(57)【要約】【課題】映像信号を複数の伝送路に分割することで、信号劣化を抑えることが可能であるが、分割数を増やすことや他の伝送路を構成することはコストアップにつながる。そこで、本発明の目的は、カメラ制御信号の伝送において専用のスリップリング端子を増やすことなく、制御信号を通信が可能なカメラ雲台装置を提供することにある。【解決手段】本発明に係るカメラ雲台装置は、複数の端子を備えるスリップリングを備え、撮像装置から出力される映像データを映像フォーマットに関連付けて該複数の端子に分割する分割手段である並列変換部を備え、映像データを伝送する該複数の端子を利用して、映像フォーマットの特定の伝送区間に映像データに代えて、回転部側を制御するための制御信号若しくは、回転部側の状態情報を伝送する手段を備えることを特徴とする。【選択図】図５
2018201092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部に搭載された撮像装置から出力される映像データを複数の端子を有するスリップリングを介して台座部に映像データを伝送するカメラ雲台装置であって、該映像データを映像フォーマットに関連付けて複数の端子に分割する分割手段を備え、映像データを伝送する複数の端子を利用して、映像フォーマットの特定の伝送区間に映像データに代えて、回転部側を制御するための制御信号若しくは、回転部側の状態情報を伝送する手段を備えることを特徴とするカメラ雲台装置。
【請求項２】
請求項１における映像フォーマットの特定の伝送区間は、映像パケットの同期信号区間の一部であることを特徴とする請求項１に記載のカメラ雲台装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のカメラ雲台装置であって、映像フォーマットの特定の伝送区間に映像データに代えて、回転部に搭載した撮像装置を含む回転部側を制御するための制御データを台座部から回転部方向に伝送することを特徴とするカメラ雲台装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のカメラ雲台装置であって、映像フォーマットの特定の伝送区間に映像データに代えて、回転部側の情報を映像データの多重する形式を指定する指示情報を台座部から回転部方向に伝送することを特徴とするカメラ雲台装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体に搭載された撮像装置から出力されるデジタル映像信号を所謂スリップリング経由で固定された台座部に伝送する構造を有するカメラ雲台装置における信号の伝送方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パン・チルトを行うカメラ雲台にあっては、被写体を追尾撮影する場合やプリセット位置に最短時間で移動するために、360°回転、望ましくは、エンドレスで撮像装置搭載部を回転することが要求される。エンドレス回転するためには、回転部に所謂スリップリングを用いて電気的接続を行うことが、よく知られている構成である。
【０００３】
スリップリングは、固定された台座部のリング状導体と回転部のブラシ状導体が回転しても電気的な接触状態を保ちながら、信号伝送するものである。導体の接触は、金属導体材料のバネ圧を利用して、導体を押しつけて得るのが一般的である。このため、金属導体材料の機械的な歪や導体接触点の酸化などの影響を受け易く、これが原因で、接触抵抗が変化し、信号伝送エラーを発生することがある。特にHD-SDI（Serial Digital Interface） に代表される映像データを１bitのシリアル伝送で行うような高速信号伝送の場合は、高い伝送周波数帯域までインピーダンス整合をとり、接点部での反射を抑える必要がある。
【０００４】
また、１bitの信号伝送時間が短く、データサンプリング余裕も少ないため、データ歪による伝送エラーを起し易い。このため、伝送エラーの発生を抑えるためには、複数の端子に分割することで、１端子あたりの伝送周波数帯域を下げ、データサンプリング余裕を大きくすることが有効である。
【０００５】
特許文献１においては、デジタル映像信号を元のデジタル映像信号の情報レートより低い情報レートの複数のデジタル信号に分割する信号分割回路を備え、複数の端子を有するスリップリングを通じて、回転部から固定部に分割されたデジタル信号を送る構成としている。固定部においては、スリップリングの各端子からの出力データをまとめる信号合成回路を備え、元のデジタル映像信号を生成して出力することで機械的な接触ノイズの影響を受けることなく信号劣化のない伝送を可能にしている。
【０００６】
端子が多いほど、１端子あたりの情報レートが下がり、電気的な安定性は増加するが、接点が増えるに従い、接触不良によるエラーが発生しないよう各接点が均等な接触圧となるように、より高い機械的な精度が要求される。このため接点は少なくなるほうが望ましい。しかしながら、カメラを回転部に載せることを想定した場合、映像信号以外にカメラ制御信号やカメラの状態情報を送る端子も必要であり、これら信号も独立した伝送路としてスリップリングに割り当てると端子数が増えてしまう。
【０００７】
そこで他の伝送路を併用した提案がなされている。特許文献２では、光素子を使った無線通信とスリップリング伝送を併用して、スリップリングの端子を減らす提案がされているが、この方法では、スリップリング伝送の負荷は減るものの、無線伝送回路を構成する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１０３４５７号公報
【特許文献２】特開２０１３−０３４０４３号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ARIB(Association of Radio Industries and Business) BTA S-004C
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１においては、映像信号を複数の伝送路に分割することで、信号劣化を抑える伝送方法が記載されているが、分割数を増やすことや特許文献２のように他の伝送路を構成することはコストアップに繋がっていた。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、専用のスリップリング端子を増やすことなく、カメラ制御信号やカメラ状態情報を伝送可能なカメラ雲台装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るカメラ雲台装置は、回転部に搭載された撮像装置から出力される映像データを複数の端子を有するスリップリングを介して台座部に映像データを伝送する構成を有し、映像データを映像フォーマットに関連付けて複数の端子に分割する分割手段を備え、映像データを伝送する複数の端子を利用して、映像フォーマットの特定の伝送区間に映像データに代えて、回転部側を制御するための制御信号若しくは、回転部側の状態情報を伝送する手段を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、カメラ雲台制御信号やカメラ状態情報を送る専用端子を設ける必要がないので、必要なスリップリング端子を減らすことができ、伝送信頼性の向上やコスト低減が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１のカメラ雲台装置の全体概略図である。
【図２】非特許文献１で規定する映像信号フォーマット図である。
【図３】実施例１のタイミング信号生成回路の一例である。
【図４】実施例１のタイミング信号生成回路の他の例である。
【図５】実施例１の構成を説明するための詳細図である。
【図６】実施例１のタイミング信号と映像データとの関係を示した図である。
【図７】実施例１の雲台制御信号の形式を説明するための図である。
【図８】実施例２の回転部の構成を説明するための詳細図である。
【図９】実施例２のタイミング信号と映像データとの関係を示した図である。
【図１０】雲台制御信号の形式を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、水平パニングするための回転体に映像信号を出力する撮像装置を搭載し、スリップリングを経由して映像信号をカメラ雲台の台座部から出力する実施形態を示した全体概略図である。
【００１６】
［実施例１］
図１において、１は、レンズや撮像素子を備えた映像信号を出力する撮像装置であるカメラであり、操作器（非図示）により遠隔操作され、操作者が求める映像素材をデジタルで出力する。カメラ１のデジタル映像信号は、例えば、SMPTE(Society of Motion Pictures and Television Engineers) 292MやARIB BTA S-004Cに規定されているようなデータ構造をしており、一般的にはシリアルデータで出力される。ARIB BTA S-004Cに記載のデータ列を引用した映像信号のデータ構造例を図２に示す。図２（ａ）は輝度（Ｙ）データ列であり、図２（ｂ）は色差（Ｐｂ／Ｐｒ）データ列、図２（ｃ）はワード単位で交互に多重した多重データ系列である。各データのワード長は１０ビットであり、ＬＳＢデータから順にシリアルデータとしてカメラ１から出力される。
【００１７】
回転部２にある信号処理部３では、カメラ１から出力された映像シリアルデータを元の１０ビットワード長に並列変換した後、それぞれのビット列をスリップリングの回転端子２１〜３０に出力している。固定された台座部５では、台座部から延びた回転軸に配置されたリング状の端子５１〜６０を備え、回転軸を中心に回転する回転部２の回転端子２１〜３０と接触して電気的導通を保っている。よって、スリップリングの伝送路は図２（ｃ）に示したデータ列の順で１０ビットの並列データが通過し、台座部５で受信することができる。
【００１８】
このように映像シリアルデータが１０分割されて並列伝送されることによって１端子あたりの伝送速度は１／１０に抑えられ、高周波帯域でのインピーダンスの不整合によるエラー発生対策として有効に作用する。台座部５では、１０ビットワード長の並列データを直列変換部９によって、カメラ１の出力と同様のシリアルデータに変換して出力する。
【００１９】
エラーが発生する伝送路においては、パケット毎に同期信号を規定して、この同期信号を頼りにパケット同期をとり、有効なデータ箇所のタイミング識別やエラー対策を行うのが一般的である。図２に示した映像フォーマットにおいても映像１ライン単位でＳＡＶ(Start of Active Video)やＥＡＶ(End of Active Video)といった固定のタイミング基準データが規定されている。ＳＡＶ及びＥＡＶは、１６進数表記で３ＦＦｈ、０００ｈ，０００ｈの前置３ワードとフィールド情報を示す１ワードからなっている。前置３ワードは映像データとしては禁止されたデータなので、容易に検出可能である。
【００２０】
図３はタイミング基準データの検出回路の例である。３ＦＦｈが２ワード、０００ｈが４ワード連続しているタイミングを検出することが可能である。並列伝送することでエラー発生の確率は低くなるので、タイミング基準データ毎に計６ワードの固定データの存在を確認する必要性は無く、例えば図４に示すような簡易検出回路でも十分であり、他のタイミング基準データは冗長であるといえる。そこで、この冗長なデータタイミングではタイミング基準データを送らず、台座部５からカメラ雲台制御情報を送ることにように制御することで、カメラ雲台制御情報用に専用の伝送端子を設けることなく回転部２にあるカメラ１や雲台制御部と通信が可能になる。より具体的な制御方法について図５を用いて説明する。
【００２１】
回転部２の信号処理部３において、データ並列変換器３１では、カメラ出力１から出力された映像シリアルデータを１０ビットワード長に並列変換する。データ並列変換器３１からの最上位ビット出力Ｖ９０はデータ分離器３２に入力され、他の映像データビットも３２と同様の機能をもったデータ分離器（図省略）にそれぞれ入力される。
【００２２】
データ分離器３２は、出力タイミングが異なる３ステートバッファ３２１と３２２を内蔵しており、タイミング発生器４３において生成したＯＥタイミング信号１に従ってデータ分離器３２の出力は制御される。タイミング発生器４３は図４に示した回路であり、ＯＥタイミング信号１と図２（ｃ）のデータとの関係は図６に示すとおりである。
【００２３】
つまり、図２（ｃ）に示したデータ列の０００（Ｃ）のデータはスリップリング側へは出力されず、このときの３ステートバッファ３２１の出力はハイインピーダンスとなる。もう一つの３ステートバッファ３２２の出力はこのタイミングでアクティブとなる。
【００２４】
一方、固定の台座部９でも同様のデータ制御が行われる。データ分離器３２から出力された映像データの最上位ビット出力Ｖ９１は、スリップリングの一対の端子２１と５１を経由して、台座部９のデータ分離器７２に入力される。他の映像データビットも７２と同様の機能をもったデータ分離器（図省略）にそれぞれ入力される。ここで、データ分離器７２は、データ分離器３２と同じ動作を行う。タイミング発生器８３は、タイミング発生器４３と同じ回路でＯＥタイミング信号２を生成し、３ステートバッファの制御端子に出力する。ＯＥタイミング信号２とスリップリングの各端子からの映像データとの関係は図６に示すとおりである。
【００２５】
つまり、ＯＥタイミング信号２のタイミングではデータ分離器７２内の３ステートバッファ７２１の出力はハイインピーダンスとなる。もう一つの３ステートバッファ７２２の出力はこのタイミングでアクティブとなる。３ステートバッファ７２２の入力には、カメラ制御信号を含むカメラ雲台制御信号が並列データ形式で接続されている。
【００２６】
データ分離器７２の３ステートバッファ７２２には制御データの最上位ビットＣ９２が接続され、順に下位ビットも対応するデータ分離器に接続され、最下位ビットＣ０２は最下位ビットのデータ分離器８１に接続されている。
【００２７】
台座部９の制御入力端子８５から入力されたカメラ雲台制御信号は、８ビットワード長の制御信号が一般的であり、１０ワード長（Ｃ９２〜Ｃ０２）には、８ビットワード（Ｕ７〜Ｕ０）を例えば図７に示すような形式で変換する。カメラ雲台制御データ（Ｕ７〜Ｕ０）をＣ９２〜Ｃ２２に埋め込み、Ｃ０２、Ｃ１２は、データ識別フラグとする。１１２５／６０方式ＨＤＴＶシステムに全いては、各ラインで１ワード送ると１秒あたり、３０映像フレームあるので、１１２５×３０＝３３７５０ワードの伝送容量が確保できる。制御データ１回線を９６００ｂｐｓとすると他に２回線送る余裕があり、また制御データは常時連続で送る必要が無いので、無効なデータ時間はＣ０２、Ｃ１２データ識別フラグを無効設定（例えばＣ０２：０、Ｃ１２：０）とする。
【００２８】
必要のないデータは、回転部２側のＣＰＵ４２で無効データであることを識別して排除する。有効なデータである場合は、例えばＣ０２：１、Ｃ１２：１とすることで、回転部２側のＣＰＵ４２で有効データであることを認識することができ、ＣＰＵ４２を介してカメラ１や雲台回転部などを制御することが可能になる。
【００２９】
データ識別フラグを変更することで、制御データ以外のデータを送ることも可能である。この場合は、データ識別フラグをＣ０２：１、Ｃ１２：０または、Ｃ０２：０、Ｃ：１に設定することで、他に２種類のデータを送ることができる。
【００３０】
データ分離器７２から出力された映像データは、ＯＥタイミング信号２のタイミングでは出力は不定（ハイインピーダンス）となるので、同じタイミングで３ステートバッファ８４の出力を有効にして全ビットを０とし、データ０００（Ｃ）を補う。各ビットは映像信号として直列変換器９に入力され、映像シリアル信号に変換され出力端子９１から出力される。以上の構成により、専用にスリップリングの端子を設けることなく、カメラを含む回転部側の制御信号伝送路を確保できる。
【００３１】
［実施例２］
実施例１においては、カメラ制御信号などの制御信号を回転部側へ送ることを例として説明したが、カメラ１からの返信やカメラ１の状態を台座部側で受信する目的でも同期タイミングを使った同様の方法を適用することが可能である。先に述べたＯＥタイミング信号の次のワードクロックタイミングを利用する場合を説明する。この場合の回転部の信号処理部の構成を図８に示す。タイミング発生器４４では、ＯＥタイミング信号１を１ワードクロック分遅らせたＯＥタイミング信号３とＯＥタイミング信号１とＯＥタイミング信号３の論理和であるＯＥタイミング信号５を生成し、データ分離器１２の制御端子に出力する。
【００３２】
ＯＥタイミング信号と映像データとの関係は図９に示すとおりである。データ分離器１２における３ステートバッファ３２３の入力には、カメラ制御信号に対するアンサー信号やカメラ状態情報を含むＣＰＵ４５からの情報データが並列データ形式で接続されている。そのデータ形式は図７で説明した形式と同様に、８ビットのデータを１０ビットに変換している（図１０参照）。映像データは同期信号以外３ＦＦｈまたは０００ｈを禁止しているので、ＭＳＢは９ビットの反転としている。ＬＳＢは有効／無効のフラグである。
【００３３】
固定の台座部でも回転部と同様のタイミング制御が行われるのは、先に説明したとおりである。台座部でも回転部のタイミング発生器４４と同様のタイミングを生成し、データ分離器１２において多重されたＣＰＵ４５からの情報データを抜き出すことで、台座側のＣＰＵにおいてカメラ制御信号に対するアンサー信号やカメラ状態情報を受信することができる。
【００３４】
台座側のＣＰＵでは、これらの情報を制御入力端子８５経由で外部に出力し、操作器（非図示）と通信することが可能である。
【００３５】
本実施例では、台座部のデータ分離器から出力された映像データは、ＯＥタイミング信号５のタイミングで出力が不定（ハイインピーダンス）となる。そこで、２クロック分、３ステートバッファ８４の出力を有効にして全ビットを０とし、データ０００（Ｃ）と０００（Ｙ）を補う必要がある。これら構成により、各ビットは映像信号として直列変換器９に入力され、映像シリアル信号に変換され出力端子９１から出力される。以上の構成により、専用にスリップリングの端子を設けることなく、カメラを含む回転部側からのアンサー信号や状態情報を得ることが可能になる。
【００３６】
［実施例３］
実施例１、２において、冗長であるタイミング基準データの区間を利用して回転部との双方向通信が実現できることを説明したが、映像データ以外のデータを多重するエリアはタイミング基準データの区間に限定されるものではない。先に例として挙げた１１２５／６０方式ＨＤＴＶシステムにおいても補助データ多重エリアが規定されており、ARIB BTA S-005Cに多重可能な映像ラインなどの共通規格が規格化されている。実施例１で定義したデータ識別フラグを使うことで多重制御を行うこともできる。
【００３７】
データ識別フラグをＣ０２：１、Ｃ１２：０としたときは、補助データ多重制御情報であることを示すと定義して、Ｃ９２〜Ｃ２２のデータによって、多重フォーマット選択やライン指定、多重するデータ長などを指定することも可能である。補助データの多重規格や方法に関する内容は省略するが、以上の構成により、専用にスリップリングの端子を設けることなく、カメラ雲台で多重可能な補助データを必要なときに可変長で取得することが可能になる。
【００３８】
以上、本発明の好ましい実施形態について１１２５／６０方式ＨＤＴＶシステムの映像信号を伝送する場合を具体例として説明したが、説明を簡単且つ理解しやすいようにするため、公知の映像フォーマットを利用したもので、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。また、映像に代替するデータを伝送する区間やワード数は、実施例に限定されるものではなく、スリップリングの機構的構造やデータ並列分割数についても、本例に限らず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１…カメラ
２…回転部
３…回転部・信号処理部
５…台座部
７…台座部・信号処理部
９…データ直列変換部
２１、３０…回転端子
３１…データ並列変換部
３２、８２、１２…データ分離器
４３、４４、８３…タイミング発生器
５１、６０…リング状端子
４２、４５、８２…ＣＰＵ
【図１】
2018201092.tif 000003
【図２】
2018201092.tif 000004
【図３】
2018201092.tif 000005
【図４】
2018201092.tif 000006
【図５】
2018201092.tif 000007
【図６】
2018201092.tif 000008
【図７】
2018201092.tif 000009
【図８】
2018201092.tif 000010
【図９】
2018201092.tif 000011
【図１０】
2018201092.tif 000012