JPH09180244A - ２層光ディスクのピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 合焦時の迷走光を大幅に減少させてクロスト
ーク成分を抑制することができる２層光ディスクのピッ
クアップ装置を提供する。 【解決手段】 ２つの記録面１，２が所定の間隔を隔て
て形成された光ディスクＤＫに対して、読出レーザ光Ｌ
Ａの光入射側からフォーカス点を移動させることにより
前記２つの記録面の内、いずれか一方の面にフォーカス
を合わせてこの面からの反射光をシリンドリカルレンズ
７に透過させた後に読取センサ８に入射させて選択的に
読み出すようにした２層光ディスクのピックアップ装置
において、前記２つの記録面からの反射光の光軸に対す
る角度が異なることに対応させて削減すべき反射光が臨
界角以上となるような臨界傾斜面を有する１つ以上の透
過光学素子１９を前記シリンドリカルレンズと前記読取
センサとの間に設けるように構成する。これにより、非
再生記録面からの反射光（迷走光）を部分的に或いは全
部遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２層光ディスクの
ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディスク状の基板上に第１の記録
面と第２の記録面を薄膜状に形成し、これにディスク片
側面からディスク２枚分の情報を読み取れるようにした
２層光ディスクが開発されてきた。ディスク記録面の情
報の読み取りは、読み取り光のフォーカス点をディスク
厚み方向に僅かに移動させていずれかの記録面に選択的
にフォーカスし、これにより記録面の情報を選択的に読
み出すようになっている。ここで２層光ディスクの再生
時の読取レーザ光の動きについて説明すると、図１４に
おいて２層光ディスクＤＫは、読取レーザ光ＬＡの入射
側に位置する第１の記録面（以下０面と称す）１とこの
反射側に位置する第２の記録面（以下１面と称す）２を
有し、両面１、２に情報が記録されている。

【０００３】０面１側から読取レーザ光ＬＡを入射し、
フォーカス点をいずれかの面に移動することにより情報
を再生する。０面１は反射率が３０％程度の半透明膜で
あり、スパッタにより付けられる。半透明膜の透過率は
６８％、ロス分となる吸収が２％程度である。半透明膜
は金属、または誘電体膜である。０面１と１面２との間
の中間層ＭＬは例えばポリカーボネート材料よりなり、
４０μｍ程度の厚さである。ここでは吸収が１０％程度
であり、その上にピットが成形されている。１面２には
９７％程度の反射率の金属膜が蒸着される。この金属膜
として、例えばアルミニウムがスパッタで付けられてい
る。

【０００４】０面１の再生時、光学ピックアップの読取
スポットが０面１上に合焦される。この面での情報ピッ
トによる反射光は３０％であり、６８％が透過する。こ
のレーザ光束は１面２上に大きな径のスポットで当た
る。１面２は焦点が合っていないため大きなスポットサ
イズとなり、単純な反射面として作用し、１面での光量
は６１（＝６８×（１−０．１））％である。１面２で
は９７％の光が反射されるので、結局、５９（＝６１×
０．９７）％が戻る。この戻り光がポリカーボネートで
１０％吸収されて、５３（＝５９×（１−０．１））％
となる。この光の内、１６（＝５３×０．３）％が０面
１で反射され、３７（＝５３×０．７）％の内の３６
（＝３７×０．９８）％が透過光となり、０面１を通じ
て反射される。

【０００５】このような２層光ディスクＤＫを再生して
いるときの読取スポットと不要な反射光の反射の状態を
図１５及び図１６に示す。尚、各図の下部にはセンサ部
分に当たるレーザ光の拡大平面図を併記してある。０面
１の読み出しを図１５に示し、１面２の読み出しを図１
６に示す。光源の半導体レーザＬＤから読出レーザ光Ｌ
Ａが放射される。偏光はＴＥとして、偏光の方向がレー
ザチップの長手方向にあり、発散光束では発散角の狭い
方がその方向である。対物レンズ３の瞳端で十分な強度
を得られるようにＰ偏光を反射する偏光ビームスプリッ
タ４で反射された光束はコリメータレンズ５で集光され
る。ここで、対物レンズ３の焦点距離をｆ１とし、開口
数ＮＡを０．５２とする。

【０００６】また、コリメータレンズ５の焦点距離をｆ
ｃとする。光束はコリメータレンズ５で平行光に変換さ
れた後に、λ／４板６で円偏光にされた後に対物レンズ
３に入射され、波長とＮＡで決まる微小なスポットに集
光されて読取面、すなわち図１５では０面１に合焦され
る。このスポットは０面１上の情報ピットをトレース
し、回折によって強度変調を受けて読み出される。反射
光は入射光と逆の方向をたどり対物レンズ３で平行光と
なる。この光はλ／４板６で直線偏光のＳ偏光となり、
コリメータレンズ５で集光され、偏光ビームスプリッタ
４では透過し、検出光学系に導かれる。検出光学系はシ
リンドリカルレンズ７と４分割の読取センサ８よりな
り、フォーカス検出方式は非点収差法である。シリンド
リカルレンズ５の集光作用を受ける光軸をＸ軸とし、こ
れに直交した軸をＹ軸とする。

【０００７】シリンドリカルレンズは、周知のように単
一方向（Ｙ軸）にのみレンズとして働き、もう一方の方
向（Ｘ軸）には何も作用しない。シリンドリカルレンズ
７のＸ軸はトラック方向に対して４５°傾いている。４
分割の読取センサ８はトラックの方向に分割線８Ａが平
行となるように置かれている。偏光面も同様である。Ｙ
軸方向で集光された光束とＸ軸方向でコリメータレンズ
５で集光された光束の外径が同じとなる光軸上に読取セ
ンサ８が置かれる。センサ上の読取スポット９の径はｄ
ｓであり、広い検出範囲を得るためにセンサ寸法Ｄの半
分の大きさに設定される。

【０００８】図１５では０面１に合焦させてピットの情
報を読み出しているとき、センサ８上の読取スポット９
はセンサ８の寸法Ｄの半分の直径の円形のスポットとな
っている。０面１を読み出しているときの１面２の反射
光１０は０面１と１面２の間隔の２倍の位置に反射光源
１１があるように反射される。この反射光源１１の位置
は実像を結ぶ配置であり、対物レンズ３の有限位置に像
を結ぶように反射される。この反射光１０がコリメータ
レンズ５とシリンドリカルレンズ７で集光される位置１
４は、０面１からの反射光１２の集光点１３より光軸上
で手前であり、この結果、センサ８上には大きな楕円形
のスポット１５となって当たる。この楕円形のスポット
１５の面積に対してのセンサ８の面積の比がクロストー
クになる。

【０００９】図１６においては１面２を情報読取面とし
ているので、０面１は上記とは逆に対物レンズ３に近接
した状態となる。このため０面１の反射光１２は虚像と
なり、対物レンズ３で発散する反射光１２となる。この
光束はコリメータレンズ５とシリンドリカルレンズ７で
集光されるが、０面の反射光の集光点１３は１面２の反
射光１０の集光点１４より光軸上にて遠方となり、セン
サ８には集束の途中で当たることになる。この場合はセ
ンサ位置では０面の反射光１２が楕円形のスポット９を
形成し、１面の反射光１０が読取スポット１５を形成
し、前記と同様に両者の面積の比でクロストークとな
る。尚、図中、１６はシリンドリカルレンズ７の集光作
用のない側の集光点である。

【００１０】図１７には、上記シリンドリカルレンズ７
の集光作用が示されており、このレンズ７より離れるに
従って、集光スポットの長軸がＸ方向の楕円形から円形
に移行し（この場所がセンサ位置となる）、更に離れる
に従って長軸がＹ方向への楕円形に変化している。この
光軸上に配置される４分割読取センサ８上には、図１８
に示すようにフォーカス状態に応じて円形スポット（合
焦）や楕円形スポット（オフフォーカス）が表われ、中
心に対して対向配置される対の分割エレメント間の差信
号を比較器１７で得ることにより、フォーカス誤差信号
を検出している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この非点収
差検出系は、情報面の合焦位置からのズレを検出するた
めのコリメータレンズとシリンドリカルレンズからなる
誤差検出系であり、このフォーカス検出特性が重要であ
る。この検出カーブは図１９に示すようにディスク変位
とフォーカス誤差信号との関係を示す曲線として表わさ
れ、Ｓ字曲線と言われる。この曲線においては、検出感
度特性とＳ字間口１８が重要であり、コリメータレン
ズ、シリンドリカルレンズとセンサ寸法、センサ上のス
ポットサイズを設定してこの特性が得られるように決め
る。

【００１２】安定なサーボ動作をさせるためには、広い
Ｓ字間口と高い検出特性が必要である。Ｓ字間口はフォ
ーカス引き込み時と通常動作時において、サーボの安定
性から広い方が望ましく、通常は８〜１０μｍ程度の間
口が得られるように設計される。２層光ディスクを再生
する時は、情報読取面でない面が反射面となって光を反
射し、これが迷走光となって再生信号やフォーカス信号
に妨害を与える。この反射光の強度をクロストークで表
す。また、２層光ディスクを再生するときは、光学系の
横倍率（Ｍ）と読取センサの寸法（Ｄ）において条件が
あり、Ｄ／Ｍ＝８〜１２μｍを満たすような設計が必要
とされている。

【００１３】これは再生していない記録面からの反射光
がセンサに入射するクロストーク（信号成分及びフォー
カス信号成分）を一定値以下にするための条件からきて
いる。しかし、これに合致した光学系を構成するとフォ
ーカス検出系の検出倍率も影響され、結局、Ｓ字曲線の
間口１８が狭くなってしまう。非点収差法のフォーカス
検出系で間口の値を決定しているのは上記Ｄ／Ｍの範囲
条件とオーバーラップし、クロストークの条件を満たす
ように構成すると非点収差法の検出Ｓ字間口が狭くな
る。

【００１４】フォーカスサーボ系のＳ字検出間口が狭く
なると以下の問題がある。すなわち、初期ドライブの立
ち上げ時、対物レンズのディスク面ふれに追従して動作
させるサーボの引き込み動作のフォーカスサーチ動作
で、引き込み時のサーボ応答のオーバーシュートを小さ
くする必要がある。これは、オーバーシュートが大きい
とＳ字間口内でブレーキがかかって情報面に追従の動作
に入らないで、間口を越えてしまい引き込み動作に失敗
してしまうからである。サーボの追従性をよくするには
ループゲインを高くすればよいが高すぎるとオーバーシ
ュートが発生し易くなる。

【００１５】また、通常の引き込み動作中ではフォーカ
ス残留誤差が小さくなければならず、例えば外部振動が
加わったとき外部からの加速度とディスク面の振れの両
方に対して十分なループゲインが必要である。ループゲ
インが不足している時や、大きな衝撃を受けたりした時
は、残留誤差が大きくなりＳ字間口が小さいと、ロック
が外れ易くなる。また、大きな面振れディスクに対して
のサーボ動作、アクセス動作時のトラック横断信号によ
る誤差信号外乱での動作など、外乱に対してもＳ字間口
が少ないとロックが外れてしまうことになる。ロックが
外れると再生動作が途切れるために不都合が発生する。

【００１６】このようにＳ字間口が狭いことはサーボ動
作を不安定にさせる原因となり問題である。この点を具
体的数値を参照して更に詳しく説明する。図２０は非点
収差検出系で２層光ディスクを再生したときの反射光量
（クロストーク）と非点収差系Ｓ字間口、Ｄ／Ｍの関係
を示すグラフであり、図２１はセンサ上の非再生光と再
生光スポット（読取光）との関係を示す図である。非点
収差検出系でスポットサイズをパラメータとした場合の
Ｓ字間口とクロストーク、Ｄ／Ｍ（センサ寸法と横倍
率）の関係を２種類のパラメータの異なる光学系の例を
グラフで示す。コリメータレンズとシリンドリカルレン
ズよりなる合成焦点距離ｆ２を大きくした場合と小さく
した場合について計算した。

【００１７】図中、実線は合成焦点距離ｆ２が３５ｍｍ
であって大きい場合を示し、この時、コリメータレンズ
とシリンドリカルレンズ間の距離は２０ｍｍである。破
線は合成焦点距離ｆ２が２６．８４ｍｍであって小さい
場合を示し、この時、コリメータレンズとシリンドリカ
ルレンズ間の距離は２０．９２ｍｍである。標準再生機
では、再生信号特性を重視する観点から上述のようにＤ
／Ｍを８〜１２μｍと規定している。このときはクロス
トークは３〜６％程度で問題がないと考えられる。しか
しながら、グラフで示すようにこの規格を満たすことが
可能なときは、Ｄ／Ｍ＝１２μｍにおいて、スポット径
ｄｓが２０×２μｍ程度と小さくなっており、Ｓ字間口
も５．４μｍ程度となって上記した範囲よりも狭くなっ
ている。同様に別の光学系でもＤ／Ｍ＝１２において、
スポット径ｄｓは２７．２×２μｍφでＳ字間口は５．
４μｍ程度となって上記した範囲よりも狭い。

【００１８】Ｓ字間口が狭い場合の問題点は、前述の通
りである。また、センサ上のスポット径が小さい場合
は、調整が厳しくなることと、信頼性（温度で光学系が
縮んだり伸びたりしたときの許容範囲）に問題がでる。
また、センサは分割センサとなるため分離帯の寸法が小
さくなって分離帯に要求される特性（感度、クロストー
ク）が厳しくなる。このように、クロストークを抑制し
つつＳ字間口を十分に大きくし、且つＤ／Ｍも所定の範
囲内に設定するのは非常に困難であった。本発明は、以
上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創
案されたものであり、その目的は、合焦時の迷走光を大
幅に減少させてクロストーク成分を抑制することができ
る２層光ディスクのピックアップ装置を提供することに
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、２つの記録面が所定の間隔を隔てて形成
された光ディスクに対して、読出レーザ光の光入射側か
らフォーカス点を移動させることにより前記２つの記録
面の内、いずれか一方の面にフォーカスを合わせてこの
面からの反射光をシリンドリカルレンズに透過させた後
に読取センサに入射させて選択的に読み出すようにした
２層光ディスクのピックアップ装置において、前記２つ
の記録面からの反射光の光軸に対する角度が異なること
に対応させて削減すべき反射光が臨界角以上となるよう
な臨界傾斜面を有する１つ以上の透過光学素子を前記シ
リンドリカルレンズと前記読取センサとの間に設けるよ
うに構成したものである。

【００２０】以上のように構成することにより、２つの
記録面から情報を読み出して再生する場合には、読出レ
ーザ光の光入射側からフォーカス点を移動させて、２つ
の面の内、読み出したい記録面上にフォーカス点を合わ
せる。記録面からの反射光はシリンドリカルレンズを通
過した後、このレンズ作用で集光されて読取センサに入
射する。ここで読出レーザ光は、読み出したい記録面の
みならず、これと僅かな間隔を隔てて形成されている他
方の記録面からも反射されるが、両反射光が透過光学素
子を通過する際に、この臨界傾斜面の作用により再生を
望まない他方の記録面からの反射光（迷走光）の全部、
或いは一部を全反射させることができるので、この迷走
光が読取センサに入射することを部分的に或いは完全に
なくすことが可能となる。

【００２１】従って、クロストーク成分を大幅に抑制す
ることができる。この場合、光入射側に位置する記録面
（０面）の情報を再生する場合には、他方の記録面（１
面）からの反射光（迷走光）は第１の臨界傾斜面で全て
全反射される。この第１の臨界傾斜面が光軸となす角度
は、素子の屈折率が１．５２の時、略４９°に設定する
のが好ましい。また、光入射側とは反対側に位置する記
録面（１面）の情報を再生する場合には、他方の記録面
（０面）からの反射光（迷走光）は第２の臨界傾斜面で
部分的に全反射される。この第２の臨界傾斜面が光軸と
なす角度は、同じく素子の屈折率が１．５２の時、略４
４．９８°に設定するのが好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るピックアッ
プ装置の一実施例を添付図面に基づいて説明する。図１
は本発明のピックアップ装置を示す構成図、図２は図１
に示す装置に用いる透過光学素子を示す斜視図、図３は
図２に示す素子のＩ−Ｉ線矢視断面図である。尚、図１
５及び図１６に示す従来装置と同一部分については同一
符号を付す。

【００２３】図１は、光入射側に位置する記録面（０
面）の情報を再生する時のレーザ光の状態を示してい
る。図中、ＬＤは読取レーザ光ＬＡを出力する半導体レ
ーザであり、４は上記レーザ光ＬＡの成分の内、一方の
成分、例えばＰ偏光成分を９０°方向を変えて反射し、
他方のＳ偏光成分を透過する偏光ビームスプリッタであ
る。５は上記反射光を平行光線にするコリメータレンズ
であり、６はこの平行光線を円偏光に変換するλ／４板
である。３は所定の焦点距離ｆ１を有し、所定の開口数
ＮＡを有する対物レンズであり、２層光ディスクＤＫの
いずれかの記録面１、２に焦点を結ぶ。

【００２４】７はシリンドリカルレンズであり、単一方
向（Ｙ軸）にのみレンズとして働き、もう一方の方向
（Ｘ軸）には何も作用しない（図１７参照）。図１に示
すシリンドリカルレンズ７に対してはレンズ作用方向が
Ｙ軸となり、非レンズ作用方向がＸ軸となる。尚、この
レンズの横に、レンズの方向と、Ｘ、Ｙ軸との関係を併
記してある。８は４分割になされた読取センサである。
上記シリンドリカルレンズ７のＸ軸はトラック方向に対
して４５°傾いている点及び４分割の上記読取センサ８
はトラックの方向に分割線が平行となるように置かれる
点は、図１５及び図１６にて説明した通りである。

【００２５】そして、このシリンドリカルレンズ７と読
取センサ８との間の光軸ＯＬ上に、より詳しくは０面再
生時における０面反射光のシリンドリカルレンズによる
集光点と１面反射光のシリンドリカルレンズによる集光
点との間の光軸ＯＬ上に、本発明の特徴とする２個の透
過光学素子１９−１、１９−２が配置されており、光の
集光状態が再生面の反射光と非再生面の反射光で異なる
ことを利用して両者を分離し得るようになっている。具
体的には、これらの透過光学素子１９−１、１９−２
は、図２及び図３に示すように光軸ＯＬに沿って所定の
間隔を隔てて配列された２枚の平板状のプリズムとして
構成されており、各素子１９−１、１９−２のセンサ側
面の中央部には、臨界反射面の作用をさせるために、光
軸ＯＬを中心として内側へ四角錐状に傾斜して窪ませた
臨界凹部２０Ａ、２０Ｂが形成されている。シリンドリ
カルレンズ側に位置する光学素子１９−１の臨界凹部２
０Ａは完全な四角錐状となってこの凹部に臨む傾斜素子
面が第１の臨界傾斜面２１Ａとなる。また、センサ側に
位置する光学素子１９−２の臨界凹部２０Ｂは、先端が
平坦になされた四角錐状となってこの凹部に臨む傾斜素
子面が第２の臨界傾斜面２１Ｂとなり、最深部が平坦面
２１Ｃになっている。

【００２６】四角形の各光学素子１９−１、１９−２の
１辺の長さＬ１は、光束が最大径となる時よりも大きく
設定し、例えば８００μｍ以上とし、左側の光学素子１
９−１の厚さＷ１を６００μｍ程度、右側の光学素子１
９−２の厚さＷ２を６３１μｍ程度、平坦面までの厚さ
Ｗ３を６００μｍ程度にそれぞれ設定する。また、左側
の光学素子１９−１の臨界傾斜面２１Ａの１辺の長さＬ
２は１００μｍ程度、右側の光学素子１９−２の中心の
平坦面の１辺の長さＬ３は長さＬ２より少し大きい１３
８μｍ程度、この臨界傾斜面２１Ｂの１辺の長さＬ４を
２００μｍ程度にそれぞれ設定する。そして、上記それ
ぞれの臨界傾斜面２１Ａ、２１Ｂで不要な迷走光を全反
射させる。これらの光学素子１９−１、１９−２の屈折
率ｎ１＝１．５２と仮定すると、４１°で全反射が生ず
るので第１の臨界傾斜面２１Ａが光軸ＯＬとなす角度θ
１は略４９°に設定されており、第２の臨界傾斜面２１
Ｂが光軸ＯＬとなす角度θ２は略４５°である。これに
より光入射側に位置する記録面（０面）１の情報を再生
する時には他方の記録面（１面）２からの反射光（迷走
光）を第１の臨界傾斜面２１Ａで全て全反射すると共
に、光入射側に対して反対側に位置する記録面（１面）
２の情報を再生する時には他方の記録面（０面）１から
の反射光（迷走光）を第２の臨界傾斜面２１Ｂで部分的
に全反射するようになっている。尚、迷走光の除去原理
については後述する。

【００２７】また、四角形の透過光学素子１９−１、１
９−２の配置方向は、いずれかの辺が、シリンドリカル
レンズ７のＸ方向、或いはＹ方向と平行になるように配
置する。ここで屈折率がｎ１である媒体と屈折率がｎ２
である媒体間を光が通る時には偏光方向に依存した反
射、透過が生じ、特に、臨界角では入射光が全反射し、
透過光がなくなる。この状態を図４に示す。図中、実線
で示す曲線はｎ１＝１．５、ｎ２＝１．０の時の入射角
と反射率の関係を示し、一点鎖線で示す曲線はｎ＝１．
０、ｎ２＝１．５の時の入射角と反射率の関係を示す。
図５にｎ１＝１．５２、ｎ２＝１．０として入射角度４
０°近傍の拡大図を示す。尚、図中Ｐ、Ｓの記号は、Ｐ
偏光及びＳ偏光に対する反射率を示す。

【００２８】このグラフによれば、ｎ１＝１．５２、ｎ
２＝１．０の時にＳ偏光及びＰ偏光ともに入射角度が４
１°の時に屈折角が９０°となって全反射しており、こ
れが臨界角となっている。このような条件を前提とし
て、迷走光が具体的に全部或いは部分的に除去される点
について説明する。

【００２９】（１）０面再生時（図１５においてセンサ
８とシリンドリカルレンズ７の集光作用がない軸の集光
点１６との間の距離が＋△の時） 図６（Ａ）は０面１の情報を再生する時の反射光の状態
をＹ軸に沿って切断した時の図であり、図６（Ｂ）はそ
れをＸ軸に沿って切断した時の図である。尚、光軸ＯＬ
方向をＺ方向としている。図中、左端にシリンドリカル
レンズ７が位置されており、ここを通ったＳ偏光の反射
光が透過光学素子１９−１、１９−２を通って読取セン
サ８に至る状態を示している。尚、反射光の進行状態は
上下対象なので、ここでは上側半分のみを記し、下側半
分の記載は省略している。図中、１４は１面からの反射
光の集光点を示す。

【００３０】図１５も参照すると、０面を再生している
時は、１面の反射光１０は０面の反射光の集光点よりも
レンズ側で集光する。従って、図６において１面の反射
光の角度は、光軸ＯＬよりも上方で見ると正の角度θ３
でセンサ８に入射する。尚、角度は、光軸と反射光との
なす狭角を、光軸より反時計回りに測定した時の正と
し、反時計回りに測定した時を負とする。０面１の反射
光は、シリンドリカルレンズ７で集光されて光軸ＯＬを
横切ってセンサ８に入射する。この時の角度θ４は負の
角度である。このように０面１を再生する時には、両反
射光の角度に正、負の差があるため、これを利用して両
者を分離する。

【００３１】いま、シリンドリカルレンズ７とセンサ８
との間に透過光学素子１９−１を挿入する。尚、ここで
は、他方の光学素子１９−２については、この中央部の
平坦なところが関係することから光学的作用がなく、そ
の作用を省略して光学素子１９−１についての作用を説
明する。また、偏向の方向は臨界傾斜面に対して、垂直
方向と水平方向の中間方向にあるため、屈折率は図５に
示す反射率特性のＰ，Ｓ曲線の平均値の特性となる。こ
こで素子１９−１の第１の臨界傾斜面２１Ａの光軸ＯＬ
に対する傾斜角度θ１を前述のように４９°に設定する
と、光軸ＯＬに対して０°の光線は、第１の臨界傾斜面
２１Ａに対する入射角が４１°となって全反射してしま
う。この時の状態は、図７に拡大して示されている。
尚、図７及び図８には、第１及び第２の臨界傾斜面２１
Ａ、２１Ｂを結合した状態で示している。光軸ＯＬより
センサに対する角度θ３が正である方向に離れた反射光
は第１の臨界傾斜面２１Ａに対する入射角度が更に大き
くなるので全て全反射となる。すなわち、角度θ３が正
の時（１面の反射光の全て）には全反射となる。図８は
この時の光束の状態を模式的に示しており、角度θ３が
正となる反射光で第１の臨界傾斜面２１Ａに入射してい
る光は全て全反射されてセンサに届いていない（図中、
全反射された光は斜線で示されている）。しかし、０面
の反射光で、例えば合焦時、集光点１３に集光する光束
のうちで光軸に近く、角度が少ない光線も臨界傾斜面２
１Ａによって９０°に近い屈折角で出射するため、この
光線はセンサ８に入射しない。この分、０面の反射光の
中心部が欠落する。これを少なくするために臨界傾斜面
２１Ａの大きさは、前述のように制限されることにな
る。

【００３２】０面１からの反射光は、第１の臨界傾斜面
２１Ａより上の平坦部を透過する。ここで、図９に示す
ようにフォーカスが合焦の時には、０面からの反射光は
センサ中心部に円形のスポット２３となって入射するが
（図９（Ｂ））、＋ｄ或いは−ｄの距離だけ外れてオフ
フォーカスとなっていると、スポット２４は、楕円形状
となる（図９（Ａ））、図９（Ｃ））。また、センサ８
の周囲には、透過光学素子１９−１，１９−２を設けな
い時には楕円形の迷走光２５が入射するが、本発明のよ
うに上記光学素子１９−１，１９−２を介在させること
によりこの迷走光２５の内、太枠で四角にした部分（図
９（Ｂ））を全反射させて排除することができ、センサ
にクロストークが生ずることはない。

【００３３】（２）１面再生時 図１０（Ａ）は１面２の情報を再生する時の反射光の状
態をＹ軸に沿って切断した時の図であり、図１０（Ｂ）
はそれをＸ軸に沿って切断した時の図である。ここで
は、図６（Ａ），（Ｂ）における他方の透過光学素子１
９−１は光学的作用をしないことからその記載は省略し
てある。図１６も参照すると、この場合は０面１は合焦
点よりも、手前に点光源があるような光反射面となる。
従って、センサ８側において０面の反射光１２の焦光点
１３は、再生面である１面２の反射光１０の焦光点１４
よりも遠方に位置することになる。従って、この場合に
は前述の０面再生時のように反射光の角度に正、負の差
が存在するわけではないので、ここでは、光軸ＯＬから
の高さによって反射光に角度差があることを利用して、
迷走光を全てではなく、部分的に除去する。この場合、
再生面である１面の反射光であってセンサに入射する光
線に対しては何ら影響を与えることなく０面の反射光を
効率よく遮断することが必要である。

【００３４】図１０（Ａ），（Ｂ）において、フォーカ
ス検出特性で十と−のＳ字曲線のピーク、間口の両端で
の再生面の反射光束を＋ｄ、−ｄとして移動範囲を示
す。不要な迷走光の遮断が間口を制限することにならな
いようにこの±ｄの最外光束をたどる。また、Ｓ字曲線
を検出する時に不要光束の遮断がアンバランスになる
と、オフセットの発生となるため、いずれの方向でもバ
ランスするような遮断が必要である。上述のように±に
反射面が移動したときのＳ字特性でＳ字間口の最大、最
小変位でのスポット径は以下のようになる。すなわち、
変位量が＋４．６μｍの時は、Ｘ＝６４．６μｍ，Ｙ＝
０．６μｍとなり、変位量が−５．２５μｍの時は、Ｘ
＝１．２μｍ，Ｙ＝７５．７μｍとなり、ともに楕円形
状である。このスポットが形成される範囲はできるだ
け、けられないようにしないと不要光の除去対策に伴っ
てＳ字特性が劣化するマイナス要因となってしまう。こ
のような観点から、少しかけるくらいの領域までを遮光
範囲とする。センサの寸法を１４０μｍとしてセンサの
対角寸法は１００μｍ、これの６０％を遮光するとして
考える。これは略６０μｍが最大パターンの寸法である
こと意味する。このような観点から迷走光の除去方式を
設定する。図１０（Ａ）においてセンサ８のＹ方向にお
いて、センサ寸法の例えば６０％の光線を遮断する境界
線２６を引いて、これと平坦面２１Ｃとの交点Ｐを求め
る。符号２１Ｂは、Ｐ点を通る傾斜面である。

【００３５】これより外側の光束を臨界角で反射させる
ように角度を設定する。センサ８の最外部に入射する光
線の角度をα１１からα２２とする。臨界角での反射部
は６０％の設定で決める。各αは以下のように定められ
る。 ｔａｎα１１＝０．０６／１．４２２（６０μｍ／１．
４２２ｍｍ）より２．４１６° ｔａｎα１２＝０．１／１．４２２より４．０２２° ｔａｎα２１＝０．０６／３．２８７より１．０４５７
° ｔａｎα２２＝０．１／３．２８７より１．７４２° これらの内で最も大きな角度はα１２である。このα１
２の角度で入射する光線が臨界角となるように第２の臨
界傾斜面２１Ｂの角度を設定する。すると、これよりも
内側の他の光線の第２の臨界傾斜面２１Ｂに対する入射
角度は全て臨界角４１°よりも大きくなるため、全反射
となる。この時の状態は先の図７に示されており、α１
２は本実施例では４．０２２°であり、結局、第２の臨
界傾斜面２１Ｂと光軸ＯＬとのなす角度θ２は４４．９
８°に設定するのがよい。この場合、Ｘ軸方向はけられ
が出るためプリズムをできるだけセンサに近いところに
配置する。このような角度の傾斜面とすることにより、
センサ外周部に入射する非再生面（０面）からの反射光
である迷走光を大幅に遮断することができ、従来装置の
場合と比較してクロストークを４０％以上小さくするこ
とが可能となる。

【００３６】図１１はこの時の光束の状態を模式的に示
しており、第２の臨界傾斜面２１Ｂに入射する０面の反
射光は全て全反射されているが、第１の臨界傾斜面２１
Ｂに入射する０面の反射光はこれを透過してセンサに入
射しており、結果的に部分的に迷走光が除去されてい
る。また、図１２（Ａ）〜（Ｃ）はセンサに入射する光
束を平面的に示す図であり、図中、斜線部分は０面から
の迷走光を除去した部分であり、センサ中心部には四角
形状に迷走光が入射することは避けられないが、センサ
周縁部の迷走光は確実に遮断されている。

【００３７】上記実施例では、２つの透過光学素子１９
−１，１９−２の辺をＸ方向或いはＹ方向に平行となる
ように配置した場合の説明であるが、これを光軸を中心
として４５°回転させた状態で配置してもよい。この時
の臨界傾斜面は２面のみであり、また、偏光方向に対し
て図５中のＰの曲線だけを用いることができる。この時
のセンサに入射する反射光の状態を図１３に示す。図１
３（Ａ）に示すような０面再生時には、１面からの反射
光（迷走光）は全て遮断できるのに対して、図１３
（Ｂ）に示すように１面再生時には、０面からの反射光
（迷走光）はセンサ中心部に四角形状に入射することは
避けられないが、センサ周辺部の迷走光は図５のＰの曲
線の特性で遮断することができ、この場合にも共にクロ
ストークを大幅に抑制することができる。

【００３８】尚、本実施例では、反射光の臨界角を４１
°に設定したが、これは遮断すべき迷走光の波長や透過
光学素子の材質の屈折率に依存して変化するものであ
り、これに応じて素子の臨界傾斜面の角度θ１、θ２を
再設計するのは勿論である。また、ここでは、１面再生
時には、０面からの迷走光を６０％カットするように設
定したが、再生光のスポット光を遮断しない範囲内なら
ば、この数値に限定されないのは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のピックア
ップ装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮す
ることができる。シリンドリカルレンズと読取センサと
の間に所定の臨界傾斜面を有する透過光学素子を設けて
非再生面からの迷走光を部分的に或いは完全に遮断する
ようにしたので、Ｓ字間口やＤ／Ｍを劣化させることな
くクロストークの発生を大幅に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のピックアップ装置を示す構成図であ
る。

【図２】図１に示す装置に用いる透過光学素子を示す斜
視図である。

【図３】図２に示す素子のＩ−Ｉ線矢視断面図である。

【図４】光の入射角と反射角との関係を示すグラフであ
る。

【図５】ｎ１＝１．５２、ｎ２＝１．０の時の入射角４
０°近傍の拡大図である。

【図６】０面の情報を再生する時の反射光の状態を示す
図である。

【図７】図６中の臨界傾斜面を示す部分拡大図である。

【図８】０面の情報を再生する時の迷走光の遮断状態を
示す図である。

【図９】０面の情報を再生する時に読取センサに入射す
る入射光の状態を示す平面図である。

【図１０】１面の情報を再生する時の反射光の状態を示
す図である。

【図１１】１面の情報を再生する時の迷走光の遮断状態
を示す図である。

【図１２】１面の情報を再生する時に読取センサに入射
する入射光の状態を示す平面図である。

【図１３】透過光学素子を４５°回転させて設けた時に
読取センサへ入射する入射光の状態を示す図である。

【図１４】２層光ディスクの再生時の読取レーザ光の経
路を示す図である。

【図１５】従来のピックアップ装置による０面再生時の
レーザ光の状態を示す図である。

【図１６】従来のピックアップ装置による１面再生時の
レーザ光の状態を示す図である。

【図１７】シリンドリカルレンズの動作を説明するため
の説明図である。

【図１８】読取センサの動作を説明するための説明図で
ある。

【図１９】Ｓ字曲線を示すグラフである。

【図２０】センサ上のスポット半径と各パラメータとの
関係を示すグラフである。

【図２１】読取センサに入射する反射光の状態を示す平
面図である。

【符号の説明】 １…第１の記録面（０面）、２…第２の記録面（１
面）、３…対物レンズ、４…偏光ビームスプリッタ、７
…シリンドリカルレンズ、８…読取センサ、１９−１，
１９−２…透過光学素子、２１…臨界傾斜斜面、２１Ａ
…第１の臨界傾斜面、２１Ｂ…第２の臨界傾斜面、ＤＫ
…２層光ディスク、ＬＡ…読取レーザ光、ＯＬ…光軸。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの記録面が所定の間隔を隔てて形成
   された光ディスクに対して、読出レーザ光の光入射側か
   らフォーカス点を移動させることにより前記２つの記録
   面の内、いずれか一方の面にフォーカスを合わせてこの
   面からの反射光をシリンドリカルレンズに透過させた後
   に読取センサに入射させて選択的に読み出すようにした
   ２層光ディスクのピックアップ装置において、前記２つ
   の記録面からの反射光の光軸に対する角度が異なること
   に対応させて削減すべき反射光が臨界角以上となるよう
   な臨界傾斜面を有する１つ以上の透過光学素子を前記シ
   リンドリカルレンズと前記読取センサとの間に設けるよ
   うに構成したことを特徴とする２層光ディスクのピック
   アップ装置。
2. 【請求項２】 前記臨界傾斜面は、光入射側に位置する
   記録面を再生する時に他方の記録面からの迷走光を全て
   全反射する第１の臨界傾斜面と、光入射側からは遠い位
   置にある記録面を再生する時に他方の記録面からの迷走
   光を部分的に全反射する第２の臨界傾斜面とよりなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の２層光ディスクのピック
   アップ装置。
3. 【請求項３】 前記第１の臨界傾斜面と前記光軸とのな
   す角度は前記透過光学素子の屈折率が１．５２程度の時
   には略４９°であり、前記第２の臨界傾斜面と前記光軸
   とのなす角度は略４５°であることを特徴とする請求項
   ２記載の２層光ディスクのピックアップ装置。