１０
０％の透過率を有し、Ｓ偏光成分に対しては一定の反射
率を有する。

【００４４】ここで第二のビームスプリッター膜１１に
入射した光束の内、透過光１１７に関して説明する。透
過光１１７は第三の斜面５ｃ上に積層された偏光面変換
基板３１に入射する。

【００４５】図５は本発明の一実施の形態における偏光
面変換基板の斜視図、図６は本発明の一実施の形態にお
ける光ピックアップの受光部配置及び信号処理を示す図
である。偏光面変換基板３１は第１のその他の斜面３１
ａ（以下単に第１他斜面と呼ぶ）とその第１他斜面３１
ａに略平行な第２のその他の斜面３１ｂ（以下単に第２
他斜面と呼ぶ）を有し、第１他斜面３１ａには反射膜１
２６が、第２他斜面３１ｂには偏光分離膜１２が夫々形
成されている。透過光１１７は第２他斜面３１ｂ上に形
成された偏光分離膜１２に入射する。第２他斜面３１ｂ
は透過光１１７の偏光面１１７ａと入射面１２８とのな
す角が略４５×（２ｎ＋１）゜：（ｎは整数）になるよ
うに形成されている。その結果透過光１１７のＰ偏光成
分１１７ｐとＳ偏光成分１１７ｓは略１：１の強度比を
有するようになる。入射面１２８と平行な偏光成分を有
するＰ偏光成分１１７ｐは偏光分離膜１２によってほぼ
１００％透過し、一方、入射面１２８に垂直な偏光成分
を有するＳ偏光成分１１７ｓは第２他斜面３１ｂ上の偏
光分離膜１２によって略１００％反射し第１他斜面３１
ａ面上に入射し、反射膜１２６によって反射され受光素
子１３へ導かれる。受光素子１３に導かれたＰ偏光成分
１１７ｐは受光部１７０へ、同じくＳ偏光成分１１７ｓ
は受光部１７１へ到達してＲＦ信号を作成する。

【００４６】次に図３中に示す第２のビームスプリッタ
ー膜１１に入射した光束のうち反射光１２３に関して説
明する。反射光１２３は第二の斜面５ｂ上の反射型のホ
ログラムで形成された非点収差発生ホログラム１０に入
射する。反射光１２３は非点収差発生ホログラム１０に
よって非点収差を発生しつつ、さらに反射膜１２４，反
射膜１２５で反射されて、メインビームの戻り光は受光
素子１３上の受光部１７２に、サイドビームの戻り光は
受光素子１３上の受光部１７６及び１７７に到達する。

【００４７】次に本発明の第一実施の形態において、特
に相変化型光ディスクに対応した光ピックアップの構成
について図を参照しながら説明する。相変化型光ディス
クは光を照射することで記録媒体中の結晶構造を変化さ
せて情報を記録するもので、結晶構造を変化させるため
に従来の光記録再生装置に比べてより多くの光量を必要
とするので、より効率の良い光学系を必要とする。図７
は本発明の一実施の形態における相変化型光ディスク対
応光ピックアップの構成図である。なお図１，図２及び
図３に示したものと番号が同一の部材については、その
働き及び構成が同様であるので説明を省略する。

【００４８】光源１から放出されたレーザ光は、平行な
複数の斜面を有する光ガイド部材４１の面４１ｆから光
ガイド部材４１に入射し、拡散角変換ホログラム７、回
折格子６及び偏光選択性のあるビームスプリッター膜３
５（以下ビームスプリッター膜と呼ぶ）を通って光ガイ
ド部材４１の面４１ｅから出射される。ここでビームス
プリッター膜３５は第一実施の形態の場合とは異なりＳ
偏光成分の反射率は９５％以上でＰ偏光成分の反射率は
およそ１％程度である。ビームスプリッター膜３５に入
射する光のうちビームスプリッター膜３５を透過する光
（Ｐ偏光成分で全光量の数パーセント程度）は光源１か
らの射出光のモニター光として利用される。光ガイド部
材４１の面４１ｅから出射された光はカバー部材１６に
設けられたλ／４板３３を透過する。図８は本発明の一
実施の形態におけるλ／４板の概観図である。λ／４板
３３は光ガイド部材４１からの入射光偏光面に対して、
その異常光軸がπ／４・（２ｍ−１）；（ただしｍは自
然数：以下同じ）の方向に設置されており、入射光の異
常光成分と常光成分の位相差をπ／２・（２ｍ−１）だ
け発生させる機能を有している。λ／４板３３を構成す
る材料としては一般に一軸性結晶材料を用いる。その中
でも低コストで、光透過性に優れた水晶を用いることが
好ましい。一軸性結晶では異常光軸６１６と常光軸６１
７があり、それぞれの光軸に対して異常光屈折率ｎ_e及
び常光屈折率ｎ_oと呼ばれる異なる屈折率を有してい
る。異常光と常光では光学的距離が異なるので、λ／４
板３３の基板厚をＱＤ，入射光波長をλとして次の関係
式で決まる位相差Δが発生する。λ／４板３３の厚さＱ
Ｄはこの位相差Δがπ／２・（２ｍ−１）となるように
決定されている。

【００４９】Δ＝２π・（ｎ_e−ｎ_o）・ＱＤ／λ 本実施の形態では、波長λ＝７９０ｎｍ、異常光屈折率
ｎ_e＝１．５４７７、常光屈折率ｎ_o＝１．５３８８（た
だし屈折率は基板の切り出し角で異なる。ここでは異常
光軸及び常光軸の双方の軸を含む平面に平行に切り出し
た。）という条件に対してλ／４板３３の基板厚は２
１．９・（２ｍ−１）μｍとなる。この様な条件にする
ことにより、直線偏光で入射角０度で入射してきた光を
円偏光の光に変換することができる。即ち光源１から出
射されたＳ偏光成分のみを含む直線偏光を円偏光に変換
することができる。なおここではλ／４板３３としてカ
バー部材１６上に２１．９μｍの水晶を設けていたが、
光ガイド部材４１の面４１ｅや対物レンズ２６に設ける
こともある。

【００５０】λ／４板３３を透過して円偏光となった光
は対物レンズ２６に入射し、対物レンズ２６の集光作用
によって記録媒体２７の記録媒体面２７ａに結像され、
反射される。記録媒体面２７ａで反射された円偏光化し
た光はその回転方向が逆転するので、戻り光は対物レン
ズ２６を透過し、再びλ／４板３３を透過する際に、Ｐ
偏光成分のみを含む直線偏光に変換される。この様に変
換された戻り光は光ガイド部材４１の面４１ｅを再び通
過し、再び光ガイド部材４１の第二の斜面４１ｂに形成
されたビームスプリッター膜３５に入射する。前述のよ
うにビームスプリッター膜３５はＰ偏光成分に対してほ
ぼ１００％の透過率を有し、Ｓ偏光成分に対してはほぼ
１００％の反射率を有する。従ってＰ偏光成分しか有さ
ない戻り光はビームスプリター膜３５をほぼ透過する。

【００５１】そして戻り光は光ガイド部材４１の第一の
斜面４１ａに平行な第三の斜面４１ｃ上に形成されたハ
ーフミラー３４に入射する。ハーフミラー３４は入射し
た光のうち所定の量を反射して、残りを透過する働きを
有している。

【００５２】ここでハーフミラー３４に入射した光束の
内、透過光１１７は受光素子３６上に設けられている受
光部３７へ導かれる。

【００５３】次に図７中に示すハーフミラー３４に入射
した光束のうち反射光１２３に関して説明する。図９は
本発明の一実施の形態における相変化型光ディスク用の
光ピックアップの受光部の配置図である。反射光１２３
は第二の斜面４１ｂ上の反射型のホログラムで形成され
た非点収差発生ホログラム１０に入射する。反射光１２
３は非点収差発生ホログラム１０によって非点収差を発
生しつつ、さらに反射膜１２４，反射膜１２５で反射さ
れて、メインビームの戻り光は受光素子３６上の受光部
３８に、サイドビームの戻り光は受光素子３６上の受光
部３９及び４０に到達する。

【００５４】以上のような構成を有する光ピックアップ
ではλ／４板３３をビームスプリッター膜３５と記録媒
体２７との間に設け、Ｓ偏光成分の直線偏光である出射
光を円偏光化した光に変換し、その後記録媒体２７で反
射され回転方向が逆転した円偏光化した光をＰ偏光成分
のみを有する直線偏光に変換してビームスプリッター膜
３５に入射させることにより記録媒体２７で反射された
光をほぼ１００％受光素子３６上に導くことができるの
で、ビームスプリッター膜３５のＳ偏光成分の反射率を
大幅に高くすることができ、従って記録媒体２７に照射
される光量を大きくすることができる。即ち限られた光
源１の出力を効率よく記録媒体２７に照射でき、かつ、
記録媒体２７からの反射光を効率よく受光素子３６に導
くことができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明は、集積型の光ピックアップの収
納部材を金属材料で構成したことにより、高周波重畳回
路等からの電磁波等のノイズに対して強いシールド効果
を有する。従って光ピックアップから出入力される各種
の電気信号にこれらに起因したノイズが重畳することが
ないので、ノイズレベルが低い高性能な光ピックアップ
及び相変化型光ディスク用の光ピックアップを提供する
ことが可能となる。

【００５６】また基台と蓋部材との間に少なくとも光
源，光ガイド部材及び受光手段を収納し、かつ、Ｎ₂ガ
ス、不活性ガスまたは乾燥空気のうち少なくとも一つを
充填した状態で前記基台と前記蓋部材との間に所定の圧
力を加えながら所定の電流を流して、前記基台と前記蓋
部材とを溶接することにより、より簡単に基台と蓋部材
を接合することができ、かつ、部品点数及び製造工程数
も削減することができるので、光ピックアップの製造コ
ストを大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における光ピックアップ
のパッケージングの構成を示す断面図

【図２】本発明の一実施の形態における光ピックアップ
のパッケージングの構成を示す断面図

【図３】本発明の一実施の形態における光ピックアップ
の動作の概念図

【図４】本発明の一実施の形態における光ガイド部材の
斜視図

【図５】本発明の一実施の形態における光ピックアップ
の偏光面変換基板の斜視図

【図６】本発明の一実施の形態における光ピックアップ
の受光部配置及び信号処理を示す図

【図７】本発明の一実施の形態における相変化型光ディ
スク用の光ピックアップの構成図

【図８】本発明の一実施の形態におけるλ／４板の概観
図

【図９】本発明の一実施の形態における相変化型光ディ
スク用の光ピックアップの受光部の配置図

【図１０】本発明の一実施の形態におけるハーメチック
シールの断面図

【図１１】従来の光ピックアップの断面図

【符号の説明】

１ 光源 ２ サブマウント ２ａ 電極面 ３ ブロック ３ａ 突起部 ３ｂ 端面部 ４ 基板 ４ａ 孔 ４ｂ 孔 ５ 光ガイド部材 ５ａ 第一の斜面 ５ｂ 第二の斜面 ５ｃ 第三の斜面 ５ｅ 面 ５ｆ 面 ６ 回折格子 ７ 拡散角変換ホログラム ９ 第一のビームスプリッター膜 １０ 非点収差発生ホログラム １１ 第二のビームスプリッター膜 １２ 偏光分離膜 １３ 受光素子 １３ａ 電極 １４ 端子 １５ キャップ １６ カバー部材 １６ａ 反射防止膜 １７ 隙間 ２０ 外環金属 ２１ 絶縁物 ２２ リード ２６ 対物レンズ ２７ 記録媒体 ２７ａ 記録媒体面 ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ ビームスポット ３０ 理想球面波 ３１ 偏光面変換基板 ３１ａ 第１他斜面 ３１ｂ 第２他斜面 ３２ ＣＣＤ ３３ λ／４板 ３４ ハーフミラー ３５ ビームスプリッター膜 ３６ 受光素子 ３７，３８，３９，４０ 受光部 ４１ 光ガイド部材 ４１ａ 第一の斜面 ４１ｂ 第二の斜面 ４１ｃ 第三の斜面 ４１ｅ 面 ４１ｆ 面 １１７ 透過光 １１７ａ 偏光面 １１７ｓ Ｓ偏光成分 １１７ｐ Ｐ偏光成分 １２３ 反射光 １２４ 反射膜 １２５ 反射膜 １２６ 反射膜 １２８ 入射面 １７０，１７１，１７２，１７２ａ，１７２ｂ，１７２
ｃ，１７２ｄ，１７６，１７７ 受光部 ６１６ 異常光軸 ６１７ 常光軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−251411（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−243964（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−203420（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−334269（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−152067（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−298830（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/12 - 7/22 G11B 11/10 - 11/105

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、前記光源から照射された光の入
   射方向に対して傾斜した複数の傾斜面を有し、前記光源
   からの光を前記複数の斜面を介して媒体に導くとともに
   媒体からの光を前記複数の斜面を介して所定の位置に導
   く光ガイド部材と、 光を受光するとともに受光した光信号を電気信号に変換
   する受光手段と、 Ｃｕ，Ａｌ，Ｆｅの金属材料、およびＦｅＮｉ合金、Ｆ
   ｅＮｉＣｏ合金のうち少なくともいずれか１の材料で形
   成され、前記光源と前記光ガイド部材と前記受光手段と
   を載置する基板と、 ＦｅＮｉＣｏ合金，ＦｅＮｉ合金のうち少なくともいず
   れか１の金属材料で形成され、光通過孔を有すると共
   に、前記光源と前記光ガイド部材と前記受光手段とを収
   納する収納部材と、 ＰｂＯ・Ｂ2Ｏ3・ＺｎＯ系の結晶性ガラス、ＢＫ−７、
   コバールガラスのいずれか１の光学ガラス材質で形成さ
   れその両面に反射防止膜を形成して前記光通過孔に接合
   されたカバー部材とを有し、Ｎ2ガス、または、Ａｒ,Ｎｅ,Ｈｅの不活性ガスのうち
   少なくとも一種類を充填して前記基板と前記カバー部材
   とを接合したことを特徴とする光ピックアップ。
2. 【請求項２】 前記光源若しくは前記受光手段の少なく
   とも一方と接続される複数の端子を前記基板に挿入して
   ハーメチックシールしたことを特徴とする請求項１記載
   の光ピックアップ。
3. 【請求項３】 前記基板または前記収納部材の少なくと
   も一方にプロジェクションを設けて前記基板と前記収納
   部材とを溶接したことを特徴とする請求項１または２記
   載の光ピックアップ。