(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸近傍から周辺部に向かうに従い格子間隔が狭くなる回折格子を備えたビーム整形素子において、
上記回折格子の格子間隔がそれぞれ、各格子状パターンの伸長方向に沿って変化するように形成されてなり、
上記回折格子が、格子状パターンの伸長方向とこれに直交する方向とにおいて、光源が有する発光点のずれ量に応じた非点収差を持ち、
かつ、上記非点収差が、上記光源が有する発光点のずれ量の個体差を少なくとも含む範囲で、格子状パターンの伸長方向に沿って変化していることを特徴とするビーム整形素子。
【請求項２】
光軸近傍から周辺部に向かうに従い格子間隔が狭くなる回折格子を備えたビーム整形素子において、
上記回折格子の格子間隔がそれぞれ、各格子状パターンの伸長方向に沿って単調増加または単調減少するように形成されてなり、
上記回折格子が、格子状パターンの伸長方向とこれに直交する方向とにおいて、光源が有する発光点のずれ量に応じた非点収差を持ち、
かつ、上記非点収差が、上記光源が有する発光点のずれ量の個体差を少なくとも含む範囲で、格子状パターンの伸長方向に沿って変化していることを特徴とするビーム整形素子。
【請求項３】
上記回折格子は、複数の格子状パターンが軸対称に設けられてなり、
上記回折格子を座標面とみなし、上記複数の格子状パターンの対称軸をｙ軸とし、上記座標面においてｙ軸に直交する軸をｘ軸とした場合に、
ｙ軸に近い方から数えてｋ番目の格子状パターン端部の形状が、
【数１】
0004037281.tif 000015
（ａ00＝０、ａnmは定数、ｂは回折格子に入射される光ビームの波長（ｎｍ）、ｋ＝±１，±２，±３・・・、Ｎ，Ｍは正の整数：ただし、ａnm、Ｎ、Ｍはいずれも、収差の大きさが０．０２λｒｍｓ以下となるように設定される）
にて表されることを特徴とする請求項１または２記載のビーム整形素子。
【請求項４】
上記回折格子と背向して他の回折格子が設けられており、
これら回折格子の一方が入射された光ビームを拡大して放射し、他方が入射された光ビームを縮小して放射することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のビーム整形素子。
【請求項５】
上記回折格子と背向して円柱レンズが設けられており、
上記回折格子または上記円柱レンズの一方が入射された光ビームを拡大して放射し、他方が入射された光ビームを縮小して放射することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のビーム整形素子。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のビーム整形素子と、該ビーム整形素子に光ビームを出射する光源との位置調整方法であって、
上記ビーム整形素子と光源との距離を一定に保持したまま、該ビーム整形素子の面内方向に沿って光源を相対移動させることにより、発光点のずれを補正する工程を含むことを特徴とする位置調整方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法により位置調整がなされた、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のビーム整形素子と、該ビーム整形素子に光ビームを照射する光源とを含んでなることを特徴とする光源ユニット。
【請求項８】
楕円形状に光ビームを出射する光源と、
上記光源から出射された光ビームが入射される、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のビーム整形素子と、
上記ビーム整形素子により略円形状に整形された光ビームを平行光束化する平行化手段と、
上記平行化手段により平行光束化された光ビームを集光する集光手段とを含んでなることを特徴とする光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断面楕円形状の光ビームを略円形状に整形するビーム整形素子、および、この整形素子を備えた光源ユニット並びに光ピックアップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクなどの情報記録媒体では、記憶容量を大きくするための高密度化が進んでいる。光ディスクなどのディスク状情報記録媒体において、高密度化を実現するためには、光ディスク上に集光される光ビームのスポット径を小さくすることが必要となる。しかしながら、一般に光源として用いられる半導体レーザ素子から放射される光ビームは、レーザチップの接合面に対して垂直方向の放射角が水平方向の放射角に比べて約２〜３倍と異なる。このため、そのまま集光するとディスク上で楕円状のスポットとなり、ビーム光量の利用効率が悪くなる。また、水平方向と垂直方向とで発光点の位置が実際に異なる（実際の発光点のずれ）ため、そのまま集光すると水平方向と垂直方向とで焦点の位置が合わないことになる。
【０００３】
そこで、上記のような問題を解決するため、図１３に示すように、半導体レーザ素子（図示しない）から放射される光ビーム１１の光路中に整形プリズム１８を設けて、光ビーム１１を一方向に広げる、または一方向に狭くして光ビームのスポットを略円形状に整形する方法が提案されている。しかしながら上記の構成では、整形プリズム１８自体の小型化に限界があり、加えて、光ビーム１１の光路を整形後と整形前とで平行とするためには、整形プリズム１８を少なくとも２個用いる必要があるため、光ピックアップ全体が大きくなってしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、ＷＯ９８／５０９１３では、図１４、図１５に示すように、ホログラム２０を２面備えた整形素子１９を用い、整形素子１９を透過する光ビーム１１の放射角を変えることにより、水平方向のビーム径を垂直方向のビーム径に合わせる方法が提案されている。これによれば、光軸に垂直な面内および光軸方向に沿って整形素子１９の位置調整を行なうことで、光ビーム１１を断面楕円形状から略円形状に整形することができる。また、整形素子１９は平板状の光学素子であるので、光ピックアップ自体の小型化が図れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のＷＯ９８／５０９１３に開示された技術の場合、整形素子１９が備えるホログラム２０のパターンは長円形状である。よって、整形素子１９の光軸を半導体レーザの光軸に合わせるために、当該整形素子１９の位置を光軸に垂直な面内で水平・垂直方向に調節しなければならない。
【０００６】
また、半導体レーザの見かけの発光点のずれ量には、その中心波長や実際の発光点のずれ量が個体差を持つことに起因して、個体間誤差（個体差）があるため、個々の半導体レーザの光ビームの特性に合わせて、整形素子１９と半導体レーザとの距離を調整する必要がある。すなわち、光軸に垂直な面内においての水平・垂直方向に沿った位置調整に加え、光軸方向に沿った位置調整が必要であり、合計３方向の位置調節を要することになる。
【０００７】
このためにＷＯ９８／５０９１３の整形素子１９には、該整形素子１９を光軸に垂直な面内方向に移動させるジグ以外に、光軸方向に移動させるためのジグを別に備えなければならない。また、整形素子１９と半導体レーザ素子とをユニット化する場合も同様に、個々の半導体レーザの見かけの発光点のずれ量に応じて、パッケージ上の整形素子１９と半導体レーザ素子との距離（すなわち、両者の光軸方向の位置）を調整しなければならない。
【０００８】
つまり、例えば、光ピックアップのように、整形素子１９と半導体レーザ素子との組み合わせを利用する場合では、両者がユニット化されているか否かに関わらず、光軸方向の位置調整の分だけ調整時間およびコストがかかるという問題を招来する。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、光軸に垂直な面内で位置調整するだけで、光源の有する発光点のずれを補正することができ、光軸方向に沿った位置調整が不要となるビーム整形素子、およびそれを用いた光源ユニット、並びに光ピックアップを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるビーム整形素子は、上記の課題を解決するために、光軸近傍から周辺部に向かうに従い格子間隔が狭くなる回折格子を備えたビーム整形素子において、上記回折格子の格子間隔がそれぞれ、各格子状パターンの伸長方向に沿って変化するように形成されてなることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、各格子間隔が一方向（光ビームの非整形方向）に沿って変化しているため、各格子状パターン上の異なる領域は、入射される光ビームを異なる放射角で出射させる。このため、光ビームの入射位置を上記非整形方向に沿って動かせば、整形方向の見かけの発光点が移動する。この結果、光ビームを発する光源について、整形方向からみた発光点と、非整形方向からみた見かけの発光点とのずれが補正される。すなわち、光軸に垂直な面内で位置調整するだけで、光源の有する発光点のずれを補正することができ、光軸方向に沿った位置調整（すなわち、光源・ビーム整形素子間の距離調整）が不要となるビーム整形素子を提供することができる。
【００１２】
なお、本発明において「発光点のずれ」とは、使用する光源の中心波長や、光源が有する異方向（例えば、垂直方向と水平方向と）での発光点のずれ量（実際の発光点のずれ量と称する）などに起因して発生する、「見かけの発光点のずれ」を総称するものである。そして、この「発光点のずれ」は、集光された際のスポットのぼけを招来するため、補正により出来うる限り小さくしておくことが望まれるものである。
【００１３】
また、いうまでもないが、上記回折格子は複数の格子状パターンにより形成されているので、従来のビーム整形素子と同様に、光軸に垂直な面内で位置調整するだけで、光源とビーム整形素子との光軸合わせが行なえる。
【００１４】
本発明にかかるビーム整形素子では、上記の構成において、上記回折格子の格子間隔がそれぞれ、各格子状パターンの伸長方向に沿って単調増加または単調減少するように形成されてなることがより好ましい。
【００１５】
上記の構成によれば、各格子間隔が一方向（光ビームの非整形方向）に沿って単調変化しているため、光ビームの入射位置を上記非整形方向に沿って動かせば、整形方向の見かけの発光点が一定の規則性をもって移動する。この結果、光ビームを発する光源について、整形方向からみた発光点と、非整形方向からみた見かけの発光点とのずれの補正がより容易となる。
【００１６】
本発明にかかるビーム整形素子では、上記の構成において、上記回折格子は、複数の格子状パターンが軸対称に設けられてなり、上記回折格子を座標面とみなし、上記複数の格子状パターンの対称軸をｙ軸とし、上記座標面においてｙ軸に直交する軸をｘ軸とした場合に、ｙ軸に近い方から数えてｋ番目の格子状パターン端部（すなわち格子溝）の形状が、
【００１７】
【数２】
0004037281.tif 000002
【００１８】
（ａ00＝０、ａnmは定数、ｂは回折格子に入射される光ビームの波長（ｎｍ）、ｋ＝±１，±２，±３・・・、Ｎ，Ｍは正の整数：ただし、ａnm、Ｎ、Ｍはいずれも、収差の大きさが０．０２λｒｍｓ以下となるように設定される）にて表されることがより好ましい。
【００１９】
また、上記回折格子の格子状パターンの溝深さ（すなわち格子溝の）形状は、入射してきた光に対して、
【００２０】
【数３】
0004037281.tif 000003
【００２１】
（ａnmは定数、Ｎ，Ｍは正の整数：ただし、ａnm、Ｎ、Ｍはいずれも、収差の大きさが０．０２λｒｍｓ以下となるように設定される）にて表わされる光路差を与える形状とすることがより好ましい。上記回折格子の格子状パターンの溝深さ形状を、上記式（２）にて表わされる光路差を与える形状に製造した場合、その回折格子の１次回折効率は最大となる。上記回折格子の格子状パターンの溝深さ形状を、上記式（２）にて表わされる光路差を与える形状に製造することが困難な場合は、その回折格子の回折効率は低くなるが、上記回折格子の格子状パターンの溝深さ形状を、上記光路差を近似的に与える形状としてもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、光ピックアップ全体に対して問題とならない収差値のビーム整形素子を提供することが可能となる。
【００２３】
本発明にかかるビーム整形素子は、上記の構成において、上記回折格子と背向して他の回折格子が設けられており、これら回折格子の一方が入射された光ビームを拡大して放射し、他方が入射された光ビームを縮小して放射することがより好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、整形された光ビームが、その放射角の拡大および縮小を受けて放射される。よって、整形方向からみた発光点と、非整形方向からみた見かけの発光点とのずれの拡大が防止されて、光軸に垂直な面内でのビーム整形素子の位置調整量を必要最小限とすることができる。
【００２５】
また、本発明にかかるビーム整形素子は、上記の構成において、上記回折格子と背向して円柱レンズが設けられており、上記回折格子または上記円柱レンズの一方が入射された光ビームを拡大して放射し、他方が入射された光ビームを縮小して放射することを特徴としている。
【００２６】
上記の構成によれば、回折格子が片面にのみ設けられている場合に、回折格子が設けられていない面を、回折格子と同じ性質をもつ構造にしておくことにより、非点較差を補正し、光の強度分布を水平・垂直において同等にすることができる。
【００２７】
本発明にかかるビーム整形素子は、上記の構成において、上記回折格子が、格子状パターンの伸長方向とこれに直交する方向とにおいて、光源が有する発光点のずれ量に応じた非点収差を持ち、かつ、上記非点収差が、上記光源が有する発光点のずれ量の個体差を少なくとも含む範囲で、格子状パターンの伸長方向に沿って変化していることがより好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、回折格子が、上記非整形方向と整形方向との間で、発光点のずれ量を補正可能な非点収差を有するので、発光点のずれを完全になくすような補正を実現可能となる。加えて、発光点のずれ量の個体差、つまり同一仕様で製造された複数の光源間の発光点のずれ量の相違を補正可能なように、各格子状パターンの伸長方向に沿って上記非点収差が変化しているため、光源の個体差による発光点のずれを完全になくすような補正を実現可能となる。
【００２９】
本発明にかかる位置調整方法は、上記の課題を解決するために、上記発明のいずれか１つに記載されたビーム整形素子と、該ビーム整形素子に光ビームを出射する光源との位置調整方法であって、上記ビーム整形素子と光源との距離を一定に保持したまま、該ビーム整形素子の面内方向に沿って光源を相対移動させることにより、発光点のずれを補正する工程を含むことを特徴としている。なお、この位置調整方法では、光源およびビーム整形素子の少なくとも一方を実際に移動させて、光源をビーム整形素子に対して相対移動させればよい。
【００３０】
上記の方法によれば、上記面内で、光源とビーム整形素子との位置調整するだけで光源の有する発光点のずれを補正可能とし、光源・ビーム整形素子間の距離調整が不要となる位置調整方法を提供可能となる。
【００３１】
このような位置調整方法は、例えば、ビーム整形素子と光源（半導体レーザなど）とをユニット化する場合に採用される。この場合、ビーム整形素子と光源との距離を規定するパッケージ（光源格納部）高さを個々に調整することなく光源の個体差に対応可能となるので、両者の組み立て（ユニット化）が容易となる。また、パッケージとビーム整形素子との間に、ビーム整形素子・光源間距離を調整するための接着剤層を介在させる必要がなく、接着剤の膨張・収縮などの経時変化による信頼性の低下を招来する虞もない。
【００３２】
さらに、上記の位置調整方法は、例えば、光ピックアップにおける、光源とビーム整形素子との位置調整にも採用される。この場合、光源の有する発光点のずれを補正するために、ビーム整形素子あるいは光源を光軸方向に沿って動かすためのジグを別に備える必要がなくなる。
【００３３】
本発明にかかる光源ユニットは、上記の課題を解決するために、上記位置調整方法により位置調整がなされた、上記発明のいずれか１つに記載されたビーム整形素子と、該ビーム整形素子に光ビームを照射する光源とを含んでなることを特徴としている。
【００３４】
上記の構成によれば、組み立てが容易であり、かつ信頼性の高い光源ユニットを提供可能となる。
【００３５】
本発明にかかる光ピックアップは、上記の課題を解決するために、楕円形状に光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームが入射される、上記発明のいずれか１つに記載されたビーム整形素子と、上記ビーム整形素子により略円形状に整形された光ビームを平行光束化する平行化手段と、上記平行化手段により平行光束化された光ビームを集光する集光手段とを含んでなることを特徴としている。
【００３６】
上記の構成によれば、光源から出射された光ビームを、集光手段により略円形状のスポットとして集光することができ、かつ、光源の有する発光点のずれを補正するために、ビーム整形素子あるいは光源を光軸方向に沿って動かすためのジグ（移動機構）を別に備える必要がない光ピックアップを提供可能となる。なお、上記ビーム整形素子は、光源と組み合わせた光源ユニットの一構成であってもよい。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本発明の権利範囲は、特に、本実施の形態に記載の範囲内に限定されるものではない。
【００３８】
（ビーム整形素子、およびその位置調整方法）
図１（ｂ）に示すように、本発明にかかるビーム整形素子４は、使用する光源（例えば、半導体レーザ）が出射する光ビームの波長において透明な基板（ガラス基板など）の両面に、第１の回折格子６と第２の回折格子７とが形成されてなる構成である。これらの回折格子６・７はいずれも、光軸（Ｚ軸）近傍から周辺部に向かうに従い格子間隔Ｗ１が狭くなり、かつ各格子間隔Ｗ１が、各格子状パターン６’・７’の伸長方向に沿って単調増加または単調減少するように形成されている。なお、格子間隔Ｗ１とは、隣接する格子状パターン６’・６’（７’・７’）の対応する端部同士の間隔、すなわち隣接格子溝間の距離を指すものとする。
【００３９】
以下、図１（ａ）〜（ｃ）を用いて、回折格子６・７の構造についてより詳細に説明する。
【００４０】
図１（ａ）は、ビーム整形素子４を第２の回折格子７の形成面側から示す図面であり、図１（ｃ）は、ビーム整形素子４を第１の回折格子６の形成面側から示す図面である。図１（ａ）〜（ｃ）では、ビーム整形素子４の中心を原点（０）、原点を通る光軸の方向をｚ軸、第１の回折格子６を形成する複数の格子状パターン６’の対称軸をｙ軸、原点を通りｙ軸と直交する軸をｘ軸として、ｘｙｚ座標を規定している。なお、ｙ軸は、第２の回折格子７を形成する複数の格子状パターン７’の対称軸も兼ねる。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、ビーム整形素子４の中心を原点（０）と規定したが、必ずしもビーム整形素子４の中心を原点としなくてもよい。例えば、ビーム整形素子４の中心からずれた点を原点として規定した場合には、第１の回折格子６、および第２の回折格子７の周りに、格子状パターンが形成されていない領域が、ｙ軸またはｘ軸に関して非対称となる。
【００４２】
ビーム整形素子４には、光源（図示せず）からの光ビーム１１が、略楕円形状に入射される（図１（ｃ）参照）。そのため、略楕円形状の光ビーム１１の短軸がｘ軸方向に沿うように（すなわち、光ビーム１１の長軸がｙ軸方向に沿うように）入射されると、通常のビーム整形素子と同様に、この光ビーム１１はｘ軸方向に放射角が拡大（整形）される一方で、ｙ軸方向には実質的に整形されない。つまり、上記ｘ軸方向は光ビーム１１の整形方向に相当し、一方、ｙ軸方向は光ビーム１１の非整形方向に相当する。
【００４３】
ビーム整形素子４が有する回折格子６・７はそれぞれ、図１（ｂ）にＡ−Ａ’線（図１（ａ）および（ｃ）参照）断面を示すように、断面三角形状の格子状パターン６’・７’がｘ軸方向に複数個並列されてなる。また、回折格子６・７ともに、ｘ軸方向すなわち整形方向において、光軸近傍の格子間隔Ｗ１に比べて周辺部の格子間隔Ｗ１が狭くなるよう形成されている。
【００４４】
さらに、ビーム整形素子４を光軸方向から見た場合、回折格子６・７ともに格子間隔Ｗ１がそれぞれ、ｙ値の増加方向（格子状パターンの伸長方向：非整形方向）に沿って単調減少している。これにより、それぞれのｙの位置で、光ビーム１１の放射角が変わることとなる。
【００４５】
つまり、上記構成の回折格子６・７によれば、各格子間隔Ｗ１が一方向（非整形方向）に沿って変化しているため、各格子状パターン６’・７’上の異なる領域は、入射される光ビーム１１を異なる放射角で出射させる。このため、光ビーム１１の入射位置を上記非整形方向に沿って動かせば、整形方向の見かけの発光点が移動する。この結果、光ビーム１１を発する光源（図示せず）について、整形方向からみた発光点と、非整形方向からみた見かけの発光点とのずれが補正される。すなわち、光軸に垂直な面内で位置調整するだけで、光源の有する発光点のずれを補正することができ、光軸方向に沿った位置調整（すなわち、光源・ビーム整形素子間の距離調整）が不要となるビーム整形素子４を提供することができる。
【００４６】
なお、上記構成の回折格子６・７はいずれも、光軸（Ｚ軸）近傍から周辺部に向かうに従い、格子間隔Ｗ１のｙ値の増加方向に沿った単調変化が、単調減少から単調増加へと連続的に変化している。また、上記の格子間隔Ｗ１のｙ値の増加方向に沿った単調変化は、光軸近傍から周辺部に向かうに従い、単調増加から単調減少へと連続的に変化するものとしてもよい。また、上記の格子間隔Ｗ１のｙ値の増加方向に沿った単調変化は、光軸近傍から周辺部に向かうに従い、連続的に変化した結果、単調減少のまま、または単調増加のままであってもよい。
【００４７】
以下、ビーム整形素子４を用いて断面楕円形状の光ビーム１１を略円形状に整形し、かつ、光源が有する発光点のずれを補正する方法（ビーム整形素子と光源との位置調整方法）について、図２〜図４に基づき具体的に説明する。
【００４８】
断面略楕円形状の光ビーム１１がビーム整形素子４に入射された場合、非整形方向では、光ビーム１１がビーム整形素子４を透過することによる放射角の変化はほぼ起きない（図３参照）。
【００４９】
一方、整形方向では、図２の二点鎖線によって示されるように、光ビーム１１は、入射面側の第１の回折格子６により放射角が広げられ、出射面側の第２の回折格子７に到達したときには、そのビーム径が非整形方向のビーム径とほぼ同じとなる。次に、光ビーム１１は、第２の回折格子７により、整形方向に放射角が狭められて、非整形方向の放射角とほぼ同じ放射角で出射される。
【００５０】
これによって、光ビーム１１は、第２の回折格子７から略円形状に整形された状態で出射され、整形方向と非整形方向とにおいて、ほぼ同じ径・放射角となる。このとき光ビーム１１の整形方向の実際の発光点８に対して、整形後の見かけの発光点９は、図２の点線で表されるようにずれる。そして、この変化分Δｌが、整形方向の実際の発光点８と、図３に示す、非整形方向の発光点１０とのずれを相殺することになる。
【００５１】
また、図２・３に示す状態から、非整形方向であるｙ軸方向（図１参照）に沿って、ビーム整形素子４を動かした場合について、以下に述べる。
【００５２】
ビーム整形素子４は、上記回折格子６・７の格子間隔Ｗ１がｙ値の増加方向に沿って単調減少している。そのため、光ビーム１１の中心が正のｙ値に当たるように、ｙ軸に沿ってビーム整形素子４を動かした場合、光ビーム１１の整形方向の実際の発光点８に対する整形後の見かけの発光点９の変化分Δｌが、図２・３に示す場合よりも大きくなる（図示せず）。また、ビーム整形素子４をｙ軸に沿って逆方向に動かした場合、発光点の変化分Δｌが、図２・３に示す場合よりも小さくなる（図４参照）。
【００５３】
つまり、ビーム整形素子４の格子間隔Ｗ１を非整形方向に沿って変えておけば、ビーム整形素子４を非整形方向に位置調整することで、上記変化分Δｌを所望の値に変えることができる。この結果、ビーム整形素子４と光源との距離を一定に保持したままで、光源が有する発光点のずれに個別に対応して、発光点のずれを補正することが可能となる。
【００５４】
なお、回折格子６・７における格子間隔Ｗ１は変化していればよく、必ずしも単調変化（単調増加または単調減少）している必要はない。しかし、各格子間隔Ｗ１が一方向（光ビームの非整形方向）に沿って単調変化している場合には、ビーム整形素子全体としても単調な放射角の変化を与えることができる。つまり、光ビームの入射位置を上記非整形方向に沿って動かせば、整形方向の見かけの発光点が一定の規則性をもって移動する。この結果、光ビームを発する光源について、整形方向からみた発光点と、非整形方向からみた見かけの発光点とのずれの補正がより容易となるので特に好ましい。
【００５５】
また、本実施の形態では、ビーム整形素子４の特に好ましい例として、本実施の形態にかかる回折格子６・７を両面に設けた構成を例示した。しかし、少なくとも一方の面に本実施の形態にかかる回折格子が設けられていればよい。なお、一方の面のみに本実施の形態にかかる回折格子を設ける場合には、他方の面を、円柱状の屈折面をもち、回折格子と同じ効果をもつシリンドリカルレンズ（円柱レンズ）としてもよい。
【００５６】
また、ビーム整形素子の両面に（つまり、互いに背向して）、本発明にかかる回折格子を設ける場合には、一方面側の回折格子の各格子間隔Ｗ１と、他方面側の回折格子の各格子間隔Ｗ１とが、格子状パターンの伸長方向に沿って同じ向きに単調増加・減少するように設計することがより好ましい（図１（ａ）〜（ｃ）参照）。２つの回折格子の各格子間隔Ｗ１を上記のように設計すれば、光ビームをより容易に略円形状に整形可能となる。
【００５７】
さらに、本実施の形態では、ｙ軸に近い方から数えてｋ番目の格子溝（格子状パターンの端部に相当）と−ｋ番目の格子溝とが互いにｙ軸対称な曲線となっているビーム整形素子４を例示したが、ｋ番目の格子溝と−ｋ番目の格子溝とが互いにｙ軸対称な直線となっているビーム整形素子であってもよい。
【００５８】
（ビーム整形素子の製造方法）
次に、本実施の形態のビーム整形素子４に形成される回折格子の製造方法について、図５に基づいて説明する。
【００５９】
ビーム整形素子４に形成される、のこぎり歯状のブレーズ形状の回折格子６・７は、数段のバイナリー型の回折格子とすることもできる。このような数段のバイナリー型の回折格子は、多重マスクを用いたフォトエッチング法にて作製することができる。
【００６０】
図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、例えば、石英ガラスからなる基板２１を、第１のマスク２２および第２のマスク２３のフォトマスクを用いて順にフォトエッチングする。これらのマスクは、例えば、イオンビーム描画、電子ビーム描画などの方法により作製する。
【００６１】
図５（ｂ）において、第１のマスク２２にて基板２１を保護して、例えば、紫外線を真上から照射して、露光を行なう。これによって、第１のマスク２２によって保護されなかった部分には、凹部が形成される。
【００６２】
図５（ｃ）では、図５（ｂ）において凹部が形成された基板２１を第２のマスク２３により保護して、同様のエッチングを行なう。この方法にて、第１のマスク２２および第２のマスク２３を用いて４段のマルチレベルの回折格子ができる。
【００６３】
本実施の形態においては、このような回折格子の製造方法を用い、１次回折効率を最大とするように設計を行なう。格子間隔Ｗ１が大きい部分については、回折効率を優先して８段の階段形状に、格子間隔Ｗ１が小さい部分については、製造性を考慮して４段の階段形状としている。段数は上記に限るものではなく、格子間隔Ｗ１・加工精度により、４段、８段、１６段など他の段数としてもよい。
【００６４】
なお、本実施の形態においては、回折格子の製造方法として、フォトエッチング法を用いたが、必ずしもこれに限定されず、例えば、プラスチックの金型による射出成型、フォトポリマー法などの方法を用いることも可能である。
【００６５】
例えば、プラスチックの金型による射出成型では、素子の形を形成するための金型に、溶かしたプラスチック材料を流し込み、温度を下げて固める。この方法は、一度金型を作製しておけば、作製した金型をもとにいくつもの素子を作製でき、非常に生産性がよい。
【００６６】
金型は、フォトリソグラフィーによるマルチレベルの形状でもよいし、バイトによる機械加工でもよく、この場合には回折格子形状がのこぎり歯状のブレーズの形状にできるため、より回折効率上有利な回折格子となる。
【００６７】
また、基板２１をエッチングによりブレーズ形状を作成し、それを金属のスタンパに転写し、スタンパにより紫外線硬化樹脂に形状付与し、紫外線硬化させる、いわゆるフォトポリマー（Photo-Polymer ）法によってもブレーズ化された回折格子を作製できる。
【００６８】
また、電子ビームによりフォトレジストを高精細に露光し、エッチングすることでブレーズ型、マルチレベル型ともに作製可能である。
【００６９】
（光源ユニット）
次に、光源とビーム整形素子４との位置調整方法の具体例として、図１〜４、並びに図６を参照しながら、両者をユニット化して半導体レーザユニット（光源ユニット：図６参照）２を製造する工程を説明する。
【００７０】
半導体レーザユニット２は、半導体レーザ３と、半導体レーザ３の出射面上に固定されたビーム整形素子４とを含んで構成される。また、上記半導体レーザ３は、断面楕円形状に光ビーム１１を放射する半導体レーザ素子３１と、半導体レーザ素子３１を格納するパッケージ５と、半導体レーザ素子３１用の電極３２と、半導体レーザ素子３１を搭載するステム３３とを含んで構成される。
【００７１】
上記半導体レーザユニット２の作成に際しては、ビーム整形素子４と半導体レーザ素子３１との位置決めを行なう必要がある。この工程では、パッケージ５の上面を基準面として、ビーム整形素子４をこの面に沿うように水平・垂直の２方向に動かすことで、所望する全ての調整作業を簡単に行なうことができる。
【００７２】
まず、光ビーム１１の強度分布を略均一化するためには、半導体レーザ素子３１からの光ビーム１１の光軸をビーム整形素子４のｙ軸上に合わせて、光ビーム１１と回折格子６・７との関係を軸対称化する（光軸合わせ工程：図１（ｃ）参照）。
【００７３】
この工程では、ビーム整形素子４を、ｘ軸方向、すなわち整形方向にのみ動かせばよい。次いで、光軸方向に沿った位置調整、すなわち、光源が有する発光点のずれを補正するためには、ビーム整形素子４の持つ非点収差が単調変化しているため、ｙ軸方向、すなわち非整形方向に沿ってのみ動かせばよい。さらに、上記工程を経て位置決めされたビーム整形素子４をパッケージ５上に固定することで、半導体レーザユニット２が製造される。
【００７４】
上記のように、ビーム整形素子４の位置調整は、光軸に垂直な面内方向のみ、すなわちｘｙ平面内のみで行なえばよい。つまり、従来のビーム整形素子のように光軸（ｚ軸）方向に沿った位置調整を要することなく、ｘｙ平面内で、光源の有する発光点のずれなどの調整が可能となる。よって、ビーム整形素子の位置調整に要する時間の短縮が可能となり、また、半導体レーザ素子３１とビーム整形素子４との距離調整を行なうためのスペーサを備える必要がなくなるなどコスト低減にもつながる。特に、パッケージ５とビーム整形素子４との間に、スペーサとして頻用される厚い接着剤層が介在することもなく、該接着剤の膨張・収縮などの経時変化を回避することができるので信頼性がより向上する。
【００７５】
また、上記の位置調整方法を用いれば、例えば、光源が有する実際の発光点のずれ量、発する光ビームの中心波長のずれ、などあらゆる要因による見かけの発光点のずれを補正可能である。具体的には、半導体レーザ素子３１が発する光ビーム１１の中心波長が異なる（個体差を有する）場合、ビーム整形素子４の屈折率が波長に依存するため放射角が変化する。
【００７６】
これによって、整形方向の実際の発光点８に対する整形後の見かけの発光点９の変化量Δｌが変わる。しかしながら、上記のように非整形方向、すなわちｙ軸方向に沿ってビーム整形素子４を動かし、放射角を変えることにより、同様に補正することができる（図２〜４参照）。また、パッケージ５の高さの個体差に起因した、発光点のずれについても同様の方法で補正できる。
【００７７】
（光ピックアップ）
次に、図６に基づき、前記半導体レーザユニット２を備えた、本発明にかかる光ピックアップ１について説明する。
【００７８】
光ピックアップ１には、順に、半導体レーザユニット２、コリメータレンズ（平行化手段）１３、ビームスプリッタ１５、対物レンズ（集光手段）１４が光ビーム１１の光軸上に位置するように配されている。この光ピックアップ１は、さらに、戻りの光りビーム（反射光）を集光するための集光レンズ１６と、記録媒体（図示しない）からの信号を受信する手段としてのディテクタ１７とを備えている。ビームスプリッタ１５によって光路を９０度曲げられた戻りの光りビームは、集光レンズ１６により集光され、ディテクタ１７へ入射される。
【００７９】
ビーム整形素子４は、半導体レーザ素子３１が放射する光ビーム１１が通過する、パッケージ（半導体レーザパッケージ）５上の領域に配置されている。この光ビーム１１は、再生光または記録光であり、コリメータレンズ１３によって発散光から略平行光となり、対物レンズ１４により、例えば、光ディスク等の記録媒体（図示しない）の信号記録面上に集光される。前記したように、ビーム整形素子４で光ビーム１１が断面楕円形状から略円形状に整形されることにより、信号記録面上で非常に面積の小さなスポットとなり、高密度に記録再生を行なうことができる。
【００８０】
記録媒体に照射された光ビーム１１は、信号記録面によって反射され、戻りの光ビームとなり、対物レンズ１４に入射される。記録媒体からの戻りの光ビームは、対物レンズ１４を通ることにより平行光となり、ビームスプリッタ１５に設けられた偏光膜１２によって光路を９０度曲げられる。ビームスプリッタ１５の偏光膜１２によって光路を９０度曲げられた記録媒体からの戻りの光ビームは、集光レンズ１６によりディテクタ１７へ絞り込まれる。ビームスプリッタ１５は、半導体レーザ３から放射される光ビーム１１を透過させ、戻りの光ビームの光路を９０度曲げる機能を有する光学素子である。これにより、半導体レーザ３から放射される光ビーム１１と戻りの光ビームとは分離される。
【００８１】
上記のように、既に調整済の半導体レーザユニット２を光ピックアップ１に用いると、コリメータレンズ１３などの他の光学部材と光軸を合わせるだけで組み立てることができ、組み立て工程を非常に簡易化できる。
【００８２】
なお、ビーム整形素子４と半導体レーザ３とをユニット化せずに光ピックアップ１に用いる場合でも、本発明にかかる位置調整方法により、ビーム整形素子４と半導体レーザ素子３１との距離を変えることなく発光点のずれを補正できる。
【００８３】
【実施例】
以下、実施例により、前記実施の形態にて説明したビーム整形素子４のより具体的な設計例を詳細に説明する。
【００８４】
図６に示す光ピックアップ１において、半導体レーザ３の光ビーム１１は中心波長が４０５ｎｍで、放射角の半値全角は半導体レーザ３の接合面に対して水平方向が１０度、垂直方向が２６度と異なっており、略楕円形状のビーム形状をしている。これをビーム整形素子４を用いて整形方向（上記水平方向）の放射角を広げることで略円形状のビーム形状とし、次いでディスク（図示せず）上で十分光ビーム１１を絞り込み、かつビーム光量の利用効率を上げる。
【００８５】
より具体的には、この光ビーム１１を、開口数ＮＡ（Numerical Aperture）が０．１５のコリメータレンズ１３により発散光から略平行光とし、開口数ＮＡが０．８５の対物レンズ１４にて、カバーガラス厚が０．１ｍｍのディスクのトラック上に絞り込む構成としている。
【００８６】
ビーム整形素子４は、基板材として石英ガラスを用いて整形比を２．２、入射面（第１の回折格子６）と出射面（第２の回折格子７）との間隔を２．３ｍｍとしている。なお、整形比とは、図２におけるα２／α１とする。ここで、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように座標軸を取ると、ｙ軸に近い方から数えてｋ番目の格子状パターンの端部（すなわち格子溝）の形状は、前記式（１）に示すｆ（ｘ、ｙ、ｋ）＝０（以下、格子形状関数と称する）に従い、第１の回折格子６において、
ｆ（ｘ，ｙ，ｋ）＝
０．９１２０ｘ2 ＋０．１３６０ｘ2 ｙ−０．０２３２ｘ2 ｙ2
−０．００１３ｘ2 ｙ3 ＋０．０１６７ｘ2 ｙ4 −１．９１７３ｘ4
−４．９２３１ｘ4 ｙ＋０．４６７７ｘ4 ｙ2 ＋０．１０９９ｘ4 ｙ3 
−０．５５８９ｘ4 ｙ4 −０．０００４０５|ｋ|＝０  ・・・（３）
第２の回折格子７において、
ｆ（ｘ，ｙ，ｋ）＝
−０．０７６７７ｘ2 −０．００２９５ｘ2 ｙ＋０．０００５９ｘ2 ｙ2 
＋０. ０００１２ｘ2 ｙ3 −０．０００２３ｘ2 ｙ4
＋０．００５３５１ｘ4 ＋０．００７２７３ｘ4 ｙ
−０．００１３２ｘ4 ｙ2 −０．０００６６ｘ4 ｙ3
＋０．０００３０１ｘ4 ｙ4 −０．０００４０５|ｋ|＝０  ・・・（４）
となるように設計されている。これより、あるｙの位置での格子間隔Ｗ１がわかる。具体的な格子間隔Ｗ１を表１に示す。
【００８７】
【表１】
0004037281.tif 000004
【００８８】
なお、表１中の最内格子間隔とは、ｙ軸とｙ軸に一番近い格子との格子溝間の間隔を指し、最外格子間隔とは、最外格子と該最外格子に隣接する格子との格子溝間の間隔をいう。例えば、最外格子をｐ番目とすると、ｐ−１番目とｐ番目（−（ｐ−１）番目と−ｐ番目）の格子溝間の間隔を指す。
【００８９】
また、上記回折格子の格子状パターンの溝深さ（すなわち格子溝の）形状は、入射してきた光に対して、
【００９０】
【数４】
0004037281.tif 000005
【００９１】
（ａnmは定数、Ｎ，Ｍは正の整数：ただし、ａnm、Ｎ、Ｍはいずれも、収差の大きさが０．０２λｒｍｓ以下となるように設定される）にて表わされる光路差を与える形状とすることがより好ましい。上記回折格子の格子状パターンの溝深さ形状を、上記式（２）にて表わされる光路差を与える形状に製造した場合、その回折格子の１次回折効率は最大となる。上記回折格子の格子状パターンの溝深さ形状を、上記式（２）にて表わされる光路差を与える形状に製造することが困難な場合は、その回折格子の回折効率は低くなるが、上記回折格子の格子状パターンの溝深さ形状を、上記光路差を近似的に与える形状としてもよい。
【００９２】
このときビーム整形素子４は、光ビーム１１に対して入射面の第１の回折格子６において光ビーム１１の放射角を大きくし、出射面の第２の回折格子７において光ビーム１１の放射角を小さくする。この放射角は、整形方向をｙ軸方向として、入射面において光ビーム１１の放射角を小さくし、出射面において光ビーム１１の放射角を大きくするようにしてもよい。
【００９３】
ここで、ビーム整形素子４の格子間隔Ｗ１を非整形方向に変えたことにより、ビーム整形素子４を発散光束中に置くと、格子間隔Ｗ１の変化量に応じて収差が発生する。この収差は十分小さいことが必要である。
【００９４】
一方、変化量が小さすぎると、半導体レーザ３の中心波長、実際の発光点のずれ、パッケージ５の高さの個体間誤差などに起因する見かけの発光点のずれを補正するために、ビーム整形素子４を動かす距離が長くなる。また、ビーム整形素子４自体も大きくなってしまうため、十分な小型化ができない。よって、ビーム整形素子４の動かす距離を短く設定し、収差を十分小さくするように最適化して、格子間隔Ｗ１の変化のｙ依存性、すなわち格子形状関数が定められる。
【００９５】
格子形状関数の決定方法は、開口数ＮＡ、前記式（１）のＮ、Ｍに対して適切な値を設定し、整形比を一定としながら、全体の収差値が最小となるようにシミュレーションソフト（商品名：「ＣｏｄｅＶ（Optical Research Associates 社製）」）によって、係数ａnmの値を最適化する。前記式（１）のＮ、Ｍの値に対しては、特に制限がなく、開口数ＮＡおよび整形比は、ピックアップ全体の光学設計から値が決まる。最適化した収差の値が０．０２λｒｍｓ以下となれば使用可、０．０２λｒｍｓ以上であれば使用不可と判断する。
【００９６】
次に、ビーム整形素子に配される回折格子について、具体的な格子形状関数の決定方法をより一般化して説明する。まず、コリメータレンズ１３の開口数ＮＡと、ビーム整形素子４の非点収差（以下、収差）λｒｍｓとの関係は、図７に示すように、開口数ＮＡが大きくなるほど収差λｒｍｓが増えている。本実施例では、前記した開口数ＮＡが０．１５のコリメータレンズを用いるが、位置ずれなどの誤差が許容されるように余裕を持たせて、開口数ＮＡを０．２として設計する（以下開口数ＮＡの実用値を設計値と称する）。
【００９７】
また、補正距離と収差との関係は、図８に示すように、ビーム整形素子４のｙ軸方向に沿った移動可能な距離を長くすると、単位距離当たりの格子間隔Ｗ１の変化量を比較的小さくできるため、収差は小さくなる。しかしながら、ビーム整形素子４自体は大きくなってしまう。パッケージ５の大きさは通常５ｍｍ程度であるから、補正距離は１ｍｍ程度以下となることが求められる。
【００９８】
このため、１ｍｍ程度以下のビーム整形素子４のｙ軸方向に沿った移動によって、半導体レーザ３のパッケージ５の高さの個体間誤差±５０μｍを補正することができるように、格子形状関数を決定する。すなわち、ビーム整形素子４をｙ軸方向に１ｍｍ程度動かした位置において、パッケージ５の高さが＋５０μｍに対応して放射角が変化し、逆に−１ｍｍあたりの位置において、−５０μｍに対応して放射角が変化するように格子形状関数を決定する。
【００９９】
パッケージ５の高さの個体間誤差は、その製造方法や材料にも依存するが、一般的に得られる高精度なパッケージの場合には±５０μｍの範囲内である。それぞれの場合において、単位距離当たりの格子間隔Ｗ１の変化量は、パッケージ５の高さ誤差および補正距離によって決まる。このとき、ピックアップの各光学素子で収差が発生することを考えると、１つの光学素子で発生する収差の許容される上限は０．０２λｒｍｓ程度であるから、ビーム整形素子４にて発生する収差がどのｙの位置でも０．０２λｒｍｓ以下となるように、格子形状関数
【０１００】
【数５】
0004037281.tif 000006
【０１０１】
（ただし、ａ00＝０、ａnm，ｂは定数、ｋ＝±１，±２，±３・・・、Ｎ，Ｍは正の整数）の各項の係数ａnm、Ｎ、Ｍを決めればよい。なお、格子溝同士にｙ軸に対する軸対称性を持たせるために、ｘは偶関数となっている。また、ｂは回折格子に入射される光ビームの波長である。
【０１０２】
上記のように、コリメータレンズ１３の開口数ＮＡの設計値を０．２、補正距離を１ｍｍとして設計し、コリメータレンズ１３の実用値０．１５における収差が上記の条件を満たすＮとＭの組み合わせを以下の表２に示す。また、コリメータレンズ１３の開口数ＮＡの実用値を０．１から０．２まで０．０１ずつ変えた場合について、補正距離を１ｍｍとして設計し、収差が上記の条件を満たすＮとＭの組み合わせを以下の表３〜７に示す。
【０１０３】
表中、○が収差０．０２λｒｍｓ以下の条件を満たすもの、×が収差０．０２λｒｍｓ以下の条件を満たさないものである。これらの表より明らかなように、どの条件でもｙについて１次依存（式（１）中のＭ＝１）、すなわち回折格子を直線のまま傾けただけのものでも収差の条件を満たしている場合があることが確認された。
【０１０４】
また、片面の回折格子のみにｙ依存性をもたせたもの（すなわち一方の面においてＭ＝０）について、開口数ＮＡの実用値が０．１３以上の場合は、以下の表２、表６、表７に示すように、収差の条件を満たしていない。これに対して、開口数ＮＡの実用値が０．１２以下の場合は、以下の表３〜５に示すように、収差の条件を満たしている。
【０１０５】
また、入射面にｙ依存性がない（入射面のＭ＝０）ビーム整形素子は、以下の表２〜７に示すように、これらの設計例においては収差の条件を満たしていない。しかしながら、ビーム整形素子の持つ非点収差がｙ軸方向に沿って単調変化していれば同様の効果が得られる。このため、例えば、開口数ＮＡがより小さい場合などの設計例においては、入射面のＭが０であっても収差０．０２λｒｍｓ以下の条件を満たすと考えられる。
【０１０６】
開口数ＮＡが小さいほど最適化されやすいのは、ビーム整形素子に当たる光ビームの中において格子間隔Ｗ１の変化が小さく、コマ収差が発生しにくいためである。つまり、光ビームの当たる範囲において、格子状パターンの曲線の傾きが、ある一定以上になると、今回定めた０．０２λｒｍｓ以上の収差が発生してしまうことになる。したがって、ｘｙについて高次にし、パラメータとなる係数ａnmの数を多くするほど、格子状パターンの曲線の傾きが局所的に大きくなることを防ぎやすく、最適化されやすくなる。
【０１０７】
【表２】
0004037281.tif 000007
【０１０８】
【表３】
0004037281.tif 000008
【０１０９】
【表４】
0004037281.tif 000009
【０１１０】
【表５】
0004037281.tif 000010
【０１１１】
【表６】
0004037281.tif 000011
【０１１２】
【表７】
0004037281.tif 000012
【０１１３】
また、図９は格子状パターンの形状が第１の回折格子６および第２の回折格子７ともに、式（１）において、Ｎ＝２，Ｍ＝４とした場合について、光ビーム１１の中心波長の実際の個体間誤差である４０５±１０ｎｍの範囲の変化に対して、光ビーム１１のディスク上での収差値が小さくなるように、前記実施の形態に示した方法により位置調整したときのディスク上での収差のｒｍｓ値である。
【０１１４】
図１０は、光源が有する実際の発光点のずれ（表中、非点較差）の個体間誤差である２±２μｍに対して、図１１はビーム整形素子４の厚み誤差である中心値±５０μｍに対して、図１２はパッケージ５の高さの個体間誤差である中心値±５０μｍに対して同様の位置調整を行なったときのディスク上での収差のｒｍｓ値である。
【０１１５】
これらの結果より、半導体レーザの中心波長、非点較差、パッケージの高さといった個体間誤差、およびビーム整形素子自体の厚み誤差に起因する収差のｒｍｓ値変動が最小限に抑制されていることがわかる。すなわち、見かけの発光点のずれが、個体差に関わらずほぼ同一となるよう補正されていることがわかる。
【０１１６】
したがって、コリメータレンズ１３の開口数ＮＡの実用値を０．１５とし、ビーム整形素子４の整形比を２．２、硝材を石英としたときは、格子状パターンの形状が第１の回折格子６および第２の回折格子７ともに、表２に示したように、式（１）において、Ｎ≧２，Ｍ≧２とすればビーム整形素子４が大きくなりすぎず、またビーム整形素子４で発生する収差の影響も小さくできる。
【０１１７】
本実施例においては、誤差が発生することも考慮して、既に述べたようにｘ、ｙともに４次としている（前記の式（３）・（４）参照）。このように素子の格子間隔Ｗ１を非整形方向に単調に変化させておくことにより、発生する収差を抑制し、半導体レーザの波長、非点較差、パッケージの高さといった個体間誤差、およびビーム整形素子自体の厚み誤差を補正できるビーム整形素子とすることができる。
【０１１８】
また、本実施の形態のビーム整形素子は、光軸近傍の格子間隔に比べて周辺部の格子間隔が狭い回折格子が、少なくとも使用する光源の波長において透明な板状素子の両面に各々形成されているビーム整形素子であって、少なくとも片面の格子間隔が格子方向に単調増加または単調減少しているように構成してもよい。
【０１１９】
さらに、本実施の形態のビーム整形素子は、上記構成のビーム整形素子において、素子の中心に原点を取り、整形方向をｘ軸、非整形方向をｙ軸、ｙ軸に近い方から数えてｋ番目の格子溝が
【０１２０】
【数６】
0004037281.tif 000013
【０１２１】
（ただし、ａ00＝０、ａnm，ｂは定数、ｋ＝±１，±２，±３・・・、Ｎ，Ｍは正の整数）に従い、コリメータレンズのＮＡの条件に対してそれぞれ以下の条件を満たす多項式であるように構成してもよい。
ＮＡ＝０. １のとき
入射面：Ｎ≧１，Ｍ≧１  出射面：Ｎ≧１，Ｍ≧１
または、
入射面：Ｎ≧２，Ｍ≧１  出射面：Ｎ≧１，Ｍ≧０
０. １＜ＮＡ≦０. １１のとき
入射面：Ｎ≧１，Ｍ≧５  出射面：Ｎ≧１，Ｍ≧４
または、
入射面：Ｎ≧１，Ｍ≧１  出射面：Ｎ≧２，Ｍ≧１
または、
入射面：Ｎ≧２，Ｍ≧２  出射面：Ｎ≧１，Ｍ≧０
０. １１＜ＮＡ≦０. １２のとき
入射面：Ｎ≧１，Ｍ≧１  出射面：Ｎ≧２，Ｍ≧１
または、
入射面：Ｎ≧２，Ｍ≧２  出射面：Ｎ≧１，Ｍ≧０
０. １２＜ＮＡ≦０. １７のとき
入射面：Ｎ≧２，Ｍ≧１  出射面：Ｎ≧２，Ｍ≧２
または、
入射面：Ｎ≧２，Ｍ≧２  出射面：Ｎ≧２，Ｍ≧１
０. １７＜ＮＡ≦０. ２のとき
入射面：Ｎ≧２，Ｍ≧２  出射面：Ｎ≧２，Ｍ≧１
また、本実施の形態のビーム整形素子は、上記構成のビーム整形素子において、一方の回折格子が正の、他方の回折格子が負のパワー（放射角）を持つように構成してもよい。
【０１２２】
さらに、本実施の形態のビーム整形素子は、上記構成のビーム整形素子において、あらかじめ格子方向とそれに直交する方向とで半導体レーザ光源の非点較差に応じた非点収差をもち、かつこの非点収差が少なくともレーザ光源の個体差の範囲を含む範囲で非整形方向に変化しているように構成してもよい。
【０１２３】
また、本実施の形態の半導体レーザユニットは、楕円形状にビームを出射する半導体レーザ素子と該半導体レーザ素子とを搭載するステムと、楕円形状のビームを略円形状に整形するビーム整形素子とを有する半導体レーザユニットであって、該ビーム整形素子は上記構成のビーム整形素子のいずれか１つに記載のビーム整形素子であるように構成してもよい。
【０１２４】
さらに、本実施の形態の半導体レーザユニットの調整方法は、上記構成の半導体レーザユニットの調整方法であって、半導体レーザ素子の光軸が合うようにビーム整形素子を整形方向に位置調整し、半導体レーザが有している非点較差の影響を少なくするようにビーム整形素子を非整形方向に位置調整するようにしてもよい。
【０１２５】
また、本実施の形態の光ピックアップ装置は、楕円形状にビームを出射する半導体レーザ素子と外半導体レーザ素子とを搭載するステムと、楕円形状のビームを略円形状に整形するビーム整形素子と、コリメータレンズと対物レンズとを有する光ピックアップ装置であって、該ビーム整形素子は上記構成のビーム整形素子のいずれか１つに記載のビーム整形素子であるように構成してもよい。
【０１２６】
【発明の効果】
本発明にかかるビーム整形素子は、以上のように、回折格子を備えてなり、この回折格子の格子間隔がそれぞれ、各格子状パターンの伸長方向に沿って変化するように形成されてなる構成である。
【０１２７】
上記の構成によれば、光軸に垂直な面内で位置調整するだけで、光源の有する発光点のずれを補正することができ、光軸方向に沿った位置調整が不要となるビーム整形素子を提供することができるという効果を奏する。
【０１２８】
本発明にかかるビーム整形素子では、上記の構成において、回折格子の格子間隔がそれぞれ、各格子状パターンの伸長方向に沿って単調増加または単調減少するように形成されてなることがより好ましい。
【０１２９】
上記の構成によれば、光ビームを発する光源が有する発光点のずれの補正がより容易となるという効果を加えて奏する。
【０１３０】
本発明にかかるビーム整形素子では、上記の構成において、回折格子は、複数の格子状パターンが軸対称に設けられてなり、回折格子を座標面とみなし、複数の格子状パターンの対称軸をｙ軸とし、座標面においてｙ軸に直交する軸をｘ軸とした場合に、ｙ軸に近い方から数えてｋ番目の格子状パターン端部（すなわち格子溝）の形状が、
【０１３１】
【数７】
0004037281.tif 000014
【０１３２】
（ａ00＝０、ａnmは定数、ｂは回折格子に入射される光ビームの波長（ｎｍ）、ｋ＝±１，±２，±３・・・、Ｎ，Ｍは正の整数：ただし、ａnm、Ｎ、Ｍはいずれも、収差の大きさが０．０２λｒｍｓ以下となるように設定される）にて表されることがより好ましい。
【０１３３】
上記の構成によれば、光ピックアップ全体に対して問題とならない収差値のビーム整形素子を提供することが可能となるという効果を加えて奏する。
【０１３４】
本発明にかかるビーム整形素子は、上記の構成において、上記回折格子と背向して他の回折格子が設けられており、これら回折格子の一方が入射された光ビームを拡大し、他方が入射された光ビームを縮小することがより好ましい。
【０１３５】
上記の構成によれば、見かけの発光点のずれの拡大が防止されて、光軸に垂直な面内でのビーム整形素子の位置調整量を必要最小限とすることができるという効果を加えて奏する。
【０１３６】
また、本発明にかかるビーム整形素子は、上記の構成において、上記回折格子と背向して円柱レンズが設けられており、上記回折格子または上記円柱レンズの一方が入射された光ビームを拡大して放射し、他方が入射された光ビームを縮小して放射する構成としてもよい。
【０１３７】
上記の構成によれば、回折格子が片面にのみ設けられている場合に、回折格子が設けられていない面を、回折格子と同じ性質をもつ構造にしておくことにより、非点較差を補正し、光の強度分布を水平・垂直において同等にすることができるという効果を加えて奏する。
【０１３８】
本発明にかかるビーム整形素子は、上記の構成において、回折格子が、格子状パターンの伸長方向とこれに直交する方向とにおいて、光源が有する発光点のずれ量に応じた非点収差を持ち、かつ、この非点収差が、光源が有する発光点のずれ量の個体差を少なくとも含む範囲で、格子状パターンの伸長方向に沿って変化していることがより好ましい。
【０１３９】
上記の構成によれば、上記回折格子により、光源の個体差に起因するものを含めたあらゆる原因により生じる発光点のずれを完全になくす補正を実現可能となるという効果を加えて奏する。
【０１４０】
本発明にかかる位置調整方法は、以上のように、上記ビーム整形素子と光源との距離を一定に保持したまま、該ビーム整形素子の面内方向に沿って光源を相対移動させることにより、発光点のずれを補正する工程を含む方法である。
【０１４１】
上記の方法によれば、上記面内で、光源とビーム整形素子との位置調整するだけで光源の有する発光点のずれを補正可能とし、光源・ビーム整形素子間の距離調整が不要となる位置調整方法を提供可能となるという効果を奏する。
【０１４２】
本発明にかかる光源ユニットは、以上のように、上記位置調整方法により位置調整がなされたビーム整形素子と、該ビーム整形素子に光ビームを照射する光源とを含んでなる構成である。
【０１４３】
上記の構成によれば、組み立てが容易であり、かつ信頼性の高い光源ユニットを提供可能となるという効果を加えて奏する。
【０１４４】
本発明にかかる光ピックアップは、以上のように、光源と、ビーム整形素子と、ビーム整形素子により略円形状に整形された光ビームを平行光束化する平行化手段と、平行光束化された光ビームを集光する集光手段とを含んでなる構成である。
【０１４５】
上記の構成によれば、光源から出射された光ビームを、集光手段により略円形状のスポットとして集光することができ、かつ、光源の有する発光点のずれを補正するために、ビーム整形素子あるいは光源を光軸方向に沿って動かすための移動機構を別に備える必要がない光ピックアップを提供可能となるという効果を加えて奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明のビーム整形素子を光軸方向から見た正面図であり、（ｂ）はビーム整形素子のＡ−Ａ’矢視断面図であり、（ｃ）はビーム整形素子を（ａ）と反対側から見た正面図である。
【図２】本発明のビーム整形素子および該ビーム整形素子を透過する光ビームの整形方向の断面図である。
【図３】本発明のビーム整形素子および該ビーム整形素子を透過する光ビームの非整形方向の断面図である。
【図４】本発明のビーム整形素子を非整形方向に動かした場合のビーム整形素子および該ビーム整形素子を透過する光ビームの整形方向の断面図である。
【図５】本発明のビーム整形素子が備えるマルチレベルの回折格子をフォトエッチング法によって製造する工程を示す側面図である。
【図６】本発明のビーム整形素子を備えた光ピックアップの概略構成を示す側面図である。
【図７】本発明のビーム整形素子について、コリメータレンズの開口数ＮＡと収差との関係を示すグラフである。
【図８】本発明のビーム整形素子の補正距離と収差との関係を示すグラフである。
【図９】半導体レーザの中心波長の個体間誤差（個体差）とそのとき発生する収差のｒｍｓ値との関係を示すグラフである。
【図１０】半導体レーザの非点較差（発光点のずれ）の個体間誤差（個体差）とそのとき発生する収差のｒｍｓ値との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明のビーム整形素子の厚さ誤差（個体差）とその誤差がある場合に発生する収差のｒｍｓ値との関係を示すグラフである。
【図１２】半導体レーザのパッケージの高さの個体間誤差（個体差）とその誤差がある場合に発生する収差のｒｍｓ値との関係を示すグラフである。
【図１３】従来のビーム整形手段である整形プリズムによるビームの整形を示す側面図である。
【図１４】従来の整形素子によるビームの整形を示す側面図である。
【図１５】従来の整形素子のホログラムを示す正面図である。
【符号の説明】
１    光ピックアップ
２    半導体レーザユニット（光源ユニット）
３    半導体レーザ
４    ビーム整形素子
６    第１の回折格子
６’  格子状パターン
７    第２の回折格子
７’  格子状パターン
１１    光ビーム
１３    コリメータレンズ（平行化手段）
１４    対物レンズ（集光手段）
３１    半導体レーザ素子（光源）
Ｗ１    格子間隔
【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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【図１４】
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【図１５】
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