特許 7586798 カメラおよびテレビジョンカメラシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-11

(45)【発行日】2024-11-19

(54)【発明の名称】カメラおよびテレビジョンカメラシステム

(51)【国際特許分類】

   H04N 23/60 20230101AFI20241112BHJP

   H04N 23/667 20230101ALI20241112BHJP

【ＦＩ】

H04N23/60 300

H04N23/667

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021155564

(22)【出願日】2021-09-24

(65)【公開番号】P2023046779

(43)【公開日】2023-04-05

【審査請求日】2023-09-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】110000062

【氏名又は名称】弁理士法人第一国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 昭宏

【審査官】越河 勉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０８３０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３０９８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５００７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０９２３５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｎ ２３／６０

Ｈ０４Ｎ ２３／６６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

４Ｋ撮影モードとＨＤ撮影モードとを備えるカメラであって、
ＨＤ撮影モード時に、前記カメラに入力されるサブカメラの映像信号を合わせて１本のケーブルでカメラ制御装置へ伝送が可能なカメラであり、前記サブカメラからの１０８０ｐフォーマットと１０８０ｉフォーマットとをクロック周波数で判別して、１０８０ｐフォーマットの場合は、そのまま多重し、１０８０ｉフォーマットの場合は、ダミー映像と多重して伝送する、
カメラ。

【請求項2】

請求項１に記載のカメラであって、
前記カメラに入力される前記サブカメラの映像信号の１０８０ｐフォーマットと１０８０ｉフォーマットとに基づいてＴＲＳの第４ワードの値を変える、
カメラ。

【請求項3】

請求項２に記載のカメラであって、
前記ＴＲＳの第４ワードの値はＦビットの値である、
カメラ。

【請求項4】

４Ｋ撮影モードとＨＤ撮影モードとを備えるカメラとカメラ制御装置とからなるテレビジョンカメラシステムであって、
ＨＤ撮影モード時に、前記カメラに入力されるサブカメラの映像信号を合わせて１本のケーブルで前記カメラ制御装置へ伝送が可能なカメラであり、前記サブカメラからの１０８０ｐフォーマットと１０８０ｉフォーマットとをクロック周波数で判別して、１０８０ｐフォーマットの場合は、そのまま多重し、１０８０ｉフォーマットの場合は、ダミー映像と多重して伝送する、
テレビジョンカメラシステム。

【請求項5】

請求項４に記載のテレビジョンカメラシステムであって、
前記カメラに入力される前記サブカメラの映像信号の１０８０ｐフォーマットと１０８０ｉフォーマットとに基づいてＴＲＳの第４ワードの値を変える、
テレビジョンカメラシステム。

【請求項6】

請求項５に記載のテレビジョンカメラシステムであって、
前記ＴＲＳの第４ワードの値はＦビットの値である、
テレビジョンカメラシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カメラおよびテレビジョンカメラシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

テレビジョンカメラシステムにおいて、カメラ（以下、「カメラヘッド」という場合もある）の映像信号と同時にサブカメラの映像信号を合わせて１本のケーブルでカメラ制御装置へ伝送するトランク映像伝送という技術がある。従来は３Ｇｂｐｓのケーブル伝送帯域に対して、１．５Ｇｂｐｓのカメラ映像信号と１．５Ｇｂｐｓのトランク映像信号が一般的に用いられている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－５００７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、カメラ映像の高精細化により、従来のＨＤ映像（１９２０×１０８０画素）の画素数が４倍の４Ｋ映像（３８４０×２１６０画素）をカメラヘッドからカメラ制御装置へ伝送するために、ケーブル伝送帯域も３Ｇｂｐｓから１２Ｇｂｐｓ以上に増加している。それに伴い、トランク映像信号も、従来の１．５Ｇｂｐｓの１０８０ｉ（１９２０×１０８０画素のインターレース走査）映像だけでなく３Ｇｂｐｓの１０８０ｐ（１９２０×１０８０画素のプログレッシブ走査）映像を伝送することも可能になった。

【0005】

そこで、本発明では、４Ｋ撮影モード、ＨＤ撮影モード、ＨＤ撮影モードでトランク映像が１０８０ｐ、ＨＤ撮影モードでトランク映像が１０８０ｉの、４通りの伝送モードを持ち、トランク映像の１０８０ｐと１０８０ｉを自動判別して伝送モードを切り替えてカメラ制御装置から出力する技術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】

【0006】

上記の課題を解決するために、代表的な本発明のカメラの一つは、４Ｋ撮影モードとＨＤ撮影モードとを備えるカメラであって、ＨＤ撮影モード時に、カメラに入力される外部映像信号の１０８０ｐフォーマットと１０８０ｉフォーマットとを自動判別してカメラからカメラ制御装置への信号伝送フォーマットを切り替えるものである。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、４Ｋ撮影モード、ＨＤ撮影モード、ＨＤ撮影モードでトランク映像が１０８０ｐ、ＨＤ撮影モードでトランク映像が１０８０ｉの、４通りの伝送モードを持ち、トランク映像の１０８０ｐと１０８０ｉを自動判別して伝送モードを切り替えてカメラ制御装置から出力することができる。

【0008】

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態における説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施例のテレビジョンカメラシステムのブロック図を示す。

【図2】１０８０ｉと１０８０ｐの信号フォーマットを示した図である。

【図3】トランク映像が１０８０ｉの時の多重フォーマットを示した図である。

【図4】トランク映像が１０８０ｐの時のフォーマットを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

【0011】

図１を用いて、本実施例のテレビジョンカメラシステムについて説明する。図１に本実施例のテレビジョンカメラシステムのブロック図を示す。被写体からの光は、カメラヘッド内の光学ブロック１で赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）に分光されて各色の撮像素子２ａ～２ｃでデジタル電気信号に変換されて映像信号となる。映像信号は、デジタル信号処理回路３に入力される。デジタル信号処理回路３では色補正、階調補正、輪郭補正等の各種映像信号処理が行われてもよい。本実施例では４Ｋ撮影モードとＨＤ撮影モードの２つのモードを持ち、ＨＤ撮影モード時にトランク映像伝送に対応する。

【0012】

デジタル信号処理回路３の後、４Ｋ撮影モード時は、４Ｋ映像は、水平２画素垂直２画素を４分割し、映像信号セレクタ１０ａ～１０ｄに４分割映像として入力される。ＨＤ撮影モード時は、ダウンコンバータ回路４で４Ｋ映像からＨＤ映像に画素数変換が行われ、映像信号セレクタ１０ａ、１０ｃ、１０ｄに入力される。この時、セレクタ１０ｃ、１０ｄには、ダウンコンバータ回路４のＨＤ映像の代わりに、ダミー（黒）映像が入力されてもよい。

【0013】

一方、サブカメラ（図示せず）から出力されたトランク映像はＴＲＵＮＫ ＩＮ端子からカメラヘッドに入力される。トランク映像は、シリアル－パラレル変換回路５にてパラレル映像信号に変換され、ＦＩＦＯメモリ７に送られる。ＦＩＦＯメモリ７では、トランク映像から再生されるクロックで１ライン毎に映像信号の書き込みを行い、カメラヘッド内部のクロック、すなわちシステムクロックで１ライン毎に読み出す。これにより、クロックおよび水平位相の同期化を行う。

【0014】

ここで、ＦＩＦＯメモリ７として２ライン分のメモリ領域を確保している理由を説明する。トランク映像のクロックとシステムクロックが互いに非同期の場合、メモリの書き込みアドレスと読み出しアドレスの位相関係が時間の経過と共にずれていき、ついにはアドレスの追い抜きが発生する。このときモニタ画面上では不特定の場所で１ライン増えたり、１ライン減ったりする現象が見えてしまうが、２ライン分のメモリ領域があれば、アドレスの追い抜きの発生場所を垂直ブランキング期間に隠すことができる。そのため、見た目の映像に影響を与えずに済む。

【0015】

フォーマット検出部６では、トランク映像の信号フォーマットをパラレルクロック周波数で判別する。クロック周波数が７４ＭＨｚの時は１０８０ｉ、１４８ＭＨｚの時は１０８０ｐと、信号フォーマットを判別する。

【0016】

次に、図２を用いて、１０８０ｉと１０８０ｐの信号フォーマットについて説明する。１０８０ｉの信号フォーマットの１フィールド分は、１０８０ｐの信号フォーマットの１フレーム分と同じ時間を要するが、簡単のため、同じ図面に表している。輝度チャンネルと色差チャンネルの各々に、水平映像期間と水平ブランキング期間との境界に４ワードからなるＴＲＳ（タイミング・リファレンス・シグナル）が挿入されている。最初の３ワードは固定値で３ＦＦｈ、０００ｈ、０００ｈ（ｈは１６進数を示す、１ワード１０ビット）である。残りの１ワードは挿入位置により変化し、Ｈビット、ＶビットおよびＦビットの組合せで８通りのパターンがある。各ビットは、水平映像期間の始まり（Ｈ＝０）、水平映像期間の終わり（Ｈ＝１）、垂直映像期間（Ｖ＝０）、垂直ブランキング期間（Ｖ＝１）、第１フィールド（Ｆ＝０）、および第２フィールド（Ｆ＝１）を示している。

【0017】

次に、図３を用いて、トランク映像が１０８０ｉの時の多重フォーマットについて説明する。上からカメラ映像の１０８０ｐパラレル信号、ダミー映像の１０８０ｉパラレル信号、トランク映像の１０８０ｉパラレル信号、１０８０ｐパラレル信号、ＸＹＺ中のＦビットの状態となる。

【0018】

トランク映像の信号フォーマットが１０８０ｉの時は、信号多重回路８にてダミー映像と多重して１０８０ｐ信号を生成する。ダミー映像の１０８０ｉパラレル信号とトランク映像の１０８０ｉパラレル信号は１ライン毎に１０８０ｐパラレル信号にマッピングされる。１～１１２５の番号は走査線ライン番号を示す。

【0019】

ここで、ＳＭＰＴＥ４２５Ｍ－Ａで規定される１０８０ｐ信号は本来、走査線１１２５本のプログレッシブ走査信号を伝送するためのフォーマットである。よって、１０８０ｉのインターレース走査信号のように第１／第２フィールドを識別するＦビットは不要であり、通常はＦ＝０の固定値である。

【0020】

しかしながら本発明では、１０８０ｐ信号フォーマットを垂直位相の異なる２本の１０８０ｉを伝送するために用いる。そのために、本来使用していないＦビットを、輝度チャンネルのＦビットについてはカメラヘッドの１０８０ｐパラレル信号に同期したダミー映像のフィールド識別情報をマッピングし、色差チャンネルのＦビットについてはトランク映像の１０８０ｉパラレル信号のフィールド識別情報をマッピングする。これにより、垂直位相の異なる２本の１０８０ｉ信号を、１本の１０８０ｐ信号に多重して伝送することができる。

【0021】

次に、図４を用いて、トランク映像が１０８０ｐの時のフォーマットについて説明する。上からカメラ映像の１０８０ｐパラレル信号、トランク映像の１０８０ｐパラレル信号、ＸＹＺ中のＦビットの状態となる。

【0022】

色差チャンネルのＦビットにトランク映像の１０８０ｐパラレル信号の垂直位相情報をマッピングし、輝度チャンネルのＦビットについては０固定にする。

【0023】

次に、トランク映像信号の１０８０ｉまたは１０８０ｐ信号は、セレクタ９で選択された後、セレクタ１０ｂに入力される。次に、セレクタ１０ａ～１０ｄにより、４分割された４Ｋカメラ映像（４Ｋ撮影モード）、または画素数変換されたＨＤカメラ映像とトランク映像（ＨＤ撮影モード）の切替が行われる。信号多重回路１１にて４本の３Ｇｂｐｓの信号を１本の１２Ｇｂｐｓの信号に多重する。その後、パラレル信号は、パラレル－シリアル変換回路１２にてシリアル信号に変換される。電気信号は、電気－光変換器１３で光信号に変換され、カメラ制御装置へ伝送される。

【0024】

カメラ制御装置ではまず、光信号が光－電気変換器１５にて１２Ｇｂｐｓ信号に戻される。その後、シリアル信号は、シリアル－パラレル変換回路１６にて４本の３Ｇｂｐｓパラレル信号に変換され、遅延吸収メモリ１７に送られる。遅延吸収メモリ１７は、光ファイバーケーブルの長さによって異なる伝送遅延時間が一律になるように動作する。

【0025】

フォーマット検出部１８では、４本の３Ｇｂｐｓパラレル信号のうち、２本目（セレクタ１０ｂの出力に相当）のＦビットの情報を見て、輝度チャンネルと色差チャンネルの両方のＦビットが０固定の時は４Ｋ撮影モード、輝度チャンネルのみ０固定の時はＨＤ撮影モードでトランク映像が１０８０ｐフォーマット、輝度チャンネルと色差チャンネルの両方のＦビットが毎フィールド変化している時はＨＤ撮影モードでトランク映像が１０８０ｉフォーマットと各々自動判別する。

【0026】

信号分離回路１９では、カメラＨＤ映像とトランク映像に分離する。トランク映像はフレームシンクロナイザ２０に入力される。色差チャンネルのＦビットを元にトランク映像の垂直位相を検出し、ライン１からライン１１２５まで所定のアドレスにフレームメモリ２１に書き込む。フレームメモリの読出しはカメラＨＤ映像の垂直位相に同期したタイミングでライン１からライン１１２５まで順番に読み出す。フレームメモリから読み出されたトランク映像はパラレル－シリアル変換回路２４を経て、カメラ制御装置から出力される。

【0027】

そして、カメラ映像はセレクタ２２にて、フォーマット検出結果に基づき４Ｋ映像とＨＤ映像の切替を行う。カメラ映像は、パラレル－シリアル変換回路２３を経て、カメラ制御装置から出力される。

【0028】

なお、ＴＲＵＮＫ ＩＮ端子を２つか３つ備え、トランク映像を１０ｃ、１０ｄにも入力することも可能である。

【0029】

また、トランク映像の信号フォーマットが１０８０ｉの時は、信号多重回路８にてダミー映像に代えて同じ１０８０ｉ信号と多重して１０８０ｐ信号を生成してもよい。

【0030】

また、ＸＹＺ中のＦビットの状態の輝度チャンネルと色差チャンネルの役割を入れ替えてもよい。すなわち、トランク映像の１０８０ｉパラレル信号を伝送する場合、色差チャンネルのＦビットについてはカメラヘッドの１０８０ｐパラレル信号に同期したダミー映像のフィールド識別情報をマッピングし、輝度チャンネルのＦビットについてはトランク映像の１０８０ｉパラレル信号のフィールド識別情報をマッピングしてもよい。また、トランク映像の１０８０ｐパラレル信号を伝送する場合、輝度チャンネルのＦビットにトランク映像の１０８０ｐパラレル信号の垂直位相情報をマッピングし、色差チャンネルのＦビットについては０固定にしてもよい。

【0031】

また、ＴＲＳの第４ワード（ＸＹＺ）はＨＶＦ、リザーブ２ビット、チェック５ビットの１０ビットからなるが、このうち、リザーブビットを利用して、トランク映像の１０８０ｉパラレル信号を伝送する場合と、トランク映像の１０８０ｐパラレル信号を伝送する場合とを区別してもよい。

【0032】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の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において種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0033】

１：光学ブロック、２ａ～２ｃ：撮像素子、３：デジタル信号処理回路、４：ダウンコンバータ回路、５：シリアル－パラレル変換回路、６：フォーマット検出部、７：ＦＩＦＯメモリ、８：信号多重回路、９：セレクタ、１０ａ～１０ｄ：セレクタ、１１：信号多重回路、１２：パラレル－シリアル変換回路、１３：電気－光変換器、１４：光ファイバーケーブル、１５：光－電気変換器、１６：シリアル－パラレル変換回路、１７：遅延吸収メモリ、１８：フォーマット検出部、１９：信号分離回路、２０：フレームシンクロナイザ、 ２１：フレームメモリ、２２：セレクタ、２３：パラレル－シリアル変換回路、２４：パラレル－シリアル変換回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】