JP6077016B2 - おもちゃ片と一緒に用いられる基板組立品 - Google Patents

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Description

例えばLEGO(登録商標)ブランドに代表されるブリック(brick)おもちゃ(組立ブロックおもちゃ)形式のおもちゃ片が何十年も前から利用されている。ブリックおもちゃは通常、ブリック同士の接続によってより大きな構造を形成できるように、ブリック同士を切り離し可能な結合を備えてなる。最も単純なものでは城や家といった動かない物体を組み立てる。ある場合には、ブリックおもちゃを用いて作成される玩具は、玩具に対して安定性又は正確な位置決め又はその両方を提供するために、結合要素を備えた基板に支持されている。
ブリックおもちゃの進歩の1つは、回転するジョイント又はホイールに結合する軸付きブリックの追加であった。ブリックおもちゃは、押した際に当該構造が面に沿って回転するように、不動の構造物に取り付けられることができる。
ブリックおもちゃの更なる進歩の1つは、「プルバック式モータ」の付加であった。これらのモータは機械的エネルギーを保持する素子であり、ゼンマイ又はフライホイール内にエネルギーを保持する。ブリック内にプルバック式モータ機構を搭載したブリックおもちゃが一般的である。当該機構において、一方向に回転することでモータを巻き上げ、その後解放することで逆方向に回転するシャフトを備える。ブリックおもちゃでできた車は、例えば、上記モータを備え、後退させることで巻き上げ、その後解放することで前に進む。この一例として、LEGOプルバックモータがある。
ブリックおもちゃの進歩の次段階は、突出するシャフトを有した電気モータを搭載したブリックと、バッテリー部を有する別のブリックである。これらのバッテリー及びモータブリックは直接、又は配線を介して互いに結合され、電気により作動する簡単な機構を実現する。一般に、バッテリーを搭載したブリック上には、モータをオン又はオフ、或いは回転方向を逆転するためのスイッチがある。アクチュエータ上の変形として、モータに代えて、光源があり得る。この一例として、LEGO eLabがある。
モータ搭載ブリックおもちゃ、及びバッテリー搭載ブリックおもちゃは、電力の流れを遠隔から変更できるようにこれらの間に遠隔制御受信機を挿入することによって、更に改良される。一般に、ハンドヘルドの遠隔制御送信機が受信用ブリックに信号を送って、モータの速度又は方向を変化させることができる。例として、このようにして構成されたブリックおもちゃの車両は遠隔から操縦が可能であり、遠隔から速度が制御される。この一例として、LEGO Power Functionsがある。
最も複雑な先行技術は、Mindstorms(登録商標)に基づきLEGO Groupが販売しているプログラム可能なロボット工学キットである。このキットは、典型的には、ブリックおもちゃ及び種々のプロジェクトを実行するための専用の部品に加え、センサ及びアクチュエータを接続可能なハンドヘルドのプログラム可能なコンピュータを備える。アクチュエータはモータであり、ソレノイドであり、スピーカであり、又は、光源でありうる。センサはスイッチ、マイク、光センサ、又は超音波測距器でありうる。例として、プログラムがハンドヘルドコンピュータにダウンロードされ、動作方向にある物体と衝突しないようにモータを制御する。別の例では、動作を検出すると音を出すものがある。プログラム可能なMindstormsにおけるプログラム可能なロボットとして他にMicro Scoutがある。それは光がロボット上に照射されることで複数のプログラムシーケンスを実行可能な車輪つき電動ロボットである。
米国特許出願公開第2011/0217898号明細書は、傾きセンサ、及び、振動動作に応答して点灯と消灯、又は交互に点滅する同色の複数光源を備えたブリックおもちゃを開示している。米国特許第7,708,615号明細書は、センサブリック、ロジックブリック、及び機能ブリックを別々に設けたブリックおもちゃシステムを開示している。下記のブリックおもちゃもまたスイッチを閉じると音を出力する。LEGO doorbell Brick #5771、LEGO Space Sound Brick #55206C05。
様々な機器が表示スクリーン上に画像を生成する。画像生成機器の一種はパッドコンピュータ等のコンピュータであり、表示スクリーンを介してコンピュータとの対話(interaction)が可能に設計されることが可能である。これは、例えば表示スクリーン上に描かれた線や、表示スクリーン上の適切なアイコンを選択することによって動作の開始を可能とするタッチスクリーン技術では一般的である。表示スクリーンを介したコンピュータとの対話は、タッチスクリーン技術に加えて、一般にライトペンと呼ばれる機器の利用によっても行うことができる。例えば、米国特許第4,677,428号明細書を参照。ライトペンに基づく対話では、電子ビームによるスクリーン上の蛍光体の励起によって画像が陰極線管(CRT)上に生成される。この励起は発光を引き起こす。単一点による電子ビームがラスタパターンで画像を走査するので、スクリーン上の任意の一点における光は、ビームがスクリーンの異なる部分に進行するにつれ時間と共に減衰する。次のスクリーンの走査期間に画像はリフレッシュされる。スクリーン上の任意の一点における強度はスクリーンのリフレッシュレートで点滅し、通常、時間に対してプロットすると高速で立ち上がり、よりゆっくりと立ち下がる鋸歯状の波形を示す。スクリーン上の任意の所定点からの光は、スクリーン上のその点における画像が完全な黒でない限り、ビームが任意の位置を通過するに伴い急激に増加する。ディスプレイは任意の所定時刻における電子ビームの位置を把握しており、この位置が、光レベルの鋭いジャンプをライトペンが検出した瞬間に捕捉される。この方法により、ライトペンはポインティングデバイスとして使用できる。ライトペンは、追加的なマウスボタンに類似のボタンと一緒に使用するのが一般的であり、ボタンはペンがある面に対して押されると機械的に活性化されるように配列されることもある。
基板組立品の第1の例は、取り外しが可能な状態で互いに結合可能に構成された遊戯片と一緒に用いられ、基板、及び動作可能な状態で基板と結合した画像生成機器を備える。基板は表示領域を備え、表示領域は遊戯片を取り外し可能な状態で表示領域に取り付け可能とするための結合要素を有する。表示領域はまた結合要素に隣接する領域を備える。基板組立品はまた、画像生成機器により生成された画像を少なくとも基板の表示領域に向けて送信するための手段を備える。
基板組立品の第1例のいくつかの実施形態は、下記の1以上を備えることができる。画像生成機器は画像がその上に生成される表示スクリーンを備えることができる。画像送信手段は基板の概ね透明な部分を備えることができ、これにより表示スクリーン上に生成された画像は基板を通過でき、基板の表示領域において視認される。基板は取外しが可能な状態で画像生成機器に取り付け可能である。画像生成機器はコンピュータを備えることができる。基板組立品は結合要素を使用して表示領域上の第1の位置に取外しが可能な状態で取り付けられた遊戯片を備え、画像生成機器がコンピュータであり、遊戯片及び基板は一時的でない記憶媒体に保存されたコンピュータプログラム命令を備え、当該命令がプロセッサ上で実行されると、遊戯片から受信したメッセージに従ってプロセッサにフロー又は分岐からなる動作を実行させるものとすることができる。基板は、画像生成機器により生成された画像が基板を通過し、結合要素及び結合要素に隣接する領域を通って視認できるように構成することができる。組立品は、更に、結合要素を使用して表示領域上の第1の位置に取外しが可能な状態で取り付けられた遊戯片と、少なくとも下記の1つのための磁場を生成するコイルとを備えることができる:(1)基板から遊戯片へのエネルギーの伝送、及び(2)遊戯片への信号の送信及び遊戯片からの信号の受信。組立品は、更に、結合要素を使用して表示領域上の第1の位置に取外しが可能な状態で取り付けられた遊戯片を備え、遊戯片が、遊戯片による光学的信号の受信に基づいて活性化可能な無線自動識別(RFID)装置及び近距離無線通信(NFC)トランスポンダの少なくとも1つを有することができる。遊戯片は、更に、画像生成機器と動作可能に結合したタッチセンサ膜を備え、基板がタッチセンサ膜を覆う複数のアクセス領域を備え、少なくとも1つの選択されたアクセス領域においてユーザによるセンサ膜へのタッチ入力が可能となる。基板は、離間した電極の第1組と第2組で構成された格子を備え、電極の第1組は電極の第2組に対して横断方向に延伸し、電極の第1組及び第2組が画像生成機器と動作可能に結合する構成とすることができる。
基板組立品の第2の例は、基板体、遊戯片、及び三角測量手段を備える。基板体は遊戯片支持面を有し、遊戯片を当該遊戯片支持面上のある位置に支持する。三角測量手段は、遊戯片が遊戯片支持面上の当該位置にあることを示す信号を生成するため、遊戯片及び基板体と関係する。第2例のいくつかの実施形態では、基板体は遊戯片が遊戯片支持面に対して取り外し可能な状態で取り付けられるための結合要素を備えることができる。
基板は、一例として(1)その上に画像が生成される表示スクリーンを有する画像生成器、及び(2)複数の遊戯片を互いに取り外し可能な状態で結合可能に構成された遊戯片、と一緒に使用される。基板は、本体部及び取り付け構造を備える。本体部は、遊戯片を表示領域に取り外し可能な状態で取り付け可能とする結合要素を有する表示領域、及び当該結合要素に隣接する領域を有する。本体部は内側領域を有し、内側領域と表示領域は基板の向かい合う側にある。取り付け構造は、当該本体部の内側領域が画像生成器の表示スクリーンに隣接するように、本体部を画像生成器に取り外し可能な状態で取り付けるために用いられる。内側領域と表示領域の間にある本体部の少なくとも一部は、画像生成器の表示スクリーンにて生成された画像が本体部を介して表示領域へと通過し、結合要素及び結合要素と隣接する領域において視認できるように、概ね透明であることができる。
遊戯片と一緒に用いられ、画像を生成し、且つ遊戯片と対話する組立品の一例は、画像生成機器、画像生成機器と動作可能な状態で結合したレセプタ、及び第1の遊戯片を備える。画像生成機器は生成された画像がその上に表示される表示スクリーンを備える。生成された画像は、視覚画像と光学的に符号化されたメッセージ画像が一体化した画像を備える。第1の遊戯片は表示スクリーンに対して第1の位置にあることができる。第1の遊戯片は光学表示メッセージセンサ、及びメッセージトランスポンダを備える。光学表示メッセージセンサは視覚的な光学的に符号化された一体メッセージ画像を受信し、光学的に符号化されたメッセージ画像に少なくとも部分的に基づいて第1の信号を生成する。メッセージトランスポンダは、光学表示メッセージセンサから少なくとも当該第1の信号を受信するために光学表示メッセージセンサと結合している。メッセージトランスポンダは、レセプタとも結合しており、当該第1の信号に少なくとも部分的に基づいて第2の信号を生成し、レセプタに送信する。
画像を生成し、且つ遊戯片と対話する組立品のいくつかの実施形態は、下記の1以上を備えることができる。レセプタは少なくとも音レセプタ、電磁放射レセプタ、及び、磁界レセプタの少なくとも何れか1つであり、第2の信号は音第2信号、電磁放射第2信号、磁界第2信号のうち対応する1つであることができる。組立品は表示スクリーン上に取り付け可能な基板を備え、当該基板が表示領域を備え、当該表示領域が、遊戯片を取り外し可能な状態で表示領域に取り付け可能とするための結合要素を備えた構成とすることができる。光学的に符号化されたメッセージ画像はユーザにより視認できないものとすることができる。光学的に符号化されたメッセージ画像は、特定の遊戯片を宛先とするように符号化された情報を含むことができる。第2の信号は、下記の1以上を備えることができる:(1)第1の遊戯片のグラフィック表現、(2)第1の遊戯片についての他の情報、及び(3)第1の遊戯片についての情報を有している局所データベース、遠隔データベース、参照テーブルのうち少なくとも何れか1つへのアドレス。光学的に符号化されたメッセージ画像は、その表示スクリーン上の物理的位置に応じて変化することができる。光学的に符号化されたメッセージ画像は、(1)当該物理的位置の座標、(2)当該物理的位置における生成画像の視覚画像部分についての情報、(3)遊戯片に対するゲームデータ、(4)遊戯片上のアクチュエータに対するデータのうち少なくとも1つに関する情報を含むことができる。光学的に符号化されたメッセージ画像は表示スクリーン上の多くの物理的位置で生成されることができ、第2の遊戯片が表示スクリーンに対して第2の位置にあることができる。組立品は、また、動作可能な状態で結合した第1及び第2の画像生成機器を備えることができ、第2の遊戯片が第2の画像生成機器の表示スクリーンに対して第2の位置にあって、第2の遊戯片への光学的に符号化されたメッセージ画像が、当該遊戯片からの第2の信号に少なくとも部分的に基づくものとすることができる。第2の遊戯片は表示スクリーンに対して第2の位置にあり、第2の遊戯片への光学的に符号化されたメッセージ画像が、第1の遊戯片からの第2の信号に少なくとも部分的に基づくものとすることができる。第1の遊戯片及び第2の遊戯片は、夫々、これら同士の間でメッセージの転送を可能とする遊戯片−遊戯片間通信装置を備えることができる。第1の遊戯片は、メッセージトランスポンダと結合し、メッセージトランスポンダへセンサデータを提供するためのセンサを備えることができ、第2の信号が少なくとも部分的には当該センサデータに基づいて生成されるように構成することができる。第1の遊戯片は(1)光学表示メッセージセンサからのメッセージを受信するために、動作可能な状態で結合したアクチュエータ、及び(2)アクチュエータの動作についてのデータを含むメッセージをメッセージトランスポンダから受信するために、動作可能な状態で結合したアクチュエータの少なくとも1つを備えることができる。
ブリックおもちゃの第1の例は、筐体、第1の結合要素、動作組立品、及び電源を備える。第1の結合要素は、筐体を、少なくとも1つの別のブリックおもちゃの筐体と、取り外し可能な状態で結合させる。動作組立品は筐体内に携えられている。動作組立品は、ユーザにより再プログラム可能な演算制御素子と、入力値を検知することが可能な少なくとも1つのセンサ素子とを備え、当該少なくとも1つのセンサ素子が演算制御素子と動作可能な状態で結合している。ユーザにより再プログラム可能な演算制御素子は、検知された入力値に少なくとも部分的に基づいてアクチュエータ出力を生成するように構成される。動作組立品はまた、動作可能な状態で演算制御素子と結合し、アクチュエータ出力を受信する少なくとも1つのアクチュエータを備える。電源は動作組立品と、電力を供給するために結合される。
また、第1の例は下記の1以上を備えてもよい。演算制御素子は内蔵ファームウェアが付属するマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラのうち選択された1つであってもよい。演算制御素子はデジタル論理チップ、FPGA、ROM又はRAM内の参照テーブル、ファジー論理、及びアナログ回路の少なくとも1つを備えてもよい。演算制御素子は、検出、及び作動データを後の検索のために保存するように構成されてもよい。電源は充電可能な電気エネルギー保持素子、及び:動作可能な状態でそれと接続される誘導式充電器、動作可能な状態でそれと接続される太陽光収集充電器、筐体に設けられ、充電可能な電気エネルギー保持素子が外付けの電気エネルギー充電源と接続できるように当該充電可能な電気エネルギー保持素子と接続される電気コネクタ、の何れかを備えていてもよい。
また、第1の例は下記の1以上を備えてもよい。センサ素子は無線受信機及び無線送受信機の少なくとも1つを備えてもよい。センサ素子は次の少なくとも1つを備えてもよい:軸傾きセンサ、ジャイロセンサ、重力センサ、及び加速度センサ。センサ素子は次の少なくとも1つを備えてもよい:静止画及び動画の少なくとも1つを記録可能なデジタルカメラ、ブリックおもちゃの周囲に対する位置の三角測量を可能とする位置測量可能受信機、把持力センサ、スイッチ、磁界センサ、及び電界センサ、温度センサ、複数のセンサ素子。センサ素子はまた、演算制御素子が受信するためのデータ信号を生成するように構成されたデータセンサ素子を備え、当該センサ素子が当該センサ素子への入力に基づきアナログ信号を生成するように構成され、演算制御素子が、当該センサ素子からの当該アナログ信号をアクチュエータ素子が受信するためのデジタル信号に変換するためのアナログ‐デジタル変換能力を有したマイクロコントローラを備え、当該アクチュエータ素子が送信機の形式であるものであってもよい。いくつかの例では、送信機は外部演算機器へデータを送信する構成としてもよい。データ収集センサ素子が、収集されたデータを無線により送信するように構成され、(1)リアルタイム、或いは(2)遅延を伴っての少なくとも何れかに従って、当該収集されたデータを演算制御素子へ送信するように構成されていてもよい。
また、第1の例は下記の1以上を備えてもよい。アクチュエータは筐体に対してシャフト軸の周りを回転可能なシャフトを備えてもよい。センサ素子は当該シャフトと動作可能に結合したシャフト角センサを備えてもよい。アクチュエータはシャフト軸に沿って筐体に対して直線的に移動可能なシャフトを備え、センサ素子が当該シャフトと動作可能に結合したシャフト線形位置センサを備えるものとしてもよい。アクチュエータは下記の1以上を備えてもよい:少なくとも1つのモータ、少なくとも1つの音響発生器、少なくとも1つの強度及び色が可変な又は固定の光源、カラー又はモノクロのグラフィック又はテキスト表示部、少なくとも1つの電気ソレノイド、及び、少なくとも1つの無線送信機又は送受信機。複数のアクチュエータが一つのブリックおもちゃ内に同時に存在していてもよい。ブリックの少なくとも1面は方形でない形状とすることができる。ブリックおもちゃは固有の電子的識別アドレスを有していてもよい。また、グループ電子的識別アドレスを有し、グループ電子的識別アドレスを用いて複数のブリックおもちゃを同時に指定できるようにしてもよい。
ブリックおもちゃの第2の例は、筐体、第1の結合要素、動作組立品、及び電源を備える。第1の結合要素は、筐体を、別の少なくとも1つのブリックおもちゃの筐体と、取り外し可能な状態で結合させる。動作組立品は筐体内に携えられ、演算制御素子と、複数の入力値を検知することが可能な少なくとも1つのセンサ素子とを備え、当該センサ素子が演算制御素子と動作可能に結合している。演算制御素子は現在検知した入力値と前回検知した入力値に少なくとも部分的に基づいてアクチュエータ出力を生成するように構成される。動作組立品はまた、動作可能な状態で演算制御素子と結合し、アクチュエータ出力を受信する少なくとも1つのアクチュエータを備える。電源は動作組立品に電力を供給するために結合される。第2の例では、演算制御素子は再プログラム可能な演算制御素子であってもよく、アクチュエータ出力はアクチュエータ出力の経時変化を含んでいてもよい。
ブリックおもちゃの第3の例は、筐体、第1の結合要素、動作組立品、及び電源を備える。第1の結合要素は、筐体を、少なくとも1つの別のブリックおもちゃの筐体と、取り外し可能な状態で結合させる。動作組立品は筐体内に携えられ、演算制御素子と、複数の入力値の連続体を検知することが可能な少なくとも1つのセンサ素子とを備え、当該センサ素子が演算制御素子と動作可能に結合している。演算制御素子は検出された入力値の連続体に少なくとも部分的に基づいてアクチュエータ出力を生成するように構成される。動作組立品はまた、動作可能な状態で演算制御素子と結合し、アクチュエータ出力を受信する少なくとも1つのアクチュエータを備える。電源は動作組立品に電力を供給するために結合される。第3の例では、演算制御素子は再プログラム可能な演算制御素子であってもよく、アクチュエータ出力はアクチュエータ出力の経時変化を含んでいてもよい。
本発明の他の特徴、態様、及び効果は、図面の説明、詳細な記載、及び、これらに続く請求の範囲に基づき理解することができる。
以下の図1〜図35は、米国特許出願第13/681,143号から引用したものである。
太陽電池セルとアクチュエータシャフトを備えたブリックおもちゃの一例を示す図 ブリックおもちゃの内部構成要素を示すブロック図 誘導式の充電器を備えたブリックおもちゃの一例を示す図 マイクと光検出器を備えたブリックおもちゃの一例を示す図 無線受信機とGPSセンサを備えたブリックおもちゃの一例を示す図 3次元傾斜センサ、ジャイロスコープ、又は重力センサを備えたブリックおもちゃの一例を示す図 カメラを備えたブリックおもちゃの一例を示す図 シャフト角センサとシャフト伸長センサの一方又は両方を備えたブリックおもちゃの一例を示す図 ロゼット型のひずみゲージを備えてなる把持力センサを備えた把持力ブリックおもちゃの一例を示す図 図9の把持力ブリックおもちゃの構成を簡略化して説明する図 外側面に電気スイッチを備えたブリックおもちゃの一例を示す図 図11のブリックおもちゃの電気スイッチと演算制御素子との接続の様子を示す簡略化した図 温度変換器を備えたブリックおもちゃの一例を示す図 図13の温度変換器が増幅器を介してブリックおもちゃの演算制御素子と接続される様子を説明する簡略化した図 ブリックおもちゃと一緒に用いられるマイクロコントローラの一例のブロック図 電源管理信号の検出と作動を説明するフロー図 光源を備えたブリックおもちゃの一例を示す図 スピーカを備えたブリックおもちゃの一例を示す図 平面ディスプレイを備えたブリックおもちゃの一例を示す図 有機LED及び有機LCDの少なくとも1つを備えたブリックおもちゃの一例を示す図 投影型画像ディスプレイからの投影画像を備えたブリックおもちゃの一例を示す図 ファイバ光学ディスプレイからの画像を備えたブリックおもちゃの一例を示す図 動かすとモーションセンサが検知し、音を出し、プロペラを回すことが可能な、ブリックおもちゃで構築されたおもちゃの飛行機の一例を示す図 モーションセンサ、記録装置、及び、車両音を発するスピーカを備えたブリックおもちゃを用いたおもちゃの車の一例を示す図 図7のカメラブリックを備え、カメラからの画像を携帯の又は固定のコンピュータ機器に表示する、おもちゃブリックで構築されたおもちゃの列車の一例を示す図 飛行する昆虫又は航空機の形状をし、種々の昆虫又は航空機を連想させる画像を表示しているブリックおもちゃの例を示す図 飛行する昆虫又は航空機の形状をし、種々の昆虫又は航空機を連想させる画像を表示しているブリックおもちゃの例を示す図 飛行する昆虫又は航空機の形状をし、種々の昆虫又は航空機を連想させる画像を表示しているブリックおもちゃの例を示す図 図26〜図28の飛行する昆虫又は航空機おもちゃブリックの画像を更新するために用いられる携帯コンピュータ機器を説明する図 ブリックおもちゃの太陽光パネル充電システムの一例を説明する簡略化されたブロック図 誘導式の充電器を備えた、ブリックおもちゃの誘導結合充電システムの一例を説明する簡略化されたブロック図 衝突試験記録アルゴリズムの一例を説明するフロー図 アドレス可能機器通信アルゴリズムの一例を示すフロー図 ブリック色変更アルゴリズムの一例を示すフロー図 ブリックおもちゃのアバターを操作するためのアルゴリズムを示す図 基板の一部が画像生成機器の表示領域が表れるように基板の一部を取り除いた状態で、基板組立品の全体を示す図 画像が遠隔で生成され、DLP投影システムを使用して基板202に伝送される第1の例を示す図 画像が遠隔で生成され、ミラーによって画像を表示スクリーンから基板上へ向ける第2の例を示す図 画像を光ファイバによって基板の上面に伝送する例を説明する図 画像を光ファイバによって基板の上面に伝送する例を説明する図 基板が、表示スクリーンから離れて表示スクリーンを囲む第1の部分を備える基板組立品を上から見た平面図 第1の部分の内部内側に基板の第2の部分を有し、表示スクリーンの一部を直接視認可能とする開いた領域を有する、図41の構造を示す図 基板の別の第2の部分が基板の第1の部分の内部全部を埋め、表示スクリーンを完全に覆っている、図41の構造を示す図 画像生成機器が表示スクリーンの直上にタッチセンサ膜を備え、結合要素が、図44に示すタッチセンサ膜から離間した位置からタッチセンサ膜と接触する位置へ、ユーザによって歪むことを可能とするために、基板の結合要素を囲む領域が柔軟要素である、図36の基板組立品の一例の簡略された部分断面図 柔軟要素がジグザグの薄い柔軟要素である、図44の構造の別の例を示す図 柔軟要素が基板の切り欠きにより形成される複数の離間した要素である、図44の構造の別の例を示す図 アクセス領域が、結合要素から離れた位置に基板内に形成された孔で生成されている、図44の構造の更に別の例を示す図 ユーザが基板上のどこと、直接又はブリックおもちゃを介して接触しているかを判定するために使用される、離間し平行な電極の組であって、互いに横断する方向の電極の第1組及び第2組からなる格子を備えた基板の簡略化された部分上面図 容量性タッチ電極を備えた基板の一例を説明する簡略化された断面図 基板の表示領域上に投影された画像を示す図36の基板組立品の一部の簡略化された上面図であり、基板上のブリックおもちゃの場所に基づいて、メッセージ又は信号等の情報が、画像によってブリックおもちゃに提供されることが可能である。 光学的に符号化されたメッセージ画像としてブリックおもちゃに情報を伝えるために、画像の一部がぼやけている、図50と類似の図 基板の表示領域上に投影される光学的に符号化されたメッセージ画像に応答して生成される信号を、基板の表示領域に取り付けられたブリックおもちゃから受信することができるレセプタを備えた基板組立品を上から見た平面図であり、ブリックおもちゃにより生成される信号は、ブリックおもちゃの場所や種類等の情報を含むことができる。 画像の一部の光学的に符号化されたメッセージ画像が、基板の表示領域上に配されたブリックおもちゃにより走査される、又は画像化可能な2次元バーコードの形式である例を説明する図 走査ルーチンのソフトウェア実装例を示すフロー図 基板組立品及びブリックおもちゃ或いは他の遊戯片の構成要素の一例、及び、構成要素同士の対話を示す模式図 メモリにマップされ、時間変化する通信画像と、メモリにマップされ、時間変化するゲーミング画像を組み合わせ、メモリにマップされ、時間変化する表示画像を生成する方法を表す模式図 メモリにマップされ、時間変化するメッセージデータを、メモリにマップされ、時間変化する変調関数によって変調し、メモリにマップされ、時間変化する通信データを得る方法を表す模式図 基板組立品、近距離無線通信(NFC)読取装置、及び無線タグの使用を備えた実装の一例を示す図 図58の例等において、基板と無線タグが使用されるブリックおもちゃ又は他の遊戯片との間の対話を示すブロック図 ブリックおもちゃ又は他の遊戯片が2以上の光レセプタを有する場合の、基板組立品の一例を示す簡略化された図 一方向に延伸する列走査線と、横断方向に延伸する行走査線を備え、走査線が結合素子間の境界を形成している基板の模式図であり、典型的にはコイルの直上に位置するブリックおもちゃとの通信のために、当該電気コイルが列走査線及び行走査線とその交差位置で接続されている。 列線と行線の交差位置に、結合要素と隣接して、LED等の発光機器を有する、図61と類似の構造を示す図 基板の4隅に三角測量送信機/レセプタを備え、基板上のブリックおもちゃの位置を判定可能な基板組立品を示す図 ブリックおもちゃ又は他の遊戯片による種々の通信形態を示す図 ブリックおもちゃ又は他の遊戯片による種々の通信形態を示す図 ブリックおもちゃ又は他の遊戯片による種々の通信形態を示す図 ブリックおもちゃ又は他の遊戯片による種々の通信形態を示す図 基板、及び基板の隅に設けられた三角測量送信機/レセプタを示す簡略化された模式図 直線状の平行な光学ファイバと曲線状の光学ファイバを有して、ブリックおもちゃの2以上の表面に画像を向けるブリックおもちゃの簡略化された横断面図 2つの遊戯片同士と、図52に示すレセプタを備えた1つの画像生成機器との間の対話を示すほかは、図55と類似の図
以下の説明は具体的な構造の実施形態及び方法を参照して一般的に行われる。具体的に開示された実施形態及び方法に発明を限定する意図ではなく、他の特徴、要素、方法及び実施形態を使用して発明が実施されてもよいことが理解される。好ましい実施形態は本発明の説明のために記載され、特許請求の範囲で規定される発明の範囲を限定するものではない。本技術の通常の技能を有する者は、以下の記載に基づき多種の等価な変形を認識するであろう。種々の実施形態において同種の要素は、同種の参照符号を付して共通に参照される。
上述した先行技術は、小さな子供用に適した動きのないブリックおもちゃ、或いは、機能を実現するために自動制御が可能(インテリジェント)に組み立てられる必要のある、より複雑な電源及び配線つきの又は結合したブリックおもちゃ要素からなる。機能を実現するためにインテリジェント結合を要するブリックおもちゃは、ずっと年長の子供に適している。ここで述べるブリックおもちゃの例は、より年少の子供に対し、電気の概念についての理解を必要とすることなく、動きの機能の体験を可能とする。ブリックおもちゃは、他の遊戯片と同様に、図36以降で説明される基板組立品と一緒に用いるのに適している。
加えて、上述の先行技術は一般に、電源を提供し、ブロック間の機能を制御するためにブロック間の配線を必要とする。そのような配線又はブロック間の接続は、ブロックにより作成されるべき対象物から遠ざける。ブリックおもちゃの例は、配線を使用することなく実現されるいくつかの機能を可能とする。一方で、米国特許第7,708,615号明細書に開示されたブリックおもちゃ建物システムは配線を必要としないが、機能ブリック、センサブリック、及び論理ブリックを開示し、インテリジェントな組み立てを必要とするため、年少の子供には適さない。
ブリックおもちゃの種々の例の意図は、如何にしてその体験が届けられるかの知識を得る必要についてユーザに負担を負わせることなく、エンドユーザにブリックおもちゃによる豊富な体験を提供することである。一般にユーザが体験を開始するためにある動作を実行し、ブリックおもちゃ内のセンサ及びコントローラがユーザのブリックとの対話を検知したとすれば、その後、刺激に応答して、ブリックおもちゃが自動で動作を実行する。
図1に示すように、ブリックおもちゃの第1の例は、大きさが典型的には各辺において3インチ以下の筐体12を備えた単一のブリックおもちゃ10であり、筐体が、ブリックおもちゃ10の筐体12を別のブリックおもちゃの筐体と取り外し可能な状態で結合するために用いられる結合要素14を携えている。結合要素は典型的には釘(peg)、或いは他の延伸する要素を含み、図示しないが、他のブリックおもちゃ10の筐体12に形成された対応する開口と対をなす第1の結合要素として機能する。説明を容易にするため、ただ1組の釘型の結合要素14が示されている。結合要素は概して従来のものであり、LEGOブランドのブリックおもちゃで用いられる結合要素と互換性を有するものであってよい。図1のブリックおもちゃの例はまた、筐体12の一面に取り付けられた太陽電池セル16と、筐体12の別の面から延伸するシャフト18を備える。太陽電池16はブリックおもちゃ10に対し電源の一部を構成し、シャフト18はアクチュエータの一種である。これらの特徴は以下でより詳細に説明される。ブリックおもちゃ10はまた、ブリックおもちゃ内に一体化されたセンス及び制御機能を備えている。
このブリックおもちゃ10は刺激に応答して機能を実行する。実行される機能は、後述するように、ブリックおもちゃ10内に設けられたセンサ、コントローラのプログラミング、及び、設けられたアクチュエータに依存する。
図2はブリックおもちゃ10の例の主な機能構成のブロック図20である。この例では、充電器22が、筐体12に取り付けられ、又は筐体12との一体部分となっている。充電器22は、典型的には太陽電池セル16、或いは図3に示す誘導式充電器24の形式である。太陽電池セル16は光から電気を生成するために用いられる。誘導式充電器24はエネルギー保持素子26を充電する電流を生成するために電磁誘導を利用する。図示されていないが、外付けの充電ステーションが交番磁界を生成し、電磁気エネルギーを誘導式充電器24に送るための誘導式充電器24のコイルの近傍に配置されることで、誘導式充電器24のコイル内に電流を誘起させる。充電器22は線28により充電可能なエネルギー保持素子26と接続されている。エネルギー保持素子26は典型的にバッテリーの形式である。しかしながら、エネルギー保持素子26は容量性エネルギー保持素子のような他の種類であることができる。充電機器22とエネルギー保持素子26は電源29を構成する。エネルギー保持素子26は電源線36により少なくとも1つのセンサ素子30、演算制御素子32、及び、通例少なくとも1つのアクチュエータ34と接続される。センサ素子30は線38を介して演算制御素子32と通信し、演算制御素子32は線39によってアクチュエータ34と結合されている。アクチュエータ34で必要な電力が例えば演算制御素子32を介して提供される場合もある。
ブリックおもちゃ10内の充電可能な電源29の提供により、ブリックおもちゃ10を配線を必要としない構造に具体化することが可能になる。さらに、充電可能であることから、ブリックおもちゃ10を用いて構築した任意のモデル又は他の構造は、バッテリーの取り替え又は再充電のために分解の必要がなく存在できる。また、電気的接触なく電力を転送可能であることにより、子供にとって安全或いは扱い易いようにブリックを密閉することが可能になる。
ブリックおもちゃのいくつかの例における機能の1つは、センサ素子30を介して入力を検知し、その後、後述されるコンピュータ又は他のロジックを介して、入力条件が1以上のアクチュエータ34を作動させるための所定の要件を満足するかを判定することであり、満足する場合、一般に所定のパターンに従って逐次、或いは同時に1以上のアクチュエータ34を作動させる。
センサ素子30は下記の1以上であることができる:(1)図4に示すマイク40であって、限定されないが、例えば拍手音や音声認識のような、音に符号化されたトリガを受け付けるもの、(2)図4に示す赤外又は可視光検出器42であって、限定されないが、例えば赤外リモコンの信号、又は懐中電灯のビームが光センサを横切っての通過等、光で符号化されたトリガを受け付けるもの、(3)図5に示す無線送受信機44であって、限定されないが、例えばiPadからのBluetooth(登録商標)信号等、無線周波数に符号化されたトリガを検出するもの、(4)図6に示す3次元傾斜センサ、ジャイロセンサ、又は重力センサ46であって、限定されないが、例えばブリックおもちゃ10の振動又は向き、ブリックおもちゃのある運動の時間変化等、運動がトリガとなるイベントを検知するもの、(5)図7に示す静止画又は動画を記録するカメラ48、(6)限定されないが、例えば全地球測位センサ等の、図5に示す位置三角測量センサ50、(7)図8に示すシャフト角センサ52、及び、(8)同じく図8に示すシャフト伸長センサ54。
図9に示す、典型的にはひずみゲージロゼット方式の把持力センサ56は、ブリックおもちゃ10に加えられた力を検知するのに用いられる。図10は、演算制御素子32と結合した増幅器58を備え、把持力ブリック10と呼ばれることもある、ブリックおもちゃ10内部の構成を簡略化して説明している。例えば、2つの押しボタン式の電気スイッチを備える。スイッチ60は両方ともブリックおもちゃ10の一面に示されているが、より多い、又はより少ない数を用いることもできるし、複数の面上に設けることもできる。図12は、簡略化された形で、ブリックおもちゃ10内の演算制御素子32と結合されるスイッチ60を示している。
いくつかの例では、図示されていないが、電源29、アクチュエータ34又はセンサ素子30等の構成部品を筐体12から分離するのに要する力が、ブリックおもちゃ10の筐体12を別のブリックおもちゃ10の筐体12から分離するのに要する力よりも大きくなるように構成されてよい。
図13は、一般にブリックおもちゃの一つの壁の内面に沿って固定された温度変換器62を備えた、温度変換器型のブリックおもちゃを示している。温度変換器62は、抵抗型、熱結合型、及び半導体温度変換器を含み、種々の種類であってよい。図14は増幅器64を介して演算制御素子32と結合される温度変換器62を示している。演算制御素子32は、限定されるものではないが、マイクロプロセッサ、アナログ又はデジタル回路、又はファジー論理コントローラにより実装されることができる。図15はマイクロプロセッサの形式の演算制御素子32の一例を説明する模式図である。演算制御素子32は製造時に予めプログラムされることができるが、現場でプログラム又は再プログラムを可能としてもよい。
図15の例において、演算制御素子32は単一チップのマイクロコントローラである。マイクロコントローラは、メモリ、通信装置、入出力装置等の数種の異なる周辺装置が1片のシリコンダイに組み込まれたマイクロプロセッサである。
周辺装置は下記のものを含むが、これに限られるものではない:USB(Universal Serial Bus)、USART(UniversalSynchronous/Asynchronous Receiver Transmitter)、I2Cコンピュータバス、ADC(アナログ‐デジタル変換器)、DAC(デジタル‐アナログ変換器)、タイマ、パルス幅変調器、フラッシュメモリ、RAMメモリ、EEPROM(電気的に消去・プログラム可能な読み出し専用メモリ)、Bluetoothインタフェース、イーサネット(登録商標)インタフェース、液晶ドライバインタフェース。当該マイクロコントローラの例として、Texas Instruments社のTMS320LF28XXファミリー又はMSP430ファミリーのマイクロコントローラが挙げられる。
一般にマイクロコントローラは特定のタスクを実行するために設計され、現存する全ての可能な周辺装置のうちの一部だけが、そのタスクを実行するために必要とされる。通常、周辺装置のうち入出力だけは金属ピンを介して外部からアクセス可能になっている。内部データ及びメモリアクセスバス構造は一般にチップの外部アクセス可能ピンと接続されない。
マイクロコントローラは、1以上のその外部アクセス可能ピンに提示された電流又は電圧信号を受信する。これらの信号は一般に一度に、連続してサンプリングされるか、マイクロコントローラ内のアナログ‐デジタル変換器のような回路によって一定の時間間隔でサンプリングされる。そのような信号の時間変化及び振幅が内部メモリに保持され、アルゴリズムにより解析されてもよい。例として、音声認識アルゴリズムはマイクからのデジタル化された音声を解析し、運動検出アルゴリズムは加速度計又は傾斜スイッチからの信号を解析してもよい。
デジタル化された電気信号を解析するアルゴリズムは、Basic、C、又はアセンブリ等の言語により記述される。アルゴリズムは、「入力信号がある値よりも大きければ、出力をオンせよ」といった論理機能を実装してもよい。加えて、信号は、限定されないが、フーリエ変換や、カルマンフィルタのようなS又はZドメインにおけるフォームフィードバックに基づくアルゴリズム等の変換を用いて、変換されてもよい。ニューラルネットワークに基づくファジー論理等の他のアルゴリズムもまた実装可能である。実際、パーソナルコンピュータ上で実行できる殆ど全てのアルゴリズムは、マイクロコントローラベースの設計において実装可能である。
信号は、iPad(登録商標)又は他のタブレットコンピュータ等の外部機器へのBluetooth接続等の通信機器から受信されてもよい。当該信号は、アクチュエーションが正当であるか否かを判定する試みよりはむしろ、マイクロコントローラが動作を実行するために必要とする実行すべき動作の完全なメッセージを含んでいてよい。
演算制御素子32は、マイクロコントローラ32の形で、電気信号を受信し、上記信号を解析し、その後、動作を実行する。アクチュエーションのための信号はマイクロコントローラ32のピンから電気信号として送信される。例えば、音を出すといったアクチュエーションは、マイクロコントローラ32が電気信号の振幅の時間変化を生成することを必要とし、DAC(デジタル‐アナログ変換器)が、マイクロコントローラ32のあるピンの電圧振幅を変化させることによって実現され得る。別の実施形態として、ディスプレイのアクチュエーションでは、例えば、マイクロコントローラ32が画像を生成するために多数の表示画素にRGB(赤/緑/青)強度を送信することを必要とする。
マイクロコントローラ32は、加えて、バッテリーの充電を管理し、また周辺装置の電源を切ることで電力消費を管理し、さらには低電力モード(スリープモード)への移行を管理し、信号が存在するか否かを確認する一定間隔の何れかで低電力モードを終了(ウェイクアップ)するか、或いはマイクロコントローラをスリープ状態から目覚めさせることのできる1以上の周辺装置に信号が提示されたことによりウェイクアップする。
演算制御素子32は、図16の例を用いて後述するが、1以上のセンサ素子30からの信号を解析し、アクチュエーションが正当であるか否かの判定を行い、その後、演算制御素子32のロジック又はプログラムで規定される通りに1以上のアクチュエータ34に信号を送信する。演算制御素子32は、一般に、読み出し及び書き込みが可能なメモリを有している。当該メモリは不揮発性であってもよい。演算制御素子32のプログラミングは、いくつかの例では、例えば無線を介したダウンロードによりプログラムメモリを消去、再書き込みを行うことで、その場で変更されることも可能である。モニタされた信号データは、後の検索のためにメモリに保存されていてもよい。例えば、衝突試験を行なうブリックおもちゃ10は、後の検索及び表示のために衝突中のその動きを演算制御素子32のメモリ内に保持するようにしてもよいし、後の検索及び表示のために動画又は画像をブリックおもちゃに保持するようにしてもよい。
図16に、電源管理、信号検出、及びアクチュエーションの工程の一例を示す。最初に、開始ステップ65の後、ステップ66において演算制御素子32は省電力モードにある。ステップ68において、センサ素子30からの信号がなければ、プログラムはステップ66に戻る。センサ素子30からの信号が存在する場合、ステップ70においてプログラムは電源オンタイマを所定の固定値、例えば60秒にリセットする。ステップ70の後、ステップ72において信号が存在するか否かを調べる。例えば加速度計からの信号が存在する場合、ステップ74においてアクチュエーションのための条件が満足されていれば、音の出力等の適切なアクチュエーションが実行された後、ステップ70に戻る。信号がない場合、制御はステップ76に移り電源オンタイマが減少する。その後、制御はステップ78に移り、電源オンタイマが切れたか否かが調べられる。タイマが切れていれば、制御はステップ66に戻り、切れていなければステップ72に戻る。
ブリックおもちゃ10の出力を発生させるアクチュエータは、限定されるものではないが、図17に示す1以上の光源80、及び、図18に示すスピーカ80等の音発生機器であることができる。さらに、出力は図19に示す平面ディスプレイ84、図20に示す包み込み(wraparound)型の有機LED又は有機LCDディスプレイ86、図21に示す投影型画像表示装置88及びその投影された画像90、及び、ファイバ光学表示装置92及びその投影画像94を含んだグラフィックディスプレイにより生成されることができる。加えて、出力はモータ、無線送信機、無線送受信機、ソレノイド等の多種の他の機器によって生成されることができる。アクチュエータ34もまた種々の送信機を含むことができる。アクチュエーションは簡単なオンオフ動作、又は、限定されないが、無線信号の送信や、さらには動作の時間経過といったより複雑な動作であり得る。
〈ブリックおもちゃの種々の実施形態の例〉
例えば、一実施形態において、図1に示したものと類似の単一のブリック10は、放置すると、図16のステップ78で電源オンタイマが切れること等によって「スリープ」状態に移行し、その一表面上の太陽電池セル16から周辺光を介してバッテリー又は他のエネルギー保持素子を充電するものであってもよい。そして、ブリック10が持ち上げられると、例えば航空機が離陸する音を出したり、下に降ろすと航空機が急降下する音を出したり、また、揺らすと銃音を出したりしてもよい。そのようなブリック10は図23に示す戦闘機のブリックおもちゃの構築に適している。図23に示す戦闘機ブリックおもちゃは図2に示す構成を備えた単一のブリックおもちゃを用いて組み立てられる。戦闘機ブリックおもちゃの組み立てに用いられる残りのブリックおもちゃは、図2の構成を有しない普通のブリックおもちゃである。しかしながら、航空機おもちゃの組み立てにおいて付加的なブリックおもちゃ10を用いることも可能である。
また別の実施形態では、太陽電池バッテリーとBluetooth受信機を一体で備えた、再び図1に示す単一のブリックが、例えばiPad(登録商標)等のタブレットコンピュータやiPhone(登録商標)等のスマートフォン等からBluetooth無線信号を受信すると、1方の面から突出するシャフトを有する小さなモータを回転させるものとしてよい。そのようなブリックは、例えば風車のおもちゃに用いられてもよい。そのようなブリックの他の利用は、Bluetooth信号が携帯の又は固定のコンピュータ又は通信機器から送信されることで遠隔的にプロペラ98を回転させることのできる、図23に示す小さな航空機ブリックおもちゃ96の構築であってもよい。
また別の実施形態では、図24においてレース車100の構成としての使用が示されているが、ブリック10は、図18のブリック10におけるスピーカ82、図6のブリック10における3次元移動センサ46等の複数の特徴を有して、前後に動かすとエンジンの回転音を発生し、一方向に速く動かすとタイヤのスキール音を発生するものとしてよい。
また別の実施形態では、図17に類似の、電源を内蔵した透明なブリック10が、内部に赤、緑、青の光源80を有して、その色が、図34を参照して後述されるコンピュータアルゴリズムによってiPadから遠隔設定されるか、他の実施形態では、傾斜センサ又は重力センサにより制御されるアクチュエーションによって異なる向きにあるときに色を変化させるものとしてよい。
また別の実施形態では、図25に示すように、カメラ48を備えた図7に示したのと類似のブリックおもちゃ10が、Bluetooth又はWi‐Fiを介して映像信号を表示スクリーンを備えた携帯の又は固定の機器に送信するものとしてよい。そのようなブリックは、限定されないが、列車ブリックおもちゃ102等の様式に取り込まれる場合、当該おもちゃから見える景色104を、例えばタブレットコンピュータスクリーン上にユーザが体験することを可能にする。
また別の実施形態では、図示されていないが、カメラ48と一体の顔又は物体認識アルゴリズムとを有したブリックおもちゃ10が、近づくと“Hello John”といった音声で子供に挨拶するものとしてよい。認識される顔、及びブリックにより発せられる音声は、無線による接続を介してブリックおもちゃ10へユーザによりダウンロード可能としてよい。さらに顔は、カメラ自身によって撮影された映像により、自己学習されるものであってもよい。或いは、顔が認識されると、ブリックおもちゃが固定の又は携帯のコンピュータ機器へ信号を送信するものでもよい。
また別の実施形態では、一連のセンス動作、及び一連のアクチュエーションが、場合により固定の又は携帯のコンピュータ機器の助力を得て、ブリックおもちゃへの無線接続又は他の接続を用いて、典型的には大人によりブリックおもちゃ10へプログラムされるものとしてよい。一度プログラムされると、子供はずっと簡単な方法でブリックとの対話が可能となる。
また別の実施形態では、複数の異なる形状のブリックが、子供又は他のユーザに操作されてもよい。ブリックはその形状及び位置を固定の又は携帯のコンピュータ機器に伝え、コンピュータ機器は、表示スクリーン上の仮想組み立て環境において、正しい形状及び大きさで、ブリックの操作を表示する。位置の伝達はGPS信号によって、又は、例えば三角測量能力を備えたブリックおもちゃ10が支持される基板の使用を介して、より局所的な三角測量法によってなされてよい。以下に、位置を三角測量する方法の例を3つ挙げる。
既知の位置にある信号源からの信号の遅延時間の測定:既知の位置にある1以上の信号源が、ある時刻に、音、光、又は電波を介して、「ピング(ping)」パルス又は符号化されたメッセージを送信する。当該メッセージは信号が送信された時刻を含んでいてよい。当該メッセージは三角測量されるべき物体、この場合典型的にはブリックおもちゃ10により、ある遅れた時刻で受信される。3つ以上の既知の位置にある信号源からメッセージを受信し、信号が送信された時刻と受信された時刻の間の遅延からこれら信号源までの距離を計算することによって、標準の三角法を用いて三角測量されるべき物体の位置を求めることができる。ブリックおもちゃ基板の簡単な実施形態は、その上に置かれた、ブリックおもちゃ10等の物体の三角測量を可能に構成されることができる。そのような三角測量基板は4つ以上の信号発生器をその隅であって、基板の面内及び基板の面の上方に備えてもよい。これらの発生器は符号化された信号を、好ましくは同時に発生する。その後、これら信号同士の受信の遅延時間を測定し、基板の近傍にあるブリックおもちゃの3次元位置を決定することが可能となる。
既知のランドマークの位置の画像解析による測定:三角測量されるべき対象物はカメラを備え、画像内に存在する種々のランドマークとのなす角度を測定することにより、その場所を計算する。例として、ブリックおもちゃ10はカメラ48を備え、基板の面内及び面の上方に配置された、例えば特定の色やマークが付されたブリック又は点滅する光源の位置を解析するものであってよい。
既知の景観に対する位置の解析による物体の位置の測定:対象物は既知の景観に対して2以上の、好ましくは直交する方向から撮影され、その位置が計算される。例として、ブリックおもちゃ基板組立品は、基板、及び/又は、固有のマークが付されたブリック又は点滅する光源等の、場所が既知で基板/壁上に存在する特徴物に対して直交する垂直壁面に対して平面、及び仰角方向に物体を撮影可能な2以上のカメラを備えて構成されてもよい。
ブリックは、図35を参照して後述されるコンピュータアルゴリズムにおいて説明されるように、ブリックのジェスチャ動作(クリック動作等であるが、これに限られるものではない)又はブリック上のボタンを押下することにより、仮想環境内の位置に固定される。クリック動作と呼ばれる動作は、正しい位置上に浮上させた後に、マウスクリックを連想させる急な下方向の押し付け動作を行うことで実行されてもよい。そのような操作は同じブリックを繰り返し用いて、何ら物理的な構造を作成することなく、仮想環境内で構造を作成することを可能にする。さらに、操作されるブリックは、物理的に操作されるブリックとは異なる形状に変更されたアバターを仮想スクリーン上に有していてもよい。この場合、物理的に操作されるブリックは任意の形状であってよい。
また別の実施形態では、図24に示す例のように、加速度計を有したブリックおもちゃがブリックおもちゃで構築された車内部に配置され、車の加速度、速度及び位置が、携帯の又は固定のコンピュータ機器上に送信され、プロットされる。これは、傾斜した面における下方向の加速といった標準的な物理実験を容易に実現することを可能とする。また、衝突実験中に働くG力をプロットし、分析することができる。データはリアルタイムで送信されるよりはむしろ、後で取得するためにブリック自身に保存されてもよいことに注目すべきである。
また別の実施形態では、刺激に対して個別に又はグループとして応答できるように、ブリックは図33を参照して後述される電子的アドレス方式を用いてグループ化されてもよい。例として、揺らすと色を変化させることができる4つの同じブリックおもちゃについて、2つを赤色にプログラムし、2つを緑色に変わるようにプログラムしてもよい。アドレス及びグループ化の別の実施形態では、アクチュエータとしてモータを備えたブリックおもちゃが、電子的アドレス方式を用いてグループ化されてもよい。その場合、ブリックは航空機ブリックおもちゃの2つの飛行隊にグループ化され、固定の又は携帯のコンピュータ機器から無線によるコマンドに基づき、何れか一方の隊を選択してプロペラを回転させるように命令されてもよい。本分野の技術者は、電子的アドレスによって、ブリックおもちゃ10の全体像が、無線又は他の信号を介して、個別に又はグループ化され又は時系列的な方法で命令されることが可能であることを理解できる。
別の実施形態において、図19に示す例のように、1以上のLCD又は他の型のカラー又はモノクロの表示部がブリック内に組み込まれ、複数の表示部から複数の画像、又は、一表示部から複数の画像が、限定されないが、プリズム、図21に示すレンズ、図22に示す光ファイバ101のような導光手段等の光学素子を介して、ブリックおもちゃの1以上の表面へ伝送されるものとしてよい。例として、図26〜28に示す飛行する昆虫の形状をしたブリックおもちゃ10は、例えば図26では蜂の画像105を表示し、図27ではバッタの画像106を表示し、図28では全く異なった画像107を表示してもよい。ブリックおもちゃ10は表示部又は光ファイバのある領域においてのみ不透明としてよい。ブリック10は図29に示す固定の又は携帯のコンピュータ機器109との統合された無線接続を介して、その画像が更新されるものとしてもよい。表示機器は、図20に示す有機LCD又は有機LED86のように、包み込み型の薄膜で構成することができる。このような表示機器は従来の平面スクリーン機器というよりはむしろ、ブリックおもちゃの「肌(スキン)」を形成することができる。
図30はブリックおもちゃの太陽光パネル充電システム108の一例を説明するブロック図である。システム108は、エネルギーをエネルギー保持素子26に提供する、太陽電池セル106又は他の光起電力による電力源を備え、エネルギー保持素子26は典型的にはバッテリー又はキャパシタに関連する充電回路を加えた形式である。そして、エネルギー保持素子26は、図2のセンサ素子30、演算制御素子32、及びアクチュエータ34等の種々のシステム110に電力を提供するために利用される。
図31はブリックおもちゃの誘導結合充電システム112の一例を説明する簡略化されたブロック図であり、典型的には電気コイルの形式の、電気エネルギーをエネルギー保持素子26へ供給する誘導式充電器24を備え、エネルギー保持素子26は典型的にはバッテリー又はキャパシタに関連する充電回路を加えた形式である。図30の例と同様、エネルギー保持素子は種々のシステム110に電力を提供するために利用される。
図32は衝突試験記録アルゴリズム114の一例を説明するフロー図である。ステップ116において開始後、ステップ118で全ての3軸方向の加速度が確認される。ステップ120において、加速度がX、Y、Z方向の何れにおいても閾値以下であると判定されると、制御はステップ118に戻り、そうでない場合制御はステップ122へ移る。ステップ122において、加速度がある閾値未満になるか、又はある時間閾値が経過するまで、加速度、速度、及び位置のデータの1以上が記録され、及び/又は送信される。その後、制御はステップ124に移動し、加速度、速度、及び位置のデータの1以上が演算制御素子32へ送信される。そして、アルゴリズムはステップ126において終了する。
図33はアドレス可能な機器通信アルゴリズム128の一例を説明するフロー図である。開始ステップ130の後、放送データが、固定又は携帯のコンピュータ機器からステップ132において受信される。その後、ステップ134において、放送アドレスが機器アドレス、又はアドレスバンク内にあるアドレスと一致するか否かが調べられる。一致しなければ、制御はステップ132に戻る。一致している場合、制御はステップ136へ進む。このステップでは、放送アドレスに基づいて、この例では、規定通りにアクチュエータを作動させる又は表示部に画像を表示させる動作が行われる。例として、図17に示す発光ブリックおもちゃ10について、一意に256個のアドレスを指定可能な2進法で8ビットアドレスの使用を想定する。ブリックおもちゃ10は、例えばブリック1、56及び233はバンクAに、ブリック2、45及び123はバンクBとなるように、任意のバンクに割り当てられてよい。バンクAに属する全てのブリックに点灯し、赤色を表示する信号が送信されてもよく、バンクBに属する全てのブリックに点灯し、緑色光を発する信号が送信されてもよい。その後、制御は停止ステップ138に移る。
図34はブリックの色変更アルゴリズム140の一例を説明するフロー図である。開始ステップ142の後、ステップ144において、ブリックの3次元傾斜データが3次元傾斜センサ46から取得されるか、或いは、表示される色についての情報が携帯又は固定のコンピュータ機器から無線送受信機44を介し受信される。次に、ステップ146において、センサから受信されたデータに基づいて表示色が計算される。ステップ148において、当該色が、必要に応じて赤緑青の強度を調整し、ブリックおもちゃ10上に表示される。その後、制御は停止ステップ150に移る。
説明すべき最後のアルゴリズムは図35のフロー図に示すアバター操作アルゴリズム152である。このアルゴリズムは固定又は携帯のコンピュータ機器上で実行され、図示されていないが、操作対象のブリックからデータを受信する。開始ステップ154の後、ステップ156において、例えばオリエンテーションセンサ46及び位置センサ50等のセンサから送受信機44を介した通信により、操作されるブリックおもちゃからデータが受信される。次に、ステップ158において、ブリックおもちゃ10の位置及び方向が計算される。次に、ステップ160において、スマートフォン、固定のコンピュータ又はタブレットコンピュータ等に備えられた表示スクリーン上に、ブリックおもちゃのアバターが表示される。その後、ステップ162において、プログラムは、ブリックおもちゃをその位置に固定することを表すクリック動作により移動されたか、又はブリックおもちゃの位置を固定する他の信号が受信されたかを判断する。受信されていなければ、制御はステップ156に戻る。受信されていれば、制御はステップ164に移り、ブリックアバターのスクリーン上の位置が固定され、ステップ156へ制御が戻る。
いくつかの例では、演算制御素子32は、通常の使用では再プログラムが不可能であって一般に製造時の環境でのみプログラム可能な演算制御素子と異なり、ユーザによって再プログラム可能である。そのような再プログラムは、図33の通信アルゴリズム、図34の色変更アルゴリズム、図35のアバター操作アルゴリズムに関しては上述した方法で行われる。即ち、演算制御素子32の再プログラミングは具体的にソフトウェア、又はブリックおもちゃ10がどのように使用されるかについての機能として再プログラミングすることによって実現され得る。
いくつかの例では、ブリックおもちゃ10は今回検出されたセンサ入力値と前回検出されたセンサ入力値に基づいて出力を生成することができる。これは、ただのボタン押下のような今回の入力のみに基づく判定と反対である。この態様は、例えば2つのボタンが1秒間ずれて押下された場合のように、あるイベントに先立って起こる事柄に一部基づいている。デジタル計算の用語では、今回と前回は、1クロック以上離れていること、現世代の例えば4GHzで動作するコンピュータであれば1/(4×10)=0.25ナノ秒以上離れていることを意味する。コンピュータは一クロックサイクル毎に一回しか事象を検出できないので、その「今」と「昔」を区別する能力はそのクロックスピードにより決まる。しかしながら、例えば加速度の時間積分により速度を得る等、アナログコンピュータに連続的な時間積分を行わせることは可能であり、加速度の連続積分により計算された速度が所定の速度を超えることをトリガとすることはできる。別の例では、ブリックおもちゃ10は、マイク40により受信される口述コマンドの形式の更なる命令を待つことをブリックおもちゃに伝える、無線送受信機44により受信された信号の形で入力を提供してもよい。
いくつかの例では、ブリックおもちゃ10は一(又は複数)入力の時間変化に基づいて一(又は複数)の出力又は出力の時間変化を生成し、今回の出力又は出力の時間変化は今回の入力に加え前回の入力にも基づいた数学計算により決定される。この一例はセンサからの信号を積分して速度を求め、更に積分して位置を算出することのできる力センサ又は加速度センサである。積分は時間に対して信号振幅の過去の履歴の関数を表す曲線の面積である。他の例では、上記の数学関数は新アルゴリズムの有線又は無線を介したダウンロードによってその場で変更できる。この一例は揺らすと緑色を発することのできるブリックであり、或いは、例えば揺らすと赤色を発するようにBluetooth接続を介して再プログラムされることができる。更なる例では、夫々の入力は2より多い可能な状態(オンとオフを2状態として)を有する。一方、加速度計からの入力の場合等で起こるが、夫々の入力が徐々に値が変化する連続体となっており、種々の方向に傾斜させると虹の全ての色を通って連続的に変化するように、ブリックおもちゃがプログラムされてもよい。
他の例では、ブリックおもちゃ10は外部機器と無線による片方向又は双方向の通信を行うことができる。機器同士のメッセージのやりとりは、ある瞬間における信号の有無の検出及び/又は生成よりも複雑となり、メッセージが組み込まれた信号の時間変化の復号化を伴う。この種のブリックおもちゃの一例は、例えば赤外リモコンからのメッセージを搬送する複雑なパルス光のオン/オフの時間変化に応答するものがある。
上記の電源、センサ、アクチュエーション及び制御素子を内部に備えたブリックは、マルチブリックの先行技術では起こり得る複雑な機能を殆ど犠牲にしていないことが、本技術分野における技術者により理解される。代わりにそれは、年少の子供に単純なユーザ体験を可能とするとともに、工場において、或いは親、教師、又は年長の子供が機能をプログラムする負担を取り除く。インテリジェントなブリックおもちゃは、先行技術に記載されたマルチブリックインテリジェントシステムと比較して全く別の、よりずっと身近なユーザ体験を提供する。
〈基板組立品の説明〉
図36に、画像生成機器204に取り外し可能な状態で取り付けられた基板202を概略で備えた基板組立品200の全体図を示す。機器204は典型的には例えばアップルコンピュータ社製のiPad等、大面積の表示スクリーン206を有するパッドコンピュータである。画像生成機器204はしばしばコンピュータ204と称される。いくつかの例では、基板202と画像生成機器204は統合され、一体の機器とすることができる。図36において、基板202の一部は画像生成機器204の表示スクリーン206を開示するために取り除かれている。一般に表示領域208と呼ばれる、表示スクリーン206を覆う基板202の一部領域は、好ましくは、コンピュータ204により生成された表示スクリーン206上の画像が基板202を透過し、後述する他の利用と同様、表示領域上でユーザが視認できるように、本質的に無色の、透明な材料で構成される。表示領域208はコンピュータ204の外縁部212を覆う外側領域210に囲まれている。基板202は、ブリックおもちゃ10を取り外し可能な状態で当該基板に取り付けることができるように、その上面214から伸びる結合要素14を有している。ユーザによって視認可能なことに加えて、基板202の表示領域208を通して送信される画像は、以下により詳細に説明されるが、ブリックおもちゃ10との対話にも利用される。基板202は、表示領域208が表示スクリーン206と隣接、対向する位置に位置決めし、当該基板を画像生成機器204に取り外し可能に取り付けるための取り付け構造215を備える。この例では、取り付け構造215は縁(ふち)の形状をしている。クリップ及び取り外し可能な接着剤を備えた他の取り付け構造215を使用してもよい。
表示スクリーン206は、タブレットコンピュータのスクリーン等に用いられる、光を生成する画素を直接視認可能なフラットパネルディスプレイであってよい。他の例としては、画像が遠隔的に生成され、基板202へと伝送される異なる実装であってもよい。この一例が図37に示されている。この例において、例えばテキサス・インスツルメンツ社より利用可能なDLP投影システム260が用いられてよい。システム260は一般に光源65を備え、当該光源は例としてレーザ光源であり、第1の光学素子264を通りDLPミラー266の面上へ向かうビーム光262を生成する。DLPミラー266は百万を超えるヒンジ取り付されたマイクロミラーを備え、画像を含むビーム光262を第2の光学素子268を通って基板202へ投影する。パッドコンピュータの例における他の代替例が図38に示されている。この例では、表示スクリーン206は画像を表示スクリーン206から基板202上へ向ける鏡270に対してある角度に位置決めされている。画像を生成する技術はLCD、プラズマ、有機LED、色相環ランプ(lamp with color wheel)、及びDLPチップ等であり得るが、これに限られるものではない。
画像はまた、他の方法によっても基板202の上面214へ送信されることができる。そのような2つの例が図39及び図40に示されている。これらの例では、基板202は、下面272が表示スクリーン206又はDLPミラー266等の他の画像生成面に向かい合って位置して、下面272から上面214に向かって延伸する多数の光ファイバ274で構成されている。上面214に生成される画像は表示スクリーン206に生成される画像と同一サイズか、異なるサイズであり得る。図39では、上面214に生成される画像は表示スクリーン206に生成される画像より大きいのに対し、図40では両画像は同一サイズである。
図41及び図42は基板組立品を上からみた平面図であり、基板が、コンピュータ204の外縁部212を大体覆う外側領域210で概して構成された第1の部分216、及び、第1の部分216の内部に収まる大きさで表示スクリーン206の一部を覆う第2の部分218を備えてなる。第2の部分218は表示スクリーン206の一部と直接の視覚アクセスを提供する開いた領域220を定義する。図43は、基板202の別の第2の部分218が基板202の第1の部分216の内部全領域を占め、表示スクリーン206を完全に覆っている図41の構造を示している。第1の部分216は透明、半透明、又は不透明の何れでもよいが、第2の部分218は、視覚画像が透過できるように、本質的に無色で、透明な材料で構成されることが好ましい。
図43はまた、表示スクリーン206から基板202の表示領域208上に投影された画像222を図示している。画像222は一般に2次元画像であるが、コンピュータ204が、典型的には専用の眼鏡を使用することによって、3次元画像として視覚可能な画像を生成するものとすることができる。3次元の視覚に適した画像の生成技術には、以下の例が挙げられる。3Dの刺激は平坦スクリーン上に2つの僅かに相違するステレオ画像を生成し、それを左右の目が見ることによって得られる。これらの画像は種々の方法によって選択的に左目方向又は右目方向に向けられる。画像を一方の目のみに選択的に向ける方法の1つは、一方の画像をある色で、他方の画像を別の色で生成することである。ユーザは、夫々の目が異なる画像を受け取るように、左目及び右目上で何れか一方の色のみ透過させるフィルタが設けられた眼鏡を着用し、実際の3次元物体を視覚したかのように認識する。画像を一方の目のみに選択的に向ける他の方法は、偏光を利用するものである。2つの画像は直交する偏光を有した2つの別々の光源により一スクリーン上に投影され、当該スクリーンは直交する偏光フィルタが夫々の目に設けられた眼鏡を用いて視られる。画像は、目が2画像の存在を同時に認識する程度に十分に高速に、画像及びフィルタの偏光を単一光源の前で変化させることで、当該単一光源により投影又は生成されることもできる。
3次元画像生成の他の方法はホログラム投影の使用を介するものである。ホログラム投影は、固体対象物に基づき予め記録された光の干渉パターンを有したフィルムを通してレーザを投影することにより生成される。動くホログラムは、当該フィルムを、「空間光変調器」で置き換えることで生成されることができる。当該空間光変調器は、DLPチップ内部にあるような微小な可動可能ミラーの配列であり得る。当該ミラーは移動する物体により生成されるであろう様々な干渉パターンを生成することができ、これにより動くホログラムを生成する。
場合により、コンピュータ204は、表示スクリーン206の一部としてタッチセンサ膜224を、図44に示すように備えてなる。一般にパッドコンピュータは表示スクリーンの一部としてタッチセンサ膜を備えている。タッチセンス技術はシングルタッチとマルチタッチの2つの技術に大別され得る。シングルタッチシステムは典型的には4つ又はこれより少ない導体を有し、マルチタッチシステムは走査されるX及びY導体の格子を有する。当該導体は、典型的には、タッチが抵抗変化或いは容量の変化により検出されるかの何れかに応じて、抵抗性或いは誘電性の媒質を介して離間した透明電極を有する2枚の透明なシートの形式である。シートが一緒に押下され、又はタッチされると、抵抗又は容量の変化量は、当該変化に最も影響を受けた電極の情報と併せ、タッチ位置の算出のために利用されることができる。
図44は、図36の基板組立品200の一例の簡略された部分断面図であり、画像生成機器204が、表示スクリーン206の直上に配されたタッチセンサ膜224を備える。説明の都合上、タッチセンサ膜224及び表示スクリーン206は互いに離間するように示されている。膜224へのアクセスを可能とするために、基板202上の複数位置にアクセス領域225が設けられている。図44に示す一例では、アクセス領域225は、結合要素14を囲む基板202の一部が薄膜化している結合要素14と、柔軟要素226で提供される。これにより、結合要素14を図44に示す離間した位置から、図示しないが、タッチセンサ膜224と接触する位置へと、コンピュータ204への入力のために、ユーザが歪ませることが可能となる。
図45及び図46は、図44の構造の別の例であり、図45の例では柔軟要素226が薄い、ジグザグの柔軟要素226となっており、図46の例では基板202の切り欠き228により生成される複数の離間した柔軟要素226となっている。
図47は図44の構造の更に別の例であり、アクセス領域225が、基板202内の結合要素から離間した位置に形成された孔230によって生成されている。この例では、ユーザは、例えばスタイラス又はユーザの指先で、タッチセンサ膜224に直接触れる。
図48は、平行な離間した第1電極233の組と、平行な離間した第2電極234の組からなる格子232を備えた基板202の簡略化された部分上面図である。第1及び第2電極233、234は互いに垂直な方向を向いている。電極233、234は基板202上のどこでユーザが基板と接触しているかの指摘を提供するために、コンピュータ204と電気的に結合している。この技術は従来から用いられており、電極間を分離する材料が抵抗性の媒質か、或いは誘電性の媒質に応じて抵抗変化に基づくもの、或いは容量変化に基づくものがある。図48及び図49に示す容量タッチ電極は、一般に、電極間の電界がタッチの影響を受けて誘電体の表面に伝わるように設計されている。電極233、234は、コンピュータ204からの画像送信を妨げないように本質的に透明であることが好ましい。容量タッチセンサにおいては、図48及び図49に示される2電極は、基板202の材料276のような誘電性媒質によって離間している。図49に示すように、導体233、234間の電気力線278は指F又はスタイラス等の別の誘電性又は導電性媒質の存在により変化しうる。電気力線278の当該変化は導体233と234間の静電容量の変化を引き起こし、当該静電容量の変化がタッチ位置を確定するために電気回路により測定される。上記技術の優れた説明が、マイクロチップ社のTB3064ドキュメント、及びフリースケール・セミコンダクタ社のAN3863アプリケーションノートに与えられている。
図50〜図70は、おもちゃ、トークン、ゲーム操作片、上述したブリックおもちゃ10等の種々の遊戯片、及び基板組立品200間の対話に関連する。以下の図では、説明を簡単にするため、具体的な遊戯片は典型的にブリックおもちゃ10として説明することにする。しかしながら、ブリックおもちゃ10以外の遊戯片も一般に使用されてよい。
図50は図36の基板組立品200の簡略化された上面図であり、基板202の表示領域208上に投影された画像222を示している。ブリックおもちゃ10又は他の遊戯片の基板上の場所に基づいて、メッセージ又は信号等の情報が、画像によりブリックおもちゃに提供されることができる。
図51は、図50と類似の図であるが、表示スクリーン206により生成された画像222の一部が、第1信号235を介して情報をブリックおもちゃ10に伝えるためにぼやけている。一般に、画像222の全部又は一部の強度を変化させることで、可視画像223と、第1信号235と呼ばれることもある光学的に符号化されたメッセージ画像235とを含む一体の可視画像222が生成され、情報をブリックおもちゃ10に送信することが可能となる。
いくつかの例では、コンピュータ204は時間により変化する強度の時系列として光学的に符号化されたメッセージを送信する。これらの強度変化は、光学的に符号化されたメッセージの受信及び応答が可能な、基板202に配されたブリックおもちゃ10によって受信される。光検出器42を備え、インテリジェントブリックおもちゃ10とも呼ばれることもある構成の一例が、図2、図4、図59及び図64に示されている。図50及び図51に示すように、強度変化は個々の結合要素14の下方の/隣接する表示領域208内の画素の一区画に局在させることができる。ある結合要素14で強度変化の形式でメッセージが送信された後、基板202全体を走査するように、同様の動作が次の結合要素14に対して実行される。基板202上に置かれたインテリジェントブリックおもちゃ10は、図59に示され、図64〜67を参照して後述されるように、例えば光学、無線、又は音による符号化された第2信号238を介して、図52に示す基板202上の1以上のレセプタ236に応答する。好ましくは、どの時点においても、ただ1つの結合要素14及び1つのブリックおもちゃ10のみがメッセージにより刺激され、ただ1つのブリックおもちゃ10がコンピュータ204のレセプタ236へ第2信号238を送信する。ブリックおもちゃ10から送信されるメッセージは、基板202上に置かれたブリックおもちゃの種類についての情報を含んでいてよい。その後、コンピュータ204は、符号化されたメッセージを送信した画素の一画を把握していることから、そのプロパティ情報を通信するブリックおもちゃ10の位置を把握する。この方法でコンピュータ204はその上に置かれた複数のインテリジェントブリックおもちゃ10に対し、機能を実行するように命令し、又は、更に表示領域208上に表示される画像222をインタラクティブに変更して、基板組立品200がその上に置かれたブリックおもちゃ10に応答するゲーミング機能を実行する。基板202上に配された一層のブリックおもちゃ10の複数はこの方法で対話できる。
いくつかの例では、個々の結合要素14における画素の各区画に異なる符号化された強度変化を同時に持たせ、刺激される位置をメッセージに符号化することで、異なる光学的に符号化されたメッセージを用いて2以上の位置を同時に刺激することが可能となる。CDMA(符号分割多重接続)携帯電話機やアンチコリジョン対応の近距離無線通信(NFC)タグの例のように、1以上のブリックおもちゃ10が1以上のレセプタ236と同時通信することが可能である。基板202上に取り付けられたブリックおもちゃ10の夫々が、表示スクリーン206から受信するメッセージにブリックおもちゃのプロパティ情報を加えて送信することで、画像生成機器204がその上に置かれたブリックおもちゃの位置及び種類を算出することが可能となる。
画像生成機器204により送信されたメッセージを符号化する強度変化は、表示領域208の全体を視認するユーザにとって視覚できない程度であるが、表示領域208上に配置されるブリックおもちゃ10上の高感度の電子機器によって検知可能とすることができることを、技術者は理解できる。符号化は、動く画像の強度変化を超えて検出できるように適度に複雑なものとすることができる。例えば、40KHz程度の搬送波でメッセージを符号化する赤外リモコンの例のように、符号化されるメッセージは既知の周波数の搬送波で符号化されてもよい。小型の光学受信機の例としては、ジーメンス社製のSFH506 赤外受信機/復調機があり、これは変調された光信号からデジタルのデータ列を生成することが可能な完全に一体化された機器である。上記の符号化は、多数のラジオ局、及び無線周波数ノイズ源が媒質中に介在していても、一のラジオ局の視聴が可能であるのと略同様の方式で、画像変調の結果としての信号が、符号化されるメッセージから区別されることを可能にする。
画像生成機器204からブリックおもちゃ10への通信は、限定されないが、ブリック種情報の送信、アバター画像の送信、保有ゲーミング能力/武器の送信、新規アバター画像の受信、新規ゲーミング能力/武器の受信、X秒間無線タグ/無線トランスポンダを有効化、等の一以上の情報要求や送信情報を含む。
ブリックおもちゃ10からレセプタ236を介した表示コンピュータ204へ戻る通信は、下記の例により行うことができるが、これに限られるものではない:
1)ブリックおもちゃ10から送信され、基板組立品200に取り付けられたレセプタ236として作用する1以上のマイクによって受信される可聴又は不可聴の音。例として、アナログ・デバイセズ社製のADAU1772チップ等の音声符号復号チップを用いた音声モデムとして実装される。
2)空気中又は基板202内の導光部を介して1以上の光レセプタ236へと送信される可視又は不可視の光符号化されたメッセージ。例として、ジーメンス社製のSFH506等の小型光学受信機を用いて実装される。
3)限定されないが、STマイクロエレクトロニクス社製のSPBT2532C2.AT等のモジュール実装されたBluetooth、テキサス・インスツルメンツ社製のCC2520等のIC実装されたZigbee(登録商標)、テキサス・インスツルメンツ社製のTRF7970A等のIC実装された無線タグ、等の符号化された無線信号。
ブリックおもちゃ10から基板組立品200への通信は、下記の情報を含むが、これに限られるものではない:
1)基板202上に置かれたブリックおもちゃ10の大きさ及び形状、
2)ブリックおもちゃ10内部に設けられたセンサからの情報、
3)ゲーミング、特性、特別な能力武器、又は、ブリックおもちゃ10のアバターの外観、
4)シリアル番号、例えば上記(1)又は(3)の情報を提供するために、表示部に取り付けられたコンピュータ機器上又はインターネット上の参照テーブルへのアドレス。
図52は、基板202の表示領域208に取り付けられたブリックおもちゃ10から第2信号238を受信することができるレセプタ236を備えた基板組立品200を上から見た平面図である。第2信号238は、基板202の表示領域208上に投影される画像222である第1信号235により提供される情報に応答して生成される。ブリックおもちゃ10により生成される信号は、ブリックおもちゃの種類等についての情報や、符号化位置情報データを含む基板から受信されたメッセージの一部、等の付加的情報を含むことができる。
表示部からのメッセージは時間的によりはむしろ、例えば1次元又は2次元のバーコード等によって、空間的に符号化されることが可能である。図53は、第1信号235として作用する画像の一部が2次元バーコード235の形式となっており、基板202の表示領域208上に置かれたブリックおもちゃ10により走査、又は画像化されることのできる例を説明している。ブリックおもちゃ10はコンピュータ204に自身の特性や視覚したバーコードについてメッセージを送信し、コンピュータ204が基板202上に置かれたブリックおもちゃ10の位置及び種類を算出することを可能にする。
図54に示す走査ルーチンの型通りなソフトウェア実装の一例では、画像生成機器204を介してブリック10へメッセージを送信する。実装される例示の方法は、表示スクリーン206上の画像222が図55に示すメモリ(表示RAM)に保存されることを実現することによって、最も良く理解される。限定されない例として、1024×768のメモリアレイを有し、当該メモリアレイの夫々の場所が典型的には夫々8ビット又は16ビットの3つのRGB(赤、青、緑)値を保持し、色強度として0〜255又は0〜65535までの階調表現が可能な1024×768ディスプレイが挙げられる。これら場所の各強度を図56に示すD(n)とする。nは空間的位置を示す。1024×768=786432の場合、nは1から786432の範囲となる。「強度」は各RGB値の単純和とし、3つの全てのRGB値を等倍することにより、色彩を変えることなく強度を変えることができる。また、僅かな色彩の変化等の他の変形は、メッセージの符号化のために利用されることが可能である。
同様に、図55〜図57に示すように、アレイの点(n)のデータと画像の対応する点(n)との間の対応関係を有する他のデータ用に、別の1024×768メモリアレイを定義できる。I(n)は表示しようとする画像であることができ、走査ソフトウェアに並行して実行されるゲーミングソフトウェアによって典型的には独立に生成される。C(n)は、図56に示すD(n)=I(n)+C(n)のように、画像データの上に加算される通信データである。(n)は画像の空間変化を表しているが、当該式はD(n)(t)=I(n)(t)+C(n)(t)のように時間tの関数でもあり、画像及び通信データの両方を時間的及び空間的に変化させることが可能となることが分かる。上記の時間的変化により、ゲーミングルーチンにより生成される動画像上に、シリアルの通信データが可能となる。上述した加算(+)は例示であり、代わりに他の数学関数とすることができる。他の例では、メッセージC(n)(t)を、LCDバックライトに向けてもよい。当該バックライトは、例えば個別にアドレス可能な白色LEDのアレイであることができる。
さらに、図57に示すように、画像データに加算されるべき通信データC(n)(t)は、これに限定されるものではないが、例えばメッセージM(n)(t)に変調関数U(n)(t)の乗算又は畳み込みによって得られるC(n)(t)=M(n)(t)×U(n)(t)によって生成される。この例において、C(n)(t)は表示画素(n)毎に変化する必要はなく、画素の一区画に対して同じメッセージであってよい。
変調関数U(n)(t)は、Asin(wt)のような簡単な一搬送波による振幅変調や、多数の機器と同時通信を可能とするCDMAのようなより複雑な方式とすることができる。
刺激されたブリックから受信されるデータの内容は、別の1024×768RAMに保持されることができる。この方法により、表示基板上に配置された全てのブリックおもちゃの位置、ゲーミング能力/武器又はアバター画像等の情報が、「マップ」として、同時に実行中の任意のゲーミングソフトウェアに利用可能となる。例として、そのような方法におけるデータ経路のブロック図を図55に示す。
図58は三角測量能力を有する基板202の可能な一実装を示している。この実装において、パッシブ又はアクティブ無線タグが内部に組み込まれた図59に示すブリックおもちゃ10が、基板202の表示領域208の外周に巻きついた対話アンテナコイル286を介して、NFC(近距離無線通信)読取装置285による問い合わせを受ける。読取装置285は、機器287を用いて、表示領域208に取り付けられたコンピュータ機器の近傍でNFCトランスポンダの問い合わせから得たデータを送信する。機器287は、限定されるものではないが、USB、フラッシュライトニングポート、又は、限定されないがBluetooth、WiFi又はZigBee等の無線トランスポンダ、等の無線接続であってよい。ブリックおもちゃ10内にパッシブ無線タグ284を備える場合、コイル286がタグからデータを読み出すとともに、RFID受信コイル288との間の近接の磁気結合を介して電源を供給する。無線タグ284は通常コイル286による問い合わせがあったときに送信するので、図59に示すように、光学的な「送信」メッセージ292(第1位置信号)が表示基板から同時に又は以前に受信されたときに、タグにデータ290(第2位置信号)の送信を可能にするだけの更なる回路を、ブリックおもちゃ内に設けることにより三角測量が実現される。基板202は典型的に画素の正方格子状の区画を、「送信」メッセージ292を用いて順次走査する。画素の区画の夫々は、典型的には、一辺の長さがブリックおもちゃを取り外し可能とする2つの隣接する結合間の間隔に等しい正方形であるが、これに限られるものではない。この方法で、基板上のブリックの位置及び種類が、基板202及び関連する画像生成機器204である基板組立品200によって確定される。最も安価なパッシブ無線タグは読み出し専用であり、固有の128ビットアドレスを含んでいる。読み出し専用タグの使用において、更に、ブリックの特性を含むデータベース又は参照テーブルを基板組立品200上、或いはインターネットを介してアクセス可能な遠隔地に設けておくことができる。そのようなデータベースは読み出し及び書き込みがされ、タグが読み出し専用であっても、ブリックおもちゃのバーチャル特性の更新及び修正を可能にする。ペットの識別に現在利用されている完全にカプセル化されたタグであるテキサス・インスツルメンツ社のTRPGR30TGC、及び、同テキサス・インスツルメンツ社のTRF7970A IC、並びにマイクロチップ・テクノロジー社のMCRF355/360は、僅かな変形を要するかもしれないが、上記機能を実現する実在の機器の例である。読取装置として必要な回路は、例えばマイクロチップ・テクノロジー社によるMCRF45Xリファレンスデザイン・アプリケーションノートAN759及びAN760内に与えられている。限定されるものではないが、複数のタグに対し同時に送信可能とするアンチコリジョン対応タグの利用等、より複雑な他のプロトコルを利用できる。
基板組立品200と対話可能であり、図59に示す方法で自身の位置を三角測量可能な遊戯片10も可能である。例として、図59に示したのと類似の方式で装備されたHot−Wheels(登録商標)のおもちゃ車両が、図58又は図60に示すように三角測量する基板202上を転がり、レーストラックの画像が、基板202の表示領域208上に、車両が当該レーストラックの中央に位置するように現れるものとしてよい。別の例では、図59のトランスポンダを備えたSmall Barbie Doll(登録商標)が、表示領域208上に置かれると、コンピュータ204の表示スクリーン206、及び基板202の表示領域208にティーパーティーを表示させ、関連する音を発生させるものとしてよい。実際に、スピーカ付きのBarbie人形は、基板202の表示領域208上のある位置に認識され、表示領域上の異なる位置に置かれた「Ken」人形と朗唱し、対話するために、(図55に記載された表示メッセージングシステムを介して)音声が送られるものとしてよい。当該「Ken」人形も、朗唱するために(当該表示メッセージングシステムを介して)異なる音声が送られるものとしてよい。閃光灯を備えたゲーミングトークン型の遊戯片が、勝利のためにディスプレイ上の正しい位置に配置されたことが認識されると、閃光の形でメッセージが送られるとしてもよい。
Google Nexus 10等の、典型的には、図58に示す表示スクリーン206の全体を一周しない小型の対話コイルを備えた、NFC読取装置を内蔵したタブレットコンピュータ及びスマートフォンが、NFCクレジットカード取引用に、及び、当該機器同士を結合し「タップ」することにより、当該機器間での写真やデータの転送用に、現在利用可能になっている。そのような機器は、その上に置かれた物体の位置を三角測量するために、図55に記載された実装を修正する必要があるだろう。
また、図59及び図60に示すように、ブリックおもちゃ又は他の遊戯片10が、異なる点に配置された2つの光学レセプタ237を備えることも可能である。夫々のレセプタは、その下方にある表示部がメッセージで刺激した場合に、そのレセプタによって光学的な「オン」メッセージが受信されたときに限り、NFCトランスポンダ248を有効とする。この方法で、おもちゃ上の2点の位置が、表示部を基準として確定されてよい。この情報は表示部に対するおもちゃの向きを決定することを可能とする。例として、懐中電灯の形状をしたブリックおもちゃが、ディスプレイ組立品上に置かれると、懐中電灯と認識されて表示部上に仮想的なビームを生成するものとしてよい。ビームの方向及び起点は遊戯片の位置及び向きから計算される。ビームは、表示部の面上に配された他の遊戯片により生じる仮想的な影を投影してもよく、或いは、さらに、表示部に表示された仮想的な物体に対して光を当て、その影を投影してもよい。
結合要素14は、表示部の平面内にブリックを拘束するが、表示部の当該面から持ち上げると容易に取り外すことができるように、ゆるく適合する基板上の突起又は窪みであってもよい。図60に示唆されるように、特に遊戯片が上面214に結合要素14により固定される構造を有したブリックおもちゃ10又は他の遊戯片ではない場合、表示領域208に結合要素14が無い構成例も可能である。
図61は一方向に延伸する列走査線240と、横断方向に延伸する行走査線242を備えた基板202の模式図であり、当該走査線が結合素子14同士の境界を形成している。電気コイル244が、行及び列走査線240、242と、その交差位置において、典型的にはコイルの直上に位置するブリックおもちゃとの通信のために接続されている。列及び行走査線240、242、及び電気コイル244は、その直上に置かれたブリックおもちゃに対し、無線波、電界又は磁界を介して、通信又は誘導結合した電力の提供、又はその両方を行うことができる。コイルと通信するのに必要な接続の数は、列及び行走査線240、242のX及びY方向に走査される格子により低減することができる。そのような基板202は、好ましくはマイクロコントローラ又はキーボードスキャナ回路等、XY線を走査し、限定されるものではないがUSB、Lightningポート、又はBluetooth等のプロトコルを介してコンピュータ機器と通信するための電子機器を有する。
図62は図61と類似の構造を示し、列及び行走査線240、242の夫々の交差位置に、結合要素14に隣接して、LED等の発光機器246を有している。LED246は、その直上に置かれ適切に構成されたブリックおもちゃ10に向けて、視認可能な、又は視認できない方法で点滅することによって、メッセージの送信又は光の形式による電力の提供、又はその両方を行うことができる。その後、ブリックおもちゃは1以上のレセプタ236を介し、図64〜図67に示すように、例えば無線波、可視光、又は不可視光、又は音を利用して基板組立品200に返信することができる。図64の例では、第1信号235が、ブリックおもちゃ10のマイク40、光検出器42、無線送受信機44又はカメラ48等の適切なセンサ素子30により受信される。その後、信号238が、演算制御素子32に提供され、演算制御素子32は、コンピュータ204の1以上のレセプタ236による受信のための第2信号238を生成するように、線39を介してアクチュエータ34と通信する。限定されるものではないが、アクチュエータ34の各種の例が図65〜図67に与えられている。そこでは、演算制御素子32からの電気的メッセージ294が増幅器58によって受信され、増幅器58が、基板へ第2信号を通信するため、音発生器82、又は光発生器30、又は無線又はNFC送受信機44の何れかへ信号を送る。限定されるものではないが、図65〜67に示すアクチュエータを基板に用いてもよい。
図62に示す構造において、取り外しを可能とする結合要素14毎に設けられた高密度の複数LED又は他の光発生器246は、一般的なLCDで可能な程度ほど精細ではないものの、グラフィック表示が可能なブリックおもちゃ基板202の基礎となりえる。そのような基板は、好ましくはXY線を走査し、限定されるものではないがUSB、Lightningポート、又はBluetooth等のプロトコルを介してコンピュータ機器と通信するための電子機器を有する。
図63及び図68は三角測量を行う送信機/レセプタ250を基板202の4隅に備え、基板上のブリックおもちゃ10の位置を判定可能な基板組立品200を示している。基板組立品200は基板組立品200上の異なる位置にある3以上の無線/NFC/音/光による送信機/レセプタ250を使用できる。これらの送信機/レセプタ250は、夫々、特定の信号を、好ましくは同時に発生し、個々のブリックおもちゃ10は機器250の夫々から受信したパルス間の遅延時間を測定する。そして、ブリックおもちゃ10はその位置を三角測量法により計算し、ブリックの種類及びその位置を、例えば無線、光又は音による伝送手段によって送信機/レセプタ250を通して返送することができる。上記の逆の構成も可能であり、等価である。その場合、ブリックおもちゃ10が信号を発して、当該信号が基板組立品200上の複数の送信機/レセプタ250により受信された時間差がブリックおもちゃの位置を示す。
基板組立品200の複数例は、カメラや光学認識等の受動的手段、又は、限定されるものではないが、無線タグや無線波三角測量等の能動的手段を用いてその上に置かれたブリックおもちゃ10の位置、方向及び特性を決定する能力を有してなる。また、基板202上に置かれたブリックおもちゃ10は、その向き及び運動を送信するためのセンサをその上に備えてもよい。例として、ブリックおもちゃの像(figure)は、よちよち歩き、又は歩行するように操作されると、基板上に表示される景観を、あたかもブリックおもちゃの像が環境を通過して歩いているかのように前進させるものとしてよい。
より小型のブリックおもちゃ10の基板202の上面214を横切る操作によって、2次元又は3次元のアバターが表示スクリーン206上に現れ、表示画像の他の特徴と対話するようにしてもよい。ブリックおもちゃ又はブリックおもちゃ像の仮想的な特性は基板組立品206上の、又は、操作対象のブリックおもちゃ10上の不揮発性メモリに保存されている。更に、操作されるブリックおもちゃ10の仮想的な特性は、基板202の上面214上の環境との対話に従って変更されてもよい。変更された特性は現実のブリックおもちゃ10内、又はインターネット上の遠隔地等の他の場所に保持され、ブリックおもちゃを別の基板組立品200へ移動させたときに、現在の基板組立品200が以前の基板組立品200における表示スクリーン206上の正確な環境を再現するほか、以前の基板組立品との過去の対話体験に基づきアバターの特性を再現する。
基板組立品200及びその上に置かれたブリックおもちゃ10の間の対話は、双方向であってよい。例として、類似であるが、より小型の表示機器を備えたブリックおもちゃ10は、その基板上の位置に応じて、その表面上に表示されるべき画像を受信するものとしてよい。例として、人物像のブリックおもちゃ10は、基板202上のビーチ場面に移動させたときに、その表示画像をビーチ用衣装に変更してよい。他の例として、ブリックおもちゃは、水の特徴を有する表示領域208の一部上に置かれると、水しぶきの音を発生することも可能である。その結果として、表示スクリーン206に更に水しぶきを表示してもよい。
三角測量能力を有する基板組立品200は仮想的な建築環境としても使用されてよい。ブリックおもちゃ10が上面214より上方で動かされると、同じブリックおもちゃ10のアバターが表示スクリーン206上に現れ、クリック/セメント動作/ジェスチャにより当該ブリックおもちゃに関連付けられたアバターが仮想の構造に固定され、上記手順が繰り返される。アバターは現実のブリックおもちゃと同じ形状である必要はなく、表示スクリーン206上に表示されるメニュー構造、又は、ブリックおもちゃ又は他の三角測量可能な物体のある物理的な操作によってアバターの形状が選択されるようにしてもよい。
別の例では、表示スクリーン206は、例えばブリックおもちゃの構造を構築するための、又は、イリノイ州ウィーリングにあるエレンコ・エレクトロニクス社が販売するSnap−Circuits(登録商標)のような取り外し可能な結合で構成された回路要素を有した電気回路を構築するための、図解による指示を表示してもよい。子供が容易に組み立てることができるように、ブリック又は回路要素の実物大の画像が表示スクリーン206上の、それが取り付けられるべき取り外し可能な結合要素14の下に表示されてもよい。
画像生成機器204は例としてiPad又は類似のコンピュータ機器が有することのできる全ての特徴を有していてよい点に留意すべきである。例えば、下記の1以上が可能である:タッチする画像に対する反応、再充電可能な電源、動作又は動作の時間変化、又は方向に対するプログラム可能な応答、一体型カメラ、Bluetooth接続、WiFi接続、NFC読取装置、動画再生能力、タッチ反応型の対話型ゲームを表示する能力、可聴信号又は光学的に符号化された伝送等を送受信する能力。
別の実施形態では、基板組立品200はモノポリー(登録商標)等のボードゲームを形成してもよい。モノポリーにおける駒、家、ホテルを全てブリックおもちゃとし、上述の通り、それらの動き及び位置が自動的に検知されるものとしてよい。別の例として、上に文字が記載されたブリックおもちゃを用いてスクラブル(Scrabble:登録商標)ゲームを遊ぶことができる。当該ブリックおもちゃはスクラブルのゲームボードを表示する上面214の上に置かれ、基板202上に置かれた文字タイルとして働くブリックおもちゃの位置及び種類を自動的に識別することにより、得点が自動で計算、表示されてよい。
別の実施形態では、ゲームの遊戯者がスマートフォン等のより小型のコンピュータ機器を用いて基板組立品200と対話してもよい。遊戯者の夫々が、小型コンピュータ機器上のソフトウェアと通信する基板組立品200上のソフトウェアを介して、表示スクリーン206上の主な表示画像に影響を及ぼす。上記の小型コンピュータ機器はまた、透明な基板が取り付けられていてもよく、小型コンピュータ機器の基板上にブリックおもちゃを配することで、より大型の基板組立品200の、又は基板202が設けられていない表示スクリーン206上の表示画像またはゲームに影響を及ぼすものとしてよい。複数の小型機器が、より大型の基板組立品200の環境と、同時に又は順番に通信を行い、影響を及ぼしてよい。当該環境は、例えばブリックおもちゃの駒の主な基板組立品200上の移動に応じて、例としてモノポリーにおける金がある遊技者から別の遊戯者に支払われ、その金額が主な基板組立品200上に表示され、小型コンピュータ機器同士で転送されるように、完全に対話的であってよい。
別の実施形態として、図69に示す光ファイバ274又は他の導光部が組み込まれた不透明、半透明又は透明なブリックおもちゃ10を使用して、表示面から離れる第3の方向へ表示画像及びメッセージを拡張し、向けることも可能である。この方法で、例えばキラキラと光るクリスマスツリー、又は小塔がキラキラと光る氷の城のブリックおもちゃを作成できる。導光部を有するクリスマスツリー形状のブリックおもちゃは、基板組立品200により認識されると、キラキラと光るパターンの表示によって自動的に照明される。留意すべき点は、この実施形態は、画像はブリックを介して視認されず、画像がブリックの表面に現れるものであるため、澄んだ又は透明のブリックおもちゃ10を有する他の実施形態と異なることである。図69において、画像をブリックおもちゃの2以上の面に向けるために、直線の平行な光ファイバ274と曲線の光ファイバ274の組み合わせが使用されている。他の例では、光ファイバ274の全てを同一種類とすることができる。
〈画像生成、及び遊戯片と対話する組立品の説明〉
画像を生成し、遊戯片と対話する組立品296の一例を図55及び図70に示す。この例では、画像222は可視画像223と、第1信号235と呼ばれることもある光学的に符号化されたメッセージ画像235とを含み、情報をブリックおもちゃ10又は他の遊戯片10へ送信することを可能とする。組立品296は、図70において、組立品296を構成するコンポーネント及び機器を現し、それら間の対話を提案する簡略化された模式図として示されている。留意すべきは、図70に関連するいくつかの例では、基板202は使用されず、むしろレセプタ236が、典型的にはタブレットコンピュータで構成された画像生成機器204と動作可能に結合している。そのような例において、ブリックおもちゃ10又は他の遊戯片10は、画像生成機器204の表示スクリーン206の直上に位置決めされる。他の例では、レセプタ236と一緒に基板202が使用され、レセプタ236は典型的に基板202に取り付けられる。どちらの場合も、レセプタ236は画像生成機器204と、典型的には無線接続によって動作可能に結合している。初めに、いくつかの定義と説明を順に行う。
光学的に符号化されたメッセージ画像235は、画像生成機器204の表示スクリーン206から、場合により表示領域208を介して、遊戯片10の光学表示メッセージセンサ237への一方向信号である。光学表示メッセージセンサ237は、光学的に符号化されたメッセージ画像235に少なくとも部分的に基づいて第1信号241を生成する、遊戯片10上の他のセンサと区別されるコンポーネントである。
第2信号238は、遊戯片10のメッセージトランスポンダ248とレセプタ236間の一方向又は双方向の処理である。遊戯片10上のこのメッセージトランスポンダ248は、遊戯片上の他のアクチュエータと区別される。メッセージトランスポンダ248は、例えばNFC、WiFi、Zigbee、Bluetooth、又は赤外信号であり得るが、これに限られるものではない。
センサ30は、第1信号235を受信する光学表示メッセージセンサ237と区別される。センサ30は、温度センサ、タッチセンサ、力センサ等のコンポーネントを含んでいてもよいが、これに限られるものではない。ブリックおもちゃ10がセンサ30を全く備えない例もある。
アクチュエータ34は、第2信号238を生成し、送信する遊戯片10上のメッセージトランスポンダ248と区別される。アクチュエータ34は、光発生器又は音発生器又は遊戯片10上の別のトランスポンダであってよいが、これに限られるものではない。センサ30と同様、ブリックおもちゃ10がアクチュエータ34を全く備えない例もある。
レセプタ236は遊戯片10上のメッセージトランスポンダ248と通信する。レセプタ236は一方向又は双方向のトランスポンダであってよい。以下に、光学的に符号化されたメッセージ画像235を用いてブリックおもちゃ10を三角測量し、ブリックおもちゃ10の典型的には表示スクリーン206を基準とした物理的位置を決定する方法の例を示す。
第1の例では、表示スクリーン206上を走査される同一の光学的に符号化されたメッセージ画像235が、画素の区画の複数を順番に走査される。この例では、メッセージは本質的に「メッセージトランスポンダ248をオンにせよ」といったものである。第1の光学的に符号化されたメッセージ画像が光学表示メッセージセンサ237によって受信されると、現在刺激される画素の区画上方にあるブリックおもちゃ10上で、所定期間、図55において送信機/送受信機として記載されたメッセージトランスポンダ248がオンする。これは、図55において受信機/送受信機と記載されたレセプタ236を介した画像生成装置204との、一方向又は双方向の第2のメッセージ対話を開始させる。レセプタ236は例えば無線トランスポンダであってよい。第2メッセージを受信した時において、光学的に符号化されたメッセージ画像235の位置は既知であるので、遊戯片10の位置が画像生成装置204に明らかになる。
別の例では、表示スクリーン206の異なる物理的場所で、異なった第1の光学的に符号化されたメッセージ画像235が送信される。これらの異なるメッセージ画像235はすべての場所で同時に送られるか、又は画素の一区画ごとに走査されることができる。メッセージ画像間の相違点は、これに限られるものではないが、例えば、刺激される場所のX、Y座標の符号化により決定されることができる。遊戯片10はこのメッセージを光学表示メッセージセンサ237を介して受信し、第1の光学的に符号化されたメッセージ画像235の受信時と必ずしも一致する必要はないが、次にレセプタ236と通信する時に、メッセージトランスポンダ248を介し、受信した第1の光学的に符号化されたメッセージ画像235に遊戯片10自身についてのデータを加えた内容を送信することができる。その後、画像生成機器204は遊戯片10の位置及び遊戯片10の種類を知る。
メッセージングは三角測量に加えて、又は三角測量に代えて行うことができる。例えば、光学的に符号化されたメッセージ画像235は遊戯片10上のアクチュエータ34に対するデータを含むことができる。例えば、アクチュエータ34に対するデータは、遊戯片10を青色に変えるものであり得る。この光学的に符号化されたメッセージ画像235は水を示す可視画像223と同時に送信され、水の可視画像上に置かれた遊戯片10の色を青色に変える。これはレセプタ236への第2信号238の生成を必要としないし、遊戯片10の位置の三角測量も必要としないことに留意すべきである。
別の例では、遊戯片10上のメッセージトランスポンダ248によってレセプタ236に向けて送信される第2信号238は、他のデータに加え、遊戯片10上のセンサ30からの付加的なデータを含んでいてもよい。例えば遊戯片10の温度がレセプタ236に送信されてもよく、又は、遊戯片10上のボタンの押下によって「射撃」信号をレセプタに送信することもできる。
第2信号238に関係した遊戯片10上のメッセージトランスポンダ248とレセプタ236間のメッセージ対話は、遊戯片10上のアクチュエータ34に対しデータを送信できるように、双方向であってよい。例えば、第2メッセージ対話を介して音声が、スピーカ型のアクチュエータに送信されることができる。
表示スクリーン206上の、又は使用される場合における基板202の表示領域208上の2以上の遊戯片10同士が、第1信号235及びこれに続くレセプタ236への第2信号に基づき表示スクリーンを介して相互に対話してもよい。例として、以下のものを含むが、これに限られるものではない。
2つの遊戯片10が互いに向き合うように配置され、各々の遊戯片の射撃ボタン型のセンサが押下されると、弾丸又は他の発射物の進行が、表示スクリーン上に直接、又は基板202が使用される場合は表示領域208上に視認できるように表示されてもよい。その後、命中すると遊戯片10を赤色に変えることができる。上記の対話は、射撃ボタンが押下されたことを符号化する第2信号238、及び、一方向の光学的に符号化されたメッセージ画像又はこの例では双方向通信である第2信号に加えて、位置を算出するために第1及び第2信号235、238を使用し、命中された遊戯片10に赤色に変化させる命令を送信する。
表示スクリーン206上の、又は使用される場合における基板202上の2以上の遊戯片10同士が、表示トランスポンダ248を使用することなく、直接、遊戯片‐遊戯片間信号254を介して対話してもよい。例えば、遊戯片10は第1の表示メッセージ画像中の情報を用いてその位置を算出し、その後、メッセージトランスポンダ248又は他の別個のトランスポンダを使用して直接他の遊戯片と通信してもよい。レセプタ236はこの通信に関与しない。
上述の説明において、上方、下方、上、底、超えて、下で、等の用語を使用したが、これらの語は明細書及び特許請求の範囲において発明の理解を助けるために用いられたものであり、限定する意味で用いたものではない。
本発明は、上述の好ましい実施形態及び例を参照することにより開示されたが、これらの例は限定する意味ではなく、具体例を示したものと理解されるべきである。本技術の熟練者が、本発明の精神及び下記請求の範囲の範囲内における変更及び組み合わせに気付くことは想定される。例えば、画像が、画像生成機器204と基板202の表示領域間を延伸する図39及び図40に示すファイバ光学アレイを用いて、表示領域208へ送信されてもよい。上記のファイバ光学アレイは、画像生成機器204上の表示スクリーン206から延伸しても、していなくてもよい。
以下の条項は基板組立品、画像を生成し遊戯片と対話する組立品、遊戯片の使用方法、画像生成方法、及びおもちゃ片の種々の例の態様を記載したものである。
(第1項)
取り外しが可能な状態で互いに結合可能に構成された複数の遊戯片と一緒に用いられる基板組立品であって、
結合要素、及び、前記結合要素に隣接する領域を備えた表示領域を有する基板と、
動作可能な状態で前記基板と結合した画像生成機器と、
前記画像生成機器により生成された画像を少なくとも前記基板の前記表示領域に向けて送信するための手段を備え、
前記結合要素は、遊戯片を取り外し可能な状態で前記表示領域に取り付け可能とする。
(第2項)
前記基板が内側領域を備え、前記表示領域と前記内側領域が基板の向かい合う側にある第1項の組立品。
(第3項)
前記基板が複数面を有し、前記表示領域が前記基板の少なくとも一面上にある第1項の組立品。
(第4項)
前記画像生成機器が、画像が生成される表示スクリーンを備える上記条項の何れか1項の組立品。
(第5項)
前記基板が内側領域を備え、前記表示領域と前記内側領域が基板の向かい合う側にあって、
前記基板の前記内側領域が、前記画像生成機器の前記表示スクリーンと対面している第4項の組立品。
(第6項)
前記画像送信手段が、前記表示スクリーン上に生成された画像が基板を通過し、前記基板の前記表示領域で視認することができるように、前記基板の概ね透明な部分を備える第5項の組立品。
(第7項)
前記基板が前記画像生成機器に取り外しが可能な状態で取り付けられている第5項の組立品。
(第8項)
道具を使用することなく、前記基板が前記画像生成機器に取り外しが可能な状態で取り付けられている第7項の組立品。
(第9項)
前記画像生成機器が、コンピュータを備える第7項の組立品。
(第10項)
結合要素を使用して前記表示領域上の第1の位置に取り外しが可能な状態で取り付けられ、メッセージを生成可能な遊戯片をさらに備え、
前記画像生成機器、前記遊戯片、及び前記基板のうち少なくとも1つが、一時的でない記憶媒体に保存された、プロセッサ上で実行されることで前記メッセージに従って前記プロセッサにフロー又は分岐からなる動作を実行させるためのコンピュータプログラム命令を備える上記条項の何れか1項の組立品。
(第11項)
基板が、前記表示スクリーンから離れた位置にある第1の部分、及び、前記表示スクリーンに直接向かい合う第2の部分を有する第5項の組立品。
(第12項)
前記第2の部分が前記表示スクリーン及び前記第1の部分に対して取り外し可能であり、交換可能である第11項の組立品。
(第13項)
前記第2の部分が前記表示スクリーンの全領域を事実上覆っている第12項の組立品。
(第14項)
前記第2の部分が前記表示スクリーンの一部領域のみを覆い、前記表示スクリーンの別の一部と直接の視覚アクセスを可能とする開いた領域を定義している第11項の組立品。
(第15項)
前記基板が、前記開いた領域を完全に覆い、前記開いた領域に収まる大きさの取り外し可能で交換可能な第3の部分を備える第14項の組立品。
(第16項)
画像生成機器により生成された画像が前記基板を通過し、当該画像が前記結合要素、及び前記結合要素に隣接する領域を通して視認可能である第1〜5項、及び第7〜13項の何れかの組立品。
(第17項)
前記画像生成機器が、前記基板の前記表示領域で2次元画像又は3次元画像として視覚可能な画像を生成する上記条項の何れか1項の組立品。
(第18項)
前記画像生成機器が、前記基板の前記表示領域に立体視用の2つの個別の画像を生成する第1〜16項の組立品。
(第19項)
前記画像生成機器が、前記基板の前記表示領域と関連したホログラムを生成するための、固定のまたは変化する干渉パターンを生成する空間光変調器を備える第1〜16項の組立品。
(第20項)
前記画像送信手段が、前記画像生成機器を前記表示領域と動作可能な状態で結合させる光学的信号伝送線を備える上記条項の何れか1項の組立品。
(第21項)
結合要素を使用して前記表示領域の第1の位置に取り外し可能な状態で取り付けられた遊戯片と、少なくとも(1)前記基板から前記遊戯片へのエネルギーの伝達、及び(2)前記遊戯片への信号の送信及び前記遊戯片からの信号の受信、の何れか1つのための磁場を生成するコイルと、をさらに備える上記条項の何れか1項の組立品。
(第22項)
結合要素を使用して前記表示領域の第1の位置に取り外し可能な状態で取り付けられた遊戯片をさらに備え、
前記遊戯片が、前記遊戯片による光学的信号の受信に基づいて活性化可能な無線自動識別装置(RFID)及び近距離無線通信(NFC)トランスポンダの少なくとも何れか1つを備える第1〜20項の組立品。
(第23項)
結合要素を使用して前記表示領域の第1の位置に取り外し可能な状態で取り付けられた遊戯片をさらに備え、
前記遊戯片が、第1のトランスポンダと第1のセンサの何れかから選択される第1の機器、及び、第2のトランスポンダと第2のアクチュエータの何れかから選択される第2の機器を備え、前記第2の機器が、前記第1の機器からのメッセージ及びセンサ値の少なくとも何れか1つの受信によって活性化される第1〜20項の組立品。
(第24項)
前記メッセージ及び前記センサ値の前記少なくとも何れか1つが、無線及び光学信号を含み、音、磁気、電磁気の種類の信号から選択される信号である第23項の組立品。
(第25項)
結合要素を使用して前記表示領域の第1の位置に取り外し可能な状態で取り付けられた遊戯片をさらに備え、
前記遊戯片が、前記表示領域と対向する第1外表面領域と、第2外表面領域を有する外表面を有し、前記表示領域に与えられた画像が前記第2外表面領域に現れるように、前記第1外表面領域から前記第2外表面領域へと延伸する導光要素を備える第1〜5項、第7〜15項、及び第21〜24項の何れか1項の組立品。
(第26項)
前記画像生成機器と動作可能に結合したタッチセンサ膜を備え、
前記基板がタッチセンサ膜を覆う複数のアクセス領域を備え、前記アクセス領域の少なくとも選択された1つにおいて前記膜へのタッチ入力をユーザに提供可能とする上記条項の何れか1項の組立品。
(第27項)
前記アクセス領域が前記結合要素と同じ場所にある、第26項の組立品。
(第28項)
前記結合要素が前記タッチセンサ膜から離間した第1の位置から前記基板の一部が前記タッチセンサ膜と接触する第2の位置へと、前記タッチセンサ膜に向かって移動できるように、前記アクセス領域が、複数の前記結合要素を当該結合要素に隣接する領域に接続する柔軟要素を備える第27項の組立品。
(第29項)
前記アクセス領域が、前記表示領域を通すように形成された開口部を備える第26項の組立品。
(第30項)
前記タッチセンサ膜が、前記基板及び前記画像生成機器から選択される何れか1つの一部である第26項の組立品。
(第31項)
前記基板が、離間した電極の第1組と第2組で構成された格子を備え、電極の前記第1組は電極の前記第2組に対して横断方向に延伸し、電極の前記第1組及び前記第2組が前記画像生成機器と動作可能に結合する上記条項の何れか1項の組立品。
(第32項)
電極の前記第1組と前記第2組が、複数の交差位置で交差し、複数の前記交差位置において、前記信号送信機及び信号受信機の少なくとも何れか1つが前記第1組及び第2組の電極と電気的に接続している第31項の組立品。
(第33項)
前記信号送信機及び信号受信機の少なくとも何れか1つが、光トランスポンダ及び電気コイルの少なくとも何れか1つである第32項の組立品。
(第34項)
前記基板組立品が、レセプタ、結合要素を使用して前記表示領域上の第1の位置に取り外し可能な状態で取り付けられた第1の遊戯片、及び、前記基板組立品に備え付けられ、前記第1の位置にある前記第1の遊戯片に向けて第1位置信号を生成する少なくとも3つの空間的に別々の位置発生器を備え、
前記第1の位置にある前記第1の遊戯片は、前記第1位置信号に応答し、前記レセプタに向けて第2位置信号を生成可能であることにより、前記第1の位置にある前記第1の遊戯片の存在を検知し、
前記基板組立品は、前記第2信号に基づいて前記遊戯片の位置を算出可能に構成されている上記条項の何れか1項の組立品。
(第35項)
前記位置発生器の少なくとも1つが、前記レセプタを含む第34項の組立品。
(第36項)
前記第1の遊戯片が、前記少なくとも3つの空間的に別々の位置発生器からの前記第1位置信号間の差に基づいて前記第2信号を算出する第34項の組立品。
(第37項)
前記差が時間差である、第36項の組立品。
(第38項)
前記基板組立品が、少なくとも3つの空間的に別々の位置レセプタを有するレセプタ、及び結合要素を使用して前記表示領域上の第1の位置に取り外し可能な状態で取り付けられた第1位置信号生成遊戯片を備え、前記第1位置信号生成遊戯片は前記位置レセプタへ送信のために第1位置信号を生成可能であり、
前記レセプタは、前記空間的に別々の位置レセプタによって受信された第1位置信号間の差に基づいて前記遊戯片の位置を算出可能に構成されている第1〜33項の何れか1項の組立品。
(第39項)
前記差の解析が時間差の解析を含む、第38項の組立品。
(第40項)
遊戯片支持面を有する基板体、
前記遊戯片支持面の一位置にある遊戯片、及び
前記遊戯片支持面上の前記位置における前記遊戯片の存在を示す信号を生成するために前記遊戯片及び前記基板体と関連付けられた三角測量手段を備えた基板組立品。
(第41項)
前記基板体が、前記遊戯片が前記遊戯片支持面に対して取り外し可能な状態で取り付けられるための結合要素を備える第40項の基板組立品。
(第42項)
その上に画像を生成することのできる表示スクリーンを有する画像生成器、及び、取り外し可能な状態で互いに結合可能に構成される複数の遊戯片と一緒に用いられる基板であって、
前記基板は表示領域を有する本体部を備え、前記表示領域が、前記遊戯片を前記表示領域に取り外し可能な状態で取り付け可能とする結合要素と、前記結合要素に隣接する領域を有し、
前記本体部は内側領域を更に備え、前記表示領域と前記内側領域が前記本体部の向かい合う側にあり、
前記本体部の前記内側領域が前記画像生成器の前記表示スクリーンに隣接して位置するように、前記本体部が画像生成器に取り外し可能な状態で取り付け可能とする取り付け構造を備え、
前記内側領域と前記表示領域の間の前記本体部の少なくとも一部が、前記画像生成器の前記表示スクリーンに生成された画像が前記本体部を通って前記表示領域へと通過し、前記結合要素及び前記結合要素と隣接する領域において視認可能なように、概ね透明に構成されている基板。
(第43項)
画像を生成し、遊戯片と対話する(interacting)組立品であって、
その上に生成された画像を表示することのできる表示スクリーンを有し、前記生成された画像が視覚画像と光学的に符号化されたメッセージ画像が一体化された画像を含む画像生成機器、
前記画像生成機器と動作可能な状態で結合したレセプタ、及び、
前記表示スクリーンに対して第1の位置にある第1の遊戯片を備え、
前記第1の遊戯片が、
前記視覚画像と光学的に符号化されたメッセージ画像が一体化された画像を受信し、前記光学的に符号化されたメッセージ画像に少なくとも部分的に基づいて第1の信号を生成する光学表示メッセージセンサと、
前記光学表示メッセージセンサから少なくとも前記第1の信号を受信するため前記光学表示メッセージセンサと結合したメッセージトランスポンダと、を備え、
前記メッセージトランスポンダは、前記第1の信号に少なくとも部分的に基づいて第2の信号を生成し前記レセプタに送信するために前記レセプタと結合している組立品。
(第44項)
前記レセプタが、少なくとも音レセプタ、電磁放射レセプタ、及び、磁界レセプタの少なくとも何れか1つであり、前記第2の信号は音第2信号、電磁放射第2信号、磁界第2信号のうちの対応する1つである第43項の組立品。
(第45項)
前記表示スクリーン上に取り付け可能な基板を備え、
前記基板は表示領域を有し、前記表示領域が、前記遊戯片を前記表示領域に取り外し可能な状態で取り付け可能とする結合要素を備える第43項又は第44項の組立品。
(第46項)
前記光学的に符号化されたメッセージ画像は、ユーザに視認不可能とする第43〜45項の何れか1項の組立品。
(第47項)
前記光学的に符号化されたメッセージ画像は、特定の遊戯片を宛先とするように符号化された情報を含む、第43〜46項の何れか1項の組立品。
(第48項)
前記第2の信号が、(1)前記第1の遊戯片のグラフィック表現、(2)前記第1の遊戯片についての他の情報、及び(3)前記第1の遊戯片についての情報を有している局所データベース、遠隔データベース、参照テーブルのうち少なくとも何れか1つへのアドレス、のうち1以上を備える第43〜47項の何れか1項の組立品。
(第49項)
前記光学的に符号化されたメッセージ画像の前記表示スクリーン上の物理的位置に応じて、前記光学的に符号化されたメッセージ画像が変化する第43〜48項の何れか1項の組立品。
(第50項)
前記光学的に符号化されたメッセージ画像が、(1)前記物理的位置の座標、(2)前記物理的位置における前記生成された画像の前記視覚画像部分についての情報、(3)前記遊戯片に対するゲームデータ、及び(4)前記遊戯片上のアクチュエータに対するデータ、のうち少なくとも1つに関する情報を含む、第49項の組立品。
(第51項)
前記光学的に符号化されたメッセージ画像が前記表示スクリーン上の複数の物理的位置で生成され、
第2の遊戯片が、前記表示スクリーンに対して第2の位置にある第43〜50項の何れか1項の組立品。
(第52項)
第2の画像生成機器と、
前記第2の画像生成機器の前記表示スクリーンに対して第2の位置にある第2の遊戯片と、を更に有し、
前記第1及び第2の画像生成機器が動作可能に結合し、
前記第1の遊戯片からの前記第2の信号に少なくとも部分的に基づいた前記第2の遊戯片への前記光学的に符号化されたメッセージ画像を備える、第43〜51項の何れか1項の組立品。
(第53項)
前記表示スクリーンに対して第2の位置にある第2の遊戯片を更に有し、前記第1の遊戯片からの前記第2の信号に少なくとも部分的に基づいた前記第2の遊戯片への前記光学的に符号化されたメッセージ画像を備える、第43〜51項の何れか1項の組立品。
(第54項)
前記第1の遊戯片、及び前記第2の遊戯片の夫々が、相互にメッセージの転送を可能とする遊戯片−遊戯片間通信装置を備える第53項の組立品。
(第55項)
前記第1の遊戯片が、前記メッセージトランスポンダと動作可能な状態で結合した第2の光学表示メッセージセンサを備える第43〜54項の何れか一項の組立品。
(第56項)
前記第2の信号は、前記第1の遊戯片に対する光学的に符号化されたメッセージを表示する場所についての情報を前記画像生成機器に提示する、第43〜55項の何れか1項の組立品。
(第57項)
前記第1の遊戯片により生成される前記第2の信号が、前記光学メッセージセンサによる前記光学的に符号化されたメッセージ画像の受信後、ユーザ対話を伴うことなく、自動的に生成される第43〜56項の何れか1項の組立品。
(第58項)
前記第1の遊戯片が、前記メッセージトランスポンダと結合し、前記メッセージトランスポンダへセンサデータを提供するためのセンサを備え、前記第2の信号が少なくとも部分的に前記センサデータに基づいて生成される第43〜57項の何れか1項の組立品。
(第59項)
前記第1の遊戯片が、(1)前記光学表示メッセージセンサからのメッセージを受信するために、動作可能な状態で結合したアクチュエータ、及び(2)前記メッセージトランスポンダからメッセージを受信するために、動作可能な状態で結合したアクチュエータ、の少なくとも1つを備え、
前記メッセージが、前記アクチュエータの動作についてのデータを含む、第43〜58項の何れか1項の組立品。
(第60項)
前記アクチュエータの動作についての前記データは、前記アクチュエータに対し、色付き光の生成、画像の生成、音の生成、及び、運動のうちの少なくとも何れかを行わせるものである、第59項の組立品。
(第61項)
前記第1の位置に表示される前記光学的に符号化されたメッセージ画像が時間とともに変化可能である、第43〜60項の何れか1項の組立品。
(第62項)
エネルギーを伝送する近距離無線通信(NFC)アンテナを更に備え、前記遊戯片がエネルギーを受信するアンテナを備え、前記NFCアンテナが前記第1の遊戯片に電力を供給可能とする第43〜61項の何れか1項の組立品。
(第63項)
前記第1の遊戯片がメッセージを生成可能であり、
前記第1の遊戯片と前記画像生成機器の少なくとも何れか1つが、一時的でない記憶媒体に保存された、プロセッサ上で実行されることで前記メッセージに従って前記プロセッサにフロー又は分岐からなる動作を実行させるためのコンピュータプログラム命令を備える第43〜62項の何れか1項の組立品。
(第64項)
取り外しが可能な状態で互いに結合可能に構成された複数の遊戯片と一緒に用いられる基板及び遊戯片組立品であって、
結合要素、及び前記結合要素に隣接する領域を有する表示領域を有し、前記結合要素により前記遊戯片を前記表示領域に取り外し可能な状態で取り付け可能とする基板と、
その上に画像が生成される表示スクリーンを有するコンピュータと、を備え、
前記基板は、前記表示スクリーンを覆うように前記コンピュータに取り外し可能に取り付けられ、
前記基板は、前記表示スクリーンに生成された画像が前記基板を通過し、前記結合要素及び前記結合要素と隣接する領域を通って視認可能であり、前記基板の前記表示領域において視認されるように、概ね透明な部分を含み、
前記遊戯片が前記結合要素を使用して前記表示領域上の位置に取り外し可能な状態で取り付けられ、前記遊戯片はメッセージを生成可能であり、
前記コンピュータ、前記遊戯片及び前記基板の少なくとも何れか1つが、一時的でない記憶媒体に保存された、プロセッサ上で実行されることで前記メッセージに従って前記プロセッサにフロー又は分岐からなる動作を実行させるためのコンピュータプログラム命令を備える基板及び遊戯片組立品。
(第65項)
画像を生成し、遊戯片と対話する(interacting)組立品であって、
生成された画像をその上に表示することのできる表示スクリーンを有し、前記生成された画像は視覚画像と光学的に符号化されたメッセージ画像が一体化された画像を含み、前記光学的に符号化されたメッセージ画像はユーザに視認不可能とする画像生成機器、
前記画像生成機器と動作可能な状態で結合したレセプタ、及び、
前記表示スクリーンに対して第1及び第2の位置にある第1及び第2の遊戯片を備え、
前記光学的に符号化されたメッセージ画像は、前記表示スクリーン上の複数の物理的位置で生成され、第2の遊戯片が、前記表示スクリーンに対して第2の位置にあり、
前記第1及び第2の遊戯片が、夫々、
前記視覚画像と光学的に符号化されたメッセージ画像が一体化された画像を受信し、前記光学的に符号化されたメッセージ画像に少なくとも部分的に基づいて第1の信号を生成する光学表示メッセージセンサ、
前記光学表示メッセージセンサから少なくとも前記第1の信号を受信するため前記光学表示メッセージセンサと結合したメッセージトランスポンダを備え、
前記メッセージトランスポンダは、前記第1の信号に少なくとも部分的に基づいて第2の信号を生成し前記レセプタに送信するために前記レセプタと結合し、
前記第1の遊戯片により生成される前記第2の信号が、前記第1の遊戯片の前記光学メッセージセンサによる前記光学的に符号化されたメッセージ画像の受信後、更なるユーザ対話を伴うことなく、自動的に生成され、
前記第1及び第2の遊戯片の少なくとも何れか1つが、前記メッセージトランスポンダと結合し、前記メッセージトランスポンダへセンサデータを提供するためのセンサを備え、前記第2の信号が少なくとも部分的に前記センサデータに基づいて生成され、
前記第1及び第2の遊戯片の少なくとも何れか1つが、(1)自身の前記光学表示メッセージセンサからのメッセージを受信するために動作可能な状態で結合したアクチュエータ、及び(2)自身の前記メッセージトランスポンダからメッセージを受信するために動作可能な状態で結合したアクチュエータ、の少なくとも1つを備える組立品。
方法に関する条項
(第66項)
基板組立品と一緒に複数の遊戯片を使用する方法であって、前記遊戯片は、複数の前記遊戯片を取り外しが可能な状態で互いに結合可能とする第1の結合要素を有し、
前記方法が、
表示領域を有する基板上に遊戯片の1つを選択的に取り付ける工程と、
画像生成機器により生成された画像を少なくとも前記基板の前記表示領域へ送信する工程を有し、
前記表示領域が第2の結合要素を備え、前記第1及び第2の結合要素は遊戯片が前記表示領域に取り外し可能な状態で取り付け可能とするために相補的であり、前記基板が前記画像生成機器と動作可能に結合している方法。
(第67項)
前記画像を送信する工程が、前記画像生成機器の表示スクリーンに生成された画像を送信する工程と、
前記表示領域と前記基板の内側領域が前記基板の向かい合う側にあって、前記表示スクリーンに対向するように前記内側領域を位置決めする工程を有する第66項の方法。
(第68項)
前記画像を送信する工程が、前記表示スクリーン上に生成された画像が前記基板を通過し、前記基板の前記表示領域で視認されるために、画像を前記基板の概ね透明な部分を通って送信させることを含む第66又は67項の方法。
(第69項)
前記画像を送信する工程が、前記画像生成機器を前記表示領域と動作可能に結合する光学信号伝送線を通して画像を送信することを含む第66項の方法。
(第70項)
前記基板の複数のアクセス領域を介して前記画像生成機器と動作可能に結合したタッチセンサ膜にアクセスする工程を更に備え、前記膜へのタッチ入力を、前記アクセス領域の少なくとも選択された1つにおいてユーザに提供可能とする第66〜69項の何れか1項の方法。
(第71項)
前記選択的に取り付ける工程が、第1の遊戯片を前記表示領域上の第1の位置に取り外し可能な状態で取り付ける工程と、
前記基板組立品に関連付けられた少なくとも3つの空間的に別々の位置発生器による第1位置信号を生成する工程と、
前記第1位置信号に応答して、前記画像生成機器と動作可能時結合したレセプタへ向ける、前記第1位置信号生成遊戯片による第2信号を生成し、前記第1の位置の前記第1の遊戯片の存在を検出する工程と、
前記第2信号に基づいて前記遊戯片の位置を算出する工程を有する、第66〜70項の何れか1項の方法。
(第72項)
前記選択的に取り付ける工程が、第1の遊戯片を前記表示領域上の第1の位置に取り外し可能な状態で取り付ける工程と、
前記第1の遊戯片による第1位置信号を生成する工程と、
前記第1位置信号に応答して、前記画像生成機器と動作可能に結合した少なくとも3つの空間的に別々の位置レセプタによって複数の第2位置信号を生成し、前記第1の位置の前記第1の遊戯片の存在を検出する工程と、
前記第2信号に基づいて前記遊戯片の位置を算出する工程を有する、第66〜70項の何れか1項の方法。
(第73項)
画像を生成し、遊戯片と対話する(interacting)方法であって、
画像生成機器の表示スクリーン上に、視覚画像と光学的に符号化されたメッセージ画像が一体化された画像を含む画像を表示する工程と、
光学表示メッセージセンサ及びメッセージトランスポンダを備える第1の遊戯片を、前記表示スクリーンに対して第1の位置に配置する工程と、
前記光学表示メッセージセンサによって前記視覚画像と光学的に符号化されたメッセージ画像が一体化された画像を受信する工程と、
前記光学的に符号化されたメッセージ画像に少なくとも部分的に基づいて第1の信号を、前記光学表示メッセージセンサによって生成する工程と、
前記第1の信号を前記メッセージトランスポンダへ送信する工程と、
前記第1の信号に少なくとも部分的に基づいた第2の信号を、前記メッセージトランスポンダによって生成する工程と、
前記第2の信号を前記画像生成機器と動作可能な状態で結合したレセプタへ送信する工程と、を有する方法。
(第74項)
前記配置する工程が、前記第1の遊戯片を基板の表示領域の結合要素上に取り外し可能な状態で取り付けることにより実行される第73項の方法。
(第75項)
前記画像を表示する工程が、ユーザに視認不可能な光学的に符号化されたメッセージ画像を表示することを含む、第73又は74項の方法。
(第76項)
前記配置する工程が、複数の遊戯片を異なる位置に配置することを含み、
前記画像を表示する工程が、特定の遊戯片を宛先とするように符号化された情報を含む光学的に符号化されたメッセージ画像を表示することを含む、第73〜75項の何れか1項の方法。
(第77項)
前記画像を表示する工程が、その前記表示スクリーン上の物理的位置に応じて変化する光学的に符号化されたメッセージ画像を表示することを含む、第73〜76項の何れか1項の方法。
(第78項)
第2の画像生成機器の第2の表示スクリーン上に、第2の視覚画像と光学的に符号化されたメッセージ画像が一体化された画像を含む第2の画像を表示する工程と、
第2の光学表示メッセージセンサ及び第2のメッセージトランスポンダを備える第2の遊戯片を、前記第2の表示スクリーンに対して第2の位置に配置する工程と、
前記第2の光学表示メッセージセンサによって前記第2の視覚画像と光学的に符号化されたメッセージ画像が一体化された画像を受信する工程と、を更に有し、
前記第2の遊戯片への前記光学的に符号化されたメッセージ画像が、前記第1の遊戯片からの前記第2の信号に少なくとも部分的に基づいており、
前記第2の光学的に符号化されたメッセージ画像に少なくとも部分的に基づいて第1の信号を、前記第2の光学表示メッセージセンサによって生成する工程と、
前記第2の光学表示メッセージセンサからの前記第1の信号を前記第2のメッセージトランスポンダへ送信する工程と、
前記第1の信号に少なくとも部分的に基づいた第2の信号を、前記第2のメッセージトランスポンダによって生成する工程と、
前記第2のメッセージトランスポンダからの前記第2の信号を、前記第2の画像生成機器と動作可能な状態で結合した第2のレセプタへ送信する工程と、を有する第73〜77項の何れか1項の方法。
(第79項)
第2の光学的に符号化されたメッセージ画像の受信のために、第2の遊戯片を前記表示スクリーンに対して第2の位置に配置する工程を更に有し、
前記第2の光学的に符号化されたメッセージ画像が、前記第1の遊戯片からの前記第2の信号に少なくとも部分的に基づいている第73〜77項の何れか1項の方法。
(第80項)
前記第1及び第2の遊戯片の間でメッセージを送信する工程を更に有する、第79項の方法。
(第81項)
前記第2の信号を生成する工程が、前記光学表示メッセージセンサによる前記光学的に符号化されたメッセージ画像の受信後、更なるユーザ対話を伴うことなく行われる、第73〜80項の何れか1項の方法。
(第82項)
前記第1の遊戯片が前記メッセージトランスポンダと結合したセンサを備え、
前記センサによってセンサデータを生成し、前記第2の信号が前記センサデータに少なくとも部分的に基づいて生成されることができるように、前記センサデータを前記メッセージトランスポンダに送信する工程を更に有する第73〜81項の何れか1項の方法。
(第83項)
前記第1の遊戯片がアクチュエータを備え、
前記光学表示メッセージセンサ及び前記メッセージトランスポンダの少なくとも何れか1つから前記アクチュエータへ、前記アクチュエータの動作についてのデータを含むメッセージを送信する工程を更に有する、第73〜82項の何れか1項の方法。
おもちゃ片に関する条項
(第84項)
筐体、
前記筐体を、少なくとも1つの別のおもちゃ片の前記筐体に、取り外し可能な状態で結合させるための第1の結合要素、及び、
前記筐体内に携えられた動作組立品を備えたおもちゃ片であって、
前記動作組立品が、
ユーザにより再プログラム可能な演算制御素子、
入力値を検知可能で、前記演算制御素子と動作可能な状態で結合した少なくとも1つのセンサ素子を備え、
前記ユーザにより再プログラム可能な演算制御素子は、前記検知した入力値に少なくとも部分的に基づいてアクチュエータ出力を生成するように構成され、
前記アクチュエータ出力を受信するために、前記演算制御素子と動作可能な状態で結合した少なくとも1つのアクチュエータを備え、
電力を供給するために前記動作組立品と結合した電源を備えるおもちゃ片。
(第85項)
筐体、
前記筐体を、少なくとも1つの別のおもちゃ片の前記筐体に、取り外し可能な状態で結合させるための第1の結合要素、及び、
前記筐体内に携えられた動作組立品を備えたおもちゃ片であって、
前記動作組立品が、
演算制御素子、及び、
入力値を検知可能で、前記演算制御素子と動作可能な状態で結合した少なくとも1つのセンサ素子を備え、
前記演算制御素子は、現在検知した入力値と前回検知した入力値に少なくとも部分的に基づいてアクチュエータ出力を生成するように構成され、
前記アクチュエータ出力を受信するために、前記演算制御素子と動作可能な状態で結合した少なくとも1つのアクチュエータを備え、
電力を供給するために前記動作組立品と結合した電源を備えるおもちゃ片。
(第86項)
筐体、
前記筐体を、少なくとも1つの別のおもちゃ片の前記筐体に、取り外し可能な状態で結合させるための第1の結合要素、及び、
前記筐体内に携えられた動作組立品を備えたおもちゃ片であって、
前記動作組立品が、
演算制御素子、及び、
連続した入力値を検知可能で、前記演算制御素子と動作可能な状態で結合した少なくとも1つのセンサ素子を備え、
前記演算制御素子は、前記検知された連続した入力値に少なくとも部分的に基づいてアクチュエータ出力を生成するように構成され、
前記アクチュエータ出力を受信するために、前記演算制御素子と動作可能な状態で結合した少なくとも1つのアクチュエータを備え、
電力を供給するために前記動作組立品と結合した電源を備えるおもちゃ片。
(第87項)
前記演算制御素子は、内蔵ファームウェアが付属するマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラのうち選択された1つを備える、第84〜86項の何れか1項のおもちゃ片。
(第88項)
前記演算制御素子は、デジタル論理チップ、FPGA、ROM又はRAM内の参照テーブル、ファジー論理、及びアナログ回路の少なくとも1つを備える、第84〜87項の何れか1項のおもちゃ片。
(第89項)
前記演算制御素子は、検出、及び作動データを後の検索のために保存するように構成されている、第84〜88項の何れか1項のおもちゃ片。
(第90項)
前記演算制御素子が、ユーザにより再プログラム可能な演算制御素子である、第85項のおもちゃ片。
(第91項)
前記演算制御素子が、ユーザにより再プログラム可能な演算制御素子である、第86項のおもちゃ片。
(第92項)
前記アクチュエータ出力が、アクチュエータ出力の経時変化を含む、第84又は第85項の何れかのおもちゃ片。
(第93項)
前記アクチュエータ出力が、アクチュエータ出力の経時変化を含む、第86項のおもちゃ片。
(第94項)
前記電源が、充電可能な電気エネルギー保持素子、及び、動作可能な状態で前記充電可能な電気エネルギー保持素子と接続される誘導式の充電器を備える、第84〜93項の何れか1項のおもちゃ片。
(第95項)
前記電源が、充電可能な電気エネルギー保持素子、及び、動作可能な状態で前記充電可能な電気エネルギー保持素子と接続される太陽光収集充電器を備える、第84〜93項の何れか1項のおもちゃ片。
(第96項)
前記電源が、充電可能な電気エネルギー保持素子、及び、筐体に設けられ、前記充電可能な電気エネルギー貯蔵素子が外付けの電気エネルギー充電源と接続できるように前記充電可能な電気エネルギー保持素子に接続される電気コネクタを備える、第84〜93項の何れか1項のおもちゃ片。
(第97項)
前記電源が、取り外し可能で、取り換え可能なバッテリーの形式の電気エネルギー保持素子を備え、
前記筐体が、前記取り外し可能で取り換え可能なバッテリーにユーザがアクセス可能とするバッテリーアクセス素子を備える、第84〜96項の何れか1項のおもちゃ片。
(第98項)
前記センサ素子は、無線受信機及び無線送受信機の少なくとも1つを含む、第84〜97項の何れか1項のおもちゃ片。
(第99項)
前記センサ素子は、音受信機を含む、第84〜98項の何れか1項のおもちゃ片。
(第100項)
前記センサ素子は、可視光及び不可視光の少なくとも何れか1つを検出可能な光センサを含む、第84〜99項の何れか1項のおもちゃ片。
(第101項)
前記センサ素子は、軸傾きセンサ、ジャイロセンサ、重力センサ、及び加速度センサの少なくとも何れか1つを含む、第84〜100項の何れか1項のおもちゃ片。
(第102項)
前記センサ素子は、静止画及び動画の少なくとも1つを記録可能なデジタルカメラを含む、第84〜101項の何れか1項のおもちゃ片。
(第103項)
前記センサ素子は、前記おもちゃ片の周囲に対する位置の三角測量を可能とする位置測量可能受信機を含む、第84〜102項の何れか1項のおもちゃ片。
(第104項)
前記センサ素子は、把持力センサを含む、第84〜103項の何れか1項のおもちゃ片。
(第105項)
前記センサ素子は、スイッチを含む、第84〜104項の何れか1項のおもちゃ片。
(第106項)
前記センサ素子は、磁界センサを含む、第84〜105項の何れか1項のおもちゃ片。
(第107項)
前記センサ素子は、電界センサを含む、第84〜106項の何れか1項のおもちゃ片。
(第108項)
前記センサ素子は、温度センサを含む、第84〜107項の何れか1項のおもちゃ片。
(第109項)
前記センサ素子が、複数のセンサ素子を含む、第84〜108項の何れか1項のおもちゃ片。
(第110項)
前記センサ素子は、前記演算制御素子が受信するためのデータ信号を生成するように構成されたデータセンサ素子を含む、第84〜109項の何れか1項のおもちゃ片。
(第111項)
前記センサ素子は、前記センサ素子への入力に基づきアナログ信号を生成するように構成され、
前記演算制御素子が、前記センサ素子からの前記アナログ信号を前記アクチュエータ素子が受信するためのデジタル信号に変換するためのアナログ‐デジタル変換能力を有したマイクロコントローラを含み、
前記アクチュエータ素子が送信器の形式である、第110項のおもちゃ片。
(第112項)
前記送信器は、外部コンピュータ機器へデータを送信するように構成されている第111項のおもちゃ片。
(第113項)
前記データ収集センサ素子が、収集されたデータを無線により送信するように構成されている、第111項のおもちゃ片。
(第114項)
前記データ収集センサ素子が、収集されたデータを(1)リアルタイムで、又は(2)遅延を伴っての少なくとも何れかに従って、前記演算制御素子へ送信するように構成されている、第111項のおもちゃ片。
(第115項)
前記アクチュエータは、シャフト軸の周りを前記筐体に対して回転可能なシャフトを備える、第84〜114項の何れか1項のおもちゃ片。
(第116項)
前記センサ素子は、前記シャフトと動作可能に結合したシャフト角センサを備える、第115項のおもちゃ片。
(第117項)
前記アクチュエータは、シャフト軸に沿って筐体に対し直線方向に移動可能なシャフトを備える、第84〜116項の何れか1項のおもちゃ片。
(第118項)
前記センサ素子は、前記シャフトと動作可能に結合したシャフト線形位置センサを備える、第117項のおもちゃ片。
(第119項)
前記アクチュエータは、少なくとも1つのモータを備える、第84〜118項の何れか1項のおもちゃ片。
(第120項)
前記アクチュエータは、少なくとも1つの音響放射機器を備える、第84〜119項の何れか1項のおもちゃ片。
(第121項)
前記アクチュエータは、少なくとも1つの強度及び色が変更可能な又は固定の光源を備える、第84〜120項の何れか1項のおもちゃ片。
(第122項)
前記アクチュエータは、カラー又はモノクロのグラフィック又はテキスト表示部を備える、第84〜121項の何れか1項のおもちゃ片。
(第123項)
前記アクチュエータは、少なくとも1つの電気ソレノイドを備える、第84〜122項の何れか1項のおもちゃ片。
(第124項)
前記アクチュエータは、少なくとも1つの無線送信機又は送受信機を備える、第84〜123項の何れか1項のおもちゃ片。
(第125項)
複数のアクチュエータが一のおもちゃ片内に同時に存在している、第84〜124項の何れか1項のおもちゃ片。
(第126項)
前記片が、直方体の形状を有している、第84〜125項の何れか1項のおもちゃ片。
(第127項)
前記片が、
平行で互いに離間し、対向する第1面及び第2面と、
前記第1面及び第2面と接合され、前記第1面及び第2面に対し垂直方向を向いた、平行で互いに離間し、対向する第3面及び第4面と、
前記第1、第2、第3、第4面と接合され、平行で互いに離間し、対向する第5面及び第6面を有し、
前記第1、第2、第5、第6面が方形でない形状を定義する、第84〜126項の何れか1項のおもちゃ片。
(第128項)
前記方形でない形状が台形形状である、第127項のおもちゃ片。
(第129項)
前記おもちゃ片が、固有の電子的識別アドレスを有してなる第84〜128項の何れか1項のおもちゃ片。
(第130項)
前記おもちゃ片はグループ電子的識別アドレスを有し、前記グループ電子的識別アドレスを用いて複数の前記おもちゃ片を同時に指定可能とする、第129項のおもちゃ片。
(第131項)
前記筐体が、密閉された筐体である第84〜130項の何れか1項のおもちゃ片。
(第132項)
前記動作組立品が、
前記演算制御素子と動作可能な状態で結合し、入力を受信して前記入力に基づいて信号を生成するように構成されたセンサと、
一時的でない記憶媒体に保存された、プロセッサ上で実行されることで前記センサからの前記信号に従って前記プロセッサにプログラムの開始及び停止のほかフロー又は分岐を含む動作を実行させるためのコンピュータプログラム命令と、を更に備える第84〜131項の何れか1項のおもちゃ片。
(第133項)
前記動作組立品が、
前記演算制御素子と動作可能な状態で結合し、光学入力を受信して前記光学入力に基づいて光学信号を生成するように構成された光学センサと、
前記光学センサと動作可能な状態で結合し、前記光学信号の受信に基づいて活性化可能な無線自動識別装置(RFID)及び近距離無線通信(NFC)トランスポンダの少なくとも何れか1つと、を更に備える第84〜132項の何れか1項のおもちゃ片。
上述の説明において引用された全ての特許、特許出願、刊行物は、参照により取り込まれる。

Claims (9)

  1. 画像を生成し、遊戯片と対話する(interacting)組立品であって、
    その上に生成された画像を表示することのできる表示スクリーンを有し、前記生成された画像が視覚画像と光学的に符号化されたメッセージ画像が一体化された画像を含む画像生成機器、
    ユーザにタッチ入力の提供を可能とするために前記画像生成機器と動作可能に結合したタッチセンサ膜、
    前記画像生成機器と動作可能な状態で結合したレセプタ、及び、
    前記表示スクリーンに対して第1の位置にある第1の遊戯片を備え、
    前記第1の遊戯片が、
    前記視覚画像と光学的に符号化されたメッセージ画像が一体化された画像を受信し、前記光学的に符号化されたメッセージ画像に少なくとも部分的に基づいて第1の信号を生成する光学表示メッセージセンサと、
    前記光学表示メッセージセンサから少なくとも前記第1の信号を受信するため前記光学表示メッセージセンサと結合したメッセージトランスポンダと、を備え、
    前記メッセージトランスポンダは、前記第1の信号に少なくとも部分的に基づいて第2の信号を生成し前記レセプタに送信するために前記レセプタと結合していることを特徴とする組立品。
  2. 前記表示スクリーン上に取り付け可能な基板を備え、
    前記基板は表示領域を有し、前記表示領域が、前記遊戯片を前記表示領域に取り外し可能な状態で取り付け可能とする結合要素を備えることを特徴とする請求項1に記載の組立品。
  3. 前記光学的に符号化されたメッセージ画像が前記表示スクリーン上の複数の物理的位置で生成され、
    第2の遊戯片が、前記表示スクリーンに対して第2の位置にあることを特徴とする請求項1又は2に記載の組立品。
  4. 第2の画像生成機器と、
    前記第2の画像生成機器の前記表示スクリーンに対して第2の位置にある第2の遊戯片と、を更に有し、
    前記第1及び第2の画像生成機器が動作可能に結合し、
    前記第1の遊戯片からの前記第2の信号に少なくとも部分的に基づいた前記第2の遊戯片への前記光学的に符号化されたメッセージ画像を備えることを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の組立品。
  5. 前記第1の遊戯片が、前記メッセージトランスポンダと動作可能な状態で結合した第2の光学表示メッセージセンサを備えることを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の組立品。
  6. 前記第1の遊戯片が、前記メッセージトランスポンダと結合し、前記メッセージトランスポンダへセンサデータを提供するためのセンサを備え、前記第2の信号が少なくとも部分的に前記センサデータに基づいて生成されることを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の組立品。
  7. エネルギーを伝送する近距離無線通信(NFC)アンテナを更に備え、前記遊戯片がエネルギーを受信するアンテナを備え、前記NFCアンテナが前記第1の遊戯片に電力を供給可能とすることを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の組立品。
  8. 画像を生成し、遊戯片と対話する(interacting)組立品であって、
    生成された画像をその上に表示することのできる表示スクリーンを有し、前記生成された画像は視覚画像と光学的に符号化されたメッセージ画像が一体化された画像を含み、前記光学的に符号化されたメッセージ画像はユーザに視認不可能とする画像生成機器、
    ユーザにタッチ入力の提供を可能とするために前記画像生成機器と動作可能に結合したタッチセンサ膜、
    前記画像生成機器と動作可能な状態で結合したレセプタ、及び、
    前記表示スクリーンに対して第1及び第2の位置にある第1及び第2の遊戯片を備え、
    前記光学的に符号化されたメッセージ画像は、前記表示スクリーン上の複数の物理的位置で生成され、第2の遊戯片が、前記表示スクリーンに対して第2の位置にあり、
    前記第1及び第2の遊戯片が、夫々、
    前記視覚画像と光学的に符号化されたメッセージ画像が一体化された画像を受信し、前記光学的に符号化されたメッセージ画像に少なくとも部分的に基づいて第1の信号を生成する光学表示メッセージセンサ、
    前記光学表示メッセージセンサから少なくとも前記第1の信号を受信するため前記光学表示メッセージセンサと結合したメッセージトランスポンダを備え、
    前記メッセージトランスポンダは、前記第1の信号に少なくとも部分的に基づいて第2の信号を生成し前記レセプタに送信するために前記レセプタと結合し、
    前記第1の遊戯片により生成される前記第2の信号が、前記第1の遊戯片の前記光学メッセージセンサによる前記光学的に符号化されたメッセージ画像の受信後、更なるユーザ対話を伴うことなく、自動的に生成され、
    前記第1及び第2の遊戯片の少なくとも何れか1つが、前記メッセージトランスポンダと結合し、前記メッセージトランスポンダへセンサデータを提供するためのセンサを備え、前記第2の信号が少なくとも部分的に前記センサデータに基づいて生成され、
    前記第1及び第2の遊戯片の少なくとも何れか1つが、(1)自身の前記光学表示メッセージセンサからのメッセージを受信するために動作可能な状態で結合したアクチュエータ、及び(2)自身の前記メッセージトランスポンダからメッセージを受信するために動作可能な状態で結合したアクチュエータ、の少なくとも1つを備えることを特徴とする組立品。
  9. 画像を生成し、遊戯片と対話する(interacting)方法であって、
    ユーザにタッチ入力の提供を可能とするタッチセンサ膜を備えた画像生成機器の表示スクリーン上に、視覚画像と光学的に符号化されたメッセージ画像が一体化された画像を含む画像を表示する工程と、
    光学表示メッセージセンサ及びメッセージトランスポンダを備える第1の遊戯片を、前記表示スクリーンに対して第1の位置に配置する工程と、
    前記光学表示メッセージセンサによって前記視覚画像と光学的に符号化されたメッセージ画像が一体化された画像を受信する工程と、
    前記光学的に符号化されたメッセージ画像に少なくとも部分的に基づいて第1の信号を、前記光学表示メッセージセンサによって生成する工程と、
    前記第1の信号を前記メッセージトランスポンダへ送信する工程と、
    前記第1の信号に少なくとも部分的に基づいた第2の信号を、前記メッセージトランスポンダによって生成する工程と、
    前記第2の信号を前記画像生成機器と動作可能な状態で結合したレセプタへ送信する工程と、を有することを特徴とする方法。
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