CN2507107Y - 一种采用全息激光器的光学头装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型全息激光器的光学头装置,其主要解决DVD和CD二者兼容的读出盘片问题。在其解决技术方案中,DVD采用650nm的激光器,CD采用780nm的全息LD,全息LD集成了包括光栅,光电探测器和LD的全息光学元件,650nm的激光器和780nm的全息LD发出的光分别分离提取盘片信号后,都将返回的光汇聚到全息光学元件中的光电探测器,从而可以提取数据号和伺服信号,本实用新型结构简单,降低了产品调整难度,降低了光学头的成本。

Description

一种采用全息激光器的光学头装置

                     技术领域

本实用新型涉及光存储系统中盘片读出技术，特别是一种适用于DVD和CD二者兼容的读出盘片的光学头装置。

                     技术背景

随着光存储技术的发展，DVD系列产品已经广泛的进入了市场，由于DVD具有容量大的优点，单面单层DVD的容量是4.7G，双面双层DVD的容量是17G，而原来VCD的容量是650M，因此DVD正在迅速占领市场，成为消费者的新选择。但由于CD类光盘的广泛存在以及DVD和CD类光盘将在一定时期内共同存在，所以DVD的播放机和驱动器需要同时读取CD盘片和DVD盘片。根据DVD标准，DVD盘片的盘基厚度为0.6mm，而传统CD盘片的盘基厚度为1.2mm。由于DVD与CD盘盘基厚度及存储密度上存在差异，对二者的兼容读出带来了一定的问题。因此除拥有CD的解码器外，在设计DVD光学头时必须考虑到读取现有CD的能力。为了解决光学头的兼容问题，在DVD光学头设计上产生出多种方案，如两套独立读出系统、全息物镜、液晶光阑、双物镜等。另外，由于目前CD-R是全球销售量最大的可记录光存储介质，因此DVD光盘读出系统还必须兼容CD-R。因为CD-R介质在波长为650nm时的反射率小于10％，而在波长为780nm时的反射率大于70％，因此DVD光盘读出系统还必须具有双光源。

为了达到单面单层4.7GB的容量，DVD盘片的道间距和坑尺寸必须缩小。根据DVD标准，道间距是0.74微米，最小坑点大小为0.4微米。这种信息坑尺寸的减小要求分辨率更高的光学读出系统。在光盘系统中，光学系统的分辨率取决于读出光斑的大小，它与物镜的数值孔径(NA)和读出激光的波长(0)有关：在DVD中，使用红光激光器(波长为635nm或650nm)的物镜，以满足读出光斑的要求。但是，随着NA的加大，读出系统的象差相应增加。因此用读DVD的光学头(NA＝0.6)去读CD信号将会引起较大的象差，从而不能正确恢复CD中的数据。当然，NA的减小将会使读出光斑尺寸变大，便实际上这是允许的。因此，在进行兼容CD的DVD光学头的设计时，必须考虑物镜有效数值孔径的影响，各方案也都考虑了这方面的因素。

目前市面上的双光源DVD光学头方案比较多，但是它们都采用了比较多的分离元件，元件数目多，装配调整工艺复杂。

                  发明内容

本实用新型提出的全息激光器的光学头装置，其主要解决DVD和CD二者兼容的读出盘片问题，使其结构简单，从而降低产品的调整难度，降低了成本。本实用新型在具体设计中，它至少包括一个带有光栅、光电探测器及LD集成的全息光学元件，平板玻璃、分光棱镜、反射镜、全息物镜及控制全息物镜跟踪信息的二维力矩器组成，其中DVD部分采用650nm的激光器，CD部分采用780nm的全息LD。650nm激光器发出的光经倾斜45°角的平板玻璃的前表面反射后，穿过与之平行布置的分光棱镜，再经过倾斜45°角的反射镜反射后，由准直镜准直成平行光，最后由二维力矩器控制全息物镜聚焦在DVD光盘信息面上，780nm全息激光器发出的光在分光棱镜的结合面和与之平行布置的倾斜45°角反射镜上完全反射，转折后的光经准直镜准直后，再由二维力矩器控制全息物镜聚焦在CD光盘信息面上。

全息光学元件将反射回来的光汇聚到光电探测器上，从而可以提取数据信号和伺服信号。650nm激光器发出的光经平板玻璃的前表面反射后，穿过分光棱镜，再经反射镜反射后，由准直镜准直成平行光，最后由物镜聚焦在光盘信息面上。反射回来的光经分光棱镜和平板玻璃聚焦在光电探测器上。从而可以提取数据信号和伺服信号。

本实用新型中的物镜是专门设计的全息物镜，在它的表面是一组全息条纹，当用650nm的光束照射条纹时，条纹凸台和凹槽之间的位相差是2π的整数倍，这样它对650nm的光束来说就像不存在一样，此时它的数值孔径是0.6，同时它针对0.6mm厚的光盘基片进行像差校正。当用780nm的光束照射时，由于条纹的衍射作用，780nm光束的数值孔径和放大倍率都会发生变化，从而可以校正由于光盘基片变为1.2mm而引入的额外像差。

本实用新型充分考虑到光盘信息坑的尺寸非常小，因此需要保证光点始终跟踪在信息轨道上。本实用新型通过一个带有物镜的二维力矩器及伺服系统来实现光点的实时跟踪，它由弹性支撑导线，物镜座、线圈、磁铁等组成，所述物镜安装在物镜架上，物镜架底部呈球面形，在物镜架一侧设有绕制在同一绝缘体上的寻迹线圈和聚焦线圈，寻迹线圈在绝缘体侧立面按纵向布置，聚焦线圈沿绝缘体横向布置，并通过连接于伺服系统接口的弹性支撑导线分别连接寻迹线圈和聚焦线圈。另外，在线圈的中一侧布置一块与绝缘体大小相近的磁铁，这样安装在物架上的物镜，通过控制线圈中的电流来控制物镜的上下左右运动。

此外由于650nm的激光器产生的是单模激光，因此对反射光比较敏感，为了抑制反射光和激光器本身产生的相干强度噪声，我们在激光器的驱动电流上叠加了高频成分。可以将相干强度噪声降低到可以忽略的程度。

本实用新型通过采用全息激光器使光学头的结构得到了简化，由于DVD部分和CD部分的信号提取部分完全分离，从而降低了调整的难度、提高了成品率，降低了光学头的成本。此外，将准直镜水平放置有利于准直镜的安装定位。

                 附图说明

附图1是全息激光器的光学系统原理示意图。

附图2是控制全息物镜运动的二维力矩器结构示意图。

图1中1-180nm全息LD，2-650nm激光器，3-光电探测器，4-倾斜平板玻璃，5-分光棱镜，6-反射镜，7-准直镜，8-全息物镜，9-盘片；

图2中10-底座，11-物镜架，12-物镜，13-绝缘体，14-寻迹线圈，15-聚焦线圈，16-磁铁，17-弹性支撑导线，18-支架立板。

                   具体实施方式

本实用新型实施时，将反射镜6设计成平板形状，可以减小光学头的厚度，另将平板玻璃和准直镜固定在机架上。将物镜固定在二维力矩器上，激光器和全息光学元件焊接在柔性线路板上，将激乐器和全息光学元件放在机架上，但是暂不固定。将机架送入调整仪进行调整，主要是调整全息光学元件的三维位置、LD的前后位置和二维力矩器的倾角。调整完毕之后点胶固定。用评价仪对调整完毕的光学头进行性能测试，剔除不良品。

Claims (4)

1、一种采用全息激光器的光学头装置，它至少包括激光光源，带有光栅，光电探测器的全息光学元件，平板玻璃，分光棱镜、反射镜、准直镜、全息物镜及二维力矩器组成，其特征在于：激光光源用于DVD部分采用650nm的激光器，用于CD部分采用780nm的全息LD，650nm激光器发出的光经倾斜45°角的平板玻璃的前表面反射后，穿过与之平行布置的分光棱镜，再经过倾斜45°角的反射镜反射后，由准直镜准直成平行光，最后由二维力矩器控制全息物镜聚焦在DVD光盘信息面上，780nm全息激光器发出的光在分光棱镜的结合面和与之平行布置的倾斜45°角反射镜上完全反射，转折后的光经准直镜准直后，再由二维力矩器控制全息物镜聚焦在CD光盘信息面上。

2、根据权利要求1所述的一种全息激光器的光学头装置，其特征在于：用于CD的780nm全息激光器发出的光经反射后，返回来的光又经过反射镜分光棱镜反射后再进入780nm全息激光器，并通过全息光学元件将反射回来的光汇聚到光电探测器上，650nm激光器发出的光，经反射返回来的光经分光棱镜和倾斜45°角的平板玻璃直接汇聚到光电探测器上。

3、根据权利要求1所述的一种全息激光器的光学头装置，其特征在于：全息物镜的表面设有一组全息条纹，条纹凸台和凹槽之间的位相差是2π的整倍数。

4、根据权利要求1所述的一种全息激光器的光学头装置，其特征在于：二维力矩器由弹性支撑导线、物镜架、线圈、磁铁组成，其全息物镜安装在物镜架上，其底部呈球面形，在全息物镜架一侧设有绕制在同一绝缘体上的寻迹线圈和聚焦线圈，寻迹线圈在绝缘体侧立面纵向布置，聚焦线圈沿绝缘体横向布置，并通过连接于伺服系统接口的弹性支撑导线分别连接寻迹线圈和聚焦线圈，在线圈的另一侧布置一块与绝缘体大小相近的磁铁。

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