专利名称：用于数字彩色三层多阶光盘的读写装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光盘信息存储的技术领域，特别涉及彩色数字多层光盘光学头的结构设计。
2、目前由于盘片各记录层使用不同的透反射比，记录层只能做到两层，故难于提高存储维度。其存储容量也难于提高。
目前提出的数字彩色多层光盘，其结构和记录介质与现有的光盘都不相同。中国发明专利“用于数字彩色多层多阶光盘信号读出的分光装置”(申请号00103230.5)中提出了一种数字多层光盘的读出分光装置，主要包括分光器和光电接收阵列，分光器有三种等腰三棱镜及成像透镜；透射式平面衍射光栅及成像透镜；反射式平面衍射光栅及成像透镜。专利“用于数字彩色多层多阶光盘读写的合光装置”(申请号00103231.3)提出了一种数字多层光盘的写入合光装置，有三种结构即色散棱镜耦合结构；由平行四边形棱镜、等腰直角棱镜、等腰梯形棱镜及准直透镜组成的合光结构；由准直透镜和两个直角棱镜组成的合光结构。上述技术均只涉及到合光或分光的部件，且其设计复杂，制造、安装和调试难度很高。
本发明是通过如下技术方案实现的一种用于数字彩色三层多阶光盘的读写装置，其特征在于包括三路相同的子光学系统、一合光分光直角棱镜组和一消色差物镜，所述的每个子光学系统由激光器、整形准直镜、偏振分光镜、1/4波片、聚光镜和光电探测器组成，所述激光器、整形准直镜、偏振分光镜、1/4波片依次构成每个子光学系统的主光轴，所述聚光镜和光电探测器设置在垂直于子光学系统主光轴且沿偏振分光镜分光方向上；其中的两个子光学系统的主光轴互相平行且垂直于第三个子光学系统；所述激光器位于整形准直镜的焦点上；并在其中的一个子光学系统的分光方向上的聚光镜和光电探测器之间设有柱面镜。
所述的合光分光直角棱镜组由四个尺寸相同的等腰直角棱镜胶合而成，每两个等腰直角棱镜的斜面胶合组合成两个正四方体，两个正四方体的胶合面相互垂直组成一个长方体。
本发明实现了三光束表面耦合，为已有的彩色数字多层多阶光盘的纵向并行高速读、写提供有效装置。应用这种三波长同轴光束并行读写彩色三层光盘可以大幅度提高光盘的信号的读、写速度，并具有结构紧凑、制造和调试简单的特点。
图2为已有彩色三层光盘结构示意图。
图3为本发明的数字彩色三层光盘读写装置的原理、结构示意图。
附图
2为已有的彩色三层光盘结构示意图，盘片结构由盘基12，吸收峰分别为λ1、λ2、λ3的光致变色记录层13、14、15和反射层16及保护层17构成。三层光致变色介质膜总厚度小于物镜焦深，分别由波长为λ1、λ2和λ3的激光读写。记录层13只吸收λ1波长的光子并消色，对另两种波长光不吸收；记录层14只吸收λ2波长的光子并消色，对另两种波长光不吸收；记录层15只吸收λ3波长光子并消色，对另两种波长光不吸收。介质膜消色后对读写光不吸收，即每种波长光只能记录相应的一层记录层而不影响其它记录层，从而实现信息的记录。
图3为本发明的数字彩色三层光盘读写装置的原理、结构示意图。通过图3说明并行写读原理，由激光器1a、1b、1c发出的波长分别为λ1、λ2和λ3的光束，经各自整形准直镜2a、2b、2c，形成平行光束，射向各自偏振分光棱镜3a、3b、3c，再经各自1/4波片4a、4b、4c，射向合光分光直角棱镜组10。三束光经合光分光直角棱镜组10耦合成一束同轴平行光束，射向消色差物镜5a后，聚焦到光盘6a的三层光致变色记录介质上。光盘6a置于三维工作台9上。三层光致变色记录介质膜总厚度小于消色差物镜5a的焦深。当写入时，根据要写入的数据，同时调制三个激光器的写入光强Ii，Ii大于各记录层写入阈值Iwi并分阶，这样就可实现彩色三层盘数据的纵向并行写入，数据则分别被写入各记录层上。当读出时，各激光器读出光强IRi远小于Iwi，而IRi不随时间变化，由于光盘介质层外侧镀全反射层，读出光束聚焦后经反射层反射，经过消色差物镜5a后成为平行光束，由合光分光直角棱镜组10，将读出光束分为波长分别为λ1、λ2和λ3的三束平行光，分别射向各自的1/4波片4a、4b、4c，经各自偏振分光棱镜3a、3b、3c反射到各自的聚光镜7a、7b、7c，波长为λ1的光束经聚光镜7a成像在光电探测器8a上，波长为λ3的光束经聚光镜7c成像在光电探测器8c上，而波长为λ2的光束经聚光镜7b后，再经柱面镜11成像在光电探测器8b上，由光电探测器8b上取出的信号包含有数据信息和调焦、道跟踪信息。从光电探测器8a、8b、8c可取出各记录层存储的信息，这样就可实现彩色三层盘数据的纵向并行读出。本发明的目的就是通过三波长光盘读写装置来实现对彩色三层信号的并行读、写，从而有效提高光盘信息读写速率和存储容量。若使用数值孔径NA＝0.85的复消色差物镜，按现有H-DVD编码方式，彩色三层光盘并行读写速度为现有H-DVD光盘的3log2M倍，而存贮容量为3log2M倍。其中，M为阶数。对于纵向编码方式，存储容量还可进一步提高。
下面介绍本发明的实施例。
采用的三种激光波长分别为650nm、532nm和400nm，激光额定功率为20毫瓦。合光分光直角棱镜组的尺寸为20×40×20cm，其长度方向仅能透过400nm的激光，第一个胶合斜面的镀膜仅反射532nm激光，透过650nm、400nm激光，第二个胶合斜面的镀膜仅反射650nm激光，透过400nm激光。消色差物镜的数值孔径为0.85，焦深小于1微米。1/4波片采用石英制成。三个光电探测器采用四象限光电二极管，其响应度为0.25微安/微瓦。
记录层采用吸收峰分别为650nm、532nm和400nm的俘精酸酐，记录层的总厚度小于1微米。
记录时，由激光器1a、1b、1c发出的波长分别为650nm、400nm和532nm的激光，功率为15毫瓦。三束光经各自整形准直镜2a、2b、2c，形成平行光束，射向各自偏振分光棱镜3a、3b、3c，再经各自1/4波片4a、4b、4c，射向合光直角棱镜组10。三束光经合光分光直角棱镜组10耦合成一束同轴平行光束，射向消色差物镜5a后，聚焦到光盘6a的三层光致变色记录介质上，对记录层进行记录。光盘6a置于三维工作台9上。三层光致变色记录介质厚度小于消色差物镜5a的焦深。读出时，各激光器读出功率为0.1毫瓦，远小于光致变色材料阈值功率2mw，且读出过程中激光功率恒定。读出光束聚焦后经反射层反射，经过消色差物镜5a后成为平行光束，由合光直角棱镜组10，将读出光束分为波长分别为波长分别为650nm、400nm和532nm的三束平行光，分别射向各自的1/4波片4a、4b、4c，经各自偏振分光棱镜3a、3b、3c反射到各自的聚光镜7a、7b、7c；波长为650nm的光束经聚光镜7a成像在光电探测器8a上，波长为532nm的光束经聚光镜7c成像在光电探测器8c上，而波长为400nm的光束经聚光镜7b后，再经柱面镜11成像在光电探测器8b上，由光电探测器8b上取出的信号包含有数据信息和调焦、道跟踪信息。从光电探测器8a、8b、8c可读出各记录层存储的信息。
权利要求
1.一种用于数字彩色三层多阶光盘的读写装置，其特征在于包括三路相同的子光学系统、一合光分光直角棱镜组和一消色差物镜，所述的每个子光学系统由激光器、整形准直镜、偏振分光镜、1/4波片、聚光镜和光电探测器组成，所述激光器、整形准直镜、偏振分光镜、1/4波片依次构成每个子光学系统的主光轴，所述聚光镜和光电探测器设置在垂直于子光学系统主光轴且沿偏振分光镜分光方向上；其中的两个子光学系统的主光轴互相平行且垂直于第三个子光学系统；所述激光器位于整形准直镜的焦点上；并在其中的一个子光学系统的分光方向上的聚光镜和光电探测器之间设有柱面镜。
2.按照权利要求1所述的一种用于数字彩色三层多阶光盘的读写装置，其特征在于所述的合光分光直角棱镜组由四个尺寸相同的等腰直角棱镜胶合而成，每两个等腰直角棱镜的镀膜斜面胶合组合成两个正四方体，两个正四方体的胶合面相互垂直组成一个长方体。
全文摘要
一种用于数字彩色三层多阶光盘的读写装置,涉及一种彩色数字多层光盘光学头的结构设计。本发明包括三套相同的子光学系统,其中的两个子光学系统的主光轴互相平行且垂直于第三个子光学系统。通过采用激光器、整形准直镜、偏振分光镜、1/4波片和合光分光直角棱镜组及消色差物镜结构,把三个不同波长的激光光束耦合成同轴输出的平行光束,经消色差物镜聚焦在彩色数字三层光盘上进行读写。本发明实现了三光束表面耦合,为已有的彩色数字多层多阶光盘的纵向并行高速读、写提供了有效装置。应用这种读写装置,可以实现彩色三层光盘的并行读写,大幅度提高光盘的信号的读、写速度,并具有结构紧凑、制造和调试简单的特点。
文档编号G11B7/135GK1356695SQ01134740
公开日2002年7月3日 申请日期2001年11月9日 优先权日2001年11月9日
发明者齐国生, 麦雪松, 徐端颐, 赵辉 申请人:清华大学