(57)【要約】【課題】回路内部又は外部結線されたＡＤコンバータのナイキスト周波数を自動的に検出し、そのナイキスト周波数によりローパスフィルタのカットオフ周波数を補正する。【解決手段】映像信号処理回路は、カットオフ周波数を可変するＬＰＦ１と、ＬＰＦ１を通過した映像信号のバックポーチあるいはフロントポーチの特定部分をハイインピーダンス状態にする手段（抵抗４及びスイッチ５）と、映像出力インピーダンス６を通過した映像信号のフィードバックを受け、該フィードバック信号の高域部分を抽出するＨＰＦ７と、ＨＰＦ７を通過したフィードバック信号を増幅するアンプ８と、周波数設定手段９とを備える。周波数設定手段９は、アンプ８で増幅されたフィードバック信号のハイインピーダンス部分に含まれるＡＤＣ１１からのサンプリングキャリア成分を検出してナイキスト周波数を求め、求めたナイキスト周波数に基づいてＬＰＦ１のカットオフ周波数を設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ−デジタル変換を行うＡＤコンバータが接続された映像信号処理回路において、
カットオフ周波数を可変するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタを通過した映像信号のバックポーチあるいはフロントポーチの特定部分をハイインピーダンス状態にするハイインピーダンス手段と、
前記ハイインピーダンス手段の後段に設けられた出力インピーダンスと、
前記出力インピーダンスを通過した前記映像信号のフィードバックを受け、該フィードバック信号の高域部分を抽出するハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタを通過した前記フィードバック信号を増幅する手段と、
前記増幅されたフィードバック信号のハイインピーダンス部分に含まれる前記ＡＤコンバータからのサンプリングキャリア成分を検出し、該検出したサンプリングキャリア成分からナイキスト周波数を求め、該求めたナイキスト周波数に基づいて前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を設定する周波数設定手段と、を備えていることを特徴とする映像信号処理回路。
【請求項２】
請求項１に記載の映像信号処理回路において、前記ローパスフィルタを通過した映像信号の種類を検出する検出手段を備え、前記周波数設定手段は、前記検出手段による映像信号の種類から周波数範囲を設定し、該設定した周波数範囲に基づいて前記ＡＤコンバータからのサンプリングキャリア成分を検出することを特徴とする映像信号処理回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の映像信号処理回路において、前記周波数設定手段は、前記映像信号と前記映像信号のフィードバック信号間の位相差を比較して差信号を発生する位相比較器と、前記差信号の交流成分をカットするループフィルタと、該ループフィルタからの出力電圧に従って発振周波数を変化させる電圧制御発振器とを備えていることを特徴とする映像信号処理回路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１に記載の映像信号処理回路において、前記ローパスフィルタを通過した映像信号の同期信号レベルと、前記映像信号のフィードバック信号の同期信号レベルとを比較し、２つの同期信号レベルを同じレベルに維持する手段を備えていることを特徴とする映像信号処理回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１に記載の映像信号処理回路を備えた映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号処理回路及び映像表示装置、より詳細には、アナログーデジタル変換部（ＡＤコンバータ）のナイキスト周波数を自動的に検出し、そのナイキスト周波数によりローパスフィルタのカットオフ周波数を補正可能な映像信号処理回路及び該回路を備えた映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置などの映像表示機器において、映像信号の高域成分（ノイズ成分）をカットするためのカットオフ周波数を任意に設定可能な可変フィルタが用いられている。このような液晶表示装置では、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）から出力された映像信号に基づく映像が表示されるが、この映像信号は、ＰＣの機種によって解像度が異なるため、周波数帯域も異なり、映像信号の周波数帯域に対応してカットオフ周波数を設定可能な可変（ローパス）フィルタによってフィルタリングされる。
【０００３】
図５は、従来の映像信号処理回路の一例を示す回路図で、図中、１０１はカットオフ周波数を可変あるいは切り替え可能なローパスフィルタ（ＬＰＦ）、１０２は０ｄＢあるいは６ｄＢのアンプ、１０３は７５Ωをドライブするためのドライバ、１０４は７５Ωの映像出力インピーダンス、１０５はアナログ−デジタル変換を行うためのＡＤコンバータ（ＡＤＣ）を示す。
【０００４】
入力映像信号は、ＬＰＦ１０１に入力され、ＬＰＦ１０１で高域成分が遮断される。ＬＰＦ１０１を通過した後の入力映像信号は、アンプ１０２で増幅され、ドライバ１０３、映像出力インピーダンス１０４を通過してＡＤＣ１０５に出力される。ＡＤＣ１０５は、入力されたアナログ信号の各チャンネルに対して、ＡＤ変換シーケンスの起動クロック（サンプリングクロック）の立ち上がりに同期してデジタル信号に変換する処理を行う。
【０００５】
ここで、映像信号の周波数帯域は、映像表示装置の種類によって複数種存在し、周波数帯域よりも高い帯域にはノイズ成分が存在する。従って、各映像信号の周波数帯域に対応したＬＰＦを設けることにより、ノイズ成分を除去するようにしているが、全ての周波数帯域に対して最適なＬＰＦを設けることは困難であるため、限られた数種類のＬＰＦを設けて対応している。この場合、ＬＰＦのカットオフ周波数が、映像信号の周波数帯域の上限周波数と一致しないことがある。
【０００６】
ＬＰＦのカットオフ周波数が、映像信号の周波数帯域の上限周波数より低い場合、映像信号のうちカットオフ周波数よりも高い帯域にある信号がカット（遮断）されるため、映像が劣化し、また、ＬＰＦのカットオフ周波数が、映像信号の周波数帯域の上限周波数より高い場合、映像信号のうち上限周波数よりも高い帯域にあるノイズ成分が除去されずに、映像にノイズが発生するという問題がある。
【０００７】
上記の問題を解決するために、入力信号の周波数帯域に対して最適な高域遮断（カットオフ）周波数を設定できるようにした可変周波数フィルタが開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。例えば、特許文献１に記載の可変周波数フィルタは、外部からの制御電圧によって第１及び第２の可変容量素子（可変容量ダイオード）にかかる第１及び第２のバイアス電圧が制御され、入力信号の周波数帯域に対して最適の遮断周波数でフィルタリングするように構成されている。
【特許文献１】特開２００３−１６８９４６号公報
【特許文献２】特開２００５−７９８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の回路では、サンプリング信号フォーマットによって、ローパスフィルタのカットオフ周波数を可変して使用していたため、ＡＤコンバータのサンプリング周波数が低い場合、ナイキスト周波数を上回る帯域までサンプリングすることになり、折り返し歪みが生じてしまう。サンプリング周波数が予めわかっている場合はカットオフ周波数を制御することができるが、外部へ信号を出力する場合は、サンプリング周波数を知る手段はなく、折り返し歪みが発生した場合、伝送路の途中にローパスフィルタを挿入する以外に回避策がなかった。
【０００９】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、回路内部又は外部結線されたアナログ−デジタル変換部（ＡＤコンバータ）のナイキスト周波数を自動的に検出し、そのナイキスト周波数によりローパスフィルタのカットオフ周波数を補正可能な映像信号処理回路及び該回路を備えた映像表示装置を提供すること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、アナログ−デジタル変換を行うＡＤコンバータが接続された映像信号処理回路において、カットオフ周波数を可変するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタを通過した映像信号のバックポーチあるいはフロントポーチの特定部分をハイインピーダンス状態にするハイインピーダンス手段と、前記ハイインピーダンス手段の後段に設けられた出力インピーダンスと、前記出力インピーダンスを通過した前記映像信号のフィードバックを受け、該フィードバック信号の高域部分を抽出するハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタを通過した前記フィードバック信号を増幅する手段と、前記増幅されたフィードバック信号のハイインピーダンス部分に含まれる前記ＡＤコンバータからのサンプリングキャリア成分を検出し、該検出したサンプリングキャリア成分からナイキスト周波数を求め、該求めたナイキスト周波数に基づいて前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を設定する周波数設定手段とを備えていることを特徴としたものである。
【００１１】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記ローパスフィルタを通過した映像信号の種類を検出する検出手段を備え、前記周波数設定手段は、前記検出手段による映像信号の種類から周波数範囲を設定し、該設定した周波数範囲に基づいて前記ＡＤコンバータからのサンプリングキャリア成分を検出することを特徴としたものである。
【００１２】
第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記周波数設定手段は、前記映像信号と前記映像信号のフィードバック信号間の位相差を比較して差信号を発生する位相比較器と、前記差信号の交流成分をカットするループフィルタと、該ループフィルタからの出力電圧に従って発振周波数を変化させる電圧制御発振器とを備えていることを特徴としたものである。
【００１３】
第４の技術手段は、第１乃至第３のいずれか１の技術手段において、前記ローパスフィルタを通過した映像信号の同期信号レベルと、前記映像信号のフィードバック信号の同期信号レベルとを比較し、２つの同期信号レベルを同じレベルに維持する手段を備えていることを特徴としたものである。
【００１４】
第５の技術手段は、第１乃至第４のいずれか１の技術手段における映像信号処理回路を備えた映像表示装置を特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、これまで不可能であったＡＤコンバータのサンプリング周波数（ナイキスト周波数）を自動的に検出可能とし、そのサンプリング周波数に追従した最適なローパスフィルタ（アンチエイリアスフィルタ）を提供することができるため、常に良好な帯域を確保して、高品質な映像を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る映像信号処理回路の構成例を示す回路図である。図中、映像信号処理回路は、カットオフ周波数を可変できる可変ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１と、ＬＰＦ１を通過した映像信号の種類（フォーマット）を検出する信号フォーマット検出手段２と、７５Ωをドライブするためのドライバ３と、映像信号の特定部分をハイインピーダンス状態にする際にインピーダンスを決定するための抵抗４と、ハイインピーダンスにする期間以外ＯＮしているスイッチ５と、７５Ωの映像出力インピーダンス６と、映像出力インピーダンス６を通過した後からフィードバックを受け、そのフィードバック信号から高周波成分だけを抽出するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）７と、ＨＰＦ７を通過したフィードバック信号を増幅するアンプ８と、ＬＰＦ１のカットオフ周波数を設定する周波数設定手段９と、上記各手段を制御する制御手段１０とを備え、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１１と回路内部あるいは外部結線で接続されている。
【００１７】
抵抗４とスイッチ５は、ＬＰＦ１を通過した映像信号のバックポーチあるいはフロントポーチの特定部分をハイインピーダンス状態にするハイインピーダンス手段を構成する。スイッチ５は、ハイインピーダンスにする期間ＯＦＦし、ハイインピーダンスにする期間以外ＯＮに切り替える手段であって、ＣＰＵなどで構成される制御手段１０により切り替え制御される。
【００１８】
周波数設定手段９は、ＡＤＣ１１がサンプリングすることにより発生するサンプリングキャリア成分をフィードバック信号から検出し、検出したサンプリングキャリア成分からナイキスト周波数（すなわち、サンプリング周波数の１／２）を求め、ナイキスト周波数によってＬＰＦ１のカットオフ周波数を設定する。この周波数設定手段９により、ナイキスト周波数で十分な減衰量を確保できるように、ＬＰＦ１のカットオフ周波数が自動的に設定される。
【００１９】
ここで、本発明の映像信号処理回路に入力される映像信号には、４８０ｉ（インターレース）、４８０ｐ（プログレッシブ）、１０８０ｉ、１０８０ｐ、７２０ｐなどの各種フォーマットが存在し、例えば、１０８０ｉは、インターレースのハイビジョン映像を提供するための信号フォーマットである。各信号フォーマットによって周波数帯域が異なるため、この信号フォーマットを予め検出することができれば、映像信号の周波数帯域を絞り込むことができるため、周波数設定手段９によるカットオフ周波数の設定処理をより速く行うことができる。
【００２０】
図１において、仮に、ＬＰＦ１のカットオフ周波数が２７ＭＨｚ、ＡＤＣ１１のサンプリング周波数が３０ＭＨｚであった場合を例に説明する。
映像信号はＬＰＦ１を通ることにより、帯域制限がかかる。この帯域制限はＡＤＣ１１のサンプリング周波数の１／２（ナイキスト周波数）で十分減衰していないと折り返し歪みが生じる。
【００２１】
ＬＰＦ１を通過した映像信号は、信号フォーマット検出手段２でその種類（フォーマット）が検出され、ドライバ３へ出力される。また、信号フォーマット検出手段２は、検出した映像信号の種類を周波数設定手段９に入力する。信号フォーマット検出手段２を通過した後の映像信号は、７５Ωドライバ３から映像出力インピーダンス６を経て出力される。
【００２２】
ドライバ３からの映像信号は、映像出力インピーダンス６から出力される直前で抵抗４及びスイッチ５によって、当該映像信号のバックポーチあるいはフロントポーチの特定部分がハイインピーダンス状態にされる。ハイインピーダンス部分にはＡＤＣ１１のサンプリングキャリア成分が重畳され、この信号がＡＤＣ１１からフィードバックされる。
【００２３】
例えば、ＮＴＳＣ信号で利用される水平同期信号の場合、水平ブランキング期間（１０．９μ秒）が始まってから水平同期信号が始まるまでの期間（１．５μ秒）をフロントポーチといい、水平同期信号の期間（４．７μ秒）を経て、水平同期信号の終了から映像開始までの期間（４．７μ秒）をバックポーチという。このバックポーチにはカラーバースト信号などが重畳される。上記抵抗４及びスイッチ５によってハイインピーダンス状態にする特定部分は、フロントポーチ、バックポーチのいずれであってもよい。
【００２４】
上述のサンプリングキャリア成分は高周波であるため、フィードバック信号がＨＰＦ７を通過したのち、アンプ８で増幅することにより、ＡＤＣ１１のサンプリング周波数が判別しやすくなる。周波数設定手段９は、判別されたサンプリング周波数の１／２がナイキスト周波数となるので、この周波数で十分減衰できるように、ＬＰＦ１のカットオフ周波数を自動制御する。
【００２５】
図２は、図１に示した周波数設定手段９の要部構成例を示すブロック図である。周波数設定手段９は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路を構成し、映像信号と該映像信号のフィードバック信号間の位相差を比較して差信号を発生する位相比較器９ａと、差信号の交流成分をカットするループフィルタ９ｂと、ループフィルタ９ｂからの出力電圧に従って発振周波数を変化させる電圧制御発振器（ＶＣＯ）９ｃと、を備える。カウンタ１２は、アンプ８で増幅されたフィードバック信号の周波数をカウントする手段であって、カウントした周波数を信号フォーマット検出手段２に出力する。
【００２６】
図２に示す構成に基づいて、本発明に係る周波数設定処理を具体的に説明する。信号フォーマット検出手段２は、映像信号の信号フォーマットを検出し、ＶＣＯ９ｃの周波数レンジを設定する。このＶＣＯ９ｃの周波数レンジは、信号フォーマット検出手段２及びカウンタ１２によって設定される。また、ＡＤＣ１１からのフィードバック信号は、ＨＰＦ７に入力され、アンプ８で増幅された後に位相比較器９ａに入力される。一方、信号フォーマット検出手段２を通過した映像信号は、ＶＣＯ９ｃを経て位相比較器９ａに入力される。
【００２７】
位相比較器９ａは、アンプ８からのフィードバック信号（基準信号）と、ＶＣＯ９ｃからの映像信号（比較信号）の位相差を比較して差信号を発生する。ループフィルタ９ｂは、位相比較器９ａから入力された差信号の交流成分をカットし、ＶＣＯ９ｃを制御するための制御電圧を発生させる。ＶＣＯ９ｃは、ループフィルタ９ｂからの制御電圧に従って、フィードバック信号に含まれるサンプリングキャリア成分にロックさせる。
【００２８】
このようにして周波数設定手段９は、ＡＤＣ１１からのフィードバック信号に含まれるサンプリングキャリア成分を検出してナイキスト周波数を求め、ＬＰＦ１のカットオフ周波数を設定する。
【００２９】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る映像信号処理回路の構成例を示す回路図である。本実施形態の映像信号処理回路は、図１に示した構成に加えて、さらに、可変ゲインアンプ１３と同期レベル検出手段１４を備え、これにより、ＬＰＦ１を通過した後の映像信号の同期信号レベルと、映像信号のフィードバック信号の同期信号レベルとを比較し、２つの同期信号レベルを同じレベルに維持するように構成されている。
【００３０】
同期レベル検出手段１４は、映像出力インピーダンス６を通過した映像信号がフィードバックされ、そのフィードバック信号の同期信号レベルを検出し、また、ＬＰＦ１から出力された映像信号からも同期信号レベルを検出し、これら２つの同期信号レベルを比較し、同じレベルになるように可変ゲインアンプ１３のゲインを自動制御する。この可変ゲインアンプ１３は、例えば、−２ｄＢ〜８ｄＢの範囲で可変設定することができる。
【００３１】
本実施形態では、第１の実施形態に示した回路構成に加えて、可変ゲインアンプ１３と同期レベル検出手段１４を備えることで、同期信号レベルが常に適切な状態に維持され、回路の安定化を図るようにしている。
【００３２】
上述の図３において、仮に、ＬＰＦ１のカットオフ周波数が２７ＭＨｚ、ＡＤＣ１１のサンプリング周波数が３０ＭＨｚであった場合の例を説明する。
ＬＰＦ１、信号フォーマット検出手段２を通過した映像信号は、可変ゲインアンプ１３に加えられる。この映像信号は、可変ゲインアンプ１３を通過し、７５Ωドライバ３から出力され、映像出力インピーダンス６を通過した映像信号がフィードバックされる。同期レベル検出手段１４は、フィードバック信号の同期信号レベルを検出し、また、ＬＰＦ１から出力された映像信号からも同期信号レベルを検出し、これら２つの同期信号レベルを比較し、同じレベルになるように可変ゲインアンプ１３のゲインを自動制御する。
【００３３】
また、ドライバ３からの映像信号は、映像出力インピーダンス６から出力される直前で抵抗４及びスイッチ５によって、当該映像信号のバックポーチあるいはフロントポーチの特定部分がハイインピーダンス状態にされる。ハイインピーダンス部分にはＡＤＣ１１のサンプリングキャリア成分が重畳され、この信号がＡＤＣ１１からフィードバックされる。
【００３４】
上記サンプリングキャリア成分は高周波であるため、フィードバック信号がＨＰＦ７を通過したのち、アンプ８で増幅することにより、ＡＤＣ１１のサンプリング周波数が判別しやすくなる。周波数設定手段９は、判別されたサンプリング周波数の１／２がナイキスト周波数となるので、この周波数で十分減衰できるように、ＬＰＦ１のカットオフ周波数を自動制御する。
【００３５】
図４は、本発明の映像信号処理回路を備えた映像表示装置の構成例を示すブロック図で、図中、２０は映像表示装置で、該映像表示装置２０は、映像信号処理回路２１、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）２２、解像度変換部２３、液晶駆動部２４、液晶パネル２５、及び制御部２６を備えて構成されている。本例の映像表示装置２０は、本発明の映像信号処理回路を液晶表示装置に適用したものとする。
【００３６】
なお、映像信号処理回路２１は図１あるいは図３に示した本発明の映像信号処理回路に相当し、ＡＤＣ２２はＡＤＣ１１に相当し、制御部２６は制御手段１０に相当するものとする。
【００３７】
図４において、図示しないチューナ等から映像信号が入力された映像信号処理回路２１は、図１あるいは図３に示したように、ＡＤＣ２２のサンプリング周波数（ナイキスト周波数）を検出し、そのサンプリング周波数に追従させて図示しないＬＰＦのカットオフ周波数を設定する。ＡＤＣ２２は、映像信号処理回路２１からの出力信号をアナログ−デジタル変換してデジタル信号を生成する。解像度変換部２３は、ＡＤＣ２２で生成されたデジタル信号の解像度を液晶パネル２５に適合した解像度に変換する。
【００３８】
液晶駆動部２４は、解像度変換部２３で解像度変換されたデジタル信号をデジタル−アナログ（ＤＡ）変換してアナログ信号を生成し、そのアナログ信号から液晶パネル２５を駆動するための駆動信号を生成する。液晶パネル２５は、液晶駆動部２４からの駆動信号に従って映像を表示する。
【００３９】
なお、本発明に係る映像信号処理回路は、上述した液晶表示装置に限定されることはなく、複数種の周波数帯域の映像信号が入力される映像表示装置全般に適用することができる。また、映像信号処理回路の具体的な回路構成は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更することができる。
【００４０】
以上説明したように、本発明によれば、これまで不可能であったＡＤコンバータのサンプリング周波数（ナイキスト周波数）を自動的に検出可能とし、そのサンプリング周波数に追従した最適なローパスフィルタ（アンチエイリアスフィルタ）を提供することができるため、常に良好な帯域を確保して、高品質な映像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る映像信号処理回路の構成例を示す回路図である。
【図２】図１に示した周波数設定手段の要部構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る映像信号処理回路の構成例を示す回路図である。
【図４】本発明の映像信号処理回路を備えた映像表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】従来の映像信号処理回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４２】
１，１０１…可変ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、２…信号フォーマット検出手段、３，１０３…ドライバ、４…抵抗、５…スイッチ、６，１０４…映像出力インピーダンス、７…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、８，１０２…アンプ、９…周波数設定手段、９ａ…位相比較器、９ｂ…ループフィルタ、９ｃ…電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１０…制御手段、１１，２２，１０５…ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）、１２…カウンタ、１３…可変ゲインアンプ、１４…同期レベル検出手段、２０…映像表示装置、２１…映像信号処理回路、２３…解像度変換部、２４…液晶駆動部、２５…液晶パネル、２６…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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