專利名稱：檢測不平衡盤片的盤片讀取裝置與方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種檢測不平衡盤片的裝置及方法，尤其涉及一種量測參數(shù)以檢測盤片的平衡狀態(tài)的盤片讀取裝置及方法。
背景技術：
近年來，數(shù)字化的技術是被廣泛的應用到各種領域，而數(shù)字數(shù)據(jù)需要大量的儲存空間也使得各種光學儲存媒體的快速發(fā)展，例如CD-ROM、DVD-ROM等。而為了提供更快速的存取，各種光碟讀取裝置的轉速亦不斷的向上提升。然而在越高轉速的情形下，也使得盤片不平衡時所造成的影響更為嚴重。
一般的光盤片的重量均會具有些微不平衡量，使得光盤片實際的質量中心會與幾何中心有些許的誤差。當此誤差不大時，或光碟讀取裝置的轉速不高時，不平衡量對光盤片的讀取效果并不會有太大的影響。然而隨著上述盤片讀取裝置的轉速提升，不平衡盤片高速旋轉時會使機體產(chǎn)生振動，而影響數(shù)據(jù)讀取的效果。更進一步，若光盤片的不平衡量太大時，例如制造上的不良品，高速旋轉不平衡盤片甚至會造成盤片讀取裝置的損壞或盤片的破裂。
為了解決上述不平衡盤片的問題，一般是針對不平衡盤片是采取降低盤片的轉速。因此，如何準確檢測盤片的平衡狀態(tài)即成為一個相當重要的課題。
跨軌數(shù)法(tracking error method)為一種已知檢測不平衡盤片的方法。在盤片旋轉時，此種方式是利用盤片讀取裝置的讀取頭來檢測因盤片晃動所導致的跨軌數(shù)。當振動的程度越大時，讀取頭所檢測到的跨軌數(shù)就越多。然而這種檢測方式的敏感度受限于讀取頭的設計，而讀取頭制造上的差異亦會導致對振動量的誤判。另一方面，跨軌數(shù)法只檢測盤片沿徑向上的振動，對另一個方向上的振動則無法得到良好的檢測效果。
馬達轉速法(frequency generator method，F(xiàn)G method)為另外一種已知的不平衡量檢測方式。此種檢測方法是先將盤片加速到某特定的轉速。接著在閉路(close-loop)的狀況下，亦即將盤片維持在此特定轉速的狀況下，對一個時間間隔ΔT內(nèi)進行采樣。再將ΔT細分成nΔt，對每段Δt求出平均速度Vi，最后藉由統(tǒng)計的方法來判斷∑Vi間的變化，以確定盤片的不平衡量。然而此種方式由于必須將系統(tǒng)維持在閉路的狀況，需要因應盤片轉速的變化，由馬達來調(diào)整以維持在特定轉速。因此馬達本身對不平衡盤片的判斷結果影響相當大。另外，由于閉路下速度的變化量并不大，因此馬達轉速法對不平衡盤片的檢測并不敏感。
由上述說明可知，已知的檢測方法都會有誤判及不敏感的缺點，因此需要有一種簡單且準確檢測盤片平衡狀態(tài)的盤片讀取裝置及方法，來解決已知技術的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于提供一種簡單且準確檢測盤片平衡狀態(tài)的盤片讀取裝置及方法。
本發(fā)明提供一種檢測不平衡盤片的盤片讀取裝置。此盤片讀取裝置以一特定電壓驅動盤片，使盤片開始加速。盤片讀取裝置包含第一量測單元、第二量測單元、寄存單元、計算單元以及數(shù)據(jù)表。第一量測單元用于量測第一參數(shù)，且第二量測單元用于量測第二參數(shù)。寄存單元用于記錄第一參數(shù)與第二參數(shù)。當?shù)谝涣繙y單元所量測的第一參數(shù)為第一預定值時，寄存單元將第二量測單元所量測的第二參數(shù)記錄為第一對應值。當?shù)谝涣繙y單元所量測的第一參數(shù)為第二預定值時，寄存單元將第二量測單元所量測的第二參數(shù)記錄為第二對應值。數(shù)據(jù)表具有正常盤片所對應的標準差值，以及多個已知不平衡量的盤片對應的多個參考差值。其中計算單元計算第一對應值與第二對應值的差值，并依據(jù)差值由數(shù)據(jù)表得到盤片所對應的平衡狀態(tài)。
本發(fā)明提供一種檢測不平衡盤片的方法，是用于一盤片讀取裝置。此檢測方法包含由盤片讀取裝置以一特定電壓驅動盤片，使盤片開始加速。接著量測第一參數(shù)與第二參數(shù)。當?shù)谝粎?shù)為第一預定值時，記錄第二參數(shù)的第一對應值。當?shù)谝粎?shù)為第二預定值時，記錄第二參數(shù)的第二對應值。接著計算第一對應值與第二對應值的差值，并依據(jù)此差值以決定盤片的平衡狀態(tài)。


圖1顯示一依照本發(fā)明具體實施例的盤片讀取裝置；圖2顯示另一依照本發(fā)明具體實施例檢測不平衡盤片方法的流程圖；圖3A顯示本發(fā)明另一具體實施例的固定轉速間隔檢測方法；圖3B顯示依照圖3A所作的數(shù)據(jù)表；圖4A顯示本發(fā)明另一具體實施例的固定時間間隔檢測方法；圖4B顯示依照圖4A所作的數(shù)據(jù)表；以及圖5顯示又一依照本發(fā)明具體實施例的數(shù)據(jù)表。
附圖符號說明100盤片讀取裝置 101盤片102第一量測單元 103驅動裝置104第二量測單元 106寄存單元108計算單元 110數(shù)據(jù)表112、113、114、116、118信號線實施方式<盤片不平衡狀態(tài)的探討>
當盤片的質量中心與幾何中心不一致時，也就是產(chǎn)生不平衡狀態(tài)的情形時，對盤片的旋轉軸會造成二項影響(1)轉動慣量的增加；以及(2)對旋轉軸產(chǎn)生側向力，使馬達所受的摩擦力增加。以下就此兩種因素進行分析一、轉動慣量增加一個正常盤片(即沒有不平衡的盤片)來說，其轉動慣量可以下面方程式來表示I0=12m(r02-r12)]]>其中I0為正常盤片的轉動慣量、m為盤片質量、r0為盤片的外半徑且r1為盤片的內(nèi)半徑。
假設現(xiàn)有不平衡盤片，其偏移半徑為x，而偏移質量為m′時，則依平行軸定理，不平衡盤片的轉動慣量I′可以下式來表示
I′=12m(r02-r12)+m′x2]]>依照一般盤片的情形計算后可發(fā)現(xiàn)，在一般常見的盤片不平衡情況下，因盤片不平衡所產(chǎn)生的轉動慣量增加m′x2會遠小于正常盤片所有的轉動慣量，亦即I′約等于I0，因此轉動慣量可視為沒有改變。
二、對旋轉軸的側向力盤片在旋轉時對旋轉軸所產(chǎn)生的側向力可以下式來表示F＝mrω2其中，F(xiàn)為側向力、m為盤片質量、r為盤片半徑且ω為盤片轉速。以一般盤片的不平衡量做為計算，當不平衡量為6克*公厘(gmm)，且轉速為175Hz時，不平衡盤片會對旋轉軸產(chǎn)生約18.5gw的力。若不平衡量為10gmm時，則大約會產(chǎn)生30gw的力。因為此一側向力的產(chǎn)生，會使得正常盤片與不平衡盤片在加速過程中產(chǎn)生區(qū)別，此即本發(fā)明所利用的原理。
<驅動裝置的作動原理>
光盤機需利用一個驅動裝置來帶動盤片的旋轉，一般是使馬達來作為驅動裝置。在施加至驅動裝置的電壓為V的情形之下，驅動裝置的作動原理可以如下式所表示V=E+iR+Ldidt---(1)]]>其中，E為驅動裝置的耗能、i為電流、R為驅動裝置的電阻、L為驅動裝置的電感且t為時間。由于L相較之下很小，在此可以忽略不計。由于E＝kNN及i＝T/kt，原式可改寫如下V=kNN+τktR---(2)]]>其中kN為轉速系數(shù)且kt為電阻系數(shù)，是為依驅動裝置的特性而定的常數(shù)。N為驅動裝置的轉速且T為驅動裝置的轉矩。
而驅動裝置的轉矩T可依下式來表示τ＝τf+Iα其中τf為摩擦轉矩、I為系統(tǒng)轉動慣量且α為旋轉軸的角加速度。最后第(2)式可改寫為V=kNN+τf+IαktR---(3)]]>由第(2)和第(3)式可以看出，若外加電壓為固定的情形，在某一特定轉速時，驅動裝置所輸出的轉矩T為定值。此時比較正常盤片與不平衡盤片，由前述轉動慣量的討論可知，正常盤片與不平衡盤片的轉動慣量約略相等，因此角加速度α會與摩擦轉矩τf成反比。由前述對旋轉軸側向力的討論可知，不平衡盤片的側向摩擦較正常盤片大，導致不平衡盤片的τf亦較正常盤片大。因此，在固定電壓的驅動之下，不平衡盤片速度的增加會較慢，相對應加速到達特定速度的時間亦會較長。
上述方程式亦可由數(shù)學推導出較為精確的速度-時間、加速度-時間的關系，熟此技藝者應當可由上述的揭露了解并推導出其間的關系，在此不再贅述。
圖1所示為一依據(jù)本發(fā)明具體實施例的盤片讀取裝置100。如圖1所示，盤片讀取裝置100是藉由驅動裝置103透過信號線113來驅動盤片101的旋轉，以供盤片讀取裝置100讀取盤片101所儲存的數(shù)據(jù)。盤片讀取裝置100包含第一量測單元102、第二量測單元104、寄存單元106、計算單元108以及數(shù)據(jù)表110。第一量測單元102是用于量測第一參數(shù)，且第二量測單元104用于量測第二參數(shù)。由前述的原理探討可知，第一參數(shù)與第二參數(shù)包含時間、盤片的轉速、盤片的加速度以及其它類似的參數(shù)。舉例來說，第一參數(shù)可以為轉速，而第二參數(shù)則為當?shù)谝粎?shù)由第一轉速加速到第二轉速時，此盤片讀取裝置所耗用的時間?；蛘撸谝粎?shù)可以為時間，第二參數(shù)則為當?shù)谝粎?shù)由第一時間增加到第二時間時，旋轉軸所增加的轉速。熟此技藝當可了解第一參數(shù)及第二參數(shù)更可為其它類似的范例，如加速度與時間關系，在此不再贅述。
寄存單元106是用于記錄第一參數(shù)與第二參數(shù)，并透過信號線112和114分別與第一量測單元102和第二量測單元104連接。寄存單元106可以使用任何已知的儲存元件，例如動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)或其它可作為儲存數(shù)據(jù)的元件。當?shù)谝涣繙y單元102所量測的第一參數(shù)為第一預定值時，寄存單元106將第二量測單元104所量測的第二參數(shù)記錄為第一對應值。當?shù)谝涣繙y單元102所量測的第一參數(shù)為第二預定值時，寄存單元106將第二量測單元104所量測的第二參數(shù)記錄為第二對應值。第一預定值與第二預定值可依照需要來選擇，并沒有特別的限制。計算單元108由信號線116與寄存單元106連接，并用于計算第一對應值與第二對應值的差值，并依據(jù)此差值由數(shù)據(jù)表110得到盤片所對應的平衡狀態(tài)。數(shù)據(jù)表110由信號線118與計算單元108連接，并具有正常盤片所對應的標準差值，以及多個已知不平衡量的盤片所對應的多個參考差值。數(shù)據(jù)表110的內(nèi)容與制作將在后面詳述。
圖2所示為另一依照本發(fā)明具體實施例檢測不平衡盤片方法的流程圖，可更清楚地了解本發(fā)明。此檢測方法是用于一盤片讀取裝置。步驟202中，首先以固定電壓來驅動盤片的旋轉，使盤片開始加速旋轉。在步驟204中，量測第一參數(shù)與第二參數(shù)。在步驟206中，第一參數(shù)為第一預定值時，便將第二參數(shù)記錄為第一對應值。在步驟208中，當?shù)谝粎?shù)為第二預定值時，便將第二參數(shù)記錄為第二對應值。其中第一預定值與第二預定值可依照需要來選擇，并沒有特別的限制。在步驟210中，計算第一對應值與第二對應值的差值。最后在步驟212中，依據(jù)此差值得到盤片所對應的平衡狀態(tài)。
本發(fā)明提供了一種簡單的盤片平衡狀態(tài)檢測方法及其讀取裝置，并藉由前述理論的支持可以得到相當精確的不平衡量判斷。在此必需注意的是，前述實施例施加固定電壓使盤片開始加速，并非限制本發(fā)明需由靜止開始進行加速。相反的，本發(fā)明可以在盤片運轉的任何狀況下進行盤片平衡狀態(tài)的檢測，不論是靜止或運轉中、開回路(open-loop)或是閉路(close-loop)的加速情況下、或其它的情形，本發(fā)明都可以適用。甚至本發(fā)明亦可與前述已知技術的檢測方法合并使用，以更進一步增加檢測的準確性。
圖3A與圖3B進一步解釋本發(fā)明另一具體實施例的固定轉速間隔檢測方法，以及其數(shù)據(jù)表的制作。在固定轉速間隔時，第一參數(shù)所量測者為盤片的轉速，而第二參數(shù)所量測者為時間。如圖3A所示，第1欄數(shù)據(jù)為正常盤片的運作的情形。當盤片如前所述以固定電壓開始驅動后，盤片開始加速旋轉。當盤片加速至第一預定轉速ω1時，記錄所對應的第一對應時間t1。當盤片加速至第二預定轉速ω2時，記錄所對應的第二對應時間t2。并由此可以計算出第一對應時間t1與第二對應時間t2之間的時間差值Δt。第2欄數(shù)據(jù)以已知不平衡量為5gmm的盤片來進行操作，當盤片加速至第一預定轉速ω1時，記錄所對應的第一對應時間t1′。當盤片加速至第二預定轉速ω2時，記錄所對應的第二對應時間t2′，并可得到時間差值Δt′。相似的，以已知不平衡量為10gmm的盤片來進行操作，可以得到第一對應時間t1″、第二對應時間t2″、以及時間差值Δt″。依照前述的原理探討，此時三個時間差值的關系應為Δt″＞Δt′＞Δt。
如圖3B所示，此是將圖3A所得到的結果所制成的數(shù)據(jù)表。此數(shù)據(jù)表可以應用于本發(fā)明具體實施例所述的盤片讀取裝置，以供其查詢盤片的平衡狀態(tài)。舉例來說，若有未知平衡狀態(tài)的一盤片置入此盤片讀取裝置進行運作，則盤片讀取裝置可以依照上述的方式量測其第一參數(shù)(在此實施例為轉速)及第二參數(shù)(在此實施例為時間)，進而計算出其差值(在此為時間差值)。若此未知平衡量的盤片的時間差值介于Δt與Δt′之間，則可判斷此盤片為一平衡盤片(或至少為一輕微不平衡盤片)，而可以此盤片讀取裝置的全速進行讀取數(shù)據(jù)。若此未知平衡量的盤片的時間差值介于Δt′與Δt″之間，則可判斷此盤片為一中度不平衡盤片，可進行適當?shù)臏p速來讀取數(shù)據(jù)。若此未知平衡量的盤片的時間差值大于Δt″，則可判斷此盤片為一高度不平衡盤片，此時可以使用較低的完全速度來讀取盤片。如此便可以避免不平衡盤片對盤片讀取裝置所造成的損壞。
在此需注意的是，這里雖然以三種不同平衡狀態(tài)的盤片來舉例，但熟此技藝者當知實際實施時可以考慮各種情況而使用其它數(shù)量不同平衡狀態(tài)的盤片來做為參考。在此僅為了解本發(fā)明而列舉的范例，并非意欲限制本圖4A與圖4B進一步解釋本發(fā)明另一具體實施例的固定時間間隔檢測方法，以及其數(shù)據(jù)表的制作。在固定時間間隔時，第一參數(shù)所量測者為時間，而第二參數(shù)所量測者為盤片的轉速。如圖4A所示，首先為正常盤片的運作的情形。當盤片如前所述以固定電壓開始驅動后，盤片開始加速旋轉。當盤片加速至第一預定時間t1時，記錄所對應的第一對應轉速ω1。當盤片加速至第二預定時間t2時，記錄所對應的第二對應轉速ω2。并由此可以計算出第一對應轉速ω1與第二對應轉速ω2之間的差值Δω。其次，以已知不平衡量為1gmm以及5gmm的盤片來進行操作，分別可以得到所對應的第一對應轉速ω1′及ω1″、第二對應轉速ω2′及ω2″、以及轉速差值Δω′及Δω″。依照前述的原理探討，此時三個時間差值的關系應為Δω″＜Δω′＜Δω。
如圖4B所示，此是將圖4A所得到的結果所制成的數(shù)據(jù)表。此數(shù)據(jù)表可以應用于本發(fā)明具體實施例所述的盤片讀取裝置，以供其查詢盤片的平衡狀態(tài)。舉例來說，若有未知平衡狀態(tài)的一盤片置入此盤片讀取裝置進行運作，則盤片讀取裝置可以依照上述的方式量測其第一參數(shù)(在此實施例為時間)及第二參數(shù)(在此實施例為轉速)，進而計算出其差值(在此為轉速差值)。如上所述，由未知平衡量的盤片的轉速差值介于Δω與Δω′之間、或介于Δω′與Δω″之間、或小于Δω″，則可判斷此盤片為正常盤片、中度不平衡盤片、或高度不平衡盤片，進而使用適當?shù)乃俣葋碜x取盤片的數(shù)據(jù)。
另外要注意的是，除了以未知平衡量的第一對應值與第二對應值所計算出來的差值位于數(shù)據(jù)表所位于的區(qū)間來決定盤片的不平衡量之外，本發(fā)明更可以適用其它已知的方法來使用此數(shù)據(jù)表。例如，可以使用內(nèi)插法、外插法、或其它已知的方法來求出不平衡量。再者，熟此技藝者當知，圖3A-圖4B列舉了兩種檢測不平衡量的方式，僅是用于說明本發(fā)明，而非用于限制本發(fā)明。例如，利用角加速度與時間的關系，或其它類似的性質，亦可用于檢測盤片的不平衡量。
圖5顯示又一依照本發(fā)明具體實施例的數(shù)據(jù)表。圖5所示為平衡狀態(tài)-時間關系所得到的數(shù)據(jù)表。與圖3B不同的是，圖5列舉了三種不同盤片讀取裝置的數(shù)據(jù)表。本發(fā)明允許搜集足夠數(shù)量的盤片讀取裝置，分別測得其各自的數(shù)據(jù)表后，記錄成如圖5所示的數(shù)據(jù)表。或者可以將所有的數(shù)據(jù)表依統(tǒng)計的方式，或其它任何已知的方式，將其分類歸納為幾個類型。當一個新的盤片數(shù)據(jù)讀取裝置出廠前，可先經(jīng)過特定的功能測試，將其所測定出的時間差值，依據(jù)其所符合的數(shù)據(jù)表類型，記錄于此新出廠的盤片讀取裝置之中。例如，當一臺新出廠的盤片讀取裝置經(jīng)功能測試后，發(fā)現(xiàn)以正常盤片進行測試后得出其時間差值為3.2秒，則可判定此盤片讀取裝置屬于如圖5所示的裝置2類型。于是可將裝置2的數(shù)據(jù)表記錄記錄在此盤片讀取裝置，以供將來不平衡盤片的檢測。依此方式，可避免元件因制作公差所導致的盤片不平衡量的誤判，并可增進本發(fā)明方法的判斷不平衡盤片的靈敏度。另外熟此技藝者當知，本發(fā)明的數(shù)據(jù)表的制作與使用，更可依照已知的統(tǒng)計或數(shù)學方法來增加其準確度，例如內(nèi)插、外插、平均、等等的方式，在此不再贅述。
上述的實施例是用以描述本發(fā)明，然本發(fā)明技術仍可有許多的修改與變化。因此，本發(fā)明并不限于以上特定實施例的描述，本發(fā)明的權利要求是欲包含所有此類修改與變化，以能真正符合本發(fā)明的精神與范圍。
權利要求
1.一種檢測一盤片平衡狀態(tài)的方法，是用于一盤片讀取裝置，包含該盤片讀取裝置以一特定電壓驅動該盤片；量測一第一參數(shù)與一第二參數(shù)；當該第一參數(shù)為一第一預定值時，記錄該第二參數(shù)的一第一對應值；當該第一參數(shù)為一第二預定值時，記錄該第二參數(shù)的一第二對應值；計算該第一對應值與該第二對應值的一差值，以及依據(jù)該差值，決定該盤片的平衡狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的方法，其中，該第一參數(shù)為時間且該第二參數(shù)為該盤片的轉速。
3.如權利要求1所述的方法，其中，該第一參數(shù)為時間且該第二參數(shù)為該盤片的加速度。
4.如權利要求1所述的方法，其中，該第一參數(shù)為該盤片的轉速且該第二參數(shù)為時間。
5.如權利要求1所述的方法，其中，該第一參數(shù)為該盤片的加速度且該第二參數(shù)為時間。
6.如權利要求1所述的方法，其中，該盤片讀取裝置更包含一數(shù)據(jù)表，該數(shù)據(jù)表具有一正常盤片所對應的一標準差值，以及多個已知不平衡量的盤片所對應的多個參考差值。
7.一種檢測一盤片平衡狀態(tài)的盤片讀取裝置，該盤片讀取裝置以一特定電壓驅動該盤片，該盤片讀取裝置包含一第一量測單元，用于量測一第一參數(shù)；一第二量測單元，用于量測一第二參數(shù)；一寄存單元，用于記錄該第一參數(shù)與該第二參數(shù)，其中當該第一量測單元所量測的該第一參數(shù)為一第一預定值時，該寄存單元將該第二量測單元所量測的該第二參數(shù)記錄為一第一對應值，當該第一量測單元所量測的該第一參數(shù)為一第二預定值時，該寄存單元將該第二量測單元所量測的該第二參數(shù)記錄為一第二對應值；一計算單元；以及一數(shù)據(jù)表，具有一正常盤片所對應的一標準差值，以及多個已知不平衡量的盤片所對應的多個參考差值；其中，該計算單元計算該第一對應值與該第二對應值的一差值，并依據(jù)該差值，由該數(shù)據(jù)表得到該盤片所對應的平衡狀態(tài)。
8.如權利要求7所述的裝置，其中，該第一參數(shù)為時間且該第二參數(shù)為該盤片的轉速。
9.如權利要求7所述的裝置，其中，該第一參數(shù)為時間且該第二參數(shù)為該盤片的加速度。
10.如權利要求7所述的裝置，其中該第一參數(shù)為該盤片的轉速且該第二參數(shù)為時間。
11.如權利要求7所述的裝置，其中，該第一參數(shù)為該盤片的加速度且該第二參數(shù)為時間。
全文摘要
一種檢測不平衡盤片的盤片讀取裝置與其方法是被揭露。盤片讀取裝置以一特定電壓驅動盤片。盤片讀取裝置包含第一量測單元、第二量測單元、寄存單元、計算單元以及數(shù)據(jù)表。第一量測單元用于量測第一參數(shù)，且第二量測單元用于量測第二參數(shù)。當?shù)谝涣繙y單元所量測的第一參數(shù)為第一預定值時，寄存單元將第二量測單元所量測的第二參數(shù)記錄為第一對應值。當?shù)谝涣繙y單元所量測的第一參數(shù)為第二預定值時，寄存單元將第二量測單元所量測的第二參數(shù)記錄為第二對應值。其中計算單元計算第一對應值與第二對應值的差值，并依據(jù)差值由數(shù)據(jù)表得到盤片所對應的平衡狀態(tài)。
文檔編號G01M1/00GK1753087SQ20041008258
公開日2006年3月29日 申請日期2004年9月21日 優(yōu)先權日2004年9月21日
發(fā)明者莊政潔, 吳松錕 申請人:明基電通股份有限公司