RU101857U1

RU101857U1 - OPTICAL HEAD FOR RECORDING INFORMATION ON THE OPTICAL MEDIA AND / OR READING INFORMATION FROM THE OPTICAL MEDIA

Info

Publication number: RU101857U1
Application number: RU2010136901/28U
Authority: RU
Inventors: Сергей Юрьевич Дудников
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Терадиск Солюшенз"
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2011-01-27

Abstract

1. Оптическая головка для записи информации на оптический носитель и/или считывания информации с оптического носителя, содержащая оптически сопряженные лазерный источник света, светоделитель, объектив, сенсорную линзу и фотоприемник, отличающаяся тем, что линза объектива и сенсорная линза выполнены в виде линзовых растров, а фотоприемник выполнен многоэлементным, копирующим топологию линзового растра объектива. ! 2. Оптическая головка по п.1, отличающаяся тем, что линза объектива и/или сенсорная линза выполнены в виде линейных линзовых растров. ! 3. Оптическая головка по п.1, отличающаяся тем, что линза объектива и/или сенсорная линза выполнены в виде линзовых растров квадратной структуры. ! 4. Оптическая головка по п.1, отличающаяся тем, что линза объектива и/или сенсорная линза выполнены в виде линзовых растров сотовой шестиугольной структуры. ! 5. Оптическая головка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает анаморфотную линзу. ! 6. Оптическая головка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает дифракционную решетку. ! 7. Оптическая головка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает поляризационную пластинку. ! 8. Оптическая головка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает коллиматорную линзу. ! 9. Оптическая головка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает зеркало. ! 10. Оптическая головка по п.1, отличающаяся тем, что лазерный источник света выполнен в виде лазера, работающего в области оптического спектра с длиной волны 200 нм и менее. 1. An optical head for recording information on an optical medium and / or reading information from an optical medium, comprising an optically coupled laser light source, a beam splitter, a lens, a sensor lens and a photodetector, characterized in that the objective lens and the sensor lens are made in the form of lens rasters, and the photodetector is multi-element, copying the topology of the lens raster of the lens. ! 2. The optical head according to claim 1, characterized in that the objective lens and / or sensor lens are made in the form of linear lens rasters. ! 3. The optical head according to claim 1, characterized in that the objective lens and / or sensor lens are made in the form of lens rasters of a square structure. ! 4. The optical head according to claim 1, characterized in that the objective lens and / or sensor lens are made in the form of lens rasters of a honeycomb hexagonal structure. ! 5. The optical head according to claim 1, characterized in that it further includes an anamorphic lens. ! 6. The optical head according to claim 1, characterized in that it further includes a diffraction grating. ! 7. The optical head according to claim 1, characterized in that it further includes a polarizing plate. ! 8. The optical head according to claim 1, characterized in that it further includes a collimator lens. ! 9. The optical head according to claim 1, characterized in that it further includes a mirror. ! 10. The optical head according to claim 1, characterized in that the laser light source is made in the form of a laser operating in the optical spectrum with a wavelength of 200 nm or less.

Description

Полезная модель предназначена для записи информации на оптический носитель и/или считывания информации с оптического носителя.The utility model is intended for recording information on an optical medium and / or reading information from an optical medium.

Известна оптическая головка для записи информации на оптический носитель и/или считывания информации с оптического носителя, включающая источник света, плоскопараллельные пластины, которые имеют взаимное симметричное расположение относительно плоскости, перпендикулярной оптической оси источника света, фотодетектор для детектирования света, отраженного от оптической записывающей среды, и цилиндрическую линзу, причем первая плоскопараллельная пластина, на которую поступает световой пучок из цилиндрической линзы, пропускает этот световой пучок и отражает световой пучок, отраженный от оптической записывающей среды, по направлению к фотодетектору (RU 2176097).Known optical head for recording information on an optical medium and / or reading information from an optical medium, including a light source, plane-parallel plates that are mutually symmetrical relative to a plane perpendicular to the optical axis of the light source, a photo detector for detecting light reflected from the optical recording medium, and a cylindrical lens, and the first plane-parallel plate, which receives a light beam from a cylindrical lens, passes this tovoy beam and reflects the light beam reflected from the optical recording medium toward a photodetector (RU 2176097).

Известна также оптическая головка для записи информации на оптический носитель и/или считывания информации с оптического носителя, корпус которой выполнен из оптически однородного материала, а поверхности коллиматора, отражателя и фокусирующих линз осветительного и приемного каналов образованы непосредственно в теле корпуса, причем внутренняя поверхность фокусирующей линзы приемного канала выполнена в форме параболы, обращенной выпуклой поверхностью к носителю информации, а внешняя - в виде конуса, обращенного внутренней стороной к фотодиоду, причем в отверстии корпуса между светодиодом и коллиматором установлена диафрагма, а отверстие, в котором образована поверхность отражателя, закрыто вкладышем, выполненным из оптически однородного с корпусом материала (RU 94031145).An optical head is also known for recording information on an optical medium and / or reading information from an optical medium, the housing of which is made of optically homogeneous material, and the surfaces of the collimator, reflector and focusing lenses of the lighting and receiving channels are formed directly in the body of the housing, the inner surface of the focusing lens the receiving channel is made in the form of a parabola facing a convex surface to the information carrier, and the outer one in the form of a cone facing the inner side to a photodiode; moreover, a diaphragm is installed in the housing hole between the LED and the collimator, and the hole in which the reflector surface is formed is closed by an insert made of a material optically homogeneous with the housing (RU 94031145).

Кроме того, известна оптическая головка, содержащая источник света, линзу объектива, обращенную к одному из дисков, который размещен в оптическом устройстве, имеющую область пропускания света, разделенную на ближнюю, среднюю и дальнюю зоны, соответствующие ближней осевой зоне, промежуточной осевой зоне и дальней осевой зоне падающего света соответственно, причем одна из упомянутых зон линзы фокусирует свет на диск независимо от типа упомянутого диска, фотодетектор для детектирования света, отраженного от упомянутого диска, светоделитель, размещенный между линзой объектива и источником света, для передачи/отражения света от источника света к линзе объектива и для отражения/передачи света, отраженного от упомянутого диска, к фотодетектору (RU 2173483).In addition, there is known an optical head containing a light source, an objective lens facing one of the disks, which is located in an optical device having a light transmission area divided into the near, middle and far zones corresponding to the near axial zone, intermediate axial zone and far the axial zone of incident light, respectively, wherein one of the said zones of the lens focuses light on the disk regardless of the type of said disk, a photo detector for detecting light reflected from said disk, a beam splitter b, located between the lens of the lens and the light source, for transmitting / reflecting light from the light source to the lens of the lens and for reflecting / transmitting light reflected from the aforementioned disk to the photodetector (RU 2173483).

Перечисленные известные технические решения не обеспечивают высокой скорости записи и/или считывания оптической информации и технологически сложны.The listed well-known technical solutions do not provide a high speed of writing and / or reading optical information and are technologically complex.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является известная оптическая головка для записи информации на оптический носитель и/или считывания информации с оптического носителя, содержащая оптически сопряженные лазерный источник света, светоделитель, объектив, сенсорную линзу и фотоприемник (RU 2006134822). Известная оптическая головка включает также дифракционную решетку, выполненную с возможностью формирования дифракционных пучков лучей нулевого и ±1-го порядка, киноформ с положительной оптической силой, выполненный с возможностью перемещения вдоль оптической оси и формирования на выходе коллимированных пучков нулевого и ±1-го порядка и одновременным уменьшением продольной хроматической аберрации пучков нулевого порядка, возникающей в процессе записи и/или считывания информации, поляризационную пластинку для поляризации коллимированных пучков лучей, причем объектив с положительной оптической силой выполнен с возможностью перемещения.Closest to the proposed utility model is a known optical head for recording information on an optical medium and / or reading information from an optical medium, containing an optically coupled laser light source, a beam splitter, a lens, a sensor lens and a photodetector (RU 2006134822). The known optical head also includes a diffraction grating configured to generate diffraction beams of rays of zero and ± 1 order, kinoforms with positive optical power, made to move along the optical axis and to form collimated beams of zero and ± 1 order at the output, and simultaneous reduction of longitudinal chromatic aberration of zero-order beams that occurs during the recording and / or reading of information, a polarizing plate for polarizing collimirs beams of rays, and the lens with a positive optical power made with the possibility of movement.

Недостатком известной оптической головки является низкая скорость считывания (записи) информации.A disadvantage of the known optical head is the low speed of reading (writing) information.

Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в повышении скорости записи и/или считывания оптической информации.The technical result of the proposed utility model is to increase the speed of writing and / or reading optical information.

Указанный технический результат достигается тем, что в оптической головке для записи информации на оптический носитель и/или считывания информации с оптического носителя, содержащей оптически сопряженные лазерный источник света, светоделитель, объектив, сенсорную линзу и фотоприемник, линза объектива и сенсорная линза выполнены в виде линзовых растров, а фотоприемник выполнен многоэлементным, копирующим топологию линзового растра объектива.The specified technical result is achieved in that in the optical head for recording information on an optical medium and / or reading information from an optical medium containing an optically coupled laser light source, a beam splitter, a lens, a sensor lens and a photodetector, the objective lens and a sensor lens are made in the form of lens rasters, and the photodetector is multi-element, copying the topology of the lens raster of the lens.

Линзовый растр - оптическая система, состоящая из множества регулярно расположенных линз, имеющих идентичные параметры, покрывающих поверхность растра, с оптическими осями, перпендикулярными к поверхности растра. Линза объектива и/или сенсорная линза могут быть выполнены в виде линейных линзовых растров, в виде линзовых растров квадратной структуры или в виде линзовых растров сотовой шестиугольной структуры, которые широко используются в оптической и других областях техники.A lens raster is an optical system consisting of many regularly located lenses having identical parameters covering the raster surface, with optical axes perpendicular to the raster surface. The objective lens and / or sensor lens can be made in the form of linear lens rasters, in the form of lens rasters of a square structure or in the form of lens rasters of a honeycomb hexagonal structure, which are widely used in optical and other fields of technology.

Оптическая головка, в случае жестких требований к качеству пятна на информационном слое, может дополнительно включать анаморфотную линзу (корректор), что позволяет увеличить КПД путем преобразования эллиптического профиля излучения лазера в круговой.The optical head, in case of strict requirements to the quality of the spot on the information layer, can additionally include an anamorphic lens (corrector), which allows to increase the efficiency by converting the elliptical profile of the laser radiation into a circular one.

Оптическая головка может дополнительно включать дифракционную решетку, которая разделяет лазерное излучение на три пятна, фокусирующиеся на активный слой таким образом, чтобы центральное пятно (60% полной интенсивности сигнала) находилось на дорожке, а боковые пятна-спутники (по 20% от общей интенсивности) - на строго выставленном удалении от центра дорожки. Разностный сигнал пятен-спутников дает сигнал ошибки трекинга.The optical head may additionally include a diffraction grating, which divides the laser radiation into three spots focusing on the active layer so that the central spot (60% of the total signal intensity) is on the track, and the side satellite spots (20% of the total intensity) - at a strictly set distance from the center of the track. The difference signal of the satellite spots gives a tracking error signal.

Оптическая головка может дополнительно включать поляризационную пластинку. Пластинка λ/4 изменяет поляризацию света лазера, а в комбинации с поляризационным светоделителем позволяет минимизировать потери света в системе и улучшить помехозащищенность.The optical head may further include a polarizing plate. The λ / 4 plate changes the polarization of the laser light, and in combination with a polarizing beam splitter, it minimizes the loss of light in the system and improves the noise immunity.

Оптическая головка может дополнительно включать коллиматорную линзу - линзу, формирующую параллельный пучок лучей для обеспечения последующих манипуляций с ним при помощи зеркал и актюатора.The optical head may additionally include a collimator lens - a lens that forms a parallel beam of rays to provide subsequent manipulations with it using mirrors and an actuator.

Оптическая головка может дополнительно включать зеркало. В оптической головке по предлагаемой полезной модели можно использовать любое из трех видов зеркал: светоделительная пластинка, полное зеркало (в считывающих головках) и пропускающее зеркало, за которым ставится фотодиод обратной связи по мощности лазера (в рекодерах).The optical head may further include a mirror. In the optical head according to the proposed utility model, any of three types of mirrors can be used: a beam splitter plate, a full mirror (in read heads) and a transmission mirror, behind which a feedback laser photodiode is placed (in recorders).

Лазерный источник света может быть выполнен в виде лазера, работающего в области оптического спектра с длиной волны не более 200 нм (наиболее предпочтительно -124-159 нм), что позволит повысить емкость оптической системы.The laser light source can be made in the form of a laser operating in the optical spectrum with a wavelength of not more than 200 nm (most preferably -124-159 nm), which will increase the capacity of the optical system.

В оптической головке по предлагаемой полезной модели, предпочтительно, используется один из следующих трех типов светоделителей: светоделитель 50/50 (NPBS, DBS), поляризованный светоделитель (PBS), светоделительная пластинка 50/50. Поляризованный светоделитель используют только в комбинации с пластинкой λ/4. В качестве лазерного источника света используют полупроводниковый лазер, его мощность может регулироваться потенциометром и составляет, как правило, 1-5 мВт. Объектив оптической головки, предпочтительно, вклеивается в актюатор. Сенсорная линза, предназначенная для выделения сигнала ошибки фокусировки на активный слой, имеет сфероцилиндрическую форму и устанавливается под углом 45° к разделительным линиям фотоприемника. Если фокус объектива находится ближе информационного слоя - свет формирует эллипс на двух диагональных элементах фотоприемника (например, А и С), если фокус объектива находится дальше информационного слоя - на двух других (В и D).In the optical head according to the proposed utility model, preferably one of the following three types of beam splitters is used: a 50/50 beam splitter (NPBS, DBS), a polarized beam splitter (PBS), a 50/50 beam splitter. A polarized beam splitter is used only in combination with a λ / 4 plate. A semiconductor laser is used as a laser light source; its power can be regulated by a potentiometer and, as a rule, is 1-5 mW. The lens of the optical head is preferably glued to the actuator. The sensor lens designed to highlight the focus error signal to the active layer has a spherical shape and is mounted at an angle of 45 ° to the dividing lines of the photodetector. If the focus of the lens is closer to the information layer, the light forms an ellipse on two diagonal elements of the photodetector (for example, A and C), if the focus of the lens is farther than the information layer, on the other two (B and D).

Через светоделитель проходит параллельный пучок света, который преобразуется линзой объектива в оптической головке по прототипу в точку; отражаясь от диска, пучок света возвращается к фотодиоду и преобразуется сенсорной линзой в оптической головке по прототипу в точку. В оптической головке по предлагаемой полезной модели сенсорная линза и линза объектива выполнены в виде линзовых растров, создающих не одну, а много точек одновременной фокусировки. По сравнению с оптической головкой по прототипу большая линза заменяется на много маленьких, расположенных либо ряд (линейный растр), либо квадратом, либо в виде сотовой шестиугольной структуры. При этом вместо одиночного фотоприемника используется многоэлементный, копирующий топологию линзового растра объектива (соответственно, линейный ряд, квадратная либо сотовая двумерная матрица). Таким образом, повышение скорости считывания и/или записи оптической информации достигается за счет одновременного считывания большого количества точек.A parallel beam of light passes through the beam splitter, which is converted by the objective lens in the optical head of the prototype to a point; reflected from the disk, the light beam returns to the photodiode and is converted by a sensor lens in the optical head of the prototype to a point. In the optical head according to the proposed utility model, the sensor lens and the objective lens are made in the form of lens rasters that create not one, but many points of simultaneous focusing. Compared with the optical head of the prototype, a large lens is replaced by many small ones, located either in a row (linear raster), or in a square, or in the form of a honeycomb hexagonal structure. In this case, instead of a single photodetector, a multi-element, copying the topology of the lens raster of the lens (respectively, a linear row, a square or a honeycomb two-dimensional matrix) is used. Thus, an increase in the speed of reading and / or writing of optical information is achieved by simultaneously reading a large number of points.

В результате проведенных сравнительных испытаний были получены следующие результаты.As a result of comparative tests, the following results were obtained.

При использовании в оптической головке по прототипу наиболее емкой и одновременно самой быстрой из существующих системы Blue-ray, основанной на лазерном диоде с длиной волны 405 нм и обеспечивающей емкость 36 ГБ для стандартного однослойного одностороннего диска, скорость передачи данных не превышает 54 МБ/с.When used in the optical head according to the prototype, the most capacious and at the same time the fastest existing Blue-ray system based on a laser diode with a wavelength of 405 nm and providing a capacity of 36 GB for a standard single-layer single-sided disk, the data transfer speed does not exceed 54 MB / s.

Применение на этой длине волны (405 нм) оптической головки по предлагаемой полезной модели, т.е. при выполнении линзы объектива и сенсорной линзы в виде линзовых растров, а фотоприемника - многоэлементным, копирующим топологию линзового растра объектива, позволило в случае использования линейного линзового растра и считывающей ПЗС-матрицы стандартной емкостью в 1024 или 2048 пикселей, расположенных в ряд, получить скорость передачи данных 5000 МБ/с, а в случае использования ортогонального линзового растра типичным размером 100^∗100 линз и аналогичного квадратного ПЗС-приемника - 50000 МБ/с.The use of an optical head at this wavelength (405 nm) according to the proposed utility model, i.e. when the objective lens and sensor lens are made in the form of lens rasters, and the photodetector is multi-element, copying the topology of the lens raster of the lens, in the case of using a linear lens raster and reading a CCD matrix with a standard capacity of 1024 or 2048 pixels arranged in a row, you can get the transmission speed data of 5000 MB / s, and in the case of using an orthogonal lens raster with a typical size of 100 ^* 100 lenses and a similar square CCD receiver - 50,000 MB / s.

Claims

1. An optical head for recording information on an optical medium and / or reading information from an optical medium, comprising an optically coupled laser light source, a beam splitter, a lens, a sensor lens and a photodetector, characterized in that the objective lens and the sensor lens are made in the form of lens rasters, and the photodetector is multi-element, copying the topology of the lens raster of the lens.

2. The optical head according to claim 1, characterized in that the objective lens and / or sensor lens are made in the form of linear lens rasters.

3. The optical head according to claim 1, characterized in that the objective lens and / or sensor lens are made in the form of lens rasters of a square structure.

4. The optical head according to claim 1, characterized in that the objective lens and / or sensor lens are made in the form of lens rasters of a honeycomb hexagonal structure.

5. The optical head according to claim 1, characterized in that it further includes an anamorphic lens.

6. The optical head according to claim 1, characterized in that it further includes a diffraction grating.

7. The optical head according to claim 1, characterized in that it further includes a polarizing plate.

8. The optical head according to claim 1, characterized in that it further includes a collimator lens.

9. The optical head according to claim 1, characterized in that it further includes a mirror.

10. The optical head according to claim 1, characterized in that the laser light source is made in the form of a laser operating in the optical spectrum with a wavelength of 200 nm or less.