CN1737899A - 图像信号处理装置和相位同步方法 - Google Patents

Abstract

图像信号处理装置，包括：输出图像信号的多个图像信号输出单元；图像信号组合单元，组合从多个图像信号输出单元输出的多个图像信号；相位同步信号发生单元，同步从多个图像信号输出单元中的第一图像信号输出单元输出的第一图像信号的第一参考信号和从其他图像信号输出单元输出的其他图像信号的其他参考信号的相位，以产生信号；其中，第一图像信号输出单元，在第一参考信号基础上输出第一图像信号到图像信号组合单元；其他图像信号输出单元，用在其自身相位同步的振荡信号基础上的时钟信号输出图像信号到图像信号组合单元；并且图像信号组合单元，组合从多个图像信号输出单元输出的多个图像信号。

Description

图像信号处理装置和相位同步方法

技术领域

本发明涉及图像信号处理装置。本发明具体涉及，使多个图像信号的同步信号的相位与预定的相位一致，以便在组合从多个分开设置的图像信号输出设备输出的多个图像信号时正确组合多个图像的图像信号处理装置。

本发明还涉及两个图像信号的相位同步方法。

背景技术

最新的方法是，用图像信号组合设备组合从多个图像信号输出设备输出的多个图像信号，并将它们显示成单个图像。如图1所显示的一个这样的方法是，组合由例如电视接收机或视频信号显示器构成的第一图像信号输出设备输出的第一图像信号(视频回放信号)VD51和由例如显示单个图像的计算机构成的第二图像信号输出设备输出的第二图像信号(计算机图像信号)VD52。组合这样两个图像所用的技术是，用帧同步设备技术吸收两个图像信号的垂直同步信号的频率和/或相位差，或者，用使多个图像信号相互强制同步的技术。但是，这些技术存在以下缺点。

首先说明用于显示从相互不同的多个图像信号输出设备输出的多个图像信号的时钟频率彼此不同的情况下的缺点。例如，用视频信号显示器51构成的第一图像信号输出设备中，时钟频率的动态波动与输入信号相关。因此，第一图像信号(视频回放信号)VD51的时钟频率f51波动。另一方面，在例如由计算机52构成的第二图像信号输出设备中，利用计算机信号处理的显示用时钟f52输出第二图像信号VD52。本例中，两个图像信号的显示用时钟频率f51和f52不同。而且，时钟的相位φ51和φ52不匹配。

在图像信号组合设备53中设置帧同步设备531用两个图像信号V51和V52组合两个图像时，如果帧同步设备531用第一图像信号(视频回放信号)VD51作参考以帧为单位或以垂直同步信号为单位提取第二图像信号(计算机图像信号)VD52，如图2A和2B中显示的例子，在两个图像信号按相同相位转换的时间点，即，在多个帧界处，其他图像信号的处理定时不匹配，并按时间偏离，有时其他的图像会跳跃(帧跳跃)，或者，会有相同图像按“帧重叠”方式出现的重复现象。

以下将说明用从多个图像信号输出设备输出的多个图像信号的显示用时钟频率相同但时钟相位不匹配的情况下的缺点。如图3所示，第一图像信号输出设备51例如是TV接收机，第二图像信号输出设备52例如是计算机，它用具有与第一时钟频率f51同步的频率的时钟频率f52输出第二图像信号(计算机图像信号)VD52。假设f51和f52相等，这两个图像信号之间的相位φ51和φ52不同步。

该情况下，即使在图像信号组合设备53中设置帧同步设备53，也不能确定两个图像信号的垂直同步信号停止时的相位关系。在帧同步设备531中的处理中，如图4A和图4B中显示的例子，垂直同步信号可以会聚到相界附近的位置，也就是说，大多数位置不是会聚位置。结果，有时会出现其他图像信号的定时不匹配、但按时间在相界偏离、和其他图像是跳跃的或重复的现象。而且，当第一图像信号的垂直同步信号的相位由于时间轴的抖动(相位偏离)而偏离时，有时图像会跳跃或重复。

以下将说明应用强制同步的情况。应用强制同步时，在那时可以消除相位偏离，但是，以后，例如，当TV接收机51的输入视频信号的帧随着图1或图3中的TV接收机51的频道转换或输入信号转换而改变时，就必须随时强制性地加同步。当应用这种强制性的同步时，如图5A和5B所示，则必须对成像定时本身进行强制性清零，因此，在某些情况下组合的图像会出现大的跳跃，或会产生噪声。

如上所述，上述的图像信号处理装置中，不容易获得高质量的组合图像。用未审查的日本专利公开“特许公开”No.5-188902中公开的图6中显示的电路结构可以克服该困难。将参见图6扼要说明未审查的日本专利公开“特许公开”No.5-188902中公开的技术。D-型双稳态触发电路107接收在数据端D的从类似电视接收机的外部图像源101输出的外部图像信号中包含的外部垂直同步信号104作为输入，接收在时钟端C的从类似计算机的显示控制电路102输出的内部图像信号中包含的内部垂直同步信号106作为输入，并根据外部垂直同步信号104与内部垂直同步信号106之间的相位差从Q端输出脉冲信号。这里，D-型双稳态触发电路107检测外部垂直同步信号104与内部垂直同步信号106之间的相位差。选择器108根据两个所检测的垂直同步信号的相位差在外部水平同步信号103与外部垂直同步信号104之间转换，和在内部水平同步信号105与内部垂直同步信号106之间转换。

通常，在初始状态下，两个垂直同步信号的相位差大，首先在选择器108转换并被输出的同步信号是外部垂直同步信号104和内部垂直同步信号106。这两个垂直同步信号输入到锁相环(PLL)电路109。PLL电路109检测两个输入垂直同步信号的相位差。电压控制振荡器(VCO)110以基于根据所检测到的相位差的电压的频率振荡，并将其频率信号111输出到显示控制电路102。显示控制电路102根据VCO110的输出的频率信号111执行图像处理，并产生内部图像信号。结果，输出内部水平同步信号105和内部垂直同步信号106。

当两个垂直同步信号的相位差变小时，在选择器108转换的同步信号变成外部水平同步信号103和内部水平同步信号105。这两个水平同步信号输入到PLL 109。PLL 109检测两个输入水平同步信号的相位差。VCO110以基于根据所检测到的两个水平同步信号之间相位差的电压的频率振荡，并将其频率信号111输出到显示控制电路102。显示控制电路102根据从VCO 110输出的频率信号111执行图像处理，并产生内部图像信号。结果，输出内部水平同步信号105和内部垂直同步信号106。

如以上首先说明的，图6中显示的电路产生计算机中或者与电视接收机或者其他外部图像源101的垂直同步信号的相位匹配的其他显示电路105中用的频率信号111，然后，产生与外部图像源101的水平同步信号的相位匹配的显示电路105中用的频率信号111。为了产生根据该相位差启动相位精确同步的频率信号111，构成PLL和VCO。

用本发明克服了上述的缺点，图6显示的电路中，当外部图像源101的垂直同步信号和显示控制电路105的垂直同步信号之间的相位差大时，或者，当外部图像源101的输入频率的波动大时，需要用长时间来使两个垂直同步信号的相位同步。为此，到在图像信号组合设备(没有显示)中获得精确的组合图像需要用很长时间。

图6显示的电路控制系统，消除两个垂直同步信号的相位差，然后，控制系统，消除两个水平同步信号的相位差。但是，垂直同步信号的频率和水平同步信号的频率之间差两到三个数量级。当按该方式，用一个常规的PLL产生具有不同频率信号的多个相位同步信号时，转换时的跟踪能力变成了问题。例如，当垂直同步信号转换到水平同步信号时，用于组合图像的设备不能迅速跟随该转换，所以，某些情况下，不能正确地获得转换后立即组合的图像中的一些行的性能。具体地说，当转换到比较两个水平同步信号的相位的相位比较状态，然后，任何一个垂直同步信号的相位变化一个周期或变化多个性能时，多个垂直同步信号的多个相位将以水平同步信号的周期为单位彼此偏移，除非它们是两个垂直同步信号再转换成相位比较状态。这种垂直同步信号的相位转换常常发生在实际电视接收机的图像信号中或视频信号显示器等的回放信号中。

当第一图像信号输出设备11和第二图像信号输出设备12之间的距离例如是几米到几十米时，噪声重叠在这些设备之间的信号通路上，在高频图像信号中出现信号延迟，或者，在许多情况下，根据地电位(GND)差出现参考电位差。图6显示的技术不能提供任何防范措施来防止噪声影响，防止信号延迟或参考电位差。用上述的图6显示的电路时，显示控制电路102受外部图像源101或噪声的影响，或者，受信号延迟影响，图像组合操作变得不稳定。

参见图1和图3说明的帧同步设备通过参考垂直同步信号来同步两个图像信号的帧。因此，当用图6显示的电路中的相位同步的水平同步信号时，不能用常规的帧同步设备。因此，图6显示的技术要求按相位同步状态频繁地执行转换。为此，实际上在图像信号组合设备中很难加设置帧同步设备的电路。

发明内容

因此，本发明提供图像信号处理装置，用于组合从多个图像信号输出设备输出的多个图像，本发明的图像信号处理装置甚至在多个图像信号输出设备分开设置时也能正确组合图像，而不会引起跳跃、重复和其他降低图像质量的现象，并提供用于该目的的相位同步方法。

按照本发明的第一个技术方案，提供图像信号处理装置，包括：多个图像信号输出单元，用于输出多个图像信号；图像信号组合单元，用于组合从多个图像信号输出单元输出的多个图像信号；和相位同步信号发生单元，用于同步从多个图像信号输出单元中的第一图像信号输出单元输出的第一图像信号的第一参考信号的相位和从不是第一图像信号输出单元的其他图像信号输出单元输出的其他图像信号的其他参考信号的相位，以产生信号，其中，第一图像信号输出单元根据第一参考信号输出第一图像信号到图像信号组合单元，其他图像信号输出单元用根据它们自身相位同步的振荡信号的时钟信号输出多个图像信号到图像信号组合单元，图像信号组合单元组合从多个图像信号输出单元输出的多个图像信号。

同步信号发生单元最好具有：相位比较电路，用于计算第一图像信号的第一参考信号与其他参考信号之间的相位差；滤波器电路，用于通过所计算的相位差信号的低频分量，和确定同步信号发生电路的同步特征和响应特征；和电压控制的振荡电路，用于产生振荡信号，该振荡信号具有对应从滤波器电路输出的相位差的低频分量的电压的振荡频率，电压控制的振荡器的振荡信号输入到对应的其他图像信号处理单元，按照输入振荡信号产生对应的图像信号，并输出到图像信号组合单元，所产生的图像信号的参考信号作为相位比较电路的其他输入信号反馈。

最好用相位比较电路和滤波器电路形成具有大DC增益的电路，以减少稳定相位误差。

相位比较电路和滤波器电路最好配置在第一图像信号输出单元附近，电压控制的振荡电路最好配置在相关的图像信号输出单元附近。

最好在滤波器电路的后级设置电压/电流转换电路，用于将相位差的低频分量的电压转换成电流和输出所转换的电流；或者，在滤波器电路的输出级设置电压/电流转换电路，用于将相位差的低频分量的电压转换成电流和输出所转换的电流；并且在电压控制的振荡电路的前级设置电流/电压转换电路，在电压/电流转换电路的后级设置电流/电压转换电路，或在电压控制的振荡电路的输入级设置电流/电压转换电路，用于将从电压/电流转换电路输出的电流转换成电压。

按照本发明的第二个技术方案，设置图像信号处理装置，用于同步从第一图像信号输出单元输出的第一图像信号的相位和要与第一图像信号组合的其他图像信号输出单元输出的其他图像信号的相位，包括：相位同步信号发生电路，用于产生第一图像信号中包含的第一参考信号与其他图像信号中包含的其他参考信号之间的相位差，用于同步第一参考信号的相位和其他参考信号的相位，提供显示用时钟信号(其频率是基于相位差信号的电平的)给其他图像信号输出单元，其他图像信号输出单元根据来自相位同步信号发生电路的显示用时钟信号输出其他图像信号。

按照本发明的第三个技术方案，提供相位同步方法，同步包含从第一图像信号输出单元输出的第一参考信号的第一图像信号的相位和要与第一图像信号组合的并根据显示用时钟产生的其他图像信号输出单元中的其他图像信号的相位，同步方法包括：产生第一图像信号中包含的第一参考信号与其他图像信号中包含的其他参考信号之间的相位差信号，同步第一参考信号的相位和其他参考信号的相位，并产生显示用时钟，显示用时钟的频率是基于相位差信号的电平的。

按照本发明，当组合具有不同时钟频率和/或相位的两个或多个图像时，能正确组合多个图像，而不会出现由于跳跃、重复等引起的图像质量降低。而且，按照本发明，甚至在多个图像信号输出设备相互分开设置，和有噪声影响、有电位差和信号延迟的情况下，也能正确地不受这些因素影响地组合具有不同时钟频率和/或相位的两个或多个图像。

而且，按照本发明，能正确而和快速地执行两个参考信号的相位同步。

附图说明

通过以下结合附图对优选实施例的描述，将会更好地了解本发明的这些目的、其他目的和本发明的特征。其中，

图1是图像信号处理装置的结构框图；

图2A和2B是图1中显示的图像信号处理装置的操作定时图；

图3是另一个图像信号处理装置的结构框图；

图4A和4B是图3中显示的图像信号处理装置的操作定时图；

图5A和5B是另一个图像信号处理装置的操作定时图；

图6是另一个图像信号处理装置的结构框图；

图7是按照本发明第一实施例的图像信号处理装置的结构框图；

图8A和8B是图7中显示的图像信号处理装置的信号定时图；

图9是按照本发明第二实施例的图像信号处理装置的结构框图；

图10是图9中显示的按照本发明第二实施例的图像信号处理装置的部分详细电路结构图；

图11是图9中显示的按照本发明第二实施例的图像信号处理装置的部分详细电路结构图；和

图12是按照本发明第三实施例的图像信号处理装置的结构框图。

具体实施方式

以下参见附图详细说明本发明的图像信号处理装置的优选实施例。

以下对实施例的说明中，为了简化图示和说明，将说明从两个图像信号输出设备输出的两个图像信号的组合情况。

第一实施例

参见图7到图8，首先说明本发明第一实施例的图像信号处理装置。

图7中显示的按本发明第一实施例图像信号处理装置10具有：第一图像信号输出设备11，第二图像信号输出设备12，图像信号组合设备13，同步信号发生电路(PLL：锁相环电路)14，和显示设备15。

第一图像信号输出设备11例如是电视信号接收机，从第一图像信号输出设备11输出的第一图像信号VD1例如是电视图像信号。

第二图像信号输出设备12例如包括图像生成计算机，从第二图像信号输出设备12输出的第二图像信号VD2例如是诸如GUI(图形用户接口)的运动图像处理后的计算机图形图像信号。

图像信号组合设备13组合从第一图像信号输出设备11输出的第一图像信号VD1和从第二图像信号输出设备12输出的第二图像信号VD2，并在显示设备15上显示例如组合的图像DVX。

同步信号发生电路14具有相位比较单元140和电压控制的振荡器(VCO)145。相位比较单元140具有相位比较电路(PD)141和低通滤波器电路或环路滤波器电路(LPF)142。

最好用具有高DC增益的相位比较电路141和滤波器电路142构成相位比较电路140，使稳定相位误差最小。具体地说，在给出的配置中，将滤波器电路142的相位差的所有信息积分为相位比较电路141中电荷泵处的(电流×相位差)的时间信息。在那种情况下，能够形成初级超前/滞后型低通滤波器电路作为滤波器电路142。滤波器电路142最好是不包括电阻元件的电路结构。具体地说，例如，假设只用运算放大器电路和作为运算放大器电路的输入阻抗的电容器和只用作为运算放大器电路的负载反馈阻抗的电容器构成滤波器电路142。按该方式，滤波器电路142中不用电阻器时，不泄漏电流，能完全执行积分。这叫做全积分型滤波器电路142。

本说明书中，用具有上述的高DC增益的相位比较电路141，和用于全积分相位差的滤波器电路142，和/或用没有电阻元件的全积分型滤波器电路142的相位比较元件，的电路结构叫做“全积分型相位比较单元140”。以下说明用全积分型相位比较单元140的情况。

图像信号组合设备13最好设置帧同步设备131，这在以后会详细说明。

以下说明同步信号发生电路14的布图。可以整体形成上述的全积分型相位比较单元140和VCO145，但是，本实施例的结构例中，分开显示全积分型相位比较单元140和VCO145。以下将说明分开显示的原因。

第一个原因是，整体制造用在60Hz的低频操作的相位比较电路141构成的全积分型相位比较单元140和用于产生在54MHz以上的高频振荡信号的VCO145在制造技术上有困难。而且，从商业和应用的角度考虑，低速操作电路和高速操作电路最好分开。具体地说，VCO145产生的高频信号f145用在第二图像信号输出设备12中。因此，从抗噪声能力、防止信号延迟和防止电位差考虑，要求VCO145设置在第二图像信号输出设备12附近。要求全积分型相位比较单元140放在第一图像信号输出设备11附近以及位于第一图像信号输出设备11附近的图像信号组合设备13的附近，第一图像信号输出设备11产生第一垂直同步信号Vsync1，第一垂直同步信号Vsync1作为相位同步的参考。

以下说明第二个原因。第一图像信号输出设备11和第二图像信号输出设备12分开设置时，要求降低噪声影响，消除由于信号延迟所造成的负面影响，尽可能大地减少在第一图像信号输出设备11和第二图像信号输出设备12之间的电位差基础上的电位差问题。在那种意义上，要求产生在第二图像信号输出设备12中用的例如54MHz以上的高频信号f145的VCO145设置在第二图像信号输出设备12附近。另一方面，全积分型相位比较单元140可以设置在第一图像信号输出设备11附近，或设置第二图像信号输出设备12附近。但是，当例如第一图像信号输出设备11和图像信号组合设备13接近时，全积分型相位比较单元140最好设置在输出作为相位同步参考的第一垂直同步信号Vsync1的第一图像信号输出设备11附近。

具体地说，组合从多个图像信号输出设备输出的多个图像信号时，用作相位同步参考的同步信号，例如，垂直同步信号，与从一个图像信号输出设备，例如，第一图像信号输出设备11，输出的垂直同步信号相位同步，并用作另一个图像信号的垂直同步信号的参考。因此，全积分型相位比较单元140设置在第一图像信号输出设备11附近。

第一图像信号VD1例如是数字图像信号，包括：具有第一频率f1和第一相位φ1的时钟的显示，第一垂直同步信号Vsync1，和第一水平同步信号Hsync1。按相同的方式，第二图像信号VD2例如是数字图像信号，包括：用具有第二频率f2和第二相位φ2的时钟的显示，第二垂直同步信号Vsync2，和第二水平同步信号Hsync2。如上所述，本实施例中，同步信号发生电路14使第二时钟频率f2等于第一时钟频率f1。这就是说，第二垂直同步信号Vsync2与第一垂直同步信号Vsync1的频率匹配且相位同步。最好使第二水平同步信号Hsync2的频率和相位也等于第一水平同步信号Hsync1的频率和相位。

作为相位同步的参考同步信号，在本实施例中，将说明第一垂直同步信号Vsync1与第二垂直同步信号Vsync2之间的相位同步。同步信号发生电路14操作，使第一图像信号VD1的第一垂直同步信号Vsync1与第二图像信号VD2的第二垂直同步信号Vsync2之间的相位差Δφ变成0。当相位比较电路141从第一图像信号输出设备11接收第一图像信号VD1的第一垂直同步信号Vsync1和从第二图像信号输出设备12接收第二图像信号VD2的第二垂直同步信号Vsync2作为输入时，相位比较电路141例如对第一垂直同步信号Vsync1和第二垂直同步信号Vsync2执行乘法处理或减法处理，计算两个垂直同步信号之间的相位差Δφ，向LPF142输出指示相位差Δφ的相位差电压信号Δθ。

LPF142是环路滤波器(或低通滤波器)，它通过输出正好通过相位差电压信号Δθ的低频分量(消除高频分量)所获得的相位差电压ΔV，消除包括在相位差电压信号Δθ中的由相位比较电路141的乘法处理等产生的高频分量，同时，确定PLL的同步特性和响应特性。相位差电压ΔV通过LPF142加VCO145上。

VCO145是在对应相位差电压ΔV的振荡频率振荡的振荡电路，产生具有振荡频率的频率信号f145，频率信号f145加到第二图像信号输出设备12。

第二图像信号输出设备12从大到小递减计数在VCO 145产生的频率信号f145，产生具有第二频率f2的时钟用于产生第二图像信号VD2，用所产生的第二时钟频率f2产生第二垂直同步信号Vsync2和第二水平同步信号Hsync2，并将其输出到图像信号组合设备13，同时，反馈第二垂直同步信号Vsync2到相位比较电路141。注意，第一图像信号VD1的第一垂直同步信号Vsync1的频率和第二图像信号VD2的第二垂直同步信号Vsync2的频率例如是约60Hz，与此相反的是，从VCO 145输出的频率信号f145例如是54MHz，因此，第二图像信号输出设备12分割频率信号f145，并产生第二垂直同步信号Vsync2。

重复操作用相位比较电路141、LPF 142、VCO 145和第二图像信号输出设备12构成的闭合环电路，产生与从第一图像信号输出设备11输出的第一图像信号VD1的第一垂直同步信号Vsync1的相位同步的第二垂直同步信号Vsync2。

如上所述，第一垂直同步信号Vsync1和第二垂直同步信号Vsync2的相位同步，因此，在图像信号组合设备13组合从第一图像信号输出设备11输出的第一图像信号VD1和从第二图像信号输出设备12输出的第二图像信号VD2时，第一图像信号VD1和第二图像信号VD2能按帧同步状态组合。

用具有高DC增益的全积分型相位比较单元作为相位比较单元140时，能使第一垂直同步信号Vsync1和第二垂直同步信号Vsync2之间的相位差完全为0。结果，可以产生与第一垂直同步信号Vsync1相位同步的第二垂直同步信号Vsync2。而且，结果，在第一垂直同步信号Vsync1基础上的第一图像信号VD1和第二垂直同步信号Vsync2基础上的第二图像信号VD2相位完全一致，在图像信号组合设备13中两个图像信号的组合变得正确。

优选地图像信号组合设备13有帧同步设备131。帧同步设备131有未显示的帧存储器，在第一垂直同步信号Vsync1基础上输出第一图像信号VD1到帧存储器，在第二垂直同步信号Vsync2基础上输出第二图像信号VD2到帧存储器。帧同步设备131按该方式组合读取到帧存储器的第一图像信号VD1和第二图像信号VD2。

也就是说，用第一垂直同步信号Vsync1作参考第一图像信号VD1输入到帧存储器，用第二垂直同步信号Vsync2作参考第二图像信号VD2输入到帧存储器，在用第一垂直同步信号Vsync1和第二垂直同步信号Vsync2作参考时，第一图像信号VD1和第二图像信号VD2以同步状态存储在存储器中。因此，存储在存储器中的第一图像信号VD1和第二图像信号VD2按帧和相位同步的状态组合。

按该方式，在同步信号发生电路14中使第一垂直同步信号Vsync1和第二垂直同步信号Vsync2相位同步，其优点是，用帧同步设备131能更有效地同步帧。具体地说，用帧同步设备131时即使在第一垂直同步信号Vsync1和/或第二垂直同步信号Vsync2中出现抖动(相位偏移)，帧存储器也能吸收这种抖动，因此本发明的效果进一步提高了。

图像信号组合设备13中组合图像时，两个图像的图形转换点的相位偏移。优选地如图8A和8B显示的，当两个图像的图形转换点的相位偏移180度时(相位相反)，图像信号组合设备13中的图像组合变得更可靠。例如，如果第一垂直同步信号Vsync1和第二垂直同步信号Vsync2的相位偏移180度，当第一图像信号VD1写入帧同步设备131的帧存储器时，不执行第二图像信号VD2写入帧存储器的写操作，而当第二图像信号VD2写入帧同步设备131的帧存储器时，不执行第一图像信号VD1写入帧存储器的写操作。因此，用相位差基础上的时间滞后能可靠地执行第一图像信号VD1和第二图像信号VD2写入一个帧存储器的操作。

有两种方法来偏移图形转换点。第一个方法是，用同步信号发生电路14进行相位同步的调节方法。例如，图8A和8B显示的，相位偏移180度的状态下第二垂直同步信号Vsync2与第一垂直同步信号Vsync1相位同步。也就是说，第一垂直同步信号Vsync1和第二垂直同步信号Vsync2具有相同的频率，两个信号的相位基本上同步，但第一垂直同步信号Vsync1和第二垂直同步信号Vsync2的相位优选地偏移180度，所以，在图像信号组合设备13中第一图像信号VD1和第二图像信号VD2写入帧存储器的写入时间不重叠。按第二方法，在同步信号发生电路14中，第一垂直同步信号Vsync1和第二垂直同步信号Vsync2的相位匹配。从第二图像信号输出设备12输出到图像信号组合设备13的第二垂直同步信号Vsync2的相位相对于第一图像信号输出设备11中的第一垂直同步信号Vsync1的相位也可以偏移180度。

按该方式，按本实施例，图形转换时间的相位可以控制到不发生跳跃和/或重复的位置，最好控制到最不容易发生重复和跳跃的相位分开180度的位置。结果，甚至在由于图像生成计算机或其他第一图像信号输出设备11的输入第一图像信号VD1的输入频率波动而在垂直同步信号中发生抖动的情况下，时间轴抖动也能在最大允许误差的位置被吸收。而且，转换第一图像信号VD1的情况下，能够在相位允许误差位置迅速实现相位同步。按该方式，按本发明第一实施例，将相位平滑地拉到稳定的实用相位成为可能，不会发生跳跃和/或重复。

就相位比较电路141的相位比较频率而言，第二垂直同步信号Vsync2的频率例如是60Hz。另一方面，第一垂直同步信号Vsync1的频率例如是59.94Hz。因此，通过相位同步处理使第二垂直同步信号Vsync2的频率变成59.94Hz。在VCO 145产生的频率信号f145例如是54MHz。按该方式，全积分型相位比较单元140形成锁相环(PLL)，使频率增大大约1000000倍。在具有大频率差的该PLL电路中，用全积分型低通滤波器电路或不包括电阻元件的环路滤波器电路作为滤波器电路142也能实现精确的相位同步。

如上所述，按本发明的第一实施例，组合从两个或多个图像信号输出设备输出的两个或多个图像时，可以正确地组合图像而不会出现由于例如跳跃和重复所引起的图像质量降低。也就是说，按照本发明的第一实施例，能够克服参见图1到图5所描述的缺点。

与参见图6所描述的电路比较，按本发明实施例，用第一垂直同步信号Vsync1和第二垂直同步信号Vsync2作为参考信号，如图6所示，用于与垂直同步信号的相位同步的参考信号不转换，然后是用于与水平同步信号相位同步的参考信号不转换，因此，简化了信号处理，快速进行同步引入操作，而不会出现参考信号转换时的同步延迟。

以上实施例说明的是从作为多个图像信号输出设备的第一图像信号输出设备11和第二图像信号输出设备12的两个图像信号输出设备输出的第一图像信号VD1和第二图像信号VD2的组合，但是本发明也可以用到两个以上的图像信号输出设备的情况。在那种情况下，用垂直同步信号作为相位同步参考的参考图像信号输出设备的数量设定为1(或参考图像信号的数量设定为1)，其他图像信号输出设备的图像信号的垂直同步信号与参考垂直同步信号的相位同步。

而且，在以上的说明中，第一垂直同步信号Vsync1用作参考信号，但也可用第一水平同步信号Hsync1。那种情况下，相位同步电路接收第一水平同步信号Hsync1和第二水平同步信号Hsync2作为输入，代替第一垂直同步信号Vsync1和第二垂直同步信号Vsync2。

用第一水平同步信号Hsync1而不用第一垂直同步信号Vsync1时，能实现具有更精确的相位同步的图像组合。注意，第一水平同步信号Hsync1具有比第一垂直同步信号Vsync1更高的频率，所以，形成同步信号发生设备14的电路结构变得很困难。在那个意义上，最好用本实施例中说明的全积分型相位比较电路140，以获得更正确的相位同步。

如果第一水平同步信号Hsync1和第二水平同步信号Hsync2相位同步，则可以实现第一垂直同步信号Vsync1和第二垂直同步信号Vsync2之间的相位同步。因此，图像信号组合设备13中的帧同步设备131可以按上述的方式在第一垂直同步信号Vsync1和第二垂直同步信号Vsync2的基础上加帧同步。

第二实施例

以下参见图9说明本发明第二实施例的图像信号处理装置10A。

许多情况下，第一图像信号输出设备11A和第二图像信号输出设备12A的位置隔开明显的距离。在这些情况下，第一图像信号输出设备11A包括：输出第一视频信号的调谐器110A，具有相位比较电路141和LPF142的全积分型相位比较单元140A，将电压转换成电流的V/I转换电路143，和显示单元15；第二图像信号输出设备12A包括：将电流转换成电压的I/V转换电路144，VCO 145和动画图像信号发生单元120A。

动画图像信号发生单元120A产生动画图像信号，用于与从调谐器110A输出的TV图像信号组合。

图9中显示的具有相位比较电路141和LPF 142的全积分型相位比较单元140A与图7中显示的具有相位比较电路141和LPF 142的全积分型相位比较单元140基本相同。

图9中，全积分型相位比较单元140A与VCO 145之间的距离变长，噪声容易叠加到LPF142与VCO 145之间的信号通路上，和/或在它们之间发生信号延迟。而且，在第一图像信号输出设备11A和第二图像信号输出设备12A之间出现地电位的电位差，出现类DC电位差，某些情况下，第一时钟频率f1与第二时钟频率f2之间的电位(或第一垂直同步信号Vsync1和第二垂直同步信号Vsync2之间的电位)波动。结果，图9显示的结构中，第一垂直同步信号Vsync1和第二垂直同步信号Vsync2有可能不能正确地相位同步，或者，会发生相位同步状态的波动。

本发明第二实施例的图像信号处理装置10A克服了该缺点。图9中显示的第二实施例的图像信号处理装置10A中，V/I转换电路143加到LPF142的输出级，I/V转换电路144加到VCO 145的输入级。V/I转换电路143是将电压转换成电流的电路。I/V转换电路144是将电流转换成电压的电路。V/I转换电路143位于具有极高输出阻抗的LPF142的后级，因此，即使阻抗电路连接在LPF 142的后面，对它也没有影响。另一方面，I/V转换电路144位于具有极低输入阻抗的VCO 145的前级，因此，甚至当噪声叠加到LPF 142与VCO 145之间的信号通路上时，对它也没有影响。此外，电流是从V/I转换电路143输出的，因此，甚至当第一图像信号输出设备11A和第二图像信号输出设备12A之间出现电位差时，事实上，在第二图像信号输出设备12A的地电位中再现从第一图像信号输出设备11A输出的电流信息，其上几乎没有上述的电位差影响。VCO 145具有高操作频率，所以，有相关的过乱真发射，但V/I转换电路143与I/V转换电路144之间的电流基本上接近直流电流，所以消除了相关的过乱真发射。

注意，可以用具有整体形成的用LPF 142和V/I转换电路143构成的电流输出电路的LPF。而且，可以用具有整体形成的用I/V转换电路144和VCO 145构成的I/V转换电路的VCO。

图10和图11是参见图9说明的第二实施例的详细电路图。图10中，第一垂直同步信号Vsync1输入到封装在IC电路中的相位比较电路PD的终端13，第二垂直同步信号Vsync2输入终端3，显示第一垂直同步信号Vsync1与第二垂直同步信号Vsync2之间的相位差ΔФ的相位差电压信号Δθ从终端13输出到封装在IC电路中的LPF的终端3。LPF通过相位差电压信号Δθ的低频分量，相位差电压ΔV从LPF的终端6输出到晶体管TR的基极。对应相位差电压ΔV的相位差电流ΔI流过连接在晶体管TR的发射极与地电位之间的电阻器R1。电路PC1是电流镜像电路，其中，一个晶体管的基极和发射极连接，该晶体管起二极管的作用，流过二极管的相同电流流过其他晶体管，该电流与流过晶体管TR、电阻器R1和二极管的相位差电流ΔI相同，从另一个晶体管流到串联连接的两个二极管的结点。按该方式，晶体管TR，电阻器R1和电流镜像电路PC1构成V/I转换电路143。

具有并联的图11中两个晶体管的电路PC3形成差分对电路。与输入到图左边的一个晶体管的栅极的相位差电流ΔI相同的电流流过图右边的另一个晶体管。流过图右边的晶体管的电流流过电阻器R2，在电阻器R2的终端之间产生对应相位差电流ΔI的电压ΔV。因此，电路起到I/V转换电路144的功能。注意，电路PC2具有构成二极管的两个晶体管。电阻器R2上产生的电压ΔV输入到包括晶体振荡器OSC的VCO，晶体振荡器OSC根据电阻器R2上产生的电压ΔV在振荡频率振荡，产生频率信号f145。频率信号f145输入到第二图像信号输出设备12A。

如上所述，对应相位差信号Δθ的电流ΔI在V/I转换电路143与I/V转换电路144之间流动，因此，VCO 145一侧防止V/I转换电路143与I/V转换电路144之间的噪声影响。而且防止电位波动的影响。

在本发明的第二实施例中也可以用设置多个，即两个以上的图像信号输出设备的情况。而且用第一水平同步信号Hsync1代替用第一垂直同步信号Vsync1作为参考信号。

如上所述，按照本发明第二实施例，除第一实施例的功能之外，甚至在多个图像信号输出设备相互分开设置，和多个图像信号输出设备中不同的位置之间出现噪声影响和信号延迟的情况下，也能正确组合从两个或多个不同的图像信号输出设备输出的两个或多个图像。

第三实施例

以下将参见图12说明按本发明第三实施例的图像信号处理装置10B。按本发明第三实施例的图像信号处理装置10B包括：整体形成的调谐器110B，能接收电视广播；全积分型相位比较单元140A，用相位比较电路141和LPF 142构成；VCO 145；GUI(图形用户界面)图像信号发生单元120B；图像信号组合单元13B；和显示单元15。GUI(图形用户界面)图像信号发生单元120B，在例如要与从调谐器110B输出的TV图像组合的GUI进行移动图像处理后，用例如微处理机产生计算机图像信号。图像信号处理装置10B是电视接收机，它添加和显示例如由接收电视广播所获得的图像上的GUI图像。

或者，图像信号处理装置10B是安装有能接收电视广播的调谐器和显示器的个人计算机。

图像信号处理装置10B中，包含在能接收电视广播的调谐器110B输出的电视图像中的第一垂直同步信号Vsync1和包含在GUI图像信号发生单元120B处产生的GUI图像信号中第二垂直同步信号Vsync2在全积分型相位比较单元140中相位同步，从能接收电视广播的调谐器110B输出的相位同步的电视图像和在GUI图像信号发生单元120B处产生的GUI图像信号在图像信号组合单元13组合。在图像信号组合单元13组合的图像信号显示在显示单元15上。

全积分型相位比较单元140A和VCO 145的操作与第二实施例中所述的操作相同。

按该方式，用TV接收机构成的第三实施例的图像信号处理装置10B中，随着显示单元的图像尺寸逐渐增大，调谐器110B与GUI图像信号发生单元120B之间的距离变得越来越长，全积分型相位比较单元140A，VCO145；GUI图像信号发生单元120B，和图像信号组合单元13安装在能接收电视广播的调谐器110B中。因此相位同步的电视图像和GUI图像能组合，并显示在显示单元15上。

第三实施例的改进

用个人计算机构成的第三实施例的图像信号处理装置10B中，能接收电视广播的调谐器110B和GUI图像信号发生单元120B之间的距离短。因此，全积分型相位比较单元140和VCO 145和GUI图像信号发生单元120B之间的距离短。因此，正如第二实施例中所描述的，由于能接收电视广播的调谐器110A和GUI图像信号发生单元120B之间的距离长，所以，外部噪声叠加在全积分型相位比较单元140A和VCO 145之间的可能性很小。但是，如上所述，整体形成图12中显示的全部电路时，也可能有来自执行高频操作能接收电视广播的调谐器110B和/或GUI图像信号发生单元120B的高频噪声和/或串音。

那种情况下，能够设置图14中用虚线指示的V/I转换电路143和I/V转换电路144，其作用与第二实施例中描述的作用相同。

本行业技术人员应了解，根据本发明的设计要求和其他要素，本发明会有各个改进，组合，部分组合和改变，这些改进，组合，部分组合和改变都落入所附的权利要求及其等效物所确定的本发明的范围内。

相关专利申请的交叉引用

本发明的主题与2004年8月17日在日本专利局申请的申请号为No.2004-237330的日本专利申请，和2005年6月14日在日本专利局申请的申请号为No.2005-173450的日本专利申请相关，这两件专利申请的全部内容在本专利申请中引作参考。

Claims (20)

1.一种图像信号处理装置，包括：

多个图像信号输出单元，用于输出图像信号；

图像信号组合单元，组合从多个图像信号输出单元输出的多个图像信号，和

相位同步信号发生单元，用于同步从多个图像信号输出单元中的第一图像信号输出单元输出的第一图像信号的第一参考信号和从除第一图像信号输出单元之外的其他图像信号输出单元输出的其他图像信号的其他参考信号的相位，以产生信号；

第一图像信号输出单元，输出在第一参考信号基础上的第一图像信号到图像信号组合单元；

其他图像信号输出单元，用在它们自身的相位同步的振荡信号基础上的时钟信号输出图像信号到图像信号组合单元；和

图像信号组合单元，组合从多个图像信号输出单元输出的多个图像信号。

2.按照权利要求1的图像信号处理装置，其特征是，同步信号发生单元包括：

相位比较电路，计算第一图像信号的第一参考信号和其他参考信号之间的相位差；

滤波器电路，通过计算出的相位差信号中的低频分量，和确定同步信号发生电路的同步特性和响应特性；和

电压控制的振荡电路，产生振荡信号，该振荡信号具有对应从滤波器电路输出的相位差的低频分量的电压的振荡频率；

电压控制的振荡器的振荡信号输入到对应的其他图像信号处理单元；

按照输入振荡信号产生对应的图像信号，并将对应的图像信号输出到图像信号组合单元；和

所产生的图像信号的参考信号作为相位比较电路的其他输入信号反馈。

3.按照权利要求2的图像信号处理装置，其特征是，相位比较电路和滤波器电路形成具有大直流增益的电路，以降低稳定的相位误差。

4.按照权利要求2或3的图像信号处理装置，其特征是，

相位比较电路和滤波器电路设置在第一图像信号输出单元附近；和

电压控制的振荡电路设置在对应的图像信号输出单元附近。

5.按照权利要求4的图像信号处理装置，其特征是，

V/I转换电路，将相位差的低频分量的电压转换成电流，和输出转换后的电流，V/I转换电路设置在滤波器电路的后级，或者，将相位差的低频分量的电压转换成电流，和输出转换后的电流的V/I转换电路设置在滤波器电路的输出级，和

I/V转换电路，将从V/I转换电路输出的电流转换成电压，设置在电压控制的振荡电路的前级，和设置在V/I转换电路的后级，或设置在电压控制的振荡电路的输入级。

6.按照权利要求1到5中任何一项的图像信号处理装置，其特征是，所述的第一参考信号和其他的参考信号是所述第一图像信号和其他图像信号的垂直同步信号。

7.按照权利要求6的图像信号处理装置，其特征是，所术图像组合单元包括：帧同步单元，在所述垂直同步信号基础上对所述多个图像信号执行帧同步，和输出同步后的多个图像信号。

8.按照权利要求7的图像信号处理装置，其特征是，所述其他图像信号输出单元用从所述第一垂直同步信号偏移了预定相位的垂直同步信号输出图像信号到所述图像信号组合单元。

9.按照权利要求7的图像信号处理装置，其特征是，

所述同步信号发生单元操作，以产生所述第一垂直同步信号偏移了预定相位的垂直同步信号，和

所述其他图像信号输出单元用所述相位偏移的垂直同步信号输出到所述图像信号组合单元。

10.按照权利要求1的图像信号处理装置，其特征是，

所述第一图像信号输出单元包括电视信号接收机，用于输出电视图像作为所述第一图像信号；和

所述其他图像信号输出单元包括图像发生单元，用于输出与电视图像同步的图像作为其他图像信号中的一个。

11.一种图像信号处理装置，用于相位同步从第一图像信号输出单元输出的第一图像信号和从其他图像信号输出单元输出的要与第一图像信号组合的其他图像信号，所述装置包括：

相位同步信号发生电路，产生第一图像信号中包含的第一参考信号和要与第一参考信号相位同步的包含在其他图像信号中的其他参考信号之间的相位差信号，将具有对应相位差信号的电平的频率的显示时钟信号加到其他图像信号输出单元，

其他图像信号输出单元单元，基于来自相位同步信号发生电路的显示用时钟信号输出其他图像信号。

12.按照权利要求11的图像信号处理装置，其特征是，同步信号发生电路具有：

相位比较电路，计算第一参考信号与其他参考信号之间的相位差；

滤波器电路，通过在相位比较电路计算的相位差信号中的低频分量；和

电压控制的振荡电路，产生振荡信号，该振荡信号具有对应从滤波器电路输出的相位差中的低频分量电压的振荡频率。

13.按照权利要求12的图像信号处理装置，其特征是，相位比较电路和滤波器电路形成具有大直流增益的电路，以降低稳定的相位误差。

14.按照权利要求12或13的图像信号处理装置，其特征是，

相位比较电路和滤波器电路设置在第一图像信号输出单元附近；和

电压控制的振荡电路设置在对应的图像信号输出单元附近。

15.按照权利要求14的图像信号处理装置，其特征是，

所述相位差信号是电压信号；

V/I转换电路，将指示所述相位差的电压转换成电流，和输出转换后的电流，V/I转换电路设置在所述滤波器电路的后级；和

I/V转换电路，将从V/I转换电路输出的电流转换成电压，设置在电压控制的振荡电路的输入级。

16.按照权利要求11的图像信号处理装置，其特征是，所述第一参考信号和其他参考信号是所述第一图像信号和其他图像信号的垂直同步信号。

17.一种相位同步方法，相位同步包含从第一图像信号输出单元输出的第一参考信号的第一图像信号和在其他图像信号输出单元中显示用时钟基础上产生的要与第一图像信号组合的其他图像信号，所述方法包括：

产生在第一图像信号中包含的第一参考信号和要与第一参考信号相位同步的其他图像信号中包含的其他参考信号之间的相位差信号；和

产生显示用时钟信号，所述显示用时钟信号的频率对应于相位差信号的电平。

18.按照权利要求17的相位同步方法，还包括：通过所述相位差信号的低频分量，并产生显示用时钟信号，所述显示用时钟信号的频率对应于相位差信号的电平。

19.按照权利要求17的相位同步方法，还包括：

传送转换成电流的所述相位差信号，和

将显示所述传送后的相位差信号的电流转换成电压，以产生显示用时钟信号，显示用时钟信号的频率对应于其电平。

20.按照权利要求17的相位同步方法，其特征是，所述第一参考信号和其他参考信号是所述第一图像信号和其他图像信号的垂直同步信号。

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