JP2017153545A - おもちゃおよびおもちゃの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像表示機構に表示される画像の表現力を向上することができるおもちゃおよびおもちゃの製造方法を提供する。
【解決手段】液晶パネル６の背面６ａにライト７を配置して、画像の信号を液晶パネル６に送信する画像処理部８を液晶パネル６に接続して、液晶パネル６およびライト７および画像処理部８を有する画像処理機構３を筐体２に組み込んで製造するおもちゃ１の製造方法において、多数本の光ファイバを平行で束状に固結してファイバ束を形成して、このファイバ束の束軸方向の後端に平面形状の後端面１２ａを形成するとともにファイバ束の束軸方向の前端に曲面部を有する前端面１２ｂを形成して表示部１２を構成して、表示部１２の後端面１２ａを液晶パネル６の前面６ｂに設置する。
【選択図】図３

Description

本発明は画像表示機構を備えているおもちゃおよびおもちゃの製造方法に関するものであり、詳しくは画像表示機構に表示される画像の表現力を向上することができるおもちゃおよびおもちゃの製造方法に関するものである。

人形等の顔の部分に液晶パネル等を含む画像表示機構を配置して、この画像表示機構により人形等の表情を表現するおもちゃが種々提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１は、事前に液晶パネルに描画された目、鼻、口からなる表情が、所定の入力信号に応じて変化するおもちゃを提案する。特許文献１に記載のおもちゃは、表情が平板形状の液晶パネルに表示されている。人形等の表情は二次元で表現されるため、その表現力に限界があった。

特開２００９−２０７７３０号公報

本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は画像表示機構に表示される画像の表現力を向上することができるおもちゃおよびおもちゃの製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明のおもちゃは、液晶パネルと、この液晶パネルの背面から光を照射するライトと、前記液晶パネルに表示される画像の信号を前記液晶パネルに送信する画像処理部と、を有する画像表示機構を備えるおもちゃにおいて、前記液晶パネルの前面に配置される表示部を備えていて、この表示部が多数本の光ファイバを平行で束状に固結したファイバ束であり、このファイバ束の束軸方向の後端が前記液晶パネルの前記前面に配置されて、前記ファイバ束の前記束軸方向の前端の前端面が曲面部を有することを特徴とする。

上記の目的を達成する本発明のおもちゃの製造方法は、液晶パネルの背面にライトを配置して、画像の信号を前記液晶パネルに送信する画像処理部を前記液晶パネルに接続して、前記液晶パネルおよび前記ライトおよび前記画像処理部を有する画像表示機構を筐体に組み込んで製造するおもちゃの製造方法において、多数本の光ファイバを平行で束状に固結してファイバ束を形成して、このファイバ束の束軸方向の後端に平面形状の後端面を形成するとともに前記ファイバ束の前記束軸方向の前端に曲面部を有する前端面を形成して表示部を構成して、前記表示部の前記後端面を前記液晶パネルの前面に設置することを特徴とする。

本発明によれば、液晶パネルに表示される画像の光は表示部の後端面から前端面に伝達される。曲面部を有する立体的な面である前端面に画像が表示されるので、画像の表現力を向上するには有利である。

ライトが点光源であり、ライトと液晶パネルとの間に配置されてライトの光をファイバ束の束軸方向と平行となる平行光に変換して液晶パネルの背面に向けて透過させるフレネルレンズを備える構成にすることができる。

この構成によれば液晶パネルに光を直接的に送ることができるので、画像が表示される表示部の前端面における光の強度を高い状態に保つには有利である。またフレネルレンズによりそれぞれの光ファイバにはその軸方向に平行な光が照射されるので、光の波長に歪みが生じにくい。そのため液晶パネルに表示される画像の色彩を、高い精度で表示部の前端面に再現することができる。

ファイバ束の前端面を、前方に突出した球状面または前方に突出した帯状曲面に構成することができる。また表示部が、おもちゃの目および口の位置にそれぞれ配置されている構成にすることができる。

外部の音声を信号に変換するマイクと、このマイクから入力された音声を識別する処理部と、この処理部で合成される音声を外部に出力するスピーカとを有する音声認識合成機構を備える構成にすることができる。

本発明のおもちゃの正面を例示する説明図である。 画像表示機構を例示する説明図である。 画像表示機構の側面を例示する説明図である。 フレネルレンズの正面を例示する説明図である。 目に配置される表示部を例示する三面図である。 口に配置される表示部を例示する三面図である。 おもちゃの別の実施形態を例示する説明図である。

以下、本発明のおもちゃおよびおもちゃの製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１に例示するように本発明のおもちゃ１は、人形の形状を模した筐体２と、筐体２の内部に組み込まれている画像表示機構３とを備えている。この実施形態では画像表示機構３は、おもちゃ１の目４と口５を表示している。この画像表示機構３は、表示している目４や口５の画像（以下、顔画像ということがある）を変更することによりおもちゃ１の表情を表現することができる。

図２および図３に例示するように画像表示機構３は、液晶パネル６と、この液晶パネル６の背面６ａの側から光を照射するライト７と、液晶パネル６に表示される画像の信号を液晶パネル６に送信する画像処理部８とを備えている。液晶パネル６は、本実施形態ではカラーＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と呼ばれる液晶ディスプレイで構成される。液晶パネル６はこれに限らず、例えば有機ＥＬディスプレイなど画像を表示できる機構であればよい。また液晶パネル６はカラーに限らず白黒でもよい。本実施形態の液晶パネル６の大きさは３５ｍｍ×３５ｍｍ程度、厚みは２ｍｍ程度である。液晶パネル６の大きさはこれに限定されず、おもちゃ１の大きさ等により適宜変更することができる。本明細書において液晶パネル６の背面６ａとはライト７が配置されている側を意味する。

画像処理部８は液晶パネル６と信号線９で接続されている。画像処理部８は画像処理部８の外部から入力される信号に応じて適切な画像データを選択するとともに、液晶パネル６に画像データを送信する。つまり液晶パネル６は、画像処理部８により表示する画像を
切り替えることができる。画像処理部８は外部から入力される信号によらず、例えば所定時間経過するごとに画像を切り替える構成としてもよい。

ライト７は、基板１０に設置されていて、液晶パネル６の背面６ａの側に配置されている。ライト７は本実施形態では白色ＬＥＤで構成されていて、液晶パネル６に表示される目４と口５に対応する位置を照らす状態でそれぞれ配置されている。即ち基板１０には三つの白色ＬＥＤが設置されていて、これは点光源となる。ライト７は上記に限らず、液晶パネル６に光を照射できるものであればよい。またライト７の色は白色に限らず例えば青色など他の色であってもよい。

液晶パネル６とライト７との間にはフレネルレンズ１１が配置されている。図４に例示されるようにフレネルレンズ１１には、目４と口５に対応する位置にそれぞれフレネルエリア１１ａが形成されていて、他の部分はピュアエリア１１ｂで構成されている。フレネルエリア１１ａはライト７から照射される拡散光を平行光に変換するエリアであり、ピュアエリア１１ｂはライト７からの拡散光を遮蔽するエリアである。本実施形態では目４に対応するフレネルエリア１１ａは円形に形成され、口５に対応するフレネルエリア１１ａは四角形に形成されている。本実施形態ではフレネルレンズ１１の厚みは１ｍｍ程度である。

図３に例示するようにフレネルレンズ１１の焦点となる位置にライト７が配置されていて、点光源であるライト７から照射される拡散光はフレネルレンズ１１を通過する際に平行光となり液晶パネル６の背面６ａの側に到達する。なお図３においては一部の光の経路を破線で示している。本実施形態ではフレネルレンズ１１の焦点距離は８ｍｍ程度であり、フレネルレンズ１１と液晶パネル６の背面６ａとの間の距離は２ｍｍ程度としている。

液晶パネル６の背面６ａに到達した平行光は、液晶パネル６の前面６ｂの側に透過する。液晶パネル６の前面６ｂにおいて、目４および口５に対応する位置には表示部１２がそれぞれ配置されている。本明細書において液晶パネル６の前面６ｂとは、背面６ａの反対となる面であり、表示部１２が配置される側の面を意味する。

表示部１２は、多数本の光ファイバを平行で束状に固結したファイバ束で構成されている。本実施形態ではコアとクラッドからなり被覆されていない直径０．１２５ｍｍの光ファイバを約３万本束ねてファイバ束を構成している。ファイバ束を構成する光ファイバはそれぞれ互いに平行となる状態で束ねられている。光ファイバは一端から他端に至る全域において一切曲がることなくまっすぐな状態で束ねられている。本明細書ではファイバ束において光ファイバの軸方向と平行となる方向を束軸方向と呼ぶ。

図５に三面図で例示するように目４に対応する表示部１２は円柱形状であり、前端面１２ｂが前方に突出した球状面で構成され、後端面１２ａは平面で構成されている。図６に三面図で例示するように口５に対応する表示部１２は直方体形状であり、前端面１２ｂが前方に突出した帯状曲面で構成され、後端面１２ａは平面で構成されている。図５および図６では説明のため実際よりも太く表現した多数本の光ファイバを図示している。光ファイバの直径は０．１２５ｍｍであるため表示部１２においてそれぞれの光ファイバを目視で確認することはできない。この光ファイバの軸方向とファイバ束の束軸方向とは一致する。

図３に例示するように表示部１２の後端面１２ａは、液晶パネル６の前面６ｂの側に配置されている。本明細書において表示部１２の後端面１２ａとは液晶パネル６の前面６ｂと対向する側の面であり、表示部１２の前端面１２ｂとは束軸方向において後端面１２ａと反対側となる面である。つまりそれぞれの光ファイバの開口端が、表示部１２の後端面
１２ａと前端面１２ｂとに配置されることになる。本実施形態では表示部１２の後端面１２ａは、液晶パネル６の前面６ｂにＵＶ接着で直接的に固定されている。

次に表示部１２を構成するファイバ束の製造方法を説明する。まず多数本の光ファイバを平行に整列させた状態で束ねてインゴットを作成する。隣接する光ファイバどうしは例えば接着剤による接着や、加熱による融着により互いに固定される。このインゴットは例えば直径２８ｍｍで長さ３００ｍｍの円柱形状または２８ｍｍ×２８ｍｍ×３００ｍｍの直方体形状とする。光ファイバをまっすぐ平行に整列させて束ねて固定するので、比較的簡単に製造することができる。また束軸方向の両端において、光ファイバの配列が変わることがほとんどない。そのためファイバ束の一端から画像等の光を入光させて他端にその画像を表示させる場合に、二つの画像の相関性は極めて高く維持することができる。

次に作成されたインゴットから表示部１２を削り出す。例えばインゴットを所定の長さに切断した後に、表示部１２の前端面１２ｂを切削等により加工する。

図３に例示するように、ライト７から照射された光が、フレネルレンズ１１および画像を表示している液晶パネル６を透過して、さらに表示部１２を通過する。つまり光は表示部１２を構成するファイバ束の束軸方向に沿って伝達される。液晶パネル６に表示された画像と同一の画像が、表示部１２の前端面１２ｂに表示される。

液晶パネル６に表示される目４の画像は、球面の一部を構成する前端面１２ｂに表示される。液晶パネル６に表示される目４の画像は二次元の画像であるが、三次元の曲面に形成される前端面１２ｂに表示されるので、おもちゃ１の外部からは三次元的に認識されることになる。実際の目と非常に近い状態となる。同様に口５の画像も、正面視において左右端に比べて中央部が突出した帯状曲面に表示されるので、おもちゃ１の外部からは三次元的に認識されることになる。

画像処理部８は画像処理部８の外部から入力される信号に応じて画像データを切り替えることができるので、おもちゃ１の表情を変化させることができる。目４や口５を構成する画像が、立体的な曲面で形成される表示部１２の前端面１２ｂに表示されるので、おもちゃ１の表情のリアリティーを向上するには有利である。特に表示部１２の前端面１２ｂを真正面からずれた位置から観察した際に、その表現力が際立つ。

表示部１２のファイバ束を構成する光ファイバが直線状であるため、その内部を通過する光は比較的まっすぐに通過し易い。光ファイバを通過する光の波長に歪みが生じにくいので、表示部１２に表示される画像を鮮明にするには有利である。

点光源であるＬＥＤの代わりに従来使用されている面光源であるバックライトユニットをライト７として利用することができる。バックライトユニットとは、平板状の導光板の側面からＬＥＤ等により光を照射して、導光板内で反射を繰り返した光を散乱光として導光板の前面から放出する機構である。

ただし、点光源であるＬＥＤとフレネルレンズ１１を組み合わせた前述の実施形態の方が、光が散乱して減衰することがないので、表示部１２における光の強度を向上するには有利である。表示部１２の前端面１２ｂにおいては、各光ファイバのコアが発光してクラッドは発光しない。そのため液晶パネル６に表示される画像よりも表示部１２の前端面１２ｂの画像は暗くなる傾向にある。前述の実施形態では光の強度を向上できるので、表示部１２の前端面１２ｂの画像を明るくするには有利である。また光を効率的に利用できるので、ライト７の出力を下げて画像表示機構３のエネルギ消費量を抑制するには有利である。さらに光の散乱がないためガウスノイズを抑制するには有利である。

表示部１２の形状は上記に限らず、例えば眉毛を表示する場合には長方形状に形成したりして、表示したい画像に応じて適宜変更することができる。また表示部１２の前端面１２ｂの形状は前方に突出する凸形状に限らず、凹形状に形成してもよい。また波面など複雑な形状にすることもできる。つまり前端面１２ｂの少なくとも一部に曲面部を有する構成とすることができる。表示部１２の後端面１２ａと液晶パネル６の前面６ｂとの間に隙間があってもよいが、後端面１２ａを平面形状に形成して隙間がほとんどなく密着させた状態とする方が、この隙間から光が漏れて光の強度が低下することを抑制するには有利である。

本実施形態では液晶パネル６において、目４および口５以外の部分については画像を表示していないが、目４および口５以外の部分においても画像を表示する構成にしてもよい。フレネルレンズ１１のピュアエリア１１ｂを光が透過する状態に構成して、ライト７からの拡散光をピュアエリア１１ｂと液晶パネル６とを透過させることにより、目４および口５以外の部分の画像を表示することができる。このときおもちゃ１の外部からは、目４および口５は表示部１２により手前に表示され、それ以外の部分の画像は奥の液晶パネル６の前面６ｂに表示される。

画像表示機構３は、おもちゃ１に限らず、例えば広告用ディスプレイや、車載ディスプレイなど他の用途にも利用することができる。表示部１２を利用する構成により、液晶パネル６の前面６ｂと表示部１２の前端面１２ｂとにそれぞれ画像を表示することができる。つまり一つの液晶パネル６を使用しながら、異なる高さとなる液晶パネル６の前面６ｂと表示部１２の前端面１２ｂとに画像を表示することができる。そのため表示部１２の前端面１２ｂを平面とする場合であっても、高さの異なる位置に画像を表示できるので画像表示機構３の表現力を向上するには有利である。つまり表示部１２の前端面１２ｂは曲面部を有する構成に限らず、平面に構成してもよい。

図７に例示するようにおもちゃ１には、画像表示機構３の他に、種々の機構を適宜組み合わせて組み込むことができる。図７では、説明のため信号線を一点鎖線で示している。この信号線とともに接続されている電線は一部省略しているが、必要に応じて電線は適宜接続される。なお以下に例示する種々の機構はいずれも本発明のおもちゃ１の必須の構成要件ではない。

例えば電源機構１３をおもちゃ１に組み込むことができる。電源機構１３は例えば乾電池や充電電池で構成することができる。この構成によれば電源コード等をつながなくてもおもちゃ１を作動させることができる。電源機構１３を設置せずに、電源コードを介して商用電源等に接続しておもちゃ１を使用する構成にしてもよい。

例えば音声認識合成機構１４をおもちゃ１に組み込むことができる。音声認識合成機構１４は、おもちゃ１の外部の音を電気信号に変換するマイク１５と、おもちゃ１の外部に音声を出力するスピーカ１６と、マイク１５から入力された音声を識別してこの識別された音声に応じて所定の音声を合成してスピーカ１６から出力させる制御を行なう音声処理部１７とを備えている。音声認識合成機構１４により、おもちゃ１は話しかけられた言葉に応じて、適切な返事を行なうことができる。

このとき音声認識合成機構１４から話しかけられた言葉により異なる信号を画像表示機構３に送る構成にしてもよい。つまり画像表示機構３と音声認識合成機構１４とが互いに連携して動作する構成にすることができる。これによりおもちゃ１は、話しかけられた言葉に応じて、顔画像を変化させるとともに、スピーカ１６から音声を出力させることができる。おもちゃ１の感情などの表現力を向上するには有利である。

例えば振動機構１８をおもちゃ１に組み込むことができる。振動機構１８は、偏心した質量体が回転軸に固定されたモータ１９と、予め複数の振動パターンが格納されていて振動機構１８の外部から入力される信号に応じてパターンを選択してモータ１９の回転を制御する振動制御部２０とを備えている。

振動機構１８の外部から入力される信号は、例えば音声認識合成機構１４からの信号を利用する構成にしてもよい。つまり音声認識合成機構１４と振動機構１８とが互いに連携して動作する構成にすることができる。また画像表示機構３からの信号を利用する構成にしてもよい。表示される顔画像に合わせておもちゃ１を振動させることができる。振動機構１８によりおもちゃ１の感情などの表現力を向上することができる。

例えば発光機構２１をおもちゃ１に組み込むことができる。発光機構２１は、光を透過する例えば樹脂製の部材と、その内部に組み込まれたライトとを備えている。図１に例示するようにおもちゃ１の例えば耳２２を発光機構２１で構成することができる。発光機構２１は、発光機構２１の外部から入力される信号に応じて点滅のパターンおよび光の色を選択して、これに基づきライトを明滅させる。

発光機構２１の外部から入力される信号は、例えば音声認識合成機構１４または画像表示機構３からの信号を利用する構成にしてもよい。つまり音声認識合成機構１４等と発光機構２１とが互いに連携して動作する構成にすることができる。

例えば各種センサ２３をおもちゃ１に組み込むことができる。例えばタッチセンサや三次元加速度センサや温度センサを組み込むことができる。各種センサ２３からの出力信号を画像表示機構３等に入力させることにより、例えばおもちゃ１がタッチされたときに、画像表示機構３により目覚めた表情を表示するとともに、音声認識合成機構１４によりあいさつ等を発生させることができる。例えば気温が低いときに、画像表示機構３により寒そうな表情を表示するとともに、振動機構１８でおもちゃ１を震わせて、発光機構２１によりおもちゃ１の耳２２を青く光らせることができる。例えばおもちゃ１を高いところから落下させたときには、音声認識合成機構１４により悲鳴等を発生させ、発光機構２１によりおもちゃ１の耳２２を赤で点滅させることができる。

おもちゃ１に磁気センサ２３を組み込むことができる。例えばおもちゃ１の口５の近傍であり、左右方向に間隔をあけて二つの磁気センサを組み込むことができる。例えば磁石などを埋め込んだ食べ物などの模型を作成して、これをおもちゃ１の口５に近づけると、磁気センサからの出力信号により、画像表示機構３が食べ物の模型を追いかけるような目４と口５を表示するとともに、音声認識合成機構１４により食べ物の模型を欲しがる音声を発生させることができる。各種センサ２３をおもちゃ１に組み込むことにより、極めて高い精度でおもちゃ１の感情や状態などを表現することができる。

おもちゃ１にプログラム処理機構２４を組み込むことができる。プログラム処理機構２４には例えば予め物語を格納することができる。物語を読むように音声で指示された場合に、おもちゃ１はこの音声を音声認識合成機構１４の処理により認識して、プログラム処理機構２４に信号を出力する。プログラム処理機構２４に予め格納されていた物語の音声データが、音声認識合成機構１４のスピーカ１６を介して出力される。

プログラム処理機構２４には例えばチェスなどのゲームを予め格納することができる。おもちゃ１は音声認識合成機構１４により識別したチェスの駒の動きから次の一手を考え、音声認識合成機構１４を介して出力することができる。

通信機構２５をおもちゃ１に組み込むことができる。通信機構２５は、例えばBluetooth（登録商標）やWiFi（登録商標）などの無線通信機構で構成することができる。通信機構２５により、例えばプログラム処理機構２４に格納される物語やゲームをネットワーク上から新たに入手しておもちゃ１に格納させたり、目４や口５などの顔画像の新しいパターンをネットワーク上から新たに入手したりすることができる。

１ おもちゃ
２ 筐体
３ 画像表示機構
４ 目
５ 口
６ 液晶パネル
６ａ 背面
６ｂ 前面
７ ライト
８ 画像処理部
９ 信号線
１０ 基板
１１ フレネルレンズ
１１ａ フレネルエリア
１１ｂ ピュアエリア
１２ 表示部
１２ａ 後端面
１２ｂ 前端面
１３ 電源機構
１４ 音声認識合成機構
１５ マイク
１６ スピーカ
１７ 音声処理部
１８ 振動機構
１９ モータ
２０ 振動制御部
２１ 発光機構
２２ 耳
２３ センサ
２４ プログラム処理機構
２５ 通信機構

Claims (8)

1. 液晶パネルと、この液晶パネルの背面から光を照射するライトと、前記液晶パネルに表示される画像の信号を前記液晶パネルに送信する画像処理部と、を有する画像表示機構を備えるおもちゃにおいて、
   前記液晶パネルの前面に配置される表示部を備えていて、この表示部が多数本の光ファイバを平行で束状に固結したファイバ束であり、このファイバ束の束軸方向の後端が前記液晶パネルの前記前面に配置されて、前記ファイバ束の前記束軸方向の前端の前端面が曲面部を有することを特徴とするおもちゃ。
2. 前記ライトが点光源であり、前記ライトと前記液晶パネルとの間に配置されて前記ライトの光を前記ファイバ束の前記束軸方向と平行となる平行光に変換して前記液晶パネルの背面に向けて透過させるフレネルレンズを備える請求項１に記載のおもちゃ。
3. 前記ファイバ束の前記前端面が、前方に突出した球状面または前方に突出した帯状曲面である請求項１または２に記載のおもちゃ。
4. 前記表示部が、前記おもちゃの目および口の位置にそれぞれ配置されている請求項１〜３のいずれかに記載のおもちゃ。
5. 外部の音声を信号に変換するマイクと、このマイクから入力された音声を識別する処理部と、この処理部で合成される音声を外部に出力するスピーカとを有する音声認識合成機構を備える請求項１〜４のいずれかに記載のおもちゃ。
6. 液晶パネルの背面にライトを配置して、画像の信号を前記液晶パネルに送信する画像処理部を前記液晶パネルに接続して、前記液晶パネルおよび前記ライトおよび前記画像処理部を有する画像表示機構を筐体に組み込んで製造するおもちゃの製造方法において、
   多数本の光ファイバを平行で束状に固結してファイバ束を形成して、このファイバ束の束軸方向の後端に平面形状の後端面を形成するとともに前記ファイバ束の前記束軸方向の前端に曲面部を有する前端面を形成して表示部を構成して、
   前記表示部の前記後端面を前記液晶パネルの前面に設置することを特徴とするおもちゃの製造方法。
7. 前記ライトを点光源で構成して、前記ライトの光を前記ファイバ束の前記束軸方向と平行となる平行光に変換して前記液晶パネルの前記背面に向けて透過させるフレネルレンズを、前記ライトと前記液晶パネルとの間に配置する請求項６に記載のおもちゃの製造方法。
8. 前記液晶パネルの前記前面であり、前記おもちゃの目および口にあたる位置に前記表示部をそれぞれ配置する請求項６または７に記載のおもちゃの製造方法。