DE69220464T2

DE69220464T2 - Anzeige-Stock mit einer Anordnung lichtemittierender Zellen

Info

Publication number: DE69220464T2
Application number: DE69220464T
Authority: DE
Inventors: Toyotaro Tokimoto; Hiroshi Yajima
Original assignee: Avix Inc
Current assignee: Avix Inc
Priority date: 1991-12-12
Filing date: 1992-12-11
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2012-12-12
Also published as: ATE154718T1; CA2085195C; HK1007357A1; CA2085195A1; US5406300A; EP0546844B1; AU664057B2; EP0546844A2; AU3007292A; EP0546844A3; DE69220464D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftanzeigesystem zum Anzeigen eines visuellen Bilds in der Luft, wie etwa eines Zeichenbilds, eines graphischen Bilds usw. mit einer lichtemittierenden sich bewegenden Gruppierung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Luftanzeigesystem zum Anzeigen eines Bilds in der Luft mit einem blinkenden Licht, das von einem handgehaltenen Element emittiert wird, wie beispielsweise ein Verkehrsregelstock und dergleichen.

Beschreibung des Standes der Technik

Beleuchtete Stöcke werden zur Verkehrsregelung weit verbreitet verwendet. Die beleuchteten Stöcke sind als besonders nutzvoll im Dunkeln als starker visueller Einfluß bekannt. Eine typische Verkehrsregelung mit einem beleuchteten Stock besteht darin, die Verlaufkurve des Stocks zwischen einer Anzeige von Anweisungen zum Stoppen des Verkehrs (STOPP-Anweisungen) und einer Anzeige von Anweisungen zu verändern, um es dem Verkehr zu erlauben, dahinzufließen (Fahranweisungen). Fahrer von Kraftfahrzeugen neigen dazu, beim Unterscheiden der Stopp-Anweisungen und der Fahr-Anweisungen verwirrt zu werden. Unter bestimmten Umständen des Gebrauchs von beleuchteten Stöcken kann ein Mißverständnis der Anweisungen Verkehrsunfälle verursachen.
Im Hinblick auf derartige Probleme mit dem beleuchteten Stock ist ein beleuchteter Stock vorgeschlagen worden, der in der Lage ist, eine Zeichennachricht unter Verwendung der Dauerhaftigkeit der Erkennbarkeit der Bewegung eines beleuchteten Stocks anzuzeigen. Ein derartig beleuchteter Stock ist in der JP-A-3 036 589 beschrieben. Allgemein ist ein derartiger Stock mit mehreren lichtemittierenden Elementen, wie etwa LED, zum selektiven Beleuchten ausgewählter Sätze von LED zu entsprechenden Zeitpunkten derart versehen, daß das Restbild bzw. verbleibende Bild der Beleuchtungselemente in Kombination ein Anzeigebild bilden kann. Zu diesem wird die Beleuchtung von jeweiligen lichtemittierenden Elementen zyklisch in Übereinstimmung mit einem vorab programmierten Beleuchtungsplan gesteuert. Wenn der Stock im wesentlichen synchron mit dem Veränderungszyklus des Beleuchtungssatzes der lichtemittierenden Elemente bewegt wird, wird deshalb das gewünschte Anzeigebild visuell wahrnehmbar.
Die US-A-5 057 827 beschreibt ein Drehelement, das beleuchtete Bilder in radialer Richtung synchron zu seiner Drehbewegung erzeugt. Die Ermittlung seiner Drehbewegung wird durch Verwendung eines Sensors erzielt, wie etwa eines Schaltradsensors, der unter dem Drehelement angebracht ist. Jedesmal wenn ein Schaltstreifen des Schaltrads ermittelt wird, werden Lichtbilder entsprechend einer Spalte des Gesamtbilds erzeugt.
Bei dem beleuchteten Stock vom Bildanzeige-Typ tritt ein Problem bei der Synchronisation der Bewegung des Stocks mit dem Veränderungszyklus des Beleuchtungssatzes von lichtemittierenden Elementen auf. Dieser Typ des beleuchteten Stocks war im Handel aufgrund großer Schwierigkeiten beim praktischen Gebrauch nicht erfolgreich.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es wäre günstig, ein Luftanzeigesystem bereitzustellen, das eine klare Luftanzeige eines gewünschten Bilds, wie etwa eines Zeichenbilds, eines graphischen Bilds usw., ungeachtet der Bewegungsgeschwindigkeit einer lichtemittierenden Gruppierung ermöglicht.
Es wäre auch günstig, ein Luftanzeigesystem bereitzustellen, daß die Zyklusfrequenz der Veränderung des Beleuchtungssatzes von lichtemittierenden Elementen der lichtemittierenden Gruppierung abhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit und der Bewegungsamplitude automatisch einstellen kann.
Es wäre ferner günstig, ein Beleuchtungssteuersystem für ein Luftanzeigesystem bereitzustellen, das die Beleuchtungszeitsteuerung für die jeweiligen einzelnen lichtemittierenden Elemente zur Synchronisation mit einer willkürlichen Bewegung der lichtemittierenden Gruppierung steuern kann.
Außerdem wäre es günstig, ein Luftanzeigesystem bereitzustellen, das zur Anwendung für ein handgehaltenes Element, wie etwa einen beleuchteten Stock, einen Stab und der dergleichen, geeignet ist.
Die vorliegende Erfindung ist in den beiliegenden Ansprüchen augeführt.
Ausführungsformen der Erfindung weisen auf:
einen länglichen handgehaltenen beweglichen Körper, der eine lichtemittierende Zellengruppierung trägt, die mehrere lichtemittierende Zellen enthält, die für eine hin- und hergehende Schwingbewegung einer gewünschten Oberfläche ausgerichtet angeordnet sind, wodurch die lichtemittierende Zellengruppierung darauf abgetastet wird, und zum Bilden eines visuellen Bilds unter Verwendung eines Restbildeffekts;
eine Anzeigedatenspeichereinrichtung zum Speichern von Anzeigedaten in der Form eines Bit-Verzeichnisses;
eine Anzeigedatenauslese-Steuereinrichtung zum Auslesen von Anzeigedaten aus einer Anzeigedatenspeichereinrichtung in einer gegebenen Abfolge mit einer gegebenen Geschwindigkeit;
eine Treibereinrichtung, die für eine lichtemittierende Zellengruppierung ausgelegt ist, um gegebene Bits von Anzeigedaten zu empfangen, die durch die Anzeigedatenauslesesteuereinrichtung ausgelesen werden, und zum EIN- und AUS-Schalten von jeder der lichtemittierenden Zellengruppierungen;
eine Schwingungsermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Schwingungsbewegung des beweglichen Körpers in einer gegebenen Richtung auf der Grundlage einer Beschleunigung der Schwingungsbewegung des beweglichen Körpers und zum Erzeugen eines Ermittlungssignals; und
eine Taktsteuereinrichtung zum Erhalten eines Triggersignals auf der Grundlage des Ermittlungssignals der Schwingungsermittlungseinrichtung zum Steuern des Betätigungszeitpunkts bzw. des Betriebstakts der Anzeigedatenauslesesteuereinrichtung und der Treibereinrichtung.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist die Schwingungsermittlungseinrichtung einen Beschleunigungssensor auf, der ein Ausgangssignal entsprechend einer Beschleunigung der Schwingungsbewegung des beweglichen Körpers erzeugt, und eine Signalverarbeitungseinrichtung zum Ermitteln eines speziellen Betätigungspunkts bei der Schwingungsbewegung des beweglichen Körpers durch Verarbeiten der Ausgangswellenform des Beschleunigungssensors.
Da bei dem vorstehend angeführten Aufbau die Beschleunigung der im wesentlichen hin- und hergehenden Schwingungsbewegung des beweglichen Körpers durch den Beschleunigungssensor präziser ermittelt werden kann, kann ein spezieller Punkt des Bewegungshubs mit einem relativ einfachen Prozeß der Signalverarbeitungseinrichtung des Ermittlungssignals ermittelt werden. Da das Triggersignal auf der Grundlage des Ausgangssignal des Signalverarbeitungssystems erhalten wird, kann die Synchronisation der Schwingungsbewegung des beweglichen Körpers mit der Anzeigesteuerung geeignet und genau festgelegt werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung weist die Schwingungsermittlungseinrichtung einem beweglichen Körper auf, das innerhalb eines vorbestimmten Bereichs hin- und herbewegt werden kann, der durch einen Führungsmechanismus festgelegt ist, ansprechend auf eine im wesentlichen hin- und hergehende Schwingungsbewegung des beweglichen Körpers und einen Positionssensors zum Ermitteln der Bewegung, die durch eine vorbestimmte Position verläuft, die zwischen beiden Enden des vorbestimmten Bereichs in kontaktfreier Weise festgelegt ist.
Da bei dem vorstehend angeführten Aufbau die Bewegung sich von einem Ende zum anderen Ende ansprechend auf die Richtungsumkehr der Beschleunigung während der Schwingungsbewegung des beweglichen Körpers verschiebt, kann das Ermittlungssignal von dem Positionssensor in der Zwischenposition der Schwingungsbewegung des beweglichen Körpers mit hoher Sicherheit erzielt werden. Da das Triggersignal auf der Grundlage des Ausgangssignals des Positionssensors erhalten wird, kann eine Synchronisation der Schwingungsbewegung des beweglichen Körpers mit der Anzeigesteuerung geeignet und genau festgelegt werden.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung weist das Anzeigesystem vom Schwingungs-Typ eine Anzeigeeinleitungszeitpunkt-Einstelleinrichtung auf, die auf im wesentlichen eine hin- und hergehende wiederholte Schwingungsbewegung des beweglichen Körpers anspricht, um die Takt- bzw. Zeitpunktsteuereinrichtung zu steuern, damit sie die Verzögerungsperiode vom Auftreten des Ermittlungssignals der Schwingungsermittlungseinrichtung bis zur Einleitung des Auslesens der Anzeigedaten durch die Anzeigedatenauslesesteuereinrichtung auf der Grundlage einer momentanen Schwingungsgeschwindigkeit zu einem gegebenen Punkt der Schwingungsbewegung und/oder der Wiederholungsperiode der Schwingungsbewegung einzustellt.
Bei der handgehaltenen Schwingungsbewegung können die Schwingungsgeschwindigkeit und der Schwingungshub abhängig von der Bedienperson veränderlich sein. Andererseits ist es natürlich aus dem Gesichtspunkt einer visuellen Erkennbarkeit des angezeigten Bilds wünschenswert, das Bild in einer im wesentlichen feststehenden Position zu bilden. Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt dies durch Fixieren der Anzeigeeinleitungsposition.
Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung weist das Anzeigesystem vom Schwingungs-Typ eine Datenausgabegeschwindigkeitseinstelleinrichtung auf, die auf eine im wesentlichen hin- und hergehende wiederholte Schwingungsbewegung des beweglichen Körpers anspricht, um die Takteinrichtung zu steuern, die Auslesegeschwindigkeit der Anzeigedaten durch die Anzeigedatenauslesesteuereinrichtung auf der Grundlage einer momentanen Schwingungsgeschwindigkeit in einem gegebenen Punkt der Schwingungsbewegung und/oder einer Wiederholungsperiode der Schwingungsbewegung einzustellen.
Die vierte Ausführungsform der Erfindung, die vorstehend angeführt ist, erzielt denselben Zweck wie der dritte Aspekt durch im wesentlichen Festlegen der Länge des Anzeigebilds in der Schwingungsrichtung.
Gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung weist das Anzeigesystem vom Schwingungs-Typ außerdem eine Anzeigeeinleitungszeitpunkteinstelleinrichtung auf, die auf eine im wesentlichen hin- und hergehende wiederholte Schwingungsbewegung des beweglichen Körpers anspricht, um die Taktsteuereinrichtung zu steuern, eine Verzögerungsperiode vom Auftreten des Ermittlungssignals der Schwingungsermittlungseinrichtung zur Einleitung bis zur Einleitung des Auslesens der Anzeigedaten durch die Anzeigedatenauslesesteuereinrichtung auf der Grundlage einer momentanen Schwingungsgeschwindigkeit in einem gegebenen Punkt der Schwingungsbewegung und/oder der Wiederholungsperiode der Schwingungsbewegung einzustellen; und
eine Datenausgabegeschwindigkeitseinstelleinrichtung, die auf eine im wesentlichen hin- und hergehenede wiederholte Schwingungsbewegung des beweglichen Körpers anspricht, um die Takteinrichtung zu steuern, um die Auslesegeschwindigkeit der Anzeigedaten durch die Anzeigedatenauslesesteuereinrichtung auf der Grundlage einer momentanen Schwingungsgeschwindigkeit in einem gegeben Punkt der Schwingungsbewegung und/oder einer Wiederholungsperiode der Schwingungsbewegung einzustellen.
Die fünfte Ausführungsform der Erfindung, die vorstehend angeführt ist, erzielt denselben Zweck wie die dritte Ausführungsform. Die Anzeigeeinleitungsposition ist feststehend und die Länge des Anzeigebilds in der Schwingungsrichtung ist eingestellt.
Gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung weist das Anzeigesystem vom Schwingungs-Typ außerdem eine Schwingungsmodusunterscheidungseinrichtung zum Unterscheiden eines aktuellen Schwingungsmodus von mehreren im vornherein eingestellten Schwingungsmoden auf, die relativ zu der Schwerkraftrichtung eingestellt sind; und
eine Datenauswahleinrichtung zum selektiven Identifizieren von Daten von mehreren Anzeigedaten, die in der Anzeigedatenspeichereinrichtung gespeichert sind, auf der Grundlage des Ausgangssignals der Schwingungsmodusunterscheidungseinrichtung.
Es stehen unterschiedliche Verfahren zum Umschalten von anzuzeigenden Bildern zur Verfügung. Beispielsweise können die Anzeigedaten durch Einschreiben der Daten durch eine Dateneinschreibeeinrichtung, wie etwa eine Tastatur, aktualisiert werden. Alternativ ist es möglich, mehrere Anzeigedaten in der Anzeigedatenspeichereinrichtung im vornherein zu speichern, und Daten der Anzeigedaten durch manuelle Betätigung eines Schalters und dergleichen auszuwählen. Im Gegensatz zu den vorstehend angeführten Ansätzen, zeichnet sich die vorstehend angeführte sechste Ausführungsform der Erfindung dadurch aus, daß sie in der Lage ist, das Anzeigebild abhängig von den Schwingungsmoden des beweglichen Elements automatisch umzuschalten. Um dies zu erzielen, werden mehrere Schwingungsmoden, z.B. linke und rechte Schwingungsmoden zum Schwingen des beweglichen Elements im wesentlichen in symmetrischer Weise relativ zu der vertikalen Achse parallel zur Schwerkraft, ein Schwingungsmodus zum Schwingen des beweglichen Elements im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Schwerkraft relativ zur Schwerkraft eingestellt. Dadurch können gegenseitig unterschiedliche Bilder in unterschiedlichen Schwingungsmoden angezeigt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Anzeigesystem auf:
ein bewegliches Element, das eine lichtemittierende Zellengruppierung trägt, die durch mehrere einzelne lichtemittierende Zellen gebildet ist, die im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des beweglichen Elements ausgerichtet angeordnet sind, wobei das bewegliche Element dazu ausgelegt ist, sich über einen gewünschten Luftanzeigebereich zu bewegen, wobei die lichtemittierende Zellengruppierung dabei getragen wird;
eine Datenspeichereinrichtung zum Speichern von wenigstens einem Feld von Bilddaten, das ein Anzeigebild festlegt, wobei das wenigstens eine Feld von Bilddaten Anzeigedaten für jede Abtastzeile entsprechend der Momentanpsition des sich in Bewegung befindlichen Elements entspricht;
eine Bewegungsermittlungseinrichtung, die dem beweglichen Element zugeordnet ist, um die Bewegung des beweglichen Elements zu ermitteln, um ein Ermittlungssignal zu erzeugen, das einen Bewegungsparameter des beweglichen Elements darstellt;
und eine Steuerungseinrichtung zum Empfangen des Ermittlungssignals von der Bewegungsermittlungseinrichtung, um einen Steuerparameter zu erhalten, der der Bewegung zugeordnet ist, und zum Steuern von jeder der lichtemittierenden Zellen zum Beleuchten einer ausgewählten oder mehrerer ausgewählter lichtemittierender Zellen entsprechend den Anzeigedaten von jeder Abtastzeile, während die Abtastzeile geordnet über ein Feld verschoben wird, um den Anzeigetakt bzw. die Anzeigetaktpunkte für jeweilige Abtastzeilen mit der Bewegung des beweglichen Elements zu synchronisieren.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung läßt sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung besser verstehen, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt wäre, d.h. nur zur Erläuterung und für das Verständnis.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung eines Beispiels einer Anwendung eines Luftanzeigesystems gemäß der vorliegenden Erfindung, demnach das System auf einen beleuchteten Stock zur Verwendung bei der Verkehrsregelung angewendet ist;
Fig. 2 eine fragmentarische Aufrißansicht der bevorzugten Ausführungsform eines beleuchteten Stocks gemäß dem erfindungsgemäßen Luftanzeigesystem, wobei ein Außengehäuse entfernt ist, um den Innenaufbau zu zeigen;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Bewegungssensors, der bei der bevorzugten Ausführungsform eines Luftanzeigesystems gemäß der Erfindung verwendet wird;
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Steuerschaltung der bevorzugten Ausführungsform des Luftanzeigesystems gemäß der Erfindung;
Fig. 5 ein Taktdiagramm der Arbeitsweise der bevorzugten Ausführungsform des Luftanzeigesystems gemäß der Erfindung;
Fig. 6 ein Flußdiagramm eines Prozesses zur Steuerung der bevorzugten Ausführungsform des Luftanzeigesystems gemäß der Erfindung;
Fig. 7 eine Erläuterungsansicht der Arbeitsweise der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftanzeigesystems;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Aufbaus eines Bewegungssensors, der bei der bevorzugten Ausführungsform des Luftanzeigesystems gemäß der Erfindung verwendet wird;
Fig. 9 ein Blockdiagramm einer Signalverarbeitungsschaltung in der Steuerschaltung, die den Bewegungssensor von Fig. 8 zugeordnet ist;
Fig. 10 ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise des Bewegungssensors von Fig. 8;
Fig. 11 eine Erläuterungsdarstellung eines Beispiels von Anzeigenachrichten, abhängig von der Richtung oder Orientierung der Bewegung einer lichtemittierenden Gruppierung, und
Fig. 12(A) und 12(B) Taktdiagramme zur Erläuterung von Bewegungsunterscheidungsmoden der lichtemittierenden Gruppierungen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Nunmehr erfolgt eine Erläuterung eines Luftanzeigesystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Es wird bemerkt, daß, während die folgende Erläuterung in Bezug auf eine Anwendung der bevorzugten Ausführungsform des Luftanzeigesystems für einen beleuchteten Stock erfolgt, der zur Verkehrsregelung und dergleichen verwendet werden soll, das Luftanzeigesystem gemäß der vorliegenden Erfindung für eine große Vielfalt von Anwendungen zum Anzeigen von Zeichennachrichten, Graphikbildern usw. mit willkürlicher Bewegung geeignet ist. Es wird bemerkt, daß, während die bevorzugte Anwendung des Luftanzeigesystems gemäß der vorliegenden Erfindung für eine von Hand gehaltene Vorrichtung zum Anzeigen eines visuellen Bilds in Übereinstimmung mit einer manuellen willkürlichen Bewegung in der Luft bestimmt ist, sie auch auf eine maschinenbetätigte Einrichtung usw. anwendbar ist.
In Bezug auf die Zeichnungen, insbesondere auf Fig. 1, wird nunmehr ein allgemeines Prinzip der bevorzugten Ausführungsform des Luftanzeigesystems gemäß der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf eine Anwendung für den beleuchteten Stock erläutert. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die gezeigte Ausführungsform des beleuchteten Stocks, der allgemein mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet ist, dazu ausgelegt, eine visuelle Anzeige zu bilden, z.B. die Zeichennachricht für "STOPP" durch eine Schwingungsbewegung durch die Bedienperson. Wie gezeigt, hat der beleuchtete Stock 1 eine allgemein längliche zylindrische Konfiguration. Eine lichtemittierende Zellengruppierung 3 ist auf der Vorderseite des Stocks 1 angebracht oder installiert. Die lichtemittierende Zellengruppierung 3 ist durch mehrere einzelne lichtemittierende Zellen 2 gebildet, die typischerweise lichtemittierende Dioden (LED) aufweisen, die im wesentlichen parallel zur Längsachse des Stocks 1 ausgerichtet angeordnet sind.
Der Stock 1 weist einen Griffabschnitt 4 auf, der dazu bestimmt ist, durch eine Hand der Bedienperson ergriffen zu werden. Die Bedienperson kann den Stock zum Schwingungen über seinen Kopf nach links und rechts, wie gezeigt, oder vorwärts und rückwärts halten. Die lichtemittierenden Zellen 2 der lichtemittierenden Zellengruppierung 3 werden demnach in einer Luftebene entsprechend der manuellen Schwingungsbewegung des Stocks 1 bewegt bzw. abgetastet. Der Beleuchtungstakt bzw. der Beleuchtungszeitpunkt jeder einzelnen lichtemittierenden Zelle 2 in der Gruppierung 3 wird in zeitlicher Abfolge gemäß einem vorbestimmten Plan gesteuert. Durch Synchronisation der Beleuchtungszeitpunkte der lichtemittierenden Zelle 2 mit der Schwingungsungsbewegung des Stocks 1 können restliche bzw. Nachleuchtbilder der leuchtenden lichtemittierenden Zellen 7 an der Beleuchtungsposition zusammengesetzt werden, um das visuelle Bild, z.B. "STOPP", in der Luftebene zu bilden.
Zu diesem Zweck weist das Luftanzeigesystem eine Anzeigesteuerschaltung auf, die wie folgt arbeitet. Die Anzeigesteuerschaltung weist einen Speicher auf, der Anzeigedaten in Übereinstimmung mit dem gewünschten anzuzeigenden visuellen Bild in Form eines Bit-Verzeichnisses speichert. Die Anzeigedaten werden in einer zeitlichen Abfolge in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Rangfolge mit einem geeigneten oder ausgewählten Takt und einer entsprechenden Geschwindigkeit ausgelesen. In Übereinstimmung mit den ausgelesenen Anzeigedaten treibt die Anzeigesteuerschaltung die lichtemittierenden Zellen 2 so an, daß sie selektiv ein- und ausgeschaltet werden, um die ausgewählten Zellen zu jedem Zeitpunkt zu beleuchten. Um sämtliche Zellen 2 zu jedem Zeitpunkt gleichzeitig zu schalten, treibt die Anzeigesteuerschaltung sämtliche Zellen in der lichtemittierenden Gruppierung 3 zum selben Zeitpunkt oder mit demselben Takt an. Eine Mehrzahl von Abtastlinien in der Luftebene werden demnach gewissermaßen gleichzeitig durch mehrere lichtemittierende Zellen synchron zu der Schwingungsungsbewegung des Stocks 1 abge-. tastet.
Im Fall einer Anwendung unter Verwendung einer maschinenbetätigten Einrichtung gestaltet sich die Synchronisierung der Beleuchtung der Zellen mit der Bewegung der Einrichtung nicht schwierig, weil die Maschine die Einrichtung mit regelmäßigem Takt antreiben kann. Im Fall einer handgehaltenen Einrichtung ergibt sich jedoch eine Schwierigkeit bei der Synchronisation des Takts aufgrund der deutlichen Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit abhängig von den Bedienpersonen. Selbst im Fall einer einzigen Bedienperson ändert sich die Bewegungsgeschwindigkeit von Zeit zu Zeit und die Bewegungsgeschwindigkeit schwankt selbst innerhalb eines Betriebszyklus deutlich. Eine derartige Schwankung der Bewegungsgeschwindigkeit kann in einer Instabilität des durch die Aktion gebildeten Bildes resultieren.
Beim Stand der Technik ist deshalb ein Ansatz vorgeschlagen worden, die Synchronisation zwischen dem Beleuchtungstakt bzw. -zeitpunkt der Zellen 2 und der Bewegung des Stocks festzulegen. Bei dem herkömmlichen vorgeschlagenen Ansatz wird ein akustisches Zeichen, wie etwa ein elektronischer Summer, unmittelbar vor Einleitung der selektiven Beleuchtung der Zellen derart getriggert bzw. ausgelöst, daß die Bedienperson die Schwingungsungsbewegung synchron mit der Einleitung der Beleuchtung der Zellen einleiten kann. Wenn eine Phasensynchronisation zwischen dem selektiven Beleuchtungszyklus und der hin- und hergehenden Bewegung des Stocks festgelegt werden kann, wird das gewünschte Bild in der gewünschten Konfiguration visualisiert. Das Festlegen einer derartigen Synchronisation erfordert jedoch viel Praxis. Wenn die Phasensynchronisation nicht festgelegt werden kann, kann dies zu einem Ausfall der Kante des Bilds, zu einer teilweisen Umkehr des Bilds oder zu einer Vergrößerung oder Verkleinerung des Bilds in der Abtastrichtung führen.
Ein weiterer herkömmlich vorgeschlagener Ansatz besteht darin, ein bewegliches Pendel mit einem mechanischen Schaltmechanismus zu verwenden, der durch das Pendel betätigt wird. Das Pendel ist dazu ausgelegt, eine Aktion ansprechend auf eine Beschleunigung zu verursachen, die durch die Schwingungsungsbewegung des Stocks eingeleitet wird. Das Pendel schaltet den mechanischen Schalter in einer bestimmten Position im Bewegungshub ein, um die Beleuchtung der Zellen einzuleiten. Mit einer derartigen Konstruktion kann die Beleuchtung der Zellen durch die Schwingungsungsbewegung eingeleitet werden. Es ist jedoch weiterhin schwierig, den Schalter mit einem geeigneten Zeitpunkt einzuschalten. Insbesondere am Umkehrpunkt der Bewegungsrichtung ist es schwierig, den Schalter zur Umkehrung der Abtastrichtung synchron damit einzuschalten. Ähnlich wie bei dem zuerst genannten Ansatz ist deshalb viel Praxis erforderlich, um den Stock in geeigneter Weise zur Bildung des gewünschten Bilds zu schwenken.
Das Luftanzeigesystem gemäß der vorliegenden Erfindung löst die vorstehend angeführten Probleme und verwirklicht eine Luftanzeige, ohne daß irgendein Geschick bei der Betätigung der Einrichtung erforderlich ist, z.B. des beleuchteten Stocks.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist eine längliche rechteckige gedruckte Schaltkarte 5 innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 1a des Stocks 1 angeordnet. Mehrere LED als lichtemittierende Zellen 2 sind im wesentlichen in axialer Ausrichtung ausgerichtet mit regelmäßigen Zwischenräumen angebracht, um die lichtemittierende Zellengruppierung 3 zu bilden. Bei der gezeigten Ausführungsform sind zweiunddreißig LED auf der gedruckten Schaltkarte 5 angebracht. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist das zylindrische Gehäuse 1a des Stocks 1 mit einem transparenten Fenster 1b in der Position entsprechend der lichtemittierenden Zellengruppierung 3 so gebildet, daß die Gruppierung einer Durchsicht von außen zugänglich ist. Außerdem ist eine Anzeigesteuerschaltung in Form eines IC-Chip auf der gedruckten Schaltkarte 5 angebracht und elektrisch an die jeweilige einzelne LED 2 angeschlossen. Ein Bewegungsschalteraufbau S ist außerdem auf der gedruckten Schaltkarte 5 im Bereich des Längsendes benachbart zum Greifabschnitt 4 angebracht. Der Bewegungssensoraufbau S weist eine Führungsschiene 6, ein Gleitstück 7, das gleitend auf der Führungsschiene getragen ist, und einen Positionssensor 8 zum Ermitteln des Gleitstücks 7 auf. Der Aufbau der Anzeigesteuerschaltung und der Bewegungssensoraufbau S werden nachfolgend im einzelnen erläutert. Der Greifabschnitt legt eine Batterieaufnahmekammer zum Aufnehmen von einer oder mehreren Batterien als Stromquelle für das Luftanzeigesystem fest.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Anzeigesteuerschaltung, die in der gezeigten Ausführungsform des Luftanzeigesystems verwendet werden kann und auf der gedruckten Schaltkarte 5 angebracht ist. Fig. 5 zeigt ein Taktdiagramm der Betriebszeitsteuerung für die Anzeigesteuerschaltung von Fig. 4.
In Fig. 4 weist die Anzeigesteuerschaltung einen Speicher 9 auf, der Anzeigedaten in Form eines Bit-Verzeichnisses speichert. Die Anzeigedaten in dem Speicher 9 werden mit geeigneter Geschwindigkeit in einer gegebenen Abfolge pro Bit ausgelesen und in ein Schieberegister 10 eingegeben. Das Schieberegister 10 ist dazu ausgelegt, die ausgelesenen Bit-Daten über 32 Bits zu verschieben. Sobald 32 Bits der Anzeigedaten eingegeben sind, überführt das Schieberegister 10 die 32 Bit-Anzeigedaten, bei denen es sich um eine Zeile von Anzeigedaten in der gezeigten Ausführungsform handelt, zu einem Zeilenpuffer 11. Ein Treiber 12 ist dazu ausgelegt, Treibersignale zum Treiben von jeweils zweiunddreißig LED in Übereinstimmung mit jeweiligen von entsprechenden Bit der Anzeigedaten zu erzeugen. Es wird bemerkt, daß jedes Bit der Anzeigedaten einen EIN/AUS-Zustand der entsprechenden LED wiedergibt. Eine Adresse des Speichers 9, auf welche durch Auslesen von jedem Bit der Anzeigedaten zugegriffen werden soll, wird von einem Adressenzähler 13 angelegt. Der Adressenzähler 13 ist dazu ausgelegt, an einer führenden Adressen zu jeder Einleitung des Auslesens der Anzeigedaten voreingestellt zu werden.
Die Zeitsteuerung einer Arbeitsabfolge zum Anzeigen des Bilds wird durch einen Mikroprozessor 15 gesteuert. Der Mikroprozessor 15 führt die Steuerung durch, um eine Synchronisation zwischen der Schwingungsbewegung des Stocks 1 und der Anzeigesteuerung auf der Grundlage des Ausgangssignals des Bewegungssensoraufbaus S festzulegen.
Fig. 3 zeigt im vergrößerten Maßstab den Bewegungssensoraufbau S, der bei der Ausführungsform von Fig. 2 verwendet wird. In Fig. 2, 3 und 4 ist das Gleitstück 7 durch einen zylindrischen Körper geeigneter Masse gebildet. Das zylindrische Gleitstück 7 legt ein zentrales Loch 7a fest, durch welches sich die Führungsschiene 6 erstreckt. Das Gleitstück 7 ist dadurch entlang der Führungsschiene 6 gleichmäßig beweglich. Beide Enden der Führungsschiene 6 sind im wesentlichen rechtwinklig gebogen, um Beine zum Anbringen der Führungsschiene auf der gedruckten Schaltkarte 5 zu bilden. Die Beine der Führungsschiene 6 können an der gedruckten Schaltkarte 5 durch Löten oder ein anderes geeignetes Mittel bzw. eine Maßnahme festangebracht sein. Der gerade Abschnitt der Führungsschiene 6 zwischen den Beinen legt einen Bereich fest, innerhalb welchem sich das Gleitstück 7 bewegt. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Länge des geraden Abschnitts der Führungsschiene 6 im wesentlichen doppelt so lang wie die axiale Länge des Gleitstücks 7, um eine Gleitstück-Hublänge bereitzustellen, die im wesentlichen der axialen Länge des Gleitstücks entspricht.
Die Führungssschiene 6 weist außerdem, wie gezeigt, eine Achse auf, die schräg zur Ausrichtung der lichtemittierenden Zellengruppierung 3 orientiert ist (d.h. zur Axialrichtung des Stocks 1). Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Achse der Führungsschiene 6 relativ zur Ausrichtung der lichtemittierenden Zellengruppierung unter einem Winkel von 60º angeordnet. Wenn die Bedienperson den Greifabschnitt 4 ergreift und den Stock 1 im wesentlichen in vertikaler Position anordnet, wird das Gleitstück 7 deshalb an dem unteren linken Ende des geraden Abschnitts der Führungsschiene 6 plaziert. Diese Gleitstück- Position wird nachfolgend als "linke Hub-Endposition" bezeichnet. In ähnlicher Weise wird die Gleitstück-Position, in welcher das Gleitstück am gegenüberliegenden rechten Seitenende des geraden Abschnitts angeordnet ist, nachfolgend als "rechte Hub-Endposition" bezeichnet.
Der Positionssensor 8 ist dazu ausgelegt, das Gleitstück 7 zu ermitteln, das sich entlang der Führungsschiene 6 in nicht-kontaktierender Weise bewegt. Bei dieser speziellen Ausführungsform ist der Positionssensor 8 dazu angeordnet, das Gleitstück 7 in der Zwischenposition zwischen den linken und rechten Hub- Endpositionen zu ermitteln. Verschiedene kontaktlose Sensoren, die zum Ermitteln der Bewegung des Gleitstücks geeignet sind, können verwendet werden. Beim bevorzugten Aufbau wird ein Lichtunterbrecher vom Reflexions-Typ verwendet, um den Positionssensor 8 zu bilden. Die Position des Positionssensors 8 relativ zu dem Gleitstück-Hub wird ermittelt, um die folgenden Betriebseigenschaften bereitzustellen, wie aus Fig. 4 deutlich hervorgeht.
(1) Wenn das Gleitstück 7 in der linken Hub-Endposition angeordnet ist, wird ein reflektierter Lichtstrahl von einem Lichtstrahl, der von einem lichtemittierenden Abschnitt emittiert wird, durch einen Photoerfassungsabschnitt nicht empfangen. Deshalb wird das Ausgangssignal des Positionssensors 8 auf NIEDRIG-Pegel gehalten.
(2) Wenn das Gleitstück 7 aus der linken Hub-Endposition geringfügig nach rechts (über ein vorbestimmtes Maß hinaus) bewegt wird, erreicht das vorauseilende (rechte) Ende des Gleitstücks 7 die Position gegenüber dem Positionssensor 8. Daraufhin wird ein Paar der Lichtstrahlen von dem lichtemittierenden Abschnitt reflektiert und durch den Photoerfassungsabschnitt empfangen, um den Ausgangssignalpegel des Positionssensors anzuheben. In Übereinstimmung mit der Bewegung des Gleitstücks nach rechts wird die Menge des auf den Photoerfassungsabschnitt reflektierten Lichtstrahls erhöht, um den Ausgangssignalpegel des Positionssensors weiter anzuheben. In der Übergangsperiode nimmt das Ausgangssignal des Positionssensors 8 demnach mit einem Gradienten proportional zur Hubgeschwindigkeit des Gleitstücks 7 in analoger Weise zu. In der Position, in welcher das Gleitstück 7 vollständig dem Positionssensor 8 gegenüberliegt, wird der Ausgangssignalpegel des Positionssensors 8 maximal, was dem HOCH-Pegel entspricht.
(3) Selbst in der rechten Hub-Endposition wird das Gleitstück 7 vollständig dem Positionssensor 8 gegenüberliegend gehalten. Deshalb kann der Ausgangssignalpegel des Positionssensors 8 auf dem HOCH-Pegel gehalten werden.
Nunmehr erfolgt eine Erläuterung der Beziehung zwischen der Schwingungsbewegung des Stocks 1, der Gleitstückbewegung und dem Ausgangssignal des Positionssensors 8 in Bezug auf Fig. 5.
Im Fall, daß der Stock 1 vertikal ausgerichtet nach links und rechts geschwenkt wird, während der Greifabschnitt 4 ergriffen wird, kann die Veränderung der Position des Vorderendes des Stocks 1 als Kurve (A) in Fig. 5 dargestellt werden. Es wird bemerkt, daß die Bezugslinie (0) in dem gezeigten Diagramm in die Position des Stocks 1 gesetzt ist, in welcher er aufrecht orientiert ist. Entsprechend der Schwingungsbewegung des Stocks 1 bewegt sich das Gleitstück 7 des Bewegungssensoraufbaus S hin und her zwischen den linken und rechten Hub-Endpositionen. Die Kurve (B) in Fig. 5 gibt die Veränderung der Gleitstück-Position bei konsistenter Zeitachse gegenüber der Kurve (A) der Bewegung des Vorderendes des Stocks 1 wieder.
Bei dem typischen Schwingungsvorgang des Stocks 1 wird die Schwingungsgeschwindigkeit des Stocks ausgehend von der Schwingungsungsanfangsposition in eine Zwischenposition beschleunigt und daraufhin verlangsamt, um die Schwingungsendposition zu erreichen. Das heißt, die Richtung der Beschleunigung ist im wesentlichen auf halbem Weg der Schwingungsbewegung differenziert. Das Gleitstück 7 spricht auf die Umkehrung der Beschleunigungsrichtung durch Bewegen von einem Ende (linke Hub-Endposition) zum anderen Ende (rechte Hub-Endposition) an. Außerdem kann die Gleitstück-Bewegungsgeschwindigkeit im wesentlichen der Schwingungsgeschwindigkeit im Mittenpunkt des Schwingungs-Hubbereichs entsprechen. Diese Beziehung ergibt sich klar aus den Kurven (A) und (B).
Die Veränderung des Ausgangssignals des Positionssensors 8 relativ zu der Bewegung des Gleitstücks 7 in Übereinstimmung mit der durch die Kurve (B) dargestellten Eigenschaft ist durch die Kurve (c) in Fig. 5 dargestellt. Wie vorstehend im einzelnen ausgeführt, startet der Ausgangspegel des Positionssensors 8 mit dem Anstieg ausgehend vom NIEDER-Pegel in der linken Hub- Endposition auf den HOCH-Pegel zu nach Einleitung der Bewegung des Gleitstücks 7 mit einer Veränderungsrate (Gradient) proportional zur Schwingungsgeschwindigkeit und kehrt zum NIEDER- Pegel zurück, unmittelbar bevor das Gleitstück in die linke Hub-Endposition zurückkehrt.
Das Ausgangssignal des Positionssensors 8 wird wie durch die Kurve (c) in Fig. 5 gezeigt, in binäre Werte mittels der zwei Komparatoren 8b und 8c mit gegenseitig unterschiedlichen Schwellenwerten E1 und E2 gewandelt. Durch Verarbeiten dieser beiden binären Ausgangssignale (d) und (e) in einem Gatter 8d wird ein Triggersignal St erhalten. Wie aus Fig. 5 deutlich hervorgeht, steigt das Triggersignal St zu einem Zeitpunkt an, bei welchem das Gleitstück 7 geringfügig aus der linken Hub- Endposition verschoben ist, d.h. entsprechend dem Zeitpunkt, bei welchem der Stock 1 durch den Mittenpunkt des Schwingungshubs in einer vorbestimmten Richtung hindurchgeht. Die Impulsbreite Tv des Triggersignals St wird umgekehrt proportional zu der Schwingungsgeschwindigkeit des Stocks 1 im wesentlichen im Mittenpunkt. Außerdem entspricht das Triggersignal St im wesentlichen der Schwingungsperiode des Stocks 1.
Der Mikroprozessor 15 führt eine Taktsteuerung für die Luftanzeige auf der Grundlage des Triggersignals St und eines Bezugstaktsignals CK durch, das durch den Taktoszillator 16 mit ausreichend hoher Frequenz erzeugt wird. Der durch den Mikroprozessor 15 auszuführende Prozeß ist in Fig. 6 gezeigt.
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der Mikroprozessor 15 mit zwei Zählern 15a und 15b versehen, die durch das Bezugstaktsignal CK inkrementiert werden, und mit einem Frequenzteiler 15c, der das Bezugstaktsignal CK in 1/N teilt, um ein Zeilensynchronisationssignal LCK zu erzeugen, das nachfolgend erläutert ist.
Zu jeder Anstiegszeit des Triggersignals St wird ein Zählerwert Tf des Zählers 15a zum Register 15d übertragen. Der Zähler 15a wird rückgesetzt und startet erneut den Zählbetrieb (Schritte 611 und 612 von Fig. 6). Insbesondere mißt der Zähler die Periode Tf des Triggersignals St und speichert den gemessenen Wert Tf in den Register 15d bei jedem Zyklus.
Ein weiterer Zähler 15b wird ebenfalls rückgesetzt und erneut gestartet, ansprechend auf die vorauseilende Flanke des Triggersignals St (Schritt 612). Der Zähler 15b beendet das Zählen ansprechend auf die nacheilende Kante des Triggersignals St. Der gezählte Wert Tv des Zählers 15b wird daraufhin ausgelesen und in einem Prozeß zum Ermitteln einer Frequenz-Teilungsrate N verwendet (Schritt 621). Insbesondere mißt der Zähler 15b die Impulsbreite Tv des Triggerimpulses St (d.h. einen invers-proportionalen Wert zu der Schwingungsgeschwindigkeit) zum Aktualisieren der Frequenzteilungsrate N von Zeit zu Zeit auf der Grundlage des gemessenen Werts Tv.
Das Zeilen-Synchronisationssignal LCK, das durch Frequenzteilung des Bezugstaktsignals CK in 1/N erzeugt wird, kann als Verriegelungssignal RCK (das eine Ausgangsgeschwindigkeit der Daten ermittelt) dienen zum Aktualisieren von Daten des Zeilenpuffers 11, wie nachfolgend erläutert. Ferner dient das Zeilen- Synchronisationssignal LCK als Bezugssignal zum Messen einer Verzögerungsperiode ausgehend vom Auftreten des Triggersignals St bis zur Einleitung der Anzeige.
Beim Schritt 621 wird die Triggersignalimpulsbreite Tv, die von dem Zähler 15b an der nacheilenden Flanke des Triggersignals St erhalten wird, mit einer geeigneten Konstanten n so multipliziert, daß das Produkt in einem Register 15e als die Frequenzteilungsrate N eingestellt bzw. genutzt wird. Der Frequenzteiler 15c teilt das Bezugstaktsignal CK durch den Wert N, der in dem Register ise gespeichert ist, um das Zeilen-Synchronisationssignal LCK zu erzeugen. Eine größere Impulsbreite Tv (kleinere tatsächliche Schwingungsgeschwindigkeit 1/Tv) führt zu einer größeren Frequenzteilungsrate N und damit zu einer größeren Periode T1 des Zeilen-Synchronisationssignals LCK (d.h., zu einer kleineren Frequenz F1 des Zeilen-Synchronisationssignals LCK). Unter Annahme, daß die Periode des Bezugstaktsignals CK Δt ist, wird die Periode T1 des Zeilen- Synchronisationssignal LCK (Δt x N).
Bei jedem Auftreten des Zeilen-Synchronisationstaktsignals LCK wird ein Zeilenzähler 15f inkrementiert (Schritt 633). Der Zeilenzähler 15f wird zu jeder Anstiegszeit des Triggersignals St rückgesetzt. Insbesondere zählt der Zeilenzähler 15f die Anzahl von Impulsen des Zeilen-Synchronisationssignals LCK ausgehend von dem Zeitpunkt, zu welchem das Triggersignal St auftritt. Nachfolgend wird auf den gezählten Wert des Zeilenzählers 15f als "Zeilenanzahl L" Bezug genommen.
Während einer Periode ausgehend vom Auftreten des Triggersignals St zur Erreichung der Zeilenanzahl L bis Ls wird ein Anzeige-Freigabesignal ENB, das an den Treiber 12 angelegt werden soll, in einem AUS-Zustand gehalten. In diesem Zustand werden sämtliche LED 2 in der lichtemittierenden Zellengruppierung 3 AUS gehalten (vom Schritt 632 bis 633). Wenn die Zeilenanzahl L Ls erreicht, wird eine gegebene führende Adresse in einem Führende-Adresse-Register 14 gesetzt. Zum selben Zeitpunkt wird ein vorbestimmtes Datenübertragungssignal SCK so erzeugt, daß die erste Zeile der vorbestimmten Anzeigedaten aus dem Speicher 9 ausgelesen wird. Die ausgelesenen Anzeigedaten für die erste Zeile werden in dem Zeilenpuffer 11 ansprechend auf das Vernegelungssignal RCK verriegelt. Außerdem wird das Anzeige-Freigabesignal ENB EIN-geschaltet (Schritte 634, 635 bis 637). Dadurch werden die zweiunddreißig LED in der lichtemittierenden Zellengruppierung 3 selektiv in Übereinstimmung mit den führenden Zeilendaten (32 Bits) der Anzeigedaten EIN- und AUS- geschalten bzw. -getrieben, die in Form des Bit-Verzeichnisses gespeichert sind.
Daraufhin wird bei jedem Auftreten des Zeilen-Synchronisationssignals LCK die ausgelesene Zeile der Anzeigendaten verschoben, bis die Zeilenanzahl L1 (Ls + Ld) erreicht. Auf der Grundlage sämtlicher Zeilendaten werden die LED 2 in der Gruppierung 3 getrieben (Schritte 636 bis 637). Es wird bemerkt, daß Ld die Zeilenanzahl der Anzeigedaten wiedergibt.
Wenn die Zeilenanzahl L größer oder gleich (Ls + Ld) wird, wird das Anzeige-Freigabesignal ENB AUS gehalten, bis die Zeilenanzahl L einen vorbestimmten Wert Lz erreicht, der auf einen geeignet großen Wert eingestellt ist, um die Beurteilung zu erlauben, daß der Stock 1 ruht. Daraufhin werden sämtliche LED 2 in der lichtemittierenden Zellengruppierung 3 AUS gehalten (Schritte 638 bis 639). Wenn die Zeilenanzahl L größer oder gleich groß Lz wird, erfolgt die Beurteilung, daß der Stock nicht mehr geschwenkt wird. Daraufhin wird der Betriebsmodus in einen anderen Modus umgeschaltet, in welchem eine vorbestimmte oder geeignete Anzahl von LED 2 in der lichtemittierenden Zellengruppierung 3 intermittierend aufleuchten (Schritte 638 bis 640). Auf diesen Modus wird nachfolgend als "intermittierender Aufleuchtmodus" Bezug genommen. Es wird bemerkt, daß dann, wenn das Triggersignal St auftritt, der Betriebsmodus automatisch von dem intermittierenden Aufleuchtmodus in den normalen Anzeigemodus umgeschaltet wird.
Bei dem vorstehend erläuterten Anzeige-Steuerprozeß ist die Anzahl von Zeilen Ls zum Einleiten der Anzeige und zum Auslesen der Anzeigedaten nicht feststehend und kann während des Prozesses bei einem Schritt 622 variabel eingestellt oder gesetzt sein, der ansprechend auf die nacheilende Flanke des Triggersignals St ausgeführt wird.
Wie vorstehend ausgeführt, wird die Frequenzteilungsrate N entsprechend der Impulsbreite Tv des Triggersignals St ermittelt.
Die Anzeige-Einleitungszeilenanzahl Ts wird abhängig von dieser Frequenzteilungsrate N und der Schwingungsperiode Tf ermittelt. Da das durch Frequenzteilung des Bezugstakts CK in 1/N erhaltene Signal das Zeilen-Sychronisationssignal LCK ist, ist die Periode T1 des Zeilen-Synchronisationssignals LCK (Δt x N), wenn die Periode des Taktsignals CK Δt ist. Ein durch Teilen der Schwingungsperiode Tf durch (Δt x N) erhaltener Quotient ist die Anzahl an gesamten Zeilen in einem Zyklus. Das durch Multiplizieren eines Werts kleiner oder gleich 1 mit dem Quotienten erhaltene Produkt ist als die Anzeige-Einleitungszeilenanzahl Ls festgelegt. Unter der Annahme, daß die Anzahl an gesamten Zeilen in einem Zyklus 100 beträgt, kann die Anzeige- Einleitungszeilenanzahl Ls auf 40 eingestellt sein. Beim Schritt 622 wird Ls durch Berechnen von (Tf/N x (m/Δt)) erhalten, wobei m eine Konstante ist.
Der Zusammenhang zwischen der Anzeigesteuerung, die wie vorstehend angeführt durchgeführt wird, und der Schwingungsbewegung des Stocks 1 wird in Bezug auf Fig. 7 erläutert.
Da die Periode T1 des Zeilen-Synchronisationssignals LCK (Δt x N) ist, wie vorstehend ausgeführt, kann die Verzögerungsperiode Tdelay ausgehend vom Auftreten des Triggersignals St bis zur Einleitung der Anzeige durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:
Tdelay = T1 x Ls = Δt x N x Ls
Δt x N x (Tf/N) x (m/Δt) = Tf x m
Deshalb wird (m x 100)% der Schwingungsperiode Tf zur Verzögerungsperiode. Insbesondere verändert sich die Verzögerungsperiode proportional zur Schwingungsperiode Tf. Da andererseits die Anzeigegeschwindigkeit umgekehrt proportional zur Periode (T1 = Δt x N = Δt x Tv x n) des Zeilen-Synchronisationssignals LCK ist, führt eine größere Schwingungsgeschwindigkeit (1/Tv) (kleinerer invers-proportionaler Wert der Schwingungsgeschwindigkeit, erhalten durch den Zähler 15b) zu einer höheren Anzeigegeschwindigkeit.
Wie in Fig 7. gezeigt, wird angenommen, daß die Schwingungs- Hubweite zwischen den Schwingungsendpunkten X und Y Ws beträgt, daß eine Anzeige-Zonenweite, ausgehend von dem Schwingungs-Endpunkt X zu der Anzeige-Einleitungszeile Ls W1 beträgt, daß die Anzeigezonen weiter ausgehend von der Anzeige-Einleitungszeile Ls zu der Anzeige-Endzeile (Ls + Ld) W2 beträgt, und daß eine Nicht-Anzeigezone weiter ausgehend von der Anzeige-Endzeile zu dem Schwingungs-Endpunkt Y W3 beträgt. Außerdem wird angenommen, daß ein Produkt (Tdelay/Tv), das durch Multiplizieren der Verzögerungsperiode Tdelay mit der Schwingungsperiode 1/Tv erhalten wird, die Verzögerungsweite Wd ist, wobei die Nicht- Verzögungszonenweite W1 im wesentlichen proportional zu der Verzögerungsweite Wd ist.
Nunmehr erfolgt ein Vergleich zwischen dem Fall (1), bei dem die Schwingungsbewegung mit einer bestimmten Schwingungsweite Ws bei gegebener Geschwindigkeit wiederholt wird, und dem Fall (2), bei dem die Schwingungsbewegung mit derselben Schwingungsweite Ws beim Doppelten der gegebenen Geschwindigkeit wiederholt wird. Im Fall (2) wird die Schwingungsgeschwindigkeit 1/Tv doppelt so groß wie im Fall (1), wodurch die Schwingungsperiode Tf halb so groß wird wie im Fall (1). Obwohl das Halbieren der Schwingungsperiode Tf zum Halbieren der Verzögerungsperiode Tdelay führt, verbleibt die Verzögerungsweite Wd im wesentlichen dieselbe, da die Schwingungsgeschwindigkeit des Stocks 1 verdoppelt ist. In jedem Fall bleibt deshalb die Nicht-Anzeigezonenweite W1 ungeändert. Wenn die Schwingungsgeschwindigkeit 1/Tv verdoppelt wird, wird die Anzeigegeschwindigkeit verdoppelt (die Anzeigeperiode der Anzeigezone wird halbiert). Da der Stock 1 jedoch mit doppelter Geschwindigkeit verschoben wird im Vergleich zum Fall (1), wird die Anzeigezonenweite W2 ungeändert gehalten. Es wird bemerkt, daß, solange die Schwingungsweite Ws konstant ist, die Nicht-Anzeigezonenweite W1, die Anzeigezonenweite W2 und die Nicht-Anzeigezonenweite W3 im wesentlichen ungeändert gehalten werden, ungeachtet der Schwingungsgeschwindigkeit. Deshalb können die Position und Größe des visuellen Bilds, das durch eine wiederholte Schwingungsbewegung des Stocks 1 in der Luft angezeigt wird, im wesentlichen konstantgehalten werden.
Es erfolgt ein weiterer Vergleich zwischen dem Fall (3) , bei dem der Stock 1 mit einer bestimmten Schwingungsweite Ws in einer bestimmten Schwingungsperiode Tf geschwungen wird, und dem Fall (4), bei dem der Stock mit einer Schwingungsweite geschwungen wird, die doppelt so groß ist wie diejenige von Ws im Fall (3) in der Schwingungsperiode, die doppelt so groß ist wie im Fall (3). Im Fall (4) ist die Schwingungsgeschwindigkeit 1/Tv gleich zu derjenigen im Fall (3). Das Verdoppeln der Schwingungsperiode führt zu einem Verdoppeln der Verzögerungsperiode Tdelay. Da der Stock 1 sich mit einer Geschwindigkeit gleich derjenigen im Fall (3) bewegt, wird die Verzögerungsweite Wd im wesentlichen doppelt so groß wie im Fall (3). Demnach wird die Nicht-Anzeigezonenweite W1 verdoppelt. Da die Schwingungsgeschwindigkeit 1/Tv gleich ist, wird die Anzeigegeschwindigkeit in ähnlicher Weise im wesentlichen gleich zu derjenigen von Fall (3), und die Anzeigeweite W2 wird ungeändert gehalten. Selbst dann, wenn die Schwingungsweite Ws erweitert wird, wird die Anzeigezonenweite W2 ungeändert gehalten, und lediglich die Nicht-Anzeigezonenweite W1 wird geändert. Selbst dann, wenn die Schwingungsweite Ws geändert wird, ist deshalb die Veränderung der Position des zu bildenden visuellen Bilds gering.
Ein weiterer Vergleich erfolgt zwischen dem Fall (5), bei dem der Stock 1 innerhalb einer bestimmten Schwingungsweite Ws mit einer bestimmten Periode Tf geschwenkt wird, und in dem Fall (6), bei dem die Schwingungsperiode Tf gleich zu derjenigen vom Fall (5) und die Schwingungsweite doppelt so groß ist wie diejenige von Ws im Fall (5). Im Fall (6) wird die Schwingungsgeschwindigkeit 1/Tv doppelt so groß wie diejenige im Fall (5). Wenn die Schwingungsperiode Tf dieselbe ist, wird die Verzögerungsperiode Tdelay dieselbe. Da der Stock 1 sich mit der doppelten Geschwindigkeit wie im Fall (5) bewegt, wird die Verzögerungsweite Wd im wesentlichen doppelt so groß wie im Fall (5). Die Nicht-Anzeigezonenweite W1 wird demnach im wesentlichen doppelt so groß (die Periodenweite der Anzeigezone wird halb so groß). Da der Stock 1 sich im wesentlichen mit der doppelten Geschwindigkeit wie im Fall (5) bewegt, kann die Anzeigezonenweite W2 im wesentlichen ungeändert gehalten werden. Selbst dann, wenn die Schwingungsweite Ws erweitert wird, wie in den vorstehend genannten Beispielen, kann die Anzeigezonenweite W2 (die Größe des zu bildenden visuellen Bilds) im wesentlichen ungeändert gehalten werden, und lediglich die Nicht-Anzeigezonenweite W1 wird so verändert, daß die Position zum Bilden des Bilds in der Luft stabil gehalten werden kann.
In dem Fall, daß der Stock 1 hin- und hergehend manuell geschwenkt wird, können die Schwingungsperiode und die Schwingungsgeschwindigkeit ungleichmäßig verändert werden. Die Veränderungsgröße ist jedoch nicht so groß wie bei den vorausgehenden Beispielen. Die Veränderung wird typischerweise in nicht abrupter Weise verursacht. Durch die zusammengesetzte Wirkung des automatischen Einsteilmechanismus für die Verzögerungsperiode und die Anzeigegeschwindigkeit, wie vorstehend angeführt, kann das in der Luft gebildete Bild, das durch eine wiederholte Schwenkbewegung des Stocks 1 gebildet wird, sehr stabil und kontinuierlich zur Erleichterung der visuellen Erkennung sein.
Obwohl die gezeigte, vorstehend abgehandelte Ausführungsform dazu ausgelegt ist, die automatische Einstellung der Verzögerungsperiode und die automatische Einstellung der Anzeigegeschwindigkeit in zusammengesetzter Weise durchzuführen, kann eine deutliche Verbesserung der Stabilisierung des Anzeigebilds durch Verwenden einer jeden bzw. jeweiliger der automatischen Einstellfunktionen erzielt werden. Wenn die Annahme gemacht werden kann, daß das Veränderungsausmaß der Schwingungsweite Ws des Stocks 1 so klein ist, daß sie in der Praxis ignoriert werden kann, können die Schwingungsperiode Tf und die Triggersignal-Impulsbreite Tv (bei der es sich um das Reziproke der Schwingungsgeschwindigkeit handelt) als gegenseitig proportionale Parameter erachtet werden. In einem derartigen Fall können entweder die automatische Verzögerungsperiodensteuerung oder die automatische Anzeigegeschwindigkeitssteuerung stattfinden oder beide, unter Verwendung einer Schwingungsperiode Tf und der Triggersignal-Impulsbreite Tv. Die automatischen Einstellsysteme können abhängig von der konkreten Anwendung der zu erzielenden Aufgabe, Verwendungsbedingungen, Kosten und anderen Faktoren gewählt und kombiniert werden.
Obwohl die vorstehend abgehandelte, in Fig. 4, 5 und 6 gezeigte Ausführungsform die Frequenzteilungsrate N des Frequenzteilers 15c abhängig von der Impulsbreite Tv des Triggersignals St ableitet, kann die Frequenzteilungsrate N durch verschiedene Prozesse erhalten werden. Beispielsweise wird die Frequenzteilungsrate N bei einer alternativen Ausführungsform durch den folgenden Prozeß erhalten. Ähnlich zu der vorstehend angeführten Ausführungsform wird angenommen, daß die Schwingungsperiode Tf beträgt, und daß die Periode des Bezugstaktsignals CK Δt ist. Auch bei dieser Ausführungsform wird die gesamte Zeilenanzahl in einem Zyklus willkürlich mit einer bestimmten Anzahl Lmax durch den folgenden Prozeß eingestellt. Daraufhin wird die Frequenzteilungsrate N auf der Grundlage der Schwingungsperiode Tf, die durch den Zähler 15a ermittelt wird, durch die folgende Gleichung erhalten:
N = Tf/(Lmax x Δt)
Es wird bemerkt, daß dann, wenn die derart erhaltene Frequenzteilungsrate N verwendet wird, die Anzeigeeinleitungszeilenanzahl Ls konstant wird. Deshalb ist es unnötig, den Prozeß zum Verändern der Anzeigeeinleitungszeilenanzahl Ls abhängig von der Schwingungsperiode Tf zu verändern.
Unter Verwendung der vorstehend angeführten Ableitung der Frequenzteilungsrate N werden die Nicht-Anzeigezonenweite W1, die Anzeigezonenweite W2 und die Nicht-Anzeigezonenweite W3 proportional zur Schwingungsweite Ws verändert, wie in Fig. 7 gezeigt. Insbesondere verändert sich die Weite des angezeigten Bilds abhängig von der Schwingungsweite Ws. Eine derartige automatische Einstellung der Luftanzeige kann bei bestimmten Anwendungen oder bestimmten Gebrauchsverfahren zweckmäßig sein.
Bei dem gezeigten Typ des Luftanzeigesystems sind die Genauigkeit der Ermittlung der Schwingungsbewegung des Stocks 1 und die Zuverlässigkeit und Stabilität derselben kritische Faktoren beim Ermitteln des grundsätzlichen Leistungsvermögens des Systems. Bei der in Fig. 2, 3 und 4 gezeigten Ausführungsform verwendet der Bewegungssensoraufbau S das Gleitstück 7, das sich entlang der Führungsschiene 6 quer über die Position gegenüberliegend zum Positionssensor 8 in kontaktfreier Weise so bewegt, daß der Positionssensor 8 die Gleitstückposition ermitteln kann. Da das Gleitstück 7 so ausgelegt ist, daß es eine hohe Ansprechcharakteristik hat, um die Gleitstückbewegung selbst bei leichter Kraft zu verursachen, kann er auf die Umkehrung der Beschleunigung des Stocks 1 während der Schwingungsbewegung mit hohen Ansprecheigenschaften ohne eine Störung der Bewegung so ansprechen, daß die Gleitstückposition die Position des sich in Bewegung befindlichen Stocks 1 präzise wiederspiegeln kann. Deshalb kann die Schwingungsbewegung des Stocks 1 an einem feststehenden Betriebs- bzw. Betätigungspunkts präzise und gleichmäßig ermittelt werden. Zur automatischen Einstellung der Verzögerungsperiode und/oder der Anzeigegeschwindigkeit können deshalb der Anzeigeeinleitungszeitpunkt und die Schwingungsungsbewegung des Stocks 1 präzise synchronisiert werden. Dies erlaubt eine stabile Luftanzeige des gewünschten Bilds, ohne daß beim Schwenken des Stocks 1 eine besondere Geschicklichkeit erforderlich ist.
Obwohl die gezeigte Ausführungsform, wie vorstehend ausgeführt, den Positionssensor vom Photounterbrechungs-Typ verwendet, können verschiedene Positionssensoren ohne ein deutliche Änderungsleistungsvermögen des Luftanzeigesystems verwendet werden. Beispielsweise kann ein Hallelement als Positionssensor verwendet werden. In diesem Fall kann das Gleitstück 7 mit einem Magneten so versehen sein, daß das Hallelement seine Position magnetisch ermitteln kann. Obwohl die gezeigte Ausführungsform die Schwingungsgeschwindigkeitsinformation Tv durch Wandeln des analogen Ausgangssignals des Positionssensors 8 mit zwei Schwellwerten E1 und E2 und durch Messen einer Differenz der Zeitpunkte des Auftretens der derart gewandelten binären Signale erhält, kann die Schwingungsgeschwindigkeit in unterschiedlicher Weise ermittelt werden. Wenn beispielsweise der Positionssensor eines Typs, der kein analoges Signal ausgibt, das zur Anwendung des vorstehend genannten Verfahrens geeignet ist, verwendet wird, kann die Schwingungsgeschwindigkeit des Stocks durch Positionieren von zwei Positionssensoren mit einem kleinen Zwischenraum derart ermittelt werden, daß die Schwingungsgeschwindigkeitsinformation Tv auf der Grundlage der Differenz der Ermittlungszeit dazwischen ermittelt werden kann.
Mit der vorstehend erläuterten gezeigten Ausführungsform kann das Gleitstück als auf die Beschleunigung ansprechende Bewegung zwischen zwei Hub-Enden ansprechend auf die Umkehrung der Beschleunigungsrichtung einen Hub ausführen. Dies kann durch den Positionssensor in nicht-kontaktierender Weise ermittelt werden. Deshalb kann das Ermittlungssignal für den Positionssensor mit hoher Sicherheit ungeachtet der Größe der Betätigungskraft erhalten werden, die an den Stock 1 für die Schwingungsbewegung angelegt wird. Da das Triggersignal für die Anzeigesteuerung von dem Ausgangssignal des Positionssensors erhalten werden kann, kann eine geeignete Synchronisation zwischen der Schwingungsbewegung des Stocks und dem Anzeigeeinleitungszeitpunkt bei der Anzeigesteuerung präzise festgelegt werden.
Eine alternative Ausführungsform, bei welcher ein Beschleunigungssensor als Bewegungssensoraufbau verwendet wird, wird nachfolgend erläutert.
Fig. 8 zeigt den mechanischen Aufbau des Beschleunigungssensors, der den Bewegungssenoraufbau für das Luftanzeigesystem gemäß der vorliegenden Erfindung bildet. Bei dem gezeigten Aufbau ist ein Beschleunigungssensor 20 auf der gedruckten Schaltkarte 5 in einer Position im Bereich des Vorderendes der gedruckten Schaltkarte angebracht. Ähnlich wie bei der vorausgehenden Ausführungsform trägt die gedruckte Schaltkarte 5 die lichtemittierende Zellengruppierung sowie den IC-Chip oder die -Chips der Steuerschaltung. Der Beschleunigungssensor 20 weist eine Basis 21 auf, die aus einer Blattfeder gebildet ist. Die Basis 21 weist einen Befestigungsabschnitt 21a und einen freitragenden beweglichen Abschnitt 21b auf, der allgemein in eine längliche rechteckige Konfiguration gebildet ist und sich im wesentlichen senkrecht zum Befestigungsabschnitt erstreckt. Der Befestigungsabschnitt 21a ist fest mit der gedruckten Schaltkarte 5 mittels einer Befestigungsschraube 22 verbunden. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, ist der bewegliche Abschnitt 21b so orientiert, daß er in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der gedruckten Schaltkarte zu liegen kommt, während die längere Kante sich im wesentlichen senkrecht zu der Achse der lichtemittierenden Zellengruppierung 3 erstreckt. Ein Pendel 23 ist im Bereich des Vorderendes des beweglichen Abschnitts 21b angebracht. Ein Spannungsmeßgerät 24 ist starr am Zwischenabschnitt des beweglichen Abschnitts 21b angebracht.
Wenn der Stock 1 geschwungen bzw. geschwenkt wird, wird die durch die Schwingungsungsbewegung induzierte Beschleunigung auf das Pendel 23 ebenso wie auf den beweglichen Abschnitt 21b ausgeübt. Es wird bemerkt, daß die Beschleunigung auf den beweglichen Abschnitt 21b im wesentlichen in senkrechter Richtung zu seiner Ebene ausgeübt wird. Ansprechend auf die Beschleunigung wird der bewegliche Abschnitt 21b verwunden. Das Spannungsmeßgerät 24 wandelt das Verwindungsausmaß des beweglichen Abschnitts 21b in ein elektrisches Signal. Wie in Fig. 9 gezeigt, bildet das Spannungsmeßgerät 24 einen Teil einer Sensorschaltung 25. Die Sensorschaltung 25 gibt ein Ermittlungssignal F nahezu linear entsprechend der Beschleunigung aus, die aufgrund der Schwingungsbewegung des Stocks 1 ausgeübt wird, wie in Fig. 10 gezeigt. In Fig. 10 gibt eine Kennlinie (A) die Veränderung der Position des Vorderendes des Stocks 1, wie in Bezug auf Fig. 5 erläutert, wieder, und die Kennlinie (F) gibt das entsprechende Ausgangssignal des Beschleunigungssensors 20 wieder.
Das Ausgangssignal (F) des Beschleunigungssensors 20 spiegelt sehr präzise die Schwingungsbewegung des Stocks 1 wieder und erleichtert deshalb die Verarbeitung dafür und die Anzeigensteuerung unter Verwendung desselben. Bei der Ausführungsform von Fig. 9 verarbeitet ein digitaler Verarbeitungsabschnitt 26 das Sensorausgangssignal (F) in der folgenden Weise. Das Sensorausgangssignal (F) wird anfänglich in einen binären Wert durch einen Analog/Digital(A/D)-Wandler 26a gewandelt. Der gewandelte binäre Wert wird dem Scheitelermittlungsabschnitt 26b und einem Polaritätsermittlungsabschnitt 26c zugeführt. Wie aus Fig. 10 hervorgeht, ermittelt der Scheitelermittlungsabschnitt 26b sowohl einen Scheitelwert Amax wie einen Scheitelzeitpunkt (g). Der Polaritätsermittlungsabschnitt 26c erzeugt eine Polarität, die die Polarität des binären Signals (h) anzeigt, die sich zwischen HOCH- und NIEDRIG-Pegeln abhängig von dem Ausgangssignalpegel (F) relativ zum Nullpegel verändert. Daraufhin ermittelt ein Geschwindigkeitsermittlungsabschnitt 26d die Zeitdifferenz ΔT zwischen dem Scheitelpunkt (g) und der nacheilenden Flanke des eine HOCH-Pegelpolarität anzeigenden Binärsignals (h) und multipliziert die derart erhaltene Zeitdifferenz ΔT mit dem Scheiteiwert Amax, um einen Wert Vs zu erhalten, der als Schwingungsgeschwindigkeitsdaten dient. Der Geschwindigkeitsermittlungsabschnitt 26d erzeugt außerdem ein Triggersignal St synchron zum Abfallen oder Ansteigen des die Polarität anzeigenden binären Signals (h). Durch Einstellen der Impulsbreite des Triggersignals St bezüglich seiner Breite umgekehrt proportional zu den Schwingungsgeschwindigkeitsdaten Vs kann eine Anzeigesteuerung äquivalent zu der in Bezug auf Fig. 4 erläuterten realisiert werden. Selbstverständlich entspricht die Periode des Triggersignals St der Schwingungsperiode.
Da bei der gezeigten Ausführungsform der Beschleunigungssensor ein Ausgangssignal erzeugen kann, das die Schwingungsbewegung des Stocks präzise wiederspiegelt, kann der Betriebs- bzw. Betätigungspunkt der Schwingungsbewegung genau mit einer relativ einfachen Signalverarbeitung erhalten werden. Deshalb ist es möglich, eine präzise Synchronisation zwischen der Schwingungsbewegung des Stocks und dem Anzeigeeinleitungszeitpunkt bei der Anzeigesteuerung festzulegen.
Die Funktion des digitalen Verarbeitungsabschnitts 26 kann durch einen Mikroprozessor (entsprechend dem Mikroprozessor 15 in Fig. 4) leicht realisiert werden, um die Anzeigensteuerung durchzuführen.
Eine weitere Ausführungsform des Luftanzeigesystems gemäß der vorliegenden Erfindung, bei welcher ein Schwingungsmodus bzw. eine Schwingungsbetriebsart unterschieden wird, um anzuzeigende Bilder automatisch zu ändern, wird nachfolgend erläutert.
Zunächst erfolgt eine Erläuterung für die Veränderung der Schwingungsbetriebsarten und die Art und Weise deren Unterscheidung. Bei der vorstehend angeführten Erläuterung ist der Stock 1 üblicherweise aufrecht orientiert, der Griff 4 wird ergriffen und nach links und rechts geschwungen, wie in Fig. 1 gezeigt. Bei der gezeigten Ausführungsform wird diese Schwingungsbewegungsbetriebsart als "Aufwärtsschwingungsmodus" bezeichnet. Im Fall, daß das System den Beschleunigungssensor 20 verwendet, der in Bezug auf Fig. 8 und 9 erläutert wurde, wird das Sensorausgangssensorsignal (F) des Beschleunigungssensors 20 im Aufwärtsschwingungsmodus im wesentlichen symmetrisch um den Nullbezugspegel, wie in Fig. 10 gezeigt. Der Einschaltdauerzyklus des die Polarität anzeigenden Signals (h), das in Bezug auf dieses Sensorausgangssignal (F) erhalten wird, liegt im Bereich von 35 bis 60%.
Der Stock 1 kann horizontal nach rechts orientiert und zur rechten Seite der Bedienperson geschwungen werden, wie in Fig. 11 gezeigt. Auf diesen Schwingungsmodus wird nachfolgend als "nach rechts gerichteter Schwingungsmodus" Bezug genommen. Bei dem nach rechts gerichteten Schwingungsmodus ist eine Schwerkraftbeschleunigung in der Schwingungsrichtung dem Ausgangssignal (F) des Beschleunigungssensors 20 aufgeprägt bzw. überlagert. In diesem Fall, wird, wie in Fig. 12(A) gezeigt, die Wellenform des Beschleunigungssensorausgangssignals (F) relativ zu der Nullbezugslinie abwärts verschoben. Der Einschaltdauerzyklus des Polaritätsermittlungssignals (h), das relativ zu diesem Sensorausgangssignal (F) erhalten wird, wird demnach kleiner als oder gleich 35%.
Der Stock 1 kann horizontal nach links orientiert sein und vertikal auf der linken Seite der Bedienperson geschwungen werden, wie in Fig. 11 gezeigt. Auf diesen Schwingungsmodus wird nachfolgend als "nach links gerichteter Schwingungsmodus" bezug genommen. Bei dem nach links gerichteten Schwingungsmodus ist die Schwerkraftbeschleunigung in der Schwingungsrichtung dem Ausgangssignal (F) des Beschleunigungssensors 20 aufgeprägt bzw. überlagert. In diesem Fall wird die Wellenform des Beschleunigungssensorausgangssignals (F), wie in Fig. 12(B) gezeigt, relativ zu der Nullbezugslinie aufwärts verschoben. Demnach wird der Einschaltdauerzyklus des Polaritätsermittlungssignals (h) , das relativ zu diesem Sensorausgangssignal (F) ermittelt wird, größer als oder gleich 60%.
Es wird bemerkt, daß der Aufwärtsschwingungsmodus, der nach rechts gerichtete Schwingungsmodus und der nach links gerichtete Schwingungsmodus leicht auf der Grundlage des Einschaltdauerzyklus des die Polarität anzeigenden Signals (h) unterschieden werden kann, das relativ zum Ausgangssignal (F) des Beschleunigungssensors 20 erhalten wird. Um das anzuzeigende Bild in dem Luftanzeigesystem von Fig. 4 umzuschalten, können mehrere Sätze von Anzeigedaten entsprechend den gewünschten Bildern in jeweiligen Schwingungsmoden im Speicher 9 gespeichert sein. Beim Auslesen der Anzeigedaten wird die führende Adresse von einem der Anzeigedaten entsprechend dem unterschiedenen Schwingungsmodus in das führende Adressenregister 14 geladen. Durch diese Anordnung kann der durch den Mikroprozessor 15 durchzuführende Betrieb vereinfacht werden.
Es wird bemerkt, daß selbst dann, wenn der Bewegungssensoraufbau S, der in Fig. 2, 3 und 4 gezeigt ist, verwendet wird, der das Gleitstück 7 und den Positionssensor 8 enthält, die Bewegungseigenschaften des Gleitstücks 7 aufgrund des Einflusses der Schwerkraftbeschleunigung zwischen jeweiligen Schwingungsmoden deutlich variieren können. Deshalb wird der Einschaltdauerzyklus des Ausgangssignals (c) des Positionssensors, wie in Fig. 5 gezeigt, deutlich in jeweilige Schwingungsmoden unterschieden. Die Schwingungsmoden können deshalb erfolgreich unterschieden werden.
In Fig. 11 ist ein zusätzlicher Schwingungsmodus gezeigt, bei weichem der Stock 1 kopfüber orientiert ist und nach links und rechts geschwungen wird. Auf diesem Modus wird als "Abwärtsschwingungsmodus" Bezug genommen. Um zwischen dem Aufwärtsschwingungsmodus und dem Abwärtsschwingungsmodus zu unterscheiden, ist es bevorzugt, einen weiteren Sensor zu verwenden, der dazu ausgelegt ist, die Aufwärts- und Abwärtsorientierungen des Stocks 1 zu unterscheiden. Ein derartiger Sensor kann beispielsweise durch ein Pendel gebildet sein, das für eine vertikale Bewegung orientiert ist, und durch einen Positionssensor zum Ermittlen der Pendelposition. Im Fall, daß das System den Beschleunigungssensor 20 verwendet, können der Aufwärtsschwingungsmodus und der Abwärtsschwingungsmodus durch eine Asymmetrie des Sensorausgangssignals (F) unterschieden werden.
Es ist außerdem möglich, einen akustischen Signalgenerator vorzusehen, wie beispielsweise einen elektronischen Summer, in dem Luftanzeigesystem zum Erzeugen eines hörbaren Tons während oder am Ende der Ausgabe von einem Feld von Anzeigedaten (wenn die Linienanzahl L (Ls + Ld) erreicht). Durch einen derartigen hörbaren Ton wird der Bedienperson mitgeteilt, ob sie den Stock 1 in geeignetem Schwingungshub schwingt oder nicht.
Obwohl die vorstehende Erläuterung sich auf das Durchführen einer Luftanzeige während einer Schwingungsbewegung in lediglich einer Richtung bezieht, versteht es sich, daß es möglich ist, auch eine Luftanzeige durch eine Schwingungsbewegung in einer anderen Richtung durchzuführen. Um in diesem Fall das identische Bild in überlappender Weise zu bilden, kann das Auslesen der Anzeigedaten umgekehrt werden, und der Anzeigeeinleitungszeitpunkt wird automatisch gesteuert. Für eine derartige Zwei-Richtungs-Luftanzeige ist das Luftanzeigesystem gemäß der vorliegenden Erfindung ausgesprochen zweckmäßig.
Aus der vorstehenden Offenbarung geht hervor, daß in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stabile und klare in der Luft anzeigte Bilder gebildet werden können, ohne daß ein besonderes Geschick beim Schwingen des Stocks erforderlich ist. Da die vorliegende Erfindung Veränderungen des anzuzeigenden Bilds abhängig vom Schwingungsmodus ermöglicht, ist sie bei der Verkehrsregelung und dergleichen nützlich.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf eine beispielhafte Ausführungsform erläutert wurde, erschließt es sich dem Fachmann, daß vorstehend angeführte sowie weitere Änderungen, Weglassungen und Hinzufügungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung ist deshalb nicht auf die vorstehend angeführte spezielle Ausführungsform beschränkt, sondern umfaßt sämtliche möglichen Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs sowie Äquivalente in Bezug auf die in den beiliegenden Ansprüchen angeführten Merkmale.
Obwohl die gezeigten Ausführungsformen zur Bildung der lichtemittierenden Zellengruppierung LED verwendet, können beispielsweise verschiedene lichtemittierende Elemente statt den LED verwendet werden. Beispielsweise können eine Kombination eines Flüssigkristallverschlusses mit einer Pückseitenbeleuchtungsanordnung, eine Kombination einer PLZT-Verschlußgruppierung mit einer Rückseitenbeleuchtungsanordnung, Fluoreszenzröhren usw. statt der LED-Gruppierung verwendet werden.
Obwohl die vorstehende Erläuterung sich auf die Anwendung des Luftanzeigesystems gemäß der vorliegenden Erfindung auf einen handgehaltenen beleuchteten Stock konzentriert hat, ist das System auf eine weite Vielfalt von Einrichtungen anwendbar, einschließlich einer manuell und maschinenbetätigten Einrichtung usw. Obwohl die gezeigte Ausführungsform Beispiele für Luftanzeigezeichennachrichten darstellt, ist es möglich, verschiedene visuelle Nachrichten anzuzeigen, wie etwa graphische Bilder usw.

Claims

1. Luftanzeigesystem aufweisend:

ein bewegliches Element (1), das eine lichtemittierende Zellengruppierung (3) trägt, die aus mehreren einzelnen lichtemittierenden Zellen (2) gebildet ist, die im wesentlichen senkrecht zur Bewegungrichtung des beweglichen Elements angeordnet sind, wobei das bewegliche Element dazu ausgelegt ist, über einen gewünschten Luftanzeigebereich manuell sowie hin- und hergehend geschwungen zu werden;

eine Datenspeichereinrichtung (9) zum Speichern von wenigstens einem Bilddatenfeld, das ein Anzeigebild festlegt, wobei wenigstens ein Bilddatenfeld Anzeigedaten für jede Abtastzeile entsprechend der momentanen Position des beweglichen Elements enthält, wenn sich dieses in Bewegung befindet; und

eine Steuereinrichtung (15) zum Steuern von jeder der lichtemittierenden Zellen zum geordneten Beleuchten von einer oder mehreren ausgewählten lichtemittierenden Zellen entsprechend den Anzeigedaten jeder Abtastzeile von wenigstens einem Feld,

dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigesystem außerdem eine Bewegungsermittlungseinrichtung (S, 20) aufweist, die dem beweglichen Element zum Ermitteln der Schwingungsbewegung des beweglichen Elements auf der Grundlage einer Beschleunigung zugeordnet ist, die durch diese schwingende Bewegung erzeugt wird, um ein Ermittlungssignal zu erzeugen, das einen Bewegungsparameter des beweglichen Elements wiedergibt, und

daß die Steuerungseinrichtung (15) das Ermittlungssignal von der Bewegungsermittlungseinrichtung zum Ermitteln eines mit der Bewegung verbundenen Steuerparameters empfängt, und zum Synchronisieren des Anzeigezeitpunkts für die jeweiligen Abtastzeilen mit der Bewegung des beweglichen Elements.

2. Luftanzeigesystem nach Anspruch 1, wobei das bewegliche Element einen länglichen, handgehaltenen, beweglichen Körper (1) enthält, der die lichtemittierende Zellengruppierung trägt.

3. Luftanzeigesystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung (15) eine Anzeigedaten-Ausleseeinrichtung zum Auslesen von Anzeigedaten aus der Anzeigedatenspeichereinrichtung in einer gegebenen Abfolge mit einer gegebenen Geschwindigkeit und eine Treibereinrichtung zum Empfangen gegebener Bits der Anzeigedaten enthält, die durch die Anzeigedaten-Ausleseeinrichtung ausgelesen werden, wobei die Treibereinrichtung für die lichtemittierende Zellengruppierung und zum EIN- und AUS-Schalten der lichtemittierenden Zellengruppierungen ausgelegt ist, und eine Takt- bzw. Zeitpunktsteuereinrichtung zum Erhalten eines Triggersignals auf der Grundlage des Ermittlungssignals von der Schwingungsermittlungseinrichtung zum Steuern des Betriebstakts bzw. des Betätigungspunkts der Anzeigedaten- Ausleseeinrichtung und der Treibereinrichtung.

4. Luftanzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bewegungsermittlungseinrichtung (S, 20) einen Beschleunigungssensor enthält, der ein Ausgangssignal entsprechend einer Beschleunigung der Schwingungsbewegung des beweglichen Elements (1) erzeugt, und eine Signalverarbeitungseinrichtung zum Ermitteln eines speziellen Betriebspunkts bei der Schwingungsbewegung des beweglichen Elements durch Verarbeiten der Ausgangswellenform des Beschleunigungssensors.

5. Luftanzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bewegungsermittlungseinrichtung (5) ein Bewegungselement (7) aufweist, das innerhalb eines vorbestimmten Bereichs hin- und hergehend schwingt, der durch einen Führungsmechanismus (6) festgelegt ist, ansprechend auf eine im wesentlichen hin- und hergehende Schwingungsbewegung des beweglichen Elements (1) und einen Positionssensor zum kontaktfreien Ermitteln des Bewegungselements, wenn es durch eine vorbestimmte Position hindurchläuft, die zwischen beiden Enden des vorbestimmten Bereichs festgelegt ist.

6. Luftanzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bewegungsermittlungseinrichtung (S, 20) eine Anzeigeeinleitungszeitpunkteinstelleinrichtung enthält, die auf die im wesentlichen hin- und hergehende wiederholte Schwingungsbewegung des beweglichen Elements (1) anspricht, um die Taktsteuereinrichtung zum Einstellen einer Verzögerungsperiode ausgehend vom Auftreten des Ermittlungssignals der Schwingungsermittlungseinrichtung bis zur Einleitung der Auslesung der Anzeigedaten durch die Anzeigedatenauslesesteuereinrichtung auf der Grundlage einer momentanen Schwingungsgeschwindigkeit zu einem gegebenen Punkt der Schwingungsbewegung und/oder einer Wiederholungsperiode der Schwingungsbewegung einzustellen.

7. Luftanzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bewegungsermittlungseinrichtung (S, 20) eine Datenausgabegeschwindigkeitseinstelleinrichtung enthält, die auf die im wesentlichen hin- und hergehende wiederholte Schwingungsbewegung des beweglichen Elements 1 zum Steuern der Takteinrichtung anspricht, um die Auslesegeschwindigkeit der Anzeigedaten durch die Anzeigedatenauslesesteuereinrichtung auf der Grundlage einer momentanen Schwingungsgeschwindigkeit zu einem gegebenen Punkt der Schwingungsbewegung und/oder einer Wiederholungsperiode der Schwingungsbewegung einzustellen.

8. Luftanzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuereinrichtung eine Schwingungsmodusunterscheidungseinrichtung zum Unterscheiden eines aktuellen Schwingungsmodus von mehreren im vornherein eingestellten Schwingungsmoden aufweist, die relativ zu der Schwerkraftrichtung festgelegt sind, und eine Datenauswahleinrichtung zum selektiven Identifizieren von einem von mehreren Bilddatenfeldern, die in der Anzeigedatenspeichereinrichtung auf der Grundlage des Ausgangssignals der Schwingungsmodusunterscheidungseinrichtung gespeichert sind.

9. Luftanzeigesystem nach Anspruch 4, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung der Bewegungsermittlungseinrichtung (S, 20) einen maximalen Scheitel und einen minimalen Scheitel der Ausgangswellenform des Beschleunigungssensors ermittelt.

10. Luftanzeigesystem nach Anspruch 4, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung der Bewegungsermittlungseinrichtung (S, 20) einen Nulidurchgang der Ausgangswellenform des Beschleunigungssensors ermittelt.

11. Luftanzeigesystem nach Anspruch 4, außerdem aufweisend eine Schwingungsperiodenermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Wiederholungsperiode der Schwingungsbewegung auf der Grundlage des Ausgangssignals des Beschleunigungssensors.

12. Luftanzeigesystem nach Anspruch 4, außerdem aufweisend eine Schwingungsgeschwindigkeitsermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer momentanen Schwingungsgeschwindigkeit zu einem gewünschten Punkt der Schwingungsbewegung auf der Grundlage des Ausgangssignals des Beschleunigungssensors.

13. Luftanzeigesystem nach Anspruch 5, zusätzlich aufweisend einen zweiten Positionssensor zum Ermitteln des Bewegungselements (7), wenn es durch den zweiten Ermittlungspunkt läuft, der mit einem deutlich kleineren Zwischenraum zum Ermittlungspunkt des Positionssensors in der Schwingungsermittlungseinrichtung festgelegt ist, in kontaktfreier Weise.

14. Luftanzeigesystem nach Anspruch 13, außerdem aufweisend eine Schwingungsperiodenermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Wiederholungsperiode der Schwingungsbewegung auf der Grundlage des Ausgangssignals des Positionssensors.

15. Luftanzeigesystem nach Anspruch 13, außerdem aufweisend eine Schwingungsperiodenermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Wiederholungsperiode der Schwingungsbewegung auf der Grundlage einer Differenz der Zeitpunkte der Ermittlungssignale des Positionssensors und des zweiten Positionssensors.

16. Luftanzeigesystem nach Anspruch 13, außerdem aufweisend eine Schwingungsmodusunterscheidungseinrichtung zum Unterscheiden eines aktuellen Schwingungsmodus von mehreren vorab eingestellten Schwingungsmoden, die relativ zu der Schwerkraftrichtung festgelegt sind, auf der Grundlage der Symmetrie und Asymmetrie der hin- und hergehenden Bewegung der Bewegung, die durch das Verarbeiten der Ausgangssignale des Positionssensors und des zweiten Positionssensors ermittelt wird.

17. Luftanzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Steuereinrichtung 15 die lichtemittierende Zellengruppierung zum Beleuchten von einer oder mehreren ausgewählten lichtemittierenden Zellen im wesentlichen zur selben Zeit treibt.

18. Luftanzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Steuereinrichtung 15 durch einen in ihr vorgesehenen internen Taktgeber ein Zeilenverschiebungsintervall auf der Grundlage des Ermittlungssignals ermittelt.

19. Luftanzeigesystem nach Anspruch 18, wobei die Steuereinrichtung 15 eine Austastzone festlegt, in welcher keine Bilder angezeigt werden, und eine Anzeigezone, in welcher ein Feld des Anzeigebilds in dem Luftanzeigebereich angezeigt wird und ein Zeilenverschiebungsintervall zum Verschieben einer gegebenen Anzahl von Abtastzeilen entsprechend einem Feld innerhalb der Anzeigezone ermittelt.

20. Luftanzeigesystem nach Anspruch 19, wobei die Steuereinrichtung 15 das vorauseilende Ende der Anzeigezone mittels eines internen Taktgebers ermittelt und die lichtemittierenden Elemente zum Einleiten des Anzeigevorgangs triggert bzw. auslöst.

21. Luftanzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Bewegungsermittlungseinrichtung (S, 20) die Ermittlungssignale erzeugt, deren Eigenschaften sich abhängig von der Verlaufkurve oder der Orientierung des beweglichen Elements (1), das sich in der Bewegung befindet, variieren, und wobei die Steuereinrichtung einen aktuellen Bewegungsmodus von mehreren vorbestimmten Bewegungsmoden ermittelt, in welcher die Verhaltensmuster des beweglichen Elements voneinander unterschiedlich sind, auf der Grundlage der Signaleigenschaften des Ermittlungssignals.

22. Luftanzeigesystem nach Anspruch 21, wobei die Datenspeichereinrichtung die Anzeigedaten für mehrere Felder speichert, wobei die Anzeigedaten für jedes Feld den mehreren Bewegungsmoden des beweglichen Elements (1) zugeordnet sind, und wobei die Steuereinrichtung (15) die Anzeigedaten für ein dem aktuellen Bewegungsmodus entsprechenden Feld auswählt.

23. Luftanzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bewegungsermittlungseinrichtung ein Bewegungselement (7) aufweist, das ansprechend auf die Beschleunigung der Bewegung des beweglichen Elements (1) über einen gegebenen Hub schwingt, und einen Detektor (8) zum Ermitteln der Schwingungsbewegung.

24. Luftanzeigesystem nach Anspruch 23, wobei die Position des Detektors (8) so gewählt wird, daß das Bewegungselement (7) schwingend zwischen beiden Abschlußenden des gegebenen Hubs ermittelt wird.

25. Luftanzeigesystem nach Anspruch 24, wobei die Position des Detektors (8) ausgewählt wird, um das Bewegungselement (7) schwingend in eine Position entsprechend einer im wesentlichen Zwischenposition des beweglichen Elements im Hubbereich zu ermitteln.

26. Luftanzeigesystem nach Anspruch 25, wobei die Steuereinrichtung (15) eine Anzeigezone festlegt, die in der Bewegungszwischenposition zentriert ist, in welcher ein Feld des Anzeigebilds angezeigt wird, und Austastzonen, in welchen keine Bilder angezeigt werden, und in dem Hubbereich, das Zeilenverschiebungsintervall zum Verschieben einer gegebenen Anzahl von Abtastzeilen entsprechend einem Feld innerhalb der Anzeigezone ermittelt.

27. Luftanzeigesystem nach Anspruch 24, wobei der Pfad des Bewegungselements (7) als schräg relativ zu der Achse festgelegt wird, entlang welcher die lichtemittierenden Zellen der lichtemittierenden Zellengruppierung ausgerichtet sind, um Signaleigenschaften des Ermittlungssignals abhängig von der Orientierung des sich in Bewegung befindlichen beweglichen Elements zu differenzieren.

28. Luftanzeigesystem nach Anspruch 27, wobei die Steuereinrichtung einen aktuellen Bewegungsmodus von mehreren vorbestimmten Bewegungsmoden ermittelt, in welchen die Orientierungen des beweglichen Elements (1) zueinander unterschiedlich sind, auf der Grundlage der Signaleigenschaften des Ermittlungssignals.

29. Luftanzeigesystem nach Anspruch 28, wobei das Bewegungselement (7) durch ein Führungselement (6) getragen ist, das auf dem beweglichen Element derart bewegungslos fixiert ist, daß das bewegliche Element (7) dem Detektor mit einem vorbestimmten Zwischenraum dazwischen gegenüberliegen kann.

30. Luftanzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bewegungsermittlungseinrichtung (20) einen Beschleunigungssensor aufweist, der ein Ermittlungssignal erzeugt, das abhängig von der Größe der Beschleunigung veränderlich ist, die durch die Bewegung des beweglichen Elements induziert wird.

31. Luftanzeigesystem nach Anspruch 30, wobei die Steuereinrichtung (15) die Spitzenwerte bzw. Scheitel des Ermittlungssignals ermittelt, um einen Zeitpunkt zu ermitteln, zu welchem das bewegliche Element sich in einer im wesentlichen Zwischenposition in einem Hubbereich der Schwingungsbewegung befindet.