JP2006092656A - 再生装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 環境変化の影響を受けることなく、再生されたデジタルデータに位相同期したクロックを得る。
【解決手段】 記録媒体から情報信号を再生する再生手段と、前記再生手段から出力された再生信号をクロックに応じてサンプリングし、1サンプル複数ビットのデジタル信号に変換する変換手段と、前記変換手段から出力されたデジタル信号に対してパーシャルレスポンス(1、1)の処理を施し、その結果を2値判定して得られる連続した2サンプルのデータからなる2ビットのデータ中の特定のパターンを検出するパターン検出手段と、前記パターン検出手段の検出結果に応じて前記変換手段から出力されたデジタル信号を抽出し、前記再生信号と前記クロックとの位相差を示す信号として出力する抽出手段と、前記抽出手段の出力に応じて前記クロックを出力するクロック発生手段とを備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は再生装置に関し、特には、再生データに同期したクロックの発生に関するものである。
近年、デジタルデータを高密度に記録可能な光ディスクに対し、画像データなどをデジタルデータとして記録再生する装置が普及している。この種の装置において、ディスクからの再生信号から元のデジタルデータを正確に検出するためには、再生信号に同期したクロックを得る必要がある。再生信号に同期したクロックを得る回路として、従来、図2に示す様なPLL回路が用いられている(例えば、特許文献1参照)。
特開平10−144008号公報
しかしながら上記従来の構成では、再生信号に同期したクロックを得るためにアナログ回路でPLLを構成しており、温度変化や経時変化等の周囲の環境変化により回路の特性が変動しやすく、また、調整や選別が必要といった問題がある。
本発明は前述の如き問題を解決し、環境変化の影響を受けることなく、再生されたデジタルデータに位相同期したクロックを得ることを目的とする。
前記課題を解決し、目的を達成するため、本発明の再生装置は、記録媒体から情報信号を再生する再生手段と、前記再生手段から出力された再生信号をクロックに応じてサンプリングし、1サンプル複数ビットのデジタル信号に変換する変換手段と、前記変換手段から出力されたデジタル信号に対してパーシャルレスポンス(1、1)の処理を施し、その結果を2値判定して得られる連続した2サンプルのデータからなる2ビットのデータ中の特定のパターンを検出するパターン検出手段と、前記パターン検出手段の検出結果に応じて前記変換手段から出力されたデジタル信号を抽出し、前記再生信号と前記クロックとの位相差を示す信号として出力する抽出手段と、前記抽出手段の出力に応じて前記クロックを出力するクロック発生手段とを備える。
本発明によれば、簡単な構成で、高精度に再生データとクロックとの位相差を検出し、再生データに同期したクロックを生成することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明が適用される再生装置の再生系の構成を示したブロック図である。本形態の再生装置は、光ディスクに記録されたデジタル映像信号を再生し、この映像信号中の特定のデータパターンに従って再生信号とクロックとの位相差を検出する。
図1において、光ピックアップ103はディスク101に記録されている映像信号を読み取り、A/D変換器105に出力する。A/D変換器105は、VCO121から発生されたクロックに従って光ピックアップ103の出力信号をサンプリングし、1サンプル複数ビットのデジタル信号に変換する。A/D変換器105から出力された再生データは、所定の高域を持ち上げる周波数特性を持つFIRフィルタ107に出力される。FIRフィルタ107から出力されたデータは、データ検出器109と位相検出器117へ供給される。
データ検出器109はビタビアルゴリズムを用いて1サンプル複数ビットの入力データから1サンプル1ビットのデジタルデータを検出する。データ検出器109により検出された再生データは、誤り訂正回路111に出力される。誤り訂正回路111は、記録時に付加したパリティデータを用いて伝送路で生じた再生データ中のエラーを訂正し、再生信号処理回路113に出力する。再生信号処理回路113は、誤り訂正回路111から入力された再生映像データに対し、記録時に施された圧縮・符号化処理に対応した伸長・復号処理を施し、再生信号を出力端子115を介して再生装置外部に出力する。
一方、位相検出器117は、再生データと後述するVCO121から出力されたクロックとの位相差を検出し、位相差に応じて位相誤差信号を出力する。位相検出器117から出力される位相誤差信号は、ループフィルタ119を介し、再生信号に位相同期したクロックを生成するようVCO121を制御する。
本形態では、ディスク101に記録されている信号はRLL(1,7)変調方式により変調されて記録されており、記録・再生系の周波数特性がパーシャルレスポンス(以下PR)(1,2,2,1)の特性を持つ。このとき、ディスク101に記録される記録が取りうる状態遷移図を、図3に示す。
S0(0,0,0)、S1(0,0,1)、S2(0,1,1)、S3(1,1,1)、S4(1,1,0)、S5(1,0,0)は状態を表し、状態と状態を結ぶ線は状態の遷移を表す。図3の状態遷移図より再生信号の取りうる値は、−3、−2、−1、0、1、2、3の7値である。
従って、再生信号のアイパターンは、サンプリングポイントで7値を取る図4(a)に示す波形になる。図4(a)の波形では、値0で2値化してもクロック成分を抽出することは出来ない。
ここで、図4(a)の再生信号波形にPR(1,1)処理を施すことで、図4(b)の波形が得られる。この波形は、サンプリングポイントを0.5T(Tはサンプル周期)シフトした波形となっており、サンプリングポイントにおいてアイパターンが開いている。この波形を値0を閾値として2値化することで、クロックを抽出することが出来る。
図5を用いて、位相検出器117の動作を説明する。
図5(a)はディスク101からの再生信号の波形を示しており、a、bの付いた縦線はA/D変換器105のサンプリング点を示し、黒丸はA/D変換器105の出力の値を示す。破線は位相検出器117に入力される再生信号波形を示しており、ここでは〔−3、−2、0、2、3、3〕に対応するアナログ再生波形が入力されてきた場合を示している。
図5(b)は、図5(a)の再生信号にPR(1,1)処理を施した信号の波形を示しており、ここでは〔−5、−2、2、5、6〕の点を通る。この図5(b)のPR(1,1)波形を値0を閾値として2値化することにより、〔0、0、1、1、1〕の値が得られる。図5(a)、(b)より、PR(1,1)波形を2値化した値が0から1へ変化する変化点(a点からb点)において、対応する再生信号波形中にゼロクロス点が含まれていることがわかる。このようにPR(1,1)波形を2値化した値の変化点”0から1”、”1から0“を検出すれば、位相差に比例した傾きをもつ再生波形のゼロクロス点を検出することができる。
本形態ではこの様な考えに基づいて位相検出器117を構成している。位相検出器117の構成を図6に示す。
FIRフィルタ107から出力された複数ビットのデジタルデータ601は、レジスタ603に入力される。入力されたデジタルデータ601とレジスタ603からの出力データが加算器605で加算される。加算器605から出力される加算結果は、コンパレータ607へ入力される。コンパレータ607は、加算結果が値0より大きいか小さいかを判定する。具体的には、加算結果のMSBを信号bとしてレジスタ609とパターン検出回路611に供給する。また、レジスタ609の出力を、信号aとしてパターン検出回路611に供給する。sとtは、パターン検出回路611からスイッチ613、スイッチ615へ出力される制御信号である。
パターン検出回路611において、ゼロクロスするパターンを検出した場合にはt=1を出力し、スイッチ615をスイッチ613側に接続してレジスタ619の値を更新する。レジスタ619から出力される値は、位相検出器117に入力された複数ビットのデジタルデータ601を時間を合わせるためにレジスタ623を通して、遅延した値である。また、このとき制御信号sにより符号反転器617を用いて、出力する値の極性を制御する。
即ち、パターン検出回路611によりゼロクロス点のパターンを検出した際の入力データ601をラッチ623によりラッチして、位相差信号としてレジスタ619を介して出力する。
一方、パターン検出回路611においてゼロクロスするパターンを検出しなかった場合にはt=0を出力し、スイッチ615をレジスタ619側に接続して、レジスタ619の値をホールドする。
パターン検出回路611の動作ロジック真理値表を図7に示す。
パターン検出回路611にはa,bの2ビットのデータが供給される。全部で4種類の2ビットパターンのうち、位相差に比例した傾きをもつゼロクロスするパターンは、信号a、bの組み合わせが”01”、”10”の2パターンである。”01”の位相検出特性を図8(a)に示し、”10”の位相検出特性を図8(b)に示す。図8に示すように、“01”のときと“10”のときとで、位相検出特性が逆になるので、”10”のパターンを検出した場合には、図8(a)に示す理想的な位相検出特性をもつように符号反転回路617によって極性を反転する。
この極性の反転を制御するのがパターン検出器611から出力される制御信号sである。極性を反転させる場合にはs=1、させない場合にはs=0に制御する。
また、制御信号tは、ゼロクロスを判定する信号で、”01”、”10”のパターンを検出した場合には、再生波形にゼロクロスポイントが存在するので、制御信号t=1に制御し、逆にゼロクロスポイントが存在しない場合には、t=0に制御する。
次に位相検出器の動作原理を図9を用いて説明する。
図9において、a、b、c、dの付いた縦線は、A/D変換器105のサンプリング点を示し、黒丸はA/D変換器105の出力の値を示す。
破線は、入力される再生データの波形を示しており、ここでは、〔−3、−2、0、2、3、3〕に対応する再生データが入力された場合を示している。
図9(a)では、再生データの位相がA/D変換器105のサンプリングクロックの位相と合っている場合を示している。サンプリング点aのサンプリング結果が、値0なので、位相検出器の出力端子621の出力結果は0となり、位相誤差がないことを示している。
図9(b)では、再生データの位相がA/D変換器105のサンプリングクロックの位相より進んでいる場合を示している。サンプリング点aのサンプリング結果が、値0より大きいので、位相検出器の出力端子621の出力結果は正の数となる。パターン検出回路611は、図7の真理値表に従い、ゼロクロスを検出し、ゼロクロス点を検出した際の再生データの値を抽出してレジスタ619の値を更新することで、出力端子621には再生データとクロックとの位相のずれに応じた正の数が出力されることになる。ここで正の符号は再生データの位相が、サンプリングクロックより進んでいることを示している。
再生データの位相がA/D変換器105のサンプリングクロックの位相より遅れている場合について図9(c)を用いて説明する。図9(c)においてはサンプリング点aのサンプリング結果が値0より小さいため、位相検出器の出力端子621の出力結果は負の数となる。パターン検出器611は、図7の真理値表に従い、ゼロクロスを検出し、これによりレジスタ619の値を更新し、出力端子621には位相のずれに応じた負の数が出力されることになる。負の符号は、位相がA/D変換器105のサンプリング位相より遅れていることを示している。
このように、再生信号をサンプリングしたデータにPR(1,1)処理を施した後、2値化して得られた連続するサンプルa、bのデータを用いて、パターン検出器611により”01”、”10”の各パターンを検出し、図7の真理値表に従って各スイッチ613、615を制御することにより、簡単且つ高精度にサンプリング点における再生データとクロックとの位相差を検出することが出来る。
この様に、本実施形態では、ディスクから再生された映像信号をA/D変換した後、PR(1,1)の処理を施し、これを2値判別して得た2ビットのデータ中における、再生信号中のゼロクロス点に対応した特定パターンを検出して、そのときの再生データを抽出して位相差信号としてVCOを制御するので、簡単且つ高精度にサンプリング点における再生データとクロックとの位相差を検出することができる。また、映像信号中に含まれる特定パターンを検出するので、位相変動の検出用の特定パターンを映像信号とは別にディスクに記録する必要もなく、ディスクの記録容量を有効に使うことができる。
次に、第2の実施形態について説明する。
図10は、本発明の第2の実施形態としての位相検出器117の構成を示すブロック図である。図6に示す位相検出器において、PR(1,1)処理の代わりにPR(−α、1+α、1+α、−α)処理を行う構成になっており、それ以外の部分においては図1と同じ構成をとる。
図4(a)の再生信号にPR(−α、1+α、1+α、−α)処理を施すことで、図4(c)の波形が得られる。この波形は、サンプリングポイントを0.5Tシフトした波形であり、サンプリングポイントにおいてアイパターンが開いている。図4(b)に示すPR(1,1)波形と比較して、振幅方向にアイパターンがより大きく開いており、多少振幅方向に変動が生じたとしても、正確にクロックを抽出することが可能である。
FIRフィルタ109から出力された複数ビットのデジタルデータ1001は、レジスタ1003に出力される。レジスタ1003からの出力データはレジスタ1005に出力され、レジスタ1005の出力はレジスタ1007に順次出力される。デジタルデータ1001の出力信号に符号反転回路1009、乗算器1011を用いて、−αを乗算する。同様に、レジスタ1007の出力信号に符号反転回路1021、乗算器1023を用いて、−αを乗算する。レジスタ1003、レジスタ1005の出力信号には、それぞれ加算器1013、1017、乗算器1015、1019を用いて1+αを乗算する。
乗算器1011、1015、1019、1023の乗算結果を加算器1025で加算し、加算結果をコンパレータ1027へ出力する。コンパレータ1027は、加算結果が値0より大きいか小さいかを判定する。この判定に用いられる波形が上記PR(−α、1+α、1+α、−α)処理された波形であり、振幅変動により強くなっている。
具体的には、加算結果のMSBを信号dとしてレジスタ1029とパターン検出回路1035に供給する。また、レジスタ1029の出力をレジスタ1031へ、レジスタ1031の出力をレジスタ1033へ順次出力する。
レジスタ1029、1031、1033はそれぞれ入力データを1サンプル期間遅延させて出力する。各レジスタの出力を信号c、b、aとしてパターン検出回路1035に出力する。sとtは、パターン検出回路1035からスイッチ1039、スイッチ1041へ出力される制御信号である。
パターン検出回路1035の動作ロジック真理値表を図11に示す。
図3の状態遷移図を用いて、図10の信号a、b、c、dの値から、サンプリングポイントb点での再生信号波形の値が7値のどれに該当するかが分かる。そのサンプリングポイントb点での値を図11ではSELと表記した。
本形態においても、再生信号はRLL(1,7)方式により変調されており、チャネルビットをTとするとき、再生データのパルス幅は2T〜8Tとなる。よって図11の真理値表において、1Tのパターン010、101は再生データには現れないはずなので#として真理値表を作成した。
全部で16種類の4ビットパターンのうち、位相差に比例した傾きをもつゼロクロスするパターンは、信号a、b、c、dの組み合わせが”0011”、”1100”の2パターンである。”0011”の位相検出特性を図8(a)に示し、”1100”の位相検出特性を図8(b)に示す。図8に示すように、“0011”と“1100”とでは、位相検出特性が逆になるので、”1100”のパターンを検出した場合には、図8(a)に示す理想的な位相検出特性をもつように符号反転回路1037によって極性を反転する。この極性の反転を制御するのがパターン検出器1035から出力されるスイッチ1039を制御する制御信号sである。極性を反転させる場合にはs=1、させない場合にはs=0に制御する。
また制御信号tはスイッチ1041を制御する信号であり、ゼロクロスを判定する信号で、”0011”、”1100”のパターンを検出した場合には、再生波形にゼロクロスポイントが存在する場合には、t=1、逆にゼロクロスポイントが存在しない場合には、t=0に制御する。
また、図11の真理値表において、SELを#と示した部分は、現れないはずの1Tのパターンが入力されたことを示すが、このような場合はt=0に制御して値をホールドする。
このように、再生された信号のアナログ波形をサンプリングしたデータにPR(−α、1+α、1+α、−α)処理を施し後、値0で2値化して得られたa、b、c、dの4点のMSBデータを用いて、パターン検出器1035により”0011”、”1100”の各パターンを検出し、図11の真理値表に従って各スイッチ1039、1041を制御することにより、簡単且つ高精度にサンプリング点における再生データとクロックとの位相差を検出することが出来る。
次に、αの範囲の検討結果について図12に示す。
図12の(a)〜(e)は、それぞれ、α=0.0、0.10、0.125、0.15、0.20の場合の位相差及びVCOへの入力電圧を示す。これより、αの範囲は、0.0から0.2未満の範囲が適していることが分かった。
次に、第3の実施形態について説明する。
図13は、第3の実施形態としての位相検出器117の構成を示すブロック図である。図6に示す位相検出器において、PR(1,1)処理の代わりにPR(−α、1、1、−α)処理を行う構成になっており、それ以外の部分においては図6と同じ構成をとる。
第2の実施形態では、振幅方向にアイパターンが大きく開くことに着目し、図10に示す位相検出器の構成を採用したが、本実施形態では、加算器1025の加算結果をコンパレータ1027で0より大きいか小さいか2値化することに着目し、レジスタ1003、1005の出力に1+αを乗算した場合と、αを乗算した場合とがコンパレータ1027の結果に影響しないことを考慮して、レジスタ1003、1005の出力には何も乗算しない構成、つまりPR(−α、1、1、−α)処理を行う構成とした。
FIRフィルタ109から出力された複数ビットのデジタルデータ1301は、レジスタ1303に出力される。レジスタ1303からの出力データはレジスタ1305に出力され、レジスタ1305の出力はレジスタ1307に順次出力される。デジタルデータ1301の出力信号に符号反転回路1309、乗算器1311を用いて、−αを乗算する。同様に、レジスタ1307の出力信号に符号反転回路1313、乗算器1315を用いて、−αを乗算する。
乗算器1311、1315の乗算結果とレジスタ1303、1305の出力を加算器1317で加算し、加算結果をコンパレータ1317へ出力する。コンパレータ1317は、加算結果が値0より大きいか小さいかを判定する。具体的には、加算結果のMSBを信号dとしてレジスタ1321とパターン検出回路1327に供給する。また、レジスタ1321の出力をレジスタ1323へ、レジスタ1323の出力をレジスタ1325へ順次出力する。
各レジスタ1321、1323、1325の出力を信号c、b、aとしてパターン検出回路1327に出力する。sとtは、パターン検出回路1327からスイッチ1329、スイッチ1331へ出力される制御信号である。
パターン検出回路1327の動作ロジック真理値表は図11と同じものである。
このように、再生された信号のアナログ波形をサンプリングしたデータにPR(−α、1、1、−α)処理を施し後、値0で2値化して得られたa、b、c、dの4点のMSBデータを用いて、パターン検出器1327により”0011”、”1100”の各パターンを検出し、図11の真理値表に従って各スイッチ1329、1331を制御することにより、簡単且つ高精度にサンプリング点における再生データとクロックとの位相差を検出することが出来る。
なお、前述の各実施形態では、ディスク媒体に記録された信号を再生する装置について説明したが、これ以外にも、例えば、伝送路を介して信号を受信する装置などにも同様に本発明を適用可能である。
本発明が適用される再生装置の構成を示す図である。 従来の再生装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態における再生信号の状態を示す遷移図である。 再生信号の波形を示す図である。 ゼロクロス点を含む再生信号波形及びそのPR(1、1)処理した信号を示す図である。 位相差検出回路の構成を示す図である。 位相差検出回路にて検出するパターン及びそのときの出力信号を示す真理値表である。 位相差検出回路の検出特性を示す図である。 位相差検出回路により検出する位相差の様子を示す図である。 位相差検出回路の他の構成を示す図である。 位相差検出回路にて検出するパターン及びそのときの出力信号を示す真理値表である。 αの値に対応した位相差検出回路の検出結果を示す図である。 位相差検出回路の他の構成を示す図である。

Claims (9)

  1. 記録媒体から情報信号を再生する再生手段と、
    前記再生手段から出力された再生信号をクロックに応じてサンプリングし、1サンプル複数ビットのデジタル信号に変換する変換手段と、
    前記変換手段から出力されたデジタル信号に対してパーシャルレスポンス(1、1)の処理を施し、その結果を2値判定して得られる連続した2サンプルのデータからなる2ビットのデータ中の特定のパターンを検出するパターン検出手段と、
    前記パターン検出手段の検出結果に応じて前記変換手段から出力されたデジタル信号を抽出し、前記再生信号と前記クロックとの位相差を示す信号として出力する抽出手段と、
    前記抽出手段の出力に応じて前記クロックを出力するクロック発生手段とを備える再生装置。
  2. 前記特定パターンは前記2ビットのデータに対応する前記変換手段からのデジタル信号中にゼロクロス点が含まれているパターンであることを特徴とする請求項1記載の再生装置。
  3. 前記抽出手段は、前記パターン検出手段により検出されたパターンの種類に応じて、前記抽出されたデジタル信号の符号を反転させて出力することを特徴とする請求項1記載の再生装置。
  4. 前記特定パターンは前記2ビットのデータに対応する前記変換手段からのデジタル信号中にゼロクロス点が含まれているパターンであり、前記抽出手段は前記デジタル信号中のゼロクロス前後のサンプル間のアイパターンの傾きに対応した前記特定パターンの種類に応じて前記抽出されたデジタル信号の符号を反転させて出力することを特徴とする請求項3記載の再生装置。
  5. 前記パターン検出手段は、前記特定パターンとして複数のパターンを検出することを特徴とする請求項1記載の再生装置。
  6. 記録媒体から情報信号を再生する再生手段と、
    前記再生手段から出力された再生信号をクロックに応じてサンプリングし、1サンプル複数ビットのデジタル信号に変換する変換手段と、
    前記変換手段から出力されたデジタル信号に対してパーシャルレスポンス(−α、1+α、1+α、−α)の処理を施し、その結果を2値判定して得られる連続した4サンプルのデータからなる4ビットのデータ中の特定のパターンを検出するパターン検出手段と、
    前記パターン検出手段の検出結果に応じて前記変換手段から出力されたデジタル信号を抽出し、前記再生信号と前記クロックとの位相差を示す信号として出力する抽出手段と、
    前記抽出手段の出力に応じて前記クロックを出力するクロック発生手段とを備える再生装置。
  7. 記録媒体から情報信号を再生する再生手段と、
    前記再生手段から出力された再生信号をクロックに応じてサンプリングし、1サンプル複数ビットのデジタル信号に変換する変換手段と、
    前記変換手段から出力されたデジタル信号に対してパーシャルレスポンス(−α、1、1、−α)の処理を施し、その結果を2値判定して得られる連続した4サンプルのデータからなる4ビットのデータ中の特定のパターンを検出するパターン検出手段と、
    前記パターン検出手段の検出結果に応じて前記変換手段から出力されたデジタル信号を抽出し、前記再生信号と前記クロックとの位相差を示す信号として出力する抽出手段と、
    前記抽出手段の出力に応じて前記クロックを出力するクロック発生手段とを備える再生装置。
  8. 前記αの範囲を0から0.2未満の範囲としたことを特徴とする請求項6または7に記載の再生装置。
  9. 前記再生手段から再生された情報信号は、RLL(1、7)変調方式により変調されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の再生装置。
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