JP4630334B2 - タイミング抽出装置及び映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスクなどの記録媒体から読み出された信号から、その信号に含まれるタイミング情報を抽出するタイミング抽出装置に関する。

一般に、記憶装置や通信装置には信号処理装置が搭載されており、この信号処理装置には、例えば光ディスクなどから読み出された信号からデータ情報とそのデータ記録タイミング情報とを抽出するＰＲＭＬリードチャネル技術が一般的に採用されている。このＰＲＭＬリードチャネル技術は、半導体装置上では、アナログ回路とデジタル回路とが混載した技術であって、デジタル回路の動作周波数は年々高速化してきているため、タイミング情報を正確に抽出するのが困難である。

従来、記録媒体から読み出されたアナログ信号からタイミング情報を抽出するに際して、特許文献１では、ＶＣＯ（電圧制御発振器）を用いて、周波数及び位相制御が行われており、この周波数及び位相制御信号は、アナログ回路であるＤ/Ａ変換器(ＤＡＣ)を使用
している。また、特許文献２では、アナログ回路で行っていた処理をデジタル回路で行う処理に置換している。
特開２００２−８３１５号公報 特開平１０−６９７２７号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の従来の技術では、多くのアナログ回路（Ｄ/Ａ
変換器など）を用いる制御システムであるため、デジタル回路は小規模化に際して微細半導体プロセス工程を経て高精度に製作できても、その多くのアナログ回路は、高精度には小規模化できず、その結果、アナログ回路での抵抗値や容量値のばらつきが大きく、タイミング抽出装置を小面積化しつつ高精度に作成することが困難である。

また、特許文献２に記載の従来の技術では、周波数及び位相制御をデジタル回路で行っているので、省面積化と半導体プロセス微細化への対応が可能であるものの、図１７に記載したように、タイミングリカバリする際、Ａ/Ｄ変換器の出力を補間器を用いて時間軸
方向に補間して、デジタル信号をチャネルクロックに同期したデータに変換する構成となっているため、補間誤差が生じ、その分、性能劣化を招く欠点がある。

しかも、前記特許文献１及び２記載の従来の技術では、フィードバックループを用いたタイミング抽出動作であるため、初期周波数誤差が大きい場合には、タイミングリカバリ動作が安定するまで長い時間を要する欠点がある。具体的に、例えば、タイミング抽出装置が、光ディスクのＣＤ１倍速（４．３２１ＭＨｚ）〜ＤＶＤ１６倍速（４３２ＭＨｚ）までの広帯域処理が可能である製品の場合に、急に倍速変化する際や、最外周に位置していたピックアップレーザーが急に最内周に移動する際などでは、急峻に周波数が変化する要因が存在するが、チャネルクロックとの同期が素早くにはとれず、タイミングリカバリ動作が安定するまで時間を要することになる。

本発明は、前記欠点に着目し、その目的は、省面積化と半導体プロセス微細化への対応を可能とするように少ないアナログ回路を用いつつ、初期周波数誤差が大きい場合であっても、タイミングリカバリ動作が安定するまで比較的短い時間で周波数及び位相引き込みを行うようにすることにある。

前記の目的を達成するため、本発明では、受信信号からタイミング情報を抽出するに際して、フィードフォワード型手法を用いて、信号に存在するタイミング情報を効率良く抽出することとする。

すなわち、請求項１記載の発明のタイミング抽出装置は、受信信号から、データとそのデータの記録タイミングとを抽出する情報再生装置におけるタイミング抽出装置において、前記受信信号のデータ記録タイミングとは同期しない非同期クロックを生成して出力する非同期クロック生成器と、前記受信信号を前記非同期クロック生成器の非同期クロックに基づいてアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ/Ｄ変換器と、前記Ａ/Ｄ変換器からのデジタル信号に含まれる特定パターンの出現間隔を前記非同期クロック生成器の非同期クロックに基づいて計測し、その計測値である非同期クロックの個数を出力する非同期タイミング検出器と、前記非同期クロック生成器により生成された非同期クロックに基づいて変換された前記Ａ/Ｄ変換器からのデジタル信号と前記受信信号との位相誤差を算出す
る位相制御器と、前記非同期タイミング検出器にて計測された特定パターンの出現間隔、及び前記位相制御器にて算出された位相誤差に基づいて、前記非同期クロック生成器の非同期クロックを間引いて、前記データの記録タイミングに擬似的に同期した擬似同期クロックを生成する擬似同期クロック生成器とを備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、前記非同期タイミング検出器は、特定パターンの出現間隔を計測した非同期クロックの個数と、前記特定パターンの出現時間間隔内でのデータ記録タイミングに同期した同期クロックの設定個数とに基づいて、前記非同期クロックと前記同期クロックとの周期比率を算出し、前記擬似同期クロック生成器は、前記非同期タイミング検出器からの周期比率と、前記位相制御器にて算出された位相誤差とに基づいて、前記非同期クロック生成器の非同期クロックを間引くことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２記載のタイミング抽出装置において、前記非同期タイミング検出器は、前記デジタル信号を受け、このデジタル信号に含まれるデータの「１」及び「０」が各々連続する個数の比率が予め設定した所定範囲内にあるとき、特定パターンを検出したと判断することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、前記請求項３記載のタイミング抽出装置において、前記非同期タイミング検出器は、データの「１」及び「０」が連続する個数の比率が予め設定した所定範囲内にあるとき、更に、その「１」及び「０」が連続する個数の合計個数が、予め設定した所定範囲内にある場合に限り、特定パターンを検出したと判断することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、前記擬似同期クロック生成器にて生成された擬似同期クロックを受け、この擬似同期クロックに基づいて、前記Ａ/Ｄ変換器からのデジタル信号に含まれる特定パターンの出現間隔を計測し
、この特定パターンの出現間隔を計測した擬似同期クロックの個数が、前記特定パターンの出現時間間隔内でのデータ記録タイミングに同期した同期クロックの設定個数と一致す
るかを確認する同期タイミング検出器を備えたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、前記非同期クロック生成器は、固定周波数の非同期クロックを生成することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、前記請求項３記載のタイミング抽出装置において、前記デジタル信号に含まれるデータの「１」及び「０」が各々連続する個数の比率は、ＤＶＤ−ＲＯＭの場合は１４：４の比率、ＣＤの場合は１１：１１の比率、Ｂｌｕ−ｒａｙの場合は２：９：９の比率であることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、前記請求項３記載のタイミング抽出装置において、前記予め設定した所定範囲は、データの「１」及び「０」が各々連続する個数に±１個のマージンを持った比率の範囲であることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、前記特定パターンの出現時間間隔内での前記同期クロックの設定個数は、ＤＶＤの場合は１４８８個、ＣＤの場合は５８８個、Ｂｌｕ−ｒａｙの場合は１９３２個であることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、前記位相制御器には、算出された位相誤差値を平滑化するループフィルタが搭載されることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、前記請求項１０記載のタイミング抽出装置において、前記ループフィルタは、ＩＩＲ型のデジタルフィルタで構成されることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、前記請求項１０記載のタイミング抽出装置において、前記ループフィルタは、ＦＩＲ型のデジタルフィルタで構成されることを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、前記請求項１０記載のタイミング抽出装置において、前記ループフィルタは、算出された位相誤差の平均値を一定の時間間隔で算出することを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、前記請求項１０記載のタイミング抽出装置において、前記ループフィルタは、算出された位相誤差を特定値でゲイン倍することを特徴とする。

請求項１５記載の発明は、前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、前記Ａ/
Ｄ変換器と前記非同期タイミング検出器との間には、前記Ａ/Ｄ変換器からのデジタル信
号に含まれるＤＣオフセットを除去するベースライン制御器が配置されることを特徴とする。

請求項１６記載の発明は、前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、前記Ａ/
Ｄ変換器と前記非同期タイミング検出器との間には、前記Ａ/Ｄ変換器からのデジタル信
号の特定帯域の信号を増幅するデジタルイコライザが配置されることを特徴とする。

請求項１７記載の発明は、前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、前記非同期タイミング検出器には、前記非同期クロック生成器の非同期クロックに基づいて動作し、前記Ａ/Ｄ変換器からのデジタル信号の隣接する２つのデータの正負を判定するゼロク
ロス検出器を有することを特徴とする。

請求項１８記載の発明は、前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、前記非同期タイミング検出器は、前記非同期クロック生成器の非同期クロックを受け、この非同期クロックに基づいて、非同期クロックの個数を加算する加算器を有することを特徴とする。

請求項１９記載の発明は、前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、前記位相制御器には、前記Ａ/Ｄ変換器からのデジタル信号を受け、前記非同期クロック生成器の
非同期クロックに基づいて、前記Ａ/Ｄ変換器からのデジタル信号の位相誤差を算出する
加算器及び乗算器を有することを特徴とする。

請求項２０記載の発明の映像表示装置は、前記請求項１記載のタイミング抽出装置と、前記タイミング抽出装置で得られた擬似同期クロックを受け、この擬似同期クロックに基づいて、音声データ及び映像データを含む受信信号を復号する信号処理回路と有するＬＳＩと、前記ＬＳＩからの復号信号を受けて、復号された音声データを発音すると共に復号された映像データを表示するディスプレイ端末とを備えたことを特徴とする。

請求項２１記載の発明は、前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、前記受信
信号は、無線の通信路、又は、光ファイバー、同軸ケーブル若しくは電力線を含む通信路を経て供給されることを特徴とする。

請求項２２記載の発明は、前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、前記受信信号は、ＤＶＤディスク、ＣＤディスク又はＢｌｕ−ｒａｙディスクを含む光ディスクから供給されることを特徴とする。

以上により、請求項１〜２２記載の発明では、非同期タイミング検出器が、デジタル値のデータ再生信号に含まれる特定パターン（例えば、シンクパターン）と、その出現間隔とを、非同期クロック生成器の非同期クロックに基づいて検出、計測する。その後、擬似同期クロック生成器が、その計測された特定パターンの出現間隔である非同期クロックの個数、及び位相制御器で算出された位相誤差に基づいて、非同期クロック生成器の非同期クロックを間引いて、擬似的に、チャネルデータに同期した同期クロックになるように、擬似同期クロックを生成する。このように、フィードフォワード型手法を用いて、データ記録タイミングに擬似同期した擬似同期クロックが生成されるので、タイミングリカバリ動作が安定するまでの時間を比較的短い時間にできて、短時間で周波数及び位相引き込みを行うことができる。

以上説明したように、請求項１〜２２記載の発明のタイミング抽出装置によれば、フィードフォワード型手法を用いて、周波数及び位相引き込みを短時間で行うことができ、また、初期周波数誤差に依存せずに常に短時間で周波数及び位相引き込みを行うことが可能である。

以下、本発明の実施形態のタイミング抽出装置を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明のタイミング抽出装置の一実施形態を示す。

本実施形態のタイミング抽出装置は、光ディスクなどの記録媒体１に記録されているデータ情報及びそのデータ記録タイミング情報から成るアナログ再生信号（受信信号）から、データとそのデータ記録タイミングとを抽出する情報再生装置におけるタイミング抽出装置である。

図１のタイミング抽出装置は、データ記録タイミングに必ずしも同期しない固定周波数のクロック(以下、非同期クロックという)と、データ記録タイミングに擬似同期したクロック（以下、擬似同期クロックという）の２種類のクロックで動作する。

具体的に、本タイミング抽出装置は、図１に示すように、Ａ/Ｄ変換器２と、非同期タ
イミング検出器３と、固定周波数である非同期クロックを生成するアナログ回路であるシンセサイザー４と、同期タイミング検出器５と、位相制御器６と、擬似同期クロックを生成する擬似同期クロック生成器７とを備える。

図２は、本タイミング抽出装置の具体的な内部構成を示す。前記非同期タイミング検出器３は、ゼロクロス検出器３ａと、非同期クロックにて動作するシンクパターン検出器３ｂと、シンクパターン間隔カウンタ３ｃと、周期比率を求める除算器で構成された周期比率算出器３ｄとを有する。また、前記同期タイミング検出器５は、擬似同期クロックで動作するシンクパターン検出器５ａと、シンクパターン間隔カウンタ５ｂと、比較器５ｃとを有する。更に、前記位相制御器６は、位相比較器６ａと、ループフィルタ６ｂとを有し、前記擬似同期クロック生成器７は、ＮＣword制御器７ａと、ＮＣＯ（Number Control Oscillator）回路７ｂとを有する。

前記各構成を、その動作を説明しながら更に詳細に説明する。記録媒体１が例えばＤＶＤなどの光ディスクの場合に、光ディスク１から読み出されたアナログ再生信号波形は、Ａ/Ｄ変換器２でアナログ信号からデジタル信号へ変換された後、ゼロクロス検出器３ａ
にて、デジタル再生信号の連続する２点のデータの正負を判定して、ゼロクロスポイントが検出されることが繰り返される。ゼロクロスポイントが検出されると、シンクパターン検出器３ｂにて、シンクパターン（特定パターン）が探索される。以下、その詳細を説明するが、先ず、最初に、ＤＶＤ-ＲＯＭやＢｌｕ−ｒａｙ等の各種の記録媒体１のデータ
フォーマットについて説明する。

ＤＶＤ-ＲＯＭには、ＥＣＣブロック(Error Correction Coding Block)で構成されたものに記録フレーム(Recording Frame) と呼ばれるものが存在する。図３に示すように、１ＥＣＣブロックは１６の記録フレームから構成されている。１つの記録フレームを８/１
６変調したものが１つの物理セクタとなる。１ＥＣＣブロック内の１セクタには、２６フレームで構成されたデータパターンがある。１フレームはシンクフレームと呼ばれ、３２ビットのシンクパターンと、１４５６ビットのチャネルビットから構成されており、合計で１４８８ビットである。シンクパターンは、ユーザー領域には存在しないデータパターンである。このシンクパターンは、予め決められた特定のパターンであって、例えばＤＶＤ-ＲＯＭの場合には、シンクコード中に「１１１１１１１１１１１１１１００００」又
は「００００００００００００００１１１１」となる１４Ｔ−４Ｔ（Ｔはチャネルに同期した時間を意味する）の周期を持ち、ＣＤの場合には、１１Ｔ−１１Ｔの周期を持ち、Ｂｌｕ−ｒａｙの場合には、２Ｔ−９Ｔ−９Ｔという周期を持つという特徴的なビットパターンである。これらのシンクパターンは、ＤＶＤの場合には１４８８Ｔ毎に出現し、ＣＤの場合には５８８Ｔ毎に出現し、Ｂｌｕ−ｒａｙの場合には１９３２Ｔ毎に出現する。

続いて、シンクパターン検出器３ｂによるシンクパターンの検出について説明する。先ず、図４に示すように、ゼロクロス判定信号ＺＥＲＯを基準に、そのゼロクロス間隔（ゼロクロス判定信号ＺＥＲＯの２つの立上りタイミング時間内）のデータをシンセサイザー４の非同期クロックにてカウントして行く。シンクパターン検出器３ｂは、図示しないが、このようなカウンタ（加算器）を内蔵している。カウントされたデータは、古いカウント値ＨＯＬＤＡ、新しいカウント値ＨＯＬＤＢというパラメータとして扱われ、最終的には合計値ＳＹＮＣＷ（=ＨＯＬＤＢ＋ＨＯＬＤＡ）が求められて、その値が保持される。
この今回値及び前回値ＨＯＬＤＢ、ＨＯＬＤＡ同士の比率が、１４ ： ４の比率を含む所定範囲内かどうかを式（１）にて求める。この式は±１個のカウント値のマージンを持っている。

１３/５ ≦ ＨＯＬＤＢ/ＨＯＬＤＡ ≦ １５/３
式（１）

前記条件式（１）を図式化すれば、図５及び図６の通りである。

前記式（１）を満たして、１４ ： ４の比率が検出できれば、次に、シンクパターンの最大値を考える。前記合計値ＳＹＮＣＷが１シンクフレーム内では最も大きいパターン列であることが推測できるので、検出された最大値のマージンを考慮して、このシンクパターンの最大値が下記の条件式（２）の所定範囲内にあるかどうかを判定する。

最大パターン長 × ０．９ ≦ ＳＹＮＣＷ ≦ 最大パターン長 × １．１
式（２）

以上の条件式（１）若しくは（２）、望ましくはその双方の条件式を満たせば、シンクパターンが検出できたと判断する。シンクパターンが検出されない場合は、検出されるまで継続してデータのカウントが続行される。

以上のようにしてシンクパターンが検出されれば、連続する２つのシンクパターンの間隔、すなわち、シンクパターンの出現間隔がシンクパターン間隔カウンタ３ｃにてカウント、計測される。ここで、チャネルデータに同期した同期クロックでシンクパターンの出現間隔がカウントされる場合の１シンクフレームのカウント値（正規の設定個数）は、既述の通り、ＣＤの場合は５８８、ＤＶＤの場合は１４８８、Ｂｌｕ−ｒａｙの場合は１９３２の正規値であるが、前記シンクパターン間隔カウンタ３ｃでのカウント動作は、シンセサイザー４の非同期クロック（固定周波数）に基づいて行われるため、１シンクフレームのカウント数は、タイミングリカバリ系が安定動作するまでは種々の値となる。従って、シンセサイザー４の非同期クロックで計測されたカウント値に基づいて、シンクパターンとシンクフレームとを検出して、周波数と位相を引き込み、ＰＬＬをロックする必要がある。このために、非同期クロックの周波数とデータの周波数との関係、いわゆる周期比率を算出する。

前記周期比率の算出は周期比率算出器３ｄにおいて、次のように行う。初期動作時（す
なわち、ＰＬＬ回路がロックしていない状態）では、周期比率は不明であるため、以下の過程を経て周期比率を求める。すなわち、前記正規値（設定個数）Ａと、シンセサイザー４の非同期クロックでカウントされた１シンクフレーム内のカウント値Ｂとの比率Ａ/Ｂ
を周期比率として、非同期クロックでカウントされた１シンクフレーム内のカウント値の逆数に対して、前記正規値（ＤＶＤの場合には１４８８）が乗算されて、周期比率が求められる。例えば、前記カウント値が２９７６であった場合には、周期比率は１４８８/２
９７６＝０．５となる。つまり、シンセサイザー４はチャネルレートの２倍の周波数で動作していることになる。このシンセサイザー４の周波数は、１．０１倍、１．０５倍などのように、チャネルレートよりも僅かでもオーバーサンプリングしていることが条件である。

このように、１シンクフレーム内のカウント値を基に周期比率が求められると、擬似同期クロック生成器７にて、その求めた周期比率に基づいて前記シンセサイザー４の非同期クロックを間引く処理を行って、チャネルデータに同期した擬似同期クロックとすると共に、位相制御器６で算出された位相誤差値を反映して、その擬似同期クロックの位相を、チャネルデータに同期したクロックに調整する。この擬似同期クロックを用いて、図２の同期タイミング検出器５のシンクパターン検出器５ａと、シンクパターン間隔カウンタ５ｂとを動作させて、正確にシンクパターンの検出が行えており且つ１フレーム分のデータがカウントできているかを確認する。タイミングリカバリが安定した状態であれば、ＤＶＤの場合には、シンクパターン１４Ｔ：４Ｔという比率と、最大パターン長１８Ｔとシンクパターン間隔１４８８が算出される。尚、位相制御器６では、位相誤差値はベースライン近辺の隣接したデータを用いて算出される。以下、具体的に、位相制御と非同期クロックの間引き処理の動作を説明する。

位相制御器６の位相比較器６ａでは、位相誤差は、図７に示した位相誤差の説明図を参照して判るように、下記式（３）を用いて算出される。この式（３）の演算を行うため、位相制御器６には、加算器及び乗算器（図示せず）が内蔵される。

位相制御器６のループフィルタ６ｂでは、前記位相比較器６ａで算出された位相誤差値を平滑化する。このループフィルタ６ｂは、例えば図８に示すように、ＩＩＲ型フィルタを用いて構成しても良いし、図９に示すように、３種のゲインＧ１、Ｇ２、Ｇ３でゲイン倍するＦＩＲ型フィルタを用いて構成しても良い。更に、算出された位相誤差の平均値を一定の時間間隔で算出しても良い。

位相誤差が算出されると、擬似同期クロック生成器７のNCword制御器７ａにて、先ず、擬似同期クロックのカウント調整を行うＮＣword値を修正する。このＮＣword値の修正は、非同期クロックの１周期毎に、前回のＮＣword値に対して、前記周期比率算出器３ｄの周期比率を加算すると共に、ゼロクロスポイント毎に前記位相制御器６で算出された位相誤差ｐｅｒｒを減算し、その加減算の結果についてｍｏｄ１演算が行われる。このｍｏｄ１演算は、前記加減算の結果を１で割る演算をし、１を超える演算結果、すなわち余りがある場合には、その得られた余りが今回のＮＣword値として設定される。例えば、図１０では周期比率＝０．７５の場合を示しており、例えばタイミングｔ０では、前回のＮＣword値（＝０．７５）に周期比率＝０．７５を加算し、その加算結果（＝１．５）の小数点以下の値（＝０．５）が今回のＮＣword値として設定される。更に、図１１に示すように、ゼロクロスポイント毎に、前回のＮＣword値に対して位相制御器６で算出された今回の位相誤差ｐｅｒｒを減算して、今回のＮＣword値を算出する。そして、前記ｍｏｄ１演算
にて１を超える演算結果があった場合には、前記NCword制御器７ａは、オーバフローフラグと呼ばれるフラグを出力する。

前記擬似同期クロック生成器７では、前記NCword制御器７ａでＮＣword値が設定された後、ＮＣＯ回路７ｂにて、擬似同期クロックが生成される。このＮＣＯ回路７ｂは、前記NCword制御器７ａからのオーバフローフラグを受け、このオーバフローフラグを受けた時には、図１０に示したように、非同期クロックを間引いて、擬似同期クロックを生成する。このようにして、時々刻々と位相誤差が反映され、位相が引き込まれてタイミングリカバリが安定することになる。前記ＮＣＯ回路７ｂで生成された擬似同期クロックは、例えばビタビ復号器に供給されて、復号されたデジタル再生信号がディスプレイに表示される。

図１２は、初期周波数誤差と周波数引き込みするまでの時間との関係を示す。従来では、周波数がずれることに起因してタイミングリカバリが安定するまでの時間が大きく変動している。しかし、本実施形態では、周波数誤差に依存することなく、ほぼ一定時間でタイミングリカバリが安定しており、更にはその安定するまでの時間が従来に比べて約４倍以上高速になっていることが判る。

図１３〜図１５は、前記第１の実施形態のタイミング抽出装置の変形例を示す。図１３は、前記図２に示したタイミング抽出装置に対して、更に、Ａ/Ｄ変換器２と非同期タイ
ミング検出器３との間に、ベースライン制御器１０を付加して、Ａ/Ｄ変換器２からのデ
ジタル信号のＤＣオフセットを除去するようにしている。図１４は、Ａ/Ｄ変換器２と非
同期タイミング検出器３との間に、デジタルイコライザ１１を配置して、Ａ/Ｄ変換器２
からのデジタル信号の特定帯域のみを増幅している。図１５は、前記図１３と図１４とを組合せて、Ａ/Ｄ変換器２と非同期タイミング検出器３との間に、前段にデジタルイコラ
イザ１１を、その後段にベースライン制御器１０を配置したものである。

図１６は、本タイミング抽出装置を内蔵するＬＳＩを含んだ映像表示装置を示し、光ディスクなどの記録媒体１からピックアップ１２のレーザーにて読み出しされた再生信号波形を用いて、波形等化、誤り訂正、制御、変調、復号及びデータ抽出などを行う信号処理回路を含むＬＳＩ１５と、このＬＳＩ１５から出力された復号再生信号に基づいて、アナログ値又はデジタル値の音声データを発音すると共に映像データをディスプレイ端末１６上に表示する。

尚、以上の説明では、光ディスクなどの記録媒体からのアナログ再生信号に含まれるタイミング情報を抽出したが、無線の通信路や、光ファイバー、同軸ケーブル、電力線路などの有線の通信路を経て供給される信号に含まれるタイミング情報を抽出する場合にも、本発明を適用できるのは勿論である。

更に、本発明は、Ａ/Ｄ変換器２の出力データをメモリに蓄えておき、この出力データ
に対して以上で説明した一連の処理をソフトウェアで行って、タイミング情報を抽出する場合も含まれる。

以上説明したように、本発明では、フィードフォワード型手法を用いて、周波数及び位相引き込みを短時間で行うことができ、また、初期周波数誤差に依存せずに常に短時間で周波数及び位相引き込みを行うことが可能であるので、デジタル信号処理技術を有する情報再生装置におけるタイミング情報の抽出装置、例えば光ディスク用のタイミング抽出装置等として有用である。

本発明の実施形態のタイミング抽出装置の全体構成図である。 同タイミング抽出装置の詳細な構成を示す図である。 ＤＶＤのデータフォーマットの説明図である。 同タイミング抽出装置によるゼロクロス検出とデータカウントの手順を説明した図である。 同タイミング抽出装置によるシンクパターンの検出の説明図である。 同シンクパターンの検出を図式化した図である。 同タイミング抽出装置による位相誤差の算出の説明図である。 同タイミング抽出装置の位相制御器に備えるループフィルタの内部構成を示す図である。 同ループフィルタの他の内部構成を示す図である。 同タイミング抽出装置の擬似同期クロック生成器による周波数比率を反映したＮＣword値の生成の様子を示す図である。 同擬似同期クロック生成器による位相誤差を反映したＮＣword値の生成の様子を示す図である。 同タイミング抽出装置の周波数引き込み動作特性を示す図である。 同タイミング抽出装置の変形例を示す図である。 同タイミング抽出装置の他の変形例を示す図である。 は同タイミング抽出装置の更に他の変形例を示す図である。 同タイミング抽出装置を備えた映像表示装置の全体概略構成を示す図である。 従来タイミング抽出装置の全体構成を示す図である。

符号の説明

１ 記録媒体
２ Ａ/Ｄ変換器
３ 非同期タイミング検出器
３ａ ゼロクロス検出器
３ｂ 第１のシンクパターン検出器
３ｃ 第１のシンクパターン間隔カウンタ
３ｄ 除算器
４ 非同期クロック生成器
５ 同期タイミング生成器
５ａ 第２のシンクパターン検出器
５ｂ 第２のシンクパターン間隔カウンタ
５ｃ 比較器
６ 位相制御器
６ａ 位相比較器
６ｂ ループフィルタ
７ 擬似同期クロック生成器
７ａ ＮＣword制御器
７ｂ ＮＣＯ回路
１０ ベースライン制御器
１１ デジタルイコライザ
１５ ＬＳＩ
１６ ディスプレイ端末

Claims (22)

1. 受信信号から、データとそのデータの記録タイミングとを抽出する情報再生装置におけるタイミング抽出装置において、
   前記受信信号のデータ記録タイミングとは同期しない非同期クロックを生成して出力する非同期クロック生成器と、
   前記受信信号を前記非同期クロック生成器の非同期クロックに基づいてアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ/Ｄ変換器と、
   前記Ａ/Ｄ変換器からのデジタル信号に含まれる特定パターンの出現間隔を前記非同期
   クロック生成器の非同期クロックに基づいて計測し、その計測値である非同期クロックの個数を出力する非同期タイミング検出器と、
   前記非同期クロック生成器により生成された非同期クロックに基づいて変換された前記Ａ/Ｄ変換器からのデジタル信号と前記受信信号との位相誤差を算出する位相制御器と、
   前記非同期タイミング検出器にて計測された特定パターンの出現間隔、及び前記位相制御器にて算出された位相誤差に基づいて、前記非同期クロック生成器の非同期クロックを間引いて、前記データの記録タイミングに擬似的に同期した擬似同期クロックを生成する擬似同期クロック生成器とを備えた
   ことを特徴とするタイミング抽出装置。
2. 前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、
   前記非同期タイミング検出器は、
   特定パターンの出現間隔を計測した非同期クロックの個数と、前記特定パターンの出現時間間隔内でのデータ記録タイミングに同期した同期クロックの設定個数とに基づいて、前記非同期クロックと前記同期クロックとの周期比率を算出し、
   前記擬似同期クロック生成器は、
   前記非同期タイミング検出器からの周期比率と、前記位相制御器にて算出された位相誤差とに基づいて、前記非同期クロック生成器の非同期クロックを間引く
   ことを特徴とするタイミング抽出装置。
3. 前記請求項１又は２記載のタイミング抽出装置において、
   前記非同期タイミング検出器は、
   前記デジタル信号を受け、このデジタル信号に含まれるデータの「１」及び「０」が各々連続する個数の比率が予め設定した所定範囲内にあるとき、特定パターンを検出したと判断する
   ことを特徴とするタイミング抽出装置。
4. 前記請求項３記載のタイミング抽出装置において、
   前記非同期タイミング検出器は、
   データの「１」及び「０」が連続する個数の比率が予め設定した所定範囲内にあるとき、更に、その「１」及び「０」が連続する個数の合計個数が、予め設定した所定範囲内にある場合に限り、特定パターンを検出したと判断する
   ことを特徴とするタイミング抽出装置。
5. 前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、
   前記擬似同期クロック生成器にて生成された擬似同期クロックを受け、この擬似同期クロックに基づいて、前記Ａ/Ｄ変換器からのデジタル信号に含まれる特定パターンの出現
   間隔を計測し、この特定パターンの出現間隔を計測した擬似同期クロックの個数が、前記特定パターンの出現時間間隔内でのデータ記録タイミングに同期した同期クロックの設定個数と一致するかを確認する同期タイミング検出器を備えた
   ことを特徴とするタイミング抽出装置。
6. 前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、
   前記非同期クロック生成器は、固定周波数の非同期クロックを生成する
   ことを特徴とするタイミング抽出装置。
7. 前記請求項３記載のタイミング抽出装置において、
   前記デジタル信号に含まれるデータの「１」及び「０」が各々連続する個数の比率は、
   ＤＶＤ−ＲＯＭの場合は１４：４の比率、ＣＤの場合は１１：１１の比率、Ｂｌｕ−ｒａｙの場合は２：９：９の比率である
   ことを特徴とするタイミング抽出装置。
8. 前記請求項３記載のタイミング抽出装置において、
   前記予め設定した所定範囲は、データの「１」及び「０」が各々連続する個数に±１個のマージンを持った比率の範囲である
   ことを特徴とするタイミング抽出装置。
9. 前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、
   前記特定パターンの出現時間間隔内での前記同期クロックの設定個数は、
   ＤＶＤの場合は１４８８個、ＣＤの場合は５８８個、Ｂｌｕ−ｒａｙの場合は１９３２個である
   ことを特徴とするタイミング抽出装置。
10. 前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、
    前記位相制御器には、
    算出された位相誤差値を平滑化するループフィルタが搭載される
    ことを特徴とするタイミング抽出装置。
11. 前記請求項１０記載のタイミング抽出装置において、
    前記ループフィルタは、
    ＩＩＲ型のデジタルフィルタで構成される
    ことを特徴とするタイミング抽出装置。
12. 前記請求項１０記載のタイミング抽出装置において、
    前記ループフィルタは、
    ＦＩＲ型のデジタルフィルタで構成される
    ことを特徴とするタイミング抽出装置。
13. 前記請求項１０記載のタイミング抽出装置において、
    前記ループフィルタは、
    算出された位相誤差の平均値を一定の時間間隔で算出する
    ことを特徴とするタイミング抽出装置。
14. 前記請求項１０記載のタイミング抽出装置において、
    前記ループフィルタは、
    算出された位相誤差を特定値でゲイン倍する
    ことを特徴とするタイミング抽出装置。
15. 前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、
    前記Ａ/Ｄ変換器と前記非同期タイミング検出器との間には、
    前記Ａ/Ｄ変換器からのデジタル信号に含まれるＤＣオフセットを除去するベースライ
    ン制御器が配置される
    ことを特徴とするタイミング抽出装置。
16. 前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、
    前記Ａ/Ｄ変換器と前記非同期タイミング検出器との間には、
    前記Ａ/Ｄ変換器からのデジタル信号の特定帯域の信号を増幅するデジタルイコライザ
    が配置される
    ことを特徴とするタイミング抽出装置。
17. 前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、
    前記非同期タイミング検出器には、
    前記非同期クロック生成器の非同期クロックに基づいて動作し、前記Ａ/Ｄ変換器から
    のデジタル信号の隣接する２つのデータの正負を判定するゼロクロス検出器を有する
    ことを特徴とするタイミング抽出装置。
18. 前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、
    前記非同期タイミング検出器は、
    前記非同期クロック生成器の非同期クロックを受け、この非同期クロックに基づいて、非同期クロックの個数を加算する加算器を有する
    ことを特徴とするタイミング抽出装置。
19. 前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、
    前記位相制御器には、
    前記Ａ/Ｄ変換器からのデジタル信号を受け、前記非同期クロック生成器の非同期クロ
    ックに基づいて、前記Ａ/Ｄ変換器からのデジタル信号の位相誤差を算出する加算器及び
    乗算器を有する
    ことを特徴とするタイミング抽出装置。
20. 前記請求項１記載のタイミング抽出装置と、前記タイミング抽出装置で得られた擬似同期クロックを受け、この擬似同期クロックに基づいて、音声データ及び映像データを含む受信信号を復号する信号処理回路と有するＬＳＩと、
    前記ＬＳＩからの復号信号を受けて、復号された音声データを発音すると共に復号された映像データを表示するディスプレイ端末とを備えた
    ことを特徴とする映像表示装置。
21. 前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、
    前記受信信号は、無線の通信路、又は、光ファイバー、同軸ケーブル若しくは電力線を含む通信路を経て供給される
    ことを特徴とするタイミング抽出装置。
22. 前記請求項１記載のタイミング抽出装置において、
    前記受信信号は、ＤＶＤディスク、ＣＤディスク又はＢｌｕ−ｒａｙディスクを含む光ディスクから供給される
    ことを特徴とするタイミング抽出装置。

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