(57)【要約】【課題】  安定した再生、記録、トラッキング制御およびフォーカス制御を行なうことができ、さらに、小型化または集積化することができる光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  光ピックアップ装置は、レーザ光を出射するための半導体レーザ装置１と、レーザ光を光ディスク６の主表面上で集束させるための対物レンズ５と、対物レンズ５と半導体レーザ装置１との間に配置され、光ディスク６からの反射光１２を回折させるための偏光性ホログラム４と、偏光性ホログラム４で回折された反射光１２を、少なくとも２面以上の反射面で全反射させて受光部７に導くための導波板３とを備える。受光部７は、受光素子を含み、受光素子において導波板３によって導かれた反射光１２が集束するように配置されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するための光源と、
前記レーザ光を光ディスクの主表面上で集束させるための対物レンズと、
前記対物レンズと前記光源との間に配置され、前記光ディスクからの反射光を回折させるための第１の光学素子と、
前記第１の光学素子で回折された前記反射光を、少なくとも２面以上の反射面で全反射させて受光部に導くための第２の光学素子と
を備え、前記受光部は、
受光素子を含み、前記受光素子において前記第２の光学素子によって導かれた前記反射光が集束するように配置されている、光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記第２の光学素子は、前記光源がある側に向けて前記反射光を出射するように形成された、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記第２の光学素子は、前記反射面において、前記反射光の入射角度または偏光方向に依存して反射させるか透過させるかを決定する手段を含む、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第１の光学素子はホログラムを含み、
前記ホログラムは、前記光ディスクが回転するときの半径方向に光学的に対応する方向に形成された第１の分割線と、
前記第１の分割線に分割された領域のうち一方の領域において、前記第１の分割線に垂直な方向に前記一方の領域を分割するように形成された第２の分割線と
を有する、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記第１の光学素子は、前記反射光の回折角度が３０°以下になるように形成された、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とが接着固定されて一体化された、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記光源は、第１の直線偏光状態のレーザ光を発振し、
前記第１の光学素子と前記対物レンズの間に配置された第３の光学素子を備え、
前記第１の光学素子は、前記第１の直線偏光状態の光を回折させずに透過させて、さらに、前記第１の直線偏光状態に対して光路を軸に９０°回転した第２の直線偏光状態の光を回折させる偏光異方性を有するホログラムを含み、
前記第３の光学素子は、前記レーザ光を前記第２の直線偏光状態に変換する機能を有する、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記第３の光学素子は、前記第１の直線偏光状態を円偏光状態に変換し、前記第３の光学素子は、さらに、前記反射光の前記円偏光状態を前記第２の直線偏光状態に変換する１／４波長板を含む、請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記光源から発振された前記レーザ光のうち、前記第２の光学素子の内部で反射した前記レーザ光を受光するための補助受光部と、
前記補助受光部の光の強度を検出するための検出器と、
前記光の強度に応じて、前記レーザ光の強度を調整するための調整部と
を備える、請求項１に記載の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、光ディスクなどの情報記録媒体に光学的に情報を記録したり、再生したりする光ディスク装置に用いられる光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ装置などの光源から発生する光を用いて、光ディスクに対して情報の記録や再生を行なう装置に光ピックアップ装置がある。光ピックアップ装置においては、光源から出射して光ディスクの情報記録面に向かう往路の光束に対して、光ディスクの情報記録面で反射した復路の光束を分離して、受光部へ復路の光束を導くためにさまざまな装置が提案されてきた（たとえば、特開平６−２５９８０１号公報、特開平５−１３５４２０号公報または特開２００１−２５０２５７号公報参照）。
【０００３】
本明細書および特許請求の範囲においては、光源から出射され光ディスクに入射するまでの往路の光束を「発振光」といい、光ディスクで反射して受光部で受光されるまでの復路の光束を「反射光」という。
【０００４】
往路の光束である発振光と復路の光束である反射光とを分離する構成を備える光ピックアップ装置の１つとして、１／４波長板と偏光性ホログラムとを用いた光ピックアップ装置がある。この光ピックアップ装置では、光源から出射した直線偏光の発振光が偏光性ホログラムを通過したのちに１／４波長板を通ることによって円偏光になる。次に、発振光は、対物レンズを通ることによって、光ディスクの情報記録面に集束される。光ディスクの情報記録面で反射された反射光は、再び１／４波長板を通ることによって、発振光とは偏光方向が９０°異なる直線偏光になる。この偏光状態で偏光性ホログラムに入射する。
【０００５】
偏光性ホログラムは、偏光方向によって、光が透過したり、回折したりする作用を有する光学素子である。光ピックアップ装置における偏光性ホログラムは、光ディスクに向かう発振光に対しては、透過の作用を及ぼすが、光ディスクからの反射光に対しては回折の作用を及ぼすように形成されている。反射光を発振光と分離することができ、光源が配置されている位置とは異なる位置へ反射光を導くことができる。したがって、光源の位置から離れた位置に受光部を形成することができる。受光部で受光された受光量を検出して、演算部で演算をすることによって、光ディスクの記録または再生の際に必要となるトラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号または再生信号などが形成される。
【０００６】
図１３に、従来の技術に基づく光ピックアップ装置の概略断面図を示す。半導体レーザ装置１に含まれるＬＤチップ２から発振光９としてのレーザ光が出射される。発振光９は、直線的に進行して、偏光性ホログラム４を通過する。偏光性ホログラム４は、発振光９が回折せずに透過するように形成されている。直線的に進行する発振光９は、１／４波長板８を通ることによって、直線偏光から円偏光に変換される。こののち、発振光９は、対物レンズ５を通ることによって、光ディスク６の情報記録面において集束する。
【０００７】
光ディスク６の情報記録面で反射したレーザ光は、再び対物レンズ５を通って、１／４波長板８を通る。反射光は、１／４波長板８を通ることによって、発振光の直線偏光状態に対して光路を軸に９０°回転した直線偏光状態になる。反射光は、直線的に進行して、偏光性ホログラム４に入射する。偏光性ホログラム４は、反射光の直線偏光状態のレーザ光に対して回折が行なわれるよう形成されている。回折された反射光１２は、進行方向が変換され、半導体レーザ装置１の側方に向かう。半導体レーザ装置１の側方には、受光部７が配置されている。このように、半導体レーザ装置１からの発振光９と光ディスク６からの反射光１２とを分離して反射光１２を検出する。受光部７で検出した光の強度を用いて、再生信号やトラッキングエラー信号などが形成される。
【特許文献１】特開平６−２５９８０１号公報（第３−６頁、第１−１６図）
【特許文献２】特開平５−１３５４２０号公報（第２−４頁、第１，２図）
【特許文献３】特開２００１−２５０２５７号公報（第３−７頁、第１−８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
偏光性ホログラムによる発振光と反射光との分離角度（偏光性ホログラムの回折角度）は、偏光性ホログラムの表面に形成された凹凸のピッチに依存する。分離角度を大きくするためには、凹凸のピッチを小さくする必要がある。しかし、凹凸のピッチを小さくするためには、高い微細加工技術が必要であり、生産性が悪くなる。したがって、分離角度を大きくしようとすると、生産コストが高くなるという問題がある。
【０００９】
図１３における光ピックアップ装置においては、偏光性ホログラム４の分離角度が小さいために、受光部７と半導体レーザ装置１との距離が小さくなって、互いに干渉している。偏光性ホログラムがある一定の分離角度を有する場合、半導体レーザ装置などの光源と受光部とが干渉しないようにするためには、たとえば、図１４に示すように、偏光性ホログラム４を、半導体レーザ装置１に対して遠くに配置する（偏光性ホログラム４を光ディスク６が配置されている側に移動する）ことで、反射光１２が集束する位置を半導体レーザ装置１から離れた位置にすることができる。このように、光源と受光部との距離を大きくすることができ、光源と受光部とが干渉することを防止できる。
【００１０】
しかしながら、たとえば、半導体レーザ装置などの光源は、レーザが発振される際に熱を放出し、その熱によって温度が上昇して、出射されるレーザ光の共振波長が大きくなる、いわゆるモールドホップと呼ばれる現象が生じることがある。このような現象によって、光源から出射される光の発振波長が変化した場合には、偏光性ホログラムにおける分離角度（回折角度）が変化して、その結果、受光部の光検出器上での集光スポットの位置がずれるという問題がある。このときのずれ量は、偏光性ホログラムから受光部までの光路の長さに比例することから、偏光性ホログラムは、なるべく光源の近くに配置されることが好ましい。
【００１１】
受光部に形成された受光素子において、落斜部分（集光スポット）の位置がずれて、反射光のうち一部の光でも受光素子から外れた位置に到達すると、たとえば光ディスクにおけるピットの有無にかかわらず、光ディスクの情報記録面からの反射率が小さくなったと検出されるため、正しい再生信号などが得られなくなる。また、同様にサーボ信号も影響を受けるため、正確なトラッキングエラー信号またはフォーカスエラー信号を得ることができず、フォーカスの不具合やトラック外れが生じるという問題があった。
【００１２】
また、偏光性ホログラムを、半導体レーザ装置などの光源の近傍に配置することができれば、光源、偏光性ホログラムおよび受光部をユニット化することができ、光ピックアップ装置を小型化および集積化することができて好ましい。
【００１３】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、安定した再生、記録、トラッキング制御およびフォーカス制御を行なうことができ、さらに、小型化または集積化することができる光ピックアップ装置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】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に基づく光ピックアップ装置は、レーザ光を出射するための光源と、上記レーザ光を光ディスクの主表面上で集束させるための対物レンズと、上記対物レンズと上記光源との間に配置され、上記光ディスクからの反射光を回折させるための第１の光学素子と、上記第１の光学素子で回折された上記反射光を、少なくとも２面以上の反射面で全反射させて受光部に導くための第２の光学素子とを備える。上記受光部は、受光素子を含み、上記受光素子において上記第２の光学素子によって導かれた上記反射光が集束するように配置されている。この構成を採用することにより、安定した再生、記録、トラッキング制御およびフォーカス制御を行なうことができ、さらに、小型化または集積化が可能な光ピックアップ装置を提供することができる。
【００１５】
上記発明においては好ましくは、上記第２の光学素子は、上記光源がある側に向けて上記反射光を出射するように形成されている。この構成を採用することにより、上記受光部を上記光源の近くに配置することができる。したがって、上記ピックアップ装置の小型化および集積化をさらに図ることができる。
【００１６】
上記発明において好ましくは、上記第２の光学素子は、上記反射面において、上記反射光の入射角度または偏光方向に依存して、反射させるか透過させるかを決定する手段を含む。この構成を採用することにより、上記光源から発振される発振光の光路と上記反射光の光路とが重なる場合であっても、上記反射面において、上記発振光を透過させ、上記反射光を反射させることができる。
【００１７】
上記発明において好ましくは、上記第１の光学素子は、ホログラムを含み、上記ホログラムは、上記光ディスクが回転するときの半径方向に光学的に対応する方向に形成された第１の分割線と、上記第１の分割線に分割された領域のうち一方の領域において、上記第１の分割線に垂直な方向に上記一方の領域を分割するように形成された第２の分割線とを有する。この構成を採用することにより、サーボ方式において、いわゆるナイフエッジ法を採用することができる。
【００１８】
上記発明において好ましくは、上記第１の光学素子は、上記反射光の回折角度が３０°以下になるように形成されている。上記回折角度が３０°以下の場合においては、特に、上記光源と上記受光部との距離が近くなり、本発明の効果が顕著になる。
【００１９】
上記発明において好ましくは、上記第１の光学素子と上記第２の光学素子とが接着固定されて一体化されている。この構成を採用することにより、上記第１の光学素子で回折された光を上記反射面で反射するように予め調整を行なうことができ、上記第１の光学素子と上記第２の光学素子との位置を個別に調整するのに比べて、位置ずれが発生することを抑制できる。
【００２０】
上記発明において好ましくは、上記光源は、第１の直線偏光状態のレーザ光を発振し、上記第１の光学素子と上記対物レンズの間に配置された第３の光学素子を備え、上記第１の光学素子は、上記第１の直線偏光状態の光を回折させずに透過させて、さらに、上記第１の直線偏光状態に対して光路を軸に９０°回転した第２の直線偏光状態の光を回折させる偏光異方性を有するホログラムを含み、上記第３の光学素子は、上記レーザ光を上記第２の直線偏光状態に変換する機能を有する。この構成を採用することにより、光利用効率の高い光ピックアップ装置を提供することができる。
【００２１】
上記発明において好ましくは、上記第３の光学素子は、上記第１の直線偏光状態を円偏光状態に変換し、上記第３の光学素子は、さらに、上記反射光の上記円偏光状態を上記第２の直線偏光状態に変換する機能を有する１／４波長板を含む。この構成を採用することにより、効率よく上記第１の直線偏光状態から上記第２の直線偏光状態を形成することができる。
【００２２】
上記発明において好ましくは、上記光源から発振された上記レーザ光のうち、上記第２の光学素子の内部で反射した上記レーザ光を受光するための補助受光部と、上記補助受光部の光の強度を検出するための検出器と、上記光の強度に応じて、上記レーザ光の強度を調整するための調整部とを備える。この構成を採用することにより、上記光源から発振される上記レーザ光の出力をモニタにて、上記レーザ光の出力を調整することができ、安定性がさらに向上する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、安定した再生、記録、トラッキング制御およびフォーカス制御を行なうことができ、小型化および集積化が可能な光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（実施の形態１）
（構成）
図１から図８を参照して、本発明に基づく実施の形態１における光ピックアップ装置について説明する。以下の全ての実施の形態における図については、分かりやすくするために、分割または回折されるレーザ光のうち、特に指定する場合を除いて、簡略的に１つのレーザ光について記載している。
【００２５】
図１は、本実施の形態における光ピックアップ装置の概略断面図である。光源としての半導体レーザ装置１の内部には、ＬＤチップ２が形成されレーザ光が出射される。半導体レーザ装置１と光情報記録媒体としての光ディスク６との間において、発振光の光路上には、第２の光学素子としての導波板３、第１の光学素子としての偏光性ホログラム４、第３の光学素子としての１／４波長板８および対物レンズ５が配置されている。本実施の形態においては、第１の光学素子としての偏光性ホログラム４と第２の光学素子としての導波板３とが接着固定されて一体化されている。
【００２６】
導波板３は、上面３ａおよび下面３ｂが、発振光９の光路に対して垂直になるように配置されている。１／４波長板８は、主表面が発振光９の光路に対して垂直になるように配置されている。また、光ディスク６は、主表面がレーザ光の光路に対して垂直になるように配置される。導波板３は、直方体の形状をしている。また、発振光９の光路に垂直な導波板３の断面において、発振光９全体が完全に内部を通過するように形成されている。
【００２７】
偏光性ホログラム４は、半導体レーザ装置１と光ディスク６との間に配置されている。本実施の形態においては、偏光性ホログラム４は、導波板３の上面３ａに配置されている。偏光性ホログラム４の上方には、１／４波長板８が配置され、その上方には、対物レンズ５が配置されている。光ディスク６は、対物レンズ５の上方に配置されている。導波板３の下方において、半導体レーザ装置１からの発振光９の光路を避けた位置には、主表面に受光素子が形成されている受光部７が配置されている。
【００２８】
図２に、偏光性ホログラム４の平面図を示す。偏光性ホログラム４は、Ａ領域４１、Ｂ領域４２およびＣ領域４３を含む。これらの３つの領域は、それぞれの領域での反射光の回折方向が異なるように形成されている。３つの領域は、互いに接するように形成され、３つの領域を足し合わせた領域は、平面形状が円になるように形成されている。Ｃ領域４３とＡ領域４１およびＢ領域４２を足し合わせた領域とは、第１の分割線１６によって区切られている。また、Ａ領域４１とＢ領域４２とは、第２の分割線１７によって仕切られている。Ｃ領域４３は半円の形状を有し、Ａ領域４１およびＢ領域４２は、それぞれ１／４円の形状を有する。第１の分割線１６は、光ディスクが回転するときの半径方向に光学的に対応する方向と平行になるように形成されている。第２の分割線１７は、第１の分割線１６に対して垂直になるように形成されている。すなわち、第２の分割線１７は、第１の分割線１６によって分割された領域のうち一方の領域において、この一方の領域を２等分するように形成されている。
【００２９】
図３（ａ）に、偏光性ホログラム４の領域のうち一つの領域における表面の拡大斜視図を示す。本実施の形態における偏光性ホログラム４は、ニオブ酸リチウム基板で形成されている。偏光性ホログラム４の主表面には、周期的な凹凸を有する格子１０が形成されている。格子１０の凹部の底部には、プロトン交換層１１が形成されている。偏光性ホログラム４は、格子１０の凹凸の凹部の深さとプロトン交換層１１の深さが調整されて、Ｘ方向に偏光した発振光に対して、凸部の光路長と凹部の光路長との差が発振光の整数倍になるように形成されている。偏光性ホログラム４は、Ｙ方向に偏光した反射光に対しては、凸部の光路長と凹部の光路長との差が、波長の整数倍に波長の１／２の長さを加えた長さになるように形成されている。
【００３０】
偏光性ホログラム４は、光源としての半導体レーザ装置１から発振された第１の直線偏光状態の発振光を透過して、さらに、第１の直線偏光状態に対して、光路を軸に９０°回転した第２の直線偏光状態のレーザ光を回折させる偏光異方性を有する。
【００３１】
図４に導波板３の平面図と下面図を示す。図４（ａ）は、Ｚ軸の＋側から−側に向かって見たときの説明図、図４（ｂ）はＺ軸の−側から＋側に向かって見たときの説明図である。図４（ａ）は、導波板３の上面３ａの説明図である。上面３ａの領域のうち、受光部が配置される側のほぼ半分の領域２５には、Ｘ方向の偏光に対しては透過する機能を有し、Ｙ方向の偏光に対しては、反射する機能を有する誘電体多層膜が蒸着されている。図４（ｂ）は、導波板３の下面３ｂの説明図である。下面３ｂの領域のうち、ほぼ中央に帯状に形成された領域２６には、上記と同様の機能を有する誘電体多層膜が蒸着されている。本実施の形態における導波板３は、レーザ光の偏光方向によって、反射するかまたは透過するかが定まる機能を有する。また、導波板３は、偏光性ホログラム４で回折された反射光を、導波板の上面３ａと下面３ｂとの２面で全反射させて反射光が受光部７に導くように形成されている（図１参照）。また、本実施の形態における導波板３は、反射光が偶数回反射するように形成されている。
【００３２】
図１において、偏光性ホログラム４と光ディスク６との間に形成されている第３の光学素子としての１／４波長板８は、発振光に対して第１の直線偏光状態を円偏光状態に変換する機能を有する。また、反射光に対して円偏光状態を、発振光の直線偏光状態から光束を軸に９０°回転させた第２の直線偏光状態に変換する機能を有する。
【００３３】
半導体レーザ装置１からは、発振光９のほかに、矢印５１に示すように迷光が発生する。この迷光が導波板３の上面３ａまたは下面３ｂで反射して受光部７に到達しないように半導体レーザ装置１の上側の周りには遮光板が形成されている（図示せず）。
【００３４】
図５に、偏光性ホログラム、受光部および演算部の説明図を示す。受光部７は、偏光性ホログラム４によって分割された光を検出するためのものである。演算部７０は、受光部７で検出された信号を演算するためのものである。受光部７は、レーザ光を受光するための受光素子７１〜７６を含む。受光部７は、受光素子７１〜７６の主表面上で反射光が集束するように配置されている。受光素子７１と受光素子７２とは、隣り合って接するように形成されている。受光素子７１の側方には受光素子７３が配置され、受光素子７２の側方には受光素子７４が配置されている。
【００３５】
偏光性ホログラム４のＣ領域４３で回折されたレーザ光は、受光素子７１と受光素子７２との境界上に到達するように形成されている。偏光性ホログラム４のＡ領域４１で回折されたレーザ光は、受光素子７５に到達するように形成されている。また、Ｂ領域４２で回折されたレーザ光は、受光素子７６に到達するように形成されている。このように、それぞれの領域において、分割された光が検出できるように形成されている。
【００３６】
複数の受光素子からは、それぞれの受光信号が検出され、演算部７０に送信される。演算部７０は、減算器１４，１５などを含む。減算器１４，１５は、それぞれの受光素子によって検出された信号を減算することができ、減算器１４からはトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）が、減算器１５からは、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）が出力されるように形成されている。
【００３７】
（作用・効果）
図１において、半導体レーザ装置１に含まれるＬＤチップ２がレーザ光を発振する。ここでは、半導体レーザ装置１からの発振光９は、第１の偏光状態として、Ｘ方向に偏光している。発振光９は、直進的に進行して、導波板３を透過する。導波板３の下面３ｂにおいては、図４（ｂ）に示すように、領域２６の外側に位置する発振光透過領域３９ａを透過する。また、上面３ａにおいては、図４（ａ）に示すように、領域２５の外側に位置する発振光透過領域３９ａを透過する。
【００３８】
導波板３を透過した発振光９は、偏光性ホログラム４に到達する。図３（ｂ）は、偏光性ホログラム４の３つの領域のうち、１つの領域の説明図である。発振光９は、図３（ｂ）の矢印５２に示すように、Ｘ方向に偏光している。偏光性ホログラム４は、Ｘ方向に偏光した発振光に対して、凸部の光路長と凹部の光路長との差が発振光の整数倍になるように形成されている。したがって、矢印４５に示すように、発振光は偏光性ホログラム４を直線的に透過する。すなわち、発振光９は、偏光状態が変わることなく、直線的に偏光性ホログラム４を通過する。発振光９は、直線的に進行して、１／４波長板８に到達する。
【００３９】
発振光９は、１／４波長板８を通ることによって、Ｘ方向の直線偏光状態から円偏光状態に変換される。発振光９は、円偏光状態で対物レンズを通って、光ディスク６の情報記録面において集束する。光ディスク６からの反射光は、円偏光状態のまま対物レンズ５を通って再び１／４波長板８に入射する。反射光は、１／４波長板８を通ることによって、円偏光状態から、第２の直線偏光状態に変換される。第２の直線偏光状態は、第１の直線偏光状態に対して、光路を軸に９０°回転した偏光状態である。反射光は、第２の直線偏光状態のまま進行して、偏光性ホログラム４に入射する。
【００４０】
図３（ｂ）の矢印４６に示すように、反射光は、偏光性ホログラム４の主表面に垂直な方向から入射する。反射光は、Ｙ方向に偏光している状態である。偏光性ホログラム４は、Ｙ方向の偏光に対しては、凸部の光路長と凹部の光路長との差が波長の整数倍に波長の１／２の長さを加えた長さになっている。Ｙ方向の偏光状態にある反射光に対しては、矢印４６ａに示すように直線的に透過するレーザ光がある一方で、多くのレーザ光が、矢印４６ｂおよび矢印４６ｃに示すように、偏光性ホログラム４の格子１０の周期に従って回折する。本実施の形態においては、偏光性ホログラム４として、格子の凹部にプロトン交換層が形成されているが、特にこの形態に限られず、たとえば、高分子液晶を用いた偏光性ホログラムであってもよい。
【００４１】
偏光性ホログラム４に入射した反射光は、回折されてその進行方向が変更される。図１において、回折された反射光１２は、導波板３の内部に進入して、受光部７に導かれる。本実施の形態においては、＋１次回折光が受光部７に導かれている。さらに、偏光性ホログラム４は、図２に示すように、Ａ領域４１、Ｂ領域４２およびＣ領域４３の３つの領域が形成されていて、それぞれの領域では回折角度が異なっているため、反射光が３分割される。３分割された反射光は、それぞれ導波板３の内部で反射して、受光部７に導かれる。
【００４２】
図４に示すように、導波板３に入射した反射光は、導波板３の上面３ａと下面３ｂとにおいて、反射光反射領域４０ａで全反射する。領域２５，２６においては、Ｙ方向の偏光に対して全反射する機能を有する誘電体多層膜が蒸着されているため、これらの領域において、反射光を全反射させることができる。導波板３の下面３ｂおよび上面３ａにおいて、それぞれ１回ずつ全反射した反射光は、図４（ｂ）に示すように、反射光透過領域４０ｂに到達する。反射光透過領域４０ｂは、誘電体多層膜が蒸着されていない領域に含まれるため、反射光は、導波板３の下面３ｂを透過する。図１に示すように、導波板３の下面３ｂを通過した反射光１２は、受光部７の表面上で集束する。このように領域２５，２６は、偏光性ホログラムにおける回折角度に依存して、反射光を反射すべき領域において形成される。
【００４３】
図４に示すように、導波板において、反射が必要な部分のみに反射光に対して反射機能を有する膜が形成されていることによって、図１の矢印５１に示すような半導体レーザ装置１からの迷光があったとしても、迷光は、発振光の一部であり、その偏光方向はＸ方向であるため、誘電体多層膜では反射されずに透過する。このため、迷光が導波板３に直接入射して、導波板３の内部で反射され、受光部７で検出されることを防止できる。
【００４４】
図５に示すように、偏光性ホログラム４で３分割された反射光は、受光部７のそれぞれの受光素子に入射する。Ｃ領域４３を通った反射光は、互いに接するように形成された受光素子７１および受光素子７２の主表面のうち落斜部分６２に到達する。落斜部分６２は誤差信号が０の場合に、受光素子７１と受光素子７２との境界上に位置する。受光素子７１からは検出信号Ｓ１、受光素子７２からは検出信号Ｓ２が検出される。Ａ領域４１を通った反射光は、受光素子７５の主表面のうち落斜部分６１に到達して、受光素子７５からは検出信号Ｓ５が検出される。Ｂ領域４２を通った反射光は、受光素子７６の主表面のうち落斜部分６３に到達し、受光素子７６からは、検出信号Ｓ６が検出される。
【００４５】
それぞれの光学素子からの検出信号は、演算部７０に送信される。ここで、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は、減算器１４で（Ｓ５−Ｓ６）が演算されて検出される。また、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）は、いわゆるナイフエッジ法によって、｛（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）｝で演算される。図５におけるフォーカス誤差信号は、一例として、減算器１５で{（Ｓ１＋Ｓ４）-（Ｓ２＋Ｓ３）}が演算されて検出されているが、フォーカス誤差信号は、（Ｓ１−Ｓ２）とすることもできる。ここで、光ディスクが上下に移動した場合には、落斜部分６２が、受光素子７１と受光素子７２との境界線上からいずれかの方向にずれる。フォーカス誤差信号を{（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）}とした場合には（Ｓ１＋Ｓ４）と（Ｓ２＋Ｓ３）との信号の偏差が生じ、フォーカス誤差信号を（Ｓ１−Ｓ２）とした場合にはＳ１とＳ２との信号の偏差が生じる。この偏差を演算することによって、光ディスクが上下方向に移動したことを検出することができる。再生信号（ＲＦ信号）は、反射光全体の信号である（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ６）を演算することによって求められる。
【００４６】
このように、偏光性ホログラムで回折された反射光を少なくとも２面以上の反射面で全反射させて受光部に導くための導波板を備えることによって、偏光性ホログラムと半導体レーザ装置との距離を遠くすることなく、偏光性ホログラムで回折される反射光を発振光に対して十分に距離をあけた側方に導くことができる。この結果、光ピックアップ装置の小型化および集積化を行なうことができる。
【００４７】
本実施の形態における導波板は、偶数の反射面を有するように形成されている。特に、本実施の形態においては２つの反射面を有するように形成されている。この構成を採用することにより、受光部を半導体レーザ装置の近くに配置することができる。たとえば、図１においては、導波板３に２つの反射面を有することによって、半導体レーザ１が配置されている側に反射光を導いて、半導体レーザ装置１の近くに受光部７を配置することができる。したがって、偏光性ホログラム、導波板、受光部および半導体レーザ装置を一体的に形成することも可能になり、光ピックアップ装置の小型化や集積化をさらに行なうことができる。本実施の形態においては、導波板の内部において、反射光が２回反射しているが、特にこの構成に限られず、３回以上反射する構成や１回のみの反射を行なう構成でも構わないが、受光素子を光源の近傍に配置することで、光ピックアップ装置の小型化および集積化を図ることを考慮すると、２回以上の反射でかつ偶数回の反射を行なうことが好ましい。
【００４８】
本実施の形態における偏光性ホログラムは、第１の分割線と第１の分割線に垂直になるように形成された第２の分割線とを有する。この構成を採用することによって、本発明をナイフエッジ法を用いて信号を検出する光ピックアップ装置に適用することができる。
【００４９】
受光部は、受光素子において反射光が集束するように配置されている。この構成を採用することによって、受光素子における落斜部分の面積が小さくなり、半導体レーザ装置からのレーザ光の発振波長が変化した場合においても、受光素子から落斜部分が外れることを抑制できる。たとえば、図６（ｂ）に示すように、受光素子７５の表面において反射光が集束せずに落斜部分６１が大きい場合には、僅かな落斜部分６１のずれによって、反射光の一部が受光素子７５の外側に到達することになり（左図から右図に移動）、この結果、検出信号は小さなものになってしまう。これに対して、図６（ａ）に示す本実施の形態における光ピックアップ装置のように、受光素子７５における落斜部分６１の面積が小さい場合には、発振されるレーザ光の波長が変わって、落斜部分６１の位置がずれたとしても（左図から右図に移動）、落斜部分６１は受光素子７５の主表面の内部に含まれているため、正確な信号を得ることができる。このように、本実施の形態においては、反射光の全てが確実に検出される余裕が大きくなる。
【００５０】
上記のように、本発明に基づく光ピックアップ装置は、再生信号やトラッキング誤差信号などを確実に検出することができ、安定した再生や記録などを行なうことができる。また、光ピックアップ装置の小型化および集積化を図ることができる。
【００５１】
本実施の形態における導波板は、レーザ光の偏光方向によって、反射または透過する機能を有する。この構成を採用することによって、半導体レーザ装置からの発振光は完全に透過させることができ、光ディスクからの反射光に対しては、内部で全反射を行なうことができる。また、半導体レーザ装置からの直接的な迷光が導波板の内部に進入しても、導波板の内部で反射して受光部に到達することはなく、反射光の検出精度が向上する。
【００５２】
本実施の形態における導波板３は、上下の表面において、偏光特性を有する誘電体多層膜が蒸着されているが、特にこの形態に限られず、たとえば、図７に示すように、導波板３の上面３ａにおける領域２７と、導波板３の下面３ｂにおける領域２８に金属膜を蒸着してミラー面を形成してもよい。すなわち、導波板３の上面および下面のうち、レーザ光を反射する必要がある領域において、金属膜を蒸着してもよい。この場合には、導波板３の上面３ａおよび導波板３の下面３ｂは、偏光特性を有しないため、半導体レーザ装置１から出射したレーザ光のうち、迷光が導波板３に入射して、金属膜が蒸着された部分で反射して受光部に入射する恐れがある。このため、半導体レーザ装置１の周りに遮蔽板などを配置することが好ましい。
【００５３】
または、図８に示すように、導波板３の上面３ａにおいては、領域２７に金属膜を蒸着する。導波板３の下面３ｂの領域２６においては、発振光のＸ方向の偏光に対しては透過機能を有して、反射光のＹ方向の偏光に対しては反射する機能を有する誘電体多層膜を、領域３３には反射光のＹ方向の偏光に対しては透過機能を、発振光のＸ方向の偏光に対しては反射する機能を有する誘電体多層膜を蒸着してもよい。または、上記の誘電体多層膜や金属膜に限られず、レーザ光を透過または反射させる機能を有する膜が、必要に応じた領域に形成されていればよい。たとえば、導波板の上面および下面の特定の領域において、入射角度によって反射するか透過するかが定まる機能を有する膜が形成されていてもよい。
【００５４】
偏光性ホログラムにおける回折角度には、特に制限はないが、反射光の回折角度が小さい場合には、受光部と半導体レーザ装置との距離が必然的に小さくなるため、本発明の効果が顕著になる。特に、反射光の回折角度が３０°以下になる場合には、その効果が顕著になる。本発明に基づく光ピックアップ装置は、回折角度が小さな場合であっても、反射光を側方に導いて偏光性ホログラムと半導体レーザ装置との距離を小さくすることができ、さらに、安定した再生または記録などを行なうことができる。
【００５５】
また、本実施の形態においては、偏光性ホログラムと導波板とは、互いに接着固定されて一体的に形成されている。この構成を採用することにより、回折された光が導波板の反射面にて反射されるように予め位置を厳密に合わせておくことができ、偏光性ホログラムと導波板との相対的な位置を組み立て時に調整する必要がなく、偏光性ホログラムと導波板との相対的な位置ずれを防止することができる。
【００５６】
また、本実施の形態においては、第１の直線偏光状態を円偏光状態に変換して、円偏光状態を第２の直線偏光状態に変換する機能を有する１／４波長板を含んでいる。この構成を採用することにより、発振光の第１の直線偏光状態を容易に、かつ効率よく第２の直線偏光状態にすることができる。
【００５７】
また、本実施の形態においては、第１の光学素子として、第１の直線偏光状態の光を回折させずに透過させて、さらに、第１の直線偏光状態に対して光路を軸に９０°回転した第２の直線偏光状態の光を回折させる偏光異方性を有するホログラムを使用している。このように偏光異方性を有するホログラムを採用することによって、反射光に対してのみ０次回折光、＋１次回折光および−１次回折光に対する回折効率を定めることができる。偏光異方性を有さないホログラムの場合には、たとえば、０次の回折光が８０％、±１次の回折光は８％となる。発振光および反射光の両方の光がそれぞれ回折されるため、８０％×８％＝６．４％と受光量が小さくなってしまう。これに対して、偏光異方性を有するホログラムを用いることによって、たとえば、反射光に対して、０次回折光の光の強度を０％として、±１次回折光の光の強度をそれぞれ４０％とすることができる。このように、本実施の形態における偏光性ホログラムは、発振光に対しては、回折を行なわないため、受光素子での受光量を大きくすることができ、検出する信号の精度が向上する。
【００５８】
（実施の形態２）
（構成）
図９および図１０を参照して、本発明に基づく実施の形態２における光ピックアップ装置について説明する。
【００５９】
図９は、本実施の形態における光ピックアップ装置の概略断面図である。半導体レーザ装置１と光ディスク６との間に、導波板１３、偏光性ホログラム４、１／４波長板８および対物レンズ５が配置されていることは、実施の形態１における光ピックアップ装置と同様である。半導体レーザ装置１の斜め上方に、受光部７が配置されていることも、実施の形態１における光ピックアップ装置と同様である。本実施の形態における光ピックアップ装置は、導波板１３の構成と受光部７の位置とが実施の形態１と異なる。
【００６０】
図１０に、導波板１３の上面１３ａおよび下面１３ｂの説明図を示す。図１０（ａ）に示すように、導波板１３の上面１３ａのうち、レーザ光を反射させるべき領域２５には、Ｘ方向に偏光している発振光に対しては透過機能を、Ｙ方向に偏光している反射光に対しては反射機能を有する誘電体多層膜が蒸着されている。導波板１３の下面１３ｂには、図１０（ｂ）に示すように、長手方向のほぼ中央部における帯状の領域３５に、レーザ光の入射角度の違いによって透過または反射が定まる機能を有するバンドパスフィルタ膜が蒸着されている。本実施の形態におけるバンドパスフィルタ膜は、主表面に対してほぼ垂直な方向から入射する光を透過して、それ以外の角度で入射するレーザ光を反射する機能を有している。
【００６１】
バンドパスフィルタ膜は、全ての位置において一様な性質を示すものではなく、バンドパスフィルタ膜の各々の位置に入射する発振光および反射光の角度の違いを考慮して、各々の位置においてバンドパスフィルタ膜を最適化することも可能である。
【００６２】
領域３５には、発振光が透過する発振光透過領域３９ａおよび反射光が反射する反射光反射領域４０ａが含まれている。領域３５の外側の領域には、受光部に反射光を導くときに、反射光が透過する反射光透過領域４０ｂが含まれている。受光部７は、主表面に形成された受光素子の表面上で反射光が集束するように配置されている。
【００６３】
その他の構成については、実施の形態１における光ピックアップ装置と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【００６４】
（作用・効果）
半導体レーザ装置１からレーザ光が発振され、導波板１３、偏光性ホログラム４、１／４波長板８および対物レンズ５を通って発振光９が光ディスク６に到達することは、実施の形態１における光ピックアップ装置と同様である。光ディスク６からの反射光が、対物レンズ５、１／４波長板８を通って偏光性ホログラム４で回折され、導波板１３の内部で２回反射され、受光部７の主表面で集束することも実施の形態１における光ピックアップ装置と同様である。
【００６５】
図１０（ａ）に示す導波板１３の上面１３ａにおいては、領域２５においてＹ方向に偏光している反射光のみが全反射される。図１０（ｂ）に示す導波板１３の下面１３ｂにおいては、領域３５にバンドパスフィルタ膜が蒸着され、主表面に対してほぼ垂直な方向から入射するレーザ光のみが透過する。このため、半導体レーザ装置から発振されたレーザ光は、導波板１３の下面１３ｂを透過するのに対して、偏光性ホログラムで回折した反射光は、領域３５において全反射する。このように、発振光を透過させる一方で、導波板１３の内部で反射光を２回反射させて受光部に反射光を導くことができる。
【００６６】
本実施の形態における導波板では、図１０（ｂ）に示すように、半導体レーザ装置からの発振光が透過する発振光透過領域３９ａの一部と偏光性ホログラムで回折された反射光が反射する反射光反射領域４０ａの一部とが互いに重なっている。本実施の形態のようにバンドパスフィルタ膜を形成することによって、発振光は透過させ反射光は反射させる機能を有することができる。この構成を採用することにより、偏光性ホログラムにおける回折角度が小さい場合や、導波板の厚さが薄い場合であっても、本発明を適用することができる。または、偏光性ホログラムの回折角度を小さくすることができ、導波板の厚さを薄くすることができる。
【００６７】
その他の作用および効果については実施の形態１における光ピックアップ装置と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【００６８】
（実施の形態３）
（構成）
図１１および図１２を参照して、本発明に基づく実施の形態３における光ピックアップ装置について説明する。
【００６９】
図１１は、本実施の形態における光ピックアップ装置の概略断面図である。半導体レーザ装置１と光ディスク６との間に、導波板２３、偏光性ホログラム４、１／４波長板８および対物レンズ５が配置されていることは、実施の形態１における光ピックアップ装置と同様である。半導体レーザ装置１の斜め上方に、受光部７が配置されていることも、実施の形態１における光ピックアップ装置と同様である。
【００７０】
本実施の形態における光ピックアップ装置は、半導体レーザ装置１の上方であって、発振光の側方のうち受光部７が配置されている側と反対側に補助受光部１８が形成されている。補助受光部１８は、主表面が導波板２３の主表面と平行になるように配置されている。補助受光部１８の主表面には、発振光を検出するための受光素子が形成されている。さらに、導波板の構成が、実施の形態１における光ピックアップ装置と異なる。
【００７１】
図１２に、本実施の形態における導波板の説明図を示す。図１２（ａ）は、導波板２３の平面図であり、図１２（ｂ）は、導波板２３の下面図である。導波板２３の上面２３ａにおいては、領域２５にＹ方向の偏光に対して反射する機能を有する誘電体多層膜に加えて、領域３６には、Ｘ方向に偏光している発振光を反射する機能を有し、Ｙ方向に偏光しているレーザ光を透過する機能を有する誘電体多層膜が形成されている。領域３６は、半導体レーザ装置の発振光が通過する発振光透過領域３９ａの側方のうち、領域２５と反対側に形成されている。また、領域３６は、発振光反射領域３９ｂが含まれるように形成されている。導波板２３の下面２３ｂにおいては、発振光が透過する発振光透過領域３９ａの側方のうち、領域２６の反対側には、発振光が透過する発振光透過領域３９ｃが含まれている。
【００７２】
補助受光部１８には、発振光の強度を検出するための検出器を含む。また、本実施の形態における光ピックアップ装置は、検出された発振光の強度に応じて発振光の強度を調整するための調整部を備える（図示せず）。
【００７３】
その他の装置の構成については、実施の形態１における光ピックアップ装置と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。
【００７４】
（作用・効果）
半導体レーザ装置１からレーザ光が発振され、導波板２３、偏光性ホログラム４、１／４波長板８および対物レンズ５を通って、発振光９が光ディスク６に到達することは、実施の形態１における光ピックアップ装置と同様である。光ディスク６からの反射光が、対物レンズ５、１／４波長板８を通って偏光性ホログラム４で回折され、導波板２３の内部で２回反射され、受光部７の主表面で集束することも実施の形態１における光ピックアップ装置と同様である。
【００７５】
本実施の形態における光ピックアップ装置では、図１１において、半導体レーザ装置１から出射したレーザ光のうち、対物レンズに到達しない発振光１９を補助受光部１８で検出する。この際、図１２に示すように、導波板２３の上面２３ａの領域３６において、発振光を反射させ、この光を補助受光部１８で受光する。補助受光部１８に含まれる検出器によって、発振光の強度を検出する。この強度に応じて調整部で発振光の強度を調整する。このように、補助受光部で受光されたレーザ光を基に、半導体レーザ装置の出力を調整することができ、温度の変化などの影響によって半導体レーザ装置のしきい値電流が変化しても、半導体レーザ装置の出力を所定の値に調整することができる。図１２においては、領域３６に、Ｘ方向の偏光に対してのみ反射する機能を有する誘電体多層膜を形成したが、特にこの構成に限られず、たとえば、領域３６に金属膜を形成してもよい。または、導波板２３において、複数回反射させてもよい。
【００７６】
その他の作用および効果については実施の形態１における光ピックアップ装置と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【００７７】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施の形態１における光ピックアップ装置の概略断面図である。
【図２】実施の形態１における偏光性ホログラムの平面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１における偏光性ホログラムの説明図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１における第１の導波板の説明図である。
【図５】偏光性ホログラムと受光部との関係と演算部とを説明する図である。
【図６】（ａ）は、実施の形態１の受光素子における落斜部分のずれの説明図であり、（ｂ）は従来の技術に基づく受光素子における落斜部分のずれの説明図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１における第２の導波板の説明図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１における第３の導波板の説明図である。
【図９】実施の形態２における光ピックアップ装置の概略断面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、実施の形態２における導波板の説明図である。
【図１１】実施の形態３における光ピックアップ装置の概略断面図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、実施の形態３における導波板の説明図である。
【図１３】従来の技術に基づく第１の光ピックアップ装置の概略断面図である。
【図１４】従来の技術に基づく第２の光ピックアップ装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  半導体レーザ装置、２  ＬＤチップ、３，１３，２３  導波板、３ａ，１３ａ，２３ａ  上面、３ｂ，１３ｂ，２３ｂ  下面、４  偏光性ホログラム、５  対物レンズ、６  光ディスク、７  受光部、８  １／４波長板、９，１９  発振光、１０  格子、１１  プロトン交換層、１２  反射光、１４，１５  減算器、１６  第１の分割線、１７  第２の分割線、１８  補助受光部、２５，２６，２７，２８，３３，３５，３６  領域、３９ａ，３９ｃ  発振光透過領域、３９ｂ  発振光反射領域、４０ａ  反射光反射領域、４０ｂ  反射光透過領域、４１  Ａ領域、４２  Ｂ領域、４３  Ｃ領域、４５，４６，４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，５１，５２，５５，５６，５７  矢印、６１，６２，６３  落斜部分、７０  演算部、７１，７２，７３，７４，７５，７６  受光素子。
【図１】
2005196873.tif 000003
【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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【図１４】
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