映像伝送システム
【課題】従来の映像伝送システムは、画像/制御信号の接続にLANケーブルと、トリガ信号の接続にトリガ信号ケーブルとの、２本のケーブルを接続する必要があり、テレビジョンカメラが動くシステム等では動きに制限が出る。
【解決手段】本映像伝送システムは、テレビジョンカメラ１と映像装置２との間を１本のＬＡＮケーブル３で接続し、画像データ及び制御データをＬＡＮケーブル３で送受信する映像伝送システム１０において、映像装置２は、ＬＡＮケーブル３の画像データ及び制御データにトリガ信号を重畳させる重畳回路２５を備え、テレビジョンカメラ１は、重畳回路２５によりＬＡＮケーブル３に重畳されたトリガ信号を分離する分離回路１７を備えたことを特徴とする。
【解決手段】本映像伝送システムは、テレビジョンカメラ１と映像装置２との間を１本のＬＡＮケーブル３で接続し、画像データ及び制御データをＬＡＮケーブル３で送受信する映像伝送システム１０において、映像装置２は、ＬＡＮケーブル３の画像データ及び制御データにトリガ信号を重畳させる重畳回路２５を備え、テレビジョンカメラ１は、重畳回路２５によりＬＡＮケーブル３に重畳されたトリガ信号を分離する分離回路１７を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像伝送システムに係り、特にマシンビジョンに用いられるテレビジョンカメラと映像装置における、画像データ（映像信号）、制御データ、及びトリガ信号のやり取りを、１本の信号ケーブルで可能にした映像伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、マシンビジョンシステムでは、製造ライン上の製造物検査などのタスクを実行するため、システムの所定のタイミングでベルトコンベア上の製造物を撮像するテレビジョンカメラが使用されている。
【０００３】
テレビジョンカメラ（撮像装置）と映像装置間は信号ケーブルで接続されており、この信号ケーブルを介し、テレビジョンカメラで撮像した画像データ（映像信号）が時分割多重方式により映像装置に送られ、映像装置は送られた画像データを基に各種検査のための処理を行い、またモニタに画像を表示していた。これらテレビジョンカメラと映像装置間の信号伝送に関する従来技術として特許文献１に挙げた特開２００７−２８５８８号公報がある。この従来技術ではIEEE 1394b規格の信号ケーブルを用いて映像伝送システムを構成している。
【０００４】
近年、画像、制御データに電源を重畳し、画像データの伝送、制御データの伝送、電源供給を一本の信号ケーブルで行う場合が多くなってきた。例えば、特開２００７−８８７１４号公報に開示されたカメラシステムがある。この場合、テレビジョンカメラと映像装置間の信号ケーブルにIEEE 802.3ab / af規格のケーブルが用いられる。IEEE 802.3ab / af規格は、例えば図６に示すように、テレビジョンカメラ５から映像装置６に伝送する画像データと、映像装置６からテレビジョンカメラ５に伝送する制御データ（以下画像データと制御データをまとめて記載するときは画像・制御データという）を、１番ピンのTRD+(0)と２番ピンのTRD−(0)、３番ピンのTRD+(1)と６番ピンのTRD−(1)、４番ピンのTRD+(2)と５番ピンのTRD−(2)、７番ピンのTRD+(3)と８番ピンのTRD−(3)で構成する４対８本の信号線によりシリアル信号を差動で双方向に１Gbpsで伝送し、更に、映像装置６からテレビジョンカメラ５に電源を供給するため、重畳回路６４でTRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)の画像・制御データに電源を重畳し、LANケーブル１本で画像・制御・電源を伝送する規格である。
【０００５】
ところで、マシンビジョンシステムでは、テレビジョンカメラ５と映像装置６の同期を取ったり、システムの所定のタイミングでテレビジョンカメラ５の露光を制御したりするためのトリガ信号が必要となるため、トリガ信号をLANケーブル７とは別のトリガ信号ケーブル８で接続している。テレビジョンカメラ５を制御している映像装置６は、上記所定のタイミングで製造物を撮像するために、テレビジョンカメラ５にトリガ信号を送り、テレビジョンカメラ５はこのトリガ信号をもとに露光を制御する。更にテレビジョンカメラ５の電源もこのLANケーブル７を介して映像装置６から供給される。
【０００６】
図６を参照して、従来技術の映像伝送システムについて更に説明する。
図６に示した従来技術の映像伝送システム５０は、テレビジョンカメラ５と映像装置６が、LANケーブル７及びトリガ信号ケーブル８とにより接続されている。
【０００７】
テレビジョンカメラ５は、画像・制御データを処理する制御部５１、テレビジョンカメラ５に電源を供給する電源回路５２、映像装置６から入力されたトリガ信号を受信するトリガ信号受信回路５３、LANケーブル７から電源を分離する分離回路５４、５５を含んで構成されている。
【０００８】
映像装置６は、映像信号や制御信号を処理する制御部６１、映像装置６及びテレビジョンカメラ５に電源を供給する電源回路６２、テレビジョンカメラ５の撮像タイミングをコントロールするトリガ信号を発生するトリガ信号発生回路６３、LANケーブル７に電源を重畳する重畳回路６４を含んで構成されている。
【０００９】
LANケーブル７は、テレビジョンカメラ５の接栓５６と映像装置６の接栓６５により、テレビジョンカメラ５と映像装置６間を接続する。LANケーブル７信号配列は、図６の接栓５６と接栓６５に示してあるように、１番ピンがTRD+(0)、２番ピンがTRD−(0)、３番ピンがTRD+(1)、４番ピンがTRD+(2)、５番ピンがTRD−(2)、６番ピンがTRD−(1)、７番ピンがTRD+(3)、８番ピンがTRD−(3)となっている。
【００１０】
LANケーブル７は、TRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)、TRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)が、図７に示されるように、それぞれツイストペア線で構成され、４対８本の信号線を有する信号ケーブルとなっている。このLANケーブル７はIEEE802.3ab/af規格に適合し、シリアル信号を差動で双方向に１Gbpsで伝送する能力を有し、更に、TRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)のペア線に電源を重畳して映像装置６からテレビジョンカメラ５に電力を供給することが可能である。なお、TRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)のペア線に電源を重畳する方式とすることもできる。
【００１１】
また、トリガ信号発生回路６３とトリガ信号受信回路５３はトリガ信号ケーブル８で接続されている。５７、６６はトリガ信号ケーブル８を接続する接栓である。
【００１２】
即ち、トリガ信号を伝送するトリガ信号ケーブル８は画像・制御データを伝送するLANケーブル７とは別に設けられ、テレビジョンカメラ５と映像装置６は２本の信号ケーブルで接続されている。
【００１３】
トリガ信号発生回路６３で生成されるトリガ信号は、例えば図８のような０Vから５Vのパルス信号である。このトリガ信号はトリガ信号ケーブル８を経由して、テレビジョンカメラ５のトリガ信号受信回路５３に伝送される。トリガ信号を受信したテレビジョンカメラ５のトリガ信号受信回路５３はこのトリガ信号によりテレビジョンカメラ５の撮像タイミングをコントロールし、画像データを取得する。テレビジョンカメラ５は、撮像した画像データをLANケーブル７で映像装置６の制御部６１に画像伝送する。
【００１４】
映像装置６からテレビジョンカメラ５に電源を供給するには、LANケーブル７の画像・制御データ信号(図９、図１０参照)に電源回路６２からの電源(図１１参照；図１１は４８Ｖの例を示す)を重畳させる。図９に画像・制御データ（TRD+）の信号を示す。また、図１０に画像・制御データ（TRD−）の信号を示す。重畳回路６４はTRD(0)（TRD+(0)とTRD−(0)のペア線）の画像・制御データに電源回路６２からの電源電圧(図１１参照；例えば直流電圧４８Ｖ)を重畳する部位であり、このときGND電位(図１２参照；直流電圧０Ｖ)は、TRD(1)（TRD+(1)とTRD−(1)のペア線）の画像・制御データ信号に重畳される。図１３は電源と画像・制御データ信号（TRD+）の重畳された波形を示している。図１４は電源と画像・制御データ信号（TRD−）の重畳された波形を示している。画像・制御データ（TRD+）と画像・制御データ（TRD−）は図９、図１０に示されるように差動信号となっている（図９の画像・制御データ信号（TRD+）信号に対し図１０の画像・制御データ信号（TRD−）信号は極性が反転したものとなっている）。図１３、図１４は画像・制御データ重畳に電源が重畳された結果の波形を示しており、電源の直流電圧４８Ｖに画像・制御データの信号波形が重畳されている様子がみてとれる。電源に重畳された図１４の画像・制御データ信号波形は、電源に重畳された図１３の画像・制御データ信号波形に対し、図９、図１０の画像・制御データと同様に極性が反転した差動信号となっている。テレビジョンカメラ５の分離回路５４、５５は、LANケーブル７に重畳された電源と画像・制御データを分離し、電源回路５２に電源を供給する。
【特許文献１】特開２００７−２８５８８号公報
【特許文献２】特開２００７−８８７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記図６に示した従来技術では、画像/制御信号の接続にLANケーブル７と、トリガ信号の接続にトリガ信号ケーブル８との、２本のケーブルを接続する必要があり、テレビジョンカメラ５が動くシステム等では動きに制限が出る。
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、ケーブル本数を減らして、１本にし、更に、２ペア信号のどちらがトリガ信号になってもシステム構築を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る発明の要旨は、テレビジョンカメラと映像装置との間を１本の信号ケーブルで接続し、画像データ及び制御データを前記信号ケーブルで送受信する映像伝送システムにおいて、前記映像装置は、前記信号ケーブルの画像データ及び制御データにトリガ信号を重畳させる重畳回路を備え、前記テレビジョンカメラは、前記重畳回路により前記信号ケーブルに重畳されたトリガ信号を分離する分離回路を備えたことを特徴とする映像伝送システムに存する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ケーブルの接続本数を減らすことができ、それによってケーブル１本で接続が可能になるため、マシンビジョンに用いられるテレビジョンカメラが取り付けられることの多い可動部分と、映像装置が設置される非可動部分との間が開いたり狭まったりしても、問題なく撮像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
図１は本発明による実施の形態の映像伝送システム１００の概要を示すものである。
映像伝送システム１００は映像装置１０２とテレビジョンカメラ（撮像装置）１０１が、LANケーブル１０３により接続されて構成されている。映像装置１０２は、制御部１０９、トリガ信号発生回路１０６、電源回路１０７、電源・トリガ信号重畳部１０８を含んで構成されている。ここで、制御部１０９は映像信号や制御信号を処理する制御部位である。また、トリガ信号発生回路１０６はテレビジョンカメラ１０１の撮像タイミングをコントロールするトリガ信号を発生する部位である。また、電源回路１０７は映像装置１０２に電源を供給すると共にLANケーブル１０３を通してテレビジョンカメラ１０１に電源を供給する部位である。電源・トリガ信号重畳部１０８は、電源とトリガ信号をテレビジョンカメラ１０１に伝送するために、LANケーブル１０３の画像・制御データに電源とトリガ信号を重畳させる部位である。１０４は映像部１０１とLANケーブル１０３を接続する接栓、１０５は映像装置１０２とLANケーブル１０３を接続する接栓である。
【００１９】
本発明は、従来の電源重畳に使用していない２対、例えばTRD0（TRD+(0)とTRD−(0)のペア線）とTRD1（TRD+(1)とTRD−(1)のペア線）に電源重畳している場合はTRD2（TRD+(2)とTRD−(2)のペア線）とTRD3（TRD+(3)とTRD−(3)のペア線）にトリガ信号を重畳し、TRD2とTRD3に電源重畳している場合はTRD0とTRD1にトリガ信号を重畳し、画像・制御データと電源およびトリガ信号を１本のLANケーブル１０３で伝送することを特徴とする。
【００２０】
（実施の形態）
以下、図２を参照して、本発明の実施の形態の映像伝送システム１０について更に詳細に説明する。
テレビジョンカメラ１は、映像装置２と、LANケーブル３により接続されている。
【００２１】
テレビジョンカメラ１は、画像・制御データを処理する制御部１１、映像装置２から受電しテレビジョンカメラ１に電源を供給する電源回路１２、映像装置２から入力されたトリガ信号を受信するトリガ信号受信回路１３、電源またはトリガ信号が重畳された画像・制御データ信号から、電源またはトリガ信号を分離する分離回路１６、１７を含んで構成されている。
【００２２】
映像装置２は、映像信号や制御信号を処理する制御部２１、電源を供給する電源回路２２、テレビジョンカメラ１の撮像タイミングをコントロールするトリガ信号を発生するトリガ信号発生回路２３、画像・制御データ信号に電源を重畳する重畳回路２４、画像・制御データ信号にトリガ信号を重畳する重畳回路２５を含んで構成されている。
【００２３】
LANケーブル３は、テレビジョンカメラ１の接栓１８と映像装置２の接栓２６により、テレビジョンカメラ１と映像装置２間を接続する。
【００２４】
LANケーブル３は、TRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)、TRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)が、図７に示されるように、それぞれツイストペア線で構成され、４対８本の信号線を有する信号ケーブルとなっている。このLANケーブル３はIEEE802.3ab/af規格に適合し、シリアル信号を差動で双方向に１Gbpsで伝送する能力を有し、TRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)のペア線に電源を重畳して映像装置２からテレビジョンカメラ１に電力を供給し、更に、TRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)のペア線にトリガ信号を重畳することが可能である。なお、後述するようにTRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)のペア線に電源を重畳し、TRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)のペア線にトリガ信号を重畳する方式とすることもできる。
【００２５】
テレビジョンカメラ１から映像装置２に伝送する画像データと、映像装置２からテレビジョンカメラ１に伝送する制御データを、１番ピンのTRD+(0)と２番ピンのTRD−(0)、３番ピンのTRD+(1)と６番ピンのTRD−(1)、４番ピンのTRD+(2)と５番ピンのTRD−(2)、７番ピンのTRD+(3)と８番ピンのTRD−(3)で構成する４対８本の信号線によりシリアル信号を差動で双方向に１Gbpsで伝送する。
【００２６】
図２のように、映像装置２からテレビジョンカメラ１に電源を供給するために重畳回路２４でTRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)の画像・制御データに電源を重畳するシステムの場合は、電源供給に使用していない４番ピンのTRD+(2)と５番ピンのTRD−(2)、７番ピンのTRD+(3)と８番ピンのTRD−(3)を使用して、重畳回路２５で画像・制御データにトリガ信号発生回路２３からのトリガ信号を重畳する。
【００２７】
重畳回路２４はTRD(0)（TRD+(0)とTRD−(0)のペア線）の画像・制御データに電源回路２２からの電源(図１１参照；例えば直流電圧４８Ｖ)を重畳する部位であり、このときGND電位(図１２参照；直流電圧０Ｖ)は、TRD(1)（TRD+(1)とTRD−(1)のペア線）の画像・制御データ信号に重畳される。
【００２８】
重畳回路２５はTRD(2)（TRD+(2)とTRD−(2)のペア線）の画像・制御データ（図９、図１０参照）にトリガ信号発生回路２３からのトリガ信号を重畳する部位である。トリガ信号発生回路２３で生成されるトリガ信号は、例えば図８のような０Vか５Vのパルス信号である。このトリガ信号は重畳回路２５で画像・制御データに重畳され、図３、図４に示したような信号波形となる。図３はトリガ信号と画像・制御データ(TRD+)を重畳した後の信号波形を示している。また、図４はトリガ信号と画像・制御データ(TRD−)を重畳した後の信号波形を示している。図３、図４からトリガ信号に画像・制御データの信号波形が重畳されている様子がみてとれる。電源に重畳された図４の画像・制御データ信号波形は、電源に重畳された図３の画像・制御データ信号波形に対し、図９、図１０の画像・制御データと同様に極性が反転した差動信号となっている。
【００２９】
テレビジョンカメラ１の分離回路１６は、LANケーブル３に重畳された電源と画像・制御データを分離し、選択回路１４を介して電源回路１２に電源を供給する。また、テレビジョンカメラ１の分離回路１７は、LANケーブル３に重畳されたトリガ信号と画像・制御データを分離し、減算回路１５を介してトリガ信号受信回路１３にトリガ信号を供給する。
【００３０】
図２ではTRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)のペア線に電源を重畳し、TRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)のペア線にトリガ信号を重畳する方式としたが、図５に示した映像伝送システム２０のように、TRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)のペア線に電源を重畳し、TRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)のペア線にトリガ信号を重畳する方式とすることもできる。この場合は、重畳回路４５でTRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)の画像・制御データに電源を重畳し、電源供給に使用していない１番ピンのTRD+(0)と２番ピンのTRD+(0)、３番ピンのTRD+(1)と６番ピンのTRD−(1)を使用して、重畳回路４４で画像・制御データにトリガ信号発生回路４２からのトリガ信号を重畳する。
【００３１】
テレビジョンカメラ１側では、図２、図５どちらの電源供給方式であっても、分離回路１６で１番ピンのTRD+(0)と２番ピンのTRD−(0)、３番ピンのTRD+(1)と６番ピンのTRD−(1)から画像・制御データと電源もしくはトリガ信号を分離し、分離回路１７で４番ピンのTRD+(2)と５番ピンのTRD−(2)、７番ピンのTRD+(3)と８番ピンのTRD−(3)から画像・制御データと電源もしくはトリガ信号を分離した後、選択回路１４でTRD+(0)、TRD−(0)、TRD+(1)、TRD−(1)とTRD+(2)、TRD−(2)、TRD+(3)、TRD−(3)からの分離信号を比較し電圧の高いほうを出力する。電源は４８V、トリガ信号は０Vか５Vの為、選択回路１４の出力は４８Vと電圧の高い電源が選択され電源回路１２に供給される。
【００３２】
一方、減算回路１５では、TRD+(0)、TRD−(0)、TRD+(1)、TRD−(1)の分離信号とTRD+(2)、TRD−(2)、TRD+(3)、TRD−(3)の分離信号とを比較し、両信号の差をトリガ信号としてトリガ信号受信回路１３に出力する。このためトリガ信号は、トリガ信号が０Vであれば電源４８Vとの差である４８Vを、トリガ信号が５Vであれば電源４８Vとの差である４３Vを出力し、ハイレベル４８V、ローレベル４３Vでトリガ信号の判定が可能となる。
【００３３】
以上のようにテレビジョンカメラ１と映像装置２の画像・制御データに電源とトリガ信号を重畳することにより、映像信号、制御信号、電源、トリガ信号がLANケーブル１本で接続が可能になる。
【００３４】
以上、上記実施の形態からその特徴を下に纏める。
（１）上記実施の形態の映像伝送システムは、テレビジョンカメラと映像装置との間を１本の信号ケーブルで接続し、画像データ及び制御データを前記信号ケーブルで送受信する映像伝送システムにおいて、前記映像装置は、前記信号ケーブルの画像データ及び制御データにトリガ信号を重畳させる第１の重畳回路を備え、前記テレビジョンカメラは、前記重畳回路により前記信号ケーブルに重畳されたトリガ信号を分離する第１の分離回路を備えたことを特徴とする。
（２）上記実施の形態の映像伝送システムは、上記（１）において、前記映像装置が前記信号ケーブルの画像データ及び制御データに電源を重畳させる第２の重畳回路を備え、前記テレビジョンカメラが前記重畳回路により前記信号ケーブルに重畳された電源を分離する第２の分離回路を備えたことを特徴とする。
（３）上記実施の形態の映像伝送システムは、上記（２）において、前記トリガ信号が前記電源が重畳されない前記信号ケーブルの信号線に重畳されることを特徴とする。
（４）上記実施の形態の映像伝送システムは、上記（２）または上記（３）のいずれかにおいて、前記トリガ信号の電圧と前記電源の電圧を異ならしめ、前記第１の分離回路と前記第２の分離回路の出力を比較して前記電源の電圧を判定し、前記電源の電圧を出力していると判定された分離回路からの出力を電源回路に出力することを特徴とする。
（５）上記実施の形態の映像伝送システムは、上記（２）から上記（４）のいずれかにおいて、前記トリガ信号の電圧と前記電源の電圧を異ならしめ、前記第１の分離回路と前記第２の分離回路の出力を減算してトリガ信号を検出し、該検出されたトリガ信号をトリガ信号受信回路に出力することを特徴とする。
【００３５】
以上、実施の形態により具体的に説明したが、上記実施の形態は例示であり、本発明がこれらに限定されないことは勿論である。例えば、上記実施の形態ではテレビジョンカメラ１と映像装置２の間で画像・制御データを送受信するためにIEEE 802.3ab / af規格に適合したLANケーブルを使用したが、画像・制御データに電源やトリガ信号を重畳することが可能なものであれば、IEEE 802.3ab / af規格に適合したLANケーブルには限定されない。また、信号ケーブルの信号本数は、画像・制御データに電源やトリガ信号を重畳することが可能なものであれば４対８本に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、マシンビジョンシステム以外の映像伝送システムにも広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の映像伝送システムの概要を説明する図である。
【図２】本発明による実施の形態の、映像伝送システムの一構成を示す図である。
【図３】本発明による実施の形態の、トリガ信号と画像・制御データ（TRD+）が重畳された信号を示す図である。
【図４】本発明による実施の形態の、トリガ信号と画像・制御データ（TRD-）が重畳された信号を示す図である。
【図５】本発明による実施の形態の、映像伝送システムの他の構成を示す図である。
【図６】従来技術による映像伝送システムの構成を示す図である。
【図７】LANケーブルの配線構造を説明する図である。
【図８】トリガ信号を説明する図である。
【図９】画像・制御データ（TRD+）を説明する図である。
【図１０】画像・制御データ（TRD-）を説明する図である。
【図１１】電源の信号を説明する図である。
【図１２】電源のＧＮＤ信号を説明する図である。
【図１３】電源と画像・制御データ（TRD+）が重畳された信号を示す図である。
【図１４】電源信号と画像・制御データ（TRD-）が重畳された信号を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１、５、１０１・・・テレビジョンカメラ（撮像装置）
２、４、６、１０２・・・映像装置
３、４、７、１０３・・・LANケーブル
８・・・トリガ信号ケーブル
１０、２０、５０、１００・・・映像伝送システム
１１、２１、４１、５１、６１、１０９・・・制御部
１２、２２、４３、５２、６２、１０７・・・電源回路
１３，５３・・・トリガ信号受信回路
１４・・・選択回路
１５・・・減算回路
１６、１７、５４、５５・・・分離回路
１８、２６、４６、５６、５７、６５、６６、１０４、１０５・・・接栓
２３、４２、６３、１０６・・・トリガ信号発生回路
２４、２５、４４、４５、６４・・・重畳回路
１０８・・・電源・トリガ信号重畳部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像伝送システムに係り、特にマシンビジョンに用いられるテレビジョンカメラと映像装置における、画像データ（映像信号）、制御データ、及びトリガ信号のやり取りを、１本の信号ケーブルで可能にした映像伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、マシンビジョンシステムでは、製造ライン上の製造物検査などのタスクを実行するため、システムの所定のタイミングでベルトコンベア上の製造物を撮像するテレビジョンカメラが使用されている。
【０００３】
テレビジョンカメラ（撮像装置）と映像装置間は信号ケーブルで接続されており、この信号ケーブルを介し、テレビジョンカメラで撮像した画像データ（映像信号）が時分割多重方式により映像装置に送られ、映像装置は送られた画像データを基に各種検査のための処理を行い、またモニタに画像を表示していた。これらテレビジョンカメラと映像装置間の信号伝送に関する従来技術として特許文献１に挙げた特開２００７−２８５８８号公報がある。この従来技術ではIEEE 1394b規格の信号ケーブルを用いて映像伝送システムを構成している。
【０００４】
近年、画像、制御データに電源を重畳し、画像データの伝送、制御データの伝送、電源供給を一本の信号ケーブルで行う場合が多くなってきた。例えば、特開２００７−８８７１４号公報に開示されたカメラシステムがある。この場合、テレビジョンカメラと映像装置間の信号ケーブルにIEEE 802.3ab / af規格のケーブルが用いられる。IEEE 802.3ab / af規格は、例えば図６に示すように、テレビジョンカメラ５から映像装置６に伝送する画像データと、映像装置６からテレビジョンカメラ５に伝送する制御データ（以下画像データと制御データをまとめて記載するときは画像・制御データという）を、１番ピンのTRD+(0)と２番ピンのTRD−(0)、３番ピンのTRD+(1)と６番ピンのTRD−(1)、４番ピンのTRD+(2)と５番ピンのTRD−(2)、７番ピンのTRD+(3)と８番ピンのTRD−(3)で構成する４対８本の信号線によりシリアル信号を差動で双方向に１Gbpsで伝送し、更に、映像装置６からテレビジョンカメラ５に電源を供給するため、重畳回路６４でTRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)の画像・制御データに電源を重畳し、LANケーブル１本で画像・制御・電源を伝送する規格である。
【０００５】
ところで、マシンビジョンシステムでは、テレビジョンカメラ５と映像装置６の同期を取ったり、システムの所定のタイミングでテレビジョンカメラ５の露光を制御したりするためのトリガ信号が必要となるため、トリガ信号をLANケーブル７とは別のトリガ信号ケーブル８で接続している。テレビジョンカメラ５を制御している映像装置６は、上記所定のタイミングで製造物を撮像するために、テレビジョンカメラ５にトリガ信号を送り、テレビジョンカメラ５はこのトリガ信号をもとに露光を制御する。更にテレビジョンカメラ５の電源もこのLANケーブル７を介して映像装置６から供給される。
【０００６】
図６を参照して、従来技術の映像伝送システムについて更に説明する。
図６に示した従来技術の映像伝送システム５０は、テレビジョンカメラ５と映像装置６が、LANケーブル７及びトリガ信号ケーブル８とにより接続されている。
【０００７】
テレビジョンカメラ５は、画像・制御データを処理する制御部５１、テレビジョンカメラ５に電源を供給する電源回路５２、映像装置６から入力されたトリガ信号を受信するトリガ信号受信回路５３、LANケーブル７から電源を分離する分離回路５４、５５を含んで構成されている。
【０００８】
映像装置６は、映像信号や制御信号を処理する制御部６１、映像装置６及びテレビジョンカメラ５に電源を供給する電源回路６２、テレビジョンカメラ５の撮像タイミングをコントロールするトリガ信号を発生するトリガ信号発生回路６３、LANケーブル７に電源を重畳する重畳回路６４を含んで構成されている。
【０００９】
LANケーブル７は、テレビジョンカメラ５の接栓５６と映像装置６の接栓６５により、テレビジョンカメラ５と映像装置６間を接続する。LANケーブル７信号配列は、図６の接栓５６と接栓６５に示してあるように、１番ピンがTRD+(0)、２番ピンがTRD−(0)、３番ピンがTRD+(1)、４番ピンがTRD+(2)、５番ピンがTRD−(2)、６番ピンがTRD−(1)、７番ピンがTRD+(3)、８番ピンがTRD−(3)となっている。
【００１０】
LANケーブル７は、TRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)、TRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)が、図７に示されるように、それぞれツイストペア線で構成され、４対８本の信号線を有する信号ケーブルとなっている。このLANケーブル７はIEEE802.3ab/af規格に適合し、シリアル信号を差動で双方向に１Gbpsで伝送する能力を有し、更に、TRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)のペア線に電源を重畳して映像装置６からテレビジョンカメラ５に電力を供給することが可能である。なお、TRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)のペア線に電源を重畳する方式とすることもできる。
【００１１】
また、トリガ信号発生回路６３とトリガ信号受信回路５３はトリガ信号ケーブル８で接続されている。５７、６６はトリガ信号ケーブル８を接続する接栓である。
【００１２】
即ち、トリガ信号を伝送するトリガ信号ケーブル８は画像・制御データを伝送するLANケーブル７とは別に設けられ、テレビジョンカメラ５と映像装置６は２本の信号ケーブルで接続されている。
【００１３】
トリガ信号発生回路６３で生成されるトリガ信号は、例えば図８のような０Vから５Vのパルス信号である。このトリガ信号はトリガ信号ケーブル８を経由して、テレビジョンカメラ５のトリガ信号受信回路５３に伝送される。トリガ信号を受信したテレビジョンカメラ５のトリガ信号受信回路５３はこのトリガ信号によりテレビジョンカメラ５の撮像タイミングをコントロールし、画像データを取得する。テレビジョンカメラ５は、撮像した画像データをLANケーブル７で映像装置６の制御部６１に画像伝送する。
【００１４】
映像装置６からテレビジョンカメラ５に電源を供給するには、LANケーブル７の画像・制御データ信号(図９、図１０参照)に電源回路６２からの電源(図１１参照；図１１は４８Ｖの例を示す)を重畳させる。図９に画像・制御データ（TRD+）の信号を示す。また、図１０に画像・制御データ（TRD−）の信号を示す。重畳回路６４はTRD(0)（TRD+(0)とTRD−(0)のペア線）の画像・制御データに電源回路６２からの電源電圧(図１１参照；例えば直流電圧４８Ｖ)を重畳する部位であり、このときGND電位(図１２参照；直流電圧０Ｖ)は、TRD(1)（TRD+(1)とTRD−(1)のペア線）の画像・制御データ信号に重畳される。図１３は電源と画像・制御データ信号（TRD+）の重畳された波形を示している。図１４は電源と画像・制御データ信号（TRD−）の重畳された波形を示している。画像・制御データ（TRD+）と画像・制御データ（TRD−）は図９、図１０に示されるように差動信号となっている（図９の画像・制御データ信号（TRD+）信号に対し図１０の画像・制御データ信号（TRD−）信号は極性が反転したものとなっている）。図１３、図１４は画像・制御データ重畳に電源が重畳された結果の波形を示しており、電源の直流電圧４８Ｖに画像・制御データの信号波形が重畳されている様子がみてとれる。電源に重畳された図１４の画像・制御データ信号波形は、電源に重畳された図１３の画像・制御データ信号波形に対し、図９、図１０の画像・制御データと同様に極性が反転した差動信号となっている。テレビジョンカメラ５の分離回路５４、５５は、LANケーブル７に重畳された電源と画像・制御データを分離し、電源回路５２に電源を供給する。
【特許文献１】特開２００７−２８５８８号公報
【特許文献２】特開２００７−８８７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記図６に示した従来技術では、画像/制御信号の接続にLANケーブル７と、トリガ信号の接続にトリガ信号ケーブル８との、２本のケーブルを接続する必要があり、テレビジョンカメラ５が動くシステム等では動きに制限が出る。
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、ケーブル本数を減らして、１本にし、更に、２ペア信号のどちらがトリガ信号になってもシステム構築を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る発明の要旨は、テレビジョンカメラと映像装置との間を１本の信号ケーブルで接続し、画像データ及び制御データを前記信号ケーブルで送受信する映像伝送システムにおいて、前記映像装置は、前記信号ケーブルの画像データ及び制御データにトリガ信号を重畳させる重畳回路を備え、前記テレビジョンカメラは、前記重畳回路により前記信号ケーブルに重畳されたトリガ信号を分離する分離回路を備えたことを特徴とする映像伝送システムに存する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ケーブルの接続本数を減らすことができ、それによってケーブル１本で接続が可能になるため、マシンビジョンに用いられるテレビジョンカメラが取り付けられることの多い可動部分と、映像装置が設置される非可動部分との間が開いたり狭まったりしても、問題なく撮像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
図１は本発明による実施の形態の映像伝送システム１００の概要を示すものである。
映像伝送システム１００は映像装置１０２とテレビジョンカメラ（撮像装置）１０１が、LANケーブル１０３により接続されて構成されている。映像装置１０２は、制御部１０９、トリガ信号発生回路１０６、電源回路１０７、電源・トリガ信号重畳部１０８を含んで構成されている。ここで、制御部１０９は映像信号や制御信号を処理する制御部位である。また、トリガ信号発生回路１０６はテレビジョンカメラ１０１の撮像タイミングをコントロールするトリガ信号を発生する部位である。また、電源回路１０７は映像装置１０２に電源を供給すると共にLANケーブル１０３を通してテレビジョンカメラ１０１に電源を供給する部位である。電源・トリガ信号重畳部１０８は、電源とトリガ信号をテレビジョンカメラ１０１に伝送するために、LANケーブル１０３の画像・制御データに電源とトリガ信号を重畳させる部位である。１０４は映像部１０１とLANケーブル１０３を接続する接栓、１０５は映像装置１０２とLANケーブル１０３を接続する接栓である。
【００１９】
本発明は、従来の電源重畳に使用していない２対、例えばTRD0（TRD+(0)とTRD−(0)のペア線）とTRD1（TRD+(1)とTRD−(1)のペア線）に電源重畳している場合はTRD2（TRD+(2)とTRD−(2)のペア線）とTRD3（TRD+(3)とTRD−(3)のペア線）にトリガ信号を重畳し、TRD2とTRD3に電源重畳している場合はTRD0とTRD1にトリガ信号を重畳し、画像・制御データと電源およびトリガ信号を１本のLANケーブル１０３で伝送することを特徴とする。
【００２０】
（実施の形態）
以下、図２を参照して、本発明の実施の形態の映像伝送システム１０について更に詳細に説明する。
テレビジョンカメラ１は、映像装置２と、LANケーブル３により接続されている。
【００２１】
テレビジョンカメラ１は、画像・制御データを処理する制御部１１、映像装置２から受電しテレビジョンカメラ１に電源を供給する電源回路１２、映像装置２から入力されたトリガ信号を受信するトリガ信号受信回路１３、電源またはトリガ信号が重畳された画像・制御データ信号から、電源またはトリガ信号を分離する分離回路１６、１７を含んで構成されている。
【００２２】
映像装置２は、映像信号や制御信号を処理する制御部２１、電源を供給する電源回路２２、テレビジョンカメラ１の撮像タイミングをコントロールするトリガ信号を発生するトリガ信号発生回路２３、画像・制御データ信号に電源を重畳する重畳回路２４、画像・制御データ信号にトリガ信号を重畳する重畳回路２５を含んで構成されている。
【００２３】
LANケーブル３は、テレビジョンカメラ１の接栓１８と映像装置２の接栓２６により、テレビジョンカメラ１と映像装置２間を接続する。
【００２４】
LANケーブル３は、TRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)、TRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)が、図７に示されるように、それぞれツイストペア線で構成され、４対８本の信号線を有する信号ケーブルとなっている。このLANケーブル３はIEEE802.3ab/af規格に適合し、シリアル信号を差動で双方向に１Gbpsで伝送する能力を有し、TRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)のペア線に電源を重畳して映像装置２からテレビジョンカメラ１に電力を供給し、更に、TRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)のペア線にトリガ信号を重畳することが可能である。なお、後述するようにTRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)のペア線に電源を重畳し、TRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)のペア線にトリガ信号を重畳する方式とすることもできる。
【００２５】
テレビジョンカメラ１から映像装置２に伝送する画像データと、映像装置２からテレビジョンカメラ１に伝送する制御データを、１番ピンのTRD+(0)と２番ピンのTRD−(0)、３番ピンのTRD+(1)と６番ピンのTRD−(1)、４番ピンのTRD+(2)と５番ピンのTRD−(2)、７番ピンのTRD+(3)と８番ピンのTRD−(3)で構成する４対８本の信号線によりシリアル信号を差動で双方向に１Gbpsで伝送する。
【００２６】
図２のように、映像装置２からテレビジョンカメラ１に電源を供給するために重畳回路２４でTRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)の画像・制御データに電源を重畳するシステムの場合は、電源供給に使用していない４番ピンのTRD+(2)と５番ピンのTRD−(2)、７番ピンのTRD+(3)と８番ピンのTRD−(3)を使用して、重畳回路２５で画像・制御データにトリガ信号発生回路２３からのトリガ信号を重畳する。
【００２７】
重畳回路２４はTRD(0)（TRD+(0)とTRD−(0)のペア線）の画像・制御データに電源回路２２からの電源(図１１参照；例えば直流電圧４８Ｖ)を重畳する部位であり、このときGND電位(図１２参照；直流電圧０Ｖ)は、TRD(1)（TRD+(1)とTRD−(1)のペア線）の画像・制御データ信号に重畳される。
【００２８】
重畳回路２５はTRD(2)（TRD+(2)とTRD−(2)のペア線）の画像・制御データ（図９、図１０参照）にトリガ信号発生回路２３からのトリガ信号を重畳する部位である。トリガ信号発生回路２３で生成されるトリガ信号は、例えば図８のような０Vか５Vのパルス信号である。このトリガ信号は重畳回路２５で画像・制御データに重畳され、図３、図４に示したような信号波形となる。図３はトリガ信号と画像・制御データ(TRD+)を重畳した後の信号波形を示している。また、図４はトリガ信号と画像・制御データ(TRD−)を重畳した後の信号波形を示している。図３、図４からトリガ信号に画像・制御データの信号波形が重畳されている様子がみてとれる。電源に重畳された図４の画像・制御データ信号波形は、電源に重畳された図３の画像・制御データ信号波形に対し、図９、図１０の画像・制御データと同様に極性が反転した差動信号となっている。
【００２９】
テレビジョンカメラ１の分離回路１６は、LANケーブル３に重畳された電源と画像・制御データを分離し、選択回路１４を介して電源回路１２に電源を供給する。また、テレビジョンカメラ１の分離回路１７は、LANケーブル３に重畳されたトリガ信号と画像・制御データを分離し、減算回路１５を介してトリガ信号受信回路１３にトリガ信号を供給する。
【００３０】
図２ではTRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)のペア線に電源を重畳し、TRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)のペア線にトリガ信号を重畳する方式としたが、図５に示した映像伝送システム２０のように、TRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)のペア線に電源を重畳し、TRD+(0)とTRD−(0)、TRD+(1)とTRD−(1)のペア線にトリガ信号を重畳する方式とすることもできる。この場合は、重畳回路４５でTRD+(2)とTRD−(2)、TRD+(3)とTRD−(3)の画像・制御データに電源を重畳し、電源供給に使用していない１番ピンのTRD+(0)と２番ピンのTRD+(0)、３番ピンのTRD+(1)と６番ピンのTRD−(1)を使用して、重畳回路４４で画像・制御データにトリガ信号発生回路４２からのトリガ信号を重畳する。
【００３１】
テレビジョンカメラ１側では、図２、図５どちらの電源供給方式であっても、分離回路１６で１番ピンのTRD+(0)と２番ピンのTRD−(0)、３番ピンのTRD+(1)と６番ピンのTRD−(1)から画像・制御データと電源もしくはトリガ信号を分離し、分離回路１７で４番ピンのTRD+(2)と５番ピンのTRD−(2)、７番ピンのTRD+(3)と８番ピンのTRD−(3)から画像・制御データと電源もしくはトリガ信号を分離した後、選択回路１４でTRD+(0)、TRD−(0)、TRD+(1)、TRD−(1)とTRD+(2)、TRD−(2)、TRD+(3)、TRD−(3)からの分離信号を比較し電圧の高いほうを出力する。電源は４８V、トリガ信号は０Vか５Vの為、選択回路１４の出力は４８Vと電圧の高い電源が選択され電源回路１２に供給される。
【００３２】
一方、減算回路１５では、TRD+(0)、TRD−(0)、TRD+(1)、TRD−(1)の分離信号とTRD+(2)、TRD−(2)、TRD+(3)、TRD−(3)の分離信号とを比較し、両信号の差をトリガ信号としてトリガ信号受信回路１３に出力する。このためトリガ信号は、トリガ信号が０Vであれば電源４８Vとの差である４８Vを、トリガ信号が５Vであれば電源４８Vとの差である４３Vを出力し、ハイレベル４８V、ローレベル４３Vでトリガ信号の判定が可能となる。
【００３３】
以上のようにテレビジョンカメラ１と映像装置２の画像・制御データに電源とトリガ信号を重畳することにより、映像信号、制御信号、電源、トリガ信号がLANケーブル１本で接続が可能になる。
【００３４】
以上、上記実施の形態からその特徴を下に纏める。
（１）上記実施の形態の映像伝送システムは、テレビジョンカメラと映像装置との間を１本の信号ケーブルで接続し、画像データ及び制御データを前記信号ケーブルで送受信する映像伝送システムにおいて、前記映像装置は、前記信号ケーブルの画像データ及び制御データにトリガ信号を重畳させる第１の重畳回路を備え、前記テレビジョンカメラは、前記重畳回路により前記信号ケーブルに重畳されたトリガ信号を分離する第１の分離回路を備えたことを特徴とする。
（２）上記実施の形態の映像伝送システムは、上記（１）において、前記映像装置が前記信号ケーブルの画像データ及び制御データに電源を重畳させる第２の重畳回路を備え、前記テレビジョンカメラが前記重畳回路により前記信号ケーブルに重畳された電源を分離する第２の分離回路を備えたことを特徴とする。
（３）上記実施の形態の映像伝送システムは、上記（２）において、前記トリガ信号が前記電源が重畳されない前記信号ケーブルの信号線に重畳されることを特徴とする。
（４）上記実施の形態の映像伝送システムは、上記（２）または上記（３）のいずれかにおいて、前記トリガ信号の電圧と前記電源の電圧を異ならしめ、前記第１の分離回路と前記第２の分離回路の出力を比較して前記電源の電圧を判定し、前記電源の電圧を出力していると判定された分離回路からの出力を電源回路に出力することを特徴とする。
（５）上記実施の形態の映像伝送システムは、上記（２）から上記（４）のいずれかにおいて、前記トリガ信号の電圧と前記電源の電圧を異ならしめ、前記第１の分離回路と前記第２の分離回路の出力を減算してトリガ信号を検出し、該検出されたトリガ信号をトリガ信号受信回路に出力することを特徴とする。
【００３５】
以上、実施の形態により具体的に説明したが、上記実施の形態は例示であり、本発明がこれらに限定されないことは勿論である。例えば、上記実施の形態ではテレビジョンカメラ１と映像装置２の間で画像・制御データを送受信するためにIEEE 802.3ab / af規格に適合したLANケーブルを使用したが、画像・制御データに電源やトリガ信号を重畳することが可能なものであれば、IEEE 802.3ab / af規格に適合したLANケーブルには限定されない。また、信号ケーブルの信号本数は、画像・制御データに電源やトリガ信号を重畳することが可能なものであれば４対８本に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、マシンビジョンシステム以外の映像伝送システムにも広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の映像伝送システムの概要を説明する図である。
【図２】本発明による実施の形態の、映像伝送システムの一構成を示す図である。
【図３】本発明による実施の形態の、トリガ信号と画像・制御データ（TRD+）が重畳された信号を示す図である。
【図４】本発明による実施の形態の、トリガ信号と画像・制御データ（TRD-）が重畳された信号を示す図である。
【図５】本発明による実施の形態の、映像伝送システムの他の構成を示す図である。
【図６】従来技術による映像伝送システムの構成を示す図である。
【図７】LANケーブルの配線構造を説明する図である。
【図８】トリガ信号を説明する図である。
【図９】画像・制御データ（TRD+）を説明する図である。
【図１０】画像・制御データ（TRD-）を説明する図である。
【図１１】電源の信号を説明する図である。
【図１２】電源のＧＮＤ信号を説明する図である。
【図１３】電源と画像・制御データ（TRD+）が重畳された信号を示す図である。
【図１４】電源信号と画像・制御データ（TRD-）が重畳された信号を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１、５、１０１・・・テレビジョンカメラ（撮像装置）
２、４、６、１０２・・・映像装置
３、４、７、１０３・・・LANケーブル
８・・・トリガ信号ケーブル
１０、２０、５０、１００・・・映像伝送システム
１１、２１、４１、５１、６１、１０９・・・制御部
１２、２２、４３、５２、６２、１０７・・・電源回路
１３，５３・・・トリガ信号受信回路
１４・・・選択回路
１５・・・減算回路
１６、１７、５４、５５・・・分離回路
１８、２６、４６、５６、５７、６５、６６、１０４、１０５・・・接栓
２３、４２、６３、１０６・・・トリガ信号発生回路
２４、２５、４４、４５、６４・・・重畳回路
１０８・・・電源・トリガ信号重畳部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テレビジョンカメラと映像装置との間を１本の信号ケーブルで接続し、画像データ及び制御データを前記信号ケーブルで送受信する映像伝送システムにおいて、
前記映像装置は、前記信号ケーブルの画像データ及び制御データにトリガ信号を重畳させる重畳回路を備え、
前記テレビジョンカメラは、前記重畳回路により前記信号ケーブルに重畳されたトリガ信号を分離する分離回路を備えたことを特徴とする映像伝送システム。
【請求項１】
テレビジョンカメラと映像装置との間を１本の信号ケーブルで接続し、画像データ及び制御データを前記信号ケーブルで送受信する映像伝送システムにおいて、
前記映像装置は、前記信号ケーブルの画像データ及び制御データにトリガ信号を重畳させる重畳回路を備え、
前記テレビジョンカメラは、前記重畳回路により前記信号ケーブルに重畳されたトリガ信号を分離する分離回路を備えたことを特徴とする映像伝送システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−６２６５０（Ｐ２０１０−６２６５０Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２３７０３（Ｐ２００８−２２３７０３）
【出願日】平成２０年９月１日（２００８．９．１）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１日（２００８．９．１）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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