(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラヘッド部と、カメラコントローラ部と、このカメラヘッド部およびカメラコントローラ部を接続するカメラケーブル部とからなるヘッド分離型カメラ装置において、
前記カメラヘッド部は、撮像手段と、テスト信号を発生するパルス発生手段と、送信信号を前記テスト信号に切り替える切り替え手段とを備え、
前記カメラコントローラ部は、前記カメラケーブル部の映像信号線を介して受信した前記テスト信号の位相差を電位として検出する位相差検出手段と、前記検出した位相差を補償する位相差補償手段と
を具備することを特徴とするヘッド分離型カメラ装置。
【請求項２】
前記パルス発生手段は、３系統のパルスを発生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装置。
【請求項３】
前記位相差補償手段は、前記信号線毎に与える遅延量を変更することで、位相差を補償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装置。
【請求項４】
前記位相差補償手段は、デジタル化処理の際に使用するクロック信号の位相を変更することにより、位相差を補償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装置。
【請求項５】
前記ヘッド分離型カメラ装置は、前記カメラコントローラ部またはカメラヘッド部のいずれか一方若しくは両方にモード切替手段を有し、当該切替手段を操作することにより、映像モードとテストモードとの変更を行うことを特徴とする請求項１記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項６】
前記ヘッド分離型カメラ装置は、前記カメラコントローラ部またはカメラヘッド部のいずれか一方若しくは両方に前記ケーブル接続有無を検出する検出手段を有し、
前記検出手段が、カメラケーブルが接続されたことを検出すると、映像モードからテストモードへのモードの切り替えを行うことを特徴とする請求項１記載のヘッド分離型カメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヘッド分離型カメラ装置に係り、特にカメラヘッド部とカメラコントロールユニット部間における、各種信号の授受を最適に行うことが可能なヘッド分離型カメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッド分離型カメラは、撮像素子より得られた信号（以降、映像情報信号という）を、増幅或いはそのまま出力するカメラヘッド部と、カメラヘッド部からの前記信号を基に最終映像信号（以降、単に映像信号という）が得られるような信号処理回路を有するカメラコントロールユニット部（以降、ＣＣＵともいう）とからなり、前記カメラヘッド部と前記ＣＣＵとを接続する専用のカメラケーブルで接続されるのが一般的な構成である。このように、ヘッド分離型カメラでは、信号処理回路の一部またはそのほとんどをＣＣＵに持つため、カメラヘッド部の構成を小型化することが可能となっている。
【０００３】
そして、このように小型化されたカメラヘッド部は、その設置におけるスペースが少なくて済むなどの理由から、設置場所等の制限が少なく（自由度が大きく）、ＣＣＵ部については、操作が容易に行える十分な広さを有する場所（例えば操作を行うための姿勢等に制限を受けることのない作業しやすい場所）に設置することが可能である。このため、一般に、一体型カメラでは使いにくい用途（場所）等で使用される場合が多い。
【０００４】
ヘッド部とＣＣＵが分離したヘッド分離型カメラではお互いを専用のカメラケーブルで接続する。通常、様々な長さや種類のカメラケーブルが用意されるが、このカメラケーブル内にあるアナログ映像信号の配線長がカメラケーブルの個体差としてばらつく場合があり、ケーブルの材質によって異なるが、一般にケーブル長による遅延時間は5ns/m程度ある。これにより各々の色信号の遅延時間に差が生じ、ＡＤ変換の際のクロックと映像信号との位相ずれにより画質の劣化に繋がる。
【０００５】
この対策として、ＣＣＵ側から信号を発生させてループバックさせる方法（例えば、特許文献１）があるが、カメラケーブルの長さは確認できるが各色信号のバラツキは確認できない上、２倍の本数が必要となってしまうためケーブルが太くなるデメリットがあった。
【０００６】
一方、カメラヘッド部にパルスを発生させるパルス発生回路を設けて、カメラケーブルを介してこのパルス信号をＣＣＵに送信し、ＣＣＵ側でこの検出パルスを検出して増幅率の制御を行うことが行われている。（例えば、特許文献２）
【特許文献１】特開平９−１８１９３６号公報
【特許文献２】特開平１１−９８４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この場合、ループバックを行う場合と比較すると、カメラケーブルは細くできる。しかしながら、画質を高めるため昨今利用されてきている、ＣＤＤを３枚有する３ＣＣＤのヘッド分離カメラでは、ＲＧＢのそれぞれの映像信号を別のケーブルで転送するようになっている。この場合、ケーブルの材質によって異なるが、一般にケーブル長による遅延時間は5ns/m程度で、カメラケーブル内の誤差としては200〜300ps/m程度の差が生じる。仮に単純計算が成り立つ場合、20mのケーブルであれば4〜6nsの差となり、これに対して1080p60の映像信号ではピクセルクロックが150MHz相当で6.67nsとなり画質への影響は大きい。
【０００８】
このため、ケーブル内の誤差があるため、仮にこれらのズレを工場出荷時に微調整したとしても同じケーブルが必ずしも製品に梱包されるとは限らず、また出荷後にサービス部品として交換されたときに微調整そのものが無駄になってしまう。
【０００９】
本発明は、前記のような問題に鑑みなされたもので、カメラヘッド部とＣＣＵ（カメラ・コントロール・ユニット）との間を結ぶカメラケーブル部内の各映像信号線の長さの差異を検出して、その差異に応じた制御が可能なヘッド分離型カメラ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】
本発明に係るヘッド分離型カメラ装置は、カメラヘッド部と、カメラコントローラ部と、このカメラヘッド部およびカメラコントローラ部を接続するカメラケーブル部とからなるヘッド分離型カメラ装置において、前記カメラヘッド部は、撮像手段と、テスト信号を発生するパルス発生手段と、送信信号を前記テスト信号に切り替える切り替え手段とを備え、前記カメラコントローラ部は、前記カメラケーブル部の映像信号線を介して受信した前記テスト信号の位相差を電位として検出する位相差検出手段と、前記検出した位相差を補償する位相差補償手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、カメラヘッド部に設けられた信号発生器を使って、カメラケーブル部内の個々の映像信号線の遅延量を検出することで、その映像信号の遅延量を補正するために利用することができるため、撮像映像の画質改善が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明のヘッド分離型カメラ装置の第１の実施の形態の全体構成を示すブロック図である。
図１に示すように、ヘッド分離型カメラ装置は、撮像部であるカメラヘッド部１と、前記撮像素子により撮像された原信号（映像情報信号）を入力されるＣＣＵ（カメラコントロールユニット部）３と、前記カメラヘッド部１及び前記ＣＣＵ部間の各種信号の伝送を行うカメラケーブル部２と、大きく３つの機能単位により構成される。
【００１３】
まず、撮像部であるカメラヘッド部１は、撮像手段であるＣＣＤ１１と、ケーブル間の遅延量を測定するためのテストパターンを発生する信号発生器１２とケーブル部２へ出力する信号を切り替えるためのスイッチ回路１３とから構成される。
【００１４】
ここで撮像素子であるＣＣＤ１１は、３板式ＣＣＤであり、それぞれのＣＣＤが撮像した画像のＲ、Ｇ、Ｂの成分の画像信号として、３本の映像信号線により出力される。信号発生器１２は、テストモードのときに使用する所定のテストパターンを出力する回路である。発生したテストパターンは等長配線により、３系統の同一のパルス信号として出力される。スイッチ回路１３は、ＣＣＵ３の制御により、映像モードのときはＣＣＤの画像信号を、テストモードのときは信号発生器１２からのテストパターンを出力するように切り替えられる。
【００１５】
ケーブル部２は、ＣＣＵ３、及び前記カメラヘッド部１間の各種信号の伝送を行うもので、ＲＧＢの３本で構成される映像情報信号線２１、制御線２２，及び電源供給線２３等の各種ケーブルにより構成される。尚、以降の説明において、ケーブル部２は用途によりその長さを任意に選択可能とする。
【００１６】
ＣＣＵ３は、カメラヘッド部１の３枚の撮像素子（ＣＣＤ）により撮像された映像信号をデジタルの画像信号として出力するとともに、カメラヘッド部１に対する各種制御信号を出力するものである。ＣＣＵ３は、ＣＣＵ３全体を制御とともにカメラヘッド部１に対しても制御信号を送信するＣＰＵ３１と、テストモードのときにカメラヘッド部１の信号発生回路１２から送信されたテストパターンから位相差を検出する位相検出回路３２と、位相差検出回路で検出した位相差を補償しながら、カメラヘッド部１から送信されたアナログの映像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３３と、Ａ／Ｄコンバータ３３でデジタル化された映像信号に対して、映像信号として出力するための必要な処理を行うＤＳＰ３４と、ＣＰＵ３１からの制御に基づきカメラケーブル部を介して送信される信号を通常の映像モードのときはＡ／Ｄコンバータ３３に切替え、テストモードのときは位相検出回路３２側に切り替えるスイッチ回路３５と、電源部３６等から構成される。
【００１７】
このような構成において、動作について説明する。
本実施の形態のヘッド分離型カメラでは、撮影した映像を映像信号として出力する映像モードと、ＲＧＢ用の３本の映像信号線間のばらつきを検出するためのテストモードとを有している。ＣＣＵは映像モードとテストモードの２種類の動作モードによって、ＣＣＤ１１からの映像信号と信号発生器１２からのテスト信号であるパルス信号とを切替えることができる。いずれの信号もＲＧＢそれぞれの映像信号線２１を経由してＣＣＵ３に入力される。
【００１８】
信号発生器１２から出力されるテスト信号としてのパルス信号の一例を、図２に示す。図２に示すようなパルス信号が用いられ、等長配線で３系統に分割されてＲＧＢ用のそれぞれの映像信号線に接続されるものとする。
【００１９】
映像モードの場合には、それぞれの映像信号線を介してＣＣＵ３に到達した映像信号はADコンバータ３３でデジタル化されたあと、ＤＳＰ３４によって適正な画像処理が施されて、所定のフォーマットで映像出力される。
【００２０】
次に、テストモードへの入り方について説明する。
カメラの電源投入後にカメラが起動してＣＰＵ３１が動作したら一定期間の間、自動的にテストモードとなる。
ＣＰＵ３１はカメラヘッド部１のスイッチ回路１３を信号発生器側へ、ＣＣＵのスイッチ回路３５を位相検出回路側に切り替えるように制御信号を出力する。その後、カメラヘッド部１の信号発生器１２から所定の信号パターンの出力が開始される。
【００２１】
そして、ＣＣＵ３の位相検出回路３２は、ＣＣＤ３からの映像情報信号が、カメラケーブルを介して前記ＣＣＵ１１に到達した時の、映像信号線毎の位相差を検出する。
【００２２】
ここで、位相差の検出方法について、図２を用いて説明する。
カメラヘッド部１側から、信号発生器１２で発生したテスト信号が、カメラケーブル部２内の３本の映像信号線に位相が揃った状態で入力される。ＣＣＵ３側では、位相検出回路３２で、ＲＧＢのそれぞれ映像信号線からパルス信号を受信し、ＲとＢ、ＢとＧ、ＧとＲをそれぞれ比較して、位相差を検出する。図２の例ではＢの映像信号線が若干短いため、Ｂのパルスのみが、左にずれている様子を示している。そして、このＢのパルスとＣＬＫ信号を比較して、差分パルスを生成し、この差分パルスを積分処理することにより、調整すべき位相差を電圧として検出する。
【００２３】
位相検出回路３２は、位相差を検知したら、Ａ／Ｄコンバータ３３に対して制御信号を出力する。第１の実施の形態におけるＡ／Ｄコンバータ３３の構成を、図３を用いて説明する。
【００２４】
図３に示すように、Ａ／Ｄコンバータ３３１の前段には、各映像信号の遅延量を異ならせるように、遅延回路を設けた経路３３２を設ける。位相差検出回路３２で検出した位相差に基づき、マイコン３３３が必要な遅延量を演算する。遅延の演算方法の一例としては、検出した位相差の時間が、０〜２０ｍｓの場合は遅延なし、２１〜４０ｍｓは遅延量１、４１ｍｓ以上は遅延量２のように決定する。そして、この遅延量となるように、各映像信号線の遅延回路３３２を切り替える。図２の場合では、Ｂのみ遅延量１、ＲとＧは遅延なしというように切り替える。
【００２５】
以上のようにして、遅延量を切り替えることにより、位相差を補償して、一定時間経過し、かつ位相判定および調整が完了すると、ＣＰＵ３１は、カメラヘッド部１のスイッチ回路１３とＣＣＵ３のスイッチ回路３５を切り替えて、テストモードから抜けて、通常の映像モードに切り替えられる。
【００２６】
このため、カメラケーブル部２を介して伝送されたＲＧＢの各映像信号は、ADコンバータ３３１ではＲＧＢの位相が揃った状態で映像信号が入力されるため、それぞれデジタル化され、ＤＳＰ３４に入力されるため、正常な映像信号が出力される。
【００２７】
以上説明した第１の本実施の形態では、映像モードからテストモードへの遷移については、カメラの電源投入後に一定期間の間、自動的にテストモードとなるものであったが、これに限られない。
【００２８】
例えば、ＣＣＵ３側が映像信号に重畳して送信されてくる同期信号を検出し、同期信号が来なくなったと判定した時に、自動的にテストモードに入るようにしてもよい。
【００２９】
また、テストモードから映像モードへの抜け方についても、これに限られない。
図４はテスト信号であるパルス信号の他の例を示す図である。例えば、図４の（ａ）に示すように、テスト信号であるパルス信号を、パルス数を異ならせたパルスとする方法でもよい。この場合、３つのパルスの送出が終了した後、ＣＣＵ３側で位相差の検出と遅延量の制御を行った後、映像モードに戻るようにしてもよい。
【００３０】
また、別の方法として、図４（ｂ）のように、パルス幅の異なる信号を順番に送出して、パルスの回数(開始/終了)を認識し、自動的にテストモードから通常モード(映像出力状態)へ移行する方法でもよい。
【００３１】
更に別の方法としては、ＣＣＵ３側が前述のテストモードに遷移したにも関わらず、一定時間内にパルスを検出できなかった場合は、カメラケーブル部２が接続されていないと判断し、映像信号にＯＳＤとして重畳してエラーメッセージとして出力することもできる。
【００３２】
次に、第２の実施の形態について説明する。
本実施の形態は、位相差検出回路３２で検出した位相差を、Ａ／Ｄコンバータ３３で補償する方法として、ピクセルクロックの位相制御を行う方法がある。この方法について、図５を用いて説明する。
【００３３】
第１の実施形態と同様に、電源投入後等の手順によりテストモードに移行した後、ＣＣＵ３の位相差検出回路３２でＲＧＢ間の映像信号線の位相差を検出する。
位相差検出回路３２では、図２で説明しように、検出した位相差を電圧に変換する。そして、マイコン３３３で検出した位相差に基づき、各映像信号に与えるピクセルクロック信号の遅延量を演算する。クロックシフト回路３３４は、基準クロックに対し、ＲＧＢそれぞれに必要な遅延を加えたピクセルクロックを生成し、対応A／Dコンバータ３３１に入力する。このため、デジタル化された映像信号はＤＳＰ３４の内部で基準クロックによりラッチされ、所定の処理を行った後、映像信号として出力する。
【００３４】
このように、検出した位相差に基づきピクセルクロックをシフトすることで、各映像信号線間のばらつきを吸収することができる。
次に、第３の実施形態について、図６を用いて説明する。
上記第１及び第２の実施の形態では、所定の条件が整ったときに、テストモードに遷移する例について説明したが、本実施の形態では、映像モードからテストモードへのモード切替手段としての操作キー３７をＣＣＵ３に設けるものである。
【００３５】
このような構成において、ユーザがＣＣＵ３側に配備された操作キー３７を操作すると、ＣＰＵ３１がこれを検出し、ＣＣＵ３側のスイッチ回路３５とカメラヘッド部１側のスイッチ回路１３を制御して、映像モードからテストモードに遷移する。
【００３６】
これによってカメラヘッド部１側からＣＣＵ３側へのテスト信号が送出され、ＣＣＵ３の位相差検出回路３２で、ＲＧＢの映像信号線間の位相差を検出する。検出した位相差は、上述の第１の実施の形態または第２の実施の形態のいずれかの方法で、位相差を補償する。
【００３７】
また、テストモードからの抜け方としては、自動的に映像信号へ戻してもよいが、再び前述のキー操作によりテストモードから映像モードへの遷移を行うようにしてもよい。
【００３８】
このように、モードを変更する操作キーを設けたことにより、ユーザが任意のタイミングでテストモードへの遷移を行えるようにできる。
次に第４の実施の形態について図７を用いて説明する。
本実施の形態は、ＣＣＵ３側の操作キー３７に加えて、カメラヘッド部１側にも、モード切り替えの操作キー１４を設けたものである。
映像モードからテストモードに遷移する場合は、カメラヘッド部１の操作キー１４と、ＣＣＵ３部の操作キー３７とを、両方を押すことで双方がテストモードに入ることができる。また、テストモードから映像モードに抜ける場合も、同様にカメラヘッド部１の操作キー１４と、ＣＣＵ３部の操作キー３７とを、両方を押すことで、モード切り替えが可能となる。
【００３９】
このため、カメラケーブル部２内のモード切り替えに関する制御線２２を省略することができる。
次に第５の実施の形態について、図８を用いて説明する。本実施の形態は、ＣＣＵ３とカメラヘッド部１にカメラケーブル部２を装着したことを認識できるコネクタ４０、４１を用いるものである。
【００４０】
ＣＣＵ３側のコネクタ４０の構成の一例を、図９に示す。なお、カメラヘッド部１側のコネクタ４１の構成については、同様の構成のため、説明を省略する。
コネクタ４０のＣＣＵ側は、接続端子として８ピンであるのに対し、カメラケーブル側は６本となっている。そして、ＣＣＵ３側の２本は、コネクタ内部で短絡されており、この２本のピンの一方はＣＰＵ３１に接続され、他方は接地端子に接続される構成となっている。そして、残りの６本は、それぞれのカメラケーブル側に接続されている（図９では、水平同期信号Ｈ、垂直同期信号Ｖ、クロック信号ＣＫＬ、映像信号線Ｒ、Ｇ、Ｂ）。
【００４１】
このような構成のため、ＣＣＵ３にコネクタ４０を介してカメラケーブル部２が接続されると、ＣＰＵ３１に接続された端子の電位が０となるため、これをＣＰＵ３１が検出し、カメラケーブル部２が接続されたことを認識する。
【００４２】
本実施例では、映像モードとテストモードの切り替えは、上記各実施の形態で説明した手順でモードの遷移を行ってもよいが、ＣＰＵ３１がカメラケーブル部２を装着したことを認識ときに、テストモードへ切り替わるように構成してもよい。
【００４３】
この場合、例えばカメラケーブル部２を交換する場合に、カメラケーブル部２を接続した時点で自動的にテストモードに切り替わるため、都合がよい。
また、テストモードから映像モードの抜ける方法も、上記の各実施の形態で説明した手順のいずれの方法を用いてもよい。例えば、前述のテストモードに遷移したにも関わらず、一定時間内にパルスを検出できなかった場合は、カメラケーブル部２が接続されていないと判断し、エラーメッセージをＯＳＤに重畳して出力する場合では、実際にはケーブルが装着されていた場合は、信号線部分の断線、もしくはヘッド部の動作不良と判断することもできる。
【００４４】
以上説明した各実施の形態は、あくまでも一例であってこれに限られない、このため、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
また、上述の説明は個々の実施例それぞれについて行ったが、複数の実施例を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１の実施の形態の全体構成を示すブロック図。
【図２】テスト信号としてのパルス信号の一例を示す図。
【図３】第１の実施の形態におけるＡ／Ｄコンバータの構成を示す図。
【図４】テスト信号であるパルス信号の他の例を示す図。
【図５】第２の実施の形態におけるＡ／Ｄコンバータの構成を示す図。
【図６】第３の実施の形態の全体構成を示すブロック図。
【図７】第４の実施の形態の全体構成を示すブロック図。
【図８】第５の実施の形態の全体構成を示すブロック図。
【図９】第５の実施の形態のコネクタの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４６】
１          …  カメラヘッド部
２          …  カメラケーブル部
３          …  ＣＣＵ（カメラコントロールユニット部）
１１        …  ＣＣＤ
１２        …  信号発生器
１３        …  スイッチ回路
１４        …  操作キー
２１        …  映像信号線
２２        …  制御線
２３        …  電源供給線
３１        …  ＣＰＵ
３２        …  位相検出回路
３３        …  Ａ／Ｄコンバータ
３４        …  ＤＳＰ
３５        …  スイッチ回路
３６        …  電源回路
３７        …  操作キー
４０，４１  …コネクタ
【図１】
0004861352.tif 000002
【図２】
0004861352.tif 000003
【図３】
0004861352.tif 000004
【図４】
0004861352.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004861352.tif 000007
【図７】
0004861352.tif 000008
【図８】
0004861352.tif 000009
【図９】
0004861352.tif 000010