CN101221780B

CN101221780B - 多波长光学读写头装置

Info

Publication number: CN101221780B
Application number: CN200710002306A
Authority: CN
Inventors: 李源钦; 张学智; 巫秉融; 黄海若
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2027-01-11
Also published as: CN101221780A

Abstract

本发明提供一种多波长光学读写头装置，包括一第一激光二极管发出第一波长的激光，及其对应的一第一光栅；一第二激光二极管发出第二波长的激光与一第三激光二极管发出第三波长的激光，及其各别对应的一第二光栅与第三光栅；一分光棱镜用以分离该第二激光二极管与该第三激光二极管所发出光路径；一偏极化分光棱镜以分离该第一激光二极管所发出光路径；一物镜***包括一反射镜、一准直镜、一1/4波片及一物镜；一第一分光镜与一第一光检测器对应该第一波长激光经该物镜***的反射光路径；以及一第二分光镜与一第二光检测器对应该第二波长激光与该第三波长激光经该物镜***的反射光路径。

Description

多波长光学读写头装置

技术领域

本发明关于一种光学读写头装置，特别有关于一种多波长光学读写头装置。

背景技术

近年来，由于生活水准的提高，人们对储存媒体的容量需求也愈来愈高。随着数字电视的开播，光储存进入蓝光领域是必然的趋势，然而在实践蓝光储存的同时，***也必需考虑先前***兼容的问题。更明确地说，也就是要能兼容CD、DVD与蓝光三种规格，如此一来光学头的设计就变得非常复杂，体积也跟着变大。因此，本发明针对此一问题，提出一多波长光学读写头结构，利用组件共享达成组件数量降低、体积小、成本降低的目的。

美国专利第US 6,304,542号公开一种适用于CD与DVD双波长光学读写头，采用多种共享组件，以达读写头集成化的目的。然而，仅整合CD与DVD双波长光学读写头仍无法满足蓝光高分辨率的需求。

图1显示传统适用于CD、DVD及蓝光的三波长光学读写头装置的读取光路径示意图。在图1中，各别采用三组激光二极管光源110、120及130及对应的三组分光棱镜115、125及135。激光二极管光源110、120及130所发出的激光各别经过对应的光栅112、122及132经三组分光棱镜115、125及135后，再经准直镜140后，借由反射镜150反射，经1/4λ波板155于物镜160到达待读取的盘片170。接着，在反射时，光路径经三组分光棱镜115、125及135，并经柱状透镜(cylinder lens)180后，抵达光检测器集成电路(photodetector integrated circuit，简称PDIC)组件190。

虽然图1的结构简单，然而因为准直镜140对不同波长的焦距都不同。因此在读取不同型态的盘片时，准直镜140必须微量移动，这对蓝光等级光学读写头的控制困难度极高。对于应用于蓝光的***，此光学读写头结构在实际控制协同动作上非常困难。

再者，传统技术采用三组分光棱镜115、125及135，分光棱镜具较复杂的结构与较高的单价，因此直接增加三波长光学读写头装置的制造成本。

图2显示传统另一适用于CD、DVD及蓝光的三波长光学读写头装置的读取光路径示意图。在图2中，就DVD与蓝光读取格式而言，其对应激光二极管光源210及230所发出的激光各别经过对应的光栅212及232，经分光棱镜215及235，借由反射镜250反射经准直镜260及物镜270到达待读取的盘片(未示出)。接着，在反射时，回光路径经分光棱镜240及分光棱镜235折射后，并经柱状透镜(cylinder lens)280，抵达光检测器集成电路(PDIC)组件290。本传统技术共享DVD与蓝光HD-DVD格式的光学传感器集成电路(PDIC)组件290，然而，DVD与蓝光格式仍具不同波长，使其共同聚焦于同一PDIC组件290上，仍有实际的困难。

另一方面，就传统CD格式而言，其采用一全像激光学组件220。全像激光学组件220包括CD激光源(波长约780nm)、绕射光栅及光检测器组件。CD的读取光学路径是由全像激光学组件220发出激光(波长约780nm)，经分光棱镜215及240到达物镜***。在反射时，亦经由原光学路径，达立体全像激光学组件220。然而，由于全像激光学组件220具复杂的多重功能，其整合组件价格昂贵，直接增加三波长光学读写头装置的制造成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多波长光学读写头装置。提供一种同时具备至少三种波长的读写头光路结构，通过部分组件共享，使整体光学头的组件数量降低，体积亦有效地缩小，达成体积缩小、成本降低的目标。

为达上述目的，本发明提供一种多波长光学读写头装置，包括：一第一激光二极管，其发出第一波长的激光，对应于一第一光栅；一第二激光二极管，其发出第二波长的激光，对应于一第二光栅，一第三激光二极管，其发出第三波长的激光，对应于一第三光栅；一第一分光棱镜，其用以分离该第二激光二极管与该第三激光二极管所发出光路径；一第二分光棱镜，其用以反射该第一激光二极管所发出激光；一物镜***，其包括一反射镜、一准直镜、一1/4波片、及一物镜；一第一分光镜与一第一光检测器，对应于该第一波长激光经该物镜***的反射光路径；以及一第二分光镜与一第二光检测器，对应于该第二波长激光与该第三波长激光经该物镜***的反射光路径。

其中该第一激光二极管发出的激光，先经过该第一光栅，然后再射入该第二分光棱镜，由该第二分光棱镜反射后，接着进入该物镜***，读取一盘片数据之后，从该物镜***又将该激光反射回去，经过第二分光棱镜透射，再经第一分光镜及该第二分光镜透射，最后抵达该第一入射光检测器；

该第二激光二极管及第三激光二极度管发出的激光，先分别经该第二光栅、该第三光栅，然后再射入该第一分光棱镜，由该第一分光棱镜透射后，进入该第一分光棱镜，由该第一分光镜反射后，进入该第二分光棱镜，由该第二分光棱镜透射之后，接着进入该物镜***，在读取一盘片数据后，从该物镜***又将该激光反射回去，经过第二分光棱镜以及第一分光镜透射之后，再经该第二分光镜反射到该第二入射光检测器。

为达上述目的，本发明另提供一种多波长光学读写头装置，包括：一第一激光二极管，其发出第一波长的激光，对应于一第一光栅；一第二激光二极管，其发出第二波长的激光或第三波长的激光，对应于一第二光栅；一分光棱镜，用以反射该第一激光二极管所发出第一波长的激光；一物镜***，其包括一反射镜、一准直镜、一1/4波片、及一物镜；一第一分光镜与一第一光检测器，对应于该第一波长激光经该物镜***的反射光路径；以及一第二分光镜与一第二光检测器，对应于该第二波长激光与该第三波长激光经该物镜***的反射光路径。

其中该第一激光二极管发出的激光，先经过该第一光栅，然后再射入该分光棱镜，由该分光棱镜反射后，接着进入该物镜***，当读取一盘片数据之后，从该物镜***又将该激光反射回去，经过分光棱镜透射，再经第一分光镜及该第二分光镜透射，最后抵达该第一入射光检测器；

该第二激光二极管发出的激光，经该第二光栅，进入该第一分光镜，由该第一分光镜折射后，进入该分光棱镜，由该分光棱镜透射之后，接着进入该物镜***，当读取一盘片数据后，从该物镜***又将该激光反射回去，经过分光棱镜以及第一分光镜透射之后，再经该第二分光镜反射到该第二入射光检测器。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

附图说明

图1显示传统适用于CD、DVD及蓝光的三波长光学读写头装置的光路示意图；

图2显示传统另一适用于CD、DVD及蓝光的三波长光学读写头装置的光路示意图；

图3显示根据本发明实施例的适用于CD、DVD及蓝光的多波长光学读写头装置的光路示意图；以及

图4显示根据本发明另一实施例的适用于CD、DVD及蓝光的多波长光学读写头装置的光路示意图。

主要组件符号说明

传统部分(图1、图2)

100～三波长光学读写头装置；

110、230～第一激光二极管光源；

120、210～第二激光二极管光源；

220～全像激光学组件；

130～第三激光二极管光源；

112、122、132、212、232～光栅；

115、125、135、215、235、240～分光棱镜；

140、260～准直镜；

150、250～反射镜；

160、270～物镜；

170～盘片；

180、280～柱状透镜；

190、290～光检测器集成电路组件。

本案部分(图3、图4)

310、410～蓝光激光源；

320～DVD激光源；

330～CD激光源；

420～CD、DVD共享激光源；

312、322、332、412、422～光栅；

315、325、415～分光棱镜；

350、450～物镜***；

340、440～第一平板分光镜；

345、445～第二平板分光镜；

370、470～盘片；

380、480～平凹透镜；

390、490～第一光检测器集成电路组件；

385、485～第二光检测器集成电路组件。

具体实施方式

本发明关于一种适用于CD、DVD及蓝光的三波长光学读写头装置，利用分光镜片将不同波长的回光予以分离，其中有的波长的反射光穿透该分光镜，有的波长的反射光则反射循另一路径，使得多种波长可以会合起来，达成组件数量减低、体积小、成本降低的目的。

根据本发明实施例，利用传统的DVD-RW光学读写头的光路结构。将回光部分采双平板设计，其中蓝光回光采穿透设计，CD及DVD回光部分则利用后方平板第一反射面将回光反射，再入射对应的PDIC组件。整体光路组件大部分共享，且光路结构简单易于实施，不仅可降低成本，装置本身的体积也可以缩小。

图3显示根据本发明实施例的适用于CD、DVD及蓝光的多波长光学读写头装置的光路示意图。请参阅图3，本实施例的光学读写头的光路采分离式结构，亦即CD、DVD及蓝光的激光源310、320及330各自独立。其中蓝光的入射光路是由激光二极管(laser diode，LD)310发出后(波长约405纳米(nm))，先经过一光栅312，然后再射入偏极化分光棱镜(PBS)315。由偏极化分光棱镜(PBS)315反射后，接着进入物镜***350。激光进入物镜***的过程为，先入射一反射镜(fold mirror)，然后激光被反射向上，再入射准直镜。此时原本发散的激光会变成平行光，然后又入射1/4波片，将原本线性偏振的激光转换成圆偏振的激光。之后再入射一彩色滤光片(color filter)，以决定光束有效径，最后入射聚焦物镜，将激光聚于盘片370上。

之后，盘片又将激光反射回去，基本上被反射的激光会循原路径回去，但在经过1/4波片时，圆偏振光又会变回线性偏振光，但是此时激光的偏振方向会与原入射激光的偏振方向互相垂直。当激光经过反射镜(fold mirror)之后，入射偏极化分光棱镜(PBS)315时，会以P偏振光的型态入射，此时激光会走穿透路径。在经过第一平板分光镜340及第二平板分光镜345时，会走穿透路径，最后抵达入射光检测器集成电路(PDIC)组件390。接着，光检测器集成电路(PDIC)组件390会将光信号转换成所需的伺服信号及射频(RF)信号。

关于DVD盘片的读写部分，其工作方式如下所述。以波长约650纳米(nm)的激光自DVD激光二极管(laser diode，LD)320发射之后，先经过对应的光栅322，然后再穿透分光棱镜325入射第一平板分光镜340，此时激光被反射后，然后入射偏极化分光棱镜(PBS)315，接着进入物镜***350。激光进入物镜***的过程为，先经过反射镜(fold mirror)反射后又入射准直镜。此时原本发散的激光会变成平行光。接着，激光又入射1/4波片，将原本线性偏振的激光转换成圆偏振的激光。然后再入射聚焦物镜，最后将激光聚焦在盘片370的数据上。如同前述蓝光一般，之后盘片又将激光反射回去，基本上被反射的激光会循原路径回去，但在经过1/4波片时，圆偏振光又会变回线性偏振光。当激光经过反射镜(fold mirror)之后，入射偏极化分光棱镜(PBS)315时会以线性偏振光入射。在经过第一平板分光镜340时，部分激光会走穿透路径，但在经过第二平板分光镜345时，会走反射路径，在经平凹透镜380之后，最后抵达入射第二光检测器集成电路(PDIC)组件385。接着，第二光检测器集成电路(PDIC)组件385会将光信号转换成所需的伺服信号及射频(RF)信号。

再者，关于CD盘片的读写部分，其工作方式如下所述。以波长约780纳米(nm)的激光自CD激光二极管(laser diode，LD)330发射之后，在经过对应的光栅332，然后再穿透分光棱镜325入射第一平板分光镜340，之后光束行进的路径大致与DVD激光相同，但是在入射物镜前会经过彩色滤光片(color filter)，以决定光束有效径，然后再入射聚焦物镜，最后将激光聚焦在盘片数据上。

之后盘片又将激光反射回去，被反射的激光基本上会与DVD激光相仿，在经过第一平板分光镜340时，会走穿透路径，但在经过第二平板分光镜345时，会走反射路径，在经平凹透镜380之后，最后抵达入射第二光检测器集成电路(PDIC)组件385。接着，第二光检测器集成电路(PDIC)组件385会将光信号转换成所需的伺服信号及射频(RF)信号。

图4显示根据本发明另一实施例的适用于CD、DVD及蓝光的多波长光学读写头装置的光路示意图。图4中的多波长光学读写头装置，其结构与光路相似于图3的多波长光学读写头装置，在此省略相同的叙述。本发明图4中的多波长光学读写头装置的实施例与图3中的多波长光学读写头装置的实施例不同之处在于，第二实施例使用双波长激光二极管，其同时整合包括CD与DVD两种波长的激光二极管，以进一步缩减多波长光学读写头装置所占的体积。此外，本实施例仅使用一分光棱镜415，因此直接减少多波长光学读写头装置的制造成本。

在上述图3与图4的第一光检测器集成电路(PDIC)组件与第二光检测器集成电路(PDIC)组件，在某些情况下位置是可以互相对换的，例如蓝光激光回光最后是经第一平板分光镜反射以后再入射对应的光检测器集成电路(PDIC)组件，而CD与DVD两种激光的回光最则是穿透第一平板分光镜以后，再穿透第二平板分光镜最后入射所对应的光检测器集成电路(PDIC)组件。当然，此时第一平板分光镜及第二平板分光镜其所对应的镀膜亦须配合改变。

同理、在上述图3与图4的第一波长激光二极管与第二波长及第三波长激光二极管的位置也是彼此可以互换的，只是此时第一平板分光镜及第二平板分光镜以及偏极化分光棱镜等相关组件其所对应的镀膜亦须配合改变。

本发明虽以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种多波长光学读写头装置，包括：

一第一激光二极管，其发出第一波长的激光，对应于一第一光栅；

一第二激光二极管，其发出第二波长的激光，对应于一第二光栅，一第三激光二极管，其发出第三波长的激光，对应于一第三光栅；

一第一分光棱镜，其用以分离该第二激光二极管与该第三激光二极管所发出光路径；

一第二分光棱镜，其用以反射该第一激光二极管所发出激光；

一物镜***，其包括一反射镜、一准直镜、一1/4波片、及一物镜；

一第一分光镜与一第一光检测器，对应于该第一波长激光经该物镜***的反射光路径；以及

一第二分光镜与一第二光检测器，对应于该第二波长激光与该第三波长激光经该物镜***的反射光路径，

其中该第一激光二极管发出的激光，先经过该第一光栅，然后再射入该第二分光棱镜，由该第二分光棱镜反射后，接着进入该物镜***，读取一盘片数据之后，从该物镜***又将该激光反射回去，经过该第二分光棱镜透射，再经第一分光镜及该第二分光镜透射，最后抵达该第一入射光检测器；

该第二激光二极管及第三激光二极管发出的激光，先分别经该第二光栅、该第三光栅，然后再射入该第一分光棱镜，由该第一分光棱镜透射后，进入该第一分光镜，由该第一分光镜反射后，进入该第二分光棱镜，由该第二分光棱镜透射之后，接着进入该物镜***，在读取一盘片数据后，从该物镜***又将该激光反射回去，经过第二分光棱镜以及第一分光镜透射之后，再经该第二分光镜反射到该第二入射光检测器。

2.根据权利要求1所述的多波长光学读写头装置，其中该第一激光二极管发出的激光波长约为405纳米(nm)。

3.根据权利要求1所述的多波长光学读写头装置，其中该第二激光二极管发出的激光波长约为650纳米(nm)。

4.根据权利要求1所述的多波长光学读写头装置，其中该第三激光二极管发出的激光波长约为780纳米(nm)。

5.根据权利要求1所述的多波长光学读写头装置，其中该1/4波片至少将上述第一、第二激光二极管发出的激光由线性偏振转成圆偏振，或者由圆偏振转成线性偏振。

6.根据权利要求1所述的多波长光学读写头装置，还包括一平凹透镜设置于该第二分光镜与该第二光检测器之间。

7.一种多波长光学读写头装置，包括：

一第二激光二极管，其发出第二波长的激光或第三波长的激光，对应于一第二光栅；

一分光棱镜，其用以反射该第一激光二极管所发出第一波长的激光；

其中该第一激光二极管发出的激光，先经过该第一光栅，然后再射入该分光棱镜，由该分光棱镜反射后，接着进入该物镜***，当读取一盘片数据之后，从该物镜***又将该激光反射回去，经过该分光棱镜透射，再经第一分光镜及该第二分光镜透射，最后抵达该第一入射光检测器；

该第二激光二极管发出的激光，经该第二光栅，进入该第一分光镜，由该第一分光镜反射后，进入该分光棱镜，由该分光棱镜透射之后，接着进入该物镜***，当读取一盘片数据后，从该物镜***又将该激光反射回去，经过该分光棱镜以及第一分光镜透射之后，再经该第二分光镜反射到该第二入射光检测器。

8.根据权利要求7所述的多波长光学读写头装置，其中该1/4波片至少可将上述第一及第二激光二极管发出的激光由线性偏振转成圆偏振，或者由圆偏振转成线性偏振。

9.根据权利要求7所述的多波长光学读写头装置，还包括一平凹透镜设置于该第二分光镜与该第二光检测器之间。