CN1851501A - 物镜及采用该物镜的光学读取头 - Google Patents
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Abstract
一种物镜及采用该物镜的光学读取头,其中该物镜主要包括一腔室和两种互不相融的液体,其中一种液体为导电液体,另一种液体为绝缘液体,该两种液体沿该腔室的中心轴呈两层密封于该腔室中,该导电液体与腔室内壁存在电湿效应,可以通过电压控制该两种液体的形状,使该物镜具有至少两个不同的数值孔径;该光学读取头主要包括至少一光源、至少一分光元件、至少一耦合元件、所述物镜和至少一光电探测器,其中光源可发出不同波长的光束经耦合元件后射向物镜,该光束由物镜聚焦于光盘,并在其中设有分光元件,用以改变从光源到光盘并从光盘反射的光束的传输方向,光电探测器用以检测从光盘反射的光束经上述分光元件后的光学讯号。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种物镜及采用该物镜的光学读取头,尤其涉及一种适用于多种规格光盘的物镜及采用该物镜的光学读取头。
【背景技术】
目前,在光存储领域中,存在诸如CD(Compact Disc)、VCD(Video-CD)、DVD(Digital Versatile Disc)、HD-DVD(High Definition-DVD)和Blu-ray Disc等多种规格的光盘。不同规格的光盘在读/写时,由于数据记录密度不同,所需的光斑大小也就不同,数据记录密度越大,需要的光斑就越小。
光斑大小与光源的波长和物镜的数值孔径有如下关系:S∝λ/NA,其中,S表示光斑直径,λ表示光源波长,NA表示物镜数值孔径。从上述关系可知,要减小光斑面积,则需减小光源的波长,或提高物镜的数值孔径。另外,不同规格的光盘,在沿光轴方向,光盘表面至光盘数据记录层的厚度是不同的,数据记录层密度越高的光盘,其厚度就越薄,则所需物镜的数值孔径也就越大。传统上CD、DVD、HD-DVD和Blu-ray Disc光盘所需光源波长与物镜数值孔径的大小如表1所示:
表1
光盘规格 | 光源波长 | 物镜数值孔径 |
CD | 780nm左右 | 0.45 |
DVD | 635-650nm | 0.6 |
HD-DVD | 405-410nm | 0.65 |
Blu-Ray Disc | 405-410nm | 0.85 |
一般而言,用于高密度光盘的光盘播放器应当能兼容低于其密度的光盘,即DVD播放器能读/写CD光盘,HD-DVD或Blu-ray Disc播放器能读/写DVD、CD光盘的其中至少一种。光学读取头是光盘播放器实现兼容的关键部件之一,用以产生光束读/写光盘,由表1可知,光盘播放器要实现兼容,则该光盘播放器的光学读取头不仅要能提供不同波长的光束,且其所采用的物镜也要具有不同的数值孔径。
目前,存在多种技术可使物镜及采用该物镜的光学读取头用于两种以上规格的光盘。其中一种技术为:物镜采用全息技术,即该物镜的表面具有全息结构,采用该物镜的光学读取头包括两个能发出不同波长光束的第一光源和第二光源,其中第一光源发出某一波长的光束只能从上述物镜表面上某一固定的全息区域通过,以形成一种规格光盘的聚焦点,即该全息区域具有一种规格光盘的数值孔径,而在其它全息区域则被绕射;第二光源发出的另一波长的光束只能通过该物镜表面的另一个全息区域,且该全息区域不同于第一光源发出的光束所通过的全息区域,这样就使得该物镜上不同的全息区域具有不同的数值孔径。但是,此种采用全息技术的物镜及采用该物镜的光学读取头,光源发出的光束只能从物镜部分全息区域聚焦于光盘,从而降低光束的能量,有可能会影响光盘读/写的准确性或性能。
公开于2002年12月18日的第CN1386272号中国专利申请公开说明书,揭示了另一种用于多种规格光盘的光学读取头。且该光学读取头同时也揭露了一种物镜,该物镜是一种透明压电元件,通过电压控制该物镜的形状以形成多个数值孔径。但,由于该物镜是一种压电材料制造的光学元件,电压材料形状改变的灵敏度较低,所以该物镜形状改变时可能会存在延迟或滞后问题,以致于不能快速的读/写不同规格的光盘。
【发明内容】
有鉴于此,有必要提供一种能使光束精确而快速的聚焦于不同规格光盘的物镜。
还有必要提供一种使用上述物镜的光学读取头,该光学读取头能精确而快速的读/写不同规格的光盘。
一种物镜,主要包括一个腔室和两种互不相融液体,其中一种液体为导电液体,另一种液体为绝缘液体,该两种液体沿该腔室的中心轴呈两层密封于该腔室中,其中该导电液体与腔室内壁存在电湿效应,可以通过电压控制该两种液体的形状,使该物镜具有至少两个不同的数值孔径。
一种光学读取头,主要包括至少一光源、至少一分光元件、至少一耦合元件、一物镜和至少一光电探测器;光源发出不同波长的光束经耦合元件后射向物镜,该光束由物镜聚焦于光盘,并在其中设有分光元件,用以改变从光源到光盘并从光盘反射的光束的传输方向,光电探测器用以检测从光盘反射的光束经上述分光元件后的光学讯号。其中该物镜为一种液体物镜,且可以通过电压控制其形状,使之具有至少两个不同的数值孔径。
与现有技术相比,所述物镜为液体物镜,可以通过电压控制其所包含液体的形状,以使该物镜具有多个数值孔径,所以该物镜及采用该物镜的光学读取头可以用于多种规格盘片的读/写。而且,该物镜能使全部光束聚焦,即能使不同光源发出的几乎全部光束均能聚焦于其所对应光盘的数据记录层上,所以能提高该光学读取头读/写光盘的准确度或性能。电压控制物镜的液体形状,其形状改变的灵敏度要高于电压控制压电材料制成的物镜形状改变的灵敏度。此外,该液体物镜可由直流电压控制,该液体物镜本身具有电容属性,几乎不损耗电量。
【附图说明】
图1为本发明物镜一较佳实施方式的结构示意图。
图2为本发明光学读取头的第一实施方式的结构示意图。
图3为本发明光学读取头的第二实施方式的结构示意图。
【具体实施方式】
如图1所示,为本发明物镜一较佳实施方式的结构示意图。该物镜10为一种液体物镜,物镜10主要包括一腔室107和两种液体103、105,其中该腔室107为圆柱形,该两种液体103、105密封于该腔室107内,且该两种液体103、105互不相融。
液体103、105具有不同的光学属性,折射系数不同,其中液体103为导电液体,该液体103可以为导电的水溶液;液体105为绝缘液体,该液体105可以为绝缘的油类液体。其中,液体103与液体105沿该腔室107中心轴方向呈两层分布。
该腔室107包括两侧端108、109和由内至外组成侧壁的防水导电层102、中间层104和包覆层101,其中,侧端108、109可以为玻璃材质。该防水导电层102具有电湿效应,即当该防水导电层102加电压时,对液体103的防水性减弱;紧靠防水导电层102的中间层104是绝缘的;中间层104外的包覆层101是导电的。其中防水导电层102和包覆层101分别接一个物镜控制装置31的正负极,则在防水导电层102与包覆层101之间存在电容属性,当该物镜控制装置31提供直流电压时,可使防水导电层102带正电荷,包覆层101带负电荷,此时防水导电层102与包覆层101之间几乎不损耗电量,即该物镜10几乎不损耗电量。
不加电压时,由于液体103、105的互不相融性及防水导电层102对液体103的防水性较强,所以在该两种液体表面张力的作用下,会使液体103与液体105的接触面形成一个弧面A。此时,液体103就是一个具有某个数值孔径的液体物镜,该数值孔径可以设定为0.45,则该物镜10可以将波长为780nm的光束聚焦于CD光盘的数据记录层。
加电压时,防水导电层102可以加正电压,则包覆层101相应加负电压,由于防水导电层102带电时对液体103的防水性减弱,故会使液体103沿防水导电层102的内侧向液体105端扩散,为使扩散快速即具有较高的灵敏度,在防水导电层102与两种液体之间可以有一层导电润滑层(图未示)。故在该两种液体表面张力的作用下,使液体103的形状发生改变,即两种液体接触面的弧面曲率改变,形成一个弧面B。此时,液体103就是一个具有另一数值孔径的液体物镜,选择适当的电压,可以使该数值孔径为0.6,则该物镜10将波长为650nm的光束聚焦于DVD光盘的数据记录层。
如图2所示,为本发明光学读取头第一实施方式的结构示意图,该光学读取头采用上述结构的物镜,可用于两种规格光盘的读/写,如CD和DVD光盘。
该光学读取头主要包括:两个光源111、121,两个全息分光元件14、15,一分光棱镜17,一准直透镜19,一物镜20,两个光电探测器112、122,为减小该光学读取头体积,两个光电探测器112、122可分别与光源111、121以整体方式合装成单个组件,形成组件11、12。
其中,光源111、121可分别发出不同波长的光束;全息分光元件14、15用于改变由光源至光盘并从光盘反射的光束的传输方向;分光棱镜17作为耦合元件,根据光束的波长全部透射或反射所入射的光束,使不同方向入射的光束从同一方向出射;准直透镜19可使所入射的光束变为平行光束;光电探测器112、122分别检测由光源111、121发出,并从光盘反射的光束分别经上述两个全息分光元件14、15后的光学讯号。
该物镜20连接一个物镜控制装置32,由该物镜控制装置32根据所要读/写光盘规格的不同,控制该物镜20的形状,使之具有所对应的数值孔径,而使光束可聚焦于CD或DVD光盘的数据记录层41或42。
当该光学读取头对CD光盘读/写讯号时,由光源111发出波长为780nm的光束入射至全息分光元件14,该入射光束通过全息分光元件14并射向分光棱镜17。当对DVD光盘读/写讯号时,由光源121发出波长为650nm的光束入射至全息分光元件15,该入射光束通过全息分光元件15并射向分光棱镜17。
分光棱镜17完全透射波长为780nm的入射光束并完全反射波长为650nm的入射光束,全部透射或反射的光束由准直透镜19变成平行光束射至物镜20。物镜控制装置32根据所要读/写光盘的类别CD或DVD光盘,选择一定的电压控制物镜20的形状,当要读/写CD光盘时,选择的电压使物镜20的数值孔径为0.45;当要读/写DVD光盘时,选择的电压使物镜20的数值孔径为0.6。
是以,本实施方式的光学读取头可以实现CD和DVD这两种不同规格光盘的读/写,使采用此光学读取头的光盘播放器能实现CD和DVD的兼容。
如图3所示,为本发明光学读取头的第二实施方式的结构示意图,可用于三种规格光盘的读/写,如CD、DVD和Blu-ray Disc光盘。
该光学读取头主要包括:三个光源211、221、232,三个全息分光元件24、25、26,两个分光棱镜27、28,一准直透镜29,一物镜30,三个光电探测器212、222、232,为减小该光学读取头的体积,三个光电探测器212、222、232可分别与光源211、221、232以整体方式合装成单个组件,形成组件21、22、23。
其中,211、221、232可分别发出不同波长的光束;全息分光元件24、25、26用于改变由光源至光盘并从光盘反射的光束的传输方向;分光棱镜27、28作为耦合元件,根据光束的波长全部透射或反射所入射的光束,使不同方向入射的光束可从同一方向出射;准直透镜29可使所入射的光束变为平行光束;光电探测器212、222、232可分别检测由光源211、221、232发出,并从光盘反射的光束分别经上述三个全息分光元件24、25、26后的光学讯号。
该物镜30与一个物镜控制装置33相连,由该物镜控制装置33根据所要读/写光盘规格的不同,选择所对应的电压控制该物镜30形状,使之具有所对应的数值孔径,而使光束可聚焦于CD、DVD或Blu-ray Disc光盘的数据记录层51、52或53。
当对CD光盘读/写讯号时,由光源211发出波长为780nm的光束入射至全息分光元件24,该入射光束通过全息分光元件24并射向分光棱镜27,经过分光棱镜27后再射向分光棱镜28。当对DVD光盘读/写讯号时,由光源221发出波长为650nm的光束入射至全息分光元件25,该入射光束通过全息分光元件25并射向分光棱镜27,被分光棱镜27反射后射向分光棱镜28。当对Blu-ray Disc光盘读/写讯号时,由光源233发出波长为405nm的光束入射至全息分光元件26,该入射光束通过全息分光元件26并射向分光棱镜28。
分光棱镜27完全透射波长为780nm的入射光束并完全反射波长为650nm的入射光束,分光棱镜28完全透射波长为780nm与650nm的入射光束并完全反射波长为405nm的入射光束。经过分光棱镜28全部透射或反射的光束由准直透镜29变成平行光束射至物镜30。物镜控制装置33根据所要读/写的CD、DVD和Blu-ray Disc光盘的类别,选择电压控制物镜30的形状,当要读/写CD光盘时,选择的电压使物镜30的数值孔径为0.45;当要读/写DVD光盘时,选择的电压使物镜30的数值孔径为0.6;当要读/写Blu-ray Disc光盘时,选择的电压使物镜30的数值孔径为0.85。
本实施方式中的物镜30的结构与第一实施方式中的物镜20的结构相同,其不同之处在于本实施方式的物镜30在工作时,选择两个不同的电压,使得本实施方式中的物镜30具有三个数值孔径0.45、0.6和0.85。
不加电压时,物镜30的数值孔径为0.45,用于将光源211发出的光束经传输后聚焦于CD光盘的数据记录层51上。
加电压时,选择其中一个电压,使物镜30形状改变,使之的数值孔径变为0.6,用于将光源221发出的光束经传输后聚焦于DVD光盘的数据记录层52上。
加电压时,选择另一个电压,使物镜30形状改变为另一个形状,使之的数值孔径变为0.85,用于将光源233发出的光束经传输后聚焦于Blu-ray Disc光盘的数据记录层53上。
是以,本实施方式的光学读取头可以实现CD、DVD和Blu-ray Disc这三种不同规格光盘的读/写,使采用此光学读取头的光盘播放器能实现CD、DVD和Blu-ray Disc的兼容。
然而,上述仅为本发明光学读取头的较佳实施方式,本发明的光学读取头并不局限于两种或三种规格光盘的读/写,可用于多种规格光盘的读/写。且,本发明光学读取头包括的光学元件均可为单个元件,如光源可为能发出不同波长的单个光源,耦合元件可为多角的单个分光棱镜或多端输入单端输出的单个光波导耦合元件。
Claims (10)
1.一种物镜,主要包括一个腔室和两种互不相融液体,其中一种液体为导电液体,另一种液体为绝缘液体,该两种液体沿该腔室的中心轴呈两层密封于该腔室中,其特征在于:该导电液体与腔室内壁存在电湿效应,可以通过电压控制该两种液体的形状,使该物镜具有至少两个不同的数值孔径。
2.如权利要求1所述的物镜,其特征在于:该两种液体的光学属性不同,具有不同的折射系数。
3.如权利要求1所述的物镜,其特征在于:该导电液体为导电的水溶液,该绝缘液体为绝缘的油类。
4.如权利要求1或2所述的物镜,其特征在于:该两种液体在不加电压时,其中一种液体表现为具有一个数值孔径的物镜。
5.如权利要求1所述的物镜,其特征在于:该腔室的内壁上存在一层导电润滑层。
6.一种光学读取头,主要包括至少一光源、至少一分光元件、至少一耦合元件、一物镜和至少一光电探测器;光源发出不同波长的光束经耦合元件后射向物镜,该光束由物镜聚焦于光盘,并在其中设有分光元件,用以改变从光源到光盘并从光盘反射的光束的传输方向,光电探测器用以检测从光盘反射的光束经上述分光元件后的光学讯号,其特征在于:该物镜为一种液体物镜,且可以通过电压控制其形状,使之具有至少两个不同的数值孔径。
7.如权利要求6所述的光学读取头,其特征在于:该物镜包括一个腔室和两种互不相融液体,其中一种液体为导电液体,另一种液体为绝缘液体,该导电液体与腔室内壁存在电湿效应,该两种液体沿该腔室的中心轴方向呈两层密封于该腔室中。
8.如权利要求7所述的光学读取头,其特征在于:该两种液体在不加电压时,其中一种液体表现为具有一个数值孔径的物镜。
9.如权利要求7所述的光学读取头,其特征在于:该腔室的内壁上存在一层导电润滑层。
10.如权利要求7或8所述的光学读取头,其特征在于:该两种液体的光学属性不同,具有不同的折射系数。
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C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |