专利名称：一种光学头中光学系统的优化方法
技术领域：
本发明属于光存储技术领域，更具体说涉及一种光学头中光学系统的 优化方法。
背景技术：
随着光存储行业的不断发展，光存储设备的记录密度不断增大，其中 光学头为光存储设备的核心部件，光学系统作为光学头的重要设计基础也 不断发展变化，目前的发展趋势是激光波长越来越短，数值孔径越来越大，
光学系统的体积越来越小等。从目前流行的数值孔径为0. 6/0. 65的红光光 存储光学头到下一代光存储技术的焦点——应用405nm波长的蓝光光存储 光学头，均使用像散法检测物镜离焦状态。现有技术中对于光学头的光学 系统优化，只以基于像差理论的波像差的二次方为评价函数，无法对光学 头的聚焦及信道跟踪等状态的检测灵敏度进行控制。基于此技术的优化方 法所设计的光学头，其检测灵敏度可能无法满足控制系统的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以使光学头检测灵敏度满 足控制系统要求的光学头中光学系统的优化方法。
本发明所述的方法包括以下步骤
A、 根据光学系统的初步设计结果模拟光路，基于传统像差理论，采 用第一像质评价函数，对光学系统进行优化，达到衍射极限；
B、 在满足基于像差理论的优化极限下，以光学系统中光路元件状态 检测的灵敏度为优化的目标二次优化光学系统。
所述的步骤B包括以下步骤
Bl、选择光学系统中光路元件状态参数为变量； B2、观察聚焦开环误差信号的线性区范围；
B3、以聚焦开环误差信号的线性区范围的长度接近焦深的变量为优化 结果。这是以光学系统中光路元件状态检测的灵敏度为优化的目标二次优 化光学系统的一种具体方法。
所述的步骤B2包括以下步骤-
B21、包括重复修改选择的参数的参量，进行光路模拟； B22、记录结果，并进行观察。本步骤主要通过多次修改参量，多次 光路模拟，为下面的优化结果选择提供充分的数据支持。 所述的步骤B3包括以下步骤
B31、计算所得的线性区域范围的实际长度与理论设计焦深量之间的 平方作为第二像质评价函数；
B32、以令第二像质评价函数最小为目标的优化所得到的变量的数值 为优化结果。这是选择以聚焦开环误差信号的线性区范围的长度接近焦深 的变量为优化结果的一种方法。
所述的光学系统中光路元件状态包括离焦、信道跟踪状态。这是比较 容易检测到的光路元件状态。可以应用于像散法聚焦的光学头中光学系统 的优化中。
所述的离焦、信道跟踪状态参数包括像散元件柱面镜或倾斜平面镜的 参数。这是比较容易检测到的光路元件状态参数。
所述的离焦、信道跟踪状态参数选自柱面镜光学面的曲率半径、光学 面对称轴与四象限探测器的夹角、倾斜平面镜的材料特性、倾斜平面镜与 四象限探测器的夹角中的一种或其组合。在具体实施中，可以选择其中的 任一个参数，当然，为了得到教好的效果，应当选择参数的组合。
所述离焦、信道跟踪状态参数应为像散元件的非决定性、易调整的参 数。这样的参数方便在优化过程中的调整。
本发明由于在采用第一像质评价函数，对光学系统进行优化，达到衍 射极限后;再以光学系统中光路元件状态检测的灵敏度为优化的目标二次 优化光学系统。所以可以使光学头检测灵敏度满足控制系统要求，提高不 同光学头中光学系统的设计与优化效率。
图1是实施例中优化方法的原理流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。 实施例中的方法包括以下步骤
A、 根据光学系统的初步设计结果进行光路模拟，基于传统像差理论， 采用第一像质评价像差理论(即第一像质评价函数)，对光学系统进行优化， 达到衍射极限；
B、 采用第二像质评价状态检测灵敏度，应用像散法聚焦的光学头中 光学系统，以系统中的像散元件柱面镜或倾斜平面镜的参数(如柱面镜光 学面的曲率半径、光学面对称轴与四象限探测器的夹角、倾斜平面镜的材 料特性、倾斜平面镜与四象限探测器的夹角等)作为变量，以第二像质评 价函数，对光学系统进行优化，即以光斑变化率即模拟输出的聚焦开环误 差信号的线性区范围的长度接近焦深为优化目标二次优化光学系统，具体 包括以下步骤
Bl、选择光学系统中离焦、信道跟踪状态参数为变量，所述参数包括
像散元件柱面镜或倾斜平面镜的参数，所述参数可以是柱面镜光学面的曲 率半径、光学面对称轴与四象限探测器的夹角、倾斜平面镜的材料特性、
倾斜平面镜与四象限探测器的夹角中的一种或其组合。所选择的状态参数 应为像散元件的非决定性、易调整的参数。
B2、观察聚焦开环误差信号的线性区范围，包括以下步骤
B21、包括重复修改结构参量(即所选择的参数的参量)，进行光路模
拟；
B22、记录结果，并进行观察；
B3、以聚焦开环误差信号的线性区范围的长度接近焦深的变量为优化 结果。可以通过如下具体方法确定所需要的变量
B31、计算所得的线性区域范围的实际长度与理论设计焦深量之间的 平方作为第二像质评价函数，B32、以令第二像质评价函数最小为目标的优化所得到的变量的数值 为优化结果。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若
干简单推演或替换，如也可以将本方法应用于非像散法聚焦的光学头中
光学系统的优化中、还可以选择其他的光学元件的状态参数等，都应当视 为属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种光学头中光学系统的优化方法，包括以下步骤A、根据光学系统的初步设计结果模拟光路，基于传统像差理论，采用第一像质评价函数，对光学系统进行优化，达到衍射极限；B、在满足基于像差理论的优化极限下，以光学系统中光路元件状态检测的灵敏度为优化的目标二次优化光学系统。
2、 根据权利要求1所述的光学头中光学系统的优化方法，其特征在于，所述的步骤B包括以下步骤Bl、选择光学系统中光路元件状态参数为变量； B2、观察聚焦开环误差信号的线性区范围；B3、以聚焦开环误差信号的线性区范围的长度接近焦深的变量为优化 结果。
3、 根据权利要求2所述的光学头中光学系统的优化方法，其特征在于，所述的步骤B2包括以下步骤B21、包括重复修改选择的参数的参量，进行光路模拟； B22、记录结果，并进行观察。
4、 根据权利要求2或3所述的光学头中光学系统的优化方法，其特 征在于，B31、计算所得的线性区域范围的实际长度与理论设计焦深量之间的平方作为第二像质评价函数；B32、以令第二像质评价函数最小为目标的优化所得到的变量的数值 为优化结果。
5、 根据权利要求1或2或3所述的光学头中光学系统的优化方法， 其特征在于，所述的光学系统中光路元件状态包括离焦、信道跟踪状态。
6、 根据权利要求5所述的光学头中光学系统的优化方法，其特征在 于，所述的离焦、信道跟踪状态参数包括像散元件柱面.镜或倾斜平面镜的 参数。
7、 根据权利要求5所述的光学头中光学系统的优化方法，其特征在 于，所述的离焦、信道跟踪状态参数选自柱面镜光学面的曲率半径、光学 面对称轴与四象限探测器的夹角、倾斜平面镜的材料特性、倾斜平面镜与 四象限探测器的夹角中的一种或其组合。
8、根据权利要求5所述的光学头中光学系统的优化方法，其特征在 于，所述离焦、信道跟踪状态参数应为像散元件的非决定性、易调整的参 数。
全文摘要
本发明公开了一种光学头中光学系统的优化方法，属于光存储技术领域。本发明包括以下步骤A.根据光学系统的初步设计结果模拟光路，基于传统像差理论，采用第一像质评价函数，对光学系统进行优化，达到衍射极限；B.在满足基于像差理论的优化极限下，以光学系统中光路元件状态检测的灵敏度为优化的目标二次优化光学系统。本发明由于在采用第一像质评价函数，对光学系统进行优化，达到衍射极限后；再以光学系统中光路元件状态检测的灵敏度为优化的目标二次优化光学系统。所以可以使光学头检测灵敏度满足控制系统要求，提高不同光学头中光学系统的设计与优化效率。
文档编号G11B7/08GK101105951SQ20071007538
公开日2008年1月16日 申请日期2007年8月1日 优先权日2007年8月1日
发明者孙满龙, 张布卿, 杨明生, 毛乐山, 潘龙法, 王烁石, 程雪岷, 霜 闫, 马建设 申请人:清华大学深圳研究生院;东莞宏威数码机械有限公司