Устройство для контроля дисков оптических накопителей информации

схема формирователя блока регистрации соответственно.Устройство для контроля дисков оптических накопителей информации содер 5 жит привод 1 вращения контролируемого диска 2, датчик 3 оборотов, лазерную осветительную систему, включающую лазер 4 и оптическую систему 5, Аотоприемник 6, предусилитель 7, фильтр 8 1 О низких частот, первый 9 и второй 10 дифАеренциальные усилители, регулируемый источник 11 опорного напряжения, регулируемый делитель 12 напряжения, первый амплитудный дискриминатор 13, кроме того, устройство содержит вто-, рой 14 и третий 15 амплитудные дискриминаторы, первый 16 и второй 17 источники опорного напряжения, генератор 18 тактовых импульсов, блок 19 регистрации и вычислительное устройство 20.Посредством оптической системы 5 обеспечивается оптическая связь между лазером 4, контролируемой поверхностью диска 2 и фотоприемником 6, выход которого подключен к предусилителю 7. Выход предусилителя 7 соединен с входом фильтра 8 низких частот и с вычитающим входом первого дидхЪеренциального усилителя 9. Выход фильтра 8 подключен к суммирующим входам первого 9 и второго 10 дидхЬеренциальных усили телей и к первым входам второго 14 и третьего 15 амплитудных дискриминаторов. Второй диААеренциальный усилитель 10 вычитающим входом соединен с выходом регулируемого источника 11 опорного напряжения, а выходом связан с опорным входом регулируемого делителя 12 напряжения. Информационные входы регулируемого источника 11 опорного напряжения и регулируемого делителя 12 напряжения подключены к информационным выходам вычислительного устройства 20.45 Первый амплитудный дискриминатор 13 первым входом связан с выходом первого дифференциального усилителя 9, вторым входом - с выходом регулируемого делителя 12 напряжения, а выходом " с первым входом блока 19 регистрации. Вто О рой амплитудный дискриминатор 14 вторым входом подключен к выходу первого источника 16 опорного напряжения, а выходом - к эторомувходу блока 19 регистрации . Третий амплитудный дискрими 55 натор 15 вторым входом соединен с выходом - второго источника 17 опорногонапряжения, а выходом с третьим входом блока 19 регистрации. Блок 19 регистрации четвертым входом подключен к датчику 3 оборотов, связанному с приводом 1 вращения диска, пятым входом подсоединен к выходу генератора 18 тактовых импульсов, а информационными выходами и выходом сигнала стробирования информации связан с вычислительным устройством 2).Блок 19 регистрации (см. Лиг.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 3 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 пятым входом блока 19 регистрации. Первые выходы формирователей 21 - 24 и информационные выходы двоичного счетчика 26 подсоединены к соответствующим информационным входам буферного регистра 27. Вторые выходы формирователей 21 - 24 подсоединены к отдельным входам логического элемента ИЛИ 25Выход элемента ИЛИ 25 соединен с входом параллельного занесения данных по информационным входам буферного регистра 27, с входом сброса двоичного счетчика 26 и с выходом сигнала стробирования информации блока 19 регистрации. Информационные выходы будерного регистра 27 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 2 И-ИЛИ 31. Первый вход формирователя соединен с асинхронным установочным входом первого триггера 28, второй вход формирователя связан с синхрониэирующими входами триггеров 28 - 30, индюрмационный вход первого триггера 28 подключен к источнику уровня логического нуля, выход первого триггера 28 подсоединен к информационному входу второго триггера 29 инверсный выход второго триггера 29 соединен с первым входом первой группы входов элемента 2 И-ИЛИ 31, прямой выход второго триггера 29 соединени содержатся в технических условиях на оптический диск данного типа накопителей. 11 ри превьпцении амплитуды сигцала Б ч и соответственцотекуего зцачеьцгя коэААигвгеггта отра -жения диска максимально допустимогоуровня устанавливается сигнал на выходе амплитудного дискриминатора 14.При снижении амплитуды сигнала Б н чи соответственно текущего значениякоэффициента отражения диска нижемицимально допустимого уровня устанавливается сигнал на выходе амплитудного дискриминатора 15. 11 ри вхождении амплитудного сигцала Б ц ц и соответственно значения коэААггиентаотражеция диска в область допустимых значений сигналы ца выходах амплитудных дискриминаторов 14 и 15сбрасываются, Сигналы с выходов амплитудных дискриминаторов 14 и 15поступают соответственно на трстийи четвертый входы блока 19 регистрации,Контроль локальных деАектов дискаосуществляется посредством двухканальной системы обработки сигналов,В первом (измерительном) кацале спомощью первого днААерешиальногоусилителя 9, на вычитающий вход которого поступает сигнал Б с выхода предусилителя /, а ца суммирующий входсигнал Б ис вьгхода Аильтра 8 низкой частоты, выделяется проинвертированная высокочастотная ;.оставляющаясигнала Б - сигнал Бч, который поступает на первый вход первого амплитудногс дискриминатора 13,Вс втором (опо)гном) канале формируется опорный сигнал Бд дискримиггации деФектов. 1 Рг этом величина сигс первым входом второй группы входов элемента И-И)1 И 31 и с информациоццым входом третьего триггера 3, прямой выход третьего триггера 3 подключен к второму входу первой группыЭ входов элемента 2 ИПИ 31 и к первому выходу Аормироватсля; инверсный выход третьего триггера 3 связан с вторым входом второй группы входов элемента 2 И-ИЛИ 31; выход элемента 2 И 1 ПИ 31 подключен к второму выходу Аормирователя.Устройство работает следуюим образом. 15Сканировацие поверхности контролируемого диска 2 лучом лазера достигается вращением диска 2 посредством привода 1 и перемещением лазерного луча в радиальном направлении с помо щью оптической системы 5, которая Фокусирует и направляет лазерный луч на поверхцость диска 2. 1 Ри сканировании мощцость отраженного от диска лазерного луча ггропоргггональна качест - 25 ву освещаемого участка отражаюрего покрытия и основы диска 2. Отраженный луч прицимается оптической системой 5 и направляется ца Аотоприемник 6, электрический сигнал с выхода которо О го поступает на предусилитель 7. Сиг - нал Б (см. Аиг. За) на выходе предусилителя 7 содержит низкочастотную (НЧ), составляющую и выбросы, находящиеся в высокочастотцой (ВЧ) области спектра35 сигнала, НЧ-составляющая сигнала Б характеризует текущее значение коэАфищг - ента отражения бездеАектных участков диска и обусловлена нестабильностью Физических характеристик констРуктив О ных компонентов диска, таких как разнотолщинность отражающего покрытия, неоднородность материала основы и т,п. Выбросы, находящиеся в ЗЧ-области спектра сигнала характеризуют локаль ные деАекты диска, такие как царапины и инородные частицы на отражающем покрытии и основе диска и т .п. Таким образом, по ВЧ-составляющей сигнала Б может производиться контроль локальных дефектов диска, а по НЧ-составляющей в контро текущего значения коэффициента отражения по поверхности диска.С этой целью сигнал с выхода пред- усилителя 7 подается на Аильтр 8 низких частот, вьгеляюкего НЧ-составляющую - сигнал Бц ч . Контроль коэААициента отражения осуществляется с помощью амплитудных дискриминаторов 14 и 15, на первые входы которых подает -сЯ сиггал Б ц ч г в гхода Аг(:(гетра 8 цц зкггх частот, а ца вторн(с входы - у)в -ни опорного напряжеггия с выходов регулируемых источников 16 и 17 опорного напряжения. 11 ри этом, например, источник 16 опорного напряжения формирует уровець, соответствующий максимально допустимому значениюкоэффициента отражегия диска, а источник 17 опорного напряженияуровень, соответствующий минимальнодопустимому значешгю коэфФщиеггта отражения диска. Допуски на отклонениекоэффициента отражения диска от цоминала определяются параметрамитракта записи-воспроизведения оптического накопителя информациинала Я раина уровню детектирования информации, который будет вырабатываться детектором информации накопителя на данном участке диска при воспроиэведении сигналограммы, обладаю 5 щей наименьшим динамическим диапазоном сигнала воспроизведения, что соответствует условию наименьшей помехоустойчивости процесса детектирования информации к дефектам диска. Таким образом, величина сигнала,8обусловливается коэффициентами отражения основы и отражающего покрыгия диска, максимальной плотностью записи информации, величиной уровня детектирования информации. Формирование опорного сигнала 8 дискриминации дефектов производится следующим образом. С помощью второго диФФерен циального усилителя 10, на суммирующий вход которого с выхода фильтра 8 низких частот поступает сигнал 8 ц, а на вычитающий вход - уровень напряжения У с выхода регулируемого источ ника 11 опорного напряжения, вырабатывается раэностный сигнал 8 (см.фиг, 2 б)8 Р=8 н, -130 величина которого представляет собой максимально возможный динамический диапазон сигнала воспроизведения ин- формации на данном участке диска, т.е. разность потенциальных уровней нуля и единицы на данном участке диска.Значение уровня напряжения 0 задается кодом, поступающим по информационным шинам из вычислительного устройства 20 на информационный ре гистр цифроаналогового преобразователя, который может быть использован в качестве регулируемого источника 11 опорного напряжения. Величина уровня напряжения У определяется величиной 45 коэффициента отражения основы диска и может быть определена экспериментально, например посредством сканирования основы диска до нанесения на нее отражающего покрытия с помощью предлагаемого устройства и измерения напряжения на выходе предусилителя 7 с помощью известных измерительных средств. Значение уровня напряжения Б может быть выбрано равным среднему значению55 напряжения измеренного по всей поверхности основы, так как в качестве материала основы дисков используется в основком высококачественное оптическое стекло и подобные ему материалыс низким значением коэффициента отражения и флуктуации коэффициента отражения основы диска относительно высокого коэфФициента отражения отражающего покрытия в пределах одного дискаявляются незначительными. В зависимости от разброса абсолютного значениякоэффициента отражения основ дисковопределяется необходимость измерениязначения уровня напряжения Б для каждой основы диска ипи для каждой партии основ дисков.Разностный сигнал 8 с выхода втоРрого дифференциального усилителя 10поступает на опорный вход регулируемого делителя 12 напряжения, в качествекоторого может быть использован перемножающий цифроаналоговый преобразователь с информационным регистром, в котором делимое напряжение, т.е. разностный сигнал 8 р, подается на входопорного напряжения, а коэффициентделения задается кодом, поступающим,по информационным шинам из вычислительного устройства 20 на информационный регистр цифроаналогового преобразователя. Значение коэФФициентаделения определяется произведениемдвух величинК=К К1 С 1где К- хоэффициент пропорциональности между величиной динамического диапазона сигналавоспроизведения сигналограмм,обладающей наименьшим диапазоном сигнала воспроизведения, т.е. при максимальнойплотности записи, и разностью потенциальных уровнейнуля и единицы диска, т.е.величиной сигнала 8 г,К - коэффициент, равный величине относительно уровня де- .тектирования информации.Значение коэффициента К можетбыть определено экспериментально, например, посредством сканирования незаписанного диска с помощью предлагаемого устройства и измерения величинысигнала 8 Р на выходе второго дифференциального усилителя 10 с помощьюизвестных измерительных средств; записи с максимальной плотностью последовательности сигналов на участках диска с измеренным значением сигнала 8,с помощью оптического накопителя информации; воспроизведения записаннойсигналограммы на том же накопителе и измерения величины динамического диапазона сигнала воспроизведения на каждом участке диска с известным значением сигнала 8 . На основе полученных данных может быть вычислено значение коэффициента К для данного типа оптических накопителей информации и дисков.1 ОЗначение коэгЪициента К, т,е. относительного уровня детектирования информации, определяется параметрами детектора информации данного типа накопителей. Например, при амплитудном детектировании, наиболее часто используемом в оптических накопителях информации, значение относительно уровня детектирования информации, т.е. коэффициента К, будет равно отношению части сигнала воспроизведения, заключенной между уровнем детектирования и огибающей сигнала воспроизведения (верхней или нижней в зависимости от полярности сигнала), обусловленной 25 отражающим покрытием диска, к величине диапазона между верхней и нижней огибающими сигнала воспроизведения (см. фиг. 4). Величина данного отношения определяется при проектирова О нии и указывается в технических условиях на данный тип накопителей, Обычно оно равно 0,5.Опорный сигнал Б дискриминации дефектов с выхода регулируемого дели 35 теля 12 напряжения поступает на второй вход первого амлпитудного дискриминатора 13. В амплитудном дискриминаторе 13 происходит сравнение сигналов Бд и Бцпоступающих с опорного и измерительного каналов. превышение амплитуды сигнала 8 ч уровня опорного сигнала Я 1 соответствует наличию дефекта на контролируемом участке диска и вызывает установку 45 сигнала на выходе первого амплитудного дискриминатора 13, При уменьшении амплитуды сигнала Я ц ниже уровня опорного сигнала Я сигнал на выходе первого амплитудного дискриминатора 13 сбрасывается. Сигнал с выхода первого амплитудного дискриминатора 13, представляющий собой широтно-импульсный модулированный сигнал, где ширина импульсов соответствует длительности дефектов, а ширина пауз - длительности бездефектньж участков диска, поступает на первый вход блока 19 регистрации. При вращении контролируемого дис)а датчика 3 оборотов, подключенный к приводу 1 вращения диска, вырабатывает в начале кажпого 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 контроля диска генератором 18 вырабатывается последовательность тактовых импульсов, которые с вь 1 хода генератора 18 поступают на пятый вход блока 19. регистрации,Блоком 19 регистрации осуществляется измерение длительцости некачественных участков диска, формирование признаков дефектов, регистрация признака начала оборота и передача измерительной информации в вычислительное устройство 2 О. Сигналами, поступающими через первый, второй и третий входы блока 19 регистрации ца первые входы соответственно первого 21, второго 22 и третьего 23 формирователей, отмечается установкой в единичное состояние - начало, а сбросом в нулевое состояние - конец соответственно участков локальных дефектов диска, участков диска с недопустимо высоким значением коэффициента отражения, участков диска с недопустимо низким значением коэффициента отражения. Импульсным сигналом, поступающим через четвертый вход блока 19 регистрации на первый вход четвертого формирователя 23, отмечается начало каждого оборота контролируемого диска.Работа формироватглей 21 - 24 идентична, каждый цз цих выполнен по схеме, представленной ца фиг. 5, которая работает следующим образом . При перепаде сигнала на первом входе формирователя по передцему фронту тактового импульса, поступающего на второй вход формирователя, ца втором выходе формирователя вырабатывается импульс, длительность которого равна длительности тактового импульса. При этом по заднему фронту того же тактового импульса происходит переключение потецциалз сигнала на первом выходе формирователя в соответствии с потенциалом сигнала, установившимся на первом входе формирователя после того перепада этого сигнала, по ко16582 11торому бып выработан импульс на вто.ром выходе Формирователя,Импульсы с вторых выходов фор"мирователей 21 - 24 поступают черезлогический элемент ИЛИ 25 на входпараллельного занесения данных поинформационным входам буферного регистра 27, на вход сброса двоичногосчетчика 26 и на выход сигнала стробирования информации, блока 19 регистрации, В процессе контроля дисковдвоичным счетчиком 26 производитсяподсчет тактовых импульсов, поступающих на его счетнллй вход с пятоговхода блока 19 регистрации. По переднему Фронту импульса, поступающегос выхода элемента ИЛИ 25, происходитзанесение информации в соответствующие разряды буферного регистра 27 спервых выходов Формирователей 2124 и с информационных выходов двоичного счетчика 26 и по заднему Фронтуэтого же импульса происходят сброс висходное состояние двоичного счетчика 26 и передача информации с буд)ерного регистра 27 по информационнымшинам в вычислительное устройство 20.11 ри этом Фронт передаваемого инФормационного слова может иметь, например, следующую структуру, каждыйиэ четырех старших разрядов информа- .ционного слова содержит признак соответственно локального дефекта, недопустимо высокого значения коэффициента отражения, недопустимо низкогозначения коэффициента отражения, начало оборота, а все остальные, младшие, разряды слова содержат значение40отсчета данного интервала, соответствующее длительности данного участка контролируемого диска.В вычислительном устройстве 20производятся обработка поступившей45измерительной информации и вывод еена терминал. Отсчеты интервалов, поступающие в вычислительное устройство,20, представляют собой временные характеристики длительностей качественных и некачественных участков диска,однако посредством несложных вычислений при известных скорости вращения диска, скорости перемещения лучалазера в радиальном направлении диска,начальном радиусе, т.е., с которогоначинается контроль диска, количестве проконтролированных оборотов диска,могут быть легко определены геомйтри 0712ческие размеры некачественных участков диска, каждого из трех типов: локал- ные дефекты, недопустимо высокий и недопустимо низкий коэффициенты отра жения, размеры промежутков между некачественными участками, координаты некачественных участков на диске.формула изобретения1. Устройство для контроля дисков оптических накопителей информации, содержащее лазерную осветительную систему, последовательно соединенные фотоприемник, предусилитель, а также последовательно соединенные регулируемый делитель напряжения и первый амплитудный дискриминатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения достоверности и производительности контроля качества дисков, в него введены Фильтр низкой частоты, первый и второй дифференциальные усилители, второй и третий амплитудные дискриминаторы, регулируемый источник опорного напряжения, первый и второй источники опорного напряжения, блок регистрации, генератор тактовых импульсов, вычислительное устройство, привод вращения диска, связанный с контролируемым диском и сопряженный с датчиком оборотов, причем выход предусилителя соединен с вычитающим входом первого диФФеренциального усилителя и через Фильтр низкой частоты с суммирующими входами первого и второго дифференциальных усилителей и первыми входами второго и третьего амплитуДных дискриминаторов, выход регулируемого источника опорного напряжения соединен с вычитающим входом второго дифференциального усилителя, выход первого дифференциального усилителя соединен с вторым входом первого амплитудного дискриминатора, а выход второго дифференцирующего усилителя соединен с входом регулируемого делителя напряжения, выходы первого и второго источников опорного напряжения соединены соответственно с вторыми входами второго и третьего амплитудных дискриминаторов, выходыВ которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока регистрации, третий, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с выходами первого амплитудного дискриминатора, датчика оборотов и гене 16582 7 4ратора тактовых импульсов, информацонные выходы ч выход сипнала стробирования информации блока регистрации соединен с соответствующими входами вычислительного устройства, первая группа информационных выходов вычислительного устройства соединена с соответствующими входами регулируемого делителя напряжения, а вторая группа информационных выходов вычислительного устройства соединена с соответствующими входами регулируемого источника опорного напряжения.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я 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 соответственно к первому, второму,третьему, четвертому входам блока регистрации, вторые входы Формирователей и счетный вход двоичного счетчика соединены с пятым входом блокарегистрации, первые выходы Формирователей и информационные выходы двоичного счетчика подсоединены к соответствующим информационным входам буферного регистра, вторые выходы формирователей подсоединены к отдельнымвходам логического элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с входомпараллельного занесения данных поинформационным входам буферного регистра, входом сброса двоичного счетчика и выходом сигнала стробированияинформации блока регистрации, информационные выходы буферного регистраподключены к информационным выходамблока регистрации.Уровень цгнава отражениящ оф 1 фдофйяо оокрыаию УРОень еогио ю о ого основдискоСоставитель С.ПодорскийРедактор Т.Иванова Техред М.Моргентал Корректор П.Ренская ССР ням прн ГКН ушская наб., л Производственно - нздательскии комбинат Патент, г, Уж: о 1 1;., : агар ю а,Заказ 2433 Тираж ВНИИПИ Государс гвенного комит 113035, Москв