第3章VCDDVD机的机械系统
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VCD/DVD机技术
电子工业出版社
第3章 VCD/DVD机的机械系统
内容提要
本章主要介绍VCD/DVD机机芯的整体结构和各零部件的主要功能，
着重介绍了VCD和DVD机激光头组件的种类、结构、功能和信号拾
取过程，特别是对单光束激光头和三光束激光头的信号传递、反射通 路以及各主要部件的功能进行了详细的介绍，并通过对光盘“坑点” 反射光量的定性分析，描述了激光束拾取信号的基本原理；同时，以 常见的单碟机机芯为例，剖析了机芯的结构、拆装要点以及基本控制 原理，并结合实训进一步分析了机芯中激光头组件与其他部件相互衔 接、相互配合的动作过程。
（2）托盘进、出过程。
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
① 托盘进工作过程。 当微处理器收到“CLOSE”操作指令时，便向加载电机发出装盘指 令，其光盘装/卸控制电路如图
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
托盘进/出检测
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
VCD/DVD机技术
3.1 激光头组件
3.1.1 单光束型激光头 1．普通型单光束激光头
VCD/DVD机技术
3.1 激光头组件
2．全息型单光束激光头 全息型单光束激光头外形结构和光路结构示意图
VCD/DVD机技术
3.1 激光头组件
全息型单光束激光头内部结构示意图
VCD/DVD机技术
3.1 激光头组件
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
4．光盘装/卸机构 （1）光盘装/卸机构的组成。 （2）光盘的加载与卸载过程。
① 光盘的加 载（即装盘） 过程。
② 光盘的卸 载（即卸盘） 过程。
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
5．夹持器
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
3.3 VCD/DVD机机芯
3.2.1 飞利浦机芯 1．机芯特点 （1）抗震能力强。 （2）全息照相复合型激光器。
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
2．机芯组成
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
3．托盘进/出机构 （1）托盘进/出机构。
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
② 托盘出工作过程。 当微处理器收到“OPEN”操作指令时，便向加载电机发出卸盘指令 ，如图3.17所示。通过电机驱动电路，加载电机顺时针旋转，通过皮 带轮使驱动齿轮反时针转动，托盘便由机内向机外水平移动。当激 光头升降架下降到位，光盘落入托盘后，驱动齿轮在将托盘继续向 机外水平移动的同时，托盘进/出检测板也随之向外移动，在移动过 程中，会释放、碰压检测柱。当托盘进/出机构将托盘内的光盘送出 机外时，检测开关S1将此状态以电信号形式送至微处理器；微处理 器便发出制动指令，使电机刹车而停转。
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
① 托盘进工作过程。
② 托盘出工作过程。
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
3．光盘装/卸机构 （1）光盘装/卸机构的组成。
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
（2）光盘的装、卸过程。
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
6．进给机构
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
7．光盘旋转机构
VCD/Dபைடு நூலகம்D机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
3.2.2 索尼机芯 1．机芯的组成
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
2．托盘进/出机构
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
（2）托盘进/出机构传动过程。
4．准直透镜
5．1/4波长片（也叫偏振滤波器） 6．物镜 7．柱面透镜 8．光敏检测器阵列
VCD/DVD机技术
3.1 激光头组件
3.1.3 激光识读信号原理 1．根据光的反射现象识读坑点信号
VCD/DVD机技术
3.1 激光头组件
2．根据光的干涉现象识读坑点信号
VCD/DVD机技术
3.1 激光头组件
2．光盘旋转机构
光盘旋转机构由主轴电机和安装在主轴电机上的旋转盘和压碟 机构等组成，由主轴驱动电路带动主轴电机的运转，使光盘高 速平稳地旋转。 3．光头进给机构 光头进给机构用于使激光头组件沿水平方向移动，它由进给齿轮 、齿条、滑动杆和进给电机组成，进给电机由驱动电路驱动。 4．激光头组件 激光头组件用于将光盘反射回来的光信号转换成电信号。 VCD/DVD机技术
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
机芯是VCD/DVD机的重要部件，主要由激光头组件、加载机构 （包括托盘进/出机构和光盘装/卸机构）、光头进给机构、光盘 旋转机构等部分组成。
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
1．加载机构 加载机构包括托盘进/出机构和光盘装/卸机构，完成光盘的加 载和卸载任务。
物镜机构是激光头的关键部件，由物镜、聚焦线圈、弹 簧和磁铁等组成
VCD/DVD机技术
3.1 激光头组件
3.1.2 三光束型激光头
VCD/DVD机技术
3.1 激光头组件
轴向摆动式物镜机构原理图
VCD/DVD机技术
3.1 激光头组件
下面介绍三光束型激光头光路结构中各部件的功能 1．半导体激光器装置 2．衍射光栅 3．偏振光束分离器（偏振分光棱镜、半透棱镜）
VCD/DVD机技术
3.2 DVD机激光头
全息透镜
VCD/DVD机技术
3.2 DVD机激光头
全息物镜构造
VCD/DVD机技术
3.2 DVD机激光头
3.2.3 双透镜双聚焦方式 双透镜双聚焦方式是日本东芝公司开发的，其特点是用一个DVD 激光头配以可转换的CD/VCD、DVD用的两个聚焦透镜，实现对 CD/VCD光盘和DVD光盘的兼容。在VCD机和CD机中，为进行循 迹伺服，均装有使物镜可沿水平方向快速移动的机构。如果加大这 种移动的范围，就可以实现DVD和CD/VCD中两个透镜的切换
3．激光识读信号的波形
VCD/DVD机技术
3.2 DVD机激光头
3.2.1 DVD激光头的兼容性 DVD机的激光头必须能与CD和VCD光盘兼容；但是由于DVD光盘的厚 度仅为CD/VCD光盘的一半，若将为DVD光盘设计的激光头直接用于 CD/VCD光盘，则CD/VCD光盘信号面上的光束就会出现散焦现象
① 装盘工作过程。 盘进/出机构将托盘内的光盘送到机内的播放位置后，加载电机还继续反 时针转动，通过中间轮使主凸轮继续反时针转动，其内层上的三个齿便 与升降凸轮上的三个齿啮合
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
② 卸盘工作过程。 当微处理器收到“OPEN”（托盘开）操作指令时，便发出卸盘指令 ，送到驱动电路，使其输出电机驱动电压；加载电机顺时针转动， 中间轮反时针转动，主凸轮顺时针转动，内层上的三个齿与升降凸 轮上的三个齿啮合，升降凸轮反时针转动；升降销便从最高平台沿 倾斜面向下移动，当移至底部时，芯座也随之下降到位；托在旋转 盘上面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，远离托盘面，再由托盘出机构将托盘中的光盘送 出机外。
VCD/DVD机技术
3.2 DVD机激光头
3.2.4 液晶快门式双焦点方式
VCD/DVD机技术
3.2 DVD机激光头
所示是液晶快门式激光头工作原理示意图。
VCD/DVD机技术
3.2 DVD机激光头
3.2.5 双波长激光头方式
所示是三洋电机开发的第二代双波长DVD激光头组件，也可播放 CD-R光盘。在三洋公司的激光头中，通过具有波长选择性的衍射晶 格来实现对物镜数值孔径的调整。
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3.3 VCD/DVD机机芯
4．夹持器
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3.3 VCD/DVD机机芯
5．进给机构
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3.3 VCD/DVD机机芯
进给机构传动原理如图
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3.3 VCD/DVD机机芯
6．光盘旋转机构
VCD/DVD机技术
VCD/DVD机技术
3.2 DVD机激光头
3.2.2 单透镜双聚焦方式 所示为单物镜式激光器的结构，除去一体化全息非球面玻璃物镜外，其 余的结构和工作原理与普通的CD激光器类似。
VCD/DVD机技术
3.2 DVD机激光头
进一步对单透镜双焦点光学头的工作原理进行分析后可知，该 方案因采用非球面透镜而产生了综合衍射效应，即由光的干涉 产生了衍射光环
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第3章 VCD/DVD机的机械系统
内容提要
本章主要介绍VCD/DVD机机芯的整体结构和各零部件的主要功能，
着重介绍了VCD和DVD机激光头组件的种类、结构、功能和信号拾
取过程，特别是对单光束激光头和三光束激光头的信号传递、反射通 路以及各主要部件的功能进行了详细的介绍，并通过对光盘“坑点” 反射光量的定性分析，描述了激光束拾取信号的基本原理；同时，以 常见的单碟机机芯为例，剖析了机芯的结构、拆装要点以及基本控制 原理，并结合实训进一步分析了机芯中激光头组件与其他部件相互衔 接、相互配合的动作过程。
（2）托盘进、出过程。
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
① 托盘进工作过程。 当微处理器收到“CLOSE”操作指令时，便向加载电机发出装盘指 令，其光盘装/卸控制电路如图
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3.3 VCD/DVD机机芯
托盘进/出检测
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3.3 VCD/DVD机机芯
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3.1 激光头组件
3.1.1 单光束型激光头 1．普通型单光束激光头
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3.1 激光头组件
2．全息型单光束激光头 全息型单光束激光头外形结构和光路结构示意图
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3.1 激光头组件
全息型单光束激光头内部结构示意图
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3.1 激光头组件
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3.3 VCD/DVD机机芯
4．光盘装/卸机构 （1）光盘装/卸机构的组成。 （2）光盘的加载与卸载过程。
① 光盘的加 载（即装盘） 过程。
② 光盘的卸 载（即卸盘） 过程。
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3.3 VCD/DVD机机芯
5．夹持器
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3.3 VCD/DVD机机芯
3.3 VCD/DVD机机芯
3.2.1 飞利浦机芯 1．机芯特点 （1）抗震能力强。 （2）全息照相复合型激光器。
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3.3 VCD/DVD机机芯
2．机芯组成
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3.3 VCD/DVD机机芯
3．托盘进/出机构 （1）托盘进/出机构。
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3.3 VCD/DVD机机芯
② 托盘出工作过程。 当微处理器收到“OPEN”操作指令时，便向加载电机发出卸盘指令 ，如图3.17所示。通过电机驱动电路，加载电机顺时针旋转，通过皮 带轮使驱动齿轮反时针转动，托盘便由机内向机外水平移动。当激 光头升降架下降到位，光盘落入托盘后，驱动齿轮在将托盘继续向 机外水平移动的同时，托盘进/出检测板也随之向外移动，在移动过 程中，会释放、碰压检测柱。当托盘进/出机构将托盘内的光盘送出 机外时，检测开关S1将此状态以电信号形式送至微处理器；微处理 器便发出制动指令，使电机刹车而停转。
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3.3 VCD/DVD机机芯
① 托盘进工作过程。
② 托盘出工作过程。
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3.3 VCD/DVD机机芯
3．光盘装/卸机构 （1）光盘装/卸机构的组成。
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
（2）光盘的装、卸过程。
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3.3 VCD/DVD机机芯
6．进给机构
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3.3 VCD/DVD机机芯
7．光盘旋转机构
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3.3 VCD/DVD机机芯
3.2.2 索尼机芯 1．机芯的组成
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3.3 VCD/DVD机机芯
2．托盘进/出机构
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3.3 VCD/DVD机机芯
（2）托盘进/出机构传动过程。
4．准直透镜
5．1/4波长片（也叫偏振滤波器） 6．物镜 7．柱面透镜 8．光敏检测器阵列
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3.1 激光头组件
3.1.3 激光识读信号原理 1．根据光的反射现象识读坑点信号
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3.1 激光头组件
2．根据光的干涉现象识读坑点信号
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3.1 激光头组件
2．光盘旋转机构
光盘旋转机构由主轴电机和安装在主轴电机上的旋转盘和压碟 机构等组成，由主轴驱动电路带动主轴电机的运转，使光盘高 速平稳地旋转。 3．光头进给机构 光头进给机构用于使激光头组件沿水平方向移动，它由进给齿轮 、齿条、滑动杆和进给电机组成，进给电机由驱动电路驱动。 4．激光头组件 激光头组件用于将光盘反射回来的光信号转换成电信号。 VCD/DVD机技术
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3.3 VCD/DVD机机芯
机芯是VCD/DVD机的重要部件，主要由激光头组件、加载机构 （包括托盘进/出机构和光盘装/卸机构）、光头进给机构、光盘 旋转机构等部分组成。
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3.3 VCD/DVD机机芯
1．加载机构 加载机构包括托盘进/出机构和光盘装/卸机构，完成光盘的加 载和卸载任务。
物镜机构是激光头的关键部件，由物镜、聚焦线圈、弹 簧和磁铁等组成
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3.1 激光头组件
3.1.2 三光束型激光头
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3.1 激光头组件
轴向摆动式物镜机构原理图
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3.1 激光头组件
下面介绍三光束型激光头光路结构中各部件的功能 1．半导体激光器装置 2．衍射光栅 3．偏振光束分离器（偏振分光棱镜、半透棱镜）
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3.2 DVD机激光头
全息透镜
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3.2 DVD机激光头
全息物镜构造
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3.2 DVD机激光头
3.2.3 双透镜双聚焦方式 双透镜双聚焦方式是日本东芝公司开发的，其特点是用一个DVD 激光头配以可转换的CD/VCD、DVD用的两个聚焦透镜，实现对 CD/VCD光盘和DVD光盘的兼容。在VCD机和CD机中，为进行循 迹伺服，均装有使物镜可沿水平方向快速移动的机构。如果加大这 种移动的范围，就可以实现DVD和CD/VCD中两个透镜的切换
3．激光识读信号的波形
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3.2 DVD机激光头
3.2.1 DVD激光头的兼容性 DVD机的激光头必须能与CD和VCD光盘兼容；但是由于DVD光盘的厚 度仅为CD/VCD光盘的一半，若将为DVD光盘设计的激光头直接用于 CD/VCD光盘，则CD/VCD光盘信号面上的光束就会出现散焦现象
① 装盘工作过程。 盘进/出机构将托盘内的光盘送到机内的播放位置后，加载电机还继续反 时针转动，通过中间轮使主凸轮继续反时针转动，其内层上的三个齿便 与升降凸轮上的三个齿啮合
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3.3 VCD/DVD机机芯
② 卸盘工作过程。 当微处理器收到“OPEN”（托盘开）操作指令时，便发出卸盘指令 ，送到驱动电路，使其输出电机驱动电压；加载电机顺时针转动， 中间轮反时针转动，主凸轮顺时针转动，内层上的三个齿与升降凸 轮上的三个齿啮合，升降凸轮反时针转动；升降销便从最高平台沿 倾斜面向下移动，当移至底部时，芯座也随之下降到位；托在旋转 盘上面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，远离托盘面，再由托盘出机构将托盘中的光盘送 出机外。
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3.2 DVD机激光头
3.2.4 液晶快门式双焦点方式
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3.2 DVD机激光头
所示是液晶快门式激光头工作原理示意图。
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3.2 DVD机激光头
3.2.5 双波长激光头方式
所示是三洋电机开发的第二代双波长DVD激光头组件，也可播放 CD-R光盘。在三洋公司的激光头中，通过具有波长选择性的衍射晶 格来实现对物镜数值孔径的调整。
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
4．夹持器
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3.3 VCD/DVD机机芯
5．进给机构
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3.3 VCD/DVD机机芯
进给机构传动原理如图
VCD/DVD机技术
3.3 VCD/DVD机机芯
6．光盘旋转机构
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3.2 DVD机激光头
3.2.2 单透镜双聚焦方式 所示为单物镜式激光器的结构，除去一体化全息非球面玻璃物镜外，其 余的结构和工作原理与普通的CD激光器类似。
VCD/DVD机技术
3.2 DVD机激光头
进一步对单透镜双焦点光学头的工作原理进行分析后可知，该 方案因采用非球面透镜而产生了综合衍射效应，即由光的干涉 产生了衍射光环