CN100501502C - 一种激光读取头准直光路结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光读取头准直光路结构，包括准直透镜，其特征在于：准直透镜包括至少两个透镜的透镜组，准直光束依次通过各个透镜。本发明由于采用不少于两个的一组透镜来对激光进行准直，其中的每个透镜都能起到准直作用，前后透镜可以互相补偿象差，从而不需要制造加工工艺要求很高的非球面透镜，因此所需的透镜比较容易制造。

Description

一种激光读取头准直光路结构

技术领域

本发明涉及激光在光存储中的应用，更具体地说涉及激光读取头准直光路结构。

背景技术

激光准直在各种光学测量仪器、医疗器械、光存储光学头等仪器中应用非常广泛。激光准直，需要激光发射角控制得很小，使光束尽量集中，以获得尽可能长的准直距离。用处不同的准直透镜的形状、结构、材料、加工工艺等设计参数差别非常大。在光存储系统的光盘的光学头的设计过程中，准直透镜是用来将激光器(LD)发出的具有一定角度的光转化为平行光到达后续光路(经过系列分光、整形光路最终到达物镜)。从激光器发出的蓝光波段发散激光光束，经过准直透镜准直后，转化为平行光束，到达后续的反馈光路模块与整形光路模块，最终得到我们需要的光束到达物镜并聚焦在盘片上，获得盘片信息。一般光存储系统(包括红光与蓝光存储系统)的光学头的准直透镜都是应用一个非球面透镜来制作完成的，其中一面是非球面，另一面则是平面。但是非球面透镜加工技术与工艺要求很高，首先，由于透镜表面非球面，从设计上讲就比一般透镜困难。另外，非球面透镜的加工要求高，加工机床精度要求高。所以其成本很高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以提高激光的准直效果、且制作简单的激光准直光路结构。

本发明包括准直透镜，所述的激光读取头为蓝光波段激光读取头、物镜，所述蓝光波段激光读取头包括激光器，其特征在于：准直透镜包括至少两个透镜的透镜组，准直光束依次通过各个透镜，所述的透镜组至少含有一个弯月透镜，一个双胶合透镜，所述的双胶合透镜是指透镜(2)和透镜(1)粘和在一起，透镜(1)前镜面即为透镜(2)的后镜面；其中，

所述的蓝光波段激光读取头的激光器水平发射角为8.5°，垂直发散角为21°，准直透镜焦距

其中的D是该用于准直的激光读取头准直光路结构的通光孔径的大小，q_＾是激光器的垂直发散角的大小，准直透镜的数值孔径NA_准直透镜＝tg(q_^/2)以及该激光读取头准直光路结构的出射光束的光点爱里斑的大小

其中l是蓝光波段的波长。

因为使用透镜的组合时，前后透镜可以互相补偿像差，所以多个透镜的组合相对使用一片非球面透镜来说，更容易达到蓝光波段继光的像差要求，使设计以及加工成本更低的条件下准直效果最好。而使用双胶合透镜，可以减少光束在空气中传播中所受的干扰，可以进一步提高准直效果。

所述的蓝光波段激光读取头的激光器发出的蓝色激光的波长为450nm，物镜的数值孔径为0.85。用于波长为405～488nm的蓝光波段激光的新一代光存储设备蓝光DVD中，光学读取头仍为其核心部分。当前流行的DVD技术采用波长为650nm的红色激光和数值孔径为0.6的物镜，盘片厚度为0.6mm。而蓝光DVD技术采用波长为450nm的蓝色激光，通过数值孔径为0.85的物镜，成功的将聚焦的光点尺寸缩到极小的程度。

本发明由于采用不少于两个的一组透镜来对激光进行准直，其中的每个透镜都能起到准直作用，前后透镜可以互相补偿象差，从而不需要制造加工工艺要求很高的非球面透镜，因此所需的透镜比较容易制造。

附图说明

附图1是本发明所涉及的激光准直光路结构示意图。

附图2是实施例中激光准直光路结构示意图。

图2中：1、透镜，2、透镜，3、弯月透镜。

下面参照附图对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

实施例中提出了一种用于蓝色激光存储系统的激光准直光路结构，包括弯月透镜3，透镜2、透镜1，准直光束依次通过弯月透镜3、透镜2、透镜1。蓝光波段激光读取头的激光器发出的蓝色激光的波长为450nm，物镜的数值孔径为0.85。透镜2和透镜1是一组双胶合透镜，其前镜面即为透镜2的后镜面。准直光束依次通过弯月透镜3、透镜2、透镜1。因为使用透镜的组合时，前后透镜可以互相补偿像差，所以三个透镜的组合相对使用一片非球面透镜来说，更容易达到蓝光波段激光的像差要求，使设计以及加工成本更低的条件下准直效果最好。

下面简述一下实施例中的光路结构的设计原理：

首先，根据，由已知的物镜出来的光束的光点爱里斑的大小 $R=\frac{0.77l}{\mathrm{NA}}$ (NA为数值孔径的表示符号，公式中波长与数值孔径是根据蓝光特性确定的)以及激光器参数(比如所选的激光器水平发散角为8.5°，垂直发散角为21°)，计算出准直透镜的焦距

(其中的D是该用于准直的光学系统的通光孔径的大小，q_^是激光器的垂直发散角的大小)，准直透镜的数值孔径NA_准直透镜＝tg(q_^/2)，以及该光学系统的出射光束的光点爱里斑的大小

其中l是蓝光波段的波长。

根据以上理论和计算，可以设计出组合透镜的各个透镜的参数。

下面简述一下蓝光波段激光的准直过程，由于采用逆向设计方法，所以附图的左侧为入射光束的设计的起点。从激光器发出的蓝光波段激光的发散光束，经过激光器保护玻璃，再依次经过弯月透镜3，透镜2、透镜1完成准直得到平行光束，到达反馈光路以及整形光路模块。经过这三个透镜后得到椭圆平行光，视场角为零度时，可以得到的光斑RMS半径为0.150，达到用于蓝光波段激光的光存储的光斑要求。

从附图1中可以看出，激光准直光路结构可以包括三个以上的透镜，“…”代表的是省略的意思，表示可以根据实际需要来决定采用不同数量的透镜。

Claims (2)

1、一种激光读取头准直光路结构，包括准直透镜，激光读取头和物镜；所述的激光读取头为蓝光波段激光读取头，所述蓝光波段激光读取头包括激光器，准直透镜包括透镜组，所述透镜组包括至少两个透镜，准直光束依次通过各个透镜，所述的透镜组至少含有一个弯月透镜，一个双胶合透镜，所述的双胶合透镜是指第二透镜(2)和第一透镜(1)粘和在一起，第一透镜(1)前镜面即为第二透镜(2)的后镜面；其特征在于：所述的蓝光波段激光读取头的激光器水平发射角为8.5°，垂直发散角为21°，准直透镜焦距

其中的D是该激光读取头准直光路结构的通光孔径的大小，q_^是激光器的垂直发散角的大小，准直透镜的数值孔径NA_准直透镜＝tg(q_^/2)，以及该激光读取头准直光路结构的出射光束的光点爱里斑的大小

其中l是蓝光波段的波长。

2、根据权利要求1所述的激光读取头准直光路结构，其特征在于：所述的蓝光波段激光读取头的激光器发出的蓝色激光的波长为450nm，物镜的数值孔径为0.85。

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