专利名称：包括生物和医学成像有关方法的光盘分析系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及光盘和光盘阅读器。本发明具体涉及利用标准光盘驱动器和略微改型驱动器，允许从光盘中可鉴别地采集各种不同类型的信号。这种用途的光盘包括有编码信息和调研结构或特征的光生物盘，其中调研结构或特征沉积在盘的外表面或内表面。
背景技术：
共同转让的未决美国专利申请No.09/183,842和09/311,329描述用于检测光盘组件的一个或多个表面上操作和调研结构的方法和设备。通过实际改变光盘驱动器中的某些处理电路，这些申请中讨论的一些方法和设备检测调研结构。作为这些和类似方法的另一种选择，本发明是利用标准光盘阅读器的主要优点进行激光显微检测。这个优点包括这种驱动器在当前消费者环境中的常见分布。所以，理想的是，在无须实际改变处理电路的条件下，提供用于检测光盘组件上操作和调研结构的方法和设备。
为了提供深入讨论本发明的一些背景，结合图1-7简要地描述常规光盘阅读器和光盘的相关特征。为了作初步的介绍，首先简要地描述这些附图。图1是典型的单层CD或类CD盘的剖面图和相关阅读器的示意图。图2是图1所示光盘的放大侧向剖面图。图3是有摆动槽的CD-R盘表面透视图。图4是光盘检测器和相关电路的示意图，该电路利用三个光束进行跟踪，聚焦和阅读。图5是典型三光束拾取器中光束位置相对于光盘上磁道的平面视图。图6是已知光盘阅读器的方框图。图7是常规数字信号处理电路的功能方框图。
更具体地说，图1描述阅读器的光拾取器或物镜组件10和常规的CD型光盘11，其中虚线表示光程。为了简单明了，图1画出少量的光拾取部件。图2给出与入射光相同取向的光盘11的放大侧向剖面图。
参照图1和2，常规的光拾取器10包括光源19，透镜12，13和14，分束器15，1/4波片20，和检测器18。光源19位于通常有长焦距的准直透镜12的焦点。准直透镜12使发散光线成为平行光。监测器二极管(未画出)可用于稳定激光器的输出。光源19可以是激光器，LED或激光二极管，虽然本发明也可以在非相干光系统中实施。
三光束拾取器的常规光学设计通常利用两个二次光束进行跟踪。为了产生这些光束，来自光源19的光传输通过衍射光栅17，衍射光栅17是有缝隙的屏面，缝隙的间隔为几个激光波长。当光束传输通过该光栅时，光发生衍射；当形成的光束被再次聚焦时，它形成单个明亮的中心光束，在其周围有一系列强度相继减弱的光束。实际入射到光盘上的光束正是这个衍射图形。
常规的三光束拾取器利用中心光束读出数据和聚焦，而两个二次光束仅用于跟踪。在这种设计中，光束是空间联系的，因为它们是来自单个衍射激光束。与此对比，单光束拾取器利用单个光束完成所有这些任务。
偏振光分束器15(PBS)引导光到光盘表面，然后再引导反射光到光电二极管传感器18。PBS 15通常包含两个棱镜，其共同的45°面作为偏振棱镜。准直透镜12最好是在PBS 15之后。光传输通过1/4波片20，1/4波片是旋转光束偏振面的各向异性材料。传输通过1/4波片20并从光盘11反射再返回通过1/4波片20的光是平面偏振光，其偏振面与入射光偏振面成直角。因为PBS 15传输沿一个偏振面的光(例如，水平偏振面)，而反射沿另一个偏振面的光(例如，垂直偏振面)，因此，PBS 15把反射光束偏转到传感器18以读出数字数据。
在去光盘11光程中的最后一个光学元件是物镜13，它用于聚焦光束到盘数据表面，其中考虑到近光的聚碳酸酯基片112的折射率。物镜13把该光聚焦成汇合的光锥或光斑。聚焦度是透镜数值孔径的函数。
现在，光盘11上编码的数据确定激光的结果。在正常的CD中，当光斑击中两个坑之间光滑间隔的平台时，光几乎被全反射。当光斑击中深度约为1/4光波长的坑时，因干涉产生的衍射和相消使少量的光被反射。所有三个强度调制的光束返回通过物镜13，1/4波片20，准直透镜12，和PBS 15。最后，这些光束传输通过单透镜14和像散元件16，像散元件16可以是柱面透镜，它在去光电二极管18光程的反射光束中引入像散。
如图2中详细展示的，CD型盘11在从近光面到远光面中包含三层。按照惯例，盘层的编号是从近光面向上到远光面。这些层包括透明基片112，反射层114，和保护层116。沿光轴方向测量，透明基片112构成典型CD型盘的大部分厚度，并提供光盘运行所需的光学和结构特征。
透明基片112通常是利用螺旋形轨道压印制成的，螺旋形轨道是从盘的最内侧可读部分开始，然后向外旋转到盘的最外侧可读部分。在非记录的盘(例如，预记录盘)中，这个磁道是由一系列压印的坑构成，每个坑的深度通常约为读出该盘的1/4光波长。各个坑有变化的长度。利用坑的长度和间隔作为编码数据的机构。
现在参照图3，可记录光盘中的螺旋形槽包含染料而不是坑。典型的可记录光盘包含沿其长度方向有特征形状的螺旋形槽。这种类型的槽称之为“摆动槽”，它的底部有波浪形侧壁。升高部分把螺旋形中相邻的槽分隔开。这种摆动槽可以包括图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类似于标准可记录CD中的摆动槽。
现在参照图4，图4更详细地描述典型的检测器18及其相关的电路。检测器18通常包括中心检测器25，在其周围有附加的侧边检测器单元26和27。中心检测器25可以分割成多个检测器单元(例如，4个)，它们表示为A，B，C和D。检测器单元A，B，C和D(有时统称为“四元检测器”)中每个检测器单元提供一个电信号，它指出入射到该单元上反射光束的强度。
来自四元检测器25的信号之和，例如，A+B+C+D，提供射频(RF)信号50，也称之为高频(HF)信号，四元求和或求和信号。此处所用的标记“A+B”表示来自检测器单元A和B的信号之和。HF信号50(即，RF信号，四元求和或求和信号)通常被解调以恢复光盘上记录的数据。
还把来自检测器单元A至F中的各对信号进行组合，提供用于跟踪和聚焦控制的反馈信号。例如，根据E信号与F信号之差(即，E-F)，可以得到跟踪信号52(例如，跟踪误差或TE信号)。根据A+C信号与B+D信号之差，可以得到聚焦误差(FE)信号54。
通常，这种处理操作是由模拟电路并结合一个或多个集成电路芯片完成的。模拟电路往往采用专用芯片组或单个ASIC(专用集成电路)芯片的形式。
图4中的电路仅仅是该电路的一个例子，它在光盘播放机中提供聚焦误差信号和跟踪误差信号。已知有多种方法可以提供这些信号。例如，美国专利No.5,629,514中描述的临界角方法，或The CompactDisc Handbook，Pohlmann，A-R Editions，Inc.(1992)中描述的Foucault和像散方法，利用这些方法可以得到聚焦误差信号，把它们全文合并在此供参考。类似地，The Compact Disc Handbook中描述的单光束推挽或三光束方法，或美国专利No.5,130,963中描述的微分相位方法，此文合并在此供参考，或单光束高频摆动方法，利用这些方法可以得到跟踪误差信号。
现在参照图5，CD驱动器通常利用三光束拾取器，其中光束被分割成三个光束，即，一个主光束21和两个跟踪光束23。主光束21聚焦到光盘的表面，因此它位于跟踪结构的中心，而跟踪光束23入射到跟踪结构的相对两侧。主光束21是在磁道24的中心(如坑22所确定)，两个跟踪光束23入射到磁道24的相对两侧。通过设计，三个光束从光盘反射，并被引导到检测器18(图4)，因此，主光束21入射到四元检测器，而跟踪光束23入射到检测器单元E和F。
图6是典型光驱动器系统中芯片组30的示意方框图。虽然CD，CD-R和DVD驱动器的芯片组互相之间各不相同，但应当明白，图6所示的系统大致代表所有类型的光驱动器，详细了解各个芯片组之间的差别对于实践本发明不是必需的。
对来自检测器单元A，B，C和D的信号求和而得到的HF信号50进行处理，以便提取光盘上记录的所有数据。首先，利用归一化和均衡化操作，对模拟HF信号50进行处理。其次，把模拟信号50转换成数字化信号，包括称之为信道位的串行数字数据流。然后，按照读出该类型光盘所用的调制标准，解调信道位流。例如，CD型盘通常利用8-14(也称为14之8)调制(EFM)，其中数据字节或8个数据位编码成14个信道位。在每组14个信道位之间有3个合并位。因此，在读出CD型光盘时，从光盘读出17个信道位，丢弃3个合并位，其余的14位被解码或解调，从而得到原始的数据字节。把这些数据字节组合成块，再对块进行处理以减小光盘缺陷的效应，例如，光盘表面上的划痕。
比较器31可以把来自检测器18的HF信号50(图4)转换成方波信号51，当HF信号50高于阈值时，它提供高的输出；而当HF信号50低于阈值时，它提供低的输出。然后，数字信号处理电路(DSP)32抽样得到的方波信号51以确定每个信道位的值。DSP 32还解调信道位以提取数据字节，然后把这些数据字节组合成块并进行处理以校正可能发生的错误。当数据被DSP 32处理并组合成块之后，存储器33a提供该数据的暂时存储。
伺服块34分析跟踪误差(TE)信号52(或DVD或CD-R系统中的摆动跟踪误差(WTE))，并提供跟踪控制信号给跟踪机构以保证拾取器维持正确的跟踪。类似地，基于聚焦误差(FE)信号54，提供聚焦控制信号53。DSP 32提供HF信号50的数据速率指示，伺服块34利用它提供速率控制信号55给光盘驱动器的主轴电机(未画出)。
在音频CD播放机中，在DSP 32处理之后，发送每个数据块到图6中未画出的音频再生电路。然而，在一些数据存储应用中，每个数据块可以包括附加的错误检测码(EDC)和错误校正码(ECC)。通过检测和校正DSP 32没有校正的错误，EDC/ECC电路35通常利用EDC和ECC码以增加数据块的完整性。存储器33b可以与存储器33a进行组合，暂时存储被EDC/ECC电路35处理的数据块。最后，借助于接口电路36，从光盘播放机转移数据块到主机37。虽然画出的是ATAPI接口，应当明白，也可以利用其他的接口，例如，SCSI，Firewire，或通用串行总线(USB)，等等。
例如，通过协调DSP 32与EDC/ECC电路35之间数据块的转移，控制器38协调芯片组30中各个部件的运行。控制器38还监视正在被读出的数据块，并可监视指出光盘阅读器运行状态的各种参数。
程序存储器39包含控制器38运行的程序码。在许多光盘阅读器芯片组中，程序存储器39可以包含DSP 32或EDC/ECC电路35的程序指令。这对于制造商是有利的，其中通过改变程序存储器39中的程序码，可以改变盘驱动器的运行。例如，通过改变程序存储器39，可以适应于新开发的光盘上调制或编码数据的方法。
图7是按照常规方式配置的DSP芯片32内发生信号处理的功能方框图。如图7所示，DSP 32完成多个功能。例如，DSP 32通常归一化和/或均衡HF信号(方框40)；转换来自模数转换器的归一化HF信号(方框42)；解调和解码形成的EFM信号(方框44)；完成某种类型的错误校验过程(例如，利用交叉插入Reed-Solomon码“CIRC”)(方框46)；以及提供形成的信号到输出接口(方框48)，以便与主机数据总线37(图6)进行通信。完成一些或所有这些功能的通用DSP芯片的例子包括SAA 7210，SAA 7220，和SAA 7735，它们可以从荷兰Eindhoven的Philip电子公司购得。
虽然以上的描述足以大致明白本发明的内容，但是，在本发明语境下可能用到的光拾取器及相关电路可以有多种不同的设计和结构。更详细的内容和设计方案是在下列的文件中描述，它们是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)；所有这些文件的全文合并在此供参考。
发明内容
本发明的一个目的是克服现有技术中的局限。本发明的另一个目的是使现有的光盘系统适合于读出光盘组件并提取用于操作光盘系统的操作信息和指出与光盘组件相关的调研特征存在的标记数据。
本发明的这些和其他目的和优点是在光盘系统中实现的，该光盘系统包括光盘驱动器的光电检测器电路和信号处理系统。光盘驱动器的光电检测器电路配置成从光盘组件至少产生一个载信息信号。信号处理系统耦合到光电检测器电路，从该至少一个载信息信号得到用于操作光盘系统的操作信息和指出与光盘组件相关的调研特征存在的标记或特性数据。
本发明还提供一种方法，该方法包括沉积测试样本，旋转光盘组件，引导入射光束，检测返回光束，以及处理检测的返回光束以获得与测试样本相关的调研特征信息。沉积测试样本的步骤把样本放置在光盘组件上的预定位置。旋转光盘组件的步骤是旋转光盘驱动器中的光盘组件。引导入射光束的步骤把光束引导到光盘组件上。检测返回光束的步骤检测入射光束与测试样本相互作用形成的返回光束。
本发明的其他优点是在另一个方法中获得的，该方法包括获得多个模拟信号，求和多个模拟信号的第一子集合，组合多个模拟信号的第二子集合，得到用于操作光盘驱动器的信息，以及把求和信号转换成数字化信号。获得多个模拟信号的步骤包括利用多个光电检测器从光盘组件接收返回光。求和多个模拟信号第一子集合的步骤产生求和信号。组合多个模拟信号第二子集合的步骤产生跟踪误差信号。得到用于操作光盘驱动器信息的步骤包括处理跟踪误差信号。
本发明的另一个方法包括改造部分的信号处理系统，获得多个模拟信号，把模拟信号转换成数字化信号，以及基于数字化信号，描写光盘组件上的调研特征。改造部分信号处理系统的步骤是改造该系统作为模数转换器运行。获得多个模拟信号的步骤是从光盘驱动器的光电检测器电路获得信号。多个模拟信号包含指示调研特征的信息。把模拟信号转换成数字化信号的步骤是利用信号处理系统转换信号。
这个方法的具体实施方案包括接收步骤和转换步骤。接收步骤包括在信号处理电路的对应输入端至少接收一个模拟信号。该至少一个模拟信号是由至少一个对应光电检测器单元提供的，该光电检测器单元检测从光盘组件表面返回的光。转换步骤包括把该至少一个模拟信号中的每个信号转换成对应的数字化信号。每个数字化信号基本上正比于返回光的强度，该返回光是由该至少一个光电检测器单元中对应一个单元检测的。
更具体地说，本发明提供一种包括光盘驱动器中光电检测器电路的光盘系统，它配置成从光盘组件至少产生一个载信息信号。该光盘系统还配备耦合到光电检测器电路的信号处理系统，可以从该至少一个载信息信号得到用于操作光盘系统的操作信息和指出与光盘组件相关的调研特征存在的标记数据。
在一个实施例中，信号处理系统包括PC和耦合在该至少一个载信息信号与PC之间的模数转换器。模数转换器可以有利地提供数字化信号，而PC可以包括第一程序�？椋糜诩觳夂兔栊词只藕胖械姆逯�。在这个实施例中，PC还可以包括第二程序�？椋糜诩觳夂图撬闶只藕胖械乃迨�。此外，信号处理系统还可以包括模数转换器与PC之间耦合的分析器。在这个实施例中，模数转换器提供数字化信号，而分析器包括用于检测和描写数字化信号中峰值的逻辑。按照这个实施例的一个方面，分析器还包括用于检测和计算数字化信号中双峰数目的逻辑。
或者，光盘系统可以包括信号处理系统，该信号处理系统有耦合在该至少一个载信息信号与模数转换器之间的音频处理�？椤Ｔ谡饬硪桓鍪凳┓桨钢校馀滔低郴拱ü馀套榧霞锹嫉脑ざㄉ艉蚉C中的程序�？椋贝嬖诘餮刑卣魇保绦蚰？橛糜诩觳飧弥辽僖桓鲈匦畔⑿藕庞朐ざㄉ羝畹谋昙鞘荨Ｔざㄉ艨梢允潜嗦刖惨�。
在另一个实施例中，信号处理系统还包括该至少一个载信息信号与模数转换器之间耦合的缓冲器。信号处理系统还可以有利地包括耦合到模数转换器的触发检测电路，触发检测电路可以检测与该至少一个载信息信号中存在标记数据时有关的特定时间。
在本发明的另一个实施方案中，信号处理系统包括可编程数字信号处理器，有选择地配置成这样，在第一配置时从该至少一个载信息信号提取操作信息，而在第二配置时作为模数转换器运行以提供标记数据。按照本发明这个实施方案的一个方面，信号处理系统可以包括PC，耦合到该至少一个载信息信号的可编程数字信号处理器，和耦合在可编程数字信号处理器与PC之间提供标记数据的分析器。
在本发明的许多具体实施方案和实施例中，信号处理系统可以有利地配备检测时间周期的触发检测电路，在该时间周期内，与光盘组件相关的调研特征被光电检测器电路扫描；或配备检测与各个持续时间有关的特定触发时间的触发检测电路，在该持续时间内，标记数据存在于该至少一个载信息信号中，而每个持续时间是周期性发生的，具有各自的调研特征和对应的标记数据组。
按照本发明音频实施方案的一个方面，信号处理系统包括PC和耦合在PC与该至少一个载信息信号之间的音频处理�？�。音频处理�？榭梢匝∽砸韵碌囊恢侄懒⒂诠馀糖鞯耐獠磕？椋魑糠止馀糖鞯那髂？椋蜃魑糠止馀糖鞯母男颓髂？�。PC可以有利地包括耦合到音频�？榈拇砥骱痛娲⑵髦写娲⒌娜砑？椋糜诳刂拼砥鞔右羝凳葜刑崛”昙鞘�。
在本发明一个主要实施例中，光电检测器电路包括产生模拟信号作为该至少一个载信息信号的电路。模拟信号包括以下的一种来自光电检测器的高频信号，跟踪误差信号，聚焦误差信号，自动增益控制设置，推挽跟踪信号，CD跟踪信号，CDR跟踪信号，聚焦信号，微分相位检测器信号，激光功率监测器信号，和声音信号。
按照本发明的其他方面，光盘系统可以包括光盘组件，在第一盘扇区上有设置相关的调研特征和在其余盘扇区中用于操作光盘驱动器的编码操作信息。光盘组件可以包括反射型或透射型光盘。光盘组件可以包括相对于第一盘扇区预定位置设置的触发标记。在这个实施例中，信号处理系统包括用于检测触发标记的触发检测电路。
按照本发明的某些特征，触发检测电路周期性地检测触发标记。基于相对于第一盘扇区的预定位置触发标记，(i)在光电检测器电路读出各个调研特征之前的预定时间，(ii)读出时，或(iii)读出之后的预定时间，触发检测电路可以检测触发标记。
在光盘系统一个主要实施例的其他设计中，一个或多个附加的光电检测器电路配置成从各个光盘组件中至少产生一个载信息信号。光盘组件可以包含一个或多个指示剂，该指示剂对各个调研特征有亲合性。一个或多个指示剂可以分别选自下列的一组塑料微球，胶体金珠，硅珠，玻璃珠，胶乳珠，聚苯乙烯珠，磁珠，和荧光珠。
按照本发明的另一个方面，提供一种测定方法，该方法包括以下步骤(1)在光盘组件上的预定位置沉积测试样本，(2)在光盘驱动器中旋转光盘组件，(3)引导入射光束到光盘组件，(4)检测入射光束与测试样本相互作用形成的返回光束，和(5)处理检测的返回光束以获得与测试样本相关的调研特征信息。在这个方法中，光盘组件可以包含一个或多个指示剂，该指示剂对测试样本中的调研特征有亲合性。这些指示剂可以分别选自下列的一组塑料微球，胶体金珠，硅珠，玻璃珠，胶乳珠，聚苯乙烯珠，磁珠，和荧光珠。
在本方法的这个实施例中，检测返回光束的步骤可以形成多个模拟信号。处理检测的返回光束步骤可以有利地包括(1)求和多个模拟信号的第一子集合以产生求和信号，(2)组合多个模拟信号的第一子集合和第二子集合中的一个子集合以产生跟踪误差信号，(3)从跟踪误差信号中得到用于操作光盘驱动器的信息，和(4)把求和信号转换成数字化信号。这个方法可以任选地包括附加的步骤检测与光盘组件相关的触发标记。
按照本发明某些特征的另一种测定方法包括以下步骤(1)在光盘组件上的预定位置沉积测试样本，(2)在光盘驱动器中旋转光盘组件，(3)引导入射光束到光盘组件，(4)检测入射光束与测试样本相互作用形成的透射光束并继续通过光盘组件，和(5)处理检测的透射光束以获得与测试样本相关的调研特征信息。这个方法还可以包括其他步骤检测入射光束与测试样本相互作用形成的反射光束，和处理检测的反射光束以获得与测试样本相关的调研特征信息。这个方法还可以包括有一个或多个指示剂的光盘组件，该指示剂对测试样本中的调研特征有亲合性。如同以上讨论的方法，在这个方法中，一个或多个指示剂可以分别选自下列的一组塑料微球，胶体金珠，硅珠，玻璃珠，胶乳珠，聚苯乙烯珠，磁珠，和荧光珠。
此外，在这个方法中，检测透射光束的步骤形成多个模拟信号。类似地，处理透射光束的步骤可以包括附加的步骤(1)求和多个模拟信号的第一子集合以产生求和信号，(2)组合多个模拟信号的第一子集合和第二子集合中的一个子集合以产生跟踪误差信号，(3)从跟踪误差信号中得到用于操作光盘驱动器的信息，和(4)把求和信号转换成数字化信号。这个方法可以任选地包括附加的步骤检测与光盘组件相关的触发标记。
本发明的另一个方法包括以下步骤(1)利用一个或多个光电检测器，从光盘组件获得多个模拟信号，(2)求和多个模拟信号的第一子集合以产生求和信号，(3)组合多个模拟信号的第二子集合以产生跟踪误差信号，(4)从跟踪误差信号中得到用于操作光盘驱动器的信息，和(5)把求和信号转换成数字化信号。在这另一个方法中，获得步骤和求和步骤产生求和信号，求和信号包括指出光盘组件位置上定位的调研特征的扰动。这个方法还可以包括步骤描写基于数字化信号的调研特征。
在这个方法中，转换步骤可以包括配置部分的光盘驱动器芯片组作为模数转换器运行。在一个实施例中，这个配置步骤包括在光盘驱动器芯片组内编程数字信号处理芯片作为模数转换器运行。数字信号处理芯片可以有利地配备归一化功能，模数转换功能，解调/解码功能，和输出接口功能。在这个具体实施例中，配置步骤还可以包括通过从模数转换功能到输出接口功能建立一条路径，旁路求和信号以避开解调/解码功能。此外，配置步骤还可以包括去激活解调/解码功能。
按照本方法的一个主要方面，转换步骤包括配置数字信号处理芯片，该芯片包含归一化功能，模数转换功能，解调/解码功能，和输出接口功能。此外，配置步骤包括从模数转换功能到输出接口功能建立一条路径，使求和信号不被解调/解码功能处理。此处，配置步骤可以类似地包括去激活调/解码功能。
按照本方法的一个方面，获得步骤可以包括在一个或多个光电检测器中直接地抽头多个模拟信号中的一个或多个信号。此外，转换步骤可以包括引导这些信号进入模数转换器。在一个具体实施例中，转换步骤还包括在模数转换器处理之前，引导来自一个或多个光电检测器的模拟信号进入缓冲放大器。
或者，获得步骤可以包括在光盘驱动器芯片组处理之后，抽头多个模拟信号中的一个或多个信号，而转换步骤可以包括引导这些信号进入模数转换器。在这另一个实施例中，转换步骤可以类似地包括在引导模拟信号进入模数转换器之前，引导来自光盘驱动器芯片组的模拟信号进入缓冲放大器。
按照本发明的另一个方面，提供另一种方法，该方法包括以下步骤(1)改造部分的信号处理系统作为模数转换器运行，(2)从光盘驱动器的光电检测器电路中获得多个模拟信号，多个模拟信号包含指出光盘组件上调研特征的信息，(3)利用信号处理系统，把模拟信号转换成数字化信号，和(4)描写基于数字化信号的调研特征。在这个实施例中，改造步骤可以包括编程信号处理系统内的数字信号处理芯片作为模数转换器运行。
按照本发明的另一个方法包括以下步骤(1)在信号处理电路的对应输入端，接收至少一个模拟信号中的每个信号，该至少一个模拟信号是由至少一个对应光电检测器单元提供的，该光电检测器单元检测从光盘组件表面返回的光，和(2)把该至少一个模拟信号中的每个信号转换成对应的数字化信号，每个数字化信号基本上正比于该至少一个光电检测器单元中对应一个单元检测的返回光。在这个方法中，转换步骤可以有利地包括操作信号处理电路以旁路第一数字化信号的任何解调。在这个实施例中，转换步骤还可以包括以下步骤(1)操作信号处理电路以旁路第一数字化信号的任何解码，和(2)操作信号处理电路以旁路第一数字化信号中的任何错误检查。
或者，转换步骤可以包括操作信号处理电路以旁路第一数字化信号的任何解码。作为另一种方法，转换步骤可以包括操作信号处理电路以旁路第一数字化信号中的任何错误检查。
这个方法的不同实施例中每个实施例还可以包括步骤当存在两个或多个这种信号时，组合该至少一个模拟信号中的至少两个信号。在这个实施例中，组合步骤是选自以下的一组操作加，减，除，和乘，及其的任何组合。组合步骤可以在转换步骤之前进行，或在转换步骤之后进行。
按照权利要求55的方法，其中接收步骤包括至少一个对应光电检测器单元提供至少一个模拟信号，该光电检测器单元检测透射通过光盘组件的光。
一般地说，在这个方法中，接收步骤可以包括检测指出时间周期的触发标记，在该时间周期内，与光盘组件相关的调研特征被该至少一个光电检测器扫描。此外，任何的这些实施例还可以包括步骤在转换步骤之后，在信号处理电路的输出接口提供该至少一个数字化信号的第一数字化信号，它基本不改变转换步骤与提供步骤之间的第一数字化信号。在这些实施例中，信号处理电路包括数字信号处理器或外部模数转换器。在A/D转换器的实施方案中，信号处理电路还可以包括外部模数转换器之前的缓冲放大器。
按照本发明的其他方面，此处产生的特征信号属于本发明。因此，本发明还涉及有关光盘组件上调研特征信息的信号特性，产生该信号的过程包括以下步骤(1)在光盘组件的预定位置沉积测试样本，(2)在光盘驱动器中旋转光盘组件，(3)引导入射光束到光盘组件，(4)检测入射光束与测试样本相互作用形成的返回光束，和(5)处理检测的返回光束以获得与测试样本相关的调研特征信息。返回光束可以由入射光束与一个或多个指示剂的相互作用而形成，指示剂对测试样本中的调研特征有亲合性。检测返回光束的步骤可以形成多个模拟信号。在这个实施例中，处理检测的返回光束的步骤可以包括(1)求和多个模拟信号的第一子集合以产生求和信号，(2)组合多个模拟信号的第一子集合和第二子集合中的一个子集合以产生跟踪误差信号，(3)从跟踪误差信号中得到用于操作光盘驱动器的信息，和(4)把求和信号转换成数字化信号。该信号可以包括指出光盘组件上调研特征的不同扰动。如上所述，转换步骤可以包括配置部分的光盘驱动器芯片组作为模数转换器运行。此外，配置步骤可以包括编程光盘驱动器芯片组内的数字信号处理芯片作为模数转换器运行。
在用于产生所需信号过程的一个具体实施例中，数字信号处理芯片包括归一化功能，模数转换功能，解调/解码功能，和输出接口功能。在这个实施例中，配置步骤还可以包括通过从模数转换功能到输出接口功能建立一条路径，旁路求和信号以避开解调/解码功能。此外，配置步骤还可以包括去激活解调/解码功能。
在用于产生所需签名信号过程的另一个具体实施例中，转换步骤可以包括引导求和信号进入外部模数转换器。在这个实施例中，转换步骤还可以包括引导求和信号进入外部模数转换器之前的缓冲放大器。
在用于产生所需信号签名过程的另一个具体实施例中，转换步骤可以包括配置数字信号处理芯片，它包括归一化功能，模数转换功能，解调/解码功能，和输出接口功能，而配置步骤包括从模数转换功能到输出接口功能建立一条路径，使求和信号不被解调/解码功能处理。
在许多的这些信号产生过程中，检测步骤还可以包括检测入射光束与测试样本相互作用形成的透射光束，并传输它通过光盘组件。
此外，检测返回光束的步骤可以形成多个模拟信号，而处理检测的返回光束的步骤可以包括(1)求和多个模拟信号的第一子集合以产生求和信号，(2)组合多个模拟信号的第二子集合以产生跟踪误差信号，(3)从踪误差信号中得到用于操作光盘驱动器的信息，和(4)把求和信号转换成数字化信号。在这些实施例中，求和信号有利地包括指出光盘组件上调研特征的扰动。
转换步骤可以包括配置部分的光盘驱动器芯片组作为模拟转换器运行。在这些实施例中，配置部分可以包括编程光盘驱动器芯片组内的数字信号处理芯片作为模拟转换器运行。在一个更具体的实施方案中，数字信号处理芯片包括归一化功能，模数转换功能，解调/解码功能，和输出接口功能。在这些具体实施例中，配置步骤还可以包括通过从模拟转换功能到输出接口功能建立一条路径，传输求和信号以避开解调/解码功能。此外，配置步骤还可以包括去激活解调/解码功能。
在用于产生所需信号签名过程的某些实施例中，转换步骤包括配置数字信号处理芯片，该芯片包括归一化功能，模数转换功能，解调/解码功能，和输出接口功能；而配置步骤包括从模拟转换功能到输出接口功能建立一条路径，使求和信号不被解调/解码功能处理。
本发明的唯一信号签名也可以由这样的过程产生，该过程包括步骤(1)改造部分的信号处理系统作为模拟转换器运行，(2)从光盘驱动器的光电检测器电路中获得多个模拟信号，其中多个模拟信号包括指出光盘组件上调研特征的信息，(3)利用信号处理系统，把模拟信号转换成数字化信号，和(4)描写基于数字化信号的调研特征。在这个过程中，改造步骤可以包括编程信号处理系统内的数字信号处理芯片，使它作为模拟转换器运行。此外，获得步骤可以包括抽头光驱动缓冲器之前的模拟信号。此外，获得步骤可以包括指出时间周期的触发标记信号，在该时间周期内，与光盘组件相关的调研特征被光电检测器电路扫描。
按照本发明的其他方面，提供一种检测光盘系统内信号的方法，该方法包括以下步骤(1)产生已知波长的入射光束，(2)引导该光束到包含调研特征的光盘上，和(3)接收入射光束与调研特征相互作用形成的返回光束。在这个方法中，光盘可以包括一个或多个对调研特征有亲合性的指示剂，该指示剂能够与入射光束相互作用。一个或多个指示剂可以分别选自下列的一组塑料微球，胶体金珠，硅珠，玻璃珠，胶乳珠，聚苯乙烯珠，磁珠，和荧光珠。此外，在这个方法中，接收步骤还可以包括接收入射光束与调研特征相互作用形成的透射光束，并传输它通过光盘。一般地说，接收步骤可以有利地涉及利用一个或多个光电检测器。接收步骤可以形成由信号处理系统处理的多个模拟信号。此外，信号处理系统可以包括有或没有相关缓冲放大器的外部模数转换器。在利用缓冲放大器的实施例中，在内部光盘驱动器缓冲电路处理之前，可以抽头模拟信号。在本发明这些方面的某些实施方案中，信号处理系统可以包括可编程数字信号处理电路或音频处理电路。
按照本发明的其他方面，提供一种成像调研特征的方法，该方法包括以下步骤(1)在光盘组件的预定位置沉积调研特征，(2)旋转光盘驱动器中的光盘组件，(3)引导入射光束到光盘组件，(4)检测入射光束与调研特征相互作用形成的返回光束，(5)处理检测的返回光束以获得有关调研特征的信息，和(6)成像基于该信息的调研特征。在这个方法中，光盘组件可以配备一个或多个对测试样本中调研特征有亲合性的指示剂。一个或多个指示剂可以分别选自下列的一组塑料微球，胶体金珠，硅珠，玻璃珠，胶乳珠，聚苯乙烯珠，磁珠，和荧光珠。此外，在这个方法中，检测返回光束的步骤可以形成多个模拟信号，而处理步骤包括把模拟信号转换成数字化信号。在这个具体实施例中，处理步骤涉及信号处理系统，信号处理系统可以包括有或没有缓冲放大器的外部模数转换器。或者，信号处理系统可以配备可编程数字信号处理电路和/或相关的音频处理电路。
在这个具体方法的许多实施方案中，处理检测的返回光束的步骤还可以包括以下步骤(1)求和多个模拟信号的第一子集合以产生求和信号，(2)组合多个模拟信号的第一子集合和第二子集合中的一个子集合以产生跟踪误差信号，(3)从跟踪误差信号中得到用于操作光盘驱动器的信息，(4)把求和信号转换成数字化信号，和(5)输出该数字化信号。在这些实施方案中，输出步骤可以涉及在监测器上显示数字化信号或利用扩音器的声音播放数字化信号。
按照本发明的其他方面，提供一种用于检测测试样本中调研特征的套件。该套件包括可以放置一个或多个光盘的分隔托架。该套件还包括一个或多个容器，该容器有一个或多个选自下列一组的试剂隔离的核酸，抗体，蛋白质，反应试剂，和指示剂。该套件还可以配备至少一个按照本发明的光生物盘和/或光盘装置。
该套件还可以包括缓冲放大器卡，缓冲放大器卡适合于装入到光盘驱动器。该套件还可以包括改型光盘驱动器。
按照本发明的其他方面，提供一种用于检测信号元素的光分析盘。这个光分析盘包括基片层，与基片层相关的操作层，操作层有编码的操作信息，和相对于操作层放置的信号元素；信号元素和操作层有选取的光学或磁学特性，可以在它们之间形成预定的对比度，从而提供指出操作层相关的信息与信号元素的特性之间不同的返回信号。光学或磁学特性包括，但不限于，信号元素和/或操作层的电或磁偏振状态或辐照度。
按照本发明的其他方面，提供一种用于成像生物或医学调研特征的光分析盘。这个光分析盘包括基片，与基片相关的操作层，操作层有相对于特定磁道间距的编码操作特征，和相对于操作层的调研特征，选取的调研特征的尺寸大于对应的操作特征，以及至少是磁道间距的一半，因此，当入射光束沿操作特征跟踪时，至少提供调研特征的一次扫描。在这个实施例中，可以控制盘的转速，从而在盘产生的返回信号数字化中提供较高的量化分辨率。这个盘还可以有利地包括随机接入到盘上预寻址位置的逻辑。
根据以下对本发明优选实施例的描述，本发明的其他目的以及特征和优点是显而易见的，在本发明优选实施例的附图中，相同的参考数字表示相同的部件，其中图1是典型单层CD或类CD盘的剖面图以及与此相关的阅读器示意图；图2是图1所示盘的放大侧向剖面侧视图；图3是有摆动槽的CD-R盘表面的透视图；图4是光盘检测器和相关电路的示意图，它利用三个光束进行跟踪，聚焦和读出；图5是相对于光盘上磁道的典型三光束拾取器中光束位置的平面图；图6是已知光盘阅读器的方框图；图7是常规数字信号处理电路的功能方框图；图8是按照本发明一个方面监测信号的改型通用光盘阅读器的芯片组方框图，用于确定光分析盘上调研特征或调研结构的存在；图9A是本发明其他实施例的实物和方框图，用于处理光盘驱动器的高频，跟踪，聚焦，音频或其他信号以及显示或输出与其相关的结果；图9B是图9A中指出部分的放大详细透视图，它展示3维取向的坐标参考系统；图10是制备光盘以及随后读出光盘的已知过程流程图；图11是按照本发明用于解码光盘的改进路径；图12是类似于图9A的视图，它展示光盘组件和调研特征并结合按照本发明第一个实施例的光盘阅读器和驱动器中光学部件和返回光束；图13是展示目标区和硬件触发器的光盘平面视图；图14是按照本发明一个实施例的总体驱动器系统方框图；图15是本发明另一个方面包括触发检测组件的电路板顶视图；图16是图15所示触发电路的电路示意图；图17是展示按照本发明某些特征实施的光盘和阅读系统的部分实物和部分方框图；图18是包括本发明各个实施例中所用触发器，放大器和检测器电路的功能板方框图；图19是去掉外罩的光盘驱动器组件的顶视平面图，它展示主轴，托架组件，光头组件，以及与光头组件之间传送信号的带状缆线或连接器；图20是图19所示光盘驱动器组件的底部透视图，它说明芯片组，相关电路，以及与电路脱开的光头组件中带状连接器的实际布局；图21是按照本发明不同实施例连接到缓冲器卡的图6所示已知光盘阅读器的方框图；图22是按照本发明第一个实施例适合于从驱动缓冲器的光头组件接收信号的外部缓冲放大器卡的顶部透视图；图23是另一个实施例的图22所示外部缓冲放大器卡的透视图；图24是图24A，24B和24C之间关系的图形表示；图24A。24B和24C是图22和23所示按照第一个实施例缓冲器卡中放大器级的电路示意图；图25是图9所示按照本发明另一个实施例原理可编程配置成模数转换器的数字信号处理电路的功能方框图；图26是图25所示按照本发明第二个实施例中涉及检测调研元素的步骤流程图；图27是结合本发明使用的反射型生物盘的分解透视图；图28是图27所示盘的顶视平面图；图29是图27所示盘的透视图，其切出部分展示光盘的不同层；图30是结合本发明使用的透射型生物盘的分解透视图；图31是图30所示光盘的透视图，其切出部分展示盘的半反射层功能特征；图32是金薄膜的厚度与透射率之间关系的曲线图；图33是图30所示光盘的顶视平面图；图34是图30所示光盘的透视图，其切出部分展示包括图31中半反射层盘型的各层；图35是取垂直于图27，28和29所示反射型光生物盘半径的部分剖面视图，它展示其中形成的液流通道；图36是取垂直于图30，33和34所示透射型光生物盘半径的部分剖面视图，它展示其中形成的液流通道和顶部检测器；图37是图27，28和29所示反射型光生物盘的部分纵向剖面图，它展示其中形成的摆动槽；图38是图30，33和34所示透射型光生物盘的部分纵向剖面图，它展示其中形成的摆动槽和顶部检测器；图39是类似于图35的剖面图，它展示反射型盘的整个厚度及其初始的折射性质；图40是类似于图36的剖面图，它展示透射型盘的整个厚度及其初始的折射性质；图41是按照本发明光盘组件的剖面侧视图，它包括光折射顶盖和调研特征；图42是投射到光盘三个磁道上的典型三光束系统平面图；图43是按照本发明相对于三个磁道的三个光束平面图，其中一个磁道上有调研特征；图44是对应于操作特征的信号曲线图，包括本发明利用可识别变化的坑或平台；图45和图46是描述光盘上操作特征产生的信号变化曲线图；图47是按照本发明展示微液流通道的生物盘剖面图；图48是按照本发明利用的材料反射率随厚度变化的典型曲线；图49是按照本发明的微液流通道中反应的放大模拟读出信号的一对起伏包络曲线；图50是按照本发明的生物盘和相应读出测试样本信号的平面图；图51是包括结合本发明利用的珠指示剂的光生物盘剖面侧视图；图52A是按照本发明两个6.8μm蓝珠放置在光生物盘磁道上的图形表示；
图52B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图52A所示珠导出的一系列签名轨迹；图53A是按照本发明两个6.42μm红珠放置在光生物盘磁道上的图形表示；图53B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图53A所示珠导出的一系列签名轨迹；图54A是按照本发明两个6.33μm聚苯乙烯珠放置在光生物盘磁道上的图形表示；图54B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图54A所示珠导出的一系列签名轨迹；图55A是按照本发明一个5.5μm玻璃珠放置在光生物盘磁道上的图形表示；图55B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图55A所示珠导出的一系列签名轨迹；图56A是按照本发明一个4.5μm磁珠放置在光生物盘磁道上的图形表示；图56B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图56A所示珠导出的一系列签名轨迹；图57A是按照本发明两个4.0μm蓝珠放置在光生物盘磁道上的图形表示；图57B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图57A所示珠导出的一系列签名轨迹；图58A是按照本发明一个2.986μm聚苯乙烯珠放置在光生物盘磁道上的图形表示；图58B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图58A所示珠导出的一系列签名轨迹；图59A是按照本发明两个2.9μm白珠放置在生物盘磁道上的图形表示；图59B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图59A所示珠导出的一系列签名轨迹；图60A是按照本发明四个2.8μm磁珠放置在光生物盘磁道上的图形表示；图60B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图60A所示珠导出的一系列签名轨迹；图61A是按照本发明包括2.8μm磁珠，4.0μm和6.8μm蓝聚苯乙烯珠，和不同尺寸硅珠的珠混合放置在光生物盘磁道上的图形表示；图61B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图61A所示珠簇导出的一系列签名轨迹；图62A是按照本发明两个2.9μm白荧光聚苯乙烯珠放置在光生物盘磁道上的图形表示；图62B是按照本发明利用来自光驱动器的DC耦合和缓冲HF信号从图62A所示珠导出的一系列签名轨迹；图63A是按照本发明两个2.9μm白荧光聚苯乙烯珠放置在光生物盘磁道上的图形表示；图63B是按照本发明利用来自光驱动器的DC耦合和缓冲“A”信号从图63A所示珠导出的一系列签名轨迹；图64A和图64B是类似于图51的剖面侧视图，它更详细地展示生物盘与指示剂珠之间的生化相互作用；图65是按照本发明光生物盘的剖面侧视图，它包括邻近放置的红血细胞作为光盘驱动器组件中读出光束询问的调研特征；图66A是按照本发明邻近放置的直径约为6.0μm红血细胞放置在光生物盘磁道上的图形表示；图66B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图66A所示红血细胞导出的一系列签名轨迹；图67A是按照本发明邻近放置的直径约为6.0μm红血细胞放置在光生物盘磁道上的图形表示；图67B是按照本发明利用来自光驱动器的DC耦合和缓冲HF信号从图67A所示红血细胞导出的一系列签名轨迹；
图68是按照本发明光生物盘的剖面侧视图，它包括远离放置的红血细胞作为光盘驱动器组件中读出光束询问的调研特征；图69A是按照本发明两个远离放置的直径约为6.0μm红血细胞放置在光生物盘磁道上的图形表示；图69B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图69A所示红血细胞导出的一系列签名轨迹；图70A是按照本发明两个远离放置的直径约为6.0μm红血细胞放置在光生物盘磁道上的图形表示；图70B是按照本发明利用来自光驱动器的DC耦合和缓冲HF信号从图70A所示红血细胞导出的一系列签名轨迹；图71是按照本发明光检查盘的顶部透视图，其切去的顶盖部分说明放置在检查通道中的昆虫翅膀；图71A是图71中所示部分的放大顶视图，按照本发明的这个实施例更详细地展示昆虫翅膀，检查通道，光盘的信息存储磁道，和光束入射到光检查盘磁道上的聚焦光斑；图72是取垂直于图71中光检查盘半径的剖面侧视图，它包括昆虫翅膀作为按照本发明光盘驱动器组件中读出光束询问的调研特征；图73A是图71A和72中昆虫翅膀横断面的图形表示，它放置在按照本发明光检查盘磁道的检查通道中；图73B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图73A所示昆虫翅膀横断面导出的单个签名轨迹；图74A是类似于图73A所示的图形表示；图74B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图74A所示昆虫翅膀横断面导出的一系列四个相继的签名轨迹；图75A是类似于图73A所示的图形表示；图75B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图75A所示昆虫翅膀横断面导出的一系列中等密度的相继签名轨迹；图76A是类似于图73A所示的图形表示；
图76B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图76A所示昆虫翅膀横断面导出的一系列较高密度的相继签名轨迹；图77A，77B和77C是分别利用来自光驱动器组件的AC耦合和缓冲HF信号，DC耦合和缓冲“A”信号，或DC耦合和缓冲HF信号从按照本发明方法给出的图71A和72中昆虫翅膀图形表示；图78是图78A与78B之间关系的图形表示；图78A和78B是第二个实施例放大器级的电路示意图，它可以按照本发明在图22和23所示的缓冲器卡中实施；图79A，79B，79C和79D是光生物盘的剖面侧视图，它展示检测测试样本中调研特征的方法；图80A，80B，80C和80D是混合相位测定中所用光生物盘的剖面侧视图，它检测测试样本中的调研特征；图81A，81B，81C，81D，81E和81F是光生物盘的剖面侧视图，它展示利用ELISA检测测试样本中调研特征的方法；图82是生物盘表面详细的部分剖面视图，它展示指示剂珠对于表面上粘附的抗原有特定的亲合性；图83A，83B，83C和83D是光生物盘的剖面侧视图，它展示利用指示剂珠以检测测试样本中调研特征的方法；图84是生物盘表面详细的部分剖面视图，它展示利用指示剂珠，捕获探子和信号探子以检测测试样本中的调研特征；图85是类似于图84的视图，它展示调研特征对捕获探子和信号探子的杂交作用；图86是生物盘的剖面侧视图，它展示利用涂敷抗体的捕获区以检测测试样本中的分析物；图87是添加良好信道位从光盘中读出以检测生物位的技术示意图；图88A是混合型光盘实施装置的侧视图；图88B是混合型光盘实施装置的顶视图；
图89A表示用户CD-R播放机中物镜组件的现有技术实施方案；和图89B表示CD-R播放机中有附加调整透镜的物镜组件实施方案。
具体实施例方式
无须实际改变处理电路和利用常规的盘驱动器，本发明提供用于检测光盘组件上操作和调研结构或特征的方法和设备。按照本发明的一个实施例，常规的盘驱动器内一个或多个信号处理电路可编程地配置成作为模数(A/D)转换器运行。A/D转换器用于检测光盘组件表面上设置的调研特征和结构相关的电子图形。电子图形可用于确定被检测结构的相对尺寸，成分和位置。可以利用来自驱动器的许多不同信号再现所需的电子图形。驱动器内现有的不同电子信号可以导致相同调研特征的不同电子图形，扰动，或“签名”。然而，应当明白，每个这种签名或信号扰动是唯一的，因此，它可用作所考虑的各个调研特征的单独和区别指示符。然后，常规的盘驱动器可编程地返回到它的原始操作配置。我们讨论驱动器内部和外部的处理和成像软件作为本发明这个实施例的有关特征。
按照本发明的另一个实施例，并作为在盘驱动器内可编程配置一个或多个信号处理电路作为模数(A/D)转换器运行的另一个方案，利用有或没有外部缓冲器卡的外部A/D转换器。在本发明的这些实施例中，还可以利用来自驱动器的多个不同信号再现所需的电子图形。如同以上的实施例，驱动器内现有的不同电子信号可以导致相同调研特征的不同电子图形，信号扰动，或“签名”。还应当明白，相对于本发明的这个实施例，每个这种签名是唯一的，因此，它可用作所考虑各个调研特征或其属性的单独和区别指示符。处理和成像软件也是本发明这个实施例的有关特征。
可以利用光进入光盘驱动器中物镜组件时的电特性，在光盘上建立调研特征的多维图像。光生物盘可以设计成便于数据的收集和图像的建立。
可以利用光盘驱动器作为光盘成像装置，从光盘组件中的信号元素(即，被成像的样品)产生多维图像。从光盘或光盘组件表面反射的能量被收集到物镜组件中的光电检测器，并利用它再现多维图像。可以优化光盘性质(机械，逻辑或光学性质)和光学装置性质以产生高分辨率的多维图像，它在某些方面有区别地描写信号元素。
可以调整光盘驱动器的物镜组件和光电检测器，便于收集光盘表面上调研特征的高分辨率图像。物镜内部(或物镜的光程内)的四元检测器往往组合成图4中18所示形式。
现在参照图8，通过添加抽头缓冲器57，58和59，可以在它的原始配置中补充图4的芯片组30。这些抽头缓冲器分别给未处理的模拟信号提供入口，例如，检测器18产生的HF信号50，TE信号52，和FE信号54，从而允许外部设备在不干扰正常驱动器运行的条件下接收这些信号。
另一种改进方案是添加抽头缓冲器，从而允许来自检测器18的未处理信号A至F被外部设备或附加的电路进行处理。根据这些信号，可以形成HF，TE，FE，或任何其他的组合。此外，任何附加的检测器按照相同的方式可以提供有用的信号(例如，当前最新技术驱动器中的G和H检测器)。不需要抽头缓冲器，某些驱动器电路设计和检测器/放大器装置允许设备或附加电路直接连接到检测器。
其次参照图9，图9表示按照本发明的光盘驱动器140。光盘驱动器140有盘托168，盘托168适合于放置盘130，这种类型盘设计成容纳各种调研特征。盘130可以是光生物盘，例如，共同转让的美国临时申请No.60/252,726，其标题为“Bioactive Solid Phase for SpecificCell Capture and Optical Bio-Disc Including Same”；No.60/249,391，其标题为“Optical Disc Assembly for Performing Microscope andSpectroscopy Using Optical Disc Drive”；和No.60/257,705，其标题为“Surface Assembly for Immobilizing DNA Capture Probes andBead-Based Assay Including Optical Bio-Discs and Methods RelatingThereto”所公开的光生物盘。
已知的光盘驱动器往往封装在包括光盘驱动器140和此处讨论的一个或多个处理电路板的机壳内。基本的光盘驱动器(例如，光盘驱动器140)提供各种从光盘导出的信号。例如，大多数光盘驱动器提供HF信号50作为基本的信息信号。这种驱动器还提供跟踪误差信号(TE信号)52，聚焦误差信号(FE信号)54，和来自传感或激光光电检测器的基本信号，这些信号往往简单地称之为A信号，B信号，C信号，D信号，E信号，和F信号。在已知类型的光盘驱动器中，这些信号是在处理电路板上进行处理以提供任何的校正信号，在操作光盘驱动器或从光盘导出信息信号时可能需要校正信号。这种处理电路板往往封装在光盘驱动器内，并可以包括此处讨论的可编程信号处理器。
图9A表示本发明的五种实施方案。这些实施方案分别标识为实施方案I，II，III，IV和V。应当明白，每种实施方案可以有几个实施例，所有这些实施例实现本发明的目的。
在本发明实施方案V的实施例中，未处理的HF信号50是从光盘驱动器140中抽出，并被引导到改型个人计算机或PC 142。本领域专业人员可以理解，改型PC 142可以是任何适当改造和编程的处理器，微处理器，专用集成电路(ASIC)，等等。改型PC 142包括用于处理从光盘驱动器140中读出光束产生HF信号的软件和硬件，该光束调制成盘130中若干不同层，基片或表面中任何一个或多个上一个或多个调研特征的函数。在遇到或读出盘130上操作特征时，相同的读出光束也是按照常规方式被调制。这种操作特征通常包括预记录的类CD盘中的坑和平台，或在诸如CD-R的可记录盘中染色和未染色区形成的标记和空间。按照编码这种信息的多个方案中任何一个方案，坑和平台，或标记和空间，包含数据，程序，视频和/或音频性质的编码信息。
在改型PC 142中，光盘驱动器140最好包括缓冲放大器(为了清楚起见，未画出)以提供HF信号的放大复制品，因此，实际的HF信号不会因过大的负载而发生畸变。HF信号的放大复制品(如果需要，或实际的HF信号本身)通过电缆耦合到改型PC 142。改型PC 142中处理HF信号的软件和硬件包括模数转换器(ADC)作为部分的改型PC 142，最好是，包括合适ADC(例如，从8MHz至40MHz的抽样率)的数据采集板或�？�。ADC数字化抽样数据存储到PC的RAM中，在PC的软件控制下由PC进行处理。
改型PC 142可以有利地包括键盘144，监视器146，和扩音器148。在改型PC 142按照所需方式处理原始的HF信号之后，调研特征(以下讨论)的特性方面可以在监视器146上显示。也可以利用监视器146和扩音器148显示盘130上编码的普通视频或音频信号。为了简单明了，以下称本发明的实施方案V为“改型PC实施方案”。
在图9A所示本发明实施方案III的实施例中，光盘驱动器140是与处理电路板封装在一起，该电路板包括可编程DSP 32(类似于图8中的DSP)和分析器154，分析器154与PC 158结合运行。PC 158包括软件和受软件控制的硬件，适合于对调研特征进行分析。分析器154可以包括另一个可编程DSP，可编程微处理器，专用集成电路(ASIC)，等等，用于完成支持生物，化学或生化研究的功能。可编程DSP 32包括数字化HF信号(或其他信号)的ADC。分析器154可以仅仅提供电压值超过阈值的计数。或者，分析器154可以识别电压变化(例如，双峰，等等)或具有调研特征的其他波形。在任何情况下，可编程DSP 32完成最高带宽功能，PC 158完成最低带宽功能，而分析器154完成中间带宽功能。本领域专业人员可以明白，分析器154的功能可以包含在可编程DSP 32，PC 158或二者的能力范围内。本领域专业人员还可以明白，PC 158可以是任何适当改造和编程的处理器，微处理器，专用集成电路(ASIC)，等等。以下更详细地描述这个实施方案的特征。为了简单明了，以下称本发明的实施方案III为“DSP实施方案”。
按照本发明实施方案I的实施例，来自驱动器140的抽头HF信号，如图8所示抽头缓冲器57所缓冲的信号，可以被引导到图9A所示的外部模数转换器150(ADC 150)。如同改型PC的实施例，光盘驱动器140最好包括缓冲放大器152，用于提供实际HF信号的放大复制品，因此，实际的HF信号不会因过大的负载而发生畸变。实际HF信号的放大复制品(如果需要，或HF信号本身)耦合到ADC150。或者，各种不同信号或信号组合中的任何一个信号(例如，TE信号和FE信号，或A信号，B信号，C信号，D信号，E信号和F信号)可以从所示驱动器140抽出。以下更详细地描述这个实施方案的各个特征。为了简单明了，以下称本发明的这个实施例为实施方案I的“A至D实施例”。A至D实施例可以改变成包括外部缓冲放大器卡152，如图9A中的实施方案II。
再参照图9A，本发明的实施方案IV说明，当驱动器的询问信号遇到调研特征或属性时，可以利用，改变和扩充光盘驱动器140的音频输出(即，音频信号)以产生声音。例如，当读出光束“读出”或检测调研特征时，可以利用产生声音的数字静音预记录光盘。按照这种方式，不同的调研特征可以产生可识别的不同声音或音调。或者，光盘可以包含声音磁道，它可以被阻塞编码声音信息的调研特征的形成或存在所中断。本发明的这些实施例一般可以组合成三种不同的类别，方法或技术。第一种方法包括利用现有的声音卡，它往往封装在许多驱动器组件中，例如，音频CD播放机。这种声音卡一般产生模拟声音信号，但也可以接入到声音的数字信号表示。第二种方法是从内部改进这种电流驱动器组件中存在的音频电路，可以提供模拟或数字信号。按照本发明的第三种方法或技术是提供外部声音模块(如图9A中的音频处理�？�156)，它连接到光盘驱动器组件140，处理软件，和音频输出装置，例如，一对扩音器148。本发明的实施方案IV一般可以称之为“音频”实施方案。
图9A中所有不同的实施方案，除了改型PC实施方案V以外，通常包括常规的PC 158，以下对其功能作更详细的描述。改型PC实施方案固有地包括PC，而改变它的输入。然而，本领域专业人员可以知道，PC 158可以是任何适当改造和编程的处理器，微处理器，专用集成电路(ASIC)，等等。
共同转让的美国专利申请No.09/421,870，其标题为“TrackableOptical Discs with Concurrently Readable Analytic Material”(以下称之为′870申请)，公开耦合示波器到HF或RF信号的方法，在获得操作光盘驱动器所需编码信息的同时，检测与调研结构相关的双峰图形。这些峰值的出现是光束穿过光盘表面上调研结构或指示剂时反射率变化的结果。这种电子图形可以有利地用于检测和鉴别所研究的各种结构。
实施方案II的实施例说明模数(A/D)转换器150(ADC)通过缓冲器152连接到HF信号。例如，实施方案II可以确定光盘任何部分上双峰数目(以及调研结构或指示剂的数目)。ADC 150形成模拟HF信号(或其他合适信号)的数字化样本，以及用足以捕获峰值图形特性的高抽样速率形成样本，这些峰值图形特性是与调研结构相关。相关的应用程序可以解释数字化峰值信号的幅度和/或持续时间，用于确定被检测结构的相对尺寸，成分和位置。
操作功能从盘130(图9A和12)上操作特征收集，反射或产生并被物镜组件10(图1)中元件处理的光投射到检测器18上，并产生伺服电路34(图6)所利用的电信号以提供操作功能给驱动器。这些模式提供允许物镜组件10聚焦到盘130焦平面之上的信息和允许物镜组件10沿与光盘组件操作表面相关的信息磁道运动的跟踪操作特征(例如，坑，槽，平台)。
可以利用驱动器的操作功能和引导驱动器完成这些操作功能的信号以再现多维图像。这些操作功能包括，但不限于，聚焦，跟踪和同步。从信号元素与物镜组件发射的光相互作用而反射和/或产生的所有能量之和通常称之为HF(高频)信号或RF信号。若物镜组件中的光电检测器组合成四元组(如图4中的18所示)，则该信号称之为四元求和信号。这个求和信号包含通过算法处理再现图像所需的大部分信息。光电检测器中的其他元件产生可以独立测量的信号以形成附加的信息或操作信号。例如，可以组合光盘驱动器的四元检测器中收集的能量以产生如下的操作功能A+B+C+D ＝HF或四元求和(用于坑的同步)A+D-(B+C)＝跟踪(推挽技术)(用于槽的同步)A+C-(B+D)＝聚焦(像散技术)E-F＝跟踪(悬架技术)可以独立或任意组合地利用这些光电检测器单元信号以产生有关信号元素的特征信息。在大多数实施例中，软件中需要算法相互作用以再现特性成像。四元检测器在当前市场上是最普通的，然而，还可以利用包括多于4至6个元件的检测器分布以增强特性化。此外，该装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号特征。
可以从光盘驱动器的操作信号中直接或间接地收集信号响应。在本发明成像特征的一个实施例中，操作信号被直接地放大，数字化或抽样(位分辨率，抽样率)，然后通过软件进行算法调整以产生信号元素的特征图像。在数字化操作信号之前或之后，还可以用电处理这些操作信号。在数字化之前，可以利用另一个信号元件对操作信号进行滤波，放大或求和以产生特征化，非随机，或相关的响应。例如，利用外部电操作，如信号分析器，可以测量或特性化信号。当信号的响应被滤波，放大，或与其他信号(例如，非对称性，推挽，串音，径向噪声，等等)进行数学组合时，该信号可以展示非随机的相关事件。
还可以独立或组合地利用从调研特征或非操作特征产生的信号以产生所考虑的调研特征的特性图像。光盘驱动器产生的信号和逻辑响应也可用于再现信号元素或调研特征的特性。这与利用信号完成所需操作特性略微不同。可以从光盘驱动器收集数字信号，模拟信号，逻辑响应，光响应，或机械响应以描写信号元素或调研特征。例如，具有特定光学或物理性质的信号元素与光发生相互作用，建立特征能量图形或能量分布。可以监测和测量光电检测器上这个特征分布或图形作为响应，它不会对驱动器的操作功能产生不利的影响。
在一个典型的实施例中，光盘驱动器中的物镜组件与光盘组件表面上的操作特征相互作用。这种相互作用可以包括支持所有的操作功能，或它可以包括在盘的预定“分区”上暂停一个或多个操作功能。来自物镜组件的入射光束与操作表面和调研特征的相互作用在HF信号，跟踪信号和聚焦信号中产生信号响应。包括操作信息和与操作特征相关信息的聚焦信号可与电伺服电路结合使用，以支持某个方向上对物镜组件运动的响应，我们称该方向为“Z”方向，如图9B所示。跟踪信号或推挽信号可以与电伺服电路结合使用，以支持某个方向上对物镜组件运动的响应，我们称该方向为“X”方向，如图9B所示。HF信号，DPD信号或四元求和信号可用于支持某个方向上对物镜组件运动的响应，我们称该方向为“Y”方向。按照这种方法，利用物镜组件的标准操作响应，我们可以从入射光束与信号元素或调研特征的相互作用中收集3维(XYZ)响应。
信号元素或调研特征136覆盖光盘中的一个区域，它直接或间接地与提供跟踪信号的操作特征相互作用。信号元素可以远离操作特征，例如，在以下详细描述的透射型或半反射型光盘中。或者，信号元素可以从有完全操作功能的区域中去掉，例如，在光盘中或光盘上形成的单独“分区”或“反射镜带”，其中至少已去掉一些操作功能。信号元素可以在焦平面上，它是从产生其他操作信号(聚焦和/或跟踪和/或同步)的干涉图形中实际去掉的。信号元素应当提供可测量的对比度或能量分布。这个对比度可以由操作结构(焦平面)的反射性质与信号元素的反射性质之差值确定。
信号元素或调研特征的反射率可以小于操作平面的反射率，从而给光电检测器提供减小的能量和。信号元素可以有与操作平面(或焦平面)相同或类似的反射性质，但提供衍射或相位相消或相位增强响应，它在光电检测器中提供减小的信号电平。信号元素的反射率可以大于操作平面的反射率，因此在光电检测器求和信号中提供增大的信号电平。可以增强光盘驱动器的设计和光盘组件操作特征的设计以优化成像能力。
提供焦平面的操作平面可以设计成提供最大对比度或增强激光/信号元素的相互作用。本领域专业人员可以明白，在激光聚焦期间的任何特定时间，焦平面包含最大的反射率点。若焦平面的反射率高于信号元素或调研特征，则需要增强设计的干涉或相位对比度特性。若焦平面的反射率低于信号元素，则需要增强信号的反射率和线性信号响应。焦点分辨率取决于物镜组件中的激光波长，聚焦透镜的数值孔径，聚焦伺服环路的带宽，和光盘组件的光学性质。
在按照本发明的光盘系统设计中，重要的是建立强的信号识别模式，它可以区别操作功能与信号元素特性。通过光盘反射，吸收或透射的光应当尽可能详细和多地描写信号元素。
信号元素通过许多方法可以影响反射或透射光中的响应。信号元素本身也可以设计成具有盘的操作特性，从而在透射或反射光中提供高的对比度。光的能量电平，能量分布和偏振态可以受信号元素的设计以及它与光盘中焦平面光学性质关系的影响。
涉及信号元素选择和设计的一个实施例是建立这样的信号元素，其反射率与光盘焦平面的反射率有很大不同。因此，信号元素的反射率设计成远远高于或低于光盘的反射率。这就产生高的信号对比度和强的特征信号。
可以按照多种方法产生焦平面与信号元素之间的反射率差。这些方法包括，但不限于，以下的内容1.信号元素的材料可以有较低或较高的反射率，因此，它比光盘平面周围产生较高或较低的信号电平。
2.若信号元素小于光束尺寸，则产生干涉图形，且信号元素的尺寸可以给信号建立相消或相加的分量。
3.建立状态条件的能量源可以激活信号元素，该状态条件导致比周围区域(相变材料)较低或较高的反射率。
涉及信号元素选择和设计的另一个实施例涉及材料和状态的利用，它与通过光盘透射或反射的光偏振态发生干涉。信号元素可以设计成有光学和磁学性质，它对于与光盘组件相互作用的光偏振态有对比度效应。在光盘中建立这个实施例有许多种方法。这些方法包括，但不限于，以下的内容1.信号元素可以设计成透明的而不是双折射或双色性。检测器中光学元件基于它的状态透射，反射或吸收形成的信号。
2.信号元素可以设计成产生磁性取向，它提供光的对比偏振态。
涉及信号元素选择和设计的第三组实施例涉及光学或干涉性质的利用，它与透射或反射通过光盘的光能量分布发生干涉。信号元素可以设计成按照这样方式衍射光，它从非本征检测器中建立较高的能量响应。在检测器表面上光区域的形成信号中，提供可测量或可检测的对比度。
涉及信号元素选择和设计的第四组实施例涉及利用化学发光。信号元素或光盘表面可以设计成发射二次激活态能量。例如，它涉及利用加到信号元素和/或合适光盘表面上荧光或磷光标记或染料。这组实施例的合适信号元素包括，但不限于，珠或细胞，如血细胞。状态被光盘组件上的入射能量所激活。从而建立对比能量，它存在于透射或反射的返回光中。
因此，本发明的目的是一种用于检测信号元素的光分析盘。光分析盘最好包括基片层和与基片层相关的操作层。操作层有编码的操作信息。按照本发明的这个方面，光分析盘还包括相对于操作层放置的信号元素。信号元素和操作层有选取的光学和磁学特性，可以提供它们之间的预定对比度，从而提供指出操作层相关的信息与信号元素的特性之间区别的返回信号。
入射光图1所示光盘驱动器的物镜组件10中利用激光器(即，图1和12中的光源19)发射的光波长影响光盘系统的分辨率。理论上，利用波长为λ的物镜组件(在元素/激光界面)可以检测的最小信号元素或调研特征是λ/2NA，其中NA是物镜的数值孔径。在任何时刻，在激光/平面界面处的调研特征或信号元素可以大于或小于在焦点附近光束覆盖的范围。与小于激光覆盖范围的信号元素比较，大于激光/信号元素界面处激光束覆盖的信号元素产生更多的特征信号。
激光的波长应当尽可能地短以提高信号响应的分辨率。这可以导致较小信号元素和调研特征有更详细和特征能力。较短的波长在光盘组件的焦平面上产生较小的聚焦光斑。所以，较短的波长在成像装置中产生较高的空间分辨率。具有高数值孔径的物镜组件提供较小的焦距和较大的衍射能力。
驱动器应当对激光/信号元素界面的信号响应或信号一致性有非常小的机械或电影响。在某些情况下，驱动器操作可以产生影响，如果它是这样设计的(例如，电耦合，同步增强，信号增益控制设置AGC，信号功率电平设置)。
从光盘提取信息现在参照图10，图10说明在光盘上编码视频，数据或音频信息，例如，音乐，然后从光盘上解码信号以恢复音频，视频，或数据的常规过程。在方框70抽样音频，视频，或数据信号，在方框71量化，在方框72编码成标准格式，以及在方框73调制到原版盘上。然后，在方框74披量制造复制盘。在方框75，在盘阅读器中通过信号处理器处理从制造盘得到的信号。在方框76解调，然后在方框77解码以恢复原始的音频，视频，和/或数据。这个输出显示在监测器上和/或在一对扩音器上播放，供用户使用和欣赏。
其次参照图11，图11展示变化后的光盘解码系统，其中去除掉系统中的一些功能。改变路径以去除解调和解码操作(图10中的方框76和77)，并给计算机提供原始的数字化信号，可以有效地描写光盘组件表面上的一组信号元素或调研特征。
除了预记录的光盘以外，当前还有各种可记录的光盘。可记录的原版盘包含各种操作特征，这些操作特征设计成用于记录操作期间，而不是用于读出操作期间。以下的表1总结这些操作的区别。
表1
如以上所指出的，CD，CD-R或DVD播放机的解码器或伺服系统可用于提供盘的焦平面或操作特征平面上化学响应的计数，相关，或特征。来自驱动器芯片组的其他响应或原始信号，该芯片组量化调研特征或信号产生元素的信号幅度，包括高频信号(HF)(AC或DC耦合)，跟踪误差信号(TE)，聚焦误差信号(FE)，自动增益控制设置(AGC)，推挽跟踪信号((B+C)-(A+D))，CD跟踪信号(E-F)，CD-R跟踪信号((A+D)-(B+C))，聚焦信号((A+C)-(B+D))，微分相位检测器信号(DPD)((A+B)-(C+D))，来自激光器后部的功率监测信号，和音频信号。本发明可以利用的其他信号包括来自四元检测器A，B，C和D，或侧边检测器E和F的各个信号。
当前常规驱动器的趋势是利用高密度光电检测器以代替典型的四元检测器。本发明的方法也可以结合使用目前市场上可以购得的这种阵列检测器。例如，这些阵列包括各个信号A，B，C，D，E，F，G，...Z。按照本发明的不同实施例，可以有利地利用这些信号中的每个信号或其组合以得到所需的电子图形，签名，或信号扰动，它们唯一地描写所感兴趣的信号元素，调研特征或属性。
成像技术和操作特征光生物盘组件的操作特征和布局可以设计成优化成像操作。光盘组件还可以设计在特定的区域或“分区”以增强信号元素或调研特征的检测和特性，以及提供具有特定激光界面性质的较高信号分辨率。
操作特征往往提供这样的跟踪信号，它允许物镜组件从光盘组件的内区向外区运动。操作特征之间较小的磁道间距或间隔产生较高的分辨率，由于相应地增加了与调研特征相关的响应数目。通过提供小于信号元素和与信号元素相当的磁道间距的操作特征，可以从激光/信号元素相互作用中收集多次电扫描。当磁道间距减小时，可以增大操作平面(焦平面)上或附近的固定位置处信号元素的潜在扫描次数。当操作特征小于给定的固定信号元素尺寸时，就增大光盘上调研特征或信号元素位置可分辨的精确度。这个位置精确度一般称之为“位置分辨率”。这同样适用于一致的物镜/操作特征界面。CD盘的典型磁道间距为1.5-1.7μm，DVD盘的磁道间距为0.73-0.75μm，而DVD-RAM盘的磁道间距为0.35μm。
操作特征还提供影响盘旋转速度以及激光与信号元素相互作用持续时间的同步信息。较低速度在A/D转换器的信号数字化中产生较高量化分辨率。这增加系统的抽样分辨率。当旋转速度增大时，必须按照相应方式增大抽样频率和位分辨率以获得一致的抽样分辨率。CD盘的典型磁道速度为1.2m/sec，而DVD盘的磁道速度为3.49m/sec。
操作特征还提供影响光盘转速和激光与信号元素相互作用持续时间的同步信息。较低的转速在A/D转换器的信号数字化中产生较高的量化分辨率。这增大系统的抽样分辨率。当转速增大时，必须按照对应的方式增大抽样频率和位分辨率以获得一致的抽样分辨率。CD盘的典型磁道速度是1.2m/sec，而DVD盘的磁道速度是3.49m/sec。
光盘组件或部分的光盘组件可以具体设计成专用于成像操作。具有慢转速，紧密磁道间距和优化焦平面的光盘提供用于成像的异常响应。优化盘或盘元件的设计还包括逻辑电路，可以随机接入到盘上预寻址的调研位置。逻辑电路可以编码在盘的操作特征中，或由盘组件上的物理标记形成。逻辑电路可以设计成适应于分配到盘上不同分区的具体测定调研协议。这种调研协议包括，但不限于，抽样速率，位分辨率，转速，聚焦和跟踪偏移，激光功率，激光波长，旋转方向，加速度，减速度，和具体测定所要求任何其他的系统相互作用。
可以建立这样的光盘系统，具有(1)操作特征或跟踪特征，它有非常紧密的磁道间距以实现收集数据的切向分辨率(例如，DVD-0.74μm)；(2)逻辑电路和硬件，它提供平台/槽或平台/坑跟踪，增强切向分辨率(例如，DVD-RAM，或MO)；(3)逻辑电路或操作特征，它提供较慢的盘转速(较短的坑或摆动槽)以获得较高的信号细节；(4)盘或透镜元件厚度，它可以在盘组件的焦平面上有较小或较大的光斑(被成像的元件可以略微偏离正确的焦平面，或它们可以提供物镜组件的新聚焦位置)；(5)硬件，它提供较短波长的激光以提高分辨率(例如，DVD 635-650nm，HD-DVD约400nm)；(6)抽样系统，它提供较高的抽样频率或较高的样本位分辨率以增强成像操作；(7)软件，它提供数学变换的处理功能或运算功能以导出成像近似；和(8)盘或透镜元件使激光与特征邻近，可以增强光与特征的相互作用(例如，用于控制倏逝场的SIL型元件)。
在光生物盘上调研特征的成像操作中，需要在调研特征或信号元素与焦平面之间产生可测量的对比度。利用反射的信号元素或调研特征与低反射率的焦平面或操作平面的组合，可以获得这个所需的对比度。或者，利用非反射的信号元素或调研特征与较高反射率的焦平面或操作平面的组合，也可以获得这个所需的对比度。
光盘驱动器和有关的盘格式在包括诸如CD，CD-R，或DVD或其改型格式的光盘上可以实现光生物盘。光生物盘可以包括用于完成，控制和后处理测试或测定的编码信息。例如，可以引导这种编码信息以控制盘的转速。与测试，测定或调研协议有关，转速可以随加速度，恒定速度和减速度的干预或连续会话而变化。可以紧紧地控制这些会话的速度，方向和转动时间，以提供流体的预定混合，搅拌或分离，以及试剂，反应试剂或抗体的中断。盘驱动器组件用于转动光盘，读出和处理光盘上存储的任何编码信息，以及分析光盘的任何测定分区中液体，化学，生物，或生化成分。盘驱动器组件还可用于写入信息到生物盘。记录可以发生在完成测定或测试之前或之后进行。
按照本发明的另一个实施例，光盘驱动器芯片组用作A/D转换器以抽样读出光束，此后识别调研特征和结构，再描写这种特征和结构作为唯一的信号扰动或电子签名。可以按照这样方式改变光盘解码系统，去掉该系统中的某些功能。从光盘解码器的解码路径中去掉具体特征以提供原始的数字信号，它可以有效地描写和唯一地识别光生物盘表面上，光盘内基片上放置的调研特征，或驻留在形成在容器或通道内的调研特征作为盘组件的流体元素。
按照本发明的另一个实施例，常规的盘驱动器用于识别调研特征和结构。在此情况下，固件的改动能使用户监测盘驱动器内的已知信号，无须改变电路或硬件。AGC信号的值可用作测量工具。AGC功能试图保证模拟输出信号有一致的范围。若盘驱动器用于读出二进制数据，则仅需要高值和低值。然而，在调研特征的情况下，可能需要连续范围内的数值。当信号电平为低电平时，AGC是高值，反之亦然。因此，AGC可以作为这样的信号，它代表检测器所接收的光，所以，AGC可用于测量和检测调研特征的变化。
这个实施例的CD-R播放机/记录器添加调整透镜到商品化光盘播放机的物镜组件。商品化播放机/记录器计成用于可记录CD盘的记录，现在利用它检测显微结构。在物镜组件的输出位置改变驱动器。小的折射型光透镜添加到CD可记录驱动器的光程上。图89A和89B画出添加这个调整透镜。图89A表示具有可记录CD盘1112的商品化光盘播放机。阴影区表示1.2mm厚的聚碳酸酯层，它有助于聚焦和偏振化光束。在图89B中，调整透镜1114添加在物镜组件1100的输出位置。这个光调整透镜提供所需的聚焦和偏振特性，用于CD可记录驱动器的的标准操作。调整透镜调整聚焦路径并提供所需的反射给二极管激光器，以便在光盘表面上形成理想的光斑尺寸和能量分布。调整透镜提供类似于光盘结构中1.2mm厚聚碳酸酯层形成偏振相移的偏振相移。本实施例所用的光盘1116中没有这个聚碳酸酯层。取而代之的是，空气填充层用于沉积进行检测和分析的生物样本。可以改变调整透镜的特性以提供用于检测生物位的最佳情况，例如，珠，细胞，胶态金，碳，或与光盘相关的其他显微标记和指示剂。按照这样的方式设计调整透镜以优化光盘播放机/记录器的光程上每个元件的操作特性。
抽样系统设计和优化成从光分析盘表面上的调研结构和信号元素中检测和描写电响应。抽样系统监测和传递以上讨论的来自伺服控制信号的信息。传递的信息包括定性和定量信息。
光盘播放机或记录器的物镜组件送出来自激光二极管的调制或连续波激光脉冲。它记录光盘表面上的反射信息到组合光电检测器，并产生提供操作要求的四个伺服信号(即，跟踪，聚焦，同步，和功率控制)。从电伺服机构产生的每个电信号或其组合中可以检测和描写显微结构。这包括，但不限于，利用三光束悬架(outrigger)系统上的所有跟踪光斑以检测和描写特征。
至少利用三种聚焦技术可以产生聚焦伺服信号临界角聚焦，Focault或刀口聚焦，或像散聚焦。至少利用四种类型跟踪技术可以产生跟踪伺服信号单光束推挽跟踪，三光束悬架跟踪，微分相位检测(DVD)，或单光束高频摆动跟踪。至少利用三种不同的方法产生同步位时钟同步或位模式同步，分区定时方法(DVD-RAM)，或摆动槽同步。利用多于四种方法产生功率控制PCA或CD-R盘中的功率监测信号，运行功率控制方法或脉冲二极管的实时功率控制，功率或策略调整，或摆动槽信息中编码的最佳功率。从多于40个已知光盘格式中产生逻辑。逻辑可以完成位置检测，功率控制，径向或切向定位，层检测，密度检测，多会话应用以及各种其他功能。
光盘驱动伺服机构可用于检测调研特征，信号元素，或其各种结构的尺寸。激光在生物位上的运动导致光盘跟踪系统伺服信号和/或光盘聚焦系统伺服信号中的信号偏转。与闭环信号光束推挽跟踪系统或三光束悬架跟踪系统相关的电信号偏转用于描写生物位，并可处理成定量的数字或模拟信息。与闭环三光束像散或闭环单光束Focault聚焦系统相关的电信号偏转可用于描写生物位，并可处理成定量的模拟或数字信息。
当推挽跟踪系统与球形生物位相互作用时，光组件沿水平和垂直平面运动。光组件沿水平平面的运动是朝着向外或向内的径向。这导致加到推挽跟踪伺服电路上电信号的正偏转或负偏转。低通或带通电滤波器可用于确定生物位的存在和特性。
当三光束悬架跟踪系统与球形生物位相互作用时，光组件沿水平和垂直平面运动。光组件沿水平平面的运动是朝着向外或向内的径向。这导致加到微分跟踪伺服电路上电信号的正偏转或负偏转。低通或带通电滤波器可用于确定生物位的存在和特性。
与跟踪伺服环路电隔离的电路可以确定生物位特性的差别。这个电路可以是一系列低通或带通电滤波器，它们用于隔离和描写闭环跟踪系统中偏转的频率和幅度，偏转是由于激光在生物位上的运动造成的。生物位的大小可以用推挽跟踪系统或悬架微分跟踪系统中电跟踪信号的偏转幅度描写。生物位的大小和形状也可以用推挽或微分跟踪系统中电跟踪信号的偏转频率描写。
在本发明的其他实施例中，多光束的光盘组件从多层盘中读出。一层/光束对提供诸如跟踪的操作元素。与此同时，其余的层/光束对用于检测生物位。
控制驱动器功能为了使光盘系统正确地运行，它必须(1)准确地聚焦到光盘组件的操作平面之上；(2)准确地跟踪螺旋状盘磁道或在盘表面上利用某种形式的均匀径向运动；(3)恢复足够的信息以实现速度控制的形式(CAV，CLV，或VBR)；(4)利用从盘中收集的逻辑信息或在盘操作平面上检测的信号图形，保持正确的功率控制；和(5)响应于控制物镜组件的位置，转速，或激光聚焦位置的逻辑信息，该信息负责提供操作要求。
利用电路和逻辑伺服机构，光盘物镜组件完成三个主要的操作要求。因此，物镜组件提供电信号给(1)聚焦伺服电路，(2)跟踪伺服电路，和(3)信息处理电路。在CD可记录系统的情况下，提供功率控制的第四个要求是必需的。在这些系统中，物镜组件还提供电信号给激光功率控制电路(“信号监测器”)。
当CD可记录(CD-R)盘在CD可记录播放机中播放时，它利用“连续摆动槽”和反射型盘表面以提供信息给聚焦伺服机构，跟踪伺服机构和功率控制伺服机构。在写入可记录盘和提供对比度标记之前，在光盘表面上检测不到特征。四元求和检测器检测放置在反向成像CD可记录盘的空气入射面上光对比度结构。这些结构提供四元求和检测器的电监测操作可以检测的特征信号。
摆动信号用于满足以上的操作要求#2和#3。称之为二次摆动(双相标记)的摆动信号分量负责操作要求#5。
在光物镜组件的跟踪和HF信号中可以检测到坑或标记图形。在径向平面上不产生信号。利用CD可记录系统，把生物位的电效应与系统的跟踪要求隔离。在径向平面上产生CD可记录的摆动信号，它不能在HF伺服信号中被检测。在跟踪信号中主要检测径向平面。在HF信号中可以检测到来自径向分量的很少信息。这可以使我们把跟踪信号与HF信号或四元求和信号隔离。这种信号隔离对于检测生物位的应用是有利的。
利用以下的数学关系，可以描述摆动信号上的生物位效应。在当前的CD可记录系统中，利用22.05kHz或45.35msecs的锁定频率的摆动信号。在线速度为1.2meters/sec的情况下，我们比较摆动图形的单个波与54.42微米的物理分量。换句话说，我们能够检测径向平面上非常大的物理特征。
利用这种隔离技术，我们能够在不失去跟踪条件下检测非常大的特征。通过同时监测HF信号和跟踪信号，可以确定生物位的成功物理测量。若生物位是足够地�。蛟谒脑蠛托藕呕騂F信号的输出端可以发现电偏转，而在跟踪信号的输出端没有相关的电偏转。当然，在跟踪信号上可以发现一些电脉冲，但比较而言它是非常地小。在HF信号与聚焦伺服信号之间也有类似的关系。
现在参照图12，图12是实施方案II(图9A)的放大视图，它展示具有生物位，信号元素或调研特征136的光盘组件130并结合按照本发明实施的光盘驱动器140，缓冲放大器卡152，ADC 150，PC 158和显示器146。在一个实施例中，抽出原始检测信号(A，B，C，D，E和F)，并把它们直接馈入到外部缓冲放大器卡152。在另一个实施例中，在进入到外部缓冲放大器卡152之前，检测的信号A，B，C，D，E和F是在光盘驱动器的驱动缓冲器151中进行处理。在另一个实施例中，抽出的原始信号和驱动缓冲器151处理的信号都馈入到外部缓冲放大器卡152。按照本发明的实施方案II(图9)，外部缓冲放大器卡152输出的信号进入到ADC 150作进一步的处理。
继续参照图12，提供用于控制盘130转动的驱动电机95和控制器96。可以利用硬件触发传感器141。触发传感器141提供信号给ADC150，仅当入射光束137是在目标区135上时允许数据的收集。光生物盘130包括由触发传感器141读出的触发标记166，触发传感器141馈送触发信号到捕获触发器卡167。捕获触发器卡167最好是，但不必是，在缓冲器卡152上实施的。触发传感器141可以位于光盘组件130的底部。该系统还可以包括用于检测透射光162的顶部检测器160。这个透射光可以传输通过半反射型盘，或通过已去掉光盘反射层的部分区域。以下更详细地讨论适用于本发明的各种类型盘的其他特征。
图13表示具有目标区135和触发标记166的盘130平面视图。硬件触发标记166最好设置在盘的外边缘，且最好是在有目标区135的径向直线上。
捕获触发器卡167提供指出触发标记166何时已到达相对于调研特征136预定位置的信号。这个信号通过ADC 150进行处理并进入PC 158，用于同步发生在PC 158中的处理和触发标记166的位置。例如，触发标记166正好放置在包含调研结构的生物盘130中扇区之前的位置。当PC 158检测到触发标记166时，PC 158等待一个短的预定时间，然后开始处理从HF信号提取的信号作为指出存在调研特征的数据。与此同时，当触发标记166被PC 158检测时，PC 158设定较长预定时间的定时器，在此之后PC 158再处理从HF信号提取的信号作为用于操作光盘驱动器的操作信息。
图14是PC 158与光盘驱动器140之间关系的方框图。按照本发明的实施方案II(图9A)的实施例，包括顶部检测器160，触发传感器141，和处理电路的附加驱动功能块最好是在单个印刷电路板(TAD)82上。因此，这个功能块检测透射光和触发标记，并基于检测的透射光，放大模拟数据信号。这些附加功能最好是制成这样的，它无须改变现有的光盘驱动器电路。所以，在初始运输或利用附加功能改型之前无须改变现有的硬件，可以改变常规的光盘驱动器。
按照本发明的另一个实施例，并作为触发标记166的另一种选择，可以在操作数据中提供触发信号83，使盘上的编码信息指出调研特征的位置。在另一个实施例中，读出整个盘，但仅保留预定数据组之后的数据。按照这种方法，首先把盘上的所有数据读入到存储器中，然后丢弃软件触发之前的数据。任选地，可以提供第二触发标记。这个第二触发标记可用于区别多个目标区，但能使用户查看感兴趣的特定区域。若利用具有对应触发检测器的多个触发标记，则每个触发标记必须是在不同的半径上。
ADC 150还可以经缓冲放大器卡152接收模拟驱动器信号，缓冲放大器卡152从光驱动器140接收它的输入信号。在PC 158内，CPU主板87通过小型计算机系统接口(SCSI)88与光盘驱动器140通信，并通过扩展总线从ADC 150接收数据。CPU主板87有以太网连接器88，它允许这个数据卸载作进一步处理。功率源89接收功率输入并提供功率给CPU主板87以及光盘驱动器外壳和PC 158中的其他元件。
可以处理按照实时方式收集的数据，或数据可以存储并由其他的计算机作后处理，它可以降低系统的复杂性。
触发器，放大器，检测器卡TAD 82最好是具有这样的结构，它可以安装在常规的光盘驱动器内，可以用在计算机中的驱动器底板。一种特别适合于开发目的的驱动器是Plextor型号8220 CD-R驱动器。虽然可以利用CD或DVD驱动器，但CD-R驱动器有几个有用的特征。因为CD-R驱动器可以有读出和写入功能，激光器可以工作在较高的功率电平范围。这种利用较高功率的功能对于某些类型的调研特征是有用的。CD-R的另一个有用特征是，它具有写入到盘的能力，所以可用于写结果回到盘上。这就允许把结果保存在盘上供以后使用和与盘一起保存。
图15是按照本发明另一个方面包括触发检测组件的TAD 82顶视图。该电路板包含一个开孔或通孔80，在利用透射型盘的顶部检测器驱动装置时需要这个通孔80，例如，在共同转让的美国专利No.5,892,577公开的装置中，其标题为“Apparatus and Methods forCarrying Out Analysis of Samples”，合并在此供参考，以及在美国临时申请No.60/247,465公开的装置中，其标题为“Disc Drive for OpticalBio-Disc”。在利用反射型盘的常规驱动器和通常设置的邻近或底部检测器时，就不需要通孔80。如结合图12所讨论的，TAD 82包括触发检测器141和检测器160。在这个具体实施例中，使用三个检测器160。
图16是图15所示触发电路的电路示意图。为了获得有关调研结构的信息，按照本发明的光盘驱动器配备合适的触发电路，它是在需要检测未处理的HF信号50时实施触发操作。这是必需的，因为DSP32(图8)完成的信号处理，它通常包括解调，解码和差错检查，试图把HF信号50上的EFM编码信息转换成特定的数字格式。虽然提供操作信息的光盘部分产生数字格式信息，本发明的调研特征并不产生EFM编码信息。按照解码EFM编码信息方式处理的HF信号不能容易地用于检测与调研结构相关的双峰。因此，在到达光驱动器的DSP之前，抽出所感兴趣的信号，而图14和26所示的触发标记166和触发电路是按照上述方法实施的。
图17是更详细地说明TAD 82与光盘驱动机构之间相互关系的方框图。如图17所示，光学元件92安装到被托架电机94驱动的托架组件172上，而光盘是由光盘电机95驱动。托架组件172包括光拾取器单元(OPU)。从CPU 87接收信号的控制器96驱动两个电机。来自光学元件92的数据，触发检测器信号83，和来自透射型(顶部)检测器160或检测器阵列的信号都提供给TAD 82。用于处理透射或反射光束信号的检测器可以是单个检测器单元或沿径向或边缘排列的多个单元阵列，也可以放置在与激光相对的盘一侧，而且也可以直接安装到TAD或分开地安装。
ADC 150可以任选地放置在有非常高速转换的抽样卡上。一种可使用的卡是Ultrad 1280 DX，它有两个12位A/D转换器，其抽样速率高达每秒4千万个样本。
对盘驱动器作改变是有利的，可以给常规驱动器提供最少量的中断。因此，理想的是使用透射型盘。换句话说，该盘对于有源电路所看的操作数据和发生的正常驱动功能是足够反射的。但是，它仍然是部分透射的，允许一些入射光传输通过盘到达顶部检测器。按照这种方式，可以检测调研特征而无须改变反射光的检测器电路。反射光仍然可用于读出编码的数据。
再参照图18，功能块所示的TAD 82可以包括透射型或顶部检测器160，它位于观察区之上或穿过所示通孔80。这个检测器可以是单个检测器，有径向排列的不同分段的阵列，或沿边缘排列的多个分段的阵列，其中多个检测器沿不同的半径排列。检测器单元160接收信号，并把它们提供给前置放大器120，自动增益控制122，开关124，和放大器126以产生3伏量级的信号。
触发光源和检测器141可以配置在TAD 82上。这个硬件包括光源和用于检测触发标记的检测器，最好设置在盘130的边缘。在这个具体的实施例中，配置第二触发光源和检测器128有助于区别多个触发标记。在此情况下，这两个触发信号都在触发控制电路上。触发控制电路传输触发信号以收集和保留从所需样本区到ADC 150的数据。
若数据检测器是具有多个单元的阵列，则可以利用模拟开关124。可以有多个检测器单元，它们完成某些类型的折射光组合。例如，可以利用和值和差值。如果需要，开关可以耦合到光盘之下用于检测反射光的检测器单元。这可以使系统得到顶部检测与底部检测之间的差值。
在TAD 82上可以配置附加的处理和计数功能，为的是从ADC150去掉处理操作，或有效地代替ADC 150和PC 158(图9A)，允许在TAD 82上发生更多的处理操作。例如，在测试CD4/CD8的情况下，一种方法是计算目标区中白血细胞的数目。在共同转让的美国专利申请序列No.09/988,728中公开这种方法，其标题为“Methods andApparatus for Detecting and Quantifying Lymphocytes with OpticalBiodiscs”，2001年11月16日申请。当激光在测定区上扫描时，检测器在血细胞边缘检测不到光，而在血细胞的中心上时检测到完全光。因为光束是扫描的，所以，它产生一系列指出被检测细胞的高和低信号。可以添加处理功能到卡上以包括阈值交叉电路和计数器。这种处理操作比其他测试中可能使用的处理操作简单些。这些类型电路中的每种电路是众所周知的。取决于使用的测试类型(CD4/CD8是一个例子)，处理系统可能需要计数分析区或目标区上的几百或高达几万个特征。此外，还可以添加微处理器到卡上。
通过提供附加的处理和/或计数功能到卡上，可以直接经USB端口或通过以太网端口从卡上提供扫描样本的结果。利用以太网，可以从web服务器提供数据，使户可以利用web浏览器接入数据。
TAD 82还可以包括温度传感器(未画出)以及可用于测试的其他传感器。在温度传感器的情况下，测试可以利用相对温度以指出某些材料的存在。可以提供的另一种检测器是简单的条形码阅读器，若盘上有条形码，则条形码阅读器可以进行识别测试。
自动增益控制(AGC)122和自动电平控制(未画出)确保利用整个动态范围，例如，信号可以在0伏至3伏的范围内。自动电平控制(ALC)用于确定信号的中心，例如，1.5伏，如果信号的范围是0伏至3伏。AGC和ALC的放大结果是，可以通过阈值电路处理输出并提供一致的结果。
作为图9A和12所示实施例的一个具体例子，本发明驱动器包括已知的光盘驱动器，它已改型成包括捕获触发器卡164，缓冲器152和ADC 150。例如，本发明驱动器和光盘装置出售给研究实验室。光盘装置包含驱动软件，且是一种已知类型的光盘。研究实验室连接本发明驱动器到已知的PC(例如，PC 158)并运行光盘装置以安装驱动控制软件，它能使PC 158和本发明驱动器作为研究设备运行。于是，各种类型光生物盘，包括触发标记166和目标区135，出售给能够进行各种研究和测定的研究实验室。生物盘130可以包括目标区135和一个扇区中的微流和另一个扇区中的编码信息。编码信息包括用于操作光盘驱动器的操作信息并包括有关测试类型的数据，它可以由特定的光分析盘来完成。不同的测试可能要求不同的盘，而盘上的编码信息给PC 158提供与具体测试有关的信息。
图19是去掉外罩的光盘驱动器组件的顶部平面视图，用于展示盘托168，主轴170，托架组件172，光头组件174，和带状缆线178，它传送来往于光头组件的信号。托架组件172给光头组件174提供沿道轨173的直线运动。光头组件174包括用于入射光和反射光聚焦调整的透镜组件176。
图20是图19所示光盘驱动器组件的底部透视图，它展示芯片组的实际布局，相关的电路，和电路板177上带状缆线连接器179与光头组件174(图19)脱离时的带状缆线178。可以获得来往于光头组件174发送的信号，或直接从带状缆线178，在连接带状缆线连接器179到电路板177的引线端，或在电路板177上的特定焊点180。
图21是按照本发明实施方案II(图9A)的现有技术光盘阅读器140与缓冲放大器卡152之间相连关系的方框图。按照本发明的芯片组30(图8)包含来自检测器18中A，B，C和D输出端的抽头。图21还说明，从光盘驱动器140的HF矩阵放大器18A中也可以抽出F-，F+，T-，T+，HF-AC耦合信号，和HF-DC耦合信号。这些抽出信号可以接入到检测器18和HF矩阵放大器18A产生原始的未处理模拟信号。这允许外部装置在不干涉正常驱动器运行的条件下接收信号。这种外部装置可以包括改型PC 142，音频处理模块156，外部ADC 150，或图9所示的外部缓冲放大器卡152和外部ADC 150。如以上所指出的，图21是图9A所示的本发明实施方案II。
图22是按照本发明A至D实施例中一个实际实施例的外部缓冲放大器卡152(图9A和21)的顶部透视图，它适合于从光头组件174(图19)和驱动缓冲器151接收信号。这个电路装置输出和缓冲光盘驱动器的操作信号。来自光头组件174的信号在连接器155的插针进入到缓冲放大器卡152。该信号经独立的电阻器，电容器和运算放大器组被放大和缓冲，然后引导到输出部分157。这个实施例的缓冲放大器卡152提供9至11个输出信号，包括Quadrant A，Quadrant B，Quadrant C，Quadrant D，检测器E，检测器F，非均衡HF，均衡HF，AC耦合HF，跟踪伺服响应，和聚焦伺服响应。
图23是另一个实施例的图22所示外部缓冲放大器卡152的透视图。来自光头组件的输入信号在连接器155进入。被引导到光盘驱动器的内部驱动缓冲器151(图12)的信号输出通过输出部分157，而处理后的信号被引导通过连接器159到达外部缓冲放大器卡152(图12)。
图24是图24A，24B和24C之间关系的图形表示。图24A，24B和24C是按照图22和23所示第一个实施例缓冲器卡的放大器级电路示意图。
图24A是缓冲放大器的部分电路示意图。来自光头组件174(图19)的模拟HF信号50(图4)是从连接器155(图22和23)的插针1和2取出。输入信号传输到输入负载电阻器和稳压电容器的两端以均衡正引线与负引线之间的背景噪声。然后，正信号馈入到被可变反馈环路缓冲的运算放大器。在变成输出部分157(图22)中连接器J5输出的HF1信号之前，放大的信号被引导到输出负载电阻器和稳压电容器的两端。
来自光头组件174的模拟F+信号是从连接器155的插针3和4取出。输入信号传输到输入负载电阻器和稳压电容器的两端以均衡正引线与负引线之间的背景噪声。然后，正信号馈入到被固定反馈环路缓冲的运算放大器。在变成FC+信号之前，放大的信号被引导到输出负载电阻器和稳压电容器的两端。
来自光头组件174的模拟F-信号是从连接器155的插针5和6取出。输入信号传输到输入负载电阻器和稳压电容器的两端以均衡正引线与负引线之间的背景噪声。然后，正信号馈入到被固定反馈环路缓冲的运算放大器。在变成FC-信号之前，放大的信号被引导到输出负载电阻器和稳压电容器的两端。
来自光头组件174的模拟T+信号是从连接器155的插针7和8取出。输入信号传输到输入负载电阻器和稳压电容器的两端以均衡正引线与负引线之间的背景噪声。然后，正信号馈入到被固定反馈环路缓冲的运算放大器。在变成TC+信号之前，放大的信号被引导到输出负载电阻器和稳压电容器的两端。
来自光头组件174的模拟T-信号是从连接器155的插针9和10取出。输入信号传输到输入负载电阻器和稳压电容器的两端以均衡正引线与负引线之间的背景噪声。然后，正信号馈入到被固定反馈环路缓冲的运算放大器。在变成TC-信号之前，放大的信号被引导到输出负载电阻器和稳压电容器的两端。
图24B是缓冲放大器的另一部分电路示意图。来自光头组件174(图19)的模拟HF-AC信号是从连接器155(图22和23)的插针11和12取出。输入信号传输通过输入负载电容器，再到达输入负载电阻器和稳压电容器的两端以均衡正引线与负引线之间的背景噪声。然后，正信号馈入到被可变反馈环路缓冲的运算放大器。在变成输出部分157(图22)中连接器J3输出的HF-AC信号之前，放大的信号被引导到输出负载电阻器和稳压电容器的两端。
来自光头组件174的模拟HF-A信号是从连接器155的插针19和14取出。输入信号传输到输入负载电容器和稳压电容器的两端以均衡正引线与负引线之间的背景噪声。然后，正信号馈入到被固定反馈环路缓冲的运算放大器。在变成输出部分157中连接器J8输出的HF-A信号之前，放大的信号被引导到输出负载电阻器和稳压电容器的两端。该信号还在稳压电容器之前的输出引线被抽出，馈送HF-A信号到连接器J7(图24C)中HF2(DC)输出的A至D电路。
来自光头组件174的模拟HF-B信号是从连接器155的插针17和16取出。输入信号传输到输入负载电容器和稳压电容器的两端以均衡正引线与负引线之间的背景噪声。然后，正信号馈入到被固定反馈环路缓冲的运算放大器。在变成输出部分157(图22)中连接器J9输出的HF-B信号之前，放大的信号被引导到输出负载电阻器和稳压电容器的两端。该信号还在稳压电容器之前的输出引线被抽出，馈送HF-B信号到连接器J7(见图24C)中HF2(DC)输出的A至D电路。
来自光头组件174的模拟HF-C信号是从连接器155的插针15和18取出。输入信号传输到输入负载电容器和稳压电容器的两端以均衡正引线与负引线之间的背景噪声。然后，正信号馈入到被固定反馈环路缓冲的运算放大器。在变成输出部分157(图22)中连接器J10输出的HF-C信号之前，放大的信号被引导到输出负载电阻器和稳压电容器的两端。该信号还在稳压电容器之前的输出引线被抽出，馈送HF-C信号到连接器J7(见图24C)中HF2(DC)输出的A至D电路。
来自光头组件174的模拟HF-D信号是从连接器155的插针13和20取出。输入信号传输到输入负载电容器和稳压电容器的两端以均衡正引线与负引线之间的背景噪声。然后，正信号馈入到被固定反馈环路缓冲的运算放大器。在变成输出部分157(图22)中连接器J11输出的HF-D信号之前，放大的信号被引导到输出负载电阻器和稳压电容器的两端。该信号还在稳压电容器之前的输出引线被抽出，馈送HF-D信号到连接器J7(见图24C)中HF2(DC)输出的A至D电路。
图24C是缓冲放大器的另一部分电路示意图。来自图24A的FC+和FC-信号被引导通过独立的输入电组器并进行组合。组合的信号馈入到运算放大器的负输入端，而可变的正电压馈入到正输入端。放大的信号被固定反馈环路缓冲，并被引导通过可变电阻器进入到第二运算放大器的负输入端。来自第二运算放大器的放大信号被第二固定反馈环路缓冲，并在变成输出部分157(图22)中连接器J2的FOCUS输出之前，被引导到输出电阻器和稳压电容器的两端。
来自图24A的TC+和TC-信号被引导通过独立的输入电组器并进行组合。组合的信号馈入到运算放大器的负输入端，而可变的正电压馈入到正输入端。放大的信号被固定反馈环路缓冲，并被引导通过可变电阻器进入到第二运算放大器的负输入端。来自第二运算放大器的放大信号被第二固定反馈环路缓冲，并在变成输出部分157(图22)中连接器J6的TRACKING输出之前，被引导到输出电阻器和稳压电容器的两端。
来自图24B的抽头HF-A，HF-B，HF-C和HF-D被分别引导通过输入电组器并进行组合。组合的信号馈入到运算放大器的负输入端，而可变的正电压馈入到正输入端。放大的信号被固定反馈环路缓冲，并被引导通过可变电阻器进入到第二运算放大器的负输入端。来自第二运算放大器的放大信号被第二固定反馈环路缓冲，并在变成输出部分157(图22)中连接器J7的HF2(DC)输出之前，被引导到输出电阻器和稳压电容器的两端。
改变光盘驱动器-软件按照本发明的其他原理，能够可编程重新配置芯片组30(图8)，因此，物理改变光盘驱动器是不需要的。一种方法是通过编程DSP 32(图8)使它作为A/D转换器运行，而不是作为解调器/解码器。在这种配置中，DSP芯片代替外部ADC 150，并直接提供数字化HF信号给主机数据总线。通过分析形成的数字化HF信号，可以检测调研结构。或者，路由未处理的HF信号通过芯片组30到光盘驱动器140的输出终端(图9A)，连接该信号到个人计算机(例如，PC 158)，和利用个人计算机内的硬件和/或软件以完成A/D转换，可以检测调研结构。
能够可编程配置DSP 32作为A/D转换器，而不需要多种方法的附加调制和错误校正。例如，程序存储器39(图8)中存储的配置例行程序可以经控制器38以重新配置DSP 32。或者，应用程序能够根据需要通过接口电路36(图8)有选择地重新配置DSP 32。当DSP 32接收到某种类型的HF信号时，DSP 32也可以由它本身配置成A/D转换器。这些方法仅仅是说明性的，如果需要，可以利用基于重新配置方法或路径的任何其他合适的软件或固件。
图25是按照图9所示本发明实施方案III的实施例原理把数字信号处理电路可编程配置成模数转换器的功能方框图。图25按照本发明说明DSP 32内的处理资源可以重新配置以形成合适A/D转换器的一些方法。例如，在一种可能的安排中，A/D组件42可以脱离路径45，通过路径43直接连接到输出接口48。在这种情况下，数字化HF信号完全旁路功能块44和46，并传输到输出接口48。在另一种安排中，来自A/D功能块42的数字化信号在路径45上传输，且传输通过功能块44和46而不被处理。在一些实施例中，可能需要暂时使功能块44和46与电源断开或把它们置于低功率运行模式以减小功率消耗(例如，在电池驱动的盘驱动器中)。虽然以上描述几种可能的A/D转换器安排，如果需要，可以利用DSP 32内任何其他合适的资源安排。
若通过编程可以旁路不需要的功能，则不需要改变现有的硬件，但需要作一些改动以驱动固件。
图26是按照图25所示本发明DSP实施例中涉及检测调研元素的一些步骤流程图。如图26所示，在需要进入检测模式时(步骤100)，驱动器内部分的信号处理系统配置成作为模数转换器运行(步骤101)。这可以包括可编程重新配置芯片组30(例如，DSP 32)的一个或多个芯片，它是采用远程应用程序或利用本地程序存储器39(图6)中存储的例行程序。这种转换操作就不需要实际改变盘驱动器电路，且它允许本发明利用芯片组30内的可配置处理资源。
在步骤102，利用物镜组件10(图1)，从包括调研特征136(图12)的光盘130(图12)中获得多个模拟数据信号。其次，在步骤103，组合模拟数据信号以产生求和(HF)信号50(图4)和跟踪误差(TE)信号52(图4)。在步骤104，把这两个信号提供给信号处理系统。在步骤105，从TE信号52中提取操作光盘驱动器(例如，跟踪，聚焦，和速度控制)所要求的基本信息。与此同时，信号处理系统把HF信号50转换成数字化信号，和在步骤105，把数字化信号提供给输出接口36(图8)。随后，数字化求和信号用于描写光盘130上存在的调研特征或结构136。一旦完成扫描过程，可以引导盘驱动器140从检测模式退出(步骤106)。此时，以前配置成A/D转换器的部分芯片组(例如，DSP 32)可以回到它的原始配置，并可以恢复正常的CD，CD-R，或DVD运行。
在触发标记166(图13)和触发电路167装置的一个变化方案中，可以编码和记录光盘组件130上注册标记。某些数字二进制自相关码(即，二进制位的序列)可用于编码注册标记。例如，已知的Barker码是一系列的位(变化的数目高达13位)，它在峰值等于位数目(在注册或相关时)和侧瓣(在不注册或相关时)等于1时有陡峭的自相关函数。见Barker，R.H.，“Group Synchronization of Binary DigitalSystems”，它发表在Jackon，W.编辑的Communications Theory，Academic Press，New York，1953，pp.273-287，合并在此供参考。
在一个具体例子中，已知一个13位Barker码是1111100110101。当包含这个13位长码的数字位流与搜索这个13位长码作为参考的接收器相关时，完全的注册产生与13个相同位的相关。然而，若位流向前或向后滑动高达12位，则峰值相关侧瓣仅有1位。
其他的自相关函数是已知的，其低侧瓣是在相关值之外，而高侧瓣是在相关值之内。请参阅Lindner，J.，“Binary Sequences Up ToLength 40 With Best Possible Autocorrelation Function”，ElectronLetters，vol.11，p.507，October 1975。例如，有两个长度为25位的已知码，其中表示成八进制的一个是163402511。八进制数字是从0变化到7，它代表排序的的二进制数是000，001，010，011，100，101，110，和111。这个码的最大峰值侧瓣为2，其相关峰值为25。有114个长度为40的已知码，其中一个表示成八进制的是14727057244044。这个码的最大峰值侧瓣为3，其相关峰值为40。
长的自相关码也可以用序列中接收的具有随机位的低相关值和在位流中检测和注册准确码时的高相关值描写。光盘组件上记录的位流可以构造成包括该数据位流内的自相关码。于是，分析位流的信号处理器把位流与输入位流内寻找的自相关码相关。当相关处理器遇到位流中的自相关码时，相关函数在正常相关值与随机位流数据有关时出现非常高的尖峰。这提供一个注册标记，其相同的意义是触发标记166提供一个注册标记。
再参照图12，把光盘组件130分成目标区135内有调研特征或信号元素136的扇区和包含用于操作光盘系统的操作信息的扇区133。在这个变化方案中，操作信息最好包含数据，至少其中一些数据包含自相关码。这个数据按照已知方法存储在光盘组件130的扇区上(例如，CD ROM，DVD，等等)。在光盘组件的数据流中检测和登记自相关码时，在PC 158中设置两个定时器(或等价的电路)。包含调研特征的扇区开始是用第一定时器终止作标记，而包含调研特征的扇区结束是用第二定时器终止作标记。这两个定时器的持续时间最好包括在光盘组件130上存储的数据中，因此，普通的光盘系统可用于有不同尺寸扇区的不同类型生物盘，在生物盘中存储调研特征。
常规的光盘阅读器一般允许用户播放光盘，而给用户提供控制阅读参数的能力很小。在多数情况下，商品化CD和DVD播放机的用户并不需要这种能力。利用售后软件，通�？梢酝瓿烧庑┕碳母慕；痪浠八担喑滩僮骺梢栽谂躺咸峁┗蚩梢酝üチ略�。
常规CD阅读器的另一种改进是图87所示的技术。信道位发生器1000用于产生已知的良好数据位，然后，把它们相加到从包含生物位的光盘上读出中实际接收的数据位，如图所示的拾取器1002。把位的和值发送到块解码器1004，可以得到块错误信息。
适用于本发明的附加改进包括，但不限于，以下的一个或多个能力1.摆动槽播放和随机接入到摆动槽，而不需要从盘的开始启动。这允许驱动器进入到LBA(或一些其他模式的地址)并从该处向前播放。
2.查询激光检测值，它允许读出光拾取单元中激光功率监测检测器检测的激光功率值。
3.查询和设定激光功率读出/播放值，它允许用户监测和设定给激光器的功率命令值。
4.查询自动增益控制(AGC)以得到AGC值。控制增益以确保检测的信号有一致的幅度。所以，增益量是信号强度的反向指示。因此，该信号可用于检测和测量。
5.查询跟踪的自动增益控制值。
6.监测端口处的C1和/或P1解码器活动以监测错误类型和获得错误计数。这是有用的，因为错误可以是检测调研特征位置的有用信息。常规的驱动器检测编码数据中的间隙作为错误。
7.监测端口处的C2和/或PO解码器活动。见以上的第6条。
8.初始化和跟踪独立于编码逻辑的分析盘上操作特征。这是指控制激光位置和控制盘速度的能力，它与数据无关。这种功能允许用户发送命令以保持驱动器电机转动，而没有它的聚焦，跟踪和同步操作功能。
9.以特定速度和激光读出功率初始化驱动器。驱动器通常有固定的启动速度和激光功率。这种变化允许这些值是由用户设定和改变。然而，在典型的盘驱动器系统中，光盘立刻开始转动以得到聚焦点，得到同步信息，和找到目录表。若没有找到信息，则光盘驱动器打开和关闭。在某些情况下，在盘插入到光盘驱动器时，可能需要它不旋转光盘。例如，当液体样本添加到盘上时，需要防止盘自动旋转。这种变化还涉及到以下第15条设定的变化。
10.在包括引入和引出的盘上所有区域，流式传输主信道和子信道数据，它可以使盘的更多部分有数据。
11.推入原始EFM(8-14调制)值到端口或二次端口，它允许用户在转换成8位值之前看到14位数据。这个功能能使用户更清楚地准确知道盘上有什么。类似于以上的第10条，这种变化允许利用盘上更多的区域。
12.推入缓冲的DC耦合信号到外部端口，例如，TE，FE和HF信号。这涉及提供这些信号到外部端口作进一步处理的能力，而这些信号一般是供内部使用的(见图4和图8)。
13.解码和查询初始化时从功率定标区(PCA)和程序存储器区(PMA)收集的值。这可以收集更多的信息。
14.暂停盘的播放并打开跟踪伺服机构以监测开环跟踪信号，它允许用户监测盘的偏心率。光盘通常有一些偏心率，所以，当光盘旋转时，跟踪信号有周期性形式。盘的偏心率来源于盘的不完美处理。因此，跟踪信号是产生周期性信号的偏心率反映，而周期性信号是偏心率的反映。若一个区域中的反射率有变化，例如，存在调研特征，则跟踪信号反映这个反射率的变化。
15.设定虚拟初始化逻辑。如以上第9条所指出的，当光盘放入到盘驱动器中时，它通�？夹�。一个初始功能是找到目录表。因此，这个变化允许用户提供目录表给盘驱动控制器，可以有效地欺骗盘驱动器想到它已从盘上读出目录表。
16.交互式关断跟踪功能。
17.控制和监测有或没有跟踪功能的聚焦偏移。聚焦偏移改变激光光斑的尺寸，从而改变入射到光盘上的能量。在某些情况下，可能需要给光盘或盘区提供热量以优化测定条件。所以，控制聚焦偏移的能力可以使用户控制热量分布。
18.交换DVD盘上各层。
19.监测值在交换端口发生变化。
20.利用DVD激光读出CD或CD-RW。DVD激光是在较短波长上，它可用于成像和荧光检测。具有读出CD或DVD能力的装置通常配备两个激光器，每种模式有一个激光器。
21.利用DVD激光以任何频率跟踪摆动槽(1.2mm)。
22.监测缓冲的微分相位检测(DPD)信号的值。DPD信号是用于跟踪的DVD信号，因此，它对应于以上讨论的监测跟踪信号的能力。
23.利用近场光组件以检测破坏激光二极管衍射极限的结构。
24.利用伺服机构以检测缺陷或结构。当缺陷或结构是与表面有关时，伺服机构按照一种方式推入信号。当缺陷或结构是在表面以下时，伺服机构按照另一种方式工作。
25.利用DVD光组件中的相位延迟检测以检测光盘上结构的存在。
26.利用DPD聚焦伺服电路以检测存在产生数字生物成分的结构。
27.建立摆动跟踪利用的第二表面制作光盘系统。DVDRAM驱动器用作基单元，而利用摆动槽跟踪建立DVD原版盘。利用烧蚀技术形成坑。
28.利用二次聚焦位置和第二激光使跟踪系统与生物位检测平面和系统隔离。这种设计受到生物位球分布特性的影响。
利用EEPROM升级现有的光驱动器前节中描述的一些软件改进可以通过软件升级到现有光驱动器中的电可擦可编程只读存储器(EEPROM)完成。在利用用户光盘阅读器时，通过向上装入程序到光盘电路中的EEPROM，可以升级或配置阅读器的运行。该程序代替或添加EEPROM位置上的信息。写入该程序以优化用于测量生物物质或生物位的驱动器运行。该程序还改变与驱动器通信的信息特征。该程序还改变在测量或检测操作期间或操作之后从驱动器收集的信息。
该程序可以包含在可引导(EL Torito技术规定)格式的光盘上。字节放置在已知的位置或扇区(CD或DVD扇区)，它告诉合格的操作系统(可引导的BIOS或固件)利用盘上的信息作为操作系统。这种能力对于大部分BIOS或市场上的其他I/O系统(即，Adaptec，Award，Phoenix，等等)是很普通的。实际上，识别的字节会告诉计算装置再装入包含在盘上的操作系统。然后，操作系统运行包含在盘上的装入程序。
装入程序写入成制造商技术规定的格式。装入程序写入成应用技术规定的内容。利用端口的通信协议，把装入程序移动到驱动器电路中的EEPROM。这些协议包括ATAPI 1&2(Small Form FactorCommittee 80201-80901)和SCSI 1，2和3的SCSI装置格式(ISO标准)的的工业技术规定中所述的字节命令。SCSI和ATAPI装置中通信的物理概要实际上是不同的。允许一些制造商利用该标准中没有覆盖的专用字节通信格式。本发明可以利用这些专用技术规定。驱动器制造商利用的芯片组也有一些协议，这些协议编写成程序形式和程序内容。
在运行期间从驱动器收集的信息是通过端口(SCSI或ATAPI)从驱动器收集的，并由称之为驱动程序的软件程序进行解释。驱动程序可以部分包含在操作系统(例如，Microsoft WindowsTM)或部分驱动器制造商的专用驱动程序中。驱动程序还可以部分包含在制造商的芯片组中，该芯片组用于电路操作通信端口。驱动程序还可以由专用程序代替或修改，并由盘上的装入程序装入到操作系统。
从调整驱动器收集的数据是从物理端口收集并由驱动程序进行解释。收集的数据还在与ATAPI和SCSI装置通信的技术规定形式中叙述。该数据还可以通过驱动器上装入的专用格式收集。这种专用格式可以包括调整的芯片组通信协议，调整的端口通信协议，或调整或非标准的驱动程序。
专用数据区域涉及从光盘阅读器中Reed-Soloman解码器运行中收集数据。这包括光盘播放单元中CIRC(交叉的Reed Soloman)码的C1和C2活动，DVD播放单元中RSPC(Reed-Soloman乘积)码的内和外奇偶校验活动，或包含在光盘格式中任何块或扇区结构的CCRC/CRC(循环冗余校验码)信息。该数据提供给分组格式的端口或驱动器，且它与本发明设计的生物测量相关。
DVD技术利用DVD技术使激光二极管中较短波长和包括在盘格式中密度和操作信息的巨大增加提供的运行界限有了很大的增加。包括珠，细胞，胶态金，碳的生物位或信号元素，或与光盘相关的其他显微标记和指示剂，可以定位在DVD盘组件的第0层或第1层。与本发明这方面有关的光盘设计在共同转让的未决美国专利申请序列No.10/006,620中有更充分的描述，其标题为“Multiple Data LayerOptical Discs for Detecting Analytes”，2001年12月10申请，把它合并在此供参考。
DVD盘的第0层制作成第二表面盘。这种盘可以制成内径上有很少的信息，因此，它不会与第1层外径上生物位的检测发生光干涉。可以利用第0层作为自适应的光隔板，它放置在处理生物位应用之后的第1层上。第1层制作成第二表面盘。通常，利用特殊的胶把它粘贴到第0层上，这种胶与模压塑料层有类似的折射性质(例如，在1.54与1.58之间)。这可以保持光效率和在反射或返回光程中有非常小的信号损耗。这层的规定厚度是40-60微米。外层或第0层的透射性质最好设计成这样，它可以补偿信号因微小空气界面造成的重大损耗。
DVD系统设计成提供自动信号增益和表面反射率低至30％(仅定义在在双层格式)的恢复信息。在这种方法中可能需要自动的倾斜控制。在这个技术应用中利用多个激光器。第0层可以变成操作层，它包含用于提供系统操作要求的信息。第二层是在第1层上，用于检测生物位，信号元素或调研特征。第1层可以或可以不包括坑，平台，或槽。在一个具体的实施例中，生物位，信号元素或调研特征加到具有分区同步时钟的DVD-R，DVD-RW，或DVD-RAM应用或带坑的摆动槽应用。采用DVD系统中的“混合”盘作为这种生物位检测技术的基础。词语“混合”的意思是使用多种密度。例如，第0层是DVD密度，而第1层是CD密度。
这种思想是建立图88A和88B所示的混合型盘。图88A是混合型盘的侧视图，而图88B是混合型盘的顶视图。制造8cm的CD部分，并把它粘贴到单个激光DVD-RAM或DVD-RW盘的中心。CD部分基本上代表第1层DVD盘，并包含与完成生物测定有关的信息，例如，驱动器电路，盘速度等的程序。如图88A所示，第1层1008(8cm CD播放机)是在第0层1006之上。在第0层(1006)以下是基片层1016。在CD部分的末端，指令驱动器跳到第0层1006，并读出盘的外面部分。待测量的结构放置在顶盖1012下面的凹口1014中。几个凹口分布在盘的不同扇区，它们是在图88B所示第0层(1006)的外面部分。在另一个实施例中，可以利用毛细管代替凹口。因为层L0与层L1之间的空间是40μm的量级，可以放置大的生物结构。
在这个实施例中，顶盖包含生物测定，并在每次测定之后需要替换。盘的其余部分可以在以后的测定中重用，只要它是清洁的以防止交叉污染。
DVD技术中的一种开发能使DVD驱动器根据包含在读出盘上的信息暂时重编程序。这就提供一种对DVD驱动器电路重编程序的手段，可以完成检测生物位的存在和描写任何这种检测生物位所要求的任何特殊处理。例如，生物位可以沉积成盘上的特殊图形。该盘还包括用于检测图形是否存在的程序码，从而可以检测生物位。这就涉及开发诸如RLL(2，10)码的代码和相应地编程DVD电路。
在检测生物位的DVD技术实施方案中的一个差别涉及利用摆动信号。CD可记录系统与DVD系统中利用的摆动信号之间有重大的差别。在CD可记录系统中，本发明利用摆动信号以提供可以与参考脉冲进行比较以维持速度控制的跟踪信号。二次摆动信号是非常有趣的。它利用双相标记编码技术并提供几个其他的信息。双相标记方法是数字调制方法。把这个数字波形叠加到摆动信号上，而双相解码器包含在CD可记录单元中以解码信息。摆动信号中编码的数字信息包括逻辑位置，功率控制信息和专用信息。双相标记和摆动信号的制造技术是非常独特的。制造CD可记录原版盘要求非常专用的制造原版盘技术。制造原版盘的系统利用两个制造原版盘的激光。一个激光用于制成摆动槽，而二次激光被调制成在摆动信号中建立双相标记信息。
在DVD可记录系统中，使用的元件是非常类似于以上描述的元件。制造原版盘的技术也是大致类似的技术。这个技术规格中使用的锁定频率是140kHz或7.143微秒。在3.49米/秒的转速下，一个摆动图形的物理成分约等于25微米。这仍然大于本发明试图测量的大多数生物成分。
我们非常注意的是DVD可重写标准的设计。这个标准利用跟踪和同步技术，它称之为摆动的平台和槽格式。摆动信号频率增大到160kHz或6.25微秒。在3.49米/秒的转速下，可以测量的物理成分约为21.8微米。
在DVD可重写标准中，CD可记录标准中双相标记图形提供的地址信息不再数字调制到摆动信号上。压纹式坑结构放置在盘周围的特定位置。这些“分区”包含地址信息和一些定时信息。这种记录方案称之为ZCLV或分区恒定线速度技术。这些“分区”之间的区域包括槽和摆动信号。DVD-RAM技术中利用的唯一特征是平台/槽交换跟踪。在这个技术中，我们从一次转动上的平台交换到下一次转动上的槽。这是很不寻常的，但提供高水平的控制。平台有控制应用的压纹式坑结构，而槽包含相变记录的区域。
在本发明中，解码双相标记信息的能力限制生物位图形密度的增大。这些分区提供检测生物位图形的准确区域。这种技术利用光盘上的空间，但折衷方案在定位精确度中是很大的增益。
提高分辨率CD或DVD记录系统中功率监测信号提供类似于分光光度计的响应。通过盘上的逻辑信息或通过软件，可以控制记录激光二极管的功率控制信号或监测信号。当聚焦入射光束在光盘区上运动时，它还可以包括监测信号的分析。
另一个实施例测量光盘区的双折射性质。这涉及具有第二附加光程的改型播放机，当前市场上还没有这种播放机。这个光程涉及利用棱镜以代替旋转偏振计。
在播放机的解码处理器中所使用的数学领域中，可以用生物位，信号元素或调研特征的优化检测表代替查找表(用于完成调制或从数据位到信道位的信息运动)。调整到Reed Soloman编码和解码方案中行程(RLL 2，10)的数学可以优化成作生物位检测。这些调整提供用于检测或统计评价生物位的信息。利用CD解码器接口上C1或C2差错的标准软件检测可以得到该信息。还可以利用DVD解码器接口上PI或PO差错的标准软件检测也可以得到该信息。来自DVD解码器的PI/PO数据可用于描写生物位，信号元素和调研特征的大小。在一个具体实施例中，查找表产生的EFM或ESM图形被简单的8位图形代替，它描写所研究项目的行程。通过包含在光盘上存储信息中的程序，可以完成到播放机中解码系统的变化。该信息装入到“快速”EPROM或类似的技术。
另一个实施例在检测生物位技术中利用固态浸没透镜(SIL)。SIL播放机大大提高操作分辨率。
另一个实施例利用优化成读出光盘表面上显微结构的CD可记录播放机。光学调整该播放机以检测光盘表面上空气界面的结构。光盘设计成利用CD可记录系统以提供可定量测量显微结构的工作平台。
光生物盘图27是一个实施例光生物盘410中主要结构单元的剖面透视图。图27是本发明中可以使用的反射区光生物盘410(以下称之为“反射型盘”)的例子。这些主要结构单元包括顶层部分416，粘合件418，和基片420。顶层部分416包括入口通道422和出口通道424。顶层部分416可以利用聚碳酸酯制成，且最好是从图27所示透视观察的底部涂敷一个反射面446(见图29)。在这个优选实施例中，触发标记166(图12)包括在反射层442(见图29)的表面上。触发标记166可以在生物盘的所有三层中包含透明的窗口，不透明区，或反射或半反射区，上面编码发送到处理器(例如，图12所示的ADC 150)数据的信息，该处理器与询问或入射光束137(图12)的操作功能相互作用。图27中的第二个单元是粘合层或通道层构件418，它有流路428或在其中形成U形通道。流路428是通过冲压或切割薄膜制成，去掉塑料膜并形成所示的形状。每个流路428可以包括液流通道430和返回通道432。图27所示的一些流路428包括混合室434。图中画出两个不同类型的混合室434。第一个混合室是对称混合室436，它是相对于液流通道430对称形成的。第二个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的一侧。图27中所示第三个单元是包括目标区或捕获区135的基片420。基片420最好是由聚碳酸酯制成，并有沉积在其顶部的反射层442(见图29)。目标区135是通过去掉所示形状或任何所需形状的反射层442而制成。或者，可以利用掩模技术制成目标区135，掩模技术包括在加反射层442之前掩蔽目标区135的区域。可以利用金属制成反射层442，例如，铝或金。
图28是图27所示光生物盘410的顶视平面图，反射层442是在透明的顶层部分416之上，可以显露出流路428，目标区135，入口通道422，出口通道424和位于盘内的触发标记166。
其次，参照图29，图29表示按照本发明一个实施例的反射区型光生物盘410的放大透视图。这个透视图包括被切去各层中的一部分，用于展示每个主要层，基片，涂层或薄膜的部分剖面图。图29表示涂敷反射层442的基片420。激活层444加到反射层442之上。在一个优选实施例中，激活层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-马来酐。此外，可以利用水凝胶。或者，如在这个实施例中所示，粘合层418加到激活层444之上。粘合层418的暴露部分展示建立流路428的切割或冲压U形状。在这个生物盘反射区实施例中最主要结构层是顶层部分416。顶层部分416包括在其底部上的反射面446。反射面446可以用金属制成，例如，铝或金。在共同转让的未决美国专利申请10/035,836中，公开具有遗传测定的图29所示类型盘的应用，其标题为“Surface Assembly for Immobilizing DNA CaptureProbes and Bead-Based Assay Including Optical Bio-Discs andMethods Relating Thereto”，2001年12月21日申请，把它合并在此供参考。
现在参照图30，图30表示按照本发明透射型光生物盘410的主要结构单元剖面透视图。类似地，透射型光生物盘410的主要结构单元包括顶层部分416，粘合层418和基片420。顶层部分416包括入口通道422和出口通道424。顶层部分416可以由聚碳酸酯层构成。任选的触发标记166可以包含在薄的半反射层443的表面上，如图33所示。触发标记166可以在生物盘的所有三层中包含透明的窗口，不透明区，或反射或半反射区，上面编码发送到处理器(例如，图12所示的ADC 150)的信息，该处理器与询问光束137(图12)的操作功能相互作用。
图30中所示的第二单元是有流路428或其中形成U形通道的粘合层或通道层构件418。流路428是通过冲压或切割薄膜制成，去掉塑料膜并形成所示的形状。每个流路428可以包括液流通道430和返回通道432。图30所示的一些流路428包括混合室434。图中画出两个不同类型的混合室434。第一个混合室是对称混合室436，它是相对于液流通道430对称形成的。第二个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的一侧。
图30中所示第三个单元是包括目标区或捕获区135的基片420。基片420最好是由聚碳酸酯制成，并有沉积在其顶部薄的半反射层443(图34所示)。与图31和34所示盘410基片420相关的半反射层443厚度比图27，28和29所示反射型盘410基片420上的反射层442厚度薄很多。较薄的半反射层443允许部分询问光束137传输通过图12所示透射型盘的结构层。利用金属可以制成薄的半反射层443，例如，铝或金。
图31是图30所示透射型实施例光生物盘410中基片420和半反射层443的放大透视图。在一个优选实施例中，图30，33和34所示透射型盘的薄半反射层443厚度约为100-300，且不超过400。这个较薄的半反射层443允许一部分入射光束或询问光束137(图12)穿透通过半反射层443被顶部检测器160(图12)检测，而一些光被反射沿入射路径返回。如以下所示，表2给出金膜的反射特性和透射特性与膜厚度之间的关系。在厚度大于800的情况下，金膜层是完全反射的。光传输通过金膜的阈值密度约为400。
表2
除了表2以外，图32给出基于金厚度的薄半反射层443中反射性质和透射性质的反比例曲线图。图32中所示曲线的反射率和透射率值是绝对值。
图33是图30和31所示的透射型光生物盘410的顶视平面图，展现了位于盘内的流体通道428，入口通道422，出口通道424，触发标记166，及目标区135。
图34是按照本发明透射型盘实施例的光生物盘410放大透视图。切去盘410中各层一部分可以展示每个主要层，基片，涂层或薄膜的部分剖面图。图34表示透射型盘形式，它有透明的顶层部分416，基片420上薄的半反射层443，和触发标记166。触发标记166包括顶层部分上放置的不透明材料。或者，触发标记166可以由盘的薄反射层443上蚀刻透明的非反射窗口或任何标记构成，该标记吸收或不反射来自触发检测器160(图12)的信号。图34还展示形成的目标区135，它是在指定区域形成所示的形状或任何所需的形状。目标区135上的标记可以形成在薄的半反射层443上，基片420上，或基片420的底部(在盘的下面)。或者，可以利用掩模技术形成目标区135，该技术包括掩蔽目标区135之外整个薄的半反射层443。在这个实施例中，利用丝网印刷油墨加到薄的半反射层443上，可以建立目标区135。激活层444加到薄的半反射层443之上。在一个优选实施例中，激活层444是2％聚苯乙烯的厚层。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-马来酐。此外，可以利用水凝胶。或者，如在这个实施例中所示，粘合层或通道层418加到激活层444之上。粘合层418的暴露部分展示建立流路428的切割或冲压的U形状。这个透射型生物盘410实施例中最后的主要结构层是透明的非反射顶层部分416，它包括入口通道422和出口通道424。
再参照图12，在图29所示反射型生物盘的情况下，返回光束139是从光生物盘410的顶层部分416反射面446(见图35)反射。在光生物盘410的这个反射型实施例中，利用图1所示的底部检测器18检测和分析返回光束以确定信号元素或试剂的存在。这个反射的返回光束交替地或同时携带操作信息和生物位，信号单元或调研特征的特征信息。另一方面，在透射型生物盘的情况下，顶部检测器160检测和分析透射光束162以确定信号试剂的存在。在透射型实施例中，可以利用光电检测器作为顶部检测器160。硬件触发机构可用于反射型生物盘(图29)和透射型生物盘(图34)。
图35是按照本发明反射型盘实施例中光生物盘410的部分剖面图。图35说明基片420和反射层442。如上所述，反射层442可以由诸如铝，金材料或其他合适的反射材料制成。在这个实施例中，基片420的上表面是光滑的。图35还展示加到反射层442之上的激活层444。目标区135的形成是通过在所需位置上去掉部分的反射层442或在加反射层442之前掩蔽所需的区域。如图35中所示，粘合层418加到激活层444之上。图35还展示顶层部分416及其相关的反射面446。因此，当顶层部分416加到包含所需切去形状的粘合层418上时，就在其中形成液流通道430。入射光束137最初是从盘410下方被引向基片420，然后聚焦到与反射层442邻近的点。因为这个聚焦发生在没有反射层442部分的目标区135，入射光束137继续沿通过激活层444的路径并进入液流通道430。然后，入射光束137继续向上穿过液流通道430，并最终入射到反射面446。此时，入射光束137沿入射路径返回，并形成返回光束139。
图36是按照本发明透射型盘实施例中生物盘410的部分剖面图。图36说明有透明顶层部分416和基片420上薄的半反射层443的透射型盘形式。图36还展示加到薄的半反射层443上的激活层444。在一个优选实施例中，透射型盘有金属制成薄的半反射层443，例如，铝或金，其厚度约为100-300，且不超过400。这个薄的半反射层443允许来自光源19(图1)的部分入射光束或询问光束137穿透并向上通过由顶部检测器(图12)检测的盘，而一些光是沿与入射光束相同路径的相反方向被反射。在这个装置中，返回光束或反射光束139从半反射层443反射。因此，按照这种方式，返回光束139并不进入液流通道430。反射光或返回光束139可用于跟踪预记录信息磁道上的入射光束137，预记录信息磁道形成在半反射层443中或半反射层443上，以下结合图37和38要更详细地描述。在图36所示的盘实施例中，可以有或没有确定的目标区135。通过直接在薄的反射层443或基片420上形成标记，可以建立目标区135。利用丝网印数或任何相当的方法，可以建立这些标记。在没有采用物理标志确定目标区的另一个实施例中，利用液流通道430作为限定的目标区，在该目标区进行调研特征的检查。
图37是按照本发明取垂直于反射型盘实施例中生物盘410磁道的剖面图。这个剖面图也是沿盘中液流通道430半径的纵向。图37包括基片420和反射层442。在这个实施例中，基片420包括图3中所示的一系列槽118。槽118是螺旋状形式，从盘的中心附近向外边缘延伸。制成这样的槽118，使询问光束137可以沿盘上螺旋形槽118跟踪。升高或凸起部分110(图3)分隔螺旋形槽中相邻的槽170。在这个实施例中，加到槽118之上的反射层442是保形的。图37还展示加到反射层442之上的激活层444。目标区135的形成是通过在所需位置上去掉部分的反射层442或在加反射层442之前掩蔽所需的区域。如图37所示，粘合层418加到激活层444之上。图37还展示顶层部分416及其相关的反射面446。因此，当顶层部分416加到包括所需切去形状的粘合层418上时，在其中就形成液流通道430。
图38是按照本发明取垂直于透射型盘实施例中生物盘410磁道的剖面图。这个剖面图也是沿盘上液流通道430半径的纵向。图38展示基片420和薄的反射层443。薄的半反射层443允许来自光源19(图1和12)的部分入射光束或询问光束137穿透并通过顶部检测器160检测的盘，而一些光被反射成返回光束139的形式。确定薄的半反射层443厚度是根据光盘阅读器保持它的跟踪能力所要求的最小反射光量。在这个实施例中，基片420包括一系列槽118，如同图37中所讨论的。这个实施例中的槽118最好也是螺旋状形式，从盘的中心附近向外边缘延伸。制成这样的槽118，使询问光束137可以沿螺旋形槽跟踪。图38还展示加到薄的半反射层443之上的激活层444，而粘合层418是在激活层444之上。图38还展示没有反射面446的顶层部分416。因此，当顶层部分416加到包括所需切去形状的粘合层418上时，在其中就形成液流通道430，而允许部分入射光束137基本上没有反射地传输通过。
图39是类似于图35的视图，它展示反射型盘的整个厚度及其初始的折射性质。图40是类似于图36的视图，它展示透射型盘的整个厚度及其初始的折射性质。图39和40中没有画出槽118，因为剖面图是沿槽118切割的。图39和40展示这些实施例中垂直于槽118的窄液流通道430。图37，38，39和40展示反射型盘和透射型盘的整个厚度。在这些附图中，入射光束最初与具有折射性质的基片420相互作用，折射性质改变入射光束的路径，从而使入射光束137聚焦到反射层442或薄的半反射层443。
优化光生物盘盘的优化以提供光盘系统中用于检测显微结构的表面。建立以上讨论的光校正播放机中的光盘。例如，该盘制造成CD可记录盘的“反向图像”或正向图像。在共同转让的美国专利申请序列No.10/005,313中公开这种光盘和有关的制造方法，其标题为“Optical Discs forMeasuring Analytes”，2001年12月7日申请，把它合并在此供参考。一种这样的盘是图41所示的盘130，它作为“反向摆动”盘。这个实施例的盘130包括反向的盘基片132，它形成顶层或最远层。该盘还包括有生物位，信号元素或调研特征136的槽118，它们最好是位于槽中。利用非整体盖138作为相对于入射光束137的邻近顶部。
在可记录光盘(CD-R)系统中，激光聚焦通过1.2mm的聚碳酸酯(或类似的折射型材料)，并聚焦到填充染料的槽形结构中，该染料有吸收性质。用于这个检测系统的光盘是制成CD-R盘的“反向图像”。反向图像允许光盘阅读器与连续槽的第一表面或空气界面接触。空气界面允许把显微结构放置在可以阅读的表面上。
利用电铸或“镍压模”生产方法制造光盘，该方法称之为“Matrixing”。根据光盘“原版”的表面建立镍图像，可以把它放置在电铸过程(或类似过程)，并可以建立反向图像。“原版”往往称之为“父亲”部分。“反向图像部分”往往称之为“母亲”部分。在许多CD制造过程中，“母亲”部分用于制成另一个反向图像，它称之为“儿子”部分。“父亲”部分和“儿子”部分有相同的正向图像。“母亲”部分有反向图像。在这个申请中，这个过程允许正常CD可记录制盘过程制成的原版盘。利用这个盘的正确正向图像以建立“父亲”部分在技术上是可行和可能的。反向图像部分是由镍制成，并用在光盘模压机器中以建立代表相反图像的塑料部分。
由于它的几何形状，在CD制造过程中利用反向图像部分是较困难的。正向图像部分的边缘是开放的，而反向图像部分的边缘是闭合的。模具必须设计成用于CD模压过程。这个模具配备附加的出口通路，允许聚碳酸酯或其他可重新模压折射型材料正确地移动到镍部分的表面上。添加到模具上的出口通路设计可以使所需的光盘按照类似于CD盘或CD-R盘的方式制成。
所需的光盘设计成有最佳的连续槽结构形状，连续槽结构起始于盘的内直径和终止于盘的外直径。槽深度优化成可以提供非常强的跟踪幅度(推挽信号)。制成的槽深度非常接近于激光波长λ的1/8，该激光入射到光盘的空气界面上。制成的槽深度也可以是这些值的奇数倍(例如，1/8λ，3/8λ，5/8λ，等等)。光盘槽的宽度优化成便于结构的布局或尺寸检测，该结构放置在光盘表面上。因此，在一个实施例中，采用1/8波长推挽跟踪偏差。槽结构的坡度优化成有最佳的槽聚焦位置和优化的跟踪信号响应。完成连续槽内平台区的优化以减小信号串音和优化结构检测。
光盘的空气入射面制造成相对于盘表面上放置的显微结构有光对比度。若显微结构吸收光，则在空气入射面上放置反射型材料(例如，金)。若显微结构反射光，则在空气入射面上放置非反射型材料。光盘制造成在CD可记录播放机中有最佳的机械性能。
反向图像盘的空气入射面提供以上讨论的光校正播放机所需的操作要求。调整透镜允许反向图像盘有类似于非记录的CD-R盘的性能。通过用户CD-R驱动器的软件接口，可以得到这种测试模式。播放机可以置于测试模式，并跟踪“摆动”槽通过信息区。利用用户CD-R摆动槽格式，可以检测摆动槽表面上成份的位置到1/75秒。用户CD-R格式中的位置信息包含在原版“摆动”信号中，并可以安全通过软件接口到用户驱动器。放置在反向图像盘表面上的显微结构不会对摆动槽系统的操作要求产生影响，除非它们达到非常高的浓度(数据收集点)。事实上，摆动槽允许显微结构放置在光盘表面上，而不会对CD-R系统的操作要求产生不利的影响。
通过监测CD-R物镜组件的四元求和信号，现在可以检测反向图像盘表面上放置的结构特性。在加到聚焦伺服，跟踪伺服和功率控制监测系统的电信号中，也可以检测这些显微结构的电响应。在加到跟踪伺服电路的电信号中，可以检测沿平行于反向图像盘表面的径向和切向平面的光头运动特性。在加到聚焦伺服电路的电信号中，可以检测沿垂直于反向图像盘表面的垂直平面上光头运动特性。可以把这些信号与四元求和信号和功率监测信号收集的信息相互参照。在与反向图像盘表面上检测的显微结构量纲特性有关的数学格式中，可以分析这些响应中每个响应的信息。可以利用微分数学或矢量分析以提取每个显微结构的特性。
通过设计布局和尺寸要求以保留在激光光斑的焦点位置内，可以设计反向图像盘表面上结构有最大的检测分辨率。显微结构应当设计成与反向图像盘表面有最大的光对比度，可以提供强的信号检测和低的电CNR。加到反向图像盘表面上的显微结构应当足够地小以保留在激光光斑的聚焦平面内。因为量纲特性优于焦点位置，小部分信号是在四元求和检测器中检测，而大部分信号是在其他的操作伺服机构中检测。
盘可以设计成有可以容纳显微结构尺寸特征的专用槽。显微结构可以设计成放置在反向图像盘的槽内。这可用于进一步优化系统的定量检测特性。显微结构制作成“球状”。当这些球放置在反向图像盘表面上时，它们在伺服机构中产生非常特色的电信号，而在驱动器中产生操作信号。在盘的平台区(槽间的区域)建立光滑的圆表面，它允许球落入到槽内的夹持位置，从而可以容易地用电信号检测。
如上所述，指示剂球或生物位可以制成有小于槽宽度的直径。这允许指示剂球进入到槽内便于进行检测，如图41所示。指示剂球还可以用可压缩的材料制成，而其直径略微大于槽的宽度。在一个实施例中，合适的平板用于紧压这些球，并把它们驱赶到槽中。
我们已经描述了一些实施例，在不偏离以下陈述的权利要求书范围内，显然可以对它作各种改动。例如，以上和以下所用的术语仅作为参考，而不是绝对不可以调整。
调研特征(investigational features)按照本发明研究的结构，特征，特性和属性可以包括生物，化学，或有机样品，测试样本，诸如部分的昆虫或有机材料的调研物体，以及类似的测试物体或目标样本。这种结构，特征，和属性还可以包括特定的化学反应和产品和/或由此形成的副产品，例如，各种不同比色测定的任何一种。在光生物盘的情况下，加到盘上进行研究和分析的材料可以包括生物微粒悬浮物和有机材料，例如，血，尿，唾液，羊水，皮肤细胞，脑脊髓液，血清，滑液，精子，单股和双股DNA，胸膜液，选自身体器官到组织心包液的细胞，粪便，腹膜液，和结石。在一些这种材料的情况下，可以利用指示剂进行检测。本发明描述中使用的指示剂包括，但不限于，塑料微球或胶乳，聚苯乙烯制成的珠，或有生物分子涂层的胶态金颗粒，它们对给定材料有亲合性，例如，DNA股中的生物素分子。合适的涂层包括抗生蛋白链菌素或中性蛋白链菌素。按照这种方法，驱动器中读出光束不能检测的太小物体仍然可以由相关的指示剂进行检测。
光盘播放机装置可用于检测光盘焦平面上的特征和表面特性。显微结构，细胞，指示剂，或“生物位”可以添加到光盘组件的焦平面上，因此，在从光盘表面反射或透射的激光被物镜组件和/或顶部检测器收集时产生的电信号中可以检测它们。显微结构和光盘工作平台设计成便于准确检测，且对系统的操作要求有最小的影响。
按照以下描述的方法测量表面上或焦平面内的微小生物结构和/或球形结构。这些结构在体积上大于检测光(入射到结构上的光)的1/2波长。
当这些显微结构或生物位存在于光盘焦平面的表面上时，该结构出现在平台区的表面上。信号元素，生物位，或调研特征也可以存在于一个平面上，该平面不是在紧邻聚焦场内，但与它非常接近。在这个情况下，这些结构足够接近于反射激光可以检测的聚焦场。诸如生物位的调研特征也可以存在于多个平面上，这些平面与满足结构特性操作要求的激光是分开的。生物位和其他指示剂也可以插入到槽或坑中，并在反射光中引起足够的光干涉以产生置信的检测信号。生物位也可以存在于逻辑分区或制造光盘组织的区域内。这些区域可以是平台量级或坑量级的大小，也可以是非常地大(例如，DVD-RAM)。
检测调研特征调研特征，例如，指示剂或血细胞，产生与信号有关的信号电平或密度变化，该信号是通过读出盘上的编码信息产生的。共同转让和未决的美国专利申请No.09/421,870，其标题为“Tracking Optical Discswith Concurrently Readable Nonoperational Features”，1999年10月26日申请，其中提到微米尺寸的调研或“非操作”结构可以按照多种方法配置在光盘表面上。如上所述，图41描述完成这种配置的一个合适实施例。如图41所示，光束137从下方入射到盘组件130上。盘130包括盘基片132和反射层134，调研结构或特征136配置在反射层134上。图41还画出基片132中压制和涂敷反射层134的摆动槽118，还画出非整体的顶盖138。按照本发明的光盘阅读器可以检测，测量和描写调研结构136。利用单个光拾取器可以同时(或非同时)检测包括跟踪特征的盘操作结构，盘操作结构区别于调研结构。
其次，参照图42，它类似于以上讨论的图5，图42画出三个光斑，它们是由入射到有坑60的光盘组件的典型三光束光装置上产生的。用虚线表示光盘表面上的激光束光斑62，64和66。这些光束可以聚焦到盘的相同面上，例如，坑60，或盘的任何其他外表面和内表面上。这些光束也可以聚焦到盘的不同层上，“层”是指盘的任何部分，该盘有有限的厚度，如在上述美国专利申请No.10/006,620中所公开的多层盘。
在三光束光盘系统中，图4中所示的检测器A，B，C和D配置成检测从光斑62反射的光，如图42所示。此外，检测器E和F独立地配置成分别从光斑64和66反射的光。如上所述，这种配置可以使从光斑62反射的光提供聚焦和同步信息，而从光斑64和66反射的光提供跟踪信息。
图43表示配置在典型光盘组件表面上的调研特征68。在这种装置中，光斑62可用于检测进行跟踪，聚焦和同步的操作结构(例如，坑)，而光斑64可同时用于检测一个或多个调研特征68。或者，光斑64可用于检测调研特征68，它取决于调研特征68的尺寸和位置。
此外，若调研特征68足够地大，则光斑64和66可以结合使用(虽然不必是同时)以检测调研特征68。应当知道，每个光斑的图形组合可用于检测调研特征68的尺寸和位置。而且，来自检测器A，B，C和D的图形可以与来自检测器E和F的图形进行组合，用于确定调研特征的尺寸和位置。因此，单个物镜组件可以检测操作结构和调研特征的不同光程。应当知道，此处公开的本发明涉及操作特征和调研特征的检测，但它不局限于有坑和平台格式的光盘组件。相反，本发明可以用于任何其他的格式，如以上所讨论的格式。
图44表示驱动器的读出光束遇到盘上或盘内的调研特征时数据信号(或密度)的相对位移曲线。数据信号可以是HF信号，跟踪误差信号，聚焦误差信号，或各种其他不同信号中的一个或多个信号，例如，以上所描述的那些信号。
在图45和46中，“操作”特征的变化，例如，槽，坑或平台，产生信号电平，信号抖动，或差错率的变化。在图45中，它是坑的剖面图，坑产生来自盘阅读器中检测器的信号A和B的变化，在相加时产生一个非寻常的起伏。在图46中，它是坑的平面图，横向位移产生跟踪误差信号(TE信号)的净位移。
当入射光束与盘相互作用时，产生反射率的增大或减小。利用自动增益控制(“AGC”)设置中对应的变化，该变化是在驱动器端口中输出，可以监测这种反射率变化。因此，按照本发明，当驱动器的读出光束或“询问”光束遇到调研特征时，检测返回光的变化。
光盘的结构可以是有坑和平台的表面，有连续摆动槽的表面，包含相位对比全息图的表面，有坑/槽组合的表面，或没有任何结构的表面。如上所述，可以在许多不同的焦平面上测量指示剂，生物位，或蜂窝结构。利用多个激光器，多个物镜组件，和多个激光波长，也可以检测和描写生物位。
指示剂，生物位，和蜂窝结构可以处在全息盘的主表面上。美国专利申请序列号10/005,313中公开涉及全息图在这种应用中的更详细内容。从全息图收集的信息用于操作特征。根据需要，生物位的位置可以接近或远离操作平面。可以调整折射层(聚碳酸酯，聚甲基丙烯或玻璃)以优化检测激光的所需光学性质。
或者，调研特征可以包括发生在液流通道中的化学反应，例如，图27中所示的液流通道430，它形成在图47中所示的盘上或盘中。在这个实施例中，光盘上的反射率，操作特征或干涉图形是受化学沉积或反应的影响。利用非常低的差错率或已知差错率作为数据“掩模”制造盘。盘上的数据图形设计成产生逻辑或实际增强调研特征或特定尺寸范围组合产生的差错。
例如，可以在制作母盘逻辑中调整交叉距离以增强突发错误对具体特征，大小或密度分布的响应。把数据图形写入到盘上以产生对具体特征，大小或密度分布的响应。这些可以包括，但不限于，以下的内容1.非暂停；2.声音信号(对数字静音编码的响应)；3.专用错误校正图形或分布(例如，E11，E21，E31，脉冲串，E12，E22，E32，E42)；4.不可校正的错误；5.ECC/EDC计数；6.内或外奇偶错误；7.摆动信号解码器中的CRC错误；8.扇区错误(75/sec)；或9.块错误(7350/sec)。
在一个典型实施例中，液流通道放置在盘内。该盘可以有高达99个磁道，磁道上有槽，坑，或CD，CD-R，DVD，DVD-RAM，DVD-R，DVD-RW操作特征的组合。具体的化学反应或“非操作特征”(球，金属性，等等)的沉积可以增强或去除来自金属反射层或操作平面或焦平面的材料。光斑或分区放置在盘的不同带或磁道上。每个带中的逻辑确定物镜组件的位置。逻辑还可以确定“软件伺服响应”。从低密度分布或效应开始，光斑以增大的密度或增大的半径位置放置在每个带或磁道中。在DVD-RAM盘或类似盘上，光斑放置在分区内(分区CLF系统)。反应产生“操作特征”的物理变化，在盘上的每个位置诱发错误或错误现场。可以评估数字，模拟，光学，机械，和逻辑的响应以描写效应。
在这个实施例中，每个现场有增大的差错率，并试图与错误分布相关E11，E21，E31，脉冲串，E12，E22，E32，E42，不可校正的，不可恢复的，ECC/EDC，或BLER。在一个优选实施例中，该过程是从低密度分布开始，并移动到较高的密度分布，直至在分析物浓度与错误分布之间发现相关。最好是制作成增强相关的盘。例如，改变交叉操作以增强脉冲串和C2响应。
与盘的表面，操作平面，或焦平面的反应可以建立和增大或减小模拟信号电平或密度。这种反应产生反射率或信号密度的变化，或反射层的减小或增大，或相位/干涉特征(坑或平台)的形状和/或大小。
作为一般的建议，在某个阈值厚度之前，金属层的反射率是层厚度的函数，如以上结合图32所讨论的。对于各种金属，如图48中的镍，铝，银，或金，在金属厚度等于或大于阈值厚度的情况下，反射率是不变的并在约80％与接近100％之间基本保持恒定。这个反射率也取决于金属纯度和表面状况。作为与本发明某些具体特征有关的一般原理，当金属膜，例如，反射层443(图34中所示)，与盘的液流通道中包含的流体相互作用时，可以改变金属膜厚度和表面状况。
在图49中，发生在图47所示盘的液流通道430中化学反应造成被监测信号的起伏，例如，HF或TE信号。当盘驱动器的询问光束137横穿通过发生在盘中或盘上的化学反应时，信号起伏的包络随反应时间而增大或减小。
按照本发明的另一个方面，盘上的坑，标记或槽可以由化学相互作用材料制成。通过提供信号响应的变化，材料的降级水平可以确定一些测定特性。化学或测定材料可以与反射层相互作用，并根据图47所示反射层或金属层443的反射率变化，可以减小或增大透射，反射，折射或吸收的光。例如，操作结构可以由硝化纤维素材料制成。化学相互作用可以改变操作结构的形状和/或厚度，因此，它减小信号响应。此外，溶液的pH值可以使金属沉积到盘的分区表面，并产生局部反射率的增大。在另一个实施方案中，局部反应可以造成从反射面去掉金属材料。去掉金属材料造成信号中的对比度点。响应可以是模拟信号特性或差错率分布。此外，分区可以设计到用于区分浓度和反应的盘中。在这些实施例中，材料是这样设计的，降低特定的浓度或反应水平。
图50在总体上代表本发明的这些特征。图50中的盘包括分区A，B和C，例如，这些分区形成在具有分区恒定线速度(ZCLV)的DVD-RAM盘上。分区C包括按照本发明这个特征的反应，其中已去掉反射层，而在分区A和B中，不发生这种去掉金属反应。还展示形成的HF或TE信号的信号轨迹。这些该信号轨迹说明，有反射材料分区上的轨迹产生可检测的信号，而在没有反射材料的分区上扫描不产生这种信号。
现在参照图51，图51展示光生物盘200的剖面侧视图，生物盘200包括结合本发明利用的珠指示剂210。生物盘200包括基片202，金属膜层204，粘合层或通道层206，和覆盖盘208。基片202包含坑或槽或其他装置，可以按照已知方法在其上面编码信息。基片202在编码信息的区域上通常覆盖金属膜层204。然而，生物盘200与已知的信息盘(例如，音乐，DVD，等等)不同，生物盘的部分盘上包含调研结构(在此情况下是珠指示剂)。化学层214(例如，抗体)沉积在盘的所需目标区。每个珠指示剂210还有涂敷类似或相同化学层212的表面。珠指示剂210是微小的塑料球(或其他材料的球)，它涂敷与溶液中生物化学制品相互作用的化学试剂。
作为本发明一个方面的具体例子，图52A给出放置在按照本发明光生物盘几个磁道(标记为A至H)上两个6.8μm蓝珠的图形表示。这些蓝珠放置和粘附在类似于图51所示盘的盘上。图中画出扫描轨迹A至H，其中几个轨迹经过珠指示剂。
图52B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图52A所示珠指示剂导出的一系列签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24B)，然后被引导到输出部分157(图22)的输出连接器J3。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图52B说明，在两个6.8μm指示剂珠上的扫描导致可以检测HF信号的不同扰动。
作为另一个具体例子，图53A给出放置在按照本发明光生物盘几个磁道上两个6.42μm红珠的图形表示。这些红珠放置在类似于图51所示盘的盘上。
图53B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图53A所示红珠导出的一系列签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24B)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J3(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和显示器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图53B说明，在两个6.42μm指示剂珠上的扫描导致可以检测HF信号的不同扰动。
作为按照本发明的另一个具体例子，图54A给出放置在按照本发明光生物盘几个磁道上两个6.33μm聚苯乙烯珠的图形表示。这些珠放置在类似于图51所示盘的盘上。
图54B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图54A所示珠导出的一系列签名轨�：陀泄氐男藕湃哦�。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24B)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J3(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图54B说明，在两个6.33μm聚苯乙烯指示剂珠上的扫描导致可以检测HF信号的不同扰动。
作为本发明某些特征的另一个例子，图55A给出放置在按照本发明光生物盘几个磁道上一个5.5μm玻璃指示剂珠的图形表示。这个珠放置在类似于图51所示盘的盘上。
图55B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图55A所示珠导出的一系列签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24B)，然后被引导到输出部分157(图22)的输出连接器J3。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图55B说明，在一个5.5μm玻璃指示剂珠上的扫描导致可以检测HF信号的扰动。
本发明的另一个例子是在图56A中给出，图56A展示放置在按照本发明光生物盘几个磁道上一个4.5μm磁珠的图形表示。这个珠放置在类似于图51所示盘的盘上。
图56B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图56A所示珠导出的一系列签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24B)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J3(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图56B说明，在一个4.5μm磁指示剂珠上的扫描导致可以检测HF信号的扰动。
图57A是放置在按照本发明某些特征另一个例子光生物盘几个磁道上两个实际4.0μm蓝珠的图形表示。这些珠放置在类似于图51所示盘的盘上。
图57B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图57A所示蓝珠导出的一系列签名轨�：陀泄氐男藕湃哦�。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24B)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J3(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图57B说明，在两个4.0μm指示剂珠上的扫描导致可以检测HF信号的扰动。
作为本发明的另一个例子，图58A给出放置在按照本发明光生物盘几个磁道上一个2.986μm聚苯乙烯珠的图形表示。这个珠放置在类似于图51所示盘的盘上。
图58B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图58A所示珠导出的一系列签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24B)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J3(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图58B说明，在一个2.986μm聚苯乙烯指示剂珠上的扫描导致可以检测HF信号的扰动。
作为本发明的另一个例子，图59A给出放置在按照本发明光生物盘几个磁道上两个2.9μm白珠的图形表示。这些珠放置在类似于图51所示盘的盘上。
图59B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图59A所示珠导出的一系列签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24B)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J3(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图59B说明，在两个2.9μm指示剂珠上的扫描导致可以检测HF信号的不同信号扰动。
图60A给出放置在按照本发明某些特征另一个具体例子的光生物盘几个磁道上四个2.8μm磁珠的图形表示。这些珠放置在类似于图51所示盘的盘上。
图60B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图60A所示磁珠导出的一系列签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24B)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J3(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图60B说明，在四个2.8μm磁珠上的扫描导致可以检测HF信号的不同扰动。
作为另一个例子，图61A给出放置在按照本发明光生物盘几个磁道上包括2.8μm磁珠，4.0μm和6.8μm蓝聚苯乙烯珠，以及不同大小硅珠的珠混合图形表示。这些珠放置在类似于图51所示盘的盘上。
图61B是按照本发明利用从光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图61A所示珠导出的一系列签名轨�：陀泄氐男藕湃哦�。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24B)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J3(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图61B说明，在指示剂珠混合上的扫描导致可以检测HF信号的不同扰动。
图62A给出放置在按照本发明光生物盘几个磁道上两个2.9μm白荧光聚苯乙烯珠的图形表示。这些珠放置在类似于图51所示盘的盘上，但是在这个例子中，利用DC耦合信号而不是以上结合图52B至61B中所示例子轨迹讨论的AC耦合信号。
图62B是按照本发明利用来自光驱动器的DC耦合和缓冲HF信号从图62A所示珠导出的一系列签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-DC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24B)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J5(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图62B说明，在两个2.9μm白荧光聚苯乙烯珠上的扫描导致可以检测HF-DC信号的不同扰动。
图63A给出放置在按照本发明光生物盘几个磁道上如图62A所示两个2.9μm白荧光聚苯乙烯珠的图形表示。这些珠放置在类似于图51所示盘的盘上。在这个例子中，利用DC耦合和缓冲“A”信号以得到所需的信号轨迹，以下对它作更详细的讨论。
图63B是按照本发明利用来自光驱动器的DC耦合和缓冲“A”信号从图63A所示珠导出的一系列签名轨迹。来自光头组件174(图19)的HF-A耦合信号(图22)被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24B和24C)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J7(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(见图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图63B说明，在两个2.9μm白荧光聚苯乙烯珠上的扫描导致可以检测HF-A信号的不同扰动。
图64A和64B是光生物盘200(图51)的相同剖面侧视图，它更详细地展示生物盘与指示剂珠之间的生化相互作用。
图64A更详细地展示在金属膜层204上配置的化学层214。化学层212还涂敷在指示剂珠210上。在图64B中，指示剂珠与包含调研特征216的生物溶液混合，并注入或加到基片202与顶盖208之间的生物盘200上。珠指示剂210表面上的化学层212和化学层214吸引和粘附到调研特征216。按照这种方式，若所研究的化学品(即，调研特征)是在生物溶液中，则所研究的化学品变成粘合剂，把珠指示剂210粘附到基片202。当生物盘200加快旋转时，它的作用是离心机。没有粘附的珠指示剂被驱赶到盘的外边缘，而粘附的珠指示剂仍然均匀地分布在涂敷化学层204的盘区域。于是，仅仅需要确定珠指示剂是否已被驱赶到盘的外边缘。在共同转让的美国临时申请No.60/257,705，其标题为“Surface Assembly for Immobilizing DNACapture Probes and Bead-Based Assay Including Optical Bio-Discsand Methods Relating Thereto”，2000年12月22日申请；No.60/292,110，其标题为“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日申请；和No.60/302,757，其标题为“Clinical Diagnostic OpticalBio-Discs and Related Methods for Selection and Detection ofLymphocytes Including Helper-Inducer/Suppressor-Cytotoxic Cells”，2001年7月3日申请中描述这种珠基测定盘例子和使用方法。借助于以上的例子，本发明者已说明，利用此处描述的指示剂珠，可以容易地检测调研特征的可识别信号。
图65是光生物盘190的剖面侧视图，它包括邻近放置的红血细胞199作为按照本发明光盘驱动器组件中读出光束191询问的调研特征。
生物盘190包括基片192，金属膜层194，粘合层或通道层196，和顶盖盘198。基片192包括坑，槽，或按照本领域中已知方法可以编码信息的其他装置。基片192通常在编码信息的区域上覆盖金属膜层194。然而，生物盘190与已知的信息盘(例如，音乐，DVD，等等)不同，生物盘在部分的盘上包含调研特征(在此情况下是血细胞199)。从用于调研结构的区域上去掉金属膜层194。捕获剂195(例如，抗体)沉积到去掉金属膜层的区域。血细胞199可以包括所研究的生物化学品(例如，血型A或血型B的专用化学品)，它对捕获剂195有亲合性。按照这种方式，若在生物样品中存在所研究的化学品，则所研究的化学品变成粘合剂，把血细胞199粘附到基片192。当生物盘190在光盘驱动器中旋转时，产生的离心力把没有粘附的血细胞驱赶到盘的外边缘，而粘附的血细胞仍然分布在涂敷捕获剂195的盘区域。于是，利用光盘阅读器检测和量化粘附的血细胞。与这类盘上血定型测定有关的更详细内容公开在共同转让的未决美国专利申请序列中，No.09/988,850，其标题为“Methods and Apparatus for BloodTyping with Optical Bio-Discs”，2001年11月19日申请，把它合并在此供参考。
作为按照本发明某些特征细胞指示剂的检测例子，图66A给出放置在图65A所示光生物盘190的磁道上邻近放置直径约为6.0μm红血细胞199的图形表示。
图66B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图66A所示红血细胞导出的一系列签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24B)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J3(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图66B说明，在邻近放置红血细胞上的扫描导致可以检测HF-AC耦合信号的扰动。
图67A是放置在按照本发明光生物盘磁道上邻近放置直径约为6.0μm红血细胞的图形表示。在这个例子中，图67A所示的红血细胞放置在图65所示类型的盘上。
图67B是按照本发明利用来自光驱动器的DC耦合和缓冲HF信号从图67A所示红血细胞导出的一系列签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-DC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24A)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J5(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图67B说明，在邻近放置的红血细胞上的扫描导致可以检测HF-DC信号的扰动。
图68是按照本发明类似于图65所示盘的光生物盘190的剖面侧视图，它包括远离放置的红血细胞199作为光盘驱动器组件中读出光束191询问的调研特征。
生物盘190包括基片192，金属膜层194，粘合层或通道层196，和顶盖盘198。基片192一般包括坑或槽，或按照已知方法可以编码信息的其他装置，除了在放置调研特征的区域以外。基片192通常在编码信息的区域上覆盖金属膜层194，但除了在放置调研特征的区域以外。生物盘190与已知的信息盘(例如，音乐，DVD，等等)不同，生物盘在部分的盘上包含调研特征(在此情况下是血细胞199)。从用于调研结构的区域上去掉金属膜层194。捕获剂195(例如，抗体)沉积到去掉金属膜层的顶盖盘198上区域。血细胞199可以包括所研究的生物化学品(例如，血型A或血型B的专用化学品)，它吸引和粘附到捕获剂195。按照这种方式，若在生物样品中存在所研究的化学品，则所研究的化学品变成粘合剂，把血细胞199粘附到盘顶盖198。当生物盘190在光盘驱动器中旋转时，产生的离心力把没有粘附的血细胞驱赶到盘的外边缘，而粘附的血细胞仍然分布在涂敷捕获剂195的盘区域。利用以上参考的美国专利申请序列No.09/988,850中描述的光盘阅读器，可以检测和量化粘附的血细胞。
图69A是按照本发明这些特征的这个例子中放置在光生物盘磁道上直径约为6.0μm两个远离放置红血细胞的图形表示。图69A中所示的红血细胞放置在图68所示类型的盘上。
图69B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图69A所示红血细胞导出的一系列签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24A)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J3(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图69B说明，在两个远离放置的红血细胞上的扫描导致可以检测HF-AC耦合信号的不同扰动。
图70A是图69A所示两个远离放置红血细胞的图形表示。图70A所示的红血细胞放置在图68所示类型的盘上。
作为本发明某些特征的另一个例子，图70B给出按照本发明利用来自光驱动器的DC耦合和缓冲HF信号从图70A所示红血细胞中导出的一系列签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-DC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24A)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J5(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图70B说明，在两个远离放置的红血细胞上的扫描导致可以检测HF-DC信号的不同扰动。
图71是按照本发明去掉顶盖的光检查盘220的透视图，可以展示放置在检查通道224中昆虫的翅膀222。图71中所示的光检查盘220还包括触发标记166。触发标记166提供与结合图12和13详细讨论的触发标记166的相同功能。
图71A是图71中指出部分的放大顶视图，它更详细地展示昆虫的翅膀222，检查通道224，和按照本发明这个实施例光检查盘220的信息存储磁道226。图71A还展示引向昆虫翅膀222的入射光束聚焦光斑227。
图72是取垂直于图71中光检查盘220半径的剖面侧视图，它包括昆虫翅膀222作为位于检查通道224内的调研特征。按照本发明光盘驱动器组件中读出光束225询问昆虫翅膀222。
图73A是图71中昆虫翅膀222的横向剖面的图形表示，昆虫翅膀222放置在按照本发明光检查盘220中磁道226上的检查通道224。
图73B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图73A所示昆虫翅膀横断面导出的单个签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24A)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J3(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图73B说明，在诸如昆虫翅膀222的调研特征上的扫描导致可以检测HF信号的扰动。
图74A是类似于图71所示昆虫翅膀222的横向剖面的图形表示，昆虫翅膀222放置在按照本发明光检查盘220中磁道226上的检查通道224。
图74B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图74A所示昆虫翅膀横断面导出的一系列四个相继的签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24A)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J3(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(见图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图74B说明，在诸如昆虫翅膀222的调研特征上的扫描导致可以检测HF信号的不同扰动。
图75A是类似于图71所示昆虫翅膀222的横向剖面的图形表示，昆虫翅膀222放置在按照本发明光检查盘220中磁道226上的检查通道224。
图75B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图75A所示昆虫翅膀横断面导出的一系列中等密度的相继签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24A)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J3(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图75B说明，在诸如昆虫翅膀222的调研特征上扫描的中等密度相继轨迹导致可以检测HF-AC信号的不同扰动。
图76A是类似于图71所示昆虫翅膀222的横向剖面的图形表示，昆虫翅膀222放置在按照本发明光检查盘220中磁道226上的检查通道224。
图76B是按照本发明利用来自光驱动器的AC耦合和缓冲HF信号从图76A所示昆虫翅膀横断面导出的一系列较高密度的相继签名轨迹。来自光头组件174(图19)HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24A)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J3(图22)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146(见图9A和12)成像。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图76B说明，在诸如昆虫翅膀222的调研特征上扫描的较高密度相继轨迹导致可以检测和成像HF信号的不同扰动。
图77A，77B和77C是分别利用AC耦合和缓冲HF信号，DC耦合和缓冲“A”信号，或DC耦合和缓冲HF信号从光盘组件通过本发明成像方法得出的图71所示昆虫翅膀的图形表示。来自光头组件174(图19)中HF矩阵放大器18A(图21)的HF-AC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24B)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J3(图22)。
来自光头组件174(图19)的HF-A耦合信号(图21)被引导缓冲放大器卡152(图22和23)。该信号被放大和处理(图24B和24C)，然后被引导到输出部分157的输出连接器J7(图22)。
来自光头组件174(图19)中HF矩阵放大器18A(图21)的HF-DC耦合信号被引导到缓冲放大器卡152(图22和23)。从缓冲放大器卡152发送该信号到ADC 150，并被PC 158处理和监测器146成像(图9A和12)。如上所述，改型PC 142可以代替此处描述的一个或多个处理装置。图77A，77B和77C说明，利用盘驱动器的光头组件产生不同信号的扫描给出可检测调研特征的图形表示。
图78是图78A与78B之间关系的图形表示。
图78A和78B是第二个实施例的放大器级的电路示意图，它可以在图22和23所示的缓冲器卡中按照本发明实施。
图78A是缓冲放大器的部分电路示意图。从连接器155的插针19和14(图22和23)取出光头组件174(图19)的模拟HF-AC信号。输入信号传输通过输入负载电阻器和稳压电容器以均衡正引线与负引线之间的背景噪声。然后，正信号馈入到被反馈环路缓冲的运算放大器。放大的信号被引导到输出负载电阻器两端。
从连接器155的插针17和16(图22和23)取出光头组件174的模拟HF-B信号。如上所述，该信号被放大和缓冲。
从连接器155的插针15和18(图22和23)取出光头组件174的模拟HF-C信号。如上所述，该信号被放大和缓冲。
从连接器155的插针13和20(图22和23)取出光头组件174的模拟HF-D信号。如上所述，该信号被放大和缓冲。
图78B是缓冲放大器的部分电路示意图。放大的信号HF-A，HF-B，HF-C和HF-D传输通过独立的负载电阻器并进行组合。组合的信号馈入到运算放大器的负输入端，其中馈入可变的正信号。放大的信号被反馈环路缓冲，在馈入到另一个运算放大器的负输入端之前，被引导到可变负载电阻器的两端。放大的信号被反馈环路缓冲，并由带线圈的电容器阵列进行处理。处理后的信号馈入到运算放大器的正输入端，它被反馈环路缓冲。然后，放大的信号被引导到输出负载电阻器和稳压电容器的两端，并在输出部分157的连接器J6(图22)输出。
生物和化学测定的光生物盘以下讨论的是本发明在生物和化学中的应用。在排序应用中，通过检测哪些探子有粘附的DNA样本，可以确定DNA样本内的核苷酸基序列。在诊断应用中，在一个预定探子组中筛选来自个体的基因样本，用于确定该个体是否有疾病或遗传病素因。
本发明把微流技术与光生物盘上的基因组和蛋白组进行组合以检测测试样本中的调研特征。参照图79A，79B，79C和79D，含水测试样本252放置在光生物盘250上或光生物盘250内，并被驱赶通过特殊制备面256上的微通道254以完成所需的测试。毛细管作用，外部设备所加的压力，和/或离心力(即，曲线运动中从旋转轴中心或曲率中心指向物体上的力)作用到测试样本上以实现与捕获探子258的接触。核酸探子技术可应用于检测遗传突变和相关的机构，癌筛�。范ㄒ┪锒拘运剑觳庖糯≈ⅲ觳獯静『鸵糯肝�。
此外，本发明适用于混合相系统以完成杂交测定。参图80A，80B，80C和80D，混合相测定涉及在固相上完成杂交，例如，薄的尼龙或硝化纤维膜262。例如，测定往往涉及旋转涂敷硝化纤维262薄层到生物盘260的基片264上，其中利用吸管266或类似装置装入有样本268的膜，变性DNA或建立单股分子270，固定DNA或RNA到膜上，以及利用异质核酸和/或蛋白质272使剩余的膜附着物饱和，可以避免分析物和指示剂以非专门方式粘附到膜上。所有这些步骤必须在完成实际的杂交之前实施。再进行随后的步骤以实现杂交和定位捕获区或目标区中的指示剂珠。然后，利用入射光束检测指示剂，如参照图79讨论的。
光生物盘可用于遗传和蛋白组领域中的分析和测定以及遗传药理学，基因表达式，复合筛�。纠硌Вㄒ窖芯浚ズ塑账岫嘈涡�(SNP)分析，短串联指示剂(STR)和临床/分子诊断。
指示剂许多化学，生化，和生物测定依靠诱发具体测试样本中光学性质的变化。这种变化可以在检测调研特征本身(例如，血细胞)之后或在检测指示剂之后发生。在调研特征因太小而不能被光盘驱动器中读出光束检测的情况下，对调研特征有选择亲合性(即，与测试样本内调研特征的不同化学成分的原子或化合物起反应或组合的倾向)的指示剂有助于检测。指示剂起反应，组合，或粘附到调研特征，从而使可检测的颜色，化学发光，发光，或其他可识别的标记进入到调研特征。
发光的形式上可以分成两大类，荧光和磷光，它取决于激励状态的性质。发光分子能够吸收一个波长能量的光子，并随后发射另一个波长的能量。发光是由于入射辐射撞击或激发分子中的电子引起的。电子吸收入射辐射，并从较低的量子能级跃迁到较高的量子能级。当电子回到较低的基态能级时，多余的能量作为光子释放出去。由于每个指示剂有它自己的发光特性，多个标记分子可以同时检测相同测试样本内两个或多个调研特征。其中每个标记分子附加不同的指示剂。
除了发光以外，利用酶标记免疫测定(ELISA)和金标记的色斑技术可以改变生物抗原材料的光学性质。例如，为了测试血样本中是否存在抗体，可能指出病毒感染，如果存在抗体，可以实施产生可见颜色沉积物的ELISA。参照图81A，81B，81C，81D，81E，和81F，ELISA利用涂敷抗体284专用抗原282的表面280进行测试。在该表面暴露于血样本286之后，样本中的抗体粘附到抗原。随后表面与特定酶轭合抗体288的粘附以及酶与基片的反应产生与抗原粘合水平相关的沉淀物290，因此，允许光盘驱动器识别样本中抗体的存在。更详细涉及利用沉淀物作为指示机构的内容在美国临时专利申请No.60/292,110中公开，其标题为“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日申请，以及在美国临时专利申请No.60/313,917中公开，其标题为“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日申请，把这两个文件合并在此供参考。
参照图82，珠基测定涉及利用球形微粒或珠300以改变生物抗原材料302的光学性质。珠300上涂敷对测试样本中调研特征有特殊亲合性的化学层304。参照图83A，83B，83C和83D，当测试样本装入到包含指示剂珠300(图82)的光盘310中或光盘310上时，如果存在调研特征312，则它粘附到指示剂珠300。调研特征312还粘附到光盘310表面316上的专用捕获剂314。按照这种方法，若生物溶液中存在调研特征，则该调研特征变成粘合剂，把珠指示剂300粘附到生物盘310表面316上的捕获剂314。当生物盘在光盘驱动器中旋转时，形成的离心力把未粘附的珠指示剂318驱赶到盘的外边缘，而粘附的珠指示剂仍保持分布在涂敷捕获剂的盘区上。利用光盘阅读器可以检测和量化粘附的珠。相关的双珠测定技术还公开在共同转让的未决美国专利申请No.09/997,741中，其标题为“Dual Bead Assays IncludingOptical Bio-discs and Methods Relating Thereto”，2001年11月27日申请，把它合并在此供参考。
本发明中有用的指示剂包括，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结合氨基酸序列，酶反应产品，和塑料微球或珠，例如，它们是由胶乳，聚苯乙烯或胶体金颗粒制成，其中的涂层是对给定材料有亲合性的生物分子，例如，DNA股中的生物素分子。合适的涂层包括那些由抗生蛋白链菌素或中性制成。选取这些有合适大小的珠，因此，光盘驱动器中读出光束或询问光束可以“看见”或检测由这些颗粒引起的表面反射率变化。
在与本发明相关的一些实施例中，指示剂珠通过DNA杂交作用粘附到盘表面。参照图84和85，捕获探子332粘贴到盘表面330，而信号探子334粘贴到指示剂珠300(图82)。在杂交测定的情况下，这两个探子与目标序列336互补。在存在目标序列336的情况下，捕获探子和信号探子与目标杂交。按照这种方式，指示剂珠300粘贴到盘表面330。在随后的离心(或清洗)步骤中，去除所有未粘附的指示剂珠。或者，在不存在附加信令探子的情况下，目标本身直接粘附或连接到指示剂珠。
参照图86，在免疫的情况下，盘表面340涂敷受体342(例如，抗体)，受体342专门粘附到所需的分析物344(例如，调研特征)。待测定的每个具体分析物的捕获区346可以在盘的分析区分开。若分析物344(抗原或抗体)被捕获区346上存在的受体342(分别是抗体或抗原)捕获，则分析物专用的信号发生组合可用于量化分析物的存在。
或者，若调研特征具有光盘驱动器中入射光束检测的合适大�。蛩梢圆恍枰甘炯�。某些化学反应和由此形成的产品或副产品(即，沉淀物)诱发被测试生物样本光学性质的很大变化。这种变化也可以发生在检测调研特征之后，例如，在本发明用于建立显微图像的情况下。光盘驱动器检测生物盘表面的光学性质变化，并基于此变化建立图像。
在本发明的一个具体实施例中，光盘系统(例如，图9A和12)包括信号处理系统(例如，142，或158和156，或有和没有154的158和32，或有和没有图9A中152的158和150)和光盘驱动器的光电检测器电路(例如，图1的18)，它配置成从光盘组件(例如，图12的盘130)至少产生一个载信息信号(例如，HF，TE，或FE信号)。信号处理系统耦合到光电检测器18，可以从该至少一个载信息信号得到用于操作光盘系统的操作信息(例如，图8的跟踪，聚焦和速度信号)和指出与光盘组件相关的调研特征(例如，图43的调研特征68)存在的标记数据(例如，图61B中的轨迹)。
在本发明的一个变化方案中，光盘系统的信号处理系统包括PC和提供数字化信号给PC的模数转换器。模数转换器耦合在该至少一个载信息信号与PC之间。PC包括程序�？椋糜诩觳夂兔栊词只藕胖械姆逯�(例如，见图61B中的轨迹)。最好是，PC还包括另一个程序�？椋糜诩觳夂图剖只藕胖械乃迨�(例如，见图61B中的轨迹D和E)。
在本发明的一个变化方案中，光盘系统的信号处理系统包括PC，提供数字化信号给PC的模数转换器，和耦合在模数转换器(例如，图8中转换器32)与PC之间的分析器154(图9A中实施方案III)。模数转换器耦合在该至少一个载信息信号与PC之间。分析器包括用于检测和描写数字化信号中峰值的逻辑。最好是，分析器还包括用于检测和计数数字化信号中双峰的逻辑。
在本发明的一个变化方案中，光盘系统的信号处理系统包括PC，和提供数字化信号给PC的模数转换器(图9A中实施方案IV)。模数转换器耦合在该至少一个载信息信号与PC之间。信号处理系统还包括音频处理�？�(例如，图9A的156)，它耦合在该至少一个载信息信号与模数转换器之间。最好是，利用预定的声音对光盘组件进行预记录，而PC包括程序�？椋贝嬖诘餮刑卣魇保糜诩觳飧弥辽僖桓鲈匦畔⑿藕庞朐ざㄉ羝畹谋昙鞘�。在另一个变化方案中，预定的声音是编码静音。
在本发明的一个变化方案中，光盘系统的信号处理系统包括PC，和提供数字化信号给PC的模数转换器(图9A中实施方案II)。模数转换器耦合在该至少一个载信息信号与PC之间。信号处理系统还包括耦合在该至少一个载信息信号与模数转换器之间的外部缓冲放大器(例如，图9A中的152)。
在本发明的一个变化方案中，光盘系统的信号处理系统包括PC，和提供数字化信号给PC的模数转换器。模数转换器耦合在该至少一个载信息信号与PC之间。信号处理系统还包括耦合到模数转换器的触发检测电路(例如，图12的164)。触发检测电路的作用是检测与该至少一个载信息信号中存在标记数据时相关的特定时间。
在另一个实施例中，信号处理系统包括可编程数字信号处理器，有选择地配置成(1)在第一配置时，从该至少一个载信息信号提取操作信息，或(2)在第二配置时，作为模数转换器运行以提供标记数据。例如，见图25和图9A的实施方案III。
在另一个实施例中，光盘系统的信号处理系统包括PC(例如，图9A的158)，耦合到该至少一个载信息信号的可编程数字信号处理器(例如，图9A的32)，和耦合在可编程数字信号处理器与PC之间的分析器(例如，图9A的154)。分析器提供图9A的实施方案III中所示的标记数据。
在另一个实施例中，光盘系统的信号处理系统包括触发检测电路(例如，图12的164)，它检测光电检测器电路扫描与光盘组件相关的调研特征时的时间周期。
在另一个实施例中，光盘系统的信号处理系统包括触发检测电路(例如，图12的164)，它检测该至少一个载信息信号中存在标记数据时的特定时间。该至少一个载信息信号中存在标记数据的时间是周期性地发生的。特定时间是(1)该至少一个载信息信号中存在标记数据开始或结束时之前的预定时间，(2)与此同时，或(3)在此之后的预定时间。
在另一个实施例中，光盘系统的信号处理系统包括PC(例如，图9A的158)，和耦合在PC与该至少一个载信息信号之间的音频处理模块(例如，图9A的156)。最好是，音频处理�？槭嵌懒⒂诠馀糖鞯耐獠磕？椋魑糠止馀糖鞯那髂？椋虿糠止馀糖鞯母男颓髂？�。在这个实施例的变化方案中，PC包括耦合到声音�？榈拇砥鳎痛娲⑵髦写娲⒌娜砑？椋梢钥刂拼砥饕员愦由羰葜刑崛”昙鞘�(例如，见图9A的实施方案IV)。
在另一个实施例中，光盘系统的光电检测器电路包括用于产生模拟信号作为该至少一个载信息信号的电路。模拟信号包括来自光电检测器的高频信号，跟踪误差信号，聚焦误差信号，自动增益控制设置，推挽跟踪信号，CD跟踪信号，CD-R跟踪信号，聚焦信号，微分相位检测器信号，激光功率监测器信号或声音信号。
在另一个实施例中，光盘系统还包括光盘组件(例如，图12的130)。光盘组件有设置在第一盘扇区的组件上相关的调研特征(例如，图12的136)，并有操作其余盘扇区的组件上编码的光盘驱动器的操作信息(例如，图12的133)。
在一个变化方案中，光盘组件包括触发标记(例如，图12的166)，它设置在光盘组件上相对于第一盘扇区的预定位置。信号处理系统还包括检测触发标记的触发检测电路(例如，图12的164)。最好是，触发检测电路周期性地检测触发标记，和基于触发标记相对于第一盘扇区的预定位置，在光电检测器电路读出相关调研特征时(1)之前的预定时间，(2)与此同时，或(3)之后的预定时间检测触发标记。
在一个变化方案中，光盘组件的相关调研特征包括有生物分子涂层的塑料微球，有生物分子涂层的胶体金珠，硅珠，玻璃珠，胶乳珠，磁珠，或荧光珠。
在本发明的另一个实施例中，提供一种方法，该方法包括步骤沉积测试样本，旋转光盘，引导入射光束，检测返回光束，和处理检测的返回光束。沉积测试样本的步骤包括在光盘组件上的预定位置沉积样本。旋转光盘的步骤包括旋转光盘驱动器中的光盘组件。引导入射光束的步骤包括引导光束到光盘组件上。检测返回光束的步骤包括检测入射光束与测试样本相互作用形成的返回光束。处理检测返回光束的步骤包括处理检测的返回光束以获得与测试样本相关的调研特征的信息。
在这个实施例的变化方案中，检测返回光束的步骤形成多个模拟信号。处理检测返回光束的步骤包括求和多个模拟信号的第一子集合以产生求和信号，组合多个模拟信号的第一子集合或第二子集合以产生跟踪误差信号，从跟踪误差信号中得到用于操作光盘驱动器的信息，以及把求和信号转换成数字化信号。
在本发明的另一个实施例中，本发明的方法包括步骤获得多个模拟信号，求和第一子集合，组合第二子集合，得到信息，以及把求和信号转换成数字化信号。获得多个模拟信号的步骤利用多个光电检测器从光盘组件中获得模拟信号。求和第一子集合的步骤包括求和多个模拟信号的第一子集合以产生求和信号。组合第二子集合的步骤包括组合多个模拟信号的第二子集合以产生跟踪误差信号。得到信息步骤包括从跟踪误差信号中得到用于操作光盘驱动器的信息。
在一个变化方案中，获得步骤和求和步骤产生包括扰动的求和信号，它指出光盘组件位置上的调研特征。
在另一个变化方案中，该方法还包括基于数字化信号描写调研特征。
在该方法的另一个变化方案中，转换步骤包括配置部分的光盘驱动器芯片组作为模数转换器运行。最好是，配置步骤包括编程光盘驱动器芯片组内的数字信号处理芯片作为模数转换器运行。最好是，数字信号处理芯片包括归一化功能，模数转换器功能，解调/解码功能，以及输出接口功能。最好是，配置步骤还包括从模数转换器功能到输出接口功能建立一条路径，传输求和信号以避开解调/解码功能。最好是，配置步骤还包括去激活解调/解码功能。
在该方法的另一个变化方案中，转换步骤包括配置包括归一化功能，模数转换器功能，解调/解码功能，以及输出接口功能的数字信号处理芯片，而配置步骤包括从模数转换器功能到输出接口功能建立一条路径，使求和信号不被解调/解码功能处理。最好是，配置步骤包括去激活解调/解码功能。
在本发明的另一个实施例中，一种方法包括步骤改造部分的信号处理系统，获得多个模拟信号，转换模拟信号，以及基于数字化信号描写调研特征。改造部分信号处理系统的步骤包括改造该部分作为模数转换器运行。获得多个模拟信号的步骤包括从光盘驱动器的光电检测器电路获得模拟信号。多个模拟信号包括指出光盘组件上调研特征的信息。转换模拟信号的步骤包括利用信号处理系统把模拟信号转换成数字化信号。最好是，改造步骤包括编程信号处理系统内的数字信号处理芯片为模数转换器运行。
在本发明的另一个实施例中，一种包括接收步骤和转换步骤的方法。接收步骤包括在信号处理电路的对应输入端，接收至少一个模拟信号中的每个信号。该至少一个模拟信号是由至少一个对应光电检测器单元提供的，光电检测器单元检测从光盘组件表面返回的光。转换步骤包括把该至少一个模拟信号转换成对应的数字化信号。每个数字化信号基本上正比于该至少一个光电检测器单元检测的返回光强度。
在这个实施例的变化方案中，转换步骤包括操作信号处理电路以旁路第一数字化信号的任何解调。最好是，转换步骤还包括操作信号处理电路以旁路第一数字化信号的任何解码，以及操作信号处理电路以旁路第一数字化信号中差错的任何检查。
在这个实施例的另一个变化方案中，转换步骤包括操作信号处理电路以旁路第一数字化信号的任何解码。
在这个实施例的另一个变化方案中，转换步骤包括操作信号处理电路以旁路第一数字化信号中差错的任何检查。
在这个实施例的另一个变化方案中，该方法还包括步骤组合该至少一个模拟信号中至少两个信号。最好是，组合步骤是选自下列步骤中一个步骤加，减，除，乘以及它们的组合。最好是，组合步骤是在转换步骤之前进行。或者，组合步骤可以在转换步骤之后进行。
在另一个变化方案中，该方法包括步骤在转换步骤之后，在信号处理电路的输出接口提供该至少一个数字化信号的第一数字化信号，它没有基本改变转换步骤与提供步骤之间的第一数字化信号。最好是，信号处理电路包括数字信号处理器。最好是，信号处理电路是由数字信号处理器构成。
本发明方法中使用的材料是特别适合于套件的制备。这种套件可以包括分隔开的托架，在密闭条件下放置光生物盘以及一个或多个容器，例如，瓶，管，等等，每个容器包括该方法中使用的单独元素。例如，一个容器可以包含指示剂和/或蛋白质专用的粘合试剂，例如，抗体。另一个容器可以包含隔离的核酸，抗体，蛋白质，和/或此处描述的试剂，这是本领域中已知或未来开发的。根据需要，这些成分可以是液体或亲水性形式。本发明分析套件中使用的抗体可以是单克隆或多克隆抗体。为了方便，我们还可以提供粘结到生物盘基片的指示剂。此外，指示剂还可以与未来开发的分析方法中使用的标记(例如，放射性标记或酶)进行组合。典型的套件还包括上述方法中使用的一组指令。
在这个实施例的变化方案中，托架还可以分隔成包括含软件的光盘装置，用于给生物盘配置计算机。任选地，套件可以与改型光盘驱动器封装在一起。例如，套件可以用于教育的目的，它作为普通显微镜的一种选择。
虽然本发明的描述是参照一些优选实施例，应当理解，本发明不局限于这些具体的实施例。相反，考虑到描述实践本发明当前最佳模式给出的公开内容，在不偏离本发明范围和精神的条件下，本领域专业人员可以对它作许多改动和变化。所以，本发明的范围是以下的权利要求书，而不是以上描述的内容。在权利要求书的意义和范围内的所有改进，改动和变化都应当属于本发明的范围。
已经详细地并按照专利法的要求描述本发明，我们请求专利保护的内容是在以下所附的权利要求书中。
权利要求
1.一种光盘系统，包括物镜组件，用于发送入射光束到至少携带一个调研特征的空气入射面的光盘；光盘驱动器的光电检测器电路，配置成从光盘组件至少产生一个载信息信号；耦合到光电检测器电路的信号处理系统，可以从所述至少一个载信息信号得到用于操作光盘系统的操作信息和指出所述调研特征存在的标记数据；和耦合到所述物镜组件上输出位置的调整透镜，使所述入射光束发生折射，从而允许所述光盘系统读出所述光盘。
2.按照权利要求1的光盘系统，其中所述信号处理系统还包括检测机构，它利用所述信号处理系统内自动增益控制系统产生的信号。
3.按照权利要求1的光盘系统，其中所述信号处理系统还包括检测机构，它利用所述光盘系统内聚焦伺服机构产生的信号，用于检测所述光盘上所述调研特征的存在。
4.按照权利要求1的光盘系统，其中所述信号处理系统还包括检测机构，它利用所述光盘系统内跟踪伺服机构产生的信号，用于检测所述光盘上所述调研特征的存在。
5.按照权利要求1的光盘系统，其中所述信号处理系统还包括检测机构，它利用所述光盘系统内功率控制机构产生的信号，用于检测所述光盘上所述调研特征的存在。
6.按照权利要求1的光盘系统，其中所述信号处理系统还包括检测机构，它利用所述光盘系统内同步机构产生的信号，用于检测所述光盘上所述调研特征的存在。
7.按照权利要求1的光盘系统，其中所述信号处理系统还包括检测机构，它利用所述信号处理系统内编码和解码机构产生的信号，用于检测所述光盘上调研特征的存在。
8.按照权利要求1的光盘系统，其中所述信号处理系统还包括信道位发生器，其中产生已知的良好数据位并添加到从所述载信息信号接收的数据位以产生位总和；和块解码器，把所述位总和发送到所述块解码器，其中可以得到块差错信息。
9.按照权利要求1的光盘系统，还包括棱镜，用于测量所述光盘区的双折射性质。
10.按照权利要求1的光盘系统，其中所述信号处理系统还包括优化的查找表，用于检测所述调研特征。
11.按照权利要求1的光盘系统，还包括固态浸没透镜。
12.按照权利要求1的光盘系统，其中信号处理系统包括程序设计逻辑，用于读出所述光盘系统的解码器中错误码并检测所述调研特征的存在。
13.按照权利要求1的光盘系统，其中所述光盘是反向摆动图像光盘。
14.按照权利要求1的光盘系统，其中所述光盘包含嵌入式数据掩模，用于增强所述调研究特征引起的误差信号。
15.按照权利要求1的光盘系统，其中所述信号处理系统还包括触发检测电路，用于检测所述光盘上的注册标记，其中所述注册标记利用自相关码以触发检测周期的开始和结束。
16.一种改变光盘系统以检测光盘上调研特征的方法，包括以下步骤改变所述光盘系统的电路，其中操作特征用于检测所述调研特征。
17.按照权利要求16的方法，还包括步骤实施摆动槽播放和摆动槽上的随机接入。
18.按照权利要求16的方法，还包括步骤添加查询监测到激光监测值，其中接入所述光盘系统的光拾取器中激光功率监测检测器检测的读数。
19.按照权利要求16的方法，还包括步骤添加查询到所述光盘系统中的自动增益控制值。
20.按照权利要求16的方法，还包括步骤添加查询到跟踪自动增益控制值。
21.按照权利要求16的方法，还包括步骤添加监测器到C1解码器。
22.按照权利要求16的方法，还包括步骤添加监测器到C2解码器。
23.按照权利要求16的方法，还包括步骤添加越权控制逻辑，其中所述光盘系统初始化和跟踪独立于编码逻辑的所述盘上的操作特征。
24.按照权利要求16的方法，还包括步骤添加控制逻辑，其中用户可以利用特定速率和激光读出功率初始化所述光盘系统。
25.按照权利要求16的方法，还包括步骤流式传输包括引入和引出所述光盘的主信道和子信道数据。
26.按照权利要求16的方法，还包括步骤添加用于推出原始EFM值到端口的电线，其中用户可以在转换成8位值之前看到14位数据。
27.按照权利要求16的方法，还包括步骤添加电线以推出一个数据组到外部端口作附加处理，所述数据组包括缓冲信号，DC耦合信号，TE，FE和HF信号。
28.按照权利要求16的方法，还包括步骤添加用于解码和查询在初始化时从功率定标区和所述光盘程序存储器区收集数值的机构。
29.按照权利要求16的方法，还包括步骤暂停所述光盘的播放和打开跟踪伺服机构以监测开环跟踪信号。
30.按照权利要求16的方法，还包括步骤设置虚幻初始化逻辑，其中所述光盘系统可以配置成从所述光盘跳过阅读目录表。
31.按照权利要求16的方法，还包括步骤交互式关断所述光盘系统的跟踪功能。
32.按照权利要求16的方法，还包括步骤利用所述光盘系统的聚焦机构以升温所述光盘区。
33.按照权利要求16的方法，还包括步骤利用所述光盘系统上的EEPROM装入新的逻辑到所述光盘系统。
34.一种改变DVD光盘系统以检测DVD光盘上调研特征的方法，包括以下步骤改变所述光盘系统的电路，其中操作特征用于检测所述调研特征。
35.按照权利要求34的方法，还包括步骤交换所述DVD光盘上的各层。
36.按照权利要求34的方法，还包括步骤利用所述DVD光盘系统中激光以读出CD或CD-RW光盘。
37.按照权利要求34的方法，还包括步骤利用所述DVD光盘系统中的激光以任何频率跟踪摆动槽。
38.按照权利要求34的方法，还包括步骤添加监测到所述DVD光盘系统跟踪机构产生的缓冲微分相位检测信号值。
39.一种在成像生物或医学调研特征时所用的光分析盘，包括基片，与所述基片层相关的操作层，所述操作层有编码的操作信息，其中所述操作层包括从所述光分析盘中心螺旋的摆动槽磁道；和相对于所述操作层放置的调研特征，所述操作层有选取的光学或磁学特性以便在它们之间形成预定的对比度，从而提供指出所述操作层相关的信息与所述调研特征特性之间区别的返回信号，其中所述摆动槽配置成跟踪信号与HF或四元求和信号的隔离。
40.一种在成像生物或医学调研特征时所用的多层光分析盘，包括有编码操作信息的操作层，其中所述操作层包括从所述光分析盘中心螺旋的摆动槽磁道；和粘贴到所述操作层的较大第二层，所述第二层有调研特征，而所述操作层有选取的光学或磁学特性以便在它们之间形成预定的对比度，从而提供指出所述操作层相关的信息与所述调研特征特性之间区别的返回信号。
全文摘要
一种光盘系统，包括光盘驱动器的光电检测器电路和信号处理系统。光电检测器电路配置成从光盘组件中至少产生一个载信息信号。信号处理系统耦合到光电检测器电路，可以从该至少一个载信息信号得到用于操作光盘系统的操作信息和指出与光盘组件相关的调研特征存在和/或特性的数据。还提供成像生物或医学调研特征的方法和光盘。
文档编号G01N15/14GK1636140SQ02817842
公开日2005年7月6日 申请日期2002年7月12日 优先权日2001年7月12日
发明者马克·沃斯恩登 申请人:伯斯坦技术公司, 长冈实业株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
