專利名稱：包括生物和醫(yī)學成像有關(guān)方法的光盤分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及光盤和光盤閱讀器。本發(fā)明具體涉及利用標準光盤驅(qū)動器和略微改型驅(qū)動器，允許從光盤中可鑒別地采集各種不同類型的信號。這種用途的光盤包括有編碼信息和調(diào)研結(jié)構(gòu)或特征的光生物盤，其中調(diào)研結(jié)構(gòu)或特征沉積在盤的外表面或內(nèi)表面。
背景技術(shù)：
共同轉(zhuǎn)讓的未決美國專利申請No.09/183,842和09/311,329描述用于檢測光盤組件的一個或多個表面上操作和調(diào)研結(jié)構(gòu)的方法和設備。通過實際改變光盤驅(qū)動器中的某些處理電路，這些申請中討論的一些方法和設備檢測調(diào)研結(jié)構(gòu)。作為這些和類似方法的另一種選擇，本發(fā)明是利用標準光盤閱讀器的主要優(yōu)點進行激光顯微檢測。這個優(yōu)點包括這種驅(qū)動器在當前消費者環(huán)境中的常見分布。所以，理想的是，在無須實際改變處理電路的條件下，提供用于檢測光盤組件上操作和調(diào)研結(jié)構(gòu)的方法和設備。
為了提供深入討論本發(fā)明的一些背景，結(jié)合圖1-7簡要地描述常規(guī)光盤閱讀器和光盤的相關(guān)特征。為了作初步的介紹，首先簡要地描述這些附圖。圖1是典型的單層CD或類CD盤的剖面圖和相關(guān)閱讀器的示意圖。圖2是圖1所示光盤的放大側(cè)向剖面圖。圖3是有擺動槽的CD-R盤表面透視圖。圖4是光盤檢測器和相關(guān)電路的示意圖，該電路利用三個光束進行跟蹤，聚焦和閱讀。圖5是典型三光束拾取器中光束位置相對于光盤上磁道的平面視圖。圖6是已知光盤閱讀器的方框圖。圖7是常規(guī)數(shù)字信號處理電路的功能方框圖。
更具體地說，圖1描述閱讀器的光拾取器或物鏡組件10和常規(guī)的CD型光盤11，其中虛線表示光程。為了簡單明了，圖1畫出少量的光拾取部件。圖2給出與入射光相同取向的光盤11的放大側(cè)向剖面圖。
參照圖1和2，常規(guī)的光拾取器10包括光源19，透鏡12，13和14，分束器15，1/4波片20，和檢測器18。光源19位于通常有長焦距的準直透鏡12的焦點。準直透鏡12使發(fā)散光線成為平行光。監(jiān)測器二極管(未畫出)可用于穩(wěn)定激光器的輸出。光源19可以是激光器，LED或激光二極管，雖然本發(fā)明也可以在非相干光系統(tǒng)中實施。
三光束拾取器的常規(guī)光學設計通常利用兩個二次光束進行跟蹤。為了產(chǎn)生這些光束，來自光源19的光傳輸通過衍射光柵17，衍射光柵17是有縫隙的屏面，縫隙的間隔為幾個激光波長。當光束傳輸通過該光柵時，光發(fā)生衍射；當形成的光束被再次聚焦時，它形成單個明亮的中心光束，在其周圍有一系列強度相繼減弱的光束。實際入射到光盤上的光束正是這個衍射圖形。
常規(guī)的三光束拾取器利用中心光束讀出數(shù)據(jù)和聚焦，而兩個二次光束僅用于跟蹤。在這種設計中，光束是空間聯(lián)系的，因為它們是來自單個衍射激光束。與此對比，單光束拾取器利用單個光束完成所有這些任務。
偏振光分束器15(PBS)引導光到光盤表面，然后再引導反射光到光電二極管傳感器18。PBS 15通常包含兩個棱鏡，其共同的45°面作為偏振棱鏡。準直透鏡12最好是在PBS 15之后。光傳輸通過1/4波片20，1/4波片是旋轉(zhuǎn)光束偏振面的各向異性材料。傳輸通過1/4波片20并從光盤11反射再返回通過1/4波片20的光是平面偏振光，其偏振面與入射光偏振面成直角。因為PBS 15傳輸沿一個偏振面的光(例如，水平偏振面)，而反射沿另一個偏振面的光(例如，垂直偏振面)，因此，PBS 15把反射光束偏轉(zhuǎn)到傳感器18以讀出數(shù)字數(shù)據(jù)。
在去光盤11光程中的最后一個光學元件是物鏡13，它用于聚焦光束到盤數(shù)據(jù)表面，其中考慮到近光的聚碳酸酯基片112的折射率。物鏡13把該光聚焦成匯合的光錐或光斑。聚焦度是透鏡數(shù)值孔徑的函數(shù)。
現(xiàn)在，光盤11上編碼的數(shù)據(jù)確定激光的結(jié)果。在正常的CD中，當光斑擊中兩個坑之間光滑間隔的平臺時，光幾乎被全反射。當光斑擊中深度約為1/4光波長的坑時，因干涉產(chǎn)生的衍射和相消使少量的光被反射。所有三個強度調(diào)制的光束返回通過物鏡13，1/4波片20，準直透鏡12，和PBS 15。最后，這些光束傳輸通過單透鏡14和像散元件16，像散元件16可以是柱面透鏡，它在去光電二極管18光程的反射光束中引入像散。
如圖2中詳細展示的，CD型盤11在從近光面到遠光面中包含三層。按照慣例，盤層的編號是從近光面向上到遠光面。這些層包括透明基片112，反射層114，和保護層116。沿光軸方向測量，透明基片112構(gòu)成典型CD型盤的大部分厚度，并提供光盤運行所需的光學和結(jié)構(gòu)特征。
透明基片112通常是利用螺旋形軌道壓印制成的，螺旋形軌道是從盤的最內(nèi)側(cè)可讀部分開始，然后向外旋轉(zhuǎn)到盤的最外側(cè)可讀部分。在非記錄的盤(例如，預記錄盤)中，這個磁道是由一系列壓印的坑構(gòu)成，每個坑的深度通常約為讀出該盤的1/4光波長。各個坑有變化的長度。利用坑的長度和間隔作為編碼數(shù)據(jù)的機構(gòu)。
現(xiàn)在參照圖3，可記錄光盤中的螺旋形槽包含染料而不是坑。典型的可記錄光盤包含沿其長度方向有特征形狀的螺旋形槽。這種類型的槽稱之為“擺動槽”，它的底部有波浪形側(cè)壁。升高部分把螺旋形中相鄰的槽分隔開。這種擺動槽可以包括圖3所示的凸出部分110和凹槽部分118。凸出部分110和凹槽部分118類似于標準可記錄CD中的擺動槽。
現(xiàn)在參照圖4，圖4更詳細地描述典型的檢測器18及其相關(guān)的電路。檢測器18通常包括中心檢測器25，在其周圍有附加的側(cè)邊檢測器單元26和27。中心檢測器25可以分割成多個檢測器單元(例如，4個)，它們表示為A，B，C和D。檢測器單元A，B，C和D(有時統(tǒng)稱為“四元檢測器”)中每個檢測器單元提供一個電信號，它指出入射到該單元上反射光束的強度。
來自四元檢測器25的信號之和，例如，A+B+C+D，提供射頻(RF)信號50，也稱之為高頻(HF)信號，四元求和或求和信號。此處所用的標記“A+B”表示來自檢測器單元A和B的信號之和。HF信號50(即，RF信號，四元求和或求和信號)通常被解調(diào)以恢復光盤上記錄的數(shù)據(jù)。
還把來自檢測器單元A至F中的各對信號進行組合，提供用于跟蹤和聚焦控制的反饋信號。例如，根據(jù)E信號與F信號之差(即，E-F)，可以得到跟蹤信號52(例如，跟蹤誤差或TE信號)。根據(jù)A+C信號與B+D信號之差，可以得到聚焦誤差(FE)信號54。
通常，這種處理操作是由模擬電路并結(jié)合一個或多個集成電路芯片完成的。模擬電路往往采用專用芯片組或單個ASIC(專用集成電路)芯片的形式。
圖4中的電路僅僅是該電路的一個例子，它在光盤播放機中提供聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號。已知有多種方法可以提供這些信號。例如，美國專利No.5,629,514中描述的臨界角方法，或The CompactDisc Handbook，Pohlmann，A-R Editions，Inc.(1992)中描述的Foucault和像散方法，利用這些方法可以得到聚焦誤差信號，把它們?nèi)暮喜⒃诖斯﹨⒖?。類似地，The Compact Disc Handbook中描述的單光束推挽或三光束方法，或美國專利No.5,130,963中描述的微分相位方法，此文合并在此供參考，或單光束高頻擺動方法，利用這些方法可以得到跟蹤誤差信號。
現(xiàn)在參照圖5，CD驅(qū)動器通常利用三光束拾取器，其中光束被分割成三個光束，即，一個主光束21和兩個跟蹤光束23。主光束21聚焦到光盤的表面，因此它位于跟蹤結(jié)構(gòu)的中心，而跟蹤光束23入射到跟蹤結(jié)構(gòu)的相對兩側(cè)。主光束21是在磁道24的中心(如坑22所確定)，兩個跟蹤光束23入射到磁道24的相對兩側(cè)。通過設計，三個光束從光盤反射，并被引導到檢測器18(圖4)，因此，主光束21入射到四元檢測器，而跟蹤光束23入射到檢測器單元E和F。
圖6是典型光驅(qū)動器系統(tǒng)中芯片組30的示意方框圖。雖然CD，CD-R和DVD驅(qū)動器的芯片組互相之間各不相同，但應當明白，圖6所示的系統(tǒng)大致代表所有類型的光驅(qū)動器，詳細了解各個芯片組之間的差別對于實踐本發(fā)明不是必需的。
對來自檢測器單元A，B，C和D的信號求和而得到的HF信號50進行處理，以便提取光盤上記錄的所有數(shù)據(jù)。首先，利用歸一化和均衡化操作，對模擬HF信號50進行處理。其次，把模擬信號50轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號，包括稱之為信道位的串行數(shù)字數(shù)據(jù)流。然后，按照讀出該類型光盤所用的調(diào)制標準，解調(diào)信道位流。例如，CD型盤通常利用8-14(也稱為14之8)調(diào)制(EFM)，其中數(shù)據(jù)字節(jié)或8個數(shù)據(jù)位編碼成14個信道位。在每組14個信道位之間有3個合并位。因此，在讀出CD型光盤時，從光盤讀出17個信道位，丟棄3個合并位，其余的14位被解碼或解調(diào)，從而得到原始的數(shù)據(jù)字節(jié)。把這些數(shù)據(jù)字節(jié)組合成塊，再對塊進行處理以減小光盤缺陷的效應，例如，光盤表面上的劃痕。
比較器31可以把來自檢測器18的HF信號50(圖4)轉(zhuǎn)換成方波信號51，當HF信號50高于閾值時，它提供高的輸出；而當HF信號50低于閾值時，它提供低的輸出。然后，數(shù)字信號處理電路(DSP)32抽樣得到的方波信號51以確定每個信道位的值。DSP 32還解調(diào)信道位以提取數(shù)據(jù)字節(jié)，然后把這些數(shù)據(jù)字節(jié)組合成塊并進行處理以校正可能發(fā)生的錯誤。當數(shù)據(jù)被DSP 32處理并組合成塊之后，存儲器33a提供該數(shù)據(jù)的暫時存儲。
伺服塊34分析跟蹤誤差(TE)信號52(或DVD或CD-R系統(tǒng)中的擺動跟蹤誤差(WTE))，并提供跟蹤控制信號給跟蹤機構(gòu)以保證拾取器維持正確的跟蹤。類似地，基于聚焦誤差(FE)信號54，提供聚焦控制信號53。DSP 32提供HF信號50的數(shù)據(jù)速率指示，伺服塊34利用它提供速率控制信號55給光盤驅(qū)動器的主軸電機(未畫出)。
在音頻CD播放機中，在DSP 32處理之后，發(fā)送每個數(shù)據(jù)塊到圖6中未畫出的音頻再生電路。然而，在一些數(shù)據(jù)存儲應用中，每個數(shù)據(jù)塊可以包括附加的錯誤檢測碼(EDC)和錯誤校正碼(ECC)。通過檢測和校正DSP 32沒有校正的錯誤，EDC/ECC電路35通常利用EDC和ECC碼以增加數(shù)據(jù)塊的完整性。存儲器33b可以與存儲器33a進行組合，暫時存儲被EDC/ECC電路35處理的數(shù)據(jù)塊。最后，借助于接口電路36，從光盤播放機轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)塊到主機37。雖然畫出的是ATAPI接口，應當明白，也可以利用其他的接口，例如，SCSI，F(xiàn)irewire，或通用串行總線(USB)，等等。
例如，通過協(xié)調(diào)DSP 32與EDC/ECC電路35之間數(shù)據(jù)塊的轉(zhuǎn)移，控制器38協(xié)調(diào)芯片組30中各個部件的運行?？刂破?8還監(jiān)視正在被讀出的數(shù)據(jù)塊，并可監(jiān)視指出光盤閱讀器運行狀態(tài)的各種參數(shù)。
程序存儲器39包含控制器38運行的程序碼。在許多光盤閱讀器芯片組中，程序存儲器39可以包含DSP 32或EDC/ECC電路35的程序指令。這對于制造商是有利的，其中通過改變程序存儲器39中的程序碼，可以改變盤驅(qū)動器的運行。例如，通過改變程序存儲器39，可以適應于新開發(fā)的光盤上調(diào)制或編碼數(shù)據(jù)的方法。
圖7是按照常規(guī)方式配置的DSP芯片32內(nèi)發(fā)生信號處理的功能方框圖。如圖7所示，DSP 32完成多個功能。例如，DSP 32通常歸一化和/或均衡HF信號(方框40)；轉(zhuǎn)換來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的歸一化HF信號(方框42)；解調(diào)和解碼形成的EFM信號(方框44)；完成某種類型的錯誤校驗過程(例如，利用交叉插入Reed-Solomon碼“CIRC”)(方框46)；以及提供形成的信號到輸出接口(方框48)，以便與主機數(shù)據(jù)總線37(圖6)進行通信。完成一些或所有這些功能的通用DSP芯片的例子包括SAA 7210，SAA 7220，和SAA 7735，它們可以從荷蘭Eindhoven的Philip電子公司購得。
雖然以上的描述足以大致明白本發(fā)明的內(nèi)容，但是，在本發(fā)明語境下可能用到的光拾取器及相關(guān)電路可以有多種不同的設計和結(jié)構(gòu)。更詳細的內(nèi)容和設計方案是在下列的文件中描述，它們是CompactDisc Technology，Nakajima and Ogawa，IOS Press，Inc.(1992)；The Compact Disc Handbook，Digital Audio and Compact DiscTechnology，Baert et al.(eds.)，Books Britain(1995)；CD-RomProfessional′s CD-Recordable HandbookThe Complete Guide toPractical Desktop CD，Starrett et al.(eds.)，ISBN0910965188(1996)；所有這些文件的全文合并在此供參考。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的局限。本發(fā)明的另一個目的是使現(xiàn)有的光盤系統(tǒng)適合于讀出光盤組件并提取用于操作光盤系統(tǒng)的操作信息和指出與光盤組件相關(guān)的調(diào)研特征存在的標記數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的這些和其他目的和優(yōu)點是在光盤系統(tǒng)中實現(xiàn)的，該光盤系統(tǒng)包括光盤驅(qū)動器的光電檢測器電路和信號處理系統(tǒng)。光盤驅(qū)動器的光電檢測器電路配置成從光盤組件至少產(chǎn)生一個載信息信號。信號處理系統(tǒng)耦合到光電檢測器電路，從該至少一個載信息信號得到用于操作光盤系統(tǒng)的操作信息和指出與光盤組件相關(guān)的調(diào)研特征存在的標記或特性數(shù)據(jù)。
本發(fā)明還提供一種方法，該方法包括沉積測試樣本，旋轉(zhuǎn)光盤組件，引導入射光束，檢測返回光束，以及處理檢測的返回光束以獲得與測試樣本相關(guān)的調(diào)研特征信息。沉積測試樣本的步驟把樣本放置在光盤組件上的預定位置。旋轉(zhuǎn)光盤組件的步驟是旋轉(zhuǎn)光盤驅(qū)動器中的光盤組件。引導入射光束的步驟把光束引導到光盤組件上。檢測返回光束的步驟檢測入射光束與測試樣本相互作用形成的返回光束。
本發(fā)明的其他優(yōu)點是在另一個方法中獲得的，該方法包括獲得多個模擬信號，求和多個模擬信號的第一子集合，組合多個模擬信號的第二子集合，得到用于操作光盤驅(qū)動器的信息，以及把求和信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號。獲得多個模擬信號的步驟包括利用多個光電檢測器從光盤組件接收返回光。求和多個模擬信號第一子集合的步驟產(chǎn)生求和信號。組合多個模擬信號第二子集合的步驟產(chǎn)生跟蹤誤差信號。得到用于操作光盤驅(qū)動器信息的步驟包括處理跟蹤誤差信號。
本發(fā)明的另一個方法包括改造部分的信號處理系統(tǒng)，獲得多個模擬信號，把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號，以及基于數(shù)字化信號，描寫光盤組件上的調(diào)研特征。改造部分信號處理系統(tǒng)的步驟是改造該系統(tǒng)作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器運行。獲得多個模擬信號的步驟是從光盤驅(qū)動器的光電檢測器電路獲得信號。多個模擬信號包含指示調(diào)研特征的信息。把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號的步驟是利用信號處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)換信號。
這個方法的具體實施方案包括接收步驟和轉(zhuǎn)換步驟。接收步驟包括在信號處理電路的對應輸入端至少接收一個模擬信號。該至少一個模擬信號是由至少一個對應光電檢測器單元提供的，該光電檢測器單元檢測從光盤組件表面返回的光。轉(zhuǎn)換步驟包括把該至少一個模擬信號中的每個信號轉(zhuǎn)換成對應的數(shù)字化信號。每個數(shù)字化信號基本上正比于返回光的強度，該返回光是由該至少一個光電檢測器單元中對應一個單元檢測的。
更具體地說，本發(fā)明提供一種包括光盤驅(qū)動器中光電檢測器電路的光盤系統(tǒng)，它配置成從光盤組件至少產(chǎn)生一個載信息信號。該光盤系統(tǒng)還配備耦合到光電檢測器電路的信號處理系統(tǒng)，可以從該至少一個載信息信號得到用于操作光盤系統(tǒng)的操作信息和指出與光盤組件相關(guān)的調(diào)研特征存在的標記數(shù)據(jù)。
在一個實施例中，信號處理系統(tǒng)包括PC和耦合在該至少一個載信息信號與PC之間的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以有利地提供數(shù)字化信號，而PC可以包括第一程序模塊，用于檢測和描寫數(shù)字化信號中的峰值。在這個實施例中，PC還可以包括第二程序模塊，用于檢測和記算數(shù)字化信號中的雙峰數(shù)目。此外，信號處理系統(tǒng)還可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器與PC之間耦合的分析器。在這個實施例中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供數(shù)字化信號，而分析器包括用于檢測和描寫數(shù)字化信號中峰值的邏輯。按照這個實施例的一個方面，分析器還包括用于檢測和計算數(shù)字化信號中雙峰數(shù)目的邏輯。
或者，光盤系統(tǒng)可以包括信號處理系統(tǒng)，該信號處理系統(tǒng)有耦合在該至少一個載信息信號與模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的音頻處理模塊。在這另一個實施方案中，光盤系統(tǒng)還包括光盤組件上記錄的預定聲音和PC中的程序模塊，當存在調(diào)研特征時，程序模塊用于檢測該至少一個載信息信號與預定聲音偏差的標記數(shù)據(jù)。預定聲音可以是編碼靜音。
在另一個實施例中，信號處理系統(tǒng)還包括該至少一個載信息信號與模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間耦合的緩沖器。信號處理系統(tǒng)還可以有利地包括耦合到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的觸發(fā)檢測電路，觸發(fā)檢測電路可以檢測與該至少一個載信息信號中存在標記數(shù)據(jù)時有關(guān)的特定時間。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，信號處理系統(tǒng)包括可編程數(shù)字信號處理器，有選擇地配置成這樣，在第一配置時從該至少一個載信息信號提取操作信息，而在第二配置時作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器運行以提供標記數(shù)據(jù)。按照本發(fā)明這個實施方案的一個方面，信號處理系統(tǒng)可以包括PC，耦合到該至少一個載信息信號的可編程數(shù)字信號處理器，和耦合在可編程數(shù)字信號處理器與PC之間提供標記數(shù)據(jù)的分析器。
在本發(fā)明的許多具體實施方案和實施例中，信號處理系統(tǒng)可以有利地配備檢測時間周期的觸發(fā)檢測電路，在該時間周期內(nèi)，與光盤組件相關(guān)的調(diào)研特征被光電檢測器電路掃描；或配備檢測與各個持續(xù)時間有關(guān)的特定觸發(fā)時間的觸發(fā)檢測電路，在該持續(xù)時間內(nèi)，標記數(shù)據(jù)存在于該至少一個載信息信號中，而每個持續(xù)時間是周期性發(fā)生的，具有各自的調(diào)研特征和對應的標記數(shù)據(jù)組。
按照本發(fā)明音頻實施方案的一個方面，信號處理系統(tǒng)包括PC和耦合在PC與該至少一個載信息信號之間的音頻處理模塊。音頻處理模塊可以選自以下的一種獨立于光盤驅(qū)動器的外部模塊，作為部分光盤驅(qū)動器的驅(qū)動器模塊，或作為部分光盤驅(qū)動器的改型驅(qū)動器模塊。PC可以有利地包括耦合到音頻模塊的處理器和存儲器中存儲的軟件模塊，用于控制處理器從音頻數(shù)據(jù)中提取標記數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明一個主要實施例中，光電檢測器電路包括產(chǎn)生模擬信號作為該至少一個載信息信號的電路。模擬信號包括以下的一種來自光電檢測器的高頻信號，跟蹤誤差信號，聚焦誤差信號，自動增益控制設置，推挽跟蹤信號，CD跟蹤信號，CDR跟蹤信號，聚焦信號，微分相位檢測器信號，激光功率監(jiān)測器信號，和聲音信號。
按照本發(fā)明的其他方面，光盤系統(tǒng)可以包括光盤組件，在第一盤扇區(qū)上有設置相關(guān)的調(diào)研特征和在其余盤扇區(qū)中用于操作光盤驅(qū)動器的編碼操作信息。光盤組件可以包括反射型或透射型光盤。光盤組件可以包括相對于第一盤扇區(qū)預定位置設置的觸發(fā)標記。在這個實施例中，信號處理系統(tǒng)包括用于檢測觸發(fā)標記的觸發(fā)檢測電路。
按照本發(fā)明的某些特征，觸發(fā)檢測電路周期性地檢測觸發(fā)標記?；谙鄬τ诘谝槐P扇區(qū)的預定位置觸發(fā)標記，(i)在光電檢測器電路讀出各個調(diào)研特征之前的預定時間，(ii)讀出時，或(iii)讀出之后的預定時間，觸發(fā)檢測電路可以檢測觸發(fā)標記。
在光盤系統(tǒng)一個主要實施例的其他設計中，一個或多個附加的光電檢測器電路配置成從各個光盤組件中至少產(chǎn)生一個載信息信號。光盤組件可以包含一個或多個指示劑，該指示劑對各個調(diào)研特征有親合性。一個或多個指示劑可以分別選自下列的一組塑料微球，膠體金珠，硅珠，玻璃珠，膠乳珠，聚苯乙烯珠，磁珠，和熒光珠。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供一種測定方法，該方法包括以下步驟(1)在光盤組件上的預定位置沉積測試樣本，(2)在光盤驅(qū)動器中旋轉(zhuǎn)光盤組件，(3)引導入射光束到光盤組件，(4)檢測入射光束與測試樣本相互作用形成的返回光束，和(5)處理檢測的返回光束以獲得與測試樣本相關(guān)的調(diào)研特征信息。在這個方法中，光盤組件可以包含一個或多個指示劑，該指示劑對測試樣本中的調(diào)研特征有親合性。這些指示劑可以分別選自下列的一組塑料微球，膠體金珠，硅珠，玻璃珠，膠乳珠，聚苯乙烯珠，磁珠，和熒光珠。
在本方法的這個實施例中，檢測返回光束的步驟可以形成多個模擬信號。處理檢測的返回光束步驟可以有利地包括(1)求和多個模擬信號的第一子集合以產(chǎn)生求和信號，(2)組合多個模擬信號的第一子集合和第二子集合中的一個子集合以產(chǎn)生跟蹤誤差信號，(3)從跟蹤誤差信號中得到用于操作光盤驅(qū)動器的信息，和(4)把求和信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號。這個方法可以任選地包括附加的步驟檢測與光盤組件相關(guān)的觸發(fā)標記。
按照本發(fā)明某些特征的另一種測定方法包括以下步驟(1)在光盤組件上的預定位置沉積測試樣本，(2)在光盤驅(qū)動器中旋轉(zhuǎn)光盤組件，(3)引導入射光束到光盤組件，(4)檢測入射光束與測試樣本相互作用形成的透射光束并繼續(xù)通過光盤組件，和(5)處理檢測的透射光束以獲得與測試樣本相關(guān)的調(diào)研特征信息。這個方法還可以包括其他步驟檢測入射光束與測試樣本相互作用形成的反射光束，和處理檢測的反射光束以獲得與測試樣本相關(guān)的調(diào)研特征信息。這個方法還可以包括有一個或多個指示劑的光盤組件，該指示劑對測試樣本中的調(diào)研特征有親合性。如同以上討論的方法，在這個方法中，一個或多個指示劑可以分別選自下列的一組塑料微球，膠體金珠，硅珠，玻璃珠，膠乳珠，聚苯乙烯珠，磁珠，和熒光珠。
此外，在這個方法中，檢測透射光束的步驟形成多個模擬信號。類似地，處理透射光束的步驟可以包括附加的步驟(1)求和多個模擬信號的第一子集合以產(chǎn)生求和信號，(2)組合多個模擬信號的第一子集合和第二子集合中的一個子集合以產(chǎn)生跟蹤誤差信號，(3)從跟蹤誤差信號中得到用于操作光盤驅(qū)動器的信息，和(4)把求和信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號。這個方法可以任選地包括附加的步驟檢測與光盤組件相關(guān)的觸發(fā)標記。
本發(fā)明的另一個方法包括以下步驟(1)利用一個或多個光電檢測器，從光盤組件獲得多個模擬信號，(2)求和多個模擬信號的第一子集合以產(chǎn)生求和信號，(3)組合多個模擬信號的第二子集合以產(chǎn)生跟蹤誤差信號，(4)從跟蹤誤差信號中得到用于操作光盤驅(qū)動器的信息，和(5)把求和信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號。在這另一個方法中，獲得步驟和求和步驟產(chǎn)生求和信號，求和信號包括指出光盤組件位置上定位的調(diào)研特征的擾動。這個方法還可以包括步驟描寫基于數(shù)字化信號的調(diào)研特征。
在這個方法中，轉(zhuǎn)換步驟可以包括配置部分的光盤驅(qū)動器芯片組作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器運行。在一個實施例中，這個配置步驟包括在光盤驅(qū)動器芯片組內(nèi)編程數(shù)字信號處理芯片作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器運行。數(shù)字信號處理芯片可以有利地配備歸一化功能，模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，解調(diào)/解碼功能，和輸出接口功能。在這個具體實施例中，配置步驟還可以包括通過從模數(shù)轉(zhuǎn)換功能到輸出接口功能建立一條路徑，旁路求和信號以避開解調(diào)/解碼功能。此外，配置步驟還可以包括去激活解調(diào)/解碼功能。
按照本方法的一個主要方面，轉(zhuǎn)換步驟包括配置數(shù)字信號處理芯片，該芯片包含歸一化功能，模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，解調(diào)/解碼功能，和輸出接口功能。此外，配置步驟包括從模數(shù)轉(zhuǎn)換功能到輸出接口功能建立一條路徑，使求和信號不被解調(diào)/解碼功能處理。此處，配置步驟可以類似地包括去激活調(diào)/解碼功能。
按照本方法的一個方面，獲得步驟可以包括在一個或多個光電檢測器中直接地抽頭多個模擬信號中的一個或多個信號。此外，轉(zhuǎn)換步驟可以包括引導這些信號進入模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在一個具體實施例中，轉(zhuǎn)換步驟還包括在模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理之前，引導來自一個或多個光電檢測器的模擬信號進入緩沖放大器。
或者，獲得步驟可以包括在光盤驅(qū)動器芯片組處理之后，抽頭多個模擬信號中的一個或多個信號，而轉(zhuǎn)換步驟可以包括引導這些信號進入模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在這另一個實施例中，轉(zhuǎn)換步驟可以類似地包括在引導模擬信號進入模數(shù)轉(zhuǎn)換器之前，引導來自光盤驅(qū)動器芯片組的模擬信號進入緩沖放大器。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供另一種方法，該方法包括以下步驟(1)改造部分的信號處理系統(tǒng)作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器運行，(2)從光盤驅(qū)動器的光電檢測器電路中獲得多個模擬信號，多個模擬信號包含指出光盤組件上調(diào)研特征的信息，(3)利用信號處理系統(tǒng)，把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號，和(4)描寫基于數(shù)字化信號的調(diào)研特征。在這個實施例中，改造步驟可以包括編程信號處理系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)字信號處理芯片作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器運行。
按照本發(fā)明的另一個方法包括以下步驟(1)在信號處理電路的對應輸入端，接收至少一個模擬信號中的每個信號，該至少一個模擬信號是由至少一個對應光電檢測器單元提供的，該光電檢測器單元檢測從光盤組件表面返回的光，和(2)把該至少一個模擬信號中的每個信號轉(zhuǎn)換成對應的數(shù)字化信號，每個數(shù)字化信號基本上正比于該至少一個光電檢測器單元中對應一個單元檢測的返回光。在這個方法中，轉(zhuǎn)換步驟可以有利地包括操作信號處理電路以旁路第一數(shù)字化信號的任何解調(diào)。在這個實施例中，轉(zhuǎn)換步驟還可以包括以下步驟(1)操作信號處理電路以旁路第一數(shù)字化信號的任何解碼，和(2)操作信號處理電路以旁路第一數(shù)字化信號中的任何錯誤檢查。
或者，轉(zhuǎn)換步驟可以包括操作信號處理電路以旁路第一數(shù)字化信號的任何解碼。作為另一種方法，轉(zhuǎn)換步驟可以包括操作信號處理電路以旁路第一數(shù)字化信號中的任何錯誤檢查。
這個方法的不同實施例中每個實施例還可以包括步驟當存在兩個或多個這種信號時，組合該至少一個模擬信號中的至少兩個信號。在這個實施例中，組合步驟是選自以下的一組操作加，減，除，和乘，及其的任何組合。組合步驟可以在轉(zhuǎn)換步驟之前進行，或在轉(zhuǎn)換步驟之后進行。
按照權(quán)利要求55的方法，其中接收步驟包括至少一個對應光電檢測器單元提供至少一個模擬信號，該光電檢測器單元檢測透射通過光盤組件的光。
一般地說，在這個方法中，接收步驟可以包括檢測指出時間周期的觸發(fā)標記，在該時間周期內(nèi)，與光盤組件相關(guān)的調(diào)研特征被該至少一個光電檢測器掃描。此外，任何的這些實施例還可以包括步驟在轉(zhuǎn)換步驟之后，在信號處理電路的輸出接口提供該至少一個數(shù)字化信號的第一數(shù)字化信號，它基本不改變轉(zhuǎn)換步驟與提供步驟之間的第一數(shù)字化信號。在這些實施例中，信號處理電路包括數(shù)字信號處理器或外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在A/D轉(zhuǎn)換器的實施方案中，信號處理電路還可以包括外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器之前的緩沖放大器。
按照本發(fā)明的其他方面，此處產(chǎn)生的特征信號屬于本發(fā)明。因此，本發(fā)明還涉及有關(guān)光盤組件上調(diào)研特征信息的信號特性，產(chǎn)生該信號的過程包括以下步驟(1)在光盤組件的預定位置沉積測試樣本，(2)在光盤驅(qū)動器中旋轉(zhuǎn)光盤組件，(3)引導入射光束到光盤組件，(4)檢測入射光束與測試樣本相互作用形成的返回光束，和(5)處理檢測的返回光束以獲得與測試樣本相關(guān)的調(diào)研特征信息。返回光束可以由入射光束與一個或多個指示劑的相互作用而形成，指示劑對測試樣本中的調(diào)研特征有親合性。檢測返回光束的步驟可以形成多個模擬信號。在這個實施例中，處理檢測的返回光束的步驟可以包括(1)求和多個模擬信號的第一子集合以產(chǎn)生求和信號，(2)組合多個模擬信號的第一子集合和第二子集合中的一個子集合以產(chǎn)生跟蹤誤差信號，(3)從跟蹤誤差信號中得到用于操作光盤驅(qū)動器的信息，和(4)把求和信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號。該信號可以包括指出光盤組件上調(diào)研特征的不同擾動。如上所述，轉(zhuǎn)換步驟可以包括配置部分的光盤驅(qū)動器芯片組作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器運行。此外，配置步驟可以包括編程光盤驅(qū)動器芯片組內(nèi)的數(shù)字信號處理芯片作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器運行。
在用于產(chǎn)生所需信號過程的一個具體實施例中，數(shù)字信號處理芯片包括歸一化功能，模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，解調(diào)/解碼功能，和輸出接口功能。在這個實施例中，配置步驟還可以包括通過從模數(shù)轉(zhuǎn)換功能到輸出接口功能建立一條路徑，旁路求和信號以避開解調(diào)/解碼功能。此外，配置步驟還可以包括去激活解調(diào)/解碼功能。
在用于產(chǎn)生所需簽名信號過程的另一個具體實施例中，轉(zhuǎn)換步驟可以包括引導求和信號進入外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在這個實施例中，轉(zhuǎn)換步驟還可以包括引導求和信號進入外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器之前的緩沖放大器。
在用于產(chǎn)生所需信號簽名過程的另一個具體實施例中，轉(zhuǎn)換步驟可以包括配置數(shù)字信號處理芯片，它包括歸一化功能，模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，解調(diào)/解碼功能，和輸出接口功能，而配置步驟包括從模數(shù)轉(zhuǎn)換功能到輸出接口功能建立一條路徑，使求和信號不被解調(diào)/解碼功能處理。
在許多的這些信號產(chǎn)生過程中，檢測步驟還可以包括檢測入射光束與測試樣本相互作用形成的透射光束，并傳輸它通過光盤組件。
此外，檢測返回光束的步驟可以形成多個模擬信號，而處理檢測的返回光束的步驟可以包括(1)求和多個模擬信號的第一子集合以產(chǎn)生求和信號，(2)組合多個模擬信號的第二子集合以產(chǎn)生跟蹤誤差信號，(3)從蹤誤差信號中得到用于操作光盤驅(qū)動器的信息，和(4)把求和信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號。在這些實施例中，求和信號有利地包括指出光盤組件上調(diào)研特征的擾動。
轉(zhuǎn)換步驟可以包括配置部分的光盤驅(qū)動器芯片組作為模擬轉(zhuǎn)換器運行。在這些實施例中，配置部分可以包括編程光盤驅(qū)動器芯片組內(nèi)的數(shù)字信號處理芯片作為模擬轉(zhuǎn)換器運行。在一個更具體的實施方案中，數(shù)字信號處理芯片包括歸一化功能，模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，解調(diào)/解碼功能，和輸出接口功能。在這些具體實施例中，配置步驟還可以包括通過從模擬轉(zhuǎn)換功能到輸出接口功能建立一條路徑，傳輸求和信號以避開解調(diào)/解碼功能。此外，配置步驟還可以包括去激活解調(diào)/解碼功能。
在用于產(chǎn)生所需信號簽名過程的某些實施例中，轉(zhuǎn)換步驟包括配置數(shù)字信號處理芯片，該芯片包括歸一化功能，模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，解調(diào)/解碼功能，和輸出接口功能；而配置步驟包括從模擬轉(zhuǎn)換功能到輸出接口功能建立一條路徑，使求和信號不被解調(diào)/解碼功能處理。
本發(fā)明的唯一信號簽名也可以由這樣的過程產(chǎn)生，該過程包括步驟(1)改造部分的信號處理系統(tǒng)作為模擬轉(zhuǎn)換器運行，(2)從光盤驅(qū)動器的光電檢測器電路中獲得多個模擬信號，其中多個模擬信號包括指出光盤組件上調(diào)研特征的信息，(3)利用信號處理系統(tǒng)，把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號，和(4)描寫基于數(shù)字化信號的調(diào)研特征。在這個過程中，改造步驟可以包括編程信號處理系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)字信號處理芯片，使它作為模擬轉(zhuǎn)換器運行。此外，獲得步驟可以包括抽頭光驅(qū)動緩沖器之前的模擬信號。此外，獲得步驟可以包括指出時間周期的觸發(fā)標記信號，在該時間周期內(nèi)，與光盤組件相關(guān)的調(diào)研特征被光電檢測器電路掃描。
按照本發(fā)明的其他方面，提供一種檢測光盤系統(tǒng)內(nèi)信號的方法，該方法包括以下步驟(1)產(chǎn)生已知波長的入射光束，(2)引導該光束到包含調(diào)研特征的光盤上，和(3)接收入射光束與調(diào)研特征相互作用形成的返回光束。在這個方法中，光盤可以包括一個或多個對調(diào)研特征有親合性的指示劑，該指示劑能夠與入射光束相互作用。一個或多個指示劑可以分別選自下列的一組塑料微球，膠體金珠，硅珠，玻璃珠，膠乳珠，聚苯乙烯珠，磁珠，和熒光珠。此外，在這個方法中，接收步驟還可以包括接收入射光束與調(diào)研特征相互作用形成的透射光束，并傳輸它通過光盤。一般地說，接收步驟可以有利地涉及利用一個或多個光電檢測器。接收步驟可以形成由信號處理系統(tǒng)處理的多個模擬信號。此外，信號處理系統(tǒng)可以包括有或沒有相關(guān)緩沖放大器的外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在利用緩沖放大器的實施例中，在內(nèi)部光盤驅(qū)動器緩沖電路處理之前，可以抽頭模擬信號。在本發(fā)明這些方面的某些實施方案中，信號處理系統(tǒng)可以包括可編程數(shù)字信號處理電路或音頻處理電路。
按照本發(fā)明的其他方面，提供一種成像調(diào)研特征的方法，該方法包括以下步驟(1)在光盤組件的預定位置沉積調(diào)研特征，(2)旋轉(zhuǎn)光盤驅(qū)動器中的光盤組件，(3)引導入射光束到光盤組件，(4)檢測入射光束與調(diào)研特征相互作用形成的返回光束，(5)處理檢測的返回光束以獲得有關(guān)調(diào)研特征的信息，和(6)成像基于該信息的調(diào)研特征。在這個方法中，光盤組件可以配備一個或多個對測試樣本中調(diào)研特征有親合性的指示劑。一個或多個指示劑可以分別選自下列的一組塑料微球，膠體金珠，硅珠，玻璃珠，膠乳珠，聚苯乙烯珠，磁珠，和熒光珠。此外，在這個方法中，檢測返回光束的步驟可以形成多個模擬信號，而處理步驟包括把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號。在這個具體實施例中，處理步驟涉及信號處理系統(tǒng)，信號處理系統(tǒng)可以包括有或沒有緩沖放大器的外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器。或者，信號處理系統(tǒng)可以配備可編程數(shù)字信號處理電路和/或相關(guān)的音頻處理電路。
在這個具體方法的許多實施方案中，處理檢測的返回光束的步驟還可以包括以下步驟(1)求和多個模擬信號的第一子集合以產(chǎn)生求和信號，(2)組合多個模擬信號的第一子集合和第二子集合中的一個子集合以產(chǎn)生跟蹤誤差信號，(3)從跟蹤誤差信號中得到用于操作光盤驅(qū)動器的信息，(4)把求和信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號，和(5)輸出該數(shù)字化信號。在這些實施方案中，輸出步驟可以涉及在監(jiān)測器上顯示數(shù)字化信號或利用擴音器的聲音播放數(shù)字化信號。
按照本發(fā)明的其他方面，提供一種用于檢測測試樣本中調(diào)研特征的套件。該套件包括可以放置一個或多個光盤的分隔托架。該套件還包括一個或多個容器，該容器有一個或多個選自下列一組的試劑隔離的核酸，抗體，蛋白質(zhì)，反應試劑，和指示劑。該套件還可以配備至少一個按照本發(fā)明的光生物盤和/或光盤裝置。
該套件還可以包括緩沖放大器卡，緩沖放大器卡適合于裝入到光盤驅(qū)動器。該套件還可以包括改型光盤驅(qū)動器。
按照本發(fā)明的其他方面，提供一種用于檢測信號元素的光分析盤。這個光分析盤包括基片層，與基片層相關(guān)的操作層，操作層有編碼的操作信息，和相對于操作層放置的信號元素；信號元素和操作層有選取的光學或磁學特性，可以在它們之間形成預定的對比度，從而提供指出操作層相關(guān)的信息與信號元素的特性之間不同的返回信號。光學或磁學特性包括，但不限于，信號元素和/或操作層的電或磁偏振狀態(tài)或輻照度。
按照本發(fā)明的其他方面，提供一種用于成像生物或醫(yī)學調(diào)研特征的光分析盤。這個光分析盤包括基片，與基片相關(guān)的操作層，操作層有相對于特定磁道間距的編碼操作特征，和相對于操作層的調(diào)研特征，選取的調(diào)研特征的尺寸大于對應的操作特征，以及至少是磁道間距的一半，因此，當入射光束沿操作特征跟蹤時，至少提供調(diào)研特征的一次掃描。在這個實施例中，可以控制盤的轉(zhuǎn)速，從而在盤產(chǎn)生的返回信號數(shù)字化中提供較高的量化分辨率。這個盤還可以有利地包括隨機接入到盤上預尋址位置的邏輯。


根據(jù)以下對本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的其他目的以及特征和優(yōu)點是顯而易見的，在本發(fā)明優(yōu)選實施例的附圖中，相同的參考數(shù)字表示相同的部件，其中圖1是典型單層CD或類CD盤的剖面圖以及與此相關(guān)的閱讀器示意圖；圖2是圖1所示盤的放大側(cè)向剖面?zhèn)纫晥D；圖3是有擺動槽的CD-R盤表面的透視圖；圖4是光盤檢測器和相關(guān)電路的示意圖，它利用三個光束進行跟蹤，聚焦和讀出；圖5是相對于光盤上磁道的典型三光束拾取器中光束位置的平面圖；圖6是已知光盤閱讀器的方框圖；圖7是常規(guī)數(shù)字信號處理電路的功能方框圖；圖8是按照本發(fā)明一個方面監(jiān)測信號的改型通用光盤閱讀器的芯片組方框圖，用于確定光分析盤上調(diào)研特征或調(diào)研結(jié)構(gòu)的存在；圖9A是本發(fā)明其他實施例的實物和方框圖，用于處理光盤驅(qū)動器的高頻，跟蹤，聚焦，音頻或其他信號以及顯示或輸出與其相關(guān)的結(jié)果；圖9B是圖9A中指出部分的放大詳細透視圖，它展示3維取向的坐標參考系統(tǒng)；圖10是制備光盤以及隨后讀出光盤的已知過程流程圖；圖11是按照本發(fā)明用于解碼光盤的改進路徑；圖12是類似于圖9A的視圖，它展示光盤組件和調(diào)研特征并結(jié)合按照本發(fā)明第一個實施例的光盤閱讀器和驅(qū)動器中光學部件和返回光束；圖13是展示目標區(qū)和硬件觸發(fā)器的光盤平面視圖；圖14是按照本發(fā)明一個實施例的總體驅(qū)動器系統(tǒng)方框圖；圖15是本發(fā)明另一個方面包括觸發(fā)檢測組件的電路板頂視圖；圖16是圖15所示觸發(fā)電路的電路示意圖；圖17是展示按照本發(fā)明某些特征實施的光盤和閱讀系統(tǒng)的部分實物和部分方框圖；圖18是包括本發(fā)明各個實施例中所用觸發(fā)器，放大器和檢測器電路的功能板方框圖；圖19是去掉外罩的光盤驅(qū)動器組件的頂視平面圖，它展示主軸，托架組件，光頭組件，以及與光頭組件之間傳送信號的帶狀纜線或連接器；圖20是圖19所示光盤驅(qū)動器組件的底部透視圖，它說明芯片組，相關(guān)電路，以及與電路脫開的光頭組件中帶狀連接器的實際布局；圖21是按照本發(fā)明不同實施例連接到緩沖器卡的圖6所示已知光盤閱讀器的方框圖；圖22是按照本發(fā)明第一個實施例適合于從驅(qū)動緩沖器的光頭組件接收信號的外部緩沖放大器卡的頂部透視圖；圖23是另一個實施例的圖22所示外部緩沖放大器卡的透視圖；圖24是圖24A，24B和24C之間關(guān)系的圖形表示；圖24A。24B和24C是圖22和23所示按照第一個實施例緩沖器卡中放大器級的電路示意圖；圖25是圖9所示按照本發(fā)明另一個實施例原理可編程配置成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號處理電路的功能方框圖；圖26是圖25所示按照本發(fā)明第二個實施例中涉及檢測調(diào)研元素的步驟流程圖；圖27是結(jié)合本發(fā)明使用的反射型生物盤的分解透視圖；圖28是圖27所示盤的頂視平面圖；圖29是圖27所示盤的透視圖，其切出部分展示光盤的不同層；圖30是結(jié)合本發(fā)明使用的透射型生物盤的分解透視圖；圖31是圖30所示光盤的透視圖，其切出部分展示盤的半反射層功能特征；圖32是金薄膜的厚度與透射率之間關(guān)系的曲線圖；圖33是圖30所示光盤的頂視平面圖；圖34是圖30所示光盤的透視圖，其切出部分展示包括圖31中半反射層盤型的各層；圖35是取垂直于圖27，28和29所示反射型光生物盤半徑的部分剖面視圖，它展示其中形成的液流通道；圖36是取垂直于圖30，33和34所示透射型光生物盤半徑的部分剖面視圖，它展示其中形成的液流通道和頂部檢測器；圖37是圖27，28和29所示反射型光生物盤的部分縱向剖面圖，它展示其中形成的擺動槽；圖38是圖30，33和34所示透射型光生物盤的部分縱向剖面圖，它展示其中形成的擺動槽和頂部檢測器；圖39是類似于圖35的剖面圖，它展示反射型盤的整個厚度及其初始的折射性質(zhì)；圖40是類似于圖36的剖面圖，它展示透射型盤的整個厚度及其初始的折射性質(zhì)；圖41是按照本發(fā)明光盤組件的剖面?zhèn)纫晥D，它包括光折射頂蓋和調(diào)研特征；圖42是投射到光盤三個磁道上的典型三光束系統(tǒng)平面圖；圖43是按照本發(fā)明相對于三個磁道的三個光束平面圖，其中一個磁道上有調(diào)研特征；圖44是對應于操作特征的信號曲線圖，包括本發(fā)明利用可識別變化的坑或平臺；圖45和圖46是描述光盤上操作特征產(chǎn)生的信號變化曲線圖；圖47是按照本發(fā)明展示微液流通道的生物盤剖面圖；圖48是按照本發(fā)明利用的材料反射率隨厚度變化的典型曲線；圖49是按照本發(fā)明的微液流通道中反應的放大模擬讀出信號的一對起伏包絡曲線；圖50是按照本發(fā)明的生物盤和相應讀出測試樣本信號的平面圖；圖51是包括結(jié)合本發(fā)明利用的珠指示劑的光生物盤剖面?zhèn)纫晥D；圖52A是按照本發(fā)明兩個6.8μm藍珠放置在光生物盤磁道上的圖形表示；
圖52B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖52A所示珠導出的一系列簽名軌跡；圖53A是按照本發(fā)明兩個6.42μm紅珠放置在光生物盤磁道上的圖形表示；圖53B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖53A所示珠導出的一系列簽名軌跡；圖54A是按照本發(fā)明兩個6.33μm聚苯乙烯珠放置在光生物盤磁道上的圖形表示；圖54B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖54A所示珠導出的一系列簽名軌跡；圖55A是按照本發(fā)明一個5.5μm玻璃珠放置在光生物盤磁道上的圖形表示；圖55B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖55A所示珠導出的一系列簽名軌跡；圖56A是按照本發(fā)明一個4.5μm磁珠放置在光生物盤磁道上的圖形表示；圖56B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖56A所示珠導出的一系列簽名軌跡；圖57A是按照本發(fā)明兩個4.0μm藍珠放置在光生物盤磁道上的圖形表示；圖57B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖57A所示珠導出的一系列簽名軌跡；圖58A是按照本發(fā)明一個2.986μm聚苯乙烯珠放置在光生物盤磁道上的圖形表示；圖58B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖58A所示珠導出的一系列簽名軌跡；圖59A是按照本發(fā)明兩個2.9μm白珠放置在生物盤磁道上的圖形表示；圖59B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖59A所示珠導出的一系列簽名軌跡；圖60A是按照本發(fā)明四個2.8μm磁珠放置在光生物盤磁道上的圖形表示；圖60B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖60A所示珠導出的一系列簽名軌跡；圖61A是按照本發(fā)明包括2.8μm磁珠，4.0μm和6.8μm藍聚苯乙烯珠，和不同尺寸硅珠的珠混合放置在光生物盤磁道上的圖形表示；圖61B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖61A所示珠簇導出的一系列簽名軌跡；圖62A是按照本發(fā)明兩個2.9μm白熒光聚苯乙烯珠放置在光生物盤磁道上的圖形表示；圖62B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的DC耦合和緩沖HF信號從圖62A所示珠導出的一系列簽名軌跡；圖63A是按照本發(fā)明兩個2.9μm白熒光聚苯乙烯珠放置在光生物盤磁道上的圖形表示；圖63B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的DC耦合和緩沖“A”信號從圖63A所示珠導出的一系列簽名軌跡；圖64A和圖64B是類似于圖51的剖面?zhèn)纫晥D，它更詳細地展示生物盤與指示劑珠之間的生化相互作用；圖65是按照本發(fā)明光生物盤的剖面?zhèn)纫晥D，它包括鄰近放置的紅血細胞作為光盤驅(qū)動器組件中讀出光束詢問的調(diào)研特征；圖66A是按照本發(fā)明鄰近放置的直徑約為6.0μm紅血細胞放置在光生物盤磁道上的圖形表示；圖66B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖66A所示紅血細胞導出的一系列簽名軌跡；圖67A是按照本發(fā)明鄰近放置的直徑約為6.0μm紅血細胞放置在光生物盤磁道上的圖形表示；圖67B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的DC耦合和緩沖HF信號從圖67A所示紅血細胞導出的一系列簽名軌跡；
圖68是按照本發(fā)明光生物盤的剖面?zhèn)纫晥D，它包括遠離放置的紅血細胞作為光盤驅(qū)動器組件中讀出光束詢問的調(diào)研特征；圖69A是按照本發(fā)明兩個遠離放置的直徑約為6.0μm紅血細胞放置在光生物盤磁道上的圖形表示；圖69B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖69A所示紅血細胞導出的一系列簽名軌跡；圖70A是按照本發(fā)明兩個遠離放置的直徑約為6.0μm紅血細胞放置在光生物盤磁道上的圖形表示；圖70B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的DC耦合和緩沖HF信號從圖70A所示紅血細胞導出的一系列簽名軌跡；圖71是按照本發(fā)明光檢查盤的頂部透視圖，其切去的頂蓋部分說明放置在檢查通道中的昆蟲翅膀；圖71A是圖71中所示部分的放大頂視圖，按照本發(fā)明的這個實施例更詳細地展示昆蟲翅膀，檢查通道，光盤的信息存儲磁道，和光束入射到光檢查盤磁道上的聚焦光斑；圖72是取垂直于圖71中光檢查盤半徑的剖面?zhèn)纫晥D，它包括昆蟲翅膀作為按照本發(fā)明光盤驅(qū)動器組件中讀出光束詢問的調(diào)研特征；圖73A是圖71A和72中昆蟲翅膀橫斷面的圖形表示，它放置在按照本發(fā)明光檢查盤磁道的檢查通道中；圖73B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖73A所示昆蟲翅膀橫斷面導出的單個簽名軌跡；圖74A是類似于圖73A所示的圖形表示；圖74B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖74A所示昆蟲翅膀橫斷面導出的一系列四個相繼的簽名軌跡；圖75A是類似于圖73A所示的圖形表示；圖75B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖75A所示昆蟲翅膀橫斷面導出的一系列中等密度的相繼簽名軌跡；圖76A是類似于圖73A所示的圖形表示；
圖76B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖76A所示昆蟲翅膀橫斷面導出的一系列較高密度的相繼簽名軌跡；圖77A，77B和77C是分別利用來自光驅(qū)動器組件的AC耦合和緩沖HF信號，DC耦合和緩沖“A”信號，或DC耦合和緩沖HF信號從按照本發(fā)明方法給出的圖71A和72中昆蟲翅膀圖形表示；圖78是圖78A與78B之間關(guān)系的圖形表示；圖78A和78B是第二個實施例放大器級的電路示意圖，它可以按照本發(fā)明在圖22和23所示的緩沖器卡中實施；圖79A，79B，79C和79D是光生物盤的剖面?zhèn)纫晥D，它展示檢測測試樣本中調(diào)研特征的方法；圖80A，80B，80C和80D是混合相位測定中所用光生物盤的剖面?zhèn)纫晥D，它檢測測試樣本中的調(diào)研特征；圖81A，81B，81C，81D，81E和81F是光生物盤的剖面?zhèn)纫晥D，它展示利用ELISA檢測測試樣本中調(diào)研特征的方法；圖82是生物盤表面詳細的部分剖面視圖，它展示指示劑珠對于表面上粘附的抗原有特定的親合性；圖83A，83B，83C和83D是光生物盤的剖面?zhèn)纫晥D，它展示利用指示劑珠以檢測測試樣本中調(diào)研特征的方法；圖84是生物盤表面詳細的部分剖面視圖，它展示利用指示劑珠，捕獲探子和信號探子以檢測測試樣本中的調(diào)研特征；圖85是類似于圖84的視圖，它展示調(diào)研特征對捕獲探子和信號探子的雜交作用；圖86是生物盤的剖面?zhèn)纫晥D，它展示利用涂敷抗體的捕獲區(qū)以檢測測試樣本中的分析物；圖87是添加良好信道位從光盤中讀出以檢測生物位的技術(shù)示意圖；圖88A是混合型光盤實施裝置的側(cè)視圖；圖88B是混合型光盤實施裝置的頂視圖；
圖89A表示用戶CD-R播放機中物鏡組件的現(xiàn)有技術(shù)實施方案；和圖89B表示CD-R播放機中有附加調(diào)整透鏡的物鏡組件實施方案。
具體實施例方式
無須實際改變處理電路和利用常規(guī)的盤驅(qū)動器，本發(fā)明提供用于檢測光盤組件上操作和調(diào)研結(jié)構(gòu)或特征的方法和設備。按照本發(fā)明的一個實施例，常規(guī)的盤驅(qū)動器內(nèi)一個或多個信號處理電路可編程地配置成作為模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器運行。A/D轉(zhuǎn)換器用于檢測光盤組件表面上設置的調(diào)研特征和結(jié)構(gòu)相關(guān)的電子圖形。電子圖形可用于確定被檢測結(jié)構(gòu)的相對尺寸，成分和位置?？梢岳脕碜则?qū)動器的許多不同信號再現(xiàn)所需的電子圖形。驅(qū)動器內(nèi)現(xiàn)有的不同電子信號可以導致相同調(diào)研特征的不同電子圖形，擾動，或“簽名”。然而，應當明白，每個這種簽名或信號擾動是唯一的，因此，它可用作所考慮的各個調(diào)研特征的單獨和區(qū)別指示符。然后，常規(guī)的盤驅(qū)動器可編程地返回到它的原始操作配置。我們討論驅(qū)動器內(nèi)部和外部的處理和成像軟件作為本發(fā)明這個實施例的有關(guān)特征。
按照本發(fā)明的另一個實施例，并作為在盤驅(qū)動器內(nèi)可編程配置一個或多個信號處理電路作為模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器運行的另一個方案，利用有或沒有外部緩沖器卡的外部A/D轉(zhuǎn)換器。在本發(fā)明的這些實施例中，還可以利用來自驅(qū)動器的多個不同信號再現(xiàn)所需的電子圖形。如同以上的實施例，驅(qū)動器內(nèi)現(xiàn)有的不同電子信號可以導致相同調(diào)研特征的不同電子圖形，信號擾動，或“簽名”。還應當明白，相對于本發(fā)明的這個實施例，每個這種簽名是唯一的，因此，它可用作所考慮各個調(diào)研特征或其屬性的單獨和區(qū)別指示符。處理和成像軟件也是本發(fā)明這個實施例的有關(guān)特征。
可以利用光進入光盤驅(qū)動器中物鏡組件時的電特性，在光盤上建立調(diào)研特征的多維圖像。光生物盤可以設計成便于數(shù)據(jù)的收集和圖像的建立。
可以利用光盤驅(qū)動器作為光盤成像裝置，從光盤組件中的信號元素(即，被成像的樣品)產(chǎn)生多維圖像。從光盤或光盤組件表面反射的能量被收集到物鏡組件中的光電檢測器，并利用它再現(xiàn)多維圖像?？梢詢?yōu)化光盤性質(zhì)(機械，邏輯或光學性質(zhì))和光學裝置性質(zhì)以產(chǎn)生高分辨率的多維圖像，它在某些方面有區(qū)別地描寫信號元素。
可以調(diào)整光盤驅(qū)動器的物鏡組件和光電檢測器，便于收集光盤表面上調(diào)研特征的高分辨率圖像。物鏡內(nèi)部(或物鏡的光程內(nèi))的四元檢測器往往組合成圖4中18所示形式。
現(xiàn)在參照圖8，通過添加抽頭緩沖器57，58和59，可以在它的原始配置中補充圖4的芯片組30。這些抽頭緩沖器分別給未處理的模擬信號提供入口，例如，檢測器18產(chǎn)生的HF信號50，TE信號52，和FE信號54，從而允許外部設備在不干擾正常驅(qū)動器運行的條件下接收這些信號。
另一種改進方案是添加抽頭緩沖器，從而允許來自檢測器18的未處理信號A至F被外部設備或附加的電路進行處理。根據(jù)這些信號，可以形成HF，TE，F(xiàn)E，或任何其他的組合。此外，任何附加的檢測器按照相同的方式可以提供有用的信號(例如，當前最新技術(shù)驅(qū)動器中的G和H檢測器)。不需要抽頭緩沖器，某些驅(qū)動器電路設計和檢測器/放大器裝置允許設備或附加電路直接連接到檢測器。
其次參照圖9，圖9表示按照本發(fā)明的光盤驅(qū)動器140。光盤驅(qū)動器140有盤托168，盤托168適合于放置盤130，這種類型盤設計成容納各種調(diào)研特征。盤130可以是光生物盤，例如，共同轉(zhuǎn)讓的美國臨時申請No.60/252,726，其標題為“Bioactive Solid Phase for SpecificCell Capture and Optical Bio-Disc Including Same”；No.60/249,391，其標題為“Optical Disc Assembly for Performing Microscope andSpectroscopy Using Optical Disc Drive”；和No.60/257,705，其標題為“Surface Assembly for Immobilizing DNA Capture Probes andBead-Based Assay Including Optical Bio-Discs and Methods RelatingThereto”所公開的光生物盤。
已知的光盤驅(qū)動器往往封裝在包括光盤驅(qū)動器140和此處討論的一個或多個處理電路板的機殼內(nèi)?；镜墓獗P驅(qū)動器(例如，光盤驅(qū)動器140)提供各種從光盤導出的信號。例如，大多數(shù)光盤驅(qū)動器提供HF信號50作為基本的信息信號。這種驅(qū)動器還提供跟蹤誤差信號(TE信號)52，聚焦誤差信號(FE信號)54，和來自傳感或激光光電檢測器的基本信號，這些信號往往簡單地稱之為A信號，B信號，C信號，D信號，E信號，和F信號。在已知類型的光盤驅(qū)動器中，這些信號是在處理電路板上進行處理以提供任何的校正信號，在操作光盤驅(qū)動器或從光盤導出信息信號時可能需要校正信號。這種處理電路板往往封裝在光盤驅(qū)動器內(nèi)，并可以包括此處討論的可編程信號處理器。
圖9A表示本發(fā)明的五種實施方案。這些實施方案分別標識為實施方案I，II，III，IV和V。應當明白，每種實施方案可以有幾個實施例，所有這些實施例實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
在本發(fā)明實施方案V的實施例中，未處理的HF信號50是從光盤驅(qū)動器140中抽出，并被引導到改型個人計算機或PC 142。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員可以理解，改型PC 142可以是任何適當改造和編程的處理器，微處理器，專用集成電路(ASIC)，等等。改型PC 142包括用于處理從光盤驅(qū)動器140中讀出光束產(chǎn)生HF信號的軟件和硬件，該光束調(diào)制成盤130中若干不同層，基片或表面中任何一個或多個上一個或多個調(diào)研特征的函數(shù)。在遇到或讀出盤130上操作特征時，相同的讀出光束也是按照常規(guī)方式被調(diào)制。這種操作特征通常包括預記錄的類CD盤中的坑和平臺，或在諸如CD-R的可記錄盤中染色和未染色區(qū)形成的標記和空間。按照編碼這種信息的多個方案中任何一個方案，坑和平臺，或標記和空間，包含數(shù)據(jù)，程序，視頻和/或音頻性質(zhì)的編碼信息。
在改型PC 142中，光盤驅(qū)動器140最好包括緩沖放大器(為了清楚起見，未畫出)以提供HF信號的放大復制品，因此，實際的HF信號不會因過大的負載而發(fā)生畸變。HF信號的放大復制品(如果需要，或?qū)嶋H的HF信號本身)通過電纜耦合到改型PC 142。改型PC 142中處理HF信號的軟件和硬件包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)作為部分的改型PC 142，最好是，包括合適ADC(例如，從8MHz至40MHz的抽樣率)的數(shù)據(jù)采集板或模塊。ADC數(shù)字化抽樣數(shù)據(jù)存儲到PC的RAM中，在PC的軟件控制下由PC進行處理。
改型PC 142可以有利地包括鍵盤144，監(jiān)視器146，和擴音器148。在改型PC 142按照所需方式處理原始的HF信號之后，調(diào)研特征(以下討論)的特性方面可以在監(jiān)視器146上顯示。也可以利用監(jiān)視器146和擴音器148顯示盤130上編碼的普通視頻或音頻信號。為了簡單明了，以下稱本發(fā)明的實施方案V為“改型PC實施方案”。
在圖9A所示本發(fā)明實施方案III的實施例中，光盤驅(qū)動器140是與處理電路板封裝在一起，該電路板包括可編程DSP 32(類似于圖8中的DSP)和分析器154，分析器154與PC 158結(jié)合運行。PC 158包括軟件和受軟件控制的硬件，適合于對調(diào)研特征進行分析。分析器154可以包括另一個可編程DSP，可編程微處理器，專用集成電路(ASIC)，等等，用于完成支持生物，化學或生化研究的功能?？删幊藾SP 32包括數(shù)字化HF信號(或其他信號)的ADC。分析器154可以僅僅提供電壓值超過閾值的計數(shù)?；蛘?，分析器154可以識別電壓變化(例如，雙峰，等等)或具有調(diào)研特征的其他波形。在任何情況下，可編程DSP 32完成最高帶寬功能，PC 158完成最低帶寬功能，而分析器154完成中間帶寬功能。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員可以明白，分析器154的功能可以包含在可編程DSP 32，PC 158或二者的能力范圍內(nèi)。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員還可以明白，PC 158可以是任何適當改造和編程的處理器，微處理器，專用集成電路(ASIC)，等等。以下更詳細地描述這個實施方案的特征。為了簡單明了，以下稱本發(fā)明的實施方案III為“DSP實施方案”。
按照本發(fā)明實施方案I的實施例，來自驅(qū)動器140的抽頭HF信號，如圖8所示抽頭緩沖器57所緩沖的信號，可以被引導到圖9A所示的外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器150(ADC 150)。如同改型PC的實施例，光盤驅(qū)動器140最好包括緩沖放大器152，用于提供實際HF信號的放大復制品，因此，實際的HF信號不會因過大的負載而發(fā)生畸變。實際HF信號的放大復制品(如果需要，或HF信號本身)耦合到ADC150?；蛘撸鞣N不同信號或信號組合中的任何一個信號(例如，TE信號和FE信號，或A信號，B信號，C信號，D信號，E信號和F信號)可以從所示驅(qū)動器140抽出。以下更詳細地描述這個實施方案的各個特征。為了簡單明了，以下稱本發(fā)明的這個實施例為實施方案I的“A至D實施例”。A至D實施例可以改變成包括外部緩沖放大器卡152，如圖9A中的實施方案II。
再參照圖9A，本發(fā)明的實施方案IV說明，當驅(qū)動器的詢問信號遇到調(diào)研特征或?qū)傩詴r，可以利用，改變和擴充光盤驅(qū)動器140的音頻輸出(即，音頻信號)以產(chǎn)生聲音。例如，當讀出光束“讀出”或檢測調(diào)研特征時，可以利用產(chǎn)生聲音的數(shù)字靜音預記錄光盤。按照這種方式，不同的調(diào)研特征可以產(chǎn)生可識別的不同聲音或音調(diào)?；蛘?，光盤可以包含聲音磁道，它可以被阻塞編碼聲音信息的調(diào)研特征的形成或存在所中斷。本發(fā)明的這些實施例一般可以組合成三種不同的類別，方法或技術(shù)。第一種方法包括利用現(xiàn)有的聲音卡，它往往封裝在許多驅(qū)動器組件中，例如，音頻CD播放機。這種聲音卡一般產(chǎn)生模擬聲音信號，但也可以接入到聲音的數(shù)字信號表示。第二種方法是從內(nèi)部改進這種電流驅(qū)動器組件中存在的音頻電路，可以提供模擬或數(shù)字信號。按照本發(fā)明的第三種方法或技術(shù)是提供外部聲音模塊(如圖9A中的音頻處理模塊156)，它連接到光盤驅(qū)動器組件140，處理軟件，和音頻輸出裝置，例如，一對擴音器148。本發(fā)明的實施方案IV一般可以稱之為“音頻”實施方案。
圖9A中所有不同的實施方案，除了改型PC實施方案V以外，通常包括常規(guī)的PC 158，以下對其功能作更詳細的描述。改型PC實施方案固有地包括PC，而改變它的輸入。然而，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員可以知道，PC 158可以是任何適當改造和編程的處理器，微處理器，專用集成電路(ASIC)，等等。
共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No.09/421,870，其標題為“TrackableOptical Discs with Concurrently Readable Analytic Material”(以下稱之為′870申請)，公開耦合示波器到HF或RF信號的方法，在獲得操作光盤驅(qū)動器所需編碼信息的同時，檢測與調(diào)研結(jié)構(gòu)相關(guān)的雙峰圖形。這些峰值的出現(xiàn)是光束穿過光盤表面上調(diào)研結(jié)構(gòu)或指示劑時反射率變化的結(jié)果。這種電子圖形可以有利地用于檢測和鑒別所研究的各種結(jié)構(gòu)。
實施方案II的實施例說明模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器150(ADC)通過緩沖器152連接到HF信號。例如，實施方案II可以確定光盤任何部分上雙峰數(shù)目(以及調(diào)研結(jié)構(gòu)或指示劑的數(shù)目)。ADC 150形成模擬HF信號(或其他合適信號)的數(shù)字化樣本，以及用足以捕獲峰值圖形特性的高抽樣速率形成樣本，這些峰值圖形特性是與調(diào)研結(jié)構(gòu)相關(guān)。相關(guān)的應用程序可以解釋數(shù)字化峰值信號的幅度和/或持續(xù)時間，用于確定被檢測結(jié)構(gòu)的相對尺寸，成分和位置。
操作功能從盤130(圖9A和12)上操作特征收集，反射或產(chǎn)生并被物鏡組件10(圖1)中元件處理的光投射到檢測器18上，并產(chǎn)生伺服電路34(圖6)所利用的電信號以提供操作功能給驅(qū)動器。這些模式提供允許物鏡組件10聚焦到盤130焦平面之上的信息和允許物鏡組件10沿與光盤組件操作表面相關(guān)的信息磁道運動的跟蹤操作特征(例如，坑，槽，平臺)。
可以利用驅(qū)動器的操作功能和引導驅(qū)動器完成這些操作功能的信號以再現(xiàn)多維圖像。這些操作功能包括，但不限于，聚焦，跟蹤和同步。從信號元素與物鏡組件發(fā)射的光相互作用而反射和/或產(chǎn)生的所有能量之和通常稱之為HF(高頻)信號或RF信號。若物鏡組件中的光電檢測器組合成四元組(如圖4中的18所示)，則該信號稱之為四元求和信號。這個求和信號包含通過算法處理再現(xiàn)圖像所需的大部分信息。光電檢測器中的其他元件產(chǎn)生可以獨立測量的信號以形成附加的信息或操作信號。例如，可以組合光盤驅(qū)動器的四元檢測器中收集的能量以產(chǎn)生如下的操作功能A+B+C+D ＝HF或四元求和(用于坑的同步)A+D-(B+C)＝跟蹤(推挽技術(shù))(用于槽的同步)A+C-(B+D)＝聚焦(像散技術(shù))E-F＝跟蹤(懸架技術(shù))可以獨立或任意組合地利用這些光電檢測器單元信號以產(chǎn)生有關(guān)信號元素的特征信息。在大多數(shù)實施例中，軟件中需要算法相互作用以再現(xiàn)特性成像。四元檢測器在當前市場上是最普通的，然而，還可以利用包括多于4至6個元件的檢測器分布以增強特性化。此外，該裝置中的光程可以配置成提供具有相干光，部分相干光或非相干光的信號特征。
可以從光盤驅(qū)動器的操作信號中直接或間接地收集信號響應。在本發(fā)明成像特征的一個實施例中，操作信號被直接地放大，數(shù)字化或抽樣(位分辨率，抽樣率)，然后通過軟件進行算法調(diào)整以產(chǎn)生信號元素的特征圖像。在數(shù)字化操作信號之前或之后，還可以用電處理這些操作信號。在數(shù)字化之前，可以利用另一個信號元件對操作信號進行濾波，放大或求和以產(chǎn)生特征化，非隨機，或相關(guān)的響應。例如，利用外部電操作，如信號分析器，可以測量或特性化信號。當信號的響應被濾波，放大，或與其他信號(例如，非對稱性，推挽，串音，徑向噪聲，等等)進行數(shù)學組合時，該信號可以展示非隨機的相關(guān)事件。
還可以獨立或組合地利用從調(diào)研特征或非操作特征產(chǎn)生的信號以產(chǎn)生所考慮的調(diào)研特征的特性圖像。光盤驅(qū)動器產(chǎn)生的信號和邏輯響應也可用于再現(xiàn)信號元素或調(diào)研特征的特性。這與利用信號完成所需操作特性略微不同?？梢詮墓獗P驅(qū)動器收集數(shù)字信號，模擬信號，邏輯響應，光響應，或機械響應以描寫信號元素或調(diào)研特征。例如，具有特定光學或物理性質(zhì)的信號元素與光發(fā)生相互作用，建立特征能量圖形或能量分布?？梢员O(jiān)測和測量光電檢測器上這個特征分布或圖形作為響應，它不會對驅(qū)動器的操作功能產(chǎn)生不利的影響。
在一個典型的實施例中，光盤驅(qū)動器中的物鏡組件與光盤組件表面上的操作特征相互作用。這種相互作用可以包括支持所有的操作功能，或它可以包括在盤的預定“分區(qū)”上暫停一個或多個操作功能。來自物鏡組件的入射光束與操作表面和調(diào)研特征的相互作用在HF信號，跟蹤信號和聚焦信號中產(chǎn)生信號響應。包括操作信息和與操作特征相關(guān)信息的聚焦信號可與電伺服電路結(jié)合使用，以支持某個方向上對物鏡組件運動的響應，我們稱該方向為“Z”方向，如圖9B所示。跟蹤信號或推挽信號可以與電伺服電路結(jié)合使用，以支持某個方向上對物鏡組件運動的響應，我們稱該方向為“X”方向，如圖9B所示。HF信號，DPD信號或四元求和信號可用于支持某個方向上對物鏡組件運動的響應，我們稱該方向為“Y”方向。按照這種方法，利用物鏡組件的標準操作響應，我們可以從入射光束與信號元素或調(diào)研特征的相互作用中收集3維(XYZ)響應。
信號元素或調(diào)研特征136覆蓋光盤中的一個區(qū)域，它直接或間接地與提供跟蹤信號的操作特征相互作用。信號元素可以遠離操作特征，例如，在以下詳細描述的透射型或半反射型光盤中。或者，信號元素可以從有完全操作功能的區(qū)域中去掉，例如，在光盤中或光盤上形成的單獨“分區(qū)”或“反射鏡帶”，其中至少已去掉一些操作功能。信號元素可以在焦平面上，它是從產(chǎn)生其他操作信號(聚焦和/或跟蹤和/或同步)的干涉圖形中實際去掉的。信號元素應當提供可測量的對比度或能量分布。這個對比度可以由操作結(jié)構(gòu)(焦平面)的反射性質(zhì)與信號元素的反射性質(zhì)之差值確定。
信號元素或調(diào)研特征的反射率可以小于操作平面的反射率，從而給光電檢測器提供減小的能量和。信號元素可以有與操作平面(或焦平面)相同或類似的反射性質(zhì)，但提供衍射或相位相消或相位增強響應，它在光電檢測器中提供減小的信號電平。信號元素的反射率可以大于操作平面的反射率，因此在光電檢測器求和信號中提供增大的信號電平?？梢栽鰪姽獗P驅(qū)動器的設計和光盤組件操作特征的設計以優(yōu)化成像能力。
提供焦平面的操作平面可以設計成提供最大對比度或增強激光/信號元素的相互作用。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員可以明白，在激光聚焦期間的任何特定時間，焦平面包含最大的反射率點。若焦平面的反射率高于信號元素或調(diào)研特征，則需要增強設計的干涉或相位對比度特性。若焦平面的反射率低于信號元素，則需要增強信號的反射率和線性信號響應。焦點分辨率取決于物鏡組件中的激光波長，聚焦透鏡的數(shù)值孔徑，聚焦伺服環(huán)路的帶寬，和光盤組件的光學性質(zhì)。
在按照本發(fā)明的光盤系統(tǒng)設計中，重要的是建立強的信號識別模式，它可以區(qū)別操作功能與信號元素特性。通過光盤反射，吸收或透射的光應當盡可能詳細和多地描寫信號元素。
信號元素通過許多方法可以影響反射或透射光中的響應。信號元素本身也可以設計成具有盤的操作特性，從而在透射或反射光中提供高的對比度。光的能量電平，能量分布和偏振態(tài)可以受信號元素的設計以及它與光盤中焦平面光學性質(zhì)關(guān)系的影響。
涉及信號元素選擇和設計的一個實施例是建立這樣的信號元素，其反射率與光盤焦平面的反射率有很大不同。因此，信號元素的反射率設計成遠遠高于或低于光盤的反射率。這就產(chǎn)生高的信號對比度和強的特征信號。
可以按照多種方法產(chǎn)生焦平面與信號元素之間的反射率差。這些方法包括，但不限于，以下的內(nèi)容1.信號元素的材料可以有較低或較高的反射率，因此，它比光盤平面周圍產(chǎn)生較高或較低的信號電平。
2.若信號元素小于光束尺寸，則產(chǎn)生干涉圖形，且信號元素的尺寸可以給信號建立相消或相加的分量。
3.建立狀態(tài)條件的能量源可以激活信號元素，該狀態(tài)條件導致比周圍區(qū)域(相變材料)較低或較高的反射率。
涉及信號元素選擇和設計的另一個實施例涉及材料和狀態(tài)的利用，它與通過光盤透射或反射的光偏振態(tài)發(fā)生干涉。信號元素可以設計成有光學和磁學性質(zhì)，它對于與光盤組件相互作用的光偏振態(tài)有對比度效應。在光盤中建立這個實施例有許多種方法。這些方法包括，但不限于，以下的內(nèi)容1.信號元素可以設計成透明的而不是雙折射或雙色性。檢測器中光學元件基于它的狀態(tài)透射，反射或吸收形成的信號。
2.信號元素可以設計成產(chǎn)生磁性取向，它提供光的對比偏振態(tài)。
涉及信號元素選擇和設計的第三組實施例涉及光學或干涉性質(zhì)的利用，它與透射或反射通過光盤的光能量分布發(fā)生干涉。信號元素可以設計成按照這樣方式衍射光，它從非本征檢測器中建立較高的能量響應。在檢測器表面上光區(qū)域的形成信號中，提供可測量或可檢測的對比度。
涉及信號元素選擇和設計的第四組實施例涉及利用化學發(fā)光。信號元素或光盤表面可以設計成發(fā)射二次激活態(tài)能量。例如，它涉及利用加到信號元素和/或合適光盤表面上熒光或磷光標記或染料。這組實施例的合適信號元素包括，但不限于，珠或細胞，如血細胞。狀態(tài)被光盤組件上的入射能量所激活。從而建立對比能量，它存在于透射或反射的返回光中。
因此，本發(fā)明的目的是一種用于檢測信號元素的光分析盤。光分析盤最好包括基片層和與基片層相關(guān)的操作層。操作層有編碼的操作信息。按照本發(fā)明的這個方面，光分析盤還包括相對于操作層放置的信號元素。信號元素和操作層有選取的光學和磁學特性，可以提供它們之間的預定對比度，從而提供指出操作層相關(guān)的信息與信號元素的特性之間區(qū)別的返回信號。
入射光圖1所示光盤驅(qū)動器的物鏡組件10中利用激光器(即，圖1和12中的光源19)發(fā)射的光波長影響光盤系統(tǒng)的分辨率。理論上，利用波長為λ的物鏡組件(在元素/激光界面)可以檢測的最小信號元素或調(diào)研特征是λ/2NA，其中NA是物鏡的數(shù)值孔徑。在任何時刻，在激光/平面界面處的調(diào)研特征或信號元素可以大于或小于在焦點附近光束覆蓋的范圍。與小于激光覆蓋范圍的信號元素比較，大于激光/信號元素界面處激光束覆蓋的信號元素產(chǎn)生更多的特征信號。
激光的波長應當盡可能地短以提高信號響應的分辨率。這可以導致較小信號元素和調(diào)研特征有更詳細和特征能力。較短的波長在光盤組件的焦平面上產(chǎn)生較小的聚焦光斑。所以，較短的波長在成像裝置中產(chǎn)生較高的空間分辨率。具有高數(shù)值孔徑的物鏡組件提供較小的焦距和較大的衍射能力。
驅(qū)動器應當對激光/信號元素界面的信號響應或信號一致性有非常小的機械或電影響。在某些情況下，驅(qū)動器操作可以產(chǎn)生影響，如果它是這樣設計的(例如，電耦合，同步增強，信號增益控制設置AGC，信號功率電平設置)。
從光盤提取信息現(xiàn)在參照圖10，圖10說明在光盤上編碼視頻，數(shù)據(jù)或音頻信息，例如，音樂，然后從光盤上解碼信號以恢復音頻，視頻，或數(shù)據(jù)的常規(guī)過程。在方框70抽樣音頻，視頻，或數(shù)據(jù)信號，在方框71量化，在方框72編碼成標準格式，以及在方框73調(diào)制到原版盤上。然后，在方框74披量制造復制盤。在方框75，在盤閱讀器中通過信號處理器處理從制造盤得到的信號。在方框76解調(diào)，然后在方框77解碼以恢復原始的音頻，視頻，和/或數(shù)據(jù)。這個輸出顯示在監(jiān)測器上和/或在一對擴音器上播放，供用戶使用和欣賞。
其次參照圖11，圖11展示變化后的光盤解碼系統(tǒng)，其中去除掉系統(tǒng)中的一些功能。改變路徑以去除解調(diào)和解碼操作(圖10中的方框76和77)，并給計算機提供原始的數(shù)字化信號，可以有效地描寫光盤組件表面上的一組信號元素或調(diào)研特征。
除了預記錄的光盤以外，當前還有各種可記錄的光盤?？捎涗浀脑姹P包含各種操作特征，這些操作特征設計成用于記錄操作期間，而不是用于讀出操作期間。以下的表1總結(jié)這些操作的區(qū)別。
表1

如以上所指出的，CD，CD-R或DVD播放機的解碼器或伺服系統(tǒng)可用于提供盤的焦平面或操作特征平面上化學響應的計數(shù)，相關(guān)，或特征。來自驅(qū)動器芯片組的其他響應或原始信號，該芯片組量化調(diào)研特征或信號產(chǎn)生元素的信號幅度，包括高頻信號(HF)(AC或DC耦合)，跟蹤誤差信號(TE)，聚焦誤差信號(FE)，自動增益控制設置(AGC)，推挽跟蹤信號((B+C)-(A+D))，CD跟蹤信號(E-F)，CD-R跟蹤信號((A+D)-(B+C))，聚焦信號((A+C)-(B+D))，微分相位檢測器信號(DPD)((A+B)-(C+D))，來自激光器后部的功率監(jiān)測信號，和音頻信號。本發(fā)明可以利用的其他信號包括來自四元檢測器A，B，C和D，或側(cè)邊檢測器E和F的各個信號。
當前常規(guī)驅(qū)動器的趨勢是利用高密度光電檢測器以代替典型的四元檢測器。本發(fā)明的方法也可以結(jié)合使用目前市場上可以購得的這種陣列檢測器。例如，這些陣列包括各個信號A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，...Z。按照本發(fā)明的不同實施例，可以有利地利用這些信號中的每個信號或其組合以得到所需的電子圖形，簽名，或信號擾動，它們唯一地描寫所感興趣的信號元素，調(diào)研特征或?qū)傩浴?br> 成像技術(shù)和操作特征光生物盤組件的操作特征和布局可以設計成優(yōu)化成像操作。光盤組件還可以設計在特定的區(qū)域或“分區(qū)”以增強信號元素或調(diào)研特征的檢測和特性，以及提供具有特定激光界面性質(zhì)的較高信號分辨率。
操作特征往往提供這樣的跟蹤信號，它允許物鏡組件從光盤組件的內(nèi)區(qū)向外區(qū)運動。操作特征之間較小的磁道間距或間隔產(chǎn)生較高的分辨率，由于相應地增加了與調(diào)研特征相關(guān)的響應數(shù)目。通過提供小于信號元素和與信號元素相當?shù)拇诺篱g距的操作特征，可以從激光/信號元素相互作用中收集多次電掃描。當磁道間距減小時，可以增大操作平面(焦平面)上或附近的固定位置處信號元素的潛在掃描次數(shù)。當操作特征小于給定的固定信號元素尺寸時，就增大光盤上調(diào)研特征或信號元素位置可分辨的精確度。這個位置精確度一般稱之為“位置分辨率”。這同樣適用于一致的物鏡/操作特征界面。CD盤的典型磁道間距為1.5-1.7μm，DVD盤的磁道間距為0.73-0.75μm，而DVD-RAM盤的磁道間距為0.35μm。
操作特征還提供影響盤旋轉(zhuǎn)速度以及激光與信號元素相互作用持續(xù)時間的同步信息。較低速度在A/D轉(zhuǎn)換器的信號數(shù)字化中產(chǎn)生較高量化分辨率。這增加系統(tǒng)的抽樣分辨率。當旋轉(zhuǎn)速度增大時，必須按照相應方式增大抽樣頻率和位分辨率以獲得一致的抽樣分辨率。CD盤的典型磁道速度為1.2m/sec，而DVD盤的磁道速度為3.49m/sec。
操作特征還提供影響光盤轉(zhuǎn)速和激光與信號元素相互作用持續(xù)時間的同步信息。較低的轉(zhuǎn)速在A/D轉(zhuǎn)換器的信號數(shù)字化中產(chǎn)生較高的量化分辨率。這增大系統(tǒng)的抽樣分辨率。當轉(zhuǎn)速增大時，必須按照對應的方式增大抽樣頻率和位分辨率以獲得一致的抽樣分辨率。CD盤的典型磁道速度是1.2m/sec，而DVD盤的磁道速度是3.49m/sec。
光盤組件或部分的光盤組件可以具體設計成專用于成像操作。具有慢轉(zhuǎn)速，緊密磁道間距和優(yōu)化焦平面的光盤提供用于成像的異常響應。優(yōu)化盤或盤元件的設計還包括邏輯電路，可以隨機接入到盤上預尋址的調(diào)研位置。邏輯電路可以編碼在盤的操作特征中，或由盤組件上的物理標記形成。邏輯電路可以設計成適應于分配到盤上不同分區(qū)的具體測定調(diào)研協(xié)議。這種調(diào)研協(xié)議包括，但不限于，抽樣速率，位分辨率，轉(zhuǎn)速，聚焦和跟蹤偏移，激光功率，激光波長，旋轉(zhuǎn)方向，加速度，減速度，和具體測定所要求任何其他的系統(tǒng)相互作用。
可以建立這樣的光盤系統(tǒng)，具有(1)操作特征或跟蹤特征，它有非常緊密的磁道間距以實現(xiàn)收集數(shù)據(jù)的切向分辨率(例如，DVD-0.74μm)；(2)邏輯電路和硬件，它提供平臺/槽或平臺/坑跟蹤，增強切向分辨率(例如，DVD-RAM，或MO)；(3)邏輯電路或操作特征，它提供較慢的盤轉(zhuǎn)速(較短的坑或擺動槽)以獲得較高的信號細節(jié)；(4)盤或透鏡元件厚度，它可以在盤組件的焦平面上有較小或較大的光斑(被成像的元件可以略微偏離正確的焦平面，或它們可以提供物鏡組件的新聚焦位置)；(5)硬件，它提供較短波長的激光以提高分辨率(例如，DVD 635-650nm，HD-DVD約400nm)；(6)抽樣系統(tǒng)，它提供較高的抽樣頻率或較高的樣本位分辨率以增強成像操作；(7)軟件，它提供數(shù)學變換的處理功能或運算功能以導出成像近似；和(8)盤或透鏡元件使激光與特征鄰近，可以增強光與特征的相互作用(例如，用于控制倏逝場的SIL型元件)。
在光生物盤上調(diào)研特征的成像操作中，需要在調(diào)研特征或信號元素與焦平面之間產(chǎn)生可測量的對比度。利用反射的信號元素或調(diào)研特征與低反射率的焦平面或操作平面的組合，可以獲得這個所需的對比度?；蛘?，利用非反射的信號元素或調(diào)研特征與較高反射率的焦平面或操作平面的組合，也可以獲得這個所需的對比度。
光盤驅(qū)動器和有關(guān)的盤格式在包括諸如CD，CD-R，或DVD或其改型格式的光盤上可以實現(xiàn)光生物盤。光生物盤可以包括用于完成，控制和后處理測試或測定的編碼信息。例如，可以引導這種編碼信息以控制盤的轉(zhuǎn)速。與測試，測定或調(diào)研協(xié)議有關(guān)，轉(zhuǎn)速可以隨加速度，恒定速度和減速度的干預或連續(xù)會話而變化。可以緊緊地控制這些會話的速度，方向和轉(zhuǎn)動時間，以提供流體的預定混合，攪拌或分離，以及試劑，反應試劑或抗體的中斷。盤驅(qū)動器組件用于轉(zhuǎn)動光盤，讀出和處理光盤上存儲的任何編碼信息，以及分析光盤的任何測定分區(qū)中液體，化學，生物，或生化成分。盤驅(qū)動器組件還可用于寫入信息到生物盤。記錄可以發(fā)生在完成測定或測試之前或之后進行。
按照本發(fā)明的另一個實施例，光盤驅(qū)動器芯片組用作A/D轉(zhuǎn)換器以抽樣讀出光束，此后識別調(diào)研特征和結(jié)構(gòu)，再描寫這種特征和結(jié)構(gòu)作為唯一的信號擾動或電子簽名。可以按照這樣方式改變光盤解碼系統(tǒng)，去掉該系統(tǒng)中的某些功能。從光盤解碼器的解碼路徑中去掉具體特征以提供原始的數(shù)字信號，它可以有效地描寫和唯一地識別光生物盤表面上，光盤內(nèi)基片上放置的調(diào)研特征，或駐留在形成在容器或通道內(nèi)的調(diào)研特征作為盤組件的流體元素。
按照本發(fā)明的另一個實施例，常規(guī)的盤驅(qū)動器用于識別調(diào)研特征和結(jié)構(gòu)。在此情況下，固件的改動能使用戶監(jiān)測盤驅(qū)動器內(nèi)的已知信號，無須改變電路或硬件。AGC信號的值可用作測量工具。AGC功能試圖保證模擬輸出信號有一致的范圍。若盤驅(qū)動器用于讀出二進制數(shù)據(jù)，則僅需要高值和低值。然而，在調(diào)研特征的情況下，可能需要連續(xù)范圍內(nèi)的數(shù)值。當信號電平為低電平時，AGC是高值，反之亦然。因此，AGC可以作為這樣的信號，它代表檢測器所接收的光，所以，AGC可用于測量和檢測調(diào)研特征的變化。
這個實施例的CD-R播放機/記錄器添加調(diào)整透鏡到商品化光盤播放機的物鏡組件。商品化播放機/記錄器計成用于可記錄CD盤的記錄，現(xiàn)在利用它檢測顯微結(jié)構(gòu)。在物鏡組件的輸出位置改變驅(qū)動器。小的折射型光透鏡添加到CD可記錄驅(qū)動器的光程上。圖89A和89B畫出添加這個調(diào)整透鏡。圖89A表示具有可記錄CD盤1112的商品化光盤播放機。陰影區(qū)表示1.2mm厚的聚碳酸酯層，它有助于聚焦和偏振化光束。在圖89B中，調(diào)整透鏡1114添加在物鏡組件1100的輸出位置。這個光調(diào)整透鏡提供所需的聚焦和偏振特性，用于CD可記錄驅(qū)動器的的標準操作。調(diào)整透鏡調(diào)整聚焦路徑并提供所需的反射給二極管激光器，以便在光盤表面上形成理想的光斑尺寸和能量分布。調(diào)整透鏡提供類似于光盤結(jié)構(gòu)中1.2mm厚聚碳酸酯層形成偏振相移的偏振相移。本實施例所用的光盤1116中沒有這個聚碳酸酯層。取而代之的是，空氣填充層用于沉積進行檢測和分析的生物樣本?？梢愿淖冋{(diào)整透鏡的特性以提供用于檢測生物位的最佳情況，例如，珠，細胞，膠態(tài)金，碳，或與光盤相關(guān)的其他顯微標記和指示劑。按照這樣的方式設計調(diào)整透鏡以優(yōu)化光盤播放機/記錄器的光程上每個元件的操作特性。
抽樣系統(tǒng)設計和優(yōu)化成從光分析盤表面上的調(diào)研結(jié)構(gòu)和信號元素中檢測和描寫電響應。抽樣系統(tǒng)監(jiān)測和傳遞以上討論的來自伺服控制信號的信息。傳遞的信息包括定性和定量信息。
光盤播放機或記錄器的物鏡組件送出來自激光二極管的調(diào)制或連續(xù)波激光脈沖。它記錄光盤表面上的反射信息到組合光電檢測器，并產(chǎn)生提供操作要求的四個伺服信號(即，跟蹤，聚焦，同步，和功率控制)。從電伺服機構(gòu)產(chǎn)生的每個電信號或其組合中可以檢測和描寫顯微結(jié)構(gòu)。這包括，但不限于，利用三光束懸架(outrigger)系統(tǒng)上的所有跟蹤光斑以檢測和描寫特征。
至少利用三種聚焦技術(shù)可以產(chǎn)生聚焦伺服信號臨界角聚焦，F(xiàn)ocault或刀口聚焦，或像散聚焦。至少利用四種類型跟蹤技術(shù)可以產(chǎn)生跟蹤伺服信號單光束推挽跟蹤，三光束懸架跟蹤，微分相位檢測(DVD)，或單光束高頻擺動跟蹤。至少利用三種不同的方法產(chǎn)生同步位時鐘同步或位模式同步，分區(qū)定時方法(DVD-RAM)，或擺動槽同步。利用多于四種方法產(chǎn)生功率控制PCA或CD-R盤中的功率監(jiān)測信號，運行功率控制方法或脈沖二極管的實時功率控制，功率或策略調(diào)整，或擺動槽信息中編碼的最佳功率。從多于40個已知光盤格式中產(chǎn)生邏輯。邏輯可以完成位置檢測，功率控制，徑向或切向定位，層檢測，密度檢測，多會話應用以及各種其他功能。
光盤驅(qū)動伺服機構(gòu)可用于檢測調(diào)研特征，信號元素，或其各種結(jié)構(gòu)的尺寸。激光在生物位上的運動導致光盤跟蹤系統(tǒng)伺服信號和/或光盤聚焦系統(tǒng)伺服信號中的信號偏轉(zhuǎn)。與閉環(huán)信號光束推挽跟蹤系統(tǒng)或三光束懸架跟蹤系統(tǒng)相關(guān)的電信號偏轉(zhuǎn)用于描寫生物位，并可處理成定量的數(shù)字或模擬信息。與閉環(huán)三光束像散或閉環(huán)單光束Focault聚焦系統(tǒng)相關(guān)的電信號偏轉(zhuǎn)可用于描寫生物位，并可處理成定量的模擬或數(shù)字信息。
當推挽跟蹤系統(tǒng)與球形生物位相互作用時，光組件沿水平和垂直平面運動。光組件沿水平平面的運動是朝著向外或向內(nèi)的徑向。這導致加到推挽跟蹤伺服電路上電信號的正偏轉(zhuǎn)或負偏轉(zhuǎn)。低通或帶通電濾波器可用于確定生物位的存在和特性。
當三光束懸架跟蹤系統(tǒng)與球形生物位相互作用時，光組件沿水平和垂直平面運動。光組件沿水平平面的運動是朝著向外或向內(nèi)的徑向。這導致加到微分跟蹤伺服電路上電信號的正偏轉(zhuǎn)或負偏轉(zhuǎn)。低通或帶通電濾波器可用于確定生物位的存在和特性。
與跟蹤伺服環(huán)路電隔離的電路可以確定生物位特性的差別。這個電路可以是一系列低通或帶通電濾波器，它們用于隔離和描寫閉環(huán)跟蹤系統(tǒng)中偏轉(zhuǎn)的頻率和幅度，偏轉(zhuǎn)是由于激光在生物位上的運動造成的。生物位的大小可以用推挽跟蹤系統(tǒng)或懸架微分跟蹤系統(tǒng)中電跟蹤信號的偏轉(zhuǎn)幅度描寫。生物位的大小和形狀也可以用推挽或微分跟蹤系統(tǒng)中電跟蹤信號的偏轉(zhuǎn)頻率描寫。
在本發(fā)明的其他實施例中，多光束的光盤組件從多層盤中讀出。一層/光束對提供諸如跟蹤的操作元素。與此同時，其余的層/光束對用于檢測生物位。
控制驅(qū)動器功能為了使光盤系統(tǒng)正確地運行，它必須(1)準確地聚焦到光盤組件的操作平面之上；(2)準確地跟蹤螺旋狀盤磁道或在盤表面上利用某種形式的均勻徑向運動；(3)恢復足夠的信息以實現(xiàn)速度控制的形式(CAV，CLV，或VBR)；(4)利用從盤中收集的邏輯信息或在盤操作平面上檢測的信號圖形，保持正確的功率控制；和(5)響應于控制物鏡組件的位置，轉(zhuǎn)速，或激光聚焦位置的邏輯信息，該信息負責提供操作要求。
利用電路和邏輯伺服機構(gòu)，光盤物鏡組件完成三個主要的操作要求。因此，物鏡組件提供電信號給(1)聚焦伺服電路，(2)跟蹤伺服電路，和(3)信息處理電路。在CD可記錄系統(tǒng)的情況下，提供功率控制的第四個要求是必需的。在這些系統(tǒng)中，物鏡組件還提供電信號給激光功率控制電路(“信號監(jiān)測器”)。
當CD可記錄(CD-R)盤在CD可記錄播放機中播放時，它利用“連續(xù)擺動槽”和反射型盤表面以提供信息給聚焦伺服機構(gòu)，跟蹤伺服機構(gòu)和功率控制伺服機構(gòu)。在寫入可記錄盤和提供對比度標記之前，在光盤表面上檢測不到特征。四元求和檢測器檢測放置在反向成像CD可記錄盤的空氣入射面上光對比度結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)提供四元求和檢測器的電監(jiān)測操作可以檢測的特征信號。
擺動信號用于滿足以上的操作要求#2和#3。稱之為二次擺動(雙相標記)的擺動信號分量負責操作要求#5。
在光物鏡組件的跟蹤和HF信號中可以檢測到坑或標記圖形。在徑向平面上不產(chǎn)生信號。利用CD可記錄系統(tǒng)，把生物位的電效應與系統(tǒng)的跟蹤要求隔離。在徑向平面上產(chǎn)生CD可記錄的擺動信號，它不能在HF伺服信號中被檢測。在跟蹤信號中主要檢測徑向平面。在HF信號中可以檢測到來自徑向分量的很少信息。這可以使我們把跟蹤信號與HF信號或四元求和信號隔離。這種信號隔離對于檢測生物位的應用是有利的。
利用以下的數(shù)學關(guān)系，可以描述擺動信號上的生物位效應。在當前的CD可記錄系統(tǒng)中，利用22.05kHz或45.35msecs的鎖定頻率的擺動信號。在線速度為1.2meters/sec的情況下，我們比較擺動圖形的單個波與54.42微米的物理分量。換句話說，我們能夠檢測徑向平面上非常大的物理特征。
利用這種隔離技術(shù)，我們能夠在不失去跟蹤條件下檢測非常大的特征。通過同時監(jiān)測HF信號和跟蹤信號，可以確定生物位的成功物理測量。若生物位是足夠地小，則在四元求和信號或HF信號的輸出端可以發(fā)現(xiàn)電偏轉(zhuǎn)，而在跟蹤信號的輸出端沒有相關(guān)的電偏轉(zhuǎn)。當然，在跟蹤信號上可以發(fā)現(xiàn)一些電脈沖，但比較而言它是非常地小。在HF信號與聚焦伺服信號之間也有類似的關(guān)系。
現(xiàn)在參照圖12，圖12是實施方案II(圖9A)的放大視圖，它展示具有生物位，信號元素或調(diào)研特征136的光盤組件130并結(jié)合按照本發(fā)明實施的光盤驅(qū)動器140，緩沖放大器卡152，ADC 150，PC 158和顯示器146。在一個實施例中，抽出原始檢測信號(A，B，C，D，E和F)，并把它們直接饋入到外部緩沖放大器卡152。在另一個實施例中，在進入到外部緩沖放大器卡152之前，檢測的信號A，B，C，D，E和F是在光盤驅(qū)動器的驅(qū)動緩沖器151中進行處理。在另一個實施例中，抽出的原始信號和驅(qū)動緩沖器151處理的信號都饋入到外部緩沖放大器卡152。按照本發(fā)明的實施方案II(圖9)，外部緩沖放大器卡152輸出的信號進入到ADC 150作進一步的處理。
繼續(xù)參照圖12，提供用于控制盤130轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電機95和控制器96?？梢岳糜布|發(fā)傳感器141。觸發(fā)傳感器141提供信號給ADC150，僅當入射光束137是在目標區(qū)135上時允許數(shù)據(jù)的收集。光生物盤130包括由觸發(fā)傳感器141讀出的觸發(fā)標記166，觸發(fā)傳感器141饋送觸發(fā)信號到捕獲觸發(fā)器卡167。捕獲觸發(fā)器卡167最好是，但不必是，在緩沖器卡152上實施的。觸發(fā)傳感器141可以位于光盤組件130的底部。該系統(tǒng)還可以包括用于檢測透射光162的頂部檢測器160。這個透射光可以傳輸通過半反射型盤，或通過已去掉光盤反射層的部分區(qū)域。以下更詳細地討論適用于本發(fā)明的各種類型盤的其他特征。
圖13表示具有目標區(qū)135和觸發(fā)標記166的盤130平面視圖。硬件觸發(fā)標記166最好設置在盤的外邊緣，且最好是在有目標區(qū)135的徑向直線上。
捕獲觸發(fā)器卡167提供指出觸發(fā)標記166何時已到達相對于調(diào)研特征136預定位置的信號。這個信號通過ADC 150進行處理并進入PC 158，用于同步發(fā)生在PC 158中的處理和觸發(fā)標記166的位置。例如，觸發(fā)標記166正好放置在包含調(diào)研結(jié)構(gòu)的生物盤130中扇區(qū)之前的位置。當PC 158檢測到觸發(fā)標記166時，PC 158等待一個短的預定時間，然后開始處理從HF信號提取的信號作為指出存在調(diào)研特征的數(shù)據(jù)。與此同時，當觸發(fā)標記166被PC 158檢測時，PC 158設定較長預定時間的定時器，在此之后PC 158再處理從HF信號提取的信號作為用于操作光盤驅(qū)動器的操作信息。
圖14是PC 158與光盤驅(qū)動器140之間關(guān)系的方框圖。按照本發(fā)明的實施方案II(圖9A)的實施例，包括頂部檢測器160，觸發(fā)傳感器141，和處理電路的附加驅(qū)動功能塊最好是在單個印刷電路板(TAD)82上。因此，這個功能塊檢測透射光和觸發(fā)標記，并基于檢測的透射光，放大模擬數(shù)據(jù)信號。這些附加功能最好是制成這樣的，它無須改變現(xiàn)有的光盤驅(qū)動器電路。所以，在初始運輸或利用附加功能改型之前無須改變現(xiàn)有的硬件，可以改變常規(guī)的光盤驅(qū)動器。
按照本發(fā)明的另一個實施例，并作為觸發(fā)標記166的另一種選擇，可以在操作數(shù)據(jù)中提供觸發(fā)信號83，使盤上的編碼信息指出調(diào)研特征的位置。在另一個實施例中，讀出整個盤，但僅保留預定數(shù)據(jù)組之后的數(shù)據(jù)。按照這種方法，首先把盤上的所有數(shù)據(jù)讀入到存儲器中，然后丟棄軟件觸發(fā)之前的數(shù)據(jù)。任選地，可以提供第二觸發(fā)標記。這個第二觸發(fā)標記可用于區(qū)別多個目標區(qū)，但能使用戶查看感興趣的特定區(qū)域。若利用具有對應觸發(fā)檢測器的多個觸發(fā)標記，則每個觸發(fā)標記必須是在不同的半徑上。
ADC 150還可以經(jīng)緩沖放大器卡152接收模擬驅(qū)動器信號，緩沖放大器卡152從光驅(qū)動器140接收它的輸入信號。在PC 158內(nèi)，CPU主板87通過小型計算機系統(tǒng)接口(SCSI)88與光盤驅(qū)動器140通信，并通過擴展總線從ADC 150接收數(shù)據(jù)。CPU主板87有以太網(wǎng)連接器88，它允許這個數(shù)據(jù)卸載作進一步處理。功率源89接收功率輸入并提供功率給CPU主板87以及光盤驅(qū)動器外殼和PC 158中的其他元件。
可以處理按照實時方式收集的數(shù)據(jù)，或數(shù)據(jù)可以存儲并由其他的計算機作后處理，它可以降低系統(tǒng)的復雜性。
觸發(fā)器，放大器，檢測器卡TAD 82最好是具有這樣的結(jié)構(gòu)，它可以安裝在常規(guī)的光盤驅(qū)動器內(nèi)，可以用在計算機中的驅(qū)動器底板。一種特別適合于開發(fā)目的的驅(qū)動器是Plextor型號8220 CD-R驅(qū)動器。雖然可以利用CD或DVD驅(qū)動器，但CD-R驅(qū)動器有幾個有用的特征。因為CD-R驅(qū)動器可以有讀出和寫入功能，激光器可以工作在較高的功率電平范圍。這種利用較高功率的功能對于某些類型的調(diào)研特征是有用的。CD-R的另一個有用特征是，它具有寫入到盤的能力，所以可用于寫結(jié)果回到盤上。這就允許把結(jié)果保存在盤上供以后使用和與盤一起保存。
圖15是按照本發(fā)明另一個方面包括觸發(fā)檢測組件的TAD 82頂視圖。該電路板包含一個開孔或通孔80，在利用透射型盤的頂部檢測器驅(qū)動裝置時需要這個通孔80，例如，在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No.5,892,577公開的裝置中，其標題為“Apparatus and Methods forCarrying Out Analysis of Samples”，合并在此供參考，以及在美國臨時申請No.60/247,465公開的裝置中，其標題為“Disc Drive for OpticalBio-Disc”。在利用反射型盤的常規(guī)驅(qū)動器和通常設置的鄰近或底部檢測器時，就不需要通孔80。如結(jié)合圖12所討論的，TAD 82包括觸發(fā)檢測器141和檢測器160。在這個具體實施例中，使用三個檢測器160。
圖16是圖15所示觸發(fā)電路的電路示意圖。為了獲得有關(guān)調(diào)研結(jié)構(gòu)的信息，按照本發(fā)明的光盤驅(qū)動器配備合適的觸發(fā)電路，它是在需要檢測未處理的HF信號50時實施觸發(fā)操作。這是必需的，因為DSP32(圖8)完成的信號處理，它通常包括解調(diào)，解碼和差錯檢查，試圖把HF信號50上的EFM編碼信息轉(zhuǎn)換成特定的數(shù)字格式。雖然提供操作信息的光盤部分產(chǎn)生數(shù)字格式信息，本發(fā)明的調(diào)研特征并不產(chǎn)生EFM編碼信息。按照解碼EFM編碼信息方式處理的HF信號不能容易地用于檢測與調(diào)研結(jié)構(gòu)相關(guān)的雙峰。因此，在到達光驅(qū)動器的DSP之前，抽出所感興趣的信號，而圖14和26所示的觸發(fā)標記166和觸發(fā)電路是按照上述方法實施的。
圖17是更詳細地說明TAD 82與光盤驅(qū)動機構(gòu)之間相互關(guān)系的方框圖。如圖17所示，光學元件92安裝到被托架電機94驅(qū)動的托架組件172上，而光盤是由光盤電機95驅(qū)動。托架組件172包括光拾取器單元(OPU)。從CPU 87接收信號的控制器96驅(qū)動兩個電機。來自光學元件92的數(shù)據(jù)，觸發(fā)檢測器信號83，和來自透射型(頂部)檢測器160或檢測器陣列的信號都提供給TAD 82。用于處理透射或反射光束信號的檢測器可以是單個檢測器單元或沿徑向或邊緣排列的多個單元陣列，也可以放置在與激光相對的盤一側(cè)，而且也可以直接安裝到TAD或分開地安裝。
ADC 150可以任選地放置在有非常高速轉(zhuǎn)換的抽樣卡上。一種可使用的卡是Ultrad 1280 DX，它有兩個12位A/D轉(zhuǎn)換器，其抽樣速率高達每秒4千萬個樣本。
對盤驅(qū)動器作改變是有利的，可以給常規(guī)驅(qū)動器提供最少量的中斷。因此，理想的是使用透射型盤。換句話說，該盤對于有源電路所看的操作數(shù)據(jù)和發(fā)生的正常驅(qū)動功能是足夠反射的。但是，它仍然是部分透射的，允許一些入射光傳輸通過盤到達頂部檢測器。按照這種方式，可以檢測調(diào)研特征而無須改變反射光的檢測器電路。反射光仍然可用于讀出編碼的數(shù)據(jù)。
再參照圖18，功能塊所示的TAD 82可以包括透射型或頂部檢測器160，它位于觀察區(qū)之上或穿過所示通孔80。這個檢測器可以是單個檢測器，有徑向排列的不同分段的陣列，或沿邊緣排列的多個分段的陣列，其中多個檢測器沿不同的半徑排列。檢測器單元160接收信號，并把它們提供給前置放大器120，自動增益控制122，開關(guān)124，和放大器126以產(chǎn)生3伏量級的信號。
觸發(fā)光源和檢測器141可以配置在TAD 82上。這個硬件包括光源和用于檢測觸發(fā)標記的檢測器，最好設置在盤130的邊緣。在這個具體的實施例中，配置第二觸發(fā)光源和檢測器128有助于區(qū)別多個觸發(fā)標記。在此情況下，這兩個觸發(fā)信號都在觸發(fā)控制電路上。觸發(fā)控制電路傳輸觸發(fā)信號以收集和保留從所需樣本區(qū)到ADC 150的數(shù)據(jù)。
若數(shù)據(jù)檢測器是具有多個單元的陣列，則可以利用模擬開關(guān)124。可以有多個檢測器單元，它們完成某些類型的折射光組合。例如，可以利用和值和差值。如果需要，開關(guān)可以耦合到光盤之下用于檢測反射光的檢測器單元。這可以使系統(tǒng)得到頂部檢測與底部檢測之間的差值。
在TAD 82上可以配置附加的處理和計數(shù)功能，為的是從ADC150去掉處理操作，或有效地代替ADC 150和PC 158(圖9A)，允許在TAD 82上發(fā)生更多的處理操作。例如，在測試CD4/CD8的情況下，一種方法是計算目標區(qū)中白血細胞的數(shù)目。在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請序列No.09/988,728中公開這種方法，其標題為“Methods andApparatus for Detecting and Quantifying Lymphocytes with OpticalBiodiscs”，2001年11月16日申請。當激光在測定區(qū)上掃描時，檢測器在血細胞邊緣檢測不到光，而在血細胞的中心上時檢測到完全光。因為光束是掃描的，所以，它產(chǎn)生一系列指出被檢測細胞的高和低信號。可以添加處理功能到卡上以包括閾值交叉電路和計數(shù)器。這種處理操作比其他測試中可能使用的處理操作簡單些。這些類型電路中的每種電路是眾所周知的。取決于使用的測試類型(CD4/CD8是一個例子)，處理系統(tǒng)可能需要計數(shù)分析區(qū)或目標區(qū)上的幾百或高達幾萬個特征。此外，還可以添加微處理器到卡上。
通過提供附加的處理和/或計數(shù)功能到卡上，可以直接經(jīng)USB端口或通過以太網(wǎng)端口從卡上提供掃描樣本的結(jié)果。利用以太網(wǎng)，可以從web服務器提供數(shù)據(jù)，使戶可以利用web瀏覽器接入數(shù)據(jù)。
TAD 82還可以包括溫度傳感器(未畫出)以及可用于測試的其他傳感器。在溫度傳感器的情況下，測試可以利用相對溫度以指出某些材料的存在?？梢蕴峁┑牧硪环N檢測器是簡單的條形碼閱讀器，若盤上有條形碼，則條形碼閱讀器可以進行識別測試。
自動增益控制(AGC)122和自動電平控制(未畫出)確保利用整個動態(tài)范圍，例如，信號可以在0伏至3伏的范圍內(nèi)。自動電平控制(ALC)用于確定信號的中心，例如，1.5伏，如果信號的范圍是0伏至3伏。AGC和ALC的放大結(jié)果是，可以通過閾值電路處理輸出并提供一致的結(jié)果。
作為圖9A和12所示實施例的一個具體例子，本發(fā)明驅(qū)動器包括已知的光盤驅(qū)動器，它已改型成包括捕獲觸發(fā)器卡164，緩沖器152和ADC 150。例如，本發(fā)明驅(qū)動器和光盤裝置出售給研究實驗室。光盤裝置包含驅(qū)動軟件，且是一種已知類型的光盤。研究實驗室連接本發(fā)明驅(qū)動器到已知的PC(例如，PC 158)并運行光盤裝置以安裝驅(qū)動控制軟件，它能使PC 158和本發(fā)明驅(qū)動器作為研究設備運行。于是，各種類型光生物盤，包括觸發(fā)標記166和目標區(qū)135，出售給能夠進行各種研究和測定的研究實驗室。生物盤130可以包括目標區(qū)135和一個扇區(qū)中的微流和另一個扇區(qū)中的編碼信息。編碼信息包括用于操作光盤驅(qū)動器的操作信息并包括有關(guān)測試類型的數(shù)據(jù)，它可以由特定的光分析盤來完成。不同的測試可能要求不同的盤，而盤上的編碼信息給PC 158提供與具體測試有關(guān)的信息。
圖19是去掉外罩的光盤驅(qū)動器組件的頂部平面視圖，用于展示盤托168，主軸170，托架組件172，光頭組件174，和帶狀纜線178，它傳送來往于光頭組件的信號。托架組件172給光頭組件174提供沿道軌173的直線運動。光頭組件174包括用于入射光和反射光聚焦調(diào)整的透鏡組件176。
圖20是圖19所示光盤驅(qū)動器組件的底部透視圖，它展示芯片組的實際布局，相關(guān)的電路，和電路板177上帶狀纜線連接器179與光頭組件174(圖19)脫離時的帶狀纜線178?？梢垣@得來往于光頭組件174發(fā)送的信號，或直接從帶狀纜線178，在連接帶狀纜線連接器179到電路板177的引線端，或在電路板177上的特定焊點180。
圖21是按照本發(fā)明實施方案II(圖9A)的現(xiàn)有技術(shù)光盤閱讀器140與緩沖放大器卡152之間相連關(guān)系的方框圖。按照本發(fā)明的芯片組30(圖8)包含來自檢測器18中A，B，C和D輸出端的抽頭。圖21還說明，從光盤驅(qū)動器140的HF矩陣放大器18A中也可以抽出F-，F(xiàn)+，T-，T+，HF-AC耦合信號，和HF-DC耦合信號。這些抽出信號可以接入到檢測器18和HF矩陣放大器18A產(chǎn)生原始的未處理模擬信號。這允許外部裝置在不干涉正常驅(qū)動器運行的條件下接收信號。這種外部裝置可以包括改型PC 142，音頻處理模塊156，外部ADC 150，或圖9所示的外部緩沖放大器卡152和外部ADC 150。如以上所指出的，圖21是圖9A所示的本發(fā)明實施方案II。
圖22是按照本發(fā)明A至D實施例中一個實際實施例的外部緩沖放大器卡152(圖9A和21)的頂部透視圖，它適合于從光頭組件174(圖19)和驅(qū)動緩沖器151接收信號。這個電路裝置輸出和緩沖光盤驅(qū)動器的操作信號。來自光頭組件174的信號在連接器155的插針進入到緩沖放大器卡152。該信號經(jīng)獨立的電阻器，電容器和運算放大器組被放大和緩沖，然后引導到輸出部分157。這個實施例的緩沖放大器卡152提供9至11個輸出信號，包括Quadrant A，Quadrant B，Quadrant C，Quadrant D，檢測器E，檢測器F，非均衡HF，均衡HF，AC耦合HF，跟蹤伺服響應，和聚焦伺服響應。
圖23是另一個實施例的圖22所示外部緩沖放大器卡152的透視圖。來自光頭組件的輸入信號在連接器155進入。被引導到光盤驅(qū)動器的內(nèi)部驅(qū)動緩沖器151(圖12)的信號輸出通過輸出部分157，而處理后的信號被引導通過連接器159到達外部緩沖放大器卡152(圖12)。
圖24是圖24A，24B和24C之間關(guān)系的圖形表示。圖24A，24B和24C是按照圖22和23所示第一個實施例緩沖器卡的放大器級電路示意圖。
圖24A是緩沖放大器的部分電路示意圖。來自光頭組件174(圖19)的模擬HF信號50(圖4)是從連接器155(圖22和23)的插針1和2取出。輸入信號傳輸?shù)捷斎胴撦d電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端以均衡正引線與負引線之間的背景噪聲。然后，正信號饋入到被可變反饋環(huán)路緩沖的運算放大器。在變成輸出部分157(圖22)中連接器J5輸出的HF1信號之前，放大的信號被引導到輸出負載電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端。
來自光頭組件174的模擬F+信號是從連接器155的插針3和4取出。輸入信號傳輸?shù)捷斎胴撦d電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端以均衡正引線與負引線之間的背景噪聲。然后，正信號饋入到被固定反饋環(huán)路緩沖的運算放大器。在變成FC+信號之前，放大的信號被引導到輸出負載電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端。
來自光頭組件174的模擬F-信號是從連接器155的插針5和6取出。輸入信號傳輸?shù)捷斎胴撦d電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端以均衡正引線與負引線之間的背景噪聲。然后，正信號饋入到被固定反饋環(huán)路緩沖的運算放大器。在變成FC-信號之前，放大的信號被引導到輸出負載電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端。
來自光頭組件174的模擬T+信號是從連接器155的插針7和8取出。輸入信號傳輸?shù)捷斎胴撦d電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端以均衡正引線與負引線之間的背景噪聲。然后，正信號饋入到被固定反饋環(huán)路緩沖的運算放大器。在變成TC+信號之前，放大的信號被引導到輸出負載電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端。
來自光頭組件174的模擬T-信號是從連接器155的插針9和10取出。輸入信號傳輸?shù)捷斎胴撦d電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端以均衡正引線與負引線之間的背景噪聲。然后，正信號饋入到被固定反饋環(huán)路緩沖的運算放大器。在變成TC-信號之前，放大的信號被引導到輸出負載電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端。
圖24B是緩沖放大器的另一部分電路示意圖。來自光頭組件174(圖19)的模擬HF-AC信號是從連接器155(圖22和23)的插針11和12取出。輸入信號傳輸通過輸入負載電容器，再到達輸入負載電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端以均衡正引線與負引線之間的背景噪聲。然后，正信號饋入到被可變反饋環(huán)路緩沖的運算放大器。在變成輸出部分157(圖22)中連接器J3輸出的HF-AC信號之前，放大的信號被引導到輸出負載電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端。
來自光頭組件174的模擬HF-A信號是從連接器155的插針19和14取出。輸入信號傳輸?shù)捷斎胴撦d電容器和穩(wěn)壓電容器的兩端以均衡正引線與負引線之間的背景噪聲。然后，正信號饋入到被固定反饋環(huán)路緩沖的運算放大器。在變成輸出部分157中連接器J8輸出的HF-A信號之前，放大的信號被引導到輸出負載電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端。該信號還在穩(wěn)壓電容器之前的輸出引線被抽出，饋送HF-A信號到連接器J7(圖24C)中HF2(DC)輸出的A至D電路。
來自光頭組件174的模擬HF-B信號是從連接器155的插針17和16取出。輸入信號傳輸?shù)捷斎胴撦d電容器和穩(wěn)壓電容器的兩端以均衡正引線與負引線之間的背景噪聲。然后，正信號饋入到被固定反饋環(huán)路緩沖的運算放大器。在變成輸出部分157(圖22)中連接器J9輸出的HF-B信號之前，放大的信號被引導到輸出負載電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端。該信號還在穩(wěn)壓電容器之前的輸出引線被抽出，饋送HF-B信號到連接器J7(見圖24C)中HF2(DC)輸出的A至D電路。
來自光頭組件174的模擬HF-C信號是從連接器155的插針15和18取出。輸入信號傳輸?shù)捷斎胴撦d電容器和穩(wěn)壓電容器的兩端以均衡正引線與負引線之間的背景噪聲。然后，正信號饋入到被固定反饋環(huán)路緩沖的運算放大器。在變成輸出部分157(圖22)中連接器J10輸出的HF-C信號之前，放大的信號被引導到輸出負載電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端。該信號還在穩(wěn)壓電容器之前的輸出引線被抽出，饋送HF-C信號到連接器J7(見圖24C)中HF2(DC)輸出的A至D電路。
來自光頭組件174的模擬HF-D信號是從連接器155的插針13和20取出。輸入信號傳輸?shù)捷斎胴撦d電容器和穩(wěn)壓電容器的兩端以均衡正引線與負引線之間的背景噪聲。然后，正信號饋入到被固定反饋環(huán)路緩沖的運算放大器。在變成輸出部分157(圖22)中連接器J11輸出的HF-D信號之前，放大的信號被引導到輸出負載電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端。該信號還在穩(wěn)壓電容器之前的輸出引線被抽出，饋送HF-D信號到連接器J7(見圖24C)中HF2(DC)輸出的A至D電路。
圖24C是緩沖放大器的另一部分電路示意圖。來自圖24A的FC+和FC-信號被引導通過獨立的輸入電組器并進行組合。組合的信號饋入到運算放大器的負輸入端，而可變的正電壓饋入到正輸入端。放大的信號被固定反饋環(huán)路緩沖，并被引導通過可變電阻器進入到第二運算放大器的負輸入端。來自第二運算放大器的放大信號被第二固定反饋環(huán)路緩沖，并在變成輸出部分157(圖22)中連接器J2的FOCUS輸出之前，被引導到輸出電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端。
來自圖24A的TC+和TC-信號被引導通過獨立的輸入電組器并進行組合。組合的信號饋入到運算放大器的負輸入端，而可變的正電壓饋入到正輸入端。放大的信號被固定反饋環(huán)路緩沖，并被引導通過可變電阻器進入到第二運算放大器的負輸入端。來自第二運算放大器的放大信號被第二固定反饋環(huán)路緩沖，并在變成輸出部分157(圖22)中連接器J6的TRACKING輸出之前，被引導到輸出電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端。
來自圖24B的抽頭HF-A，HF-B，HF-C和HF-D被分別引導通過輸入電組器并進行組合。組合的信號饋入到運算放大器的負輸入端，而可變的正電壓饋入到正輸入端。放大的信號被固定反饋環(huán)路緩沖，并被引導通過可變電阻器進入到第二運算放大器的負輸入端。來自第二運算放大器的放大信號被第二固定反饋環(huán)路緩沖，并在變成輸出部分157(圖22)中連接器J7的HF2(DC)輸出之前，被引導到輸出電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端。
改變光盤驅(qū)動器-軟件按照本發(fā)明的其他原理，能夠可編程重新配置芯片組30(圖8)，因此，物理改變光盤驅(qū)動器是不需要的。一種方法是通過編程DSP 32(圖8)使它作為A/D轉(zhuǎn)換器運行，而不是作為解調(diào)器/解碼器。在這種配置中，DSP芯片代替外部ADC 150，并直接提供數(shù)字化HF信號給主機數(shù)據(jù)總線。通過分析形成的數(shù)字化HF信號，可以檢測調(diào)研結(jié)構(gòu)。或者，路由未處理的HF信號通過芯片組30到光盤驅(qū)動器140的輸出終端(圖9A)，連接該信號到個人計算機(例如，PC 158)，和利用個人計算機內(nèi)的硬件和/或軟件以完成A/D轉(zhuǎn)換，可以檢測調(diào)研結(jié)構(gòu)。
能夠可編程配置DSP 32作為A/D轉(zhuǎn)換器，而不需要多種方法的附加調(diào)制和錯誤校正。例如，程序存儲器39(圖8)中存儲的配置例行程序可以經(jīng)控制器38以重新配置DSP 32?；蛘撸瑧贸绦蚰軌蚋鶕?jù)需要通過接口電路36(圖8)有選擇地重新配置DSP 32。當DSP 32接收到某種類型的HF信號時，DSP 32也可以由它本身配置成A/D轉(zhuǎn)換器。這些方法僅僅是說明性的，如果需要，可以利用基于重新配置方法或路徑的任何其他合適的軟件或固件。
圖25是按照圖9所示本發(fā)明實施方案III的實施例原理把數(shù)字信號處理電路可編程配置成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功能方框圖。圖25按照本發(fā)明說明DSP 32內(nèi)的處理資源可以重新配置以形成合適A/D轉(zhuǎn)換器的一些方法。例如，在一種可能的安排中，A/D組件42可以脫離路徑45，通過路徑43直接連接到輸出接口48。在這種情況下，數(shù)字化HF信號完全旁路功能塊44和46，并傳輸?shù)捷敵鼋涌?8。在另一種安排中，來自A/D功能塊42的數(shù)字化信號在路徑45上傳輸，且傳輸通過功能塊44和46而不被處理。在一些實施例中，可能需要暫時使功能塊44和46與電源斷開或把它們置于低功率運行模式以減小功率消耗(例如，在電池驅(qū)動的盤驅(qū)動器中)。雖然以上描述幾種可能的A/D轉(zhuǎn)換器安排，如果需要，可以利用DSP 32內(nèi)任何其他合適的資源安排。
若通過編程可以旁路不需要的功能，則不需要改變現(xiàn)有的硬件，但需要作一些改動以驅(qū)動固件。
圖26是按照圖25所示本發(fā)明DSP實施例中涉及檢測調(diào)研元素的一些步驟流程圖。如圖26所示，在需要進入檢測模式時(步驟100)，驅(qū)動器內(nèi)部分的信號處理系統(tǒng)配置成作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器運行(步驟101)。這可以包括可編程重新配置芯片組30(例如，DSP 32)的一個或多個芯片，它是采用遠程應用程序或利用本地程序存儲器39(圖6)中存儲的例行程序。這種轉(zhuǎn)換操作就不需要實際改變盤驅(qū)動器電路，且它允許本發(fā)明利用芯片組30內(nèi)的可配置處理資源。
在步驟102，利用物鏡組件10(圖1)，從包括調(diào)研特征136(圖12)的光盤130(圖12)中獲得多個模擬數(shù)據(jù)信號。其次，在步驟103，組合模擬數(shù)據(jù)信號以產(chǎn)生求和(HF)信號50(圖4)和跟蹤誤差(TE)信號52(圖4)。在步驟104，把這兩個信號提供給信號處理系統(tǒng)。在步驟105，從TE信號52中提取操作光盤驅(qū)動器(例如，跟蹤，聚焦，和速度控制)所要求的基本信息。與此同時，信號處理系統(tǒng)把HF信號50轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號，和在步驟105，把數(shù)字化信號提供給輸出接口36(圖8)。隨后，數(shù)字化求和信號用于描寫光盤130上存在的調(diào)研特征或結(jié)構(gòu)136。一旦完成掃描過程，可以引導盤驅(qū)動器140從檢測模式退出(步驟106)。此時，以前配置成A/D轉(zhuǎn)換器的部分芯片組(例如，DSP 32)可以回到它的原始配置，并可以恢復正常的CD，CD-R，或DVD運行。
在觸發(fā)標記166(圖13)和觸發(fā)電路167裝置的一個變化方案中，可以編碼和記錄光盤組件130上注冊標記。某些數(shù)字二進制自相關(guān)碼(即，二進制位的序列)可用于編碼注冊標記。例如，已知的Barker碼是一系列的位(變化的數(shù)目高達13位)，它在峰值等于位數(shù)目(在注冊或相關(guān)時)和側(cè)瓣(在不注冊或相關(guān)時)等于1時有陡峭的自相關(guān)函數(shù)。見Barker，R.H.，“Group Synchronization of Binary DigitalSystems”，它發(fā)表在Jackon，W.編輯的Communications Theory，Academic Press，New York，1953，pp.273-287，合并在此供參考。
在一個具體例子中，已知一個13位Barker碼是1111100110101。當包含這個13位長碼的數(shù)字位流與搜索這個13位長碼作為參考的接收器相關(guān)時，完全的注冊產(chǎn)生與13個相同位的相關(guān)。然而，若位流向前或向后滑動高達12位，則峰值相關(guān)側(cè)瓣僅有1位。
其他的自相關(guān)函數(shù)是已知的，其低側(cè)瓣是在相關(guān)值之外，而高側(cè)瓣是在相關(guān)值之內(nèi)。請參閱Lindner，J.，“Binary Sequences Up ToLength 40 With Best Possible Autocorrelation Function”，ElectronLetters，vol.11，p.507，October 1975。例如，有兩個長度為25位的已知碼，其中表示成八進制的一個是163402511。八進制數(shù)字是從0變化到7，它代表排序的的二進制數(shù)是000，001，010，011，100，101，110，和111。這個碼的最大峰值側(cè)瓣為2，其相關(guān)峰值為25。有114個長度為40的已知碼，其中一個表示成八進制的是14727057244044。這個碼的最大峰值側(cè)瓣為3，其相關(guān)峰值為40。
長的自相關(guān)碼也可以用序列中接收的具有隨機位的低相關(guān)值和在位流中檢測和注冊準確碼時的高相關(guān)值描寫。光盤組件上記錄的位流可以構(gòu)造成包括該數(shù)據(jù)位流內(nèi)的自相關(guān)碼。于是，分析位流的信號處理器把位流與輸入位流內(nèi)尋找的自相關(guān)碼相關(guān)。當相關(guān)處理器遇到位流中的自相關(guān)碼時，相關(guān)函數(shù)在正常相關(guān)值與隨機位流數(shù)據(jù)有關(guān)時出現(xiàn)非常高的尖峰。這提供一個注冊標記，其相同的意義是觸發(fā)標記166提供一個注冊標記。
再參照圖12，把光盤組件130分成目標區(qū)135內(nèi)有調(diào)研特征或信號元素136的扇區(qū)和包含用于操作光盤系統(tǒng)的操作信息的扇區(qū)133。在這個變化方案中，操作信息最好包含數(shù)據(jù)，至少其中一些數(shù)據(jù)包含自相關(guān)碼。這個數(shù)據(jù)按照已知方法存儲在光盤組件130的扇區(qū)上(例如，CD ROM，DVD，等等)。在光盤組件的數(shù)據(jù)流中檢測和登記自相關(guān)碼時，在PC 158中設置兩個定時器(或等價的電路)。包含調(diào)研特征的扇區(qū)開始是用第一定時器終止作標記，而包含調(diào)研特征的扇區(qū)結(jié)束是用第二定時器終止作標記。這兩個定時器的持續(xù)時間最好包括在光盤組件130上存儲的數(shù)據(jù)中，因此，普通的光盤系統(tǒng)可用于有不同尺寸扇區(qū)的不同類型生物盤，在生物盤中存儲調(diào)研特征。
常規(guī)的光盤閱讀器一般允許用戶播放光盤，而給用戶提供控制閱讀參數(shù)的能力很小。在多數(shù)情況下，商品化CD和DVD播放機的用戶并不需要這種能力。利用售后軟件，通常可以完成這些固件基的改進。換句話說，編程操作可以在盤上提供或可以通過互聯(lián)網(wǎng)下載。
常規(guī)CD閱讀器的另一種改進是圖87所示的技術(shù)。信道位發(fā)生器1000用于產(chǎn)生已知的良好數(shù)據(jù)位，然后，把它們相加到從包含生物位的光盤上讀出中實際接收的數(shù)據(jù)位，如圖所示的拾取器1002。把位的和值發(fā)送到塊解碼器1004，可以得到塊錯誤信息。
適用于本發(fā)明的附加改進包括，但不限于，以下的一個或多個能力1.擺動槽播放和隨機接入到擺動槽，而不需要從盤的開始啟動。這允許驅(qū)動器進入到LBA(或一些其他模式的地址)并從該處向前播放。
2.查詢激光檢測值，它允許讀出光拾取單元中激光功率監(jiān)測檢測器檢測的激光功率值。
3.查詢和設定激光功率讀出/播放值，它允許用戶監(jiān)測和設定給激光器的功率命令值。
4.查詢自動增益控制(AGC)以得到AGC值?？刂圃鲆嬉源_保檢測的信號有一致的幅度。所以，增益量是信號強度的反向指示。因此，該信號可用于檢測和測量。
5.查詢跟蹤的自動增益控制值。
6.監(jiān)測端口處的C1和/或P1解碼器活動以監(jiān)測錯誤類型和獲得錯誤計數(shù)。這是有用的，因為錯誤可以是檢測調(diào)研特征位置的有用信息。常規(guī)的驅(qū)動器檢測編碼數(shù)據(jù)中的間隙作為錯誤。
7.監(jiān)測端口處的C2和/或PO解碼器活動。見以上的第6條。
8.初始化和跟蹤獨立于編碼邏輯的分析盤上操作特征。這是指控制激光位置和控制盤速度的能力，它與數(shù)據(jù)無關(guān)。這種功能允許用戶發(fā)送命令以保持驅(qū)動器電機轉(zhuǎn)動，而沒有它的聚焦，跟蹤和同步操作功能。
9.以特定速度和激光讀出功率初始化驅(qū)動器。驅(qū)動器通常有固定的啟動速度和激光功率。這種變化允許這些值是由用戶設定和改變。然而，在典型的盤驅(qū)動器系統(tǒng)中，光盤立刻開始轉(zhuǎn)動以得到聚焦點，得到同步信息，和找到目錄表。若沒有找到信息，則光盤驅(qū)動器打開和關(guān)閉。在某些情況下，在盤插入到光盤驅(qū)動器時，可能需要它不旋轉(zhuǎn)光盤。例如，當液體樣本添加到盤上時，需要防止盤自動旋轉(zhuǎn)。這種變化還涉及到以下第15條設定的變化。
10.在包括引入和引出的盤上所有區(qū)域，流式傳輸主信道和子信道數(shù)據(jù)，它可以使盤的更多部分有數(shù)據(jù)。
11.推入原始EFM(8-14調(diào)制)值到端口或二次端口，它允許用戶在轉(zhuǎn)換成8位值之前看到14位數(shù)據(jù)。這個功能能使用戶更清楚地準確知道盤上有什么。類似于以上的第10條，這種變化允許利用盤上更多的區(qū)域。
12.推入緩沖的DC耦合信號到外部端口，例如，TE，F(xiàn)E和HF信號。這涉及提供這些信號到外部端口作進一步處理的能力，而這些信號一般是供內(nèi)部使用的(見圖4和圖8)。
13.解碼和查詢初始化時從功率定標區(qū)(PCA)和程序存儲器區(qū)(PMA)收集的值。這可以收集更多的信息。
14.暫停盤的播放并打開跟蹤伺服機構(gòu)以監(jiān)測開環(huán)跟蹤信號，它允許用戶監(jiān)測盤的偏心率。光盤通常有一些偏心率，所以，當光盤旋轉(zhuǎn)時，跟蹤信號有周期性形式。盤的偏心率來源于盤的不完美處理。因此，跟蹤信號是產(chǎn)生周期性信號的偏心率反映，而周期性信號是偏心率的反映。若一個區(qū)域中的反射率有變化，例如，存在調(diào)研特征，則跟蹤信號反映這個反射率的變化。
15.設定虛擬初始化邏輯。如以上第9條所指出的，當光盤放入到盤驅(qū)動器中時，它通常開始旋轉(zhuǎn)。一個初始功能是找到目錄表。因此，這個變化允許用戶提供目錄表給盤驅(qū)動控制器，可以有效地欺騙盤驅(qū)動器想到它已從盤上讀出目錄表。
16.交互式關(guān)斷跟蹤功能。
17.控制和監(jiān)測有或沒有跟蹤功能的聚焦偏移。聚焦偏移改變激光光斑的尺寸，從而改變?nèi)肷涞焦獗P上的能量。在某些情況下，可能需要給光盤或盤區(qū)提供熱量以優(yōu)化測定條件。所以，控制聚焦偏移的能力可以使用戶控制熱量分布。
18.交換DVD盤上各層。
19.監(jiān)測值在交換端口發(fā)生變化。
20.利用DVD激光讀出CD或CD-RW。DVD激光是在較短波長上，它可用于成像和熒光檢測。具有讀出CD或DVD能力的裝置通常配備兩個激光器，每種模式有一個激光器。
21.利用DVD激光以任何頻率跟蹤擺動槽(1.2mm)。
22.監(jiān)測緩沖的微分相位檢測(DPD)信號的值。DPD信號是用于跟蹤的DVD信號，因此，它對應于以上討論的監(jiān)測跟蹤信號的能力。
23.利用近場光組件以檢測破壞激光二極管衍射極限的結(jié)構(gòu)。
24.利用伺服機構(gòu)以檢測缺陷或結(jié)構(gòu)。當缺陷或結(jié)構(gòu)是與表面有關(guān)時，伺服機構(gòu)按照一種方式推入信號。當缺陷或結(jié)構(gòu)是在表面以下時，伺服機構(gòu)按照另一種方式工作。
25.利用DVD光組件中的相位延遲檢測以檢測光盤上結(jié)構(gòu)的存在。
26.利用DPD聚焦伺服電路以檢測存在產(chǎn)生數(shù)字生物成分的結(jié)構(gòu)。
27.建立擺動跟蹤利用的第二表面制作光盤系統(tǒng)。DVDRAM驅(qū)動器用作基單元，而利用擺動槽跟蹤建立DVD原版盤。利用燒蝕技術(shù)形成坑。
28.利用二次聚焦位置和第二激光使跟蹤系統(tǒng)與生物位檢測平面和系統(tǒng)隔離。這種設計受到生物位球分布特性的影響。
利用EEPROM升級現(xiàn)有的光驅(qū)動器前節(jié)中描述的一些軟件改進可以通過軟件升級到現(xiàn)有光驅(qū)動器中的電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)完成。在利用用戶光盤閱讀器時，通過向上裝入程序到光盤電路中的EEPROM，可以升級或配置閱讀器的運行。該程序代替或添加EEPROM位置上的信息。寫入該程序以優(yōu)化用于測量生物物質(zhì)或生物位的驅(qū)動器運行。該程序還改變與驅(qū)動器通信的信息特征。該程序還改變在測量或檢測操作期間或操作之后從驅(qū)動器收集的信息。
該程序可以包含在可引導(EL Torito技術(shù)規(guī)定)格式的光盤上。字節(jié)放置在已知的位置或扇區(qū)(CD或DVD扇區(qū))，它告訴合格的操作系統(tǒng)(可引導的BIOS或固件)利用盤上的信息作為操作系統(tǒng)。這種能力對于大部分BIOS或市場上的其他I/O系統(tǒng)(即，Adaptec，Award，Phoenix，等等)是很普通的。實際上，識別的字節(jié)會告訴計算裝置再裝入包含在盤上的操作系統(tǒng)。然后，操作系統(tǒng)運行包含在盤上的裝入程序。
裝入程序?qū)懭氤芍圃焐碳夹g(shù)規(guī)定的格式。裝入程序?qū)懭氤蓱眉夹g(shù)規(guī)定的內(nèi)容。利用端口的通信協(xié)議，把裝入程序移動到驅(qū)動器電路中的EEPROM。這些協(xié)議包括ATAPI 1&2(Small Form FactorCommittee 80201-80901)和SCSI 1，2和3的SCSI裝置格式(ISO標準)的的工業(yè)技術(shù)規(guī)定中所述的字節(jié)命令。SCSI和ATAPI裝置中通信的物理概要實際上是不同的。允許一些制造商利用該標準中沒有覆蓋的專用字節(jié)通信格式。本發(fā)明可以利用這些專用技術(shù)規(guī)定。驅(qū)動器制造商利用的芯片組也有一些協(xié)議，這些協(xié)議編寫成程序形式和程序內(nèi)容。
在運行期間從驅(qū)動器收集的信息是通過端口(SCSI或ATAPI)從驅(qū)動器收集的，并由稱之為驅(qū)動程序的軟件程序進行解釋。驅(qū)動程序可以部分包含在操作系統(tǒng)(例如，Microsoft WindowsTM)或部分驅(qū)動器制造商的專用驅(qū)動程序中。驅(qū)動程序還可以部分包含在制造商的芯片組中，該芯片組用于電路操作通信端口。驅(qū)動程序還可以由專用程序代替或修改，并由盤上的裝入程序裝入到操作系統(tǒng)。
從調(diào)整驅(qū)動器收集的數(shù)據(jù)是從物理端口收集并由驅(qū)動程序進行解釋。收集的數(shù)據(jù)還在與ATAPI和SCSI裝置通信的技術(shù)規(guī)定形式中敘述。該數(shù)據(jù)還可以通過驅(qū)動器上裝入的專用格式收集。這種專用格式可以包括調(diào)整的芯片組通信協(xié)議，調(diào)整的端口通信協(xié)議，或調(diào)整或非標準的驅(qū)動程序。
專用數(shù)據(jù)區(qū)域涉及從光盤閱讀器中Reed-Soloman解碼器運行中收集數(shù)據(jù)。這包括光盤播放單元中CIRC(交叉的Reed Soloman)碼的C1和C2活動，DVD播放單元中RSPC(Reed-Soloman乘積)碼的內(nèi)和外奇偶校驗活動，或包含在光盤格式中任何塊或扇區(qū)結(jié)構(gòu)的CCRC/CRC(循環(huán)冗余校驗碼)信息。該數(shù)據(jù)提供給分組格式的端口或驅(qū)動器，且它與本發(fā)明設計的生物測量相關(guān)。
DVD技術(shù)利用DVD技術(shù)使激光二極管中較短波長和包括在盤格式中密度和操作信息的巨大增加提供的運行界限有了很大的增加。包括珠，細胞，膠態(tài)金，碳的生物位或信號元素，或與光盤相關(guān)的其他顯微標記和指示劑，可以定位在DVD盤組件的第0層或第1層。與本發(fā)明這方面有關(guān)的光盤設計在共同轉(zhuǎn)讓的未決美國專利申請序列No.10/006,620中有更充分的描述，其標題為“Multiple Data LayerOptical Discs for Detecting Analytes”，2001年12月10申請，把它合并在此供參考。
DVD盤的第0層制作成第二表面盤。這種盤可以制成內(nèi)徑上有很少的信息，因此，它不會與第1層外徑上生物位的檢測發(fā)生光干涉。可以利用第0層作為自適應的光隔板，它放置在處理生物位應用之后的第1層上。第1層制作成第二表面盤。通常，利用特殊的膠把它粘貼到第0層上，這種膠與模壓塑料層有類似的折射性質(zhì)(例如，在1.54與1.58之間)。這可以保持光效率和在反射或返回光程中有非常小的信號損耗。這層的規(guī)定厚度是40-60微米。外層或第0層的透射性質(zhì)最好設計成這樣，它可以補償信號因微小空氣界面造成的重大損耗。
DVD系統(tǒng)設計成提供自動信號增益和表面反射率低至30％(僅定義在在雙層格式)的恢復信息。在這種方法中可能需要自動的傾斜控制。在這個技術(shù)應用中利用多個激光器。第0層可以變成操作層，它包含用于提供系統(tǒng)操作要求的信息。第二層是在第1層上，用于檢測生物位，信號元素或調(diào)研特征。第1層可以或可以不包括坑，平臺，或槽。在一個具體的實施例中，生物位，信號元素或調(diào)研特征加到具有分區(qū)同步時鐘的DVD-R，DVD-RW，或DVD-RAM應用或帶坑的擺動槽應用。采用DVD系統(tǒng)中的“混合”盤作為這種生物位檢測技術(shù)的基礎。詞語“混合”的意思是使用多種密度。例如，第0層是DVD密度，而第1層是CD密度。
這種思想是建立圖88A和88B所示的混合型盤。圖88A是混合型盤的側(cè)視圖，而圖88B是混合型盤的頂視圖。制造8cm的CD部分，并把它粘貼到單個激光DVD-RAM或DVD-RW盤的中心。CD部分基本上代表第1層DVD盤，并包含與完成生物測定有關(guān)的信息，例如，驅(qū)動器電路，盤速度等的程序。如圖88A所示，第1層1008(8cm CD播放機)是在第0層1006之上。在第0層(1006)以下是基片層1016。在CD部分的末端，指令驅(qū)動器跳到第0層1006，并讀出盤的外面部分。待測量的結(jié)構(gòu)放置在頂蓋1012下面的凹口1014中。幾個凹口分布在盤的不同扇區(qū)，它們是在圖88B所示第0層(1006)的外面部分。在另一個實施例中，可以利用毛細管代替凹口。因為層L0與層L1之間的空間是40μm的量級，可以放置大的生物結(jié)構(gòu)。
在這個實施例中，頂蓋包含生物測定，并在每次測定之后需要替換。盤的其余部分可以在以后的測定中重用，只要它是清潔的以防止交叉污染。
DVD技術(shù)中的一種開發(fā)能使DVD驅(qū)動器根據(jù)包含在讀出盤上的信息暫時重編程序。這就提供一種對DVD驅(qū)動器電路重編程序的手段，可以完成檢測生物位的存在和描寫任何這種檢測生物位所要求的任何特殊處理。例如，生物位可以沉積成盤上的特殊圖形。該盤還包括用于檢測圖形是否存在的程序碼，從而可以檢測生物位。這就涉及開發(fā)諸如RLL(2，10)碼的代碼和相應地編程DVD電路。
在檢測生物位的DVD技術(shù)實施方案中的一個差別涉及利用擺動信號。CD可記錄系統(tǒng)與DVD系統(tǒng)中利用的擺動信號之間有重大的差別。在CD可記錄系統(tǒng)中，本發(fā)明利用擺動信號以提供可以與參考脈沖進行比較以維持速度控制的跟蹤信號。二次擺動信號是非常有趣的。它利用雙相標記編碼技術(shù)并提供幾個其他的信息。雙相標記方法是數(shù)字調(diào)制方法。把這個數(shù)字波形疊加到擺動信號上，而雙相解碼器包含在CD可記錄單元中以解碼信息。擺動信號中編碼的數(shù)字信息包括邏輯位置，功率控制信息和專用信息。雙相標記和擺動信號的制造技術(shù)是非常獨特的。制造CD可記錄原版盤要求非常專用的制造原版盤技術(shù)。制造原版盤的系統(tǒng)利用兩個制造原版盤的激光。一個激光用于制成擺動槽，而二次激光被調(diào)制成在擺動信號中建立雙相標記信息。
在DVD可記錄系統(tǒng)中，使用的元件是非常類似于以上描述的元件。制造原版盤的技術(shù)也是大致類似的技術(shù)。這個技術(shù)規(guī)格中使用的鎖定頻率是140kHz或7.143微秒。在3.49米/秒的轉(zhuǎn)速下，一個擺動圖形的物理成分約等于25微米。這仍然大于本發(fā)明試圖測量的大多數(shù)生物成分。
我們非常注意的是DVD可重寫標準的設計。這個標準利用跟蹤和同步技術(shù)，它稱之為擺動的平臺和槽格式。擺動信號頻率增大到160kHz或6.25微秒。在3.49米/秒的轉(zhuǎn)速下，可以測量的物理成分約為21.8微米。
在DVD可重寫標準中，CD可記錄標準中雙相標記圖形提供的地址信息不再數(shù)字調(diào)制到擺動信號上。壓紋式坑結(jié)構(gòu)放置在盤周圍的特定位置。這些“分區(qū)”包含地址信息和一些定時信息。這種記錄方案稱之為ZCLV或分區(qū)恒定線速度技術(shù)。這些“分區(qū)”之間的區(qū)域包括槽和擺動信號。DVD-RAM技術(shù)中利用的唯一特征是平臺/槽交換跟蹤。在這個技術(shù)中，我們從一次轉(zhuǎn)動上的平臺交換到下一次轉(zhuǎn)動上的槽。這是很不尋常的，但提供高水平的控制。平臺有控制應用的壓紋式坑結(jié)構(gòu)，而槽包含相變記錄的區(qū)域。
在本發(fā)明中，解碼雙相標記信息的能力限制生物位圖形密度的增大。這些分區(qū)提供檢測生物位圖形的準確區(qū)域。這種技術(shù)利用光盤上的空間，但折衷方案在定位精確度中是很大的增益。
提高分辨率CD或DVD記錄系統(tǒng)中功率監(jiān)測信號提供類似于分光光度計的響應。通過盤上的邏輯信息或通過軟件，可以控制記錄激光二極管的功率控制信號或監(jiān)測信號。當聚焦入射光束在光盤區(qū)上運動時，它還可以包括監(jiān)測信號的分析。
另一個實施例測量光盤區(qū)的雙折射性質(zhì)。這涉及具有第二附加光程的改型播放機，當前市場上還沒有這種播放機。這個光程涉及利用棱鏡以代替旋轉(zhuǎn)偏振計。
在播放機的解碼處理器中所使用的數(shù)學領(lǐng)域中，可以用生物位，信號元素或調(diào)研特征的優(yōu)化檢測表代替查找表(用于完成調(diào)制或從數(shù)據(jù)位到信道位的信息運動)。調(diào)整到Reed Soloman編碼和解碼方案中行程(RLL 2，10)的數(shù)學可以優(yōu)化成作生物位檢測。這些調(diào)整提供用于檢測或統(tǒng)計評價生物位的信息。利用CD解碼器接口上C1或C2差錯的標準軟件檢測可以得到該信息。還可以利用DVD解碼器接口上PI或PO差錯的標準軟件檢測也可以得到該信息。來自DVD解碼器的PI/PO數(shù)據(jù)可用于描寫生物位，信號元素和調(diào)研特征的大小。在一個具體實施例中，查找表產(chǎn)生的EFM或ESM圖形被簡單的8位圖形代替，它描寫所研究項目的行程。通過包含在光盤上存儲信息中的程序，可以完成到播放機中解碼系統(tǒng)的變化。該信息裝入到“快速”EPROM或類似的技術(shù)。
另一個實施例在檢測生物位技術(shù)中利用固態(tài)浸沒透鏡(SIL)。SIL播放機大大提高操作分辨率。
另一個實施例利用優(yōu)化成讀出光盤表面上顯微結(jié)構(gòu)的CD可記錄播放機。光學調(diào)整該播放機以檢測光盤表面上空氣界面的結(jié)構(gòu)。光盤設計成利用CD可記錄系統(tǒng)以提供可定量測量顯微結(jié)構(gòu)的工作平臺。
光生物盤圖27是一個實施例光生物盤410中主要結(jié)構(gòu)單元的剖面透視圖。圖27是本發(fā)明中可以使用的反射區(qū)光生物盤410(以下稱之為“反射型盤”)的例子。這些主要結(jié)構(gòu)單元包括頂層部分416，粘合件418，和基片420。頂層部分416包括入口通道422和出口通道424。頂層部分416可以利用聚碳酸酯制成，且最好是從圖27所示透視觀察的底部涂敷一個反射面446(見圖29)。在這個優(yōu)選實施例中，觸發(fā)標記166(圖12)包括在反射層442(見圖29)的表面上。觸發(fā)標記166可以在生物盤的所有三層中包含透明的窗口，不透明區(qū)，或反射或半反射區(qū)，上面編碼發(fā)送到處理器(例如，圖12所示的ADC 150)數(shù)據(jù)的信息，該處理器與詢問或入射光束137(圖12)的操作功能相互作用。圖27中的第二個單元是粘合層或通道層構(gòu)件418，它有流路428或在其中形成U形通道。流路428是通過沖壓或切割薄膜制成，去掉塑料膜并形成所示的形狀。每個流路428可以包括液流通道430和返回通道432。圖27所示的一些流路428包括混合室434。圖中畫出兩個不同類型的混合室434。第一個混合室是對稱混合室436，它是相對于液流通道430對稱形成的。第二個混合室是偏置混合室438。偏置混合室438形成在所示液流通道430的一側(cè)。圖27中所示第三個單元是包括目標區(qū)或捕獲區(qū)135的基片420?；?20最好是由聚碳酸酯制成，并有沉積在其頂部的反射層442(見圖29)。目標區(qū)135是通過去掉所示形狀或任何所需形狀的反射層442而制成?；蛘?，可以利用掩模技術(shù)制成目標區(qū)135，掩模技術(shù)包括在加反射層442之前掩蔽目標區(qū)135的區(qū)域?？梢岳媒饘僦瞥煞瓷鋵?42，例如，鋁或金。
圖28是圖27所示光生物盤410的頂視平面圖，反射層442是在透明的頂層部分416之上，可以顯露出流路428，目標區(qū)135，入口通道422，出口通道424和位于盤內(nèi)的觸發(fā)標記166。
其次，參照圖29，圖29表示按照本發(fā)明一個實施例的反射區(qū)型光生物盤410的放大透視圖。這個透視圖包括被切去各層中的一部分，用于展示每個主要層，基片，涂層或薄膜的部分剖面圖。圖29表示涂敷反射層442的基片420。激活層444加到反射層442之上。在一個優(yōu)選實施例中，激活層444可以利用聚苯乙烯制成。或者，可以利用聚碳酸酯，金，活化玻璃，改型玻璃，或改型聚苯乙烯，例如，聚苯乙烯-co-馬來酐。此外，可以利用水凝膠?；蛘撸缭谶@個實施例中所示，粘合層418加到激活層444之上。粘合層418的暴露部分展示建立流路428的切割或沖壓U形狀。在這個生物盤反射區(qū)實施例中最主要結(jié)構(gòu)層是頂層部分416。頂層部分416包括在其底部上的反射面446。反射面446可以用金屬制成，例如，鋁或金。在共同轉(zhuǎn)讓的未決美國專利申請10/035,836中，公開具有遺傳測定的圖29所示類型盤的應用，其標題為“Surface Assembly for Immobilizing DNA CaptureProbes and Bead-Based Assay Including Optical Bio-Discs andMethods Relating Thereto”，2001年12月21日申請，把它合并在此供參考。
現(xiàn)在參照圖30，圖30表示按照本發(fā)明透射型光生物盤410的主要結(jié)構(gòu)單元剖面透視圖。類似地，透射型光生物盤410的主要結(jié)構(gòu)單元包括頂層部分416，粘合層418和基片420。頂層部分416包括入口通道422和出口通道424。頂層部分416可以由聚碳酸酯層構(gòu)成。任選的觸發(fā)標記166可以包含在薄的半反射層443的表面上，如圖33所示。觸發(fā)標記166可以在生物盤的所有三層中包含透明的窗口，不透明區(qū)，或反射或半反射區(qū)，上面編碼發(fā)送到處理器(例如，圖12所示的ADC 150)的信息，該處理器與詢問光束137(圖12)的操作功能相互作用。
圖30中所示的第二單元是有流路428或其中形成U形通道的粘合層或通道層構(gòu)件418。流路428是通過沖壓或切割薄膜制成，去掉塑料膜并形成所示的形狀。每個流路428可以包括液流通道430和返回通道432。圖30所示的一些流路428包括混合室434。圖中畫出兩個不同類型的混合室434。第一個混合室是對稱混合室436，它是相對于液流通道430對稱形成的。第二個混合室是偏置混合室438。偏置混合室438形成在所示液流通道430的一側(cè)。
圖30中所示第三個單元是包括目標區(qū)或捕獲區(qū)135的基片420?；?20最好是由聚碳酸酯制成，并有沉積在其頂部薄的半反射層443(圖34所示)。與圖31和34所示盤410基片420相關(guān)的半反射層443厚度比圖27，28和29所示反射型盤410基片420上的反射層442厚度薄很多。較薄的半反射層443允許部分詢問光束137傳輸通過圖12所示透射型盤的結(jié)構(gòu)層。利用金屬可以制成薄的半反射層443，例如，鋁或金。
圖31是圖30所示透射型實施例光生物盤410中基片420和半反射層443的放大透視圖。在一個優(yōu)選實施例中，圖30，33和34所示透射型盤的薄半反射層443厚度約為100-300，且不超過400。這個較薄的半反射層443允許一部分入射光束或詢問光束137(圖12)穿透通過半反射層443被頂部檢測器160(圖12)檢測，而一些光被反射沿入射路徑返回。如以下所示，表2給出金膜的反射特性和透射特性與膜厚度之間的關(guān)系。在厚度大于800的情況下，金膜層是完全反射的。光傳輸通過金膜的閾值密度約為400。
表2

除了表2以外，圖32給出基于金厚度的薄半反射層443中反射性質(zhì)和透射性質(zhì)的反比例曲線圖。圖32中所示曲線的反射率和透射率值是絕對值。
圖33是圖30和31所示的透射型光生物盤410的頂視平面圖，展現(xiàn)了位于盤內(nèi)的流體通道428，入口通道422，出口通道424，觸發(fā)標記166，及目標區(qū)135。
圖34是按照本發(fā)明透射型盤實施例的光生物盤410放大透視圖。切去盤410中各層一部分可以展示每個主要層，基片，涂層或薄膜的部分剖面圖。圖34表示透射型盤形式，它有透明的頂層部分416，基片420上薄的半反射層443，和觸發(fā)標記166。觸發(fā)標記166包括頂層部分上放置的不透明材料?；蛘?，觸發(fā)標記166可以由盤的薄反射層443上蝕刻透明的非反射窗口或任何標記構(gòu)成，該標記吸收或不反射來自觸發(fā)檢測器160(圖12)的信號。圖34還展示形成的目標區(qū)135，它是在指定區(qū)域形成所示的形狀或任何所需的形狀。目標區(qū)135上的標記可以形成在薄的半反射層443上，基片420上，或基片420的底部(在盤的下面)?；蛘撸梢岳醚谀＜夹g(shù)形成目標區(qū)135，該技術(shù)包括掩蔽目標區(qū)135之外整個薄的半反射層443。在這個實施例中，利用絲網(wǎng)印刷油墨加到薄的半反射層443上，可以建立目標區(qū)135。激活層444加到薄的半反射層443之上。在一個優(yōu)選實施例中，激活層444是2％聚苯乙烯的厚層?；蛘?，可以利用聚碳酸酯，金，活化玻璃，改型玻璃，或改型聚苯乙烯，例如，聚苯乙烯-co-馬來酐。此外，可以利用水凝膠?；蛘?，如在這個實施例中所示，粘合層或通道層418加到激活層444之上。粘合層418的暴露部分展示建立流路428的切割或沖壓的U形狀。這個透射型生物盤410實施例中最后的主要結(jié)構(gòu)層是透明的非反射頂層部分416，它包括入口通道422和出口通道424。
再參照圖12，在圖29所示反射型生物盤的情況下，返回光束139是從光生物盤410的頂層部分416反射面446(見圖35)反射。在光生物盤410的這個反射型實施例中，利用圖1所示的底部檢測器18檢測和分析返回光束以確定信號元素或試劑的存在。這個反射的返回光束交替地或同時攜帶操作信息和生物位，信號單元或調(diào)研特征的特征信息。另一方面，在透射型生物盤的情況下，頂部檢測器160檢測和分析透射光束162以確定信號試劑的存在。在透射型實施例中，可以利用光電檢測器作為頂部檢測器160。硬件觸發(fā)機構(gòu)可用于反射型生物盤(圖29)和透射型生物盤(圖34)。
圖35是按照本發(fā)明反射型盤實施例中光生物盤410的部分剖面圖。圖35說明基片420和反射層442。如上所述，反射層442可以由諸如鋁，金材料或其他合適的反射材料制成。在這個實施例中，基片420的上表面是光滑的。圖35還展示加到反射層442之上的激活層444。目標區(qū)135的形成是通過在所需位置上去掉部分的反射層442或在加反射層442之前掩蔽所需的區(qū)域。如圖35中所示，粘合層418加到激活層444之上。圖35還展示頂層部分416及其相關(guān)的反射面446。因此，當頂層部分416加到包含所需切去形狀的粘合層418上時，就在其中形成液流通道430。入射光束137最初是從盤410下方被引向基片420，然后聚焦到與反射層442鄰近的點。因為這個聚焦發(fā)生在沒有反射層442部分的目標區(qū)135，入射光束137繼續(xù)沿通過激活層444的路徑并進入液流通道430。然后，入射光束137繼續(xù)向上穿過液流通道430，并最終入射到反射面446。此時，入射光束137沿入射路徑返回，并形成返回光束139。
圖36是按照本發(fā)明透射型盤實施例中生物盤410的部分剖面圖。圖36說明有透明頂層部分416和基片420上薄的半反射層443的透射型盤形式。圖36還展示加到薄的半反射層443上的激活層444。在一個優(yōu)選實施例中，透射型盤有金屬制成薄的半反射層443，例如，鋁或金，其厚度約為100-300，且不超過400。這個薄的半反射層443允許來自光源19(圖1)的部分入射光束或詢問光束137穿透并向上通過由頂部檢測器(圖12)檢測的盤，而一些光是沿與入射光束相同路徑的相反方向被反射。在這個裝置中，返回光束或反射光束139從半反射層443反射。因此，按照這種方式，返回光束139并不進入液流通道430。反射光或返回光束139可用于跟蹤預記錄信息磁道上的入射光束137，預記錄信息磁道形成在半反射層443中或半反射層443上，以下結(jié)合圖37和38要更詳細地描述。在圖36所示的盤實施例中，可以有或沒有確定的目標區(qū)135。通過直接在薄的反射層443或基片420上形成標記，可以建立目標區(qū)135。利用絲網(wǎng)印數(shù)或任何相當?shù)姆椒ǎ梢越⑦@些標記。在沒有采用物理標志確定目標區(qū)的另一個實施例中，利用液流通道430作為限定的目標區(qū)，在該目標區(qū)進行調(diào)研特征的檢查。
圖37是按照本發(fā)明取垂直于反射型盤實施例中生物盤410磁道的剖面圖。這個剖面圖也是沿盤中液流通道430半徑的縱向。圖37包括基片420和反射層442。在這個實施例中，基片420包括圖3中所示的一系列槽118。槽118是螺旋狀形式，從盤的中心附近向外邊緣延伸。制成這樣的槽118，使詢問光束137可以沿盤上螺旋形槽118跟蹤。升高或凸起部分110(圖3)分隔螺旋形槽中相鄰的槽170。在這個實施例中，加到槽118之上的反射層442是保形的。圖37還展示加到反射層442之上的激活層444。目標區(qū)135的形成是通過在所需位置上去掉部分的反射層442或在加反射層442之前掩蔽所需的區(qū)域。如圖37所示，粘合層418加到激活層444之上。圖37還展示頂層部分416及其相關(guān)的反射面446。因此，當頂層部分416加到包括所需切去形狀的粘合層418上時，在其中就形成液流通道430。
圖38是按照本發(fā)明取垂直于透射型盤實施例中生物盤410磁道的剖面圖。這個剖面圖也是沿盤上液流通道430半徑的縱向。圖38展示基片420和薄的反射層443。薄的半反射層443允許來自光源19(圖1和12)的部分入射光束或詢問光束137穿透并通過頂部檢測器160檢測的盤，而一些光被反射成返回光束139的形式。確定薄的半反射層443厚度是根據(jù)光盤閱讀器保持它的跟蹤能力所要求的最小反射光量。在這個實施例中，基片420包括一系列槽118，如同圖37中所討論的。這個實施例中的槽118最好也是螺旋狀形式，從盤的中心附近向外邊緣延伸。制成這樣的槽118，使詢問光束137可以沿螺旋形槽跟蹤。圖38還展示加到薄的半反射層443之上的激活層444，而粘合層418是在激活層444之上。圖38還展示沒有反射面446的頂層部分416。因此，當頂層部分416加到包括所需切去形狀的粘合層418上時，在其中就形成液流通道430，而允許部分入射光束137基本上沒有反射地傳輸通過。
圖39是類似于圖35的視圖，它展示反射型盤的整個厚度及其初始的折射性質(zhì)。圖40是類似于圖36的視圖，它展示透射型盤的整個厚度及其初始的折射性質(zhì)。圖39和40中沒有畫出槽118，因為剖面圖是沿槽118切割的。圖39和40展示這些實施例中垂直于槽118的窄液流通道430。圖37，38，39和40展示反射型盤和透射型盤的整個厚度。在這些附圖中，入射光束最初與具有折射性質(zhì)的基片420相互作用，折射性質(zhì)改變?nèi)肷涔馐穆窂?，從而使入射光?37聚焦到反射層442或薄的半反射層443。
優(yōu)化光生物盤盤的優(yōu)化以提供光盤系統(tǒng)中用于檢測顯微結(jié)構(gòu)的表面。建立以上討論的光校正播放機中的光盤。例如，該盤制造成CD可記錄盤的“反向圖像”或正向圖像。在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請序列No.10/005,313中公開這種光盤和有關(guān)的制造方法，其標題為“Optical Discs forMeasuring Analytes”，2001年12月7日申請，把它合并在此供參考。一種這樣的盤是圖41所示的盤130，它作為“反向擺動”盤。這個實施例的盤130包括反向的盤基片132，它形成頂層或最遠層。該盤還包括有生物位，信號元素或調(diào)研特征136的槽118，它們最好是位于槽中。利用非整體蓋138作為相對于入射光束137的鄰近頂部。
在可記錄光盤(CD-R)系統(tǒng)中，激光聚焦通過1.2mm的聚碳酸酯(或類似的折射型材料)，并聚焦到填充染料的槽形結(jié)構(gòu)中，該染料有吸收性質(zhì)。用于這個檢測系統(tǒng)的光盤是制成CD-R盤的“反向圖像”。反向圖像允許光盤閱讀器與連續(xù)槽的第一表面或空氣界面接觸?？諝饨缑嬖试S把顯微結(jié)構(gòu)放置在可以閱讀的表面上。
利用電鑄或“鎳壓?！鄙a(chǎn)方法制造光盤，該方法稱之為“Matrixing”。根據(jù)光盤“原版”的表面建立鎳圖像，可以把它放置在電鑄過程(或類似過程)，并可以建立反向圖像。“原版”往往稱之為“父親”部分?！胺聪驁D像部分”往往稱之為“母親”部分。在許多CD制造過程中，“母親”部分用于制成另一個反向圖像，它稱之為“兒子”部分。“父親”部分和“兒子”部分有相同的正向圖像。“母親”部分有反向圖像。在這個申請中，這個過程允許正常CD可記錄制盤過程制成的原版盤。利用這個盤的正確正向圖像以建立“父親”部分在技術(shù)上是可行和可能的。反向圖像部分是由鎳制成，并用在光盤模壓機器中以建立代表相反圖像的塑料部分。
由于它的幾何形狀，在CD制造過程中利用反向圖像部分是較困難的。正向圖像部分的邊緣是開放的，而反向圖像部分的邊緣是閉合的。模具必須設計成用于CD模壓過程。這個模具配備附加的出口通路，允許聚碳酸酯或其他可重新模壓折射型材料正確地移動到鎳部分的表面上。添加到模具上的出口通路設計可以使所需的光盤按照類似于CD盤或CD-R盤的方式制成。
所需的光盤設計成有最佳的連續(xù)槽結(jié)構(gòu)形狀，連續(xù)槽結(jié)構(gòu)起始于盤的內(nèi)直徑和終止于盤的外直徑。槽深度優(yōu)化成可以提供非常強的跟蹤幅度(推挽信號)。制成的槽深度非常接近于激光波長λ的1/8，該激光入射到光盤的空氣界面上。制成的槽深度也可以是這些值的奇數(shù)倍(例如，1/8λ，3/8λ，5/8λ，等等)。光盤槽的寬度優(yōu)化成便于結(jié)構(gòu)的布局或尺寸檢測，該結(jié)構(gòu)放置在光盤表面上。因此，在一個實施例中，采用1/8波長推挽跟蹤偏差。槽結(jié)構(gòu)的坡度優(yōu)化成有最佳的槽聚焦位置和優(yōu)化的跟蹤信號響應。完成連續(xù)槽內(nèi)平臺區(qū)的優(yōu)化以減小信號串音和優(yōu)化結(jié)構(gòu)檢測。
光盤的空氣入射面制造成相對于盤表面上放置的顯微結(jié)構(gòu)有光對比度。若顯微結(jié)構(gòu)吸收光，則在空氣入射面上放置反射型材料(例如，金)。若顯微結(jié)構(gòu)反射光，則在空氣入射面上放置非反射型材料。光盤制造成在CD可記錄播放機中有最佳的機械性能。
反向圖像盤的空氣入射面提供以上討論的光校正播放機所需的操作要求。調(diào)整透鏡允許反向圖像盤有類似于非記錄的CD-R盤的性能。通過用戶CD-R驅(qū)動器的軟件接口，可以得到這種測試模式。播放機可以置于測試模式，并跟蹤“擺動”槽通過信息區(qū)。利用用戶CD-R擺動槽格式，可以檢測擺動槽表面上成份的位置到1/75秒。用戶CD-R格式中的位置信息包含在原版“擺動”信號中，并可以安全通過軟件接口到用戶驅(qū)動器。放置在反向圖像盤表面上的顯微結(jié)構(gòu)不會對擺動槽系統(tǒng)的操作要求產(chǎn)生影響，除非它們達到非常高的濃度(數(shù)據(jù)收集點)。事實上，擺動槽允許顯微結(jié)構(gòu)放置在光盤表面上，而不會對CD-R系統(tǒng)的操作要求產(chǎn)生不利的影響。
通過監(jiān)測CD-R物鏡組件的四元求和信號，現(xiàn)在可以檢測反向圖像盤表面上放置的結(jié)構(gòu)特性。在加到聚焦伺服，跟蹤伺服和功率控制監(jiān)測系統(tǒng)的電信號中，也可以檢測這些顯微結(jié)構(gòu)的電響應。在加到跟蹤伺服電路的電信號中，可以檢測沿平行于反向圖像盤表面的徑向和切向平面的光頭運動特性。在加到聚焦伺服電路的電信號中，可以檢測沿垂直于反向圖像盤表面的垂直平面上光頭運動特性?？梢园堰@些信號與四元求和信號和功率監(jiān)測信號收集的信息相互參照。在與反向圖像盤表面上檢測的顯微結(jié)構(gòu)量綱特性有關(guān)的數(shù)學格式中，可以分析這些響應中每個響應的信息?？梢岳梦⒎謹?shù)學或矢量分析以提取每個顯微結(jié)構(gòu)的特性。
通過設計布局和尺寸要求以保留在激光光斑的焦點位置內(nèi)，可以設計反向圖像盤表面上結(jié)構(gòu)有最大的檢測分辨率。顯微結(jié)構(gòu)應當設計成與反向圖像盤表面有最大的光對比度，可以提供強的信號檢測和低的電CNR。加到反向圖像盤表面上的顯微結(jié)構(gòu)應當足夠地小以保留在激光光斑的聚焦平面內(nèi)。因為量綱特性優(yōu)于焦點位置，小部分信號是在四元求和檢測器中檢測，而大部分信號是在其他的操作伺服機構(gòu)中檢測。
盤可以設計成有可以容納顯微結(jié)構(gòu)尺寸特征的專用槽。顯微結(jié)構(gòu)可以設計成放置在反向圖像盤的槽內(nèi)。這可用于進一步優(yōu)化系統(tǒng)的定量檢測特性。顯微結(jié)構(gòu)制作成“球狀”。當這些球放置在反向圖像盤表面上時，它們在伺服機構(gòu)中產(chǎn)生非常特色的電信號，而在驅(qū)動器中產(chǎn)生操作信號。在盤的平臺區(qū)(槽間的區(qū)域)建立光滑的圓表面，它允許球落入到槽內(nèi)的夾持位置，從而可以容易地用電信號檢測。
如上所述，指示劑球或生物位可以制成有小于槽寬度的直徑。這允許指示劑球進入到槽內(nèi)便于進行檢測，如圖41所示。指示劑球還可以用可壓縮的材料制成，而其直徑略微大于槽的寬度。在一個實施例中，合適的平板用于緊壓這些球，并把它們驅(qū)趕到槽中。
我們已經(jīng)描述了一些實施例，在不偏離以下陳述的權(quán)利要求書范圍內(nèi)，顯然可以對它作各種改動。例如，以上和以下所用的術(shù)語僅作為參考，而不是絕對不可以調(diào)整。
調(diào)研特征(investigational features)按照本發(fā)明研究的結(jié)構(gòu)，特征，特性和屬性可以包括生物，化學，或有機樣品，測試樣本，諸如部分的昆蟲或有機材料的調(diào)研物體，以及類似的測試物體或目標樣本。這種結(jié)構(gòu)，特征，和屬性還可以包括特定的化學反應和產(chǎn)品和/或由此形成的副產(chǎn)品，例如，各種不同比色測定的任何一種。在光生物盤的情況下，加到盤上進行研究和分析的材料可以包括生物微粒懸浮物和有機材料，例如，血，尿，唾液，羊水，皮膚細胞，腦脊髓液，血清，滑液，精子，單股和雙股DNA，胸膜液，選自身體器官到組織心包液的細胞，糞便，腹膜液，和結(jié)石。在一些這種材料的情況下，可以利用指示劑進行檢測。本發(fā)明描述中使用的指示劑包括，但不限于，塑料微球或膠乳，聚苯乙烯制成的珠，或有生物分子涂層的膠態(tài)金顆粒，它們對給定材料有親合性，例如，DNA股中的生物素分子。合適的涂層包括抗生蛋白鏈菌素或中性蛋白鏈菌素。按照這種方法，驅(qū)動器中讀出光束不能檢測的太小物體仍然可以由相關(guān)的指示劑進行檢測。
光盤播放機裝置可用于檢測光盤焦平面上的特征和表面特性。顯微結(jié)構(gòu)，細胞，指示劑，或“生物位”可以添加到光盤組件的焦平面上，因此，在從光盤表面反射或透射的激光被物鏡組件和/或頂部檢測器收集時產(chǎn)生的電信號中可以檢測它們。顯微結(jié)構(gòu)和光盤工作平臺設計成便于準確檢測，且對系統(tǒng)的操作要求有最小的影響。
按照以下描述的方法測量表面上或焦平面內(nèi)的微小生物結(jié)構(gòu)和/或球形結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)在體積上大于檢測光(入射到結(jié)構(gòu)上的光)的1/2波長。
當這些顯微結(jié)構(gòu)或生物位存在于光盤焦平面的表面上時，該結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在平臺區(qū)的表面上。信號元素，生物位，或調(diào)研特征也可以存在于一個平面上，該平面不是在緊鄰聚焦場內(nèi)，但與它非常接近。在這個情況下，這些結(jié)構(gòu)足夠接近于反射激光可以檢測的聚焦場。諸如生物位的調(diào)研特征也可以存在于多個平面上，這些平面與滿足結(jié)構(gòu)特性操作要求的激光是分開的。生物位和其他指示劑也可以插入到槽或坑中，并在反射光中引起足夠的光干涉以產(chǎn)生置信的檢測信號。生物位也可以存在于邏輯分區(qū)或制造光盤組織的區(qū)域內(nèi)。這些區(qū)域可以是平臺量級或坑量級的大小，也可以是非常地大(例如，DVD-RAM)。
檢測調(diào)研特征調(diào)研特征，例如，指示劑或血細胞，產(chǎn)生與信號有關(guān)的信號電平或密度變化，該信號是通過讀出盤上的編碼信息產(chǎn)生的。共同轉(zhuǎn)讓和未決的美國專利申請No.09/421,870，其標題為“Tracking Optical Discswith Concurrently Readable Nonoperational Features”，1999年10月26日申請，其中提到微米尺寸的調(diào)研或“非操作”結(jié)構(gòu)可以按照多種方法配置在光盤表面上。如上所述，圖41描述完成這種配置的一個合適實施例。如圖41所示，光束137從下方入射到盤組件130上。盤130包括盤基片132和反射層134，調(diào)研結(jié)構(gòu)或特征136配置在反射層134上。圖41還畫出基片132中壓制和涂敷反射層134的擺動槽118，還畫出非整體的頂蓋138。按照本發(fā)明的光盤閱讀器可以檢測，測量和描寫調(diào)研結(jié)構(gòu)136。利用單個光拾取器可以同時(或非同時)檢測包括跟蹤特征的盤操作結(jié)構(gòu)，盤操作結(jié)構(gòu)區(qū)別于調(diào)研結(jié)構(gòu)。
其次，參照圖42，它類似于以上討論的圖5，圖42畫出三個光斑，它們是由入射到有坑60的光盤組件的典型三光束光裝置上產(chǎn)生的。用虛線表示光盤表面上的激光束光斑62，64和66。這些光束可以聚焦到盤的相同面上，例如，坑60，或盤的任何其他外表面和內(nèi)表面上。這些光束也可以聚焦到盤的不同層上，“層”是指盤的任何部分，該盤有有限的厚度，如在上述美國專利申請No.10/006,620中所公開的多層盤。
在三光束光盤系統(tǒng)中，圖4中所示的檢測器A，B，C和D配置成檢測從光斑62反射的光，如圖42所示。此外，檢測器E和F獨立地配置成分別從光斑64和66反射的光。如上所述，這種配置可以使從光斑62反射的光提供聚焦和同步信息，而從光斑64和66反射的光提供跟蹤信息。
圖43表示配置在典型光盤組件表面上的調(diào)研特征68。在這種裝置中，光斑62可用于檢測進行跟蹤，聚焦和同步的操作結(jié)構(gòu)(例如，坑)，而光斑64可同時用于檢測一個或多個調(diào)研特征68?；蛘?，光斑64可用于檢測調(diào)研特征68，它取決于調(diào)研特征68的尺寸和位置。
此外，若調(diào)研特征68足夠地大，則光斑64和66可以結(jié)合使用(雖然不必是同時)以檢測調(diào)研特征68。應當知道，每個光斑的圖形組合可用于檢測調(diào)研特征68的尺寸和位置。而且，來自檢測器A，B，C和D的圖形可以與來自檢測器E和F的圖形進行組合，用于確定調(diào)研特征的尺寸和位置。因此，單個物鏡組件可以檢測操作結(jié)構(gòu)和調(diào)研特征的不同光程。應當知道，此處公開的本發(fā)明涉及操作特征和調(diào)研特征的檢測，但它不局限于有坑和平臺格式的光盤組件。相反，本發(fā)明可以用于任何其他的格式，如以上所討論的格式。
圖44表示驅(qū)動器的讀出光束遇到盤上或盤內(nèi)的調(diào)研特征時數(shù)據(jù)信號(或密度)的相對位移曲線。數(shù)據(jù)信號可以是HF信號，跟蹤誤差信號，聚焦誤差信號，或各種其他不同信號中的一個或多個信號，例如，以上所描述的那些信號。
在圖45和46中，“操作”特征的變化，例如，槽，坑或平臺，產(chǎn)生信號電平，信號抖動，或差錯率的變化。在圖45中，它是坑的剖面圖，坑產(chǎn)生來自盤閱讀器中檢測器的信號A和B的變化，在相加時產(chǎn)生一個非尋常的起伏。在圖46中，它是坑的平面圖，橫向位移產(chǎn)生跟蹤誤差信號(TE信號)的凈位移。
當入射光束與盤相互作用時，產(chǎn)生反射率的增大或減小。利用自動增益控制(“AGC”)設置中對應的變化，該變化是在驅(qū)動器端口中輸出，可以監(jiān)測這種反射率變化。因此，按照本發(fā)明，當驅(qū)動器的讀出光束或“詢問”光束遇到調(diào)研特征時，檢測返回光的變化。
光盤的結(jié)構(gòu)可以是有坑和平臺的表面，有連續(xù)擺動槽的表面，包含相位對比全息圖的表面，有坑/槽組合的表面，或沒有任何結(jié)構(gòu)的表面。如上所述，可以在許多不同的焦平面上測量指示劑，生物位，或蜂窩結(jié)構(gòu)。利用多個激光器，多個物鏡組件，和多個激光波長，也可以檢測和描寫生物位。
指示劑，生物位，和蜂窩結(jié)構(gòu)可以處在全息盤的主表面上。美國專利申請序列號10/005,313中公開涉及全息圖在這種應用中的更詳細內(nèi)容。從全息圖收集的信息用于操作特征。根據(jù)需要，生物位的位置可以接近或遠離操作平面?？梢哉{(diào)整折射層(聚碳酸酯，聚甲基丙烯或玻璃)以優(yōu)化檢測激光的所需光學性質(zhì)。
或者，調(diào)研特征可以包括發(fā)生在液流通道中的化學反應，例如，圖27中所示的液流通道430，它形成在圖47中所示的盤上或盤中。在這個實施例中，光盤上的反射率，操作特征或干涉圖形是受化學沉積或反應的影響。利用非常低的差錯率或已知差錯率作為數(shù)據(jù)“掩?！敝圃毂P。盤上的數(shù)據(jù)圖形設計成產(chǎn)生邏輯或?qū)嶋H增強調(diào)研特征或特定尺寸范圍組合產(chǎn)生的差錯。
例如，可以在制作母盤邏輯中調(diào)整交叉距離以增強突發(fā)錯誤對具體特征，大小或密度分布的響應。把數(shù)據(jù)圖形寫入到盤上以產(chǎn)生對具體特征，大小或密度分布的響應。這些可以包括，但不限于，以下的內(nèi)容1.非暫停；2.聲音信號(對數(shù)字靜音編碼的響應)；3.專用錯誤校正圖形或分布(例如，E11，E21，E31，脈沖串，E12，E22，E32，E42)；4.不可校正的錯誤；5.ECC/EDC計數(shù)；6.內(nèi)或外奇偶錯誤；7.擺動信號解碼器中的CRC錯誤；8.扇區(qū)錯誤(75/sec)；或9.塊錯誤(7350/sec)。
在一個典型實施例中，液流通道放置在盤內(nèi)。該盤可以有高達99個磁道，磁道上有槽，坑，或CD，CD-R，DVD，DVD-RAM，DVD-R，DVD-RW操作特征的組合。具體的化學反應或“非操作特征”(球，金屬性，等等)的沉積可以增強或去除來自金屬反射層或操作平面或焦平面的材料。光斑或分區(qū)放置在盤的不同帶或磁道上。每個帶中的邏輯確定物鏡組件的位置。邏輯還可以確定“軟件伺服響應”。從低密度分布或效應開始，光斑以增大的密度或增大的半徑位置放置在每個帶或磁道中。在DVD-RAM盤或類似盤上，光斑放置在分區(qū)內(nèi)(分區(qū)CLF系統(tǒng))。反應產(chǎn)生“操作特征”的物理變化，在盤上的每個位置誘發(fā)錯誤或錯誤現(xiàn)場?？梢栽u估數(shù)字，模擬，光學，機械，和邏輯的響應以描寫效應。
在這個實施例中，每個現(xiàn)場有增大的差錯率，并試圖與錯誤分布相關(guān)E11，E21，E31，脈沖串，E12，E22，E32，E42，不可校正的，不可恢復的，ECC/EDC，或BLER。在一個優(yōu)選實施例中，該過程是從低密度分布開始，并移動到較高的密度分布，直至在分析物濃度與錯誤分布之間發(fā)現(xiàn)相關(guān)。最好是制作成增強相關(guān)的盤。例如，改變交叉操作以增強脈沖串和C2響應。
與盤的表面，操作平面，或焦平面的反應可以建立和增大或減小模擬信號電平或密度。這種反應產(chǎn)生反射率或信號密度的變化，或反射層的減小或增大，或相位/干涉特征(坑或平臺)的形狀和/或大小。
作為一般的建議，在某個閾值厚度之前，金屬層的反射率是層厚度的函數(shù)，如以上結(jié)合圖32所討論的。對于各種金屬，如圖48中的鎳，鋁，銀，或金，在金屬厚度等于或大于閾值厚度的情況下，反射率是不變的并在約80％與接近100％之間基本保持恒定。這個反射率也取決于金屬純度和表面狀況。作為與本發(fā)明某些具體特征有關(guān)的一般原理，當金屬膜，例如，反射層443(圖34中所示)，與盤的液流通道中包含的流體相互作用時，可以改變金屬膜厚度和表面狀況。
在圖49中，發(fā)生在圖47所示盤的液流通道430中化學反應造成被監(jiān)測信號的起伏，例如，HF或TE信號。當盤驅(qū)動器的詢問光束137橫穿通過發(fā)生在盤中或盤上的化學反應時，信號起伏的包絡隨反應時間而增大或減小。
按照本發(fā)明的另一個方面，盤上的坑，標記或槽可以由化學相互作用材料制成。通過提供信號響應的變化，材料的降級水平可以確定一些測定特性。化學或測定材料可以與反射層相互作用，并根據(jù)圖47所示反射層或金屬層443的反射率變化，可以減小或增大透射，反射，折射或吸收的光。例如，操作結(jié)構(gòu)可以由硝化纖維素材料制成?；瘜W相互作用可以改變操作結(jié)構(gòu)的形狀和/或厚度，因此，它減小信號響應。此外，溶液的pH值可以使金屬沉積到盤的分區(qū)表面，并產(chǎn)生局部反射率的增大。在另一個實施方案中，局部反應可以造成從反射面去掉金屬材料。去掉金屬材料造成信號中的對比度點。響應可以是模擬信號特性或差錯率分布。此外，分區(qū)可以設計到用于區(qū)分濃度和反應的盤中。在這些實施例中，材料是這樣設計的，降低特定的濃度或反應水平。
圖50在總體上代表本發(fā)明的這些特征。圖50中的盤包括分區(qū)A，B和C，例如，這些分區(qū)形成在具有分區(qū)恒定線速度(ZCLV)的DVD-RAM盤上。分區(qū)C包括按照本發(fā)明這個特征的反應，其中已去掉反射層，而在分區(qū)A和B中，不發(fā)生這種去掉金屬反應。還展示形成的HF或TE信號的信號軌跡。這些該信號軌跡說明，有反射材料分區(qū)上的軌跡產(chǎn)生可檢測的信號，而在沒有反射材料的分區(qū)上掃描不產(chǎn)生這種信號。
現(xiàn)在參照圖51，圖51展示光生物盤200的剖面?zhèn)纫晥D，生物盤200包括結(jié)合本發(fā)明利用的珠指示劑210。生物盤200包括基片202，金屬膜層204，粘合層或通道層206，和覆蓋盤208?；?02包含坑或槽或其他裝置，可以按照已知方法在其上面編碼信息?；?02在編碼信息的區(qū)域上通常覆蓋金屬膜層204。然而，生物盤200與已知的信息盤(例如，音樂，DVD，等等)不同，生物盤的部分盤上包含調(diào)研結(jié)構(gòu)(在此情況下是珠指示劑)?；瘜W層214(例如，抗體)沉積在盤的所需目標區(qū)。每個珠指示劑210還有涂敷類似或相同化學層212的表面。珠指示劑210是微小的塑料球(或其他材料的球)，它涂敷與溶液中生物化學制品相互作用的化學試劑。
作為本發(fā)明一個方面的具體例子，圖52A給出放置在按照本發(fā)明光生物盤幾個磁道(標記為A至H)上兩個6.8μm藍珠的圖形表示。這些藍珠放置和粘附在類似于圖51所示盤的盤上。圖中畫出掃描軌跡A至H，其中幾個軌跡經(jīng)過珠指示劑。
圖52B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖52A所示珠指示劑導出的一系列簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24B)，然后被引導到輸出部分157(圖22)的輸出連接器J3。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖52B說明，在兩個6.8μm指示劑珠上的掃描導致可以檢測HF信號的不同擾動。
作為另一個具體例子，圖53A給出放置在按照本發(fā)明光生物盤幾個磁道上兩個6.42μm紅珠的圖形表示。這些紅珠放置在類似于圖51所示盤的盤上。
圖53B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖53A所示紅珠導出的一系列簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24B)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J3(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和顯示器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖53B說明，在兩個6.42μm指示劑珠上的掃描導致可以檢測HF信號的不同擾動。
作為按照本發(fā)明的另一個具體例子，圖54A給出放置在按照本發(fā)明光生物盤幾個磁道上兩個6.33μm聚苯乙烯珠的圖形表示。這些珠放置在類似于圖51所示盤的盤上。
圖54B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖54A所示珠導出的一系列簽名軌跡和有關(guān)的信號擾動。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24B)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J3(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖54B說明，在兩個6.33μm聚苯乙烯指示劑珠上的掃描導致可以檢測HF信號的不同擾動。
作為本發(fā)明某些特征的另一個例子，圖55A給出放置在按照本發(fā)明光生物盤幾個磁道上一個5.5μm玻璃指示劑珠的圖形表示。這個珠放置在類似于圖51所示盤的盤上。
圖55B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖55A所示珠導出的一系列簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24B)，然后被引導到輸出部分157(圖22)的輸出連接器J3。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖55B說明，在一個5.5μm玻璃指示劑珠上的掃描導致可以檢測HF信號的擾動。
本發(fā)明的另一個例子是在圖56A中給出，圖56A展示放置在按照本發(fā)明光生物盤幾個磁道上一個4.5μm磁珠的圖形表示。這個珠放置在類似于圖51所示盤的盤上。
圖56B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖56A所示珠導出的一系列簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24B)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J3(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖56B說明，在一個4.5μm磁指示劑珠上的掃描導致可以檢測HF信號的擾動。
圖57A是放置在按照本發(fā)明某些特征另一個例子光生物盤幾個磁道上兩個實際4.0μm藍珠的圖形表示。這些珠放置在類似于圖51所示盤的盤上。
圖57B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖57A所示藍珠導出的一系列簽名軌跡和有關(guān)的信號擾動。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24B)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J3(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖57B說明，在兩個4.0μm指示劑珠上的掃描導致可以檢測HF信號的擾動。
作為本發(fā)明的另一個例子，圖58A給出放置在按照本發(fā)明光生物盤幾個磁道上一個2.986μm聚苯乙烯珠的圖形表示。這個珠放置在類似于圖51所示盤的盤上。
圖58B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖58A所示珠導出的一系列簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24B)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J3(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖58B說明，在一個2.986μm聚苯乙烯指示劑珠上的掃描導致可以檢測HF信號的擾動。
作為本發(fā)明的另一個例子，圖59A給出放置在按照本發(fā)明光生物盤幾個磁道上兩個2.9μm白珠的圖形表示。這些珠放置在類似于圖51所示盤的盤上。
圖59B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖59A所示珠導出的一系列簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24B)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J3(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖59B說明，在兩個2.9μm指示劑珠上的掃描導致可以檢測HF信號的不同信號擾動。
圖60A給出放置在按照本發(fā)明某些特征另一個具體例子的光生物盤幾個磁道上四個2.8μm磁珠的圖形表示。這些珠放置在類似于圖51所示盤的盤上。
圖60B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖60A所示磁珠導出的一系列簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24B)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J3(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖60B說明，在四個2.8μm磁珠上的掃描導致可以檢測HF信號的不同擾動。
作為另一個例子，圖61A給出放置在按照本發(fā)明光生物盤幾個磁道上包括2.8μm磁珠，4.0μm和6.8μm藍聚苯乙烯珠，以及不同大小硅珠的珠混合圖形表示。這些珠放置在類似于圖51所示盤的盤上。
圖61B是按照本發(fā)明利用從光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖61A所示珠導出的一系列簽名軌跡和有關(guān)的信號擾動。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24B)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J3(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖61B說明，在指示劑珠混合上的掃描導致可以檢測HF信號的不同擾動。
圖62A給出放置在按照本發(fā)明光生物盤幾個磁道上兩個2.9μm白熒光聚苯乙烯珠的圖形表示。這些珠放置在類似于圖51所示盤的盤上，但是在這個例子中，利用DC耦合信號而不是以上結(jié)合圖52B至61B中所示例子軌跡討論的AC耦合信號。
圖62B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的DC耦合和緩沖HF信號從圖62A所示珠導出的一系列簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-DC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24B)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J5(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖62B說明，在兩個2.9μm白熒光聚苯乙烯珠上的掃描導致可以檢測HF-DC信號的不同擾動。
圖63A給出放置在按照本發(fā)明光生物盤幾個磁道上如圖62A所示兩個2.9μm白熒光聚苯乙烯珠的圖形表示。這些珠放置在類似于圖51所示盤的盤上。在這個例子中，利用DC耦合和緩沖“A”信號以得到所需的信號軌跡，以下對它作更詳細的討論。
圖63B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的DC耦合和緩沖“A”信號從圖63A所示珠導出的一系列簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)的HF-A耦合信號(圖22)被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24B和24C)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J7(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(見圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖63B說明，在兩個2.9μm白熒光聚苯乙烯珠上的掃描導致可以檢測HF-A信號的不同擾動。
圖64A和64B是光生物盤200(圖51)的相同剖面?zhèn)纫晥D，它更詳細地展示生物盤與指示劑珠之間的生化相互作用。
圖64A更詳細地展示在金屬膜層204上配置的化學層214?；瘜W層212還涂敷在指示劑珠210上。在圖64B中，指示劑珠與包含調(diào)研特征216的生物溶液混合，并注入或加到基片202與頂蓋208之間的生物盤200上。珠指示劑210表面上的化學層212和化學層214吸引和粘附到調(diào)研特征216。按照這種方式，若所研究的化學品(即，調(diào)研特征)是在生物溶液中，則所研究的化學品變成粘合劑，把珠指示劑210粘附到基片202。當生物盤200加快旋轉(zhuǎn)時，它的作用是離心機。沒有粘附的珠指示劑被驅(qū)趕到盤的外邊緣，而粘附的珠指示劑仍然均勻地分布在涂敷化學層204的盤區(qū)域。于是，僅僅需要確定珠指示劑是否已被驅(qū)趕到盤的外邊緣。在共同轉(zhuǎn)讓的美國臨時申請No.60/257,705，其標題為“Surface Assembly for Immobilizing DNACapture Probes and Bead-Based Assay Including Optical Bio-Discsand Methods Relating Thereto”，2000年12月22日申請；No.60/292,110，其標題為“Surface Assembly for Immobilizing DNACapture Probes using Pellets as Reporters in Genetic AssaysIncluding Optical Bio-Discs and Methods Relating Thereto”，2001年5月18日申請；和No.60/302,757，其標題為“Clinical Diagnostic OpticalBio-Discs and Related Methods for Selection and Detection ofLymphocytes Including Helper-Inducer/Suppressor-Cytotoxic Cells”，2001年7月3日申請中描述這種珠基測定盤例子和使用方法。借助于以上的例子，本發(fā)明者已說明，利用此處描述的指示劑珠，可以容易地檢測調(diào)研特征的可識別信號。
圖65是光生物盤190的剖面?zhèn)纫晥D，它包括鄰近放置的紅血細胞199作為按照本發(fā)明光盤驅(qū)動器組件中讀出光束191詢問的調(diào)研特征。
生物盤190包括基片192，金屬膜層194，粘合層或通道層196，和頂蓋盤198?；?92包括坑，槽，或按照本領(lǐng)域中已知方法可以編碼信息的其他裝置?；?92通常在編碼信息的區(qū)域上覆蓋金屬膜層194。然而，生物盤190與已知的信息盤(例如，音樂，DVD，等等)不同，生物盤在部分的盤上包含調(diào)研特征(在此情況下是血細胞199)。從用于調(diào)研結(jié)構(gòu)的區(qū)域上去掉金屬膜層194。捕獲劑195(例如，抗體)沉積到去掉金屬膜層的區(qū)域。血細胞199可以包括所研究的生物化學品(例如，血型A或血型B的專用化學品)，它對捕獲劑195有親合性。按照這種方式，若在生物樣品中存在所研究的化學品，則所研究的化學品變成粘合劑，把血細胞199粘附到基片192。當生物盤190在光盤驅(qū)動器中旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的離心力把沒有粘附的血細胞驅(qū)趕到盤的外邊緣，而粘附的血細胞仍然分布在涂敷捕獲劑195的盤區(qū)域。于是，利用光盤閱讀器檢測和量化粘附的血細胞。與這類盤上血定型測定有關(guān)的更詳細內(nèi)容公開在共同轉(zhuǎn)讓的未決美國專利申請序列中，No.09/988,850，其標題為“Methods and Apparatus for BloodTyping with Optical Bio-Discs”，2001年11月19日申請，把它合并在此供參考。
作為按照本發(fā)明某些特征細胞指示劑的檢測例子，圖66A給出放置在圖65A所示光生物盤190的磁道上鄰近放置直徑約為6.0μm紅血細胞199的圖形表示。
圖66B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖66A所示紅血細胞導出的一系列簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24B)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J3(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖66B說明，在鄰近放置紅血細胞上的掃描導致可以檢測HF-AC耦合信號的擾動。
圖67A是放置在按照本發(fā)明光生物盤磁道上鄰近放置直徑約為6.0μm紅血細胞的圖形表示。在這個例子中，圖67A所示的紅血細胞放置在圖65所示類型的盤上。
圖67B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的DC耦合和緩沖HF信號從圖67A所示紅血細胞導出的一系列簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-DC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24A)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J5(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖67B說明，在鄰近放置的紅血細胞上的掃描導致可以檢測HF-DC信號的擾動。
圖68是按照本發(fā)明類似于圖65所示盤的光生物盤190的剖面?zhèn)纫晥D，它包括遠離放置的紅血細胞199作為光盤驅(qū)動器組件中讀出光束191詢問的調(diào)研特征。
生物盤190包括基片192，金屬膜層194，粘合層或通道層196，和頂蓋盤198。基片192一般包括坑或槽，或按照已知方法可以編碼信息的其他裝置，除了在放置調(diào)研特征的區(qū)域以外?；?92通常在編碼信息的區(qū)域上覆蓋金屬膜層194，但除了在放置調(diào)研特征的區(qū)域以外。生物盤190與已知的信息盤(例如，音樂，DVD，等等)不同，生物盤在部分的盤上包含調(diào)研特征(在此情況下是血細胞199)。從用于調(diào)研結(jié)構(gòu)的區(qū)域上去掉金屬膜層194。捕獲劑195(例如，抗體)沉積到去掉金屬膜層的頂蓋盤198上區(qū)域。血細胞199可以包括所研究的生物化學品(例如，血型A或血型B的專用化學品)，它吸引和粘附到捕獲劑195。按照這種方式，若在生物樣品中存在所研究的化學品，則所研究的化學品變成粘合劑，把血細胞199粘附到盤頂蓋198。當生物盤190在光盤驅(qū)動器中旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的離心力把沒有粘附的血細胞驅(qū)趕到盤的外邊緣，而粘附的血細胞仍然分布在涂敷捕獲劑195的盤區(qū)域。利用以上參考的美國專利申請序列No.09/988,850中描述的光盤閱讀器，可以檢測和量化粘附的血細胞。
圖69A是按照本發(fā)明這些特征的這個例子中放置在光生物盤磁道上直徑約為6.0μm兩個遠離放置紅血細胞的圖形表示。圖69A中所示的紅血細胞放置在圖68所示類型的盤上。
圖69B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖69A所示紅血細胞導出的一系列簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24A)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J3(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖69B說明，在兩個遠離放置的紅血細胞上的掃描導致可以檢測HF-AC耦合信號的不同擾動。
圖70A是圖69A所示兩個遠離放置紅血細胞的圖形表示。圖70A所示的紅血細胞放置在圖68所示類型的盤上。
作為本發(fā)明某些特征的另一個例子，圖70B給出按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的DC耦合和緩沖HF信號從圖70A所示紅血細胞中導出的一系列簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-DC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24A)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J5(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖70B說明，在兩個遠離放置的紅血細胞上的掃描導致可以檢測HF-DC信號的不同擾動。
圖71是按照本發(fā)明去掉頂蓋的光檢查盤220的透視圖，可以展示放置在檢查通道224中昆蟲的翅膀222。圖71中所示的光檢查盤220還包括觸發(fā)標記166。觸發(fā)標記166提供與結(jié)合圖12和13詳細討論的觸發(fā)標記166的相同功能。
圖71A是圖71中指出部分的放大頂視圖，它更詳細地展示昆蟲的翅膀222，檢查通道224，和按照本發(fā)明這個實施例光檢查盤220的信息存儲磁道226。圖71A還展示引向昆蟲翅膀222的入射光束聚焦光斑227。
圖72是取垂直于圖71中光檢查盤220半徑的剖面?zhèn)纫晥D，它包括昆蟲翅膀222作為位于檢查通道224內(nèi)的調(diào)研特征。按照本發(fā)明光盤驅(qū)動器組件中讀出光束225詢問昆蟲翅膀222。
圖73A是圖71中昆蟲翅膀222的橫向剖面的圖形表示，昆蟲翅膀222放置在按照本發(fā)明光檢查盤220中磁道226上的檢查通道224。
圖73B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖73A所示昆蟲翅膀橫斷面導出的單個簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24A)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J3(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖73B說明，在諸如昆蟲翅膀222的調(diào)研特征上的掃描導致可以檢測HF信號的擾動。
圖74A是類似于圖71所示昆蟲翅膀222的橫向剖面的圖形表示，昆蟲翅膀222放置在按照本發(fā)明光檢查盤220中磁道226上的檢查通道224。
圖74B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖74A所示昆蟲翅膀橫斷面導出的一系列四個相繼的簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24A)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J3(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(見圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖74B說明，在諸如昆蟲翅膀222的調(diào)研特征上的掃描導致可以檢測HF信號的不同擾動。
圖75A是類似于圖71所示昆蟲翅膀222的橫向剖面的圖形表示，昆蟲翅膀222放置在按照本發(fā)明光檢查盤220中磁道226上的檢查通道224。
圖75B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖75A所示昆蟲翅膀橫斷面導出的一系列中等密度的相繼簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24A)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J3(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖75B說明，在諸如昆蟲翅膀222的調(diào)研特征上掃描的中等密度相繼軌跡導致可以檢測HF-AC信號的不同擾動。
圖76A是類似于圖71所示昆蟲翅膀222的橫向剖面的圖形表示，昆蟲翅膀222放置在按照本發(fā)明光檢查盤220中磁道226上的檢查通道224。
圖76B是按照本發(fā)明利用來自光驅(qū)動器的AC耦合和緩沖HF信號從圖76A所示昆蟲翅膀橫斷面導出的一系列較高密度的相繼簽名軌跡。來自光頭組件174(圖19)HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24A)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J3(圖22)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146(見圖9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖76B說明，在諸如昆蟲翅膀222的調(diào)研特征上掃描的較高密度相繼軌跡導致可以檢測和成像HF信號的不同擾動。
圖77A，77B和77C是分別利用AC耦合和緩沖HF信號，DC耦合和緩沖“A”信號，或DC耦合和緩沖HF信號從光盤組件通過本發(fā)明成像方法得出的圖71所示昆蟲翅膀的圖形表示。來自光頭組件174(圖19)中HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-AC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24B)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J3(圖22)。
來自光頭組件174(圖19)的HF-A耦合信號(圖21)被引導緩沖放大器卡152(圖22和23)。該信號被放大和處理(圖24B和24C)，然后被引導到輸出部分157的輸出連接器J7(圖22)。
來自光頭組件174(圖19)中HF矩陣放大器18A(圖21)的HF-DC耦合信號被引導到緩沖放大器卡152(圖22和23)。從緩沖放大器卡152發(fā)送該信號到ADC 150，并被PC 158處理和監(jiān)測器146成像(圖9A和12)。如上所述，改型PC 142可以代替此處描述的一個或多個處理裝置。圖77A，77B和77C說明，利用盤驅(qū)動器的光頭組件產(chǎn)生不同信號的掃描給出可檢測調(diào)研特征的圖形表示。
圖78是圖78A與78B之間關(guān)系的圖形表示。
圖78A和78B是第二個實施例的放大器級的電路示意圖，它可以在圖22和23所示的緩沖器卡中按照本發(fā)明實施。
圖78A是緩沖放大器的部分電路示意圖。從連接器155的插針19和14(圖22和23)取出光頭組件174(圖19)的模擬HF-AC信號。輸入信號傳輸通過輸入負載電阻器和穩(wěn)壓電容器以均衡正引線與負引線之間的背景噪聲。然后，正信號饋入到被反饋環(huán)路緩沖的運算放大器。放大的信號被引導到輸出負載電阻器兩端。
從連接器155的插針17和16(圖22和23)取出光頭組件174的模擬HF-B信號。如上所述，該信號被放大和緩沖。
從連接器155的插針15和18(圖22和23)取出光頭組件174的模擬HF-C信號。如上所述，該信號被放大和緩沖。
從連接器155的插針13和20(圖22和23)取出光頭組件174的模擬HF-D信號。如上所述，該信號被放大和緩沖。
圖78B是緩沖放大器的部分電路示意圖。放大的信號HF-A，HF-B，HF-C和HF-D傳輸通過獨立的負載電阻器并進行組合。組合的信號饋入到運算放大器的負輸入端，其中饋入可變的正信號。放大的信號被反饋環(huán)路緩沖，在饋入到另一個運算放大器的負輸入端之前，被引導到可變負載電阻器的兩端。放大的信號被反饋環(huán)路緩沖，并由帶線圈的電容器陣列進行處理。處理后的信號饋入到運算放大器的正輸入端，它被反饋環(huán)路緩沖。然后，放大的信號被引導到輸出負載電阻器和穩(wěn)壓電容器的兩端，并在輸出部分157的連接器J6(圖22)輸出。
生物和化學測定的光生物盤以下討論的是本發(fā)明在生物和化學中的應用。在排序應用中，通過檢測哪些探子有粘附的DNA樣本，可以確定DNA樣本內(nèi)的核苷酸基序列。在診斷應用中，在一個預定探子組中篩選來自個體的基因樣本，用于確定該個體是否有疾病或遺傳病素因。
本發(fā)明把微流技術(shù)與光生物盤上的基因組和蛋白組進行組合以檢測測試樣本中的調(diào)研特征。參照圖79A，79B，79C和79D，含水測試樣本252放置在光生物盤250上或光生物盤250內(nèi)，并被驅(qū)趕通過特殊制備面256上的微通道254以完成所需的測試。毛細管作用，外部設備所加的壓力，和/或離心力(即，曲線運動中從旋轉(zhuǎn)軸中心或曲率中心指向物體上的力)作用到測試樣本上以實現(xiàn)與捕獲探子258的接觸。核酸探子技術(shù)可應用于檢測遺傳突變和相關(guān)的機構(gòu)，癌篩選，確定藥物毒性水平，檢測遺傳病癥，檢測傳染病和遺傳指紋。
此外，本發(fā)明適用于混合相系統(tǒng)以完成雜交測定。參圖80A，80B，80C和80D，混合相測定涉及在固相上完成雜交，例如，薄的尼龍或硝化纖維膜262。例如，測定往往涉及旋轉(zhuǎn)涂敷硝化纖維262薄層到生物盤260的基片264上，其中利用吸管266或類似裝置裝入有樣本268的膜，變性DNA或建立單股分子270，固定DNA或RNA到膜上，以及利用異質(zhì)核酸和/或蛋白質(zhì)272使剩余的膜附著物飽和，可以避免分析物和指示劑以非專門方式粘附到膜上。所有這些步驟必須在完成實際的雜交之前實施。再進行隨后的步驟以實現(xiàn)雜交和定位捕獲區(qū)或目標區(qū)中的指示劑珠。然后，利用入射光束檢測指示劑，如參照圖79討論的。
光生物盤可用于遺傳和蛋白組領(lǐng)域中的分析和測定以及遺傳藥理學，基因表達式，復合篩選，毒理學，法醫(yī)研究，單核苷酸多形性(SNP)分析，短串聯(lián)指示劑(STR)和臨床/分子診斷。
指示劑許多化學，生化，和生物測定依靠誘發(fā)具體測試樣本中光學性質(zhì)的變化。這種變化可以在檢測調(diào)研特征本身(例如，血細胞)之后或在檢測指示劑之后發(fā)生。在調(diào)研特征因太小而不能被光盤驅(qū)動器中讀出光束檢測的情況下，對調(diào)研特征有選擇親合性(即，與測試樣本內(nèi)調(diào)研特征的不同化學成分的原子或化合物起反應或組合的傾向)的指示劑有助于檢測。指示劑起反應，組合，或粘附到調(diào)研特征，從而使可檢測的顏色，化學發(fā)光，發(fā)光，或其他可識別的標記進入到調(diào)研特征。
發(fā)光的形式上可以分成兩大類，熒光和磷光，它取決于激勵狀態(tài)的性質(zhì)。發(fā)光分子能夠吸收一個波長能量的光子，并隨后發(fā)射另一個波長的能量。發(fā)光是由于入射輻射撞擊或激發(fā)分子中的電子引起的。電子吸收入射輻射，并從較低的量子能級躍遷到較高的量子能級。當電子回到較低的基態(tài)能級時，多余的能量作為光子釋放出去。由于每個指示劑有它自己的發(fā)光特性，多個標記分子可以同時檢測相同測試樣本內(nèi)兩個或多個調(diào)研特征。其中每個標記分子附加不同的指示劑。
除了發(fā)光以外，利用酶標記免疫測定(ELISA)和金標記的色斑技術(shù)可以改變生物抗原材料的光學性質(zhì)。例如，為了測試血樣本中是否存在抗體，可能指出病毒感染，如果存在抗體，可以實施產(chǎn)生可見顏色沉積物的ELISA。參照圖81A，81B，81C，81D，81E，和81F，ELISA利用涂敷抗體284專用抗原282的表面280進行測試。在該表面暴露于血樣本286之后，樣本中的抗體粘附到抗原。隨后表面與特定酶軛合抗體288的粘附以及酶與基片的反應產(chǎn)生與抗原粘合水平相關(guān)的沉淀物290，因此，允許光盤驅(qū)動器識別樣本中抗體的存在。更詳細涉及利用沉淀物作為指示機構(gòu)的內(nèi)容在美國臨時專利申請No.60/292,110中公開，其標題為“Surface Assembly for ImmobilizingDNA Capture Probes Using Pellets as Reporters in Genetic AssaysIncluding Optical Bio-Discs and Methods Relating Thereto”，2001年5月18日申請，以及在美國臨時專利申請No.60/313,917中公開，其標題為“Surface Assembly for Immobilizing DNA Capture Probes inGenetic Assays using Enzymatic Reactions to generate Signal inOptical Bio-Discs and Methods Relating Thereto”，2001年8月21日申請，把這兩個文件合并在此供參考。
參照圖82，珠基測定涉及利用球形微?；蛑?00以改變生物抗原材料302的光學性質(zhì)。珠300上涂敷對測試樣本中調(diào)研特征有特殊親合性的化學層304。參照圖83A，83B，83C和83D，當測試樣本裝入到包含指示劑珠300(圖82)的光盤310中或光盤310上時，如果存在調(diào)研特征312，則它粘附到指示劑珠300。調(diào)研特征312還粘附到光盤310表面316上的專用捕獲劑314。按照這種方法，若生物溶液中存在調(diào)研特征，則該調(diào)研特征變成粘合劑，把珠指示劑300粘附到生物盤310表面316上的捕獲劑314。當生物盤在光盤驅(qū)動器中旋轉(zhuǎn)時，形成的離心力把未粘附的珠指示劑318驅(qū)趕到盤的外邊緣，而粘附的珠指示劑仍保持分布在涂敷捕獲劑的盤區(qū)上。利用光盤閱讀器可以檢測和量化粘附的珠。相關(guān)的雙珠測定技術(shù)還公開在共同轉(zhuǎn)讓的未決美國專利申請No.09/997,741中，其標題為“Dual Bead Assays IncludingOptical Bio-discs and Methods Relating Thereto”，2001年11月27日申請，把它合并在此供參考。
本發(fā)明中有用的指示劑包括，但不限于，合成或生物方法制成的核酸序列，合成或生物方法制成的配位結(jié)合氨基酸序列，酶反應產(chǎn)品，和塑料微球或珠，例如，它們是由膠乳，聚苯乙烯或膠體金顆粒制成，其中的涂層是對給定材料有親合性的生物分子，例如，DNA股中的生物素分子。合適的涂層包括那些由抗生蛋白鏈菌素或中性制成。選取這些有合適大小的珠，因此，光盤驅(qū)動器中讀出光束或詢問光束可以“看見”或檢測由這些顆粒引起的表面反射率變化。
在與本發(fā)明相關(guān)的一些實施例中，指示劑珠通過DNA雜交作用粘附到盤表面。參照圖84和85，捕獲探子332粘貼到盤表面330，而信號探子334粘貼到指示劑珠300(圖82)。在雜交測定的情況下，這兩個探子與目標序列336互補。在存在目標序列336的情況下，捕獲探子和信號探子與目標雜交。按照這種方式，指示劑珠300粘貼到盤表面330。在隨后的離心(或清洗)步驟中，去除所有未粘附的指示劑珠。或者，在不存在附加信令探子的情況下，目標本身直接粘附或連接到指示劑珠。
參照圖86，在免疫的情況下，盤表面340涂敷受體342(例如，抗體)，受體342專門粘附到所需的分析物344(例如，調(diào)研特征)。待測定的每個具體分析物的捕獲區(qū)346可以在盤的分析區(qū)分開。若分析物344(抗原或抗體)被捕獲區(qū)346上存在的受體342(分別是抗體或抗原)捕獲，則分析物專用的信號發(fā)生組合可用于量化分析物的存在。
或者，若調(diào)研特征具有光盤驅(qū)動器中入射光束檢測的合適大小，則它可以不需要指示劑。某些化學反應和由此形成的產(chǎn)品或副產(chǎn)品(即，沉淀物)誘發(fā)被測試生物樣本光學性質(zhì)的很大變化。這種變化也可以發(fā)生在檢測調(diào)研特征之后，例如，在本發(fā)明用于建立顯微圖像的情況下。光盤驅(qū)動器檢測生物盤表面的光學性質(zhì)變化，并基于此變化建立圖像。
在本發(fā)明的一個具體實施例中，光盤系統(tǒng)(例如，圖9A和12)包括信號處理系統(tǒng)(例如，142，或158和156，或有和沒有154的158和32，或有和沒有圖9A中152的158和150)和光盤驅(qū)動器的光電檢測器電路(例如，圖1的18)，它配置成從光盤組件(例如，圖12的盤130)至少產(chǎn)生一個載信息信號(例如，HF，TE，或FE信號)。信號處理系統(tǒng)耦合到光電檢測器18，可以從該至少一個載信息信號得到用于操作光盤系統(tǒng)的操作信息(例如，圖8的跟蹤，聚焦和速度信號)和指出與光盤組件相關(guān)的調(diào)研特征(例如，圖43的調(diào)研特征68)存在的標記數(shù)據(jù)(例如，圖61B中的軌跡)。
在本發(fā)明的一個變化方案中，光盤系統(tǒng)的信號處理系統(tǒng)包括PC和提供數(shù)字化信號給PC的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器耦合在該至少一個載信息信號與PC之間。PC包括程序模塊，用于檢測和描寫數(shù)字化信號中的峰值(例如，見圖61B中的軌跡)。最好是，PC還包括另一個程序模塊，用于檢測和計數(shù)數(shù)字化信號中的雙峰數(shù)目(例如，見圖61B中的軌跡D和E)。
在本發(fā)明的一個變化方案中，光盤系統(tǒng)的信號處理系統(tǒng)包括PC，提供數(shù)字化信號給PC的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，和耦合在模數(shù)轉(zhuǎn)換器(例如，圖8中轉(zhuǎn)換器32)與PC之間的分析器154(圖9A中實施方案III)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器耦合在該至少一個載信息信號與PC之間。分析器包括用于檢測和描寫數(shù)字化信號中峰值的邏輯。最好是，分析器還包括用于檢測和計數(shù)數(shù)字化信號中雙峰的邏輯。
在本發(fā)明的一個變化方案中，光盤系統(tǒng)的信號處理系統(tǒng)包括PC，和提供數(shù)字化信號給PC的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(圖9A中實施方案IV)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器耦合在該至少一個載信息信號與PC之間。信號處理系統(tǒng)還包括音頻處理模塊(例如，圖9A的156)，它耦合在該至少一個載信息信號與模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間。最好是，利用預定的聲音對光盤組件進行預記錄，而PC包括程序模塊，當存在調(diào)研特征時，用于檢測該至少一個載信息信號與預定聲音偏差的標記數(shù)據(jù)。在另一個變化方案中，預定的聲音是編碼靜音。
在本發(fā)明的一個變化方案中，光盤系統(tǒng)的信號處理系統(tǒng)包括PC，和提供數(shù)字化信號給PC的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(圖9A中實施方案II)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器耦合在該至少一個載信息信號與PC之間。信號處理系統(tǒng)還包括耦合在該至少一個載信息信號與模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的外部緩沖放大器(例如，圖9A中的152)。
在本發(fā)明的一個變化方案中，光盤系統(tǒng)的信號處理系統(tǒng)包括PC，和提供數(shù)字化信號給PC的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器耦合在該至少一個載信息信號與PC之間。信號處理系統(tǒng)還包括耦合到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的觸發(fā)檢測電路(例如，圖12的164)。觸發(fā)檢測電路的作用是檢測與該至少一個載信息信號中存在標記數(shù)據(jù)時相關(guān)的特定時間。
在另一個實施例中，信號處理系統(tǒng)包括可編程數(shù)字信號處理器，有選擇地配置成(1)在第一配置時，從該至少一個載信息信號提取操作信息，或(2)在第二配置時，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器運行以提供標記數(shù)據(jù)。例如，見圖25和圖9A的實施方案III。
在另一個實施例中，光盤系統(tǒng)的信號處理系統(tǒng)包括PC(例如，圖9A的158)，耦合到該至少一個載信息信號的可編程數(shù)字信號處理器(例如，圖9A的32)，和耦合在可編程數(shù)字信號處理器與PC之間的分析器(例如，圖9A的154)。分析器提供圖9A的實施方案III中所示的標記數(shù)據(jù)。
在另一個實施例中，光盤系統(tǒng)的信號處理系統(tǒng)包括觸發(fā)檢測電路(例如，圖12的164)，它檢測光電檢測器電路掃描與光盤組件相關(guān)的調(diào)研特征時的時間周期。
在另一個實施例中，光盤系統(tǒng)的信號處理系統(tǒng)包括觸發(fā)檢測電路(例如，圖12的164)，它檢測該至少一個載信息信號中存在標記數(shù)據(jù)時的特定時間。該至少一個載信息信號中存在標記數(shù)據(jù)的時間是周期性地發(fā)生的。特定時間是(1)該至少一個載信息信號中存在標記數(shù)據(jù)開始或結(jié)束時之前的預定時間，(2)與此同時，或(3)在此之后的預定時間。
在另一個實施例中，光盤系統(tǒng)的信號處理系統(tǒng)包括PC(例如，圖9A的158)，和耦合在PC與該至少一個載信息信號之間的音頻處理模塊(例如，圖9A的156)。最好是，音頻處理模塊是獨立于光盤驅(qū)動器的外部模塊，作為部分光盤驅(qū)動器的驅(qū)動器模塊，或部分光盤驅(qū)動器的改型驅(qū)動器模塊。在這個實施例的變化方案中，PC包括耦合到聲音模塊的處理器，和存儲器中存儲的軟件模塊，可以控制處理器以便從聲音數(shù)據(jù)中提取標記數(shù)據(jù)(例如，見圖9A的實施方案IV)。
在另一個實施例中，光盤系統(tǒng)的光電檢測器電路包括用于產(chǎn)生模擬信號作為該至少一個載信息信號的電路。模擬信號包括來自光電檢測器的高頻信號，跟蹤誤差信號，聚焦誤差信號，自動增益控制設置，推挽跟蹤信號，CD跟蹤信號，CD-R跟蹤信號，聚焦信號，微分相位檢測器信號，激光功率監(jiān)測器信號或聲音信號。
在另一個實施例中，光盤系統(tǒng)還包括光盤組件(例如，圖12的130)。光盤組件有設置在第一盤扇區(qū)的組件上相關(guān)的調(diào)研特征(例如，圖12的136)，并有操作其余盤扇區(qū)的組件上編碼的光盤驅(qū)動器的操作信息(例如，圖12的133)。
在一個變化方案中，光盤組件包括觸發(fā)標記(例如，圖12的166)，它設置在光盤組件上相對于第一盤扇區(qū)的預定位置。信號處理系統(tǒng)還包括檢測觸發(fā)標記的觸發(fā)檢測電路(例如，圖12的164)。最好是，觸發(fā)檢測電路周期性地檢測觸發(fā)標記，和基于觸發(fā)標記相對于第一盤扇區(qū)的預定位置，在光電檢測器電路讀出相關(guān)調(diào)研特征時(1)之前的預定時間，(2)與此同時，或(3)之后的預定時間檢測觸發(fā)標記。
在一個變化方案中，光盤組件的相關(guān)調(diào)研特征包括有生物分子涂層的塑料微球，有生物分子涂層的膠體金珠，硅珠，玻璃珠，膠乳珠，磁珠，或熒光珠。
在本發(fā)明的另一個實施例中，提供一種方法，該方法包括步驟沉積測試樣本，旋轉(zhuǎn)光盤，引導入射光束，檢測返回光束，和處理檢測的返回光束。沉積測試樣本的步驟包括在光盤組件上的預定位置沉積樣本。旋轉(zhuǎn)光盤的步驟包括旋轉(zhuǎn)光盤驅(qū)動器中的光盤組件。引導入射光束的步驟包括引導光束到光盤組件上。檢測返回光束的步驟包括檢測入射光束與測試樣本相互作用形成的返回光束。處理檢測返回光束的步驟包括處理檢測的返回光束以獲得與測試樣本相關(guān)的調(diào)研特征的信息。
在這個實施例的變化方案中，檢測返回光束的步驟形成多個模擬信號。處理檢測返回光束的步驟包括求和多個模擬信號的第一子集合以產(chǎn)生求和信號，組合多個模擬信號的第一子集合或第二子集合以產(chǎn)生跟蹤誤差信號，從跟蹤誤差信號中得到用于操作光盤驅(qū)動器的信息，以及把求和信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號。
在本發(fā)明的另一個實施例中，本發(fā)明的方法包括步驟獲得多個模擬信號，求和第一子集合，組合第二子集合，得到信息，以及把求和信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號。獲得多個模擬信號的步驟利用多個光電檢測器從光盤組件中獲得模擬信號。求和第一子集合的步驟包括求和多個模擬信號的第一子集合以產(chǎn)生求和信號。組合第二子集合的步驟包括組合多個模擬信號的第二子集合以產(chǎn)生跟蹤誤差信號。得到信息步驟包括從跟蹤誤差信號中得到用于操作光盤驅(qū)動器的信息。
在一個變化方案中，獲得步驟和求和步驟產(chǎn)生包括擾動的求和信號，它指出光盤組件位置上的調(diào)研特征。
在另一個變化方案中，該方法還包括基于數(shù)字化信號描寫調(diào)研特征。
在該方法的另一個變化方案中，轉(zhuǎn)換步驟包括配置部分的光盤驅(qū)動器芯片組作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器運行。最好是，配置步驟包括編程光盤驅(qū)動器芯片組內(nèi)的數(shù)字信號處理芯片作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器運行。最好是，數(shù)字信號處理芯片包括歸一化功能，模數(shù)轉(zhuǎn)換器功能，解調(diào)/解碼功能，以及輸出接口功能。最好是，配置步驟還包括從模數(shù)轉(zhuǎn)換器功能到輸出接口功能建立一條路徑，傳輸求和信號以避開解調(diào)/解碼功能。最好是，配置步驟還包括去激活解調(diào)/解碼功能。
在該方法的另一個變化方案中，轉(zhuǎn)換步驟包括配置包括歸一化功能，模數(shù)轉(zhuǎn)換器功能，解調(diào)/解碼功能，以及輸出接口功能的數(shù)字信號處理芯片，而配置步驟包括從模數(shù)轉(zhuǎn)換器功能到輸出接口功能建立一條路徑，使求和信號不被解調(diào)/解碼功能處理。最好是，配置步驟包括去激活解調(diào)/解碼功能。
在本發(fā)明的另一個實施例中，一種方法包括步驟改造部分的信號處理系統(tǒng)，獲得多個模擬信號，轉(zhuǎn)換模擬信號，以及基于數(shù)字化信號描寫調(diào)研特征。改造部分信號處理系統(tǒng)的步驟包括改造該部分作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器運行。獲得多個模擬信號的步驟包括從光盤驅(qū)動器的光電檢測器電路獲得模擬信號。多個模擬信號包括指出光盤組件上調(diào)研特征的信息。轉(zhuǎn)換模擬信號的步驟包括利用信號處理系統(tǒng)把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號。最好是，改造步驟包括編程信號處理系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)字信號處理芯片為模數(shù)轉(zhuǎn)換器運行。
在本發(fā)明的另一個實施例中，一種包括接收步驟和轉(zhuǎn)換步驟的方法。接收步驟包括在信號處理電路的對應輸入端，接收至少一個模擬信號中的每個信號。該至少一個模擬信號是由至少一個對應光電檢測器單元提供的，光電檢測器單元檢測從光盤組件表面返回的光。轉(zhuǎn)換步驟包括把該至少一個模擬信號轉(zhuǎn)換成對應的數(shù)字化信號。每個數(shù)字化信號基本上正比于該至少一個光電檢測器單元檢測的返回光強度。
在這個實施例的變化方案中，轉(zhuǎn)換步驟包括操作信號處理電路以旁路第一數(shù)字化信號的任何解調(diào)。最好是，轉(zhuǎn)換步驟還包括操作信號處理電路以旁路第一數(shù)字化信號的任何解碼，以及操作信號處理電路以旁路第一數(shù)字化信號中差錯的任何檢查。
在這個實施例的另一個變化方案中，轉(zhuǎn)換步驟包括操作信號處理電路以旁路第一數(shù)字化信號的任何解碼。
在這個實施例的另一個變化方案中，轉(zhuǎn)換步驟包括操作信號處理電路以旁路第一數(shù)字化信號中差錯的任何檢查。
在這個實施例的另一個變化方案中，該方法還包括步驟組合該至少一個模擬信號中至少兩個信號。最好是，組合步驟是選自下列步驟中一個步驟加，減，除，乘以及它們的組合。最好是，組合步驟是在轉(zhuǎn)換步驟之前進行。或者，組合步驟可以在轉(zhuǎn)換步驟之后進行。
在另一個變化方案中，該方法包括步驟在轉(zhuǎn)換步驟之后，在信號處理電路的輸出接口提供該至少一個數(shù)字化信號的第一數(shù)字化信號，它沒有基本改變轉(zhuǎn)換步驟與提供步驟之間的第一數(shù)字化信號。最好是，信號處理電路包括數(shù)字信號處理器。最好是，信號處理電路是由數(shù)字信號處理器構(gòu)成。
本發(fā)明方法中使用的材料是特別適合于套件的制備。這種套件可以包括分隔開的托架，在密閉條件下放置光生物盤以及一個或多個容器，例如，瓶，管，等等，每個容器包括該方法中使用的單獨元素。例如，一個容器可以包含指示劑和/或蛋白質(zhì)專用的粘合試劑，例如，抗體。另一個容器可以包含隔離的核酸，抗體，蛋白質(zhì)，和/或此處描述的試劑，這是本領(lǐng)域中已知或未來開發(fā)的。根據(jù)需要，這些成分可以是液體或親水性形式。本發(fā)明分析套件中使用的抗體可以是單克隆或多克隆抗體。為了方便，我們還可以提供粘結(jié)到生物盤基片的指示劑。此外，指示劑還可以與未來開發(fā)的分析方法中使用的標記(例如，放射性標記或酶)進行組合。典型的套件還包括上述方法中使用的一組指令。
在這個實施例的變化方案中，托架還可以分隔成包括含軟件的光盤裝置，用于給生物盤配置計算機。任選地，套件可以與改型光盤驅(qū)動器封裝在一起。例如，套件可以用于教育的目的，它作為普通顯微鏡的一種選擇。
雖然本發(fā)明的描述是參照一些優(yōu)選實施例，應當理解，本發(fā)明不局限于這些具體的實施例。相反，考慮到描述實踐本發(fā)明當前最佳模式給出的公開內(nèi)容，在不偏離本發(fā)明范圍和精神的條件下，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員可以對它作許多改動和變化。所以，本發(fā)明的范圍是以下的權(quán)利要求書，而不是以上描述的內(nèi)容。在權(quán)利要求書的意義和范圍內(nèi)的所有改進，改動和變化都應當屬于本發(fā)明的范圍。
已經(jīng)詳細地并按照專利法的要求描述本發(fā)明，我們請求專利保護的內(nèi)容是在以下所附的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種光盤系統(tǒng)，包括物鏡組件，用于發(fā)送入射光束到至少攜帶一個調(diào)研特征的空氣入射面的光盤；光盤驅(qū)動器的光電檢測器電路，配置成從光盤組件至少產(chǎn)生一個載信息信號；耦合到光電檢測器電路的信號處理系統(tǒng)，可以從所述至少一個載信息信號得到用于操作光盤系統(tǒng)的操作信息和指出所述調(diào)研特征存在的標記數(shù)據(jù)；和耦合到所述物鏡組件上輸出位置的調(diào)整透鏡，使所述入射光束發(fā)生折射，從而允許所述光盤系統(tǒng)讀出所述光盤。
2.按照權(quán)利要求1的光盤系統(tǒng)，其中所述信號處理系統(tǒng)還包括檢測機構(gòu)，它利用所述信號處理系統(tǒng)內(nèi)自動增益控制系統(tǒng)產(chǎn)生的信號。
3.按照權(quán)利要求1的光盤系統(tǒng)，其中所述信號處理系統(tǒng)還包括檢測機構(gòu)，它利用所述光盤系統(tǒng)內(nèi)聚焦伺服機構(gòu)產(chǎn)生的信號，用于檢測所述光盤上所述調(diào)研特征的存在。
4.按照權(quán)利要求1的光盤系統(tǒng)，其中所述信號處理系統(tǒng)還包括檢測機構(gòu)，它利用所述光盤系統(tǒng)內(nèi)跟蹤伺服機構(gòu)產(chǎn)生的信號，用于檢測所述光盤上所述調(diào)研特征的存在。
5.按照權(quán)利要求1的光盤系統(tǒng)，其中所述信號處理系統(tǒng)還包括檢測機構(gòu)，它利用所述光盤系統(tǒng)內(nèi)功率控制機構(gòu)產(chǎn)生的信號，用于檢測所述光盤上所述調(diào)研特征的存在。
6.按照權(quán)利要求1的光盤系統(tǒng)，其中所述信號處理系統(tǒng)還包括檢測機構(gòu)，它利用所述光盤系統(tǒng)內(nèi)同步機構(gòu)產(chǎn)生的信號，用于檢測所述光盤上所述調(diào)研特征的存在。
7.按照權(quán)利要求1的光盤系統(tǒng)，其中所述信號處理系統(tǒng)還包括檢測機構(gòu)，它利用所述信號處理系統(tǒng)內(nèi)編碼和解碼機構(gòu)產(chǎn)生的信號，用于檢測所述光盤上調(diào)研特征的存在。
8.按照權(quán)利要求1的光盤系統(tǒng)，其中所述信號處理系統(tǒng)還包括信道位發(fā)生器，其中產(chǎn)生已知的良好數(shù)據(jù)位并添加到從所述載信息信號接收的數(shù)據(jù)位以產(chǎn)生位總和；和塊解碼器，把所述位總和發(fā)送到所述塊解碼器，其中可以得到塊差錯信息。
9.按照權(quán)利要求1的光盤系統(tǒng)，還包括棱鏡，用于測量所述光盤區(qū)的雙折射性質(zhì)。
10.按照權(quán)利要求1的光盤系統(tǒng)，其中所述信號處理系統(tǒng)還包括優(yōu)化的查找表，用于檢測所述調(diào)研特征。
11.按照權(quán)利要求1的光盤系統(tǒng)，還包括固態(tài)浸沒透鏡。
12.按照權(quán)利要求1的光盤系統(tǒng)，其中信號處理系統(tǒng)包括程序設計邏輯，用于讀出所述光盤系統(tǒng)的解碼器中錯誤碼并檢測所述調(diào)研特征的存在。
13.按照權(quán)利要求1的光盤系統(tǒng)，其中所述光盤是反向擺動圖像光盤。
14.按照權(quán)利要求1的光盤系統(tǒng)，其中所述光盤包含嵌入式數(shù)據(jù)掩模，用于增強所述調(diào)研究特征引起的誤差信號。
15.按照權(quán)利要求1的光盤系統(tǒng)，其中所述信號處理系統(tǒng)還包括觸發(fā)檢測電路，用于檢測所述光盤上的注冊標記，其中所述注冊標記利用自相關(guān)碼以觸發(fā)檢測周期的開始和結(jié)束。
16.一種改變光盤系統(tǒng)以檢測光盤上調(diào)研特征的方法，包括以下步驟改變所述光盤系統(tǒng)的電路，其中操作特征用于檢測所述調(diào)研特征。
17.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟實施擺動槽播放和擺動槽上的隨機接入。
18.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟添加查詢監(jiān)測到激光監(jiān)測值，其中接入所述光盤系統(tǒng)的光拾取器中激光功率監(jiān)測檢測器檢測的讀數(shù)。
19.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟添加查詢到所述光盤系統(tǒng)中的自動增益控制值。
20.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟添加查詢到跟蹤自動增益控制值。
21.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟添加監(jiān)測器到C1解碼器。
22.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟添加監(jiān)測器到C2解碼器。
23.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟添加越權(quán)控制邏輯，其中所述光盤系統(tǒng)初始化和跟蹤獨立于編碼邏輯的所述盤上的操作特征。
24.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟添加控制邏輯，其中用戶可以利用特定速率和激光讀出功率初始化所述光盤系統(tǒng)。
25.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟流式傳輸包括引入和引出所述光盤的主信道和子信道數(shù)據(jù)。
26.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟添加用于推出原始EFM值到端口的電線，其中用戶可以在轉(zhuǎn)換成8位值之前看到14位數(shù)據(jù)。
27.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟添加電線以推出一個數(shù)據(jù)組到外部端口作附加處理，所述數(shù)據(jù)組包括緩沖信號，DC耦合信號，TE，F(xiàn)E和HF信號。
28.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟添加用于解碼和查詢在初始化時從功率定標區(qū)和所述光盤程序存儲器區(qū)收集數(shù)值的機構(gòu)。
29.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟暫停所述光盤的播放和打開跟蹤伺服機構(gòu)以監(jiān)測開環(huán)跟蹤信號。
30.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟設置虛幻初始化邏輯，其中所述光盤系統(tǒng)可以配置成從所述光盤跳過閱讀目錄表。
31.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟交互式關(guān)斷所述光盤系統(tǒng)的跟蹤功能。
32.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟利用所述光盤系統(tǒng)的聚焦機構(gòu)以升溫所述光盤區(qū)。
33.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟利用所述光盤系統(tǒng)上的EEPROM裝入新的邏輯到所述光盤系統(tǒng)。
34.一種改變DVD光盤系統(tǒng)以檢測DVD光盤上調(diào)研特征的方法，包括以下步驟改變所述光盤系統(tǒng)的電路，其中操作特征用于檢測所述調(diào)研特征。
35.按照權(quán)利要求34的方法，還包括步驟交換所述DVD光盤上的各層。
36.按照權(quán)利要求34的方法，還包括步驟利用所述DVD光盤系統(tǒng)中激光以讀出CD或CD-RW光盤。
37.按照權(quán)利要求34的方法，還包括步驟利用所述DVD光盤系統(tǒng)中的激光以任何頻率跟蹤擺動槽。
38.按照權(quán)利要求34的方法，還包括步驟添加監(jiān)測到所述DVD光盤系統(tǒng)跟蹤機構(gòu)產(chǎn)生的緩沖微分相位檢測信號值。
39.一種在成像生物或醫(yī)學調(diào)研特征時所用的光分析盤，包括基片，與所述基片層相關(guān)的操作層，所述操作層有編碼的操作信息，其中所述操作層包括從所述光分析盤中心螺旋的擺動槽磁道；和相對于所述操作層放置的調(diào)研特征，所述操作層有選取的光學或磁學特性以便在它們之間形成預定的對比度，從而提供指出所述操作層相關(guān)的信息與所述調(diào)研特征特性之間區(qū)別的返回信號，其中所述擺動槽配置成跟蹤信號與HF或四元求和信號的隔離。
40.一種在成像生物或醫(yī)學調(diào)研特征時所用的多層光分析盤，包括有編碼操作信息的操作層，其中所述操作層包括從所述光分析盤中心螺旋的擺動槽磁道；和粘貼到所述操作層的較大第二層，所述第二層有調(diào)研特征，而所述操作層有選取的光學或磁學特性以便在它們之間形成預定的對比度，從而提供指出所述操作層相關(guān)的信息與所述調(diào)研特征特性之間區(qū)別的返回信號。
全文摘要
一種光盤系統(tǒng)，包括光盤驅(qū)動器的光電檢測器電路和信號處理系統(tǒng)。光電檢測器電路配置成從光盤組件中至少產(chǎn)生一個載信息信號。信號處理系統(tǒng)耦合到光電檢測器電路，可以從該至少一個載信息信號得到用于操作光盤系統(tǒng)的操作信息和指出與光盤組件相關(guān)的調(diào)研特征存在和/或特性的數(shù)據(jù)。還提供成像生物或醫(yī)學調(diào)研特征的方法和光盤。
文檔編號G01N15/14GK1636140SQ02817842
公開日2005年7月6日 申請日期2002年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月12日
發(fā)明者馬克·沃斯恩登 申請人:伯斯坦技術(shù)公司, 長岡實業(yè)株式會社