JP2007082138A - カメラシステムおよび電圧供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＣＣＵ２に接続されたケーブルを自動的に識別してその長さに応じた適正な電圧をカメラユニット１へ供給する仕組みを単純に回路構成で実現する。
【解決手段】このカメラシステムは、映像を撮影するカメラユニット１と、カメラユニット１にケーブル３ａまたは３ｂを介して接続され、カメラユニット１を制御するＣＣＵ２と、ＣＣＵ２に接続されたケーブル３ａまたはケーブル３ｂの所定の端子３５が接地か非接地かを検出し、所定の端子３５が接地の場合、カメラユニット１が必要とする電圧＋５Ｖに対して＋６.２Ｖの電圧をカメラユニット１へ供給し、非接地の場合、＋５.６Ｖの電圧を供給するレギュレータユニット４１とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばＨＥＡＤ分離タイプのカメラシステムおよび電圧供給方法に関する。

例えばＣＣＤ等の撮像デバイスを実装したカメラユニットなどのＨＥＡＤ部と、このＨＥＡＤ部を制御するカメラコントロールユニット（以下ＣＣＵと称す)とをケーブルで接続するようなＨＥＡＤ分離タイプのカメラシステムがある。

このようなカメラシステムの場合、オプション等で長さの異なるケーブルが用意されているため、ケーブルの長さに対応した動作保障は必須である。

通常、ＨＥＡＤ分離タイプのカメラシステムでは、ケーブルの長さが長いほど電圧ドロップが大きいため、ＣＣＵ側で予め長いケーブルに合わせた供給電圧の値を設定しておき、その電圧をケーブルを通じてＨＥＡＤへ送るようにしている。

このように長いケーブルに供給電圧を合わせてしまうと、ケーブル自体を短いケーブルに取り替えた場合は、本来必要でない高い電圧がＨＥＡＤ部へ供給されることになるため、電気的なロスが大きく、また、ＨＥＡＤ部側に電圧を適正な値に降圧するための電圧変換器を実装する必要がある。

電圧変換器は、短いケーブルを使わなければ不要な部品であり、このように余分な部品をＨＥＡＤ部に実装することは、ＨＥＡＤ部分離型のカメラシステムにおいてＨＥＡＤ部を小型化する上での妨げになり、好ましくない。

そこで、ケーブルの長さに応じて電圧を供給する技術がいくつか提案されている。
例えば、ケーブルを通したタイミングパルスの位相の変化で、カメラ本体からカメラヘッド側に供給する電源電圧を自動的に補正するようにしたもの（例えば特許文献１参照）や、伝送路長による電源ユニットと端末カメラ間の伝送損失を検出し、検出した値に応じて可変電圧源の電圧を制御する技術（例えば特許文献２参照）などがある。
特開２００２-３６９０７２公報 特開平６-３３９０５５号公報

上記先行技術の場合、ケーブルに実際に伝送される信号を処理したり、またはケーブルの伝送損失を測定するため、そのための専用ロジックや専用回路の開発が必要であり、本来のカメラ開発と並行した付加作業によって労力がとられるという問題がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、カメラコントロールユニットに接続されたケーブルの種類を自動的に判別してケーブルの長さに応じて適正な電圧をカメラユニットへ供給する仕組みを単純な回路構成で実現できるカメラシステムおよび電圧供給方法を提供することを目的としている。

上記した目的を達成するために、本発明のカメラシステムは、映像を撮影するカメラユニットと、前記カメラユニットにケーブルを介して接続されたカメラコントロールユニットと、前記カメラコントロールユニットに接続されたケーブルの所定端子の配線接続状況を検出し、検出したケーブルの配線接続状況に応じた電圧を、前記ケーブルを介して前記カメラユニットへ供給するケーブル判別及び電圧供給ユニットとを具備したことを特徴とする。

本発明の電圧供給方法は、映像を撮影するカメラユニットとこのカメラユニットにケーブルを介して接続されたカメラコントロールユニットとを有するカメラシステムにおける電圧供給方法において、前記カメラコントロールユニットは、自身に接続された前記ケーブルの所定端子の配線接続状況を検出し、検出したケーブルの配線接続状況に応じた電圧を、前記ケーブルを介して前記カメラユニットへ供給することを特徴とする。

本発明では、カメラコントロールユニットにケーブルが接続されたときに、ケーブルの特定の端子が接地か非接地かを検出し、それに応じて適正な電圧をカメラユニットへ供給する。

以上説明したように本発明によれば、カメラコントロールユニットに接続されたケーブルの種類を自動的に判別してケーブルの長さに応じて適正な電圧をカメラユニットへ供給する仕組みを単純な回路構成で実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一つの実施形態に係るカメラシステムの構成を示す図、図２はこのカメラシステムのケーブル３ａを示す図、図３はこのカメラシステムのケーブル３ｂを示す図、図４はこのカメラシステムのケーブル判別ユニットの回路構成を示す図である。

図１に示すように、このカメラシステムは、カメラユニット１、カメラユニット１に接続される３ｍケーブル３ａまたは６ｍケーブル３ｂと、いずれかのケーブルを介してカメラユニット１に接続されるカメラコントロールユニット２（以下ＣＣＵ２と称す）とを備えている。

カメラユニット１は、映像を撮影して電気信号に変換してカメラコントロールユニット２へ伝送するものである。カメラユニット１は、例えばソケット１１、電荷結合素子（Charge Coupled Devices：以下ＣＣＤ１２と称す）などの撮像素子、バッファアンプ１３を有している。この他、カメラユニット１は、集光レンズなどの光学系（図示せず）と、自動焦点制御ユニット（図示せず）などを有している。撮像素子は、ＣＣＤ１２の他、例えばCMOS（相補型金属酸化物半導体）イメージセンサー等を用いてもよい。

ソケット１１は、２０ピンのソケットであり、ケーブル３ａ，３ｂのコネクタ４に対応する形状のものである。

ＣＣＤ１２は、映像を撮像して電気信号（映像信号）に変換する素子である。バッファアンプ１３は、ＣＣＤ１２により取り込まれた映像信号をバッファリングし、ケーブル３ａまたはケーブル３ｂで伝送するために増幅してソケット１１へ出力する。

ＣＣＵ２は、ケーブル判別及び電源供給ユニット２０、電源ユニット２１、タイミングジェネレータ２２、ＭＰＵ２３、ソケット２４、アナログプロセッシングユニット２５、アナログ・デジタル変換器２６（以下Ａ／Ｄ２６と称す）、デジタルシグナルプロセッサ２７（以下ＤＳＰ２７と称す）、スケール処理ユニット２８、デジタル・アナログ変換器２９（以下Ｄ／Ａ２９と称す）などを有している。

ＣＣＵ２は、カメラユニット１に、３ｍケーブル３ａまたは６ｍケーブル３ｂを介して接続される。ＣＣＵ２は、３ｍケーブル３ａまたは６ｍケーブル３ｂを介してカメラユニット１を制御する。ＣＣＵ２は、カメラユニット１から送られてきたアナログの映像信号を加工（デジタル処理など）して外部へ出力する機器である。

電源ユニット２１は、例えばバッテリやＡＣ電源入力部であり、ＣＣＵ２内の各部に対して−５．０Ｖ，＋５．０Ｖ，＋１５Ｖ，−７．５Ｖなどを供給する。

タイミングジェネレータ２２は、ＣＣＵ２内の各部へのＨＤまたはＶＤなどの信号を出力する。カメラユニット１へのＣＣＤドライブパルス信号（以下ＣＣＤＤＰ信号と称す）を出力する。タイミングジェネレータ２２は、カメラユニット１へのＣＣＤドライブパルス信号（以下ＣＣＤＤＰ信号と称す）を出力する。

ＭＰＵ２３は、アナログプロセッシングユニット２５およびＤＳＰ２７へ制御信号であるシリアル信号を出力する。

ソケット２４には、各ケーブル３ａ，３ｂのコネクタ４が挿着される。ソケット２４は、外部のカメラユニット１を接続するためのインターフェースである。

アナログプロセッシングユニット２５は、カメラユニット１からケーブル３ａまたはケーブル３ｂを通じて入力された映像出力信号ＯＳのノイズを除去したり、ゲインコントロールを行う。また、アナログプロセッシングユニット２５は、プリニー機能を有している。Ａ／Ｄ２６は、アナログプロセッシングユニット２５から入力されたアナログの映像出力信号ＯＳをデジタル信号へ変換しＤＳＰ２７へ出力する。

ＤＳＰ２７は、Ａ／Ｄ２６から入力された映像のデジタル信号を用いて輪郭を強調したり、デジタルノイズリダクション（ＤＮＲ）処理を行い、スケール処理ユニット２８へ出力する。

スケール処理ユニット２８は、ＤＳＰ２７から入力された、デジタル処理された映像のデジタル信号に対してデジタルズームを行ったり、規定の出力規格（例えばＶＥＳＡ規格など）のフォーマットに変換する処理を行い、デジタル出力端子３０へ出力する。Ｄ／Ａ２９は、スケール処理ユニット２８から出力され、分岐されたデジタル信号をアナログ信号に変換してアナログ出力端子３１へ出力する。アナログ出力端子３１は、例えばテレビジョンなどの機器へのコンポジット端子やピン端子などである。

図２に示すように、３ｍケーブル３ａは、２０ピンの端子を備えたコネクタ４を有する３ｍの長さのケーブである。２０ピンある端子のうち、１１ピンが電源、映像信号及び音声信号、制御信号などの伝送のために利用される。１１ピンの詳細は、ＯＳ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、＋１５Ｖ、−７．５Ｖ、Ｈ１、ＲＧ、ＶＳＵＢ、Ｖｏ、ＧＮＤなどの既定の端子である。

なお、Ｖｏの端子は、バッファアンプ１３に接続されるバッファ用電源の端子である。この他の端子は、通常、空き端子となっているものであり、この実施形態では、空き端子の中の一つの所定の端子を、ケーブル判別（識別）用の特定の端子３５として用いる。端子３５は、３ｍケーブル３ａのコネクタ４内でオープン状態、つまりノンコネクタ（ＮＣ）端子とされている。

図３に示すように、６ｍケーブル３ｂは、２０ピンの端子を備えたコネクタ４を有する６ｍの長さのケーブである。２０ピンある端子のうち、１１ピンが電源、映像信号及び音声信号、制御信号などの伝送のために利用される。１１ピンの詳細は、ＯＳ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、＋１５Ｖ、−７．５Ｖ、Ｈ１、ＲＧ、＋５Ｖ、Ｖｏ、ＧＮＤなどの既定の端子である。

なお、Ｖｏの端子は、バッファアンプ１３に接続されるバッファ用電源の端子である。この他の端子は、通常、空き端子となっているものであり、この実施形態では、空き端子の中の一つの所定の端子を、ケーブル判別（識別）用の特定の端子３５として用いる。端子３５は６ｍケーブル３ｂのコネクタ４内でＧＮＤの端子と結線されている。

図４に示すように、ケーブル判別及び電源供給ユニット２０は、例えばレギュレータＩＣなどのレギュレータユニット４１、抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を備える。
レギュレータユニット４１は、入力端子Ｖｉｎ、基準電圧端子であるリファレンス電圧端子Ｖｒｅｆ、出力端子Ｖｏを有している。入力端子Ｖｉｎには、電源ユニット２１が接続されて、直流電圧１２Ｖが入力される。

出力端子Ｖｏｕｔｐｕｔは、カメラユニット１へのソケット２４の出力端子Ｖｏ（＋５．６Ｖまたは＋６．２Ｖの端子）に接続されている。リファレンス電圧端子Ｖｒｅｆと電圧出力端子Ｖｏｕｔｐｕｔとの間には、抵抗器Ｒ１が接続されている。

抵抗器Ｒ１とリファレンス電圧端子Ｖｒｅｆとの接続点とアースとの間には抵抗器Ｒ２が接続されている。抵抗器Ｒ１とリファレンス電圧端子Ｖｒｅｆとの接続点と３ｍケーブル３ａまたは６ｍケーブル３ｂの特定端子３５との間には抵抗器Ｒ３が接続されている。

このレギュレータユニット４１は、ＣＣＵ２に接続された３ｍケーブル３ａまたは６ｍケーブル３ｂの所定の端子３５が接地か非接地かを検出し、所定の端子３５が接地の場合、カメラユニット１が必要とする電圧５Ｖに対して６.２Ｖの電圧をカメラユニット１へ供給し、非接地の場合、５.６Ｖの電圧を供給する。

ケーブル判別及び電圧供給ユニット２０は、ケーブルの長さが短いものには第１の電圧（＋５．６Ｖ）を出力し、ケーブルの長さが長いものには、その長さの分だけ発生する損失分を考慮した高い電圧値（＋６．２Ｖ）を第２の電圧として出力するよう構成されている。

つまり、このカメラシステムは、映像を撮影するカメラユニット１と、このカメラユニット１に３ｍケーブル３ａまたは６ｍケーブル３ｂのいずれかを介して接続されたＣＣＵ２と、このＣＣＵ２に接続された３ｍケーブル３ａまたは６ｍケーブル３ｂのいずれかのケーブルの所定端子３５の配線接続状況（接地か非接地か）を検出し、検出したケーブルの配線接続状況に応じた電圧を、接続されているケーブルを介してカメラユニット１へ供給するケーブル判別及び電圧供給ユニット２０とを備える。

以下、図５，図６を参照してこのカメラシステムにおいてケーブル接続時の動作を説明する。
このカメラシステムの場合、図５に示すように、カメラユニット１に接続された３ｍケーブル３ａのコネクタ４がＣＣＵ２のソケット２４に接続されると、特定端子３５がＮＣのためケーブル判別及び電源供給ユニット２０では、抵抗器Ｒ２と抵抗器Ｒ３は並列接続にはならず、抵抗器Ｒ２のみが接地された状態になる。

この場合、一般的な可変出力タイプのレギュレータにおいて出力端子Ｖｏｕｔｐｕｔの出力電圧Ｖｏｕｔは、
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ（１＋（Ｒ１／Ｒ２））…（式１）

上記（式１）で求められることから、この場合、出力端子Ｖｏｕｔｐｕｔから出力される出力電圧Ｖｏｕｔは、カメラユニット１の側で必要な供給電圧の値が＋５Ｖとすると、３ｍケーブル３ａの損失分を考慮して＋５．６Ｖになるように抵抗器Ｒ１，Ｒ２の定数を設定しておくものとする。

一方、図６に示すように、カメラユニット１に６ｍケーブル３ｂが接続されてそのコネクタ４がＣＣＵ２のソケット２４に接続されると、コネクタ４の特定端子３５はＧＮＤと接続されていることから、接地状態となる。

この場合、ケーブル判別及び電源供給ユニット２０では、抵抗器Ｒ２と抵抗器Ｒ３とが並列接続された状態になる。並列接続された抵抗器Ｒ２と抵抗器Ｒ３の合成抵抗は、Ｒ２//Ｒ３＝Ｒ２×Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）であり、抵抗器Ｒ２単独のときよりも小さくなる。

この場合の出力電圧Ｖｏｕｔは、
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ（１＋Ｒ１／（Ｒ２//Ｒ３））…（式２）

上記（式２）で求められることから、抵抗器Ｒ２，Ｒ３の定数設定により、抵抗器Ｒ２が単独で接地される場合よりも合成抵抗で出力電圧Ｖｏｕｔの値が０．６Ｖ高くなるように設定しておくことで、出力端子Ｖｏｕｔｐｕｔから出力される出力電圧Ｖｏｕｔは＋６．２Ｖとなる。

すなわち、６ｍケーブル３ｂを接続したときには、ＣＣＵ２からカメラユニット１へ、＋６．２Ｖを送り、３ｍケーブル３ａを接続したときには（５Ｖ＋０．６Ｖ=）５．６Ｖの電圧を送るので、従来の場合と比較し、３ｍケーブル３ａのときは（（６．２Ｖ−５．６Ｖ）×０．２Ａ=）０．１２Ｗの消費電力が削減されることになる。

このようにこの実施形態のカメラシステムによれば、ＨＥＡＤ部であるカメラユニット１とＣＣＵ２との間に長さの異なる３ｍケーブル３ａまたは６ｍケーブル３ｂが選択的に接続可能な場合に、それぞれのケーブルの特定の端子３５が接地か非接地かを検出し、接地か非接地かに応じて異なる電圧を出力するケーブル判別及び電源供給ユニット２０（レギュレータユニット４１、抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３などからなる単純な回路）をＣＣＵ２に組み込んでおき、ＣＣＵ２に接続されたケーブルの所定端子３５が接地の場合、＋６．２Ｖ、非接地の場合、＋５．６Ｖというように、ケーブル長に適正な電圧をＣＣＵ２の側で生成し、それを３ｍケーブル３ａまたは６ｍケーブル３ｂを通じてカメラユニット１へ供給するので、長いケーブルに合わせていたときに比べてケーブルの長さによるロス（消費電力）の発生を抑えることができる。
また、カメラユニット１の側に電圧変換器（レギュレーションユニット）を設ける必要がないので、カメラユニット１の小型化が可能である。

なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではない。
上記実施形態では、ＣＣＵ２に接続されたケーブル毎の所定の端子３５の配線接続状況（接地か非接地か）に応じた電圧をカメラユニット１へ供給したが、この他、ＣＣＵ２に接続されたケーブルの所定端子の形状（丸端子や角端子、端子の長さなど）に基づいてケーブルの相違を検出し、検出したケーブルの相違に応じた電圧を、ケーブルを介してＣＣＵ２へ供給するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、３ｍケーブル３ａと６ｍケーブル３ｂの２本ケーブルのうちいずれかを利用する場合について説明したが、ケーブル長は３ｍ，６ｍに限らない。この他、本発明は、３本以上のケーブルを利用する場合にも適用できる。この場合、ケーブルの本数に応じてケーブルのコネクタ４の空き端子を用いると共に、ケーブル判別及び電源供給ユニット２０の回路素子（抵抗器）を追加することになる。

本発明の一つの実施形態のカメラシステムの構成を示す図である。 このカメラシステムに用いる３ｍケーブルを示す図である。 このカメラシステムに用いる６ｍケーブルを示す図である。 ＣＣＵのケーブル判別及び電源供給ユニットの構成例を示す図である。 このカメラシステムにおいて３ｍケーブル接続時の供給電圧状況を示す図である。 このカメラシステムにおいて６ｍケーブル接続時の供給電圧状況を示す図である。

符号の説明

１…カメラユニット、２…カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）、３ａ…３ｍケーブル、３ｂ…６ｍケーブル、４…コネクタ、１１…ソケット、１２…ＣＣＤ、１３…バッファアンプ、２０…電源供給ユニット、２１…電源ユニット、２２…タイミングジェネレータ、２４…ソケット、２５…アナログプロセッシングユニット、２６…アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）、２７…デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、２８…スケール処理ユニット、２９…デジタル・アナログ変換器（Ｄ／Ａ）、３０…デジタル出力端子、３１…アナログ出力端子、３５…端子、４１…レギュレータユニット、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…抵抗器、Ｖｉｎ…電圧入力端子、Ｖｏｕｔｐｕｔ…電圧出力端子、Ｖｒｅｆ…リファレンス電圧端子、Ｖｏ…出力端子。

Claims (4)

1. 映像を撮影するカメラユニットと、
   前記カメラユニットにケーブルを介して接続されたカメラコントロールユニットと、
   前記カメラコントロールユニットに接続されたケーブルの所定端子の配線接続状況を検出し、この検出したケーブルの配線接続状況に応じた電圧を、前記ケーブルを介して前記カメラユニットへ供給するケーブル判別及び電圧供給ユニットと
   を具備したことを特徴とするカメラシステム。
2. 前記ケーブル判別及び電圧供給ユニットは、
   前記ケーブルの所定端子が非接地の場合、第１の電圧を、所定端子が接地されていた場合、前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を、前記ケーブルを介して前記カメラユニットへ供給することを特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
3. 前記ケーブル判別及び電圧供給ユニットは、
   前記ケーブルの長さが短いものには第１の電圧を出力し、前記ケーブルの長さが長いものには、その長さの分だけ発生する損失分を考慮した高い電圧値を第２の電圧として出力することを特徴とする請求項２記載のカメラシステム。
4. 映像を撮影するカメラユニットとこのカメラユニットにケーブルを介して接続されたカメラコントロールユニットとを有するカメラシステムにおける電圧供給方法において、
   前記カメラコントロールユニットは、
   自身に接続された前記ケーブルの所定端子の配線接続状況を検出し、
   検出したケーブルの配線接続状況に応じた電圧を、前記ケーブルを介して前記カメラユニットへ供給する
   ことを特徴とする電圧供給方法。

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