專利名稱：光學信號接收單元和用于再現信息的設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光學信號接收單元，其包括用于接收光學信號的光學傳感器、用于提供控制信號的控制裝置和用于處理該光學信號以產生已處理信號的信號處理器，該信號處理器具有由控制信號設定的操作模式。
本發明還涉及一種用于再現光學數據載體中的信息的設備，該設備包括上述光學信號接收單元。
由飛利浦半導體公司生產的用于CD和DVD用途的光電二極管和放大器IC TZA1045的數據表公開了一種如開篇段落中所述的光學信號接收單元。該IC包括光電二極管，其用作光學傳感器，以用于接收由光源(例如激光器)照射光學數據載體(例如CD盤或DVD盤)而產生的光學信號。信號處理器處理該光電二極管接收到的光學信號，該處理器包括集成在IC中的一組放大器。在輸出端提供處理過的信號，以用于在例如包含光學信號接收單元(例如CD播放器或DVD播放器)中進一步處理。
目前，諸如CD播放器和DVD播放器之類的許多設備都能夠再現數據載體上的信息并將信息記錄到記錄載體上。這些應用分別稱作讀取和寫入。對于寫入而言，通常需要監測由光學數據載體反射的光束，以確保以適當的強度記錄信息并且將其記錄到該數據載體的正確位置上。可以通過光學信號接收單元來監測該光。對于各種應用而言，例如讀取CD盤、寫CD盤、讀取DVD盤和寫DVD盤，該信號處理器具有專用于該應用的操作模式。這些操作模式尤其包括該組放大器的一組放大系數，它們是專用于該應用的。
操作模式是由控制信號設定的，而控制信號是由控制裝置提供的。在已知的光學信號接收單元中，這種控制裝置包括三個控制端，其接收數字信號并將該信號提供給解碼器。該數字信號可以由諸如該設備的系統控制裝置提供，該設備包括該光學信號接收單元。根據該數字信號，解碼器提供確定該組放大系數所對應的一組電壓。因為控制裝置包括三個二進制控制端，所以能夠區分最多23(即8)種不同的操作狀態。
已知的光學信號接收單元的缺點在于操作模式(可由控制裝置設定)的數量受控制端數量的限制。每一個都需要特定的操作模式的應用的數量正在增加，因此需要能夠在數量增加的操作模式之間切換。
本發明的目的是提供一種開篇段落中所述類型的光學信號接收單元，其中操作模式的數量與控制端的數量無關，操作模式能夠由控制裝置設定。
本發明由獨立權利要求限定。從屬權利要求限定了優選實施例。
根據本發明實現該目的在于光學信號接收單元進一步包括用于接收程序控制信號的程序控制端，該控制信號能夠使來源于光學信號的程序信號對控制裝置進行編程。通過在程序控制端處提供例如對應于第一數字條件(例如高等條件)的程序控制信號(例如電壓)，則該控制裝置設定為程序模式。在這種模式下，將設定操作模式所需的并且包含在程序模式中的信息通過由光學傳感器檢測的光傳送到光學信號接收單元。在一個實施例中，該控制信號是通過將光學信號對其中出現程序控制信號的時間段積分而從程序信號中獲得的。
在US4626848中公開了一種可重新配置的遙控器，其能夠獲悉、存儲并重復來自其它任何紅外發射器的遙控代碼。該可重新配置的遙控發射器包括紅外接收器、微處理器、非易失性和便箋式隨機存取存儲器和紅外發射器。該微處理器的用途分為四大類獲悉、存儲、重發和用戶界面。在獲悉過程中，該可重新配置遙控發射器接收并解碼來自另一遙控發射器的傳輸。該過程對于每個鍵至少重復兩次，以確保已經適當地接收并解碼了該傳輸。一旦接收并解碼了數據就將其存儲以備以后使用。當完成了獲悉和存儲操作時，該可重新配置的遙控器隨時可以用作遙控器。然而，其不適合用作光學信號接收單元。
優選的是，控制裝置包括用于解碼程序信號并提供已解碼的程序信號的第一解碼器。對于可靠的編程而言，優選的是將程序信號編碼到光學信號中，例如通過改變用于產生光學信號的光源的強度來實現上述編碼，如將該光源打開或關閉而產生了脈沖信號。在這種情況下，可以將第一(例如數字)解碼器用于從程序信號中獲得控制信號。
可選的是，可以改變光源的波長，從而由于例如光學傳感器的波長依賴敏感度而產生了變化的光學信號。可選的是，可以通過光源照射光學數據載體而將程序信號編碼到光學信號中。在將該光學信號用作程序信號之前可以由信號處理器對其進行處理。
優選的是，第一解碼器包括脈沖計數器。這是一種用于解碼脈沖信號的經濟的裝置。可選的是，第一解碼器可以包括同步接收器，向其提供時鐘信號，該時鐘信號還提供給光源以用于調制光學信號。
優選的是，控制裝置進一步包括用于存儲和提供已解碼程序信號的存儲器設備。僅僅當有必要改變操作模式時才對該控制裝置進行編程是經濟的。這需要將已解碼的程序信號存儲到存儲器設備中。可選的是，可以連續地將該程序信號編碼到光學信號中。
優選的是，存儲器設備包括鎖存器。這是一種用于存儲已解碼程序信號的經濟的裝置。該鎖存器的容量可以與控制信號成比例，例如與放大系數成比例。可選的是，該存儲器設備可以包括隨機存取存儲器，其能夠存儲復雜的程序信號。
優選的是，控制裝置進一步包括用于對存儲器設備提供的已解碼程序信號進一步解碼并提供控制信號的第二解碼器。在許多情況下，存儲器設備提供的已解碼程序信號不直接與控制信號成比例。該控制信號可以包括關于諸如信號處理器中不同放大器的放大系數的信息。為了更加經濟地存儲這種信息，優選的是不存儲該控制信號本身，例如不單獨地存儲全部放大系數，而是存儲更簡單的數字代碼，其包括經過第二解碼器解碼之后的控制信號。
優選的是，光學傳感器包括用于將光學信號提供給信號處理器的第一檢測器和用于將從光學信號中獲得的程序信號提供給控制裝置的第二檢測器。在將第二檢測器提供的信號用作程序信號之前，可以對其進行處理，例如放大。
當該光學信號接收單元用在用于再現光學數據載體(例如CD播放器或者DVD播放器)上的信息的設備中時，使用例如激光器的光源照射該數據載體(例如CD盤或DVD盤)以產生包含該光學數據載體上的信息的光學信號。這個光學信號被第一檢測器檢測，信號處理器對其進行處理并且在輸出端提供該信號。
對于編程該控制裝置而言，通常優選的是，用于獲得程序信號的該光學信號在被光學數據載體反射或透射之后不被檢測，這是因為這可能干擾編程。因此使用第二檢測器，其優選檢測未與光學數據載體相互作用的光學信號。在用于再現光學數據載體上的信息的設備中，這可以通過將第二檢測器直接暴露于光源產生的光來實現。
優選的是，光學信號接收單元進一步包括用于監測程序信號的監測端。由此可以監測控制裝置的編程以及如果監測到的程序信號不對應于所產生的光學信號，則可以重復編程過程。
優選的是，具有存儲器設備的光學信號接收單元具有控制裝置，其能夠提供第一控制信號和第二控制信號；還具有信號處理器，其具有由第一控制信號設定的第一操作模式和由第二控制信號設定的第二操作模式；以及具有用于接收程序切換信號的程序切換端，該程序切換信號能夠使控制裝置在第一控制信號和第二控制信號之間切換。
在用于再現光學數據載體上的信息以及將信息記錄到該載體上的設備(例如CD記錄器或者DVD記錄器)中可以使用光學信號接收單元。再現信息和記錄信息的過程分別稱作讀取和寫入。為了讀取和寫入，該設備的光源產生不同強度的光并且光學信號接收單元的信號處理器以不同的操作模式工作。優選的是，能夠避免每次該設備從讀取切換到寫入(或反之)時都對該控制裝置進行編程。為此，將讀取所需的控制信號和寫入所需的控制信號存儲在存儲器設備中。
當在程序切換端提供第一程序切換信號時，該控制裝置提供讀取所需的控制信號。當在程序切換端提供第二程序切換信號時，該控制裝置提供寫入所需的控制信號。第一程序切換信號和第二程序切換信號可以分別是例如較高電壓和較低電壓。
可選的是，當應用需要在光源之間經常切換時，有利的是在裝有以不同波長工作的光源的設備中，進行兩個或多個操作狀態之間的切換。
優選的是，光學信號接收單元能夠接收包括由光源和數據載體產生的光學信息信號的光學信號和由光源產生的光學程序信號，并且光學傳感器包括用于接收光學信息信號并將該光學信息信號提供給信號處理器的第一檢測器，以及用于接收光學程序信號并將該光學程序信號提供給控制裝置的第二檢測器。
參照附圖將進一步描述和解釋根據本發明的光學信號接收單元和設備的這些方面和其它方面，其中

圖1是光學信號接收單元的第一實施例的示意圖，圖2是光學信號接收單元的第二實施例的示意圖，
圖3是光學信號接收單元的第三實施例的示意圖，圖4是用于再現光學數據載體上的信息的設備的第一實施例的示意圖，圖5是用于再現光學數據載體上的信息的設備的第二實施例的示意圖，圖6是用于再現光學數據載體上的信息的設備的第三實施例的示意圖。
在附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件。
圖1所示的光學信號接收單元10具有光學傳感器20，其在圖1的實施例中包括光電二極管。該光學傳感器20通過電導線22向信號處理器40提供光學信號。信號處理器40包括放大器序列43、44、45和46，它們放大光學信號以產生具有適于傳輸和進一步處理的幅度的已處理信號。信號處理器40和光學傳感器20集成在同一IC中。在未示出的另一實施例中，光學傳感器20集成在第一IC中，信號處理器40集成在第二IC中。
信號處理器40具有一種操作模式，該模式尤其是由放大器43、44、45和46的放大系數給定的。這些放大系數是由控制單元30提供的控制信號確定的。信號處理器40在輸出端50提供已處理的信號。通過電源端49向光學傳感器20和放大器43、44、45和46提供電能。
控制單元30可由程序信號進行編程，該程序信號是從已處理的信號中獲得的并且通過電導線27提供給控制單元30。
在未示出的另一實施例中，將光學傳感器20提供的光學信號直接提供給控制單元30。
光學信號接收單元10進一步包括程序控制端51，其能使對控制單元30進行編程。在正常操作過程中，當光學信號接收單元10用于接收將要在輸出端50提供的光學信號時，向程序控制端51提供程序控制信號，該信號是較低的電壓，例如0到1V之間。當將要對控制單元30進行編程時，向程序控制端51提供程序控制信號，該信號是較高的電壓，例如優選4到5.5V之間。一旦該程序控制信號從較低電壓變化到較高電壓，對脈沖計數器32進行復位，該計數器是用于解碼程序信號的第一解碼器31的一部分。該復位是由復位端320處提供的程序控制信號的邊沿觸發的。
在該程序控制信號切換到較高電壓后，將向光學傳感器20提供脈沖光信號。信號處理器40處理相應的光學信號，并且通過電導線27將其作為程序信號提供到控制單元30。在圖1所示的實施例中，編程過程中的操作模式等同于編程之前最后使用的操作模式。在未示出的另一實施例中，在編程過程中將程序控制信號作為控制信號提供給信號處理器40。
在控制單元30中，首先由低通濾波器36過濾該程序信號。在未示出的另一實施例中，濾波器36包括低通濾波器和高通濾波器的組合，在未示出的又一實施例中，使用帶通濾波器。隨后，比較器37將經過低通濾波器36之后的程序信號的電壓與參考電壓端370處提供的參考電壓進行比較。如果程序信號的電壓高于參考電壓，則該比較器37通過比較器端371向與門38的第一輸入端提供該程序信號的電壓。程序控制端51向與門38的第二輸入端提供程序控制信號。
當控制單元30被編程并且程序控制信號是較高電壓時，該與門38被程序信號中的脈沖打開，并且向脈沖計數器32提供了一個脈沖。一旦脈沖計數器32增大到與正被編程的操作模式相對應的值，則已經解碼了程序信號并且該脈沖計數器32具有與已解碼程序信號相同的值。然后向程序控制端51提供程序控制信號，該信號是較低電壓，例如0到1V之間。然后，該脈沖計數器32不再接收任何脈沖，這是因為與門38已經關閉。
現在將脈沖計數器32的值存儲到存儲器設備33中，在圖1所示的第一實施例中該設備33包括鎖存器34。一旦程序控制信號從較高電壓變到較低電壓，鎖存器就通過邊沿觸發裝載已解碼的程序信號。因為該觸發是在程序控制信號的下降沿完成的，所以在將后一信號提供給鎖存器34的裝載端341之前由反相器將該信號反相。
將存儲在鎖存器34中的已解碼程序信號提供給第二解碼器35，該解碼器變換鎖存器34的內容以向放大器43-46提供控制信號。在未示出的另一實施例中，光學信號接收單元30進一步包括用于監測由與門38提供的程序信號的監測端。在編程過程中，該監測端連接到信號處理器40的輸出端之一上，從而允許編程過程中驗證信號。
在圖2所示的第二實施例中，光學信號接收單元10具有光學傳感器20，該傳感器包括用于通過電導線22向信號處理器40提供光學信號的第一檢測器21。該信號處理器40與上述第一實施例的信號處理器40相同。第一檢測器21是光電二極管，在未示出的另一實施例中其包括中央二極管和八個衛星二極管。每個二極管都向信號處理器40提供信號。
與第一實施例不同，光學傳感器20進一步包括第二檢測器210，其為光電二極管，用于向控制單元30提供從光學信號中獲得的程序信號。第一檢測器21和第二檢測器210集成在同一IC中。在未示出的另一實施例中，第一檢測器21集成在第一IC中，第二檢測器210集成在第二IC中。
第二檢測器210通過電導線220向信號處理器400提供光學信號。該信號處理器400包括放大器序列430、440、450和460，它們放大光學信號以產生達到足夠電平的已處理信號。該信號處理器400在輸出端500處提供已處理信號并且通過電導線270將其提供給控制單元30，其與第一實施例的控制單元30相同。信號處理器400具有一種操作模式，該模式是由放大器430、440、450和460的放大系數給出的。信號處理器400和光電二極管210集成在同一IC中。在未示出的另一實施例中，信號處理器40和信號處理器400集成在同一IC中。
該放大系數是由來自控制單元30的控制信號確定的，相應的連接沒有示出。通過電源端490向第二檢測器210和放大器430、440、450和460提供電能。
在未示出的另一實施例中，放大器430-460由分開的控制單元通過分開的控制信號進行控制。
在未示出的又一實施例中，將第二檢測器210提供的光學信號在未經信號處理器400處理的情況下提供給控制單元30。
在圖3所示的第三實施例中，光學信號接收單元10具有如第一實施例中所述的光學傳感器20和信號處理器40。該光學信號接收單元10進一步包括用于監測與門38提供的程序信號的監測端52。
光學信號接收單元10進一步包括用于接收程序切換信號的程序切換端53，其能使控制單元30在第一控制信號和第二控制信號之間切換。圖3所示的控制單元30包括用于第一實施例的控制單元30中的濾波器36、比較器37和與門38。與門38向第一解碼器31提供程序信號，該解碼器包括同步接收器321。在時鐘端向該同步接收器321提供時鐘信號(未示出)。
為了能使控制單元30在第一控制信號和第二控制信號之間切換，控制單元30包括邏輯元件39，分別由程序控制端51和程序切換端53向該邏輯元件提供程序控制信號和程序切換信號。和第一實施例相似，當光學信號接收單元10用于接收將要在輸出端50提供的光學信號時，向程序控制端51提供程序控制信號，該信號在正常操作過程中是較低的電壓，例如0到1V之間。
當對控制單元30的編程開始時，在程序控制端51提供的程序控制信號從較低電壓(例如0到1V之間)變化到較高電壓(例如4到5.5V之間)。一旦程序控制信號變化，邏輯元件39就激勵同步接收器321以接收由輸出端382提供的程序信號。在同步接收器321接收了全部程序信號之后，在程序控制端51處提供的程序控制信號從較高電壓(例如優選4到5.5V之間)變化到較低電壓(例如0到1V之間)。
同步接收器321接收的程序信號包括第一程序信號成分，其中編碼了第一控制信號；和第二程序信號成分，其中編碼了第二控制信號。同步接收器解碼該第一程序信號成分和第二程序信號成分，該接收器提供第一已解碼的程序信號成分和第二已解碼的程序信號成分。
一旦程序控制信號從較高電壓(例如4到5.5V之間)變化到較低電壓(例如0到1V之間)，邏輯元件39就分別向存儲器設備33的第一鎖存器345和第二鎖存器346提供信號以裝載該第一已解碼的程序信號成分和第二已解碼的程序信號成分。第一已解碼的程序信號成分和第二已解碼的程序信號成分分別存儲在第一鎖存器345和第二鎖存器346中并提供給第二解碼器35。
當向程序切換端53提供較高電壓(例如4到5.5V之間)的程序切換信號時，邏輯元件39向第二解碼器35提供的信號能使第二解碼器35向放大器43-46提供第一控制信號。
當向程序切換端53提供較低電壓(例如0到1V之間)的程序切換信號時，邏輯元件39通過端350向第二解碼器35提供的信號能使第二解碼器35向放大器43-46提供第二控制信號。
圖4中表示了用于再現光學數據載體101上的信息的設備100，其包括為半導體激光器的光源102。該光源102能夠照射數據載體101以產生光學信號，該信號包括該數據載體101上的將要再現的信息，其中該數據載體是DVD、CD、CD-R、CD-RW盤等等。
在圖4所示的設備100的第一實施例中，光源102和數據載體101產生的光學信號被上述以及圖1所示的光學信號接收單元10接收。
該設備100進一步包括系統控制器160，其可以是微處理器。其通過打開和關閉光源來控制光源102的強度以提供具有程序信號信息的光學信號。當對控制單元進行編程時，系統控制器160也向程序控制端51提供程序控制信號。
在正常操作過程中，當光學信號接收單元10用于接收包括來自光學數據載體101的信息的光學信號時，輸出端50向系統控制單元160提供已處理的信號以用于進一步處理。
在圖5所示的設備100的第二實施例中，該設備100包括如圖2所示的光學信號接收單元10。在正常操作過程中，光學信號包括光學信息信號，其是由光源102和數據載體101產生的。當對控制單元30編程時，光學信號包括通過打開和關閉光源102產生的光學程序信號。打開和關閉由系統控制單元160控制。
光學傳感器20包括第一檢測器21，其接收光學信息信號并將其提供給信號處理器40。光學傳感器20進一步包括第二檢測器210，通過分束器106的半反射表面向其提供光學信號。第二檢測器210接收光學程序信號并通過電導線270將其提供給控制單元30。
在圖6所示的設備100的第三實施例中，該設備100包括圖3所示的光學信號接收單元10。該設備100是DVD記錄器，其能夠將信息記錄到光學數據載體101上，該載體為可記錄DVD盤。當該設備100將信息記錄到光學數據載體101中時，光源102以較高功率工作。然后，信號處理器40利用對應于第一控制信號的較低放大系數處理該光學信號。當該設備100再現來自光學數據載體101的信息時，光源102以較低功率工作。然后，信號處理器40利用對應于第二控制信號的較高放大系數處理該光學信號。光源102的功率受到系統控制單元160的控制。
參照圖3，第一控制信號和第二控制信號分別存儲在第一鎖存器345和第二鎖存器346中。圖6所示的系統控制單元160連接到程序切換端53以在第一控制信號和第二控制信號之間切換該控制單元30。
可以由光學信號對接收和處理光學信號的光學信號接收單元10進行編程。由光學傳感器20檢測該光學信號并由信號處理器40處理該信號。信號處理器40具有由可編程控制單元30設定的一種操作模式。光學信號接收單元10具有程序控制端51，其能使控制單元30被從光學信號中獲得的程序信號編程。在一個實施例中，可以由在程序切換端53處提供的程序切換信號在兩種操作模式之間切換該光學信號接收單元10。用于再現來自光學數據載體101的信息的設備100包括根據本發明的光學信號接收單元10。
應當理解，上述實施例說明了本發明而不是限制本發明，本領域技術人員能夠在不背離所附權利要求范圍的情況下設計出許多可選實施例。在權利要求中，置于括號中的任何附圖標記不應構成對權利要求的限制。詞語“包括”不排除不同于權利要求中所列舉的其它元件的出現。元件前的詞語“一個”不排除多個這種元件的出現。可以利用包括幾個不同元件的硬件以及適當編程的計算機來實現本發明。在列舉了幾種裝置的設備權利要求中，這些裝置中的幾個可以具體化為硬件的一個和相同的項目。基本事實是在相互不同的從屬權利要求中陳述的某些方法不表示這些方法的組合不能有利地用于實現本發明。
權利要求
1.一種光學信號接收單元，包括-用于接收光學信號的光學傳感器，該光學信號包括光學信息信號和光學程序信號，-用于提供控制信號的控制裝置，-用于至少處理該光學信息信號以產生已處理信號的信號處理器，該信號處理器具有由控制信號設定的操作模式，和-程序控制端，用于接收程序控制信號以便能夠通過來源于光學程序信號的程序信號對控制裝置進行編程。
2.如權利要求1所述的光學信號接收單元，其特征在于控制裝置包括用于解碼程序信號以提供已解碼的程序信號的第一解碼器。
3.如權利要求2所述的光學信號接收單元，其特征在于第一解碼器包括脈沖計數器。
4.如權利要求2所述的光學信號接收單元，其特征在于控制裝置進一步包括用于存儲并提供已解碼程序信號的存儲設備。
5.如權利要求4所述的光學信號接收單元，其特征在于控制裝置進一步包括用于進一步解碼存儲設備提供的已解碼程序信號以提供控制信號的第二解碼器。
6.如權利要求1所述的光學信號接收單元，其特征在于光學傳感器包括-用于將光學信息信號提供給信號處理器的第一檢測器，-用于將程序信號提供給控制裝置的第二檢測器，該程序信號來源于光學程序信號。
7.如權利要求1所述的光學信號接收單元，其特征在于進一步包括用于監測程序信號的監測端。
8.如權利要求4所述的光學信號接收單元，其中-控制裝置能夠提供作為控制信號的第一控制信號和第二控制信號，-信號處理器具有由第一控制信號設定的第一操作模式以及由第二控制信號設定的第二操作模式，并且該光學信號接收單元進一步包括-用于接收能使該控制裝置在第一控制信號和第二控制信號之間切換的程序切換信號的程序切換端。
9.一種用于再現光學數據載體上的信息的設備，包括-用于照射數據載體以產生光學信號的光源，-如權利要求1所述的光學信號接收單元，-用于控制光源以及進一步處理已處理信號的系統控制裝置。
10.如權利要求9所述的設備，其特征在于-光學信息信號由光源和數據載體產生，和-光學程序信號由光源產生，并且該光學傳感器包括-用于接收光學信息信號并將該光學信息信號提供給信號處理器的第一檢測器，和-用于接收光學程序信號并將該光學程序信號提供給控制裝置的第二檢測器。
全文摘要
一種光學信號接收單元(10)，其接收并處理光學信號并能夠由該光學信號進行編程。該光學信號由光學傳感器(20)檢測并由信號處理器(40)進行處理。信號處理器(40)具有由可編程控制單元(30)設定的操作模式。光學信號接收單元(10)具有程序控制端(51)，其能使控制單元(30)被來源于光學信號的程序信號編程。在一個實施例中，在程序切換端(53)處提供的程序切換信號能夠使光學信號接收單元(10)在兩種操作模式之間切換。用于再現光學數據載體(101)上的信息的設備(100)包括根據本發明的光學信號接收單元(10)。
文檔編號G11B7/13GK1666275SQ03815494
公開日2005年9月7日 申請日期2003年7月1日 優先權日2002年7月4日
發明者J·H·A·布雷科曼斯, G·W·德榮格, J·R·M·伯格沃特, C·A·P·范里埃普德 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司