专利名称：扫描光记录介质的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种扫描光记录介质的设备，此设备具有检测单元(detectionunit)、估算单元(evaluation unit)和这些单元之间的连接器(Connection)。
在这种类型的设备中，检测单元和估算单元之间加有电压耦合。这两个单元必须工作在近似相同的电压范围，是不利的。
本发明的目的是提供一种普通类型的设备，在这种设备中，检测单元和估算单元没有必要运行在相同的电压范围。
根据本发明，所述目的的实现是基于以下事实估算单元有一个控制器，它维持连接器的输入值是检测单元参考电压值或正比于它的值。实现电流耦合是有利的，即使检测单元有一个电压输出，精确的信号传输依然可以实现，因为检测单元和估算单元都运行在取自单一参考电压的相同的电压参考值。根据本发明，对由检测单元和估算单元使用的电压参考值的选择可以使得它们具有相同幅值或者不同幅值。
根据本发明，连接器由一个确定的电阻，估算单元的控制环使用检测单元的参考电压作为期望电压并且把连接器上的信号作为实际值。控制环调节连接器的电压到一个定值，其结果是输入电流可以由估算单元估算出来，这是有利的。在这个例子中，确定电阻的选择是以检测单元和估算单元之间达到最优匹配的方式。应注意期望值有时被参考为一个伺服控制环的设定点。
按照有利的改进，估算单元有一个差分输入。这减少了供电电源的干扰或其它等效干扰或共模干扰的影响，因为，在本例中，参考值也呈现为电流，结果，两个电流值相互比较。可能发生的共模干扰的出现会影响两个电流，因此，在估算中最大程度的相互抵消。要被估算的信号精度因此增加。
一个差分输入特别简单的实现，是由有另一个控制环的估算单元组成。它的期望值对应着参考电压，它的实际值通过相应于连接器的确定电阻被连接到参考电压上。
估算单元有一个可调的电流放大器，这是有利的。依据将要处理的类型，电流放大器的相应的输出电流被送到一个模拟电流或电流-电压转换输出级，并且/或者送到一个模/数转换器。结果，以一种有利的方式，即使输入电流是很小的，一个大的输出信号依然可以得到。
根据本发明，电流放大器的增益因子是可变的。它能匹配检测单元，选择结构(Optical arrangement)、连接器、该设备的其它部分(如果合适的话)等的各自的条件，这些是有利的。为了匹配(match)诸如由于老化、温度决定的变化、根据记录媒介的特性或者以其它方式造成的变化等变化，在运行中，增益因子可以有利的方式变化。
根据本发明，确定电阻可以在宽范围中选择。确定电阻以可变电阻的结构也在本发明的范围内。结合估算单元可变的电流增益，在宽频谱范围使用具有不同灵敏度的不同检测单元和不同反射度的记录介质成为可能，但并没有修改必要的硬件，这是有利的。这种结构另外的优点是来自检测单元不同信号相加能够以下列简单方式得到，即通过各自的确定电阻把估算单元的单一输入连接到检测单元的多个输出口。
本发明的一个变化为估算单元通过一个分压器连接到一个参考电压源上创造了条件。估算单元上的参考电压能够大幅度的减少，而不要求检测单元参考电压发生变化，特别是不要求减少其参考电压，这是有利的。结果，估算单元能够运行在比较低的供电电压，因此，更为经济。
本发明的另一个变化为估算单元自己有一个参考电压源上创造了条件。参考电压源能够在估算单元的集成电路中以一种简单和经济(cost-effective)的方式来实现，这是有利的。在这个例子中产生的参考电压不仅被内部使用，而且通过外部电压提升电路而有利地提升电压，它被检测单元用作参考电压。
这并不意味着本发明不限制各种变化和特定的典型实施例，而且包括在本领域普通技术人员能力范围内的开发。本发明的两种有利结构参照附图描述如下，在这些附图中
图1显示根据本发明设备的第一个实施例的部件示意图；图2显示检测单元输出电压的示意图；图3显示根据图1的第二个实施例的示意图；图4显示根据本发明的设备结构示意图；图5显示图3部件的修改；和图6显示集成在估算单元内部的参考电压源。
图1简单地说明了根据本发明所述第一个实施例的部件。通过连接器2检测单元1被连接到估算单元3。参考电压源4产生一个参考电压VREF，它出现在检测单元1和估算单元3的参考电压的输入端。光电二极管5被描述为在检测单元1内的光检测器，光电二极管输出光电流IPH，它是照到光电二极管上光强的函数。光电流IPH通过在本例中由运算放大器6和电阻RPH组成的电流电压转换器，以输出电压VOUT的形式传输到检测单元的输出端。在本例中，参考电压VREF是作为运算放大器6的参考电压。光电二极管5的PN结由这个参考电压反向偏置。对本领域普通技术人员熟悉的检测单元1的进一步细节在这里没有特别描述。
连接器2有一个确定电阻RVI，它起到电压-电流转换器的作用，同时通过它，检测单元1的输出被连接到估算单元3的输入端IN。输入端IN的电压通过运算放大器7被调节到参考电压的值。运算放大器7的同相端输入连接到参考电压VREF而其反向输入连接到输入端IN并且其输出控制晶体管8。在本例中，晶体管被描述为MOS晶体管，然而，完全可以用其他元件，比如，在本例中也可以使用一个双极晶体管。在本例中为获得小输入电阻的反馈电路被临时使用。流过晶体管8的电流，称作输入电流IIN，正比于由光电二极管5产生的光电流IPH，在本例中比例因子是由电阻比RPH/RVI产生的。输入电流IIN通过电流放大器9(其增益因子是可变)被放大k倍。结果，通过估算单元3的估算，放大的电流k*IIN可以得到。
传统的估算单元3的输入动态范围由于有降低供电电压的趋势而受到限制。另一方面，参考电压也就是检测单元1的供电电压维持在较高的值，因为为满足光记录介质所期望的更高的再现速度，检测单元的带宽要求也同样很高。为了那个目的，光电二极管5的寄生电容必须保持很低。这一点由一个相关的大参考电压VREF来保证。在典型实施例中，其值为2.5V。通常检测单元1有电压输出，被检测信号输出电平在高于参考电压几百毫伏的范围变化。估算单元3通常是一个集成电路的一部分。在大规模集成电路中数字电路的比例占大多数，这就是为什么在本例中使用CMOS技术是有利的，同时也是为了成本的原因。在本例中，倾向于低电源电压。比如3.3V、2.5V或更低。因为在这种情况下能节省不小的能量。这与通常的检测单元1的输出电平不一致。这些矛盾，通过本发明中的方法可以消除。
本发明使传统运行在5V的检测单元1的输出信号的估算成为可能，采用低供电电压的估算单元3没有动态范围或带宽的损失。依照本发明所述，这一点的实现是基于以下事实估算单元3有电流输入，即所说的估算输入电流IIN。另外，由于在估算单元3中的增益匹配而使这种解决方法很灵活，这是有利的。另一方面，通过改变用在电压电流转换的电阻RVI，增益能够预先设置。与电压输入情况不同的是本例中输入的动态范围并不限制可能的增益范围。依照本发明所述的这个解决方法的又一个优点是参考电压VREF的值是很灵活的，它有不同幅值且能用于不同类型的检测单元1。依照本发明这个解决方法的又一个优点是利用外部电阻RVI可以获得大的增益范围，外部电阻可以在一定的范围自由选择，在某种情况下可以变化设计。
依照本发明，通过包括运算放大器7和晶体管8的控制环，估算单元3的输入端IN被调整到参考电压VREF的值。检测单元1的电压输出通过外部电阻RVI被转换成估算单元3的电流输入。一般情况下，电阻RVI的值远大于检测单元1的输出电阻和估算单元3的输入电阻，其结果是电阻RVI并不影响带宽特性。电阻RVI在给定的范围内变化，结果使整个增益得到匹配。电流输入端IN的电压通过控制环固定在参考电压的值上，如果没有这一点会对传输信号的动态范围有影响。除图1描述的简单输入电路之外，也可以使用差分输入，这也是有利的，正如图3描述的。在本例中，起减少输入电阻作用的反馈电路也是临时使用的。一个小的输入电阻是所期望的。因为，输入电阻与输入寄生电容形成的极端频率会增加。这能够有更大的带宽。
为便于说明，图2显示的是输出电压和时间的关系。可以看出例子中的输出电压VOUT(t)的变化接近正弦，但总是高于参考电压VREF。
图3显示的是带差分输入电路的本发明的典型实施例。检测单元1相比图1没什么区别，这里不再详细描述。与图1中相同的参考符号设计成相同或功能上相同的部件。除了将运算放大器7、晶体管8、和电流放大器9都连接到输入端IN1并且输出放大的电流k*IIN1之外，检测单元3还提供了又一个运算放大器7′、又一个晶体管8′和又一个电流放大器9′。运算放大器7′通过同相输入端与参考电压VREF耦合，而其反向输入端连接到估算单元3的输入端IN2。后者通过另一个电阻R′VI连接到参考电压VREF上，其值与电阻RVI上的值一致。通过由运算放大器7′和晶体管8′组成的控制环，参考电压VREF经过电压-电流转换。相应的电流IIN2通过电流放大器9′被放大，而且能够进一步处理成被放大的电流k*IIN2。被放大的电流k*IIN1和k*IIN2相比较目的是为了估算被检测的光电流IPH；他们的差异以最简单的形式形成。在本例中，晶体管8′被描述成一个CMOS元件，但是双极晶体管也可以用在这个例子中。
图1的输入电流IIN和图3中输入电流IIN1与光电流IPH有关，如下式所示IIN=IPH*(RPH/RVI)。为确保高精度，图3中的电阻RVI和R′VI尽可能选择为具有相同的值。在本例中，1％或更佳的偏差是被预计到的。本发明的一个优点是它确保已增加的灵活性。因此，通过本例，先进的CMOS技术在没有对供电电压、输入动态范围、带宽和增益的调整作任何限制的情况下，用于估算单元3。在这种情况下，具有不同的参考电压和供电电压的不同的光检测器单元，同样可以被使用。
在检测单元1的另一个输出口和估算单元3的输入口IN之间使用另一个连接器，具有确定电阻R″VI的所述连接器，在图3上部用虚线画出。在本例中，引入相同输入端IN1的多于2个的此类连接器也是可能的。这种变化的一个优点是，通过这种方式，检测单元各种输出信号的相加是以一种简单的方式进行的。举例来说，这些输出信号是使用3-光束追踪方法(three-beamtracking method)情况下的E和F检测器的信号，或者是其他要求和的光检测器信号。结果，在估算单元中加法电路是不必要的，估算单元要求输入的数量也随之减少。如果估算单元有电压输入的话，以简单方式实现加法是不可能的。因为，电压不能被轻易相加。
图4表示本发明的扫描光记录介质10的设备的结构示意图。光记录介质10被设计成一个圆盘，例如CD或DVD，它被电机11带动旋转，激光二极管12产生一个扫描光束13，通过物镜14，光束被聚焦到记录媒介10上。所说的光束从记录介质反射，通过半透镜15照射到检测单元1。通过连接器2，所说的检测单元被连接到估算单元3。估算单元3转换从检测单元1接收的一个或多个信号，一方面将其转换成用于电机11、物镜14和扫描器16的控制信号。另一方面，从它的输入信号中输出一个有效信号N。在本例中，物镜14能沿着扫描光束13的方向或垂直于它的方向移动，一方面为了精确聚焦，另一方面为了正确跟踪位于记录介质10上的轨迹。为了跟踪位于记录介质10上的轨迹，作为与激光二极管12、物镜14、半透镜15和检测单元1连接的扫描仪16，可以沿着记录介质10的径向在更大的范围移动。本领域普通技术人员知道的关于功能和结构的进一步的细节，在这里没有特别描述。
图5详细显示了位于图3下部的从参考电压源4到估算单元3的参考电压输入的连接器的一种改进形式。分压器由两个电阻R1和R2实现，该分压器把估算单元3出现的参考电压V′REF减少到VREF的一小部分，即V′REF=R2/(R1+R2)*VREF。输入端IN1和IN2相应地被调整到较低的电压V′REF。此时，它们是检测单元1要求电压的一小部分。利用估算单元3电路的差分结构，相比照图3，由于改变的参考电压，通过电阻RVI和R′VI产生的直流部分被消除了，因为电流k*IIN1和k*IIN2为下一步估算而相互相减。
图6显示了集成到估算单元3中的参考电压源4’，也在图3的典型实施例的下部。参考电压源4’产生的内部参考电压V″REF按照图3的参考电压VREF的方式被使用；为简单起见，相应电路没有在这里显示。
由于相比于检测单元1，估算单元3有较低的供电电压，参考电压V″REF低于检测单元1要求的参考电压VREF。因此，电压提升的实现是通过安排在外部的经济元件来实现的。在典型实施例中，所说的元件是两个电阻R3、R4和一个包括晶体管19、电阻、电容的电路。这个电路由已被升高的供电电压VV供电，并产生一个参考电压VREF，这个参考电压是在晶体管19和电阻R3之间产生的，适合于检测单元1。包括运算放大器17和晶体管18的控制环确保检测单元3的输入端IN4总是维持在电压V″REF，输入端IN4被连接到电阻R3和R4之间的连接器上，其结果是对于供电电压的值，下列式子维持为真VREF=(R3+R4)/R4*V″REF。安全电路21，在这里不介绍其细节，在供电电压开始升压(run-up)时，维持开关20打开，其目的是防止不允许的高压穿过设计为MOS元件的晶体管18。举例来说，由通过安全电路21所驱动的MOS晶体管18在供电电压上升时实施上述功能。上升结束后，开关20关闭，带运算放大器17的控制环工作。位于外部晶体管19的基极和集电极之间的元件，就是电阻电容，决定了用于提升电压的控制环的稳定度。在位于外部晶体管19的基极和位于估算单元3中的MOS晶体管18之间的电阻造成穿过晶体管18的不允许的高压。因此，这些外部元件要选择大小匹配元件特性和所用电压值。然而，保护功能也可以由本领域普通的技术人员熟悉的其他方式来完成。
权利要求
1．一种扫描光记录介质(10)的设备，该设备具有带光检测器(5)的检测单元(1)、估算单元(3)和在检测单元(1)与估算单元(3)之间的连接器(2)，其特征在于，估算单元(3)具有控制器(7，8)，它把连接器的输入值IN维持在检测单元(1)的参考电压(VREF)。
2．如权利要求1所述的设备，其特征在于，连接器(2)具有一确定电阻(RVI)，而且估算单元(3)具有一控制环(7，8)，控制环的期望值等于检测单元(1)的参考电压(VREF)，其实际值是出现在连接器(2)上的信号(IN)。
3．如前面任何一个权利要求所述的设备，其特征在于，估算单元(3)有差分输入。
4．如前面任何一个权利要求所述的设备，其特征在于，估算单元(3)有另一个控制环(7’，8’)，它的期望值相应于参考电压(VREF)，其实际值通过与连接器(2)相应的确定电阻(R′VI)连接到参考电压(VREF)。
5．如前面任何一个权利要求所述的设备，其特征在于，估算单元(3)有电流放大器(9)。
6．如权利要求5所述的设备，其特征在于，电流放大器(9)的增益因子(k)是可变的。
7．如权利要求2-6中任何一个所述的设备，其特征在于，确定电阻(RVI，R′VI)是可变电阻。
8．如前面任何一个权利要求所述的设备，其特征在于，估算单元(3)通过分压器(R1，R2)连接到参考电压源(4)。
9．如权利要求1-7中任何一个所述的设备，其特征在于，估算单元(3)有参考电压源(4’)。
全文摘要
公开了一种扫描光记录介质(10)的设备,它具有带光检测器(5)的检测单元(1)、估算单元(3)和它们之间的连接器(2)。在此类设备中,检测单元(1)与估算单元(3)之间有电压耦合。这两个单元必须运行在近似相同的电压范围,这是不利的。本发明的目的是提供一种设备,其中检测单元(1)和估算单元(3)不必运行于相同的电压范围。该目的是基于以下事实实现的:估算单元(3)有一个控制器(7,8),它维持连接器的输入值(IN)是检测单元(1)的参考电压值(V
文档编号G11B7/13GK1287349SQ00118758
公开日2001年3月14日 申请日期2000年6月26日 优先权日1999年7月5日
发明者斯蒂芬·莱尔 申请人:德国汤姆逊-布朗特公司