ポータブルワイドスクリーンメカニカルTVを作成する

DIYMagazineハンズオン2026年9月ポータブルワイドスクリーンメカニカルTVを作成する100年前のディスプレイ技術の最新開発ジェームズ・ブラウン2026年8月27日5分読むジェームズ・ブラウンはニュージーランドを拠点とするメイカーでありYouTuberです。 古いアイデアに新しいひねりが加わり、4K水平解像度を持つミニチュアメカニカルTVが誕生しました。ジェームズ・プロヴォスト私は、エレクトロメカニカルテレビの最先端に参加するつもりはまったくありませんでした。ただ、きれいな時計を作りたいだけだったのです。しかし、時にはエンジニアリングがあなたを連れて行く場所に行かなければならず、私の場合は、4,096 x 20ピクセルの解像度を持つポケットサイズのワイドスクリーンエレクトロメカニカルTV、スキャンホイールへと私を導きました。そう、4K x 20です。 3Dプリントされたドラム（上）は、ドライバーボード（上から2番目）によって制御されるモーターによって回転します。ドライバーボードは、さらにRaspberry Pi Pico（中央）によって制御され、Pi PicoはLED（下から2番目）も制御します。これらのLEDは、ドラムが回転する際に穴がLEDの上を通過するように、3Dプリントされたケーシング（下）に取り付けられています。 ジェームズ・プロヴォストエレクトロメカニカルテレビは、1920年代にジョン・ロジー・ベアードによって開発された実用的なテレビの最初の形態でした。彼は、穴が開けられた螺旋状のニップコウディスクを使用していました。ディスクが回転すると、穴は一つずつ光源の前を通過します。穴が光源を横切る際に光の明るさを変えることで、ビデオフレームの1つの走査線を描画できます。ディスクを十分に速く回転させると、視覚残像効果により、あたかもフレーム全体が同時に表示されているかのように見えます。商業的なエレクトロメカニカルテレビセットはイギリスで製造され、1930年代にはBBCによって定期的な放送が行われていました。 1940年代に陰極線管がエレクトロメカニカルテレビに取って代わりましたが、ホビイストたちはそれらを構築し続け、オリジナルの技術さえも改善してきました。例えば、IEEE Spectrumの2022年6月号のハンズオンでは、マーカス・マイアーズがデスクトップサイズの3Dプリントカラーバージョンを発表しました。 私は数年前に自分でエレクトロメカニカルディスプレイを構築しましたが、それは穴が開けられたビニールレコードで作られたニップコウディスクを持つ伝統的なデザインでした。最近、私のYouTubeチャンネルからの派生として、エレクトロメカニカルTVのいじりを再開しました。そこでは、空間内に浮遊する3Dピクセルを作成するボリュームディスプレイの開発に焦点を当てています。特に、プレノプティックカメラのアイデアを借用することに興味がありました。プレノプティックカメラは、ピンホールとレンズを使用してサンプルの多次元光場をキャプチャします。 私は、それを逆方向に実行して、光場をキャプチャするのではなく作成できるのではないかと考えました。私はしばしば、第三次元に拡張する前に二次元でアイデアを探求するため、まず二次元ディスプレイを実証しようと思いました。時計として機能するエレクトロメカニカルデバイスを作ることにしました。結局のところ、数字を表示するのに高解像度は必要ありません。 スキャンホイールディスプレイはどのように機能しますか？ ディスプレイを時計の文字盤として考えることで、いくつかの重要なアイデアにたどり着きました。第一に、単一の表示領域を持つのではなく、5つの光源を使用して複数の領域を作成しました。4つは時間と分を表し、中央の領域は毎秒点滅するセパレーターとして機能します。第二に、数字を円弧状に広がるのではなく、読みやすい直線状に配置するために、ニップコウディスクを確立された代替手段であるニップコウドラムに交換しました。 ドラムでは、穴は円筒形の表面に沿って階段状のパターンで走っています。これは、側面から見ている視聴者の視点からは常に直線を描くことを意味するため、時計の数字は水平に整列されます。 「テストでは、水平解像度を8,000ピクセル以上に引き上げました。」 これら2つの決定は、小型化と高水平解像度の両方を達成するための鍵となりました。ディスクは、走査線がばかばかしく曲がらないように、かなり広い直径が必要です。しかし、ドラムでは曲がりは問題になりません。同じ数の走査線を持つディスクよりも、ドラムははるかに小さくすることができます。（そして、1920年代とは異なり、現代のLEDがあれば、小さなドラムの内部に複数の光源を近接して配置することは問題ではありません。）私は6センチメートル幅のドラムを採用し、デバイスをデスクトップサイズからポケットに入れられるサイズに変えました。 そして、私の5つの表示ゾーンが連携して、1つの単一のワイドスクリーンを作成できることに気づきました。LEDの明るさを非常に高いレートで変調できるため、水平解像度も非常に高くすることができます。私のシステムは現在4Kの水平解像度を持っていますが、これは主に利用可能なオンボードメモリの量によって制限されています。このメモリは、LEDに読み出されて表示される前に、各フレームのピクセルデータを格納するバッファを保持します。テストでは、水平解像度を8,000ピクセル以上に引き上げました。 スキャンホイールの垂直解像度は20ピクセルと低く、ベアードの30ラインテレビよりも少ない走査線しかありませんが、その高い水平解像度により、ディスプレイの可読性は驚くほど良好です。粗い数字だけでなく、フレームバッファにストリーミングされたビデオを表示できます。 RP2040チップの特殊シリコンを使用する そのフレームバッファは、RP2040マイクロコントローラーをベースにしたRaspberry Pi Picoマイクロコントローラーボード上にあります。RP2040は、チップの専用PIOシリコンのためにこのプロジェクトに最適です。PIOはプログラマブル入出力の略で、非常に限定された命令セットを使用する4つのコプロセッサのブロックです。各コプロセッサは、RP2040の2つのCPUコアとは完全に独立して入出力ストリームを処理するように設定できます。最初のメカニカルTVはディスクを使用していましたが、画像歪みを最小限に抑えるためには幅が必要でしたが、かさばる光源を許容していました。小型の現代的な光源を使用すると、より小さなドラムで歪みの少ない画像を生成できます。 ジェームズ・プロヴォストPIOのおかげで、ドラムの回転に追従し、中央のLEDがモノクロLEDではなく、赤、緑、青の別々のチャンネルを持つカラーLEDであるという事実によって複雑化されたタスクである、5つのLEDすべてを穴が通過するたびに同時に変調することができます。実際、PIOはほとんどすべての作業を行い、フレームバッファからデータを取得し、LEDとドラムの回転を制御します。CPUで実行されているコード（MicroPythonで記述）は、主にPIOを設定し、その後そのままにしておく責任があります。 Pi PicoのUSBジャックから電源が供給されるステッピングモーターがドライバーボードに接続され、ドラムを回転させます。Pi Picoが制御する唯一のことは、1ミリ秒ごとにドラムの位置を段階的に進めるためのパルスをボードに送信することです。ビデオデータはネットワークインターフェースを介してPi Picoにストリーミングされます。スキャンホイールをコンピューター画面の一部をミラーリングするように設定したり、別のディスプレイとして機能させたりすることができます。 ケーシングはドラムを含めて3Dプリントされています。さて、面白い部分です。スキャンホイールのGitHubリポジトリ（https://github.com/AncientJames/Scanwheel/tree/main）には、このプロジェクトを自分で作成するために必要な他のすべてのファイルとともに、調整可能なパラメータに基づいてドラムの3Dプリントファイルを生成するOpenSCADファイルがあります。これは、より背の高いドラムを作成して走査線を追加したり、独自のポータブルエレクトロメカニカルディスプレイのために他のカスタマイズを試したりできることを意味します。時計としても使用できます！ あなたのサイトの記事からアナログTVをギークTVに改造する›Arduino搭載カラーメカニカルテレビを印刷する›1926年、テレビはメカニカルだった›ウェブ上の関連記事ベアードとBBC›ディスプレイエレクトロメカニカルTVテレビRP2040Pi Picoタイプ：部門ジェームズ・ブラウンジェームズ・ブラウンはニュージーランドを拠点とするメイカーでありYouTuberです。 コンピューティングAIニュースAIブームに乗って、余ったコンピューティングリソースを貸し出して収益を得る5時間前5分読むロボット工学AIスポンサー記事AIコンパニオンロボットが現代の家庭における人間関係を埋めている2026年8月25日7分読むコンピューティングマガジン特集2026年9月IBMはNSAのために冷戦で最も強力なコードブレーカーを構築した2026年8月25日12分読む家電製品2024年10月マガジン特集LGとSamsungはどのようにしてテレビ画面を消滅させているのか家電製品ニュースマガジン2023年5月超薄型メタサーフェス