(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  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。【選択図】  図１
2006065935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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備え、該戻り光を上記光源とは異なる方向へ導く、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する光集積ユニット。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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いることを特徴とする請求項１に記載の光集積ユニット。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項１０】
上記高速信号は、ＲＦ信号と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。
【請求項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。
【請求項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の何れか１項に記載の光集積ユニット。
【請求項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。
【請求項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、１／４波長板を備えていることを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の光集積ユニット。
【請求項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１／２波長板を備えていることを特徴とする請求項１から１４の何れか１項に記載の光集積ユニット。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５の何れか１項に記載の光集積ユニットを搭載したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【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バイル用途で使用するために光ピックアップ装置を小型軽量化することが強く望まれている。
【０００３】
そこで、小型軽量化の要求に対応して様々な集積化ピックアップが提案されている。例えば、特許文献１には、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に搭載された光源から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で構成されている。
【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、１／４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１／４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方向の直線偏光（Ｐ偏光）であり、ＰＢＳ面１０７ａを透過後、１／４波長板１０８で円偏光にされ、光ディスク１０４に入射する。光ディスク１０４からの戻り光は再び１／４波長板１０８に入射してｙ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方向の分割線１０９ｘとトラックに沿った方向に相当するｙ方向の分割線１０９ｙ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１１０ｇ〜１１０ｉの３つの受光部から構成されている。そして、＋１次回折光でシングルナイフエッジ法によるフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）と差動プッシュプル（ＤＰＰ）法によるトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を検出し、−１次回折光で情報信号（ＲＦ信号）と位相差（ＤＰＤ）法による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信号の高速化とＦＥＳ信号の引き込み範囲の確保を両立している。
【特許文献１】特開２００１−２７３６６６号公報（２００１年１０月５日公開）
【特許文献２】特開２００１−２５０２５０号公報（２００１年９月１４日公開）
【特許文献３】特開２００２−１５７７７１号公報（２００２年５月３１日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記の従来技術に示すような光集積ユニットでは、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、光源から回折格子１０６までの距離（光路長）が短く、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ー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１ｍｍ〜２ｍｍ程度に設定した場合、回折素子上のビーム径はφ０．２〜０．４ｍｍ程度になる。このように回折素子上での光ビーム径が小さい場合には、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１ｍｍ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０．８ｍｍ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１．４μｍ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。しかしながら、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）の両方を検出しようとすると、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０．７μｍ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、回折素子から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。
【課題を解決するための手段】
【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く、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い。
【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いない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ユニットは、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いることが好ましい。
【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きる。
【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しい。
【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いることが好ましい。
【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信号と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きる。
【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。したがって、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いることが好ましい。
【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しい。
【００４７】
これにより、光源が外気にさらされることがなくなり、特性劣化が生じにくくなる。
【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いる側とは反対側に、１／４波長板を備えていることが好ましい。
【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、１／４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１／２波長板を備えていることが好ましい。
【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１／２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く、適用することができる。すなわち、光源のレイアウトの自由度が増すという効果がある。その結果、光源の光強度分布の方向が変更可能になり、光源から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ユニ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、小型軽量化を実現することができる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明の光集積ユニットは、以上のように、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く、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。
【００５９】
上記の構成によれば、上記光源から出射した光ビームは、上記導光手段を透過した後、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。
【００６０】
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いない場合と比較して大きくすることができる。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。すなわち、小さな回折角度で受光素子上の回折光と非回折光の分離が可能となる。
【００６４】
したがって、非回折光と回折光の両方を検出して、非回折光を用いてＲＦ信号やＤＰＤ法のＴＥＳ信号のような高速信号を検出することができる。また、非回折光は、波長変動や公差の影響が小さいので、受光部の面積を小さくすることが可能になり、より高速の再生に対応できる。
【００６５】
また、本発明の光ピックアップ装置は、以上のように、上述した構成を備えた光集積ユニットを備えていることから、小型軽量化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
〔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。
【００６７】
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ついて説明する。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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、コリメータレンズ２により平行光にされた後、対物レンズ３を介して光ディスク４に集光される。そして、光ディスク４から反射した光（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。
【００７１】
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４ｂ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方向）とトラッキング方向（ｘ方向）に駆動されるようになっており、光ディスク４の面振れや偏心があっても集光スポットが記録層４ｃの所定位置を追従するようになっている。
【００７２】
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ＮＡ０．８５程度の高ＮＡ対物レンズを備えた場合について説明する。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。
【００７３】
図１（ａ）および（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、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｙ方向から見た側面図である。
【００７４】
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、１／４波長板１６と、パッケージ１７とを備えている。
【００７５】
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、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１（ａ）に図示した光軸方向（ｚ方向）から（すなわち、キャップ１７ｃの窓部１７ｄ側から）見た上面図である。
【００７６】
なお、図の煩雑化を避けるため、偏光ビームスプリッタ１４と、偏光回折素子１５と、１／４波長板１６とは省略している。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
図１（ａ）に示すように、上記偏光ビームスプリッタ１４は、パッケージ１７上に配置されている。具体的には、上記偏光ビームスプリッタ１４の光ビーム入射面が、上記窓部１７ｄを覆うようにパッケージ１７上に配置されている。
【００８０】
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。
【００８１】
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、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｘ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。
【００８２】
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とを有している。
【００８３】
本実施の形態における上記ＰＢＳ面１４ａは、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｘ方向の偏光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、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｙ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く、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。
【００８４】
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いる。
【００８５】
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ＰＢＳ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、パッケージ１７を封止することができ、半導体レーザ１１や受光素子１２が外気にさらされることがなくなり、これらの特性劣化が生じにくくなる。
【００８６】
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。
【００８７】
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く、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１４ａをハーフム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。
【００８８】
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、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）から構成されている。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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く、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、±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。
【００９４】
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３２を透過したＰ偏光の光ビーム２０は、上記１／４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いては、後述する。
【００９５】
上記１／４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、１／４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。
【００９６】
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。
【００９７】
光集積ユニット１の１／４波長板１６に入射する上記戻り光は円偏光であり、該１／４波長板１６によって、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｙ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。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。
【００９８】
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。
【００９９】
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ＮＡ０．８５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５ｍｍ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。
【０１００】
しかしながら、本発明はこの値に限定されるものではなく、波長４０５ｎｍ程度の短波長光源を備え、対物レンズ３にＮＡ０．８５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、光学系の小型化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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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いる。
【０１０３】
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１５０μｍ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１６μｍ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１５０μｍ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１６μｍ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１４μｍ程度であることが好ましい。
【０１０４】
しかしながら、本発明はこの値に限定されるものではなく、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１００〜２００μｍ、好ましくは１５０μｍ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が、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１００〜２００μｍ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１１〜２２μｍとなり、この場合の格子ピッチは２０〜１０μｍ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い場合は、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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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１８０度異なっている。このような周期構造とすることでサブビームのプッシュプル信号振幅がほぼ０となり、対物レンズシフトやディスクチルトに対してオフセットがキャンセル可能になる。第１の偏光ホログラム素子３１上の光ビーム２０は、領域３１ａと領域３１ｂに対して正確な位置あわせをするほど、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２０と領域３１ａとの位置ずれおよび、光ビーム２０と領域３１ｂとの位置ずれが発生した場合の影響を小さくすることができる。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。
【０１０７】
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φ１ｍｍ程度の大きさになるように設計することができる。
【０１０８】
したがって、従来技術の場合の有効径φ０．２ｍｍ〜φ０．４ｍｍに対して２．５〜５倍にすることが可能になる。
【０１０９】
しかしながら、本発明はこの値に限定されるものではなく、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φ０．６〜１．４ｍｍが好ましい。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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、３２ｂ、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。
【０１１２】
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が一番小さく（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いる。球面収差を補正するために用いられる球面収差誤差信号（ＳＡＥＳ）は、領域３２ａ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。
【０１１３】
本発明では、０次回折光を、ＲＦ信号と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０．７ｍｍ〜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ようとするためには、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、５〜１０ｄｅｇとすることが好ましく、７〜９ｄｅｇ程度とすることがより好ましい。
【０１１４】
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λ＝４０５ｎｍの青色光学系の場合、２．８μｍ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０．７μｍに対して４倍にすることができる。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、回折角度が小さい（従来技術の回折角度３５ｄｅｇに対して約１／４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いという効果が得られる。
【０１１５】
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、調整精度が高いという効果が得られる。
【０１１６】
次に、図５（ａ）・（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。
【０１１７】
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、光軸方向（ｚ方向）に対してｙ方向にずらして図示している。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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く、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。
【０１２０】
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〜１２ｄの境界部に集光されるので、これらの４つの受光部（１２ａ〜１２ｄ）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。
【０１２１】
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いない。
【０１２２】
次に、図４と図５（ａ）・（ｂ）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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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）｝
−α｛（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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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ＮＡ０．８５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化を実現している。しかし、大容量化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。
【０１２８】
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、ディスク基板厚さ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±１００μｍ、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±３０μｍであるのに対して、本実施の形態と同様、レーザ光の波長が４０５ｎｍ、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±３μｍになる。このように、大容量化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。
【０１２９】
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加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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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いて球面収差誤差信号を検出する方法がある（特許文献３を参照）。
【０１３３】
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から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。
【０１３４】
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いる状態で、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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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）によって回折されて、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１２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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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のホログラム素子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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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１２上にてこれらを十分に分離することができる。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
具体的には、上記非回折光を、ＲＦ信号と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。
【０１５２】
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が、ＲＦ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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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、パッケージ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。
【０１５８】
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、１／４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、１／４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１４ａ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。
【０１５９】
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、小型軽量化を実現することができる。
【０１６０】
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が、本発明はこれに限定されるものではなく、ＴＥＳ生成用に３ビームを用いない１ビーム用の光集積ユニットにも適用可能である。
【０１６１】
なお、図１２に示すように、本発明における光ピックアップ装置としては、１／４波長板１６を取り外した光集積ユニット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。
【０１６２】
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が、本発明は、これに限定されるものではない。
【０１６３】
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側に配置されている構成であってもよい。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。したがって、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や受光素子１２の特性劣化を抑えることができるという効果がある。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
〔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）・（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。
【０１６６】
図８（ａ）・（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、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｙ方向から見た側面図であり、図８（ｂ）は、パッケージ１７内での半導体レーザ１１と受光素子１２の配置関係を示すために、パッケージ１７を、図８（ａ）に図示した光軸方向（ｚ方向）から（すなわち、キャップ１７ｃの窓部１７ｄ側から）見た上面図である。
【０１６７】
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、１／２波長板１３が設けられている。
【０１６８】
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、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｘ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、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｙ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。
【０１６９】
本実施の形態における半導体レーザ１１は、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｙ方向の偏光振動面を有する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１４ａで全て反射されて光ディスク４に向かう光ビームがなくなってしまうことになる。
【０１７０】
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、１／２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方向（ｚ方向）に対してｘ方向の直線偏光（Ｐ偏光）に変換することによって、偏光ビームスプリッタ１４の偏光のＰＢＳ面１４ａを全て透過するようにできる。
【０１７１】
したがって、１／２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く、適用することができる。
【０１７２】
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。
〔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）・（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。
【０１７３】
図９（ａ）・（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、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｙ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）に図示した光軸方向（ｚ方向）から（すなわち、キャップ１７ｃの窓部１７ｄ側から）見た上面図である。
【０１７４】
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、パッケージ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。
【０１７５】
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ったが、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に向かう光路に加えて、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。
【０１７６】
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、（１）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か、（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か、半導体レーザ１１と偏光ビームスプリッタ１４の間に１／２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。
【０１７７】
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まで一体化することができる。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。
〔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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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はそのままパッケージ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に収納され、パッケージ１８、１９に収納された状態でさらに上記実施の形態１と同じパッケージ１７に集積化されている。
【０１８０】
これにより、半導体レーザ１１や受光素子１２を確実に封止することが可能になるので、特性劣化を確実に抑えることができるという効果がある。
【０１８１】
また、パッケージ１７は封止する必要が無くなり、偏光ビームスプリッタ１４の大きさは窓部１７ｄを完全にカバーしなくても良くなるので、部品形状の小型化が可能になり集積ユニットの小型軽量化と低コスト化が可能になるという効果がある。
【０１８２】
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くくなるとともに、半導体レーザ１１や受光素子１２が故障した場合の修理も容易になる。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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いる。
【０１８５】
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。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１２上での光ビームを示している。
【０１８６】
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いる。往路光学系において第１の偏光ホログラム素子３１で形成された３つの光ビーム２１は、光ディスク４で反射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。
【０１８７】
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）４０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いることから、不要な回折光を完全に除去することはできない。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）が入射しないようにｘ方向の間隔が十分確保できるように設計されている。
【０１８８】
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いない。
【０１８９】
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いう効果がある。
【０１９０】
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く、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１９１】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】（ａ）は、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り、（ｂ）は、（ａ）に図示した光集積ユニットの上面図である。
【図２】図１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】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、（ａ）は、上記受光部パターンに、球面収差が発生していない場合における光ビームの受光状態を示し、（ｂ）は、（ａ）の状態から対物レンズが光ディスクに近づいた場合における光ビームの受光状態を示した図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、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。
【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）は、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り、（ｂ）は、（ａ）に図示した光集積ユニットの上面図である。
【図９】（ａ）は、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り、（ｂ）は、（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】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、（ａ）は、上記受光部パターンに、球面収差が発生していない場合における光ビームの受光状態を示し、（ｂ）は、（ａ）の状態から対物レンズが光ディスクに近づいた場合における光ビームの受光状態を示した図である。
【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１／４波長板が、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。
【符号の説明】
【０１９３】
１          光集積ユニット
２          コリメータレンズ
３          対物レンズ
４          光ディスク（光情報記録媒体）
１１        半導体レーザ（光源）
１２        受光素子
１４        偏光ビームスプリッタ（導光手段）
１５        偏光回折素子（回折手段）
１６        １／４波長板
１７        パッケージ
２０、２１  光ビーム
２２        非回折光
２３        回折光
３１        第１の偏光ホログラム素子（第２のホログラム領域）
３２        第２の偏光ホログラム素子（第１のホログラム領域）
【図１】
2006065935.tif 000003
【図２】
2006065935.tif 000004
【図３】
2006065935.tif 000005
【図４】
2006065935.tif 000006
【図５】
2006065935.tif 000007
【図６】
2006065935.tif 000008
【図７】
2006065935.tif 000009
【図８】
2006065935.tif 000010
【図９】
2006065935.tif 000011
【図１０】
2006065935.tif 000012
【図１１】
2006065935.tif 000013
【図１２】
2006065935.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年10月17日(2005.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射する光源と、上記光ビームを透過させる一方、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く、上記光ビームの光軸上に設けられた導光手段と、該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、
上記戻り光を透過させ、上記光源より出射された上記光ビームを回折する第１の回折素子が、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られていることを特徴とする光集積ユニット。
【請求項２】
上記第１の回折素子が、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１に記載の光集積ユニット。
【請求項３】
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上記光ビームの戻り光を反射させる機能面を備え、上記戻り光を上記光源とは異なる方向へ導く、上記光ビームの光軸上に設けられた導光手段と、該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、
上記光ビームを透過させ、上記戻り光を非回折光と回折光とに分離する第２の回折素子が、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られると共に、
上記受光素子が、上記回折手段にて回折された非回折光と回折光とを受光することを特徴とする光集積ユニット。
【請求項４】
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上記光ビームの戻り光を反射させる機能面を備え、上記戻り光を上記光源とは異なる方向へ導く、上記光ビームの光軸上に設けられた導光手段と、該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、
上記戻り光を透過させ、上記光源より出射された上記光ビームを回折する第１の回折素子と、上記光ビームを透過させ、上記戻り光を非回折光と回折光とに分離する第２の回折素子とが、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られると共に、
上記受光素子が、上記回折手段にて回折された非回折光と回折光とを受光することを特徴とする光集積ユニット。
【請求項５】
上記第１の回折素子或いは第２の回折素子は、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１〜３の何れか１項に記載の光集積ユニット。
【請求項６】
上記第１の回折素子と上記第２の回折素子とは１つの偏光回折素子にて構成され、該偏光回折素子は、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ようになっており、
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３に記載の光集積ユニット。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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いることを特徴とする請求項１に記載の光集積ユニット。
【請求項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３又は４に記載の光集積ユニット。
【請求項１０】
上記高速信号は、ＲＦ信号と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。
【請求項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３又は４に記載の光集積ユニット。
【請求項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１〜１１の何れか１項に記載の光集積ユニット。
【請求項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。
【請求項１４】
上記第１の回折素子或いは第２の回折素子の上記導光手段が配置されている側とは反対側に、１／４波長板を備えていることを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の光集積ユニット。
【請求項１５】
上記光源より出射された上記光ビームが上記機能面に入射するまでの上記光ビームの光軸上に１／２波長板を備えていることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の光集積ユニット。
【請求項１６】
上記光源と上記第１の回折素子との距離が、空気中の光路長換算で３〜７ｍｍであることを特徴とする請求項１又は４に記載の光集積ユニット。
【請求項１７】
上記第２の回折素子と上記受光素子との距離が、空気中の光路長換算で３〜７ｍｍであることを特徴とする請求項３又は４に記載の光集積ユニット。
【請求項１８】
請求項１〜１７の何れか１項に記載の光集積ユニットを搭載したことを特徴とする光ピックアップ装置。