专利名称：光学信号接收单元和用于再现信息的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学信号接收单元，其包括用于接收光学信号的光学传感器、用于提供控制信号的控制装置和用于处理该光学信号以产生已处理信号的信号处理器，该信号处理器具有由控制信号设定的操作模式。
本发明还涉及一种用于再现光学数据载体中的信息的设备，该设备包括上述光学信号接收单元。
由飞利浦半导体公司生产的用于CD和DVD用途的光电二极管和放大器IC TZA1045的数据表公开了一种如开篇段落中所述的光学信号接收单元。该IC包括光电二极管，其用作光学传感器，以用于接收由光源(例如激光器)照射光学数据载体(例如CD盘或DVD盘)而产生的光学信号。信号处理器处理该光电二极管接收到的光学信号，该处理器包括集成在IC中的一组放大器。在输出端提供处理过的信号，以用于在例如包含光学信号接收单元(例如CD播放器或DVD播放器)中进一步处理。
目前，诸如CD播放器和DVD播放器之类的许多设备都能够再现数据载体上的信息并将信息记录到记录载体上。这些应用分别称作读取和写入。对于写入而言，通常需要监测由光学数据载体反射的光束，以确保以适当的强度记录信息并且将其记录到该数据载体的正确位置上。可以通过光学信号接收单元来监测该光。对于各种应用而言，例如读取CD盘、写CD盘、读取DVD盘和写DVD盘，该信号处理器具有专用于该应用的操作模式。这些操作模式尤其包括该组放大器的一组放大系数，它们是专用于该应用的。
操作模式是由控制信号设定的，而控制信号是由控制装置提供的。在已知的光学信号接收单元中，这种控制装置包括三个控制端，其接收数字信号并将该信号提供给解码器。该数字信号可以由诸如该设备的系统控制装置提供，该设备包括该光学信号接收单元。根据该数字信号，解码器提供确定该组放大系数所对应的一组电压。因为控制装置包括三个二进制控制端，所以能够区分最多23(即8)种不同的操作状态。
已知的光学信号接收单元的缺点在于操作模式(可由控制装置设定)的数量受控制端数量的限制。每一个都需要特定的操作模式的应用的数量正在增加，因此需要能够在数量增加的操作模式之间切换。
本发明的目的是提供一种开篇段落中所述类型的光学信号接收单元，其中操作模式的数量与控制端的数量无关，操作模式能够由控制装置设定。
本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了优选实施例。
根据本发明实现该目的在于光学信号接收单元进一步包括用于接收程序控制信号的程序控制端，该控制信号能够使来源于光学信号的程序信号对控制装置进行编程。通过在程序控制端处提供例如对应于第一数字条件(例如高等条件)的程序控制信号(例如电压)，则该控制装置设定为程序模式。在这种模式下，将设定操作模式所需的并且包含在程序模式中的信息通过由光学传感器检测的光传送到光学信号接收单元。在一个实施例中，该控制信号是通过将光学信号对其中出现程序控制信号的时间段积分而从程序信号中获得的。
在US4626848中公开了一种可重新配置的遥控器，其能够获悉、存储并重复来自其它任何红外发射器的遥控代码。该可重新配置的遥控发射器包括红外接收器、微处理器、非易失性和便笺式随机存取存储器和红外发射器。该微处理器的用途分为四大类获悉、存储、重发和用户界面。在获悉过程中，该可重新配置遥控发射器接收并解码来自另一遥控发射器的传输。该过程对于每个键至少重复两次，以确保已经适当地接收并解码了该传输。一旦接收并解码了数据就将其存储以备以后使用。当完成了获悉和存储操作时，该可重新配置的遥控器随时可以用作遥控器。然而，其不适合用作光学信号接收单元。
优选的是，控制装置包括用于解码程序信号并提供已解码的程序信号的第一解码器。对于可靠的编程而言，优选的是将程序信号编码到光学信号中，例如通过改变用于产生光学信号的光源的强度来实现上述编码，如将该光源打开或关闭而产生了脉冲信号。在这种情况下，可以将第一(例如数字)解码器用于从程序信号中获得控制信号。
可选的是，可以改变光源的波长，从而由于例如光学传感器的波长依赖敏感度而产生了变化的光学信号。可选的是，可以通过光源照射光学数据载体而将程序信号编码到光学信号中。在将该光学信号用作程序信号之前可以由信号处理器对其进行处理。
优选的是，第一解码器包括脉冲计数器。这是一种用于解码脉冲信号的经济的装置。可选的是，第一解码器可以包括同步接收器，向其提供时钟信号，该时钟信号还提供给光源以用于调制光学信号。
优选的是，控制装置进一步包括用于存储和提供已解码程序信号的存储器设备。仅仅当有必要改变操作模式时才对该控制装置进行编程是经济的。这需要将已解码的程序信号存储到存储器设备中。可选的是，可以连续地将该程序信号编码到光学信号中。
优选的是，存储器设备包括锁存器。这是一种用于存储已解码程序信号的经济的装置。该锁存器的容量可以与控制信号成比例，例如与放大系数成比例。可选的是，该存储器设备可以包括随机存取存储器，其能够存储复杂的程序信号。
优选的是，控制装置进一步包括用于对存储器设备提供的已解码程序信号进一步解码并提供控制信号的第二解码器。在许多情况下，存储器设备提供的已解码程序信号不直接与控制信号成比例。该控制信号可以包括关于诸如信号处理器中不同放大器的放大系数的信息。为了更加经济地存储这种信息，优选的是不存储该控制信号本身，例如不单独地存储全部放大系数，而是存储更简单的数字代码，其包括经过第二解码器解码之后的控制信号。
优选的是，光学传感器包括用于将光学信号提供给信号处理器的第一检测器和用于将从光学信号中获得的程序信号提供给控制装置的第二检测器。在将第二检测器提供的信号用作程序信号之前，可以对其进行处理，例如放大。
当该光学信号接收单元用在用于再现光学数据载体(例如CD播放器或者DVD播放器)上的信息的设备中时，使用例如激光器的光源照射该数据载体(例如CD盘或DVD盘)以产生包含该光学数据载体上的信息的光学信号。这个光学信号被第一检测器检测，信号处理器对其进行处理并且在输出端提供该信号。
对于编程该控制装置而言，通常优选的是，用于获得程序信号的该光学信号在被光学数据载体反射或透射之后不被检测，这是因为这可能干扰编程。因此使用第二检测器，其优选检测未与光学数据载体相互作用的光学信号。在用于再现光学数据载体上的信息的设备中，这可以通过将第二检测器直接暴露于光源产生的光来实现。
优选的是，光学信号接收单元进一步包括用于监测程序信号的监测端。由此可以监测控制装置的编程以及如果监测到的程序信号不对应于所产生的光学信号，则可以重复编程过程。
优选的是，具有存储器设备的光学信号接收单元具有控制装置，其能够提供第一控制信号和第二控制信号；还具有信号处理器，其具有由第一控制信号设定的第一操作模式和由第二控制信号设定的第二操作模式；以及具有用于接收程序切换信号的程序切换端，该程序切换信号能够使控制装置在第一控制信号和第二控制信号之间切换。
在用于再现光学数据载体上的信息以及将信息记录到该载体上的设备(例如CD记录器或者DVD记录器)中可以使用光学信号接收单元。再现信息和记录信息的过程分别称作读取和写入。为了读取和写入，该设备的光源产生不同强度的光并且光学信号接收单元的信号处理器以不同的操作模式工作。优选的是，能够避免每次该设备从读取切换到写入(或反之)时都对该控制装置进行编程。为此，将读取所需的控制信号和写入所需的控制信号存储在存储器设备中。
当在程序切换端提供第一程序切换信号时，该控制装置提供读取所需的控制信号。当在程序切换端提供第二程序切换信号时，该控制装置提供写入所需的控制信号。第一程序切换信号和第二程序切换信号可以分别是例如较高电压和较低电压。
可选的是，当应用需要在光源之间经常切换时，有利的是在装有以不同波长工作的光源的设备中，进行两个或多个操作状态之间的切换。
优选的是，光学信号接收单元能够接收包括由光源和数据载体产生的光学信息信号的光学信号和由光源产生的光学程序信号，并且光学传感器包括用于接收光学信息信号并将该光学信息信号提供给信号处理器的第一检测器，以及用于接收光学程序信号并将该光学程序信号提供给控制装置的第二检测器。
参照附图将进一步描述和解释根据本发明的光学信号接收单元和设备的这些方面和其它方面，其中
图1是光学信号接收单元的第一实施例的示意图，图2是光学信号接收单元的第二实施例的示意图，
图3是光学信号接收单元的第三实施例的示意图，图4是用于再现光学数据载体上的信息的设备的第一实施例的示意图，图5是用于再现光学数据载体上的信息的设备的第二实施例的示意图，图6是用于再现光学数据载体上的信息的设备的第三实施例的示意图。
在附图中，相同的附图标记表示相同的部件。
图1所示的光学信号接收单元10具有光学传感器20，其在图1的实施例中包括光电二极管。该光学传感器20通过电导线22向信号处理器40提供光学信号。信号处理器40包括放大器序列43、44、45和46，它们放大光学信号以产生具有适于传输和进一步处理的幅度的已处理信号。信号处理器40和光学传感器20集成在同一IC中。在未示出的另一实施例中，光学传感器20集成在第一IC中，信号处理器40集成在第二IC中。
信号处理器40具有一种操作模式，该模式尤其是由放大器43、44、45和46的放大系数给定的。这些放大系数是由控制单元30提供的控制信号确定的。信号处理器40在输出端50提供已处理的信号。通过电源端49向光学传感器20和放大器43、44、45和46提供电能。
控制单元30可由程序信号进行编程，该程序信号是从已处理的信号中获得的并且通过电导线27提供给控制单元30。
在未示出的另一实施例中，将光学传感器20提供的光学信号直接提供给控制单元30。
光学信号接收单元10进一步包括程序控制端51，其能使对控制单元30进行编程。在正常操作过程中，当光学信号接收单元10用于接收将要在输出端50提供的光学信号时，向程序控制端51提供程序控制信号，该信号是较低的电压，例如0到1V之间。当将要对控制单元30进行编程时，向程序控制端51提供程序控制信号，该信号是较高的电压，例如优选4到5.5V之间。一旦该程序控制信号从较低电压变化到较高电压，对脉冲计数器32进行复位，该计数器是用于解码程序信号的第一解码器31的一部分。该复位是由复位端320处提供的程序控制信号的边沿触发的。
在该程序控制信号切换到较高电压后，将向光学传感器20提供脉冲光信号。信号处理器40处理相应的光学信号，并且通过电导线27将其作为程序信号提供到控制单元30。在图1所示的实施例中，编程过程中的操作模式等同于编程之前最后使用的操作模式。在未示出的另一实施例中，在编程过程中将程序控制信号作为控制信号提供给信号处理器40。
在控制单元30中，首先由低通滤波器36过滤该程序信号。在未示出的另一实施例中，滤波器36包括低通滤波器和高通滤波器的组合，在未示出的又一实施例中，使用带通滤波器。随后，比较器37将经过低通滤波器36之后的程序信号的电压与参考电压端370处提供的参考电压进行比较。如果程序信号的电压高于参考电压，则该比较器37通过比较器端371向与门38的第一输入端提供该程序信号的电压。程序控制端51向与门38的第二输入端提供程序控制信号。
当控制单元30被编程并且程序控制信号是较高电压时，该与门38被程序信号中的脉冲打开，并且向脉冲计数器32提供了一个脉冲。一旦脉冲计数器32增大到与正被编程的操作模式相对应的值，则已经解码了程序信号并且该脉冲计数器32具有与已解码程序信号相同的值。然后向程序控制端51提供程序控制信号，该信号是较低电压，例如0到1V之间。然后，该脉冲计数器32不再接收任何脉冲，这是因为与门38已经关闭。
现在将脉冲计数器32的值存储到存储器设备33中，在图1所示的第一实施例中该设备33包括锁存器34。一旦程序控制信号从较高电压变到较低电压，锁存器就通过边沿触发装载已解码的程序信号。因为该触发是在程序控制信号的下降沿完成的，所以在将后一信号提供给锁存器34的装载端341之前由反相器将该信号反相。
将存储在锁存器34中的已解码程序信号提供给第二解码器35，该解码器变换锁存器34的内容以向放大器43-46提供控制信号。在未示出的另一实施例中，光学信号接收单元30进一步包括用于监测由与门38提供的程序信号的监测端。在编程过程中，该监测端连接到信号处理器40的输出端之一上，从而允许编程过程中验证信号。
在图2所示的第二实施例中，光学信号接收单元10具有光学传感器20，该传感器包括用于通过电导线22向信号处理器40提供光学信号的第一检测器21。该信号处理器40与上述第一实施例的信号处理器40相同。第一检测器21是光电二极管，在未示出的另一实施例中其包括中央二极管和八个卫星二极管。每个二极管都向信号处理器40提供信号。
与第一实施例不同，光学传感器20进一步包括第二检测器210，其为光电二极管，用于向控制单元30提供从光学信号中获得的程序信号。第一检测器21和第二检测器210集成在同一IC中。在未示出的另一实施例中，第一检测器21集成在第一IC中，第二检测器210集成在第二IC中。
第二检测器210通过电导线220向信号处理器400提供光学信号。该信号处理器400包括放大器序列430、440、450和460，它们放大光学信号以产生达到足够电平的已处理信号。该信号处理器400在输出端500处提供已处理信号并且通过电导线270将其提供给控制单元30，其与第一实施例的控制单元30相同。信号处理器400具有一种操作模式，该模式是由放大器430、440、450和460的放大系数给出的。信号处理器400和光电二极管210集成在同一IC中。在未示出的另一实施例中，信号处理器40和信号处理器400集成在同一IC中。
该放大系数是由来自控制单元30的控制信号确定的，相应的连接没有示出。通过电源端490向第二检测器210和放大器430、440、450和460提供电能。
在未示出的另一实施例中，放大器430-460由分开的控制单元通过分开的控制信号进行控制。
在未示出的又一实施例中，将第二检测器210提供的光学信号在未经信号处理器400处理的情况下提供给控制单元30。
在图3所示的第三实施例中，光学信号接收单元10具有如第一实施例中所述的光学传感器20和信号处理器40。该光学信号接收单元10进一步包括用于监测与门38提供的程序信号的监测端52。
光学信号接收单元10进一步包括用于接收程序切换信号的程序切换端53，其能使控制单元30在第一控制信号和第二控制信号之间切换。图3所示的控制单元30包括用于第一实施例的控制单元30中的滤波器36、比较器37和与门38。与门38向第一解码器31提供程序信号，该解码器包括同步接收器321。在时钟端向该同步接收器321提供时钟信号(未示出)。
为了能使控制单元30在第一控制信号和第二控制信号之间切换，控制单元30包括逻辑元件39，分别由程序控制端51和程序切换端53向该逻辑元件提供程序控制信号和程序切换信号。和第一实施例相似，当光学信号接收单元10用于接收将要在输出端50提供的光学信号时，向程序控制端51提供程序控制信号，该信号在正常操作过程中是较低的电压，例如0到1V之间。
当对控制单元30的编程开始时，在程序控制端51提供的程序控制信号从较低电压(例如0到1V之间)变化到较高电压(例如4到5.5V之间)。一旦程序控制信号变化，逻辑元件39就激励同步接收器321以接收由输出端382提供的程序信号。在同步接收器321接收了全部程序信号之后，在程序控制端51处提供的程序控制信号从较高电压(例如优选4到5.5V之间)变化到较低电压(例如0到1V之间)。
同步接收器321接收的程序信号包括第一程序信号成分，其中编码了第一控制信号；和第二程序信号成分，其中编码了第二控制信号。同步接收器解码该第一程序信号成分和第二程序信号成分，该接收器提供第一已解码的程序信号成分和第二已解码的程序信号成分。
一旦程序控制信号从较高电压(例如4到5.5V之间)变化到较低电压(例如0到1V之间)，逻辑元件39就分别向存储器设备33的第一锁存器345和第二锁存器346提供信号以装载该第一已解码的程序信号成分和第二已解码的程序信号成分。第一已解码的程序信号成分和第二已解码的程序信号成分分别存储在第一锁存器345和第二锁存器346中并提供给第二解码器35。
当向程序切换端53提供较高电压(例如4到5.5V之间)的程序切换信号时，逻辑元件39向第二解码器35提供的信号能使第二解码器35向放大器43-46提供第一控制信号。
当向程序切换端53提供较低电压(例如0到1V之间)的程序切换信号时，逻辑元件39通过端350向第二解码器35提供的信号能使第二解码器35向放大器43-46提供第二控制信号。
图4中表示了用于再现光学数据载体101上的信息的设备100，其包括为半导体激光器的光源102。该光源102能够照射数据载体101以产生光学信号，该信号包括该数据载体101上的将要再现的信息，其中该数据载体是DVD、CD、CD-R、CD-RW盘等等。
在图4所示的设备100的第一实施例中，光源102和数据载体101产生的光学信号被上述以及图1所示的光学信号接收单元10接收。
该设备100进一步包括系统控制器160，其可以是微处理器。其通过打开和关闭光源来控制光源102的强度以提供具有程序信号信息的光学信号。当对控制单元进行编程时，系统控制器160也向程序控制端51提供程序控制信号。
在正常操作过程中，当光学信号接收单元10用于接收包括来自光学数据载体101的信息的光学信号时，输出端50向系统控制单元160提供已处理的信号以用于进一步处理。
在图5所示的设备100的第二实施例中，该设备100包括如图2所示的光学信号接收单元10。在正常操作过程中，光学信号包括光学信息信号，其是由光源102和数据载体101产生的。当对控制单元30编程时，光学信号包括通过打开和关闭光源102产生的光学程序信号。打开和关闭由系统控制单元160控制。
光学传感器20包括第一检测器21，其接收光学信息信号并将其提供给信号处理器40。光学传感器20进一步包括第二检测器210，通过分束器106的半反射表面向其提供光学信号。第二检测器210接收光学程序信号并通过电导线270将其提供给控制单元30。
在图6所示的设备100的第三实施例中，该设备100包括图3所示的光学信号接收单元10。该设备100是DVD记录器，其能够将信息记录到光学数据载体101上，该载体为可记录DVD盘。当该设备100将信息记录到光学数据载体101中时，光源102以较高功率工作。然后，信号处理器40利用对应于第一控制信号的较低放大系数处理该光学信号。当该设备100再现来自光学数据载体101的信息时，光源102以较低功率工作。然后，信号处理器40利用对应于第二控制信号的较高放大系数处理该光学信号。光源102的功率受到系统控制单元160的控制。
参照图3，第一控制信号和第二控制信号分别存储在第一锁存器345和第二锁存器346中。图6所示的系统控制单元160连接到程序切换端53以在第一控制信号和第二控制信号之间切换该控制单元30。
可以由光学信号对接收和处理光学信号的光学信号接收单元10进行编程。由光学传感器20检测该光学信号并由信号处理器40处理该信号。信号处理器40具有由可编程控制单元30设定的一种操作模式。光学信号接收单元10具有程序控制端51，其能使控制单元30被从光学信号中获得的程序信号编程。在一个实施例中，可以由在程序切换端53处提供的程序切换信号在两种操作模式之间切换该光学信号接收单元10。用于再现来自光学数据载体101的信息的设备100包括根据本发明的光学信号接收单元10。
应当理解，上述实施例说明了本发明而不是限制本发明，本领域技术人员能够在不背离所附权利要求范围的情况下设计出许多可选实施例。在权利要求中，置于括号中的任何附图标记不应构成对权利要求的限制。词语“包括”不排除不同于权利要求中所列举的其它元件的出现。元件前的词语“一个”不排除多个这种元件的出现。可以利用包括几个不同元件的硬件以及适当编程的计算机来实现本发明。在列举了几种装置的设备权利要求中，这些装置中的几个可以具体化为硬件的一个和相同的项目。基本事实是在相互不同的从属权利要求中陈述的某些方法不表示这些方法的组合不能有利地用于实现本发明。
权利要求
1.一种光学信号接收单元，包括-用于接收光学信号的光学传感器，该光学信号包括光学信息信号和光学程序信号，-用于提供控制信号的控制装置，-用于至少处理该光学信息信号以产生已处理信号的信号处理器，该信号处理器具有由控制信号设定的操作模式，和-程序控制端，用于接收程序控制信号以便能够通过来源于光学程序信号的程序信号对控制装置进行编程。
2.如权利要求1所述的光学信号接收单元，其特征在于控制装置包括用于解码程序信号以提供已解码的程序信号的第一解码器。
3.如权利要求2所述的光学信号接收单元，其特征在于第一解码器包括脉冲计数器。
4.如权利要求2所述的光学信号接收单元，其特征在于控制装置进一步包括用于存储并提供已解码程序信号的存储设备。
5.如权利要求4所述的光学信号接收单元，其特征在于控制装置进一步包括用于进一步解码存储设备提供的已解码程序信号以提供控制信号的第二解码器。
6.如权利要求1所述的光学信号接收单元，其特征在于光学传感器包括-用于将光学信息信号提供给信号处理器的第一检测器，-用于将程序信号提供给控制装置的第二检测器，该程序信号来源于光学程序信号。
7.如权利要求1所述的光学信号接收单元，其特征在于进一步包括用于监测程序信号的监测端。
8.如权利要求4所述的光学信号接收单元，其中-控制装置能够提供作为控制信号的第一控制信号和第二控制信号，-信号处理器具有由第一控制信号设定的第一操作模式以及由第二控制信号设定的第二操作模式，并且该光学信号接收单元进一步包括-用于接收能使该控制装置在第一控制信号和第二控制信号之间切换的程序切换信号的程序切换端。
9.一种用于再现光学数据载体上的信息的设备，包括-用于照射数据载体以产生光学信号的光源，-如权利要求1所述的光学信号接收单元，-用于控制光源以及进一步处理已处理信号的系统控制装置。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于-光学信息信号由光源和数据载体产生，和-光学程序信号由光源产生，并且该光学传感器包括-用于接收光学信息信号并将该光学信息信号提供给信号处理器的第一检测器，和-用于接收光学程序信号并将该光学程序信号提供给控制装置的第二检测器。
全文摘要
一种光学信号接收单元(10)，其接收并处理光学信号并能够由该光学信号进行编程。该光学信号由光学传感器(20)检测并由信号处理器(40)进行处理。信号处理器(40)具有由可编程控制单元(30)设定的操作模式。光学信号接收单元(10)具有程序控制端(51)，其能使控制单元(30)被来源于光学信号的程序信号编程。在一个实施例中，在程序切换端(53)处提供的程序切换信号能够使光学信号接收单元(10)在两种操作模式之间切换。用于再现光学数据载体(101)上的信息的设备(100)包括根据本发明的光学信号接收单元(10)。
文档编号G11B7/13GK1666275SQ03815494
公开日2005年9月7日 申请日期2003年7月1日 优先权日2002年7月4日
发明者J·H·A·布雷科曼斯, G·W·德荣格, J·R·M·伯格沃特, C·A·P·范里埃普德 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司