(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」と称する。)について詳細に説明する。実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
【0014】
(第1実施形態)
図1に示すように、第1実施形態に係る玩具10は、玩具本体11と、玩具本体11に設けられる識別装置20とを有しており、識別装置20に取り付けられる識別対象物30の種類を識別し、この識別された識別対象物30の種類に応じて、光や音による演出を行う。なお、
図1では、使用者の腰に装着されるベルト型の玩具10を示すが、本発明の玩具は、ベルト型の玩具に格別に限定されるものではなく、玩具の種類・形態は任意である。
【0015】
図2に示すように、識別装置20は、複数種の識別対象物30を識別するものであり、識別対象物30が着脱可能に取り付けられる取り付け部21と、取り付け部21に配置される複数(この例では、8個)の発光素子22A〜22Hと、これら複数の発光素子22A〜22Hのそれぞれからの光を受光可能な1個の受光素子23とを有する。
【0016】
取り付け部21は、円形状の底面25と、この底面25の外周から立ち上がる円筒形状の周壁26と、周壁26の一部を外側に凹ませて形成した位置決め用凹部27とを有する。周壁26の内周面には、底面25の中心に向けて突出する複数(この例では、8枚)の仕切り壁28が設けられる。
【0017】
図3(a)に示すように、複数の発光素子22A〜22Hは、受光素子23を中心とする円周25a上で(この例では、底面25の周方向に沿って)、且つ、等間隔(この例では、45°の角度ピッチで等間隔)に配置される。複数の発光素子22A〜22Hのそれぞれは、光軸22a(
図2参照)を受光素子23に向けた姿勢で、隣り合う2枚の仕切り壁28の中間位置に配置される。発光素子22A〜22Hには、例えば、LED(発光ダイオード)を用いることができる。
【0018】
受光素子23は、底面25の中心位置に載置・固定される。受光素子23には、例えば、フォトダイオードを用いることができる。
【0019】
図2に戻る。
図2に示すように、識別対象物30は、任意の形状(この例では、円筒形状あるいは円柱形状)の対象物本体31と、対象物本体31の外周に設けられる位置決め用凸部32と、対象物本体31の先端面33に設けられる識別情報部35とを有する。なお、
図2では、識別情報部35を示すために、識別対象物30を上下反転させた向きで示している。
【0020】
位置決め用凸部32は、識別対象物30が取り付け部21に正規の向きで取り付けられたとき、位置決め用凹部27に嵌るようになっており、これにより、取り付け部21に対する識別対象物30の周方向の向きを規制することができる。なお、識別対象物30の周方向の向きを規制するための構成は、この例に格別に限定されるものではなく、任意である。
【0021】
識別情報部35は、発光素子22A〜22Hと受光素子23の隙間に挿入される部分であり、複数(この例では、8個)の被識別部36A〜36Hで構成される。複数の被識別部36A〜36Hは、識別対象物30が取り付け部21に取り付けられたとき、受光素子23を中心とする円周上に配置される共に、それぞれ、複数の発光素子22A〜22Hに対応する。
【0022】
複数の被識別部36A〜36Hは、発光素子22A〜22Hから受光素子23に至る光の経路(この例では、発光素子22A〜22Hと受光素子23を直線的に結ぶ経路)を遮断する遮光部37、あるいは、このような光の経路に光を透過させる透光部38のいずれかの構成から選択される。
【0023】
遮光部37は、先端面33から突出する円弧状の凸部である。透光部38は、遮光部37が設けられていない切り欠き部である。この例では、発光素子22A,22C,22E,22Gに対応する被識別部36A,36C,36E,36Gを遮光部37で構成し、発光素子22B,22D,22F,22Hに対応する被識別部36B,36D,36F,36Hを透光部38で構成している。なお、透孔部の形状は切り欠き部に限定されるものではなく、遮光部37同様、先端面33から突出する円弧状の凸部を形成し、当該凸部に光を透過させる孔を設けて透孔部とする等、光を通過させるという目的が果たせるのであればいかなる形状でも良い。
【0024】
図3(b)に示すように、識別対象物30を取り付け部21に取り付けた状態において、透光部38(例えば、被識別部36F)では、発光素子22Fから底面25の中心に向けて光が透過可能であるため、受光素子23は、発光素子22Fからの光を受光可能である(矢印(1))。
【0025】
一方、遮光部37(例えば、被識別部36C)では、発光素子22Cから底面25の中心に向く光の経路が遮断され、且つ、発光素子22Cを挟む2枚の仕切り壁28(
図3(a)参照)により発光素子22Cから底面25の周方向に向く光の経路も遮断される。このため、受光素子23は、発光素子22Cからの光を受光できない(矢印(2))。
【0026】
なお、
図2および
図3では、識別情報部35の構成の一例を示したが、複数の被識別部36A〜36Hのそれぞれは、遮光部37あるいは透光部38のいずれの構成でもよい。したがって、
図4に示すように、例えば、識別情報部35において、8箇所の被識別部36A〜36Hを設定した場合、各被識別部36A〜36Hは、遮光部37(
図3参照)および透光部38(
図3参照)の2通りの構成から選択可能であり、且つ、このような被識別部36A〜36Hが8箇所あるため、識別情報部35の構成には、2
8=256種類の選択肢がある。すなわち、複数の発光素子22A〜22Hから受光素子23に至る光の経路に対して互いに異なる遮光構造を備える256種類の識別対象物30を設定することができる。
【0027】
次に、玩具10の内部構成を
図5、
図6に基づいて説明する。
図5に示すように、識別装置20は、マイコンで構成される制御部42を有する。制御部42は、発光制御部43、判断部45および識別部46を有する。制御部42には、電源スイッチ47を介して電源48が接続される。制御部42では、スイッチ47がONになると、電流が流れて制御が始まる。なお、スイッチ47は、識別対象物30の着脱に応じて動作するスイッチ、あるいは、使用者によって操作されるスイッチなど各種のスイッチから任意に選択可能である。
【0028】
発光制御部43には、複数の発光素子22A〜22Hが接続される。発光制御部43は、識別対象物30が取り付け部21(
図2参照)に取り付けられたとき、または、取り付けられた後の所定のタイミングで、発光素子22A〜22Hを所定タイミングで順次発光させていく。
【0029】
受光素子23には、信号処理部51が接続されており、信号処理部51では、受光素子23が光を受光すると、受光素子23からの出力を信号処理し、その信号を判断部45に送信する。
【0030】
判断部45では、信号処理部51からの信号を受信し、その受信したタイミングにより、複数の発光素子22A〜22Hのうち、いずれの発光素子の光が受光素子23で受光されたかを特定する。すなわち、例えば、判断部45は、発光素子22Aが発光したタイミングで、信号処理部51からの信号を受信しなかった場合、受光素子23において光が受光されていないと判断し、したがって、発光素子22Aの光は受光素子23では受光されていないことを特定する。また、例えば、判断部45は、発光素子22Bが発光したタイミングで、信号処理部51から信号を受信した場合は、受光素子23において光が受光されたと判断し、発光素子22Bの光が受光素子23で受光されたことを特定する。このようにして、判断部45は、順次発光する複数の発光素子22A〜22Hのそれぞれについて、受光素子23で光が受光されたか否かを判断する。そして、識別部46では、受光素子23で光が受光された発光素子22A〜22Hの組み合わせ(以下、「受光パターン」と称する。)に基づいて、識別対象物30の種類を識別する。
【0031】
例えば、発光素子22A〜22Hを取り付け部21(
図2参照)に8個設け、被識別部36A〜36Hを識別対象物30に8箇所設定した場合、受光パターンの種類は、
図6に示すように、8個の発光素子22A〜22Hに対する受光の有無の組み合わせ数であり、8ビットの情報(♯1〜♯256の受光パターン)となる。制御部42(
図5参照)では、これら♯1〜♯256の受光パターンと、前述した識別対象物30(
図4参照)の256種類の識別情報とが予め対応付けられていて、これにより、取り付けられた識別対象物30(
図4参照)の種類を、取得した受光パターンから識別する。
【0032】
図5に戻る。
図5に示すように、玩具10は、演出部52、演出記憶部53および演出制御部55を有する。演出部52は、発光または発音のうち少なくとも一方による演出を出力する出力部であり、この例では、音声や効果音等を発する発音部(例えば、スピーカ)56と、所定の光を発する発光部(例えば、発光ダイオード)57とを有する。
【0033】
演出記憶部53は、識別対象物30の種類に対応する演出情報を記憶する。演出制御部55は、識別部46で識別された識別対象物30の種類に対応した演出情報を演出記憶部53から読み出し、この読み出した演出情報に基づいて、音や光による演出を演出部52に出力させる。
【0034】
以上、説明した第1実施形態によれば、複数の発光素子22A〜22Hおよび1個の受光素子23からなる光センサを用いて、識別対象物30の種類を識別することができる。したがって、低コストで且つ簡便な構造で識別対象物30を識別することができる。
【0035】
また、受光素子23を中心とする円周上に複数の発光素子22A〜22Hを配置したので、複数の発光素子22A〜22Hのそれぞれの光軸22aを1個の受光素子23に容易に向けることができる。
【0036】
これに対して、複数の発光素子を直線上に並べることも可能である。しかし、この場合、複数の発光素子からの光を1個の受光素子に受光させるためには、光学レンズが必要になるため、コストが高くなる。
【0037】
この点、識別装置20では、複数の発光素子22A〜22Hのそれぞれの光軸22aを1個の受光素子23に容易に向けることができるので、光学レンズが不要であり、より安価な識別装置20を得ることができる。また、複数の発光素子22A〜22Hおよび受光素子23を小さいスペースに収めることができるので、例えば、発光素子22A〜22H、受光素子23、制御部42などを1枚の基板上に搭載することができ、より簡便な構造の識別装置20を得ることができる。
【0038】
また、受光素子23と発光素子22A〜22Hを制御部42に接続した簡素な構造で識別装置20を構成できるので、制御部42の動作も軽くなる。結果、制御部42を簡素化することができる。
【0039】
また、玩具10では、低コストで且つ簡便な構造の識別装置20を用いて、様々な演出を発音部56あるいは発光部57により行うことができる。
【0040】
さらに、受光素子23を中心とする円周25a上に遮光部37および透光部38を配置することにより、低コストで且つ簡便な構造の識別対象物30を得ることができる。
【0041】
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る識別装置および識別対象物を
図7、
図8に基づいて説明する。なお、前述した第1実施形態に係る識別装置20、識別対象物30と同一機能を有する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする(第3実施形態においても同様。)
【0042】
前述した第1実施形態においては、遮光部37を凸部で構成したが、この他、遮光性を備える面で遮光部を構成することもできる。
【0043】
図7に示すように、第2実施形態に係る識別装置60では、受光素子23の周囲に円筒状の隔壁61を形成し、各仕切り壁28を隔壁61の外周面まで延ばして、発光素子22A〜22Hのそれぞれの周囲を仕切り壁28および隔壁61により完全に囲う。また、各発光素子22A〜22Hの光軸22aの向きを周壁26の中心軸に沿って識別対象物70側に向ける。
【0044】
識別対象物70は、導光性を備える材料(例えば、アクリル系樹脂など)で構成され、円錐台状に形成される。識別対象物70は、円形の表面71と、この表面71よりも直径の大きい円形の裏面72とを有する。この裏面72は、識別情報部73を構成しており、識別情報部73は、複数(この例では、8箇所)の被識別部75A〜75Hを有する。被識別部75A〜75Hは、裏面72を周方向に等分割した扇形状に形成される。
図7では、識別情報部73を示すために、識別対象物70を上下反転させた向きで示している。
【0045】
複数の扇形状の被識別部75A〜75Hは、それぞれ、複数の発光素子22A〜22Hに対応する。被識別部75A〜75Hは、発光素子22A〜22Hから受光素子23に至る光の経路(この例では、識別対象物70内の導光路)を遮断する遮光部76、あるいは、このような導光路に光を入射させる透光部77のいずれかの構成から選択される。
【0046】
遮光部76は、
図7において模式的に斜線で示す面であり、発光素子22A〜22Hからの光を遮光可能な印刷あるいは各種の遮光シート等で構成することができる。透光部77は、遮光部76が設けられていない裏面72の露出面であり、発光素子22A〜22Hからの光を裏面72から識別対象物70の内部に入射させる。第2実施形態においても、例えば、8箇所の被識別部75A〜75Hを設定した場合、各被識別部75A〜75Hは、遮光部76および透光部77の2通りの構成から選択可能であり、且つ、このような被識別部75A〜75Hが8箇所あるため、2
8=256種類の識別情報が得られる。すなわち、互いに異なる遮光構造を備える256種類の識別対象物70を設定することができる。
【0047】
図8に示すように、識別対象物70の外周には、第1反射部78が設けられる。第1反射部78は、裏面72側から表面71側に向けて縮径する円錐面状に形成され、発光素子22A〜22Hから識別対象物70に入射した光を識別対象物70の中心に向けて反射する。表面71の中心部には、第2反射部81が設けられる。第2反射部81は、表面72側から裏面71側に向けて縮径する円錐面状の凹みであり、第1反射部78から識別対象物70の中心に向けて導光される光を受光素子23に向けて反射する。
【0048】
第2実施形態によれば、識別対象物70を取り付け部21に取り付けた状態において、透光部77(例えば、被識別部75D)では、発光素子22Dからの光が識別対象物70に入射される。識別対象物70に入射した光は、第1反射部78、第2反射部81を反射した後、裏面72の中心付近から出射され、受光素子23に受光される(矢印(3))。
【0049】
一方、遮光部76(例えば、被識別部75G)では、発光素子22Gから識別対象物70側に向く光の経路が遮断され、且つ、隔壁61によって発光素子22Gから底面25の中心に向く光の経路も遮断されている。このため、発光素子22Gが発光しても、その光は受光素子23に受光されない(矢印(4))。
【0050】
したがって、第2実施形態においても、受光パターンに基づいて、制御部42(
図5参照)により識別対象物70の種類を識別することができ、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。加えて、遮光部76を印刷あるいはシート等で容易に構成できるので、より簡便な識別対象物70を得ることができる。
【0051】
(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係る識別装置、識別対象物を
図9に基づいて説明する。
前述した第2実施形態においては、導光性を備える材料で識別対象物70を構成して識別対象物70に透光部77を設けたが、この他、識別対象物にスリット状の透光部を設けてもよい。
【0052】
図9に示すように、第3実施形態に係る識別装置90では、発光素子22A〜22Hおよび受光素子23の周囲に隔壁や仕切り壁を設けず、底面25を平坦に形成する。
【0053】
識別対象物100では、複数の発光素子22A〜22Hのそれぞれが嵌合可能な複数の第1嵌合穴102と、受光素子23が嵌合可能な第2嵌合穴103とを先端面101に設ける。先端面101は、識別情報部105を構成しており、この識別情報部105は、第1嵌合穴102と第2嵌合穴103との間に複数(この例では、8箇所)の被識別部106A〜106Hを有する。なお、
図9では、識別情報部105を示すために、識別対象物100を上下反転させた向きに示している。
【0054】
複数の被識別部106A〜106Hは、それぞれ、複数の発光素子22A〜22Hに対応する。被識別部106A〜106Hは、第1嵌合穴102と第2嵌合穴103とを繋ぐスリット状の透光部107、あるいは、このようなスリット状の経路を形成しない遮光部108のいずれかの構成から選択される。第3実施形態においても、例えば、8箇所の被識別部106A〜106Hを設定した場合、各被識別部106A〜106Hでは、透光部38が有るか無いかの2通りの構成から選択可能であり、且つ、このような被識別部106A〜106Hが8箇所あるため、2
8=256種類の識別情報が得られる。すなわち、互いに異なる遮光構造を備える256種類の識別対象物100を設定できる。
【0055】
第3実施形態によれば、識別対象物100を取り付け部21に取り付けた状態において、スリット状の透光部107(例えば、被識別部106B)では、発光素子22Bの光が透光部107を介して受光素子23に受光される。
【0056】
一方、遮光部108(例えば、被識別部106A)では、発光素子22Aが第1嵌合穴102によって完全に囲われており、発光素子22Aから受光素子23に至る光の経路が無い。このため、発光素子22Aが発光しても、その光は受光素子23に受光されない。
【0057】
したがって、第3実施形態においても、受光パターンに基づいて、制御部42(
図5参照)により識別対象物100の種類を識別することができ、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。加えて、取り付け部21に隔壁や仕切り壁を形成する必要がないので、取り付け部21の構造を簡素化することができ、より簡便な識別装置90を得ることができる。
【0058】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0059】
例えば、本発明の識別装置は、実施形態では、玩具10に適用した例を示したが、この他、識別対象物の種類を識別することが求められる各種の物品や各種の装置等に利用可能である。
【0060】
また、第1〜第3実施形態では、識別装置20,60,90を示したが、本発明の識別装置は、これらの実施形態を適宜組み合わせたものであってもよい。識別対象物についても、第1〜第3実施形態で示した識別対象物30,70,100を適宜組み合わせたものでもよい。
【0061】
また、第1〜第3実施形態では、発光素子、遮光部および透光部を、受光素子を中心とする円周上に等間隔に並べたが、発光素子、遮光部および透光部を円弧上に並べても差し支えない。
【0062】
さらに、第1〜第3実施形態では、1個の受光素子および複数の発光素子からなる1組の光センサを採用したが、この他、1個の受光素子と複数の発光素子からなる光センサを複数組設定し、これら複数組の光センサを並列に接続して、識別装置を構成してもよい。
【0063】
以上のとおり、第1〜第3実施形態の構成によれば、複数の発光素子および1個の受光素子で構成される光センサを用いて、複数種の識別対象物の種類を識別することができる。したがって、低コストで且つ簡便な構造で識別対象物を識別することができる。
【0064】
また、第1〜第3実施形態の構成によれば、複数の発光素子のそれぞれの光軸を1個の受光素子に容易に向けることができる。これに対して、複数の発光素子を直線上に並べる場合、複数の発光素子からの光を1個の受光素子に受光させるためには、光学レンズが必要になるため、コストが高くなる。この点、本発明では、複数の発光素子の光軸を1個の受光素子に容易に向けることができるので、光学レンズが不要であり、より安価な識別装置を得ることができる。
【0065】
また、第1〜第3実施形態の低コストで且つ簡便な構造の識別装置を用いることで、様々な演出を行う玩具を得ることができる。
【0066】
また、第1〜第3実施形態の構成によれば、受光素子を中心とする円周上に遮光部および透光部を配置することにより、低コストで且つ簡便な構造の識別対象物を得ることができる。