JP5907749B2 - 映像信号多重伝送装置およびそれを具備する撮像装置 - Google Patents
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Description
しかし、電流帰還演算増幅器内部の増幅トランジスタのエミッタが負入力端子に接続されており、負入力端子の接続インピーダンスは高周波数成分が抵抗成分でないと、高周波数で発振を起こしやすい。そのため、電流帰還演算増幅器の負入力端子を容量で接地し、高周波数成分を増強する増幅回路の実現は困難だった。
つまり、時分割双方向切換を行う場合は、接地電位のSDI信号0.8Vp−pでの導通抵抗RdがNMOSバススイッチで10Ωから7Ωとなり、トライアックスケーブルまたは同軸ケーブルの伝送路の特性インピーダンスRz=75Ωに対し5%以上と、無視できない抵抗値となり、インピーダンスミスマッチングが発生して反射による波形歪が発生する。さらにSDI信号の振幅値0.8Vp−pでの抵抗値変化がNMOSバススイッチICでは3Ωと75Ωに対し約4%と無視できない変化をし、上下非対称の波形歪が発生する。受信側で受信信号の高周波数成分を増幅させる等の周波数特性補正や2970Mbpsの3GのSDI信号受信用に改良された等化器でも波形等化では、インピーダンスミスマッチングの反射による波形歪や上下非対称の波形歪による位相変化は残ってしまい補正できない。そのため、伝送ケーブル長を延長することが困難であった。
さらに、上記映像信号多重伝送装置において、送信側の前記アナログ切換器の前に前記デジタル信号の波形を増幅する増幅器と、前記インピーダンス体とを有し、送信側の前記アナログ切換器に入力する、前記デジタル信号の波形のクロック基本波周波数以下の低周波数成分を減衰し、前記デジタル信号の波形のクロック高調波成分を増強する事を特徴とする映像信号多重伝送装置である。
また、上記において、上記デジタル信号が(25Mbps、50Mbps、100Mbps、270Mbps、1500Mbps、2970Mbps等の)シリアルデジタルインタフェース(SDI)信号であり、上記インピーダンス体がフェライトビーズまたは、フェライトビーズと抵抗または、インダクタと抵抗の少なくとも一つである事を特徴とする映像信号多重伝送装置である。
具体的には、一つの伝送路を介して、デジタル化した映像信号、音声信号、制御信号を含むデジタル信号を時分割双方向切換送受するデジタル映像信号多重伝送装置において、伝送路の両側の終端に時分割に双方向を切換えるアナログ切換器の非特許文献8のNMOSバススイッチICを有し、受信側に波形等化器または波形等化器を含む受信器を有し、NMOSバススイッチICの電源電圧は、正電源Vccを+2.9V以上とし正電源Vccと負電源Veeの差Vabが4.5V以上5.5V以下とし、伝送するSDI信号の振幅0.8Vp−p直流電位0Vの各電圧−0.4Vから+0.4Vに対し、NMOSバススイッチの導通抵抗が8Ωから6Ωと導通抵抗の変化を2Ωと伝送路の特性インピーダンス75Ωに対し約2.7%と少なくする。または、NMOSバススイッチICが約3V以上の正電源を有し該正電源電圧より約2.5V以上低い(負の)電圧に前記NMOSバススイッチICを通過するデジタル信号をバイアスする。
そして、前記伝送路の特性インピーダンスRz=75Ωに対し、NMOSバススイッチICの導通抵抗の平均値Rd約7Ω分低減したRso=Rz−Rd=75−7=68で68Ωを終端抵抗値としてインピーダンスマッチングを取り、反射歪を低減する。
または、非特許文献9の5V低容量バススイッチICの導通抵抗Rdは、正電源電圧から2.7Vから3.5Vで4.2Ωと一定であることを利用し、5V低容量バススイッチを用いて、さらに正電源Vcc+3.2VでVee−1.3Vから−2.3Vとすれば、接地電位のSDI信号の0.8Vp−pでの導通抵抗Rdは4.2Ω一定で、抵抗値の変化がなくなり、上下非対称の波形歪がなくなる。
さらに、1500MbpsのHD−SDI信号、2970Mbpsの3GのSDI信号、約24000MbpsのUHDTV用のSDI信号の伝送でも、トライアックスケーブルや通常の同軸ケーブルでも従来より長いケーブルが伝送可能となる。
電源投入時に撮像部1のCPUの113または制御部3のCPUの130でケーブル2の遅延量または減衰量を測定する事によりケーブル2の長さを検出する。検出したケーブル2の長さは撮像部1または制御部3のCPUに伝送し、ケーブル2の長さは撮像部1と制御部3とで共用する。
また、制御部3から入力し撮像部1に送り返えされて撮像部1から出力する外部デジタル映像信号も上記と同様に伝送される。図1では、送り返し方向の映像圧縮は映像圧縮部136で圧縮されているが、圧縮された外部デジタル映像信号を入力しても良い。
以下、説明を簡易化するため、広帯域で一般的な電流帰還演算増幅器で説明する。広帯域な電圧帰還演算増幅器を用いても良い。
NMOSバススイッチICの導通抵抗Rdは正電源電圧から2.9Vで7Ω、3.3Vで6Ω、3.7Vで5Ωとなるから、正電源Vccを3.3V以上に高くすれば、出力終端抵抗Rsoは導通抵抗Rdの平均6Ωを引いた69Ωが最適だが68Ωでも誤差約1.3%で許容できる。
つまり、Rso+Rd=Rz、R6+Rd=Rz,R3+R4+Rd=Rzを誤差範囲以下でインピーダンスマッチングをとり、反射歪を低減する。
非特許文献9の5V低容量バススイッチのCの導通抵抗Rdは、正電源電圧から2.7Vから3.5Vで4.2Ωと一定であることを利用し、5V低容量バススイッチを用いて、さらに正電源Vcc+3.2VでVee−1.3Vから−2.3Vとすれば、接地電位のSDI信号の0.8Vp−pでの導通抵抗は4.2Ω一定で、抵抗値の変化がなくなり、上下非対称の波形歪がなくなる。そのため、上下非対称の波形歪の補正のD10とR11は不要となり、D10またはR11開放とする。
基本波周波数インピーダンスが負入力抵抗の半分以下で、3次高調波周波数インピーダンス分が負入力抵抗の2倍以上のフェライトビーズであれば、実用になる。
さらに増幅器やフェライトビーズの高周波数特性が改良されれば、2970Mbpsの3GのSDI信号、約24000MbpsのUHDTV用のSDI信号の伝送でも、トライアックスケーブルや通常の同軸ケーブルでも従来より長いケーブルが伝送可能となる。
本発明の実施例1の図3Aと図3Bとの本発明の1実施例の増幅回路と切替器とのブロック図と、本発明の実施例2の図3Cと図3Dとの本発明の1実施例の駆動回路と波形等化器または波形等化器を含む受信器(以下波形等化器)と切替器とのブロック図との相違は、図3Aと図3Bとの送出増幅回路が図3Cと図3Dとの駆動回路と容量のCoとに、図3Aと図3Bとの受信増幅回路が図3Cと図3Dとの等化器に、変更されている。
そのため、出力終端抵抗とNMOSバススイッチICの導通抵抗との合計値と、受信終端抵抗とNMOSバススイッチICの導通抵抗との合計値と、トライアックスケーブルまたは同軸ケーブルの伝送路の特性インピーダンス75Ωとが誤差約1%とほぼ等しくなり、インピーダンスミスマッチングの反射による波形歪が低減する。さらに直流電位SDI信号の振幅での振幅値0.8Vp−pで抵抗値の変化が75Ωに対し約2%と低減し、上下非対称の波形歪が低減する。
さらに、Rso=R6=Rz−Rd=75−4.2=70.8≒71≒68+2.7で、RsoとR6とを68Ωと2.7Ωの直列とすれば、Rz75Ωからの誤差0.1Ωで0.1%とほとんどなくなる。つまり、反射による波形歪もほとんどなくなる。
または、5V低容量バススイッチを用いて正電源Vcc+3.2Vなら、図4DのVrinの反射による波形歪と抵抗値の変化による非対称歪は誤差範囲以下になる。
さらに駆動回路と波形等化器または波形等化器を含む受信器が改良されれば、2970Mbpsの3GのSDI信号、約24000MbpsのUHDTV用のSDI信号の伝送でも、トライアックスケーブルや通常の同軸ケーブルでも従来より長いケーブルが伝送可能となる。
本発明の実施例1の図3Aの本発明の1実施例の増幅回路と切替器とのブロック図と、本発明の実施例3の図3Eと図3Fの本発明の1実施例の増幅回路と切替器とのブロック図との相違は、図3Aの送出増幅回路の抵抗R14が図3Eと図3Fの送出増幅回路のフェライトビーズZ2に、変更されている。さらに図3AではショトキーバリアダイオードD10と抵抗R11の直列接続の組であるのに対し、図3EではショトキーバリアダイオードD11と抵抗R12の直列接続の組が追加され、図3FではショトキーバリアダイオードD11と抵抗R12の直列接続の組となっている。ショトキーバリアダイオードD10とショトキーバリアダイオードD11とでは順方向効果電圧特性が異なっている。
低容量バススイッチICの導通抵抗の変化が少なくなれば、受信側で圧縮されない方を圧縮するショトキーバリアダイオードD10と抵抗R11は必要はなくなり、ショトキーバリアダイオードD11と抵抗R12の直列接続の1組で良い。
101:レンズ部、102:撮像素子、
103,129,141:A/Dコンバータ(ADC)、
104,127,204、217:デジタル信号処理部、
105,136:映像圧縮部、
106:切換部、112,121:双方向部、
107,135:ENCODE部、116,125:DECODE部、
114,128,139,140:D/Aコンバータ(DAC)、
108,109,133,134,:増幅部、
138,139,238,239:駆動回路、113,130:CPU、
115,126:映像伸長部、119,122,219,222:波形等化器または波形等化器を含む受信器、
211、215:フィルタ、120,142:接栓、
208,209、222,224:MULTIPLEX部、
210,216:時分割双方向切換部
IC1,IC3:演算増幅器または演算増幅器と電流バッファ、
IC2,IC5:アナログ切換器、IC4:アナログ切換器、
Z1〜Z2:フェライトビーズ、C1〜C14,Co:容量、
D10,D11:ショトキーバリアダイオード(SBD)、
Ro:出力抵抗、Rso:出力終端抵抗、R1〜R7,R11,R12:抵抗、
Rz:伝送路の特性インピーダンス抵抗、Rd:アナログ切換器の導通抵抗の平均値、
Vin:送信側入力信号、Vso:送信側出力信号、
Vrin:受信側入力信号、Vro:受信側増幅出力信号、Vo:受信側出力信号、
Vcc:正電源、Vee:負電源
Claims (7)
- 一つの伝送路を介して、デジタル化した映像信号、音声信号、制御信号を含むデジタル信号を時分割双方向切換送受するデジタル映像信号多重伝送装置において、 前記伝送路の両側の終端に時分割多重を切換えるアナログ切換器のICを有し、受信側に波形等化器または波形等化器を含む受信器を有し、前記デジタル化した映像信号、音声信号、制御信号を含むデジタル信号における前記アナログ切換器の導通抵抗の平均値が前記伝送路の特性インピーダンス抵抗Rzの1/10以下でかつ、前記デジタル化した映像信号、音声信号、制御信号を含むデジタル信号における前記アナログ切換器の導通抵抗の変化が前記伝送路の特性インピーダンス抵抗Rzの1/30以下、になるように、前記アナログ切換器の電源電圧の正電源Vccを前記アナログ切換器の導通抵抗の変化が低くなる電圧に設定し、 前記伝送路の前記伝送路の特性インピーダンス抵抗Rzに対し、前記アナログ切換器の導通抵抗による終端抵抗の増加を補正する手段と、 前記アナログ切換器の導通抵抗の変化による終端抵抗のずれによる信号波形の歪を補正する手段と、 の少なくとも一方を有することを特徴とする映像信号多重伝送装置。
- 一つの伝送路を介して、デジタル化した映像信号、音声信号、制御信号を含むデジタル信号を時分割双方向切換送受するデジタル映像信号多重伝送装置において、 前記伝送路の両側の終端に時分割多重を切換えるアナログ切換器のNMOSバススイッチICを有し、受信側に波形等化器または波形等化器を含む受信器を有し、前記アナログ切換器のNMOSバススイッチICの電源電圧の正電源Vccを+2.9V以上とし正電源Vccと負電源Veeの差Vabが4.5V以上5.5V以下とするか、 または、前記伝送路の両側の終端に時分割多重を切換えるアナログ切換器の5V低容量バススイッチICを有し、受信側に波形等化器または波形等化器を含む受信器を有し、前記アナログ切換器の5V低容量バススイッチICの電源電圧の正電源Vccを+2.5V以上とし正電源Vccと負電源Veeの差Vabが4.5V以上5.5V以下とするかとし、 前記伝送路の特性インピーダンス抵抗Rzに対し、前記アナログ切換器の導通抵抗による終端抵抗の増加を補正する手段と、前記アナログ切換器の導通抵抗の変化による終端抵抗のずれによる信号波形の歪を補正する手段との少なくとも一方を有することを特徴とする映像信号多重伝送装置。
- 請求項2の伝送装置の映像信号多重伝送装置において、前記デジタル化した映像信号、音声信号、制御信号を含むデジタル信号における前記アナログ切換器のバススイッチICの導通抵抗の変化が前記伝送路の特性インピーダンス抵抗Rzの1/100以下になるように、前記アナログ切換器のバススイッチICの電源電圧の正電源Vccを設定した前記アナログ切換器のバススイッチICと、前記伝送路の特性インピーダンス抵抗Rzから前記アナログ切換器の導通抵抗の平均値Rd分低減した抵抗値Rz−Rdの終端抵抗と、 前記アナログ切換器の受信側の前記アナログ切換器の導通抵抗が低い信号波形極性を圧縮する接地されたショトキーバリアダイオードと抵抗の直列接続と、 との少なくとも一つを有することを特徴とする映像信号多重伝送装置。
- 請求項1乃至請求項3の伝送装置の映像信号多重伝送装置において、受信側の波形等化器または波形等化器を含む受信器の前に前記デジタル信号の波形を増幅する増幅器と、前記デジタル信号の波形を増幅する増幅器の回路特性抵抗に比較して、前記デジタル信号の波形のクロック基本波周波数におけるインピーダンスが低く、前記デジタル信号の波形のクロック高調波周波数におけるインピーダンスが高いインダクタと容量と抵抗との並列接続したものと抵抗との直列接続したものの近似の等価回路として表せるもの(以下インピーダンス体)を有し、前記波形等化器または波形等化器を含む受信器に入力する、前記デジタル信号の波形のクロック基本波周波数以下の低周波数成分を減衰し、前記デジタル信号の波形のクロック高調波成分を増強し、ショトキーバリアダイオードと抵抗とで、前記アナログ切換器で負方向の信号振幅を圧縮するか、 または、前記アナログ切換器の5V低容量バススイッチICの電源電圧を、正電源Vcc3.2Vで負電源Veeを正電源Vccと負電源Veeの差Vabが4.5V以上5.5V以下とするか、の少なくとも一方を行う事を特徴とする映像信号多重伝送装置。
- 請求項4の伝送装置の映像信号多重伝送装置において、送信側の前記アナログ切換器の前に前記デジタル信号の波形を増幅する増幅器と、前記インピーダンス体とを有し、送信側の前記アナログ切換器に入力する、前記デジタル信号の波形のクロック基本波周波数以下の低周波数成分を減衰し、前記デジタル信号の波形のクロック高調波成分を増強する事を特徴とする映像信号多重伝送装置。
- 一つの伝送路を介して、デジタル化した映像信号、音声信号、制御信号を含むデジタル信号を時分割双方向切換送受するデジタル映像信号多重伝送装置において、前記伝送路の両側の終端に時分割多重を切換えるアナログ切換器のバススイッチICを有し、受信側に波形等化器または波形等化器を含む受信器を有し、前記伝送路の前記伝送路の特性インピーダンス抵抗に対し、前記アナログ切換器のバススイッチICの導通抵抗による終端抵抗の増加を補正する手段と、前記アナログ切換器のバススイッチICの導通抵抗の変化による終端抵抗のずれによる信号波形の歪を補正する手段との少なくとも一方を有することを特徴とする映像信号多重伝送装置。
- 撮像素子と映像信号処理部とCPU(Central Processing Unit)を有する撮像部と、請求項1乃至請求項5の伝送装置の映像信号多重伝送装置と、映像信号処理部と映像信号入出力部とCPUを有する制御部とを具備し、映像信号を時分割双方向多重伝送する事を特徴とする撮像装置。
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