JP2865966B2 - 記録媒体の信号再生方法 - Google Patents

記録媒体の信号再生方法

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JP2865966B2
JP2865966B2 JP1227793A JP1227793A JP2865966B2 JP 2865966 B2 JP2865966 B2 JP 2865966B2 JP 1227793 A JP1227793 A JP 1227793A JP 1227793 A JP1227793 A JP 1227793A JP 2865966 B2 JP2865966 B2 JP 2865966B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は記録媒体の信号再生方法
に関する。より詳細には、記録信号帯域より低い周波数
成分を除去せずに二値化を行う信号再生方法に関し、特
に、信号の記録部分と未記録部分とが混在する光記録媒
体の信号再生に用いて好適な信号再生方法及び装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】情報記憶装置として、光ビームを照射
し、その照射熱を利用して記録マークを記録した記録媒
体から信号再生する光ディスク装置や光磁気ディスク装
置が知られている。この種の情報記憶装置においては、
半導体レーザの発光パワー変動や、光ディスク媒体の感
度ばらつき及び環境による感度変動等により、記録媒体
に記録される記録マークの形状が変動し、この記録マー
クの形状変動がその再生時に偶数次歪となり、再生信号
のデューティが変動する問題がある。
【0003】この歪を除去するためには、再生信号を二
値化するコンパレータのスライスレベルを適正に制御す
ることが必要となる。この方法の一例が、光記録におけ
る信号処理技術 1989年 株式会社トリケップス発
行 田中 邦麿監修 第116頁から第118頁に記載
されている。
【0004】図3は従来の信号再生回路を示す。記録マ
ークのエッジ位置に情報を持たせるマーク長記録により
記録した記録媒体に、レーザ光を照射し、その反射光を
検出して再生信号を得、増幅器15で所望の振幅に増幅
する。この再生信号は、記録媒体の反射率や複屈折率の
変動及びレーザ光のトラック中心からのずれ等によっ
て、低周波成分の変動が生じる。この変動を取り除くた
めに高域通過フィルタ(以下HPFと称する)5を経
て、記録データの復調を行うための再生信号二値化手段
である波形整形回路8へ入力する。その一方、増幅した
再生信号の上部と下部のエンベロープを検出する上包絡
線検波回路16と下包絡線検波回路17へ入力し、それ
ぞれの出力の差分を差分回路18で検出し、波形整形回
路8へ入力する信号振幅の二分の一のレベルを得る。波
形整形回路8のスライスレベルは、記録媒体をトラック
に沿って多数に分割した記録領域(以下セクタと称す
る)の各先頭部に設けられ、復調用クロックの位相同期
を行うための同期信号領域(以下VFO部と称する)か
ら得られる再生信号の二分の一のレベルに設定する。こ
のため、VFO部を示すVFOゲートによりサンプルホ
ールド回路19を制御し、VFO部から得られる再生信
号の二分の一のレベルを波形整形回路8のスライスレベ
ルとして入力する。スライスレベルの設定にVFO部の
再生信号を用いるのは、マーク長記録ではVFO部の再
生波形の信号デューティが50%であり、その中心レベ
ルが記録データから得られる再生信号を二値化するため
の適正なスライスレベルとなるためである。
【0005】尚、スライスレベルの設定をVFO部に限
るのは、VFO部が再生信号の位相同期を行う基準であ
り、VFO部以外の再生信号のデューティがまちまちで
あるので、上包絡線検波と下包絡線検波の感度が異な
り、全ての信号で適正なスライスレベルとはならない理
由からである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図4は図3に示した回
路の各部の波形を表すものである。以下、図4のaに示
めすような1トラック中の1部分しか信号が記録されて
いない場合の信号再生の様子を説明する。また説明を簡
単にするため、VFO部の波形は信号デューティが50
%であり、二値化の適正なスライスレベルである中心レ
ベルが未記録レベルと直流記録レベルの平均レベルが等
しい場合とする。
【0007】信号aがHPF5を経て、波形整形回路8
に入力する信号は波形bとなる。一方、上包絡線検波回
路16及び下包絡線検波回路17の出力はそれぞれ波形
c及びdであり、その差分波形である比較回路18の出
力は図4のeとなる。図4の波形eは再生信号のVFO
部、すなわち図4のfに示すVFOゲートがハイレベル
の間において、HPF5で生じた直流レベル変動と等し
く、それ以外の部分ではHPF5で生じた直流レベル変
動と等しいとは限らない。そこで、VFOゲートfがハ
イレベルの間サンプリング動作し、VFO部以外はVF
Oゲートfをローレベルとし、VFO部の最終部で比較
回路18の出力をホールドして、図4のgで表す波形を
波形整形回路8の他方の入力へ送る。尚、図4に破線g
で示す波形は、bに示した波形整形回路8のもう一方の
入力信号である。
【0008】図4に示す様に、HPF5によって直流レ
ベル変動が整定するための過応答時間よりVFO部の方
が短いと、直流レベル変動の整定前に波形整形回路8の
スライスレベルがホールドされるため、スライスレベル
がホールド後のHPF5の直流レベル変動分だけ適正値
(図4の点線g)よりずれるため、トラック中に1部分
しか信号が記録されていない場合、信号を正しく読み取
れないという問題が生じる。
【0009】これは1トラック中に1部分しか信号が記
録されていない場合だけでなく、再生信号に瞬時の直流
レベル変動がある場合、例えば光磁気ディスク装置にお
けるアドレス信号部とデータ信号部の境目、再生信号部
を検索するシーク動作の直後、大きな欠陥部を再生した
直後、信号の記録や消去の直後などに同様な問題が生じ
る。一番目の場合、アドレス信号は記録媒体の凹凸で記
録されており、データ信号は記録媒体の磁界の変化とし
て記録されているため、信号の検出方法が異なり、よっ
て再生信号の直流レベルも異なる。二番目から四番目の
場合、シーク時、欠陥部再生時および記録/消去時は、
正しい信号が検出されるわけでないので、再生した信号
の直流レベルはまちまちで、その後正しい信号が再生さ
れると直流レベル変動を生じる。
【0010】また、特定パターン部であるVFO部に欠
陥があると、VFO部の信号により制御を行う手段は適
正な制御を行えない。
【0011】本発明は、かかる点に鑑み、記録信号帯域
より低い周波数成分を除去せずに二値化を行う場合に、
未記録部や欠陥等があっても、常に安定に正常な信号を
読み取ることができる、記録媒体の信号再生方法及び装
置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の信号再生方法
は、記録信号の再生を行う期間以外は、特定パターン部
で検出した電圧が平均電位である任意の信号に置き換え
て、補間することを特徴とし、本発明の情報記憶装置
は、この補間信号を発生する回路を備えた信号再生回路
を有する。
【0013】また、本発明は、信号復調を行うための二
値化手段とは異なる二値化手段により信号の異常を検出
する手段を有し、この検出信号により特定パターン部に
て制御する手段を中断する。
【0014】さらに本発明は、再生信号の直流レベル補
正回路、利得制御回路、低域遮断補償回路、そしてスラ
イスレベル制御回路を備えた信号再生回路を有する情報
記憶装置である。
【0015】
【作用】本発明によれば、読み取るべき記録信号の再生
期間以外は補間信号に置き換えられるので、記録媒体に
未記録部や欠陥等があっても、信号の直流変動を抑える
ことができ、安定に信号を再生することができる。
【0016】また、特定パターン部における再生信号の
不良を再生信号の復調を行うための二値化手段とは異な
る二値化手段により検出し、特定パターン部で制御する
手段を中断することにより、該制御が不適正な動作をす
るのを防ぐことができる。
【0017】さらに本発明は、直流レベル補正手段、利
得制御手段、低域遮断補償手段そしてスライスレベル制
御手段の順に再生信号を処理することで、再生信号の直
流レベル変動に対し安定に二値化することができる。
【0018】
【実施例】図1は、本発明の第1の実施例を示し、本発
明の信号再生方法を実施するための信号再生回路のブロ
ック図である。図2は、その動作を説明するため、図1
の各部の波形を示したものである。
【0019】記録媒体からの再生信号aは、記録媒体に
予め記録されてある記録媒体の反射率情報により再生信
号の振幅を制御する利得制御アンプ1で増幅され、DC
補正回路2および波形整形回路9へ入力する。DC補正
回路2は再生信号の直流レベル補正を行うもので、VF
O部制御回路12からの制御信号bにより制御され、V
FO部の上下包絡線電位の中心電位または平均電位を基
準電位Vrに一致させるものである。
【0020】図5に、DC補正回路2の一例を示す。上
包絡線検波回路16と下包絡線検波回路17で得た上包
絡線電位mと下包絡線電位nを差分回路16で演算して
中心電位pを得、この中心電位pと基準電位Vrとを差
分回路20で差電位qを得る。そして、システムコント
ローラ14からのVFOゲートtでサンプルホールド1
9を制御して補正信号rとし、それを加算器21で入力
信号と加算するすることにより補正を行う。また、低域
遮断フィルタで平均電位を得、図5の中心電位pの代わ
りに、この平均電位を用いることもできる。
【0021】波形整形回路9は再生信号の不良領域や未
記録領域を検出するために用いるものである。
【0022】DC補正回路2の出力cは信号補間回路3
に入力し、信号補間制御回路13からの制御信号gによ
り制御され、再生領域以前や再生領域中の未記録領域及
び比較的長い不良信号領域においては、平均電位が基準
電位Vrと等しい補間信号dに置き換える。信号補間回
路3の出力信号hは、DC補正回路2の出力cがVFO
部では基準電位Vrを中心とする信号であり、補間信号
dの平均電位が基準電位Vrに等しことから、直流電位
の変動が極めて小さい信号となり、利得制御アンプ4へ
入力する。
【0023】補間信号dはデューティ50%の信号であ
り、その周波数は再生信号と同等なものである。例え
ば、PLLの周波数同期用の信号を分周した信号であ
り、これなら補間信号用の発振器が必要なく、信号再生
回路の構成を簡素化でき、1チップのLSIに実装でき
る。
【0024】利得制御アンプ4はVFO部制御回路12
および信号補間制御回路13からの制御信号eにより制
御され、VFO部および補間信号部の信号レベルを検波
してVFO部の振幅が一定となるように制御する自動利
得制御アンプである。これによりセクタ間の信号振幅変
動が抑圧され、ほぼ一定レベルの振幅の信号iとなり、
その後HPF5で低周波のノイズを除去した信号hとな
り、量子化帰還回路6へ入力する。
【0025】量子化帰還回路6はHPF5での低域遮断
の補償を行うものである。図6に、量子化帰還回路6の
一例を示す。量子化帰還回路6の出力kを波形整形回路
22でHPF5のバイアス電位Vbをスライスレベルに
用いて二値化し、その二値化信号からHPF5の周波数
変換した低域通過フィルタ(以下LPFと称する。)2
2で低周波数成分sを取り出す。そして、減算器24に
より低周波数成分sを量子化帰還回路6の入力jから引
き算するように帰還することにより、HPF5で失われ
た低域遮断の補償を行う。量子化帰還回路6の出力は直
流変動が極めて小さく、かつ、セクタ間の振幅変動も無
く、低周波のノイズが除去された再生信号kとなり、一
定のスライスレベルで二値化可能となる。但し、各部回
路の制御性能により、一定のスライスレベルでは各セク
タ間で必ずしも適正とはならない場合がある。
【0026】そこで、スライスレベル制御回路7は、V
FO部制御回路12からの制御信号gにより制御され、
各セクタ毎にVFO部にて適正なスライスレベルlを検
出し、波形整形回路8にて再生信号復調のための二値化
を行う。
【0027】VFO部制御回路12の動作について詳細
に説明する。基本的にはVFO領域でアクティブとなる
VFOゲートにより制御されるが、欠陥検出回路10か
らの欠陥検出信号とシステムコントローラからのRAW
ゲートとにより制限される。RAWゲートは、記録信号
の記録直後にその記録状態の確認を行うリードアフター
ライト(RAW Read After Write)のための再生期間
を表す。欠陥検出回路10は、波形整形回路9からの二
値化信号のパルス周期やパルス幅が所定の範囲以外であ
ることにより再生信号の不良を検出して、欠陥検出信号
を出力する。
【0028】図9は欠陥検出回路10の一例を示すブロ
ック図である。波形整形回路9からの二値化信号は、記
録信号周波数に比例したクロックを用いてラッチ51で
同期化した信号となる。また、それをシフトレジスタか
らなるDL52で該クロックn個分遅延した信号を生成
する。この遅延した信号と同期化した信号とを演算回路
53で比較演算して、欠陥を検出する。この欠陥検出回
路10は同期化した信号のパルス幅が所定の幅以上とな
ると欠陥とみなし、演算回路53がリトリガブル・モノ
スレーブル・マルチバイブレータのように動作し、同期
化した信号がnクロック分遅延後まで状態が変化しない
場合、欠陥検出信号を出力するものである。該クロック
としてPLL同期用の信号を用いると、ディスクの内外
周にて記録周波数が変化する、例えばZCAV方式の記
録媒体に対しても、内外周で均一な欠陥検出動作を行え
る。
【0029】VFO領域に信号不良があると、DC補正
回路2、利得制御アンプ4およびスライスレベル制御回
路7は不良部で誤動作し、適正な制御ができない。そこ
で、信号不良を検出した欠陥検出信号により各々の制御
動作を停止させ、信号不良による誤動作を防止する。但
し、元よりVFO領域に記録媒体欠陥のあるセクタの場
合、欠陥が経年変動により大きくなり、経年時に防止策
を講じても誤動作を抑圧しきれず、再生信号の復調がで
きなくなる恐れがある。そこで、RAW処理時には、R
AWゲートにより欠陥検出信号による上述の防止策を禁
止し、元よりVFO領域に記録媒体欠陥のあるセクタは
再生信号の復調ができないことにより不良セクタとして
認識し、交代セクタに再度記録し直すようにする。
【0030】欠陥検出を良好に行えるように、波形整形
回路9は入力信号の帯域を制限したり、入力信号レベル
によりスライスレベルを制御すると良い。
【0031】図1において、DC補正回路2、利得制御
アンプ4およびスライスレベル制御回路7はVFO部制
御回路12からの同一の制御信号にて制御されている
が、異なるタイミングの制御信号であってもかまわな
い。DC補正回路2、利得制御アンプ4およびスライス
レベル制御回路7は各々応答時間があり、前段の手段の
過渡応答時には後段の手段は適正な信号でないため正常
な動作とはならない。そこで、前段よりも後段の方のが
アクティブとなるタイミングが同時もしくは遅延した制
御信号を用いるようにする方が良好な制御を行える。
【0032】尚、光磁気ディスク装置においては、VF
O部制御回路12はアドレス信号部とデータ信号部それ
ぞれのVFO部にて制御を行う。前記したようにアドレ
ス信号部とデータ信号部は異なる方法で記録されてお
り、ディスクからの信号の読みだし方法も異なり、互い
に相関の無い信号なので、それぞれに基準となるVFO
部が設けられており、各々独立に制御する必要がある。
【0033】信号補間制御回路13の動作について詳細
に説明する。未記録部は元より、記録済部においても再
生信号を復調しない領域は補間信号に置き換え、直流変
動を極力抑えるようにする。この信号補間動作は基本的
にはシステムコントローラ14からのリードゲートeに
より制御される。
【0034】特に、以下の二つの場合は特記するところ
であり、明確に説明する。予め記録媒体にプリフォーマ
ットされている領域ではリードゲートeはアクティブに
ならなく、補間信号への置き換えは行わない。プリフォ
ーマット領域の再生信号には各セクタのアドレス情報等
が含まれており、システムコントローラ14が常時必要
としている情報のためである。次に、記録及び消去と再
生とを同時に行わない場合、記録及び消去の期間にはリ
ードゲートeはアクティブとなり、補間信号に置き換え
る。記録及び消去時は正常な再生信号が得られないため
である。
【0035】信号再生領域であるリードゲートeがネガ
ティブの状態においても、欠陥検出回路10及び欠陥検
出回路11で再生領域中の未記録領域及び比較的長い不
良信号領域を検出した場合は、欠陥検出回路10及び欠
陥検出回路11の欠陥検出信号fにより補間信号dに置
き換える。これは量子化帰還回路6の誤動作を防ぐため
である。未記録領域及び比較的長い不良信号領域ではH
PF5の出力で大きな直流変動が生じる。この直流変動
を抑圧するのが量子化帰還回路6であるが、比較的長い
不良信号領域では量子化帰還6回路は入力信号の振幅が
不均一であるのに対し、それに帰還する信号を生成する
波形整形回路22の出力振幅が一定なため、適正な帰還
量とはならなく、直流変動を抑圧しきれない。再生領域
中の未記録領域は、セクタ間のバッファ領域やプリフォ
ーマット領域とデータ領域の間のギャップ領域および記
録時に何らかの理由で記録を中断した領域等であり、回
路のばらつき等で不適性な帰還量やLPF23とHPF
5の特性不一致があると完全に抑圧しきれない。そこ
で、できる限りHPF5で直流変動が生じないように、
再生領域中の未記録領域及び比較的長い不良信号領域を
補間信号に置き換える必要がある。
【0036】欠陥検出回路10は前述した動作であり、
比較的短い不良領域も検出するが、その部分ではHPF
5での直流変動は極めて小さいので、補間信号に置き換
える必要はない。そこで、短い不良領域は無視するよう
に、検出する不良幅を制限する必要がある。その幅の大
きさはHPF5の時定数とエラー訂正で復元できる幅の
兼ね合いで定まる。
【0037】欠陥検出回路11は再生信号の振幅変動か
ら不良領域を検出するものであり、光ディスクにおける
ディスク面の傷やゴミ等で比較的長い間、再生信号振幅
が低下したときの検出に有効である。このような信号不
良は信号成分がのっこているため、欠陥検出10では検
出漏れを生じる恐れがあり、そのため欠陥検出回路11
も不良検出に併用すると良い。
【0038】図10に欠陥検出回路11のブロック図を
示す。再生信号の上下の包絡線を検出する上包絡線検出
回路41、42および下包絡線検出回路43、44を有
する。上包絡線検出回路41と下包絡線検出回路43は
短時定数の比較的応答性の早い回路で、欠陥部の波形変
動に応答し、上包絡線検出回路42と下包絡線検出回路
44は長時定数の比較的応答性の遅い回路で、欠陥部の
波形変動に応答しにくいものである。上包絡線検出回路
42および下包絡線検出回路44の出力はそれぞれシフ
トレジスタ45、46に入力し、上包絡線検出回路42
出力は負方向に、下包絡線検出回路44出力は正方向に
シフトし、上包絡線検出回路41と下包絡線検出回路4
3の出力と比較回路47、48にてコンパレートし、上
包絡線検出回路41の出力よりも上包絡線検出回路42
の出力の方が高電位の場合、下包絡線検出回路43の出
力よりも下包絡線検出回路44の出力の方が低電位の場
合、欠陥として判定し、それぞれの論理和をOR49で
とり、欠陥検出信号とする。
【0039】尚、再生領域中の未記録領域及び比較的長
い不良信号領域の検出には、欠陥検出回路10または欠
陥検出回路11のどちらか一方だけを使用するのでもか
まわない。
【0040】補間信号に置き換えた領域は再生信号とは
位相が異なるため、PLLの位相同期がずれ、再び再生
信号領域となっても位相同期が一致するのに時間が掛か
り、エラーが増加する。そこで、補間信号に置き換えた
領域ではPLLが動作しなく、置き換える直前の状態を
保つようにする。その方法の一例として、PLLのVC
Oの発振周波数を制御する電圧を置き換える直前の電圧
にホールドするものがある。
【0041】図7は、本発明の第2の実施例を示し、本
発明の信号再生方法を実施する信号再生回路のブロック
図である。図1と同じ番号のものは同じく動作するの
で、図1と異なる部分のみ説明する。本実施例では信号
補間の動作を二段階に分けて行っている。リードゲート
eにより信号補間回路3を制御して、DC補正回路2の
出力cを補間信号dに置き換える。利得制御アンプ4は
VFO部制御回路12のみで制御される。これでは信号
補間部の振幅が一定とはならなく、量子化帰還回路6が
誤動作するので、利得制御アンプ4とHPF5の間に信
号補間回路36を設け、信号補間制御回路13により補
間信号領域を再び一定振幅の補間信号に置き換える事
で、量子化帰還回路6に入力する補間信号の振幅を一定
に保つ。再生領域中の未記録領域及び比較的長い不良信
号領域のその検出は、利得制御アンプ4の出力信号iに
て欠陥検出回路11で行い、信号補間回路36にて補間
信号に置き換えを行う。これは再生領域中の未記録領域
及び比較的長い不良信号領域により誤動作するのは量子
化帰還回路6であり、その入力以前に信号補間を行えば
問題はなく、再生領域中の未記録領域及び比較的長い不
良信号領域の検出も利得制御アンプ4で再生信号の振幅
を一定にした方が良好に行えるからである。
【0042】図8は本発明を用いた光ディスク再生装置
の概略ブロック図である。スピンドルモータ26は光デ
ィスク媒体25を回転させる。光ピックアップ28は回
転した光ディスク25上の所望の情報が書き込まれた領
域に移動し、レーザ光29を照射して記録情報を読みだ
す。読みだした情報はRFアンプで増幅され、再生信号
として、本発明の信号再生方法を実施する再生信号二値
化処理回路31に送られて二値化信号となり、PLL3
3にて位相同期を取ったクロックを発生させ、クロック
と二値化信号を比較するデータ弁別32で再生信号の”
1”OR”0”判定を行い、復調回路34で記録した源
情報を得、システムコントローラ35に送る。システム
コントローラ35は、スピンドルモータ26、光ピック
アップ28を駆動するサーボ回路27、及び再生信号二
値化処理回路31の制御を行うものである。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低周波成分の変動を有する再生信号を復調領域以外や未
記録部および比較的長い不良信号領域では別の信号に置
き換えるにより、低周波成分の変動をHPFにより取り
除いても同一のスライスレベルで信号を二値化可能と
し、安定に信号を判別できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す信号再生回路のブ
ロック図
【図2】図1の動作説明図
【図3】従来の信号再生方法を示すブロック図
【図4】図3の動作説明図
【図5】DC補正回路2のブロック図および動作説明図
【図6】量子化帰還回路6のブロック図および動作説明
【図7】本発明の第2の実施例を示す信号再生回路のブ
ロック図
【図8】本発明による光ディスク装置の概略ブロック図
【図9】欠陥検出回路10のブロック図
【図10】欠陥検出回路10のブロック図
【符号の説明】
2 DC補正回路 3 信号補間回路 4 利得制御アンプ 5 HPF 6 量子化帰還回路 7 スライスレベル制御回路 8 波形整形回路 10 欠陥検出回路 11 欠陥検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松崎 政則 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立画像情報システム内 (72)発明者 賀来 敏光 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社日立製作所 ストレージシステム事 業部内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 20/10 321

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マーク長記録によりエッジ位置に情報を
    持つ記録信号を記録した記録媒体から得られる再生信号
    を、該記録信号の再生を行う期間以外は該記録媒体の特
    定パターン部から検出される電位が平均電位となるよう
    に設定された信号に置き換えることにより補間し、該補
    間した再生信号を該記録媒体の特定パターン部から検出
    される電位により自動設定されるスライスレベルで二値
    化することを特徴とする記録媒体の信号再生方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記置き換える信号
    は、デューティ50%で、その周波数が再生信号の周波
    数と同等であることを特徴とする記録媒体の信号再生方
    法。
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