(57)【要約】【課題】多色の発光素子を内蔵する多数のスレーブに，マスタから表示データを送信し表示内容を変更するシステムにおいて，通信速度を遅くしても各スレーブによる表示内容が同時かつ瞬時に変更されるようにする。【解決手段】各スレーブが次以降の表示内容を記憶するメモリを内蔵し，各スレーブがマスタからのトリガ信号を受信したときに同時に次の表示内容に変更するように構成する。次以降の表示データは，前以前の表示を行っている間にマスタから各スレーブにゆっくり送ることができるとともに，各スレーブ間における表示内容変更の同時性を保つことができる。【選択図】図１
2009093125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光色の異なる少なくとも２個以上の発光素子と，各発光素子の瞬時発光強度と発光時間率とを調整する駆動部と，シリアル通信ポートと，通信ならびに表示情報の制御を行う制御部と，情報を記憶しておく記憶部とを少なくとも有する複数個のスレーブに対し，少なくとも１個のマスタからシリアル通信路を経由して該スレーブ中のシリアル通信ポートに表示データを送信し該スレーブの表示内容を変更するカラー表示システムにおいて，次のタイミング以降に該スレーブで表示すべきデータを該マスタから該シリアル通信路を経由して該スレーブ中のシリアル通信ポートに送信し該スレーブ中の記憶部に記憶した後に，該マスタからマスタ・スレーブ間トリガラインを経由して該スレーブにスレーブ同時トリガ信号を送信し、該スレーブではトリガ信号入力ポートにより該スレーブ同時トリガ信号を受信後，該スレーブ中の記憶部の内容により次に表示すべき内容に表示内容を変更する処理を行うことを特徴とする多色発光素子を用いた照明ならびに情報表示システム。
【請求項２】
発光色の異なる少なくとも２個以上の発光素子と，各発光素子の瞬時発光強度と発光時間率とを調整する駆動部と，シリアル通信ポートと，通信ならびに表示情報の制御を行う制御部と，情報を記憶しておく記憶部とを少なくとも有する複数個のスレーブに対し，少なくとも１個のマスタからシリアル通信路を経由して該スレーブ中のシリアル通信ポートに表示データを送信し該スレーブの表示内容を変更するカラー表示システムにおいて，該シリアル通信路として同報通信機能ないしはスレーブ同時機能を有するシリアル通信路を用い，次のタイミング以降に該スレーブで表示すべきデータを該マスタから該シリアル通信路を経由して該スレーブ中のシリアル通信ポートに送信し該スレーブ中の記憶部に記憶した後に，該マスタから該シリアル通信路を経由して該スレーブに同報通信情報ないしはスレーブ同時トリガ信号を送信し、該スレーブでは該同報通信情報ないしは該スレーブ同時信号を受信後，該スレーブ中の記憶部の内容により次に表示すべき内容に表示内容を変更する処理を行うことを特徴とする多色発光素子を用いた照明ならびに情報表示システム。
【請求項３】
発光色の異なる少なくとも２個以上の発光素子と，各発光素子の瞬時発光強度と発光時間率とを調整する駆動部と，シリアル通信ポートと，通信ならびに表示情報の制御を行う制御部と，情報を記憶しておく記憶部とを少なくとも有する複数個のスレーブに対し，少なくとも１個のマスタからシリアル通信路を経由して該スレーブに表示データを送信し該スレーブの表示内容を変更するカラー表示システムにおいて，次のタイミング以降に該スレーブで表示すべきデータを該マスタから該スレーブに送信するステップと，該スレーブにて該データを受信後該記憶部に記憶するステップと，スレーブ同時トリガ信号ないしは同報通信情報を該マスタから該スレーブに送信するステップと，該スレーブにて該スレーブ同時トリガ信号ないしは該同報通信情報を受信後該記憶部に記憶されているデータ中の次に表示すべき内容に表示内容を変更するステップとを有することを特徴とする多色発光素子を用いた照明ならびに情報表示方法。
【請求項４】
共通のシリアル通信路に接続されている７割以上のスレーブないしは全てのスレーブが非発光の状態の間に，次のタイミング以降に該スレーブで表示すべきデータと該データの表示順序に関する情報とを組にして該マスタから該スレーブに送信するステップと，該スレーブにて該データを受信後該記憶部に記憶するステップと，表示内容を変更するタイミング毎にスレーブ同時トリガ信号ないしは同報通信情報を該マスタから該スレーブに送信するステップと，該スレーブにて該スレーブ同時トリガ信号ないしは該同報通信情報を受信後該記憶部に記憶されているデータ中の次に表示すべき内容に表示内容を変更するステップとを有することを特徴とする請求項３に記載の多色発光素子を用いた照明ならびに情報表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は多色の発光素子と情報記憶素子とデータ処理装置とをふくむ画素を多数用いてネットワーク化し、各種の照明ならびに情報表示を行うための方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  発光ダイオード（ＬＥＤ）に代表される半導体を利用した固体発光素子は、高輝度・低消費電力であるため、色々の表示に用いられている。発光色の異なる複数個の発光素子の発光強度を変化させることにより、多数のさまざまな色調を出すことが出来る。とくに赤色、緑色、青色の三原色の発光を用いてそれらの相対輝度を変化させると、多色の光源となることはよく知られている。【０００３】  例えば、特許文献１では、３原色のＬＥＤから成る各画素には、各ＬＥＤの輝度諧調データを記憶する専用メモリと、専用メモリの出力データに基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）波を出力するパルス幅変換回路と、ＰＷＭ波を該当するＬＥＤに供給する出力回路が併設されている。複数の画素からなるＬＥＤ表示パネル全体を制御するＬＥＤ調光装置からは、各ＬＥＤの諧調データとアドレスデータとが２つのデータバスにより並列に各画素に送られてくる。各画素では、各画素中のＬＥＤに対応する諧調データを、上記の各画素毎に設置されている専用メモリに記憶し、その諧調データをＰＷＭ波に変換し各ＬＥＤに出力し色々の色調の表示が可能となるように構成されている。また、特許文献１では、パソコンなどから送られてくるＲＧＢアナログ信号は、上記のＬＥＤ調光装置にて各画素のＬＥＤの発光特性のバラツキを補正した後に、各画素に加えられており、核ＬＥＤの特性のバラツキが表示のノイズにならないような対策が施されている。【０００４】  特許文献２では中央プロセッサから複数のプロセッサに照明コマンドを送信し、各プロセッサは受信した照明コマンドをもとに照明制御信号を発生させ、各プロセッサの出力部分に数珠繋ぎ状に接続された複数の画素に照明制御信号を伝達するネットワーク化された照明システムの例が述べられている。また各画素にはセンサを組み込むことが出来、その信号をプロセッサや中央プロセッサにフィードバックし様々な制御機能を実行できる。【０００５】  特許文献３では、１個のマスタデバイスと複数個のスレーブデバイス間をシリアルバス信号線で接続し、各スレーブに駆動部を接続することによりマスタデバイスと駆動部間の接続配線数を大幅に低減したロボット装置について記載されている。【０００６】  特許文献４では、シリアルデータ転送の例として、ＩＩＣ−ｂｕｓ（Ｉｎｔｅｒ−ＩＣ  Ｃｏｎｔｒｏｌバス）を用いる例が記載されている。【０００７】  特許文献５（Ｆｉｇ．６３；「０３２２」−「０３３２」）では，照明ショーをリアルタイムにトリガーする手法が記載されている。【０００８】
【特許文献１】特開平８−１０６２６４号公報（近畿日本鉄道、調光装置）
【特許文献２】特表２００５−５１０００７号公報（カラー・キネティックス、ネットワーク化された照明システム内のデバイスを制御するための方法と装置）
【特許文献３】特開２００４−１１９５号公報（ソニー、ロボット装置）
【特許文献４】特開２０００−２８６８７２号公報（川崎マイクロエロクトロニクス、シリアルデータ転送装置）
【特許文献５】米国公開特許２００５／０２７５６２６Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  しかしいずれの公知例も、コントローラに接続された多数の画素に対して、表示情報を変化させる時毎に，画素のアドレス信号と対応する輝度信号を通信により送付する構成となっている。一つのコントローラ（以下ではマスタと称する）あたりの画素（以下ではスレーブと称する）の数が百ないしは千程度以上に増加してくると、通信に要する時間が視覚に検知しうる時間（３０ミリ秒程度以上）以上となる場合が生じてくる。同時に表示を変化させたい場合には、これはネックとなる。この欠点を回避するためには、マスタと各スレーブ間の通信速度を高速にするか、マスタの数を増加してひとつのマスタ当たりのスレーブの数を減少させる必要がある。通信速度を増加させると、通信に要する電力が増加し、かつ耐ノイズ性が劣化する。また、マスタの数を増加すると、装置のコストが上昇するなどの欠点がある。常時各スレーブを高速にアドレスする必要がある場合にはこれらの改善も必須となるが、通常の照明表示では、高速のアドレスは常時必要でなく、画面が切り替わる場合や、各種の照明効果を持たせるときにのみ必要となってくる。
また、通常の色彩の各種パターン表示では、スレーブ数として、１００ないしは２００程度以下でも所望の照明表示が得られる場合が多い。しかし，通常の照明表示に文字表示を組み合わせる場合には、文字表示に要するスレーブ数は５００ないしは１０００程度以上となる。たとえば、５×７ドットで構成される英数字文字を１５文字以上表示する場合には５２５スレーブ以上が必要になり、１６×１６ドットで構成された漢字を４文字以上表示する場合には１０２４画素以上が必要となる。各種パターン表示と文字表示とを混在させて表示させる場合など、表示画素数が数百ないしは千以上となる場合で、常時は、高速で表示を変化させる必要ではないが、瞬時に画面を切替える表示効果が必要である場合に、コストをあまり増加させることなく対応できるようにすることが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  現在表示中の表示情報を各スレーブに記憶しかつ表示している間に、次に表示すべき表示情報を通信により各スレーブに記憶させる。その後各スレーブを同時にトリガ（以下ではスレーブ同時トリガと略称する）することにより、各スレーブの表示内容を、次に表示すべき表示情報に同時に変更する。
なお、この手段の発展したものとして、各スレーブに前もって複数種類の表示情報を記憶させておき、スレーブ同時トリガ信号の受信毎に、次の表示すべき内容に表示内容を順次変更させることもできる。また、スレーブ同時トリガ信号の受信前ないしは受信時に、どの表示内容に変更させるかについての情報を各スレーブが受信するようにすれば、その情報に従って、各スレーブに記憶されている情報から次に表示すべき表示内容を選択して、表示内容を瞬時に変更することができる。
なお、スレーブ同時トリガ機能は、以下の実施例にてその例を述べるように，マスタと各スレーブ間に設置されたデータ通信用ケーブルとは別にトリガ専用のラインを設置したり、ＩＩＣの規格や特開平４−３３２０６５などに記載されているようなデータ通信路を流用した同報通信（ジェネラルコール）機能を用いたり，ユーザに解放されている各種オプション機能などを活用して同報通信（ジェネラルコール）機能ないしは同時トリガ機能を具備することなどにより実現できる。
【発明の効果】
【００１１】    次に表示すべき内容は、前の表示を行っている間に行えばよいので、少々の時間を要しても良いため、スレーブ数が増えても、通信速度を速くする必要はない。各スレーブにおいては、スレーブ同時トリガ信号を受信したときに次の表示に変更すればよく、この表示の変更には、低価格のマイクロコンピュータなどを使用しても、通常１ミリ秒程度以下の短時間で済むため、全画面の表示内容が、視覚に検知しうる時間（３０ミリ秒程度以上）以下の瞬時に変更される。なお、各スレーブに次の表示内容あるいはその後の表示内容を記憶する分のメモリ（ＲＡＭ）を数バイトないしは数百バイト増加させる必要があるが、この程度のメモリの増加は低価格のマイクロコンピュータでも容易に対応できる。したがって、文字表示を含む多画素表示や大画面表示で、表示すべきスレーブ数が１００ないしは１０００以上に増えても、スレーブ同時トリガ信号に同期して画面全体を瞬時に変更することができるので、表示の効果を増大することができる。また、これらの機能は、低価格のマイクロコンピュータなどで容易に実現できるため、低コストで高品質の表示が得られる効果がある。なお，上記ではマスタ当たりのスレーブ数として百程度以上の場合についてのべたが，本発明はマスタ当たりのスレーブ数として数十程度の場合でも，通信速度を低下できるため消費電力を低下でき，かつ耐ノイズ性を改善でき，小規模の低コストのシステムに対しても効果があることはもちろんである。また，マスタ２が１個のみでメインマスタ１がない小規模でシンプルなシステムにも本発明のスレーブ同時トリガ機能を用いることにより同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００１２】  図１に本発明の構成の一例を示す。コントローラ機能を有するマスタ２に画素であるスレーブ３が多数個接続されている。また，図１では複数個のマスタ２を統括するメインマスタ１を有している。マスタ２とスレーブ３との間のデータ通信路５は，表示システム１０全体のコンパクト化を図るため、ケーブル本数が少ないシリアル通信を用いるのが好ましい。シリアル通信でスピードアップを図るには、シリアルデータラインのほかに同期信号ラインを並置する同期式シリアル通信（ＩＩＣ通信など）や，非同期のシリアル高速通信（ＲＳ４２２，ＲＳ４８５，ＭＯＸＡ社ＡＤＤＣなど）などが適している。図１ではマスタ２とスレーブ３との間の通信路５として同期式シリアル通信ラインの一種であるＩＩＣバスを使用する例について述べる。また図１ではスレーブの数が数百ないしは数千と多い場合を想定している。マスタ２とスレーブ３間の通信に要する合計時間があまり大きくならないようにするため、一つのマスタ２に対しスレーブ３の数を百程度ないしは数百以下に制限し、複数のマスタ２−１〜２−ｎを用いている。また複数のマスタを統括するメインマスタ１を設置している。メインマスタ１には表示情報の全データが収納されており、時間的に変化する表示情報はメインマスタ１から各マスタ２を経由して、各スレーブ３に送信される。なお、複数のマスタ２中の一つのマスタ２（例えばマスタ２−１）にメインマスタの機能を持たせることにより、図１中のメインマスタ１を省略することもできる。
メインマスタ１とマスタ２間の通信路４は，高速の通信が可能なパラレルもしくはシリアル通信を用いることができる。図１ではローカルエリアネットワークを用い、マスタ２とスレーブ３間の通信路５は上に述べたようにＩＩＣバスを用いる場合を示している。メインマスタ１と各マスタ２との間ならびにマスタ２と各スレーブ間のトリガ信号の送達は，メインマスタ・マスタ間トリガライン６およびマスタ・スレーブ間トリガライン７を，データ通信路４や５とは別に設置する場合を示している。【００１３】  図２にスレーブ３の構成例を示す。現在表示中の情報は内部メモリ８−５に記憶されている。マイクロセッサ処理部８−１により，視覚検知時間（３０ミリ秒程度）以下の周期でパルス幅変調処理８−７が起動され，内部メモリ８−５の内容に応じたパルス幅信号を出力バッファ９に出力している。この処理は複数の発光素子に対して，実質的には並列的に処理される。パルス変調処理などのソフトの内容は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）８−６に記憶されており，図示はしていないクロック信号入力をもとに計数された所定の周期（幅変調起動周期）で，マイクロセッサ処理部８−１中の幅変調起動用のタイマ割り込み機能によりパルス変調処理８−７が起動される。各発光素子の明るさとして８ビットのデータを用いる場合には，パルス幅としては０−２５５の２５６段階に変化する。パルス幅変調処理８−７の起動周期を例えば１０ミリ秒程度とすると，パルス幅変調処理８−７中における幅変調に伴う最小の時間間隔は  １０／２５５＝０．０４ミリ秒程度となる。すなわち最悪状態では，この時間間隔でパルス幅の制御が必要になる。
なお，内部メモリ８−５としては，マイクロコンピュータ８中のパラレル入出力機能分などを用いたり，ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８−４中の所定部分を用いたり，所定のポインタが指示するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８−４中の部分などを用いる事もできる。【００１４】  パルス幅制御の例を以下に述べる。パルス変調処理８−７が起動されると，まず内部メモリ８−５の内容が３個のワークメモリにコピーされ，それぞれのワークメモリの値から１が引かれる。その結果が正または０であれば１を負であれば０を，各発光色に対応してパラレル出力メモリ中の３ビットに出力する。その後一定周期（例えば０．０４ミリ秒）毎に幅制御のタイマ割り込みが起動し，幅制御の各割り込み毎に，各発光色に対応した３個のワークメモリならびに３ビットのパラレル出力メモリに対して，下記の処理を行う。
＊  ある発光色のワークメモリの値から１を引く。その結果が正または０であれば１を      負であれば０を，その発光色に対応したパラレル出力メモリに出力する。＊
このようにして，内部メモリ８−５に記憶された３色の発光強度データに対応して，３ビットのパラレル出力メモリから，パルス幅変調された３個のデジタル信号が出力される。このパルス幅変調処理全体は，先に述べたように，幅変調起動用のタイマ割り込みにより，視覚検知時間（３０ミリ秒程度）以下の周期で起動される。なお，パルス幅変調処理は，マイクロコンピュータ８の外でハード的に実行したり，マイクロコンピュタ８中にパルス幅変調専用処理部分を内蔵させることにより，高速化にも対応可能となる。
また，パルス幅変調処理の代わりに，パルス幅が１：２：４：８：１６：３２：６４：１２８である時間的に重複しない８個のパルスを，内部メモリ８−５中の１，０のデータ内容に応じてオンオフし，８ビットの明るさを変化させるパルス符号変調（ＰＣＭ）処理（例えば特開昭４９−７９１２０参照）を一定周期（例えば１０ミリ秒）毎に起動すれば，明るさの制御をより短い時間で行うことができる。【００１５】表示内容を変更したい場合には，メインマスタ１から通信路４，各マスタ２−ｎ（ｎ＝１，２．．．），通信路５を経由して各スレーブ３−ｎｍ（ｍ＝１，２．．．）に対し，次以降に表示すべきデータを送信する。メインマスタ１と各マスタ２−ｎ間では，各マスタ２−ｎのアドレスと各マスタ２−ｎー各スレーブ３−ｎｍ間の通信内容とを組にし，変更を要するマスタ２−ｎすべてに対応したデータ列に，スタート信号や終了信号など通信上必要な信号を付加して送信する。マスタ２−ｎでは，自己のアドレスに対応したデータ，すなわち各マスタ２−ｎー各スレーブ３−ｎｍ間の通信内容を受信し，それに通信上必要な信号を付加し，通信路５−ｎを経由して各スレーブ３−ｎｍに送信する。各マスタ２−ｎー各スレーブ３−ｎｍ間の通信内容としては，各スレーブ３−ｎｍのアドレス，次以降に表示すべき３色の表示用データおよび表示順序コードなどからなる。  なお，次に表示すべき情報を逐次送信する場合には，表示順序コードは不要となる。そのときの各部分のタイミングは図６ａ）に示す。
マイクロプロセッサ処理部８−１はこのシリアルデータ中のスタート信号の入力を検知して通信処理を開始し，まずアドレス部分のチェックを行い，アドレス情報が自己のアドレスと一致したときにその後に続く３色の表示用データおよび表示順序コードを読み取る。読み取った後にＡＣＫ信号をシリアル通信路５を経由してマスタ２に返す。読み取られた３色の表示用データは，マイクロプロセッサ処理部８−１によりランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８−４中に記憶される。このＲＡＭ８−４中の記憶場所は，表示順序コードで指定された所定部分や，表示順序コードで指定されたポインタの指す部分などである。【００１６】  次に，表示内容を一斉に変更したいタイミング（後述の図３でｔ＝Ｔ１の直前）に，メインマスタ１，メインマスタ・マスタ間トリガライン６，マスタ２−ｎ，マスタ・スレーブ間トリガライン７−ｎを経由してスレーブ３−ｎｍのすべてにスレーブ同時トリガ信号が同時に送信される。各スレーブ３−ｎｍでは，スレーブ同時トリガ信号を受信すると，次表示用の表示順序コードを示す場所の表示データを内部メモリ８−５にコピーするとともに，パルス幅変調処理８−７を起動する（図３でｔ＝Ｔ１）。この後パルス幅変調処理８−７は，新たなタイミングで，一定周期毎に以前と同様に起動される。パルス幅変調処理８−７より後は前述の動作と同じ動作により，新たな表示内容が，３色の発光素子１０−１，１０−２，１０−３により表示される。各スレーブ３−ｎｍがスレーブ同時トリガ信号を受信してから，出力バッファ９に新たなデータが記憶されて新たな表示が始まるまでの時間は，表示画面全体の切り替えを視覚上瞬時で一斉とみなし得るようにするためには，各スレーブ３−ｎｍ毎のバラツキを含め，少なくとも視覚検知時間（３０ミリ秒程度）の２倍程度以下，好ましくは視覚検知時間程度以下，更に好ましくは視覚検知時間の半分程度以下にする必要がある。市販のマイクロコンピュータとその割り込み機能を使えば，この条件は容易に満足させることができる。３色の発光素子に対するパルス幅変調処理８−７を行っていると，上述したように０．０４ミリ秒程度の周期の処理が生じる。しかし，パルス幅変調処理中の空き時間を有効に使ったり，前述したようなパルス幅変調処理の高速化やパルス符号変調の採用などにより，スレーブ同時トリガ信号の受信時の処理に使える期間を増加させることにより，市販の低価格のマイクロコンピュータ（例えばＰＩＣシリーズなど）を用いても，容易に数ミリ秒以下にて新データへの変更処理を行うことができる。新データへの変更処理をこのように短い時間で行うようにするには，本発明で述べているように，スレーブに一斉にトリガを行うスレーブ同時トリガ機能が必須条件となる。【００１７】  図１において用いるスレーブ同時トリガ信号のパルス幅としては，耐ノイズ性を良くするためには広い方が好ましい。一方，少なくとも視覚検知時間（３０ミリ秒程度）の２倍程度以下，好ましくは視覚検知時間程度以下，更に好ましくは視覚検知時間の半分程度以下に表示画面全体の切り替えるためには，スレーブ同時トリガ信号のパルス幅としては少なくとも視覚検知時間（３０ミリ秒程度）程度以下，好ましくは視覚��知時間の半分程度以下にする。ノイズの影響を極力受けないようにするには，トリガ信号のパルス幅としては少なくとも０．５ミリ秒〜３０ミリ秒，好ましくは０．７ミリ秒〜１５ミリ秒に設定する。なお，各スレーブ３のトリガ入力ポート８−３中に，スレーブ同時トリガ信号に対するノイズの影響を更にに受けないようにするために，  バンドパスフィルタないしはローパスフィルタを設置するのが好ましい。スレーブ同時トリガ信号のパルス幅をＴＷ（秒）の場合に，バンドパスフィルタの中心周波数は１／（２・ＴＷ）程度で，この値の０．５倍から２倍の範囲内とし，ローパスフィルタのカットオフ周波数は１／ＴＷ程度で，この値の０．５倍から２倍の範囲内とするのが好ましい。
【実施例２】
【００１８】  １６×６４＝１０２４個のスレーブ３よりなる表示面に、１文字当たり１６×１６＝２５６個のスレーブからなる横４文字の漢字表示や、カラーパターン表示を行う場合について述べる。マスタ２を４個（マスタ２−１〜マスタ２−４）用い、１個のマスタ２−ｎあたり２５６個のスレーブ３−ｎｍ（スレーブ３−ｎ１〜スレーブ３−ｎ２５６，ｎ＝１，２，３，４）を接続し、マスタ２−ｎとスレーブ３−ｎｍとの間の通信路５−ｎの通信速度は１００ｋｂ／ｓとする。最初に横８×縦１６個のスレーブからなるストライプをひとつの単位として、帯状のカラー表示をおこなっており、横方向８スレーブごとに虹状に色が変化している（図３−ａ）。この状態が２秒間保持された後，横方向８スレーブ分だけ表示が左に移動する（図３−ｂ）。さらに２秒経過すると，横方向８スレーブ分だけ表示がさらに左に移動する（図３−ｃ）。このような流れる虹の表示を行っている途中で，時刻ｔ＝Ｔ１に突然４文字の漢字表示を６０秒間行い，その後はまたもとの流れる虹の表示に戻す。メインマスタ１と各マスタ２間の通信は高速のパラレル通信であるため，通信に要する時間は，１５ミリ秒より十分に短い。マスタから各スレーブへは，アドレス信号（２バイト），Ｒ輝度レベル（１バイト），Ｇ輝度レベル（１バイト），Ｂ輝度レベル（１バイト），発光時間（１バイト），立ち上がり・立下り時間（１バイト）の７バイトの信号を送信する（実際の場合には，その他の表示モード用の付加機能などにより，バイト数は増加する）。マスタから送信開始時のスタート制御，スレーブの受信後のＡＣＫ信号の返信，その後のストップ制御など，ひとつのスレーブに表示情報を送信した後に次のスレーブに表示情報の送信を開始するまでには無駄時間がはいることになる。この無駄時間を含め１スレーブあたり１０バイト分の送信時間を要すると仮定すると，２５６スレーブ分の信号を送信し終わるまでに要する時間：Ｔａは式（１）となる。
Ｔａ（秒）＝（１／１００，０００）×８×１０×２５６＝０．０５１＝２０５ミリ秒                                                      ・・・・・・・・・式（１）【００１９】  最初のスレーブの表示の開始と２５６番目のスレーブの開始が式（１）の時間だけずれると，視覚上時間遅れが検知されるため，瞬間的に表示が変化したようには見えない。そこで，直前の虹の表示を表示している２秒間に，つぎの漢字表示の内容をメインマスタ１からマスタ２−ｎを経由してスレーブ３−ｎｍ（ｎ＝１−４，ｍ＝１−２５６）に送信し，各スレーブ中の次の表示情報用のメモリ部分に記憶しておく。送信時間２０５ミリ秒は，直前の表示の２秒に比べて十分長いため，前の表示中に余裕を持って送信することができる。次に図３のｔ＝Ｔ１の時刻ないしはその直前に，メインマスタ１からマスタ２−ｎを経由してスレーブ３−ｎｍに，スレーブ同時トリガ信号を送信する。各スレーブは，このスレーブ同時トリガ信号を受信すると，次の表示情報のメモリ内容を，現在の表示内容とみなす処理を行うことにより，つぎの表示である漢字の表示が画面上に表示される。実施例１でも述べたように，市販の低価格のマイクロコンピュータ（例えばＰＩＣシリーズなど）を用いても，スレーブ同時トリガ信号の受信からつぎのデータ内容の表示までの時間を，容易に数ミリ秒以下にて行うことができる。したがって，全スレーブ
３−ｎｍの表示内容が，視覚検知時間（３０ミリ秒程度）以下の瞬時に切り替わり，漢字４文字が同時かつ瞬時に表示される。このため，漢字内容のアピール効果も大きくなる。なお，流れる虹の表示から漢字表示への切り替わりを徐々に行いたい場合（フェード表示）には，表示データ中の立ち上がり立下り時間を所望の値に設定することにより行うこともできる。この場合にもスレーブ同時トリガ信号の採用により，画面の切り替わりのタイミングに全画面を同期させかつ同時進行して表示にできるため，全画面の変化が自然かつスムーズに行える利点がある。【００２０】  なお，流れる虹の表示は，表示を変えるたび（上記例では２秒）毎に，メインマスタ１からスレーブ３に，データを送信しても良いが，虹の表示などを含む複数種類の基本的表示モードのソフトを各スレーブ３のＲＯＭ８−６に収納しておけば，表示モードとそのパラメータを一度指定すれば，その後は各スレーブ３がその表示モードの範囲内で自動的に表示内容を変更することもできる。虹の表示基本モードの指定では，色変化の全体色数ないしはアドレス番地毎の色変化の度合，変化の周期，色変更時のフェード効果の有無および速度などのパラメータを表示モードとともに指定すれば，スレーブ３におけるその後の変化は自動的に行われる。全画面の表示を開始するときにも，本発明の全画面を同期かつ同時進行し表示により全画面を同期かつ同時進行し表示開始できる。利点がある。また，各スレーブ３にはタイミング用ないしはマイクロプロセッサ動作用にクロックを内蔵しているが，長時間同一表示モードで動作させていると，各スレーブ３中のクロックの発振周波数の微妙な違いにより，全画面表示の各部分において表示変化のタイミングにずれが生じる場合がある。このような場合でも，ある周期（例えば数分）でスレーブ同時トリガ信号を送信するのみで，再び表示データを送信することなしに，全スレーブ３の同期をとることができる利点もある。
なお，基本的表示モードとして，このほかにも，発光色の点滅ないしは瞬間的色変化を行うストロボ表示，多彩な色のランダムな点灯表示などを具備することができる。
【実施例３】
【００２１】  図４および図５に，データ通信路を流用した同報通信（ジェネラルコール）を用いてスレーブ同時トリガ機能を具備させた実施例を示す。なお，同報通信は，通信路につながるデバイスの特定アドレス（例えば１６進数で“０００”）を同報通信用アドレスに採用し，この特定アドレスのデータを各スレーブ３が受信した場合には，各スレーブがそのデータを同報通信と解釈する機能を有するように構成したものである。
図４では図２に比較し，メインマスタ・マスタ間トリガライン６およびマスタ・スレーブ間トリガライン７を削除し，その代わりにデータ通信路４および５として同報通信（ジェネラルコール）機能を有する通信路４’および５’を用いている。また図５では図３に比較し，トリガ入力ポート８−３を削除し，同報通信（ジェネラルコール）機能を有する通信路５’にシリアルデータ＆同時通報入力ポート８−２’を接続し，データの受信処理とともに，同報通信の受信処理を行っている。次に表示すべきデータをメインマスタ１から各スレーブに送信後同報通信を行ったときの，各通信路４’および５’上のデータ，ならびに各スレーブ３の表示内容のタイミングを図６ｂ）に示す。同時通信受信後の図５に示す各スレーブ動作は，次に述べる表示順序コード関連以外は図２で説明した内容にほぼ等しい。
なお，メインマスタ１と各マスタ３間の通信路４’に同報通信機能を付加することが困難な場合には，この部分のみ図１のメインマスタ１と各マスタ３間の構成を流用し通信路４とメインマスタ・マスタ間トリガライイン６とを併設する構成を採用しても，システムの複雑さはそれほど増加することなく図４のシステムとほとんど類似の特徴が得られる。【００２２】  同報通信（ジェネラルコール）では同時トリガ機能にデータを添付することもできる。この機能を活用すると，次以降に表示すべき表示データに表示順序のコードを添付して各スレーブにあらかじめ送信しておき，各スレーブ３では表示順序コードに対応したＲＡＭ８−４の番地にあらかじめ記憶しておく。次に表示の変更が必要となったときに，図６ｃ）に示すように，メインマスタ１から各マスタ３を経由して各スレーブ３に，変更すべき表示データの表示順序コードを添付した同報通信を行う。変更すべき表示データの種類があまり多くないときには，表示する可能性の高い表示データにおのおの表示コードを着けて各スレーブに前もって送っておけば，あとは必要なタイミングに表示コードを添付した同報通信の短いデータのみですむため，メインマスタ１と各マスタ３間，ならびにマスタ３と各スレーブ間の通信量を飛躍的に低減することができ，通信に伴う消費電力も飛躍的に低減できる。また，画面に表示を行う前ないしはほとんどのスレーブが表示を行っていない間に，表示する可能性の高い表示データを各スレーブ３に，前もって送信しておけば，画面の表示に伴う発光素子１０の駆動ノイズの影響がない状態で主な通信が完了するため，ノイズによる通信時の誤動作などの悪影響も大幅に改善される。
なお，ここで述べた機能は，図１に示したシステムにおいても，表示順序コードを各スレーブ３に送信した後に，トリガライン６，７を経由して各スレーブ３にトリガ信号を送信すれば，シンプルさは少し劣るが，データ添付の同報通信と類似の機能を具備させることができる。【００２３】  データを添付したトリガ機能を有する同報通信（ジェネラルコール）を用いることにより，以下に述べるように簡単に音と同期した表示を行うこともできる。（１）音量の最大レベルに対する周波数を例えば８レベル（３ビット）にコード化し，（２）音量のレベルを例えば８レベル（３ビット）にコード化したデジタル信号（６ビット）を，ある周期（たとえば３０−５００ミリ秒）で，メインマスタ１に入力する。メインマスタ１では，表示モードに対応する２ビットの信号を上記６ビットのデジタル信号のヘッド部分に追加して１バイトのデータとし，このデータが変化したときに，１バイトデータを添付したトリガ機能を有する同報通信（ジェネラルコール）を，メインマスタから各マスタを経由して各スレーブに送る。各スレーブでは，同報通信（ジェネラルコール）に添付されたデータを受信後ＲＡＭ  ８−４に保管し，各スレーブ中のＲＯＭ  ８−６中にあるソフトウエアにより，受信データ中の周波数レベルの３ビット部分は発光色の変化に，音量レベルの３ビット部分は発光強度の変化に対応させて内部メモリ８−５に出力する。この後は，前にも述べたように，所定周期でパルス幅変調を行い，各発光素子１０−１〜１０−ｉを発光させる。すると，音に対応した色と発光強度で，全画面同時に表示が変化する。この変化はメインマスタに入力される信号の変化に対応して表示される。１バイトのデータのみを添付したトリガ機能を有する同じ同報通信（ジェネラルコール）信号を，全スレーブに送信するのみでよいため，表示の変化が１００ミリ秒程度あるいはそれ以下の頻度で生じても，メインマスターマスタ間，各マスター各スレーブ間の通信は輻輳することがなく，遅い通信速度（例えば１ｋ−数＋ｋビット／秒）でも可能なため，低価格でかつ安定なシステムが可能となる。なお，２ビットの表示モードは，例えば，００：ここで述べた色および発光強度の指定モード；０１：表示順序コード（後述する）；１０：流れる虹表示モード；１１：その他の表示モード，であり，下位の６ビットの信号により，表示内容を変えることができる。
【実施例４】
【００２４】  図７は各マスタ３と各スレーブ３間の一つの通信路（たとえば５’−１）に接続できるアドレスの数が制限されている場合の構成例である。図４と異なる点は，メインマスタ１からひとつのマスタ２−Ｊ（Ｊ＝１，２．．）に送信されたデータは，マスタ２−Ｊ内において分割されて，２個（一般的には複数個）の通信路５’−（２Ｊ−１），５’−（２Ｊ）を経由して各スレーブ３に送信される。マスタ２−Ｊが，２つの通信路を同時に使用して，各スレーブ３にデータを送信できる場合には，その動作は，図４の場合と大きな違いはない。しかしマスタ２として低価格のマイクロコンピュータで構成した場合には，複数通信路を用いて同時通信処理を行うことが困難である場合がある。この場合には複数の通信路に対して順次に処理を行うことになる。前にも述べたように変更すべき表示内容は前もって各スレーブ３に送信して置けばよいため，２つ（一般に複数個）の通信路５’−（２Ｊ−１），５’−（２Ｊ）間のデータの遅れはほとんど問題とはならない。しかしこの２つの通信路を経由して各スレーブ３に送信される同報通信間で，視覚検知時間（３０ミリ秒程度）程度以上の遅れが生じると，全画面表示に不自然な表示が生じる可能性がでてくる。図８に図７の構成で，通信路５’−１，５’−２間のデータならびに同報通信の伝達タイミングの概略を示している。同報通信用データは，同報通信用の共通のアドレス（例えば１６進数で“０００”）と若干のデータのみからなる数バイトの短い共通データであるため，例えばマスタ２−１から各通信路５’−１（あるいは５’−２）を経由して各スレーブに通信する時間は１ミリ秒以下の瞬時に終了する。また，通信路５’−１，５’−２を切り替える時間も１ミリ秒より十分短い時間で完了できる。したがって図８中の△ｔで示した，２つの通信路５’−１，５’−２に送信される同報通信データの遅れ時間は１ミリ秒程度以下の短い値となる。このため，２つの通信路を使って順次に同報通信処理を行っても，その遅れ時間は，視覚検知時間（３０ミリ秒程度）に比べて十分小さい値となる。
なお，一つのマスタ２からスレーブ３に送信される通信路５’の分割数が増えると，上記の同報通信データ間の遅れ時間の最大値は通信路の分割数にほぼ比例して増加するが，通信路の分割数が１０程度以下であれば，低価格のマイクロコンピュータ（例えばＰＩＣシリーズなど）を用いても視覚検知時間（３０ミリ秒程度）の４分の１程度以下にできるため，視覚上の表示内容の切り替わりは，瞬時かつ同時に行われる。すなわち分割された通信路間においても，視覚的には全画面に対しスレーブ同時トリガ機能が満足される。このことは，図１，図４のケースと何ら変わることがない。
【実施例５】
【００２５】  図９にＩＩＣ規格のシリアル通信路にスレーブ同時トリガ機能を具備させる他の例を示す。ＩＩＣ通信路はＳＣＬと名づけられている同期用クロックラインとＳＤＡと名づけられているデーターラインとにより構成されている。ＩＩＣの規格では，ストップ信号を受けてから次のスタート信号を受けるまでの間におけるＳＤＡラインがハイレベルのときの動作については，特に規定されていない。この間はＳＣＬラインは通常ハイレベルに保たれている。ストップ信号を受けてから次のスタート信号を受けるまでのＳＤＡがハイレベルの間に，ＳＣＬラインをハイレベルからローレベルにした後再度ハイレベルに戻す動作を追加し，この動作をスレーブ同時トリガとして用いることができる。このトリガのローレベルの期間としては１ないし数ミリ秒とすると，スレーブ３として低価格のマイクロコンピュータを用いる場合においても，このスレーブ同時トリガ信号に容易に応答させることができる。
【実施例６】
【００２６】  図１，図４，図７では，メインマスタ１と各マスタ２−ｎ間の通信路４，４’は，共通の通信路により接続している例を示した。しかし本発明は，これに限定されるものではない。たとえば図１０に示すように，メインマスタ１と各マスタ２−ｎ間は別々の高速通信路を用いて順次にデータを送ることもできる。この構成で各通信路に，同報通信機能を付加できない場合や，同報通信機能は付加できるが各マスタ２−ｎ間の同報通信受信タイミングの遅れの最大値が視覚検知時間（３０ミリ秒程度）半分程度あるいはそれ以上になる場合には，図１０に示すようにメインマスタ・マスタ間トリガライン６を設置するのが好ましい。
また，メインマスタ１と各マスタ２−ｎ間の通信路の構成としては，このほか図１１に示すようなシリアル接続も採用できる。この場合にも上に述べたように，各マスタ２−ｎ間の同報通信受信タイミングの遅れの最大値が視覚検知時間（３０ミリ秒程度）半分程度あるいはそれ以上になる場合には，図１０に示すようにメインマスタ・マスタ間トリガライン６によりスレーブ同時トリガ信号を伝達するのが好ましい。
なお，マスタ２−ｎとスレーブ−ｎｍ間も図１２に示すようにシリアル接続の通信路を採用することもできる。ただし同報通信受信タイミングの遅れの最大値が視覚検知時間（３０ミリ秒程度）程度あるいはそれ以上になる場合には，図１に示したマスタ・スレーブ間トリガライン７を設置するのが望ましい。【００２７】  本発明によれば，次に表示すべき内容は、一つ前の表示を行っている間あるいはそれ以前に行えばよいので、少々の時間を要しても良い。このため、スレーブ数が増えても、通信速度を速くする必要はない。これにともない消費電力が低減できるとともに，ノイズによる悪影響が大幅に改善される。各スレーブにおいては、スレーブ同時トリガ信号ないしは同報通信情報を受信したときに次の表示に変更すればよく、この表示の変更処理には、低価格のマイクロコンピュータなどを使用しても、通常１ミリ秒程度以下の短時間で済むため、全画面の表示内容が、視覚に検知しうる時間（３０ミリ秒程度以上）程度以下の瞬時に変更される。なお、各スレーブに次の表示内容あるいはその後の表示内容を記憶する分のメモリ（ＲＡＭ）を数バイトないしは数百バイト増加させる必要があるが、この程度のメモリの増加は低価格のマイクロコンピュータでも容易に対応できる。したがって、文字表示を含む多画素表示や大画面表示で、表示すべきスレーブ数が１００ないしは１０００以上に増えても、スレーブ同時トリガ信号に同期して画面全体を瞬時に変更することができるので、表示の効果を増大することができる。また、これらの機能は、低価格のマイクロコンピュータなどで容易に実現できるため、低コストで高品質の表示が得られる効果がある。なお，上記ではマスタ当たりのスレーブ数として百程度以上の場合について述べたが，本発明はマスタ当たりのスレーブ数として数十程度の場合でも，通信速度を低下できるため消費電力を低下でき，かつノイズの影響を大幅に低減でき，小規模で低コストのシステムに対しても効果があることはもちろんである。また，マスタ２が１個のみでメインマスタ１がない小規模でシンプルなシステムにも本発明のスレーブ同時トリガ機能を用いることにより同様の効果が得られる。【００２８】  本発明によれば，マスタからスレーブへの表示変更内容データの送信と，スレーブ同時トリガ信号ないしは同報通信情報による表示画面切替用情報の送信とは分離して行える特長がある。例えば，表示開始前ないしはほとんど（９割以上）のスレーブが非発光状態のときに，表示変更内容データと表示順序情報とを組にして，マスタからスレーブに前もって送っておけば，あとは，表示内容を変更するタイミング毎に，スレーブ同時トリガ信号ないしは同報通信情報による表示画面切替用情報のみを送れば良い。表示開始前ないしはほとんど（７割以上，好ましくは９割以上）のスレーブが非発光状態では，発光素子１０の駆動に伴うノイズの発生がないかもしくは非常に少ないため，データ通信のノイズの影響は大幅に改善される。また，スレーブ同時トリガ信号ないしは同報通信情報は，一個のパルスないしは１〜数バイトの短いデータを，視覚検知時間（３０ミリ秒程度）程度あるいはその１／２ないしは１／２０程度の比較的長い時間内に送れば良いため，同��通信時の通信速度も１ｋ〜数十ｋビット／秒程度に大幅に低下することができ，さらに，スレーブ３内の受信ポートにバンドパスフィルタやローパスフィルタないしはフィルタ機能を有する素子（ＲＣ回路など）を設置すれば，ノイズの影響を大幅に改善することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】  本発明の多色発光素子を用いた照明ならびに情報表示システムおよび表示方法は，家庭内のクリスマスツリーや飾りなどのの小型のシステムから，展示用表示ないしはイルミネーション・各種イベント等における背景やテーマ表示や各種照明，さらには橋や建物などの建造物に対する各種イルミネーションなどの大型のシステムにまで，時間的に色を変化させる表示ないしは照明に利用し，低コスト化や安定動作化ならびにアピール効果の増大などを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に用いるシステム構成の一例を示す図
【図２】本発明に用いるスレーブ内の構成の一例を示す図
【図３】表示内容の変化の例を示す図
【図４】本発明に用いるシステム構成の他の一例を示す図
【図５】本発明に用いるスレーブ内の構成の一例を示す図
【図６】本発明で使用する信号のタイミング例を示す図
【図７】本発明に用いるシステム構成の他の一例を示す図
【図８】本発明で使用する信号のタイミングの他の例を示す図
【図９】１１Ｃ通信路にトリガ機能を付加する一例を説明する図
【図１０】本発明に用いるシステム構成の他の一例を示す図
【図１１】本発明に用いるシステム構成の一部の例を示す図
【図１２】本発明に用いるシステム構成の一部の他の例を示す図
【図１３】［図１２］に用いるスレーブ内の構成の一例を示す図
【符号の説明】
【００３１】  １…メインマスタ。２…マスタ。３…スレーブ。４…メインマスタ・マスタ間通信路。４’…同報通信機能付メインマスタ・マスタ間通信路。５…マスタ・スレーブ間通信路。５’…同報通信機能付マスタ・スレーブ間通信路。６…メインマスタ・マスタ間トリガライン。７…マスタ・スレーブ間トリガライン。８…マイクロプロセッサ。８−１…マイクロプロセッサ処理部。８−２…シリアルデータ入力ポート。８−２’…シリアルデータ＆同時通報入力ポート。８−２”シリアルデータ＆同時通報入出力ポート。８−３…トリガ入力ポート。８−４…ＲＡＭ。８−５…内部メモリ。８−６…ＲＯＭ。８−７…パルス幅変調部。９…出力バッファ。１０…発光素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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