光驱拆解报告

光驱拆解报告
目录
一、光驱的定义……………………
二、光驱的作用……………………
三、光盘的存储方式………………
四、光驱的组成部件以及功能……
五、光驱的工作原理………………
六、光驱的发展历史及发展趋势……
七、拆装过程最大的疑问…………
八、拆装完毕后个人感受…………
本次小学期我们分组对光驱进行了拆解和组装，经过对它的详细的拆装，我们对光驱的工作原理、组成部件以及各个部件的功能作用有了一个详细的了解。

而对光驱的拆装以及对其更深一步的了解将十分有助于在今后的学习过程中对更多部件的理解。

在这篇报告中我仅将对我在拆装过程中对光驱的定义、作用以及对各个组成部件的理解和问题进行阐述。

电脑的日益普及已经是今非昔比，特别是多媒体的应用，更是给用户带来了视觉上和听觉上的极大享受，而这一切最初的动力似乎就是光驱，可以说光驱在电脑多媒体领域中，曾经有过着那样举足轻重的地位，虽然现在开始普及网络下载，但是就目前而言，光驱仍然是许多个人电脑中的标准配置之一。

一、光驱的定义
那么，什么是光驱呢？光驱的定义又是什么呢？光驱又是用来做什么的呢？简单地说，光驱是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。

二、光驱的作用
而光驱的作用和用处简单来说分为以下三点：1、读光盘：包括各种安装软件的数据盘、驱动盘等等； 2、安装操作系统时需要光盘安装；3、引导进DOS系统时，光驱引导比软驱引导快多了。

软驱是软盘驱动器，用来读写3.5或5.25英寸的软磁盘，容量一般为1.4M或1.2M，现在基本没人用了。

光驱是光盘驱动器，用来读取数据光盘，有只能读不能写的CD、DVD，也有能能读能写的CD DVD刻录机。

现在的计算机基本离不了光驱的。

三、光盘的存储方式
而在对光驱的其它内容进行更为详细的了解之前，我们应该首先对光盘的存储方式有一个较为大致的了解。

光盘存储容量大,价格便宜,保存时间长,适宜保存大量的数据,如声音、图像、动画、视频信息、电影等多媒体信息。

与硬盘的同心圆磁道方式不同的是，光盘是以连续的螺旋形轨道来存放数据的。

其轨道的各个区域的尺寸和密度都是一样的,这样可以保证数据的存储空间分配更加合理。

而在知晓了光盘的存储方式之后，我们再来看看比较重要的光驱应用技术：CLV技术、CAV技术、PCAV技术。

由于光盘是以等密度方式存储数据的，因此早期的光驱在读光盘的时候，都是采用的CLV技术，也就是恒定线速度方式，它通过变换主轴电机的速度，可以让光头从盘的内圈移动到外圈的过程中，单位时间内读过的轨道弧线长度相当，这样势必造成读取内外圈的速度不一样，当光驱的速度比较高以后，频繁变换主轴电机将降低光驱的寿命，因此CLV技术只适合于低速的光驱，对于高速光驱，则有另一种方式——CAV技术。

CAV,即恒定角速度，在这种方式下主轴电机的转速不变，因此在读取内圈和外圈的数据时会有差异。

如果一台40×的光驱，其外圈速度可能是40×（事实上，大多数光驱的外圈速度只能达到32×——36×），而其内圈速度很有可能是20×或更低。

而PCAV 即区域恒定角速度，它吸收了CLV和CAV的优势。

即在读内圈数据时，以CAV方式读取，而在读外圈数据时，以CLV方式。

这样既节约了成本，也提高了性能，目前市面上的大部分高速光驱都是采用的这种方式。

当然除以上三种最为主要的技术之外，还有很多其他的诸如多束激光技术以及人工智能纠错技术。

相信随着技术的进步，还会有更多的新技术出现，以方便大家的使用。

四、光盘的组成部件及功能
接下来，我们就对光驱进行一次详细的拆解以便于我们更加清晰的去了解它的各个工作部件以及其功能和它的工作原理。

首先从大的方面来说，光驱可以分为底部结构和机芯结构，用十字螺丝刀拧开光驱底板的四个固定螺丝，压下连在光驱面板上的固定卡，将底板向上抬起，即可将其拆下，可以看到光驱底部固定着机芯电路板，它包括了伺服系统和控制系统等主要的电路组成部分。

而用细铁丝插入面板的紧急出盒孔将光盘托架拉出，压下上盖板两端的固定卡，卸开光驱面板，然后再打开上盖板，可以看到整个机芯结构。

可以看到整个机芯部分又包括四个部分：（1）激光头组件，包括光电管、聚焦透镜等组成部分，配合运行齿轮机构和导轨等机械组成部分，在通电状态下根据系统信号确定、读取光盘数据并通过数据带将数据传输到系统。

（2）主轴马达，它是光盘运行的驱动力，在光盘读取过程的高速运行中提供快速的数据定位功能。

（3）光盘托架，在开启和关闭状态下的光盘承载体。

（4）启动机构，控制光盘托架的进出和主轴马达的启动，加电运行时启动机构将使包括主轴马达和激光的头组件的伺服机构都处于半加载状态中。

五、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，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。

在激光头读取数据的整个过程中，寻迹和聚焦直接影响到光驱的纠错能力以及稳定性。

寻迹就是保持激光头能够始终正确地对准记录数据的轨道。

当激光束正好与轨道重合时，寻迹误差信号就为0，否则寻迹信号就可能为正数或者负数，激光头会根据寻迹信号对姿态进行适当的调整。

如果光驱的寻迹性能很差，在读盘的时候就会出现读取数据错误的现象，最典型的就是在读音轨的时候出现的跳音现象。

所谓聚焦，就是指激光头能够精确地将光束打到盘片上并受到最强的信号。

当激光束从盘片上反射回来时会同时打到4个光电二极管上。

它们将信号叠加并最终形成聚焦信号。

只有当聚焦准确时，这个信号才为0，否则，它就会发出信号，矫正激光头的位置。

聚焦和寻道是激光头工作时最重要的两项性能，我们所说的读盘好的光驱都是在这两方面性能优秀的产品。

（图1）
为了对光驱的所有内部结构都有个更为清晰的认识和了解，接下来我会再详述一遍我
整个的拆解过程，从而对各个部件所处的位置有个更为清楚的认识。

在拆卸之前，让我们先来看看光驱的控制面板。

几乎所有的光驱其控制面板上都会设有退出/插入键、放音键（播放键）和音量控制旋扭，大家可以通过前者放入/退出光盘，而通过后者的按钮直接播放CD 音乐盘。

另外，光驱控制面板上还有一个指示灯。

看清了光驱的外观，下面就要进行实地拆解了。

外观(图2)
把铁壳拆下来仔细观看，如图3所示可以发现这款光驱采用了全钢的机芯，而且各部
部零件的精度相对都比较高。

拧下光驱底板上的螺钉，然后轻轻翘下底板，绿色的PCBA印刷电路板便赫然眼前（如图4）。

在PCBA电路板右边有2个插接线分别与底座上的电机和
轻触开关相连，上边也有一个插接线与底座上的电机相连。

中间露出的部分有两条扁平的柔性印刷线分别与下面的光头部件和主轴电机相连。

图3
图4
拔下所有的三条插接线和两条柔性印刷线就可以取下印刷电路板。

在电路板上可以看到电路芯片，这就是一款光驱的核心部分：数字伺服和DSP电路（如图5），由它们来完成复杂的光头寻迹和聚焦任务，并且把光头拾取到的调制过的信号转为真正的0、1数字信号。

当然，不同的光驱电路芯片也会有所区别。

散热片下面就是功率管，这个家伙主要用来驱动电机。

看见电路板上的那块封装内存颗粒了吧，这就是光驱的缓存。

内存芯片旁边就是光驱的微控制器，方型插座里是程序芯片，这些部件构成在一起就可以完成光驱内部的各种逻辑操作。

图5
光驱的机械部分比较简单，1毫米厚的钢板为主体，齿轮是塑料的，负责寻道的电机中间连着柔性带缆，这就是主轴电机。

在传输结构与外套之间加入了减震用的橡胶垫片，有效的将产生的震动吸收，保证了读盘的正常用来减轻震动。

中间的那个活动部件就是光驱的核心激光头了（如图6）。

光头中间是个透镜，看不出来是否有镀膜，镜头四周有几个金属点，这就是磁钢的磁极，由磁极可以形成一种特殊的磁场，而光头就是被粘在线圈上包围在磁极的外围，通过不同的电流来控制激光光头前后左右上下移动，获得最佳的跟踪状态和聚焦。

在光头的侧面有个微型电位器，这个东西就是调节激光管发射功率的电位器，平时我们常说的增大激光头发射率就是通过调整这个电位器来增大功率，延长使用时间。

图6
其实光驱的内部结构还是较为清晰和简单的，只要搞清楚各个部件的位置与作用，那么光驱的工作原理和工作方式就一目了然了。

六、光驱的发展史及发展趋势
在对光驱的结构及功能有了一个较为清晰的了解之后，我又对光驱的发展史和发展趋势产生了浓厚的兴趣，尤其是它的发展趋势，因为科技进步日新月异，计算机技术发展的速度超出了人们的想象，那么，能否制造出更为高级的光驱来与之匹配，这就成为了摆在当代科学家眼前的一道亟待解决的问题。

光驱的技术发展亦可以分为三个方面来看：第一、在光驱的读取方式方面，完成了由CLV到CAV再到PCAV的发展，由于之前对这三种技术有过较为详细的介绍，所以此处便不再赘述了，只是对几种技术常见的代表品牌进行一个简单的列举，希望对今后光驱的选举有一个较为实用的参考。

CLV：索尼；CAV：华硕、飞利浦、松下、NEC、Aopen、三星、先锋、Acer、创新等；PCAV:源兴、大白鲨、美达。

第二、在激光技术方面，逐渐完成了由一条激光照射一条磁道到一条激光照射多条磁道的技术转变。

“一光多道”技术是当今CD-ROM技术的很大变革。

现在除了“Kenwood”和“大白鲨”（其实就是Kenwood 的OEM）的一些系列光驱有该技术外，其余的光存储厂商的激光技术还徘徊在“一光一道”的技术上。

“一光多道”的技术由于光束可以同时阅读光盘上的多条磁道，因此，它比普通的单束技术读取信息的范围大。

而且，由于它所增加的数据传输率在整个光盘上都是恒定的，因此振荡很少发生。

第三、在光驱的机芯技术方面：目前市场上存在塑料机芯和全钢机芯两种。

“塑料机芯”的光驱是目前国内市场中最常见的，主要原因是原料价格便宜，容易让光驱的制造厂商获得较大的利润。

但是，由于“塑料”这种原料有在高温、高速状态下极容易老化的特点，因此，36倍速以上的“塑料机芯”光驱，由于抗温，抗速能力弱的原因，因此在运行几个月后，“塑料”老化，光驱就很快出现“早衰”“休克”“低速徘徊”等现象。

“全钢机芯”的光驱在国内比较罕见，这种光驱与“塑料机芯”光驱比，分量比较重，所以在市场上购买该光驱时，只要用手掂一掂，就知道了。

“全钢机芯”的光驱在欧美国家用的较多，这类光驱比较实在，比较值，而且由于原材料是钢材，因此，在抗高速和抗高温的方面表现强劲，这对40倍速以上的光驱非常有用，因为在光驱的速度非常快，快到了极点的情况下，“全钢机芯”能保证光驱的读取速度“稳、快、爽”，同时最大化地减少机械的老化。

这就像“全钢奔驰汽车”和“小面的车”同时在高速公路上高速行驶。

另外，由于“全钢机芯”有抗老化的特点，因此，该类光驱可以防止“早衰”“休克”“低速徘徊”等现象的产生。

比尔盖茨说过，蓝光技术是光存储的最后一次革命了，所以说光驱以后要有新的发展，必须要和其它的技术结合起来，提高可擦写率。

不过由于磁存储不稳定，半导体记录质量低，所以光驱还是短时间内不会被淘汰的。

以上我通过对光驱的拆解和对资料的查阅，对光驱的定义、作用、内部结构以及各部件的功能及其工作原理进行了较为详细的阐述，接下来我会对我在拆解过程中遇到的一些问题和一些困惑和一些我对光驱未来发展趋势的看法进行说明，希望可以得到老师的指正和解答。

在拆解光驱之前，我其实已经对它的工作原理头脑中有个很模糊的概念，但从未进一步去想过小小的一个光驱如何去实现如此多复杂的过程，担当拆解过程一步步进行，我被隐藏于其中的种种细小的部件及其功能所深深吸引，听老师说一个小小的光驱内起码有上百个专利，就单从光盘托盘的进入来说，各个不同的品牌的光驱其进入方式也是大有不同的，并且每种方式都有其自己存在的意义和各自的优势。

除此之外，光驱内部的每个齿轮，每个小
槽，都有其自己举足轻重的作用，它们对于顺利完成整个光驱的工作过程都是不可缺少的。

下面就以光盘托盘前部的那个槽为例进行说明，起初拆解时我对那个槽并没有十分在意，我认为它是完全可以不用存在的，但当听老师讲解了整个工作过程后，我得出一个结论，如果没有那个槽的设计，整个工作过程将根本无法完成，该槽的结构如图7所示，我起初对如此设计的槽并没有去过多关注，但当我经过对资料的查阅与对其内部结构的更深一层的理解之后，我理解了为什么要如此设计这个槽，当托盘进入到合适的位置后，该槽的存在使得整个内部的主轴和激光头略微升起，从而顺利完成对光盘的读取过程。

其实光驱内部还有很多很多类似于该槽的很不起眼的部件，他们的存在都为读取过程的顺利完成提供了保证。

这也是我在此次拆解过程中最大的收获，我知道了在今后的学习和科学研究中要时刻保持严谨，不轻易放过任何一个微小的细节。

七、拆装过程最大疑问
在为光驱内部的设计所深深折服的同时，其实我内心中仍然有很多问题亟待解决。

首先，我不是很理解其内部有些结构用很简单的方式就能实现，为什么还要设计的如此复杂，比如说，激光头上一侧上的两个齿条和两个齿轮，这些结构是为了激光头的移动，激光头的移动对于读取过程的完成是具有决定意义的，而在我看来，这个过程由一个齿条和一个齿轮就能完成，为什么还要用两个齿条和两个齿轮呢？可能是我对其中的某些具体细节还不是考虑的很详细，我和同学们讨论的结果是可能是为了防止其中某一个齿条或齿轮的损坏而引起整个过程的不能顺利的完成，但是我认为这个回答并不是很严谨，我希望能得到老师们的解答。

其次，我认为光驱内部没有一个能够保持内部清洁的结构，这样当激光头被污染之后，就只能对整个光驱进行拆解后才能进行清洁了，我是想为什么不能在内部设计一个小的海棉以及小型的风扇，这样既能够保持清洁，又能够及时散热，我觉得设计人员肯定也会想到这一点，而为什么不去这么做，肯定有他们自己的想法，我现在还不是很理解，希望能够查阅到相关的资料或者得到老师更进一步的解答。

除此之外，此次拆解过程中我共拆解了3个光驱，我本以为每个光驱内部的结构应该不会有很大的不同，但是当我一个一个拆解完毕，却发现其内部有着很大的差异，比如说激光头的方向以及光盘托盘的进入方式等等，还有很多很多疑问等待着在今后的学习过程中慢慢去解决，对于这些疑问的思考和解答将有助于在今后的学习以及科学研究中更加细致的去进行更深一步的探究。

这次拆解过程让我对光驱的诸多方面有了一个较为详细的了解，而在查阅了一些资料之后，我也对光驱的发展趋势产生了浓厚的兴趣，在了解了科学界对光驱的发展趋势的预测之后，我也对光驱的发展趋势有了自己一个大致的想法。

光驱的发展与光盘技术的革新息息相关，人们经常说到的CD-ROM、CD-RW、DVD-ROM其实是不同标准格式的光盘，而“光驱”则是读取这些光盘的驱动器的简称。

因此根据盘片种类不同，光驱除了最普及的CD-ROM驱动器，还有CD-R驱动器、CD-RW驱动器、DVD-ROM驱动器、DVD-R/RW驱动器等。

它们共同构成了光驱家族。

1、“速度”不再风光
人们将数据传输率为150KB/秒的CD-ROM光驱定义为1×光驱。

回顾历史，光驱以倍速的提高完成产品新陈代谢。

为了取得竞争优势和比较好的利润率，厂商不遗余力地进行速度提升， 1×、2×、4×、8×、12×、24×、32×、36×、40×、48×……翻着番地往上长，新品推出周期从过去的两年缩短为几个月。

从2× CD-ROM到4× CD-ROM，花了近两年的时间，从40×到48×不到半年，而50×、52×、62×、72×几乎同时面世。

俗话说物极必反，事极必衰，发展至今，高速的光环逐渐褪色。

对于现在的高倍速光驱而言，光驱间2×、4×都是完全可以忽略的差距，就连40×和50×的光驱在实际的使用中的性能差距都是不大的。

更何况在读取过程中有经常会因为盘片的一些缺陷而致使驱动器降
速的情况。

所以在选购中为了追求最快的速度而去多花几十元是不值得的，现在来看40倍速的产品是比较适中的。

另一方面光驱速度当发展到62×、72×时，由于机械方面的原因（主轴电机转速有限）,光驱的内部传输率基本上达到了理论极限，并且像光驱的安全、降噪、抗震、散热问题更难克服，因此除非有革命性的技术出现，否则光驱速度难有突破。

而且目前光驱数据传输的瓶颈在外部总线结构而非内部，单方面提高内部传输率于事无补。

DVD光驱与CD-ROM光驱不同，它是以1350KB/秒为一倍速。

目前速度已经从原来的2倍速提高到了5倍速、8倍速以上，甚至还出现了12倍速、16倍速的产品，在读取普通CD-ROM 盘片时都能以50倍速以上的速度运行。

现在一般来说，DVD的主要用途是用来看DVD影片，所以速度的单方面提高并不能带来产品质的改变，只能说是为将来的DVD数据盘片打基础。

另外，因为目前DVD驱动器的速度提高很快，其内部数据传输率大大高于普通的CD-ROM，预计不久后将有迅速朝20倍速、30倍速的方向发展，不过同样也受制于光驱外部总线带宽，速度提升对整体性能改善意义不是很大。

由此看来，光驱速度的重要性已不及以前，现在的当务之急是如何进一步改善整体结构，使光驱功能更加饱满，性能更加稳定，使用寿命更长。

2、安全、噪音、震动、散热问题不容忽视
进入高速光驱时代，光驱面临空前的安全、降噪、减震、散热压力。

因为震动会使激光头难以定位，寻道时间加长，并使光盘易与激光头发生碰撞，刮坏激光头；产生的热能会影响光盘上的化学介质，影响激光头的准确定位，延长寻道时间；引起的噪音不但会加剧震动，还会使人精神上容易疲劳；而高速光驱的爆盘伤人隐患更是要命。

为解决这些问题，各个不同的生产厂家各显神通，一些新的技术在部分厂商中率先得到使用，并迅速推广开来。

1、智能安全技术：现实中接连发生了几起高速光驱爆盘事件，引起世人关注。

问题是光驱爆盘的原因在于主轴电机转速过高，同时又缺乏对偏心、不平、介质不均匀的劣质光盘补偿平衡机制，缺乏积极的智能监测调整机制。

因此总体来讲，光驱如果降噪、减震、散热处理得当，就相当于有一个良好的安全运行环境，如果再有智能技术积极监测调整，则更上一层楼，确保高枕无忧了。

智能安全技术以三星光驱较为出色，其48速光驱的FIRMWARE 中就集成特殊指令程式，可以识别盘片上划痕和裂纹的区别，记录盘片裂纹生长情况，并据此调整转速，从而杜绝爆盘现象的发生。

这一智能安全技术还有助于顺利读取各类“烂碟”，并有效控制光驱震动及减小噪音，让使用者感觉更舒畅。

除三星外还有雄兵光驱也有类似技术，它称之为“无极变速”。

2、双动态抗震悬吊系统（Double Dynamic Suspensory System, DDSS）：该系统为了有效地吸收主轴电机高速旋转时产生的震动而使用2个抗震动装置与动态阻尼器，可以有效地减少光驱在高倍速转动时的震动。

如华硕的产品中就运用了这一技术。

三星48速光驱在这方面更进一步，它将动态阻尼器增加到了3个触点，并采用最新的抗震、减噪、散热研究成果——帝法屋光驱框架结构，通过独特的可自由升降的U形托架、精巧钢芯结构、导流槽、气孔等，不但实现了更强抗震、更低噪音和更快散热，而且保护了光头，延长了光驱寿命。

3、ABS（Auto Balance System）自动平衡系统：即在光驱托盘下配置一具钢珠轴承，当光盘出现振动时，钢珠在离心力的作用下会跑到质量较轻的部分起到平衡作用，从而始终保持光盘的水平转动，使光驱的读盘能力得到提高，对于那些不平整和密度不均匀的盘片有比较好的读盘效果。

由于ABS工艺实现复杂，目前只有日本、韩国等的少数光驱厂商具备这一技术，如三星、LG、三菱钻石、SONY等。

4、散热硅胶片的使用。

硅胶是一种高活性吸附材料，不溶于水和任何溶质、无毒无味，。