数字多用途盘、视频数字光盘兼容双镜头光学头 本发明属于光盘机的设计技术领域，特别涉及DVD播放机的光学头的结构设计。
数字多用途盘(Digital Versatile Disc-DVD)技术是现在正在发展的下一代多媒体技术，它将成为未来多媒体市场中的主流产品。但在当前视频数字光盘(Video Compact Disc-VCD)占市场主流的情况下，要求DVD能够兼容VCD。为做到这一点，首先要对光学头进行改进。目前国际上有MB Video、Mitsubishi、Sony、Philips和Thomson等公司提出了一些改进方案，常用的方案有如下几种：
(1)在播放机中安装两套光学头，一套用于DVD，另一套用于VCD。这种方案是DVD、VCD两套独立光学系统在DVD播放机中的简单组合，它易于实现，但使得播放机的体积及机构加大。
(2)将两个物镜安装到一个力矩器上，这种方案是Mitsubishi公司在其原有技术基础上提出的，它是通过力矩器的转动来实现物镜切换的(它同时利用这种转动实现道跟踪)。这一方案的缺点是力矩器惯性力较大，其动特性不好。
(3)利用全息光学元件实现单镜头双焦距，这种方案对镜头的加工工艺要求较高，实现起来有一定难度，而且这种方案光能利用率不高。
(4)利用液晶板做光栏来改变数值孔径，从而实现焦距的改变。这种方案司样存在光能利用率不高的问题。
本发明的目的是为克服已有技术地不足之处，设计出对VCD、DVD兼容的光学头，使其具有结构简单，便于实现，且光能利用率高之优点。
本发明设计的一种DVD、VCD兼容的双镜头光学头，包括半导体激光和由聚光镜、衍射光栅、偏振光分光镜、1/4波片构成的读/写光路，由偏振光分光镜、聚光镜、光电接收器构成的光信号接收转换单元，其特征在于所说的读/写光路中还包括一起安装在双轴力矩器上的DVD盘读出物镜和VDC盘读出物镜以及对该光路进行切换的光路切换机构。
本发明的特点是将两种不同数值孔径(NADVD＝0.62，NAVCD＝0.38)的物镜安装在同一镜框及双轴力矩器上，物镜的前工作距相差0.60mm，而且分别对DVD、VCD两种盘片齐焦，光路的切换通过光束切换机构实现。本光学头的光路原理图如图1，包括半导体激光器1及与激光器发出的光束成准直依次排列的聚光镜2，衍射光栅3，偏振光分光镜4，1/4波长片5，光路切换机构9，安装在一起的DVD物镜6，VCD物镜8，与偏振分光镜4反射光束准直的聚光镜，光电接收器。
从图1中可以看出，本光路原理与一般DVD或VCD机光学读取机构的不同之处在于图中的光路切换机构和双物镜结构。它们是本方案中实现DVD和VCD兼容的核心部分。当盘片7为DVD盘时，光束切换机构将光束切换到NA＝0.62的物镜6上，该物镜前工作距设为1，能用于读取DVD盘片信息。当盘片为VCD盘时，光束被切换到NA＝0.38的物镜8上，该物镜前工作距为1+0.6mm，能用于读取VCD盘片信息。物镜6和物镜8固定在同一镜框及双轴力矩器上，它们可同时由力矩器控制在两个方向上运动，从而实现聚焦和光道跟踪。
本发明的光束切换机构有机械和光电两种方案。
第一种为平移反射镜法：
本方案中，光束切换机构是一个带驱动装置的反射镜，如图2。它通过移动反射镜来实现光束的切换。当使用NA＝0.62的物镜时，反射镜位于位置1，此时光线通过反射镜到达DVD读出物镜6；使用NA＝0.38的物镜时，反射镜平移6mm左右，位于位置2，此时光线通过反射镜到达VCD读出物镜8，位置1，位置2可由一定位卡来定位。
第二种为光学偏振分光法：
本方案原理是根据光的偏振方向确定光束的切换，如图3。
本方案通过控制1/2-全波可变波长片12来选择读出物镜。这种1/2-全波可变波长片是一种电光材料(例如液晶材料)，可以通过电场变化控制它在1/2波片或全波片间转换。本方案所用光束切换机构由偏振光分光镜91和反射镜92组成。
从半导体激光器1中发出的激光经整型、准直、起偏后形成线偏振光，该线偏振光通过1/4波片5后偏振方向旋转45度进入1/2-全波可变波长片12。当盘片7为DVD盘时，通过电场将1/2-全波可变波长片12设置成1/2波片，此时线偏振光通过此1/2波片后偏振方向将旋转90度，而偏振光分光镜91将反射此种线偏振光，从而使DVD盘读出物镜6有效；当盘片7为VCD盘时，通过电场将1/2-全波可变波长片12设成全波片，此时线偏振光通过此全波片后偏振方向不变，偏振光分光镜91将透射此种偏振光，它将进入反射镜92，从而使VCD盘读出物镜8有效。这是一种完全的电光控制方案，无需在光路中加入其它机械结构。
本发明实现了用一套光路系统同时适用于VCD盘和DVD盘的光学头，且结构简单，可利用原有的单一VCD或DVD光学头稍加改动即可实现，使其光能的利用率大大提高。
附图简要说明：
图1为本发明的总体结构原理图。
图2为本发明的机械或光束切换机构示意图。
图3为本发明光束的光电或光束切换机构示意图。
图4为本发明一种实施例结构示意图。
图5为本发明实施例的双轴力矩器结构示意图。
图6为本实施例的双镜头结构示意图。
本发明设计出一种DVD、VCD兼容双镜头光学头的实施例，其结构如图4～6所示。结合附图详细说明如下：
图4为本实施例总体结构。整个光路被分成两部分：一部分是固定部分，另一部分是移动部分。固定部分由波长为635nm或650nm的半导体激光器1、聚光镜2、衍射光栅3、偏振光分光镜4、1/4波长片5、聚光镜10和光电接收器11组成。这些器件安装在固定于DVD机架的盒子内，器件安装时要求半导体激光器1、聚光镜2、衍射光栅3、偏振光分光镜4、1/4波长片5共光轴，聚光镜10和光电接收器11的光轴应与上述光轴垂直。半导体激光器1应置于聚光镜2的焦点处，以保证从聚光镜2出来的光为平行光。固定部分静止不动。移动部分由反射镜9、物镜6和物镜8及其双轴力矩器组成，反射镜应与光轴成45度安装，以保证入射光和出射光垂直。物镜6和物镜8的光轴应平行，并且它们的光轴应与1/4波长片5所处光轴垂直。移动部分中反射镜9能够沿入射光方向平移6mm左右的距离，以保证光束在物镜6和物镜8间的切换，反射镜9的移动可以用电磁装置来实现。在反射镜9上安装线圈，在移动部分中安装磁性材料，反射镜9的运动靠磁性材料和导向槽来定位并保证精度。移动部分安装在导轨上，寻址时它将沿导轨在盘径向移动。固定部分和移动部分靠平行光进行连接。
本实施例中物镜6和物镜8及其双轴力矩器的结构如图5和图6所示。双轴力矩器由DVD物镜、VCD物镜、镜框、跟踪线圈51、聚焦线圈52、磁性材料53、悬臂54和支撑55组成。聚焦线圈沿水平方向绕在镜框上，聚焦线圈的轴线与磁性材料的磁场方向垂直；跟踪线圈则是绕制好后贴到镜框侧面，其轴线与磁性材料的磁场方向平行。双轴力矩器的聚焦线圈通电时在磁场作用下将产生上下运动，以使盘片的信息面始终位于读出物镜的焦面上。而跟踪线圈通电时在磁场作用下将产生前后运动(如图中箭头所示)，以使读出光束的焦点始终位于盘的信息道内。由于DVD物镜和VCD物镜齐焦，因而能用一个双轴力矩器实现两个物镜的聚焦、跟踪控制。
另外，本实施例中的物镜6和物镜8可以通过开模进行整体制造，从而形成固定在同一镜框61中的组合物镜，组合物镜外形如图6所示。图中的两个物镜6、8是针对波长为635nm或650nm的激光设计的，这两个物镜的主要区别是数值孔径不同，一个是0.62，另一个是0.38，数值孔径的不同是通过改变透镜的曲率半径和透镜孔径实现的。这两个物镜分别用于DVD盘片和VCD盘片的读出。这种组合物镜由于是整体制造，因而在双轴力矩器上安装更加方便、简洁，并且由于减轻了质量，因而整个双轴力矩器的动特性将更好。