CN118042664A - 发光动画设备 - Google Patents

Abstract

本公开至少涉及发光动画设备。公开了一种经由通过其中切割有图像的薄膜的各种LED的发光来创造动画的设备。薄膜包括在其中切割的图像。设备包括壳体，壳体具有由薄膜经由壁连接到底座而形成的壳体隔室。固定在壳体隔室内的是隔板，其将隔室分成第一和第二室。印刷电路板固定在隔室内且包括第一和第二LED，其中第一LED固定在第一室内且第二LED固定在第二室内。微控制器单元结合来自麦克风或扬声器的声音来控制第一和第二LED的发光，以使切割到薄膜中的图像动画化。

Description

发光动画设备

交叉引用

本申请是2021年6月1日提交的美国申请序列号17/335,447的部分延续并要求其权益，并且进一步要求2021年11月12日提交的临时申请序列号63/263,994和2022年3月22日提交的临时申请序列号63/269,724的优先权。本文提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用整体并入。

发明领域

本发明涉及通过薄膜发光以产生动画的玩具。更具体地，发光是声音激活的，因此动画与声音一起产生。

背景技术

存在使用位于设备的各个室内的发光二极管(“LED”)来产生动画的设备。然而，这些设备在制作动画时不会创造清晰的图像。此外，这些设备不能容易地固定到不同的玩具中。此外，这些设备没有具有产生各种动画的不同图像的可互换薄膜。

此外，存在与歌曲同步发光的设备。然而，这些设备的使用受到显著限制，因为LED与歌曲的同步预先编程到设备内的集成电路中。相应地，设备不是经由设备检测到的环境声音来声音激活的。此外，这些设备不将检测到的声音存储在设备的存储器中用于后续的使用和激活。因此，这些现有设备几乎不存在多功能性。

发明内容

一种经由各种LED的发光穿过其中切割了图像的薄膜来创建动画的设备。薄膜包括在其中切割的图像。设备包括壳体，壳体具有由薄膜经由壁连接到底座而形成的壳体隔室。固定在壳体隔室内的是隔板，其将隔室分成第一室和第二室。印刷电路板固定在隔室内并包括第一和第二LED，其中第一LED固定在第一室内并且第二LED固定在第二室内。微控制器单元结合麦克风从环境或扬声器检测到的声音来控制第一和第二LED的发光，以使切割到薄膜中的图像动画化。LED的发光也经由预编程到微控制器单元中的序列与通过扬声器发出的声音一起激活。

附图说明

图1是发光动画设备的一个实施例的侧面透视视图。

图2是图1的发光动画设备的侧面透视分解视图。

图3是图1的发光动画设备的后视透明视图。

图4a是固定在南瓜外壳内的图1的发光动画设备的正面视图，其示出第一动画图像。

图4b是固定在南瓜外壳内的图1的发光动画设备的正面视图，其示出第二动画图像。

图5是固定在球状外壳内的图1的发光动画设备的侧面部分开放视图。

图6是可固定在产生气泡的玩具内的图1的发光动画设备的侧面透视分解视图。

图7是可固定在充气气球玩具内的图1的发光动画设备的侧面透视分解视图。

图8是可固定在毛绒玩具内的图1的发光动画设备的侧面部分分解视图。

图9是固定在南瓜外壳内并附接在挂绳上的图1的发光动画设备的正面视图。

图10是演示可固定在图7所示的充气气球玩具内的发光动画设备的电子能力的一个实施例的流程图。

图11是图1的发光动画设备的部分分解视图，其中微控制器单元包括各种附加电子特征。

具体实施方式

图1-3示出了发光动画设备10，并且图4a、4b和5-9示出了发光动画设备固定到其中的各种玩具。这些玩具不应被解释为限制性的，因为动画设备有利地固定到任何结构中或上面。如图1-3和5-6所示，设备固定到其他结构中或上面的一种方式是经由支架系统，该支架系统包括固定到或焊接到壁22的外表面的上支架33和下支架34。设备可通过特定于其被固定到其中的玩具的任何合适的方法固定，例如，经由螺钉或胶水。本领域普通技术人员将理解的是，本文描述的独立动画设备的特征被解释为当动画设备固定到其他结构中或上面时适用于该动画设备的实施例。虽然当设备固定到其他结构中或上面时某些特征或元素(例如，电源的位置)可以重新布置，但本文的公开(特别是设备的电子能力和特征)应该被理解为适用于所有实施例。

如图1-3所示，发光动画设备10包括圆柱形壳体20，其包括固定到其正面23的圆柱形盖30和固定到其背面26的圆柱形底座21。在盖和底座之间的是圆柱形壁22，其从底座延伸到盖。壁在两面之间的延伸形成了壳体隔室25，设备的各种内部组件固定在壳体隔室25中。圆柱形盖在其中包括插槽31，当薄膜28在其中滑动时插槽31紧紧贴合薄膜28。

如图1-3，特别是如图2所示，设备10包括盖30，其围绕设备的正面23固定到壁22。如图1-2所示，盖包括缺口37，其与形成壁的一部分的卡扣27对应，因此盖轻易地卡到壁上。盖包括插槽31，薄膜28合适地贴合到插槽31中。例如，如图2所示，盖是大体开口的，因此当薄膜放置到插槽中时，薄膜包围盖的中央开口。有利的是，薄膜紧紧地固定在盖内，所以当设备上下翻转时薄膜不会滑出来。此外，薄膜易于拆卸和与具有不同图像的不同薄膜互换。例如，薄膜为具有哑光表面的醋酸片材的不透明黑色，薄膜上模切有图像。在本实施例中，薄膜包括在其中雕刻的第一图像29，第一图像29是具有两只眼睛和一张嘴的笑脸。可以根据用户指定雕刻或切割任何图像到这种薄膜上。此外，如果需要，薄膜形成正面的最外侧部分并且包括连接到壁的固定机构(见图11)。

如图1-3，特别是如图2所示，壁22从底座21延伸到盖30并形成壳体隔室25，各种内部组件固定在壳体隔室25处。壳体隔室经由室隔板36分为第一室38和第二室40。隔板固定或焊接在壁的两个相对的内表面上。由于第一图像29是笑脸，因此隔板是弯曲的，以与嘴的U形对应。隔板被有利地定位使得包含嘴的任何图像都将受益于所期望的动画效果，即设备正在说话(见图4a和4b中的动画图像12、14)。室的数量根据刻蚀到薄膜28中的图像、设备10的尺寸和/或所期望的动画效果而变化。如图3所示，薄膜被固定为与第一室和第二室相邻，使得眼睛和嘴的上面部分在第一室内对齐，而嘴的下面部分在第二室内对齐。第一图像与第一室和第二室相邻的这种特定放置有助于产生所期望的第一图像的说话动画效果(见图4a和4b的动画图像)。

如图2-3所示，第一室38具有固定在其中的第一LED 44，并且第二室40具有固定在其中的第二LED 46。LED为一种颜色和/或不同的颜色和/或亮度。LED的数量根据诸如壳体20中存在的室的数量、雕刻到薄膜28中的图像和所期望的动画效果之类的因素而变化。两个LED都被固定且电连接到印刷电路板(“PCB”)42,该PCB(例如，经由螺钉43)固定在壳体的背面26内。如图2所示，设备的底座21被制造为包括隔室47，PCB和LED固定到隔室47中。使用表面安装技术将LED固定到PCB。有利的是，发明人发现了第一和第二LED应该离薄膜被固定的精确距离，以产生清晰的动画图像，无论该图像是否投影到其他表面的上面或其中。具体来说，从LED到薄膜的距离对于控制通过薄膜投影的图像的尺寸和位置从而产生清晰、可读的图像十分重要。从LED到薄膜的距离为约5mm到约15mm，并且创造了容易被眼睛识别的清晰、精确的动画图像。

然而，在其他实施例中，该距离根据设备固定到其中的装置、设备的尺寸、LED的数量和刻蚀到薄膜中的图像而变化。例如，当设备10固定到诸如图4a、4b-6和图9中所示的外壳100、101、114中时，切割在薄膜上的图像在当被照射到外壳的内表面上时放大，因此当图像29投影到其上时显得比薄膜尺寸更大。如图4a和4b所示，设备固定在外壳内并且尺寸比外壳小。然而，由于设备也位于离外壳内部的精确距离处，投影到外壳的内表面上的脸通过外壳的正面显得大得多，同时也很清晰。外壳具有光通过外壳折射并清晰可见的精确不透明度。例如，如图4a和4b所示，基于第一和第二LED的发光，嘴看起来像是在说话。此外，为了有助于产生所期望的动画效果，外壳在外壳的正面包括脸105的轮廓(silhouette)。相应地，当脸通过薄膜被投影到轮廓上时，动画图像被放大并且与轮廓完美对齐。这有利地创造了比薄膜上存在的脸的尺寸更大的脸的错觉。

图2和图11示出了设备10的微控制器单元50的不同实施例。微控制器单元的这些各种能力的定向和组合不应被解释为限制性的。微控制器或PCB组合了所有的特征和结构/电子器件/电路。在其他实现中，这样的特征被单独地实现。PCB 42经由布线39电连接到微控制器单元50，微控制器单元50包括各种控制电路系统。例如，这样的电路系统包括集成电路芯片52、麦克风56和开关54。开关位于微控制器单元的相对麦克风和其他控制电路系统的相对侧。电路系统用于控制玩具的所期望的动画效果和其他特征，诸如声音、LED强度的功能控制、色温、颜色、发光持续时间和定时。当设备固定到其他玩具中时，这样的电路系统还控制各种其他特征，诸如图6中所示的对产生气泡的玩具110的气泡产生的控制。在一些实施例中，对第一LED 42和第二LED 46和/或存在的其他LED的光模式的控制是随机或规则的，或者它们以连续序列或模式、自定义序列或模式和/或包含恒定定时、可变定时和/或调光的序列或模式来控制。

如图11所示，在一个实施例中，经由布线41电连接到微控制器单元50的是扬声器62、其他音频设备和/或振动设备。微控制器单元进一步包括放大器90、接收器91、继电器92和媒体播放器93。相应地，这样的电路系统还包括诸如例如频率或幅度调制的控制调制。

如图2和图11所示，微控制器单元50包括开关54和/或激活或停用设备的另一电路。用于激活或停用设备的开关或其他电路是机械的，诸如拨动开关、压下开关、诸如三位置开关的多位置开关和其他类似的机械激活组件。在一个实施例中，开关或其他电路系统通过嵌入式指令和/或接收由电路系统接收的激活信号来包含激活。例如，微控制器包括用于接收信号的接收器91，信号激活设备的发光、声音或振动特征和/或设备的其他特征。例如，开关或其他电路包含接近检测设备，诸如例如RFID或其它类型的电子设备，其感测位置、接近度或指示和/或命令发光、声音和/或振动激活的其他无线指令。这样的设备例如包括可操作以检测关于所发射信标的位置的指令和电路系统。例如，设备在靠近游乐园内正在发射唯一信标的显示器、特征(feature)、景点或其他位置时自动激活，当该信标被设备接收时，该信标导致设备以预定的方式发光和/或播放声音和/或激活。

此外，设备10包括声音芯片和/或媒体播放器93，其包括各种预录制或预编程的声音或音频或视频文件。这些声音与LED的发光被一同预编程，使得当例如设备靠近显示器时，预录制的声音从扬声器播放并且LED 44、46相应地发光从而动画看起来像是在说话和闪烁。进一步实现了其他自动化指令，诸如发射颜色、播放存储在设备的存储器中或由设备的接收器接收的预定义的音频、播放由集成接收器流式传输和接收的信号以及类似的功能性。例如，设备包括接近检测，其包括蓝牙信标接收器。接收到唯一信标信号后，设备由存储在存储器中的指令编程，以特定方式激活和/或播放特定的预录制或流式的音频信号，音频信号与LED的发光被一同编程，使得嘴看起来像是与歌曲或声音播放同步说话。可替代地，设备包含RFID检测器，其中设备在识别出特定的RFID信号后开始发射预定的信号序列。诸如GPS位置检测和确定的其他实施方式可以被实现。

第一LED 44和第二LED 46和/或设备内存在的其他LED的发光是经由声音激活来独立激活和/或发光的。例如，当麦克风56检测到声音，麦克风56将该信号传输到PCB 42并激活LED以经由在环境中检测到的环境声音来移动。集成芯片52控制LED并将光与检测到的环境声音相协调。此外，声音激活是经由扬声器62进行的，扬声器62播放存储在设备内的声音芯片中的音频和/或声音。麦克风由通过扬声器播放的声音激活，声音启动LED的声音激活的发光。另外，扬声器可以具有预录制或编程的歌曲或音频，LED预编程到这些歌曲或音频以发光。相应地，设备与通过扬声器播放的声音同步来动画化。此外，由于开关54是多路开关，设备的一种模式选项包括麦克风关闭而扬声器打开。LED的灯光动画功能(诸如第二LED的发光)被预编程为按照声音文件播放。

例如，在使用中，开关为例如双路开关的多路开关。当用户按下开关和/或当开关被远程激活时，固定在第一室38内的第一LED 44保持持续发光。因此，第一图像29的经由第一室被照射的部分，即眼睛和嘴的顶部部分被持续照射。固定在第二室40内的第二LED 46没有持续开启而是被编程为经由微控制器单元50和PCB 42的电路系统而声音激活。声音激活是经由环境声音和/或从扬声器62发出的声音或经由编程的序列来通过麦克风56通过说话进行的。因此，第一图像的经由第二室被照射的部分，即嘴的底部部分亮起和熄灭，所以嘴看起来像是与声音同步说话(见图4a中的第一动画图像12，与图4b中的第二动画图像14相比)。第一和第二LED的发光不应被解释为限制性的，因为它们都可以根据从PCB接收的信号来激活和停用。例如，第一LED发光使得设备看起来像是在闪烁。

如果开关为例如三路滑动开关，当开关向右转动时，其处于红外模式。设备10从发射器接收信号以解锁存储在设备中的声音芯片内的音频文件。存在若干个音频文件存储库，例如五个，这些存储库预录制和预编程在声音芯片中。当用户与发射器交互时，其解锁特定的存储音频，存储音频以预编程的方式激活LED(44、46)和/或设备的其他LED的发光，使得设备被动画化以与声音或音频同步说话。麦克风关闭，因此LED对预存储的音频做出反应，并且第二LED闪光或发光序列根据每个音频文件来预编程以创造说话动画。有利的是，当麦克风关闭所以设备不会被任何环境噪音声音激活时，设备看起来像是在说话或唱歌。当开关像左转动时，麦克风处于活动状态，所以LED的发光由环境噪音声音激活。此外，在一个实施例中，设备在设备内包括许多其他LED，因此除了说话动画以外，还存在唯一灯光秀，当用户按下开关时灯光秀被激活。在一个实施例中，设备进一步包括按钮，该按钮解锁设备的存储的记忆特征，设备重复播放并循环解锁的音频文件。

例如，在另一个实施例中，除了开关54以外，设备包括按钮和除了第一和第二LED(44、46)以外的各种LED。当用户按下按钮时，设备的灯光、声音和投影被自动激活。连续按下按钮会循环各种不同的灯光效果、投影和声音效果(见图10的流程图)。在闪烁通过不同效果之后，效果自动关闭。另外，每当用户按下按钮达设定的时段或时间(例如，大约三秒)，设备的模式就会改变。例如，颜色或LED改变，或者麦克风关闭等等。

在一个实施例中，设备10包括包含对讲机的交互式集线器。对讲机的麦克风拾取从附近的智能设备发射的声音，该声音被编码到无线电频率上并经由对讲机的天线发射到固定在玩具内的对讲机。该信号从无线电信号解码并驱动玩具内的扬声器。玩具进一步包括麦克风，其检测声音并发送信号给集成电路，该集成电路控制固定在玩具内的各种LED的发光。LED与声音同步发光以在玩具表面上动画化脸部，因此玩具看起来像是在说话。

有利的是，设备10很容易地固定到任何东西中或上面。例如，如图4a-6和图9所示，设备被置于另外的外壳100、101、114内。例如，这种外壳由诸如丙烯腈丁二烯苯乙烯的热塑材料制成，并且不透明度为约50％-80％，优选地为约70％的不透明度。这种外壳是白色或米色的，以更好地反射由薄膜28的发光产生的图像。这种不透明度是理想的，因为它将理想量的光反射到外壳的内表面上并且允许光通过其投影，因此动画图像是可见的。切割在薄膜上的图像在被照射时放大，因此当图像29被投影到外壳的内表面上时图像29看起来比薄膜的尺寸更大。此外，为了有助于产生所期望的动画效果，外壳包括例如脸的轮廓105，通过薄膜的发光投影到轮廓105上并被放大。这有利地创造了比薄膜上存在的笑脸的尺寸更大的脸的错觉。此外，如图5所示，外壳包括与设备协调发光以创造动画灯光秀的各种LED102。

如图9所示，设备10由用户佩戴，例如经由挂绳103绕在它们的脖子上或戴在腕带上。此外，在另一个实施例中，设备包括固定到底座21的磁铁，该磁铁被吸引到独立式磁铁。因此，设备可围绕用户的衣服固定。

此外，如图6所示，设备10固定到产生气泡的玩具110中。气泡玩具类似于产生气泡的魔杖，其由申请人制造并于美国专利申请No.17/335,447中公开，该申请通过引用整体并入本文。在本实施例中，例如，在手柄112后面存在用于改变模式的三路滑动开关111。当开关向右转动时，气泡从玩具的顶部发射出来，且设备发光以创造投影到球状壳体114的内表面上的动画。在三路滑动开关旁边存在单独的按钮116，按钮116播放和暂停音乐。设备的嘴进行动画和伴奏音乐或与音乐同步。当音乐停止时，灯光秀返回到预编程的灯光秀。当滑动开关向左转动时，其他功能被激活，并且嘴的动画由外部声波触发。

此外，如图7所示，设备10固定到气球玩具200中。在本实施例中，充气气球210的背面印刷有箔纸或反光材料，而气球的正面留空以允许动画图像的精确投影。按钮212位于玩具的手柄214上。当按下该按钮，玩具的灯光、声音和投影特征被自动激活。连续按下按钮会循环六种不同的灯光效果、投影和声音，并在闪烁所有的不同效果后自动关闭(见图10的流程图)。当按钮被按下一定量的时间(诸如约3秒)，模式改变，且(例如在玩具的轴218上的)动画特征停用。相反，各种LED 216照亮充气气球的内部并照明气球的表面。连续按下按钮会改变LED的颜色和亮度。在闪烁预编程的颜色序列之后，玩具自动关闭。此外，手柄包括IR信号按钮219，其发送用于固定装置或玩具的IR信号。

如图8所示，设备10可固定到毛绒玩具300中。在本实施例中，毛绒玩具包括投影盒302，投影盒302是包含动画设备10的封闭的盒子，并且图像缝合在玩具的投影开口周围。此外，毛绒玩具包括在毛绒玩具上的切口304，投影盒固定到切口304中。

在一个实施例中，动画效果被不同地创造。例如，薄膜是厚得多的材料，以至于你只能看到作为光的嘴。相应地，利用光来创造阴影，阴影创造动画。

本领域技术人员充分认识到，关于那些本文所公开的可替代实施例(其是可预见的替代方案)也被本公开所覆盖。上述公开不旨在被解释为限制实施例或以其他方式排除这样的其他实施例、改编、变体、修改和等同布置。

Claims (20)

1.一种发光动画设备，包括：

壳体隔室，其包括底座和薄膜，底座和薄膜经由在其之间延伸的壁固定在一起，其中薄膜包括在其中切割的图像；

固定在壳体隔室内的隔板，其将隔室分成第一室和第二室；

隔室内的固定到底座的印刷电路板，其中印刷电路板包括第一LED和第二LED，其中第一LED固定在第一室内且第二LED固定在第二室内；

固定到底座且电连接到印刷电路板的微控制器单元，其中微控制器单元包括麦克风；以及

电连接到微控制器单元的电源。

2.按照权利要求1所述的设备，还包括固定到壁的外表面的支架系统。

3.按照权利要求1所述的设备，其中图像是具有嘴和眼睛的笑脸，并且隔板被弯曲为与嘴的U形对应以使得眼睛和嘴的上面部分由第一LED照明，并且嘴的下面部分由第二LED照明。

4.按照权利要求1所述的设备，其中当设备开启时第一LED持续发光。

5.按照权利要求1所述的设备，进一步包括固定到底座且电连接到微控制器单元的扬声器。

6.按照权利要求1所述的设备，其中设备能够附接到挂绳上。

7.按照权利要求1所述的设备，进一步包括固定在隔室内且电连接到微控制器单元的至少一个附加LED。

8.按照权利要求1所述的设备，其中微控制器单元进一步包括用于设备的远程激活的接收器。

9.按照权利要求1所述的设备，其中第一LED和第二LED的发光是经由麦克风检测到的声音来声音激活的。

10.一种发光动画设备，包括：

外壳，包括：

固定在其中的壳体隔室，其包括底座和薄膜，底座和薄膜经由在其之间延伸的壁固定在一起，其中薄膜包括在其中切割的图像；

固定在壳体隔室内的隔板，其将隔室分成第一室和第二室；

隔室内的固定到底座的印刷电路板，其中印刷电路板包括第一LED和第二LED，其中第一LED固定在第一室内且第二LED固定在第二室内；

固定到底座且电连接到印刷电路板的微控制器单元，其中

微控制器单元包括麦克风；以及

电连接到微控制器单元的电源。

11.按照权利要求10所述的设备，其中外壳的不透明度为约50-80％，优选地为约70％。

12.按照权利要求10所述的设备，其中图像是具有嘴和眼睛的笑脸，并且隔板被弯曲为与嘴的U形对应以使得眼睛和嘴的上面部分由第一LED照明以及嘴的下面部分由第二LED照明。

13.按照权利要求10所述的设备，其中当设备开启时第一LED持续发光。

14.按照权利要求10所述的设备，进一步包括电连接到微控制器单元的扬声器，其中第一LED和第二LED的发光是经由麦克风或扬声器检测到的声音来声音激活的。

15.按照权利要求10所述的设备，其中微控制器单元进一步包括用于设备的远程激活的接收器。

16.按照权利要求10所述的设备，进一步包括固定在隔室内且电连接到微控制器单元的至少一个附加LED。

17.一种发光动画设备，包括：

外壳，包括：

固定在其中的壳体，其包括底座和薄膜，底座和薄膜经由在其之间延伸的壁固定在一起，其中薄膜包括在其中切割的具有嘴和眼睛的笑脸图像；

固定在壳体隔室内的隔板，其将隔室分成第一室和第二室；

隔室内的固定到底座的印刷电路板，其中印刷电路板包括第一LED和第二LED，其中第一LED固定在第一室内且第二LED固定在第二室内，其中隔板被弯曲为与嘴的U形对应以使得眼睛和嘴的上面部分由第一LED照明以及嘴的下面部分由第二LED照明；

固定到底座且电连接到印刷电路板的微控制器单元，其中

微控制器单元包括麦克风；

电连接到微控制器单元的扬声器；以及

电连接到微控制器单元的电源。

18.按照权利要求17所述的设备，其中当设备开启时第一LED持续发光。

19.按照权利要求17所述的设备，其中第一LED和第二LED的发光是经由麦克风或扬声器检测到的声音来声音激活的。

20.按照权利要求17所述的设备，进一步包括固定在隔室内且电连接到微控制器单元的至少一个附加LED。