專利名稱：掃描光記錄介質(zhì)的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種掃描光記錄介質(zhì)的設(shè)備，此設(shè)備具有檢測(cè)單元(detectionunit)、估算單元(evaluation unit)和這些單元之間的連接器(Connection)。
在這種類型的設(shè)備中，檢測(cè)單元和估算單元之間加有電壓耦合。這兩個(gè)單元必須工作在近似相同的電壓范圍，是不利的。
本發(fā)明的目的是提供一種普通類型的設(shè)備，在這種設(shè)備中，檢測(cè)單元和估算單元沒有必要運(yùn)行在相同的電壓范圍。
根據(jù)本發(fā)明，所述目的的實(shí)現(xiàn)是基于以下事實(shí)估算單元有一個(gè)控制器，它維持連接器的輸入值是檢測(cè)單元參考電壓值或正比于它的值。實(shí)現(xiàn)電流耦合是有利的，即使檢測(cè)單元有一個(gè)電壓輸出，精確的信號(hào)傳輸依然可以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)闄z測(cè)單元和估算單元都運(yùn)行在取自單一參考電壓的相同的電壓參考值。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)由檢測(cè)單元和估算單元使用的電壓參考值的選擇可以使得它們具有相同幅值或者不同幅值。
根據(jù)本發(fā)明，連接器由一個(gè)確定的電阻，估算單元的控制環(huán)使用檢測(cè)單元的參考電壓作為期望電壓并且把連接器上的信號(hào)作為實(shí)際值。控制環(huán)調(diào)節(jié)連接器的電壓到一個(gè)定值，其結(jié)果是輸入電流可以由估算單元估算出來(lái)，這是有利的。在這個(gè)例子中，確定電阻的選擇是以檢測(cè)單元和估算單元之間達(dá)到最優(yōu)匹配的方式。應(yīng)注意期望值有時(shí)被參考為一個(gè)伺服控制環(huán)的設(shè)定點(diǎn)。
按照有利的改進(jìn)，估算單元有一個(gè)差分輸入。這減少了供電電源的干擾或其它等效干擾或共模干擾的影響，因?yàn)?，在本例中，參考值也呈現(xiàn)為電流，結(jié)果，兩個(gè)電流值相互比較?？赡馨l(fā)生的共模干擾的出現(xiàn)會(huì)影響兩個(gè)電流，因此，在估算中最大程度的相互抵消。要被估算的信號(hào)精度因此增加。
一個(gè)差分輸入特別簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)，是由有另一個(gè)控制環(huán)的估算單元組成。它的期望值對(duì)應(yīng)著參考電壓，它的實(shí)際值通過相應(yīng)于連接器的確定電阻被連接到參考電壓上。
估算單元有一個(gè)可調(diào)的電流放大器，這是有利的。依據(jù)將要處理的類型，電流放大器的相應(yīng)的輸出電流被送到一個(gè)模擬電流或電流-電壓轉(zhuǎn)換輸出級(jí)，并且/或者送到一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。結(jié)果，以一種有利的方式，即使輸入電流是很小的，一個(gè)大的輸出信號(hào)依然可以得到。
根據(jù)本發(fā)明，電流放大器的增益因子是可變的。它能匹配檢測(cè)單元，選擇結(jié)構(gòu)(Optical arrangement)、連接器、該設(shè)備的其它部分(如果合適的話)等的各自的條件，這些是有利的。為了匹配(match)諸如由于老化、溫度決定的變化、根據(jù)記錄媒介的特性或者以其它方式造成的變化等變化，在運(yùn)行中，增益因子可以有利的方式變化。
根據(jù)本發(fā)明，確定電阻可以在寬范圍中選擇。確定電阻以可變電阻的結(jié)構(gòu)也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。結(jié)合估算單元可變的電流增益，在寬頻譜范圍使用具有不同靈敏度的不同檢測(cè)單元和不同反射度的記錄介質(zhì)成為可能，但并沒有修改必要的硬件，這是有利的。這種結(jié)構(gòu)另外的優(yōu)點(diǎn)是來(lái)自檢測(cè)單元不同信號(hào)相加能夠以下列簡(jiǎn)單方式得到，即通過各自的確定電阻把估算單元的單一輸入連接到檢測(cè)單元的多個(gè)輸出口。
本發(fā)明的一個(gè)變化為估算單元通過一個(gè)分壓器連接到一個(gè)參考電壓源上創(chuàng)造了條件。估算單元上的參考電壓能夠大幅度的減少，而不要求檢測(cè)單元參考電壓發(fā)生變化，特別是不要求減少其參考電壓，這是有利的。結(jié)果，估算單元能夠運(yùn)行在比較低的供電電壓，因此，更為經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明的另一個(gè)變化為估算單元自己有一個(gè)參考電壓源上創(chuàng)造了條件。參考電壓源能夠在估算單元的集成電路中以一種簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)(cost-effective)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這是有利的。在這個(gè)例子中產(chǎn)生的參考電壓不僅被內(nèi)部使用，而且通過外部電壓提升電路而有利地提升電壓，它被檢測(cè)單元用作參考電壓。
這并不意味著本發(fā)明不限制各種變化和特定的典型實(shí)施例，而且包括在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能力范圍內(nèi)的開發(fā)。本發(fā)明的兩種有利結(jié)構(gòu)參照附圖描述如下，在這些附圖中

圖1顯示根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的第一個(gè)實(shí)施例的部件示意圖；圖2顯示檢測(cè)單元輸出電壓的示意圖；圖3顯示根據(jù)圖1的第二個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；圖5顯示圖3部件的修改；和圖6顯示集成在估算單元內(nèi)部的參考電壓源。
圖1簡(jiǎn)單地說明了根據(jù)本發(fā)明所述第一個(gè)實(shí)施例的部件。通過連接器2檢測(cè)單元1被連接到估算單元3。參考電壓源4產(chǎn)生一個(gè)參考電壓VREF，它出現(xiàn)在檢測(cè)單元1和估算單元3的參考電壓的輸入端。光電二極管5被描述為在檢測(cè)單元1內(nèi)的光檢測(cè)器，光電二極管輸出光電流IPH，它是照到光電二極管上光強(qiáng)的函數(shù)。光電流IPH通過在本例中由運(yùn)算放大器6和電阻RPH組成的電流電壓轉(zhuǎn)換器，以輸出電壓VOUT的形式傳輸?shù)綑z測(cè)單元的輸出端。在本例中，參考電壓VREF是作為運(yùn)算放大器6的參考電壓。光電二極管5的PN結(jié)由這個(gè)參考電壓反向偏置。對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟悉的檢測(cè)單元1的進(jìn)一步細(xì)節(jié)在這里沒有特別描述。
連接器2有一個(gè)確定電阻RVI，它起到電壓-電流轉(zhuǎn)換器的作用，同時(shí)通過它，檢測(cè)單元1的輸出被連接到估算單元3的輸入端IN。輸入端IN的電壓通過運(yùn)算放大器7被調(diào)節(jié)到參考電壓的值。運(yùn)算放大器7的同相端輸入連接到參考電壓VREF而其反向輸入連接到輸入端IN并且其輸出控制晶體管8。在本例中，晶體管被描述為MOS晶體管，然而，完全可以用其他元件，比如，在本例中也可以使用一個(gè)雙極晶體管。在本例中為獲得小輸入電阻的反饋電路被臨時(shí)使用。流過晶體管8的電流，稱作輸入電流IIN，正比于由光電二極管5產(chǎn)生的光電流IPH，在本例中比例因子是由電阻比RPH/RVI產(chǎn)生的。輸入電流IIN通過電流放大器9(其增益因子是可變)被放大k倍。結(jié)果，通過估算單元3的估算，放大的電流k*IIN可以得到。
傳統(tǒng)的估算單元3的輸入動(dòng)態(tài)范圍由于有降低供電電壓的趨勢(shì)而受到限制。另一方面，參考電壓也就是檢測(cè)單元1的供電電壓維持在較高的值，因?yàn)闉闈M足光記錄介質(zhì)所期望的更高的再現(xiàn)速度，檢測(cè)單元的帶寬要求也同樣很高。為了那個(gè)目的，光電二極管5的寄生電容必須保持很低。這一點(diǎn)由一個(gè)相關(guān)的大參考電壓VREF來(lái)保證。在典型實(shí)施例中，其值為2.5V。通常檢測(cè)單元1有電壓輸出，被檢測(cè)信號(hào)輸出電平在高于參考電壓幾百毫伏的范圍變化。估算單元3通常是一個(gè)集成電路的一部分。在大規(guī)模集成電路中數(shù)字電路的比例占大多數(shù)，這就是為什么在本例中使用CMOS技術(shù)是有利的，同時(shí)也是為了成本的原因。在本例中，傾向于低電源電壓。比如3.3V、2.5V或更低。因?yàn)樵谶@種情況下能節(jié)省不小的能量。這與通常的檢測(cè)單元1的輸出電平不一致。這些矛盾，通過本發(fā)明中的方法可以消除。
本發(fā)明使傳統(tǒng)運(yùn)行在5V的檢測(cè)單元1的輸出信號(hào)的估算成為可能，采用低供電電壓的估算單元3沒有動(dòng)態(tài)范圍或帶寬的損失。依照本發(fā)明所述，這一點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)是基于以下事實(shí)估算單元3有電流輸入，即所說的估算輸入電流IIN。另外，由于在估算單元3中的增益匹配而使這種解決方法很靈活，這是有利的。另一方面，通過改變用在電壓電流轉(zhuǎn)換的電阻RVI，增益能夠預(yù)先設(shè)置。與電壓輸入情況不同的是本例中輸入的動(dòng)態(tài)范圍并不限制可能的增益范圍。依照本發(fā)明所述的這個(gè)解決方法的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是參考電壓VREF的值是很靈活的，它有不同幅值且能用于不同類型的檢測(cè)單元1。依照本發(fā)明這個(gè)解決方法的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是利用外部電阻RVI可以獲得大的增益范圍，外部電阻可以在一定的范圍自由選擇，在某種情況下可以變化設(shè)計(jì)。
依照本發(fā)明，通過包括運(yùn)算放大器7和晶體管8的控制環(huán)，估算單元3的輸入端IN被調(diào)整到參考電壓VREF的值。檢測(cè)單元1的電壓輸出通過外部電阻RVI被轉(zhuǎn)換成估算單元3的電流輸入。一般情況下，電阻RVI的值遠(yuǎn)大于檢測(cè)單元1的輸出電阻和估算單元3的輸入電阻，其結(jié)果是電阻RVI并不影響帶寬特性。電阻RVI在給定的范圍內(nèi)變化，結(jié)果使整個(gè)增益得到匹配。電流輸入端IN的電壓通過控制環(huán)固定在參考電壓的值上，如果沒有這一點(diǎn)會(huì)對(duì)傳輸信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍有影響。除圖1描述的簡(jiǎn)單輸入電路之外，也可以使用差分輸入，這也是有利的，正如圖3描述的。在本例中，起減少輸入電阻作用的反饋電路也是臨時(shí)使用的。一個(gè)小的輸入電阻是所期望的。因?yàn)?，輸入電阻與輸入寄生電容形成的極端頻率會(huì)增加。這能夠有更大的帶寬。
為便于說明，圖2顯示的是輸出電壓和時(shí)間的關(guān)系?？梢钥闯隼又械妮敵鲭妷篤OUT(t)的變化接近正弦，但總是高于參考電壓VREF。
圖3顯示的是帶差分輸入電路的本發(fā)明的典型實(shí)施例。檢測(cè)單元1相比圖1沒什么區(qū)別，這里不再詳細(xì)描述。與圖1中相同的參考符號(hào)設(shè)計(jì)成相同或功能上相同的部件。除了將運(yùn)算放大器7、晶體管8、和電流放大器9都連接到輸入端IN1并且輸出放大的電流k*IIN1之外，檢測(cè)單元3還提供了又一個(gè)運(yùn)算放大器7′、又一個(gè)晶體管8′和又一個(gè)電流放大器9′。運(yùn)算放大器7′通過同相輸入端與參考電壓VREF耦合，而其反向輸入端連接到估算單元3的輸入端IN2。后者通過另一個(gè)電阻R′VI連接到參考電壓VREF上，其值與電阻RVI上的值一致。通過由運(yùn)算放大器7′和晶體管8′組成的控制環(huán)，參考電壓VREF經(jīng)過電壓-電流轉(zhuǎn)換。相應(yīng)的電流IIN2通過電流放大器9′被放大，而且能夠進(jìn)一步處理成被放大的電流k*IIN2。被放大的電流k*IIN1和k*IIN2相比較目的是為了估算被檢測(cè)的光電流IPH；他們的差異以最簡(jiǎn)單的形式形成。在本例中，晶體管8′被描述成一個(gè)CMOS元件，但是雙極晶體管也可以用在這個(gè)例子中。
圖1的輸入電流IIN和圖3中輸入電流IIN1與光電流IPH有關(guān)，如下式所示IIN=IPH*(RPH/RVI)。為確保高精度，圖3中的電阻RVI和R′VI盡可能選擇為具有相同的值。在本例中，1％或更佳的偏差是被預(yù)計(jì)到的。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它確保已增加的靈活性。因此，通過本例，先進(jìn)的CMOS技術(shù)在沒有對(duì)供電電壓、輸入動(dòng)態(tài)范圍、帶寬和增益的調(diào)整作任何限制的情況下，用于估算單元3。在這種情況下，具有不同的參考電壓和供電電壓的不同的光檢測(cè)器單元，同樣可以被使用。
在檢測(cè)單元1的另一個(gè)輸出口和估算單元3的輸入口IN之間使用另一個(gè)連接器，具有確定電阻R″VI的所述連接器，在圖3上部用虛線畫出。在本例中，引入相同輸入端IN1的多于2個(gè)的此類連接器也是可能的。這種變化的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，通過這種方式，檢測(cè)單元各種輸出信號(hào)的相加是以一種簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行的。舉例來(lái)說，這些輸出信號(hào)是使用3-光束追蹤方法(three-beamtracking method)情況下的E和F檢測(cè)器的信號(hào)，或者是其他要求和的光檢測(cè)器信號(hào)。結(jié)果，在估算單元中加法電路是不必要的，估算單元要求輸入的數(shù)量也隨之減少。如果估算單元有電壓輸入的話，以簡(jiǎn)單方式實(shí)現(xiàn)加法是不可能的。因?yàn)椋妷翰荒鼙惠p易相加。
圖4表示本發(fā)明的掃描光記錄介質(zhì)10的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。光記錄介質(zhì)10被設(shè)計(jì)成一個(gè)圓盤，例如CD或DVD，它被電機(jī)11帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，激光二極管12產(chǎn)生一個(gè)掃描光束13，通過物鏡14，光束被聚焦到記錄媒介10上。所說的光束從記錄介質(zhì)反射，通過半透鏡15照射到檢測(cè)單元1。通過連接器2，所說的檢測(cè)單元被連接到估算單元3。估算單元3轉(zhuǎn)換從檢測(cè)單元1接收的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，一方面將其轉(zhuǎn)換成用于電機(jī)11、物鏡14和掃描器16的控制信號(hào)。另一方面，從它的輸入信號(hào)中輸出一個(gè)有效信號(hào)N。在本例中，物鏡14能沿著掃描光束13的方向或垂直于它的方向移動(dòng)，一方面為了精確聚焦，另一方面為了正確跟蹤位于記錄介質(zhì)10上的軌跡。為了跟蹤位于記錄介質(zhì)10上的軌跡，作為與激光二極管12、物鏡14、半透鏡15和檢測(cè)單元1連接的掃描儀16，可以沿著記錄介質(zhì)10的徑向在更大的范圍移動(dòng)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道的關(guān)于功能和結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，在這里沒有特別描述。
圖5詳細(xì)顯示了位于圖3下部的從參考電壓源4到估算單元3的參考電壓輸入的連接器的一種改進(jìn)形式。分壓器由兩個(gè)電阻R1和R2實(shí)現(xiàn)，該分壓器把估算單元3出現(xiàn)的參考電壓V′REF減少到VREF的一小部分，即V′REF=R2/(R1+R2)*VREF。輸入端IN1和IN2相應(yīng)地被調(diào)整到較低的電壓V′REF。此時(shí)，它們是檢測(cè)單元1要求電壓的一小部分。利用估算單元3電路的差分結(jié)構(gòu)，相比照?qǐng)D3，由于改變的參考電壓，通過電阻RVI和R′VI產(chǎn)生的直流部分被消除了，因?yàn)殡娏鱧*IIN1和k*IIN2為下一步估算而相互相減。
圖6顯示了集成到估算單元3中的參考電壓源4’，也在圖3的典型實(shí)施例的下部。參考電壓源4’產(chǎn)生的內(nèi)部參考電壓V″REF按照?qǐng)D3的參考電壓VREF的方式被使用；為簡(jiǎn)單起見，相應(yīng)電路沒有在這里顯示。
由于相比于檢測(cè)單元1，估算單元3有較低的供電電壓，參考電壓V″REF低于檢測(cè)單元1要求的參考電壓VREF。因此，電壓提升的實(shí)現(xiàn)是通過安排在外部的經(jīng)濟(jì)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在典型實(shí)施例中，所說的元件是兩個(gè)電阻R3、R4和一個(gè)包括晶體管19、電阻、電容的電路。這個(gè)電路由已被升高的供電電壓VV供電，并產(chǎn)生一個(gè)參考電壓VREF，這個(gè)參考電壓是在晶體管19和電阻R3之間產(chǎn)生的，適合于檢測(cè)單元1。包括運(yùn)算放大器17和晶體管18的控制環(huán)確保檢測(cè)單元3的輸入端IN4總是維持在電壓V″REF，輸入端IN4被連接到電阻R3和R4之間的連接器上，其結(jié)果是對(duì)于供電電壓的值，下列式子維持為真VREF=(R3+R4)/R4*V″REF。安全電路21，在這里不介紹其細(xì)節(jié)，在供電電壓開始升壓(run-up)時(shí)，維持開關(guān)20打開，其目的是防止不允許的高壓穿過設(shè)計(jì)為MOS元件的晶體管18。舉例來(lái)說，由通過安全電路21所驅(qū)動(dòng)的MOS晶體管18在供電電壓上升時(shí)實(shí)施上述功能。上升結(jié)束后，開關(guān)20關(guān)閉，帶運(yùn)算放大器17的控制環(huán)工作。位于外部晶體管19的基極和集電極之間的元件，就是電阻電容，決定了用于提升電壓的控制環(huán)的穩(wěn)定度。在位于外部晶體管19的基極和位于估算單元3中的MOS晶體管18之間的電阻造成穿過晶體管18的不允許的高壓。因此，這些外部元件要選擇大小匹配元件特性和所用電壓值。然而，保護(hù)功能也可以由本領(lǐng)域普通的技術(shù)人員熟悉的其他方式來(lái)完成。
權(quán)利要求
1．一種掃描光記錄介質(zhì)(10)的設(shè)備，該設(shè)備具有帶光檢測(cè)器(5)的檢測(cè)單元(1)、估算單元(3)和在檢測(cè)單元(1)與估算單元(3)之間的連接器(2)，其特征在于，估算單元(3)具有控制器(7，8)，它把連接器的輸入值IN維持在檢測(cè)單元(1)的參考電壓(VREF)。
2．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，連接器(2)具有一確定電阻(RVI)，而且估算單元(3)具有一控制環(huán)(7，8)，控制環(huán)的期望值等于檢測(cè)單元(1)的參考電壓(VREF)，其實(shí)際值是出現(xiàn)在連接器(2)上的信號(hào)(IN)。
3．如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，估算單元(3)有差分輸入。
4．如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，估算單元(3)有另一個(gè)控制環(huán)(7’，8’)，它的期望值相應(yīng)于參考電壓(VREF)，其實(shí)際值通過與連接器(2)相應(yīng)的確定電阻(R′VI)連接到參考電壓(VREF)。
5．如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，估算單元(3)有電流放大器(9)。
6．如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，電流放大器(9)的增益因子(k)是可變的。
7．如權(quán)利要求2-6中任何一個(gè)所述的設(shè)備，其特征在于，確定電阻(RVI，R′VI)是可變電阻。
8．如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，估算單元(3)通過分壓器(R1，R2)連接到參考電壓源(4)。
9．如權(quán)利要求1-7中任何一個(gè)所述的設(shè)備，其特征在于，估算單元(3)有參考電壓源(4’)。
全文摘要
公開了一種掃描光記錄介質(zhì)(10)的設(shè)備,它具有帶光檢測(cè)器(5)的檢測(cè)單元(1)、估算單元(3)和它們之間的連接器(2)。在此類設(shè)備中,檢測(cè)單元(1)與估算單元(3)之間有電壓耦合。這兩個(gè)單元必須運(yùn)行在近似相同的電壓范圍,這是不利的。本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備,其中檢測(cè)單元(1)和估算單元(3)不必運(yùn)行于相同的電壓范圍。該目的是基于以下事實(shí)實(shí)現(xiàn)的:估算單元(3)有一個(gè)控制器(7,8),它維持連接器的輸入值(IN)是檢測(cè)單元(1)的參考電壓值(V
文檔編號(hào)G11B7/13GK1287349SQ00118758
公開日2001年3月14日 申請(qǐng)日期2000年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月5日
發(fā)明者斯蒂芬·萊爾 申請(qǐng)人:德國(guó)湯姆遜-布朗特公司