光學(xué)頭基本原理及結(jié)構(gòu)

光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)內(nèi)容綱要:.回:前言第二回:光學(xué)頭原器件介紹.第三回:光學(xué)頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu).第四回:光學(xué)頭工作原理.第五回:光學(xué)頭技術(shù)發(fā)展趨勢.第六回:CD|DVD|BD光學(xué)頭比較表.

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光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)回:前言.自從1982年直徑12cm的數(shù)字音頻光盤CD問世以來，數(shù)字視頻光盤DVD（digitalvideodisk）一直是新一代光盤的一個(gè)夢想.光存儲以其容量大、壽命長、成本低、復(fù)制速度快等顯著優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)信息存儲的重要手段之一DVD類產(chǎn)品更是新一代數(shù)字視聽技術(shù)和數(shù)字化信息存儲設(shè)備的典型代表和潮流。它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于廣播、電視、數(shù)據(jù)處理、文字/圖像貯存、社會(huì)文化活動(dòng)和家庭娛樂等領(lǐng)域。

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光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)回:前言.其讀寫關(guān)鍵技術(shù)的DVD光學(xué)頭，主要功能是信號的記錄和讀出，是利用聚焦的激光束來完成的.激光頭是從光盤上拾取信息的執(zhí)行部件。光學(xué)頭通過讀取光束聚焦于信號面上,并正確跟蹤掃描軌跡,同時(shí)將反射回來的光信號變成電信號,從而讀出信息.因此,光學(xué)頭能否在某些光盤上讀取信息,取決于光學(xué)頭的技術(shù)性和盤片的物理結(jié)果是否匹配。DVD盤片物理結(jié)構(gòu)特性已經(jīng)決定了DVD光學(xué)頭的結(jié)構(gòu)和功能.3光學(xué)頭基本原理及結(jié)構(gòu)共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!

光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第二回:光學(xué)頭各原器件功能.雷射二極體:提供讀取頭光源光束整型器:將雷射光束由橢圓整形為接近圓形繞射光柵:產(chǎn)生所需的繞射光束準(zhǔn)直透鏡:將雷射二極體所發(fā)出的光整平為平行光偏光分光鏡:可將不同偏極化光分離?波長板:將線性偏極化光轉(zhuǎn)為圓偏極化光物鏡:將雷射光聚焦在光碟片資料層上光偵測器:將光訊號轉(zhuǎn)為電訊號

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光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第四回:光學(xué)頭工作原理.6-1:光學(xué)頭基本光學(xué)系統(tǒng)之激光對碟片工作示意.通過利用被聚焦到回折界限的最小激光束，穿過0.6mm的透明塑料層，從凹(Pit)凸(Land)信息面取出信號.參考圖1.5光學(xué)頭基本原理及結(jié)構(gòu)共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!

光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第四回:光學(xué)頭工作原理.6-5:光學(xué)頭基本光學(xué)系統(tǒng)之讀出碟片信息原理.光學(xué)頭能夠讀出光盤上的信號的原理是:從激光二極管射出的發(fā)散P線性偏振激光通過準(zhǔn)直透鏡，成為平行光，再通過1/4波長片時(shí)，偏振方向旋轉(zhuǎn)45度，變?yōu)閳A偏光，這束平行的圓偏光被對物透鏡聚焦到光盤的信息面，再反射回來（根據(jù)盤面的凸凹對光的反射不同），通過1/4波長片時(shí)，再一次偏振方向被旋轉(zhuǎn)45度，成為S線性偏振光，在偏光分光棱鏡PBS處被反射到誤差檢出系和信號系，反射光再一次被分為兩路，誤差系的一路通過凸透鏡、圓柱透鏡，投影到四分割的光電二極管上，根據(jù)各象限光量的大小，進(jìn)行運(yùn)算，對聚焦和尋軌伺服機(jī)構(gòu)控制，使之讀出正確的信號，另一路信號系的光束由凸透鏡會(huì)聚到光電二極管，把光信號變?yōu)殡娦盘枴?光學(xué)頭基本原理及結(jié)構(gòu)共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!

光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第六回:CD|DVD|BD光學(xué)頭比較表.光碟儲存技術(shù)由CD發(fā)展至DVD，容量由650MB提升至4.7GB約為6～7倍，且DVD播放機(jī)已進(jìn)入家庭成為家庭影院的重要成員，光儲存技術(shù)的日新月異已大量散播影音娛樂到各個(gè)家庭。隨後出現(xiàn)可寫入型DVD碟片，規(guī)格區(qū)分為由DVDForum支持的DVD－R/RW與DVD＋RWAlliance推動(dòng)的DVD＋R/RW兩種，直到目前兩規(guī)格還尚未統(tǒng)一，但也因?yàn)镈VD-Dual以及DVD-Multi等複合式碟機(jī)的推出，逐漸擺脫了彼此無法相容的問題，此外DVD錄放影機(jī)也應(yīng)運(yùn)而生，可記錄約133分鐘經(jīng)MPEG2編碼的影視信息或可寫入型DVD光碟機(jī)儲存之高密度資料

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光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第六回:CD|DVD|BD光學(xué)頭比較表.HD-DVD

HighDefinitionDVD（HD-DVD）.

HD-DVD碟片初步定為唯讀型及可複寫型兩種，唯讀型單面單層為15GB、單面雙層為30GB；單面雙層可複寫型20GB、單面雙層則為40GB。採用雷射波長為405nm的藍(lán)光及透鏡數(shù)值孔鏡值（NA）為0.65的物鏡來記錄和播放由2張厚度為0.6mm的盤片底板粘貼而成的光碟規(guī)格，如（圖一）所示

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光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第六回:CD|DVD|BD光學(xué)頭比較表.HD-DVD

DVD與HD-DVD的兼容性:因?yàn)镹A值與現(xiàn)行DVD碟片接近且碟片結(jié)構(gòu)與DVD相同，因此更容易與現(xiàn)行DVD光碟保持相容性，且可繼續(xù)使用現(xiàn)有DVD光碟的生產(chǎn)設(shè)備，便於擴(kuò)大光碟和物鏡的距離，不需要光碟卡匣等，大大的降低從現(xiàn)有DVD過渡至HD-DVD所需的成本。而另一方面，為了控制由光碟彎曲和扭曲造成的傾斜角，就必需要有傾斜補(bǔ)償伺服裝置；而Blu-RayDisc規(guī)格的0.1mm覆蓋層由於對傾斜角的容許量較大，因此不需要傾斜補(bǔ)償伺服。但因?yàn)?.1mm規(guī)格的覆蓋層容易出現(xiàn)由厚度誤差引起的球面相差，因此就必須對物鏡加入補(bǔ)償裝置。9光學(xué)頭基本原理及結(jié)構(gòu)共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!

光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第六回:CD|DVD|BD光學(xué)頭比較表.Blu-RayDisc

更大的儲存容量:

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光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第六回:CD|DVD|BD光學(xué)頭比較表.Blu-RayDisc

更大的儲存容量:

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光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第六回:CD|DVD|BD光學(xué)頭比較表.Blu-RayDisc

更大的儲存容量:

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光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第六回:CD|DVD|BD光學(xué)頭比較表.Blu-RayDisc

更大的儲存容量:綜合上述，光碟片的發(fā)展由CD、DVD、一直到近期發(fā)展的藍(lán)光光碟片各個(gè)波長、NA值、記錄層的位置及顯微鏡觀察的歸納結(jié)果可參考（圖四）。碟片發(fā)展的趨勢是軌距及光點(diǎn)越來越小，記錄的資料長度也越來越小以獲得較大的紀(jì)錄密度。（表四）為DVD-RW、HD-DVD及Blu-RayDisc的規(guī)格比較表。13光學(xué)頭基本原理及結(jié)構(gòu)共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!

光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第六回:CD|DVD|BD光學(xué)頭比較表.Blu-RayDisc

更大的儲存容量:DVD-RW、HD-DVD及Blu-RayDisc的規(guī)格比較表。14光學(xué)頭基本原理及結(jié)構(gòu)共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!

光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第二回:光學(xué)頭原器件.光學(xué)頭均由兩部分組成：一部分為物鏡機(jī)構(gòu)，俗稱光學(xué)頭；另一部分是將其余各鏡片、激光發(fā)射二極管和光敏接收器安裝在同一個(gè)腔體內(nèi)，俗稱激光槍。光學(xué)頭安裝在激光槍上面，通過螺釘聯(lián)成一個(gè)整體，構(gòu)成激光頭組件。激光頭由激光產(chǎn)生（發(fā)射）系統(tǒng)、激光傳播系統(tǒng)（光路或激光槍）和光接收系統(tǒng)等部分構(gòu)成（如圖1所示）。

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光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第三回:光學(xué)頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu).

下

>>此處的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖是指光學(xué)部分,並沒有包括聚焦與巡跡的部分.>>結(jié)構(gòu)示意讓各位了解光學(xué)頭內(nèi)部的機(jī)制.激光二極體物鏡準(zhǔn)直透鏡衍射光柵分光錂鏡準(zhǔn)直聚束透鏡檢光發(fā)生器16光學(xué)頭基本原理及結(jié)構(gòu)共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!

光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第四回:光學(xué)頭工作原理.6-4:光學(xué)頭基本光學(xué)系統(tǒng)之巡軌示意.巡軌作用:光盤的形狀中心和光盤的回轉(zhuǎn)中心之間的偏心補(bǔ)正，還有對于在軌道間距為0.74μm的軌道上，精度正負(fù)0.1μm控制激光束對軌道的追跡控制用誤差檢出機(jī)能和控制用的伺服機(jī)構(gòu)內(nèi)藏在光學(xué)頭里頭.17光學(xué)頭基本原理及結(jié)構(gòu)共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!

光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第五回:光學(xué)頭技術(shù)發(fā)展趨勢.摘要:

為了實(shí)現(xiàn)高密度存儲，DVD盤片使用波長為650/635nm的激光且物NA應(yīng)大于0.6。而CD則使用780nm的激光且數(shù)值孔徑約為0.4。為了能與CD類光盤兼容，DVD播放器/驅(qū)動(dòng)器中除了要有完成CD類盤片的解碼電路外，其光學(xué)頭也需能同時(shí)讀取CD盤片.概述:

根據(jù)DVD標(biāo)準(zhǔn)，DVD盤片的盤基厚度為0.6mm，而傳統(tǒng)CD盤片的盤基厚度為1.2mm。由于DVD與CD盤盤基厚度及存儲密度上存在差異，對二者的兼容讀出帶來了一定的問題。因此除擁有CD的解碼器外，在設(shè)計(jì)DVD光學(xué)頭時(shí)必須考慮到讀取現(xiàn)有CD的能力。為了解決光學(xué)頭的兼容問題，在DVD光學(xué)頭設(shè)計(jì)上產(chǎn)生出多種方案，如兩套獨(dú)立讀出系統(tǒng)、全息物鏡、液晶光闌、雙物鏡等，接下來將對照比較.18光學(xué)頭基本原理及結(jié)構(gòu)共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!

光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第六回:CD|DVD|BD光學(xué)頭比較表.藍(lán)光規(guī)格兩大勢力相繼崛起

繼DVD之後世界主流廠商均以藍(lán)光HD-DVD為光儲存的研發(fā)重點(diǎn)，在2002年2月19日由9家國際主流電子巨頭（9C；Matsushita、Hitachi、Pioneer、Sharp、Philips、Tohomson、Samsung、LGE）共同發(fā)表的Blu-RayDisc規(guī)格，可讀寫23GB、25GB及27GB為主，起初目的是以RewirtableDisc為切入點(diǎn)以配合即將普及的HD-TV，所以沒有考慮相容性的問題，因此並未提交DVDForum進(jìn)行討論。另外2002年8月由日本Toshiba及NEC兩家公司共同發(fā)表了AOD（AdvancedOpticalDisc）讀寫容量為20GB，所提出的規(guī)格是較易與現(xiàn)有的DVD產(chǎn)品達(dá)到相容效果，也於DVDForum提出並與各會(huì)員公司進(jìn)行規(guī)格之細(xì)步討論與制定，最後順利推出HD-DVD規(guī)格。19光學(xué)頭基本原理及結(jié)構(gòu)共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!

光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第八回:CD|DVD|BD光學(xué)頭比較表.HD-DVD

表一:20光學(xué)頭基本原理及結(jié)構(gòu)共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!

光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第六回:CD|DVD|BD光學(xué)頭比較表.HD-DVD

DVD與HD-DVD的兼容性:HD-DVD記錄方式採用與DVD-RAM相同的land及溝槽記錄的方式提高記錄容量，Blu-RayDisc則是使用溝槽紀(jì)錄的方式。HD-DVD在碟片的land及溝槽間隔的設(shè)計(jì)上比較寬，因此可以得到明顯的跟軌誤差訊號（TrackingErrorSignal），相較於一般溝槽記錄的規(guī)格比較，推挽（push-pull）方式跟軌誤差的S/N值大於10dB，之後即使要進(jìn)一步縮小軌距也可方便地重新設(shè)計(jì)。21光學(xué)頭基本原理及結(jié)構(gòu)共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!

光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第六回:CD|DVD|BD光學(xué)頭比較表.Blu-RayDisc

更大的儲存容量:BD碟片是由厚度為1.1mm的基盤與0.1mm厚度乾淨(jìng)、無缺陷的覆蓋層為保護(hù)層組合形成的，所以當(dāng)?shù)兄讣y、刮痕或是灰塵時(shí)對光碟的讀寫品質(zhì)是有相當(dāng)?shù)挠绊?，且縮短雷射波長及提高NA值，若以紅光DVD雷射光點(diǎn)面積為100％，BD光點(diǎn)的面積比為DVD的19％，以致缺陷（defect）可能比光點(diǎn)大很多導(dǎo)致抵抗能力有限，因此需有較強(qiáng)的ECC修正功能、hardcoating或是卡匣等等的保護(hù)，請參考（圖三）22光學(xué)頭基本原理及結(jié)構(gòu)共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!

光學(xué)頭原理及結(jié)構(gòu)第六回:CD|DVD|BD光學(xué)頭比較表.Blu-RayDisc

更大的儲存容量:比較現(xiàn)有DVD與HD-DVD及BD碟片，不同碟片對於平坦度的影響，而碟片的容許傾角範(fàn)圍與平坦度有相當(dāng)?shù)年P(guān)係。平坦度正比於λ/（t×NA3），比較時(shí)以現(xiàn)有DVD當(dāng)成比較的依據(jù)，HD-DVD的NA值與DVD接近，但波長（λ）縮短至405nm，所以碟片容忍度約為DVD的一半。而BD因?yàn)镹A值比DVD大1.42倍，導(dǎo)致光軸與光碟記錄面的容許傾角範(fàn)圍縮小2.9倍，且波長縮短又使得容許傾角範(fàn)圍縮小1.6倍，又容許傾角範(fàn)圍與碟片覆蓋層厚度及NA的3次方成反比，因此基於傾角考量選取0.1mm的覆蓋層以減其厚度，以改善光碟片與光軸入射角度偏離90度的相差問題，其容忍度也與DVD較接近，請參考（表二）。23光學(xué)頭基本原理及結(jié)構(gòu)共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!

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更大的儲存容量:碟片記錄容量受到NA值及雷射波長的影響，將BD記錄容量（0.85/405）2除以DVD記錄容量（0.60/650）2可計(jì)算出BD記錄密度為DVD的5倍左右，以相同的方式計(jì)算HD-DVD約只有DVD的3倍。在RF訊號處理上BD採用lim