JP2001034222A - クロック位相自動調整システムおよび方法 - Google Patents
クロック位相自動調整システムおよび方法Info
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- JP2001034222A JP2001034222A JP11203753A JP20375399A JP2001034222A JP 2001034222 A JP2001034222 A JP 2001034222A JP 11203753 A JP11203753 A JP 11203753A JP 20375399 A JP20375399 A JP 20375399A JP 2001034222 A JP2001034222 A JP 2001034222A
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- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
ことなく、アナログ映像信号のサンプリングクロックで
あるドットクロックの位相自動調整を安定した状態で行
う。 【解決手段】 ノイズマスク部15は、アナログ映像入
力信号のブランキング期間におけるディジタル信号の変
動の最大値をノイズレベル値として検出し、ノイズレベ
ル値以上の値をマスク信号値として決定し、ディジタル
信号に含まれるノイズ成分をマスク信号によってマスク
する。位相検出部16は、ノイズ成分がマスクされたデ
ィジタル信号に基づいて、位相検出結果を出力する。C
PU13は、PLL回路14に数段階の位相設定を行
い、各段階のPLL回路14の位相における位相検出結
果を記憶し、位相検出結果が最大であった時の位相を最
適として、最適な位相をPLL回路14に設定する。
Description
表示装置において生成される、アナログ映像信号をサン
プリングするためのサンプリングクロックであるドット
クロックの位相を、自動的に調整するクロック位相自動
調整システムおよび方法に関する。
ディスプレイ)パネルのような格子上デバイスを利用し
たコンピュータ用のディスプレイモニタなどの表示装置
は、コンピュータ本体から出力されたアナログ映像入力
信号をアナログ/ディジタル(以降A/D)変換して、
画面の各画素へディジタル信号を導いている。上述のア
ナログ映像入力信号は、コンピュータ内の画像メモリ上
に記憶されている画像データが、そのコンピュータのド
ットクロックに同期して、順次読み出され、ディジタル
−アナログ(以降D/A)変換された信号である。
置においてA/D変換する際には、コンピュータのドッ
トクロックと周波数が等しいドットクロックが表示装置
内で生成され、生成されたドットクロックに同期してA
/D変換が行われる。そこで、表示装置は、水平同期信
号に位相ロックしたPLL(Phase Locked loop)回
路を用いて、アナログ映像入力信号に同期した水平同期
信号の周波数を逓倍し、ドットクロックを生成してい
る。
位相と、表示装置のドットクロックの位相とがずれてい
る場合には、コンピュータの画像メモリに記憶されてい
る画像データの値どおりにアナログ映像入力信号をサン
プリングできないため、表示装置に表示される画像に1
画素レベルの水平方向の画面揺れおよびちらつきが発生
する。よって、コンピュータのドットクロックと、表示
装置のドットクロックとは位相が一致していなければな
らない。
度などの周辺の環境によって変化することがあり、再調
整を必要とする。そのためドットクロックの位相を自動
的に調整する様々なクロック位相自動調整システムが考
えだされている。
ムの構成を示すブロック図である。図4の従来のクロッ
ク位相自動調整システムは、A/D変換器1と、位相検
出部16と、CPU17と、PLL回路14とから構成
される。
PLL回路14から出力されたドットクロックとを入力
し、ドットクロックの立ち上がりエッジでアナログ映像
入力信号をディジタル信号に変換する。位相検出部16
は、Dフリップフロップ8と、差分回路9と、絶対値検
出回路10と、巡回加算回路11と、保持回路12とか
ら構成される。Dフリップフロップ8は、A/D変換器
1から出力されたディジタル信号を記憶する。差分回路
9は、今回入力されたディジタル信号と、Dフリップフ
ロップ回路8に記憶された前回のディジタル信号との差
分を出力する。絶対値検出回路10は、差分回路9から
出力されたディジタル信号の差分の絶対値を出力する。
保持回路12は、CPU17から次の測定指示があるま
で、巡回加算回路12の出力値を位相検出結果として保
持し続ける。巡回加算回路11は、絶対値検出回路10
からの出力をCPU17からの測定指示があった時点か
ら次の測定指示があった時点まで累積加算し、その加算
値を位相検出結果としてCPU17に出力する。
の水平同期信号に位相ロックし、水平同期信号の周波数
を逓倍して、ドットクロックを発生させる。PLL回路
14は、N段階(N=1、2、..N)の位相設定を行
うことができる。CPU17はPLL回路14の位相を
設定する度に、絶対値検出回路10と、保持回路12と
に測定指示を出力する。CPU17は、PLL回路14
のレジスタに位相の設定を段階的に行うことによって、
各段階の位相毎に位相検出部16から出力される位相検
出結果を記憶し、各段階の位相のうち位相検出結果が最
大である位相を、最終的にPLL回路14に設定し、P
LL回路14の位相調整を行う。
の動作について詳細に説明する。図5にアナログ映像入
力信号と、表示装置のドットクロックとの関係を示すタ
イムチャートを示す。図5には、上から順に表示装置に
入力されるアナログ映像入力信号の波形と、PLL回路
14の位相をある段階に設定した場合にPLL回路14
から出力されるドットクロック0の波形と、PLL回路
14の位相をドットクロック0とは異なる段階に設定し
た場合にPLL回路14から出力されるドットクロック
1の波形が図示されている。
ナログ映像入力信号として、簡単なテストパターンを有
するテスト信号を用いる。図5のアナログ映像入力信号
は、白レベルと黒レベルを1画素ずつ繰り返すドットク
ロック位相調整用のテスト信号である。
をドットクロックの立ち上がりの時点でサンプリングを
行う。ドットクロック0を用いてアナログ映像入力信号
をサンプリングした場合、A/D変換器1は、白レベル
から黒レベルへ移行する過渡期および黒レベルから白レ
ベルへ移行する過渡期にアナログ映像入力信号のサンプ
リングを行うため、表示装置は、画面上に白黒交互のテ
ストパターンどおりの映像を表示することができない。
一方、ドットクロック1を用いてアナログ映像入力信号
をサンプリングした場合、A/D変換器1は、アナログ
映像入力信号が白レベルで安定している時および黒レベ
ルで安定している時にアナログ映像入力信号のサンプリ
ングを行うため、表示装置は、画面上に白黒交互のテス
トパターンどおりの映像を表示することができる。
位相不適期間であり、この期間中においてアナログ映像
入力信号のサンプリングが行われるべきではなく、アナ
ログ映像入力信号の安定期は位相最適期間であり、この
期間でアナログ映像入力信号のサンプリングが行われる
べきである。よって、ドットクロック1の位相が、ドッ
トクロック0の位相よりもPLL回路14から出力され
るドットクロックの位相として適当である。
ロックが、ドットクロック0の位相であった場合は、前
回サンプリングされたディジタル信号と、今回サンプリ
ングされたディジタル信号との差分の絶対値が、白レベ
ル値と黒レベル値との差分の絶対値より小さくなる。そ
の結果、位相検出部16が出力する位相検出結果も、位
相検出結果の最大値である白レベル値と黒レベル値との
差分の絶対値の累積加算値より小さくなる。
トクロックの位相が、ドットクロック1の位相であった
場合は、前回サンプリングされた値と今回サンプリング
された値との差分の絶対値が、白レベル値と黒レベル値
との差分の絶対値と等しくなり、位相検出部16から出
力された位相検出結果は最大となる。つまり、位相検出
部16から出力された位相検出結果の値が最大である時
の位相が、最適な位相であることになる。
クの位相を1段階ずつシフトさせながら、位相検出部1
6の位相検出結果を各段階の位相について求め、位相検
出結果が最大であったときの位相を最適な位相であると
判定し、ドットクロックの位相調整を行う。
含んでおり、A/D変換後のディジタル信号の下位ビッ
トには、必ずノイズ成分が含まれている。なお、上述し
た従来のクロック位相自動調整システムにおいて、位相
検出部16が、差分回路9を有しており、差分回路9が
ノイズ成分を含んだディジタル信号をそのまま差分した
場合、ドットクロックの位相検出結果に狂いが生じ、最
適な位相調整が困難になる可能性がある。
ク位相自動調整システムでは、アナログ映像信号に含ま
れるノイズ成分およびA/D変換時などに発生する電源
ノイズなどによって、最適な位相を安定した状態で検出
できなくなるなどの問題があった。
に含まれるノイズ成分に影響されることなく、ドットク
ロックの自動位相調整を安定した状態で行うことができ
るクロック位相自動調整システムを提供することであ
る。
に、本発明のクロック位相自動調整システムは、アナロ
グ映像信号の水平同期信号および垂直同期信号を入力と
し、前記アナログ映像信号の走査線のうち、制御手段に
よって予め設定されている位相測定範囲に含まれる走査
線の水平ブランキング期間中に、該水平ブランキング期
間中であることを示すブランキングパルスを、前記制御
手段によって予め設定されている時間だけ発生させるブ
ランキングパルス生成手段と、前記ブランキングパルス
が発生している間に、前記アナログ/ディジタル変換手
段から出力されるディジタル信号を、ノイズ信号として
通過させるゲート手段と、前記ノイズ信号の値と、記憶
されている前記ノイズ信号の値とを比較し、大きい方を
新たなノイズ信号の最大値として記憶するとともに、該
新たなノイズ信号の最大値を出力する最大値検出手段
と、前記制御手段により前記測定指示が入力された時点
から、次の測定指示が入力される時点まで、前記最大値
検出手段から出力されたノイズ信号の最大値を、ノイズ
レベル値として保持する最大値保持手段と、前記ノイズ
レベル値以上の値をマスク信号値として決定し、該マス
ク信号を出力するマスク値決定手段と、前記マスク信号
によって、前記アナログ/ディジタル変換手段から出力
されるディジタル信号をマスクし、マスクされたディジ
タル信号を、前記位相検出手段へ出力するマスク手段と
から構成されるノイズマスク手段をさらに備える。
は、水平ブランキング期間におけるディジタル信号の変
動を計測し、ディジタル信号からノイズ成分をマスクす
るノイズマスク手段を備え、ノイズ成分をマスクしたデ
ィジタル信号によって、ドットクロックの位相検出を行
うため、ドットクロックの自動位相調整を安定した状態
で行うことができる。
ク位相自動調整システムについて図面を参照して詳細に
説明する。図1は本実施形態のクロック位相自動調整シ
ステムへ入力されるアナログ映像入力信号の1フィール
ド分の信号の画面イメージ図である。図2は本実施形態
のクロック位相自動調整システムの構成を示すブロック
図である。図3は本実施形態のクロック位相自動調整シ
ステムの動作を示すタイムチャートである。図2におい
て、図4と同一の符号を付けられている構成要素は、す
べて同一の構成要素である。
自動調整システムへ入力されるアナログ映像入力信号に
ついて説明する。図1は、画面上の走査が画面左上から
右下まで行われたときの1フィールドのアナログ映像入
力信号を画面イメージで表しており、1行は1本の走査
線を表している。1フィールドのアナログ映像入力信号
は映像期間の信号とブランキング期間の信号とに大別さ
れる。映像期間の信号は、実際に画面上に表示される映
像信号であり、ブランキング期間の信号は、画面表示を
制御するための制御信号である。ブランキング期間は1
フィールドの先頭の垂直ブランキング期間(Vブランキ
ング)および1本の走査線の先頭の水平ブランキング期
間(Hブランキング)があり、この期間での信号レベル
は黒レベルである。垂直同期信号は垂直ブランキング期
間中にオンとなり、水平同期信号は水平ブランキング期
間中にオンとなる。ブランキング期間中において、垂直
同期信号および水平同期信号がオンとなっている期間を
特に同期期間という。
システムでは従来と同様に、映像期間中に高い値と低い
値を1画素ずつ繰り返す映像パターンを有するアナログ
映像信号がテスト信号として用いられる。位相検出は、
映像期間中に指定されている位相測定範囲内で行われ
る。位相測定範囲としては、映像期間中の任意の範囲を
指定することができる。
平ブランキング期間をブランキングレベル検出範囲とす
る。前述したように、ブランキング期間中の信号レベル
は、黒レベル(最低レベル)であり、ブランキング期間
中の信号の変動は、ノイズによる変動であると見なして
良い。よって、ブランキング期間中におけるディジタル
信号の変動値からノイズレベルを検出することができ
る。本実施形態では、このブランキングレベル検出範囲
において、ノイズレベルが検出される。
ステムの構成について説明する。図2の本実施形態のク
ロック位相自動調整システムは、A/D変換器1と、ノ
イズマスク部15と、位相検出部16と、CPU13
と、PLL回路14とから構成される。A/D変換器1
と、位相検出部16と、PLL回路14は図4の従来の
クロック位相調整システムと同じ構成となっている。ノ
イズマスク部15は、ブランキングパルス生成部2と、
ゲート回路3と、最大値検出回路4と、保持回路5と、
エンコーダ6と、マスク回路7とから構成される。
映像入力信号の水平同期信号(HSYNC)および垂直
同期信号(VSYNC)を入力として、ブランキングレ
ベル検出範囲中に、ブランキングパルスをオンする。
A/D変換器1から出力されたディジタル信号とを入力
とし、ブランキングパルスがオンとなっている間だけ、
A/D変換器1から出力されたディジタル信号を通過さ
せる。最大値検出回路4は、ゲート回路3を通過したデ
ィジタル信号を入力し、今回入力されたディジタル信号
の値が記憶されているディジタル信号の値より大きい場
合は、今回入力された信号を記憶するとともに、その値
をノイズ信号の最大値として出力する。また、最大値検
出回路4は、今回入力されたディジタル信号の値が記憶
されているディジタル信号の値以下である場合は、記憶
されているディジタル信号の値を改めて記憶するととも
に、その値をノイズ信号の最大値として出力する。
されたノイズ信号の最大値を、ノイズレベル値として保
持する。エンコーダ6は保持回路5によって保持されて
いるノイズレベル値を入力とし、ノイズレベル値以上の
値を、A/D変換器1から出力されたディジタル信号を
マスクするためのマスク信号として決定するとともに出
力する。
されたディジタル信号およびエンコーダ6から出力され
たマスク信号を入力とし、ディジタル信号をマスク信号
によってマスクし、位相検出部16にマスクされたディ
ジタル信号を出力する。
2を参照して詳細に説明する。図2は、本実施形態のク
ロック位相自動調整システムの動作を示すタイムチャー
トである。図2には、上から順に水平同期信号(HSY
NC)と、ブランキングパルス生成部2によって生成さ
れるブランキングパルスと、A/D変換器1に入力され
るアナログ映像入力信号と、保持回路5によって保持さ
れるノイズレベル値と、位相検出部16へ入力される位
相検出元データの波形の様子が図示されている。
検出範囲中に、設定された時間だけブランキングパルス
がオンとなるように、位相測定範囲に含まれる走査線の
番号と、パルス発生時間とをブランキングパルス生成部
2のレジスタに設定する。そして、ブランキングパルス
生成部2は、垂直同期信号(VSYNC)を基準として
水平同期信号(HSYNC)の回数をカウントし、カウ
ント数がレジスタに設定された走査線の番号と一致した
場合、その走査線の水平ブランキング期間において、設
定されたパルス発生時間だけブランキングパルスをオン
させる。ブランキングパルスがオンになっている間、ゲ
ート回路3は、A/D変換器1から出力されたディジタ
ル信号を通過させ、その間におけるディジタル信号の最
大値が最大値検出回路4において検出され、検出された
ディジタル信号の最大値はノイズレベル値として保持回
路5において保持される。
信号の値がMAX0であって、MAX0がブランキング
パルスがオンとなっている期間中におけるディジタル信
号の最大値であった場合には、保持回路5の出力はMA
X0となる。
なっている間に、時刻t1においてディジタル信号の値
がMAX1であり、MAX1がMAX0より大きく、M
AX1がブランキングパルスがオンとなっている期間に
おけるディジタル信号の最大値であった場合には、最大
値検出回路4の出力はMAX1となり、保持回路5はM
AX1をノイズレベル値として保持する。エンコーダ6
は、保持回路5で保持されているMAX1より、A/D
変換器1から出力されるディジタル信号をマスクするた
めのマスク信号を作成する。例えば、エンコーダ6は、
保持回路5の保持するノイズレベル値が0000110
1であった場合は、マスク信号値を00001111と
して、マスク信号をマスク回路7に出力する。
されたディジタル信号の値がマスク信号値より小さい場
合は0を出力し、A/D変換器1から出力されたディジ
タル信号の値がマスク信号値以上の場合はA/D変換器
1からのディジタル信号をそのまま出力する。例えば、
マスク回路7は、ディジタル信号が8ビットで0000
1010であり、マスク信号値が00001111であ
った場合は、00000000を出力し、ディジタル信
号が8ビットで01001010であり、マスク信号値
が00001111であった場合は、そのまま0100
1010を出力する。
ムでは、A/D変換器1から出力されたディジタル信号
の中からアナログ映像入力信号に含まれるノイズ成分を
除去して、位相検出部16へノイズ成分が除去されたデ
ィジタル信号を入力することができる。
像入力信号に含まれる黒レベルのオフセット成分も除去
することができる。
相自動調整システムによれば、アナログ映像信号のブラ
ンキング期間を利用して、A/D変換後に出力されるデ
ィジタル信号からノイズ成分を検出し、そのノイズ成分
からマスク信号値を決定し、そのマスク信号によってデ
ィジタル信号をマスクするノイズマスク手段を備えるこ
とによって、アナログ映像信号に含まれるノイズ成分お
よび黒レベル程度のオフセット成分が除去されたディジ
タル信号からドットクロックの位相検出を行うため、ド
ットクロックの自動位相調整を安定した状態で行うこと
ができる。
変換器1から出力されたディジタル信号の値がマスク信
号値と等しい場合には、A/D変換器1からの出力をそ
のまま出力するが、このような場合には0を出力するよ
うにしてもよい。
ステムへ入力されるアナログ映像入力信号の1フィール
ドの信号の画像イメージ図である。
ステムの構成を示すブロック図である。
ステムの動作を示すタイムチャートである。
示すブロック図である。
ナログ映像入力信号およびドットクロックのタイムチャ
ートである。
Claims (8)
- 【請求項1】 アナログ映像信号の水平同期信号に位相
ロックし、前記水平同期信号の周波数を逓倍して、前記
アナログ映像信号をサンプリングするためのドットクロ
ックを発生させ、前記ドットクロックの位相を設定され
た位相となるように調整して出力する位相ロックループ
手段と、 前記ドットクロックをサンプリングクロックとして、前
記アナログ映像信号をサンプリングしてディジタル信号
に変換するアナログ/ディジタル変換手段と、 前記ディジタル信号と前記ドットクロックの1周期前の
ディジタル信号との差分の絶対値を算出し、該絶対値の
累積加算値を前記ドットクロックの位相検出結果として
出力する位相検出手段と、 前記位相ロックループ手段に対し、前記ドットクロック
の位相の設定を段階的に行い、前記ドットクロックの位
相の設定を行う毎に、前記位相検出手段に対し前記位相
検出結果を測定するための測定指示を出力し、前記位相
検出結果を記憶し、各段階のドットクロックの位相のう
ち前記位相検出結果が最大である位相を、最終的に前記
位相ロックループ手段に設定する制御手段とから構成さ
れるクロック位相自動調整システムにおいて、 前記水平同期信号と、アナログ映像信号の垂直同期信号
とを入力とし、前記アナログ映像信号の走査線のうち、
前記制御手段によって予め設定されている位相測定範囲
に含まれる走査線の水平ブランキング期間中に、該水平
ブランキング期間中であることを示すブランキングパル
スを、前記制御手段によって予め設定されている時間だ
け発生させるブランキングパルス生成手段と、前記ブラ
ンキングパルスが発生している間に、前記アナログ/デ
ィジタル変換手段から出力されるディジタル信号を、ノ
イズ信号として通過させるゲート手段と、前記ノイズ信
号の値と、記憶されている前記ノイズ信号の値とを比較
し、大きい方を新たなノイズ信号の最大値として記憶す
るとともに、該新たなノイズ信号の最大値を出力する最
大値検出手段と、前記制御手段により前記測定指示が入
力された時点から、次の測定指示が入力される時点ま
で、前記最大値検出手段から出力されたノイズ信号の最
大値を、ノイズレベル値として保持する最大値保持手段
と、前記ノイズレベル値以上の値をマスク信号値として
決定し、該マスク信号を出力するマスク値決定手段と、
前記マスク信号によって、前記アナログ/ディジタル変
換手段から出力されるディジタル信号をマスクし、マス
クされたディジタル信号を、前記位相検出手段へ出力す
るマスク手段とから構成されるノイズマスク手段をさら
に備えることを特徴とするクロック位相自動調整システ
ム。 - 【請求項2】 前記マスク値決定手段は、前記ノイズレ
ベル値を2進数で表現した場合に、前記ノイズレベル値
の各ビットの中で、1となっているビットのうち最上位
ビットを検出し、前記最上位ビット以下のビットが全て
1となっている値を前記マスク信号値として出力する手
段である請求項1記載のクロック位相自動調整システ
ム。 - 【請求項3】 前記マスク手段は、前記アナログ/ディ
ジタル変換手段から出力されたディジタル信号の値が前
記マスク信号値より小さい場合は0を出力し、前記アナ
ログ/ディジタル変換手段から出力されたディジタル信
号の値が前記マスク信号値以上である場合は、前記アナ
ログ/ディジタル変換手段から出力されたディジタル信
号をそのまま出力する手段である請求項1または2記載
のクロック位相自動調整システム。 - 【請求項4】 前記マスク手段は、前記アナログ/ディ
ジタル変換手段から出力されたディジタル信号の値が前
記マスク信号値以下である場合は0を出力し、前記アナ
ログ/ディジタル変換手段から出力されたディジタル信
号の値が前記マスク信号値より大きい場合は、前記アナ
ログ/ディジタル変換手段から出力されたディジタル信
号をそのまま出力する手段である請求項1または2記載
のクロック位相自動調整システム。 - 【請求項5】 アナログ映像信号をディジタル信号に変
換するためのサンプリングクロックであるドットクロッ
クの位相を自動調整するために、前記ドットクロックの
位相を前記ドットクロックの1周期の範囲内で数段階に
シフトさせながら、高い値と低い値を1画素ごとに繰り
返す信号パターンを有するアナログ映像信号から変換さ
れたディジタル信号とドットクロック1周期前に該アナ
ログ映像信号から変換されたディジタル信号との差分の
絶対値を累積加算した値を、前記ドットクロックの各段
階の位相毎に位相検出結果として求め、前記位相検出結
果が最大であった位相を最適な位相とするクロック位相
自動調整方法において、 前記アナログ映像信号における位相測定範囲を指定し、
前記アナログ映像信号に含まれる走査線のうち該位相測
定範囲に含まれる走査線の水平ブランキング期間中に、
予め設定されている時間において前記アナログ映像信号
から変換されたディジタル信号の変動を計測し、 該ディジタル信号の最大値をノイズレベル値として検出
し、前記ノイズレベル値以上の値をマスク信号値として
決定し、 前記マスク信号によって前記アナログ映像信号から変換
されたディジタル信号をマスクし、マスクされたディジ
タル信号から前記位相検出結果を求めることを特徴とす
るクロック位相自動調整方法。 - 【請求項6】 前記マスク信号値を決定するステップ
が、 前記ノイズレベル値を2進数で表現した場合に、前記ノ
イズレベル値の各ビットの中で、1となっているビット
のうち最上位ビットを検出し、前記最上位ビット以下の
ビットが全て1となっている値をマスク信号値とするス
テップである請求項5に記載のクロック位相自動調整方
法。 - 【請求項7】 前記アナログ映像信号から変換されたデ
ィジタル信号をマスクするステップが、 前記アナログ映像信号から変換されたディジタル信号が
前記マスク信号値より小さい場合は、0を前記位相検出
結果を求めるためのディジタル信号の値とし、前記アナ
ログ映像信号から変換されたディジタル信号が前記マス
ク信号値以上である場合は、前記アナログ映像信号から
変換されたディジタル信号を前記位相検出結果を求める
ためのディジタル信号とするステップである請求項5ま
たは6記載のクロック位相自動調整方法。 - 【請求項8】 前記アナログ映像信号から変換されたデ
ィジタル信号をマスクするステップが、 前記アナログ映像信号から変換されたディジタル信号が
前記マスク信号値以下である場合は、0を前記位相検出
結果を求めるためのディジタル信号の値とし、前記アナ
ログ映像信号から変換されたディジタル信号が前記マス
ク信号値より大きい場合は、前記アナログ映像信号から
変換されたディジタル信号を前記位相検出結果を求める
ためのディジタル信号とするステップである請求項5ま
たは6記載のクロック位相自動調整方法。
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