JP2007295538A - 双方向信号伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】カメラヘッド部とＣＣＵの間の距離が１ｋｍを超えると実際の映像を撮影したときに信号が劣化して再生できず、映像が出ない場合大きな問題となる。
【解決手段】撮像装置と、上記撮像装置を制御する制御装置と、上記撮像装置と上記制御装置を接続する伝送路とを有する双方向信号伝送システムにおいて、上記撮像装置は、上記制御装置から出力されるテスト信号を入力して、上記制御装置に上記テスト信号の返送信号を送り返す信号返送手段を有し、上記制御装置は、上記テスト信号を出力してから上記返送信号が入力されるまでの遅延時間を検出する第１の遅延時間検出手段を有するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、双方向信号伝送システムに関し、特に、ケーブル長を検出する双方向信号伝送システムに関するものである。

テレビジョンカメラ（以下カメラヘッド部または撮像装置と称する。）とカメラ制御装置（以下、ＣＣＵ（Camera Control Unit）または制御装置と称する。）等の映像機器間を双方向に映像信号、音声信号および制御信号などのデータを多重伝送する場合、ＴＲＩＡＸケーブル（以下、伝送ケーブルまたは伝送路ともいう。）と呼ばれる３重の同軸ケーブルを用い、映像信号、音声信号および制御信号等のデータを周波数分割多重して伝送するシステムが知られている。

また、ＴＲＩＡＸ伝送では、双方向に映像信号、音声信号、制御信号などをアナログ的に周波数分割多重して伝送する形態が主流であった。このようにアナログ処理の場合、使用する伝送ケーブルの特性及び周波数分割する際のフィルターの特性等の影響を受け、カメラヘッド部あるいはＣＣＵから得られる映像や音声信号に特性の劣化が生じやすい。

この問題を解決するためデジタル映像信号多重伝送方法およびその装置（例えば、特許文献１参照）がある。これは、伝送路の両端で、それぞれ映像信号や音声信号などをデジタル化し、時分割多重化、時間軸圧縮して、信号期間と無信号期間の繰り返しからなる送信信号を生成し、伝送路の一端からの送信信号の無信号期間に、他端からの送信信号を相互に伝送することによって、１つの伝送路にて双方向伝送を可能としたもので、現在実用化に至っている。

而して、従来の信号伝送システムでは、カメラヘッド部とＣＣＵとの間で、カメラヘッド部からの主（本線）映像信号、音声信号、制御用シリアルデータ信号、ＣＣＵからカメラヘッド部への戻り（送り返し）映像信号、音声信号、各種制御用シリアルデータ信号及び電源等の伝送をＴＲＩＡＸケーブル（３重同軸ケーブル）１本で行なっている。従って、このようなデジタル映像信号を多重化し、シリアル化した場合、信号伝送に必要な帯域が広くなる。従って、伝送路のケーブル損失による信号特性劣化が大きく、伝送可能な長さが短くなるという欠点がある。換言すれば、デジタル信号伝送の可能な距離（ケーブル
または伝送路の長さ）では、アナログ伝送で生ずるような劣化はないが、デジタル伝送可能な距離を超えると、信号が正常に再生されず、伝送不可の状態となる。

具体的には、例えば、上述したカメラヘッド部から伝送される信号のデータレートを約２００Ｍｂｐｓ、カメラヘッド部への送り返し信号のデータレートを約７０Ｍｂｐｓとすると、双方向伝送のためのデータレートは、約２７０Ｍｂｐｓとなる。この２７０Ｍｂｐｓのデータレートの信号は、周波数１３５ＭＨｚまでの帯域で送ることができる。

一方、良く使用されているＴＲＩＡＸケーブルの周波数１３５ＭＨｚの信号の減衰量は、約１ｋｍで−１２０ｄＢと大きく、これ以上になると伝送されるデジタル信号の再生が難しくなる。なお、多少余裕をもって減衰量、約−８３ｄＢ程度でデジタル信号の送受信を行うには、せいぜいＴＲＩＡＸケーブルの長さは、７００ｍ程度が限度である。

さて、ＴＲＩＡＸケーブルを用いたカメラシステムは、様々な用途で利用される。例えば、放送局の場合、スタジオ内で利用される場合が多く、ケーブル長は、通常１００ｍ以下であり、スタジオ内の使用では、減衰量が特に問題になることはない。しかし、屋外で利用する場合、例えば、野球中継、ゴルフ中継あるいはマラソン中継などで利用される場合が多く、このような場合、カメラヘッド部とＣＣＵの間の距離は、１ｋｍを超える場合がほとんどであり、後述するリピータと呼ばれる中継装置を介してＴＲＩＡＸケーブルを延長する必要がある。しかしながら最初のカメラヘッドの設置時に、おおよその距離を計
算し、ＴＲＩＡＸケーブルを何本か接続して設定した場合でも、実際の映像を撮影したときに信号が劣化して再生できない場合、ゴルフ、野球あるいはマラソン中継で映像が出ない場合等は、大きな問題となる。従って、このような問題がなく、伝送路の特性が自動的に検出される信号伝送システムの実現が望まれている。

テレビカメラを野球中継、ゴルフ中継あるいはマラソン中継等の屋外で利用する場合、カメラヘッド部とＣＣＵの間の距離は、１ｋｍを超える場合がほとんどであり、実際の映像を撮影したときに信号が劣化して再生できず、映像が出ない場合大きな問題となる。
特許第３３９０５０９号公報 特開平４−４５６７５号公報

テレビカメラを野球中継、ゴルフ中継あるいはマラソン中継等の屋外で利用する場合、カメラヘッド部とＣＣＵの間の距離は、１ｋｍを超える場合がほとんどであり、実際の映像を撮影したときに信号が劣化して再生できず、映像が出ない場合大きな問題となる。

本発明の目的は、撮影映像を確実に伝送できる信頼性の高い信号伝送システムを提供することである。
本発明の他の目的は、カメラヘッドとＣＣＵを接続した場合にケーブル長を認識し、伝送路の状態あるいは、それに関する情報を表示する信号伝送システムを提供することである。

本発明は、撮像装置と、上記撮像装置を制御する制御装置と、上記撮像装置と上記制御装置を接続する伝送路とを有する信号伝送システムにおいて、上記撮像装置は、上記制御装置から出力されるテスト信号を入力して、上記制御装置に上記テスト信号の返送信号を送り返す信号返送手段を有し、上記制御装置は、上記テスト信号を出力してから上記返送信号が入力されるまでの遅延時間を検出する第１の遅延時間検出手段を有するように構成される。

また、本発明の信号伝送システムにおいて、上記伝送路に少なくとも１個の中継装置を有し、上記中継装置は、第２の遅延時間検出手段を有し、上記第２の遅延時間検出手段は、上記テスト信号を上記中継装置から上記撮像装置に出力してから該中継装置に上記返送信号が入力されるまでの遅延時間を検出するように構成される。

また、本発明の信号伝送システムにおいて、上記制御装置は、少なくとも上記第１の遅延時間検出手段からの遅延時間情報に基づいて上記伝送路の長さを検出する伝送路長検出手段を有するように構成される。

また、本発明の信号伝送システムにおいて、上記制御装置は、更に、表示手段を有し、上記伝送路長検出手段の出力に基づいて上記表示手段に上記伝送路の長さを表示するように構成される。

また、本発明の信号伝送システムにおいて、上記制御装置は、更に、警告手段を有し、上記伝送路長検出手段からの上記伝送路の長さが所定の長さを超える場合、上記警告手段により警告するように構成される。

また、本発明の信号伝送システムにおいて、上記テスト信号は、上記信号伝送システムの稼動時の伝送レートより低い伝送レートの信号である。

また、本発明の信号伝送システムにおいて、上記中継装置は、上記第２の遅延時間検出手段から得られる遅延時間情報を上記返送信号のユーティリティ領域に添付して上記制御装置に伝送するように構成される。

以上説明したように、本発明によれば、撮影映像を確実に伝送できる信頼性の高い信号伝送システムを実現できる。また、伝送路長を認識し、伝送路の状態あるいはそれに関する情報を表示することができ、例えば、リピータ（中継装置ともいう。）追加のための警告表示をしたり、リピータ追加位置情報を表示することができるので、操作者にとっては安心してシステムの運用ができる特徴がある。

以下、本発明について図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図である。図１において、１０１は、被写体等を撮影するカメラヘッド部（撮像装置ともいう。）である。１０２−１、１０２−２は、中継装置１および中継装置２を示している。なお、本実施例では、中継装置は、２台設けた場合を示しているが、１台の場合あるいは３台以上設けることもできる。なお、中継装置を代表する場合は、中継装置１０２と称する。１０３は、カメラコントロールユニット（以下ＣＣＵまたは制御装置ともいう。）である。１０４−１、１０４−２、１０４−３は、ＴＲＩＡＸケーブルを示している。なお、ＴＲＩＡＸケーブルを代表する場合は、ＴＲＩＡＸケーブル１０４と称する。

次に、図１で示される本発明の信号伝送システムのカメラヘッド部１０１、中継装置１０２およびＣＣＵ１０３の具体的な構成について図３〜図５を用いて説明する。図３は、カメラヘッド部１０１の具体的な構成を示すブロック図である。図３において、３０１は、カメラ部である。カメラ部３０１は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の固体撮像素子からなり、被写体を撮影することにより映像信号を出力する機能を有している。また、本実施例では、例えば、輝度信号Ｙ、青色差信号Ｃｂ、赤色差信号Ｃｒをそれぞれ分離して出力信号合成部３０２に供給し、複合カラー映像信号にして増幅部３０３、切替スイッチ３０４を介して入出力端子３０５から後述するＣＣＵに送信している。なお、輝度信号Ｙ、青色差信号Ｃｂ、赤色差信号Ｃｒは、それぞれカメラ部３０１でデジタル信号に変換されていることはいうまでもない。入力端子３０６は、マイク等からの音声や音楽等（以下、オーディオ（audio）信号という。）が入力され、ＡＤＣ（アナログ／デジタル変換部）３０７で、デジタル信号に変換され、出力信号合成部３０２で複合カラー映像信号に複合され、ＣＣＵに送信される。以下の説明では、複合カラー映像信号は、オーディオ信号も含まれるものとする。

一方、ＣＣＵからの戻りの複合カラー映像信号は、入出力端子３０５から切替スイッチ３０４を介して入力信号分離部３０８に供給される。入力信号分離部３０８では、複合カラー映像信号から映像信号とオーディオ信号が分離され、映像信号は、映像伸長部３０９で圧縮された映像信号を伸長し、ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換部）３１１でアナログ信号に変換され、出力端子３１３からモニタ等の表示装置に供給される。また、入力信号分離部３０８からのオーディオ信号は、ＤＡＣ３１０でアナログ信号に変換され、出力端子３１２からモニタ等のスピーカに供給される。なお、切替スイッチ３０４は、出力信号合成部３０２からの複合カラー映像信号を入出力端子３０５に供給する場合と、入出力端子３０５からの戻りの複合カラー映像信号を入力信号分離部３０８に供給する場合を切替える機能を有している。また、切替スイッチ３１４は、後述するようにＣＣＵ１０３から送られるテスト信号の情報とカメラヘッド１０１側の情報を含んだテスト信号を発生する返信テスト信号発生回路３１５で発生した返信テスト信号を切替スイッチ３１４で切替えて増幅部３０３を介してＣＣＵに戻すための切替スイッチ（信号返送手段ともいう。）である。なお、テスト信号とは、映像信号または映像信号とは異なる信号等をいう。詳細については後述する。

図４は、中継装置１０２の具体的な構成を示すブロック図である。図４において、入出力端子４０１には、カメラヘッド部１０１からの複合カラー映像信号が供給され、切替スイッチ４０２、加算部４０３を介して増幅部４０４に供給される。増幅部４０４では、入力された複合カラー映像信号が増幅、波形整形され、切替スイッチ４０５を介して入出力端子４０６から次段の中継装置あるいはＣＣＵに出力される。一方、後段の中継装置あるいはＣＣＵからの戻りの複合カラー映像信号は、入出力端子４０６から切替スイッチ４０５を介して増幅部４０７に供給される。増幅部４０７では、入力された戻りの複合カラー映像信号が増幅、波形整形され、切替スイッチ４０２を介して入出力端子４０１からカメラヘッド部１０１に出力される。即ち、中継装置１０２は、ＴＲＩＡＸケーブル１０４で送られてくる複合カラー映像信号および戻りの複合カラー映像信号を増幅し、波形整形する、所謂、デジタル信号のリピータの機能を有している。

而して、この中継装置１０２は、更に、受信データ検出部（第１の受信データ検出部という。）４０８、遅延データ検出部（第１の遅延データ検出部という。）４０９、送信データ検出部（第１の送信データ検出部という。）４１０、クロック発生部４１１およびカウンタ４１２を有している。これら各機能ユニット（これらは第２の遅延時間検出手段を構成する。）は、本発明の特徴であるＴＲＩＡＸケーブル１０４の遅延時間を自動的に検出するために設けられている。これら機能ユニットの動作を簡単に説明する。受信データ検出部４０８は、増幅部４０４に入力される信号のタイミングを検出する。送信データ検出部４１０は、増幅部４０７から出力される信号のタイミングを検出する。クロック発生部４１１は、後述するＣＣＵのクロック発生部からのクロック信号に同期し、各信号の計測されるタイミングを決める基準信号となる。カウンタ４１２は、受信データ検出部４０８と送信データ検出部４１０との遅延時間を検出するためのもので、遅延データ検出部４０９は、遅延量を検出し、検出した遅延量を後述する所定の信号フォーマットにして加算部４０３で伝送信号に加算してＣＣＵに送信される。なお、遅延時間の検出の詳細については後述する。

図５は、ＣＣＵ１０３の具体的な構成を示すブロック図である。図５において、入出力端子５０１には、中継装置１０２からの複合カラー映像信号が供給され、切替スイッチ５０２を介して入力信号分離部５０３に供給される。入力信号分離部５０３では、送られてきた信号から複合カラー映像信号とオーディオ信号に分離される。オーディオ信号は、ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換部）５０４でアナログ信号に変換され、出力端子５０７から出力され、所定の信号処理がなされ、例えば、放送局等（図示せず。）に送信される。

一方、入力信号分離部５０３からの複合カラー映像信号は、映像信号処理部５０５で、所定の信号処理がなされ、デジタルのカラー信号として出力端子５０８から出力され、所定の信号処理がなされ、例えば、放送局等に送信される。また、ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換部）５０６でアナログの映像信号に変換され、出力端子５０９から出力され、所定の信号処理がなされ、例えば、放送局等に送信される。また、必要に応じてモニタ（図示せず。）等に映像が表示される。

一方、入力端子５１０には、カメラヘッド部１０１への戻りの音声信号等のオーディオ信号が入力され、ＡＤＣ（アナログ／デジタル変換部）５１２でデジタル信号に変換され、出力信号合成部５１５に供給される。また、入力端子５１１には、戻りの複合カラー映像信号が入力され、ＡＤＣ（アナログ／デジタル変換部）５１３でデジタル信号に変換され、更に、映像圧縮部５１４で信号帯域を圧縮された後、出力信号合成部５１５に供給される。この映像圧縮部５１４は、戻りの複合カラー映像信号は、前述したように７０Ｍｂｐｓ程度の解像度で十分であるので、映像信号を圧縮してカメラヘッド部１０１からＣＣＵ１０３側への映像信号の伝送帯域を十分確保するようにしている。出力信号合成部５１５では、戻りのオーディオ信号と戻りの複合カラー映像信号を合成し、スイッチ５１６、増幅部５１７、切替スイッチ５０２を介して出力端子５０１からカメラヘッド部１０１に送信される。

更に、ＣＣＵ１０３は、本発明の特徴である伝送信号の遅延時間を計測し、表示等を行う機能も有している。これについて簡単に説明する。５１９は、受信データ検出部（第２の受信データ検出部という。）、５２０は、送信データ検出部（第２の送信データ検出部という。）、５２１は、遅延データ検出部（第２の遅延データ検出部という。）である。５２２は、この信号伝送システムのクロックを発生するクロック発生部であり、前述したカメラヘッド部１０１および中継装置１０２は、このクロック発生部５２２からのクロック信号に同期して動作している。遅延データ検出部５２１では、受信データ検出部５１９および送信データ検出部５２０からの信号に基づいて遅延情報を検出し、ＣＰＵ５２５に入力する。ＣＰＵ５２５では、遅延データ検出部５２１からの遅延情報に基づいてケーブル長を演算し、また、警告灯表示部５２６を駆動して警告表示したり、警報発生部５２７を駆動して警報を鳴動させたりする。また、文字信号出力部（文字発生部）５２８を駆動する。文字信号出力部５２８の出力は、加算部５２９でＤＡＣ５０６からのアナログ映像信号と加算され、出力端子５３０からモニタに映像と共に警告情報を表示することができる。なお、受信データ検出部（第２の受信データ検出部という。）５１９、送信データ検出部（第２の送信データ検出部という。）５２０、遅延データ検出部（第２の遅延データ検出部という。）５２１、ＣＰＵ５２５、クロック発生部５２２およびカウンタ５１８等は、第１の遅延時間検出部を構成する。

５２３は、テスト信号発生部であり、これについては後述する。５２４は、切替信号入力端子であり、入力端子５２４に入力される制御信号によりスイッチ５１６が端子ａ側に接続されたり、端子ｂ側に接続される。スイッチ５１６が端子ａ側に接続された場合は、出力信号合成部５１５の出力が増幅部５１７に供給され、スイッチ５１６が端子ｂ側に接続された場合は、テスト信号発生部５２３の出力が増幅部５１７に供給される。

次に、本発明の信号伝送システムの伝送状態の検出方法について図２および図６〜図９を用いて詳細に説明する。なお、上記実施例でカメラ部３０１で撮影された影像信号の双方向伝送のためのデータレート（例えば、本システム稼動時のデータレートをいう。）は、従来の信号伝送システムと同様に約２７０Ｍｂｐｓが用いられる。しかしながらこの２７０Ｍｂｐｓのデータレートを使用した場合、最適な伝送距離は、約７００ｍであり、この２７０Ｍｂｐｓのデータレートを使用したのでは、１ｋｍ以上のＴＲＩＡＸケーブルの伝送状態の検出はできない。従って、本実施例では、テレビジョン放送番組の開始前（システム稼動前）に、テスト信号として、システム稼動時のデータレートよりも低いデータレート、より好ましくは、送り返し信号のデータレート（７０Ｍｂｐｓ）よりも低い、信号劣化の少ないデータレート、例えば、７Ｍｂｐｓのデータレート、即ち、２７０Ｍｂｐｓの約１／４０のデータレートを用いて信号伝送システムの伝送状態の検出を行う。７Ｍｂｐｓのデータレートの信号をＴＲＩＡＸケーブルで伝送した場合、信号の減衰量は、約−２５ｄＢ／ｋｍとなり、約３ｋｍ程度（３ｋｍのＴＲＩＡＸケーブルの減衰量は、−７５ｄＢ程度になる。）の距離の伝送が可能となり、ＴＲＩＡＸケーブルの伝送状態を検出するには十分な長さである。従って、前述したテスト信号発生部５２３から出力されるテスト信号は、７Ｍｂｐｓのデータレートの信号である。なお、本実施例では、７Ｍｂｐｓのデータレートの信号をテスト信号として用いているが、これに限られるものではなく、測定するＴＲＩＡＸケーブルの長さにより適宜変更してもよいことはいうまでもない。

まず、テスト信号として用いる７Ｍｂｐｓのデータレートの信号について説明する。図７Ａ、７Ｂは、例えば、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式のテレビジョン方式の信号をデジタル信号で伝送する場合の信号フォーマットを示している。図７Ａは、例えば、７２０画素×４８０画素の映像信号を示している。図７Ｂは、図７Ａで示される映像信号を伝送する信号フォーマットを示している。ＮＴＳＣ方式の映像信号は、インターレース方式のため、１フレーム（７２０画素×４８０画素）は、２フィールドで構成され、１フィールドは、７２０画素×２４０画素で構成される。そして、１フィールドは、２５Ｈづつのブロックに分けられたデジタル信号として伝送される。ここで、Ｈは、１水平走査期間を表す。

図７Ｂにおいて、Ｕ領域は、２５Ｈの情報データを送るために設けられているユーティリティ領域を示す。このユーティリティ領域Ｕは、例えば、１０ビット×２５６個、即ち、２５６０個のデータが許容できる領域である。そして、ユーティリティ領域Ｕに続く２５Ｈのデータ領域は、１Ｈ（第１走査線のデジタルデータ）、２Ｈ（第２走査線のデジタルデータ）、・・・２５Ｈ（第２５走査線のデジタルデータ）の各データで構成されている。従って、信号伝送システムの伝送状態の検出を行う場合には、まず、操作者が操作部（図示せず。）を操作して、入力端子５２４から制御信号を入力し、スイッチ５１６を端子ｂに接続する。これによってテスト信号発生部５２３からの送信テスト信号が増幅部５１７、切替スイッチ５０２を介して入出力端子５０１から出力され、中継装置１０２を経由してカメラヘッド部１０１に送信される。カメラヘッド部１０１では、この送信テスト信号を入出力端子３０５から切替スイッチ３０４を介して返信テスト信号発生回路３１５に入力され、返信テスト信号発生回路ではＣＣＵ１０３からの送信テスト信号の情報とカメラヘッド１０１側の情報を含んだ返信テスト信号を発生し、複合カラー映像信号の経路を介して切替スイッチ３１４経由で増幅部３０３に供給され、入出力端子３０５から再び中継装置１０２を介してＣＣＵ１０３に受信テスト信号として送信される。スイッチ５１６を端子ｂに切替える制御は、操作者が操作部を操作して入力端子５２４から制御信号を入力する場合の他に、ＣＣＵ１０３の電源起動時などの特定条件においてＣＰＵ５２５よりスイッチ５１６を端子ｂに切替える制御を行い自動的に信号伝送システムの伝送状態の検出を行うことはいうまでもない。なお、以降の説明では、図７Ｂに示す信号をテスト信号ＴＳと称する。

図５のＣＣＵ１０３でテスト信号発生部５２３で発生されたテスト信号は切替信号入力端子５２４からの信号入力で、スイッチ５１６が端子ｂ側に切替られる。またこのＣＣＵ１０３の入出力端子５０１が接続されたスイッチ５０２は、テスト信号の入出力時にもカメラヘッド部１０１からの複合カラー映像信号の入出力時と同様に時分割で端子a,b間をスイッチングし、中継装置１０２の入出力端子４０１，４０６に接続されたスイッチ４０２、４０５と、及びカメラヘッド部１０１の入出力端子３０５に接続されたスイッチ３０４も同様に時分割の態様で端子a,b間をスイッチングするよう動作する。ここで、カメラヘッド部１０１のスイッチ３１４については、返信テスト信号発生回路３１５においてテスト信号の適切な制御検出回路を設ける等して、テスト信号が入出力端子３０５から入力された場合にはそのヘッダ・パターンを検出する等して、スイッチ３１４は端子ｂ側に固定され、テスト信号が増幅器３０３を介して、ＣＣＵ１０３側に常時転送されるよう構成される。

次に、このテスト信号ＴＳの伝送の状態について、図２および図６を用いて説明する。図２において、ＣＣＵ１０３から送信したテスト信号ＴＳ１（これを送信テスト信号という。）がカメラヘッド部１０１に到達する時間をＴ１、中継装置１０２−２を通過した直後からカメラヘッド部１０１に到達するまでの時間をＴ２、中継装置１０２−１を通過した直後からカメラヘッド部１０１に到達するまでの時間をＴ３とする。また、カメラヘッド部１０１からＣＣＵ１０３へ送り返すテスト信号ＴＳ２（これを受信テスト信号または返送信号ともいう。）がカメラヘッド部１０１から中継装置１０２−１を通過した直後の
時間をＴ４、カメラヘッド部１０１から中継装置１０２−２を通過した直後の時間をＴ５、カメラヘッド部１０１からＣＣＵ１０３に到達するまでの時間をＴ６とする。

さて、テスト信号ＴＳが伝送路（ＴＲＩＡＸケーブル）を伝送する場合、信号の遅延が発生する。この信号の遅延には、伝送路（ケーブル）長による遅延、中継装置内での信号処理に起因する遅延、およびカメラヘッド部内での信号処理に起因する遅延等がある。信号の遅延時間と伝送路長による遅延は、比例関係にある。また、中継装置およびカメラヘッド部での遅延は、それぞれ一定であり、前もって計測あるいは計算により求めることができる。そして、ＣＣＵ１０３、中継装置１０２−２、１０２−１、カメラヘッド部１０１のそれぞれのケーブルとの接続点の位置を図１に示すようにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆとする。この時のテスト信号ＴＳの送信テスト信号ＴＳ１と、受信テスト信号（返送信号）ＴＳ２の関係を図６を用いて説明する。なお、図６に示されるテスト信号ＴＳは、図７Ｂに示すテスト信号のユーティリティ領域Ｕを示している。

図６において、横軸は、時間Ｔを表す。図６の（Ａ）は、Ａ点における送信テスト信号ＴＳ１−１と、受信テスト信号ＴＳ２−６を示している。この時の時間差（遅延時間）は、Ｄ３である。図６の（Ｂ）は、Ｂ点における送信テスト信号ＴＳ１−２と、受信テスト信号ＴＳ２−５を示している。そして、送信テスト信号ＴＳ１−１と送信テスト信号ＴＳ１−２との時間差ＣＤ３は、ケーブル１０４−３の信号伝送による遅延時間を表す。同様に、受信テスト信号ＴＳ２−５と受信テスト信号ＴＳ２−６の時間差もケーブル１０４−３の信号伝送による遅延時間ＣＤ３となる。また、図６の（Ｃ）は、Ｃ点における送信テスト信号ＴＳ１−３と、受信テスト信号ＴＳ２−４を示している。この時の時間差（遅延時間）は、Ｄ２である。そして、送信テスト信号ＴＳ１−２と送信テスト信号ＴＳ１−３との時間差ＲＤ２は、中継装置１０２−２内での信号処理に基づく遅延時間を表す。同様に、受信テスト信号ＴＳ２−４と受信テスト信号ＴＳ２−５との時間差も中継装置１０２−２内での信号処理に基づく遅延時間ＲＤ２を表す。なお、遅延時間ＲＤ２は、中継装置１０２−２内での信号処理に基づく遅延時間であり、前もって計測あるいは計算により求めることができる。

図６の（Ｄ）は、Ｄ点における送信テスト信号ＴＳ１−４と、受信テスト信号ＴＳ２−３を示している。そして、送信テスト信号ＴＳ１−３と送信テスト信号ＴＳ１−４との時間差ＣＤ２は、ケーブル１０４−２の信号伝送による遅延時間を表す。同様に、受信テスト信号ＴＳ２−３と受信テスト信号ＴＳ２−４の時間差もケーブル１０４−２の信号伝送による遅延時間ＣＤ２となる。また、図６の（Ｅ）は、Ｅ点における送信テスト信号ＴＳ１−５と、受信テスト信号ＴＳ２−２を示している。この時の時間差（遅延時間）は、Ｄ１である。そして、送信テスト信号ＴＳ１−５と送信テスト信号ＴＳ１−４との時間差ＲＤ１は、中継装置１０２−１内での信号処理に基づく遅延時間を表す。同様に、受信テスト信号ＴＳ２−２と受信テスト信号ＴＳ２−３との時間差も中継装置１０２−１内での信号処理に基づく遅延時間ＲＤ１を表す。なお、遅延時間ＲＤ１は、中継装置１０２−１内での信号処理に基づく遅延時間であり、前もって計測あるいは計算により求めることができる。

図６の（Ｆ）はＦ点における送信テスト信号ＴＳ１−６と、受信テスト信号ＴＳ２−１を示している。そして、送信テスト信号ＴＳ１−５と送信テスト信号ＴＳ１−６との時間差ＣＤ１は、ケーブル１０４−１の信号伝送による遅延時間を表す。同様に、受信テスト信号ＴＳ２−１と受信テスト信号ＴＳ２−２の時間差もケーブル１０４−２の信号伝送による遅延時間ＣＤ１となる。なお、送信テスト信号ＴＳ１−６と受信テスト信号ＴＳ２−１との時間差ＨＤは、カメラヘッド１０１内のテスト信号の返送処理に基づく遅延時間を表わし、この遅延時間ＨＤは、前もって計測あるいは計算により求めることができる。

次に、各ケーブルの遅延時間の求め方について以下詳細に説明する。中継装置１０２での遅延時間の求め方は、図４でも説明したように送信テスト信号ＴＳ１が中継装置１０２を通過した直後の時間が送信データ検出部４１０で検出される。一方、受信テスト信号ＴＳ２が中継装置１０２を通過する直前の時間が受信データ検出部４０８で検出される。従って、Ｅ点でのテスト信号ＴＳの遅延時間Ｄ１は、次式で表される。

Ｄ１＝ＣＤ１＋ＨＤ＋ＣＤ１・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
従って、ケーブル１０４−１のケーブル長Ｌ１は、次式で求めることができる。
Ｌ１＝Ｋ×（（Ｄ１−ＨＤ）／２）・・・・・・・・・・・・・・・（２）
ここで、Ｋは、ケーブル長と遅延時間との関係を表す比例係数である。

また、Ｄ点での送受信データの遅延時間は、ケーブル１０４−１による遅延と中継装置１０２−１による遅延が加算されるため、Ｄ点での遅延時間は、（Ｄ１＋ＲＤ１）となる。この遅延時間は、受信データ検出部４０８と送信データ検出部４１０でテスト信号検出との時間差をカウンタ４１２でカウントし、求めることができる。この遅延時間（Ｄ１＋ＲＤ１）の情報は、Ｄ点からＣ点へ受信データＴＳ２を送信する時、ユーティリティ領域Ｕに添付して送信する。即ち、図６の（Ｄ）に示すようにユーティリティ領域ＵにＰ１で示す遅延時間情報を添付して伝送する。

次に、Ｃ点でのテスト信号ＴＳの遅延時間Ｄ２は、次式で表される。
Ｄ２＝ＣＤ２＋ＲＤ１＋Ｄ１＋ＲＤ１＋ＣＤ２・・・・・・・・・・（３）
従って、ケーブル１０４−２のケーブル長Ｌ２は、次式で求めることができる。
Ｌ２＝Ｋ×（（Ｄ２−Ｄ１−２ＲＤ１）／２）・・・・・・・・・・（４）
ここで、Ｋは、ケーブル長と遅延時間を表す比例係数、ＲＤ１は、中継装置１０２−１の遅延時間を表す。

また、Ｂ点での送受信データの遅延時間は、Ｃ点での送受信データの遅延と中継装置１０２−２による遅延時間のため（Ｄ２＋ＲＤ２）となる。このＢ点での送受信データの遅延時間（Ｄ２＋ＲＤ２）の情報は、Ｂ点からＡ点へ受信データＴＳ２を送信する時、ユーティリティ領域Ｕに添付して送信する。即ち、図６の（Ｂ）に示すようにユーティリティ領域ＵにＰ２で示す遅延時間情報を添付して伝送する。なお、ユーティリティ領域Ｕに添付して送信する場合、前のユーティリティ領域Ｕに添付されている情報Ｐ１を検知し、既に、情報Ｐ１が添付されている場合には、別のユーティリティ領域Ｕに添付する。図６の（Ｂ）では、遅延時間情報Ｐ１およびＰ２が添付されている状態を示している。

次に、Ａ点でのテスト信号ＴＳの遅延時間をＤ３は、次式で表される。
Ｄ３＝ＣＤ３＋ＲＤ２＋Ｄ２＋ＲＤ２＋ＣＤ３・・・・・・・・・・（５）
また、ケーブル１０４−３のケーブル長Ｌ３は、次式で求めることができる。

Ｌ３＝Ｋ×（（Ｄ３−Ｄ２−２ＲＤ２）／２）・・・・・・・・・・（６）
ここで、Ｋは、ケーブル長と遅延時間を表す比例係数、ＲＤ２は、中継装置１０２−２の遅延時間を表す。

従って、ＣＣＵ１０３とカメラヘッド１０１間の総ケーブル長Ｌは、次式で求めることができる。
Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（７）
従って、ＣＣＵ１０３のＣＰＵ５２５では、受信データのユーティリティ領域Ｕに付加された遅延時間情報Ｐ１、Ｐ２および遅延データ検出部５２１からのＣＣＵ１０３とカメラヘッド１０１間の遅延時間Ｄ３とからケーブル１０４−１、１０４−２、１０４−３のそれぞれのケーブル長を適宜演算し、検出できる。また、総ケーブル長Ｌを求めることができる。ここで、ＣＰＵ５２５は、伝送路長検出手段を含む。ここで、伝送路長を求める演算が、所定のプログラムに基づいて、ＣＰＵ２５６で実行される。

さて、このようにして７Ｍｂｐｓのデータレートのテスト信号でケーブル長および遅延時間を計測する。本発明者らが使用したＴＲＩＡＸスケーブルの長さに対する遅延時間および減衰量の測定値は、例えば、表１に示される。

表１は、ケーブル長１０００ｍと７００ｍであって、伝送レート２７０Ｍｂｐｓと伝送レート７Ｍｂｐｓ（テスト信号）の場合の遅延時間と減衰量を示す。先でも説明したようにＴＲＩＡＸスケーブルが７００ｍ以上では、減衰量が大きく、デジタルの信号を正しく再生されないことから７００ｍ以下にしなければならない。従って、上述した方法で式（１）（３）（５）から得られる遅延時間の閾値Ｄｔｈを３５００n sec に設定し、これを超える場合は、ＴＲＩＡＸケーブルが７００ｍ以上であると判断されるので、この部分に中継装置１０２を挿入することにより７００ｍ以上の伝送を行うことが可能となる。なお、ケーブル長と遅延時間とは、比例関係にあるので、遅延時間からケーブル長を求めることは容易である。

以上詳述したように各中継装置１０２およびＣＣＵ１０３に送信用テスト信号と受信用テスト信号との間のタイミング誤差を検出する機能を持たせ、また、各装置間の遅延時間情報をユーティリティ領域Ｕに添付してＣＣＵに伝送することで、各装置間のケーブル長を測定する事が可能となる。なお、上記実施例では、テスト信号を用いた場合について説明したが、テスト信号としては、テスト信号発生部からのテスト信号を用いる場合や、撮像装置で撮像した映像信号を適宜処理し、テスト信号として使用することもできる。また、映像信号を適宜テスト信号として使用する場合は、テスト信号発生部は不要である。映像信号にはＴＲＳ（Ｔｉｍｅ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）が付加されて伝送され、受信側でこのＴＲＳを検出し、時間管理を行っている。具体的にはＴＲＳを使って遅延時間を測定することも可能である。

図８は、本発明の他の一実施例を説明するための図であって、表示装置（モニタ）に信号伝送システムを表示し、その状態を表示するものである。即ち、ＣＣＵ１０３の出力端子５３０に接続される表示装置（図示せず。）に表示された状態を示している。図８において、カメラヘッド部１０１、伝送装置１０２−１、１０２−２、ＣＣＵ１０３がケーブル１０４−１、１０４−２、１０４−３で接続され、ケーブルの部分に上述した測定の結果が警告（ケーブル長が７００ｍを超えている。）、最適（ケーブル長が７００ｍ以内、例えば、３００ｍである。）、注意（ケーブル長が７００ｍに近い。）が表示されている
。なお、このような表示は、ＣＰＵ５２５に前もってプログラムしておくことで、容易に表示することができる。また、上述の注意は、例えば、６００ｍ〜７００ｍ程度であれば、注意が表示されるようにＣＰＵ５２５に設定することにより表示することも容易である。

図９Ａ，Ｂ，Ｃは、本発明の更に他の一実施例を説明するための図であり、モニタ上に表示される警告等の表示を示している。図９Ａは、ケーブル長は、２５０ｍ、全ケーブル長も２５０ｍで、信号伝送システムの設定は、正常であることを示している。図９Ｂは、ケーブル１０４−１は、２５０ｍで正常、中継装置１０２−１（リピータ）が１台設置され、ケーブル１０４−２は、２５０ｍで正常、全ケーブル長も５００ｍで正常であることを示している。図９Ｃは、ケーブル１０４−１は、２５０ｍで正常、中継装置１０２−１（リピータ）が１台設置され、ケーブル１０４−２は、８００ｍで警告表示、全ケーブル長も１０５０ｍで、中継装置の挿入要を表示している。従って、操作者は、図９Ｃの表示を見ると、ケーブル１０４−２が長すぎるため、ケーブル１０４−２に中継装置の挿入を指示できる。

なお、本発明の実施例では、中継装置が２個の場合について説明しているが、２個以上の場合でも同様の方法で各装置間のケーブル長を測定することができる。また、中継装置がない場合でもＣＣＵの遅延データ検出部でＣＣＵとカメラヘッド部間の伝送路の長さを上述の方法で検出し、伝送路の長さを表示したり、あるいは、所定の長さ以上の場合には、警告を出す等の処理ができるので、本発明は、中継装置を設ける実施例に限定されるものではない。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたデジタル信号伝送システムおよびデジタル信号伝送システムの警告情報表示方法の実施例に限定されるものではなく、上記以外の信号伝送システムおよび信号伝送システムの警告情報表示方法に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。実施例の説明では、ＴＲＩＡＸ伝送を例に説明したが、カメラヘッド部、中継装置、ＣＣＵとの間の入出力切替スイッチを、それぞれ入力、出力専用ポートし、これに合わせて上り、下り専用線での２線式ケーブルで連結する構造で、双方向信号伝送システムを実現することも可能である。

本発明の一実施例の概略構成のブロック図を示す。 本発明の一実施例の動作を説明するための図である。 本発明の一実施例のカメラヘッド部の具体的構成のブロック図を示す。 本発明の一実施例の中継装置の具体的構成のブロック図を示す。 本発明の一実施例のＣＣＵの具体的構成のブロック図を示す。 本発明の遅延時間の説明をするための図である。 本発明のテスト信号を説明するための図である。 本発明の他の一実施例を説明するための図である。 本発明の更に他の一実施例を説明するための図である。

符号の説明

１０１：カメラヘッド部、１０２：中継装置、１０３：ＣＣＵ、１０４：ケーブル、３０１：カメラ部、３０２、５１５：出力信号合成部、３０３、４０４、４０７、５１７：増幅部、３０４、３１４、４０２、４０５、５０２、５１６：切替スイッチ、３０５、４０１、４０６：入出力端子、３０６：オーディオ入力端子、３０７、５１２、５１３：ＡＤＣ、３０８、５０３：入力信号分離部、３０９：映像伸長部、３１０、３１１、５０４、５０６：ＤＡＣ、３１２、５０７：オーディオ出力端子、３１３：アナログ映像信号出力端子、３１５、５２３：テスト信号発生部、４０３、５２９：加算部、４０８、５１９：受信データ検出部、４０９、５２１：遅延データ検出部、４１０、５２０：送信データ検出部、４１１、５２２：クロック発生部、４１２、５１８：カウンタ、５０１：入出力端子、５０５：映像信号処理部、５０８：デジタル映像信号出力部、５０９：アナログ映像信号出力部、５１０：戻りオーディオ入力端子、５１１：戻り映像信号入力端子、５１４：映像圧縮部、５２４：制御信号入力端子、５２５：ＣＰＵ、５２６：警告灯表示部、５２７：警報発生部、５２８：文字信号出力部、５３０：警告情報出力部。

Claims (7)

1. 撮像装置と、上記撮像装置を制御する制御装置と、上記撮像装置と上記制御装置を接続する伝送路とを有する双方向信号伝送システムにおいて、上記撮像装置は、上記制御装置から出力されるテスト信号を入力して、上記制御装置に上記テスト信号の返送信号を送り返す信号返送手段を有し、上記制御装置は、上記テスト信号を出力してから上記返送信号が入力されるまでの遅延時間を検出する第１の遅延時間検出手段を有することを特徴とする双方向信号伝送システム。
2. 請求項１記載の双方向信号伝送システムにおいて、上記伝送路に少なくとも１個の中継装置を有し、上記中継装置は、第２の遅延時間検出手段を有し、上記第２の遅延時間検出手段は、上記テスト信号を上記中継装置から上記撮像装置に出力してから該中継装置に上記返送信号が入力されるまでの遅延時間を検出することを特徴とする双方向信号伝送システム。
3. 請求項１記載の双方向信号伝送システムにおいて、上記制御装置は、少なくとも上記第１の遅延時間検出手段からの遅延時間情報に基づいて上記伝送路の長さを検出する伝送路長検出手段を有することを特徴とする双方向信号伝送システム。
4. 請求項３記載の双方向信号伝送システムにおいて、上記制御装置は、更に、表示手段を有し、上記伝送路長検出手段の出力に基づいて上記表示手段に上記伝送路の長さを表示することを特徴とする双方向信号伝送システム。
5. 請求項３記載の双方向信号伝送システムにおいて、上記制御装置は、更に、警告手段を有し、上記伝送路長検出手段からの上記伝送路の長さが所定の長さを超える場合、上記警告手段により警告することを特徴とする双方向信号伝送システム。
6. 請求項１記載の双方向信号伝送システムにおいて、上記テスト信号は、上記信号伝送システムの稼動時の伝送レートより低い伝送レートの信号であることを特徴とする双方向信号伝送システム。
7. 請求項２記載の双方向信号伝送システムにおいて、上記中継装置は、上記第２の遅延時間検出手段から得られる遅延時間情報を上記返送信号のユーティリティ領域に添付して上記制御装置に伝送することを特徴とする双方向信号伝送システム。

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