JP2006185765A - 自立制御機能を備えたユニットからなる照明システム、電飾システムおよび表示システム - Google Patents
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Abstract
【課題】
通信や演算に負荷の少なく、複数のユニットが外部環境に対して反応して協調的点灯動作を演出でき、しかもシステムの拡張が容易なシステムを供給することができ、さらには少ない通信負荷で複雑な画像を表示できるシステムを提供することが本発明の課題である。
【解決手段】
LED201、フォトセンサ202、制御部203、メモリー204、そして通信部102という構成の照明ユニットを床面などの構造物の表面に複数個配置する。隣り合う照明ユニット同士は、通信部102によって通信が行われ、センサで個々独立して外部環境に反応しながらも協調して発光動作を行うことが出来るシステムを採用した。
【選択図】図1
通信や演算に負荷の少なく、複数のユニットが外部環境に対して反応して協調的点灯動作を演出でき、しかもシステムの拡張が容易なシステムを供給することができ、さらには少ない通信負荷で複雑な画像を表示できるシステムを提供することが本発明の課題である。
【解決手段】
LED201、フォトセンサ202、制御部203、メモリー204、そして通信部102という構成の照明ユニットを床面などの構造物の表面に複数個配置する。隣り合う照明ユニット同士は、通信部102によって通信が行われ、センサで個々独立して外部環境に反応しながらも協調して発光動作を行うことが出来るシステムを採用した。
【選択図】図1
Description
本発明は、建物内外の壁、柱、天井、床、扉、手すり、ついたて、家具、樹木またはこれらに類する構造物の表面を覆って使用したり、看板、信号機、標識、乗り物の灯火装置や計器板の表示面を覆って使用するなど様々なパターンの照明、電飾、表示を演出するシステムに関するものであり、特に独立しながらもそれぞれ協調して点灯動作する複数のユニットを構造物の表面に配置して使用されるシステムに関するものである。
最近、街のランドマークとなる建造物や樹木などの表面に電灯を複数配置して、イルミネーションを行い、街の景観を演出することが行われている。こうした景観の演出を効果的に行うため、複数の電灯が協調した動作を行うように点灯タイミングや電灯の配置を調整している。
1つ1つの電灯の点灯タイミングや位置を調整することは、大変手間の掛かる作業であるため、コンピュータ制御された高性能の多色点灯ネットワークが提案されている。特許文献1は、コンピュータ制御された高性能の多色点灯ネットワークの典型的なものであり、LED点灯ネットワークが開示されているが、制御のためのコンピュータが中央に1つ置かれ、ネットワーク上に配置されている複数の照明ユニットを制御している。1つ1つの照明ユニットは個別の制御手段を備えていないため、その点灯動作は中央から制御される。
複数の電灯が協調した点灯動作を行う場合、従来技術では1対N(複数)で制御を行う結果ととして、通信が多数発生する問題がある。さらには、照明/電飾/表示システムが配置されたエリア内で起こる外部環境の変化に対して、変化が起きたエリアに近接する部位のユニット群が発光動作するインタラクティブな動作を演出しようとすると、対象エリアにセンサを網羅的に設置して、すべてのセンサを中央のコンピュータ1つで監視し、変化の検知されたセクション毎に点灯制御の信号を生成し送出することになり、通信負荷だけでなく、演算にも多大な負担が掛かるようになる。
例えば、人物の移動に対してインタラクティブに反応する照明のため床面に照明ユニットを配置した構成の場合、床面に多数配置した圧力センサやフォトリフレクタに常時問い合わせして監視しながら、センサが検知した変位を演算し必要な制御信号を生成し、対応する照明ユニットに送信する必要が生じる。
エリア内に配置する照明ユニットを増やして反応動作をより細やかにしたり、配置するエリアを広げるなどのシステム拡張する場合、照明ユニットの位置や配置されたセンサとの対応、全体での動きの統一を保つため複雑な作業が要求される。
あるいは、飛行機、船、電車、自動車あるいは自転車の灯火装置において複雑な画像を表現する場合、通常画像データを含む制御データを送信することになるが、通信負荷が大きくなってしまう。
通信や演算に負荷の少なく、複数のユニットが外部環境に対して反応して協調的点灯動作を演出でき、しかもシステムの拡張が容易なシステムを供給することができ、さらには少ない通信負荷で複雑な画像を表示できるシステムを提供することが本発明の課題である。
請求項1記載の発明は、発光手段、制御手段、少なくとも発光の手順を含むプログラムを格納した記憶手段、センサ手段、通信手段を備えた照明ユニットが、面上に2次元に複数配置された構成の照明システムであって、
1)前記発光手段は前記制御手段から送信された発光制御信号を受けて発光すること、
2)前記制御手段は、前記センサ手段からの信号、前記通信手段を介して受け取る他の照明ユニットからの信号から選ばれる少なくとも1つの信号を受けて、前記記憶手段に格納されたプログラムに従って、前記発光手段への発光制御信号送出と他の照明ユニットへの信号出力を行うこと、
3)前記センサ手段は外部環境に反応して信号を前記制御手段へ送信すること、
4)前記通信手段は該ユニットの周辺に配置された他の照明ユニットのうちの少なくとも1つとの通信を行うこと、
以上を特徴とする。
1)前記発光手段は前記制御手段から送信された発光制御信号を受けて発光すること、
2)前記制御手段は、前記センサ手段からの信号、前記通信手段を介して受け取る他の照明ユニットからの信号から選ばれる少なくとも1つの信号を受けて、前記記憶手段に格納されたプログラムに従って、前記発光手段への発光制御信号送出と他の照明ユニットへの信号出力を行うこと、
3)前記センサ手段は外部環境に反応して信号を前記制御手段へ送信すること、
4)前記通信手段は該ユニットの周辺に配置された他の照明ユニットのうちの少なくとも1つとの通信を行うこと、
以上を特徴とする。
請求項2記載の発明においては、請求項1の発明における記憶手段に格納されたプログラムは、前記照明ユニット外部から書き換え可能であることを特徴とする。
請求項3記載の発明においては、請求項1乃至請求項2記載の発明における前記発光手段が光源として少なくとも1つのLED(Light Emitting Diodes)を含むことを特徴とする。
請求項4記載の発明においては、請求項1乃至請求項3記載の発明における前記センサ手段は、温度センサ、画像センサ、圧力センサ、フォトセンサ、音センサから選ばれる少なくとも1つであって、照明対象の存在もしくは状態を反応して発光を制御することを特徴とする。
請求項5記載の発明においては、請求項1乃至請求項4記載の発明における前記複数の照明ユニットは、それぞれのユニット毎に発光手段、制御手段、記憶手段、センサ手段、通信手段が他のユニットとは独立して設けられていることを特徴とする。
請求項6記載の発明においては、請求項1乃至請求項5記載の発明における前記通信手段は、電磁波を利用した通信であることを特徴とする。
請求項7記載の発明においては、請求項6記載の発明における前記前記通信は、近距離無線であることを特徴とする。
請求項8記載の発明においては、請求項7記載の発明における前記近距離無線は、赤外線通信であることを特徴とする。
請求項9記載の発明においては、請求項1乃至請求項8記載の発明における前記照明ユニットは、建物の外壁、建物の内壁、柱、天井、床、扉、手すり、ついたて、家具、樹木から選ばれる少なくとも1つの構造物の表面の部分もしくは全部を覆って使用されることを特徴とする。
請求項10記載の発明においては、発光手段、制御手段、少なくとも発光の手順を含むプログラムを格納した記憶手段、センサ手段、通信手段を備えた点灯ユニットが、面上に2次元に複数配置された構成の電飾システムであって、
1)前記発光手段は前記制御手段から送信された発光制御信号を受けて発光すること、
2)前記制御手段は、前記センサ手段からの信号、前記通信手段を介して受け取る他の点灯ユニットからの信号から選ばれる少なくとも1つの信号を受けて、前記記憶手段に格納されたプログラムに従って、前記発光手段への発光制御信号送出と他の点灯ユニットへの信号出力を行うこと、
3)前記センサ手段は外部環境に反応して信号を前記制御手段へ送信すること、
4)前記通信手段は該ユニットの周辺に配置された他の照明ユニットのうちの少なくとも1つとの通信を行うこと、
以上を特徴とする。
1)前記発光手段は前記制御手段から送信された発光制御信号を受けて発光すること、
2)前記制御手段は、前記センサ手段からの信号、前記通信手段を介して受け取る他の点灯ユニットからの信号から選ばれる少なくとも1つの信号を受けて、前記記憶手段に格納されたプログラムに従って、前記発光手段への発光制御信号送出と他の点灯ユニットへの信号出力を行うこと、
3)前記センサ手段は外部環境に反応して信号を前記制御手段へ送信すること、
4)前記通信手段は該ユニットの周辺に配置された他の照明ユニットのうちの少なくとも1つとの通信を行うこと、
以上を特徴とする。
請求項11記載の発明においては、請求項10記載の発明における前記記憶手段に格納されたプログラムは、前記点灯ユニット外部から書き換え可能であることを特徴とする。
請求項12記載の発明においては、請求項10乃至11記載の発明における前記発光手段は光源として少なくとも1つのLED(Light Emitting Diodes)を含むことを特徴とする。
請求項13記載の発明においては、請求項10乃至請求項12記載の発明における前記複数の点灯ユニットは、それぞれのユニット毎に発光手段、制御手段、記憶手段、センサ手段、通信手段が他のユニットとは独立して設けられていることを特徴とする。
請求項14記載の発明においては、請求項10乃至請求項13記載の発明における前記センサ手段は、温度センサ、光度センサ、風力センサ、湿度センサ、気圧センサから選ばれる少なくとも1つであり、該電飾ユニット周辺の環境に反応した電飾を演出することを特徴とする。
請求項15記載の発明においては、請求項10乃至13記載の発明における前記センサ手段は、温度センサ、画像センサ、圧力センサ、フォトセンサ、音センサから選ばれる少なくとも1つであって、電飾ユニットに近接する対象の存在もしくは状態に反応して発光を制御することを特徴とする。
請求項16記載の発明においては、請求項15記載の発明における前記センサ手段は、自らが属する点灯ユニットの発光手段が設けられた面と反対面にに設けられ、点灯ユニットが設置された構造物の反対側にある対象の存在もしくは状態を反映した点灯動作をすることを特徴とする。
請求項17記載の発明においては、請求項15記載の発明における前記センサ手段は、自らが属する点灯ユニットの発光手段が設けられた面と反対面との両方に設けられ、点灯ユニットが設置された構造物の反対側にある対象の存在もしくは状態と発光手段が設けられた面側にいる鑑賞者の存在又は状態に反応して点灯することを特徴とする。
請求項18記載の発明においては、請求項10乃至17記載の発明における前記通信手段は、電磁波を利用した通信であることを特徴とする。
請求項19記載の発明においては、請求項18記載の発明における前記通信は、近距離無線であることを特徴とする。
請求項20記載の発明においては、請求項19記載の発明における前記近距離無線は、赤外線通信であることを特徴とする。
請求項21記載の発明においては、請求項10乃至20記載の発明における前記点灯ユニットは、構造物の表面の部分もしくは全部を覆って使用されることを特徴とする。
請求項22記載の発明においては、請求項20記載の発明における前記電飾ユニットは、電飾パネルであって、建物の外壁、建物の内壁、柱、天井、床、扉、手すり、ついたて、家具から選ばれる少なくとも1つの構造物の表面の部分もしくは全部を覆って使用使用されることを特徴とする。
請求項23記載の発明においては、発光手段、制御手段、少なくとも発光の手順を含むプログラムを格納した記憶手段、通信手段を備えた点灯ユニットが、面上に2次元に複数配置された構成の表示システムであって、
1)前記発光手段は前記制御手段から送信された発光制御信号を受けて発光すること、
2)前記制御手段は、前記通信手段を介して受け取る起動信号を受けて、前記記憶手段に格納されたプログラムに従って、前記発光手段への発光制御信号送出と他の点灯ユニットへの起動信号送出を行うこと、
3)前記通信手段は該ユニットの周辺に配置された他の点灯ユニットのうちの少なくとも1つとの通信を行うこと、
以上を特徴とする。
1)前記発光手段は前記制御手段から送信された発光制御信号を受けて発光すること、
2)前記制御手段は、前記通信手段を介して受け取る起動信号を受けて、前記記憶手段に格納されたプログラムに従って、前記発光手段への発光制御信号送出と他の点灯ユニットへの起動信号送出を行うこと、
3)前記通信手段は該ユニットの周辺に配置された他の点灯ユニットのうちの少なくとも1つとの通信を行うこと、
以上を特徴とする。
請求項24記載の発明においては、請求項23記載の発明における前記プログラムは、前記点灯ユニット外部から書き換え可能であることを特徴とする。
請求項25記載の発明においては、請求項23乃至24記載の発明における前記プログラムは、前記表示システムが生成する画像データを含み、前記起動信号は画像データを含まない単純な信号であることを特徴とする。
請求項26記載の発明においては、請求項23乃至25記載の発明における前記発光手段は、光源として少なくとも1つのLED(Light Emitting Diodes)を含むことを特徴とする。
請求項27記載の発明においては、請求項23乃至26記載の発明における前記表示システムを構成する複数の点灯ユニットは、それぞれのユニット毎に発光手段、制御手段、記憶手段、通信手段が他のユニットとは独立して設けられていることを特徴とする。
請求項28記載の発明においては、請求項23乃至27記載の発明における前記通信手段は、電磁波を利用した通信であることを特徴とする。
請求項29記載の発明においては、請求項28記載の発明における前記通信は、近距離無線であることを特徴とする。
請求項30記載の発明においては、請求項29記載の発明における前記近距離無線は、赤外線通信であることを特徴とする。
請求項31記載の発明においては、請求項23乃至29記載の発明における前記点灯ユニットは、信号機、標識、看板、案内板、自動車の灯火装置、自転車の灯火装置、船の灯火装置、飛行機の灯火装置、自動車の計器板、自転車の計器板、船の計器板、飛行機の計器板から選ばれる少なくとも1つの表示器の表示面を覆って使用されることを特徴とする。
請求項32記載の発明においては、発光手段、制御手段、少なくとも発光の手順を含むプログラムを格納した記憶手段、センサ手段、通信手段を備えた点灯ユニットが、面上に2次元に複数配置された構成の表示システムであって、
1)前記発光手段は前記制御手段から送信された発光制御信号を受けて発光すること、
2)前記制御手段は、前記センサ手段からの信号、前記通信手段を介して受け取る他の点灯ユニットからの信号から選ばれる少なくとも1つの信号を受けて、前記記憶手段に格納されたプログラムに従って、前記発光手段への発光制御信号送出と他の点灯ユニットへの信号出力を行うこと、
3)前記センサ手段は外部環境に反応して信号を前記制御手段へ送信すること、
4)前記通信手段は該ユニットの周辺に配置された他の点灯ユニットのうちの少なくとも1つとの通信を行うこと、
以上を特徴とする。
1)前記発光手段は前記制御手段から送信された発光制御信号を受けて発光すること、
2)前記制御手段は、前記センサ手段からの信号、前記通信手段を介して受け取る他の点灯ユニットからの信号から選ばれる少なくとも1つの信号を受けて、前記記憶手段に格納されたプログラムに従って、前記発光手段への発光制御信号送出と他の点灯ユニットへの信号出力を行うこと、
3)前記センサ手段は外部環境に反応して信号を前記制御手段へ送信すること、
4)前記通信手段は該ユニットの周辺に配置された他の点灯ユニットのうちの少なくとも1つとの通信を行うこと、
以上を特徴とする。
請求項33記載の発明においては、請求項32記載の発明における前記プログラムは、前記点灯ユニット外部から書き換え可能であることを特徴とする。
請求項34記載の発明においては、請求項32乃至請求項33記載の発明における前記発光手段は、光源として少なくとも1つのLED(Light Emitting Diodes)を含むことを特徴とする。
請求項35記載の発明においては、請求項32乃至34記載の発明における前記センサ手段は、温度センサ、圧力センサ、化学プローブから選ばれる少なくとも1つであって、近接する監視対象物の存在もしくは状態を反応して発光を制御することを特徴とする。
請求項36記載の発明においては、請求項32乃至35記載の発明における前記表示システムを構成する複数の点灯ユニットは、それぞれのユニット毎に発光手段、制御手段、記憶手段、センサ手段、通信手段が他のユニットとは独立して設けられていることを特徴とする。
請求項37記載の発明においては、請求項32乃至36記載の発明における前記通信手段は、電磁波を利用した通信であることを特徴とする。
請求項38記載の発明においては、請求項37記載の発明における前記通信は、近距離無線であることを特徴とする。
請求項39記載の発明においては、請求項38記載の発明における前記近距離無線は、赤外線通信であることを特徴とする。
請求項40記載の発明においては、請求項32乃至39記載の発明における前記点灯ユニットは、試料を保持する容器の表面の一部又は全部を覆って使用されることを特徴とする。
請求項41記載の発明においては、請求項40記載の発明における前記容器は、水槽、試験管から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする。このようにすることで試料の化学変化などを容器表面に色や図形で表現することが出来る。
本発明のシステムは、個々のユニット自体が外部環境に対してインタラクティブに反応して点灯し、かつユニット全体で協調した動きを演出でき、さらには中央制御の機械的動きを超える生命的なゆらぎに富んだ動きを演出でき、またユニットの数を増やしたり、ユニットを配置するエリアを広げるなどの拡張を容易にできる。また、複雑な画像を表示する場合においては、単純な起動信号を送出するだけで表示動作を行わせることも出来る。
以下に,本発明による実施例を示す。
図1は、本発明のシステムの概略構成図である。100は照明ユニットを配置する床面であり、101は照明ユニット、102は照明ユニットに設けられた通信部102である。ここでは同一の照明ユニット101が32個配置されている。ここで左下から横方向にx個目、縦方向にy個目のユニットを(x,y)と指定することにする。本実施例では平面の床にユニットを格子状に配置しているが、本発明の配置はこれに限られるものでなく、お椀状に窪んだ場所の曲面を覆うように配置したり、配置も蜘蛛の巣状に螺旋を描くようなものとするなど様々なバリュエーションを採用しても良い。
図2は、照明ユニット101の内部構成を示した図である。LED201、フォトセンサ202、制御部203、メモリー204、そして先に記載した通信部102という構成である。
発光部201は、光の3原色の赤(R)、緑(G)、青(B)で発光するLEDを有していて、制御部203からの制御信号に従って、所望のタイミングでフルカラー で発色・発光させて点灯する。本実施例では照明制御の方式として、パルス幅変調(PWM)電流制御技術を採用するが、その他アナログ式電流制御、デジタル式電流制御などいかなる電流制御の方式を採用しても良い。
フォトセンサ202は、自身が属している照明ユニットに近接する設定範囲内の物体の存在を検知して検知信号を制御部203へ出力する。床面を動く人物などがその照明ユニットのあるエリアを通過すると検知信号を発する。ここではセンサとしてフォトセンサを採用したが、温度センサ、画像センサ、圧力センサ、音センサなど照明の対象となるものを検知するセンサであれば、いかなるセンサでも採用することが出来る。
制御部203は、検知信号や通信部102が受信した他の照明ユニットからの連絡信号を受けて、予めメモリー204に格納されたプログラムに従って、発光部201の発光色および点灯タイミングを制御する。
メモリー204は、発光色、点灯タイミング、表示する画像のデータを含む発光部の制御、他のユニットと通信するための制御などのプログラムを格納している。
通信部102は、近距離無線通信装置から構成され、当該ユニットに隣接して設けられた他の照明ユニットと無線で接続される。このような構成を採用することにより、配線の手間を省き、自由度の高い照明ユニットの配置を可能にする。ここでは近距離無線通信として、ブルートゥースを採用するが、本発明の主旨に沿う通信であれば、他の規格の2.4GHz帯高度化小電力データ通信、5GHz帯高度化小電力データ通信、赤外線通信などを採用しても良い。
図3は照明システムを設置した床面を移動する人を示した模式図である。301、302、303は移動中の同一人物を示している。ユニット(1,1)付近にいた人301は、304で示された移動線に従ってユニット(4,3)付近を移動中の人が302で示されている。ここから移動線305に従ってユニット(6,1)に至った人が303である。
図4はメモリーに格納されたプログラムの動作のルールである。各照明ユニットはこのルールに従って点灯する。本発明のプログラムは、ここで示されたルールに限定されるものではなく、本発明に趣旨にマッチするものであればいかなるものでも採用可能である。
図5は、301で示した人に対応しての本システムの動作を示したフローチャートである。ステップ501において、ユニット(1,1)のフォトセンサが人301を検知して、制御部へ検知信号を送出する。ステップ502において、ユニット(1,1)の制御部が、図4のルール1、ルール3に従って生成されたLEDの制御信号と連絡信号を生成し、制御信号は自身のLEDへ、連絡信号はユニット(1,2)、(2,1)へ送出される。ステップ503において、ユニット(1,1)のLEDが赤色点灯する。
ステップ504において、連絡信号はユニット(1,2)、(2,1)は連絡信号を受信し、ステップ505において、無点灯のユニット(1,2)、(2,1)の各制御部は、ルール4に従って生成した制御信号を自身のLEDへ送出する。ステップ506において、ユニット(1,2)、(2,1)は黄色に点灯する。
図6は、302で示した移動中の人に対応しての本システムの動作を示したフローチャートである。ステップ601において、ユニット(3,3)のフォトセンサが人302を検知して、制御部へ検知信号を送出する。ステップ602において、ユニット(3,3)の制御部がLEDの制御信号と連絡信号を生成し、制御信号は自身のLEDへ、連絡信号はユニット(2,3)、(3,2)、(3,4)、(4,3)へ
送出される。ステップ603において、ユニット(3,3)のLEDが赤色点灯する。
送出される。ステップ603において、ユニット(3,3)のLEDが赤色点灯する。
ステップ604において、連絡信号がユニット(3,3)に隣接する各ユニットが連絡信号を受け取り、ステップ605において、黄色点灯中のユニット(2,3)、(3,2)の制御部は、図4のルール5に従って制御信号を生成し、自身のLEDへ送出する。ステップ606において、ユニット(2,3)、(3,2)は緑色点灯する。
ステップ607において、無点灯中のユニット(3,4)、(4,3)の制御部は、図4のルール4に従って制御信号を生成し、自身のLEDへ送出する。ステップ608において、ユニット(3,4)、(4,3)は黄色点灯する。
図7は、303で示した移動中の人に対応しての本システムの動作を示したフローチャートである。ステップ701において、ユニット(6,1)のフォトセンサが人303を検知して、制御部へ検知信号を送出する。ステップ702において、ユニット(6,1)の制御部がLEDの制御信号と連絡信号を生成し、制御信号は自身のLEDへ、連絡信号はユニット(5,1)、(6,2)、(7,1)へ送出される。ステップ703において、ユニット(6,1)のLEDが赤色点灯する。
ステップ704において、連絡信号がユニット(6,1)に隣接する各ユニットが連絡信号を受け取り、ステップ705において、無点灯中のユニット(5,1)、(7,1)の制御部は、図4のルール4に従って制御信号を生成し、自身のLEDへ送出する。ステップ706において、ユニット(6,1)、(7,2)は黄色点灯する。
ステップ707において、青点灯中のユニット(6,2)の制御部は、図4のルール4にマッチしない条件で受信した連絡信号を無視し、青色点灯を所定の時間まで継続する。
図8は床面を移動する人が301で示した状態の時の照明システムによる床面の点灯模様を示している。横軸の数字は列番号、縦軸の数字行番号を示し、ユニット(1,1)は赤色点灯、ユニット(1,2)、(2,1)は黄色点灯していることを表している。
同様に図9は人が302で示した移動状態の時の点灯模様を、図10は人が303で示した状態の時の床面の点灯模様を示したものである。
同様に図9は人が302で示した移動状態の時の点灯模様を、図10は人が303で示した状態の時の床面の点灯模様を示したものである。
このようにして床面を移動する人物にインタラクティブに反応する照明を複雑な演算をこなす中央制御装置を導入することなく、これまでに説明してきた照明ユニットをマトリクス状に並べるだけで実現出来きる。さらには、照明エリアを当該床に繋がる廊下に広げる場合でも、同じ構成のユニットを既に施工済みのユニットの隣に並べていくだけで各ユニットに格納されたプログラムを変更することなしに対応できる。例えば図3において、ユニット(7,1)(8,1)から図面における下方に廊下が伸びているならば、ユニット(7,1)(8,1)にユニット(7,0)(8,0)(7,−1)(8,−1)・・・・(7,−n)(8,−n)という具合に拡張していけばよい。このように中央制御では設計のやり直しとなる管理区域を超える拡張を容易に実現される効果がある。またさらに、本実施例のようにセンシングの対象が人である場合、1つ1つのセンシング信号はローカルエリア周辺に留まり、行動履歴としてまとまった個人情報にならないという利点もある。
図11は実施例2で採用した電飾パネルの概略構造図である。
センサ手段1102と表示手段1103をマトリクス状に配置してある第1層1101と制御手段1105と通信手段1106を配置した第2層1104という2段構成である。1107は上記第1層と第2層とを重ね合わせて生成されたパネル全体を側面から見た外観図であり、電源端子1108が下面に設けてある。
センサ手段1102と表示手段1103をマトリクス状に配置してある第1層1101と制御手段1105と通信手段1106を配置した第2層1104という2段構成である。1107は上記第1層と第2層とを重ね合わせて生成されたパネル全体を側面から見た外観図であり、電源端子1108が下面に設けてある。
ここでセンサ手段1102は、接触センサ(フォトリフレクタ)と温度センサを採用した。パネルに物が接触すると、センサ自体から出力された光の反射によって接触を認識する。また、触れたものの温度も検知する。
表示手段103は、LEDを採用した。ここで表示手段は第2層に設けられた制御手段105からの制御信号を受けて発光する。制御手段105はFPGA(Field Programmable Gate Array)を採用しており、パルス幅変調(PWM)電流制御回路、演算回路、SRAM(Static Random Access Memory)が実装されている。
通信手段106には赤外線通信が採用され、隣合うパネルに設けられ対面する通信手段とのみ通信することが出来る。
図12は、パネルを施工する様子を示した図である。電源端子を組み込んだ取り付け孔1206が複数設けられたパネル土台1200に5つの電飾パネル1201〜1205が施工されている。土台の取り付け孔にパネルをはめ込むことで、位置が定まり、電源が供給される。このような方式だとただ上からはめるだけでよいので配線が要らず、設置が大変容易な作業となる。
図13は、施工されたパネルの第2層目のみを示した透視図である。対向部分1301に示すように、隣接するパネルの通信手段同士が向かいあい、赤外線による通信が可能となる。有線通信のように金属端子を用いると接触不良が生じやすく、赤外線の方が確実性のメリットがある。
図14は電飾パネルの構成を示すブロック図である。温度センサ1401、フォトリフレクタ1402、LED1403、制御手段1404、メモリー1408、マイコン1409、赤外線通信手段1410という構成である。
センサとして温度センサ1401とフォトリフレクタ1402とを備える。ユニットに物が接触すると、フォトリフレクタ自体から出力された光の反射によって接触を認識し、Sensor(x,y)=on/off という具合に信号を制御手段に送出する。また、触れたものの温度も検知し、Temp(x,y)=23 という具合に摂氏温度を制御手段に送信する。ここではセンサとして温度センサとフォトリフレクタを採用したが、本発明はこれらセンサに限定されるものではなく、光度センサ、風力センサ、湿度センサ、気圧センサなど周囲の環境を検知する、本発明の主旨に沿った機能を果たすセンサであればいかなるセンサも利用可能である。
制御手段1404は、PWM電流制御回路1405、演算回路1406、SRAM1407を実装したFPGAである。ここでSRAM1407には表現する画像のデータや点灯パターンが格納される。
メモリー1408は、flashROMであり、プログラム書き換え用のデータをマイコン1409に供給する。マイコン1409は書き換え用データを参照して、電飾パネルが表現する画像や点灯パターンをプログラムし、SRAM1407に書き込む。
LED1403の色情報を保持する領域がSRAM内にあり、LED(x,y) = (R,G,B)という形式で指定される。R,G,Bは各々0〜255の値であり、最大256×256×256=1670万色を指定できる。
0だとその色は点灯しない。255で最大強度で点灯である。LED()の数値に基づいてPWM電流制御回路によって明るさを制御する。
0だとその色は点灯しない。255で最大強度で点灯である。LED()の数値に基づいてPWM電流制御回路によって明るさを制御する。
図15は物を検知したセンサ1501の周辺部分の第1層目を示した図である。
1502で示したAからIまで9個のLEDが図示されている。
1502で示したAからIまで9個のLEDが図示されている。
センサ1501が検知すると、その影響は隣接するLED A,B,H,Iにのみ及ぶ。LED Iの次のサイクルでの発色は、隣接LED A〜Hの現在の色の関数で定まる。このようにしてセンサ1501の影響が、センサ1501→I→E→・・・という具合にサイクル毎に全体に伝搬する。
図16は、1サイクルの動作を示したフローチャートである。ステップ1601において、隣接ユニットから、自ユニットと接している辺のLEDの色情報を取得する。ステップ1602において、各隣接ユニットのLED情報をメモリに格納する。ステップ1603の枠内に記した動作は、全てのセンサとLEDに対して同時進行する。ステップ1604において、全てのセンサが物を認識しているかをチェックし、「認識していない」すなわちSensor(x,y)=OFFならば、センサに対するステップ終了である。「認識している」すなわち Sensor(x,y)=ONならば、ステップ1605に進み、温度センサの値に応じて、隣接するLEDのR成分に所定の値を加える。ここではRGBのR成分に所定の値を加えることとしたが、ステップ1605は、プログラムの変更でユーザが任意に設定可能である。
LEDに対するステップについて説明する。ステップ1606において、隣接する8つのLEDの色情報を取得する。次にステップ1607において、設定したアルゴリズムfに従って、隣接LEDの色情報から自LEDの色を決定する。LED()は下記のように定式化される。
LED(x,y)= f { LED(1,1)・・・LED(m,n) }
ここでLED(1,1)・・・LED(m,n)は、自LEDに隣接する全てのLEDである。ここで設定するアルゴリズムfは、プログラム変更によりユーザが任意に設定可能である。
LED(x,y)= f { LED(1,1)・・・LED(m,n) }
ここでLED(1,1)・・・LED(m,n)は、自LEDに隣接する全てのLEDである。ここで設定するアルゴリズムfは、プログラム変更によりユーザが任意に設定可能である。
1603の枠内に記されたステップを終えると、ステップ1608において、各LED()変数の情報をPWM電流制御回路に転送し、LEDの色として表示する。以上で1サイクルであるが、電飾の動きをスムーズに見せる30回/秒程度で繰り返すことで近隣パネルと協調しながら自パネルのLEDの色を変化させる。ここでサイクルを30回/秒としたが、本発明のサイクルはこれに限られるものではなく、演出のためもっと長いサイクルとしたり、逆に回路の能力の限界まで短いサイクルの設定としても良い。
図17は、これまで説明してきた電飾パネルをテーブルの上面に設置したものである。テーブルに設置された電飾パネル1700、机上面1701、机側面1702、ガラス板1703、電源装置1704、電源コード1705という構成である。
図18は、電飾パネルを設置したテーブルの上に食器が置かれた様子を示した図である。
グラス1801、皿1802は、それぞれ近接するセンサが感知し、隣接するLEDが反応し発光する。グラスと皿それぞれに対する反応の発光動作が波のように伝播して、重なり合いによる干渉が発生する。
グラス1801、皿1802は、それぞれ近接するセンサが感知し、隣接するLEDが反応し発光する。グラスと皿それぞれに対する反応の発光動作が波のように伝播して、重なり合いによる干渉が発生する。
人の体や食器が机に触れるたびに上記反応と同様の反応が生じる。電飾パネルのプログラムを書き換えることにより置かれたものの温度によって反応する際の色が変えるなどユーザが所望の演出を設定に出来るため、置かれるものの温度状態にインタラクティブに反応する視覚効果の大きな光を放つテーブルの電飾を演出することが容易に出来る。本実施例では、テーブルの上面に電飾システムを設けたが、本発明はテーブルへの施工に限定されるものではなく、建物の外壁、建物の内壁、柱、天井、床、扉、手すり、ついたてなど本発明の主旨に沿う構造物ならいかなるものにも適用される。
また、センサとして化学プローブを採用し、水槽や試験管にこの照明ユニットを設置すれば、これら容器の内容物の化学的性質や化学変化を表示する表示システムとして提供することが出来る。このようにすれば、いちいち試薬やプローブを試料に投入する必要がなく化学実験などが効率的にできてよい。
図19は、プログラムの変更や全体で画像を表示するときにデータを各電飾パネルにブロードキャストする様子を示した図である。電飾パネル(1,1)を起点として、パソコン1901からデータが図の矢印に沿って赤外通信網を介して伝送される。
図20は伝送されるデータの構造図である。伝送データ2000は、宛先情報2001、判別フラグ2002、データ本体2003、終了フラグ2004という構造である。ここで宛先情報2001は宛先パネルの座標もしくは、パネル全体を指し示す情報である。判別フラグ2002は、データがプログラム変更用のものか、表示する画像データかを識別するデータである。
図20は伝送されるデータの構造図である。伝送データ2000は、宛先情報2001、判別フラグ2002、データ本体2003、終了フラグ2004という構造である。ここで宛先情報2001は宛先パネルの座標もしくは、パネル全体を指し示す情報である。判別フラグ2002は、データがプログラム変更用のものか、表示する画像データかを識別するデータである。
データを受け取った各ユニットは図21のフローでデータを再伝送あるいは取得する。
図21のフローに従って説明を続ける。ステップ2101において、当該電飾パネルは配信データを受信する。ステップ2102において、特定パネル宛てか、全体パネル宛てかを判別し、全体パネル宛てであれば、ステップ2103でデータを自メモリに記憶し、ステップ2104に進み、周囲の全電飾パネルにデータ送信する。
図21のフローに従って説明を続ける。ステップ2101において、当該電飾パネルは配信データを受信する。ステップ2102において、特定パネル宛てか、全体パネル宛てかを判別し、全体パネル宛てであれば、ステップ2103でデータを自メモリに記憶し、ステップ2104に進み、周囲の全電飾パネルにデータ送信する。
ステップ2102において特定パネル宛てと判別されると、ステップ2105において宛先行座標と自分の行座標を比較が行われ、宛先行座標が自分の行座標より大きければ、ステップ2106に進んで、図19における1つ上のパネルにデータ通信が行われる。
ステップ2102において宛先行座標と自分の行座標が等しければ、こんどはステップ2107に進んで、宛先列座標と自分の列座標を比較が行われ、宛先列座標が自分の列座標より大きければ、ステップ2108に進んで、図19における1つ右のパネルにデータ通信が行われる。
ステップ2107において宛先列座標と自分の列座標が等しければ、こんどはステップ2109に進んで、終了フラグまでのデータをメモリに格納する。そしてステップ2110において、メモリー内のデータをプログラムなどの該当個所に反映させる。
このようにしてシステムを構成する多数のパネルやユニットのプログラムを容易に変更して、その表現を変更したり、演出をおこなうことができる。
図22は実施例3の電飾ユニットを示す外観図である。
第1層目2201、第2層目2202、ユニット側面2203を示している。2203の側面図に示すとおり、センサ及びLEDを備えた第1層目が図22に示すA面、B面の両方に張り合わされていることが特徴である。ここでは両面にLEDを備える構成としたが、B面側に鑑賞する者がいないのなら、B面にセンサだけを配置する構成としてもよい。
第1層目2201、第2層目2202、ユニット側面2203を示している。2203の側面図に示すとおり、センサ及びLEDを備えた第1層目が図22に示すA面、B面の両方に張り合わされていることが特徴である。ここでは両面にLEDを備える構成としたが、B面側に鑑賞する者がいないのなら、B面にセンサだけを配置する構成としてもよい。
図23は壁に設けられた窓に電飾ユニットを設置した様子を示した概略図である。壁2301の開口部を電飾ユニット2302が覆っている。
A面のセンサの情報はB面(あるいはA面およびB面)、B面のセンサの情報はA面(あるいはB面およびA面)のLEDの表示映像に影響する設定とする。こうすることで、A面とB面がユニットを通してインタラクティブなコミュニケーションをとることができる。
図24は、A面側に人物2401、B面側に人物2402がいて、本発明の電飾を鑑賞している状態を示した模式図である。A面の人物2402が壁に触るとB面の該当部分からLED電灯の波紋が広がり、B面の人が触るとA面に同様の波紋が広がる。
A面の各センサが捉えたA面側の映像をB面に電飾表示し、B面の各センサが捉えたB面側の映像をA面に電飾表示することで、まるで壁が透過性を備えたような視覚効果を得ることが出来る。
図25は、実施例4で採用する表示システムを構成する表示ユニットの外観図である。
マトリクス上に配置複数のLEDを備えた第1層目2501と制御部と通信手段とを備えた実施例2と同様な構成の第2層目2502、ABCDの4つの入力系を備えた受信手段2503という構成である。制御部に備えられたメモリーには予め画像データが各入力系に対応づけされて格納されている。
マトリクス上に配置複数のLEDを備えた第1層目2501と制御部と通信手段とを備えた実施例2と同様な構成の第2層目2502、ABCDの4つの入力系を備えた受信手段2503という構成である。制御部に備えられたメモリーには予め画像データが各入力系に対応づけされて格納されている。
Aに信号が入ると、図26のように矢印が動きを伴って表示され、Bに信号が入ると、図27のハート印が色の変化を伴って表示される。このようにして、入力信号によって、あらかじめ用意された様々な動画が選択されて表示される。ここで入力信号は、このような複数本の信号線に限られるものではなく、1本の信号線に入る信号波形の形状で区別される信号など本発明の主旨に沿った単純な信号であれば、いかなる信号であっても良い。
このように複雑な画像や動作を画像データとして指示するのではなく単純な起動信号を送出するだけで表示することが出来る。このの表示システムは、自転車や自動車、船、あるいは航空機などの表示灯やブレーキランプなどに採用することにより、通信負荷のかからない確実な表示システムを提供することが出来る。
本発明のシステム、システム、システムは、省エネルギーな照明、大きな視覚効果を生む電飾あるいは交通手段の表示幅広い利用の可能性がある。
101 照明ユニット
102 通信部
201 LED
202 フォトセンサ
203 制御部
204 メモリー
102 通信部
201 LED
202 フォトセンサ
203 制御部
204 メモリー
Claims (41)
- 発光手段、制御手段、少なくとも発光の手順を含むプログラムを格納した記憶手段、センサ手段、通信手段を備えた照明ユニットが、面上に2次元に複数配置された構成の照明システムであって、
1)前記発光手段は前記制御手段から送信された発光制御信号を受けて発光すること、
2)前記制御手段は、前記センサ手段からの信号、前記通信手段を介して受け取る他の照明ユニットからの信号から選ばれる少なくとも1つの信号を受けて、前記記憶手段に格納されたプログラムに従って、前記発光手段への発光制御信号送出と他の照明ユニットへの信号出力を行うこと、
3)前記センサ手段は外部環境に反応して信号を前記制御手段へ送信すること、
4)前記通信手段は該ユニットの周辺に配置された他の照明ユニットのうちの少なくとも1つとの通信を行うこと、
以上を特徴とする照明システム。 - 前記記憶手段に格納されたプログラムは、前記照明ユニット外部から書き換え可能であることを特徴とする請求項1記載の照明システム。
- 前記発光手段は光源として少なくとも1つのLED(Light Emitting Diodes)を含むことを特徴とする請求項1乃至2記載の照明システム。
- 前記センサ手段は、温度センサ、画像センサ、圧力センサ、フォトセンサ、音センサから選ばれる少なくとも1つであって、照明対象の存在もしくは状態を反応して発光を制御することを特徴とする請求項1乃至3記載の照明システム。
- 前記照明システムを構成する複数の照明ユニットは、それぞれのユニット毎に発光手段、制御手段、記憶手段、センサ手段、通信手段が他のユニットとは独立して設けられていることを特徴とする請求項1乃至4記載の照明システム。
- 前記通信手段は、電磁波を利用した通信であることを特徴とする請求項1乃至5記載の照明システム。
- 前記通信は、近距離無線であることを特徴とする請求項6記載の照明システム。
- 前記近距離無線は、赤外線通信であることを特徴とする請求項7記載の照明システム。
- 前記照明ユニットは、建物の外壁、建物の内壁、柱、天井、床、扉、手すり、ついたて、家具、樹木から選ばれる少なくとも1つの構造物の表面の部分もしくは全部を覆って使用されることを特徴とする請求項1乃至8記載の照明システム。
- 発光手段、制御手段、少なくとも発光の手順を含むプログラムを格納した記憶手段、センサ手段、通信手段を備えた点灯ユニットが、面上に2次元に複数配置された構成の電飾システムであって、
1)前記発光手段は前記制御手段から送信された発光制御信号を受けて発光すること、
2)前記制御手段は、前記センサ手段からの信号、前記通信手段を介して受け取る他の点灯ユニットからの信号から選ばれる少なくとも1つの信号を受けて、前記記憶手段に格納されたプログラムに従って、前記発光手段への発光制御信号送出と他の点灯ユニットへの信号出力を行うこと、
3)前記センサ手段は外部環境に反応して信号を前記制御手段へ送信すること、
4)前記通信手段は該ユニットの周辺に配置された他の照明ユニットのうちの少なくとも1つとの通信を行うこと、
以上を特徴とする電飾システム。 - 前記記憶手段に格納されたプログラムは、前記点灯ユニット外部から書き換え可能であることを特徴とする請求項10記載の照明システム。
- 前記発光手段は光源として少なくとも1つのLED(Light Emitting Diodes)を含むことを特徴とする請求項10乃至11記載の照明システム。
- 前記電飾システムを構成する複数の点灯ユニットは、それぞれのユニット毎に発光手段、制御手段、記憶手段、センサ手段、通信手段が他のユニットとは独立して設けられていることを特徴とする請求項10乃至12記載の照明システム。
- 前記センサ手段は、温度センサ、光度センサ、風力センサ、湿度センサ、気圧センサから選ばれる少なくとも1つであり、該電飾ユニット周辺の環境に反応した電飾を演出することを特徴とする請求項10乃至13記載の電飾システム。
- 前記センサ手段は、温度センサ、画像センサ、圧力センサ、フォトセンサ、音センサから選ばれる少なくとも1つであって、電飾ユニットに近接する対象の存在もしくは状態に反応して発光を制御することを特徴とする請求項10乃至13記載の電飾システム。
- 前記センサ手段は、自らが属する点灯ユニットの発光手段が設けられた面と反対面に設けられ、点灯ユニットが設置された構造物の反対側にある対象の存在もしくは状態を反映した点灯動作をすることを特徴とする請求項15記載の電飾システム。
- 前記センサ手段は、自らが属する点灯ユニットの発光手段が設けられた面と反対面との両方に設けられ、点灯ユニットが設置された構造物の反対側にある対象の存在もしくは状態と発光手段が設けられた面側にいる鑑賞者の存在又は状態に反応して点灯することを特徴とする請求項15記載の電飾システム。
- 前記通信手段は、電磁波を利用した通信であることを特徴とする請求項10乃至17記載の照明システム。
- 前記通信は、近距離無線であることを特徴とする請求項18記載の照明システム。
- 前記近距離無線は、赤外線通信であることを特徴とする請求項19記載の照明システム。
- 前記点灯ユニットは、構造物の表面の部分もしくは全部を覆って使用されることを特徴とする請求項10乃至20記載の電飾システム。
- 前記電飾ユニットは、電飾パネルであって、建物の外壁、建物の内壁、柱、天井、床、扉、手すり、ついたて、家具から選ばれる少なくとも1つの構造物の表面の部分もしくは全部を覆って使用使用されることを特徴とする請求項20記載の電飾システム。
- 発光手段、制御手段、少なくとも発光の手順を含むプログラムを格納した記憶手段、通信手段を備えた点灯ユニットが、面上に2次元に複数配置された構成の表示システムであって、
1)前記発光手段は前記制御手段から送信された発光制御信号を受けて発光すること、
2)前記制御手段は、前記通信手段を介して受け取る起動信号を受けて、前記記憶手段に格納されたプログラムに従って、前記発光手段への発光制御信号送出と他の点灯ユニットへの起動信号送出を行うこと、
3)前記通信手段は該ユニットの周辺に配置された他の点灯ユニットのうちの少なくとも1つとの通信を行うこと、
以上を特徴とする表示システム。 - 前記プログラムは、前記点灯ユニット外部から書き換え可能であることを特徴とする請求項23記載の表示システム。
- 前記プログラムは、前記表示システムが生成する画像データを含み、前記起動信号は画像データを含まない単純な信号であることを特徴とする請求項23乃至24記載の表示システム。
- 前記発光手段は、光源として少なくとも1つのLED(Light Emitting Diodes)を含むことを特徴とする請求項23乃至25記載の表示システム。
- 前記表示システムを構成する複数の点灯ユニットは、それぞれのユニット毎に発光手段、制御手段、記憶手段、通信手段が他のユニットとは独立して設けられていることを特徴とする請求項23乃至26記載の表示システム。
- 前記通信手段は、電磁波を利用した通信であることを特徴とする請求項23乃至27記載の表示システム。
- 前記通信は、近距離無線であることを特徴とする請求項28記載の表示システム。
- 前記近距離無線は、赤外線通信であることを特徴とする請求項29記載の表示システム。
- 前記点灯ユニットは、信号機、標識、看板、案内板、電車の灯火装置、自動車の灯火装置、自転車の灯火装置、船の灯火装置、飛行機の灯火装置、電車の計器板、自動車の計器板、自転車の計器板、船の計器板、飛行機の計器板から選ばれる少なくとも1つの表示器の表示面を覆って使用されることを特徴とする請求項23乃至29記載の表示システム。
- 発光手段、制御手段、少なくとも発光の手順を含むプログラムを格納した記憶手段、センサ手段、通信手段を備えた点灯ユニットが、面上に2次元に複数配置された構成の表示システムであって、
1)前記発光手段は前記制御手段から送信された発光制御信号を受けて発光すること、
2)前記制御手段は、前記センサ手段からの信号、前記通信手段を介して受け取る他の点灯ユニットからの信号から選ばれる少なくとも1つの信号を受けて、前記記憶手段に格納されたプログラムに従って、前記発光手段への発光制御信号送出と他の点灯ユニットへの信号出力を行うこと、
3)前記センサ手段は外部環境に反応して信号を前記制御手段へ送信すること、
4)前記通信手段は該ユニットの周辺に配置された他の点灯ユニットのうちの少なくとも1つとの通信を行うこと、
以上を特徴とする表示システム。 - 前記プログラムは、前記点灯ユニット外部から書き換え可能であることを特徴とする請求項32記載の表示システム。
- 前記発光手段は、光源として少なくとも1つのLED(Light Emitting Diodes)を含むことを特徴とする請求項32乃至33記載の表示システム。
- 前記センサ手段は、温度センサ、圧力センサ、化学プローブから選ばれる少なくとも1つであって、近接する監視対象物の存在もしくは状態を反応して発光を制御することを特徴とする請求項32乃至34記載の表示システム。
- 前記表示システムを構成する複数の点灯ユニットは、それぞれのユニット毎に発光手段、制御手段、記憶手段、センサ手段、通信手段が他のユニットとは独立して設けられていることを特徴とする請求項32乃至35記載の照明システム。
- 前記通信手段は、電磁波を利用した通信であることを特徴とする請求項32乃至36記載の表示システム。
- 前記通信は、近距離無線であることを特徴とする請求項37記載の表示システム。
- 前記近距離無線は、赤外線通信であることを特徴とする請求項38記載の表示システム。
- 前記点灯ユニットは、試料を保持する容器の表面の一部又は全部を覆って使用されることを特徴とする請求項32乃至39記載の表示システム。
- 前記容器は、水槽、試験管から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする請求項40記載の表示システム。
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