JPH0798881A - 光学ピックアップ装置 - Google Patents
光学ピックアップ装置Info
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- JPH0798881A JPH0798881A JP5245451A JP24545193A JPH0798881A JP H0798881 A JPH0798881 A JP H0798881A JP 5245451 A JP5245451 A JP 5245451A JP 24545193 A JP24545193 A JP 24545193A JP H0798881 A JPH0798881 A JP H0798881A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型、軽量な構成を採って高い環境温度下で
も確実に所定の温度設定を行うことのできるようにす
る。 【構成】 励起用半導体レーザと、この半導体レーザか
らのレーザ光によって励起されるレーザ媒質と、非線形
光学素子とを有する光源部１が設けられて成る光学ピッ
クアップ装置において、少なくとも第１のペルチェ素子
２１と第２のペルチェ素子２２とを重ねて配置する。
も確実に所定の温度設定を行うことのできるようにす
る。 【構成】 励起用半導体レーザと、この半導体レーザか
らのレーザ光によって励起されるレーザ媒質と、非線形
光学素子とを有する光源部１が設けられて成る光学ピッ
クアップ装置において、少なくとも第１のペルチェ素子
２１と第２のペルチェ素子２２とを重ねて配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学ピックアップ装
置、特に励起用半導体レーザと、この半導体レーザから
のレーザ光によって励起されるレーザ媒質すなわち固体
レーザと、非線形光学素子とを有する光源部が設けられ
て成る光学ピックアップ装置に係わる。
置、特に励起用半導体レーザと、この半導体レーザから
のレーザ光によって励起されるレーザ媒質すなわち固体
レーザと、非線形光学素子とを有する光源部が設けられ
て成る光学ピックアップ装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】コンパクトディスク、レーザディスク、
光磁気ディスク等の光ディスクに対する記録、再生にお
いて用いられる光は、記録密度の向上、再生解像の向上
から短波長化が望まれる。
光磁気ディスク等の光ディスクに対する記録、再生にお
いて用いられる光は、記録密度の向上、再生解像の向上
から短波長化が望まれる。
【０００３】このような光源として、励起用半導体レー
ザと、レーザ媒質と、非線形光学素子とを有する光源部
を設けた構成を採り、半導体レーザ１のレーザ光によっ
てレーザ媒質を励起して取り出したレーザ光を基本波と
して非線形光学素子に導入し、この非線形光学素子から
例えば２次高調波による短波長のレーザ光を得るように
した、低消費電力で高パワー密度が得られるレーザ光発
生装置の提案がなれている（例えば特開平１−１４３３
７７）。
ザと、レーザ媒質と、非線形光学素子とを有する光源部
を設けた構成を採り、半導体レーザ１のレーザ光によっ
てレーザ媒質を励起して取り出したレーザ光を基本波と
して非線形光学素子に導入し、この非線形光学素子から
例えば２次高調波による短波長のレーザ光を得るように
した、低消費電力で高パワー密度が得られるレーザ光発
生装置の提案がなれている（例えば特開平１−１４３３
７７）。
【０００４】ところで、このようなレーザ光発生装置に
いては、励起用半導体レーザは、常時、レーザ媒質を効
率良く励起する所定の波長の光を発振する状態に保持さ
れるように、所定の温度に制御される必要がある。
いては、励起用半導体レーザは、常時、レーザ媒質を効
率良く励起する所定の波長の光を発振する状態に保持さ
れるように、所定の温度に制御される必要がある。
【０００５】一方、レーザ媒質に関してもこれが所定の
温度に保持される必要があるが、このレーザ媒質に関し
ては、例えばこれを楔型にカットしておいて、このレー
ザ媒質を光路に対して移動調整することによって、この
光路が楔状のレーザ媒質のどの位置を通過するかによっ
てその光路長を選定することによって、その保持すべき
温度が丁度励起用半導体レーザにおける設定温度と一致
するようにして、共通の温度制御装置で両者の温度を設
定できるようにしている。
温度に保持される必要があるが、このレーザ媒質に関し
ては、例えばこれを楔型にカットしておいて、このレー
ザ媒質を光路に対して移動調整することによって、この
光路が楔状のレーザ媒質のどの位置を通過するかによっ
てその光路長を選定することによって、その保持すべき
温度が丁度励起用半導体レーザにおける設定温度と一致
するようにして、共通の温度制御装置で両者の温度を設
定できるようにしている。
【０００６】この温度制御装置としては、図７にその概
略構成の断面図を示すように、前述したように、励起用
半導体レーザと、レーザ媒質と、非線形光学素子とを有
する光源部１に熱的に結合して単一段のペルチェ素子２
が配置される。このペルチェ素子２は、例えば相対向す
る基板４間に多数のペルチェ効果を有するペレットが配
列され、各一方の基板側を共通に低温側すなわち冷却側
の極とし、他方側を共通に高温側すなわち発熱側の極と
して構成される。
略構成の断面図を示すように、前述したように、励起用
半導体レーザと、レーザ媒質と、非線形光学素子とを有
する光源部１に熱的に結合して単一段のペルチェ素子２
が配置される。このペルチェ素子２は、例えば相対向す
る基板４間に多数のペルチェ効果を有するペレットが配
列され、各一方の基板側を共通に低温側すなわち冷却側
の極とし、他方側を共通に高温側すなわち発熱側の極と
して構成される。
【０００７】そして、サーミスタ等の温度検出素子によ
って光源部１の励起用半導体レーザの温度を検出して、
これによってペルチェ素子２の供給電力Ｐ（＝電流Ｉ・
電圧Ｖ）を制御して、光源部１の冷却を行って、これを
所定の温度に保持するという方法が採られる。
って光源部１の励起用半導体レーザの温度を検出して、
これによってペルチェ素子２の供給電力Ｐ（＝電流Ｉ・
電圧Ｖ）を制御して、光源部１の冷却を行って、これを
所定の温度に保持するという方法が採られる。
【０００８】この場合、確実な温度制御、すなわち充分
な放熱を行うために熱伝導度が高く、表面積を大とする
放熱フィンが形成されたいわゆるヒートシンク３を、ペ
ルチェ素子２の、光源部１との結合部とは反対側の極に
熱的に結合して設けるという構成が採られる。
な放熱を行うために熱伝導度が高く、表面積を大とする
放熱フィンが形成されたいわゆるヒートシンク３を、ペ
ルチェ素子２の、光源部１との結合部とは反対側の極に
熱的に結合して設けるという構成が採られる。
【０００９】したがって、上述した短波長のレーザ光発
生装置を、各種光ディスクに対する記録もしくは再生、
あるいはその双方を行う光学ピックアップの光源として
用いる場合、上述した励起用半導体レーザ、レーザ媒
質、非線形光学素子等による光源部１とともに、その温
度制御装置、ヒートシンク等が光学ピックアップに搭載
されることになる。
生装置を、各種光ディスクに対する記録もしくは再生、
あるいはその双方を行う光学ピックアップの光源として
用いる場合、上述した励起用半導体レーザ、レーザ媒
質、非線形光学素子等による光源部１とともに、その温
度制御装置、ヒートシンク等が光学ピックアップに搭載
されることになる。
【００１０】この光学ピックアップは、一般に回転する
光ディスクに対してその半径方向に沿う方向に可動する
構成を採る必要があり、この光学ピックアップは、全体
として小型化されることが望まれるとともに、そのアク
セスタイムをできるだけ短くする必要があることからこ
の光学ピックアップの全体の重量はできるだけ軽量に構
成されることが要求される。
光ディスクに対してその半径方向に沿う方向に可動する
構成を採る必要があり、この光学ピックアップは、全体
として小型化されることが望まれるとともに、そのアク
セスタイムをできるだけ短くする必要があることからこ
の光学ピックアップの全体の重量はできるだけ軽量に構
成されることが要求される。
【００１１】一方、上述の光源としてのレーザ光発生装
置においては、高い外囲温度下においても充分な冷却を
行って常時所定の温度に保持して安定な動作ができる構
成とすることが望まれる。
置においては、高い外囲温度下においても充分な冷却を
行って常時所定の温度に保持して安定な動作ができる構
成とすることが望まれる。
【００１２】ところが、上述したような構成による温度
制御装置では、その温度制御、特にその冷却が必ずしも
充分に行われるものではなく、長期の連続使用に問題が
生じる。
制御装置では、その温度制御、特にその冷却が必ずしも
充分に行われるものではなく、長期の連続使用に問題が
生じる。
【００１３】今、図７に示す従来の構造、すなわち単一
段のペルチェ素子２が設けられるモデルについて考察す
る。
段のペルチェ素子２が設けられるモデルについて考察す
る。
【００１４】この場合、簡単化のために、各部の熱的結
合部の熱的接触抵抗、ペルチェ素子２における基板４へ
のペルチェ素子２の熱抵抗等は無視するものとする。
合部の熱的接触抵抗、ペルチェ素子２における基板４へ
のペルチェ素子２の熱抵抗等は無視するものとする。
【００１５】一般にペルチェ素子の効率ηは、下記数１
で与えられる。
で与えられる。
【００１６】
【数１】η＝｛αＴｃＩ−（１／２）ｒＩ2 −ｋ・Δ
Ｔ｝／（αΔＴＩ＋ｋｒＩ2 ）
Ｔ｝／（αΔＴＩ＋ｋｒＩ2 ）
【００１７】ここで、 αＩ＞０，ｋ＞０である。
【００１８】αは、ペルチェ素子のゼーベック係数。Ｔ
H は、ペルチェ素子の高温側（発熱側）の温度。Ｔｃ
は、ペルチェ素子の低温側（冷却側）の温度すなわち制
御目標温度。Ｉは、ペルチェ素子への供給電流。ｒは、
ペルチェ素子の電気抵抗。ｋは、ペルチェ素子の熱コン
ダクタンス。 ΔＴ＝ＴH −Ｔｃ
H は、ペルチェ素子の高温側（発熱側）の温度。Ｔｃ
は、ペルチェ素子の低温側（冷却側）の温度すなわち制
御目標温度。Ｉは、ペルチェ素子への供給電流。ｒは、
ペルチェ素子の電気抵抗。ｋは、ペルチェ素子の熱コン
ダクタンス。 ΔＴ＝ＴH −Ｔｃ
【００１９】ここで、ペルチェ素子の電気抵抗ｒ，熱コ
ンダクタンスＫは、ペルチェ素子１段当たりの断面積お
よび高さをそれぞれＡおよびＬとすると、 ｒ＝ρＬ／Ａ ｋ＝λＡ／Ｌ で表せる。ここで、ρはペルチェ素子の抵抗率，λは熱
伝導率である。
ンダクタンスＫは、ペルチェ素子１段当たりの断面積お
よび高さをそれぞれＡおよびＬとすると、 ｒ＝ρＬ／Ａ ｋ＝λＡ／Ｌ で表せる。ここで、ρはペルチェ素子の抵抗率，λは熱
伝導率である。
【００２０】ここで、Ａ／Ｌを形状変数ｘとすると、電
気抵抗ｒ，熱コンダクタンスｋはｘの関数となる。
気抵抗ｒ，熱コンダクタンスｋはｘの関数となる。
【００２１】数１によれば、ΔＴが小さい程、効率ηが
良くなる。
良くなる。
【００２２】光学ピックアップにおいては、その光源部
１すなわち半導体レーザおよびレーザ媒質等の温度を一
定に保持するものであるから、Ｔｃ＝一定であるので、
ＴHを下げることがΔＴを小さくすることができて、効
率ηを向上させることになる。
１すなわち半導体レーザおよびレーザ媒質等の温度を一
定に保持するものであるから、Ｔｃ＝一定であるので、
ＴHを下げることがΔＴを小さくすることができて、効
率ηを向上させることになる。
【００２３】そこで、ヒートシンク３を設けて、熱を外
気に伝達させてＴH の低下をはかることになる。この場
合のペルチェ素子の排熱量Ｑout は下記数２で表せる。
気に伝達させてＴH の低下をはかることになる。この場
合のペルチェ素子の排熱量Ｑout は下記数２で表せる。
【００２４】
【数２】Ｑout ＝ｈＳout （ＴH −Ｔair ）
【００２５】ここで、ｈはヒートシンクから外気への熱
伝達率，Ｓout はヒートシンク面積，Ｔair は外気温度
である。
伝達率，Ｓout はヒートシンク面積，Ｔair は外気温度
である。
【００２６】いま、仮に、Ｑout を一定とすると、ＴH
を下げる方法としては、以下の２方法が考えられる。
を下げる方法としては、以下の２方法が考えられる。
【００２７】（ｉ） 熱伝達係数ｈを上げる。 （ｉｉ）ヒートシンク面積Ｓout を大とする。
【００２８】熱伝達係数ｈを上げるには、強制冷却を行
う冷却ファンを設けることが考えられる。しかしなが
ら、このように（ｉ）のために冷却ファンを設けたり、
上記（ｉｉ）のヒートシンク面積を増大することは、光
学ピックアップにおいては、その重量の増大化、大型化
を招き好ましくない。
う冷却ファンを設けることが考えられる。しかしなが
ら、このように（ｉ）のために冷却ファンを設けたり、
上記（ｉｉ）のヒートシンク面積を増大することは、光
学ピックアップにおいては、その重量の増大化、大型化
を招き好ましくない。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した励
起用半導体レーザを有する固体レーザ構成と、波長変換
素子としての非線形光学素子を有するレーザ光発生装置
を光源として用いる光学ピックアップにおいて、小型、
軽量な構成を採って高い環境温度下でも確実に所定の温
度設定を行うことのできるようにする。
起用半導体レーザを有する固体レーザ構成と、波長変換
素子としての非線形光学素子を有するレーザ光発生装置
を光源として用いる光学ピックアップにおいて、小型、
軽量な構成を採って高い環境温度下でも確実に所定の温
度設定を行うことのできるようにする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】本発明は、図１および図
２にそれぞれ本発明による光学ピックアップの光源部構
体の各例の略線的断面図を示すように、これら図１およ
び図２には図示しないが、励起用半導体レーザと、この
半導体レーザからのレーザ光によって励起されるレーザ
媒質と、非線形光学素子とを有する光源部１が設けられ
て成る光学ピックアップ装置において、少なくとも第１
のペルチェ素子２１と第２のペルチェ素子２２とを重ね
て配置する。すなわち、少なくとも２段以上のペルチェ
素子を配置する。
２にそれぞれ本発明による光学ピックアップの光源部構
体の各例の略線的断面図を示すように、これら図１およ
び図２には図示しないが、励起用半導体レーザと、この
半導体レーザからのレーザ光によって励起されるレーザ
媒質と、非線形光学素子とを有する光源部１が設けられ
て成る光学ピックアップ装置において、少なくとも第１
のペルチェ素子２１と第２のペルチェ素子２２とを重ね
て配置する。すなわち、少なくとも２段以上のペルチェ
素子を配置する。
【００３１】そして、第１のペルチェ素子２１の一方の
極を光源部１に熱的に結合し、第２のペルチェ素子２２
の低温側の極を第１のペルチェ素子２１の他方の極に熱
的に結合する。
極を光源部１に熱的に結合し、第２のペルチェ素子２２
の低温側の極を第１のペルチェ素子２１の他方の極に熱
的に結合する。
【００３２】また、本発明は、上述の構成において、第
１のペルチェ素子２１を、光源部１の温度制御手段と
し、第２のペルチェ素子２２を主たる放熱手段とする。
１のペルチェ素子２１を、光源部１の温度制御手段と
し、第２のペルチェ素子２２を主たる放熱手段とする。
【００３３】
【作用】本発明構成によれば、光源部１に熱的に結合さ
れる第１のペルチェ素子２１と、この第１のペルチェ素
子２１に熱的に結合する第２のペルチェ素子２２との少
なくとも２段のペルチェ素子を設けたので、効率良い冷
却を行うことができる。
れる第１のペルチェ素子２１と、この第１のペルチェ素
子２１に熱的に結合する第２のペルチェ素子２２との少
なくとも２段のペルチェ素子を設けたので、効率良い冷
却を行うことができる。
【００３４】すなわち，ペルチェ素子のエネルギー収支
に関して数３が成り立ち、ペルチェ素子の吸熱量Ｑabに
関して数４が成り立つ。
に関して数３が成り立ち、ペルチェ素子の吸熱量Ｑabに
関して数４が成り立つ。
【００３５】
【数３】 Ｑout ＝Ｑab＋Ｐ＝Ｑab＋α( ＴH −Ｔｃ) Ｉ＋ｒＩ2
【００３６】
【数4 】 Ｑab＝αＴｃＩ−（１／２ｒＩ2 ）−ｋ（ＴH −Ｔｃ）
【００３７】いま、単一段のペルチェ素子についてみる
と、その特性，寸法，温度条件等が下記の場合、 吸熱量Ｑab＝１．２〔Ｗ〕， ゼーベック係数α＝２０５×１０-6[ Ｖ／Ｋ〕， 抵抗率ρ＝１．２２×１０-5〔Ωｍ〕， 熱伝導率λ＝１．５３〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕， 低温側温度Ｔｃ＝２５〔℃〕， 高さＬ＝１．４３〔ｍｍ〕， 断面積Ａ＝０．５〔ｍｍ2 〕、 ヒートシンク面積＝０．０３〔ｍ2 〕 ヒートシンクと外気との熱伝達係数＝８〔Ｗ／ｍ2 Ｋ〕 の下での高温側温度ＴH と効率η，供給電力Ｐの関係
は、図３に示すようになる。図３において、曲線３１は
効率η（Ｑab／Ｐ），曲線３２は供給電力Ｐ〔Ｗ〕を示
す。これによれば、効率η温度ＴH の上昇と共に低下
し、ＴH ＝８０℃のときには、ηは０．３以下に低下し
てしまい、数３のペルチェ排熱量と、数２のヒートシン
クの放熱量のバランスがとれなくなり、これ以上温度が
上昇すると制御不能になる。
と、その特性，寸法，温度条件等が下記の場合、 吸熱量Ｑab＝１．２〔Ｗ〕， ゼーベック係数α＝２０５×１０-6[ Ｖ／Ｋ〕， 抵抗率ρ＝１．２２×１０-5〔Ωｍ〕， 熱伝導率λ＝１．５３〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕， 低温側温度Ｔｃ＝２５〔℃〕， 高さＬ＝１．４３〔ｍｍ〕， 断面積Ａ＝０．５〔ｍｍ2 〕、 ヒートシンク面積＝０．０３〔ｍ2 〕 ヒートシンクと外気との熱伝達係数＝８〔Ｗ／ｍ2 Ｋ〕 の下での高温側温度ＴH と効率η，供給電力Ｐの関係
は、図３に示すようになる。図３において、曲線３１は
効率η（Ｑab／Ｐ），曲線３２は供給電力Ｐ〔Ｗ〕を示
す。これによれば、効率η温度ＴH の上昇と共に低下
し、ＴH ＝８０℃のときには、ηは０．３以下に低下し
てしまい、数３のペルチェ排熱量と、数２のヒートシン
クの放熱量のバランスがとれなくなり、これ以上温度が
上昇すると制御不能になる。
【００３８】しかしながら、ＴH が８０℃以上の例えば
９０℃であっても、例えば２段あるいはそれ以上のペル
チェ素子２１および２２で分担させることで、各ペルチ
ェ素子に関しては、低い温度での制御例えば４０℃近傍
での効率ηの高い範囲で動作させることになるので、結
局８０℃以上の高温においても効率良い冷却、すなわち
温度制御を行うことができることになる。
９０℃であっても、例えば２段あるいはそれ以上のペル
チェ素子２１および２２で分担させることで、各ペルチ
ェ素子に関しては、低い温度での制御例えば４０℃近傍
での効率ηの高い範囲で動作させることになるので、結
局８０℃以上の高温においても効率良い冷却、すなわち
温度制御を行うことができることになる。
【００３９】なお、上述したように、本発明では複数段
のペルチェ素子を設けるものであるが、このペルチェ素
子は、ヒートシンクや冷却ファンに比してきわめて軽
量、小型であるので、このペルチェ素子を複数段設ける
ことによる光学ピックアップに掛かる負担は問題となら
ない。
のペルチェ素子を設けるものであるが、このペルチェ素
子は、ヒートシンクや冷却ファンに比してきわめて軽
量、小型であるので、このペルチェ素子を複数段設ける
ことによる光学ピックアップに掛かる負担は問題となら
ない。
【００４０】更に、本発明では、少なくとも２段のペル
チェ素子構成としたことによって、上述したように高精
度を必要とする光源部１の温度制御と、この制御を確実
に行うための冷却とを分担できることから、レーザ光を
長時間に渡って連続発振させた場合においても、その温
度上昇を第２のペルチェ素子６で有効に放熱冷却できる
ので、第１段目のペルチェ素子２において、微妙なすな
わち高精度の温度制御を行うことができることになる。
チェ素子構成としたことによって、上述したように高精
度を必要とする光源部１の温度制御と、この制御を確実
に行うための冷却とを分担できることから、レーザ光を
長時間に渡って連続発振させた場合においても、その温
度上昇を第２のペルチェ素子６で有効に放熱冷却できる
ので、第１段目のペルチェ素子２において、微妙なすな
わち高精度の温度制御を行うことができることになる。
【００４１】
【実施例】本発明による光学ピックアップの実施例を説
明する。本発明によるピックアップは、通常のように、
例えば図４にその略線的外観の斜視図を示すように、回
転する光ディスク１０１に対してその半径方向に沿って
矢印１０２で示すように、本発明による光学ピックアッ
プ１０３が可動に構成される。
明する。本発明によるピックアップは、通常のように、
例えば図４にその略線的外観の斜視図を示すように、回
転する光ディスク１０１に対してその半径方向に沿って
矢印１０２で示すように、本発明による光学ピックアッ
プ１０３が可動に構成される。
【００４２】この光学ピックアップ１０３は、例えば図
５に示すように、光源部１を有する光源部構体１０５
と、これから取り出されたレーザ光を光ディスク１０１
に集光する対物レンズを有する対物レンズ駆動デバイス
１０５を有してなる。
５に示すように、光源部１を有する光源部構体１０５
と、これから取り出されたレーザ光を光ディスク１０１
に集光する対物レンズを有する対物レンズ駆動デバイス
１０５を有してなる。
【００４３】光源部構体１０５は、パッケージ１０５内
に光源部１が収容されるてなる。この光源部１は、励起
用半導体レーザ１０６と、この半導体レーザ１０６から
のレーザ光によって励起されるレーザ媒質１０７と、非
線形光学素子１０８とを有してなる。
に光源部１が収容されるてなる。この光源部１は、励起
用半導体レーザ１０６と、この半導体レーザ１０６から
のレーザ光によって励起されるレーザ媒質１０７と、非
線形光学素子１０８とを有してなる。
【００４４】半導体レーザ１０６は、良熱伝導性の載置
台１０９上に熱的に密に結合して載置配置される。レー
ザ１０６の光学的な後段には、集光レンズ１１０、良熱
伝導性のレンズ固定ブロック１１１に固定されて配置さ
れる。
台１０９上に熱的に密に結合して載置配置される。レー
ザ１０６の光学的な後段には、集光レンズ１１０、良熱
伝導性のレンズ固定ブロック１１１に固定されて配置さ
れる。
【００４５】レーザ媒質１０７の励起レーザ光の入射側
には例えば１／４波長板１１２が配置され、この１／４
波長板１１２と、レーザ媒質１０７と、非線形光学素子
１０８とによって共振器２００が構成される。
には例えば１／４波長板１１２が配置され、この１／４
波長板１１２と、レーザ媒質１０７と、非線形光学素子
１０８とによって共振器２００が構成される。
【００４６】レーザ媒質１０７は、例えばＮｄ：ＹＡＧ
よりなり、励起用半導体レーザ光よりのレーザ光は、レ
ンズ１１０によって集光されて１／４波長板１１２を介
してレーザ媒質１０７に導入される。
よりなり、励起用半導体レーザ光よりのレーザ光は、レ
ンズ１１０によって集光されて１／４波長板１１２を介
してレーザ媒質１０７に導入される。
【００４７】１／４波長板１１２の励起レーザ光の入射
面は、励起用レーザ光（例えば波長８１０ｎｍ）を透過
し、レーザ媒質１０７によって発生するレーザ光を反射
する波長選択性を有する反射面１１３とする。また、非
線形光学素子１０８の波長変換光を導出する端面は、そ
の基本波すなわちレーザ媒質１０７から発生する波長の
光を反射し、その波長変換光例えば第２高調波を透過す
る反射面１１４とする。
面は、励起用レーザ光（例えば波長８１０ｎｍ）を透過
し、レーザ媒質１０７によって発生するレーザ光を反射
する波長選択性を有する反射面１１３とする。また、非
線形光学素子１０８の波長変換光を導出する端面は、そ
の基本波すなわちレーザ媒質１０７から発生する波長の
光を反射し、その波長変換光例えば第２高調波を透過す
る反射面１１４とする。
【００４８】非線形光学素子１０８は、例えばＫＴＰ
（ＫＴｉＯＰＯ4 ）よりなり、上述の例えば例えばＮ
ｄ：ＹＡＧよりなるレーザ媒質１０７からのレーザ光に
よる基本波光例えば１０６４ｎｍの第２高調波（５３２
ｎｍ）が反射面１１４を透過して出力されるようになさ
れる。
（ＫＴｉＯＰＯ4 ）よりなり、上述の例えば例えばＮ
ｄ：ＹＡＧよりなるレーザ媒質１０７からのレーザ光に
よる基本波光例えば１０６４ｎｍの第２高調波（５３２
ｎｍ）が反射面１１４を透過して出力されるようになさ
れる。
【００４９】この構成において、１／４波長板１１２
は、特開平１−２２０８７０号公報に開示されたレーザ
光源でもちいられている複屈折性素子であり、出力レー
ザ光として出射する第２高調波によるレーザ光を安定に
効率良く出力させるものである。
は、特開平１−２２０８７０号公報に開示されたレーザ
光源でもちいられている複屈折性素子であり、出力レー
ザ光として出射する第２高調波によるレーザ光を安定に
効率良く出力させるものである。
【００５０】上述した共振器２００すなわちレーザ媒質
１０７等は、良熱伝導性固定ブロック１１７上に設置さ
れる。
１０７等は、良熱伝導性固定ブロック１１７上に設置さ
れる。
【００５１】半導体レーザ１０６の載置台１０９、レン
ズ１１０および共振器２００の各固定ブロック１１１お
よび１１７は、例えば共通の良熱伝導性の基板１１８上
に熱的に密に結合して相互に所定の位置関係を保持して
配置されて、光源部１が構成される。
ズ１１０および共振器２００の各固定ブロック１１１お
よび１１７は、例えば共通の良熱伝導性の基板１１８上
に熱的に密に結合して相互に所定の位置関係を保持して
配置されて、光源部１が構成される。
【００５２】そして、この光源部１に第１のペルチェ素
子２１を、その一方の側の極を光源部１、図示の例では
基板１１８に熱的に密着させて配置する。また、この第
１のペルチェ素子２１の他方側の極に第２のペルチェ素
子２２を、その低温側の極を密着させて重ねて配置す
る。第２のペルチェ素子２２の高温側の極には、多数の
放熱フィン１１９が形成されたヒートシンク３が熱的に
密に結合配置する。
子２１を、その一方の側の極を光源部１、図示の例では
基板１１８に熱的に密着させて配置する。また、この第
１のペルチェ素子２１の他方側の極に第２のペルチェ素
子２２を、その低温側の極を密着させて重ねて配置す
る。第２のペルチェ素子２２の高温側の極には、多数の
放熱フィン１１９が形成されたヒートシンク３が熱的に
密に結合配置する。
【００５３】第１および第２のペルチェ素子２１および
２２は、それぞれ相対向する例えばＡｌ2 Ｏ3 よりなる
基板４間にペルチェ効果を有し両端に金属が被着された
半導体ペレットが配列された通常の構成をとることがで
きる。
２２は、それぞれ相対向する例えばＡｌ2 Ｏ3 よりなる
基板４間にペルチェ効果を有し両端に金属が被着された
半導体ペレットが配列された通常の構成をとることがで
きる。
【００５４】図１および図５の例では、第２のペルチェ
素子２２をパッケージ１０５外に配置した場合で、図２
の例では、両ペルチェ素子２１および２２をともにパッ
ケージ１０５内に配置した場合である。
素子２２をパッケージ１０５外に配置した場合で、図２
の例では、両ペルチェ素子２１および２２をともにパッ
ケージ１０５内に配置した場合である。
【００５５】そして、この非線形光学素子１０８から波
長変換されて出射した短波長のレーザ光は例えばミラー
１１５によってその光路が屈曲されて、パッケージ１０
５の窓１１６を通じてパッケージ１０５外に導出され、
これが図４に破線をもって示すように、対物レンズ駆動
デバイス５の対物レンズを通過するようになされて光デ
ィスク１０１にフォーカシングされる。
長変換されて出射した短波長のレーザ光は例えばミラー
１１５によってその光路が屈曲されて、パッケージ１０
５の窓１１６を通じてパッケージ１０５外に導出され、
これが図４に破線をもって示すように、対物レンズ駆動
デバイス５の対物レンズを通過するようになされて光デ
ィスク１０１にフォーカシングされる。
【００５６】上述の光源部構体において、その低温側温
度すなわち制御目標温度Ｔｃ、吸熱量Ｑab、使用環境温
度が制約されれば、消費電力を最小にする最適な形状変
数ｘが決定される。いま、第１のペルチェ素子２１にお
いてΔＴ＝２０℃となるように制御する場合において、
消費電力が最小になるように最適化されたものの外気温
度に対する消費電力をみると、図６中曲線６１となる。
この場合の境界条件は、ヒートーシンク３の熱伝達係数
ｈ＝８［Ｗ／ｍ2 Ｋ］で、ペルチェ素子については、 吸熱量Ｑab＝１．２〔Ｗ〕， ゼーベック係数α＝２０５×１０-6[ Ｖ／Ｋ〕， 抵抗率ρ＝１．２２×１０-5〔Ωｍ〕， 熱伝導率λ＝１．５３〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕， 低温側温度Ｔｃ＝２５〔℃〕， 高さＬ＝１．４３〔ｍｍ〕， 断面積Ａ＝０．５〔ｍｍ2 〕。
度すなわち制御目標温度Ｔｃ、吸熱量Ｑab、使用環境温
度が制約されれば、消費電力を最小にする最適な形状変
数ｘが決定される。いま、第１のペルチェ素子２１にお
いてΔＴ＝２０℃となるように制御する場合において、
消費電力が最小になるように最適化されたものの外気温
度に対する消費電力をみると、図６中曲線６１となる。
この場合の境界条件は、ヒートーシンク３の熱伝達係数
ｈ＝８［Ｗ／ｍ2 Ｋ］で、ペルチェ素子については、 吸熱量Ｑab＝１．２〔Ｗ〕， ゼーベック係数α＝２０５×１０-6[ Ｖ／Ｋ〕， 抵抗率ρ＝１．２２×１０-5〔Ωｍ〕， 熱伝導率λ＝１．５３〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕， 低温側温度Ｔｃ＝２５〔℃〕， 高さＬ＝１．４３〔ｍｍ〕， 断面積Ａ＝０．５〔ｍｍ2 〕。
【００５７】同様の条件下で、図７で示したペルチェ素
子が単一段の場合を、図６中曲線６２に示す。この従来
構成によるときは、外気温度が６０．５℃を越えると上
記条件では解がない。すなわちペルチェ素子の形状の最
適化をはかっても温度制御が不可能である。
子が単一段の場合を、図６中曲線６２に示す。この従来
構成によるときは、外気温度が６０．５℃を越えると上
記条件では解がない。すなわちペルチェ素子の形状の最
適化をはかっても温度制御が不可能である。
【００５８】これに対し、本発明構成によれば、従来構
成に比し高い温度での動作が可能となる。
成に比し高い温度での動作が可能となる。
【００５９】上述した例では、第２のペルチェ素子２２
をパッケージ１０５内に配置した場合であるが、図２に
示すように、第２のペルチェ素子２２をパッケージ外に
配置する構成をとるとか、パッケージ自体をヒートーシ
ンクとするなど、図示の例に限らず種々の変形変更を行
うことができる。
をパッケージ１０５内に配置した場合であるが、図２に
示すように、第２のペルチェ素子２２をパッケージ外に
配置する構成をとるとか、パッケージ自体をヒートーシ
ンクとするなど、図示の例に限らず種々の変形変更を行
うことができる。
【００６０】また、図示の例ではペルチェ素子が基板４
を介してパッケージあるいはヒートシンク３と熱的に結
合した構成とした場合であるが、この基板４をはじめと
して、各ペルチェ素子２１および２２の各基板が排除さ
れることが望ましい。これに付いて説明すると、前述し
たところでは、説明の簡単化のために、ペルチェ素子の
高温側の温度ＴH とヒートシンク３の温度が同一である
とした場合であるが、実際には両者間に温度差が存在す
る。
を介してパッケージあるいはヒートシンク３と熱的に結
合した構成とした場合であるが、この基板４をはじめと
して、各ペルチェ素子２１および２２の各基板が排除さ
れることが望ましい。これに付いて説明すると、前述し
たところでは、説明の簡単化のために、ペルチェ素子の
高温側の温度ＴH とヒートシンク３の温度が同一である
とした場合であるが、実際には両者間に温度差が存在す
る。
【００６１】いま、ヒートシンク３の温度をＴHSとし、
簡単のため１次元モデルを考えると、下記数３となる。
簡単のため１次元モデルを考えると、下記数３となる。
【００６２】
【数５】Ｑout ＝（ＴH −ＴHS）・λp Ｓp ／Ｌp
【００６３】λp ，Ｓp ，Ｌp はそれぞれ基板の熱伝導
率，面積，厚みである。
率，面積，厚みである。
【００６４】これを、変形すると、数４になる。
【００６５】
【数６】ＴH ＝（Ｑout ・Ｌp ／λp ・Ｓp ）＋ＴHS
【００６６】したがって、ＴH を下げるには、Ｌp を小
さくするか、λp ，Ｓp を大とすることが考えられる
が、ペルチェ素子の基板を排除することが効果的である
ことが分かる。
さくするか、λp ，Ｓp を大とすることが考えられる
が、ペルチェ素子の基板を排除することが効果的である
ことが分かる。
【００６７】
【発明の効果】本発明構成によれば、光源部１に熱的に
結合される第１のペルチェ素子２１と、この第１のペル
チェ素子２１に熱的に結合する第２のペルチェ素子２２
との少なくとも２段のペルチェ素子を設けたことによっ
て上述したところからあきらかのように効率良く、高い
外気温度下においても確実、安定に温度制御を行うこと
ができる。
結合される第１のペルチェ素子２１と、この第１のペル
チェ素子２１に熱的に結合する第２のペルチェ素子２２
との少なくとも２段のペルチェ素子を設けたことによっ
て上述したところからあきらかのように効率良く、高い
外気温度下においても確実、安定に温度制御を行うこと
ができる。
【００６８】したがって本発明によれば、ヒートーシン
クの小型化、更に或る場合はその省略化をはかることが
でき、また使用外囲条件によって強制冷却のファンを設
ける場合においても、その小型化をはかることができ
る。
クの小型化、更に或る場合はその省略化をはかることが
でき、また使用外囲条件によって強制冷却のファンを設
ける場合においても、その小型化をはかることができ
る。
【００６９】更に、本発明では、少なくとも２段のペル
チェ素子構成としたことによって、上述したように高精
度を必要とする光源部１の温度制御と、この制御を確実
に行うための冷却とを分担できることから、レーザ光を
長時間に渡って連続発振させた場合においても、その温
度上昇を第２のペルチェ素子６で有効に放熱冷却できる
ので、第１段目のペルチェ素子２において、微妙なすな
わち高精度の温度制御を行うことができるなど、実用に
供してその利益は大である。
チェ素子構成としたことによって、上述したように高精
度を必要とする光源部１の温度制御と、この制御を確実
に行うための冷却とを分担できることから、レーザ光を
長時間に渡って連続発振させた場合においても、その温
度上昇を第２のペルチェ素子６で有効に放熱冷却できる
ので、第１段目のペルチェ素子２において、微妙なすな
わち高精度の温度制御を行うことができるなど、実用に
供してその利益は大である。
【図１】本発明による光ピックアップの一例の要部の略
線的断面図である。
線的断面図である。
【図２】本発明による光ピックアップの他の一例の要部
の略線的断面図である。
の略線的断面図である。
【図３】ペルチェ素子の効率および供給電力の温度との
関係示す図である。
関係示す図である。
【図４】本発明の一例の斜視図である。
【図５】本発明による光ピックアップの一例の要部の略
線的断面図である。
線的断面図である。
【図６】従来および本発明によるピックアップの消費電
力の外気温度依存性を示す図である。
力の外気温度依存性を示す図である。
【図７】従来の光ピックアップの要部の略線的断面図で
ある。
ある。
１ 光源部 ２１ 第１のペルチェ素子 ２２ 第２のペルチェ素子 ３ ヒートシンク
Claims (2)
- 【請求項１】 励起用半導体レーザと、該半導体レーザ
からのレーザ光によって励起されるレーザ媒質と、非線
形光学素子とを有する光源部が設けられて成る光学ピッ
クアップ装置において、 少なくとも第１のペルチェ素子と第２のペルチェ素子と
を重ねて配置し、第１のペルチェ素子の一方の極を上記
光源部に熱的に結合し、 第２のペルチェ素子の低温側の極を上記第１のペルチェ
素子の他方の極に熱的に結合して成ることを特徴とする
光学ピックアップ装置。 - 【請求項２】 上記第１のペルチェ素子を、上記光源部
の温度制御手段とし、 上記第２のペルチェ素子を主たる放熱手段とすることを
特徴とする請求項１に記載の光学ピックアップ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5245451A JPH0798881A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 光学ピックアップ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5245451A JPH0798881A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 光学ピックアップ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0798881A true JPH0798881A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17133863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5245451A Pending JPH0798881A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 光学ピックアップ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0798881A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1154848A (ja) * | 1997-07-29 | 1999-02-26 | Ando Electric Co Ltd | 光モジュールの温度制御装置 |
| JP2003110190A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | レーザモジュール |
| US7457226B2 (en) | 2003-11-10 | 2008-11-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Heat source having thermoelectric element, optical pickup assembly employing the same, and method of reducing temperature therein |
| US10348318B2 (en) | 2016-09-07 | 2019-07-09 | Seiko Epson Corporation | Light-emitting element module, atomic oscillator, and electronic apparatus |
| JPWO2021038803A1 (ja) * | 2019-08-29 | 2021-09-27 | 三菱電機株式会社 | 光モジュールおよび光モジュールの制御方法 |
| CN115102014A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-09-23 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 光纤激光器 |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP5245451A patent/JPH0798881A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1154848A (ja) * | 1997-07-29 | 1999-02-26 | Ando Electric Co Ltd | 光モジュールの温度制御装置 |
| JP2003110190A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | レーザモジュール |
| US7457226B2 (en) | 2003-11-10 | 2008-11-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Heat source having thermoelectric element, optical pickup assembly employing the same, and method of reducing temperature therein |
| US10348318B2 (en) | 2016-09-07 | 2019-07-09 | Seiko Epson Corporation | Light-emitting element module, atomic oscillator, and electronic apparatus |
| JPWO2021038803A1 (ja) * | 2019-08-29 | 2021-09-27 | 三菱電機株式会社 | 光モジュールおよび光モジュールの制御方法 |
| CN115102014A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-09-23 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 光纤激光器 |
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