JP2006309861A - 光集積ユニット及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光利用効率の低下を最小限にすることで、より安定した記録再生性能を実現する。
【解決手段】 光集積ユニット１は、光ディスク４へ光ビーム２０を出射する半導体レーザ１１と、光ディスク４により反射された光ビーム２０の戻り光を受光する受光素子１２と、光ビーム２０のうちＰ偏光を有する光を光ディスク４へ回折させる一方、戻り光のうちＳ偏光を有する光を受光素子１２へ回折させる透明素子１５と、戻り光が透明素子１５に入射する位置に設けられ、戻り光をＳ偏光を有する光に変換する１／４波長板１６とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光集積ユニット及び光ピックアップ装置に関するものであり、より詳細には、光ディスクなどの光情報記録媒体に情報を記録または再生する際に用いられる光ピックアップの小型化を実現するための光集積ユニット及びこの光集積ユニットを用いた光ピックアップ装置に関するものである。

近年、大容量の情報を記録するために光ディスクなどの光情報記録媒体の情報記録容量を高密度化、大容量化すること、さらにモバイル用途で使用するために光ピックアップ装置を小型軽量化することが強く望まれている。

そこで、小型軽量化の要求に対して様々な集積化ピックアップが提案されている。この集積化ピックアップの多くは、光源として半導体レーザを用いている。しかしながら、光ピックアップ装置において、半導体レーザ光源から出射したレーザ光の強度分布は、一般にガウス型分布となっている。このため、半導体レーザ光源から出射したレーザ光の光束は、中心部の光強度に対し外側に向かうほど光強度が低下してしまう。

このため、光ディスク上に微小なスポットが絞り込まれなくなり、再生信号の分解能、Ｓ／Ｎ比を低下させる原因のひとつになる。このような問題を解決するために、例えば特許文献１には、直線回折格子又はホログラム回折格子を用いた半導体レーザモジュールおよび、それを用いた光学的情報再生装置が提案されている。図１５及び図１６に基づいて、この半導体レーザモジュール、及びそれを用いた光学的情報再生装置の原理を説明する。

図１５は、この光ピックアップの構成図である。図１５に示すように、光集積ユニット１０６に搭載された半導体レーザ光源１０１からの出射光１１０が、３ビーム生成用回折格子１１４に入射する。このとき、出射光１１０は、メインビーム（０次回折光）とサブビーム（±１次回折光）とに分割され、３ビーム出射光１１１になる。なお、図の煩雑を避けるため、サブビーム（±１次回折光）は図示していない。

そして、この３ビーム出射光１１１は、透明素子１０３を透過し、ランド部とグルーブ部からなる直線回折格子またはホログラム回折格子１０４に入射する。このとき、３ビーム出射光１１１はそれぞれ、０次光と±１次光とに分けられ、合計９個の光線に分割される。また、このとき、３ビーム出射光１１１はそれぞれ、中心部の光強度に対して外縁部を通る光束の光強度は低下している。これに対して、直線回折格子またはホログラム回折格子１０４の中心部では、０次回折光の光強度が弱く、外縁部では０次回折光の光強度が強くなるように設定されている。それゆえ、３ビーム出射光１１１が直線回折格子またはホログラム回折格子１０４を通過すると、３ビーム出射光１１１の０次回折光の光強度分布がよりフラットな状態に近づく。すなわち、直線回折格子またはホログラム回折格子１０４では、回折効率を場所に応じて変化させることにより、０次回折光の光強度分布をよりフラットな状態に近づけている。

このようにして、合計９個に分割された光線のうち、強度分布がフラットになった３個の０次回折光１１１ａが、コリメータレンズ１０７により平行光にされた後、対物レンズ１０８を介して光ディスク１０９上に集光される。そして、光ディスク１０９から反射した戻り光１１２は、再び対物レンズ１０８、コリメータレンズ１０７を介して、直線回折格子またはホログラム回折格子１０４を透過する。ここで、戻り光１１２は分割され、分割戻り光１１３となり、多分割光検出器１０５に導かれる。この多分割光検出器１０５の出力を演算することによって、所定の情報信号が得られる。なお、図の煩雑を避けるために、戻り光１１２については、光軸中心の光線のみを図示している。

図１６は、この直線回折格子またはホログラム回折格子１０４の詳細構造の一例を説明する図である。図１６に示すように、直線回折格子またはホログラム回折格子１０４の中心部では、０次回折光の光強度が弱く、外縁部では０次回折光の光強度が強くなるように、直線回折格子またはホログラム回折格子１０４の格子溝１１５の格子溝幅、格子周期、格子溝深さを設定されている。すなわち、格子を刻んだ方向に対して垂直な方向において、中央部における格子溝１１５の格子溝幅は、格子周期の半分の長さから遠ざかるようにしている。

このように、出射光の光強度分布をフラットな状態にするためには、出射光が直線回折格子またはホログラム回折格子１０４の中央部を通る必要がある。そして、出射光が直線回折格子またはホログラム回折格子１０４の中央部を通るように、透明部材１０３を位置調整することが必須になる。また、光ディスク１０９からの戻り光１１２が直線回折格子またはホログラム回折格子１０４の所定の位置を通り、多分割光検出器１０５に導かれるように調整することも求められる。
特開２００１‐１３４９７２号公報（平成１３年５月１８日公開)

しかしながら、上記の従来技術に示すような光集積ユニットでは、上記光源からの出射光は３ビーム生成用回折格子１１４に入射し０次光と±１次光の３ビームに分割され、このとき光の回折現象によって３ビーム出射光の光強度が落ち、光量損失が生じている。次に、直線回折格子またはホログラム回折格子１０４に３ビーム出射光が入射すると、強度分布が補正された０次光と、±１次光が生成され、合計９個の光線が生成されるが、この中で記録再生に用いるのは３ビーム出射光の０次光、合計３個のみであり残りの６個の光線は使用されない。ここでも、大幅な光量損失が生じていることがわかり、光利用効率の低下の原因のひとつとなる。

さらに、戻り光１１２が直線回折格子またはホログラム回折格子１０４を透過する際に光量損失が生じ、更なる光利用効率の低下を招く。

この光利用効率の低下を考慮に入れ光ピックアップ装置の設計を行った場合、安定した記録再生性能を実現するためには光源からの出力をより大きくする必要がある。しかしながら、半導体レーザは出力を大きくすると寿命が短くなるという問題があった。

また、上述の光利用効率の低下という問題は、特許文献１に記載の光強度分布補正機能を有する直線回折格子またはホログラム回折格子を備えたものに限定されず、光強度分布補正機能を有さない３ビーム生成用回折格子を備えたものにも当てはまる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光源の強度補正を行いながら、光利用効率の低下を最小限にすることで、より安定した記録再生性能を実現する光集積ユニット及び光ピックアップ装置を提供することにある。

本発明の光集積ユニットは、上記の課題を解決するために、光情報記録媒体へ光ビームを出射する光源と、該光情報記録媒体により反射された該光ビームの戻り光を受光する受光素子とを備えた光集積ユニットであって、上記光ビームは、第１の偏光成分の光を有しており、上記第１の偏光成分の光を上記光情報記録媒体へ、光軸近傍から外縁部に向かうに従い、光強度の低下率が小さくなるように回折させる回折手段と、上記戻り光が上記回折手段に入射するまでの光路中に配置され、その戻り光を上記第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分の光に変換する偏光成分変換手段とを備え、さらに、上記回折手段は、上記第２の偏光成分の光を上記受光素子へ回折させることを特徴としている。

上記の構成によれば、光源から出射された光ビームは第１の偏光成分の光を有し、回折手段は、その第１の偏光成分の光を光情報記録媒体へ回折させるので、回折手段から光情報記録媒体へ出射する光ビームは、第１の偏光成分を有する。

そして、上記の構成によれば、光情報記録媒体により反射された戻り光が回折手段に入射するまでの光路中に偏光成分変換手段が配置されており、偏光成分変換手段は、戻り光を上記第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分の光に変換する。このため、上記回折手段から出射された光ビームは、上記光情報記録媒体により反射されて戻り光となり、偏光成分変換手段を通過し、第２の偏光成分の光となって上記回折手段に入射する。そして、上記の構成によれば、上記回折手段は上記第２の偏光成分の光を上記受光素子へ回折させるので、回折手段に入射する第２の偏光成分の戻り光が全て、受光素子へ回折することになる。そして、受光素子は、このような戻り光を受光する。

すなわち、上記の構成によれば、第１の偏光成分の光を光情報記録媒体へ回折させる一方、第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分を受光素子へ回折させる上記回折手段と、戻り光を第２の偏光成分の光に変換する上記偏光成分変換手段とを備えた、偏光を用いた構成であるので、光情報記録媒体より反射された戻り光を、効率よく受光素子にて受光させることが可能になる。それゆえ、上記の構成によれば、回折手段にて光情報記録媒体へ回折された光ビームを全て信号の検出に利用でき、光利用効率が極めて高くなる。

したがって、上記の構成によれば、例えば光源として半導体レーザを用いた場合、出力が大きい半導体レーザを使用する必要がなく、低価格でかつ安定した記録再生性能を有する光ピックアップ装置を提供することができる。

また、上記回折手段は、上記第１の偏光成分の光を上記光情報記録媒体へ、光軸近傍から外縁部に向かうに従い、光強度の低下率が小さくなるように回折させる。このため、この回折手段により光情報記録媒体へ回折された第１の偏光成分の光は、光強度分布がよりフラットな状態に補正されて、上記光情報記録媒体に集光されることになる。これにより、光情報記録媒体上で、該光ビームをより微小なスポットに絞り込むことができ、再生信号の時間軸方向の分解能を向上させ、再生信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能になる。

以上のように、上記の構成によれば、光源の強度補正を行いながら、光利用効率の低下を最小限にする光ピックアップ装置を提供することができる。

なお、上記「第１の偏光成分の光」及び「第２の偏光成分の光」はそれぞれ、上記のような「偏光を用いる」構成を実現できるような偏光成分を有していれば、特に限定されるものではないが、特に、直線偏光であることが好ましい。これらの光が直線偏光である場合、第１の偏光成分と第２の偏光成分とが互いに垂直になることが好ましい。すなわち、「第１の偏光成分の光」が所定の偏光方向を有する直線偏光である場合、「第２の偏光成分の光」は、該所定の偏光方向と垂直な偏光方向を有する直線偏光であることが好ましい。

また、本発明の光集積ユニットでは、上記偏光成分変換手段は、１／４波長板であることが好ましい。

上記「第１の偏光成分の光」、及び「第２の偏光成分の光」がそれぞれ、直線偏光である場合、上記の構成によれば、所定の偏光方向を有する直線偏光のみが回折手段にて光情報記録媒体へ回折され、１／４波長板に入射することになる。そして、該直線偏光が１／４波長板を透過することにより、光情報記録媒体上では円偏光として照射される。このため、例えばＲＦ信号の生成に際して光情報記録媒体の基板の複屈折による影響を受けにくくなる。

さらに、光情報記録媒体により反射された戻り光は、１／４波長板を透過することにより、上記直線偏光とはその偏光方向が直交する直線偏光になるため、該戻り光を全て回折手段にて、受光素子へ回折させることができ、戻り光の利用効率をさらに高めることが可能になる。

また、本発明の光集積ユニットでは、上記回折手段は、上記光ビームのうち第１の偏光成分の光を回折させる一方、上記戻り光のうち第２の偏光成分の光を透過させる第１の偏光回折素子と、上記戻り光のうち第２の偏光成分の光を回折させる一方、上記光ビームのうち第１の偏光成分の光を透過させる第２の偏光回折素子と、を備えたことが好ましい。

上記の構成によれば、光源から出射された光ビームのうち第１の偏光成分の光は、上記第１の偏光回折素子にて光情報記録媒体へ回折する一方、上記第２の偏光回折素子をそのまま透過する。

そして、上記第１の偏光回折素子及び第２の偏光回折素子から出射された光ビームは、上記光情報記録媒体により反射されて戻り光となり、偏光成分変換手段を通過し、第２の偏光成分の光となって上記回折手段に入射する。このとき、第２の偏光成分を有する戻り光は、上記第１の偏光回折素子をそのまま透過し、上記第２の偏光回折素子にて受光素子へ回折する。

したがって、第１の偏光回折素子及び第２の偏光回折素子を備えた構成により、光源から出射された光ビームのうち第１の偏光成分の光を上記光情報記録媒体へ回折させる一方、該光情報記録媒体により反射された該光ビームの戻り光のうち第２の偏光成分の光を上記受光素子へ回折させることが可能になる。

上記第１の偏光回折素子は、上記光ビームを３ビームに分割することが好ましい。

なお「３ビームに分割する」とは、光源から出射された光ビームを０次回折光（メインビーム）と、±１次回折光（サブビーム）とに分割することを意味する。これにより、３ビーム法によるトラッキング誤差信号を検出することが可能になる。

また、上記第２の偏光回折素子は、上記戻り光を非回折光と回折光とに分割することが好ましい。より具体的には、上記第２の偏光回折素子は、上記戻り光の中心部近傍の光束と上記戻り光の外縁部近傍の光束との回折光に分割する第２のホログラム領域を備えることが好ましい。

本発明の光集積ユニットでは、上記第１の偏光回折素子は、少なくとも上記光ビームの中でその中心部近傍の光が通過する領域での格子溝幅もしくは格子溝深さと、上記光ビームの外縁部近傍の光が通過する領域での格子溝幅もしくは格子溝深さとが互いに異なる第１のホログラム領域を備えることが好ましい。

上記の構成によれば、第１のホログラム領域では、少なくとも上記光ビームの中でその中心部近傍の光が通過する領域での格子溝幅もしくは格子溝深さと、上記光ビームの外縁部近傍の光が通過する領域での格子溝幅もしくは格子溝深さとが互いに異なっているので、上記第１のホログラム領域を透過した光の強度分布をよりフラットな状態に補正することが可能になる。

したがって、上記の構成によれば、光源から出射された光ビームの光強度分布をよりフラットな状態にして、上記光情報記録媒体上に集光することが可能になる。それゆえ、上記の構成によれば、光情報記録媒体上で、該光ビームをより微小なスポットに絞り込むことができ、再生信号の時間軸方向の分解能を向上させ、再生信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能になる。また、上記の構成によれば、光源の強度補正を行いながら、光利用効率の低下を最小限にする光ピックアップ装置を提供することができる。

特に、第１の偏光回折素子が光ビームを３ビームに分割する場合、上記第１のホログラム領域は、上記３ビームのうち０次回折光（メインビーム）の光強度分布をよりフラットな状態にしている。

また、上記第１のホログラム領域が直線回折格子である場合、上記光ビームの中でその中心部近傍の光が通過する領域での格子溝幅を格子周期の半分の長さに近づける一方、上記光ビームの外縁部近傍の光が通過する領域での格子溝幅を半分の長さから遠ざけることが好ましい。この場合、０次回折光は、中心部近傍の光が通過する領域が外縁部近傍の光が通過する領域に対して、光強度の低下率が小さくなり（すなわち、光軸近傍から外縁部に向かうに従い、光強度の低下率が小さくなる）、０次回折光の光強度分布は、よりフラットな状態に近づくことが可能になるので、さらに有利である。

また、本発明の光集積ユニットでは、上記第１の偏光回折素子と上記第２の偏光回折素子とは、互いに平行に対向し、かつ上記光ビームの光軸上に配置されていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記第１の偏光回折素子と上記第２の偏光回折素子とは、互いに平行に対向し、かつ光ビームの光軸上に配置されているので、第２の偏光回折素子にて回折される光が受光素子に入射するように第２の偏光回折素子の位置調整を行うことで、同時に第１の偏光回折素子の位置調整も完了することが可能になる。それゆえ、光集積ユニットの組立工程における、第１の偏光回折素子と第２の偏光回折素子との位置調整が容易になるとともに、調整精度を高めることが可能になる。

特に、上記第１の偏光回折素子が、少なくとも上記光ビームの中でその中心部近傍の光が通過する領域での格子溝幅もしくは格子溝深さと、上記光ビームの外縁部近傍の光が通過する領域での格子溝幅もしくは格子溝深さとが互いに異なる第１のホログラム領域を備える場合、すなわち、第１の偏光回折素子に光強度分布をよりフラットな状態にする光強度分布補正機能を有する場合、第１のホログラム領域の中心と上記光ビームの光軸とがずれた位置に第１の偏光回折素子が配置されていると、光強度分布補正が正確に機能しないので、上記の構成を適用することが特に有効である。

また、本発明の光集積ユニットでは、さらに、上記光ビームを透過させ、上記戻り光を反射させる機能面を備え、該戻り光を上記受光素子へ導く導光手段を備えたことが好ましい。

上記の構成によれば、上記光源から出射した光ビームは、上記導光手段の機能面を透過した後、上記回折手段に入射する。そのため、上記光源から出射し、上記回折手段に入射するまでの光ビームの光路長を長くすることができる。

また、上記受光素子には、上記回折手段によって回折されて、上記導光手段を通過した上記戻り光が受光される。すなわち、上記回折手段を透過してから上記受光素子に入射するまでの間に上記導光手段を通過している。そのため、上記受光素子に受光されるまでの回折された戻り光の光路長を長くすることができる。

これにより、上記回折手段の回折角度を小さく設定した場合であっても、上記受光素子上での回折された光（戻り光）の分離を良好にすることができる。

特に、上記第２の偏光回折素子が、上記戻り光を非回折光と回折光とに分割する場合、回折光と非回折光とが十分に分離して、受光素子に受光させることが困難である場合がある。このような場合であっても、上記の構成によれば、長い光路を通過する間に、回折光と非回折光との間隔が広がり、上記受光素子上では回折光および非回折光を良好に分離することが可能となる。

また、本発明の光集積ユニットでは、上記機能面は、上記光ビームのうち第１の偏光成分の光を透過させ、上記戻り光のうち第２の偏光成分の光を反射させることが好ましい。

これにより、上記導光手段は、光情報記録媒体より反射された、第２の偏光成分を有する戻り光を全て、上記機能面にて反射させ、効率よく受光素子に導くことが可能になる。それゆえ、上記の構成によれば、戻り光の利用効率をさらに高めることが可能になる。

また、本発明の光集積ユニットでは、上記導光手段は、上記機能面により反射された戻り光を反射する反射面を備えたことが好ましい。

これにより、第２の偏光回折素子にて回折された戻り光を所望の方向に反射させることができるとともに、光路長をさらに長くすることができる。

なお、上記機能面と上記反射面とは互いに平行であることが尚好ましい。これにより、機能面のどの部分（例えば機能面の外周部）に光が入射しても、導光手段内での光路長は変化しなくなり、機能面にて反射された戻り光を効率的に受光素子に導くことが可能になる。また、これにより、光集積ユニットにおける導光手段の位置調整が容易になるという効果を奏する。

上記機能面は、偏光ビームスプリッタ面であることが好ましい。

また、本発明の光集積ユニットでは、さらに、上記機能面に入射するまでの上記光ビームの光軸上に１／２波長板を備えていることが好ましい。

これにより、光源等の部品レイアウトの自由度が増すという効果がある。

例えば、上記機能面が、上記光ビームのうち第１の偏光成分の光を透過させ、上記戻り光のうち第２の偏光成分の光を反射させる場合、光源は、第１の偏光成分の光ビームを出射するよう、そのレイアウトが制限される。そこで、上記機能面に入射するまでの上記光ビームの光軸上に１／２波長板を備えることにより、光源は、上記第１の偏光成分以外の第２の偏光成分の光ビームを、出射するものであっても、光利用効率を低減することなく、適用することができる。すなわち、光源のレイアウトの自由度が増すという効果がある。

また、本発明の光集積ユニットでは、上記受光素子は、上記回折光を受光する受光部と、上記非回折光を受光する受光部とを備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記受光素子が上記非回折光を受光する受光部を備えているので、この非回折光を高速信号の検出に用いることが可能になる。

具体的には、上記非回折光を、ＲＦ信号、及びＤＰＤ法によるＴＥＳ信号等の高速信号の検出に用いることができる。また、また、上記回折光は、サーボ信号の検出に用いることができる。

これにより、例えば、回折光を用いて上記高速信号の検出を行った場合では、波長変動や公差の影響を受けるため、受光素子上で集光位置が変動することを考慮して、受光部を大きめに設計しておく必要があり、このような受光部面積の制約が、ＲＦ信号の高速再生を制限する要因となるが、本発明に係る光集積ユニットでは、非回折光を用いているため、回折光を用いて高速再生信号を検出する場合に比べて、受光部面積の制約を受けない。したがって、良好なＲＦ信号の高速再生を実現することができる。

また、本発明の光集積ユニットでは、上記光源は、気密封止されたパッケージに収納された半導体レーザであることが好ましい。

これにより、光源が外気にさらされることがなくなり、特性劣化が生じにくくなる。

また、本発明の光集積ユニットでは、上記光源は、上記受光素子と上記導光手段とに対して位置調整が可能であることが好ましい。

これにより、光源と受光素子とが正確に位置決めされるので、光源にパッケージに収納された半導体レーザを用いた場合においても、戻り光を確実に受光素子に入射させることができる。したがって、非回折光を受光する受光部の面積を最小にすることが可能になり、高速信号の検出が良好に行えるようになる。

また、本発明の光集積ユニットでは、上記第１の偏光回折素子は、上記第２の偏光回折格子にて回折された光が上記受光素子に入射することで位置調整されるようになっていることが好ましい。

上記の構成によれば、第２の偏光回折素子にて回折される光が受光素子に入射するように第２の偏光回折素子の位置調整を行うことで、同時に第１の偏光回折素子の位置調整も完了することが可能になる。それゆえ、光集積ユニットの組立工程における、第１の偏光回折素子と第２の偏光回折素子との位置調整が容易になるとともに、調整精度を高めることが可能になる。

また、本発明の光集積ユニットでは、上記第１の偏光回折素子は、上記光源から出射された光ビームの上記第１の回折素子上における照射領域よりも小さく、かつ、該光ビームが上記光情報記録媒体に集光される集光領域よりも大きい第１のホログラム領域を備えることが好ましい。

これにより、第１のホログラム領域を、上記照射領域の中央に配置するように、回折手段の位置を調整することで、回折手段の位置の粗調整が完了する。それゆえ、光集積ユニットの組立工程における、回折手段の位置の粗調整が容易になる。

また、本発明の光集積ユニットでは、上記回折手段は、さらに透明素子を備え、上記透明素子における互いに対向する面にそれぞれ、上記第１の偏光回折素子と上記第２の偏光回折素子とが形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、透明素子における互いに対向する面にそれぞれ、上記第１の偏光回折素子と上記第２の偏光回折素子とが形成されているので、第１の偏光回折素子と第２の偏光回折素子とを一体的に製作することが可能になり、部品点数を低減することができる。

本発明の光ピックアップ装置は、上記の課題を解決するために、上述の光集積ユニットを備えたことを特徴としている。

これにより、本発明の光ピックアップ装置は、光利用効率の低下を最小限にすることで、より安定した記録再生性能を実現することが可能になる。

本発明の光集積ユニットは、以上のように、光ビームのうち第１の偏光成分の光を上記光情報記録媒体へ回折させる一方、上記戻り光のうち第２の偏光成分の光を上記受光素子へ、光軸近傍から外縁部に向かうに従い、光強度の低下率が小さくなるように回折させる回折手段と、上記戻り光が上記回折手段に入射する位置に設けられ、該戻り光を第２の偏光成分の光に変換する偏光成分変換手段とを備えたことを特徴としている。

このように、第１の偏光成分の光を光情報記録媒体へ回折させる一方、第２の偏光成分を受光素子へ回折させる上記回折手段と、戻り光を第２の偏光成分の光に変換する上記偏光成分変換手段とを備えた、偏光を用いた構成であるので、光情報記録媒体より反射された戻り光を、効率よく受光素子にて受光させることが可能になる。それゆえ、第１の偏光回折素子にて回折された光ビームを全て信号の検出に利用でき、光利用効率が極めて高くなる。

したがって、例えば光源として半導体レーザを用いた場合、出力が大きい半導体レーザを使用する必要がなく、低価格でかつ安定した記録再生性能を有する光ピックアップ装置を提供することができる。

上記回折手段は、上記第１の偏光成分の光を上記光情報記録媒体へ、光軸近傍から外縁部に向かうに従い、光強度の低下率が大きくなるように回折させるので、光情報記録媒体上で、該光ビームをより微小なスポットに絞り込むことができ、再生信号の時間軸方向の分解能を向上させ、再生信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能になる。

また、本発明の光ピックアップ装置は、以上のように、上述の光集積ユニットを備えていることから、光利用効率の低下を最小限にすることで、より安定した記録再生性能を実現することが可能になる。

〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について、図１〜図７に基づいて説明すれば以下の通りである。

なお、本実施の形態では、本発明の光集積ユニットを、光ディスク（光光情報記録媒体）に対して光学的に情報の記録及び再生を行う光情報記録再生装置に備えられた光ピックアップ装置を用いた場合について説明する。

図２は、本実施形態の光集積ユニットを用いた光ピックアップ装置４０の構成を示す概略図である。

図２に示すように、光ピックアップ装置４０は、光集積ユニット１と、コリメータレンズ２と、対物レンズ３とを備えている。

図２において、光集積ユニット１に搭載された光源から出射された光ビームは、コリメータレンズ２により平行光にされた後、対物レンズ３を介して光ディスク４に集光される。そして、光ディスク４からの反射光（以下、戻り光と記す）は、再び対物レンズ３とコリメートレンズ２とを通過して、光集積ユニット１に搭載された受光素子上に集光される。

光ディスク４は、基板４ａと、光ビームが透過するカバー層４ｂと、記録層４ｃとで構成されている。記録層４ｃは、基板４ａとカバー層４ｂとの境界に形成されている。そして、対物レンズ３は、対物レンズ駆動機構（図示せず）によってフォーカス方向（ｚ方向）とトラッキング方向（ｘ方向）に駆動されるようになっており、光ディスク４の面振れや偏心があっても集光スポットが記録層４ｃの所定位置を追従するようになっている。

なお、本実施形態では、光集積ユニット１は、波長４０５ｎｍ程度の短波長光源を備え、対物レンズ３としてＮＡ０．８５程度の高ＮＡ対物レンズが搭載されている場合について説明する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。このように短波長光源と高ＮＡ対物レンズとを備えることにより、高密度の記録再生が可能になる。

すなわち、このように、光源として短波長光源を採用し、対物レンズ３として高ＮＡ対物レンズを採用した場合、光ディスク４のカバー層４ｂにおける厚み誤差により、大きな球面収差が発生する。そこで、光ピックアップ装置４０では、カバー層４ｂにおける厚み誤差により生じる球面収差を補正するために、コリメータレンズ２をコリメータレンズ駆動機構（図示せず）により光軸方向に位置調整をするか、あるいは、コリメートレンズ２と対物レンズ３との間に配置した２枚のレンズ群で構成されるビームエキスパンダ（図示せず）を、ビームエキスパンダ駆動機構（図示せず）により間隔調整をするようになっている。

次に、図２において図示した光集積ユニット１の構造を、図１（ａ）及び図１（ｂ）を用いて説明する。図１は、光集積ユニット１の概略構成を示し、図１（ａ）は、図示した光軸方向（ｙ方向）から見た側面図である。

図１（ａ）に示すように、光集積ユニット１は、半導体レーザ（光源）１１と、受光素子１２と、１／２波長板１３と、偏光ビームスプリッタ（導光手段）１４と、透明素子（回折手段）１５と、１／４波長板（偏光成分変換手段）１６と、パッケージ１７とを備えている。

パッケージ１７は、ステム１７ａとベース１７ｂとキャップ１７ｃとにより構成されている。キャップ１７ｃには光を通過させるための窓部１７ｄが形成されている。そして、パッケージ１７内には半導体レーザ１１と受光素子１２とが搭載されている。具体的には、ステム１７ａに半導体レーザ１１と受光素子１２とが搭載されている。光集積ユニット１において、この窓部１７ｄの面積に対して、偏光ビームスプリッタ１４は、十分大きな寸法で作製されており、偏光ビームスプリッタ１４をキャップ１７ｃ上に接着固定することによりパッケージ１７が封止されるようになっている。その結果、半導体レーザ１１や受光素子１２が外気にさらされることが無くなり、特性劣化が生じにくくなる。

図１（ｂ）は、パッケージ１７内での半導体レーザ１１と受光素子１２の配置関係を説明するために、パッケージ１７を図１（ａ）に図示した光軸方向（ｚ方向）から（すなわち、キャップ１７ｃの窓部１７ｄ側から）見た上面図である。図の煩雑化を避けるため、１／２波長板１３、偏光ビームスプリッタ１４、透明素子１５、及び１／４波長板１６は省略している。

図１（ｂ）に示すように、ステム１７ａ上には受光素子１２が搭載されており、ステム１７ａの側部に半導体レーザ１１が設けられている。光集積ユニット１では、半導体レーザ１１から出射する光ビームの光路と、受光素子１２にて受光される戻り光の光路とが確保されるように、半導体レーザ１１の光ビーム出射部及び受光素子１２の受光部が、キャップ１７ｃの窓部１７ｄの領域に含まれるように配置されている。

次に、図１（ａ）に基づいて、光集積ユニット１の各種部材の配置について説明する。なお、以下の説明において、説明の便宜上、偏光ビームスプリッタ１４における半導体レーザ１１から出射された光ビーム２０が入射する面を、偏光ビームスプリッタ１４の光ビーム入射面とし、偏光ビームスプリッタ１４における戻り光が入射する面を、偏光ビームスプリッタ１４の戻り光入射面とする。また、透明素子１５における半導体レーザ１１から出射された光ビーム２０が入射する面を、透明素子１５の光ビーム入射面とし、透明素子１５における戻り光が入射する面を、透明素子１５の戻り光入射面とする。

図１（ａ）に示すように、偏光ビームスプリッタ１４は、パッケージ１７上に配置されている。そして、偏光ビームスプリッタ１４の光ビーム入射面が、窓部１７ｄを覆うようにパッケージ１７上に配置されている。

また、透明素子１５は、その光ビーム入射面が、偏光ビームスプリッタ１４の戻り光入射面に対向するように、かつ、半導体レーザ１１から出射する光ビーム２０の光軸上に配置されている。

また、光集積ユニット１では、半導体レーザ１１と偏光ビームスプリッタ１４との間に、１／２波長板１３が設けられている。すなわち、１／２波長板１３は、偏光ビームスプリッタ１４の光ビーム入射面に設けられており、半導体レーザ１１から出射する光ビーム２０の光軸上に配置されている。

さらに、１／４波長板１６は、透明素子１５の戻り光入射面に設けられており、半導体レーザ１１から出射する光ビーム２０の光軸上に配置されている。

次に、光集積ユニット１の内部での光ビームの通過経路を説明する。

半導体レーザ１１は、上述したように、波長λ＝４０５ｎｍの光ビーム２０を出射するものを使用している。そして、半導体レーザ１１は、偏光方向がｙ方向の直線偏光（Ｓ偏光）として光ビーム２０を出射する。すなわち、半導体レーザ１１から出射された光ビーム２０は、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｙ方向の偏光方向を有する直線偏光（Ｓ偏光）である。

半導体レーザ１１から出射された光ビーム２０は、１／２波長板１３に入射する。１／２波長板１３は、半導体レーザ１１から出射されたＳ偏光を有する光ビーム２０を、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｘ方向の偏光方向を有する直線偏光（Ｐ偏光）に変換する特性を有する。

１／２波長板１３にてＰ偏光に変換された光ビーム（第１の偏光成分の光）２０は、偏光ビームスプリッタ１４に入射する。偏光ビームスプリッタ１４は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面１４ａと、反射ミラー面１４ｂとを有している。

偏光ビームスプリッタ１４におけるＰＢＳ面１４ａは、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｘ方向の偏光方向を有する直線偏光（Ｐ偏光）を透過する一方、該偏光方向に垂直な偏光方向を有する、すなわち、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｙ方向の偏光方向を有する直線偏光（第２の偏光成分の光）（Ｓ偏光）を反射するような特性を有する。換言すれば、ＰＢＳ面１４ａでは、入射する光ビームの偏光方向に応じて（つまり、Ｓ偏光かＰ偏光かに応じて）、透過するのか、あるいは反射するのかを選択可能になっている。以下に、偏光ビームスプリッタ１４におけるＰＢＳ面１４ａの、偏光方向に応じた選択性について説明する。

一般的に、Ｐ偏光とＳ偏光とは反射特性が異なっている。Ｓ偏光は入射面（ＰＢＳ面１４ａ）に対する入射角度が大きくなるに従い反射率が増加するという反射特性を有する。これに対して、Ｐ偏光は、入射面（ＰＢＳ面１４ａ）に対する入射角度がブリュースター角になると反射しなくなり、そのまま入射面（ＰＢＳ面１４ａ）を透過するという反射特性を有している。すなわち、Ｓ偏光は反射する一方、Ｐ偏光は透過する状態が存在する。偏光ビームスプリッタ１４では、上記のＰ偏光とＳ偏光とにおける反射特性の違いを利用した薄膜が用いられている。すなわち、半導体レーザ１１から出射された光ビーム２０が入射する入射角度がブリュースター角になるように、ＰＢＳ面１４ａが形成されている。

また、ＰＢＳ面１４ａは、１／２波長板１３にてＰ偏光に変換された光ビーム２０の光軸上に、該光ビーム２０が透過するように配置されている。さらに、反射ミラー面１４ｂは、ＰＢＳ面１４ａに対し平行になるように配置されている。

偏光ビームスプリッタ１４の大きさとしては、半導体レーザ１１から出射された光ビーム２０が透過でき、光光情報記録媒体により反射した戻り光がＰＢＳ面１４ａにて反射され、さらに反射ミラー面１４ｂにて反射され受光素子１２に受光されるような構成であれば、特に限定されるものではない。しかしながら、偏光ビームスプリッタ１４の大きさは、上述のパッケージ１７のキャップ１７ｃに形成された窓部１７ｄの面積に対して、十分大きな寸法であることが好ましい。偏光ビームスプリッタ１４の大きさが、キャップ１７ｃの窓部１７ｄの面積に対し十分に大きい場合、偏光ビームスプリッタ１４をキャップ１７ｃ上に接着固定することが可能になる。これにより、パッケージ１７を封止することができ、半導体レーザ１１や受光素子１２が外気にさらされることがなくなり、これらの特性劣化が生じにくくなる。

ＰＢＳ面１４ａに入射した上記光ビーム２０（Ｐ偏光）は、ＰＢＳ面１４ａをそのまま透過し、Ｐ偏光の光ビーム２１になる。そして、ＰＢＳ面１４ａを透過したＰ偏光の光ビーム２１は、透明素子１５に入射する。

上記したように、光集積ユニット１では、半導体レーザ１１と偏光ビームスプリッタ１４との間の光路中に、１／２波長板１３が配置されている。１／２波長板１３が配置されていない構成では、半導体レーザ１１から出射された光ビーム２０は、偏光方向がｙ方向の直線偏光（Ｓ偏光）の状態で、偏光ビームスプリッタ１４に入射することになる。このため、光ビーム２０は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面１４ａでほぼ全て反射されてしまい、光量損失が発生してしまう。そこで、本実施形態では、半導体レーザ１１と偏光ビームスプリッタ１４との間の光路中に１／２波長板１３を配置し、光ビーム２０の偏光方向をｘ方向の直線偏光（Ｐ偏光）に変換することで、偏光ビームスプリッタ１４のＰＢＳ面１４ａをすべて透過することを可能にしている。

次に、透明素子１５について詳細に説明する。透明素子１５の互いに対向する面にはそれぞれ、第１のホログラム領域を有する第１の偏光回折素子３１と、第２のホログラム領域を有する第２の偏光回折素子３２とが形成されている。

第１の偏光回折素子３１及び第２の偏光回折素子３２は、光ビーム２０の光軸上に配置されており、第２の偏光回折素子３２は、第１の偏光回折素子３１よりも半導体レーザ１１側に配置された構成となっている。

第１の偏光回折素子３１はＰ偏光を回折させてＳ偏光を透過させる第１のホログラム領域を備えている。また、第２の偏光回折素子３２は、Ｓ偏光を回折させてＰ偏光を透過させる第２のホログラム領域を備えている。これら偏光の回折は、各偏光回折素子のホログラム領域に形成された溝構造（格子）により行われ、回折角度は、上記溝構造（格子）のピッチ（以下、格子ピッチと記す）により規定される。なお、第１の偏光回折素子３１及び第２の偏光回折素子３２における、ホログラム領域の詳細なホログラムパターンについては、後述する。

このため、ＰＢＳ面１４ａを透過したＰ偏光の光ビーム２１は、第２の偏光回折素子３２をそのまま透過し、第１の偏光回折素子３１に入射する。また、第１の偏光回折素子３１には、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を検出するための３ビーム生成用のホログラムパターンが形成されている。３ビームを用いたＴＥＳ検出方法としては３ビーム法、差動プッシュプル（ＤＰＰ）法が採用される。

第１の偏光回折素子３１では、入射した光ビームのうち、Ｐ偏光は回折し、Ｓ偏光はそのまま透過する。具体的には、第１の偏光回折素子３１は、入射したＰ偏光を、０次回折光（非回折光）と、±１次回折光（非回折光）とに回折する。

すなわち、第２の偏光回折素子３２を出射したＰ偏光の光ビーム２１は、第１の偏光回折素子３１に入射し、０次回折光（メインビーム）と、±１次回折光（サブビーム）とに回折されて、該第１の偏光回折素子３１を出射する。

そして、第１の偏光回折素子３１にて回折されたＰ偏光の光ビーム２１は、１／４波長板１６に入射する。１／４波長板１６は、直線偏光を入射し、円偏光に変換することができる。したがって、１／４波長板１６に入射したＰ偏光の光ビーム２１（直線偏光）は、円偏光の光ビームに変換されて、光集積ユニット１から出射する。

光集積ユニット１から出射した円偏光の光ビームは、図２に示したように、コリメータレンズ２により平行光にされた後、対物レンズ３を介して光ディスク４に集光される。そして、光ディスク４にて反射された光ビーム（すなわち、戻り光）は、再び対物レンズ３とコリメータレンズ２とを通過して、光集積ユニット１の１／４波長板１６に入射する。

光集積ユニット１の１／４波長板１６に入射する戻り光は円偏光であり、１／４波長板１６により、図示した光軸方向に対しｙ方向の偏光方向を有する直線偏光（Ｓ偏光）に変換される。そして、Ｓ偏光の戻り光は、第１の偏光回折素子３１に入射する。

第１の偏光回折素子３１を入射したＳ偏光の戻り光は、上述したように、そのまま透過し、第２の偏光回折素子３２に入射する。そして、第２の偏光回折素子３２に入射すると、Ｓ偏光の戻り光は、回折され０次回折光（非回折光）２２と±１次回折光（回折光）２３とに分離されて、偏光ビームスプリッタ１４に入射する。そして、０次回折光２２及び±１次回折光２３（Ｓ偏光）は、ＰＢＳ面１４ａにより反射され、反射ミラー面１４ｂにより反射されて、偏光ビームスプリッタ１４から出射する。偏光ビームスプリッタ１４から出射した０次回折光２２及び±１次回折光２３（Ｓ偏光）は、受光素子１２に受光される。なお、受光素子１２の受光部パターンについては、後述する。

上述のように、透明素子１５において、第１の偏光回折素子３１はＰ偏光を回折させてＳ偏光を透過させるのに対し、第２の偏光回折素子３２は、Ｓ偏光を回折させてＰ偏光を透過させる。すなわち、第１の偏光回折素子３１及び第２の偏光回折素子３２は、入射する光ビームの偏光方向に応じて（つまり、Ｓ偏光かＰ偏光かに応じて）、透過するのか、あるいは回折するのかを選択可能になっている。以下に、このような、第１の偏光回折素子３１及び第２の偏光回折素子３２の偏光方向に応じた選択性の原理について説明する。なお、このような、偏光回折素子の偏光方向に応じた選択性の原理は、例えば特開平１０―６８８２０に記載されている。

本実施形態の光集積ユニットでは、第１の偏光回折素子３１と第２の偏光回折素子３２との間には、液晶が封入されている。また、第１の偏光回折素子３１では、該第１の偏光回折素子３１の凸部（すなわち回折格子）の屈折率が上記液晶の異常光屈折率と一致するように設計されている。一方、第２の偏光回折素子３２では、該第２の偏光回折素子３２の凸部（すなわち回折格子）の屈折率が上記液晶の常光屈折率と一致するように設計されている。また、上記液晶における液晶分子は光学異方性を示す。すなわち、Ｐ偏光に対して常光屈折率を示す一方、Ｓ偏光に対しては、異常光屈折率を示す。

このような構成を有する第１の偏光回折素子３１及び第２の偏光回折素子３２について、まず、往路光（すなわち半導体レーザ１１から出射されたＰ偏光を有する光ビーム２０）における偏光方向に応じた選択性について説明する。半導体レーザ１１から出射された光ビーム２０が第２の偏光回折素子３２に入射すると、液晶分子はＰ偏光に対して常光屈折率を示すため、該光ビーム２０は、第２の偏光回折素子３２をそのまま透過し、第１の偏光回折素子３１に入射する。第１の偏光回折素子３１の凸部（回折格子）の屈折率は、液晶の異常光屈折率と一致する。一方、液晶分子はＰ偏光に対して常光屈折率を示す。このため、液晶分子と第１の偏光回折素子３１とで、Ｐ偏光に対する屈折率の異なりが生じる。これにより、光ビーム２０が第１の偏光回折素子３１に入射すると、第１の偏光回折素子３１は、回折格子として機能し、光ビーム２０を０次回折光（非回折光）と±１次回折光（非回折光）とに回折する。

次に、復路光（すなわちＳ偏光を有する戻り光）における偏光方向に応じた選択性について説明する。光ディスク４にて反射されたＳ偏光を有する戻り光が第１の偏光回折素子３１に入射すると、液晶分子はＳ偏光に対して異常光屈折率を示すため、該戻り光は、第１の偏光回折素子３１をそのまま透過し、第２の偏光回折素子３２に入射する。第２の偏光回折素子３２の凸部（回折格子）の屈折率は、液晶の常光屈折率と一致する。一方、液晶分子はＳ偏光に対して異常光屈折率を示す。このため、液晶分子と第２の偏光回折素子３２とで、Ｓ偏光に対する屈折率の異なりが生じる。これにより、戻り光が第２の偏光回折素子３２に入射すると、第２の偏光回折素子３２は、回折格子として機能し、戻り光を０次回折光（非回折光）２２と±１次回折光（回折光）２３とに分離する。

次に、図３を用いて、第１の偏光回折素子３１に形成されるホログラムパターンについて説明する。

ここで、一般的な直線回折格子に入射した光ビームの光強度について説明する。直線回折格子に入射した光ビームは、０次回折光（メインビーム）と±１次回折光（サブビーム）との３ビームに分離される。直線回折格子が矩形状の格子溝断面を有する回折格子である場合、回折格子の格子溝幅をｗ、格子周期をｐ、格子溝深さをｈ、第１の偏光回折素子３１を有する透明素子１５の屈折率をｎ、半導体レーザを出射した光ビームの波長をλと定義し、０次回折光の光強度をＩ_０、±１次回折光（以下、単に１次回折光と記す）の光強度をＩ_１、入射光の光強度を１としたとき、下記の数式（１）が成立する。

上記数式（１）より、０次回折光の光強度Ｉ_０、１次回折光の光強度Ｉ_１は格子溝幅ｗ、格子周期ｐ、格子溝深さｈに大きく依存することがわかる。また、βの値がとる範囲は０＜β＜１であることから、βの値が０．５に近いほど、換言すれば格子溝幅ｗが格子周期ｐの半分の長さに近づくほど、０次回折光の光強度は弱くなる一方、１次回折光の光強度は強くなることがわかる。

ここで、光の回折方向は格子周期ｐのみに依存するため、格子溝幅ｗ、格子溝深さｈを変更しても構わない。そのため、格子溝幅ｗや格子溝深さｈを場所に応じて変化させることにより回折光の光強度を制御することが可能である。

すなわち、図１に示した第１の偏光回折素子３１において、半導体レーザ１１を出射した光ビーム２０の中心部近傍の光束が通過する領域を第１の領域、外縁部近傍の光束が通過する領域を第２の領域とすると、上記第１の領域と上記第２の領域とにおいて、格子溝幅ｗや格子溝深さｈを変化させることにより、回折光の光強度を制御することが可能になる。より具体的には、図２にて図示したｙ軸方向において、第１の領域では第１の偏光回折素子３１の格子溝幅を格子周期の半分の長さに近づける一方、第２の領域では第１の偏光回折素子３１の格子溝幅を格子周期の半分の長さから遠ざける。

こうすることで、０次回折光（メインビーム）は、第１の領域（すなわち、光ビーム２０の中心部近傍）の方が第２の領域（すなわち、光ビーム２０の外縁部近傍）に対して、光強度の低下率が小さくなる（すなわち、光軸近傍から外縁部に向かうに従い、光強度の低下率が小さくなる）。その結果、０次回折光の光強度分布は、よりフラットな状態に近づく。これにより、対物レンズに入射した光ビームは、光ディスク上で微小なスポットに絞り込まれる。

ここで、半導体レーザ１１から出射された光ビームについて説明する。半導体レーザ１１から出射された光ビームは、楕円状に大きく拡がっている。この楕円における短軸方向の光強度分布は、長軸方向の光強度分布よりもフラットな状態ではない。このため、短軸方向の光強度分布をフラットな状態にするため、この短軸方向で光強度分布補正をおこなう必要がある。例えば、本実施形態では、半導体レーザ１１から長軸がｘ方向、短軸がｙ方向である楕円状の光束が出射される。したがって、第１の偏光回折素子３１は、短軸方向であるｙ軸方向において、光強度分布を補正するようになっている。より具体的には、第１の偏光回折素子３１は、図２に図示したｙ軸方向において、格子溝幅ｗが変化するように配置しなければならない。これにより、半導体レーザ１１から出射された光ビームは、短軸方向であるｙ軸方向の光強度分布がフラットな状態になる。

図３は、透明素子１５面上に形成された第１の偏光回折素子３１のホログラムパターンの一例を示しており、図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。

図３（ａ）に示すように、第１の偏光回折素子３１には格子溝５５が作製されている。この格子溝５５は、第１の偏光回折素子３１の中央部の格子溝幅が格子周期の半分の長さに近づく一方、第１の偏光回折素子３１の周辺部の格子溝幅が格子周期の半分の長さから遠ざかるようになっている。また、第１の偏光回折素子３１の格子周期ｐは、受光素子１２上で、回折された３ビーム（メインビーム、及びサブビーム）が十分離されるように設計されている。

次に、図４を用いて、第２の偏光回折素子３２に形成されるホログラムパターンを説明する。図４は、第２の偏光回折素子３２のホログラムパターンを示した模式図である。

図４に示すように、第２の偏光回折素子３２のホログラムパターンは、３つの領域３２ａ、３２ｂ、３２ｃで構成される。具体的には、トラッキング方向に対応するｘ方向の境界線３２ｘによって２分割された一方の半円領域３２ｃと、他方の半円領域がさらに円弧状の境界線によって分割された内周領域３２ａと外周領域３２ｂとである。なお、図中の点線で示された領域３５ａは、戻り光が照射された領域を示している。

第２の偏光回折素子３２の各領域における格子ピッチは、領域３２ｂが一番小さく（回折角が最大）、領域３２ｃが一番大きく（回折角が最小）、領域３２ａはこれらの中間の数値となっている。球面収差を補正するために用いられる球面収差誤差信号（ＳＡＥＳ）は、領域３２ａと領域３２ｂとからの±１次回折光の少なくとも１つを用いて検出できる。また、焦点位置ずれを補正するために用いられる焦点誤差信号（ＦＥＳ）は、領域３２ｃからの＋１次回折光を用いたシングルナイフエッジ法、または、領域３２ａと領域３２ｂと領域３２ｃからの＋１次回折光を用いたダブルナイフエッジ法によって検出できる。

次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて、第２の偏光回折素子３２の分割パターンと受光素子１２の受光部パターンとの関係を説明する。

図５（ａ）は、図２における光ディスク４のカバー層４ｂの厚みに対して、対物レンズ３による集光ビームに球面収差が発生しないように、コリメータレンズ２の光軸方向の位置調整がなされている状態で記録層４ｃ上に合焦状態に集光している場合の、受光素子１２上での光ビームを示している。さらに、図４において説明した第２の偏光回折素子３２の３つの領域３２ａ〜３２ｃと１次回折光の進行方向との関係も示している。なお、実際には、第２の偏光回折素子３２の中心位置は受光部１２ａ〜１２ｄの中心位置に対応する位置に設置されるが、説明のため、光軸方向（ｚ方向）に対してｙ方向にずらして図示している。

図５（ａ）に示すように、受光素子１２は、１２ａ〜１２ｎの１４個の受光部で構成されている。往路光学系において第１の偏光回折素子３１で形成された３つの光ビーム２１は、光ディスク４で反射して復路光学系において第２の偏光回折素子３２により非回折光（０次回折光）２２と回折光（＋１次回折光）２３とに分離される。そして、受光素子１２は、これらの光ビーム２２、２３のうちＲＦ信号やサーボ信号の検出に必要な光ビームを受光するための受光部を備えている。

具体的には、第２の偏光回折素子３２の３つの非回折光（０次回折光）２２と、９つの＋１次回折光２３の合計１２個のビームが形成される。そのうち、非回折光（０次回折光）２３は、プッシュプル法によるＴＥＳ検出ができるように、ある程度の大きさを有する光ビームとなるように設計されている。本実施形態では、上記非回折光（０次回折光）２２のビーム径がある程度の大きさを有するように、受光素子１２を、非回折光２２の集光点に対して若干奥側にずれた位置に設置している。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、受光素子１２を非回折光２２の集光点に対して若干手前側にずらした位置に配置するものであってもよい。

このように、ある程度の大きさを有する光ビームが受光部１２ａ〜１２ｄの境界部に集光されるので、これらの４つの受光部の出力が等しくなるように調整することで、非回折光４０と受光素子１２の位置調整が可能になり、光学素子分離手段としての偏光ビームスプリッタ１４の配置が可能になる。

図５（ｂ）は、図５（ａ）の状態から、対物レンズ３が光ディスク４に近づいた場合の、受光素子１２上での光ビームを示している。対物レンズ３が光ディスク４に近づくことにより、光ビームのビーム径が大きくなる。しかしながら、受光部からの光ビームのはみ出しは発生していない。

次に図４と図５（ａ）・（ｂ）とを用いて、サーボ信号生成の動作について説明する。なお、ここでは受光部１２ａ〜１２ｎの出力信号をＳａ〜Ｓｎと表す。

ＲＦ信号（ＲＦ）は、非回折光を用いて検出する。すなわち、ＲＦ信号（ＲＦ）は、
ＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ
で与えられる。

ＤＰＤ法によるトラッキング誤差信号（ＴＥＳ１）は、Ｓａ〜Ｓｄの位相比較を行うことにより検出される。具体的には、ＳａとＳｄの位相比較の結果Ａと、Ｓｂ、Ｓｃの位相比較の結果Ｂとにおいて、ＴＥＳ１は以下の演算式で検出される。

ＴＥＳ１＝Ａ＋Ｂ
より具体的には、ＤＰＤ法によるトラッキング誤差信号（ＴＥＳ１）は、以下の原理が利用される。すなわち、光ディスク４の記録層４ｃに形成されたピット列を対物レンズ３により集光された光ビームが走査する場合、ピット列と光ビームの位置関係により反射ビームの強度分布パターンが変化する。そこで、（Ｓａ＋Ｓｃ）と（Ｓｂ＋Ｓｄ）を検出すると、光ビームがピット列の中央を走査している場合には同位相であるのに対して、光ビームがピット列の中央からずれた位置を走査している場合には、ずれの方向により逆方向となる位相差が生じる。したがって、（Ｓａ＋Ｓｃ）と（Ｓｂ＋Ｓｄ）の位相差を検出することによりトラッキング誤差信号が得られる。

ＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号（ＴＥＳ２）は、以下の演算式で検出される。

ＴＥＳ２＝｛（Ｓａ＋Ｓｂ）−（Ｓｃ＋Ｓｄ）｝
−α｛（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）｝
なお、ここで、αは対物レンズシフトや光ディスクチルトによるオフセットをキャンセルするのに最適な係数に設定される。

フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）は、ダブルナイフエッジ法を用いて検出される。すなわち、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）は、
ＦＥＳ＝（Ｓｍ−Ｓｎ）−｛（Ｓｋ＋Ｓｉ）−（Ｓｌ＋Ｓｊ）｝
で与えられる。

球面収差誤差信号（ＳＡＥＳ）は、内外周に分離した光ビームからの検出信号を用いて検出される。すなわち、球面収差誤差信号（ＳＡＥＳ）は、
ＳＡＥＳ＝（Ｓｋ−Ｓｌ）−β（Ｓi−Ｓj）
で与えられる。なお、ここで、βはＳＡＥＳのオフセットをキャンセルするのに最適な係数に設定される。

引き続いて、図６（ａ）・（ｂ）及び図７（ａ）・（ｂ）を用いて、受光素子１２と、偏光ビームスプリッタ１４と、透明素子１５との位置調整の方法について説明する。

上記位置調整の方法では、まず、受光部１２ａ〜１２ｎの出力信号をＳａ〜Ｓｎと表したとき、非回折光を用いて、受光部１２ａ〜１２ｄに入射する光量、すなわち出力信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄが互いに等しくなるように、偏光ビームスプリッタ１４の位置が調整される。次に、受光部１２ｉ〜１２ｌに、Ｓｉ〜Ｓｌとして出力信号が現れるように、透明素子１５が回転調整される。これにより、透明素子１５の粗調整が完了する。次に、透明素子１５の位置の微調整が行われる。以下、透明素子１５の位置の微調整の方法を、図６（ａ）・（ｂ）及び図７（ａ）・（ｂ）に基づいて、述べる。

図６は、第２の偏光回折素子３２上に、光ディスク４より反射された戻り光が中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対しｘ方向にずれた場合における第２の偏光回折素子３２の状態を示す模式図であり、図６（ａ）は、該戻り光が第２の偏光回折素子３２の中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対し＋ｘ方向にずれた場合を示し、図６（ｂ）は、該戻り光が第２の偏光回折素子３２の中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対し−ｘ方向にずれた場合を示す。なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）中の点線で示された領域（領域３５ｃ）は、第２の偏光回折素子３２に戻り光が照射された領域を示す。

また、図７は、第２の偏光回折素子３２上に、光ディスク４より反射された戻り光が中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対しｙ方向にずれた場合における第２の偏光回折素子３２の状態を示す模式図であり、図７（ａ）は、該戻り光が第２の偏光回折素子３２の中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対し＋ｙ方向にずれた場合を示し、図７（ｂ）は、該戻り光が第２の偏光回折素子３２の中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対し−ｙ方向にずれた場合を示す。なお、図７（ａ）及び図７（ｂ）中の点線で示された領域（領域３５ｄ）は、第２の偏光回折素子３２に戻り光が照射された領域を示す。

まず、図６（ａ）の状態、すなわち、第２の偏光回折素子３２上に、光ディスク４より反射された戻り光が中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対し＋ｘ方向にずれた場合では、
（Ｓｉ+Ｓｊ）−（Ｓｋ+Ｓｌ）＜０
となる。

一方、図６（ｂ）の状態、すなわち、第２の偏光回折素子３２上に、光ディスク４より反射された戻り光が中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対し−ｘ方向にずれた場合では、
（Ｓｉ+Ｓｊ）−（Ｓｋ+Ｓｌ）＞０
となる。

したがって、ｘ方向における透明素子１５の位置のずれは、
（Ｓｉ+Ｓｊ）−（Ｓｋ+Ｓｌ）＝０
を満たすように、透明素子１５の位置を調整することで、第２の偏光回折素子３２の中央部に戻り光が入射し、透明素子１５のｘ方向における位置ずれが取り除かれ、ｘ方向における透明素子１５の位置のずれを調整することができる。

また、図７（ａ）の状態、すなわち、第２の偏光回折素子３２上に、光ディスク４より反射された戻り光が中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対し＋ｙ方向にずれた場合では、
(Ｓｉ+Ｓｊ)+（Ｓｋ+Ｓｌ）＞（Ｓｍ+Ｓｎ）
となる。

一方、図７（ｂ）の状態、すなわち、第２の偏光回折素子３２上に、光ディスク４より反射された戻り光が中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対し−ｙ方向にずれた場合では、
(Ｓｉ+Ｓｊ)+（Ｓｋ+Ｓｌ）＜（Ｓｍ+Ｓｎ）
となる。

したがって、ｙ方向における透明素子１５の位置のずれは、
(Ｓｉ+Ｓｊ)+（Ｓｋ+Ｓｌ）−（Ｓｍ+Ｓｎ）＝０
を満たすように、透明素子１５の位置を調整することで、第２の偏光回折素子３２の中央部に戻り光が入射し、透明素子１５のｙ方向における位置ずれが取り除かれ、ｙ方向における透明素子１５の位置のずれを調整することができる。

このようにして、ｘ方向及びｙ方向における透明素子１５の位置のずれを取り除くことにより、透明素子１５の位置の微調整が完了する。

また、第１の偏光回折素子３１と第２の偏光回折素子３２とは、互いに平行な２つの面を備えた構造の透明素子１５上にマスク精度で正確な位置決めをして一体的に作製することが可能である。したがって、所定のサーボ信号が得られるように第２の偏光回折素子３２の位置調整を行うと同時に、第１の偏光回折素子３１の位置調整が完了する。すなわち、光集積ユニット１の組立調整が容易になるとともに、調整精度を高めることが可能になる。

さらに、本実施形態によれば、上述の位置調整方法を実施することにより、組立工程を簡略化することが可能になり、低価格の光ピックアップ装置を提供することができる。

また、本実施形態では、半導体レーザ１１からの出射された光ビーム２０の光強度分布を、第１の偏光回折素子３１により、フラットな状態にしている。

これにより、光ディスク４上に微小なスポットを絞り込むことかでき、光ピックアップ装置の再生信号の時間軸方向の分解能を向上させ、再生信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

さらに、光集積ユニット１は、１／２波長板１３、１／４波長板１６、及び偏光性回折素子（第１の偏光回折素子３１及び第２の偏光回折素子３２）からなる偏光を用いる構成である。このため、光の利用効率が高く、半導体レーザの出力を上げることなく、安定した記録再生性能を実現することができる。

さらに、本実施形態では、互いに平行な２つの反射面を備えた偏光ビームスプリッタ４を用いている。

これにより、第２の偏光回折素子３２を、半導体レーザ１１および受光素子１２と対向する側に配置することができる。そして、半導体レーザ１１から回折素子（第１の偏光回折素子３１及び第２の偏光回折素子３２）までの光路長を長くすることができる。また、受光素子１２から回折素子（第１の偏光回折素子３１及び第２の偏光回折素子３２）までの光路長を長くすることができる。

その結果、回折素子（第１の偏光回折素子３１及び第２の偏光回折素子３２）の回折角度を小さく設定した場合であっても、受光素子１２上での回折された光（戻り光）の分離を良好にすることができる。このように、小さな回折角度で受光素子１２上の０次回折光と＋１次回折光の分離が可能となるので、非回折光と回折光の両方を検出して、非回折光を用いてＲＦ信号やＤＰＤ法のＴＥＳ信号のような高速信号を検出することができる。さらに、回折光を用いてサーボ信号を検出することができる。

さらに、気密封止された半導体パッケージを用いることで、半導体レーザが外気にさらされることが無く、特性劣化が生じにくくなる。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について、図８（ａ）及び図８（ｂ）に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態では、上記実施の形態１との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態１で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。

図８は、本発明の第２の実施の形態の光集積ユニットの構成を示した構成図である。図８（ａ）は、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｙ方向から見た側面図であり、図８（ｂ）は、パッケージ１７内での半導体レーザ１１と受光素子１２との配置関係を説明するために、パッケージ１７を、図８（ａ）に図示した光軸方向（ｚ方向）から（すなわち、キャップ１７ｃの窓部１７ｄ側から）見た上面図である。

本実施形態の光集積ユニットは、実施の形態１の光集積ユニットにおける半導体レーザ１１（光源）の取り付け方向が異なっている。また、本実施形態の光集積ユニットは、１／２波長板１３を取り除いた構成である。さらに、本実施形態の光集積ユニットでは、図８（ａ）に示す第１の偏光回折素子３４のホログラムパターンが、実施の形態１と異なっている。

すなわち、上記実施の形態１では、図１に示す半導体レーザ１１は、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｙ方向の偏光方向を有する直線偏光（Ｓ偏光）を出射する。これに対して、本実施形態では、図８に示す半導体レーザ１１’は、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｘ方向の偏光方向を有する直線偏光（Ｐ偏光）を出射する。

このため、図８（ａ）に示すように、半導体レーザ１１’から出射されたＰ偏光の光ビーム２０’は、偏光ビームスプリッタ１４に入射したとき、ＰＢＳ面１４ａにて反射されることがない。したがって、本実施形態の光集積ユニット１’は、上記実施の形態１の光集積ユニットと比較して、１／２波長板１３を配置する必要がない構成となっている。

さらに、半導体レーザ１１’からの出射された光ビーム２０’は、長軸がｙ軸方向、短軸がｘ方向の楕円状の光束である。上記実施の形態１にて説明したように、この楕円状の光束における短軸方向の光強度分布は、長軸方向の光強度分布よりもフラットな状態ではない。このため、短軸方向の光強度分布をフラットな状態にするため、この短軸方向で光強度分布補正をおこなう必要がある。

すなわち、図８に示す第１の偏光回折素子３４は、短軸方向であるｘ軸方向において、光強度分布を補正するようになっている。より具体的には、第１の偏光回折素子３４は、図８に図示したｙ軸方向において、格子溝幅ｗが変化するように配置しなければならない。これにより、半導体レーザ１１’から出射された光ビームは、短軸方向であるｘ軸方向の光強度分布がフラットな状態になる。

以下、光集積ユニット１’における第１の偏光回折素子３４のホログラムパターンの一例を、図９（ａ）及び図９（ｂ）に基づいて説明する。図９は、透明素子１５’面上に形成された第１の偏光回折素子３４のホログラムパターンの一例を示しており、図９（ａ）は平面図であり、図９（ｂ）はＢ−Ｂ’断面図である。

図９（ａ）に示すように、第１の偏光回折素子３４には、格子溝５６が形成されている。この格子溝５６は、ｘ方向において、第１の偏光回折素子３４の中央部における格子溝幅が格子周期の半分の長さに近づく一方、第１の偏光回折素子３４の周辺部における格子溝幅が格子周期の半分の長さから遠ざかるようになっている。このため、ｘ方向において、入射するレーザ光束の光強度分布はよりフラットに近づく。

また、本実施形態の光集積ユニット１’でも、同様に、第１の偏光回折素子３４と第２の偏光回折素子３２との間に液晶が封入されており、偏光方向に応じた選択性を実現している。

なお、本実施形態では、上記実施の形態１の光集積ユニットにおける第１の偏光回折素子３１及び第２の偏光回折素子３２と同様に、第１の偏光回折素子３４では、該第１の偏光回折素子３４の凸部（すなわち回折格子）の屈折率が上記液晶の異常屈折率と一致するように設計されている。一方、第２の偏光回折素子３２では、該第２の偏光回折素子３２の凸部（すなわち回折格子）の屈折率が上記液晶の常光屈折率と一致するように設計されている。これにより、上記実施の形態１と同様に、偏光方向に応じた選択性が得られる。

以上のように、本実施形態の光集積ユニットは、半導体レーザ１１’がＰ偏光の光ビーム２０’を出射するため、１／２波長板を取り除くことができる。それゆえ、上記実施の形態１の光集積ユニットと比較して、部品点数を減らすことができ、かつ、小型で安価な光ピックアップ装置を提供することができるという効果を奏する。

さらに、本実施形態では、半導体レーザ１１’からの出射された光ビーム２０’の光強度分布を、第１の偏光回折素子３４にてフラットな状態にしている。これにより、光ディスク上に微小なスポットを絞り込むことかできるとともに、光ピックアップ装置の再生信号の時間軸方向の分解能を向上させ、再生信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について、図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態では、上記実施の形態１との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態１で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。

図１０は、本発明の第３の実施の形態の光集積ユニットの構成を図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｙ方向から見た側面図である。本実施形態の光集積ユニットは、実施の形態１の光集積ユニットにおける半導体レーザ１１及び受光素子１２の構成が異なっている。

すなわち、上記実施の形態１では、半導体レーザ１１及び受光素子１２はそのままパッケージ１７内に配置されている。これに対して、本実施形態の光集積ユニット１’’では、図１０に示すように、半導体レーザ１１及び受光素子１２がそれぞれ独立したパッケージ１８、１９に収納されている。すなわち、本実施の形態における半導体レーザ１１及び受光素子１２は、図１０に示すように、半導体レーザ１１および受光素子１２がそれぞれ独立したパッケージ１８、１９に収納され、パッケージ１８、１９に収納された状態でさらに上記実施の形態１と同じパッケージ１７に集積化されている。

これにより、半導体レーザ１１や受光素子１２を確実に封止することが可能になるので、特性劣化を確実に抑えることができるという効果がある。

また、パッケージ１７は封止する必要が無くなり、偏光ビームスプリッタ１４の大きさは窓部１７ｄを完全にカバーしなくても良くなるので、部品形状の小型化が可能になり集積ユニットの小型軽量化と低コスト化が可能になるという効果がある。

さらに、半導体レーザ１１及び受光素子１２の取り扱いが容易になるため、取り扱いミスによる故障が発生しにくくなるとともに、半導体レーザ１１や受光素子１２が故障した場合の修理も容易になる。

さらに、半導体レーザ１１が偏光ビームスプリッタ１４と受光素子１２とに対して位置調整可能なので、組立誤差を吸収して確実に戻り光を受光素子１２に入射させることができるという効果がある。

〔実施の形態４〕
本発明の他の実施の形態について、図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態では、上述した実施の形態の相違点について説明するため、説明の便宜上、上述した実施の形態で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付している。

図１１は、本発明の第４の実施の形態の光集積ユニット１の構成を図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｙ方向から見た側面図である。本実施形態の光集積ユニットは、上記実施の形態３の光集積ユニットにおける半導体レーザ１１（光源）の取り付け方向が異なっている。

また、本実施形態の光集積ユニット１’’’は、半導体レーザ１１’がＰ偏光の光ビーム２０’を出射するため、１／２波長板１３を取り除いた構成である。それゆえ、部品点数を減らすことができ、かつ、小型で安価な光ピックアップ装置を提供することができるという効果を奏する。

さらに、本実施形態の光集積ユニットは、図１１に示す第１の偏光回折素子３４のホログラムパターンは、実施の形態１と異なっている一方、上記実施の形態２と同様である。

このため、図１１に示すように、本実施形態の光集積ユニット１’’’では、半導体レーザ１１’からの出射された光ビーム２０’における、図示するｘ軸方向の光強度分布を、第１の偏光回折素子３４にてフラットな状態にしている。これにより、上記実施の形態２と同様に、光ディスク上に微小なスポットを絞り込むことかできるとともに、光ピックアップ装置の再生信号の時間軸方向の分解能を向上させ、再生信号のＳ／Ｎ比を向上させることができるという効果を奏する。

また、本実施形態の光集積ユニット１は、上記実施の形態３と同様に、半導体レーザ１１及び受光素子１２がそれぞれ独立したパッケージ１８、１９に収納されている。すなわち、本実施の形態における半導体レーザ１１及び受光素子１２は、図１０に示すように、半導体レーザ１１および受光素子１２がそれぞれ独立したパッケージ１８、１９に収納され、パッケージ１８、１９に収納された状態でさらに上記実施の形態１と同じパッケージ１７に集積化されている。

以上のように、本実施形態の光集積ユニット１’’’は、上記実施の形態３の効果に加えて部品点数を減らすことで、小型で安価な光ピックアップ装置を提供することができる。

〔実施の形態５〕
本発明の他の実施の形態について、図１２に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態では、上記実施の形態１との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態１で説明した部材と同様の機能を有する部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の光集積ユニットは、上述の実施の形態１〜４の光集積ユニットにおける第１の偏光回折素子について、さらに、該第１の偏光回折素子のホログラム領域が半導体レーザから出射された光ビームの光束径よりも小さく、かつ、光ディスク４に集光される光ビームの光束径よりも小さいことを特徴としている。

以下、本実施形態の光集積ユニットにおける第１の偏光回折素子のホログラム領域について、図１２に基づいて説明する。図１２は、本実施形態の光集積ユニットにおける第１の偏光回折素子のホログラム領域を説明するために、該ホログラム領域にて回折される光ビームと、半導体レーザから出射された光ビームの光束径と、光ディスクに集光される光ビームの光束径との関係を示す模式図である。

図１２にて図示した領域５０は、半導体レーザ１１から出射された光ビームが図２に示すコリメータレンズ２を透過した後の光束を示している。ここで、上記図２に示すように、半導体レーザ１１から出射された光ビームは、透明素子１５を介して、コリメータレンズ２に入射する。また、半導体レーザ１１から出射された光ビームは、透明素子１５を通過する際、第１の偏光回折素子３１で回折される。

半導体レーザ１１から出射された光ビームは、第１の偏光回折素子３１にて、格子溝が構成されている領域と構成されていない領域とに入射する。このため、格子溝が構成されている領域と構成されていない領域との間で、透過光（第１の偏光回折素子３１を透過する光ビーム）の光強度が変化する。このため、図１２に示すように、半導体レーザ１１から出射された光ビームについて、第１の偏光回折素子３１で回折される領域５１が現れる。

また、上記図２に示すように、コリメータレンズ２から出射された光ビームは、対物レンズ３を介して、光ディスク４上に集光される。ここで、図１２に示す領域５２は、対物レンズにより光ディスクに集光され情報の記録再生に用いる光束を示している。

通常、光ピックアップ装置においては、トラッキング制御に対物レンズがラジアル方向（ｘ方向）にシフトすることから、領域５２は、対物レンズの有効径よりも大きくなるように設定されている。また、第１の偏光回折素子３１で回折された領域５１を、出射光の光束である領域５０の中央に配置するように、透明素子１５の位置を調整することにより、透明素子１５の粗調整が完了する。そして、上記実施の形態１に記載の透明素子１５の位置の微調整の方法をさらに行うことにより、透明素子１５の位置の調整が容易になる。

したがって、第１の偏光回折素子は、第１の偏光回折素子の面上での出射光の領域５０よりも小さくまた、情報の記録再生に利用する領域５２の径よりも大きく作製される必要がある。

上記の実施の形態１〜５では、第１の偏光回折素子により３ビームを生成する構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、本発明の光集積ユニットにおける第１の偏光回折素子は、ＴＥＳ生成用に３ビームを用いない１ビーム用の光集積ユニットにも適用可能である。

なお、図１３に示すように、本発明の光ピックアップ装置としては、１／４波長板１６を取り外した光集積ユニット３０を搭載し、外付けの１／４波長板５と組み合わせた構成とすることも可能である。

また、本発明の光ピックアップ装置は、図１３の構成において半導体レーザ１１（光源）の取り付け方向を変更し、第１の偏光回折素子のホログラムパターンを図９に示す第１の偏光回折素子３４のホログラムパターンに変更し、かつ、１/２波長板１３を取り除いた構成、すなわち図１４に示す構成であってもよい。

さらに、上記の実施の形態１の光集積ユニット１では、第２の偏光回折素子３２は、第１の偏光回折素子３１よりも半導体レーザ１１側に配置された構成となっていたが、本発明の光集積ユニットはこれに限定されず、第１の偏光回折素子３１と第２の偏光回折素子３２との配置が逆である構成であってもよい。すなわち、第１の偏光回折素子３１が第２の偏光回折素子３２よりも半導体レーザ１１側に配置された構成であってもよい。

また、上記の実施の形態２の光集積ユニット１’では、第２の偏光回折素子３２は、第１の偏光回折素子３４よりも半導体レーザ１１側に配置された構成となっていた（図８参照）が、本発明の光集積ユニットはこれに限定されず、第１の偏光回折素子３４と第２の偏光回折素子３２との配置が逆である構成であってもよい。すなわち、図８に示す第１の偏光回折素子３４が第２の偏光回折素子３２よりも半導体レーザ１１側に配置された構成であってもよい。

また、本発明の光集積ユニットは、光源と、上記光源からの出射光を回折させる第１の偏光回折素子と、光情報記録媒体からの戻り光光束の中心部近傍の光束と上記戻り光光束の外縁部近傍の光束を分割するように設けられる第２の偏光回折格子と、上記戻り光を受光素子に導く光分離手段と、上記戻り光を検出する受光素子とを備えた集積ユニットにおいて、上記第１の偏光回折素子は少なくとも上記出射光光束の中心部近傍の光束が通過する領域での格子溝幅もしくは格子溝深さと上記出射光光束の外縁部近傍の光束が通過する領域での格子溝幅もしくは格子溝深さとが互いに異なり、上記第１の偏光回折素子と上記第２の偏光回折素子とを透明素子面上に対面させ形成した構成であるとも言える。

すなわち、本発明の光集積ユニットは、換言すれば、光源と、上記光源からの出射光を回折させる第１の偏光回折素子と、光情報記録媒体からの戻り光光束の中心部近傍の光束と上記戻り光光束の外縁部近傍の光束を分割するように設けられる第２の偏光回折素子と、上記戻り光を受光素子に導く光分離手段と、上記戻り光を検出する受光素子とを備えた光集積ユニットにおいて、上記第１の偏光回折素子は少なくとも上記出射光光束の中心部近傍の光束が通過する領域での格子溝幅もしくは格子溝深さと上記出射光光束の外縁部近傍の光束が通過する領域での格子溝幅もしくは格子溝深さとが互いに異なり、さらに上記光源からの出射光を少なくとも３ビームに分割する第１のホログラム領域を備え、上記第２の偏光回折素子は、上記光情報記録媒体からの戻り光を非回折光と回折光に分離する第２のホログラム領域を備え、かつ上記第１の偏光回折素子の上記光源と対向する側に、さらに１／４波長板を備えることを特徴とすることを特徴としている。

そして、この構成において、上記光分離手段は、少なくとも互いに平行な２つの反射面を備えた偏光ビームスプリッタであることが好ましい。

このような構成によれば、光強度分布補正機能を持った第１の偏光回折素子と戻り光を分割する第２の偏光回折素子を用いることで、出射光の光強度分布をフラットな状態にして光ディスク上に微小なスポットを絞り込むことかでき、光ピックアップ装置の再生信号の時間軸方向の分解能を向上させ、再生信号のＳ／Ｎ比を向上させる。さらに１/２波長板、１/４波長板、偏光性回折素子からなる偏光を用いる構成のため光源からの出射光は第１の偏光回折素子のみで回折し、第２の偏光回折素子では回折しない。また光情報記録媒体からの戻り光は第２の偏光回折素子でのみ回折し、第１の偏光回折素子では回折せず、したがって光利用効率が高い。さらに、第１の偏光回折素子で生成した３ビームはすべてＴＥＳ検出方法に利用するために光利用効率が高い。したがって、光源に出力の大きな半導体レーザを使用する必要がなく、低価格で安定した特性を持つ光ピックアップ装置を提供できる。

さらに、互いに平行な２つの反射面を備えた偏光ビームスプリッタを用いることで、第２の偏光回折素子を光源および受光素子と対向する側に配置でき、光源から回折素子までの光路長を長くすることができる。さらに、受光素子から回折素子までの光路長を長くすることができる。その結果、回折素子の回折角を小さくしても受光素子上での光ビームの分離ができるようになる。このように小さな回折角度で受光素子上の０次回折光と＋１次回折光の分離が可能となるので、非回折光と回折光の両方を検出して、非回折光を用いてＲＦ信号やＤＰＤ法のＴＥＳ信号のような高速信号を検出することができる。さらに回折光を用いてサーボ信号を検出することができる。

さらに、気密封止された半導体パッケージを用いることで、半導体レーザが外気にさらされることが無く、特性劣化が生じにくくなる。

さらに、第１の偏光回折素子と第２の偏光回折素子は、互いに平行な２つの面を備えた構造の透明素子上にマスク精度で正確な位置決めをして一体的に作製することが可能である。したがって、所定のサーボ信号が得られるように第２の偏光回折素子の位置調整を行うと同時に第１の偏光回折素子の位置調整が完了する。したがって、光集積ユニットの組立調整が容易になるとともに、調整精度を高めることが可能になる。さらに受光素子と光分離手段とに対して位置調整が可能であり、前述の調整方法を実施することで組立工程を簡略化することが可能になる。したがって、低価格の光ピックアップ装置を提供することができる。

さらに、第１の偏光回折素子を放射光の第１の偏光回折素子上での光束径よりも小さく、かつ上記光情報記録媒体に集光される光束径よりも大きく形成することで、組立工程をより簡略化でき、低価格の光ピックアップ装置を提供することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、以上のように、光利用効率が極めて高く、かつ安定した記録再生性能を有する光集積ユニットまたはそれを備えた光ピックアップ装置を提供するので、主に光情報記録産業等に適用可能である。

本発明の第１の実施の形態の光集積ユニットの概略構成を示し、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）に示した光集積ユニットにおいて窓部１７ｄ側から見た上面図である。 図１の光集積ユニットを用いた光ピックアップ装置の構成を示す概略図である。 図１の光集積ユニットに用いる第１の偏光回折素子のホログラムパターンの構成を示し、（ａ）は光軸方向から見た上面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。 図１の光集積ユニットに用いる第２の偏光回折素子のホログラムパターンを示す構成図である。 本発明のユニットに用いる受光素子の受光部パターンを説明する図であり、（ａ）は、上記受光部パターンに、球面収差が発生していない場合における光ビームの受光状態を示し、（ｂ）は、（ａ）の状態から対物レンズが光ディスクに近づいた場合における光ビームの受光状態を示した図である。 第２の偏光回折素子上に、光ディスクより反射された戻り光が中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対しｘ方向にずれた場合における第２の偏光回折素子の状態を示す模式図であり、（ａ）は、該戻り光が第２の偏光回折素子の中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対し＋ｘ方向にずれた場合を示し、（ｂ）は、該戻り光が第２の偏光回折素子の中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対し−ｘ方向にずれた場合を示す 第２の偏光回折素子上に、光ディスクより反射された戻り光が中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対しｙ方向にずれた場合における第２の偏光回折素子の状態を示す模式図であり、（ａ）は、該戻り光が第２の偏光回折素子の中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対し＋ｙ方向にずれた場合を示し、（ｂ）は、該戻り光が第２の偏光回折素子の中央部よりも光軸方向（ｚ方向）に対し−ｙ方向にずれた場合を示す。 本発明の第２の実施の形態の光集積ユニットの概略構成を示し、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）に示した光集積ユニットにおいて窓部１７ｄ側から見た上面図である 図８の光集積ユニットに用いる第１の偏光回折素子のホログラムパターンの構成を示し、（ａ）は光軸方向から見た上面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ’断面図である。 本発明の第３の実施の形態の光集積ユニットの構成を示す側面図である。 本発明の第４の実施の形態の光集積ユニットの構成を示す側面図である。 発明の第５の実施の形態の光集積ユニットにおける第１の偏光回折素子のホログラム領域を説明するために、該ホログラム領域にて回折される光ビームと、半導体レーザから出射された光ビームの光束径と、光ディスクに集光される光ビームの光束径との関係を示す模式図である。 本発明の光ピックアップ装置の他の構成を示す概略図である。 本発明の光ピックアップ装置のさらに他の構成を示す概略図である。 従来の光ピックアップ装置の構成を示す概略図である。 図１５の光ピックアップ装置における直線回折格子またはホログラム回折格子の詳細構造の一例を示し、（ａ）は光軸方向から見た上面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。

符号の説明

１，１’，３０ 光集積ユニット
２ コリメータレンズ
３ 対物レンズ
４ 光ディスク（光情報記録媒体）
１１，１１’ 半導体レーザ（光源）
１２ 受光素子
１３ １／２波長板
１４ 偏光ビームスプリッタ（導光手段）
１４ａ ＰＢＳ面（機能面）
１４ｂ 反射ミラー面（反射面）
１５，１５’ 透明素子（回折手段）
１６ １／４波長板（偏光成分変換手段）
２０，２０’、２１ 光ビーム
２２ ０次回折光（非回折光）
２３ ±１次回折光（回折光）
３１，３４ 第１の偏光回折素子
３２ 第２の偏光回折素子
４０ 光ピックアップ装置

Claims (24)

1. 光情報記録媒体へ光ビームを出射する光源と、上記光情報記録媒体により反射された上記光ビームの戻り光を受光する受光素子とを備えた光集積ユニットであって、
   上記光ビームは、第１の偏光成分の光を有しており、
   上記第１の偏光成分の光を上記光情報記録媒体へ、光軸近傍から外縁部に向かうに従い、光強度の低下率が小さくなるように回折させる回折手段と、
   上記戻り光が上記回折手段に入射するまでの光路中に配置され、その戻り光を上記第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分の光に変換する偏光成分変換手段とを備え、
   さらに、上記回折手段は、上記第２の偏光成分の光を上記受光素子へ回折させることを特徴とする光集積ユニット。
2. 上記第１の偏光成分の光、及び第２の偏光成分の光は、互いに直交する偏光方向を有する直線偏光であることを特徴とする請求項１に記載の光集積ユニット。
3. 上記偏光成分変換手段は、１／４波長板であることを特徴とする請求項１または２に記載の光集積ユニット。
4. 上記回折手段は、
   上記第１の偏光成分の光を回折させる一方、上記第２の偏光成分の光を透過させる第１の偏光回折素子と、
   上記第２の偏光成分の光を回折させる一方、上記第１の偏光成分の光を透過させる第２の偏光回折素子と、
   を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光集積ユニット。
5. 上記第１の偏光回折素子は、上記光ビームを３ビームに分割することを特徴とする請求項４に記載の光集積ユニット。
6. 上記第２の偏光回折素子は、上記戻り光を非回折光と回折光とに分割することを特徴とする請求項４または５に記載の光集積ユニット。
7. 上記第１の偏光回折素子は、少なくとも上記光ビームの中でその中心部近傍の光が通過する領域での格子溝幅もしくは格子溝深さと、上記光ビームの外縁部近傍の光が通過する領域での格子溝幅もしくは格子溝深さとが互いに異なる第１のホログラム領域を備えることを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の光集積ユニット。
8. 上記第２の偏光回折素子は、上記戻り光の中心部近傍の光束と上記戻り光の外縁部近傍の光束とに分割する第２のホログラム領域を備えることを特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載の光集積ユニット。
9. 上記第１の偏光回折素子と上記第２の偏光回折素子とは、互いに平行に対向し、かつ上記光ビームの光軸上に配置されていることを特徴とする請求項４〜８の何れか１項に記載の光集積ユニット。
10. さらに、上記光ビームを透過させ、上記戻り光を反射させる機能面を備え、該戻り光を上記受光素子へ導く導光手段を備えたことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の光集積ユニット。
11. 上記機能面は、上記光ビームのうち第１の偏光成分の光を透過させ、上記戻り光のうち第２の偏光成分の光を反射させることを特徴とする請求項１０に記載の光集積ユニット。
12. 上記導光手段は、上記機能面により反射された戻り光を反射する反射面を備えたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の光集積ユニット。
13. 上記機能面は、偏光ビームスプリッタ面であることを特徴とする請求項１０〜１２の何れか１項に記載の光集積ユニット。
14. さらに、上記機能面に入射するまでの上記光ビームの光軸上に１／２波長板を備えていることを特徴とする請求項１０〜１３の何れか１項に記載の光集積ユニット。
15. 上記受光素子は、上記回折光を受光する受光部と、上記非回折光を受光する受光部とを備えていることを特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載の光集積ユニット。
16. 上記非回折光は、高速信号の検出に用いられることを特徴とする請求項１５に記載の光集積ユニット。
17. 上記高速信号は、ＲＦ信号、及びＤＰＤ法によるＴＥＳ信号とであることを特徴とする請求項１６に記載の光集積ユニット。
18. 上記回折光は、サーボ信号の検出に用いられることを特徴とする請求項１５〜１７の何れか１項に記載の光集積ユニット。
19. 上記光源は、気密封止されたパッケージに収納された半導体レーザであることを特徴とする請求項１〜１８の何れか１項に記載の光集積ユニット。
20. 上記光源は、上記受光素子と上記導光手段とに対して位置調整が可能であることを特徴とする請求項１９に記載の光集積ユニット。
21. 上記第１の偏光回折素子は、上記第２の偏光回折格子にて回折された光が上記受光素子に入射することで位置調整されるようになっていることを特徴とする請求項４〜１９の何れか１項に記載の光集積ユニット。
22. 上記第１の偏光回折素子は、上記光源から出射された光ビームの上記第１の回折素子上における照射領域よりも小さく、かつ、該光ビームが上記光情報記録媒体に集光される集光領域よりも大きい第１のホログラム領域を備えることを特徴とする請求項４〜２１の何れか１項に記載の光集積ユニット。
23. 上記回折手段は、さらに透明素子を備え、
    上記透明素子における互いに対向する面にそれぞれ、上記第１の偏光回折素子と上記第２の偏光回折素子とが形成されていることを特徴とする請求項４〜２２の何れか１項に記載の光集積ユニット。
24. 請求項１〜２３の何れか１項に記載の光集積ユニットを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
    

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