ヘッド分離型カメラ装置、撮像装置、制御装置及びヘッド分離型カメラ装置の制御方法
【課題】カメラヘッド内における被制御機器の数が増加しても、カメラケーブルの信号線数を増加させずにカメラヘッドを制御できるヘッド分離型カメラ装置を提供する。
【解決手段】撮像装置と、前記撮像装置を制御する制御装置と、制御信号を供給する１本の制御線を含み、前記撮像装置と前記制御装置とを接続するケーブルとを有し、前記制御装置は、前記撮像装置における１以上の被制御機器の中で、制御対象となる被制御機器を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む前記制御信号を出力する第１の制御手段とを有し、前記撮像装置は、前記選択コマンドに基づいて、少なくとも前記制御対象となる被制御機器に対して、制御対象か否かを通知する個別選択コマンド、及び前記制御データを送信する第２の制御手段とを有する。
【解決手段】撮像装置と、前記撮像装置を制御する制御装置と、制御信号を供給する１本の制御線を含み、前記撮像装置と前記制御装置とを接続するケーブルとを有し、前記制御装置は、前記撮像装置における１以上の被制御機器の中で、制御対象となる被制御機器を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む前記制御信号を出力する第１の制御手段とを有し、前記撮像装置は、前記選択コマンドに基づいて、少なくとも前記制御対象となる被制御機器に対して、制御対象か否かを通知する個別選択コマンド、及び前記制御データを送信する第２の制御手段とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カメラヘッドとそれを制御するカメラコントロールユニットとが分離されたヘッド分離型カメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ヘッド分離型カメラ装置は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサ等の固体撮像素子を内蔵したカメラヘッドと、このカメラヘッドの固体撮像素子に対して駆動用制御信号を与えるとともに、固体撮像素子の出力に信号処理を施して映像信号を得るカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：Camera Control Unit）とがそれぞれ別体に構成されている。カメラヘッドとＣＣＵとは、複数の信号線を束ねたケーブルを介して接続されている。
【０００３】
ヘッド分離型カメラ装置は、幅広い産業で用いられるため、高機能化及び高性能化が望まれている。ヘッド分離型カメラ装置は、カメラヘッドとＣＣＵとの間で伝送される信号の種類やビット数が格段に増加してきている。このため、カメラケーブルは、内包する信号線数が増大し太くなるとともに、カメラケーブルとカメラヘッドとを接続するためのコネクタも、その端子数が増加して大型化する傾向にある。
【０００４】
一般的に、ヘッド分離型カメラ装置は、人間が入ることのできない狭小領域の点検等を行なうことを目的として開発されているため、そのカメラヘッドを可能な限り小型化することが望まれている。このため、カメラケーブル自体が太くなったり、カメラケーブルと接続するためのコネクタが大型化したりすることは、カメラヘッドの小型化を阻害する要因となるため、避けなければならない重要な課題となっている。
【０００５】
特許文献１には、カメラヘッド部１１７と制御ユニット部１１８が分離している撮像装置であって、制御ユニット部１１８のＣＰＵ１１６からカメラヘッド部１１７のマイコン１０６などの複数のデバイスに制御信号を送信する構成について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３１１５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、ＣＣＵによって制御されるカメラヘッドに設けられたセンサ素子などの被制御機器は、ＳｏＣ（System on a chip）化に伴ってデジタル出力が一般的である。したがって被制御機器には多数のピンが配置される。そのため、センサ素子とセンサ素子を制御する制御部との間を結線する信号線の数は、増加傾向にある。
【０００８】
さらに、ＣＣＵがカメラヘッドを制御するための信号線の数は、複数のセンサ素子、メモリなどの被制御機器の数に応じて増加する。
【０００９】
しかしながら、特許文献１には、被制御機器の数が増加した場合に、ＣＣＵとカメラヘッドとの間の信号線数を減らす構成については言及されていない。
【００１０】
そこで、この発明は、カメラヘッド内における被制御機器の数が増加しても、カメラヘッドとそれを制御するＣＣＵとを接続するカメラケーブルの信号線数を増加させることなくカメラヘッドを制御できるヘッド分離型カメラ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係るヘッド分離型カメラ装置は、撮像装置と、前記撮像装置を制御する制御装置と、制御信号を供給する１本の制御線を含み、前記撮像装置と前記制御装置とを接続するケーブルとを有し、前記制御装置は、前記撮像装置における１以上の被制御機器の中で、制御対象となる被制御機器を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む前記制御信号を出力する第１の制御手段とを有し、前記撮像装置は、前記選択コマンドに基づいて、少なくとも前記制御対象となる被制御機器に対して、制御対象か否かを通知する個別選択コマンド、及び前記制御データを送信する第２の制御手段とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
上記した発明によれば、カメラヘッド内における被制御機器の数が増加しても、カメラヘッドとそれを制御するカメラコントロールユニットとを接続するカメラケーブルの信号線数を増加させることなくカメラヘッドを制御できるヘッド分離型カメラ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係るヘッド分離型カメラ装置の信号処理系を説明するために示すブロック構成図。
【図２】第１の実施形態に係るヘッド分離型カメラ装置における信号線の配置を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態に係る選択コマンドの構成図。
【図４】第１の実施形態に係る第１のセンサ素子と通信する場合のタイミングチャート。
【図５】第１の実施形態に係る第１のセンサ素子及び第３のセンサ素子と通信する場合のタイミングチャート。
【図６】第２の実施形態に係る選択コマンドの構成図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、第１の実施形態に係るヘッド分離型カメラ装置の信号処理系を示している。すなわち、このヘッド分離型カメラ装置は、撮像部（以降カメラヘッドという）１０とそれを制御する制御部（以降ＣＣＵという）２０とをカメラケーブル３０で接続する構成である。ヘッド分離型カメラ装置は、カメラケーブル３０の長さの距離だけ離れた位置で利用できる。
【００１５】
カメラヘッド１０は、センサ１０１、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）１０２、メモリ１０３を備える。
【００１６】
センサ１０１は、ＲＧＢそれぞれに対応するセンサとして、第１のセンサ素子１０１１，第２のセンサ素子１０１２，第３のセンサ素子１０１３で構成されている。センサ１０１は、入射された被写体の光学像を受光面に結像する。そして、センサ１０１は、光学像に対応したデジタルの映像信号に変換する。センサ１０１は、例えばＣＭＯＳセンサなどのデジタルセンサである。
【００１７】
ＰＬＤ１０２は、制御信号処理部１０２１とパラレル／シリアル変換部１０２２を有している。制御信号処理部１０２１は、ＣＣＵ２０による制御に基づいて、第１のセンサ素子１０１１、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３、メモリ１０１４がＭＰＵ２０１による制御対象機器か否かを選択する。パラレル／シリアル変換部１０２２は、映像信号及び同期信号を重畳したシリアルデータをＣＣＵ２０に送信する。メモリ１０３は、例えば、映像信号の画質調整、同期制御に関するデータを記憶する。メモリ１０３は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）である
また、ＣＣＵ２０は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）２０１、クロック発振器２０２、ＴＧ（Timing Generator）２０３、シリアル／パラレル変換部２０４、映像信号処理部２０５、映像出力部２０６、メモリ２０７を備える。
【００１８】
ＭＰＵ２０１は、外部から供給されたユーザによる操作情報を受け、操作情報を反映するようにカメラヘッド１０およびＣＣＵ２０を構成する各部を制御する。クロック発振器２０２は、所定のパルス特性のクロック信号を発振する。
【００１９】
ＴＧ２０３は、クロック信号を基にしてセンサ１０１の駆動制御タイミングを生成する。
【００２０】
シリアル／パラレル変換部２０４は、カメラヘッドから送信されたシリアルデータをパラレルデータに分離する。
【００２１】
映像信号処理部２０５は、映像信号に対して予め設定された所定の設定値に応じて信号処理を施す。
【００２２】
映像出力部２０６は、映像信号を所望の映像フォーマットの信号に変換して図示しないモニタに画像を出力する。映像フォーマットとしては、例えば、ＨＤ−ＳＤＩ（High Definision -Serial Digital Interface)またはＨＤ−ＤＶＩ（High Definision -Digital Visual Interface)などである。メモリ２０７は、ＣＣＵ２０の動作に関する設定値を保存する。
【００２３】
カメラケーブル３０は、制御信号ケーブル３０１とデータ信号ケーブル３０２を有する。制御信号ケーブル３０１は、カメラヘッド１０とＣＣＵの間で制御信号を伝送する。データ信号ケーブル３０２は、カメラヘッド１０からＣＣＵ２０に映像信号を伝送する。
【００２４】
次に、図１を参照して、ＣＣＵ２０による映像信号の取得について信号の流れに沿って説明する。はじめに、クロック発振器２０２は、第１のクロック信号（ＣＬＫ１）を発振する。クロック発振器２０２は、ＴＧ２０３にＣＬＫ１を供給する。ＴＧ２０３は、ＣＬＫ１を基にして、水平同期信号（ＨＳ）、垂直同期信号（ＶＳ）、センサ駆動用の第２のクロック信号（ＣＬＫ２）を生成する。ＴＧ２０３は、ＨＳ、ＶＳ、ＣＬＫ２を制御信号ケーブル３０１を介して、センサ１０１に伝送する。
【００２５】
センサ１０１は、光学像を復元するための映像信号（ＶＩＤＥＯ）、映像水平同期信号（ＨＤ）、映像垂直同期信号（ＶＤ）を第３のクロック信号（ＣＬＫ３）を出力する。パラレル／シリアル変換部１０２２は、位相の揃った映像信号、ＨＤ、ＶＤ、ＣＬＫ３をシリアルデータに変換して、データ信号ケーブル３０２を介して、ＣＣＵ２０に送信する。
【００２６】
シリアル／パラレル変換部２０４は、シリアルデータで送信されてきた映像信号、ＨＤ、ＶＤ、ＣＬＫ３をパラレルデータに変換する。映像信号処理部２０５は、映像信号に対して予め設定された所定の設定値に応じて信号処理を施す。映像信号処理部２０５は、信号処理した映像信号、ＨＤ、ＶＤ、ＣＬＫ４を映像出力部２０６に供給する。映像出力部２０６は、映像信号、ＨＤ、ＶＤ、ＣＬＫ４を所望の映像フォーマットの信号に変換して図示しないモニタに画像を出力する。
【００２７】
カメラヘッド１０とＣＣＵ２０との間で送受信される信号は、ＬＶＤＳ（Low voltage differential signaling）信号に変換されてもよい。また、カメラヘッド１０とＣＣＵ２０との間で送受信される信号は、エンハンサ、イコライザ等で補正されてもよい。
【００２８】
次に、カメラヘッド１０内及びカメラヘッド１０とＣＣＵ２０との間の制御信号に関する信号線の配置について説明する。図２は、信号線の配置を示すブロック図である。ここでは、ＭＰＵ２０１による被制御機器（被制御素子）を第１のセンサ素子１０１１、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３、メモリ１０３とする。ここでは、被制御機器として４つの場合について説明するが、数はこれに限られない。
【００２９】
カメラヘッド１０の制御信号処理部１０２１とＣＣＵ２０のＭＰＵ２０１との間には、３線式シリアル通信（シリアルクロック（ＳＣＬＫ）、制御信号であるシリアル出力データ（ＳＤＯ）、シリアル入力データ（ＳＩＯ））用の信号線、制御対象を選択するための信号であるチップセレクト（ＣＳ＿Ｈ）信号用の信号線が配置されている。
【００３０】
ここで、３線式シリアル通信用の信号線を伝送される信号の内、ＣＳ＿Ｈ信号用の信号線は、４つの被制御機器のうち制御対象となる被制御機器の選択を設定する信号である。
【００３１】
次に、カメラヘッド１０内の制御信号処理部１０２１と被制御機器との間の信号線について説明する。４つの被制御機器それぞれは、ＲＳＴ信号の入力端、ＣＳ信号の入力端、ＳＣＬＫの入力端、ＳＤＯの入力端、ＳＤＩの出力端を有している。
【００３２】
制御信号処理部１０２１と第１のセンサ素子１０１１との間には、３線式シリアル通信（ＳＣＬＫ＿Ｈ、ＳＤＯ＿Ｈ、ＳＤＩ＿Ｈ）用信号線、ＣＳ＿１（チップセレクト）信号用信号線またはＲＳＴ＿１（リセット）信号用信号線が配置されている。同様に、制御信号処理部１０２１と第２のセンサ素子１０１２との間には、３線式シリアル通信（ＳＣＬＫ＿Ｈ、ＳＤＯ＿Ｈ、ＳＤＩ＿Ｈ）用信号線、ＣＳ＿２（チップセレクト）信号用信号線またはＲＳＴ＿２（リセット）信号用信号線が配置されている。制御信号処理部１０２１と第３のセンサ素子１０１３との間には、３線式シリアル通信（ＳＣＬＫ＿Ｈ、ＳＤＯ＿Ｈ、ＳＤＩ＿Ｈ）用信号線、ＣＳ＿３（チップセレクト）信号用信号線またはＲＳＴ＿３（リセット）信号用信号線が配置されている。制御信号処理部１０２１とメモリ１０３との間には、３線式シリアル通信（ＳＣＬＫ＿Ｈ、ＳＤＯ＿Ｈ、ＳＤＩ＿Ｈ）用信号線、ＣＳ＿４（チップセレクト）信号用信号線またはＲＳＴ＿４（リセット）信号用信号線が配置されている。
【００３３】
次に、図３は、第１の実施形態に係るＭＰＵ２０１から制御信号処理部１０２１に送信されるＣＳ＿Ｈ（チップセレクト）信号（選択コマンド）の構成図である。
【００３４】
ＣＳ＿Ｈ信号は、４つの被制御機器のうちからＭＰＵ２０１による制御対象となる被制御機器を選択するコマンドである。ＣＳ＿Ｈ信号は、先頭に制御信号処理部１０２１に対する他のコマンドとを区別する信号制御用の識別子が配置されている。ＣＳ＿Ｈ信号は、信号制御用の識別子の後に、制御信号処理部１０２１が各被制御機器のＣＳ信号、ＲＳＴ信号をどう制御するのかを各１ビットで示している。
【００３５】
例えば、信号制御コマンドのＣＳ＿１が１を示している場合、ＭＰＵ２０１が制御対象として第１のセンサ素子１０１１を選択していないことを意味している。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１に信号レベルＨ（High）のＣＳ＿１信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１を通信無効状態（非アクティブ状態）に制御する。信号制御コマンドのＣＳ＿１が０を示している場合、ＭＰＵ２０１が制御対象として第１のセンサ素子１０１１を選択していることを意味している。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１に信号レベルＨ（Low）のＣＳ＿１信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１を通信有効状態（アクティブ状態）に制御する。
【００３６】
つまり、制御信号処理部１０２１は、ＣＳ＿Ｈ信号に基づいて、被制御機器それぞれに対するＣＳ信号（個別選択信号）、ＲＳＴ信号の信号レベルを制御できるので、複数の被制御機器それぞれに複数の信号を同時に設定することも可能である。
【００３７】
次に、ＣＳ＿Ｈ信号に基づく制御信号処理部１０２１による各被制御機器に対する動作制御を説明する。
【００３８】
３線式シリアル通信用の信号線は、４つの被制御機器に対する制御信号を共通に伝送する。ＣＳ＿Ｈ信号用の信号線は、４つの被制御機器のうち制御対象となる被制御機器の選択を設定するＣＳ＿Ｈ信号をＭＰＵ２０１から制御信号処理部１０２１に伝送する。
【００３９】
ＣＳ＿１信号用信号線は、ＣＳ＿Ｈ信号による制御対象とする選択に基づいて、制御信号処理部１０２１からＣＳ＿１信号を第１のセンサ素子１０１１に伝送する。ＣＳ＿２信号、ＣＳ＿３信号、ＣＳ＿４信号についても同様である。ＲＳＴ＿１信号用信号線は、ＣＳ＿Ｈ信号による制御対象のリセットに基づいて、制御信号処理部１０２１からＣＳ＿１信号を第１のセンサ素子１０１１に伝送する。ＲＳＴ＿２信号、ＲＳＴ＿３信号、ＲＳＴ＿４信号についても同様である。
【００４０】
図４は、ＭＰＵ２０１が制御対象である第１のセンサ素子１０１１のみに制御信号を送信する場合のタイミングチャートである。上段は、ＭＰＵ２０１から制御信号処理部１０２１に送信するＣＳ＿Ｈ信号、ＳＣＬＯＣＫ、ＳＤＯの波形を示す。下段は、制御信号処理部１０２１から被制御機器それぞれに出力するＳＣＬＫ＿Ｈ、ＳＤＯ＿Ｈ、ＣＳ＿１信号、ＣＳ＿２信号、ＣＳ＿３信号、ＣＳ＿４信号の波形を示す。
【００４１】
はじめに、ＣＳ＿Ｈ信号の信号レベルがＬの場合、ＭＰＵ２０１は制御信号処理部１０２１と通信有効状態である。
【００４２】
ここで、ＭＰＵ２０１は、制御信号処理部１０２１に対して、ＣＳ＿１が０、ＣＳ＿２、ＣＳ＿３、ＣＳ＿４が１を示したＣＳ＿Ｈ信号を送信する。第１のセンサ素子１０１１が制御対象の被制御機器である。
【００４３】
一方、ＣＳ＿Ｈ信号の信号レベルがＨの場合、制御信号処理部１０２１は、ＭＰＵ２０１から送信されるＭＰＵ２０１と通信無効状態となる。
【００４４】
制御信号処理部１０２１は、ＣＳ＿Ｈ信号に基づいて、第１のセンサ素子１０１１に信号レベルＬのＣＳ＿１信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１をＭＰＵ２０１と通信有効状態にする。同様に、制御信号処理部１０２１は、ＣＳ＿Ｈ信号に基づいて、第２のセンサ素子１０１２に信号レベルＨのＣＳ＿２信号を、第３のセンサ素子１０１３に信号レベルＨのＣＳ＿３信号を、メモリ１０３に信号レベルＨのＣＳ＿４信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３、メモリ１０３をＭＰＵ２０１と通信無効状態にする。
【００４５】
ＭＰＵ２０１がＣＳ＿Ｈ信号を制御信号処理部１０２１に送信している間、制御信号処理部１０２１はＭＰＵ２０１と通信無効状態となる。制御信号処理部１０２１は、ＳＣＬＫ，ＳＤＩ，ＳＤＯをそれぞれＳＣＬＫ＿Ｈ信号用信号線，ＳＤＩ＿Ｈ信号用信号線，ＳＤＯ＿Ｈ信号用信号線にスルー出力する。したがって、制御信号処理部１０２１が通信無効状態の場合、ＭＰＵ２０１と第１のセンサ素子１０１１との間で、制御対象への制御内容を示す制御データを含む制御信号を３線式シリアル通信できる。
【００４６】
ＭＰＵ２０１がＣＳ＿Ｈ信号を制御信号処理部１０２１に送信している間、制御信号処理部１０２１は、ＭＰＵ２０１から送信される制御信号を無視するので、誤って制御信号を受信することはない。
【００４７】
ＭＰＵ２０１は、第１のセンサ素子１０１１への制御信号の送信を終了すると、ＣＳ＿Ｈ信号の信号レベルをＬとする。制御信号処理部１０２１は、ＭＰＵ２０１と通信有効状態となる。制御信号処理部１０２１は、ＭＰＵ２０１と制御対象である第１のセンサ素子１０１１との間で通信を遮断するため、ＭＰＵ２０１から送信される制御信号が第１のセンサ素子１０１１への送信されることはない。ＭＰＵ２０１が信号レベルＬのＣＳ＿Ｈ信号を制御信号処理部１０２１に送信している間、ＳＣＬＫ＿Ｈ、ＳＤＯ＿Ｈは規定値である。
【００４８】
そして、ＭＰＵ２０１は、制御信号処理部１０２１に対して、ＣＳ＿１、ＣＳ＿２、ＣＳ＿３、ＣＳ＿４が１を示したＣＳ＿Ｈ信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３、メモリ１０３に信号レベルＨのＣＳ＿１信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３、メモリ１０３それぞれをＭＰＵ２０１と通信無効状態にする。以上のように、ＭＰＵ２０１は、制御信号処理部１０２１をＣＳ＿Ｈ信号により制御することで、ＭＰＵ２０１と第１のセンサ素子１０１１との間で通信の開始、遮断を確実に制御できる。上記では制御対象は１つであったが、複数の制御対象を同時に制御することもできる。
【００４９】
図５は、ＭＰＵ２０１が制御対象である第１のセンサ素子１０１１及び第３のセンサ素子１０１３に制御信号を送信する場合のタイミングチャートである。
【００５０】
はじめに、ＭＰＵ２０１は制御信号処理部１０２１に対して、ＣＳ＿１、ＣＳ＿３が０、ＣＳ＿２、ＣＳ＿４が１を示したＣＳ＿Ｈ信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、制御対象である第１のセンサ素子１０１１に信号レベルＬのＣＳ＿１信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１をＭＰＵ２０１と通信有効状態にする。同様に、制御信号処理部１０２１は、制御対象である第３のセンサ素子１０１３に信号レベルＬのＣＳ＿３信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第３のセンサ素子１０１３をＭＰＵ２０１と通信有効状態にする。
【００５１】
また、制御信号処理部１０２１は、制御対象でない第２のセンサ素子１０１２に信号レベルＨのＣＳ＿２信号を、制御対象でないメモリ１０３に信号レベルＨのＣＳ＿４信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第２のセンサ素子１０１２、メモリ１０３をＭＰＵ２０１と通信無効状態にする。ＭＰＵ２０１がＣＳ＿Ｈ信号を制御信号処理部１０２１に送信している間、制御信号処理部１０２１はＭＰＵ２０１と通信無効状態となる。したがって、ＭＰＵ２０１と第１のセンサ素子１０１１、第３のセンサ素子１０１３との間で３線式シリアル通信が可能となる。
【００５２】
ＭＰＵ２０１は、制御対象である第１のセンサ素子１０１１、第３のセンサ素子１０１３へのコマンドの送信が終了すると、ＣＳ＿Ｈ信号の送信を終了する。制御信号処理部１０２１は、ＭＰＵ２０１と通信有効状態となる。
【００５３】
そして、ＭＰＵ２０１は、制御信号処理部１０２１に対して、ＣＳ＿１、ＣＳ＿２、ＣＳ＿３、ＣＳ＿４が１を示したＣＳ＿Ｈ信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３、メモリ１０３に信号レベルＨのＣＳ＿１信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３、メモリ１０３それぞれをＭＰＵ２０１と通信無効状態にする。以上のように、ＭＰＵ２０１は、ＣＳ＿Ｈ信号で選択した複数の被制御機器に対する通信の開始、遮断を同時に制御できる。
【００５４】
上記説明した第１の実施形態は、標準的な３線式シリアル通信をそのまま利用した例である。したがって、ＭＰＵ２０１とカメラヘッド１０の制御信号処理部１０２１との間の信号線は、３線＋ＣＳ＿Ｈの４本ある。ＭＰＵ２０１とカメラヘッド１０の制御信号処理部１０２１との間の通信を調歩同期式の単方向通信または単一線の双方向通信にすることで、信号線数をさらに削減できる。
【００５５】
さらに、ＭＰＵ２０１とカメラヘッド１０の制御信号処理部１０２１との間では、コマンドを工夫することでＣＳ＿Ｈ信号線を減らすことも可能である。図６は、第２の実施形態に係る選択コマンドの構成図である。図６は、ＣＳ＿Ｈ信号線を省略し、調歩同期式の単方向通信で送信する信号制御コマンドの構成図である。ヘッド分離型カメラ装置の構成は、図１を用いて説明した第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００５６】
ここで、信号制御コマンドの長さは固定長である。また、ＭＰＵ２０１は、制御信号処理部１０２１に信号制御コマンド以外の他のコマンドを送信しないものとする。さらに、制御信号処理部１０２１が１つの被制御機器に対してＣＳ信号とＲＳＴ信号を同時に制御することは不要であるため、信号制御コマンドは、４つの被制御機器それぞれの各ビットとＣＳ／ＲＳＴ選択ビットにより、被制御機器数×２本の信号を、被制御機器数＋１ビットで制御している。図６の選択コマンドに示される被制御機器１は、第１のセンサ素子１０１１に対するビットを示している。同様に、被制御機器２は第２のセンサ素子１０１２、被制御機器３は第３のセンサ素子１０１３、被制御機器４はメモリ１０３に対するビットをそれぞれ示している。
【００５７】
ＭＰＵ２０１は、被制御機器と、そのコマンド長を予め決定し、制御信号処理部１０２１に選択コマンドを送信する。制御信号処理部１０２１は、開始ビットを受信すると、固定長分だけ読み込んで解析して、４つの被制御機器を制御する。制御信号処理部１０２１は、選択コマンドに基づいて４つの被制御機器にＣＳ信号を送信する。
【００５８】
制御信号処理部１０２１は、選択コマンドの次コマンドのビット数に設定されたビット数分、ＭＰＵ２０１から送信される制御信号をスルー出力する。制御信号処理部１０２１は、この間、ＭＰＵ２０１から送信される制御信号を無視する。
【００５９】
次コマンドが終了すると、制御信号処理部１０２１は、自動的に４つの被制御機器それぞれに信号レベルＨのＣＳ信号を送信する。制御信号処理部１０２１は図６に示す選択コマンドに基づいて、どの期間の制御信号を制御信号処理部１０２１が受信し、どの期間の制御信号をスルー出力するのかを判断できる。したがって、ＭＰＵ２０１と制御信号処理部１０２１との間の通信は、信号線が１線であって、かつ最小限のコマンド長と通信時間で実現できる。
【００６０】
本実施形態では、カメラヘッド１０の制御信号処理部１０２１を中継しているが、制御信号処理部１０２１の代わりにＭＰＵなどをカメラヘッド１０に設けて代用することも可能である。
【００６１】
本実施形態によれば、映像信号をシリアル化するなどの目的でカメラヘッド１０に設けられている制御信号処理部１０２１（またはＭＰＵ）を活用することで信号線の数を削減することが可能となる。カメラヘッド１０は、本実施形態を実現するために、新たなＩＣ（Integrated circuit）などを搭載する必要はない。ＭＰＵ２０１は、制御信号処理部１０２１を通じて各被制御機器へのＣＳ信号、ＲＳＴ信号を制御するので、ＭＰＵ２０１と各被制御機器との間の信号線は不要である。したがって、被制御機器の数の増加に関わらず、カメラヘッド１０とＣＣＵ２０との間で信号線の数は増加しない。結果として、カメラヘッド１０の小型化を効果的に促進させることが可能となる。
【００６２】
また、ＭＰＵ２０１は、各被制御機器に対する制御信号をコマンド化及び共通化して制御信号処理部１０２１に送信しているので、任意の複数の被制御機器を同時に制御できる。例えば、ＭＰＵ２０１が第１のセンサ素子１０１１、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３に同一の制御をする場合、本実施形態により、通信時間を短縮できる。
【００６３】
なお、この発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【符号の説明】
【００６４】
１０…カメラヘッド、２０…ＣＣＵ、３０…カメラケーブル、１０１…センサ、１０２…ＰＬＤ、１０３…メモリ、２０１…ＭＰＵ、２０５…映像信号処理部、２０６…映像出力部、１０１１…第１のセンサ素子、１０１２…第２のセンサ素子、１０１３…第３のセンサ素子、１０２１…制御信号処理部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カメラヘッドとそれを制御するカメラコントロールユニットとが分離されたヘッド分離型カメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ヘッド分離型カメラ装置は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサ等の固体撮像素子を内蔵したカメラヘッドと、このカメラヘッドの固体撮像素子に対して駆動用制御信号を与えるとともに、固体撮像素子の出力に信号処理を施して映像信号を得るカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：Camera Control Unit）とがそれぞれ別体に構成されている。カメラヘッドとＣＣＵとは、複数の信号線を束ねたケーブルを介して接続されている。
【０００３】
ヘッド分離型カメラ装置は、幅広い産業で用いられるため、高機能化及び高性能化が望まれている。ヘッド分離型カメラ装置は、カメラヘッドとＣＣＵとの間で伝送される信号の種類やビット数が格段に増加してきている。このため、カメラケーブルは、内包する信号線数が増大し太くなるとともに、カメラケーブルとカメラヘッドとを接続するためのコネクタも、その端子数が増加して大型化する傾向にある。
【０００４】
一般的に、ヘッド分離型カメラ装置は、人間が入ることのできない狭小領域の点検等を行なうことを目的として開発されているため、そのカメラヘッドを可能な限り小型化することが望まれている。このため、カメラケーブル自体が太くなったり、カメラケーブルと接続するためのコネクタが大型化したりすることは、カメラヘッドの小型化を阻害する要因となるため、避けなければならない重要な課題となっている。
【０００５】
特許文献１には、カメラヘッド部１１７と制御ユニット部１１８が分離している撮像装置であって、制御ユニット部１１８のＣＰＵ１１６からカメラヘッド部１１７のマイコン１０６などの複数のデバイスに制御信号を送信する構成について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３１１５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、ＣＣＵによって制御されるカメラヘッドに設けられたセンサ素子などの被制御機器は、ＳｏＣ（System on a chip）化に伴ってデジタル出力が一般的である。したがって被制御機器には多数のピンが配置される。そのため、センサ素子とセンサ素子を制御する制御部との間を結線する信号線の数は、増加傾向にある。
【０００８】
さらに、ＣＣＵがカメラヘッドを制御するための信号線の数は、複数のセンサ素子、メモリなどの被制御機器の数に応じて増加する。
【０００９】
しかしながら、特許文献１には、被制御機器の数が増加した場合に、ＣＣＵとカメラヘッドとの間の信号線数を減らす構成については言及されていない。
【００１０】
そこで、この発明は、カメラヘッド内における被制御機器の数が増加しても、カメラヘッドとそれを制御するＣＣＵとを接続するカメラケーブルの信号線数を増加させることなくカメラヘッドを制御できるヘッド分離型カメラ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係るヘッド分離型カメラ装置は、撮像装置と、前記撮像装置を制御する制御装置と、制御信号を供給する１本の制御線を含み、前記撮像装置と前記制御装置とを接続するケーブルとを有し、前記制御装置は、前記撮像装置における１以上の被制御機器の中で、制御対象となる被制御機器を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む前記制御信号を出力する第１の制御手段とを有し、前記撮像装置は、前記選択コマンドに基づいて、少なくとも前記制御対象となる被制御機器に対して、制御対象か否かを通知する個別選択コマンド、及び前記制御データを送信する第２の制御手段とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
上記した発明によれば、カメラヘッド内における被制御機器の数が増加しても、カメラヘッドとそれを制御するカメラコントロールユニットとを接続するカメラケーブルの信号線数を増加させることなくカメラヘッドを制御できるヘッド分離型カメラ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係るヘッド分離型カメラ装置の信号処理系を説明するために示すブロック構成図。
【図２】第１の実施形態に係るヘッド分離型カメラ装置における信号線の配置を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態に係る選択コマンドの構成図。
【図４】第１の実施形態に係る第１のセンサ素子と通信する場合のタイミングチャート。
【図５】第１の実施形態に係る第１のセンサ素子及び第３のセンサ素子と通信する場合のタイミングチャート。
【図６】第２の実施形態に係る選択コマンドの構成図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、第１の実施形態に係るヘッド分離型カメラ装置の信号処理系を示している。すなわち、このヘッド分離型カメラ装置は、撮像部（以降カメラヘッドという）１０とそれを制御する制御部（以降ＣＣＵという）２０とをカメラケーブル３０で接続する構成である。ヘッド分離型カメラ装置は、カメラケーブル３０の長さの距離だけ離れた位置で利用できる。
【００１５】
カメラヘッド１０は、センサ１０１、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）１０２、メモリ１０３を備える。
【００１６】
センサ１０１は、ＲＧＢそれぞれに対応するセンサとして、第１のセンサ素子１０１１，第２のセンサ素子１０１２，第３のセンサ素子１０１３で構成されている。センサ１０１は、入射された被写体の光学像を受光面に結像する。そして、センサ１０１は、光学像に対応したデジタルの映像信号に変換する。センサ１０１は、例えばＣＭＯＳセンサなどのデジタルセンサである。
【００１７】
ＰＬＤ１０２は、制御信号処理部１０２１とパラレル／シリアル変換部１０２２を有している。制御信号処理部１０２１は、ＣＣＵ２０による制御に基づいて、第１のセンサ素子１０１１、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３、メモリ１０１４がＭＰＵ２０１による制御対象機器か否かを選択する。パラレル／シリアル変換部１０２２は、映像信号及び同期信号を重畳したシリアルデータをＣＣＵ２０に送信する。メモリ１０３は、例えば、映像信号の画質調整、同期制御に関するデータを記憶する。メモリ１０３は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）である
また、ＣＣＵ２０は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）２０１、クロック発振器２０２、ＴＧ（Timing Generator）２０３、シリアル／パラレル変換部２０４、映像信号処理部２０５、映像出力部２０６、メモリ２０７を備える。
【００１８】
ＭＰＵ２０１は、外部から供給されたユーザによる操作情報を受け、操作情報を反映するようにカメラヘッド１０およびＣＣＵ２０を構成する各部を制御する。クロック発振器２０２は、所定のパルス特性のクロック信号を発振する。
【００１９】
ＴＧ２０３は、クロック信号を基にしてセンサ１０１の駆動制御タイミングを生成する。
【００２０】
シリアル／パラレル変換部２０４は、カメラヘッドから送信されたシリアルデータをパラレルデータに分離する。
【００２１】
映像信号処理部２０５は、映像信号に対して予め設定された所定の設定値に応じて信号処理を施す。
【００２２】
映像出力部２０６は、映像信号を所望の映像フォーマットの信号に変換して図示しないモニタに画像を出力する。映像フォーマットとしては、例えば、ＨＤ−ＳＤＩ（High Definision -Serial Digital Interface)またはＨＤ−ＤＶＩ（High Definision -Digital Visual Interface)などである。メモリ２０７は、ＣＣＵ２０の動作に関する設定値を保存する。
【００２３】
カメラケーブル３０は、制御信号ケーブル３０１とデータ信号ケーブル３０２を有する。制御信号ケーブル３０１は、カメラヘッド１０とＣＣＵの間で制御信号を伝送する。データ信号ケーブル３０２は、カメラヘッド１０からＣＣＵ２０に映像信号を伝送する。
【００２４】
次に、図１を参照して、ＣＣＵ２０による映像信号の取得について信号の流れに沿って説明する。はじめに、クロック発振器２０２は、第１のクロック信号（ＣＬＫ１）を発振する。クロック発振器２０２は、ＴＧ２０３にＣＬＫ１を供給する。ＴＧ２０３は、ＣＬＫ１を基にして、水平同期信号（ＨＳ）、垂直同期信号（ＶＳ）、センサ駆動用の第２のクロック信号（ＣＬＫ２）を生成する。ＴＧ２０３は、ＨＳ、ＶＳ、ＣＬＫ２を制御信号ケーブル３０１を介して、センサ１０１に伝送する。
【００２５】
センサ１０１は、光学像を復元するための映像信号（ＶＩＤＥＯ）、映像水平同期信号（ＨＤ）、映像垂直同期信号（ＶＤ）を第３のクロック信号（ＣＬＫ３）を出力する。パラレル／シリアル変換部１０２２は、位相の揃った映像信号、ＨＤ、ＶＤ、ＣＬＫ３をシリアルデータに変換して、データ信号ケーブル３０２を介して、ＣＣＵ２０に送信する。
【００２６】
シリアル／パラレル変換部２０４は、シリアルデータで送信されてきた映像信号、ＨＤ、ＶＤ、ＣＬＫ３をパラレルデータに変換する。映像信号処理部２０５は、映像信号に対して予め設定された所定の設定値に応じて信号処理を施す。映像信号処理部２０５は、信号処理した映像信号、ＨＤ、ＶＤ、ＣＬＫ４を映像出力部２０６に供給する。映像出力部２０６は、映像信号、ＨＤ、ＶＤ、ＣＬＫ４を所望の映像フォーマットの信号に変換して図示しないモニタに画像を出力する。
【００２７】
カメラヘッド１０とＣＣＵ２０との間で送受信される信号は、ＬＶＤＳ（Low voltage differential signaling）信号に変換されてもよい。また、カメラヘッド１０とＣＣＵ２０との間で送受信される信号は、エンハンサ、イコライザ等で補正されてもよい。
【００２８】
次に、カメラヘッド１０内及びカメラヘッド１０とＣＣＵ２０との間の制御信号に関する信号線の配置について説明する。図２は、信号線の配置を示すブロック図である。ここでは、ＭＰＵ２０１による被制御機器（被制御素子）を第１のセンサ素子１０１１、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３、メモリ１０３とする。ここでは、被制御機器として４つの場合について説明するが、数はこれに限られない。
【００２９】
カメラヘッド１０の制御信号処理部１０２１とＣＣＵ２０のＭＰＵ２０１との間には、３線式シリアル通信（シリアルクロック（ＳＣＬＫ）、制御信号であるシリアル出力データ（ＳＤＯ）、シリアル入力データ（ＳＩＯ））用の信号線、制御対象を選択するための信号であるチップセレクト（ＣＳ＿Ｈ）信号用の信号線が配置されている。
【００３０】
ここで、３線式シリアル通信用の信号線を伝送される信号の内、ＣＳ＿Ｈ信号用の信号線は、４つの被制御機器のうち制御対象となる被制御機器の選択を設定する信号である。
【００３１】
次に、カメラヘッド１０内の制御信号処理部１０２１と被制御機器との間の信号線について説明する。４つの被制御機器それぞれは、ＲＳＴ信号の入力端、ＣＳ信号の入力端、ＳＣＬＫの入力端、ＳＤＯの入力端、ＳＤＩの出力端を有している。
【００３２】
制御信号処理部１０２１と第１のセンサ素子１０１１との間には、３線式シリアル通信（ＳＣＬＫ＿Ｈ、ＳＤＯ＿Ｈ、ＳＤＩ＿Ｈ）用信号線、ＣＳ＿１（チップセレクト）信号用信号線またはＲＳＴ＿１（リセット）信号用信号線が配置されている。同様に、制御信号処理部１０２１と第２のセンサ素子１０１２との間には、３線式シリアル通信（ＳＣＬＫ＿Ｈ、ＳＤＯ＿Ｈ、ＳＤＩ＿Ｈ）用信号線、ＣＳ＿２（チップセレクト）信号用信号線またはＲＳＴ＿２（リセット）信号用信号線が配置されている。制御信号処理部１０２１と第３のセンサ素子１０１３との間には、３線式シリアル通信（ＳＣＬＫ＿Ｈ、ＳＤＯ＿Ｈ、ＳＤＩ＿Ｈ）用信号線、ＣＳ＿３（チップセレクト）信号用信号線またはＲＳＴ＿３（リセット）信号用信号線が配置されている。制御信号処理部１０２１とメモリ１０３との間には、３線式シリアル通信（ＳＣＬＫ＿Ｈ、ＳＤＯ＿Ｈ、ＳＤＩ＿Ｈ）用信号線、ＣＳ＿４（チップセレクト）信号用信号線またはＲＳＴ＿４（リセット）信号用信号線が配置されている。
【００３３】
次に、図３は、第１の実施形態に係るＭＰＵ２０１から制御信号処理部１０２１に送信されるＣＳ＿Ｈ（チップセレクト）信号（選択コマンド）の構成図である。
【００３４】
ＣＳ＿Ｈ信号は、４つの被制御機器のうちからＭＰＵ２０１による制御対象となる被制御機器を選択するコマンドである。ＣＳ＿Ｈ信号は、先頭に制御信号処理部１０２１に対する他のコマンドとを区別する信号制御用の識別子が配置されている。ＣＳ＿Ｈ信号は、信号制御用の識別子の後に、制御信号処理部１０２１が各被制御機器のＣＳ信号、ＲＳＴ信号をどう制御するのかを各１ビットで示している。
【００３５】
例えば、信号制御コマンドのＣＳ＿１が１を示している場合、ＭＰＵ２０１が制御対象として第１のセンサ素子１０１１を選択していないことを意味している。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１に信号レベルＨ（High）のＣＳ＿１信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１を通信無効状態（非アクティブ状態）に制御する。信号制御コマンドのＣＳ＿１が０を示している場合、ＭＰＵ２０１が制御対象として第１のセンサ素子１０１１を選択していることを意味している。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１に信号レベルＨ（Low）のＣＳ＿１信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１を通信有効状態（アクティブ状態）に制御する。
【００３６】
つまり、制御信号処理部１０２１は、ＣＳ＿Ｈ信号に基づいて、被制御機器それぞれに対するＣＳ信号（個別選択信号）、ＲＳＴ信号の信号レベルを制御できるので、複数の被制御機器それぞれに複数の信号を同時に設定することも可能である。
【００３７】
次に、ＣＳ＿Ｈ信号に基づく制御信号処理部１０２１による各被制御機器に対する動作制御を説明する。
【００３８】
３線式シリアル通信用の信号線は、４つの被制御機器に対する制御信号を共通に伝送する。ＣＳ＿Ｈ信号用の信号線は、４つの被制御機器のうち制御対象となる被制御機器の選択を設定するＣＳ＿Ｈ信号をＭＰＵ２０１から制御信号処理部１０２１に伝送する。
【００３９】
ＣＳ＿１信号用信号線は、ＣＳ＿Ｈ信号による制御対象とする選択に基づいて、制御信号処理部１０２１からＣＳ＿１信号を第１のセンサ素子１０１１に伝送する。ＣＳ＿２信号、ＣＳ＿３信号、ＣＳ＿４信号についても同様である。ＲＳＴ＿１信号用信号線は、ＣＳ＿Ｈ信号による制御対象のリセットに基づいて、制御信号処理部１０２１からＣＳ＿１信号を第１のセンサ素子１０１１に伝送する。ＲＳＴ＿２信号、ＲＳＴ＿３信号、ＲＳＴ＿４信号についても同様である。
【００４０】
図４は、ＭＰＵ２０１が制御対象である第１のセンサ素子１０１１のみに制御信号を送信する場合のタイミングチャートである。上段は、ＭＰＵ２０１から制御信号処理部１０２１に送信するＣＳ＿Ｈ信号、ＳＣＬＯＣＫ、ＳＤＯの波形を示す。下段は、制御信号処理部１０２１から被制御機器それぞれに出力するＳＣＬＫ＿Ｈ、ＳＤＯ＿Ｈ、ＣＳ＿１信号、ＣＳ＿２信号、ＣＳ＿３信号、ＣＳ＿４信号の波形を示す。
【００４１】
はじめに、ＣＳ＿Ｈ信号の信号レベルがＬの場合、ＭＰＵ２０１は制御信号処理部１０２１と通信有効状態である。
【００４２】
ここで、ＭＰＵ２０１は、制御信号処理部１０２１に対して、ＣＳ＿１が０、ＣＳ＿２、ＣＳ＿３、ＣＳ＿４が１を示したＣＳ＿Ｈ信号を送信する。第１のセンサ素子１０１１が制御対象の被制御機器である。
【００４３】
一方、ＣＳ＿Ｈ信号の信号レベルがＨの場合、制御信号処理部１０２１は、ＭＰＵ２０１から送信されるＭＰＵ２０１と通信無効状態となる。
【００４４】
制御信号処理部１０２１は、ＣＳ＿Ｈ信号に基づいて、第１のセンサ素子１０１１に信号レベルＬのＣＳ＿１信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１をＭＰＵ２０１と通信有効状態にする。同様に、制御信号処理部１０２１は、ＣＳ＿Ｈ信号に基づいて、第２のセンサ素子１０１２に信号レベルＨのＣＳ＿２信号を、第３のセンサ素子１０１３に信号レベルＨのＣＳ＿３信号を、メモリ１０３に信号レベルＨのＣＳ＿４信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３、メモリ１０３をＭＰＵ２０１と通信無効状態にする。
【００４５】
ＭＰＵ２０１がＣＳ＿Ｈ信号を制御信号処理部１０２１に送信している間、制御信号処理部１０２１はＭＰＵ２０１と通信無効状態となる。制御信号処理部１０２１は、ＳＣＬＫ，ＳＤＩ，ＳＤＯをそれぞれＳＣＬＫ＿Ｈ信号用信号線，ＳＤＩ＿Ｈ信号用信号線，ＳＤＯ＿Ｈ信号用信号線にスルー出力する。したがって、制御信号処理部１０２１が通信無効状態の場合、ＭＰＵ２０１と第１のセンサ素子１０１１との間で、制御対象への制御内容を示す制御データを含む制御信号を３線式シリアル通信できる。
【００４６】
ＭＰＵ２０１がＣＳ＿Ｈ信号を制御信号処理部１０２１に送信している間、制御信号処理部１０２１は、ＭＰＵ２０１から送信される制御信号を無視するので、誤って制御信号を受信することはない。
【００４７】
ＭＰＵ２０１は、第１のセンサ素子１０１１への制御信号の送信を終了すると、ＣＳ＿Ｈ信号の信号レベルをＬとする。制御信号処理部１０２１は、ＭＰＵ２０１と通信有効状態となる。制御信号処理部１０２１は、ＭＰＵ２０１と制御対象である第１のセンサ素子１０１１との間で通信を遮断するため、ＭＰＵ２０１から送信される制御信号が第１のセンサ素子１０１１への送信されることはない。ＭＰＵ２０１が信号レベルＬのＣＳ＿Ｈ信号を制御信号処理部１０２１に送信している間、ＳＣＬＫ＿Ｈ、ＳＤＯ＿Ｈは規定値である。
【００４８】
そして、ＭＰＵ２０１は、制御信号処理部１０２１に対して、ＣＳ＿１、ＣＳ＿２、ＣＳ＿３、ＣＳ＿４が１を示したＣＳ＿Ｈ信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３、メモリ１０３に信号レベルＨのＣＳ＿１信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３、メモリ１０３それぞれをＭＰＵ２０１と通信無効状態にする。以上のように、ＭＰＵ２０１は、制御信号処理部１０２１をＣＳ＿Ｈ信号により制御することで、ＭＰＵ２０１と第１のセンサ素子１０１１との間で通信の開始、遮断を確実に制御できる。上記では制御対象は１つであったが、複数の制御対象を同時に制御することもできる。
【００４９】
図５は、ＭＰＵ２０１が制御対象である第１のセンサ素子１０１１及び第３のセンサ素子１０１３に制御信号を送信する場合のタイミングチャートである。
【００５０】
はじめに、ＭＰＵ２０１は制御信号処理部１０２１に対して、ＣＳ＿１、ＣＳ＿３が０、ＣＳ＿２、ＣＳ＿４が１を示したＣＳ＿Ｈ信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、制御対象である第１のセンサ素子１０１１に信号レベルＬのＣＳ＿１信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１をＭＰＵ２０１と通信有効状態にする。同様に、制御信号処理部１０２１は、制御対象である第３のセンサ素子１０１３に信号レベルＬのＣＳ＿３信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第３のセンサ素子１０１３をＭＰＵ２０１と通信有効状態にする。
【００５１】
また、制御信号処理部１０２１は、制御対象でない第２のセンサ素子１０１２に信号レベルＨのＣＳ＿２信号を、制御対象でないメモリ１０３に信号レベルＨのＣＳ＿４信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第２のセンサ素子１０１２、メモリ１０３をＭＰＵ２０１と通信無効状態にする。ＭＰＵ２０１がＣＳ＿Ｈ信号を制御信号処理部１０２１に送信している間、制御信号処理部１０２１はＭＰＵ２０１と通信無効状態となる。したがって、ＭＰＵ２０１と第１のセンサ素子１０１１、第３のセンサ素子１０１３との間で３線式シリアル通信が可能となる。
【００５２】
ＭＰＵ２０１は、制御対象である第１のセンサ素子１０１１、第３のセンサ素子１０１３へのコマンドの送信が終了すると、ＣＳ＿Ｈ信号の送信を終了する。制御信号処理部１０２１は、ＭＰＵ２０１と通信有効状態となる。
【００５３】
そして、ＭＰＵ２０１は、制御信号処理部１０２１に対して、ＣＳ＿１、ＣＳ＿２、ＣＳ＿３、ＣＳ＿４が１を示したＣＳ＿Ｈ信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３、メモリ１０３に信号レベルＨのＣＳ＿１信号を送信する。制御信号処理部１０２１は、第１のセンサ素子１０１１、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３、メモリ１０３それぞれをＭＰＵ２０１と通信無効状態にする。以上のように、ＭＰＵ２０１は、ＣＳ＿Ｈ信号で選択した複数の被制御機器に対する通信の開始、遮断を同時に制御できる。
【００５４】
上記説明した第１の実施形態は、標準的な３線式シリアル通信をそのまま利用した例である。したがって、ＭＰＵ２０１とカメラヘッド１０の制御信号処理部１０２１との間の信号線は、３線＋ＣＳ＿Ｈの４本ある。ＭＰＵ２０１とカメラヘッド１０の制御信号処理部１０２１との間の通信を調歩同期式の単方向通信または単一線の双方向通信にすることで、信号線数をさらに削減できる。
【００５５】
さらに、ＭＰＵ２０１とカメラヘッド１０の制御信号処理部１０２１との間では、コマンドを工夫することでＣＳ＿Ｈ信号線を減らすことも可能である。図６は、第２の実施形態に係る選択コマンドの構成図である。図６は、ＣＳ＿Ｈ信号線を省略し、調歩同期式の単方向通信で送信する信号制御コマンドの構成図である。ヘッド分離型カメラ装置の構成は、図１を用いて説明した第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００５６】
ここで、信号制御コマンドの長さは固定長である。また、ＭＰＵ２０１は、制御信号処理部１０２１に信号制御コマンド以外の他のコマンドを送信しないものとする。さらに、制御信号処理部１０２１が１つの被制御機器に対してＣＳ信号とＲＳＴ信号を同時に制御することは不要であるため、信号制御コマンドは、４つの被制御機器それぞれの各ビットとＣＳ／ＲＳＴ選択ビットにより、被制御機器数×２本の信号を、被制御機器数＋１ビットで制御している。図６の選択コマンドに示される被制御機器１は、第１のセンサ素子１０１１に対するビットを示している。同様に、被制御機器２は第２のセンサ素子１０１２、被制御機器３は第３のセンサ素子１０１３、被制御機器４はメモリ１０３に対するビットをそれぞれ示している。
【００５７】
ＭＰＵ２０１は、被制御機器と、そのコマンド長を予め決定し、制御信号処理部１０２１に選択コマンドを送信する。制御信号処理部１０２１は、開始ビットを受信すると、固定長分だけ読み込んで解析して、４つの被制御機器を制御する。制御信号処理部１０２１は、選択コマンドに基づいて４つの被制御機器にＣＳ信号を送信する。
【００５８】
制御信号処理部１０２１は、選択コマンドの次コマンドのビット数に設定されたビット数分、ＭＰＵ２０１から送信される制御信号をスルー出力する。制御信号処理部１０２１は、この間、ＭＰＵ２０１から送信される制御信号を無視する。
【００５９】
次コマンドが終了すると、制御信号処理部１０２１は、自動的に４つの被制御機器それぞれに信号レベルＨのＣＳ信号を送信する。制御信号処理部１０２１は図６に示す選択コマンドに基づいて、どの期間の制御信号を制御信号処理部１０２１が受信し、どの期間の制御信号をスルー出力するのかを判断できる。したがって、ＭＰＵ２０１と制御信号処理部１０２１との間の通信は、信号線が１線であって、かつ最小限のコマンド長と通信時間で実現できる。
【００６０】
本実施形態では、カメラヘッド１０の制御信号処理部１０２１を中継しているが、制御信号処理部１０２１の代わりにＭＰＵなどをカメラヘッド１０に設けて代用することも可能である。
【００６１】
本実施形態によれば、映像信号をシリアル化するなどの目的でカメラヘッド１０に設けられている制御信号処理部１０２１（またはＭＰＵ）を活用することで信号線の数を削減することが可能となる。カメラヘッド１０は、本実施形態を実現するために、新たなＩＣ（Integrated circuit）などを搭載する必要はない。ＭＰＵ２０１は、制御信号処理部１０２１を通じて各被制御機器へのＣＳ信号、ＲＳＴ信号を制御するので、ＭＰＵ２０１と各被制御機器との間の信号線は不要である。したがって、被制御機器の数の増加に関わらず、カメラヘッド１０とＣＣＵ２０との間で信号線の数は増加しない。結果として、カメラヘッド１０の小型化を効果的に促進させることが可能となる。
【００６２】
また、ＭＰＵ２０１は、各被制御機器に対する制御信号をコマンド化及び共通化して制御信号処理部１０２１に送信しているので、任意の複数の被制御機器を同時に制御できる。例えば、ＭＰＵ２０１が第１のセンサ素子１０１１、第２のセンサ素子１０１２、第３のセンサ素子１０１３に同一の制御をする場合、本実施形態により、通信時間を短縮できる。
【００６３】
なお、この発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【符号の説明】
【００６４】
１０…カメラヘッド、２０…ＣＣＵ、３０…カメラケーブル、１０１…センサ、１０２…ＰＬＤ、１０３…メモリ、２０１…ＭＰＵ、２０５…映像信号処理部、２０６…映像出力部、１０１１…第１のセンサ素子、１０１２…第２のセンサ素子、１０１３…第３のセンサ素子、１０２１…制御信号処理部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置と、前記撮像装置を制御する制御装置と、制御信号を供給する１本の制御線を含み、前記撮像装置と前記制御装置とを接続するケーブルとを有するヘッド分離型カメラ装置において、
前記制御装置は、
前記撮像装置における１以上の被制御素子の中で、制御対象となる被制御素子を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む前記制御信号を出力する第１の制御手段と、を有し、
前記撮像装置は、
前記選択コマンドに基づいて、少なくとも前記制御対象となる被制御素子に対して、制御対象か否かを通知する個別選択コマンド、及び前記制御データを送信する第２の制御手段と、
を有するヘッド分離型カメラ装置。
【請求項２】
前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段から前記選択コマンドを受信している間、前記被制御素子への前記制御データを送信しない請求項１記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項３】
前記第１の制御手段は、前記制御対象となる被制御素子と通信終了後、前記制御対象となる被制御素子を非制御対象に設定する前記選択コマンドを前記第２の制御手段に送信する請求項１記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項４】
前記第１の制御手段は、前記第２の制御手段と前記第１の制御手段との通信無効期間を含めた前記制御信号を前記第２の制御手段に送信する請求項１記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項５】
前記第２の制御手段は、前記通信無効期間が終了すると、前記制御対象となる被制御素子に対して前記制御データを送信終了する請求項４記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項６】
前記被制御素子は、センサ素子またはメモリである請求項１記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項７】
制御装置にケーブルを介して接続されるヘッド分離型カメラ装置の撮像装置において、
前記制御装置から、前記撮像装置における１以上の被制御素子の中で、制御対象となる被制御素子を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む制御信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した前記選択コマンドに基づいて、少なくとも前記制御対象となる被制御素子に対して、制御対象か否かを通知する個別選択コマンド、及び前記制御データを送信する制御手段と、
を有する撮像装置。
【請求項８】
前記被制御素子は、センサ素子またはメモリである請求項７記載のヘッド撮像装置。
【請求項９】
撮像装置にケーブルを介して接続されるヘッド分離型カメラ装置の制御装置において、
前記撮像装置における１以上の被制御素子の中で、制御対象となる被制御素子を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む制御信号を出力する制御手段と、
を有する制御装置。
【請求項１０】
撮像装置と、前記撮像装置を制御する制御装置とを有するヘッド分離型カメラ装置において、
前記制御装置は、
前記撮像装置における１以上の被制御素子の中で、制御対象となる被制御素子を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む制御信号を出力する第１の制御手段と、を有し、
前記撮像装置は、
前記選択コマンドに基づいて、少なくとも前記制御対象となる被制御素子に対して、制御対象か否かを通知する個別選択コマンド、及び前記制御データを送信する第２の制御手段と、
を有するヘッド分離型カメラ装置。
【請求項１１】
前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段から前記選択コマンドを受信している間、前記被制御素子への前記制御データを送信しない請求項１０記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項１２】
前記第１の制御手段は、前記制御対象となる被制御素子と通信終了後、前記制御対象となる被制御素子を非制御対象に設定する前記選択コマンドを前記第２の制御手段に送信する請求項１０記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項１３】
前記第１の制御手段は、前記第２の制御手段と前記第１の制御手段との通信無効期間を含めた前記制御信号を前記第２の制御手段に送信する請求項１０記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項１４】
前記第２の制御手段は、前記通信無効期間が終了すると、前記制御対象となる被制御素子に対して前記制御データを送信終了する請求項１３記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項１５】
前記被制御素子は、センサ素子またはメモリである請求項１０記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項１６】
制御装置と通信するヘッド分離型カメラ装置の撮像装置において、
前記制御装置から、前記撮像装置における１以上の被制御素子の中で、制御対象となる被制御素子を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む制御信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した前記選択コマンドに基づいて、少なくとも前記制御対象となる被制御素子に対して、制御対象か否かを通知する個別選択コマンド、及び前記制御データを送信する制御手段と、
を有する撮像装置。
【請求項１７】
前記被制御素子は、センサ素子またはメモリである請求項１６記載のヘッド撮像装置。
【請求項１８】
撮像装置と通信するヘッド分離型カメラ装置の制御装置において、
前記撮像装置における１以上の被制御素子の中で、制御対象となる被制御素子を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む制御信号を出力する制御手段と、
を有する制御装置。
【請求項１９】
撮像装置と、前記撮像装置を制御する制御装置と、制御信号を供給する１本の制御線を含み、前記撮像装置と前記制御装置とを接続するケーブルとを有するヘッド分離型カメラ装置の制御方法において、
前記制御装置では、前記撮像装置における１以上の被制御素子の中で、制御対象となる被制御素子を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む前記制御信号を出力し、
前記撮像装置では、前記選択コマンドに基づいて、少なくとも前記制御対象となる被制御素子に対して、制御対象か否かを通知する個別選択コマンド、及び前記制御データを送信する、
ヘッド分離型カメラ装置の制御方法。
【請求項１】
撮像装置と、前記撮像装置を制御する制御装置と、制御信号を供給する１本の制御線を含み、前記撮像装置と前記制御装置とを接続するケーブルとを有するヘッド分離型カメラ装置において、
前記制御装置は、
前記撮像装置における１以上の被制御素子の中で、制御対象となる被制御素子を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む前記制御信号を出力する第１の制御手段と、を有し、
前記撮像装置は、
前記選択コマンドに基づいて、少なくとも前記制御対象となる被制御素子に対して、制御対象か否かを通知する個別選択コマンド、及び前記制御データを送信する第２の制御手段と、
を有するヘッド分離型カメラ装置。
【請求項２】
前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段から前記選択コマンドを受信している間、前記被制御素子への前記制御データを送信しない請求項１記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項３】
前記第１の制御手段は、前記制御対象となる被制御素子と通信終了後、前記制御対象となる被制御素子を非制御対象に設定する前記選択コマンドを前記第２の制御手段に送信する請求項１記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項４】
前記第１の制御手段は、前記第２の制御手段と前記第１の制御手段との通信無効期間を含めた前記制御信号を前記第２の制御手段に送信する請求項１記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項５】
前記第２の制御手段は、前記通信無効期間が終了すると、前記制御対象となる被制御素子に対して前記制御データを送信終了する請求項４記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項６】
前記被制御素子は、センサ素子またはメモリである請求項１記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項７】
制御装置にケーブルを介して接続されるヘッド分離型カメラ装置の撮像装置において、
前記制御装置から、前記撮像装置における１以上の被制御素子の中で、制御対象となる被制御素子を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む制御信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した前記選択コマンドに基づいて、少なくとも前記制御対象となる被制御素子に対して、制御対象か否かを通知する個別選択コマンド、及び前記制御データを送信する制御手段と、
を有する撮像装置。
【請求項８】
前記被制御素子は、センサ素子またはメモリである請求項７記載のヘッド撮像装置。
【請求項９】
撮像装置にケーブルを介して接続されるヘッド分離型カメラ装置の制御装置において、
前記撮像装置における１以上の被制御素子の中で、制御対象となる被制御素子を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む制御信号を出力する制御手段と、
を有する制御装置。
【請求項１０】
撮像装置と、前記撮像装置を制御する制御装置とを有するヘッド分離型カメラ装置において、
前記制御装置は、
前記撮像装置における１以上の被制御素子の中で、制御対象となる被制御素子を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む制御信号を出力する第１の制御手段と、を有し、
前記撮像装置は、
前記選択コマンドに基づいて、少なくとも前記制御対象となる被制御素子に対して、制御対象か否かを通知する個別選択コマンド、及び前記制御データを送信する第２の制御手段と、
を有するヘッド分離型カメラ装置。
【請求項１１】
前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段から前記選択コマンドを受信している間、前記被制御素子への前記制御データを送信しない請求項１０記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項１２】
前記第１の制御手段は、前記制御対象となる被制御素子と通信終了後、前記制御対象となる被制御素子を非制御対象に設定する前記選択コマンドを前記第２の制御手段に送信する請求項１０記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項１３】
前記第１の制御手段は、前記第２の制御手段と前記第１の制御手段との通信無効期間を含めた前記制御信号を前記第２の制御手段に送信する請求項１０記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項１４】
前記第２の制御手段は、前記通信無効期間が終了すると、前記制御対象となる被制御素子に対して前記制御データを送信終了する請求項１３記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項１５】
前記被制御素子は、センサ素子またはメモリである請求項１０記載のヘッド分離型カメラ装置。
【請求項１６】
制御装置と通信するヘッド分離型カメラ装置の撮像装置において、
前記制御装置から、前記撮像装置における１以上の被制御素子の中で、制御対象となる被制御素子を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む制御信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した前記選択コマンドに基づいて、少なくとも前記制御対象となる被制御素子に対して、制御対象か否かを通知する個別選択コマンド、及び前記制御データを送信する制御手段と、
を有する撮像装置。
【請求項１７】
前記被制御素子は、センサ素子またはメモリである請求項１６記載のヘッド撮像装置。
【請求項１８】
撮像装置と通信するヘッド分離型カメラ装置の制御装置において、
前記撮像装置における１以上の被制御素子の中で、制御対象となる被制御素子を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む制御信号を出力する制御手段と、
を有する制御装置。
【請求項１９】
撮像装置と、前記撮像装置を制御する制御装置と、制御信号を供給する１本の制御線を含み、前記撮像装置と前記制御装置とを接続するケーブルとを有するヘッド分離型カメラ装置の制御方法において、
前記制御装置では、前記撮像装置における１以上の被制御素子の中で、制御対象となる被制御素子を通知する選択コマンド、及び制御対象への制御内容を示す制御データを含む前記制御信号を出力し、
前記撮像装置では、前記選択コマンドに基づいて、少なくとも前記制御対象となる被制御素子に対して、制御対象か否かを通知する個別選択コマンド、及び前記制御データを送信する、
ヘッド分離型カメラ装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１３９５３４（Ｐ２０１１−１３９５３４Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４８７４（Ｐ２０１１−６４８７４）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【分割の表示】特願２００９−２９６１３７（Ｐ２００９−２９６１３７）の分割
【原出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【分割の表示】特願２００９−２９６１３７（Ｐ２００９−２９６１３７）の分割
【原出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]