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激光頭的原理與結(jié)構(gòu)
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（digital video disk）一直是新一代光盤的一個(gè)夢(mèng)想，雖然在幾年前出現(xiàn)了VCD，但是對(duì)于光盤來講，技術(shù)上沒有改變，只是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了壓縮，畫質(zhì)也只是VHS水準(zhǔn)，不過是過渡性產(chǎn)品，在國外沒有形成市場(chǎng)。
數(shù)字圖象信號(hào)具有在被編輯時(shí)畫質(zhì)不劣化，容易被計(jì)算機(jī)處理等優(yōu)點(diǎn)，所以能記錄2小時(shí)以上高畫質(zhì)的數(shù)字圖象的光盤，已經(jīng)讓人盼望已久。最近幾年，短波長的半導(dǎo)體激光器技術(shù)，薄型化光盤基板技術(shù)，對(duì)物透鏡的高數(shù)值孔徑NA化技術(shù)等的進(jìn)步，使光盤的記錄密度高密度化成為可能，同時(shí)數(shù)字連續(xù)可變畫面壓縮技術(shù)也有很大的進(jìn)步，使長時(shí)間高畫質(zhì)的連續(xù)可變畫面收錄在一張光盤里成為可能。
在以上這些技術(shù)基礎(chǔ)被奠定之后，世界上的十家大企業(yè)共同制定了新世代數(shù)字視頻光盤DVD（digital video disk）的標(biāo)準(zhǔn)，既在和原有CD同樣尺寸下，記錄容量為原來光盤7.5倍4.7G，并采用高畫質(zhì)的MPEG2數(shù)字信號(hào)壓縮方式，使之能夠存儲(chǔ)135分的電影。
DVD播放機(jī)主要是由光學(xué)頭和MPEG2解碼器兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)組成的，其中MPEG2解碼器由于是通用標(biāo)準(zhǔn)，目前開發(fā)出芯片的廠商不下十幾家，而光學(xué)頭的技術(shù)還主要掌握在日本廠商手中。
光盤技術(shù)就是一束被聚焦到回折界限的最小激光束照射到盤面，由于記錄著信息的盤面的凹凸對(duì)光的反射不同，就可以讀出盤上的信息。
對(duì)于光學(xué)頭來講，它特有的技術(shù)有如下幾個(gè)：
a. 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，從凹凸信息面取出信號(hào)。
b. 使用半導(dǎo)體激光二極管，使用數(shù)值孔徑NA為0.6的對(duì)物透鏡，把激光束聚焦為由波長決定的回折界限為止的最小光束。
c.光盤外形的誤差和不同光盤交換時(shí)帶來的對(duì)物透鏡的焦點(diǎn)位置在光盤信息記錄面的位置變化，還有光盤回轉(zhuǎn)時(shí)光盤面上下振動(dòng)也會(huì)引起焦點(diǎn)位置變化，為了對(duì)焦點(diǎn)位置變化進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)正，必須把能夠以精度為正負(fù)1μm對(duì)焦點(diǎn)位置控制的誤差檢出機(jī)能和控制用的伺服機(jī)構(gòu)內(nèi)藏在光學(xué)頭里。
d.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(duì)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(duì)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。
在這里對(duì)于光盤裝置系統(tǒng)，能滿足以上要求的光學(xué)頭的基本光學(xué)系，對(duì)物透鏡OL(object lens)，作為光源的半導(dǎo)體激光二極管LD(laser diode),準(zhǔn)直透鏡CL,和其他一些光學(xué)頭用的光學(xué)部品的原理及設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。
2. 光學(xué)頭基本原理
2.1.光學(xué)頭的基本光學(xué)系和光學(xué)部品的收差
光學(xué)頭是DVD系統(tǒng)的最大關(guān)鍵部件之一，它的基本原理圖如下
上圖：光學(xué)頭的原理圖
光學(xué)頭是由1.對(duì)物透鏡，2.準(zhǔn)直透鏡，3. 偏光分光棱鏡，4.分光棱鏡，5.反射鏡，6.1/4波長板，7.焦點(diǎn)誤差檢出光學(xué)系，8.尋軌誤差檢出光學(xué)系等光學(xué)部品和光學(xué)系，9.焦點(diǎn)控制伺服機(jī)構(gòu)（F-ACT）,10.尋軌控制伺服機(jī)構(gòu)(T-ACT)等伺服機(jī)械控制部品，還有11.半導(dǎo)體激光二極管，12.多分割光電二極管PD(photo diode)等光電部件構(gòu)成的。
光學(xué)頭能夠讀出光盤上的信號(hào)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(duì)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(duì)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(hào)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(duì)聚焦和尋軌伺服機(jī)構(gòu)控制，使之讀出正確的信號(hào)，另一路信號(hào)系的光束由凸透鏡會(huì)聚到光電二極管，把光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)。
要想把激光聚焦成由波長決定的最小光束，必須把從LD發(fā)出的球面波的波面盡量無缺陷的傳到光盤的情報(bào)記錄面。也就是說，從LD發(fā)光開始到光盤為止，光學(xué)頭成像系各部品全體的RMS波面收差必須限制在0.07λ以下，不然不能把激光光束聚焦為由干涉極限決定的最小光束。構(gòu)成光頭的各光學(xué)部品，光盤盤面，其中也包括對(duì)物透鏡設(shè)置時(shí)的調(diào)整誤差，以上這些合計(jì)的成像光學(xué)系全體的波面收差，必須限制在由Warechal Criteron(δω)MC給出的允許最大波面收差0.07λ以下。光盤已經(jīng)由光盤標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，(δω）DISK=0.05λ，一般對(duì)物透鏡的象差(δω）ADJT=0.025λ，要使全體(δω)MC小于0.07λ，對(duì)于其他的光學(xué)部品的收差必須嚴(yán)格控制。從LD開始到光盤為止，光頭各光學(xué)部品的最大允許波面收差各用(δω）LD，(δω）CL，(δω）PBS，(δω）QWP，(δω）MR,(δω）OL表示，Warechal Criteron給出我們?nèi)缦鹿?/B>；
(δω)MC≤λ/14
(δω) 2MC=(δω）2LD+(δω）2CL+(δω）2PBS+(δω）2QWP
+(δω）2MR+(δω）2OL+(δω）2DISK
下面具體DVD的數(shù)值帶入來試算一下。半導(dǎo)體激光二極管激光射出側(cè)有平面玻璃窗，此外由于半導(dǎo)體激光器自身的特點(diǎn)，不可克服的有非點(diǎn)間隔，比理想波面要差，普通(δω）LD約為0.013λ。棱鏡，反射鏡等平面光學(xué)部品比較容易的以波面收差0.01～0.015λ制造出來。但是準(zhǔn)直透鏡和對(duì)物透鏡等非平面光學(xué)部品，波面收差要想抑制在0.03λ之內(nèi)，比較困難，分別定為準(zhǔn)直透鏡0.025λ和對(duì)物透鏡0.035λ，這樣根據(jù)式（2）得出全體(δω)MC的波面收差為0.0694λ，滿足要求。即使對(duì)物透鏡的波面收差被抑制在0.035以下，如果準(zhǔn)直透鏡的波面收差大于0.025，那樣被聚焦光束的直徑就會(huì)變大，從信息面讀出數(shù)據(jù)錯(cuò)誤頻度就會(huì)變高。由于以上的理由，準(zhǔn)直透鏡的波面收差必須小于0.025，但球面單透鏡要想達(dá)到這個(gè)值非常困難，一般采用球面玻璃組合透鏡。
從DVD光頭的對(duì)物透鏡射出的激光光束，需要一直跟蹤光盤信息面上的軌道間距為0.74μm，最短凹坑長為0.4μm的軌跡，并正確讀出凹坑信息。光強(qiáng)為光束中心強(qiáng)度1/e2的位置的光束直徑被稱為光束徑ω，激光波長λ=650nm，對(duì)物透鏡的數(shù)值孔徑NA=0.6,
ω=k×（λ/NA）
當(dāng)對(duì)物透鏡的入射光束的光強(qiáng)能量分布為均等分布時(shí)，系數(shù)k是0.96，光強(qiáng)能量分布為高斯分布時(shí)為1.34。從上式可以看出，光束徑正比例于λ/NA，既要想提高光盤記錄密度，縮小光束徑，就需要使激光短波長化，并且提高對(duì)物透鏡的NA。
還有對(duì)物透鏡的焦點(diǎn)深度△z正比例于λ/NA的平方，DVD焦點(diǎn)深度與CD相比變窄56%，焦點(diǎn)誤差的允許值變小。
△ z～λ/NA2
光盤的傾斜引起的象差也會(huì)增加。對(duì)于焦點(diǎn)誤差的允許值的減少，就需要提高焦點(diǎn)控制精度，DVD為了減少光盤的傾斜引起的收差，光盤的厚度減為CD的一半0.6mm。
2.2.成像光學(xué)系
2.2.1.激光二極管
一般LD發(fā)出的光為與PN結(jié)合面平行的線性偏振光，但短波長的LD中大多發(fā)出與PN結(jié)合面垂直的線性偏振光，DVD要求LD在光盤面上的能量為0.3mW左右，這就需要LD發(fā)出的激光能量是3～5mW。
2.2.2.LD的射出角特性和準(zhǔn)直透鏡
LD射出的激光是發(fā)散光，從發(fā)光點(diǎn)離開一段觀測(cè)到的光束斷面強(qiáng)度分布，被稱為遠(yuǎn)視野象FFP(far field pattern)，F(xiàn)FP垂直結(jié)合面方向?qū)挘叫薪Y(jié)合面方向窄，象下面圖示的一樣，是縱長的橢圓形。
LD垂直結(jié)合面的放射角和平行結(jié)合面的放射角分別是θ⊥，θ∥。根據(jù)LD的放射角和對(duì)物透鏡對(duì)光束強(qiáng)度的分布要求，確定準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)距離。
2.2.3.LD的噪音特性和高頻疊加
LD有單模發(fā)光和多模發(fā)光兩種激光發(fā)振方式。單模發(fā)光的最大問題是從光盤反射回來的光進(jìn)入激光共振器，形成干涉，成為噪音，影響SN,為了消除噪音，需要對(duì)驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行高頻疊加。而多模的LD抗干擾能力強(qiáng)，不需要高頻疊加。
2.2.4.偏光分光棱鏡和1/4波長板的作用
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，無反射折射的通過PBS,.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(duì)物透鏡聚焦到光盤的信息面，攜帶信息再反射回來，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(hào)系，使入射光和帶有信號(hào)的反射光分離。
2.2.5.對(duì)物透鏡
DVD光頭要求對(duì)物透鏡一定要象差小，特性優(yōu)良，能夠把光束聚焦到回折界限，也就是能夠補(bǔ)正各種收差，使點(diǎn)象的大小完全由回折界限來決定。一般使用非球面光學(xué)樹脂透鏡。
2.3誤差檢出系
非點(diǎn)收差法
焦點(diǎn)誤差檢出方式一般采用非點(diǎn)收差法，非點(diǎn)收差法就是根據(jù)光盤反射面位置的變化，反射光的聚焦位置移動(dòng)，通過圓柱面透鏡對(duì)投影光形狀進(jìn)行變化，用4分割PD差動(dòng)檢出。
聚焦誤差檢出信號(hào)=（A+C）-(B+D)/(A+B+C+D)
尋軌誤差檢出信號(hào)=（A+B）-(C+D)/(A+B+C+D)
PD把光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，前置放大，模擬運(yùn)算，再經(jīng)過相位補(bǔ)償，把信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)放大器，驅(qū)動(dòng)透鏡驅(qū)動(dòng)線圈，完成聚焦和尋軌控制。
尋軌伺服機(jī)構(gòu)的基本構(gòu)成圖
2.4.信號(hào)系
從PBS分離的含有信息的反射光，除一部分進(jìn)入伺服機(jī)構(gòu)的控制系，大部分進(jìn)入信號(hào)系，由PD變成電信號(hào)，前置放大，成為RF信號(hào)。
光學(xué)頭光學(xué)系的設(shè)計(jì)
DVD光學(xué)頭主要包括對(duì)物透鏡驅(qū)動(dòng)系A(chǔ)CT(ACTUATOR)和光學(xué)系,對(duì)物透鏡驅(qū)動(dòng)系有兩個(gè)功能,一個(gè)是把從半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光聚焦在光盤的信息面上,(即聚焦focusing),另一個(gè)是使光束在軌道上并追隨軌道(即尋軌tracking),因?yàn)榫劢故菍?duì)于光盤的面振動(dòng),以1μm以下的誤差來追隨,設(shè)計(jì)聚焦伺服驅(qū)動(dòng)線圈時(shí),必須使驅(qū)動(dòng)線圈的加速度超過光盤面振動(dòng)的加速度.尋軌驅(qū)動(dòng)線圈是以0.1μm以下的誤差對(duì)軌道進(jìn)行追隨,設(shè)計(jì)中特別要注意的是防止對(duì)高頻的機(jī)械共振.
設(shè)計(jì)一般是以光盤的國際標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)值,要考慮到光盤的面振動(dòng),光學(xué)頭的裝配誤差,光學(xué)頭的移動(dòng)誤差,主軸電機(jī)的軸振動(dòng),光盤的放置誤差等諸多因素.具體的結(jié)構(gòu),主要有軸轉(zhuǎn)動(dòng)型,彈性線材支持型等.ACT的基本特性可以看成有彈簧的進(jìn)退結(jié)構(gòu),驅(qū)動(dòng)是由線圈和電磁回路構(gòu)成.具體設(shè)計(jì)時(shí),有PMESH、PMAG等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件.
以下主要介紹DVD光學(xué)頭的光學(xué)系的設(shè)計(jì).
成像光學(xué)系
成像光學(xué)系的設(shè)計(jì)，無非是滿足聚集后的光斑點(diǎn)足夠小，以便能準(zhǔn)確讀出光盤上信息.光斑的直徑 ω=k×（λ/NA）,系數(shù)k與對(duì)物透鏡入射光強(qiáng)分布有關(guān),光強(qiáng)分布越接近均一分布,k值越小.在相同數(shù)值孔徑NA的條件下，若想得到最小聚集光斑，
a. 入射光波面收差小.
b. 入射光強(qiáng)分布均一。
對(duì)于a，應(yīng)力求使每個(gè)光學(xué)部品有最小的像差，對(duì)于b，因?yàn)閺腖D發(fā)出激光為發(fā)散光，經(jīng)準(zhǔn)直后，光強(qiáng)分布為高斯分布。如果只利用中心部的激光，可以較接近均一分布，但是對(duì)LD光能量的利用率低下，可能得不到到達(dá)盤面所要求的能量，因此要折中考慮這相矛盾的兩個(gè)要求，定出橫向?qū)ξ锿哥R利用光強(qiáng)分布百分比Rx（Rim intensity X），縱向利用光強(qiáng)分布百分比Ry（Rim intensity Y），這兩個(gè)條件是設(shè)計(jì)光學(xué)系的依據(jù)。
激光二極管LD（Laser Diode）
LD是光學(xué)頭中的發(fā)光器件，它發(fā)出光的特性決定了光頭的結(jié)構(gòu)、特性。
a.基本特性
只讀型DVD光頭用LD一般 ＝635nm或650nm，它的激光共振閾值電流一般為40mA左右，工作電流（即LD出射激光能量約3mW時(shí)，為50mA左右，各制造商極力減少其工作電流，以使其工作在較低溫度下，因?yàn)闇囟茸兓ㄉ撸?huì)使其發(fā)出激光波長發(fā)生漂移，在設(shè)計(jì)光頭時(shí)應(yīng)盡量使其得到良好散熱。
b.偏光性
LD發(fā)生的激光，多為不完全的線性偏光,在設(shè)計(jì)PBS時(shí)要考慮線性偏光的方向性.
c.放射角及非點(diǎn)間隔
從LD半導(dǎo)體激光共振腔中發(fā)出的發(fā)散激光，從水平和垂直方向來看，并不是從同一點(diǎn)發(fā)出，水平發(fā)射點(diǎn)和垂直發(fā)射點(diǎn)之間的距離，稱為非點(diǎn)間隔，它使從LD發(fā)出的激光波面產(chǎn)生非點(diǎn)象差。
由于從LD放出激光為發(fā)散光，并且水平與垂直方向發(fā)散角不同分別為θ⊥和θ∥，整形透鏡和準(zhǔn)直透鏡設(shè)計(jì)要以θ⊥和θ∥為依據(jù)。
d.發(fā)振方式和高頻疊加及RIN
相對(duì)噪音強(qiáng)度RIN是評(píng)價(jià)LD的一個(gè)重要指標(biāo)，
RIN=(△P/P)2/△f(單位Hz-1)
其中△P是LD射出光的交流成分，P是直流成分，△f是測(cè)量的頻帶寬度。
多模方式的LD一般RIN較低，但抗反射光干擾能力強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)電流不需疊加高頻，對(duì)于單模方式發(fā)光LD，反射光對(duì)光信號(hào)影響很強(qiáng)，必須對(duì)驅(qū)動(dòng)電流疊加高頻，一般約在500──700MHZ范圍內(nèi)。
e.內(nèi)藏光電二極管PD（photo diode）
LD內(nèi)部為了使出射光能量保持一定，一般內(nèi)藏光電二極管PD，做APC（auto power control）用。
準(zhǔn)直透鏡
準(zhǔn)直透鏡是把LD發(fā)出的發(fā)散光轉(zhuǎn)換成平行光,它由以下3個(gè)條件決定它的焦距f：
a. 對(duì)物透鏡縱向的光強(qiáng)分布Ry。
b. 對(duì)物透鏡直徑φ。
c. LD的垂直放射角θ⊥
由高斯光強(qiáng)分布公式:
可以計(jì)算出準(zhǔn)直透鏡的焦距f。再由
a.準(zhǔn)直透鏡的焦距f。
b.對(duì)物透鏡要求的光束直徑.
c.公式 光束直徑＝（對(duì)物透鏡直徑）＋（光盤偏心量）＋〔裕量〕
2f·NA=光束直徑
可以求出準(zhǔn)直透鏡的數(shù)值孔徑NA.
3.1.3整形棱鏡
由于DVD使用的激光波長短，所以對(duì)光波面象差要求嚴(yán)，所以盡量使用LD發(fā)光的中間部分，即波面收差較小的部分，同時(shí)還要考慮光能的利用效率。這樣就與一般的CD用光頭不同。需要整形棱鏡，它的作用是把橢圓形的平形光，變換成正圓形的平行光（如圖），
根據(jù)以下4個(gè)條件，可以求出整形棱鏡的整形倍率m及頂角:
a.對(duì)物透鏡要求的橫向光強(qiáng)分布Rx.
b.對(duì)物透鏡的直徑φ。
c. LD縱向放射角θ∥。
d. 準(zhǔn)直透鏡的焦距f。
偏光分光棱鏡PBS
偏光分光棱鏡的作用。是把從LD的出射光和從光盤的反射光分離，一是以便使反射光不回到LD的激光的共振腔，使出射激光不產(chǎn)生噪音，二是使反射回來的帶有信息的反射激光束可以有最小的損失，首先使Q面濾掉入射光A的P線性偏光以外的成份，使之成為純粹的P線性偏光，此外還必須使Q面對(duì)P線性偏光全透過，S線性偏光全反射。
對(duì)物透鏡
對(duì)物透鏡的設(shè)計(jì)，必需依賴于光盤的厚度，如果光盤的厚度與設(shè)計(jì)值不符，將會(huì)產(chǎn)生球面像差，使聚集特性變壞，這也就是為什么用于光盤厚0.6mm的DVD用對(duì)物透鏡讀不出光盤厚1.2mm的CD光盤信號(hào)的理由。
由DVDbook規(guī)定NA＝0.6，半徑一般R＝2mm
fobj=2R/2NA=3.33(mm)
一般只讀型用功率較小，使用注塑非球面光學(xué)樹脂即可，而記錄型用功率較大，一般用多組光學(xué)玻璃透鏡組合而成，對(duì)成像系的各部品的像差一定要嚴(yán)格控制.
伺服系
聚焦伺服（Forcs Svero）
FES聚焦伺服誤差信號(hào)（Forcs Error Single）的取得，有多種方式，例如非點(diǎn)象差法、刀刃法、雙刀刃法等，這里只采用光學(xué)系比較簡單,應(yīng)用較廣的非點(diǎn)象差法。
自動(dòng)焦距AF（auto force）光學(xué)系配置如圖:
凸透鏡
凸透鏡焦點(diǎn)和圓柱面透鏡的焦點(diǎn)之間的距離稱為焦點(diǎn)間隔D，光盤上的檢出范圍是△dsk，檢出范圍越大，敏感度越低，但伺服越不易脫軌，反之檢出范圍越小，敏感度越高，但伺服易脫軌，D和△dsk是在設(shè)計(jì)焦點(diǎn)伺服誤差檢出系之前要確定的兩個(gè)值，是設(shè)計(jì)的依據(jù).
β是凸透鏡焦點(diǎn)和圓柱面透鏡兩透鏡之間的橫倍率，有如下公式：
2β2＝D/△dsk
FAF=βfobj
這樣就可以求出凸透鏡的焦距FAF。
3.2.1.2.圓柱型透鏡
對(duì)于入射光A，m方向的光在S方向的光距離D之前相交于光軸，這樣可以求出圓柱透鏡的j（power）.
其中凸透鏡的屈光率為n1，厚為d1，圓柱透鏡屈光率為n2厚為d3兩透鏡距離為e2， j為透鏡之Power，入為波長，其它如上圖所示，由以下公式可以求出圓柱透鏡的曲率半徑:
j=1/F
e=nd
an=an-1＋h n-1j n-1
hn= h n-1－en-1an
3. 2.2.光電二極管PD（Photo Diodo）的位置及PD形狀設(shè)計(jì)。
PD附近的光路圖及PD的位置如下圖(a為入射光高,F1是AF系凸透鏡的焦距,F2是圓柱面透鏡焦距,x是PD的位置):
a.PD的位置
PD的位置必須在聚焦時(shí)m 、 s方向的光斑長度相同,即 b=b`,有如下關(guān)系:
a/b=F1/(d-x)
a/b`=F2/x
可求出PD的位置.
b.PD的尺寸
普通CD用4分割PD之間間隔一般是10mm ，但DVD為提高精度一般為5mm 。由以上圖中的關(guān)系，可以容易的求出所需PD的大小。
3.3. 信號(hào)取出系
從光盤面返回的帶有信息的反射光，首先在PBS處全反射，然后在分光棱鏡處分為伺服用光和信號(hào)用光，一般為30％和70％。信號(hào)用PD前的聚光透鏡，可以很容易的由以下公式求出。
j=1/F
a=an-1＋h n-1j n-1
3.4 公差
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，還必需討論系統(tǒng)的公差，其中包括各部品的加工誤差和組裝誤差。其中要討論的是各加工誤差或組裝誤差對(duì)光學(xué)頭中某項(xiàng)要求指標(biāo)所產(chǎn)生的影響,是否在許可范圍內(nèi).
3.4.1.各部品的加工誤差
a· 整形棱鏡的公差
整形棱鏡公差的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是水平方向的Rim intensity變化在 ±1％以內(nèi)，其中變化參數(shù)為：
1.光學(xué)玻璃屈折率的變化。
2.LD激光波長的變化（對(duì)屈折率有影響）。
3. 對(duì)整形棱鏡入射角的變化。
4. 整形棱鏡頂角的變化。
5. 準(zhǔn)直透鏡焦點(diǎn)距離的變化。
6. LD出射光放射角的變化。
首先從規(guī)格書、加工精度或調(diào)整精度中求出以上各項(xiàng)的變化量,再求出Rim intensity對(duì)應(yīng)各項(xiàng)變化量的變化量,就可以根據(jù)公式
σ=?(e12+ e22+…+en2)/(N-1)?-1/2
求出公差.en為某項(xiàng)變化引起Rim intensity變化的量，σ為Rim intensity的公差。
b·伺服系公差
評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是非點(diǎn)距離在設(shè)計(jì)值的5％以內(nèi),光盤的檢出范圍也在設(shè)計(jì)值的5％以內(nèi)。
變化值為：
1. 凸透鏡第一面的曲率半徑誤差；
2. 凸透鏡第二面的曲率半徑誤差；
3. 圓柱型透鏡第一面的曲率半徑誤差；
4. 圓柱型透鏡第二面的曲率半徑誤差；
5. 凸透鏡和圓柱型透鏡之間距離。
3.4.2.AF系組裝公差
評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是檢出范圍之內(nèi)光束的移動(dòng)量不超過PD的不感帶值。
變化參量：
1. 圓筒（誤差檢出系中凸透鏡和圓柱形透鏡在同一圓筒中）偏心。
2. 圓筒傾斜。
3. 凸透鏡偏心。
4. 凸透鏡傾斜.
5. 圓柱透鏡偏心。
6. 圓柱透鏡傾斜。
公差可以對(duì)光學(xué)頭在物理上有一個(gè)定量的評(píng)價(jià).
3.5光學(xué)頭的評(píng)價(jià)
光學(xué)頭的評(píng)價(jià)一般在物理上測(cè)量光斑的強(qiáng)度分布和大小,在電特性上測(cè)量FE、TE、Eye pattern和Jitter等..
以上主要是光學(xué)頭光路的設(shè)計(jì)，對(duì)于光路中各光學(xué)部品所附著的框體，在設(shè)計(jì)上也有一定的要求，例如平面精度，可調(diào)整性，散熱性,剛性，振動(dòng)響應(yīng)特性等。
光學(xué)頭根據(jù)使用的需要（例如如用于Disco man的小型光學(xué)頭，用于車載的抗惡劣環(huán)境的特殊光學(xué)頭，用于DVD－R，DVD－RAM的大功率的光學(xué)頭等），設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)不同。但基本設(shè)計(jì)原理大體相同。
光學(xué)頭的組裝、調(diào)整也非常重要.在筐體設(shè)計(jì)中要考慮光學(xué)頭某些部品的可調(diào)整性,一般調(diào)整時(shí)采用用CCD攝像機(jī)監(jiān)看的光學(xué)滑軸.某些時(shí)候?yàn)榱藴y(cè)量波面相差,也要用到干涉儀.
DVD光學(xué)頭結(jié)合了半導(dǎo)體、激光、光學(xué)、控制、機(jī)械等幾個(gè)領(lǐng)域最新技術(shù)，是DVD光盤裝置中的最重要部件之一。
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論