JP4721620B2 - ランプ点灯装置との通信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期信号を周期的に供給する制御ユニットとランプ点灯装置との通信方法に関する。本発明は特に、画像投影装置において光源の点灯装置と制御装置との間でデータを交換するための通信方法に関する。
さらに、本発明は、光源と、光源にエネルギーを供給する点灯装置と、点灯装置を制御する制御ユニットとを備え、画像内容を投影するのに適する画像投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次の構成部品が、画像内容を投影するのに使用されかつ以下においてはプロジェクタと称される画像投影装置内に設けられている。
・光源を有する光学的撮像系
・光源にエネルギーを供給する点灯装置
・光源から発する光に表示されるべき画像情報を与える光変調ユニット
・次の責務すなわち、プロジェクタに供給された画像情報を光変調ユニットに適するように調整し光変調ユニットに供給することおよび点灯装置を制御しかつ監視することの責務を有する制御ユニット
【０００３】
この種のプロジェクタの例は、大型テレビジョン装置に使用される逆投影装置、又は多くはコンピュータから供給される情報を表示するために使われるいわゆるビーマである。
【０００４】
光変調ユニット用として２つの競合するシステムが現在普及している。一方は、液晶技術（ＬＣＤ）に基づいており、他方は、アドレス指定され電気信号によって傾けられるマイクロミラーのマトリックス（ＤＬＰ）からなる。両方の光変調ユニットのコストは、光変調ユニットの面積の増大と共に比例とは異なる増大をし、そのためにその面積をできるだけ小さく保つ試みがなされている。このことは、光学系、特に光源に対する高い要求を引き起こす。光源は、できるだけ点状であるべきであり、かつできるだけ高い輝度を有するべきである。これらの要求を満たし得るために、短いアーク長を有する高圧放電ランプが主に使用される。
【０００５】
この種のランプは通常、基本周波数が５０Ｈｚ〜１ｋＨｚである矩形波電流により点灯される。矩形波エッジでのこのランプ電流の極性反転は以下においては転流と称される。できるだけ均一な光の要件は転流時に或る程度しか満たされ得ず、そのために転流を、画像情報の時間的経過において危険でない時点に位置決めする試みがなされる。このことは、制御装置が点灯装置に転流を引き起こす同期信号を伝達する通信が点灯装置と制御装置との間で行われることを前提とする。プロジェクタが様々なカラーの投影の時間系列を制御するいわゆるカラーホイールを含む場合、カラーの移行中に転流を行うことが好ましい。
【０００６】
ＬＣＤ技術を使用する従来の非反射であるが送信する光変調ユニットにおいて、様々なカラーの投影は逐次的にではなく並列的に実行され、従って時間的なカラー移行は行われないので、上記に挙げた同期は多くは実際的でない。この技術を使用して動作するプロジェクタの場合、制御装置から点灯装置への通信は、点灯装置のスイッチを入り切りするためにのみ使用される。この開閉信号は全般的な説明を理解し易くするために以下においては同期信号とも称される。
【０００７】
制御装置は電気的擾乱に敏感であり場合によっては接触可能な部分を含み、一方点灯装置は制御装置に比較して高い電流及び電圧を生じ一般に系統電圧に接続される。従って、従来の技術においては、点灯装置と制御装置との間の通信のために、いわゆるＳＥＬＶ（Ｓａｆｅｔｙ Ｅｘｔｒａ Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ＝安全超低電圧）要求を満たすフォトカプラが使用される。フォトカプラはその性質上アナログ信号の伝送には適しておらず、そのために点灯装置と制御装置との間では主にデジタル通信が行われている。
【０００８】
同期信号の伝達は制御装置から点灯装置の方向への通信を必要とする。反対方向の通信も従来の技術において知られている。反対方向の通信は、点灯装置が制御装置に、ランプが点灯することだけを報知するいわゆるランプ点灯信号によって行われる。
【０００９】
ランプ点灯信号及び同期信号を伝送するためにそれぞれ１つのフォトカプラが必要とされる。従来の技術によれば、前記信号のみがこれらのフォトカプラを介して伝送される。しかしながら、他の情報を通信することが望まれる。第一に、制御装置は、ランプが点灯しているか否かに関する１ビット情報のみよりも著しく多い情報、例えばランプによって消費される電力に関する情報を必要とする。第二に、制御装置は、前述の同期信号のみよりも多くの設定、例えばランプ電力の設定を点灯装置に行うことを必要とする。情報を制御装置から点灯装置に伝送する第３のフォトカプラを使用することが従来の技術から知られている。この第３のフォトカプラは、プロジェクタの費用及びコストを上昇させるだけでなく、プロジェクタハウジング内に収容されるべき構成部品の寸法も増大させる。これはプロジェクタの小型化を促進するにつれますます重要になっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、プロジェクタにおける通信方法であって、光源の点灯装置と制御装置との間でデータを交換するための通信を僅かな費用で実行するランプ点灯装置との通信方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
ランプ点灯装置との通信方法に関する課題は、本発明によれば、プロジェクタにおける通信方法であって、同期信号を周期的に供給する制御ユニットとランプ点灯装置との間で通信が行われる通信方法において、
点灯装置によって同期信号のエッジが検出され、点灯装置によって同期信号の持続時間が評価され、同期信号の持続時間の評価に基づいて、制御ユニットからランプ点灯装置に伝送されるべき情報が同期信号から得られ、
点灯装置によってランプ点灯信号が発生され、このランプ点灯信号が制御ユニットに伝送され、
ランプ点灯信号が、同期信号の立上がりエッジと同時に制御ユニットによって評価され、ランプ点灯信号の評価に基づいて、ランプ点灯装置から制御ユニットに伝送されるべき情報がランプ点灯信号から得られることによって解決される。
特に好適な実施態様は次の通りである。
・点灯装置によって同期信号のエッジを検出した後、予め定められた待機時間の間待機し、点灯装置によって同期信号のレベルを評価する（請求項２）。・同期信号の持続時間がＬ値及びＨ値を取り、点灯装置は、同期信号の立上がりエッジの検出後、前記待機時間の終了時点に同期信号の持続時間がＬ値を取っているか又はＨ値を取っているかを評価する（請求項３）。
・同期信号を周期的に繰り返す周期時間が異なる値を取る（請求項４）。
【００１２】
本発明は、いかなる場合にも存在する同期信号及びランプ点灯信号を伝送するための上述した２つのフォトカプラを、追加情報を伝送するために、利用することに基づいている。これによって、好適にも、ハードウェアの追加用が必要なくなる。プロジェクタは一般的に内蔵マイクロコントローラのソフトウェアによって制御されるので、従来の技術によるプロジェクタ内でソフトウェアの変更だけによって本発明を実行することが可能である。
【００１３】
上記のように、同期信号は、制御ユニットからフォトカプラを介して点灯装置に伝送される。転流同期化のための固有の情報は一般的に同期信号の立上がりエッジにある。本発明によれば、同期信号の持続時間は点灯装置に他の情報を伝送するために利用される。
【００１４】
点灯装置と制御ユニットとの間の通信中に、本発明による方法で情報量を検出するために、最初に、同期信号の立上がりエッジが検出される。検出が行われると、固定的に設定された待機時間の後、情報量が検出されるべき信号のレベルの読出しを引き起こす待機タイマがスタートさせられる。
【００１５】
制御ユニットから点灯装置への通信の場合、情報量は本発明によれば同期信号の中にある。その立上がりエッジの検出後、待機タイマによって、予め定められた待機時間の間待機させられる。待機時間の終了後、評価時点が到達し、同期信号のレベルが評価される。同期信号のレベルは、それぞれ高レベル又は低レベルに対応する２つの値を取り得る。立上がりエッジ後、同期信号は高レベルにある。本発明によれば、制御ユニットから点灯装置に伝送されるべき情報は、同期信号が高レベルで持続する持続時間内に含まれる。上記において詳細に説明したように、その情報はデジタル情報であるので、前記持続時間はＨ値またはＬ値を取る。Ｈ値はロジック１の伝送に、Ｌ値はロジック０の伝送に割り当てられる。一般性を失うことなく、以下においてはＨ値はＬ値よりも短いものとするすなわち規定する。本発明によれば、待機時間に対してはＨ値とＬ値との間に位置する値が選定される。評価時点で同期信号を評価する時に、高レベルが決定されると、その結果同期信号の持続時間は上記規定に従ってＬ値を取り、従ってロジック０が点灯装置に伝送された。評価時点で同期信号を評価する時に、低レベルが決定されると、同期信号の持続時間はＨ値を取り、ロジック１が伝送された。それ故に、制御ユニットから点灯装置へのビット送信は終了され、点灯装置は同期信号の次の立上がりエッジが検出されるまで待機する。
【００１６】
本発明の思想は上記に挙げたレベル規定と結び付いていない。寧ろ、本発明は、全てのレベルが逆転され同期信号の立下りエッジの検出が行われることによっても実現できる。
【００１７】
本発明による通信方法は孤立したビット送信に限定されない。寧ろ、複数のシリアルに伝送されるビットが纏められて、いわゆるワードを形成することができる。例えば、ＲＳ２３２規格と類似するように、１バイトは、８ビットとストップビットとが後に続くスタートビットの伝送によって伝送され得る。
【００１８】
点灯装置から制御ユニットへの情報送信は、従来の技術においてランプ点灯信号を伝送するために設けられた第２のフォトカプラを介して実行される。制御ユニットから点灯装置への情報伝送の場合のように、本発明によれば、点灯装置から制御ユニットへの情報伝送もまた、同期信号の立上がりエッジに同期して動作する。点灯装置は最初に同期信号の立上がりエッジを検出する。検出が行われると、点灯装置において送信タイマがスタートし、制御ユニットにおいて受信タイマがスタートする。制御ユニットは、この制御ユニット自身が同期信号の送出を開始するので、同期信号の立上がりエッジを検出するための検出器を必要としない。送信タイマの終了後、点灯装置はランプ点灯信号を、伝送されるべき情報に対応するレベルにする。受信タイマの終了後、制御ユニットはランプ点灯信号を評価する。同期信号の場合のように、ランプ点灯信号のレベルもまた、ロジック１又はロジック０に割り当てられるそれぞれ高レベル又は低レベルに対応する２つの値を取り得る。制御ユニットによるランプ点灯信号の評価後、１ビットが点灯装置から制御ユニットへ伝送される。他のビットの送信は同期信号の次の立上がりエッジによって開始される。
【００１９】
上記に挙げられた送信タイマは、待機時間がランプ点灯信号によってビットを送出するために必要とされない場合、省かれ得る。この場合、ランプ点灯信号は、同期信号の立上がりエッジの検出の直後に、伝送されるべき情報に対応するレベルに置かれる。この場合、制御ユニットの側では、受信タイマによって情報伝送の伝搬時間だけが待たされ、ランプ点灯信号がその時に評価される。
【００２０】
制御ユニットから点灯装置への伝送の場合のように、他の方向への本発明による通信方法は孤立したビットの伝送に限定されない。寧ろ、複数のシリアルに伝送されるビットが纏められて、ワードを形成することができる。例えば、ＲＳ２３２規格と類似するように、１バイトは、８ビットとストップビットとが後に続くスタートビットの伝送によって伝送され得る。
【００２１】
本発明による次の利点は、点灯装置から制御ユニットへの伝送の際に顕著に現れる。伝送は同期して実行され、それゆえ点灯装置において時間基準を提供する必要がない。本発明によれば、制御ユニットから出力される同期信号は、制御ユニットから点灯装置へ及びその反対方向への伝送に対する時間基準を提供する。本発明による通信方法は、同期信号が一般的に固定期間を有さないので、点灯装置から制御ユニットへの、同期信号に対して同期して実行される伝送に特に好適である。寧ろ、同期信号の立上がりエッジの連続する時間間隔は異なっている。
【００２２】
本発明による通信方法が適用されるプロジェクタにおいては、多数の情報量が伝送のために考えられる。例えば、ランプ電力のような現在のランプ点灯パラメータが点灯装置から制御ユニットへ伝達される。他方、制御ユニットは点灯装置に、どの種類の点灯パラメータが伝達されるべきか又はランプ電力に対する目標量がどの値を取るべきであるかを伝達し得る。これらの例は、情報の流れが、制御ユニットから点灯装置へ向いているだけでなく、又は点灯装置から制御ユニットへ向いていることを示している。本発明によれば、同期信号の情報量又はランプ点灯信号の情報量が評価されるだけでなく、両信号が、評価される情報を含んでいる。
【００２３】
他の用途は、点灯装置のスイッチの入り切りである。このことはＬＣＤ送信の場合に対してすでに上記に記載されている。同期信号と同期する転流はこの応用の場合必要とされない。本発明による通信方法を用いると、制御ユニットは点灯装置に、転流と同期信号との間の結合を取り消す命令シーケンスを伝達し得る。
【００２４】
他の用途は、点灯装置内の温度、ソフトウェアのバージョン、マイクロコントローラの通し番号、又は、節約モードのような点灯モード又はソフトウェアのバージョン選定に対する命令に関する情報の伝達である。
【００２５】
本発明による通信方法をよれば、プロジェクタにおいて、高価なハードウェア変更を多くの場合に避けることを可能にする柔軟性が可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明による同期信号Ｓ及びランプ点灯信号Ｌの時間的経過が示されている。時点１〜１１は矢印によって表されている。
【００２７】
最初に、同期信号Ｓの経過を説明する。時点１で、同期信号Ｓは、低レベルから高レベルへの立上がりエッジを有し、この立上がりエッジが点灯装置によって検出される。同時に、点灯装置は、待機時間に設定されている待機タイマをスタートさせる。時点２で待機時間が終了する。本発明によれば、制御ユニットから送られた同期信号Ｓが高レベルで持続する持続時間は、２つの値、具体的にはＨ値又はＬ値のみを取り得る。待機時間はＨ値とＬ値との間に位置するように選定される。同期信号Ｓは時点２で評価される。図１に示された例では、点灯装置は再度低レベルに低下した同期信号Ｓを時点２で決定する。高レベルの持続時間がそこから導かれ得る。本発明を説明するために例として提示された規定が採用されるならば、点灯装置は時点２で、制御ユニットがロジック１を伝送したことを検出する。
【００２８】
時点３で、同期信号Ｓは立上がりエッジを再度有し、この立上がりエッジが点灯装置によって検出される。待機時間の後、点灯装置は、時点４での同期信号Ｓのレベルを評価する。今回、同期信号Ｓは、時点１での立上がりエッジ後よりも長く高レベルで持続する。従って、点灯装置は時点４で、同期信号Ｓが依然として高レベルを有すること及びそれゆえロジック０が伝送されたことを検出する。
【００２９】
時点５で、点灯装置は次の立上がりエッジを検出する。この例において、待機時間の後、点灯装置は時点６で、制御ユニットがロジック１を伝送したことを検出する。時点６の後、点灯装置は、同期信号Ｓの次の立上がりエッジを検出するまで待機し、別のビットの伝送が周期的に繰り返される。
【００３０】
ランプ点灯信号Ｌの時間的経過は図１において同期信号Ｓの下に例として示されている。破線は、２つの信号の間の時間関係を説明することを目的としている。本発明の上記の説明によれば、立上がりエッジの後、制御ユニットにおいて受信タイマがスタートし、点灯装置において送信タイマがスタートする。送信タイマの終了後、点灯装置は、所望の情報に対応するレベルのランプ点灯信号Ｌを出力する。受信タイマの終了後、制御ユニットはランプ点灯信号Ｌを評価する。送信タイマ及び受信タイマは、制御ユニットがランプ点灯信号Ｌを評価する時点で、伝送されるべき情報に従って有効なレベルがランプ点灯信号Ｌに存在するように互いに合わせられる。
【００３１】
この例において、時点１でスラートした送信タイマは時点７で終了した。この時点から、点灯装置は、伝送されるべき次の情報に従ってランプ点灯信号Ｌのレベルを設定し始める。受信タイマの終了までの時間を、このために、点灯装置が利用する。この例において、制御ユニットは同期信号Ｓの立上がりエッジと同時にランプ点灯信号Ｌを常に評価する。それにより受信タイマの責務は、制御ユニット内に設けられて同期信号Ｓを発生する同期信号発生装置により、少なくとも部分的に好適に引き継がれ得る。それ故、この場合に点灯装置は、伝送されるべき次のビットに有効なレベルを設定するための時間を、同期信号Ｓの次の立上がりエッジまで最大に有する。ランプ点灯信号Ｌの経過から、信号が時点８から高レベルに到達したことが推測される。これは、時点３で制御ユニットによって評価される前に丁度起こる。時点３で存在する高レベルをロジック０又は１へ割り当てることは任意に選定可能である。時点３の前に、ランプ点灯信号Ｌは時点１で評価され、その時には低レベルが存在する。時点３での高レベルの後、ランプ点灯信号Ｌは時点５で評価され、その時には図１に従って低レベルが再度存在する。同期信号のそれぞれの立上がりエッジで（時点１，３，５）、点灯装置において送信タイマがスタートし、それぞれ時点７，９，１１で終了する。送信タイマの動作時間は、制御ユニットがランプ点灯信号Ｌを評価した時までだけ続く必要がある。全周期時間と比較すれば、このことは２つの立上がりエッジの間で非常に速く起こる。本発明による通信方法を実行するために、場合によっては送信タイマに必要な動作時間を実現するためには少数の命令サイクルで十分であるマイクロコントローラが提案される。時点７，８間並びに時点９，１０間のランプ点灯信号Ｌの経過は任意である。有効なレベルが評価時点１，３，５で到達されることだけが保証される必要がある。これは例では時点８，１０から当てはまる。
【００３２】
図２には、１バイトの情報を伝送する同期信号Ｓの長い時間的経過が示されている。伝送は、短い同期信号パルスによって実行される「Ｓｔａｒｔ」を付されたスタートビットによって開始される。８つのデータビットＤ０〜Ｄ７がその後に続く。網掛けは、データビットが情報量に応じて短くても又は長くても良いことを示す。最後のデータビットＤ７の後、バイト伝送は「Ｓｔｏｐｐ」を付された長いストップビットで終了する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による同期信号及びランプ点灯信号の時間的経過を示す図
【図２】１バイトを伝送するための本発明による同期信号の時間的経過を示す図
【符号の説明】
Ｌ ランプ点灯信号
Ｓ 同期信号

Claims (4)

1. プロジェクタにおける通信方法であって、同期信号（Ｓ）を周期的に供給する制御ユニットとランプ点灯装置との間で通信が行われる通信方法において、
   点灯装置によって同期信号（Ｓ）のエッジが検出され、点灯装置によって同期信号（Ｓ）の持続時間が評価され、同期信号（Ｓ）の持続時間の評価に基づいて、制御ユニットからランプ点灯装置に伝送されるべき情報が同期信号（Ｓ）から得られ、
   点灯装置によってランプ点灯信号（Ｌ）が発生され、このランプ点灯信号（Ｌ）が制御ユニットに伝送され、
   ランプ点灯信号（Ｌ）が、同期信号（Ｓ）の立上がりエッジと同時に制御ユニットによって評価され、ランプ点灯信号（Ｌ）の評価に基づいて、ランプ点灯装置から制御ユニットに伝送されるべき情報がランプ点灯信号（Ｌ）から得られる
   ことを特徴とするランプ点灯装置との通信方法。
2. 点灯装置によって同期信号（Ｓ）のエッジを検出した後、予め定められた待機時間の間待機し、点灯装置によって同期信号（Ｓ）のレベルを評価することを特徴とする請求項１に記載のランプ点灯装置との通信方法。
3. 同期信号（Ｓ）の持続時間がＬ値及びＨ値を取り、点灯装置は、同期信号（Ｓ）の立上がりエッジの検出後、前記待機時間の終了時点に同期信号（Ｓ）の持続時間がＬ値を取っているか又はＨ値を取っているかを評価することを特徴とする請求項２に記載のランプ点灯装置との通信方法。
4. 同期信号（Ｓ）を周期的に繰り返す周期時間が異なる値を取ることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載のランプ点灯装置との通信方法。

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