JP3330359B2 - ビデオカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮影により映像信
号を生成するヘッド部と映像信号を処理するカメラ本体
部とが伝送線で接続されてなるビデオカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子を用い
たビデオカメラは産業用ビジョンシステムにおいて撮像
装置として使用されている。図９は、このような従来の
ＣＣＤビデオカメラの構成を示す概念図である。

【０００３】従来のビデオカメラ１００は、カメラ本体
部１０１、ヘッド部１０２、およびカメラ本体部１０１
とヘッド部１０２とを接続するケーブル１０３を備え
る。

【０００４】ヘッド部１０２には撮影により撮像情報を
得るためのＣＣＤ撮像素子１０４が設けられている。Ｃ
ＣＤ撮像素子１０４では、所定のタイミングで光電変換
を行うとともに光電変換により得られた電荷を転送して
出力するために、カメラ本体部１０１からケーブル１０
３中の複数の伝送線を介してヘッド部１０２のＣＣＤ撮
像素子１０４に８〜１０種類程度のタイミング信号が伝
送される。

【０００５】このようなタイミング信号としては、例え
ば、ＣＣＤ撮像素子１０４の光電変換部の電荷を排出す
るための電荷排出信号、電荷蓄積時間を制御するための
シフトゲート信号、垂直方向に電荷を転送するための３
種類の垂直転送クロック、水平方向に電荷を転送するた
めの２種類の水平転送クロックおよびＣＣＤ撮像素子１
０４が１画素分の電荷を転送するごとにリセットを行う
ためのリセットゲートクロックがある。

【０００６】また、ＣＣＤ撮像素子１０４からカメラ本
体部１０１へは、撮影より得られた撮像情報を示す映像
信号がケーブル１０３中の伝送線を介して伝送される。
また、ＣＣＤ撮像素子１０４から出力された映像信号
は、ケーブル１０３中の伝送線を経てカメラ本体部１０
１に伝送され、カメラ本体部１０１でサンプリングされ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図９に示す従来のビデ
オカメラ１００においては、例えば、カメラ本体部１０
１からヘッド部１０２へ電荷排出信号、３種類の垂直転
送クロック、２種類の水平転送クロックおよびリセット
ゲートクロックを伝送する必要がある。特に、２種類の
水平転送クロックおよびリセットゲートクロックは高い
周波数を有するため、同軸線を用いて伝送する必要があ
る。したがって、タイミング信号の伝送のために１０本
の伝送線が必要となる。また、ヘッド部１０２からカメ
ラ本体部１０１へ映像信号を伝送する必要がある。映像
信号の伝送のためには、ノイズの混入を防ぐために同軸
線を用いる必要があり、２本の伝送線が必要となる。さ
らに、３系統の電源電圧および接地電圧を伝送するため
に４本の伝送線が必要となる。

【０００８】これらの結果、カメラ本体部１０１とヘッ
ド部１０２とを接続するケーブル１０３としては、１６
本の伝送線を含む多芯ケーブルを用いる必要がある。こ
のようにケーブル１０３として多芯ケーブルを用いる
と、カメラ本体部１０１とケーブル１０３およびケーブ
ル１０３とヘッド部１０２を接続するためのコネクタに
制約が多くなる。

【０００９】従来のビデオカメラ１００では多数の伝送
線が使用されているので、各タイミング信号を伝送する
伝送線に対してケーブルドライバおよびレシーバを挿入
すると、回路規模が大きくなり、消費電力も増大し、小
型化および低消費電力化の妨げとなる。そのため、従来
は、ケーブルドライバおよびレシーバを挿入せずに各タ
イミング信号の伝送を行っている。その結果、カメラ本
体部１０１の内部回路とケーブル１０３とのインピーダ
ンスマッチングおよびヘッド部１０２の内部回路とケー
ブル１０３とのインピーダンスマッチングを十分に取る
ことができない。

【００１０】インピーダンスマッチングを十分に取るこ
とができないため、ケーブル１０３の端部においてタイ
ミング信号の反射が起こるとともに、タイミング信号の
歪みおよびレベルの低下が生じる。タイミング信号の反
射およびレベルの低下により伝送効率が低下しかつ消費
電力が増大する。また、タイミング信号の反射により不
要輻射が増大する。さらに、タイミング信号の歪みやレ
ベルの低下によりヘッド部１０２の動作が不安定にな
る。ケーブル１０３の長さが数メートルを超えると、タ
イミング信号の歪みやレベルの低下が大きくなり、ＣＣ
Ｄ撮像素子１０４の正常な駆動が難しくなって質の高い
映像信号を得ることが困難になる。

【００１１】従来のビデオカメラ１００では、ヘッド部
１０２で生成された映像信号がケーブル１０３で伝送さ
れてカメラ本体部１０１でサンプリングされるため、例
えばケーブル１０３が長くなって映像信号の遅延が増大
するとサンプリングクロックの位相と映像信号の位相と
の間に時間的なずれが生じ、正常な画像を得る上で大き
な障害となる。そのため、従来のビデオカメラ１００で
は、遅延回路を挿入してケーブル１０３で生じる位相ず
れを補正しているので、ケーブル長の変更が困難になっ
ている。

【００１２】本発明の目的は、カメラ本体部とヘッド部
とを接続するケーブルにより伝送されるタイミング信号
の数が削減されたビデオカメラを提供することである。

【００１３】本発明の他の目的は、ケーブルの長さにか
かわらず安定に映像信号をサンプリングすることができ
るビデオカメラを提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係るビデオカメラは、カメラ本体部、ヘッド部、
およびカメラ本体部とヘッド部との間に接続される伝送
線を備え、カメラ本体部は、第１の数のタイミング信号
を生成して伝送線を介してヘッド部へ伝送する第１のタ
イミング信号生成回路を含み、ヘッド部は、伝送線を介
してカメラ本体部から伝送された第１の数のタイミング
信号に基づいて第１の数よりも多い第２の数のタイミン
グ信号を生成する第２のタイミング信号生成回路と、第
２のタイミング信号生成回路により生成された第２の数
のタイミング信号のいずれかまたは全てに応答して動作
し、映像信号を出力する撮像素子とを含むものである。

【００１５】本発明のビデオカメラにおいては、カメラ
本体部で第１のタイミング信号生成回路により生成され
た第１の数のタイミング信号が伝送線によりヘッド部へ
伝送される。ヘッド部では、第２のタイミング信号生成
回路により第１の数よりも多い第２の数のタイミング信
号が生成され、撮像素子が第２の数のタイミング信号に
応答して動作し、映像信号を出力する。

【００１６】それにより、伝送線数が第１の数と第２の
数との差だけ少なくなる。伝送線数が少ないので、各伝
送線にドライバおよびレシーバを挿入しても小型化が妨
げられない。そのため、ドライバおよびレシーバを挿入
することにより、カメラ本体部の内部回路と伝送線との
インピーダンスマッチングを取ることができ、かつ伝送
線とヘッド部の内部回路とのインピーダンスマッチング
を取ることができる。インピーダンスマッチングを十分
に取ることができるため、伝送線の端部において第１の
数のタイミング信号の反射が防止されるとともに第１の
数のタイミング信号の歪みおよびレベルの低下が防止さ
れる。

【００１７】第１の数のタイミング信号の反射およびレ
ベルの低下が防止されるため、伝送効率が良くなりかつ
消費電力が小さくなる。また、第１の数のタイミング信
号の反射が防止されるため不要輻射が減少する。さら
に、第１の数のタイミング信号の歪みやレベルの低下が
防止され、ヘッド部の動作が安定する。伝送線が長くな
っても、第１の数のタイミング信号の歪みやレベルの低
下が大きくならず、撮像素子が正常に駆動され、質の高
い映像信号を得ることができる。

【００１８】第２の発明に係るビデオカメラは、第１の
発明に係るビデオカメラの構成において、ヘッド部は、
第２の数のタイミング信号生成回路により生成された第
２の数のタイミング信号の一部に応答して撮像素子から
出力された映像信号をサンプリングして伝送線を介して
カメラ本体部へ伝送するサンプリング手段をさらに含
み、カメラ本体部は、伝送線を介してヘッド部から伝送
された映像信号に所定の処理を行う映像信号処理回路を
さらに含むものである。

【００１９】この場合、ヘッド部の第２のタイミング信
号生成回路により生成された第２の数のタイミング信号
の一部に応答してサンプリング手段が映像信号をサンプ
リングしてカメラ本体部の映像信号処理回路に伝送す
る。一方、撮像素子が第２の数のタイミング信号のいず
れかまたは全てに応答して動作するので、撮像素子から
出力された映像信号の位相と第２の数のタイミング信号
の位相との関係は一定に保たれる。そのため、サンプリ
ング手段において、撮像素子から出力された映像信号の
位相とサンプリング信号の位相との関係が一定に保た
れ、伝送線の長さにかかわらず、常に安定に映像信号を
サンプリングすることができる。それにより、遅延回路
を挿入する必要がなくなり、伝送線の長さを自由に変更
することができる。

【００２０】第３の発明に係るビデオカメラは、第２の
発明に係るビデオカメラの構成において、撮像素子は、
１フレームの撮像情報を得る複数の光電変換部および撮
像情報を転送するレジスタを有する二次元電荷結合素子
を含み、第１の数のタイミング信号は、原発振クロック
信号と、水平同期信号と、垂直同期信号とを含み、第２
の数のタイミング信号は、電荷結合素子における撮像情
報の転送タイミングを規定する複数の転送クロック信号
と、電荷結合素子のレジスタをリセットするリセット信
号と、サンプリング手段のサンプリングタイミングを規
定するサンプリング信号とを含むものである。

【００２１】この場合、第２のタイミング信号生成回路
は、原発振クロック、水平同期信号および垂直同期信号
から、電荷結合素子に必要な複数の転送クロック信号お
よびリセット信号ならびにサンプリング手段に必要なサ
ンプリング信号が生成される。それにより、伝送線の数
を増やさずにサンプリング信号を生成することができ
る。

【００２２】第４の発明に係るビデオカメラは、第３の
発明に係るビデオカメラの構成において、第２の数のタ
イミング信号は、電荷結合素子の複数の光電変換部の電
荷を排出する電荷排出信号をさらに含むものである。

【００２３】この場合、伝送線数を増やすことなく、ヘ
ッド部の第２のタイミング信号生成回路により電荷排出
信号を生成することができる。

【００２４】第５の発明に係るビデオカメラは、第４の
発明に係るビデオカメラの構成において、第１の数のタ
イミング信号は、任意のタイミングで生成されるトリガ
タイミング信号をさらに含むものである。

【００２５】この場合、第２のタイミング信号生成回路
は、第２の数のタイミング信号のいずれかをトリガタイ
ミング信号に応答して任意のタイミングで生成すること
ができる。それにより、非同期動作が可能となる。

【００２６】第６の発明に係るビデオカメラは、第３〜
第５のいずれかの発明に係るビデオカメラの構成におい
て、カメラ本体部は、第１のタイミング信号生成回路に
より生成された原発振クロック信号および水平同期信号
を低電圧差動信号として伝送線を介してヘッド部に伝送
するドライバをさらに含むものである。

【００２７】この場合、比較的周波数の高い原発振クロ
ック信号および水平同期信号が低電圧差動信号で伝送さ
れるので、高速な信号伝送が可能となり、消費電力、不
要輻射および外部ノイズ信号の混入による悪影響を低減
することができる。

【００２８】第７の発明に係るビデオカメラは、第２〜
第６のいずれかの発明に係るビデオカメラの構成におい
て、サンプリング信号は、互いに異なる位相を有する第
１および第２のサンプリング信号を含み、サンプリング
手段は、第１および第２のサンプリング信号に応答して
撮像素子から出力された映像信号をサンプリングする相
関二重サンプリング素子を含むものである。

【００２９】この場合、ヘッド部の相関二重サンプリン
グ素子により第１および第２のサンプリング信号に応答
して相関二重サンプリングを行うことができ、映像信号
の基準レベルが変動しても映像信号の信号レベルを安定
にサンプリングすることができる。

【００３０】第８の発明に係るビデオカメラは、第１〜
第７のいずれかの発明に係るビデオカメラの構成におい
て、第１のタイミング信号生成回路は、撮像素子の動作
モードを設定するための設定信号を第１の数のタイミン
グ信号のいずれかに重畳し、第２のタイミング信号生成
回路は、第１の数のタイミング信号に重畳された設定信
号に基づいて第２の数のタイミング信号の発生タイミン
グを制御するものである。

【００３１】この場合、第２の数のタイミング信号の発
生タイミングの制御のための設定信号が第１の数のタイ
ミング信号に重畳されるので、伝送線の数を増加させる
ことなく撮像素子の動作モードを設定できる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００３３】図１は本発明の一実施の形態によるビデオ
カメラのブロック図である。図１において、ビデオカメ
ラ１は、カメラ本体部２、ケーブル３およびヘッド部４
を備える。

【００３４】カメラ本体部２は、電源回路５、タイミン
グジェネレータ６、パラレル・シリアル変換器７、切り
換え信号発生回路８、切り換え装置９、映像信号処理回
路１０、ドライバ１１ａ〜１１ｄおよびレシーバ１１ｅ
を備える。ケーブル３は、伝送線３１〜３５および４本
の電源ライン３６を含む。

【００３５】ヘッド部４は、レシーバ１１ｆ〜１１ｉ、
ドライバ１１ｊ、タイミングジェネレータ１２、シリア
ル・パラレル変換器１３、ＣＣＤ撮像素子１４および相
関二重サンプリング素子（以下、ＣＤＳ素子と呼ぶ）１
５を備える。

【００３６】カメラ本体部２の電源回路５は、後述する
ＣＣＤ撮像素子１４を駆動するための３種類の電源電圧
Ｖ_DD，Ｖ_RD，Ｖ_L および接地電圧ＧＮＤを発生する。タ
イミングジェネレータ６は、原発振クロックＣＫ、水平
走査周期を規定するタイミングに相当する水平同期信号
ＨＳＳ、垂直走査周期を規定する垂直同期信号ＶＳＳお
よび外部から任意のタイミングで与えられるトリガに応
答して生成されるトリガタイミング信号ＴＴを発生す
る。

【００３７】パラレル・シリアル変換器７は、後述する
タイミングジェネレータ１２の設定を行うための制御パ
ラメータを示すパラレル信号ＰＤをシリアルデータスト
ローブＳＴＲＢ、シリアルデータＤＡＴＡおよびシリア
ルクロックＤＣＬＫに変換して出力する。

【００３８】切り換え装置９は、タイミングジェネレー
タ６により発生される水平同期信号ＨＳＳ、垂直同期信
号ＶＳＳおよびトリガタイミング信号ＴＴと、パラレル
・シリアル変換器７により出力されるシリアルデータス
トローブＳＴＲＢ、シリアルデータＤＡＴＡおよびシリ
アルクロックＤＣＬＫとを切り換えてドライバ１１ｂ，
１１ｃ，１１ｄへ出力する。それにより、水平同期信号
ＨＳＳ、垂直同期信号ＶＳＳおよびトリガタイミング信
号ＴＴにそれぞれシリアルデータストローブＳＴＲＢ、
シリアルデータＤＡＴＡおよびシリアルクロックＤＣＬ
Ｋが重畳される。以下、原発振クロックＣＫ、水平同期
信号ＨＳＳ、垂直同期信号ＶＳＳおよびトリガタイミン
グ信号ＴＴをタイミング信号φ１と総称する。切り換え
信号発生回路８は、切り換え装置９に切り換えを行わせ
るための切り換え信号ＳＷを出力する。

【００３９】ドライバ１１ａは、タイミングジェネレー
タ６から出力された原発振クロックＣＫを伝送線３１に
与える。ドライバ１１ｂは、切り換え装置９から出力さ
れた水平同期信号ＨＳＳを伝送線３２に与える。ドライ
バ１１ｃは、切り換え装置９から出力された垂直同期信
号ＶＳＳを伝送線３３に与える。ドライバ１１ｄは、切
り換え装置９から出力されたトリガタイミング信号ＴＴ
を伝送線３４に与える。４本の電源ライン３６は電源回
路５から発生された３種類の電圧Ｖ_DD，Ｖ_RD，Ｖ_L およ
び接地電圧ＧＮＤをヘッド部４に供給する。

【００４０】ヘッド部４のレシーバ１１ｆは、伝送線３
１により伝送された原発振クロックＣＫをタイミングジ
ェネレータ１２に与える。レシーバ１１ｇは、伝送線３
２に伝送された水平同期信号ＨＳＳをタイミングジェネ
レータ１２およびシリアル・パラレル変換器１３に与え
る。レシーバ１１ｈは、伝送線３３により伝送された垂
直同期信号ＶＳＳをタイミングジェネレータ１２および
シリアル・パラレル変換器１３に与える。レシーバ１１
ｉは、伝送線３４により伝送されたトリガタイミング信
号ＴＴをタイミングジェネレータ１２およびシリアル・
パラレル変換器１３に与える。

【００４１】タイミングジェネレータ１２は、レシーバ
１１ｆから与えられた原発振クロックＣＫ、レシーバ１
１ｇから与えられた水平同期信号ＨＳＳ、レシーバ１１
ｈから与えられた垂直同期信号ＶＳＳおよびレシーバ１
１ｉから与えられたトリガタイミング信号ＴＴに基づい
てタイミング信号φ２およびサンプリング信号ＳＨＰ，
ＳＨＤを生成する。タイミング信号φ２は、後述する８
種類の信号を含む。

【００４２】シリアル・パラレル変換器１３は、水平同
期信号ＨＳＳに重畳されたシリアルデータストローブＳ
ＴＲＢ、垂直同期信号ＶＳＳに重畳されたシリアルデー
タＤＡＴＡおよびトリガタイミング信号ＴＴに重畳され
たシリアルクロックＤＣＬＫから制御パラメータを示す
パラレル信号ＰＤを生成してタイミングジェネレータ１
２に出力する。

【００４３】ＣＣＤ撮像素子１４は、電源回路５から電
源ライン３６を介して供給される電源電圧Ｖ_DD，Ｖ_RD，
Ｖ_L および接地電圧ＧＮＤにより駆動され、タイミング
ジェネレータ１２から与えられるタイミング信号φ２に
応答して光電変換を行うとともに光電変換により得られ
た電荷を転送し、映像信号ＶＤ_inとして出力する。

【００４４】ＣＤＳ素子１５は、タイミングジェネレー
タ１２から与えられたサンプリング信号ＳＨＰ，ＳＨＤ
に基づいて、ＣＣＤ撮像素子１４から与えられた映像信
号ＶＤ_inをサンプリングし、サンプリングされた映像信
号ＶＤ_out をドライバ１１ｊを介して伝送線３５に出力
する。

【００４５】カメラ本体部２のレシーバ１１ｅは、伝送
線３５により伝送された映像信号ＶＤ_out を映像信号処
理回路１０に与える。映像信号処理回路１０は、レシー
バ１１ｅから伝えられた映像信号ＶＤ_out に所定の処理
を行う。所定の処理は、例えば映像信号ＶＤ_out に同期
信号を付加して出力する処理、映像信号ＶＤ_out をデジ
タル信号に変換して出力する処理等である。

【００４６】なお、原発振クロックＣＫおよび水平同期
信号ＨＳＳの周波数は例えば４０ＭＨｚおよび２０ＭＨ
ｚと比較的高いので、ドライバ１１ａ，１１ｂおよびレ
シーバ１１ｆ，１１ｇとしてＬＶＤＳ（Low Voltage Di
fferential Signaling）素子を用いる。それにより、原
発振クロックＣＫおよび水平同期信号ＨＳＳを低電圧差
動信号として伝送することができるので、高速な信号伝
送が可能となるとともに、伝送信号振幅を軽減でき、電
力消費の低減、不要輻射の低減、および外部ノイズによ
る影響の低減が可能となる。

【００４７】本実施の形態において、タイミングジェネ
レータ６が第１のタイミング信号生成回路に相当し、タ
イミングジェネレータ１２が第２のタイミング信号生成
回路に相当し、ＣＤＳ素子１５がサンプリング手段に相
当し、タイミング信号φ１が第１の数のタイミング信号
に相当し、タイミング信号φ２およびサンプリング信号
ＳＨＰ，ＳＨＤが第２の数のタイミング信号に相当す
る。

【００４８】次にビデオカメラ１の動作の概要について
説明する。まず切り換え信号発生回路８から出力された
切り換え信号ＳＷにより、切り換え装置９で切り換えが
行われ、パラレル・シリアル変換器７から出力されたシ
リアルデータストローブＳＴＲＢ、シリアルデータＤＡ
ＴＡおよびシリアルクロックＤＣＬＫがそれぞれ水平同
期信号ＨＳＳ，垂直同期信号ＶＳＳおよびトリガタイミ
ング信号ＴＴに重畳され、ドライバ１１ｂ〜１１ｄ、伝
送線３２〜３４およびレシーバ１１ｇ〜１１ｉを介して
ヘッド部４のタイミングジェネレータ１２およびシリア
ル・パラレル変換器１３に与えられる。

【００４９】シリアル・パラレル変換器１３は、シリア
ルデータストローブＳＴＲＢ、シリアルデータＤＡＴＡ
およびシリアルクロックＤＣＬＫから制御パラメータを
示すパラレル信号ＰＤを生成してタイミングジェネレー
タ１２に出力する。タイミングジェネレータ１２の動作
モードがパラレル信号ＰＤにより設定される。動作モー
ドの設定には、シャッタ時間の設定、１フレームに１回
の電子シャッタ動作を行う連続（同期シャッタ）モード
か外部から与えられるトリガに同期してシャッタ動作を
行うランダム（非同期シャッタ）モードかの設定、およ
び倍速等の特殊モードの設定が含まれる。

【００５０】タイミングジェネレータ１２の動作モード
が設定されると、切り換え信号発生回路８から出力され
た切り換え信号ＳＷにより、切り換え装置９で切り換え
が行われ、カメラ本体部２のタイミングジェネレータ６
から出力された水平同期信号ＨＳＳ、垂直同期信号ＶＳ
Ｓおよびトリガタイミング信号ＴＴがドライバ１１ｂ〜
１１ｄ、伝送線３２〜３４およびレシーバ１１ｇ〜１１
ｉを介してヘッド部４のタイミングジェネレータ１２お
よびシリアル・パラレル変換器１３に与えられる。

【００５１】タイミングジェネレータ１２は、原発振ク
ロックＣＫ、水平同期信号ＨＳＳ、垂直同期信号ＶＳＳ
およびトリガタイミング信号ＴＴからタイミング信号φ
２およびサンプリング信号ＳＨＰ，ＳＨＤを生成する。
タイミング信号φ２には、後述する水平転送クロックＨ
１，Ｈ２、垂直転送クロックＶ１〜Ｖ３、シフトゲート
信号ＳＧ、リセットゲートクロックＲＧおよび放電パル
スＳＵＢが含まれる。タイミング信号φ２の波形は動作
モードの設定によって変更することができる。

【００５２】ＣＣＤ撮像素子１４には、カメラ本体部２
の電源回路５から電源電圧Ｖ_DD，Ｖ _L ，Ｖ_RDおよび接地
電圧ＧＮＤが供給されており、ＣＣＤ撮像素子１４は、
タイミングジェネレータ１２から出力されたタイミング
信号φ２に応答して動作し、映像信号ＶＤ_inを出力す
る。ＣＣＤ撮像素子１４の動作については後述する。

【００５３】ＣＤＳ素子１５は、タイミングジェネレー
タ１２から出力されたサンプリング信号ＳＨＰ，ＳＨＤ
に応答して、ＣＣＤ撮像素子１４から出力された映像信
号ＶＤ_inの相関二重サンプリングを行う。その結果、Ｃ
ＤＳ素子１５から出力される映像信号ＶＤ_out がドライ
バ１１ｊ、伝送線３５およびレシーバ１１ｅを介してカ
メラ本体部２の映像信号処理回路１０に与えられる。

【００５４】本実施の形態のビデオカメラ１によれば、
４種類の信号からなるタイミング信号φ１（原発振クロ
ックＣＫ、水平同期信号ＨＳＳ、垂直同期信号ＶＳＳお
よびトリガタイミング信号ＴＴ）がケーブル３でカメラ
本体部２からヘッド部４に伝送されて８種類の信号から
なるタイミング信号φ２（水平転送クロックＨ１，Ｈ
２、リセットゲートクロックＲＧ、シフトゲート信号Ｓ
Ｇ、垂直転送クロックＶ１〜Ｖ３および放電パルスＳＵ
Ｂ）および２種類のサンプリンブ信号ＳＨＰ，ＳＨＤが
ヘッド部４のタイミングジェネレータ１２で生成される
ので、ケーブル３に含まれる伝送線の数を大幅に削減す
ることができる。そのため、伝送線３１〜３５に必要な
ドライバ１１ａ〜１１ｄ，１１ｊおよびレシーバ１１
ｅ，１１ｆ〜１１ｉの数も少なくなり、カメラ本体部２
およびヘッド部４が大型化しない。

【００５５】ドライバ１１ａ〜１１ｄを挿入することに
よりケーブル３とカメラ本体部２の内部回路とのインピ
ーダンスマッチングを十分にとることができ、レシーバ
１１ｆ〜１１ｉを挿入することによりケーブル３とヘッ
ド部４の内部回路とのインピーダンスマッチングを十分
に取ることができる。そのため、ケーブル３の端部にお
いて、タイミング信号φ１の反射が防止され、タイミン
グ信号φ１の歪みおよびレベルの低下が生じない。した
がって、タイミング信号φ１の伝送効率が低下せずかつ
消費電力が少なくなる。

【００５６】また、タイミング信号φ１の反射が防止さ
れるので、不要輻射が少なくなる。さらに、タイミング
信号φ１の歪みやレベルの低下が生じないのでヘッド部
４の動作が安定する。ケーブル３の長さが数メートルを
超える場合、例えば５〜１０メートル以上のヘッド分離
を行う場合でも安定に動作する。したがって、タイミン
グ信号φ２の歪みやレベルの低下が防止され、ＣＣＤ撮
像素子１４の正常な駆動が行われ、質の高い映像信号を
得ることができる。

【００５７】また、ヘッド部４の仕様が変更されて、ヘ
ッド部４において用いるＣＣＤ撮像素子１４の種類の変
更によりＣＣＤ撮像素子１４が必要とするタイミング信
号φ２の種類が変わっても、カメラ本体部２から出力さ
れる信号の種類を固定することができるので、ケーブル
３の種類を例えば１２芯線に共通化でき、コネクタの仕
様も統一できる。そのため、異なるＣＣＤ撮像素子を用
いるビデオカメラ間でケーブルおよびコネクタを共通化
でき、コストダウンを図ることができる。また、ヘッド
部４の仕様が変更されてもカメラ本体部２の仕様を変更
しなくてもよくなり、ヘッド部４のみの変換が可能にな
る。

【００５８】図１のビデオカメラ１においてケーブル３
として１２芯線を用いることができるのは、ＬＶＤＳ素
子からなるドライバ１１ａとレシーバ１１ｆとを結ぶ伝
送線３１およびＬＶＤＳ素子からなるドライバ１１ｂと
レシーバ１１ｇとを結ぶ伝送線３２がそれぞれ２本ずつ
必要であり、映像信号ＶＤ_out を伝送する伝送線３５も
同軸線であるため２本必要になり、これら伝送線３１，
３２，３５と残り２本の伝送線３３，３４および４本の
電源ライン３６とを合わせると１２本になるからであ
る。

【００５９】また、周波数の高い原発振クロックＣＫお
よび水平同期信号ＨＳＳは、ＬＶＤＳ素子からなるドラ
イバ１１ａ，１１ｂおよびレシーバ１１ｆ，１１ｇで伝
送されるので、高効率かつ高品質に伝送される。それに
より、ビデオカメラ１の各個体間の性能のばらつきが発
生し難い。

【００６０】また、ＣＤＳ素子１５から出力された映像
信号ＶＤ_out についてもドライバ１１ｊおよびレシーバ
１１ｅを用いて伝送線３５の端部におけるインピーダン
スマッチングが十分に取られているので、ケーブル３を
長くしても映像信号波形の歪みや減衰が少ない。

【００６１】さらに、ＣＤＳ素子１５がヘッド部４に設
けられるとともにサンプリング信号ＳＨＰ，ＳＨＤがヘ
ッド部４のタイミングジェネレータ１２で生成されるの
で、ＣＤＳ素子１５のサンプリング信号ＳＨＰ，ＳＨＤ
の位相と映像信号ＶＤ_inの位相との関係が一定に保たれ
るため、ケーブル３の長さの変更にかかわらず動作が安
定している。これにより、ビデオカメラ１の出荷後のケ
ーブル３の長さの変更およびヘッド部４のみの交換が可
能になる。

【００６２】図２はＣＣＤ撮像素子１４の構成を示すブ
ロック図である。また、図３および図４はタイミングジ
ェネレータ１２に入力されるタイミング信号φ１とタイ
ミングジェネレータ１２から出力されるタイミング信号
φ２およびサンプリング信号ＳＨＰ，ＳＨＤとの関係を
示すタイミング図である。図４は図３の時間軸を拡大し
たものである。

【００６３】図２において、ＣＣＤ撮像素子１４は、複
数の光電変換画素（光セル）２０、複数の垂直シフトレ
ジスタ２１、水平シフトレジスタ２２および出力部２３
を備える。

【００６４】図２のＣＣＤ撮像素子１４はタイミング信
号φ２により駆動される。上記のように、タイミング信
号φ２は、タイミングジェネレータ１２においてタイミ
ング信号φ１に基づいて生成される。なお、サンプリン
グ信号ＳＨＰ，ＳＨＤもタイミングジェネレータ１２に
おいてタイミング信号φ１に基づいて生成される。

【００６５】図３および図４において、タイミング信号
φ１のうち、水平同期信号ＨＳＳはＣＣＤ撮像素子１４
の水平走査周期で所定時間ローレベルに立ち下がり、垂
直同期信号ＶＳＳはＣＣＤ撮像素子１４の垂直走査周期
で所定時間ローレベルに立ち下がる。これらの水平同期
信号ＨＳＳおよび垂直同期信号ＶＳＳは原発振クロック
ＣＫを分周することにより得られる。また、トリガタイ
ミング信号ＴＴは、外部から任意のタイミングで与えら
れるトリガに応答して所定時間ローレベルに立ち下が
る。

【００６６】図４に示すように、水平転送クロックＨ
１，Ｈ２は、互いに１８０度異なる位相を有し、１画素
分の走査周期でパルス状に変化する。水平転送クロック
Ｈ１，Ｈ２には、１水平走査周期ごとにパルスの休止期
間Ｘ１が設けられている。水平転送クロックＨ１，Ｈ２
は原発振クロックＣＫを分周することにより得られる。

【００６７】垂直転送クロックＶ１，Ｖ２，Ｖ３は、そ
れぞれ異なる位相を有し、水平走査周期でパルス状に変
化する。特に、垂直転送クロックＶ３には、垂直同期信
号ＶＳＳに同期する垂直同期信号ＶＳが重畳される。こ
れらの垂直転送クロックＶ１，Ｖ２，Ｖ３は、水平転送
クロックＨ１，Ｈ２の休止期間Ｘ１に発生する。垂直転
送クロックＶ１，Ｖ２，Ｖ３は、原発振クロックＣＫ、
水平同期信号ＨＳＳおよび垂直同期信号ＶＳＳに基づい
て生成される。

【００６８】リセットゲートクロックＲＧも、図４に示
すように、水平転送クロックＨ１，Ｈ２と同様に１画素
分の走査周期でパルス状に変化する。リセットゲートク
ロックＲＧは原発振クロックＣＫを分周することにより
得られる。

【００６９】放電パルスＳＵＢは水平走査周期でパルス
状に変化する。それにより、各光電変換画素２０に蓄積
された電荷が周期的に基板（図示せず）に放電される。
放電パルスＳＵＢは、原発振クロックＣＫ、水平同期信
号ＨＳＳおよび垂直同期信号ＶＳＳに基づいて生成され
る。

【００７０】放電パルスＳＵＢによる放電の後、各光電
変換画素２０において電荷の蓄積が開始される。シフト
ゲート信号ＳＧに応答してシフトゲート（図示せず）を
介して蓄積された電荷が対応する垂直シフトレジスタ２
１に転送される。シフトゲート信号ＳＧは、同期モード
では、垂直同期信号ＶＳＳの立ち下がりから所定期間経
過後に立ち上がり、非同期モードでは、シフトゲート信
号ＳＧはトリガタイミング信号ＴＴに基づいて生成さ
れ、トリガタイミング信号ＴＴの立ち下がりから所定期
間経過後に立ち上がる。この所定期間が露光時間に相当
し、タイミングジェネレータ１２の動作モードの設定に
より変更される。

【００７１】垂直シフトレジスタ２１に転送された電荷
は、垂直転送クロックＶ１，Ｖ２，Ｖ３に応答して垂直
方向にシフトされて出力される。

【００７２】そして、複数の垂直シフトレジスタ２１か
ら出力される１水平ライン分の電荷が水平シフトレジス
タ２２に転送される。複数の垂直シフトレジスタ２１か
ら次の１水平ライン分の電荷が転送されるまでの間に、
水平シフトレジスタ２２の１水平ライン分の電荷が水平
転送クロックＨ１，Ｈ２に応答して１画素分ずつシフト
されつつ順次シリアルに出力部２３へ転送され、出力部
２３から映像信号ＶＤ _inとして出力される。

【００７３】出力部２３において、水平シフトレジスタ
２２から転送された電荷を保持するキャパシタ（図示せ
ず）はリセットゲートクロックＲＧによって電荷の転送
ごとにリセットされる。

【００７４】なお、サンプリング信号ＳＨＰ，ＳＨＤ
は、互いに異なる位相を有し、１画素分の走査周期でパ
ルス状に変化する。

【００７５】本例においては、光電変換画素２０が光電
変換部に相当し、放電パルスＳＵＢが電荷排出信号に相
当する。

【００７６】次に、ＣＤＳ素子１５における相関二重サ
ンプリングについて説明する。図５および図６は、ＣＤ
Ｓ素子１５の動作を示すタイミング図であり、図５は正
常な動作の場合、図６は不良動作の場合を示す。

【００７７】図５に示すように、相関二重サンプリング
では、サンプリング信号ＳＨＤでホールドされた映像信
号ＶＤ_inを基準にサンプリング信号ＳＨＰでホールドさ
れた映像信号ＶＤ_inのレベルが出力される。つまり、サ
ンプリング信号ＳＨＤのタイミングでサンプリングされ
た映像信号ＶＤ_inの基準レベルと、サンプリング信号Ｓ
ＨＰのタイミングでサンプリングされた映像信号ＶＤ_in
の信号レベルとの差分が映像信号ＶＤ_out として出力さ
れる。それにより、映像信号ＶＤ_inの基準レベルが変動
しても正常な映像信号ＶＤ_out を出力することができ
る。

【００７８】図６に示すように、ＣＤＳ素子１５に与え
られる映像信号ＶＤ_inとサンプリング信号ＳＨＰ，ＳＨ
Ｄとの間に位相のずれが生じると、サンプリング信号Ｓ
ＨＤで映像信号ＶＤ_inの基準レベルがサンプリングされ
ず、サンプリング信号ＳＨＰで映像信号ＶＤ_inの信号レ
ベルがサンプリングされない。そのため、正常な映像信
号ＶＤ_out を出力することができなくなる。

【００７９】図１のビデオカメラ１においては、ヘッド
部４においてサンプリング信号ＳＨＰ，ＳＨＤの発生お
よび映像信号ＶＤ_inのサンプリングが行われるので、サ
ンプリング信号ＳＨＰ，ＳＨＤの位相と映像信号ＶＤ_in
の位相との関係がケーブル３の長さにかかわらず一定に
保たれる。したがって、任意の長さのケーブル３を用い
た場合でも、サンプリング信号ＳＨＰ，ＳＨＤと映像信
号ＶＤ_inとの位相ずれによる画像の乱れが生じない。

【００８０】次に、タイミングジェネレータ１２の動作
モードを設定するためのシリアル・パラレル変換器１３
によるパラレル信号ＰＤの生成について説明する。

【００８１】シリアル・パラレル変換器１３は、シリア
ルデータストローブＳＴＲＢ、シリアルデータＤＡＴＡ
およびシリアルクロックＤＣＬＫからパラレル信号ＰＤ
を生成する。

【００８２】図７はシリアル・パラレル変換器１３の構
成を示すブロック図である。また、図８は図７のシリア
ル・パラレル変換器１３の動作を示すタイミング図であ
る。

【００８３】シリアル・パラレル変換器１３は、シフト
レジスタ４１およびＤフリップフロップ４２を備える。
シフトレジスタ４１は、図８に示すシリアルクロックＤ
ＣＬＫに応答して例えば１８個のデータをシリアルに記
憶してパラレルに出力する。Ｄフリップフロップ４２
は、シリアルデータストローブＳＴＲＢの後縁のタイミ
ングでシフトレジスタ４１から出力されている１８個の
データを記憶してパラレル信号ＰＤとして出力する。こ
のパラレル信号ＰＤによりタイミングジェネレータ１２
の動作モードが設定される。

【００８４】上述のように、タイミングジェネレータ１
２の動作モードの設定を行うためのシリアルデータスト
ローブＳＴＲＢ、シリアルデータＤＡＴＡおよびシリア
ルクロックＤＣＬＫは、カメラ本体部２からヘッド部４
に伝送される水平同期信号ＨＳＳ、垂直同期信号ＶＳＳ
およびトリガタイミング信号ＴＴに重畳される。そのた
め、ケーブル３の伝送線数を増加させずにタイミングジ
ェネレータ１２の動作モードの設定ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるビデオカメラの構
成を示すブロック図である。

【図２】図１のビデオカメラに用いられているＣＣＤ撮
像素子の構成を示すブロック図である。

【図３】図１のビデオカメラのヘッド部にあるタイミン
グジェネレータの入出力信号を示すタイミング図であ
る。

【図４】図１のビデオカメラのヘッド部にあるタイミン
グジェネレータの入出力信号を示すタイミング図であ
る。

【図５】相関二重サンプリング素子の動作の一例を示す
タイミング図である。

【図６】相関二重サンプリング素子の動作の他の例を示
すタイミング図である。

【図７】シリアル・パラレル変換器の構成を示すブロッ
ク図である。

【図８】シリアル・パラレル変換器の動作を説明するた
めのタイミング図である。

【図９】従来のビデオカメラの構成を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１ ビデオカメラ ２ カメラ本体部 ３ ケーブル ４ ヘッド部 ６，１２ タイミングジェネレータ ７ パラレル・シリアル変換器 １０ 映像信号処理回路 １３ シリアル・パラレル変換器 １４ ＣＣＤ撮像素子 １５ 相関二重サンプリング素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−276428（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−283365（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−144785（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−101583（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−317297（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−252438（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−308522（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−73964（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/335 H04N 5/225 - 5/232

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カメラ本体部、ヘッド部、および前記カ
   メラ本体部と前記ヘッド部との間に接続される伝送線を
   備え、 前記カメラ本体部は、 原発振クロック信号、水平同期信号および垂直同期信号
   を生成して前記伝送線を介して前記ヘッド部へ伝送する
   とともに、外部から任意のタイミングで与えられる非同
   期動作のためのトリガに応答してトリガタイミング信号
   を生成して前記伝送線を介して前記ヘッド部へ伝送する
   第１のタイミング信号生成回路と、 前記伝送線を介して前記ヘッド部から伝送された映像信
   号に所定の処理を行う映像信号処理回路とを含み、 前記ヘッド部は、 １フレームの撮像情報を得る複数の光電変換部および前
   記撮像情報を転送するレジスタを有するとともに映像信
   号を出力する二次元電荷結合素子と、 前記電荷結合素子から出力された映像信号をサンプリン
   グして前記伝送線を介して前記カメラ本体部へ伝送する
   サンプリング手段と、 前記伝送線を介して前記カメラ本体部から伝送された前
   記原発振クロック信号、前記水平同期信号および前記垂
   直同期信号に基づいて、前記電荷結合素子における撮像
   情報の転送タイミングを規定する複数の転送クロック信
   号、前記電荷結合素子のレジスタをリセットするリセッ
   ト信号、前記サンプリング手段のサンプリングタイミン
   グを規定するサンプリング信号および前記電荷結合素子
   の前記複数の光電変換部の電荷を排出する電荷排出信号
   を生成する第２のタイミング信号生成回路とを含み、 前記第２のタイミング信号生成回路は、前記伝送線を介
   して前記カメラ本体部から伝送された前記トリガタイミ
   ング信号に応答して任意のタイミングで、前記転送クロ
   ック信号を生成することを特徴とするビデオカメラ。
2. 【請求項２】 カメラ本体部、ヘッド部、および前記カ
   メラ本体部と前記ヘッド部との間に接続される伝送線を
   備え、 前記カメラ本体部は、 原発振クロック信号、水平同期信号および垂直同期信号
   を生成して前記伝送線を介して前記ヘッド部へ伝送する
   第１のタイミング信号生成回路と、 前記伝送線を介して前記ヘッド部から伝送された映像信
   号に所定の処理を行う映像信号処理回路と、 前記第１のタイミング信号生成回路により生成された前
   記原発振クロック信号および前記水平同期信号を低電圧
   差動信号として前記伝送線を介して前記ヘッド部に伝送
   するドライバとを含み、 前記ヘッド部は、 １フレームの撮像情報を得る複数の光電変換部および前
   記撮像情報を転送するレジスタを有するとともに映像信
   号を出力する二次元電荷結合素子と、 前記電荷結合素子から出力された映像信号をサンプリン
   グして前記伝送線を介して前記カメラ本体部へ伝送する
   サンプリング手段と、 前記伝送線を介して前記カメラ本体部から伝送された前
   記原発振クロック信号、前記水平同期信号および前記垂
   直同期信号に基づいて、前記電荷結合素子における撮像
   情報の転送タイミングを規定する複数の転送クロック信
   号、前記電荷結合素子のレジスタをリセットするリセッ
   ト信号および前記サンプリング手段のサンプリングタイ
   ミングを規定するサンプリング信号を生成する第２のタ
   イミング信号生成回路とを含むことを特徴とするビデオ
   カメラ。
3. 【請求項３】 カメラ本体部、ヘッド部、および前記カ
   メラ本体部と前記ヘッド部との間に接続される伝送線を
   備え、 前記カメラ本体部は、 第１の数のタイミング信号を生成して前記伝送線を介し
   て前記ヘッド部へ伝送する第１のタイミング信号生成回
   路を含み、 前記ヘッド部は、 前記伝送線を介して前記カメラ本体部から伝送された前
   記第１の数のタイミング信号に基づいて前記第１の数よ
   りも多い第２の数のタイミング信号を生成する第２のタ
   イミング信号生成回路と、 前記第２のタイミング信号生成回路により生成された前
   記第２の数のタイミング信号のいずれかまたは全てに応
   答して動作し、映像信号を出力する撮像素子とを含み、 前記第１のタイミング信号生成回路は、前記撮像素子の
   動作モードを設定するための設定信号を前記第１の数の
   タイミング信号のいずれかに重畳し、 前記第２のタイミング信号生成回路は、前記第１の数の
   タイミング信号に重畳された前記設定信号に基づいて前
   記第２の数のタイミング信号の発生タイミングを制御す
   ることを特徴とするビデオカメラ。
4. 【請求項４】 前記ヘッド部は、 前記第２の数のタイミング信号生成回路により生成され
   た第２の数のタイミング信号の一部に応答して前記撮像
   素子から出力された映像信号をサンプリングして前記伝
   送線を介して前記カメラ本体部へ伝送するサンプリング
   手段をさらに含み、 前記カメラ本体部は、 前記伝送線を介して前記ヘッド部から伝送された映像信
   号に所定の処理を行う映像信号処理回路をさらに含むこ
   とを特徴とする請求項３記載のビデオカメラ。
5. 【請求項５】 前記撮像素子は、 １フレームの撮像情報を得る複数の光電変換部および前
   記撮像情報を転送するレジスタを有する二次元電荷結合
   素子を含み、 前記第１の数のタイミング信号は、原発振クロック信号
   と、水平同期信号と、垂直同期信号とを含み、 前記第２の数のタイミング信号は、前記電荷結合素子に
   おける撮像情報の転送タイミングを規定する複数の転送
   クロック信号と、前記電荷結合素子のレジスタをリセッ
   トするリセット信号と、前記サンプリング手段のサンプ
   リングタイミングを規定するサンプリング信号とを含む
   ことを特徴とする請求項４記載のビデオカメラ。
6. 【請求項６】 前記サンプリング信号は、互いに異なる
   位相を有する第１および第２のサンプリング信号を含
   み、 前記サンプリング手段は、前記第１および第２のサンプ
   リング信号に応答して前記撮像素子から出力された映像
   信号をサンプリングする相関二重サンプリング素子を含
   むことを特徴とする請求項１、２、４または５記載のビ
   デオカメラ。