SU1658207A1 - Устройство дл контрол дисков оптических накопителей информации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике накоплени  информации с помощью оптических средств и позвол ет повысить достоверность и производительность контрол  качества дисков оптических накопителей информации. При сканировании диска 2 лучом лазера 4 фильтром 8 низких частот выдел етс  низкочастотна  составл юща  сигнала, сформированного фотоприемником 6 и предусилите- лем /. Посредством амплитудных дискриминаторов 14 и 15 контролируетс  коэффициент отражени  диска. Дифференциальным усилителем 9 выдел етс  высокочастотна  составл юща  сигнала сканировани  диска. Цепью элементов, включающей дифференциальный усилитель Ю, регулируемые источник опорного напр жени  11 и делитель 12 напр жени , формируетс  опорный сигнал дискриминации дефектов. Амплитудным дискриминатором 13 детектируютс  локальные дефекты диска. Клоком 19 регистрации осуществл ютс  отсчет длительностей некачественных участков диска и промежутков между ними, передача измерительной информации в вычислительное устройство 20, 1 з.п. ф-лы, 5 ил. с SS (Л

Description

Изобретение относитс  к технике накоплени  информации с помощью оптических средств и может быть использовано дл  контрол  качества дисковых информационных носителей оптических накопителей информации, преимущест- венно однократной записи.

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности и производительности контрол  дисков оптических накопителей информации путем обеспечени  коррекции опорного сигнала дискриминации дефектов в процессе контрол  диск  в соответствии с локальным изменением текущего значени  коэффициента отражени  основы и отражающего покрыти  диска, измерени  длительностей некачественных участков диска и промежутков между ними, возможности одновременного контрол  локальных дефектов и коэффициента отражени  диска.

На фиг. 1 изображена Функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, иллюстрирующие npm Ttnr en. работы; на фиг.4 и 5 - бпок регистрации и

о ел

оо

О

J

схема формировател  блока регистрации соответственно.

Устройство дл  контрол  дисков оптических накопителей информации содержит привод 1 вращени  контролируемого диска 2, датчик 3 оборотов, лазерную осветительную систему, включающую лазер 4 и оптическую систему 5, фотоприемник 6, предусилитель 7, фильтр 8 J низких частот, первый 9 и второй 10 дифференциальные усилители, регулируемый источник 11 опорного напр жени , регулируемый делитель 12 напр жени , первый амплитудный дискриминатор 13, j кроме того, устройство содержит втог рой 14 и третий 15 амплитудные дискриминаторы , первый 16 и второй 1 / источники опорного напр жени , генератор 18 тактовых импульсов, блок 19 ре-™ гистрации и вычислительное устройство 20.

Посредством оптической системы 5 обеспечиваетс  оптическа  св зь между лазером 4, контролируемой поверхнос- 2 тью диска 2 и фотоприемником 6, выход которого подключен к предусилителю 7. Выход предусилител  1 соединен с входом фильтра 8 низких частот и с вычитающим входом первого дифференциального усилител  9. Выход фильтра 8 подключен к суммирующим входам первого 9 и второго 10 дифференциальных усили-« телей и к первым входам второго 14 и третьего 15 амплитудных дискриминаторов . Второй дифференциальный усили- 3 тель 10 вычитающим входом соединен с выходом регулируемого источника 11 опорного напр жени , а выходом св зан с опорным входом регулируемого делител  12 напр жени . Информационные входы регулируемого источника 11 опорного напр жени  и регулируемого делител  12 напр жени  подключены к информационным выходам вычислительного устройства 20. Первый амплитудный дискриминатор 13 первым входом св зан с выходом первого дифференциального усилител  9, вторым входом - с выходом регулируемого делител  12 напр жени , а выходом - с первым входом блока 19 регистрации. Вто- рой амплитудный дискриминатор 14 вторым входом подключен к выходу первого источника 16 опорного напр жени , а выходом -к второму входу блока 19 регистрации . Третий амплитудный дискрими- натор 15 вторым входом соединен с выходом - второго источника 17 опорного напр жени , а выходом с третьим вхо4

0

5

дом блока 19 регистрации. Елок 19 регистрации четвертым входом подключен к датчику 3 оборотов, св занному с приводом 1 вращени  диска, п тым входом подсоединен к выходу генератора 18 тактовых импульсов, а информационными выходами и выходом сигнала стробировани  информации св зан с вычислительным устройством 20.

Елок 19 регистрации (см. фиг.4) содержит первый 21, второй 22, третий 23 и четвертый 24 формирователи, логический элемент ИЛИ 25, двоичный счетчик 26 и буферный регистр 27.

Первые входы первого 21, второго 22, третьего 23 и четвертого 24 формирователей подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам блока 19 регистрации . Вторые входы формирователей 21 - 24 и счетный вход двоичного счетчика 26 соединены с п тым входом блока 19 регистрации. Первые выходы формирователей 21 - 24 и информационные выходы двоичного счетчика 26 подсоединены к соответствующим информационным входам буферного регистра 2 7. Вторые выходы формирователей 21-24 подсоединены к отдельным входам логического элемента ИЛИ 25. Выход элемента ИЛИ 25 соединен с входом параллельного занесени  данных по информационным входам буферного регистра 27, с входом сброса двоичного счетчика 26 и с выходом сигнала стробировани  информации блока 19 регистрации. Информационные выходы буферного регистра 2/ подключены к информационным выходам блока 19 регистрации .

Формирователи 21 - 24 идентичны и могут быть выполнены по схеме, представленной на фиг. 5. Каждый формирователь содержит первый 28, второй 29 и третий 30 триггеры, логические элементы 2И-ИЛИ 31. Первый вход формировател - соединен с асинхронным установочным входом первого триггера 28, второй вход формировател  св зан с синхронизирующими входами триггеров 28 - 30, информационный вход первого триггера 28 подключен к источнику уровн  логического нул , выход первого триггера 28 подсоединен к информа- ционному входу второго триггера 29 инверсный выход второго триггера 29 соединен с первым входом первой группы входов элемента 2И-ИЛИ 31, пр мой выход второго триггера 29 соединен

с первым входом второй группы входов элемента 2И-ШШ 31 и с информационным входом третьего триггера 30, пр мой выход третьего триггера 3 подключен к второму входу первой группы входов элемента 2И-ИЛИ 31 и к первому выходу формировател ; инверсный выход третьего триггера 30 св зан с вторым входом второй группы входов элемен- та 2И-11ЛИ 31; выход элемента 2И-ИЛИ 31 подключен к второму выходу формировател  .

Устройство работает следующим образом .

Сканирование поверхности контролируемого диска 2 лучом лазера достигаетс  вращением диска 2 посредством привода 1 и перемещением лазерного луча в радиальном направлении с помо- щью оптической системы 5, котора  фокусирует и направл ет лазерный луч на поверхность диска 2. При сканировании мощность отраженного от диска лазерного луча пропорциональна качеству освещаемого участка отражающего покрыти  и основы диска 2. Отраженный луч принимаетс  оптической системой 5 и направл етс  на фотоприемник 6, электрический сигнал с выхода которо- го поступает на предусилитель 7. Сигнал S (см. фиг. За) на выходе предуси- лител  7 содержит низкочастотную (НЧ), составл ющую и выбросы, наход щеес  в высокочастотной (ВЧ) области спектра сигнала, НЧ-составл юща  сигнала S характеризует текущее значение коэффициента отражени  бездефектных участков диска и обусловлена нестабильностью физических характеристик конструктив- ных компонентов диска, таких как раз- нотолщинность отражающего покрыти , неоднородность материала основы и т.п. Выбросы, наход щиес  в ВЧ-области спектра сигнала характеризуют локаль- ные дефекты диска, такие как царапины и инородные частицы на отражающем покрытии и основе диска и т.п. Таким образом , по ВЧ-составл ющей сигнала S может производитьс  контроль локаль- ных дефектов диска, а по НЧ-составл ю- щей - контроль текущего значени  коэффициента отражени  по поверхности диска

С этой целью сигнал с выхода пред- усилител  7 подаетс  на фильтр 8 низких частот, выдел ющего НЧ-составл ю- щую - сигнал Зц|Ч . Контроль коэффициента отражени  осуществл етс  с помощью амплитудных дискриминаторов 14

. Q

5

0 5 0 ,« .-

5

5

и 15, на первые входы которых подаетс  сигнал S,ц г выхода Лнчьтрл 8 iiu-v ких частот, а на вторые входы - уровни опорного напр жени  с выходов регулируемых источников 16 и 17 опорного напр жени „ При этом, например , источник 16 опорного напр жени  формирует уровень, соответствующий максимально допустимому значению коэффициента отражени  диска, а источник 17 опорного напр жени  - уровень, соответствующий минимально допустимому значению коэффициента отражени  диска. Допуски на отклонение коэффициента отражени  диска от номинала определ ютс  параметрами тракта записи-воспроизведени  оптического накопител  информации и содержатс  в технических услови х на оптический диск данного типа накопителей. При превышении амплитуды сигнала SH4 и соответственно текущего значени  коэффициента отражени  диска максимально допустимого уровн  устанавливаетс  сигнал на выходе амплитудного дискриминатора 14. При снижении амплитуды сигнала и соответственно текущего значени  коэффициента отражени  диска ниже минимально допустимого уровн  устанавливаетс  сигнал на выходе амплитудного дискриминатора 15. При вхождении амплитудного сигнала SHU и соответственно значени  коэффициента отражени  диска в область допустимых значений сигналы на выходах амплитудных дискриминаторов 14 и 15 сбрасываютс . Сигналы с выходов амплитудных дискриминаторов 14 и 15 поступают соответственно на третий и четвертый входы блока 1 9 регистрации. Контроль локальных дефектов диска осуществл етс  посредством двухка- нальной системы обработки сигналов. В первом (измерительном) канале с помощью первого дифференциального усилител  9, на вычитающий вход которого поступает сигнал S с выхода пред- усилител  /, а на гуммирующий вход - сигнал с выхода Фильтра 8 низкой частоты, выдел етс  проинпертиро- ванна  высокочастотна  доставл юща  сигнала S - сигнал , который поступает на первый вход первого амплитудного дискриминатора 13.

Вс втором (опорном) канале формируетс  опорный сигнал Яд дискриминации дефектов. При этом величина сигнала 5д ра на уровню детектировани  информации, который будет вырабатыватьс  детектором информации накопител  на данном участке диска при воспроизведении сигналограммы, обладающей наименьшим динамическим диапазоном сигнала воспроизведени , что соответствует условию наименьшей помехоустойчивости процесса детектирова- ни  информации к дефектам диска. Таким образом, величина сигнала ,S i обусловливаетс  коэффициентами отражени  основы и отражающего покрыти  диска, максимальной плотностью за- писи информации, величиной уровн  детектировани  информации. Формирование опорного сигнала S дискриминации дефектов производитс  следующим образом. С помощью второго дифферен- циального усилител  10, на суммирующий вход которого с выхода фильтра 8 низких частот поступает сигнал Зиц « а на вычитающий вход - уровень напр жени  U с выхода регулируемого источ ника 11 опорного напр жени , вырабатываетс  разностный сигнал Sp (см. фиг. 26)

н,ц «

величина которого представл ет собой максимально возможный динамический диапазон сигнала воспроизведени  ин- формации надданном участке диска, т.е разность потенциальных уровней нул  и единицы на данном участке диска..

Значение уровн  напр жени  U 3d- даетс  кодом, поступающим по информационным шинам из вычислительного устройства 20 на информационный ре- гистр цифроаналогового преобразовател , который может быть использован в качестве регулируемого источника 11 опорного напр жени . Величина уровн  напр жени  U определ етс  величиной коэффициента отражени  основы диска и может быть определена экспериментально , например посредством сканировани  основы диска до нанесени  на нее отражающего покрыти  с помощью предда- гаемого устройства и измерени  напр жени  на выходе предусилител  7 с помощью известных измерительных средств Значение уровн  напр жени  U может ч быть выбрано равным среднему значению напр жени  измеренного по всей поверхности основы, так как в качестве материала основы дисков используетс  в основном высококачественное оптичесQ 0 5

0

5

о 45 CQ -- кое стекло и подобные ему материалы с низким значением коэффициента отражени  и флуктуации коэффициента отражени  основы диска относительно высокого коэффициента отражени  отражающего покрыти  в пределах одного диска  вл ютс  незначительными. В зависимости от разброса абсолютного значени  коэффициента отражени  основ дисков определ етс  необходимость измерени  значени  уровн  напр жени  U дл  каждой основы диска или дл  каждой партии основ дисков.

Разностный сигнал Sp с выхода второго дифференциального усилител  10 поступает на опорный вход регулируемого делител  12 напр жени , в качестве которого может быть использован перемножающий цифроанапоговый преобразова тель с информационным регистром, в ко тором делимое напр жение, т.е. разностный сигнал Sp, подаетс  на вход опорного напр жени , а коэффициент делени  задаетс  кодом, поступающим . по информационным шинам из вычислительного устройства 20 на информационный регистр цифроаналогового преобразовател . Значение коэффициента делени  определ етс  произведением двух величин

,-Kt,

где К i - коэффициент пропорциональности между величиной динамического диапазона сигнала воспроизведени  сигналограмм, обладающей наименьшим диапазоном сигнала воспроизведени , т.е. при максимальной плотности записи, и разностью потенциальных уровней нул  и единицы диска, т.е. величиной сигнала Sp; К - коэффициент, равный величине относительно уровн  де- тектировани  информации. Значение коэффициента К4 может быть определено экспериментально, например , посредством сканировани  незаписанного диска с помощью предлагаемого устройства и измерени  величины сигнала Sp на выходе второго дифференциального усилител  10 с помощью известных измерительных средств; записи с максимальной плотностью последовательности сигналов на участках диска с измеренным значением сигнала S с помощью оптического накопител  информации; воспроизведени  записанной

сигналограммы на том же накопителе и измерени  величины динамического диапазона сигнала воспроизведени  на каждом участке диска с известным значе- нием сигнала Sn. На основе полученных данных может быть вычислено значение коэффициента К дл  данного типа оптических накопителей информации и дисков.

Значение коэффициента К., т.е. относительного уровн  детектировани  информации, определ етс  параметрами детектора информации данного типа накопителей . Например, при амплитудном детектировании, наиболее часто исполь зуемом в оптических накопител х инфор мации, значение относительно уровн  детектировани  информации, т.е. коэффициента Kg, будет равно отношению части сигнала воспроизведени , заключенной между уровнем детектировани  и огибающей сигнала воспроизведени  (верхней или нижней в зависимости от пол рности сигнала), обусловленной отражающим покрытием диска, к величине диапазона между верхней и нижней огибающими сигнала воспроизведени  (см. фиг. 4). Величина данного отношени  определ етс  при проектировании и указываетс  в технических услови х на данный тип накопителей. Обычно оно равно 0,5.

Опорный сигнал 5д дискриминации дефектов с выхода регулируемого делител  12 напр жени  поступает на второй вход первого амлпитудного дискриминатора 13. В амплитудном дискриминаторе 13 происходит сравнение сигналов Sд и S g ц , поступающих с опорного и измерительного каналов. Превышение амплитуды сигнала SBH уровн  опорного сигнала 5д соответствует наличию дефекта на контролируемом участке диска и вызывает установку сигнала на выходе первого амплитудного дискриминатора 13. При уменьшении амплитуды сигнала SR4 ниже уровн  опорного сигнала БД сигнал на выходе первого амплитудного дискриминатора 13 сбрасываетс . Сигнал с выхода первого амплитудного дискриминатора 13, представл ющий собой широтно-импульс- ный модулированный сигнал, где ширина импульсов соответствует длительности дефектов, а ширина пауз - длительности бездефектных участков диска , поступает на первый вход блока 19 регистрации.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

При вращении контролируемого датчика 3 оборотов, подключенный к приводу 1 вращени  диска, вьграбаты- вает в начале каждого оборота контролируемого диска 2. импульсный сигнал длительностью не более одного такта относительно частоты генератора 18. Сигнал с выхода датчика 3 оборотов поступает на четвертый вход блока 19 регистрации.

В процессе контрол  диска генератором 18 вырабатываетс  последовательность тактовых импульсов, которые с вьТхода генератора 18 поступают на п тый вход блока 19. регистрации.

I

Блоком 19 регистрации осуществл етс  измерение длительности некачественных участков диска, формирование признаков дефектов, регистраци  признака начала оборота и передача измерительной информагцш в вычислительное устройство 2(}. Сигналами, поступающими через первый, второй и третий входы блока 19 регистрации на первые входы соответственно первого 21, второго 22 и третьего 23 формирователей, отмечаетс  установкой в единичное состо ние - начало, а сбросом в нулевое состо ние - конец соответственно участков локальных дефектов диска, участков диска с недопустимо высоким значением коэффициента отражени , участков диска с недопустимо низким значением коэффициента отражени . Импульсным сигналом, поступающим через четвертый вход блока 19 регистрации на первый вход четвертого формировател  23, отмечаетс  начало каждого оборота контролируемого диска.

Работа формирователей . 1 -24 идентична, каждьй из них выполнен по схеме, представленной на фиг. 5, котора  работает следующим образом. При перепаде сигнала на первом входе формировател  по переднему фронту тактового импульса, поступающего на второй вход формировател , на втором выходе формировател  вырабатываетс  импульс, длительность которого равна длительности тактолого импульса. При этом по заднему фронту того же тактового импульса происходит переключение потенциала сигнала на первом выходе формировател  в соответствии с потенциалом сигнала, установившимс  на первом входе формировател  после того перепада этого сигнала, по которому был выработан импульс на втором выходе формировател .

Импульсы с вторых выходов формирователей 21-24 поступают через логический элемент ИЛИ 25 на вход параллельного занесени  данных по информационным входам буферного регистра 27, на вход сброса двоичного счетчика 26 и на выход сигнала стро- бировани  информации блока 19 регистрации . В процессе контрол  дисков двоичным счетчиком 26 производитс  подсчет тактовых импульсов, поступающих на его счетный вход с п того входа блока 19 регистрации. По переднему фронту импульса, поступающего с выхода элемента ИЛИ 25, происходит занесение информации в соответствующие разр ды буферного регистра 27 с первых выходов формирователей 21 - 24 и с информационных выходов двоичного счетчика 26 и по заднему фронту этого же импульса происход т сброс в исходное состо ние двоичного счетчика 26 и передача информации с буферного регистра 2/ по информационным шинам в вычислительное устройство 20.

При этом фронт передаваемого ин- формационного слова может иметь, например , следующую структуру, каждый из четырех старших разр дов информа- ционного слова содержит признак соответственно локального дефекта, недо10

15

20

25

30

ческие размеры некачественных участко диска, каждого из трех типов: локал -- ные дефекты, недопустимо высокий и недопустимо низкий коэффициенты отра жени , размеры промежутков между нека чественными участками, координаты некачественных участков на диске.

I

Claims (2)

1. Устройство дл  контрол  дисков оптических накопителей информации, содержащее лазерную осветительную систему, последовательно соединенные фотоприемннк, предусилитель, а также последовательно соединенные регулируе мый делитель напр жени  и первый амплитудный дискриминатор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  достоверности и производительности контрол  качества дисков, него введены фильтр низкой частоты, первый и второй дифференциальные усилители , второй и третий амплитудные дискриминаторы, регулируемый источник опорного напр жени , первый и второй источники опорного напр жени , блок регистрации, генератор тактовых импульсов , вычислительное устройство, привод вращени  диска, св занный с контролируемым диском и сопр женный с датчиком оборотов, причем выход предусилител  соединен с вычитающим входом первого дифференциального уси- ,-,-., -Г-, - -пустимо высокого значени  коэффициен- лител  и через фильтр низкой частоты

5

0

5

0

ческие размеры некачественных участков диска, каждого из трех типов: локал -- ные дефекты, недопустимо высокий и недопустимо низкий коэффициенты отра жени , размеры промежутков между некачественными участками, координаты некачественных участков на диске.

I

Формула изобретени 

1. Устройство дл  контрол  дисков оптических накопителей информации, содержащее лазерную осветительную систему, последовательно соединенные фотоприемннк, предусилитель, а также последовательно соединенные регулируемый делитель напр жени  и первый амплитудный дискриминатор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  достоверности и производительности контрол  качества дисков, в него введены фильтр низкой частоты, первый и второй дифференциальные усилители , второй и третий амплитудные дискриминаторы, регулируемый источник опорного напр жени , первый и второй источники опорного напр жени , блок регистрации, генератор тактовых импульсов , вычислительное устройство, привод вращени  диска, св занный с контролируемым диском и сопр женный с датчиком оборотов, причем выход предусилител  соединен с вычитающим входом первого дифференциального

та отражени , недопустимо низкого значени  коэффициента отражени , начало оборота, а все остальные, младшие , разр ды слова содержат значение отсчета данного интервала, соответствующее длительности данного участка контролируемого диска.

В вычислительном устройстве 20 производ тс  обработка поступившей измерительной информации и вывод ее на терминал. Отсчеты интервалов, поступающие в вычислительное устройство 20, представл ют собой временные характеристики длительностей качественных и некачественных участков диска, однако посредством несложных вычислений при известных скорости вращени  диска, скорости перемещени  луча лазера в радиальном направлении диска начальном радиусе, т.е., с которого начинаетс  контроль диска, количестве проконтролированных оборотов диска могут быть легко определены геомвтри0

5

0

5

с суммирующими входами первого и второго дифференциальных усилителей и первыми входами второго и третьего амплитудных дискриминаторов, выход регулируемого источника опорного напр жени  соединен с вычитающим входом второго дифференциального усилител , выход первого дифференциального усилител  соединен с вторым входом первого амплитудного дискриминатора, а выход второго дифференцирующего усилител  соединен с входом регулируемого делител  напр жени , выходы первого и второго источников опорного напр жени  соединены соответственно с вторыми входами второго и третьего амплитудных дискриминаторов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторьм входами блока регистрации , третий, четвертый и п тый входы которого соединены соответственно с выходами первого амплитудного дискриминатора , датчика оборотов и генератора тактовых импульсов, информа- цонные выходы и выход сигнала строби ровани  информации блока регистрации соединен с соответствующими входами вычислительного устройства, перва  группа информационных выходов вычислительного устройства соединена с соответствующими входами регулируемого делител  напр жени , а втора  группа информационных выходов вычислительного устройства соединена с соответствующими входами регулируемого источника опорного напр жени .

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок регистрации содержит первый, второй, третий , четвертый формирователи, логический элемент ИЛИ, двоичный счетчик и буферный регистр, причем первые входы первого, второго, третьего, четвертого формирователей подключены

0

5

0

соответственно к первому, второму, ; третьему, четвертому входам блока регистрации , вторые входы формирователей и счетный вход двоичного счетчика соединены с п тым входом блока регистрации,первые выходы формирователей и информационные выходы двоичного счетчика подсоединены к соответствующим информационным входам буферного регистра, вторые выходы формирователей подсоединены к отдельным входам логического элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с входом параллельного занесени  .данных по информационным входам буферного регистра , входом сброса двоичного счетчика и выходом сигнала стробировани  информации блока регистрации, информационные выходы буферного регистра подключены к информационные выходам блока регистрации.

Н.Ч

sp и 5

А

6

Уровень сигнала отралсыи от отражающего покры/пи

Сиенам

SocnpoiuSe- (t денц 

Wff

Уробень сигнала отражение от осно&ы диско

Jb---,:

Фиг.1

Уробап ЪвпекгщхЗонч  информации

к -Я.

Фиг.З

Фиг.