JP2005011426A

JP2005011426A - Optical pickup device

Info

Publication number: JP2005011426A
Application number: JP2003173936A
Authority: JP
Inventors: Katsushige Masui; 克栄増井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2005-01-13

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical pickup device in which the utilization factor of the light emitted from a light source can be increased in simple constitution. <P>SOLUTION: The optical pickup device 20 is provided with a light source 21, an objective lens 23 for condensing the light emitted from the light source 21 onto an optical recording medium, an optical branching element 24 for branching the light reflected by the optical recording medium, and a light receiving element 25 having a plurality of light receiving parts for receiving the reflected light branched by the optical branching element, and a polarized light hologram 28 is formed on the surface close to the objective lens of the optical branching element, and a quarter-wave plate 26 is arranged between the optical branching element and the objective lens. The polarized light hologram penetrates the outward light emitted from the light source and passes through a quarter-wave plate back and forth, thereby diffracted so that it does not produce 0th light but generates only ± primary light to the return light of which the direction of polarization is rotated by 90 degrees to the outward light, therefore, a utilization factor of the light can be increased. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に情報を記録および／または光記録媒体から情報を再生する光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光を利用して情報を記録および／または再生するための記録媒体には、コンパクトディスク（略称ＣＤ）ファミリーと称されるＣＤ−Ｒ（Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）やＣＤ−ＲＷ（Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）など、発光波長７８０ｎｍの半導体レーザ素子で情報信号の読書きが行われる光記録媒体が用いられている。また最近では、情報を記録することのできる容量が大きいデジタルバーサタイルディスク（略称ＤＶＤ）ファミリーと呼ばれる光記録媒体も使用されるに至っている。このＤＶＤファミリーでは、情報信号の記録／再生に発光波長６３０ｎｍ〜６９０ｎｍの赤色半導体レーザ素子が用いられる。
【０００３】
図１７には、ＣＤファミリーまたはＤＶＤファミリーの情報記録／再生に用いられる従来の光ピックアップ装置１の典型的な構成を例示する（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
従来の光ピックアップ装置１は、１種類の波長の光によって情報信号を再生することに用いられる。従来の光ピックアップ装置１は、レーザ光を出射するレーザチップ２と、レーザチップ２から出射された光を略平行光にするコリメートレンズ５と、コリメートレンズ５を通過した光を反射して光路を略９０度曲げる立上げミラー６と、立上げミラー６によって反射された光を光記録媒体８の情報記録面に集光する対物レンズ７と、光記録媒体８によって反射された反射光（以後、戻り光と呼ぶこともある）の信号を検出する受光素子３と、前記戻り光を受光素子３に導くホログラム素子４とを含む構成である。このレーザチップ１、受光素子３およびホログラム素子４は、レーザホログラム９を構成する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−５６５６６号公報
【０００６】
【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装置１には以下のようないくつかの問題がある。受光素子３へ戻り光を導くホログラム素子４が偏光特性を持たないので、レーザチップ１から出射されて光記録媒体８に達するまでの往路、および光記録媒体８によって反射されて受光素子３に達するまでの復路において、信号の記録／再生に使用しない無駄な光が発生する。
【０００７】
すなわち往路では、レーザ光を光記録媒体８に導くだけであるので、光の分岐されないことが望ましいにも関らず、ホログラム素子４を通過する際、光が回折されてプラスマイナス（±）１次光が発生する。この±１次光は、光記録媒体８には到達せず、情報の記録／再生に用いることができないので、回折された±１次光の光量分が損失となる。レーザチップから出射されたレーザ光が回折されることなくその全光量が光記録媒体に達する場合に比べて、ホログラムレーザ９の場合、ホログラム素子４の回折効率にもよるけれども、２０％から５０％の光量損失が発生する。特に情報記録が必要な光ピックアップ装置の場合、このような光量損失の発生は、性能を大きく低下させる。
【０００８】
また復路では、光記録媒体８からの反射光を、受光素子３に備わる所望の受光部へ入射させるために、±１次以上の回折光のみに分岐されることが望ましいにも関らず、ホログラム素子４を通過する際、零（０）次光が発生して光量損失が生じる。
【０００９】
また受光素子３とホログラム素子４とは、レーザホログラム９として一体的に、また極めて近接して設けられるので、戻り光を受光素子３へ導くためには、戻り光の曲げ角度を大きくしなければならない。戻り光の曲げ角度を大きくするには、ホログラム素子４の回折格子のピッチを狭くしなければならないので、ホログラム素子を生産するに際し、生産効率および生産コストの上で不利になるという問題がある。
【００１０】
さらに従来の光ピックアップ装置１の構成では、フォーカス誤差信号（略称ＦＥＳ）の検出にスポットサイズ法を用いる場合、対物レンズ７のシフトによりラジアル信号のオフセットが発生するという問題、また装置が大型化して薄型化製品への適用は難しいなどの問題もある。
【００１１】
本発明の目的は、簡単な構成で、光源から出射される光の利用効率を高めることのできる光ピックアップ装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光を出射する光源と、光源から出射される光を光記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズと、光記録媒体によって反射された反射光を分岐する光分岐素子と、光分岐素子によって分岐された反射光を受光する複数の受光部を有する受光素子とを備える光ピックアップ装置において、
光分岐素子の対物レンズ寄りの面には偏光ホログラムが形成され、
光分岐素子と対物レンズとが一体的に設けられ、かつ光分岐素子と対物レンズとの間に４分の１（１／４）波長板が設けられることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００１３】
本発明に従えば、光記録媒体からの反射光を、受光素子に導く光分岐素子の対物レンズ寄りの面には偏光ホログラムが形成され、光分岐素子と対物レンズとが一体的に設けられ、かつ光分岐素子と対物レンズとの間には１／４波長板が設けられる。光分岐素子に形成される偏光ホログラムは、レーザ光の偏光方向に応じて、透過または回折する特性を有する光学部材である。すなわち、偏光ホログラムは、光源から出射されたままの偏光方向を有する往路の光を透過し、偏光ホログラムを一旦通過した後１／４波長板を通過し、さらに光記録媒体で反射された戻り光となって１／４波長板を往復通過することによって、偏光方向が往路の光に対して９０度回転した偏光方向を有する復路の光を回折する特性を有するように設定される。
【００１４】
このことによって、往路の光は、偏光ホログラムを通過する際、回折されることなく透過されるので、光量損失を起こすことなく光記録媒体に導かれる。また復路の光は、偏光ホログラムを通過する際、±１次光のみを発生し、０次光を発生しないので、受光素子に対する入射光量を増大することができる。したがって、光記録媒体に情報を記録する際および光記録媒体から情報を再生する際における書込み／読取り精度および速度を向上することが可能になる。
【００１５】
また本発明は、前記光分岐素子と前記１／４波長板とが一体的に設けられることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、光分岐素子と１／４波長板とが一体的に設けられる。このことによって、装置組立時における取扱い部品点数を少なくすることができるとともに、光分岐素子と１／４波長板との光軸調整の繁雑さを無くすことができるので、生産効率の向上が可能になる。
【００１７】
また本発明は、前記光分岐素子の偏光ホログラムが形成される面に対向する反対側の面には、光を少なくとも３分割する回折格子が設けられることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記回折格子は、位相シフトタイプであることを特徴とする。
本発明に従えば、光分岐素子の偏光ホログラムが形成される面に対向する反対側の面には、光を少なくとも３つに分岐する回折格子が設けられ、その回折格子は位相シフトタイプであることが好ましい。たとえば１つのメインビームと２つのサブビームとの３ビームに光分岐可能な回折格子を設けることによって、トラッキング誤差信号（略称ＴＥＳ）の検出に３ビーム法やＤＰＰ（ＤｅｆｅｒｅｎｔｉａｌＰｕｓｈＰｕｌｌ）法を用いることが可能になる。特に位相シフトタイプの回折格子を用いることによって、ＤＰＰ法によるＴＥＳ検出時にサブビームから得られるプッシュプル信号のトラック変調成分を極めて小さく抑制することができるので、回折格子を装着する際の回転位置調整を簡略にすることができる。
【００１９】
また本発明は、前記光源と前記受光素子とは、一体的に設けられることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、前記光源と前記受光素子とは、１つのパッケージに装着されることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記パッケージは、平面形状が、略円形形状から対向する弦が形成されるように２つの弓形を切除した形状を有するように形成されることを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、光源と受光素子とは一体的に設けられて１つのパッケージに装着される。またそのパッケージは、平面形状が、略円形形状から対向する弦が形成されるように２つの弓形を切除した形状を有するように形成されることが好ましい。光源と受光素子とを一体化することによって、装置組立時における取扱い部品点数を少なくすることができるので生産効率を向上することができる。またパッケージの対向する弦を結ぶ方向が、光ピックアップ装置の厚み方向に一致するように、パッケージを装置に装着することによって、装置を小型化することができる。
【００２３】
また本発明は、前記光源は、半導体レーザであり、
受光素子と半導体レーザとは、
受光素子を複数の受光部に分割する分割線の延びる方向と、半導体レーザのレーザ光出射面における活性層の延びる方向とが、平行になるように配置されることを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、受光素子と光源である半導体レーザとは、受光素子を複数の受光部に分割する分割線の延びる方向と、半導体レーザのレーザ光出射面における活性層の延びる方向とが、平行になるように配置される。このことによって、受光素子が装着されるパッケージを小さくすることができる。またレーザ光の波長が、環境温度の変化に伴って変動するとき、偏光ホログラムの回折角度が変動するけれども、その回折角度の変動方向と、受光部の分割線の延びる方向とが同じになるように構成されているので、偏光ホログラムで回折されて受光素子に入射する光が、受光部から外れることを防止できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である光ピックアップ装置２０の構成を簡略化して示す配置側面図である。光ピックアップ装置２０は、光を出射する光源２１と、光源２１から出射される光を略平行光にするコリメートレンズ２２と、光源２１から出射される光を図示しない光記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズ２３と、光記録媒体によって反射された反射光を分岐する光分岐素子２４と、光分岐素子２４によって分岐された反射光を受光する複数の受光部を有する受光素子２５と、光分岐素子２４と対物レンズ２３との間に設けられる１／４波長板２６とを備える。
【００２６】
光源２１は、ｐ−ｎ接合構造を有する半導体レーザであり、ｐ−ｎ接合を構成する面に対してほぼ平行に利得領域である活性層が形成される。
【００２７】
光分岐素子２４は、たとえば透明ガラス基板２７の対物レンズ２３寄りの面に偏光ホログラム２８が形成されるように構成される。図２は光分岐素子２４の構成を示す断面図であり、図３は偏光ホログラム２８の往路の光に対する特性を説明する図であり、図４は偏光ホログラム２８の復路の光に対する特性を説明する図である。
【００２８】
偏光ホログラム２８は、レーザ光の偏光方向に応じて光を透過したり、回折したりする機能を有する。このような偏光ホログラムは、偏光ホログラムの回折格子を形成する材料として、光の偏光方向に応じて屈折率が異なる特性を有するものを用いることによって実現することができる。
【００２９】
本実施の形態の偏光ホログラム２８は、偏光方向がＴＥ方向である往路の光３０ａに対しては、ほぼ１００％に近い比率で透過する。また偏光ホログラム２８は、偏光ホログラム２８を透過後、前述の１／４波長板２６を通過し、さらに対物レンズ２３によって光記録媒体に集光照射され、戻り光となって再び対物レンズ２３と１／４波長板２６とを通過、すなわち１／４波長板２６を往復通過することによって偏光方向がＴＭ方向となった復路の光３０ｂに対しては、回折する特性を備える。特に復路の光３０ｂの回折において、偏光ホログラム２８は、０次回折光を発生せず、±１次回折光３０ｃ，３０ｄのみを発生させる特性を備える。なおレーザ光を総称する場合、アルファベットの添字を省いて参照符号３０のみにて示すことがある。
【００３０】
光分岐素子２４に前述のような特性を備える偏光ホログラム２８を形成することによって、往路の光３０ａが偏光ホログラム２８を通過する際、回折による±１次光が発生しないので、光量損失を生じることなくレーザ光３０を光記録媒体に導くことができる。したがって、情報記録に用いられるとき、効率よく多くの光量を光記録媒体に導くことができるので、精度よく高速での書込みが実現される。また復路の光３０ｂが偏光ホログラム２８を通過する際、０次光を発生させることなく±１次光３０ｃ，３０ｄのみを発生させることができるので、受光素子２５に対する入射光量を増大させることができる。したがって、情報再生に用いられるとき、入射光量の増大によって受光素子の周波数特性が向上し、より高速での読取りが可能になる。
【００３１】
偏光ホログラム２８の形成される光分岐素子２４と対物レンズ２３とは、一対の保持部材３１ａ，３１ｂに装着され、換言すれば保持部材３１ａ，３１ｂよって一体的な部材を構成するように保持される。光分岐素子２４と対物レンズ２３とを一体的な部材とすることによって、対物レンズ２３のシフトに対して光分岐素子２４が同一距離を追随して移動することが可能になるので、対物レンズ２３のシフトに起因するオフセットを抑制することができる。
【００３２】
１／４波長板２６は、光分岐素子２４と対物レンズ２３との間に設けられ、本実施の形態では、光分岐素子２４および対物レンズ２３とともに、保持部材３１ａ，３１ｂに一体的に装着される。
【００３３】
復路の光３０ｂは、前述のように光分岐素子２４によって±１次光３０ｃ，３０ｄに回折され、さらにコリメートレンズ２２を通過し、半導体レーザ２１と一体的な部材に構成される受光素子２５に入射される。
【００３４】
図５は半導体レーザ２１と受光素子２５とが一体的に構成される受発光ユニット３２の平面図であり、図６は受発光ユニット３２の正面図であり、図７は受発光ユニット３２の左側面図である。受発光ユニット３２は、半導体レーザ２１と、半導体レーザ２１から出射される光を反射してその光路を略９０度曲げて立上げる立上げミラー３３と、半導体レーザ２１と立上げミラー３３とが装着される基台部を兼ねる受光素子２５と、受光素子２５が装着されるユニットベースであるパッケージ３４と、パッケージ３４上に装着される受光素子２５、半導体レーザ２１および立上げミラー３３を覆うように設けられる保護部材３５と、受光素子２５や半導体レーザ２１と受発光ユニット３２外部の装置とを電気的に接続するためのリード線３６とを含んで構成される。なお、図５では保護部材３５が省略して示され、図６および図７では保護部材３５が断面にて示されるとともにリード線３６が省略して示される。
【００３５】
パッケージ３４は、たとえば樹脂や鋼、銅などの金属からなり、その平面形状が、略円形形状から対向する弦３７ａ，３７ｂが形成されるように２つの弓形を切除した形状、いわゆる小判型を有する。このように形成されるパッケージ３４を、パッケージ３４の対向する弦３７ａ，３７ｂを結ぶ方向が、光ピックアップ装置２０の厚み方向に一致するように装着することによって、装置の小型化に寄与することができる。
【００３６】
受光素子２５は、半導体レーザ２１の装着される面３８上に、たとえばフォトダイオードからなる受光部をそれぞれ複数個備える２つの第１および第２受光部群３９ａ，３９ｂを含む。なお前述の受光部を総称して参照符号４０にて表す。第１および第２受光部群３９ａ，３９ｂを複数の受光部４０に分割する分割線４１の延びる方向と、半導体レーザ２１のレーザ光出射面における活性層の延びる方向（図６中の矢符４２で示す方向）とが、平行になるように配置される
このように、受光部群３９ａ，３９ｂを複数の受光部４０に分割する方向と、半導体レーザ２１の活性層の延びる方向とを平行になるように配置することによって、受光素子２５の装着されるパッケージ３４を小さくすることができる。またレーザ光の波長が、環境温度の変化に伴って変動するとき、偏光ホログラム２８の回折角度が変動するけれども、その回折角度の変動方向と、受光部４０を形成する分割線４１の延びる方向とが同じになるように構成されているので、偏光ホログラム２８で回折されて受光素子２５に入射する光が、受光部４０から外れることを防止できる。
【００３７】
パッケージ３４に装着される受光素子２５、半導体レーザ２１および立上げミラー３３を覆う保護部材３５には、本実施の形態では、金属や樹脂製のキャップ３５が用いられる。キャップ３５には、立上げミラー３３によって反射されたレーザ光がコリメートレンズ２２に向う光路部分に開口部４３が形成される。このようにキャップ３５で覆うように構成された受発光ユニット３２では、受光素子２５や半導体レーザ２１に備わるワイヤなどの微細部品が、他の装置に接触することを防止できる。
【００３８】
またレーザ光はキャップ３５の開口部４３を通して出し入れするようにしている。キャップ３５と半導体レーザ２１および受光素子２５を備えるホログラム素子とを一体化することも考えられるけれども、一体化構造にした場合、ホログラムの調整、取付前に半導体レーザ２１および受光素子２５の不具合を発見できないので、別々の構成にした方が、無駄が少ない。
【００３９】
なお本実施の形態では、保護部材であるキャップ３５は、開口部４３を有し、外気が通気されるように構成されるけれども、これに限定されることなく、キャップによって密封空間が形成され、密封空間内に乾燥空気等が封入されるようにして、結露が防止される構成であってもよい。
【００４０】
このように光源である半導体レーザ２１と受光素子２５とを一体化して受発光ユニット３２を形成することによって、装置組立時における取扱い部品点数を少なくすることができるので生産効率を向上することができる。
【００４１】
また偏光ホログラム２８の形成される光分岐素子２４と受光素子２５とが配置される離隔距離を大きくすることによって、偏光ホログラム２８で分岐されて受光素子２５の第１および第２受光部群３９ａ，３９ｂへ入射する±１次光３０ｃ，３０ｄの回折角を小さくすることができる。回折角を小さくすることができるので、偏光ホログラム２８を形成する回折格子のピッチが大きくてすむ。回折格子のピッチの大きい方が、その作製が容易になるので、光学部品である光分岐素子２４の生産性を高めることができる。
【００４２】
図８は本発明の実施の第２形態である光ピックアップ装置５０の構成を簡略化して示す配置側面図であり、図９は光ピックアップ装置５０に設けられる光分岐素子５１の構成を示す断面図である。本実施の形態の光ピックアップ装置５０は、実施の第１形態の光ピックアップ装置２０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。光ピックアップ装置５０において注目すべきは、光分岐素子５１の偏光ホログラム２８が形成される面に対向する反対側の面に、光を少なくとも３つに分岐する回折格子５２が設けられることを特徴とし、さらに光分岐素子５１と１／４波長板２６とが一体的に設けられることを特徴とする。
【００４３】
光分岐素子５１の偏光ホログラム２８が形成される面に対向する反対側の面、すなわち光源２１寄りの面に設けられる回折格子５２は、光源２１から出射されてコリメートレンズ２２を通過した光を、１つのメインビーム６１と２つの第１および第２サブビーム６２，６３とに分岐する。図１０は回折格子５２の構成を示す平面図である。
【００４４】
本実施の形態では、回折格子５２に位相シフトタイプのものが用いられる。位相シフトタイプの回折格子５２とは、複数の回折領域に分割され、回折によって生成される第１および第２サブビーム６２，６３の一部に対して位相差を付加する領域と、位相差を付加しない領域とを有する回折格子のことである。
【００４５】
回折格子５２には、格子溝５７の延びる方向に対して直交する方向に互いに間隔をあけて配列されるように３つの位相差付加（位相シフト）領域が形成される。３つの位相シフト領域を、第１位相シフト領域５３、第２位相シフト領域５４および第３位相シフト領域５５と呼ぶ。３つの位相シフト領域の残余の部分であって、位相差を付加しない領域を便宜上非位相シフト領域５６と呼ぶ。第１〜第３位相シフト領域５３，５４，５５は、往路と復路とにおいて、回折格子５２を往復通過する第１および第２サブビームに対して１８０度の位相差を付加するように構成される。
【００４６】
図１１は、３ビームによるプッシュプル信号検出の状態を説明する図である。図１１を参照して３ビームによるプッシュプル信号検出について説明する。図１１では、それぞれ２分割された受光部を構成する第１〜第３フォトダイオード（略称ＰＤ）６４，６５，６６によって、メインビーム６１、第１および第２サブビーム６２，６３の戻り光をそれぞれ検出し、メインビーム６１のプッシュプル信号（略称ＭＰＰ）、第１および第２サブビーム６２，６３のプッシュプル信号（略称ＳＰＰ）およびＤＰＰ信号を求める状態を示す。
【００４７】
半導体レーザ２１から出射された光は、回折格子５２によって、０次回折光であるメインビーム６１と、±１次回折光である第１および第２サブビーム６２，６３に分岐される。３ビームに生成された往路の光は、偏光ホログラム２８を透過し、１／４波長板２６を通過し、対物レンズ２３によって光記録媒体の情報記録面に集光照射される。光記録媒体の情報記録面では、通常の光反射による戻り光ビームが生成されるとともに、情報記録面に形成されるランド部とグルーブ部とによって回折反射されるビームも発生する。
【００４８】
ランド部による回折反射光と、グルーブ部による回折反射光とは、１８０度の位相差を有するので、通常反射による戻り光ビームと、ランド部およびグルーブ部による回折反射光ビームとの重畳部は、たとえば第１ＰＤ６４上では、それぞれ明部７１および暗部７２として検出される。
【００４９】
第１および第２サブビーム６２，６３では、回折格子５２の第１〜第３位相シフト領域５３，５４，５５によって、さらに１８０度の位相差がビームの一部分に付加されるので、前記重畳部である明部７７の中でさらに明部７３と暗部７４とが形成され、暗部７８の中でもさらに明部７５と暗部７６とが形成される。回折格子５２に形成される第１〜第３位相シフト領域５３，５４，５５は、第１および第２サブビーム６２，６３における明部７７の中にさらに形成される明部７３および暗部７４の領域面積と、暗部７８の中にさらに形成される明部７５および暗部７６の領域面積とが、ほぼ等しくなるように設計される。
【００５０】
ＭＰＰ信号は、第１ＰＤ６４の差動信号を第１演算器６７で演算することによって得られる。ＳＰＰ信号は、第２および第３ＰＤ６５，６６の差動信号和を第２演算器６８で演算することによって得られ、第２演算器６８ではさらに後述のＤＰＰ信号演算に備えてＳＰＰに増幅率Ｇ１を乗算する演算が行なわれる。第１および第２演算器６７，６８の演算結果を用いて、第３演算器６９において式（１）の演算を行なうことによって、ＤＰＰ信号が得られる。
ＤＰＰ＝ＭＰＰ−Ｇ１・ＳＰＰ …（１）
【００５１】
図１２は、ＭＰＰ、ＳＰＰおよびＤＰＰ信号を示す図である。図１２では、光記録媒体の情報記録面におけるランド部とグルーブ部とに対応するＭＰＰ信号およびＳＰＰ信号ならびにＤＰＰ信号を示す。前述のように、第１および第２サブビーム６２，６３における明部７７の中にさらに形成される明部７３および暗部７４の領域面積と、暗部７８の中にさらに形成される明部７５および暗部７６の領域面積とが、ほぼ等しくなるように設定することによって、第１および第２サブビーム６２，６３のランド部およびグルーブ部すなわちトラックに対する相対的な位置に関らず、常にＳＰＰ信号の振幅をほぼ零に近く抑制することが可能になる。したがって、光分岐素子５１に設けられる回折格子５２を装置に対して組込む際、回転位置調整をほとんど行なわなくても、大きい振幅のＤＰＰ信号を得ることができる。
【００５２】
また本発明の光ピックアップ装置２０，５０では、光記録媒体と対物レンズ２３との相対距離変動に伴って、複数の受光部４０に分割された受光素子２５上のビーム形状が変化する信号を検出することによって、光記録媒体の情報記録面と対物レンズとの距離を一定に保つフォーカシング制御を行なっている。この方法は、スポットサイズ法またはビームサイズ法と呼ばれ、偏光ホログラム２８によって回折される±１次光を、多分割された受光素子２５で検出する。
【００５３】
以下にスポットサイズ法による典型的なフォーカシング制御について説明する。図１３はスポットサイズ法による合焦状態（ＪＵＳＴ）を示す図であり、図１４は合焦状態よりも近い距離に焦点があっている状態（ＮＥＡＲ）を示す図であり、図１５は合焦状態よりも遠い距離に焦点があっている状態（ＦＡＲ）を示す図である。
【００５４】
偏光ホログラム２８で分岐された＋１次光８１および−１次光８２は、受光素子２５へそれぞれ照射される。受光素子２５上における＋１次光８１の照射面積をＡ１、−１次光の照射面積をＡ２とすると、ＪＵＳＴ状態では、照射面積Ａ１と照射面積Ａ２とはほぼ等しく、ＮＥＡＲ状態では、照射面積Ａ１＞照射面積Ａ２となり、ＦＡＲ状態では、照射面積Ａ１＜照射面積Ａ２となる。受光素子２５の受光光量は、ビームのエネルギ密度が同じ場合にはその照射面積に比例するので、受光素子２５による＋１次光８１の受光光量と、−１次光８２の受光光量との差を検出することによって、フォーカシング制御することができる。
【００５５】
以下本実施の形態の光ピックアップ装置５０における信号検出について説明する。図１６は、受光素子２５に設けられる受光部群３９ａ，３９ｂの配置を示す平面図である。図１６を参照した説明においては、各受光部群３９ａ，３９ｂの構成要素である受光部４０を、アルファベットＳに数字を添えて個別に表す。受光素子２５に設けられる第１受光部群３９ａは、６つの受光部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６を有する。受光部Ｓ１と受光部Ｓ６との間に、受光部Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５が、受光部Ｓ１から受光部Ｓ６に向ってこの順序で配置される。受光部Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５は、前述の半導体レーザ２１のレーザ光出射面における活性層の延びる方向と平行方向に延びる３本の分割線４１によって分割された４つの受光部が隣接して配列されたものである。
【００５６】
第２受光部群３９ｂは、第１受光部群３９ａと同様に構成され、偏光ホログラム２８に関して第１受光部群３９ａに面対称に配置される。すなわち、受光部Ｓ７は受光部Ｓ１と面対称に、受光部Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１は、受光部Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５とそれぞれ面対称に、受光部Ｓ１２は受光部Ｓ６と面対称に配置される。
【００５７】
偏光ホログラム２８によって分岐された＋１次光８１が、第１受光部群３９ａに入射し、−１次光８２が、第２受光部群３９ｂに入射する。なおこのときの±１次光８１，８２は、前述の回折格子５２によってそれぞれ分岐された３ビーム（メインビーム６１と第１および第２サブビーム６２，６３と）である。第１および第２受光部群３９ａ，３９ｂを構成する個々の受光部へ入射する光の検出信号を、個々の受光部を表す参照符号を用いて表すと、ＦＥＳは、式（２）によって得られ、ＴＥＳは、式（３）によって得られる。また光記録媒体からの情報再生信号であるＲＦ信号は、式（４）によって得られる。

【００５８】
以上に述べたように、本実施の形態では、回折格子は、位相シフト領域を、回折格子の溝方向に平行に位相を反転させるように形成したタイプのものであるけれども、これに限定されることなく、回折格子の溝方向に対して垂直方向に反転させるタイプ、また溝方向に対して斜め方向に反転させるタイプなどであってもよい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、光記録媒体からの反射光を、受光素子に導く光分岐素子の対物レンズ寄りの面には偏光ホログラムが形成され、光分岐素子と対物レンズとが一体的に設けられ、かつ光分岐素子と対物レンズとの間には１／４波長板が設けられる。光分岐素子に形成される偏光ホログラムは、レーザ光の偏光方向に応じて、透過または回折する特性を有する光学部材である。すなわち、偏光ホログラムは、光源から出射されたままの偏光方向を有する往路の光を透過し、偏光ホログラムを一旦通過した後１／４波長板を通過し、さらに光記録媒体で反射された戻り光となって１／４波長板を往復通過することによって、偏光方向が往路の光に対して９０度回転した偏光方向を有する復路の光を回折する特性を有するように設定される。
【００６０】
このことによって、往路の光は、偏光ホログラムを通過する際、回折されることなく透過されるので、光量損失を起こすことなく光記録媒体に導かれる。また復路の光は、偏光ホログラムを通過する際、±１次光のみを発生し、０次光を発生しないので、受光素子に対する入射光量を増大することができる。したがって、光記録媒体に情報を記録する際および光記録媒体から情報を再生する際における書込み／読取り精度および速度を向上することが可能になる。
【００６１】
また本発明によれば、光分岐素子と１／４波長板とが一体的に設けられる。このことによって、装置組立時における取扱い部品点数を少なくすることができるとともに、光分岐素子と１／４波長板との光軸調整の繁雑さを無くすことができるので、生産効率の向上が可能になる。
【００６２】
また本発明によれば、光分岐素子の偏光ホログラムが形成される面に対向する反対側の面には、光を少なくとも３つに分岐する回折格子が設けられ、その回折格子は位相シフトタイプであることが好ましい。たとえば１つのメインビームと２つのサブビームとの３ビームに光分岐可能な回折格子を設けることによって、ＴＥＳの検出に３ビーム法やＤＰＰ法を用いることが可能になる。特に位相シフトタイプの回折格子を用いることによって、ＤＰＰ法によるＴＥＳ検出時にサブビームから得られるプッシュプル信号のトラック変調成分を極めて小さく抑制することができるので、回折格子を装着する際の回転位置調整を簡略にすることができる。
【００６３】
また本発明によれば、光源と受光素子とは一体的に設けられて１つのパッケージに装着される。またそのパッケージは、平面形状が、略円形形状から対向する弦が形成されるように２つの弓形を切除した形状を有するように形成されることが好ましい。光源と受光素子とを一体化することによって、装置組立時における取扱い部品点数を少なくすることができるので生産効率を向上することができる。またパッケージの対向する弦を結ぶ方向が、光ピックアップ装置の厚み方向に一致するように、パッケージを装置に装着することによって、装置を小型化することができる。
【００６４】
また本発明によれば、受光素子と光源である半導体レーザとは、受光素子を複数の受光部に分割する分割線の延びる方向と、半導体レーザのレーザ光出射面における活性層の延びる方向とが、平行になるように配置される。このことによって、受光素子が装着されるパッケージを小さくすることができる。またレーザ光の波長が、環境温度の変化に伴って変動するとき、偏光ホログラムの回折角度が変動するけれども、その回折角度の変動方向と、受光部の分割線の延びる方向とが同じになるように構成されているので、偏光ホログラムで回折されて受光素子に入射する光が、受光部から外れることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である光ピックアップ装置２０の構成を簡略化して示す配置側面図である。
【図２】光分岐素子２４の構成を示す断面図である。
【図３】偏光ホログラム２８の往路の光に対する特性を説明する図である。
【図４】偏光ホログラム２８の復路の光に対する特性を説明する図である。
【図５】半導体レーザ２１と受光素子２５とが一体的に構成される受発光ユニット３２の平面図である。
【図６】受発光ユニット３２の正面図である。
【図７】受発光ユニット３２の左側面図である。
【図８】本発明の実施の第２形態である光ピックアップ装置５０の構成を簡略化して示す配置側面図であり
【図９】光ピックアップ装置５０に設けられる光分岐素子５１の構成を示す断面図である。
【図１０】回折格子５２の構成を示す平面図である。
【図１１】３ビームによるプッシュプル信号検出の状態を説明する図である。
【図１２】ＭＰＰ、ＳＰＰおよびＤＰＰ信号を示す図である。
【図１３】スポットサイズ法による合焦状態（ＪＵＳＴ）を示す図であり、
【図１４】合焦状態よりも近い距離に焦点があっている状態（ＮＥＡＲ）を示す図である。
【図１５】合焦状態よりも遠い距離に焦点があっている状態（ＦＡＲ）を示す図である。
【図１６】受光素子２５に設けられる受光部群３９ａ，３９ｂの配置を示す平面図である。
【図１７】従来の光ピックアップ装置１の典型的な構成を例示する図である。
【符号の説明】
２０，５０光ピックアップ装置
２１光源
２２コリメートレンズ
２３対物レンズ
２４，５１光分岐素子
２５受光素子
２６１／４波長板
２７透明ガラス基板
２８偏光ホログラム
３１ａ，３１ｂ保持部材
３２受発光ユニット
３３立上げミラー
３４パッケージ
３５保護部材
５２回折格子
５３第１位相シフト領域
５４第２位相シフト領域
５５第３位相シフト領域
５６非位相シフト領域
５７格子溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup device for recording information on and / or reproducing information from an optical recording medium.
[0002]
[Prior art]
Conventional recording media for recording and / or reproducing information using light include light emission wavelengths such as CD-R (Recordable) and CD-RW (Rewriteable) called compact disc (abbreviated CD) family. An optical recording medium in which an information signal is read and written by a 780 nm semiconductor laser element is used. Recently, an optical recording medium called a digital versatile disk (abbreviated as DVD) family having a large capacity capable of recording information has been used. In this DVD family, a red semiconductor laser element having an emission wavelength of 630 nm to 690 nm is used for recording / reproducing information signals.
[0003]
FIG. 17 illustrates a typical configuration of a conventional optical pickup apparatus 1 used for information recording / reproduction of a CD family or a DVD family (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
The conventional optical pickup device 1 is used for reproducing an information signal with light of one kind of wavelength. A conventional optical pickup device 1 includes a laser chip 2 that emits laser light, a collimating lens 5 that makes light emitted from the laser chip 2 substantially parallel light, and reflects light that has passed through the collimating lens 5 to make an optical path. A rising mirror 6 that bends approximately 90 degrees, an objective lens 7 that focuses the light reflected by the rising mirror 6 on the information recording surface of the optical recording medium 8, and reflected light that is reflected by the optical recording medium 8 And a hologram element 4 that guides the return light to the light receiving element 3. The laser chip 1, the light receiving element 3 and the hologram element 4 constitute a laser hologram 9.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-56566 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional optical pickup device 1 has the following problems. Since the hologram element 4 that guides the returning light to the light receiving element 3 does not have polarization characteristics, it travels from the laser chip 1 to reach the optical recording medium 8 and is reflected by the optical recording medium 8 to reach the light receiving element 3. In the return path up to this point, useless light that is not used for signal recording / reproduction is generated.
[0007]
In other words, since the laser beam is only guided to the optical recording medium 8 in the forward path, the light is diffracted when passing through the hologram element 4 even though it is desirable that the light is not branched. Next light is generated. Since the ± first-order light does not reach the optical recording medium 8 and cannot be used for recording / reproducing information, the amount of the diffracted ± first-order light is lost. Compared to the case where the total light amount of the laser light emitted from the laser chip reaches the optical recording medium without being diffracted, the hologram laser 9 has 20% to 50% although it depends on the diffraction efficiency of the hologram element 4. Loss of light occurs. In particular, in the case of an optical pickup device that requires information recording, the occurrence of such a light amount loss greatly reduces the performance.
[0008]
In addition, in the return path, in order to allow the reflected light from the optical recording medium 8 to enter a desired light receiving portion provided in the light receiving element 3, it is desirable that the light is branched only into diffracted light of ± 1st order or higher. When passing through the hologram element 4, zero (0) order light is generated, resulting in loss of light quantity.
[0009]
Since the light receiving element 3 and the hologram element 4 are provided integrally and very close as the laser hologram 9, in order to guide the return light to the light receiving element 3, the bending angle of the return light must be increased. Don't be. In order to increase the bending angle of the return light, the pitch of the diffraction grating of the hologram element 4 must be narrowed. Therefore, there is a problem that production efficiency and production cost are disadvantageous when producing the hologram element.
[0010]
Further, in the configuration of the conventional optical pickup device 1, when the spot size method is used for detection of the focus error signal (abbreviated as FES), there is a problem that the offset of the radial signal occurs due to the shift of the objective lens 7, and the size of the device increases. There is also a problem that it is difficult to apply to thin products.
[0011]
An object of the present invention is to provide an optical pickup device that can increase the utilization efficiency of light emitted from a light source with a simple configuration.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a light source that emits light, an objective lens that condenses the light emitted from the light source on the information recording surface of the optical recording medium, a light branching element that branches the reflected light reflected by the optical recording medium, In an optical pickup device including a light receiving element having a plurality of light receiving portions that receive reflected light branched by the light branching element,
A polarization hologram is formed on the surface of the optical branching element close to the objective lens,
An optical pickup device in which an optical branching element and an objective lens are integrally provided, and a quarter (¼) wave plate is provided between the optical branching element and the objective lens.
[0013]
According to the present invention, a polarization hologram is formed on the surface of the optical branching element near the objective lens that guides reflected light from the optical recording medium to the light receiving element, and the optical branching element and the objective lens are provided integrally. A quarter wavelength plate is provided between the light branching element and the objective lens. The polarization hologram formed in the light branching element is an optical member having a characteristic of transmitting or diffracting according to the polarization direction of the laser light. That is, the polarization hologram transmits the forward light having the polarization direction as it is emitted from the light source, passes through the polarization hologram, passes through the quarter wavelength plate, and is further reflected by the optical recording medium. By reciprocating through the quarter-wave plate, the polarization direction is set to have a characteristic of diffracting the return light having the polarization direction rotated 90 degrees with respect to the forward light.
[0014]
As a result, the forward light is transmitted without being diffracted when passing through the polarization hologram, and thus is guided to the optical recording medium without causing a loss of light quantity. In addition, since the return light passes through the polarization hologram, only ± first-order light is generated and zero-order light is not generated, so that the amount of incident light on the light receiving element can be increased. Therefore, it is possible to improve the writing / reading accuracy and speed when recording information on the optical recording medium and reproducing information from the optical recording medium.
[0015]
Further, the present invention is characterized in that the optical branching element and the quarter-wave plate are integrally provided.
[0016]
According to the present invention, the optical branching element and the quarter wavelength plate are integrally provided. As a result, the number of parts handled at the time of assembling the apparatus can be reduced, and the complexity of adjusting the optical axis between the optical branching element and the quarter-wave plate can be eliminated, thereby improving the production efficiency. Become.
[0017]
Further, the invention is characterized in that a diffraction grating that divides light into at least three parts is provided on the surface opposite to the surface on which the polarization hologram of the light branching element is formed.
[0018]
In the invention, it is preferable that the diffraction grating is a phase shift type.
According to the present invention, a diffraction grating for branching light into at least three is provided on the surface opposite to the surface on which the polarization hologram of the light branching element is formed, and the diffraction grating is a phase shift type. It is preferable. For example, by providing a diffraction grating that can split light into three beams of one main beam and two sub beams, a three-beam method or a DPP (Defective Push Pull) method may be used to detect a tracking error signal (abbreviated as TES). It becomes possible. In particular, by using a phase shift type diffraction grating, the track modulation component of the push-pull signal obtained from the sub-beam at the time of TES detection by the DPP method can be suppressed to a very small value, so that the rotational position adjustment when mounting the diffraction grating is possible. It can be simplified.
[0019]
According to the present invention, the light source and the light receiving element are integrally provided.
[0020]
In the invention, it is preferable that the light source and the light receiving element are mounted in one package.
[0021]
In the invention, it is preferable that the package has a shape obtained by cutting two arcuate shapes so that opposing strings are formed from a substantially circular shape.
[0022]
According to the present invention, the light source and the light receiving element are integrally provided and attached to one package. Further, the package is preferably formed so that the planar shape has a shape obtained by cutting two arcuate shapes so that opposing strings are formed from a substantially circular shape. By integrating the light source and the light receiving element, the number of parts handled at the time of assembling the apparatus can be reduced, so that the production efficiency can be improved. Further, the apparatus can be reduced in size by mounting the package on the apparatus so that the direction in which the strings of the opposing strings of the package are aligned with the thickness direction of the optical pickup apparatus.
[0023]
In the present invention, the light source is a semiconductor laser.
The light receiving element and the semiconductor laser
It is characterized in that the extending direction of the dividing line dividing the light receiving element into a plurality of light receiving parts and the extending direction of the active layer on the laser light emitting surface of the semiconductor laser are arranged in parallel.
[0024]
According to the present invention, the light receiving element and the semiconductor laser as the light source are divided into a direction in which a dividing line dividing the light receiving element into a plurality of light receiving portions and a direction in which the active layer extends on the laser light emitting surface of the semiconductor laser. Arranged to be parallel. As a result, the package in which the light receiving element is mounted can be reduced. Also, when the wavelength of the laser light varies with changes in the environmental temperature, the diffraction angle of the polarization hologram varies, but the direction of variation of the diffraction angle is the same as the direction in which the dividing line of the light receiving unit extends. Therefore, the light diffracted by the polarization hologram and incident on the light receiving element can be prevented from coming off the light receiving unit.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an arrangement side view showing a simplified configuration of an optical pickup device 20 according to an embodiment of the present invention. The optical pickup device 20 includes a light source 21 that emits light, a collimator lens 22 that makes the light emitted from the light source 21 substantially parallel, and the light emitted from the light source 21 on an information recording surface of an optical recording medium (not shown). A condensing objective lens 23, a light branching element 24 for branching the reflected light reflected by the optical recording medium, a light receiving element 25 having a plurality of light receiving parts for receiving the reflected light branched by the light branching element 24, A quarter-wave plate 26 provided between the light branching element 24 and the objective lens 23 is provided.
[0026]
The light source 21 is a semiconductor laser having a pn junction structure, and an active layer which is a gain region is formed substantially parallel to a surface constituting the pn junction.
[0027]
The optical branching element 24 is configured such that a polarization hologram 28 is formed on the surface of the transparent glass substrate 27 near the objective lens 23, for example. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the optical branching element 24, FIG. 3 is a diagram for explaining the characteristics of the polarization hologram 28 with respect to the forward light, and FIG. 4 is for explaining the characteristics of the polarization hologram 28 with respect to the backward light. FIG.
[0028]
The polarization hologram 28 has a function of transmitting or diffracting light according to the polarization direction of the laser light. Such a polarization hologram can be realized by using a material having a different refractive index depending on the polarization direction of light as a material for forming the diffraction grating of the polarization hologram.
[0029]
The polarization hologram 28 of the present embodiment transmits the forward light 30a whose polarization direction is the TE direction at a ratio close to approximately 100%. The polarization hologram 28 passes through the quarter-wave plate 26 after passing through the polarization hologram 28, is further focused and irradiated onto the optical recording medium by the objective lens 23, and becomes return light again. The light 30b in the return path whose polarization direction has become the TM direction by passing through the ¼ wavelength plate 26, that is, reciprocating through the ¼ wavelength plate 26, has a characteristic of diffracting. In particular, in the diffraction of the light 30b on the return path, the polarization hologram 28 has a characteristic that does not generate the 0th-order diffracted light but generates only the ± 1st-order diffracted

lights

30c and 30d. In addition, when naming a laser beam generically, the alphabetic suffix may be omitted and only the reference numeral 30 may be indicated.
[0030]
By forming the polarization hologram 28 having the above-described characteristics in the optical branching element 24, when the outgoing light 30a passes through the polarization hologram 28, ± first-order light due to diffraction is not generated, and thus a light amount loss occurs. The laser beam 30 can be guided to the optical recording medium. Therefore, when used for information recording, a large amount of light can be efficiently guided to the optical recording medium, so that writing at high speed with high accuracy is realized. In addition, when the return light 30b passes through the polarization hologram 28, only the ± first-

order light

30c and 30d can be generated without generating zero-order light, so that the amount of incident light on the light receiving element 25 can be increased. . Therefore, when used for information reproduction, the frequency characteristics of the light receiving element are improved by increasing the amount of incident light, and reading at higher speed becomes possible.
[0031]
The optical branching element 24 and the objective lens 23 on which the polarization hologram 28 is formed are mounted on a pair of holding

members

31a and 31b, in other words, held by the holding

members

31a and 31b so as to form an integral member. . By using the optical branching element 24 and the objective lens 23 as an integral member, the optical branching element 24 can move following the same distance with respect to the shift of the objective lens 23. It is possible to suppress the offset due to the shift.
[0032]
The quarter-wave plate 26 is provided between the light branching element 24 and the objective lens 23. In the present embodiment, the quarter wave plate 26 is integrally mounted on the holding

members

31a and 31b together with the light branching element 24 and the objective lens 23. The
[0033]
The light 30b on the return path is diffracted into ± first-

order light

30c and 30d by the optical branching element 24 as described above, and further passes through the collimating lens 22 to the light receiving element 25 configured as a member integral with the semiconductor laser 21. Incident.
[0034]
FIG. 5 is a plan view of the light receiving / emitting unit 32 in which the semiconductor laser 21 and the light receiving element 25 are integrally formed, FIG. 6 is a front view of the light receiving / emitting unit 32, and FIG. FIG. The light receiving / emitting unit 32 is mounted with the semiconductor laser 21, a rising mirror 33 that reflects the light emitted from the semiconductor laser 21 and raises its optical path by bending it approximately 90 degrees, and the semiconductor laser 21 and the rising mirror 33. The light receiving element 25 that also serves as a base, the package 34 that is a unit base on which the light receiving element 25 is mounted, the light receiving element 25 that is mounted on the package 34, the semiconductor laser 21, and the rising mirror 33. The protective member 35 is provided and includes a lead wire 36 for electrically connecting the light receiving element 25 or the semiconductor laser 21 and a device outside the light emitting / receiving unit 32. In FIG. 5, the protective member 35 is omitted, and in FIGS. 6 and 7, the protective member 35 is shown in cross section and the lead wire 36 is omitted.
[0035]
The package 34 is made of a metal such as resin, steel, or copper, for example, and has a so-called oval shape in which the planar shape thereof is cut out from two arcuate shapes so as to form

opposed strings

37a and 37b. . By mounting the package 34 formed in this manner so that the direction in which the opposing

strings

37a and 37b of the package 34 are connected coincides with the thickness direction of the optical pickup device 20, it can contribute to downsizing of the device. it can.
[0036]
The light receiving element 25 includes two first and second light receiving

unit groups

39a and 39b each including a plurality of light receiving units made of, for example, photodiodes, on the surface 38 on which the semiconductor laser 21 is mounted. Note that the above-described light receiving portions are collectively denoted by reference numeral 40. The extending direction of the dividing line 41 that divides the first and second light receiving

unit groups

39a and 39b into a plurality of light receiving units 40, and the direction in which the active layer extends on the laser light emitting surface of the semiconductor laser 21 (an arrow 42 in FIG. 6). Are arranged in parallel with each other.
In this way, the light receiving element 25 is mounted by arranging the direction in which the light receiving

unit groups

39a and 39b are divided into the plurality of light receiving units 40 and the direction in which the active layer of the semiconductor laser 21 extends in parallel. The package 34 can be made small. Further, when the wavelength of the laser light varies with a change in the environmental temperature, the diffraction angle of the polarization hologram 28 varies, but the variation direction of the diffraction angle and the direction in which the dividing line 41 that forms the light receiving unit 40 extends. Therefore, the light diffracted by the polarization hologram 28 and incident on the light receiving element 25 can be prevented from being detached from the light receiving unit 40.
[0037]
In the present embodiment, a cap 35 made of metal or resin is used as the protective member 35 that covers the light receiving element 25, the semiconductor laser 21, and the rising mirror 33 mounted on the package 34. An opening 43 is formed in the cap 35 in an optical path portion where the laser light reflected by the rising mirror 33 faces the collimating lens 22. In the light emitting / receiving unit 32 configured to be covered with the cap 35 in this way, it is possible to prevent fine parts such as the light provided in the light receiving element 25 and the semiconductor laser 21 from coming into contact with other devices.
[0038]
The laser beam is taken in and out through the opening 43 of the cap 35. Although it is conceivable to integrate the cap 35 with the hologram element including the semiconductor laser 21 and the light receiving element 25, when the integrated structure is adopted, a defect in the semiconductor laser 21 and the light receiving element 25 is found before the hologram is adjusted and attached. Because it is not possible, it is less wasteful to have a separate configuration.
[0039]
In the present embodiment, the cap 35 serving as a protective member has an opening 43 and is configured to allow outside air to pass through. However, the present invention is not limited thereto, and a sealed space is formed by the cap. It may be configured such that condensation is prevented by sealing dry air or the like in the sealed space.
[0040]
Thus, by integrating the semiconductor laser 21 as the light source and the light receiving element 25 to form the light receiving / emitting unit 32, the number of parts handled at the time of assembling the apparatus can be reduced, so that the production efficiency can be improved. .
[0041]
Further, by increasing the separation distance at which the light branching element 24 and the light receiving element 25 on which the polarization hologram 28 is formed are increased, the first and second light receiving unit groups 39a of the light receiving element 25 are branched by the polarization hologram 28. The diffraction angle of the ± first-

order light

30c and 30d incident on 39b can be reduced. Since the diffraction angle can be reduced, the pitch of the diffraction grating forming the polarization hologram 28 can be increased. The larger the pitch of the diffraction grating, the easier it is to produce, so that the productivity of the optical branching element 24, which is an optical component, can be increased.
[0042]
FIG. 8 is a side view schematically showing the configuration of an optical pickup device 50 according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of an optical branching element 51 provided in the optical pickup device 50. It is. The optical pickup device 50 of the present embodiment is similar to the optical pickup device 20 of the first embodiment, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. What should be noted in the optical pickup device 50 is characterized in that a diffraction grating 52 that branches light into at least three is provided on the opposite surface of the optical branching element 51 that faces the surface on which the polarization hologram 28 is formed. Further, the optical branching element 51 and the quarter-wave plate 26 are integrally provided.
[0043]
The diffraction grating 52 provided on the surface opposite to the surface on which the polarization hologram 28 of the optical branching element 51 is formed, that is, the surface near the light source 21, emits the light emitted from the light source 21 and passed through the collimator lens 22. The beam branches into one main beam 61 and two first and second sub beams 62 and 63. FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the diffraction grating 52.
[0044]
In the present embodiment, a phase shift type is used for the diffraction grating 52. The phase shift type diffraction grating 52 is divided into a plurality of diffraction areas and adds a phase difference to a part of the first and second sub beams 62 and 63 generated by the diffraction. It is a diffraction grating having a region that does not.
[0045]
In the diffraction grating 52, three phase difference addition (phase shift) regions are formed so as to be spaced apart from each other in a direction orthogonal to the direction in which the grating groove 57 extends. The three phase shift regions are referred to as a first phase shift region 53, a second phase shift region 54, and a third phase shift region 55. The remaining part of the three phase shift areas and the area to which no phase difference is added is referred to as a non-phase shift area 56 for convenience. The first to third

phase shift regions

53, 54, and 55 are configured to add a phase difference of 180 degrees to the first and second sub beams that reciprocate through the diffraction grating 52 in the forward path and the return path. .
[0046]
FIG. 11 is a diagram for explaining the state of push-pull signal detection using three beams. The push-pull signal detection using three beams will be described with reference to FIG. In FIG. 11, the return light of the main beam 61 and the first and second sub beams 62 and 63 are respectively received by the first to third photodiodes (abbreviated as PDs) 64, 65, and 66 that constitute the light receiving unit divided into two parts. A state in which a push-pull signal (abbreviated as MPP) of the main beam 61 and push-pull signals (abbreviated as SPP) and DPP signals of the first and second sub beams 62 and 63 are obtained is shown.
[0047]
The light emitted from the semiconductor laser 21 is branched by the diffraction grating 52 into a main beam 61 that is zero-order diffracted light and first and second sub beams 62 and 63 that are ± first-order diffracted light. The forward light generated in the three beams passes through the polarization hologram 28, passes through the quarter-wave plate 26, and is condensed and irradiated onto the information recording surface of the optical recording medium by the objective lens 23. On the information recording surface of the optical recording medium, a return light beam is generated by normal light reflection, and a beam diffracted and reflected by the land portion and the groove portion formed on the information recording surface is also generated.
[0048]
Since the diffracted reflected light by the land portion and the diffracted reflected light by the groove portion have a phase difference of 180 degrees, the overlapping portion of the return light beam by normal reflection and the diffracted reflected light beam by the land portion and the groove portion is For example, on the first PD 64, the light portion 71 and the dark portion 72 are detected.
[0049]
In the first and second sub beams 62 and 63, the first to third

phase shift regions

53, 54, and 55 of the diffraction grating 52 add a phase difference of 180 degrees to a part of the beam. A bright portion 73 and a dark portion 74 are further formed in a certain bright portion 77, and a bright portion 75 and a dark portion 76 are further formed in the dark portion 78. The first to third

phase shift regions

53, 54, and 55 formed in the diffraction grating 52 are regions of the bright portion 73 and the dark portion 74 that are further formed in the bright portion 77 in the first and second sub beams 62 and 63. The area is designed so that the area of the bright part 75 and the dark part 76 further formed in the dark part 78 is substantially equal.
[0050]
The MPP signal is obtained by calculating the differential signal of the first PD 64 by the first calculator 67. The SPP signal is obtained by calculating the differential signal sum of the second and

third PDs

65 and 66 by the second computing unit 68. The second computing unit 68 further adds the amplification factor G1 to the SPP in preparation for the later-described DPP signal computation. The operation of multiplying is performed. Using the calculation results of the first and

second calculators

67 and 68, the third calculator 69 performs the calculation of Expression (1) to obtain the DPP signal.
DPP = MPP-G1 · SPP (1)
[0051]
FIG. 12 is a diagram illustrating MPP, SPP, and DPP signals. FIG. 12 shows MPP signals, SPP signals, and DPP signals corresponding to land portions and groove portions on the information recording surface of the optical recording medium. As described above, the area areas of the bright part 73 and the dark part 74 further formed in the bright part 77 in the first and second sub beams 62 and 63, and the bright part 75 and the dark part further formed in the dark part 78. By setting the area area of 76 to be approximately equal, the amplitude of the SPP signal is always set regardless of the relative positions of the first and second sub-beams 62 and 63 with respect to the land portion and the groove portion, that is, the track. It becomes possible to suppress to nearly zero. Therefore, when the diffraction grating 52 provided in the optical branching element 51 is incorporated into the apparatus, a DPP signal having a large amplitude can be obtained with little rotational position adjustment.
[0052]
Further, in the

optical pickup devices

20 and 50 of the present invention, a signal in which the beam shape on the light receiving element 25 divided into the plurality of light receiving units 40 changes in accordance with the relative distance variation between the optical recording medium and the objective lens 23 is detected. Thus, focusing control is performed to keep the distance between the information recording surface of the optical recording medium and the objective lens constant. This method is called a spot size method or a beam size method, and ± first-order light diffracted by the polarization hologram 28 is detected by the multi-divided light receiving element 25.
[0053]
Hereinafter, typical focusing control by the spot size method will be described. FIG. 13 is a diagram showing a focused state (JUST) by the spot size method, FIG. 14 is a diagram showing a state where the focal point is closer to the focused state (NEAR), and FIG. 15 is a focused state. It is a figure which shows the state (FAR) which is focused on the distance far from a state.
[0054]
The + 1st order light 81 and the −1st order light 82 branched by the polarization hologram 28 are irradiated to the light receiving element 25, respectively. If the irradiation area of the + 1st order light 81 on the light receiving element 25 is A1, and the irradiation area of the −1st order light is A2, the irradiation area A1 and the irradiation area A2 are substantially equal in the JUST state, and in the NEAR state, the irradiation area A1. > Irradiation area A2, and in the FAR state, irradiation area A1 <irradiation area A2. Since the amount of light received by the light receiving element 25 is proportional to the irradiation area when the energy density of the beam is the same, the difference between the amount of received light of the + 1st order light 81 by the light receiving element 25 and the amount of received light of the −1st order light 82 is calculated. By detecting, focusing control can be performed.
[0055]
Hereinafter, signal detection in the optical pickup device 50 of the present embodiment will be described. FIG. 16 is a plan view showing the arrangement of the light receiving

unit groups

39a and 39b provided in the light receiving element 25. FIG. In the description with reference to FIG. 16, the light receiving units 40 that are components of the light receiving

unit groups

39 a and 39 b are individually represented by adding a number to the alphabet S. The first light receiving unit group 39a provided in the light receiving element 25 includes six light receiving units S1, S2, S3, S4, S5, and S6. Between the light receiving part S1 and the light receiving part S6, the light receiving parts S2, S3, S4 and S5 are arranged in this order from the light receiving part S1 to the light receiving part S6. The light receiving portions S2, S3, S4 and S5 are adjacent to four light receiving portions divided by three dividing lines 41 extending in a direction parallel to the extending direction of the active layer on the laser light emitting surface of the semiconductor laser 21 described above. It is arranged.
[0056]
The second light receiving unit group 39b is configured in the same manner as the first light receiving unit group 39a, and is arranged in plane symmetry with respect to the polarization hologram 28 in the first light receiving unit group 39a. That is, the light receiving unit S7 is plane-symmetric with the light receiving unit S1, the light receiving units S8, S9, S10, and S11 are plane symmetrical with the light receiving units S2, S3, S4, and S5, respectively, and the light receiving unit S12 is plane symmetrical with the light receiving unit S6. Placed in.
[0057]
The + 1st order light 81 branched by the polarization hologram 28 enters the first light receiving unit group 39a, and the −1st order light 82 enters the second light receiving unit group 39b. At this time, the ± first-

order lights

81 and 82 are three beams (the main beam 61 and the first and second sub beams 62 and 63) branched by the diffraction grating 52, respectively. When the detection signals of the light incident on the individual light receiving units constituting the first and second light receiving

unit groups

39a and 39b are expressed using reference numerals representing the individual light receiving units, the FES is obtained by Expression (2). TES is obtained by equation (3). Further, an RF signal that is an information reproduction signal from the optical recording medium is obtained by Expression (4).

[0058]
As described above, in the present embodiment, the diffraction grating is a type in which the phase shift region is formed so as to invert the phase in parallel to the groove direction of the diffraction grating, but is not limited thereto. Instead, a type that is inverted in a direction perpendicular to the groove direction of the diffraction grating, a type that is inverted in an oblique direction with respect to the groove direction, or the like may be used.
[0059]
【The invention's effect】
According to the present invention, the polarization hologram is formed on the surface near the objective lens of the optical branching element that guides the reflected light from the optical recording medium to the light receiving element, and the optical branching element and the objective lens are integrally provided, A quarter wavelength plate is provided between the light branching element and the objective lens. The polarization hologram formed in the light branching element is an optical member having a characteristic of transmitting or diffracting according to the polarization direction of the laser light. That is, the polarization hologram transmits the forward light having the polarization direction as it is emitted from the light source, passes through the polarization hologram, passes through the quarter wavelength plate, and is further reflected by the optical recording medium. By reciprocating through the quarter-wave plate, the polarization direction is set to have a characteristic of diffracting the return light having the polarization direction rotated 90 degrees with respect to the forward light.
[0060]
As a result, the forward light is transmitted without being diffracted when passing through the polarization hologram, and thus is guided to the optical recording medium without causing a loss of light quantity. In addition, since the return light passes through the polarization hologram, only ± first-order light is generated and zero-order light is not generated, so that the amount of incident light on the light receiving element can be increased. Therefore, it is possible to improve the writing / reading accuracy and speed when recording information on the optical recording medium and reproducing information from the optical recording medium.
[0061]
According to the invention, the light branching element and the quarter wavelength plate are integrally provided. As a result, the number of parts handled at the time of assembling the apparatus can be reduced, and the complexity of adjusting the optical axis between the optical branching element and the quarter-wave plate can be eliminated, thereby improving the production efficiency. Become.
[0062]
Further, according to the present invention, a diffraction grating for branching light into at least three is provided on the surface opposite to the surface on which the polarization hologram of the light branching element is formed, and the diffraction grating is a phase shift type. Preferably there is. For example, a three-beam method or a DPP method can be used for TES detection by providing a diffraction grating capable of splitting light into three beams of one main beam and two sub beams. In particular, by using a phase shift type diffraction grating, the track modulation component of the push-pull signal obtained from the sub-beam at the time of TES detection by the DPP method can be suppressed to a very small value, so that the rotational position adjustment when mounting the diffraction grating is possible. It can be simplified.
[0063]
Further, according to the present invention, the light source and the light receiving element are integrally provided and attached to one package. Further, the package is preferably formed so that the planar shape has a shape obtained by cutting two arcuate shapes so that opposing strings are formed from a substantially circular shape. By integrating the light source and the light receiving element, the number of parts handled at the time of assembling the apparatus can be reduced, so that the production efficiency can be improved. Further, the apparatus can be reduced in size by mounting the package on the apparatus so that the direction in which the strings of the opposing strings of the package are aligned with the thickness direction of the optical pickup apparatus.
[0064]
According to the present invention, the light receiving element and the semiconductor laser as the light source are divided into a direction in which a dividing line dividing the light receiving element into a plurality of light receiving portions and a direction in which the active layer extends on the laser light emitting surface of the semiconductor laser. , Arranged so as to be parallel. As a result, the package in which the light receiving element is mounted can be reduced. Also, when the wavelength of the laser light varies with changes in the environmental temperature, the diffraction angle of the polarization hologram varies, but the direction of variation of the diffraction angle is the same as the direction in which the dividing line of the light receiving unit extends. Therefore, the light diffracted by the polarization hologram and incident on the light receiving element can be prevented from coming off the light receiving unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an arrangement side view showing a simplified configuration of an optical pickup device 20 according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical branching element 24. FIG.
FIG. 3 is a diagram for explaining the characteristics of the polarization hologram with respect to the forward light.
FIG. 4 is a diagram for explaining the characteristics of the polarization hologram with respect to the return light.
FIG. 5 is a plan view of a light emitting / receiving unit 32 in which a semiconductor laser 21 and a light receiving element 25 are integrally formed.
6 is a front view of the light emitting / receiving unit 32. FIG.
7 is a left side view of the light emitting / receiving unit 32. FIG.
FIG. 8 is an arrangement side view showing a simplified configuration of an optical pickup device 50 according to a second embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical branching element 51 provided in the optical pickup device 50. FIG.
10 is a plan view showing a configuration of a diffraction grating 52. FIG.
FIG. 11 is a diagram for explaining a state of push-pull signal detection using three beams.
FIG. 12 shows MPP, SPP and DPP signals.
FIG. 13 is a diagram showing a focused state (JUST) by a spot size method;
FIG. 14 is a diagram showing a state (NEAR) in which the focal point is closer to the distance than the in-focus state.
FIG. 15 is a diagram showing a state (FAR) in which the focal point is at a distance farther than the in-focus state.
16 is a plan view showing the arrangement of light

receiving unit groups

39a and 39b provided in the light receiving element 25. FIG.
FIG. 17 is a diagram illustrating a typical configuration of a conventional optical pickup device 1;
[Explanation of symbols]
20, 50 Optical pickup device
21 Light source
22 Collimating lens
23 Objective lens
24, 51 Optical branching element
25 Light receiving element
26 1/4 wave plate
27 Transparent glass substrate
28 Polarization hologram
31a, 31b Holding member
32 Light emitting / receiving unit
33 Start-up mirror
34 packages
35 Protection member
52 Diffraction grating
53 First phase shift region
54 Second phase shift region
55 Third phase shift region
56 Non-phase shift region
57 Lattice groove

Claims

A light source that emits light, an objective lens that condenses the light emitted from the light source on the information recording surface of the optical recording medium, a light branching element that branches the reflected light reflected by the optical recording medium, and a light branching element In an optical pickup device comprising a light receiving element having a plurality of light receiving portions for receiving branched reflected light,
A polarization hologram is formed on the surface of the optical branching element close to the objective lens,
An optical pickup device, wherein an optical branching element and an objective lens are integrally provided, and a quarter (¼) wave plate is provided between the optical branching element and the objective lens.

The optical pickup device according to claim 1, wherein the optical branching element and the quarter-wave plate are integrally provided.

3. The optical pickup device according to claim 1, wherein a diffraction grating for branching light into at least three is provided on a surface opposite to the surface on which the polarization hologram of the light branching element is formed. .

4. The optical pickup according to claim 3, wherein the diffraction grating is a phase shift type.

The optical pickup device according to claim 1, wherein the light source and the light receiving element are integrally provided.

6. The optical pickup device according to claim 5, wherein the light source and the light receiving element are mounted in one package.

The package is
7. The optical pickup device according to claim 6, wherein the planar shape is formed to have a shape obtained by cutting two arcuate shapes so that opposing strings are formed from a substantially circular shape.

The light source is a semiconductor laser;
The light receiving element and the semiconductor laser
2. The extending direction of a dividing line that divides the light receiving element into a plurality of light receiving portions and the extending direction of the active layer on the laser light emitting surface of the semiconductor laser are arranged in parallel to each other. 8. The optical pickup device according to any one of 7 above.