JP2006098674A - 制御データ生成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光パターンを規定する制御データを容易に生成すること。また、制御データを規定するパラメータの指定や変更や再利用などの作業を可能又は容易にすること。
【解決手段】表示座標規定手段30は、現在時刻tに基づいて所望の1次元キャラクタを表示すべき発光装置上の1次元座標Jを算定する。また、移動キャラクタ構成手段200は、i=k−Jとし、同時に現在時刻tに応じた位相時刻τを求めて、キャラクタ定義手段20から、引数(i,τ)に対する1次元キャラクタを与える関数値x(i,τ)を各色(赤、緑、青)毎に得る。そして、移動キャラクタ構成手段200は、表示座標規定手段30によって与えられる1次元座標Jとキャラクタ定義手段20によって与えられる発光強度の関数x(i,τ)に基づいて所望の制御データ(即ち、各色毎の輝度Zr(k,t),Zg(k,t),Zb(k,t))を算定して、所定の記憶領域上に出力する。
【選択図】図3
【解決手段】表示座標規定手段30は、現在時刻tに基づいて所望の1次元キャラクタを表示すべき発光装置上の1次元座標Jを算定する。また、移動キャラクタ構成手段200は、i=k−Jとし、同時に現在時刻tに応じた位相時刻τを求めて、キャラクタ定義手段20から、引数(i,τ)に対する1次元キャラクタを与える関数値x(i,τ)を各色(赤、緑、青)毎に得る。そして、移動キャラクタ構成手段200は、表示座標規定手段30によって与えられる1次元座標Jとキャラクタ定義手段20によって与えられる発光強度の関数x(i,τ)に基づいて所望の制御データ(即ち、各色毎の輝度Zr(k,t),Zg(k,t),Zb(k,t))を算定して、所定の記憶領域上に出力する。
【選択図】図3
Description
本発明は、発光素子を有する発光ユニットを線状に1次元配列して構成される発光装置の各発光ユニットの輝度を制御する制御データを生成する装置に関する。
この装置は、電飾(イルミネーション)、信号表示、情報表示、或いは、照明などの輝度制御に大いに有用なものである。
この装置は、電飾(イルミネーション)、信号表示、情報表示、或いは、照明などの輝度制御に大いに有用なものである。
発光素子を線状に配列した発光装置としては、例えば下記の特許文献1や或いは特許文献2に記載されている発光装置などが知られている。
また、発光素子を線状に配列したその他の発光装置としては、クリスマスツリーなどに用いられる電飾(イルミネーション)などが一般的である。
また、発光素子を線状に配列したその他の発光装置としては、クリスマスツリーなどに用いられる電飾(イルミネーション)などが一般的である。
これらの従来の発光装置では、例えばLEDなどに代表される各発光素子の発光に関するON/OFF制御を行うことが可能ではあるものの、これらのON/OFF制御は、タイマーを用いて単純な発光パターンを周期的に繰り返すものが殆どである。
また、個々の発光素子に対する多段階に渡ってのきめ細かい輝度制御を行うものや、或いは光の3原色等を用いた光の色合成に基づく色調制御などを行うものは特に見当たらない。
このため、発光素子を線状に1次元配列した発光装置の発光パターンを規定する制御データとしては、従来は極めて単純な形態のものしか用いられていなかった。
特開2002−289004
特開2003−347593
また、個々の発光素子に対する多段階に渡ってのきめ細かい輝度制御を行うものや、或いは光の3原色等を用いた光の色合成に基づく色調制御などを行うものは特に見当たらない。
このため、発光素子を線状に1次元配列した発光装置の発光パターンを規定する制御データとしては、従来は極めて単純な形態のものしか用いられていなかった。
一方、きめ細かい輝度制御や色調制御などによって、所定の1次元キャラクタを構成したり、そのキャラクタの輝度または色調を自在に変化させたり、或いはそのキャラクタの1次元運動を表現したりするためには、その発光パターンを規定する制御データとして、高度、複雑、かつ大量の情報が必要となる。
しかしながら、その様な制御データを生成することは決して容易ではなく、例えばアニメーション制作技術などに係わる従来の平面画像に対するコンピュータグラフィックス技術を単純に導入しただけでは、図らずも、制御データ生成装置を具現するコンピュータシステムが極めて複雑な構成になってしまう。即ち、その様なアプローチは、システム構成、運用、使い勝手、性能などのあらゆる観点から全く現実的ではない。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、所望の発光パターンを規定する制御データを容易に生成するための制御データ生成装置を実現することである。
また、本発明の更なる目的は、上記の制御データを規定するパラメータの指定や変更や再利用などの作業を可能或いは容易にすることである。
ただし、上記の個々の目的は、本発明の個々の手段の内の少なくとも何れか1つによって、個々に達成されれば十分であって、本願の個々の発明(下記の個々の手段)は、上記の全ての課題を同時に解決する具体的実施形態が存在することを必ずしも保証するものではない。
また、本発明の更なる目的は、上記の制御データを規定するパラメータの指定や変更や再利用などの作業を可能或いは容易にすることである。
ただし、上記の個々の目的は、本発明の個々の手段の内の少なくとも何れか1つによって、個々に達成されれば十分であって、本願の個々の発明(下記の個々の手段)は、上記の全ての課題を同時に解決する具体的実施形態が存在することを必ずしも保証するものではない。
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、本発明の第1の手段は、発光素子を有する発光ユニットをK個(K≧2)線状に1次元配列して構成される発光装置の各発光ユニットの輝度を制御する制御データを生成する装置において、連続して配置されたD個(1≦D≦K)の発光ユニットを用いて表示される1次元キャラクタの発光パターンを規定するキャラクタ定義手段と、1次元キャラクタを表示すべき発光装置上の1次元座標Jを所定の表示周期単位に規定する表示座標規定手段と、発光パターンと1次元座標Jとを用いて、上記の制御データを生成する移動キャラクタ構成手段とを備え、上記のキャラクタ定義手段によって、1次元キャラクタ上に固定されたキャラクタ内での座標iに対する輝度を規定する位置対輝度データを保持することである。
即ち、本発明の第1の手段は、発光素子を有する発光ユニットをK個(K≧2)線状に1次元配列して構成される発光装置の各発光ユニットの輝度を制御する制御データを生成する装置において、連続して配置されたD個(1≦D≦K)の発光ユニットを用いて表示される1次元キャラクタの発光パターンを規定するキャラクタ定義手段と、1次元キャラクタを表示すべき発光装置上の1次元座標Jを所定の表示周期単位に規定する表示座標規定手段と、発光パターンと1次元座標Jとを用いて、上記の制御データを生成する移動キャラクタ構成手段とを備え、上記のキャラクタ定義手段によって、1次元キャラクタ上に固定されたキャラクタ内での座標iに対する輝度を規定する位置対輝度データを保持することである。
ただし、ここで、用いる発光ユニットの個数Kは、複数であれば本発明を適用することができるが、その個数Kは8以上にするのがより望ましい。更に望ましくは、その個数Kは20以上が良い。また、この個数を制約する上限値は特に存在しない。ただし、上記の発光装置に対して実時間で上記の制御データを送出する駆動制御装置の性能または台数や、発光パターンの表示頻度(変更周期)や、用いるLEDドライバICの性能などによっては、発光装置に搭載すべき発光ユニットの台数が制約される場合がある。
また、上記の各発光ユニットは、1つの発光素子を用いて構成しても良いし、複数の発光素子を用いて構成しても良い。また、これらは、例えばLEDなどの周知の発光素子を用いて構成することができ、それらの発光素子のピーク波長や発光スペクトルや発光性能などは任意で良い。
また、発光ユニットを線状に1次元配列する配列形態は任意で良く、よって、上記の発光ユニットは、1直線上に配列しても良いし、平面上の曲線上に配列しても良いし、曲面上の曲線上に配列しても良い。
また、発光ユニットを線状に1次元配列する配列形態は任意で良く、よって、上記の発光ユニットは、1直線上に配列しても良いし、平面上の曲線上に配列しても良いし、曲面上の曲線上に配列しても良い。
また、1次元キャラクタの長さに相当する上記の個数D(以下、キャラクタ長Dと言う)は、可変長としても良い。また、その長さは動的に変更しても良い。
また、上記の1次元座標Jは、キャラクタ長Dを有する1次元キャラクタの先頭アドレス(座標iが最小の位置)でも終端アドレス(座標iが最大の位置)でも良く、また、その略中央のアドレスを指定する様にしても良い。キャラクタ長Dが可変長の場合には、その略中央のアドレスを指定する様にすると都合がよいこともある。
また、上記の1次元座標Jは、キャラクタ長Dを有する1次元キャラクタの先頭アドレス(座標iが最小の位置)でも終端アドレス(座標iが最大の位置)でも良く、また、その略中央のアドレスを指定する様にしても良い。キャラクタ長Dが可変長の場合には、その略中央のアドレスを指定する様にすると都合がよいこともある。
また、1台の発光装置上に表示する1次元キャラクタの数は任意でよい。また、1次元キャラクタを複数表示する場合には、それらに全く別々の運動をさせても良い。その場合に、複数の1次元キャラクタを重ねて表示しても良い。
また、本発明の制御データ生成装置は、制御対象となる発光装置の駆動中にリアルタイムに動作させても良いし、バッチ処理によって目的の制御データを生成しておいても良い。また、その制御データの生成過程を適当な複数段階に分割して、その途中までをバッチ処理によって実行し、その途中以降をリアルタイムで動作させる様にしても良い。
即ち、本発明の制御データ生成装置の動作と、制御対象となる発光装置の駆動とは、必ずしも同期させる必要があるものではなく、よって、両者は分離して認識することができるものである。
即ち、本発明の制御データ生成装置の動作と、制御対象となる発光装置の駆動とは、必ずしも同期させる必要があるものではなく、よって、両者は分離して認識することができるものである。
また、本発明の第2の手段は、上記の第1の手段のキャラクタ定義手段において、発光パターンを動的又は周期的に変化させるキャラクタ変形手段を備えることである。ただし、ここで、1次元キャラクタの発光パターンが変形するとは、少なくとも以下の何れか1項目の意味である。勿論、複数の項目について同時に変化させても良い。
(a)その1次元キャラクタを構成するD個の発光ユニットの内の少なくとも1つの輝度が変化する。
(b)その1次元キャラクタを構成するD個の発光ユニットの内の少なくとも1つの色調が変化する。
(c)その1次元キャラクタのキャラクタ長Dが変化する。
(a)その1次元キャラクタを構成するD個の発光ユニットの内の少なくとも1つの輝度が変化する。
(b)その1次元キャラクタを構成するD個の発光ユニットの内の少なくとも1つの色調が変化する。
(c)その1次元キャラクタのキャラクタ長Dが変化する。
また、本発明の第3の手段は、上記の第2の手段のキャラクタ変形手段において、1次元キャラクタの変形周期ΔT内での位相時刻τに対する輝度を規定する時間対輝度データを保持し、この時間対輝度データを、位相時刻τと輝度とをそれぞれ正規化したデータ形式にすることである。
ただし、上記の位相時刻τは、1次元キャラクタの表示時刻tに対して、次式(1)を満たすものとする。
(位相時刻τ)
t=nΔT+τ (0≦τ<ΔT=定数,nは整数) …(1)
ただし、上記の位相時刻τは、1次元キャラクタの表示時刻tに対して、次式(1)を満たすものとする。
(位相時刻τ)
t=nΔT+τ (0≦τ<ΔT=定数,nは整数) …(1)
また、本発明の第4の手段は、上記の第1乃至第3の何れか1つの手段において、上記の位置対輝度データを、座標iと輝度とをそれぞれ正規化したデータ形式にすることである。この時、上記の位置対輝度データにおいては、1次元キャラクタ上での1次元キャラクタ内の位置と輝度はそれぞれ何れも0以上1以下の数値によって表現される。
また、本発明の第5の手段は、上記の第1乃至第4の何れか1つの手段のキャラクタ定義手段において、3原色の各LED毎に輝度をそれぞれ個別に設定することによって発光パターンを色調自在に規定する色合成手段を備えることである。
この色合成手段の適用は、勿論、駆動制御対象となる上記の発光装置が、3原色の各LEDの具備に基づいてフルカラー制御可能であることを前提としている。
この色合成手段の適用は、勿論、駆動制御対象となる上記の発光装置が、3原色の各LEDの具備に基づいてフルカラー制御可能であることを前提としている。
また、本発明の第6の手段は、上記の第1乃至第5の何れか1つの手段のキャラクタ定義手段において、1次元キャラクタの表示時刻t又は座標iに対する輝度を規定するパラメータを入力するためのグラフィカル・ユーザインタフェイスを設け、そのグラフィカル・ユーザインタフェイスによって、入力フィールドを形成する所定のグラフ上に指定された複数の位置操作可能な制御点の座標に基づいて、上記のパラメータを生成することである。
ただし、上記の制御点の数は任意で良い。例えば4つの制御点を与えれば1本のベジェ曲線を形成することができる。また、その様な曲線は、スプライン関数を使って求めても良い。即ち、これらの制御点は、その様な所望の曲線上の点であっても、そうでなくても良い。
そして、これらの曲線を表す関数を使えば連続関数を定義することができるので、所定の定義域内の任意の独立変数(即ち、表示時刻t又は座標i)の値に対して、各輝度を一意に規定することができる。ただし、スプライン関数を用いる代わりに線形補間を実施しても良い。また、線形補間を実施する場合には、制御点の数を比較的多めに指定することが望ましい。
そして、これらの曲線を表す関数を使えば連続関数を定義することができるので、所定の定義域内の任意の独立変数(即ち、表示時刻t又は座標i)の値に対して、各輝度を一意に規定することができる。ただし、スプライン関数を用いる代わりに線形補間を実施しても良い。また、線形補間を実施する場合には、制御点の数を比較的多めに指定することが望ましい。
また、本発明の第7の手段は、上記の第1乃至第6の何れか1つの手段において、視覚に係わる感覚の法則に基づいて、発光ユニットの輝度を補正する視覚補正手段を設けることである。
ただし、視覚に係わる感覚の法則としては、周知の法則を用いることができ、例えばスチーブンス(Stevens )の冪関数の法則などを用いることができる。その他の適用可能な感覚の法則としては、例えば「ウェバー(Weber )の法則」や「ウェバー・フェチナー(Weber-Fechner )の法則」などがある。
ただし、視覚に係わる感覚の法則としては、周知の法則を用いることができ、例えばスチーブンス(Stevens )の冪関数の法則などを用いることができる。その他の適用可能な感覚の法則としては、例えば「ウェバー(Weber )の法則」や「ウェバー・フェチナー(Weber-Fechner )の法則」などがある。
また、本発明の第8の手段は、上記の第1乃至第7の何れか1つの手段において、発光装置上で一次元キャラクタが表示されない領域である背景領域における輝度を、キャラクタ定義手段及び表示座標規定手段に対して独立に規定する背景パターン定義手段を設けることである。
ここで定義する背景の発光パターン(輝度、色調、模様など)は、動的に変化させても良い。例えば、カオス演算などを使って、時々刻々と微妙に変化する背景の発光パターンを別個に算定することも可能である。
ここで定義する背景の発光パターン(輝度、色調、模様など)は、動的に変化させても良い。例えば、カオス演算などを使って、時々刻々と微妙に変化する背景の発光パターンを別個に算定することも可能である。
また、本発明の第9の手段は、上記の第1乃至第8の何れか1つの手段において、一次元キャラクタの輝度を上記の1次元座標Jに依存させつつ、一次元キャラクタの輝度を上記のキャラクタ定義手段に対して独立に規定するグラデーション付与手段を備えることである。
例えば3原色LEDを用いて色調も可変とする場合には、このグラデーション付与手段を各色毎に個別に独立させて設けても良い。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
例えば3原色LEDを用いて色調も可変とする場合には、このグラデーション付与手段を各色毎に個別に独立させて設けても良い。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
以上の本発明の手段によって得られる効果は以下の通りである。
即ち、本発明の第1の手段によれば、所望の発光パターンを生成する機能を、1次元キャラクタの長さや輝度や或いは色調などを規定する定義機能(:キャラクタ定義手段に対応)と、その1次元キャラクタが表示されるべき位置を規定する座標演算機能(:表示座標規定手段に対応)と、それらの情報を適当に合成して移動するキャラクタを表現する機能(:移動キャラクタ構成手段に対応)とに分離することができる。
そして、これらの機能を実現する各手段(キャラクタ定義手段、表示座標規定手段、移動キャラクタ構成手段)は、データ関連上、相互に独立に構成することができる。
即ち、本発明の第1の手段によれば、所望の発光パターンを生成する機能を、1次元キャラクタの長さや輝度や或いは色調などを規定する定義機能(:キャラクタ定義手段に対応)と、その1次元キャラクタが表示されるべき位置を規定する座標演算機能(:表示座標規定手段に対応)と、それらの情報を適当に合成して移動するキャラクタを表現する機能(:移動キャラクタ構成手段に対応)とに分離することができる。
そして、これらの機能を実現する各手段(キャラクタ定義手段、表示座標規定手段、移動キャラクタ構成手段)は、データ関連上、相互に独立に構成することができる。
したがって、本発明の第1の手段によれば、発光装置上に表示したい所望の発光パターン全体を変更したり修正したりする場合に、その変更や修正を必要な部位だけに留めることができ、背景などをも含み得る発光装置上の発光パターン全体を差し替える必要がなくなる。例えば、1次元キャラクタが運動する速度だけを修正したい場合には、各時刻における上記の1次元座標Jのみを変更すれば良く、よって、キャラクタ定義手段によって規定されている1次元キャラクタの移動しない発光パターン自身や、背景などをも含み得る発光装置上の発光パターン全体などを修正する必要がなくなる。また、各時刻の1次元座標Jの変更は、少数のパラメータの修正だけで容易に実施することができる。
よって、本発明によれば、1次元キャラクタを有する表示内容の修正が極めて容易となる。また、1次元キャラクタの長さや輝度や或いは色調などが規定された定義情報などは、再利用や再構成も容易となる。
したがって、本発明によれば、1次元キャラクタを有する発光パターンを表わす制御データの生産性を非常に高くすることができる。
したがって、本発明によれば、1次元キャラクタを有する発光パターンを表わす制御データの生産性を非常に高くすることができる。
また、上記の1次元キャラクタの発光パターンは動的又は周期的に変化させても良い(本発明の第2の手段)。これにより、1次元キャラクタの表現をより豊かにすることができる。
また、本発明の第3の手段によれば、1次元キャラクタの変形周期ΔTの変更に対して、時間対輝度データを変更する必要がなくなる。したがって、本発明の第3の手段によれば、1次元キャラクタを周期的に変形する1次元キャラクタの発光パターンを作成した場合に、その変形周期ΔTだけを後から容易に変更することができる。
また、発光装置によっては、輝度の表現の自由度が異なる。例えば、各発光ユニットの輝度をそれぞれ4ビットで表現する発光装置においては16段階の輝度が有り得、各発光ユニットの輝度をそれぞれ8ビットで表現する発光装置においては256段階の輝度が有り得る。本発明の第3の手段によれば、この様な自由度の違い、即ち、適用対象となる発光装置の違いに対しても、時間対輝度データを変更する必要がなくなる。
また、本発明の第4の手段によれば、1次元キャラクタのキャラクタ長Dの変更に対して、位置対輝度データを変更する必要がなくなる。したがって、本発明の第4の手段によれば、1次元キャラクタのキャラクタ長Dを静的または動的に変更したい場合に、そのキャラクタ長Dだけを随時容易に変更することができる。
また、本発明の第4の手段によれば、上記の第3の手段と同様に、適用対象となる発光装置の輝度の自由度の違いに対しても、位置対輝度データを変更する必要がなくなる。
また、本発明の第4の手段によれば、上記の第3の手段と同様に、適用対象となる発光装置の輝度の自由度の違いに対しても、位置対輝度データを変更する必要がなくなる。
また、本発明の第5の手段によれば、表示する発光パターンの輝度や色調を自在に設定できるので、キャラクタを有する発光パターンの表現をより豊かにすることができる。
また、本発明の第6の手段によって、上記の様な曲線を表す関数を使えば、極めて容易に所望の連続関数を定義することができるので、所定の定義域内の任意の独立変数(即ち、表示時刻t又は座標i)の値に対して各輝度を一意に規定したり、或いはそれらを変更したりすることが、極めて容易になる。このため、発光パターンを規定する制御データを作成する作業の生産性を高く確保することができる。
また、本発明の第7の手段によれば、感覚の法則に基づいて、人間にとっての心理学的な見た目の明るさと、上記のキャラクタ定義手段などで規定される物理的な輝度との間の関係を改良若しくは是正することができる。このため、上記のキャラクタ定義手段などによって規定される1次元キャラクタのイメージを極力そこで定義された強度に応じてそのまま視認者に伝えることができる。
また、本発明の第8の手段によれば、上記のキャラクタ定義手段などとは独立に、所望の背景を個別に作成することができる。この様な背景データは、1次元キャラクタとは独立に作成することができる。
また、本発明の第9の手段によれば、キャラクタ定義手段に対して独立に、1次元キャラクタの表示座標に応じて、そのキャラクタの輝度を変化させることができる。このため、キャラクタ定義手段の独立性を維持したまま、発光パターンの表現を豊かにすることができる。
本発明を実施する上では、LEDの色は唯一1色でも良いし、幾つの色を用いても良いし、どんな発光色のLEDを用いても良い。LEDの発光色の種類は多いほど、幅広い色表現が可能となるが、光の色合成を光の3原色を用いて制御する場合には、色度図上の可視領域は3角形で概ね近似できるので、通常は、一般のカラーテレビの場合と同様に、3原色あれば十分だと考えられる。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
図1−A,−Bにそれぞれ、本実施例1の一次元キャラクタ10の空間軸に対する論理的な構成図、及び時間軸に対する論理的な構成図を示す。図1−Aの一次元キャラクタ10は、連続的に配列された計6つの発光ユニット121を用いて表示することができる。即ち、この一次元キャラクタ10のキャラクタ長Dは6である。この一次元キャラクタ10は、発光ユニット121を総計K個線状に1次元配置した発光装置上に表示される。以下、その発光装置上に固定された1次元座標を整数k(1≦k≦K)で表す。即ち、座標kの値は、発光装置を構成する各発光ユニット121に対してそれぞれ配列順に割り振った通し番号に対応させる。
また、図1−Aの6つの発光ユニット121にそれぞれ記載されている番号(0〜5)は、1次元キャラクタ10上に固定されたキャラクタ内の座標i(0≦i≦D−1)を示している。そして、1次元キャラクタ10を構成するこれら6つの各発光ユニット121の輝度又は色調は、後述のキャラクタ定義手段20(図2)によって任意に設定することができる。
一方、図1−Bは、i=3の発光ユニット121の時間的な変化を示している。ここで、変数τは前述の式(1)の位相時刻を示している。即ち、このグラフの縦軸yは1次元キャラクタ10のi=3における輝度を表している。
以下、この様に輝度が周期的に変化する1次元キャラクタ10の定義方式について説明する。
以下、この様に輝度が周期的に変化する1次元キャラクタ10の定義方式について説明する。
図2に、上記の1次元キャラクタ10を定義するキャラクタ定義手段20の論理的な構成を示す。グラフG1、G2はそれぞれ、正規化された時間対輝度データと、正規化された位置対輝度データを表している。例えばグラフG1では、位相時刻τに対応する1次元キャラクタ10の当該変形周期ΔT内のキャラクタ表示時刻とその時刻の輝度はそれぞれ何れも0以上1以下の数値によって表現されている。また、グラフG2では、座標iに対応する1次元キャラクタ10内の位置とそこの輝度はそれぞれ何れも0以上1以下の数値によって表現されている。
位相時刻τは、図中の係数乗算手段21により正規化され、次式(2)にしたがって、グラフG1(:時間対輝度データ)で表される関数の引数(独立変数)として用いられる。この関数値(従属変数)をy1とする。勿論、グラフG1が定数関数を表す場合には、特にこの様な処理は必要ないが、この様な処理により、発光パターンを周期的に変化させる場合の本発明のキャラクタ変形手段を構成することができる。
(時間対輝度データG1を用いた演算処理)
y1=G1(τ/ΔT) (0≦y1≦1) …(2)
(時間対輝度データG1を用いた演算処理)
y1=G1(τ/ΔT) (0≦y1≦1) …(2)
一方、座標iは、図中の係数乗算手段22により正規化され、次式(3)にしたがってグラフG2(:位置対輝度データ)で表される関数の引数(独立変数)として用いられる。この関数値(従属変数)をy2とする。本図2では、この関数値y2を3原色LEDの各色毎にそれぞれ用意する例を例示している。
(位置対輝度データG2を用いた演算処理)
y2=G2(i/(D−1)) (0≦y2≦1) …(3)
ただし、ここで、例えば緑や青については、定数など(例:y2=0)に設定しても良い。また、駆動制御対象となる発光装置のLEDの種類が元々一色しかない場合などには、関数y2を1つだけ考えれば十分である。
y2=G2(i/(D−1)) (0≦y2≦1) …(3)
ただし、ここで、例えば緑や青については、定数など(例:y2=0)に設定しても良い。また、駆動制御対象となる発光装置のLEDの種類が元々一色しかない場合などには、関数y2を1つだけ考えれば十分である。
乗算手段23は、次式(4)にしたがって、上記の演算結果y1,y2を掛け合わせて、所望の1次元キャラクタ10の座標i及び位相時刻τに対する正規化された輝度y(i,τ)を算定する。
(正規化された輝度)
y(i,τ)=y1×y2 (0≦y(i,τ)≦1) …(4)
(正規化された輝度)
y(i,τ)=y1×y2 (0≦y(i,τ)≦1) …(4)
この正規化された輝度y(i,τ)と所定の関数fとを用いれば、次式(5)に従って、時空(i,τ)に対する実際に採用すべき物理的な輝度(即ち、視覚補正された輝度x(i,τ))を算定することができる。
(発光強度x(i,τ))
x(i,τ)=f(y(i,τ))≡255×y(i,τ)3 …(5)
f : 視覚補正演算を含んだ関数(視覚補正手段)
x(i,τ)=f(y(i,τ))≡255×y(i,τ)3 …(5)
f : 視覚補正演算を含んだ関数(視覚補正手段)
ここでは、Stevensの冪関数の法則を利用して、1次元キャラクタ10を構成する各発光ユニットの各発光強度x(i,τ)を算定している。
この関数fでは、発光強度を0〜255の256段階に規定するために、y(k)3 の係数として255を用いている。即ち、関数fは、次の各条件(a)〜(c)を前提として構成されている。
この関数fでは、発光強度を0〜255の256段階に規定するために、y(k)3 の係数として255を用いている。即ち、関数fは、次の各条件(a)〜(c)を前提として構成されている。
(a)各発光ユニットの発光強度(輝度)は少なくとも、略等間隔の256段階に制御可能である。
(b)発光パターンに対する視認者は、上記の256段階の発光強度の、最小の発光強度も最大の発光強度も認識(識別)することができる。即ち、発光装置の周辺にはその他の光(光源や反射や導波など)がない。
(c)各発光ユニットに関する視認者の感覚の強さは、その発光ユニットの出力(発光強度)の1/3乗に比例する(Stevensの冪関数の法則)。
(b)発光パターンに対する視認者は、上記の256段階の発光強度の、最小の発光強度も最大の発光強度も認識(識別)することができる。即ち、発光装置の周辺にはその他の光(光源や反射や導波など)がない。
(c)各発光ユニットに関する視認者の感覚の強さは、その発光ユニットの出力(発光強度)の1/3乗に比例する(Stevensの冪関数の法則)。
以上の様にして、正規化された時間対輝度データと、正規化された位置対輝度データを用いれば、1次元キャラクタ10の変形周期ΔTやキャラクタ長Dの変更に対して、各輝度データを変更する必要がなくなる。また、発光強度が256段階でない発光装置に対しても容易に対応することができる。
また、上記の関数G1,G2(時間対輝度データ、位置対輝度データ)を規定する際には、本発明の第6の手段のグラフィカル・ユーザインタフェイスを用いることが望ましい。その際、位置操作可能な制御点の数は任意で良いが、例えば10点〜30点程度あれば十分である。入力フィールドを構成するグラフ上でこの様な制御点の位置を操作すれば、図2に例示される様な所望の関数G1,G2を容易に得ることができる。この様なグラフ曲線は、スプライン関数を用いて求めても良いし、或いはベジェ曲線などを使って規定しても良い。
なお、3原色LEDを用いて光の色合成(フルカラー制御)を行う場合などには、上記の発光強度x(i,τ)は、LEDの各発光色毎に独立に決定する必要がある。したがって、その様な場合には、赤色LED、緑色LED、及び青色LEDの各発光強度を以下、それぞれxr(i,τ),xg(i,τ)、及びxb(i,τ)などと書く場合ある。また、これらの細かい表記(添え字r,g,b)を省略して単にx(i,τ)、或いは関数xなどと言う場合がある。なお、以下の各関数Zについても同様である。
以下、発光装置の各発光ユニット即ち、各座標k(1≦k≦K)において、表示時刻tに表示すべき3原色LEDの各輝度を次の様に表す。
Zr(k,t): k番目の発光ユニットの赤色LEDの輝度
Zg(k,t): k番目の発光ユニットの緑色LEDの輝度
Zb(k,t): k番目の発光ユニットの青色LEDの輝度
本発明の色合成手段は、これらの関数xや関数Z等を3色独立に定義したり使用したりすることにより実現することができる。
Zr(k,t): k番目の発光ユニットの赤色LEDの輝度
Zg(k,t): k番目の発光ユニットの緑色LEDの輝度
Zb(k,t): k番目の発光ユニットの青色LEDの輝度
本発明の色合成手段は、これらの関数xや関数Z等を3色独立に定義したり使用したりすることにより実現することができる。
ただし、ここで、引数に表示時刻tが記されているのは、本発明の制御データ生成装置の実行がバッチ処理によっても可能であるためである。即ち、制御データを作成する処理をバッチ処理で実行する場合には、表示時刻tを識別するための引数(表示時刻t)が必要となる。しかし、リアルタイム処理において、その様な識別が必要ないことは明らかであるので、以下の本実施例1ではこの引数の記述を省略することがある。
図3に本実施例1の制御データ生成装置800の論理的な構成を示す。表示座標規定手段30は、現在時刻tに基づいて、1次元キャラクタ10を表示すべき発光装置上の1次元座標Jを算定する。また、移動キャラクタ構成手段200は、i=k−Jとし、同時に現在時刻t(即ち、表示時刻t)に応じた式(1)の位相時刻τを求めて、上記のキャラクタ定義手段20(図2)から、引数(i,τ)に対する関数値x(i,τ)を各色(赤、緑、青)毎に得る。
そして、移動キャラクタ構成手段200は、表示座標規定手段30によって与えられる1次元座標Jと、キャラクタ定義手段20によって与えられる発光強度の関数x(i,τ)に基づいて、所望の制御データ(即ち、上記の輝度Zr(k,t),Zg(k,t),Zb(k,t))を算定して、所定の記憶領域上に出力する。
この時、例えば、用いる赤色LEDの輝度を256段階に表現する場合には、輝度Zr(k,t)を表すデータとして、8ビットの情報が必要となる。したがって、同様に他の色も制御する場合には、各表示時刻毎に3×Kバイトの制御データが必要となる。
この時、例えば、用いる赤色LEDの輝度を256段階に表現する場合には、輝度Zr(k,t)を表すデータとして、8ビットの情報が必要となる。したがって、同様に他の色も制御する場合には、各表示時刻毎に3×Kバイトの制御データが必要となる。
以下、本実施例1の表示座標規定手段の作用を図4に沿って説明する。1次元キャラクタ10を表示すべき発光装置上の1次元座標Jは、1次元キャラクタ10の先頭アドレス(i=0)を常時指している。発光装置上を運動する1次元キャラクタ10の運動中におけるキャラクタ表示時刻をtとし、運動開始時刻t0 におけるJの値をk0 、運動終了時刻t1 におけるJの値をk1 とする。
この時、その運動が等速運動であるならば、1次元座標Jはキャラクタ表示時刻tをパラメータとして、次式(6)によって与えられる。
(表示座標規定手段)
J=k0 +{(k1 −k0 )/(t1 −t0 )}×(t−t0 ) …(6)
即ち、所望の運動が等速運動である場合には、上記の境界条件(t0 ,k0 ),(t1 ,k1 )を与えれば、1次元座標Jを一意に規定することができる。また、座標Jを加速度運動させたい場合には、更に、中間座標(t2 ,k2 )、初速度、或いは加速度などを与えれば良い。
(表示座標規定手段)
J=k0 +{(k1 −k0 )/(t1 −t0 )}×(t−t0 ) …(6)
即ち、所望の運動が等速運動である場合には、上記の境界条件(t0 ,k0 ),(t1 ,k1 )を与えれば、1次元座標Jを一意に規定することができる。また、座標Jを加速度運動させたい場合には、更に、中間座標(t2 ,k2 )、初速度、或いは加速度などを与えれば良い。
即ち、上記の1次元座標Jは、所定の境界条件などの数個のパラメータだけで一意に決定することができる。したがって、これらの数個のパラメータを他の機能とは独立に保持する手段(記憶領域)を設ければ、所望の表示座標規定手段を容易に構成することができる。以下、この数個のパラメータをまとめてパラメータ群Pと言うことがある。
図5に本実施例1の発光パターンの生成手順200を示す。この生成手順200は、1次元キャラクタ10を表示すべき表示周期Δtを10ミリ秒とし、相異なる1次元キャラクタをM種類同時に所定の発光装置上に表示し、各1次元キャラクタ10の変形周期を何れもそれぞれ1.2秒にすることを前提として構成されたものである。したがって、ステップ233の変形周期ΔTの値は、(Δtを時間の1単位として)120に設定されている。
この生成手順200では、まず最初にステップ210にて位相時刻τにその初期値τ0(0≦τ0<ΔT=120)を設定する。次に、ステップ220では、背景パターンを設定する。この設定は、1〜Kまでの全ての各座標kに対して実行する。このパターン設定は、各座標の各発光ユニットの3原色LEDの輝度を各色毎に独立に設定する手段(背景パターン定義手段)により実行することができる。
Zr(k) : k番目の発光ユニットの赤色LEDの輝度
Zg(k) : k番目の発光ユニットの緑色LEDの輝度
Zb(k) : k番目の発光ユニットの青色LEDの輝度
Zr(k) : k番目の発光ユニットの赤色LEDの輝度
Zg(k) : k番目の発光ユニットの緑色LEDの輝度
Zb(k) : k番目の発光ユニットの青色LEDの輝度
ステップ230〜ステップ236は、位相時刻τを表示周期Δt毎に1進める処理であり、これにより、位相時刻τ(0≦τ<ΔT=120)が常時正確に維持される。
ステップ240では、用いられるM種類の1次元キャラクタ10を定義する定義ファイルのファイル番号m(1≦m≦M)を初期化する。ただし、各1次元キャラクタ10を定義する個々の定義ファイルの内容はそれぞれ任意で良い。例えば、キャラクタ長Dや時間対輝度データG1や位置対輝度データG2などは、それぞれ各定義ファイル毎に任意に確定されていれば良い。
ステップ240では、用いられるM種類の1次元キャラクタ10を定義する定義ファイルのファイル番号m(1≦m≦M)を初期化する。ただし、各1次元キャラクタ10を定義する個々の定義ファイルの内容はそれぞれ任意で良い。例えば、キャラクタ長Dや時間対輝度データG1や位置対輝度データG2などは、それぞれ各定義ファイル毎に任意に確定されていれば良い。
ステップ250では、図6の一次元キャラクタ10の設定手順300に従って、上記の輝度変数Zr(k) ,Zg(k) ,Zb(k) を更新(上書き)する。この更新は勿論上書きによって実施されるので、該当個所の背景パターンのデータはその更新と同時に消失される。したがって、ステップ250〜ステップ265によって繰り返される輝度変数の更新処理は、キャラクタが発光装置上で重なった際の表示の優先順位とは逆順に実施すべきである。言い換えれば、上記のファイル番号m(1≦m≦M)は、キャラクタの表示位置が重なった場合の表示優先順位の低いキャラクタから昇順に割り振るべきである。
以下、ステップ250で呼び出して実行すべき設定手順300(図6)について詳しく説明する。設定手順300の最初のステップであるステップ310では、前述の本発明の表示座標規定手段(例:式(6))によって、ファイル番号mの定義ファイルを用いて定義される1次元キャラクタ10を表示すべき発光装置上の1次元座標Jを算定する。この時、前述のパラメータ群Pも勿論、各1次元キャラクタ10毎に用意されているものとする。
次に、ステップ320では、その1次元キャラクタ10の少なくとも一部分が、発光装置上(1≦k≦K)に位置するか否かを次式(7)に基づいて判定する。
(表示条件判定)
1≦J+D≦K+D …(7)
この条件が成立しない場合には、呼出元に制御を戻す。
(表示条件判定)
1≦J+D≦K+D …(7)
この条件が成立しない場合には、呼出元に制御を戻す。
一方、この条件が成立した場合には、J≦k≦J+D−1を満たす各座標kに対して、それぞれ、次式(8)により輝度設定を実行する。
(キャラクタパターンの設定)
Zr(k)=xr(k−J,τ)×g(J),
Zg(k)=xg(k−J,τ)×g(J),
Zb(k)=xb(k−J,τ)×g(J) …(8)
(キャラクタパターンの設定)
Zr(k)=xr(k−J,τ)×g(J),
Zg(k)=xg(k−J,τ)×g(J),
Zb(k)=xb(k−J,τ)×g(J) …(8)
ただし、関数g(J)は本発明のグラデーション付与手段を具現するものであり、その定義域は、0以上1以下とする。例えば、40<J≦60なる領域において、g(J)の関数値を1から0まで単調に減少させる様なグラデーションを考えても良い。
また、この関数g(J)は3原色の各色毎にそれぞれ個別に用意しても良い。
このキャラクタパターンの設定処理(ステップ330)を実行した後は呼出元に制御を戻す。
また、この関数g(J)は3原色の各色毎にそれぞれ個別に用意しても良い。
このキャラクタパターンの設定処理(ステップ330)を実行した後は呼出元に制御を戻す。
以上の設定手順300の処理は、図5のステップ250〜ステップ265の作用により、M回繰り返される。Mの下限値は1である。
その後、ステップ270では、各発光ユニットの制御データ(Zr(k),Zg(k),Zb(k);1≦∀k≦K)を所定の記憶領域上に出力する。この出力データ(Zr(k),Zg(k),Zb(k);1≦∀k≦K)は、後述の図7のコンピュータC上で動作する図略の出力タスクによって、発光装置が有する駆動制御装置(LEDドライバIC)にシリアル転送される。
その後、ステップ270では、各発光ユニットの制御データ(Zr(k),Zg(k),Zb(k);1≦∀k≦K)を所定の記憶領域上に出力する。この出力データ(Zr(k),Zg(k),Zb(k);1≦∀k≦K)は、後述の図7のコンピュータC上で動作する図略の出力タスクによって、発光装置が有する駆動制御装置(LEDドライバIC)にシリアル転送される。
最後のステップ280では、以上の処理(移動キャラクタ構成手段200のステップ220〜ステップ280)が10ミリ秒毎に周期的に実行される様に、タイマー割り込み待ちを設定する。この待ちが解除されると、制御は前述のステップ220に戻る。
以下、上記の制御データに基づいて具体化される発光パターンが実際に反映される発光装置の構成について詳しく説明する。
上記の出力タスクでは、10ミリ秒毎に得られる上記の3×Kバイトの制御データを図7の接続端子t4から同じ10ミリ秒周期で出力する。以下、K=60の場合について例示する。
上記の出力タスクでは、10ミリ秒毎に得られる上記の3×Kバイトの制御データを図7の接続端子t4から同じ10ミリ秒周期で出力する。以下、K=60の場合について例示する。
図7に、本実施例1の発光装置の論理的な構成を示す。本発光装置1000の電気回路は、図示するパソコンCと、所定の発光ユニットを連結して構成される連結体120と、これらを繋ぐ配線から構成されている。即ち、この連結体120は図8或いは図9の発光ユニット121を一列に連結接続したものであり、その一端はターミナルTから構成されており、反対側の一端はパソコンCに接続されている。
図中の各接続端子tj(1≦j≦6)は、それぞれ以下の様に用途が特定されて使用されている。
図中の各接続端子tj(1≦j≦6)は、それぞれ以下の様に用途が特定されて使用されている。
(接続端子の用途)
t1 : GND(接地用)
t2 : CLOCK(クロック信号伝送用)
t3 : LATCH(ラッチ制御信号伝送用)
t4 : DATA(3原色制御信号配信用)
t5 : 5V(5V直流電位供給用)
t6 : 17V(17V直流電位供給用)
そして、特に、接続端子t4によって直列に繋がれた図中の太線部分(y)は、LEDの発光制御、即ち、発光強度及び発光色に係わる制御データをパソコンCからシリアルに伝送する制御信号伝送回路yを各発光ユニット121と共に構成している。
t1 : GND(接地用)
t2 : CLOCK(クロック信号伝送用)
t3 : LATCH(ラッチ制御信号伝送用)
t4 : DATA(3原色制御信号配信用)
t5 : 5V(5V直流電位供給用)
t6 : 17V(17V直流電位供給用)
そして、特に、接続端子t4によって直列に繋がれた図中の太線部分(y)は、LEDの発光制御、即ち、発光強度及び発光色に係わる制御データをパソコンCからシリアルに伝送する制御信号伝送回路yを各発光ユニット121と共に構成している。
図8−A,−B,−Cは、それぞれ発光ユニット121の平面図(上面)、側面図、及び平面図(底面)である。各発光ユニット121の表側(表面Ba)には、3原色LED121aが中央に前後方向に4つ等間隔に配設されている。
また、基板Bの裏面Bbには、3つのモージュールIC121bが等間隔に配設されている。この3つのモージュールIC121bは、図10を用いて後で詳しく説明する様に、同一基板B上の4つの3原色LED121aの個々の発光色や輝度を制御する。
また、基板Bの裏面Bbには、3つのモージュールIC121bが等間隔に配設されている。この3つのモージュールIC121bは、図10を用いて後で詳しく説明する様に、同一基板B上の4つの3原色LED121aの個々の発光色や輝度を制御する。
発光ユニット121の基板Bには何れもそれぞれ12個の穴Bhが空けられており、この12個の穴Bhが図7の各接続端子tj(1≦j≦6)にそれぞれ対応する。そして、各ハーネスは何れも基板Bの3原色LED121aが配設されない裏面Bb側を通る様に、各穴Bhに半田で接続される。
なお、符号121cは、基板Bの裏面に搭載すべきの各所要の抵抗やコンデンサの配設領域を示している。また、基板Bの表面Ba上や裏面Bb上には、必要な金属配線を実現する図略の金属層が形成されている。また、基板Bの内部には、給電層や接地層(GND層)などの金属層が形成されている。これらの金属層は、上記の各3原色LED121aやモージュールIC121bや抵抗やハーネスなどを、図10に例示する様にそれぞれ適切に接続する。
図9に発光ユニット121の論理的な構成を示す。ここで、制御信号伝送回路yは、青色系の発光駆動単位XB、赤色系の発光駆動単位XR、及び緑色系の発光駆動単位XGのそれぞれの各一部分と図中に太線で示す配線(上記の金属層の何れか)から形成されており、各接続端子t4、t4で入出力端子がそれぞれ形成されている。言い換えれば、各発光駆動単位XB,XR,XGの3つの回路は、発光ユニット121の上の制御信号伝送回路y上に3つ直列に接続されている。これらの各発光駆動単位XB,XR,XGは、論理的には略相似に構成される。
図10は、発光ユニット121の一部を構成する上記の発光駆動単位XBの回路図である。図中のLED1B,LED2B,LED3B,LED4Bは、図8−A,−Bに図示する4つの3原色LED121a上にそれぞれ配設されている各青色発光のLEDを示している。即ち、これらのLEDは各色別に分けて同色の4つが直列に接続されて、それぞれ各色毎に駆動制御される。
モジュールIC121bは、周知のLEDドライバICを用いて構成することができる。図11には、発光駆動単位XBの一部を構成するモジュールIC121bの平面図を、また図12には、このモジュールIC121bの機能概要を表すブロック図とその真理値表をそれぞれ示す。図11の各端子番号1〜16は、図10に示すモジュールIC121bの各端子番号1〜16と一致する。
以下、モジュールIC121bの各端子の機能を端子番号順に説明する。
以下、モジュールIC121bの各端子の機能を端子番号順に説明する。
(各端子の機能説明)
1 : 制御系とパワー系の共通のグランド端子
2 : シフトレジスタに送るシリアルデータ(制御データ)の入力端子
3 : クロック信号入力端子
4 : ラッチ信号入力端子
5〜12 : ドライバ出力端子
13 : 出力イネーブル用端子
14 : シフトレジスタを通ったシリアルデータ(制御データ)の出力端子
15 : 出力電流の設定抵抗を接続する端子
16 : ICの5V系電源電圧供給端子
1 : 制御系とパワー系の共通のグランド端子
2 : シフトレジスタに送るシリアルデータ(制御データ)の入力端子
3 : クロック信号入力端子
4 : ラッチ信号入力端子
5〜12 : ドライバ出力端子
13 : 出力イネーブル用端子
14 : シフトレジスタを通ったシリアルデータ(制御データ)の出力端子
15 : 出力電流の設定抵抗を接続する端子
16 : ICの5V系電源電圧供給端子
図12のブロック図では、クロック信号入力端子(CLOCK)に対して8連並列に接続されている下段の回路群が、8ビットのシフトレジスタを中心とするシリアルパラレル変換回路に相当する。また、ラッチ信号入力端子(上記の端子4)に対して8連並列に接続されている中段の回路群が、8ビットデータ(制御データ)を保持するラッチ回路に相当する。そして、ラッチ回路上に保持される制御データを用いて、図10の各抵抗R10〜R17に流れる各電流の量をそれぞれ自在に制御することができる。
即ち、互いに並列接続された抵抗R10〜R17から可変の合成抵抗を構成することができ、かつ、これらの抵抗Rj(10≦j≦17)は、それぞれ概ね次式(9)を満たすので、28 通りの輝度(発光時の出力強度)を略等間隔に制御することができる。
(抵抗Rjの値)
Rj=r×2(j-17),
r=51[kΩ] …(9)
ただし、本式(9)の定数rの具体的な値は、用いるLEDの性能(最大輝度)などによって最適化すれば良く、LEDの各発光色毎にそれぞれ最適値が存在する。
(抵抗Rjの値)
Rj=r×2(j-17),
r=51[kΩ] …(9)
ただし、本式(9)の定数rの具体的な値は、用いるLEDの性能(最大輝度)などによって最適化すれば良く、LEDの各発光色毎にそれぞれ最適値が存在する。
以下、本実施例1における出力強度制御手段(モージュールIC121b)によって実行される出力強度制御の制御方式について、より具体的に説明する。
図9の制御信号伝送回路y上で上記の制御データは、上記のシリアルパラレル変換回路の作用に基づいて、1クロック毎に1ビットずつシリアルに伝送される。そして、シリアルパラレル変換回路上のシフトレジスタから上記のラッチ回路に周期的に転送されて保持される1バイトデータ(上記の制御データ)により、LEDの輝度が256段階に制御される。この制御は、図9の構成からも判る様に、赤、緑、青の各発光駆動単位(XB,XR,XG)でそれぞれ独立に実施される。各制御データ(8ビットデータ)は、図10及び図12に示す様に個々の抵抗に直列に接続された8つのスイッチのON/OFF信号として用いられるので、互いに並列接続された図10の8個の抵抗(R10〜R17)の合成抵抗の値は自在に制御することができる。即ち、図9の発光ユニット121から出力される光の色は、光の3原色が合成される結果、前記の式(9)に基づいて224通りに自在に制御される。
図9の制御信号伝送回路y上で上記の制御データは、上記のシリアルパラレル変換回路の作用に基づいて、1クロック毎に1ビットずつシリアルに伝送される。そして、シリアルパラレル変換回路上のシフトレジスタから上記のラッチ回路に周期的に転送されて保持される1バイトデータ(上記の制御データ)により、LEDの輝度が256段階に制御される。この制御は、図9の構成からも判る様に、赤、緑、青の各発光駆動単位(XB,XR,XG)でそれぞれ独立に実施される。各制御データ(8ビットデータ)は、図10及び図12に示す様に個々の抵抗に直列に接続された8つのスイッチのON/OFF信号として用いられるので、互いに並列接続された図10の8個の抵抗(R10〜R17)の合成抵抗の値は自在に制御することができる。即ち、図9の発光ユニット121から出力される光の色は、光の3原色が合成される結果、前記の式(9)に基づいて224通りに自在に制御される。
これらの動作を実現する上記のモジュールIC121bは、例えば、次の様な構造または動作上の特徴を有する。
(a)端子15(R−EXT)と端子1(GND)との間に適当な外付け抵抗(図10のR7)を接続して、出力電流(LED駆動電流)を最適化することができる。
(b)クロック信号の立ち上がりエッジでシフトレジスタはデータをシフトする。
(c)端子4(ラッチ信号入力端子)から入力されるラッチ信号は、シフトレジスタ上のシリアルデータ(制御データ)をラッチ回路へ転送するタイミングを制御する。
(d)図12の真理値表では、Dn =”H”レベルのときOUT0〜7はオンし、Dn =”L”レベルのときOUT0〜7はオフする。
(a)端子15(R−EXT)と端子1(GND)との間に適当な外付け抵抗(図10のR7)を接続して、出力電流(LED駆動電流)を最適化することができる。
(b)クロック信号の立ち上がりエッジでシフトレジスタはデータをシフトする。
(c)端子4(ラッチ信号入力端子)から入力されるラッチ信号は、シフトレジスタ上のシリアルデータ(制御データ)をラッチ回路へ転送するタイミングを制御する。
(d)図12の真理値表では、Dn =”H”レベルのときOUT0〜7はオンし、Dn =”L”レベルのときOUT0〜7はオフする。
図7、図9及び図10に示した様に、全てのモージュールIC121bは、制御信号伝送回路y上で直列に接続されており、各発光ユニット121の発光色を規定するそれぞれの制御データ(上記の1バイト情報)は、パソコンCの制御データ出力端子であるパソコンCの接続端子t4から1クロック当たり1ビットずつシリアル転送される。
また、上記のラッチ信号は、0.01秒周期でパルス出力され、ラッチ回路上の制御データ(該当バイト)を書き換えるタイミング、即ち、シフトレジスタからラッチ回路上に制御データを転送するタイミングを制御する。これにより、ラッチ回路上の制御データは0.01秒毎に周期的に書き換えられ、よって、0.01秒毎に本発光装置100の各基板Bの各発光色が変化する。
したがって、毎回0.01秒毎にシリアル転送する毎秒18000バイト(60基板×3原色×100)の制御データを適当にプログラムすることにより、1列の所望のフルカラー電飾(発光サイン)を設計することができる。制御データ、ラッチ信号、クロック信号などは、勿論図7のパソコンCから、前述の出力タスクが行う制御にしたがって出力する。
したがって、毎回0.01秒毎にシリアル転送する毎秒18000バイト(60基板×3原色×100)の制御データを適当にプログラムすることにより、1列の所望のフルカラー電飾(発光サイン)を設計することができる。制御データ、ラッチ信号、クロック信号などは、勿論図7のパソコンCから、前述の出力タスクが行う制御にしたがって出力する。
この時、パソコンCの接続端子t4から出力すべきシリアルデータ(制御データ)は、上記の通り毎秒18000バイト(144000ビット)であるから、パソコンC及び各モージュールIC121bは、それぞれ何れも144kHz以上の動作周波数を持つ必要があるが、現在一般に普及しているモジュールIC(LEDドライバIC)の中には、5〜15MHzの動作周波数を有するものも多く、よって、周知のLEDドライバICを用いることにより、以上の様な動作条件は十分容易に満たすことができる。
したがって、以上の様な構成に従えば、1.2秒周期で輝度の強弱を繰り返しつつ、図2の例の様に赤色発光を基調とした等速運動する1次元キャラクタを示す制御データを生成することができるので、上記の発光装置1000を用いて、例えば鼓動や血管内の血流などの様な生命活動を極めて容易に表現することができる。
また、これらの表現には、任意の音響機器や音響設備などを併用して適当な音響効果を付け加えても良い。
また、これらの表現には、任意の音響機器や音響設備などを併用して適当な音響効果を付け加えても良い。
〔その他の変形例〕
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
例えば上記の実施例1では、キャラクタ定義手段20(図2)において、前記の式(2),(3),(4)を用いて、正規化された輝度y(i,τ)を求めたが、正規化された輝度y(i,τ)は、図13に例示する様に、パラメータi,τを2次元引数とする2次元データとして直接的に決定しても良い。
例えばパラメトリックスプラインと呼ばれる方法に従えば、スプライン補間は一次元データのみでなく二次元データの補間にも用いることができるので、上記の様な手段も容易に構成することができる。
例えばパラメトリックスプラインと呼ばれる方法に従えば、スプライン補間は一次元データのみでなく二次元データの補間にも用いることができるので、上記の様な手段も容易に構成することができる。
また、上記の表示座標規定手段(図4)では、1次元キャラクタ10を等速運動させる様にその表示位置(1次元座標J)を決定しているが、表示時刻tに関する2次式を用いれば、1次元キャラクタ10を加速度運動させることができ、また、三角関数を用いてキャラクタを振動させることも容易である。
即ち、1次元座標Jを表示時刻tの関数とすれば、これらの運動の指定方法は任意で良い。また、これらの関数は勿論連続関数である必要はなく、また、必ずしも多項式などを利用して定義する必要もない。
即ち、1次元座標Jを表示時刻tの関数とすれば、これらの運動の指定方法は任意で良い。また、これらの関数は勿論連続関数である必要はなく、また、必ずしも多項式などを利用して定義する必要もない。
また、上記の実施例では、図6のステップ330で前述の関数g(J)(:グラデーション付与手段)を用いているが、この様なグラデーションの付与処理(即ち、×g(J)を作用させる処理)は、図5のステップ270における出力処理を実行する前処理として、その出力情報(例:輝度Zr(k))に対して直接実施しても良い。この場合には、背景データに対しても、同時にグラデーションが付与される。また、この場合には、一括してグラデーションの付与処理を実行することができる。
また、上記の実施例では、関数g(J)は色別には用意しなかったが、関数g(J)は3原色の各色毎にそれぞれ個別に用意しても良い。これにより、輝度だけでなく色調についてもグラデーションを生成することができる。
また、上記の実施例では、スチーブンス(Stevens )の冪関数の法則を感覚の法則として用いたが、その他の周知または任意のものを用いることができる。適用可能な感覚の法則としては、その他にも例えば「ウェバー(Weber )の法則」や「ウェバー・フェチナー(Weber-Fechner )の法則」などがある。
また、例えば、上記の実施例1では、発光ユニットの連結形態は分岐のない一次元配置としたが、発光ユニットに関する上記の一次元配置においては、分岐点が有っても良い。上記の実施例1の連結体120に分岐点を設けた場合、上記の制御方式に従えば、その分岐点以降、即ち、その分岐点から個々の枝先のターミナルTに向うまでの間の各発光ユニットでは、どちらの枝上でも同じ発光パターンを示す結果となる。しかしながら、この様な場合においても、本発明の手段に基づいて本発明の作用や本発明の効果を得ることができる。
本発明の制御データ生成装置によって生成された制御データの利用が期待される1次元配列の発光装置は、電飾(イルミネーション)、信号表示、情報表示、或いは、照明などに大いに有用なものである。これらの発光装置は、車両、船舶、航空機、滑走路、家屋、ビル、道路、鉄道、駅、踏み切り、高架、屋内ステージ、野外ステージ、スタジアム等のスポーツ施設、レジャー施設、商店街、地下街、店舗などの任意の場所に、配設して用いることができる。
10 : 1次元キャラクタ
20 : キャラクタ定義手段
K : 発光ユニットの総数
D : キャラクタ長
k : 発光装置上の座標(1≦k≦K)
i : キャラクタ上の座標(0≦i≦D−1)
t : キャラクタの表示時刻
ΔT : キャラクタの変形周期
τ : 変形周期ΔT内の位相時刻
y(i,τ): 正規化された輝度
x(i,τ): 視覚補正された輝度
f : 視覚補正演算を含んだ関数(視覚補正手段)
G1 : 正規化された時間対輝度データ
G2 : 正規化された位置対輝度データ
J : 1次元キャラクタを表示すべき発光装置上の1次元座標
Δt : 1次元キャラクタを表示すべき表示周期
Zr(k) : k番目の発光ユニットの赤色LEDの輝度
Zg(k) : k番目の発光ユニットの緑色LEDの輝度
Zb(k) : k番目の発光ユニットの青色LEDの輝度
g(J): グラデーション付与手段
1000: 発光装置
120 : 連結体
121 : 発光ユニット
121a: 3原色LED
121b: モジュールIC
B : 基板
Ba : 基板Bの上面(表)
Bb : 基板Bの裏面
Bh : 穴
T : ターミナル
C : パソコン
tk : 接続端子(1≦k≦6)
XB : 発光駆動単位(青色系)
XR : 発光駆動単位(赤色系)
XG : 発光駆動単位(緑色系)
20 : キャラクタ定義手段
K : 発光ユニットの総数
D : キャラクタ長
k : 発光装置上の座標(1≦k≦K)
i : キャラクタ上の座標(0≦i≦D−1)
t : キャラクタの表示時刻
ΔT : キャラクタの変形周期
τ : 変形周期ΔT内の位相時刻
y(i,τ): 正規化された輝度
x(i,τ): 視覚補正された輝度
f : 視覚補正演算を含んだ関数(視覚補正手段)
G1 : 正規化された時間対輝度データ
G2 : 正規化された位置対輝度データ
J : 1次元キャラクタを表示すべき発光装置上の1次元座標
Δt : 1次元キャラクタを表示すべき表示周期
Zr(k) : k番目の発光ユニットの赤色LEDの輝度
Zg(k) : k番目の発光ユニットの緑色LEDの輝度
Zb(k) : k番目の発光ユニットの青色LEDの輝度
g(J): グラデーション付与手段
1000: 発光装置
120 : 連結体
121 : 発光ユニット
121a: 3原色LED
121b: モジュールIC
B : 基板
Ba : 基板Bの上面(表)
Bb : 基板Bの裏面
Bh : 穴
T : ターミナル
C : パソコン
tk : 接続端子(1≦k≦6)
XB : 発光駆動単位(青色系)
XR : 発光駆動単位(赤色系)
XG : 発光駆動単位(緑色系)
Claims (9)
- 発光素子を有する発光ユニットをK個(K≧2)線状に1次元配列して構成される発光装置の各発光ユニットの輝度を制御する制御データを生成する装置であって、
連続して配置されたD個(1≦D≦K)の前記発光ユニットを用いて表示される1次元キャラクタの発光パターンを規定するキャラクタ定義手段と、
前記1次元キャラクタを表示すべき前記発光装置上の1次元座標Jを所定の表示周期単位に規定する表示座標規定手段と、
前記発光パターンと前記1次元座標Jとを用いて、前記制御データを生成する移動キャラクタ構成手段と
を有し、
前記キャラクタ定義手段は、
前記1次元キャラクタ上に固定されたキャラクタ内での座標iに対する前記輝度を規定する位置対輝度データを保持する
ことを特徴とする制御データ生成装置。 - 前記キャラクタ定義手段は、
前記発光パターンを動的又は周期的に変化させるキャラクタ変形手段を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の制御データ生成装置。 - 前記キャラクタ変形手段は、
前記1次元キャラクタの変形周期ΔT内での位相時刻τに対する前記輝度を規定する時間対輝度データを保持し、
前記時間対輝度データは、
前記位相時刻τと前記輝度とをそれぞれ正規化したデータ形式を有する
ことを特徴とする請求項2に記載の制御データ生成装置。 - 前記位置対輝度データは、
前記座標iと前記輝度とをそれぞれ正規化したデータ形式を有する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の制御データ生成装置。 - 前記キャラクタ定義手段は、
3原色の各LED毎に前記輝度をそれぞれ個別に設定することによって、前記発光パターンを色調自在に規定する色合成手段を有する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の制御データ生成装置。 - 前記キャラクタ定義手段は、
表示時刻t又は前記座標iに対する前記輝度を規定するパラメータを入力するためのグラフィカル・ユーザインタフェイスを有し、
前記グラフィカル・ユーザインタフェイスは、
入力フィールドを形成する所定のグラフ上に指定された複数の位置操作可能な制御点の座標に基づいて前記パラメータを生成する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の制御データ生成装置。 - 視覚に係わる感覚の法則に基づいて、前記輝度を補正する視覚補正手段を有する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の制御データ生成装置。 - 前記発光装置上で前記一次元キャラクタが表示されない領域である背景領域における前記輝度を、前記キャラクタ定義手段及び前記表示座標規定手段に対して独立に規定する背景パターン定義手段を有する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の制御データ生成装置。 - 前記一次元キャラクタの前記輝度を前記1次元座標Jに依存させつつ、
前記一次元キャラクタの前記輝度を前記キャラクタ定義手段に対して独立に規定する
グラデーション付与手段を有する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の制御データ生成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004284021A JP2006098674A (ja) | 2004-09-29 | 2004-09-29 | 制御データ生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004284021A JP2006098674A (ja) | 2004-09-29 | 2004-09-29 | 制御データ生成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006098674A true JP2006098674A (ja) | 2006-04-13 |
Family
ID=36238567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004284021A Withdrawn JP2006098674A (ja) | 2004-09-29 | 2004-09-29 | 制御データ生成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006098674A (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11191494A (ja) * | 1997-12-26 | 1999-07-13 | Abikkusu Kk | Ledイルミネーションユニットおよびledイルミネーションシステム |
JP2001166738A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-06-22 | Avix Inc | 線形イルミネーション制御データ作成装置およびプログラム記憶媒体 |
JP2004070179A (ja) * | 2002-08-08 | 2004-03-04 | Shinya Ishida | 連珠状led表示システム |
-
2004
- 2004-09-29 JP JP2004284021A patent/JP2006098674A/ja not_active Withdrawn
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