JP2008005150A - ヘッド分離型カメラ、カメラヘッドおよびカメラコントロールユニット - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子のフォーマットの異なる複数のヘッドを１つのカメラコントロールユニットに接続できるようにする。
【解決手段】ヘッド分離型カメラを構成するカメラコントロールユニットは、撮像素子のフォーマットごとに相違する駆動信号を生成する複数の駆動信号生成部と、撮像素子のフォーマットごとに相違する映像信号を生成する複数の映像信号生成部と、映像信号を撮像素子のフォーマットごとに異なる出力フォーマットに変換する複数の変換部とを有する。また、カメラコントロールユニットは、複数の駆動信号生成部、映像信号生成部および変換部のうち、作動する駆動信号生成部、映像信号生成部および変換部を撮像素子のフォーマットに応じて切替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、カメラヘッドとカメラコントロールユニットとが分離する構成を備えたヘッド分離型カメラと、それを構成するカメラヘッドおよびカメラコントロールユニット関する。

従来から、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｕｐｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ;電荷結合素子）等の撮像素子を用いた小型カメラとしてヘッド分離型カメラがある。

ヘッド分離型カメラは、一般に、ＣＣＤなどの撮像素子によって得られる撮像信号を出力するカメラヘッド（ヘッドともいう）と、カメラヘッドからの撮像信号に基づいて、表示用の映像信号を得るための信号処理回路を備えたカメラコントロールユニット（Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、以下「ＣＣＵ」ともいう）とを有し、ヘッドとＣＣＵとが専用のカメラケーブルで接続される構成となっている。

また、ヘッド分離型カメラは、ＣＣＵから出力される映像信号を表示装置に導き、表示装置における画像表示によって、ヘッドで捕らえた被写体を観察できるようになっている。

従来のヘッド分離型カメラに関して、例えば特許文献１には、次のようなテレビジョンカメラ装置が開示されている。このテレビジョンカメラ装置は、ヘッドから伝送される映像信号を各種フォーマットに変換し、その変換後の映像信号を各信号出力端子に対応して設けられた信号選択回路で選択して出力するようになっている。
特開２００５−１０１７００号公報

しかし、上記特許文献１記載のヘッド分離型カメラを含め、従来のヘッド分離型カメラは、ヘッドに備えられているＣＣＤ等撮像素子のフォーマット（例えば、ＸＧＡ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）フォーマット、ＵＸＧＡ（Ｕｌｔｒａ ＥＸｔｅｎｄｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）フォーマットなど）に応じて、ＣＣＤの画素数が異なり、それに伴いＣＣＵで取り扱われる駆動周波数や、駆動信号、信号処理回路も異なっていた。そのため、ヘッドごとにＣＣＵが別々となり、ヘッドが異なれば、それにあわせて専用のＣＣＵを接続しなければならなかった。

例えば、図１１に示すように、従来のヘッド分離型カメラでは、例えば感度の高いＣＣＤが必要な場合は高感度のＣＣＤが組み込まれたヘッド１００と、それを駆動、処理するための専用ＣＣＵ１０１を接続する。また、高精彩な画像が必要な場合は高画素ＣＤＤが組み込まれたヘッド１０２と、専用のＣＣＵ１０３を接続することとなる。

また、ヘッド分離型カメラが内視鏡用であるときは、次のようになる。例えば、小径のスコープを使用する時は光量が少ないため、感度の高いＣＣＤが必要となり、高感度のＣＣＤ(例えば、ＮＴＳＣ用ＣＣＤ)が組み込まれヘッドと、そのヘッド専用のＣＣＵを用いる。一方、高精彩な画像が必要な場合は高画素ＣＣＤ（例えば、ＸＧＡフォーマット、ＵＸＧＡフォーマットのＣＣＤ）が組み込まれたヘッドと、そのヘッド専用のＣＣＵを用いるなどである。

このように、従来のヘッド分離型カメラでは、ヘッドとＣＣＵとの対応関係が専用となっていたため、用途に応じてヘッド（ＣＣＤ）を変えるときは、必ずＣＣＵも交換しなければならず、数種類のヘッド分離型カメラを構築するためには、その数だけヘッドとＣＣＵを用意しなければならなかった。

この点、従来、サイズが異なる別々のＣＣＤ（例えば１／３インチと、１／２インチ）を同じＣＣＵに接続できるようにしたヘッド分離型カメラがあった。しかし、このヘッド分離型カメラでも、ＣＣＵは駆動周波数などが共通であり、ＣＣＤのフォーマットの同じヘッドしか取り扱えず、フォーマットの異なるヘッドを接続することはできなかった。

そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、カメラヘッドとカメラコントロールユニットとが分離する構成を備えたヘッド分離型カメラと、それを構成するカメラヘッドおよびカメラコントロールユニットにおいて、撮像素子のフォーマットの異なる複数のヘッドを１つのカメラコントロールユニットに接続できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、撮像素子を備えたカメラヘッドと、そのカメラヘッドが接続されるカメラコントロールユニットとを有するヘッド分離型カメラであって、カメラコントロールユニットは、撮像素子を駆動するためのその撮像素子のフォーマットごとに相違する駆動信号を生成する複数の駆動信号生成部を備えた駆動信号生成手段と、撮像素子から出力される撮像信号に基づいて、撮像素子のフォーマットごとに相違する映像信号を生成する複数の映像信号生成部を備えた映像信号生成手段と、その映像信号生成手段により生成された映像信号を撮像素子のフォーマットごとに相違する出力フォーマットに変換する複数の変換部を備えたフォーマット変換手段と、複数の駆動信号生成部、前記複数の映像信号生成部および前記複数の変換部のうち、作動する駆動信号生成部、映像信号生成部および変換部を撮像素子のフォーマットに応じて切替える切替手段とを有するヘッド分離型カメラを特徴とする。

また、本発明は、撮像素子を備えたカメラヘッドと、そのカメラヘッドが接続されるカメラコントロールユニットとを有するヘッド分離型カメラを構成するカメラヘッドであって、撮像素子のフォーマットを特定可能なフォーマット情報を記憶するフォーマット情報記憶手段を有するカメラヘッドを提供する。

さらに、本発明は、撮像素子を備えたカメラヘッドと、そのカメラヘッドが接続されるカメラコントロールユニットとを有するヘッド分離型カメラを構成するカメラコントロールユニットであって、撮像素子を駆動するためのその撮像素子のフォーマットごとに相違する駆動信号を生成する複数の駆動信号生成部を備えた駆動信号生成手段と、撮像素子から出力される撮像信号に基づいて、撮像素子のフォーマットごとに相違する映像信号を生成する複数の映像信号生成部を備えた映像信号生成手段と、その映像信号生成手段により生成された映像信号を撮像素子のフォーマットごとに相違する出力フォーマットに変換する複数の変換部を備えたフォーマット変換手段と、複数の駆動信号生成部、複数の映像信号生成部および複数の変換部のうち、作動する駆動信号生成部、映像信号生成部および変換部を撮像素子のフォーマットに応じて切替える切替手段とを有するカメラコントロールユニットを提供する。

以上詳述したように、本発明によれば、カメラヘッドとカメラコントロールユニットとが分離する構成を備えたヘッド分離型カメラと、それを構成するカメラヘッドおよびカメラコントロールユニットにおいて、１つのカメラコントロールユニットに撮像素子のフォーマットの異なる複数のヘッドを接続できるようになる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

図１は、本実施の形態におけるヘッド分離型カメラ１の構成を示すブロック図である。本実施の形態におけるヘッド分離型カメラ１では、１つのＣＣＵで数種類のヘッドを接続可能な構成を有するマルチヘッドタイプとなっている。

ＣＣＵ１０は、図１（ａ），（ｂ），（ｃ）にそれぞれ示すように、撮像素子としてのＣＣＤのフォーマット（以下「ＣＣＤフォーマット」という）が異なる複数のカメラヘッド５１，５２，５３が接続されることに対応した構成を有している。そのため、ヘッド分離型カメラ１は、同じＣＣＵ１０に対して、ＣＣＤフォーマットが異なる複数のカメラヘッド５１，５２，５３をカメラケーブル６０によって接続できるようになっている。

例えば、ヘッド分離型カメラ１は、高感度ＣＣＤを有するカメラヘッド５１をＣＣＵ１０に接続することができ、高精細ＣＣＤを有するカメラヘッド５２をＣＣＵ１０に接続することができる。また、ヘッド分離型カメラ１は、ＨＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｉｆｉｎｉｔｉｏｎ）ＣＣＤを有するカメラヘッド５３をＣＣＵ１０に接続することもできる。

図２は、ヘッド分離型カメラ１を構成するＣＣＵ１０の内部構成を示すブロック図である。また、図３は、ＣＣＵ１０の内部構成のうち、ヘッド分離型カメラ１をマルチヘッドタイプとする上で不可欠な構成を中心に示し、他の構成を省略して示したブロック図である。なお、図３は、複数のカメラヘッド５１，５２が接続されることを想定した構成を示している。

図２に示すように、ＣＣＵ１０は、コネクタ１１、サンプリングホールド回路（Ｓ／Ｈ）１２、ゲイン制御アンプ（ＧＣＡ）１３、ＡＤコンバータ（Ａ／Ｄ）１４およびデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１５を有している。

また、ＣＣＵ１０は、出力フォーマット変換部１６、タイミングジェネレータ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ＴＧ）１７、駆動信号出力回路１８、ヘッド判別回路１９、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０、ＤＡコンバータ（Ｄ／Ａ）２１、デジタルコネクタ２２およびアナログコネクタ２３を有している。さらに、ＣＣＵ１０は、手動スイッチ（ＳＷ）２４、発振回路２５を有している。

コネクタ１１は、カメラケーブル６０が接続される。コネクタ１１は、カメラケーブル６０に対応した複数の図示しない接続端子を有している。

サンプリングホールド回路（Ｓ／Ｈ）１２は、接続されるカメラヘッド（以下の説明では、カメラヘッド５１、５２を例にとって説明する）のＣＣＤから出力される画素単位の出力信号をコネクタ１１を通じて入力し、サンプル・ホールドして撮像信号ｈｇ０を出力する。

ゲイン制御アンプ１３は、サンプリングホールド回路１２から出力される撮像信号ｈｇ０を増幅して、撮像信号ｈｇ１を出力する。ＡＤコンバータ１４は、タイミングジェネレータ１７から出力されるＡＤクロック信号（ＡＤＣＬＫ）を入力して、増幅された撮像信号ｈｇ１をデジタル信号に変換して撮像信号ｈｇ２を出力する。

デジタル信号処理部１５は、サンプリングホールド回路（Ｓ／Ｈ）１２、ゲイン制御アンプ１３およびＡＤコンバータ１４とともに本発明における映像信号生成手段を構成している。このデジタル信号処理部１５は、タイミングジェネレータ１７から出力されるクロック同期信号（ＣＬＫ）、ＨＤ信号、ＶＤ信号を入力して、デジタル信号に変換された撮像信号ｈｇ２に対する所定のデジタル信号処理を行い、図示しない表示装置で映像を表示するための映像信号ｈｇ３を出力する。また、デジタル信号処理部１５は、図３に示すように、カメラヘッドのＣＣＤフォーマットごとに異なる映像信号ｈｇ３を生成する後述する複数の映像信号生成部１５ａ，１５ｂを備えている。

出力フォーマット変換部１６は、本発明におけるフォーマット変換手段であって、デジタル信号処理部１５で生成された映像信号ｈｇ３の出力フォーマットを変換して映像信号ｈｇ４を出力する。また、出力フォーマット変換部１６は、図３に示すように、映像信号ｈｇ３をＣＣＤフォーマットごとに異なる出力フォーマットに変換する後述する複数の変換部１６ａ，１６ｂを有している。

タイミングジェネレータ１７は、本発明における駆動信号生成手段であって、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等を用いて構成されている。このタイミングジェネレータ１７は、カメラヘッドのＣＣＤを駆動するための駆動信号としての水平ＣＣＤ駆動用パルスを含む各種タイミング信号を駆動信号出力回路１８に出力する。このタイミングジェネレータ１７は、図３に示すように、カメラヘッドのＣＣＤフォーマットごとに相違する駆動信号を生成する後述する複数の駆動信号生成部１７ａ，１７ｂを有している。

駆動信号出力回路１８は、水平ＣＣＤドライブ（Ｈ．ＤＲＶ）１８ａと垂直ＣＣＤドライブ（Ｖ．ＤＲＶ）１８ｂとを有している。ＣＣＤを駆動するための駆動信号は、水平ＣＣＤドライブ（Ｈ．ＤＲＶ）１８ａおよび垂直ＣＣＤドライブ（Ｖ．ＤＲＶ）１８ｂからコネクタ１１およびカメラケーブル６０を通じて接続されているカメラヘッド（カメラヘッド５１、５２）に出力される。

ヘッド判別回路１９は、本発明における判別手段であって、カメラケーブル６０を通じて接続されているカメラヘッド（例えば、カメラヘッド５１）のＣＣＤフォーマットを判別し、その判別結果を示す判別信号ｓｇをＭＰＵ２０に出力する。

ＭＰＵ２０は、本発明における切替手段であって、ヘッド判別回路１９から出力される判別信号ｓｇに基づいて、切替制御信号ｃｇをデジタル信号処理部１５、出力フォーマット変換部１６およびタイミングジェネレータ１７に出力する。

ＭＰＵ２０は、切替制御信号ｃｇを出力することによって、作動する映像信号生成部１５ａ，１５ｂ、変換部１６ａ，１６ｂおよび駆動信号生成部１７ａ，１７ｂを切替えて（映像信号生成部１５ａ、変換部１６ａおよび駆動信号生成部１７ａが作動するか、または映像信号生成部１５ｂ、変換部１６ｂおよび駆動信号生成部１７ｂが作動するかのいずれか）ＣＣＤフォーマットに適合した動作が行なわれるようにしている。また、ＭＰＵ２０は、デジタルコネクタ２２およびアナログコネクタ２３にも切替制御信号ｃｇを出力し、発振回路２５には後述する動作信号を出力する。

ＤＡコンバータ（Ｄ／Ａ）２１は、映像信号ｈｇ４をアナログ信号に変換してアナログコネクタ２３に出力する。デジタルコネクタ２２はデジタルの映像信号ｈｇ４を外部に出力するための接続端子であり、アナログコネクタ２３はアナログの映像信号ｈｇ４を外部に出力するための接続端子である。

手動スイッチ２４は、例えば、ＣＣＵ１０の本体に取り付けられていて、接続されているヘッドの種別に応じてユーザが手動でスライド操作を行なえるようになっている。

発振回路２５は図４に示すように、ＣＣＤフォーマットごとに相違する周波数で発振する複数の発振器２５ａ，２５ｂを有している。

以上の構成を有するヘッド分離型カメラ１の動作内容について、ＣＣＵ１０の動作内容を中心に説明する。

１）ＣＣＤフォーマットの判別
まず、ＣＣＵ１０では、ヘッド判別回路１９によって接続されているカメラヘッドのＣＣＤフォーマットを判別する。ここで、ヘッド判別回路１９は、手動スイッチ２４からの操作信号に基づいて、ＣＣＤフォーマットを判別する。

ユーザが手動スイッチ２４を操作すると、その操作に応じた信号（操作信号）が手動スイッチ２４からヘッド判別回路１９に出力される（例えば、カメラヘッド５１が接続されたことを示す操作が行なわれたときは“１”、カメラヘッド５２が接続されたことを示す操作が行なわれたときは“２”とするなどとする）。

ヘッド判別回路１９は、この操作信号に基づいて、接続されているヘッドのＣＣＤフォーマットを判別し、その判別結果を示す判別信号ｓｇを出力する。

また、ヘッド判別回路１９は、手動スイッチ２４からの操作信号ではなく、カメラケーブル６０の空き端子に応じてＣＣＤフォーマットを判別するようにしてもよい。この場合、例えば、カメラヘッド５１が接続されているときのカメラケーブル６０の空き端子をＧＮＤに設定し、カメラヘッド５２が接続されているときの空き端子をＯＰＥＮに設定しておく。

こうすると、カメラケーブル６０にカメラヘッド５１，５２が接続されたときは、その接続されたカメラヘッドに応じて空き端子が変わるので、ヘッド判別回路１９は、空き端子からの入力信号に基づいて、接続されているヘッドのＣＣＤフォーマットを判別することができる。なお、カメラケーブル６０の空き端子を利用する場合、ＣＣＵ１０に接続されるカメラヘッドの個数が増えるとその分だけ、空き端子も多く必要になる。

さらに、ヘッド判別回路１９は、カメラヘッドに備えられている記憶手段（例えばＥＥＰＲＯＭ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）から、ＣＣＤフォーマットを特定可能な情報（フォーマット情報）を読み出し、その読み出したフォーマット情報に基づいて、ＣＣＤフォーマットを判別するようにしてもよい。

この場合、カメラヘッド５１，５２は、図６に示すような構成にする。ここで、カメラヘッド５１は、ＣＣＤ（高感度ＣＣＤ）５１ａと、カメラケーブル６０を接続するコネクタ５１ｂと、ＥＥＰＲＯＭ５１ｃを有している。また、カメラヘッド５２は、ＣＣＤ（高精細ＣＣＤ）５２ａと、カメラケーブル６０を接続するコネクタ５２ｂと、ＥＰＲＯＭ５２ｃを有している。ＥＥＰＲＯＭ５１ａ，５２ａには、それぞれ、ＣＣＤ５１ａ、ＣＣＤ５２ａのフォーマットを特定可能な情報（フォーマット情報）が記憶されている。

そして、カメラケーブル６０に例えばカメラヘッド５１が接続されたときは、ＭＰＵ２０がフォーマット情報読出手段として作動し、ＥＥＰＲＯＭ５１ａから記憶されているフォーマット情報を読み出し、ヘッド判別回路１９に入力する。すると、ヘッド判別回路１９は、入力されるフォーマット情報に基づいて、ＣＣＤフォーマットを判別することができる。

次に、ＭＰＵ２０は、ヘッド判別回路１９から判別信号ｓｇが入力されると、図７に示すフローチャートに沿って切替処理を実行する。この切替処理によって、デジタル信号処理部１５、出力フォーマット変換部１６、タイミングジェネレータ１７などの動作が切り替わり、生成される駆動信号、生成され出力される映像信号ｈｇ４が接続されているカメラヘッドのＣＣＤフォーマットに適合した適切なものとなる。

ＭＰＵ２０は、切替処理を開始すると、処理をステップ１に進め、判別信号ｓｇがカメラヘッド５１用のＣＣＤフォーマットであるか否かを判定し、カメラヘッド５１用のＣＣＤフォーマットであるときはステップ２に処理を進め、そうでなければ処理をステップ４に進める。

ＭＰＵ２０は、ステップ２に処理を進めると、発振器２５ａを発振させる動作信号を出力する。続いて、ＭＰＵ２０はステップ３に処理を進め、映像信号生成部１５ａ、変換部１６ａ、駆動信号生成部１７ａを作動させ、出力用のコネクタをコネクタ２２ａ，２３ａに切替える切替制御信号ｃｇを出力する。

一方、ＭＰＵ２０は、ステップ４に処理を進めると、発振器２５ｂを発振させる動作信号を出力する。続くステップ５に処理を進めると、ＭＰＵ２０は、映像信号生成部１５ｂ、変換部１６ｂ、駆動信号生成部１７ｂを作動させ、出力用のコネクタをコネクタ２２ｂ，２３ｂに切替える切替制御信号ｃｇを出力する。

ここで、発振回路２５の発振器２５ａと２５ｂは、いずれもＥＮ（Ｅｎａｂｌｅ）端子を有していて、動作信号がそのそれぞれのＥＮ端子に入力されるようになっている。発振器２５ａと２５ｂは、駆動、信号処理の基本周波数が異なるように構成され、そのそれぞれの基本周波数は接続されるカメラヘッドのＣＣＤフォーマットに適合するようになっている。

そして、カメラヘッド５１が接続されているときはステップ２において、発振器２５ａのＥＮ端子をＨ（Ｈｉｇｈ）とし、発振器２５ｂのＥＮ端子にＬ（Ｌｏｗ）とする動作信号が出力される。こうすることにより、発振器２５ａだけが発振し、発振器２５ｂの出力はＨｉ−Ｚとなる。

また、カメラヘッド５２が接続されているときはステップ４において、発振器２５ｂのＥＮ端子をＨ（Ｈｉｇｈ）とし、発振器２５ａのＥＮ端子をＬ（Ｌｏｗ）とする動作信号が出力される。こうすることにより、発振器２５ｂだけが発振し、発振器２５ａの出力はＨｉ−Ｚとなる。

上記のように、発振回路２５に発振器２５ａと２５ｂを設ける代わりに、図５に示すように、タイミングジェネレータ１７に異なるＰＬＬ回路２７ａ，２７ｂと、パルス生成部２７ｃを設けて発振周波数を切り替えるようにしてもよい。

この場合、ある周波数で発振する発振器２６を発振器２５の代わりに設け、ＭＰＵ２０からの切替制御信号ｃｇによってＦＰＧＡ内のＰＬＬ回路２７ａ，２７ｂのいずれか一方を作動させる。例えば、図５に示すように、ＰＬＬ回路２７ａにはＨ（Ｈｉｇｈ）とし、ＰＬＬ回路２７ｂにはＬ（Ｌｏｗ）とする切替制御信号ｃｇを入力する。このようにしても、発振回路２５を設けた場合と同様に、駆動信号の生成、信号処理の基本周波数を切り替えることができる。

なお、ＰＬＬ回路はＦＰＧＡ内部のものに限らず、外部のＰＬＬ回路を用いてもよい。また、発振器２６は、図５に示すように、タイミングジェネレータ１７と別のＦＰＧＡに設けてもよいが、同じＦＰＧＡに設けてもよい。

２）駆動信号の生成
駆動信号はタイミングジェネレータ１７によって生成され、駆動信号出力回路１８から、コネクタ１１およびカメラケーブル６０を通じてカメラヘッドに出力される。しかし、上記のとおり、ＭＰＵ２０からの切替制御信号ｃｇによって、タイミングジェネレータ１７において、作動する構成が駆動信号生成部１７ａと駆動信号生成部１７ｂとで切り替わり、駆動信号生成部１７ａ，１７ｂのいずれか一方が作動するようになっている。そのため、接続されているカメラヘッドによって、異なった駆動信号が生成される。

例えば、カメラヘッド５１が接続されているときは、駆動信号生成部１７ａが作動して、カメラヘッド５１のＣＣＤフォーマットに適合した適切な駆動信号が生成される。また、カメラヘッド５２が接続されているときは、駆動信号生成部１７ｂが作動して、カメラヘッド５２のＣＣＤフォーマットに適合した適切な駆動信号が生成される。このような機能を有する駆動信号生成部１７ａ，１７ｂは、例えばそれぞれのＣＣＤフォーマットに適合した駆動信号を生成するための複数の駆動信号生成プログラムによって実現することができる。

この場合、カメラヘッド５１には高感度ＣＣＤが組み込まれ、カメラヘッド５２には高精細ＣＣＤが組み込まれているため、それぞれに応じて生成される駆動信号は、例えば図８（ａ）に示すような特性を有している。なお、図８（ａ）における出力形式「ＮＴＳＣ」はカメラヘッド５１が接続されている場合、「ＨＤ」はヘカメラッド５２が接続されている場合を示している（図８（ｂ）、（ｃ）についても同様）。

３）信号処理（映像信号の生成）
上記のとおり、映像信号ｈｇ３はデジタル信号処理部１５によって生成される。しかし、ＭＰＵ２０からの切替制御信号ｃｇによって、デジタル信号処理部１５において、作動する構成が映像信号生成部１５ａと映像信号生成部１５ｂとで切り替わり、映像信号生成部１５ａ，１５ｂのうちのいずれか一方が作動するようになっている。そのため、接続されているカメラヘッドによって、異なった映像信号ｈｇ３が生成される。

この場合、カメラヘッド５１が接続されているときは、映像信号生成部１５ａが作動して、カメラヘッド５１のＣＣＤフォーマットに適合した適切な映像信号ｈｇ３が生成される。また、カメラヘッド５２が接続されているときは、映像信号生成部１５ｂが作動して、カメラヘッド５２のＣＣＤフォーマットに適合した適切な映像信号が生成される。こうして生成される映像信号ｈｇ３は、例えば図８（ｂ）に示すような特性を有している。

映像信号生成部１５ａ、１５ｂは、映像信号ｈｇ２について、ＦＰＧＡなどによる信号処理を実行する。すなわち、映像信号生成部１５ａ、１５ｂはＬＰＦ、ＤＴＬ（Ｄｅｔａｉｌ処理）、ＡＵＴＯ系(Ａｕｔｏ Ｗｈｉｔｅ Ｂａｌａｎｃｅ、Ａｕｔｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｓｕｔｔｅｒ)処理、出力信号生成(ＲＧＢ出力、ＹｐｂＰｒ出力)などを行なう。このような機能を有する映像信号生成部１５ａ，１５ｂは、例えばそれぞれのＣＣＤフォーマットに適合した適切な映像信号ｈｇ３を生成するための複数の映像信号生成プログラムによって実現することができる。

４）出力フォーマット変換
映像信号ｈｇ３は、出力フォーマット変換部１６によって、出力フォーマットが変換される。しかし、ＭＰＵ２０からの切替制御信号ｃｇによって、出力フォーマット変換部１６において、作動する構成が変換部１６ａと変換部１６ｂとで切り替わり、変換部１６ａ，１６ｂのいずれか一方が作動するようになっている。そのため、接続されているカメラヘッド５１によって、映像信号ｈｇ３は異なった出力フォーマットに変換されて映像信号ｈｇ４とされる。

この場合、カメラヘッド５１が接続されているときは、変換部１６ａが作動して、カメラヘッド５１のＣＣＤフォーマットに適合した適切な出力フォーマットの映像信号ｈｇ４が生成される。また、カメラヘッド５２が接続されているときは、変換部１６ｂが作動して、カメラヘッド５２のＣＣＤフォーマットに適合した適切な出力フォーマットの映像信号ｈｇ４が生成される。

変換部１６ａ、１６ｂは、いずれも映像信号ｈｇ３について、図示しない表示装置で同期がとれるような適切な出力フォーマットに変換して、映像信号ｈｇ４を生成する。生成される映像信号ｈｇ４は例えば、カメラヘッド５１が接続された場合、カメラヘッド５２が接続された場合のそれぞれに対して、図８（ｃ）に示すような処理を施された出力フォーマットになっている。

５）コネクタ切り替え
切替制御信号ｃｇが出力されることにより、コネクタ２２ａと２２ｂのいずれかが選択され、またはコネクタ２３ａと２３ｂのいずれかが選択される。これにより、ＣＣＤフォーマットに適合した適切なコネクタが選択され、その選択されたコネクタを通じて映像信号が出力されるようになる。例えば、カメラヘッド５１が接続されているときは、ＢＮＣコネクタとされ、カメラヘッド５２が接続されているときは、Ｄ端子とするなどである。

以上のような構成を有し、以上のように作動するヘッド分離型カメラ１は、次のような作用効果を奏する。例えば、マシンビジョンで用いられる画像処理用のヘッド分離型カメラでは、フレームレートの高低と、解像度の高低という２つの性能が相反している（図９参照)。すなわち、高解像度のカメラでは、低フレームレート(出力スピードが遅い)であり、一方、高フレームレートであれば、低解像度となる。内視鏡用のカメラも、図１０に示すように、感度の高低と、解像度の高低という２つの性能が相反している。

従来のヘッド分離型カメラでは、このような場合において、高解像度のヘッドを接続する場合と、高フレームレートまたは高感度のヘッドを使い分ける必要があった。

しかし、本発明におけるヘッド分離型カメラ１では、ヘッド判別回路１９による判別結果に基づいて、ＭＰＵ２０が切替制御信号ｃｇを出力することによって、ＣＣＤフォーマットに適合した駆動信号と映像信号が生成され、さらにＣＣＤフォーマットに適合した出力フォーマットで映像信号が出力される。そのため、ＣＣＤフォーマットの異なるヘッドが接続されても（例えば、ヘッド５１の代わりにヘッド５２が接続されても）、接続されているヘッドのＣＣＤフォーマットに適合した適切な処理が行なわれるから、同じＣＣＵ１０に対して、高解像度のヘッドも高フレームレートのヘッドも両方とも接続することができる。

したがって、ヘッド分離型カメラ１では、高解像度のヘッドを用いる場合と、高フレームレートのヘッドを用いる場合という複数のヘッド分離型カメラを構築する場合でも、カメラヘッドのみを変えればよく、ＣＣＵ１０の交換を要しないようになっている。

ヘッド分離型カメラ１では、複数のヘッドに対して、同一のＣＣＵ１０を使用することができる。そのため、複数のカメラヘッドを使用するユーザでも、購入するなどして複数のＣＣＵを用意する必要がなく、低コスト化を図ることができる。

そして、従来のヘッド分離型カメラでは、図１２（ａ）に示すように、１／３インチと１／２インチといったように、サイズが異なる別々のＣＣＤを接続できるとしても、ＣＣＵは駆動周波数などが共通であり、ＣＣＤのフォーマットの同じヘッドしか取り扱えなかった。

これに対し、本発明によるヘッド分離型カメラ１では、図１２（ｂ）に示すように、インチサイズが同じ１／３インチでも、ＣＣＤフォーマットの相違に応じて駆動周波数などが適切なものとなっているので、ＣＣＤフォーマットの異なる複数のカメラヘッドでも接続することができるようになっている。

このように、ヘッド分離型カメラ１は、数種類のカメラヘッドを用いる必要があるときでも、同じＣＣＵ１０に対して、それぞれの用途に合ったカメラヘッドを交換して接続するだけでよく、ＣＣＵ１０の交換を要しないようになっている。

なお、上記カメラコントロールユニットでは、カメラヘッド５１，５２以外のカメラヘッド（例えばカメラヘッド５３）が接続されることもある。そのような場合には、カメラヘッド５１，５２以外のヘッド（例えばカメラヘッド５３）に応じた処理が行なわれるようにすればよい。この場合、デジタル信号処理部１５，出力フォーマット変換部１６，タイミングジェネレータ１７，デジタルコネクタ２２，アナログコネクタ２３および発振回路２５に、カメラヘッド５１，５２以外のカメラヘッド（例えばカメラヘッド５３）に応じた処理を行なえる構成を設ければよい。例えば、デジタルコネクタ２２にＰＣフォーマットのヘッドの場合に対応して、ＤＶＩコネクタを設けるなどである。

なお、ＣＣＵ１０がＣＣＤフォーマットを判別して判別信号ｓｇを出力しているが、カメラヘッドが搭載されているＣＣＤのフォーマットを示すフォーマット信号をＣＣＵ１０に出力し、ＣＣＵ１０がそのフォーマット信号に基づいて、駆動信号の生成などの動作を切り替えるようにしてもよい。

上記実施の形態に記載されている回路（ヘッド判別回路１９、発振回路２５、ＰＬＬ回路２７ａ，２７ｂ、タイミングジェネレータ１７、デジタル信号処理部１５、出力フォーマット変換部１６、デジタルコネクタ２２、アナログコネクタ２３）は本発明を実現するための一例となる回路である。本発明は、本発明を実現可能な上記以外の回路を用いたヘッド分離型カメラについても適用することができる。

本実施の形態におけるヘッド分離型カメラの構成を示すブロック図で、（ａ）はカメラヘッド５１が接続される場合、（ｂ）はカメラヘッド５２が接続される場合、（ｃ）はカメラヘッド５３が接続される場合を示している。 ヘッド分離型カメラを構成するＣＣＵの内部構成を示すブロック図である。 ＣＣＵの内部構成のうち、ヘッド分離型カメラをマルチヘッドタイプとする上で不可欠な構成を中心に示し、他の構成を省略して示したブロック図である。 発振回路、ＭＰＵおよびタイミングジェネレータを示すブロック図である。 別の発振器およびタイミングジェネレータを示すブロック図である。 本実施の形態におけるカメラヘッドの構成を示すブロック図である。 切替処理の動作手順を示すフローチャートである。 ＣＣＵの主要な動作特性の一例を示す図で、（ａ）はタイミングジェネレータによる駆動信号の生成、（ｂ）デジタル信号処理部による信号処理、（ｃ）出力フォーマット変換部によるフォーマット変換の特性の一例を示す図である。 フレームレートの高低と、解像度の高低という２つの性能が相反していることを示す図である。 感度の高低と、解像度の高低という２つの性能が相反していることを示す図である。 従来のヘッド分離型カメラの構成を示すブロック図である。 ＣＣＵの動作特性の一例を示す図で、（ａ）インチサイズの異なるＣＣＤに対応した従来のＣＣＵの動作特性、（ｂ）はインチサイズの同じＣＣＤに対応した従来のＣＣＵの動作特性を示す図である。

符号の説明

１…ヘッド分離型カメラ、１０…ＣＣＵ
１５…デジタル信号処理部、１６…出力フォーマット変換部
１５ａ，１５ｂ…映像信号生成部、１６ａ，１６ｂ…変換部
１７…タイミングジェネレータ、１７ａ，１７ｂ…駆動信号生成部
１９…ヘッド判別回路、２０…ＭＰＵ
２２…デジタルコネクタ、２３…アナログコネクタ
２５…発振部、５１，５２，５３…カメラヘッド

Claims (9)

1. 撮像素子を備えたカメラヘッドと、該カメラヘッドが接続されるカメラコントロールユニットとを有するヘッド分離型カメラであって、
   前記カメラコントロールユニットは、前記撮像素子を駆動するための該撮像素子のフォーマットごとに相違する駆動信号を生成する複数の駆動信号生成部を備えた駆動信号生成手段と、
   前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて、前記撮像素子のフォーマットごとに相違する映像信号を生成する複数の映像信号生成部を備えた映像信号生成手段と、
   該映像信号生成手段により生成された前記映像信号を前記撮像素子のフォーマットごとに相違する出力フォーマットに変換する複数の変換部を備えたフォーマット変換手段と、
   前記複数の駆動信号生成部、前記複数の映像信号生成部および前記複数の変換部のうち、作動する前記駆動信号生成部、映像信号生成部および変換部を前記撮像素子のフォーマットに応じて切替える切替手段とを有することを特徴とするヘッド分離型カメラ。
2. 前記カメラコントロールユニットは、前記撮像素子のフォーマットを判別する判別手段を更に有し、
   前記切替手段は、前記判別手段の判別結果に基づいて、作動する前記駆動信号生成部、映像信号生成部および変換部を切替えることを特徴とする請求項１記載のヘッド分離型カメラ。
3. 前記カメラコントロールユニットは、手動操作が可能な手動スイッチを更に有し、
   前記判別手段は、前記手動スイッチの前記手動操作に応じて前記撮像素子のフォーマットを判別することを特徴とする請求項２記載のヘッド分離型カメラ。
4. 前記判別手段は、前記カメラヘッドと、前記カメラコントロールユニットとを接続するためのケーブルの空き端子に応じて、前記撮像素子のフォーマットを判別することを特徴とする請求項２記載のヘッド分離型カメラ。
5. 前記カメラヘッドが前記撮像素子のフォーマットを特定可能なフォーマット情報を記憶するフォーマット情報記憶手段を更に有し、
   前記カメラコントロールユニットは、前記フォーマット情報記憶手段に記憶されている前記フォーマット情報を読み出すフォーマット情報読出手段を更に有し、
   前記判別手段は、前記フォーマット情報読出手段により読み出された前記フォーマット情報に応じて、前記撮像素子のフォーマットを判別することを特徴とする請求項２記載のヘッド分離型カメラ。
6. 前記撮像素子のフォーマットごとに相違する周波数で発振する発振部を複数備えた発振手段を更に有し、
   前記切替手段は、作動する前記発振部を前記撮像素子のフォーマットに応じて切替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のヘッド分離型カメラ。
7. 前記発振手段は、前記撮像素子のフォーマットごとに相違する動作クロックを生成するＰＬＬ回路を複数有し、
   前記切替手段は、作動する前記ＰＬＬ回路を前記撮像素子のフォーマットに応じて切替えることを特徴とする請求項５記載のヘッド分離型カメラ。
8. 撮像素子を備えたカメラヘッドと、該カメラヘッドが接続されるカメラコントロールユニットとを有するヘッド分離型カメラを構成するカメラヘッドであって、
   前記撮像素子のフォーマットを特定可能なフォーマット情報を記憶するフォーマット情報記憶手段を有するカメラヘッド。
9. 撮像素子を備えたカメラヘッドと、該カメラヘッドが接続されるカメラコントロールユニットとを有するヘッド分離型カメラを構成するカメラコントロールユニットであって、
   前記撮像素子を駆動するための該撮像素子のフォーマットごとに相違する駆動信号を生成する複数の駆動信号生成部を備えた駆動信号生成手段と、
   前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて、前記撮像素子のフォーマットごとに相違する映像信号を生成する複数の映像信号生成部を備えた映像信号生成手段と、
   該映像信号生成手段により生成された前記映像信号を前記撮像素子のフォーマットごとに相違する出力フォーマットに変換する複数の変換部を備えたフォーマット変換手段と、
   前記複数の駆動信号生成部、前記複数の映像信号生成部および前記複数の変換部のうち、作動する前記駆動信号生成部、映像信号生成部および変換部を前記撮像素子のフォーマットに応じて切替える切替手段とを有することを特徴とするカメラコントロールユニット。
   

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