JP3636338B2 - デジタル情報再生装置及びデジタル情報再生方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタル情報再生装置及びデジタル情報再生方法、更に詳しくは再生信号の再生におけるクロックスキューの影響の防止部分に特徴のあるデジタル情報再生装置及びデジタル情報再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、コンパクト・ディスク(CD)に代表されるように、情報を1,0のデジタル信号の形で記録/再生するデジタル記録/再生装置が広く普及してきている。このデジタル記録/再生装置においては、再生された信号を記録時の情報に戻すためには、再生信号のどの位置がデータの位置であるかを知らせるクロックが必要である。例えば、予め記録媒体にクロックを再現するための基準信号を挿入している装置もあるが、CDやMD(ミニ・ディスク)のように再生信号からクロックをPLL(フェーズ・ロックド・ループ)等により自己抽出する装置が最近主流になっている。
【0003】
なお、ディスク状記録媒体においては、CDやMD以外にデジタル・ビデオ・ディスク(DVD)等も開発されており、特にMDやDVDにおいてはより高密度に情報が記録されている。
【0004】
従来の上記デジタル記録/再生装置では、図6に示すように、ディスク状記録媒体100に変調して記録されている情報の再生信号より、情報の復調に必要なクロックを抽出する、上記PLLを構成するクロック抽出回路101が設けられている。
【0005】
このクロック抽出回路101では、2値化回路102により上記再生信号を2値化した2値化再生信号(以下、RF信号)を位相比較器103に入力し、位相比較器103は、このRF信号と後述する電圧制御発生器(VCO)104の出力との位相差を検出し、2つの入力の位相差に関係する誤差信号をロー・パス・フィルタ(LPF)105に出力する。LPF105では、上記誤差信号の低周波成分だけを取りだし、制御電圧として上記VCO104に出力する。そして、制御電圧に基づき、VCO104は出力を位相比較器103にフィードバック出力することで、RF信号に同期したクロックを抽出する。
【0006】
このようなクロック抽出回路101の構成では、RF信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジがクロックのエッジと一致するようにフィードバック制御を行っているだけで、周波数の比較能力がないため、S/N比が低かったり歪んでいる品質の悪いRF信号に対しては、瞬間的にクロックの周波数が高くなったり低くなったりして、いわゆる、クロックスキュー(例えば、本来100個のクロックがあるべきであるところに、99個のクロックしかなかったり、逆に101個のクロックに増えたりする現象)が発生する。
【0007】
このクロックスキューに対して、従来は、クロックスキューが生じると、データの組がずれてしまい誤復調になることはあたりまえとする考え方が一般的であり、比較的短い間隔でフレーム同期信号を挿入することで、クロックスキューが生じる確率を最小限にするように対処していた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フレーム同期信号は、記録密度という点では冗長なものであり、最近の高記録密度化の流れの中では、フレーム同期信号の挿入間隔は長くなる傾向にあり、情報の記憶密度を高めれば、さらにクロックスキューが起きやすくなる。
【0009】
例えば、上記のCDとDVDを比べると、フレーム同期信号の挿入間隔は約3倍長くなっており、クロックスキューの影響もそれに比例して大きくなっている。結果として、DVDではエラーレートが悪化することが予想されるために、CDに比べて非常に強力なエラー訂正回路を搭載するしかなく、従来は、クロックスキューを起こさないようにするかということにのみ注力していたので、高密度化されたMDやDVDに対しては、本質的かつ実質的にクロックスキューの影響を低減させることができないといった問題がある。
【0010】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、変調され高密度記録されたデジタル情報の再生におけるクロックスキューの影響を確実に防止することのできるデジタル情報再生装置及びデジタル情報再生方法を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明のデジタル情報再生装置は、変調されフレーム単位で記録された情報のフレーム同期信号よりクロックを抽出し、前記クロックに基づき前記情報より2値化再生信号を生成し前記2値化再生信号を復調するデジタル情報再生装置において、前記フレーム同期信号から前記クロックのクロックスキュー情報を検出するクロックスキュー検出手段と、前記2値化再生信号を、1フレームより所定クロック分短い時間だけ遅延させる遅延手段と、前記遅延手段により遅延された前記2値化再生信号を、複数の所定クロック分遅延させ複数の遅延2値化再生信号を生成する遅延2値化再生信号生成手段と、前記複数の遅延2値化再生信号を復調すると共に、復調エラーを検出する複数の復調手段と、前記クロックスキュー検出手段が検出した前記クロックスキュー情報及び前記複数の復調手段が検出した前記復調エラーに基づき、前記複数の復調手段のうち1つを選択する復調選択手段とを備えて構成される。
【0012】
本発明のデジタル情報再生装置では、前記復調選択手段が前記クロックスキュー検出手段が検出した前記クロックスキュー情報及び前記複数の復調手段が検出した前記復調エラーに基づき、前記複数の復調手段のうち1つを選択することで、変調され高密度記録されたデジタル情報の再生におけるクロックスキューの影響を確実に防止することを可能とする。
【0013】
また、本発明のデジタル情報再生方法は、変調されフレーム単位で記録された情報のフレーム同期信号よりクロックを抽出し、前記クロックに基づき前記情報より2値化再生信号を生成し前記2値化再生信号を復調するデジタル情報再生方法において、前記フレーム同期信号から検出する前記クロックのクロックスキュー情報と、前記2値化再生信号を1フレームより所定クロック分短い時間だけ遅延させた2値化再生信号を、複数の所定クロック分遅延させ生成し、前記複数の遅延2値化再生信号から検出する復調エラーとに基づき、前記複数の遅延2値化再生信号のうち1つを選択する復調信号選択ステップを備えて構成される。
【0014】
本発明のデジタル情報再生方法では、クロックスキュー情報及び復調エラーに基づき、前記複数の遅延2値化再生信号のうち1つを選択することで、変調され高密度記録されたデジタル情報の再生におけるクロックスキューの影響を確実に防止することを可能とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【0016】
図1乃至図4は本発明の第1の実施の形態に係わり、図1はデジタル情報再生装置の構成を示すブロック図、図2は図1の複数の復調回路に入力される遅延RF信号を説明する説明図、図3は図1のデジタル情報再生装置により再生される情報のクロックスキューの影響を説明する説明図、図4は図1のスキューパス検出部における処理の一例を示すフローチャートである。
【0017】
図1に示すように、本実施の形態のデジタル情報再生装置1では、CD、MD等のディスク状記録媒体2から光学ヘッド2aにより読み出された再生信号は、クロックを抽出する従来構成と同様なPLL3と、2値化しデジタル信号(以下、RF信号)に変換する2値化回路4とに出力される。
【0018】
ここで、ディスク状記録媒体2には、情報がCDやMD等で採用されているEFM(Eight to Fouteen Modulation)変調され、情報を8ビット毎に区切り14ビットのチャネルビットからなるブロックに変換すると共に、14ビットのブロック間に3ビットのチャネルビットを挿入して接続することで、最終的に情報を8bitから17bit変換し、NRZI(None Retern to Zero Inverted)方式で記録されている。
【0019】
2値化回路4からのRF信号は、1フレームより例えば2クロック分短い時間だけ遅延する第1の1フレーム遅延素子5(遅延手段)と、RF信号からフレーム同期信号を抜き出しRF信号の開始点を決定する同期信号検出部6とに出力される。なお、第1の1フレーム遅延素子5及び同期信号検出部6ではPLL3により抽出されたクロックに基づいて上記処理を行っている。
【0020】
同期信号検出部6で検出されたフレーム同期信号は、スキュー検出部7(クロックスキュー検出手段)及び第2の1フレーム遅延素子8に出力され、スキュー検出部7は、フレーム同期信号の間隔を測定し、クロックスキューの有無と方向及び数とを第1情報として検出し、第2の1フレーム遅延素子8は、フレーム同期信号を1フレーム遅延させる。
【0021】
また、第1の1フレーム遅延素子5で1フレームより2クロック分短い時間だけ遅延されたRF信号は、図2に示すように、クロックの0位相に対して、1クロック分遅延させる複数の遅延回路(DL)9a〜9jにより、異なる複数、例えば5つの遅延量−2CLK、−1CLK、0CLK、+1CLK、+2CLK分、それぞれ遅延された5つの遅延RF信号を生じさせる遅延回路部9(遅延2値化再生信号生成手段)に出力される。そして、遅延回路部9を通過した5つの遅延RF信号は、複数、例えば5個の復調回路10a〜10e(復調手段)に入力される。
【0022】
これら復調回路10a〜10eの基本構成は同じものであって、復調回路10a〜10eは、PLL3により抽出されたクロック及び第2の1フレーム遅延素子8からの1フレーム遅延したフレーム同期信号も入力しており、それぞれの遅延量で遅延された遅延RF信号をEFM復調する。
【0023】
この復調回路10a〜10eにおいて、並列に遅延RF信号をそれぞれEFM復調すると、それらの中に復調テーブルに乗らずに復調エラーが発生するが、復調回路10a〜10eは、発生した復調エラーを第2情報としてスキューパス検出部11(復調選択手段)に出力する。
【0024】
一方、スキューパス検出部11には、スキュー検出部7が検出した第1情報も入力されており、第1情報及び第2情報により後述するアルゴリズムによって、クロックスキューのない復調回路10a〜10eを検出する。そして、スキューパス検出部11がこの検出結果に基づき復調回路10a〜10eの出力を選択するセレクタ12を制御することで、復調出力として、制御回路13に出力する。この制御回路13は、この復調出力に対して時間軸伸長及び補正や誤り訂正及び補正を行ったり、ディスク状記録媒体2を駆動制御する図示しないサーボコントロール等を行うが公知であるので、説明は省略する。
【0025】
このように構成された本実施の形態のデジタル情報再生装置1の作用について説明する。
【0026】
上述したようにRF信号は、図3に示すように、ディスク状記録媒体2に情報がNRZI方式で記録されているため、”Hi”から”Low”、または”Low”から”Hi”へ変化したところで”1”、”Hi”や”Low”が続いているところでは”0”と読み出される。
【0027】
図3の場合、クロックスキューの無い時には、データは16進数で”01104”,”09020”,…と続くが、クロックスキューが生じると、クロックスキューの位置のデータを読み飛ばしてしまうために、17ビットのデータの組がずれてしまい ”01208”,”12044”,…となる。
【0028】
そして、これをEFM復調すると、
1.スキューの無い場合:01104→22, 09020→58
2.スキューの有る場合:01208→C8, 12044→3A
と全く異なるデータに化けてしまう。
【0029】
本実施の形態のデジタル情報再生装置1では、スキュー検出部7が第1情報を、フレーム同期信号の間隔(すなわち、1フレームの長さまたはクロック数)から測定し得る。この結果、1フレームの中でクロックスキューの有無と方向を検出することができる。また、この第1情報は、第1の1フレーム遅延素子5により実際のRF信号の復調が始まる1フレーム前に得らているので、スキューパス検出部11は、この第1情報より、予め選択されるべき復調器10a〜10eの候補を絞りこむができる。
【0030】
一方、 第2情報である復調エラーは、クロックスキューが生じたときに必ず発生するものではなく、復調テーブルに乗らない(存在しない)ときにのみ発生する。エラーとしての精度が比較的低いために、慎重に判断する必要があり、スキューパス検出部11は、復調回路10cから復調回路10bへの切り換えのタイミングを、5個の復調器10a〜10eからの復調エラー 、すなわち第2情報 により判断する。より詳細には、本実施の形態では、例えば、以下のように行っている。
【0031】
すなわち、スキューパス検出部11は、例えば第1情報よりクロックスキューの方向がクロックが増える方向で数が1クロックだと判断すると、セレクタ12を制御し、復調の開始時では復調出力を復調回路10cより選択し、途中で復調回路10bの出力に切り換えれば良いと予測する。そして、スキューパス検出部11は、復調回路10cから復調回路10bへの切り換えのタイミングを、5個の復調器10a〜10e(この場合には復調回路10cと復調回路10bの2個に限定される)からの復調エラー、すなわち第2情報により判断する。
【0032】
そして、スキューパス検出部11では、復調回路10cの復調エラーが発生して、そのとき復調回路10bから復調エラーが出ないという状態を内部の第1カウンタ(図示せず)でカウントし、この状態が2回続いたときに、復調回路10cと復調回路10bへ切り換えるものとする。ここで、この2回の間に復調回路10bが復調エラーで復調回路10cが非復調エラーの状態が発生した場合、第1カウンタはリセットされる。また、スキューパス検出部11での切り換えは、1回切り換えが行われたら、逆に戻ることは無い。なお、復調回路10cの復調エラーが発生して、そのとき復調回路10bから復調エラーが出ないという状態が2回続いた場合に復調回路10cと復調回路10bへ切り換えるとしたが、回数は2回に限らず、所定の複数回が続いた時に切り換えるようにしてもよい。
【0033】
次に、スキューパス検出部11は、例えば第1情報によりクロックスキューの方向がクロックが減る方向で数が2クロックだと判断すると、復調回路10cと復調回路10dと復調器10eを候補として絞り込む。この場合、上記1クロックの場合に比べて切り換え方が複雑で、
(1)復調回路10cから復調器10d、さらに復調回路10dから復調器10eへの切り換え、
(2)復調回路10cから復調器10eへの切り換え
の2通りがある。
【0034】
(1)の切り換えの場合は、スキューパス検出部11は、例えば、以下に示す表1に従って動作する内部の第2カウンタ(図示せず)と、表2に従って動作する内部の第3カウンタ(図示せず)と、表3に従って動作する内部の第4カウンタ(図示せず)とを用い、図4に示すフローチャートに従って、切り換え処理を行う。
【0035】
【表1】
【0036】
【表2】
【0037】
【表3】
【0038】
つまり、スキューパス検出部11は、図4に示すように、ステップS1でセレクタ12を制御し復調回路10cの出力を選択し、ステップS2で第2情報より復調回路10cの復調エラーが発生してそのとき復調回路10dから復調エラーが出ないという状態をカウントする第2カウンタの値が所定の複数値(例えば2)を越えたかどうかを判断する。カウント直後では越えてはいないので、ステップS3に進み、ステップS3で第2情報より復調回路10cの復調エラーが発生してそのとき復調回路10eから復調エラーが出ないという状態をカウントする第4カウンタの値が所定の複数値(例えば2)を越えたかどうかを判断する。やはり、カウント直後では越えてはいないので、ステップS2に戻る。第2カウンタまたは第4カウンタが所定の複数値を越えるまで、 このステップS2、S3を繰り返す。
【0039】
スキューパス検出部11は、ステップS3で第4カウンタの値が所定の複数値を越えず、ステップS2で第2カウンタの値が所定の複数値を越えたと判断すると、ステップS2からステップS4に進み、ステップS4でセレクタ12を制御し変調出力を復調回路10cから復調器10dへ切り換える。そして、ステップS5で第2情報より復調回路10dの復調エラーが発生してそのとき復調回路10eから復調エラーが出ないという状態をカウントする第3カウンタの値が所定の複数値(例えば2)を越えたかどうかを判断する。このステップS5の処理は第3カウンタの値が所定の複数値(例えば2)を越えるまで続く。
【0040】
そして、スキューパス検出部11は、ステップS5で第2情報より復調回路10dの復調エラーが発生してそのとき復調回路10eから復調エラーが出ないという状態をカウントする第3カウンタの値が所定の複数値を越えたと判断すると、ステップS6でセレクタ12を制御し変調出力を復調回路10dから復調器10eへ切り換え、ステップS7で次のフレーム同期信号の待ち、処理を終了する。
【0041】
上記のステップS2、S3を繰り返しにおいて、テップS2で第2カウンタの値が所定の複数値を越えず、ステップS3で第4カウンタの値が所定の複数値を越えたと判断すると、ステップS3からステップS8に進み、ステップS8でセレクタ12を制御し変調出力を復調回路10cから復調器10eへ切り換え、上記ステップS7に進み次のフレーム同期信号の待ち、処理を終了する。
【0042】
なお、フレームの長さにもよるが、上記(2)の切り換えに限定する考えかたを採用すると、1クロックの場合と同様にすることができる。
【0043】
すなわち、スキューパス検出部11では、復調回路10cの復調エラーが発生して、そのとき復調回路10eから復調エラーが出ないという状態を内部の第4カウンタ(図示せず)でカウントし、この状態が所定の複数回(例えば2回)続いたときに、復調回路10cと復調回路10eへ切り換えるものとする。ここで、この2回の間に復調回路10bが復調エラーで復調回路10eが非復調エラーの状態が発生した場合、第4カウンタはリセットされる。また、スキューパス検出部11での切り換えは、1回切り換えが行われたら、逆に戻ることは無い。
【0044】
このようにして、−2から+2個のクロックの増減に対して5個の復調回路の内から1個を選択することができる。さらにこの考え方を応用して、−3〜+3や−4〜+4、あるいは5個以上の復調回路を用い、それ以上のクロックスキューの影響に対応することができることはいうまでもなく、複数の遅延RF信号を用いることで、所望のクロックの増減に対するクロックスキューの影響に対応することができる。
【0045】
図5は本発明の第2の実施の形態に係るデジタル情報再生装置の構成を示すブロック図である。
【0046】
第2の実施の形態は、第1の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【0047】
第1の実施の形態では、リアルタイムに複数個の復調回路の復調エラーの状態を見ながら複数個の復調回路からの最適な復調回路の選択を決定していたが、第2の実施の形態では、1フレーム分の復調エラーが全て出揃った時点で、最適な復調回路の選択を決定するようにしている。
【0048】
すなわち、図5に示すように、第1の1フレーム遅延素子5により1フレームより2クロック分短い時間だけ遅延したRF信号を、1フレーム分遅延させるRF信号遅延回路31と、RF信号遅延回路31により遅延されたRF信号をスキューパス検出部11の制御により復調し制御回路13に出力するRF復調回路32とを備え、本実施の形態ではセレクタ12を省略した構成となっている。
【0049】
RF復調回路32は、同期信号の直後は第1の実施の形態と同様に、復調回路10cと同じ0CLKの位相で開始するが、スキューパス検出部11からの第3情報によりデータの組をずらせるようになっている。すなわち、スキューパス検出部11は、第1情報及び第2情報により第1の実施の形態と同様なアルゴリズムによってクロックスキューのない復調回路10a〜10eを検出し、スキューパス検出部11が第3情報により検出した復調回路と同じずれ量だけデータの組をずらせるようにRF復調回路32を制御する。
【0050】
その他の構成及び作用は第1の実施の形態と同じである。
【0051】
従って、本実施の形態では、第1の実施の形態の効果に加え、第1の1フレーム遅延素子5により1フレームより2クロック分短い時間だけ遅延したRF信号を1フレーム分遅延させて、1フレーム分の復調エラーを全て見た上で判断するので、より正確な位置の特定ができる。
【0052】
なお、第1の1フレーム遅延素子5により1フレームより2クロック分短い時間だけ遅延したRF信号のさらなる遅延時間をもっと長くとることにより、第1情報及び第2情報を図示しないマイクロコンピュータに取り込んでクロックスキューの位置の判定をすることができる。マイクロコンピュータでは、ハードウエアーでは実現困難な高度な処理が行えるので、さらに正確さを向上させることも可能である。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のデジタル情報再生装置によれば、復調選択手段がクロックスキュー検出手段が検出したクロックスキュー情報及び複数の復調手段が検出した復調エラーに基づき、複数の復調手段のうち1つを選択するので、変調され高密度記録されたデジタル情報の再生におけるクロックスキューの影響を確実に防止することができるという効果がある。
【0054】
また、本発明のデジタル情報再生方法によれば、クロックスキュー情報及び復調エラーに基づき、前記複数の遅延2値化再生信号のうち1つを選択するので、変調され高密度記録されたデジタル情報の再生におけるクロックスキューの影響を確実に防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るデジタル情報再生装置の構成を示すブロック図である。
【図2】図1の複数の復調回路に入力される遅延RF信号を説明する説明図である。
【図3】図1のデジタル情報再生装置により再生される情報のクロックスキューの影響を説明する説明図である。
【図4】 図1のスキューパス検出部における処理の一例を示すフローチャートである。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係るデジタル情報再生装置の構成を示すブロック図である。
【図6】従来のPLLからなるクロック抽出回路の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
1 デジタル情報再生装置, 2 ディスク状記録媒体, 3 PLL, 42値化回路, 5 第1の1フレーム遅延素子, 6 同期信号検出部, 7スキュー検出部, 8 第2の1フレーム遅延素子, 9 遅延回路部, 9a〜9j 遅延回路, 10a〜10e 復調回路, 11 スキューパス検出部, 12 セレクタ, 13 制御回路
Claims (3)
- 変調されフレーム単位で記録された情報のフレーム同期信号よりクロックを抽出し、前記クロックに基づき前記情報より2値化再生信号を生成し前記2値化再生信号を復調するデジタル情報再生装置において、
前記フレーム同期信号から前記クロックのクロックスキュー情報を検出するクロックスキュー検出手段と、
前記2値化再生信号を、1フレームより所定クロック分短い時間だけ遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された前記2値化再生信号を、複数の所定クロック分遅延させ複数の遅延2値化再生信号を生成する遅延2値化再生信号生成手段と、
前記複数の遅延2値化再生信号を復調すると共に、復調エラーを検出する複数の復調手段と、
前記クロックスキュー検出手段が検出した前記クロックスキュー情報及び前記複数の復調手段が検出した前記復調エラーに基づき、前記複数の復調手段のうち1つを選択する復調選択手段と
を備えたことを特徴とするデジタル情報再生装置。 - 前記遅延手段により遅延された前記2値化再生信号を、所定フレーム遅延させるフレーム遅延手段と、
前記復調選択手段が選択した前記復調手段に入力される前記遅延2値化再生信号と同じ時間だけ、前記フレーム遅延手段からの所定フレーム遅延した前記2値化再生信号を遅延させ復調するフレーム遅延信号復調手段と
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のデジタル情報再生装置。 - 変調されフレーム単位で記録された情報のフレーム同期信号よりクロックを抽出し、前記クロックに基づき前記情報より2値化再生信号を生成し前記2値化再生信号を復調するデジタル情報再生方法において、
前記フレーム同期信号から検出する前記クロックのクロックスキュー情報と、
前記2値化再生信号を1フレームより所定クロック分短い時間だけ遅延させた2値化再生信号を、複数の所定クロック分遅延させ生成し、前記複数の遅延2値化再生信号から検出する復調エラーとに基づき、
前記複数の遅延2値化再生信号のうち1つを選択する復調信号選択ステップを
備えることを特徴とするデジタル情報再生方法。
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