(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光磁気記録媒体上に記録されている光磁気信号の書き込み或いは読み出しの少なくとも一方を行なう光ピックアップにおいて、
半導体レーザと、
前記半導体レーザからの出射光を平行光に集光するコリメートレンズと、
前記平行光を光磁気記録媒体上に集光するための対物レンズと、
前記光磁気記録媒体にて反射した戻り光の一部を光磁気信号として反射させ一部をサーボ信号光として透過させるために、前記コリメートレンズと前記対物レンズ間に設けたビームスプリッタユニットと、
前記ビームスプリッタユニットにて反射した光を光磁気信号光として受光する第１の受光素子と、
前記ビームスプリッタユニットを透過した光をサーボ信号光として受光する第２の受光素子と、
前記ビームスプリッタユニットを透過した光を前記第２の受光素子上に導くホログラムと、
を具備し、
光磁気信号用の前記第１の受光素子とサーボ信号用の前記第２の受光素子とを単一基板上に作製してなり、
前記ビームスプリッタユニットは、前記光磁気記録媒体にて反射した戻り光の一部を光磁気信号として反射させ一部をサーボ信号光として透過させる偏光ビームスプリッタ、偏光ビームスプリッタにて反射した光磁気信号を含む光を集光する機能を有する集光機能素子、該光を前記第１の受光素子の側へ反射させる反射ミラー、及び該光を２つの偏光成分に分離する偏光分離素子を一体的に結合して偏光ビームスプリッタ複合素子として構成されてなると共に、光磁気信号を含む光が偏光ビームスプリッタ、集光機能素子、反射ミラー、偏光分離素子の順に通過するように配置されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記偏光分離素子を一軸性複屈折結晶のプリズムで作製することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記一軸性複屈折結晶において、前記偏光分離素子を透過する光磁気信号光成分のうち、光源となる前記半導体レーザからの出射光と同一の偏光方向に対して、結晶の光軸方向が４５度の角度を成すような前記一軸性複屈折結晶を用いることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記ホログラムは前記半導体レーザからの出射光を透過する位置に配置され、偏光ビームスプリッタを透過した戻り光の一部が、前記コリメートレンズによって集光され、前記ホログラムにおいて回折され、トラッキングエラー、フォーカスエラー等のサーボ信号光として検出する前記第２の受光素子上に収束するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項５】
前記偏光分離素子を透過して光磁気信号光用の前記第１の受光素子に至るまでの光磁気信号検出用光路において、光磁気信号光が前記ホログラムを透過しないように各光学素子を配置することを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ。
【請求項６】
前記集光機能素子を楕円レンズとすることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記集光機能素子を屈折率分布型レンズとすることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項８】
前記集光機能素子をホログラフィック・オプティカル・エレメント（ＨＯＥ）または、ディフラクティブ・オプティカル・エレメント（ＤＯＥ）とすることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項９】
光磁気記録媒体上に記録されている光磁気信号の書き込み或いは読み出しの少なくとも一方を行なう光ピックアップにおいて、
半導体レーザと、
前記半導体レーザからの出射光を平行光に集光するコリメートレンズと、
前記平行光を光磁気記録媒体上に集光するための対物レンズと、
前記光磁気記録媒体にて反射した戻り光の一部を光磁気信号として反射させ一部をサーボ信号光として透過させるために、前記コリメートレンズと前記対物レンズ間に設けた偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタにて反射した光磁気信号を含む光を２つの偏光成分に分離する一軸性複屈折結晶で構成された偏光分離素子と、
前記偏光分離素子からの光を前記第１の受光素子の側へ反射させるように配置された無位相反射プリズム、
前記無位相反射プリズムからの光を集光する機能を有する集光機能素子、
前記集光機能素子からの光を光磁気信号光として受光する第１の受光素子と、
前記偏光ビームスプリッタを透過した光をサーボ信号光として受光する第２の受光素子と、
前記偏光ビームスプリッタを透過した光を前記第２の受光素子上に導くホログラムと、を具備し、
光磁気信号用の前記第１の受光素子とサーボ信号用の前記第２の受光素子とを単一基板上に作製してなり、
前記偏光分離素子、前記無位相反射プリズム及び前記集光機能素子は一体化した複合素子であり、光磁気信号を含む光が前記偏光ビームスプリッタ、前記偏光分離素子、前記無位相反射プリズム、前記集光機能素子の順に通過し、前記ホログラムを形成したガラス基板のホログラムを形成していない領域を透過させて前記第１の受光素子に受光されるように配置されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１０】
偏光ビームスプリッタと前記複合プリズム素子を一体としたことを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
前記偏光ビームスプリッタを平板状としたことを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光磁気記録媒体上に記録されている光磁気信号の書き込み、読み出しを行なう光ピックアップに関し、特に、ガラス、光学結晶、透明プラスチック等の光学基材と、その表面に形成された光学素子を具備する光ピックアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半導体レーザを応用した機器が、コンピュータ周辺機器、光通信機器等に幅広く使用されている。その一つに光磁気ディスク装置がある。
ディスク媒体への信号の書き込み、読み出しのためのレーザ光源としては半導体レーザが使用されている。また、レーザ光を集光、分離、検出するための光学素子と検出器、半導体レーザを含めて光ピックアップと呼んでいる。
【０００３】
近年、光磁気ディスク装置をパーソナルコンピュータ（略してＰＣ）内に実装し、大容量の記憶媒体を取り扱える装置の開発が進んで来ている。さらにノート型ＰＣへの実装を考慮すると、光ディスク装置には小型化、小電力化が要求されてきている。
一方、光ディスク装置内でのスペースを有効に利用すべく、使用される光学部品の軽量化、小型化も必要となる。
【０００４】
光磁気ディスク装置に使用される光学系の例として、ホログラムを使用した例を図１に示す。これはトラッキング信号とフォーカス信号を検出する為の光の分離をホログラムによって行い、機能の集積化を実現した構成である。図中、半導体レーザ（ＬＤ）１より照射されたレーザ光は一定の拡がり角を持って拡がりながらホログラム２を透過し、コリメータレンズ３によって平行光に修正される。さらにレーザ光はビームスプリッター４を透過し、対物レンズ５によって媒体、例えば光磁気ディスク６の表面上に集光される。媒体６の表面から反射した信号光は、対物レンズ５を通ってビームスプリッター４によって一部が反射され、ウォラストンプリズム７、集光レンズ８を透過して、光磁気信号として図１の左側に示した光磁気信号検出用受光素子９において検出される。一方、ビームスプリッター４を透過した成分は、コリメータレンズ３を経てホログラム２に達する。ここでレーザ光の一部は回折されて４分割フォトディテクター（ＰＤ）、または受光素子１０′に集光され、トラッキングエラー信号とフォーカスエラー信号が検出される。
【０００５】
なお、特開平６−２９５４８１号公報には、半導体レーザと複数の光検出器を有する受光手段とを具える半導体基板と、コリメータレンズと、対物レンズと、コリメータレンズと対物レンズとの間に配置され、光磁気記録媒体からの戻り光の光路を第１および第２の光路に偏光分離する光路分岐手段と、半導体基板と一体化したユニットとして配置され、グレーティング、第１の光路の戻り光を回折する第１のホログラム、第２の光路の戻り光を回折する第２のホログラムおよび偏光分離面を有する光分岐素子とを具え、第１のホログラムでの±１次回折光および偏光分離面で分離される光を受光手段で受光するようにした光ピックアップが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示した上記の光学系あるいは特開平６−２９５４８１号公報に開示された光ピックアップにおいて、実装スペースの有効利用、部品点数の減少は重要な課題である。すなわち光ピックアップに使用される光学部品の重量、実装スペースの増加は、これらを支えているヘッドベースの大型化をもたらす。この結果コストの増大につながり、性能、価格の面で不利益な装置となる。特に図１におけるウオラストンプリズム７、集光レンズ８、受光素子９から成る光磁気信号検出部分は、高価な光学部品を使用し、光磁気信号の検出器が孤立しているため実装上で不利な構成であった。
【０００７】
従って本発明の課題は、光磁気信号の検出機構を小型化、集約化し、実装効率の高い低コストな光ピックアップを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、基本的には以下に示す構成を有する光ピックアップを提供している。図２に本発明の概要を示す。光源となる半導体レーザ（ＬＤ）１と、このＬＤから出射された拡がりを持つレーザ光を平行光に補正する役目をもつコリメートレンズ３と、平行光を光磁気記録媒体６上に集光する対物レンズ５を配置している。さらに、光磁気記録媒体６にて反射された光磁気信号を含んだ光から光磁気信号を抽出するべく、対物レンズ５とコリメートレンズ３間に偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）複合素子１０を配置している。トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等のサーボ信号光を検出するためには、コリメートレンズ３とＬＤ１間にホログラム２１を含む光学基板２０を配置している。
【０００９】
ＰＢＳ複合素子１０においては、通常の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１、集光機能素子１２、反射プリズム１３、偏光分離素子１４を一体化した構造としている。すなわち立方体のＰＢＳ１１を拡張して一部を台形プリズム（１１，１３）とし、その端面に集光のための素子（集光レンズ１２）を装着し表面に無位相反射膜１８（図３）を施している。さらに突き出た部分のＬＤ１側に、偏光分離素子１４を接着している。
【００１０】
ＬＤ１を配置するステム部分１５には、ホログラム２１により回折されたトラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等のサーボ信号光を検出する受光素子１６と、偏光分離素子１４からの光磁気信号を検出する受光素子１７とを半導体レーザ（ＬＤ）１を配置した面と同一の面上に具備している。
上記の構造をもつ光ピックアップとすることにより本発明では以下のような動作をすることを特徴としている。光磁気記録媒体６から反射した、光磁気信号を含む戻り光をＰＢＳ１１にて反射し、前記の信号光を無位相反射膜１８（図３）を付加した集光機能素子１２にて収束したのち、偏光分離素子１４にて２つの偏光成分に分離している。分離された２つの光線は収束しながらホログラム２１を有するガラス基板２０を透過し（ホログラム２１自体は通過しない）、ＬＤ１と同一平面上に設置された受光素子１７上に集光する。ここで、受光素子１７により光磁気信号は電気信号に変換され、個々の信号を差動検出することで記録された情報を読み出している。ＰＢＳ１１を透過する戻り光は、コリメータレンズ３を透過して収束され、ホログラム２１にて回折される。その回折光のうち１次光成分をホログラムパターン（図示せず）にてさらに４分割し、フォーカスエラー信号とサーボエラー信号を検出するべく受光素子１６上に信号光を集光している。
【００１１】
偏光分離素子１４については図１の従来例で用いたウォラストンプリズム７ではなく、複屈折性の一軸性光学結晶プリズムとしている。これにより部品点数を削減でき、コスト面で有利な装置を提供できる。また、上記の一軸性光学結晶の光軸を、光源となるＬＤ１の光の偏光方向にたいして４５度の角度をなすように配置し偏光分離プリズム（偏光分離素子１４）を構成することで、光磁気信号を検出するうえで有利な構成となる。
【００１２】
集光機能素子１２については形状を楕円レンズ（アナモルフィックレンズ）とすることで、受光素子１７上でのビーム形状を良好にし、光磁気信号の検出を確実にする上でも有利な構成をなす。
また、楕円レンズの作製にあたっては、プリズムと一体化しガラスモールドにて作製することによって製造コストを低減し、接着、位置決め等の行程を削除できるため有利である。
【００１３】
上記の楕円レンズのうち、凸型楕円レンズの表面に反射膜１８（図３）を形成することで、レンズ機能と反射ミラー機能を有する複合プリズムとすることができ、小型化、低コスト化に有利である。
さらに、集光機能素子１２の作製において、集光レンズを屈折率分布型レンズとすることで、平板上に大量に作製することが可能となる。さらにレンズの接着、位置決め行程を削除できるため有利である。
【００１４】
屈折率分布型レンズの形状を楕円パターンとすることで、受光素子１７上でのビーム形状、ビーム分離を良好にし、光磁気信号の検出を確実にする上でも有利な構成をなす。
集光機能素子の作製において、素子をホログラフィック・オプティカル・エレメント（ＨＯＥ）または、ディフラクティブ・オプティカル・エレメント（ＤＯＥ）とすることで、平面上に大量に作製することが可能であり、製造コストを下げることが可能である。
【００１５】
受光素子に関しては、サーボ信号光用受光素子１６と光磁気信号光用受光素子１７を一体化し、単一の半導体基板上に形成することで、受光素子１６，１７のコストを低減、し、これらの個々の受光素子の位置決め、ワイヤーボンディング等の取り付け作業の省略が可能となり、有利な構成となる。
さらに、図２、図３に記載の発明に関して、ＰＢＳ複合素子１０で分離された光磁気信号を有する光信号に関して、光磁気信号用受光素子１７に至る光路において入射光がホログラム２１を通過しない入射角、または構成とすることで、ホログラム２１での回折、透過光量損失をなくすことができて、信号の情報量を損なうことなく有利な構成となる。
【００１６】
次に、図９、図１０に示した本発明の光ピックアップの概略を示す。基本的には、光源となる半導体レーザ（ＬＤ）１と、拡がりを持つレーザ光を平行光に補正する役目をもつコリメートレンズ３と、平行光を光磁気記録媒体６上に集光する対物レンズ５を配置している。さらに、光記録媒体６からの信号を含んだ反射光から光磁気信号を抽出するべく対物レンズ５とコリメートレンズ３間にＰＢＳ１１と複合プリズム素子を配置している。トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号を検出するためには、コリメートレンズ３とＬＤ１間にホログラム２１を含む光学基板２０を配置している。
【００１７】
複合プリズム素子３０においては、ＰＢＳ１１、反射プリズム１３、偏光分離素子１４、集光機能素子１２、を一体化した構造（図９）、もしくはＰＢＳ１１を独立させて、偏光分離素子１４、反射プリズム１３、集光機能素子１４を一体化した構造（図１０）としている。
ベース部分には、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号を検出する受光素子１６、光磁気信号を検出する受光素子１７も同一面上に具備している。さらにその表面上にＬＤ１と反射プリズム２３を実装し、一体化している。
【００１８】
上記の構造をもつ光ピックアップとすることにより本発明では以下のような動作と特徴を持っている。
受光素子（ＰＤ）１６，１７上に実装したＬＤ１からでたレーザ光は反射プリズム２３を介して、ホログラム２１、コリメートレンズ３、ＰＢＳ１１、対物レンズ５を透過して光磁気記録媒体６に至る。光磁気記録媒体６から反射した、光磁気信号を含む戻り光はＰＢＳ１１にて反射し、前記の信号光を偏光分離素子１４にて２つの偏光成分に分離している。分離された２つの光線は、無位相反射プリズム１３を介して集光機能素子１４に至る。さらに収束しながらホログラム２１を有するガラス基板２０（ホログラム２１自体は通過しない）を透過し、ＬＤ１と同一平面上に設置された受光素子１７上に集光する。ここで、受光素子１７により光磁気信号は電気信号に変換され、個々の信号を差動検出することで記録された情報を読み出している。ＰＢＳ１１にて透過する戻り光は、コリメータレンズ３を透過したのち収束され、ホログラム２１にて回折される。その回折光のうち１次光成分をホログラムパターン（図示せず）にてさらに４分割し、フォーカスエラー信号とサーボエラー信号を検出するべく受光素子１６上に信号光を集光している。
【００１９】
図９に示す光学系において、ＰＢＳ１１と偏光分離素子１４、無位相反射プリズム１３、集光機能素子１２を一体にして構成することで、位置決め調整を容易にし、コンパクトな光ピックアップを提供できる。
図１０に示す光学系において、ＰＢＳ１１を平板状素子とすることで、低コストな光ピックアップを提供することができる。
【００２０】
図２に示したピックアップと同様、偏光分離素子１４については図１の従来例で用いたウォラストンプリズム７ではなく、図２に示す本発明の光学系と同様、複屈折性の一軸性光学結晶プリズムとしている。これにより部品点数を削減でき、コスト面で有利な装置を提供できる。また、上記の一軸性光学結晶の光軸を、光源となるＬＤ光の偏光方向にたいして４５度の角度をなすように配置し偏光分離プリズムを構成することで、光磁気信号を検出するうえで有利な構成となる。
【００２１】
さらに、光磁気信号光が受光素子１７に至るまでの光路において、ＰＢＳ１１を通過したのち、偏光分離素子１４、無位相反射プリズム１３、集光機能素子１２の順に光線が通過するように各素子を配置して一体化することで、信号光の分離幅を拡大し、良好な信号検出を可能とする。
集光機能素子１２と無位相反射プリズム１３はガラスモールドにて一体として成形することで、部品の位置決め・接着といった工程を省略でき、低コストの部品とすることが可能である。
【００２２】
受光素子１６，１７に関しては、サーボ信号光用受光素子１６と光磁気信号光用受光素子１７を一体化し、単一の半導体基板上に形成することで、これらの受光素子のコストを低減、できると共に、個々の受光素子の位置決め、ワイヤーボンディング等の取り付け作業の省略が可能となり、有利な構成となる。
さらに、図９、図１０に記載の発明に関して、複合プリズム素子で分離され光磁気信号を有する光信号に関して、光磁気信号用受光素子１７に至る光路において入射光がホログラム２１を通過しない入射角、または構成とすることで、ホログラムでの回折、透過光量損失をなくすことができて、信号の情報量を損なうことなく有利な構成となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の効果をさらに具体的に示すために以下にその実施形態をあげる。
実施形態（１）
図２に本発明の第一実施形態を示す。本実施形態では、半導体レーザ１、ホログラム２１を含む光学基板２０、コリメートレンズ３、ＰＢＳ複合素子１０、対物レンズ５、受光素子１６，１７、ステム部分１５を有する構成としている。
【００２４】
半導体レーザ１は中心発振波長６８５nmで、最大２０度程度の拡がり角を持つレーザ光を発し、ホログラム２１に対してほぼ中心に位置するようステム部分１５に取り付けられている。ステム部分１５は銅のプレス成型で加工され、半導体レーザ１の発熱を有効に放熱できる構造としている。
ホログラム２１は、トラッキングエラー信号光、フォーカスエラー信号光を回折するため４分割されており、個々の領域では受光素子１６上に集光するべくゆるやかな曲線にてパターニングされている。往路では０次回折効率７０％でもってホログラムを透過し、コリメートレンズ３に至っている。復路では１次回折効率３０％で戻り光を回折して、信号光を受光素子１６に導いている。このホログラム２１の作製方法としては、ガラス基板のエッチング、金型を用いたインジェクション、または２Ｐ法等があるが、本実施形態では、作製が容易な点から２Ｐ法でホログラムを作製した。そのため、基板２０にはＢＫ７のガラス板を用い、その表面に紫外線硬化樹脂にてホログラム２１を形成した構造としている。
【００２５】
コリメートレンズ３、ならびに対物レンズ５は軽量であることを考慮して、プラスチックによる射出成型にて作製している。ただし、プラスチックだけでなく、ガラス等の材料も使用可能である。
ホログラム２１、コリメートレンズ３、対物レンズ５の表面には表面反射によるレーザ光量の損失をさけるために、レーザ波長におけるＡＲコートが表裏に施されている。特に、コリメートレンズ３、ホログラム基板２０には斜めの入射光に対しての損失も考慮して、入射角の依存性の少ないコーティングとしている。
【００２６】
ＰＢＳ複合素子１０は、その偏光膜の特性において、半導体レーザ光と同じ偏光のＰ偏光の透過率は８５％程度とし、光磁気信号と同じＳ偏光の反射率を９７％以上としている。
図２に示す実施形態では、ＰＢＳ１１を構成するガラス材の一部は台形プリズムとし、その端面には集光機能素子としてレンズ１２が取り付けられている。集光レンズ１２はプラスチックモールド、ガラスモールド等の方法にて作製され、ＰＢＳ１１を構成するガラス材料（本実施例ではＢＫ７を使用）とほぼ同等の屈折率をもつアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂等の樹脂材料またはガラス材料にて作製している。
【００２７】
集光レンズ１２の表面には無位相反射膜１８（図３）をコートしている。これにより、位相が変化することなく戻り光を反射することができる。また、レンズ機能と反射ミラー機能を一体化できるためＰＢＳ複合素子１０を小型化できる。さらに、図３に示すＰＢＳ複合素子１０のように、ＰＢＳ１１の一部と集光レンズ１２をモールド方法を用いて一体で成形し、表面にＡＲコート、無位相反射コート等で反射膜１８を施して素子を作製することもできる。この場合において、ＰＢＳ１１の一部と集光レンズ１２を一体化するにあたって平面部分の面精度を向上させるために多少の表面研磨を行っている。
【００２８】
レンズ形状は楕円レンズ（アナモルフィックレンズ）であり、本実施例では長軸方向の曲率が６７mm、短軸方向の曲率が２４mmのレンズとしている。これにより、光磁気信号光を反射しつつ受光素子１７上に集光することを可能にし、受光素子１７上でのビーム形状、ビーム分離を良好にしている。図４に示すシミュレーションでのビーム形状評価結果では、２００μｍ程度のビーム分離幅と６０μｍ程度のビーム径をもって受光素子上に集光していることが確認できる。
【００２９】
さらに、集光機能素子１２を屈折率分布型レンズで構成した実施形態を図５に示す。この場合、屈折率分布型レンズを半導体素子を作製するのと同等のプレーナプロセスで作製できるため、同じレンズを平面基板を用いて大量に作製している。また、ガラス基板内部に集光レンズ１２を構成できるため、上記の実施例で述べてきたＰＢＳ１１との複合化、集光レンズ１２と反射ミラー１８の一体化、偏光分離素子１４との一体化を可能な構造としている。
【００３０】
また、レンズ１２の表面形状を楕円形状とすることにより、図２に示す楕円レンズ１２と同等の機能をもつ集光レンズを作製している。その集光特性については図４に示すビーム形状、ビーム分離幅と同等の性能を得られることを確認している。
上記集光機能素子１２をホログラム（ＨＯＥ，ＤＯＥの一種）１２ａで作製した例を図６にしめす。ホログラム１２ａとして体積型ホログラムを用いた場合、上記の屈折率分布型レンズと同様の作製方法にて実現できるので、平面基板を用いて大量に加工することができる。まず、ガラス基板上にレジストを用いてパターニングし、描いたパターン部分の屈折率をイオン交換にて変化させることで、ホログラムを作製している。パターンは集光機能を持たせるべく、空間周波数を場所によって変化させたものである。
【００３１】
ＰＢＳ複合素子１０の台形プリズム部分のＬＤ側には偏光分離素子１４が取り付けられている。偏光分離素子１４としては、偏光性ホログラム、ウォラストンプリズム、マイクロＰＢＳ等があるが、本実施形態では一軸性複屈折結晶のプリズムを使用している。一軸性複屈折結晶としては水晶、ルチル、方解石、ＫＤＰ，ＡＤＰ等があるが、常光と異常光との屈折率差が比較的大きく入手が容易なニオブ酸リチウムを用いている。また結晶の光軸をＰ偏光の偏光軸に対してそれぞれ４５度となるようにとり（図７）、プリズムに成型している。光磁気信号光は微弱であるため検出が困難であるが、上記の角度とすることにより、検出する信号強度をほぼ同程度とすることができ、差動検出によってＳ／Ｎ比の高い信号検出を可能にしている。
【００３２】
上記の実施形態（１）の作用を以下にしめす。本実施形態によれば、光磁気記録媒体６からの戻り光は、ＰＢＳ１１にてＳ偏光となった光磁気信号を含む信号光と、レーザ光源と同じＰ偏光の信号光に分離される。ただし、ＰＢＳ１１にてＰ偏光のうち１５％程度は反射されるため、反射光はＳ偏光とＰ偏光が混在した信号光となる。そこで偏光分離素子としての一軸性複屈折結晶プリズムを通過させて信号光の分離を実現している。一軸性複屈折結晶プリズムは簡単な構成のため、安価な光学素子を提供できる。
【００３３】
分離された信号光はプリズムの屈折によって生じる一定の角度をもってコリメートレンズに入射する。この角度、ＰＢＳ複合素子１０とコリメータレンズの配置は信号光がホログラムを通過しない角度としているため、ホログラム２１の回折による損失を受けることなく受光素子１７上に集光し、電気信号に変換することを可能にしている。
【００３４】
受光素子１６，１７に関しては、サーボ信号光受光用のＰＤとＭＯ信号光受光用のＰＤを単一半導体基板上にパターニングして作製し、小型で集約したものとしている（図８）。これにより、必要な配線はパターニングして作製することができ、外部端子との接続も最小限のワイヤーボンディングで実現している。また、受光素子１６（１８），１７の位置決め、取り付け等の行程を省略できることから、位置精度の向上、作製コストの低減を得ている。
実施形態（２）
図９、図１０に本発明の第二実施形態を示す。本実施形態では、半導体レーザ１、ホログラム２１を含む光学基板２０、コリメートレンズ３、複合プリズム素子１１、対物レンズ５、受光素子１６，１７、ベース部分１５を有する構成としている。
【００３５】
半導体レーザ１は中心発振波長６８５nmで、最大２０度程度の拡がり角を持つレーザ光を発し、受光素子１６，１７表面に窒化アルミニウムのヒートシンクを介して固定している。上記のレーザ光をコリメートレンズ３に導くために、受光素子平面に対して、４５度の角度をもつ反射プリズム２３を配置している。ベース部分１５は銅のプレス成型で加工され、半導体レーザ１の発熱を有効に放熱できる構造としている。
【００３６】
反射プリズム２３は、ガラス等の材料の研削加工、Ｓｉ結晶のエッチング加工などによる作製が可能であるが、本実施形態ではガラスモールドにて平面上に作製し、スライサー、ダイシングソー等で切り出して作製した。ガラス材料にはＢＫ７を用いている。ホログラム２１の構成及び作製法は第一実施形態と同様である。コリメートレンズ３を保持しているホルダー（図示せず）は、光磁気信号光を斜めから入射することを考慮して、一部の面取りを大きくした形状とした。
【００３７】
ＰＢＳ１１は、その偏光膜の特性において、半導体レーザ光と同じ偏光のＰ偏光の透過率は８５％程度とし、光磁気信号と同じＳ偏光の反射率を９７％以上としている。
図９に示す実施例では、ＰＢＳ１１と偏光分離素子１４、無位相反射プリズム１３、集光機能素子１２を一体化している。偏光分離素子１４としては、偏光性ホログラム、ウォラストンプリズム、等があるが、本実施形態では一軸性複屈折結晶のプリズムを使用している。一軸性複屈折結晶としては水晶、ルチル、方解石、ＫＤＰ，ＡＤＰ等があるが、常光と異常光との屈折率差が比較的大きく入手が容易なニオブ酸リチウムを用いている。また結晶の光軸をＰ偏光の偏光軸に対してそれぞれ４５度となるようにとり（図１１）、プリズムに成型している。光磁気信号光は微弱であるため検出が困難であるが、上記の角度とすることにより、検出する信号強度をほぼ同程度とすることができ、差動検出によってＳ／Ｎ比の高い信号検出を可能にしている。
【００３８】
上記の実施形態（２）の作用を以下にしめす。本実施形態によれば、光磁気記録媒体６からの戻り光は、ＰＢＳにてＳ偏光となった光磁気信号を含む信号光と、レーザ光源と同じＰ偏光の信号光に分離される。ただし、ＰＢＳ１１にてＰ偏光のうち１５％程度は反射されるため、反射光はＳ偏光とＰ偏光が混在した信号光となる。そこで偏光分離素子としての一軸性複屈折結晶プリズムを通過させて信号光の分離を実現している。一軸性複屈折結晶プリズムは簡単な構成のため、安価な光学素子を提供できる。
【００３９】
ＰＢＳ１１から偏光分離素子１４へは垂直入射のため、信号光の分離は、均一媒質である無位相反射プリズム１３内を透過することによって実現する。さらに無位相反射面にて反射し、内部透過により光路長を長くとることができるため、信号光の分離幅を大きくとることができる。シミュレーションによるビーム分離の様子を図１２にしめす。ビーム径は１００μｍ程度であるのに対して、分離幅は約３００μｍとなり、複合プリズム素子の位置調整において、十分マージンのある特性を得ている。
【００４０】
無位相反射プリズム１３は、ガラスモールドにて作製し、内部反射する面には、位相差８度以内とした無位相反射コートを施している。
集光機能素子１２としては、屈折率分布レンズ、フレネルレンズ等があるが、ここでは通常の球面レンズを使用している。さらに、図１３に示すように上記の反射プリズムと一体としてガラスモールドで集光機能面１２、無位相反射面１３及び偏光分離素子１４を加工することにより、大量生産と低コスト化を実現している。
【００４１】
集光レンズ１２にて収束された信号光は、ホログラム基板２０に対して斜めに入射している。この角度と複合プリズム素子とコリメータレンズ３の配置は信号光がホログラム２１を透過しない角度としているため、ホログラム２１の回折による損失を受けることなく受光素子１７上に集光し、電気信号に変換することを可能にしている。
【００４２】
受光素子１６，１７に関しては、前述の実施形態と同様、サーボ信号光受光用のＰＤとＭＯ信号光受光用のＰＤを単一半導体基板上にパターニングしている（図８）。
図１０に示す実施形態において、ＰＢＳ１１を平板状とすることにより部品コストを低減することができる。この平板状のＰＢＳ１１の使用方法は２通りあり、往路光を反射させて復路光を透過させる方法と、往路光を透過させて復路光を透過させる方法がある。本実施形態では調整の簡素化を考慮して、往路光を透過させる構成をとった。
【００４３】
【発明の効果】
以上、説明してきたように、本発明によれば、ＰＢＳ１１において分離された光磁気信号を含む信号光を、ＰＢＳ１１、集光レンズ１２、反射ミラー１３、偏光分離素子１４が一体となった複合素子１０を用いることにより、光磁気信号光と光源と同じ偏光とに分離し、集光して光学系の簡素化を行なっている。さらに、収束光の焦点位置、焦点形状を補正するために集光レンズを楕円レンズとし、ＬＤと同一平面上に集光するようにＰＢＳ複合素子を配置している。或いは、複合プリズム素子において反射ミラーと集光レンズを一体にガラスモールドで成形し、ＬＤと同一平面上に集光するように配置している。
【００４４】
これにより、光磁気信号検出用受光素子と、トラッキングエラー、フォーカスエラー信号検出用受光素子を一体化することができ、実装作業の簡素化、光ピックアップの小型化に寄与している。さらに、分離した信号光は、サーボ信号光を分離するホログラムを通過しない構成としているため、光磁気信号光の損失がなく、高精度な信号検出を可能にしている。
【００４５】
また、上記の偏光分離素子一軸性複屈折結晶プリズムとすることで、さらに光学系の簡素化を可能としている。
以上より、光磁気信号光に対して、損失がなく、受光素子を集約した、高密度でかつ部品数の少ない低コストな光ピックアップを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例の一つで光ピックアップの光学系の一部を示す。
【図２】本発明における光ピックアップの断面図で、ＰＢＳと集光レンズと反射ミラーと偏光分離素子を一体化した例を示す。
【図３】本発明における光ピックアップの断面図で、図２でのＰＢＳと集光レンズをモールド製法で一体化した例を示す。
【図４】本発明における光ピックアップで、光磁気信号用受光素子上に収束する信号光のビーム形状を、シミュレーションにより検証した例を示す。
【図５】ＰＢＳ複合素子で、集光機能素子に屈折率分布型レンズを用いた例を示す。
【図６】ＰＢＳ複合素子で、集光機能素子にホログラムを用いた例を示す。
【図７】本発明における偏光分離素子にて、光磁気信号光が分離される様子を示す。
【図８】本発明における受光素子の配置を示す。
【図９】本発明における光ピックアップの断面図で、ＰＢＳと偏光分離素子、無位相反射プリズムと集光機能素子を一体化した例を示す。
【図１０】本発明における光ピックアップの断面図で、図９でのＰＢＳを平板状とした構成を示す。
【図１１】本発明における偏光分離素子にて、光磁気信号光が分離される様子を示す。
【図１２】本発明における光ピックアップで、光磁気信号用受光素子上に収束する信号光のビーム形状を、シミュレーションにより検証した例を示す。
【図１３】複合プリズム素子で、無位相反射プリズムと集光機能素子を一体化した例を示す。
【符号の説明】
１…半導体レーザ
３…コリメータレンズ
５…対物レンズ
６…光磁気記録媒体
１０…ＰＢＳ複合素子
１１…ＰＢＳ
１２…集光レンズ
１４…偏光分離素子
１５…ステム
１６…受光素子
１７…受光素子
１８…無位相反射膜
２０…ガラス基板
２１…ホログラム
２３…反射プリズム
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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