光学头 本发明涉及一种光学头，特别是一种能通过两个不同尺寸的光聚焦再现不同密度的两种光盘的光学头。
近年来，用于象LD或CD等光盘的信息再现/记录系统已经发展起来。该光盘上的信息可以改变，总的说来，数字声盘用于再现乐声，而数字视盘用于再现影像。这些盘可根据不同使用目的以适当的记录密度来记录信息。例如，再现乐声的数字声盘以较小的密度进行记录，再现影像的数字视盘则以较大密度，例如为四倍的密度记录。存储在上述盘中的信息可通过光学头进行读/写，并且可以通过不同的光学头再现具有不同密度的不同类型的盘。
在U.S.PNO 4,767,921或4,868,377中已经公开一种普通光学头的组成和使用。
该传统的普通光学头将参照文后的附图1给予详细描述。
图1为普通光学头的示意图。图1中，附图标记11表示发射光束地光源，即激光二极管11。由激光二极管11发出的光束通过衍射光栅12时发生衍射。衍射光射向分光器13。
这里，分光器13是通过将两直角棱镜以45°斜面彼此相对设置而构成的，覆层13a沿棱镜间的接触面放置，这样，在保证入射光束直线传递的特性的同时，可传递一部分入射光并使另一部分入射光反射后与该入射光垂直。
衍射光经分光器13反射到光盘15，由分光器13反射的光束通过位于光盘15这样的记录媒体前面的物镜14后，聚焦在光盘15的记录层15a上。光学头对于光盘15的位置精度即聚焦误差和寻轨误差是由光测器16接收光的影像来检测的。因此，聚焦和寻轨是可控制的。并且根据由光盘15的记录层15a凹坑确定的反射光量读出信息。
如果数字视盘的记录容量高出数字声盘4倍，则其盘中的凹槽宽度会减小1/2。为此；数字视盘聚焦光斑的大小应为数字声盘的一半，其结果是，在用传统的光学头重现数字视盘和数字声盘时必须使用不同的光学头。为了准确读取记录在相应的数字视盘和数字声盘上的数据，对于聚焦的光斑大小约为1.6μm的数字声盘和聚焦光斑大小约为0.8μm的数字视盘需要分别采用不同的光学头。
因此，本发明的目的在于提供一种能产生两个大小不同光焦来再现两种密度不同的盘的光学头。
为了实现本发明的上述目的，光学头包括：第一和第二激光源，用于分别产生第一和第二波长的激光束；和设置在第一和第二激光光源产生的光束的光路上的分光器，用于部分地反射和部分地透射第一和第二激光光束，以便激光光束部分地向光盘反射和使从光盘反射后的入射光束被部分地透射。另外，选择性透光件具有只透射第一波长的激光束的内圆部分和只透射第二波长的激光束的外圆(圆周)部分。此外，物镜使激光束射到光盘上，以便在光盘上聚焦；光接收部件接收从光盘反射的激光束。
选择性透光件可以是外圆(圆周)部分为圆环形的圆形透光板。
在这里，第一和第二激光光源通过在它们之间放入分光器使其相对地设置。分光器具有形成相互垂直的两个平面，以致这两个平面分别面向第一和第二激光光源。借助这个结构，第一和第二激光光源发射的光束被垂直反射，使其以相同的方向前进；光盘被设置在前进光束的路径上，光测器被设置在光束的路径上，以使光盘反射的光束返回到分光器，并使该返回的光束在经过分光器透射后被光测器所接收。
通过适当地调整经过选择性透光件的内圆部分透射的激光束的最外入射角可以调整光盘上聚焦的光点尺寸之间的差值。
通过适当地选择激光束波长也可以调整光盘上聚焦的光点尺寸之间的差值。
最好的情况是，第一和第二衍射光栅分别安装在第一、第二激光光源与分光器之间，用于控制寻轨和聚焦。
作为本发明的另一方面，光学头包括一个全息装置，它具有第一激光光源，用于产生第一波长的激光束；第一全息光栅，用于透射从第一激光光源发射的光束和衍射从光盘反射后的入射光束；和第一光测器，用于接收第一全息光栅衍射的光束。此外，第二全息装置具有：用于产生第二波长激光束的第二激光光源；第二全息光栅，用于透射从第二激光光源发射的光束和衍射从光盘反射后的入射光束；和第二光测器，用于接收第二全息光栅衍射的光束。此外，分光器设置在第一和第二激光光源产生的光束通路上，用于反射第一波长的激光束和透射第二波长的激光束。这样，第一波长的激光束被反射，第二波长的激光束被透射就形成了之后继续射向光盘的入射光束；接着，从光盘反射的光束返回到分光器。此后，返回光束中的第一波长的激光束从分光器反射后进入第一光测器被接收，返回光束中的第二波长的激光束从分光器反射后进入第二光测器被接收。安装在光盘前面的选择性透光件由仅透射第一波长激光束的内圆部分和仅透射第二波长激光束的圆周(外圆)部分构成，物镜使激光束射向光盘，以在光盘上聚焦。
另外，分光器可以有完全反射第一波长光束和完全透射第二波长光束的特性。
另外，分光器可以有部分反射和部分透射入射光的特性。
第一衍射光栅安装在第一激光光源与第一全息装置中的第一全息光栅之间，该第一全息装置用于控制寻轨和聚焦。
第二衍射光栅安装在第二激光光源与第二全息装置中的第二全息光栅之间，该第二全息装置用于控制寻轨和聚焦。
作为本发明的再一个方面，光学头包括一个全息装置，它具有：第一激光光源，用于产生第一波长的激光束；第二激光光源，用于产生第二波长的激光束；一个全息光栅，用于透射从第一和第二激光光源发射的光束和衍射从光盘反射后的入射光束；和一个光测器，用于接收由全息光栅衍射的光束。安装在光盘前面的选择性透光件由仅透射第一波长激光束的内圆部分和仅透射第二波长激光光束的圆周部分构成；物镜引导射向光盘的激光束并使之在光盘上聚焦。
衍射光栅可以安装在激光光源与用于控制寻轨和聚焦的全息装置的第一全息光栅之间。
根据上述的本发明的光学头，当不同波长的第一和第二激光束经选择性透光件透射时，经内圆部分透射的第一波长的激光束在光盘上形成较大的光束光点，经圆周部分透射的第二波长激光束在光盘上形成较小光束光点。这样，利用单个光学头就可以形成两个不同尺寸的光束聚焦，从而能够借助于单个光学头重现具有不同密度的两种类型的光盘。
所以，对具有不同记录容量的数字声盘和数字视盘来说，使用本发明的光学头就能重现这两种光盘。
通过参照下列附图详细描述最佳实施例，本发明的上述目的和其它优点将更为显而易见，附图中：
图1为传统的光学头的示意图；
图2为本发明第一实施例的光学头的示意图；
图3为本发明第二实施例的光学头的示意图；
图4为本发明第二实施例的光学头内的全息装置内部结构的详细视图；
图5为本发明第三实施例的光学头的示意图。
图2是说明本发明第一实施例的光学头的示意图。
下面借助附图所示对本发明光学头作进一步的详细说明。
如图2所示，在这个实施例中安装了作为产生激光束的光源的第一和第二激光二极管130和140，用于分别产生第一和第二波长的激光束。
这里，分光器160设置在第一和第二激光二极管130和140产生的光束的光路上，具体地说，通过在中间插入正立方体形状的分光器160，第一和第二激光二极管130和140被相对地设置在分光器160内。有两个涂层161和162相互成直角。这两个相互成直角的涂层161和162分别面向第一和第二激光二极管130和140，以致第一和第二激光二极管130和140发射的两束光相对其入射方向被垂直反射，使光束以相同方向前进。呈直角关系的分光器160的涂层161和162构成部分反射和部分透射第一和第二激光束的平面。换句话说，在确保入射光束直线传送特性的同时，某些入射光束被透射而另一些入射光束则以垂直于入射光束的方向被反射。这样，两个涂层161和162就向光盘180部分地反射第一和第二激光二极管130和140发射的激光束和部分地透射从光盘180反射后的返回光束。
为了控制寻轨和聚焦，第一和第二衍射光栅134和144被分别安装在第一、第二激光器130、140与分光器160之间。
光盘180放置在被反射光束的路径上。
选择性透光件150安装在光盘180的前面。选择性透光件150由仅透射第一波长激光束的内圆部分151和仅透射第二波长激光束的圆周部分152组成。选择性透光件150最好由圆周部分152为圆环形的圆形透光板构成。
物镜170安装在光盘180与选择性透光件150之间，以使经选择性透光件150透射的光束在光盘180的记录面185上聚焦。
这里，第二波长被设定为小于第一波长。
下面，详细说明上述实施例的工作情况。
激光束从对着分光器160的第一和第二激光二极管130和140产生。该激光束在经第一和第二衍射光栅134和144透射时被分解为三束光。
分解的光束入射到具有对设置在其内的呈直角关系的涂层161和162为45°入射角的分光器160上。该光束靠两个涂层161和162被部分透射和相对入射光以直角被部分反射。然后，两束光合在一起，作为同一光束射向光盘180。
该组合光束通过安装在光盘180前面的选择性透光件150。组合光束的第一波长光束仅经过选择性透光件150的内圆部分151透射，而组合光束的第二波长光束仅经过选择性透光件150的圆周部分152透射。
借助于安装在光盘180与选择性透光件150之间的物镜170，该透射的光束在光盘180的记录平面185上聚焦。
此时，第一波长的激光束经圆形透光板(即，选择性透光件150)的内圆部分151透射，并在以θ1角在光盘180上聚焦之前通过物镜170。同时，第二波长的激光束经圆形透光板150的圆周部分152透射，并在以θ2角在光盘180上聚焦之前通过物镜170。
因此，两个不同的数值孔径(N.A.)由圆形透光板150的内圆部件151和圆周部分152产生。利用这两个不同的数值孔径，在光盘180上就形成了不同尺寸的光束点。由于这个原因，一个差值就出现在光通量中。
也就是说，NA.1＝ηSinθ1，N.A.2＝ηSinθ2(这里，η代表介质的折射率，θ是光轴与最外入射光束之间形成的角度)。
此时，光束的直径Wo写作：
Wo＝K*λ/N.A.(这里，K是常数)，和
Do(焦深)＝R*λ/(NA.)2(这里，R是常数)。
于是，随着数值孔径的变化，光束尺寸和焦深也发生变化。
因此，通过圆形透光件150的圆周部分152后的(光束)以最外入射角θ2聚焦的光束具有比通过内圆部件151后由物镜170以最外入射角θ1聚焦的光束小的光束尺寸和焦深。这是因为，光束尺寸与N.A.成反比，焦深与(N.A.)2成反比。因此，聚焦在光盘上光点尺寸之间的差值可以通过适当地选择最外的光束入射角来调整。
考虑到光束尺寸和焦深与波长λ成正比这一事实，设定第二波长小于第一波长。因此，由通过圆周部分152的第二波长激光束形成的光盘上的光点尺寸就小于由通过内圆部分151的第一波长激光束在光盘上形成的光点尺寸。通过适当选择波长，就可以调整光盘上聚焦的光点尺寸之间的差值。
这样，经圆形透光板150的内圆部分151透射后的由物镜170以θ 1角聚焦的第一波长的激光束就在光盘180上形成了1.6μm的光束光点，经圆周部分152透射后的由物镜170以θ2角聚焦的第二波长激光束就在光盘180上形成了0.8μm的光束光点。靠这个工作过程，形成1.6μm光束光点的第一波长激光束可以重现具有较宽凹坑的数字声盘，形成0.8μm光束光点的第二波长激光束可以重现具有较窄凹坑的数字视盘。
当光盘180是数字声盘时，以θ1角聚焦的激光束经物镜170通过圆形透光板150的内圆部分151返回到分光器160。该具有光信息的返回光束部分地透过第一和第二涂层161和162进入安装在分光器160的底部的光测器190而被接收，并在这里被解调成原信号。
当光盘180是数字视盘时，以θ2角聚焦的激光束经物镜170通过圆形透光板150的圆周部分152返回到分光器160。该具有光信息的返回光束部分透过第一和第二涂层161和162进入安装在分光器160底部的光测器190而被接收，并在这里被解调成原信号。
图3是关于本发明第二实施例的光学读出器的示意图，图4是关于本发明第二实施例光学读出器的全息装置内部构造的详细示意图。
如图3和图4所示，在这个实施例中安装了第一全息装置230，它包括：一个第一激光二极管231，用于产生第一波长的激光束；一个第一全息衍射光栅235，用于透射第一激光二极管231发射的光束和衍射从光盘280反射(后)的入射光束；和一个第一测光器236，用于接收第一全息衍射光栅235衍射的光束。
此外，第二全息装置240包括：一个第二激光二极管242，用于产生第二波长的激光束；一个第二全息衍射光栅245，用于透射第二激光二极管241发射的光束和衍射光盘280反射(后)的入射光束；以及一个第二光测器246，用于接收第二全息衍射光栅245衍射的光束。
分光器260安置在第一和第二激光二极管231和241产生的光束路径上。涂层261在分光器260内形成，它可以是反射第一波长激光束和透射第二波长激光束的平面。作为另一个实施例，涂层261可以是部分反射和部分透射光束的平面。
通过设置以分光器260的涂层261为中心相互垂直的第一全息装置230和第二全息装置240，第一波长和第二波长的激光束分别以45°入射角入射到涂层261上。之后，二束光合并在一起形成射向光盘280的同一光束。
为了控制寻轨和聚焦，第一和第二衍射光栅234和244分别设置在第一激光二极管231与第一全息装置230内的第一全息衍射光栅235之间和第二激光二极管241与第二全息装置240内的第二全息衍射光栅245之间。
选择性透光件250安置在光盘280的前面。选择性透光件250由仅透射第一波长激光束的内圆部分251和仅透射第二波长激光束的圆周部分252组成。选择性透光件250最好由圆周部分为圆环形状的圆形透光板构成。
物镜270安置在光盘280与选择性透光件250之间，以便使通过选择性透光件250的光束聚焦在光盘280的记录面285上。
这里，第一波长被设定大于第二波长。
下面详细说明上述实施例的工作情况。
激光束从第一和第二全息装置230和240中的第一和第二激光二极管231和241中产生，以相互垂直的方向射向分光器260。激光束被第一和第二衍射光栅234和244分解成三束光。
该分解的光束以相互垂直的方式入射在分光器260上。该光束入射到具有45°入射角的设置在分光器260内的涂层261上。由于在涂层261的作用下，入射光束被部分透射，而另一部分入射光垂直于入射光束被部分地反射，因此来自第一激光二极管231的部分透射光束和来自第二激光二极管232的部分反射光束合并在一起，作为射向光盘280的同一光束。
这里，涂层可以是全部透射第一波长激光束和全部反射第二波长激光束的平面。但应该理解的是，也可以采用其它的结构。
该组合光束通过设置在光盘280前面的选择性透光件250。组合光束中的第一波长光束仅通过选择性透光件250的内圆部分251，组合光束中的第二波长光束仅通过选择性透光件250的圆周部分252。
借助于安置在光盘280和选择性透光件250之间的物镜270，透射光束在光盘280的记录平面285上聚焦。
此时，第一波长激光束透过圆形透光件250的内圆部分251，并在以θ1角聚焦在光盘280上之前通过物镜270。同时，第二波长激光束透过圆形透光件250的圆周部分，并在以θ2角聚焦在光盘280之前通过物镜270。
因此，两个不同的数值孔径(N.A)由圆形透光件250的内圆部分251和圆周部分252产生。这样，光束聚焦在光盘280上，同时形成0.8μm和1.6μm的光束点。
光束从光盘280反射后返回到分光器260，其中，在返回光束中，形成1.6μm光束光点的第一波长激光束部分地通过分光器260，然后由第一全息装置230中的第一全息光栅235折射，以致进入第一光测器236中并被接收，使重现数字声盘成为可能。形成0.8μm光束光点的第二波长激光束被分光器260部分反射，然后由第二全息装置240中的第二全息光栅245衍射，以致进入第二光测器246中并被接收，使重现数字视盘成为可能。
图5是关于本发明第三实施例的光学头的示意图。
如图5所示，在该实施例中安装了全息装置330，它包括：同时产生第一波长和第二波长激光束的激光二极管331；全息光栅335，用于透射激光二极管331发射的光束和衍射从光盘380反射后的入射光束；设置在激光二极管331一边的光测器336，用于接收由全息光栅335衍射的光束；和安置在激光二极管331与全息光栅335之间的衍射光栅334，用于控制寻轨和聚焦。
选择性透光件350安置在从激光二极管331产生的光路上。选择性透光件350由仅透射第一波长激光束的内圆部分351和仅透射第二波长激光束的圆周部分352组成。选择性透光件350最好由圆周部分352为圆环形状的圆形透光片构成。
物镜370安置在光盘380和选择性透光件350之间，使通过选择性透光件350的光束聚焦在光盘380的记录面385上。
这里，第一波长被设定为大于第二波长。
下面详细说明上述实施例的工作情况。
第一和第二波长的激光束从全息装置330中的激光二极管331产生，射向分光器360。该激光束被衍射光栅334分解成三束光。
分解的光束通过设置在光盘380前面的选择性透光件350。该光束中的第一波长光束仅通过选择性透光件350的内圆部分351，其第二波长光束仅通过选择性透光件350的圆周部分352。
借助于安置在光盘380与选择性透光件350之间的物镜370，该透射的光束聚焦在光盘380的记录面385上。
此时，第一波长激光束通过圆形透光件350的内圆部分351，并以θ1角在光盘380上聚焦之前通过物镜370；第二波长激光束通过圆形透光件350的圆周部分352，并以θ2角聚焦在光盘380上之前通过物镜370。
这样，光束被聚焦并在光盘380上形成1.6μm和0.8μm的光束光点。
光束从光盘380反射后，返回到全息装置330，该返回光束被衍射到光测器336中而被接收。这样，形成0.8μm光束光点的第二波长激光束能够重现数字视盘。而接收光束中形成1.6μm光束光点的第一波长激光束能够重现数字声盘。
根据上述的本发明光学头，当不同波长的第一和第二激光束通过选择性透光件时，透过内圆部分的第一波长激光束在光盘上形成较大的光束光点，而通过圆周部分的第二波长激光束则形成较小的光束光点。通过这种操作，就可以使用单个光学头形成不同尺寸的两个光点，使采用单个光学头重现具有不同密度的两种类型光盘成为可能。
因此，对具有不同记录密度的数字声盘和数字视盘来说，使用本发明的光学头时可以重现这两种光盘。
尽管已经结合具体实施例对本发明作了详细的说明，但应该明白，在不背离权利要求书所限定的精神和范围的条件下，本技术领域的普通人员能够完成本发明的各种结构和细节的变化。