JP4347280B2 - 光集積ユニットおよびその調整方法、ならびに光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスクなどの光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装置に関するものである。

近年、高画質の動画等を記録するために、光ディスクなどの光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、この光ディスクを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・軽量化の要求に対応して様々な集積化ピックアップが提案されている。

例えば、特許文献１には、集積回路基板に形成された受光素子とビームスプリッタを用いた半導体集積発光装置と、その半導体集積発光装置を用いた光ピックアップ装置が提案されている。図１３を参照して、この半導体集積発光装置１０１と光ピックアップ装置１２０について説明する。

光ピックアップ装置１２０は、半導体集積発光装置１０１と、グレーティング１０６と、ホログラム１０７と、反射ミラー１１０と、対物レンズ１１１とを備えている。また、半導体集積発光装置１０１は、集積回路基板１０３と、半導体発光素子１０２と、受光素子１０４と、ビームスプリッタ１０５と、光吸収膜１０８とを備えている。

半導体集積発光装置１０１に搭載された半導体発光素子１０２から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ１０５を一定の割合で透過する。他方、このビームスプリッタ１０５を透過せずに、受光素子１０４の形成側とは反対側に反射された一部のレーザ光は、ビームスプリッタ１０５の側面に形成された光吸収膜１０８に吸収される。ビームスプリッタ１０５を透過したレーザ光は、グレーティング１０６によって回折される。回折されたレーザ光は、反射ミラー１１０によって対物レンズ１１１に向かって曲げられ、対物レンズ１１１によって光ディスク１１２上に集光される。この光ディスク１１２上で反射したレーザ光は、反射ミラー１１０において反射し半導体集積発光装置１０１方向に曲げられ、ホログラム１０７に入射し、回折され、さらにビームスプリッタ１０５に入射する。このビームスプリッタ１０５によって、その光路を曲げられ、集積回路基板１０３に形成された受光素子１０４に入射する。

この場合、受光素子１０４においては、レーザ光のスポット径、位置変化等を検出し、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号、および光ディスク１１２に記録された情報信号の再生が行われる。これら信号の取り出しは、それぞれ周知の方法により行なわれる。

また別の従来の方法として、特許文献２には、ホログラム素子とビームスプリッタを用いた光集積ユニットと、その光集積ユニットを用いた光ピックアップ装置が提案されている。

図１４は、特許文献２に記載されている従来の光集積ユニット２０１の詳細構造を説明する図である。

光集積ユニット２０１は、半導体レーザ（光源）２０５と、１／４波長板２０８と、３ビーム用の回折格子２０６およびホログラム素子２０９が形成されたガラス基板２３２と、複合プリズムである偏光ビームスプリッタ２０７と、光検出器である受光素子２１０と、パッケージ２３１とを備えている。さらに、パッケージ２３１は、半導体レーザ２０５と受光素子２１０とが取り付けられたステム２３１ａを備えている。

半導体レーザ２０５から出射した光２２０（光軸中心２２２）は３ビーム用の回折格子２０６によってメインビーム（０次回折光）と２つのサブビーム（±１次回折光）に分割され、偏光ビームスプリッタ２０７の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面２０７ａを通過し、１／４波長板２０８を透過して、光ディスク（図示せず）に向かう。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。

続いて、光ディスクに入射した光２２０は、当該光ディスクで反射される。光ディスクで反射された反射光である戻り光２２１（光軸中心２２３、２２４）は１／４波長板２０８を透過してＰＢＳ面２０７ａ及び、反射ミラー面２０７ｂで反射され、ホログラム素子２０９に入射する。ホログラム素子２０９に入射した戻り光２２１は回折されて＋１次回折光（光軸中心２２５ａ）と−１次回折光（光軸中心２２５ｂ）に分割され、受光素子２１０に入射する。なお、図の煩雑を避けるため、戻り光２２１については光軸中心の光線のみを図示している。

ここで、半導体レーザ２０５から出射した光は偏光方向がＸ方向の直線偏光（Ｐ偏光）であり、ＰＢＳ面２０７ａを透過後、１／４波長板２０８で円偏光にされ、光ディスクに入射する。光ディスクからの戻り光は再び１／４波長板２０８に入射してＹ方向の直線偏光（Ｓ偏光）になってＰＢＳ面２０７ａで反射される。

従って、半導体レーザ２０５から出射した光を、メインビーム・サブビーム共に、ほとんど全て光ディスクに導くと共に、戻り光２２１もほとんど全て受光素子２１０に導くことができるため光利用効率が高いという特徴がある。
特開平１１−２０３７０７号公報（１９９９年７月３０日公開）（第１２頁、図１４） 特許第３５４５３０７号公報（２００４年４月１６日登録）（第４頁〜第５頁、図１〜図３）

特許文献１に記載されている、集積回路基板１０３上に半導体発光素子１０２、受光素子１０４、ビームスプリッタ１０５が集積された半導体集積発光装置１０１においては、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号、情報信号を検出するために、分割された受光素子１０４の所定の位置にレーザ光が入射するようにしなければならない。従って、半導体発光素子１０２と受光素子１０４との相対的な位置調整を非常に精度良く行なう必要がある。言い換えれば、受光素子１０４に入射するレーザ光の入射位置によって、得られる情報信号等の精度に影響を受けるために、半導体発光素子１０２と受光素子１０４の相対的な位置調整を非常に精度良く行なわなければならない。

しかし、集積回路基板１０３上に受光素子１０４が形成されているため、受光素子１０４にレーザ光が入射するような位置調整は、集積回路基板１０３への半導体発光素子１０２のボンディングの精度（電気的に接続して固定する精度）とビームスプリッタ１０５の取り付け精度によって決定され、精度良く調整がなされたとはいえない。特に受光素子１０４上のＸ方向のビーム入射位置は、半導体発光素子１０２の発光点の高さ方向（図１３のＺ方向）のばらつきに影響され、受光素子１０４上のＹ方向のビーム入射位置は、半導体発光素子１０２のＹ方向のボンディング位置（図１３のＹ方向）のばらつきに影響される。従って、これら２方向については半導体発光素子１０２をボンディングする精度（ばらつき）に影響を受けるので、精度良い調整は困難であった。

さらに、半導体発光素子１０２の集積回路基板１０３へのボンディング後、レーザ光を点灯させ、ビームスプリッタ１０５を調整する場合を考えても、半導体発光素子１０２がパッケージ内に封止されていないため、調整時に不慮の外力が作用すること等による半導体発光素子１０２の特性劣化を引き起こす可能性が高い。

また、半導体発光素子１０２を封止するために、かつ受光素子１０４からの出力を取り出すために、集積回路基板１０３のすべてをパッケージに入れる必要があり、そのパッケージは、小型化、設計変更等による光学系の変更や受光素子の分割数の変更に伴って、専用に設計されたパッケージが必要になり、コストが係るといった問題が生じる。

特許文献２に記載の光集積ユニットにおいても、半導体レーザ２０５と受光素子２１０（光検出器）とが一体化された光集積ユニット２０１では、半導体レーザ２０５や受光素子２１０の取り付け誤差やパッケージ２３１、ステム２３１ａ、偏光ビームスプリッタ２０７の加工精度などにより、または、ホログラム素子２０９、半導体レーザ２０５、受光素子２１０等の設計値との公差により、半導体レーザ２０５と受光素子２１０との相対位置にずれが発生する。その結果、受光素子２１０上に集光されたビームが、受光素子２１０の分割線からずれたり、集光状態からずれてビームが大きくなったりするといった問題が生じる。なお、従来技術の公差の具体例としては、偏光ビームスプリッタ２０７の厚さ（図１４のＺ方向）公差や、受光素子２１０が取り付けられているステム２３１ａの厚さ（図１４のＺ方向）の加工公差等が挙げられる。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、光源装置と光検出器との相対的な位置関係を容易に調整することができる光集積ユニットとその光集積ユニットを用いた光ピックアップ装置を実現することにある。

本発明に係る光集積ユニットは、上記課題を解決するために、光記録媒体に光を照射する光源装置と、光記録媒体からの戻り光を分割する回折素子と、上記戻り光を上記光源装置と異なる方向へ導く光分離手段と、上記戻り光を検出する光検出器とを備えた光集積ユニットにおいて、上記光源装置と上記光分離手段とが設置されている保持部材を備え、上記光検出器は上記光分離手段の上記戻り光が出射する位置に固定されていることを特徴としている。

上記構成によれば、上記光源装置と上記光分離手段とが設置されている保持部材を備え、さらに上記光検出器が上記光分離手段の上記戻り光が出射する位置に固定されている。これにより、光分離手段に固定された光検出器に対して、光源装置を相対的に移動させて、光検出器と光源装置との位置調整を行なうことができる。従って、光源装置または光検出器のどちらか一方を移動させれば良いので、光源装置と光検出器との位置調整を精度良く行なうことが可能になる。結果として、光記録媒体からの戻り光を光検出器に対して精度良く調整できるため、安定した信号検出が可能となる。なお、「戻り光」とは光記録媒体（光ディスク）からの反射光を意味する。

さらに、上記の構成によれば、上記光検出器は上記光分離手段に直接固定されている。これにより、従来の光集積ユニットのように、光検出器等を固定する支持台であるステムに光検出器を固定した場合の、ステムに起因する公差の影響がなくなる。すなわち、組立て公差の影響を低減することができるという効果を奏する。従って、安定したフォーカスサーボが実現できる。つまり、安定したサーボ制御を行なうことができる。

また、一般に、公差等に起因する設定値からのずれが生じると、フォーカスオフセット（合焦ずれ量）調整を行なわなければならず、ホログラム素子等を回転することにより調整される。このとき、ずれが大きいと、回転量が多くなり、光集積ユニットが大きくなってしまう。上記構成では、公差の影響を低減することができるので、設定値からのずれを低減でき、フォーカスオフセット調整を行なうためのホログラム素子の回転量を抑えられる。従って、光集積ユニットの薄型化を実現できる。

本発明に係る光集積ユニットでは、上記光源装置は、発光素子と、発光素子を収納する第１のパッケージとを備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記光源装置は、発光素子と発光素子を収納する第１のパッケージとを備えているので、不慮の外力が光源装置に作用することによる発光素子等の特性劣化を引き起こすことを防止できる。このため、発光素子から安定して光ビームを出射することが可能になる。また、汎用のパッケージを利用することで、低コスト化を実現することができると共に、光源装置の変更に対応しやすくなるという効果を奏する。さらに、業界標準的に形状が統一されている汎用のパッケージに収められた光源装置である半導体レーザを用いることで、仕様や製造メーカーの選択・変更に伴う半導体レーザの変更に対応しやすく初期の開発期間、開発コストを抑えることができ低コスト化を計ることができる。

本発明に係る光集積ユニットでは上記光源装置は、発光素子と、発光素子を収納する第１のパッケージと、第１のパッケージに固定された調整部材とを備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、光源装置は第１のパッケージに調整部材が固定されているので、
第１のパッケージが小さく掴み難い場合でも、調整部材を介して取り扱えるので、光源装置の位置調整が容易にできるという効果を奏する。

本発明に係る光集積ユニットでは、上記光源装置を挿入する第１の凹部を有することが好ましい。

上記の構成によれば、上記保持部材は、上記光源装置を挿入する第１の凹部を有しているので、保持部材の第１の凹部に上記光源装置を挿入して、光源装置を保護することができる。従って、不慮の外力によって、光源装置の位置がずれることを防止できる
本発明に係る光集積ユニットでは、上記第１の凹部の内径面と、第１の凹部に挿入する光源装置の外径面との間に間隙があることが好ましい。

上記の構成によれば、上記第１の凹部の内径面と、第１の凹部に挿入する光源装置の外径面との間に光源装置の外径面を取り囲むように間隙（クリアランス）があるので、光源装置を第１の凹部内に挿入したとき、凹部内で自由にその位置を動かすことができる。従って、光源装置の第１の凹部での位置調整を容易に行なえるようになる。なお、「内径面」とは、凹部に光源装置が挿入されている状態で、光源装置の外径面と対向して位置する面をいう。また、「外径面」とは、凹部に光源装置が挿入されている状態で、凹部の内径面と対向して位置する面をいう。

また、凹部の内径の形と光源装置の外径の形とは、例えば、直径の異なる円形のような相似形とすることが好ましい。これにより、光検出器に入射する戻り光が所定の位置に入射する場合、つまり誤差がない場合に、凹部の内径と光源装置の外径との中心が一致するように配置すれば、この状態で、凹部の内径と光源装置の外径との間に均一な幅の間隔が形成されることとなるから、誤差を打ち消すための位置調整を容易に行なうことができる。

また、第１の凹部の内径面に当接させて光源装置を移動させても良い。例えば、光源装置から出射された光ビームの光軸に対して直交する、第１の凹部の内径面に光源装置を当接して移動しても良い。これにより、光源装置が第１の凹部に当接していない場合に比べて、光ビームの光軸方向に調整することが不要になり、当接した面内で、調整すれば良いので、さらに容易に位置調整することができるようになる。

本発明に係る光集積ユニットでは、上記保持部材は、上記光検出器を挿入する第２の凹部を有していることが好ましい。

上記の構成によれば、光検出器を保持部の第２の凹部に挿入することができる。これによって、上記光検出器を不慮の外力から保護することができる。言い換えれば、不慮の外力により光分離手段に固定している光検出器の位置がずれることを防止することができる共に、光検出器の損傷を防止することができるという効果を奏する。例えば、光検出器底部に信号入出力用の端子や該端子に半田付けなどで接続されたフレキシブル基板が設けられている場合、これらを電気的にも機械的にも保護することが可能であり、不慮の外力や電気的接触等によって上記端子の接続部分やフレキシブル基板等が電気的にまたは機械的に破壊されることを防止できる。

さらに、第２の凹部は突起部と底部を有することになる。従って、光分離手段を突起部によって支えることができるので、光分離手段に保持部材を設置する際の安定性が向上するという効果を奏する。従って、戻り光の位置調整を行なう際にも、安定して作業が行なえる。また、上述した通り、光検出器を保持部材の第２の凹部、つまり突起部および底部により光検出器を保護することができる。

本発明に係る光集積ユニットでは、上記光検出器は、受光素子と、受光素子を収納する第２のパッケージと備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、光検出器において、受光素子は第２のパッケージに収納されている。これによって、第２のパッケージは不慮の外力から受光素子を保護することができる。従って、装置の信頼性が向上することになる。さらに、業界標準的に形状が統一されている汎用のパッケージに収められた光検出器を用いることで、仕様や製造メーカの選択・変更に伴う光検出器の変更に対応しやすく初期の開発期間の短縮や、開発コストを抑えることができ、低コスト化を計ることができる。

本発明に係る光集積ユニットでは、上記第２のパッケージが、上記光分離手段に直接固定されていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記第２のパッケージが、上記光分離手段に直接固定されている。これにより、従来技術と比較して公差の発生要因を低減させることが可能になるという効果を奏する。さらにパッケージ化された光検出器を光集積ユニットに搭載するので、従来技術と比較して、搭載時の取り付けが容易になるという効果を奏する。

本発明に係る光集積ユニットでは、上記光分離手段と受光素子との間に、光学媒体が存在していることが好ましい。さらに、上記光学媒体は空気であることが好ましい。

上記の構成によれば、上記光分離手段と受光素子の間に光学媒体、つまり空気が存在しているので、光分離手段より出射した光ビームは、回折されることなく確実に受光素子に到達することになる。また、従来に比べて公差の影響を受けないので、受光素子において正確な情報信号を得ることができる。

本発明に係る光集積ユニットでは、上記光検出器は、受光素子と、受光素子を収納する第２のパッケージと、戻り光を透過する光透過部材とを備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記光検出器は、受光素子と、受光素子を収納する第２のパッケージと、戻り光を透過する光透過部材とを備えているので、受光素子が収納されている第２のパッケージを封止することができる。さらに、受光素子は外部に露出していないので、光検出器を光分離手段に固定する際に、第２のパッケージ内で受光素子が位置ずれを発生する虞や、受光素子が損傷を受ける虞が減少する。

本発明に係る光集積ユニットでは、上記回折素子は偏光回折素子であることが好ましい。

上記の構成によれば、上記回折素子は偏向回折素子である。これにより、光ビームの直線偏光のうち、Ｐ偏光を回折して、Ｓ偏光を透過する、かつＳ偏光を回折して、Ｐ偏光を透過するということが可能になる。従って、本発明に係る光集積ユニットは、光ビームのＰ偏光とＳ偏光とをそれぞれ回折することができるという効果を奏する。例えば、上記光ビーム（Ｐ偏光）を回折することができると共に、上記戻り光（Ｓ偏光）を回折することができる。

本発明に係る光集積ユニットでは、上記光分離手段は、反射面を２つ有しており、上記反射面は互いに平行であることが好ましい。

上記の構成によれば、上記光分離手段は、反射面を２つ有しており、上記反射面は互いに平行である。これにより、光記録媒体からの戻り光が光分離手段に入射したときに、平行な反射面によって２回反射することになる。従って、上記戻り光が光分離手段を通過する際、光分離手段に対する入射光と出射光の光軸に対する角度を等しくすることができる。つまり、戻り光が光分離手段に入射する面と、戻り光が光分離手段から出射する面は、互いに対向した面になる。さらに、入射光の光軸と出射光の光軸とを分離することができる。すなわち、光源装置から入射する光ビームと光記録媒体からの戻り光を分離することができる。例えば、光分離手段は、平行四辺形形状の硝材を用いて、半導体レーザからの往路光と光記録媒体からの復路光を平行四辺形形状の平行な２面での反射を利用して分離するので、半導体レーザから光分離面なるＰＢＳ面（反射面）までの光路と、ＰＢＳ面から光検出器までの光路とを別々にできる。結果として、光源装置と光検出器との距離を確保することが可能となる。これにより、光源装置および光検出器の寸法が大きい場合でも、光集積ユニット内に配置しやすくなる。

本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記光集積ユニットと光記録媒体に光を集光する集光手段とを少なくとも備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、上記光ピックアップ装置は、上記光集積ユニットと光記録媒体に光を集光する集光手段とを少なくとも備えているので、上記光集積ユニットから出射した光ビームを光記録媒体に集光することができる。

本発明に係る光ピックアップ装置は、上記集光手段がコリメータレンズを少なくとも備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記集光手段はコリメータレンズを少なくとも備えているので、光集積ユニットからの光ビームを平行光にすることができる。従って、光記録媒体に、光を集光しやすくなるという効果を奏する。また、光ピックアップ装置に対し移動しないコリメータレンズを用いることにより、光源装置とコリメータレンズに基づく光ピックアップ装置の光軸調整と、回折素子等の設置とが高精度に実現できる。

本発明に係る光集積ユニットの調整方法は、上記課題を解決するために、上記光源装置と上記光検出器のうち一方が上記光分離手段に固定された状態で、当該固定されているものに対して他方を相対的に移動させることによって、光検出器上に入射する上記戻り光の位置を調整することを特徴としている。

上記の構成によれば、上記光源装置と上記光検出器のうち一方が上記光分離手段に固定された状態で、当該固定されているものに対して他方を相対的に移動させることによって、光検出器上に入射する上記戻り光の位置を調整する。これにより、光源装置および光検出器の両方を、光分離手段に対して移動させるよりも容易に戻り光の光検出器への入射位置の調整できる。従って、光検出器上に入射する上記戻り光の位置調整を精度良く行なうことができる。

本発明に係る光集積ユニットの調整方法は、上記課題を解決するために、上記光検出器が上記光分離手段に固定され、かつ上記光分離手段が上記保持部材に固定された状態で、上記光源装置と上記保持部材とを相対的に移動させることによって、光検出器に入射する上記戻り光の位置を調整することを特徴としている。

上記の構成によれば、上記光検出器が上記光分離手段に固定され、かつ上記光分離手段が上記保持部材に固定された状態で、上記光源装置と上記保持部材とを相対的に移動させることによって、光検出器上に入射する上記戻り光の位置を調整する。これにより、光検出器および保持部材を光分離手段に固定した後、上記調整を行なえば良いので、光検出器および保持部材を光分離手段に固定する精度、つまり組立て精度が従来よりも低くてもよいという効果を奏する。

本発明に係る光集積ユニットの調整方法は、上記光検出器からの出力信号に基づき、上記戻り光の光検出器への入射位置を調整することが好ましい。

上記の構成によれば、上記光検出器からの出力信号に基づき、上記戻り光の光検出器への入射位置を調整する。これにより、光源装置と光検出器との位置調整を容易に行なうことが可能になり、結果として、フォーカスオフセットの発生を低減することができる。

本発明に係る光集積ユニットは、以上のように、光源装置と光分離手段とを保持する保持部材を備えて、さらに光分離手段から戻り光が出射する位置に光検出器が固定されているので、光源装置と光検出器との位置調整を精度良くできるという効果を奏する。さらに、公差による設計値からのずれを小さくし、組立て公差の影響を低減することができる。結果として、フォーカスオフセット調整のための偏光回折素子の回転量を抑えられ、光集積ユニットの薄型化を実現できる。その結果、安定したサーボ制御を実現でき、品質の良い情報信号を得ることが可能となる。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１ないし図１０に基づいて説明すると以下の通りである。

図１は本実施の形態に係る光集積ユニット１を用いた光ピックアップ装置１０の構成を示している。図１に示すように、光ピックアップ装置１０は、光集積ユニット１と、コリメータレンズ（集光手段）２と、対物レンズ（集光手段）３とを備えている。

光集積ユニット１に搭載された光源装置なる半導体レーザ（発光素子）１１（後述する）から出射した光ビーム２０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」と称する）は、再び対物レンズ３とコリメータレンズ２を通過して、光集積ユニット１に搭載された光検出器１２で検出される。

また、光ディスク４は、基板４ａと、光ビームが透過する光透過層であるカバー層４ｂと、基板４ａとカバー層４ｂとの境界に形成された記録面である記録層４ｃとを備えている。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（図１のＺ方向）とトラッキング方向（図１のＸ方向）に駆動す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。

本実施の形態に係る光ピックアップ装置１０では、光集積ユニット１に、光源として波長４０５ｎｍ程度の短波長光源装置と、対物レンズ３として、開口数（ＮＡ）が０．８５程度の高ＮＡ対物レンズを搭載することにより、高密度の記録再生が可能になっている。

このように短波長光源装置と高ＮＡ対物レンズを採用した場合、光ディスク４におけるカバー層４ｂの厚み誤差により大きな球面収差が発生することになる。そこで、カバー層４ｂの厚み誤差で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、コリメータレンズ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）の間隔を、ビームエキスパンダ駆動機構（図示せず）により調整するようになっている。

次に、図１を用いて光集積ユニット１の構造を説明する。光集積ユニット１は光源装置なる半導体レーザ１１と、光検出器１２と、光分離手段なる偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）（光分離手段）１４と、偏光回折素子（回折素子）１５と、１／４波長板１６と、保持部材１７とを備えている。

半導体レーザ１１は、発光素子なる半導体レーザチップ１１ａと、半導体レーザチップ１１ａを収納する第１のパッケージ１１ｂとを備えている。なお、半導体レーザチップ１１ａから出射されるレーザ光、つまり、光ビーム２０の波長はλ＝４０５ｎｍである。なお、ここで挙げた数値は単なる一例にすぎず、この数値に限定されるものではない。

半導体レーザ１１から出射された光ビーム２０は、Ｐ偏光の直線偏光として放射され、偏光ビームスプリッタ１４の偏光ビームスプリッタ面１４ａ（以下、「ＰＢＳ面」と称する。）を透過して、偏光回折素子１５に入射する。

上記偏光回折素子１５は、Ｐ偏光を回折させてＳ偏光を透過させる第１の偏光ホログラム素子（第１のホログラム領域）３１と、Ｓ偏光を回折させてＰ偏光を透過させる第２の偏光ホログラム素子（第２のホログラム領域）３２とを備えている。なお、第１の偏光ホログラム素子３１および第２の偏光ホログラム素子３２のホログラムパターン等の詳細説明は後述する。

ＰＢＳ面１４ａを透過したＰ偏光の光ビーム２１は、第２の偏光ホログラム素子３２を透過し、第１の偏光ホログラム素子３１で回折される。この第１の偏光ホログラム素子３１にはトラッキング誤差信号（以下、「ＴＥＳ」と称する。）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、位相シフトＤＰＰ法等が採用される。なお、ホログラムパターン等の詳細説明は後述する。

そして、その後１／４波長板１６においてＰ偏光の直線偏光から円偏光に変換されて光集積ユニット１から出射される。光ディスク４からの戻り光は、円偏光として光集積ユニット１に入射するが、１／４波長板１６で円偏光からＳ偏光の直線偏光に変換される。このように、１／４波長板１６は、Ｐ偏光の直線偏光から円偏光に変換するとことが可能であり、また円偏光からＳ偏光の直線偏光に変換することも可能である。

従って、戻り光は第１の偏光ホログラム素子３１は透過し、第２の偏光ホログラム素子３２で回折される。回折された戻り光は、偏光ビームスプリッタ１４のＰＢＳ面１４ａと反射ミラー面１４ｂにおいて反射して、０次回折光（非回折光）２２と１次回折光（回折光）２３に分離されて光検出器１２に入射する。なお、上記偏光ビームスプリッタ１４のＰＢＳ面（反射面）１４ａと反射ミラー面（反射面）１４ｂは、互いに平行な２面から構成されている。

光検出器１２は、受光素子１３が第２のパッケージ１２ｂに納められており、例えばガラスまたは樹脂からなる光透過部材１２ａによって封止または保護されている。光透過部材１２ａは偏光ビームスプリッタ１４に接着固定されており、偏光ビームスプリッタ１４から出射した光ディスク４からの戻り光が、受光素子１３に入射するように、偏光ビームスプリッタ１４に密着して接着固定されている。

保持部材１７は、半導体レーザ１１が挿入可能な第１の凹部１８と偏光ビームスプリッタ１４が固定可能な形状で構成されている。このとき、第１の凹部１８は、半導体レーザ１１の位置調整が可能な形状をしており、また、偏光ビームスプリッタ１４は、保持部材１７にＵＶ接着剤等で固定されている。具体的な形状については図７、８を用いて後に詳細に説明する。

次に、図２を用いて、第１の偏光ホログラム素子３１に形成されるホログラムパターンを説明する。第１の偏光ホログラム素子３１に形成される格子ピッチは、光検出器１２上で光ビームが、３ビーム（１つのメインビーム、および２つのサブビーム）に十分分離されるように設計することが好ましい。

例えば、格子ピッチを１１μｍ程度、半導体レーザ１１と第１の偏光ホログラム素子３１の距離を空気中の光路長換算で５ｍｍ程度として、光検出器１２上でのメインビームとサブビームの間隔が１５０μｍ程度、光ディスク４上でのメインビームとサブビームの間隔が１６μｍ程度になるように設計している。なお、ここで挙げた数値は単なる一例にすぎず、この数値に限定されるものではない。

また、ホログラムパターンとしては、３ビーム法または差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）を用いたトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）の検出のための規則的な直線格子でもよいが、ここでは特許文献２に開示されている位相シフトＤＰＰ法を採用した場合について説明する。この場合のホログラムパターンは領域３１ａと領域３１ｂの２つの領域で構成されており、領域３１ａと領域３１ｂは周期構造の位相差が１８０度異なっている。このような周期構造とすることでサブビームのプッシュプル信号振幅がほぼ０となり、対物レンズシフトやディスクチルトに対してオフセットがキャンセル可能になる。第１の偏光ホログラム素子３１上の光ビーム２０は、領域３１ａと領域３１ｂに対して正確な位置合わせをするほど、良好なオフセットキャンセル性能が得られる。また、光ビーム２０の有効径が大きいほど、経時変化や温度変化によって光ビーム２０と領域３１ａ、領域３１ｂとの位置ずれが発生した場合の影響を小さくすることができる。

次に、図３を用いて、第２の偏光ホログラム素子３２に形成されるホログラムパターンを説明する。ホログラムパターンは３つの領域３２ａ、３２ｂ、３２ｃで構成される。すなわち、ホログラムパターンはトラックに垂直な方向に対応するＸ軸方向の境界線３２ｘによって２分割された一方の半円状の領域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側の領域３２ａと外周側の領域３２ｂとで構成される。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。領域３２ａと領域３２ｂからの±１次回折光の少なくとも１つを用いて球面収差誤差信号を検出し、領域３２ｃからの±１次回折光の少なくとも１つを用いてナイフエッジ法のフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を検出する。

また、第１の偏光ホログラム素子３１と第２の偏光ホログラム素子３２は、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。これにより、所定のサーボ信号が得られるように、第２の偏光ホログラム素子３２の位置調整を行なうと同時に第１の偏光ホログラム素子３１の位置調整が完了する。従って、光集積ユニット１の組立て調整が容易になる共に、調整精度が高くなるという効果が得られる。

次に、図４を用いて、第２の偏光ホログラム素子３２の分割パターンと光検出器１２の受光部パターンの関係を説明する。

図４（ａ）は、光ディスク４の記録層４ｃ上に合焦状態で集光している場合の、光検出器１２内の受光素子１３上での光ビームを示している。つまり、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によって集光された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および対物レンズ３の光軸方向の位置調整がなされている状態の受光素子１３上での光ビームを示している。さらに第２の偏光ホログラム素子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。実際には第２の偏光ホログラム素子３２の中心位置は、受光部１３ａ〜１３ｄの中心位置に対応する位置に設置されるが、説明のためＹ方向にずらして図示している。

往路光学系において第１の偏光ホログラム素子３１で形成された３つの光ビーム２１は、光ディスク４で反射される。反射された３つの光ビーム２１は、復路光学系において第２の偏光ホログラム素子３２により非回折光（０次回折光）２２と回折光（＋１次回折光）２３に分離される。

そして、光検出器１２は、これらの光ビーム２２、２３のうちＲＦ（Radio Frequency）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素子１３を備えている。そして、受光素子１３は１３ａ〜１３ｎの１４個の受光部を備えている。

具体的には、第２の偏光ホログラム素子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個の光ビームが形成される。そのうち、非回折光（０次回折光）２２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持った光ビームとなるように設計される。従って、受光素子１３は非回折光２２の集光点に対して若干手前側または奥側にずれた位置に設置される。ここでは奥側にずれるように配置している。このように、ある程度の大きさを持った光ビームが受光部１３ａ〜１３ｄの境界部に集光されるので、これらの４つの受光部１３ａ〜１３ｄの出力が等しくなるように調整することで、非回折光と受光素子１３の位置調整が可能である。

図４（ｂ）は、図４（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１３上での光ビームを示している。光ビームが大きくなるが受光部からのはみ出しは発生していない。

図４を用いて、サーボ信号生成の動作を説明する。受光部１３ａ〜１３ｎ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。

ＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ
ＤＰＤ法によるトラッキング誤差信号（ＴＥＳ１）は、Ｓａ〜Ｓｄの位相比較を行なうことにより検出される。

位相シフトＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号（ＴＥＳ２）は以下の演算式により検出される。

ＴＥＳ２＝｛（Ｓａ＋Ｓｂ）−（Ｓｃ＋Ｓｄ）｝
−α｛（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）｝
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（以下、「ＦＥＳ」と称する）はダブルナイフエッジ法を用いて検出する。

ＦＥＳ＝（Ｓｍ−Ｓｎ）−｛（Ｓｋ＋Ｓｉ）−（Ｓｌ＋Ｓｊ）｝
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する。

ＳＡＥＳ＝（Ｓｉ−Ｓｊ）−β（Ｓｋ−Ｓｌ）
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。

続いて、本実施の形態の光集積ユニット１の調整方法について説明する。偏光ビームスプリッタ１４と光検出器１２は予め、所定の位置の配置されるように位置調整を行い、例えばＵＶ接着剤等を用いて接着固定する。このときの位置調整は、偏光ビームスプリッタ１４と光検出器１２の外形同士を位置合わせすることによって、設計位置に配置できるように外形形状を決定する方法等で行なうことができる。

上述のように光検出器１２が接着固定された偏光ビームスプリッタ１４を保持部材１７の所定位置に配置し接着固定する。本実施の形態においては、後述する方法により、半導体レーザ１１と光検出器１２内の受光素子１３の分割線との相対的な位置調整を行なう。従って、従来の半導体集積発光装置に比べて、偏光ビームスプリッタ１４に光検出器１２を固定する精度、および、保持部材１７に偏光ビームスプリッタ１４を固定する精度が低くても良い。すなわち、光検出器１２に対して半導体レーザ１１の位置を後で調整すれば良いので、偏光ビームスプリッタ１４に対する光検出器１２および保持部材１７の組立て精度が、従来に比べて低くても良い。

続いて、光検出器１２、偏光ビームスプリッタ１４、および保持部材１７が接着固定された後の半導体レーザ１１の調整方法について説明する、半導体レーザ１１から出射された発散光をコリメータレンズ２に導き平行光にする。コリメータレンズ２から出射された平行光は、別途設けられた調整用のミラーやコーナーキューブに反射して、光集積ユニット１側に戻される。この反射光は、第２の偏光ホログラム素子３２によって、０次回折光（非回折光）２２と１次回折光（回折光）２３に分離される。ここでは、非回折光２２を用いて、半導体レーザ１１と光検出器１２との相対位置の調整を行なう。

図５を用いて受光素子１３からの出力信号によって、半導体レーザ１１と光検出器１２との位置を調整する方法について説明する。

図５（ａ）は、半導体レーザ１１と光検出器１２の位置調整が完了したときの受光素子１３上の非回折光２２の位置（同図左）と各受光部からの出力信号（同図右）とを示している。ここで、受光部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの検出器からの出力をそれぞれＶ_１３ａ、Ｖ_１３ｂ、Ｖ_１３ｃ、Ｖ_１３ｄとしている。これから明らかなように、半導体レーザ１１と光検出器１２との相対的な位置調整が完了すると光検出器１２内の受光素子１３からの出力信号Ｖ_１３ａ、Ｖ_１３ｂ、Ｖ_１３ｃ、Ｖ_１３ｄは、等しくなる。

一方、図５（ｂ）は、調整がまだ完了していないときの受光素子１３上の非回折光２２の位置（同図左）と各受光部からの出力信号（同図右）とを示している。図５（ｂ）に示すように、非回折光２２’が、受光素子１３の分割線の中央に位置していない場合、即ち半導体レーザ１１と光検出器１２との相対的な位置にずれが生じている場合、受光素子１３上に入射した光量に応じた値が出力され、出力信号Ｖ_１３ａ、Ｖ_１３ｂ、Ｖ_１３ｃ、Ｖ_１３ｄは、一定の値にならない。このように、受光素子１３からの出力信号を観測し、受光素子１３からの出力信号が一定となるように半導体レーザ１１と光検出器１２との相対的な位置調整をすることで、精度良く光集積ユニット１の調整を行なうことができる。

このとき、光集積ユニット１の調整は、光検出器１２を固定し、半導体レーザ１１のみを調整して光検出器１２との相対的な位置調整を行なうことで可能となる。または、光検出器１２側、即ち偏光ビームスプリッタ１４を介して接着固定されている保持部材１７を半導体レーザ１１に対して位置調整することによっても、光集積ユニット１の調整を実現することができる。このとき、半導体レーザ１１は、半導体レーザ保持用の治具（不図示）によって移動しないように保持され、偏光ビームスプリッタ１４が接着固定された保持部材１７のみが移動する構成となっていてもよい。これにより半導体レーザ１１とコリメータレンズ２は相対的に位置変化がないため、半導体レーザ１１からコリメータレンズ２への入射光の光軸が傾きを持たなくなり、光集積ユニット１の調整が容易かつ高精度に実現できる。

続いて、図６を用いて、光検出器１２と半導体レーザ１１の相対的な位置関係においてＺ方向に公差を持った場合のＦＥＳ信号への影響について説明する。図６には、設計値のＦＥＳ信号と、公差発生時のＦＥＳ信号とを示している。また、後述する光検出器１２の光透過部材１２ａの有無によるＦＥＳ信号ついても合わせて示している。ここで、設計値のＦＥＳ信号（太い実線）は、デフォーカス量が０であり、安定なフォーカス制御が可能であることを示している。一方、公差が発生している場合（細い実線）は、設計値と比べデフォーカス量が増加する。このデフォーカスが発生する状態でフォーカス制御を行ったとしても、光ディスク４上の記録層４ｃにおいては、スポットは絞れず良好な信号品質を得ることができない。

次に本実施の形態における交差の影響について説明する。まず、図１４に示す従来の光学系では、半導体レーザ２０５と受光素子２１０とを１つのパッケージに収めるためのパッケージ２３１の高さ公差、回折格子２０６とホログラム素子２０９が形成されているガラス基板２３２の厚み公差、偏光ビームスプリッタ２０７の厚み公差、およびステム２３１ａ上に受光素子２１０が取り付けられるためステム高さ（Ｚｓｔｅｍ）の加工公差、及びパッケージ２３１の傾き公差等が主な公差である。

一方、本実施の形態の光集積ユニット１においては、第１の偏光ホログラム素子３１と第２の偏光ホログラム素子３２とが形成されている偏光回折素子１５の厚み公差、偏光ビームスプリッタ１４の厚み公差、第１のパッケージ１１ｂを保持する保持部材１７の厚み公差、及び光透過部材１２ａの厚さ公差等が主な公差である。

本実施の形態における第１の偏光ホログラム素子３１と第２の偏光ホログラム素子３２とが形成されている偏光回折素子１５の厚み公差、偏光ビームスプリッタ１４の厚み公差、および第１のパッケージ１１ｂを保持する保持部材１７の厚さ公差に関しては、従来と同様の公差の発生が考えられる。

しかしながら、受光素子１３については第２のパッケージ１２ｂに収められている状態で使用するため、従来のようにステム高さ（Ｚｓｔｅｍ）に相当するパラメータの影響を考慮に入れる必要がない。ここで、従来技術に対して新たに増えている構成部品である光透過部材１２ａの影響を考慮し、従来技術のステム高さ（Ｚｓｔｅｍ）と比較すると以下の通りになる。

本実施の形態の光透過部材１２ａのような光学部品において市場に流通しているガラス材料の厚さは、多くのものが最大公差が５０μｍ以下に収まるように設計されている。さらに、光透過部材の代表的な屈折率を仮に１．５程度（材料によって異なるが、一般に良く使用される樹脂、硝材は１．４〜１．７に多く分布する。）と想定すると、上記最大公差の空気換算値は３３μｍ以下となり光透過部材の実厚さ公差より光学的公差は小さくなる。他方、ホログラムレーザ等に用いられているステムでは、量産時のプレス精度として、最大８０μｍ程度の公差を持つことから、光透過部材を用いた方が、ステムを用いる構成より公差の発生が少ない、このことは、すなわち、従来施術のガラス基板２３２（反射光の出射端）から受光素子２１０までの距離公差よりも、本実施の形態の偏光ビームスプリッタ１４（反射光の出射端）から受光素子１３までの距離公差が少ない構成を実現している。

また、従来技術のパッケージでは図１４のようにパッケージ２３１に傾き公差が生じた場合に、戻り光（反射光）２２１の受光素子２１０上での落射位置が変わりデフォーカスが発生する。これに対し、本実施の形態では、偏光ビームスプリッタ１４の下面（例えば、研磨により高精度に水平度を確保している。）に保持部材１７及び光検出器１２が配置される構成であるため、従来技術のパッケージ傾きに相当する公差の影響が極めて少ない。

よって、従来技術と比較して公差の発生要因を低減させることができる。言い換えれば、第２のパッケージ１２ｂを封止する光透過部材１２ａの公差の影響は、従来のステムに比べて小さくなる。また、保持部材型はパッケージ型より公差の影響が少ない。よって、受光素子１３でより精度良く受光できることとなる。結果としてデフォーカスの発生も低減され、良好な信号品質を得ることが可能となる。

また、発生したデフォーカス量を改善する方法として、光集積ユニット１に搭載された第２の偏光ホログラム素子３２の回転調整を行なう方法がある。しかしながら、光集積ユニット１においては、第１の偏光ホログラム素子３１と第２の偏光ホログラム素子３２とが一体となっているため、第２の偏光ホログラム素子３２の回転調整により第１の偏光ホログラム素子３１も回転することになる。その結果、第１の偏光ホログラム素子３１によって生成されるサブスポット（±１次回折光）は、メインスポット（０次回折光）が位置している光ディスク４の情報トラックに対して、角度を持った状態で配置される。

一般に、トラッキングサーボとしてＤＰＰ法を採用した場合、サブスポットは、メインスポットに隣接したトラックに配置される。位相シフトＤＰＰ法においては、隣接するトラックにサブスポットを配置する必要はないが、できるだけメインビームに対して、サブスポットは角度を持たないことが望ましい。

また、隣接するトラックにサブスポットを配置するために、光集積ユニット１全体を回転させる手法がとられるが、光集積ユニット１を回転調整する場合、回転量の増加に伴って、光ピックアップ装置１０の厚みの増加につながる。また、この回転量は、公差により発生するデフォーカス量の増加に伴って増加する。従来の光集積ユニットと比較すると本実施の形態では、公差による初期のデフォーカス量を小さく抑えることができるため、第２の偏光ホログラム素子３２の回転量は小さくなる。結果として、光集積ユニット１の回転調整量も抑えることができ、光ピックアップ装置１０の薄型化を実現することができる。

図７〜図１０を用いて、本実施の形態の光集積ユニット１の調整に寄与する部分の詳細な構成およびその調整方法について説明する。

図７は本実施の形態の光ピックアップ装置１０の側面図を示している。

上述したとおり、本実施の形態の光ピックアップ装置１０は、光集積ユニット１と、コリメータレンズ（集光手段）２と、対物レンズ（集光手段）３とを備えている。

ここで、集光手段は対物レンズ３のみであっても構わない。しかしながら、光ピックアップ装置１０に対し移動しないコリメータレンズ２を用いることで半導体レーザ１１とコリメータレンズ２に基づく光ピックアップ装置１０の光軸調整と、偏光回折素子１５等の設置とが高精度に実現できる。

また、光集積ユニット１は半導体レーザ１１と、光検出器１２と、光分離手段なる偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４と、偏光回折素子１５と、１／４波長板１６と、保持部材１７とを備えている。さらに、半導体レーザ１１は、発光素子なる半導体レーザチップ１１ａと、半導体レーザチップ１１ａを収納する第１のパッケージ１１ｂとを備えている。

保持部材１７は第１の凹部１８を備えており、第１のパッケージ１１ｂが第１の凹部１８のＸ−Ｙ方向に平行な面１８ａに当接して設置されている。また、保持部材１７は半導体レーザ１１の発熱を効率よく放熱するために、例えば、金属もしくは放熱性の良い樹脂からなる。さらに保持部材１７には半導体レーザ１１からの光ビーム２０を通過させる窓部５４が形成され、さらに保持部材１７の上部には偏光ビームスプリッタ１４が配置されている。

偏光ビームスプリッタ１４は、第１の硝材２６、第２の硝材２７、および第３の硝材２８から構成されている。また、偏光ビームスプリッタ１４は、平行四辺形形状の第１の硝材２６の両側にそれぞれ第２の硝材２７と第３の硝材２８とを貼り合せて接合されており、全体として直方体形状に形成された光学素子である。第１の硝材２６及び第２の硝材２７で構成される第１の接合面はＰＢＳ面１４ａとなっており、半導体レーザ１１から出射された光ビーム２０と、光ディスク４からの戻り光とを分離することができる。

光ディスク４で反射された光は、上記第１の接合面に形成されたＰＢＳ面１４ａで図のＸ方向に反射され往路光と分離される。ここでは、第２の偏光ホログラム素子３２で分割（回折）された反射光の内、代表して０次回折（透過）光２２と、１次回折光の１つ２３を示している。上記回折光は第１の硝材２６及び第３の硝材２８で構成される第２の接合面に形成された反射ミラー面１４ｂで反射し、偏光ビームスプリッタ１４から図下方に出射し光検出器１２で検出される。ここで第１の接合面に形成されたＰＢＳ面１４ａと第２の接合面に形成された反射ミラー面１４ｂとは、平行四辺形形状の第１の硝材２６の平行な２面で構成されている。

光検出器１２は、受光素子１３と、受光素子１３を収納する第２のパッケージ１２ｂと、光透過部材１２ａとを備えている。第２のパッケージ１２ｂはセラミックで構成され、その上部には光透過部材１２ａが固定され受光素子１３を封止している。そして光検出器１２は、偏光ビームスプリッタ１４の下面に装着固定されている。さらに、光検出器１２の下面に信号取り出し用のフレキシブル基板４８が配置されている。なお、フレキシブル基板４８は必要に応じて半導体レーザ１１のリード端子１１ｃと接続されていても構わない。

図８は、本実施の形態の光集積ユニット１の底面図を示している。半導体レーザ１１の第１のパッケージ１１ｂの底面の最外形１１ｄの形状は円形状である。さらに保持部材１７は第１のパッケージ１１ｂの最外形１１ｄより直径の大きい円形状の第１の凹部１８を有している。すなわち、第１のパッケージ１１ｂは第１の凹部１８に対し光軸方向（図８のＺ方向）に対し垂直なＸ−Ｙ平面内の任意の方向に間隙（クリアランス）を持って挿入可能である。

本実施の形態の光集積ユニット１では、製造上、光検出器１２が予め接着固定された偏光ビームスプリッタ１４を保持部材１７に配置し、その後、光検出器１２の受光素子１３上の所定位置に非回折光２２と１次回折光２３が落射するよう調整する工程を経ることが好ましい。すなわち、調整時に光検出器１２のみを移動調整しないため、接着固定した光検出器１２を含めた偏光ビームスプリッタ１４、または接着固定した光検出器１２と偏光ビームスプリッタ１４とを含めた保持部材１７を半導体レーザ１１に対して相対的に移動し調整することが好ましい。

ここで、上述のように第１のパッケージ１１ｂは第１の凹部１８に対しＸ−Ｙ平面内の任意の方向に間隙（クリアランス）を持って挿入可能であるので、上記調整が可能になる。このとき、Ｘ−Ｙ平面上で半導体レーザ１１と保持部材１７の位置調整をするので、Ｚ方向（光軸方向）の位置調整を考慮せずともよく、結果として、半導体レーザ１１と光検出器１２との調整が容易になる。また、第１の凹部１８の内径面と半導体レーザ１１の外径面はＸ−Ｙ平面のみでなく、半導体レーザ１１の外径面を取り囲むように半導体レーザ１１と第１の凹部１８の内径面との間に間隙（クリアランス）を有していても良く、第１の凹部１８内の任意の位置で、半導体レーザ１１との位置調整をしても良い。なお、「内径面」とは、凹部に半導体レーザ（光源装置）１１が挿入されている状態で、半導体レーザ（光源装置）１１の外径面と対向して位置する面をいう。また、「外径面」とは、凹部に半導体レーザ（光源装置）１１が挿入されている状態で、凹部の内径面と対向して位置する面をいう。

偏光ビームスプリッタ１４の下面に固定された光検出器１２は、その内部に受光素子１３を収納しており、該受光素子１３等を１点鎖線で示している。ここで内側点線は上記受光素子１３を示しており、外側点線は光検出器１２の第２のパッケージ１２ｂの収納部分を示している。３本の１点鎖線による２つの交点は、受光素子１３上に非回折光２２と１次回折光２３が落射すべき位置を示している。また、交点上の黒点は実際に非回折光２２と１次回折光２３とが落射する位置を示しており、つまりスポット３７は非回折光２２が落射する位置を示し、スポット３８は１次回折光２３が落射する位置を示している。なお、非回折光２２が落射するスポット３７の１点鎖線の交点は、図５（ａ）の受光部１３ａ〜１３ｄの分割線の交点に相当する。

さらに、図８では、光検出器１２が偏光ビームスプリッタ１４の予め設定された貼り付け位置、すなわち、偏光ビームスプリッタ１４の図上部エッジからａ０の位置で右側エッジには揃うように正しく貼り付けられた場合を示している。ここで、非回折光２２と１次回折光２３とが落射すべき位置（一点鎖線の交点）にスポット３７とスポット３８とを形成していることを示している。なお、フレキシブル基板４８は、上記説明のため図面への記載を省略している。

図９、図１０は光検出器１２が偏光ビームスプリッタ１４の予め設定された貼り付け位置と異なった位置に貼り付けられた場合の、調整後の状態をそれぞれ示している。

図９に示すように、光検出器１２は、偏光ビームスプリッタ１４の図上部エッジからａ１の位置に貼り付けられている。このとき、ａ０＞ａ１である。この場合、図８に示したように、半導体レーザ１１の第１のパッケージ１１ｂが第１の凹部１８の中央にあるとすれば、スポット３７、３８の位置が一点鎖線の交点から図の下（−Ｙ方向）側にずれることになる。しかしながら、第１のパッケージ１１ｂを第１の凹部１８の上記クリアランス（間隙）の範囲内で、図の上（＋Ｙ方向）側に移動することにより、図９に示すように、スポット３７、３８と所定の落射位置（上記３本の１点差線による２つの交点）とが一致して、つまり非回折光２２と１次回折光２３とを所定の落射位置に落射することができる。

さらに図１０では、光検出器１２が偏光ビームスプリッタ１４の図右側エッジからｂ１の位置に貼り付けられている。このとき、ｂ１＞０である。この場合、半導体レーザ１１の第１のパッケージ１１ｂが図８記載のように第１の凹部１８の中央にあるとすれば、スポット３７、３８の位置が一点鎖線の交点から図の右（＋Ｘ方向）側にずれることになる。しかしながら、第１のパッケージ１１ｂを第１の凹部１８の上記クリアランス（間隙）の範囲内で図の左（−Ｘ方向）側に移動することにより、図１０に示すように、スポット３７、３８と所定の落射位置（上記３本の１点差線による２つの交点）とが一致して、つまり非回折光２２と１次回折光２３とを所定の落射位置に落射することができる。なお、フレキシブル基板４８は、上記説明のため図面への記載を省略している。

また、平行四辺形形状の第１の硝材２６と隣接する部材である第２の硝材２７との接合面に形成されたＰＢＳ面１４ａを用いて半導体レーザ１１からの光（往路光）と光ディスク４からの反射光（復路光）とを分離することにより、半導体レーザ１１からＰＢＳ面（光分離面）１４ａまでの光路と、ＰＢＳ面１４ａから光検出器１２までの光路とを別々にできるので、半導体レーザ１１と光検出器１２との距離を確保することが可能となる。従って、業界標準的に形状が規格化もしくは統一された汎用のパッケージに組み込まれた半導体レーザ１１、または光検出器１２等のように寸法の大きい（それぞれのチップを裸で装着する従来技術の光集積ユニットに比べ）部品を搭載して光集積ユニット１を構成する場合でも、それぞれの配置を容易にすると共に、集積された構成が可能となる。

また、半導体レーザ１１は半導体レーザチップ１１ａが第１のパッケージ１１ｂに封入されており、また、受光素子１３が第２のパッケージ１２ｂに封入されている光検出器１２を偏光ビームスプリッタ１４に密着して配置しているので、光集積ユニット１（保持部材１７内部、偏光ビームスプリッタ１４内部等でのレーザ光の乱反射）内で反射して発生する迷光を、光検出器１２に入射することを防止することができる。従って、光集積ユニット１ならびにそれを用いた光ピックアップ装置１０の動作の安定性を向上させることができる。

また、半導体レーザ１１からの光ビーム２０が偏光ビームスプリッタ１４に入射する角度を一定に保っておけば（本実施の形態では垂直）、半導体レーザ１１と偏光ビームスプリッタ１４との位置関係が、例えば図９のようにＸ方向、または図１０のようにＹ方向にずれた場合でも、半導体レーザ１１から光ディスク４までの光路長、および光ディスク４から光検出器１２までの光路長が変化しない。従って、光ディスク４に対するフォーカス状態が変化することを防ぐことが可能になると共に、上述したスポットの調整が可能となる。

〔実施の形態２〕
本発明に係る他の実施の形態について、図１１に基づいて説明する。本実施の形態の光集積ユニットは、保持部材５３に光検出器５２を挿入する第２の凹部５５を有する点で上記実施の形態１と異なる。また、光検出器５２は光透過部材１２ａを具備せず、第２のパッケージ１２ｂの上端部が直接偏光ビームスプリッタ１４の下面に接着固定されている点で上記実施の形態１と異なる。なお、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１１は、本実施の形態の光集積ユニットの側面図を示している。図１１に示すように、保持部材５３が第２の凹部５５を有することによって、突起部５１が形成されている。上記構成によれば、保持部材５３に形成された突起部５１によっても、偏光ビームスプリッタ１４を支えることが可能になり、保持部材５３に偏光ビームスプリッタ１４を設置する際の安定性が向上する。さらに、保持部材５３が第２の凹部５５を有することによって、底部５６が形成されている。突起部５１および底部５６により、偏光ビームスプリッタ１４下面に貼り付けられ突出した、光検出器５２を保護することが可能になり、不慮の外力等によって光検出器５２が偏光ビームスプリッタ１４から外れることを防止できる。

さらに、光検出器５２底部には信号入出力用の端子（不図示）や該端子に半田付けなどで接続されたフレキシブル基板４８が配置されている。これらに対しても、突起部５１および底部５６により、電気的にも機械的にも保護することが可能であり、不慮の外力や電気的接触等によって、上記接続部分やフレキシブル基板４８等が、電気的にまた機械的に破壊されることを防止できる。

また、実施の形態１と比べて、光透過部材１２ａが無く、直接光検出器５２の第２のパッケージ５２ｂが偏光ビームスプリッタ１４の下面に取り付けられている。すなわち、偏光ビームスプリッタ１４と受光素子１３の間は単一の光学媒体（ここでは空気）で構成されるため、光透過部材１２ａの公差の影響を無視することができる。ここで、本実施の形態におけるＦＥＳ信号について図６を用いて説明する。なお、光透過部材１２ａ以外の公差発生要因および公差の影響は、実施の形態１と同等とする。図６から明らかなように、実施の形態１におけるＦＥＳ信号のデフォーカス量に比べて、本実施の形態におけるＦＥＳ信号のデフォーカス量が小さいことを確認できる。従って、光透過部材１２ａの公差を考慮に入れる必要がないため、デフォーカスの発生をさらに低減することができる。この結果、上述のように光集積ユニット１の回転調整量をさらに小さくすることができ、光ピックアップ装置１０の薄型化を実現することができる。

〔実施の形態３〕
本発明に係るさらに他の実施の形態について、図１２に基づいて説明する。本実施の形態の光集積ユニットは、半導体レーザ１１の第１のパッケージ１１ｂを装着固定した調整部材６２を有し、調整部材６２を第１の凹部６５のＸ−Ｙ方向に平行な面６５ａに当接して設置している点で、実施の形態１および２と異なる。なお、本実施の形態では、上記実施の形態１および２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および２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１２は本実施の形態の光集積ユニット１の側面図を示している。図１２に示すように、調整部材６２は、穴部６４を有するリング状の形状をしている。調整部材６２の穴部６４に第１のパッケージ１１ｂを圧入することにより、穴部６４に第１のパッケージ１１ｂを装着固定している。発光素子なる半導体レーザチップ１１ａと、半導体レーザチップ１１ａを収納する第１のパッケージ１１ｂと、及び第１のパッケージ１１ｂに固定された調整部材６２とにより光源装置を構成している。すなわち、半導体レーザ１１と調整部材６２は一体的に構成されている。

第１のパッケージ１１ｂの上部は調整部材６２から突出しており、半導体レーザ１１からの光ビーム２０が偏光ビームスプリッタ１４に到達可能になっている。調整部材６２の外形形状は円形状をしており、保持部材６３の第１の凹部６５は調整部材６２の外形（円形状）より大きい直径で構成されている。

本実施の形態では図面の記載は省略しているが、図７に示す実施の形態１における保持部材１７の第１の凹部１８と、半導体レーザ１１の第１のパッケージ１１ｂの最外形１１ｄ（円形状）との関係が、本実施の形態における保持部材６３の第１の凹部６５と、調整部材６２の外形形状（円形状）との関係に相当する。すなわち、調整部材６２は第１の凹部６５に対し光軸方向（図７のＺ方向）に対し垂直なＸ−Ｙ平面内の任意の方向にクリアランス（間隙）を持って挿入可能である。

従って、光検出器５２が偏光ビームスプリッタ１４に対して所定の位置からずれて貼り付けられている場合でも、調整部材６２をＸ−Ｙ平面内で移動することにより、光検出器５２上のスポットを所定の落射位置に一致するように調整可能である。

なお、調整部材６２の材質は、半導体レーザ１１の発熱を効率よく放熱するために、例えば金属もしくは放熱性の良い樹脂からなる。

本実施の形態の調整部材６２を用いる構成は、第２の凹部６１を有する保持部材６３に適用を制限するものではなく、実施の形態１に記載の第２の凹部６１を具備しない保持部材１７に適用するものであっても構わない。

実施の形態１ないし３におけるスポット位置の調整は、保持部材１７、５３と半導体レーザ１１の第１のパッケージ１１ｂと、または、保持部材６３と調整部材６２とのＸ−Ｙ平面内での相対的な移動による位置調整によって行なえばよい。しかしながら、光ピックアップ装置１０に組み込まれたコリメータレンズ２と半導体レーザ１１との光軸をずらさないで調整するためには、半導体レーザ１１の第１のパッケージ１１ｂまたは調整部材６２を動かさずに、偏光ビームスプリッタ１４（既に光検出器５２が装着固定されている）を設置した保持部材６３を動かすことがより好ましい。

実施の形態１ないし３において、偏光回折素子１５は、光源装置に近い側に、サーボ信号生成用の第２の偏光ホログラム素子３２を配置している。そして、光ディスク４からの反射光を３ビーム生成用の第１の偏光ホログラム素子３１に通過させてから、第２の偏光ホログラム素子３２によって反射光を回折させた場合についてのみ説明している。しかしながら、光源装置に近い側に３ビーム生成用の第１の偏光ホログラム素子３１を配置し、遠い側に第２の偏光ホログラム素子３２を配置し、光ディスク４からの反射光が第１の偏光ホログラム素子３１に入射しない角度で回折させることでも同様の効果が得られる。

本発明は上述した各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り、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜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、光ディスクなどの光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装置に適用できる。

本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置の構成図である。 上記光ピックアップ装置の光集積ユニットに用いる第１の偏光ホログラム素子のホログラムパターンを説明する模式図である。 上記光ピックアップ装置の光集積ユニットに用いる第２の偏光ホログラム素子のホログラムパターンを説明する模式図である。 上記光ピックアップ装置の光集積ユニットに用いる光検出器の受光部パターンを説明する模式図であり、（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状態を示した図である。 上記光ピックアップ装置の受光素子からの出力信号を用いて、半導体レーザと光検出器の位置調整するときの入射光と受光素子、および出力信号の関係を説明する模式図であり、（ａ）は位置調整が完了したときの関係を示し、（ｂ）は位置調整が完了していないときの関係を示した図である。 上記光ピックアップ装置の公差発生時のフォーカスエラー信号を説明する模式図である。 上記光ピックアップ装置の側面図である。 上記光ピックアップ装置の光集積ユニットの底面を示す平面図である。 上記光ピックアップ装置の光集積ユニットの底面を示す平面図である。 上記光ピックアップ装置の光集積ユニットの底面を示す平面図である。 本発明の他の実施形態における光集積ユニットの側面図である。 本発明のさらに他の実施形態における光集積ユニットの側面図である。 従来の光ピックアップ装置の構成図である。 従来の光集積ユニットの構成図である。

符号の説明

１ 光集積ユニット
２ コリメータレンズ（集光手段）
３ 対物レンズ（集光手段）
４ 光ディスク（光記録媒体）
１０ 光ピックアップ装置
１１ 半導体レーザ（光源装置）
１１ａ 半導体レーザチップ（発光素子）
１１ｂ 第１のパッケージ
１２、５２ 光検出器
１２ａ 光透過部材
１２ｂ、５２ｂ 第２のパッケージ
１３ 受光素子
１４ 偏光ビームスプリッタ（光分離手段）
１４ａ 偏光ビームスプリッタ面（反射面）（第１の接合面）
１４ｂ 反射ミラー面（反射面）（第２の接合面）
１５ 偏光回折素子（回折素子）
１６ １／４波長板
１７、５３、６３ 保持部材
１８、６５ 第１の凹部
１８ａ、６５ａ 第１の凹部の平行な面
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 第１の偏光ホログラム素子（第１のホログラム領域）
３２ 第２の偏光ホログラム素子（第２のホログラム領域）
３７、３８ ビームスポット
５４ 窓部
５５、６１ 第２の凹部
６２ 調整部材
６４ 穴部

Claims (1)

1. 光記録媒体に光を照射する光源装置であって、半導体レーザチップを収納するパッケージと装着固定された調整部材を有した光源装置と、
   光源装置からの光を光記録媒体に集光する集光手段と、
   光記録媒体からの戻り光を分割する回折素子と、
   上記戻り光を上記光源装置と異なる方向へ導く光分離手段と、
   上記戻り光を検出する、上記光分離手段の下面における上記戻り光が出射する位置に配置された光検出器であって、上記回折素子の非回折光を検出する４つの受光部であって、当該４つの受光部は縦に２つ、横に２つが隣接して並んでおり、当該４つの受光部は当該非回折光の集光点に対して手前側または奥側にずれた位置に設置されていて、該非回折光の１つのビームが当該４つの受光部によって受光されるように構成された当該４つの受光部と、上記回折素子の回折光を受光する受光部とを有した光検出器と、
   上記光源装置と上記光分離手段が設置される保持部材であって、当該保持部材には、上記光源装置を挿入できる凹部であって、光軸に対し垂直なＸ−Ｙ面内で上記光源装置に対しクリアランスを有する凹部が設けられた保持部材と、を備えている光ピックアップ装置を調整するための光ピックアップ装置の調整方法であって、
   コリメータレンズを有する上記集光手段を備える工程と、
   上記回折素子の非回折光を検出する上記４つの受光部からの出力信号を用いて、上記光源装置と上記光検出器との相対的な位置調整を行う工程と、
   上記回折素子の回折光を検出する受光部からの出力信号を用いて、上記回折素子を、上記光源装置からの出射光の光軸に対してフォーカスオフセット調整を行うために回転調整を行う工程と、を含むことを特徴とする光ピックアップ装置の調整方法。

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