-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Signalübertragungssystem zur Übertragung
von Signalen zwischen einer Signalverarbeitungsstation und einer Anzeigevorrichtung,
umfassend eine Signalverbindung von der Station zu der Anzeigevorrichtung
und mindestens eine Rückleitung
von der Anzeigevorrichtung zu der Station.
-
Die
Verwendung von sogenannten Flachbildschirmen, die Plasmatechnologie,
LCD- (Liquid Crystal Display, Flüssigkristallanzeige)
und Rückprojektions-
oder Frontprojektionsbildschirme mit LCD-, DLP(digitale-Lichtverarbeitungs)-
und LCoS(Flüssigkristall-auf-Silizium)-Technologie
verwendeten, verbreitet sich mehr und mehr in privaten Haushalten, öffentlichen
Gebäuden
und professionellen Studien. Im folgenden wird das aus einem Bildschirm
und der damit verbundenen Schaltungsanordnung bestehende Gerät allgemein
als Anzeigevorrichtung bezeichnet.
-
Die
digitale Signale, die für
das betreiben der Anzeigevorrichtung den erforderlich sind, werden
in geeigneten Stationen verarbeitet und mittels serieller Busse
(wie beispielsweise den IEE-1394-Bus, auch bekannt als "Firewire") oder semi serieller
DVI("Digital-Visual-Interface")-Übertragungen,
die ohnehin die Verwendung von mehreren geschirmten Koaxialkabeln
oder von sogenannten "Twisted
pairs" vorsehen, zur
Anzeigevorrichtung übertragen.
-
Für das Setup,
die Kontrolle und die Einstellung der Anzeigevorrichtung bei der
Installation werden ebenfalls Daten von der Station zu der Anzeigevorrichtung
und von der Anzeigevorrichtung zu der Station gesendet; die von
der Anzeigevorrichtung zu der Station gesendeten Daten bilden den
sogenannten Rückkanal.
Insbesondere umfasst der Rückkanal sowohl
die Signale, die zu Kontrollzwecken (wie beispielsweise der Zustand
einiger Ansteuerungssystemregister) durch die Station von der Anzeigevorrichtung
abgefragt werden, als auch kodierte Steuerelemente, die vom Anwender
durch eine in der Anzeigevorrichtung angeordnete Tastatur und/oder
eine Fernbedienung gesendet werden. Die obigen Kabel, insbesondere
bei Verwendung in einem Privathaushalt oder in öffentlichen Gebäuden, sind
oftmals sehr sperrig; darüber
hinaus kann das übertragene
Signal aufgrund der beträchtlichen
Distanz zwischen der Station und der Anzeigevorrichtung (mehrere
zehn Meter) durch Störungen,
die von dem Kabel aufgenommen werden, empfindlich gedämpft und/oder verschlechtert
werden, wodurch die Bildqualität
vermindert wird.
-
Sony
hat ein Übertragungssystem
vorgeschlagen, das eine Videosignal-Übertragung
zur Anzeigevorrichtung mittels eines geschirmten Twisted pairs mit
einem Durchmesser von 5 mm und die Verwendung eines Entzerrers in
der Anzeigevorrichtung zur Kompensation der durch das Kabel eingeführten Dämpfung vorsieht,
wodurch sich die Systemarchitektur verkompliziert. Kürzlich hat
Sony eine Version des obigen Systems vorgeschlagen, bei dem die
Signalübertragung
von der Station zu der Anzeigevorrichtung mittels einer optischen
Faser erhalten wird. Diese Systeme stellen jedoch keine Signalübertragung
von der Anzeigevorrichtung zu der Station bereit.
-
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Nachteile zu
beheben und ein System zur Übertragung
digitaler Signale zwischen einer Station und einer Anzeigevorrichtung
bereitzustellen, das die Kabelgrößen vermindert
und dabei gleichzeitig Signalverzerrungen vermeidet, und das einen
Rückkanal
bereitstellt.
-
Um
diese Ziele zu erreichen, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Digitalsignalübertragungssystem
bereitzustellen, das die in den angefügten Ansprüchen beschriebenen Merkmale
aufweist, die einen integralen Bestandteil der hier gegebenen Beschreibung
bilden.
-
Weitere
Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung sowie den angefügten
Figuren ersichtlich werden, die als nichtlimitierende Beispiele
wiedergegeben werden, wobei:
-
1 ein
bekanntes Signalübertragungssystem
zeigt;
-
2 ein
Signalübertragungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
-
1 veranschaulicht
schematisch ein bekanntes semi-serielles Übertragungssystem; der mit der
Bezugsziffer 1 gekennzeichnete Block stellt eine Datenverarbeitungsstation
dar, die eine Anzahl von zur Anzeigevorrichtung zu sendenden digitalen
Signalen empfängt;
zum Beispiel zeigt die Figur Videosignale für die drei Farben R, G, B,
horizontale und vertikale Synchronisationen H bzw. V, ein Taktsignal TAKT
und eine Datenleitung DATEN, die zur Kontrolle und Einstellung einer
Anzeigevorrichtung 8 verwendet wird, wie vorher erwähnt. Die
Signale werden in der Station 1 von der parallelen in die
serielle Form konvertiert, dann werden sie in geeigneter Weise "gemultiplext", um die Zahl der
Verbindungsleitungen zu der Anzeigevorrichtung 8 zu reduzieren.
Beispielsweise zeigt 1 fünf mit den Bezugsziffern 2 bis 6 gekennzeichnete
Ausgangsleitungen von der Station 1, wobei die in geeigneter
Weise gemultiplexten Leitungen 2, 3 und 4 die
Videosignale R, G, B und die Synchronisationen H und V übertragen;
die Leitung 5 trägt
das Taktsignal TAKT und die Signalleitung 6 das Datensignal
DATEN. Die genannten Signale werden von einer Schnittstelle 7 empfangen,
in welcher die Signale auf den Leitungen von 2 bis 6 demultiplext und
in eine zur Ansteuerung der mit der Bezugsziffer 8 gekennzeichneten
Anzeigevorrichtung am besten geeignete Form konvertiert werden. 1 gibt
die Eingangssignale zur Station 1 wieder. Natürlich können auch
andere, hier nicht dargestellte, Signale an dem Eingang der Station 1 anliegen,
je nach besonderem Erfordernis der in der Anzeigevorrichtung verwendeten
Technologie.
-
Wie
bereits gesagt, bestehen die obigen Verbindungsleitungen 2 bis 6 aus
geschirmten Koaxialkabeln oder Twisted pairs, die oftmals extrem
sperrig sind; im Falle einer langen Verbindung verursachen sie aufgrund
der eingeführten
Dämpfung
eine beträchtliche
Verschlechterung der Signale.
-
Nach
der vorliegenden Erfindung wird die Verbindung zwischen der Station
und der Anzeigevorrichtung ausschließlich mittels eines Kabels
realisiert, das ein oder mehrere optische Fasern enthält, im folgenden
als optisches Kabel bezeichnet. Eine optische Faser weist die folgenden
vorteilhaften Eigenschaften auf:
- – kleinere
Größe und kleineres
Gewicht;
- – keine
Empfindlichkeit gegenüber
elektromagnetischen Störungen;
- – sehr
geringe Dämpfung;
- – Betrieb
mit hoher Bitrate (über
2 Gb/s)
-
Darüber hinaus
kann diese Wahl vorteilhaft eine einzelne Faser für den Transport
mehrerer unabhängiger
Signale, d. h. mehrerer Kanäle,
einsetzen, unter Verwendung einer Leuchtquelle mit eigener Wellenlänge für jeden
Kanal.
-
2 ist
eine Darstellung eines Signalübertragungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Innerhalb der unterbrochenen Linie ist daher eine mit der
Bezugsziffer 11 gekennzeichnete Signalverarbeitungsstation
dargestellt, die von den digitalen Eingangssignalen, umfassend die
Videosignale R, G, B, ein oder mehrere allgemein mit SYNC bezeichnete Synchronisationssignale,
ein Taktsignal TAKT, das Datensignal DATEN und eventuell andere
spezifische in der Figur nicht angegebene Signale, erreicht wird.
Die Station 1 umfasst einen Formatierungsblock 12,
in dem die obigen Signale zusammen mit einem für die Kontrolle und Einstellung
der Anzeigevorrichtung 8 erforderlichen Kontrollsignal
DATEN1 von paralleler zu serieller Form konvertiert werden, dann
untereinander gemultiplext werden, um einen einzelnen seriellen
Fluss 31 zu bilden, der den Formatierungsblock 12 verlässt. Der
mit der Bezugsziffer 13 gekennzeichnete Block repräsentiert
einen elektrooptischen Wandler zur Transformation des elektrischen
Signals, welches den den Formatierungsblock 12 verlassenden
seriellen Fluss 31 trägt,
in ein Leuchtsignal 32, das eine bestimmte Wellenlänge aufweist
und in geeigneter Weise moduliert ist. Bekanntermaßen kann
ein elektrooptischer Wandler unter Verwendung einer Laser- oder
LED-Diode erhalten werden. Das Leuchtsignal 32 wird anschließend an
eine optische Faser 14 gesendet, die in einem Kabel 15 zur
Verbindung der Station 11 mit der Anzeigevorrichtung 18 enthalten
ist. Auf derselben optischen Faser 14 empfängt die
Station 11 ein von der Anzeigevorrichtung 18 gesendetes
serielles Signal 33, übertragen
durch eine Leuchtquelle, insbesondere einen Laser, die eine von
der für
den Wandler 13 verwendeten verschiedene Wellenlänge aufweist;
in anderen Worten, die von der Station 11 an die Anzeigevorrichtung 18 gesendeten
Signale, und jene, die von der Anzeigevorrichtung 18 an
die Station 11 gesendet werden, werden in zwei verschiedenen
Kanälen übermittelt,
obwohl sie in derselben optischen Faser 14 übertragen
werden. Das optische Signal von der Anzeigevorrichtung 18 wird
zu einem optoelektrischen Wandler 16 gesendet, wo es in
ein elektrisches Signal DATEN2 konvertiert wird. Dieses elektrische Signal
DATEN2, welches den sogenannten Rückkanal repräsentiert,
enthält
grundsätzlich
Daten, die mit der Ansteuerung der Anzeigevorrichtung 18 sowie vom
Anwender gesendete kodierte Steuerelemente in Beziehung stehen,
wie oben erwähnt.
Ein optoelektrischer Wandler kann unter Verwendung einer Fotodiode
oder eines Fototransistors erhalten werden. Die Signale des Rückkanals
werden gegebenenfalls in einem Demultiplexer-Block 17 demultiplext
und anschließend
in dem mit der Ziffer 28 bezeichneten Mikroprozessor verarbeitet,
welcher ebenfalls das vorher beschriebene für die Kontrolle und Einstellung der
Anzeigevorrichtung 18 erforderliche Signal DATEN1 sendet.
-
Die
Anzeigevorrichtung 18, die innerhalb der unterbrochenen
Linie dargestellt ist, umfasst sowohl einen Bildschirm 23 als
auch zugehörige
Schaltkreise, wie im folgenden näher
ausgeführt
wird.
-
Das
optische Signal von dem Block 13, welches die Videosignale
R, G, B, die Synchronisationen SYNC, das Taktsignal TAKT und das
Kontrollsignal DATEN1 für
die Einstellung und Kontrolle umfasst, wird an einen mit der Ziffer 20 gekennzeichneten
optoelektrischen Wandler gesendet, der es in ein serielles elektrisches
Signal konvertiert; das Signal wird in dem mit der Ziffer 21 gekennzeichneten
Block demultiplext, dann in seine ursprüngliche Form zurückgebracht,
die direkt verwendbar ist von einer Ansteuerungsschaltung 22,
die den Bildschirm 23 der Anzeigevorrichtung 18 aktiviert.
-
Der
mit der Ziffer 24 gekennzeichnete Multiplexer-Block empfängt von
den Ansteuerungsschaltungen 22 durch eine Leitung 25 Daten,
wie beispielsweise Informationen über die Inhalte von bestimmten
Registern sowie die von dem Anwender durch eine mit der Ziffer 26 gekennzeichnete
Tastatur gesendeten kodierten Steuersignale. Es sollte beachtet
werden, dass der Anwender Steuerelemente auch mittels einer Fernbedienung
senden kann, die in 2 nicht dargestellt ist. Die
Signale werden dann in dem Multiplexer-Block 24 gemultiplext,
der das vorher beschriebene Signal DATEN2 an seinem Ausgang aufweist.
Das elektrische Signal DATEN2 wird in dem mit der Ziffer 27 gekennzeichneten
elektrooptischen Wandler in ein optisches Signal konvertiert, dann
wird es durch die in dem Kabel 15 enthaltene optische Faser 14 zu
dem Block 16 der Station 11 zurückgesendet.
-
Es
ist zweckmäßig, die
optoelektrischen Wandler 16 und 20 mit einem Lichttrennfilter
an ihrem Eingang zu versehen, damit jeder von ihnen nur das optische
Signal mit der mit dem eigenen Kanal assoziierten Wellenlänge empfängt, um
die Mischung der Signale beider Kanäle zu vermeiden.
-
Aus
der obigen Beschreibung werden die Vorteile des Signalübertragungssystems
zwischen einer Signalverarbeitungsstation und einer Anzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung deutlich.
-
Vorteilhaft
ist der Durchmesser des Kabels mit einer optischen Faser beispielsweise
kleiner als 2 mm, d. h. seine Größe ist beträchtlich
vermindert.
-
Es
sollte ebenfalls beachtet werden, dass ein optisches Kabel leicht
verborgen werden kann, beispielsweise in dem es in den den elektrischen
Strom tragenden Kanälen
angeordnet wird; dies ist möglich, weil
das von optischen Kabeln übertragene
Signal frei ist von elektrischen und/oder elektromagnetischen Störungen.
-
Da
die eingeführte
Dämpfung,
die durch das optische Kabel hervorgerufen wird, sehr gering ist,
ist darüber
hinaus die Verwendung von Entzerrern zur Rückführung des Signals zu angemessenen
Niveaus in der Anzeigevorrichtung nicht länger erforderlich, was zu einer
wesentlichen Kostenersparnis führt.
-
Es
ist offensichtlich, dass viele Änderungen an
dem Signalübertragungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgenommen werden können, ohne
von den neuen Prinzipien der erfinderischen Idee abzuweichen.
-
Sofern
es beispielsweise erwünscht
ist, die Bitrate zur Vereinfachung des Multiplexierungsvorgangs
zu vermindern, können
die zu der Anzeigevorrichtung gesendeten Signale auf zwei oder mehreren Kanälen übertragen
werden; es sollte auf der anderen Seite beachtet werden, dass für den Rückkanal normalerweise
kein Problem mit hohen Bitraten existiert, da die zu der Station
gesendeten Signal üblicherweise
eine niedrige Bitrate aufweisen, wobei ein Kanal allein vollständig ausreichend
ist.
-
Ferner
kann, sofern eine Vereinfachung der optoelektrischen Wandler und
ein Verzicht auf Lichttrennfilter erwünscht ist, eine optische Faser
für jeden Kanal
verwendet werden; beispielsweise kann ein optisches Kabel mit drei
Fasern mit einem Durchmesser von etwa 3,5 mm verwendet werden: 2
Fasern, die die Signale zur Anzeigevorrichtung transportieren und
eine Faser, die für
den Rückkanal
verwendet wird.