专利名称：光盘偏心的测量方法
技术领域：
本发明涉及一种光盘偏心的测量方法，特别涉及一种基于聚焦闭环循迹开环道跟踪误差信号来测量光盘偏心的方法。
背景技术：
偏心ECC(Eccentricity)是用来衡量光盘质量的非常重要的指标，它是指光盘信道几何中心与盘中心孔几何中心之间的偏差。在驱动器中光学头读取信息时，轨道跟踪伺服机构使光学头在半径方向快速移动，跟随轨道读出信息。由于径向跟踪伺服机构的跟踪能力和频率响应有一定的范围，而光学头的惰性又会限制伺服机构的反应速度，因此偏心值太高会影响光学头的轨道跟踪。红皮书规定CD唱盘的偏心指标范围是±70μm，黄皮书规定CD-ROM盘片的偏心指标范围是±50μm。这是因为CD-ROM的随机访问情况比CD多。偏心值高使得轨道搜索困难，导致了随机访问时间的增加。在实际中，往往由于信息轨道的损坏使驱动器难以锁定轨道，这种情况的出现也与偏心值太高有关。事实上以上指标是在一倍速的情况下制定的，而目前的光盘读写速度往往是几十倍速(如8×、12×、16×、24×、32×等)。在驱动器跟踪能力不变的情况下，这意味着速度每增加一倍，偏心指标要求缩小一半。因此，盘片复制厂必须重视盘片的偏心指标，努力使偏心值降到最小，以适应高速读写盘片的要求。复制盘偏心的产生往往由于压模(Stamper)的偏心，因此，加工压模的单位在冲中心孔时一定要严格控制偏心。
发明内容本发明为了解决光盘偏心测量的技术问题提供了一种基于聚焦闭环循迹开环道跟踪误差信号来测量光盘偏心的方法。
本发明为了解决光盘偏心测量的技术问题所采用的技术方案是提供一种光盘偏心测量方法，该测量方法包括a.将光盘伺服系统设置为聚焦闭环循迹开环状态；b.获得光盘伺服系统在读取预检测光盘时产生的道跟踪误差信号，并确定道跟踪误差信号中高频段的正弦波数量；c.将正弦波数量乘以轨道间距，以确定预检测光盘的偏心值。
根据本发明一优选实施例，步骤b中，包括将光盘伺服系统的主轴电机转速设为一倍速，利用足够高的采样频率f采集道跟踪误差信号以获得采样数据。
根据本发明一优选实施例，道跟踪误差信号为预检测光盘旋转多周的道跟踪误差信号。
根据本发明一优选实施例，在步骤b中进一步包括在采样处理前对多个道跟踪误差信号进行低通滤波。
根据本发明一优选实施例，在步骤b中，进一步包括对采样数据取平均，以获得零电平；确定所有过零采样点及对应两相邻过零采样点的过零间隔；在每预定数量k的采样点中确定最大的过零间隔，并将对应信号段作为标志段；计算每相邻两个标记段的过零采样点数量并求平均值；以及将平均值除以2，以确定正弦波数量。
根据本发明一优选实施例，预定数量k为预检测光盘旋转半周的采样点数量。
根据本发明一优选实施例，预定数量k由观察道跟踪误差信号的波形确定。
根据本发明一优选实施例，预定数量k由预检测光盘的角速度ω和采样频率f确定，其中k=πfω.]]>根据本发明一优选实施例，预定数量k由预检测光盘的角速度ω和采样频率f确定，其中πfω<k<2πfω.]]>根据本发明一优选实施例，确定光盘伺服系统的机芯偏心，并依据机芯偏心对预检测光盘的偏心值进行校正。
上述方法的有益效果是本发明提出的偏心测量方法只需采集聚焦闭环循迹开环跟踪误差信号，适用于弹性实验操作，实验参数可调，主轴电机转速及光头的位置可调。操作简单，适用于所有盘片的测量，具有较高的精度。
图1是盘片旋转一周的TE信号；
图2是盘片旋转多周的TE信号；图3是偏心实验值与实际值对比图。
具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的技术方案是将盘片伺服系统设置为聚焦闭环循迹开环状态，此时信道跟踪光斑每扫过一个信息轨道，道跟踪误差信号(TE信号)就产生一个正弦波。当主轴电机转动而滑动电机静止时，若所测盘片存在偏心，那么当盘片旋转一周时，光斑会扫过不止一个信息轨道。对其进行数学分析可知，盘片旋转一周会经历密集过道-稀疏过道-密集过道-稀疏过道的过程，即经过两次密集过道，两次稀疏过道的过程。高频段的过道数可近似为转一周的过道数.如图1所示，图1是盘片旋转一周产生的TE信号，该TE信号具有两个高频段(光斑密集过道)，两个低频段(光斑稀疏过道)，它们相互交替发生。其中两个低频段(下面称为标志段)之间的高频段中的正弦波个数即为光斑密集过道数，光斑密集过道数乘以轨道间距即为光盘预刻槽几何中心与盘中心孔几何中心间的偏差，即光盘偏心值。
由于在实际情况下很难精确控制使光盘恰好旋转一周，因此只能通过对光盘旋转多周时得到的TE信号(如图2)进行处理，找出每个标志段，算出相邻两个标志段之间的正弦波个数，求取平均值，从而得到盘片的偏心值。
将主轴电机转速设为近似一倍速，用足够高的采样频率采集TE信号。将采样数据取平均值，近似作为TE信号的中心电平，称之为零电平，TE信号经过零电平称为过零，每个正弦波有两次过零，相邻两个过零点之间的采样点个数称为过零间隔。
由于标志段的过零间隔远大于高频段的过零间隔，这是找出标志段区别于高频段的最关键特征，依据这个特征最终能算出光盘的偏心。对于不同盘片，偏心程度不同，在同一采样频率条件下采集的TE信号标志段的过零间隔也不同。受实际条件限制，即使同一张光盘的TE信号每个标志段中的过零间隔也是不相同，因此必须找到一个相对不变的参数，依据这个参数算出标志段中的过零间隔。下面是找出这个相对不变的参数的理论分析过程。
假设采集卡以频率f对TE信号进行采样，采样点数为N，盘片转动角速度为ω，则盘片转动的圈数n为n=N1f2πω=Nω2πf---1]]>盘片转半圈占用的采样点数kk=N2n=πfω---2]]>由式1、2可以看出，在实验条件不变时，即f、N、ω不变时，盘片转半圈占用的采样点数k是不变的，即两个相邻标志段之间采样点数目是不变的。k与f、N、ω都有关，而实际中影响ω的因素很多，并且难以确定，这里没有必要精确测量，可以通过直接观察波形图中有几个标志段，近似求出k值。k个采样点中过零间隔最大的位置对应的就是标志段，然后通过数据处理得到每两个相邻标志段之间的过零次数，过零次数除以2为光盘旋转一周循迹光斑的密集过道数目，将密集过道数乘以轨道间距即为所测光盘的偏心值。
当实验条件变化时，若f、ω的变化较小，例如光头在内圈和外圈之间的切换，或光盘质量的变化等情况下，k的变化可以忽略。当f、ω有较大变化时，可以通过改变采样点数目N使k保持不变。因此采用这种方法，不论实验参数怎么变化，只需标定一次k即可。
在本实施例中，本发明确定光盘偏心的方法包括读取采集到的TE信号，显示波形图；观察波形图，得到盘片转半圈经过的采样点数k，为了使每k个点中都只包含一个标志段，将k稍微增大一些，使N2n<k<Nn.]]>若f、N、ω已知，可由式1、2代入、ω算出k，不过在此之后也需稍微加大k值；由于TE信号高频段频率在2kHZ左右，采样频率为30kHZ，为避免高频信号扰乱TE信号的过零次数，对TE信号进行低通滤波，截至频率设为5kHZ左右；求滤波后TE信号的平均值，将其定为零电平，确定所有过零采样点，及对应两相邻过零采样点的过零间隔；找出每k个采样点中的最大过零间隔，其对应的信号段即为标志段；
算出每两个相邻标志段之间的过零次数，并求平均值。平均值除以2，即为光盘旋转一周的平均过道数；将光盘旋转一周的过道数乘以信息轨道间距，即为光盘偏心值。
需要注意的是，若驱动器机芯存在偏心，必须先测出机芯的偏心，求出校正系数，所测得的光盘偏心值经过校正后才是实际的光盘偏心值。
在实验中，硬件部分使用研华公司研发生产的PCI1712数据采集卡采集TE信号，软件部分应用LABVIEW控制采集卡状态，将CD-R盘片测试系统置于聚焦闭环循迹开环状态，TE信号频率为低频信号，通过由采集卡AI模拟输入通道采用DMA方式用30kHZ或更高的采样频率采集TE信号，然后对采样的数据作分析处理。为方便计算，避免错误，在采集的同时将采样的TE数据存在文本文件中，采样结束后释放采集卡的缓冲区，关闭采集卡，再对文本中的数据进行分析。
选取不同偏心值的ABEX标准偏心盘来验证本方法，每张标准盘测量十次，实验测量的偏心值与标准盘实际偏心值对比结果见图3，图中选取了四张标准偏心盘的测量对比结果，纵坐标为偏心值，横坐标为测量次数，“+”表示的值为实验所测的标准盘偏心值，“.”为标准盘的实际偏心值。实验结果表明，采用本发明方法得到的实验值和实际值基本吻合，误差很小。
本发明提出的偏心测量方法只需采集聚焦闭环循迹开环跟踪误差信号，适用于弹性实验操作，实验参数可调，主轴电机转速及光头的位置可调。操作简单，适用于所有盘片的测量，具有较高的精度。
上述的详细描述仅是示范性描述，本领域技术人员在不脱离本发明所保护的范围和精神的情况下，可根据不同的实际需要设计出各种实施方式。
权利要求
1.一种光盘偏心测量方法，其特征在于所述测量方法包括a.将光盘伺服系统设置为聚焦闭环循迹开环状态；b.获得所述光盘伺服系统在读取预检测光盘时产生的道跟踪误差信号，并确定所述道跟踪误差信号中高频段的正弦波数量；c.将所述正弦波数量乘以轨道间距，以确定所述预检测光盘的偏心值。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于在所述步骤b中，包括将所述光盘伺服系统的主轴电机转速设为一倍速，利用足够高的采样频率f采集所述道跟踪误差信号以获得采样数据。
3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于在所述步骤b中进一步包括在采样处理前对所述道跟踪误差信号进行低通滤波。
4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于所述道跟踪误差信号为所述预检测光盘旋转多周的道跟踪误差信号。
5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于在所述步骤b中，进一步包括对所述采样数据取平均，以获得零电平；确定所有过零采样点及对应两相邻过零采样点的过零间隔；在每预定数量k的采样点中确定最大的过零间隔，并将对应信号段作为标志段；计算每相邻两个标记段的过零采样点数量并求平均值；以及将所述平均值除以2，以确定所述正弦波数量。
6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于所述预定数量k为所述预检测光盘旋转半周的采样点数量。
7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于所述预定数量k由观察所述道跟踪误差信号的波形确定。
8.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于所述预定数量k由所述预检测光盘的角速度ω和所述采样频率f确定，其中k=πfω.]]>
9.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于所述预定数量k由所述预检测光盘的角速度ω和所述采样频率f确定，其中πfω<k<2πfω.]]>
10.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于所述测量方法进一步包括确定所述光盘伺服系统的机芯偏心，并依据所述机芯偏心对所述预检测光盘的偏心值进行校正。
全文摘要
本发明涉及一种光盘偏心测量方法，该测量方法包括将光盘伺服系统设置为聚焦闭环循迹开环状态；获得光盘伺服系统在读取预检测光盘时产生的道跟踪误差信号，并确定道跟踪误差信号中高频段的正弦波数量；将正弦波数量乘以轨道间距，以确定预检测光盘的偏心值。本发明的偏心测量方法只需采集聚焦闭环循迹开环跟踪误差信号，适用于弹性实验操作，实验参数可调，主轴电机转速及光头的位置可调。操作简单，适用于所有盘片的测量，具有较高的精度。
文档编号G11B7/095GK101059971SQ20061006044
公开日2007年10月24日 申请日期2006年4月20日 优先权日2006年4月20日
发明者高金路, 马建设, 李挥, 齐国生, 张磊, 秦利琴, 袁海波, 陈慕羿 申请人:北京大学深圳研究生院, 清华大学深圳研究生院