CN1210334A - 用于记录/再现的光学头 - Google Patents

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Abstract

一种用于记录/再现的光学头。该光学头包括:一光源单元,包括用于发光的发光二极管(LED)和用于会聚由LED发出的光的波导管;一准直透镜,用于准直由波导管发出的光;一物镜,用于会聚通过准直透镜的光,以在记录介质的记录表面形成光斑;光路改变装置,设置在准直透镜和物镜之间的光路上,用于改变入射光的传播路径;及一光电检测器,用于接收由记录介质反射后经物镜和光路改变装置入射的光。

Description

用于记录/再现 的光学头
本发明涉及一种光学头，特别是一种能够进行高密度记录或再现的光学头。
通常，光学头为盘播放机所采用以把诸如图像或声音的信息记录到盘型记录介质上或者从盘型录制介质再现信息。为了提高记录介质的记录密度，通过光学头的物镜使在记录介质上形成的光斑的尺寸尽可能的小。为此，把信息记录到数字通用盘(DVD)上或者从DVD上再现信息的光学头采用具有大数值孔径的物镜和650nm波长的光源。
参照图1，传统的光学头包括半导体激光器10；物镜25，用于会聚入射光以在记录介质1上形成光斑；分束器23，用于改变入射光的光路；及光电检测器29，用于检测入射光并产生射电频率(RF)信号和误差信号。半导体激光器10为普通的边缘发射激光器，用于发射650nm波长的光。
此外，用于准直由半导体激光器10发射的发散光的准直透镜21设置在半导体激光器10和物镜25之间的光路上。像散透镜27位于分束器23和光电检测器29之间。
从半导体激光器10发出的光经过分束器23，随后由物镜25聚焦以在记录介质1的记录表面上形成光斑。由记录介质1的记录表面反射的光通过物镜25、分束器23和像散透镜27向着光电检测器29传播，光电检测器29产生RF信号和误差信号。
在这里，在记录介质1的记录表面上形成的光斑的尺寸满足下列关系式(1)：
Figure A9810970700031
其中，λ代表半导体激光器10的波长，NA代表物镜的数值孔径。因此，为了获得高密度的记录/再现，通过采用发射短波长的半导体激光器10，和/或具有大数值孔径的物镜25而使光斑的尺寸变小。
然而，在采用具有大数值孔径的物镜25时，由于记录介质的倾斜引起的像差增加，从而降低了光斑的稳定性。此外，能够发射短波长的半导体激光器10是很昂贵的。
由于上述原因，DVD采用数值孔径为0.6的物镜和发射650nm波长的光的半导体激光器。此时，在记录介质1上形成的光斑的直径为1.08μm。然而，采用形成如此大小的光斑的光学头很难在直径120mm的盘记录介质的一面上记录5×109或更多字节的信息。
因此，该光学头不能用来记录或再现大量的信息，如高分辨率(HD)电视需要处理至少10×109或更多字节的信息的情况。
为了解决上述问题，本发明的目的在于通过一种采用成本较低的发光二极管(LED)而能以高密度记录/再现更多信息的光学头。
根据以上目的的一个方面，提供一种用于记录/再现的光学头，包括：一光源单元，包括用于发光的发光二极管(LED)和用于会聚由LED发出的光的波导管；一准直透镜，用于准直由波导管发出的光；一物镜，用于会聚通过准直透镜的光，以在记录介质的记录表面形成光斑；光路改变装置，设置在准直透镜和物镜之间的光路上，用于改变入射光的传播路径；及一光电检测器，用于接收由记录介质反射后经物镜和光路改变装置入射的光。
根据该目的的另一方面，提供一种用于记录/再现的光学头，包括：多个用于发光的发光二极管(LED)；与每一LED相连的多个波导管，用于会聚由LED发出的光；一耦合器，用于将多个波导管发出的光耦合到一个光路上；一物镜，用于会聚经过准直透镜的光，以在记录介质的记录表面形成光斑；光路改变装置，设置在准直透镜和物镜之间的光路上，用于改变入射光的传播路径；及一光电检测器，用于接收由记录介质反射后经物镜和光路改变装置入射的光。
最好，如权利要求1所述的光学头，其中，LED发射大约550nm或更短的波长的光。
此外，波导管最好为锥形并安装在LED上。
此外，光学头包括设置在LED和光路改变装置之间的滤光器，用于只使LED发出的预定波长的光通过。
本发明的上述目的和优点将通过参照附图详细描述的优选实施例而变得更加清楚，其中：
图1为示出传统光学头的光学设置的示意图；
图2为示出本发明一优选实施例的用于记录/再现的光学头光学设置的示意图；
图3为示出本发明另一优选实施例的用于记录/再现的光学头光学设置的示意图。
参照图2，本发明一优选实施例的用于记录/再现的光学头包括：一用于发光的光源单元100；一准直透镜110，用于准直由光源单元100发出的光；光路改变装置130，用于改变入射光的传播路径；一物镜140，用于会聚入射光；及一光电检测器160，用于接收入射光。此外，在光路改变装置130和光电检测器160之间还可包括聚光镜150，用于会聚经光路改变装置130入射的平行光，以在光电检测器160上形成光斑。
光源单元100包括用于发光的发光二极管(LED)101及用于会聚和透射从LED101发出的光的波导管103。
LED发射波长为650nm或更短的光，最好波长为550nm或更短，从而使在记录介质1的记录表面形成的光斑的尺寸是最优化的。
波导管103安装在LED101的输出端。为了增加会聚光的效率，波导管103可以为锥形。也就是说，波导管103随着远离LED的输出端而直径渐小。最好，波导管103的输出端103a的直径为10μm或更小。此外，输出端103a可以具有预定的长度以透射会聚的光。此处，波导管的锥形壁通过全反射由LED101发出的光而会聚光。
另一方面，波导管103可以为带锥形芯的光纤，芯在输出端的直径为10μm或更小。
准直透镜110设置在LED101和光路改变装置130之间，即在波导管103的输出端103a处，其准直由波导管103会聚的光。此处，准直透镜110最好为梯度-指数(GRIN)透镜，其在径向方向随着离开光轴而折射率逐渐降低，于是GRIN透镜具有很好的会聚效率。
设置在LED101和物镜140之间的光路上的滤光器120只使LED101发出的预定波长的光通过。也就是说，只有从LED101发出的很窄带宽的光通过滤光器120入射在记录介质1上。此处，滤光器120的带宽最好相对于中心透射波长在±10nm之内，即带宽在20nm内。在这种情况下，通过滤光器120的光的带宽在中心波长的±10nm之内，即带宽在20mn内。根据本发明，即使采用低价的LED101作为光源，也可发出具有窄带宽的光而产生与高价的半导体激光器同样的效果。
光路改变装置130反射大部分由LED101向记录介质1入射的光，并透射由记录介质1向光电检测器160反射的光。光路改变装置130可以为分束器，用于以一定比例透射或反射入射光，或为偏振分束器，用于根据偏振状态透射或反射入射光。
物镜140设置在光路改变装置130和记录介质1之间的光路上，其会聚入射光以在记录介质1的记录表面上形成光斑。聚光镜150最好为能够用像散法检测聚焦误差信号的像散透镜。
光电检测器160接收从记录介质1的记录表面反射的光，以产生RF信号或误差信号。
在本发明光学头的工作过程中，如果从光源单元100发出的光波长为400mn，根据公式(1)，在记录介质1的记录表面形成的光斑的尺寸为大约0.67μm。这一尺寸比传统光学头中形成的光斑的尺寸小大约0.62倍。因此，记录密度与传统光学头相比提高大约2.6倍。例如，在120mm直径的盘上大约可记录13×109字节的信息。
本发明另一实施例的用于记录/再现的光学头在图3中示出。此处，与以前的附图中标号相同的标号代表相同的元件。
光源单元200包括多个用于发光的LED201；多个设置在LED201对应输出端的波导管203；及耦合器220，用于将通过多个波导管203的光耦合成一束光。
LED201由一开关装置(未示出)选择地驱动。耦合器220相继地将从每一波导管203输出端发出光耦合在一条光路上。
在本发明该实施例的光学头工作过程中，由于多个LED201选择地工作，光斑的强度可以控制而分别用于需要较高强度的光的信息记录或需要较低强度的光的信息再现。
如上所述，本发明的光学头采用低价的LED，从而降低了生产成本。此外，光学头包括用于会聚从LED发出的光的锥形波孚管，因而，提高了会聚效率。
此外，通过采用选择地工作的多个LED可以形成所需强度的光斑。

Claims (10)

1．一种用于记录/再现的光学头，包括：一用于发光的光源单元；一准直透镜，用于准直由光源发出的光；一物镜，用于会聚通过准直透镜的光，以在记录介质的记录表面形成光斑；光路改变装置，设置在准直透镜和物镜之间的光路上，用于改变入射光的传播路径；及一光电检测器，用于接收由记录介质反射后经物镜和光路改变装置入射的光，
其特征在于，光源单元包括用于发光的发光二极管LED和用于会聚由LED发出的光的波导管。
2．如权利要求1所述的光学头，其中，波导管为锥形并安装在LED上。
3．如权利要求1所述的光学头，其中，LED发射大约550nm或更短的波长的光。
4．如权利要求1所述的光学头，其中，准直透镜为折射率沿光轴半径方向改变的梯度-指数(GRIN)透镜。
5．如权利要求1所述的光学头，还包括设置在LED和光路改变装置之间的滤光器，用于只使LED发出的预定波长的光通过。
6．一种用于记录/再现的光学头，包括：一用于发光的光源单元；一准直透镜，用于准直由光源发出的光；一物镜，用于会聚通过准直透镜的光，以在记录介质的记录表面形成光斑；光路改变装置，设置在准直透镜和物镜之间的光路上，用于改变入射光的传播路径；及一光电检测器，用于接收由记录介质反射后经物镜和光路改变装置入射的光，
其特征在于，光源单元包括多个发光二极管LED；多个波导管，用于会聚由每个LED发出的光；一耦合器，用于将多个波导管发出的光耦合到一个光路上。
7．如权利要求6所述的光学头，其中，波导管为锥形并安装在LED上。
8．如权利要求6所述的光学头，其中，LED发射大约550nm或更短的波长的光。
9如权利要求6所述的光学头，其中，准直透镜为折射率沿光轴半径方向改变的梯度-指数(GRIN)透镜。
10如权利要求6所述的光学头，还包括设置在LED和光路改变装置之间的滤光器，用于只使LED发出的预定波长的光通过。
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