TWI279779B - Detecting anomalies in a scanning signal - Google Patents

Description

1279779 故、發明說明： [發明所屬之技術領域】 本發明與用以掃描記錄載體上之磁軌之裝置有關。 本發明係進一步與掃描記錄載體上之磁軌之方法有關。 在資料存取系統中，伺服器迴路適於控制頭與記錄載體 上之磁軌間之相關位置。自光學拾取系統中之偵測器取得 掃描信號’且根據伺服器產生之控制信號，以驅動促動器 而定位頭或其構件。但記錄載體表面之污染或損害可能產 生高攮動之伺服為^號。為避免此類擾動，需偵測掃描信 號中之異常。 【先前技術】 已知用以掃描磁軌與讀取資訊之裝置係出自專利申請案 第WO 00/1 7 876號。該裝置產生一讀取信號。該文件中描述 藉由決足在預足時距中之上下波封信號而偵測讀取信號 之擾動。在差值小於預定限值之情況下偵測擾動。已知侦 測擾動方法之問題在於谓測係根據磁軌中之標記造成之讀 取信號之HF調變量為之，其中hf調變大致因多種影響而變 。例如上:皮封信號之計算可能因雜訊尖㈣計算值之立即 影響而不可靠。 【發明内容】 因此，本發明士 — p,,, —目的在提供一種自頭更可靠偵測信號 擾動裝置與方法。 就此T足’依本發明妈 ， 巧挺供一種用以掃描記錄載體上之磁 軌之裝置，其中該裝置包括： 1279779 一用以掃描該磁軌之頭； 一摇合至該頭之前端單元，以產生至少-掃插信號；及 一偵測單元，以偵測在該掃描信號中之異常， ％， 配置該偵測單元以計算該掃描信號之平均值，及比較該 平均值與一臨限值’以提供—異常偵測信號。比較該二 值與-臨限值之效應在於偵測平均值與預期值之偏差“亥 臨限值可為例如根據平均值之長期平均加減一偵測谁^ 本發明亦係根據下列認知為之。先前技藝之系統藉_ 視磁軌中之標記導致之册調變信號成分之大小而提供對資 料信號異常之偵測。令人驚奇地，本發明者發現平均值提 供了極佳且早期之掃減號異常指標，尤其是來自類似⑶ 或DVD寺光碟之掃描信號。掃描信號之平均值於碟片上開 始有受損或受污染區域起，即開始偏移，即使在得以偵測 HF調變之顯著變化前亦然。其優點在於在極早階段即可操 控伺服器控制迴路’例如藉由暫時中斷伺服器誤差信號之 輸入為之。亦注意快數微秒偵測異常與共用伺服器迴路°之 調整有關。造期調整可避免產生一般因此類伺服器控制迴 路中·^差分構件造成之大促動器驅動信號。 在裝置4 -具體實施例中，配置偵測單元以計算—預定 區間之該平均值’特別是藉由加總該掃描信號之樣本^預 定數為之。採用預定區間之優點在於易於在新信號抵達時 :計算平均值，且平均值將快速響應於信號之變化。特別 言之，僅將數個連續樣本之信號值加總即可提供在計算上 易於產生表示平均之值之方式。 86S I 1 1279779 在裝置之一具體實施例中，前端單元包括用以隨該掃描 信號產生一映對信號之裝置，其中該映對信號係表一照射 光束經該磁軌反射之照射量，尤其是藉由組合來自許多偵 測器部之信號為之。優點在於映對信號之平均值（包含來自 所有可得之偵測器之信號）得以可靠指示在記錄載體上之 受損或受污染區。 裝置之一具體實施例包括一伺服器單元，以控制該頭之 位置或與該掃描信號有關之該頭之掃描構件，及調整與異 常偵測信號有關之該控制，尤其是在一異常期間中段該掃 描信號。優點在於在磁碟受損或受污染之情況下，可降低 伺服器功能之擾動。 在裝置之一具體實施例中，偵測單元包括分類裝置，以 藉由比較該掃描信號與對應於複數個預定異常類別之複數 個參考信號，於該等複數個預定異常類別中辨識該偵測異 常而產生該偵測異常之分類結果。在裝置之一具體實施例 中，配置該分類裝置以於該異常期間決定該掃描信號之至 少一特徵值，及比較該等至少一特徵值與該等複數個預定 異常類別之對應特徵值。該方法之優點在於不同分類結果 可供不同響應活動使用，例如可差異調整伺服器系統，或 可顯示特定誤差訊息予使用者，例如‘請清潔碟片’。 在裝置之一具體實施例中，配置該分類裝置以判定特徵 值為至少下列之一 ··在一預定數量之振幅帶中之該掃描信 號之樣本值之平均值、期程、峰值、分布。對該擾動之計 算證明易於判定信號形狀之特徵外型之計算方式。 1279779 在裝置之一具體實施例中，配置該分類裝置以於大體上 該異常偵測信號指示-異常後之分類時間產生該分類結果 。優點在於可將偵測最佳化供早期警示之用，並可將分類 最佳化，俾隨即可靠指示擾動類型。 依本發明t裝置之進一步較佳具體實施例見於進一步申 請專利範圍。 【實施方式】 圖U顯示一碟形記錄載體Η，其具磁軌9與中央孔1〇。磁 ㈣系-系列(將成為）代表資訊之記錄標記之位置，依構成 貝说層上4大致平行磁軌轉動之螺旋圖案配置。記錄載體 可為光學可讀耳又，稱之為光碟，並具可記錄型資訊層。可 記錄碟片之範例為CD_R與CD_RW，以及可寫入版之dvd， 諸如DVD + RW，以及採用藍光雷射之高密度可寫入光碟， 稱之為藍射線碟（BD)。與DVD碟片有關之進一步細節可參 tECMA_267:12G毫米DVD唯讀碟片_(1 997)。因沿磁軌具 光學可偵測標記而使資訊層上呈現資訊，該標記可為相變 材料（凹處或結晶系或非晶係標記。在可記錄型記錄載體 上之磁軌9為空白㈣載體M造期間提供之㈣出磁執結 構所標示。磁軌結構係由例如在掃描期間致使讀/寫頭得以 依循磁軌之前槽]4構成。磁軌結構包括位置資訊，例如位 址。 圖丨b顯示沿可記錄型記錄載體丨丨之線b_b之剖面圖，其中 可透光基板15具記錄層】6及保護層]7。該保護層丨7可包括 另一基板層’例如在DVD中’其中記錄層為位於〇6毫米基 以)8 11 1279779 板中’另-G.6毫米之基板則接合於其背側。前槽i4可為基 板1 :>材料心刻痕或仰起，或其材料性質與周圍相異。 圖2顯示具異常偵測之掃描裝置。該裝置具有用以掃描記 錄讎1上之磁軌之裝置包含用以轉動記錄載體U之 驅動單TL 2 1…| 22，用以相對於磁軌定位頭2 元”：及控制單元2。。肋包括已知類型增系統I 產生經光學構件導引而聚焦於記錄載體π之資訊層之磁轨 上之照射點23之照射光束24。照射光束24係由照射源產生 二例如雷射二極體。該頭22進一步包括（未圖示）一聚焦促動 益，以沿1¾光束之光學軸移動照射光束24之焦點；及一尋 軌促動器，以於磁軌中央上之輕射方向精確定位⑽。尋 轨促動器可包括線圈，俾於徑相移動光學構件或可配置I 改變反射構件之角纟。聚焦與尋軌促動器為來自伺L = 兀促動器信號驅動。為讀取之故，資訊層反射之照射 光束為-常見類型之偵測器所❹)，例如四象限二極體， 其在頭22中/用以產生偵測器信號，其輕合至前端單元3丨 產生各種掃描信號，句冬―志瓦 ^ £包S靖取^唬、号軌誤差信號及聚焦 誤差信號。誤差信號搞合至飼服器單元以，以控制該尋軚 及聚焦促動器。砵彻产％、士 , 口貝耳k唬《處理係由常見類型之讀取處理 單元為t :包含解調器、編排器及輸出單元，以恢復資訊。 ，控制早疋20控制資訊之掃描及恢復，並可配置以接收來 目使用者或主電腦之指令。控制單元2 〇經控制線2 6 (例如系 統醒说排）連結至裝罾φ +兑A扣— 1 ,. 机且中 <其匕早凡。控制單元20包括控制 電路乐統’例如朽„ p U處理斋、私式記憶體及介面，以施行下 <S6<S 11 -10 - 1279779 述程序及功能。控制單元20亦可為邏輯電路中之狀態引擎 。在-具fif施例巾’控制單元㈣行如下述之制及/或 分類異常之功能。 裝置包括偵測單元32 ’以偵〉、則如下述之掃描信號中之異 常。在偵測到異常之情況下產生異常偵測信號33。為偵測 而計算掃描信號之平均值。平均值可為信號值之下降平均 。比較平均值與如下述之臨限值，例如長期平均值。若臨 限值與所計算之信號平均值之差異超過預定偵測位準，則 設定異常信號於啟動狀態。在—具體實施例中，偵測單元 以算預定區間之平均值。所選區間較—般週期性信號成 刀長’例如磁軌中之最長標記。在一具體實施例中，藉由 頂疋數量之掃描信號之樣本之加總而計算代表平均之值。 = 平均值信號中之dc成分納入 器在:具體實施例中’前端單元31具有增加來自數個偵測 浐-/ 、”且α私路’俾隨掃描信號產生映對信號MIRN， ，曰：：：軌反射之照射光束之照射量。在-具體實施例中 在:¾路將來自每—可得之偵測器部之信號組合在—起。 ㈣二具體中’伺服器單元25具有當啟動異常偵測 號：:斗用以調整飼服器控制功能之單元。於促動器信 且^^整，例如維持實際值直到異常結束為止。在-信^㈣卜在異常期間，中斷自掃描信號推知之誤差 推誤2即使零。或者词服器控制單元可具有根據外 < m’j異常而提供促動器信號之單元。在—具體 <S()<S I 1 1279779 ::::1果=器單7"2:中供調整用之單71具有對如下述 擾動刑：二：入。根據分類選擇調整類型’例如在較低 土兴吊期間，繼續正常伺服器操作。 在 具體貫施例中，作測哭i α t Τ仪」斋早兀包括分類單元34，以產 分類結果。將異常分類為對應於多種類別之 類型。在異常偵測信號指示異常[即於分類時 間產生分類結果。因而可得到一段時間供處理之用。至少 對光碟掃描信號而言，已觀察到直接偵測特定類型之擾動 ’例如|皆由最高可能推估哭& n …、 牝推估。’其明顯較以平均值偏差 先偵測之異常為低，隨後歸類為異常。 首先決定數個特徵值為異常期間之掃描信號，例如在一 預定數量之振幅帶中之該掃描信號之樣本值之平均值、期 程、學值、分布。接著將収出之特徵值與—組預定異常 類別之對應特徵值做比車交，例如藉由計算在多維度空間中 之距離為之。在一具體實施例中，對異常類別之一之比較 一指示差異小於至少一預定臨限值之其它異常類別之差異 值’即產生分類結果。 在一具體實施例中，裝置具有用以記錄資訊於可窝入或 可重複爲入型記錄載體（例如CD-R或CD-RW，或D VD + RW 或BD)之裝置。該裝置包括寫入處理裝置，以處理輸入資訊 產生用以驅動頭22之冩入信號，其中該寫入處理裝置包括 輸入單元27及具編排器28與調變器29之調變器裝置。為寫 入貧訊，控制照射俾於記錄層中產生光學可偵測標記。標 記可為任何光學可讀取型式，例如為反射係數易於週邊之 868! I -12 - 1279779 區域式’當§己琢於材料；者如染料、合金或相變材料時即 矸得之；或者可為磁化方向易於週邊之區域型式，當記錄 於磁光材料時即可得之。 對記綠於光碟之資訊之寫入與讀取及格式化、誤差修正 及顧适編碼規則係屬此技藝中所熟知，例如來自CD或DVD 系統。在一具體實施例中，輸入單元27包括壓縮裝置，以 輸入信號諸如類比音訊及/或影訊，或數位未壓縮之音訊/ 影訊。適當之壓縮裝置係針對MPEg標準中之影訊所述，

MPEG 1 疋義於 ISO/IEC 1 U72，MPEG-2 則定義於 ISO/IEC 13818。或者可依此類標準先將輸入信號編碼。 在寫入裝复I具體實施例中，前端單元3 1及偵測單元 32包含一開關，以設定不同信號為掃描信號及/或設定不同 良」艮值肖於裝置處於寫入模式之情況下，供比較平均值 之用。 _1圖土 11描述偵測及分類功能之進一步具體實施例 如後。 圖…肩不兩知描信號。上軌跡38係高頻信號，下軌跡Μ 則係徑向誤差信號，其係受區域中以箭號37標示之碟片缺 陷所致。注意針對與光碟品f有關之光碟驅動器可辨識出 —特殊擾動群。此0所 t 此扣貝會因使用者對碟片之錯誤或不經意 理而厭重惡或者當碟片之製作不良時，品質自始即 Z °可考量在聚碳酸醋基板上之刮傷、，輝點與指印，或

在基板層中士 田A ,.，'丹吊與雜質。這些碟片相關現象稱之為碟片 夫b ’缺陷係局部位 I仫A %片上，且將扭曲雷射光束之反射

ΧΓ>Χ 1 I 1279779

::此：造成：常光電信號’進而_與词服器信號之 產 &只乂些號相關之所有驅動構件之行為。H 唬進- h到刻印凹處之幾何外型及其在碟片上之与 響：在此凹處/平台中之異常係屬不同出處，因此不在稱： 為碟片缺陷之擾重Λ君菜& 二五世 , 、玟動群内。術浯碟片缺陷將採下列定義：磲

片缺卜曰 1V、局部 aL· j- -V·' rb ' Z-T H先％上或中义外型，將造成預期自資铳 磁軌之幾何外型及碟片之尺寸或外型所得之磁執信號行為 相[注意現象諸如怪異、傾斜與歪曲不在此定義内。碟

片缺陷係根據標準化缺陷而細步分類，諸如黑點、指印应 刮傷。 ^ 光碟驅動器配備有數個伺服器控制器，以確保雷射光點 在資訊磁軌上之正確定位。為精確尋軌，控制器須對大的 位置誤差具強烈響應、，此可藉由高頻寬控制器為之。碟片 缺陷有時亦造成大的位置誤差。由於這些誤差不可靠，理 想上控制為應對其一點反應都沒有，意味著低頻寬控制器 。即使使用更精準足控制器，亦無法在不犧牲尋軌性能下 ，改善與％片缺陷有關之可撥放性至充分程度。簡單歸因 於一發生碟片缺陷，光電磁軌信號即嚴重失真所致。可能 的#描化號係各種伺服器信號諸如正規化誤差及聚焦誤差 (分別為REN與FEN)，由光偵測器接收之總雷射光量測量之 正規化映對信號（MIRN)、正規化傾斜信號與hf資料信號。 自實驗顯現ΜIRN與HF信號行為均顯示與碟片缺陷之直接 關係。H F信號包含攜載數位資料之高頻成分。當調查在較 低頻範圍中發生之碟片缺陷影響時，可將此成分視為雜訊 86811 1279779 。在MIRN信號之後，監視尺四與印信號之行為有其功效， □為這些彳a號與雷射光點之定位具直接關聯。清楚可知在 發生碟片缺陷期間，REN與FEN信號並不可靠。以閉鎖迴路 制系統調整雷射光點位置會增加此不確定性。故在分析 這些k號時須特別小心，但仍可用以偵測碟片缺陷之啟始 肩整伺服為控制之成功與否，端視即時偵測特定擾動以 取得所需對策之能力而定。當可取得缺陷類型資訊時，則 可進一步選擇最適合之策略。因而描述偵測及密切關聯之 碟片缺陷辨識如後。 表片缺I曰偵測基本上係在測試兩種假設，以及給定—p λϋ圯綠（yi，y2，...yk)，決定兩種假設(無缺陷）與(缺陷）中 何者為真。連線測試意味一隨機系統。其意味著無法恰於 =吊么生時偵測。在卜ts+At時之债測與實際發生異常之時 間t%間存在一些固有延遲△ t。⑨在偵㈣系統之目的在:快 於異常發生後即偵測到變化，料各瞬間至多須於先前偵 :與目前時點丨卜變化。在兩種情況下，將以一信號 表不又動態系統之行為與已知類型之行 " ,.t7, 丁冯做比較。根據此 : ―預定規則下決定。對偵測而言，;夹定是否且 有異常，同時在分類或辨識之情況下，厂疋。一 下述何類。碟片缺陷之偵測與辨識之去於 有不同類型碟片缺陷之單一演算法。因而血心、q可偵測所 識，得以改善辨識精確度。但在缺陷偵 而决速缺㈣ 機會增加。故較難以區分碟片缺陷斑龙1 4間錯誤警示之 在錯誤警示之情況下，由缺陷制啟^^失真。但當 °〜封鼓不致損害驅 S6S | | 1279779 動器'適當功能時’谓測器之可靠性降低即變得較不重要。 、圖4’’、T⑮測器模式。過渡機械裝置42將一給定源41 广：映於觀察空間43中。此映對係依循偵測須符合之準 則而疋。4決定規則44於映對結果而執行有效假設之選 擇^川态'^工作在於偵測在輸入中是否存在缺陷之影響 :以參：信號ye(吸。首先定義碟片缺陷偵測問題之兩 對應假糾。與H|。零假設H()描述不具碟片缺陷，H|則表存 在碟片缺陷情況。MI_號之觀察係在以τ兩假設下為 之： H〇:y(ts + k).yn(ts + k) Η 卜 y(ts + k)、(ts+k)+ye(k) k=卜 2、...N決定偵測窗y(tsMy(ts+;|)、y(ts + 2)、 、y(tjN)) 。仏唬h(k)係指參考信號，％則係缺陷抵達時間。mirn信 號與缺陷信號之觀察統稱為源41。依附於兩假設者係兩條 件機率密度py(ts) | HG(y I Ηϋ)與py⑹I Hi(y ! Ηι)。其中分別 疋出H()與H|之機率，給定ys之實際觀察。為決定何假設為 真，需要一決定規則。對此規則之需求在於將針對給定偵 測時間之決定可靠性最高化。換言之，須將對給定可靠性 等級之決定時間最小化。假設錯誤警示與未偵測之機會與 偵測時間直接相關，或對給定之樣本時間而言，偵測窗士 大小。在該情況下，可能比例測試造成與準則有關之最佳 決定規則。其定義為：

Py{is)\II,{y\H{) " ^y(t5)\HQ(y\H0) 11 1279779 ，、中當在左手側之比例大於臨限值η時接受Hl。否則拒絕H| 仏私未偵測到缺陷。可能比例構成機率過渡機械裝置42， 同時臨限值比較為圖4中之決定規則44。為簡化之故，假設 正常未受影響之MIRN信號係具變異數λ之無關連之零平 均隨機過程（高斯白雜訊）。在該情況下，對存在碟片缺陷之 可能比例測試為： Ν Ν Σ + k)yc (k) yl {k) + λ Ληη k = l k:\ 可以簡單分離時間FIR-濾波器之型式表之。接著偵測器成

N

-k)(z^k ·7(ζ)) >H]<HqTH k=〇 其中ΤΗ係表一個新的臨限值。假受可以高.斯白雜訊描述之 未受於響之ΜIRN信號並非極為可行者。更可行之表示可夢 由併入準穩態MIRN信號之雜訊之色彩而得之。臨限值 與偵測W大小Ν之選擇係視光碟驅動器之其它構件諸如碟 片缺陷期間採用之控制策略、資料解碼及誤差修正演算法。 圖5顯示用以計算平均值之FIR濾波器。但一樣本供應至 輸入51。適當數量之段落延遲樣本並將樣本加入先前結果 中，俾達成一輸出平均值52，與上述最後一式中給定之臨 限值比較之。F1R濾波器構成最大可能偵測器之核心。基本 上，▲波斋之輸出係輸入信號之N個樣本之倍數，而ν係對 應於假設之缺陷參考信號之樣本。觀察到在偵測窗中之失 考信號ydk)之斜率為決定FIR濾波器響應之振幅之特徵。 86811 17 1279779 圖6顯示-缺陷模式。曲線62係指根據偵測缺陷所得之參 考信號。將缺陷以具無限陡斜率之參考信號61模式化。如 以上圖5所示，‘塊狀，參考信號61提供可靠偵測之模式。可 fk思这擇此塊狀缺陷模式之振幅，並據此調整對應之臨限 值。注意當所選塊狀缺陷信號之振幅等與一時，⑽濾波器 心輸出降至進入MIRN信號之N個樣本之簡單和。 影響光碟驅動器之此型碟片缺陷之適時訊息使之得以選 择或調整控制策格與其它對策，以消除碟片缺陷對系^ 影響。由於受碟片缺陷影響之信，號之參數模式並不可得， 故類似卡爾曼（Kalman)遽波器等推估方法並無法用以辨熾 ^缺陷，。藉由比較新信號與已知缺陷信號之資料庫而辨 我莱片缺1« ’即可解決此問題並使資料庫涵括足夠測量值 庫=極大量之可能碟片缺陷，此方法之可行性即為資料 己u肢以及硬异法搜尋儲存資料之速度所限。 二=別描述在堅個資料集中之一大群缺陷信號之有丨： 一別即可降低具參考信號之資料庫大小。 到缺陷後，各演算法需如前述分類出現之缺陷。 耩由比％ —缺陷信號與一組-片 /考仏t而她订各描述一類碟 皮哭〜類。製作此比較之適當選擇為麵信號。缺陷 ，思一 Γ侦測到缺陷，即建構進入M則信號之性質向旦 ::向量包含對數個預定振幅帶中之平均值、期r…二P :值推估:在，瞬間’僅可得到―： 推估各種:亡°可獲得額外資訊，因而更精確 貝°對夺考信號而言’可離線決定以pc標示之 S6S11 1279779 ，此一矩陣維 性質矩陣或查詢表。各列 持對應參考信號之前N+n_l樣本之性質向量。在各瞬間計算 輪入信號之性質向量P與所有類別參考信號之性質向量間 U個距離’例如歐幾里德距離。當可得樣本數夠高時，這 些距離之一將明顯較小，表示斜應參考信號與進入之缺陷 ::號間極為類似。認知此類似辨識在缺陷期間之早期線上 階投發生之碟片缺陷，亦即在缺陷結束前。 /意對偵測與分類演算法而言，需要MIRN信號之偏移取 ，。當題N信號不受任何擾動影響時，可藉由卩算Μ⑽ k號之平均值而決定偏移。所需偏移值可自固定數量 =影響之樣本計算，並可重複更新。此外，須可獲得^ °偏^直，例如在驅動器之初始相期^決定之。 广寫入裝置之一具體實施例中，偵測器須適於雷射功率 :周：。當光碟驅動器自寫入模式切換至讀取模式或反之時 、:射即於局低功率間切換。此調整導致Μ则信號位準之 厫重變化，使得缺陷偵測器 此現象—方牛户、人 種間早處理 〜/在义不淪何時發生雷射功率調整，均勿略缺 陷偵測器輸出一短暫時間。 、央 法^:信號映對用之缺陷信號之性質。線上分類演算 以表不不同類別之碟片缺陷。概述為獲得不同 禾片缺陷類別所為之分類處理如後：收集缺陷资料，„ 預處理（濾波與移除D ” 唬亚 .偏私）、信號映對（萃取有限組特徵性 :::、=辨識具類似信號性質之群)、類別模式化(藉由 仰迷性信相述在各叢集中之信號而將碟片缺陷分類）。 <S68 I | 1279779 缺陷貢料集之信號映對如 質之向量，期将資…、 有如圖7所示信號性 ^里枓信號映對於多維⑲ 特徵性質為碟片缺陷信號之平均值(_。此值二；： 常碟片之較高盥較低及舢玄 值在E別較正 ” 低反射率之缺陷時特具功效。對較正常 碟片具低反射率之w f上；、 对丰乂正吊 , +又…、點而τ，平均值將低於零， 曰點為正。第二特徵參數為期程卿2,杰已… 取樣時間時，可'經由測"、P"、j里叙置之 缺陷信號之❹(最大；丨 。第三性 、八… Η)73。為製作所有碟片缺陷之值間 之么正比較，故取絕對導 。此非屬所欲，因為重較黑點高 巧里...占在於不同仃為信號對正常 比較。最終，將信號分隔4以點線標示之固定 ㈣ 帶_74:並計算落於各帶内之樣本數。所得各振幅= 值即元成该組特徵炎勢 …特…。不可能所有信號性質均造成相同 大小放里奴值。故於所有參數中加入權重因妻卜 平衡之信號性質組。 又付 叢集化與類別模式化之處理係此作品中眾所週知。叢隹 化係各種缺陷之測量信號為之，決定其特徵= 成^t I藉由決疋這些向量間之相互距離而將性質 之向里蕞木化。可建構以上述L個不同m維度性質向量 口厂⑴⑹’⑽丄…:^⑴呈現之信號映對^中叫、]、L 直接私用硕似之幾何詮釋之叢集化方法為凝聚等級叢集 化此戒木化万法之輸入為所謂的相異實體對實體矩陣， 其中知备貝體視為單一叢集或單體，以〜表示之，1】在H中 ’、〜朽斤有叢集標諸之集合，而各h則係專屬於—叢集 868 11 -20 - 1279779 、。-對L個物件之凝聚等級叢集化而言，集合H維持〜個標 誌，其中前L個元素對應於原始實體或單體。易於藉由計算 在資料集中所有物件對間距離而自映對資料點推估出相= 矩陣。可獲得向量距離之不同定義，諸如： a 歐幾里德距離 - PrXlM', 市區距離 drs =ll\Prj^P^ Μ 及（更通用之標記法）閔可夫斯基（Mink〇wski)公制 丨 1//7 d

Psj 下標1'與3係表對應叢集之標誌。較佳距離測量為歐幾里德 距離般標示為lps‘。以上述距離測量即可建構相異矩 :車D-[drs]，其中r、S = 1、2、 、L。注意崎稱且其主對角 主

線〈兀素為零。以此相異矩陣’可得到叢集化演算法之 要步驟如後。 、^ 步驟1找出最低值d(r*，s*)，相異矩陣中之r*^s*形成合併叢集Sh=Sr*USs*，heH。 ，並

新列（及行）h而轉換相 v 2 藉由置換列與行r*、s*之一 異矩陣，其相異定為 d(r，s)=F({Sr}，{ Ss }丄丄） 而:、叫卜2、.·.、_{ r*，s”°F係固定之相異函數， ' s/、】刀别定義叢集Sr與Ss中之物件數。若所得叢集數大 ^ 2，則芏步驟1，否則結束。 86811 -21 - 1279779 函數F界定合併叢集間之相異。由於這些叢集可獲得不只 一個物件，故於此無法採用如上述定義之距離測量。謹呈 數種用以定義内叢集距離或相異（方法如後· 最近鄰（單一連結）採用在兩叢集Sr與Ss中之物件間最小 距離。 d(r,5) — mini pvy ~~ pπ·j? z g (1 ”·.,/r), j g (1，.../;) 最遠鄰（完全連結）採用在兩叢集中之物件間最大距離。 i/(r,5) = max|Pi. -pr/|, 平均連結採用在兩叢集Sr與Ss中之所有物件對間之平均距 離。 ^^)=]τΣΣΙ|ρ.-ρ,|| 1 rLs /=1 y=i 質心連結採用兩群組Sr與Ss之質心間之距離。 ^(^^)=||p, -Pr|| ' lr /=1

Ps之定義類似。 區連結採用正方形之增量和；亦即所有在正方形之群組合 内之增加為叢集Sr與Ss合併之結果。 d(r,s) = lrls

d：{r,s) 其中係界定於質心連結中之叢集3『與Ss之平方距離。 當應用於熟知結構之資料時，所有的連結方法均將給出相 同或近乎相同結果。當資料之結構有些隱藏或複雜時，則 該等方法可能造成相當不同的結果。在後者情況下，單一 與完整連結法係表’天然’叢集須内部結合之一般可接受需 求且同時與其它叢集區隔之兩種極端。單一連結叢集獨立 K68! 1 -22 - 1279779 但可具及複雜鏈與非結合外 炔入性卜 卜土相射地’完整連結叢集之 二得；：’但無法完全獨立。其它三種方法造成結合性 r隹化一獨立間之魚與熊掌不可得兼情況。匯聚等級 :万法之結果可以等級叢集樹或樹形圖圖示之。 凝聚等級演算法所得之樹形圖。自以上各種選 歐幾里德距離測量及華德連結法。選擇歐幾里待 之因在於其易於計算且其幾何兹釋簡明。選擇;' 广系因其提供叢集聚合與隔絕間之良好取捨。㈣ 較(平均及質心連結)下’華德連結根據對應缺二 ^及其貫際㈣之分析而造成最邏輯之叢集化。: 水平軸之數字係表原始單體之係數，μ其稱 (leaf node)。連接永平飧 、 、 ：郎點 )指水千線κ為内節點，代表物# 結。以此圖代表叢集樹’即可藉由繪製樹形圖二 81而定；1當叢集數c。所有連結低於此線之葉節點（代Ιί 體）均屬-特殊叢集。*論如何，對參相量 ο 理之最終結果均化包含不相容處。指印信號之分：：化！ 例係因“戒振幅變化。選擇期程性質之適當權種因Ζ 即π心此不相容。另—範例為在相同叢集中之黑=, 點之組合。選擇平均值性質之權重因數，以移除此不二曰 ，兹摘總成下李、目容。

Si U黑點700彳 黑點900微^ ：ϋ^ 420·820 微兔 1279779 s2 ——------- ——— -~~~~— 中間黑點1100微米 刮傷92(Μ120微米 S 3 ——___ 刮傷1 320-1 520微米 S4 • ----------—-- —-- -__ 邊緣黑點700-900微夹 ~~~-~·~·---- 象限黑點700-900微来 在3 2當米處 < 刮傷 S5 ' " — --—------1--- 刮傷3 2 0微米 在R = 32毫米處之刮傷 在R = 35毫米處之刮傷 S6 ----—----- —' —.— 所有白點 S7 ------- 1 ^ 所有指印 在程序中之最終步驟產生對各叢集之單一描述，稱之為 類別模式。問題在於如何推衍可適當描述屬於一叢集之所 有信號之代表性信號（或類別模式）。對個別信號之描述之精 確性Μ整體叢集之一般有效性間恰如魚與熊掌不可兼得。 針對此工作之直接方法係使一函數適於叢集中之時間系列 ，以趨近依某些標準而得之資料。此趨近之關鍵處在於函 數通式之選擇及適當標準之選取。一種標準係適當函數與 資料點間誤差之平方和。採用此標準之方法一般係以最小 平方（LS)法標狂之。行數或模式結構以根據使信號及產生 ^號之系統間相關之（物理）定律為之較佳。當無法獲得此一 結構時，則需採用一更通用結構。此類通用函數結構之範 例為分別以正弦或複數指數函數之和趨近資料之傅立葉 (Fcnmer)與布朗尼（pr0ny)分解。其它可行者係以多項式或 曲線趨近資料。為獲得對各碟片缺陷叢集之描述性信鲵， X6X 11 -24- 1279779 故愿用最小平方多項式相符法。因此，以維度㈣5之多項 式匹配-叢集之信I虎’經證明精確度夠高。但因相符函數 〈本質’在所得信號中觀察到非原始時間㈣所具之某此 小振盧。尤其在缺陷信號之邊緣處，當以缺陷類別信號做 關聯偵測或分類時，這些偏差顯著。因此f盡可能精確知 運信號之開始與結束區。施加採用曲線之匹配例行程序即 可解決此問題，因為曲線可於希求額外精確度之區域中力 入對匹配《斜率之要求。對各類別之類別模式映對於如° 上：特徵值之向量。最終’纟分類單元中，決定特徵值之 相I與偵測異常之特徵值之向量間之距離測量值。 圖9顯示於各叢集與預定類別模式所得之資料信號。 顯示適於叢集之碟片缺陷信號之多變數15階所— U類別之碟片信號為2 線，而所示相符之類別模式則為厚線。 圖1〇顯示缺…貞測與分類單元。被監視之掃描信號” 本輸於人91處進人’例如上樹請⑽信號。在—遽波器單: 兀92中’例如在有限脈衝響應(FIR)中，計算信號之監視期 〈平均值。選擇監视期，俾以可接受之誤差警告速率提供 早期警示。毅器單㈣之施行如上圖5。提供該期平均值 (k為FIRu)至臨限值偵測器％，其藉由比較平均值與偵 j ™限值而偵測井常，產生異常偵測信號（稱之為心化）。異 常偵測信號耦合至各特徵值單元，俾開始分類處理。平均 值單元二計算總缺陷之第—特徵值。在制前，該單元接 收已於¥ 7C 92中決定之第—期之平均值（FlRu)做為啟始值 86X 1 | 1279779 U() 一月私單元9 5藉由計算樣本♦ ^ 特徵值。最-佶--〇 7 叶异所偵測缺陷之第二 值。"、 計算在缺陷期間之缺陷之第m 峰己憶體97維持監视期之掃 -待致 高值單元％可得之，以決定該最高讀本，最 單元％計算缺陷期間之信號之其餘:值。振幅分布 體97接收先前樣本 ’ 亚自己憶 ^blI^binl. ^μΓ〇) 1 ... bln10)足特徵值。在多工哭扣一 n 幾==:r:=測㈣之:::在: 彳# 土頂疋類別模式 提供各類別之輸出至最終多工器單元⑻，並饋二二 工麵如、土今--Ί a ，、靖迗所侍向量 土以决疋早凡1〇2中。此單 因而提供分類。 頒μ具取短距離， 圖π顯示—分類處理。垂直係給定之判定距離值，水平 係樣本數，亦即給定之實際 測，標記為SlUS2、s，、S4、二、本8。附近發生偵 別之距離計算。可見Ms 曲線係表對各類 #厂見曲，.泉S4係表短距離，而其它類曲線目j 表較大距離。在樣本12〇附近可決定缺陷屬於類別S:。 雖已王要藉由採用光碟資料儲存之具體實施例闡釋本發 明，本發明亦適用於並 、其ϋ 5己塚載體，諸如矩形光學卡、磁 碟，需尋軌或構件之位置控制之任何其它類型之伺服器受 控系統。注意在本文φ，‘白么、 、 仏+又中包括乙語並不排除所列舉之外之 3構件或Μ’ — ’乙語係表以—構件為優先，但不排除 存在複數個此類構件，佯仿> , 料任何代唬均不限制申請專利範圍之 範每’可以硬體與軟體實行本發明，數個‘裝置，或‘單元， 86<S I ! 1279779 可以同項硬體或軟體表之。此外，本發 \•犯可不以JL骨# 實施例為限，且本發明係在上述各個芬仏士、 ^ " 徵組合内。 Λ斗寺 【圖式簡單說明】 參閱隨附圖式及藉由以上描述中之範例描述之具體营^ 例’即可明瞭與進一步闡釋本發明的這些與其它態= 中 …]、’、 圖丨a顯示一記錄載體（頂視）；

圖1 b顯示一記錄載體（剖面）； 圖2顯示具異常偵測之掃描裝置； 圖3顯示兩掃描信號； 圖4顯示一偵測器模式； 圖5顯示用以計算平均值之^尺濾波器； 圖6顯示一缺陷模式； 圖7顯示供信號映對用之缺陷信號之性質；

圖8顯示自凝聚等級演算法所得之樹形圖； 圖9，'貝不於各叢集與預定類別模式所得之資料信號： 圖丨0 _ TF缺陷偵測與分類單元；及 圖Η頭示一分類處理。 在圖式中，對應於已描逑之構件之構件具相同代號。 【圖式代表符號說明】 9 磁軌 10 中央孔 1 1 記錄載體

86<S I I -27- 前槽 可透光基板 記錄層 保護層 控制單元 驅動單元 頭 照射點 照射光束 伺服器單元 控制線 輸入單元 編排器 調變器 讀取處理單元 前端電路系統 偵測單元 偵測信號 分類單元 箭號 上軌跡 下軌跡 給定光源 過渡機械裝置 觀察空間 決定規則 輸入 輸出平均值 參考信號 曲線 平均值 期程 學值 樣本 水平線 輸入 濾波器單元 臨限值偵測器 平均值單元 期程單元 最大值單元 信號記憶體 振幅分布單元 多工器單元 歐幾里德距離單元 多工器單元 類別決定單元 樣本 29 -

Claims (1)

1279779 拾、申請專利範圍： 丨.一種用以掃描一在一記錄載體上之磁軌之裝置，該裝置 包括一用以掃描該磁軌之頭；一耦合至該頭之前端單元 ，以產生至少一掃描信號；及一偵測單元，以偵測在該 掃描信號中之異常，配置該偵測單元以計算該掃描信號 之平均值，及比較該平均值與一臨限值，以提供一異常 偵測信號。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中配置該偵測單元以 計算一預定區間之該平均值，特別是藉由加總該掃描信 號之樣本之預定數為之。 3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該前端單元包括用 以隨該掃描信號產生一映對信號之裝置，其中該映對信 號係表示一照射光束經該磁軌反射之照射量，尤其是藉 由組合來自許多偵測器部之信號為之。 4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該裝置包括一伺服 器單元，以控制該頭之位置或與該掃描信號有關之該頭 之掃描構件，及調整與異常偵測信號有關之該控制，尤 其是在一異常期間中段該掃描信號。 5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該偵測單元包括分 類裝置，以藉由比較該掃描信號與對應於複數個預定異 常類別之複數個參考信號，於該等複數個預定異常類別 中辨識該偵測異常而產生該偵測異常之分類結果。 6. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中配置該分類裝置以 於該異常期間決定該掃描信號之至少一特徵值，及比較 1279779 =:土少一特徵值與謗等複數個預定異常，別之對應 特徵值。 7. 二申，專利範圍第5,之裝置，其中配爾類裝置以 :异在-多維度空間中之距離，尤其是計算、歐幾里德 (uclidean)距離，以比較特徵值。 8. 如申凊專利範圍第5項士共士田甘w 、 /、取且，其中配置該分類裝置以 特徵值為至少下列之-:在-預定數量之振幅帶中 辦描信號之樣本值之平均值、期程、峰值及分布。 .如申請專利範圍第w之裝置，其中配置該分類裝置以 於大體上該異常偵測信號指示-異常後之分類時間產 生該分類結果。 1〇.如申請專利範圍第5項之裝置，其中配置該分類裝置以 =對鱗異常類別之_之比較指示_差值大於其餘異 常類別之差值至少-預定臨限值日#，即產生該分類結 果0 丨·如申請專利範圍第4項之裝置，其中配置該伺服器單元 以凋整與該分類結果有關之該控制，尤其是在較低擾動 型之異常期間，恢復與該掃描信號有關之控制。 1…—種用以掃描一在一記錄載體上之磁軌之方法，該方法 包括掃描該磁軌；產生至少—掃描信號；計算該掃描信 號之平均值；及比較該平均值與一臨限值，以提供—異 常偵測信號。 S6S 1 j