CN100444258C - 具有同步采样的光学扫描器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有高信噪比的、用于光存储介质(5)的光学扫描器。在根据本发明的光学扫描器的情况下，该光学扫描器具有用来生成读出在光存储介质(5)上存储的数据的光束的光源(1)，该光源(1)由射频调制器(13)调制以引起快速模式跳跃，还具有将光电检测器(7)生成的模拟数据信号转换为数字数据信号(RF)的模数转换器(9)，射频调制器(13)与模数转换器(9)被同步。

Description

具有同步采样的光学扫描器
技术领域
本发明涉及具有改进的信噪比的光存储介质的扫描器，以及读取和/或写入光存储介质的、利用此类扫描器的设备。
背景技术
半导体激光一般用于光数据存储设备。对于不高的激光电流，激光二极管发射非相干光。只有当达到门限电流时，激光二极管才发射相干光。由于电流的波动、温度或者进入激光二极管的光反馈的变化，在工作期间会发生所发射的光不同波长之间非连续的跳动。该效应被称为模式跳跃(modehopping)。
模式跳跃按非规则序列产生，其中激光二极管在不同波长之间迅速来回跳动。在模式跳跃期间，激光二极管的输出强度在特定范围内波动，这会导致增强的强度噪声。在光数据存储应用中，由聚焦于存储介质上并且从其反射的光束的光反馈造成的模式跳跃构成了可观的噪声因素。
射频调制器用于提高信噪比。振荡器生成添加到操作激光二极管的DC电流上的低噪声AC电流。在这种情况下，选择DC电流，从而其刚好在激光活动的门限电流之下，从而激光二极管由AC电流通断。该通断迫使激光二极管进入快速模式跳跃。作为模式跳跃的结果的激光噪声的低频分量由此被平移到射频调制器频率附近的高边带。因为此类振荡器的频率范围位于300MHz与500MHz之间，所以可以从读取与侍服信道中过滤作为模式跳跃的结果的噪声。
自从引入了密致盘(CD)，已经为光存储介质确立了大量的新格式，其具有越来越大的容量与越来越高的读写速率。作为例子，数字多用途盘(DVD)的数据速率为11.08Mbps。目前，理论上可机械达到的驱动器速率为每分钟10,000转，这近似对应于20X-DVD驱动器。这导致221.6Mbps的数据速率。32X-DVD驱动器会具有354Mbps的数据速率。可以设想将来的存储介质将会有越来越高的数据速率。
目前，在光存储介质的驱动器的重现路径中，使用强大的信号处理方法，以恢复数据流。高速模数转换器采样光学扫描器的光电检测器的输入信号，以将其馈送到进一步的信号处理中，例如通过FIR滤波器(无限脉冲响应)以及采样速率转换器，以进行时钟恢复。如果采样速率进入射频调制器的频率范围，则会发生以下情况：当进行采样时，会刚好关断激光二极管，这是因为如上所述，激光二极管由射频调制器通断。在这种情况下，会确定错误的样本。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种避免上述缺点但是能获得高信噪比的光学扫描器。
根据本发明，该目的通过以下达到：一种光学扫描器，具有用来生成读出在光存储介质上存储的数据的光束的光源，该光源由射频调制器调制以引起快速模式跳跃，还具有将光电检测器生成的模拟数据信号转换为数字数据信号(RF)的模数转换器，特征在于：射频调制器与模数转换器被同步。这就确保了在采样操作期间光源总是被导通，从而不会确定错误的样本。射频调制器一般为自由摆动振荡器，其频率可以通过外部电阻设置。
优选地，光源由射频调制器脉动。这能够达到上述的将作为模式跳跃的结果的激光噪声的低频分量平移到射频调制器频率附近的高边带。
优选地，提供移相器，其相对于位于光存储介质上的标记影响射频调制器的相位。如果以使光存储介质上的标记与空格之间的变化总是发生在激光二极管的两个光脉冲之间的方式，设置射频调制器的相位，则会在数字数据信号中获得特别陡峭的边沿，这会简化信号评估。优选地，移相器由微处理器控制，例如用于重现路径中信号处理的数字信号处理器。毋庸至言，也可以提供自治的微处理器。
根据本发明，通过平均从光源的两个或更多个脉冲获得的信号，获得模拟数据信号和/或数字数据信号。所述平均会减少作为激光功率波动以及光存储介质或者采样操作的不足的结果的扰动，结果会进一步提高信噪比。
优选地，根据本发明的光学扫描器用于读取和/或写入光记录介质的设备。该设备具有高信噪比，而没有上述缺点。
附图说明
为了更好地理解，以下将参照图1至3解释本发明。其中相同的附图标记表示相同的元件。在附图中：
图1显示使用根据本发明的扫描器的读取和/或写入光记录介质的设备；
图2显示作为光源脉冲与存储介质上数据标记同步的结果的、信号边沿的陡峭化；
图3显示利用多个脉冲采样数据标记。
具体实施方式
图1显示用于使用根据本发明的扫描器的读取和/或写入光记录介质的设备。激光二极管1发射光束，其由准直透镜2准直，穿过分光立方体3，并且由物镜4聚焦于光存储介质5。从光存储介质5反射的光束由物镜准直，并且由分光立方体3沿另一物镜6方向偏转，该物镜6将其聚焦于光电检测器7。光电检测器7生成模拟数据信号，其由放大器8放大，并且由模数转换器9转换为数字数据信号。由此获得的数字数据信号(RF)被馈送到数字信号处理器(DSP)10进行进一步处理。
为了减少由于模式跳跃的噪声，激光二极管1由射频调制器13调制。在这种情况下，数字信号处理器(DSP)10利用移相器，通过频率发生器12，影响调制的频率与相位。为了确保当模数转换器9进行采样操作时激光二极管1总是被导通，通过采样时钟发生器11，同步模数转换器9、频率发生器12、由此还有射频调制器13。
图2显示作为激光二极管1的脉冲与存储介质5上数据标记同步的结果、如何达到信号边沿的陡峭化。此处，图2a)显示非同步脉冲的情况，图2b)显示同步脉冲的情况。标记20与空格21形式的数据被存储在存储介质5上。为了简化，在图2中标记20以突起的形式指示。还假定空格21不反射任何光，而标记20完全反射光。实际情况依赖于所用的存储介质5或者记录的类型，但是对于边沿陡峭化的原理不重要。变化区域22位于标记20与空格21之间，其由于数据记录的不足而不可避免。如果利用非同步光脉冲在时间t1、t2、t3读出存储介质5上存储的数据，如图2a)所示，则在时刻t2，光脉冲刚好落入变化区域22，其中只部分反射该脉冲。在时间t1到t3对模拟数据信号的同步采样获得的数字数据信号RF中，由于“0”与“1”之间的变化发生在两个时钟周期中这一事实，这变得明显。结果的信号边沿由虚线表示。相反，在利用同步光脉冲读出所存储的数据的情况下，如图2b)所示，保证了在任何时间t1到t4，光脉冲不会落入变化区域22，而是所有的光脉冲都接触标记20或空格21。相应地，“0”与“1”之间的变化发生在一个时钟周期中，这会导致显著陡峭的边沿。这再次由虚线指示。
如果利用多个光脉冲30读出数据标记20、并且形成相关样本的平均值，则会获得信噪比的进一步提高。这在图3中显示。通过一系列光脉冲30读出标记20。在该图中，与光脉冲30相关的样本由光脉冲30的垂直位置表示。激光功率的波动还有光存储介质5或者采样操作的不足产生了样本的波动，这会通过平均多个样本而得到减少。

Claims (8)

1.一种光学扫描器，具有用来生成读出在光存储介质(5)上存储的数据的光束的光源(1)，该光源(1)由射频调制器(13)调制以引起快速模式跳跃，该光学扫描器还具有将光电检测器(7)生成的模拟数据信号转换为数字数据信号(RF)的模数转换器(9)，特征在于：射频调制器(13)与模数转换器(9)被同步。
2.如权利要求1所述的光学扫描器，特征在于：光源(1)由射频调制器(13)脉动。
3.如权利要求1或2所述的光学扫描器，特征在于：射频调制器(13)的频率相当于模数转换器(9)的采样频率。
4.如权利要求1所述的光学扫描器，特征在于：提供移相器(12)，其相对于位于光存储介质(5)上的标记(20)影响射频调制器(13)的相位。
5.如权利要求4所述的光学扫描器，特征在于：以使每种情况下标记(20)与空格(21)之间的变化位于光源(1)的两个脉冲(30)之间的方式，影响射频调制器(13)的相位。
6.如权利要求4或5所述的光学扫描器，特征在于：移相器(13)由微控制器(10)控制。
7.如权利要求1、2、4、5中任一项所述的光学扫描器，特征在于：通过平均从光源(1)的两个或更多个脉冲(30)获得的信号，获得模拟数据信号和/或数字数据信号(RF)。
8.一种读取和/或写入光记录介质的设备，特征在于其具有如权利要求1至7中任一项所述的光学扫描器。
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