CN1213821A - 光学头 - Google Patents

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Abstract

一种采用发光二极管的光学头,能够形成用于高密度记录/再现的大小合适的光斑。该光学头包括:一发光二极管,用于产生和发射光;一聚光单元,用于会聚从发光二极管发射的光;一滤光器,用于选择地透射从发光二极管发射的一定波长的光;一有一针孔的空间滤光片,用于限制由聚光单元会聚的光的透射范围;及一准直透镜,用于会聚通过空间滤光片的发射光。

Description

光学头
本发明涉及一种能在光学记录介质上记录信息或从光学记录介质上再现信息的光学头，特别是一种采用发光二极管的光学头，能够形成用于高密度记录/再现的大小合适的光斑。
通常，在光学记录/再现领域，诸如激光盘(LD)、小型盘(CD)、数字通用盘(DVD)之类的光盘主要用作能记录更多信息的光学记录介质。特别是DVD，由于其大规模的信息处理能力而显得尤为突出。
为了提高DVD的记录密度，必须减小在DVD记录表面形成的光斑的尺寸。
参照图1，传统的光学头包括一光源11，用于产生/发射激光束；一分束器13，用于转换入射光的传输光路；一物镜14，用于会聚由光源发射的经过分束器13的光；及一光电检测器16，用于接收由光盘1反射后经过分束器13入射的光。光源11为一半导体激光器，用于产生和发射激光束。光电检测器16接收从光盘1反射的光并进行光电转换，以检测射频信号、轨道跟踪误差信号和聚焦误差信号。
在光源11和分束器13之间设置一准直透镜，准直由光源11发射的发散光。在分束器13和光电检测器16之间还设置一光接收透镜15，产生色散，从而检测聚焦误差信号。
如上所述，当采用具有如上结构的光学头在光盘1上形成光斑时，光斑的尺寸由下式确定：
Figure A9810832100031
其中，λ代表光学头的光源11的波长；NA代表光学头的物镜14的数值孔径。
因此，如果光学头的物镜具有预定的数值孔径，光源11发出的光的波长越小，形成的光斑越小。另一方面，由于光源11为半导体激光器，它很难发出波长大约650nm的光。因此，如果物镜的数值孔径为0.6，根据公式(1)，在光盘上形成的光斑的尺寸大约为1.08μm。这样就很难在直径130mm的光盘上记录5千兆比特或更多的光学信息。
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种采用发射波长大约400nm的光的发光二极管来代替半导体激光器的光学头，以能够记录/再现大量信息。
为实现本发明，提供一种光学头，包括：一发光二极管(LED)，用于产生和发射光；一聚光单元，用于会聚从发光二极管发射的光；一滤光器，用于选择地透射从发光二极管发射的预定波长的光；一有一针孔的空间滤光片，用于限制由聚光单元会聚的光的透射范围；及一准直透镜，用于会聚通过空间滤光片的发散光。
发光二极管最好发出大约600nm或更短波长的光。
通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，本发明的上述目的和优点将更加清楚，其中：
图1为传统光学头的光学结构示意图；
图2为本发明优选实施例的光学头的光学结构示意图；
图3为图2中空间滤光片的正视图；
图4为本发明另一优选实施例的光学头的光源单元的光学结构示意图。
参照图2和3，本发明一优选实施例的光学头包括：一光源单元20；一光路改变装置，用于改变入射光的传输光路；一物镜43，用于会聚入射光而在光记录介质1上形成一光斑；及一光电检测器47，用于接收经过光记录介质反射后由光路改变单元反射的光。
根据本发明，改善了光源单元20的结构，从而发射短波长的光，用于光记录介质的高密度记录/再现。
本发明一实施例的光源单元包括一发光二极管21；一聚光单元23，用于会聚入射光；一滤光器25，用于选择地透射一定波长的光；一空间滤光片27，用于限制由聚光单元23会聚的光的透射范围；及一准直透镜29，用于会聚通过空间滤光片的发散光。
作为利用能量发光的半导体器件的发光二极管21由砷化镓(GaAs)组成，或向砷化镓(GaAs)添加磷(P)和铝(AL)等杂质而制成。发光二极管21根据杂质的含量发射400-700nm的光。
本发明的上述实施例用于在光记录介质1上获得高密度记录/再现。本实施例的光学头最好采用一发射大约600nm或更短波长的光的发光二极管21。发光二极管21的结构是公知的，因此省略其说明。
聚光单元23包括第一聚光镜23a和第二聚光镜23b。设置在发光二极管21和滤光器25之间光路上的第一聚光镜23a将从发光二极管21入射的光会聚成平行光。设置在滤光器25和空间滤光片27之间光路上的第二聚光镜23b会聚入射的平行光而在空间滤光片27上形成光斑。
为了在光记录介质1上形成单一波长的光，滤光器25选择地透射由发光二极管21发射的预定波长的光。
空间滤光片27具有一限制由聚光单元23会聚的光的透射范围的针孔27a。
此外，考虑到在使用中的光效率，空间滤光片27可以包括多个针孔27b，如图3所示。如果空间滤光片27有数个针孔27b，各针孔27b校正象差，从而能得到象差极小的多束发散光，并且光效率显著提高。如果针孔27b之间的间隔比准直透镜29的焦距短，针孔27b之间的间距产生的干涉可以忽略。
准直透镜29准直经过空间滤光片27的发散光。
因此，从发光二极管21发出的发散光由第一聚光镜23a转换为平行光，滤光器25选择地透射预定波长的光。通过滤光器25的光由第二聚光镜23b会聚在空间滤光片27上。会聚光穿过针孔27a。经过针孔27a的发散光在通过准直透镜29之后转换为平行光。
诸如分束器的光路改变装置反射透射光。从光源20发出的光由分束器41反射，并射向光记录介质1，随后由物镜43聚焦在光记录介质1上。从光记录介质1反射的光经过物镜43和光路改变装置，并通过光接收透镜45会聚在光电检测器47上。
参照图4，本发明另一实施例的光源单元20包括一发光二极管31；一聚光镜33，用于会聚入射光；一滤光器35，用于选择地透射预定波长的光；一空间滤光片37，用于限制聚光镜33会聚的光的透射范围，及一准直透镜39，将经过空间滤光片37的发散光会聚成平行光。在这里，光源单元20作为一模块设置在壳体30中。
发光二极管31和准直透镜39与参照图2说明的发光二极管21和准直透镜29是基本相同的，因此省略其说明。
另一方面，图4的聚光镜33设置在发光二极管30和滤光器35之间的光路上，并将发光二极管31入射的发散光会聚在空间滤光片37上。
滤光器35只选择地透射从发光二极管31发出后经聚光镜33入射的预定波长的光。此外，空间滤光片37具有一个或多个针孔(未示出)，以限制入射光的透射范围，从而校正象差。滤光器35和空间滤光片37最好彼此相连，以使光源单元的尺寸最小。
如果光源单元20如图4所示构成，可以发射600nm或更短的短波长的平行光，并且其结构可以更紧凑。
具有上述结构的光学头采用600nm或更短波长的光，从而可以获得15千兆比特或更多信息的高密度记录/再现。此外，光学头可以采用模块式光源单元而制造得更紧凑。

Claims (6)

1．一种光学头，包括：一光源单元，用于产生和发射光；光路改变装置，用于改变入射光的传输光路；一物镜，用于将入射光会聚在光记录介质上；及一光电检测器，用于接收自光记录介质反射的光，
其中，光源单元包括：
一发光二极管，用于产生和发射光；
一聚光单元，用于会聚从发光二极管发射的光；
一滤光器，用于选择地透射从发光二极管发射的预定波长的光；
一有针孔的空间滤光片，用于限制由聚光单元会聚的光的透射范围；及
一准直透镜，用于会聚通过空间滤光片的发散光。
2．如权利要求1所述的光学头，其中，发光二极管发出大约600nm或更短波长的光。
3．如权利要求1所述的光学头，其中，空间滤光片在一部位上具有若干个针孔，由发光二极管发射的光由聚光单元会聚而形成于该部位，从而使射向准直透镜的发散光的象差得以校正。
4．如权利要求1至3中任何一个所述的光学头，其中，聚光单元包括：
第一聚光镜，设置在发光二极管和滤光器之间的光路上，用于将从发光二极管入射的发散光会聚成平行光；
第二聚光镜，设置在滤光器和空间滤光片之间的光路上，用于将入射的平行光会聚在空间滤光片的针孔上。
5．如权利要求1至3中任何一个所述的光学头，其中，滤光器和空间滤光片彼此相连。
6．如权利要求5所述的光学头，其中，聚光单元设置在发光二极管和滤光器之间的光路上，用于将从发光二极管入射的光会聚在滤光器上。
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