(57)【要約】【課題】光源１１から出射する発光強度が高められたレーザ光の光量を回折して減衰することにより、光源１１の相対雑音強度(RIN)を低減する小型軽量の光集積ユニット１０を提供する。【解決手段】Ｓ偏光，Ｐ偏光のうちの一方の偏光を出射する光源１１と、一方の偏光を面１２ａ側から入射して面１２ａとは反対の面１２ｂ側に出射して、外部へ出射し、外部からの戻り光である他方の偏光を面１２ｂ側から入射して面１２ａ側に出射する偏光ホログラム１２と、偏光ホログラム１２から出射された他方の偏光を受光する受光素子１３とを備え、偏光ホログラム１２は、一方の偏光の一部を回折し残りを回折せずに透過すると共に、他方の偏光を回折する回折格子１６を有する。【選択図】図１
2010061709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓ偏光及びＰ偏光のうちの一方である第１の偏光を出射する光源と、
前記第１の偏光を第１の面側から入射して前記第１の面とは反対の第２の面側に出射して、外部へ出射し、外部からの戻り光である、前記Ｓ偏光及びＰ偏光のうちの他方である第２の偏光を前記第２の面側から入射して前記第１の面側に出射する偏光ホログラムと、
前記偏光ホログラムから出射された前記第２の偏光を受光する受光素子と、
を備え、
前記偏光ホログラムは、前記第１の偏光の一部を回折し残りを回折せずに透過すると共に、前記第２の偏光を回折する回折格子を有することを特徴とする光集積ユニット。
【請求項２】
前記回折格子は２値グレーティング構造を有し、
前記２値グレーティング構造は、前記第１の偏光の波長をλとし、（１／２）λをπとすると、前記第１の偏光における位相差Φsがαπとなり、かつ、αが０．４９３＜α＜０．６２５の関係を満たすと共に、前記第２の偏光における位相差Φpがπとなる深さを有する複数の溝部を備えていることを特徴とする請求項１記載の光集積ユニット。
【請求項３】
前記偏光ホログラムは、前記複数の溝部に複屈折材料がそれぞれ充填され、前記複屈折材料上に位相補償層が設けられた構造を有し、
前記複数の溝部の深さをＴａ，前記第１の偏光における前記複屈折材料の屈折率変化量をΔns，前記第２の偏光における前記複屈折材料の屈折率変化量をΔnpとしたときに、
（０．１８８×λ）＜｛Ｔａ×（Δnp−Δns）｝＜（０．２５３×λ）
の関係を満たすことを特徴とする請求項２記載の光集積ユニット。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項に記載された光集積ユニットと、
前記偏光ホログラムにより回折された前記第１の偏光の光量を検出する検出部と、
前記検出部で検出された光量に応じて、前記光源から出射される前記第１の偏光の出力値を制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光集積ユニット及びそれを用いた光ピックアップに関するものである。ここで「光集積ユニット」とは、半導体レーザ素子と受光素子と偏光ホログラムとを、同一筐体内に集積化したものである。
【背景技術】
【０００２】
CD(Compact Disc)、単層あるいは２層のDVD(Digital Versatile Disc)やBD(Blu-ray disc)といった各種方式の光ディスクを用いて、等倍速記録、高倍速記録、再生をそれぞれ最適に行なうためには、光ピックアップの対物出射光量を幅広いレンジで確保する必要がある。
【０００３】
しかし、対物出射光量が大きい高倍速２層記録BDに合わせて波長約405nmの青紫色半導体レーザの出力光量を設定すると、対物出射光量が小さいBDの再生の際には、半導体レーザの相対雑音強度(RIN)が増加し、光ピックアップの再生品質が劣化する問題があった。
【０００４】
この問題を解決するための解決手法として、図９に示すように、光透過率が100%またはそれに近い領域部２ａとこれよりも低い光透過率の領域部２ｂとを有する２領域フィルタ２を、再生のときは、領域部２bを介して、レーザ光源１から出射するレーザ光を再生用の対物出射強度にしてから光ディスクＤに照射し、記録のときには、領域部２aに切り替えて、光源１から出射するレーザ光を、直接、光ディスクＤに照射する光ヘッドがある(特許文献1)。
【０００５】
同図中、３は偏光ビームスプリッタ、４はコリメータレンズ、５は１／４波長板、６は対物レンズ、７は光検出器、Ｄは光ディスクである。
【０００６】
また、図１０に示すように、光源１の発散角の違いにより、光源１を、対物レンズ６との結合効率が高いものと低いものとに分類し、結合効率が高い光源１のときは光透過率が小さな減衰フィルタ２Aを介して、光源１から出射されたレーザ光を光ディスクＤに照射し、一方、結合効率が低い光源１のときには光透過率が大きな減衰フィルタ２Ｂを用いて、光源１から出射されたレーザ光を光ディスクＤに照射することにより、発散角のバラツキに左右されずに、BDを用いた高倍速２層記録のときに、対物出射光量を最大級にしても青紫色半導体レーザの最大出射光量以内に抑えることができ、また対物出射光量を最小としてもRINが所定値を越えないようにした光ピックアップ装置がある(特許文献２)。
【特許文献１】特開２００２−２６０２７２号
【特許文献２】特開２００７−１２２８２１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述した各種方式の光ディスクの記録再生に対応した光ピックアップは、簡易な構成で小型、かつ安価であることが望まれている。こうした光ピックアップの要部であるレーザ光源１、偏光ビームスプリッタ３、光検出器７の各機能を備えている上記した光集積ユニットは、ビームスプリッタ機能、フォーカスエラー検出機能、トラッキングエラー検出機能を1枚の素子で複合化できるため、光ピックアップの小型、軽量、低価格化に貢献できるものである。
【０００８】
この光集積ユニットを構成する偏光ホログラムは、複屈折性の基板上に矩形状の断面を有する所定深さの格子が形成されており、格子間溝に等方性の物質が充填されている。溝深さは、格子が作用しないＳ偏光光と、格子が作用するＰ偏光光で半波長分の位相差となるように調整されている。
【０００９】
しかしながら、この複屈折性の基板の屈折率変化量には限界があり、また、相応の溝深さを必要とする。このため、上記した青紫色半導体レーザ対応の偏光ホログラムは、格子ピッチがより狭くなり、これに応じて溝形成加工や溝に等方性の物質を充填する加工が難しくなる。この結果、偏光ホログラム製造コストの増加、複屈折性の基板の選択幅が狭くなり、これを改善するため、格子ピッチを拡げると、回折角が小さくなり、光集積ユニットが大型化してしまう問題がある。
【００１０】
この光集積ユニットを構成する半導体レーザ素子として、青紫色半導体レーザを用いた場合には、前述したように、半導体レーザのRINを所定レベル以下にするために、光源の出射光量を減じることなく、２領域フィルタを切り替えて所定の対物出射光量を得るものがあるが、この切り替えに要する駆動部を光集積ユニット内に備えなければならないので、光集積ユニットは大型化し、これを用いた光ピックアップの小型、軽量、低価格化に寄与できない課題があった。
【００１１】
また、前述したように、半導体レーザの発散角にバラツキがあっても、光源の出射光量を減じることなく、減衰フィルタを交換して所定の対物出射光量を得るものがあるが、この場合も、フィルタ交換に要する駆動部を光集積ユニット内に備えなければならないので、光集積ユニットの小型、軽量、低価格化に寄与できない課題があった。
【００１２】
そこで本発明は、上記の課題を鑑みて発明されたものであり、同一波長の光源とするフォーマットにおける単層あるいは２層の光ディスクに対して、等倍速記録、高倍速記録、再生をそれぞれ最適に行うことができ、小型化軽量化ができる光集積ユニット及びそれを用いた光ピックアップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記した課題を解決するために、本発明は下記（１）〜（４）の構成を有する光集積ユニット及びそれを用いた光ピックアップを提供する。
【００１４】
（１）  Ｓ偏光及びＰ偏光のうちの一方である第１の偏光を出射する光源１１と、
前記第１の偏光を第１の面１２ａ側から入射して前記第１の面１２ａとは反対の第２の面１２ｂ側に出射して、外部へ出射し、外部からの戻り光である、前記Ｓ偏光及びＰ偏光のうちの他方である第２の偏光を前記第２の面１２ｂ側から入射して前記第１の面１２ａ側に出射する偏光ホログラム１２と、
前記偏光ホログラム１２から出射された前記第２の偏光を受光する受光素子１３と、
を備え、
前記偏光ホログラム１２は、前記第１の偏光の一部を回折し残りを回折せずに透過すると共に、前記第２の偏光を回折する回折格子１６を有することを特徴とする光集積ユニット。
【００１５】
（２）  前記回折格子１６は２値グレーティング構造を有し、
前記２値グレーティング構造は、前記第１の偏光の波長をλとし、（１／２）λをπとすると、前記第１の偏光における位相差Φsがαπとなり、かつ、αが０．４９３＜α＜０．６２５の関係を満たすと共に、前記第２の偏光における位相差Φpがπとなる深さを有する複数の溝部１５ａを備えていることを特徴とする上記（１）記載の光集積ユニット。
【００１６】
（３）  前記偏光ホログラム１２は、前記複数の溝部１５ａに複屈折材料がそれぞれ充填され、前記複屈折材料上に位相補償層１７が設けられた構造を有し、
前記複数の溝部１５ａの深さをＴａ，前記第１の偏光における前記複屈折材料の屈折率変化量をΔns，前記第２の偏光における前記複屈折材料の屈折率変化量をΔnpとしたときに、
（０．１８８×λ）＜｛Ｔａ×（Δnp−Δns）｝＜（０．２５３×λ）
の関係を満たすことを特徴とする上記（２）記載の光集積ユニット。
【００１７】
（４）  請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項に記載された光集積ユニット１０と、
前記偏光ホログラム１２により回折された前記第１の偏光の光量を検出する検出部２１と、
前記検出部２１で検出された光量に応じて、前記光源１１から出射される前記第１の偏光の出力値を制御する制御部２２と、
を備えていることを特徴とする光ピックアップ。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る光集積ユニット及びそれを用いた光ピックアップによれば、同一波長の光源とするフォーマットにおける単層あるいは２層の光ディスクに対して、等倍速記録、高倍速記録、再生をそれぞれ最適に行うことができ、小型化軽量化ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、半導体レーザ素子と受光素子と偏光ホログラムとを同一筐体内に集積化して収納しかつ記録再生可能な光ピックアップに用いられる光集積ユニットの偏光ホログラムに関し、光ディスクからの反射光を受光素子に導出するための光ピックアップの復路における回折効率を維持したままで、回折格子の格子深さを浅くして、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を光ディスクに導出するための光ピックアップの往路においても回折作用を生じさせ、半導体レーザ素子から出射するレーザ光の光量を減衰することによって、半導体レーザ素子の発光強度を高め、半導体レーザ素子の相対雑音強度(RIN)を低減できる構成を備えており、これによって、同一波長の光源とするフォーマットにおける単層あるいは２層の光ディスクに対して、等倍速記録、高倍速記録、再生をそれぞれ最適に対応できる小型軽量の光集積ユニット及びそれを用いた光ピックアップをそれぞれ提供することができる。
【００２０】
以下、本発明の第１実施の形態〜第３実施の形態を、図１〜図８を用いて説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態である光ピックアップＡは、情報の記録再生が可能であり、光源側から光ディスクＤに向かって、光集積ユニット１０、４分の１波長板５、コリメータレンズ４、立上ミラー１４、対物レンズ６が、順に配列される構成を有している。前記したものと同一構成部分には同一符号を付した。
【００２２】
光集積ユニット１０は、光源１１と偏光ホログラム１２と受光素子１３とを備えており、これらは同一筐体内に集積されて収納されており、光集積ユニットを成している。
【００２３】
光源１１は、再生用の波長約405nmの青紫色半導体レーザ素子であるが、必要に応じて、記録再生用の波長約405nmの青紫色半導体レーザ素子を用いることができるのは言うまでもない。
【００２４】
偏光ホログラム１２は、光源１１よりディスクＤへ向けた光路(往路)においては回折作用が小さく設定され、一方、ディスクＤより反射され戻ってくる光路(復路)においては回折作用が大きく設定された、２値回折格子を備えている。
【００２５】
換言すれば、偏光ホログラム１２は、復路における回折効率を維持したままで、回折格子１６の格子深さを浅くして、往路においても回折作用を生じさせて、光源１１から入射するレーザ光の光量を所定量減衰できる構成を備えている。
【００２６】
具体的には、偏光ホログラム１２は、図２に示すように、往路のときは、一方の面１２ａへ入射する光源１１よりのＳ偏光光は、回折格子（溝）ピッチによる回折作用を受けたＳ偏光光として、他方の面１２ｂから４分の１波長板５側へ出射される。この回折により入射光の光量が所定量減衰され、透過成分（０次回折）がコリメータレンズに結合する。一方、復路のときには、他方の面１２ｂへ入射する４分の１波長板５よりのＰ偏光光は、往路における回折の影響を受けることなく、従前の回折効率を維持したまま、一方の面１２ａから受光素子１３側へ回折して出射される。
【００２７】
受光素子１３は、偏光ホログラム１２によって、復路のときに回折された回折光のみ受光可能な位置に設置されている。
【００２８】
次に、光ピックアップＡの動作について説明する。
【００２９】
光ピックアップＡの往路の光学系は、光集積ユニット１０内の光源１１よりＳ偏光である発散光として出射し、偏光ホログラム１２にて、回折された入射光は回折により光量が所定量減衰された後、透過成分（０次回折）が４分の１波長板５にて円偏光光となり、コリメータレンズ４にて略平行光となった後、立上ミラー１４を介して対物レンズ６にて光ディスクＤへ集光される。
【００３０】
一方、復路の光学系は光ディスクＤより反射された光が、対物レンズ６、立上ミラー１４、コリメータレンズ４を通過後、４分の１波長板５にてＰ偏光光となって光集積ユニット１０内の偏光ホログラム１２へ入射され、偏光ホログラム１２にて最大の回折効率で回折され、受光素子１３へ導かれ、光ディスクＤ上の信号面に記録した情報及びトラッキングのためのサーボ信号の検出を行う。
【００３１】
ここで、往路における偏光ホログラム１２の「偏光ホログラムの往路利用効率」ηdsの設定につき、図７を用いて説明する。
【００３２】
図７中Ａは「レーザの発光強度（性能値）」L0、同図中Ｂは「対物出射光量」P、同図中Ｃは「結合効率」η、同図中Ｄは「光学系利用効率」T0、同図中Ｅは「実効的利用効率」T、同図中Ｆは「偏光ホログラムの往路利用効率」ηds、そして同図中Ｇは「レーザの発光強度（利用値）」Lである。
【００３３】
光源１１は、再生用の波長約405nmの青紫色半導体レーザであり、単層あるいは２層のBD再生を対象としているから、「レーザの発光強度（性能値）」L0の最大値(Ｌ0max)は20mW、最小値(L0min)は２mWで設定している。この最小値(L0min)の設定は、青紫色半導体レーザのRINが悪化してジッターに大きな悪影響を与えない値としている。
【００３４】
対物レンズ６より光ディスクＤの信号面に集光されるレーザ光光量の「対物出射光量」Pは、最小値(Pmin)の0.3mWから最大値(Pmax)の0.7mWまでのレンジに対応している。
【００３５】
「レーザの発光強度（性能値）」L0、「対物出射光量」Pの各レンジは、図７中Ａ，Ｂに示す値に限ったものではなく、さらに３層以上のＢＤに対応したり、光倍速再生に対応する場合は、より広いレンジを必要とする。
【００３６】
光源１１から出射されるレーザ光の光束が対物レンズ６を出射するまでの効率を「結合効率」ηという。またレーザ光の発散度合いを示す「放射角」は、光学系の光軸を基準として、水平方向θ//、垂直方向θ⊥ともにバラツキを持っているため、半導体レーザの個体差で「結合効率」ηが変化する。本実施例では、対物レンズ６の光学倍率Ｍを１０倍とし、レーザ光の「放射角」を、水平方向θ//は６°〜１５°、垂直方向θ⊥は１５°〜２５°とした。
【００３７】
この場合、「結合効率」ηが最大値(ηmax)となるのは、θ// = ６°、θ⊥ = １５°のときで、４５％であり、また、その最小値(ηmin)となるのは、θ// = １５°、θ⊥ = ２５°のときで、１５％である。「結合効率」ηの値は、利用する半導体レーザの「放射角」のバラツキや、光学部材の選定、光学倍率Ｍによって変化するので、この値に限るものではない。
【００３８】
光集積ユニット１０以外の「光学系利用効率」T0は、主に各光学部材の透過率及び反射率から一義的に決まる。本実施例では、「光学系利用効率」T0を高くするため、なるべく透過、反射光学部材が少ない光学部材で光学系を構成しており、４分の１波長板５、コリメータレンズ４、対物レンズ６の透過率及び、立上ミラー１４の反射率のばらつきを考慮し、「光学系利用効率」T0の最小値(T0min)７５％〜最大値（T0max）８０％のレンジとしている。
【００３９】
上記した各パラメータにより、光集積ユニット１０から出射するレーザ光が、対物レンズ６より光ディスクＤに向けて出射されるまでのピックアップ光学系の「実効的利用効率」Tの最大値(Tmax)と最小値(Tmin)とは、以下の(式1-1)、(式1-2)に示すものとなる。
【００４０】
Tmax ＝ T0max × ηmax ＝ 80% × 45% = 36.0%  ………  (式1-1)
Tmin ＝ T0min × ηmin ＝ 75% × 15% = 11.3%  ………  (式1-2)
次に、「レーザの発光強度（利用値）」Lの最大値(Lmax)〜最小値(Lmin)のレンジを、「レーザの発光強度（性能値）」L0の最大値(L0max)〜最小値(L0min)のレンジ内に収めるためには、「偏光ホログラムの往路利用効率」ηdsと、「光学系利用効率」T0の最大値Tmax、最小値Tmin、「対物出射光量」Pのレンジ最大値(Pmax)〜最小値(Pmin)を用いて、以下の(式2-1)、(式2-2)を満たせばよい。
【００４１】
L0max ＞ Lmax ＝ Pmax ／ (Tmin × ηds)  ………  (式2-1)
L0min ＜ Lmin ＝ Pmin ／ (Tmax × ηds)  ………  (式2-2)
上記したことを、「偏光ホログラムの往路利用効率」ηdsについてまとめると、以下の(式3-1)、(式3-2)に示すものを得る。
【００４２】
ηds ＞ Pmax ／ (Tmin × Lmax)  ………  (式3-1)
ηds ＜ Pmin ／ (Tmax × Lmin)  ………  (式3-2)
(式3-1)、(式3-2)を本実施例に適用すると、「偏光ホログラムの往路利用効率」ηdsを31％以上とすれば、「レーザの発光強度（利用値）」Lの最大値（Lmax）は「レーザの発光強度（性能値）」L0の最大値L0maxと等しく、「偏光ホログラムの往路利用効率」ηdsを42%以下とすれば、「レーザの発光強度（利用値）」L の最小値（Lmin）は「レーザの発光強度（性能値）」L0の最小値（L0min）と等しくなる。
【００４３】
即ち、本実施例で使用したピックアップＡにおいては、
３１％ ＜ ηds ＜ ４２％
とすれば、対応する「対物出射光量」Pの全レンジにおいて、RINを良好に抑え、かつ最大パワー範囲内で使用することができる。
【００４４】
次に、往路(S偏光光で回折)の「偏光ホログラムの往路利用効率」ηdsが３１％〜４２％となり、また、復路（Ｐ偏光光で従前通り回折）の「偏光ホログラムの復路利用効率」ηdpが、+１次光のみで４０％と最大になるような、偏光ホログラム１２の構造について、図２を用いて説明する。
【００４５】
偏光ホログラム１２は、同図に示すように、非線形結晶のグレーティング基板１５上に回折格子１６となる各溝部１５ａをそれぞれ刻設し、刻設した各溝部１５ａ内に複屈折性の複屈折材料１６ａを充填し、充填して固化した複屈折材料１６ａ上に位相補償層１７を形成し、各溝部１５ａを除く基板１５及び位相補償層１７全体を反射防止膜１８でコーティングしてなる。
【００４６】
Ｐ偏光光、Ｓ偏光光に対する複屈折材料１６ａの屈折率をそれぞれ、nd+Δnp、nd+Δns、溝１５ａの深さをTa、位相補償層１７の厚みをTbとすると、偏光ホログラム１２のこうした周期構造により、Ｓ偏光光、Ｐ偏光光に与えられる位相差Φs、Φpは、以下の(式4-1)、(式4-2)のように表すことができる。
【００４７】
ここで、ndは、基板１５及び位相補償層１７の屈折率であり、λは波長、αは定数、
（１／２）λをπとすると、
Φs ＝ [Δns × Ta + (nd−1) × Tb] × 2π／λ＝α × π  ………  (式4-1)
Φp ＝ [Δnp × Ta + (nd−1) × Tb] × 2π／λ＝π        ………  (式4-2)
通常、偏光ホログラム１２は、Ｐ偏光光における透過成分(０次回折効率)を最大にし、回折効率を0にするため、定数αを0にするが、本実施例ではP偏光光の透過率(０次回折効率＝「偏光ホログラムの往路利用効率」ηds)を、３１％〜４２％とするため、定数αを0.55＜α＜0.625とする。このとき、±1次回折光が発生し、発散される。(式4-1)、(式4-2)を、溝１５ａの深さTa、位相補償層１７の厚みTbについて解くと、以下の(式5-1)、(式5-2)を得る。
【００４８】
Ta ＝ (λ ／ 2) × (1−α) ／ (Δnp−Δns)  …………………………………  (式5-1)
Tb ＝ (λ ／ 2) × (α × Δnp−Δns) ／ [(nd−1) × (Δnp−Δns)]  …  (式5-2)
定数αの範囲を考慮すると、基板１５の溝深さTaは、下記の範囲とすればよい。なお、TbはTaを決めると一意に決定する。
【００４９】
0.188λ ＜ Ta × (Δnp−Δns) ＜ 0.225λ
本実施例では、設計事例として、Ｓ偏光光の透過率(0次回折効率)を40%とし、
nd＝１．６９、Δnp = 0、Δns =０．１２の材料(バリウムーボーレイト)を仮定した。これを(式5-1)、(式5-2)に代入すると、Ta = ０．７３μm、Tb = ０．２９μmとなる。
【００５０】
一方、通常の偏光ホログラム１２のように、α=0とした場合は、
Ta=１．７μm、Tb=０．２９μm
となるため、図４（ｂ）に示すように、グレーティング溝深さTaが半分以下で済む。
【００５１】
なお、使用する材料は上記に限ったものではなく、同じ溝深さTaで複屈折量Δnp−Δnsの小さな材料を選択するなどの自由度がある。
【００５２】
以上の説明のように、本実施例で用いた偏光ホログラム１２を有する光集積ユニット１０を用いれば、新たな部材を追加することなく、レーザパワーをＲＩＮ、最大強度の観点で適切な範囲内の光量で用いることができ、光ピックアップＡの再生性能が向上するだけでなく、偏光ホログラム１２自体の回折構造の溝深さを浅くすることで、復路の回折効率は最大として受光素子１３への光量を保ったまま、製造を容易にし、材料選択の自由度向上、低コスト化、狭いピッチ化による小型化などが見込める。
【００５３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態である光ピックアップＢは、前述した光ピックアップＡの構成に、液晶収差補正素子１９と色収差補正素子２０とを追加した構成に等しいものである。
【００５４】
即ち、光ピックアップＢは、図３に示すように、光源側から光ディスクＤに向かって、光集積ユニット１０、４分の１波長板５、コリメータレンズ４、液晶収差補正素子１９、立上ミラー１４、色収差補正素子２０、対物レンズ６が、順に配列される構成を有している。前記したものと同一構成部分には同一符号を付した。
【００５５】
前述したように、光集積ユニット１０は、光源１１と偏光ホログラム１２と受光素子１３とを備えており、これらは同一筐体内に集積されて、光集積ユニットをなしている。
【００５６】
光ピックアップＢの動作について説明する。
【００５７】
光ピックアップＢの往路の光学系は、光集積ユニット１０内の光源１１よりＳ偏光光である発散光として出射し、偏光ホログラム１２にて、回折された入射光は回折により光量が所定量減衰された後、透過成分（０次回折）が４分の１波長板５にて円偏光光となり、コリメータレンズ４にて略平行光となった後、液晶収差補正素子１９にて収差補正をされた後に、立上ミラー１４を介して、色収差補正素子２０にて色収差補正された後、対物レンズ６にて光ディスクＤへ集光される。このとき、偏光ホログラム１２にＳ偏光光にて入射し回折された光は、復路に影響を及ぼさない。
【００５８】
一方、復路の光学系はディスクＤより反射された光は、対物レンズ６を介して、色収差補正素子２０にて色収差補正された後、立上ミラー１４を介して、液晶収差補正素子１９にて収差補正された後に、コリメータレンズ４を通過し、４分の１波長板５にてＰ偏光光となって光集積ユニット１０内の偏光ホログラム１２へ入射され、偏光ホログラム１２にて「偏光ホログラムの復路利用効率」ηdp≒４０％にて回折され、受光素子１３へ導かれ、光ディスクＤ上の信号面に記録した情報及びトラッキングのためのサーボ信号の検出を行う。
【００５９】
偏光ホログラム１２の「偏光ホログラムの往路利用効率」ηdsの設定につき、図８を用いて説明する。
【００６０】
図８中Ａは「レーザの発光強度（性能値）」L0、同図中Ｂは「対物出射光量」P、同図中Ｃは「結合効率」η、同図中Ｄは「光学系利用効率」T0、同図中Ｅは「実効的利用効率」T、同図中Ｆは「偏光ホログラムの往路利用効率」ηds、そして同図中Ｇは「レーザの発光強度（利用値）」Lである。
【００６１】
ピックアップＢの「光学系利用効率」T0は、最大値(T0max)65%〜最小値(Tomin)60%のレンジであり、これは、前述した光ピックアップＡの「光学系利用効率」T0の、最大値(T0max)80%〜最小値(Tomin)75％のレンジと比較して、15%低い。この理由は、往路・復路内に、液晶収差補正素子１９と色収差補正素子２０の透過率低減要素が追加されたためである。
【００６２】
往路・復路内に追加された素子は、液晶収差補正素子１９や色収差補正素子２０に限ったものではない。またこうした素子を追加しなくても、コリメータレンズ４に回折レンズを用いたり、立ち上げミラー１４の反射率が低いものを用いたりする場合も、同様となる。
【００６３】
前述した第１の実施の形態と同様に、図８中Ａ〜Ｇに示した各パラメータを、(式1-1)，(式1-2)、(式2-1)，(式2-2)、(式3-1)，(式3-2)にそれぞれ代入すると、図８中F,Gに示すように、「偏光ホログラムの往路利用効率」ηdsを、最小値39％〜最大値51%のレンジとすれば、「レーザの発光強度（利用値）」Lは、最大値(Lmax)20mW〜最小値(Lmin)2mWのレンジに収めることができる。
【００６４】
即ち、本実施の形態で使用したピックアップＢにおいては、
39% ＜ηds ＜ 51%とすれば、対応する「対物出射光量」の全レンジにおいて、RINを良好に抑え、かつ最大パワー範囲内で使用することが出来る。
【００６５】
さらに、前述した(式4-1)に示した、S偏光光においての位相差に関するパラメータαは、0.493〜0.57であり、これを図２に示す溝１５ａの深さTaに直すと、下記の範囲とすればよい。なお、このときTbは一意に決定する。
【００６６】
0.215λ ＜ Ta × (Δnp−Δns) ＜ 0.253λ
（第3の実施の形態）
本発明の第3の実施の形態である光ピックアップCは、前述した光ピックアップＡの構成に、レーザ光量検出用受光素子２１及びＡＰＣ（オートパワー制御）回路２２を追加した構成に等しいものである。
【００６７】
光ピックアップＣは、情報の記録再生が可能であり、図５に示すように、光源側から光ディスクＤに向かって、光集積ユニット１０、４分の１波長板５、コリメータレンズ４、立上ミラー１４、対物レンズ６が、順に配列される構成を有している。前記したものと同一構成部分には同一符号を付した。
【００６８】
前述したように、光集積ユニット１０は、光源１１と偏光ホログラム１２と受光素子１３とを備えており、これらは同一筐体内に集積されて、光集積ユニットをなしている。
【００６９】
次に、光ピックアップＣの動作について説明する。
【００７０】
光ピックアップＣの往路の光学系は、光集積ユニット１０内の光源１１よりＳ偏光光である発散光として出射し、偏光ホログラム１２にて、回折された入射光は回折により光量が所定量減衰された後、透過成分（０次回折）が４分の１波長板５にて円偏光光となり、コリメータレンズ４にて略平行光となった後、立上ミラー１４を介して、対物レンズ６にて光ディスクＤへ集光される。
【００７１】
一方、偏光ホログラム１２にて回折作用を比較的小さく受けた光が、レーザ光量検出用受光素子２１にも受光され、ここで検出された光量検出信号は、ＡＰＣ回路１５に供給され、これに応じて、ＡＰＣ回路１５は、光源１１から照射するレーザ光の光量が常時、一定となるように光源１１の発光強度を制御する。
【００７２】
即ち、偏光ホログラム１２の一方の面１２ａから他方の面１２ｂへ通過する往路における1次回折光を検出する他方の受光素子２１を光集積ユニット２５内に有し、光源１１の光量をモニタする。この追加の構成により、新たにミラーやプリズムを設けることなく、比較的強い強度のモニタ光量を得ることが出来るため、さらに簡易な構成の光ピックアップが実現できる。
【００７３】
復路の光学系はディスクＤより反射された光が、対物レンズ６、立上ミラー１４、コリメータレンズ４を通過後、４分の１波長板５にてＰ偏光光となって光集積ユニット１０内の偏光ホログラム１２へ入射され、偏光ホログラム１２にて「偏光ホログラムの復路利用効率」ηdp≒４０％にて回折され、受光素子１３へ導かれ、光ディスクＤ上の信号面に記録した情報及びトラッキングのためのサーボ信号の検出を行う。
【００７４】
こうして、光ピックアップＣは、新たにミラーやプリズムを設けることなく、比較的強い強度のモニタ光量を得ることが出来るため、さらに簡易な構成の光ピックアップを実現することができる。
【００７５】
上記した光ピックアップＣでは、光集積ユニット１０外にて、レーザ光量検出用信号を得たが、図６に示すように、光集積ユニット２５筐体内にレーザ光量検出用受光素子２１を設け、例えばミラー２３を介して受光する構成であってもよい。
【００７６】
即ち、偏光ホログラム１２の一方の面１２ａから他方の面１２ｂへ通過する往路における1次回折光を検出する他方の受光素子２１を前記光集積ユニット２５内に有し、光源１１の光量をモニタするものである。こうしての場合は、さらに簡易な構成の光ピックアップが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の光ピックアップの第１の実施の形態を示す図
【図２】偏光ホログラムの構造図
【図３】本発明の光ピックアップの第２の実施の形態を示す図
【図４】偏光ホログラムの構造図
【図５】本発明の光ピックアップの第３の実施の形態を示す図
【図６】光集積ユニットの構造図
【図７】光ピックアップの性能を示すパラメータを示す図
【図８】光ピックアップの性能を示すパラメータを示す図
【図９】従来の光ピックアップの構成図
【図１０】従来の光ピックアップの構成図
【符号の説明】
【００７８】
４  コリメータレンズ
５  ４分の１波長板
６  対物レンズ
１０，２５  光集積ユニット，筐体
１１  光源
１２  偏光ホログラム
１２ａ  一方の面
１２ｂ  他方の面
１３，２１  受光素子
１５ａ  溝部
１６  回折格子
１６ａ  複屈折材料
１７  位相補償層
２１  レーザ光量検出用受光素子（検出部）
２２  ＡＰＣ回路（制御回路）
Ａ〜Ｃ  光ピックアップ
Ｄ  光ディスク
Ｔａ，Ｔｂ  格子深さ、グレーティング深さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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