JP2005309433A - 発光ダイオード表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 入射光に対して高精度で出力信号を出力できる上、構造が簡素化され、装置全体のコストを抑制可能とする。
【解決手段】 保持手段３１と、表示面３２１を有し、保持手段３１に移動可能に取り付けられるディスプレーボディー３２と、複数の発光ダイオード３３１１を有し、表示面３２１に取り付けられるディスプレーパネル３３と、ディスプレーボディー３２を保持手段３１に対して周期的に移動させる駆動手段３５と、ディスプレーパネル３３に接続され、ディスプレーボディー３２が駆動手段３５によって保持手段３１に対して周期的に移動する際、複数の発光ダイオード３３１１を作動させて映像を表示させる制御手段３４と、ディスプレーボディー３２に取り付けられ、入射光に基づいて、制御手段３４に対して出力信号を出力する複数の光センサー３６１１を有するセンサー手段３６と、を備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード表示装置、特に、外からの入射光に対応して出力信号を発生することができる発光ダイオード表示装置に関する。

通常、この種の発光ダイオード表示装置は、図９のようなシューティングゲームなどのビデオゲーム装置１がよく見られる。ビデオゲーム装置１には、発光ダイオードディスプレー１１と、映像キャプチャー１３と、制御手段１４とが設けられている。このビデオゲーム装置１によるゲームは、プレイヤーが周辺機器であるライトガン２を使い、発光ダイオードディスプレー１１に表示されている映像のあるターゲットを狙って引き金を引いてライトビームを発射し、それと同時に、映像キャプチャー１３が、当該映像及び入射したライトビームをキャプチャーするとともに、それに対応して出力信号を発生し、制御手段１４へ伝送し、そして、制御手段１４が、前記出力信号に基づき、プレイヤーの発射がターゲットに当たったか否かを判定し、所定の処理を実行するように行われる。
米国特許第６,３４８，９０５号公報

しかし、このような従来の発光ダイオード表示装置には、映像キャプチャーを設ける必要があるので、構成が複雑化するという問題がある。また、ディスプレーに対する映像キャプチャーの設置距離や角度も、制御手段の判定結果の精度に大きく影響をもたらす。

また、この発光ダイオード表示装置の発光ダイオードディスプレーに、画面を構成するために、多量の発光ダイオードを使用している。画面の解像度が高いほど、発光ダイオードの必要数が増加するので、コストアップの原因となる。

そこで、本発明は、入射光に対して高精度で出力信号を出力できる上、構造が簡素化され、従来に比べて装置全体のコストが遥かに抑制可能な発光ダイオード表示装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するため、発光ダイオード表示装置を、保持手段と、表示面を有し、前記保持手段に移動可能に取り付けられるディスプレーボディーと、複数の発光ダイオードを有し、前記表示面に取り付けられるディスプレーパネルと、前記ディスプレーボディーを前記保持手段に対して周期的に移動させる駆動手段と、前記ディスプレーパネルに接続され、前記ディスプレーボディーが前記駆動手段によって前記保持手段に対して周期的に移動する際、前記複数の発光ダイオードを作動させて映像を表示させる制御手段と、前記ディスプレーボディーに取り付けられ、入射光に基づいて、前記制御手段に対して出力信号を出力する複数の光センサーを有するセンサー手段とを備えた構成としたものである。

本発明によれば、映像キャプチャーの代わりに、ディスプレーボディーにセンサー手段を設けると共に周期的に移動可能としたので、簡単な構成であるにも拘わらず、精度を落とすことなく、入射光を検出することができる上、残像効果により、従来に比べて発光ダイオードの数を抑制してコストダウンを図ることができ、しかも従来と同様な解像度の映像を得ることが可能となる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。

図１は、本発明に係る発光ダイオード表示装置の第１実施形態の正面図である。図２は、本発明に係る発光ダイオード表示装置の制御手段の概略回路ブロック図である。図３は、本発明に係る発光ダイオード表示装置の信号処理ユニットの概略回路ブロック図である。

図１に示すように、第１実施形態に係る発光ダイオード表示装置３は、保持手段３１と、ディスプレーボディー３２と、ディスプレーパネル３３と、駆動手段３５と、制御手段３４と、エンコーダ３７と、センサー手段３６とを備えている。

保持手段３１は、ほぼ長方形の外枠３１１を有する。

ディスプレーボディー３２は、ほぼ長方形の表示面３２１を有し、保持手段３１の外枠３１１内に取り付けられ、図１に示す長手方向Ａに沿って往復移動可能となっている。表示面３２１は、前記長手方向Ａに沿って複数のセクション３２１１に区切られている。

ディスプレーパネル３３は、複数の発光ダイオード３３１１を格子状に配置してなる複数のセット３３１を有する。各セット３３１は、前記表示面３２１のセクション３２１１に１つおきにそれぞれ配置されている。

駆動手段３５は、保持手段３１とディスプレーボディー３２の間に設けられ、保持手段に対してディスプレーボディー３２を周期的に移動させる。ここでは、駆動手段として、ディスプレーボディー３２を前記長手方向Ａに沿って往復移動させるための構成が採用されている。すなわち、駆動手段３５は、内枠３５１と、付勢手段３５２と、モジュールムービング手段３５３とで構成されている。内枠３５１は、前記外枠３１１に前記長手方向Ａに沿って往復移動可能に収容されている。そして、内枠３５１には、ディスプレーボディー３２が前記長手方向Ａに沿って移動可能に収容されている。付勢手段３５２は、内枠３５１とディスプレーボディー３２との間に設けられ、ディスプレーボディー３２を前記長手方向Ａに往復移動可能に弾性支持する。モジュールムービング手段３５３は、内枠３５１とディスプレーボディー３２との間に設けられ、前記長手方向Ａに往復移動可能にディスプレーボディー３２を動作させる。なお、ここでは、駆動手段３５の詳しい構造についての説明は省略する（詳しくは、米国特許第６,３４８，９０５号公報を参照のこと）。

制御手段３４は、図２に示すように、ビデオ信号を受信する映像プロセッサ３４１と、この映像プロセッサ３４１に接続された信号プロセッサ３４２とを有し、ディスプレーパネル３３に接続されている。制御手段３４は、駆動手段３５によりディスプレーボディー３２が保持手段３１に対して周期的に移動する際、ディスプレーパネル３３の各セット３３１の発光ダイオード３３１１を作動させ、映像を表示させる。

エンコーダ３７は、ディスプレーボディー３２と内枠３５１の間に設けられ、ディスプレーボディー３２が往復移動する際、往復移動を開始する前の基準位置（図１参照）からの移動量を検出する。ここでは、エンコーダ３７にはリニアエンコーダを使用している。信号プロセッサ３４２は、ディスプレーボディー３２が前記基準位置（図１参照）に位置する際の各光センサー３６１１の座標データと、エンコーダ３７からの検出信号とに基づいて、第１の座標信号を出力する。第１の座標信号は、ディスプレーボディー３２が駆動手段３５により内枠３５１内を往復移動する際、後述する光センサー３６１１が出力信号を発生した時点に於ける、その光センサー３６１１の前記長手方向Ａに於ける位置（Ｘ座標）を示す。なお、エンコーダ３７の構造はすでに周知のものであるので、その説明は省略する。

センサー手段３６は、複数の光センサー３６１１を格子状に配置してなる複数のセット３６１を有する。ここでは、光センサー３６１１に、外からの入射光に対応して制御手段３４に出力信号を発生する光ダイオードが使用されている。各セット３６１は、前記ディスプレーボディー３２の表示面３２１の各セクション３２１１のうち、前記発光ダイオード３３１１のセット３３１が配置されていないセクション３２１１にそれぞれ配置されている。したがって、前記ディスプレーパネル３３における複数の発光ダイオードのセット３３１と、前記センサー手段３６における複数の光センサーのセット３６１とは、それぞれ表示面３２１の互いに独立した位置（各セクション３２１１）に交互に配置されることになる。

センサー手段３６は、更に、複数の信号処理ユニット３６２を有する。各信号処理ユニット３６２は、各光センサー３６１１に対応してそれぞれ設けられ、信号プロセッサ３４２が光センサー３６１１からの出力信号を受信する前に、この出力信号を処理する。各信号処理ユニット３６２は、図３に示すように、各光センサー３６１１に接続される増幅器３６２１と、増幅器３６２１に接続されるアナログディジタル変換器３６２２と、アナログディジタル変換器３６２２に接続される論理回路３６２３と、論理回路３６２３及び制御手段３４の信号プロセッサ３４２に接続される伝送回路３６２４とで構成されている。増幅器３６２１は、光センサー３６１１の出力信号を増幅する。アナログディジタル変換器３６２２は、増幅された出力信号をディジタル信号に変換する。論理回路３６２３は、伝送回路３６２４を介して順次に前記ディジタル信号を信号プロセッサ３４２に伝送するのに適切な時間を決定する。信号プロセッサ３４２は、前記ディジタル信号に基づいて第２の座標信号を出力する。第２の座標信号は、ディスプレーボディー３２が駆動手段３５により保持手段３１に対して周期的に移動する際、出力信号を発生した光センサー３６１１の前記長手方向Ａと直交する方向Ｂに於ける位置（Ｙ座標）を示す。制御手段３４の信号プロセッサ３４２は、前記第１の座標信号及び第２の座標信号に基づいて所定の処理を実行する。

ここで、前記構成の発光ダイオード表示装置３を、例えば、シューティングゲームに採用した場合について説明する。

プレイヤーがライトガンの引き金を引き、このライトガンからディスプレーボディー３２の表示面３２１に表示されている映像中の所定のターゲットに向かってライトビームを発射させると、そのライトビームが照射された位置の光センサー３６１１から出力信号が出力される。制御手段３４の信号プロセッサ３４２では、光センサー３６１１からの出力信号と、エンコーダ３７からの出力信号とに基づいて長手方向Ａに於ける光センサー３６１１のＸ座標を特定する。

すなわち、ディスプレーボディー３２が左右に移動する前の基準位置（図１参照）に於ける各光センサー３６１１の座標データに対して、エンコーダ３７から入力された信号に基づいて、基準位置からのずれ量を補正し、ライトビームが照射されて出力信号を出力した光センサー３６１１の長手方向Ａの座標（Ｘ座標）を特定する。

また、制御手段３４の信号プロセッサ３４２では、出力信号を出力した光センサー３６１１がどれであるのかに基づいて方向Ｂに於ける光センサー３６１１の座標（Ｙ座標）を特定する。

このようにして、出力信号を出力した時点での光センサー３６１１の位置が、長手方向ＡすなわちＸ軸と、これと直交する方向ＢすなわちＹ軸とからなる直交座標系に於けるＸＹ座標として特定されることになる。

続いて、制御手段３４の信号プロセッサ３４２は、前記第１及び第２の座標信号に基づいて、出力信号を出力した光センサー３６１１と、ディスプレーボディー３２の表示面３２１に表示されている映像との間の位置的関係を判定する。すなわち、前記ディスプレーボディー３２の表示面３２１に於ける光センサー３６１１に対し、発光ダイオード３３１１の位置が決まっているため、前述のようにして入射光のあった光センサー３６１１の位置を特定できれば、その位置に対していずれの発光ダイオード３３１１をどの時点で作動させればよいのかを決定することが可能となる。

また、制御手段３４の映像プロセッサ３４１は、前記信号プロセッサ３４２での判定結果に基づいて、ディスプレーボディー３２が駆動手段３５によって保持手段３１に対して周期的に移動する際、発光ダイオード３３１１を作動させ、ディスプレーパネル３３にスコアボードを表示させる所定処理を実行する。

前記構成の発光ダイオード表示装置では、駆動手段３５によってディスプレーボディー３２が保持手段３１に対して前記長手方向Ａに沿って往復移動する。そして、制御手段３４の映像プロセッサ３４１が違う位置にある各発光ダイオードのセット３３１の発光ダイオード３３１１を作動させると、残像効果により、従来よりも少ない数の発光ダイオード３３１１であっても、従来と同様な解像度を得ることが可能となる。また、同様な原理に基づいて、光センサー３６１１の必要数も抑制可能となる。

なお、前記実施形態においては、光センサー３６１１として、光ダイオードを用いたが、従来からよく用いられているフォトレジスタ、光トランジスタ或いは赤外線センサーなどを使用することも可能である。

図４は、本発明に係る発光ダイオード表示装置の第２実施形態の斜視図である。図５は、第２実施形態の変形例の部分図である。図６は、第２実施形態の他の変形例の部分図である。

図４に示すように、第２の実施形態に係る発光ダイオード表示装置では、ディスプレーボディー３２はほぼ円筒体で、その外周面が表示面３２１となっている。

ディスプレーパネル３３では、発光ダイオードのセット３３１が前記円筒体の軸線Ｚの周方向に所定間隔で配置されるようにディスプレーボディー３２の表示面３２１に取り付けられている。

また、センサー手段３６が、前記円筒体の軸線Ｚの周方向に、前述の発光ダイオードのセット３３１の間に配置されるようにディスプレーボディー３２の表示面３２１に取り付けられている。

保持手段３１は、底板３１２と、底板３１２に設けたシャフト３１３とを有し、ディスプレーボディー３２は、シャフト３１３に回転可能に設けられている。

駆動手段３５は、ディスプレーボディー３２を、前記円筒体の軸線Ｚを中心として周方向に回転させるためのモータ３５４を備えている。

前記第２実施形態では、エンコーダ３７として角エンコーダが使用されている。第１の座標信号は、ディスプレーボディー３２が駆動手段３５により保持手段３１に対して回転移動する際、出力信号を発生した光センサー３６１１の前記円筒体の軸線Ｚの周方向に於ける角位置を示す。エンコーダ３７の構造はすでに周知のものであるので、その説明は省略する。第２の座標信号は、ディスプレーボディー３２が駆動手段３５により保持手段３１に対して回転移動する際、出力信号を発生した光センサー３６１１の前記円筒体の軸線Ｚ方向に於ける位置を示す。

また、前記第２実施形態では、前記第１実施形態と同様に、ディスプレーボディー３２が駆動手段３５によって対応した回転速度で、保持手段３１に対して前記円筒体の軸線Ｚを中心として周方向に回転する。そして、制御手段３４の映像プロセッサ３４１が違う位置にある各発光ダイオードのセット３３１の発光ダイオード３３１１を作動させると、残像効果により、従来よりも少ない数の発光ダイオード３３１１であっても、従来と同様な解像度を得ることが可能である。なお、米国特許第６,３３５,７１４号には、映像を表示するために実質上同じ操作原理を用いた表示装置が開示されている。また、同様な原理に基づいて光センサー３６１１の必要数を抑制可能である。

映像の品質に対し、フレームレートと映像解像度はその二大要素であり、例えば、テレビ表示においては、フレームレートは通常６０フレーム／秒とされる。ここで、フレームレートを少なくとも６０フレーム／秒とするために、発光ダイオード３３１１及びディスプレーボディー３２の回転速度は所定条件を満たさなければならない。本発明においては、フレームレートは、発光ダイオードのセット３３１の数及びディスプレーボディー３２の回転速度によって定められる。例えば、発光ダイオードのセット３３１は、１２セットであるとき、ディスプレーボディー３２の回転速度は５ｒｐｓ（revolutions per second）以上でなければならない。また、少なくとも４０万以上のピクセルの映像解像度を得るために、発光ダイオードのセット３３１の各発光ダイオード３３１１の数及びエンコーダ３７の分解能ｐｐｒ（pulse per revolution）も所定条件を満たさなければならない。本発明において、映像解像度は、発光ダイオードのセット３３１の発光ダイオード３３１１の数及びエンコーダ３７のパルス／回転によって定められる。例えば、エンコーダ３７は２０００パルス／回転であるとき、発光ダイオードのセット３３１の各発光ダイオードの３３１１数は２００以上でなければならない。したがって、光センサー３６１１は１つしかなくても、対応した回転速度でディスプレーボディー３２を回転させることによって同じ効果を得ることができる。

図５は、第２実施形態の変形例を示す。ここでは、円筒状の表示面３２１に凹凸を形成し、突出した部分（セクション３２１１）に光センサー３６１１を設け、凹んだ部分（セクション３２１１）に発光ダイオード３３１１を設けるようにしている。

図６は、第２実施形態の他の変形例を示す。ここでは、円筒状の表示面３２１に、軸線Ｚの周方向に所定間隔でセクション３２１１を設け、各セクションに発光ダイオード３３１１を配置するようにている。また、各セクションでは、発光ダイオード３３１１に代えて光センサー３６１１を配置する領域を設けるようにしている。また、光センサー３６１１の数を抑え（１つだけでもよい）、軸線Ｚ方向に対してセクション３２１１間で位置をずらせて設けるようにしている。そして、表示面３２１が回転することにより、軸線Ｚ方向の全ての範囲で光センサー３６１１による入射光を検出可能としている。

図７は、本発明に係る発光ダイオード表示装置の第３実施形態の部分斜視図である。

第３実施形態に係る発光ダイオード表示装置３では、ディスプレーボディー３２はほぼ球体で、その外周面が表示面３２１となっている。駆動手段（図示せず）は、ディスプレーボディー３２を、前記球体の軸心Ｙを中心として回転させる。ディスプレーボディー３２の表示面３２１には、発光ダイオード３３１１のセット３３１を備えたディスプレーパネル３３が前記球体の回転方向に所定ピッチで取り付けられている。また、ディスプレーボディー３２の表示面３２１には、光センサーのセット３６１からなるセンサー手段３６が前記球体の回転方向に所定ピッチで、前記ディスプレーパネル３３の間に取り付けられている。

前記第３実施形態では、第１の座標信号は、駆動手段３５により保持手段３１に対してディスプレーボディー３２が移動する際、出力信号を発生した光センサー３６１１の前記球体の軸心Ｙを中心とする回転方向の位置を示す。また、第２の座標信号は、駆動手段３５により保持手段３１に対してディスプレーボディー３２が移動する際、出力信号を発生した光センサー３６１１の前記球体の軸心Ｙ方向の位置を示す。

図８は、本発明に係る発光ダイオード表示装置の第４実施形態の部分斜視図である
第４実施形態に係る発光ダイオード表示装置３では、ディスプレーボディー３２は円盤体で、その片面が表示面３２１となっている。駆動手段（図示せず）は、ディスプレーボディー３２を、前記円盤体の軸線Ｘを中心として回転させる。ディスプレーボディー３２の表示面３２１には、前記軸線Ｘを中心として放射状に延び、回転方向に所定ピッチで、発光ダイオードのセット３３１からなるディスプレーパネル３３が取り付けられている。また、ディスプレーボディー３２の表示面３２１には、前記軸線Ｘを中心として放射状に延び、回転方向に所定ピッチで、前記ディスプレーパネル３３の間に、光センサーのセット３６１からなるセンサー手段３６が取り付けられている。

前記第４実施形態では、第１の座標信号は、駆動手段３５により保持手段３１に対してディスプレーボディー３２が移動する際、出力信号を発生した光センサー３６１１の前記円盤体の軸線Ｘに対する回転方向の位置を示す。また、第２の座標信号は、駆動手段３５により保持手段３１に対してディスプレーボディー３２が移動する際、出力信号を発生した光センサー３６１１の前記円盤体の軸線Ｘ方向の位置を示す。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の精神の範囲内において種々の変形や変更が可能であることは言うまでもない。

本発明に係る発光ダイオード表示装置の第１実施形態の正面図。 本発明に係る発光ダイオード表示装置の制御手段の概略回路ブロック図。 本発明に係る発光ダイオード表示装置の信号処理ユニットの概略回路ブロック図。 本発明に係る発光ダイオード表示装置の第２実施形態の斜視図。 該第２実施形態の変形例の部分図。 該第２実施形態の他の変形例の部分図。 本発明に係る発光ダイオード表示装置の第３実施形態の部分斜視図。 本発明に係る発光ダイオード表示装置の第４実施形態の部分斜視図。 従来の発光ダイオード表示装置の構成の一例を示す図。

符号の説明

３ 発光ダイオード表示装置
３１ 保持手段
３１１ 外枠
３１２ 底板
３１３ シャフト
３２ ディスプレーボディー
３２１ 表示面
３２１１ セクション
３３ ディスプレーパネル
３３１ 発光ダイオードのセット
３３１１ 発光ダイオード
３４ 制御手段
３４１ 映像プロセッサ
３４２ 信号プロセッサ
３５ 駆動手段
３５１ 内枠
３５２ 付勢手段
３５３ モジュールムービング手段
３５４ モータ
３６ センサー手段
３６１ 光センサーのセット
３６１１ 光センサー
３６２ 信号処理ユニット
３６２１ 増幅器
３６２２ アナログディジタル変換器
３６２３ 論理回路
３６２４ 伝送回路
３７ エンコーダ
Ａ 長方形の長手方向
Ｂ 長手方向Ａと交差する方向
Ｘ 円盤体の軸線
Ｚ 円筒体の軸線
Ｙ 球体の軸心

Claims (12)

1. 保持手段と、
   表示面を有し、前記保持手段に移動可能に取り付けられるディスプレーボディーと、
   複数の発光ダイオードを有し、前記表示面に取り付けられるディスプレーパネルと、
   前記ディスプレーボディーを前記保持手段に対して周期的に移動させる駆動手段と、
   前記ディスプレーパネルに接続され、前記ディスプレーボディーが前記駆動手段によって前記保持手段に対して周期的に移動する際、前記複数の発光ダイオードを作動させて映像を表示させる制御手段と、
   前記ディスプレーボディーに取り付けられ、入射光に基づいて、前記制御手段に対して出力信号を出力する複数の光センサーを有するセンサー手段と、
   を備えたことを特徴とする発光ダイオード表示装置。
2. 前記複数の光センサーは、光ダイオード、フォトレジスタ、光トランジスタまたは赤外線センサーであることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード表示装置。
3. 前記ディスプレーボディーの表示面は、ほぼ長方形であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード表示装置。
4. 前記駆動手段は、前記保持手段に対して前記ディスプレーボディーを長手方向に往復移動可能であることを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード表示装置。
5. 前記ディスプレーボディーはほぼ円筒体で、その外周面が前記表示面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード表示装置。
6. 前記駆動手段は、前記保持手段に対して前記ディスプレーボディーを前記円筒体の周方向に回転可能であることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード表示装置。
7. 前記ディスプレーボディーはほぼ球体で、その外周面が前記表示面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード表示装置。
8. 前記駆動手段は、前記保持手段に対して前記ディスプレーボディーを前記球体の軸心回りに回転可能であることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード表示装置。
9. 前記ディスプレーボディーは円盤体で、その片面が前記表示面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード表示装置。
10. 前記駆動手段は、前記保持手段に対して前記ディスプレーボディーを前記円盤体の周方向に回転可能であることを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオード表示装置。
11. 前記ディスプレーボディーが前記駆動手段により前記保持手段に対して周期的に移動している際、前記複数の発光ダイオード及び前記複数の光センサーの位置を検出するエンコーダをさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード表示装置。
12. 前記ディスプレーパネルと前記センサー手段とは、それぞれ前記表示面の互いに独立した位置に取り付けたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の発光ダイオード表示装置。

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