专利名称：高倍速数字通用光盘的聚焦、循迹及偏心性能检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高倍速数字通用光盘的聚焦、循迹及偏心性能检测装置，尤其涉及高倍速数字通用光盘(以下简称DVD)的在线关键参数检测，属于光存储技术领域。
背景技术：
为了正确读取DVD盘片上的信息，需要将光盘上记录信息的坑点转化为电信号，即RF信号，这是能被后续解码电路识别的最基本的信号。在目前DVD-player和DVD-ROM等光学盘片驱动设备中，光盘信息的记录与提取，即RF信号，是通过光盘驱动设备实现的，它将来自激光器的光束变成亚微米光斑，并根据从盘片反射的光学信号进行聚焦及信道伺服控制，克服在光盘旋转读取中的各种误差。
尽管光盘驱动设备采用了伺服跟踪系统以校正读取过程中的各种误差，但是由盘片本身所引起的误差，如偏心、面振和反射率等，会对光盘驱动器及读出RF信号产生各种有害影响，如盘片偏心过大能使驱动器产生噪声，反射率过小将不能正常读出盘片信息等。
因此在DVD盘片生产过程中，光盘测试的目的是为光盘提供盘片质量信息，剔除不合格盘片，提供对盘片复制线和生产环境参数进行调整的依据。
目前在DVD在光盘生产过程中，传统的光盘参数测试通仪器常以标准驱动器为核心，作为信号读出单元，然后由信号评价模块评价盘片的质量。然而，传统的光盘参数测仪器通常采用离线评价方式，即通常在盘片完成之后进行参数评价，并且评价一张盘片需要较长时间，盘片所测试时旋转速度较低，相当于DVD盘片1～4倍速。
传统的光盘参数评价装置对于光盘质量检测可以基本满足需要。然而由于传统的光盘参数评价装置检测时间长，应用于光盘的在线质量管理时存在很大的局限性，不能实时反应光盘生产质量变化。并且传统的光盘评价仪的盘片转速较低，不能反应出DVD盘片在高倍速情况下的读出信号质量，用来检测高倍速DVD盘片具有很大的局限性。
发明目的本发明的目的是提出一种高倍速数字通用光盘的聚焦、循迹及偏心性能检测装置，利用该装置产生并检测盘片在高倍速下的聚焦误差(以下简称FE)、循迹误差(以下简称TE)和偏心(以下简称ECC)等电信号，利用该装置评价以上电信号并判定高倍速盘片的质量好坏。
本发明提出的高倍速数字通用光盘的聚焦、循迹及偏心性能检测装置，包括托盘、电机、光学头、进给平台、仪器箱和计算机；待测盘片通过压盖夹持在托盘上，托盘安装在电机的主轴上；所述的光学头位于被测光盘下部，光学头通过支架安装在进给平台底座上，同时与进给平台相互联动；所述的仪器箱通过信号线分别与光学头和进给平台相连，所述的计算机通过信号线与仪器箱相连。
上述检测装置中，光学头由光学头激光器、光学头探测器、光学头聚焦力矩器和光学头循迹力矩器组成。仪器箱由电机驱动器、激光器驱动器、聚焦预处理器、聚焦伺服控制器、循迹预处理器和循迹伺服控制器组成。计算机由采集卡和处理器组成。电机通过电机驱动器与采集卡相连。光学头激光器通过激光器驱动器与采集卡相连。光学头探测器分别依次通过聚焦预处理器和聚焦伺服控制器以及循迹预处理器和循迹伺服控制器与采集卡相连；所述的光学头聚焦力矩器通过循迹伺服控制器与采集卡相连。光学头循迹力矩器与聚焦伺服控制器相连。采集卡与处理器相连。
本发明提出的高倍速数字通用光盘的聚焦、循迹及偏心性能检测装置，其优点是对待测盘片的评价参数少，因此检测速度快，适于在线、大批量快速检测盘片的质量，提高盘片检测效率。该装置可应用在DVD盘片的工业生产过程中在线检测盘片质量，以对盘片质量时进行实时管理与控制。
图1为本发明检测装置的结构示意图。
图2为本发明检测装置的信号处理流程图。
图3为聚焦预处理器的电路原理图。
图4为循迹预处理器的电路原理图。
图5为聚焦伺服控制器的电路原理图。
图6为循迹伺服控制器的电路原理图。
图7为本发明检测装置的工作过程示意图。
图1中，1是盘片，2是压盖，3是托盘，4是光学头，5是光头支架，6是进给平台，7是主轴电机，8是进给平台传感器，9是进给平台底座，进给电机安装在底座中，10是基座，11是光学头信号连接线，12是平台驱动电缆，13是仪器箱，14是信号连接线，15是计算机。
图2中，S1是主轴和进给电机的驱动线，S2是计算机对电机驱动器的控制线，S3是计算机对激光器的控制线，S4是FE信号线，S5是TE信号线，S6是循迹力矩器的驱动线，S7是聚焦力矩器的驱动线，S8是聚焦伺服控制器的控制线，S9是循迹伺服控制器的控制线，S10是采焦卡数据输出线。
图3中，UA、UB、UC和UD是光学头光电探测器信号，U1到U8是通用运算放大器，R1到R13是精密电阻，C1是电容，FE是聚焦误差信号。
图4中，UA、UB、UC和UD是光学头光电探测器信号，U9到U14和U18到U26是通用运算放大器，U15和U16是比较器，U17是鉴相器，U27是多路选通器，R14到R44是精密电阻，C2和C3是电容，TE是聚焦误差信号。
图5中，FE是聚焦误差信号，U28到U31是通用运算放大器，R45到R51是精密电阻，C4和C5是电容，FO-DRV是聚焦力矩器驱动信号。
图6中，TE是聚焦误差信号，U32到U35是通用运算放大器，R52到R58是精密电阻，C6和C7是电容，TO-DRV是聚焦力矩器驱动信号。
具体实施例方式
本发明提出的高倍速数字通用光盘的聚焦、循迹及偏心性能检测装置，其结构如图1所示，包括托盘3、电机7、光学头4、进给平台6、仪器箱13和计算机15。待测盘片1通过压盖2夹持在托盘3上，托盘3安装在电机7的主轴上。光学头4位于被测光盘1下部，光学头4通过支架5安装在进给平台底座9上，同时与进给平台6相互联动。仪器箱13通过信号线分别与光学头4和进给平台6相连。计算机15通过信号线与仪器箱13相连。
上述检测装置中的信号处理流程图如图2所示，光学头由光学头激光器、光学头探测器、光学头聚焦力矩器和光学头循迹力矩器组成。仪器箱由电机驱动器、激光器驱动器、聚焦预处理器、聚焦伺服控制器、循迹预处理器和循迹伺服控制器组成。计算机由采集卡和处理器组成。电机通过电机驱动器与采集卡相连。光学头激光器通过激光器驱动器与采集卡相连。光学头探测器分别依次通过聚焦预处理器和聚焦伺服控制器以及循迹预处理器和循迹伺服控制器与采集卡相连；所述的光学头聚焦力矩器通过循迹伺服控制器与采集卡相连。光学头循迹力矩器与聚焦伺服控制器相连。采集卡与处理器相连。
下面结合附图，详细地说明本发明的内容。
图2给出了高倍速数字通用光盘的聚焦、循迹及偏心的性能检测装置的信号处理图。在本装置中，光学头的功能首先是产生读取激光光斑，其次是产生光电探测器信号。仪器箱的主要功能是对光学头的光电探测器信号进行运算处理，产生聚焦误差FE和循迹误差TE信号送入计算机判断盘片的质量，对FE和TE信号进行运算和处理驱动光学头的聚焦力矩器对对光盘信息轨道进行精确定位，并对主轴和进给电机提供驱动信号。计算机的功能则是通过采集FE和TE信号，计算出ECC的值，并判断盘片质量的好坏，对仪器箱发出控制指令，如聚焦闭环、循迹闭环、设定主轴电机转速等。
本装置的信号处理图由电机7和进给电机9、光学头4、仪器箱13和计算机等几个部分构成。电机7和底座9中的进给电机通过平台驱动线与仪器箱连接，光学头4通过光学头信号线11与仪器箱连接。仪器箱通过信号连接线14与计算机15相连接。
平台驱动线11由电机传感器信号与电机驱动信号S1组成。光学头信号线12由激光器驱动信号、光学头探测器信号、循迹力矩器的驱动线和聚焦力矩器的驱动线组成。信号连接线14由电机驱动器的控制线S2、计算机对激光器的控制线S3、聚焦伺服控制器的控制线S8、循迹伺服控制器的控制线S9、聚焦误差信号S4和循迹误差信号S5组成。计算机内的采集卡将采集到的数据通过S10送入处理器运算和判定待测盘片质量。
主轴电机的转速通过主轴电机上的传感器反馈给电机驱动器，电机驱动器通过内置的速度环保证电机的恒速旋转。根据待测盘片的旋转倍速，计算机通过电机驱动器的控制线S2设定主轴电机的转速，如为4倍速等。待测盘片通过压盖和托盘与电机7的主轴相连接，该电机带动盘片转动，实现该盘片的高倍速旋转。
光学头安装在光学头支架上，该支架放在精密进给的平台上。精密进给平台安有位置传感器8，以确定待测盘片的起始和终止位置。仪器箱中的进给电机驱动器通过内置的速度环保证电机7的恒速旋转。计算机通过连接到底座9内进给电机的控制线设定待测盘片的径向位置，仪器箱内的进给电机驱动器控制进给电机，将光学头移动到指定的径向位置。
图3～图6给出仪器箱内部分信号处理器的电路原理图，分别为聚焦预处理器、循迹预处理器、聚焦伺服控制器和循迹伺服控制器的电路原理图。
图3为聚焦预处理器的电路原理图，其主要功能是对光学头光电探测器信号进行运算产生聚焦误差FE信号。在图3中，UA、UB、UC和UD是光学头光电探测器信号，U1到U8是通用运算放大器，R1到R13是精密电阻，C1是电容，FE是聚焦误差信号。
UA与U1的同向输入端2脚相连接，U1的反向输入端1与U1的输出端3相连接，于是通用运算放大器U1构成了射随器，U1的输出脚3的电压与UA相同。同理，U2、U3和U4分别构成了射随器，其输出电压分别与UB、UC和UD相同。U1和U3的输出脚3分别与R1和R2的1脚相连接，R1和R2的2脚、R4的1脚和U5反向输入端的1脚相连接，U5的反向输入端2通过R3与地连接，U5的输出3与R4的2脚相连，于是R1、R2、R3、R4和U5构成了反向加法器，即U5的输出脚3的电压为-(UA+UC)。同理，R5、R6、R7、R8和U6构成了反向加法器，即U6的输出脚3的电压为-(UB+UD)。U5的输出3与R9的1脚相连，U6的输出3与R11的1脚相连，U7的反向输入端1脚与R9的2脚、R10的1脚相连接，正向输入端2脚与R11的2脚、R12的2脚相连接，R12的1脚接地，R10的2脚与U7的3脚相连，于是R9、R10、R11、R12和U7构成了减法器，即U7的输出3脚的电压为(UA+UC)-(UB+UD)。U7的输出与R13的1脚相连接，R13的2脚与C1的1脚相连，C1的另一端接地，于是R13和C1构成低通滤波器，然后通过U8射随电压后输出聚焦误差信号FE。
图4为循迹预处理器的电路原理图，其主要功能是对光学头光电探测器信号进行运算产生循迹误差TE信号。在图4中，UA、UB、UC和UD是光学头光电探测器信号，U9到U14和U18到U26是通用运算放大器，U15和U16是比较器，U17是鉴相器，U27是多路选通器，R14到R44是精密电阻，C2和C3是电容，TE是聚焦误差信号。
UA与U9的同向输入端2脚相连接，U9的反向输入端1与U9的输出端3相连接，于是通用运算放大器U9构成了射随器，U9的输出脚3的电压与UA相同。同理，U10、U11和U12分别构成了射随器，其输出电压分别与UB、UC和UD相同。U9和U11的输出脚3分别与R14和R15的1脚相连接，R14和R15的2脚、R16的1脚和U13反向输入端的1脚相连接，U13的反向输入端2通过R17与地连接，U13的输出3与R16的2脚相连，于是R14、R15、R16、R17和U13构成了反向加法器，即U13的输出脚3的电压为-(UA+UC)。同理，R18、R19、R20、R21和U14构成了反向加法器，即U6的输出脚3的电压为-(UB+UD)。U13的输出3与R22的1脚相连，U15的同向输入端2与R22的2脚、R23的1脚相连，U15的反向输入端1脚通过R24接地，于是R22、R23、R24和U15构成比较器。同理，R25、R26、R27和U16构成比较器。U15和U16的输出通过R28和R29送入鉴相器U17中，经过运算得到(UA+UC)和(UB+UD)的相差。U17的输出与R30的1脚相连接，R30的2脚与C2的1脚相连，C2的另一端接地，于是R30和C2构成低通滤波器，然后通过U18射随电压后输出一路循迹误差信号到多路选择器U27的1脚上。
UA与U19的同向输入端2脚相连接，U19的反向输入端1与U19的输出端3相连接，于是通用运算放大器U19构成了射随器，U19的输出脚3的电压与UA相同。同理，U20、U21和U22分别构成了射随器，其输出电压分别与UB、UC和UD相同。U19和U20的输出脚3分别与R31和R32的1脚相连接，R31和R32的2脚、R34的1脚和U23反向输入端的1脚相连接，U23的反向输入端2通过R33与地连接，U23的输出3与R34的2脚相连，于是R31、R32、R33、R34和U23构成了反向加法器，即U23的输出脚3的电压为-(UA+UB)。同理，R36、R37、R38、R39和U24构成了反向加法器，即U24的输出脚3的电压为-(UC+UD)。U23的输出3与R35的1脚相连，U24的输出3与R40的1脚相连，U25的反向输入端1脚与R35的1脚、R42的1脚相连接，正向输入端2脚与R40的2脚、R41的2脚相连接，R42的1脚接地，R42的2脚与U25的3脚相连，于是R35、R40、R41、R42和U25构成了减法器，即U25的输出3脚的电压为(UA+UB)-(UC+UD)。U17的输出与R43、R44相连接，R44的2脚与C3的1脚相连，C3的另一端接地，于是R43、R44和C3构成低通滤波器，然后通过U26射随电压后输出一路循迹误差信号到多路选择器U27的2脚上。多路选择器根据待测盘片的类型选择不同的循迹误差信号，如果待测盘片为只读盘片，则采用U27的1脚信号作为输出，如果待测盘片为可录盘片，则采用U27的2脚信号作为输出。
图5为聚焦伺服控制器的原理电路图，聚焦伺服控制器对聚焦误差信号进行滤波处理，并对滤波后的信号进行功率放大后直接输到聚焦力矩器上，使光学头能正确读取盘片信息。在图5中，FE是聚焦误差信号，U28到U31是通用运算放大器，R45到R51是精密电阻，C4和C5是电容，FO-DRV是聚焦力矩器驱动信号。
FE与U28的同向输入端2脚相连接，U28的反向输入端1与U28的输出端3相连接，于是通用运算放大器U28构成了射随器，U28的输出脚3的电压与FE相同。U28的输出脚3与R45的1脚相连，R45的2脚与U29的同向输入端2脚相连，U29的反向输入端1脚与R42的1脚、R46的1脚和C5的2脚相连，U29的输出端3与R46的2脚、C5的1脚相连和U30的同向输入端2脚相连，U30的反向输入端1与R49的1脚相连，并通过R48和C4接地，U30的输出端3脚与R49的2脚相连，于是R45、R46、R47、R48、R49、C4和C5构成低通滤波器。U30的输出3脚与R50的1脚相连，U31的反向输入端与R50的2脚、R51的1脚相连，U31同向输入端2脚直接连到地，于是R50、R51和U31构成驱动电路，输出聚焦力矩器驱动信号FO-DRV。
图6为循迹伺服控制器的电路原理图。循迹伺服控制器对循迹误差信号进行滤波处理，并对滤波后的信号进行功率放大后直接输到循迹力矩器上，使光学头能正确读取盘片信息。在图6中，TE是聚焦误差信号，U32到U35是通用运算放大器，R52到R58是精密电阻，C6和C7是电容，TO-DRV是聚焦力矩器驱动信号。
TE与U32的同向输入端2脚相连接，U32的反向输入端1与U32的输出端3相连接，于是通用运算放大器U32构成了射随器，U32的输出脚3的电压与TE相同。U32的输出脚3与R52的1脚相连，R52的2脚与U33的同向输入端2脚相连，U33的反向输入端1脚与R54的1脚、R53的2脚和C5的2脚相连，U33的输出端3与R54的2脚、C6的1脚相连和U34的同向输入端2脚相连，U34的反向输入端1与R56的1脚相连，并通过R55和C7接地，U34的输出端3脚与R56的2脚相连，于是R52、R52、R54、R55、R56、C6和C7构成低通滤波器。U34的输出3脚与R57的1脚相连，U35的反向输入端与R57的2脚、R58的1脚相连，U35同向输入端2脚直接连到地，于是R57、R58和U35构成驱动电路，输出循迹力矩器驱动信号TO-DRV。
图7是本发明提出的高倍速数字通用光盘的聚焦、循迹及偏心的性能检测装置的工作过程示意图。首先，将待测盘片夹持在盘片托盘上。然后，设定待测盘片的转速，例如所生产的是48X的DVD盘片，则待测盘片的转速设定为48X。接着，选择盘片测量位置，如在线快速测量只需测量内中外三处即可，精密移动平台使光学头移动到该测量位置。一旦到达指定测量位置，伺服控制部分点亮激光器，并首先通过仪器箱产生FE信号，盘片质量评价部分采集FE信号；然后使聚焦伺服闭环，盘片质量评价部分采集TE信号，并通过分析和处理TE信号得到ECC信号，最后根据特定的数据处理算法得到待测盘片在该位置的质量评价结果，若需继续评价下一位置，则跳至下一位置处，继续评价，否则结束评价，输出评价结果。
权利要求
1.一种高倍速数字通用光盘的聚焦、循迹及偏心性能检测装置，其特征在于该装置包括托盘、电机、光学头、进给平台、仪器箱和计算机；待测盘片通过压盖夹持在托盘上，托盘安装在电机的主轴上；所述的光学头位于被测光盘下部，光学头通过支架安装在进给平台底座上，同时与进给平台相互联动；所述的仪器箱通过信号线分别与光学头和进给平台相连，所述的计算机通过信号线与仪器箱相连。
2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于其中所述的光学头由光学头激光器、光学头探测器、光学头聚焦力矩器和光学头循迹力矩器组成，所述的仪器箱由电机驱动器、激光器驱动器、聚焦预处理器、聚焦伺服控制器、循迹预处理器和循迹伺服控制器组成，所述的计算机由采集卡和处理器组成；所述的电机通过电机驱动器与采集卡相连；所述的光学头激光器通过激光器驱动器与采集卡相连；所述的光学头探测器分别依次通过聚焦预处理器和聚焦伺服控制器以及循迹预处理器和循迹伺服控制器与采集卡相连；所述的光学头聚焦力矩器通过循迹伺服控制器与采集卡相连；所述的光学头循迹力矩器与聚焦伺服控制器相连；所述的采集卡与处理器相连。
全文摘要
本发明涉及一种高倍速数字通用光盘的聚焦、循迹及偏心性能检测装置，属于光存储技术领域。本检测装置中，待测盘片通过压盖夹持在托盘上，托盘安装在电机的主轴上。光学头位于被测光盘下部，光学头通过支架安装在进给平台底座上，同时与进给平台相互联动。仪器箱通过信号线分别与光学头和进给平台相连。计算机通过信号线与仪器箱相连。本发明检测装置的优点是对待测盘片的评价参数少，因此检测速度快，适于在线、大批量快速检测盘片的质量，提高盘片检测效率。该装置可应用在DVD盘片的工业生产过程中在线检测盘片质量，以对盘片质量进行实时管理与控制。
文档编号G11B7/26GK1770271SQ200510103290
公开日2006年5月10日 申请日期2005年9月23日 优先权日2005年9月23日
发明者张建勇, 马建设, 陈鸿贤, 潘龙法, 徐端颐, 张磊, 秦利琴 申请人:清华大学