专利名称：光学读／写系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于记录/再现装置的光学读/写系统，特别是一种用于兼容不同光盘规格的高密度记录/再现装置的光学读/写系统。
背景技术：
光学读/写系统通过物镜将激光束聚焦到光盘片上以形成一光斑，从而将信息记录于盘片上或从盘片上读取信息。聚焦光斑的大小将决定光盘的数据记录密度，从而决定光盘的可记录容量。光斑越小，光盘的记录容量越高。通常，聚焦光斑(S)的大小与激光束的波长(λ)成正比，与物镜的数值孔径(NA)成反比，如方程(1)所示S∝λ/NA …(1)由方程(1)可推出，要形成适用于高密度记录介质的小型光斑，必须减小激光束的工作波长(λ)或增大物镜的数值孔径(NA)。因此，在光盘规格的演变过程中，其所采用的工作波长(λ)及数值孔径(NA)也不断改变。最初CD规格所采用的工作波长为780nm左右，物镜的数值孔径为0.45；而DVD规格所采用的工作波长已经减小为650nm，物镜的数值孔径增大为0.6；新一代HD-DVD规格已采用波长约为410nm的短波长蓝光取代CD、DVD红光，物镜的数值孔径为0.6以上，最高可达到0.85。由于各规格所采用的光学参数不同，记录/读取不同光盘规格的信息，其要求读取/记录哪种规格光学组件就需要达到此规格的需求。
不同光盘规格除上述不同点外，光盘厚度也不同。由于光盘倾斜会产生彗差，而彗差的大小与光盘的厚度有很大关系，光盘越厚产生的彗差越大。为了控制光盘的彗差，光盘的厚度逐渐减小，已经由CD的1.2mm厚减到HD-DVD的小于0.6mm。
高密度记录/再现装置需要可以记录/再现与其相对应的记录规格的盘片外，也需兼容以前已存在的低密度记录规格，然而各种规格之间存在工作波长不同、物镜所需数值孔径不同及盘片厚度不同等情况，因此高密度记录/再现装置的光学读/写系统需要具有在记录/再现不同的光盘规格时与之匹配的光学参数。但是，如果就每一规格设计光学系统，一方面成本高，另一方面光学读/写系统的封装体积必然很大，与现在光学记录/再现装置向小型化方向发展相背离。因此，现有技术有采用对应不同规格之光学系统共享部份光学组件的方式减少光学组件数量。以HD-DVD记录/再现装置的光学系统为例，它包括一个用于HD-DVD规格的蓝光光源及一个用于DVD规格的红光光源，它分别具有满足各自规格参数的全息镜片等光学组件，并且共享准直透镜、物镜等光学组件以将光束会聚于光盘上。但是，一般的光学组件的光学参数通常是由其形状、材料等决定，固定不可调节。比如准直透镜，具有聚光功能。但它仅将某一特定波长光束的发散光束转换成平行光束，其它波长的光束仅能转换成近似平行光束。物镜也是如此，它仅可将输入的特定波长的平行光束很好地会聚于对应的位置，而将其它波长会聚到其它位置时，则会由于不匹配而存在一定的误差，比如会出现像差中的球差、色差现象，或是聚焦光斑的面积太大，从而影响光学系统的光学性能而无法正确地记录/再现光盘上的信息。
发明内容本发明所要解决的技术问题是减小光学读/写系统的封装体积。
本发明的技术方案是一种光学读/写系统包括一第一光学系统及一第二光学系统，该第一光学系统包括一第一光收发单元、一分光棱镜、一准直透镜及一物镜，该第二光学系统包括一第二光收发单元、一像差校正透镜、上述分光棱镜、上述准直透镜及上述物镜。该第一光收发单元包括第一激光光源以发出第一波长光信号，并形成一第一入射光束，该分光棱镜具有一分光表面，该分光表面对输入光束沿原方向透射或反射输出，该第二光收发单元具有一第二激光光源以发出大于第一波长的第二波长光信号，形成第二入射光束，该像差校正透镜位于该第二光收发单元与该分光棱镜之间的光路上，该准直透镜针对第一入射光束设定光学参数，该物镜也是针对第一入射光束设定光学参数。
与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明的光学读/写系统中对应第一、第二光盘规格的第一、第二光学系统共享部份光学组件，从而可以减少光学读/写系统所需的光学组件数目，由此可减小光学读/写系统的封装体积及降低光学读/写系统成本，且共享的准直透镜及物镜为符合第一光盘规格所需的参数，从而第一光学系统具有良好的光学性能。在第二光学系统中引入一像差校正透镜，通过该像差校正透镜使得由于准直透镜、物镜与第二光盘规格间不匹配所引起的球面像差得到补偿，使得第二光学系统亦具良好的光学性能。
图1是本发明的光学读/写系统的第一实施方式示意图。
图2是本发明的光学读/写系统的第二实施方式示意图。
具体实施方式请参阅图1，本发明的光学读/写系统100用于记录/再现两种光盘规格的高密度记录/再现装置中，本实施方式中该高密度记录/再现装置为一种HD-DVD记录/播放装置，它也可以是其它规格的记录/播放装置。光学读/写系统100包括第一光学系统(未标示)及第二光学系统(未标示)用以分别记录/读取不同光盘规格的信息。该第一光学系统用于记录/再现高密度光盘规格的信息，它包括一第一收发单元11、一第一全息镜片21、一分光棱镜4、一准直透镜5、一反射镜6、一波长选择镜7及一物镜8。该第二光学系统用于记录/再现低密度光盘规格的信息，它包括一第二收发单元12、一第二全息镜片22、一像差校正透镜3、一分光棱镜4、一准直透镜5、一反射镜6、一波长选择镜7及一物镜8。该第一、第二光学系统共享分光棱镜4、准直透镜5、反射镜6、波长选择镜7及物镜8以减少光学读/写系统100所需的光学组件数目，从而减小光学读/写系统的封装体积。
第一收发单元11包括一第一激光光源110以发出第一波长光信号及一第一光电探测器111以接收自盘片返回的第一波长光信号并将其转换成电信号输出。本实施方式中，该第一波长光信号为适用于HD-DVD盘片的410nm波长光信号。第二收发单元12包括一第二激光光源120以发出第二波长之光信号及一第二光电探测器121以接收第二波长光信号并将其转成电信号数输出。本实施方式中，该第二波长光信号为适用于DVD盘片的650nm波长光信号。
第一、第二全息镜片21、22分别针对第一、第二光收发单元11、12设置，它为二次光学组件，以分别将第一、第二激光光源110、120发出的第一、第二波长光信号传输到光盘表面，同时折射自光盘表面返回的光信号以使其落入第一、第二光电探测器111、121的接收表面。像差校正透镜3与第二激光光源110及第二全息镜片21具有同一光轴，且位于第二全息镜片22及分光棱镜4的光路间以校正第一波长光信号在光路传输过程中产生的球差。分光棱镜4具有一分光面41，它具有对某一特定波长光信号透射，不改变其传输方向，而对另一特定波长光信号反射，使其传输方向改变的性能。本实施方式中，对第一波长光信号透射而对第二波长光信号反射，从而改变第二波长光信号的光传输方向。
准直透镜5位于分光棱镜4与反射镜6之间，它的光学参数是针对HD-DVD波长设定，从而可将HD-DVD的发散光束转换成平行光束或将平行光束转换成会聚光束，而对于波长大于HD-DVD波长的DVD光束，仅能将发散光束转换成近平行光束，而不能会聚成平行光束。反射镜6倾斜设置，与水平方向具有45度夹角，以将沿水平方向传输的光信号转为沿竖直方向传输。波长选择器7及物镜8的光轴均垂直于光盘所在表面，物镜8正对光盘表面设置，以将入射光束会聚到光盘上以形成光斑。波长选择器7位于物镜8与反射镜6之间，它具有选波特性以通过特定波长之光信号。波长选择器7具有二相对表面(未标示)，且靠近反射镜6的表面上设有第一、第二区域。该第一区域位于波长选择器7的中部，对于来自反射镜6的410nm及650nm波长的光信号均可通过，而第二区域位于波长选择器7的外部，对于来自反射镜6的410nm波长的光信号透射，但其它波长之光信号则被完全阻挡，以使得不同波长的光信号入射到物镜表面上的范围不同。
当记录或读取HD-DVD规格数据时，光学读/写系统采用第一光学系统工作。第一激光光源110发出410nm波长的光信号以形成第一入射光束，该第一入射光束经由第一全息镜片21入射到分光棱镜4，分光棱镜4的分光面41对来自第一激光光源110的410nm波长光信号透射，使其沿其原传输方向传输。自分光棱镜4出射的第一入射光束输入到准直透镜5，准直透镜5的光学参数为HD-DVD所需的参数，其可将输入之发散之第一入射光束转成平行光束后输出到反射镜6。反射镜使其反射，将传输方向由原来的沿水平方向传输改为沿竖直方向传输。自反射镜6反射输出的沿竖直方向传输之第一入射光束输入到波长选择器7，波长选择器7的第一、第二区域对于410nm波长的光信号均可通过，从而该入射光束完全输入到物镜8，物镜也是针对HD-DVD需求设定，可将输入的第一入射光束的平行光束会聚于HD-DVD盘片的数据记录轨道上，以形成光斑。HD-DVD盘片对落入其上的第一入射光束反射以形成第一反射光束，该第一反射光束的光路与第一入射光束的光路基本相同，不同之处仅在于该第一反射光束输入到第一全息镜片21后，第一全息镜片21使其发生折射而使输出的光信号落在第一光电探测器111所在位置，从而第一光电探测器111将光信号转换成电信号输出。由于第一光学系统中所有组件的光学参数，均达到HD-DVD所需的参数，故第一光学系统具有良好的光学性能，而不会出现由于准直透镜、物镜不匹配而引起的球差、色差等像差。
当记录或读取DVD规格数据时，光学读/写系统采用第二光学系统工作。第二激光光源120发出约650nm波长的光信号以形成第二入射光束，该第二入射光束经第二全息镜片22后输入到像差校正透镜3。像差校正透镜3为非球面透镜，其可通过设定非球面形状而对输入到其非球面不同位置的第二入射光束具有不同的会聚功能。经像差校正透镜3第一次聚光后的第二入射光束输入到分光棱镜4，分光棱镜4的分光面41对来自第二激光光源120的650nm波长光信号反射，从而使得沿X轴向传输的第二入射光束改为沿Y轴向传输。该第二入射光束再经由准直透镜5之第二次聚光后转换成近平行光束输出，且经由反射镜6改变传输方向为竖直方向后，输入到波长选择器7。波长选择器7的第一区域对输入的波长为650nm的光信号完全通过，而该第二区域仅可以通过波长为410nm的光信号，从而对650nm的光信号完全阻挡，以此位于第二入射光束外围的光能量被完全阻挡而不能落到物镜表面上，从而使得具有HD-DVD所需的较大数值孔径的物镜，在记录/读取DVD规格时，其外围部分并无光束通过，以此满足DVD规格的数值孔径需求。物镜8为会聚透镜，它可以是非球面透镜，以对输入的第二入射光束第三次聚光，从而将第二入射光束会聚到DVD光盘的数据记录轨道上。DVD盘片对落入其上的第二入射光束反射以形成第二反射光束，该第二反射光束的光路与第二入射光束的光路基本相同，不同之处仅在于该第二反射光束输入至第二全息镜片22后，第二全息镜片22使其发生折射而使输出的光信号落在第二光电探测器121所在位置，从而第二光电探测器121将光信号转换成电信号输出。由于在第二光学系统中引入一像差校正透镜，通过像差校正透镜、准直透镜及物镜的三次聚光将DVD采用之第二波长光信号输入到DVD光盘的数据轨道上，从而避免了准直透镜及物镜的光学参数与DVD规格所需的参数不一致所引起的球面像差。并且，通过波长选择器将具较大数值孔径的物镜的外围部份遮挡以使物镜满足DVD规格所需的数值孔径大小。
请参阅图2，本发明的光学读/写系统的另一实施方式，在该实施方式中，校正像差透镜3’通过注射成型工艺直接形成在分光棱镜4’的表面上，可减小组件数量，减少光学读/写系统的整体尺寸。
权利要求
1.一种光学读/写系统，包括一第一光学系统及一第二光学系统，其中第一光学系统包括一第一光收发单元、一分光棱镜、一准直透镜及一物镜，该第一光收发单元具有一第一激光光源以发出第一波长光讯号以形成第一入射光束，该分光棱镜具有一分光表面，该分光表面对输入光束沿原方向透射或反射输出；第二光学系统包括一第二光收发单元、上述分光棱镜、上述准直透镜及上述物镜，该第二光收发单元具有一第二激光光源以发出具有大于第一波长的第二波长光讯号以形成第二入射光束，其特征在于第二光学系统还包括一位于该第二光收发单元与该分光棱镜间的光路上的像差校正透镜，该准直透镜是针对第一入射光束设定光学参数，该物镜也是针对第一入射光束设定光学参数。
2.如权利要求1所述的光学读/写系统，其特征在于该分光棱镜对输入的第一入射光束透射，对输入的第二入射光束反射。
3.如权利要求1所述的光学读/写系统，其特征在于该第一光学系统的第一收发单元具有一接收自第一规格盘片返回的第一波长的光信号的第一光电探测器，该第二光学系统的第二收发单元具有一接收自第二规格盘片返回的第二波长的光信号的第二光电探测器。
4.如权利要求3所述的光学读/写系统，其特征在于该第一、第二光学读/写系统还包括分别正对第一、第二激光光源设置的第一、第二全息镜片。
5.如权利要求4所述的光学读/写系统，其特征在于该像差校正透镜位于该第二全像片与该分光棱镜间之光路上。
6.如权利要求1所述的光学读/写系统，其特征在于该光学读/写系统还包括一位于第一光学系统及第二光学系统中以改变第一、第二入射光束的传输方向的反射镜。
7.如权利要求1所述的光学读/写系统，其特征在于该光学读/写系统还包括一对输入到物镜的第一入射光束完全通过、而对输入到物镜的第二入射光束部份通过部份遮挡的波长选择器，该波长选择器位于第一光学系统及第二光学系统中。
8.如权利要求1所述的光学读/写系统，其特征在于该像差校正透镜为非球面透镜。
9.如权利要求8所述的光学读/写系统，其特征在于该非球面透镜与该分光棱镜是由注射成型工艺一体成型。
10.如权利要求9所述的光学读/写系统，其特征在于该非球面透镜设置于该分光棱镜与该第二激光光源相对的表面上，且该非球面透镜与该第二激光光源相对的表面为非球面。
全文摘要
一种光学读/写系统包括一第一光学系统及一第二光学系统，该第一光学系统包括一第一光收发单元、一分光棱镜、一准直透镜及一物镜，该第二光学系统包括一第二光收发单元、一像差校正透镜、上述分光棱镜、上述准直透镜及上述物镜。该第一光收发单元包括第一激光光源以发出第一波长光信号，形成一第一入射光束，该分光棱镜具有一分光表面，该分光表面对输入光束沿原方向透射或反射输出，该第二光收发单元具有一第二激光光源以发出大于第一波长的第二波长光信号，并形成第二入射光束，该像差校正透镜位于该第二光收发单元与该分光棱镜之间的光路上，该准直透镜针对第一入射光束设定光学参数，该物镜也是针对第一入射光束设定光学参数。
文档编号G11B7/1392GK1677517SQ20041002675
公开日2005年10月5日 申请日期2004年3月31日 优先权日2004年3月31日
发明者孙文信 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司