CN101083122B - 一种光盘质量检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光盘质量检测装置，包括光学头、前放系统、驱动系统、伺服系统和质量评价系统；伺服系统产生控制信号给驱动系统，控制光学头的读写光斑聚焦到被测光盘上的测试位置，并使得光学头聚焦闭环；光学头发出激光聚焦成读写光斑照射到被测光盘的信息层，并接收从被测光盘信息层反射回来的信号，经前放系统均衡和放大；质量评价系统接收来自伺服系统的质量评价信号进行运算，并最终评价被测光盘的质量；质量评价信号为，从光盘信息层返回后被光学头接收，并在前放系统中被计算出的RF信号和FE信号。采用本发明技术方案的一种光盘质量检测装置，由于仅通过RF信号和FE信号就能判断光盘质量，因而可以实现高速在线检测。

Description

一种光盘质量检测装置

技术领域

本发明涉及一种光盘质量检测装置，尤其涉及一种高倍速高密度数字通用光盘(以下简称DVD盘)质量检测装置，属于光存储技术领域。

背景技术

为了正确读取光盘上的信息，需要将光盘上记录信息的坑点转化为电信号，即网眼图(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(DVD播放机)和DVD-ROM(DVD光驱)等光盘驱动设备中，光盘信息即网眼图RF信号的记录与提取，是通过光头实现的，它将来自激光器的光束变成亚微米光斑，并根据从光盘反射回来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。

反射率(reflectivity)是一个非常重要的衡量光盘质量的指标，它是光盘能否正常播放的基础，当反射率低于一定值时将直接导致RF信号读出幅值太小，影响读出效果。在光盘生产过程中，测量光盘反射率的目的是为光盘生产提供质量信息，剔除不合格光盘，提供对光盘复制线和生产环境参数进行调整的依据，故反射率的测量对于光盘的生产非常的重要。

但目前，对于DVD盘来讲，国内市场上普遍的检测装置是检测RF、FE、ECC等信号的装置，并无专门针对反射率参数进行测量的检测装置，并且均为模拟电路，元器件众多、电路复杂、体积大；另一方面，由于双层光盘伺服技术实现难度大，传统的光盘参数测量装置不能进行双层光盘反射率的测量；又另一方面，传统的光盘参数测试装置的光盘转速较低，并不能反映光盘在高倍下读出信号的质量。

而且，目前在光盘生产过程中，传统的光盘参数测试仪器通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光盘的质量。这种传统的光盘参数测试仪器通常采用离线评价方式，即通常在光盘完成之后进行参数评价，并且光盘测试时旋转速度较低，相当于DVD光盘1～4倍速，评价一张光盘需要较长时间，所以传统的光盘参数评价装置对于光盘质量的离线检测可以基本满足需要，但是因为其检测时间长，应用于光盘的在线质量管理则存在很大的局限性，不能实时反应光盘生产质量变化。并且传统的光盘参数评价装置的转速较低，不能反映出光盘在高倍速情况下的读出信号质量，用来检测高倍速光盘具有很大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种光盘质量检测装置，可以以高倍速快速检测光盘的质量，以满足在线检测的需要。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种光盘质量检测装置，包括光学头、前放系统、驱动系统、伺服系统和质量评价系统；所述光学头发出激光，聚焦成读写光斑照射到被测光盘的信息层，并接收从被测光盘信息层反射回来的信号；所述前放系统位于光学头和伺服系统之间，用于对光学头和伺服系统之间的信号进行均衡和放大，并将光学头接收到的信号计算出质量评价信号；所述伺服系统产生控制信号给驱动系统，还将质量评价信号传输给质量评价系统；所述驱动系统接收伺服系统的控制信号，控制光学头的读写光斑聚焦到被测光盘上的测试位置，并使得光学头聚焦闭环；所述质量评价系统接收来自伺服系统的质量评价信号进行运算，并最终评价被测光盘的质量；所述质量评价系统通过所述伺服系统控制被测光盘以高倍速旋转以满足在线检测的需要，所述质量评价信号为从光盘信息层返回后被光学头接收并在前放系统中被计算出的RF信号、FE信号和光斑的强度SBAD信号，所述质量评价系统根据所述FE信号和所述SBAD信号判断光盘类型；当光盘类型为DVD时，所述述质量评价系统通过下式计算出光盘的反射率：其中，I_14H是被测光盘最高反射光电平，R_s是已标定的反射率，D_s是标准光盘的反射率的功率，R_14H是计算出的DVD光盘的反射率；当光盘类型为CD时，所述述质量评价系统通过下式计算出光盘的反射率：R_TOP＝R₀×(I_TOP/I0)，其中，I_TOP是被测光盘最高反射光电平，I₀为记录区反射光电平，R₀是盘片的内径或外径处的镜面部分测量的反射率，R_TOP是计算出的CD光盘的反射率；且，所述质量评价系统将计算出的反射率与标准值进行比较以得到质量评价结果。

进一步的，所述质量评价系统包括采集卡和计算机；所述采集卡将RF信号和FE信号传输给计算机，并由计算机进行运算后评价被测光盘的质量。

更进一步的，所述计算机评价被测光盘质量是根据计算出的光盘反射率，所述光盘反射率由所述RF信号和FE信号运算得出。

进一步的，所述伺服系统为数字电路，所述数字电路包括M5705芯片。

进一步的，所述驱动系统包括聚焦伺服驱动部分和主轴马达驱动部分；所述聚焦伺服驱动部分驱动光学头在被测光盘轴向运动，以实现光学头准确的在光盘的信号记录层上聚焦；主轴马达驱动部分驱动被测光盘旋转。

更进一步的，所述聚焦伺服驱动部分包括聚焦力矩器，步进电机，位置传感器；所述位置传感器将测得的光学头位置信号传给所述伺服系统，伺服系统产生控制信号驱动步进电机，步进电机带动光学头在盘片轴向运动。

更进一步的，所述主轴马达驱动部分包括主轴电机、主轴、盘片托盘、盘片压盖和主轴驱动电路；所述盘片压盖和盘片托盘位于主轴电机的主轴上，并将被测光盘夹在其间，主轴电机在伺服系统的驱动下旋转，带动被测盘片转动。

采用本发明技术方案的一种光盘质量检测装置，由于仅通过RF信号和FE信号就能判断光盘质量，因而可以实现高速检测；因为原有光盘质量检测装置检测参数较多，而且有些参数本来就是定义在低倍速下的，不可能实现高速，也就不可能用于在线检测，而本发明采用的技术方案由于可以实现高倍速的检测，检测速度高，也就能用于光盘在线检测。由于采用采集卡将信号在计算机中进行运算，而现有的计算机可以保证很高的运算速度和质量，因而大大加强了检测效率和准确程度。由于采用包含M5705芯片的数字电路作为伺服系统，保证了伺服系统具有强大和高速的处理能力，使得高速检测得到保障。

附图说明

图1是本发明实施例的光盘质量检测装置的整体部件示意图；

图2是图1中光学头部件的结构示意图；

图3是本发明实施例的光盘质量检测装置的信号处理示意图；

图4是本发明实施例的前置放大模块的电路图；

图5是本发明实施例的伺服控制模块的电路图；

图6是本发明实施例的光学头聚焦示意图；

图7是本发明实施例的光盘转速控制信号流程图；

图8是本发明实施例的DVD和CD光盘SBAD信号曲线示意图；

图9是本发明实施例双层DVD和单层DVD光盘的FE信号曲线示意图；

图10是本发明实施例CDR和CDRW光盘的SBAD信号曲线示意图；

图11是本发明实施例光盘质量检测装置的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明检测装置包括旋转平台2、光学头3、移动平台4、伺服控制部分5、质量评价部分6、光盘压盖7、光盘托盘12、主轴电机13、主轴8、光学头3、光学头支架10、进给电机11、机械平台14以及位置传感器15。

待测光盘1通过光盘压盖7和光盘托盘12夹持固定在主轴8上，主轴8由主轴电机13驱动，以实现光盘的高速旋转。光学头3安装在光学头支架10上，该光学头支架10由进给电机11精密驱动，进给电机11通过控制机芯上滑行小车的运动使其能够快速定位到目的点上，以实现光学头3产生的读写光斑在光盘2的内外圈定位。光学头3用来产生读写光斑，实现精密聚集，并检测光盘的各种信号，光学头3检测到的信号经伺服控制部分5传给质量评价部分6；同时伺服控制部分5产生控制信号，控制光学头3及移动平台4的动作。进给电机11和主轴电机13安装在机械平台14上。机械平台14上还装有位置传感器15，用于探测光头3的位置，为进给电机11的精密驱动提供保证。

如图2所示，光学头3主要包括激光器301、光电探测器302、物镜303、力矩器304。光学头3放在精密移平台4上。精密移动平台4用于实现读写光斑在光盘1的内外圈定位。

伺服控制部分5控制光学头3和精密移动平台4协同完成各种精密动作。光盘质量评价部分6由处理器、采集卡组成，通过采集与处理伺服控制部分产生的各种误差信号，并根据特定的数据处理算法得到光盘1的质量评价结果。

本发明实施例的一种光盘质量检测装置，其信号处理如图3所示：

第一步，光学头发出的信号，经光盘反射后又被光学头采集，经过前置放大模块进行前置处理，包括均衡滤波等，产生了本检测装置所需要的RF和FE信号。前置放大模块实现RF、FE信号的计算、均衡、滤波、放大等前置处理。本实施例采用Ali公司(扬智科技股份有限公司)生产的SP3721A芯片，并为之配备了外围电路，电路图参见图4。

如图4所示，光学头探测器输出的四象限探测信号A、B、C、D从光学头的24pin的9、10、5、6管脚分成两路输入SP3721A芯片的14、13、12、11管脚以及通过滤波电容C17、C19、C20和C22后输入到芯片的5、6、7、8管脚，进行均衡滤波处理，计算信号FE和RF，分别从管脚42和57输出，其中FE＝(A+B)-(C+D)，RF＝A+B+C+D。管脚36输出的是SBAD信号，此信号表示光斑的强度。

第二步，采集卡采集前置放大模块输出的FE信号。同时，FE信号进入伺服系统，伺服系统通过计算FE信号，产生力矩器驱动信号进入力矩器，控制光学头上下移动，使光学头稳定聚焦在光盘的信息层，实现聚焦伺服闭环；采集卡采集此时的RF信号。

所述伺服系统通过聚焦伺服控制实现测量时光学头的稳定、精确聚集。优选的，本发明伺服系统选用Ali公司的M5705芯片，并为之配套设计外围电路。如图5所示，从前置放大模块输出的FE和RF信号经过电阻R26和R27输入到M5705的23和24管脚，在M5705内部通过PID算法进行伺服控制。在管脚11输出聚集(Focous)信号来驱动聚焦力矩器的上下运动。

检测状态时的聚焦示意如图6所示。伺服控制模块输出聚焦控制信号FE，驱动力矩器304使物镜303做上下垂直运动，让激光束305照射在光盘资料记录层101。藉由光电探测器得到的信号，经前置放大器作信号放大，并作运算后得到聚焦误差信号(FE)，将此信号传给伺服信号处理器补偿处理后，再控制在允许范围内(一般DVD控制在±0.23um)。如图6所示，当激光光束聚焦在光盘资料记录层附近位置时，有三种位置：a.正确聚焦在光盘资料记录层的位置，FE＝0；b.太接近光盘资料记录层时，则会近焦，FE为负值；c.太远离资料记录层时，则会远焦，FE为正值。而最大正值、最大负值之间的曲线会接近线性，故可以用此线性控制区作聚焦伺服系统的控制。

为了实现在高倍速下测量光盘的反射率，伺服系统也同时接收光盘转速信号，通过伺服处理后输出SMOTOR信号(主轴马达驱动信号)信号来控制主轴电机的转速，可以实现在不同倍速下检测光盘的各种信号。

该控制过程信号流程如图7所示，首先由光学头3上的元件测得光盘的转速。将速度信号送入伺服系统，转速(SPEED)信号进入时钟选择(CLOCKSELECT)模块，产生AFC_CLK和APC_CLK，信号，经过鉴频(Freq.DetectionCounter)、鉴相(Phase Detection Counter)后进行数字均衡处理(DigitalEqualizer)，最后进行D/A转换，从ALI5705的管脚15输出SMOTOR信号，驱动主轴马达以一定倍速进行转动。通过该伺服控制，可以实现DVD6、CD32等倍速的高速测量。

第三步，处理器接收采集卡的FE、RF信号，根据不同类型的光盘，按照不同的标准公式进行运算处理，得出光盘的反射率，并与标准值进行比较，评价光盘的质量是否合格。

所述的不同类型的光盘，检测装置可以通过检测到的SBAD信号和FE信号图形的形状及大小来判断。如图8所示，通过判断SBAD信号从光盘表面信号到信号层所需要的时间可以分辨DVD和CD、CDR、CDRW光盘，因为DVD盘表面到记录层的距离为0.6mm，而CD盘为1.2mm，所以CD盘所用的时间比DVD盘的时间要长。图8中，实线曲线表示的是DVD光盘的SBAD曲线，虚线曲线表示的是CD或CDR、CDRM光盘的SBAD曲线。如图9所示，利用FE信号可以判断双层DVD和单层DVD，由于双层DVD盘将出现两个方向一致的开环FE信号线，从而可以区分单层DVD盘和双层DVD盘。图9中，实线曲线表示的是双层DVD光盘的FE曲线，虚线曲线表示的是单层DVD光盘的FE曲线。如图10所示，对于CDR盘和CDRW盘通过其SBAD信号可以加以区分。由于CDRW盘采用的是相变技术(Phase-change)，所以其反射率要比CD盘低很多，因此通过比较其信号的大小就可以区分。图10中，实线曲线表示的是CDRW光盘的SBAD信号曲线，虚线曲线表示的是CD或CDR光盘的SBAD信号曲线。

针对不同类型的盘片采用不同的计算方法，对于DVD盘片计算公式为

其中，I_14H是被测光盘最高反射光电平，R_s时已标定的反射率，D_s是标准光盘的反射率的功率。对于CD盘片计算公式为R_TOP＝R₀×(I_TOP/I₀)；I_TOP是被测光盘最高反射光电平，I₀未记录区反射光电平，R₀是盘片的内径或外径处的镜面部分测量的反射率。

如图11所示，并请参照图1和图3，本发明实施例提供的一种光盘质量检测装置，其工作流程为：

1)将已知的各种类型的光盘1夹持在高速光盘旋转台2上，选择相应的选择键，以启动各自对应的聚焦程序；

2)通过处理器中的光盘转速控制部分设定光盘的转速，

3)选择光盘1的测量位置，如果是在线快速测量只需测量内中外三处即可，处理器发出指令，精密移动平台4使光学头3的亚微米光斑移动到该测量位置；

4)一旦亚微米光斑移动到达指定测量位置，伺服控制部分5点亮激光器，光学头3产生各种光学信号，进入前置放大模块，经过前置放大模块处理后输出FE和RF信号，光盘质量评价部分6的采集卡采集FE信号；

5)伺服系统接收前置放大模块输出的FE信号，根据FE信号实现聚焦伺服控制，聚焦伺服闭环，使光学头稳定聚焦在光盘1的信息层，此时采集卡采集RF信号；

6)光盘质量评价部分6的处理器依据采集的RF、FE信号，根据不同的光盘采用不同标准的数据处理算法得到光盘的反射率，并与标准值进行比较从而可以得到该位置的质量评价结果。

若需继续评价下一光盘位置，处理器发出指令，重复上述第三到第六步骤，继续下一位置的评价，否则结束评价，输出评价结果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种光盘质量检测装置，包括光学头、前放系统、驱动系统、伺服系统和质量评价系统；所述光学头发出激光，聚焦成读写光斑照射到被测光盘的信息层，并接收从被测光盘信息层反射回来的信号；所述前放系统位于光学头和伺服系统之间，用于对光学头和伺服系统之间的信号进行均衡和放大，并用光学头接收到的信号计算出质量评价信号；所述伺服系统产生控制信号给驱动系统，还将质量评价信号传输给质量评价系统；所述驱动系统接收伺服系统的控制信号，控制光学头的读写光斑聚焦到被测光盘上的测试位置，并使得光学头聚焦闭环；所述质量评价系统接收来自伺服系统的质量评价信号进行运算，并最终评价被测光盘的质量；其特征在于，所述质量评价系统通过所述伺服系统控制被测光盘以高倍速旋转以满足在线检测的需要，所述质量评价信号为从光盘信息层返回后被光学头接收并在前放系统中被计算出的RF信号、FE信号和光斑的强度SBAD信号，所述质量评价系统根据所述FE信号和所述SBAD信号判断光盘类型；当光盘类型为DVD时，所述述质量评价系统通过下式计算出光盘的反射率：

其中，I_14H是被测光盘最高反射光电平，R_s是已标定的反射率，D_s是标准光盘的反射率的功率，R_14H是计算出的DVD光盘的反射率；当光盘类型为CD时，所述质量评价系统通过下式计算出光盘的反射率：R_TOP＝R₀×(I_TOP/I₀)，其中，I_TOP是被测光盘最高反射光电平，I₀为记录区反射光电平，R₀是盘片的内径或外径处的镜面部分测量的反射率，R_TOP是计算出的CD光盘的反射率；且，所述质量评价系统将计算出的反射率与标准值进行比较以得到质量评价结果。

2.根据权利要求1所述的一种光盘质量检测装置，其特征在于，所述质量评价系统包括采集卡和计算机；所述采集卡将RF信号和FE信号传输给计算机，并由计算机进行运算后评价被测光盘的质量。

3.根据权利要求1所述的一种光盘质量检测装置，其特征在于，所述伺服系统为数字电路，所述数字电路包括M5705芯片。

4.根据权利要求1所述的一种光盘质量检测装置，其特征在于，所述驱动系统包括聚焦伺服驱动部分和主轴马达驱动部分；所述聚焦伺服驱动部分驱动光学头在被测光盘轴向运动，以实现光学头准确的在光盘的信号记录层上聚焦；主轴马达驱动部分驱动被测光盘旋转。

5.根据权利要求4所述的一种光盘质量检测装置，其特征在于，所述聚焦伺服驱动部分包括聚焦力矩器，步进电机，位置传感器；所述位置传感器将测得的光学头位置信号传给所述伺服系统，伺服系统产生控制信号驱动步进电机，步进电机带动光学头在盘片轴向运动。

6.根据权利要求5所述的一种光盘质量检测装置，其特征在于，所述主轴马达驱动部分包括主轴电机、主轴、盘片托盘、盘片压盖和主轴驱动电路；所述盘片压盖和盘片托盘位于主轴电机的主轴上，并将被测光盘夹在其间，主轴电机在伺服系统的驱动下旋转，带动被测盘片转动。

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