專利名稱：光學模組及采用所述光學模組的光學記錄/再現(xiàn)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學模組及采用所述光學模組的光學記錄/再現(xiàn)裝置。
背景技術：
光盤作為存儲介質現(xiàn)已廣泛應用于各領域中，并且隨著信息產業(yè)的發(fā)展，光盤的存儲容量也在不斷的增加，存儲密度隨之提高。光學記錄/再現(xiàn)裝置作為將信息記錄于光盤上或由光盤上再現(xiàn)存儲信息的裝置，其依靠一光學系統(tǒng)將光束會聚至光盤上，使光束受到光盤存儲信息的調制。隨后，再依靠所述光學系統(tǒng)將所述光束承載的信息傳送至檢測元件并轉成電信號輸出，最后，通過后續(xù)電路處理即可實現(xiàn)光盤的記錄/再現(xiàn)操作。
如圖1所示，傳統(tǒng)的光學記錄/再現(xiàn)裝置20包括一光發(fā)射元件21、一準直透鏡22、一光路改變裝置23、一物鏡24、一聚光鏡25及一光接收元件26。光發(fā)射元件21一般采用激光器以發(fā)出入射光束28。入射光束28經(jīng)準直透鏡22準直成為平行光束，并經(jīng)由光路改變裝置23轉向后入射至物鏡24。物鏡24將入射光束28聚焦在記錄介質27上。入射光束28被記錄介質27反射，從而形成一反射光束29。反射光束29經(jīng)物鏡24準直后由光路改變裝置23轉向并經(jīng)聚光鏡25聚焦于光接收元件26上。其中，入射光束28由記錄介質27上反射時會受到記錄介質27上記錄信息的調制，因此，光接收元件26可依據(jù)接收到反射光束29后產生一電信號輸出。
入射光束28的理想狀態(tài)為一束圓形截面的平行光束，而在實際應用中，由激光器發(fā)出的激光束并非十分理想。如圖2所示，激光器21發(fā)出一束激光束，所述激光束在水平方向上的發(fā)射角θ1與其在豎直方向上的發(fā)射角θ2并不相等，致使所述激光束的截面為一橢圓結構。如圖3所示，所述激光束在水平方向上的發(fā)射角θ1及其在豎直方向上的發(fā)射角θ2與兩方向上光束的相對光強的關系曲線差距很大，如θ1最大角度只能取光軸兩側的10度，而θ2最大角度可取光軸兩側的50度，這表明所述激光束的橢圓截面的長軸在豎直方向上，短軸在水平方向上。如將橢圓形光束直接會聚于記錄介質上并以此讀取信息，則光束中會存在光波面像差。而隨著光盤存儲密度的不斷提高，光束的波長在不斷的縮短，其對光波面像差的要求愈發(fā)嚴格。因此，需要消除光束中存在的光波面相差。
為解決上述問題，現(xiàn)有技術中有采用孔徑角為激光器最大水平發(fā)射角θ1的圓形準直透鏡對光束進行整形。圓形準直透鏡僅接收橢圓截面光束中以短軸為直徑的圓形區(qū)域光束，并對所述圓形區(qū)域光束進行準直，因此可以產生滿足要求的圓形截面光束。然而，由于所述橢圓截面光束于長軸方向的部分光束被舍棄，使得光能量的利用率大大降低。因此，為了保證光學記錄/再現(xiàn)裝置的光學系統(tǒng)擁有充足的光能量以獲得精確信息，激光器需具有較高功率。但是這樣極大增加了整個光學記錄/再現(xiàn)裝置的成本。

發(fā)明內容有鑒于此，有必要提供一種具有較高光利用率的光學模組。
此外，有必要提供一種采用一具有較高光利用率的光學模組的光學記錄/再現(xiàn)裝置。
一種光學模組，包括一光源、一準直透鏡及一光束整形元件。所述光源發(fā)出一橢圓光束，所述準直透鏡對來自所述光源的橢圓光束進行準直，所述光束整形元件對所述橢圓光束沿短軸方向擴展以使所述橢圓光束轉換為圓形光束。所述光束整形元件包括一發(fā)散式衍射元件及一收斂式衍射元件，所述發(fā)散式衍射元件位于所述準直透鏡與所述收斂式衍射元件之間。所述發(fā)散式衍射元件可使光束沿第一方向發(fā)散，沿與所述第一方向垂直的第二方向不變；所述收斂式衍射元件可使光束沿所述第一方向收斂，沿所述第二方向不變。
一種光學記錄/再現(xiàn)裝置，包括一光學模組、一物鏡及一光接收元件。所述光學模組用于產生一光束；所述物鏡用于將所述光束聚焦在記錄介質上；所述光接收元件用于接收由所述記錄介質反射的光束。所述光學模組包括一用以產生橢圓光束的光源，一對所述橢圓光束進行準直的準直透鏡及一用于對所述橢圓光束進行整形的光束整形元件。所述光束整形元件對所述橢圓光束沿短軸方向擴展以使所述橢圓光束轉換為圓形光束。所述光束整形元件包括一發(fā)散式衍射元件及一收斂式衍射元件，所述發(fā)散式衍射元件位于所述準直透鏡與所述收斂式衍射元件之間，所述發(fā)散式衍射元件可使光束沿第一方向發(fā)散，沿與所述第一方向垂直的第二方向不變；所述收斂式衍射元件可使光束沿所述第一方向收斂，沿所述第二方向不變。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的光學模組采用一光束整形元件，所述光束整形元件對橢圓光束的短軸進行擴展以使所述短軸與長軸基本相等。從而將所述橢圓光束轉換成為圓形光束。此外，所述光束整形元件具有衍射結構，其具有較高透光率。因此，可以充分利用光源所發(fā)光束的光能量，可降低所述光學模組成本。

圖1為傳統(tǒng)光學記錄/再現(xiàn)裝置結構示意圖。
圖2為一般激光器發(fā)出的橢圓光束示意圖。
圖3為激光器發(fā)出的橢圓光束于豎直及水平方向的光發(fā)射角與相對光強度的關系示意圖。
圖4為本發(fā)明一較佳實施方式的光學模組的結構示意圖。
圖5為所述光學模組采用的發(fā)散式衍射元件的結構示意圖。
圖6為所述光學模組采用的收斂式衍射元件的結構示意圖。
圖7為各相階衍射元件的透光率示意圖。
圖8為采用本發(fā)明的光學模組的光學記錄/再現(xiàn)裝置的結構示意圖。
具體實施方式圖4所示為本發(fā)明一較佳實施方式所揭示的光學模組11。所述光學模組11包括一激光器111、一準直透鏡112、一發(fā)散式衍射元件113及一收斂式衍射元件114。激光器111、準直透鏡112、發(fā)散式衍射元件113及收斂式衍射元件114位于同一光軸上且沿光路依次設置。發(fā)散式衍射元件113具有二相對表面113a、113b，其中靠近準直透鏡112的表面113a為平面，其背離準直透鏡112的表面113b為衍射表面。收斂式衍射元件114具有二相對表面114a、114b，其中靠近準直透鏡112的表面114a為平面，其背離準直透鏡112的表面114b為衍射表面。發(fā)散式衍射元件113及收斂式衍射元件114在水平方向且靠近準直透鏡112的焦點重合于點219。
結合參閱圖5，所述發(fā)散式衍射元件113為柱面鏡結構，其鏡軸213位于橢圓光束416的長軸方向。所述發(fā)散式衍射元件113沿橢圓光束416的長軸方向的截面為一矩形，沿橢圓光束416的短軸方向的截面為一側邊為鋸齒線的近似矩形。發(fā)散式衍射元件113的衍射表面113b具有一內陷弧面結構311及二鋸齒結構312。其中內陷弧面結構311位于衍射表面113b中間，在橢圓光束416的短軸方向上使光束散射。鋸齒結構312位于內陷弧面結構311的兩側，且其齒寬由中間向兩側邊依次減小。所述鋸齒結構312具有齒尖312a及齒槽312b，齒尖312a及齒槽312b相間設置，齒尖312a朝向兩側邊，齒槽312b在橢圓光束416的短軸方向上使光束向兩側衍射。因此，發(fā)散式衍射元件113在橢圓光束416的短軸方向上使光束發(fā)散。如圖7所示，發(fā)散式衍射元件113具有四位相階，透光率達80％以上，相對于普通玻璃透鏡低于40％之透光率，具有較高之光利用率。
結合參閱圖6，所述收斂式衍射元件114為柱面鏡結構，其鏡軸214位于橢圓光束417的長軸方向，其沿橢圓光束417的長軸方向的截面為一矩形，沿橢圓光束417的短軸方向的截面為一側邊為鋸齒線的近似矩形。收斂式衍射元件114的衍射表面114b具有一外凸弧面結構313及二鋸齒結構314。外凸弧面結構313位于衍射表面114b中間，在橢圓光束417的短軸方向上使光束會聚。鋸齒結構314位于內陷弧面結構313的兩側，且其齒寬由中間向兩側邊依次減小。所述鋸齒結構314具有齒尖314a及齒槽314b，齒尖314a及齒槽314b相間設置，齒尖314a朝向兩側邊，其齒槽314b在橢圓光束417的短軸方向上使光束向兩側衍射。因此，收斂式衍射元件114在橢圓光束417的短軸方向上使光束會聚。結合參閱圖7，收斂式衍射元件114具有四位相階，透光率達80％以上，相對于普通玻璃透鏡低于40％之透光率，具有較高之光利用率。
光學模組工作時，激光器111發(fā)出一橢圓形發(fā)散光束415，其包括長軸光束415a及短軸光束415b。橢圓形發(fā)散光束415經(jīng)準直透鏡112準直后成為平行光束416。平行光束416包括長軸光束為416a及短軸光束為416b。平行光束416入射至發(fā)散式衍射元件113，其長軸光束416a通過發(fā)散式衍射元件113后成為寬度不變的長軸平行光束417a，其短軸光束416b通過所述發(fā)散式衍射元件113后成為短軸發(fā)散光束417b，所述短軸發(fā)散光束417b的反向延長線會聚于發(fā)散透鏡的入射方焦點119處。因此，發(fā)散式衍射元件113出射的光束117包括長軸平行光束417a及短軸發(fā)散光束417b，進而入射至收斂式衍射元件114。長軸平行光束417a通過所述收斂式衍射元件114后成為寬度不變的長軸平行光束418a，而所述收斂式衍射元件114的入射方焦點位于上述發(fā)散式衍射元件113的入射方焦點219處，故由其焦點319入射之短軸發(fā)散光束117b通過所述收斂式衍射元件114后成為短軸平行光束418b。由于由收斂式衍射元件114出射的光束418的長軸平行光束418a與短軸平行光束418b具有相等的寬度。因此，原激光器111發(fā)出的橢圓形發(fā)散光束415經(jīng)光學模組11處理后，轉變?yōu)槠叫袌A形光束418，具有較高的光利用率，因此對激光器111的發(fā)光功率要求得以降低。
圖8所示為采用光學模組11的一種光學記錄/再現(xiàn)裝置100，其包括所述光學模組11、一光路改變裝置12、一物鏡13、一聚光鏡14、一光接收元件15。光學模組11輸出的圓形平行光束經(jīng)光路改變裝置12后入射至物鏡13，由物鏡13聚焦在記錄介質16上，并由記錄介質16反射而回，所述反射光束經(jīng)物鏡13后由光路改變裝置12轉向入射至聚光鏡14，由聚光鏡14聚焦在光接收元件15上，被其吸收且轉換為電信號以進行后續(xù)的信號處理等操作。
由于光學模組11具有較高光利用率，激光器111的發(fā)光功率可以降低，因此，光學記錄/再現(xiàn)裝置100即可具有較高光學性能又可降低成本。
權利要求
1.一種光學模組，包括一光源、一準直透鏡及一光束整形元件，所述光源用于發(fā)出一橢圓光束，所述準直透鏡用于對來自所述光源的橢圓光束進行準直，其特征在于所述光束整形元件用于對所述橢圓光束沿短軸方向擴展以使所述橢圓光束轉換為圓形光束，所述光束整形元件包括一發(fā)散式衍射元件及一收斂式衍射元件，所述發(fā)散式衍射元件位于所述準直透鏡與所述收斂式衍射元件之間，所述發(fā)散式衍射元件可使光束沿第一方向發(fā)散，沿與所述第一方向垂直的第二方向不變；所述收斂式衍射元件可使光束沿所述第一方向收斂，沿所述第二方向不變。
2.如權利要求1所述的光學模組，其特征在于所述發(fā)散式衍射元件靠近所述準直透鏡的表面為平面，背離所述準直透鏡的表面為衍射表面；所述收斂式衍射元件靠近所述準直透鏡的表面為平面，背離所述準直透鏡的表面為衍射表面。
3.如權利要求2所述的光學模組，其特征在于所述發(fā)散式衍射元件為柱面鏡，沿所述橢圓光束的長軸方向的截面為一矩形，沿所述橢圓光束的短軸方向的截面具有一鋸齒線。
4.如權利要求3所述的光學模組，其特征在于所述發(fā)散式衍射元件的衍射表面具有一內陷弧面結構及二鋸齒結構，所述內陷弧面結構位于所述繞射表面中間，所述二鋸齒結構位于所述內陷弧面結構兩側。
5.如權利要求4所述的光學模組，其特征在于所述發(fā)散式衍射元件的所述鋸齒結構的齒寬由中間向兩側邊依次減小。
6.如權利要求2所述的光學模組，其特征在于所述收斂式衍射元件為柱面鏡，沿所述橢圓光束的長軸方向的截面為一矩形，沿所述橢圓光束的短軸方向的截面具有一鋸齒線。
7.如權利要求6所述的光學模組，其特征在于所述收斂式衍射元件的衍射表面具有一外凸弧面結構及二鋸齒結構，所述外凸弧面結構位于所述繞射表面中間，所述二鋸齒結構位于所述內陷弧面結構兩側。
8.如權利要求7所述的光學模組，其特征在于所述收斂式衍射元件的所述鋸齒結構的齒寬亦是由中間向兩側邊依次減小。
9.如權利要求1所述的光學模組，其特征在于所述發(fā)散式衍射元件與所述收斂式衍射元件的焦點重合。
10.一種光學記錄/再現(xiàn)裝置，包括一光學模組、一物鏡及一光接收元件，所述光學模組用于產生一光束；所述物鏡用于將所述光束聚焦在記錄介質上；所述光接收元件用于接收由所述記錄介質反射的光束，其特征在于所述光學模組包括一用以產生橢圓光束的光源，一對所述橢圓光束進行準直的準直透鏡及一用于對所述橢圓光束進行整形的光束整形元件，所述光束整形元件對所述橢圓光束沿短軸方向擴展以使所述橢圓光束轉換為圓形光束，所述光束整形元件包括一發(fā)散式衍射元件及一收斂式衍射元件，所述發(fā)散式衍射元件位于所述準直透鏡與所述收斂式衍射元件之間，所述發(fā)散式衍射元件可使光束沿第一方向發(fā)散，沿與所述第一方向垂直的第二方向不變；所述收斂式衍射元件可使光束沿所述第一方向收斂，沿所述第二方向不變。
11.如權利要求10所述的光學記錄/再現(xiàn)裝置，其特征在于所述發(fā)散式衍射元件為柱面鏡，所述發(fā)散式衍射元件靠近所述準直透鏡的表面為平面，背離所述準直透鏡的表面為衍射表面；所述收斂式衍射元件為柱面鏡，所述收斂式衍射元件靠近所述準直透鏡的表面為平面，背離所述準直透鏡的表面為衍射表面。
全文摘要
一種光學模組及采用所述光學模組的光學記錄/再現(xiàn)裝置，所述光學模組包括一光源、一準直透鏡及一光束整形元件。所述光源發(fā)出一光束，所述準直透鏡對來自所述光源的光束進行準直，所述光束整形元件對所述準直透鏡的出射光束進行整形。所述光束整形元件包括一發(fā)散式衍射元件及一收斂式衍射元件，所述發(fā)散式衍射元件位于所述準直透鏡與所述收斂式衍射元件之間。其中，所述光束整形元件將由光源發(fā)出并經(jīng)準直透鏡準直后的橢圓光束沿短軸方向擴展以使所述橢圓光束轉換為圓形光束，所述發(fā)散式衍射元件可使光束沿第一方向發(fā)散，沿與所述第一方向垂直的第二方向不變；所述收斂式衍射元件可使光束沿所述第一方向收斂，沿所述第二方向不變。
文檔編號G11B7/135GK1920974SQ200510036919
公開日2007年2月28日 申請日期2005年8月26日 優(yōu)先權日2005年8月26日
發(fā)明者孫文信 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司