JP2000294867A

JP2000294867A - 光集積型素子及びこれを用いた光学ヘッド装置

Info

Publication number: JP2000294867A
Application number: JP11098532A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sasaki; 淳佐々木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】光集積型素子及びこれを用いた光学ヘッド装
置において発光部についての光軸調整及び位置合せを正
確かつ簡易に行う。【解決手段】光集積型素子１は、発光部２ａと他の光
学素子又は受光部２ｂが収容部材内に収められた構成を
有する。光軸調整又は位置合せのための位置決め部１０
を、素子１の収容部材又はそのリードフレーム若しくは
基板に形成するとともに、当該位置決め部１０を、発光
部２ａの光軸上又は光軸に関して対称的な位置に設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光部を含む光集
積型素子及びこれを用いた光学ヘッド装置における光軸
の調整及び位置合せのための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学素子を小型化して単一の基板上に多
数の素子を配置することによって集積化を図るようにし
た光集積回路の分野では、半導体レーザーを光源として
利用してパッケージ化されたデバイスが用いられる。

【０００３】例えば、光学式ディスクの情報読取に使用
する光学ヘッド装置（所謂光ピックアップ）の場合に
は、半導体レーザーだけをパッケージ化したものや、半
導体レーザー及びフォトディテクタを同一基板上に集積
したもの（所謂レーザーカプラー）等が用いられ、対物
レンズを介してレーザー光を光学式ディスクに照射した
後の戻り光を検出することで当該ディスクの記録内容を
読み取っている。

【０００４】従って、このような光学系（あるいは光路
系）では、その光軸と各光学素子の中心位置合せの精度
が性能に影響を及ぼす要因となるため、光学デバイスの
光軸を、対物レンズや他の光学部品の光軸に対して正確
に位置合せする必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体レー
ザーだけをパッケージ化したデバイスでは、キャンパッ
ケージやステムベース等の外形形状（レーザーの光軸方
向から見た形状）を円形とし、その中心を通る軸上に半
導体レーザーの発光点（発光中心点）が位置するように
設計しておけば、後は外形を基準としてデバイスをその
支持部材に位置決めすれば済む（つまり、外形形状が円
形であるため、デバイスの外形に対するガイドによって
その位置決めを正確に行えば、円中心を通る軸上にレー
ザー発光点が必然に位置することになる。）ので、光学
ヘッド装置の組立が比較的容易であるが、レーザーカプ
ラー等のようにレーザー以外の光学素子を組み合せた構
成をもつデバイスにあっては、その外形形状を円形とし
たのでは小型化に支障を来すという不都合が生じるた
め、外形形状の中心を通る軸上にレーザーの発光点を位
置させることができずに、当該軸上からずれた位置にレ
ーザーの発光点がくることがある。

【０００６】このような場合には、デバイス外形におけ
る対称的な位置（例えば、デバイスの長手方向おける中
心位置等）からは外れたところに発光点がくるため、デ
バイスの外形形状を基準としたレーザー発光点の位置決
め調整が困難になり、取り付けの精度に問題が生じた
り、あるいは作業に時間がかかってしまうといった事態
が生じてしまう。

【０００７】そこで、本発明は、光集積型素子及びこれ
を用いた光学ヘッド装置において発光部についての光軸
調整及び位置合せを正確かつ簡易に行うことを課題とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題を
解決するために、光軸調整又は位置合せのために素子の
収容部材又はそのリードフレーム若しくは基板に形成さ
れる位置決め部を、発光部の光軸上又は光軸に関して対
称的な位置に設けたものである。

【０００９】従って、本発明によれば、位置決め部が発
光部の光軸上に位置するか又は光軸に関して対称的に配
置されるので、収容部材等の外形形状を円形にする必要
がなくなり、しかも、当該位置決め部に対する調整や位
置合せを正確に行えば、結果として発光部の光軸合せが
正確に決定されるので、作業が簡単になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る光集積型素子
の基本構成を示すものであり、光集積型素子１は発光部
と他の光学素子又は受光部が収容部材（パッケージ）内
に収めらた構成を有する。

【００１１】同図に示す例では光集積型素子１が、発光
部や受光部等を含む本体部（光学集積素子部）２に対し
てレンズ部材３を結合させることによってユニット化さ
れた部品として製造されている。尚、素子内の発光部２
ａ（図１に破線で示す。）としては、半導体レーザー、
発光ダイオード等が用いられ、また、受光部２ｂ（図１
に破線で示す。）にはフォトダイオードやフォトトラン
ジスタ等が用いられる。

【００１２】図中に１点鎖線で示す「Ｌ−Ｌ」線は発光
部２ａの光軸、例えば、発光部２ａがレーザーチップで
構成されている場合にはレーザー照射光の光軸を示して
おり、当該光軸上に位置する点Ｐが発光点を示してい
る。図から分かるように、発光部２ａは光学集積素子１
内の中央部ではなく、端寄りの位置に設けられているた
め、光軸「Ｌ−Ｌ」が本体部２の中心軸とは一致してい
ない。

【００１３】尚、「発光部の光軸」には狭義の光軸の
他、光集積型素子１から出射される照射軸も含まれる。

【００１４】例えば、図２に示す光集積型素子４の構成
では、基板５に光検出部としてのフォトディテクタ６、
６′（例えば、３分割のフォトダイオードが２組用いら
れる。）が形成されており、その上にはプリズム部７が
設けられている。そして、基板５上にはプリズム部７か
ら所定の距離を置いて発光部８が設けられており、その
レーザーチップ９からプリズム部７の斜面７ａに向かっ
て発した光が当該斜面での反射によって折り返されて直
角に方向転換された後（図には反射光だけを示す。）、
光集積型素子４から出射される。

【００１５】戻り光はプリズム部７の斜面７ａでの屈折
を経た後フォトディテクタ６、６′に到達する（一方の
フォトディテクタ６には屈折光が受光され、他方のフォ
トディテクタ６′にはさらにその後の全反射光が受光さ
れる。）。

【００１６】よって、この例において他の光学部品との
位置決めの関係で重要なのは、レーザーチップそのもの
の光軸ではなく、当該レーザーチップから発した後にプ
リズム部７で反射された後の光の進行方向を示す軸（光
集積型素子４の照射軸「Ｌ−Ｌ」）であり、この軸も
「発光部の光軸」に包含されると考えなければ本発明の
趣旨を全うし得ないことは明らかである。つまり、この
場合の位置決め部１０は、その中心が基板５（又はその
支持部材）の背面において照射軸Ｌ−Ｌ上の位置に設け
られる。

【００１７】上記光集積型素子１については、発光部２
ａから出た光を利用する他の光学部品（つまり、素子１
とともに光学系を構成する部品）に対して光軸調整や位
置合せを行うために光集積型素子１の収容部材又はその
リードフレーム若しくは基板に位置決め部１０（図１参
照）が形成されており、該位置決め部は発光部２ａの光
軸上又は当該光軸に関して対称的な位置に設けられてい
る。

【００１８】この位置決め部１０としては、例えば、下
記に示す形態が挙げられる。

【００１９】（ｉ）穴や凹部（ｉｉ）凸部（ｉｉｉ）目印（マーク等）。

【００２０】つまり、穴や凸部は、これらに対応するガ
イドピンやガイド穴を有する治具等の設備（位置決め調
整用装置）を用いることで光学系についての機械的な位
置調整を行う方法において使用される。

【００２１】また、目印は画像認識を利用した光軸調整
方法における目標物として用いられ、撮像装置によって
捉えられる目印を発光点Ｐの代用とすることができる。
尚、この目印には印刷によるマークや白黒のパターン、
反射材等、明暗の違い（コントラスト）や反射率の違い
が明瞭なものを用いることが望ましい。

【００２２】図３及び図４に示す光集積型素子の一例１
Ａでは、位置決め部１０を、一個の有底穴１０ａとして
形成した例を示しており、その中心が発光部の光軸Ｌ−
Ｌ上に位置している。つまり、本体部２における位置決
めの基準面を「π」とするとき、当該面πと光軸Ｌ−Ｌ
との交点（これを点Ｑで示す。）が、穴１０ａを基準面
πに直交する方向から見たときの穴の中心である。

【００２３】この位置決め用の穴形状については、円や
楕円、多角形等が挙げられるが、形成時の精度を高める
という観点からはできる限り対称的な形状（円等）が好
ましい。また、穴にはテーパー面を形成することが好ま
しい。つまり、穴の断面積が発光部（発光点）に近くな
るほど小さく、発光部から離れるほど断面積が次第に大
きくなるように形成する（円穴の場合には、円錐面状あ
るいは円錐台の側面形状とされる）。

【００２４】図４は位置決め部（穴１０ａ）とこれに対
応するガイドピン１１との関係を示したものである。

【００２５】このガイドピン１１は光軸調整時に使用さ
れる治具（図示せず）に設けられており、本例では位置
決め用穴１０ａにテーパー面が形成されていることを受
けてこれに対応する円錐台状の部分が形成されており、
これを挿合部１１ａとして位置決め用穴１０ａに挿入す
ることで光集積型素子１の位置決めがスムーズに行われ
る。

【００２６】つまり、上記基準面π上に２次元直交座標
系Ｘ−Ｙを設定し、Ｘ軸を本体部２の長手方向とし、こ
れに直交する軸をＹ軸としたとき、ガイドピン１１を光
軸Ｌ−Ｌに沿う方向に移動させていき、これが位置決め
用穴１０ａに挿入されて最終的な位置が決定された段階
でＸ−Ｙ平面内における穴位置が自動的に決定されてし
まうことになる。

【００２７】よって、残る調整は、発光部の光軸回りの
角度座標θであり、この調整にあたってはθ軸の回転中
心を簡単に得られるように、位置決め用の穴（あるいは
凸部や目印）の中心を発光部の光軸上に位置させると、
位置出しが容易になり、かつ調整用の設備が簡単にな
る。

【００２８】尚、位置決め部１０については収容部材に
限らず、リードフレームや基板（フレキシブルプリント
基板を含む。）等に設けることができる。

【００２９】また、図３及び図４では、位置決め部とし
ての穴を一個だけ設けた例を示したが、これに限らず、
位置決め部が複数の穴若しくは凸部又は目印からなり、
これらが発光部の光軸Ｌ−Ｌの周りに対称的な位置関係
をもって配置されるようにしても良い。これは、発光部
の真後ろに位置決め部を形成することができない場合に
有効である。

【００３０】図５は本体部２の基準面πと光軸Ｌ−Ｌと
の交点Ｑを挟んでその両側に２つの穴（凹部）１０ｂ、
１０ｂを等距離で配置した光集積型素子の一例１Ｂを示
すものである。

【００３１】つまり、この例では、位置決め用の穴１０
ｂと１０ｂとが、これらの中心を結んだ線分の垂直二等
分線（点Ｑを通る）に関して線対称の位置関係とされて
いる。

【００３２】また、図６に示す例では、本体部２の基準
面πと光軸Ｌ−Ｌとの交点Ｑについてその上下左右に４
つの位置決め用凸部１２、１２、・・・を配置した光集
積型素子の一例１Ｃを示しており、この場合には、各凸
部１２の中心が四角形（正方形や菱形等）の頂点に位置
する配置となり、その対角線の交点（つまり、十字形の
中心）に点Ｑが位置することになる。

【００３３】尚、このような例に限らず、位置決め部の
中心を、三角形あるいは５角以上の多角形の各頂点に位
置させる等、各種の実施形態が可能であることは勿論で
ある。

【００３４】以上に説明した光集積型素子については、
これを光学式記録媒体（光ディスクや光磁気ディスク
等）の情報再生や記録に使用される光学ヘッド装置に適
用すると、その組立作業が簡単になり、また組立や調整
に要する設備が簡素化されるという利点がある。

【００３５】即ち、発光部及び受光部が収容部材内に収
められた構成を有する光集積型の送受光部を備えた光学
ヘッド装置において、送受光部内の発光部の光軸調整又
は位置合せのための位置決め部を、送受光部の収容部材
又はそのリードフレーム若しくは基板に形成するととも
に、当該位置決め部を、発光部の光軸上又は光軸に関し
て対称的な位置に設けた構成を採用することが好まし
い。

【００３６】図７は、光学ヘッド装置として、光学式記
録媒体の情報再生や記録に使用される光学ピックアップ
（あるいは光ピックアップ）の構成例１３を示したもの
であり、紙面の左右方向に沿って沿って移動されるスラ
イドベース１４には、送受光部１５と、２軸アクチュエ
ータ１６が取り付けられている。

【００３７】即ち、対物レンズ１６ａを支持する２軸ア
クチュエータ１６がスライドベース１４上に設けられて
いる。

【００３８】また、送受光部（送受光ユニット）１５
は、発光部及び受光部を内蔵する光集積型素子（あるい
は光学集積素子）１５ａ、レンズ１５ｂ、そして該レン
ズの上に設けられたプリズム１５ｃから構成されてお
り、該送受光部１５はスライドベース１４を部分的に切
り欠いて形成された凹部１４ａ内に収容された状態で、
光集積型素子１５ａのリードフレーム１７を凹部１４ａ
の段差部１８、１８に固定することでスライドベース１
４に取り付けられている。尚、図中に１点鎖線で示す
「Ｌ−Ｌ」線は光軸を示しており、光集積型素子１５ａ
内の発光部の発光中心を通って紙面の上方に延びてお
り、図示しない立ち上げミラーによって９０°の方向変
換を受けることで対物レンズ１６ａの中心を通って紙面
に垂直な軸とされる。

【００３９】図８は送受光部１５（レンズ１５ｂを含む
送受光ユニット）だけを側面から示した概略図であり、
光集積型素子１５ａを収容するパッケージ（収容部材）
１９と、その前面（光が照射される向きを前方と定義す
る。）に設けられたレンズ１８とを示している。

【００４０】パッケージ１９にはその長手方向に沿って
リードフレーム１７が設けられており、該リードフレー
ムより後方であってパッケージ１９の後部（背面）には
位置決め用の穴２０（図に破線で示すように後方に拡が
ったテーパー面を有する凹部として形成されている。）
があり、後述する発光部の光軸Ｌ−Ｌ上に穴２０の中心
が位置している。

【００４１】図９はレンズ１５ｂを取り除いた状態で光
軸Ｌ−Ｌに沿う方向から見たときの光集積型素子１５ａ
を示している。

【００４２】発光部２１にはレーザーダイオードが用い
られており、その発光点を通り紙面に垂直に延びる軸が
光軸Ｌ−Ｌである。つまり、光軸方向から見たときの穴
２０（図には破線の円で示す。）の中心が発光点に一致
している。

【００４３】また、発光部２１から一定の距離をおいた
位置にはフォトディテクタ２２が配置されており、これ
は戻り光の検出に用いられる。つまり、発光部２１から
出た光はレンズ１５ｂ、プリズム１５ｃを順に経た後
で、対物レンズ１６ａを通して光学式記録媒体に照射さ
れ（図７ではレンズ１５ｂから出た光が、図示しない立
ち上げ用ミラーによって９０°の光路変更を受けた後に
対物レンズ１６ａを透過する。）、該記録媒体の記録層
で反射された光が再びレンズ１５ｂを通るときに分離さ
れてフォトディテクタ２２に到達する。尚、発光光線と
受光光線との分離手段（ビームスプリッタ等）が設けら
れることは周知の通りである。

【００４４】しかして、上記した光学ヘッド装置１３の
組立工程での送受光部１５の光軸合せにおいては、送受
光部１５のパッケージ１９に形成された位置決め用の穴
２０に対して、この穴形状の対応した形状を有するガイ
ドピン（図示せず）を治具に設けておき、ガイドピンを
位置決め用穴２０に向かって移動させてこれを最終的に
穴２０に挿入すれば、光軸Ｌ−Ｌに直交する面（上記し
たＸ−Ｙ平面）内での位置決めが完了する。

【００４５】そして、光軸回りの調整（上記したθ調
整）を行って送受光部１５の取付姿勢を確定した上で、
リードフレーム１７の両端部をスライドベース１４の上
記段差部１８、１８の突当面に対して固定すれば良い。

【００４６】尚、本例では、送受光部１５に設けられる
位置決め部（その中心が発光部２１の光軸Ｌ−Ｌ上に位
置している）を穴としたが、これに限らず、凸部又は目
印であっても良く、また、位置決め部の数を複数として
これらが発光部２１の光軸周りに対称的な位置関係で配
置されるようにしても良いことは前記した通りである。

【００４７】上記した構成によれば、下記に示す利点が
得られる。

【００４８】・発光部の光軸上であって送受光部の後方
に位置決め部を設けることによって、素子の外形形状を
円形にする必要がなくなり（その分パッケージが小さく
なるので、光学ヘッド装置全体の小型化に貢献でき
る。）、外形形状が異形の素子についてもその位置決め
を容易に行える。

【００４９】・送受光部を光学ヘッド装置に組み込む際
にガイドピンを位置決め用の穴に挿入するだけで上記Ｘ
−Ｙ平面内での調整作業が済むことになり、θ調整につ
いてもその回転中心の位置出しが簡単であるため組立設
備を安価に作製できるようになる。

【００５０】・上記位置決め部を送受光部の組立にも光
学ヘッド装置の組立にも使用できるので、上記Ｘ−Ｙ平
面内での調整作業が簡素化され（理想的には無調整）、
調整や組立のための設備が簡素化される。

【００５１】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、請求項１に係る発明によれば、位置決め部が発光部
の光軸上に位置するか又は光軸に関して対称的に配置さ
れるので、収容部材等の外形形状を円形にする必要がな
くなり、しかも、当該位置決め部に対する調整や位置合
せを行えば、結果として発光部の光軸合せが自ずと決定
されるので、作業が簡単になる。

【００５２】請求項２や請求項５に係る発明によれば、
位置決め部の中心を発光部の光軸上に位置させることで
位置決め部の数が１個で済むので構成が簡単になる。

【００５３】請求項３や請求項６に係る発明によれば、
複数の位置決め部を発光部の光軸の周りに対称的な位置
関係をもって配置することによって、位置決め部の中心
を発光部の光軸上に位置させることが困難な状況であっ
ても、位置決め部の形成場所が制約されなくなり、設計
上の自由度を高めることができる。

【００５４】請求項４に係る発明によれば、送受光部内
の発光部の光軸調整又は位置合せのために設けられる位
置決め部が発光部の光軸上に位置するか又は光軸に関し
て対称的に配置されるので、収容部材等の外形形状を円
形にする必要がなくなり、光学ヘッド装置の小型化を図
ることができ、また、外形形状が異形の送受光素子を使
用することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示す概略図である。

【図２】光集積型素子の構成例を概略的に示す側面図で
ある。

【図３】図４とともに位置決め部の一例を示すものであ
り、本図は位置決め用の穴を用いた構成例を示す。

【図４】位置決め用の穴とガイドピンとの関係を示す図
である。

【図５】２つの位置決め用穴を設けた例を示す図であ
る。

【図６】４つの位置決め用凸部を設けた例を示す図であ
る。

【図７】光学ヘッド装置の構成例を示す図である。

【図８】図７の送受光部を示す側面図である。

【図９】レンズを取り除いた状態の光集積型素子を示す
図である。

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、４…光集積型素子、２ａ…発光
部、２ｂ…受光部、５…基板、８…発光部、１０…位置
決め部、１０ａ、１０ｂ…穴、１２…凸部、１３…光学
ヘッド装置、１５…送受光部、１７…リードフレーム、
１９…収容部材、２０…穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光部と他の光学素子又は受光部が収容
部材内に収められた構成を有する光集積型素子におい
て、光軸調整又は位置合せのために上記収容部材又はそのリ
ードフレーム若しくは基板に形成される位置決め部を、
発光部の光軸上又は光軸に関して対称的な位置に設けた
ことを特徴とする光集積型素子。
【請求項２】請求項１に記載した光集積型素子におい
て、位置決め部が穴若しくは凸部又は目印であって、かつそ
の中心が発光部の光軸上に位置していることを特徴とす
る光集積型素子。
【請求項３】請求項１に記載した光集積型素子におい
て、位置決め部が複数の穴若しくは凸部又は目印からなり、
これらが発光部の光軸の周りに対称的な位置関係をもっ
て配置されていることを特徴とする光集積型素子。
【請求項４】発光部及び受光部が収容部材内に収めら
れた構成を有する光集積型の送受光部を備えた光学ヘッ
ド装置において、上記送受光部内の発光部についての光軸調整又は位置合
せのために上記収容部材又はそのリードフレーム若しく
は基板に形成される位置決め部を、当該発光部の光軸上
又は光軸に関して対称的な位置に設けたことを特徴とす
る光学ヘッド装置。
【請求項５】請求項４に記載した光学ヘッド装置にお
いて、位置決め部が穴若しくは凸部又は目印であって、かつそ
の中心が発光部の光軸上に位置していることを特徴とす
るた光学ヘッド装置。
【請求項６】請求項４に記載した光学ヘッド装置にお
いて、位置決め部が複数の穴若しくは凸部又は目印からなり、
これらが発光部の光軸の周りに対称的な位置関係をもっ
て配置されていることを特徴とする光学ヘッド装置。