JP2016038901A - 発光素子のレイアウトを決定する方法、装置、システム及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】内部に配置された複数の発光素子により照らされる筐体を設計する際に、その発光素子の個数及び配置位置をより容易に決定する方法、装置、システム及びプログラムを提供する。【解決手段】任意形状の表面を有し内部に複数の発光素子が配置される筐体の、任意形状の輪郭に関する情報及び表面から発光素子の配置面までの奥行きに関する情報を取得し、配置面上における輪郭の内側を発光素子の配置領域として決定し、取得された奥行きに関する情報をもとに、発光素子の間隔と配置面からの奥行きとの対応関係を参照することにより、配置領域における発光素子の間隔を決定し、決定された間隔に基づき配置領域内に複数の素子ノードを配置し、素子ノードの個数及び配置位置に関する情報を、筐体の内部に配置される発光素子の個数及び配置位置に関する情報として出力する。【選択図】図７

Description

本発明は、発光素子のレイアウトを決定する方法、装置、システム及びプログラムに関する。

内部に配置された発光素子による照明付きの掲示板、看板、広告板などのサインボードが、店舗や事業所などで広く用いられている。こうしたサインボードには、矩形のものや、企業などのロゴマークの形状のもの、チャンネル文字と呼ばれる厚みのある文字形状のものなどがある（例えば、特許文献１，２を参照）。以下では、掲示板、看板、広告板といった様々な形態のサインボードをまとめて、単に「看板」という。

図２１（ａ）〜図２１（ｃ）は、チャンネル文字の電飾看板の一例を示す正面図、縦側面図及び横側面図である。電飾看板９０は、アルファベットの「Ｂ」の形状であり、主要な構成要素として、筐体９１と、複数の発光素子９２と、拡散板９３とを有する。図２１（ａ）は、拡散板９３を取り除いた電飾看板９０の正面図を示す。筐体９１は、その内部が空洞であり、底面９１１と、「Ｂ」の形状に合わせた側壁９１２とを有する。発光素子９２は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、筐体内部の底面９１１上に配置される。発光素子９２は、図示しない配線により互いに接続され、図示しない電源に接続される。以下では、図２１（ａ）の正面図における看板の縦、横の長さをそれぞれ「高さ」、「幅」といい、看板の厚さのことを「奥行き」という。本明細書では、例えば、高さ及び幅が１００ｍｍ以上、奥行きが３０ｍｍ〜５００ｍｍ程度の大きさの看板を対象とする。

発光素子９２が配置された底面９１１に対向する筐体正面には、拡散板９３が取り付けられる。拡散板９３は、発光素子９２からの光を拡散させる働きをする。拡散板９３を設けない場合には、電飾看板９０の発光を均一にするために内部に多数の発光素子９２を敷き詰める必要があるが、拡散板９３を用いることにより、比較的少ない個数の発光素子９２でも、発光が均一になる。拡散板９３は、例えば、乳白色のアクリル板やフレキシブルフェイスシートで構成され、様々な透過率（濁り具合）のものがある。

国際公開第２００３／０７５２４９号 国際公開第２０１２／０２０６５１号

看板の内部に組み込まれる発光素子の配置（レイアウト）は、設計者の手作業で決定されている。しかしながら、広く使用されているＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子は点光源であるため、チャンネル文字などの複雑な形状の場合には、点灯させたときに看板全体で均一な照度が得られるように発光素子を配置することは難しい。例えば、配置される発光素子の間隔を広げ過ぎると、照度のバラつき（ムラ）が生じるという不具合がある。逆に間隔を狭くし過ぎると、明るくなり過ぎるとともに個数が多くなり過ぎて、ＬＥＤを筐体内に配置する際に余計な手間がかかるか、または消費電力が上がるなどして、好ましくない。このように、看板の内部に発光素子をレイアウトするためにはノウハウが必要であり、多くの時間がかかるため、必要な発光素子の個数、適切な配置位置、必要コストなどを即座に把握することは難しい。こうした状況を改善するためには、チャンネル文字などの看板の用途における発光素子の配置を自動的に決定できるソフトウェアが求められる。看板に使用される文字の形状は、長さ、幅、傾斜、丸みなどが１つずつ異なるため、この自動配置のソフトウェアは、様々な看板に対応可能なものでなければならない。

そこで、本発明は、内部に配置された複数の発光素子により照らされる筐体を設計する際に、その発光素子の個数及び配置位置をより容易に決定する方法、装置、システム及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の方法は、任意形状の表面を有し内部に複数の発光素子が配置される筐体の、任意形状の輪郭に関する情報及び表面から発光素子の配置面までの奥行きに関する情報を取得する取得ステップと、配置面上における輪郭の内側を発光素子の配置領域として決定する領域決定ステップと、取得された奥行きに関する情報をもとに、発光素子の間隔と配置面からの奥行きとの対応関係を参照することにより、配置領域における発光素子の間隔を決定する間隔決定ステップと、決定された間隔に基づき配置領域内に複数の素子ノードを配置する配置ステップと、素子ノードの個数及び配置位置に関する情報を、筐体の内部に配置される発光素子の個数及び配置位置に関する情報として出力する出力ステップとを有する。

上記の方法の配置ステップは、配置領域内で、輪郭に沿って、所定の距離を輪郭との間に空けてオフセットラインを演算し、オフセットラインに沿って複数の素子ノードを配置することを含むことが好ましい。

上記の方法の配置ステップは、配置領域における決定された間隔に基づく複数の素子ノードのそれぞれの近傍領域で覆われない部分に対して細線化処理を行い、細線化された各線分に沿ってさらに素子ノードを配置することをさらに含むことが好ましい。

上記の方法の配置ステップは、オフセットラインを演算することができないか、又は決定された間隔に基づく複数の素子ノードのそれぞれの近傍領域で覆われない部分が配置領域において予め定められた基準値以上の割合の面積を占める場合に、配置領域の全体に対して細線化処理を行い、細線化された各線分に沿ってさらに素子ノードを配置することをさらに含むことが好ましい。

上記の方法の配置ステップは、複数の素子ノードのうち間隔が予め定められた距離より短い複数の素子ノードを１つの素子ノードに統合することをさらに含むことが好ましい。

上記の方法は、輪郭に沿って複数の固定ノードを配置する第２の配置ステップと、決定された間隔に応じたばね定数を有する複数のばねにより複数の素子ノードのそれぞれを隣接する固定ノードと他の素子ノードの少なくとも何れか一方に接続した力学モデルを用いて、複数の素子ノードのそれぞれに一定の力が及ぶような、配置領域における複数の素子ノードの位置を算出する算出ステップと、算出された各位置に複数の素子ノードを再配置する再配置ステップとをさらに有することが好ましい。

上記の方法では、筐体は、表面に、発光素子からの光を拡散させる拡散板を有し、対応関係は、発光素子の間隔と、配置面からの奥行きと、さらに配置面から奥行きだけ離れた位置に拡散板が配置されたときに発光素子の発光により拡散板を通して得られる照度値との対応関係であることが好ましい。

上記の方法の間隔決定ステップでは、発光素子の発光により拡散板を通して得られる照度値が予め定められた基準値以上になるように、発光素子の間隔を決定することが好ましい。

上記の方法は、拡散板を通して得られる照度の条件の入力を受け付ける条件受付ステップをさらに有し、間隔決定ステップでは、発光素子の発光により拡散板を通して得られる照度値が照度に関する複数の予め定められた基準値のうち受け付けられた条件に応じた基準値以上になるように、発光素子の間隔を決定することが好ましい。

上記の方法では、任意形状は矩形であり、領域決定ステップは、取得された奥行きに関する情報をもとに、筐体の奥行きと発光素子の配置が禁止される筐体の側壁からの距離との第２の対応関係を参照することにより、配置面上の輪郭に沿った帯状領域を特定し、配置面上における帯状領域を除いた輪郭の内側を配置領域として決定することを含み、間隔決定ステップでは、さらに配置領域の大きさを用いて発光素子の間隔を決定することが好ましい。

上記の方法は、使用される発光素子の種類の入力を受け付ける種類受付ステップをさらに有し、間隔決定ステップでは、複数種類の発光素子についての対応関係のうち受け付けられた種類の発光素子についての対応関係を参照することにより、発光素子の間隔を決定することが好ましい。

上記の方法の取得ステップでは、表面の画像データから輪郭を抽出することにより、輪郭に関する情報を取得することが好ましい。

本発明の装置は、任意形状の表面を有し内部に複数の発光素子が配置される筐体の、任意形状の輪郭に関する情報及び表面から発光素子の配置面までの奥行きに関する情報を取得する取得部と、発光素子の間隔と配置面からの奥行きとの対応関係を記憶する記憶部と、配置面上における輪郭の内側を発光素子の配置領域として決定する領域決定部と、取得された奥行きに関する情報をもとに、対応関係を参照することにより、配置領域における発光素子の間隔を決定する間隔決定部と、決定された間隔に基づき配置領域内に複数の素子ノードを配置する配置部と、素子ノードの個数及び配置位置に関する情報を、筐体の内部に配置される発光素子の個数及び配置位置に関する情報として出力する出力部とを有する。

本発明のシステムは、互いに通信可能な端末装置及びサーバ装置を含むシステムであって、端末装置は、任意形状の表面を有し内部に複数の発光素子が配置される筐体の、任意形状の輪郭に関する情報及び表面から発光素子の配置面までの奥行きに関する情報を取得する取得部と、取得された輪郭及び奥行きに関する情報をサーバ装置に送信し、筐体の内部に配置される発光素子の個数及び配置位置に関する情報をサーバ装置から受信する端末通信部と、受信された個数及び配置位置に関する情報を表示する表示部とを有し、サーバ装置は、発光素子の間隔と配置面からの奥行きとの対応関係を記憶する記憶部と、配置面上における輪郭の内側を発光素子の配置領域として決定する領域決定部と、取得された奥行きに関する情報をもとに、対応関係を参照することにより、配置領域における発光素子の間隔を決定する間隔決定部と、決定された間隔に基づき配置領域内に複数の素子ノードを配置する配置部と、端末装置から輪郭及び奥行きに関する情報を受信し、素子ノードの個数及び配置位置に関する情報を、筐体の内部に配置される発光素子の個数及び配置位置に関する情報として端末装置に送信するサーバ通信部とを有する。

本発明のプログラムは、平面上に配置される複数の発光素子の間隔と発光素子の配置面からの奥行きとの対応関係を記憶する記憶部を有するコンピュータに、任意形状の表面を有し内部に複数の発光素子が配置される筐体の、任意形状の輪郭に関する情報及び表面から配置面までの奥行きに関する情報を取得し、配置面上における輪郭の内側を発光素子の配置領域として決定し、取得された奥行きに関する情報をもとに、対応関係を参照することにより、配置領域における発光素子の間隔を決定し、決定された間隔に基づき配置領域内に複数の素子ノードを配置し、素子ノードの個数及び配置位置に関する情報を、筐体の内部に配置される発光素子の個数及び配置位置に関する情報として出力することを実現させる。

本発明によれば、内部に配置された複数の発光素子により照らされる筐体を設計する際に、その発光素子の個数及び配置位置をより容易に決定することが可能になる。

端末装置１の概略構成図である。 表示部１４に表示される入出力画面の例を示す図である。 力学モデルについて説明するための図である。 力学モデルの適用例を示す図である。 看板の奥行きと、ＬＥＤの間隔と、看板の平均照度との対応関係の例を示す図である。 第１の動作例における制御部１２の機能ブロック図である。 力学モデルを用いた端末装置１の第１の動作例を示すフロー図である。 矩形の看板に対するＬＥＤのレイアウトについて説明するための図である。 看板の奥行きと、ＬＥＤの配置が禁止される看板の側壁からの距離との対応関係の例を示すグラフである。 矩形の看板に対してＬＥＤをレイアウトする端末装置１の第２の動作例を示すフロー図である。 第３の動作例における制御部１２の機能ブロック図である。 チャンネル文字の輪郭の例を示す図である。 図１２に示す輪郭に沿ったオフセットライン６１の例を示す図である。 図１３に示すオフセットラインに沿った素子ノードの配置例を示す図である。 図１４に示す素子ノードの配置について、領域判定部１２４Ｃにより特定された領域を示す図である。 図１５に示す白色領域に素子ノードが配置された状態を示す図である。 細線化処理を利用した素子ノードの別の配置例を示す図である。 細線化処理を利用した素子ノードの別の配置例を示す図である。 オフセットラインの演算と細線化処理を用いた端末装置１の第３の動作例を示すフロー図である。 通信システム２の概略構成図である。 チャンネル文字の電飾看板の一例を示す正面図、縦側面図及び横側面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明は図面又は以下に記載される実施形態には限定されないことを理解されたい。

以下では、任意形状の看板の筐体内に発光素子をレイアウトするための方法と、その方法を実現する装置、システム及びプログラムについて説明する。この方法は、看板の筐体の輪郭及び奥行きに関する情報を取得し、その奥行き、看板表面の拡散板の性質などに応じた適切な発光素子の間隔を決定し、筐体の内側における発光素子の配置位置を自動的に計算するソフトウェアとして実行される。以下では、発光素子の一例として、点光源であるＬＥＤ又はＬＥＤモジュールを想定し、ＬＥＤ又はＬＥＤモジュールのことを本明細書では単にＬＥＤという。

図１は、端末装置１の概略構成図である。端末装置１は、看板内のＬＥＤのレイアウト分析を行うためのソフトウェアを実行可能な装置であり、記憶部１１と、制御部１２と、操作部１３と、表示部１４と、端末通信部１５とを有する。端末装置１は、例えばタブレット端末、ノートＰＣ、デスクトップＰＣなどのコンピュータである。

記憶部１１は、例えば半導体メモリ、磁気ディスクなどであり、制御部１２が実行するプログラムやそのプログラムに関する入出力データといった端末装置１の動作に必要なデータを記憶する。制御部１２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどにより構成され、記憶部１１に記憶されるプログラムを実行することにより、後述する各機能を実現する。操作部１３は、例えばタッチパネル、キーボード、マウスなどの指示装置により構成され、ユーザによる入力操作を受け付ける。表示部１４は、例えば液晶ディスプレイであり、タッチパネルディスプレイとして操作部１３と一体化されていてもよい。表示部１４は、出力部の一例であり、ＬＥＤの配置位置に関する演算結果を表示する。なお、表示部１４は、端末装置１に接続された、端末装置１とは別個の表示装置であってもよい。端末通信部１５は、端末装置１が外部装置との間でデータの送受信を行うためのインタフェースである。

図２は、表示部１４に表示される入出力画面の例を示す図である。まず、図２を用いて、端末装置１で実行されるソフトウェアの機能の概略について説明する。

最初に、ユーザは、入出力画面２０の左側に表示される入力欄２１に、操作部１３を介して、看板の筐体の奥行きや外形（輪郭）に関する情報を入力する。入出力画面２０では、ユーザは、看板全体の幅、高さ及び奥行きの数値を入力可能である。また、ユーザは、操作部１３を介して、看板に使用される拡散板（面材）の種類及びＬＥＤの型番（モジュール名）を選択するとともに、記憶部１１に記憶されている看板の画像データのファイル名も選択して、それらの情報を入力する。例えば、チャンネル文字などのより複雑な形状の場合には、端末装置１は、看板の画像データについて画像認識を行うことにより、ＬＥＤによる表示領域の外形（輪郭）に関する情報を取得する。

また、看板の平均照度について複数段階の基準値を設けて、照度に関する複数のモードの何れかを、ユーザが操作部１３を介して選択できるようにしてもよい。このモードには、例えば、照度がより高い値になる配置が出力される「明るさ優先」のモードや、照度をより低い値としてＬＥＤの個数を減らしコストを抑えた配置が出力される「個数（低消費電力）優先」のモードなどがある。

そして、端末装置１は、入力された筐体の奥行きなどの形状に関する情報及び拡散板の種類の情報に応じて、筐体内部におけるＬＥＤの初期配置を決定する。その際は、例えば、筐体の奥行きと、その奥行きについての最適なＬＥＤの間隔（ピッチ）とを対応付けたテーブルを参照することにより、筐体の奥行きからＬＥＤの間隔を決定する。必要なＬＥＤの個数は、決定された間隔で、筐体内部に例えば格子状にＬＥＤを配置することにより決まる。さらに、端末装置１は、例えば後述する力学モデルのアルゴリズムを用いて、筐体内部のＬＥＤのレイアウトに関する演算を行い、各ＬＥＤの最適な配置位置を決定する。また、端末装置１は、ＬＥＤの間隔とその間隔でＬＥＤが配置されたときの看板の平均照度とを対応付けた別のテーブルを参照することにより、奥行きに応じて決定された間隔の値から、平均照度の値を得る。例えば、こうして得られた平均照度の値が基準値を下回る（暗過ぎる）場合や、基準値を大幅に上回る（明る過ぎる）場合などには、端末装置１が再度上記のテーブルを参照して、平均照度が基準範囲内に収まるようにＬＥＤの間隔を決め直してもよい。あるいは、ユーザが操作部１３を介してＬＥＤの個数と間隔を調整できるようにしてもよい。

そして、端末装置１は、入出力画面２０の右側に表示される出力欄２２に、図２に示すような図面の形態で、得られたＬＥＤの個数及び配置位置に関する情報を出力する。図２では、「３Ｍ」というチャンネル文字に対するＬＥＤのレイアウトが行われた結果の例を示している。例えば、出力欄２２の上部には、チャンネル文字内のＬＥＤの配置位置を示す図が表示され、出力欄２２の下部には、使用されるＬＥＤの名称、間隔（ピッチ）、個数、消費電力及びコスト、並びに平均照度及び必要な定電流電源の台数の情報が表示される。ユーザは、看板の内部にＬＥＤをレイアウトする際に、この図面を参照することにより、必要なＬＥＤの個数及びそれらの配置位置を容易に把握することが可能になる。

図３は、力学モデルについて説明するための図である。次に、端末装置１の第１の動作例として、力学モデルのアルゴリズム（グラフ描画アルゴリズム）を使用したＬＥＤのレイアウト方法について説明する。

このアルゴリズムでは、ＬＥＤに対応するノードを２次元状に配置し、近接するノード間をつないだグラフを構成して、各ノードに仮想的な力を割り当てる。その際、図３に示すように、グラフの各辺をフックの法則に従うばねとみなし、各ノードをクーロンの法則に従う電荷をもつ粒子とみなして、各ノードに仮想的な弾性力と静電気力（引力と斥力）を割り当てる。ばねと電荷による仮想的な引力と斥力の大きさは、ノード間の間隔が近くなるほど大きくなるように、各ノードを初期配置するときの間隔に応じて定められる。

そして、端末装置１は、その力学系を時間発展させることにより、各ノードに働く力が釣り合った平衡状態の配置を求める。各ノードの位置を決定する力学モデルの計算公式は、図３のように記述される。端末装置１は、図３に示す式に従って、仮想的な力による各ノードの移動位置を算出し、各ノードに働く力が釣り合った平衡状態に達するまで、その力と各ノードの位置の計算を繰り返す。この平衡状態では、各辺の長さがほぼ等しく、各ノードが互いに均等な距離に配置される。したがって、最終的に算出された各ノードの位置にＬＥＤを配置すれば、看板全体の照度が均一になる。端末装置１は、このアルゴリズムを用いて、任意形状の看板について、平均照度が均一になるようなＬＥＤの配置を自動決定する。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は、力学モデルの適用例を示す図である。ここでは、簡単のため、看板の形状を３角柱とし、その表面（正面）の形状は図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す正３角形であるとする。看板内のＬＥＤの配置領域も、表面と同じ大きさの正３角形である。例えば、ユーザが操作部１３を介してその正３角形の大きさを入力することにより、端末装置１は、看板の輪郭の座標情報を取得する。

まず、図４（ａ）に示すように、端末装置１は、看板の奥行きに応じて定められた間隔で、配置領域５１の輪郭５２に沿って固定ノード５３を配置する。図４（ａ）では、この間隔に対応する大きさの格子を重ねて示している。固定ノード５３は、他のノードによる上記の力によって位置が変化しない固定点であり、配置領域５１内に配置される他のノードに対して斥力のみを及ぼす。固定ノード５３は、配置領域５１内の他のノード（以下で説明する素子ノード５４）の移動範囲を輪郭５２の内側に制限するために設けられる。なお、固定ノード５３の位置は、輪郭５２の直上でもよいし、配置領域５１の外側又は内側で輪郭５２に接する位置でもよい。

次に、図４（ｂ）に示すように、端末装置１は、配置領域５１内に、例えば固定ノード５３と同じ間隔で、ＬＥＤに対応する素子ノード５４を格子状に配置する。すなわち、力学モデルの初期状態として、素子ノード５４を等間隔にグリッド配置する。各素子ノード５４は、他のノードによる上記の力によって位置が変化する点であり、配置領域５１内に配置される他の素子ノード５４に対して引力と斥力の両方を及ぼす。なお、固定ノード５３と素子ノード５４の両方を必ずしも同じ間隔で配置しなくてもよく、例えば輪郭が複雑な形状の場合には、素子ノード５４の間隔よりも固定ノード５３の間隔を狭くしてもよい。

端末装置１は、各素子ノード５４を、図４（ｂ）に符号５５で示したように、その素子ノード５４からの距離が一定範囲内にある（すなわち、その素子ノード５４に近接する）固定ノード５３及び他の素子ノード５４と結びつける。上記の引力と斥力は、このように互いに結びつけられたノード間で作用する。そして、端末装置１は、各素子ノード５４の位置座標が収束するまで、上記の力学モデルに基づき、各素子ノード５４の位置を繰り返し計算する。これにより、図４（ｃ）に示すように、各素子ノード５４が輪郭５２からある程度離れ、またノード間が互いに近付き過ぎず、離れ過ぎない配置が得られる。すなわち、ＬＥＤの間隔が狭くなり過ぎて消費電力が上がり過ぎることがなく、逆にＬＥＤの間隔が広くなり過ぎて照度のムラが生じることがなくなる。

なお、上記の手順をとると、輪郭５２内に配置されるＬＥＤの個数は、配置領域５１内における、看板の奥行きに応じて定められた間隔の格子点の個数に一致する。ただし、平衡状態の配置が得られた後で、ユーザが操作部１３を介してＬＥＤの個数を増減できるようにしてもよい。この場合、端末装置１は、調整された個数の素子ノード５４について再度上記の力学モデルの計算を行って、素子ノード５４を再配置させてもよい。

また、図３に示した力学モデルの計算式に、ダンピングを組み込んでもよい。これにより、各素子ノード５４は減衰振動するため、各素子ノード５４の位置の収束が速くなる効果がある。

図５（ａ）〜図５（ｃ）は、看板の奥行きと、ＬＥＤの間隔と、看板の平均照度との対応関係の例を示す図である。次に、記憶部１１に記憶される、ＬＥＤのレイアウト分析のために必要な情報について説明する。

図５（ａ）は、看板の奥行きとＬＥＤの間隔との対応関係を示すグラフ（検量線）の例を示す。このグラフは、特定の種類のＬＥＤと拡散板を使用した場合において、異なる奥行きｄについて、その奥行きの看板にＬＥＤを配置したときに、拡散板を通して得られる照度のムラが生じない限界の間隔（ピッチ）ｐをプロットしたものである。例えば、拡散板上の照度が最も高い部分と低い部分との比が８０％以上であればムラがあると定義してもよい。あるいは、ムラの有無は、例えば、看板の表面上で明るいところと暗いところの照度差が基準範囲内であるか否かにより判断してもよい。端末装置１では、看板に使用されるＬＥＤと拡散板の種類の組合せごとに、このような対応関係（検量線）を予め測定により作成し、記憶部１１に記憶しておく。そして、端末装置１は、その対応関係を参照することにより、取得した看板の奥行きの値から、ＬＥＤをグリッド配置するときの間隔を決定する。

図５（ｂ）は、看板の奥行き及びＬＥＤの間隔と、照度のムラの有無とを対応付けたテーブルの例を示す。このテーブルは、特定の種類のＬＥＤと拡散板を使用した場合において、異なる奥行きｄと間隔ｐの組について、その奥行きの看板にその間隔でＬＥＤを配置したときに、拡散板を通して得られる照度にムラが生じるか否かを示したものである。図５（ｂ）では、照度のムラが生じない組を「○」で、照度のムラが生じる組を「×」で、それぞれ示している。図５（ａ）の検量線は、異なる奥行きについて、このように照度のムラが生じない限界の間隔を測定することにより作成される。

図５（ｃ）は、看板の奥行き及びＬＥＤの間隔と、平均照度とを対応付けたテーブルの例を示す。このテーブルも、特定の種類のＬＥＤと拡散板を使用した場合において、異なる奥行きｄと間隔ｐの組について、その奥行きの看板にその間隔でＬＥＤを配置したときに、拡散板を通して得られる平均照度Ｌの値を表にしたものである。端末装置１では、ＬＥＤと拡散板の種類の組合せごとに、こうしたテーブルを予め用意しておく。

このように、記憶部１１は、発光素子の間隔とその配置面からの奥行きとの対応関係（図５（ａ））を記憶する。この対応関係は、発光素子の間隔と、配置面からの奥行きと、さらに配置面から奥行きだけ離れた位置に拡散板が配置されたときに発光素子の発光により拡散板を通して得られる照度値との対応関係（図５（ｂ）及び図５（ｃ））であってもよい。記憶部１１は、使用されるＬＥＤと拡散板の種類（型番、品番）の組合せごとに、こうした対応関係を記憶する。言い換えると、記憶部１１は、看板の筐体の特性及び発光素子の特性に応じた、看板の表面における照度の情報を記憶する。ここで、「筐体の特性」には、筐体の奥行き、輪郭などの形状に関する情報や、筐体の表面に設置された拡散板の光拡散性質に関する情報が含まれる。

なお、記憶部１１は、看板の大きさ（奥行き、縦横の長さ）や、使用されるＬＥＤの型番、消費電力などの情報を記憶してもよい。この場合には、ユーザは操作部１３を介してこれらの情報を入力しなくてもよい。

図６は、第１の動作例における制御部１２の機能ブロック図である。上記した各機能を実現するために、制御部１２は、取得部１２１と、領域決定部１２２と、間隔決定部１２３と、配置部１２４と、算出部１２５とを有する。これらの各部は、記憶部１１に記憶されたプログラムを制御部１２のＣＰＵがＲＡＭに読み込んで実行することにより実現される機能ブロックである。

取得部１２１は、任意形状の表面を有し内部に複数の発光素子が配置される筐体の、任意形状の輪郭に関する情報及び表面から発光素子の配置面までの奥行きに関する情報を取得する。例えば、取得部１２１は、ユーザによる入力操作を受け付けるか、記憶部１１を参照することにより、筐体の奥行きに関する情報を取得する。

また、端末装置１は、記憶部１１か又は端末通信部１５を介して外部装置から、看板の表面の写真や図面などの画像データを取得する。そして、取得部１２１は、その画像データから、例えばＯＣＲなどの画像認識の技術を使用して、ＬＥＤにより表示させたい文字、図形又は絵などの領域の輪郭を抽出することにより、輪郭に関する情報を取得する。この場合、取得部１２１は、画像データから任意形状の筐体表面の輪郭及び発光素子の配置領域に関する情報を取得する画像解析部として機能する。

なお、看板の形状が予め分かっている場合や、矩形などの単純なものである場合には、輪郭や奥行きに関する情報は、記憶部１１に記憶しておいてもよい。これらの場合には、輪郭や奥行きに関する情報は記憶部１１から取得できるため、取得部１２１は上記した画像解析部としての機能をもたなくてもよい。

領域決定部１２２は、配置面上における輪郭の内側を発光素子の配置領域として決定する。領域決定部１２２は、取得部１２１により特定された輪郭の内側を配置領域として自動的に決定してもよいし、例えばユーザが操作部１３を介して配置領域を選択する操作を受け付けることにより、配置領域を決定してもよい。

間隔決定部１２３は、取得部１２１により取得された奥行きに関する情報をもとに、図５（ａ）に示したような発光素子の間隔と配置面からの奥行きとの対応関係を参照することにより、配置領域における発光素子の間隔を決定する。あるいは、間隔決定部１２３は、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示したような奥行きと間隔と平均照度との対応関係を参照することにより、拡散板を通して得られる照度値が予め定められた基準値以上になるように、発光素子の間隔を決定してもよい。実際には、上記の対応関係は、代表的な奥行きと間隔の数値についてテーブルの形式で記憶しておき、そのテーブルにない奥行きが入力された場合には、間隔決定部１２３は、線形補間を行うことにより、間隔の値を求める。なお、発光素子の間隔は最終的には算出部１２５により調整されるため、間隔決定部１２３による決定は仮のものである。

あるいは、上記した「明るさ優先」モードと「個数（低消費電力）優先」モードとを入出力画面２０においてユーザが選択できるようにする場合には、モードに応じて、拡散板を通して得られる照度の基準値を予め設定しておく。この場合、「明るさ優先」モードの基準値の方が、「個数（低消費電力）優先」モードの基準値よりも高くなる。間隔決定部１２３は、選択されたモードに応じた照度の基準値を満たすように、例えば図５（ｃ）の対応関係を参照して、発光素子の間隔を決定する。すなわち、間隔決定部１２３は、発光素子の発光により拡散板を通して得られる照度値が照度に関する複数の予め定められた基準値のうち、受け付けられた照度の条件に応じた基準値以上になるように、発光素子の間隔を決定する。

また、使用される発光素子の種類（型番）を入出力画面２０にユーザが選択できるようにする場合には、間隔決定部１２３は、複数種類の発光素子について記憶部１１に記憶されている対応関係のうち、選択された種類の発光素子についての対応関係を参照して、発光素子の間隔を決定する。

配置部１２４は、間隔決定部１２３により決定された間隔で、領域決定部１２２により決定された配置領域内に、例えば格子状に複数の素子ノードを配置する。また、配置部１２４は、その配置領域の輪郭に沿って、複数の固定ノードを配置する。

算出部１２５は、間隔決定部１２３により決定された間隔に応じたばね定数を有する複数のばねにより、配置部１２４が配置した複数の素子ノードのそれぞれを、隣接する固定ノードと他の素子ノードの少なくとも何れか一方に接続して、上記した力学モデルを構成する。そして、算出部１２５は、この力学モデル用いて、図３に示した計算式に従い、複数の素子ノードのそれぞれに一定の力が及ぶような、配置領域における複数の素子ノードの最適な位置を算出する。算出部１２５が素子ノードの位置を算出するたびに、複数の素子ノードは、算出された各位置に、配置部１２４により再配置される。なお、ばね定数の値は、間隔決定部１２３により決定された間隔が短いほど大きな値になるように、算出部１２５が配置演算を行うときに計算により求めてもよいし、予め記憶部１１に記憶しておいてもよい。

算出部１２５の演算により得られた素子ノードの個数及び配置位置に関する情報は、筐体の内部に配置される発光素子の個数及び配置位置に関する情報として、例えば図２に示したような入出力画面２０の形態で、表示部１４に表示される。あるいは、端末装置１は、端末通信部１５を介して、この発光素子の個数及び配置位置に関する情報を、外部装置に出力してもよい。

図７は、力学モデルを用いた端末装置１の第１の動作例を示すフロー図である。図７に示す各ステップの処理は、記憶部１１に記憶されているプログラムに基づいて、制御部１２の各機能ブロックにより、端末装置１の各要素と協働して実行される。

まず、取得部１２１は、入出力画面２０においてユーザにより選択された看板の図面ファイルを読み込む（ステップＳ１１）。この図面ファイルは、特定のフォントの文字画像には限定されず、任意形状のチャンネル文字、ロゴマークなどの画像でもよい。そして、取得部１２１は、ステップＳ１１で得られた画像データをビットマップ画像（ラスタ画像）に変換する（ステップＳ１２）。

また、取得部１２１は、入出力画面２０においてユーザが入力した、看板の奥行き、大きさなどの情報を受け付ける（ステップＳ１３）。そして、取得部１２１は、ステップＳ１２で得られたビットマップ画像に対して２値化処理を行って、画像処理によりチャンネル文字などの輪郭を抽出し、その輪郭を表示部１４に表示させる（ステップＳ１４）。ここで、ステップＳ１４で抽出された輪郭のデータからノイズを取り除くために、正しい輪郭部分（ＬＥＤの配置領域）を、ユーザに操作部１３を用いて選択させる。これにより、領域決定部１２２は、選択された輪郭の内側を、ＬＥＤの配置領域として決定する（ステップＳ１５）。なお、領域決定部１２２は、ユーザの操作を介さずに、ステップＳ１４で抽出された輪郭の内側が配置領域であると自動的に決定してもよい。

続いて、間隔決定部１２３は、ステップＳ１３で受け付けられた奥行きの値をもとに、図５（ａ）の対応関係を参照して、ＬＥＤの間隔を仮決定する（ステップＳ１６）。また、配置部１２４は、ステップＳ１５で決定された配置領域内に、ステップＳ１６で決定された間隔で、複数の素子ノードを仮配置するとともに、その配置領域の輪郭に沿って、複数の固定ノードを配置する（ステップＳ１７）。そして、算出部１２５は、この力学モデル用いて、配置領域における複数の素子ノードの最終的な配置位置を算出する（ステップＳ１８）。

最後に、制御部１２は、ステップＳ１７で配置された素子ノードの個数を使用されるＬＥＤの個数として、また、ステップＳ１８で算出された最終的な各素子ノードの座標をＬＥＤの配置位置として、図２の入出力画面２０内に示したようなレイアウト図面を作成する。そして、制御部１２は、作成したレイアウト図面を表示部１４に出力して表示させる（ステップＳ１９）。以上で、端末装置１の動作は終了する。

なお、看板（ＬＥＤの配置領域）が矩形などの単純な形状である場合には、上記した力学モデルを使用しなくても、配置領域内に適切なピッチで等間隔にＬＥＤを配置すれば、それが最適な配置になる。以下では、端末装置１の第２の動作例として、力学モデルを使用しない、矩形の看板に対するＬＥＤのレイアウト方法について説明する。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、矩形の看板に対するＬＥＤのレイアウトについて説明するための図である。この看板８０の大きさは、幅が１７５０ｍｍ、奥行きが２００ｍｍであるとする。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、拡散板を取り除いた看板８０の正面図を示す。以下では、簡単のため、看板の高さ方向の寸法は特定せず、幅方向の配置のみについて説明する。高さ方向の配置についても、高さの寸法に応じて以下と同様の計算が行われる。

図５（ａ）を用いて説明した看板の奥行きとＬＥＤの間隔（ピッチ）との対応関係（検量線）を参照することにより、奥行きが２００ｍｍの場合のピッチとして、例えば４２０ｍｍが得られたとする。このように検量線から決まるピッチで等間隔にＬＥＤを配置すると、最外殻のＬＥＤと看板の側壁との距離が、ＬＥＤのピッチに比べて近くなる場合がある。上記の例では、図８（ａ）に示すように、矩形の輪郭内に４２０ｍｍのピッチでＬＥＤを５個配置すると、最外殻の１と５のＬＥＤは看板８０の側壁８１から６０ｍｍの距離に配置され、４２０ｍｍのピッチと比べて側壁８１に近くなる。そこで、端末装置１は、看板８０の内部における側壁８１の周囲には、ＬＥＤを配置しないように制限する。これは、看板の側壁とＬＥＤとの物理的干渉を避けるという理由と、最外殻のＬＥＤを側壁から離してなるべくＬＥＤのピッチを小さくした方が、同じ個数のＬＥＤを使用する場合でも照度が大きくなるという理由による。

図９は、看板の奥行きと、ＬＥＤの配置が禁止される看板の側壁からの距離との対応関係の例を示すグラフである。このグラフ（検量線）は、異なる奥行きについて、その奥行きの看板内部に側壁との間隔を空けてＬＥＤを配置したときに、照度のムラが基準値未満となる（ムラが生じない）限界の側壁からの距離をプロットしたものである。端末装置１では、このような対応関係（検量線）を予め測定により作成し、記憶部１１に記憶しておく。そして、端末装置１は、その対応関係を参照することにより、取得した看板の奥行きの値をもとに看板の側壁からの距離を求め、看板の内部における側壁に沿ったその距離に等しい太さの帯状領域を特定する。この帯状領域には、ＬＥＤを配置することが禁止される。

図８（ａ）に示す看板８０について、図９の検量線から、ＬＥＤの配置が禁止される看板の側壁からの距離が１８０ｍｍと求められたとする。この場合には、図８（ｂ）に示すように、看板８０の内部における側壁８１に沿った太さ１８０ｍｍの帯状領域８２へのＬＥＤの配置が禁止される。したがって、看板８０では、帯状領域８２の内側の領域８３がＬＥＤの配置領域となる。この配置領域におけるＬＥＤのピッチは、ピッチ＝（看板幅−側壁からの距離×２）／（初期ピッチから求められたＬＥＤの個数−１）＝（１７５０−１８０×２）／４≒３５０ｍｍという計算式により再計算される。

以上の機能を実現するために、対象となる看板が矩形の場合には、上記した制御部１２の各機能ブロックは、下記のように動作する。

取得部１２１の動作は、上記した力学モデルを使用する第１の動作例の場合と同様である。

領域決定部１２２は、取得部１２１により取得された奥行きに関する情報をもとに、図９に示したような奥行きと側壁からの距離との対応関係（第２の対応関係）を参照することにより、発光素子の配置面上の輪郭に沿った帯状領域を特定する。そして、領域決定部１２２は、その配置面上において、特定された帯状領域を除いた輪郭の内側を、発光素子の配置領域として決定する。

また、間隔決定部１２３は、取得部１２１により取得された奥行きに関する情報をもとに、図５（ａ）の対応関係を参照してＬＥＤの間隔（ピッチ）を仮決定するとともに、そのピッチで配置領域内に等間隔で発光素子を配置したときの発光素子の個数を求める。また、間隔決定部１２３は、上記の帯状領域を除いて決定された配置領域の大きさをもとに、発光素子の最終的な間隔を決定する。

また、配置部１２４は、間隔決定部１２３により決定された間隔で、領域決定部１２２により決定された配置領域内に、等間隔に発光素子を配置する。看板が矩形の場合には、これが最終的な発光素子の配置になるため、算出部１２５の処理は不要になる。

図１０は、矩形の看板に対してＬＥＤをレイアウトする端末装置１の第２の動作例を示すフロー図である。図１０に示す各ステップの処理は、記憶部１１に記憶されているプログラムに基づいて、制御部１２の各機能ブロックにより、端末装置１の各要素と協働して実行される。

まず、取得部１２１は、入出力画面２０においてユーザが入力した、看板の奥行き、配置面の縦横の長さ、拡散板の種類などの情報を取得する（ステップＳ２１）。また、領域決定部１２２は、ステップＳ２１で受け付けられた奥行きの値をもとに、図９の対応関係を参照して、看板の側壁に沿った、ＬＥＤの配置が禁止される帯状領域を特定する（ステップＳ２２）。そして、領域決定部１２２は、その帯状領域を除いた看板の内側をＬＥＤの配置領域と決定し、決定された配置領域の端部に最外殻のＬＥＤを配置する（ステップＳ２３）。

続いて、間隔決定部１２３は、ステップＳ２１で取得された奥行きに関する情報をもとに、図５（ａ）の対応関係を参照してＬＥＤの間隔（ピッチ）を仮決定する。そして、間隔決定部１２３は、そのピッチで配置領域内に等間隔でＬＥＤを配置したときのＬＥＤの個数を求める（ステップＳ２４）。さらに、間隔決定部１２３は、ステップＳ２３で決定された配置領域の大きさをもとに、ＬＥＤの最終的な間隔を決定する（ステップＳ２５）。そして、配置部１２４は、ステップＳ２５で決定された間隔で、領域決定部１２２により決定された配置領域内に、等間隔に発光素子を配置する（ステップＳ２６）。

最後に、制御部１２は、配置領域内に配置されたＬＥＤの個数及び各ＬＥＤの座標の情報を用いて、図２の入出力画面２０内に示したようなレイアウト図面を作成する。そして、制御部１２は、作成したレイアウト図面を表示部１４に出力して表示させる（ステップＳ２７）。以上で、端末装置１の動作は終了する。

なお、力学モデルを使用してＬＥＤをレイアウトする場合にも、領域決定部１２２は、図９に示した対応関係（検量線）を用いて求められる看板の側壁に沿った帯状領域を除いて、配置領域を決定してもよい。この場合、配置部１２４がその帯状領域と配置領域との境界上に固定ノードを配置して、算出部１２５により、配置領域における素子ノードの配置位置を算出すればよい。

図７を用いて説明した第１の動作例では、まずＬＥＤが格子状に仮配置され、各ＬＥＤの配置位置が力学モデルにより決定される。しかしながら、単に格子状にＬＥＤを配置するのでは、例えば線幅が狭いチャンネル文字の場合には、十分な個数のＬＥＤが仮配置されず、看板全体の照度が均一にならないことがある。そこで、以下では、端末装置１の第３の動作例として、線幅が細いチャンネル文字であっても平均照度を均一化できるようにする、オフセットラインの演算と細線化処理を用いたＬＥＤのレイアウト方法について説明する。

図１１は、第３の動作例における制御部１２の機能ブロック図である。図示した各部は、記憶部１１に記憶されたプログラムを制御部１２のＣＰＵがＲＡＭに読み込んで実行することにより実現される。取得部１２１、領域決定部１２２、間隔決定部１２３及び算出部１２５の動作は、上記した力学モデルを使用する第１の動作例の場合と同様である。

配置部１２４は、間隔決定部１２３により決定された間隔に基づき、領域決定部１２２により決定された配置領域内に、複数の素子ノードを配置する。第３の動作例では、配置部１２４は、オフセットライン演算部１２４Ａ、ノード配置部１２４Ｂ、領域判定部１２４Ｃ、細線化処理部１２４Ｄ及びノード統合部１２４Ｅの機能ブロックで構成される。以下では、配置部１２４の各機能ブロックの詳細について説明する。

オフセットライン演算部１２４Ａは、領域決定部１２２により決定された配置領域内で、取得部１２１により特定された輪郭に沿って、輪郭との間及び互いの間に所定の距離を空けて、１又は複数本のオフセットラインを算出する。オフセットラインは、それに沿って素子ノード（ＬＥＤ）を配置するための仮想的な線であり、その位置がオフセットライン演算部１２４Ａにより算出される。

例えば、輪郭と輪郭に隣接するオフセットラインとの間の間隔ｐ_１は、間隔決定部１２３により決定された間隔（ピッチ）ｐと同じでもよいし、その間隔ｐを第１の係数ｃ_１（０＜ｃ_１＜１とする）倍に縮小した大きさでもよい。また、オフセットライン同士の間隔ｐ_２は、間隔決定部１２３により決定された間隔ｐと同じでもよいし、その間隔ｐを第２の係数ｃ_２（０＜ｃ_１≦ｃ_２＜１とする）倍に縮小した大きさでもよい。ただし、間隔ｐ_１，ｐ_２は、オフセットライン上にＬＥＤを配置したときに隣接するＬＥＤ同士の間に照度のムラが生じないように、図５（ａ）〜図５（ｃ）に例示した対応関係から得られた間隔ｐより少し短くすることが好ましい。

図１２はチャンネル文字の輪郭の例を示す図であり、図１３は、図１２に示す輪郭に沿ったオフセットライン６１の例を示す図である。図示した例では、「３Ｍ」というチャンネル文字のうち、例えば左下の破線６０で囲んだ部分では、両側の輪郭から２本ずつのオフセットライン６１が引かれる。この部分では、下側の輪郭から見て２本目のオフセットラインと上側の輪郭から見て２本目のオフセットラインとの間に間隔ｐ_２を空けて３本目のオフセットラインを引くことはできない。このため、オフセットライン演算部１２４Ａは、破線６０の部分では、両側の輪郭から２本ずつのオフセットラインしか引けないと判定する。このように、オフセットライン演算部１２４Ａは、輪郭から配置領域の内側に向かって、新たなオフセットラインが引けなくなるまで、オフセットラインの位置の算出を繰り返す。

ノード配置部１２４Ｂは、オフセットライン演算部１２４Ａにより算出されたオフセットラインに沿って、複数の素子ノードを配置する。この素子ノードの位置がＬＥＤの配置位置となる。１本のオフセットライン上で隣接する素子ノード同士の間隔ｐ_３は、間隔決定部１２３により決定された間隔ｐと同じでもよいし、その間隔ｐを予め定められた係数ｃ_３（０＜ｃ_３＜１とする）倍に縮小した大きさでもよい。ただし、間隔ｐ_３についても、素子ノードの位置に従って配置された隣接するＬＥＤ同士の間に照度のムラが生じないように、図５（ａ）〜図５（ｃ）に例示した対応関係から得られた間隔ｐより少し短くすることが好ましい。なお、素子ノードの配置間隔を求めるときの係数ｃ_３は、上記の第１の係数ｃ_１又は第２の係数ｃ_２と同じであってもよい。

図１４は、図１３に示すオフセットラインに沿った素子ノードの配置例を示す図である。図１４において、符号６２で示す複数の点は、ノード配置部１２４Ｂにより配置された素子ノードの位置であり、符号６３で示す複数の小円は、素子ノードの位置を中心とし、間隔決定部１２３により決定された間隔ｐを直径とする円である。個々の小円６３の内側は、１つのＬＥＤで照度のムラなく照明できる領域に相当する。隣接する素子ノードの間隔ｐ_３を間隔決定部１２３により決定された間隔ｐより少し小さくすることから、小円６３同士には重なりが生じる。

また、ノード配置部１２４Ｂは、オフセットラインの角部には優先的に素子ノードを配置してもよい。この場合には、ノード配置部１２４Ｂは、オフセットラインが予め定められた基準値よりも小さい角度をなす点（すなわち、オフセットラインが角張っている点）を特徴点と認識する。例えば、ノード配置部１２４Ｂは、その基準値との関係に応じて、オフセットラインが１８０度未満の１６０度、１４０度、１２０度または１００度の角度をなす点などを特徴点と認識する。そして、ノード配置部１２４Ｂは、それらの特徴点には、上記の間隔ｐ_３にかかわらず、優先的に素子ノードを配置する。

また、ノード配置部１２４Ｂは、領域決定部１２２が決定した配置領域内において、後述する細線化処理部１２４Ｄが細線化処理を行って得られた線分に沿って、オフセットラインの場合と同様に、間隔ｐ_３で素子ノードを配置する。

領域判定部１２４Ｃは、まず、オフセットライン上の素子ノードの位置にＬＥＤが配置されたときに配置領域内において照度のムラが発生し得る領域（すなわち、ＬＥＤの未配置領域）を特定する。例えば、領域判定部１２４Ｃは、配置領域内において、素子ノードの位置を中心とし、間隔決定部１２３により決定された間隔ｐを直径とする円（小円６３）に外接する矩形領域で覆われない領域を、照度のムラが発生し得る領域（未配置領域）として特定する。これは、照度のムラなく照明できる小円６３で覆われない領域であっても、面積が小円６３に比べて十分小さければ人間は照度不足を感じないと考えられるので、未配置領域として小円６３より十分大きな面積の領域を特定するためである。

図１５は、図１４に示す素子ノードの配置について、領域判定部１２４Ｃにより特定された領域を示す図である。図１５では、各素子ノードを中心とする小円６３（近傍領域）とチャンネル文字「３Ｍ」の輪郭の外側とを黒色で示し、領域判定部１２４Ｃが特定した未配置領域を白色で示す。

そして、領域判定部１２４Ｃは、特定した未配置領域、すなわち、間隔決定部１２３により決定された間隔ｐに基づく各素子ノードの近傍領域で覆われない部分の合計面積を算出する。さらに、領域判定部１２４Ｃは、配置領域全体の面積に対する未配置領域の合計面積の割合を算出し、その面積の割合が予め定められた面積判定の基準値以上であるか否かを判定する。この面積の割合、すなわち、図１５における配置領域全体（あるいは、「３Ｍ」の輪郭に外接する矩形領域全体）の面積に対する白色領域の面積の割合が基準値以上である場合には、ＬＥＤが配置されていない領域が相対的に多く残されている。このため、領域判定部１２４Ｃの判定は、オフセットラインを利用した配置位置の決定方法によりＬＥＤをうまくレイアウトできるか否かの判定を意味する。

領域判定部１２４Ｃが算出した面積の割合が基準値未満の場合には、オフセットラインを利用した配置位置の決定方法によりＬＥＤをうまくレイアウトでき、未配置領域の面積の割合はその基準値未満である。この場合、その残った未配置領域にも、後述する細線化処理部１２４Ｄが細線化処理を行った結果に従って、ノード配置部１２４Ｂにより間隔ｐ_３で素子ノードを配置してもよい。これにより、配置領域の全体が上記の小円６３により覆われ、照度のムラが発生しないＬＥＤのレイアウトが得られる。

図１６は、図１５に示す白色領域に素子ノードが配置された状態を示す図である。図１４と同様に、符号６２は素子ノードの位置を示し、符号６３は素子ノードの位置を中心とし間隔ｐを直径とする円を示す。図１４と図１６の符号６２で示す点全体が、図示した例におけるＬＥＤのレイアウトになる。

細線化処理部１２４Ｄは、領域判定部１２４Ｃが算出した未配置領域の面積の割合、すなわち、間隔決定部１２３により決定された間隔ｐに基づく各素子ノードの近傍領域で覆われない部分が配置領域において占める面積の割合が面積判定の基準値未満である場合には、その未配置領域に対して細線化処理を行う。この細線化処理は、残った未配置領域にもさらにＬＥＤを配置するためのものである。その際、細線化処理部１２４Ｄは、未配置領域（複数存在する場合には、個々の未配置領域）の２値化画像を生成し、その２値化画像を１画素幅の線画像に変換する。細線化処理部１２４Ｄは、面積が細線化処理用の基準値以上である未配置領域についてのみ、細線化処理を行ってもよい。この場合の細線化処理用の基準値は、間隔決定部１２３により決定された間隔ｐの大きさに応じて変化する値であることが好ましい。

また、細線化処理部１２４Ｄは、領域判定部１２４Ｃが算出した未配置領域の面積の割合、すなわち、間隔決定部１２３により決定された間隔ｐに基づく各素子ノードの近傍領域で覆われない部分が配置領域において占める面積の割合が面積判定の基準値以上である場合には、配置領域の全体に対して細線化処理を行う。この場合、基準値以上の割合で未配置領域が残っており、オフセットラインを利用した配置位置の決定方法ではＬＥＤをうまくレイアウトできないため、配置領域の全体に対して細線化処理を行うことにより、配置領域の全体が覆われるように配置位置を決定する。その際、細線化処理部１２４Ｄは、配置領域全体の２値化画像を生成し、その２値化画像を１画素幅の線画像に変換する。

また、細線化処理部１２４Ｄは、オフセットライン演算部１２４Ａが配置領域内にオフセットラインを１本も引けないと判定した場合にも、同様に、配置領域の全体に対して細線化処理を行う。

さらに、細線化処理部１２４Ｄは、細線化処理を行って得られた線画像における中心線の端点及び交点を特徴点として抽出する。また、細線化処理部１２４Ｄは、抽出された交点で、線画像における中心線を複数の線分に仮想的に分割する。こうして得られた各線分に沿って、上記のオフセットラインのときと同様に、ノード配置部１２４Ｂにより、例えば上記の間隔ｐ_３で素子ノードが配置される。このとき、各線分の端点にも、ノード配置部１２４Ｂにより素子ノードが配置される。

図１７（ａ）〜図１８（ｆ）は、細線化処理を利用した素子ノードの別の配置例を示す図である。図１７（ａ）は、「Ａ」というチャンネル文字の輪郭を示す。図１７（ｂ）は、図１５と同様に、図１７（ａ）の例における「Ａ」の輪郭の外側を黒色で示し、領域判定部１２４Ｃにより特定された未配置領域を白色で示す。この例では、文字の線幅が狭いため、オフセットライン演算部１２４Ａが配置領域内にオフセットラインを１本も引けないと判定したとする。したがって、図１７（ｂ）における白色領域は、輪郭の内側における配置領域全体と同じである。図１７（ｃ）は、図１７（ｂ）の２値化画像に対し、細線化処理部１２４Ｄが細線化処理を行って得られた線画像を示す。

図１８（ｄ）は、図１７（ｃ）の線画像における文字「Ａ」の中心線７１から抽出された特徴点を示す。この例では、特徴点として、３個の端点７２と、３個の交点７３が抽出される。図１８（ｅ）は、図１８（ｄ）に示した各交点７３で中心線７１が分割された状態を示す。この例では、中心線７１は、端点７２または交点７３を端点とする５本の線分７４に分割される。図１８（ｆ）は、図１８（ｄ）に示した各線分７４上に配置された素子ノード７５を示す。この例では、図１８（ｄ）に示した端点７２及び交点７３と、それらの間の各線分７４上に、計１５個の素子ノード７５が配置される。図１８（ｆ）に示す素子ノード７５の配置が、図示した例におけるＬＥＤのレイアウトになる。

ノード統合部１２４Ｅは、ノード配置部１２４Ｂにより配置された複数の素子ノードのうち、間隔が予め定められた距離より短い複数の素子ノードを、１つの素子ノードに統合する。例えば、隣接する２個の素子ノードの間隔が間隔決定部１２３により決定された間隔ｐに基づく基準値以下である場合には、ノード統合部１２４Ｅは、その２個の素子ノードを削除し、それらの中点に１個の素子ノードを配置することで、素子ノードを統合する。また、ノード統合部１２４Ｅは、統合の対象となる素子ノードが３個以上ある場合には、それらの重心位置を統合後の素子ノードの位置とする。

図１９は、オフセットラインの演算と細線化処理を用いた端末装置１の第３の動作例を示すフロー図である。図１９に示す各ステップの処理は、記憶部１１に記憶されているプログラムに基づいて、制御部１２の各機能ブロックにより、端末装置１の各要素と協働して実行される。

まず、取得部１２１は、入出力画面２０においてユーザにより選択された看板（チャンネル文字）の図面ファイルを読み込む（ステップＳ３１）。また、取得部１２１は、入出力画面２０においてユーザが入力した、看板の奥行き、大きさなどの情報を受け付けるとともに、例えば読み込まれた画像を２値化画像に変換して、画像処理により対象のチャンネル文字などの輪郭を特定する（ステップＳ３２）。領域決定部１２２は、こうして抽出された輪郭の内側を、ＬＥＤの配置領域として決定する。また、間隔決定部１２３は、受け付けられた奥行きの値をもとに、例えば図５（ａ）の対応関係を参照して、ＬＥＤの間隔のデータを取得する（ステップＳ３３）。

そして、オフセットライン演算部１２４Ａは、領域決定部１２２により決定された配置領域内において、ステップＳ３２で特定された輪郭に沿ってオフセットラインを算出する（ステップＳ３４）。このときオフセットラインを算出できた場合（ステップＳ３５でＹｅｓ）には、ノード配置部１２４Ｂは、算出されたオフセットラインに沿って、ステップＳ３３で取得された間隔に基づき、複数の素子ノードを配置する（ステップＳ３６）。

さらに、領域判定部１２４Ｃは、ステップＳ３６で配置された素子ノードの近傍領域で覆われない部分を、照度のムラが発生し得る領域（未配置領域）として特定する（ステップＳ３７）。そして、領域判定部１２４Ｃは、配置領域全体の面積に対するその未配置領域の合計面積の割合を算出し、その面積の割合が予め定められた面積判定の基準値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３８）。

その結果、未配置領域の面積の割合が基準値未満であると判定された場合（ステップＳ３８でＹｅｓ）には、細線化処理部１２４Ｄは、その未配置領域に対して細線化処理を行う（ステップＳ３９）。一方、未配置領域の面積の割合が基準値以上であると判定された場合（ステップＳ３８でＮｏ）には、細線化処理部１２４Ｄは、配置領域の全体に対して細線化処理を行う（ステップＳ４０）。ステップＳ３４でオフセットライン演算部１２４Ａがオフセットラインを１本も算出できなかった場合（ステップＳ３５でＮｏ）にも、細線化処理部１２４Ｄは、配置領域の全体に対して細線化処理を行う（ステップＳ４０）。

ステップＳ３９，４０で細線化処理が行われた後、細線化処理部１２４Ｄは、得られた中心線の端点及び交点を特徴点として抽出する（ステップＳ４１）。また、細線化処理部１２４Ｄは、ステップＳ４１で抽出された交点で、中心線を複数の線分に仮想的に分割する（ステップＳ４２）。そして、ノード配置部１２４Ｂは、ステップＳ４１で抽出された特徴点上、及び特徴点同士の間におけるステップＳ４２で分割された各線分に沿って、複数の素子ノードを配置する（ステップＳ４３）。

さらに、ノード統合部１２４Ｅは、ステップＳ３６，Ｓ４３で配置された複数の素子ノードのうち、間隔が予め定められた距離より短い複数の素子ノードを、１つの素子ノードに統合する（ステップＳ４４）。

最後に、制御部１２は、配置領域内に配置された素子ノードの個数及び各素子ノードの座標の情報を用いて、図２の入出力画面２０内に示したようなレイアウト図面を作成する。そして、制御部１２は、作成したレイアウト図面を表示部１４に出力して表示させる（ステップＳ４５）。以上で、端末装置１の動作は終了する。

なお、上記の処理により素子ノードの配置位置が決定された後で、ユーザが操作部１３を介して手動で素子ノードの追加、削除及び移動をできるようにしてもよい。

また、図１９のフロー図で説明したように、第３の動作例により得られた配置を最終的なＬＥＤのレイアウトとしてもよい。この場合、算出部１２５の処理は不要になる。端末装置１では、オフセットラインの演算と細線化処理を用いることにより、線幅が細いチャンネル文字であっても、平均照度を均一化できる適切なＬＥＤのレイアウトを自動的に算出することが可能になる。

あるいは、図１９のフローで得られる素子ノードの配置を、力学モデルにおける図７のステップＳ１７での仮配置として使用してもよい。すなわち、力学モデルを用いてＬＥＤをレイアウトする際に、初期配置として、素子ノードを単に格子状に配置するのではなく、オフセットラインの演算と細線化処理により得られる配置を使用することにより、チャンネル文字の形状にかかわらずより最適なレイアウト結果が得られる。

図２０は、通信システム２の概略構成図である。通信システム２は、互いに通信可能な端末装置３及びサーバ装置４を含む。これらの各装置は、有線又は無線の通信ネットワーク５を介して互いに接続される。

端末装置３は、上記した端末装置１と同様に、記憶部３１と、制御部３２と、操作部３３と、表示部３４と、端末通信部３５とを有する。端末装置３は、例えば操作部３３を介して入力された、対象となる看板の筐体の輪郭及び奥行きに関する情報を取得する。端末装置３では、端末通信部３５が、取得された輪郭及び奥行きに関する情報をサーバ装置４に送信し、看板の筐体の内部に配置される発光素子の個数及び配置位置に関する情報をサーバ装置４から受信する。そして、表示部３４が、受信された個数及び配置位置に関する情報を表示する。

サーバ装置４は、記憶部４１と、制御部４２と、サーバ通信部４３とを有する。記憶部４１は、発光素子の間隔と配置面からの奥行きとの対応関係などの、上記した発光素子のレイアウト処理に必要な情報を記憶する。

制御部４２は、上記した端末装置１の制御部１２と同様に、レイアウト処理を行う機能ブロックとして、領域決定部４２２と、間隔決定部４２３と、配置部４２４と、算出部４２５とを有する。領域決定部４２２は、サーバ通信部４３を介して取得された輪郭の情報をもとに、発光素子の配置領域を決定する。間隔決定部４２３は、サーバ通信部４３を介して取得された奥行きに関する情報をもとに、記憶部４１に記憶されている対応関係を参照することにより、配置領域における発光素子の間隔を決定する。配置部４２４は、決定された間隔に基づき、上記した第１〜第３の動作例の何れかの方法で、配置領域内に複数の素子ノードを配置する。算出部４２５は、上記した力学モデルを用いて、素子ノードの最終的な配置位置を算出する。

サーバ通信部４３は、端末装置３から輪郭及び奥行きに関する情報を受信し、素子ノードの個数及び配置位置に関する情報を、筐体の内部に配置される発光素子の個数及び配置位置に関する情報として端末装置３に送信する。

このように、看板のデータなどの取得及び発光素子のレイアウト結果の表示と、実際のレイアウト処理とを別の装置で行ってもよい。サーバ装置４として端末装置３より高性能なものを使用すれば、レイアウト処理を高速化かつ高精度化することが可能である。

以上説明してきたように、端末装置１，３を使用することにより、看板内部の発光素子のレイアウトを手作業で行う場合よりも短い時間で、看板の平均照度が均一になるようなレイアウト結果が得られる。特に、ユーザは、そうしたレイアウトに関するノウハウをもたなくても、簡単な操作で、看板内部にＬＥＤなどの発光素子を容易にレイアウトすることが可能になる。また、上記の方法では、文字を線図として処理するため、任意のフォント及びサイズのチャンネル文字に、また文字だけでなく任意の形状の線図内にも、発光素子をレイアウトすることが可能である。

なお、上記の各機能をコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラムは、磁気記録媒体、光記録媒体などのコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録された形で提供してもよい。

１ 端末装置
１１ 記憶部
１２ 制御部
１２１ 取得部
１２２ 領域決定部
１２３ 間隔決定部
１２４ 配置部
１２４Ａ オフセットライン演算部
１２４Ｂ ノード配置部
１２４Ｃ 領域判定部
１２４Ｄ 細線化処理部
１２４Ｅ ノード統合部
１２５ 算出部
１３ 操作部
１４ 表示部
２ 通信システム
３ 端末装置
４ サーバ装置

Claims (15)

1. 任意形状の表面を有し内部に複数の発光素子が配置される筐体の、前記任意形状の輪郭に関する情報及び前記表面から前記発光素子の配置面までの奥行きに関する情報を取得する取得ステップと、
   前記配置面上における前記輪郭の内側を前記発光素子の配置領域として決定する領域決定ステップと、
   取得された前記奥行きに関する情報をもとに、前記発光素子の間隔と前記配置面からの奥行きとの対応関係を参照することにより、前記配置領域における前記発光素子の間隔を決定する間隔決定ステップと、
   決定された間隔に基づき前記配置領域内に複数の素子ノードを配置する配置ステップと、
   前記素子ノードの個数及び配置位置に関する情報を、前記筐体の内部に配置される発光素子の個数及び配置位置に関する情報として出力する出力ステップと、
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記配置ステップは、
   前記配置領域内で、前記輪郭に沿って、所定の距離を前記輪郭との間に空けてオフセットラインを演算し、
   前記オフセットラインに沿って複数の素子ノードを配置する、
   ことを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記配置ステップは、
   前記配置領域における決定された間隔に基づく前記複数の素子ノードのそれぞれの近傍領域で覆われない部分に対して細線化処理を行い、
   細線化された各線分に沿ってさらに素子ノードを配置する、
   ことをさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記配置ステップは、前記オフセットラインを演算することができないか、又は決定された間隔に基づく前記複数の素子ノードのそれぞれの近傍領域で覆われない部分が前記配置領域において予め定められた基準値以上の割合の面積を占める場合に、
   前記配置領域の全体に対して細線化処理を行い、
   細線化された各線分に沿ってさらに素子ノードを配置する、
   ことをさらに含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記配置ステップは、前記複数の素子ノードのうち間隔が予め定められた距離より短い複数の素子ノードを１つの素子ノードに統合することをさらに含む、請求項３又は４に記載の方法。
6. 前記輪郭に沿って複数の固定ノードを配置する第２の配置ステップと、
   決定された間隔に応じたばね定数を有する複数のばねにより前記複数の素子ノードのそれぞれを隣接する固定ノードと他の素子ノードの少なくとも何れか一方に接続した力学モデルを用いて、前記複数の素子ノードのそれぞれに一定の力が及ぶような、前記配置領域における前記複数の素子ノードの位置を算出する算出ステップと、
   算出された各位置に前記複数の素子ノードを再配置する再配置ステップと、
   をさらに有する、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
7. 前記筐体は、前記表面に、前記発光素子からの光を拡散させる拡散板を有し、
   前記対応関係は、前記発光素子の間隔と、前記配置面からの奥行きと、さらに前記配置面から前記奥行きだけ離れた位置に前記拡散板が配置されたときに前記発光素子の発光により前記拡散板を通して得られる照度値との対応関係である、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
8. 前記間隔決定ステップでは、前記発光素子の発光により前記拡散板を通して得られる照度値が予め定められた基準値以上になるように、前記発光素子の間隔を決定する、請求項７に記載の方法。
9. 前記拡散板を通して得られる照度の条件の入力を受け付ける条件受付ステップをさらに有し、
   前記間隔決定ステップでは、前記発光素子の発光により前記拡散板を通して得られる照度値が照度に関する複数の予め定められた基準値のうち受け付けられた条件に応じた基準値以上になるように、前記発光素子の間隔を決定する、請求項８に記載の方法。
10. 前記任意形状は矩形であり、
    前記領域決定ステップは、
    取得された前記奥行きに関する情報をもとに、筐体の奥行きと前記発光素子の配置が禁止される筐体の側壁からの距離との第２の対応関係を参照することにより、前記配置面上の前記輪郭に沿った帯状領域を特定し、
    前記配置面上における前記帯状領域を除いた前記輪郭の内側を前記配置領域として決定する、ことを含み、
    前記間隔決定ステップでは、さらに前記配置領域の大きさを用いて前記発光素子の間隔を決定する、請求項１に記載の方法。
11. 使用される発光素子の種類の入力を受け付ける種類受付ステップをさらに有し、
    前記間隔決定ステップでは、複数種類の発光素子についての前記対応関係のうち受け付けられた種類の発光素子についての対応関係を参照することにより、前記発光素子の間隔を決定する、請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法。
12. 前記取得ステップでは、前記表面の画像データから前記輪郭を抽出することにより、前記輪郭に関する情報を取得する、請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法。
13. 任意形状の表面を有し内部に複数の発光素子が配置される筐体の、前記任意形状の輪郭に関する情報及び前記表面から前記発光素子の配置面までの奥行きに関する情報を取得する取得部と、
    前記発光素子の間隔と前記配置面からの奥行きとの対応関係を記憶する記憶部と、
    前記配置面上における前記輪郭の内側を前記発光素子の配置領域として決定する領域決定部と、
    取得された前記奥行きに関する情報をもとに、前記対応関係を参照することにより、前記配置領域における前記発光素子の間隔を決定する間隔決定部と、
    決定された間隔に基づき前記配置領域内に複数の素子ノードを配置する配置部と、
    前記素子ノードの個数及び配置位置に関する情報を、前記筐体の内部に配置される発光素子の個数及び配置位置に関する情報として出力する出力部と、
    を有することを特徴とする装置。
14. 互いに通信可能な端末装置及びサーバ装置を含むシステムであって、
    前記端末装置は、
    任意形状の表面を有し内部に複数の発光素子が配置される筐体の、前記任意形状の輪郭に関する情報及び前記表面から前記発光素子の配置面までの奥行きに関する情報を取得する取得部と、
    取得された前記輪郭及び奥行きに関する情報を前記サーバ装置に送信し、前記筐体の内部に配置される発光素子の個数及び配置位置に関する情報を前記サーバ装置から受信する端末通信部と、
    受信された前記個数及び配置位置に関する情報を表示する表示部と、を有し、
    前記サーバ装置は、
    前記発光素子の間隔と前記配置面からの奥行きとの対応関係を記憶する記憶部と、
    前記配置面上における前記輪郭の内側を前記発光素子の配置領域として決定する領域決定部と、
    取得された前記奥行きに関する情報をもとに、前記対応関係を参照することにより、前記配置領域における前記発光素子の間隔を決定する間隔決定部と、
    決定された間隔に基づき前記配置領域内に複数の素子ノードを配置する配置部と、
    前記端末装置から前記輪郭及び奥行きに関する情報を受信し、前記素子ノードの個数及び配置位置に関する情報を、前記筐体の内部に配置される発光素子の個数及び配置位置に関する情報として前記端末装置に送信するサーバ通信部と、を有する、
    ことを特徴とするシステム。
15. 平面上に配置される複数の発光素子の間隔と前記発光素子の配置面からの奥行きとの対応関係を記憶する記憶部を有するコンピュータに、
    任意形状の表面を有し内部に複数の発光素子が配置される筐体の、前記任意形状の輪郭に関する情報及び前記表面から前記配置面までの奥行きに関する情報を取得し、
    前記配置面上における前記輪郭の内側を前記発光素子の配置領域として決定し、
    取得された前記奥行きに関する情報をもとに、前記対応関係を参照することにより、前記配置領域における前記発光素子の間隔を決定し、
    決定された間隔に基づき前記配置領域内に複数の素子ノードを配置し、
    前記素子ノードの個数及び配置位置に関する情報を、前記筐体の内部に配置される発光素子の個数及び配置位置に関する情報として出力する、
    ことを実現させることを特徴とするプログラム。

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