JP4490805B2 - カラーテレビジョンカメラ装置 - Google Patents

Description

本発明は、外部同期機能を備えたテレビジョンカメラ装置に係り、特に自機サブキャリアの同期のための外部同期機能を備えたカラーテレビジョンカメラ装置に関するものである。

例えば放送局などでは、複数のカラーテレビジョンカメラを組み合わせ、システムとして運用する場合が多いが、このときカラーテレビジョンカメラ装置間での同期乱れを防止する必要があり、このため、外部同期機能を備えたカラーテレビジョンカメラ装置が、従来から提案されている(例えば、特許文献１参照。)。

なお、この外部同期機能とは、自機カメラ装置の映像信号を、外部から入力される映像信号に同期させる機能のことであり、このときの自機カメラ装置とは、複数のカラーテレビジョンカメラ装置の中で、これから外部同期をとろうとしているカメラ装置のことである。

そして、この外部同期機能には、通常、ＰＬＬ(Phase Locked Loop)回路が用いられ、このＰＬＬ回路を、外部から入力される映像信号に含まれている水平同期信号を基準入力として動作させ、自機カメラ装置のクロック発振回路から出力されるクロックの同期が得られるようにしているのが一般的である。

更に詳しく説明すると、以下の通り輝度系による方法とクロマ系による方法がある。 まず、輝度系による方法では、外部から入力される映像信号の輝度信号から水平同期信号を抽出し、この水平同期信号の位相を、自機カメラ装置の輝度信号の基準となるクロックから作られている水平同期信号の位相と比較し、比較結果に基づいて前記クロックを発生している発振回路の発振周波数を制御するＰＬＬ回路を構成させ、これにより、外部から入力される他のカラーテレビジョンカメラの映像信号に含まれる輝度信号に、自機カメラ装置の輝度信号を同期させるのである。

次に、クロマ系による方法では、映像信号に含まれるクロマ信号からバースト信号を抽出し、このバースト信号の位相を、自機カメラ装置のクロマ信号の基準となるクロックに基づいて生成されているサブキャリア信号(バースト信号)の位相と比較し、比較結果に基づいて前記クロックを発生している発振回路の発振周波数を制御するＰＬＬ回路を構成させ、これにより外部から入力される他のカラーテレビジョンカメラの映像信号に含まれるクロマ信号に、自機カメラ装置のクロマ信号を同期させることができるようにするのである。

このように、輝度系とクロマ系との２系統のＰＬＬを同時に動作させることにより、輝度信号とクロマ信号が何れも外部から入力される映像信号に含まれる輝度信号とクロマ信号に同期した映像信号を出力することができる。

ここで、従来技術のカラーテレビジョンカメラ装置における外部同期に関する回路の一例について、図５により説明すると、まず、外部から供給される外部同期入力信号(GenLock信号：ＧＬ信号)は、入力端子２１から同期信号分離ＩＣ２２に入力される。そして、ここでバースト信号が抽出され、外部同期機能ＩＣ２３に供給される。ここで、この外部同期機能ＩＣは、一般には GenLock ＩＣと呼ばれているものであるが、これには調整用の信号入力が備えられ、制御信号入力端子２７に接続されている。

一方、電圧制御発振部２５では、クロマ信号の基準となるクロックが生成されていて、このクロックが１／Ｎ分周部２６で分周処理され、自機カメラ装置で使用するＳＣ(サブキャリア)信号、つまり自機ＳＣ信号となって外部同期機能ＩＣ２３に供給されている。

そこで、この外部同期機能ＩＣ２３では、自機ＳＣ信号の位相をバースト信号の位相と比較し、比較結果をＬＰＦ(ローパスフィルタ)２４に供給する。そして、ここでフィルタ処理された比較結果が制御電圧としてＶＣＯ(電圧制御発振部)２５にフィードバックされ、この結果、当該ＶＣＯ２５の発振周波数が外部同期入力信号により制御され、自機カメラ装置の同期が与えられることになる。

従って、この場合は、外部同期機能ＩＣ２３とＬＰＦ２４、ＶＣＯ２５、それに１／Ｎ分周部２６を含むループ系が、いわゆるＰＬＬを構成していることになり、これが外部同期入力信号から抽出されたバースト信号を基準入力として動作し、これにより外部同期された自機ＳＣ信号が出力端子２８に得られることになる。

上記従来技術は、同期信号分離ＩＣと外部同期機能ＩＣを要する点に配慮がされておらず、カラーテレビジョンカメラ装置の小型化に問題があった。

上記したように、従来技術では、同期信号分離ＩＣと外部同期機能ＩＣが用いられているが、これらは専用ＩＣとして供給されている場合が多く、従って、パッケージサイズが大きいため小型化には向かない。一方、これらの専用ＩＣと同機能で、これに置換えが可能なＩＣは入手困難であり、従って、従来技術ではカラーテレビジョンカメラ装置の小型化に問題が生じてしまうのである。

また、サブキャリア系の位相補正では、位相をベクトル表示で確認する場合が多く、このため、前述の従来技術では、３６０度の位相を４分割し、各９０度の分割範囲の各々でアナログ的に補正しているが、このとき、９０度の分割範囲を正確に実現させるのは困難で、３６０度の補正範囲を確保するため、各分割領域毎に９０度以上の補正量を確保する必要があり、この結果、補正処理が分割点をまたぐ場合が生じ、この場合には不連続点が生じてしまうという問題があった。

ここでカラーテレビジョンカメラ装置においても、近年、デジタル化が進み、画質改善系やタイミング発生系など、デジタル回路を利用する部分が多くなってきているが、従来技術では、このようなデジタル化についての配慮もされていなかった。

本発明の目的は、デジタル処理による外部同期機能を備えたカラーテレビジョンカメラ装置を提供することにある。

上記目的は、自機サブキャリア信号を外部同期入力信号に同期させるための外部同期機能が備えられているカラーテレビジョンカメラ装置において、前記外部同期入力信号からバースト信号成分をデジタル信号として抽出する手段と、前記デジタル信号化したバースト信号成分と前記自機サブキャリア信号との位相差を、３６０度を８象限に分割したゾーンの位相角に対して前記ゾーンにおける位相角を加算した角度に変換する手段とを設け、前記自機サブキャリア信号の位相が前記変換した角度に基づいて制御されるようにして達成される。

上記手段によれば、外部から入力した映像信号をデジタル化し、デジタル化した外部同期信号から信号処理で位相差を検出して補正データを作成し、フィルタ処理して自機カメラ装置のクロマ信号の基準となるクロックを発生する発振回路の発振周波数が制御され、外部同期信号からバースト信号成分を抽出して自機カメラ装置のサブキャリア信号と位相比較し、補正データを作成するまでの処理がデジタル化されるようになり、この結果、連続して３６０度の位相補正が可能なカラーテレビジョンカメラ装置が実現できる。

本発明によれば、デジタル信号処理により外部同期入力信号のバースト信号成分と自機カメラ装置のサブキャリア信号の位相差を算出し、位相差から補正データを作成しているので、サブキャリア信号成分の補正を３６０度にわたって連続可変することが可能になり、温度変動などに対する動作の安定性の向上も得ることが出来る。

以下、本発明によるカラーテレビジョンカメラ装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、一例として、本発明をＮＴＳＣ方式のカラーテレビジョンカメラ装置に適用した場合の一実施形態で、この場合も、外部同期入力信号は入力端子１から外部同期部に入力されるが、この実施形態では、ここで、まずＡ／Ｄ(アナログ−デジタル変換器)２によりデジタル信号に変換される。そして、このデジタル化された外部同期入力信号はＢＰＦ(帯域通過型フィルタ)３によりフィルタ処理され、これによりクロマ信号成分だけが抽出され、バースト抽出部４に供給されるようになる。

バースト抽出部４は、入力された外部同期入力信号のクロマ信号成分からバースト信号成分だけを抽出し、それを位相差判定部５に供給し、位相差判定部５では、このバースト信号成分からデータＸとゾーンＺをデジタル的に算出し、これを位相差変換部６に供給する。なお、これらデータＸとゾーンＺについては後で詳述する。

このとき位相差変換部６には、入力端子１０から調整用の制御信号が入力されていて、調整などに必要とする所定の位相差補正角が与えられている。そこで、位相差変換部６は、位相差判定部５から入力されるデータＸとゾーンＺに基づいて外部同期入力信号のバースト信号成分の位相角を演算し、これに調整用の位相差補正角を混合した上で、自機ＳＣ信号と位相比較し、位相誤差を補正データＨとして出力し、それをＬＰＦ７に供給する。

そこで、ＬＰＦ７は、入力された補正データＨをフィルタ処理し、制御電圧としてＶＣＯ８に供給し、この結果、このＶＣＯ８の発振周波数が補正データＨによって制御され、外部同期入力に同期した周波数になる。そこで、このＶＣＯ８の出力を１／Ｎ分周部９でＮ分周し、自機ＳＣ信号を生成する。このとき、ＶＣＯ８の発振周波数が、必要とするサブキャリア信号の周波数の例えば４倍であったとすれば、１／Ｎ分周部９では４分周、つまり分周比Ｎ＝４にすればよい。

こうして１／Ｎ分周部９から出力された自機ＳＣ信号は、位相差変換部６に供給され、これにより、この位相差変換部６からＬＰＦ７、ＶＣＯ８、それに１／Ｎ分周部９を介して位相差変換部６に戻るループを形成させ、これらの部分によりＰＬＬが構成されるようにする。

この結果、出力端子１１には、外部同期入力信号に同期した自機ＳＣ信号が得られることになり、従って、この実施形態によっても外部同期機能を備えたカラーテレビジョンカメラ装置を提供することができるのであるが、ここで、この実施形態では、位相差判定部５がデジタル化されている点を特徴とするものであり、そこで、次に、この位相差判定部５の詳細について説明する。

図２は、この実施形態において、デジタル化された位相差判定部５の一例で、この例では、動作用のクロックに自機ＳＣ信号をそのまま、或いはクロックに適した波形に成形したものを用い、入力端子５０には、バースト抽出部４でクロマ信号から抽出したバースト信号成分が入力される。

このときＳＣＤＥＣ(サブキャリアデコーダ)５１は、自機ＳＣ信号をクロックとして入力し、クロック毎に信号ＥＮ１、ＥＮ２、ＥＮ３、ＥＮ４を順次発生させる働きをする。つまりＳＣＤＥＣ５１からは、４クロックで信号ＥＮ１、ＥＮ２、ＥＮ３、ＥＮ４が一巡して発生されることになる。

いま、ここで外部同期させる期間を信号ＥＮ１から信号ＥＮ２までの間の期間に定めたとする。そうすると、この場合は、信号ＥＮ１、ＥＮ２をＦＦ(フリップ・フロップ)１、ＦＦ２に供給し、これらの信号ＥＮ１、ＥＮ２をイネーブル信号として、入力端子５０に供給されているデジタル外部同期入力信号のデータをラッチし、隣接した２ビットのデータが４クロック毎に評価されるようにしておく。従って、このときには、信号ＥＮ３、ＥＮ４は使用されないままとなる。

そして、これらＦＦ１、ＦＦ２でラッチしたデータを、図示のように、それぞれＡＶＥ(平均化)処理して平均値データＢ、Ｄとし、更に、これらのデータをＡＢＳ(絶対値化)処理して絶対値データＡ、Ｃとする。

そうすると、これらバースト期間内の平均値データと絶対値データの関係から、図３に示すように、外部同期入力信号に含まれているバースト信号の位相が、３６０°の位相範囲を８象限に分けたゾーンの何れの中にあるのかを識別することができる。

この図３において、まず、(a)は平均値データＢ、Ｄと絶対値データＡ、ＣによるゾーンＺの判定条件を表わし、次に(b)はゾーンＺの判定結果を表わす。

そこで、これらのデータＡ〜ＤをＺＯＮＥ(ゾーン)判定部５２に入力し、ここで、図３(a)に示した判定条件に従った演算処理を実行し、同図(b)に示すように、ゾーンＺを決定して出力端子５３に出力するのである。

また、このとき、入力端子５０に供給されている外部同期入力信号は、帯域通過フィルタ処理した上で大小比較部５３にも入力されている。そして、このとき、一方ではそのまま大小比較部５３に入力され、他方ではＦＦで１クロック分ラッチした後、入力されるようになっている。

これにより大小比較部５３では、バースト信号の中で順次、隣接した２点のデータがビット毎に大小比較され、隣接したデータが大きい方と小さい方に分けられて出力される。そして、これらがＡＶＥ(平均化)処理され、大きいデータの平均値であるＢＤＡＴＡと、小さいデータの平均値であるＳＤＡＴＡが算出されることになる。

そして、これらのデータＢＤＡＴＡ、ＳＤＡＴＡが、図示のようにＡＢＳ(絶対値化)処理されて除算器５５に入力され、ここで以下の除算処理によりデータＸが生成される。

Ｘ＝｜ＳＤＡＴＡ｜／｜ＢＤＡＴＡ｜
◆
ここで、いま、カラーテレビジョン信号のバースト信号成分をサブキャリアの４倍の周波数のサブキャリアクロックでサンプリングしたとする。そうすると、バースト信号成分が三角関数のsin 関数で表現され、バースト信号の位相をθとして、sinθ、sin(θ＋Π／２)＝cosθ、sin(θ＋Π)＝−sinθ、sin(θ＋３＊Π／２)＝−cosθとして表現することができ、この場合、先に求めたデータＸはtanθに相当する。ここで、Πは円周率(：π≒３．１４１５９……)を表わす。

そして、このとき、上記した通り絶対値化処理しているので、角度θの範囲は４５°以内、つまり、０°≦θ≦４５°に限られる。そして、角度θが４５°以内なら角度と三角関数が１対１の対応となるので、テーブルＲＯＭを用いるだけでデータＸから容易にarctan 関数を求め、角度θが得られることになる。

しかも、このときには、図３(b)に示すように、外部同期入力信号に含まれているバースト信号の位相が何れのゾーンにあるのかは、ＺＯＮＥ判定部５２により平行して検出され、ゾーンＺにより与えられているので、バースト信号の実際の位相角θ^* は、データＸで与えられる角度θに各ゾーンにおける位相角を加算した角度になる。

例えばゾーンがＺ１のときは、このゾーンＺ１が０°から始まっているので、位相角θ^*＝θ＋(４５°×０)＝θとなり、ゾーンがＺ２のときは４５°から始まっているので、位相角θ^*＝θ＋(４５°×１)＝θ＋４５°となり、以下、同様に、ゾーンＺ３では、位相角θ^*＝θ＋(４５°×２)＝θ＋９０°、ゾーンＺ４では、位相角θ^*＝θ＋(４５°×３)＝θ＋１３５°……、ゾーンＺ８では、位相角θ^*＝θ＋(４５°×７)＝θ＋３１５°となり、角度θが４５°以内なので、０°から３６０°まで連続的に位相角θ^* を求めることができる。

そこで、このデータＸとゾーンＺを位相差変換部６に入力し、データＸとゾーンＺを組み合わせて外部同期入力信号のバースト信号成分の位相とし、これに制御信号による補正分を加味した上で補正データＨとし、自機ＳＣ信号の位相と比較してやれば電圧制御発振部８の発振周波数が外部同期入力信号により制御され、自機カメラ装置の外部同期が与えられることになる。

図４は、位相差変換部６の詳細で、この例では、図示のように、変換回路６０と補正回路６１により構成されていて、データＸとゾーンＺは変換回路６０に入力され、ここで、上記したように、データＸとゾーンＺから位相角θ^* が生成され、補正回路６１に入力される。そして、補正回路６１では、位相角θ^* に制御信号による補正分を加味した上で、自機ＳＣ信号と位相比較し、電圧制御発振部８の制御電圧とするのである。

従って、この実施形態によれば、従来技術における同期信号分離ＩＣと外部同期機能ＩＣと同等の機能を、デジタル処理により得ることができ、この結果、カラーテレビジョンカメラ装置の小型化に大きく寄与することができる。

また、この実施形態によれば、デジタル処理しているので、ゾーンの分割が正確に得られ、この結果、不連続点が生じる虞がなく、３６０°にわたって連続して位相同期を得ることができる。

ところで、カラーテレビジョン信号では、４クロックを１サイクルとした場合、バースト成分は約１０サイクル存在することになるが、しかし、このときバースト信号にはスロープ処理されているのが通例である。

しかし、上記実施形態では、バースト信号に前段で帯域通過処理が施されているので、約１０サイクル存在するバースト成分の中心部分だけが利用されるように制限され、従って、検出データの精度が向上し、補正データの精度も向上する。

ここで、以上に説明した実施形態では、ＮＴＳＣ方式のサブキャリア系クロックの発振周波数を４逓倍している例で示したが、本発明は４逓倍の場合に限らず、４の倍数であればＮ逓倍したものでも同様に実施することができる。

また、以上に説明した実施形態では、ＮＴＳＣ方式の場合について説明したが、本発明は、例えばカラーテレビジョンカメラ装置がＰＡＬ方式の場合でも、外部同期入力信号の垂直同期成分とバースト信号成分の関係からＰＡＬ方式特有のＬＩＮＥ切り替え信号を発生させ、比較位置をＬＩＮＥ毎にずらしたり、比較処理を２ライン(ＬＩＮＥ)毎に間引くなどの処理を施すことにより、簡単に適用することができる。

本発明によるカラーテレビジョンカメラ装置の一実施形態における外部同期処理部のブロック図である。 本発明の一実施形態における位相差判定部の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における位相差判定部の動作の説明図である。 本発明の一実施形態における位相差変換部の一例を示すブロック図である。 従来技術によるカラーテレビジョンカメラ装置における外部同期処理部の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１：外部同期信号入力端子
２：Ａ／Ｄ(アナログ−デジタル変換器)
３：ＢＰＦ(帯域通過型フィルタ)
４：バースト抽出部
５：位相差判定部
６：位相差変換部
７：ＬＰＦ(低域通過型フィルタ)
８：電圧制御発振部
９：１／Ｎ分周部
１０：制御信号入力端子
１１：出力端子(自機サブキャリアの出力端子)

Claims (1)

1. 自機サブキャリア信号を外部同期入力信号に同期させるための外部同期機能が備えられているカラーテレビジョンカメラ装置において、
   前記外部同期入力信号からバースト信号成分をデジタル信号として抽出する手段と、
   前記デジタル信号化したバースト信号成分と前記自機サブキャリア信号との位相差を、３６０度を８象限に分割したゾーンの位相角に対して前記ゾーンにおける位相角を加算した角度に変換する手段とを設け、
   前記自機サブキャリア信号の位相が前記変換した角度に基づいて制御されるように構成したことを特徴とするカラーテレビジョンカメラ装置。

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