dvd光学头结构方案的分析和比较

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1、DVD光学头结构方案的分析和比较　　1.概述　　DVD(DigitalVersatileDisc)已经广泛的进入了市场，并以其7倍于传统CD的容量，成为消费者的新选择。但由于CD类光盘的广泛存在以及DVD和CD类光盘将在一定时期内共同存在，所以DVD的播放机和驱动器需要同时读取CD盘片和DVD盘片。根据DVD标准，DVD盘片的盘基厚度为0.6mm，而传统CD盘片的盘基厚度为1.2mm。由于DVD与CD盘盘基厚度及存储密度上存在差异，对二者的兼容读出带来了一定的问题。因此除拥有CD的解码器外，在设计DVD光学头时必须考虑到读取现有CD的能力。为了解决光学头的兼容问题，在DV

2、D光学头设计上产生出多种方案，如两套独立读出系统、全息物镜、液晶光阑、双物镜等，本文将对这些方法进行分析和比较，　　2.数值孔径与CD/DVD兼容的关系　　为了达到单面单层4.7GB的容量，DVD盘片的道间距和坑点尺寸必须缩小。根据DVD标准，道间距是0.74mm，最小坑点大小为0.4mm。这种信息坑尺寸的减小要求分辨率更高的光学读出系统。在光盘系统中，光学系统的分辨率取决于读出光斑的大小，它与物镜的数值孔径（NA）和读出激光的波长（l）有关：在DVD中，使用红光激光器（波长为635nm或650nm）和的物镜，以便满足读出光斑的要求。但是，随着NA的加大，读出系统的象差相

3、应增加。其中，iddot;d，因此用读DVD的光学头（NA=0.6）去读CD信号将会引起较大的球差，从而不能正确恢复CD中的数据。当然，NA的减小将使读出光斑尺寸变大，但实际上这是允许的。因此，在进行兼容CD的DVD光学头的设计时，必须考虑物镜有效数值孔径的影响，各方案也都考虑了这方面的因素。　　3.DVD光学头的设计方案的分析和比较　　为了兼容CD盘片，目前存在着多种DVD光学头的设计方案。其中最主要的有如下四种：　　3.1双光学头系统　　图1.　独立光学头系统实物图　　最简单和最先采用的就是这种双光学头方式，也就是采用二个完全独立的DVD、CD读取激光头，拥有二套完全

4、独立的物镜。此方案的实物图如图1所示。此种方案的原理非常简单，两套光学系统相互独立，在读盘时通常是只用DVD光学头试读，如发现不是DVD盘片，则通过机械转换系统换CD光学头试读。　　这种方案优势很明显，就是读取信号质量最高。特别是由于其在读CD类盘片时完全与CD播放机和驱动器相同，可真正的全兼容所有CD－R及CD－Rm的CD光盘；而全孔径时的数值孔径为0.6，工作距较小，以便读取保护层厚度为0.6mm的DVD光盘。两个焦点在12下一页....，。读DVD和CD盘时同时存在，但由于两焦点在轴上相距0.6mm，因此在读取DVD光盘时焦距较长的中心部分光束发生散射，不会汇聚到探

5、测器上，而只有位于内焦面的光斑能成像在探测器上。同样在用此镜头读取CD光盘时，只有外焦点能正确聚焦在CD的信号表面上，而内焦点的光束也将反射散射，对读取信号影响不大，如图6所示。　　图6双焦物镜读DVD和CD　　光盘表面反射光束行进方向，这种方案通过全息光学器件（HOE）的衍射来改变读出物镜的有效数值孔径，从而减小象差，得到满意的读出光斑。这种方案光路比较简单，但对物镜的设计及加工提出了较高的要求。　　总的来说，这种方案使得光学头，特别是物镜结构变得复杂，同时降低了读片精度，但降低了成本，由于没有机械传动，也不会产生机械故障，还提高了认盘速度。但同样存在着对CD－R的读取

6、问题，特别是采用此方案的第一代和部分第二代DVD不支持CD－R。这是松下率先采用的，并在技术上不断提高（如对CD－R盘片的读取等问题），现在依靠其低成本和认盘的快速性的优势，也是目前使用最广泛的。　　3.4液晶光阑系统　　图7.液晶光阑示意图　　这种系统是在一个激光头内安装二个不同的激光发生器，分别产生650nm、780nm波长的激光信号，使用一组液晶光阑物镜分别读取DVD、CD。　　这种液晶光阑方案如图8所示，它采用635nm和780nm两种波长的半导体激光器，物镜NA为0.6，利用液晶光阑改变实际读出信号时物镜的有效数值孔径。例如：在读DVD信号时，液晶平板（LCP）

7、上不加载电压，因此偏振光通过LCP后偏振方向将旋转90゜，全部激光束将通过PBS，物镜的有效NA是0.6。而读取CD信号时，LCP上加载电压，使得入射激光的中间部分在通过LCP后仍旧旋转90゜，而旁轴部分则不旋转，使得这部分光线被PBS反射，而只有中间的光线才能进入物镜，此时，选用780nm激光器，且读出物镜的有效NA是0.35，能够有效的读出CD信号。　　这是一种较新的技术，它依靠两个激光器和一个液晶光阑实现读取以635nm和NA=0.6读取DVD并且以780nm和NA=0.4读取CD。这样实现了高的读取质量，并提高了认盘速