JP2007251701A

JP2007251701A - 映像信号切換装置

Info

Publication number: JP2007251701A
Application number: JP2006073630A
Authority: JP
Inventors: Masaki Ninomiya; 正樹二宮; Takeshi Namie; 健史浪江; Kenji Kameyama; 健司亀山; Toshiharu Murai; 俊晴村井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】本発明は、各切換手段の入力端子を増やすことなく、また実装する基板の層数等も増やすことなく映像信号の切換えを行うことが可能となり、更に低コストを可能とする。
【解決手段】本発明の映像信号切換装置は、複数の映像信号入力ポートと、複数の映像信号入力ポートから入力された映像信号を所定のフォーマットに変換するための複数のＩ／Ｆ手段と、所定数の映像信号の入力のうち１つの映像信号を出力するように切換える複数の出力切換手段と、該各出力切換手段を制御して映像信号入力ポートからの入力のうち１つの映像信号を選択する切換制御手段とを具備している。よって、複数の出力切換手段を使用することにより、容易に出力制御を行うことが可能となる。更に、実装する基板の層数等も削減でき、基板全体のコストを抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の映像入力信号のうち１つの映像信号を選択示する映像信号切換装置に関する。

近年、テレビやディスプレイ等に代表される画像表示装置は複数の機器による入力に対応しなくてはならなくなってきている。例えば、テレビやＶＴＲ、ＤＶＤプレーヤー・レコーダー、ＰＣ、ＤＶカメラ等の機器である。また、これらの各機器も、コンポジット、Ｙ／Ｃ、ＤＶ、アナログＲＧＢ、ＤＶＩ、Ｄ１端子からＤ５端子等から入力されるコンポーネントビデオ、ＨＤＭＩ等の複数のインターフェースを持ち、画像表示装置に入力される信号のフォーマットも様々である。

このような様々な映像信号が入力されるテレビやディスプレイ等に代表される画像表示装置は、上述したような様々な入力端子を備え、様々なフォーマットの映像信号を画像処理して表示している。そのために、複数の映像信号を切り換えるために、従来よりいくつか提案がなされている。

その一つとして、特許文献１には、複数の映像入力ポート、ここではチューナ、外部ビデオ端子、ＭＰＥＧエンコーダ、デジタルインターフェース等の複数の入力ポートから入力される映像信号から一つの映像信号を選択する切換手段として１つのマルチプレクサで切換える構成を採っている画像表示装置が提案されている。

また、特許文献２に記載された映像装置において、複数の入力ポートから入力された映像信号はＡ／Ｄ変換器でデジタル化した後に、３ステートバッファを使用して映像信号を切換える構成を採っている。この構成における切換手段は一般的な３ステートバッファであるが、３ステートバッファの出力端をワイヤードオアで接続し、選択しない入力に従属している３ステートバッファをハイインピーダンスになるようにバッファ制御回路で制御し、非導通状態にして複数の入力ポートから入力される映像信号から１つの映像信号を選択している。
特開２００２−０２７４１１号公報特開２００５−１８５３５８号公報

しかしながら、上記特許文献１によれば、１つのマルチプレクサを使用して複数の映像入力信号切換えるため、入力ポートが増えるに従ってマルチプレクサの入力端子数が増大していく。例えば、デジタル映像信号を扱う場合、１つの映像入力ポートに対して、最低でもＲＧＢ各８ｂｉｔ＋制御信号４ｂｉｔ（垂直同期信号、水平同期信号、クロック、イネーブル）の２８ｂｉｔ必要になり、５つの入力端子があると２８ｂｉｔ×５＝１４０ｂｉｔ必要になる。そのため、複数の入力ポートから入力される映像信号から１つの映像信号を選択する切換手段であるマルチプレクサは端子数が多くなってしまい、多端子対応のＬＳＩを使用することになる。そのため、ＬＳＩのパッケージがＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ（ＢＧＡ）等のｂａｌｌ状の端子を持つＬＳＩパッケージになってしまい、信号線を引き出すために、実装する基板の層数が多くなってしまい、結果的に２重のコストアップになってしまっていた。

また、上記特許文献２によれば、複数の入力ポートから入力される映像信号から１つの映像信号を選択するための切換え手段である３ステートバッファは汎用ロジックＩＣであり、複数個使用することにより一つのＩＣあたりの入力端子数を増やすことなく、また実装する基板の層数も増やすことなく映像信号の切換えを行うことが可能だが、ワイヤードオアで各３ステートバッファの出力を接続するため、信号の伝播に関与しない伝送路が複数接続され、伝送路のインピーダンス整合が難しくなる。このため、信号の反射が起こり、信号品質の劣化が懸念される。

本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、各切換手段の入力端子を増やすことなく、また実装する基板の層数等も増やすことなく映像信号の切換えを行うことが可能となり、更に低コストを可能とする映像信号切換装置を提供することを目的とする。

前記問題点を解決するために、本発明の映像信号切換装置は、複数の映像信号入力ポートと、複数の映像信号入力ポートから入力された映像信号を所定のフォーマットに変換するための複数のＩ／Ｆ手段と、所定数の映像信号の入力のうち１つの映像信号を出力するように切換える複数の出力切換手段と、該各出力切換手段を制御して映像信号入力ポートからの入力のうち１つの映像信号を選択する切換制御手段とを具備することに特徴がある。よって、複数の出力切換手段を使用することにより、容易に出力制御を行うことが可能となる。更に、実装する基板の層数等も削減でき、基板全体のコストを抑制することができる。

また、出力切換手段に入力される所定数の映像信号が２つであることにより、スキューの影響を低減させ、良好な信号品質を得ることができる。

更に、出力切換手段からの映像信号の出力が他の出力切換手段の一方に入力され、他の出力切換手段の他方にはＩ／Ｆ手段からの映像信号であることにより、スキューの影響を低減させ、良好な信号品質を得ることができる。

更に、出力切換手段から出力される映像信号波形を整形する波形整形手段を設け、切換制御手段によって選択された映像信号を出力する際は、波形整形手段によりインピーダンス整合をとりながら、切換制御手段は、出力切換手段を導通状態にして、かつ他の非選択の映像出力信号をハイインピーダンスにして複数の映像入力信号のうち１つの映像信号を選択する。よって、波形整形手段により映像出力信号をワイヤードオアで接続した際の信号品質も確保することができる。

また、出力切換手段から出力される映像信号波形の位相を調整するための位相調整手段を備えることにより、映像信号出力をクロックに同期させてスキューを低減することが可能である。

更に、切換制御手段は選択された映像入力信号の垂直同期信号に同期して切換制御を行うことにより、表示画像の乱れのない切換を行うことができる。

本発明の映像信号切換装置は、各切換手段の入力端子を増やすことなく、また実装する基板の層数等も増やすことなく映像信号の切換えを行うことが可能となり、更に低コストを可能となる。

図１は本発明の第１の実施の形態例に係る映像信号切換装置の構成を示すブロック図である。同図に示す本実施の形態例の映像信号切換装置１０は、複数の入力ポートとして、ＮＴＳＣ用入力ポート１１、Ｙ／Ｃ信号用入力ポート１２、ＤＶＩ用入力ポート１３、アナログＲＧＢ入力用ポート１４を備えている。ＮＴＳＣ用入力ポート１１はアナログ映像信号の入力であって、例えばＶＴＲ、ＤＶＤプレーヤ等からのＮＴＳＣビデオ信号入力ポートである。このＮＴＳＣ用入力ポート１１から入力されたＮＴＳＣ映像信号は、所定のフォーマットに変換するためのＩ／Ｆ手段であるＮＴＳＣ用デコーダ１５に入力されてデコードされ、所定のデジタル信号に変換される。所定のデジタル信号に変換された映像信号は出力切換手段、本実施の形態例ではマルチプレクサ１９に入力される。

また、Ｙ／Ｃ信号用入力ポート１２も同様にアナログ映像信号の入力であって、例えばＶＴＲ、ＤＶＤプレーヤ等からのＳ映像信号（Ｙ信号（輝度信号）とＣ信号（色信号）の分離信号）入力である。このＹ／Ｃ信号用入力ポート１２から入力されたＳ映像信号は、所定のフォーマットに変換するためのＩ／Ｆ手段であるＮＴＳＣ用デコーダ１６に入力されてデコードされ、所定のデジタル信号に変換される。所定のデジタル信号に変換された映像信号は出力切換手段、本実施の形態例ではマルチプレクサ１９に入力される。

更に、ＤＶＩ用入力ポート１３はＤＶＩ（Digital Visual Interface）と呼ばれるシリアル転送方式の差動デジタル信号用のコネクタであり、このＤＶＩ用入力ポート１３から入力されたＤＶＩ映像信号は所定のフォーマットに変換するためのＩ／Ｆ手段であるＤＶＩ用レシーバ１７によって、所定のデジタル信号に変換される。所定のデジタル信号に変換された映像信号は出力切換手段、本実施の形態例ではマルチプレクサ２０に入力される。

また、アナログＲＧＢ入力用ポート１４はアナログ映像信号の入力であって、例えばＰＣの出力でＤ−ｓｕｂ１５ピンの端子から入力されるアナログＲＧＢ映像信号入力である。このアナログＲＧＢ用入力ポート１４から入力されたアナログＲＧＢ映像信号は、所定のフォーマットに変換するためのＩ／Ｆ手段であるＡ／Ｄ変換器１８によって、所定のデジタル信号に変換される。所定のデジタル信号に変換された映像信号は出力切換手段、本実施の形態例ではマルチプレクサ２０に入力される。

そして、マルチプレクサ１９はＮＴＳＣ用デコーダ１５とＮＴＳＣ用デコーダ１６から入力された信号の切換を行い、マルチプレクサ２０はＤＶＩ用レシーバ１７とＡ／Ｄ変換器１８から入力された信号の切換を行い、そしてマルチプレクサ２１はマルチプレクサ１９とマルチプレクサ２０の出力の切換を行う。

このとき、図２の（ａ），（ｂ）に示したような切換制御を、出力制御手段である出力制御コントローラ２２からの切換選択信号によって行うことにより、複数の映像入力信号のうち１つの映像信号を選択することが可能になる。また、各マルチプレクサで切換える映像信号を複数の映像信号入力ポートのうち２つの映像信号入力ポートから入力された映像信号にすることにより、各マルチプレクサ１９〜２１は端子数を少なくすることができる。

図３は本発明の第２の実施の形態例に係る映像信号切換装置の構成を示すブロック図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態例の映像信号切換装置２０によれば、マルチプレクサ３１はＮＴＳＣ用デコーダ１１とＮＴＳＣ用デコーダ１２から入力された信号の切換を行い、マルチプレクサ３２はマルチプレクサ３１とＤＶＩ用レシーバ１７から入力された信号の切換を行い、そしてマルチプレクサ３３はマルチプレクサ３２とＡ／Ｄ変換器１８の出力の切換を行う。

このとき、図４の（ａ）〜（ｄ）に示したような切換制御を、出力制御コントローラからの制御信号によって行うことにより、複数の映像入力信号のうち１つの映像信号を選択することが可能になる。

ここで、第２の実施の形態例においては、映像入力信号はＮＴＳＣビデオ信号とＳ映像信号、ＤＶＩ、アナログＲＧＢ信号の４種類の入力がある。例えばＤＶＩにＵＸＧＡ解像度（UltraeXtended Graphics Array １６００×１２００）、アナログＲＧＢ信号にＱＸＧＡ解像度（Quad XGA ２０４８×１５３６）の高解像度信号が入力されていたとすると、図３の各入力ポート１１〜１４における映像信号のクロック速度は以下のようになる。

ＮＴＳＣビデオ信号（約２５ＭＨｚ）＝Ｓ映像信号（約２５ＭＨｚ）＜ＤＶＩ（約１６０ＭＨｚ）＜アナログＲＧＢ信号（約２６６ＭＨｚ）

このとき、ＮＴＳＣビデオ信号、Ｓ映像信号を選択して出力するためには、マルチプレクサ３１、３２、３３の３段のマルチプレクサを通して出力される。同様に、ＤＶＩの信号を選択する場合はマルチプレクサ３２、３３を通して出力される。アナログＲＧＢを出力するにはマルチプレクサ３３を通して出力される。一般的にパラレル転送方式のデジタル信号では、ピン間のスキューが問題となることが知られているが、高速伝送においてはスキューの問題はさらに顕著に現れる。このように高速映像信号ほど、マルチプレクサの段数を少なくすることによって、映像信号が通過するＧＡＴＥ数を少なくして、高速信号で問題となるスキューを低減することが可能である。また、各マルチプレクサで切換える映像信号を複数の映像信号入力ポートのうち２つの映像信号入力ポートから入力された映像信号にすることにより、各マルチプレクサ３１〜３３は端子数を少なくすることができる。つまり、１つのマルチプレクサに全ての映像信号を入力するのではなく、複数のマルチプレクサを用いて映像信号の切り換えを行うことで適切な映像信号を出力可能とするものである。なお、本実施の形態例においては、各マルチプレクサは２つの入力端子数としているが、３つ以上であってもよく、適宜に映像信号の入力数と、マルチプレクサの入力端子数とによって、マルチプレクサの数量を決めることが望ましい。

図５は本発明の第３の実施の形態例に係る映像信号切換装置の構成を示すブロック図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態例の映像信号切換装置３０によれば、ＮＴＳＣ用入力ポート１１から入力されたＮＴＳＣ映像信号は、所定のフォーマットに変換するためのＩ／Ｆ手段であるＮＴＳＣ用デコーダ１５に入力されてデコードされて所定のデジタル信号に変換される。所定のデジタル信号に変換された映像信号は出力切換手段、本実施の形態例では３ステートバッファ４１に入力される。

また、Ｙ／Ｃ信号用入力ポート１２も同様にアナログ映像信号の入力であって、このＹ／Ｃ信号用入力ポート１２から入力されたＳ映像信号は、所定のフォーマットに変換するためのＩ／Ｆ手段であるＮＴＳＣ用デコーダ１６に入力されてデコードされ所定のデジタル信号に変換される。所定のデジタル信号に変換された映像信号は出力切換手段、本実施の形態例では３ステートバッファ４２に入力される。

更に、ＤＶＩ用入力ポート１３から入力されたＤＶＩ映像信号は所定のフォーマットに変換するためのＩ／Ｆ手段であるＤＶＩ用レシーバ１７によって、所定のデジタル信号に変換される。所定のデジタル信号に変換された映像信号は出力切換手段、本実施の形態例では３ステートバッファ４３に入力される。

また、アナログＲＧＢ用入力ポート１４から入力されたアナログＲＧＢ映像信号は、所定のフォーマットに変換するためのＩ／Ｆ手段であるＡ／Ｄ変換器１８によって、所定のデジタル信号に変換される。所定のデジタル信号に変換された映像信号は出力切換手段、本実施の形態例では３ステートバッファ４４に入力される。

そして、３ステートバッファ４１〜４４の出力は波形整形手段４５、ここでは並列終端抵抗４５−１〜４５−４と直列終端抵抗４５−６〜４５−８を通り、ワイヤードオアにより接続される。波形整形手段４５は抵抗ではなくてもフィルタ等でも構わない。映像信号の切換えは、出力制御手段である出力制御コントローラ２２からの制御信号によって選択された３ステートバッファを導通状態にして、他の非選択の３ステートバッファはハイインピーダンスにすることによって、複数の映像入力信号のうち１つの映像信号を選択することが可能になる。例えば、ＮＴＳＣ信号用入力ポート１１に入力されているＮＴＳＣ信号を選択した場合、３ステートバッファ４１を導通状態にして、他の３ステートバッファ４２、４３、４４をハイインピーダンス状態にすることによって、ＮＴＳＣ信号用入力ポート１１に入力されているＮＴＳＣ信号を選択出力することが可能である。

ここで、先にも述べたように、ワイヤードオアで各３ステートバッファの出力を接続するため、信号の伝播に関与しない伝送路が複数接続され、伝送路のインピーダンス整合が難しくなる。このため、信号の反射が起こり、信号品質の劣化が懸念される。この場合、本実施の形態例のように、図５の波形整形手段４５を備えることにより、信号の反射を抑えることができるようになる。波形整形手段４５の一例としては図５のような並列終端抵抗４５−１〜４５−４と直列終端抵抗４５−６〜４５−８からなり、並列終端抵抗４５−１〜４５−４は伝送路のインピーダンスによって決まる。ここでは例えば伝送路のインピーダンスが５０Ωだったとした場合、並列終端抵抗４５−１〜４５−４は５０Ωで、直列終端抵抗４５−６〜４５−８は下記の式１の計算式で算出することができる。

Ｒ１＋（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｎ−１）＝Ｒ２
ただし、Ｒ１（Ω）は直列終端抵抗値、Ｒ２（Ω）は並列終端抵抗値、Ｎは映像信号入力ポート数とする。

直列終端抵抗は信号の伝播に関与しない伝送路の本数によって変わり、例えば入力ポートが４つの場合は図６に示したように約２５Ω程度になる。

なお、本実施の形態例における３ステートバッファは汎用ロジックＩＣであり、値段も低価格であり、それを複数個使用することにより１つのＩＣあたりの入力端子数を増やすことなく、また実装する基板の層数も増やすことなく映像信号の切換えを行うことが可能になり、信号の伝播に関与しない伝送路が複数接続された場合でも、波形整形手段により伝送路のインピーダンス整合をとり、伝送信号の信号品質も確保することができる。

図７は本発明の第４の実施の形態例に係る映像信号切換装置の構成を示すブロック図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態例の映像信号切換装置４０によれば、一般的にパラレル転送方式のデジタル信号では、ピン間のスキューが問題になることが多いが、高速伝送においてはスキューの問題はさらに顕著に現れるので、出力切換手段であるマルチプレクサ１９，２０，２１の出力にはそれぞれに位相調整部５１〜５３を接続させ、この位相調整部５１〜５３により、映像信号出力をクロックに同期させてスキューを低減することが可能である。

図８は本発明の第５の実施の形態例に係る映像信号切換装置の構成を示すブロック図である。同図において、図３と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態例の映像信号切換装置５０によれば、ＮＴＳＣ用入力ポート１１、Ｙ／Ｃ信号用入力ポート１２、ＤＶＩ用入力ポート１３、アナログＲＧＢ入力用ポート１４からそれぞれ入力された映像信号を、所定のフォーマットに変換するためのＩ／Ｆ手段から出力される所定のフォーマットに変換された入力映像信号の垂直同期信号を垂直同期信号判別手段６１に入力し、出力制御コントローラ２２は垂直同期信号判別手段６１からの入力を受けて切換タイミングを垂直同期信号に同期させて切換を行う。入力信号の切換は垂直同期信号に同期して行うことにより、表示画像の乱れのない切換を行うことができる。

なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。

本発明の第１の実施の形態例に係る映像信号切換装置の構成を示すブロック図である。第１の実施の形態例における切換制御信号と各マルチプレクサ出力の関係を示す図である。本発明の第２の実施の形態例に係る映像信号切換装置の構成を示すブロック図である。第２の実施の形態例における切換制御信号と各マルチプレクサ出力の関係を示す図である。本発明の第３の実施の形態例に係る映像信号切換装置の構成を示すブロック図である。入力ポート数と直列終端抵抗値の関係を示す図である。本発明の第４の実施の形態例に係る映像信号切換装置の構成を示すブロック図である。本発明の第５の実施の形態例に係る映像信号切換装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０，５０；映像信号切換装置、
１１；ＮＴＳＣ信号用入力ポート、
１２；Ｙ／Ｃ信号用入力ポート、１３；ＤＶＩ用入力ポート、
１４；アナログＲＧＢ用入力ポート、
１５，１６；ＮＴＳＣ用デコーダ、１７；ＤＶＩ用レシーバ、
１８；Ａ／Ｄ変換器、１９〜２１，３１〜３３；マルチプレクサ、
４１〜４４；３ステートバッファ、４５；波形整形手段、
５１〜５３；位相調整部、６１；垂直同期信号判別手段。

Claims

複数の映像信号入力ポートと、前記複数の映像信号入力ポートから入力された映像信号を所定のフォーマットに変換するための複数のＩ／Ｆ手段と、所定数の映像信号の入力のうち１つの映像信号を出力するように切換える複数の出力切換手段と、該各出力切換手段を制御して前記映像信号入力ポートからの入力のうち１つの映像信号を選択する切換制御手段とを具備することを特徴とする映像信号切換装置。
前記出力切換手段に入力される所定数の映像信号が２つである請求項１記載の映像信号切換装置。
出力切換手段からの映像信号の出力が他の出力切換手段の一方に入力され、前記他の出力切換手段の他方には前記Ｉ／Ｆ手段からの映像信号である請求項２記載の映像信号切換装置。
前記出力切換手段から出力される映像信号波形を整形する波形整形手段を設け、前記切換制御手段によって選択された映像信号を出力する際は、前記波形整形手段によりインピーダンス整合をとりながら、前記切換制御手段は、前記出力切換手段を導通状態にして、かつ他の非選択の映像出力信号をハイインピーダンスにして複数の映像入力信号のうち１つの映像信号を選択する請求項１〜３のいずれかに記載の映像信号切換装置。
前記出力切換手段から出力される映像信号波形の位相を調整するための位相調整手段を備える請求項１〜４のいずれかに記載の映像信号切換装置。
前記切換制御手段は、選択された映像入力信号の垂直同期信号に同期して切換制御を行う請求項１〜５のいずれかに記載の映像信号切換装置。