專利名稱：利用偏振分束器的可兼容cd－r和dvd盤的光學(xué)記錄/讀取頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)記錄和/或讀取頭，它兼容采用不同波長的相應(yīng)光束來記錄和再現(xiàn)信息的多種光盤，特別是涉及一種兼容可寫小型盤(CD-R)和數(shù)字多用光盤(DVD)的光學(xué)記錄/讀取頭。
在作為存儲(chǔ)大量信息的記錄載體的光盤設(shè)備中，CD盤和DVD盤已被廣泛采用。最近，CD-R盤和數(shù)字多用光盤隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DVD-RAM)也已公知。眾所周知，在記錄和再現(xiàn)信息時(shí)，具有780nm波長的激光用于CD-R，而具有650nm或635nm波長的激光用于DVD-RAM。這樣，可兼容CD-R和DVD的光學(xué)記錄/讀取頭包括發(fā)射相應(yīng)不同波長激光的兩種光源。


圖1顯示了已有的兼容CD-R和DVD的光學(xué)記錄/讀取頭。該光學(xué)記錄/讀取頭包括一個(gè)第一光源1，用于發(fā)射波長為650nm的第一光束以記錄和再現(xiàn)對(duì)于DVD8的信息。一個(gè)第二光源11，用于發(fā)射波長為780nm的第二光束以記錄和再現(xiàn)對(duì)于CD-R9的信息，以及一個(gè)物鏡7，用于分別將第一和第二光源1和11發(fā)出的第一和第二光束聚焦在DVD8和CD-R9的信息記錄表面上。一個(gè)準(zhǔn)直透鏡2將第一光源1發(fā)出的第一光束準(zhǔn)直為平行光束并將該準(zhǔn)直光束透射至一個(gè)第一分束器3。第一分束器3將自第一準(zhǔn)直透鏡2入射的第一光束反射至干涉濾波棱鏡4。該干涉濾波棱鏡4將自第一分束器3入射的為平行光束的第一光束透射至一個(gè)1/4波片5。詳細(xì)地說，干涉濾波棱鏡4根據(jù)入射光束波長全透射或全反射入射光束，其中用于DVD的波長650nm的第一光束全部透射，而自聚焦透鏡14入射的波長780nm的第二光束得以全部反射。一個(gè)薄膜型可變光闌6將來自1/4波片5的為平行光束的第一光束透射至物鏡7。物鏡7將通過可變光闌6的第一光束聚焦于0.6mm厚的DVD8的信息記錄表面上。結(jié)果是，由物鏡7聚焦于DVD8的信息記錄表面之上并經(jīng)其反射的第一光束中包含了記錄于其聚焦位置處的信息。
由DVD8的信息記錄表面反射的第一光束依次通過物鏡7，可變光闌6和1/4波片5，然后入射至干涉濾波棱鏡4。
干涉濾波棱鏡4將自1/4波片5入射的第一光束透射至第一分束器3。第一分束器使自干涉濾波棱鏡4入射的第一光束傳輸至一個(gè)第一光電探測(cè)器10。該第一光電探測(cè)器10接收來自第一分束器3的第一光束并檢測(cè)該第一光束中的信息。
由第二光源11發(fā)出的波長780nm的第二光束通過第二準(zhǔn)直透鏡12和第二分束器13，然后入射至?xí)弁哥R14。
會(huì)聚透鏡14會(huì)聚來自第二分束器13入射的第二光束，將該第二光束以會(huì)聚光束形式透射至干涉濾波棱鏡4。
干涉濾波棱鏡4將自會(huì)聚透鏡14入射的第二光束以發(fā)散形式透射至1/4波片5。1/4波片5將該自干涉濾波棱鏡4入射的第二光束透射至可變光闌6。
可變光闌6只將部分以發(fā)散光束形式入射的波長780nm的第二光束透射至物鏡7。這樣，透過可變光闌6的第二光束由物鏡7聚焦在1.2mm厚的CD-R9的信息記錄表面并由其反射。由該信息記錄表面反射的第二光束包含有記錄于聚焦位置處的信息。
來自CD-R9的信息記錄表面的受到反射的第一光束依次通過物鏡9，可變光闌6，1/4波片5，然后入射至干涉濾波棱鏡4。
干涉濾波棱鏡4將自1/4波片5入射的第二光束透射至?xí)弁哥R14。會(huì)聚透鏡14使該第二光束入射至第二光電探測(cè)器15。第二光電探測(cè)器15接收來自第二分束器13的第二光束，并檢測(cè)該第二光束中的信息。
圖2詳細(xì)示出了圖1中的薄膜型可變光闌6。如圖2所示，該薄膜型可變光闌6具有能選擇性透過入射在數(shù)值孔徑(NA)小于或等于0.6區(qū)域的光束之結(jié)構(gòu)。區(qū)域1的數(shù)值孔徑(NA)小于或等于0.45，從而全部透射波長780nm和波長650nm的光束。區(qū)域2的數(shù)值孔徑(NA)大于0.45，其上覆涂有介電薄膜層。此處，形成了厚度小于或等于一波長單位的多層的薄膜，使得全部透過波長650nm的光束并全部反射波長780nm的光束。區(qū)域1由石英(SiO2)薄膜構(gòu)成，以消除由覆涂有介電薄膜的區(qū)域2產(chǎn)生的任何光學(xué)象差。
通過可變光闌6具有0.45NA或以下的區(qū)域1的波長780nm光束，由物鏡7在CD-R9的信息記錄表面上形成了適于它的光斑。通過可變光闌6具有0.6NA或以下的區(qū)域1和2的波長650nm光束，由物鏡7在其信息記錄表面上形成了一適于DVD8的光斑。
使第二光束以發(fā)散形式入射于物鏡7的原因在于，使得第二光束聚焦于CD-R的信息記錄表面不產(chǎn)生任何光學(xué)象差。
因此，圖1的光學(xué)記錄/讀取頭既可記錄和再現(xiàn)DVD也可記錄和再現(xiàn)CD-R的信息。然而，圖1的光學(xué)記錄/讀取頭采用了多個(gè)棱鏡，并且特別采用了干涉濾波棱鏡4和會(huì)聚透鏡14以便對(duì)于第二光束形成一有限光學(xué)系統(tǒng)，從而增加了制造成本。由于可變光闌6只透過自1/4波片5入射的部分第二光束，從而降低了光的利用數(shù)率。并且，由于可變光闌6應(yīng)設(shè)置于一特殊位置以便由發(fā)散的第二光束形成適于CD-R9的光斑，所以難于構(gòu)造該光學(xué)系統(tǒng)。
為解決上述問題，本發(fā)明目的在于提供一種光學(xué)記錄/讀取頭，提供一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單和光利用效率高的光學(xué)系統(tǒng)，通過采用一偏振分束器和一具有高透射率和高反射率的分束器，以便將相應(yīng)不同波長的光束透射至物鏡。
為達(dá)到本發(fā)明的上述目的，提供了一種兼容至少兩種類型光盤的光學(xué)記錄/讀取頭，其中從光學(xué)記錄/讀取頭至信息記錄表面的距離互不相同，信息由各不同波長的光束記錄和再現(xiàn)，該光學(xué)記錄/讀取頭包括一個(gè)第一光源，用于發(fā)射一束線性偏振的第一光束；一個(gè)第二光源，用于發(fā)射波長大于第一光束波長的一束線性偏振的第二光束；一個(gè)第一光電探測(cè)器；一個(gè)第二光電探測(cè)器；聚焦裝置，用于將第一光束和第二光束聚焦于相應(yīng)不同光盤的信息記錄表面上；以及光路改變裝置，用于分別將來自第一光源的第一光束和來自第二光源的第二光束傳輸至所述聚焦裝置，并分別將來自該聚焦裝置的第一和第二光束傳輸至所述第一和第二光電探測(cè)器，其中光路改變裝置傳輸?shù)谝缓偷诙馐?，使得入射至光路改變裝置的第一和第二光束的光量與通過該光路改變裝置的第一和第二光束的光量相同。
下面參照附圖描述優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1表示兼容CD-R和DVD的已有光學(xué)記錄/讀取頭；圖2表示圖1的光學(xué)記錄/讀取頭中所采用的薄膜型可變光闌的結(jié)構(gòu)；圖3表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的兼容DVD和CD-R的光學(xué)記錄/讀取頭；圖4表示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的兼容DVD和CD-R的光學(xué)記錄/讀取頭；圖5是圖3和4中所示第三分束器的光學(xué)特性曲線圖；以及圖6是圖3和4中所示第四分束器的光學(xué)特性曲線圖。
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖3所示的光學(xué)記錄/讀取頭包括一個(gè)第一光源1，用于反射波長650nm的第一光束，一個(gè)第三光電探測(cè)器39，用于探測(cè)由DVD8反射的第一光束的信息，一個(gè)光源與光電探測(cè)器40，其中光源40A用于發(fā)射波長780nm的第二光束，光電探測(cè)器40B用于探測(cè)由CD-R9反射的第二光束的信息，一個(gè)物鏡7，用于將所述第一光束和第二光束聚焦于光盤8和9的相應(yīng)信息記錄表面上，以及兩個(gè)分束器32和33，用于分別將第一光源1發(fā)出的第一光束和從光源與光電探測(cè)器40發(fā)出的第二光束傳輸至物鏡7并分別將該反射的第一和第二光束傳輸至光電探測(cè)器39和40B。
第一光源1發(fā)出線性偏振的波長650nm的第一光束。為便于說明，將該第一光束定義為S偏振光束。所述兩個(gè)分束器32和33中靠近物鏡7的第三分束器33的光學(xué)特性為，基本全部反射對(duì)于波長650nm的第一光束的S偏振光并基本全部透過P偏振光束，從而將自第一光源1入射的第一光束基本全部反射至一個(gè)第三準(zhǔn)直透鏡34。該第三準(zhǔn)直透鏡34將來自第三分束器33的第一光束準(zhǔn)直成平行光束，并將該準(zhǔn)直的第一光束透射至一個(gè)相位板35。相位板35也稱為1/4波片5，相位板35將來自第三準(zhǔn)直透鏡34的線性偏振第一光束轉(zhuǎn)換為圓偏振光束，并將該圓偏振的第一光束透射向一個(gè)全息可變光闌36。
全息可變光闌36將自相位板35以平行光束形式入射的第一光束全部透射至物鏡7。物鏡7將來自全息可變光闌36的第一光束聚焦在0.6nm厚的DVD8的信息記錄表面上。其結(jié)果是，第一光束包含了記錄于DVD8信息記錄表面的聚焦位置的信息。
由DVD8反射的第一光束通過物鏡7，全息可變光闌36，然后反射至相位板35。相位板35將該圓偏振光轉(zhuǎn)換為線性偏振光。也即，該第一光束由相位板35變?yōu)镻偏振光。該線性偏振第一光束通過第三準(zhǔn)直透鏡34，入射至第三分束器33。第三分束器33將自第三準(zhǔn)直透鏡34入射的P偏振的第一光束全部透射至第四分束器32。該第四分束器32將波長650nm的第一光束透射至光電探測(cè)透鏡38。該光電探測(cè)透鏡38將第一光束會(huì)聚在第三光電探測(cè)器39上。該第三光電探測(cè)器39探測(cè)來自光電探測(cè)透鏡38的第一光束的信息。
包含在光源與光電探測(cè)器40中的光源40A發(fā)出波長780nm的線性偏振的第二光束。為便于說明，將光源與光電探測(cè)器40發(fā)出的該第二光束規(guī)定為S偏振光。第四分束器32的光學(xué)特性為，對(duì)于波長780nm的第二光束基本全部反射P偏振光和S偏振光，從而將來自光源和光電探測(cè)器40的第二光束基本全部反射至第三分束器33。第三分束器33將來自第四分束器32的波長780nm的第二光束全部透射至第三準(zhǔn)直透鏡34。
第三準(zhǔn)直透鏡34將來自第三分束器33的第二光束準(zhǔn)直為平行光束，并將其透射至相位板35。相位板35將來自第三準(zhǔn)直透鏡34的線性偏振的第二光束轉(zhuǎn)換為圓偏振光，并將其透射至全息可變光闌36。全息可變光闌36全部透射入射在數(shù)值孔徑(NA)小于或等于0.36的區(qū)域的波長780nm的第二光束，并透射約25％的入射在數(shù)值孔徑(NA)大于或等于0.36的區(qū)域的波長780nm的第二光束。全息可變光闌36透過一部分自相位板35平行入射的第二光束，并將其透射向物鏡7。物鏡7將來自全息可變光闌36的第二光束聚焦于1.2mm厚的CD-R9的信息記錄表面上。其結(jié)果是，該第二光束包含了記錄于CD-R9的信息記錄表面的聚焦位置處的信息。
由CD-R9反射的第二光束通過物鏡7，全息可變光闌36，然后入射至相位板35。相位板35將該圓偏振的第二光束轉(zhuǎn)換成線性偏振光束。也即，該第二光束由相位板35變?yōu)镻偏振光。該線性偏振的第二光束透過第三準(zhǔn)直透鏡34，入射至第三分束器33。第三分束器33將來自第三準(zhǔn)直透鏡34為P偏振光的第二光束全部透射至第四分束器32。第四分束器32將來自第三分束器33的為P偏振光的波長780nm的第二光束基本全部透射至全息分束器41。
全息分束器41使自第四分束器32入射的第二光束發(fā)生衍射，然后投射至包括在光源與光電探測(cè)器40中的光電探測(cè)器40B。該光電探測(cè)器40B探測(cè)來自全息分束器41的第二光束中的信息。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的兼容DVD和CD-R的光學(xué)記錄/讀取頭。將圖4中的光學(xué)記錄/讀取頭與圖3中的光學(xué)記錄/讀取頭相比較，會(huì)發(fā)現(xiàn)其第一光源1和光源與光電探測(cè)器40的位置是顛倒的。從而，也顛倒了第三分束器33和第四分束器32的位置。
圖4中其它元件的位置和作用與圖3中以相同參考標(biāo)號(hào)表示的元件相同。因此，圖4的光學(xué)記錄/讀取頭分別以與圖3相同的方式完成向DVD9和CD-R9上記錄或從其上探測(cè)信息的操作。
圖5為表示圖3和4中所示光學(xué)記錄/讀取頭采用的第三分束器33的光學(xué)特性的曲線圖。在圖5的曲線圖中，橫軸表示光束的波長，縱軸表示反射光通量對(duì)于入射光通量的百分比。按照?qǐng)D中關(guān)于S偏振光的反射特性曲線，可以看到，對(duì)于從約550nm至約650nm范圍的波段，第三分束器33反射了大約99％的入射的S偏振光，而對(duì)于從約760nm至約900nm范圍的波段，第三分束器33幾乎透過了100％的入射的S偏振光。按照?qǐng)D中關(guān)于P偏振光的反射物性曲線，可以看到第三分束器33對(duì)于從約500nm至約900nm的波段幾乎透過100％的入射的P偏振光。
圖6為表示圖3和4中所示光學(xué)記錄/讀取頭采用的第四分束器32的光學(xué)特性的曲線圖。在圖6曲線圖中，橫軸表示光束波長，縱軸表示反射光通量對(duì)于入射光通量的百分比。按照?qǐng)D中關(guān)于S偏振光的反射特性曲線，可以看到，第四分束器32對(duì)約650nm附近的波長范圍透過約100％的入射S偏振光，對(duì)從約700nm至約900nm范圍的波長范圍幾乎反射100％入射的S偏振光。按照?qǐng)D中關(guān)于P偏振光的反射特性曲線，可以看到，第四分束器32對(duì)小于或等于680nm的波長范圍透過幾乎100％入射的P偏振光束，對(duì)從約770nm至約830nm范圍的波段反射約90％入射的P偏振光束。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的兼容CD-R和DVD的光學(xué)記錄/讀取頭，采用了兩個(gè)分束器32和33，用于將相應(yīng)不同光源1和40A發(fā)出的一第一光束和一第二光束導(dǎo)引向一物鏡7，并將由光盤8和9反射的第一和第二光束導(dǎo)引向相應(yīng)不同的光電探測(cè)器39和40B。分束器32和33具有根據(jù)波長變化的偏振分束特性，其中由分束器32和33透射至物鏡7的第一和第二光束的光通量與同第一光源1和光源與光電探測(cè)器40入射來的第一和第二光束的光通量大體相等。前者最好大于或等于后者的約98％。
從而，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)記錄/讀取頭無需采用干涉濾波棱鏡4和會(huì)聚透鏡14這類附加裝置，因而降低了制造成本。由于本發(fā)明還采用了具有高透射率和反射率的兩個(gè)分束器32和33以變換第一和第二光束的光路，所以也提供了高的光利用效率。
盡管上文只是特別描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但顯然可對(duì)其作出許多改變而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種兼容至少兩種類型光盤的光學(xué)記錄/讀取頭，其中從該光學(xué)記錄/讀取頭至信息記錄表面的距離各不相同，信息通過具有相應(yīng)不同波長的光束進(jìn)行記錄和再現(xiàn)，該光學(xué)記錄/讀取頭包括一個(gè)第一光源，用于發(fā)出一束線性偏振的第一光束；一個(gè)第二光源，用于發(fā)出一束線性偏振的第二光束，其波長大于第一光束的波長；一個(gè)第一光電探測(cè)器；一個(gè)第二光電探測(cè)器；聚焦裝置，用于將第一和第二光束聚焦于相應(yīng)的不同光盤的信息記錄表面上；和光路改變裝置，用于分別將來自第一光源的第一光束和來自第二光源的第二光束透射至所述聚焦裝置，并將自該聚焦裝置入射的第一和第二光束透射至第一和第二光電探測(cè)器，其中，所述光路改變裝置透射第一和第二光束，使得入射至該光路改變裝置的第一和第二光束的光量與通過該光路改變裝置的第一和第二光束的光量大致相等。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄/讀取頭，其中，所述聚焦裝置包括一個(gè)物鏡；一個(gè)全息可變光闌，相對(duì)于傳輸向物鏡的第一和第二光束，全部透射第一光束并部分透射第二光束。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)記錄/讀取頭，還包括一個(gè)準(zhǔn)直透鏡，用于將自所述光路改變裝置入射的第一和第二光束準(zhǔn)直成平行光束并將其透射至所述全息可變光闌。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄/讀取頭，還包括一個(gè)相位板，它位于所述光路改變裝置和所述聚焦裝置之間的光路上，用于將自所述光路改變裝置入射的線性偏振的第一和第二光束轉(zhuǎn)換成圓偏振的第一和第二光束，并將自所述聚焦裝置入射的圓偏振的第一和第二光束轉(zhuǎn)換成線性偏振的第一和第二光束，并且其中，所述光路改變裝置包括一個(gè)第一分束器，用于將自所述第一光源入射的第一光束反射至所述相位板，將自所述相位板入射的第一光束透射至所述第一光電探測(cè)器，以及透射所入射的第二光束；和一個(gè)第二分束器，用于將自所述第二光源入射的第二光束反射至所述第一分束器，將自所述第一分束器入射的第一光束透射至所述第一光電探測(cè)器，以及將來自所述第一分束器的第二光束反射至所述第二光電探測(cè)器。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)記錄/讀取頭，其中，所述第一和第二分束器具有根據(jù)波長改變的偏振光束分離特性。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)記錄/讀取頭，其中，所述第一分束器根據(jù)偏振方向透射和反射線性偏振的第一光束并透射線性偏振的第二光束，而所述第二分束器透射線性偏振的第一光束并根據(jù)偏振方向透射和反射線性偏振的第二光束。
7.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)記錄/讀取頭，其中，所述第二光源和所述第二光電探測(cè)器被整體安裝成一個(gè)單元，并且還包括一個(gè)全息分束器，用于將第二光源發(fā)出的第二光束傳輸至所述第二分束器，并將自所述第二分束器入射的第二光束傳輸至所述第二光電探測(cè)器。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄/讀取頭，還包括一個(gè)相位板，它位于所述光路改變裝置和所述聚焦裝置之間的光路上，用于將自所述光路改變裝置入射的線性偏振的第一和第二光束轉(zhuǎn)換成圓偏振的第一和第二光束，并將自所述聚焦裝置入射的圓偏振的第一和第二光束轉(zhuǎn)換成線性偏振的第一和第二光束，并且其中，所述光路改變裝置包括一個(gè)第一分束器，用于將自所述第一光源入射的第一光束反射至所述相位板，將自所述相位板入射的第一光束透射至所述第一光電探測(cè)器；一個(gè)第二分束器，用于透射所入射的第一光束并將自所述第二光源入射的第二光束反射至所述相位板，將自所述相位板入射的第二光束反射至所述第二光電探測(cè)器。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)記錄/讀取頭，其中，所述第一和第二分束器具有根據(jù)波長改變的偏振光束分離特性。
10.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)記錄/讀取頭，其中，所述第一分束器根據(jù)偏振方向透射和反射線性偏振的第一光束并透射線偏振的第二光束，而所述第二分束器透射線性偏振的第一光束并根據(jù)偏振方向透射和反射線性偏振的第二光束。
11.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)記錄/讀取頭，其中，所述第二光源和所述第二光電探測(cè)器被整體安裝成一個(gè)單元，并且還包括一個(gè)全息分束器，用于將從第二光源發(fā)出的第二光束傳輸至所述第二分束器并將自所述第二分束器入射的第二光束傳輸至所述第二光探測(cè)器。
12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄/讀取頭，其中，所述光盤為CD-R盤和DVD盤。
全文摘要
一種兼容CD－R和DVD的光學(xué)記錄/讀取頭,通過采用具有根據(jù)波長改變的偏振光束分離特性的第一和第二分束器,將由第一光源和第二光源分別發(fā)出的用于DVD的第一光束和用于CD－R的第二光束傳輸至一個(gè)物鏡。該物鏡將傳輸?shù)牡谝缓偷诙馐劢褂贑D－R和DVD的信息記錄表面上。從CD－R和DVD的信息記錄表面反射的第一和第二光束分別由第一和第二分束器傳輸至第一和第二光電探測(cè)器。該第一和第二光電探測(cè)器分別從自第一和第二分束器入射的第一和第二光束中檢測(cè)信息。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1195847SQ9810646
公開日1998年10月14日 申請(qǐng)日期1998年2月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月27日
發(fā)明者李哲雨, 劉長勛, 鄭鐘三 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社