ОПТИЧЕСКАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ НА ОПТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ И/ИЛИ СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ С ОПТИЧЕСКОГО НОСИТЕЛЯ

Полезная модель предназначена для записи информации на оптический носитель и/или считывания информации с оптического носителя.
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).
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).
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).
Перечисленные известные технические решения не обеспечивают высокой скорости записи и/или считывания оптической информации и технологически сложны.
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.
Недостатком известной оптической головки является низкая скорость считывания (записи) информации.
Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в повышении скорости записи и/или считывания оптической информации.
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.
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.
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.
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.
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.
Оптическая головка может дополнительно включать коллиматорную линзу - линзу, формирующую параллельный пучок лучей для обеспечения последующих манипуляций с ним при помощи зеркал и актюатора.
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).
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.
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).
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.
В результате проведенных сравнительных испытаний были получены следующие результаты.
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.
∗
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 100100 линз и аналогичного квадратного ПЗС-приемника - 50000 МБ/с.