WO2006022068A1 - 光集積ユニットおよびそれを備えた光ピックアップ装置 - Google Patents

光集積ユニットおよびそれを備えた光ピックアップ装置 Download PDF

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WO2006022068A1
WO2006022068A1 PCT/JP2005/011134 JP2005011134W WO2006022068A1 WO 2006022068 A1 WO2006022068 A1 WO 2006022068A1 JP 2005011134 W JP2005011134 W JP 2005011134W WO 2006022068 A1 WO2006022068 A1 WO 2006022068A1
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light
optical
integrated unit
polarization
optical integrated
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PCT/JP2005/011134
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English (en)
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Inventor
Nobuo Ogata
Original Assignee
Sharp Kabushiki Kaisha
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    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/123—Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate

Definitions

  • the present invention relates to an optical integrated unit and an optical pickup device including the same, and more specifically, to realize downsizing of an optical pickup used when recording or reproducing information on an optical recording medium such as an optical disk. And an optical pickup device having the same.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-273666 (published on Oct. 5, 2001) proposes an optical integrated unit including a hologram element and a beam splitter, and an optical pickup device including the optical integrated unit. ing. The principles of the optical integrated unit and the optical pickup device will be described below with reference to FIGS.
  • FIG. 13 is a configuration diagram of this optical pickup device.
  • Light emitted from the light source mounted on the optical integrated unit 101 is collimated by the collimator lens 102 and then condensed on the optical disc 104 through the objective lens 103. Then, the return light reflected from the optical disc 104 is condensed again on the light receiving element mounted on the optical integrated unit 101 via the objective lens 103 and the collimator lens 102.
  • the optical disc 104 includes a substrate 104a, a cover layer 104b through which a light beam is transmitted, and a recording layer 104c used for recording / reproducing information.
  • FIG. 14 is a diagram showing a detailed structure of the optical integrated unit 101.
  • the light 120 (optical axis center 122) emitted from the semiconductor laser (light source) 105 is divided into a main beam (0th-order diffracted light) and two sub-beams ( ⁇ 1st-order diffracted light) by a three-beam diffraction grating 106.
  • the sub beam ( ⁇ 1st order diffraction) (Light) is not shown.
  • the return light 121 passes through the 1Z4 wavelength plate 108, is reflected by the PBS surface 107a and the reflection mirror surface 107b, and enters the hologram element 109.
  • the return light 121 incident on the hologram element 109 is diffracted and divided into + first-order diffracted light (optical axis center 125 a) and first-order diffracted light (optical axis center 125 b), and enters the light receiving element 110.
  • the return light 121 In order to avoid complication of the drawing, only the light beam centered on the optical axis is shown as the return light 121.
  • the light emitted from the semiconductor laser 105 is linearly polarized light (P-polarized light) whose polarization direction is the X-axis direction.
  • P-polarized light linearly polarized light
  • the return light from the optical disk 104 is incident on the 1Z4 wavelength plate 108 again, becomes linearly polarized light (S-polarized light) in the y-axis direction, and is reflected by the PBS surface 107a.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the hologram pattern of the hologram element 109 and the light receiving portion pattern of the light receiving element 110.
  • the hologram element 109 is divided into three regions 109a to 109c by a dividing line 109x in the X-axis direction corresponding to the tracking direction of the optical disk 104 and a dividing line 109y in the y-axis direction corresponding to the direction along the track.
  • the light receiving element 110 includes six light receiving portions 110a to 110f that detect + first-order diffracted light by the hologram element 109, and three light receiving portions l lOg to detect L first order diffracted light. .
  • the focus error signal (FES) is detected by the single knife edge method, and the tracking error signal (TES) is detected by the differential push-pull (DPP) method. It is used to detect TES by the information signal (RF signal) and the phase difference (DPD) method.
  • the frequency response of the light receiving element required for servo signal detection such as FES detection and TES detection by the DPP method is generally detectable even at a sufficiently lower frequency than the RF signal.
  • a TES detection using an RF signal or phase difference (DPD) method requires a light-receiving element that responds quickly.
  • the RF signal detection light receiving portion has a high RF signal. While it is necessary to reduce the area of the light receiving unit to support high-speed reproduction, the response to the light receiving unit for FES detection may be slow, but the area of the light receiving unit is increased to ensure a sufficient pull-in range. There were two demands that were difficult to balance. In the conventional technology, both + first-order diffracted light and first-order diffracted light are used to share the role of signal generation, thereby ensuring both high-speed RF signal acquisition and FES signal pull-in range. .
  • the diffraction grating 106 for generating three beams is arranged on the light source 105 side in the composite prism 107 as shown in FIG.
  • the hologram element 109 for generating the servo signal is also arranged on the light receiving element 110 side in the composite prism 107.
  • the distance (optical path length) from the light receiving element 110 to the hologram element 109 is also short as the light source power is short to the diffraction grating 106 (optical path length).
  • the beam diameter of the light beam incident on the diffraction element (diffraction grating 106, hologram element 109) becomes small.
  • the distance from the light source 105 to the diffraction grating 106 (and the distance from the hologram element 109 to the light receiving element 110) is set in the air. Lmn in terms of optical path length!
  • the beam diameter on the diffractive element is about ⁇ .2 ⁇ 0.4mm.
  • the distance from the hologram element 109 to the light receiving element 110 cannot be sufficiently secured and the distance from the hologram element 109 to the light receiving element 110 is about 1 mm in terms of the optical path length in the air
  • the separation of the + first-order diffracted light and the first-order diffracted light on the element 110 is set to about 0.8 mm, the diffraction angle becomes about 18 deg.
  • the grating pitch for realizing this diffraction angle is about 1.4 m in the case of a blue optical system having a wavelength of 405 nm, and the manufacture of the hologram element 109 becomes difficult.
  • the first-order diffracted light and the first The role of folding light is divided, and the first-order diffracted light is detected by a dedicated light receiving unit for signals that require high-speed response.
  • the diffracted light is affected by wavelength fluctuations and tolerances, it is necessary to design the light receiving unit to be large in consideration of the fact that the condensing position on the light receiving element 110 fluctuates. This limitation on the area of the light receiving area has been a factor limiting the high-speed reproduction of RF signals.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce the influence of changes over time and temperature changes by increasing the light beam diameter on the diffraction element as much as possible. Force Increase the optical path length to the light receiving element to reduce the diffraction angle (increase the grating pitch) to facilitate the manufacture of the diffraction element, and detect the RF signal using the non-diffracted light from the diffraction element.
  • An object of the present invention is to provide an optical integrated unit capable of realizing a response (high-speed reproduction by rotating an optical disk at high speed) and an optical pickup device including the same.
  • an optical integrated unit reflects a light source that emits a light beam, a light beam that transmits the light beam, and a return light of the light beam reflected by the optical information recording medium.
  • a light guide means provided on the optical axis of the light beam for guiding the return light in a direction different from the light source, and receiving the return light guided by the light guide means.
  • the diffractive means for diffracting the light beam and the return light is placed on the optical axis of the light beam and at a position where the light beam transmitted through the functional surface is incident. It is characterized by having.
  • the functional surface is preferably a polarizing beam splitter surface.
  • the light beam transmitted through the light guide unit is incident on the diffraction unit, and the light receiving element is diffracted by the diffraction unit and passes through the light guide unit. The return light is received.
  • the light beam emitted from the light source passes through the light guide unit and then enters the diffraction unit. For this reason, the optical path length of the light beam from the light source until it enters the diffraction means can be increased.
  • the beam diameter of the light beam incident on the diffracting means can be reduced by arranging the light guiding means between the light source and the diffracting means. ! Can be larger than the case.
  • the light receiving element receives the return light that is diffracted by the diffraction means and passes through the light guide means. That is, it passes through the light guide means after passing through the diffraction means and before entering the light receiving element. Therefore, the optical path length of the diffracted return light until it is received by the light receiving element can be increased.
  • the diffracted light (returned light) on the light receiving element can be favorably separated.
  • the diffracting unit diffracts polarized light having a predetermined polarization vibration surface, and transmits polarized light having a polarization vibration surface perpendicular to the polarization vibration surface as it is.
  • a polarization diffraction element is preferable.
  • the diffraction means includes a first hologram region and a second hologram region, each of which diffracts polarized light having a predetermined polarization vibration surface.
  • the polarization diffraction element that transmits the polarized light having a polarization vibration surface perpendicular to the polarization vibration surface as it is, and the first hologram region and the second hologram region are the predetermined polarizations provided respectively. It is preferable that the vibration planes are arranged on the optical axis of the light beam so that the vibration surfaces are perpendicular to each other!
  • the light beam can be diffracted and the return light can be diffracted.
  • Each of the first hologram area and the second hologram area is provided with a grating, and has the predetermined polarization transmission axis of light (polarized light) incident on each hologram area.
  • the polarized light is diffracted by the grating and becomes diffracted light.
  • the diffraction angle of the diffracted light is determined by the pitch of the grating.
  • the first hologram region and the second hologram region are arranged on the optical axis of the light beam so that the predetermined polarization vibration planes provided in each of the first hologram region and the second hologram region are perpendicular to each other. Therefore, the polarized light diffracted in the first hologram region passes through the second hologram region as it is, and conversely, the polarized light diffracted in the second hologram region passes through the first hologram region. It passes through as it is.
  • the light beam and the return light can be diffracted by providing the diffractive means having such a configuration.
  • the “diffracted light” is not particularly limited, and includes diffracted light having a diffraction angle and non-diffracted light (0th order diffracted light) having no diffraction angle. Including both.
  • the first hologram region divides the return light into non-diffracted light and diffracted light.
  • the optical integrated unit according to the present invention can increase the optical path length of the diffracted return light received by the light receiving element, the return light is converted into non-diffracted light and diffracted light. Even when the light is diffracted, the light can be sufficiently separated on the light receiving element.
  • the diffracted light passes through the long optical path.
  • the distance between the diffracted light and the non-diffracted light is widened, and the diffracted light and the non-diffracted light can be well separated on the light receiving element.
  • the second hologram region divides the light beam into three beams.
  • the light receiving element includes a light receiving unit that receives the diffracted light and a light receiving unit that receives the non-diffracted light.
  • the optical integrated unit according to the present invention has the diffracted return light (diffracted light and light). Therefore, even if the diffracted light and the non-diffracted light cannot be sufficiently separated in the vicinity of the first hologram region, the diffracted light and the non-diffracted light on the light receiving element can be increased. It becomes possible to separate non-diffracted light well.
  • the light receiving element includes a light receiving portion that receives the non-diffracted light, the non-diffracted light can be used for detection of a high-speed signal.
  • the non-diffracted light can be used to detect a high-speed signal such as an RF signal or a DPD TES signal.
  • the diffracted light can be used for servo signal detection.
  • the high-speed signal is detected using diffracted light, it is affected by wavelength fluctuations and tolerances, so that the light collection position varies on the light receiving element. It is necessary to design the light receiving part to be large, and such restriction on the light receiving part area becomes a factor that limits high-speed reproduction of the RF signal. However, in the optical integrated unit according to the present invention, There is no restriction on the area. Therefore, it is possible to realize high-speed reproduction of a good RF signal.
  • the grating pitch of the first hologram region and the second hologram region can be formed large.
  • the diffraction means first hologram region and second hologram region
  • the light guide means includes a reflective surface that reflects the return light reflected by the functional surface.
  • the diffracted return light can be reflected in a desired direction, and the optical path length can be further increased accordingly.
  • the light source is a semiconductor laser housed in a hermetically sealed package.
  • the light source is not exposed to the outside air, and characteristic deterioration occurs.
  • the light source can be adjusted in position with respect to the light receiving element and the light guiding means.
  • the light source and the light receiving element are accurately positioned, even when a semiconductor laser housed in a package is used as the light source, the return light can be reliably incident on the light receiving element. Therefore, it is possible to minimize the area of the light receiving portion that receives non-diffracted light, and high-speed signal detection can be performed satisfactorily.
  • the optical integrated unit according to the present invention is preferably provided with a 1Z4 wavelength plate on the side opposite to the side where the light guiding unit of the diffractive unit is disposed.
  • the linearly polarized light is irradiated as circularly polarized light on the optical information recording medium by transmitting through the 1Z4 wavelength plate. Therefore, it is not easily affected by the birefringence of the substrate of the optical information recording medium when generating an RF signal. Furthermore, since the return light reflected on the optical information recording medium is linearly polarized light whose polarization oscillation plane is orthogonal to the linear polarization, it is incident on the diffracting means and is diffracted and reflected on the functional surface. The utilization efficiency of the reflected return light can be increased.
  • the optical integrated unit according to the present invention preferably further comprises a 1Z2 wavelength plate on the optical axis of the light beam until it enters the functional surface.
  • the light source when the functional surface (polarization beam splitter surface) has a characteristic of transmitting only a light beam having a P-polarized polarization vibration surface, the light source has a P-polarization polarization vibration surface.
  • the layout is limited to emit light. Therefore, by providing a 1Z2 wavelength plate on the optical axis of the light beam until it enters the functional surface, the light source emits a light beam other than the P-polarized light beam, that is, an S-polarized light beam. Even if it does, it can be applied without reducing the light utilization efficiency. In other words, there is an effect that the degree of freedom of light source layout is increased.
  • the optical pickup device can be mounted with an optical integrated unit having the above-described configuration.
  • the optical pickup device can realize a small and light weight.
  • FIG. 1 (a)] is a configuration diagram showing a configuration of an optical integrated unit in the first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 1 (b) is a top view of the optical integrated unit shown in FIG. 1 (a).
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the configuration of an optical pickup device using the optical integrated unit shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b).
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the configuration of an optical pickup device using the optical integrated unit shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b).
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a hologram pattern of a first polarization hologram element used in the optical integrated unit in each embodiment according to the invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing a hologram pattern of a second polarization hologram element used in the optical integrated unit in each embodiment according to the invention.
  • FIG. 5 (a) is a diagram for explaining a light receiving portion pattern of a light receiving element used in an optical integrated unit in the first to fifth embodiments according to the present invention, in which spherical aberration occurs in the light receiving portion pattern.
  • FIG. 6 is a diagram showing a light receiving state of a light beam in the case.
  • FIG. 5 (b) is a diagram for explaining a light receiving portion pattern of a light receiving element used in the optical integrated unit in the first to fifth embodiments according to the present invention, and the state force objective lens in FIG. FIG. 6 is a view showing a light receiving state of a light beam when approaching an optical disc.
  • FIG. 6 (a) is a diagram for explaining the shape of the light beam on the light receiving element when the optical disc is positioned at the focal point of the objective lens when spherical aberration remains.
  • FIG. 6 (b) is a diagram for explaining the shape of the light beam on the light receiving element when the optical disc is located at the focal point of the objective lens when spherical aberration remains.
  • FIG. 7 is a diagram showing another configuration of the optical integrated unit in the first embodiment according to the present invention. It is a chart.
  • FIG. 8 (a) is a configuration diagram showing a configuration of an optical integrated unit in the second embodiment according to the present invention.
  • FIG. 8 (b) is a top view of the optical integrated unit shown in FIG. 8 (a).
  • FIG. 9 (a) is a configuration diagram showing a configuration of an optical integrated unit in the third embodiment according to the present invention.
  • FIG. 9 (b) is a top view of the optical integrated unit shown in FIG. 9 (a).
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration of an optical integrated unit in a fourth embodiment according to the present invention.
  • FIG. 11 (a) is a diagram for explaining a light receiving portion pattern of a light receiving element used in an optical integrated unit according to a fifth embodiment of the present invention, in which spherical aberration occurs in the light receiving portion pattern. It is the figure which showed the light-receiving state of the light beam in a case.
  • FIG. 11 (b) is a diagram for explaining a light-receiving part pattern of a light-receiving element used in an optical integrated unit in the fifth embodiment according to the present invention, in which the state force in FIG. It is the figure which showed the light-receiving state of the light beam in the case of.
  • FIG. 12 shows a 1Z4 wavelength plate provided in the optical integrated unit in each embodiment according to the present invention.
  • the optical pickup device is detached from the optical integrated unit and attached to the optical integrated unit as a configuration of the optical pickup device.
  • FIG. 13 is a configuration diagram of an optical pickup device in the prior art.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of an optical integrated unit used in an optical pickup device in the prior art.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining a hologram pattern of a hologram element provided in an optical integrated unit used in an optical pickup device in the prior art and a light receiving portion pattern of a light receiving element.
  • the optical integrated unit of the present invention is an optical information recording / reproducing apparatus that optically records and reproduces information with respect to an optical disc (optical information recording medium). The case where it is used for a pickup device will be described.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an optical pickup device 40 using the optical integrated unit of the present embodiment.
  • the optical pickup device 40 shown in FIG. 2 includes an optical integrated unit 1, a collimator lens 2, and an object lens 3.
  • the light beam emitted from the light source mounted on the optical integrated unit 1 is collimated by the collimator lens 2 and then condensed on the optical disc 4 through the objective lens 3. Then, the light reflected from the optical disk 4 (hereinafter referred to as “returned light”) passes through the objective lens 3 and the collimator lens 2 again and is received by the light receiving element mounted on the optical integrated unit 1.
  • returned light the light reflected from the optical disk 4
  • the optical disc 4 includes a substrate 4a, a cover layer 4b through which a light beam is transmitted, and a recording layer 4c formed at the boundary between the substrate 4a and the cover layer 4b.
  • the objective lens 3 is driven in the focus direction (z-axis direction) and tracking direction (X-axis direction) by an objective lens drive mechanism (not shown). Even in such a case, the focused spot follows the predetermined position of the recording layer 4c.
  • the optical integrated unit 1 is provided with a short wavelength light source having a wavelength of about 405 nm, and the object lens 3 is provided with a high NA objective lens of about NAO.
  • the present invention is not limited to this, but by providing such a short wavelength light source and a high NA objective lens, high-density recording / reproduction becomes possible.
  • FIG. 1 (a) and FIG. 1 (b) are configuration diagrams showing the configuration of the optical integrated unit 1 shown in FIG. FIG. 1 (a) is a side view of the y-axis direction force with respect to the illustrated optical axis (z-axis) direction.
  • the optical integrated unit 1 includes a semiconductor laser (light source) 11, a light receiving element 12, a polarization beam splitter 14 (light guide means), and a polarization diffraction element (diffraction). Means) 15, 1 Z4 wave plate 16, and package 17.
  • the package 17 includes a stem 17a, a base 17b, and a cap 17c. Yes.
  • the cap 17c is formed with a window portion 17d for allowing light to pass therethrough.
  • a semiconductor laser 11 and a light receiving element 12 are mounted in the package 17.
  • FIG. 1 (b) shows the arrangement of the package 17 in the optical axis (z-axis) direction shown in FIG. 1 (a) in order to show the positional relationship between the semiconductor laser 11 and the light receiving element 12 in the laser / cage 17.
  • FIG. 6 is a top view as seen from the side (that is, from the window 17d side of the cap 17c).
  • the polarization beam splitter 14, the polarization diffraction element 15, and the 1 Z4 wavelength plate 16 are omitted.
  • the light receiving element 12 is mounted on the stem 17a, and the semiconductor laser 11 is provided on the side of the stem 17a.
  • the light beam emitting part of the semiconductor laser 11 and the light receiving part of the light receiving element 12 are caps so that the optical path of the light beam emitted from the semiconductor laser 11 and the optical path of the return light received by the light receiving element 12 are secured. Arranged so as to be included in the region of the window 17d formed in 17c.
  • the surface of the polarization beam splitter 14 on which the light beam 20 emitted from the semiconductor laser 11 is incident is the light beam incident surface of the polarization beam splitter 14, and the polarization beam splitter 14
  • the surface on which the return light is incident is the return light incident surface of the polarization beam splitter 14.
  • the surface on which the optical beam 20 emitted from the semiconductor laser 11 in the polarization diffraction element 15 is incident is the light beam incident surface of the polarization diffraction element 15, and the surface on which the return light is incident on the polarization diffraction element 15 is polarization diffraction. This is the return light incident surface of element 15.
  • the polarizing beam splitter 14 is disposed on a knock 17. Specifically, the light beam incident surface force of the polarizing beam splitter 14 is disposed on the package 17 so as to cover the window portion 17d.
  • the polarization diffraction element 15 is disposed on the optical axis of the light beam emitted from the semiconductor laser 11 so that the light beam incident surface faces the return light incident surface of the polarization beam splitter 14. Has been.
  • P-polarized light linearly polarized light
  • the polarization beam splitter 14 has a polarization beam splitter (PBS) surface (functional surface) 14a and a reflection mirror (reflection surface) 14b.
  • PBS polarization beam splitter
  • the PBS surface 14a in the present embodiment transmits linearly polarized light (P-polarized light) having a polarization vibration surface in the x-axis direction with respect to the illustrated optical axis (z-axis) direction, and passes through the polarization vibration surface. It has a characteristic of reflecting linearly polarized light (S-polarized light) having a vertical polarization vibration surface, that is, having a polarization vibration surface in the y-axis direction with respect to the illustrated optical axis (z-axis) direction.
  • S-polarized light linearly polarized light having a vertical polarization vibration surface
  • the present invention is not limited to this, and the above characteristics can be changed. Specifically, as described in Embodiment 3 described later, it is possible to reflect part of the P-polarized light.
  • the PBS surface 14a is disposed on the optical axis of the P-polarized light beam emitted from the semiconductor laser 11 so that the light beam 20 is transmitted.
  • the reflection mirror 14b is arranged so as to be parallel to the PBS surface 14a!
  • the size of the polarizing beam splitter 14 is such that the light beam 20 emitted from the semiconductor laser 11 can pass through the PBS surface 14a, and the return light reflected by the optical information recording medium is reflected by the PBS surface 14a. The reflected light is further reflected by the reflecting mirror 14b and received by the light receiving element 12.
  • the cap 17c of the package 17 is not particularly limited. It is preferable that the dimensions are sufficiently large with respect to the area of the formed window portion 17d. If the size of the polarizing beam splitter 14 is sufficiently large with respect to the area of the window portion of the cap 17c, the polarizing beam splitter 14 can be bonded and fixed onto the cap 17c. As a result, the semiconductor / cage 17 can be sealed, the semiconductor laser 11 and the light receiving element 12 are not exposed to the outside air, and these characteristic deteriorations are less likely to occur.
  • the light beam 20 (P-polarized light) incident on the PBS surface 14a passes through the PBS surface 14a as it is.
  • the light beam 20 transmitted through the PBS surface 14 a is incident on the polarization diffraction element 15.
  • the optical integrated unit according to the present invention is not limited to the polarizing beam splitter 14 and can transmit the light beam 20 emitted from the semiconductor laser 11 as described above. Any configuration that can guide the return light reflected by the optical information recording medium in a direction different from that of the semiconductor laser 11, change the optical path of the return light, and cause the light receiving element 12 to receive the return light. Good. Therefore, in addition to the polarizing beam splitter, a beam splitter having the functional surface 14a as a mirror mirror surface can also be used.
  • the polarization diffraction element 15 includes first polarization hologram element 31 (second hologram area) and second polarization hologram element 32 (first hologram area). ! RU
  • Both the first polarization hologram element 31 and the second polarization hologram element 32 are arranged on the optical axis of the light beam 20, and the first polarization hologram element 31 is the second polarization hologram element described above.
  • the polarization hologram element 32 is arranged closer to the semiconductor laser 11 side.
  • the first polarization hologram element 31 diffracts P-polarized light and transmits S-polarized light
  • the second polarization hologram element 32 diffracts S-polarized light and transmits P-polarized light.
  • the diffraction of these polarized light is performed by the groove structure (grating) formed in each polarization hologram element, and the diffraction angle is defined by the pitch of the grating (hereinafter referred to as the grating pitch).
  • the first polarization hologram element 31 has a three-beam generating hologram pattern for detecting a tracking error signal (TES).
  • TES tracking error signal
  • TES tracking error signal
  • 3 beams (a main beam and two sub beams) are emitted from the first polarization hologram element 31.
  • the detailed hologram pattern of the first polarization hologram element 31 will be described later.
  • a TES detection method using three beams a three beam method, a differential push-pull (DPP) method, a phase shift DPP method, or the like can be used.
  • the second polarization hologram element 32 diffracts S-polarized light and transmits P-polarized light as it is in the incident light. Specifically, the second polarization hologram element 32 diffracts the incident S-polarized light into zero-order diffracted light (non-diffracted light) and + first-order diffracted light (diffracted light). However, the present invention is not limited to this diffraction condition and can be set as appropriate. . Specifically, in Embodiment 5 to be described later, the second polarization hologram element 32 that diffracts incident S-polarized light into zero-order diffracted light (non-diffracted light) and first-order diffracted light (diffracted light) is provided. I have.
  • the P-polarized light beam 20 emitted from the first polarization hologram element 31 is incident on the second polarization hologram element 32 and is transmitted as it is.
  • the P-polarized light beam 20 that has passed through the second polarization hologram element 32 enters the 1Z4 wavelength plate 16.
  • the detailed hologram pattern of the second polarization hologram element 32 will be described later.
  • the 1Z4 wave plate 16 can receive linearly polarized light, convert it into circularly polarized light, and emit it. Therefore, the P-polarized light beam 20 (linearly polarized light) incident on the 1Z4 wavelength plate 16 is converted into a circularly polarized light beam and emitted from the optical integrated unit 1.
  • the circularly polarized light beam emitted from the optical integrated unit 1 is collimated by the collimator lens 2 and then condensed on the optical disc 4 through the objective lens 3. Then, the light beam reflected by the optical disk 4, that is, the return light again passes through the objective lens 3 and the collimator lens 2 and again enters the quarter-wave plate 16 of the optical integrated unit 1. .
  • the return light incident on the 1Z4 wavelength plate 16 of the optical integrated unit 1 is circularly polarized light, and the 1Z4 wavelength plate 16 causes the polarization vibration plane in the y-axis direction to the optical axis (z-axis) direction shown in the figure. It is converted to linearly polarized light (S-polarized light). Then, the S-polarized return light is incident on the second polarization hologram element 32.
  • the S-polarized return light incident on the second polarization hologram element 32 is diffracted into 0th-order diffracted light (non-diffracted light) and + 1st-order diffracted light (diffracted light) as described above. To do.
  • the diffracted S-polarized return light (0th-order diffracted light and + first-order diffracted light) is incident on the first polarization hologram element 31 and is transmitted as it is.
  • the S-polarized return light is incident on the polarization beam splitter 14, reflected by the PBS surface 14 a, further reflected by the reflection mirror 14 b, and emitted from the polarization beam splitter 14.
  • the S-polarized return light emitted from the polarization beam splitter 14 is received by the light receiving element 12.
  • the light receiving part pattern of the light receiving element 12 will be described later.
  • a short wavelength light source having a wavelength of about 405 nm is provided, and the objective lens 3 is provided with NAO. It has a high NA objective lens of about 85, and the distance from the semiconductor laser 11 to the polarization diffraction element 15 (specifically, the first polarization hologram element 31) is about 5 mm in terms of the optical path length in air. It is said.
  • the distance (optical path length) from the polarization diffraction element 15 (specifically, the second polarization hologram element 32) to the light receiving element 12 is set to about 5 mm.
  • the present invention is not limited to this value.
  • a short wavelength light source having a wavelength of about 405 nm is provided and the objective lens 3 is provided with a high NA objective lens of NAO.
  • the distance to the polarization diffraction element 15 (specifically, the first polarization hologram element 31) can increase the effective diameter of the light beam on the first polarization hologram element 31.
  • the distance (optical path length) from the polarization diffraction element 15 (specifically, the second polarization hologram element 32) to the light receiving element 12 must be designed near the focal point of the non-diffracted light. The distance is approximately the same as the distance from 11 to the polarization diffraction element 15 (specifically, the first polarization hologram element 31).
  • the grating pitch in the first polarization hologram element 31 is designed so that three beams are sufficiently separated on the light receiving element 12.
  • the distance between the semiconductor laser 11 and the first polarization hologram element 31 is about 5 mm in terms of the optical path length in the air, and the distance between the main beam and the sub beam on the light receiving element 12 is 150 m. It is trying to be about.
  • the distance between the main beam and the sub beam on the optical disc 4 is set to about 16 m.
  • the grating pitch in this embodiment is used. Is preferably about 14 ⁇ m.
  • the present invention is not limited to this value, and the distance between the main beam and the sub beam on the light receiving element 12 should be as wide as possible to reduce the signal crosstalk between the light receiving parts.
  • the distance between the main beam and the sub beam on the light receiving element 12 should be as wide as possible to reduce the signal crosstalk between the light receiving parts.
  • it is designed to be the minimum necessary 100 to 200 / ⁇ m, preferably about 150 m.
  • the smaller the distance between the main beam and the sub beam on the optical disc 4 the smaller the offset of the tracking error signal generated due to the influence of the assembly error. When the interval is determined, it is determined at the same time.
  • the distance between the main beam and the sub beam on the light receiving element 12 is 100 to 100 Assuming 200 ⁇ m, the distance between the main beam and the sub beam on the optical disc 4 is 11 to 22 ⁇ m, and the grating pitch in this case is designed to be 20 to 10 / ⁇ ⁇ . Therefore, if the distance between the main beam and the sub beam on the optical disk 4 cannot be sufficiently narrowed, the offset of the tracking error signal generated by the influence of the assembly error is small compared to the three beam method or the DPP method. It is preferable to adopt the phase shift DPP method with the characteristic as a tracking error signal detection method.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a hologram pattern formed on the first polarization hologram element 31.
  • the hologram pattern may be a regular linear grating for detecting a tracking error signal (TES) using a three-beam method or a differential push-pull method (DPP method). The case where the phase shift DPP method disclosed in the 2001-250250 publication (published on Sep. 14, 2001) is described.
  • the hologram pattern of the first polarization hologram element 31 in FIG. 3 is composed of two regions, a region 31a and a region 31b.
  • the region 31a and the region 31b have a phase difference of 180 degrees between the periodic structures.
  • the amplitude of the push-pull signal of the sub-beam becomes almost zero, and offset can be canceled with respect to objective lens shift and disc tilt.
  • the light beam 20 on the first polarization hologram element 31 is more accurately aligned with respect to the region 31a and the region 31b, better offset canceling performance is obtained.
  • the effective diameter of the light beam 20 is larger, the positional deviation between the light beam 20 and the region 3 la and the positional deviation between the light beam 20 and the region 3 lb due to changes with time and temperature are affected. Can be reduced. That is, the influence on the servo signal detected later can be reduced.
  • the optical system in which the effective NA of the collimator lens 2 in Fig. 2 is about 0.1.
  • the distance from the semiconductor laser 11 to the first polarization hologram element 31 is about 5 mm in terms of the optical path length in air, and the effective diameter of the light beam 20 on the first polarization hologram element 31 is about 1 mm.
  • the effective diameter can be increased 2.5 to 5 times for 4mm.
  • the effective diameter of the light beam 20 on the first polarization hologram element 31 is ⁇ ⁇ . 6 to 1.4 mm.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a hologram pattern formed on the second polarization hologram element 32.
  • the hologram pattern of the second polarization hologram element 32 includes three regions 32a, 32b, and 32c. Specifically, one semicircular region 32c divided into two by a boundary line 32x in the X-axis direction corresponding to the tracking direction, and an inner peripheral region 32a in which the other semicircular region is further divided by an arc-shaped boundary line And the outer peripheral region 32b.
  • the return light is indicated by a dotted line.
  • the grating pitch in each region of the second polarization hologram element 32 is the smallest in the region 32b (maximum diffraction angle), the largest in the region 32c (minimum diffraction angle), and the region 32a in these regions It becomes an intermediate number.
  • SAES spherical aberration error signal
  • FES focus error signal
  • the 0th-order diffracted light is used to detect a high-speed signal such as an RF signal or a DPD TES signal.
  • the interval between the 0th-order diffracted light and the + 1st-order diffracted light on the light receiving element 12 is set to 0.5 to 1.2 mm, more preferably 0.7 mn! It needs to be about 0.9mm.
  • the distance from the light element 32 to the light receiving element 12 is about 5 mm in terms of the optical path length in the air, it is preferable to set the diffraction angle in the second hologram element 32 to 5 to: LOdeg 7 to More preferably, it is about 9 deg.
  • the distance from the second hologram element 32 to the light receiving element 12 is about 5 mm in terms of the optical path length in air, separation of the 0th-order diffracted light and the + first-order diffracted light on the light receiving element 12 is performed.
  • the diffraction angle is about 8 deg.
  • the pitch of the grating formed in the second hologram element 32 is 2.8 nm, which is the wavelength of the light beam in this embodiment, which is 2.8 nm. m. In other words, this lattice pitch can be increased by a factor of 4 compared to 0.7 m for the prior art. Therefore, the shape has no problem in manufacturing as described above.
  • the diffraction angle strength (approximately 1Z4 the diffraction angle 35deg prior art) is ⁇ so, even when the error factor such as the wavelength variation and position deviation occurs, the on the light receiving element 12 Small variation in condensing position! / ⁇ and ⁇ ⁇ effect.
  • the first polarization hologram element 31 and the second polarization hologram element 32 can be integrally manufactured with accurate positioning with mask accuracy. Therefore, the position adjustment of the first polarization hologram element 32 is completed simultaneously with the position adjustment of the second polarization hologram element 32 so that a predetermined servo signal is obtained. That is, the assembly adjustment of the optical integrated unit 1 can be facilitated and the adjustment accuracy can be increased.
  • FIG. 5 (a) shows the position of the collimator lens 2 in the optical axis direction so that spherical aberration does not occur in the focused beam by the objective lens 3 with respect to the thickness of the cover layer 4b of the optical disk 4 in FIG.
  • the light beam on the light receiving element 12 when focused on the recording layer 4c in a state where the position adjustment is made is shown.
  • the relationship between the three regions 32a to 32c of the second polarization hologram element 32 described in FIG. 4 and the traveling direction of the + first-order diffracted light is also shown.
  • the center position of the second polarization hologram element 32 is set at a position corresponding to the center position of the light receiving portions 12a to 12d.
  • the light receiving element 12 is composed of 14 light receiving portions 12a to 12n.
  • Three light beams (main beam, two sub-beams) 21 formed by the first polarization hologram element 31 in the outward optical system are reflected by the optical disc 4 and are not diffracted by the second polarization hologram element 32 in the return optical system.
  • the light receiving element 12 includes a light receiving unit for receiving a light beam necessary for detecting an RF signal or a servo signal out of the non-diffracted light 22 and the diffracted light 23.
  • the non-diffracted light (0th order diffracted light) 22 is designed to be a light beam having a certain size so that TES detection by the push-pull method can be performed.
  • the light receiving element 12 is slightly behind the condensing point of the non-diffracted light 22 so that the beam diameter of the non-diffracted light (0th order diffracted light) 22 has a certain size. Installed in a shifted position. The present invention is not limited to this, and the light receiving element 12 may be installed at a position shifted to the near side with respect to the condensing point of the non-diffracted light 22.
  • FIG. 5 (b) shows a light beam on the light receiving element 12 when the objective lens 3 in FIG. 2 approaches the optical disc 4 from the state of FIG. 5 (a).
  • the beam diameter of the light beam increases.
  • the light beam protrudes from the light receiving part.
  • the servo signal generation operation will be described with reference to FIG. 4, FIG. 5 (a), and FIG. 5 (b).
  • the output signals of the light receiving portions 12a to 12n are represented as Sa to Sn.
  • the RF signal (RF) is detected using non-diffracted light. That is, the RF signal (RF) is
  • the tracking error signal (TES1) by the DPD method is detected by comparing the phases of Sa to Sd. Specifically, the following principle is used. Shaped on recording layer 4c of optical disc 4 When the light beam condensed by the objective lens 3 scans the formed pit row, the intensity distribution pattern of the reflected beam changes depending on the positional relationship between the pit row and the light beam. Therefore, when (Sa + Sc) and (Sb + Sd) are detected, the light beam is out of phase with the center of the pit row, whereas the light beam is in the same phase when scanning the center of the pit row. When scanning a different position, a phase difference in the opposite direction occurs depending on the direction of deviation. Therefore, a tracking error signal can be obtained by detecting the phase difference between (Sa + Sc) and (Sb + Sd).
  • Phase shift DPP tracking error signal (TES2)
  • ⁇ is set to an optimum coefficient for canceling offset due to objective lens shift or optical disc tilt.
  • FES focus error signal
  • the optical pickup device includes a short wavelength light source having a wavelength of about 405 nm in the optical integrated unit 1 and a high NA objective lens having a NAO. High-density recording / playback is possible.
  • a DVD Digital Versatile Disc
  • CD Compact Disc
  • BD Blu-ray Disc
  • NA numerical aperture
  • laser light with a wavelength of 405 nm the influence of aberration becomes a problem as the numerical aperture NA of the objective lens increases.
  • the distance between the incident surface of the laser beam and the recording layer is a distance through which the laser beam irradiated onto the recording layer on which information is recorded is transmitted.
  • Spherical convergence caused by error in cover layer thickness t (hereinafter referred to as disk substrate thickness t)
  • NA numerical aperture
  • the CD disk substrate thickness t has a dimensional tolerance of ⁇ 10 O ⁇ m, the laser beam wavelength is 650 nm, and the numerical aperture NA is 0.6.
  • the DVD disk substrate thickness t has a dimensional tolerance of ⁇ 30 m, as in the case of the present embodiment, while the laser beam has a wavelength of 05 nm and a numerical aperture NA of 0.85.
  • the dimensional tolerance of the disk substrate thickness t of the density optical disk is ⁇ 3 / zm. In this way, as the capacity is increased, the disc manufacturing accuracy becomes increasingly severe.
  • the optical pickup device is required to have a function of correcting spherical aberration that occurs when reproducing an optical disk.
  • spherical aberration correction is performed by mechanically moving a lens such as a beam expander.
  • a lens such as a beam expander.
  • it is necessary to detect a spherical aberration error signal which is a target for spherical aberration correction.
  • the position of the collimator lens 2 is adjusted in the optical axis direction by a collimator lens driving mechanism (not shown) in order to correct the spherical aberration caused by the thickness error of the cover layer 4b.
  • a beam expander (not shown) composed of two lens groups arranged between the collimator lens 2 and the objective lens 3 is adjusted to adjust the distance of the beam expander driving mechanism (not shown). It has become.
  • the spherical aberration error signal (SAES) is detected using the detection signal of the optical beamer separated into the inner and outer circumferences. That is, SAES
  • SAES (Sk-Sl)- ⁇ (Si-Sj) Given in.
  • ⁇ is set to an optimum coefficient for canceling the SAES offset.
  • FIGS. 6 (a) and 6 (b) show that the optical disc 4 is objective in a state where spherical aberration occurs in the focused beam of the objective lens 3 due to the thickness error of the cover layer 4b of the optical disc 4.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the shape of a light beam on the light receiving element 12 when it is located at the focal point of a lens 3. Since spherical aberration remains, the inner and outer beams are larger in the opposite direction to the parting line. This is because the generation direction of spherical aberration (sign of thickness error) differs between Fig. 6 (a) and Fig. 6 (b).
  • the light beam transmitted through the polarization beam splitter 14 is incident on the polarization diffraction element 15, and the polarization diffraction is incident on the light receiving element 12.
  • the return light diffracted by the element 15 and passed through the polarization beam splitter 14 is received.
  • the light beam 20 emitted from the light source passes through the polarization beam splitter 14 and then enters the polarization diffraction element 15 (first hologram element 31). Therefore, the optical path length of the light beam 20 from the light source until it enters the first hologram element 31 can be increased.
  • the optical path length can be increased, the beam diameter of the light beam 20 incident on the first hologram element 31 is changed between the semiconductor laser 11 and the first hologram element 31. This can be increased compared to the case where the beam splitter 14 is not arranged.
  • the light receiving element 12 receives the return light diffracted by the polarization diffraction element 15 (second hologram element 32) and passed through the polarization beam splitter 14. That is, the light passes through the polarizing beam splitter 14 after passing through the second hologram element 32 and before entering the light receiving element 12. Therefore, the optical path length of the diffracted return light until it is received by the light receiving element 12 can be increased. Accordingly, even when the diffraction angle of the polarization diffraction element 15 (the first hologram element 31 and the second hologram element 32) is set to be small, the light diffracted on the light receiving element 12 is set. (Return light) can be separated well.
  • the polarization diffraction element 15 includes a first hologram element 31 and a second hologram element 32, each of which has a predetermined polarization vibration surface.
  • the first hologram element 31 and the second hologram element 32 are provided respectively for the polarization diffraction element that transmits the polarized light having the polarization vibration plane perpendicular to the polarization vibration plane.
  • the predetermined polarization vibration planes are arranged on the optical axis of the light beam 20 so as to be perpendicular to each other.
  • the polarized light diffracted in the first hologram area is transmitted through the second hologram area as it is, and conversely, the polarized light diffracted in the second hologram area is
  • the hologram area is transmitted as it is. That is, by providing the polarization diffraction element 15, the light beam and the return light can be diffracted.
  • the second hologram element 32 diffracts the return light into non-diffracted light and diffracted light.
  • the optical integrated unit 1 can receive the light reception even when the return light is diffracted into non-diffracted light and diffracted light. These can be sufficiently separated on the element 12.
  • the diffracted light and the non-diffracted light cannot be sufficiently separated in the vicinity of the second hologram element 32, the distance between the diffracted light and the non-diffracted light while passing through a long optical path.
  • the diffracted light and the non-diffracted light can be satisfactorily separated on the light receiving element 12.
  • the first hologram element 31 divides the optical beam into three beams.
  • the light receiving element 12 includes a light receiving unit that receives the diffracted light and a light receiving unit that receives the non-diffracted light.
  • the optical integrated unit 1 has the diffracted return light (diffracted light and non-diffracted light).
  • the optical path length of the light) can be increased, so that even if the diffracted light and non-diffracted light cannot be sufficiently separated in the vicinity of the second hologram element 32, the diffracted light and It becomes possible to separate non-diffracted light well.
  • the light receiving element 12 includes a light receiving section that receives the non-diffracted light, the non-diffracted light can be used for detection of a high-speed signal.
  • the non-diffracted light can be used to detect a high-speed signal such as an RF signal or a TES signal by the DPD method.
  • the diffracted light can be used for servo signal detection.
  • the grating pitch of the first hologram element 31 and the second hologram element 32 can be formed large. Thereby, the polarization diffraction element 15 (the first hologram element 31 and the second hologram element 32) can be easily manufactured.
  • the polarizing beam splitter 14 further includes a reflecting mirror 14b, so that the diffracted return light can be reflected in a desired direction, and Accordingly, the optical path length can be further increased.
  • the semiconductor laser 11 is housed in the hermetically sealed package 17, so that the semiconductor laser 11 is not exposed to the outside air, resulting in deterioration of characteristics. It becomes difficult to occur.
  • the semiconductor laser 11 can be used as the light receiving element. 12 and the polarization beam splitter 14 can be adjusted so that the semiconductor laser 11 and the light receiving element 12 are accurately positioned, so that the semiconductor laser 11 housed in the knocker 17 is used. Even in this case, the return light can be reliably incident on the light receiving element 12. Therefore, it is possible to minimize the area of the light receiving portion that receives non-diffracted light, and high-speed signal detection can be performed satisfactorily.
  • the 1Z4 wavelength plate 16 is provided on the side of the polarization diffraction element 15 opposite to the side on which the polarization beam splitter 14 is disposed. While the light beam emitted from 11 is linearly polarized light, the linearly polarized light is irradiated on the optical disc 4 as circularly polarized light by being transmitted through the 1Z4 wavelength plate 16. Therefore, it is not easily affected by the birefringence of the substrate 4a when generating an RF signal.
  • the return light reflected on the optical disc 4 is linearly polarized light whose polarization oscillation plane is orthogonal to the linearly polarized light, it enters the polarization diffraction element 15 and is diffracted and reflected by the PBS surface 14a.
  • the return light utilization efficiency can be increased. Further, unnecessary interference between the light beam and the return light can be suppressed.
  • optical pickup device 40 in the present embodiment can be mounted with the optical integrated unit 1 having the above-described configuration, it is possible to realize a small and light weight.
  • the force described in the configuration in which three beams are generated by the first hologram element 31 is not limited to this.
  • the present invention is not limited to this.
  • Three beams are used for TES generation. It can also be applied to an integrated optical unit for one beam.
  • the optical pickup device includes an optical integrated unit 1 ′ from which the 1Z4 wavelength plate 16 has been removed and is combined with an external quarter-wave plate 5. It is also possible.
  • the force of the present invention is a configuration in which the polarization diffraction element 15 that diffracts the light beam and the return light is disposed on the side opposite to the semiconductor laser 11 in the polarization beam splitter 14. It is not limited to this.
  • the diffractive element 33 for generating the three beams for detecting the tracking error signal is provided in the polarization beam splitter 14 as shown in FIG.
  • the semiconductor laser 11 may be arranged on the side of the semiconductor laser 11.
  • Rotation adjustment is required to match the track direction of the optical disc 4 and the arrangement direction of the three beams. This can be done by adjusting the rotation of the entire optical integrated unit 1 about the optical axis. Therefore, the diffraction element 33 can be fixed to the package 17 without adjustment.
  • the diffractive element 33 does not pass the return light and passes only the light beam 20, so it is not necessary to have a polarization characteristic. Therefore, a normal hologram element having no polarization characteristic can be used for the diffraction element 33. Further, as shown in FIG. 7, since the package 17 can be sealed using the diffraction element 33, it is possible to suppress the deterioration of the characteristics of the semiconductor laser 11 and the light receiving element 12! .
  • the present invention can also be expressed as having the following features. That is, in the optical integrated unit according to the present invention, the light source, the light guiding means for guiding the return light from the optical information recording medium in a different direction from the light source, the polarization diffraction element, and the light receiving element are integrated.
  • the optical integrated unit is characterized in that the polarization diffraction element is disposed on a side of the light guide means facing the light source and the light receiving element.
  • the light guiding means may be a polarizing beam splitter including at least two reflecting surfaces parallel to each other.
  • FIGS. 8 (a) and 8 (b) Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 8 (a) and 8 (b). In the present embodiment, differences from the first embodiment will be described. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The description is omitted.
  • FIGs. 8 (a) and 8 (b) are configuration diagrams showing the configuration of the optical integrated unit according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 (a) is a side view seen from the y-axis direction with respect to the illustrated optical axis (z-axis) direction
  • FIG. 8 (b) shows the semiconductor laser 11 and the light receiving element 12 in the package 17.
  • FIG. 9 is a top view of the package 17 as seen from the optical axis (z-axis) direction shown in FIG. 8A (that is, from the window 17d side of the cap 17c) in order to show the arrangement relationship.
  • the optical integrated unit in the present embodiment is the same as the optical integrated unit in the first embodiment.
  • the mounting direction of the semiconductor laser 11 is different.
  • the 1Z2 wavelength plate 13 is provided in the optical integrated unit of the present embodiment.
  • the semiconductor laser 11 shown in FIG. 2 is linearly polarized light (P-polarized light) having a polarization oscillation plane in the X-axis direction with respect to the illustrated optical axis (z-axis) direction.
  • linearly polarized light (S-polarized) light beam 21 having a polarization oscillation plane in the y-axis direction with respect to the illustrated optical axis (z-axis) direction is emitted into package 17. It is installed.
  • the semiconductor laser 11 in the present embodiment is an S-polarized light beam 21 having a polarization oscillation plane in the y-axis direction with respect to the illustrated optical axis (z-axis) direction.
  • the polarization beam splitter 14 in the first embodiment As it is, all of the light is reflected by the PBS surface 14a and the directional light beam is lost on the optical disk 4.
  • the 1Z2 wavelength plate 13 is disposed in the optical path between the semiconductor laser 11 and the polarization beam splitter 14.
  • the polarization oscillation plane of the light beam 21 is converted into linearly polarized light (P-polarized light) in the X-axis direction with respect to the optical axis (z-axis) direction shown in the figure, All of the polarized PBS surface 14a of the polarization beam splitter 14 can be transmitted.
  • the semiconductor laser 11 emits a light beam other than the P-polarized light beam, that is, an S-polarized light beam, it uses light. It can be applied without reducing the efficiency.
  • this has the effect of increasing the degree of freedom of component layout of the semiconductor laser 11 and the intensity distribution correction element (not shown). Furthermore, there is an effect that the degree of freedom in designing the RIM intensity of the light beam incident on the objective lens 3 is increased.
  • FIGS. 9 (a) and 9 (b) Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 9 (a) and 9 (b). In the present embodiment, differences from the first embodiment will be described. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The description is omitted.
  • FIG. 9 (a) and Fig. 9 (b) show the configuration of the optical integrated unit of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 (a) is a side view seen from the y-axis direction with respect to the illustrated optical axis (z-axis) direction
  • FIG. 9 (b) shows the semiconductor laser 11 and the light receiving element 12 in the package 17.
  • FIG. 10 is a top view of the package 17 as viewed from the optical axis (z-axis) direction shown in FIG. 9A (that is, from the window 17d side of the cap 17c) in order to show the positional relationship.
  • the optical integrated unit in the present embodiment has a configuration in which a reflecting surface 14c is added to the polarization beam splitter 14 in the optical integrated unit in the first embodiment, and an APC is included in the nockage 17.
  • a light receiving element (APC light receiving element) 18 for (control of the amount of light emitted from the objective lens) is added.
  • the emitted light 20 from the semiconductor laser 11 passes through the PBS surface 14a of the polarization beam splitter 14 and is emitted from the optical integrated unit 1, and has only an optical path toward the objective lens 3.
  • the emitted light 20 from the semiconductor laser 11 passes through the PBS surface 14a of the polarization beam splitter 14 and is emitted from the optical integrated unit 1, and is applied to the objective lens 3 in the direction of the optical path in addition to the PBS. After the light is reflected by the surface 14a, the light path is reflected by the reflecting surface 14c and incident on the APC light receiving element 18.
  • the amount of light emitted from the objective lens 3 and the amount of light incident on the APC light-receiving element 18 change in proportion to the amount of light emitted from the semiconductor laser 11, using the light amount detected by the APC light-receiving element 18, The amount of light emitted from the objective lens 3 can be accurately controlled.
  • the configuration different from the configuration of the first embodiment is provided in the following points. That is, in the present embodiment, (l) a force that slightly modifies the characteristics of the PBS surface 14a to reflect a part of the P-polarized light, and (2) a force that rotates the mounting direction of the semiconductor laser 11 around the optical axis, A 1Z2 wave plate (not shown) is added between the semiconductor laser 11 and the polarization beam splitter 14 so that an optical beam having an S-polarized component is incident on the PBS surface 14a.
  • the APC light receiving element 18 can be integrated in the optical integrated unit 1. Therefore, the optical pickup device can be further miniaturized.
  • FIG. Street Another embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Street.
  • members having the same functions as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, The description is omitted.
  • FIG. 10 shows a configuration of the optical integrated unit 1 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the configurations of the semiconductor laser 11 and the light receiving element 12 are different.
  • the semiconductor laser 11 and the light receiving element 12 are arranged in the knock 17 as they are.
  • the semiconductor laser 11 and the light receiving element 12 are housed in independent packages 18 and 19, respectively.
  • the semiconductor laser 11 and the light receiving element 12 in this embodiment are housed in independent packages 18 and 19, respectively, as shown in FIG. In the state of being housed in the same package 17, it is further integrated in the same package 17 as in the first embodiment.
  • the knock 17 does not need to be sealed, and the size of the polarizing beam splitter 14 does not have to cover the window 17d completely. There is an effect that the unit can be made small and light and low cost.
  • FIGS. 11 (a) and 11 (b) Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 11 (a) and 11 (b).
  • a member having the same function as the member described in Embodiment 1 is described in order to explain differences from Embodiment 1 above. Are given the same numbers, and the description thereof is omitted.
  • the incident S-polarized light is diffracted into 0th-order folded light (non-diffracted light) and + first-order diffracted light (diffracted light).
  • the second polarization hologram element 32 is provided that refracts incident S-polarized light into zero-order diffracted light (non-diffracted light) and ⁇ first-order diffracted light (diffracted light). Yes.
  • the light receiving element 12 of the first embodiment is configured with a light receiving portion pattern that receives 0th-order diffracted light (non-diffracted light) and + first-order diffracted light (diffracted light).
  • the second polarization hologram element 32 diffracts the incident S-polarized light into 0th order diffracted light (non-diffracted light) and ⁇ 1st order diffracted light (diffracted light)
  • the light receiving element 12 receives 0th order diffracted light ( Non-diffracted light), first-order diffracted light (diffracted light), and + first-order diffracted light (diffracted light) are received.
  • FIGS. 11A and 11B illustrate the relationship between the division pattern of the second polarization hologram element 32 provided in the optical integrated unit of the present embodiment and the light receiving portion pattern of the light receiving element 12.
  • FIG. 11 (a) shows the alignment of the collimator lens 2 in the optical axis direction so that spherical aberration does not occur in the focused beam from the objective lens 3 with respect to the thickness of the cover layer 4b of the optical disk 4 in FIG. Shown is the light beam on the light receiving element 12 when focused on the recording layer 4c in the focused state.
  • the light receiving element 12 is composed of 14 light receiving portions 12a to 12n.
  • the three light beams 21 formed by the first polarization hologram element 31 are reflected by the optical disk 4 and are then diffracted by the second polarization hologram element 32 in the return optical system (0th order diffracted light). ) Separated into 22 and diffracted light ( ⁇ first order diffracted light) 23.
  • the light receiving element 12 includes a light receiving unit for receiving a light beam necessary for detection of an RF signal and a servo signal among non-diffracted light (0th order diffracted light) 22 and diffracted light ( ⁇ 1st order diffracted light). It has been. Specifically, the 12 non-diffracted lights (0th order diffracted light) 40 of the second polarization hologram element 32, 6 + 1st order diffracted lights 41 and 3 1st order diffracted lights 42 are formed in total 12 beams. It is done.
  • the hologram pattern is blazed.
  • the cross-sectional shape of the grating is formed into a slope shape or a staircase shape so that the light intensity of the specific order of diffracted light is increased.
  • the region 32a and the region 32b have a cross-sectional shape in which the light intensity is concentrated on the + first-order diffracted light, and the region 32c has a light-intensity concentrated on the first-order diffracted light. Therefore, unnecessary diffraction By suppressing the light intensity and increasing the light intensity of the diffracted light used for signal detection, the signal quality of the detection signal can be improved.
  • the second polarization hologram element 32 also generates non-diffracted light, unnecessary diffracted light cannot be completely removed. Therefore, the shapes of the light receiving portions 12i to 12n of the light receiving element 12 are designed so that a sufficient interval in the X-axis direction can be secured so that unnecessary diffracted light (not shown) does not enter.
  • FIG. 11B shows a light beam on the light receiving element 12 when the objective lens 3 in FIG. 2 approaches the optical disc 4 from the state of FIG. 11A.
  • the beam diameter of the light beam increases. The light beam protrudes from the light-receiving unit while the force is applied.
  • the offset adjustment of the FES signal of the double knife edge method is reliably performed by adjusting the rotation of the center of the optical axis of the polarization diffractive element 15. If you can do it, there is a positive effect.
  • the optical integrated unit according to the present invention can reduce the influence of changes with time and temperature by increasing the light beam diameter on the diffractive element as much as possible, and can reduce the optical path length to the diffractive element and the light receiving element.
  • Increasing the diffraction angle reduces the grating angle (increasing the grating pitch) to facilitate manufacture of the diffractive element, and detects the RF signal using the non-diffracted light from the diffractive element, resulting in high-speed response (the optical disk is rotated at high speed). High-speed playback) can be realized.
  • the present invention is suitable for an optical integrated unit for realizing miniaturization of an optical pickup used for recording or reproducing information on an optical recording medium such as an optical disc, and an optical pickup apparatus equipped with the same. Can be used.

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Abstract

　半導体レーザ（１１）と、偏光ビームスプリッタ（１４）と、受光素子（１２）と、光ビーム（２０）および戻り光を回折する偏光回折素子（１５）とを備え、偏光ビームスプリッタ面（１４ａ）を透過した光ビーム（２０）が上記偏光回折素子（１５）に入射するように、かつ、上記偏光回折素子（１５）によって回折され、上記偏光ビームスプリッタ面（１４ａ）によって光路が変化した戻り光が上記受光素子（１２）に受光されるように、該偏光回折素子（１５）が設けられていることにより、回折素子上での光ビーム径を大きくし、回折素子から受光素子までの光路長を長くした光集積ユニットおよびそれを備えた光ピックアップ装置を提供することができる。

Description

明 細 書
光集積ユニットおよびそれを備えた光ピックアップ装置
技術分野
[0001] 本発明は、光集積ユニットおよびそれを備えた光ピックアップ装置に関し、より詳細 には、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 ピックアップの小型化を実現するための光集積ユニットおよびそれを備えた光ピック アップ装置に関するものである。
背景技術
[0002] 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パイル用途で使用 するために光ピックアップ装置を小型軽量ィ匕することが強く望まれて 、る。
[0003] そこで、小型軽量ィ匕の要求に対応して様々な集積ィ匕ピックアップが提案されて 、る 。例えば、特許文献 1 (特開 2001— 273666号公報（2001年 10月 5日公開））には 、ホログラム素子とビームスプリッタとを備えた光集積ユニットおよび、それを備えた光 ピックアップ装置が提案されている。以下に、図 13〜図 15に基づいて、この光集積 ユニットと光ピックアップ装置の原理を説明する。
[0004] 図 13は、この光ピックアップ装置の構成図である。光集積ユニット 101に搭載され た光源力もの出射光がコリメータレンズ 102により平行光にされた後、対物レンズ 103 を介して光ディスク 104上に集光される。そして、光ディスク 104から反射した戻り光 は再び対物レンズ 103、コリメータレンズ 102を介して、光集積ユニット 101に搭載さ れた受光素子上に集光される。光ディスク 104は、基板 104a、光ビームが透過する カバー層 104b、情報の記録再生に用いられる記録層 104cで構成されて 、る。
[0005] 図 14は、この光集積ユニット 101の詳細な構造を示す図である。半導体レーザ (光 源） 105から出射した光 120 (光軸中心 122)は 3ビーム用回折格子 106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、複合プリズム 107の偏光ビームスプリッタ（PBS)面 107aを通過し、 1Z4波長板 108を透過して、 コリメータレンズ 102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。
[0006] そして、戻り光 121は 1Z4波長板 108を透過して PBS面 107aおよび、反射ミラー 面 107bで反射され、ホログラム素子 109に入射する。ホログラム素子 109に入射した 戻り光 121は、回折されて + 1次回折光 (光軸中心 125a)と 1次回折光 (光軸中心 125b)に分割され、受光素子 110に入射する。なお、図の煩雑を避けるため、戻り光 121については光軸中心の光線のみを図示している。
[0007] ここで、半導体レーザ 105から出射した光は偏光方向が X軸方向の直線偏光 (P偏 光）であり、 PBS面 107aを透過後、 1Z4波長板 108で円偏光にされ、光ディスク 10 4に入射する。光ディスク 104からの戻り光は再び 1Z4波長板 108に入射して y軸方 向の直線偏光（S偏光）になって PBS面 107aで反射される。
[0008] したがって、半導体レーザ 105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 104に導くとともに、戻り光もほとんど全て受光素子 110に導くこ とができるため光利用効率が高い。
[0009] 図 15は、ホログラム素子 109のホログラムパターンと受光素子 110の受光部パター ンを説明する図である。ホログラム素子 109は光ディスク 104のトラッキング方向に相 当する X軸方向の分割線 109xとトラックに沿った方向に相当する y軸方向の分割線 1 09yによって、 109a〜109cの 3つの領域に分割されている。受光素子 110はホログ ラム素子 109による + 1次回折光を検出する 110a〜110fの 6つの受光部と、 1次 回折光を検出する l lOg〜： L lOiの 3つの受光部とから構成されている。そして、 + 1 次回折光を用いて、シングルナイフエッジ法によりフォーカス誤差信号 (FES)を検出 するとともに、差動プッシュプル (DPP)法によりトラッキング誤差信号 (TES)を検出し 、—1次回折光を用いて、情報信号 (RF信号)と位相差 (DPD)法により TESを検出 するようになっている。
[0010] FES検出や DPP法による TES検出のようなサーボ信号検出に要求される受光素 子の周波数応答は、一般的に、 RF信号に比べて十分低い周波数でも検出可能であ る。一方、 RF信号や位相差 (DPD)法を用いた TES検出には高速応答の受光素子 が必要とされている。
[0011] また、受光素子 110の設計においては、 RF信号検出用の受光部には RF信号の高 速再生に対応するため受光部面積をより小さくする必要がある一方で、 FES検出用 の受光部には応答は遅くても良いが、その引き込み範囲を十分確保するために受光 部の面積を大きく保つ必要があるという両立が困難な 2つの要求があった。従来技術 では、 + 1次回折光と 1次回折光の両方を利用して、それぞれに信号生成の役割 分担をさせることで、 RF信号の高速ィ匕と FES信号の引き込み範囲の確保を両立して いる。
[0012] し力しながら、上記の従来技術に示すような光集積ユニットでは、図 14に示したよう に、 3ビーム生成用の回折格子 106が複合プリズム 107における光源 105側に配置 されており、サーボ信号生成用のホログラム素子 109も、複合プリズム 107における 受光素子 110側に配置されていた。そのため、光源力も回折格子 106までの距離（ 光路長）が短ぐ受光素子 110からホログラム素子 109までの距離 (光路長）が短い。 このため、回折素子（回折格子 106、ホログラム素子 109)に入射する光ビームのビ 一ム径が小さくなるという問題がある。
[0013] 回折素子に入射する光ビームのビーム径が小さい場合、以下のような問題が生じる
[0014] すなわち、例えば、コリメータレンズ 103の有効 NAが 0. 1程度の光学系を想定し、 光源 105から回折格子 106までの距離 (及びホログラム素子 109から受光素子 110 までの距離)を空気中の光路長換算で lmn！〜 2mm程度に設定した場合、回折素 子上のビーム径は φ θ. 2〜0. 4mm程度になる。このように回折素子上での光ビー ム径カ S小さい場合には、経時変化や温度変化によって発生する回折素子と複合プリ ズムの位置ずれが、サーボ信号に大きく影響するという課題があった。
[0015] さらに、ホログラム素子 109から受光素子 110までの距離が十分確保することがで きず、ホログラム素子 109から受光素子 110までの距離が空気中の光路長換算で 1 mm程度の場合に、受光素子 110上での + 1次回折光と— 1次回折光の分離を 0. 8 mm程度に設定すると、回折角度は 18deg程度になる。この回折角度を実現するた めの格子ピッチは、波長 405nmの青色光学系だと 1. 4 m程度になり、ホログラム 素子 109の製造は困難になる。
[0016] さらに、従来技術では RF信号の高速再生に対応するため + 1次回折光と 1次回 折光の役割分担を行い、高速応答が必要な信号に関しては 1次回折光を専用の 受光部で検出するようにしている。し力しながら、回折光は波長変動や公差の影響を 受けるので、受光素子 110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った。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っていた。
[0017] そこで、 RF信号を非回折光で検出するために、従来技術の光集積ユニットにおい て非回折光 (0次回折光)と回折光（1次回折光)の両方を検出しょうとすると、 0次回 折光と 1次回折光を 0. 8mm程度に分離するためには回折角度を 35deg程度に設 計する必要がある。この回折角度を実現するための格子ピッチは、波長 405nmの青 色光学系だと 0. 程度になり、ホログラム素子 109の製造は非常に困難になる。
[0018] 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、回折素子上の 光ビーム径をできるだけ大きくすることによって経時変化や温度変化の影響を低減し 、回折素子力 受光素子までの光路長を長くすることによって回折角度を小さく (格 子ピッチを大きく）して回折素子の製造を容易にし、回折素子の非回折光を用いて R F信号を検出することによって高速応答 (光ディスクを高速回転させた高速再生)を実 現できる光集積ユニットおよびそれを備えた光ピックアップ装置を提供することにある 発明の開示
[0019] 本発明の光集積ユニットは、上記課題を解決するために、光ビームを出射する光源 と、上記光ビームを透過させ、光情報記録媒体によって反射された該光ビームの戻り 光を反射させる機能面を備え、該戻り光を上記光源とは異なる方向へ導ぐ上記光ビ ームの光軸上に設けられた導光手段と、上記導光手段によって導かれた上記戻り光 を受光する受光素子と、を備えた光集積ユニットにおいて、上記光ビームおよび戻り 光を回折する回折手段を、上記光ビームの光軸上に、かつ、上記機能面を透過した 光ビームが入射する位置に、備えていることを特徴としている。具体的には、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 、。
[0020] 上記の構成によれば、上記回折手段には上記導光手段を透過した光ビームが入 射し、かつ、上記受光素子には、回折手段によって回折されて、導光手段を通過し た上記戻り光が受光される。
[0021] すなわち、上記光源から出射した光ビームは、上記導光手段を透過した後、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。
[0022] 光路長を長くすることができることによって、上記回折手段に入射する光ビームのビ ーム径を、上記光源と上記回折手段との間に上記導光手段を配置して!/、な!、場合と 比較して大きくすることができる。
[0023] これにより、経時変化や温度変化によって回折手段と導光手段の位置ずれが発生 した場合であっても、サーボ信号の検出に与える影響を低減することができ、良好な サーボ信号の検出を実現することができる。
[0024] 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。
[0025] 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。
[0026] また、本発明に係る光集積ユニットは、上記回折手段は、所定の偏光振動面を有 する偏光を回折させ、該偏光振動面に垂直な偏光振動面を有する偏光をそのまま透 過させる偏光回折素子であることが好ましい。具体的には、本発明に係る光集積ュ- ットは、上記回折手段は、第 1のホログラム領域および第 2のホログラム領域を備え、 その各々が所定の偏光振動面を有する偏光を回折させ、該偏光振動面に垂直な偏 光振動面を有する偏光はそのまま透過させる偏光回折素子であり、上記第 1のホログ ラム領域と第 2のホログラム領域とは、それぞれに設けられた上記所定の偏光振動面 が互いに垂直となるように、上記光ビームの光軸上に配置されて!、ることが好まし!/、。
[0027] これにより、上記光ビームを回折することができるとともに、上記戻り光を回折するこ とがでさる。
[0028] 第 1のホログラム領域および第 2のホログラム領域には、それぞれ格子が設けられて おり、各ホログラム領域に入射した光 (偏光）のうち、上記所定の偏光透過軸を有する 偏光は、上記格子によって回折されて回折光となる。ここで、回折される光の回折角 度は、該格子のピッチの大きさによって決まっている。
[0029] 上記第 1のホログラム領域と第 2のホログラム領域とは、それぞれに設けられた上記 所定の偏光振動面が互いに垂直となるように、上記光ビームの光軸上に配置されて いることから、上記第 1のホログラム領域にて回折された偏光は、第 2のホログラム領 域をそのまま透過し、反対に、上記第 2のホログラム領域にて回折された偏光は、第 1 のホログラム領域をそのまま透過する。
[0030] したがって、このような構成の回折手段を備えることによって、上記光ビームおよび 戻り光を回折することができる。
[0031] なお、本明細書中における「回折された光」とは、特に限定しない場合は、回折角 度を有した回折光と、回折角度を有さない非回折光 (0次回折光)との両方を含むも のとする。
[0032] また、本発明に係る光集積ユニットは、上記第 1のホログラム領域は、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。
[0033] 上述したように、本発明に係る光集積ユニットは、受光素子に受光される回折され た戻り光の光路長を長くすることができることから、上記戻り光を非回折光と回折光と に回折した場合であっても、上記受光素子上にてこれらを十分に分離することができ る。
[0034] すなわち、本発明に係る光集積ユニットでは、上記第 1のホログラム領域付近では 回折光と非回折光とが十分に分離できない状態であっても、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。
[0035] また、本発明に係る光集積ユニットは、上記第 2のホログラム領域は、上記光ビーム を 3ビームに分割することが好ま 、。
[0036] これにより、 3ビーム法等によるトラッキング誤差信号を検出することができる。
[0037] また、本発明に係る光集積ユニットは、上記受光素子が、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 、ることが好ま 、。
[0038] 上述したように、本発明に係る光集積ユニットは、回折された上記戻り光（回折光お よび非回折光)の光路長を長くすることができることから、上記第 1のホログラム領域 付近では回折光と非回折光とが十分に分離できない状態であっても、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。
[0039] したがって、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ことに より、該非回折光を高速信号の検出に用いることができる。
[0040] 具体的には、上記非回折光を、 RF信号や DPD法の TES信号等の高速信号の検 出に用いることができる。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。
[0041] 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、そのよう な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 ることがでさる。
[0042] また、上記回折手段における回折角度が小さい場合であっても、光路長を長く確保 していることから、受光素子上での回折光と非回折光との分離を十分にできる。した 力 て、第 1のホログラム領域および第 2のホログラム領域の格子ピッチが大きくても、 回折光と非回折光と十分に分離することができる。
[0043] すなわち、第 1のホログラム領域および第 2のホログラム領域の格子ピッチを大きく 形成することができる。これにより、上記回折手段 (第 1のホログラム領域および第 2の ホログラム領域)の製造を容易に行うことができる。
[0044] また、本発明に係る光集積ユニットは、上記導光手段が、上記機能面によって反射 された上記戻り光を反射する反射面を備えて 、ることが好ま 、。
[0045] これにより、回折された戻り光を所望の方向へ反射させることができるとともに、それ に伴って、光路長をさらに長くすることができる。
[0046] また、本発明に係る光集積ユニットは、上記光源が、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 、。
[0047] 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《なる。 [0048] また、本発明に係る光集積ユニットは、上記光源が、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。
[0049] 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。
[0050] また、本発明に係る光集積ユニットは、上記回折手段の上記導光手段が配置され て 、る側とは反対側に、 1Z4波長板を備えて 、ることが好ま 、。
[0051] これにより、光源から出射される光ビームは直線偏光であるのに対し、 1Z4波長板 を透過させることにより、該直線偏光が、光情報記録媒体上では円偏光として照射さ れる。そのため、 RF信号の生成等に際して光情報記録媒体の基板の複屈折による 影響を受けにくい。さらに、光情報記録媒体上で反射された戻り光は、上記直線偏 光とはその偏光振動面が直交する直線偏光となるため、回折手段に入射し、回折さ れて、上記機能面にて反射される戻り光の利用効率を高めることができる。
[0052] さらに、光ビームおよび戻り光の無用な干渉を抑えることができる。
[0053] また、本発明に係る光集積ユニットは、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 1Z2波長板を備えて 、ることが好ま 、。
[0054] 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。
[0055] 例えば、上記機能面 (偏光ビームスプリッタ面）に、 P偏光の偏光振動面を有する光 ビームのみを透過させる特性をもたせている場合、光源は、 P偏光の偏光振動面を 有する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 1Z2波長板を備えることにより、光源は、 上記 P偏光の光ビーム以外の光ビーム、すなわち、 S偏光の光ビームを、出射するも のであっても、光利用効率を低減することなぐ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。その結果、光源の光強度分布の方 向が変更可能になり、光源力もコリメータレンズに至る光路に強度分布補正素子（図 示せず)を配置する場合の強度分布補正素子の取付方向に対してもレイアウトの自 由度が増すという効果がある。 [0056] また、本発明に係る光ピックアップ装置は、以上のような構成を備えた光集積ュ-ッ トを搭載することができる。
[0057] これにより、本発明に係る光ピックアップ装置は、小型軽量ィ匕を実現することができ る。
[0058] 本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十 分わ力るであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白にな るであろう。
図面の簡単な説明
[0059] [図 1(a)]本発明に係る第 1の実施の形態における光集積ユニットの構成を示した構成 図である。
[図 1(b)]図 1 (a)に図示した光集積ユニットの上面図である。
[図 2]図 1 (a)および図 1 (b)に示した光集積ユニットを用いた光ピックアップ装置の構 成を示した概略構成図である。
[図 3]本発明に係る各実施の形態における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示す構成図である。
[図 4]本発明に係る各実施の形態における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示す構成図である。
[図 5(a)]本発明に係る第 1〜5の実施の形態における光集積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、上記受光部パターンに、球面収差が発生 して 、な 、場合における光ビームの受光状態を示した図である。
[図 5(b)]本発明に係る第 1〜5の実施の形態における光集積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、図 5 (a)の状態力 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。
[図 6(a)]球面収差が残存する場合における、光ディスクが対物レンズの焦点に位置し ている場合の受光素子上での光ビームの形状を説明する図である。
[図 6(b)]球面収差が残存する場合における、光ディスクが対物レンズの焦点に位置し ている場合の受光素子上での光ビームの形状を説明する図である。
[図 7]本発明に係る第 1の実施の形態における光集積ユニットの他の構成を示す構 成図である。
[図 8(a)]本発明に係る第 2の実施の形態における光集積ユニットの構成を示した構成 図である。
[図 8(b)]図 8 (a)に図示した光集積ユニットの上面図である。
[図 9(a)]本発明に係る第 3の実施の形態における光集積ユニットの構成を示した構成 図である。
[図 9(b)]図 9 (a)に図示した光集積ユニットの上面図である。
[図 10]本発明に係る第 4の実施の形態における光集積ユニットの構成を示した構成 図である。
[図 11(a)]本発明に係る第 5の実施の形態における光集積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、上記受光部パターンに、球面収差が発生し て 、な 、場合における光ビームの受光状態を示した図である。
[図 11(b)]本発明に係る第 5の実施の形態における光集積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、図 11 (a)の状態力 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。
[図 12]本発明に係る各実施の形態における光集積ユニットに備えられた 1Z4波長板 力 光集積ユニットから外れ、光ピックアップ装置の構成として光集積ユニットに外付 けされた状態の光ピックアップ装置の構成図である。
[図 13]従来技術における光ピックアップ装置の構成図である。
[図 14]従来技術における光ピックアップ装置に用いられた光集積ユニットの構成図で ある。
[図 15]従来技術における光ピックアップ装置に用いられた光集積ユニットに備えられ たホログラム素子のホログラムパターンと、受光素子の受光部パターンを説明する説 明図である。
発明を実施するための最良の形態
〔実施の形態 1〕
本発明に係る実施の形態について、図 1〜図 6に基づいて説明すれば以下のとお りである。 [0061] 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 (光情報記録媒 体）に対して光学的に情報の記録およ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に用いた場合にっ 、て説明する。
[0062] 図 2は、本実施の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 した概略図である。
[0063] 図 2に示した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。
[0064] 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した光ビームは、コリメ一 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から反射した光（以下、これを「戻り光」を呼ぶ）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に搭載された受光素子上に受光 される。
[0065] 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、基板 4aとカバー層 4 bとの境界に形成された記録層 4cと、によって構成されている。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軸方向）とトラツキン グ方向（X軸方向）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つ 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 、る。
[0066] 本実施の形態では、光集積ユニット 1に波長 405nm程度の短波長光源を備え、対 物レンズ 3に NAO. 85程度の高 NA対物レンズを備えた場合について説明する。な お、本発明はこれに限定されるものではないが、このような短波長光源および高 NA 対物レンズを備えることにより、高密度の記録再生が可能になる。
[0067] 図 1 (a)および図 1 (b)は、図 2において図示した光集積ユニット 1の構成を示した構 成図である。なお、図 1 (a)は、図示した光軸 (z軸)方向に対して y軸方向力 見た側 面図である。
[0068] 上記光集積ユニット 1は、図 1 (a)に示すように、半導体レーザ (光源） 11と、受光素 子 12と、偏光ビームスプリッタ 14 (導光手段)と、偏光回折素子（回折手段） 15と、 1 Z4波長板 16と、パッケージ 17とを備えている。
[0069] 上記パッケージ 17は、ステム 17aとベース 17bとキャップ 17cとによって構成されて 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。上記パッ ケージ 17内には、半導体レーザ 11および受光素子 12が搭載されている。図 1 (b)は 、 ノ¾ /ケージ 17内での半導体レーザ 11と受光素子 12の配置関係を示すために、パ ッケージ 17を、図 1 (a)に図示した光軸（z軸）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。
[0070] なお、図の煩雑ィ匕を避けるため、偏光ビームスプリッタ 14と、偏光回折素子 15と、 1 Z4波長板 16とは省略している。
[0071] 図 1 (b)に示すように、ステム 17a上に受光素子 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。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の光ビーム出射部および受光素子 12の受光部が、キャップ 17cに形成された 窓部 17dの領域に含まれるように配置されている。
[0072] 次に、図 1 (a)に基づいて、各構成部材の配置を説明する。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から出射す る光ビーム 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、偏光回折素子 15における半導体レーザ 11から出射する光ビー ム 20が入射する面を、偏光回折素子 15の光ビーム入射面とし、偏光回折素子 15に おける戻り光が入射する面を、偏光回折素子 15の戻り光入射面とする。
[0073] 図 1 (a)に示すように、上記偏光ビームスプリッタ 14は、ノ ッケージ 17上に配置され ている。具体的には、上記偏光ビームスプリッタ 14の光ビーム入射面力 上記窓部 1 7dを覆うようにパッケージ 17上に配置されて 、る。
[0074] 上記偏光回折素子 15は、その光ビーム入射面が、上記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の光 軸上に、配置されている。
[0075] 上記半導体レーザ 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。さらに、本実施の形態では、該光ビーム 20は、図示した光 軸 (z軸)方向に対して X軸方向の偏光振動面を有する直線偏光 (P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、偏光ビームスプリッタ 14に入射する。
[0076] 上記偏光ビームスプリッタ 14は、偏光ビームスプリッタ (PBS)面 (機能面） 14aと、 反射ミラー (反射面） 14bとを有して ヽる。
[0077] 本実施の形態における上記 PBS面 14aは、図示した光軸（z軸）方向に対して x軸 方向の偏光振動面を有する直線偏光（P偏光）を透過し、該偏光振動面に垂直な偏 光振動面を有する、すなわち、図示した光軸 (z軸)方向に対して y軸方向の偏光振 動面を有する直線偏光 (S偏光)を反射するような特性をもつ。しかしながら、本発明 はこれに限定されるものではなぐ上記特性を変更することもできる。具体的には、後 述する実施の形態 3で説明するように、 P偏光の一部を反射させるようにすることも可 能である。
[0078] 上記 PBS面 14aは、上記半導体レーザ 11から出射された P偏光を有する光ビーム 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。上記反射ミラー 14bは 、 PBS面 14aに対して平行になるように配置されて!、る。
[0079] 上記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から出射した光ビ ーム 20が PBS面 14aを透過でき、光情報記録媒体によって反射した戻り光が該 PB S面 14aによって反射され、反射された戻り光がさらに上記反射ミラー 14bによって反 射されて上記受光素子 12に受光される構成を満たすものであれば、特に限定される ものではないが、上記パッケージ 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の窓部の面積に対して十分大きな寸法であれば、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できる。これにより、ノ¾ /ケージ 17を封止す ることができ、半導体レーザ 11ゃ受光素子 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。
[0080] PBS面 14aに入射した上記光ビーム 20 (P偏光）は、 PBS面 14aをそのまま透過す る。 PBS面 14aを透過した上記光ビーム 20は、次に、上記偏光回折素子 15に入射 する。
[0081] なお、本発明に係る光集積ユニットは、上記偏光ビームスプリッタ 14に限定されるも のではなぐ上述したように、半導体レーザ 11から出射した光ビーム 20を透過でき、 光情報記録媒体によって反射した戻り光を上記半導体レーザ 11とは異なる方向へ 導き、該戻り光の光路を変えることができ、該戻り光を上記受光素子 12に受光させる ことができる構成であればよい。したがって、偏光ビームスプリッタ以外にも機能面 14 aをノヽーフミラー面としたビームスプリッタを用いることもできる。
[0082] 次に、上記偏光回折素子 15について詳細に説明する。上記偏光回折素子 15は、 図 1 (a)に示すように、第 1の偏光ホログラム素子 31 (第 2のホログラム領域)および第 2の偏光ホログラム素子 32 (第 1のホログラム領域)力 構成されて！、る。
[0083] 上記第 1の偏光ホログラム素子 31および上記第 2の偏光ホログラム素子 32はともに 、光ビーム 20の光軸上に配置されており、上記第 1の偏光ホログラム素子 31は、上 記第 2の偏光ホログラム素子 32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。
[0084] 上記第 1の偏光ホログラム素子 31は P偏光を回折させて S偏光を透過させ、上記第 2の偏光ホログラム素子 32は S偏光を回折させて P偏光を透過させる。これら偏光の 回折は、各偏光ホログラム素子に形成された溝構造 (格子）によって行われ、回折角 度は、上記格子のピッチ（以下、これを格子ピッチとよぶ）によって規定される。
[0085] 上記第 1の偏光ホログラム素子 31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。
[0086] すなわち、 PBS面 14aを透過した P偏光の光ビーム 20は、上記偏光回折素子 15を 構成する第 1の偏光ホログラム素子 31に入射すると、回折されてトラッキング誤差信 号 (TES)を検出するための 3ビーム (メインビームおよび、 2つのサブビーム）となって 該第 1の偏光ホログラム素子 31から出射する。なお、上記第 1の偏光ホログラム素子 31の詳細なホログラムパターンについては、後述する。なお、 3ビームを用いた TES 検出方法としては、 3ビーム法や、差動プッシュプル (DPP)法や、位相シフト DPP法 等を用いることができる。
[0087] 上記第 2の偏光ホログラム素子 32は、入射した光のうち、 S偏光は回折させ、 P偏光 はそのまま透過させる。具体的には、上記第 2の偏光ホログラム素子 32は、入射した S偏光を、 0次回折光 (非回折光)と、 + 1次回折光（回折光)とに回折する。しかしな がら、本発明は、この回折条件に限定されるものではなぐ適宜設定することができる 。具体的には、後述する実施の形態 5では、入射した S偏光を、 0次回折光 (非回折 光）と、士 1次回折光（回折光）とに回折する上記第 2の偏光ホログラム素子 32を備え ている。
[0088] すなわち、第 1の偏光ホログラム素子 31を出射した P偏光の光ビーム 20は、上記第 2の偏光ホログラム素子 32に入射し、そのまま透過する。第 2の偏光ホログラム素子 3 2を透過した P偏光の光ビーム 20は、上記 1Z4波長板 16に入射する。なお、第 2の 偏光ホログラム素子 32の詳細なホログラムパターンにつ 、ては、後述する。
[0089] 上記 1Z4波長板 16は、直線偏光を入射し、円偏光に変換して出射することができ る。したがって、 1Z4波長板 16に入射した P偏光の光ビーム 20 (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。
[0090] 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によって反射された光ビームは、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を通過して、再び光集積ユニット 1の上記 1/4波長板 16に入 射する。
[0091] 光集積ユニット 1の 1Z4波長板 16に入射する上記戻り光は円偏光であり、該 1Z4 波長板 16によって、図示した光軸 (z軸)方向に対して y軸方向の偏光振動面を有す 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、上記第 2の偏光ホログ ラム素子 32に入射する。
[0092] 上記第 2の偏光ホログラム素子 32に入射した S偏光の戻り光は、上述したように、 0 次回折光 (非回折光)と、 + 1次回折光（回折光)とに回折されて出射する。該回折さ れた S偏光の戻り光 (0次回折光および + 1次回折光）は、上記第 1の偏光ホログラム 素子 31に入射し、そのまま透過する。次に、該 S偏光の戻り光は、上記偏光ビームス プリッタ 14に入射し、上記 PBS面 14aによって反射され、反射ミラー 14bによってさら に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 射した該 S偏光の戻り光は、上記受光素子 12に受光される。なお、上記受光素子 12 の受光部パターンについては、後述する。
[0093] 本実施の形態では、波長 405nm程度の短波長光源を備え、対物レンズ 3に NAO . 85程度の高 NA対物レンズを備えており、半導体レーザ 11から偏光回折素子 15 ( 具体的には、第 1の偏光ホログラム素子 31)までの距離は、空気中の光路長換算で 5 mm程度としている。また、偏光回折素子 15 (具体的には、第 2の偏光ホログラム素 子 32)から受光素子 12までの距離 (光路長）は、 5mm程度としている。
[0094] しかしながら、本発明はこの値に限定されるものではなぐ波長 405nm程度の短波 長光源を備え、対物レンズ 3に NAO. 85程度の高 NA対物レンズを備えた場合では 、半導体レーザ 11から偏光回折素子 15 (具体的には、第 1の偏光ホログラム素子 31 )までの距離は、第 1の偏光ホログラム素子 31上の光ビームの有効径を大きくするこ とが可能になるので、出来るだけ長くすることが特性上は好ましいが、光学系の小型 ィ匕も考慮する必要があるので、空気中の光路長換算で 3〜7mmとすることが好ましく 、 5mm程度とすることが最適である。また、偏光回折素子 15 (具体的には、第 2の偏 光ホログラム素子 32)から受光素子 12までの距離 (光路長）は、非回折光の焦点近 傍に設計する必要があり、半導体レーザ 11から偏光回折素子 15 (具体的には、第 1 の偏光ホログラム素子 31)までの距離と同程度になる。
[0095] 次に、図 3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 について説明する。
[0096] なお、第 1の偏光ホログラム素子 31における格子ピッチは、受光素子 12上で 3ビー ムが十分分離されるように設計されて ヽる。
[0097] 本実施の形態では、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、受光素子 12上でのメインビームとサブビームとの 間隔を 150 m程度となるようにしている。また、光ディスク 4上でのメインビームとサ ブビームとの間隔を 16 m程度になるようにしている。受光素子 12上でのメインビー ムとサブビームとの間隔を 150 μ m程度、光ディスク 4上でのメインビームとサブビー ムとの間隔を 16 m程度と設計する場合、本実施の形態における上記格子ピッチは 14 μ m程度であることが好ましい。
[0098] し力しながら、本発明はこの値に限定されるものではなぐ受光素子 12上でのメイン ビームとサブビームとの間隔は、出来るだけ広くすることが受光部間の信号クロストー クを小さくできるので信号特性上は好ましいが、光学系の小型化も考慮する必要があ るので、必要最低限である 100〜200 /ζ m、好ましくは 150 m程度となるように設計 される。一方、光ディスク 4上でのメインビームとサブビームとの間隔は、狭いほど組 立誤差の影響で発生するトラッキング誤差信号のオフセットが小さくなるので好ましい 力 上記の受光素子 12上でのメインビームとサブビームとの間隔を決定すると同時 に決定してしまう。例えば、波長 405nm程度の光源 11と焦点距離 1. 2mm程度の対 物レンズ 3と焦点距離 11mm程度のコリメータレンズ 2を用いた場合、受光素子 12上 でのメインビームとサブビームとの間隔を 100〜200 μ mとすると、光ディスク 4上での メインビームとサブビームとの間隔は 11〜22 μ mとなり、この場合の格子ピッチは 20 〜10 /ζ πιに設計される。したがって、光ディスク 4上でのメインビームとサブビームと の間隔を十分狭くすることができな 、場合は、 3ビーム法や DPP法に対して組立誤 差の影響で発生するトラッキング誤差信号のオフセットが小さいという特徴を持つ位 相シフト DPP法をトラッキング誤差信号検出方式として採用することが好ましい。
[0099] 図 3は、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示した模式 図である。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 (特開 2001— 250250号公報（2001年 9月 14日公開）） 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。
[0100] 図 3における第 1の偏光ホログラム素子 31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いる。領域 31aと領域 31bは、周期構造の位相差が 1 80度異なって 、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 31 bに対して正確な位置あわせをするほど、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 2 0と領域 3 laとの位置ずれおよび、光ビーム 20と領域 3 lb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。すなわち、後に検出されるサーボ信号に与える 影響を小さくすることができる。
[0101] 本実施の形態では、図 2におけるコリメータレンズ 2の有効 NAが 0. 1程度の光学系 で、半導体レーザ 11から第 1の偏光ホログラム素子 31までの距離を空気中の光路長 換算で 5mm程度として、第 1の偏光ホログラム素子 31上の光ビーム 20の有効径が φ 1mm程度の大きさになるように設計することができる。
[0102] すなわち、本実施形態の構成によれば、従来技術の場合の有効径 φ 0. 2mn！〜
Ο. 4mmに対して、有効径を 2. 5〜5倍大きくすることが可能になる。
[0103] し力しながら、本発明はこの値に限定されるものではなぐコリメータレンズ 2の有効
NAが 0. 1程度の光学系の場合、第 1の偏光ホログラム素子 31上の光ビーム 20の有 効径が φ θ. 6〜1. 4mmであることが好ましい。
[0104] 次に、図 4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 について説明する。
[0105] 図 4は、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示した模式 図である。第 2の偏光ホログラム素子 32のホログラムパターンは、 3つの領域 32a、 32 b、 32cから構成される。具体的には、トラッキング方向に対応する 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および外周領域 32bである。なお、図中 において、戻り光を点線で示している。
[0106] 上記第 2の偏光ホログラム素子 32の各領域における格子ピッチは、領域 32bがー 番小さく（回折角度が最大)、領域 32cが一番大きく（回折角度が最小)、領域 32aは これらの中間の数値となって 、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および領域 32bからの + 1次回折光を用いて検出で 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。
[0107] 本発明では、 0次回折光を、 RF信号や DPD法の TES信号等の高速信号の検出 に用いる。この場合、受光素子 12上での 0次回折光と + 1次回折光との間隔を、 0. 5 〜1. 2mm、より好ましくは 0. 7mn！〜 0. 9mm程度になるようにする必要がある。上 記の範囲で 0次回折光と + 1次回折光とを分離しょうとするためには、第 2のホロダラ ム素子 32から受光素子 12までの距離が空気中の光路長換算で 5mm程度とした場 合では、第 2のホログラム素子 32における回折角度を、 5〜： LOdegとすることが好まし ぐ 7〜9deg程度とすることがより好ましい。
[0108] 例えば、第 2のホログラム素子 32から受光素子 12までの距離が空気中の光路長換 算で 5mm程度の場合に、受光素子 12上での 0次回折光と + 1次回折光の分離を 0 . 8mm程度に設定すると、回折角度は 8deg程度になる。この回折角度を実現する ために、第 2のホログラム素子 32に形成される格子のピッチは、本実施の形態におけ る光ビームの波長であるえ =405nmの青色光学系の場合、 2. 8 m程度になる。 すなわち、この格子ピッチは、従来技術の場合の 0. 7 mに対して 4倍大きくすること ができる。そのため、上述したような製造上問題のない形状となる。さらに、回折角度 力 、さ ヽ (従来技術の回折角度 35degに対して約 1Z4となる）ので、波長変動や位 置ずれ等の誤差要因が発生した場合であっても、受光素子 12上での集光位置の変 動が小さ!/ヽと ヽぅ効果が得られる。
[0109] 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とは、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。したがって、所定のサ ーボ信号が得られるように第 2の偏光ホログラム素子 32の位置調整を行うと同時に、 第 1の偏光ホログラム素子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共に、調整精度を高くすることができる。
[0110] 次に、図 5 (a)および図 5 (b)を用いて、第 2の偏光ホログラム素子 32の分割パター ンと受光素子 12の受光部パターンの関係を説明する。
[0111] 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の関係も示してい る。なお、実際は、第 2の偏光ホログラム素子 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 (z軸)方向に対して y 軸方向にずらして図示して 、る。 [0112] 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の偏光ホログラム素子 31で形成された 3つの光ビーム（ メインビーム， 2つのサブビーム） 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。受光素子 12は、非回折光 22および回折光 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。
[0113] 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有 した光ビームとなるように設計される。本実施の形態では、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らし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ぐ受光素子 12を非回折光 22の集光点に対して手前側にず らした位置に設置するものであってもよい。
[0114] このように、ある程度の大きさの光ビーム径を有した光ビームが受光部 12a〜l 2dの 境界部に集光されるので、これらの 4つの受光部（12a〜l 2d)の出力が等しくなるよ うに調整することで、非回折光 22と受光素子 12の位置調整が可能である。
[0115] 図 5 (b)は、図 5 (a)の状態から、図 2における対物レンズ 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 近づくことによって、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 、な 、。
[0116] 次に、図 4と、図 5 (a)および図 5 (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。
[0117] 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
で与えることができる。
[0118] 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、以下の原理が利用される。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。
[0119] 位相シフト DPP法によるトラッキング誤差信号 (TES2)は、
TES2= { (Sa+Sb) - (Sc + Sd) }
- a { (Se-Sf) + (Sg-Sh) }
で与えられる。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。
[0120] 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する。すなわち 、 FESは、
FES = (Sm-Sn) - { (Sk+Si) - (Sl+Sj) }
で与えられる。
[0121] 上述したように、本実施の形態における光ピックアップ装置は、光集積ユニット 1に 波長 405nm程度の短波長光源と、対物レンズ 3に NAO. 85程度の高 NA対物レン ズを搭載し、高密度の記録再生が可能になっている。本実施の形態を含め、光ディ スクの記録密度を大きくするためには、レーザ光を短波長化することと、対物レンズの 開口数 NAを大きくすることが必要である。例えば、 CD (Compact Disc)に比較して高 密度化が図られた DVD (Digital Versatile Disc)では、開口数 NAが 0. 6の対物レン ズと、波長が 650nmのレーザ光を用いて大容量化を実現している。さらに、 BD (blu- ray Disc)では、開口数 NAが 0. 85の対物レンズと、波長が 405nmのレーザ光を用 いてさらなる大容量ィ匕を実現している。しかし、大容量ィ匕が図られた光ディスクでは、 対物レンズの開口数 NAが大きくなるに従って、収差の影響が問題となる。
[0122] 光ディスクの記録領域にレーザ光が照射された際に、情報が記録された記録層上 に照射されるレーザ光が透過される距離であるレーザ光の入射面と記録層との間の カバー層の厚さ t (以下、ディスク基板厚さ tと称する）の誤差によって発生する球面収 差は、開口数 NAの 4乗に比例して増加する。この球面収差を抑制するためには、デ イスク基板厚さ tの寸法公差を小さくすることが効果的である。例えば、レーザ光の波 長が 780nm、開口数 NAが 0. 45である CDのディスク基板厚さ tの寸法公差は ± 10 O ^ m,レーザ光の波長が 650nm、開口数 NAが 0. 6である DVDのディスク基板厚 さ tの寸法公差は ± 30 mであるのに対して、本実施の形態と同様、レーザ光の波 長力 05nm、開口数 NAが 0. 85である次世代高密度光ディスクのディスク基板厚さ tの寸法公差は ± 3 /z mになる。このように、大容量ィ匕が図られるに従って、ディスクの 製作精度は加速度的に厳しくなる。
[0123] しかし、ディスク基板厚さ tの誤差は光ディスクの製造方法に依存するため、ディスク 基板厚さ tの寸法精度を高めることが非常に困難であるという問題がある。また、ディ スク基板厚さ tの寸法精度を高めることは、光ディスクの製造コストを増カロさせてしまう という不都合がある。したがって、光ピックアップ装置に、光ディスクを再生する際に生 じる球面収差を補正する機能を有することが求められる。
[0124] 一般的には、ビームエキスパンダ等のレンズを機械的に移動させることで球面収差 補正が行われる。この球面収差補正を正確かつ高速に行うために、球面収差補正の 目標となる球面収差誤差信号の検出が必要になる。
[0125] 本実施の形態においても、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） の間隔調整をするようになっている。
[0126] このような駆動機構を制御する球面収差補正信号の検出には、様々な方法が提案 されている。例えば、戻り光をホログラム素子により 2つの光ビームに分離して、 2つの 光ビームの焦点位置に基づ 、て球面収差誤差信号を検出する方法がある (特許文 献 3 (特開 2002— 157771号公報（2002年 5月 31日公開））を参照)。
[0127] 本実施の形態においても、球面収差誤差信号 (SAES)は内外周に分離した光ビ ームカもの検出信号を用いて検出する。すなわち、 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。
[0128] 図 6 (a)、図 6 (b)は光ディスク 4のカバー層 4bの厚み誤差の影響で対物レンズ 3の 集光ビームに球面収差が発生して 、る状態で、光ディスク 4が対物レンズ 3の焦点に 位置している場合の受光素子 12上での光ビームの形状を説明する図である。球面 収差が残存するため内周側ビームと外周側ビームが分割線に対して逆方向に大きく なっている。これは、図 6 (a)と図 6 (b)で球面収差の発生方向（厚み誤差の符号)が 異なるためである。
[0129] 以上のように、上記光集積ユニット 1を用いることにより、上記偏光回折素子 15には 上記偏光ビームスプリッタ 14を透過した光ビームが入射し、かつ、上記受光素子 12 には、偏光回折素子 15によって回折されて、偏光ビームスプリッタ 14を通過した上 記戻り光が受光される。
[0130] すなわち、上記光源から出射した光ビーム 20は、上記偏光ビームスプリッタ 14を透 過した後、上記偏光回折素子 15 (第 1のホログラム素子 31)に入射する。そのため、 上記光源から出射し、上記第 1のホログラム素子 31に入射するまでの光ビーム 20の 光路長を長くすることができる。
[0131] 光路長を長くすることができることによって、上記第 1のホログラム素子 31に入射す る光ビーム 20のビーム径を、上記半導体レーザ 11と上記第 1のホログラム素子 31と の間に上記偏光ビームスプリッタ 14を配置していない場合と比較して大きくすること ができる。
[0132] これにより、経時変化や温度変化によって回折手段と導光手段の位置ずれが発生 した場合であっても、サーボ信号の検出に与える影響を低減することができ、良好な サーボ信号の検出を実現することができる。
[0133] また、上記受光素子 12には、上記偏光回折素子 15 (第 2のホログラム素子 32)によ つて回折されて、上記偏光ビームスプリッタ 14を通過した上記戻り光が受光される。 すなわち、上記第 2のホログラム素子 32を透過してから上記受光素子 12に入射する までの間に上記偏光ビームスプリッタ 14を通過している。そのため、上記受光素子 1 2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。 [0134] これにより、上記偏光回折素子 15 (第 1のホログラム素子 31および第 2のホログラム 素子 32)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 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。
[0135] また、上記光集積ユニット 1を用いることにより、上記偏光回折素子 15は、第 1のホ ログラム素子 31および第 2のホログラム素子 32を備え、その各々が所定の偏光振動 面を有する偏光を回折させ、該偏光振動面に垂直な偏光振動面を有する偏光はそ のまま透過させる偏光回折素子であり、上記第 1のホログラム素子 31と第 2のホロダラ ム素子 32とは、それぞれに設けられた上記所定の偏光振動面が互いに垂直となるよ うに、上記光ビーム 20の光軸上に配置されている。
[0136] これにより、上記第 1のホログラム領域にて回折された偏光は、第 2のホログラム領 域をそのまま透過し、反対に、上記第 2のホログラム領域にて回折された偏光は、第 1 のホログラム領域をそのまま透過する。すなわち、上記偏光回折素子 15を設けること によって、上記光ビームおよび戻り光を回折することができる。
[0137] また、本発明に係る光集積ユニットは、上記第 2のホログラム素子 32は、上記戻り光 を非回折光と回折光とに回折することが好ましい。
[0138] 光集積ユニット 1は、受光素子に受光される回折された戻り光の光路長が長いこと から、上記戻り光を非回折光と回折光とに回折した場合であっても、上記受光素子 1 2上にてこれらを十分に分離することができる。
[0139] すなわち、上記第 2のホログラム素子 32付近では回折光と非回折光とが十分に分 離できない状態であっても、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 12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。
[0140] また、本発明に係る光集積ユニットは、上記第 1のホログラム素子 31は、上記光ビ ームを 3ビームに分割することが好ましい。
[0141] これにより、 3ビーム法等によるトラッキング誤差信号を検出することができる。
[0142] また、光集積ユニット 1を用いることにより、上記受光素子 12が、上記回折光を受光 する受光部を備えるとともに、上記非回折光を受光する受光部を備えている。
[0143] 上述したように、光集積ユニット 1は、回折された上記戻り光（回折光および非回折 光)の光路長を長くすることができることから、上記第 2のホログラム素子 32付近では 回折光と非回折光とが十分に分離できない状態であっても、上記受光素子 12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。
[0144] したがって、上記受光素子 12が、上記非回折光を受光する受光部を備えているこ とにより、該非回折光を高速信号の検出に用いることができる。
[0145] 具体的には、上記非回折光を、 RF信号や 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、上記回折光は、サーボ信号の検出に用いること ができる。
[0146] 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 12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力 R F信号の高速再生を制限する要因となるが、光集積ユニット 1では、そのような受光部 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。
[0147] また、上記偏光回折素子 15における回折角度が小さい場合であっても、光路長を 長く確保していることから、受光素子 12上での回折光と非回折光との分離を十分に できる。したがって、第 1のホログラム素子 31および第 2のホログラム素子 32の格子ピ ツチが大きくても、回折光と非回折光と十分に分離することができる。
[0148] すなわち、第 1のホログラム素子 31および第 2のホログラム素子 32の格子ピッチを 大きく形成することができる。これにより、上記偏光回折素子 15 (第 1のホログラム素 子 31および第 2のホログラム素子 32)の製造を容易に行うことができる。
[0149] また、光集積ユニット 1を用いることにより、上記偏光ビームスプリッタ 14が、さらに反 射ミラー 14bを備えていることから、回折された戻り光を所望の方向へ反射させること ができるとともに、それに伴って、光路長をさらに長くすることができる。
[0150] また、光集積ユニット 1を用いることにより、上記半導体レーザ 11が、気密封止され たパッケージ 17に収納されていることから、半導体レーザ 11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。
[0151] また、光集積ユニット 1を用いることにより、上記半導体レーザ 11が、上記受光素子 12と上記偏光ビームスプリッタ 14とに対して位置調整が可能であることから、半導体 レーザ 11と受光素子 12とが正確に位置決めされるので、ノ ッケージ 17に収納された 半導体レーザ 11を用いた場合においても、戻り光を確実に受光素子 12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。
[0152] また、光集積ユニット 1を用いることにより、上記偏光回折素子 15の上記偏光ビーム スプリッタ 14が配置されている側とは反対側に、 1Z4波長板 16を備えていることから 、半導体レーザ 11から出射される光ビームは直線偏光であるのに対し、 1Z4波長板 16を透過させることにより、該直線偏光が、光ディスク 4上では円偏光として照射され る。そのため、 RF信号の生成等に際して基板 4aの複屈折による影響を受けにくい。 さらに、光ディスク 4上で反射された戻り光は、上記直線偏光とはその偏光振動面が 直交する直線偏光となるため、偏光回折素子 15に入射し回折されて、上記 PBS面 1 4aにて反射される戻り光の利用効率を高めることができる。さらに、光ビームおよび戻 り光の無用な干渉を抑えることができる。
[0153] また、本実施の形態における光ピックアップ装置 40は、以上のような構成を備えた 光集積ユニット 1を搭載することができることから、小型軽量ィ匕を実現することができる
[0154] なお、本実施の形態では、第 1のホログラム素子 31によって 3ビームを生成する構 成で説明した力 本発明はこれに限定されるものではなぐ TES生成用に 3ビームを 用 ヽな 、 1ビーム用の光集積ユニットにも適用可能である。
[0155] なお、本発明における光ピックアップ装置としては、図 12に示すように、 1Z4波長 板 16を取り外した光集積ユニット 1 '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。
[0156] なお、本実施の形態では、光ビームおよび戻り光を回折する偏光回折素子 15が、 偏光ビームスプリッタ 14における半導体レーザ 11とは反対側に配置された構成であ る力 本発明は、これに限定されるものではない。
[0157] すなわち、本発明の光集積ユニットは、トラッキング誤差信号検出のための 3ビーム を生成するための回折素子 33が、図 7に示したように、偏光ビームスプリッタ 14にお ける半導体レーザ 11側に配置されて 、る構成であってもよ 、。 TES検出に 3ビーム 法や DPP法を用いる場合には、回折素子 33の xy軸方向の位置調整は不要である。 光ディスク 4のトラック方向と 3ビームの配列方向を合わせるための回転調整が必要で あるが、これは光集積ユニット 1全体を、光軸中心の回転調整を行えばよい。したがつ て、回折素子 33は無調整でパッケージ 17に固定しておくことが可能である。回折素 子 33は、戻り光は通過せず、光ビーム 20のみを通過させるので、偏光特性を持たせ る必要はない。したがって、回折素子 33には偏光特性を持たない通常のホログラム 素子を用いることができる。また、図 7に示すように、回折素子 33を用いてパッケージ 17を封止することができるため、半導体レーザ 11ゃ受光素子 12の特性劣化を抑え ることができると!/、う効果がある。
[0158] また、本発明は、換言すれば、以下のような点を特徴としているとも表現できる。す なわち、本発明に係る光集積ユニットは、光源と、光情報記録媒体からの戻り光を上 記光源と異なる方向に導く導光手段と、偏光回折素子と、受光素子とが一体化され た光集積ユニットにおいて、上記導光手段の上記光源および上記受光素子と対向 する側に上記偏光回折素子が配置されることを特徴としている。
[0159] この場合、さらに、上記導光手段は、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を特徴とすることもできる。
[0160] 〔実施の形態 2〕
本発明にかかる他の実施の形態について、図 8 (a)および図 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。
[0161] 図 8 (a)および図 8 (b)は、本発明の第 2の実施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 (z軸)方向に対して y軸方向から見た側面 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の配置関 係を示すために、パッケージ 17を、図 8 (a)に図示した光軸（z軸）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。
[0162] 本実施の形態における光集積ユニットは、上記実施の形態 1の光集積ユニットにお ける半導体レーザ 11の取り付け方向が異なっている。また、本実施の形態の光集積 ユニットには、 1Z2波長板 13が設けられている。
[0163] すなわち、上記実施の形態 1では、図 2に示す半導体レーザ 11は、図示した光軸（ z軸)方向に対して X軸方向の偏光振動面を有する直線偏光 (P偏光)である。これに 対し、本実施の形態では、図示した光軸 (z軸)方向に対して y軸方向の偏光振動面 を有する直線偏光（S偏光）の光ビーム 21を出射するようにパッケージ 17内に設置し ている。
[0164] 本実施の形態における半導体レーザ 11は、図示した光軸 (z軸)方向に対して y軸 方向の偏光振動面を有する S偏光の光ビーム 21であることから、この光ビーム 21が、 そのまま上記実施の形態 1における偏光ビームスプリッタ 14に入射すると、 PBS面 1 4aで全て反射されて光ディスク 4に向力 光ビームがなくなってしまうことになる。
[0165] そこで、本実施の形態では、上記実施の形態 1の構成とは異なり、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、 1Z2波長板 13を配置している。 1/2 波長板 13を配置していることにより、光ビーム 21の偏光振動面を図示した光軸 (z軸) 方向に対して X軸方向の直線偏光 (P偏光）に変換することによって、偏光ビームスプ リツタ 14の偏光の PBS面 14aを全て透過するようにできる。
[0166] したがって、 1Z2波長板 13を備えることにより、半導体レーザ 11が、上記 P偏光の 光ビーム以外の光ビームを、すなわち、 S偏光の光ビームを、出射するものであって も、光利用効率を低減することなぐ適用することができる。
[0167] さらに、これにより、半導体レーザ 11や強度分布補正素子（図示せず)の部品レイ アウトの自由度が増すという効果がある。さらに、対物レンズ 3に入射する光ビームの RIM強度についての設計の自由度が増すという効果もある。
[0168] 〔実施の形態 3〕
本発明にかかる他の実施の形態について、図 9 (a)および図 9 (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。
[0169] 図 9 (a)および図 9 (b)は、本発明の第 3の実施形態の光集積ユニットの構成を示し ている。図 9 (a)は、図示した光軸 (z軸)方向に対して y軸方向から見た側面図であり 、図 9 (b)は、パッケージ 17内での半導体レーザ 11と受光素子 12の配置関係を示す ために、パッケージ 17を、図 9 (a)に図示した光軸（z軸）方向から（すなわち、キヤッ プ 17cの窓部 17d側から）見た上面図である。
[0170] 本実施の形態における光集積ユニットは、上記実施の形態 1の光集積ユニットにお ける偏光ビームスプリッタ 14に、反射面 14cが追加された構成であるとともに、ノッケ ージ 17内に APC (対物レンズ出射光の光量制御）用の受光素子 (APC用受光素子 ) 18が追加された構成となっている。
[0171] すなわち、上記実施の形態 1では、半導体レーザ 11からの出射光 20は偏光ビーム スプリッタ 14の PBS面 14aを透過して光集積ユニット 1から出射され、対物レンズ 3に 向かう光路のみであつたが、本実施の形態では、半導体レーザ 11からの出射光 20 は偏光ビームスプリッタ 14の PBS面 14aを透過して光集積ユニット 1から出射され、 対物レンズ 3に向力 光路に加えて、 PBS面 14aで反射した後、反射面 14cで反射さ れて APC用受光素子 18に入射する光路を備えている。半導体レーザ 11からの出射 光量に比例して、対物レンズ 3からの出射光量と、 APC用受光素子 18への入射光 量が変化するので、 APC用受光素子 18で検出された光量を用いて、対物レンズ 3か らの出射光量を正確に制御することができる。
[0172] 本実施の形態では、 APC用受光素子 18への入射光を確保するため、上記実施の 形態 1の構成とは以下の点で異なる構成を備えている。すなわち、本実施の形態で は、（l) PBS面 14aの特性を若干修正して P偏光の一部を反射させる力、（2)半導体 レーザ 11の取り付け方向を光軸中心に回転させる力、半導体レーザ 11と偏光ビーム スプリッタ 14の間に 1Z2波長板（図示せず)を追加して、 S偏光成分を有する光ビー ムを PBS面 14aに入射させるようにする。
[0173] このような構成とすることにより、光集積ユニット 1内に、 APC用の受光素子 18まで 一体ィ匕することができる。したがって、光ピックアップ装置の一層の小型化が実現でき るという効果がある。
[0174] 〔実施の形態 4〕
本発明にかかる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。
[0175] 図 10は、本発明の第 4の実施形態の光集積ユニット 1の構成を示している。本実施 の形態における光集積ユニットは、半導体レーザ 11および受光素子 12の構成が異 なっている。
[0176] すなわち、上記実施の形態 1では、半導体レーザ 11および受光素子 12はそのまま ノ ッケージ 17内に配置されている。これに対し、本実施の形態は、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に収納されている。すな わち、本実施の形態における半導体レーザ 11および受光素子 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〖こ 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に集積ィ匕されている。
[0177] これにより、半導体レーザ 11ゃ受光素子 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 、う効果がある。
[0178] また、ノ 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ィ匕と低コストィ匕が可能になるという効果がある。
[0179] さらに、半導体レーザ 11および受光素子 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《なるとともに、半導体レーザ 11ゃ受光素子 12が故障 した場合の修理も容易になる。
[0180] 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 5〕
本発明にかかる他の実施の形態について、図 11 (a) · (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。
[0181] 上記実施の形態 1の第 2の偏光ホログラム素子 32では、入射した S偏光を、 0次回 折光 (非回折光)と、 + 1次回折光（回折光)とに回折する。これに対し、本実施の形 態では、入射した S偏光を、 0次回折光 (非回折光)と、 ± 1次回折光（回折光)とに回 折する第 2の偏光ホログラム素子 32を備えている。さらに、上記実施の形態 1の受光 素子 12は、 0次回折光 (非回折光)および + 1次回折光（回折光)を受光する受光部 パターンが構成されていたのに対し、本実施の形態の受光素子 12には、第 2の偏光 ホログラム素子 32が、入射した S偏光を 0次回折光 (非回折光)と ± 1次回折光（回折 光)とに回折するのに伴って、 0次回折光 (非回折光)と、 1次回折光（回折光)と、 + 1次回折光（回折光)を受光する受光部パターンが構成されて 、る。
[0182] 図 11 (a) · (b)は、本実施の形態の光集積ユニットに備えられた第 2の偏光ホロダラ ム素子 32の分割パターンと受光素子 12の受光部パターンの関係を説明する。図 11 (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 1 2上での光ビームを示して!/、る。
[0183] 図 11 (a)に示すように、上記受光素子 12は 12a〜12nの 14個の受光部で構成さ れて 、る。往路光学系にお 、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で反射して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。
[0184] 受光素子 12には、非回折光 (0次回折光） 22および回折光（± 1次回折光）のうち R F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が備えられ 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) 4 0と、 6つの + 1次回折光 41と， 3つの 1次回折光 42の合計 12個のビームが形成さ れる。ここでは、ホログラムパターンがブレーズされている。すなわち、特定次数の回 折光の光強度が強くなるように、格子の断面形状が斜面形状または階段形状に形成 されている。本実施の形態では、領域 32aと領域 32bは + 1次回折光、領域 32cは— 1次回折光に光強度が集中するような断面形状となっている。そのため、不要な回折 光の光強度を抑制して信号検出に利用する回折光の光強度を上げることで、検出信 号の信号品質を向上することが可能になる。しかし、第 2の偏光ホログラム素子 32は 非回折光も発生させて 、ることから、不要な回折光を完全に除去することはできな 、 。したがって、受光素子 12の受光部 12i〜12nの形状は、不要な回折光（図示せず） が入射しな 、ように X軸方向の間隔が十分確保できるように設計されて 、る。
[0185] なお、図 11 (b)は、図 11 (a)の状態から、図 2における対物レンズ 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 イスク 4に近づくことによって、光ビームのビーム径が大きくなる。し力しながら、受光部 からの光ビームのはみ出しは発生して 、な 、。
[0186] このように、 + 1次回折光と— 1次回折光の両方を用いることによって、偏光回折素 子 15の光軸中心の回転調整によりダブルナイフエッジ法の FES信号のオフセット調 整が確実に行うことができると 、う効果がある。
[0187] なお、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなぐ請求項に示した 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。
産業上の利用の可能性
[0188] 本発明に係る光集積ユニットは、回折素子上の光ビーム径をできるだけ大きくする ことによって経時変化や温度変化の影響を低減することができるとともに、回折素子 力 受光素子までの光路長を長くすることによって回折角度を小さく（格子ピッチを大 きく）して回折素子の製造を容易にし、回折素子の非回折光を用いて RF信号を検出 することによって高速応答 (光ディスクを高速回転させた高速再生)を実現できる。
[0189] よって、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の小型化を実現するための光集積ユニットおよびそれを備 えた光ピックアップ装置に好適に利用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 光ビームを出射する光源と、
上記光ビームを透過させ、光情報記録媒体によって反射された該光ビームの戻り 光を反射させる機能面を有し、該戻り光を上記光源とは異なる方向へ導ぐ上記光ビ ームの光軸上に設けられた導光手段と、
上記導光手段によって導かれた上記戻り光を受光する受光素子とを備えた光集積 ユニットにおいて、
上記光ビームおよび戻り光を回折する回折手段を、上記光ビームの光軸上におけ る、上記機能面を透過した該光ビームが入射する位置に備えて ヽることを特徴とする 光集積ユニット。
[2] 上記回折手段は、所定の偏光振動面を有する偏光を回折させ、該偏光振動面に 垂直な偏光振動面を有する偏光をそのまま透過させる偏光回折素子であることを特 徴とする請求項 1に記載の光集積ユニット。
[3] 上記回折手段は、第 1のホログラム領域および第 2のホログラム領域を備え、その各 々が所定の偏光振動面を有する偏光を回折させ、該偏光振動面に垂直な偏光振動 面を有する偏光はそのまま透過させる偏光回折素子であり、
上記第 1のホログラム領域と第 2のホログラム領域とは、それぞれに設けられた上記 所定の偏光振動面が互いに垂直となるように、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 1または 2に記載の光集積ユニット。
[4] 上記第 1のホログラム領域は、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 3に記載の光集積ユニット。
[5] 上記第 2のホログラム領域は、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 3に記載の光集積ユニット。
[6] 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 1に記載の光 集積ユニット。
[7] 上記導光手段は、上記機能面によって反射された上記戻り光を反射する反射面を 備えて 、ることを特徴とする請求項 1に記載の光集積ユニット。
[8] 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 4に記載の光集積ユニット。
[9] 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 8に記載 の光集積ユニット。
[10] 上記高速信号は、 RF信号および DPD法の TES信号であることを特徴とする請求 項 9に記載の光集積ユニット。
[11] 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 8に記載の 光集積ユニット。
[12] 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から 11の何れ力 1項に記載の光集積ユニット。
[13] 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 12に記載の光集積ユニット。
[14] 上記回折手段の上記導光手段が配置されている側とは反対側に、 1Z4波長板を 備えていることを特徴とする請求項 1から 13の何れ力 1項に記載の光集積ユニット。
[15] 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 1Z2波長板を備え ていることを特徴とする請求項 1から 14の何れ力 1項に記載の光集積ユニット。
[16] 光ビームを出射する光源と、
上記光ビームを透過させ、光情報記録媒体によって反射された該光ビームの戻り 光を反射させる機能面を有し、該戻り光を上記光源とは異なる方向へ導ぐ上記光ビ ームの光軸上に設けられた導光手段と、
上記導光手段によって導かれた上記戻り光を受光する受光素子と、
上記光ビームおよび戻り光を回折する回折手段とを備えており、
上記回折手段を、上記光ビームの光軸上における、上記機能面を透過した該光ビ ームが入射する位置に備えて 、る光集積ユニットを搭載して 、ることを特徴とする光 ピックアップ装置。
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