JP2015150343A - ブロック、ブロックシステム、およびブロック間電力供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに接続できるブロックを用いて多様な表現を容易に実現する。
【解決手段】
接続されたブロックに電力を供給し、発光させたり画像や音声を出力させたりする。ここでブロック１０２ａの電源１６２ａが動作し、ブロック１０２ｂの電源１６２ｂが動作していない場合、ブロック１０２ａからブロック１０２ｂへ電力を供給する（矢印Ａ）。ブロック１０２ａの電源１６２ａが動作せず、ブロック１０２ｂの電源１６２ｂが動作している場合、ブロック１０２ｂからブロック１０２ａへ電力を供給する（矢印Ｂ）。どちらの電源も動作していない場合は、ブロック１０２ａに接続しているブロックからブロック１０２ａ、ブロック１０２ｂの順（矢印Ａ’、Ａ）、あるいはブロック１０２ｂに接続しているブロックからブロック１０２ｂ、ブロック１０２ａの順（矢印Ｂ’、Ｂ）、に電力を供給する。
【選択図】図５

Description

本発明は、組み立てて立体物を形成可能なブロックと、当該ブロックを複数含むブロックシステム、およびブロック間でなされる電力供給方法に関する。

従来、複数のブロックや部品を接続することにより立体物を組み立てることのできる玩具が知られている。例えばユーザの発想に応じて自由に組み立てられるような、立方体や直方体など基本的な形状を有するブロックや、あらかじめ想定された立体物を設計図に従い組み立てるために形成された専用のブロックや部品などが広く普及している。

上記のようなブロックや部品は基本的に、プラスチックなどの塊からなる単純な構造を有する。それ故、安価に提供できることが利点ではあるが、体現できる情報は形状、サイズ、および元から設定された色などに限定されるため、応用範囲が狭く表現できる世界が広がりにくい、という問題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、構造の複雑化を抑えつつ様々な情報や表現を表すことのできるブロックや部品を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様はブロックに関する。このブロックは、組み立てて立体物を形成可能なブロックであって、ブロック同士を接続する接続部と、電力を消費することにより動作する電力消費部と、電力消費部へ電力を供給する電力供給部と、を備え、接続部は、電力供給部が、接続された別のブロックに電力が供給されていないことを検知したとき、当該別のブロックへも電力を供給するための給電用接点と、電力供給部が、接続された別のブロックから供給された電力を取得するための受電用接点と、を含むことを特徴とする。

ここで「ブロック」の形状は、立方体、直方体、球などの図形として表現されるような基本的なものに限らず、人、動物、植物、工業製品など、実世界に存在する物の形状を模したような複雑な形状でもよい。また「ブロック」のサイズも限定されない。

本発明の別の態様はブロック間電力供給方法に関する。このブロック間電力供給方法は、組み立てて立体物を形成可能なブロックが行う電力供給方法であって、接続された別のブロックに電力が供給されていないことを、接続箇所に設けた状態検出接点の電位の変化によって検知するステップと、電力が供給されていないことを検知したとき、当該別のブロックに対し、接続箇所に設けた電力供給接点を介した電力の供給を開始するステップと、電力供給先のブロックの接続が解除されたことを、状態検出接点の電位の変化によって検知するステップと、接続が解除されたこと検知したとき、電力の供給を停止するステップと、を含むことを特徴とする。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によると、構造の複雑化を抑えつつ様々な情報や表現を表すことのできるブロックや部品を提供できる。

本実施の形態におけるブロックの外観例を示す図である。 本実施の形態のブロックの機能的な構造を示す図である。 本実施の形態におけるブロックが発光している様子を例示する図である。 図２で示したブロックのうち電力供給部および制御部の回路の構成を示す図である。 本実施の形態において接続している２つのブロックによる回路の構成を示す図である。 図５に示した２つのブロックが構成する回路のうち、状態検出接点の上流の抵抗から接地電位までの部分の等価回路を示す図である。 本実施の形態における各接点の構造例を示す図である。 本実施の形態において電力供給接点のバネのストロークを状態検出接点、接地端子より短くした場合の、各接点の接続状態の変化を模式的に示す図である。 本実施の形態において、状態検出接点の電位の変化と、制御回路によるゲートスイッチの切り替え動作の関係を示すタイムチャートである。

図１は本実施の形態におけるブロックの外観例を示している。ブロックは四角柱型ブロック１０２ａ、立方体型ブロック１０２ｂ、円柱型ブロック１０２ｃ、球型ブロック１０２ｄなど、様々な形状を有することができる。なおブロックの形状は例示されるものに限らず、そのサイズも様々でよい。例えば支柱、ネジ、バネなどの機械部品や、人の頭、手、足などを模した、より複雑な形状を有していてもよい。以後の説明ではそれらも含めて「ブロック」と呼ぶ。

ただし必ずしも複数の形状が含まれなくてもよい。また、同図では１つの形状につき１個のブロックを示しているが、当然その数は限定されない。各ブロックにはオス形状、メス形状のコネクタ１０４、１０６が設けられ、差し込むことによってブロック同士を所望の位置で連結できるとともに、両者を電気的に接続できるように構成される。なおコネクタ１０４、１０６は微視的には、後述するようにそれぞれの役割を有する複数の接点を備え、対応する接点が接触することによって電気的な接続が実現される。そのためコネクタ１０４、１０６は実際には、対応する接点同士が接触するような非対称な形状としたり正しい接続方向をマークで示したりする。

図２はブロックの機能的な構造を示している。ブロック１０２は、電力供給部１１０、記憶部１１２、通信部１１４、制御部１１６、およびエフェクト部１１８を備える。電力供給部１１０は、電池ボックスと電池、あるいは別に設けた電源から有線または無線で電力を取得する一般的な受電機構で実現し、ブロック１０２内部の他の機能ブロックに電力を供給する。また接続された他のブロックに、コネクタ１０４、１０６を介して電力を供給する。あるいはブロックによっては電力供給部１１０は、上述のような電池ボックスや受電機構を備えず、接続された他のブロックからコネクタ１０４、１０６を介して電力を取得する。

通信部１１４は、コネクタ１０４、１０６を介して、接続された他のブロックと通信を確立し、必要な信号を送受する。通信部１１４はさらに、外部の情報処理装置と無線または有線で通信を確立し信号を送受してもよい。記憶部１１２は、ブロック１０２の識別情報などブロック固有の情報を記憶する、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory)などのメモリである。

エフェクト部１１８は、発光ダイオード、発光素子、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパーなど、複数色の発光機能を有する素子またはその集合体により実現され、発光したり画像を表示したりする。エフェクト部１１８はさらに、音声を出力するスピーカーであってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。制御部１１６はマイクロコンピュータ等で実現し、プログラムされた処理を実行して電力供給部１１０、通信部１１４、記憶部１１２、エフェクト部１１８を適宜、制御する。

ここでブロック１０２は、必ずしも記憶部１１２、通信部１１４、エフェクト部１１８の全てを備えなくてよい。例えばエフェクト部１１８として、単色の発光ダイオードを設けるのみでもよい。この場合、制御部１１６の制御によって電力供給部１１０からエフェクト部１１８に電力を供給することにより、ブロック１０２を所定のタイミングで発光させたり点滅させたりすることができる。この態様では、ブロック１０２の筐体の少なくとも一部を、発光ダイオードからの光が透過するような透明または半透明の樹脂やガラスで構成する。

あるいはエフェクト部１１８を多色発光ダイオードとし、当該ブロックに割り当てられた色で発光させるようにしてもよい。色の割り当ては、例えば色の選択入力を受け付ける図示しないスイッチなどによってユーザが行えるようにしてもよい。エフェクト部１１８をディスプレイで実現すれば、様々な色、模様、文字、静止画、動画をブロックに表示させることもできる。さらにスピーカーを含めれば、効果音、環境音、動画の音声などを発生させることもできる。いずれの場合も、画像データや音声データは記憶部１１２に格納しておけばよい。

あるいは外部の情報処理装置からの要求に従い、発光や表示を行ってもよい。この場合、ブロック１０２の通信部１１４は、情報処理装置から、発光色や出力させるべき画像や音声の情報を含む要求信号を受信する。例えば情報処理装置において、ブロックの識別情報とブロックの所有者の識別情報とを対応づけて保持しておく。そしてブロック１０２の通信部１１４から送信された、当該ブロックの識別情報に基づき、情報処理装置側でブロックの所有者を判別する。そして所有者ごとに割り当てておいた色で発光するようにブロック１０２に要求信号を送信する。

このようにすると、ブロックがその所有者ごとに異なる色で発光する。これにより、例えば複数のユーザが所有するブロックを持ち寄って１つの物を組み立てたり遊んだりした後で片付ける際に、自分のブロックを色によって判別することができる。情報処理装置と通信するブロックを１つのみとし、当該ブロックが、それに接続された他のブロックに、発光色や出力内容に係る情報を伝達するようにしてもよい。

この場合、ブロックの識別情報と発光色などを対応づけた情報を、接続された全てのブロックに順繰りに送信する。各ブロックの制御部１１６は、記憶部１１２に格納された自ブロックの識別情報と伝達された情報とを照合することにより、発光すべき色や出力内容を特定することができる。このようにブロック間で通信を行う場合は、コネクタ１０４、１０６には、信号を伝送するための接触点を設ける。

図３はブロックが発光している様子を例示している。同図はブロックが組み立てられてなる立体物１５０であり、８個のブロックで構成されている。塗りつぶしパターンの異なるブロックは、発光色が異なることを示している。このような発光によって、ある所有者のブロックはブロック１５２ａ、１５２ｂ、および１５２ｃ、別の所有者のブロックはブロック１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、さらに別の所有者のブロックはブロック１５６ａ、１５６ｂであることが容易にわかる。

このような態様を実現するためには、当然、何らかの手段で各ブロックへの電力供給が必要となる。最も単純には、乾電池やボタン電池を搭載可能に構成することが考えられるが、ブロックの数が増えるほど、使用するブロック全てに電池を入れたり、電池残量を確認したりするコストや手間が増大する。また電池のサイズに伴いブロックのサイズや形状が限定されてしまう。結果として、手軽さや組み立ての自由度などの面で課題が生じる。各ブロックを電源ケーブルで接続した場合は、ブロックの数が増えるほどケーブルが入り組むことになり複雑な構造の立体物を組み立てることが困難になる。

一方、無線で電力を供給できるワイヤレス給電システムを利用することも考えられる。ワイヤレス給電の技術では、近年、Wireless Power Consorsium(WPC)によって、Ｑｉ（チー）という国際標準規格が策定された。このようなワイヤレス給電システムは、上述の手段と比較し、ブロックのサイズ、個数、組み立て順、向きなどに対する自由度が大きい。ただし無線で電力を供給できる範囲は限定的なため、組み立て中の立体物や完成した立体物の移動に注意を払う必要がある。例えば図３の例において、電力供給マット１５８から個々のブロックが受電するようにすると、電力供給が可能な範囲からはずれたブロック、例えばブロック１５２ｃに対する電力供給源が失われ、発光が途切れてしまう。

そこで本実施の形態では、ブロック間で電源を融通し合うようにすることにより、発光、画像表示、音声出力などブロック自体の表現手段の多様性と、ブロックの形状、サイズ、組み立て順、方向、位置などの自由度とを両立できるブロックシステムを実現する。具体的には、電池が入っているブロック、電源ケーブルが接続されているブロック、ワイヤレス給電システムから給電されているブロックなど電力供給が有効なブロック（以後、電源が動作しているブロック、と呼ぶ）から、そのような電力供給がない、あるいは中断しているブロック（以後、電源が動作していないブロック、と呼ぶ）へ、コネクタを介して電気を供給する。

このとき、電圧切り替えや電力容量の検証等の機能を備えることなく、低コストでの電力供給機構を実現する。なお接続されている複数のブロック中、電源が動作しているブロックの数は１つでも複数でもよい。また電源が動作していないブロックとしては、ワイヤレス給電の給電可能範囲から外れたブロック、元来ワイヤレス給電、電源ケーブル、電池ボックスなどの受電機構を有さず、他のブロックからの電力のみを電源とするブロック、電池の残量がなくなったブロック、電源ケーブルを外したブロック、などのいずれを含んでもよい。

図４は、図２で示したブロック１０２のうち電力供給部１１０および制御部１１６の回路の構成を示している。ブロック１０２は制御回路１６０、電源１６２、抵抗１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃ、１６４ｄ、ゲートスイッチ１６６ａ、１６６ｂ、ダイオード１６８ａ、１６８ｂ、電力供給接点（給電）１７０ａ、１７０ｂ、電力供給接点（受電）１７２ａ、１７２ｂ、状態検出接点１７４ａ、１７４ｂ、接地端子１９０ａ、１９０ｂを含む。

同図においてブロック１０２を表す矩形の一つの辺に表された４つの接点は１つのコネクタに設けられる。例えば右辺に表された、電力供給接点（給電）１７０ａ、電力供給接点（受電）１７２ａ、状態検出接点１７４ａ、接地端子１９０ａは、１つのコネクタに設けられ、他のブロックの電力供給接点（受電）、電力供給接点（給電）、状態検出接点、接地端子にそれぞれ接続される。ただし全てのコネクタに４つの接点を設けなくてもよい。

例えば、他のブロックからの電力供給を必要としないことが確定しているブロックは、電力供給接点（給電）１７０ａ、状態検出接点１７４ａ、接地端子１９０ａのみでコネクタを形成してもよい。また図４では左右の両方向から他のブロックを接続できるように２つのコネクタの接点を示しているが、図１に示したように、コネクタの数や配置はブロックの形状やサイズに応じて適宜決定してよい。

さらに、同じ電力供給接点（給電）１７０ａ、電力供給接点（受電）１７２ａ、状態検出接点１７４ａ、接地端子１９０ａを、ブロック１０２の上下の両面（図の手前側の面と奥側の面）にそれぞれ設けてもよい。この場合、例えば各面における接点の配置を点対称とすることにより、ブロックを裏返して接続しても、対応する接点同士の接続を適切に行える。同様に、同じ端子を３つ以上の面に設けてもよい。

電源１６２、抵抗１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃ、１６４ｄ、ゲートスイッチ１６６ａ、１６６ｂ、ダイオード１６８ａ、１６８ｂ、電力供給接点（給電）１７０ａ、１７０ｂ、電力供給接点（受電）１７２ａ、１７２ｂ、状態検出接点１７４ａ、１７４ｂ、接地端子１９０ａ、１９０ｂは、図２の電力供給部１１０を構成する。制御回路１６０は図２の制御部１１６の一部を構成する。電源１６２は電池ボックスおよび電池や、ワイヤレス給電システムなどの受電機構である。ただしブロックによっては、電源１６２を備えなくてよい。

電源１６２が動作している場合、電力は制御回路１６０へ供給される。さらに、電源が動作していないブロックが接続された場合は、当該ブロックと接続しているコネクタの電力供給接点（給電）１７０ａ、１７０ｂを介して電力が供給される。電源１６２が動作していない場合、電力供給接点（受電）１７２ａ、１７２ｂを介して、当該接点と接続している他のブロックから電力が供給される。送られた電力はダイオード１６８ａ、１６８ｂを介して制御回路１６０へ送られるとともに、図２で示したその他の機能ブロックへ供給される。

制御回路１６０は、電力供給接点（給電）１７０ａから当該接点に接続している他のブロックへ電力を供給する際、ゲートスイッチ１６６ａをＯＮして電源１６２からの電流が流れるようにする。制御回路１６０はまた、電力供給接点（給電）１７０ｂから当該接点に接続している他のブロックへ電力を供給する際、ゲートスイッチ１６６ｂをＯＮして電源１６２からの電流が流れるようにする。

ゲートスイッチ１６６ａ、１６６ｂは代表的にはＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で構成し、制御回路１６０からゲートへの電圧印加によってＯＮされる。制御回路１６０は、電源が動作していない他のブロックが接続されたこと、外されたこと、を状態検出接点１７４ａ、１７４ｂにおける電位によって検出し、当該ブロックへの電力供給開始、終了を決定する。抵抗１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃ、１６４ｄは、状態検出接点１７４ａ、１７４ｂの電位による電気供給の要、不要の判定に利用する。

図５は接続している２つのブロック１０２ａ、１０２ｂによる回路の構成を示している。ブロック１０２ａの電源１６２ａが動作し、ブロック１０２ｂの電源１６２ｂが動作していない場合、ブロック１０２ａからブロック１０２ｂへ電力を供給する（矢印Ａ）。ブロック１０２ａの電源１６２ａが動作せず、ブロック１０２ｂの電源１６２ｂが動作している場合、ブロック１０２ｂからブロック１０２ａへ電力を供給する（矢印Ｂ）。ブロック１０２ａの電源１６２ａ、ブロック１０２ｂの電源１６２ｂがどちらも動作しているときは電力の供給は行わない。

どちらの電源も動作していない場合は、ブロック１０２ａに接続しているブロック（図示せず）からブロック１０２ａ、ブロック１０２ｂの順に電力を供給する（矢印Ａ’、Ａ）。あるいはブロック１０２ｂに接続しているブロック（図示せず）からブロック１０２ｂ、ブロック１０２ａの順に電力を供給する（矢印Ｂ’、Ｂ）。電源が動作していないブロックが３つ以上、接続されていても、電源が動作しているブロックから順に電力を供給していく。結果として、組み立てられたブロックセットのいずれか１つの電源が動作していれば、以下に述べる回路制御により、全てのブロックへ同様に電力を供給できることになる。

次に、状態検出接点における電位に基づき、電力供給の開始および終了を決定する原理を説明する。図６は、図５に示した２つのブロックが構成する回路のうち、状態検出接点の上流の抵抗から接地電位までの部分１８０の等価回路を示している。同図左側（ａ）は、ブロック１０２ａ、１０２ｂの双方の電源が動作している場合であり、各ブロックの電源電圧をＶｂ、抵抗値をそれぞれＲとする。この場合、各ブロックの電源電圧Ｖｂに対しそれぞれ２つの抵抗Ｒが直列接続された状態となるため、ブロック１０２ａの状態検出接点１７４ａの電位Ｖｄは、Ｖｄ＝Ｖｂ／２となる。

同図右側（ｂ）は、ブロック１０２ａの電源が電圧Ｖｄで動作し、ブロック１０２ｂの電源が動作していない場合である。この場合、ブロック１０２ａの電源電圧Ｖｂのみに対し、１つの抵抗Ｒと、並列接続した２つの抵抗Ｒとが直列接続された状態となるため、状態検出接点１７４ａの電位Ｖｄは、Ｖｄ＝Ｖｂ／３となる。このときブロック１０２ａの制御回路１６０が、ブロック１０２ｂへ電力を供給するためのゲートスイッチ１６６ａをＯＮにすると、ブロック１０２ｂの電源電圧が実質、Ｖｂとなり、結果として同図左側（ａ）の状態となる。

ただしこの場合、状態検出接点１７４ａの電位ＶｄがＶｄ＝Ｖｂ／２となってもゲートスイッチ１６６ａはＯＮのままとする。つまり一旦、状態検出接点１７４ａの電位がＶｂ／３であることを検出したら、ゲートスイッチ１６６ａをＯＮにし続けることにより、電源が動作していないブロック１０２ｂへ電力を供給し続ける。ブロック１０２ｂへ電力が供給されることにより、当該ブロック１０２ｂの制御回路が動作を開始するとともに、当該ブロック１０２ｂのもう一方の状態検出接点の電位もＶｂ／２となる。

もしこの状態でブロック１０２ｂの当該状態検出接点側に、さらに電源が動作していないブロックが接続されたら、その状態検出接点の電位はＶｄ／３となるため、それを検出した制御回路によってゲートスイッチがＯＮされ、電力が供給される。このような動作を各ブロックが順に行うことにより、接続されているブロックの個数によらず、電源が動作しているブロックから直接的あるいは間接的に、順に電力が供給される。なお最初から電源が動作していないブロックを接続した場合のみならず、あらかじめ接続されていたブロックのいずれかが、ワイヤレス給電システムの給電可能範囲から逸脱したり電池残量がなくなったりして途中から電源を失った場合でも、同じ判定基準によって電力供給の開始を判定できる。

またユーザがブロックを動かすなどして、ワイヤレス給電システムから受電しているブロックも含めブロック全体が給電可能範囲から逸脱した場合であっても、各ブロック内の電源ラインにあるコンデンサ（図示せず）による蓄電を利用することにより所定時間であれば状態を維持できる。またブロックが移動することにより、接続された複数のブロックのうち、給電可能範囲にあるブロックが変化した場合であっても、ワイヤレス給電システムからの給電を受け他のブロックへ電力を供給する主体を、動的に切り替えることができる。

すなわち、第１のブロックから第２のブロックへ電力を供給している状態において、第１のブロックが所定時間以上、給電可能範囲から外れると、当該第１のブロックから第２のブロックへの電力供給が一旦停止する。このとき第２のブロックが給電可能範囲に入っていれば、当該第２のブロックはワイヤレス給電システムから電力供給を受けることができ、結果として第２のブロックから第１のブロックへの電力供給を開始できる。

いずれにしろ、状態検出接点１７４ａの電位が一旦、Ｖｄ＝Ｖｂ／３となったら、電力供給を開始することによりＶｄ＝Ｖｂ／２となってもスイッチはＯＮのままとする。ただしこのような電力供給先のブロックをユーザが外した場合でも、状態検出接点１７４ａの電位はＶｄ＝Ｖｂ／２のままであるため、もはや電力供給先がないにも関わらずゲートスイッチＯＮの状態が継続されてしまうという問題が生じる。この問題を解決するため、ブロックが外される時点で人工的に図６の（ｂ）の状態を作り出すように、接点に機械的な工夫を施す。

具体的には、ユーザがブロックを外すとき、電力供給接点が状態検出接点より微少時間、早く外れるようにすることで、状態検出接点の電位をＶｂ／２からＶｂ／３に戻す。そしてこの電位の変化を検出したとき、制御回路１６０はゲートスイッチ１６６ａをＯＦＦして電力供給を終了させる。図７は本実施の形態における各接点の構造例を示している。同図はブロック１０２が備える電力供給接点（給電）１７０、電力供給接点（受電）１７２、状態検出接点１７４、接地端子１９０の断面を拡大して示している。ただし各接点の配列や間隔をこれに限定する趣旨ではない。

図示するように電力供給接点（給電）１７０、電力供給接点（受電）１７２、状態検出接点１７４、接地端子１９０はそれぞれ、ブロック１０２のコネクタ表面に設けた円柱状の凹部に埋設したバネ１９２ａ、１９２ｂ、１９２ｃ、１９２ｄと、各バネの先端に設けた導電性のプランジャ１９４ａ、１９４ｂ、１９４ｃ、１９４ｄによって構成する。各プランジャが別のブロックの対応するプランジャと接触することにより、バネまたは別途設けた配線によって電流が流れ、２つのブロックが図５に示すような回路を構成する。なおバネの代わりに、同様の方向に伸縮可能なゴムなどの弾性体を用いてもよい。

このように各接点にバネを導入することにより、接点同士の接触が確実となる。この構成において、電力供給接点（給電）１７０、電力供給接点（受電）１７２のバネ１９２ａ、１９２ｂのストロークを、状態検出接点１７４、接地端子１９０のバネ１９２ｃ、１９２ｄのストロークより短くする。そしてそれらのバネが解放されている状態において、状態検出接点１７４、接地端子１９０のプランジャ１９４ｃ、１９４ｄが、電力供給接点（給電）１７０、電力供給接点（受電）１７２のプランジャ１９４ａ、１９４ｂより突出した状態とする。

図８は、電力供給接点のバネのストロークを状態検出接点、接地端子より短くした場合の、各接点の接続状態の変化を模式的に示している。まず同図最上段の状態（ａ）は２つのブロック１０２ａ、１０２ｂが接続されていない状態である。すなわち、ブロック１０２ａの全ての接点１７０、１７２、１７４、１９０が、ブロック１０２ｂの対応する接点と接触していない。ここでブロック１０２ａの電源が電圧Ｖｂで動作しているとすると、ブロック１０２ａの状態検出接点１７４の電位Ｖｄは、Ｖｄ＝Ｖｂ／２となる。

次にユーザが、電源が動作していないブロック１０２ｂをブロック１０２ａに接続する場合、同図中段の状態（ｂ）のように、その接続過程においてまず接点がより突出している状態検出接点１７４および接地端子１９０が先に接触する（点線丸部２００）。これにより図６の（ｂ）で示したように、１つの電源電圧Ｖｂに対し１つの抵抗Ｒと、並列接続した２つの抵抗Ｒとが直列接続された状態となるため、ブロック１０２ａの状態検出接点１７４の電位Ｖｄは、Ｖｄ＝Ｖｂ／３となる。これに応じてブロック１０２ａの制御回路１６０はゲートスイッチ１６６ａをＯＮにする。

２つのブロックが完全に接続されると、各接点のバネが収縮することにより、同図下段の状態（ｃ）のように全ての接点が接触する。なおこの状態においては図示しないロック機構などによってブロック同士の接続が保たれるとする。これとほぼ同時にゲートスイッチ１６６ａがＯＮになることから、ブロック１０２ａの電力供給接点（給電）１７０およびブロック１０２ｂの電力供給接点（受電）を介してブロック１０２ａから１０２ｂへ電力が供給される。これによりブロック１０２ｂにも実質、電源電圧Ｖｂが与えられたことになり、図６の（ａ）に示したようにブロック１０２ａの状態検出接点１７４の電位ＶｄはＶｄ＝Ｖｂ／２となる。上述の通り、ブロック１０２ａはこの状態においてもブロック１０２ｂへの電力の供給を継続する。

次にユーザが、ブロック１０２ｂをブロック１０２ａから外す場合、その過程において、まず同図中段の状態（ｂ）に戻る。つまりストロークが短い、電力供給接点（給電）１７０、電力供給接点（受電）１７２の接触が先に解消する（点線丸部２０２）。この時点でブロック１０２ｂの電源が失われるため、図６の（ｂ）で示した状態となり、ブロック１０２ａの状態検出接点１７４の電位ＶｄがＶｄ＝Ｖｂ／３となる。制御回路１６０はこの電位の変化により、ブロックが外されたことを認識し、ゲートスイッチ１６６ａをＯＦＦにする。

２つのブロックが完全に離れると、同図上段の状態（ａ）のように全ての接点が非接触の状態となり、ブロック１０２ａの状態検出接点１７４の電位がＶｄ＝Ｖｂ／２へ戻る。このように、電力供給接点と状態検出接点にそれぞれ設けたバネのストロークを異ならせることにより、ブロックが外されるときの接触解消にタイムラグを設け、先になされた電力供給接点の接触解消を、状態検出接点の電位によって検出することができる。ひいてはブロックが外されたタイミングを認識でき、電力供給のためのゲートスイッチを好適にＯＦＦにすることができる。

なお、図７、８の例は状態検出接点を電力供給接点より突出させたが、状態検出接点の接触が電力供給接点より遅れて解消できれば、構造は図示するものに限らない。電力供給接点（給電）１７０、電力供給接点（受電）１７２のいずれか一方のみのストロークを状態検出接点１７４より短くしてもよいし、磁石を利用したり接点のかみ合わせ形状を工夫したりしてもよい。このような変形例において、ブロック同士を接続する際は、必ずしも状態検出接点が電力供給接点より先に接触していなくても、電力供給動作には支障はない。またこのような構造上の工夫のみならず、状態検出接点に所定容量のコンデンサを接続して電気的に図６の（ｂ）の状態を作り出してもよい。

図９は、状態検出接点の電位Ｖｄの変化と、制御回路１６０によるゲートスイッチの切り替え動作の関係を示すタイムチャートである。まず時刻ｔ０において、ブロック１０２の電源スイッチがＯＮされるなど電源が動作するか、他のブロックから電力供給が開始されると、電源電圧Ｖｂに対し状態検出接点の電位ＶｄがＶｂ／２となる。この状態で、時刻ｔ１において、電源が動作していないブロックが接続されると、電位ＶｄはＶｂ／３となる。

この変化を検知した制御回路１６０は、微少時間後の時刻ｔ２においてゲートスイッチをＯＦＦからＯＮへ切り替えることにより、接続されたブロックへの電力供給を開始する。これにより、微少時間後の時刻ｔ３において、電位ＶｄはＶｂ／２へ戻る。以後、電位ＶｄがＶｂ／２である期間は電力供給を継続する。次に時刻ｔ４において電力供給先のブロックが外される際、電力供給接点が先に外れることにより、電位Ｖｄは再びＶｂ／３となる。

この変化を検知した制御回路１６０は、微少時間後の時刻ｔ５においてゲートスイッチをＯＮからＯＦＦへ切り替えることにより電力供給を終了する。一方、ブロックが完全に外されることにより電位ＶｄはＶｂ／２へと戻る。このようなトグル制御により、電源が動作していないブロックが接続されているときのみ、当該ブロックに適切に電力を供給することができる。

以上述べた本実施の形態によれば、互いに接続可能な複数のブロックの少なくともいずれかに電源や受電機構を設けるとともに、ブロック同士の接続部分に電力供給接点、状態検出接点を設ける。そして電源が動作しているブロックは、電源が動作していないブロックが接続されたことを状態検出接点の電位によって検出し、当該ブロックに電力供給接点を介して電気を供給する。このようにすることで、ブロックを接続して立体物を作成する態様において、全てのブロックに電源を設けずとも、立体物を発光させたり画像や音声を出力させたりすることが可能となり、形状以外の手段で立体物を用いた多様な表現や機能を実現できる。

また全ブロックに電源ボックスを設けたり、電源ケーブルを接続したりする必要がないため、ブロックのサイズや形状を多様化できる。さらに多数のブロックを用いて複雑な立体物を作成する場合であっても、全てのブロックに電池を入れたり、電源ケーブルが邪魔になったりする煩わしさがない。またワイヤレス電力供給システムを利用する場合に、全てのブロックが給電可能範囲からはみ出さないようにする必要がない。結果として、ブロックの組み立て作業や、組み立て後の立体物を用いた遊びなどを高い自由度で行える。

また各接点にバネを設けることにより接点同士の接触を確実にするとともに、電力供給接点より状態検出接点のストロークを長くすることにより、電力供給先のブロックが外されたことを状態検出接点の電位に基づき検出できるようにする。これにより、電力供給のためのゲートスイッチのＯＮ／ＯＦＦ切り替えのトグル制御が可能となる。結果として、簡易な構成でブロック間の電力の融通を臨機応変かつ効率的に実現でき、視覚的、聴覚的にインパクトのある立体物を組み立てることのできるブロックセットを低い製造コストで提供できる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば本実施の形態では、エフェクト部１１８による発光、画像表示、音声出力を主な目的として各ブロックへの電力供給を行っていたが、供給された電力の用途はこれに限定されない。例えば通信部１１４が他のブロックや情報処理装置と通信を確立し必要な情報を送受することを最終目的として電力を利用してもよい。この場合、ブロック同士の接続状態に係る情報をブロック間通信で取得し、それを集約して情報処理装置に送信することにより、組み立てられたブロックセットの位置、形状、姿勢などを情報処理装置が認識し、それに応じて何らかの情報処理を行う態様を実現できる。

あるいはブロックを、内蔵したアクチュエータによって形状可変に構成したり、ブロックの一部である車輪を回転可能に構成したりして、供給された電力によって当該アクチュエータが動くようにしてもよい。このときエフェクト部１１８による発光などと同様に、ブロックごとにアクチュエータの動きのパターンを割り当てておいてもよいし、情報処理装置からの制御信号に従って動くようにしてもよい。

また他のブロックへ電力を供給する機能のみを有するブロックがあってもよい。エフェクト部１１８、通信部１１４、および上述したアクチュエータを様々な組み合わせで１つのブロックに含めてもよい。このようにブロックの構成に多様性を持たせることにより、それを組み合わせて作成した立体物にも様々な創造性、可能性が生まれるとともに、必要な機能を有するブロックのみを選択することにより低コストで所望の立体物を作成することができる。

１０２ ブロック、 １１０ 電力供給部、 １１２ 記憶部、 １１４ 通信部、 １１６ 制御部、 １１８ エフェクト部、 １６０ 制御回路、 １６２ 電源、 １６６ａ ゲートスイッチ、 １７０ａ 電力供給接点（給電）、 １７２ａ 電力供給接点（受電）、 １７４ａ 状態検出接点。

Claims (7)

1. 組み立てて立体物を形成可能なブロックであって、
   ブロック同士を接続する接続部と、
   電力を消費することにより動作する電力消費部と、
   前記電力消費部へ電力を供給する電力供給部と、
   を備え、
   前記接続部は、
   前記電力供給部が、接続された別のブロックに電力が供給されていないことを検知したとき、当該別のブロックへも電力を供給するための給電用接点と、
   前記電力供給部が、接続された別のブロックから供給された電力を取得するための受電用接点と、
   を含むことを特徴とするブロック。
2. 複数の前記接続部を備え、
   前記電力供給部は、一の接続部に接続された別のブロックから供給された電力を、他の接続部に接続されたさらに別のブロックへ供給することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載のブロック。
3. 前記接続部は、接続された別のブロックに電力が供給されていないときに電位が変化する状態検出接点を備え、
   前記電力供給部は、接続された別のブロックに電力が供給されていないことを、前記状態検出接点の電位の変化に基づき検知することを特徴とする請求項１または２に記載のブロック。
4. 前記接続部は、ブロック間の接続が解除される際、接続されていたブロックへの前記給電用接点の接触が、前記状態検出接点の接触より早く解消される構造を有し、
   前記電力供給部は、電力供給先の別のブロックの接続が解除されたことを、前記給電用接点の接触の解消による前記状態検出接点の電位の変化に基づき検知し、当該別のブロックへの電力の供給を停止することを特徴とする請求項３に記載のブロック。
5. 前記接続部は、ブロック間の接続が解除されたとき前記状態検出接点が、前記給電用接点および前記受電用接点の少なくともいずれかより突出する機構を備えることにより、前記給電用接点の接触が、前記状態検出接点の接触より早く解消されることを特徴とする請求項４に記載のブロック。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のブロックを２つ以上含むことを特徴とするブロックシステム。
7. 組み立てて立体物を形成可能なブロックが行う電力供給方法であって、
   接続された別のブロックに電力が供給されていないことを、接続箇所に設けた状態検出接点の電位の変化によって検知するステップと、
   前記電力が供給されていないことを検知したとき、当該別のブロックに対し、接続箇所に設けた電力供給接点を介した電力の供給を開始するステップと、
   電力供給先のブロックの接続が解除されたことを、前記状態検出接点の電位の変化によって検知するステップと、
   前記接続が解除されたこと検知したとき、電力の供給を停止するステップと、
   を含むことを特徴とするブロック間電力供給方法。