JP2022533652A - ３次元パズル - Google Patents

Abstract

３次元パズル（１１０）は、所定の３次元パズル形状を共に形成する複数の直方体パズルブロックを備え、各パズルブロック（１０２）は、前記パズルブロックの少なくとも３つの側面のそれぞれに雄型（１０６ａ～ｃ）または雌型（１０８ａ～ｃ）のいずれかの接続要素を備え、それぞれのパズルブロックのための接続要素は、各パズルブロックが固有であるように構成される。【選択図】図１Ｃ

Description

本発明は、３次元パズルおよびそのようなパズルの製造方法に関する。特に、本発明は、ただ１つの既知の解法を有する３次元パズルに関する。

発明者が記憶し得る限り、様々な種類のパズルが娯楽目的で使用されてきた。しかしながら、情報記憶装置としてのパズルの使用は、未開発であり、ほとんど未開拓の分野である。

一般に、開示された主題は、所定の３次元パズル形状を共に形成する複数のパズルブロックを備える３次元パズルに関する。各パズルブロックは、パズルブロックの少なくとも３つの異なる方向を向いた雄型または雌型のいずれかの接続要素を備え、接続要素の方向は直交している。それぞれのパズルブロックの接続要素は、各パズルブロックが固有であるように構成され、各接続要素は、少なくとも３つの異なる雄型接続要素および少なくとも３つの対応する異なる雌型接続要素を含む群から選択される形状を有する。

３つの異なる方向は、６つの異なる方向、すなわち、ｘ、ｙ、ｚならびに－ｘ、－ｙおよび－ｚ方向からなる３次元直交座標系から選択することができる。したがって、直方体パズルブロックの場合、側面のうち少なくとも３つが接続要素を備える。しかしながら、各パズルブロックの接続要素が６つの記載された方向のうちの１つを向くように配置されている限り、パズルブロックは、立方体形状、直方体、切頭角を有する直方体形状または球形であってもよい。

本発明の概念を説明するために使用される例示的な実施形態は、所定の３次元の立方体形状のパズルを共に形成する２７個の直方体パズルブロックを備える３次元パズルである。各パズルブロックは、パズルブロックの少なくとも３つの側面のそれぞれに雄型または雌型のいずれかの接続要素を備え、それぞれのパズルブロックの接続要素は、各パズルブロックが固有であり、かつパズルに対する既知の解法が１つしかないように構成される。

それにより、説明されるパズルは、パズルを解くために、到達すべき解法に対して誤った方法でパズルの２つのブロックを接続することができないように構成される。２７個の直方体パズルブロックを備え、各ブロックが６つの側面を有し、各側面が接続要素を備えることができるパズルは、非常に多数の方法で形成することができる。２７個のオブジェクトは、２７！通り（！は階乗関数である）の異なる方法で配置可能であり、パズルブロックに回転対称性がないと仮定すると、２７個のブロックの各々を２４通りの固有の方法で整列させることができ、このことは、各ブロックが２４＾２７の組み合わせを作り出すことができることを意味する。合計で、２７！＊２４＾２７、すなわち約１０＾６５通りの可能な組み合わせとなり、極めて多数の組み合わせとなる。このことは、今度は、パズルの解法を推測することも、総当たり計算方法を使用して解法を決定することも不可能であることを意味する。本質的に、パズルは、指示または何らかの種類のガイダンスなしで解くことが不可能になる。パズルのこの特性は、娯楽のためだけでなく、以下でさらに詳細に議論するように、暗号および関連トピックなどの分野内でも様々な目的に使用することができる。

本発明の一実施形態によれば、各パズルブロックは、パズルブロックの各側面に雄型または雌型の接続要素を備えてもよい。しかしながら、原理的には、パズルブロックのいくつかの側面を空白のままにすること、すなわち接続要素なしにすることが可能であるが、それでもなお上記のパズルの要件を満たす。

本発明の一実施形態によれば、パズルブロックは、有利には、立方体形状であってもよく、それにより、使用されるパズルブロックの数に応じた長方形または立方体パズルをもたらす。３次元パズル形状は、例えば、ｎ×ｎ×ｎ個のパズルブロックからなる立方体であってもよく、ｎは２より大きい整数である。最小の可能なパズルは、３×３×３＝２７個のブロックを備える立方体形状のパズルとなる。

本発明の一実施形態によれば、パズルブロックのうちの少なくとも２つは、有利には、少なくとも部分的に中空であってもよく、第１のパズルブロックは、第２のパズルブロックの第２の壁厚とは異なる第１の壁厚を有する。これにより、ユーザが壁厚を検出し、ブロックがどのように嵌合するはずであるかを示すためのガイドとして使用できるように、パズルブロックを構成することができる。より薄い側壁を有するパズルブロックは、例えば半透明であってもよく、より厚い側壁を有するパズルブロックは不透明であってもよい。同じ種類の側壁が互いに隣接して位置するはずであることを示す指示を提供してもよい。

本発明の一実施形態によれば、第１のパズルブロックは、第１の材料から作製されてもよく、第２のパズルブロックは、第１の材料とは異なる第２の材料から作製されてもよい。また、ここで、パズルブロックの材料は、ブロックをどのように配置するかのガイドとしての役割を果たすことができる。例えば、それぞれの異なる材料からパズルの各層におけるブロックを形成することが可能であってもよい。

本発明の一実施形態によれば、パズルブロックの少なくともサブセットは光学的に透明な部分を備えることができ、該光学的に透明な部分は、整列され、組み立てられたパズルを通る光学的に透明な通路を形成するように配置および構成される。これにより、パズルを組み立てる方法についてのガイダンスが提供される。２つのパズルブロックが互いに引き合うように、少なくとも２つのパズルブロックが磁気要素を備えることも可能である。パズルを正しく組み立てる方法に関するガイダンスを提供するための上記の手段のすべては、任意の数の方法で組み合わせることができる。次いで、磁気要素は、パズルブロックの側面に向かって配置され、それにより、それぞれのパズルブロックの磁気側面を形成することができ、それにより、２つのパズルブロックは、磁気側面が互いに面する場合にのみ互いに引き合う。色表示、数字、文字、またはユーザがパズルを正しく組み立てるのを助ける他の記号などの他のガイダンスも可能である。

本発明の一実施形態によれば、パズルブロックの少なくともサブセットは文字を含み、完成したパズルがパスワード、鍵、秘密鍵、暗号鍵、ハッシュなどを明らかにするようになっている。文字は、例えば、ＡＳＣＩＩシンボルまたは拡張ＡＳＣＩＩシンボルのグループ全体から選択することができ、またはシンボルが視覚的形式で解釈される際の曖昧さを回避するために、文字のサブセット、例えば、Ｂａｓｅ－５８方式であってもよい。文字は、例えば、立方体の各側面の四つの辺のうちの１つまたは複数に配置することができ、各パズルブロック上に２４個の可能な文字または文字群を与える。

ユーザは、パズルブロック自体の構成によって、または他の手段によって提供される指示を通じて、パズルを解くための特定の指示またはガイダンスを提供されてもよい。パズルが正しく解かれると、ユーザは、パズル上の１つまたは複数の鍵を読み取ることができ、１つまたは複数の鍵を使用して、それ以外の方法では利用できない情報にアクセスすることができる。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の特許請求の範囲および以下の説明を検討するときに明らかになるであろう。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の異なる特徴を組み合わせて、以下に記載されるもの以外の実施形態を作成することができることを理解する。

ここで、本発明の例示的な実施形態を示す添付の図面を参照して、本発明のこれらおよび他の態様をより詳細に説明する。

本発明の一実施形態によるパズルのブロックおよびパズルを概略的に示す図である。 本発明の一実施形態によるパズルのブロックおよびパズルを概略的に示す図である。 本発明の一実施形態によるパズルのブロックおよびパズルを概略的に示す図である。 本発明の実施形態による接続要素を概略的に示す図である。 本発明の実施形態による接続要素を概略的に示す図である。 本発明の実施形態による接続要素を概略的に示す図である。 本発明の実施形態による接続要素を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態による方法の一般的なステップの概要を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるパズルを概略的に示す図である。 本発明の実施形態によるパズルを概略的に示す図である。

本詳細な説明では、本発明による３次元パズルの様々な実施形態が、２７個の立方体パズルブロックからなる３×３×３の立方体形状のパズルを参照して主に説明される。しかしながら、記載される本発明は、多くの異なる方法で実施することができ、主要な任意の形状のパズルを形成することができることに留意されたい。

図１Ａ～図１Ｂは、パズルブロック１０２、１０４の例を示し、第１のパズルブロック１０２は雄型接続要素１０６ａ～ｃを備え、第２のパズルブロック１０４は対応する雌型接続要素１０８ａ～ｃを備える。雄型接続要素１０６ａ～ｃが突出部（雄型接続要素）を備え、雌型接続要素１０８ａ～ｃが凹部、溝、穴開口部などの対応する受け部（雌型接続要素）を備えると理解されるべきであり、それにより、雄型接続要素の突起は対応する雌型接続要素の凹部に嵌合する。

さらに、雄型接続要素および雌型接続要素のセットは、雄型接続要素を正しく対応する雌型接続要素に接続することのみが可能であるように構成されることが好ましい。図１Ａ～図１Ｂに見られるように、雄型接続要素１０６ａ～ｃのいずれも、誤った雌型接続要素１０８ａ～ｃと嵌合することはできない。言い換えれば、雄型接続要素１０６ａ～ｃと雌型接続要素１０８ａ～ｃとの１対１の対応関係がある。図１に示される各パズルブロック１０２、１０４は、１つのタイプ、すなわち雄型および雌型接続要素のみを備えるが、パズルブロックは、雄型および雌型接続要素の任意の組み合わせを同様に十分に備えてもよい。

例示的な実施形態では、雌型接続要素１０８ａ～ｃの雌型接続要素は、雌型接続要素を備える２つのパズルブロック側面を、互いに直接接触して配置することができないように構成される。これは、各雌型接続要素に、パズルブロックの表面の上方に突出する部分を設けることによって達成することができる。図１Ｂでは、それぞれの接続要素１０８ｂ～１０８ｃの突出部は、接続要素の中央円形部分とすることができる。突出部は、別個の突起として形成することもできる。突出部を有する２つのそのような雌型接続要素が互いに対向して位置する場合、２つのパズルブロックの間に隙間が存在することになる。対応する雄型接続要素は、雄型接続要素と雌型接続要素との間の接続が可能であるように、雌型接続要素の突起を受け入れるように同様に適合される。

図１Ｃは、３×３×３の立方体の形態の完成した３次元パズル１１０の例を示し、ここでは、雄型および雌型の両方の接続要素を備えるパズルブロックが使用されていることが見て取れる。さらに、外向きの側面のすべてが接続要素を備えるわけではなく、いくつかの側面は平坦である。したがって、パズルの困難さを軽減してしまうものの、パズルの外側が完全に平坦であるパズルを形成することが可能であるだろう。

図２Ａ～図２Ｄは、雄型および雌型接続要素の例示的な構成をさらに示す。図示された形状の各々は、雄型および対応する雌型の接続要素として提供することができる。パズルを設計するとき、使用される雄型および雌型の接続要素は、好ましくは、接続要素の一致しない対の間で接続を形成することができないように選択される。さらに、異なる接続要素が１つのパズルで使用される場合、これは、パズルをどのように組み立てるべきかに関するユーザへのガイドとしても機能する。

本発明の一実施形態によれば、雄型および雌型接続要素は、接続要素を備えるパズルブロックの表面において少なくとも４次の回転対称性を有するように構成される。接続要素が少なくとも４次の回転対称性を有することは、接続要素が接続要素の平面内で９０°回転するごとに同一であることを意味する。そのような接続要素の例は、図２Ｂに示すように対称的な十字形である。

接続要素の種類および構成に応じて、パズルは、例えば、中間層または後続層が完成され得る前に第１の層が完成される必要があるように構成されてもよい。

本発明はまた、パズル構成を導出するための方法に関し、この方法の一般的なステップは、図３のフローチャートに概説されている。本方法は、第１の層の第１の位置について第１のパズルブロックを選択するステップ３００と、続いて、各パズルブロックが少なくとも１つの隣接する前のブロックのコネクタに対応する少なくとも１つの雄型または雌型コネクタを有するように、隣接するパズルブロックを構成するステップ３０２であって、最新のパズルブロックと後続のパズルブロックとを接続することができるようにし、それにより、ｎ×ｍ×ｌ個のパズルブロックを備える３次元パズルを形成し、ｎ、ｍおよびｌは整数である、構成するステップ３０２と、最後に、パズルの各ブロックが固有であるように、３次元パズルの外面を形成するパズルブロックの側面を構成するステップ３０４とを含む。

記載された手順によって、固有のパズルブロックを形成するための上述の変形例のいずれかを使用して、好ましいサイズおよび構成のパズルに到達することができる。外面は、パズルを解くために必要なロジックおよび／またはガイダンスを提供するために使用することができる。空白の側面を提供することは、空白の側面がパズルの外面を形成すると仮定することができるため、それ自体がパズルを解決する方法に関するガイダンスとなる。さらに、パズルの外面に、外部ソースからの追加情報なしではユーザがすぐに理解することができない指示を提供することも可能である。そのような追加情報は、例えば、ウェブサイト上に提供することができ、情報はまた、順次提供され、提供された各追加情報によってパズルを徐々に解決することを容易にすることができる。このとき、正しいガイダンスによってのみ、パズルを解くことが可能となる。

図４Ａは、パズルブロック４０２が、切頭角を有する、すなわち原則として１４個の側面を有する立方体である例示的なパズル４００を示す。しかしながら、接続要素は、直交３次元デカルト座標系によって画定される６つの側面、すなわち切頭されていない立方体の側面にのみ配置される。

図４Ｂに示されているパズル４０６において、パズルブロック４０８は、基本的には球体であり、この場合も、接続要素は、正立方体の側面に対応する６つの方向を向いている。

任意の構成のパズルブロックは、有利には、３Ｄ印刷を使用して製造することができ、３Ｄ印刷は、パズルブロックの異なる特性および構成の組み合わせに関して大きな柔軟性を提供し、それにより、各パズルが固有であるパズルを容易に製造することを可能にする。

本発明をその具体的かつ例示的な実施形態を参照して説明してきたが、多くの異なる変更、修正などが当業者には明らかになるであろう。また、本発明の一部は省略、置き換え、または様々な方法で配置されてもよく、本発明は依然として説明された機能を実行することができることに留意されたい。

さらに、開示された実施形態に対する変形は、図面、開示、および添付の特許請求の範囲の研究から、特許請求された発明を実施する際に当業者によって理解および達成することができる。特許請求の範囲において、「含む」という語は他の要素またはステップを除外せず、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は複数を除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。

Claims (18)

1. 所定の３次元パズル形状を共に形成する複数のパズルブロックを備える３次元パズル（１１０）であって、各パズルブロック（１０２、１０４）は、前記パズルブロックの少なくとも３つの異なる方向を向いた雄型（１０６ａ～ｃ）または雌型（１０８ａ～ｃ）の接続要素を備え、前記接続要素の方向は直交座標系から選択され、
   それぞれの前記パズルブロックの前記接続要素は、各パズルブロックが固有であるように構成され、各接続要素は、少なくとも３つの異なる雄型接続要素および少なくとも３つの対応する異なる雌型接続要素を含む群から選択される形状を有する、３次元パズル（１１０）。
2. 前記雌型接続要素は、雌型接続要素を備える２つのパズルブロック側面を互いに直接接触して配置することができないように構成される、請求項１に記載の３次元パズル。
3. 各雌型接続要素が、前記パズルブロックの表面の上方に突出する部分を備える、請求項１または２に記載の３次元パズル。
4. 前記雄型および雌型接続要素は、雄型接続要素を対応する雌型接続要素に接続することのみが可能であるように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の３次元パズル。
5. 前記雄型および雌型接続要素は、前記接続要素を備える前記パズルブロックの表面において少なくとも４次の回転対称性を有するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の３次元パズル。
6. それぞれの前記パズルブロックの前記接続要素は、前記パズルの解法が１つのみ存在するように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の３次元パズル。
7. 各パズルブロックは、前記パズルブロックの直交座標系の全６方向を向いた雄型または雌型接続要素を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の３次元パズル。
8. 前記パズルブロックは、立方体形状、直方体、切頭角を有する直方体または球形である、請求項１から７のいずれか一項に記載の３次元パズル。
9. 前記３次元パズルは立方体形状である、請求項１から８のいずれか一項に記載の３次元パズル。
10. 前記３次元パズルは少なくとも２７個のパズルブロックを備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の３次元パズル。
11. 前記３次元パズルはｎ×ｎ×ｎ個のパズルブロックからなる実質的に立方体形状であり、ｎは２より大きい整数である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の３次元パズル。
12. 少なくとも２つのパズルブロックは中空であり、第１のパズルブロックは、第２のパズルブロックの第２の壁厚とは異なる第１の壁厚を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の３次元パズル。
13. 第１のパズルブロックは第１の材料から作製され、第２のパズルブロックは前記第１の材料とは異なる第２の材料から作製される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の３次元パズル。
14. 前記パズルブロックの少なくともサブセットは、光学的に透明な部分を含み、該光学的に透明な部分は、整列され、組み立てられたパズルを通る光学的に透明な通路を形成するように配置および構成される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の３次元パズル。
15. 前記パズルブロックのうちの少なくとも２つは、２つの前記パズルブロックが互いに引き合うような磁気要素を備える、請求項１から１４のいずれか一項に記載の３次元パズル。
16. 前記磁気要素は、前記パズルブロックの側面に向かって配置され、それにより、それぞれの前記パズルブロックの磁気側面を形成し、よって、前記磁気側面が互いに面する場合にのみ２つの前記パズルブロックが互いに引き合う、請求項１５に記載の３次元パズル。
17. 前記パズルブロックの少なくともサブセットが、完成したパズルが鍵を明らかにするような数字を備える、請求項１から１６のいずれか一項に記載の３次元パズル。
18. 所定の３次元パズル形状を共に形成する複数のパズルブロックを備える３次元パズルを構成するための方法であって、各パズルブロックは、前記パズルブロックの少なくとも３つの異なる方向を向いた雄型または雌型接続要素のいずれかを備え、それぞれの前記パズルブロックの前記接続要素は、各パズルブロックが固有であるように構成され、各接続要素は、少なくとも３つの異なる雄型接続要素および少なくとも３つの対応する異なる雌型接続要素を含む群から選択される形状を有し、前記方法は、
    第１の層の第１の位置について第１のパズルブロックを選択すること（３００）と、
    続いて、各パズルブロックが少なくとも１つの隣接する前のブロックのコネクタに対応する少なくとも１つの雄型または雌型コネクタを有するように、隣接するパズルブロックを構成すること（３０２）であって、それにより、ｎ×ｍ×ｌ個のパズルブロックを含む３次元パズルを形成し、ｎ、ｍおよびｌは整数である、隣接するパズルブロックを構成すること（３０２）と
    を含む、方法。

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