专利名称：一种低惯量光盘驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低惯量光盘驱动装置，尤指一种盘片与激光头静止不动，通过光学构件作为激光头光路传递媒介的低惯量光盘驱动装置中，使光点在盘片上能更实时且精密循迹的循迹装置。
DVD的读取技术方面目前也不太一致，以往DVDROM为了与普通CDROM盘片兼容，多采用双光头的技术来实现双重读取，目前一盘都采用的是单镜头技术。此外，数字伺服系统可以实现光盘驱动装置伺服机构自动调整，使光驱读取资料的准确性得以提高；双动态抗震悬吊系统(DDSS)技术可以有效的减少光驱在高倍速转动时的震动；ABS(Auto Balance System)自动平衡系统保持光盘始终水平转动，使光驱的读盘能力得到了提高；人工智能纠错(AIEC)可以大大地提高光盘读取正确资料的数量。上述诸多新技术的采用，使光盘驱动装置性能不断提高，但是目前光盘驱动装置仍惯用盘片高速旋转、激光头往复直线运动的方式，由于盘片的转动惯量大，激光头质量大，所以现有的光盘驱动装置能耗高，读盘过程震动大，产生热能多，限制了光盘驱动装置的使用范围，例如现有的光盘驱动装置技术无法在个人数字助理(PDA，Personal Digital Assistant)设备上使用，PDA这种手持设备集中了计算、电话、传真、和互联网络等多种功能，这些功能都可以通过无线方式实现。PDA的外设要求必须低能耗，不能有过量的热能释放，然而目前的光盘驱动装置由于盘片的转动惯量和激光头质量大的限制无法实现低能耗和低热能释放。
又，由于光盘的内轴孔有偏心且存在用于补偿膨胀与收缩的间隙，安装盘片时会产生对中误差，再加上轴承的间隙，就会使信道和转轴不在同一圆心，造成信道在半径方向上的位移。另外，由于模压光盘各方向上的收缩率不同，也会产生变形。因此，径向跟踪伺服的主要目的是驱动光学头在最短时间内由现行轨道运动至目标轨道，并保持在信道中心避免信道间的串扰和信号电位的降低。
由于光盘驱动器的信息纹是螺旋线，并且由于盘片与盘台的不同心等因素影响，造成读写操作过程中照射到信息纹的光束会不断地偏离信息纹。依据分析研究，为了正确读写信息，在保证精确聚焦的同时，还必须把轨道跟踪误差控制在±0.1μm之内。只有入射到被读写信息纹上的光斑中心偏离信息纹的偏差不大于0.1微米时，才能保证读取数据正确。但实际上，由于盘片和盘台上的偏心最高可达到70微米，因此必须采用循迹死循环控制环路才能达到高精度循迹。传统光学头检测径向误差信号的方法有很多种，常用的有三光束法、推挽法等。在全息光学头中，径向跟踪伺服一般采用推挽法。然而，现有技术的聚焦装置安装在激光头上，随同激光头频繁做往复直线运动，由于聚焦线圈的质量大，频繁作直线往复运动的瞬时速度大，消耗了较多的电能。
于是，本发明针对目前光盘驱动装置以盘片旋转，激光头做直线往复运动的方式所造成的缺点，研发出一种激光头和盘片在读写操作时均保持静止，由一位移装置控制变换激光头发射出的光束于盘片的位置，而改变读写光盘片资料位置的低惯量光盘驱动器。
本发明的另一目的是可以通过以下方法得以实现，采用死循环聚焦控制环路，利用光点尺寸探测法探测伺服信号，将聚焦伺服信号经相位和幅度补偿以及功率放大后去推动聚焦装置，控制聚焦物镜的运动，使光点准确落在盘片上。
以下将结合附图对本发明的结构设计与技术原理，作一详细的说明，以便对本发明的特征作更进一步的了解。
图8为图4的A-B剖面放大图。
图号说明10盘片固定装置 43平衡块11盘片安装上压装50移动板12盘片下支座51轴套20盘片 52齿条30旋转指针 53齿条31横向槽54中空传动件32孔541 上端齿轮33齿轮 542 下端齿轮34轻质悬浮轮55伺服马达35旋转驱动装置 551齿轮351 驱动马达 60永久磁铁352 齿轮 61连接件36环形限位装置 62固定架40固定反射镜63连接件41可移动的反射镜64循迹移动块42聚焦透镜 641贯孔65循迹线圈 68钢丝66弹性导线 70激光头67平衡移动块80控制电路板671贯孔 81资料线本发明所述的盘片是计算机的文件存储介质，包含ISO-9660，Joliet和Romeo等文件系统。
本发明包括有一盘片固定装置10(如
图1所示)，由一盘片安装上压装置11及一盘片下支座12所组成，盘片20置于盘片下支座12上，由盘片安装上压装置11向下压紧盘片20于盘片下支座12，使盘片20被固定，而确保盘片20无法做旋转运动。
一位移装置，控制变换激光头发射出的光束于盘片的位置，包括有一旋转指针30(如图2A、B所示)，设于盘片20的读写面下方，其设有一横向槽31(请先行参阅图8所示)及于中央设有一孔32于孔32下方凸设有与旋转指针30连成一体的齿轮33。该齿轮33的中心与旋转指针30的中心重合，可以带动旋转指针30作旋转运动。
该旋转指针30的两端分别各有一个轻质悬浮轮34，该轻质悬浮轮34以旋转指针的横向中心轴C-D为轴可做连续旋转运动，轻质悬浮轮34在作旋转运动时与环形限位装置36的内壁接触，环形限位装置36保持静止，以防止旋转指针30在高速旋转时过大的抖动，将旋转指针30控制在适合的挠度变形之内。
一旋转驱动装置35，由一结合有齿轮352的驱动马达351所构成，该齿轮352并啮合于前述齿轮33；该驱动马达351直接带动齿轮352旋转，而带动齿轮33转动，使旋转指针30以中心轴A-B为轴作连续旋转运动。
一光学构件(以下请共同参阅图3A、B所示)，作为激光头70所发射出光束的传递构件，包括有一固不定期反射镜40，固设于旋转指针30的中央，用以将激光束折射至可移动的反射镜41，或折射至激光头。
一可移动的反射镜41，其外适当角度设有一用以聚焦激光光束的聚焦透镜42，用以将自固定反射镜40传递的激光束会聚照射到盘片20，或将盘片20反射回的光束传递至固定反射镜40。
一平衡块43，设于可移动的反射镜41的对边，用以保持旋转指针30的平衡。
一粗循迹装置，包括有二移动板50，作为可移动的反射镜41及平衡块43的基座，其底部延设有一套设于旋转指针30的轴套51，而分别套接于旋转指针30的两侧适当位置，侧边延设有一齿条52、53分别置设于可移动的反射镜41与平衡块43的侧边。
一中空传动件54，固设于前述孔31的内缘，上下两端分设有一齿轮541、542；其中上端齿轮541啮合于前述二齿条52、53；一伺服马达55，其结合有一齿轮551，该齿轮551啮合于中空传动件54的下端齿轮542，用以带动可移动的反射镜41与平衡块43作直线对向往复移动。
该伺服马达55驱动齿轮551而带动中空传动件54的下端齿轮542旋转，而使中空传动件54的上端齿轮541于齿条52、53移动，使齿条52、53改变为直线对向移动，从而同步驱动可移动的反射镜41、聚焦透镜42与平衡块43在C-D方向上做对向直线往返运动，即平衡块43的运动方向与可移动的反射镜41相反，以便始终保持旋转指针30的平衡，使旋转指针30作高速旋转时保持整套旋转装置的动平衡状态；而固定反射镜40由于是固设于旋转指针30的中心位置，将只随旋转指针30做高速旋转运动，以保持与可移动的反射镜41相对角度不变。
一精循迹装置(如图5至8所示)，驱动前述可移动的反射镜41、聚焦透镜42及平衡块43作左、右微幅位移，使光点能准确落在盘片20的目标轨道上，包括有
二永久磁铁60，通过连接件61垂直设置于相对于中空传动件54处的旋转指针30内部。
二固定架62，通过连接件63垂直设置于相对于中空传动件54处、二永久磁铁60外侧的旋转指针30内部。
一循迹移动块64，其设有一贯孔641，外部缠绕有循迹线圈65，通过多根弹性导线66(较佳实施例为4根)悬挂于二永久磁铁60间、中空传动件54的一侧边，在力的作用下，循迹移动块64可以上下或沿左右微动。
一平衡移动块67，其设有一贯孔671，外部缠绕有循迹线圈65，通过数条弹性导线66(较佳实施例为4根)悬挂于永久磁铁60间、中空传动件54的另一侧边，在力的作用下，平衡移动块67可以上下或沿左右微动。
二钢丝68，具有绝佳的刚性，每一钢丝68的一端向上弯折成90度角，其中一钢丝68窗过循迹移动块64的贯孔641，其弯折90度角的末端连结于前述的可移动的反射镜41，另一钢丝68穿过平衡移动块67的贯孔671，其弯折90度角的末端连结于前述的平衡块43。
前述的弹性导线66并兼作循迹线圈65的引出导线，当循迹线圈65中通以电流时，循迹移动块64可以左右方向(图5中FG方向)移动，钢丝68则被循迹线圈产生的磁场锁定在贯孔641中，钢丝68将随同循迹移动块64的微动而在FG方向上连动；当循迹线圈65中无电流通过时，钢丝68则可在贯孔641中自由滑动。
同样地，平衡移动块67在循迹线圈65中通以与循迹移动块64相反的电流时，平衡移动块67可以在左右方向(图5中HI方向)移动，钢丝68则被循迹线圈65产生的磁场锁定在贯孔671中，钢丝68将随同平衡移动块67的微动而在HI方向上连动；但平衡移动块67的运动方向恰与循迹移动块64相反，微动的幅度则相同。
此外，前述悬挂循迹移动块64及平衡移动块67的数条弹性导线66不会影响到中空传动件54的旋转运动。
如图4所示，为本发明的结构示意图；盘片20被放在盘片下支架12上后，盘片上压装置11将盘片20锁紧固定，盘片20不可旋转。当光盘驱动器开始工作后，旋转指针30由旋转驱动装置35带动，使相互啮合的齿轮33与齿轮352得以齿轮33的中心轴A-B为轴做高速旋转运动。在旋转指针30做高速旋转的同时，光学构件与平移装置将与旋转指针30一起做高速旋转运动，旋转指针30内部的精循迹装置亦随之同步旋转运动；同时，可移动反射镜41与平衡块43可在旋转指针30上左右方向(沿C-D方向)做直线往复运动，此时整套旋转机构保持平衡状态；固定反射镜40只与旋转指针30作同步高速旋转运动，以保持与可移动的反射镜41的相对角度不变，这样，激光头70发射的光束先通过固定反射镜40反射至可移动的反射镜41，通过聚焦透镜42会聚至盘片20上的一个道上，从盘片20反射层反射回来的各条光束又依次通过聚焦透镜42、可移动的反射镜41和固定反射镜40后被激光头70所接收，即在旋转指针30高速旋转和可移动的反射镜41、聚焦透镜42、平衡块43做直线往复运动的时候，激光头70发射的光束入射固定反射镜40的入射角将保持不变，同样经固定反射镜40反射再入射可移动的反射镜41的入射角也保持不变，被盘片20反射层反射回业的各条光束也沿不变的光路被激光头70接收，并经数据线81传输至控制电路板80处理。
另外，在齿轮33、352驱动旋转指针30高速旋转的同时，不影响与齿轮33同心安装的中空传动件54，因为齿轮33与齿轮352间隙配合，二者之间的摩擦力足够小，如此，齿轮541驱动可移动的反射镜41和平衡块43的时候也不影响齿轮33的旋转。
在旋转指针30的两端所设的轻质悬浮轮34则以C-D为轴做连续旋转运动，在做连续旋转运动的时候，轻质悬浮轮34的外缘与环形限位装置36的内壁接触，其作用是为了防止旋转指针30在高速旋转时产生过大抖动与过度挠度变形。同时旋转指针30、可移动的反射镜41、固定反射镜40和平衡块43在外型上均采用流线型设计，以便减少高速旋转时它们所受到的空气阻力。
在光盘驱动器进行读写操作时，粗循迹的过程就是伺服马达55驱动可移动的反射镜41在左右方向上移动，进行读写轨道的变换，也就是在盘片20的径向上移动的过程。可移动的反射镜41与平衡块43的直线往复运动由粗循迹装置来驱动，伺服马达55经齿轮551驱动齿轮541、542及齿条52、53，将伺服马达55的旋转动作转变为可移动的反射镜41和平衡块43的同步直线往复运动，在可移动的反射镜41作移动的同时，平衡块43同时作实时反向调整，以便始终保持旋转指针30的平衡，保证旋转指针30作高速旋转时保持整套旋转装置的动平衡状态；驱动可移动的反射镜41进行粗循迹的伺服马达55由电路板80上的控制电路完成，这部分的控制电路与现有技术中控制激光头70及其附属装置的控制电路相同，不需要重新开发新的控制电路。
粗循迹过程结束后，由激光头70中的循迹误差光电检测器检测出包含循迹误差的复合信号，与循迹误差给定值相比较，经过循迹误差信号处理电路后，将信号放大，并从中分离反映出是否聚焦良好的循迹误差信号，再经过调节算法后送出一个循迹驱动电压，然后再经驱动电路进行功率放大后加到循迹线圈65上时，循迹线圈65产生的磁场与二永久磁铁60的磁场相互作用，使循迹移动块64产生左右方向的位移，并且锁住钢丝68而连动钢 68左右微动，而带动可移动的反射镜41和聚焦透镜42一起左右微动，实现实时循迹。
同时，平衡移动块67所缠绕的循迹线圈65中通以与循积移动块64的循迹线圈65反方向的电流，使平衡移动块67产生与循迹移动块64相反方向的微动，并且锁住钢丝68而连动钢丝68左右微动，而调节了平衡块43的左右微动，保证整套旋转部件的动平衡。
控制循迹信号的电路和芯片与现有光盘驱动器技术中控制激光头70聚焦透镜的循迹处理电路相同，不需要重新开发新的芯片和处理电路。
此外，本发明采用的控制电路板80，与现有技术保持一致。原电路板中控制盘片20旋转的电路转用来控制旋转指针30的旋转运动，原电路板中控制激光头70及其附属件直线往复运动的电路用来控制旋转指针30上的可移动反射镜41、平衡块43的直线往复运动，所以不需要开发新的控制电路和新的控制芯片，降低了制造成本。
综上所述，本发明所提供的低惯量光盘驱动装置(二)，其主要特点为盘片与激光头静止不动，通过光学构件作为激光头光路传递的媒介，及精循迹装置实时精确的循迹，而且具有执行组件质量小、控制容易实现、结构简单、成本低廉等优点，对于传统光盘驱动装置产生惯量大、高耗能、高热量等缺陷提出有效的解决办法及对策。
唯以上所叙述的技术、图说、程序或控制等方法，仅仅是本发明较佳实施例之一而已；举凡依本发明权利要求书范围的技术所作的均等变化或修饰或撷取部分功能的雷同制作，皆应仍属本发明权利要求书所涵盖的范围；当不能依此限定本发明实施的范围。
权利要求
1.一种低惯量光盘驱动装置，其特征在于，其包括一位移装置，包含有控制光学构件旋转的旋转指针及控制光学构件作直线对向往复移动的粗循迹装置，用以变换激光头发射出的光束于盘片的位置；一光学构件，设于旋转指针上作为激光头所发射出的光束传递构件；一精循迹装置，驱动光学构件微幅位移，使激光光束精确变换至盘片的目标轨道。
2.如权利要求1所述的低惯量光盘驱动装置，其特征在于，该旋转指针设于盘片的读写面下方，其设有一横向槽及于中央设有一孔，于孔下方凸设有与旋转指针连成一体的齿轮。
3.如权利要求1所述的低惯量光盘驱动装置，其特征在于，该旋转指针的两端分别各设有一轻质悬浮轮，该轻质悬浮轮以旋转指针的横向中心轴为轴可做连续旋转运动。
4.如权利要求3所述的低惯量光盘驱动装置，其特征在于，该悬浮轮于一环形限位装置上转动，并与其接触，以防止旋转指针在高速旋转时过大的抖动，及控制在适合的挠度变形之内。
5.如权利要求1所述的低惯量光盘驱动装置，其特征在于，该旋转指针由一旋转驱动装置控制旋转，该旋转驱动装置由一结合有齿轮的驱动马达所构成，该齿轮并啮合于第2项所述的与旋转指针连成一体的齿轮。
6.如权利要求1所述的低惯量光盘驱动装置，其特征在于，该光学构件包括有一固定反射镜，固设于旋转指针的中央，用以将激光束折射至可移动的反射镜，或折射至激光头。一可移动的反射镜，设于旋转指针的一侧，其外适当角度设有一用以聚焦激光光束的凸透镜，用以将自固定反射镜传递的激光束会聚照射到盘片，或将盘片反射回的光束传递至固定反射镜；一平衡块，设于可移动的反射镜的对边，用以保持旋转指针的平衡。
7.如权利要求1所述的低惯量光盘驱动装置，其特征在于，该粗循迹装置包括有二移动板，作为可移动的反射镜及平衡块的装设基座，其底部延设有一套设于旋转指针的轴套，而分别套接于旋转指针的两侧的适当位置，侧边延设有一齿条分别置设于可移动的反射镜与平衡块的侧边；一中空传动件，固设于前述孔的内缘，上下两端分设有一齿轮；其中上端齿轮啮合于前述二齿条；一伺服马达，其结合有一齿轮，该齿轮啮合于中空传动件下端的齿轮，用以带动可移动的反射镜与平衡块作直线对向往复移动。
8.如权利要求1所述的低惯量光盘驱动装置，其特征在于，该精循迹装置包括有一循迹移动块，其设有一贯孔，外部缠绕有循迹线圈，通过数根弹性导线悬挂于二永久磁铁间、中空传动件的一侧边，在力的作用下，循迹移动块可以上下或沿左右微动；一平衡移动块，其设有一贯孔，外部缠绕有循迹线圈，通过多根弹性导线悬挂于永久磁铁间及中空传动件的另一侧边，在力的作用下，平衡移动块可以上下或沿左右微动；二钢丝，具有绝佳的刚性，每一钢丝的一端向上弯折成90度角，其中一钢丝穿过循迹移动块的贯孔，其弯折90度角的末端连结于前述的可移动的反射镜，另一钢丝穿过平衡移动块的贯孔，其弯折90度角的末端连结于前述的平衡块。
9.如权利要求8所述的低惯量光盘驱动装置，其特征在于，该弹性导线作为循迹线圈的引出导线。
10.如权利要求8所述的低惯量光盘驱动装置，其特征在于，该循迹线圈通以电流时，将产生磁场而与二永久磁铁作用，带动循迹移动块、平衡移动块左右方向微动。
11.如权利要求10所述的低惯量光盘驱动装置，其特征在于，通过缠绕平衡移动块的循迹线圈的电流与通过缠绕平衡移动块的循迹线圈的电流大小相等方向相反，使循迹移动块与平衡移动块的微动方向相反，微动幅度相同。
全文摘要
本发明涉及一种低惯量光盘驱动装置，其盘片与激光头静止不动，通过光学构件作为激光头光路传递的媒介，一粗循迹装置变换光学构件位置变换光路投射于盘片的读写位置、一精循迹装置控制光点准确落在欲读写的盘片轨道上；该精循迹装置包括二固定架、二永久磁铁、一循迹移动块及一平衡移动块，该循迹移动块及平衡移动块分别缠绕有聚焦线圈，并由弹性导线悬吊于二固定架间，中央各穿设有一末端连结光学构件的钢丝；由转换经光学构件透射的激光光束所造成的聚焦误差值为驱动电压，加于聚焦线圈而产生磁场，与永久磁铁的磁场相互作用，使聚焦线圈产生左右方向的微幅位移，而带动钢丝并连动光学构件作左右微幅位移进行实时粗密循迹，使激光光束精确地由现行轨道运动至目标轨道。
文档编号G11B7/09GK1395238SQ0211817
公开日2003年2月5日 申请日期2002年4月23日 优先权日2002年4月23日
发明者后健慈 申请人:盖内蒂克瓦尔有限公司