3 光盘盘片质量检测仪的种类
目前，光盘盘片质量测试仪主要包括在线、形貌、参数测试仪三类。它们检测的目的、项目和方法各不相同，并在光盘的生产和研究中得到广泛的应用。
l.在线检测仪主要是指在生产线上用CCD等手段完成对盘片的气泡(bubble)、黑点(black spots)、表面划痕(metal scratches)、油迹(oil stain) 、针孔(pinhole)、保护漆溅滴(lacquer splashes)和凸起（bump)等缺陷的快速检测。在一个稳定的生产线上此检测仪用以剔除个别不合格盘片。
2.盘片形貌测试仪是指运用原子力显微镜、扫描电镜或高级光学显微镜等技术对于盘片的凹坑(pit)、凸起(bump)的宽度(width)、深度(depth)、高度(height)、长度(length)、间距(pitch)和侧壁角度(wallangle)的表面形貌参数进行测量。这种检测仪主要应用于研究方面。
3.光盘参数测试仪是指依据相应的标准对于盘片的机械、光学、信号及解码等参数进行测量。这种测试需要较长的时间，通常是在盘片完成之后进行，用以评价盘片质量和指导生产。由于其依据标准进行测量，所以其成为生产商和验收监督部门的必备测试仪器
在这三类测试仪中以光盘参数测试仪最为重要。因为测试此类测试仪正是光盘系统的互换性和可移植性的保证。目前国际上所有光盘研究和生产大国都很重视光盘测试仪器。目前主要的测试仪厂家有瑞典的Audio Development公司、奥地利的Koch Digitaldisc公司、美国的CDA公司、 英国的Aerasonic公司、日本的Pulstec和Expert Magnetics公司等。我国的清华大学光盘国家工程研究中心也长期致力于光盘参数测试仪的研究，先后开发出用于只读CD类盘片测试的CDT-120测试仪和用于只读DVD类盘片的JMY-2000测试仪。
由于多种品牌的测试仪器在我国存在，光盘中心正在起草和制定相应的技术规范，用以协调和统一我国光盘盘片测试规范，以推进我国光盘产业的标准化。目前已经基本起草完成的有《CD光盘技术指标和验收规范》和《CD-R/RW光盘技术指标和验收规范》。规范中将测试参数分为7类：机械参数、伺服参数、高频信号参数、误码参数、高速参数、抖晃参数、光学参数。其中主要的测试项依据有关的国家标准和国际行业规范而制定。由于Audio Development 公司和Koch Digitaldisc公司CD测试仪目前在我国使用最为广泛，因此下面是规范中规定的主要测试项以及于它们相对应的Audio Development 公司的CD CATS系列和Koch Digitaldisc公司CD测试仪为CS-4.2系列主要测试项目的对照和比较。以下比较按规范的参数分类进行。
1) 机械参数
机械参数通过径向伺服系统附加的径向位置传感器测量。
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规范中参数名称 |
CD CATS相应参数 |
KOCH相应参数 |
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起始导入直径SLD ：(Starting diameteroflead in) |
SLD/SDL (Start diameter lead-in) |
BLI (Begin of lead in) |
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程序起始直径：SPD(Startingdiameterof program) |
SPD/SDP (Start diameterprogram) |
BPL(Begin of program location) |
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最大程序直径：MPD(Maximum diameterof program) |
MID/EDP (End diameter program) |
BLO (Begin of lead out) |
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道开始和索引：STX(Start of track and Index) |
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BTX (Begin of track and index) |
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扫描速度：SVY(Scanning velocity) |
SVY (Scanning velocity) |
SVY和ASV (Scanning velocity/Average SVY) |
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道间距TRP(Track pitch) |
TRP和ATP (Track pitch/Average TRP) |
TRP (Track pitch) |
表3：机械参数对照表
说明：
(1)．对于最大程序直径MPD，CD CATS用MID/EDP表示。MID(Maximum information diameter)意思为最大信息直径，用来表示最大程序直径不够准确，因为信息区包括导入区、程序区和导出区，最大信息直径就是信息区外径，在直径118mm处，而MPD在直径116mm处。
(2)．KOCH用两个参数SVY和ASV表示扫描速度。其中SVY的测试方法同本规范类似，需要较长的时间才能获得最终的测试结果。而ASV的测试方法是为了在较短的时间获得测试结果，采样的周期和测试点的数量不同于SVY。
(3)．TRP和ATP的关系同SVY和ASV的关系。
2) 伺服参数
伺服参数通过分析伺服系统(径向伺服或垂向伺服)探测器的接收信号获得。
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规范中参数名称 |
CD CATS相应参数 |
KOCH相应参数 |
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推挽(线偏振光)：PP (Push pull) |
PP (Push pull) |
PP (Push pull) |
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圆偏振光测量的推挽：PPC (Push pull for circular polarized light) |
PPC (Push pull for circular polarized light) |
PPC (Push pull for circular polarized light) |
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串扰：XT (Cross talk) |
XT (Cross talk) |
XT (Cross talk) |
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偏心(径向偏差)：ECC (Eccentricity) |
ECC (Eccentricity) |
ECC (Eccentricity) |
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径向噪声:RN(Radial noise) |
RN (Radial noise) |
RN1 (Radial noise) |
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径向噪声分析：RNA(Radial noise analysis) |
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RN2 (Radial noise analysis) |
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偏差(垂向)：DEV (Deviation) |
DEV (Deviation) |
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垂向噪声：VN (Vertical noise) |
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≈ FC1 Focus noise |
表4：伺服参数
说明：
VN是在红皮书和IEC908的扩充中规定的，从前的一些测试仪并未将其列入测试项中。规范中的垂向噪声VN同KOCH中的FC1参数类似，都是描述垂向残余噪声的参量。VN是道垂向位移信号在500~2.5KHz频带内的峰峰值。而FC1是垂向跟踪误差信号在500~2.5KHz频带内的均方根值。
3) 高频信号参数
高频信号参数通过分析非均衡化的EFM信号(HF信号)获得。
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规范中参数名称 |
CD CATS相应参数 |
KOCH相应参数 |
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非标准化高频信号：I3 (Un-normalized HF) |
I3 |
I3U (Un-normalized HF) |
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非标准化高频信号：I11 (Un-normalized HF) |
I11 |
I1U (Un-normalized HF) |
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I3规范值：I3R (I3/Itop) |
I3R (I3/Itop) |
I3T (I3/Itop) |
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I11规范值：I11R (I11/Itop) |
I11R (I11/Itop) |
I1T和HF(I11/Itop) |
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高频信号最高电平：Itop (Itop) |
Itop |
ITP (Itop) |
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对称性：SYM (Symmetry) |
SYM (Symmetry) |
ASY (Asymmetry) |
表5：高频参数
说明：
(1)．KOCH中用I1T和HF这两个参数来表示I11的规范值I11R。其中I1T在测量前对高频信号操作以消除噪声(不属于模拟EFM信号的成分)。HF在测量前没有对高频信号进行消除噪声的操作。
(2)．KOCH测试报告中Itop项表示反射率REF。
4) 误码参数
误码参数共包括14个参数，前12个参数是在EFM信号主数据流的两级解码过程中定义的。后两个参数是用来检测EFM信号子代码数据流的出错率。
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规范中参数名称 |
CD CATS相应参数 |
KOCH相应参数 |
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E11 -E32 |
E11-E32 |
E11-E32 |
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块错误率BLER： |
BLER (Block error rate) |
BLE (Block error rate) |
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C1帧突发错误长度BERL1(Burst error length of C1 frame) |
BERL (Burst error length ) |
FBL和FR1 (Frame burst error length)和(Frame burst rate 1) |
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高于极限的BERL1数目: TOT1 (Total of BERL1 greater than limits) |
BEGL (Burst errors greater than limits) |
TF1 (Total of FR1) |
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C2帧突发错误长度： BERL2 (Burst errorlength of C2 frame) |
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≈FR2 (Frame burst rate 2) |
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TOT2 (Total of BERL2 greater than limits) |
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TF2 (Total of FR2) |
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E32出现的总数：E32tot |
E32tot |
T32 Total of E32 |
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内容表CRC字段错误率: TBR (Table of contents block error rate) |
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TBR (Table of contents block error rate) |
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循环冗余校验：CRC (Cyclic redundancy check) |
CRC (Cyclic redundancy check) |
PBR (Program subcode block error rate) |
表6：误码参数
说明：
(1)．KOCH参数FBL的含义同规范中的参数BERL1。FR1表示1秒内FBL超规范的次数。
(2)．KOCH参数TF1表示FR1在整张盘中的累积值，等同于规范中的TOT1。
(3)．FR2同FR1类似，但KOCH中没有定义相应的参数(C2帧突发错误长度)。
(4)．KOCH参数TF2表示FR2在整个盘中的累积值，等同于规范中的TOT2。
(5)．TBR是对导入区的内容表(子代码信道Q)出错的测试。CRC是对程序区的子代码信道Q出错的测试，等同于KOCH参数的PBR
5) 高速参数
随着高速驱动器的出现，VA和RA变得非常重要。对于高倍速读出，参数的规范也作了调整。
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规范中参数名称 |
CD CATS相应参数 |
KOCH相应参数 |
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径向加速度RA (Radial acceleration)： |
RA (Radial acceleration) |
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垂向加速度VA (Vertical acceleration)： |
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表7：高速参数
说明：
早期的测试仪未将RA和VA列入测试项。
6) 抖晃参数
抖晃参数同高频信号参数一样，通过分析非均衡化的EFM信号(HF信号)获得。
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规范中参数名称 |
CD CATS相应参数 |
KOCH相应参数 |
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特征坑抖晃： JnP (Jitter for nT pit) |
JIT Jitter |
Jit Jitter |
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特征岸抖晃：JnL (Jitter for nT land) |
JIT Jitter |
Jit Jitter |
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特征坑长度偏差：DnP(Length deviation for nT pit) |
DEV Length deviation |
Dev Length deviation |
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特征岸长度偏差：DnL (Length deviation for nT land) |
DEV Length deviation |
Dev Length deviation |
表8：抖晃参数
7) 光学参数
这些参数在专门的光学测试仪器上测试。
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规范中参数名称 |
CD CATS相应参数 |
KOCH相应参数 |
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反射率：REF (Reflectivity) |
REF (Reflectivity) |
REF (Reflectivity) |
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透射率：TRA (Transmitted light intensity) |
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TRA (Transmitted light intensity) |
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径向倾斜：SR (Skew radial) |
DEFL Deflection |
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切向偏离：RD (Radial deviation ) |
SR (Skew radial) |
SKR (Skew radial) |
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切向偏离：TD (Tangential deviation) |
ST (Skew tangential) |
SKT(Skew tangential) |
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双折射：BIR (Birefringence) |
BIR Birefringence amplitude |
BIR (Birefringence) |
表9：光学参数
说明：
(1)．SR是由于盘片的径向倾斜而引起的光线轴向偏斜。
(2)．RD是由于盘片的倾斜和盘片上被测点处盘基的不平度引起的光线在径向方向上的偏斜。
(3)．SD是由于盘片的倾斜和盘片上被测点处盘基的不平度引起的光线在切向方向上的偏斜。
(4)．红皮书中提到了SR和RD，RD和SD在DVD BOOK中提到。
(5)．规范中的RD相当于CD CATS中的SR和KOCH中的SKR。
(6)．规范中的TD相当于CD CATS中的ST和KOCH中的SKT。□
4．参考文献
1) 徐端颐 光盘存储系统设计原理 国防工业出版社 2000.1
2) 干福熹 数字光盘存储技术 科学出版社 1998.1
3) 中华人民共和国国家技术监督局. GB/T16969-1997. 信息技术：只读120mm数据光盘(CD-ROM)的数据交换. 北京：中国标准出版社，1998
4) DVD specification version 1.0
5) INTERNATIONAL STANDARD Compact Disc Digital Audio System, IEC908 1987
6) Attachment to the description of the compact disc digital audio system.
7) CD光盘技术指标和验收规范（草稿）
8)CD-R/RW光盘技术指12) 标13) 和验收规范（草稿）
9)Jim Taylor著, 刘宪坤译. 数字技术: DVD原理与应用. 北京: 电子工业出版社, 2000
10)清华大学光盘国家工程研究中心. 光盘存储及应用技术. 1994
11)工业技术研究院光电技术研究所（台湾）DVD activities in Taiwan