台式机光驱工作原理及其改进方案.docx

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台式机光驱工作原理及其改进方案

1.光驱介绍及其物理原理

1.1光驱介绍

光驱，电脑用来读写光碟内容的机器，是台式机里比较常见的一个配件。

随着多媒体的应用越来越广泛，使得光驱在台式机诸多配件中的已经成标准配置。

目前，光驱可分为CD-ROM驱动器、DVD光驱（DVD-ROM）、康宝（COMBO）和刻录机等。

1.2光驱的工作原理

激光头是光驱的心脏，也是最精密的部分。

它主要负责数据的读取工作，因此在清理光驱内部的时候要格外小心。

激光头主要包括：

激光发生器（又称激光二极管），半反光棱镜，物镜，透镜以及光电二极管这几部分。

当激光头读取盘片上的数据时，从激光发生器发出的激光透过半反射棱镜，汇聚在物镜上，物镜将激光聚焦成为极其细小的光点并打到光盘上。

此时，光盘上的反射物质就会将照射过来的光线反射回去，透过物镜，再照射到半反射棱镜上。

此时，由于棱镜是半反射结构，因此不会让光束完全穿透它并回到激光发生器上，而是经过反射，穿过透镜，到达了光电二极管上面。

由于光盘表面是以突起不平的点来记录数据，所以反射回来的光线就会射向不同的方向。

人们将射向不同方向的信号定义为“0”或者“1”，发光二极管接受到的是那些以“0”，“1”排列的数据，并最终将它们解析成为我们所需要的数据。

2.基本机械与电路结构和原理

光盘驱动器（以下简称光驱）主要由机心与电路两大部分组成。

现将其结构原理与工作过程简述如下：

2.1机心机构与工作原理

光驱的机心（这里以华硕S500/A40倍速光驱为例加以说明）主要由托盘进出机构、光盘卸载机构、光盘旋转机构、夹持机构、光头进给机构和物镜机构等部分构成。

托盘进出机构、光盘装卸机构、光盘旋转机构、夹持机构、光头进给机构和物镜机构等部分构成。

托盘进出机构、光盘装卸载机构与夹持机构安装在塑料机座上。

托盘通过齿条与基座上的托盘进出机构中的加载齿轮啮合。

托盘电机安装在机座上，光盘旋转机构和进给机构与物镜机构安装在钢制芯座上，由后面的2个“”型软橡胶卡子与机座间以动配合方式相连接。

芯座前方左右2个升降销伸入升降滑块中的2个“”形升降槽内，这样可使芯座连同主轴电机、进给电机、旋转盘台、光头组件等作为一个整体悬挂在光驱机心机械总体上。

当操作光驱控制面板CLOSE按键时（参见图1），微处理器便发出装盘指令，送到托盘电机驱动电路，产生驱动电压，使托盘电机正转，并通过皮带轮带动加载齿轮和升降齿轮反转，加载大、小齿轮与皮带轮下部小齿轮之间形成二级减速机构。

由于加载小齿轮与托盘齿条啮合，使托盘由机外向机内作水平移动，当托盘移至机内行程的尾部时，托盘进出槽尾部曲槽将升降滑块上的销钉顶住左移，使升降齿条与升降小齿轮行程啮合关系，升降滑块继续左移，芯座前方左右两升降销便沿“”形升降槽从底部移至最高点，芯座随之上升，旋转盘便将托盘中的光盘抬起，升至夹持器，将光盘紧压在旋转台盘上。

于此同时，升降滑块左侧端部将托盘进检测开关压合，此信息送至微处理器后，由微处理器发出制动指令，使加载电机刹车停转。

在装盘结束后，芯座升起到位，进给电机也随之上升。

微处理器在检测到托盘进检测开关闭合信号后，产生一驱动电压时进给电机反转，行程伞形轮、齿条带动光头小车沿滑轨和导杆向内道（主轴电机方向）移动，以便读取目录表等操作（此过程请参见图2）。

当操作OPEN按钮时，微处理器便发出卸盘指令，送到托盘电机驱动电路，使托盘电机反转，加载齿轮及升降齿轮正传，升降小齿轮与升降齿条啮合使升降滑块右移，芯座前方的左右升降销便沿“”形升降槽从顶部移至底部，芯座随之下降到位，托在旋转盘上的光盘随芯座在下降过程中将光盘送回托盘，芯座上的旋转盘与激光头下降，远离托盘。

由于加载小齿轮与托盘齿条啮合，使托盘由机内向机外作水平移动，最后将托盘中的光盘送出机外。

此时，托盘左侧凸坎将托盘出检测开关压合，将此信息送至微处理器，便发出制动指令，使加载电动刹车停转。

2.2电路结构与工作原理

光驱的典型电路结构框图如图3光盘驱动器组成框图所示，它主要由激光读出电路、伺服控制机构、数字信号处理系统、分层纠错与主机接口处理器、光盘装/卸载控制电路以及控制微处理器等几大部分组成。

其中激光读出电路是光驱中最关键的部分，它的作用是从光盘上读出信息，并转化为电信号后送至后续电路。

光驱的伺服控制系统主要RF信号放大器、各种伺服误差提取电路、A/D转换器、数字伺服控制计算、D/A转换器、进给驱动及进给电机、循迹驱动及循迹线圈、聚焦驱动及聚焦线圈、CLV伺服、主轴电机恒线速度驱动及主轴电机等组成。

它们构成了4个闭环控制环路，实现对光头和主轴电机的各种伺服控制。

工作时，在伺服驱动电路的驱动下，主轴电机开始旋转，且进给、循迹、聚焦机-电-光系统开始工作，激光头将光盘上的“坑”、“岸”信号变换成射频信号RF后送给伺服处理和RF信号放大处理电路，一方面将RF信号中的伺服误差信号分离出来，经A/D转换、数字伺服控制计算和D/A转换后，回送到伺服驱动电路去控制进给电机、主轴电机、聚焦线圈和循迹线圈，以使光束照射到指定的信息纹上读取信息。

同时，还将此RF数据信号进行记录数字“”、“”提取、DSL削波与整形、PLL锁相、同步检测后得到每帧数据的同步信号（此信号重复出现的概率与光盘上经过光头的线速度相对应），送到CLV伺服电路，与标准的7.35kHz进行比较。

当帧同步信号频率高于7.35kHz时，控制主轴电机转速变慢，而当帧同步信号频率高于7.35kHz时，控制主轴电机转快，从而实现CLV控制。

数字信号处理系统的主要功能是将光盘上读取的射频信号RF进行削波整形、同步、提取帧同步信号，进行CLV伺服计算，同时还进行EFM解调，将14位二进制码还原成8位二进制码，并对每帧的控制子码进行解调，得到Q子码，然后以帧为单位，对数据进行CIRC纠错和去交织，对CD音乐，将CIRC纠错后仍然无法纠错的数据进行插补，然后数字滤波，串-并转换、D/A转换等，获得立体声音乐，从耳机中播放出来；若为程序和数据盘片，则送到后面的解码纠错和IDE接口电路，经第三次纠错后，得到扇区数据存入DRAM，主机经IDE接口，将数据从DRAM中取出送入主机。

3.传统光驱的改进型方案——吸入式光驱

吸入式光驱，指一种插入光盘后，能将光盘自动推入至光驱予设固定位置，确保转盘准确嵌插于光盘中心孔内，旋转光盘读取资料;按压专用反转按钮，机构反向运动，将光盘自动推出光驱的吸入式光驱结构。

3.1背景技术

现今读取光盘资料的光驱大都为盘式光驱，即利用载盘将光盘输送至光驱内读取，然而载盘式光驱的载盘容易在使用者放置光盘时，因放置位置不正确而产生卡盘现象，而且使用者取出光盘后，如忘记将载盘退回至光驱内时，容易撞断载盘，基于上述问题，目前已有吸入式光驱结构，此类不用载盘，直接将光盘推入至吸入式光驱结构时，其内部机构会将光盘推入光驱，就像吸入光盘一般，然而，目前吸入式光驱结构在进片定位对心光盘时，会产生定位不准确的情况，以致无法旋转转盘读取光盘上的资料，即无法准确嵌插旋转光盘于转盘上，导致无法旋转光盘读取资料，所谓定位对心，即光盘进片时，将光盘定位于一予设固定位置，使光盘中心孔对准转盘（Turntable），以便转盘能嵌插于光盘中心孔，旋转光盘读取资料。

3.2创新内容

本实用新型光驱的主要目的，在于提供一种光盘进片时，由推杆自动推进，由推杆、第二连杆及激活杆扶正，由定位杆定位，将光盘准确定位于固定位置，确保转盘准确嵌插于光盘的中心孔，旋转光盘读取资料的吸入式光马区结构。

本实用新型的另一目的，在于提供一种光盘退片时，只要按压专用反转按钮，即可将光盘自动推出的吸入式光驱结构。

本实用新型的再一目的，在于提供一种光盘进片时，可避免将不符合本实用新型读取资料规格的光盘误推入至光驱内，发生卡盘现象的吸入式光驱结构。

为达上述的目的，一种吸入式光驱结构，在一基座上安装一机芯，机芯设有一用以嵌插旋转光盘读取资料的转盘，其特征在于:

该光盘进片定位机构，主要包括:

一滑动主体，设于基座，该滑动主体可上下移动;

一传动装置，设于基座，并带动滑动主体移动;

一滑动板，设于该滑动主体下端;

一推杆，设于基座，该滑动板带动该推杆动作;

一连杆机构，设于基座上端，在光盘进片过程中抵触于光盘;以及

一定位杆，设于基座相对滑动主体的另一侧，该定位杆定位光盘于对心位置。

而光盘退片机构，主要包括:

一滑动主体，设于该基座，该滑动主体可上下移动;

一传动装置，设于该基座，带动该滑动主体移动;

一连杆机构，设于基座上端，包括第一连杆及第二连杆，第一连杆，位于滑动主体上端，一端枢接于基座且句设有弹性组件，中间滑插于滑动主体内，另一端滑插于第二连杆的导引槽;第二连杆设有一导引槽，第二连杆一端枢接于基座，另一端设有抵触光盘的推轴及推块。

3.3附图说明

图1、为本实用新型较佳实施例的立体图。

图2、为本实用新型较佳实施例的立体分解图。

图3、为本实用新型较佳实施例光盘进片初始状态的俯视图。

图4、为本实用新型较佳实施例光盘自动进片状态的俯视图。

图5、为本实用新型较佳实施例光盘进片定位对心状态的俯视图。

图6、为本实用新型较佳实施例光盘读取资料状态的俯视图。

图7、为本实用新型较佳实施例小光盘进片状态的俯视图。

3.4具体实施方式

为了对本实用新型的结构、技术特征及其功效，能有更进一步的了解和认识，兹举一较佳实施例，并配合附图详细说明如下:

参见图1,2所示，本实用新型一较佳实施例，一种吸入式光驱结构，在一基座10上安装一机芯30（Traverse）及一对应机芯30通孔的顶柱11,机芯30设有一用以嵌插旋转光盘读取资料的转盘31;机芯30前端两侧各设有一升降柱32,33，基座10底部设有一传动装置38，该传动装置38包含一马达39驱动一齿轮组40旋转，马达39与电源间串联一常开触发开关，另外专设一安装于基座表面的反转开关，齿轮组40与滑动主体41底部侧面的一齿条42啮合，并带动设于基座10的一滑动主体41上下移动，滑动主体41上端面设有一限位槽44，而上端侧面设有一横移槽46，该横移槽46与齿条42间设有第一升降槽48，该第一升降槽48为抖槽。

一横移主体50一端设有一滑插于滑动主体41横移槽46中的横移柱51,横移主体50侧面设有第二升降槽52，第二升降槽52为一抖槽，机芯30的两升降柱32,33分别嵌插于第一升降槽48与第二升降槽52中，传动装置38带动滑动主体41向上移动时，由于横移槽46后段设有一向内的斜度，因此横移槽46将导引横移主体50向滑动主体41方向移动，此时插于第一升降槽48与第二升降槽52的两升降柱32,33，将在第一升降槽48与第二升降槽5.2的引导下向上移动，故可带动机芯30向上移动，由向上移动的机芯30，将转盘31嵌插至已定位于予设固定位置的光盘中心孔97内，以旋转光盘读取资料。

接着，因第一升降槽48与第二升降槽52后段为向下的抖槽，所以机芯30则向下移动离开光盘，以便旋转光盘进行读取资料，此动作即为光盘进片读取资料的部分动作，光盘的进片与定位对心的详细动作，请参见图3-7的详细叙述;

同理，当光盘退片时，只要按压专用反转按钮，马达39反转，滑动主体41则向下移动，横移主体50朝离开滑动主体41方向移动，机芯30向下移动的同时由顶柱11将光盘顶离转盘，以完成退片的后续动作。

此外，为了避免机芯30在升降移动时的左右晃动，位于升降柱32,33前端的基座10上分别设有一限位板34,36，该限位板34,36相对于升降柱32,33的位置处各设有一直槽35,37，以限制升降柱32,33仅能作升降移动。

一滑动板60，二固定孔61由滑动主体41下端的二固定柱43定位，并固设于滑动主体41下端;滑动板60设有一定位槽63，对应于滑动板60下方的基座10处设有一推杆64，该推杆64的通孔65枢接于基座10的凸柱12上，推杆64上端面上、下分别设有一定位柱68及一推轴“，该推轴“套设一用于抵推光盘的推体67，定位柱68则嵌插至滑动板60的定位槽63中，当滑动板60移动时，定位槽63将导引推杆64摆动，推杆64还设有可匀设一弹性组件13的钩块69，弹性组件13另一端则匀设于基座10所设的一钩块14上，未插入光盘时，弹性组件13使推杆64的推轴“及套设其上的推体67位于基座10入口的右侧（如图1,3所示）。

一连杆机构70，包含第一连杆71与第二连杆75，第一连杆71上端设有一通孔72，枢接于基座10上端所设的一固定轴15，该固定轴15在第一连杆71之前先套置一弹性组件16，该弹性组件16两端分别句设于基座10所设的一钩块29及第一连杆71底部所设的一钩块99，第一连杆71下方凸设一限位柱73，该限位柱73嵌插于滑动主体41的限位槽44内，使第一连杆71随滑动主体41的移动而摆动，第一连杆71下端设有一导引柱74,导引柱74嵌插于第二连杆75所设的一导引槽76中，第二连杆75设有一通孔77，该通孔”枢接于基座10所设的一凸柱17，第二连杆下端设有一推轴78，推轴78套设一用于抵推光盘的推块790

一分离板54，其两固定孔55由横移主体50所设的两固定柱”定位，并固设于横移主体50上，分离板54上端底部设有一分离柱56;

一激活杆80，设有一通孔81枢接于基座10上端所设的一凸柱18，将激活杆80设于基座10上端，激活杆80另一端设有一推轴82，该推轴82套设一推块83，以对所接触的光盘施力，激活杆80上端向下凸设有一钩块84，以句设一弹性组件19，该弹性组件19容置于基座10的一容置槽20内，弹性组件19另一端则勾设于容置槽20的钩块21，激活杆80上端底部凸设一推柱85，推柱85滑插于基座10的一弧槽22中，并抵触于分离板54前端，分离板54移动时导引拨动推柱85，迫使激活杆80沿弧槽22移动，激活杆80上端还设有两固定孔86，分别嵌套于一激活块87所设的两固定柱88，以固定激活块87，该激活块87底部设有一激活柱89，激活柱89穿过基座10的一激活槽23，以激活触发开关，启动或关闭传动装置38的马达390

一定位杆90，设有一通孔91，该通孔91枢接于基座10一侧的一凸柱24，定位杆90下端侧面向上凸设一固定板92，固定板92设有一定位块93,在光盘进片时，将光盘定位于予设位置，定位杆90上端则设有一斜板94,料板94插至于基座10的容置槽25内，抵触于分离柱56，横移主体50带动分离板54移动时，分离柱56将通过抖板94带动定位杆90移动至予设固定位置，定位杆90上端中间设一钩块95，以匀设一弹性组件26，该弹性组件26容置于基座10上端的容置槽27内，弹性组件26另一端则匀设于容置槽27的钩块280

参见图3-7所示，以下将详述本实用新型进片定位，读取光盘资料，以及退片的运动过程。

参见图3所示，为本实用新型未插入光盘时的初始状态，此时马达39未启动，当使用者将光盘96推入光驱时，推杆64在弹性组件13的弹力（顺时针方向）作用下，使推体67与光盘96保持接触，当持续将光盘向内推动（如图4所示），光盘则推动第二连杆75的推块79与激活杆80的推块83顺时针摆动，激活杆80的摆动带动激活块87移动，激活块87的激活柱89将激活触发开关，启动马达39正转。

参见图4所述，当马达39正转驱动齿轮组40转动时，通过齿条42带动滑动主体41向上移动，同时，滑动板60的定位槽63将导引推杆64顺时针摆动，推动光盘96进入光驱，而第一连杆71在滑动主体41的导引下，拉动（顺时针方向）其下的弹性组件16，使第二连杆75逆时针方向摆动，使推块79抵触于光盘96右侧上端;激活杆80在光盘的推动下，拉伸（顺时针方向）弹性组件19，使激活杆80逆时针摆动，使推块83抵触于光盘左侧上端;上述抵触的三点只起推进及扶正作用。

参见图5所示，在滑动主体41的导引下，推杆64将光盘96完全推入至光驱时，抵触于定位杆90的定位块93，而推杆64则定位在光盘96的下部，连杆机构70与激活杆80抵触于光盘96上端，如此即可将光盘96定位至予设位置，使光盘96的中心孔97对准机芯30的转盘31;此时，滑动主体41仍继续往上移动，则横移主体50的横移柱51将被滑动主体41的横移槽46导引至后段抖槽，并带动横移主体50朝滑动主体41方向移动，由第一升降槽48与第二升降槽52导引两升降柱32.33向上移动，进而带动机芯30向上移动，由光驱上盖机壳顶住光盘，使转盘31恰可准确插入至光盘96的中心孔97内。

当滑动主体41往上移动将转盘31顶入光盘96时，推杆64此时的位置，因定位柱68移动于定位槽63的直槽内，所以位置不会改变，而第二连杆75亦因第一连杆71的限位柱73移动于限位槽44的直槽内，也不会改变第二连杆75的位置，另外，横移主体50在横向移动时，分离板54的分离柱56因定位杆90前段为直线段，所以不会带动定位杆90改变其位置。

参见图6所示，转盘31在旋转光盘96读取资料前，必须使接触光盘96以固定位置的推杆64、第二连杆75、激活杆80与定位杆90退离光盘96，才不会刮伤光盘96;此动作完成的过程如下，此时，滑动主体41仍在继续往上移动，滑动板60随滑动主体41移动，使定位槽63后段抖槽导引推杆64移动离开光盘的下端，而第一连杆71的限位柱73将在滑动主体41限位槽44后段斜槽的导引下，使连动的第二连杆75退离光盘96上端右侧;由于横移主体50朝滑动主体41方向移动，使分离板54往右边方向移动，且由分离板54前端推动激活杆80的推柱85，使激活杆80退离光盘;同时，由分离板54的分离柱56带动定位杆90的斜板94，使定位杆90退离光盘96;因为第一升降槽48与第二升降槽52后段为向下倾抖的抖槽，所以将导引机芯3。

往下移动脱离光盘，至此，激活杆80方脱离触发开关，使马达39停止运转后，方可由转盘31旋转光盘96读取资料。

使用者欲使光盘退片时，只要按压专设的退片功能钮（专设的反转按钮），激活马达39反向转动，带动滑动主体41往下移动，此时，第一升降槽48与第二升降槽52将导引升降柱32,33先升起、后下降，运动程5序完全与光盘进片定位程序相反，最后，顶柱11将光盘96顶离转盘31后，由连杆机构70的第二连杆75向外推动光盘96，将光盘推出光驱外。

参见图7所示，为了避免使用者将小光盘98插入至本实用新型所造成的卡盘问题，例如使用8公分光盘，当小光盘推入至本实用新型的光驱内10偏向左侧，无法完全推动激活杆80激活触发开关，故无法完成进片读取光盘98的后续动作，因此，在小光盘98进片定位时，可避免卡盘的现象，而且激活杆80在弹性组件19拉力的作用下，会将小光盘98顶出，不会卡于光驱内;此外，当小光盘98推入至本实用新型偏向右侧时，则会顶到第二连杆75，此时，第一连杆71在下端弹性组件16顺时针方向的弹力作用15下，将带动第二连杆75逆针旋转移动，将光盘98推出，同样可避免小光盘98卡于光驱内。

附图