專利名稱：用于確定光學數(shù)據(jù)載體的臨界旋轉(zhuǎn)速度、監(jiān)控光學數(shù)據(jù)載體的狀況以及生成參考信號的 ...的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于確定光學數(shù)據(jù)栽體的臨界旋轉(zhuǎn)速度(其中在 該臨界旋轉(zhuǎn)速度下可能在所述設備內(nèi)發(fā)生所述光學數(shù)據(jù)栽體的臨界偏
轉(zhuǎn)(critical deflection))的設備和方法、 一種用于監(jiān)控光學數(shù)據(jù) 栽體的狀況的儀器和方法、 一種用于從光學數(shù)據(jù)栽體讀取數(shù)據(jù)和/或向 所述光學數(shù)據(jù)栽體寫入數(shù)據(jù)的儀器和方法以及一種生成將被用于確定 光學數(shù)據(jù)栽體的臨界旋轉(zhuǎn)速度的參考信號的設備和方法。本發(fā)明還涉 及相應的計算機程序。
背景技術(shù)：
光盤驅(qū)動器中的讀取或?qū)懭氩僮鞯臄?shù)據(jù)吞吐量由記錄在所述光盤 或光學數(shù)據(jù)栽體上的數(shù)據(jù)密度以及所述光學數(shù)據(jù)栽體在操作期間的旋 轉(zhuǎn)速度決定。對于所述數(shù)據(jù)栽體上的給定數(shù)據(jù)密度，可以通過提高所 述光學數(shù)據(jù)栽體的速度或旋轉(zhuǎn)頻率來提高所述吞吐量。
在所迷盤驅(qū)動器的操作期間，所述光盤可能會由于多種不同原因 (例如所述盤的不平衡或靜態(tài)形變)而出現(xiàn)傾斜和偏轉(zhuǎn)。通常來說，在 所述盤驅(qū)動器中提供有一個控制組件，以用來把光學拾取單元(0PU) 的讀出或記錄光束保持聚焦在將被讀出或記錄的盤的表面或平面上。
在光學驅(qū)動器中的高盤速下，應當把所述盤的振蕩保持在界限內(nèi) 以避免可能會損害讀取和寫入性能的大的偏轉(zhuǎn)和傾斜。所述盤的動態(tài) 形變甚至可能導致該盤在高速下發(fā)生爆炸。因此，不管是出于安全原 因還是出于性能原因都期望所述盤穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。由于光學驅(qū)動器一般將 與不同的盤以及不同類型的盤一起使用，因此設計者面臨著提供盤驅(qū) 動器與數(shù)據(jù)載體的許多不同組合的要求。具有不同機械結(jié)構(gòu)(從而具 有不同動態(tài)行為)的不同種類的光學數(shù)據(jù)栽體(例如CD、 DVD、 BD以 及各種子類型)使得上述問題進一步復雜化。
在特定速度下(通常高于100Hz)，盤將會發(fā)生自激并且開始在沒 有任何外部激勵的情況下振蕩，發(fā)生這種情況的頻率或速度取決于盤屬性和驅(qū)動器屬性。通過精密的設計可以偏移但是不能完全抵消這些 頻率。為了避免最后發(fā)生大的偏轉(zhuǎn)和損壞，應當盡可能避免所述一個 或多個臨界頻率。
一種確保安全性和足夠高的性能的常見方法是把所述旋轉(zhuǎn)速度限 制到一定范圍，其中所述范圍被視為對于所有可能的組合都是安全的. 這種方法的缺陷在于，某些允許操作在更高速度下(即具有更高數(shù)據(jù) 吞吐量)的盤-驅(qū)動器組合被操作在不必要的低速下。
根據(jù)另一種方法，起初在相對較高的速度下旋轉(zhuǎn)所述盤，并且如 果發(fā)現(xiàn)其性能較差(例如在對于正在發(fā)生的振蕩來說太慢的聚焦控制 方面)則降低所迷速度。這種方法的危險在于，所述速度可能過高， 并且可能會損壞所述驅(qū)動器和/或盤。
對于盤與驅(qū)動器的特定組合，還有可能把所述速度提高到臨界速 度之上，以便再次達到一個具有減少的振蕩的速度范圍。這需要關于 在更高速度下通常會發(fā)生什么情況以及關于所述盤與所述驅(qū)動器之間 的相互作用的全面知識。至少必須知道所述特定臨界速度是多少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于確定光學數(shù)據(jù)栽體的臨界旋轉(zhuǎn) 速度(其中在該臨界旋轉(zhuǎn)速度下可能在所迷設備內(nèi)發(fā)生所述光學數(shù)據(jù) 載體的臨界偏轉(zhuǎn))的設備和方法，所述設備和方法允許在不危及所迷 設備和/或所述數(shù)據(jù)栽體的情況下令所述數(shù)據(jù)栽體在仍然安全的高旋 轉(zhuǎn)速度下旋轉(zhuǎn)，這例如是通過在可能的或假定的臨界旋轉(zhuǎn)速度下對所 述光學數(shù)據(jù)載體的旋轉(zhuǎn)進行實際采樣而實現(xiàn)的。
為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明提出一種用于確定光學數(shù)據(jù)栽體的臨界 旋轉(zhuǎn)速度(其中在該臨界旋轉(zhuǎn)速度下可能在所述設備內(nèi)發(fā)生所述光學
數(shù)據(jù)栽體的臨界偏轉(zhuǎn))的設備，所述設備包括用于旋轉(zhuǎn)所述光學數(shù) 據(jù)栽體的驅(qū)動器單元，所述驅(qū)動器單元被適配成根據(jù)覆蓋預定的旋轉(zhuǎn) 速度范圍的掃描(sweep)來旋轉(zhuǎn)所述光學數(shù)據(jù)栽體；用于生成測量信 號的測量單元，其中所述測量信號表示所述光學數(shù)據(jù)栽體的表面與對 應于所述掃描的參考位置之間的距離；以及確定單元，其用于通過根 據(jù)所述測量信號的至少一個特性處理所述測量信號來確定所述光學數(shù) 據(jù)栽體的所述臨界旋轉(zhuǎn)速度。此外，提出了如在權(quán)利要求11和12中所限定的相應的方法和計 算機程序，所述計算機程序包括程序代碼裝置，當在用于確定光學數(shù) 據(jù)栽體的臨界旋轉(zhuǎn)速度的設備上執(zhí)行所述計算機程序時，所述程序代 碼裝置使得所述設備執(zhí)行所述相應方法，
本發(fā)明是基于以下認識驅(qū)動器中的非常嚴重的盤振蕩可能將其 自身表現(xiàn)為駐波波形(stationary waveform)，并且可能不容易通過 常見的光學拾取單元(0PU)控制觀察到。偏轉(zhuǎn)和/或相關的傾斜可能 展現(xiàn)出相對較大的基本上恒定的幅度(可以與DC值相比)，其中所述 偏轉(zhuǎn)的該幅度例如在0PU物鏡單元的焦點處可能沒有改變(即沒有AC 分量)。可能無法從所迷OPU控制的聚焦致動器的DC信號追蹤所述偏 轉(zhuǎn)的起源，這是因為所述起源可能是駐波波形、傾斜的盤電動機以及 杯形或傘形的盤。此外可能發(fā)生的情況是，在所述0PU的焦點處沒有 或者只有很小的偏轉(zhuǎn)并且有很大的傾斜，其中在所述波形中有一個"節(jié) 點"。
至少有兩種駐波波形的特征表示。首先，所述偏轉(zhuǎn)在若干循環(huán)內(nèi) 比最低速度偏轉(zhuǎn)大# 多(除非所述駐波波形具有局部"節(jié)點")，其 次，所述偏轉(zhuǎn)在若干循環(huán)內(nèi)保持恒定并且隨后開始相當劇烈地"振蕩" (對于變換到具有更少(對應于下旋)或更多(對應于上旋)波紋的下 一個駐波的具有局部"節(jié)點，，的駐波也發(fā)生這種情況)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在例如從聚焦致動器信號導出的恒定頻率或速度下的 動態(tài)行為不足以識別出臨界速度，這是因為自激現(xiàn)象可能一直不被檢 測到，或者可能將其與所述數(shù)據(jù)栽體或所述設備的其他亊件或特征相 混淆。已經(jīng)認識到，通過利用預定的頻率掃描而不是對恒定旋轉(zhuǎn)頻率 進行采樣，可以激發(fā)出多個動態(tài)現(xiàn)象，從而得到表征盤與驅(qū)動器的特 定組合的信號或信號歷史。可以通過處理對應于所述光學數(shù)據(jù)載體的 表面上或者所述表面的包層上的一點的信號來導出所述盤與驅(qū)動器的 組合的動態(tài)特征，從而可以預測或識別至少一個臨界旋轉(zhuǎn)速度.這里 所使用的術(shù)語"信號，，不指代特定時間點處的單一數(shù)值，而是指代某 一時間周期內(nèi)的不同數(shù)值的序列。
此外，所述掃描可以包括不同子掃描的迭代，其中可以基于對前 一次子掃描的測量信號的處理結(jié)果來選擇接下來是哪一個(哪一類) 子掃描。 一般來說， 一次掃描或子掃描可以由以下因素來表征起始
8速度(或頻率)、結(jié)束速度(或頻率)、掃描時間、掃描模式(例如 線性或?qū)?shù))以及在所述光學數(shù)據(jù)載體上執(zhí)行所述掃描的半徑。所述 半徑在掃描期間可以改變。在實踐中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)精度與舒適度之間的折 衷。利用大量掃描和子掃描可以達到幾乎完美的精度，但是這將花費 相對較長的時間。這一點對于數(shù)據(jù)量也同樣適用。針對精度的參考信 號和子掃描的更大數(shù)據(jù)庫也意味著存儲所述數(shù)據(jù)的額外努力以及處理 所述數(shù)據(jù)的額外時間。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個實施例，所述確定單元被適配成通過把所述 測量信號與至少一個預定參考信號進行比較來處理所述測量信號。
有可能在對應于所述用于確定臨界旋轉(zhuǎn)速度的設備的專用參考驅(qū) 動器中檢查大量參考盤的動態(tài)行為，并且在該參考驅(qū)動器中確定所述 參考盤的一個或多個臨界旋轉(zhuǎn)速度。因此生成大量參考信號，所述參 考信號被存儲在所述設備或盤驅(qū)動器內(nèi)以便與測量信號進行比較，其 中所述測量信號是在檢查所述設備中的實際數(shù)據(jù)栽體的過程中生成 的。從參考信號與所述測量信號之間的足夠高的相似度可以推斷出， 所述驅(qū)動器中的數(shù)據(jù)栽體展現(xiàn)出與所述參考驅(qū)動器中的相應參考盤基 本上相同的動態(tài)行為，即對于所述數(shù)據(jù)栽體與設備的特定組合以及所 述參考盤與參考驅(qū)動器的特定組合來說，所述(多個)臨界旋轉(zhuǎn)速度
是相同的。通過識別出在掃描期間展現(xiàn)出與實際測量的信號或行為最 相似的動態(tài)行為或信號的參考盤與參考驅(qū)動器的組合，現(xiàn)在可以預測 出手頭的光學數(shù)據(jù)載體與設備的組合的(多個)臨界旋轉(zhuǎn)速度而無需 實際在這種速度下旋轉(zhuǎn)所述數(shù)據(jù)栽體.這是一種處理所述測量信號以 便確定臨界旋轉(zhuǎn)速度的略微間接的方式，其中，作為所述處理的基礎 的所述測量信號的特性是該測量信號與至少一個參考信號的相似度。
沒有必要對完整的測量信號/參考信號應用比較。在某些實施例 中，僅僅把所述信號的預定部分彼此進行比較。此外也沒有必要把未 經(jīng)處理的數(shù)據(jù)與測量數(shù)據(jù)進行比較，這是因為可以在比較之前按照其 他方式對所述信號進行處理。術(shù)語"測量信號"和"參考信號"應當 被理解成包括對應的信號的導出信號(其中包括(但不限于)數(shù)學意 義上的微分中的導數(shù))，例如原始信號的壓縮表示。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述確定單元被適配成把所述測 量信號與所述至少一個預定的參考信號進行比較，這是通過以下方式
9實現(xiàn)的計算所述測量信號與所述參考信號的內(nèi)積；以及/或者把所述 測量信號與所述參考信號之間的差的平方相加；以及/或者把所述測量 信號和平行于橫坐標的預定線的相繼相交之間的周期與所述參考信號 和所述線的相繼相交之間的周期進行比較(特別在預定時間周期內(nèi)對 其求平均).
通過計算所述測量信號與所述參考信號的內(nèi)積并且可能在隨后進
行歸一化(即除以所述參考信號與其自身的內(nèi)積)，可以給出所述測 量信號與所述參考信號之間的簡單相似率。在歸一化之后所得到的數(shù)
值越接近l，所述測量信號與所述參考信號就越相似。獲得相似率的另 一種簡單方式是把所述測量信號與所述參考信號之間的差的平方相
加，這類似于公知的"最小平方方法"，從而得到一個相關值。另一 種方法包括把所述測量信號取得給定數(shù)值的一個時刻與該測量信號 取得所述數(shù)值的下一個時刻之間的一個或多個周期和所述參考信號取 得所述數(shù)值的時刻之間的周期進行比較。實現(xiàn)這種比較的一種簡單的 方式是比較過零之間的時間，為此考慮若干個相繼周期并且對其求平 均。
對于所述比較結(jié)果有不同的處理方式。 一種方式是把與所述測量 信號最相似的參考信號相關聯(lián)的(多個)臨界速度作為所述設備中的 所述光學數(shù)據(jù)栽體的(多個)臨界速度。 一種更為保守的方式是把預 定數(shù)目的最相似的參考信號的臨界旋轉(zhuǎn)速度作為手頭的數(shù)據(jù)栽體與盤 的組合的臨界旋轉(zhuǎn)速度。另一種方式是對于所述相似度評定定義一個 預定的閾值，也就是說，如果參考信號與所述測量信號的相似度至少 等于所述閾值，則把(多個)相應的臨界旋轉(zhuǎn)速度取作所述設備中的 所述數(shù)據(jù)栽體的(多個)臨界旋轉(zhuǎn)速度(的其中之一)，這些方法的 組合也是可能的。
所述閾值越高，在匹配的情況下所述測量信號與所述參考信號就 越相似。相應地，所確定的(多個)臨界旋轉(zhuǎn)速度接近實際的(多個) 臨界旋轉(zhuǎn)速度。但是，高閾值可能導致其中沒有找到參考信號與測量 信號之間的匹配的多個事例，即其中無法通過該閾值方法確定臨界旋 轉(zhuǎn)速度的事例。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述確定單元被適配成通過對所述 測量信號執(zhí)行模式識別來處理所述測量信號，
10利用所述模式識別來處理所述信號本身的"形狀"。執(zhí)行這種模 式識別的一種可行的方式是例如基于小波分析對所述測量信號執(zhí)行時 間/頻率分析，以便提取出所述測量信號的要點，從而使得有可能確定 臨界旋轉(zhuǎn)速度。另一種方式是把所述測量信號饋送到例如具有先前訓 練的人工智能的判定邏輯或?qū)＜蚁到y(tǒng)中，所述判定邏輯或?qū)＜蚁到y(tǒng)能
夠基于一組規(guī)則和/或?qū)嵗_定臨界旋轉(zhuǎn)速度。
在本發(fā)明的一個有利實施例中，把所述模式識別方法和與參考信 號進行比較的方法相組合。如果所有參考信號與所述測量信號的差異 都過大，即所有參考信號與所述測量信號的相似度都低于給定的閾值， 則替換地使用所述模式識別方法。或者，可以并行地使用所述兩種方 法，并且把所有確定的結(jié)果都視為臨界旋轉(zhuǎn)速度。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，所述測量單元包括用于引導被 聚焦到所述光學數(shù)據(jù)載體的表面上的輻射束的光學單元，其中所述參 考位置是所述輻射束的焦點位置。
在常見的光學驅(qū)動器中，所述光學拾取單元(0PU)常常配備有一 個控制組件，以便確保由所述0PU使用來讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)的輻射束的
焦點保持在從中讀出或者向其寫入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)栽體的平面或表面附近
的特定范圍內(nèi)。因此，可以在無需所述光學數(shù)據(jù)栽體的表面與所述OPU
之間的任何物理接觸的情況下測量所述數(shù)據(jù)載體的所述表面相對于所
述0PU或所述焦點的位置。此外，可以使用常見的盤驅(qū)動器中的現(xiàn)有
硬件，其中把由所述控制組件生成的致動器信號作為所述測量信號。 因此不必為了在所述盤驅(qū)動器中實現(xiàn)本發(fā)明而做出硬件改變。
根據(jù)另一個實施例，所述測量單元被適配成生成與所述測量信號 相關聯(lián)的旋轉(zhuǎn)定時信號，所述確定單元被適配成使用所述旋轉(zhuǎn)定時信 號來處理所述測量信號。
所述旋轉(zhuǎn)信號是一個時間標記，也就是說，其指示預定數(shù)目的旋 轉(zhuǎn)并且可以被用來把所述測量信號與所迷參考信號相關。所述旋轉(zhuǎn)信 號使得有可能在其時間線上重新縮放以及重新定位測量信號，以便把 所述測量信號的定時適配于參考信號的定時。
在本發(fā)明的一個有利實施例中，所述掃描包括所述光學數(shù)據(jù)栽體 在所述設備的啟動期間的加速以及/或者所述光學數(shù)據(jù)栽體的減速(特 別是所述光學數(shù)據(jù)栽體的無驅(qū)動或自由輪轉(zhuǎn)減速)。
11如果所述光學數(shù)據(jù)栽體或盤的加速被用于所述掃描或者被用在所
述掃描內(nèi)，則啟動所述設備所需要的時間僅僅略微增加或者完全不增
加。術(shù)語"啟動，，指代所述設備的通電或接通或者所迷光學數(shù)據(jù)栽體
的插入與所述設備可操作的時刻(即可以在正常操作中從所述光學數(shù)
據(jù)栽體讀出數(shù)據(jù)和/或向其寫入數(shù)據(jù)的時刻)之間的時間。在所述光學 數(shù)據(jù)栽體的無電力或無驅(qū)動減速或者下旋過程中，所述驅(qū)動器的附加
影響被消除，所述數(shù)據(jù)栽體的動態(tài)行為僅僅取決于所述數(shù)據(jù)栽體和所 述驅(qū)動器內(nèi)的空間狀況(例如所述驅(qū)動器中圍繞所述盤的(受擾)空
氣流動)
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述掃描包括慢速子掃描和中速子 掃描以用于確定所述光學數(shù)據(jù)載體的靜態(tài)形狀。
在慢速下，所述光學數(shù)據(jù)栽體將不會由于慣性或離心力而發(fā)生形 變，也就是說，所述數(shù)據(jù)載體將基本上保持在其靜態(tài)形狀下。所述光 學數(shù)據(jù)栽體的表面與所述參考點之間的距離的改變可以反映出所述數(shù)
據(jù)載體略微巻曲這一事實，從而使得有可能確定所述數(shù)據(jù)栽體的靜態(tài) 形狀。在中速下，所迷盤將會由于離心力而略微"伸展，，，并且所述 靜態(tài)形變將在某種程度上被減小。如果所述光學數(shù)據(jù)栽體的表面與所 述參考點之間的距離仍然有改變，例如如果需要改變聚焦致動器信號
以便把所述0PU的焦點保持在所述盤上，則所述改變例如可能是由于
所述盤的不平衡安裝或者是由于所述驅(qū)動器方面的原因而導致的。由 于不平衡所導致的振動可以被認識到并且被濾除，這是因為它們與旋 轉(zhuǎn)頻率直接耦合。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述掃描包括一個恒定旋轉(zhuǎn)速度周期。
與其中有經(jīng)過特定旋轉(zhuǎn)速度的加速或減速的情況相比，所述盤在 所述掃描期間在該特定的恒定旋轉(zhuǎn)速度下的旋轉(zhuǎn)允許在更大程度上確 立與該特定旋轉(zhuǎn)速度相關的動態(tài)行為。這使得檢測該動態(tài)行為更加容 易，從而便于處理所述測量信號。
在本發(fā)明的另一個實施例中，所述用于確定光學數(shù)據(jù)栽體的臨界
旋轉(zhuǎn)速度的設備還包括標識所述設備的設備標識符；以及數(shù)據(jù)單元，
其用于把所述確定的臨界旋轉(zhuǎn)速度和/或所迷測量信號與所述設備標 識符一起記錄在所述光學數(shù)據(jù)栽體上。
12某一特定旋轉(zhuǎn)速度是否對應于驅(qū)動器與數(shù)據(jù)栽體的給定組合的臨 界旋轉(zhuǎn)速度取決于所迷驅(qū)動器和所述數(shù)據(jù)栽體。但是特定數(shù)據(jù)栽體在 特定驅(qū)動器中的臨界旋轉(zhuǎn)速度可能會隨著時間改變，這特別是由于所 述數(shù)據(jù)載體的老化而造成的。溫度偏移可能導致一些次要改變，通過 把設備標識符(例如所述設備的序列號)與所述測量信號和/或所確定 的臨界旋轉(zhuǎn)速度一起記錄使得有可能觀測或監(jiān)控所述臨界旋轉(zhuǎn)速度隨 著時間的改變。如果臨界旋轉(zhuǎn)速度發(fā)生了足夠大的改變，那么這可能 表明所述數(shù)據(jù)載體例如由于老化或者應力過大而磨損，并且表明應當 替換所述數(shù)據(jù)栽體以及應當把所記錄的數(shù)據(jù)存儲在別處。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種用于監(jiān)控光學數(shù)據(jù)栽體的狀況
的儀器，所述儀器包括如上所述的用于確定所述光學數(shù)據(jù)栽體的臨 界旋轉(zhuǎn)速度的設備；標識所述設備的設備標識符；數(shù)據(jù)單元，其用于 把所述確定的臨界旋轉(zhuǎn)速度和/或所述測量信號與所述設備標識符一 起存儲在所述光學數(shù)據(jù)栽體上，并且用于讀取先前由所述儀器記錄在 所述數(shù)據(jù)載體上的所記錄的臨界旋轉(zhuǎn)速度和/或所記錄的測量信號；以 及監(jiān)控單元，其用于把所述確定的臨界旋轉(zhuǎn)速度與所迷記錄的臨界旋 轉(zhuǎn)速度進行比較，以及/或者把所述生成的測量信號與所述記錄的測量 信號進行比較。
此外，提出了如在權(quán)利要求14和15中所限定的相應的方法和計 算機程序，所述計算機程序包括程序代碼裝置，當在用于監(jiān)控光學數(shù) 據(jù)栽體的狀況的儀器上執(zhí)行所述計算機程序時，所述程序代碼裝置使 得所述儀器執(zhí)行所述相應的方法。
在根據(jù)本發(fā)明確定了所述臨界旋轉(zhuǎn)速度之后，與設備標識符(例 如所述設備的序列號) 一起記錄所確定的臨界旋轉(zhuǎn)速度，以便確定所 述臨界旋轉(zhuǎn)速度。在其后的某一時間點處，重復所述確定臨界旋轉(zhuǎn)速 度的處理，并且把所確定的結(jié)果與至少一個先前記錄的結(jié)果或者多個 先前記錄的結(jié)果進行比較。如果最近的結(jié)果與前一個結(jié)果沒有偏差， 則有可能在所述光學數(shù)據(jù)栽體和所述設備中沒有發(fā)生改變。但是如果 存在偏差，則可能表明所述光學數(shù)據(jù)栽體的惡化。對于所述設備標識 符的所述附加記錄確保僅僅把當前的結(jié)果與數(shù)據(jù)栽體和設備的相同組 合的前一個結(jié)果進行比較。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種用于從光學數(shù)據(jù)栽體讀取數(shù)據(jù)和/或向其寫入數(shù)據(jù)的儀器，所述儀器包括如上所述的用于確定所述光
數(shù)據(jù)和/或向其^入數(shù)據(jù)的讀-寫單元，其中所述設備的所述驅(qū)動器單 元被適配成在所述讀-寫單元的讀取和/或?qū)懭脒^程中避免在所述確 定的臨界旋轉(zhuǎn)速度下旋轉(zhuǎn)所述光學數(shù)據(jù)栽體。
此外，提出了如在權(quán)利要求17和18中所限定的相應的方法和計 算機程序，所述計算機程序包括程序代碼裝置，當在用于從光學數(shù)據(jù) 載體讀取數(shù)據(jù)和/或向其寫入數(shù)據(jù)的儀器上執(zhí)行所述計算機程序時，所 述程序代碼裝置使得所述儀器執(zhí)行所述相應的方法.
針對光學數(shù)據(jù)載體與用于讀/寫數(shù)據(jù)的儀器(例如光盤與盤驅(qū)動 器)的某種組合確定臨界旋轉(zhuǎn)速度以及隨后避免所述臨界旋轉(zhuǎn)速度的 程序可以提高所述儀器的操作性能和安全性。在不同于臨界旋轉(zhuǎn)速度 的旋轉(zhuǎn)速度下將不會發(fā)生由于自激或內(nèi)部激勵而導致的過度動態(tài)振 蕩，而所述過度振蕩將會損害所述讀寫處理的性能?？梢詼p少或者避 免所述光學數(shù)據(jù)栽體的磨損，從而可以減緩老化或磨損的過程。此外 還可以降低損壞所述儀器或所述光學數(shù)據(jù)栽體的風險。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種生成將被用于確定光學數(shù)據(jù)栽 體的臨界旋轉(zhuǎn)速度的參考信號的設備，所述設備包括用于旋轉(zhuǎn)參考 盤的參考驅(qū)動器單元，所述參考驅(qū)動器單元被適配成根據(jù)覆蓋預定的
旋轉(zhuǎn)速度范圍的掃描來旋轉(zhuǎn)所述參考盤；用于生成表示所述參考盤的 表面與參考位置之間的距離的所述參考信號的參考測量單元，其中所
述參考信號對應于所述掃描；以及用于測量所述光學數(shù)據(jù)栽體的所述 表面的形狀的表面單元。
此外，提出了如在權(quán)利要求20和21中所限定的相應的方法和計 算機程序，所述計算機程序包括程序代碼裝置，當在用于生成將被用 來確定光學數(shù)據(jù)栽體的臨界旋轉(zhuǎn)速度的參考信號的設備上執(zhí)行所述計 算機程序時，所述程序代碼裝置使得所述設備執(zhí)行所述相應的方法，
在所述用于生成參考信號的設備中，有可能測量參考盤的動態(tài)行 為，而這在常見的盤驅(qū)動器中通常是不可能的。對于每一種類型或者 對于每一種類型分類需要專用的參考驅(qū)動器單元(其代表所述特定類 型或類型分類)。此外，對于光學數(shù)據(jù)栽體的每一種類型或者每一種 類型分類使用專用的參考盤。對應于所述驅(qū)動器單元(其中包括所討論的盤驅(qū)動器的外殼和其他元件)與所述參考盤之間的動態(tài)相互作用 的相關特征必須與存在于將在其中使用所生成的參考信號的驅(qū)動器內(nèi) 的特征基本上完全相同，否則所生成的參考信號可能是無用的，或者
對所述參考信號的有意義的使用。在操作期間必須對所i參考盤進行 附加的測量，但是這些測量一定不能與所述數(shù)據(jù)栽體的動態(tài)行為發(fā)生 干擾，例如一定不能與所述設備內(nèi)的內(nèi)部空氣動力特性發(fā)生干擾。
優(yōu)選地使用具有處在所述驅(qū)動器單元外部的光源和傳感器的光學 系統(tǒng)。因此，原理上可以使用將被檢查的該類標準驅(qū)動器，其中具有 透明覆蓋層(即至少對于所使用的光是透明的)的形式的修改就足夠 了。所述光學系統(tǒng)包括多個光源和一個傳感器(例如高速攝影機)， 其中由所述光源所發(fā)射的光被所述參考盤的鏡表面反射。當所述參考 盤不被旋轉(zhuǎn)時，所述參考盤的鏡表面優(yōu)選地是一個平坦表面。在操作 期間，由于所述參考盤的偏轉(zhuǎn)，所述鏡表面將被巻曲。優(yōu)選地使用單 色光，從而可以忽略色散效應。由所述傳感器檢測到的所述光源的反
面的形狀，而如果影響了所述動態(tài)行為的話則將會損害所測量的參考 信號的重要性。通過監(jiān)控所述光學數(shù)據(jù)栽體的形狀使得有可能檢測臨 界旋轉(zhuǎn)速度。用于判定某一旋轉(zhuǎn)速度是否臨界的可能標準例如有所述
參考信號可以被同時測量或者被單獨測量。如果所述掃描不延伸到最 高可能速度，則優(yōu)選地單獨測量對應于將被執(zhí)行來如上所述地確定臨 界旋轉(zhuǎn)速度的所述掃描的參考信號，以便降低損壞所述光學數(shù)據(jù)載體 和/或驅(qū)動器的風險。
可以由制造商事先為根據(jù)本發(fā)明的用于從光學數(shù)據(jù)栽體讀出數(shù)據(jù) 和/或向其寫入數(shù)據(jù)的儀器(例如根據(jù)本發(fā)明的消費者盤驅(qū)動器)提供 參考數(shù)據(jù)，即所述(多次)掃描的參數(shù)以及對應于多種不同類型(不 同類型分類)的光學數(shù)據(jù)栽體的相應的參考信號。此外，還有可能在 所述光學數(shù)據(jù)栽體本身之上提供至少其中一些所述數(shù)據(jù)，可以由所述 儀器從所述數(shù)據(jù)載體中讀出所述數(shù)據(jù)并且隨后使用。


15下面將參照在附圖中示出的優(yōu)選實施例更加詳細地描述本發(fā)明，
其中
圖1示意性地示出了光學數(shù)據(jù)載體的偏轉(zhuǎn)；
圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于確定光學數(shù)據(jù)栽體的臨界 旋轉(zhuǎn)速度的設備的第一實施例；
圖3示意性地示出了用于把聚焦的輻射束導向光學數(shù)據(jù)栽體的表 面的光學單元；
圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于確定光學數(shù)據(jù)栽體的臨界 旋轉(zhuǎn)速度的設備的第二實施例；
圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于監(jiān)控光學數(shù)據(jù)栽體的狀況
的儀器；
圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于從光學數(shù)據(jù)載體讀取數(shù)據(jù) 和/或向其寫入數(shù)據(jù)的儀器；
圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于生成參考信號的設備；
圖8a、 8b示意性地示出了圖7中所示的設備內(nèi)的光學數(shù)據(jù)栽體的
偏轉(zhuǎn)效應；
圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的確定臨界旋轉(zhuǎn)速度的方法的流程圖； 圖IO是示出了根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控光學數(shù)據(jù)載體的狀況的方法的流
程圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的從光學數(shù)據(jù)栽體讀取數(shù)據(jù)和/或向其 寫入數(shù)據(jù)的方法的流程圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明的生成參考信號的方法的流程圖；以及 圖13示出了示例性的測量信號和參考信號，
具體實施例方式
圖1示意性地示出了光學數(shù)據(jù)栽體1的偏轉(zhuǎn)。所述光學數(shù)據(jù)栽體1 可能發(fā)生形變或偏轉(zhuǎn)并且展現(xiàn)出駐波波形。這種駐波波形由虛線3表 示。所述偏轉(zhuǎn)由箭頭5表示。所示出的駐波波形具有多個節(jié)點7，所謂 的節(jié)點即所述光學數(shù)據(jù)栽體1當中的未發(fā)生形變的數(shù)據(jù)栽體表面與偏 轉(zhuǎn)的表面重合的區(qū)域(所述表面的傾斜度差異除外)。
圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于確定光學數(shù)據(jù)栽體1的臨 界旋轉(zhuǎn)速度的設備9的第一實施例.所述設備9包括具有心軸13的
16驅(qū)動器單元11、測量單元l5、存儲單元23以及連接到所述驅(qū)動器單
元11、測量單元l5和存儲單元23的確定單元21。所述驅(qū)動器單元U 通過所述心軸13旋轉(zhuǎn)所述光學數(shù)據(jù)栽體1，并且把例如關于旋轉(zhuǎn)速度 的旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)傳送到所述確定單元21。所述測量單元15被適配成測量所 述光學數(shù)據(jù)栽體1的表面17與參考位置19之間的距離(由虛線雙箭 頭表示)以及生成表示該距離的測量信號，該測量信號被傳送到所述 確定單元21。所述確定單元21接收來自所迷存儲單元23的至少一個 參考信號，并且通過把接收自所述測量單元15的所述測量信號與所述 參考信號進行比較來處理該測量信號，可以對于幾個其他參考信號重 復該比較，
當找到匹配時，即當測量信號與參考信號足夠相似時，就把與對 應的參考信號相關聯(lián)的(多個)臨界旋轉(zhuǎn)速度視為設備9與光學數(shù)據(jù) 栽體1的當前組合的(多個)臨界旋轉(zhuǎn)速度，從而是所述光學數(shù)據(jù)栽 體的臨界旋轉(zhuǎn)速度。作為對該比較處理的替換和/或補充，所述確定單 元21可以被適配成例如通過執(zhí)行模式識別來處理所述測量信號，以便 確定臨界旋轉(zhuǎn)速度。如虛線箭頭所示，所述測量單元"可以沿著所迷 光學數(shù)據(jù)栽體移動。
圖3示意性地示出了用于把聚焦的輻射束導向光學數(shù)據(jù)栽體1的 表面的光學單元25。所述測量單元"包括光學單元"。所述光學單 元25被適配成把聚焦的輻射束27導向光學數(shù)據(jù)栽體1的表面l乙所 述光學單元25還被適配成檢測由所述表面n反射的激光以及例如從 所反射的光束的形狀檢測所述焦點19與所迷表面n的偏差.所述表 面17的振蕩由虛線表示。通常使用的光盤驅(qū)動器的光學拾取單元常常 按照類似的方式被控制，以便令其激光束的焦點處在將從中讀出數(shù)據(jù) 或者將向其寫入數(shù)據(jù)的光盤的平面或表面上'因此，測量單元"可以
被實現(xiàn)為常見的光學拾取單元，其中所述聚焦致動器信號被傳送到所 述確定單元21 (與圖2對照)以作為所述測量信號.
圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于確定光學數(shù)據(jù)栽體1的臨 界旋轉(zhuǎn)速度的設備109的第二實施例。所述設備109在某種程度上類 似于圖2中所示的設備9。其包括具有心軸13的驅(qū)動器單元11、測 量單元115、存儲單元23以及連接到所述驅(qū)動器單元11、測量單元ll5 和存儲單元23的確定單元21。所述測量單元115包括數(shù)據(jù)單元131并且進一步連接到標識符單元129，該標識符單元129存儲基本上唯一地 標識所述設備109的序列號DID。按照與圖2中所示的設備9類似的方 式確定所述設備109內(nèi)的所述光學數(shù)據(jù)栽體1的至少一個臨界旋轉(zhuǎn)速 度。 一旦確定了所述至少一個臨界旋轉(zhuǎn)速度之后，就將其從所述確定 單元21傳送到所述測量單元109內(nèi)的數(shù)據(jù)單元131。所述數(shù)據(jù)單元131 把所確定的(多個)臨界旋轉(zhuǎn)速度與所述設備109的序列號一起記錄 在所述光學數(shù)據(jù)栽體1上。因此，可以在后來的某一時間從所述數(shù)據(jù) 栽體1中獲取所確定的(多個)臨界旋轉(zhuǎn)速度并且將其與所述序列號 DID所屬的特定設備109相關聯(lián)。作為記錄所述(多個)臨界旋轉(zhuǎn)速度 的替換或補充，可以記錄所述測量信號本身或其導出信號，
圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于監(jiān)控光學數(shù)據(jù)栽體1的狀 況的儀器209。所述儀器209包括如上所述的用于確定所述光學數(shù)據(jù)栽 體1的臨界旋轉(zhuǎn)速度的設備9。所述儀器還包括互連的標識符單元229、 數(shù)據(jù)單元231以及監(jiān)控單元233。所述設備9也連接到所述數(shù)據(jù)單元 231和所述監(jiān)控單元233。所述設備9確定所述光學數(shù)據(jù)栽體1的一個 或多個臨界旋轉(zhuǎn)速度并且將所確定的數(shù)據(jù)傳送到所述數(shù)據(jù)單元231，該 數(shù)據(jù)單元231把所確定的數(shù)據(jù)與被存儲在所述標識符單元2"中的所 述序列號DID —起記錄在所述數(shù)據(jù)栽體1上，這與上面參照圖4描述 的類似。此外，所述數(shù)據(jù)單元231被適配成從所述數(shù)據(jù)栽體1中讀出 先前記錄的數(shù)據(jù)，并且將其傳送到所述監(jiān)控單元233。所述監(jiān)控單元從 所述數(shù)據(jù)單元231接收先前記錄的數(shù)據(jù)，其中包括屬于所述數(shù)據(jù)栽體1 的至少一個臨界旋轉(zhuǎn)速度和/或測量信號以及最初采集所述數(shù)據(jù)的設 備的序列號，該監(jiān)控單元從所述設備9接收新確定的(多個)臨界旋 轉(zhuǎn)速度和/或新生成的測量信號。通過把先前獲得的數(shù)據(jù)與新生成或確 定的數(shù)據(jù)進行比較，所述測量單元15可以判定所述光學數(shù)據(jù)栽體的狀 況是否發(fā)生了顯著改變(例如所述數(shù)據(jù)載體是否嚴重惡化)。如果出 現(xiàn)了這種顯著的惡化，則可以由用戶響應于所述儀器209對該效應的 指示對記錄在所述光學數(shù)據(jù)栽體上的數(shù)據(jù)進行備份，
一種選項是附加地提供關于所記錄的數(shù)據(jù)被記錄的時間的某種指 示，比如時間標記。因此，可以隨著時間觀測所監(jiān)控的數(shù)據(jù)栽體1的 狀況改變。在本上下文中，優(yōu)選地在所述數(shù)據(jù)栽體1上提供對應于確 定所述數(shù)據(jù)栽體1的臨界旋轉(zhuǎn)速度的多個不同事例的盡可能多的數(shù)據(jù)
18分組。但是為了不浪費所述數(shù)據(jù)載體1上的記錄空間，有可能僅僅提 供少量分組，例如用最新的分組來替換最早的分組。甚至有可能首先 從所述數(shù)據(jù)栽體l中讀出數(shù)據(jù)并且隨后用新數(shù)據(jù)覆寫舊數(shù)據(jù)。
圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于從光學數(shù)據(jù)栽體1讀取數(shù) 據(jù)和/或向其寫入數(shù)據(jù)的儀器309。所述儀器309在某種程度上類似于 圖4中所示的設備109，并且包括如2中所示的設備9的特征。所述儀 器包括具有心軸13的驅(qū)動器單元311、測量單元315、存儲單元23以 及連接到所述驅(qū)動器單元311、測量單元315和存儲單元23的確定單 元321。所述測量單元315包括讀-寫單元331。按照與圖2中所示的 設備9或者圖4中所示的設備109類似的方式確定所述儀器309內(nèi)的 光學數(shù)據(jù)栽體1的至少一個臨界旋轉(zhuǎn)速度。 一旦確定了所迷至少一個 臨界旋轉(zhuǎn)速度之后，就將其從所述確定單元傳送到所述驅(qū)動器單 元311。所述驅(qū)動器單元311現(xiàn)在能夠在所述儀器309的操作期間避免 所確定的(多個)臨界旋轉(zhuǎn)速度。所述讀-寫單元331被適配成在所 述數(shù)據(jù)栽體1上記錄用戶數(shù)據(jù)和/或從所述數(shù)據(jù)載體1讀取數(shù)據(jù)。為了 允許達到所述讀-寫單元331的最優(yōu)性能，所述驅(qū)動器單元311可以 在考慮到所確定的(多個)臨界旋轉(zhuǎn)速度的情況下被認為是安全的最 高旋轉(zhuǎn)速度下旋轉(zhuǎn)所述數(shù)據(jù)栽體1。
圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于生成參考信號的設備409。 所述設備409包括參考驅(qū)動器單元411、參考測量單元415以及表面單 元437。所述表面單元437包括多個光源439和一個高速攝影機441。 所述光源439被設置成與具有鏡表面417的參考盤401相距一定距離 435 ，其所發(fā)射的光在所述參考盤401的所述鏡表面417處被反射.因 此，所述攝影機441檢測到由所述鏡表面417反射的所述光源439的 像。在一個替換實施例中，用一個受照明圖案取代所述多個光源W9， 所述攝影機檢測到由所述參考盤的鏡表面反射的所述受照明圖案的反 射。在圖7中，所述攝影機與所述參考盤401的距離和所迷光源439 與所述參考盤401的距離435相同。但是這并不是必須的。本領域技
(與圖8a、 8b對照)。此外，所述參考盤401可以是或者可以不是光 學數(shù)據(jù)栽體。特別地，不必在所述參考盤401上寫入或記錄任何數(shù)據(jù)。 由所述攝影機441檢測到的所述像使得有可能測量所述參考數(shù)據(jù)栽體401的形狀，從而識別出與所述參考數(shù)據(jù)載體401的臨界旋轉(zhuǎn)速 度相關的數(shù)據(jù)栽體駐波模式。此外，所述參考測量單元415生成表示 所述參考數(shù)據(jù)栽體401的表面與參考位置419之間的距離的參考信號， 其生成方式與上面描述的測量單元生成測量信號的方式相似或完全相 同。儀器409與參考數(shù)據(jù)載體401的組合被發(fā)現(xiàn)能夠映射所述儀器409 的相關聯(lián)的特定盤驅(qū)動器與所述參考數(shù)據(jù)栽體所代表的特定盤的組 合，此時這兩種組合的動態(tài)行為基本上相同，從而所述測量信號與所 述參考信號基本上完全相同。因此，所述參考信號可以被用來識別具 有和所述參考組合相同的動態(tài)行為的盤驅(qū)動器與相關數(shù)據(jù)載體的組 合。
圖8a、 8b示意性地示出了如圖7中所示的設備內(nèi)的光學數(shù)據(jù)栽體 的偏轉(zhuǎn)的效應。從圖8a中可以看出，如果所述盤被偏轉(zhuǎn)成外端(在該 橫截面圖中)向上偏轉(zhuǎn)，則所述攝影機僅僅檢測到靠近該攝影機的光 源的像。另一方面，如圖8b中所示，如果所述盤在相反方向上偏轉(zhuǎn)， 那么所述攝影機還檢測到遠離該攝影機的光源的像.因此，有可能根 據(jù)由所述攝影機所檢測到的像重建或計算所述參考數(shù)據(jù)載體的反射表 面的形狀。
圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的確定臨界旋轉(zhuǎn)速度的方法501的流程 圖。所述方法501包括以下步驟旋轉(zhuǎn)503光學數(shù)據(jù)栽體、生成505 測量信號以及確定507所述臨界旋轉(zhuǎn)速度。所述旋轉(zhuǎn)步驟503和生成 步驟505被同時實施，其后是所述確定步驟507。所述旋轉(zhuǎn)步驟503 包括預定的掃描，所迷掃描包括加速509、受控減速511、無驅(qū)動減速 513以及恒定速度周期515,可以按照任意順序執(zhí)行這些子步驟。所述 測量信號的生成步驟505包括把聚焦的激光束導向517所述數(shù)據(jù)栽體 以及測量所述激光束的焦點與所述數(shù)據(jù)栽體的表面之間的相對距離的 步驟，從而生成所述測量信號。所述確定步驟可以包括借助于所述 測量信號與參考信號的內(nèi)積的比較521、借助于把距離的平方相加的比 較523以及/或者通過人工智能或者某種其他類型的判定邏輯來處理 525所述測量信號。
圖IO是示出了根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控光學數(shù)據(jù)栽體的狀況的方法的流 程圖。根據(jù)如上所述的方法(對照圖9)確定501臨界旋轉(zhuǎn)速度的步驟 之后是把所確定的臨界旋轉(zhuǎn)速度和/或所生成的測量信號記錄527到所
20述數(shù)據(jù)栽體上的步驟。其后是監(jiān)控步驟529，該監(jiān)控步驟包括確定臨 界旋轉(zhuǎn)速度的步驟501、讀取531先前記錄的臨界旋轉(zhuǎn)速度和/或先前 記錄的測量信號、記錄527所確定的臨界旋轉(zhuǎn)速度和/或被用于確定所 述臨界旋轉(zhuǎn)速度的測量信號從而可以識別所述設備以及把所確定的臨 界旋轉(zhuǎn)速度與先前記錄的臨界旋轉(zhuǎn)速度進行比較的步碟533和/或把所 生成的測量信號與先前記錄的測量信號進行比較533。只要所述比較 533在所述確定501和所述讀取531之后并且只要所述記錄527在所述 確定501之后，上述步跺的順序就可以改變。不必同時執(zhí)行所述確定 501和所述讀取531，并且所述記錄527不必在所述讀取531之后發(fā)生。 可以重復所述監(jiān)控步驟529。
圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的從光學數(shù)據(jù)栽體讀取數(shù)據(jù)和/或向其 寫入數(shù)據(jù)的方法的流程圖。在根據(jù)如上所述的方法確定手頭的光學數(shù) 據(jù)栽體的臨界旋轉(zhuǎn)速度的步驟501之后是從所述光學數(shù)據(jù)栽體讀取數(shù) 據(jù)和/或向其寫入數(shù)據(jù)的步驟535，在該步驟535中，在不同于所確定 的臨界旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度下旋轉(zhuǎn)所述光學數(shù)據(jù)栽體。所述方法可以 通過另一個確定501或者另一個讀/寫步驟535而繼續(xù)。
圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明的生成參考信號的方法的流程圖，所述 生成參考信號的方法包括兩種操作。第一種操作537包括在基本上 覆蓋所述驅(qū)動器所能達到的整個旋轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)的幾個旋轉(zhuǎn)速度下旋 轉(zhuǎn)參考驅(qū)動器中的參考盤的步驟539;以及測量所述參考盤的表面的形 狀的測量步驟541。這使得有可能檢測到可以被視為臨界的一個或多個 旋轉(zhuǎn)速度，所謂的臨界即危及所述驅(qū)動器和盤的性能或安全性。第二 種操作543包括根據(jù)預定的掃描旋轉(zhuǎn)所述參考驅(qū)動器中的所述參考 盤的步驟545;以及生成對應于所述掃描的參考信號的步驟547。所述 參考信號表示所述參考盤的表面與參考位置之間的距離.其可以被用 于確定與所述參考驅(qū)動器相關聯(lián)的消費者驅(qū)動器中的常見光學數(shù)據(jù)栽 體的臨界旋轉(zhuǎn)速度，這是通過如上所述地把所述參考信號與測量信號 進行比較而實現(xiàn)的。可以按照任意順序來執(zhí)行所述兩種操作，其中包 括同時執(zhí)行，即在所述參考盤401的旋轉(zhuǎn)539、 545期間同時生成547 所述參考信號并且測量541所述表面的形狀，
圖13示出了示例性的測量信號和參考信號。很久之前就發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn) 中的盤可能取得偏轉(zhuǎn)的形狀。所述盤看起來是靜止的；實際上每一個盤材料點在回轉(zhuǎn)的同時都以非常特定的頻率振動。這種形狀在這里被 稱作盤駐波模式。這種解釋足以考慮一個模式對，其中全部兩個本征
模式都以相同的自然頻率振動，所述模式形狀在盤圓周上具有90度偏 移并且在時間上具有90度相移。
如果上述兩個振動同時表現(xiàn)出其自身，則結(jié)果是看起來在沒有旋 轉(zhuǎn)的情況下偏轉(zhuǎn)的盤；這當然不是真的；所述盤確實在振動，但是從 固定的空間位置(焦點)看所述盤則無法檢測出運動。利用固定點運 動檢測器來區(qū)分偏轉(zhuǎn)的形狀與未偏轉(zhuǎn)的形狀的一種方式是改變旋轉(zhuǎn)速 度。
為了說明其概念，首先給出對應于僅僅一個模式對的偏轉(zhuǎn)的簡單 模型。假設所述盤是軸向?qū)ΨQ的。為了說明清楚起見，集中于所迷盤 的周界?？梢哉f這里僅僅對來自所述盤的代表性環(huán)進行建模。于是可 以通過下式表示與沿著所述周界具有n個節(jié)點(對應于等效盤的節(jié)點 線)的本征模式相關聯(lián)的軸向偏轉(zhuǎn)
A sin(ni3) sin(cot) ( 1 )
其中，v是沿著所述圓周的角度，w是本征頻率，A是幅度，t是 時間。出于軸向?qū)ΨQ性的原因，將總是有垂直于該第一模式的笫二伴 隨模式。取代等式U)中的第一正弦項，對于所述第二模式將有余弦 項。所述相差可以具有任意數(shù)值。
如下面所解釋的那樣，在90度相差下可能發(fā)生駐波模式 (stationary mode)?？梢酝ㄟ^下式來表示總的偏轉(zhuǎn)
Ud(化t) = A sin(n^) sin(cot) + B sin(n^) sin(0)t) ( 2 )
通過引入在時間上是線性的v來對所述盤的旋轉(zhuǎn)進行建模
升G) - m (3 )
其中，e是固定空間中對所述偏轉(zhuǎn)的檢測角度，Q是旋轉(zhuǎn)速度。
利用下式
cos(a十p) = cos a cos |3雷sin a sin f3
cos(a-卩)=cos a cos (3 + sin a sin ( 4 )
可以導出下面的公示
22siu a sin P = '/i cos (a-卩)-'/i cos (a+卩)
cos a cos卩=% cos (a-|3) + 'A cos (a+卩) (5 )
通過把等式(3)帶入到等式(2)中并且利用等式(5)重寫之可
以得到下式
Ud(0，t) = A sin(n - nHt) sin(cot) + B sin(n0 - nilt) sin(cot)
=A ['A cos - nQt - (ot) - 'A cos (nO - nflt + cot)] +
B ['力cos (n - nQt - cot) + '/2 cos (n€) - n!2t + cot)]
=A [VI cos (tiG) - (ni2 + )t) - ，/2 cos (n0 - (nQ - co)t)] +
B ws (n€) - (nQ + co)t) + '/2 cos (n0 - (n - a))t)
(6 )
現(xiàn)在可以看出，通過設置A--B給出僅僅具有余弦函數(shù)的對應于從
固定世界看去的所述偏轉(zhuǎn)的表達式。
ud(@,t) = B cos (n - (nfi - co)t) ( 7 )
這是所謂的后向行波。類似地，通過設置A=B產(chǎn)生前向行波。朝 向駐波模式的最后一步是把所述旋轉(zhuǎn)頻率固定到所述本征頻率'這樣 將消除等式(7)中的后向行波的顯式時間相關性。因此，對應于駐波 模式的條件是
n = co/n ( 8 )
只要滿足等式(8)，檢測器就將在所述盤確實振動的同時僅僅看 到DC分量。
Ud(6)，t) = B cos (n0) for Q = co / n ( 9 )
應當注意到，不可能使得所述前向行波獨立于時間，這是因為(n Q + W)t不可能為零。
如果所述旋轉(zhuǎn)速度不是恒定的而例如是不斷降低的，則將出現(xiàn)AC 分量。為了說明這種效應，考慮恒定加速度O，(如果該導數(shù)為負的 話則是減速度)。
Q(t) = 卜m (io)
可以把等式(10)帶入到等式(7)中，以便仿真所迷效應'在所 使用的模型中，所迷盤只能在鞍模式(saddle mode )下振動，因此n-2。 所述旋轉(zhuǎn)速度被選擇成等于75Hz。已經(jīng)知道，對于具有150Hz的鞍模式頻率的盤，可能產(chǎn)生駐波鞍模式，前提是有恒定的外力起作用。所
述旋轉(zhuǎn)速度在前0. 1秒內(nèi)保持75Hz，其后以Q， --13rad/s開始減速。 如圖13中所示，其自然頻率(虛線)為150Hz的盤初始地具有恒定的 偏轉(zhuǎn)(歸一化的-1)。如果所述旋轉(zhuǎn)速度不改變，則將完全不會看到 振動(AC)分量，但是在0.1秒處開始減速，只有此時才能明顯看出 所述盤確實已經(jīng)在內(nèi)部振動。圖13還示出了對應于具有其他自然頻率 的盤的初始恒定速度振動和后續(xù)的減速暫態(tài)響應。具體來說，所描繪 的偏轉(zhuǎn)的時間信號是對應于(0=2丌[148 149 150 151 152 150, 82]的 時間信號。具有鞍模式頻率148Hz、 149Hz、 150Hz、 151Hz和152Hz的 前5個"盤，，表示具有已知的動態(tài)屬性的參考盤。具有鞍模式頻率 150. 82Hz的最后一個盤表示一個未知的盤，這里想要識別其自然頻率。 實現(xiàn)這一目的的方式基本上是通過取得所述未知盤與所有其他盤的時 間信號的內(nèi)積。最高的值指向在動態(tài)方面最相似的盤。在該例中，經(jīng) 過歸一化的內(nèi)積是ip-[O. 1929 0.1214 -0.0741 0.7931 0.1202]。第 4個值明顯是最高的，因此所述"未知，，盤與盤4最相似，這里已經(jīng)知 道盤4的鞍模式自然頻率是151Hz。在一秒內(nèi)對于所述信號的過零之間 的時間求平均的結(jié)果如下[0.4727 0.2396 0.2203 0.1980 0.1739〗. 所述"未知"盤的信號(150. 82Hz)所表現(xiàn)出的過零之間的平均時間 為0. 1981，這清楚地指向其頻率為151Hz的第4個參考。
上面給出的例子沒有考慮到在實踐中有阻尼。實際的信號可能會 由于阻尼而衰落并且可能會由于旋轉(zhuǎn)頻率(或旋轉(zhuǎn)速度)發(fā)生改變(例 如降低)而自激失調(diào)，
特別在高速下(可能)有快速相繼的動態(tài)效應(即所述光學數(shù)據(jù) 栽體的振蕩和形變)，其中包括一個或多個駐波波形。例如，可以通 過把這些動態(tài)效應與參考盤的動態(tài)效應進行比較來識別出典型的動態(tài) 行為，從而可以確定臨界旋轉(zhuǎn)速度。可以在正常操作期間根據(jù)本發(fā)明 確定臨界旋轉(zhuǎn)速度，并且沒有必要提供不可能在其間進行讀取或?qū)懭?的耗時的測試處理。
有可能在(半)專業(yè)的測試器中應用本發(fā)明，其中可以建立對應 于不同的盤類型和設計的動態(tài)屬性的數(shù)據(jù)庫。此外，如果有本發(fā)明所 提供的標準化評估方法的話，則有可能公平地比較驅(qū)動器和盤的性能。
2權(quán)利要求
1、用于確定光學數(shù)據(jù)載體(1)的臨界旋轉(zhuǎn)速度的設備(9，109)，其中在該臨界旋轉(zhuǎn)速度下可能在所述設備(9，109)內(nèi)發(fā)生所述光學數(shù)據(jù)載體(1)的臨界偏轉(zhuǎn)，所述設備(9，109)包括用于旋轉(zhuǎn)所述光學數(shù)據(jù)載體(1)的驅(qū)動器單元(11)，所述驅(qū)動器單元(11)被適配成根據(jù)覆蓋預定的旋轉(zhuǎn)速度范圍的掃描來旋轉(zhuǎn)所述光學數(shù)據(jù)載體(1)；用于生成測量信號的測量單元(15，115)，其中所述測量信號表示所述光學數(shù)據(jù)載體(1)的表面(17)與對應于所述掃描的參考位置(19)之間的距離；以及確定單元(21)，其用于通過根據(jù)所述測量信號的至少一個特性處理所述測量信號來確定所述光學數(shù)據(jù)載體(1)的所述臨界旋轉(zhuǎn)速度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的設備(9， 109),其中，所述確定單元(21) 被適配成通過把所述測量信號與至少一個預定的參考信號進行比較來 處理所述測量信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的設備(9， 109)，其中，所述確定單元(21) 被適配成把所述測量信號與所述至少一個預定的參考信號進行比較， 這是通過以下操作來實現(xiàn)的計算所述測量信號與所述參考信號的內(nèi)積；以及/或者 把所述測量信號與所述參考信號之間的差的平方相加；以及/或者 把所述測量信號和平行于橫坐標的預定線的相繼相交之間的周期與所述參考信號和所述線的相繼相交之間的周期進行比較，特別是在預定時間周期內(nèi)平均的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的設備(9, 109)，其中，所述確定單元(21) 被適配成通過對所述測量信號執(zhí)行模式識別來處理所述測量信號。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1的設備(9， 109)，其中，所述測量單元(15， 115)包括用于把聚焦的輻射束(27)導向所述光學數(shù)據(jù)栽體(1)的 表面(17)的光學單元(")，其中所述參考位置(19)是所述輻射 束(27)的焦點(19)的位置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1的設備(9， 109)，其中，所述測量單元(15， 115 )被適配成生成與所述測量信號相關聯(lián)的旋轉(zhuǎn)定時信號，并且其中 所述確定單元(21)被適配成使用所迷旋轉(zhuǎn)定時信號來處理所述測量信號。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l的設備(9， 109)，其中，所述掃描包括所述 光學數(shù)據(jù)栽體(1)在所述設備(9， 109)的啟動期間的加速以及/或 者所述光學數(shù)據(jù)栽體(1)的減速，特別是所述光學數(shù)據(jù)栽體(1)的 無驅(qū)動減速。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1的設備(9， 109)，其中，所述掃描包括慢速 子掃描和中速子掃描，以用于確定所述光學數(shù)據(jù)栽體(1 )的靜態(tài)形狀。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1的設備(9， 109)，其中，所述掃描包括恒定旋轉(zhuǎn)速度周期。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1的設備(9， 109),還包括 標識所述設備(9, 109)的設備標識符(DID);以及 數(shù)據(jù)單元(131)，其用于把所述確定的臨界旋轉(zhuǎn)速度和/或所述測量信號與所述設備標識符(DID) —起記錄在所述光學數(shù)據(jù)栽體(1) 上。
11、 用于確定光學數(shù)據(jù)栽體(1)的臨界旋轉(zhuǎn)速度的方法(501)， 其中在該臨界旋轉(zhuǎn)速度下可能發(fā)生所述光學數(shù)據(jù)栽體(1 )的臨界偏轉(zhuǎn)， 所述方法(501)包括以下步驟根據(jù)覆蓋預定的旋轉(zhuǎn)速度范圍的掃描來旋轉(zhuǎn)(503 )所述光學數(shù)據(jù) 栽體(1 );生成(505 )表示所述光學數(shù)據(jù)栽體(1 )的表面(l7 )與參考位 置(19)之間的距離的測量信號；以及通過根據(jù)所述測量信號的至少一個特性處理對應于所述掃描的所 述測量信號來確定(507 )所述光學數(shù)據(jù)栽體(1)的所述臨界旋轉(zhuǎn)速度。
12、 包括程序代碼裝置的計算機程序，當在用于確定光學數(shù)據(jù)栽 體(1)的臨界旋轉(zhuǎn)速度的設備(9， 109)上運行所述計算機程序時， 所述程序代碼裝置使得所述設備(9， 109 )執(zhí)行如權(quán)利要求11所述的 方法(501 )。
13、 用于監(jiān)控光學數(shù)據(jù)栽體(1)的狀況的儀器(209 )，所述儀 器(209 )包括如權(quán)利要求1所述的用于確定所述光學數(shù)據(jù)栽體(1)的臨界旋轉(zhuǎn) 速度的設備(9， 109);標識所述設備(9， 109)的設備標識符(DID);數(shù)據(jù)單元(231)，其用于把所述確定的臨界旋轉(zhuǎn)速度和/或所述 測量信號與所述設備標識符(DID) —起記錄在所述光學數(shù)據(jù)栽體(1) 上，并且用于讀取先前由所述儀器(209 )記錄在所述數(shù)據(jù)栽體(1) 上的所記錄的臨界旋轉(zhuǎn)速度和/或所記錄的測量信號；以及監(jiān)控單元(233 ),其用于把所述確定的臨界旋轉(zhuǎn)速度與所述記錄 的臨界旋轉(zhuǎn)速度進行比較，以及/或者把所述生成的測量信號與所述記 錄的測量信號進行比較。
14、 監(jiān)控光學數(shù)據(jù)載體(1)的狀況的方法，所述方法包括以下步避-通過如權(quán)利要求11所述的確定方法確定(501)所述光學數(shù)據(jù)栽 體的臨界旋轉(zhuǎn)速度；從與執(zhí)行所述確定方法的設備相關聯(lián)的所述數(shù)據(jù)栽體(1)中讀取 (531)先前記錄的臨界旋轉(zhuǎn)速度和/或先前記錄的測量信號；把所述確定的臨界旋轉(zhuǎn)速度和/或所述測量信號與標識所述設備 的設備標識符(DID) —起記錄(527 )在所述光學數(shù)據(jù)栽體U)上； 以及把所述確定的臨界旋轉(zhuǎn)速度與所迷記錄的臨界旋轉(zhuǎn)速度進行比較 (533 )，以及/或者把所述生成的測量信號與所述記錄的測量信號進行比較。
15、 包括程序代碼裝置的計算機程序，當在用于監(jiān)控光學數(shù)據(jù)栽 體(1)的狀況的儀器(209 )上運行所述計算機程序時，所述程序代 碼裝置使得所述儀器(209 )執(zhí)行如權(quán)利要求14所述的方法。
16、 用于從光學數(shù)據(jù)栽體(1)讀取數(shù)據(jù)和/或向其寫入數(shù)據(jù)的儀 器(309 )，所述儀器(309 )包括如權(quán)利要求1所述的用于確定所述光學數(shù)據(jù)栽體(1)的臨界旋轉(zhuǎn) 速度的設備(9， 109);以及用于從所述光學數(shù)據(jù)栽體(1)讀取數(shù)據(jù)和/或向其寫入數(shù)據(jù)的讀 -寫單元(331),其中，所述設備(9， 109)的所述驅(qū)動器單元(11， 311)被適配 成在所述讀-寫單元(331)的讀取和/或?qū)懭雱幼髌陂g避免在所述確 定的臨界旋轉(zhuǎn)速度下旋轉(zhuǎn)所述光學數(shù)據(jù)栽體(1)。
17、 從光學數(shù)據(jù)栽體(1)讀取數(shù)據(jù)和/或向其寫入數(shù)據(jù)的方法， 所述方法包括以下步驟通過如權(quán)利要求11所述的確定方法確定(501)所述光學數(shù)據(jù)栽 體(1)的臨界旋轉(zhuǎn)速度；以及在所述光學數(shù)據(jù)載體(1)以不同于所述確定的臨界旋轉(zhuǎn)速度的旋 轉(zhuǎn)速度進行旋轉(zhuǎn)期間，從所述光學數(shù)據(jù)栽體(1)讀取(535 )數(shù)據(jù)和/ 或向其寫入(535 )數(shù)據(jù).
18、 包括程序代碼裝置的計算機程序，當在用于從光學數(shù)據(jù)栽體 (1)讀取數(shù)據(jù)和/或向其寫入數(shù)據(jù)的儀器(309 )上運行所述計算機程 序時，所述程序代碼裝置使得所述儀器(309 )執(zhí)行如權(quán)利要求17所述的方法。
19、 用于生成將被用來確定光學數(shù)據(jù)栽體(1)的臨界旋轉(zhuǎn)速度的 參考信號的設備H09)，所述設備(409 )包括用于旋轉(zhuǎn)參考盤(401)的參考驅(qū)動器單元(411)，所述參考驅(qū) 動器單元(411)被適配成根據(jù)覆蓋預定的旋轉(zhuǎn)速度范圍的掃描來旋轉(zhuǎn) 所述參考盤(401);用于生成表示所述參考盤(401 )的表面(417 )與參考位置(419 ) 之間的距離的所述參考信號的參考測量單元(415)，其中所述參考信 號對應于所迷掃描；以及用于測量所述參考盤(401 )的所述表面的形狀的表面單元(437 )。
20、 生成將被用于確定光學數(shù)據(jù)栽體(1)的臨界旋轉(zhuǎn)速度的參考 信號的方法，所述方法包括以下步驟旋轉(zhuǎn)(539， 545 )參考盤(401);生成(547 )表示所述參考盤(401)的表面(417)與參考位置H19)之間的距離的所述參考信號，其中所述參考信號對應于覆蓋預定的旋轉(zhuǎn)速度范圍的掃描；以及測量(541)所述參考盤(401)的所述表面的形狀。
21、 包括程序代碼裝置的計算機程序，當在用于生成將被用來確 定光學數(shù)據(jù)載體(1 )的臨界旋轉(zhuǎn)速度的參考信號的設備H09)上運 行所述計算機程序時，所述程序代碼裝置使得所述設備(409 )執(zhí)行如 權(quán)利要求20所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定光學數(shù)據(jù)載體(1)的臨界旋轉(zhuǎn)速度的設備(9，109)和方法(501)(其中在該臨界旋轉(zhuǎn)速度下可能在所述設備(9，109)內(nèi)發(fā)生所述光學數(shù)據(jù)載體(1)的臨界偏轉(zhuǎn))、一種用于監(jiān)控光學數(shù)據(jù)載體(1)的狀況的儀器(209)和方法、一種用于從光學數(shù)據(jù)載體(1)讀取數(shù)據(jù)和/或向其寫入數(shù)據(jù)的儀器(309)和方法以及一種用于生成將被用來確定光學數(shù)據(jù)載體(9)的臨界旋轉(zhuǎn)速度的參考信號的設備(409)和方法。為了提供一種允許在仍然安全的高旋轉(zhuǎn)速度下旋轉(zhuǎn)所述數(shù)據(jù)載體(1)的用于確定臨界旋轉(zhuǎn)速度的設備(9，109)而不會危害所述設備(9，109)和/或所述數(shù)據(jù)載體(1)，提出一種用于確定光學數(shù)據(jù)載體(1)的臨界旋轉(zhuǎn)速度的設備(9，109)所述設備包括用于旋轉(zhuǎn)所述光學數(shù)據(jù)載體(1)的驅(qū)動器單元(11)，所述驅(qū)動器單元(11)被適配成根據(jù)覆蓋預定的旋轉(zhuǎn)速度范圍的掃描來旋轉(zhuǎn)所述光學數(shù)據(jù)載體(1)；用于生成測量信號的測量單元(15，115)，其中所述測量信號表示所述光學數(shù)據(jù)載體(1)的表面(17)與對應于所述掃描的參考位置(19)之間的距離；以及確定單元(21)，其用于通過根據(jù)所述測量信號的至少一個特性處理所述測量信號來確定所述光學數(shù)據(jù)載體(1)的所述臨界旋轉(zhuǎn)速度。
文檔編號G11B19/28GK101473377SQ200780023075
公開日2009年7月1日 申請日期2007年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者P·M·R·沃爾特爾貝爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司