CN1841122A - 光学系统及使用所述光学系统的光学记录/再现装置 - Google Patents

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Abstract

一光学系统及使用所述光学系统的光学记录/再现装置，所述光学系统包括：一用以产生发散椭圆光束的光源，一对来自该光源的光束进行准直的准直透镜及一对所述准直透镜出射的平行椭圆光束进行整形的三棱镜组。其中，所述三棱镜组将由光源发出并经准直透镜准直后的平行椭圆光束转换成为平行圆形光束，而不会造成光能量的损耗，以降低此光学记录/再现装置的成本。

Description

光学系统及使用所述光学系统的光学记录/再现装置
【技术领域】
本发明涉及一光学系统及使用所述光学系统的光学记录/再现装置。
【背景技术】
光学记录/再现装置采用激光束在记录介质上写入或读出信息。如图1所示，传统的光学记录/再现装置包括：一光发射元件1，一准直透镜2，一光路改变装置3，一物镜4，一聚光镜5及一光接收元件6。由光发射元件1发出的光束经准直透镜2准直成为平行光束，所述平行光束经光路改变装置3后由物镜4聚焦在记录介质7上，并由所述记录介质7反射而回。该反射光束经物镜4后由光路改变装置3转向并经聚光镜5聚焦在光接收元件6上。其中，光束由记录介质7上反射时会受到所述记录介质7记录信息的调制，光接收元件6接收到所述反射光束后，进行光电转换，将所述反射光束承载的信息转换为电信号并交由后续电路(未标示)处理。所述光发射元件1一般使用激光器。
用于对记录介质进行信息写入或读出操作的激光束，其理想状态为一束圆形截面的平行光束，而在实际应用中，由激光器发出的激光束并非十分理想。请参看图2，激光器10发出一束激光束，所述激光束在水平方向上的发射角θ1与其在垂直方向上的发射角θ2并不相等，导致所述激光束的截面为一椭圆形。请参看图3，所述激光束在水平方向上的发射角θ1及其在垂直方向上的发射角θ2与两方向上光束的相对光强的关系曲线差距很大，如θ1最大角度只能取光轴两侧的10度，而θ2最大角度可取光轴两侧的50度，这表明所述激光束椭圆截面的长轴在垂直方向上，短轴在水平方向上。如将椭圆形光束直接会聚于记录介质表面上成椭圆光点，在对记录介质读取信息及对发射光信号处理上造成很大困难。为解决这个问题，现有技术使用孔径角为激光器10最大水平发射角的圆形准直透镜，因此可以产生满足要求的圆形截面光束(阴影部份)。然而，由于垂直发射角的部份光束被舍弃，而使得光能量的利用率低。为了获得足够清晰的信号，激光器需具有较高功率。因而造成整个光学记录/再现装置的成本难于降低。
【发明内容】
有鉴于此，有必要提供一种可提高光利用率的光学系统。
另外，还有必要提供一种使用所述光学系统的光学记录/再现装置。
一光学系统，包括：一光源，一准直透镜，一三棱镜组；由该光源发出的发散椭圆光束入射至该准直透镜，经该准直透镜准直后成为平行椭圆光束，该平行椭圆光束入射至该三棱镜组，由该三棱镜组出射的平行椭圆光束长轴缩短至与其短轴相等。
一光学记录/再现装置，包括：一光学系统，一光路改变装置，一物镜，一聚光镜，一光接收元件。所述光学系统发出平行圆形激光束，该平行圆形激光束经光路改变装置后入射至物镜，由物镜聚焦在记录介质上，并由记录介质反射而回，该反射光束经物镜后由光路改变装置转向入射至聚光镜，由聚光镜聚焦在光接收元件上。其中，所述光学系统包括：一光源，一准直透镜，一三棱镜组；由所述光源发出的发散椭圆光束入射至准直透镜，经准直透镜准直后成为平行椭圆光束，该平行椭圆光束入射至三棱镜组，由三棱镜组出射的平行椭圆光束长轴缩短至与其短轴相等。
与现有技术相比，本发明提供的光学系统使用一三棱镜组，该三棱镜组对平行椭圆光束的长轴进行压缩以使此长轴与短轴相等，从而将所述平行椭圆光束转换成为平行圆形光束。此种方案充分利用了光源所发出光束的光能量，可以降低使用所述光学系统的光学记录/再现装置的成本。
【附图说明】
图1为传统光学记录/再现装置结构示意图。
图2为一般激光器发出椭圆光束的工作示意图。
图3为激光器发出的椭圆光束在垂直及水平方向的光发射角与相对光强度的关系示意图。
图4(a)为本发明提供的光学系统水平方向视图。
图4(b)为本发明提供的光学系统垂直方向视图。
图5为使用本发明的光学系统的光学记录/再现装置结构示意图。
【具体实施方式】
请参看图4(a)及图4(b)，一光学系统11在水平及垂直方向的视图。该光学系统11包括：一激光器111，一准直透镜112，一第一三棱镜113及一第二三棱镜114。所述四个光学元件按激光器111、准直透镜112、第一三棱镜113及第二三棱镜114的顺序依次设置于光路中。其中，第一三棱镜113及第二三棱镜114可以采用相同材料制成。准直透镜112的出射光束依次通过第一三棱镜113的第一表面116及第二表面117，之后依次通过第二三棱镜114的第一表面118及第二表面119。而第一三棱镜的第一表面116垂直于准直透镜112的出射光束，其第二表面117与第一表面116的夹角为一锐角θ3，第二三棱镜114的第一表面118垂直于第一三棱镜113的出射光束，其第二表面119与其第一表面118的夹角为一锐角θ4，而θ3与θ4大小相等且分别位于该平行光束光路的相反两侧。
激光器111发出的发散椭圆光束的短轴位于水平面上，该方向为激光束的水平方向，激光器111发出的发散椭圆光束的长轴位于垂直面上，该方向为激光束的垂直方向。
请参看图4(a)，在水平方向上，由激光器111发出的发散椭圆光束经准直透镜112准直后成为平行椭圆光束并入射至第一三棱镜113。由于第一三棱镜113在水平方向上的第一表面116及第二表面117都垂直于入射平行椭圆光束，故所述平行椭圆光束通过第一三棱镜113后不发生任何变化，并入射至第二三棱镜114。所述平行椭圆光束在第二三棱镜114的第一表面118发生一次折射，在其第二表面119发生另一次折射。由于第二三棱镜114在水平方向上的第一表面118及第二表面119相互平行，故由第二三棱镜114出射的光束115a的传播方向与准直透镜112出射光束的传播方向一致，且宽度相等。
请参看图4(b)，在垂直方向上，由激光器111发出的发散椭圆光束先经准直透镜112准直成为平行椭圆光束并入射至第一三棱镜113。由于第一三棱镜113的第一表面16垂直于平行椭圆光束而其第二表面117与所述平行椭圆光束有一倾斜角，故所述平行椭圆光束正常通过第一表面116，而在第二表面117发生折射而改变传播方向且该平行椭圆光束的宽度减小。由于第二三棱镜114的第一表面118垂直于第一三棱镜113的出射光束而其第二表面119与该光束有一倾斜角，故由第一三棱镜113出射的平行椭圆光束正常通过第一表面118，而在第二表面119发生折射。由第二三棱镜114出射的光束115b的传播方向与准直透镜112出射光束的传播方向一致，且宽度减小至与上述光束115a相等。
由于水平方向上该光学系统11的出射光束115a与垂直方向上该光学系统11的1出射光束115b的宽度相等。因此，原激光器111发出并经准直透镜112准直后的平行椭圆光束经该光学系统11处理后，转换为平行圆形光束，且不会造成光能量的损失，激光器111的发光功率可以降低。
请参看图5，一光学记录/再现装置(未标示)，包括：所述光学系统11，一光路改变装置12，一物镜13，一聚光镜14，一光接收元件15。由所述光学系统11发出平行圆形激光束，该激光束经光路改变装置12后入射至物镜13，由物镜13聚焦在记录介质16上，并由记录介质16反射而回，该反射光束经物镜13后由光路改变装置12转向入射至聚光镜14，由聚光镜14聚焦在光接收元件15上，被其吸收且转换为电信号以进行后续的信号处理等操作。由于在所述光学系统11中，激光器111发出并经准直透镜112准直后的平行椭圆光束受到第一三棱镜113及第二三棱镜114的处理，使该平行椭圆光束在垂直方向上宽度缩短以与其水平方向上的宽度相等，从而使该平行椭圆光束转换为平行圆形光束，且无光能量的损失。因此，激光器111的发光功率可以降低，而采用所述光学系统11的光学记录/再现装置(未标示)的工作效率提高且成本降低。

Claims (10)

1.一光学系统，包括：一光源，一准直透镜，其特征在于：该光学系统还包括一三棱镜组；由该光源发出的发散椭圆光束入射至准直透镜，经准直透镜准直后成为平行椭圆光束，该平行椭圆光束入射至三棱镜组，由三棱镜组出射的平行椭圆光束长轴缩短至与其短轴相等。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于：所述三棱镜组包括一第一三棱镜与一第二三棱镜，由所述准直透镜出射的平行椭圆光束经该第一三棱镜处理后长轴缩短，并使光束传播方向改变，再传至第二三棱镜，第二三棱镜将平行椭圆光束长轴进一步缩短至与其短轴相等且使其传播方向与该准直透镜的出射光束的方向一致。
3.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于：所述第一三棱镜的第一表面垂直于入射光束且与其第二表面夹角为锐角。
4.如权利要求3所述的光学系统，其特征在于：所述第二三棱镜的第一表面垂直于入射光束且与其第二表面夹角为锐角。
5.如权利要求4所述的光学系统，其特征在于：所述第一三棱镜的第一表面与其第二表面的夹角与第二三棱镜的第一表面与其第二表面的夹角位于光路的相反两侧，且大小相等。
6.一光学记录/再现装置，包括：一光源，一准直透镜，一光路改变装置，一物镜，一聚光镜，一光电检测元件，其特征在于：该光学记录/再现装置还包括一三棱镜组，其中，光源发出的发散椭圆光束经准直透镜准直后成为平行椭圆光束且入射至三棱镜组，由该三棱镜组将平行椭圆光束转换为平行圆形光束，之后由光路改变装置改向入射至物镜，再由物镜聚焦在记录介质上，由记录介质反射回的光束经物镜及光路改变装置后入射至聚光镜，所述反射光束经聚光镜聚焦后由光电检测元件吸收。
7.如权利要求6所述的光学记录/再现装置，其特征在于：所述三棱镜组包括一第一三棱镜与一第二三棱镜，由所述准直透镜出射的平行椭圆光束经该第一三棱镜处理后长轴缩短，并使光束传播方向改变，再传至第二三棱镜，第二三棱镜将平行椭圆光束长轴进一步缩短至与其短轴相等且使其传播方向与该准直透镜的出射光束的方向一致。
8.如权利要求7所述的光学记录/再现装置，其特征在于：所述第一三棱镜的第一表面垂直于入射光束且与其第二表面夹角为锐角。
9.如权利要求8所述的光学记录/再现装置，其特征在于：所述第二三棱镜的第一表面垂直于入射光束且与其第二表面夹角为锐角。
10.如权利要求9所述的光学记录/再现装置，其特征在于：所述第一三棱镜的第一表面与其第二表面的夹角与第二三棱镜的第一表面与其第二表面的夹角位于光路的相反两侧，且大小相等。
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