JP2009232432A - ハイビジョントランシーバ - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＤＭＩ端子１９本の信号を一括して伝送するハイビジョントランシーバを提供する。
【解決手段】ビデオカメラなどのハイビジョン送信機器のＨＤＭＩ全端子の信号を光信号に変換する送信機能と、該送信された光信号を電気信号に変換する受信機能を有するトランシーバを介在させ、さらに、ＨＤＭＩ端子の中で、ＴＭＤＳの４本の高速デジタル信号を広帯域の光ファイバー伝送で送信し、他の低速の機器間認識や制御信号の接続として機器内部にて入力部と出力部を直接接続する配線方法を導入する。光ファイバー伝送部分は、ＴＭＤＳ４本を異なる４波長の光に変換して合波する方式である。さらに、往路の４波の光波長と異なる４波の光波長を復路に使用することにより、往路と復路を１本のファイバーで伝送することもできる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＨＤＭＩの出力を有する機器（ハイビジョンビデオカメラ、ハイビジョンプレーヤ、ＰＣなど）から、ＨＤＭＩの入力を有する機器（ハイビジョンディスプレー、ＰＣプロジェクター、ＰＣなど）へハイビジョン伝送するトランシーバの構成技術分野に関するものである。
（注）ＨＤＭＩとは、Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅの略称である。

ハイビジョン放送は、ＢＳデジタル放送に始まり、地上波デジタル放送は、２００３年１２月に始まり、２００６年末には全国都道府県庁所在地で受信可能となり、現在では、一部の地域を除いて全国の家庭まで行き渡っている。また、２００６年から小型軽量のハイビジョンカメラが普及し、高品質なハイビジョン画像を家庭でも撮ったり見たりできるような時代になった。このようなハイビジョン映像を遠隔地に伝送したり、双方向でＴＶ会議する簡易な環境が望まれるようになった。たとえば、遠隔医療のサイバーホスピタルや安心安全のための遠隔モニターなどいろいろな用途のためにハイビジョンの活用が期待されるようになってきた。
ハイビジョン映像の伝送には、当初、ハイビジョンカメラからのｉリンク（ＩＥＥＥ１３９４）のＭＰＥＧ２−ＴＳ信号をＰＣや専用の機器でＩＰ変換して遠隔地へ伝送する試みがなされた。この方法では、ｉリンクへの変換やソフト処理などによる時間遅れが生じる欠点がある。ただし、このような僅かな遅れは、放送型の用途には利用可能な品質である。しかし、双方向の会議やサイバーホスピタルなどの遠隔医療では遅れのないハイビジョン伝送が期待されている。最近、小型軽量のハイビジョンカメラやＤＶＤ・ＢＤプレーヤ／レコーダ、プレステーション３などのゲーム機などにも相互接続用としてＨＤＭＩ端子が備わったものが普及してきた。このＨＤＭＩ端子間の接続用に利用されるＨＤＭＩケーブルは、高品質を維持して超高速のデジタル映像信号伝送できる必要があり５ｍ程度の近接距離間の伝送の利用に限られている。家庭内でのハイビジョンを楽しむには十分満足の出来る環境が整い、ハイビジョンマニアから一般家庭まで普及するようになってきている。
放送用のハイビジョン機器は現在でも相当高価なものであるが。上記のような家電店にも販売されているハイビジョンカメラやハイビジョンＢＤレコーダなど１０万円前後の価格となり、このようなハイビジョン信号を双方向に伝送して利用する用途として、ＨＤＭＩ端子からの信号を遠距離伝送する機器への期待が大きくなってきている。

このように普及してきたハイビジョン映像機器間の接続ではＨＤＭＩが主流になりつつある。ＨＤＭＩ端子は物理的には±ＴＭＤＳ−クロックと３つの非圧縮ハイビジョン映像信号とデジタル音声±ＴＭＤＳ−０、±ＴＭＤＳ−１，±ＴＭＤＳ−２の８本、±ＣＥＣ，±ＳＣＬ，±ＳＤＡの６本とＤＤＣ／ＣＥＣグランド線、ＨＰＤホットプラグ検出線、電源線、グランド線の計１８本に予備１本を加えた計１９本の端子から構成される。通常は、この１９端子の接続をＨＤＭＩケーブルにより電気的に接続される。そのため、ＨＤＭＩケーブルは、超高速のデジタル信号と低速の電気信号を同時に伝送するＨＤＭＩケーブルが必要となり、そのケーブルの構成が複雑となり伝送距離が制限され、遠隔地への伝送ができない現状である。以上の端子の説明では、実際のＨＤＭＩコネクタの端子に沿って説明しているが、以下では、差動信号の記号は省略して表現する。
上記ＴＭＤＳ以外のＣＥＣはＨＤＭＩ接続されたディスプレー制御信号、ＳＣＬとＳＤＡはディスプレー内蔵の機器認識用のＥＤＩＤ−ＲＯＭの信号検出に使用されるディスプレーデータチャンネル（ＤＤＣ）信号、さらにホットプラグ検出（ＨＰＤ）信号がある。このＨＰＤは、スタンドバイ時でも機器のＥＤＩＤ−ＲＯＭの読み出しが可能かどうか判断することに利用される。
（注）ＴＭＤＳ：Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｍｉｎｉｍｉｚｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ，１０−ｂｉｔ ＴＭＤＳ ｓｉｇｎａｌ（１６５Ｍｐｉｘｅｌｓ／ｓｅｃ）
ＣＥＣ：Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ
ＳＣＬ：Ｓｅｒｉａｌ Ｃｌｏｃｋ ｆｏｒ ＤＤＣ
ＳＤＡ：Ｓｅｒｉａｌ Ｄａｔａ ｆｏｒ ＤＤＣ
ＥＤＩＤ：Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｄａｔａ
ＤＤＣ：Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄａｔａ Ｃｈａｎｎｅｌ
ＨＰＤ：Ｈｏｔ Ｐｌｕｇ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｓｉｇｎａｌ

従来のＨＤＭＩ伝送は、図１に示すように、ＨＤＭＩケーブル５、６により電気配線接続している。
ここに、１と４は、ビデオカメラやハイビジョンプレーヤなどの送信機器、２と３は、ディスプレーやＰＣなどの受信機器である。５や６のＨＤＭＩケーブルは、電気配線により構成され、非圧縮ハイビジョン伝送品質を維持して長距離伝送することは困難であり、通常は、５ｍ程度までの近距離伝送に限られている。
「Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ」Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｖｅｒｓｉｏｎ １．３ａ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １０，２００６、ＨＤＭＩ Ｌｉｃｅｎｓｉｎｇ，ＬＬＣ

本発明が解決しようとする課題は、ＨＤＭＩ端子１９本の信号を一括してＨＤＭＩケーブルで伝送する従来の方法は、ハイビジョン伝送では、約６．６Ｇｂｐｓ（〜１６５Ｍｂｐｓｘ１０ｂｉｔｓｘ（３ｃｈａｎｎｅｌ＋Ｃｌｏｃｋ））の高速伝送が必要となり、金属配線では長距離の伝送は不可能であった。 この従来困難であった長距離伝送を光配線や機器内部に新しい配線方法を導入することにより解決しようとするものである

本発明の第１の構成図を図２に示す。ビデオカメラなどのハイビジョン送信機器１のＨＤＭＩ全端子１ａの信号を多重化して（マルチプレクシングして）光信号に変換する送信機能とＨＤＭＩからの光に変換された信号を電気に変換し、デマルチプレクシングしてＨＤＭＩ信号にする受信機能を有するトランシーバを介在することによりＨＤＭＩの長距離伝送を可能とするものである。

本発明の第２の構成図を図３に示す。ＨＤＭＩ端子３ａの中で、ＴＭＤＳの４本の高速デジタル信号を広帯域の光ファイバー７で送信し、他の低速の機器間認識や制御信号の接続は、機器内部にて入力部と出力部を直接接続する配線方法１１を導入することによりＨＤＭＩの高品質な長距離伝送を実現する。ＨＤＭＩの機器間認識や制御信号は受信機器として接続されているディスプレー３が送信先のディスプレー２と同様なＨＤＭＩ標準化規格の機種であれば、伝送できることを確認した。機器の製造メーカの違いにより認識されない場合も考えられるが基本的には非特許文献１のＨＤＭＩ標準化規格が適用されている機器であれば伝送可能である。広帯域の信号伝送とそれ以外の信号を分離して取り扱うことにより、機器内部の送信受信回路を大幅に簡略化でき、高品質、長距離伝送が可能となるとともに経済化も可能となる。
ＨＤＭＩでは、ＨＤＣＰ（Ｈｉｇｈ−Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）によるコンテンツプロテクションが使用されている場合がある。ＨＤＣＰによる暗号伝送を行う場合には、初めにソース機器とシンク機器の間でＨＤＣＰライセンス認証とデータ暗号鍵の共有化を行い、その後データの暗号通信を実施している。このようなＨＤＣＰのソース機器とシンク機器間の相互認証が必要とされる場合には、本装置でハイビジョンを送受信できない場合が発生する。この場合には、ソース機器のＨＤＭＩ出力後に、シンク機器のＨＤＭＩ規格の受信用回路を挿入して、再度ＨＤＭＩを送信する工夫をすれば送信可能となる。
本発明の図３において、光ファイバー伝送部分を、ＴＭＤＳ ４本を光波長毎に４波の光に変換して合波して１本の光ファイバーにて往路７を構成することができる。また逆に、復路８も同様に４波の光で伝送すれば１本にて送信できる。
図４は、往路の４波の光波長と異なる４波の光波長を復路に使用することにより、往路と復路を１本のファイバー１１で伝送する構成である。

本発明では、ＨＤＭＩの中の電気信号を光信号に変換して光ファイバーにて伝送することにより長距離の伝送を可能とした。さらに、ＴＤＭＳの広帯域のデジタル信号伝送とそれ以外の機器認識などの信号を分離して取り扱うことにより、機器内部の送信受信回路を簡略化でき、高品質を維持したハイビジョン伝送が長距離伝送できる。また、回路の簡略化による機器製造コストの低減の効果もある。

本発明の実施のためには、往路と復路にそれぞれ２本の光ファイバーを利用する方法と光波長多重を活用して１本の光ファイバーで実現する方法がある。
前者は、複雑な光ファイバー網を通じて伝送する場合などには、出力と入力を個別に備えた構成の方が伝送制御上フレキシブルに対処できる特徴を有する。たとえば出力して伝送する相手と入力されてくる送信相手が異なる場合などに対応できる。
後者も、トランシーバ９，１０内部において、分波して往路と復路の波長を分離して取り扱うことにより前者と同様にフレキシブルな取扱も可能である。特に、２地点間の双方向ハイビジョン伝送には、光ファイバー１本で可能なことから光ファイバー敷設費用が低減できる効果がある。

本発明のサイバーホスピタルへの実施例を、図５に示す。光ネットワークインターフェースボックスＯＮＩＢ、１５と１６は、図３に示した本発明の構成図のトランシーバ９、１０に相当する機器である。このＯＮＩＢには、光波長選択のスイッチが内蔵されている。また、多地点間の送信受信も可能とするようなネットワークでは光ファイバー網の接続方法も工夫する必要があり、本実施例では多入力、多出力の光ファイバー接続を可能とする光ハブ装置ＯＨＵＢ１７を利用している。光ネットワークインターフェースＯＮＩＢ１５，１６の光波長を切り替えることにより所望の相手と双方向ハイビジョン伝送が可能となる。中核の病院の専門医による、遠隔地の診療所の患者をハイビジョン映像を観察しながら診療できる。本発明のＨＤＭＩの光伝送を利用することにより、非圧縮の遅れのない高品質なハイビジョン映像を利用した高度な診療が実現できる。

本発明は、ハイビジョン伝送に利用されている近距離のＨＤＭＩケーブルによる伝送距離を、高品質画像を維持しながら長距離伝送できる特徴があり、非圧縮のハイビジョン信号を長距離伝送に拡張できる特徴がある。遠隔地間でハイビジョン双方向伝送を利用した遅れのない高品質画像による遠隔医療などのサイバーホスピタルが実現できる。また、遠隔地へ車の走行状態や馬の品質などリアルタイムハイビジョン伝送して、車販売セールスや競馬のセールスなどに効果的な利用ができる。

従来のＨＤＭＩによるハイビジョン双方向伝送を示す図である。 本発明の第１のハイビジョントランシーバの構成を示す図である。 本発明の第２のハイビジョントランシーバの構成を示す図である。 本発明の第３のハイビジョントランシーバの構成を示す図である 本発明のサイバーホスピタルへの実施例を示す図である。

符号の説明

１、４ ハイビジョン送信機器（ＨＤビデオカメラ、ＨＤプレーヤ、ＰＣなど：ソース機器）
２、３ ハイビジョン受信機器（ＨＤディスプレー、ＨＤプロジェクター、ＰＣなど：シンク機器）
１ａ、２ａ、３ａ、４ａ ＨＤＭＩ端子
１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ ＨＤＭＩ端子
５、６ ＨＤＭＩケーブル
７、８、１３、１４ 光ファイバー
９、１０ トランシーバ（電気光変換送受信機）
１１、１２ 電気配線ワイヤー
１５、１６ 光ネットワークインターフェースボックスＯＮＩＢ（トランシーバ）
１７ 多入力多出力光ハブ装置ＯＨＵＢ

Claims (5)

1. ＨＤＭＩの電気出力またはＨＤＭＩの電気入力を有する機器の間を接続するため、送信側では、ＨＤＭＩ電気信号を光信号に変換して送信し、受信側では、光信号をＨＤＭＩの電気信号に変換して受信するハイビジョン光トランシーバにおいて、ＨＤＭＩの高速デジタル電気信号ＴＭＤＳ−０、ＴＭＤＳ−１、ＴＭＤＳ−２、ＴＭＤＳ−３、およびそれ以外のＣＥＣ、ＳＣＬ、ＳＤＡ、ＨＰＤなどの低速電気信号をすべて多重化して光信号に変換して、往路と復路２本の光ファイバーで伝送することを特徴とするハイビジョントランシーバ。
2. 請求項１において、ＨＤＭＩの高速デジタル電気信号ＴＭＤＳ−０、ＴＭＤＳ−１、ＴＭＤＳ−２、ＴＭＤＳ−３をそれぞれ異なる４波長の光に変換して往路と復路の２本の光ファイバーで送受信し、それ以外の信号ＣＥＣ、ＳＣＬ、ＳＤＡ、ＨＰＤなどの低速電気信号は、トランシーバ内でそれぞれの低速電気信号の入力端子とそれぞれの低速電気信号出力端子を直接接続し、トランシーバ間では、高速デジタル電気信号のみ光に変換して送受信することを特徴とするハイビジョントランシーバ。
3. 請求項１において、往路と復路に異なる波長の光を使用して、１本のファイバーで光の送信、受信をすることを特徴とするハイビジョントランシーバ。
4. 請求項２において、４波長の光信号伝送において、往路の４波長と異なる４波長を復路に使用して１本の光ファイバーで送受信することを特徴とするハイビジョントランシーバ。
5. 請求項２と４において、ＨＤＭＩの電気出力を有する機器をハイビジョントランシーバＡのＨＤＭＩ入力に接続して光信号に変換して、光ファイバーにて遠隔地に送信した光信号を受信するハイビジョントランシーバＢからのＨＤＭＩ電気出力を受信する機器Ｃに接続してハイビジョンを伝送する構成において、ハイビジョントランシーバＡのＨＤＭＩ電気出力に、ハイビジョントランシーバＢに接続するＨＤＭＩ電気信号を受信する機器Ｃと同じＨＤＭＩ規格の機器を接続することを特徴とするハイビジョントランシーバ。

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