JP4357568B2 - ヘッド分離型カメラ - Google Patents

Description

本発明は、カメラヘッドとカメラコントロールユニットとが分離する構成を備えたヘッド分離型カメラに関する。

従来、ＣＣＤ（Charge Coupled Device;電荷結合素子）等の撮像素子を用いた小型カメラとしてヘッド分離型カメラがある。

ヘッド分離型カメラは、一般に、ＣＣＤ等の撮像素子によって得られる画素信号を出力するカメラヘッド（ヘッドともいう）と、カメラヘッドからの画素信号に基づいて、表示用の映像信号を得るための信号処理回路を備えたカメラコントロールユニット（Camera Control Unit、以下「ＣＣＵ」ともいう）とを有し、ヘッドとＣＣＵとが専用のカメラケーブルで接続される構成となっている。

また、ヘッド分離型カメラは、ＣＣＵから出力される映像信号を表示装置に導き、表示装置における画像表示によって、ヘッドで捕らえた被写体を観察できるようになっている。

従来、例えば特許文献１には次のようなヘッド分離型カメラが開示されている。このヘッド分離型カメラは、ヘッドに各種情報を出力するための本体情報送信部をＣＣＵに設ける一方、各種情報を判別する判別手段をヘッドに設けることで、ＣＣＵにあわせた初期設定をヘッド自体で変更できるようになっている。
特開２００６−２２９４４８号公報

ところで、特許文献１に記載されているヘッド分離型カメラでは、接続されるＣＣＵの各種情報をヘッドが判別することによって、接続されるＣＣＵに合わせた設定をヘッド自身で変更できる。しかし、このヘッド分離型カメラでは、各種情報の伝送に専用バスを用いるため、カメラケーブルの芯数が増加する。

また、ヘッド分離型カメラは、ＣＣＵからＣＣＤの駆動パルスをヘッドに伝送する必要があるが、すべての駆動パルスを伝送する場合、カメラケーブルの芯数が増加するため、同期信号とクロックのみをヘッドに伝送し、ヘッド内でＣＣＤの駆動パルスを生成する方法を用いることができる。この場合、ＣＣＤの各フォーマットによってＣＣＤの駆動パルスが変わるため、ヘッドでＣＣＤフォーマットを判別するための信号（判別用信号）をＣＣＵからヘッドに伝送する必要が生じ、この場合も、カメラケーブルの芯数を増加させる必要が生じる。

カメラケーブルは芯線の増加を容易には行うことができない。それだけでなく、カメラケーブルで判別用信号を伝送する構成にすると、シングルフォーマットのヘッドに用いていたカメラケーブルをマルチフォーマットのヘッドに用いることができなくなってしまい、汎用性が低下する。

そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、判別用信号をＣＣＵからヘッドに伝送せずにマルチフォーマットのヘッドにおけるＣＣＤフォーマットの切替えに対応できるようにしたヘッド分離型カメラを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、マルチフォーマットタイプの撮像素子を備えたカメラヘッドと、該カメラヘッドが接続されるカメラコントロールユニットとを有するヘッド分離型カメラであって、前記カメラヘッドは、前記撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、前記カメラコントロールユニットからの同期信号を構成する第１の同期パルスから該第１の同期パルスの後に出力される第２の同期パルスまでの同期期間における前記カメラコントロールユニットからのクロックのクロック数に基づいて、前記撮像素子に出力させる映像信号のフォーマットを判別するフォーマット判別手段と、前記フォーマット判別手段の判別結果にしたがい前記駆動信号生成手段が生成する前記駆動信号を切り替える切替手段とを有し、前記カメラコントロールユニットは、フォーマット切替スイッチと、前記フォーマット切替スイッチの切替操作に応じた周波数の前記クロックおよび同期信号を送出するタイミング信号送出手段とを有することを特徴とする。

以上詳述したように、本発明によれば、判別用信号をＣＣＵからヘッドに伝送せずにマルチフォーマットのヘッドにおけるＣＣＤフォーマットの切替えに対応できるようにしたヘッド分離型カメラが得られる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

図１は、本実施の形態におけるヘッド分離型カメラ１の構成を示すブロック図である。本実施の形態におけるヘッド分離型カメラ１は、ＣＣＵ１０と、ヘッド５１と、カメラケーブル６０とを有し、ＣＣＵ１０とヘッド５１とがカメラケーブル６０によって接続されるようになっている。

ＣＣＵ１０は、コネクタ１２、ゲイン制御アンプ（ＧＣＡ）１３、ＡＤコンバータ（Ａ／Ｄ）１４およびデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５を有している。

また、ＣＣＵ１０は、タイミングジェネレータ（Timing Generator；ＴＧ）１６、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）２０、ＤＡコンバータ（Ｄ／Ａ）２１、デジタルコネクタ２２およびアナログコネクタ２３を有している。さらに、ＣＣＵ１０は、フォーマット切替スイッチ（ＳＷ）２４および発振回路２５を有している。

コネクタ１２は、カメラケーブル６０が接続される。コネクタ１２は、カメラケーブル６０に対応した複数の図示しない接続端子を有している。

ゲイン制御アンプ１３は、コネクタ１２から出力される撮像信号ｈｇ０を増幅して、撮像信号ｈｇ１を出力する。ＡＤコンバータ１４は、タイミングジェネレータ１６から出力されるＡＤクロック信号（ＡＤＣＬＫ）を入力して、増幅された撮像信号ｈｇ１をデジタル信号に変換して撮像信号ｈｇ２を出力する。

デジタル信号処理部１５は、タイミングジェネレータ１６から出力されるクロック信号（ＣＬＫ）、ＨＤ信号（水平同期信号）およびＶＤ信号（垂直同期信号）を入力して、デジタル信号に変換された撮像信号ｈｇ２に対する所定のデジタル信号処理を行い、図示しない表示装置で映像を表示するための映像信号ｈｇ３を出力する。また、デジタル信号処理部１５は、カメラヘッド５１のＣＣＤ５１ａの映像信号フォーマット（以下「ＣＣＤフォーマット」という）ごとに異なる映像信号ｈｇ３を処理する複数の映像信号処理回路を備えている。

タイミングジェネレータ１６は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を用いて構成されている。このタイミングジェネレータ１６は、クロック信号（ＣＬＫ）、ＨＤ信号（水平同期信号）およびＶＤ信号（垂直同期信号）をデジタル信号処理部１５に出力するとともに、コネクタ１２を介してヘッド５１にも出力する。

ＭＰＵ２０は、ヘッド５１のフォーマットを変更するときに、ＣＣＤフォーマットの切替制御信号ｃｇをデジタル信号処理部１５およびタイミングジェネレータ１６に出力する。

ＭＰＵ２０は、フォーマット切替スイッチ２４から操作信号ｓｇが出力されたときに切替制御信号ｃｇを出力する。この切替制御信号ｃｇが出力されることによって、タイミングジェネレータ１６とデジタル信号処理部１５とが切替えられたフォーマットに適合した動作を行う。

ＤＡコンバータ（Ｄ／Ａ）２１は、映像信号ｈｇ３をアナログ形式に変換してアナログコネクタ２３に出力する。デジタルコネクタ２２はデジタルの映像信号ｄｇを外部に出力するための接続端子であり、アナログコネクタ２３はアナログの映像信号ａｇを外部に出力するための接続端子である。

フォーマット切替スイッチ２４は例えばＣＣＵ１０の本体に取り付けられていて、ユーザが手動でスライド操作を行い、フォーマットを選択するためのスイッチである。フォーマット切替スイッチ２４は、スライドスイッチ等のスライド操作でフォーマットを切り替えられるものでよいが、画面上に表示されるメニューの選択によってフォーマットを切り替えられるものでもよい。フォーマット切替スイッチ２４は、操作内容に応じた操作信号ｓｇをＭＰＵ２０に出力する。

発振回路２５はフォーマットごとに相違する周波数で発振する複数の発振器を有している。そして、ＭＰＵ２０からの動作信号に応じてそれぞれの発振器が作動してフォーマットに応じた周波数のクロック信号（ＣＬＫ）を生成し、その生成したクロック信号（ＣＬＫ）をタイミングジェネレータ１６に出力する。

次に、ヘッド５１の構成について説明する。ヘッド５１は図２に示すように、ＣＣＤ５１ａと、カメラケーブル６０を接続するコネクタ５１ｂと、ヘッド内タイミングジェネレータ（Head-TG）５２を有している。

ＣＣＤ５１ａはヘッド５１に備えられている図示しないレンズによって結像される被写体の光学画像に応じた画素信号を生成し、その画素信号をコネクタ５１ｂを通して出力する。ＣＣＤ５１ａはヘッド内タイミングジェネレータ（Head-TG）５２から出力される駆動パルスにしたがって画素信号を出力する。ＣＣＤ５１ａはその駆動パルスの切替えにより、ＣＣＤフォーマットが変わるマルチフォーマットタイプである。

ヘッド内タイミングジェネレータ（Head-TG）５２は図３に示すような構成を有している。ヘッド内タイミングジェネレータ５２は、同期信号取得部５３と、クロック信号取得部５４と、クロック数カウンタ５６と、フォーマット判別部５７および駆動信号生成部５８とを有している。

同期信号取得部５３はＣＣＵ１０から出力される垂直同期信号（ＶＤ信号）、水平同期信号（ＨＤ信号）およびクロック信号をコネクタ５１ｂを通して入力し、そのうちのＶＤ信号およびＨＤ信号を取得して、クロック数カウンタ５６および駆動信号生成部５８に出力する。クロック信号取得部５４はクロック信号をコネクタ５１ｂを通して取得し、クロック数カウンタ５６および駆動信号生成部５８に出力する。

クロック数カウンタ５６は決められた期間（例えば水平同期期間）のクロックパルス数をカウントする。そして、クロック数カウンタ５６はカウントしたクロックパルス数Ｎをフォーマット判別部５７に出力する。

フォーマット判別部５７はクロックパルス数Ｎに応じてＣＣＤフォーマットを判別し、判別結果を示す判別信号ｐｇを駆動信号生成部５８に出力する。

駆動信号生成部５８は、ＣＣＤ駆動用の水平駆動信号生成部５８ａと垂直駆動信号生成部５８ｂとを有し、ＣＣＤを駆動するための駆動パルスをＣＣＤ５１ａに出力する。また、駆動信号生成部５８は、判別信号ｐｇに応じて駆動パルスを切り替える切替手段としての機能も有している。

以上の構成を有するヘッド分離型カメラ１は、ヘッド５１によって、ＣＣＤフォーマットの判別動作が行われる。

ヘッド５１では、カメラケーブル６０を介してコネクタ５１ｂにＶＤ信号、ＨＤ信号およびクロック信号が入力される。

ここで、ＶＤ信号、ＨＤ信号およびクロック信号は図４に示すようになっている。ＶＤ信号は、垂直同期パルスＶＰ１から次の垂直同期パルスＶＰ２までの同期期間（垂直同期期間）１Ｖが繰り返される同期信号である。

また、ＨＤ信号は、水平同期パルスＨＰ１からその直後の水平同期パルスＨＰ２までの同期期間（水平同期期間）１Ｈが繰り返される同期信号である。そして、ＨＤ信号は、垂直同期期間１Ｖに複数の水平同期パルスＨＰ１、ＨＰ２、ＨＰ３・・・・が含まれ、ハイビジョンカメラの場合、垂直同期期間１Ｖが水平同期期間１Ｈの１１２５倍（１１２５Ｈ）に対応している。

さらに、クロック信号は水平同期期間１Ｈの間に複数のクロックパルスＣＰ１、ＣＰ２・・・が含まれる信号である。

そして、このようなＶＤ信号、ＨＤ信号およびクロック信号は同期信号取得部５３と、クロック信号取得部５４に入力される。ＶＤ信号およびＨＤ信号が同期信号取得部５３からクロック数カウンタ５６に出力され、クロック信号がクロック信号取得部５４からクロック数カウンタ５６に出力される。

すると、クロック数カウンタ５６は、垂直同期パルスＶＰ１を検出した際において、ＨＤ信号を構成する水平同期パルスＨＰ１（第１の同期パルス）と、その直後の水平同期パルスＨＰ２（第２の同期パルス）の間のクロックパルス数Ｎをカウントし、そのクロックパルス数Ｎをフォーマット判別部５７に出力する。こうすることで、クロック数カウンタ５６が垂直同期パルスＶＰ１を検出した際における水平同期期間１Ｈのクロックパルス数Ｎをカウントし、そのクロックパルス数Ｎをフォーマット判別部５７に出力することができる。

さらに、フォーマット判別部５７がクロックパルス数Ｎに基づき、ＣＣＵ１０で切り換えられたフォーマットを判別し、判別結果を示す判別信号ｐｇを駆動信号生成部５８に出力する。すると、駆動信号生成部５８は、判別信号ｐｇに応じた駆動パルスを生成してＣＣＤ５１ａに出力する。

図４に示したとおり、水平同期期間１Ｈに複数のクロックパルスＣＰ１、ＣＰ２・・・・が出力されるが、水平同期期間１Ｈのクロックパルス数Ｎはフォーマットに応じた値になっていて、フォーマットが切り替わると、水平同期期間１Ｈのクロックパルス数Ｎが変わるようになっている。ヘッド分離型カメラ１では、この点に着目し、水平同期期間１Ｈのクロックパルス数Ｎをクロック数カウンタ５６でカウントし、そのカウントしたクロックパルス数Ｎがいくつであるかによって、フォーマット判別部５７がＣＣＤフォーマットを判別するようになっている。

ここで、ヘッド５１が１０８０ ５９．９４ｉのフォーマットと、１０８０ ５０ｉのフォーマットに対応したマルチフォーマットタイプであったとする。この場合、フォーマット判別部５７では、クロックパルス数Ｎが“２２００”であるときは前者のフォーマット（１０８０ ５９．９４ｉのフォーマット）であり、クロックパルス数Ｎが“２６４０”であるときは後者のフォーマット（１０８０ ５０ｉのフォーマット）である、との判別を行う。

このように、ヘッド分離型カメラ１は、ヘッド５１により、水平同期期間１Ｈのクロックパルス数Ｎに応じてＣＣＤフォーマットを判別するため、ＣＣＤフォーマットを判別するための判別用信号をＣＣＵ１０からヘッド５１に伝送する必要がなくなっている。

したがって、ヘッド分離型カメラ１は、マルチフォーマットタイプのヘッド５１におけるＣＣＤフォーマットの切替えに、判別用信号をＣＣＵ１０からヘッド５１に伝送することなく対応できるものとなっている。そのため、ヘッド分離型カメラ１は、カメラケーブル６０において判別用信号の伝送用の芯数を増やす必要がない。

また、たとえヘッド５１のＣＣＤフォーマットが増えたとしても、カメラケーブル６０を変更する必要がなく、それまで用いていたカメラケーブル６０をそのまま用いることができる。

さらに、カメラケーブル６０はシングルフォーマットに対応したケーブルをそのまま流用してマルチフォーマットのヘッド５１用とすることができ、カメラケーブル６０の汎用性を高めることもできる。

ヘッド５１は判別用信号を取り込むためのラインを設ける必要がないので、判別用信号を必要としないヘッドに使用されていた基板を流用することもでき、基板の汎用性を高めることもできる。

以上の説明では、垂直同期パルスＶＰ１を検出した際における初めの水平同期パルスＨＰ１から次の水平同期パルスＨＰ２までの水平同期期間１Ｈのクロックパルス数Ｎに応じてＣＣＤフォーマットを判別していた。ヘッド５１では、初めの水平同期パルスＨＰ１から水平同期パルスＨＰ２よりも後の水平同期パルスまで（例えば、水平同期パルスＨＰ１から水平同期パルスＨＰ２の直後の水平同期パルスＨＰ３まで）の水平同期期間２Ｈのクロックパルス数に応じてＣＣＤフォーマットを判別してもよい。

また、ヘッド５１は、そのほかの水平同期パルスＨＰで定められる水平同期期間のクロックパルス数に応じてＣＣＤフォーマットを判別してもよい。ただし、初めの水平同期パルスＨＰ１が出力されてからある程度の期間が経過すると、ＣＣＤ５１ａから画素信号が出力され、ＣＣＵ１０から映像信号が出力されるようになる。そのため、初めの水平同期パルスＨＰ１が出力されてからある程度の期間が経過した後にクロックパルス数をカウントして、ＣＣＤフォーマットの判別および駆動パルスの切替えを行うと、映像信号にノイズが混入するなどして映像に影響が出やすくなる。

したがって、初めの水平同期パルスＨＰ１からその直後の水平同期パルスＨＰ２までの水平同期期間１Ｈでカウントされるクロックパルス数Ｎに応じてＣＣＤフォーマットを判別することが好ましい。

また、垂直同期パルスＶＰ１から次の垂直同期パルスＶＰ２までの垂直同期期間１Ｖでカウントされるクロックパルス数に応じてＣＣＤフォーマットを判別してもよい。しかしながら、垂直同期期間１Ｖには１１２５Ｈ分の水平同期パルスＨＰ１が含まれているため、膨大な個数のクロックパルス数をカウントする必要が生じ、回路規模の増大や処理負担の増大を招く。

したがって、水平同期信号ＨＤに基づいてクロックパルス数をカウントするとともに、そのクロックパルス数に基づいてＣＣＤフォーマットの判別および駆動パルスの切替えを行うことが好ましい。

上記実施の形態に記載されている回路（ヘッド内タイミングジェネレータ５２など）は本発明を実現するための一例となる回路である。本発明は、本発明を実現可能な上記以外の回路を用いたヘッド分離型カメラについても適用することができる。

本実施の形態におけるヘッド分離型カメラの構成を示すブロック図である。 ヘッドの構成を示すブロック図である。 ヘッド内タイミングジェネレータの構成を示すブロック図である。 ＶＤ信号、ＨＤ信号およびクロック信号の一例を示す図である。

符号の説明

１…ヘッド分離型カメラ、１０…ＣＣＵ、１５…デジタル信号処理部、１６…タイミングジェネレータ、２０…ＭＰＵ、５１…ヘッド、５２…ヘッド内タイミングジェネレータ、５３…同期信号取得部、５４…クロック信号取得部、５６…クロック数カウンタ、５７…フォーマット判別部、５８…駆動信号生成部。

Claims (5)

1. マルチフォーマットタイプの撮像素子を備えたカメラヘッドと、該カメラヘッドが接続されるカメラコントロールユニットとを有するヘッド分離型カメラであって、
   前記カメラヘッドは、前記撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
   前記カメラコントロールユニットからの同期信号を構成する第１の同期パルスから該第１の同期パルスの後に出力される第２の同期パルスまでの同期期間における前記カメラコントロールユニットからのクロックのクロック数に基づいて、前記撮像素子に出力させる映像信号のフォーマットを判別するフォーマット判別手段と、
   前記フォーマット判別手段の判別結果にしたがい前記駆動信号生成手段が生成する前記駆動信号を切り替える切替手段とを有し、
   前記カメラコントロールユニットは、フォーマット切替スイッチと、
   前記フォーマット切替スイッチの切替操作に応じた周波数の前記クロックおよび同期信号を送出するタイミング信号送出手段とを有する
   ことを特徴とするヘッド分離型カメラ。
2. 前記カメラコントロールユニットから送出する前記同期信号は、水平同期信号であり、前記同期期間は、水平同期期間であることを特徴とする請求項１記載のヘッド分離型カメラ。
3. 前記カメラヘッドは、クロック信号を構成するクロックパルス数を計数する計数手段を更に有し、
   前記フォーマット判別手段は、前記計数手段が計数する前記クロックパルス数を前記クロック数として用いて前記撮像素子のフォーマットを判別することを特徴とする請求項１記載のヘッド分離型カメラ。
4. 前記フォーマット判別手段は、前記同期信号のうちの水平同期信号を構成する水平同期パルスを前記第１の同期パルス、該第１の同期パルスの直後に出力される水平同期パルスを前記第２の同期パルスとしたときの前記同期期間において、前記計数手段が計数する前記クロックパルス数を前記クロック数として用いて前記撮像素子のフォーマットを判別することを特徴とする請求項３記載のヘッド分離型カメラ。
5. 前記計数手段は、前記同期信号のうちの垂直同期信号を構成する垂直同期パルスを検出した際において、前記同期信号のうちの水平同期信号を構成する水平同期パルスを前記第１の同期パルス、該第１の同期パルスの直後に出力される水平同期パルスを前記第２の同期パルスとしたときの前記同期期間に計数した前記クロックパルス数を前記フォーマット判別手段に出力することを特徴とする請求項３記載のヘッド分離型カメラ。

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