JP2009008953A - デバイスユニットの一斉制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】大量のＬＥＤデバイス等のデバイスユニットを一斉に個別制御できるシステムを提供する。
【解決手段】複数のデバイスユニットと投射手段から構成されるシステムであって、デバイスユニットに光センサが搭載され、光センサに投射手段から画像を投射し、光センサの受光信号によりデバイスユニットの状態が変動し得る構成とする。かかる構成により、複数のデバイスユニットを特別な制御プログラム無しで、一斉に個別制御が可能となる。また、個々のデバイスユニットの位置情報を認識することなく、特定の位置に配置されているデバイスユニットに特定の指示を付与することが可能となる。すなわち、投射される画像の二次元的な位置における光の明暗、若しくは光の波長によって、個々のデバイスユニットを個別に制御することが可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、プロジェクタ等の投射手段を用いたデバイスユニットの一斉制御システムに関するもので、特に、大量の発光ダイオード（ＬＥＤ）からなるイルミネーション等の電飾制御システムおよび家電デバイスの制御システムに関するものである。

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）は、低消費電力で長寿命，低発熱であるというメリットを生かし、街頭のサイン，信号機から照明機器まで、生活の様々な場面で利用されるようになってきている。特に、クリスマスツリーやオーナメントなどの街頭イルミネーションやウェアラブルファッションなどのＬＥＤを利用した電飾アートはデバイスの技術向上に伴い表現力を増している。大量のＬＥＤが輝くクリスマスツリーや夜の街頭イルミネーションは人々の心を打ち、また複数の小型ＬＥＤを装飾として衣類に施したウェアラブルファッションはより豊かな表現へとつながってきている。

しかし、現在の電飾アートにおけるＬＥＤの制御は非常に単純で、ＯＮ／ＯＦＦの切り替えや、マイコンやセンサを用いた簡単なインタラクションを取り入れるにとどまっている。また、マイコンを用いてＬＥＤの制御を行う場合、個々のＬＥＤデバイスにプログラムを書き込む必要があり、ＬＥＤデバイスが数千個，数万個単位になるような大規模なイルミネーションでは、ＬＥＤデバイスを個別に制御することは不可能な状態となっている。個々のＬＥＤデバイスにプログラムを書き込むため、すなわち、プログラムの個別設定や個別ダウンロードを可能にするためには、それぞれのＬＥＤデバイスを一つ一つ識別し、それぞれのデバイスの配置を把握してそれぞれに対するプログラムを用意し、更にそれぞれ別々のプログラムをダウンロードするという非常に煩雑で時間を要する作業およびシステムプラットホームを必要とする。このため大規模なイルミネーションに適用するのは困難なのである。

また、このような問題は、昨今話題となっている所謂ユビキタスデバイスにも共通した問題である。所謂ユビキタスデバイスは、小型ウェアラブルなデバイスで、いたるところに存在する意味で用いられる。屋内外で大勢の人々がユビキタスデバイスを持ち歩くようになった場合、個々のユビキタスデバイスを一つ一つ識別し、それぞれのデバイスの配置を把握してそれぞれに対するプログラムを用意し、更にそれぞれ別々のプログラムをダウンロードすることは容易ではない。個々のユビキタスデバイスにＩＤ（識別子）を設け、無線通信でプログラムのダウンロードを行う方法があるが、デバイスの配置によってプログラムの動作が変わるような場合、処理が非常に複雑で困難なものとなる。既に、無線通信のできるユビキタスデバイスが開発されているが、これらは個別デバイスの制御や一斉に同じ制御を行うことはできるが、一斉に別々の制御をおこなうことは困難である。

一方、プロジェクタを単に映像を投射するものとしてだけでなく、情報の提供に関する手段として用いる研究が行われている。例えば、プロジェクタを用いた描画のガイドシステムでは、既存の絵をキャンバスへとプロジェクタで映し出しことで絵を描く人の補助を行うものである。また、プロジェクタから出す光に映像情報だけでなく目に見えないグリット状のデータで文字情報を重畳して投射するものや、赤外線を投影可能なプロジェクタを用いた不可視光による情報の提供に関する研究が行われている。

赤外線を投影可能なプロジェクタを用いた不可視光によるものは、情報獲得者が情報を獲得したい度合いに応じて、情報を提示することができ、例えば、ある情報を必要としていない者には、情報の存在を気づかせないように情報を提示し、情報を必要とする度合いが大きい者には、詳細な情報を提示することができるといったものである（特許文献１を参照。）。

この他、プロジェクタを用いて空間内の位置検出を行う技術も知られている（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２００５−６２７４８号公報 特開２００６−２５０５５４号公報

本発明は、大規模なイルミネーションの表現力の向上を目標とし、また、将来のユビキタスデバイスの普及に伴う大量のユビキタスデバイスの制御の利便性を考慮し、大量のＬＥＤデバイス等のデバイスユニットを一斉に個別制御できるシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点のデバイスユニットの一斉制御システムは、複数のデバイスユニットと投射手段から構成されるシステムであって、デバイスユニットに光センサが搭載され、光センサに投射手段から画像を投射し、光センサの受光信号によりデバイスユニットの状態が変動し得る構成とされたことを特徴とする。

かかる構成とすることで、複数のデバイスユニットを特別な制御プログラム無しで、一斉に個別制御が可能となる。また、個々のデバイスユニットの位置情報を認識することなく、特定の位置に配置されているデバイスユニットに特定の指示を付与することが可能となる。すなわち、投射される画像の二次元的な位置における光の明暗、若しくは光の波長によって、個々のデバイスユニットを個別に制御するのである。ここで二次元的な位置とは、個々のデバイスユニットが壁面や平坦な道路に配置される場合や、イルミネーション用のツリーなどに配置される場合を意味している。

また、デバイスユニットは、デジタル的な処理を行えるマイクロコンピュータを搭載したものだけでなく、電流・電圧で動作する回路のみで構成されるアナログ的な処理を行うものでもかまわない。光センサは可視光線に応答するものや、赤外線に応答するものなど、使用する用途・場面に応じて適宜選択されるものである。
なお、デバイスユニットに太陽電池などの光電素子を設けることにより、光から発電・充電して動作することが可能である。

また、投射手段は画像を投射できるものであり、具体的にはパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の外部出力にプロジェクタ等の投影装置が接続されたものである。また、投射する画像は、静止画像のみならず動画像も含まれる。

投射手段から特定パターンの画像が投射された場合、投射される二次元的な位置に配置されている個々のデバイスユニットは、各自の光センサが受光した光の有無、若しくは光の波長に応じて、回路が動作／非動作することとなる。

このように、本発明のデバイスユニットの一斉制御システムは、プロジェクタ等の投射手段を用いて、大量のＬＥＤデバイス等のデバイスユニットを一斉に個別制御できるのである。

また、本発明の第２の観点のデバイスユニットの一斉制御システムは、複数のデバイスユニットと投射手段から構成されるシステムであって、前記デバイスユニットに光センサとマイクロコンピュータが搭載され、光センサに投射手段から画像を投射し、マイクロコンピュータが光センサの受光信号パターンを記憶し、マイクロコンピュータが光センサの受光信号パターンを再生し、再生された受光信号パターンによりデバイスユニットの状態が変動し得る構成とされたことを特徴とする。

デバイスユニットに光センサとマイクロコンピュータが搭載され、光センサの受光信号パターンを記憶し再生し、再生された受光信号パターンによりデバイスユニットの状態を変動させる。すなわち、投射手段から特定パターンの画像が投射された場合、投射される二次元的な位置に配置されている個々のデバイスユニットは、光センサが受光した光のパターンをマイクロコンピュータのメモリ上に記憶し、受光した光の明暗を１／０のビット列と解釈して、マイクロコンピュータがそのパターンからプリアンブル信号やコマンドを読み取り、プログラムを実行させるのである。

ここで、第２の観点のデバイスユニットの一斉制御システムにおいて、光センサに投射手段から受光信号パターンの再生、再生停止、パラメータ設定を少なくとも含む通信制御シグナルのパターン画像を投射することが好ましい。
個々のデバイスユニットのプログラムの再生・再生停止やパラメータ設定を行うことで、プログラムの書き換えなしに動作の変更が可能で、また、大量のデバイスに対して一斉に動作パラメータの設定が可能となり、プログラムの保守性向上を図ることができる。
通信制御シグナルのパターン画像を投射するとは、所定時間内に所定のパターン（モールス信号のようなもの）を画像として投射手段からデバイスユニットに投射するものである。

また、投射手段は、赤外光を投射するものであることが好ましい。赤外線は不可視光であり、肉眼のみでは存在を認知できないため、デバイスユニットに投射される画像の存在を周辺の人々に気づかせないようにすることが可能となる。なお、不可視光として、紫外線を用いることも可能である。不可視光を投射する他の理由として、可視光を照射した場合にデバイスユニットが投射した光で照らされてしまい、デバイスユニットが発光するような場合はその発光動作がわかりにくくなるという問題を回避することも挙げられる。
なお、投射手段として不可視光を投射するものとした場合、デバイスユニットに搭載される光センサもそれに対応したものとすることが必要である。

また、投射手段は、具体的にはプロジェクタであることが好ましい。ＰＣの外部表示出力にプロジェクタを接続することで、投射手段を容易に構築することが可能となる。また、プロジェクタには通常は可視光を投射するが、赤外線や紫外線やＸ線の不可視光を投射するものもある。また、可視光を投射するプロジェクタに、例えば、赤外線透過フィルタ用のレンズを取り付けることで容易に赤外線を投射するプロジェクタとすることができる。

また、投射手段は、照射方向を可変とし得るレーザー装置としてもよい。デバイスユニットと投射手段の間の距離が大きくなるとレーザー装置からレーザー光を投射することが好ましい。但し、デバイスユニットは二次元的な位置に配置されているため、レーザー光は照射方向を可変にできるものである必要がある。具体的には、二次元的に上下左右にスキャンしながら、全てのデバイスユニットにレーザー光を投射する。

また、上述のデバイスユニットの一斉制御システムは、投射手段に更にカメラ手段が搭載され、カメラ手段がデバイスユニットを撮像し、撮像した画像を解析してその結果を投射手段に伝達する構成とされることが好ましい。
投射手段にカメラ手段が搭載されることで、デバイスユニットからの情報を受信することが可能となる。例えば、デバイスユニットからの情報の提供として、ＬＥＤの点滅を１／０に対応させることでデバイスユニットからの情報を受信するのである。

上述のデバイスユニットの一斉制御システムにおけるデバイスユニットは、具体的には照明ユニット、中でも発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成される照明ユニットであることが好ましい。この他、照明ユニットとしては、ランプ、レーザーダイオード（ＬＤ）を用いたデバイスユニットが挙げられる。
また、デバイスユニットが家電ユニットであり、投射手段から投射される画像によって、家電ユニットの稼動状態が変動するシステムも好適に用いられる。

本発明のデバイスユニットの一斉制御システムによれば、光センサを搭載したデバイスユニットとプロジェクタなどの投射手段を用いて、大量のデバイスユニットを一斉に制御することや複数のデバイスユニットの動作を連携させて動作させることを可能にする。また投射手段を用いて各デバイスユニットの動作パターンを与えるだけでなく、各デバイスユニットへの位置情報の提供や個別アドレスの付与、赤外線通信によるコマンドの送信も行うことができるといった効果がある。

具体的に、デバイスユニットがＬＥＤデバイスで、光センサを搭載したＬＥＤデバイスとプロジェクタを用いることで、大量のＬＥＤデバイスを一斉に制御することや複数のＬＥＤデバイスの動作を連携させて図形を表示することを可能にする。またプロジェクタを用いてＬＥＤデバイスの動作のパターンを与えるだけでなく、各ＬＥＤデバイスへの位置情報の提供や個別のアドレスの付与，光の点滅や赤外線通信によるコマンドの送信も行うことができる。さらにカメラ手段を用いて全体のＬＥＤデバイスの点滅を撮影することで各ＬＥＤデバイスからの情報を受信でき、プロジェクタを操作するシステム側とＬＥＤデバイス側の双方向の一斉通信も実現できるといった効果がある。
特に、本システムはプロジェクタにつながったパソコンからＬＥＤデバイスの一斉制御を行えるので、パソコンから音楽も一緒に流せば音楽に合わせてＬＥＤデバイスを制御できるし、センサやカメラをつけてパソコンで処理をすれば、人の動きやモノの動きに合わせて制御できる。また、パソコンのオペレータが手動で（マウスクリックやキーボード操作で）制御内容や制御タイミングを操作できる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明していく。ただし、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。

図１は、本発明のデバイスユニットの一斉制御システムの機能ブロック図を示している。本システムは、デバイスユニット側と投射手段側の２つの構成要素からなる。デバイスユニット側は、光センサとＬＥＤなどのデバイスから構成され、一方、投射手段側はプロジェクタなどの投射装置とそれに画像信号を送るＰＣから構成される。

次に図１のシステムの動作を説明する。
先ず、ＰＣの外部表示出力に接続された投射装置に対して、ＰＣから画像信号が送られる。次に複数のデバイスユニットで構成されるデバイスユニット群に対して投射装置から画像が投射される。各デバイスユニットの光センサは、各々の位置における光の照射の有無や明暗若しくは受光波長によって検知動作を行い、信号を当該光センサに対応したデバイスに送る。各デバイスは光センサからの信号によって状態が変化することとなる。これにより、複数のデバイスユニットを特別な制御プログラム無しで、一斉に個別制御が可能となると同時に、個々のデバイスユニットの位置情報を認識することなく、特定の位置に配置されているデバイスユニットに特定の指示を付与することが可能となる。
図１の機能ブロック図を実現するシステムでは、デバイスユニット側は、電流・電圧で動作するアナログ回路のみで構成される場合が多い。

これに対して、図２は、デバイスユニットにマイクロコンピュータが搭載された場合のシステムの機能ブロック図を示している。図１の機能ブロック図と異なり、デバイスユニット側にマイクロコンピュータがあり、光センサの信号をマイクロコンピュータが入力データとして処理し、信号に対応した動作信号をデバイスに出力する。
更に詳しく説明すると、マイクロコンピュータが光センサの受光信号パターンを記憶し、マイクロコンピュータが光センサの受光信号パターンを再生し、再生された受光信号パターンによりデバイスユニットの状態を変動させるのである。すなわち、光センサが受光した光の明暗を１／０のビット列と解釈して、マイクロコンピュータがそのビット列からプリアンブル信号やコマンドを読み取り、プログラムを実行させてデバイスユニットの状態を変動させるのである。

以下の実施例では、本発明のデバイスユニットの一斉制御システムを利用したアプリケーション例を示しながら、システムの動作や有用性を詳細に説明する。

実施例１では、デバイスユニットとしてＬＥＤと光センサを用い、また投射手段としてプロジェクタとＰＣを用いたデバイスユニットの一斉制御システムについて説明する。
図３は、街頭におけるイルミネーション用のツリーに、デバイスユニットを多数配置し、ツリーから離れた場所からプロジェクタとＰＣを用いて画像を投射している様子を模式的に表したものである。プロジェクタは赤外線を投射するタイプを使用する。ツリーとプロジェクタの間の距離は１０〜２０ｍ程度はなしている。プロジェクタは電柱など高所に取り付け配置し、操作端末であるＰＣとはケーブルで接続されている。

図４に示すように、ＰＣ画面上で「サンタクロースがソリに乗っている絵」の画像を、プロジェクタを用いて投射する。赤外線で投射されるため、投射画像は肉眼では観察されない。ツリーには多数のデバイスユニットが配置されているため、「サンタクロースがソリに乗っている絵」の画像が投射されたデバイスユニットにおいては、光センサが動作しＬＥＤの状態が消灯から点灯に変化する。デバイスユニットの回路によっては、消灯から点滅になったり、消灯から点滅状態を得て点灯になったり、点灯になった後一定時間経過後に消灯するものも考えられる。

この「サンタクロースがソリに乗っている絵」の画像には、絵の部分（ＰＣ画面上の白の部分）は赤外線が照射されるが、背景部分（ＰＣ画面上の黒の部分）は赤外線が照射されない。従って、ツリーに飾られた多数のデバイスユニットはその配置場所によって赤外線が照射されるものと照射されないものが存在することになる。照射されたデバイスユニットは状態が変動（ＬＥＤの点滅や点灯）することになるが、照射されないデバイスユニットは状態が変わらない。
なお、「サンタクロースがソリに乗っている絵」の画像は静止画像である必要は無く、リアルタイムに変化する動画像でもかまわない。デバイスユニットがリアルタイムに状態を変動させることで、動画像をそのまま再現することが可能となる。更に、画像は２値の画像である必要はない。
例えば８色のカラー画像であっても、フルカラーのＬＥＤを用い、かつ、照射する光の波長帯に８色を対応させ、デバイスユニット側で波長帯に対応した状態変化（８色の変化、実際に１つは消灯なので７色の変化）の回路を構築することにより、カラー画像をＬＥＤで表現させることが可能になる。

以上説明したように投射手段側で画像を選択することで、多数のデバイスユニットを一斉に個別に制御できるのである。また個別制御するのに、特別な回路やプログラムは全く必要無いのである。

同様に、図５に示すように、ＰＣ画面上で「Ｍｅｒｒｙ Ｃｈｒｉｓｔｍａｓ」の文字画像を、プロジェクタを用いて投射する。この「Ｍｅｒｒｙ Ｃｈｒｉｓｔｍａｓ」の文字画像には、背景部分（ＰＣ画面上の白の部分）は赤外線が照射されるが、文字部分（ＰＣ画面上の黒の部分）は赤外線が照射されない。従って、ツリーに飾られた多数のデバイスユニットはその配置場所によって赤外線が照射されるものと照射されないものが存在することになる。照射されたデバイスユニットは状態が変動（例えばＬＥＤが点灯）することになるが、照射されないデバイスユニットは状態が変わらない。ＬＥＤの点灯した部分で文字が形成されるのではなく、点灯した部分が文字を浮き出させることになる（文字の輪郭より外のＬＥＤが点灯）。

次に、実施例２では、多数のデバイスユニットを服に縫い付けた形のウェラブルファッションに関する本システムの適用例について説明する。実施例１と同様に、デバイスユニットとしてＬＥＤと光センサを用い、また投射手段としてプロジェクタとＰＣを用いる。
図６は、舞台ステージでウェラブルファッションを身に着けた人が歩いて移動し、その服装の胸から腹部分にかけてプロジェクタでＰＣの画像を投射する様子を模式的に表している。図の左側では「Ｍ」という文字をプロジェクタから投射している。また図の右側では「Ｔ」という文字をプロジェクタから投射している。このように多数のＬＥＤのデバイスユニットを身にまとったウェラブルファッションに対して様々な画像や文字をプロジェクタで投射することにより、ウェラブルファッション上の各デバイスユニットが照射を感知してＬＥＤを表示させることができるのである。

実施例３では、光センサとマイクロコンピュータ（マイコン）を搭載したＬＥＤのデバイスユニットをプロジェクタとＰＣを用いて、各ＬＥＤの個別動作の一斉制御を行う例を説明する。図７に示すように、光センサとマイコンを搭載したＬＥＤのデバイスユニットに対してプロジェクタから光が照射されると、照射された光を光センサが感知し、マイコンがその情報を保存する。そして保存した情報に基づいてＬＥＤが点灯や点滅をする。このようにプロジェクタを用いることでマイコンの書き換えなしにＬＥＤの動作を変更することができる。

このデバイスユニットを大量に並べてプロジェクタから白黒で描画した文字や図形などを出力することで、図８に示すようにＬＥＤで文字や図形を簡単に表示することができる。マイコンに個別にプログラムを書き込む方法では、文字や図形の表示を行う場合は一つ一つのデバイスの位置を考慮し各デバイスに別々のプログラムを書き込むという非常に手間のかかる作業を行わなければならなかったが、本システムを用いればプロジェクタの解像度のレベルまで、ＬＥＤの置かれた場所に応じた動作パターンの設定を行うことが可能となるのである。また、位置を考慮したプログラミングが不要なので、これまでよりも非常に簡単に表示を行うことができる。さらにマイコン側にメモリを加えることで照射された光のパターンを保存して後で動画の再生も行うことが可能となる。

プロジェクタでは投影する映像が３０ｆｐｓ（フレーム／秒）の場合、３０ｂｐｓ（ビット／秒）以下の通信を行うことができるので、ＭＰＥＧなどの動画や静止画、パワーポイント、Ｆｌｕｓｈなどのアニメや図形の再生が可能になる。この方法を用いれば，プログラムなどの知識がない人でもパソコンで描画するだけで簡単にイルミネーションで文字や図形の表示を行うことができるのである。

また、照射する光についてはセンサを変えることにより可視光，赤外線両方に対応することができる。可視光のセンサとしてはＣｄＳ（硫化カドミウム）センサ、また赤外線のセンサとしてはフォトトランジスタが好適に用いられる。赤外線を用いる場合、赤外線プロジェクタを用いることで照射を行えるが、通常のプロジェクタの中にも可視光と共に赤外線を出しているものもあり、このようなプロジェクタに特定の波長以外の光をカットする赤外線フィルタを用いることで可視光をカットすることで、赤外線のみをデバイスユニットに照射することができる。

イルミネーションは通常ある程度の暗さの元で用いられるということが想定される。しかし、プロジェクタで可視光を照射した場合、ＬＥＤがプロジェクタの光で照らされてしまい点滅がわかりにくくなってしまう。そのため光の照射によるパターンの送信とＬＥＤの動作を同時に行うような場合、赤外線のセンサを用いて赤外線を照射する方が適当である。また、不可視光を用いた制御としては紫外線を照射可能なプロジェクタを製作すれば紫外線を用いることもできる。

さらにフルカラーのＬＥＤを搭載したデバイスを敷き詰めると動画を流すことも可能である。光センサは光を検知することはできるが、色は検知できないという問題点があるが、画像のＲＧＢの情報を別々に３つのプロジェクタを用いて送信する。例えば、下表１のように波長ごとにＲＧＢを分けて、各波長に応じたセンサを用いて各センサの値をＲＧＢそれぞれに対する入力とするのである。このように３色に分けて受信することで色の再現が可能である。

このようにプロジェクタを用いることでイルミネーションでメッセージを表示したり、クリスマスツリーに絵を表示したり、大量に敷き詰めたＬＥＤで画像や動画を再生したりと、いままでのイルミネーションでは実現できなかった複雑な動作をすることが可能となる。

また、プロジェクタで光のパターンを受け取ってＬＥＤが点滅するだけでなく、光の点滅によってコマンド送ることも可能である。光の明暗を１と０のパルスとしてマイコンで受け取りそれを解釈することで、コマンドを送信するのである。送信の例を図９に示している。例えば、黒の画面を１秒以上映し出し、１と０の組を３回照射することでコマンドの送信の開始をデバイスに知らせるのである。その１秒後にデータをシリアル通信の通常の手法で送信する。データはスタートビット，８ビットの情報のビット，パリティ，ストップビットで構成される。また引き続きデータを送る場合は１秒以内に送信する。ここで、スタートビット，ストップビットはデータの開始と終了を表しており、パリティビットはデータが正確に送信できているかを確認するためのものである。このようなパルス波をマイコンで読み取れるようにすることでコマンドの送信が可能となる。

また、赤外線センサを搭載したデバイスの場合、赤外線通信によるコマンドの送信も可能である。赤外線通信としてよく用いられているものには赤外線リモコンなどがある。赤外線リモコンは３８ｋＨｚ程度に変調した赤外線にパルス波を乗せることで情報を機器に送信している。リモコンのＯＮやＯＦＦ，ボリューム，録画などのボタンを押すことによって出る赤外線のパルス波をマイコンで読めるようにしておけば、テレビ等の操作と同じようにＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦやボリューム（明るさ），録画（パターンの記憶）などを行うことが可能である。

コマンドの一例を下表２に、またコマンド内のパラメータの例を下表３に示す。このようなコマンドを１バイトのコマンドＩＤと１バイトのパラメータを上述したような方法で情報として送信することでデバイスにコマンドを送る。

大量のデバイスユニットを扱う場合、一つ一つのデバイスユニットのスイッチの切り替えや可変抵抗によるボリューム調節を行うのは難しい。しかしこの方法を用いればデバイスユニットが大量になってもプロジェクタの解像度の範囲でデバイスユニットが並んでいれば、それらに一斉にコマンドを送信することができることになる。

次に、デバイスユニットの位置情報の設定に関して説明する。上述したコマンドの送信によって、デバイスユニットに位置情報を与えることが可能である。複数のＬＥＤを並べて、そこに特定のパターンの光を照射する。光センサは光の点滅のパターンをビット列で表せた位置情報としてマイコンに記憶する。
ここでは、上記表２のコマンドＩＤ＝１で、上記表３のパラメータがｌｏｃの場合、すなわち、「set loc val」を用いて「ｖａｌ」の値をこの特定のパターンの光の点滅にすることでデバイスに位置情報を与えるコマンドとしている。例えば、６４個のデバイスを８ｘ８に並べた場合、図１０のように（１）〜（６）の６つのパターン画像の光を照射することで、各デバイスユニットが違った点滅のパターンの光を受け取り、光を受け取るバターンの組が２−＞４−＞８−＞１６−＞３２−＞６４となり、すべてのデバイスが一斉に位置情報を取得することができる。これは、デバイスユニットの数をどれだけ増やしてもプロジェクタの解像度の範囲で並べられたデバイスユニットに対して、固定時間でのコマンドの送信が可能である。

ユビキタスデバイスにおいて位置情報の取得は非常に重要な問題であるが、プロジェクタを用いる本システムは、ある程度の暗さが想定できるＬＥＤの利用状況において低コストで性能のよい手法であると言えるであろう。また、本システムを用いることで個々のデバイスに個別のアドレスを付与することも可能となる。多数の小型デバイスにアドレッシングすることは一般にコストのかかるものとされているが、本システム用いれば非常に低コストに実現することが可能である。

次に、カメラ手段を用いることによる情報の受信について説明する。カメラ手段でＬＥＤの点滅を撮影することで、デバイスユニットからの情報を受信することが可能となる。上述した説明においては、プロジェクタから照射する光の明暗を１／０のビット列とみて情報の送信を行ったが、デバイスユニット側からの情報の提供はＬＥＤの点滅を１／０に対応させて行う。そして，カメラ手段を用いてＬＥＤの点滅を撮影することでシステム側情報を受信する。カメラ手段で撮影することに大量のデバイスから情報を受信する場合でもすべてのデバイスからの情報を同時に得ることができる。

ＬＥＤの点滅をカメラ手段で受信することで、センサ値や各デバイスユニットのアドレスを得ることができる。センサ値やアドレスの１を点灯、０を消灯として点滅させることで値をシステム側へ送信する。そしてその点滅をカメラ手段で受信することで、すべてのデバイスユニットのアドレスやセンサ値を一斉にシステム側で受け取ることができる。
しかし、センサ値やアドレスが０のデバイスユニットが存在した場合，そのデバイスユニットだけは一度も点灯しないのでシステム側で検出することができない。そこでその問題点を解消するためにセンサ値やアドレスのビット列に加えパリティのビット１を付与するものとする。この１ビットを加えることで値が０のデバイスユニットも一度だけ点灯するので検出できることとなる。

この情報の受信では、上述したコマンドの「get addr」（コマンドＩＤ＝２）を用いる。デバイスユニットが３個の場合（ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３）のアドレスの受信の例を図１１に示す。位置情報の取得の場合と同様に、アドレスの受信もデバイスユニットの数が大量になっても、カメラ手段のカメラの解像度の範囲で並べられているデバイスユニットに対して、固定時間での情報の受信が可能である。なお、ＬＥＤの点滅の速度はカメラ手段のフレームレートを考慮して設定する。

次に、カメラ手段とプロジェクタを用いた双方向通信について説明する。図１２に本システムにカメラ手段とプロジェクタを用いた双方向通信の模式図を示す。上述したように、本システムにカメラを用いることでプロジェクタからデバイスユニットへの情報の送信に加え、カメラによるデバイスユニットからの情報の受信ができ、システム側とデバイスユニットとの一斉双方向通信が可能となるのである。

本発明のデバイスユニットの一斉制御システムは、街頭や各家庭でのクリスマスツリーやイルミネーション、テーマパークの夜の電飾パレード、ウェアラブルファッション、街の電光掲示板などの用途において利用できる。
本システムは個々のＬＥＤの動作の設定がプロジェクタによる光の照射によって可能であるため、このように様々な電飾アートに使用することで簡単にこれまでより複雑で表現力豊かな光の演出を行うことができるのである。

この他、本システムを利用して、特定の場所だけセンシングして光や無線通信で値を答えたり、特定の場所にあるセンサだけを駆動してデータを取得することが可能となる。例えば、壁にセンサが埋め込まれている場合、ひび割れや変色が起こったときに、その付近の振動応答や湿度などの情報を取得することに利用できる。また、本システムは、センサのデータを光で与えてセンサネットワークのシミュレーションを行ったり、壁や床に貼り付けられたセンサデバイスに加速度センサのデータを光で与えて、震動がなくても異常震動データ伝搬の動作確認実験に活用することもできる。

さらに、本システムは、床にちりばめられたセンサやセンサロボットに場所情報を与えるのに有用である。ロボットの場合、一列に並べたり、中央に集めたり、広がって並べたり、一部のロボットだけを移動させたりというような制御が可能になるのである。

また、本システムは、特定の場所から音を鳴らしたり、クラブやライブハウスなどで音源を搭載したユビキタスデバイスを部屋の各所に配置しておき、音楽やショーの進行に合わせて、部屋の各所からいろいろなタイミングで音を出すなど、特に効果音システムに有用である。

本発明のデバイスユニットの一斉制御システムの機能ブロック図 デバイスユニットにマイクロコンピュータが搭載された場合のシステムの機能ブロック図 ツリーにデバイスユニットを多数配置し、ツリーから離れた場所からプロジェクタとＰＣを用いて画像を投射している様子示した模式図 「サンタクロースがソリに乗っている絵」の図形画像を、プロジェクタを用いて投射している様子を示す図 「Ｍｅｒｒｙ Ｃｈｒｉｓｔｍａｓ」の文字画像を、プロジェクタを用いて投射している様子を示す図 ウェラブルファッションを身に着けた人が歩いて移動し、その服装にプロジェクタでＰＣ画像を投射している様子を示す模式図 プロジェクタによるＬＥＤの制御の様子を示す図 大量のＬＥＤに対して連携させる制御の様子を示す図 コマンド送信の一例 デバイスユニットの位置情報の取得のためのパターン画像の一例 コマンド（例：ｇｅｔコマンド）のタイムチャート カメラ手段とプロジェクタを用いた双方向通信の模式図

符号の説明

１ デバイスユニット
２ 投射手段
３ 光センサ
４ デバイス
５ ＬＥＤ
６ マイクロコンピュータ（マイコン）
７ 投射装置（プロジェクタ）
８ ＰＣ
９ カメラ
１０ ツリー
１２ トレーナー（衣服）

Claims (10)

1. 複数のデバイスユニットと投射手段から構成されるシステムであって、前記デバイスユニットに光センサが搭載され、前記光センサに前記投射手段から画像を投射し、前記光センサの受光信号により前記デバイスユニットの状態が変動することを特徴とするデバイスユニットの一斉制御システム。
2. 複数のデバイスユニットと投射手段から構成されるシステムであって、前記デバイスユニットに光センサとマイクロコンピュータが搭載され、前記光センサに前記投射手段から画像を投射し、前記マイクロコンピュータが前記光センサの受光信号パターンを記憶し、前記マイクロコンピュータが前記光センサの受光信号パターンを再生し、再生された受光信号パターンにより前記デバイスユニットの状態が変動することを特徴とするデバイスユニットの一斉制御システム。
3. 前記光センサに前記投射手段から受光信号パターンの再生、再生停止、パラメータ設定を少なくとも含む通信制御シグナルのパターン画像を投射することを特徴とする請求項２に記載のデバイスユニットの一斉制御システム。
4. 前記投射手段は、赤外光を投射することを特徴とする請求項１又は２に記載のデバイスユニットの一斉制御システム。
5. 前記投射手段は、プロジェクタであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のデバイスユニットの一斉制御システム。
6. 前記投射手段は、照射方向を可変とし得るレーザー装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のデバイスユニットの一斉制御システム。
7. 前記投射手段にカメラ手段が搭載され、該カメラ手段が前記デバイスユニットを撮像し、撮像した画像を解析してその結果を前記投射手段に伝達することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のデバイスユニットの一斉制御システム。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のデバイスユニットの一斉制御システムであって、前記デバイスユニットが照明ユニットであり、前記投射手段から投射される画像によって、前記照明ユニットの点灯状態が変動することを特徴とする電飾制御システム。
9. 前記照明ユニットが発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成されることを特徴とする請求項８に記載の電飾制御システム。
10. 請求項１乃至７のいずれかに記載のデバイスユニットの一斉制御システムであって、前記デバイスユニットが家電ユニットであり、前記投射手段から投射される画像によって、前記家電ユニットの稼動状態が変動することを特徴とする家電制御システム。