CN103930182A - 用于玩具件的基板组件 - Google Patents

Abstract

一种基板组件，该基板组件包括可连接图像生成设备的基板。基板包括显示区域，显示区域具有玩具件连接元件、用于发送图像生成设备产生的图像到显示区域的装置。图像生成和玩具件互动组件包括可连接到图像生成设备的接收器，图像生成设备具有用于产生图像的显示屏，图像包括集成的视觉和光编码消息图像，玩具件相对于显示屏而设。玩具积木或者其它的玩具件包括外壳、操作组件、电源和第一连接元件，其允许玩具积木可拆卸的相互连接。操作组件包括用户可重新编程的计算控制元件和连接到计算控制元件的输入值传感元件，计算控制元件可基于至少部分感应的输入值产生制动器输出。操作组件包括连接于计算控制元件的致动器。

Description

用于玩具件的基板组件

背景技术

玩具积木形式的玩具件，例如乐高商标的玩具积木已经问世几十年。玩具积木通常在积木之间具有可拆卸的连接元件，该连接元件使得积木能够连接形成很大的结构。在其最简单的形式中，它们能够建造成非运动的物体，例如城堡和房子。在一些情况中，玩具积木构成的玩具能被支撑在基板上，该基板具有连接元件，其能够为该玩具提供稳定或者合适的定位。

积木玩具的一个改进是增加具有旋转接头或连接到轮子的旋转轴的积木。这种玩具积木能够连接到非运动的结构，使得当被推动时，该结构能沿平面滚动。

玩具积木的一个进一步的改进是增加“回力马达（pull back motors）”。这些马达是机械能存储元件，例如存储能量在表的弹簧或者飞轮中。通常这些都是积木内部具有“回力马达”装置的玩具积木。该装置上具有轴，往一个方向旋转时，能够缠绕马达，往相反方向旋转时，能够释放。例如，装有这种马达的玩具积木汽车，当往后退的时候能够上紧发条，当往前行的时候，能够释放发条。一个这样的例子是乐高的回力马达。

玩具积木改进更进一步的阶段是积木中装有电动马达，该积木具有突出轴和具有电池组件的另一块玩具积木。这些电池盒马达积木能直接相互连接或通过电线连接，从而能够产生简单的电驱动的设备。通常装有电池的积木上设有开关，开关能够开或关马达或者改变马达的方向。动力设备可以改变的是灯，而不是马达。一个相关例子是乐高eLab套装。

具有马达和电池的玩具积木能够通过在它们之间***远程控制器从而进一步的改进，因此能量的传输能在远端遥控。通常手持远程遥控发射器发射信号到接收器积木，该接收器积木能改变马达的速度和方向。例如，这种形式搭建的玩具积木车能够被远程引导，其速度也可以在远程控制。该玩具积木车的一个例子是乐高的电动功能套件。

现有技术的最复杂状态是由乐高公司以商标销售的可编程机器人套件。该套件通常包括手持的可编程电脑，传感器和致动器连同玩具积木和专用组件能被***到该电脑中用于形成多种项目。致动器可以是马达或螺线管、扬声器或灯。传感器可以是开关、麦克风、光传感器、超声测距仪。例如，为了控制马达避免在运行方向上与物体碰撞，可以下载程序并装入电脑。另一个例子是当检测到运动的时候，制造噪声。另一个可编程的Mindstorms可编程机器人是微型侦查员。它是一种电动轮式机器人，当机器人上的灯闪烁时，机器人能够执行预编程的序列。

美国专利公开文献US2011/0217898A1描述了一种玩具积木，该玩具积木具有倾斜的传感器，响应于摇动运动的交替闪烁或交替开关的相同颜色的灯。美国专利7,708,615公开了一种具有分离的传感器积木、逻辑积木和功能积木的玩具积木***。当开关关闭时，以下的积木也发声，如乐高门铃积木#5771、乐高空间声音积木#55206C05。

多种设备能在显示屏上产生图像。其中一种图像生成设备是电脑，例如平板电脑，由于其设计，可以通过显示屏与电脑互动。通过触屏技术，这是很常见的。触屏技术允许通过例如在显示屏上选择合适的图标以及在显示屏上划线来启动执行动作。除了触摸屏技术，还可以通过使用通常称之为光笔的设备通过显示屏与电脑互动。例如美国专利4,677,428。在光笔互动中，通过电子束激发显示屏上的磷，在阴极射线管（CRT）上产生图像。该激发能够产生光。因为单点电子束以栅格图案方式扫描图像，显示屏上任何点的光随着时间增长消失，因为电子束会继续扫描到显示屏的其它地方。在显示屏的下一次扫描中，图像被刷新。显示屏上任何点的强度会以显示屏的刷新频率而闪烁。强度通常是在时间域上快速上升、缓慢下降的锯齿波。当电子束通过时，显示屏上该点的光将会突然增强，只要显示屏上的该点不是全黑。显示能感应到任何给定时间电子束的位置，当光笔感应到光等级突然上升时，该位置也能够被捕捉到。通过这种方法，光笔能够被用作指示设备，其通常具有类似于鼠标键的按键，当相对于平面按压光笔时，按键被设置从而被机械激发。

发明内容

第一实施例的基板组件，用于与玩具件一起使用，所述基板组件允许玩具件可拆卸的连接在一起，其包括基板和图像生成设备。图像生成设备可连接基板。基板包括显示区域，所述显示区域包括连接元件，所述玩具件通过所述连接元件可拆卸的安装在所述显示区域。显示区域还包括与所述连接元件邻近的区域；所述基板组件还包括用于发送图像生成设备产生的图像至少到基板的显示区域的设备。

第一实施例的基板组件包括下述的一个或者多个。图像生成设备包括能产生图像的显示屏。图像发送设备包括基板上的一个大体透明的部分，据此，显示屏产生的图像能够穿过基板在基板的显示区域可见。基板可拆卸的安装在图像生成设备上。图像生成设备包括电脑。基板组件包括玩具件，通过使用连接元件，玩具件可拆卸的安装在显示区域的第一位置上。图像生成设备是电脑，玩具件和基板包括存储在非易失存储介质上的电脑程序指令，当处理器运行指令时，使处理器根据所述消息执行包括流和分支分支操作。基板被构建，使得图像生成设备产生的图像能够穿过基板，并且通过连接元件和连接元件附近的区域可见。基板组件进一步包括玩具件和用于产生磁场的线圈，通过使用连接元件，玩具件可拆卸的安装在显示区域的第一位置上。线圈用于（1）从基板传递能量到玩具件，以及（2）传送信号到玩具件或从玩具件接收信号。基板组件进一步包括玩具件，通过使用连接元件，玩具件可拆卸的安装在显示区域的第一位置上。玩具件包括射频识别（RFID）设备和近场通信（NFC）转发器中的至少一个，该括射频识别（RFID）设备和近场通信（NFC）转发器可基于玩具件接收光信号激活的。玩具件进一步包括触摸感应膜，该触摸感应膜可连接图像生成设备。基板包括多个覆盖触摸感应膜的入口区域；这些入口区域允许用户在至少一个选定的入口区域对感应膜进行触控输入。基板包括一组网格状的第一组和第二组分开的电极，第一电极组沿第二电极组横向的方向延伸，第一和第二电极组可连接图像生成设备。

第二个实施例的基板组件包括基板主体、玩具件和三角测量设备。基板主体包括玩具件支撑面，玩具件设置在玩具件支撑面的一个位置上，三角测量设备连同玩具件和基板主体用于产生指示玩具件在玩具件支撑面的位置上存在的信号。第二实施例的基板组件包括连接元件，通过连接元件，玩具件能够可拆卸的安装到玩具件支撑面上。

一个实施例的基板用于与（1）具有能产生图像的显示屏的图像生成设备，以及（2）用于使玩具件可拆卸的相互连接的玩具件一起使用。基板包括主体和安装结构。主体包括显示区域，显示区域包括连接元件，通过连接元件，玩具件能够可拆卸的安装到显示区域以及与连接元件邻近的区域。主体还包括内部区域，内部区域和显示区域位于基板相对的两侧。安装结构能够被用于可拆卸的安装主体到图像生成设备，因此，主体的内部区域位于图像生成设备的显示屏的相邻位置处。主体至少位于内部区域和显示区域之间的部分大体是透明的，因此，图像生成设备的显示器产生的图像能够穿过主体到达显示区域，并且在连接元件或与连接元件邻近的区域可见。

一个实施例的图像生成和玩具件交互组件，用于与玩具件一起使用，该组件包括图像生成设备，可连接图像生成设备的接收器和第一玩具件。图像生成设备包括显示屏，在显示屏上产生的图像能够显示。产生的图像包括集成的视觉和光编码消息的图像。第一玩具件位于相对于显示屏的第一位置。第一玩具件包括光显示消息传感器和消息转发器。光显示消息传感器用于接收集成的视觉和光编码消息图像以及至少部分基于光编码消息图像生成第一信号。消息转发器连接光显示消息传感器用于从光显示消息传感器接收至少第一信号。消息转发器也连接接收器，用于至少部分基于第一信号产生第二信号，或将第二信号发送到接收器。

一些实施例中的图像生成和玩具件互动组件，包括下述组件的一个或多个。接收器为声音接收器、电磁辐射接收器和磁场接收器中的至少一个。第二信号包括声音第二信号、电磁辐射第二信号和磁场第二信号中的相应的一个。组件包括可安装在显示屏上的基板，基板包括显示区域，显示区域包括连接元件，通过该连接元件，玩具件能够可拆卸的安装在显示区域。光编码的消息图像对于用户在视觉上不可见。光编码的消息图像包括发送到特定玩具件的编码消息。第二信号包括下述组件的一个或多个。（1）代表第一玩具件的图，（2）第一玩具件的其它信息，以及（3）进入本地数据库、远程数据库、查找表中的至少一的地址，其包含第一玩具件信息。光编码的消息图像能够根据显示屏上的光编码的消息图像的物理位置而改变。光编码消息图像包括下述方面信息中的至少一个，（1）物理位置坐标，以及（2）物理位置处产生的图像的视觉图像部分的信息，（3）玩具件的游戏数据，（4）玩具件上的致制动器的数据。光编码的消息图像能够在显示屏的多个位置处产生，第二玩具件位于相对于显示屏的第二位置处。组件还包括第一和第二可连接的图像生成设备，第二玩具件位于相对于第二图像生成设备的显示屏的第二位置，发送到第二玩具件的光编码的消息图像至少部分基于玩具件的第二信号。第二玩具件位于相对于显示屏的第二位置，发送到第二玩具件的光编码的消息图像至少部分基于第一玩具件的第二信号。第一玩具件和第二玩具件中的每一个包括玩具件-玩具件通信设备，用于玩具件之间传送信息。第一玩具件包括连接于消息转发器的传感器，该传感器用于向消息转发器提供传感器信息，因此第二信号至少部分基于传感器数据而产生。第一玩具件包括下述组件中的至少一个。（1）可连接的致动器，以用于从光显示消息传感器接收信息，以及（2）可连接的致动器，以用于从消息转发器接收信息，该数据包括致动器致动数据。

第一实施例的玩具积木包括外壳、第一连接元件、操作组件以及电源。第一连接元件可拆卸的连接外壳以收容最少一个其它的玩具积木。操作组件由外壳承载。操作组件包括用户可重新编程计算控制元件、以及至少一个能感应输入值的传感元件、至少一个可连接于计算控制元件的传感元件。用户可重新编程计算控制元件用于基于至少部分传感输入值产生致动器输出值。操作组件至少还包括一个致动器，该致动器可连接于计算控制元件以接收致动器输出。电源连接于操作组件，以向其提供电力。

第一实施例可能还包括下述中的一个或者多个。计算控制元件包括微处理器或具有内嵌固件的单片机中的一个。计算控制元件包括数字逻辑芯片、FPGA、ROM或RAM中的查找表、模糊逻辑电路和模拟电路中的至少一个。计算控制元件可用于存储感应和致动数据，以用于以后的检索。电源包括可充电的电能存储元件，以及与其连接的电感式充电设备、太阳能收集充电设备和外壳承载的电连接器，因此，可充电电能存储元件能与外部的充电源相连接。

第一实施例可能还包括下述的一个或多个。传感元件包括射频接收器和射频收发器中的至少一个。传感元件包括下述组件中的至少一个：轴倾斜传感器、陀螺仪运动传感器、重力传感器和加速度传感器中的至少一个。传感元件包括下述组件中的至少一个：至少能拍摄静态图像和动态图像中的一种的数字相机、允许对玩具积木相对于周围环境进行三角定位的三角定位功能的接收器、夹持力传感器、开关、磁场传感器、电场传感器、温度传感器、多个传感元件。传感元件还包括数据传感元件，数据传感元件用于产生被计算控制元件接收的数据信号，传感元件用于基于输入产生模拟信号，计算控制元件包括微控制器，微控制器具有将传感器处的模拟信号转换为被致动元件接收的数字信号的模数转换能力，致动元件具体为发射器。在一些实施例中，发射器用于发送数据到外部的计算设备。数据收集传感元件用于以无线的方式发送收集的数据，数据收集传感器可用于（1）实时的或（2）有延时的发送收集的数据到计算控制元件。

第一实施例也可能包括下述的一个或多个。致动器可包括可相对于外壳绕轴线旋转的轴。传感元件可包括轴角传感器，轴角传感器可连接该轴。致动器可包括相对于外壳饶轴线线性移动的轴，传感元件可包括轴线性位置传感器，轴线性位置传感器可连接轴。致动器可包括下述的一个或多个：至少一个马达、至少一个声音产生设备、至少一个可变光强和颜色或固定光强和颜色的光源、彩色或黑白图形或文字显示、至少一个电磁线圈以及至少一个射频发射器或接收器。多个致动器可能同时出现在一个积木上。积木的至少一个面为非矩形，玩具积木可能具有唯一的电子识别地址；玩具积木也可能具有组电子识别地址，因此，通过组电子识别地址，多个玩具积木能够同时被编址。

第二实施例的玩具积木包括外壳、第一连接元件、操作组件和电源。第一连接元件可拆卸的连接至少一个其它玩具积木的外壳。操作组件承载于外壳内，并且包括计算控制元件和至少一个可感应输入值的传感元件，传感元件可连接计算控制元件。计算控制元件用于基于至少部分当前的感应输入和之前的感应输入产生致动器输出。操作组件还包括至少一个致动器，致动器可连接于计算控制元件以接收致动器输出。电源连接于操作组件以向其提供电力。在第二实施例中，计算控制元件可为可重新编程的计算控制元件，致动器输出可包括制动器输出的时间过程。

第三实施例的玩具积木包括外壳、第一连接元件、操作组件和电源。第一连接元件可拆卸的连接该外壳至少一个其它玩具积木的外壳。操作组件承载于外壳内，并且包括计算控制元件和至少一个可感应连续输入值的传感元件，传感元件可连接计算控制元件。计算控制元件用于基于至少部分感应的连续输入产生致动器输出。操作组件还包括至少一个致动器，致动器可连接于计算控制元件以接收致动器输出。电源连接于操作组件以向其提供电力。在第三实施例中，计算控制元件可为可重新编程的计算控制元件，致动器输出可包括制动器输出的时间过程。

本发明其它的特征、方面和优点将在附图、实施例和权利要求中体现。

附图说明

图1至图35，如下所述，出自美国专利申请13/681,143。

图1示出了一个实施例中的具有太阳能电池和致动器轴的玩具积木。

图2示出了玩具积木内部组件的模块图。

图3示出了一个实施例中的包括电感式充电设备的玩具积木。

图4示出了一个实施例中的包括麦克风和光检测器的玩具积木。

图5示出了一个实施例中的包括RF接收器和GPS传感器玩具积木。

图6示出了一个实施例中的包括3-D倾斜、或陀螺仪或重力传感器。

图7示出了一个实施例中的包括相机的玩具积木。

图8示出了一个实施例中的包括轴角传感器和轴扩展传感器的玩具积木。

图9示出了一个实施例中的包含夹持力传感器的夹持力玩具件，该夹持力传感器包括应变片花。

图10示出了图9中的夹持力积木内的组件的简化图。

图11示出了一个实施例中的在外表面包括电子开关的玩具积木。

图12为简化图，示出了图11中的玩具积木如何连接到玩具积木的计算控制元件。

图13示出了一个实施例中的包括温度传感器的玩具积木。

图14是简化图，示出了图13中的温度传感器如何通过放大器连接到玩具积木的计算控制元件。

图15为一个实施例中的用于与玩具积木一起使用的微控制器的模块图。

图16为一实施例中的电源管理信号检测和致动的流程图。

图17示出了一个实施例中的包括光源的玩具积木。

图18示出了一个实施例中的包括扬声器的玩具积木。

图19示出了一个实施例中的包括平板显示器的玩具积木。

图20示出了一个实施例中的包括有机LED显示器和有机LCD显示器中的至少一种的玩具积木。

图21示出了一个实施例中的包括投影仪处的投影图像的玩具积木。

图22示出了一个实施例中的包括光纤显示器处的图像的玩具积木。

图23示出了一个实施例中的由玩具积木搭建的玩具飞机，当其运动被运动传感器检测到时，该玩具飞机能够发出声音或者转动螺旋桨。

图24示出了一个实施例中的由玩具积木搭建的玩具车，该玩具车包括运动传感器、录音机、用于发出汽车声音的扬声器。

图25示出了一个实施例中的由玩具积木搭建的玩具火车，该玩具火车包括如图7所示的相机积木，该相机积木用于显示在移动或固定的计算设备上的相机的图像。

图26-28为一个实施例中的形如飞虫或飞机的玩具积木，该玩具积木能够显示图像，让人联想到飞虫和飞机。

图29示出了一个实施例中的用于更新图26-28中的飞虫或飞机玩具积木中的图像的移动计算设备。

图30为一个实施例中的玩具积木太阳能充电***的简化模块图。

图31为一个实施例中的包括电感充电设备的玩具积木电感式耦合充电***的简化模块图。

图32为一个实施例中的碰撞测试记录算法的流程图。

图33为一个实施例中的可寻址设备的通信算法的流程图。

图34为一个实施例中的颜色改变积木算法的流程图。

图35为一个实施例中的操纵积木头像（avatar）算法的流程图。

图36为具有去除了基板的一部分以露出图像生成设备的显示区域的基板组件的全景图。

图37示出了第一实施例中的远程产生图像，使用DLP投影***发送到基板202。

图38示出了第二实施例中的远程产生图像，使用镜子将图像从显示屏导向基板。

图39和40示出了两个实施例中的使用光纤发送图像到基板的上表面。

图41到43为基板的俯视图，其中，该基板包括第一部分偏移和围绕显示屏。

图42示出了图41中的结构，该结构的基板的第二部分位于第一部分的内部，并设有开放区域以允许直接视觉获取显示屏的一部分。

图43示出了图41的结构，该结构的基板的替代的第二部分占据整个基板的第一部分的内部，从而完全覆盖显示屏。

图44是图36中的基板组件的简化的局部剖视图，其中图像生成设备包括位于显示屏的正上方的触摸感应膜，基板中的围绕连接元件的部分为弹性元件，其允许连接元件从图44中分开的位置向接触触摸感应膜的位置转移。

图45和图46示出了另一实施例中的图44中的结构，其中弹性元件为图45中的锯齿形薄的弹性元件，并且是由一实施例中的图46中的基板上的切口所制造的分开的元件。

图47示出了另一个实施例中的图44中的结构，其中获取区域是由基板上的偏离连接元件位置处的孔形成的。

图48为一实施例的基板的简化的部分俯视图，该基板包括第一和第二组分开的并且平行的电极的网格，电极横向面向彼此，电极用于确定用户在基板的哪里，用户直接或者通过玩具积木触摸基板。

图49为一实施例中的包括电容式接触电极的基板的简化的剖视图。

图50为图36中的基板组件的一部分的简化的俯视图，图50示出了投影于基板显示区域的图像。基于基板上玩具积木的位置，信息例如消息或信号能通过图像提供给玩具积木。

图51与图50类似，在图51中，图像的一部分变暗作为光编码的消息图像传达信息给玩具积木。

图52是一个实施例中的包括接收器的基板组件的俯视图，该接收器能从安装在基板显示区域的玩具积木处接收信号，该信号可响应于投影在基板显示区域的光编码的消息图像而产生。玩具积木产生的信号包括玩具积木的位置和玩具积木的类型的信息。

图53示出了在一个实施例中，图像的一部分，即光编码的消息图像，是二维条形码形式，其可被设置于基板显示区域上的玩具积木扫描和成像。

图54是一个实施例中的扫描路径的软件实现的流程图。

图55为一实施例中的基板组件和玩具积木或者其它玩具件中的组件，以及组件的相互互动的示意图。

图56为一个实施例中的一种方式的示意图，其中结合存储映射的、时间变化的通信图像和存储映射的、时间变化的游戏图像来创造内存映射的、时间变化的显示图像。

图57为一个实施例中的一个方式的示意图，其中为了获得存储映射的、时间变化的通信数据，存储映射的、时间变化的消息数据被存储映射的、时间变化的调制函数所修改。

图58示出了一个实施例中的包括基板组件、近场通信（NFC）阅读器和RFID标签的使用的一种实现。

图59是一个实施例中的基板和玩具积木或其它如图58中的RFID标签被使用的玩具件相互互动的模块图。

图60为一实施例中的基板组件的简化图，其中玩具积木或其它玩具件具有多于一个的光接收器。

图61为一个实施例中的基板的示意图，该基板包括一个方向延伸的列扫描线和横向延伸的行扫描线，扫描线包围连接元件。电子线圈连接在行扫描线和列扫描线相交的地方，用于与放置在线圈正上方的玩具积木通信。

图62示出了与图61相类似的结构，但是该结构具有发光设备，例如位于行扫描线和列扫描线交叉处且邻近连接元件处的LED。

图63示出了一个实施例中的基板组件，该基板组件包括位于基板四个角的三角测量发射器/接收器，其可以确定基板上的积木的位置。

图64至图67示出了玩具积木或其它玩具件不同的通信模式。

图68是一个简化的示意图，其示出了基板和角落处的三角测量发射器/接收器。

图69是一个实施例中的玩具积木的侧剖视图，该玩具积木具有直的、平行的光纤和弯曲的光纤的组合以将图像传导到玩具积木的多于一个的平面上。

图70类似于图55，但图70示出了两个玩具件和一个图像生成设备的互动，该图像生成设备包括如图52所示的接收器。

具体实施方式

下面的描述通常通常参考特定的结构实施例和方法。应当理解的是，其意图不在限制本发明到特定的公开的实施例和方法，本发明还可以通过其它特征、元件、方法和实施例去实现。通过优选的实施例来描述本发明，而不是限制本发明，本发明的保护范围由权利要求来确定。本发明的技术人员应当认识到对具体描述的多个等效变形都属于本发明的保护范围。在多个实施例中，相同的元件通常使用相同的标号来表示。

上述的现有技术由适用于小孩的非运动的玩具积木，或为了实现功能，必须由智能组装的，或更复杂的电力的、布线的或连接的玩具积木元件组成。为了实现功能需要智能连接的玩具积木适合于大龄儿童。本实施例所描述的玩具积木允许年纪小的孩子体验一些动画功能，并且不需要他们理解电学概念。玩具积木以及其它玩具件也适合与下面描述的从图36开始的基板组件一起使用。

另外，上述的现有技术通常需要在模块之间布线以提供电力和模块之间的控制功能。模块之间的连线或连接从将要由模块构成的物体转移。一些实施例的玩具积木能够不需要使用布线而实现一些功能。美国专利7,708,615公开的玩具积木建造***不需要布线，其公开了功能积木、传感器积木、逻辑积木的使用，这些使用需要智能组装，可能不适合年纪小的儿童。

提供多种实施例的玩具积木的目的是提供终端用户丰富的玩具积木的体验，而不需使用者有获取这些体验如何传递的知识的负担。通常用户会执行一个操作来初始化体验，玩具积木内的传感器和控制器能够检测用户与积木之间的互动，玩具积木随后会自动执行一个操作以响应刺激。

如图1所示，第一实施例的玩具积木为单一的玩具积木10，玩具积木10包括外壳12，外壳12的尺寸为每边为3英寸或者更少，外壳承载连接元件14用于可拆卸的连接一个玩具件10的外壳12到另一个玩具件的外壳。连接元件通常包括充当第一连接元件的钉子或其它的延伸元件，第一连接元件与形成在其它的玩具件10上的外壳12上的对应的开口（图未示）相配合。为了简化说明，仅仅示出了一组钉子型的连接元件14。连接元件14是常规的，并且可以与乐高品牌玩具积木使用的连接元件相兼容。图1所示的玩具积木10还包括安装在外壳12一侧的太阳能电池16和从外壳12的另一侧延伸出的轴18。太阳能电池16是玩具积木10的电源的一部分，而轴18是一种致动器（actuator）。这些特征将在下面更详细的描述。玩具积木10还包括集成在玩具积木中的传感和控制功能。

这种玩具积木10会响应刺激而执行功能。将执行的响应依赖于玩具积木10上的传感器、控制器的程序和致动器，这些将在下面描述。

图2是一个实施例中的玩具积木10的主要功能组件的模块图20。在该实施例中，充电设备22，通常是图3中的太阳能电池16或电感充电设备24，被安装在外壳12上或是外壳12的一部分。太阳能电池16被用于从光能产生电能。感应式充电设备24用于通过电磁感应产生电流来给能量存储元件26充电。一个外部的充电站（图未示）在感应式充电设备24的线圈的附近产生交变磁场，以传递电磁能到感应式充电设备24，从而在感应式充电设备24的线圈内感应出电流。充电设备22通过线28与可充电电能存储元件26相连接。电能存储元件26通常为电池。然而，电能存储元件26也可能是其它类型，例如电容器储能元件。充电设备22和能量存储元件26构成电源29。能量存储元件26通过电力线36连接到至少一个感应元件30、计算控制元件32和通常至少一个致动器34。传感元件30通过线38与计算控制元件32相连接，而计算控制元件32通过线39与制动器34相连接。在一些实施例中，致动器34所需要的任何能量可能通过，例如计算控制元件32提供。

玩具积木10内的可充电电源29的设备允许玩具积木10被纳入结构而不需要线。进一步的，再充电能力允许由玩具积木10建造的任何模型或结构不需要拆卸来实现更换电池或给电池充电。不需要电接触就可实现电能转移的能力将允许积木是密封的，因此也对儿童是友好的。

一些实施例中的玩具积木的一个功能是通过传感元件30检测到输入，然后通过计算或下述的其它逻辑确定输入条件是否满足预设的要求来顺序的或者同时的按每个预设的图形致动一个或多个致动器。

传感元件30可以为下面的一个或者多个：（1）用于接收声音编码的触发的麦克风40，声音编码的触发包括但不限于拍手声音或者图4中的语音识别；（2）如图4中的用于接收光编码触发的红外或可见光检测器42，该光编码触发包括但不限于红外遥控器发出的信号或者手电筒的光束通过光传感器；（3）用于检测如图5所示的射频编码的触发的RF收发器44，射频编码的触发包括但不限于发自iPad的蓝牙信号；（4）如图6所示的用于检测运动触发事件的三维倾斜传感器或陀螺仪传感器或重力传感器46，运动触发的事件包括但不限于玩具积木10的摇动、玩具积木的取向、玩具积木某种运动的时间过程；（5）用于获取如图7中的静止或运动图像的相机48；（6）位置三角测量传感器50，该传感器包括但不限于如图5所示的全球定位传感器；（7）如图8所示的轴角传感器52，以及（8）如图8所示的轴延伸传感器54。

夹持力传感器56，通常为如图9所示的应变片花（strain gauge rosette），可以用来感应施加在玩具积木10上的力。图10示出了简化方式的玩具积木10内的组件，有时被称为夹持力积木10，其包括连接于计算控制元件32的放大器58。例如，两个按钮电气开关60。虽然所示的两个开关60都是在玩具积木10的一侧，但是开关的数量不限于两个，而且可以不止位于积木的一侧。如图12所示，在简化的形式里，开关60连接位于玩具积木10内的计算控制元件32。

在一些未示出的实施例中，玩具积木10被建造成需要更多的力来拆卸组件，例如从外壳12拆卸电源29、致动器34或传感器30比从另一个玩具件积木10的外壳12上拆卸一个玩具积木10的外壳12费更多的力。

图13示出了温度传感器类型的玩具积木10，其包括通常沿玩具积木的一个壁的内表面固定的温度传感器62。温度传感器62可能是多种类型的，包括电阻型的、热偶型的和半导体型的温度传感器。图14示出了温度传感器62通过放大器64连接到计算控制元件32。计算控制元件32具体为但不限于微处理器、模拟或数字电路或模糊逻辑控制器。图15是一个实施例中的微处理器形式的计算控制元件32的示意图。计算控制元件32的程序可以在工厂预先设定，也可以在现场编程或重新编程。

一实施例中的图15中的计算控制元件32为单芯片微控制器。微控制器是具有多种不同外设例如内存、通信设备、输入和输出设备内置于单一硅芯片的微处理器。

外设可包括但不限于：USB（通用串行总线）、USART（通用同步/异步收发器）、I2C（I-平方-C）电脑总线、ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）、计时器、脉宽调制器、闪存、RAM存储器、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）、蓝牙接口、以太网接口、液晶驱动器接口。这种微控制器的具体例子可以为德州仪器TMS320LF28XX系列或MSP430系列微控制器。

通常微控制器被设计为执行特定的任务，并且需要所有可能的外设以执行该任务。通常只有外设的输入和输出通过金属引脚是可以从外部获取的。内部数据和内存访问总线结构通常不连接芯片的外部获取引脚。

微控制器接收电压或电流形式的信号，这些信号输向微控制器的一个或多个外部获取引脚。这些信号通常在一时间基准上连续的或以给定的间隔的由微控制器内的电路采样，例如由模数转换器采样。该信号的时间过程和振幅可存储在内存中，并且可被算法分析。例如，语音识别算法能分析麦克风接收的数字化语音，或运动检测算法能够分析加速器或倾斜开关处的信号。

分析数字化的电子信号的程序可以是使用Basic、C或汇编语言写的。该算法可实现逻辑功能例如像“如果输入信号大于给定值，则输出”。信号可以被例如但不限于傅里叶变换、S或Z域的反馈算法例如卡尔曼滤波器等变换转换。其它算法，例如基于神经网络的模糊逻辑算法也是可行的。几乎任何能在个人电脑上运行的算法能在微控制器基础的设计上实现。

可以从通信设备接收信号，例如从连接到外部设备例如或其它平板电脑的蓝牙获取信号。这些信号能够包括要执行的操作的全部信息，并要求微控制器执行这些操作而不是作出决定，是否这些操作是必要的。

以微控制器32形式的计算控制元件32接收信号，执行对该信号的分析然后做出操作。用于执行的信号以电子信号的形式输向微控制器32的引脚。例如，发出噪声等操作可能需要微控制器32产生电信号振幅的时间段，这些可能通过DAC（数模转换器）来完成，DAC改变微控制器32引脚上的电压的振幅。在另一实施例中的显示的致动中，例如，为了产生图像，可能需要微控制器32发送RGB（红/绿/蓝）强度到多个显示像素。

微控制器32还可管理电池的充电，并通过关掉外设来省电，甚至进入低功耗模式（睡眠模式），并且只定期的离开定低功耗模式（唤醒）来检查信号是否存在，或由于能够将微控制器由睡眠状态唤醒的信号出现在一个或者多个外设时，才唤醒。

计算控制元件32分析一个或者多个传感元件30的信号，如下面描述的通过图16中的示例的方式，计算控制元件32判断是否致动是必要的，然后发送信号到由计算控制元件32的逻辑或程序指定的一个或多个致动器34。计算控制元件32通常具有非易失性的可读以及可写的存储器。在一些实施例中，计算控制元件32的程序能够通过无线下载来擦除重写程序的方式而现场改变。监测到的数据形式的信号可存储在存储器中，供以后检索。例如，碰撞测试中的玩具积木10能将碰撞中的运动存储在玩具积木的计算控制元件32的存储器中，以供以后的检索和显示。

一个实施例中的电源管理、信号检测和致动的过程如图16所示。初始的，在步骤65之后，计算控制元件32处于步骤66中的断电模式。在步骤68中，如果没有传感元件30处的信号，程序将返回步骤66。如果有来自传感元件30处的信号，程序将在步骤70中的重设计时器上的功率（power）到预设的数值，例如60秒。步骤70之后，有一个询问步骤72询问是否有信号。如果有信号，例如来自加速度计的信号，将执行一个合适的操作，例如发声，如果步骤74中的执行条件得到满足，然后返回步骤70。如果没有信号，控制转到步骤76，计时器上的功率减少。控制然后转向步骤78，并作出计时器上的功率是否过期的询问。如果是，控制返回步骤66。如果不是，控制返回步骤72。

产生玩具积木10的输出的致动器可以为但不限于一个或多个光源80，如图17所示，以及发声设备，例如图18中的扬声器82。另外，输出可以被图形显示器产生。图形显示器包括如图19中的平板显示器84，如图20中的有机LED或有机LCD环绕显示器86，如图21中的投影图像显示器88和关联的投影图像显示器90，以及光纤显示器92和关联的投影图像94。另外，其它的多种设备也可以产生输出，这些设备包括：马达、无线电发射器、无线电接收器和螺线管。致动器34也包括多种发射器。致动能够是简单的开/关或更复杂的操作，这些操作可以为但不包括无线电信号的发射或一段时间的操作。

玩具积木的各种实施例：

例如，一个实施例中的单个积木10，与图1中的相似，当静置时，就会进入“睡眠状态”，例如，在图16的步骤78中开启计时器已经过期，当通过环境光从太阳能电池16中的一个面向电池或其它的储能元件充电时。当积木10被提起时，它可能，例如，发出飞机起飞的声音，当俯冲时，制造飞机俯冲的声音，当摇动时，发出枪炮声。该积木10将适合建造图23中的玩具积木战斗机。图23所示的玩具积木战斗机使用单一的包括图2中的组件的玩具积木10来建造。建造玩具积木战斗机使用的其它玩具积木为通常的没有图2中的组件的玩具积木。然而，如下所述，在建造玩具飞机时，其它的玩具积木10也是可以使用的。

在另一实施例中，如图1所示，当平板电脑，例如或智能手机，例如接收蓝牙无线信号时，具有集成的太阳能电池和蓝牙接收器的单个积木，可旋转具有从一边突出的轴的马达。这种积木能够用在风车中。该玩具积木的另一个用途是建造多个小的如图23所示的玩具飞机96，当移动的或者固定的计算或者通信设备发射蓝牙信号，可以远程使得玩具飞机的螺旋浆98转动。

在另一个实施例中，在图24示出了积木作为赛车100的组件而使用，积木10包括多个特征，例如图18中的积木10的扬声器82以及图6中的积木10的三维运动传感器46，当来回移动时，积木能发出发动机提速的声音，当沿一个方向快速的推进时，能发出汽车“轮胎脱落（peeling tires）”的声音。

在另一个实施例中，明确的（clear）积木10，如图17中描述的，具有内置的电源，可具有红、绿和蓝色的光源80，其颜色由远程的iPad通过下述的参照图34的计算机算法设定，或者在另一个实施例中，当通过由倾斜或者重力传感器控制的操作的方式处于不同的方向时，改变颜色。

在另一实施例中，如图25所示，具有类似于图7中的相机48的玩具积木10可由蓝牙或Wi-Fi发送视频信号到带有显示器的移动或者固定的设备。当该积木集成到例如但不限于玩具积木火车102的模型时，将使用户体验到从平板电脑的屏幕上看玩具的视图104。

在另一实施例中（未示出）当小孩靠近时，具有相机48和面部或物体识别算法的玩具积木10可能向小孩发出“您好约翰”的招呼。积木识别的面部和发出的声音可能是用户通过无线链路下载到玩具积木10中的。面部通过由相机获得的视频甚至可能进行自学习。当面部被玩具积木识别时，玩具积木可能向固定的或移动的计算设备发送信号。

在另一实施例中，传感序列或致动序列可能通常被成人编程进玩具积木10，编程需要借助于在固定的或者移动的计算设备上运行的用户界面，计算设备通过无线连接或者其它连接与玩具积木相连。一旦进行了编程，儿童与积木将以更简单的方式互动。

在另一个实施例中，多种不同形状的积木可能被儿童或者其它用户操作。积木将发送它们的形状或位置到固定的或者移动的计算设备上，计算设备将在显示器上显示对具有在虚拟的构造环境中正确的形状和尺寸的积木的操作。位置的发送可能通过GPS信号来完成，或通过更加局域化的三角测量方法，例如通过使用基板，在基板上具有三角测量能力的积木10被支撑。以下是三个实施例中的位置测量方法。

测量已知位置处的信号源的信号时间延迟：已知位置处的一个或者多个信号源在某一时间发送脉冲（“ping”）或通过声音、光或无线电波发送编码的消息。该消息可包含信息被发送的时间。该消息随后被将要测量的物体接收，在本实施例中，通常为玩具积木10。通过接收3个或更多的已知位置的信号源，通过测量信号发射和接收之间的延迟计算信号源的位置，可能通过标准三角测量方法三角测量将要被三角测量的物体。一个简化的实施例中的玩具积木基板能被构造，使其能够三角测量放置于其上的物体，例如玩具积木10。这种三角测量基板可能在角落处包含四个或者更多的信号发射器，信号发射器位于基板的平面内或者位于基板平面的上方。这些信号发射器将同时发射编码的信号。然后通过测量接收到这些信号的延迟，可能确定位于基板附近的玩具积木的三维位置。

通过图像分析测量已知的地标的位置：将要被三角测量的物体含有相机，并可通过测量在图像中的角度不同的地标计算其自身的位置。例如，玩具积木10可包含相机48，并分析放置于基板平面内或上的特定颜色或标记的积木或闪光灯的位置。

通过分析相对于已知参照物的位置测量物体的位置：在两张或者更多的相互处置的、相对位置被计算的参照物的视图上拍摄物体。例如，玩具积木基板组件可包括两个或更多的相机，该相机能够相对于基板和/或正交垂直的墙在平面或立面内拍摄物体，基板和墙上具有一些特征，例如位置已知的唯一标记的积木或者闪光灯。

通过积木的动作（例如但不限于点击动作）或如下述的参照图35的计算机算法中所述的按下积木上的按钮，积木能被粘到虚拟环境中的位置。通过悬停在正确位置，然后急剧向下推来完成所谓的点击动作，让人联想到点击鼠标。这种操作允许相同的积木被重复的使用以制造虚拟环境中的结构，但没有真实的物理结构被制造。进一步的，***作的积木在虚拟屏幕上的样子将改变以达到与物理上***作的积木的不同的形状，在这种情况下，物理上***作的积木可能是任意形状。

在另一实施例中，如图24所示，具有加速度计的玩具积木可被放置在积木建造的小车上。小车的加速度、速度和位置能够传送到或绘制在移动的或者固定的计算设备上。这将使标准的物理实验例如沿倾斜的鞋面向下运动产生的更加容易。另外，碰撞实验中的g力能够被绘制和得到检查。应当注意的是，数据应当存储在积木中用于后续的检索，而不是实时的传输。

在另一实施例中，如下面的参照图33所示，积木能通过电子地址机制进行分组，使得它们能够单独或整体的响应刺激。例如，当摇动时，四个相同的积木能够改变颜色，两个可编程变成红色，两个可编程变成绿色。在地址和分组的另一实施例中，具有致动器的积木为马达，其可按电子地址机制进行分组。这些积木可被纳入两组玩具积木飞机中队中。根据无线传输的发自固定或者移动计算设备的命令选择性的控制其中一个中队或者另一个中队旋转螺旋桨。本领域技术人员可以理解，电子地址可使玩具积木10的整个参照物被通过无线或其他信号以单独的、整体的或者时间序列的方式控制。

在另一个实施例中，如图19所示，一个或者多个LCD或者其它彩色或黑白的显示器被嵌入到积木中，多个显示器的多个图像或者单个显示器的多个图像可被发送到玩具积木的一个或者多个面上，发送方式为通过光元件方式，光元件为但不限于示于图21中的棱镜和透镜，或通过光导方式，例如图22中的光纤101。例如，图26至28中所示的飞虫形状的玩具积木能被设置，从而显示，例如图26中的蜜蜂105的图像或显示如图27中的蝗虫106的图像，或图28中的各种不同的图像。玩具积木10可以是不透明的，并且在某些区域有显示或光纤器件。可以通过整体连接到图29中的固定或者移动的计算设备109来更新图像。显示器也可能是薄膜包裹型的，例如图20中的有机LCD或者有机LED显示器86。这种显示器能够形成玩具积木的“皮肤”，而不是传统的平面显示设备。

图30是一个实施例中的玩具积木太阳能面板充电***108的模块图。充电***108包括太阳能电池16或其它的电力的光伏源，其向能量存储元件26提供能量，充电***108通常为电池或电容器加上相关的充电电路。能量存储元件26然后用于提供电力到各种***110，例如图2中的传感元件30、计算控制元件32和致动器34。

图31是一个实施例中的玩具积木感应耦合的充电***112的简化的模块图，充电***112包括电感式充电设备24，通常为线圈，其向能量存储元件26供电，储能元件26通常为电池或电容器加上充电电路。如图28中的例子所述，储能元件然后被用于向多种***110供电。

图32是一个实施例中的碰撞测试的记录算法114的流程图。从步骤116开始后，在步骤118中检测三个轴方向的加速度。如果加速度不大于步骤120中确定的沿X、Y、Z轴的阈值加速度。控制返回步骤118；否则，控制转到步骤122，在步骤122中，加速度、速度和位置数据中的一个或者多个被记录和/或发送，直到加速度位于阈值以下，或者直到阈值时间周期已经过去。此后，控制转到步骤124，其中，加速度、速度和位置数据中的一个或者多个被发送到计算控制元件32。之后，算法在步骤126终止。

图33是一个实施例中的可编址设备通信算法128的流程图。从步骤130开始后，在步骤132中，从固定的或者移动的计算设备接收广播数据。此后，在步骤134中，询问是否广播地址匹配设备地址或者地址库中的地址。如果否，控制返回步骤132。如果是，控制转到步骤136。在步骤136中，广播数据被用于按照规定致动设备或显示图像。例如，假设使用图17中的二进制8位编址的具有256种可能的唯一地址的玩具积木10。玩具积木10可被分配到任意的库中，例如积木1、56和233在库“A”，积木2、45和123在库B中。信号可能被送到库A中的全部积木以开启并显示红色，也可能送到库“B”中的全部积木以开启并发出绿光。然后，控制转到终止步骤138。

图34是一个实施例中的颜色改变积木算法140的流程图。从步骤142开始后，在步骤144中，从三维倾斜传感器46获取三维积木倾斜数据或者通过RF收发器44从移动的或者固定的计算设备接收将被显示的颜色的信息。随后，在步骤146中，计算基于从传感器处接收的数据显示颜色。在步骤148中，通过调整所需要的红、绿、蓝的强度来将颜色显示在玩具积木10上。而后，控制转向终止步骤150。

讨论的最终算法为如流程图35中所示的图像操作152算法。该算法运行于固定的或者移动的计算设备（未示出）上，并从***作的积木处接收数据。在初始步骤154后，在步骤156中，从***作的玩具积木处接收数据，例如，从方向传感器46和位置传感器50接收数据，数据通过收发器44通信。接着，在步骤158中，玩具积木的位置和方向被计算。接着，在步骤160中，玩具积木10的头像被显示在显示屏上，例如建立在智能手机、台式机或平板电脑上。随后，在步骤162中，程序检查玩具积木10是否有点击动作，表示玩具积木将在该处粘合。如果否，控制返回步骤156。如果是，控制转到步骤164，其中积木头像固定在显示屏上，随后返回控制步骤156。

在一些实施例中，计算控制元件32为用户可重新编程的计算机控制元件，与之相对的是在正常的使用的过程中不能可重新编程的计算机控制元件，但通常只适用制造型的环境中。在上述讨论的方式中可以是可重新编程，这些方式是关于图33中的通信算法、图34中的颜色改变算法以及图35中的头像操作算法。即，计算机控制元件32的可重新编程软件可以通过具体的对软件进行重新编程或者作为玩具积木10是如何使用的函数来完成。

在一些实施例中，玩具积木10基于当前感应的输入和之前感应的输入值产生输出。这是与基于当前的输入而做出的决定相反的，例如，简单的按下按钮。上述方面是部分基于例如两个按钮按下一秒后分开事件的。数字计算术语中，之前和之后代表分开多于一个始终周期，在当前的频率为4GHz的电脑中为1/(4×10^9)=0.25纳秒。电脑中根据时钟速度定义现在和之前的能力，因为电脑每一时钟周期只能感应到一件事。然而，模拟计算机可能做连续的时间积分，例如，对加速度的时间积分得到速度，可以设置触发器，当由加速度的连续积分得到的速度超过预设值时就触发。在另一个实施例中，可提供RF收发器44接收的信号到玩具积木10，告诉玩具积木等待进一步的麦克风40接收的口头命令形式的指令。

在一些实施例中，玩具积木10能够产生基于时间段的输入产生输出或时间段的输出，其中当前的输出或者时间段的输出是基于之前的输入以及当前输入进行计算从而确定。与此相关的一个例子是力或加速度传感器，它们的信号可以被积分从而获得速度，再次积分可以计算位置。积分部分为曲线下的面积，其是随着时间变化的信号的振幅的过去历史的函数。在其它的实施例中，所述的数学函数通过有线的或者无线的下载新算法可以现场的改变。与此相关的一个例子是当摇动的时候能够发出绿光的积木，或例如，当摇动时，通过蓝牙连接重新编程以发射红光。在进一步的实施例中，每个输入具有多余两个以上的状态（具有on和off两个状态）。替代的，每个输入可具有连续的、逐渐变化的值，例如存在于从加速度计获取的输入值。当积木倾斜在各个方向时，积木可被编程以连续的改变彩虹所有的颜色。

在其它的实施例中，玩具积木10可通过一种或两种方式与外部设备无线通信。设备之间的发送消息比检测和/或产生瞬时的存在或者不存在的信号更加复杂，这是对该信号时间段的解码，所述的时间段携带嵌入的消息。这种玩具积木的一个例子是对应于复杂开/关的光脉冲的时间段，光脉冲时间段携带例如红外远程控制端的信息。

本领域技术人员应当理解，这种自身包含有电源、传感器、致动器和控制元件的积木，没有牺牲现有技术的多积木可能有的复杂功能。相反，其允许简单的用户例如年纪小的小孩使用，并将编程的任务交给工厂、父母或年纪大的小孩。智能玩具积木相对于现有技术描述的多积木智能***提供不同的更方便的用户体验。

基板组件说明

图36是基板组件200的整体视图，其包括基板202，基板202可拆卸的安装在图像生成设备204上。设备204通常为平板电脑，例如苹果公司的电脑，其具有大的显示屏206。图像生成设备204通常指的是电脑204。在一些实施例中，基板202和图像生成设备204可以是一体化设备。图36中的基板202的一部分被去掉，以显示图像生成设备204的显示屏206。基板202的部分覆盖显示屏206，通常被称为显示区域208，其通常是实际上没有颜色的，透明材料组成，因此电脑204在显示屏206上产生的图像被基板202发射以供用户查看。如下述的在显示区域的其它用途。显示区域208被外部区域210包围，其覆盖电脑204的外边缘212。基板202具有从其上表面214延伸的连接元件，该连接元件允许玩具积木10可拆卸的安装在基板上。为了让用户可视，通过基板202的显示区域208发送的图像还可用于与玩具积木10相互互动，这将在下面详细的描述。基板202包括安装结构215，通过安装结构215，基板能够可拆卸的安装在图像生成设备204上，因此显示区域208邻近显示屏206且与显示屏206相对。在本实施例中，安装结构215为薄唇（lip）形结构。也可以使用其它类型的安装结构215，例如包括夹子和可剥离型粘合剂（releasable adhesive）。

显示屏206可为平板显示屏，其中光产生的像素是直接可见的，例如具有显示屏的平板电脑。在其它的实施例中，在远端产生图像并发送到基板202；图37示出了与此相关的一个实施例。在本实施例中，可以使用德州仪器公司的DLP投影***260。***260通常包括光源65，在一些实施例中为激光光源，其产生光束262穿过第一光元件264到达DLP镜子266的表面。DLP镜子266包括超过百万的精微的镜子，其将包含图像的光束262通过第二光元件268投影到基板202。平板电脑的另一实施例如图38所示。在本实施例中，显示屏206相对镜子270一定的角度设置，以将图像从显示屏206传到基板202。产生图像的技术可以为但不限于LCD、等离子体、有机LED、具有色环的灯和DLP芯片。

还可以使用其它的方式将图像传输到基板202的上表面214。图39和40示出了两个这样的例子。在这些实施例中，基板202由多个从下表面272延伸到上表面214的光纤274，下表面272位于显示屏206或者其它的图像生成平面例如DLP镜子266的相对处。上表面214产生的图像可以与显示屏幕206产生的图像具有相同的或者不同的大小。在图40中，上表面214产生的图像比显示屏206上产生的图像要大，而在图40中，图像为相同的尺寸。

图41和图42为基板组件的俯视图，其中基板包括第一部分216和第二部分218。第一部分216由外部区域210组成，外部区域210覆盖电脑204的外边沿212。第二部分218的尺寸适配第一部分216的内部并且部分覆盖显示屏206。第二部分218开设有开区域220，其提供直接的视觉获取显示屏206的部分。图43示出了图41中的结构，其中基板202的另一个第二部分218占据基板202的第一部分216的整个内部，因此全部覆盖显示屏206。第一部分216可能是透明的、半透明的或者不透明的，优选的是，第二部分218由基本无色、透明的材料构成，以允许图像穿过。

图43示出了从显示屏206投影到基板202的显示区域208的图像222。同时，图像222通常为二维图像，通过使用专业的眼镜，电脑204能够产生视觉上的三维图像。产生适合三维观看的图像的技术包括以下。通过在平板显示器上产生从左右眼看两幅稍微不同的立体图像，能够实现三维的刺激。图像可以通过多种方式选择性的导向左眼或者右眼。一个选择性的将图像导向一只眼睛的方法是将一幅图像设为一种颜色，将另一幅图像设为另一种颜色。用户然后佩戴具有滤波片的眼镜，在观察物理三维物体时，该滤波片只能传导一种或者另一种颜色到左眼或者右眼，因此每只眼睛能够接收到不同的图像。另一种选择性的将图像传导到一只眼睛的方法是通过极化法。可以通过两个分开的正交极化的光源将两幅图像投影到单个显示屏上。通过使用具有正交极化的滤波片的眼镜观镜片看屏幕。通过单光源在单光源前以充分快的速度改变图像和滤波片的极化的方式投影和产生图像，因此眼睛将看到两幅图像同时存在。

另一种三维成像方法是通过使用全息投影。通过投影激光穿过包含预录的光在固体物体上的干涉图案膜，全息投影可被建立。通过将膜替换为“空间光调制器”可制造移动的全息图。“空间光调制器”可以为在DLP芯片中的小的移动镜子的阵列。镜子可产生运动物体可产生的变化的干涉图像，从而产生移动的全息图像。

在一些实施例中，电脑204包括触摸感应膜224，如图44所示，触摸感应膜224为显示屏206的一部分。平板电脑通常包括作为显示屏一部分的感应膜。触摸感应技术可被分为两组，单点触摸和多点触摸。单点触摸***通常具有四个或者更少的导体，多点触摸具有X和Y扫描的导体网格。导体通常为具有被电阻或者电解质分开的透明电极两个透明条，被电阻或者电解质分开取决于触摸是电阻改变感应的，还是电容改变感应的。当透明条被推在一起或者被触摸，可以结合电阻或电容改变的大小以及电极受影响最大的改变方面的知识来计算触摸的位置。

图44是一实施例中的图36所示的基板组件200简化的部分剖视图。其中图像生成设备204包括位于显示屏206正上方的触摸感应膜224。为了说明的目的，示出的触摸感应膜224和显示屏206相互分开。在基板202的位置上设有获取区域225，以允许对膜224的获取。在一个实施例中，如图44所示，在连接元件14处设有获取区域225，围绕连接元件14的基板202在此处的部分为减薄的弹性元件226。这允许连接元件14从图44所示的分开部分转向到接触触摸感应膜224的位置以允许向电脑204输入。

图45和图46示出了图44中的结构的另一实施例，其中弹性元件226为图45的实施例中的薄的、锯齿型的弹性元件226。并且是由一个实施例中的图46所示的基板202的缺口228隔开的弹性元件226。

图47是图44中的结构的又一实施例，其中获取区域225由基板202上的孔230在远离连接元件的位置处形成。在本实施例中，用户使用例如触控笔或用户的手指尖直接接触触摸传感膜224。

图48为基板202的简化的部分俯视图，其包括一组平行的、分开的第一电极233和一组平行的分开的第二电极234的网格232。第一和第二电极233和234的取向相互垂直。电极233和234电连接电脑204以提供启示用户在基板202的哪里触摸基板。这项技术是常规的并且根据分开电极的材料是电阻介质或是电介质而基于电阻的改变或者电容的改变。图48和图49所示的电容触摸电极被设计，使得电极之间的场传播到电介质的表面，从而被触摸影响。电极233和234大致上为透明的，因此不干扰从电脑204处发射的图像。在电容触摸感应里，图48和图49所示的两个电极被电介质分开，电介质为例如基板202的材料276。如图49所示，可以通过另一种电介质或者导电介质例如手指F或触控笔，改变导体233和234之间的电场线278。电场线278的改变引起导体233和234之间的电容的改变，该改变可以被电路测量到，以确定出触摸的位置。这种技术的一个好的解释在微芯片TB3064的文档中给出，以及在飞思卡尔半导体的应用笔记AN3863中。

图50至图70涉及各种玩具件之间的互动，包括玩具、代币、游戏片和上述的玩具积木10，以及基板组件200。为了简化对下述图像的描述，在下面的讨论中，具体的玩具件将通常被称为玩具件10。然而，也可以使用除了玩具积木10以外的玩具件。

图50为图36中的基板组件200的简化的俯视图，其示出了投影到基板202的显示区域208上的图像222。基于位于基板上的玩具积木10或其它玩具件的位置，消息或者信号等信息通过图像传递给玩具积木。

图51类似于图50，但其中，显示屏206产生的一部分的图像222变暗并通过第一信号的方式传递信息到玩具积木。总的来说，使用图像222的部分或者全部的强度的变化产生集成的视觉图像222，该集成的视觉图像222包括视觉图像223和光编码的消息图像235，有时被称为第一信号235，以允许信息传递到玩具积木10。

在一些实施例中，电脑204将发送光编码的消息作为一系列的随时间的强度变化。这些强度变化将被设置在基板202上的能够接收和响应光编码的消息的玩具积木10接收。经常被称为具有光检测器42的玩具积木在图2、4、59和64中示出。强度的变化可被定位于显示区域208的像素的斑点，其位于如图50和51中的连接元件的位置下或与该连接元件相邻。强度变化形式的消息在连接元件14处被发送，在下一个连接元件14处执行相似的操作，以扫描整个基板202。位于基板202上的智能玩具积木10将通过如图59中的光/RF/声音编码的第二信号238响应，参照图64至67，于位于图52所示的位于基板202上的一个或者多个接收器236。优选的，只有一个连接元件14和一个玩具积木10在任一时间将被消息刺激，只有一个积木10将发送第二信号238到电脑204的接收器236。玩具积木10发送的消息可能包含例如放置在基板202上的玩具积木类型的信息。因为电脑知道发送编码消息的像素的补丁的位置，电脑204随后能够感知到传达其性质的玩具积木10的位置。按这种方式，电脑204可命令设置于其上的智能玩具积木10以行使功能，或者交互的改变显示在显示区域208上的图像222以行使游戏功能，其中，基板组件200响应于设置于其上的玩具积木10。放置在基板202上的玩具积木10的单层将以这种方式被询问。

在一些实施例中，可能同时刺激具有不同的光消息的多于一个以上的位置。因为位于每个连接元件14处的像素的每个补丁，可能同时具有不同的编码的强度的变化，编码位置的消息被刺激。一个或者多个玩具积木10能够同时与一个或者多个接收器236通信，如在CDMA（code division multiple access，码分多址）手机或者在反碰撞NFC标签中的那样。每个安装在基板202上的玩具积木10将发射从显示屏206接收的消息以及关于玩具积木的属性的消息。从而使图像生成设备204计算设置于其上的玩具积木的位置和类型。

本领域的技术人员可以理解，观看整个显示区域208时，编码由图像生成设备204发射的消息的强度的变化为用户难以观察的级别，但是可以被位于显示区域208上的玩具积木10的感应电子检测到。编码非常复杂，因此在移动图像的强度变化上可以被检测到。例如，编码的消息在已知频率的载体上被编码，例如，IR遥控控制消息在40KHz的载体上编码。微型光接收器的一个例子是西门子公司的SFH506IR接收器/调制器。其是完全集成的设备，能够从调制的光信号传送数字数据流。这种编码允许由图像变化引起的信号与编码的消息区域分开，即使许多无线站和无线频率源噪音同时存在于以太网中，如同无线站被听到的方式大致相同。

图像生成设备204到玩具积木10的通信包括一个或者多个信息请求和信息发送，例如包括但不限于发送积木类型信息、发送头像图片、发送拥有武器的游戏权利（gaming powers）、接收新的头像图片、接收新的游戏权利/武器、以及进行X秒的RFID/RF转发。

通过接收器236从玩具积木10返回到显示电脑204的通信可以为但不包括：

1）玩具积木10发送的，通过一个或者多个麦克风接收的听得见或者听不见的声音，作为接收器236，连接到基板组件200，例如具体为具有音频编解码芯片例如模拟设备的ADAU1772芯片。

2）通过空气或者基板202中的光导发送可见的或者不可见的光编码消息到一个或者多个光接收器236，具体为例如西门子的SFH506微型光接收器。

3）RF编码信号，例如，但不限于具体为SPBT2532C2模块的蓝牙。从意法半导体、具有例如德州仪器的CC2520集成电路的ZigBee或者具有例如德州仪器的TRF7970A集成电路的RFID。

玩具积木10到基板组件200的通信包括但不限于下述的信息：

1）位于基板202上的玩具积木10的形状和尺寸，

2）位于玩具积木10内的传感器的信息，

3）玩具积木10的头像的游戏或者特征或者特殊的权利武器或者外表。

4）序列号，其可能是例如进入与显示屏或者互联网相连的计算设备上的

地址，以提供上述（1）或者（3）的信息。

图52为基板组件200的俯视图，其包括接收器236，接收器236能够从安装在基板202上的显示区域208接收第二信号238。第二信号238响应于投影在基板202上的显示区域208上的图像222的第一信号235提供的信息而产生。玩具积木10产生的信号可以包括例如基板接收的玩具积木类型和例如部分消息的附加信息，该信号包括数据编码位置信息。

显示屏的消息可以以空间编码而不是时间编码，例如一个一维或者二维条形码。图53示出了一个实施例中，作为第一信号235的图像的部分为二维的条形码，其可被放置在基板202上的显示区域208上的玩具积木10扫描或者成像。积木10随后发送消息到电脑204，其特征和条形码可见，使电脑204计算位于基板202上的玩具积木10的位置和类型。

一个实施例中的扫描的例子正式软件实现如图54所示，其通过图像生成设备204发送消息到积木10。通过实现显示屏206上的图像222存储在图55所示的内存（RAM）中来理解本发明的实施例。例如包括但不限于1024×768显示，其具有内存阵列为1024×768，内存阵列的每个位置能够存储3种RGB（红、绿、蓝）值，每个值为8位或者16位宽，允许变化为0-255或0-65535以表示颜色强度。每一这些位置的强度可以定义为图56中的D（n），其中（n）为空间位置。在分辨率为1024×768=786432中，（n）的范围为1到786432。“强度”可以为RGB值的简单的和，通过将三个RGB值乘以相同的数，可以改变强度而不改变颜色。可以利用其它变化例如轻微的颜色改变来编码消息。

同样的，如图55-57所示，其它的1024×768的内存阵列可以为其它的数据而定义，在其它的数据中，阵列中的点（n）处的数据和图像对应的点（n）之间有对应:I（n）为将要显示的图像，其通常是由与扫描软件同时运行的游戏软件独立创造的。C（n）是将要加到图像数据的顶部的通信数据，如图56所示，D（n）=I（n）+C（n）。可以理解，（n）描述图像的空间变化，方程还是时间（t）的函数，这样D（n）（t）=I（n）（t）+C（n）（t），其允许图像和通信数据在时间和空间变化。该时间变化允许游戏程序产生运动图像顶部的串行通信数据。所示的加（+）是一种例子，也可以是另一种数学函数。在另一实施例中，消息C（n）（t）可传递至LCD背光源，例如，其可以是单独编址的白色LED阵列。

进一步的，如图57所示，将要加到图像数据中的通信数据C（n）（t）例如通过但不限于消息M（n）（t）乘以或者卷积调制函数U（n）（t），得到C(n)(t)=M(n)(t)×U(n)(t)。在本实施例中，C（n）（t）不需要为每个显示像素（n）发生变化，可能是像素的补丁的相同的消息。

该调制函数U(n)(t)可为载波的简单幅度调制，例如ASin（wt），或者为更复杂的方案，如可允许多台设备同时通话的CDMA。

从受刺激的积木接收到的数据内容可以存储在另一个1024×768的RAM中。按这种方式，放置在显示基板上的玩具积木的所有信息，例如位置、游戏能量/武器或者头像图像，作为“图（map）”被任何同时运行的游戏软件得到。上述示例方案的数据路径的方框图如图55所示。

图58是可实现三角测量能力的基板202的一个实施例。在该实施例中，嵌入有被动或者主动RFID标签284的玩具积木10如图59所示。近场通讯（nearfield communication，NFC）读取器285询问玩具积木10，读取器285具有缠绕在基板202的显示区208周边的询问天线线圈286。读取器285将通过NFC转发器询问周围获得的所有数据发送至计算机设备；该计算机设备通过装置287连接到显示区域208上。装置287为有线连接，具体可以为但不限于USB、闪电端口；或装置287为无线转发器，具体可以为但不限于蓝牙，WIFI或无线个域网（ZigBee）。在本实施例中，玩具积木10中的被动RFID标签284、线圈286将通过与RFID接收线圈288的近场磁耦合给标签供电并从标签读取数据。当线圈286询问时，284可正常传输，通过另外的电路获得三角测量，如图59所示，在这个玩具积木中，当从显示基板同时或更早接收到光学“传输”消息292（第一定位信号），只允许标签传输数据290（第二定位信号）。基板202通常和“传输”消息292一起扫描像素上的正方形网格序列中的补丁。像素的每个补丁通常是，但不限于，其尺寸的平方等于玩具积木的两个相邻的可拆卸的玩具积木连接件（coupling）之间的间距。按这种方式，基板上的积木的类型和位置可以通过基板组件200来确定，也就是基板202和相关联的图像生成装置204。最便宜的被动RFID标签是“只读”型的，并只包含唯一的128位地址。在使用只读标签的情况下，包含有积木特性的另一个数据库或查找表可以保留在基板组件200上或者甚至在通过互联网进行访问的远程位置上；这样的数据库是可以被读取和写入的，即使标签是只读的，也允许更新和修改玩具积木的虚拟特性。如TRPGR30TGC标签，这是目前用于宠物识别一个完全封装的标签，又如TRF7970A集成电路，两者均来自德州仪器（Texas Instruments,TI）；又如来自微芯科技（Microchip Technology）的MCRF355/360，这些都是可稍加修改来实现这个功能的现有设备的示例。读取器需要的电路在MCRF45X参考设计和微芯科技的AN759和AN760应用说明中有示例。其它更复杂的协议也可以为但不限于使用“防碰撞（Anti Collision）标签”，它可以具有多个可以同时发射的标签。

在如图59所述的方式中，玩具玩具积木10可与可对其位置进行三角测量的基板组件200进行交互。在一实施例中，玩具汽车按照如图59所示类似的方式装备，如图58或60所示，玩具汽车装备可以滚过三角基板202。在基板202的显示区域208可能出现跑道及在跑道中央的车的图像。在另外一个实施例中，如图59所示，放置在显示区域208中的具有转发器的小芭比(Small Barbie)可使计算机204的显示器206显示，进而显示基板202的显示区域208显示茶话会（Tea Party）并发出相关的声音。事实上，配有扬声器的芭比娃娃可在基板202的显示区域208的某个位置被识别出来并发送语音（如通过图55中所描述的显示消息***）来演奏(recite)，从而与在显示区域的不同位置的“肯（Ken）”娃娃互动。“肯”娃娃可以发送不同的语音（通过显示消息***）来演奏。如果已经识别出玩具件在显示器上由于处于正确位置而赢，配备有闪光灯的游戏代币类型的玩具件可以发送消息至闪光灯。

如图58所示，具有嵌入NFC读取器的平板计算机和智能电话，如GoogleNexus10，通常具有较小的询问线圈，该线圈没有环绕整个显示屏幕206，当这些设备连接在一起并“触发（tapped）”，这些设备之间可以用于NFC的***处理（transaction）或者发送图片或数据。如图55所示，为了三角测量放置在平板计算机和智能电话的物体的位置，这样的装置将需要改进以实现该方案。

另外，在一实施例中，如图59和60，玩具积木或其他玩具块10具有放置在其上的不同点的两个光接收器237。仅当光学“打开”消息被特定的接收器接收时，当位于接收器下面的显示通过消息激发接收器时，每个接收器启动NFC转发器。在该方式中，玩具上的相对于所述显示的两个点的位置可以被确定。这个信息使玩具相对于所述显示的方向被确定。在形如闪光灯的玩具件的示例中，当放置在显示组件中，可被识别为一个闪光灯并在显示器上创建虚拟光束。光束的方向和来源可以由玩具积木的位置和方位相关知识计算出来。该光束甚至可以为放置在显示器的表面上的其它玩具积木投射虚拟阴影，或甚至为在所述显示器上显示的虚拟对象照明和投射阴影。

连接件14可以为在基板上的松散地配合凸起或凹陷，以用来限制在显示器的平面中的积木，但当从显示器的平面上抬起时，也可以很容易地移除它们。如图60所示，在一些实施例中，显示区域208可以制成没有任何连接件14，尤其当玩具积木10不是玩具积木10或者具有结构可使其通过连接件14固定到上表面214的其它玩具积木时。

图61是基板202的结构示意图，其包括在一个方向上延伸的列扫描线240和沿横向延伸的行扫描线242，该扫描线包围连接件14。电子线圈244连接到行和列扫描线240，242的交点处以与积木10进行通信，积木10通常位于线圈的正上方。列和行扫描线240，242和线圈244可以与通常直接位于它们上面的积木通过射频，电场或磁场通信或为其提供感应耦合的功率，或者两者兼有。与线圈进行通信所需连接的数量可以通过行和列扫描线240，242的XY扫描网格来减小。这样的基板202最好具有一些电子设备，如一个微控制器或扫描的XY线的键盘扫描电路，和通过协议与计算设备进行通信，其可以为但不限于USB，闪电端口或蓝牙。

图62示出的结构与图61示出的结构相似，但图62的结构在位于列和行扫描线240、242的每个交叉点和连接件14相邻的位置具有光发射器件246，如发光二极管。LEDS246可以发送消息，或以光的形式提供功率，或两者兼有，从而以通过可见或不可见的闪烁合适的设置放置在它们之上的玩具积木10。然后玩具积木可以通过一种或多种接收器236使用例如，如图64-67中所示的射频，可见光或不可见光，或声音等，反馈通信到基板组件200。在图64所示例子中，合适的传感器元件30接收第一信号235，该传感器元件30为例如麦克风40、光检测器42、RF收发器44或照相机48。然后，提供信号238至计算控制元件32，计算控制元件32通过线路39与致动器34通信以产生第二信号238，计算机204通过一个或多个接收器236接收到第二信号238。致动器34的类型如图65-67所示，但并不限于此。其中来自计算机和控制元件32的电消息294通过放大器58接收，放大器58发送信号到声音发射器82，或光发射器80或者射频或NFC收发器44，以将所述第二信号传送到基板上。可以为但不限于图65-67中所示的致动器可以通过基板使用。

每个如在图62中所示连接件14的高密度的发光二极管，或其他结构的光发射器246是玩具积木基板202的基础，基板202能够显示图形，但比传统的液晶显示器细节较少。这样的基板可以具有一些电子装置来扫描XY线和通过协议与计算设备进行通信，这些协议例如可以为但不限于USB，闪电端口或蓝牙。

图63和图68示出了包括位于基板202的四个角处的三角测量发射机/接收器250的基板组件200，用以确定玩具积木10在基板上的位置。基板组件200可以使用3个或更多的RF/NFC/声/光发射器/接受器250，它们位于基板组件200的不同位置。每个发射器/接收器250可以发射一个特定的信号，优选为同时发射，且每个玩具积木10可以测量来自每个装置250的接收到的脉冲之间的时间延迟。然后，每个积木10可以通过三角方法计算它的位置，并通过发射器/接收器250以例如，射频，光或声音传输等方式将积木10的类型和位置发送回基板组件200。在相反的情况也是可能的和等效的，其中玩具积木10发射信号和基板组件200上的发射机/接收器250接收的信号时间差，以显示玩具的位置。

通过举例可知，基板组件200可以确定置于其上的玩具积木10的位置、方向和特征；其方式为通过被动装置，例如照相机和光学识别装置，或通过主动装置，如包括但不限于RFID或射频三角。放置在基板202上的玩具积木10还可以用于发送其方位和动作的传感器。例如，当玩具积木人物以鸭步或散步的方式***控时，可能导致显示在基板上的风景更高级，就像玩具积木人物在环境中走过一样。

操纵较小的玩具积木10穿过基板202的上表面214时，还可以使2D或3D头像显示在显示屏206上，且可以和显示的图像的其它特征相互作用。玩具积木或玩具积木人物的虚拟特性可以存储在基板组件200的非易失性存储器上，或甚至存储在***纵的玩具积木10上的非易失性存储器上。进一步地，***纵的玩具积木的虚拟特性还可能与基板202的上表面214的环境相互作用而改变。所改变的特性可保留在物理玩具积木10中，或其它地方，比如在远程位置的因特网上，从而，当玩具积木放置在不同的基板组件200上时，当前的基板组件200可能还记起之前的基板组件200的显示屏幕206的确切环境以及与之前与基板组件交互体验得到的头像的特征。

基板组件200和置于基板组件200上的玩具积木10之间的相互作用可以是双路的。在一个实施例中，玩具积木10配备有类似于但体积更小的显示装置，该玩具积木10可以接收将在其表面上显示的图像，这取决于它在基板上的位置。在一个实施例中，当移动到基板202上的一个海滩场景，人物形象玩具积木10可以将其显示的图像改变成海滩服装。在另一个实施例中，当玩具积木放置在具有水的特性的显示区域208上时，玩具积木可以发出水花飞溅的声音，显示屏206还可以显示出水花飞溅。

一种具有三角测量能力的基板组件200也可以被用作一个虚拟的建筑环境。在上表面214上移动的玩具积木10可以使得玩具积木10的头像显示在屏幕206上，然后通过点击（clicking）/粘合（cementing）运动/姿态，与该玩具积木相关联的头像可以粘合到虚拟结构，并且该过程重复进行。头像不需要具有与玩具积木本身相同的形状，头像的形状可以通过显示在显示器屏幕206的菜单结构来选择，或者通过玩具积木或其它三角形（triangulatable）对象的物理操作来选择。

在另一个实施例中，显示屏幕206可以示出例如玩具积木结构或者甚至具有由可拆卸的连接件制造的电路元件的电路的示意性说明，该可拆卸的连接件出现在伊利诺伊州惠灵公司（Inc.of.Wheeling Illinois Elenco Electronics）的elenco电子出售的中。当去除扣在搭扣中的连接件14时，积木或者电路元件的确切的实景图像可以在显示器206显示，显示器206位于可拆卸的连接件14的下方，其在此处被折断（snapped in），从而使儿童可以很容易组装该组件。

应该注意的是，图像生成装置204可以具有示例中的iPad、类似的计算设备的所有特征。在一实施方式中，可具有以下一个或多个特征：图像对触摸的反应，充电电源，对运动或运动时间过程的时间的可编程的响应，或方位，积分照相机，蓝牙连接，WiFi连接，NFC读取器，播放电影的能力，显示触摸敏感交互式游戏的能力，发送和接收声音信号的能力或光学编码传输等能力。

在另一个实施例中，基板组件200可形成一个桌面游戏，如大富翁游戏。大富翁人物、房屋、酒店等都可能是玩具积木件，如上所述，它们的运动和位置可自动检测。在另一个实施例中，一个游戏可以玩具积木来玩，其上的字母被放置在上表面214，上表面214显示Scrabble游戏板，通过自动识别显示作为字母拼块放在基板202上的玩具积木10的位置和类型，甚至可以自动地计算和显示比分。

在另一实施例中，游戏的玩家可以通过小型的计算装置，例如智能电话装置，与基板组件200进行交互。每个玩家通过在基板组件200上的软件来影响显示屏幕206的主显示图像，基板组件200上的软件可与小型计算设备上的软件通信。小型的计算设备还可以与透明基板连接，放置在小型设备上的基板上的玩具积木可影响在较大的基板组件200上的或者甚至在没有基板202的显示屏206上的显示的图像或游戏。几个较小的设备可以同时或依次与较大基板组件200的环境通信并影响较大的基板组件200的环境。该环境可以是完全交互，例如，大富翁游戏的钞票可取自一个玩家然后分配给另一玩家，并且在主要的基板组件200上的显示金额，或甚至在小型电脑设备之间传送，这取决于在主要的基板组件200上的玩具积木图像的活动。

在另一实施例中，通过使用如图69所示的具有光纤274或嵌在玩具积木中的光导的不透明，半透明或透明积木10，还可以在远离显示平面的三维空间扩展和路由显示图像以及消息。在该实施例中，可以制成一个带闪烁的灯光的圣诞树或在炮塔上具有闪烁的灯光的冰冠城堡。基板组件200可以识别具有光导的形如圣诞树的玩具积木，并通过具有闪烁光图案的显示来自动照明该玩具积木。值得注意的是，该实施例与其它透明的玩具积木10的实施例是不同的，图像通过积木是不可见的，而是呈现在积木的表面上。在图69中，直的、相互平行的光纤274和弯曲的光纤274的组合用于引导图像至玩具积木的一个以上的表面。在其他实施例中，光纤274也可以全部为同一种类型。

图像生成和玩具件交互组件的描述

一实施例的图像生成和玩具件交互组件296如图55和70所示。在该实施例中，图像222包括视觉图像223和光编码消息图像235，有时也被称为第一信号235，以允许信息发送到玩具积木10或其他玩具件10。图70中示出的组件296为组成组件296和促进它们之间的交互的组件和设备的简化示意图。需要注意的是，在与图70相关的一些实施例中，基板202并不被使用，而是接收器236可连接到图像生成装置204上，图像生成装置204通常是一个平板电脑。在这些实施例中，玩具积木10或其他玩具件10可以直接位于图像生成装置204的显示屏206上。在其它实施例中，基板202可以与安装到基板202上的接收器236一起使用。或者，接收器236可以可连接到图像生成装置204上，通常通过有线连接。首先，依次做一些定义和解释。

该光编码消息图像235是来自图像生成装置204的显示屏幕206的单向信号，或有时候通过显示区域208发送至玩具件10的光显示消息传感器237。光显示消息传感器237基于至少部分光编码消息图像235产生第一信号241，光显示消息传感器237并不同于玩具件10的其他传感器。

第二信号238可以是玩具件10的消息转发器248和接收器236之间单路的，或者是双路的处理。玩具件10上的消息转发器248是不同于玩具件的其他致动器。消息转发器248可以为但不限于NFC，WiFi，Zigbee，蓝牙或红外信号。

传感器30与接收第一信号235的光显示消息传感器237是不相同的。传感器30包括的组件可以为但不限于温度传感器，触摸传感器，力传感器。在一些实例中，玩具片10不包括任何传感器30。

致动器34与位于玩具件10上的产生和发射第二信号238的消息转发器248是不相同的。致动器34可以为但不限于位于玩具件10上的光发射器、声音发射器或其他转发器。在一些实施例中，玩具块10不包括传感器30，也不包括任何致动器34。

接收器236与玩具件10上的消息转发器248进行通信。接收器236可以是单路或双路的转发器。以下是采用三角测量方法，通过光编码消息图像235确定玩具件10的物理位置的示例，通常是相对于显示器屏幕206的物理位置。

在第一示例中，相同的光编码图象信息235被跨越显示器屏幕206扫描后，继而被跨越像素补丁扫描。在该实施例中，消息实质上为“打开消息转发器248”。通过光显示消息传感器237接收到的第一个光编码消息图像的打开消息转发器248，正如图55的描述的发射器/收发器，发射器/收发器在一段特定的时间内位于玩具件10当前刺激的像素区块上。通过接收器236，这启动了单路或双路的与图像生成装置204交互的第二消息，其描述为如图55中接收机/收发机。在该实施例中，接收器236可以RF转发器。由于当接收到第二消息时，光编码消息图像235的位置是已知，图像生成装置204显示玩具件10的位置。

在另一实施例中，不同的光编码消息图像235从显示屏幕206的不同的物理位置发送出去。该不同的消息图像235可以同时从所有的位置发送出来或被一次扫描像素中的一个补丁。消息图像的不同之处在于，例如，可以通过但不限于通过编码确定被刺激的位置的X、Y坐标来确定。该玩具件10通过光显示消息传感器237接收到该消息，并随后通过消息转发器248与接收器236进行通信时，不需要与接收到第一光编码消息图像235的时间相一致，除了发送关于玩具件10本身数据之外，还发送所接收到的第一光编码消息图像235的内容。然后，图像生成装置204获知玩具件10类型和位置。

消息也可以加入或代替三角测量。例如，光编码消息图像235可包含位于玩具件10上的致动器34的数据。又如，用于致动器34中的数据可以使玩具件10变成蓝色。这种光编码消息图像235可以与显示出水的视图一致的发送，这样放在水的视图上的任何玩具件10都会变成蓝色。需要注意的是，不需要产生一个第二信号238发送至接收器236，也不需要通过三角测量玩具件10的位置。

在另一实施例中，位于玩具件10上的消息转发器248发送第二信号238到接收器236，除了其它数据，第二信号238可包含来自位于玩具件10上的传感器30的数据。例如，玩具件10的温度可发送至接收器236，或者按位于连接元件10上的按键能够发送“发射”信号到接收器。

消息的交互涉及位于玩具件10上的消息转发器248和接收器236之间的第二信号238，其可能是两路通信，可以在玩具件10上发送致动器34数据。例如，可以通过第二消息交互，发送语音到位于玩具件10上的扬声器类型的致动器。

当使用位于显示屏幕206上的或者位于基板202上的显示区域208上的两个或者多个玩具件10时，它们可以通过到接收器236的基于显示屏的第一信号235和随后的第二信号238相互互动。这些例子包括但不限于如下：

两个玩具件10可面向彼此设置，位于每个玩具件10上的拍摄（shoot）按钮类型的传感器30被按下，子弹或者其它弹丸的进度被显示在显示屏206上，当使用基板202时，其直接显示在显示屏上或者从显示区域208上可见。如果点击，随后玩具件10变红。该互动使用第一信号235和第二信号238计算位置，以及编码被按下的拍摄按钮的第二信号238，以及单路光编码的消息图像或者在本实施例中为两路处理（two way transaction）的第二信号，发送命令到被击中变成红色的玩具件10。

当使用位于显示屏幕206上的或者位于基板202上的两个或者多个玩具件10时，它们可以不需要通过件到件信号254使用显示转发器248而直接的相互互动。例如，玩具件10可通过在第一显示消息图像235中的信息计算它们的位置。然后，玩具件10使用消息转发器248或者另一单独的转发器可直接与其它玩具件10通信，接收器236不参与处理（transaction）。

上述的描述可能使用术语，例如上、下、顶、底、之上、之下等等。这些术语可被用于说明书和权利要求书中用于帮助理解发明，而不是限制发明。

通过参考上述优选的实施例来公开本发明，应当理解，这些实施例只是用来说明而不是限制本发明。可以设想，本领域技术人员可以进行改进和组合，这些改进和组合将在本发明的精神和下面的权利要求的范围内。例如，通过使用延伸于如图39和40所示的图像生成设备204和基板202上的显示区域之间的光纤光阵列传送图像到显示区域208。该光纤、光阵列可以或者不可以从图像生成设备204上的显示屏206延伸。

以下各节描述基板组件、图像生成组件和玩具件互动组件以及使用玩具件的方法、图像生成方法和玩具件各方面的实施例。

1、基板组件，与玩具件一起使用，用于允许玩具件可拆卸的相互连接，所述基板组件包括：

包括显示区域的基板，显示区域包括连接元件，通过连接元件玩具件可拆卸的安装到显示区域上，以及与连接元件相邻的区域；

可连接到基板的图像生成设备；

发射由图像生成设备产生的图像至少到基板的显示区域的设备。

2、如条款1所述的基板组件，其中基板包括内部区域，显示区域，该内部区域位于基板相对的两侧。

3、如条款1所述的基板组件，其中基板包括多个侧面，显示区域位于基板的至少一个侧面上。

4、如上述任一项所述的基板组件，其中图像生成设备包括显示屏，图像在显示屏上被产生。

5、如条款4所述的基板组件，其中，基板包括内部区域，显示区域，内部区域位于基板像对的两侧；以及

基板的内部区域面对图像生成设备的显示屏。

6、如条款5所述的基板组件，其中图像发送设备包括基板大致透明的部分，由此，显示屏幕上产生的图像能够通过基板，从而在基板的显示区域可见。

7、如条款5所述的基板组件，其中基板可拆卸的安装到图像生成设备上。

8、如条款7所述的基板组件，其中基板可以不需要使用工具可拆卸的安装到图像生成设备上。

9、如条款7所述的基板组件，其中图像生成设备包括电脑。

10、如上述任一项所述的基板组件，其中，进一步包括：

玩具件，通过使用连接元件可拆卸的安装到显示区域的第一位置上，玩具件能够产生消息；其中，

至少一个图像生成设备，玩具件和基板包括存储在非易失存储介质上的电脑程序指令，当处理器执行程序时，使处理器执行包括依赖于消息的流或者分支分支。

11、如条款5所述的基板组件，其中基板包括偏离显示屏的第一部分，以及直接与显示屏相对的第二部分。

12、如条款11所述的基板组件，其中第二部分相对于显示区域的第一部分是可拆卸和可更换的。

13、如条款12所述的基板组件，其中第二部分有效覆盖显示屏的全部。

14、如条款11所述的基板组件，其中第二部分覆盖显示屏的部分，并开设有开放（open）区域，以允许直接的视觉访问（access）到显示区域的另一部分。

15、如条款14所述的基板组件，其中基板包括可拆卸和替换的第三部分，其尺寸适配于并完全覆盖开口区域。

16、如条款1至5和条款7至13中任一项所述的基板组件，其中，图像生成设备产生的图像通过基板，并且通过连接元件和与连接元件相邻的区域可见。

17、如上述任一项所述的基板组件，其中，图像生成设备产生图像，该图像在基板的显示区域作为二维图像和三维图像可见。

18、如条款1至16中的任一项所述的基板组件，其中图像生成设备在基板

的显示区域产生两个独立的图像，该图像适合立体观看。

19、如条款1至16中的任一项所述的基板组件，其中图像生成设备包括空

间光调制器，其能够产生静止的或者移动的干涉图像，以制造与基板的显示

区域相关联的全息图像。

20、如上述任一项所述的基板组件，其中，图像发射设备包括光信号发射线，该发射线可以连接图像生成设备到显示区域。

21、如上述任一项所述的条款，其中，进一步包括：

玩具件，通过连接元件可拆卸的安装到显示区域的第一位置；以及

用于产生磁场的线圈，用于至少一项下述功能：（1）传递能量从基板到玩具件，以及（2）从玩具件传送和接收信号。

22、如条款1至20中的任一项所述的基板组件，其中，进一步包括：

玩具件，通过使用连接元件可拆卸的安装到显示区域的第一位置；以及

玩具件包括至少一个射频识别（RFID,radio frequency identification）设备，以及通过玩具件接收光信号激发的近场通信（NFC）转发器。

23、如条款1至20中的任一项所述的基板组件，其中，进一步包括：

玩具件，通过使用连接元件可拆卸的安装到显示区域的第一位置；

玩具件包括第一设备，第一设备包括第一转发器和第一传感器中的一个，玩具件进一步包括第二设备，第二设备包括第二转发器和第二致动器中的一个，第二设备根据从第一设备接收的消息和传感器值中的至少一个被激发。

24、如条款23所述的基板组件，其中信息和传感值中的至少一个为选自下述类型的信号：声音、磁和电磁，包括射频和光。

25、如条款1-5,7-15和21-24中的任一项所述的基板组件，其中，进一步包括：

玩具件，使用连接元件可拆卸的安装到位于显示区域的第一位置上；

具有外表面的玩具件，该外表面包括面向显示区域的第一外表面区域，和第二外表面区域；以及

包括光导元件的连接元件，光导元件从第一外表面区域延伸到第二外表面区域；

由此，显示区域提供的图像将出现在第二外表面区域。

26、如上述任一项所述的基板组件，其中，进一步包括：

接触感应膜，可连接图像生成设备；以及其中：

基板包括多个获取区域，获取区域覆盖触摸感应膜，以允许用户在至少一个获取区域向膜提供触摸输入。

27、如条款26所述的基板组件，其中，获取区域与连接元件相重合。

28、如条款27所述的基板组件，其中获取区域包括连接多个连接元件到邻近连接元件的区域的柔性元件，因此连接元件可以从远离触摸感应膜的第一位置移向触摸感应膜，到达第二位置，在第二位置，基板的部分与触摸感应膜相接触。

29、如条款26所述的基板组件，其中，获取区域包括通过显示区域形成的开口。

30、如条款26所述的基板组件，其中，触摸感应膜为基板和图像生成设备中的一个的部分。

31、如上述任一项所述的基板组件，其中，基板包括第一和第二组空间隔开的电极的网格，第一组电极在第二组电极的横向方向上延伸，第一和第二组电极可连接图像生成设备。

32、如条款31所述的基板组件，其中第一和第二组电极具有相交的交叉点，这些交叉点具有至少有一个信号发射器和信号接收器，它们在多个交叉点连接第一和第二电极。

33、如条款32所述的基板组件，其中，信号发射器和信号接收器中的至少一个包括光转发器和电子线圈中的至少一个。

34、如上述任一项条款所述的基板组件，其中，

基板组件包括接收器；

第一玩具件通过使用连接元件可拆卸的安装到显示区域的第一位置上；

基板组件承载的至少三个空间隔开的位置发射器，其能够在第一位置产生发送到第一玩具件第一位置信号；

位于第一位置处的第一玩具件能够产生发送到接收器的第二位置信号以响应第一位置信号，因此发出位于第一位置处的第一玩具件存在的信号；以及

基板组件能够基于第二信号计算玩具件的位置。

35、如条款34所述的基板组件，其中，至少一个位置发射器包括接收器。

36、如条款34所述的基板组件，其中，第一玩具件用于基于至少三个空间相隔的位置发射器的第一位置信号之间的差别计算第二信号。

37、如条款36所述的基板组件，其中，所述差别为时间差别。

38、如条款1-33所述的基板组件，其中，

基板组件包括接收器，所述接收器包括至少三个空间分隔的位置接收器；

第一位置信号产生玩具件，通过使用连接元件可拆卸的安装到第一位置上，由此，通过第一位置信号产生玩具件可产生第一位置信号，并用于发射到位置接收器；以及

接收器能够基于通过空间分隔的位置接收器接收的第一位置信号之间的差别计算玩具件的位置。

39、如条款38所述的基板组件，其中，差别的分析包括时间差别的分析。

40、一种玩具基板，其中，包括：

基板主体，包括玩具件支持面；

玩具件，位于玩具件支持面的位置上；以及

三角测量设备，与玩具件以及基板主体相关联，用于产生信号，该信号表示了位于玩具件支持面上的位置的玩具件的存在。

41、如条款40所述的基板组件，其中，基板主体包括连接元件，通过该连接元件玩具件能够可拆卸的安装玩具件的支持面。

42、一种基板，用于与（1）具有能够产生图像的显示屏的图像生成设备，以及（2）用于允许玩具件可拆卸的相互连接的玩具件一起使用，该基板包括：

包括显示区域的主体，显示区域包括连接元件，通过该连接元件能够可拆卸的安装到显示区域，以及与连接元件相邻的连接元件；

主体进一步包括内部区域，内部区域和显示区域位于主体相对的面上；

通过安装结构，主体能够可拆卸的安装到图像生成设备上，因此主体的内部区域位于图像生成设备的相邻位置；

主体在位于内部区域和显示区域之间的至少部分为大致透明的，因此，在图像生成设备的显示屏上产生的图像能够穿过主体到达显示区域，并且在连接元件和邻近连接元件的区域可见。

43、一种图像生成和玩具件互动组件，包括：

图像生成设备，具有显示屏，在显示屏上可显示产生的图像；

产生的图像包括集成的视觉和光编码的消息图像；

接收器，可连接图像生成设备；

第一玩具件，位于相对于显示屏的第一位置，第一玩具件包括：

光显示消息传感器，用于接收集成的视觉和光编码的消息图像，以至少基于光编码的消息信息产生第一信号；

连接于光显示消息传感器的消息转发器，用于从光显示消息传感器接收至少第一信号；以及

连接于接收器的消息转发器，用于至少部分基于第一信号产生和发送到接收器的第二信号。

44、如条款43所述的基板组件，其中，接收器为声音接收器、电磁辐射接收器、磁场接收器中的至少一种，第二信号包括声音第二信号、电磁辐射场第二信号和磁场第二信号中的对应的一个。

45、如条款43或者44所述的基板组件，其中，进一步包括安装在显示屏上的基板，基板包括显示区域，显示区域包括连接元件，通过该连接元件玩具件能够可拆卸的安装在显示区域上。

46、如条款43至45中的任一项所述的基板组件，其中，光编码的消息图像对于用户是肉眼观察不到的。

47、如条款43至46中的任一项所述的基板组件，其中光编码的消息图像包含作为对特定玩具件编址的编码消息。

48、如条款43至47中的任一项所述的基板组件，其中第二信号包括下述的一个或者多个：（1）第一玩具件的图形表示，（2）第一玩具件的其它信息，以及（3）进入本地数据库、远程数据库、查找表中的至少一个的地址，其包含第一玩具件的信息。

49、如条款43至48中的任一项所述的基板组件，其中，光编码的消息图像根据在显示屏上的光编码的消息图像的物理位置而改变。

50、如条款49所述的基板组件，其中光编码的消息图像包含下述信息中的至少一个（1）物理位置的坐标，以及（2）关于在物理位置上产生的图像的视觉图像部分的信息，（3）玩具件的游戏数据，（4）玩具件上的制动器数据。

51、如条款43至50中任一项所述的基板组件，其中，光编码的消息图像在显示屏上的多个物理位置处产生，其中，第二玩具件位于相对于显示屏的第二位置。

52、如条款43至51中的任一项所述的基板组件，其中，进一步包括：

第二图像生成设备；

第二玩具件，位于相对于第二图像生成设备的显示屏的第二位置；

第一图像生成设备和第二图像生成设备可相连；以及

光编码的消息图像，至少部分基于第一玩具件的第二信号发送至第二玩具件。

53、如条款43至51中的任一项所述的基板组件，其中，进一步包括：相对于显示屏位于位于第二位置处的第二玩具件，以及至少部分基于从第一玩具件发射的第二信号发送至第二玩具件的光编码消息图像。

54、如条款53所述的基板组件，其中，第一玩具件和第二玩具件中的每一个包含玩具件到玩具件通信设备，以允许消息在它们之间传递。

55、如条款43至54中的任一项所述的基板组件，其中，第一玩具件包含可连接消息转发器的第二光显示消息传感器。

56、如条款43至55中的任一项所述的基板组件，其中第二信号提供消息到图像生成设备，以在此显示第一玩具件的光编码的消息。

57、如条款43至56中的任一项所述的基板组件，其中，在光显示消息传感器接收光编码的消息图像后，不需要任何用户互动，第一玩具件产生的第二信号是自动产生的。

58、如条款43至57中的任一项所述的基板组件，其中，第一玩具件包括连接至消息转发器的传感器，以提供传感器数据到消息转发器，因此，第二信号能够至少部分基于传感器数据而产生。

59、如条款43至58中的任一项所述的基板组件，其中：

第一玩具件包括下述中的至少一个（1）可连接以从光显示的消息传感器接收消息的致动器，以及（2）可连接以从消息转发器接收消息的致动器；

消息包括用于致动致动器的数据。

60、如条款59所述的基板组件，其中，用于致动致动器的数据使制动器执行下述中的至少一个：产生彩色光、产生图像、产生声音、引起运动。

61、如条款43至60中的任一项所述的基板组件，其中，显示在第一位置处的光编码的消息图像随时间可变。

62、如条款43至61中的任一项所述的基板组件，其中，进一步包括能量发射近场通信（NFC）天线和包含能量接收天线的玩具件，从而NFC天线能够提供功率到第一玩具件。

63、如条款43至62中的任一项所述的基板组件，其中：

第一玩具件能够产生信息，以及

第一玩具件和图像生成设备中的至少一个，其包括存储在非易失存储介质上的电脑程序指令，当处理器执行指令时，使处理器执行包括依赖于消息的包括流与分支分支的动作。

64、一种基板和玩具件组件，与玩具件一起使用，用于允许玩具件可拆卸的相互连接，包括：

基板，包括显示区域，显示区域包括连接元件，通过连接元件玩具件能够可拆卸的安装到显示区域和邻近显示区域的区域；

电脑，包括显示屏，图像能够在显示屏上产生；

基板可拆卸的安装到电脑上以覆盖显示屏；

基板包括大致透明的部分，因此显示屏上产生的图像能够穿过基板，通过连接元件和通过与连接元件相邻的区域可见，在基板的显示区域可见；

玩具件，通过使用连接元件可拆卸的安装到显示区域上的位置，玩具件能够产生消息；以及

至少一个电脑，玩具件和基板包括存储在非易失存储介质上的电脑程序指令，当处理器执行指令时，使存储器执行包括依赖于消息的流或分支分支行动（action）。

65、一种图像生成和玩具件互动组件，包括：

图像生成设备，具有显示屏，产生的图像能够在其上显示；

产生的图像包括集成的视觉和光编码的消息图像，光编码的消息图像对于用户在视觉上难以察觉；

光编码的消息图像在显示屏上的多个物理位置处产生，其中，第二玩具件位于相对于显示屏的第二位置；

接收器，可连接图像生成设备；

第一和第二玩具件，位于相对于显示屏的第一和第二位置，每个所述玩具件包括：

光显示消息传感器，用于接收集成的视觉和光编码的消息图像，以及至少部分基于光编码的消息图像生成第一信号；

连接于光显示消息传感器的消息转发器，用于从光显示消息传感器接收至少第一信号；以及

连接于接收器的消息转发器，用于至少部分基于第一信号产生和发送第二信号到接收器；

在第一玩具件的光显示消息传感器接收光编码的消息图像后，第一玩具件产生的第二信号是自动产生的，不需要用户进一步参与；

第一和第二玩具件中的至少一个，其包括连接到消息转发器的传感器，以提供传感器数据到消息转发器，因此第二信号能够至少部分基于传感器数据而产生；

第一和第二玩具件中的至少一个，其包含下述中的至少一个（1）可连接的以从光显示消息传感器接收消息的制动器，以及（2）可连接的以从消息转发器接收消息的致动器。

方法条款

66、一种使用具有基板组件的玩具件的方法，玩具件具有第一连接元件，以允许玩具件可拆卸的相互连接，该方法包括：

选择性的安装玩具件到包含显示区域的基板上，显示区域包括第二连接元件，第一和第二连接元件为互补的连接元件，因此，玩具件能够可拆卸的安装显示区域上，基板可连接图像生成设备；

发射图像生成设备产生的图像至少到基板的显示区域。

67、如条款66所述的方法，其中，

图像发射步骤包括发射在图像生成设备的显示屏产生的图像；以及

定位基板的内部区域

定位基板的内部区域以面向显示屏，显示区域和内部区域位于基板相对的两侧。

68、如条款66或67中的任一项所述的方法，其中，图像发射步骤包括通过基板大致透明的部分发射图像，由此，显示屏产生的图像穿过基板，在基板的显示区域可见。

69、如条款66所述的基板组件，其中，图像发射步骤包括：通过可连接图像生成设备到显示区域的光信号发射线发射图像。

70、如条款66至69中的任一项所述的方法，其中，进一步包括：

通过基板的获取区域，获取可连接图像生成设备的感应膜，以允许用户在获取区域中的一个，提供到膜的触摸输入。

71、如条款66至70中的任一项所述的方法，其中，

选择性安装步骤包括可拆卸的安装第一玩具件到显示区域的第一位置；

通过至少三个空间分开的位置发射器以及基板组件产生第一位置信号；

通过第一位置信号产生玩具件产生第二信号到可连接图像生成设备的接收器，以响应第一位置信号，由此在第一位置处发出第一玩具件存在的信号；以及

基于第二信号计算玩具件的位置。

72、如条款66至70中的任一项所述的方法，其中：

可选的安装步骤包括可拆卸的安装第一玩具件到显示区域的第一位置；

通过第一玩具件产生第一位置信号；

通过至少三个可连接图像生成设备的空间分开的位置接收器产生第二位置信号，以响应第一位置信号，由此在第一位置处发出第一玩具件存在的信号；以及

基于第二信号计算玩具件的位置。

73、一种产生图像以及与玩具件相互互动的方法，包括：

在图像生成设备的显示屏上显示包含集成的视觉和光的编码的消息的图像；

在相对于显示屏的第一位置，定位第一玩具件，第一玩具件包括光显示消息传感器和图像生成设备；

通过光显示消息传感器接收集成的视觉和光编码的消息；

至少部分基于光编码的消息图像，通过光显示消息传感器产生第一信号；

发射第一信号到消息转发器；

通过消息转发器产生第二信号，第二信号至少部分基于第一信号；以及

发送第二信号到可连接图像生成设备的接收器。

74、如条款73所述的方法，其中，通过可拆卸的安装第一玩具件到基板的显示区域的连接元件来完成定位步骤。

75、如条款73或者74所述的方法，其中，图像显示步骤包括显示光集成的消息图像，这些图像是用户难以察觉的。

76、如条款73至75中的任一项所述的方法，其中定位步骤包括在不同的位置定位多个玩具件，图像显示步骤包括显示光编码的消息图像，该图像包含编码为被编址到特定玩具件的信息。

77、如条款73至76中的任一项所述的方法，其中，图像显示步骤包括显示光编码的消息图像，该图像根据位于显示屏上的光编码的消息图像的物理位置而改变。

78、如条款73至77中任一项所述的方法，其中，进一步包括：

在第二图像生成设备的第二显示屏上显示包含第二集成的视觉和光编码的消息图像的第二图像，第二玩具件包括：第二光显示消息传感器和第二消息转发器；

相对于第二显示屏定位位于第二位置处的第二玩具件；

通过第二光显示消息传感器接收第二集成的视觉和光编码消息图像，发送至第二玩具件的光编码消息图像至少部分基于第一玩具件的第二信号；

至少部分基于第一玩具件的第二信号发送光编码的消息图像到第二玩具件；

至少部分基于第二光编码的消息图像，通过第二光显示消息传感器产生第一信号；

从第二光显示消息传感器发送第一信号到第二消息转发器；

通过第二消息转发器产生第二信号，第二信号至少部分基于第一信号；以及

从第二消息转发器发送第二信号到可连接于第二图像生成设备的第二接收器。

79、如条款73至77中的任一项所述的方法，进一步包括：在相对于显示屏的第二位置定位第二玩具件，以用于接收第二光光编码消息图像，第二光编码消息图像至少部分基于第一玩具件的第二信号。

80、如条款79所述的方法，进一步包括：在第一和第二玩具件之间发送消息。

81、如条款73至80中的任一项所述的方法，在光显示消息的传感器接收光编码的消息图像后，不需要进一步的用户互动，第二信号产生步骤能够发生。

82、如条款73至81中的任一项所述的方法，其中第一玩具件包括连接到消息转发器的传感器，该方法进一步包括通过传感器产生传感器数据以及发送传感器数据到消息转发器，因此，至少部分基于传感器数据能够产生第二信号。

83、如条款73至82中的任一项所述的方法，其中，第一玩具件包括致动器，进一步包括从至少一个光显示消息传感器和消息转发器发送消息到致动器，消息包括用于致动器致动的数据。

84、一种玩具件，包括：

外壳；

第一连接元件，用于可拆卸的该外壳到其它连接元件的外壳；

被外壳承载的操作组件，操作组件包括：

用户可编程的计算控制元件；至少一个能够感应到输入值的传感元件，所述至少一个感应元件能够连接计算控制元件；

用户可编程计算、控制元件，用于至少部分基于传感输入值产生致动器输出；以及

至少一个致动器，可连接计算控制元件，以接收所述致动器输出；以及

电源，连接于操作基板以向其供电。

85、一种玩具件，包括：

外壳；

第一连接元件，用于可拆卸的连接外壳到至少一个其它玩具件的外壳；

操作组件，被外壳承载，操作组件包括：

计算控制元件；

至少一个感应元件，能够感应输入值，所述至少一个感应元件可连接计算控制元件；

计算控制元件用于基于至少部分当前感应的输入值和之前感应的输入值产生致动器输出；以及

至少一个致动器，可连接计算控制元件以接收所述致动器输出；以及

电源，连接到操作组件以向其供电。

86、一种玩具件，包括：

外壳；

第一连接元件，可拆卸的连接该外壳该外壳到至少一个其它玩具件的外壳；

操作组件，被外壳承载，操作组件包括：

计算控制元件；

至少一个传感元件，能够感应到连续的输入值，所述至少一个感应元件可连接到计算控制元件；

计算控制元件，用于基于至少部分所述的感应的连续的输入值产生致动器输出；以及

至少一个致动器，连接于计算控制元件以接收所述致动器输出；以及

电源，连接于操作组件，以向其供电。

87、如条款84至86中的任一项所述的玩具件，其中，计算控制元件包括微处理器或者具有嵌入固件的微控制器中的一个。

88、如条款84至87中的任一项所述的玩具件，其中，电脑控制元件包括数字逻辑芯片、FPGA、RAM或者ROM的查找表、模糊逻辑和模拟电路中的至少一个。

89、如条款84至88中的任一项所述的玩具件，其中，计算控制元件用于存储用于后续查询的感应和致动数据。

90、如条款85所述的玩具件，其中，计算控制元件为用户可编程的计算控制元件。

91、如条款86所述的玩具件，其中，计算控制元件是用户可重新编程的计算控制元件。

92、如条款84或者85所述的玩具件，其中，致动器输出包括一段时间的致动器输出。

93、如条款86所述的玩具件，其中，致动器输出包括一段时间的致动器输出。

94、如条款84至93中的任一项所述的玩具件，其中，电源包括：

可充电电能存储元件；以及

感应充电设备，可连接于可充电电能存储元件。

95、如条款84至93中的任一项所述的玩具件，其中，电源包括：

可充电电能存储元件；以及

太阳能集热充电设备，可连接可充电的电能存储元件。

96、如条款84至93中的任一项所述的玩具件，其中，电源包括：

可充电电能存储元件；以及

电连接器，被外壳承载，连接于可充电电能存储元件，因此，可充电电能存储元件能够连接到外部的电能充电源。

97、如条款84至96中的任一项所述的玩具件，其中，电源包括：

可拆卸和可更换的电池形式的电能存储元件；其中，外壳包括：

电源获取元件，允许用户获取可拆卸和可替换的电池。

98、如条款84至97中的任一项所述的玩具件，其中，感应元件包括射频接收器和射频收发器中的至少一个。

99、如条款84至98中任一项所述的玩具件，其中，感应元件包括声音接收器。

100、如条款84至99中的任一项所述的玩具件，其中，感应元件包括光传感器，其能够感应可见光和不可见光中的至少一个。

101、如条款84至100中的任一项所述的玩具件，其中感应元件包括下述元件中的至少一个：轴倾传感器、陀螺仪运动传感器、重力传感器和加速度传感器。

102、如条款84至101中的任一项所述的玩具件，其中，感应元件包括数字相机，其能够获取静止图像和运动图像中的至少一个。

103、如条款84至102中的任一项所述的玩具件，其中，感应元件包括位置三角测量功能接收器，其能够允许相对于环境（surroundings）三角测量玩具件的位置。

104、如条款84至103中的任一项所述的玩具件，其中感应元件包括夹持力传感器。

105、如条款84至104中的任一项所述的玩具件，其中传感元件包括开关。

106、如条款84至105中的任一项所述的玩具件，其中，感应元件包括磁场传感器。

107、如条款84至106中的任一项所述的玩具件，其中，感应元件包括电场传感器。

108、如条款84至107中的任一项所述的玩具件，其中，感应元件包括温度传感器。

109、如条款84至108中的任一项所述的玩具件，其中，感应元件包括多个感应元件。

110、如条款84至109中的任一项所述的玩具件，其中，感应元件包括数据感应元件，其用于产生数据信号以被计算控制元件接收。

111、如条款110所述的玩具件，其中，

传感元件用于基于传感元件的输入产生模拟信号；以及

计算控制元件，包括微控制器，微控制器具有模数转换能力，用于将感应元件的模拟信号转换为数字信号从而被致动元件接收，致动元件为发射器。

112、如条款111所述的玩具件，其中，发射器用于发送数据到外部存储设备。

113、如条款111所述的玩具件，其中，数据收集感应元件用于以无线的方式发送收集的数据。

114、如条款111所述的玩具件，其中，

数据收集感应元件用于根据（1）实时的，或者（2）有延迟的中的至少一项发送收集的数据到计算控制元件。

115、如条款84至114中的任一项所述的玩具件，其中，致动器包括致动器包括相对于外壳绕轴线旋转的轴。

116、如条款115所述的玩具件，其中，感应元件包括可连接于轴的轴角传感器。

117、如条款84至116中的任一项所述的玩具件，其中，致动器包括可相对于外壳沿轴线线性移动的轴。

118、如条款117所述的玩具件，其中，感应元件包括可连接于轴的轴线性位置传感器。

119、如条款84至118中的任一项所述的玩具件，其中，致动器包括至少一个马达。

120、如条款84至119中的任一项所述的玩具件，其中，致动器包括至少一个声音发射器。

121、如条款84至120中的任一项所述的玩具件，其中，致动器包括至少一个变化或者固定强度和颜色的光源。

122、如条款84至121中的任一项所述的玩具件，其中，致动器包括彩色或者黑白的图形或者文字显示。

123、如条款84至122中的任一项所述的玩具件，其中，致动器包括至少一个电磁线圈。

124、如条款84至123中的任一项所述的玩具件，其中，致动器包括至少一个射频发射器和收发器。

125、如条款84至124中的任一项所述的玩具件，其中，多个致动器同时在玩具件中存在。

126、如条款84至125中的任一项所述的玩具件，其中，玩具件具有平行六面体形状。

127、如条款84至126中的任一项所述的玩具件，其中，玩具件包括：

第一和第二表面，第一和第二表面相互平行，相互分开，彼此相对；

第三和第四表面，连接于并且在适当的角度面向第一和第二表面，第三和第四表面是平行、相互分开和彼此相对的；以及

第一、第二、第五和第六表面，定义了非矩形形状。

128、如条款127所述的玩具件，其中，非矩形形状是梯形的。

129、如条款84至128中的任一项所述的玩具件，其中，玩具件具有唯一的电子识别地址。

130、如条款129所述的玩具件，其中，玩具件还包括组电子识别地址，因此使用组电子识别地址，多个所述玩具件能够同时编址。

131、如条款84至130所述的玩具件，其中，外壳是密封壳体。

132、如条款84至131中的任一项所述的玩具件，其中，操作基板进一步包括：

光传感器，可连接计算控制元件，用于接收光输入和产生基于输入的信号；以及

电脑程序指令，存储在非易失存储介质上，当处理器执行程序时，使处理器执行包括在程序开始、停止之外的依赖于流或分支分支的传感器信号。

133、如条款84至132中任一项所述的玩具件，其中，操作组件进一步包括：

光传感器，可连接于计算控制元件，用于接收光输入和基于光输入产生光信号；以及

至少一个射频识别（RFID）设备和近场通信（NFC）转发器，可连接于光传感器，并根据光信号的接收可激发。

上述的任何以及所有的专利、专利申请以及印刷出版物在此引入作为参考。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种基板组件，用于与玩具件一起使用，所述基板组件用于允许玩具件可拆卸的连接在一起，其特征在于，包括：

基板，包括显示区域，所述显示区域包括连接元件，所述玩具件通过所述连接元件可拆卸的安装在所述显示区域和与所述连接元件相邻的区域；

图像生成设备，可连接到所述基板；

用于传输所述图像生成设备产生的图像至少到所述基板的所述显示区域的设备。

2.如权利要求1所述的基板组件，其特征在于，所述基板可拆卸的安装在所述图像生成设备上。

3.如权利要求1所述的基板组件，其特征在于，所述图像生成设备包括电脑。

4.如权利要求1所述的基板组件，其特征在于，进一步的包括：

玩具件，通过所述连接元件可拆卸的安装在所述显示区域的第一位置，所述玩具件能够产生消息；其中，

所述图像生成设备、所述玩具件和所述基板中的至少一个包括存储在非易失存储器中的电脑程序指令，当处理器运行指令时，使处理器根据所述消息执行包括流和分支操作。

5.如权利要求1所述的基板组件，其特征在于，进一步的包括：

玩具件，通过所述连接元件可拆卸的安装在所述显示区域的第一位置上；

所述玩具件包括下述组件中的至少一种；

（1）用于下述功能中的至少一种的用来生成磁场的线圈，（1）将能量从所述基板转传输到所述玩具件，以及（2）传输信号到所述玩具件以及从所述玩具件接收信号；以及

（2）射频识别设备和近场通信应答器中的至少一种，所述射频识别设备和所述近场通信应答器可通过接收所述玩具件的光信号而被激活。

6.如权利要求1所述的基板组件，其特征在于，进一步的包括：

玩具件，使用连接元件可拆卸的安装在所述显示区域的第一位置上；

所述玩具件具有外表面，所述外表面包括面向显示区域的第一外表面和第二外表面区域；以及

所述玩具件包括从所述第一外表面区域延伸到所述第二外表面区域的光导元件；

由此，所述显示区域提供的图像能够出现在所述第二外表面区域。

7.如权利要求1所述的基板组件，其特征在于，

所述基板包括第一组和第二组分隔开的电极的网格，第一组电极沿第二组电极的横向方向延伸，所述第一组和第二组电极可连接到图像生成设备；以及

所述第一组和第二组电极具有多个相交的交叉点，信号发射器和信号接收器中的至少一个通过多个相交的交叉点与所述第一和第二电极组电连接。

8.一种基板，用于与（1）具有能产生图像的显示屏的图像生成器一起使用，以及（2）玩具件一起使用，所述基板用于可使玩具件可拆卸的相互连接，所述基板包括：

主体，包括显示区域，所述显示区域包括连接件，通过所述连接件玩具件能够可拆卸的安装在所述显示区域以及与所述连接件相邻的区域；

所述主体进一步包括内部区域，所述内部区域和所述显示区域位于所述主体相对的两侧；

安装结构，所述主体通过所述安装结构能够可拆卸地安装到所述图像生成器上，以使所述主体的内部区域与所述图像生成器的所述显示屏相邻；

所述主体的在所述内部区域和所述显示区域之间的至少部分是大致透明的，因此显示屏产生的图像能够穿过所述主体到达显示区域，并且在所述连接件和与连接件相邻的区域可见。

9.一种图像生成和玩具件互动组件，包括：

图像生成设备，具有能够显示产生的图像的显示屏；

所述产生的图像包括集成的视觉和光编码消息的图像；

接收器，可连接至所述图像生成设备；

第一玩具件，位于相对所述显示屏的第一位置，所述第一玩具件包括：

光显示消息传感器，用于接收集成的视觉和光编码消息图像，并至少部分基于所述光编码消息图像生成第一信号；

消息转发器，与所述光显示消息传感器相连接，用于从所述光显示消息传感器接收至少所述第一信号；以及

所述消息转发器与所述接收器相连接，用于至少部分地基于所述第一信号产生和发送第二信号到接收器。

10.如权利要求9所述的组件，其特征在于，进一步包括可安装在所述显示屏上的基板，所述基板包括显示区域，所述显示区域包括连接件，通过所述连接件玩具件能够可拆卸地安装在所述显示区域。

11.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述光编码消息图像包含被编码送向特定玩具件的信息。

12.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述第二信号包括下面的一个或多个：（1）代表所述第一玩具件的图，（2）所述第一玩具件的其它信息，以及（3）进入本地数据库、远程数据库、查找表中的至少一个的地址；该地址包含所述第一玩具件的信息。

13.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述光编码消息图像根据显示屏上的光编码消息图像的物理位置而改变。

14.如权利要求13所述的组件，其特征在于，所述光编码消息图像包含关于下述方面的信息：（1）物理位置坐标，以及（2）该物理位置处产生的图像的视觉图像部分的相关信息，（3）玩具件的游戏数据，（4）玩具件的致动器的数据。

15.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述光编码消息图像在显示屏上的多个物理位置处产生，其中，第二玩具件位于相对于显示屏的第二位置。

16.如权利要求9所述的组件，其特征在于，进一步包括：

第二图像生成设备；

第二玩具件，位于相对于所述第二图像生成设备的显示屏的第二位置；

所述第一图像生成设备和所述第二图像生成设备相互连接；

至少部分基于所述第一玩具件的第二信号，传送光编码的消息图像到所述第二玩具件。

17.如权利要求9所述的组件，其特征在于，进一步包括：相对于所述显示屏，位于第二位置的第二玩具件，至少部分基于所述第一玩具件的第二信号发送所述光编码的消息图像到第二玩具件。

18.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述第一玩具件包括第二光显示消息传感器，所述第二光显示消息传感器可连接到所述消息转发器。

19.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述第一玩具件包括连接到所述消息转发器的传感器，所述传感器向所述消息转发器提供传感器信息，因此，至少部分基于所述传感器数据，能够产生所述第二信号。

20.如权利要求9所述的组件，其特征在于，

所述第一玩具件包括下述组件中的至少一个：（1）可连接的以从所述光显示消息传感器接收消息的致动器，以及（2）可连接的以从所述消息转发器接收消息的信息的致动器；

所述信息包括致动器的执行数据。

21.如权利要求9所述的组件，其特征在于，在所述第一位置上显示的光编码消息图像是随时间改变的。

22.如权利要求9所述的组件，其特征在于，进一步包括：能量发射近场通信（NFC）天线，所述玩具件包括：能量接收天线，NFC天线能向第一玩具件供电。

23.一种基板和玩具件组件，所述组件与玩具件一起使用，所述基板用于允许所述玩具件可拆卸的相互连接，所述组件包括：

基板，包括显示区域，所述显示区域包括连接件，通过所述连接件，所述玩具件能够可拆卸的安装到所述显示区域，和与所述连接件相邻的区域；

电脑，包括显示屏，所述显示屏上能够产生图像；

所述基板可拆卸的安装到所述电脑上，以覆盖所述显示屏；

所述基板包括大致透明的部分，因此，所述显示屏上产生的图像能够穿过所述基板，通过所述连接件和连接件附近的区域可见，在所述基板的所述显示屏上可见；

玩具件，通过使用连接件可拆卸的安装到所述显示区域的位置上，所述玩具件能够产生信息；以及

至少一个电脑，所述玩具件和所述基板包括存储在非易失存储器中的电脑程序指令，当处理器运行指令时，使处理器根据所述消息执行包括流和分支操作。

24.一种图像生成和玩具件互动组件，其特征在于，包括：

图像生成设备，具有显示屏，产生的图像能够在所述显示屏上显示；

所述产生的图像包括集成的视觉和光编码消息图像，所述光编码消息图像视觉上不能被用户察觉；

所述光编码的消息图像在所述显示屏的多个物理位置处产生，其中第二玩具件位于相对于所述显示屏的第二位置处；

接收器，可连接于所述图像生成设备；

第一和第二玩具件，位于相对于所述显示屏的第一和第二位置处，每个所述玩具件包括：

光显示消息传感器，用于接收集成的视觉和光编码消息图像以及至少部分基于所述光编码消息图像生成第一信号；

与所述光显示消息传感器相连接的消息转发器，用于从所述光显示消息传感器接收至少所述第一信号；以及

与所述接收器相连接的消息转发器，用于部分基于所述第一信号产生和发送至少第二信号到接收器；

所述第一玩具件在没有用户的参与的情况下自动产生第二信号，随后，通过所述第一玩具件的光显示消息传感器接收所述光编码消息图像；

所述第一玩具件和所述第二玩具件中的至少一个包括连接到所述消息转发器的传感器，用于向所述消息转发器提供传感器数据，从而，能够至少部分根据所述传感器数据产生所述第二信号；

至少所述第一玩具件和所述第二玩具件中的一个，所述第一玩具件和所述第二玩具件包括下述组件的至少一个：（1）可连接的致动器，用于从光显示消息传感器接收信息，以及（2）可连接的致动器，用于从消息转发器接收信息。

25.一种产生图像和玩具件互动的方法，其特征在于，包括：

在图像生成设备的显示屏上显示包含集成的视觉和光编码消息图像的图像；

将第一玩具件设置在相对于所述显示屏的第一位置上，所述第一玩具件包括光显示消息传感器和消息转发器；

通过光显示消息传感器接收集成的视觉和光编码的消息图像；

通过所述光显示消息传感器产生第一信号，所述第一信号至少部分基于光编码的消息图像；

发送所述第一信号到所述消息转发器；

通过所述消息转发器产生第二信号，所述第二信号至少部分基于所述第一信号；以及

发送所述第二信号到可连接到所述图像生成设备的接收器。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，

所述图像显示步骤包括在显示屏上显示光编码的消息图像，所述光编码的消息图像根据光编码的图像的物理位置而改变。

27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在第二图像生成设备的第二显示屏上显示第二图像，所述第二图像包括第二集成的视觉和光编码的消息图像，所述第二玩具件包括：第二光显示消息传感器和第二消息转发器；

将第二玩具件设置在相对于第二显示屏的第二位置上；

通过所述第二光显示消息传感器接收所述第二集成的视觉和光编码的消息图像，发送到所述第二玩具件的光编码的消息图像至少部分基于所述第一玩具件的所述第二信号；

至少部分基于第二光编码的消息图像，通过第二光显示消息传感器产生第一信号；

从第二光显示消息传感器发送所述第一信号到所述第二消息转发器；

通过所述第二消息转发器产生第二信号，所述第二信号至少部分基于所述第一信号；以及

从第二消息转发器发送第二信号到第二接收器，所述第二接收器可连接所述第二图像生成设备。

28.如权利要求25所述的方法，其特征在于，进一步包括：将第二玩具件设置在相对于显示屏的第二位置处，以用于接收第二光编码消息图像，所述第二光编码消息图像至少部分基于所述第一玩具件的第二信号。

29.一种玩具件，其特征在于，包括：

外壳；

第一连接件，用于可拆卸地将所述外壳连接到至少一个其他的玩具件的外壳；

操作组件，被所述外壳承载，所述操作组件包括：

一个用户可重新编程的计算控制元件；

至少一个可感应输入值的传感元件，所述传感元件可连接到所述计算控制元件；

所述用户可重新编程的计算控制元件用于生成基于至少部分感应的输入值的致动器输出；以及

至少一个致动器，可与计算控制元件连接以接收所述致动器输出；以及

电源，可连接所述操作组件并向其供电。

30.一种玩具件，其特征在于，包括：

外壳；

第一连接件，可拆卸地连接所述外壳和至少一个其它的玩具件的外壳；

操作组件，被所述外壳承载，所述操作组件包括：

计算控制元件；

至少一个能够感应输入值的传感器，所述至少一个传感器可连接计算控制元件；

所述计算控制元件用于基于至少部分当前感应的输入值和之前感应的输入值产生致动器输出；以及

至少一个致动器，可连接所述计算控制元件以接收所述致动器输出；以及

电源，连接所述操作组件以向其供电。

31.一种玩具组件，其特征在于，包括：

外壳；

第一连接件，用于可拆卸的连接所述外壳到至少一个其它玩具件的外壳；

操作组件，被所述外壳承载，所述操作组件包括：

计算控制元件；

至少一个传感元件，能够感应连续的输入值，所述至少一个传感元件可连接所述计算控制元件；

所述计算控制元件用于基于至少部分所述感应的连续的输入值产生致动器输出；以及

电源，连接所述操作组件，以向其供电。

32.如权利要求29至31中的任一项所述的玩具件，其特征在于，所述计算控制元件包括微处理器或具有嵌入式固件的单片机中的一个。

33.如权利要求30或31所述的玩具件，其特征在于，所述计算控制元件为用户可重新编程的计算控制元件。

34.如权利要求29至31中任一项所述的玩具件，其特征在于，所述电源包括：

可充电的电能存储元件；以及

感应式充电设备，可连接所述可充电的电能存储元件。

35.如权利要求29至31中任一项所述的玩具件，其特征在于，所述电源包括：

可充电的电能存储元件；以及

太阳能收集器充电设备，可连接所述可充电的电能存储元件。

36.如权利要求29至31中任一项所述的玩具件，其特征在于，所述玩具件具有唯一的电子识别码地址。

37.一种基板组件，用于与至少一个玩具件一起使用，包括：

基板主体，所述基板主体包括：

基板信号元件，包括接收器和转发器中的至少一个；

玩具件支撑面；以及

显示区域；

图像生成设备，可连接于：

所述基板的显示区域；以及

所述基板信号元件；

基板信号设备阵列，至少部分设置在显示区域内，所述基板信号设备包括信号发射器和信号接收器中的至少一个；

玩具件，位于玩具件支撑面的一个位置上；

消息转发器；以及

所述玩具件包括：

玩具件信号设备，连接于消息转发器，所述玩具件信号设备包括信号发射器和信号接收器中的至少一个；以及

玩具件识别，用于当玩具件信号设备包括信号发射器时，通过（1）所述消息转发器，或（2）玩具件信号设备，发送消息到基板信号元件。

38.如权利要求37所述的基板组件，其特征在于，所述基板信号设备包括可见光信号设备、非可见光信号设备、电场信号设备、磁场信号设备、RFID/RF信号设备、声信号设备、可见光转发器、非可见光转发器、电场转发器、磁场转发器、RFID/RF信号转发器、声信号转发器中的至少一个。

39.如权利要求37所述的基板组件，其特征在于，所述基板信号元件包括转发器，所述转发器包括：可见光转发器、非可见光转发器、电场转发器、磁场转发器、RFID/RF信号转发器、声学转发器中的至少一个。

40.如权利要求37所述的基板组件，其特征在于，所述玩具件信号设备包括可见光信号设备、非可见光信号设备、电场信号设备、磁场信号设备、RFID/RF信号设备和声学转发器中的至少一个。

41.如权利要求37所述的基板组件，其特征在于，所述消息转发器包括可见光转发器、非可见光转发器、电场转发器、磁场转发器、RFID/RF信号转发器和声学转发器中的至少一个。

42.如权利要求37所述的基板组件，其特征在于，所述玩具件包括至少两个玩具件信号设备，所述至少两个玩具件信号设备相互间隔。

43.如权利要求37所述的基板组件，其特征在于，进一步包括多个所述玩具件，该多个玩具件位于所述玩具件支撑面的多个位置。

44.如权利要求37所述的基板组件，其特征在于，所述玩具件包括消息转发器。

Claims (36)

1.一种基板组件，用于与玩具件一起使用，所述基板组件用于允许玩具件可拆卸的连接在一起，其特征在于，包括：

基板，包括显示区域，所述显示区域包括连接元件，所述玩具件通过所述连接元件可拆卸的安装在所述显示区域和与所述连接元件相邻的区域；

图像生成设备，可连接到所述基板；

用于传输所述图像生成设备产生的图像至少到所述基板的所述显示区域的设备。

2.如权利要求1所述的基板组件，其特征在于，所述基板可拆卸的安装在所述图像生成设备上。

3.如权利要求1所述的基板组件，其特征在于，所述图像生成设备包括电脑。

4.如权利要求1所述的基板组件，其特征在于，进一步的包括：

玩具件，通过所述连接元件可拆卸的安装在所述显示区域的第一位置，所述玩具件能够产生消息；其中，

所述图像生成设备、所述玩具件和所述基板中的至少一个包括存储在非易失存储器中的电脑程序指令，当处理器运行指令时，使处理器根据所述消息执行包括流和分支操作。

5.如权利要求1所述的基板组件，其特征在于，进一步的包括：

玩具件，通过所述连接元件可拆卸的安装在所述显示区域的第一位置上；

所述玩具件包括下述组件中的至少一种；

（1）用于下述功能中的至少一种的用来生成磁场的线圈，（1）将能量从所述基板转传输到所述玩具件，以及（2）传输信号到所述玩具件以及从所述玩具件接收信号；以及

（2）射频识别设备和近场通信应答器中的至少一种，所述射频识别设备和所述近场通信应答器可通过接收所述玩具件的光信号而被激活。

6.如权利要求1所述的基板组件，其特征在于，进一步的包括：

玩具件，使用连接元件可拆卸的安装在所述显示区域的第一位置上；

所述玩具件具有外表面，所述外表面包括面向显示区域的第一外表面和第二外表面区域；以及

所述玩具件包括从所述第一外表面区域延伸到所述第二外表面区域的光导元件；

由此，所述显示区域提供的图像能够出现在所述第二外表面区域。

7.如权利要求1所述的基板组件，其特征在于，

所述基板包括第一组和第二组分隔开的电极的网格，第一组电极沿第二组电极的横向方向延伸，所述第一组和第二组电极可连接到图像生成设备；以及

所述第一组和第二组电极具有多个相交的交叉点，信号发射器和信号接收器中的至少一个通过多个相交的交叉点与所述第一和第二电极组电连接。

8.一种基板，用于与（1）具有能产生图像的显示屏的图像生成器一起使用，以及（2）玩具件一起使用，所述基板用于可使玩具件可拆卸的相互连接，所述基板包括：

主体，包括显示区域，所述显示区域包括连接件，通过所述连接件玩具件能够可拆卸的安装在所述显示区域以及与所述连接件相邻的区域；

所述主体进一步包括内部区域，所述内部区域和所述显示区域位于所述主体相对的两侧；

安装结构，所述主体通过所述安装结构能够可拆卸地安装到所述图像生成器上，以使所述主体的内部区域与所述图像生成器的所述显示屏相邻；

所述主体的在所述内部区域和所述显示区域之间的至少部分是大致透明的，因此显示屏产生的图像能够穿过所述主体到达显示区域，并且在所述连接件和与连接件相邻的区域可见。

9.一种图像生成和玩具件互动组件，包括：

图像生成设备，具有能够显示产生的图像的显示屏；

所述产生的图像包括集成的视觉和光编码消息的图像；

接收器，可连接至所述图像生成设备；

第一玩具件，位于相对所述显示屏的第一位置，所述第一玩具件包括：

光显示消息传感器，用于接收集成的视觉和光编码消息图像，并至少部分基于所述光编码消息图像生成第一信号；

消息转发器，与所述光显示消息传感器相连接，用于从所述光显示消息传感器接收至少所述第一信号；以及

所述消息转发器与所述接收器相连接，用于至少部分地基于所述第一信号产生和发送第二信号到接收器。

10.如权利要求9所述的组件，其特征在于，进一步包括可安装在所述显示屏上的基板，所述基板包括显示区域，所述显示区域包括连接件，通过所述连接件玩具件能够可拆卸地安装在所述显示区域。

11.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述光编码消息图像包含被编码送向特定玩具件的信息。

12.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述第二信号包括下面的一个或多个：（1）代表所述第一玩具件的图，（2）所述第一玩具件的其它信息，以及（3）进入本地数据库、远程数据库、查找表中的至少一个的地址；该地址包含所述第一玩具件的信息。

13.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述光编码消息图像根据显示屏上的光编码消息图像的物理位置而改变。

14.如权利要求13所述的组件，其特征在于，所述光编码消息图像包含关于下述方面的信息：（1）物理位置坐标，以及（2）该物理位置处产生的图像的视觉图像部分的相关信息，（3）玩具件的游戏数据，（4）玩具件的致动器的数据。

15.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述光编码消息图像在显示屏上的多个物理位置处产生，其中，第二玩具件位于相对于显示屏的第二位置。

16.如权利要求9所述的组件，其特征在于，进一步包括：

第二图像生成设备；

第二玩具件，位于相对于所述第二图像生成设备的显示屏的第二位置；

所述第一图像生成设备和所述第二图像生成设备相互连接；

至少部分基于所述第一玩具件的第二信号，传送光编码的消息图像到所述第二玩具件。

17.如权利要求9所述的组件，其特征在于，进一步包括：相对于所述显示屏，位于第二位置的第二玩具件，至少部分基于所述第一玩具件的第二信号发送所述光编码的消息图像到第二玩具件。

18.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述第一玩具件包括第二光显示消息传感器，所述第二光显示消息传感器可连接到所述消息转发器。

19.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述第一玩具件包括连接到所述消息转发器的传感器，所述传感器向所述消息转发器提供传感器信息，因此，至少部分基于所述传感器数据，能够产生所述第二信号。

20.如权利要求9所述的组件，其特征在于，

所述第一玩具件包括下述组件中的至少一个：（1）可连接的以从所述光显示消息传感器接收消息的致动器，以及（2）可连接的以从所述消息转发器接收消息的信息的致动器；

所述信息包括致动器的执行数据。

21.如权利要求9所述的组件，其特征在于，在所述第一位置上显示的光编码消息图像是随时间改变的。

22.如权利要求9所述的组件，其特征在于，进一步包括：能量发射近场通信（NFC）天线，所述玩具件包括：能量接收天线，NFC天线能向第一玩具件供电。

23.一种基板和玩具件组件，所述组件与玩具件一起使用，所述基板用于允许所述玩具件可拆卸的相互连接，所述组件包括：

基板，包括显示区域，所述显示区域包括连接件，通过所述连接件，所述玩具件能够可拆卸的安装到所述显示区域，和与所述连接件相邻的区域；

电脑，包括显示屏，所述显示屏上能够产生图像；

所述基板可拆卸的安装到所述电脑上，以覆盖所述显示屏；

所述基板包括大致透明的部分，因此，所述显示屏上产生的图像能够穿过所述基板，通过所述连接件和连接件附近的区域可见，在所述基板的所述显示屏上可见；

玩具件，通过使用连接件可拆卸的安装到所述显示区域的位置上，所述玩具件能够产生信息；以及

至少一个电脑，所述玩具件和所述基板包括存储在非易失存储器中的电脑程序指令，当处理器运行指令时，使处理器根据所述消息执行包括流和分支操作。

24.一种图像生成和玩具件互动组件，其特征在于，包括：

图像生成设备，具有显示屏，产生的图像能够在所述显示屏上显示；

所述产生的图像包括集成的视觉和光编码消息图像，所述光编码消息图像视觉上不能被用户察觉；

所述光编码的消息图像在所述显示屏的多个物理位置处产生，其中第二玩具件位于相对于所述显示屏的第二位置处；

接收器，可连接于所述图像生成设备；

第一和第二玩具件，位于相对于所述显示屏的第一和第二位置处，每个所述玩具件包括：

光显示消息传感器，用于接收集成的视觉和光编码消息图像以及至少部分基于所述光编码消息图像生成第一信号；

与所述光显示消息传感器相连接的消息转发器，用于从所述光显示消息传感器接收至少所述第一信号；以及

与所述接收器相连接的消息转发器，用于部分基于所述第一信号产生和发送至少第二信号到接收器；

所述第一玩具件在没有用户的参与的情况下自动产生第二信号，随后，通过所述第一玩具件的光显示消息传感器接收所述光编码消息图像；

所述第一玩具件和所述第二玩具件中的至少一个包括连接到所述消息转发器的传感器，用于向所述消息转发器提供传感器数据，从而，能够至少部分根据所述传感器数据产生所述第二信号；

至少所述第一玩具件和所述第二玩具件中的一个，所述第一玩具件和所述第二玩具件包括下述组件的至少一个：（1）可连接的致动器，用于从光显示消息传感器接收信息，以及（2）可连接的致动器，用于从消息转发器接收信息。

25.一种产生图像和玩具件互动的方法，其特征在于，包括：

在图像生成设备的显示屏上显示包含集成的视觉和光编码消息图像的图像；

将第一玩具件设置在相对于所述显示屏的第一位置上，所述第一玩具件包括光显示消息传感器和消息转发器；

通过光显示消息传感器接收集成的视觉和光编码的消息图像；

通过所述光显示消息传感器产生第一信号，所述第一信号至少部分基于光编码的消息图像；

发送所述第一信号到所述消息转发器；

通过所述消息转发器产生第二信号，所述第二信号至少部分基于所述第一信号；以及

发送所述第二信号到可连接到所述图像生成设备的接收器。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，

所述图像显示步骤包括在显示屏上显示光编码的消息图像，所述光编码的消息图像根据光编码的图像的物理位置而改变。

27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在第二图像生成设备的第二显示屏上显示第二图像，所述第二图像包括第二集成的视觉和光编码的消息图像，所述第二玩具件包括：第二光显示消息传感器和第二消息转发器；

将第二玩具件设置在相对于第二显示屏的第二位置上；

通过所述第二光显示消息传感器接收所述第二集成的视觉和光编码的消息图像，发送到所述第二玩具件的光编码的消息图像至少部分基于所述第一玩具件的所述第二信号；

至少部分基于第二光编码的消息图像，通过第二光显示消息传感器产生第一信号；

从第二光显示消息传感器发送所述第一信号到所述第二消息转发器；

通过所述第二消息转发器产生第二信号，所述第二信号至少部分基于所述第一信号；以及

从第二消息转发器发送第二信号到第二接收器，所述第二接收器可连接所述第二图像生成设备。

28.如权利要求25所述的方法，其特征在于，进一步包括：将第二玩具件设置在相对于显示屏的第二位置处，以用于接收第二光编码消息图像，所述第二光编码消息图像至少部分基于所述第一玩具件的第二信号。

29.一种玩具件，其特征在于，包括：

外壳；

第一连接件，用于可拆卸地将所述外壳连接到至少一个其他的玩具件的外壳；

操作组件，被所述外壳承载，所述操作组件包括：

一个用户可重新编程的计算控制元件；

至少一个可感应输入值的传感元件，所述传感元件可连接到所述计算控制元件；

所述用户可重新编程的计算控制元件用于生成基于至少部分感应的输入值的致动器输出；以及

至少一个致动器，可与计算控制元件连接以接收所述致动器输出；以及

电源，可连接所述操作组件并向其供电。

30.一种玩具件，其特征在于，包括：

外壳；

第一连接件，可拆卸地连接所述外壳和至少一个其它的玩具件的外壳；

操作组件，被所述外壳承载，所述操作组件包括：

计算控制元件；

至少一个能够感应输入值的传感器，所述至少一个传感器可连接计算控制元件；

所述计算控制元件用于基于至少部分当前感应的输入值和之前感应的输入值产生致动器输出；以及

至少一个致动器，可连接所述计算控制元件以接收所述致动器输出；以及

电源，连接所述操作组件以向其供电。

31.一种玩具组件，其特征在于，包括：

外壳；

第一连接件，用于可拆卸的连接所述外壳到至少一个其它玩具件的外壳；

操作组件，被所述外壳承载，所述操作组件包括：

计算控制元件；

至少一个传感元件，能够感应连续的输入值，所述至少一个传感元件可连接所述计算控制元件；

所述计算控制元件用于基于至少部分所述感应的连续的输入值产生致动器输出；以及

电源，连接所述操作组件，以向其供电。

32.如权利要求29至31中的任一项所述的玩具件，其特征在于，所述计算控制元件包括微处理器或具有嵌入式固件的单片机中的一个。

33.如权利要求30或31所述的玩具件，其特征在于，所述计算控制元件为用户可重新编程的计算控制元件。

34.如权利要求29至31中任一项所述的玩具件，其特征在于，所述电源包括：

可充电的电能存储元件；以及

感应式充电设备，可连接所述可充电的电能存储元件。

35.如权利要求29至31中任一项所述的玩具件，其特征在于，所述电源包括：

可充电的电能存储元件；以及

太阳能收集器充电设备，可连接所述可充电的电能存储元件。

36.如权利要求29至31中任一项所述的玩具件，其特征在于，所述玩具件具有唯一的电子识别码地址。