[go: up one dir, main page]

RU2429550C2 - Optical head to write on optical disk and/or reading off from optical disk phase-only synthetic hologram to be used in said optical head - Google Patents

Optical head to write on optical disk and/or reading off from optical disk phase-only synthetic hologram to be used in said optical head Download PDF

Info

Publication number
RU2429550C2
RU2429550C2 RU2006134822/28A RU2006134822A RU2429550C2 RU 2429550 C2 RU2429550 C2 RU 2429550C2 RU 2006134822/28 A RU2006134822/28 A RU 2006134822/28A RU 2006134822 A RU2006134822 A RU 2006134822A RU 2429550 C2 RU2429550 C2 RU 2429550C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
lens
optical head
disk
diffraction
Prior art date
Application number
RU2006134822/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006134822A (en
Inventor
Михаил Вячеславович ПОПОВ (RU)
Михаил Вячеславович Попов
Original Assignee
Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Самсунг Электроникс Ко., Лтд. filed Critical Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority to RU2006134822/28A priority Critical patent/RU2429550C2/en
Publication of RU2006134822A publication Critical patent/RU2006134822A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2429550C2 publication Critical patent/RU2429550C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Optical Head (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: optical head comprises encased laser source, diffraction lattice to generate diffraction beam of rays of zero and ±1st order, light splitting cure, phase-only synthetic hologram with positive optical force, collimated beam polarisation plate, lens of positive optical force, as well as astigmatic lens and photo detector to detect light beam reflected from disk. Lens is arranged ahead of optical disk to displace there along. Phase-only synthetic hologram may displace along optical axis and generate zero and ±1st order collimated beams at outlet and reduce lengthwise chromatic aberration of zero-order beams originating in data write/read process. Phase-only synthetic hologram comprises collimator lens with first flat and second diffraction surfaces formed in compliance with phase factor defined by formula specified in invention claim.
EFFECT: higher accuracy and reliability of writing/reading.
9 cl, 8 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к оптической головке, обеспечивающей запись и/или воспроизведение информации с оптических дисков или на оптические диски, в частности так называемых Blu-ray дисков (ВD), далее упоминаемых как ВD дисков.The invention relates to an optical head capable of recording and / or reproducing information from optical discs or to optical discs, in particular so-called Blu-ray discs (BD), hereinafter referred to as BD discs.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время существует несколько основных стандартов для 12-см оптических дисков. Стандарт для компакт-дисков (СD) был установлен в 1982 г., емкость записи указанных дисков составляет около 700 Мбайт, и они используются, в основном, для аудиозаписи. Стандарт для универсальных цифровых дисков (DVD дисков) был установлен в 1996 г. DVD-диск позволяет сохранять видеозапись фильмов в стандартном разрешении (720×576 точек) продолжительностью 2 часа 50 минут с MPEG-2 компрессией, при этом емкость для этих дисков была определена 4,7 Гигабайт. Для записи фильмов нового телевизионного стандарта HDTV (телевидение высокой четкости) потребовались новые стандарты записи с большим объемом памяти. Таким образом, были разработаны два конкурирующих стандарта: HD-DVD диск и Blu-ray диск (ВD). Для увеличения объема записываемой информации необходимо уменьшать диаметр дифракционно ограниченного светового пятна излучения, сфокусированного на диске, который пропорционален λ/NA, где λ - длина волны лазерного диода, и NA - числовая апертура объектива. Для реализации оптического ЗУ (запоминающего устройства) большого объема памяти с высокой плотностью записи очень важно уменьшить длину волны источника излучения и увеличить числовую апертуру (NA ) оптической считывающей головки. Следует отметить, что емкость записи для однослойного HD-DVD диска составляет 15 Гигабайт, а для Blu-ray дисков - 23,3; 25 или 27 Гигабайт. Таким образом, Blu-ray диски являются следующим поколением оптических дисков с большим объемом памяти с высокой плотностью записи информации.There are currently several basic standards for 12 cm optical discs. The standard for compact discs (CD) was established in 1982, the recording capacity of these discs is about 700 MB, and they are used mainly for audio recording. A standard for universal digital discs (DVDs) was established in 1996. A DVD-ROM allows you to save movies in standard resolution (720 × 576 pixels) for 2 hours 50 minutes with MPEG-2 compression, while the capacity for these discs was determined 4.7 gigabytes. To record the films of the new television standard HDTV (High Definition Television), new recording standards with a large amount of memory were required. Thus, two competing standards were developed: an HD-DVD disc and a Blu-ray disc (VD). To increase the amount of recorded information, it is necessary to reduce the diameter of the diffraction-limited light spot of radiation focused on the disk, which is proportional to λ / NA, where λ is the wavelength of the laser diode and NA is the numerical aperture of the lens. To implement an optical memory (storage device) of a large amount of memory with a high recording density, it is very important to reduce the wavelength of the radiation source and increase the numerical aperture (NA) of the optical read head. It should be noted that the recording capacity for a single-layer HD-DVD disc is 15 Gigabytes, and for Blu-ray discs - 23.3; 25 or 27 gigabytes. Thus, Blu-ray discs are the next generation of optical discs with a large amount of memory with a high recording density.

При записи информации на оптический диск и воспроизведении информации с оптического диска используются оптические приводы, в состав которых входит оптическое считывающее устройство (оптическая головка), которое перемещается поперек дискообразного носителя информации. When recording information on an optical disk and reproducing information from an optical disk, optical drives are used, which include an optical reader (optical head) that moves across the disk-shaped information carrier.

Однако для более ясного понимания проблем, возникающих в процессе работы оптических считывающих головок для Blu-ray дисков, следует раскрыть некоторые особенности использования дисков указанного стандарта.However, for a clearer understanding of the problems that arise during the operation of optical read heads for Blu-ray discs, some features of the use of disks of the specified standard should be disclosed.

Для надежного считывания и записи информации оптическая система оптической головки должна формировать на информационном слое диска пятно рассеяния, размеры которого определяются форматом BD, при этом волновая аберрация основного пучка не должна превышать 0,033λ, где λ - длина волны излучения диода. Учитывая, что оптическая головка формата BD обладает высокой числовой апертурой NA=0,85, аберрационная коррекция системы должна быть очень высокой. При этом для массового производства наиболее важна простота оптической системы, наименьшее количество составляющих ее отдельных элементов.For reliable reading and writing of information, the optical system of the optical head must form a scattering spot on the information layer of the disk, the dimensions of which are determined by the BD format, while the wave aberration of the main beam should not exceed 0.033λ, where λ is the wavelength of the diode radiation. Considering that the optical head of the BD format has a high numerical aperture NA = 0.85, the aberration correction of the system should be very high. Moreover, for mass production, the most important is the simplicity of the optical system, the smallest number of its individual elements.

Длина волны, на которой излучает лазерный диод, может изменяться во времени под влиянием различных внешних факторов, например температуры. Технологический процесс изготовления лазерного диода допускает отклонение длины волны излучения диода в пределах 405±10 нм. Температурные изменения в оптической головке (расстояния между элементами, толщины элементов, показатели преломления материалов) являются медленно протекающими процессами. Для уменьшения дополнительных аберраций (сферохроматизм, продольная хроматическая аберрация), возникающих из-за описанных эффектов, можно использовать сигналы дефокусировки и посредством изменения положения объектива значительно снижать их негативное влияние на процесс считывания и записи информации.The wavelength at which the laser diode emits can change over time under the influence of various external factors, such as temperature. The manufacturing process of the laser diode allows the deviation of the wavelength of the radiation of the diode within 405 ± 10 nm. Temperature changes in the optical head (distances between elements, thicknesses of elements, refractive indices of materials) are slow-moving processes. To reduce additional aberrations (spherochromatism, longitudinal chromatic aberration) arising from the described effects, defocus signals can be used and, by changing the position of the lens, they can significantly reduce their negative effect on the reading and writing of information.

Из уровня техники известна оптическая считывающая головка (патент США № 6927923, МПК G02B 13/18, 09.08.2005) содержащая источник излучения, представляющий собой полупроводниковый лазер и формирующую оптическую систему, обеспечивающую попадание луча в заданное местоположение на диске, при этом в указанной оптической системе предусмотрено средство корректировки сферических аберраций, выполненное с возможностью перемещения. Таким образом, в указанной оптической считывающей головке устраняются только сферические аберрации.The prior art optical read head (US patent No. 6927923, IPC G02B 13/18, 08/09/2005) containing a radiation source that is a semiconductor laser and forming an optical system that ensures that the beam enters a specified location on the disk, while in the specified optical the system provides a means of correcting spherical aberrations made with the possibility of movement. Thus, in said optical read head, only spherical aberrations are eliminated.

Из уровня техники также известна комбинированная оптическая считывающая головка для записи оптических дисков форматов CD и DVD (См. патент США № 6980503B2, МПК G11B 7/00, 27.12.2005г.), содержащая устройство формирования излучения, состоящее из двух источников лазерного излучения для испускания первого лазерного пучка и второго лазерного пучка, а также светоделитель для формирования на выходе коллимированных пучков, при этом направление первого лазерного пучка совпадает с оптической осью объектива, а второй лазерный пучок смещен относительно оптической оси объектива, при этом второй источник излучения размещен таким образом, что угол падения второго лазерного луча на светоделитель больше, чем угол падения первого лазерного луча на светоделитель, что в конечном счете способствует уменьшению сферических аберраций, возникающих в процессе работы устройства.The prior art also knows a combined optical read head for recording optical discs of CD and DVD formats (See US patent No. 6980503B2, IPC G11B 7/00, 12/27/2005), comprising a radiation generating device consisting of two laser sources for emission the first laser beam and the second laser beam, as well as a beam splitter for the formation of collimated beams at the output, while the direction of the first laser beam coincides with the optical axis of the lens, and the second laser beam is offset relative to the optical th lens axis, wherein the second radiation source is arranged so that the angle of incidence of the second laser beam on beam splitter is greater than the angle of incidence of the first laser beam on the beamsplitter, which ultimately helps reduce spherical aberrations arising during operation.

Из уровня техники известна оптическая считывающая головка для чтения и записи дисков формата HD-DVD (патент США № 6987724B2, МПК G11B 7/00, 17.01.2006г.), содержащая линзу, корректирующую возникающую в считывающей головке хроматическую аберрацию вследствие изменения длины волны лазерного диода. Формат HD-DVD использует аналогичный формату BD синий лазерный диод с длиной волны 405 нм, однако объектив обладает меньшей числовой апертурой NA=0,65 (для BD NA=0,85). Оптическая считывающая головка включает в себя лазерный диод, коллиматор, формирующий параллельный пучок, призму, преобразующую пучок эллиптического сечения в пучок круглого сечения, линзу, корректирующую хроматическую аберрацию, светоделительный кубик, поляризационную пластинку, объектив, линзу-конденсор, астигматическую линзу и фотодетектор. Заявленная в данном патенте линза, корректирующая хроматическую аберрацию, представляет собой линзу, склеенную из двух одиночных линз, обладающих противоположными по знаку оптическими силами. Одновременно для исправления хроматической аберрации фокусные расстояния f и коэффициенты Аббе (ν) линз, входящих в состав данной линзы, выбираются в соответствии с выражением

Figure 00000001
The prior art optical read head for reading and writing HD-DVD format discs (US patent No. 6987724B2, IPC G11B 7/00, 01/17/2006), containing a lens that corrects the chromatic aberration that occurs in the read head due to a change in the wavelength of the laser diode . The HD-DVD format uses a blue laser diode similar to the BD format with a wavelength of 405 nm, but the lens has a smaller numerical aperture NA = 0.65 (for BD NA = 0.85). An optical read head includes a laser diode, a collimator forming a parallel beam, a prism converting an elliptical beam into a round beam, a chromatic aberration correction lens, a beam splitting cube, a polarizing plate, a lens, a condenser lens, an astigmatic lens, and a photodetector. The chromatic aberration correction lens claimed in this patent is a lens bonded from two single lenses having opposite optical powers. At the same time, to correct chromatic aberration, the focal lengths f and the Abbe coefficients (ν) of the lenses that make up this lens are selected in accordance with the expression
Figure 00000001

Недостатком данного способа является введение дополнительной склеенной линзы в структуру оптической головки, что увеличивает ее стоимость. Кроме того, сферохроматическая аберрация, также возникающая при изменении длины волны излучения, в данном случае остается неисправленной.The disadvantage of this method is the introduction of an additional bonded lens into the structure of the optical head, which increases its cost. In addition, spherochromatic aberration, which also occurs when the radiation wavelength changes, in this case remains uncorrected.

Однако при использовании фиолетового лазерного источника излучения в системах с использование Blu-ray дисков (BD) очень часто возникает так называемый «mode hop phenomen» или эффект нестабильности генерации лазерного диода, когда длина волны внезапно незначительно отклоняется на несколько нанометров от исходной величины. Этот эффект вызывает возникновение продольной хроматической аберрации или хроматического смещения фокуса, что в свою очередь вызывает крайне нежелательные ошибки в процессе записи на диск или воспроизведения информации с диска. Этот процесс носит случайный и кратковременный характер, в результате чего не может быть отслежен и устранен с помощью сигналов дефокусировки.However, when using a violet laser radiation source in systems using Blu-ray discs (BD), the so-called “mode hop phenomen” or the instability effect of generating a laser diode very often occurs when the wavelength suddenly deviates slightly by a few nanometers from the original value. This effect causes the occurrence of longitudinal chromatic aberration or chromatic shift of focus, which in turn causes extremely undesirable errors in the process of writing to a disc or reproducing information from a disc. This process is random and short-term in nature, as a result of which it cannot be tracked and eliminated using defocus signals.

Заявленная оптическая головка для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска и киноформ для использования в указанной оптической головке согласно изобретению обеспечивают повышение точности и надежности записи на диск и воспроизведения данных с диска посредством устранения сферических и хроматических аберраций.The claimed optical head for recording on an optical disc and / or reading from an optical disc and kinoforms for use in said optical head according to the invention provides improved accuracy and reliability of recording to a disc and reproducing data from a disc by eliminating spherical and chromatic aberrations.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Согласно первому аспекту изобретения предусмотрена оптическая головка для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска, содержащая размещенные в корпусе оптически сопряженные лазерный источник света, дифракционную решетку, выполненную с возможностью формирования дифракционных пучков лучей нулевого и ±1-ого порядка, светоделительный кубик, киноформ с положительной оптической силой, выполненный с возможностью перемещения вдоль оптической оси и формирования на выходе коллимированных пучков нулевого и ±1-ого 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 и объектив с положительной оптической силой, установленный перед оптическим диском и выполненный с возможностью перемещения, а также астигматическую линзу и фотодетектор для детектирования пучка света, отраженного от упомянутого диска.According to a first aspect of the invention, there is provided an optical head for recording onto and / or reading from an optical disk, comprising optically conjugated laser light sources housed in a housing, a diffraction grating configured to form diffraction beams of zeroth and ± 1st order beams, a beam splitter , kinoform with positive optical power, made with the possibility of movement along the optical axis and the formation at the output of collimated beams of zero and ± 1st order, simultaneous reduction of the longitudinal chromatic aberration of zero-order beams that occurs during the recording and / or reading of information, a polarizing plate for polarizing collimated beams of rays and a lens with positive optical power mounted in front of the optical disk and made with the possibility of movement, as well as an astigmatic lens and photodetector for detecting a beam of light reflected from said disk.

Кроме того, в оптической головке упомянутый диск представляет собой Blu-ray диск.In addition, in the optical head, said disc is a Blu-ray disc.

Лазерный источник света в заявленной оптической головке обеспечивает свет с длиной волны около 405 нм.The laser light source in the inventive optical head provides light with a wavelength of about 405 nm.

Кроме того, в оптической головке согласно первому аспекту изобретения киноформ представляет собой коллиматорную линзу с положительной оптической силой, содержащую первую поверхность и вторую поверхность, в которой первая поверхность является плоской поверхностью, а вторая поверхность представляет собой дифракционную поверхность.Furthermore, in the optical head according to the first aspect of the invention, the kinoform is a positive optical power collimator lens comprising a first surface and a second surface in which the first surface is a flat surface and the second surface is a diffractive surface.

В заявленной оптической головке объектив выполнен с возможностью перемещения вдоль оптической оси и перпендикулярно указанной оси для фокусировки пучков лучей в предварительно заданной зоне диска, при этом указанное перемещение осуществляется с помощью прецизионного электрического привода, которым снабжен объектив.In the inventive optical head, the lens is arranged to move along the optical axis and perpendicular to the specified axis to focus the beam of rays in a predetermined area of the disk, while the specified movement is carried out using the precision electric drive that the lens is equipped with.

Кроме того, киноформ также снабжен прецизионным электрическим приводом. In addition, the kinoform is also equipped with a precision electric drive.

Согласно второму аспекту изобретения предлагается киноформ для использования в оптической головке для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска, содержащий коллиматорную линзу, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, при этом первая поверхность является плоской поверхностью, а вторая поверхность является дифракционной поверхностью, при этом дифракционная поверхность формируется в соответствии с фазовым коэффициентом, определяемым по следующей формуле:

Figure 00000002
,According to a second aspect of the invention, there is provided kinoforms for use in an optical head for recording onto and / or reading from an optical disc, comprising a collimator lens having a first surface and a second surface, wherein the first surface is a flat surface and the second surface is a diffractive surface, while the diffraction surface is formed in accordance with the phase coefficient, determined by the following formula:
Figure 00000002
,

гдеWhere

λ - длина волны падающего на киноформ излучения;λ is the wavelength of the radiation incident on the kinoforms;

M - рабочий дифракционный порядок;M is the working diffraction order;

A1 - фазовый коэффициент;A 1 is the phase coefficient;

Ф2 - оптическая сила объектива;F 2 - the optical power of the lens;

n и d - показатель преломления и толщина защитного слоя BD-диска;n and d are the refractive index and the thickness of the protective layer of the BD disk;

s1 - расстояние от излучающей поверхности диода до плоской поверхности киноформа;s 1 is the distance from the radiating surface of the diode to the flat surface of the kinoform;

s2 - расстояние от дифракционной поверхности до объектива;s 2 is the distance from the diffraction surface to the lens;

s0' - расстояние от задней поверхности объектива до заданной точки на информационном слое диска;s 0 'is the distance from the rear surface of the lens to a given point on the information layer of the disk;

Δ - расстояние, характеризующее смещение длины волны λ.Δ is the distance characterizing the shift of the wavelength λ.

Перечень чертежейList of drawings

Настоящее изобретение и его преимущества будут более понятными при изучении настоящего подробного описания с прилагаемыми чертежами.The present invention and its advantages will be better understood when studying the present detailed description with the accompanying drawings.

Фиг.1 - схематичный вид оптической головки для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска, в частности Blu-ray диска согласно варианту осуществления настоящего изобретения, где под позицией А показан профиль дифракционной поверхности киноформа.Figure 1 is a schematic view of an optical head for recording onto and / or reading from an optical disc, in particular a Blu-ray disc according to an embodiment of the present invention, where the profile of the diffraction surface of the kinoform is shown under A.

Фиг.2 - график волновой аберрации оптической головки для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска в зависимости от длины волны излучения в случае плавного процесса изменения длины волны вследствие нагрева диода или изменения его мощности при переходе из режима чтения в режим записи (пунктирной линией показана величина предельно допустимой волновой аберрации для формата BD).Figure 2 is a graph of the wave aberration of the optical head for recording on an optical disk and / or reading from an optical disk depending on the radiation wavelength in the case of a smooth process of changing the wavelength due to heating of the diode or changing its power when switching from reading to recording mode ( the dashed line shows the maximum permissible wave aberration for the BD format).

Фиг.3 - диаграммы, иллюстрирующие кривые продольной сферической аберрации для оптической головки для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска для длин волн: λ=405 нм (a), λ=395 нм (б), λ=415 нм (в).Figure 3 is a diagram illustrating longitudinal spherical aberration curves for an optical head for writing to and / or reading from an optical disk for wavelengths: λ = 405 nm (a), λ = 395 nm (b), λ = 415 nm (at).

Фиг.4 изображает упрощенный вид оптической головки для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска в случае кратковременного изменения длины волны диода, где на Фиг.4а) излучение длины волны λ из точки О через киноформ 4, объектив 6 и защитный слой диска 8' попадает на информационный слой диска в точку О'. В случае кратковременного изменения длины волны положение киноформа и объектива не изменяется, что показано на Фиг.4б). При этом вследствие хроматизма точка О' смещается на величину Δ в точку О'1. Figure 4 depicts a simplified view of the optical head for recording on an optical disk and / or reading from an optical disk in the case of a short-term change in the wavelength of the diode, where in Figure 4a) the radiation of wavelength λ from point O through kinoform 4, lens 6 and the protective layer disk 8 'falls on the information layer of the disk at point O'. In the case of a short-term change in the wavelength, the position of the kinoform and the lens does not change, as shown in Fig.4b). In this case, due to chromatism, the point O 'is shifted by Δ to the point O' 1 .

Фиг.5 - диаграмма, иллюстрирующая дифракционную эффективность киноформа в зависимости от длины волны для рабочего дифракционного порядка. Данная зависимость отражает зависимость интенсивности излучения, сконцентрированного киноформом в рабочем порядке к интенсивности излучения, пришедшего на киноформ.5 is a diagram illustrating the diffraction efficiency of a kinoform as a function of wavelength for a working diffraction order. This dependence reflects the dependence of the intensity of radiation concentrated by the kinoform in the working order to the intensity of the radiation that came to the kinoform.

Предпочтительный вариант осуществления изобретенияPreferred Embodiment

Оптическая головка для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска формата Blu-ray представлена на Фиг.1. При функционировании указанной оптической головки лазерный источник света 1, выполненный в виде лазерного диода, излучающий на длине волны λ0=405 нм, формирует расходящийся пучок лучей, который при прохождении дифракционной решетки 2 разделяется на 3 пучка (соответственно, 0-го, +1-го и -1-го порядков). На Фиг.1 изображен только ход пучка 0-го порядка дифракции, т.к. с его помощью осуществляется запись и считывание информации. Пучки +1-го и -1-го порядков дифракции являются вспомогательными, с их помощью осуществляется фокусировка основного пучка 0-го порядка на дорожке диска, а также трекинг (ведение) пятна, сформированного основным пучком на информационном диске вдоль дорожки. Соответственно, параметры вспомогательных пучков ±1-го порядка (такие как интенсивность, расходимость, качество) определяются конкретной реализацией методов трекинга и фокусировки. Далее, в рамках настоящего изобретения будет рассматриваться только основной пучок 0-го порядка, т.к. его поведение в случае дисков с BD форматом как раз и вызывает дополнительные ошибки оптической головки при записи или считывании, которые устраняются заявленной конструкцией оптической головки для записи и/или чтения на оптические диски согласно настоящему изобретению. Ошибки, вызванные пучками +1-го и -1-го порядков, устраняются посредством известных из уровня техники технических решений, раскрытых в разделе «Уровень техники» настоящего описания, и поэтому не раскрываются в рамках настоящего описания. После дифракционной решетки 2 пучок проходит через светоделительный кубик 3 и падает на первую поверхность киноформа 4, которая представляет собой плоскую поверхность. Киноформ 4 представляет собой одиночную линзу, первая (плоская) поверхность которой направлена в сторону лазерного диода 1, а вторая поверхность, на которой обеспечивается дифракционный микрорельеф (дифракционная поверхность - поз.А), - в сторону оптического диска 8. Назначение и параметры киноформа 4 будут описаны ниже. Киноформ 4 преобразует расходящийся пучок в параллельный и направляет его через поляризационную пластинку 5 на объектив 6 с положительной оптической силой, который фокусирует основной пучок на информационном слое 8'' оптического диска 8 формата Blu-ray (BD), предварительно пройдя через его защитный слой 8'. После отражения от информационного слоя 8'' лазерный пучок возвращается в оптическую систему и проходит свой путь в обратном направлении - через объектив 6, затем пластинку 5 и киноформ 4. Светоделительный кубик 3 направляет отраженный пучок на астигматическую линзу 9, проходя через которую он фокусируется на фотодетекторе 10. Киноформ 4 выполнен с возможностью перемещения вдоль оптической оси системы и снабжен приводом 11, который может представлять собой прецизионный электрический привод. Объектив 6 также оснащен приводом 7, в качестве которого может быть использован прецизионный электрический привод, который перемещает объектив 6 вдоль оптической оси и перпендикулярно ей, как показано стрелками на Фиг.1. Электрические сигналы на перемещения объектива и киноформа формируются в соответствии с сигналами трекинга и дефокусировки, которые считываются с фотодетектора. Следует также отметить, что информационный сигнал более высокочастотный, чем сигналы трекинга и дефокусировки. Это означает, что процесс считывания информации протекает намного быстрее, чем подаются сигналы на перемещение объектива.An optical head for recording onto an optical disc and / or reading from a Blu-ray optical disc is shown in FIG. When the specified optical head operates, the laser light source 1, made in the form of a laser diode, emitting at a wavelength of λ 0 = 405 nm, forms a diverging beam of rays, which, when passing through the diffraction grating 2, is divided into 3 beams (respectively, the 0th, +1 -th and -1st orders). Figure 1 shows only the course of the beam of the 0th diffraction order, because with its help, information is recorded and read. Beams of the 1st and 1st diffraction orders are auxiliary, they are used to focus the main beam of the 0th order on the track of the disk, as well as tracking (maintaining) the spot formed by the main beam on the information disk along the track. Accordingly, the parameters of auxiliary beams of ± 1 order (such as intensity, divergence, quality) are determined by the specific implementation of tracking and focusing methods. Further, in the framework of the present invention will be considered only the main beam of the 0th order, because its behavior in the case of discs with BD format just causes additional errors of the optical head during recording or reading, which are eliminated by the claimed design of the optical head for writing and / or reading to optical discs according to the present invention. Errors caused by beams of the 1st and 1st orders are eliminated by the technical solutions known from the prior art disclosed in the Prior Art section of the present description and therefore are not disclosed within the framework of the present description. After the diffraction grating 2, the beam passes through the beam splitting cube 3 and falls on the first surface of the kinoform 4, which is a flat surface. Kinoform 4 is a single lens, the first (flat) surface of which is directed towards the laser diode 1, and the second surface on which the diffraction microrelief is provided (diffraction surface - pos. A), towards the optical disk 8. Purpose and parameters of kinoform 4 will be described below. Kinoform 4 converts the diverging beam into a parallel one and directs it through a polarizing plate 5 to a positive optical power lens 6, which focuses the main beam on the information layer 8 '' of the optical disc 8 of the Blu-ray format (BD), after passing through its protective layer 8 '. After reflection from the information layer 8 '', the laser beam returns to the optical system and passes its way in the opposite direction - through the lens 6, then the plate 5 and kinoform 4. The beam splitter 3 directs the reflected beam to the astigmatic lens 9, passing through which it focuses on photodetector 10. Kinoform 4 is made with the possibility of movement along the optical axis of the system and is equipped with a drive 11, which can be a precision electric drive. The lens 6 is also equipped with a drive 7, which can be used precision electric drive, which moves the lens 6 along the optical axis and perpendicular to it, as shown by the arrows in figure 1. Electrical signals for lens movements and kinoform are generated in accordance with tracking and defocus signals that are read from the photo detector. It should also be noted that the information signal is more high-frequency than the tracking and defocus signals. This means that the process of reading information proceeds much faster than signals are sent to move the lens.

Как уже указывалось, вышепредложенный киноформ 4, представляющий собой коллиматорную линзу на второй поверхности, имеет дифракционный рельеф, что позволяет снизить продольную хроматическую аберрацию, вызванную изменениями длины волны лазерного источника света 1.As already mentioned, the above kinoform 4, which is a collimator lens on the second surface, has a diffraction relief, which allows to reduce the longitudinal chromatic aberration caused by changes in the wavelength of the laser light source 1.

Заявленная оптическая головка для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска обладает высокой степенью исправления аберраций за счет сочетания конструкционных параметров (радиусы поверхностей, толщины оптических элементов и воздушных промежутков между ними, показателей преломления оптических материалов).The claimed optical head for recording on an optical disk and / or reading from an optical disk has a high degree of aberration correction due to a combination of structural parameters (surface radii, thickness of optical elements and air gaps between them, refractive indices of optical materials).

Указанная оптическая головка для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска за счет изменения положения киноформа 4 и объектива 6 позволяет эффективно устранять дополнительные аберрации, возникающие при изменении длины волны лазерного источника света, например, в случае его нагревания. При переходе из режима считывания в режим записи мощность излучения увеличивается в несколько раз, что также сопровождается изменением длины волны излучения. Данные процессы являются протяженными во времени и детерминированными, соответствующие величины приводятся в технических характеристиках лазерных диодов. Поэтому возникающие в результате аберрации можно частично компенсировать с помощью сигналов дефокусировки, снимаемых с фотодетектора и подаваемых на исполнительные приводы киноформа 4 и объектива 6, которые переместят их в положение, оптимальное для уменьшения аберраций (см. Фиг.2, 3).The specified optical head for recording on an optical disk and / or reading from an optical disk by changing the position of the kinoform 4 and the lens 6 can effectively eliminate additional aberrations that occur when the wavelength of the laser light source changes, for example, when it is heated. When switching from the read mode to the write mode, the radiation power increases several times, which is also accompanied by a change in the radiation wavelength. These processes are extended in time and determined, the corresponding values are given in the technical characteristics of laser diodes. Therefore, the resulting aberrations can be partially compensated by defocusing signals taken from the photodetector and supplied to the actuators kinoform 4 and lens 6, which will move them to a position optimal for reducing aberrations (see Fig. 2, 3).

На Фиг.2 представлен график волновой аберрации оптической головки для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска согласно изобретению в зависимости от длины волны излучения в случае плавного процесса изменения длины волны вследствие нагрева лазерного диода, или изменения его мощности при переходе из режима считывания в режим записи, при этом штрихпунктирной линией показана величина предельно допустимой волновой аберрации для формата BD, составляющая 0,033λ. Указанный график волной аберраций построен с соответствии со значениями таблицы 2, представленной далее, в котором наглядно проиллюстрированы конкретные значения среднеквадратического отклонения волнового фронта (или волновой аберрации) для оптической головки для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска согласно настоящему изобретению, полученные в результате тестирования. Как можно видеть, указанные значения волной аберрации значительно меньше (см. кривую на Фиг.2, обозначенную сплошной линией) стандартных значений аберраций, показанных штрихпунктирной линией на Фиг.2, требуемых в соответствии со стандартом BD и составляющих 0.033λ. Figure 2 presents a graph of the wave aberration of the optical head for recording on the optical disk and / or reading from the optical disk according to the invention, depending on the radiation wavelength in the case of a smooth process of changing the wavelength due to heating of the laser diode, or changing its power when switching from the mode reading into recording mode, while the dash-dot line shows the maximum permissible wave aberration for the BD format, component 0,033λ. The indicated graph of the aberration wave is constructed in accordance with the values of Table 2 below, which clearly illustrates the specific values of the mean square deviation of the wavefront (or wave aberration) for the optical head for writing to the optical disc and / or reading from the optical disc according to the present invention, as a result of testing. As you can see, the indicated values of the aberration wave are much smaller (see the curve in Fig. 2, indicated by a solid line) of the standard aberration values shown by the dash-dot line in Fig. 2, required in accordance with the BD standard and constituting 0.033λ.

Графики продольной сферической аберрации заявленной оптической головки для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска представлены на Фиг.3 для основной длины волны (405 нм) и дополнительных (395 нм и 415 нм). Данные графики, построенные с помощью оптической программы «CodeV», также свидетельствуют о высоком качестве заявленной головки. Таким образом, оптическая головка согласно изобретению позволяет эффективно производить чтение и запись данных во всем диапазоне длин волн.Graphs of the longitudinal spherical aberration of the claimed optical head for recording on an optical disc and / or reading from an optical disc are shown in FIG. 3 for the main wavelength (405 nm) and additional (395 nm and 415 nm). These graphics, constructed using the optical program "CodeV", also indicate the high quality of the declared head. Thus, the optical head according to the invention makes it possible to efficiently read and write data over the entire wavelength range.

Однако, как уже указывалось выше, при работе с Blu-ray диском при длине волны около 405 нм возможно возникновение дополнительных аберраций, вызванных нестабильностью генерации лазерного диода. Данная характеристика также известна и занесена в паспорт лазерного диода, обычно для лазерных диодов, применяемых в оптических головках стандарта BD, данная величина не превышает 2 нм.However, as mentioned above, when working with a Blu-ray disc at a wavelength of about 405 nm, additional aberrations may occur due to the instability of the generation of a laser diode. This characteristic is also known and entered in the passport of the laser diode, usually for laser diodes used in optical heads of the BD standard, this value does not exceed 2 nm.

Но, в отличие от описанных выше температурных и мощностных флуктуаций длины волны, данный процесс является случайным и кратковременным. Это означает, что исполнительные приводы 7, 11 объектива 6 и киноформа 4 не успевают изменить их положение за время действия данного негативного фактора. Это приводит к появлению аберраций продольного хроматизма и сферохроматизма. Это может привести к ошибкам в процессе записи и считывания информации, так как среднеквадратическая волновая аберрация головки может превысить предельно допустимую величину 0,033λ. Таким образом, продольный хроматизм и сферохроматизм должны быть скомпенсированы в условиях неподвижности оптических элементов оптической головки. Т.к. киноформ (коллиматорная линза) и объектив в соответствии с их функциональными назначениями обладают положительными оптическими силами, то устранить возникающий хроматизм положения и сферохроматизм, вообще говоря, невозможно. Усложнив конструкцию объектива или коллиматора (см. патенты США №№6919996 и 6906992) или выполнение коллиматора из стекла, обладающего особыми свойствами (см. патент США №6590851), можно уменьшить эти аберрации. Но такие решения усложняют конструкцию и существенно увеличивают стоимость оптической головки. Кроме того, эти методы неэффективны для исправления сферохроматизма.But, unlike the temperature and power fluctuations of the wavelength described above, this process is random and short-term. This means that the actuators 7, 11 of the lens 6 and kinoform 4 do not have time to change their position during the action of this negative factor. This leads to the appearance of aberrations of longitudinal chromatism and spherochromatism. This can lead to errors in the process of recording and reading information, since the mean square wave aberration of the head can exceed the maximum permissible value of 0.033λ. Thus, longitudinal chromatism and spherochromatism should be compensated under conditions of immobility of the optical elements of the optical head. Because Since the kinoform (collimator lens) and the lens, in accordance with their functional purpose, have positive optical powers, it is generally impossible to eliminate the arising chromaticity of the position and spherochromatism. By complicating the design of the lens or collimator (see US Pat. Nos. 6,991,996 and 6,906,992) or making a glass collimator with special properties (see US Pat. No. 6,590,851), these aberrations can be reduced. But such solutions complicate the design and significantly increase the cost of the optical head. In addition, these methods are ineffective for correcting spherochromatism.

В заявленной оптической головке для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска предлагается использовать в качестве коллиматора киноформ 4, имеющий первую поверхность, выполненную в виде плоской поверхности, и вторую поверхность, выполненную в виде дифракционной поверхности (см. поз.А на Фиг.1). Данный киноформ 4 выполняет одновременно коллимирующую и корректирующую функции.In the inventive optical head for recording on an optical disk and / or reading from an optical disk, it is proposed to use kinoform 4 as a collimator, having a first surface made in the form of a flat surface and a second surface made in the form of a diffraction surface (see pos. A on Figure 1). This kinoform 4 performs simultaneously collimating and corrective functions.

На Фиг.4 изображена упрощенная оптическая схема оптической головки для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска согласно изобретению. Излучающая поверхность лазерного диода (т.О), расположенная на расстоянии s1 от плоской входной поверхности киноформа 4 (коллиматорной линзы), формирует сферический волновой фронт, который распространяется до киноформа. Киноформ 4 преобразует сферический волновой фронт в плоский (параллельный пучок лучей), который распространяется от дифракционной поверхности киноформа 4 до объектива 6, расположенного на расстоянии s2 от указанной поверхности. Объектив 6 фокусирует параллельный пучок лучей в точку О', расположенную на информационном 8'' слое оптического диска 8, находящегося на расстоянии s'0 от задней поверхности объектива 6 и имеющий толщину d защитного слоя 8' диска 8. Точка О' представляет собой так называемый кружок рассеивания вследствие остаточных аберраций. При этом остаточные аберрации для корректной записи и считывания информации в соответствии со спецификациями формата BD не должны превышать 0,033λ.Figure 4 shows a simplified optical diagram of an optical head for recording on an optical disc and / or reading from an optical disc according to the invention. The emitting surface of the laser diode (t.O), located at a distance s 1 from the flat input surface of the kinoform 4 (collimator lens), forms a spherical wave front that extends to the kinoform. Kinoform 4 converts a spherical wavefront into a plane (parallel beam of rays), which propagates from the diffraction surface of the kinoform 4 to the lens 6, located at a distance s 2 from the specified surface. The lens 6 focuses the parallel beam of rays at a point O 'located on the information layer 8''of the optical disk 8 located at a distance s' 0 from the rear surface of the lens 6 and having a thickness d of the protective layer 8 'of the disk 8. The point O' is called the circle of dispersion due to residual aberrations. In this case, the residual aberrations for the correct recording and reading of information in accordance with the specifications of the BD format should not exceed 0.033λ.

Для определения параксиальных параметров киноформа 4 рассмотрим схему головки в двух случаях: когда длина волны излучения λ равна номинальному значению (405 нм, Фиг.4а), и при изменении ее на некоторую малую величину δλ (Фиг.4б)). В первом и втором случаях расстояния s1, s2, s'0 остаются постоянными. При изменении длины волны точка О' смещается в точку О'1 на расстояние Δ относительно исходного вследствие хроматизма. Кроме того, размеры кружка рассеивания увеличиваются из-за сферохроматической аберрации. Эти аберрации необходимо исправить или минимизировать, т.к. они могут привести к ошибкам в процессе записи или считывания информации. Для исправления этих аберраций предлагается использовать дифракционную поверхность (см. Фиг.4, поз.4), параметры которой зависят от параметров оптической головки и минимизируют вышеуказанные негативные эффекты. Для Фиг.4б) можно записать с помощью гауссовых скобок:To determine the paraxial parameters of kinoform 4, we consider the head layout in two cases: when the radiation wavelength λ is equal to the nominal value (405 nm, Fig. 4a), and when it changes to a small value δλ (Fig. 4b)). In the first and second cases, the distances s 1 , s 2 , s' 0 remain constant. When the wavelength changes, the point O 'is shifted to the point O' 1 at a distance Δ relative to the original due to chromatism. In addition, the sizes of the scattering circle increase due to spherochromatic aberration. These aberrations must be corrected or minimized, because they can lead to errors in the process of writing or reading information. To correct these aberrations, it is proposed to use a diffraction surface (see Figure 4, item 4), the parameters of which depend on the parameters of the optical head and minimize the above negative effects. For Fig.4b) can be written using Gaussian brackets:

Figure 00000003
Figure 00000003

Где Ф1, Ф2 - оптические силы соответственно киноформа 4 и объектива 6;Where f 1 , f 2 - optical power, respectively, kinoform 4 and lens 6;

n и d - показатель преломления и толщина защитного слоя BD-диска.n and d are the refractive index and the thickness of the protective layer of the BD disk.

Сопряженные точки О и О' представляют собой соответственно излучающую поверхность лазерного источника света 1 (лазерного диода) и точку на информационном слое оптического диска 8, в которой фокусируется пучок.The conjugate points O and O 'are respectively the radiating surface of the laser light source 1 (laser diode) and the point on the information layer of the optical disk 8, in which the beam is focused.

Раскрывая гауссовы скобки, получим выражение для оптической силы киноформа 4:Opening the Gaussian brackets, we obtain the expression for the optical power of kinoform 4:

Figure 00000004
Figure 00000004

Фазовая добавка, вносимая киноформом 4 в падающий волновой фронт, представляется в виде:The phase additive introduced by kinoform 4 into the incident wave front is represented as:

Figure 00000005
Figure 00000005

Где λ - длина волны падающего на киноформ 4 излучения;Where λ is the wavelength of the radiation incident on the kinoform 4;

M - рабочий дифракционный порядок;M is the working diffraction order;

Ai - фазовые коэффициенты;A i - phase coefficients;

r - расстояние от произвольной точки на поверхности киноформа до его оптической оси. r is the distance from an arbitrary point on the surface of the kinoform to its optical axis.

Оптическая сила киноформа записывается в виде:The optical power of the kinoform is written as:

Figure 00000006
Figure 00000006

Соответственно, можно записать для фазового коэффициента A1:Accordingly, it can be written for the phase coefficient A 1 :

Figure 00000007
Figure 00000007

Т.о., если разность фаз, вносимая киноформом 4, определяется в соответствии с формулами (1)-(5), то хроматизм положения может быть существенно снижен. Параметры дифракционной поверхности киноформа приведены в таблице 3, представленной ниже.Thus, if the phase difference introduced by kinoform 4 is determined in accordance with formulas (1) - (5), then the chromaticity of the position can be significantly reduced. The parameters of the diffraction surface of the kinoform are shown in table 3 below.

Далее представлены конкретные параметры вариантов реализации оптической головки для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска, которые были получены в результате вышеизложенных расчетов (с помощью формул (1)-(5)) и экспериментальных данных, полученных в результате тестирования, которые подтверждают эффективность заявленной оптической головки в процессе записи и считывания информации на диски формата BD.The following are the specific parameters of the options for implementing an optical head for writing to an optical disk and / or reading from an optical disk, which were obtained as a result of the above calculations (using formulas (1) - (5)) and experimental data obtained as a result of testing, which confirm the effectiveness of the claimed optical head in the process of recording and reading information on BD format discs.

В таблице 1 приведены основные оптимальные конструктивные параметры заявленной оптической головки для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска, полученные в результате экспериментов, проведенных авторами при функционировании оптической головки с Blu-ray диском.Table 1 shows the main optimal design parameters of the claimed optical head for recording on an optical disc and / or reading from an optical disc, obtained as a result of experiments conducted by the authors during the operation of the optical head with a Blu-ray disc.

Таблица 1
Конструктивные параметры оптической головки
Table 1
Design parameters of the optical head
№ пов.No. R, ммR mm d, ммd mm nλ, λ=405 нмn λ , λ = 405 nm 1'one' 1 1 0,250.25 1,5301961,530196 1''one'' 4,84.8 1one 2'2 ' 1one 1,5301961,530196 2''2 '' 0,730.73 1one 3'3 ' 4,84.8 1,5301741,530174 3''3 '' 5* 5 * 1one 4'four' 1,21,2 1,5250561,525056 4''2 4 '' 2 -56,36-56.36 7,4* 7.4 * 1one 5'5' 1one 1,5301741,530174 5''5'' 2,1965* 2.1965 * 1one 6'6 ' 1,14781,1478 22 1,5250561,525056 6''6 '' -1,5778-1.5778 0,6035* 0.6035 * 1one 8'8' 0,10.1 1,6176881,617688 8''8'' -- -- 1 - для плоских поверхностей радиус R=∞ (бесконечность).
2 - дифракционная поверхность киноформа. Параметры будут приведены ниже.
* - воздушные промежутки, которые могут меняться в процессе работы оптической считывающей головки (см. таблицу 3).
1 - for flat surfaces, the radius R = ∞ (infinity).
2 - diffraction surface of the kinoform. The parameters will be given below.
* - air gaps that can change during operation of the optical read head (see table 3).

В таблице 1 номера оптических поверхностей приведены по ходу распространения излучения в соответствии с Фиг.1: поверхности 1' и 1'' представляют собой входную и выходную поверхности защитного стекла лазерного источника 1 света, которые являются плоскими; поверхности 2' и 2'' - входная и выходная поверхности дифракционной решетки 2; поверхности 3' и 3'' - входная и выходная поверхности светоделительного кубика 3; поверхности 4' и 4'' - плоская входная и дифракционная поверхности киноформа 4; поверхности 5' и 5'' - входная и выходная поверхности поляризационной пластинки 5; поверхности 6' и 6'' - входная и выходная поверхности объектива 6; поверхность 8' соответствует входной поверхности защитного слоя BD диска 8', поверхность 8'' представляет собой информационный слой 8''. Согласно формуле (5) получены следующие параметры дифракционной поверхности 4'' киноформа 4: при рабочем дифракционном порядке M=1 получен фазовый коэффициент A1=-0,026. Параметры дифракционной поверхности киноформа рассчитаны таким образом, чтобы он концентрировал падающее на него излучение в заданный порядок дифракции (в нашем случае +1-й). При изменении длины волны излучения, помимо описанных ранее эффектов, происходит перераспределение энергии излучения в другие дифракционные порядки, что соответственно уменьшает количество энергии в рабочем 1-м порядке. Зависимость интенсивности падающего на дифракционную поверхность излучения к интенсивности вышедшего излучения для различных дифракционных порядков называется дифракционной эффективностью. График дифракционной эффективности 1-го порядка заявленного киноформа 4 в заявленной оптической головке для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска в зависимости от длины волны приведен на Фиг.5.In table 1, the numbers of optical surfaces are shown along the propagation of radiation in accordance with Figure 1: surfaces 1 'and 1''are the input and output surfaces of the protective glass of the laser light source 1, which are flat; surfaces 2 'and 2''- input and output surfaces of the diffraction grating 2; surfaces 3 'and 3''- input and output surfaces of the beam splitting cube 3; surfaces 4 'and 4''- flat input and diffraction surfaces of kinoform 4; surfaces 5 'and 5''- input and output surfaces of the polarizing plate 5; surfaces 6 'and 6''- input and output surfaces of the lens 6; surface 8 'corresponds to the input surface of the protective layer BD of the disk 8', surface 8 "is an information layer 8". According to formula (5), the following parameters of the diffraction surface 4 '' of the kinoform 4 were obtained: with a working diffraction order of M = 1, a phase coefficient A 1 = -0.026 was obtained. The parameters of the diffraction surface of the kinoform are calculated in such a way that it concentrates the radiation incident on it in a given diffraction order (in our case, + 1). When the radiation wavelength is changed, in addition to the effects described above, the radiation energy is redistributed to other diffraction orders, which accordingly reduces the amount of energy in the working 1st order. The dependence of the intensity of the radiation incident on the diffraction surface on the intensity of the emitted radiation for different diffraction orders is called diffraction efficiency. The graph of the diffraction efficiency of the 1st order of the claimed kinoform 4 in the claimed optical head for recording on an optical disk and / or reading from an optical disk depending on the wavelength is shown in Fig.5.

В таблице 2 приведены остаточные аберрации (среднеквадратическое отклонение волнового фронта ((СКО) в длинах волн) и расстояния (d8, d10), определяющие положения киноформа 4, и расстояния (d12, d14), определяющие положения объектива 6 в зависимости от длины волны с шагом 2 нм в случае плавного процесса изменения длины волны (см. также Фиг. 2 и 3), полученные в результате тестирования заявленной оптической головки для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска согласно изобретению.Table 2 shows the residual aberrations (standard deviation of the wavefront ((RMS) in wavelengths) and distances (d 8 , d 10 ) that determine the position of kinoform 4 and distances (d 12 , d 14 ) that determine the position of lens 6 depending from a wavelength in increments of 2 nm in the case of a smooth process of changing the wavelength (see also Figs. 2 and 3) obtained by testing the inventive optical head for writing to an optical disc and / or reading from an optical disc according to the invention.

Таблица 2table 2 λ, нмλ, nm d8 d 8 d10 d 10 d12 d 12 d14 d 14 СКО, дл. волнSKO, dl. the waves 395395 6,04006.0400 6,36006.3600 2,20542,2054 0,59460.5946 0,00730.0073 397397 5,81905.8190 6,58106.5810 2,20362,2036 0,59640.5964 0,00610.0061 399399 5,60505.6050 6,79506.7950 2,20182,2018 0,59820.5982 0,00490.0049 401401 5,39705.3970 7,00307,0030 2,20002,2000 0,60000.6000 0,00360.0036 403403 5,19515,1951 7,20497,2049 2,19832.1983 0,60170.6017 0,00220.0022 405405 5,00005,0000 7,40007.4000 2,19652.1965 0,60350.6035 0,00110.0011 407407 4,80254.8025 7,59757.5975 2,19472.1947 0,60530.6053 0,00170.0017 409409 4,61114,6111 7,78897,7889 2,19302.1930 0,60700.6070 0,00250.0025 411411 4,44494,4449 7,95517.9551 2,19142.1914 0,60860.6086 0,00340.0034 413413 4,27134.2713 8,12878.1287 2,18972,1897 0,61030.6103 0,00440.0044 415415 4,10004,1000 8,30008.3000 2,18812,1881 0,61190.6119 0,00600.0060

В таблице 3 приведены величины продольного хроматизма Δf' и остаточной волновой аберрации, полученные в результате тестирования заявленной оптической головки для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска с киноформом 4, в случае нестабильности генерации лазерного диода 1(источника лазерного излучения), т.е. при скачкообразном случайном изменении длины волны излучения.Table 3 shows the longitudinal chromaticity Δf 'and residual wave aberration obtained by testing the inventive optical head for recording on an optical disk and / or reading from an optical disk with kinoform 4, in case of instability of the generation of laser diode 1 (laser radiation source), those. with a random random change in the radiation wavelength.

Таблица 3Table 3 λ, нмλ, nm

Figure 00000008
,мкм
Figure 00000008
μm СКО, дл. волнSKO, dl. the waves 403403 -0,150-0.150 0,0260,026 404404 -0,075-0.075 0,0130.013 405405 0,0000,000 0,0010.001 406406 0,0720,072 0,0140.014 407407 0,1400.140 0,0280,028

Следует отметить, что значения волновой аберрации, приведенные в таблицах 2 и 3, не превышают требуемые стандартом BD 0,033λ. Таким образом, заявленная оптическая головка эффективно устраняет все вышеозначенные проблемы и позволяет повысить надежность и точность записи и воспроизведения оптических дисков формата BD.It should be noted that the wave aberration values given in Tables 2 and 3 do not exceed those required by the BD standard 0.033λ. Thus, the claimed optical head effectively eliminates all of the above problems and improves the reliability and accuracy of recording and playback of optical discs in BD format.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Заявленное изобретение относится к оптической головке считывания и/или записи информации на диск и может быть использовано при работе с оптическими дисками, в частности Blu-ray дисками.The claimed invention relates to an optical head for reading and / or writing information to a disc and can be used when working with optical discs, in particular Blu-ray discs.

Claims (9)

1. Оптическая головка для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска, содержащая размещенные в корпусе, оптически сопряженные лазерный источник света, дифракционную решетку, выполненную с возможностью формирования дифракционных пучков лучей нулевого и ±1-го порядка, светоделительный кубик, 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, и объектив с положительной оптической силой, установленный перед оптическим диском и выполненный с возможностью перемещения, а также астигматическую линзу и фотодетектор для детектирования пучка света, отраженного от упомянутого диска.1. An optical head for recording on an optical disk and / or reading from an optical disk, comprising a laser light source optically coupled in a housing, a diffraction grating configured to form diffraction beams of zero and ± 1 order rays, a beam splitter, kinoform with positive optical power, made with the possibility of moving along the optical axis and the formation of collimated beams of zero and ± 1st order at the output, and at the same time reducing the longitudinal chromatic the aberration of zero-order beams arising during the recording and / or reading of information, a polarizing plate for polarizing collimated beams of rays, and a lens with positive optical power mounted in front of the optical disk and made with the possibility of movement, as well as an astigmatic lens and photo detector for detecting the beam light reflected from said disk. 2. Оптическая головка по п.1, в которой упомянутый диск представляет собой Blu-ray диск (BD-диск).2. The optical head of claim 1, wherein said disc is a Blu-ray disc (BD disc). 3. Оптическая головка по п.1, в которой лазерный источник света обеспечивает свет с длиной волны около 405 нм.3. The optical head according to claim 1, in which the laser light source provides light with a wavelength of about 405 nm. 4. Оптическая головка по п.1, в которой киноформ представляет собой коллиматорную линзу с положительной оптической силой, содержащую первую поверхность и вторую поверхность.4. The optical head according to claim 1, in which the kinoform is a collimator lens with positive optical power, comprising a first surface and a second surface. 5. Оптическая головка по п.4, в которой первая поверхность является плоской поверхностью, а вторая поверхность представляет собой дифракционную поверхность.5. The optical head according to claim 4, in which the first surface is a flat surface, and the second surface is a diffractive surface. 6. Оптическая головка по п.1, в которой объектив выполнен с возможностью перемещения вдоль оптической оси и перпендикулярно указанной оси для фокусировки пучков лучей в предварительно заданной зоне диска.6. The optical head according to claim 1, in which the lens is arranged to move along the optical axis and perpendicular to the specified axis to focus the beam beams in a predetermined area of the disk. 7. Оптическая головка по п.1, в которой объектив снабжен прецизионным электрическим приводом.7. The optical head according to claim 1, in which the lens is equipped with a precision electric drive. 8. Оптическая головка по п.1, в которой киноформ снабжен прецизионным электрическим приводом.8. The optical head according to claim 1, in which the kinoform is equipped with a precision electric drive. 9. Киноформ для использования в оптической головке для записи на оптический диск и/или считывания с оптического диска по пп.1-8, содержащий коллиматорную линзу, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, при этом первая поверхность является плоской поверхностью, а вторая поверхность является дифракционной поверхностью, при этом дифракционная поверхность формируется в соответствии с фазовым коэффициентом, определяемым по следующей формуле:
Figure 00000009
,
где λ - длина волны падающего на киноформ излучения;
М - рабочий дифракционный порядок;
A1 - фазовый коэффициент;
Ф2 - оптическая сила объектива;
n и d - показатель преломления и толщина защитного слоя оптического диска;
s1 - расстояние от излучающей поверхности лазерного источника света до плоской поверхности киноформа;
s2 - расстояние от дифракционной поверхности до объектива;
s0' - расстояние от задней поверхности объектива до заданной точки на информационном слое диска;
Δ - расстояние, на которое при изменении длины волны λ смещается точка, в которой фокусируется пучок света.
9. Kinoform for use in an optical head for recording on an optical disc and / or reading from an optical disc according to claims 1 to 8, comprising a collimator lens having a first surface and a second surface, the first surface being a flat surface and the second surface being diffraction surface, while the diffraction surface is formed in accordance with the phase coefficient determined by the following formula:
Figure 00000009
,
where λ is the wavelength of the radiation incident on the kinoforms;
M — working diffraction order;
A 1 is the phase coefficient;
F 2 - the optical power of the lens;
n and d are the refractive index and the thickness of the protective layer of the optical disk;
s 1 - the distance from the emitting surface of the laser light source to the flat surface of the kinoform;
s 2 is the distance from the diffraction surface to the lens;
s 0 'is the distance from the rear surface of the lens to a given point on the information layer of the disk;
Δ is the distance at which the point at which the light beam is focused when the wavelength λ changes.
RU2006134822/28A 2006-10-02 2006-10-02 Optical head to write on optical disk and/or reading off from optical disk phase-only synthetic hologram to be used in said optical head RU2429550C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006134822/28A RU2429550C2 (en) 2006-10-02 2006-10-02 Optical head to write on optical disk and/or reading off from optical disk phase-only synthetic hologram to be used in said optical head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006134822/28A RU2429550C2 (en) 2006-10-02 2006-10-02 Optical head to write on optical disk and/or reading off from optical disk phase-only synthetic hologram to be used in said optical head

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006134822A RU2006134822A (en) 2008-04-10
RU2429550C2 true RU2429550C2 (en) 2011-09-20

Family

ID=44758845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006134822/28A RU2429550C2 (en) 2006-10-02 2006-10-02 Optical head to write on optical disk and/or reading off from optical disk phase-only synthetic hologram to be used in said optical head

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2429550C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006134822A (en) 2008-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3123969B2 (en) Optical pickup with objective lens compatible with multiple optical disc specifications
EP1117096B1 (en) Optical pickup
US7668066B2 (en) Optical pickup apparatus
US7529039B2 (en) Object lens device with high numerical aperture and optical pickup device adopting the same
JP2726029B2 (en) Method and apparatus for forming double focus
JP3297505B2 (en) Optical head device and optical information device
RU2429550C2 (en) Optical head to write on optical disk and/or reading off from optical disk phase-only synthetic hologram to be used in said optical head
US20040218503A1 (en) Objective optical element and optical pickup device
JP4397471B2 (en) Optical head
JP2006147078A (en) Object optics for optical recording medium, and optical pickup apparatus using the same
JP4329329B2 (en) Optical element and optical pickup device
US20060118704A1 (en) Optical pickup device and optical element
US8406110B2 (en) Objective lens element
JP4706481B2 (en) Optical pickup device
KR100551777B1 (en) Optical recording and playback device with corrected chromatic aberration
JP4148287B2 (en) Optical lens and diffraction lens, optical head device, optical information device
JP2006244656A (en) Objective lens, optical pickup device, and optical disk device
JP4375107B2 (en) Optical pickup device
JP4155297B2 (en) Optical disc and optical disc recording / reproducing method
JP3982547B2 (en) Optical lens, optical head device, information device
JP4788783B2 (en) Objective optical element and optical pickup device
JP3982546B2 (en) Optical lens, optical head device, information device
JP2006313647A (en) Optical lens and optical head device, optical disk device
KR20110090648A (en) Optical pickup
JP2005038598A (en) Optical pickup

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151003