專利名稱：一種光學(xué)頭中光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，更具體說涉及一種光學(xué)頭中光學(xué)系統(tǒng)的 優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
隨著光存儲(chǔ)行業(yè)的不斷發(fā)展，光存儲(chǔ)設(shè)備的記錄密度不斷增大，其中 光學(xué)頭為光存儲(chǔ)設(shè)備的核心部件，光學(xué)系統(tǒng)作為光學(xué)頭的重要設(shè)計(jì)基礎(chǔ)也 不斷發(fā)展變化，目前的發(fā)展趨勢是激光波長越來越短，數(shù)值孔徑越來越大，
光學(xué)系統(tǒng)的體積越來越小等。從目前流行的數(shù)值孔徑為0. 6/0. 65的紅光光 存儲(chǔ)光學(xué)頭到下一代光存儲(chǔ)技術(shù)的焦點(diǎn)——應(yīng)用405nm波長的藍(lán)光光存儲(chǔ) 光學(xué)頭，均使用像散法檢測物鏡離焦?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)中對于光學(xué)頭的光學(xué) 系統(tǒng)優(yōu)化，只以基于像差理論的波像差的二次方為評(píng)價(jià)函數(shù)，無法對光學(xué) 頭的聚焦及信道跟蹤等狀態(tài)的檢測靈敏度進(jìn)行控制?；诖思夹g(shù)的優(yōu)化方 法所設(shè)計(jì)的光學(xué)頭，其檢測靈敏度可能無法滿足控制系統(tǒng)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以使光學(xué)頭檢測靈敏度滿 足控制系統(tǒng)要求的光學(xué)頭中光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化方法。
本發(fā)明所述的方法包括以下步驟
A、 根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)結(jié)果模擬光路，基于傳統(tǒng)像差理論，采 用第一像質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)，對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到衍射極限；
B、 在滿足基于像差理論的優(yōu)化極限下，以光學(xué)系統(tǒng)中光路元件狀態(tài) 檢測的靈敏度為優(yōu)化的目標(biāo)二次優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)。
所述的步驟B包括以下步驟
Bl、選擇光學(xué)系統(tǒng)中光路元件狀態(tài)參數(shù)為變量； B2、觀察聚焦開環(huán)誤差信號(hào)的線性區(qū)范圍；
B3、以聚焦開環(huán)誤差信號(hào)的線性區(qū)范圍的長度接近焦深的變量為優(yōu)化 結(jié)果。這是以光學(xué)系統(tǒng)中光路元件狀態(tài)檢測的靈敏度為優(yōu)化的目標(biāo)二次優(yōu) 化光學(xué)系統(tǒng)的一種具體方法。
所述的步驟B2包括以下步驟-
B21、包括重復(fù)修改選擇的參數(shù)的參量，進(jìn)行光路模擬； B22、記錄結(jié)果，并進(jìn)行觀察。本步驟主要通過多次修改參量，多次 光路模擬，為下面的優(yōu)化結(jié)果選擇提供充分的數(shù)據(jù)支持。 所述的步驟B3包括以下步驟
B31、計(jì)算所得的線性區(qū)域范圍的實(shí)際長度與理論設(shè)計(jì)焦深量之間的 平方作為第二像質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)；
B32、以令第二像質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)最小為目標(biāo)的優(yōu)化所得到的變量的數(shù)值 為優(yōu)化結(jié)果。這是選擇以聚焦開環(huán)誤差信號(hào)的線性區(qū)范圍的長度接近焦深 的變量為優(yōu)化結(jié)果的一種方法。
所述的光學(xué)系統(tǒng)中光路元件狀態(tài)包括離焦、信道跟蹤狀態(tài)。這是比較 容易檢測到的光路元件狀態(tài)?？梢詰?yīng)用于像散法聚焦的光學(xué)頭中光學(xué)系統(tǒng) 的優(yōu)化中。
所述的離焦、信道跟蹤狀態(tài)參數(shù)包括像散元件柱面鏡或傾斜平面鏡的 參數(shù)。這是比較容易檢測到的光路元件狀態(tài)參數(shù)。
所述的離焦、信道跟蹤狀態(tài)參數(shù)選自柱面鏡光學(xué)面的曲率半徑、光學(xué) 面對稱軸與四象限探測器的夾角、傾斜平面鏡的材料特性、傾斜平面鏡與 四象限探測器的夾角中的一種或其組合。在具體實(shí)施中，可以選擇其中的 任一個(gè)參數(shù)，當(dāng)然，為了得到教好的效果，應(yīng)當(dāng)選擇參數(shù)的組合。
所述離焦、信道跟蹤狀態(tài)參數(shù)應(yīng)為像散元件的非決定性、易調(diào)整的參 數(shù)。這樣的參數(shù)方便在優(yōu)化過程中的調(diào)整。
本發(fā)明由于在采用第一像質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)，對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到衍 射極限后;再以光學(xué)系統(tǒng)中光路元件狀態(tài)檢測的靈敏度為優(yōu)化的目標(biāo)二次 優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)。所以可以使光學(xué)頭檢測靈敏度滿足控制系統(tǒng)要求，提高不 同光學(xué)頭中光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化效率。


圖1是實(shí)施例中優(yōu)化方法的原理流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和較佳的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 實(shí)施例中的方法包括以下步驟
A、 根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行光路模擬，基于傳統(tǒng)像差理論， 采用第一像質(zhì)評(píng)價(jià)像差理論(即第一像質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù))，對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化， 達(dá)到衍射極限；
B、 采用第二像質(zhì)評(píng)價(jià)狀態(tài)檢測靈敏度，應(yīng)用像散法聚焦的光學(xué)頭中 光學(xué)系統(tǒng)，以系統(tǒng)中的像散元件柱面鏡或傾斜平面鏡的參數(shù)(如柱面鏡光 學(xué)面的曲率半徑、光學(xué)面對稱軸與四象限探測器的夾角、傾斜平面鏡的材 料特性、傾斜平面鏡與四象限探測器的夾角等)作為變量，以第二像質(zhì)評(píng) 價(jià)函數(shù)，對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，即以光斑變化率即模擬輸出的聚焦開環(huán)誤 差信號(hào)的線性區(qū)范圍的長度接近焦深為優(yōu)化目標(biāo)二次優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)，具體 包括以下步驟
Bl、選擇光學(xué)系統(tǒng)中離焦、信道跟蹤狀態(tài)參數(shù)為變量，所述參數(shù)包括
像散元件柱面鏡或傾斜平面鏡的參數(shù)，所述參數(shù)可以是柱面鏡光學(xué)面的曲 率半徑、光學(xué)面對稱軸與四象限探測器的夾角、傾斜平面鏡的材料特性、
傾斜平面鏡與四象限探測器的夾角中的一種或其組合。所選擇的狀態(tài)參數(shù) 應(yīng)為像散元件的非決定性、易調(diào)整的參數(shù)。
B2、觀察聚焦開環(huán)誤差信號(hào)的線性區(qū)范圍，包括以下步驟
B21、包括重復(fù)修改結(jié)構(gòu)參量(即所選擇的參數(shù)的參量)，進(jìn)行光路模
擬；
B22、記錄結(jié)果，并進(jìn)行觀察；
B3、以聚焦開環(huán)誤差信號(hào)的線性區(qū)范圍的長度接近焦深的變量為優(yōu)化 結(jié)果?？梢酝ㄟ^如下具體方法確定所需要的變量
B31、計(jì)算所得的線性區(qū)域范圍的實(shí)際長度與理論設(shè)計(jì)焦深量之間的 平方作為第二像質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)，B32、以令第二像質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)最小為目標(biāo)的優(yōu)化所得到的變量的數(shù)值 為優(yōu)化結(jié)果。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說 明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若
干簡單推演或替換，如也可以將本方法應(yīng)用于非像散法聚焦的光學(xué)頭中
光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化中、還可以選擇其他的光學(xué)元件的狀態(tài)參數(shù)等，都應(yīng)當(dāng)視 為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種光學(xué)頭中光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化方法，包括以下步驟A、根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)結(jié)果模擬光路，基于傳統(tǒng)像差理論，采用第一像質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)，對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到衍射極限；B、在滿足基于像差理論的優(yōu)化極限下，以光學(xué)系統(tǒng)中光路元件狀態(tài)檢測的靈敏度為優(yōu)化的目標(biāo)二次優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)頭中光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟B包括以下步驟Bl、選擇光學(xué)系統(tǒng)中光路元件狀態(tài)參數(shù)為變量； B2、觀察聚焦開環(huán)誤差信號(hào)的線性區(qū)范圍；B3、以聚焦開環(huán)誤差信號(hào)的線性區(qū)范圍的長度接近焦深的變量為優(yōu)化 結(jié)果。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)頭中光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟B2包括以下步驟B21、包括重復(fù)修改選擇的參數(shù)的參量，進(jìn)行光路模擬； B22、記錄結(jié)果，并進(jìn)行觀察。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)頭中光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特 征在于，B31、計(jì)算所得的線性區(qū)域范圍的實(shí)際長度與理論設(shè)計(jì)焦深量之間的平方作為第二像質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)；B32、以令第二像質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)最小為目標(biāo)的優(yōu)化所得到的變量的數(shù)值 為優(yōu)化結(jié)果。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的光學(xué)頭中光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化方法， 其特征在于，所述的光學(xué)系統(tǒng)中光路元件狀態(tài)包括離焦、信道跟蹤狀態(tài)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)頭中光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在 于，所述的離焦、信道跟蹤狀態(tài)參數(shù)包括像散元件柱面.鏡或傾斜平面鏡的 參數(shù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)頭中光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在 于，所述的離焦、信道跟蹤狀態(tài)參數(shù)選自柱面鏡光學(xué)面的曲率半徑、光學(xué) 面對稱軸與四象限探測器的夾角、傾斜平面鏡的材料特性、傾斜平面鏡與 四象限探測器的夾角中的一種或其組合。
8、根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)頭中光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在 于，所述離焦、信道跟蹤狀態(tài)參數(shù)應(yīng)為像散元件的非決定性、易調(diào)整的參 數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)頭中光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化方法，屬于光存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括以下步驟A.根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)結(jié)果模擬光路，基于傳統(tǒng)像差理論，采用第一像質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)，對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到衍射極限；B.在滿足基于像差理論的優(yōu)化極限下，以光學(xué)系統(tǒng)中光路元件狀態(tài)檢測的靈敏度為優(yōu)化的目標(biāo)二次優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明由于在采用第一像質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)，對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到衍射極限后；再以光學(xué)系統(tǒng)中光路元件狀態(tài)檢測的靈敏度為優(yōu)化的目標(biāo)二次優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)。所以可以使光學(xué)頭檢測靈敏度滿足控制系統(tǒng)要求，提高不同光學(xué)頭中光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化效率。
文檔編號(hào)G11B7/08GK101105951SQ20071007538
公開日2008年1月16日 申請日期2007年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月1日
發(fā)明者孫滿龍, 張布卿, 楊明生, 毛樂山, 潘龍法, 王爍石, 程雪岷, 霜 閆, 馬建設(shè) 申請人:清華大學(xué)深圳研究生院;東莞宏威數(shù)碼機(jī)械有限公司