CN1534992A - 电视摄像机和视频装置间的信号传输方法及使用该方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电视摄像机和视频装置间的信号传输方法及装置。在从摄像机侧对并行的视频信号进行时分多路复用，并将其作为串行信号传送至视频装置侧时，从摄像机向视频装置侧的控制信号也合并时分多路复用。另外，也可以将从视频装置侧向摄像机的多种的触发信号时分多路复用为1个串行信号，并将其传送至摄像机侧。

Description

电视摄像机和视频装置间的信号传 输方法及使用该方法的装置

背景技术

本发明涉及信号传输技术，特别是涉及拍摄图象的电视摄像机，尤其是涉及对用于在FA(工厂自动化)领域所用的电视摄像机与处理由该电视摄像机拍摄的视频信号的视频装置之间发送接收图象信号和触发信号、控制信号等的连接方式中的信号传输方法和信号传输装置的改善。

例如，在制造工厂中，为了在该厂监视制造中的某个零件的尺寸误差等，在沿着这个零件移动路径的规定监视位置上，可移动地设置了电视摄像机，这样就存在以下情况：每当部件通过摄像机前，就按照视频装置指定的定时，使摄像机曝光规定时间，并利用远离该场所设置的视频装置对所得到的图象数据执行图象处理，测量该零件的加工尺寸，并将其显示在显示装置上。

图8是显示那样情况下视频系统的结构图。在摄像机侧，首先，通过接口将来自摄像机的模拟视频信号A/D变换为例如10比特的数字信号，接着，在传输电缆内的4对(8根)信号线上时分多路复用该数字信号，并作为串行信号而传送到视频装置侧。这时，按照来自摄像机的未图示的时钟信号(采用传输电缆内的1对信号线从摄像机侧传输到视频装置侧)周期的例如1/7周期，在4对信号线上时分多路复用该数字数据。时钟信号例如是30MHz，用1/30MHz传输对应于1个象素的图象数据。从视频装置侧将诸如指示曝光定时的信号等对摄像机的各种控制信号，通过传输电缆内的4对或5对信号线传送给摄像机侧。而且，为了在电缆内使信号传输提高抗噪性，采用称为低电压差分信号方式(Low Voltage differential Signaling：LVDS)，成对传输非反转信号和反转信号。

在如上所述视频系统中，作为接口方式，我们知道有2000年10月的名为“Camera Link，Specifications of the Camera Link Interface Standard forDigital Cameras and Frame Grabbers”的文献中记载的称为“Camera Link”的电视摄像机连接方式。该文献的公开在此引入作为参考。该摄像机连接接口根据“Camera Link”标准，按照摄像机的图象数据量而包括基本结构、中等结构、完全结构这3种结构。即由于将一个信道连接基片(Link Chip)限制为28比特，因此，由于单个信道连接基片被限定到28bits，某些摄像机为了有效传输数据而需要几个基片。该3种结构如下表示：

基本：1个信道连接基片，1个电缆连接器。

中等：2个信道连接基片，2个电缆连接器。

完全：3个信道连接基片，2个电缆连接器。

发明内容

就上述基本结构，用图5-7予以说明。另外，还说明在摄像机拍摄得到的图象数据中，每个象素由单色10比特(D0-D9)构成的情况。

图5是表示由基本结构的摄像机连接所构成的传送装置的示意图。该传输装置由摄像机侧的摄像机连接处理电路62、视频装置侧的摄像机连接处理电路78、以及连接在两个处理电路62和78间的信号传输电缆69构成。而且，将向摄像机供电的电源供给电缆84与信号传输电缆69分别设置。摄像机用的电源(例如直流+12伏电源)也可以从视频装置供给。另外，也可以从独立设计的直流电源供给。

电路62、78包括图象数据发送部(数据信号驱动器)61和图象数据接收部(数据信号接收器)76、摄像机控制信号发送部(摄像机控制驱动器)75和摄像机控制信号接收部(摄像机控制信号接收器)64、外部控制信号发送部(外部控制信号驱动器)72和外部控制信号接收部(外部控制信号接收器)66、外部控制信号发送部(外部控制信号驱动器)72’和外部控制信号接收部(外部控制信号接收器)66’。

图象数据发送部61对作为并行信号的、来自摄像机的图象信号60和按摄像机连接标准规定的LVAL、FVAL、DVAL信号80进行时分多路复用，使之成为具有对摄像机连接用的外部时钟63的周期(T)进行7分频后的1/7周期(T/7)的串行信号(4对)，然后，将其通过传输电缆69传输到视频装置侧的图象数据接收部76。另外，摄像机连接使用的外部时钟63也可以作为从图象数据发送部61通过电缆69向图象数据接收部76传输的摄像机连接使用的外部时钟74而被接收。

在视频装置侧，在通过数据信号接收器76将传输来的4对图象信号(串行信号)和LVAL、FVAL、DVAL信号79还原为原来的10比特图象信号(并行信号)77和LVAL、FVAL、DVAL信号82后，采用摄像机连接用外部时钟74，对该图象信号进行图象处理。

LVAL、FVAL、DVAL是用摄像机连接标准定义的图象使能信号，与图象数据一同在电缆69上传输。4个使能信号定义如下：

FVAL：对于有效行，将帧有效(FVAL)定义为高。

LVAL：对于有效象素，将行有效(LVAL)定义为高。

DVAL：当数据有效时，将数据有效(DVAL)定义为高。

从视频装置向摄像机侧能够传输以摄像机连接标准规定的4种摄像机控制信号(CC1、CC2、CC3、CC4)73。在摄像机侧的摄像机控制信号接收器64中接收作为差动信号从视频装置内的摄像机控制信号驱动器75输出的、通过电缆69传输的摄像机控制信号，然后针对所接收的摄像机控制信号的内容进行处理。这时的控制信号作为没有时分多路复用的实时差动信号而被传输。摄像机控制信号73例如能够作为将摄像机的拍摄定时和曝光时间指示给摄像机的触发信号来使用。

外部控制信号68和71也是一样，作为没有时分多路复用的实时差动信号而分别由外部控制信号驱动器72’和72来传输，并通过相应的外部控制信号接收器66’和66作为外部控制信号70和67而被接收，从而进行外部控制信号的收发。另外，外部控制信号68、70根据“摄像机连接”标准而被命名为SerTFG，定义为“与帧接收器串行通信的差分对”。另外，外部控制信号71、67根据摄像机连接标准被命名为SerTC，定义为“与摄像机串行通信的差分对”。

图6中，表示了将图象信号(并行信号)变换为串行信号和在时分多路复用时的数据排列。将摄像机的10比特并行信号(D0-D9)(图5的图象信号60)和LVAL、FVAL、DVAL(此情况下的N.C)按时分多路复用的信号而变换为4对串行信号(X0、X1、X2、X3)91-94。变换成该串行信号时的数据排列遵循Camera Link标准。而且，变换为串行信号时的1比特的周期(数据周期96)变为摄像机连接外部时钟(XCLK)63的时钟周期(T)95的1/7周期96。而且，图6中，N.C表示信号没有被分配。

其次，图7表示对于摄像机连接标准中的传输电缆在摄像机侧和视频装置侧的连接器管脚配置。在摄像机连接标准中的基本结构中，传输电缆的两端采用26管脚连接器，并且在决定与这些管脚相对应的信号分配时，需要26芯电缆。而且，管脚1和14与电缆的内屏蔽层连接。

如上所述，上述结构中，分别使用了不同的电缆来执行向摄像机的供电和信号传输。图9表示将电源电缆和信号传输用电缆连接至摄像机的状态。

正如根据图9也能够理解的那样，使用2根电缆的结构与使用1根电缆相比，装置整体的操作麻烦。而且，由于信号传输用电缆所具有的信号电缆根数多，若电缆直径例如约为9mm时，则又粗又硬，丧失了电缆柔软性。为此，存在不适用于要求节省空间和可动性的应用的问题。

本发明的目的在于提供电视摄像机和视频装置间减少信号线数量的信号传输方法及采用该方法的装置。

本发明的另一目的在于提供可使用电缆直径更细和更柔软的电缆的电视摄像机和视频装置间的信号传输方法及采用该方法的装置。

本发明的再一目的在于提供可以用直径较小、比较柔软的1根电缆进行信号传输和电源供给的电视摄像机和视频装置间的信号传输方法及采用该方法的装置。

本发明另一其它目的在于提供按照作为计算机网络等的标准的通信协议的互联网协议(Internet Protocol)而采用作为通信信号的IP信号的、可通过网络进行控制的电视摄像机和视频装置之间的信号传输方法及采用该方法的装置。

根据本发明的一个方面，在通过传输电缆连接的电视摄像机和视频装置间的信号传输方法，包括步骤：

在第一时分多路复用电路中复用来自所述电视摄像机的视频信号和第一控制信号，产生第一串行信号；

用所述电缆内的规定的第一信号线传输所述第一串行信号；

用所述电缆内的规定的第二信号线向所述视频装置传输来自所述电视摄像机的第二控制信号；

在所述视频装置的第一多路分解(demultiplexing)电路中，将来自所述第一信号线的所述第一串行信号分解为视频信号和所述第一控制信号；

采用所述电缆内的第三和第四信号线向所述电视摄像机传输来自所述视频装置的第三控制信号。

根据本发明一实施例，不仅对来自摄像机的并行视频信号，还对来自摄像机的控制信号也进行时分多路复用产生串行信号，从而在整体上减少信号线数量。能够同时时分多路复用该视频信号和控制信号的原因是由于这两种信号是同方向传输的信号。

同样理由，根据本发明一实施例，同时时分多路复用来自视频装置的4个触发信号(摄像机控制信号)和外部控制信号(SerTC)。

另外，根据本发明一实施例，用1根电缆进行信号传输和向摄像机供电。

另外，根据本发明一实施例，将IP信号作为外部控制信号(SerTC，SerTFG)传输，以能够利用LAN和互联网等网络来控制摄像机。这时的IP信号不仅可以作为基于IPv4的信号，也可以作为基于IPv6的信号。

此外，根据本发明一实施例，将外部控制信号配置D在经时分多路复用后生成的串行信号中的N.C部分。

此外，根据本发明一实施例，将遵循RS-232C、RS-422、IEEE1394、或USB标准的信号用作外部控制信号。

涉及本发明的其他目的，特征及优点结合附图通过以下本发明的记载而更加明显。

附图说明

图1是表示根据本发明的信号传输方法的一实施例的电视摄像机连接系统的方框图。

图2是表示对于图1电视摄像机连接系统，将并行信号时分多路复用为串行信号时的数据排列图。

图3是表示图1所示的电视摄像机连接系统中的连接管脚排列的一示例图。

图4是表示在图1电视摄像机连接系统中使用的电缆的结构示例图。

图5是示出了根据本发明人等在本发明过程中探讨的摄像机连接而构成的电视摄像机连接系统的简要方框图。

图6是表示对于图5电视摄像机连接系统中，将并行信号时分多路复用为串行信号时的数据分配排列图。

图7是表示在图5电视摄像机连接系统中的电缆的连接器管脚配置图。

图8是涉及本发明视频系统的结构示例概念图。

图9是表示摄像机电源电缆和信号传输用电缆相连接的状态示例图。

图10是表示根据本发明其他实施例的电视摄像机连接系统的方框图。

图11是表示在图10的电视摄像机连接系统中，将并行信号时分多路复用为串行信号时的数据排列图。

具体实施方式

下面将根据附图说明本发明实施例。而且，对于同样部件给出相同的参考符号。

图1是表示根据本发明信号传输方法的一实施例的电视摄像机连接系统方框图。

该摄像机连接系统包括摄像机侧连接电路1、视频装置侧连接电路18、以及连接电路1和电路18的传输电缆11。参考标记2表示摄像机侧连接电路1内的图象数据发送部；19、14、12分别表示视频装置侧连接电路18内的图象数据接收部、触发信号发送部、以及外部控制信号发送部；6和8分别表示摄像机侧连接电路1内的触发信号接收部和外部控制信号接收部。参考标记9和12分别表示电源和接地(GND)。

图象数据发送部2包括时分多路复用电路200和2个驱动器201，将作为来自摄像机侧的并行信号的图象信号3和LVAL及FVAL信号(DVAL信号也可传输，在本实施例中设为N.C)以及外部控制信号(SerTFG)20分配给分别由外部时钟(XCLK)4的时钟周期(T)的1/7周期(T/7)的数据信号构成的2个图象信号(串行信号)22中的任意一个数据信号，如此执行时分多路复用，并通过传输电缆11向视频装置侧传输。图象数据发送部2还包括驱动器202，利用电缆11向视频装置侧的接收器192非复用地传输外部时钟。在驱动器201、202被构成为生成差分信号时，用一对信号线以非反转信号和反转信号的形式传输驱动器的输入信号。时分多路复用电路200和驱动器由于是本领域内公知的技术，因而省略其详细说明。

视频装置侧连接电路18内的图象数据接收部19包括2个数据信号接收器190和多路分解电路191，从传输来的2对差分信号22(串行信号)还原成原来的10比特图象信号(并行信号)17和LVAL及FVAL信号后，对还原后的图象信号进行图象处理。

而且，本实施例中，构成为从视频装置侧向摄像机侧传输1种摄像机控制信号15，例如可以传输1种触发信号15。触发信号发送部14包括驱动器140，其接收触发信号15并从驱动器140输出差分信号。该差分信号通过电缆11向摄像机侧传输。摄像机侧的触发信号接收部6包括接收器600，将接收的触发信号5提供给摄像机侧。摄像机侧进行相应于该触发信号5的处理，诸如对摄像机的曝光时间、曝光开始时间、拍摄图象的图象提取期间等的控制。所谓图象提取期间是指扫描所拍摄的图象中的必要图象部分的期间。根据本实施例的触发信号5是1个触发信号，作为非时分多路复用的实时信号被传输。但是也可以在时分多路复用2种以上的触发信号后传输，在这种情况下，虽然也使用1对信号线，但也具有能够传输多种信号的优点。这点在下面的实施例中予以说明。

而且，从视频装置侧向摄像机侧发送的外部控制信号13与触发信号相同，是通过视频装置侧具有驱动器120的外部控制信号接收部12和摄像机侧具有接收器80的外部控制信号接收部8、作为非时间复用的差分信号来传输的，据此在摄像机侧接收外部控制信号7。

另外，如上所述，从摄像机侧向视频装置侧发送的外部控制信号(SerTFG)20也与摄像机拍摄得到的图象信号及LVAL和FVAL信号一起被时分多路复用。然后，该时分多路复用的信号作为包含外部控制信号的图象信号(串行信号)22而发送。

而且，外部控制信号7、13、20、21可作为对应于RS-232C、RS-422、IEEE1394或者USB的信号，但不仅限于此，也能够进行作为IP信号的收发，由此，能够从连接摄像机和视频装置的LAN和互联网等网络侧，采用IP协议来远程操作摄像机。IP信号不仅是可发送IPv4的信号，而且也可以是发送IPv6的IP信号。

另外，本实施例中，采用传输电缆11从视频装置侧向摄像机侧供给电源9和接地(GND)10。由此，不必准备仅用于供电的电缆。而且，可以从视频装置内提供电源，也可以在视频装置侧设计独立电源。

图2中，表示了将图象信号(并行信号)、FVAL、LVAL、(DVAL)、外部控制信号(SerTFG)时分多路复用成串行信号时的数据分配。将摄像机的10比特并行信号(D0-D9)(图1的图象信号)时分多路复用为2对串行信号(X0，X1)32，31。在X1中还分配有FVAL、LVAL、外部控制信号(SerTFG)。而且，在本

实施例中不使用DVAL。

本实施例中，在图6中，在成为N.C(没有数据分配)的数据分配位置上配置摄像机输出数据，并可用2个串行信号来传输。具体地，采用图6的串行信号(X0，X2)91，93，在其中的N.C部分配置信号D6、D7、D9。但是，该串行信号(X0，X1)是在从摄像机侧向视频装置侧的传输方向上传输数据的信号。因此，在本实施例中，同样从摄像机侧向视频装置侧进行发送的外部控制信号(SerTFG)20也被合并在串行信号X2上，如此执行时分多路复用后进行分配。

如此，通过在进行数据传输的串行信号内包含有外部控制信号20，不必另外准备外部控制用的信号线，因此能够减少电缆内信号线的数量。

另外，由于外部控制信号7、13是向摄像机侧输入的信号，在特定应用中，必需更加实时地控制摄像机。为此，在本实施例中，非多路复用也传输外部控制信号7、13。但是，在不严格要求实时性的应用中，可以其它方式时分多路复用这些对摄像机的外部控制信号后进行传输，这种实施例将在后面予以说明。

图2表示根据本实施例数据分配的示例。但是不用说，数据分配也不限于这一实施例，即使是此外的各种数据分配也可以。另外，将来自摄像机侧的输出信号(图1的图象信号3)的10比特并行信号时分多路复用为2个串行信号时，使其周期为摄像机连接外部时钟(XCLK)4的周期(T)33的1/7周期(T/7)34，而后进行传输。

图3显示了本实施例中某连接器的管脚配置的一个例子。通过减少图象信号(串行信号)的数量或触发信号以及外部控制信号的信号线数量，在该实施例中，可以使用14管脚连接器。而且，这里所示的连接器配置是一个示例，不用说此外的各种管脚配置也适用。另外，图3中，摄像机侧和视频装置侧可以用同样的管脚配置，但也可以用不同的管脚配置。

在图4中显示了本实施例使用的电缆的结构示例。这里，对于电源线对51的电源52和GND53来说，也可以使用比其他数据信号线对50更粗的线。另外，在将IP信号作为外部控制信号使用时，可设外部控制信号线对55是满足电缆类型5规格的电缆。

图10表示本发明其他实施例的电视摄像机连接系统的方框图。该系统构成为能够用与图1实施例相同的1对信号线传输4种类型的触发信号。

图10的摄像机连接系统中的从摄像机侧向视频装置侧的信号传输与图1相同而省略对其的说明，因此仅对从视频装置侧向摄像机侧的信号传输进行说明。

在图10中，14’表示触发信号发送部，6’表示触发信号接收部。除处理信号的种类和数量不同以外，触发信号发送部14’和触发信号接收部6’的功能和结构与图象信号发送部2和图象信号接收部19相同。触发信号发送部14’包括时分多路复用电路141’和驱动器140’，接收来自视频装置的4种类型触发信号(CC1-CC4)和外部控制信号SerTC15’，对其进行时分多路复用以分配给分别由外部时钟(XCLK)4’的时钟周期(T)的1/7周期(T/7)的数据信号构成的1个信号(串行信号)上的任一个数据部，并通过传输电缆11向视频装置侧发送。触发发送部14’的驱动器142’利用电缆11，以非多路复用方式向视频装置侧的接收器602’传输外部控制时钟4’。驱动器140’、142’构成为产生各自的差分信号33，44时，分别使用1对信号线，以非反转信号和反转信号的形式来传输对这些驱动器的输入信号。

触发信号接收部6’包括触发信号接收器601’和多路分解电路600，在将传送来的1对差分信号33还原成原来的4种触发信号(并行信号)和外部控制信号后，提供给摄像机侧。另外，接收部6’包括接收器602’，602’根据接收到的差分信号44而再现出外部时钟16’，并提供给摄像机侧。

图11表示根据本实施例数据分配的一个示例。但是，不用说，数据分配并不仅限于该实施例，即便是此外的各种数据分配也可以。

本实施例中，与图1实施例相比，触发信号的实时传输特性差，但具有使用与图1实施例相同的电缆可传输比图1中可传输的触发信号更多触发信号的优点。

如上述说明，根据上述实施例，能够减少摄像机和视频装置间的电缆数量，同时，能够减少电缆信号线的条数，据此，具有使该电缆直径更细的优点。该优点在FA的应用中特别有效。即，在FA中，可灵活安装多个摄像机，另一方面，视频装置采取非活动安装。在采用上述实施例的电缆时，即使在摄像机的运动中，该可动部分和非可动部分之间时而分开时而靠近，由于可动部分摄像机和非可动部分之间电缆更容易拉伸，也可以减少在采用粗电缆和多电缆的情况下所可能发生的各种问题，从而可以在更灵活的拍摄条件下拍摄。

上述说明尽管是就实施例来进行的，但是，本发明并不仅限于此，本领域人员很清楚：在本发明的的精神和附加的权利要求范围内，能够进行各种变更及修改。

Claims (15)

1.一种在通过传输电缆连接的电视摄像机和视频装置间的信号传输方法，包括步骤：

在第一时分多路复用电路(200)中，多路复用来自所述电视摄像机的视频信号(3)和第一控制信号(23、20)，从而产生第一串行信号；

利用所述电缆(11)内的规定的第一信号线(22)来传输所述第一串行信号；

利用所述电缆内的规定的第2信号线，向所述视频装置传输来自所述电视摄像机的第2控制信号(4)；

在所述视频装置的第1多路分解电路(191)中，将来自所述第1信号线(22)的所述第1串行信号分解为视频信号(17)和所述第1控制信号(21)；

利用所述电缆内的第3和第4信号线，向所述电视摄像机传输来自所述视频装置的第3控制信号(15，13)。

2.根据权利要求1的信号传输方法，其中所述第1控制信号包含由所述视频装置所使用的控制信号(FVAL，LVAL，SerTFG)，所述第2控制信号包含所述电视摄像机的时钟信号。

3.根据权利要求2的信号传输方法，其中所述第一串行信号是将所述电视摄像机的各象素的视频信号和所述第一控制信号变换为周期是将所述时钟信号的周期进行n均分(n是整数)后的周期的串行数据的信号。

4.根据权利要求2的信号传输方法，其中所述第一控制信号(20)包含IP信号。

5.根据权利要求2的信号传输方法，其中所述第三控制信号包含用于控制所述电视摄像机的触发信号(15)和控制信号(13)。

6.根据权利要求5的信号传输方法，其中控制所述电视摄像机的控制信号(13)包含IP信号。

7.根据权利要求1的信号传输方法，其中来自所述视频装置的所述第三控制信号(15，13)按照非多路复用的方式进行传输。

8.根据权利要求1的信号传输方法，其中来自所述视频装置的所述第三控制信号包含由所述电视摄像机使用的触发信号(15’)，传输该触发信号的步骤包括以下步骤：

在第二时分多路复用回路(141’)中，多路复用所述触发信号(15’)以产生第二串行信号(单数)；

利用所述电缆内的所述第三信号线(33)传输所述第二串行信号；

在第二多路分解电路(600’)中将来自所述第三信号线的所述第二串行信号分解为所述第三控制信号(5’)。

9.一种电视摄像机和视频装置间的信号传输装置，包括：

与所述电视摄像机连接的第一连接电路(1)；

与所述视频装置连接的第二连接电路(18)；和

电气连接所述第一连接电路和第二连接电路的传输电缆(11)；

其中，所述第一连接电路(1)包括对来自所述电视摄像机的视频信号(3)和第一控制信号(20、23)进行多路复用后，变换为第一串行信号的第一时分多路复用电路；所述第二连接电路包括将多路复用的第一串行信号分解为所述视频信号和第一控制信号的第一多路分解电路(191)；

所述传输电缆包括传输第一串行信号的第一信号线和将来自电视摄像机的第二控制信号传输到所述视频装置的第二信号线。

10.根据权利要求9的信号传输装置，其中所述第二连接电路包含从所述视频装置传送用于控制所述电视摄像机的第三控制信号的传输装置；所述第一连接电路包含接收所述第三控制信号的装置；所述传输电缆还包括传输所述第三控制信号的第3信号线。

11.根据权利要求10的信号传输装置，其中所述传输电缆还包括从所述视频装置向所述电视摄像机的电源供给线。

12.根据权利要求9的信号传输装置，其中所述多路复用电路(200)将所述电视摄像机的各象素的视频信号和所述第一控制信号变换为周期是将所述时钟信号的周期进行n均分(n是整数)后的周期的串行数据。

13.根据权利要求9的信号传输装置，其中所述第二连接回路包括在所述第三信号线上对来自所述视频装置的触发信号进行时分多路复用的第二多路复用电路(141’)；

所述第一连接电路包括对来自所述第三信号线的多路复用后的所述触发信号执行多路分解的第二多路分解电路(600’)。

14.根据权利要求10的信号传输装置，其中所述第三控制信号包含用于控制电视摄像机的曝光时间和/或曝光开始时间的信号。

15.根据权利要求10的信号传输装置，其中所述第三控制信号包含用于控制所述电视摄像机拍摄图象的图象提取期间的信号。

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