专利名称：光学头及其调整方法和采用这种光学头和方法的光盘装置的制作方法
相关申请的交叉引用本专利申请涉及2002年3月27日提交的日本专利申请No.2002-087389并要求其优先权。
图6是先有技术中光学头配置的一个例子。在壳体或者基座8内排列着半导体激光器1、分束镜9、准直透镜10、柱面透镜11、光检测器12和物镜13。所述物镜由壳体8支承并配置成借助弹簧14移动。
半导体激光器1发射的激光5通过分束镜9，由准直透镜10校直而由物镜13聚焦在光盘21上。
光盘21把激光5反射到分束镜9。随后，分束镜9反射光5经柱面透镜11到光检测器12。(未标示出的)系统电路根据光检测器12的输出来控制物镜13相对于光盘21的位置，读取光盘21的信号。
具有这种配置的光学头公开在例如1988年由Ohm有限公司(OhmCo.，Ltd.)出版的书“图解小型光盘读出装置(Illustrated CompactDisk Reader)(第二修订版)”的第203页。在图6所示的配置中，如果半导体激光器1的发射方向(强度分布中心)6相对于物镜13和准直透镜10的光轴15偏移，那么到达光检测器12的激光5的强度分布就偏移，所述偏移随后可能造成光检测器12的输出信号、尤其是跟踪误差信号和聚焦误差信号(这些信号利用的是在光检测器12上的光强度分布的变化)的偏移。基于这个原因，采用调整半导体激光器1的结构，通过这样一种方法使得发射方向(强度分布中心)6与光轴15对准。
壳体8配备有安装面16，所述面垂直于物镜13和准直透镜10的光轴15。半导体激光器1安装在支架17上并固定在安装面16上，其固定方式是利用支架17和支架基座18来调整发射方向(强度分布中心)6使之垂直于安装面16。支架17和支架基座18配备有球形座19，所述球形座的中心处在激光器芯片2的位置，而且支架17粘结并固定在支架基座18上，其固定方式是通过球形座19调整发射方向(强度分布中心)6使之垂直于安装面16。此外，以这样的方式调整支架基座18在安装面16上的位置、即、使得激光发射点26与光轴15对准、再用螺丝20固定。上述装配造成结构上的复杂性，因而既使支架基座18和壳体8配备有配合部分、也难以获得高精度。因此，难以使激光发射点26定位在光轴15上，所以需要做位置调整。半导体激光器和支架的这类配置公开在例如日本公开特许公报No.9-219033中。
下面将参考图7说明上述先有技术的典型装配程序。首先，半导体激光器1被压进支架17并固定在那里(步骤201)。根据本发明的一个实施例，所述支架是单一、整体的结构。之后，把支架基座18固定在(未标示出的)夹具上，然后支架17找到其调整角度，其调整方式是使得激光5的发射方向垂直于支架基座18的安装面，随后支架17固定到支架基座18上(步骤202)。
现在考虑光学头的主要部分，首先，分束镜9和柱面透镜11粘结并固定到壳体8(步骤211)。壳体8具有这些部件的定位基准而这些部件根据这些基准粘结和固定到壳体8上。然后，经步骤202调整后的支架基座18暂时固定到壳体8的安装面16(步骤212)。
然后，半导体激光器1的接线端插入(未标示出的)柔性印刷电路的孔内并焊接在那里。在柔性印刷电路板的一部分，用于驱动半导体激光器1的驱动大规模集成电路在先前步骤中焊接到布线图案上，而驱动大规模集成电路通过连接器连接到所述半导体电路。上述驱动大规模集成电路使得半导体激光器1根据来自所述半导体电路的信号发射光。驱动大规模集成电路的输出端由上述柔性印刷电路上形成的布线图案连接到半导体激光器1的接线端。而且，在先前的步骤中，光检测器12焊接到上述柔性印刷电路(步骤213)。光检测器12的输出通过上述连接器连接到所述半导体电路，而上述激光用来高精度地控制在光盘21上的位置以及重放记录在光盘21上的信息。
下一步，把准直透镜10安装在壳体8上。壳体8配备有安装基准面、以便使准直透镜10沿光轴移动。使半导体激光器1发光，沿光轴方向调整准直透镜10的位置以校直通过准直透镜10的激光5。进行调整后，把准直透镜10粘结和固定在那儿(步骤214)。例如，
图11说明在壳体8上用紫外固化粘结剂37粘结并固定的准直透镜10的横截面图。准直透镜10安装在安装基准面47，所述面倾斜地配置在壳体8上。
通过检测当放在足够远位置的电荷耦合器件(CCD)照相机接收到从准直透镜10过来的激光时形成的图像的尺寸、并且通过调整准直透镜10的位置使得图像尺寸不大于预先给定的尺寸，来获得来自准直透镜10的激光5的平行性。下一步，调整支架基座18在安装面16上的位置，使得准直透镜10的激光与准直透镜10的光轴对准，然后，用螺丝20把支架基座18固定到安装面16上(步骤215)。
下一步，把(未标示出的)物镜调节器安装在壳体8上(步骤216)。此时，通过配合部分或者类似的部分把物镜调节器安装在壳体8上指定的位置，其安装方式使得物镜13的光轴与准直透镜10的光轴一致。然后，把光学头安装到伺服信号调整夹具上以便检测由激光5产生的光检测器12的输出，所述激光由半导体激光器1发出、经安装在上述夹具上的光盘21反射、而进入光检测器12。调整光检测器12的位置使得由上述光检测器12的输出产生的聚焦信号和跟踪误差信号符合预先给定的特性，然后在所述处粘结和固定光检测器12(步骤217)。上述步骤组成根据传统技术的光学头的装配程序。
本发明的一个实施例提供一种小尺寸而并不昂贵的光学头，它能够降低激光源发射方向(强度分布中心)的偏差，同时用简单的结构确保其相对于物镜光轴的位置精度。
例如，光学头包括激光源；对所述激光源发出的激光进行精密校直的准直透镜；将透过准直透镜的激光聚集并将其聚焦在光盘上的物镜；以及支承这些部件的壳体，所述支承方法是以这样的方式调整激光源、即、使得激光源发射方向(强度分布中心)通过上述物镜的光轴与上述准直透镜在激光源侧的主平面的交点。
另一个实施例提供适合上述光学头特征的简单的装配程序。
例如，光学头包括激光源；支承激光源的支架；对所述激光源发出的激光进行精密校直的准直透镜；把透过准直透镜的激光聚焦在光盘上的物镜；以及支承这些器件的壳体，其中，所述支架通过配合部分定位到壳体中，其方法是以这样的方式相对于所述支架调整上述激光源、即、使得激光源的激光发射方向(强度分布中心)与上述物镜的光轴与上述准直透镜在激光源侧的主平面的交点相合。
在一个实施例中，光盘装置包括转动光盘的马达；以及把光加到所述光盘的光学头。所述光学头包括发射加到所述光盘的光的光源，以及准直透镜，它接收和校直所述光源发的光。所述准直透镜具有光轴。所述光学头还包括支承壁板、用以把准直透镜支承在特定位置。支承壁板的结构使得准直透镜和支承壁板之间留有间隙、使准直透镜可以从初始位置被调整到特定位置。所述调整至少包括垂直于准直透镜光轴方向的运动。所述光学头还包括物镜，所述物镜配置成从准直透镜接收光并且把光加到光盘。
在另一个实施例中，光学头包括激光源，它发射加到光盘的光；支架，它具有整体结构以便在给定位置牢固支承所述激光源；准直透镜，它接收并且校直所述光源发射的光，所述准直透镜具有光轴；以及支承壁板，它把准直透镜支承在特定位置。所述支承壁板的结构使得准直透镜之间留有空隙、使准直透镜可以从初始位置被调整到特定位置，所述支承壁板和所述准直透镜在所有点彼此隔开至少一个给定的距离。所述光学头还包括物镜，所述物镜配置成从准直透镜接收光并且把光加到所述光盘。
在另一个实施例中，光学头包括光源组件，所述光源组件包括半导体激光器，它配置成发射加到所述光盘的光；以及支架，它具有整体结构以便在固定位置支承所述激光源，所述支架具有凸形内侧部分以接纳并牢固地支承所述半导体激光器。所述光学头还包括准直透镜，它接收和校直所述光源发出的光，所述准直透镜具有光轴；支承组件，它把所述准直透镜支承在特定位置，所述支承组件的结构使对得所述准直透镜的边缘和所述支承组件的边缘之间留有间隙、使所述准直透镜可以从初始位置被调整到特定位置；粘结剂，它至少装在所述支承组件和所述准直透镜之间间隙的一部分，所述粘结剂固化后将所述准直透镜牢固地支承在特定位置；以及物镜，它配置成从准直透镜接收光并且把光加到所述光盘。光源组件配置成沿着不平行于物镜光轴的方向发射光。
在另一个实施例中，制作光学头的方法包括把准直透镜设置在相对于支承壁板的第一位置，所述支承壁板配置成支撑准直透镜。所述准直透镜和所述支承壁板之间留有间隙。所述准直透镜和所述支承壁板在任何点都不会彼此接触。其后，通过至少沿垂直于所述准直透镜光轴的方向移动所述准直透镜或者所述支承壁板，把所述准直透镜设置在相对于所述支承壁板的第二位置。
在又一个实施例中，制作光学头的方法包括把激光源插入整体结构的支架中，所述支架配置成夹住所述激光源。所述激光源配置成发射光线。调整所述激光源相对于所述支架的位置，使得所述激光源的光发射方向的中心通过所述物镜的光轴与所述准直透镜主平面的相交点。把准直透镜设置在相对于支承壁板的第一位置，所述支承壁板配置成支撑准直透镜。所述准直透镜和所述支承壁板之间有间隙，使得平行于所述准直透镜光轴的所述准直透镜的表面不会与所述支承壁板接触。通过至少沿垂直于所述准直透镜光轴的方向移动所述准直透镜，而把所述准直透镜设置在相对于所述支承壁板的第二位置上。
图1是根据本发明一个实施例的光学头的示意图。
图2是图1光学头的半导体激光器和支架的横截面图。
图3是显示图2支架形状的平面图和横截面图。
图4显示传统的半导体激光器和激光状态的示意图。
图5说明根据本发明一个实施例的图1的光学头的装配方法。
图6显示传统光学头的横截面图。
图7说明光学头的装配方法。
图8图示说明采用根据本发明一个实施例的图1的光学头的光盘装置。
图9图示说明在调整根据本发明一个实施例图1的光学头时，4区传感器的位置和4区传感器的形状。
图10图示说明在调整根据本发明一个实施例的图1的光学头时的调整误差。
图11显示传统光学头中的准直透镜和支承壁板。
图12显示根据本发明一个实施例的光学头中的准直透镜和支承壁板，其中支承壁板的边缘与准直透镜的边缘隔开给定距离。
图13显示根据本发明一个实施例向准直透镜和支承之间的间隙提供粘结剂材料的给料器。
图14显示具有根据本发明一个实施例的半导体激光器和支架的夹具的横截面图。
图1显示根据本发明一个实施例的光学头的配置。光学头38包括壳体8、激光源1(即半导体激光器)、用来夹紧半导体激光器1的支架22、分束镜9、准直透镜10、物镜13、用于驱动物镜的调节器(未标示出)、柱面透镜11以及光检测器12。夹持和驱动物镜13的调节器具有圆孔32而激光通过所述圆孔32进入物镜13。光盘21设置在物镜13的对面。
通常物镜13的光轴设计成垂直于光盘21的表面。用来记录的光学头配置成让准直透镜10使半导体激光器1发射的激光沿平行于物镜13的光轴的路径传播。而且，以这样的方式调整光学头、即、使得进入物镜13的激光的强度分布中心定位在物镜13的光轴上。
为了满足上述光学条件，调整本发明的光学头38，使得半导体激光器1的发射方向(强度分布中心)6通过上述物镜13的光轴与上述准直透镜10在半导体激光器侧的主平面的相交点34，因此半导体激光器1的发射方向(强度分布中心)6不必平行于物镜13的光轴。调整光学头38以便使透过物镜13的激光5集中在物镜13轴上的焦点。众所周知，在这种情况下透过物镜13的激光5的波象差变得最小。
图2是半导体激光器1和支架22的横截面图。半导体激光器1的基座3形似圆板而被压入圆柱形支架22中。支架22的内侧外围柱面和外侧外围柱面加工成同心、使得它们的中心位于基本上相同的点。假定半导体激光器1在发光点26有±0.08mm的位置偏差b以及在通过半导体激光器1的参考光轴的任一平面上发射方向(强度分布中心)6有±3°的方向偏差θ1。忽略除半导体激光器1之外的部件的误差，估算要调整的半导体激光器1的倾斜角度。在支架22安装在光学头38的壳体8的配合部分23的情况下，为了使上述半导体激光器1的激光发射方向6通过上述物镜13的光轴与上述准直透镜10在半导体激光器侧的主平面的相交点34，如果准直透镜10的焦距用Lc表示而要调整的半导体激光器1的倾斜角度用θ表示，那么，建立以下方程，其中忽略分束镜9并且认为都是小的角度。以下计算采用角度单位弧度。
B+h×θ+Lc×(θ-θ1)＝0(方程1)根据上述方程1，θ＝(Lcxθ1-b)/(h+Lc)。在基板3的外圆周部分插进柱面支架22的状态下，利用夹具将半导体激光器1相对于支架22预先倾斜和调整。
在壳体8内物镜13的光轴31对准所述配合部分的中心的位置，形成接纳半导体激光器1和支架22的配合部分23。把支架22插进配合部分23后，在那里用粘结剂25把支架固定在这样的状态下支架22的端面24压在形成于壳体8上的安装面16上，这样，支架22的中心、即中心线27与物镜13的光轴31一致。
准直透镜10的位置可以沿其光轴30的方向以及在垂直于其光轴的平面的方向调整，使得其光轴30平行于物镜13的光轴31。相应地，将准直透镜10调整到这样的位置穿过准直透镜10的激光5被当作光通量并且平行于物镜13的光轴31。
壳体8配备有牢固粘结准直透镜的支承壁板36。在准直透镜和支承壁板之间有足够宽的间隙以便进行准直透镜10的位置调整。将紫外固化粘结剂37嵌入所述间隙中，调整透镜10的位置，然后用紫外光照射以便固化粘结剂，这样准直透镜10可靠固定在壳体8上调整过的位置。在调整准直透镜10的过程中，由夹具支承，这将在下面作详细说明。因此，光学头38没有用于调整准直透镜10的特别结构的部件。
图12显示根据本发明的一个实施例粘结和固定到壳体8的准直透镜10的横截面图。准直透镜的直径是5mm，而支承壁板36的宽度是5.4mm。因此，每边的间隙是0.2mm，这大于0.185mm，提供了足够的空间以调整准直透镜10的位置。如图12所示，平行于准直透镜光轴的准直透镜的所有边缘都与支承壁板的边缘隔开(即不与所述板接触)。
在另一个实施例中，每侧的间隙是0.3mm、0.25mm、0.22mm或者0.190mm。在又一个实施例中，随着装置精度的提高，间隙可以小于0.185，比如0.150mm。支承壁板成锥形以利于间隙内使用紫外光固化粘结剂37。用在本实施例的紫外光固化粘结剂37是从具有不同热膨胀、硬度、伸张度等等系数的多种不同类型中选择出来的。最好是，选择用于准直透镜10的粘结剂在高温和低温下应该具有最小张力。另外，嵌入间隙中的紫外光固化粘结剂37的量应得到精确控制以形成最小应力以及透镜10的最小偏移。
图13显示用于此目的根据本发明一个实施例的给料器62。给料器62包括装有粘结剂37的注射器48、控制注射器48以调整装在注射器48内的粘结剂的流量的控制器49以及向控制器49供气的气源50。控制器49向注射器48供气而电控气流量以精确调整流出注射器48的输出口进入间隙的粘结剂量。在一个实施例中，2±0.4毫克的丙烯酸UV-固化粘结剂加进间隙中。
上述半导体激光器1具有几个变数。在图2中尺寸h是2mm的情况下，在垂直于发射方向的平面上发射光点的最大位置变化量是0.08+2×sin3°＝0.185mm。因此，当在垂直于光轴30的平面上调整准直透镜10的位置时，需要确保准直透镜10有0.185mm的调整量，所以支承壁36和准直透镜10之间的间隙必须不小于调整量0.185mm。间隙需要的最小尺寸取决于尺寸h。因而，本发明的实施例中间隙至少是0.185。
下面将参见图5、9和14说明装配过程，其中强调调整方法。首先，将半导体激光器1插进支架22中(步骤101)。然后，把支架22装到夹具64上。图14显示带着半导体激光器1和支架22的夹具的横截面图。夹具64包括把支架22固定到夹具体52的第一夹具51以及夹持半导体激光器1的第二夹具53。第一和第二夹具是分开控制的。
具有两根直角交叉的分区线的4区光电二极管传感器46设置在距支架22的端面24的距离为L并且分区线交点对准支架22的中心27的位置上。从半导体激光器1发射的光射向光电二极管传感器46。为了平衡光电二极管传感器46的4个单元46A、46B、46C、46D(图9(a))的输出，利用第二夹具53调整半导体激光器1相对于支架22的位置(即半导体激光器1的倾斜角度)(步骤102)。
采用上述程序，调整半导体激光器1的位置，使得发射方向(强度分布中心)6在距离L远的位置(即，准直透镜10在半导体激光器侧的主平面的位置)与支架22的中心27(即，物镜的光轴)相交。在一个实施例，利用电荷耦合器件(CCD)传感器而不是4区光电二极管传感器、借助图像处理方法来检测发射方向(强度分布中心)6。尽管不是必要的，但光电二极管传感器或电荷耦合器件传感器的光接收表面的尺寸最好还是和准直透镜10一样大。
例如，在准直透镜10的焦距是16mm的情况下，距离L是17.3mm。因此，利用夹具64来进行上述调整，其中，光电二极管设置在离开支架22的端面24的距离为17.3mm的位置。包括调整过倾斜角度的半导体激光器1的支架22安装在壳体8上。因此，一旦支架22安装在壳体8上，就不必再调整发射方向(强度分布中心)6，这简化了光学头的装配程序。
在光学头38的主要部分中，分束镜9和柱面透镜11粘结和固定在壳体8上(步骤111)。壳体8具有用于这些主要部件的定位基准，并且根据这些基准把这些主要部件粘结和固定在壳体8上。下一步，把根据步骤102调整过的支架22插进壳体8的配合部分23，以便把支架22的端面24贴近安装面16，并随后把支架22牢固粘结到壳体8上(步骤112)。然后，半导体激光器1的接线端插进(未标示出的)柔性印刷电路板的孔内并与之焊接。把光检测器12焊接到柔性印刷电路板上(步骤113)。下一步，为调整准直透镜10把光学头38安装在夹具上，让半导体激光器1发射光线，调整准直透镜10的位置使得透过准直透镜10的激光5平行于物镜的设计光轴，然后把准直透镜10粘结和固定在这个位置(步骤114)。此时，准直透镜10本身的倾斜可以通过夹具的机械精度完全处在允许范围内。由设置在足够远距离的电荷耦合器件照相机接收的激光产生的图像的尺寸和位置来检测从准直透镜10射出的激光5的方向及其相对于物镜光轴的平行度。
下一步，把(未标示出的)物镜调节器安装到壳体8上(步骤115)。以这样的方式借助配合部分或者类似部分将物镜调节器相对于壳体8定位，即，使得物镜13的光轴与支架22外形的中心线27一致。然后，把光学头38安装在伺服信号调整夹具上以便检测由半导体激光器1发出的激光5在光检测器12上产生的输出，所述激光由半导体激光器1发出、经安装在夹具上的光盘21反射、然后进入光检测器12。调整光检测器的位置，使得由上述光检测器12输出而产生的聚焦信号和跟踪误差信号符合预先确定的特性，随后，粘结和固定光检测器12(步骤116)。上述程序是光学头38的装配程序。
将研究所述调整的必要的精度。下面将参考图10进行说明。图10是显示物镜13、准直透镜10和激光5与调整误差之间光学关系的图解说明。对于记录在光盘上如DVD格式的数据，要求激光强度分布中心落在大约5％的物镜光圈的范围内。对于小尺寸的光盘装置，上述光圈约为3mm，这样，进入物镜的激光强度分布中心的允许偏差约为±0.15mm。
可以认为，以下4个因素使进入物镜的激光强度分布中心产生偏移(1)用于在步骤102中的调整的检测器的位置偏差和调整误差ΔX1；(2)从准直透镜射出的光线相对于光轴的倾斜产生的偏差，它由步骤114中的调整误差产生ΔX2；(3)在步骤115安装调节器时物镜的位置偏差ΔX3；以及(4)(未标示出的)折叠式反射镜的角度偏差ΔX4。
其中误差ΔX1、ΔX2和ΔX3如图10所示。关于因素(2)引起的偏差，情况是这样，在光盘上记录或者重放时，为使物镜偏差进入允许的范围内，进入物镜的光的允许角度约为0.3°。因此，假定从准直透镜的射出的光的角度偏差不大于0.1°，并且准直透镜和物镜之间的距离是15mm，那么，在物镜光圈位置上述角度偏差引起的强度分布中心的偏差量是15mm×tan0.1 °＝0.026mm。因素(3)引起的偏差，如果不做调整，约为0.1mm，而如果做调整，成为约0.02mm。因为从折叠式反射镜到物镜光圈的距离约为4mm，而由折叠式反射镜形成的进入物镜的光的角度偏差约为0.2°，所以由因素(4)形成的偏差约为4mm×tan0.2°＝0.014mm。
考虑上述偏差，相信关于因素(1)的允许的调整偏差如下。首先，考虑到各误差的随机性，校验下述条件由各因素造成的偏差的均方根值结果不大于强度分布中心的允许偏差±0.15mm。如果不进行因素(3)中所述的调节器的位置调整，那么√(0.152-0.0262-0.12-0.0142)＝0.11，因此因素(1)的允许偏差是0.11mm。另一方面，如果进行调节器的所述位置调整，那么√(0.152-0.0262-0.22-0.0142)＝0.146，因此因素(1)的允许偏差是0.146mm。
下一步，计算最坏情形同时出现的情况下的允许偏差，如果不进行因素(3)中的调节器位置调整，那么0.15-0.026-0.1-0.014＝0.01mm，因此因素(1)的允许偏差是0.01mm，反之，如果进行调节器的所述位置调整，那么0.15-0.026-0.02-0.014＝0.09mm，因此因素(1)的允许偏差是0.09mm。
实际上，可以认为，可以运用均方根值方法，因此，如果调整调节器，那么，因素(1)、即在步骤102的调整过程中使用的检测器的位置偏差和调整误差可以允许到0.146mm的范围。与此对比，如果能够使因素(1)引起的偏差小于0.05mm，那么√(0.152-0.052-0.0262-0.0142)＝0.138，因此在因素(3)中安装调节器时，可能允许物镜的位置偏差到0.138mm的范围。
上述因素(1)的偏差主要产生于用于调整的检测器的位置偏差以及因调整者的调整工作或调整误差引起的偏差。这些偏差和误差的大小取决于调整装置和光学头的设计。因而，有可能使检测器的位置偏差达到约0.03mm而调整偏差不超过0.05mm，使得可以考虑均方根值方法来达到这种水平。在这种情况下，假定准直透镜的焦距是16mm，在因素(1)的允许偏差是0.11mm的情况下，激光5允许的方向偏差可以由下列等式逼近tan(0.11/16)≈0.0069弧度，即，达到0.4°。
迄今已经描述了能够记录的DVD格式光盘装置的情况，而在专门设计用于重放的光盘装置中，进入物镜的激光的强度分布中心的允许偏差量大，所以有可能省去上述调整部件。在预计将成为商用的密度高于DVD的光盘装置中，既使专门设计来重放的光盘装置能够降低光学系统的允许偏差，也可以预料到本发明适用于这类光学装置，不仅会在记录的光盘装置而且会在重放的光盘装置上，产生成效。
根据上述程序，把准直透镜10调整在光轴30对准激光发射点26的位置上，因此，穿过准直透镜10的激光5被当作平行于物镜13的光轴31的光通量，并且一部分光通量被孔32截断而以圆截面(而且其中心在物镜13的光轴31)的光通量进入物镜13。
以这样的状态把半导体激光器1固定到支架上预先调整发射方向(强度分布中心)6、使得它通过物镜13的光轴31和准直透镜10在激光源侧的主平面的相交点34，因此，沿着发射方向(强度分布中心)6的激光通过交点34然后沿光轴31传输并进入物镜13。
经光盘21反射并透过孔32的激光5(以虚线表示)到达光检测器12，而发射方向(强度分布中心)6对准光束中心以保持光束平衡，这样不容易引起造成光检测器12输出偏移的问题。
图3(a)是说明支架22形状的平面图，而图3(b)是支架22的横截面图。支架22形似圆柱而其垂直距离(即高度)d大于基座3的厚度。因此产生的效果是，既使半导体激光器1的基座3相对于支架22倾斜，基座3也不会从支架22露出，换句话说，不会妨碍在光学头壳体的安装面16上的支架22的安装端面24。另外，与基座3接触的部分28具有小于基座3厚度的宽度e并且加工成形凸形。因此产生的效果是，既使压进支架22的基座3是倾斜的，基座3的倾斜状态也可以保持稳定。
因为是柱面接触，所以与基座3挤压接触的凸形部分28的中心落在平面上。基座3围绕其中心在凸形部分28的中心面29上倾斜。支架22宽e的两边是锥形以使基座3易于压进支架22。另外，因支架22的厚度比较小，因此把基座3压进支架22以及倾斜基座3所需的力也比较小，这使工作容易。作为尺寸的实例，如果基座3厚1.2mm，那么d＝1.5mm，e＝0.5mm，t＝0.6mm。关于支架22的材料，从半导体激光器1的热辐射方面考虑，支架22最好用金属制造，比如，黄铜、紫铜、铝、不锈钢或者类似材料，而且，制造时机加工使用高精度低成本的车床。支架22也用挤压方式制造。
在如上所述的实施例中当用粘结剂25把支架22固定到壳体8时，可以把支架22的外圆周部分压进并固定到配合部分23，而且可以用弹簧或者螺丝固定。为向壳体8有效传导半导体激光器1的发热以冷却半导体激光器1，要求基座3和支架22的接触面以及支架22和安装面16的接触面以及配合面23做得较大。具体地说，考虑支架22的压接触面的宽度e，选择上述值以便既实现易于倾斜基座3又实现上述热阻。
根据上述实施例，半导体激光器1的发射方向(强度分布中心)6可以用支架22的一部分调整和定位，所以有可能减小光学头的尺寸以及有希望改善可靠性。另外，通过采用上述实施例在光盘装置上安装光学头，可以减小光盘装置的尺寸并有希望改善其可靠性。
从现在开始，将参考图8来说明采用光学头38的光盘装置39。以上述方式装配的光学头38安装在组件机构40的滑动机构41上。组件机构40包括主轴马达42和滑动机构41。主轴马达42转动光盘21，而滑动机构41带着光学镜头13对着上述光盘21，沿上述光盘21的径向移动光学镜头13。上述组件机构40安装在装载机构43上，所述装载机构在主轴马达42上装上或者卸下上述光盘21。光学头38、主轴马达42、滑动机构41、以及装载机构43的调节器和马达由控制电路44驱动。根据操作者接通开关而启动的序列来控制装载机构43和主轴马达42。根据预先确定的序列，控制电路驱动光学头38配置的(未标示出的)调节器以便进行聚焦控制，使得(图8未标示出的)半导体激光器1发射的激光5在光盘21的记录面形成小光点45。
此外，控制电路44以这样的方式进行跟踪控制，即，上述小光点45跟踪在上述记录面上形成的信息纹迹。已经在装配说明中说明过的聚焦信号和跟踪误差信号用作聚焦控制和跟踪控制的信号。另外，对于光盘装置中读电路可以根据光检测器12的输出信号的变化进行信息读取和记录的情况，通过改变半导体激光器1的光强度以及转换光盘21的记录面的光学特性来记录信息。滑动机构41根据来自控制电路44的命令移动光学头38，使得光学头38得以处理光盘21上所需位置的数据。具备这些功能的光盘装置39可以用于个人电脑的记录和重放装置以及视频摄像机的记录和重放装置。
因为本实施例促进光盘装置减小尺寸，本实施例的光学头可以用在便携式笔记本个人电脑的光盘装置或者便携式光盘摄像机或可携式摄像机的光盘装置。因为本实施例的光学头促进调整半导体激光器以及准直透镜周围的部件，本光学头也可以用在关心降低尺寸问题的那些光学装置。本光学头可以在不用任何特殊技术的情况下在所述装置中实现。
在如上说明用于光盘装置的光学头时，本发明的实施范围不必限定在光盘装置，而是也可以实施于采用半导体激光器的位置传感器。
应当指出，因为实际上难以获得精确的90或180度的角度关系，所以例如“垂直”或“平行”这样的术语表示提供基本上90或180度的角度关系。
如上所述，本发明具备这样的结构，其中如上所述激光源的支架22，它预先得到调整使得激光源1的发射方向(强度分布中心)符合要求的光学条件，然后装配在壳体8的配合部分以便确定激光的位置。因此，本发明可以减小光学头尺寸以及改善其可靠性，更可以低成本制造支架。
以上详细说明在于举例说明本发明的具体实施例而无意起限制作用。可能在本发明的范围内有许多修改和变型。因此，本发明由后附的权利要求书限定。
权利要求
1.一种光盘装置，它包括转动光盘的马达；以及把光线加到所述光盘上的光学头，所述光学头包括发射加到所述光盘的光的光源；准直透镜，它接收并校直所述光源发射的光，所述准直透镜具有光轴；支承壁板，它把所述准直透镜支承在特定位置，这样构成所述支承壁板、以便在所述准直透镜和所述支承壁板之间形成间隙、使得能够将所述准直透镜从初始位置调整到特定位置，所述调整至少包括垂直于所述准直透镜光轴方向的移动，以及物镜，它配置成从所述准直透镜接收光线并将其加到所述光盘上。
2.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于所述支承壁板和所述准直透镜彼此并不接触。
3.如权利要求2所述的光盘装置，其特征在于所述光学头还包括固定材料，它配置在所述准直透镜和所述支承壁板之间的间隙中、用以将所述准直透镜固定在特定位置，从所述准直透镜的初始位置至少沿垂直于所述准直透镜的光轴的方向调整所述准直透镜以得到所述特定位置。
4.如权利要求3所述的光盘装置，其特征在于所述固定材料是紫外光可固化粘结剂。
5.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于所述准直透镜和所述支承壁板之间的所述间隙至少是0.150mm，使得所述准直透镜和所述支承壁板在所有点至少被分开0.150mm的距离。
6.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于所述准直透镜和所述支承壁板之间的所述间隙至少是0.185mm，使得所述准直透镜和所述支承壁板在所有点至少被分开给定的距离。
7.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于所述准直透镜和所述支承壁板之间的所述间隙至少是0.250mm，使得所述准直透镜和所述支承壁板在所有点至少被分开给定的距离。
8.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于所述光学头还包括支架，它具有整体结构以便将所述光源夹持在给定的位置
9.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于所述光源发射光的发射方向的中心并不与所述物镜的光轴对准，而是与之形成一定角度。
10.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于所述光源包括圆形基座，其中所述光学头还包括支承所述准直透镜，所述物镜和所述支承壁板的壳体；以及支架，它具有整体结构以便所述光源夹持在给定位置，所述支架固定在所述壳体上，使得所述圆形基座的中心轴与所述物镜的光轴一致。
11.如权利要求10所述的光盘装置，其特征在于所述支架包括接纳所述光源的内侧部分以及固定到所述壳体的外侧部分，其内侧部分是凸形的，所述内侧部分和所述外侧部分有公共中心轴。
12.一种光学头，它包括激光源，它发射加到所述光盘的光；支架，它具有整体结构以便将所述激光源夹持在给定位置上；准直透镜，它接收并校直所述光源发的光，所述准直透镜具有光轴；支承壁板，它把所述准直透镜支承在特定位置，这样构成所述支承壁板、以便在所述准直透镜和所述支承壁板之间形成间隙、使得能够将所述准直透镜从初始位置调整到特定位置，所述支承壁板和所述准直透镜在所有点彼此隔开至少一段给定的距离；以及物镜，它配置成从所述准直透镜接收光并将其加到所述光盘上。
13.如权利要求12所述的光学头，其特征在于还包括粘结剂，它配置在所述准直透镜和所述支承壁板之间的所述间隙的至少一部分之中，所述粘结剂由紫外光固化以便在特定位置牢固支承所述准直透镜。
14.如权利要求13所述的光学头，其特征在于通过至少沿与所述准直透镜光轴的垂直方向移动设置在初始位置的所述准直透镜，得到所述准直透镜的所述特定位置。
15.如权利要求12所述的光学头，其特征在于所述间隙至少是0.3mm、使得在所有点所述准直透镜和所述支承壁板彼此分开至少0.3mm。
16.一种光学头，它包括光源组件，它包括半导体激光器，它配置成发射加到所述光盘的光；以及支架，它具有整体结构以便将所述激光源夹持在固定位置支承，所述座具有凸形内侧部分以便接纳并牢固地支承所述半导体激光器；准直透镜，它接收并校直所述光源发出的光，它具有光轴；支承组件，它把所述准直透镜支承在特定位置，这样构成所述支承组件、以便在所述准直透镜的边缘和所述支承组件的边缘之间形成间隙、使得能够将所述准直透镜从初始位置调整到特定位置；粘结剂，它至少配置在所述支承组件和所述准直透镜之间的所述间隙的一部分中，所述粘结剂固化后将所述准直透镜牢固支承在特定位置；以及物镜，它配置成从所述准直透镜接收光并其加到所述光盘上，其中，所述光源组件配置成沿着不与所述物镜的光轴平行的方向发射光线。
17.一种制造光学头的方法，所述方法包括把准直透镜设置在相对于支承壁板的第一位置、所述支承壁板配置成支撑所述准直透镜，所述准直透镜和所述支承壁板之间留有间隙，所述准直透镜和所述支承壁板在任何点都不会彼此接触；以及随后，通过至少沿垂直于所述准直透镜光轴的方向移动所述准直透镜或者所述支承壁板，把所述准直透镜设置在相对于所述支承壁板的第二位置。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于将所述准直透镜沿垂直于所述准直透镜光轴的方向移动以便将所述准直透镜设置在所述第二位置。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于还包括将粘结剂嵌入所述准直透镜和所述支承壁板之间的所述间隙中，所述粘结剂具有韧性、使得所述准直透镜可沿垂直于所述准直透镜光轴的方向相对于所述支承壁板移动；以及在已经将所述准直透镜设置在有关所述准直透镜的第二位置之后，将已经嵌入所述间隙中的所述粘结剂固化，使得所述准直透镜牢固地固定在所述第二位置。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于所述嵌入粘结剂的步骤包括把装有指定量粘结剂的注射器的输出端口置于所述间隙中；以及以电的方式控制所述注射器内气压以便将受控量的所述粘结剂送入所述间隙中。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于所述间隙是至少约0.185mm的距离。
22.如权利要求17所述的方法，其特征在于还包括把激光源插进配置成支承所述激光源的支架，所述激光源配置成发射光线；以及随后，调整所述激光源相对于所述支架的位置、使得所述激光源的光发射方向的中心通过所述物镜的光轴与所述准直透镜主平面的相交点。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于所述激光源发射光的方向与所述物镜的光轴形成等于或者小于0.4°的角度。
24.一种制造光学头的方法，所述方法包括把激光源插入配置成支承所述激光源的整体结构的支架中，所述激光源配置成发射光线；调整所述激光源相对于所述支架的位置，使得所述激光源的光发射方向的中心通过所述物镜的光轴与所述准直透镜主平面的相交点；把准直透镜设置在相对于支承壁板的第一位置、所述支承壁板配置成支撑所述准直透镜，所述准直透镜和所述支承壁板之间留有间隙、使得平行于所述准直透镜光轴的所述准直透镜的表面不会与所述支承壁板接触；以及通过至少沿垂直于所述准直透镜光轴的方向移动所述准直透镜，把所述准直透镜设置在相对于所述支承壁板的第二位置。
全文摘要
光盘装置包括转动光盘的马达和把光加到所述光盘上的光学头。光学头包括发射加到所述光盘上的光的光源以及接收并校直发自所述光源的光的准直透镜。准直透镜具有光轴。光学头还包括在特定位置支承准直透镜的支承壁板。这样构成支承壁板、使得在准直透镜和支承壁板之间形成间隙、以便能够将准直透镜从初始位置调整到特定位置。所述调整至少包括垂直于所述准直透镜光轴方向的移动。所述光学头还包括物镜，后者配置成接收穿过准直透镜的光以便将其加到光盘上。
文档编号G11B7/08GK1441418SQ02157429
公开日2003年9月10日 申请日期2002年12月20日 优先权日2002年2月25日
发明者神定利昌, 北田保夫, 小西义郎, 橘进 申请人:株式会社日立制作所