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編著:CG檢測 維修課 OPT光路原理分析 一.概述 光學讀取頭為光碟机中用以獨取或寫入信號的關鍵零 組件,其性能好坏關係到整個光碟机的品質.而獨取頭主要 的光學元件有鐳射二极體,相位光柵,分光鏡,光感測器等. 在目前的DVD光碟機來看,以四線懸吊式及旋轉式為主要 的設計發展方向. 光學獨取頭結构圖如下: OPT光路原理分析 OPT光路原理分析 二.各部分构成元件的功能介紹: 1.半導体鐳射:既鐳射二級体(laser diode,LD),提供奪取光 碟片訊號之光源. 2.相位光柵:作為循軌系統使用之分光的鏡頭. 3.偏光鏡片:a.半導体鐳射的光源射入時,不反射直接透過. b.由光碟片反射回來的光則會反射到光感測器 進行檢測,不會透射而干扰到半導体鐳射. 4.準直透鏡:將半導体鐳射的光源更加平行送出. 5.λ/4分光鏡片:a.使鐳射的光源能反射到光碟片上. b.從光碟片上反射的光亦能透過分光鏡片 而能反射到光感測器上. OPT光路原理分析 6.物鏡:a.使鐳射的光源能在聚焦激光點變得更小. b.物鏡上鍍的膜是使半導体鐳射的光源能直接透過而 其它光源則無法穿透過. 7.致動器組:a.聚焦伺服控制致動器使物鏡做上,下位置移動. b.循跡伺服控制致動器使物鏡做左,右位置移動. 8.圓柱透鏡:利用單一方向有折射光之特性,而垂直則無之特性 ,利用像散法,透由光感測器的分析,來得知物鏡和 光碟片的距 离. 9.光感測器:即光二极体(photo diode),將光碟片所反射的光轉變 成電能.並用來做聚焦和循軌狀況之分析與RF訊 號的取得. OPT光路原理分析 三.光學讀取頭原理簡介 第一代光學讀取頭(pickup head)採用單顆雷射二極體 及兩個物鏡來做切換；第二代光學讀取頭採用一個物鏡，兩顆雷射二極體來切換。 光學系統主要功能是將由雷射二极体發出的激光照射到光碟片,并對其反射光進行處理,使得反射光正好通過光檢器. 不同強度的反射光通過光檢器轉變為電流。藉由對電 流的量測，可以判知所讀到資料是“1”或“0”。 資料“1”對應“有微坑(pit)”，因此反射光強度較低，故電流小。 資料“0”對應“無微坑”，因此反射光強度較高，故電流大. OPT光路原理分析 光碟机內的獨取頭是負責把光照射在碟片上,偵測由 碟片反射回來的光,並將其光訊號轉換成電訊號輸出,進 行獨取紀錄資料的動作. 當鐳射光束從半導体鐳射出來后,經相位光柵到分光鏡 ,利用分光鏡反射導向聚焦物鏡,光束會被物鏡聚焦成微小 的光點落在光碟片上,在被光碟片反射通過分光鏡經過圓 柱透鏡照在光感測器上,藉由量測反射光的強弱變化,可獨 取光點照射位置所儲存的資料. OPT光路原理分析 四.對于鐳射光學的限制 光束通過凸透鏡聚焦時,因為光是電磁波,根据波動行 為的繞射現象,聚焦光點的強度分佈可以用Airy函數表示. 在一般光碟的系統上,有效光點的大小定義在鐳射光聚焦光 點的能量在最大值二分之一處所形成的圓的大小. 碟片上的鐳射光點大小會受限於物鏡的數值孔徑 (Numeri cal Aperture,NA=物鏡聚焦物鏡直徑),半導体鐳射 的波長(λ),光學元件產生的像差及讀取頭瞳孔亮度等因素. OPT光路原理分析 如果光學系統的像差非常的小,是達繞射极限的光學 系統,則聚焦光點的直徑大小為d: d=0.61λ/NA 因此使用越短的波長則可得到越小的光點而讓資料紀 錄位元長