专利名称：相机系统、相机设备、相机控制器和中继设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及输出摄取的图像信号的相机系统、相机设备、相机控制器和中继设备 (relay device)0
背景技术：
在用在广播台等中的相机系统中，输出图像信号的相机头单元(CHU)和被输入以图像信号的相机控制单元(CCU)通过三轴线缆(triax cable)或光纤线缆(optical fiber cable)相连(见 JP-A-2005-057499 和 JP-A-2005-064816)。
发明内容
然而，当CHU和CXU通过三轴线缆或光纤线缆以一一对应方式相连时，由CHU摄取的图像信号需要被从CCU取得。另外，需要从CCU输入用于CHU的GEN-LOCK信号(发生锁定信号)、控制信号、返回图像信号等。结果，在用在广播台等中的相机系统中，多个线缆可能被连接到CCU，并且可能要花费时间来连接或安装这些线缆。另外，当建立了一个相机系统并且随后添加、替换或新配备CHU等时，要花费大量时间并且很麻烦地改变CXU的线缆连接。因而，需要一种相机系统来减少CCU的线缆连接的数目并有利于系统改变等等。根据本发明的一个实施例，提供了一种相机系统，包括相机设备，该相机设备与输入的同步信号同步地输出所摄取的图像信号；相机控制器，该相机控制器被输入以相机设备的图像信号；以及中继设备，该中继设备连接在相机设备和相机控制器之间并且中继要从相机设备发送到相机控制器的图像信号。中继设备将至少外部输入的同步信号发送到相机设备，并且与外部输入的同步信号同步地将图像信号输出到相机设备。在根据该实施例的相机系统中，中继设备连接在相机设备和相机控制器之间，并且同步信号可以被从外部输入到中继设备。因此，没有必要从相机控制器输入同步信号，并且可以减少要连接到相机设备的线缆的数目。根据本发明的另一个实施例，提供了一种相机设备，包括生成摄取的视频信号的图像摄取部件；以及接收视频信号并发送包括视频信号的图像信号的通信部件。通信部件接收经分组化的同步信号并且与经分组化的同步信号的接收相同步地发送经分组化的图
像信号。根据本发明的另一个实施例，提供了一种相机控制器，包括发送和接收摄取的图像信号和同步信号的通信部件；以及处理由通信部件发送和接收的图像信号和同步信号的信号处理器。通信部件对同步信号进行分组化并将其发送，并且接收与经分组化的同步信号同步发送的图像信号。根据本发明的另一个实施例，提供了一种中继设备，包括适于从相机设备接收所摄取的图像信号的第一连接器；适于从相机控制器接收用于对图像信号进行同步的同步信号的第二连接器；与外部设备通信的第三连接器；以及通信控制器。通信控制器将从第二连接器或第三连接器输入的同步信号从第一连接器发送到相机设备。根据以上实施例，可以减少要连接到CXU的线缆的数目并且可以容易地修改相机系统。
图1是示出根据本发明第一实施例的相机系统的配置的示意图。图2是图1中CHU的示意性框图。图3是图2中CHU的修改例的示意性框图。图4是图1中CXU的示意性框图。图5是在图1中的CHU和CXU之间传送的各种信号的说明图。图6A至6D是在图1的相机系统中传送的异步通信分组的说明图。图7是图1中的中继设备的示意性框图。图8A和8B是图2中的时间戳提取器和时钟发生器的框图。图9是示出根据本发明第二实施例的相机系统的配置的示意图。图10是示出根据本发明第三实施例的相机系统的配置的示意图。图11是图10中的异步传送线(transmission line)接口设备的示意性框图。图12是示出根据本发明第四实施例的相机系统的配置的示意图。图13是示出根据第一比较示例的相机系统的配置的示图。图14是图13中CHU的示意性框图。图15是图13中CXU的示意性框图。图16是光学分支(optical branching)电路的示意性框图。图17是光学混合(optical mixing)电路的示意性框图。图18是示出根据第二比较示例的相机系统的配置的示图。图19是图18中CHU的示意性框图。图20是图18的相机系统中的频率分离状态的说明图。图21是图18中CXU的示意性框图。图22是三轴信号分支电路的示意性框图。图23是三轴信号混合电路的示意性框图。
具体实施例方式下文中，将参考附图描述本发明的实施例。将按照以下顺序给出描述。1.第一实施例(一般相机系统的示例)2.第二实施例(具有串联连接的中继的相机系统的示例)3.第三实施例(修改的相机系统的示例)4.第四实施例(修改的相机系统的示例)5.第一比较示例(光纤线缆的示例)6.第二比较示例(三轴线缆的示例)
<1.第一实施例>[相机系统1]图1是示出根据本发明第一实施例的相机系统1的配置的示意图。图1的相机系统1用于广播台等并且包括相机头单元(CHU)2和相机控制单元 (CCU)3。CHU 2和CCU 3经由双绞线缆(twisted-pair cable)4连接到中继设备5。双绞线缆4符合IEEE (电气和电子工程师协会)802. 3等等就足够了。中继设备5例如是五个端口 51的交换集线器(switching hub)。交换集线器基于从每个端口 51输入的分组的目的地选择输出目的地的一个端口 51，并从该端口 51输出分组。另外，如果广播地址被用于分组，则交换集线器基本上从所有端口 51都输出所接收的分组。除了 CHU 2和CXU 3以外，中继设备5还与监视器6、生成控制信号的遥控面板 (RCP) 7、无线设备8等相连。无线设备8能够进行与其他CCU 9、移动终端10等的无线通信。另外，中继设备5可以通过有线/无线通信线路与生成GEN-LOCK信号(基准信号)的信号发生器(SG)、测量仪器等相连。IEEE 802. 3是一种使用分组的数据通信系统标准，并且按预定数据量对通信数据进行分组化(packetize)并传送。为此，在图1的相机系统1中，CHU 2和CXU 3对视频信号、音频信号、控制信号、 GEN-LOCK信号等进行分组化，并经由异步传送线发送分组化的信号。另外，在图1的相机系统1中，包括摄取的主线路视频信号的视频信号、音频信号、 控制信号、GEN-LOCK信号等可以被从置于CHU 2和CXU 3之间的中继设备5取得，或者被插入在中继设备5中。例如，另一 CXU 9向中继设备5输出GEN-LOCK信号。中继设备5将外部输入的 GEN-LOCK信号发送到CHU 2和CXU 3。CHU 2与外部GEN-LOCK信号同步地生成并输出视频信号。另外，例如，RCP 7向中继设备5输出控制信号。中继设备5将外部输入的控制信号发送到CHU 2和CCU 3。另外，中继设备5将由CHU 2发送的视频信号和由CXU 3发送的返回视频信号输出到外部。这些图像可以利用例如监视器6、移动终端10等来确认。以这种方式，在图1的相机系统1中，使用CHU 2的图像中继系统可以以低成本来简单地配置、安装和操作。[CHU 2]图2是图1中CHU 2的示意性框图。图2的CHU 2包括生成所摄取的主视频信号和音频信号的图像摄取部件11和连接到双绞线缆4的CHU通信部件12。CHU通信部件12异步地发送和接收分组化的视频信号等等。CHU通信部件12包括连接到符合IEEE 802. 3的双绞线缆4的接口 13。
例如，CHU通信部件12利用双绞线缆4通过异步双向通信来发送视频信号的分组和接收GEN-LOCK信号的分组。接口 13以异步传送模式从双绞线缆4接收返回视频信号、音频信号、控制信号、 GEN-LOCK信号等的分组。另外，解复用器14将控制信号的数据与由接口 13接收的分组相分离，并且命令解分组化器(command cbpacketizer) 15将数据转换为控制信号。控制信号被中央处理单元(CPU) 16分析，并且例如用于图像摄取部件11的光圈控制。另外，由接口 13接收的返回视频信号和音频信号的分组被解复用器14分离，并且时间信息被时间戳提取器17从分组中提取出来。另外，这些分组被RTP解分组化器18和解复用器19分离为返回视频信号的分组和音频信号的分组。时间戳被用于在CHU 2中生成时钟或同步信号。分离出的返回视频信号的分组被视频解分组化器20和视频解码器21转换为返回视频信号。另外，分离出的音频信号的分组被音频解分组化器22和音频解码器23转换为音
频信号。返回视频信号和音频信号被输出到图像摄取部件11。图像摄取部件11从监视器 (未示出)或者头戴式耳机72输出图像和声音。另外，由接口 13接收的分组化的GEN-LOCK信号被用于分组分离的解复用器14分离为分组数据。另外，时间信息被时间戳提取器17提取并被输入到时钟发生器M。时钟发生器M从GEN-LOCK信号生成具有预定频率的时钟信号。基于来自CPU 16的相位信息，同步信号发生器25生成内部时钟信号以及就周期和相位而言与从GEN-LOCK信号生成的时钟信号相同步的同步信号，并将所生成的内部时钟信号和同步信号输出到图像摄取部件11。因此，图像摄取部件11中每一图像帧的图像摄取定时等与GEN-LOCK信号同步。图像摄取部件11例如在与GEN-LOCK信号同步的定时将所摄取的视频信号和音频信号输出到CHU通信部件12。从图像摄取部件11输出的视频信号被视频编码器31压缩。例如，对于用作实况相机(live camera)的系统的视频编解码器，视频编码器31使用具有低延迟的行基编解码器(line base codec)。视频分组发生器32向经压缩的视频信号添加图像头部，并利用添加到其的图像头部对视频信号进行分组化。从图像摄取部件11输出的音频信号被音频编码器33压缩，并且被音频分组发生器34添加音频头部并被分组化。经分组化的视频数据和音频数据被复用器35复用。另外，RTP头部被RTP分组发生器36添加，并且时间戳和IP头部被时间戳发生器37和网络接口 38添加。接口 13以异步传送模式将该分组发送到通信线缆。另外，命令分组化器39对从CPU输入的控制信号进行分组化。图3是图2中CHU 2的修改例的示意性框图。
在图3的CHU 2中，具有添加的图像头部的图像分组和具有添加的音频头部的音频分组被独立地进行RTP分组化，然后被从CXU 3作为独立IP分组发送。为此，在图3的CHU 2中，从CXU 3发送来的返回视频数据分组、音频数据分组和命令数据分组被解复用器14分离。另外，时间戳被相应的时间戳提取器17-1和17-2从视频分组和音频分组中提取出来，并且头部被相应的RTP解分组化器18-1和18-2去除。另外，视频分组被视频解分组化器20和视频解码器21返回成返回视频信号。另外，音频分组被音频解分组化器22和音频解码器23返回成音频信号。返回视频信号和音频信号被输出到图像摄取部件11。时间戳被用于在CHU 2中生成时钟或同步信号。另外，在图3的CHU 2中，具有添加的图像头部的图像分组和具有添加的语音头部的语音分组被相应的RTP分组化器36-1和36-2进行RTP分组化。之后，时间戳被相应的时间戳发生器37-1和37-2添加，然后被作为独立IP分组发送到CXU 3。另外，如果异步传送线路带的频带充分宽于在该线路上传播的信号的频带，则该信号可以在无需被压缩的情况下被进行IP分组化，而不需要视频编码器31和音频编码器 33。在这种情况下，视频解码器21和音频解码器23也是不必要的。[CCU 3]图4是图1中CXU 3的示意性框图。图4的CXU 3包括在CXU 3和CHU 2之间发送和接收视频信号、同步信号等的CXU 通信部件41以及处理由C⑶通信部件41发送和接收的视频信号、同步信号等的信号处理部件42。CXU通信部件41异步地发送和接收分组化的返回视频信号、GEN-LOCK信号等。CXU通信部件41包括连接到双绞线缆4的接口 13。例如，CXU通信部件41利用双绞线缆4通过异步双向通信发送视频信号的分组和GEN-LOCK信号的分组。CXU通信部件41包括时间戳发生器43和时间戳比较器44。C⑶通信部件41包括具有与图2的CHU 2相同功能的元件，因此，它们被用相同的标号表示并且将不重复对其的说明。以这种方式，由于CHU 2和CXU 3包括具有相同结构的通信部件12和41，因此CHU 2和CXU 3可以双向地发送和接收通信数据。时间戳发生器43基于从信号处理部件42输入的同步信号来生成时间戳。时间戳比较器44将由时间戳提取器17提取出的时间戳与由时间戳发生器43生成的时间戳相比较，并将比较结果输出到CPU 16。[发送信号和发送方案]图5是在图2中的CHU 2的图像摄取部件11和图4中的CXU 3的信号处理部件 42之间发送和接收的各种信号的说明图。如图5所示，CXU 3的信号处理部件42向CHU 2的图像摄取部件11发送返回视频信号、控制信号、音频信号和GEN-LOCK信号。这些信号被分组化，然后被在CXU通信部件41中发送并经由中继设备5在CHU通信部件12中接收。
另外，CHU通信部件12将所接收的分组化的信号输出到CHU 2的图像摄取部件 11。另外，CHU 2的图像摄取部件11将视频信号、音频信号和控制信号发送到CXU 3的信号处理部件42。这些信号被分组化，然后被在CHU通信部件12中发送并经由中继设备5在C⑶通信部件41中接收。另外，C⑶通信部件41将所接收的分组化的信号输出到CXU 3的信号处理部件 42。另外，图5中所示的各种信号可以独立地或者组合地被分组化和发送。图6A至6D是在图1的相机系统1中发送的异步通信分组的说明图。图5的各种信号以图6A至6D的异步通信分组的形式被分组化和发送。图6A示出了在CXU通信部件41和CHU通信部件12之间传送的IP (因特网协议) 分组。该IP分组由IP头部和IP数据组成。IP头部包含与基于IP协议的通信路径的控制有关的控制信息，例如目的地IP地址。图6B示出了图6A的IP数据的结构。IP数据包括包含发送目的地端口号的UDP (用户数据报协议)头部和UDP数据。 UDP是一种OSI参考模型的传输层协议，其一般用于对于实时性能要求严格的运动图像或音频数据的传送。UDP头部例如包含作为应用标识信息的目的地端口号。图6C示出了图6B的UDP数据的结构。UDP数据包括包含序列号的RTP (实时传输协议)头部和RTP数据。RTP头部包含用于确保数据流的实时性能的控制信息，例如序列号。图6D示出了图6C的RTP数据的结构。RTP数据包括图像头部和编码数据。编码数据例如是经编码的图像数据。图像数据例如通过行基编码(line base encoding)而被压缩和编码。另外，图像头部可以包含例如图像号、行块(line block)号(当以行为单位执行编码时的行号)、子带号等等。另外，图像头部可以被进一步划分为为每个图像提供的图像头部和为每个行块提供的行块头部。以这种方式，通过为RTP数据添加RTP头部、UDP头部和IP头部，RTP数据通过异步分组通信被发送到预期的对方设备。另外，可以添加TCP(传送控制协议)头部来取代 UDP头部。[中继设备5]图7是中继图6A至6D的异步通信分组的中继设备5的示意性框图。图7的中继设备5包括多个端口 51、交换阵列52和通信控制器53。五个端口 51与符合IEEE 802. 3等的双绞线缆4的一端相连。双绞线缆4的另一端例如与CHU 2、(XU 3、MSU、RCP 7、无线设备8、监视器6、测量仪器等相连。在从端口 51中的任何一个接收到图6A至6D的异步通信分组后，通信控制器53基于分组的IP头部等确定发送目的地。基于来自通信控制器53的指示，交换阵列52将与发送目的地设备相连的端口 51 连接到向其输入异步通信分组的端口 51。因此，中继设备5可以将从端口 51中的任何一个输入的异步通信分组从与发送目的地设备相连的端口 51发送到发送目的地。以这种方式，由于图6A至6D的异步通信分组的发送目的地在中继设备5中通过 IP头部等被确定，并且异步通信路径基于确定结果而被选择，因此异步通信分组通过异步通信被发送到预期的发送目的地。例如，从CXU 3发送到CHU 2的图5的各种信号的分组经由中继设备5通过异步通信被发送到CHU 2。另外，从CHU 2发送到CXU 3的图5的各种信号的分组经由中继设备5通过异步通信被发送到CXU 3。另外，如果用于多播的IP地址被包含在IP头部中，则中继设备5从所有端口 51 发送异步通信分组。因此，例如，如果其他CXU 9、MSU、RCP 7、无线设备8、监视器6、测量仪器等连接到中继设备5的端口 51中的任何一个，则中继设备5对异步通信分组进行分支并将其发送到这些外部设备。另外，如果异步通信分组被从其他CCU 9等输入，则中继设备5将从外部设备输入的异步通信分组的混合发送到CHU 2和CXU 3。这种控制允许中继设备5将在CHU 2和CXU 3 (它们连接到端口 51)之间发送和接收的视频信号的分组等发送到与端口 51相连的外部设备。另外，中继设备5可以将从连接到端口 51的外部设备输入的GEN-LOCK信号的分组等发送到与端口 51相连的CHU 2和 CCU 3。[GEN-L0CK 信号]图8A和8B是图2的CHU 2的时间戳提取器17和时钟发生器M的框图。图8A和8B中所示的时钟发生器M对由CHU通信部件12异步地且周期性地接收的GEN-LOCK信号的接收周期进行平均，并生成内部时钟信号。图8A所示的时钟发生器M中的积分器61对由时间戳提取器17提取出的时间戳进行积分，并且时钟发生器M中的除法器62将积分结果(I)除以所积分的时间戳的数目 (N)。因此，计算出了图像的图像摄取间隔或输出间隔的平均值。PLL(锁相环)电路63生成与该平均值的信号波形同步的内部时钟信号。另外，图8B中所示的时间戳提取器17计算多个提取出的时间戳的平均值。时钟发生器M中的内部时间戳发生器64基于VCO(压控振荡器)67的时钟信号生成内部时间戳。比较器65将这些时间戳相比较，并且滤波器66提取出比较结果的DC分量并将提取出的DC分量输出到VCO 67。以这种方式，CHU 2基于所接收的GEN-LOCK信号的分组的时间戳的平均值来生成内部时钟信号。
因此，在异步通信中，尽管抖动分量很可能被包含在由CHU 2接收的GEN-LOCK信号的分组的接收定时中，但是CHU 2的时钟发生器M能够生成几乎不受抖动分量影响的内部时钟信号。结果，由于几乎不受到由于异步通信引起的时钟信号的变化的影响，图像摄取部件11中图像的图像摄取定时和图像信号的发送定时得以稳定。因此，在CHU 2中，存在以下情况从CXU 3或其他CXU 9发送的GEN-LOCK信号的分组可能经由中继设备5在CHU 2中被异步接收。即使在这种情况下，CHU 2也能够基于 GEN-LOCK信号的平均接收周期、以稳定的周期摄取视频信号并发送分组。如上所述，在第一实施例中，相机系统1的CHU 2和CXU 3通过双绞线缆4相连。因此，第一实施例能够消除对用于连接在CHU 2和CXU 3之间的昂贵的合成线缆的使用，例如光纤线缆、三轴线缆、多线缆等等，这样可以构造不昂贵的实况中继系统。另外，利用实况广播的极低生产成本，任何用户都可以简单地创建节目，从而提供丰富的内容。在第一实施例中，符合IEEE 802. 3等的双绞线缆4被用作双绞线缆4。这使得能够利用因特网进行图像信号、语音信号和控制信号的双向传送。当中继设备5连接到宽带路由器时，可以在远端确认或控制图像和声音。结果，可以减少电影位置处的职员数目，这样可以降低生产成本。另外，在多个电影位置处的图像可以被收集在一个地点中以允许内容存档被一个地点的职员处理。另外，在第一实施例中，GEN-LOCK信号可以被分组化并经由中继设备5输出到外部或者从外部输入。因此，在第一实施例中，即使当利用多个CHU 2执行同时中继操作时，也可以高精度地同步这多个CHU。结果，没有必要提供当这些视频信号不同步时所需要的大容量帧存储器。另外，可以低延迟地发送每个视频信号。另外，在第一实施例中，可以从连接在CHU 2和CXU 3之间的中继设备5取得从 CHU 2或CCU 3输出的信号。因此，简单地通过将监视器6等连接到中继设备5，可以监视CHU 2的输出信号和 CXU 3的输出信号。另外，由于中继设备5的输出信号可以经由因特网或者无线地发送，因此可以在移动期间进行监视，而不受限于监视场所。这允许系统被非常灵活地构造。另外，在第一实施例中，由于可以从中继设备5取得CHU 2或CCU 3的输出信号， 因此可以明显地减少集中于CXU 3的后面板上的布线。另外，由于可以简单地从中继设备5取得GEN-LOCK信号，因此可以容易地添加CHU 2。这允许系统很方便地被扩展。另外，在第一实施例中，由于CHU 2经由中继设备5连接到CXU 3，因此可以简单地将信号从中继设备5输入到CHU 2或CXU 3。因此，可以添加来自中继设备5的返回视频信号或者利用语音简单地指示CHU 2
11的操作。另外，在第一实施例中，如果相机系统1出现故障或者遇到问题，则由于可以从中继设备5接收信号或者向中继设备5发送信号，因此可以简单地在短时间内分析故障。另外，在第一实施例中，可以极低的成本灵活地构造相机系统1并且简单地监视信号或添加CHU 2。另外，在第一实施例中，可以简单地在短时间内应对相机系统1的问题。<2.第二实施例〉图9是示出根据本发明第二实施例的相机系统1的配置的示意图。在图9的相机系统1中，三个中继设备5，即，第一中继设备5-1、第二中继设备5-2 和第三中继设备5-3串联连接在CHU 2和CXU 3之间。这些设备通过符合IEEE 802. 3等的双绞线缆4连接。使用双绞线缆4的IEEE 802. 3等的可传送距离大约是100m。与之相比，可传送距离在光纤线缆中约为几十千米，而在三轴线缆中约为一至两千米。如上所述，在第二实施例中，多个中继设备5串联连接在CHU 2和CXU 3之间，并且每个双绞线缆4的长度是有限的。结果，可以在IOOm或更大的长传送距离上传送信号。<3.第三实施例〉图10是示出根据本发明第三实施例的相机系统1的配置的示意图。图10的相机系统1包括连接到中继设备5 (其连接在CXU 3和CHU2之间)的多个异步传送设备71。这多个异步传送设备71与用于音频监视器的头戴式耳机72或者用于视频监视器的监视器73相连。在图10的相机系统1中，中继设备5取得从CHU 2发送到CXU 3的视频信号和音频信号的分组，并将所取得的分组发送到一个异步传送设备71。异步传送设备71转换从中继设备5输入的分组以生成通常的视频和音频信号。因此，正被从CHU 2向CXU 3发送的音频信号的声音被从连接到异步传送设备71 的头戴式耳机72输出。另外，连接到另一异步传送设备71的监视器73显示正被从CHU 2向CXU 3发送的视频信号的图像。以这种方式，在第三实施例中，头戴式耳机72或者监视器73可以用于采用异步传送方案的通信的相机系统1，即使它们不对应于异步传送方案。图11是图10中的异步传送设备71的示意性框图。图11的异步传送设备71包括多个输入/输出端子74 (A至H)和信号转换器75。输入/输出端子74连接到头戴式耳机72、监视器73等。信号转换器75具有与图2的CHU通信部件12功能相同的元件，因此，它们被用相同的标号表示并且将不重复对其的说明。符合IEEE 802. 3的双绞线缆4连接到信号转换器75的接口 13。信号转换器75对从输入/输出端子74(A至G)输入的视频信号、音频信号、同步信号和控制信号进行数字化和分组化，并从输入/输出端子74 (H)发送经分组化的信号。
另外，信号转换器75根据从H输入/输出端子74输入的分组来恢复视频信号、音频信号、同步信号和控制信号，并将恢复后的信号输出到A至G输入/输出端子74。例如，从H输入/输出端子74输入的视频分组通过解复用器14、时间戳提取器17、 RTP解分组化器18、解复用器19、视频解分组化器20和视频解码器21被转换为视频信号。视频信号例如以HD-SDI (高清晰度串行数字接口)的格式被从E输入/输出端子 74输出到视频监视器73或测量仪器。类似地，音频信号被转换为例如以AES-EBU (音频工程协会_欧洲广播联盟)格式从F输入/输出端子74输出的音频信号。音频信号被输出到头戴式耳机72等。另外，从E和F输入/输出端子74输出的信号可以被D/A转换为模拟信号。另外，从时间戳提取器17输出的时间戳被输入到时钟发生器M。时钟发生器M生成时钟信号。同步信号发生器25生成同步信号并从G输入/输出端子74输出该信号。当G输入/输出端子74例如与另一 CHU相连时，可以与共用的同步信号相同步地操作多个CHU。<4.第四实施例〉图12是示出根据本发明第四实施例的相机系统1的配置的示意图。图12的相机系统1包括连接到中继设备5 (连接在CXU 3和CHU 2之间)的多个异步传送设备71-1至71-3。这多个异步传送设备71与用于音频输入的麦克风81、输出返回视频信号的控制台设备82和向多个CHU输出同步信号的开关(switch) 83相连。在图12的相机系统1中，中继设备5将从外部输入的分组发送到CHU 2和CXU 3。例如，中继设备5将经由异步传送设备71-1从麦克风81输入的语音分组发送到 CHU 2 禾口 CCU 3。另外，中继设备5将经由异步传送设备71-2从控制台设备82输出的返回视频信号的分组发送到CHU 2和CXU 3。另外，中继设备5将经由异步传送设备71-3从开关83输出的同步信号的分组发至Ij CHU 2 禾口 CCU 3。CHU 2再现从中继设备5外部输入的声音和返回图像。另外，CHU 2与从中继设备5外部输入的同步信号的平均周期相同步地生成并输出视频信号。利用以上配置，在第四实施例中，返回视频信号、用于GEN-LOCK的基准信号和用于与职员的会面的内部摄像机(intercam)信号可以被从中继设备5输入。另外，图12的RCP 7将控制信号的分组直接发送到中继设备5。另外，RCP 7可以连接到异步传送设备71，并且可以经由异步传送设备71将控制信号的分组发送到中继设备5。<5.第一比较示例(使用光纤线缆的相机系统的比较示例)>在上述第一至第四实施例中，CHU 2和CXU 3经由中继设备5、利用双绞线缆4相连。图13是示出根据第一比较示例的相机系统100的配置的示图。
图13的相机系统100包括多个CHU 2-1和2_2、多个CCU 3-1和3_2、相机命令网络单元(CNU) 101、MSU 102、视频选择器103以及RCP104。另外，CHU 2-1和2_2分别经由光纤线缆105连接到CCU 3-1和3_2。图14是图13中CHU 2的示意性框图。图14的CHU 2包括图像摄取部件11和连接到光纤线缆的CHU通信部件111。图像摄取部件11包括光学系统121、RGB CXD(电荷耦合器件)122、模拟信号处理器123、数字信号处理器IM和取景器125。CHU通信部件111包括串行-并行转换器131、激光驱动器132、激光二极管133、 光电二极管134和接收头放大器135。光学系统121将图像的入射光划分为RGB分量。RGB CXD 122利用相应的光电转换元件将经划分的RGB分量光转换为电信号。模拟信号处理器123利用采样保持(S/H)电路126、水平扫描仪(VA) 127和A/D转换器1 将CCD 122的模拟信号转换为包含多个像素数字值的颜色分量信号。数字信号处理器IM根据RGB颜色分量信号生成例如包括Y信号、Cr信号和Cb信号的并行视频信号。串行-并行转换器131将由数字信号处理器IM生成的并行视频信号转换为串行视频信号。激光驱动器132利用串行视频信号来驱动激光二极管133。激光二极管133基于串行视频信号发射光并将传送光输出到光纤线缆105。光电二极管134从光纤线缆105接收光。接收头放大器135放大光电二极管134的接收信号。串行-并行转换器131将接收信号转换为并行信号。取景器125显示来自数字信号处理器IM的图像摄取信号或者接收信号中包含的返回视频信号的图像。图15是图13中CCU 3-1和3-2的示意性框图。图15的每个CXU 3-1和3_2包括信号处理器42和CXU通信部件141。C⑶通信部件141包括激光驱动器132、激光二极管133、光电二极管134、接收头放大器135和串行-并行转换器131。光电二极管134从光纤线缆105接收光。接收头放大器135放大光电二极管134的接收信号。串行-并行转换器131将接收信号转换为并行信号，该并行信号随后被输出到信号处理器42。串行-并行转换器131将来自信号处理器42的输入信号转换为串行视频信号。激光驱动器132利用串行视频信号来驱动激光二极管133。激光二极管133基于串行视频信号发射光并将传送光输出到光纤线缆105。以这种方式，在第一比较示例的相机系统100中，CXU 3和CHU 2可以经由光纤线缆105发送和接收视频信号、同步信号等。另外，当CXU 3和CHU 2通过光纤线缆105以一一对应方式连接时，光学信号分支电路或者光学信号混合电路对于取出或者插入光学信号而言是必要的。
14
图16是光学分支电路151的示意性框图。图16的光学分支电路151包括光电二极管134、接收头放大器135、第一激光驱动器132-1、第一激光二极管133-1、第二激光驱动器132-2和第二激光二极管133-2。光电二极管134从图的左侧所示的第一光纤线缆105-1接收光。接收头放大器135放大所接收的光信号。第一激光驱动器132-1基于所接收的光信号来驱动第一激光二极管133-1发射光。因此，光学信号被输出到第一激光二极管133-1右侧所示的第二光纤线缆105-2。另外，第二激光驱动器132-2基于所接收的光信号来驱动第二激光二极管133-2 发射光。因此，光学信号被输出到第二激光二极管133-2右侧所示的第三光纤线缆105-3。利用以上配置，光学分支电路151将从第一光纤线缆105-1输入的光学信号分支到第二光纤线缆105-2和第三光纤线缆105-3。图17是光学混合电路156的示意性框图。图17的光学混合电路156包括第一光电二极管134_1、第一接收头放大器135_1、 第二光电二极管134-2、第二接收头放大器135-2、激光驱动器132和激光二极管133。第一光电二极管134-1从图的左侧所示的第一光纤线缆105-1接收光。第一接收头放大器135-1放大第一光电二极管134-1的接收光信号。第二光电二极管134-2从图的左侧所示的第二光纤线缆105_2接收光。第二接收头放大器135-2放大第二光电二极管134_2的接收光信号。激光驱动器132被输入以经放大的第一光电二极管134-1的接收光信号和经放大的第二光电二极管134-2的接收光信号。激光驱动器132基于接收光信号来驱动激光二极管133发射光。因此，光学信号被输出到激光二极管133的右侧所示的第三光纤线缆105-3。利用以上配置，光学混合电路156将从第一光纤线缆105-1输入的光学信号与从第二光纤线缆105-2输入的光学信号相混合，并将混合后的光学信号输出到第三光纤线缆 105-3。如果CXU 3和CHU 2通过光纤线缆105相连，则在CHU 2和CXU 3的信号传送的过程中，光纤线缆105必须被处理以取出或者插入信号。具体而言，光纤线缆105需要安装光学分支电路151或光学混合电路156。这使得相机工作人员等难以在现场执行这种安装操作。例如，当CHU 2和CXU 3经由光纤线缆以一一对应方式相连时，可以考虑这样一种情况，其中正被从CHU 2发送到CCU 3的CHU 2的输出的视频信号被从CHU 2和CCU 3之间的中部取出。这种情况是非常麻烦的，因为光学信号必须被用OE转换器(将光学信号转换为电信号的设备)转换为电信号并且被一次分支，然后电信号必须被用EO转换器(将电信号转换为光学信号的设备)再次转换为光学信号。如果光学信号要被直接分支，则随着光学信号的电平减小到一半或更小，传送距离变短。另外，光学分支滤波器通常是非常昂贵的。
另外，这同样适用于正被从CHU 2发送到CXU 3的音频信号、命令信号和元数据信号被从CHU 2和CXU 3之间的中部取出的情况。同样地，难以在CXU 3和CHU 2之间的中部取出正被从CXU 3发送到CHU 2的返
回视频信号、音频信号、命令信号等。因此，使用光纤线缆105的一般相机系统100不能从CHU 2和CXU 3之间的中部
取出信号。在使用光纤线缆105的一般相机系统100中，输出命令信号以控制CHU 2的遥控器(RCP) 7和被称为“主设置单元(MSU) ” 102的控制器连接到CXU 3。以这种方式，连接到相机系统100的外设必定连接到CXU 3，并且结果，外设的连接线缆集中于CXU 3的后面板部分上。具体而言，当多个CHU 2被用于实况中继等时，由于连接到CCU 3的线缆的数目增大，因此无麻烦的连接成为一种挑战。另外，在相机系统100建立之后添加CHU 2并不是简单的。另外，利用CHU 2的取景器125观看视频信号或者观看从CHU 2的后面板取得的信号并不方便。另外，例如如果CHU 2和CXU 3经由光纤线缆以一一对应方式相连，则可以考虑这样一种情况，其中视频信号被从CHU 2和CCU 3之间的中部取出。这种情况是非常麻烦的，因为光学信号必须被用OE转换器(将光学信号转换为电信号的设备)一次转换为电信号，要在电信号的区域中输入的信号必须被与正发送的信号混合，然后信号的混合必须被用EO转换器(将电信号转换为光学信号的设备)再次转换为光学信号。另外，尽管可以考虑一种将要输入的信号转换为光学信号然后在光学信号的范围中利用波长复用技术来混合光学信号的方法，然而在这种情况下，必须使用具有受控波长的激光二极管133。另外，必须使用昂贵的光学复用器和解复用器。另外，由于在光学复用器和解复用器中发生光学插入损耗，因此传送距离变短。因此，一般的相机系统100不能在CHU 2和CXU 3之间的中部输入要发送到CHU 2 的信号，例如返回视频信号、GEN-LOCK信号等。在使用光纤线缆105的一般相机系统100中，发送到CHU 2的所有信号都经由CXU 3被从CCU 3输入。如果可以简单地添加发送到CHU 2的返回视频信号，则这对于操作来说是非常方便的。同样地，相机系统100也不能在CXU 3和CHU 2之间的中部输入发送到CXU 3的信号，相机系统100只能将从CHU 2输入的信号发送到CXU 3。<6.第二比较示例(使用三轴线缆的相机系统的示例)>图18是示出根据第二比较示例的相机系统100的配置的示图。图18的相机系统100包括多个CHU 2-1和2-2、多个CCU 3-1和3-2、视频路由器 161、集线器 162、MSU 102 以及 RCP 104。CHU 2和CXU 3通过三轴线缆163以——对应方式相连。图19是图18中CHU 2的示意性框图。
图19的CHU 2包括图像摄取部件11和连接到三轴线缆163的CHU通信部件111。图像摄取部件11包括光学系统121、RGB CXD 122、模拟信号处理器123、数字信号处理器124和取景器125。CHU通信部件111包括Y调制处理器171、Y调制移频器172、Cr/Cb调制处理器 173、Cr/Cb调制移频器174、Y解调处理器175、Y解调移频器176和MPX滤波器177。Y调制处理器171对由图像摄取部件11生成的Y信号进行调制，并且Y调制移频器172移动经调制的Y信号的频率。 Cr/Cb调制处理器173对由图像摄取部件11生成的Cr/Cb信号进行调制，并且Cr/ Cb调制移频器174移动经调制的Cr/Cb信号的频率。Y解调移频器176移动从三轴线缆163输入的Y信号的频率，并且Y解调处理器 175对Y信号进行解调。取景器125显示来自数字信号处理器124的图像摄取信号或者经解调的Y信号的返回图像。图20是图18的相机系统100中频率分离状态的说明图。如图20所示，由CHU 2输出的Y信号和Cr/Cb信号被移频器移频到不同的频带。另外，返回Y信号也被移频到不同的频带。因此，Y信号、Cr/Cb信号和返回Y信号可以通过一根三轴线缆163 —起双向地传送。图21是图18的CXU 3的示意性框图。图21的CXU 3包括信号处理器42和CXU通信部件141。CCU通信部件141包括MPX滤波器177、Y解调移频器172、Y解调处理器175、Cr/ Cb解调移频器174、Cr/Cb解调处理器178、Y调制移频器176和Y调制处理器171。MPX滤波器177从输入自三轴线缆163的信号中分离Y信号分量和Cr/Cb信号分量。Y解调移频器172相反地移动Y信号分量的频率，并且Y解调处理器175对Y信号进行解调。Cr/Cb解调移频器174相反地移动Cr/Cb信号分量的频率，并且Cr/Cb解调处理器 178对Cr/Cb信号进行解调。Y调制处理器171对返回图像的Y信号进行调制，并且Y调制移频器176移动经调制的Y信号的频率。以这种方式，在第二比较示例的相机系统100中，CXU 3和CHU 2可以经由三轴线缆163发送和接收视频信号、同步信号等。另外，当CXU 3和CHU 2通过三轴线缆163以一一对应方式相连时，三轴信号分支电路或者三轴信号混合电路是必需的，以取出或者插入视频信号或同步信号。图22是三轴信号分支电路181的示意性框图。图22的三轴信号分支电路181包括第一功率分离电路182、第一分支滤波器183、 第一均衡放大器184、第一 AGC(自动增益控制器)185、第一驱动放大器186和第一分支放大器187。另外，三轴信号分支电路181包括第二功率分离电路188、第二分支滤波器189、第二均衡放大器190、第二 AGC 191、第二驱动放大器192和第二分支放大器193。从图的左侧所示的第一三轴线缆163-1输入的信号经由第一功率分离电路182、 第一分支滤波器183、第一均衡放大器184和第一 AGC 185被输入到第一驱动放大器186和第一分支放大器187。第一分支放大器187将信号输出到图的右侧所示的第二三轴线缆163-2。第一驱动放大器186将信号输出到图的右侧所示的第三三轴线缆163-3。另外，从第三三轴线缆163-3输入到第二功率分离电路188的信号同样被类似地分支到第一三轴线缆163-1和第二三轴线缆163-2。图23是三轴信号混合电路201的示意性框图。图23的三轴信号混合电路201包括第一功率组合电路202、第一混合滤波器203、 第一均衡放大器204、第一 AGC 205、第一驱动放大器206和第一混合放大器207。另外，三轴信号混合电路201包括第二功率组合电路208、第二混合滤波器209、第二均衡放大器210、第二 AGC 211、第二驱动放大器212和第二混合放大器213。从图的左侧所示的第一三轴线缆163-1输入的信号经由第一功率组合电路202、 第一混合滤波器203、第一均衡放大器204、第一 AGC 205和第一驱动放大器206被输入到第二混合滤波器209。从图的右侧所示的第二三轴线缆163-2输入的信号经由第一混合放大器207也被输入到第二混合滤波器209。第一混合滤波器209混合这些信号并将混合后的信号输出到图的右侧所示的第三三轴线缆163-3。另外，从第三三轴线缆163-3输入到第二功率组合电路208的信号被类似地与输入到第二三轴线缆163-2的信号混合并另外被输出到第一三轴线缆163-1。为了在三轴线缆163的中部取出或者相反地插入信号，有必要安装三轴信号混合电路201或三轴信号分支电路181。这种安装工作对于相机工作人员来说是难以执行的。三轴信号混合电路201或三轴信号分支电路181需要放大器来将电信号分支成两个部分。另外，这种电路还需要AGC电路来输出具有与所接收的电信号相同幅度的信号。因此，包括利用三轴线缆163相连的CXU 3和CHU 2的一般相机系统100不能在 CHU 2和CXU 3之间的中部取出或者插入信号。上述实施例仅仅是非限制性意义上本发明的示例性实施例的一个示例。应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以进行各种修改。本申请包含与2010年4月9日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-090673和2011年3月11日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2011-053192 中所公开的内容有关的主题，该申请的全部内容通过引用结合于此。
权利要求
1.一种相机系统，包括相机设备，该相机设备与输入的同步信号同步地输出摄取的图像信号； 相机控制器，该相机控制器被输入以所述相机设备的图像信号；以及中继设备，该中继设备连接在所述相机设备和所述相机控制器之间并且中继要从所述相机设备发送到所述相机控制器的图像信号，其中所述中继设备将至少外部输入的同步信号发送到所述相机设备，并且与外部输入的同步信号同步地将所述图像信号输出到所述相机设备。
2.如权利要求1所述的相机系统，其中所述相机设备和所述相机控制器中的每一个包括发送所述同步信号的通信部件，并且所述通信部件对所述同步信号进行分组化并且异步地发送和接收所述同步信号。
3.如权利要求2所述的相机系统，其中所述相机设备包括同步信号发生器，该同步信号发生器对由所述通信部件异步地且周期性地接收的多个同步信号的接收周期进行平均以生成内部同步信号，并且所述图像信号被与所述内部同步信号同步地输出。
4.如权利要求2或3所述的相机系统，其中所述通信部件对所述图像信号进行分组化，并且经由与经分组化的同步信号相同的线路异步地发送和接收所述经分组化的同步信号。
5.如权利要求1至4中的任何一个所述的相机系统，其中所述相机设备和所述相机控制器包括通过双绞线缆电连接的相应接口。
6.如权利要求1所述的相机系统，其中所述中继设备有多个且串联连接在所述相机设备和所述相机控制器之间。
7.如权利要求1所述的相机系统， 还包括与所述中继设备通信的外部设备， 其中所述中继设备包括通过第一线缆连接到所述相机设备的第一连接器， 通过第二线缆连接到所述相机控制器的第二连接器，以及与所述外部设备通信的第三连接器，并且所述中继设备将从所述第二连接器或第三连接器输入的同步信号从所述第一连接器经由所述第一线缆输出到所述相机设备。
8.如权利要求7所述的相机系统，其中除了所述同步信号以外，所述相机设备还适于接收返回图像信号、控制信号和音频信号，并且除了所述同步信号以外，所述中继设备还从所述第三连接器接收所述返回图像信号、 所述控制信号和所述音频信号中的至少一个，并将所接收的信号输出到所述相机设备。
9.如权利要求7或8所述的相机系统，其中除了所述图像信号以外，所述相机设备还适于输出控制信号和音频信号，并且除了所述图像信号以外，所述中继设备还将所述控制信号和所述音频信号中的至少一个从所述第三连接器输出到所述外部设备。
10.如权利要求7所述的相机系统，其中除了所述同步信号以外，所述相机控制器还适于接收控制信号和音频信号，并且除了所述同步信号以外，所述中继设备还从所述第三连接器接收所述控制信号和所述音频信号中的至少一个，并将所接收的信号输出到所述相机设备。
11.如权利要求7或10所述的相机系统，其中除了所述同步信号以外，所述相机控制器还适于输出返回图像信号、控制信号和音频信号中的至少一个，并且除了所述同步信号以外，所述中继设备还将所述返回图像信号、所述控制信号和所述音频信号中的至少一个从所述第三连接器输出。
12.如权利要求7至11中的任何一个所述的相机系统， 还包括连接到所述中继设备的第三连接器的无线设备，其中所述外部设备通过与所述无线设备的无线通信将所述同步信号发送到所述第三连接器。
13.一种相机设备，包括生成摄取视频信号的图像摄取部件；以及接收所述视频信号并发送包括所述视频信号的图像信号的通信部件， 其中所述通信部件接收经分组化的同步信号并且与所述经分组化的同步信号的接收同步地发送经分组化的图像信号。
14.一种相机控制器，包括发送和接收所摄取的图像信号和同步信号的通信部件；以及处理由所述通信部件发送和接收的所述图像信号和所述同步信号的信号处理器， 其中所述通信部件对所述同步信号进行分组化和发送，并且接收与经分组化的同步信号同步发送的图像信号。
15.一种中继设备，包括适于从相机设备接收摄取的图像信号的第一连接器；适于从相机控制器接收用于同步所述图像信号的同步信号的第二连接器；与外部设备通信的第三连接器；以及通信控制器，其中所述通信控制器将从所述第二连接器或第三连接器输入的同步信号从所述第一连接器发送到所述相机设备。
全文摘要
本发明公开了相机系统、相机设备、相机控制器和中继设备。该相机系统包括相机设备，该相机设备与输入的同步信号同步地输出摄取的图像信号；相机控制器，该相机控制器被输入以相机设备的图像信号；以及中继设备，该中继设备连接在相机设备和相机控制器之间并且中继要从相机设备发送到相机控制器的图像信号，其中中继设备将至少外部输入的同步信号发送到相机设备，并且与外部输入的同步信号同步地将图像信号输出到相机设备。
文档编号H04N5/232GK102215327SQ20111008584
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月2日 优先权日2010年4月9日
发明者宗像保, 村山秀明, 板仓英三郎, 椿聪史 申请人:索尼公司