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技術 飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システム,発光点図形パターン表示方法ならびに該システムおよび方法に用いる飛翔体

出願人 有限会社大平技研
発明者 大平貴之
出願日 2015年4月23日 (4年0ヶ月経過) 出願番号 2015-088378
公開日 2016年12月8日 (2年5ヶ月経過) 公開番号 2016-206443
状態 未査定
技術分野 照明広告以外の広告 玩具 飛行船・気球・飛行機 照明サイン;照明広告
主要キーワード 空中位置 上下移動制御 操り人形 地平座標 赤道座標 空中停止 LED制御装置 誤差算出ステップ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年12月8日)のものです。
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図面 (6)

課題

星空星座の表示を実現し、なおかつ広範囲から観覧できる文字や図形も表示できる、飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システム,発光点図形パターン表示方法ならびに該方法および該システムなどに用いる飛翔体を提供する。

解決手段

飛翔体1は4個のプロペラ13と、モータドライバ3により各プロペラ13を駆動するモータ2と、自機の位置を検出するための位置検出装置5と、地上局12と通信を行うための無線通信装置7と、飛翔体1に搭載されたLED11R2,11G2,11B2と、中央制御装置4との制御の下に各LEDを発光制御するLED制御装置10とを備えている。各飛翔体が地上局12からの指令により空中の指定された位置に移動停止し、発光することにより、観測者は星座などを観測することができる。

概要

背景

従来のプラネタリウムでは、ドーム状のスクリーンを用意し、スクリーン中央に専用の投影プラネタリウム装置を設置し、星空天体をスクリーンに投影することにより、ドーム内観客が星空を観察できるような構成となっていた。
近年のディジタルプラネタリウムでは、ドーム状スクリーンの中央もしくは周辺部に単一もしくは複数の液晶プロジェクタDLPプロジェクタを配置し、コンピュータで生成された星空の映像をドーム状スクリーンに投影することにより、星空や宇宙飛行の様子を再現することができるようになった。

また、舞台演出テレビ番組などでは、音楽歌唱演奏等の背景に、星球と称した小さな電球を壁に多数配置し、あたかも星空のように見えるような演出が行われてきた。
近年の美術館展示では、所定の展示室内に、恒星宇宙空間内の実際の座標に応じてあらかじめ設定された3次元空間座標に基づいた座標位置に、発光ダイオードを用いた発光体を、天井からワイヤで吊るす方法によって配置することにより、所定の観覧位置から見るようになっている。このような方法により地球上から星空を眺めている場合と同じような配置でそれぞれの星が観察でき、星座の観察も可能となっている。さらに観察者が位置を変えると、あたかも恒星間飛行している場合と同じように星座の形が変形して見え、観察者に、宇宙空間の中を漂っているような浮遊感と、恒星が3次元の宇宙空間上で、地球から様々な距離にあることを実感できる教育効果も兼ね備えていた。

概要

星空や星座の表示を実現し、なおかつ広範囲から観覧できる文字や形も表示できる、飛翔体を用いた発光点パターン表示ステム,発光点形パターン表示方法ならびに該方法および該システムなどに用いる飛翔体を提供する。飛翔体1は4個のプロペラ13と、モータドライバ3により各プロペラ13を駆動するモータ2と、自機の位置を検出するための位置検出装置5と、地上局12と通信を行うための無線通信装置7と、飛翔体1に搭載されたLED11R2,11G2,11B2と、中央制御装置4との制御の下に各LEDを発光制御するLED制御装置10とを備えている。各飛翔体が地上局12からの指令により空中の指定された位置に移動停止し、発光することにより、観測者は星座などを観測することができる。

目的

本発明は、以上の従来技術の問題点を解消するために成したもので、その目的は、星空や星座の表示を実現し、なおかつ広範囲から観覧できる文字や図形も表示できる、飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システム,発光点図形パターン表示方法ならびに該システムおよび方法に用いる飛翔体を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

観測点から目視観測可能な光度で発光する発光体を備えた飛翔体を1以上有し、前記飛翔体は、予め指定された空中の目標座標に対して自身の座標を移動させる推進手段と、重力に逆らって自身を空中に保持する浮揚手段と、自身の位置を検出する位置検出手段と、を備え、前記飛翔体を複数用いて、各々の飛翔体の空間上の座標を所定の座標に保持するように制御することにより、地上、建造物上、海上または航空機から観察した際に、それぞれの飛翔体を所定の位置の光点集合体に見えるように配置することを特徴とする飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システム

請求項2

前記推進手段は、複数の回転体の回転により推進力制御ならびに各方向および上下移動制御を行い、前記浮揚手段は、複数の回転体の回転により、空中停止制御を行うことを特徴とする請求項1記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システム。

請求項3

それぞれの飛翔体に搭載した発光体の明るさおよび明滅を個別にコントロール可能に構成したことを特徴とする請求項1または2記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システム。

請求項4

発光体に複数色の光源を内蔵し、それぞれの明るさを変えることにより発光体の色を可変可能に構成したことを特徴とする請求項1,2または3記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システム。

請求項5

恒星の座標と明るさのデータを用いて、それぞれの飛翔体を一つの恒星に割り当て、各飛翔体に対し、恒星の座標値と明るさに応じて当該飛翔体の空間上の座標および発光体の明るさを制御し、観測点から、星空星座のように観測できるよう、複数の飛翔体を配置することを特徴とする請求項1,2,3または4記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システム。

請求項6

予め設定した文字,図形または立体物のデータに基づいて、各飛翔体の空間座標を設定し、所定の観測地点から、文字や図形,立体物のように観測できるよう、複数の飛翔体を配置することを特徴とする請求項1,2,3,4または5記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システム。

請求項7

それぞれの飛翔体の空間上の座標を、恒星の宇宙空間上の座標に基づいた位置に配置し、観察者視点位置を変えた場合、複数の飛翔体からの発光により観測者はあたかも恒星の間を移動したような眺望を得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飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システム。

請求項8

内蔵電池充電した複数の飛翔体を待機させ、指令された空中位置に移動を開始させるため、地上局より、指令座標とともに離陸命令を全飛翔体に向けて発信する指令ステップと、それぞれの飛翔体は、GPSから受信される現在座標と前記指令座標とを比較して誤差を算出する誤差算出ステップと、それぞれの飛翔体は、前記誤差を参照して自機内部のプロペラ回転数を制御し、前記プロペラの回転数制御によりその飛翔体が指令座標の許容範囲内に入ったか否かを判定する判定ステップと、前記許容範囲内に入った飛翔体は自機の位置誤差が許容範囲内に収まったことを地上局に送信する許容範囲確認ステップと、地上局はすべての飛翔体がそれぞれの指令座標の許容範囲内に収まったことを確認した場合、すべての飛翔体に発光体の発光指令を送信する発光指令ステップと、を備え、複数の飛翔体をそれぞれ指令された座標の空中位置に誘導して空中停止させ、各飛翔体が搭載する発光体を発光させて星座または星空を表示し、所定の位置の観測者に観測させることを特徴とする飛翔体を用いた発光点図形パターン表示方法

請求項9

前記指令座標は離陸命令を出して飛翔体が飛行を開始した後に、送信することを特徴とする請求項8記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示方法。

請求項10

前記指令座標とともに飛翔体が通るべき経路情報を指令座標の配列の形で送信し、指定の経路を辿って飛行することを特徴とする請求項8または9記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示方法。

請求項11

前記経路情報は離陸前に予め飛翔体のメモリ部に記憶させておき、飛翔体は中央制御装置などの制御装置内に内蔵されているクロックを用いて時系列的に指令座標を取り出しながら指定の経路を飛行し、指定の座標に向かうことを特徴とする請求項10記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示方法。

請求項12

前記システムまたは方法に用いられる飛翔体であって、前記飛翔体は、複数のプロペラを有し、前記各プロペラの回転を制御する制御回路と、各飛翔体の位置を把握するためのGPSモジュールと、地平面に対する傾斜角および姿勢角の変動を検出するためのジャイロセンサおよび加速度計と、自らの位置を検出する位置検出装置と、遠隔地からその振る舞いを制御するため指令信号等のやり取りを行う無線通信装置と、LED発光体素子と、前記LED発光体素子の明るさ、または色を制御するLED制御装置と、を備え、空中の所定の座標位置移動停止させられ、その停止した位置で、前記LED発光体素子の明るさまたは色の変化を制御することを特徴とする飛翔体。

請求項13

前記空中の所定の座標位置は恒星の座標位置に基づいて決定することを特徴とする請求項12記載の飛翔体。

請求項14

前記空中の所定の座標位置は、任意の恒星の地平座標であり、該地平座標は方位角地平高度で算出されることを特徴とする請求項12または13記載の飛翔体。

請求項15

恒星の座標位置は、赤経および赤緯赤道座標で与えられ、該赤経および赤緯を地平座標に変換して前記空中の所定の座標位置に対応付けすることを特徴とする請求項13または14記載の飛翔体。

請求項16

空中の所定の座標位置は、方位と地平高度で算出される南北方向を示すX軸,方位と地平高度で算出される東西方向を示すY軸および地平高度で算出される天頂方向を示すZ軸で表現されることを特徴とする請求項12,13,14または15記載の飛翔体。

技術分野

0001

本発明は、飛翔体を用いて空に点の集合図形パターンを表示する表示システム、さらに詳しくいえば、飛翔体に搭載した発光体の明るさを制御することにより星空星座のように観測できるようにしたり、飛翔体に搭載した発光体によって文字や図形,立体物を観測できるようにした発光点図形パターン表示システム,発光点図形パターン表示方法ならびに該システムおよび方法に用いる飛翔体に関する。

背景技術

0002

従来のプラネタリウムでは、ドーム状のスクリーンを用意し、スクリーン中央に専用の投影プラネタリウム装置を設置し、星空や天体をスクリーンに投影することにより、ドーム内観客が星空を観察できるような構成となっていた。
近年のディジタルプラネタリウムでは、ドーム状スクリーンの中央もしくは周辺部に単一もしくは複数の液晶プロジェクタDLPプロジェクタを配置し、コンピュータで生成された星空の映像をドーム状スクリーンに投影することにより、星空や宇宙飛行の様子を再現することができるようになった。

0003

また、舞台演出テレビ番組などでは、音楽歌唱演奏等の背景に、星球と称した小さな電球を壁に多数配置し、あたかも星空のように見えるような演出が行われてきた。
近年の美術館展示では、所定の展示室内に、恒星宇宙空間内の実際の座標に応じてあらかじめ設定された3次元空間座標に基づいた座標位置に、発光ダイオードを用いた発光体を、天井からワイヤで吊るす方法によって配置することにより、所定の観覧位置から見るようになっている。このような方法により地球上から星空を眺めている場合と同じような配置でそれぞれの星が観察でき、星座の観察も可能となっている。さらに観察者が位置を変えると、あたかも恒星間飛行している場合と同じように星座の形が変形して見え、観察者に、宇宙空間の中を漂っているような浮遊感と、恒星が3次元の宇宙空間上で、地球から様々な距離にあることを実感できる教育効果も兼ね備えていた。

先行技術

0004

ドローン物流だけでなく表現広告も変える〜日本屈指の「ドロニスト」森正徳氏に聞く可能性とリスク”、[online]、2015年1月15日公開エンジニアtype《旬の技術屋インタビュー・サイト》、[2015年4月15日検索]、インターネット<URL:http://engineer.typemag.jp/article/doronist>

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、従来のドーム状スクリーンを用いたプラネタリウムでは、以下のような問題点があった。即ち、ドーム状スクリーンでは、スクリーンを形成できる大きさがごく限られ、現状ではせいぜい数百人が同時に観覧できるにとどまる。より大きなドーム状スクリーンを建造するには莫大費用がかかるため、費用対効果がきわめて悪い。
しかもスクリーンに星を投影する方式では星の明るさに限界があり、十分な遮光が行われなければ、星空を観察することができない。
一方、舞台上の星球では、星の明るさは十分確保できるが、星の配置は固定して変えることができず、補助的な演出として効果があっても、それ自体を観察の対象にするには、退屈になってしまう。

0006

発光ダイオードをあらかじめ設定された3次元の空間座標に合せて吊るす方法では、立体的宇宙体験が味わえるが、星を吊り下げるための吊り糸や電線がしばしば観察者に目視で見つかりやすく、不自然印象を与える上、星の配置自体を変える事が出来ない。
そしてこれらはいずれも限られた広さの室内に制限されるため、同時に鑑賞できる人数に限りがあり、スケールも乏しく、壮大な星空をありのままに再現することはできなかった。

0007

また、飛翔体を用いて光のパターンを表現することについては、例えば非特許文献1のインタビュー記事最終段落に、ドローンを用いて実現することが可能である旨の記述(「企業のデジタルマーケティング活用するならば、ドローンに編隊を組ませたいですね。数千台の動きをものすごく緻密に制御し、空中に立体の光のサインを浮かび上がらせたり、打上げ花火のような光のショーをしたり、スモークで空に文字や絵を描いたり。海外では巨大操り人形を複数のドローンで動かすような特許も申請されたようですし、さまざまな使い方が発明されてくると思います。・・・」)があるが、具体的な構成やその詳細についての記述には及んでいない。

0008

本発明は、以上の従来技術の問題点を解消するために成したもので、その目的は、星空や星座の表示を実現し、なおかつ広範囲から観覧できる文字や図形も表示できる、飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システム,発光点図形パターン表示方法ならびに該システムおよび方法に用いる飛翔体を提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

本発明は、小形の飛翔体を用いて、それぞれを空間上の任意の座標位置に配置できる構成とし、それぞれに発光機能を持たせることで、所定の観測位置から観察すると、あたかも本物の星空のように観察できるだけでなく、飛翔体の配置とそれぞれの発光色や明るさを変えることで、任意の文字や図形を点の集合体として表示できるため、例えば、きわめて広範囲から観察できる広告表示手段や情報伝達手段を提示できることを特徴とする。
前記目的を達成するために、本発明による請求項1記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システムは、観測点から目視で観測可能な光度で発光する発光体を備えた飛翔体を1以上有し、前記飛翔体は、予め指定された空中の目標座標に対して自身の座標を移動させる推進手段と、重力に逆らって自身を空中に保持する浮揚手段と、自身の位置を検出する位置検出手段とを備え、前記飛翔体を複数用いて、各々の飛翔体の空間上の座標を所定の座標に保持するように制御することにより、地上、建造物上、海上または航空機から観察した際に、それぞれの飛翔体を所定の位置の光点の集合体に見えるように配置することを特徴とする。
本発明による請求項2記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システムは、請求項1記載の発明において、前記推進手段は、複数の回転体の回転により推進力制御ならびに各方向および上下移動制御を行い、前記浮揚手段は、複数の回転体の回転により、空中停止制御を行うことを特徴とする。
本発明による請求項3記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システムは、請求項1または2記載の発明において、それぞれの飛翔体に搭載した発光体の明るさおよび明滅を個別にコントロール可能に構成したことを特徴とする。
本発明による請求項4記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システムは、請求項1,2または3記載の発明において、発光体に複数色の光源を内蔵し、それぞれの明るさを変えることにより発光体の色を可変可能に構成したことを特徴とする。
本発明による請求項5記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システムは、請求項1,2,3または4記載の発明において、恒星の座標と明るさのデータを用いて、それぞれの飛翔体を一つの恒星に割り当て、各飛翔体に対し、恒星の座標値と明るさに応じて当該飛翔体の空間上の座標および発光体の明るさを制御し、観測点から、星空や星座のように観測できるよう、複数の飛翔体を配置することを特徴とする。
本発明による請求項6記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システムは、請求項1,2,3,4または5記載の発明において、予め設定した文字,図形または立体物のデータに基づいて、各飛翔体の空間座標を設定し、所定の観測地点から、文字や図形,立体物のように観測できるよう、複数の飛翔体を配置することを特徴とする。
本発明による請求項7記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システムは、請求項1乃至6のいずれかに記載の発明において、それぞれの飛翔体の空間上の座標を、恒星の宇宙空間上の座標に基づいた位置に配置し、観察者が視点位置を変えた場合、複数の飛翔体からの発光により観測者はあたかも恒星の間を移動したような眺望を得ることを特徴とする。

0010

本発明による請求項8記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示方法は、内蔵電池充電した複数の飛翔体を待機させ、指令された空中位置に移動を開始させるため、地上局より、指令座標とともに離陸命令を全飛翔体に向けて発信する指令ステップと、それぞれの飛翔体は、GPSから受信される現在座標と前記指令座標とを比較して誤差を算出する誤差算出ステップと、それぞれの飛翔体は、前記誤差を参照して自機内部のプロペラ回転数を制御し、前記プロペラの回転数制御によりその飛翔体が指令座標の許容範囲内に入ったか否かを判定する判定ステップと、前記許容範囲内に入った飛翔体は自機の位置誤差が許容範囲内に収まったことを地上局に送信する許容範囲確認ステップと、地上局はすべての飛翔体がそれぞれの指令座標の許容範囲内に収まったことを確認した場合、すべての飛翔体に発光体の発光指令を送信する発光指令ステップとを備え、複数の飛翔体をそれぞれ指令された座標の空中位置に誘導して空中停止させ、各飛翔体が搭載する発光体を発光させて星座または星空を表示し、所定の位置の観測者に観測させることを特徴とする。
本発明による請求項9記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示方法は、請求項8記載の発明において、前記指令座標は離陸命令を出して飛翔体が飛行を開始した後に、送信することを特徴とする。
本発明による請求項10記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示方法は、請求項8または9記載の発明において、前記指令座標とともに飛翔体が通るべき経路情報を指令座標の配列の形で送信し、指定の経路を辿って飛行することを特徴とする。
本発明による請求項11記載の飛翔体を用いた発光点図形パターン表示方法は、請求項10記載の発明において、前記経路情報は離陸前に予め飛翔体のメモリ部に記憶させておき、飛翔体は中央制御装置などの制御装置内に内蔵されているクロックを用いて時系列的に指令座標を取り出しながら指定の経路を飛行し、指定の座標に向かうことを特徴とする。

0011

本発明による請求項12記載の飛翔体は、前記システムまたは方法に用いられる飛翔体であって、前記飛翔体は、複数のプロペラを有し、前記各プロペラの回転を制御する制御回路と、各飛翔体の位置を把握するためのGPSモジュールと、地平面に対する傾斜角および姿勢角の変動を検出するためのジャイロセンサおよび加速度計と、自らの位置を検出する位置検出装置と、遠隔地からその振る舞いを制御するため指令信号等のやり取りを行う無線通信装置と、LED発光体素子と、前記LED発光体素子の明るさ、または色を制御するLED制御装置とを備え、空中の所定の座標位置に移動停止させられ、その停止した位置で、前記LED発光体素子の明るさまたは色の変化を制御することを特徴とする。
本発明による請求項13記載の飛翔体は、請求項12記載の発明において、前記空中の所定の座標位置は恒星の座標位置に基づいて決定することを特徴とする。
本発明による請求項14記載の飛翔体は、請求項12または13記載の発明において、前記空中の所定の座標位置は、任意の恒星の地平座標であり、該地平座標は方位角地平高度で算出されることを特徴とする。
本発明による請求項15記載の飛翔体は、請求項13または14記載の発明において、恒星の座標位置は、赤経および赤緯赤道座標で与えられ、該赤経および赤緯を地平座標に変換して前記空中の所定の座標位置に対応付けすることを特徴とする。
本発明による請求項16記載の飛翔体は、請求項12,13,14または15記載の発明において、空中の所定の座標位置は、方位と地平高度で算出される南北方向を示すX軸,方位と地平高度で算出される東西方向を示すY軸および地平高度で算出される天頂方向を示すZ軸で表現されることを特徴とする。

発明の効果

0012

本発明によれば、従来のプラネタリウムのような狭いドームの中に少人数で星空を眺めるのではなく、広大屋外空間で、任意の星や星座を表示し、非常に多数の人数で同時に観察することができる。加えて星以外の文字や図形も表示可能であるから、企業ロゴマークなどを表示して多数への訴求力話題性のある広告宣伝手段を提供することもできる。また、災害時等に、遠方救助のための意思伝達を行うこともできる。

図面の簡単な説明

0013

本発明による飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システムの実施の形態を示すブロック図で、該表示システムに使用する飛翔体の詳細を示す図である。
飛翔体を7機用いて斗七星を空中に再現表示する例を説明するための図である。
星の空間上の座標を直接指令し、それを観察者から観察できるようにした例を説明するための図である。
複数の飛翔体を、文字の形に並べて空中に文字が浮かんで見えるようにした例を示す図である。
複数の飛翔体をそれぞれ予め決めた星座を形成する位置に誘導制御する手順を説明するためのフローチャートである。

実施例

0014

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図1は、本発明による飛翔体を用いた発光点図形パターン表示システムの実施の形態を示すブロック図で、該表示システムに使用する飛翔体の詳細を示す図である。
飛翔体1は、モータ2の回転によりプロペラ13が回転し、揚力を発生させて飛翔体1全体を飛行させる。本図ではプロペラ13とモータ2は2台ずつが描かれているが実際には4つの組み合わせが用いられる。モータ2は、モータドライバ3によって駆動されるが、モータドライバ3はPWM(パルス幅制御)等によってモータの回転数を制御できる構成となっている。

0015

飛翔体1(以下「機体1」という)全体の制御を行う中央制御装置4は、モータドライバ3にモータ2への回転数の指令値を送る。機体1を上昇させるためにはモータ2の回転数を上げ、下降させるためにはモータ2の回転数を下げる。また、機体1を水平移動させるためには機体1全体を傾斜させ揚力ベクトルを変化させることにより行う。このような機体1の姿勢制御は、4つのプロペラの回転数のバランスによって行うことができる。
5は、機体1の位置検出装置であり、アンテナ6からGPS衛星(図示されていない)の信号が入力され、GPSモジュールにより現在位置を測定する。また、位置検出装置5にはジャイロセンサと加速度計が内蔵され、このジャイロセンサと加速度計によって地平面に対する傾斜角および姿勢角の変動等が検出される。検出信号は中央制御装置4に入力され、この検出信号に基づき中央制御装置4は機体1の姿勢および位置を安定に制御するようにプロペラの回転数を制御する。

0016

上記の動作および制御を行う構成は、公知の市販されている通称ドローン、クワッドプターと呼ばれている飛翔体の構成とほぼ共通する機能を持つものである。
さらに、この機体1の下部には、発光体として、赤色LED11R2,緑色LED11G2および青色LED11B2が取り付けられており、該LEDはそれぞれのLED駆動回路11R1,11G1および11B1によってそれぞれ駆動され、その明るさが個別に制御され自在に可変可能となっている。この明るさ制御は、中央制御装置4の指令の下、LED制御装置10を介して行われる。
このR,G,BのLEDは極めて接近されて配置されるか、または3色の光が混色するような拡散板などを設置することにより混色される。R,G,BのLEDから発光される光は、遠方の観測者からは混合した光となって見える。R,G,B各色のそれぞれの明るさの制御により、全体の明るさと、全体の発光色を自在にコントロールすることができる。

0017

地上局12からの指令値は無線通信によりアンテナ8を介して無線通信装置7に搬送される。無線通信装置7では搬送波から指令値が復調され、復調された指令値は中央制御装置4に送られる。指令値は、例えば目的とする空中のX,Y,Z座標であり、中央制御装置4は、位置検出装置5により測定された現在の空間座標と指令値を比較して誤差を算出し、この誤差を減らすようにプロペラ13の回転を制御する。このような動作の繰り返しにより機体1の位置を目標座標に維持することができる。
機体1は星1個に対して1個ずつ割り当てられ、地上局12から個別に制御できる構成となっている。機体1には固有のIDが割り振られ、それぞれを識別する機体1のID番号と共に指令値が地上局12から送信されることにより、それぞれの機体1を個別に制御することができる。

0018

図2は、飛翔体を7機用いて北斗七星を空中に再現表示する例を説明するための図である。
天球20は説明のために描いたものであり実際には存在しない。プラネタリウム同様に、観測者29を中心に天球20を仮想的に描いたものである。天球20の上の所定の座標に光点21〜27を、本物の恒星の座標に基づいて配置した時、観測者29からは本物の星として観測される。プラネタリウム同様に、ある日時と場所を設定した時、それぞれの星の地平座標は方位角と地平高度として算出できる。

0019

仮に観測者29から全ての星の距離を一定の値(R)として、ある特定の星の表示方法を説明すると、星の座標は赤道座標で赤経、赤緯として与えられる。
この赤経、赤緯を、地平座標に変換する方法は公知であるので説明を省く。
ここで得られた星の地平座標を、高度,方位角とする。
この星に相当する光点21〜27を配置すべき空間座標は、たとえば南北方向をX軸、東西方向をY軸、天頂方向をZ軸としたとき、
X=R×cos(方位) ×cos(地平高度)
Y=R×sin(方位) ×cos(地平高度)
Z=R×sin(地平高度)
として与えられる。
この光点21〜27の座標に、飛翔体を静止させれば、所望の位置に光点が観察できることになる。これを各々の星に対して行えば、観測者からは星空のように観察できる。

0020

星のように見えるようにするには、明るさも制御する必要がある。
星の等級をMとすると、その等級の星に相当するような明るさにするための光点の明るさは、F×2.51M と計算できる。
ここでFは0等級の星の明るさを示す基準値で、すべての光点に共通の値となる。
この明るさに飛翔体のLEDの明るさを制御すれば良い。
それぞれの星には固有の色があるので、R,G,Bの色のバランスを変えることにより星の色も自在に表現できる。

0021

図3は、星の空間上の座標を直接指令し、それを観察者から観察できるようにした例を説明するための図である。
たとえば星の空間座標としては、地球を原点とし赤道座標において春分点方向をX,赤道座標において赤緯0で赤経90の方向をY,天の北極方向をZとした赤道直交座標がある。ある恒星の赤道直交座標をそのままか、または所望の座標回転を行ったうえで、所定の縮尺で観測者を原点とするX,Y,Z座標とし、この座標に飛翔体を静止させれば、その星が本来見える方向に観測者30から観察できることになる。公知の星表データから、主要な恒星を選び出して、上記の処理を行えば、観測者からは地球から見た星空が観察できる。そして観測者30が移動すると、あたかも恒星間飛行をしたような眺めを疑似的に体験することができる。

0022

この方法を拡張すれば、たとえば橋の上の所定の位置を原点としたうえで、橋の上を走行する自動車から観測したり、または空中の所定の位置を原点としたうえで、多数の飛翔体を所定の位置に配置して、その中を観測者を搭乗させた航空機で通過すれば、まるで恒星間宇宙船から眺めるような体験を疑似的に提供することができる。さらには観測者は静止したうえで、原点座標を移動させることにより、それぞれの飛翔体を移動させれば、同様に恒星間飛行を疑似的に体験することができる。

0023

図4は、複数の飛翔体を、文字の形に並べて空中に文字が浮かんで見えるようにしたもので、空中に「A,B」文字を表示させる配置とした例である。
表示したい文字を構成する画素を、コンピュータ上で選び出し、それぞれの画素の座標を算出したうえで、所定の縮尺に応じて空中に配置する座標を求める。
たとえば文字を構成する画素の配列が、
x[0],y[0]〜x[n],y[n]
であったとき、飛翔体を配置するための座標は、最も単純には
X = x * C
Y = y * C
Z = z
として計算できる。Cは所定の倍率であり、zは表示高度である。
この計算式では、文字は真下を向いて表示されるので、真下の観測者31から最もよく視認されるが、実際には所定の座標回転を加え、斜め下方から観察しやすいように配置してもよい。

0024

各飛翔体上の発光体の色を変えることにより、カラフルな文字も表示できる。
この方法を用いることにより、たとえば企業のロゴマークを表示して広告宣伝に供したり、または災害救助用のサイン,非常時に遠方に目視で情報を伝える情報伝達手段などに活用することができる。

0025

図5は、複数の飛翔体をそれぞれ予め決めた星座を形成する位置に誘導制御する手順を説明するためのフローチャートである。
複数の飛翔体は、内蔵電池に充電された状態で上に待機している状態である(ステップ(以下、「S」と云う)1)。それぞれの飛翔体は内蔵のGPSセンサにより自身の空間上の位置を検出できる構成になっている。それぞれの飛翔体には固有のID番号が割り振られており、地上局12からは其々の飛翔体に対して個別、または一括で指令を送ることができる構成となっている。
つぎに地上局12から無線で、それぞれの飛翔体に対して個別の指令座標を送信し、飛翔体の制御装置はそれを受信して自身の指令座標として内蔵のメモリ(中央制御装置4内蔵のメモリ部)に記憶する。
たとえば星空を表示する場合は、地上局側の中央制御装置(図示してない)は飛翔体のそれぞれに表示する恒星を割り当て、その恒星の赤道座標から飛翔体の空間上の座標を算出し、それを指令座標として飛翔体に送信する。続いて飛翔体に離陸命令を送る(S2)。

0026

飛翔体はプロペラを回転させて離陸する。飛翔体の中央制御装置4は、GPSセンサで検出される自身の空間上の座標と指令座標を比較し、誤差EX,EY,EZを最小とするようにプロペラの回転数を制御し、指令座標に向かう(S3,S4)。プロペラの回転数を上げると上昇、下げると下降するが、複数のプロペラそれぞれの回転数のバランスにより飛翔体の姿勢を変えることができ、飛翔体の姿勢により揚力ベクトルも傾斜させることができるから、それにより水平方向に移動することも可能である。これらのプロペラの回転数とそのバランスを変えることにより、飛翔体は上下左右、自在な方向にその位置を移動させることができる。
つぎに飛翔体の中央制御装置4は指令座標と飛翔体自身の空間上の座標の誤差が予め設定された所定の範囲内になったか否かの判定を行う(S5)。指令座標の所定の範囲内に到達したと判定された場合、地上局12に指令座標に到達したことを無線で送信して伝達する(S6)。

0027

S4の制御を行ったにも関わらず指令座標の所定の範囲内に未だ到達していないと判定された場合は、再度、その飛翔体はEX,EY,EZの誤差を参照しながら、自機内部のプロペラの回転数を制御し、目標の指令座標を目指す。その後、次の指令座標が送信されるまで、引き続き飛翔体自身の位置を指令座標に一致させ続けるようにプロペラの回転数を制御し続ける。
地上局12は、すべての飛翔体の誤差(EX,EY,EZ)が許容範囲内か否かを判定する(S7)。もし、1機でも、許容範囲内に入っていない飛翔体があれば、その飛翔体について、S4の動作に移行する。すべての飛翔体の誤差(EX,EY,EZ)が許容範囲内に収まっていれば、すべての飛翔体から指令座標への到達信号が受信されていることを確認する(S8)。
この確認によって地上局12はそれぞれの飛翔体に対して、所定の明るさとなるように発光体の明るさ指令値と、発光指令を送信する(S9)。その結果、飛翔体の発光体が所定の明るさで発光する。それを地上から見上げると星座のように観察することが可能となる。

0028

この実施例では説明の簡素化のため、指令座標はそれぞれの飛翔体に対して離陸までに一つだけ送る構成としたが、実際には離陸した後で送っても良い。また、単に指令座標を送るとその座標に向かうだけではなく、その経路情報も、指令座標の配列の形で送り、指定の経路をたどって飛行するようにしてもよい。さらに、飛翔体の通るべき経路情報を離陸前に、無線ではなく有線であらかじめ送るか、制御装置内にフラッシュメモリの形であらかじめ記録させ、それぞれの飛翔体は、制御装置に内蔵されているクロックを用いて時系列に指令座標を取り出しながら指定の経路を飛行したり、指定の指令座標に向かう構成としてもよい。

0029

飛翔体に搭載した発光体の明るさを制御することにより、星空や星座のように観測できるようにしたり、飛翔体に搭載した発光体によって文字や図形,立体物を観測できるようにした発光点図形パターン表示システムおよび方法である。

0030

1飛翔体
2モータ
3モータドライバ
4中央制御装置
5位置検出装置
6,8アンテナ
7無線通信装置
バッテリー
10LED制御装置
11R1,11G1,11B1LED駆動回路
11R2 赤色LED
11G2 緑色LED
11B2 青色LED
12地上局
13プロペラ
20天球
21〜27光点
29,30,31 観測者

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