低惯性光盘驱动装置 【技术领域】
本发明涉及一种低惯性光盘驱动装置，特别是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性光盘驱动装置、使光点更能准确落在盘片上的聚焦装置。背景技术
现有光盘驱动装置所采用的在读、写操作技术是盘片旋转、激光头做直线往复运动的方式。现有的低倍速光驱多采用的是盘片“恒线速度”(Constant Linear Velocity，简称CLV)方式，现在的读写技术已经转为盘片“局部恒角速度”(PCAV)或“恒角速度”(Constant AngularVelocity，简称CAV)，激光头读写盘片任何位置的资料时电机都以相同的速度旋转。在提升资料的读取速度方面，利用提高电机转速方式还是一种传统的做法，如今的一些光驱和DVD-ROM已经运用了“True X”技术(“True X”Multi-beam Technology)，“True X”技术可以保证光盘装置在整个光盘的范围上都以相对均匀的速度读盘，而它只会因为光盘质量和作业系统不同等原因才使速度有些变化。
DVD的读取技术方面目前也不太一致，以往DVD-ROM为了与普通CD-ROM盘片兼容，多采用双光头的技术来实现双重读取，目前一般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，使光驱读取资料地准确性得以提高；双动态抗震悬吊系统(DDSS)技术可以有效地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均仍惯用盘片高速旋转、激光头往复直线运动的方式，由于盘片的转动惯性大，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性和激光头的质量大的限制，无法实现低能耗和低热能释放。
再者，光盘具有高信息位密度，其密度可达108bit/cm2。与此相应，它的轨道间隔和位长度都是很小的。目前，CD-ROM盘片的轨道间隔为1.6μm，最小位长度为0.83μm，DVD盘片的轨道间隔为0.84μm，最小位长度为0.45μm。可见，为了正确进行读写，就要求读写部件具有亚微米级(sub-micron)的定位精度。一般来说，读写光点与信号存储平面的轴向偏离不能超过±1μm，如果单纯依靠机械系统来保证读写头的定位精度，则要把整个系统加工装配到亚微米级的精度，并在同样精度下工作，这几乎是不可能的。
目前光盘驱动装置一般采用伺服系统来保证光点精确定位于光盘信道上。聚焦伺服系统是光盘驱动器最基本的伺服系统，其功能是使激光束的焦点准确地落在光盘记录表面上，并使光点随着光盘的转动与偏移，自动地跟踪记录面运动，使记录面保持在焦点的焦深范围内。传统光学头检测聚焦误差信号的方法有很多种，常用的有偏心辅助光束法(detect method using beam of light deviated the center of fieldlens)、像散法(detect method by refraction of cylindrical lens)、临界角法(detect method by critical angle)等。在全息光学头(holographiclens)中，资料信息和伺服信号的提取都是靠全息组件(holographicelement；HOE)来完成的，检测聚焦伺服信号的方法常用的是光点尺寸探测法(Spot size detection；SSD)。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。发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供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性光盘驱动器，该位移装置包括有一旋转指针、旋转驱动装置及平移装置；该旋转指针设于盘片读写面下方，于其中央处设有一固定反射镜，两侧适当位置分别设有一可移动反射镜与平衡块；该旋转驱动装置控制前述旋转指针转动，及平移装置控制前述反射镜与平衡块于旋转指针作相向移动，而控制资料读取光路位置变换。
本发明的主要目的在于前述低惯性光盘驱动装置的架构中，研发出一种激光头读写资料的聚焦装置，在保持低转动惯性的前提下，使激光头发射的激光束的焦点能准确地落在光盘记录表面上，并使光点自动地跟踪记录面运动，使记录面保持在焦点的焦深范围内。
本发明的另一目的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。附图说明
图1为本发明的盘片安装装置示意图；
图2A为本发明的旋转指针结构侧视示意图；
图2B为本发明的旋转指针结构俯视示意图；
图3A为本发明平移装置的侧视示意图；
图3B为本发明平移装置的俯视示意图；
图4A为本发明所述的聚焦执行机构示意图；
图4B为图4A的E-E剖面放大图；
图4C为图4A的F-F剖面放大图；
图5为本发明的一具体实施例示意图。
图号说明
10 盘片固定装置 11 盘片安装上压装置
12 盘片下支座 20 盘片
30 旋转指针 31 横向槽
32 孔 33 齿轮
34 轻质悬浮轮 35 旋转驱动装置
351 驱动马达 352 齿轮
36 环形限位装置 40 固定反射镜
41 可移动的反射镜 411 滑动杆
412 移动板 413 轴套
414 聚焦透镜 415 齿条
42 平衡块 421 滑动杆
422 移动板 423 轴套
424 齿条 50 中空传动件
51 上端齿轮 52 下端齿轮
53 伺服马达 531 齿轮
60 刚性滑轨 61 聚焦线圈
62 弹簧 63 永久磁铁
631 孔 70 激光头
80 控制电路板 81 资料线具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的具体实施方式。
本发明所述的盘片20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于下盘片下支座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20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，为一设有横向槽31(如图4B所示)的空心管体，且于旋转指针30中央处设有一孔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A-B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。
一组光学构件，作为激光头所发射出光束的传递构件，包括有：
一固定反射镜40(如图3A、B，图4A、B、C所示)，固设于旋转指针30的中央位置。
一可移动的反射镜41，固设于一滑动杆411上，该滑动杆411穿过一具孔的移动板412和旋转指针30的横向槽31进入刚性滑轨60中，该移动板412底部延设有一套设于旋转指针30的轴套413。
另外，该可移动的反射镜41上方设有一用以聚焦激光光束的聚焦透镜414。
一平衡块42，用以保持旋转指针30的平衡，其固设于可移动的反射镜41对边的滑动杆421上，该滑动杆421同样穿过一具孔的移动板422和旋转指针30的横向槽31进入刚性滑轨60中，该移动板422底部亦延设有一套设于旋转指针30的轴套423。
前述的二移动板412、422的一侧延设有一齿条415、424，分别置设于可移动的反射镜41与平衡块42对应的两侧边。
一平移装置(如图3A、B所示)，包括有：
一中空传动件50，固设于前述旋转指针30的孔32内缘，上下两端分设有一齿轮51、52；其中上端齿轮51啮合于前述二齿条415、424；
一伺服马达53，其结合有一齿轮531，该齿轮531啮合于中空传动件50的下端齿轮52，用以带动可移动的反射镜41与平衡块42作直线相向往复移动。
该伺服马达53驱动齿轮531而带动中空传动件50下端齿轮52旋转，而使中空传动件50上端齿轮51带动二齿条415、424移动，使齿条415、424改变为直线相向移动，从而同步驱动可移动的反射镜41、聚焦透镜414与平衡块42在C-D方向上做相向直线往返运动，即平衡块42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指针30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。
一聚焦装置(如图4A所示)，驱动前述光学构件的可移动的反射镜41、聚焦透镜414作上、下微幅位移，使光点能准确落在盘片上，包括有：
二刚性滑轨60，设于旋转指针30内部，作为可移动的反射镜41及平衡块42的移动轨道及控制上、下微幅位移的连动件，此二刚性滑轨60的一端组设于聚焦线圈61，另一端适当位置分别套设有固设可移动的反射镜41及平衡块42的滑动杆411、421。
如图4B所示的E-E剖面放大图中，前述的刚性滑轨60是C型槽结构，滑动杆411、421的下端是倒T型结构，与C型槽结构相互配合，如此即能使滑动杆411、412可以在刚性滑轨60中滑动，并能随同刚性滑轨60作动而连动。该刚性滑轨60与滑动杆411之间接触面光滑，滑动摩控系数很小。同样的，与平衡块42相连的滑动杆421的结构与此部分相同。
一聚焦线圈61，如图4C所示的F-F剖面放大图，设于旋转指针30内中空传动件50外围，并以聚焦线圈61的轴线为对称轴平均分布在聚焦线圈61的下方设有四弹簧62，每一弹簧62的一端和聚焦线圈61相连，另一端固定在旋转指针30内部底面。当聚焦线圈61中没有电流时，此时弹簧62受力处于平衡状态下，聚焦线圈61处于旋转指针30中心；当聚焦线圈61中有电流通过时，聚焦线圈61在磁场力和弹簧62的共同作用下产生上下移动。
二永久磁铁63，设于相对聚焦线圈61位置的旋转指针30处的上、下两侧边，此磁铁63也开有孔631，以便激光头发射的光束通过照射到固定反射镜40上。
如图5所示，为本发明的结构示意图；图式所示为图2至图4的组合示意图；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内部的聚焦装置亦随之同步旋转运动；同时，可移动反射镜41与平衡块42可在旋转指针上左右方向(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做同步高速旋转运动，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414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414、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414、平衡块42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反射层反射回来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50，因为齿轮33与齿轮352间隙配合，二者之间的摩擦力足够小，因此，齿轮33驱动可移动的反射镜41和平衡块42的时候也不影响齿轮33的旋转。
可移动的反射镜41与平衡块42的直线往复运动由平移装置来驱动，伺服马达53经齿轮531驱动齿轮51、52及齿条415、424，将伺服马达53的旋转动作转变为可移动的反射镜41和平衡块42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42同时作实时反向调整，以保证旋转指针30的动平衡。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42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。
聚焦过程如下所述，由激光头70中的聚焦误差光电检测器(与现有相同，图中未画)检测出包含聚焦误差的复合信号，与聚焦误差预定值相比较，经过控制电路板80中的聚焦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聚焦误差信号，再经过调节算法后送出一个聚焦驱动电压，然后再经一驱动电路进行功率放大后加诸于聚焦线圈61上后，该聚焦线圈61便产生一磁场与二永久磁铁63间的磁场相互作用，使聚焦线圈61产生上下方向的位移，带动刚性滑轨60上下移动，而连动与刚性滑轨6连接的二滑动杆411、412上下移动，实现聚焦透镜414的上下移动进行聚焦；同时，也调节平衡块42的上下移动，保证旋转指针30的动平衡。
前述控制聚焦信号的电路和芯片与现有光盘驱动器技术中控制激光头聚焦透镜的处理电路相同，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的低惯性光盘驱动装置，可以在低惯性光盘驱动器中实现实时聚焦，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性大、高耗能、高热量等缺陷提出有效的解决办法及对策。
以上所叙述的技术，仅仅为本发明较佳实施例之一而已，凡依本发明权利要求书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，仍属本发明专利权所涵盖的范围，当不能依此限定本发明实施的范围。