专利名称：自动自适应正偏或反偏光电二极管检测电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种允许自动获得正偏或反偏光电二极管检测设备的方法和电路。本发明可用于例如光盘播放机和/或记录设备。
在多种应用中，光用于例如作为一种工具作用于材料，或作为一种装置来扫描存储在信息介质上的信息，因此这些应用中涉及到光源，这显示出在工艺的某些阶段，有必要将光强恒定保持在预定水平。通常用一光电检测器来测量光强，将该测量的结果与一参考值相比较，并相应地调节提供给光源的功率。
对于某些应用来说，利用光电二极管来测量光强是普遍的，这些光电二极管是这样一种光电检测器，其实际上可用在正偏或反偏型的光电二极管电路中。采用正偏还是反偏的光电二极管电路通常取决于市场上可购得那一类型的光电二极管电路。由于对市场条件的适应性，采用光电二极管的光强测量电路应能够使用正偏或反偏光电二极管电路中的任何一个。
图1所示的现有技术配置用于调节光源1发射的光强。反偏光电二极管电路2或正偏光电二极管电路3中的任意一个可用于确定光源1发射的光强。光电二极管电路2或3中的任何一个连接到检测设备5的输入端4(虚连接线所示)。检测设备包含开关6和7，当适当的信号施加到切换控制输入端8时，开关6和7可同时切换。在正偏光电二极管电路3连接到输入端4的情况下，开关6和7切换为状态H，输入端4上的光电压直接传送到功率调节装置9。功率调节装置9允许比较光电压与参考光电压，因此调节提供给光源1的电源幅度，以便将光电压的值保持于参考光电压的值。在另一种情况下，反偏光电二极管电路2连接到输入端4，开关6和7切换至位置L。在传送到功率调节装置9之前，由反相器10将输入端4的光电压反相。
图1所述公知结构的缺点是当光电二极管电路2或3连接到输入端4时，必须将合适的信号通过在切换控制输入端8上的外部介入，例如通过将切换控制输入端8焊接到地(或解除与地电位的焊接)，施加到切换控制输入端8。公知结构一般作为集成电路的一部分实现，切换控制输入端8是该集成电路众多管脚之一。把集成电路的单个切换控制输入管脚焊接到地是一种易于出错的精密制造工艺。
本发明的目的是寻找一种检测方法和电路，其中可采用正偏或反偏光电二极管电路中的任何一个，但其中除去了为使检测电路适应连接到它的光电二极管电路类型而对外部介入检测电路的需要。
按照本发明解决上述问题的一种方案是，一种自动识别各具有第一和第二输出端的第一或第二类型的光电二极管电路的方法，包含下列步骤将第一输出端连接到地，将预定电流值的电流源连接到第二输出端，将第二输出端的电压与预定参考电压相比较，发射表示比较结果的信号，其允许识别第一或者第二类型的光电二极管电路。
本发明方法的步骤可自动地执行，并识别第一或第二类型的光电二极管电路，例如，正偏或反偏的光电二极管型电路。
按照本发明解决上述问题的另一方案是，一种自动获得正偏或反偏光电二极管器件的方法，所述器件在第一和第二电极之间传递预定极性的光电压，这取决于各具有第一和第二输出端的第一或第二类型光电二极管电路中的任何一个，该方法包含步骤将第一输出端连接到地，将预定电流值的电流源连接到第二输出端，将第二输出端的电压与预定参考电压相比较，发射表示比较结果的信号，其允许识别至少第二类型的光电二极管电路，存储所述信号，断开第一输出端与地的连接和第二输出端与电流源的连接，将第一和第二输出端分别连接到第一和第二电极，如果通过比较第二输出端的偏置电压值与参考偏压值并相应于该比较结果施加可变电流到第一输出端，所述存储的信号识别第二类型的光电二极管电路，则将第二输出端保持在一恒定反偏电压。
按照本发明解决上述问题的又一方案是，一种用于控制光源的光强的方法，包含下列步骤
将第一或第二类型光电二极管电路中的任何一个连接到检测电路，使所述检测电路与连接到它的第一或第二类型的光电二极管电路自适应，在第一或第二光电二极管电路的至少一个光电二极管上接收所述光源发射的光，在检测电路的输出端获得预定极性的光电压，调节光源的光强，从而将光电压保持在参考光电压值上，所述方法还包含以下步骤从第一或第二类型的光电二极管电路断开检测电路，将测试电路连接到第一或第二类型的光电二极管电路，至少判定第二类型的光电二极管电路是否连接到测试电路，如果判定表明第二类型的光电二极管电路，则存储一正值，断开测试电路，如果所存储的结果是正，执行对所述第二类型光电二极管电路的自适应，否则执行对第一类型光电二极管电路的自适应。
本发明对于上述问题的另一解决方案是，一种自动自适应正偏或反偏光电二极管检测电路，包含第一和第二输入端，用于连接光电二极管电路，第一输入端通过第一开关连接到地，第二输入端通过第二开关连接到电流源并通过第三开关连接到电压估算装置。该检测电路还包含第一切换装置，用于同时打开或合上第一、第二及第三开关，调节装置，其有一个输入端通过第四开关连接到第二输入端，输出端通过第五开关连接到第一输入端，以将在第二输入端的偏压调节到一预定反偏电压。此外，它包含第二切换装置，用于同时打开或者合上第四和第五开关，它们连接到所述电压估算装置的输出端和第一切换装置。
本发明的检测电路是实现用于自动获得正偏或反偏光电二极管器件的方法的一种简单方式。
在检测电路的优选实施例中，电压估算装置包含一产生预定参考电压的电压源，一电压比较器，其一个输入端连接到电压源，另一输入端连接到第三开关，一存储器，用于存储在电压比较器输出端传送的比较结果。
在检测电路的另一优选实施例中，调节装置包含另一产生预定反偏电压的电压源，一个放大器，其一输入端连接到该另一电压源，另一输入端连接到第四开关，其输出端连接到第五开关。
本发明对于上述问题的又一解决方案是，一种光强监视与控制电路，包含如上所述的自动自适应正偏或反偏光电二极管检测电路，另一电压估算装置用于确定第一和第二输入端之间的电压的光电压值，另一电压估算装置具有分别通过第六和第七开关连接到第一和第二输入端的第一和第二估算输入端，光电压值在估算输出端发出，第三切换装置，它允许同时打开或合上第六和第七开关，它的一个输入端连接到第二切换装置，功率调节装置，它允许作为光电压值的函数调节光源的光强，功率调节装置连接到所述估算输出端。
在光强监视和控制电路的优选实施例中，功率调节装置包含一产生预定参考电压的参考电压源，光电压比较装置，用于将所述预定参考光电压与光电压相比较，光电压比较结果用于调节光强。
光强监视和控制电路允许简单实现用于控制本发明光源的光强的方法。
下文中利用实例并参照图1至11给出实现本发明的途径的详细描述，附图中图1示出现有技术的用于调节光强的配置，图2是一个用来说明一种自动识别第一或第二类型的光电二极管电路的方法的流程图，图3是一个用来说明一种自动获得正偏或反偏的光电二极管电路器件的方法的流程图，图4是一个说明用于控制光源的光强的方法的流程图，图5是一种自动自适应正偏或反偏光电二极管栓测电路的示意性图示说明，图6和图7是第一和第二光电二极管电路的示意性图示说明，图8是电压估算装置的示意性表示，图9是调节装置的示意性表示，图10是光强监视和控制电路的示意性表示，图11是功率调节装置的示意性表示。
在以下的描述中相同标号用于表示相同的对象。
图2的流程图示出，从方框11中各具有第一和第二输出端的第一或第二类型的光电二极管电路分开，第一输出端在步骤12中连接到地，第二输出端在步骤13中连接到预定电流值的电流源。因此，在第二输出端获得电压V2。在步骤14中电压V2与预定参考电压VT相比较。在下一步骤14，发出表示比较结果并允许识别方框11中第一或者第二类型的光电二极管电路的信号TPC。从而测试和识别来自方框11的光电二极管电路。
图3的流程图示出一种方法，离开方框11中第一或第二类型的光电二极管电路，可在方框15中获得正偏的电路或在方框16中获得反偏的电路，其中之一传送光电压VP。以与相对图2流程图所作描述的类似方式，通过步骤12、13和14获得允许识别来自方框11的第一或者第二类型的光电二极管电路的信号TPC。由于存储步骤18的结果，信号TPC存储在存储器17中。在步骤19中，第一输出端与地断开和第二输出端与电流源断开。所以方框20中断开的第一或第二光电二极管电路与方框11中的处于同样的初始状态，但存储在存储器17中的信号指出第一或第二光电二极管是否存在。接着到情况考虑21，如果存储在存储器17中的信号识别第二类型的光电二极管电路，第二输出端在步骤211中连接到反偏的电压源，并保持在恒定的反偏电压VB。得到反偏的光电二极管电路16，光电二极管电路的第一和第二输出端在步骤22中连接到第一和第二电极，在第一极与第二电极之间存在光电压VP。
如果在情况考虑21中，存储在存储器17中的信号TPC不识别第二类型的光电二极管电路，则获得正偏的光电二极管电路15，第一和第二输出端在步骤22中分别连接到第一和第二电极。
图4的流程图示出，怎样离开方框11中的第一或者第二类型的光电二极管电路，可控制光源1的强度。首先在步骤23，光电二极管电路与可用于利用光电二极管电路获得光电压VP的任何检测电路断开。在步骤24中，来自方框11的第一或第二光电二极管电路连接到测试电路，测试电路在步骤25中允许确定连接到测试电路的光电二极管电路的类型，并相应地发出信号TPC。步骤18将信号TPC存储在存储器17中，识别的光电二极管电路与步骤26中的测试电路断开。在步骤23断开的检测电路在步骤27再连接到光电二极管电路。
情况考虑28看存储器17的内容，如果存储在存储器17中的信号识别第二类型的光电二极管电路，在步骤29修改检测电路使之与第二类型的光电二极管电路相配合。在相反的情况下，情况考虑步骤28不修改检测电路。检测电路可不加修改地用于第一类型的光电二极管电路。方框30中的检测电路现在处于连接到它的那种类型的光电二极管电路所采用的状态。
在检测步骤31中，方框32代表的从光源1发出的光至少落在一个所连接的光电二极管电路的光电二极管上，并允许获得光电压VP。在步骤33中，将光电压VP与参考光电压VPR相比较，光源1的强度利用比较结果加以调节，以便将光电压VP保持在参考光电压VPR的值上。
图5的检测电路可自动地使其自身适应光电二极管电路(图5中未示出)的类型，该光电二极管电路连接到第一输入端34和第二输入端35，结果成为采用正偏或反偏光电二极管的光电二极管检测电路。
图6示出光电二极管电路的一个实例，它的第一输出端36和第二输出端37可连接到图5所示电路的相应的第一和第二输出端34和35。该光电二极管电路包含一个光电二极管38，其一侧连接到第一输出端36，另一侧连接列地。电阻器39并联连接到光电二极管38。第二输出端37连接到地。
图7示出光电二极管电路的另一实例，它可通过第一输出端40和第二输出端41连接到图5所示电路的相应的第一和第二输入端34和35。该光电二极管电路包含一个极连接到地另一个极连接到第二输出端41的光电二极管42。第一输出端40通过电阻器43连接到第二输出端41。
返回图5所示的检测电路，第一输入端34可通过开关S11连接到地。第二输入端35可通过开关S12连接到电流源44，电流源44提供具有预定值的电流IT。第二输入端35还可通过开关S13连接到电压估算装置45。开关S11、S12和S13可用第一切换装置46同时闭合或断开。电压估算装置45的输出端和第一切换装置46的输出端连接到用于同时断开或闭合开关S21和S22的第二切换装置47。在开关S21和S22闭合的情况下，第二输入端35的电压馈送到调节装置48。调节装置48将一信号施加到第一输入端34，该信号是在调节装置48的输入端接收的信号的函数，用于调节第二输入端35的电压值。
作为举例，将说明图5的检测电路在图6所示的光电二极管电路连接到它时是如何工作的。首先，开关S21和S22应处于断开状态。这可以用例如第二切换装置47来保证。然后，第一切换装置46同时闭合开关S11、S12和S13。由电流源44产生的电流IT通过光电二极管电路的第二输出端37直接流向地。结果在电压估算装置45的输入端估算的电压将表明它自身为接近于0的值，因为电流IT在其通向地的路径中实际上未遇到任何阻力。在电压估算装置45估算了其输入端的电压后，切换装置46同时断开开关S11、S12和S13。同时，第一切换装置46向第二切换装置47发送信号，指出开关S11、S12和S13的断开状态。第二切换装置47接收电压估算装置45进行估算的结果，并因此将开关S21和S22保持在断开状态。此时使检测电路适于用于正偏的光电二极管。落在光电二极管38上的光在第一输入端34与地之间产生电流，接着在电阻器39的两端产生电压。第二输入端35通过第二输出端37连接到地，在第一和第二输入端34和35之间存在的电压代表光电二极管38接收的光强。
在另一实例中，将图7的光电二极管电路连接到图5的检测电路。首先，开关S21和S22需要都断开。这可用第二切换装置47来保证。然后，第一切换装置46同时闭合开关S11、S12和S13。电流源44产生的电流IT可不通过光电二极管42流向地。代之以，电流IT通过电阻器43和闭合的开关S11流向地。电压估算装置45此时接收等于电流IT与电阻器43的值的乘积的电压。在电压估算装置45已估算了其输入端的电压的一段时间之后，第一切换装置46同时断开开关S11、S12和S13，并向第二切换装置47的输入端指明这一状态。由于电压估算装置45的输出，第二切换装置47同时闭合开关S21和S22。调节装置48从第二输入端35接收电压，该电压是反偏电压。调节装置48通过向第一输入端34发出一适当的信号，将在其输入端接收的反偏电压调节为预定反偏电压VB。与第二输入端35的电压相同的第二输出端41在光电二极管42的一个极上产生具有一正值的反偏电压VB。光电二极管42接收的任何光都导致流向地的电流。同时，调节装置48发出的电流流过电阻器43。电阻器43两端的电压可在第一输入端和第二输入端34与35之间测量，并与光电二极管42接收的光强成正比。
第二切换装置47可包含一逻辑电路(未示出)。为使第二切换装置47闭合开关S21和S22，在其输入端需要命名为“开关S11、S12和S13断开”与“电压估算装置45的输出等于电流IT与电阻器43的值之积”的两种状态。在图8中，示意性地表示出用于实现电压估算装置45的实例。比较器49在一个输入端接收预定参考电压VT，在另一输入端接收取决于开关S13是断开还是闭合的信号。现在参见图6所示光电二极管电路连接到图5检测电路的实例，可这样来选择VT，使之具有比通过闭合开关S13接收的电压要大的值。另一方面，也可这样来选择VT，当图7的光电二极管电路连接到检测电路时，它具有比由流过电阻器43的电流IT产生的电压的值要小的数值。电压比较器49可将比较结果存储在存储器50中供以后使用。
图9示出实现调节装置48的实例。差分放大器51允许将其在开关S22处的输出端与其在开关S21处的输入端之间的电压保持在一预定反偏电压VB上，该电压施加在另一输入端上。
图10示意性地示出了一种电路，能够监视利用连接在第一和第二输入端34和35的光电二极管电路测量的光强，并控制光源1发出的光强。检测电路52和第二切换装置47自动地使其自身适应连接到第一和第二输入端34和35的光电二极管电路的类型。检测电路52和第二切换装置47可如上述针对图5所作描述加以实现。第二切换装置47连接到第三切换装置53，第三切换装置53能够同时断开或者闭合开关S31和S32。
第一和第二电极54和55之间的电压用另一估算装置56来进行估算，在开关S31和S32闭合的情况下，估算装置56的输出端提供光电压VP。光电压VP的值与所连接的光电二极管电路的光电二极管接收的光强成正比。所接收的光强由光源1提供。该光电压馈送到功率调节装置57的输入端，功率调节装置57的输出端连接到光源1。功率调节装置57调节光源1的光强，使光电压VP保持在一恒定值。
图11示意性地示出了如何实现功率调节装置57的一个实例。比较器58将在一个输入端的光电压VP与在另一输入端的预定参考光电压VPR相比较。该比较的结果可用于以本领域技术人员公知的方式以一个调节器60来调节提供给光源1的功率。
所述检测电路和/或光强监视和控制电路的实例可用在光盘播放机和/或记录设备中(未示出)。通常，把半导体激光二极管用作光源1。将半导体激光二极管发出的光引向光盘，以扫描存储在盘上的信息。光电二极管电路的光电二极管接收光盘反射的光。
本发明的栓测电路可用集成电路实现。光强监视和控制电路同样如此。第一和第二输入端34和35是集成电路的管脚，光电二极管电路的第一和第二输出端可例如焊接到其上。可启动第一切换装置46，通过向开关S11、S12和S13提供测试使能信号，使它们同时闭合。在可能的电流IT稳定一段时间之后，将测试使能信号提供给电压估算装置45，命令它估算在其输入端的电压，并在存储器中存储估算的结果。当施加测试使能信号时，光电二极管电路的光电二极管应当不接收任何光，即光源应当关断。一旦不再施加测试使能信号，第一切换装置46允许第二切换装置47闭合或者不闭合开关S21和S22。此时，可接通光源1并检测光电二极管电路的光电二极管接收的光。
在本发明的范围内，本领域的技术人员可容易地寻找到实现本发明的其他途径和所描述实例的各种变型。
权利要求
1．一种用于自动识别各具有第一和第二输出端的第一或第二类型的光电二极管电路(11)的方法，包含如下步骤将所述第一输出端连接到地(12)，将预定电流值的电流源(13)连接到所述第二输出端，将所述第二输出端的电压(12)与预定参考电压(VT)相比较(14)，发射表示所述比较结果的信号(TPC)，其允许识别所述第一或者所述第二类型的光电二极管电路。
2．一种自动获得正偏或反偏光电二极管器件的方法，所述器件在第一和/或第二电极之间传递预定极性的光电压，这取决于将要使用的各具有第一和第二输出端的第一或第二类型光电二极管电路(11)中的任何一个，该方法包含步骤将所述第一输出端连接到地(12)，将预定电流值的电流源(13)连接到所述第二输出端，将所述第二输出端的电压(12)与预定参考电压(VT)相比较(14)，发射表示所述比较结果的信号(TPC)，其允许识别至少所述第二类型的光电二极管电路，存储(18)所述信号，断开(19)所述第一输出端与地的连接和所述第二输出端与所述电流源的连接，将所述第一和所述第二输出端分别连接到所述第一和第二电极，如果通过比较所述第二输出端的偏置电压值与参考偏压值并相应于该比较结果施加可变电流到所述第一输出端，所述存储的信号识别所述第二类型的光电二极管电路，则将所述第二输出端保持在一恒定反偏电压(VB)。
3．一种用于控制光源的光强的方法，包含步骤将第一或第二类型光电二极管电路(11)中的任何一个连接到检测电路，使所述检测电路与连接到它的所述第一或所述第二类型的光电二极管电路自适应(29)，在所述第一或所述第二光电二极管电路的至少一个光电二极管上接收(31)所述光源(1)发射的光(32)，在所述栓测电路(30)的输出端获得预定极性的光电压(VP)，调节所述光源(1)的光强，从而将所述光电压(VP)保持在参考光电压值(VPR)上，所述方法的特征在于它还包含以下步骤从所述第一或所述第二类型的光电二极管电路断开(23)所述检测电路，将测试电路连接(24)到所述第一或所述第二类型的光电二极管电路，至少判定(25)所述第二类型的光电二极管电路是否连接到所述测试电路，如果所述判定表明所述第二类型的光电二极管电路，则存储(18)一正的结果，断开(26)所述测试电路，如果所述存储的结果是正(28)，执行对所述第二类型光电二极管电路的所述自适应(29)，否则执行对所述第一类型光电二极管电路的所述自适应。
4．一种自动自适应正偏或反偏光电二极管检测电路，包含第一(34)和第二(35)输入端，用于连接光电二极管电路(36,37,38,39；40,41,42,43)，所述第一输入端通过第一开关(S11)连接到地，所述第二输入端通过第二开关(S12)连接到电流源(44)并通过第三开关(S13)连接到电压估算装置(45)，第一切换装置(46)，用于同时打开或合上所述第一、第二及第三开关，调节装置(48)，其有一个输入端通过第四开关(S21)连接到所述第二输入端，输出端通过第五开关(S22)连接到所述第一输入端，以将在所述第二输入端的偏压调节到一预定反偏电压(VB)，第二切换装置(47)，用于同时打开或者合上所述第四和第五开关，并连接到所述电压估算装置的输出端和所述第一切换装置。
5．如权利要求4所述的光电二极管检测电路，其特征在于所述电压估算装置(45)包含一产生预定参考电压(VT)的电压源，一电压比较器(49)，其一个输入端连接到所述电压源，另一输入端连接到所述第三开关(S13)，一存储器(50)，用于存储在所述电压比较器输出端传送的比较结果。
6．如权利要求4或5中任一项所述的光电二极管检测电路，其特征在于所述调节装置(48)包含一产生所述预定反偏电压(VB)的；另一电压源，一个放大器(51)，其一输入端连接到所述另一电压源，另一输入端连接到所述第四开关(S21)，其输出端连接到所述第五开关(S22)。
7．如权利要求4到6中任一项所述的光电二极管检测电路，其特征在于所述第二切换装置(47)包含一逻辑“与”电路。
8．一种光强监视与控制电路，包含按照权利要求4至7中任何一项的自动自适应正偏或反偏光电二极管检测电路，另一电压估算装置(56)用于确定所述第一(34)和所述第二(35)输入端之间的电压的光电压值(VP)，所述另一电压估算装置具有分别通过第六(S31)和第七(S32)开关连接到所述第一和所述第二输入端的第一和第二估算输入端，所述光电压值在估算输出端发射，第三切换装置(53)，它允许同时打开或合上所述第六(S31)和所述第七(S32)开关，它的一个输入端连接到所述第二切换装置(47)，功率调节装置(57)，它允许作为所述光电压值的函数调节光源(1)的光强，所述功率调节装置连接到所述估算输出端。
9．如权利要求8所述的光强监视与控制电路，其特征在于所述功率调节装置(57)包含一产生预定参考电压(VPR)的参考光电压源，光电压比较装置(48)，用于将所述预定参考光电压与所述光电压(VP)相比较，光电压比较结果用于调节所述光强。
10．一种光盘播放机和/或记录设备，包含如权利要求8或9中任一项所述的光强监视与控制电路，其中所述光源是半导体激光二极管，光盘用所述激光二极管发射的光读和/或记录，包含在所述光电二极管电路中的至少一个光电二极管在读光盘或在所述光盘上记录期间接收所述光盘反射或传送的光。
全文摘要
光电二极管检测电路用于自动识别光电二极管电路(34,35)类型。光电二极管电路包含至少一个光电二极管。一旦已通过向其施加电流(44)和估算在检测电路(45)输入端的电压而识别出光电二极管电路类型,光电二极管检测电路使其自身适应于它,例如,施加或不施加(48)反偏电压到光电二极管电路的光电二极管。结果光电二极管检测电路采用正偏或反偏光电二极管。此时光电二极管检测电路测量落在光电二极管上光的状态。检测电路可是能调节光盘读/录设备中激光束强度的光强监视和控制电路的一部分。
文档编号G11B7/125GK1221883SQ9812657
公开日1999年7月7日 申请日期1998年12月29日 优先权日1997年12月29日
发明者斯蒂芬·莱尔, 克里斯琴·布赫勒, 弗里德海姆·朱克 申请人:德国汤姆逊-布朗特公司