JP2007167389A - 発光ユニット及びこれを用いた発光玩具 - Google Patents

Abstract

【課題】空間的な配置形態に応じて明るさや色が変化するようにして、従来よりも知性および感性の一層の発達向上を図ることが可能な明るさのむらを小さくした発光ユニット及びこれを用いた発光玩具を提供する。
【解決手段】本発明の発光ユニット１は、空間における形態構成要素となる光透過性の筐体２を有し、この筐体２には外部の暗さを検出する複数個の照度センサ７が取り付けられ、また、筐体２内部には光源３及び光学部材５が配置される。光源３は複数の色を放射する発光素子からなり、照度センサ７の検出出力に基づいて光源３の色を変化させる制御部を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、筐体内に光源が設けられてなる発光ユニット及びこれを用いた発光玩具に関し、より詳細には、発光の変化の多様性を得るようにした発光ユニット及びこれを用いた発光玩具に関するものである。

子供の健全な心身の発育を図る上では、五感を刺激することで感性や知性を発達させることが重要であることが知られている。このような幼児や子供の知性や感性の発達を図るための玩具として、従来より、積み木やブロックに代表されるように、複数個を組み合わせて空間的な形態を構成する、いわゆるブロック玩具が広く提供されている。

従来、この種のブロック玩具を改良するものとして、例えば積み木を配置するためのフレームを遊戯装置に備えることにより、従来の積み木では不可能な形態の構成を可能としたものや、積み木に細かな凹凸を形成することで斜めに傾けた状態でも上部の積み木を下部の積み木で保持できるようにしたものや、積み木における棒の抜き差しを可能とすることで棒の数を数えることを学習できるように配慮したものなどが提案されている。

また、光源を内蔵した透光性材で構成される立方体、直方体、円柱体等の立体形状を有するブロック玩具が提案されている（例えば、特許文献１）
この特許文献１によれば、従来のブロック玩具はブロック体の形状が著名な建築物等に似せた所定の形状を有し、かつ、発光することができるものがあったが、これらは一個の形状の決まったブロック体からなるものであった。特許文献１の特許は、これを発展させて一層の変化性、意外性に富んだブロック玩具の出現が待たれていたのに適合させたブロック玩具である。

そのため、特許文献１のブロック玩具は、光源を内蔵した透光性材で構成される立方体、直方体、円柱体等の立体形状を有し、面を介して相互に接合可能なブロック体から構成していることが開示されている。

また、筐体と、光源と、照度センサと、照度センサの測定値が予め設定された値よりも大きい値に応じて光源を発光させる発光ユニットが提案されている。
特開２００５−２５３４９６号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示されているような従来のブロック玩具は、形状や色を考えながら立体的な集合体を構成する際の形態や色全体の変化性や意外性を得るようにしたものであって、色の変化の多様性については記載されていない。

また、照度センサの測定値が予め設定された値よりも大きい値に応じて光源を発光させる発光ユニットでは、暗環境や複数の発光ユニットの接触があっても発光せず発光の多様性が十分でないという課題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、発光色の変化の多様性を得ることができる発光ユニット及びこれを用いた発光玩具を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、平面又は曲面で構成される外郭面で囲まれてなる筐体と、該筐体内に配置されて分光分布の異なる複数の光を照射する光源と、前記外郭面に設けられた複数の照度センサと、該照度センサの測定値が予め設定された値より小さい前記照度センサに応じて前記光源を発光させると共に、前記光源からの光の分光分布を決定する制御部とを有することを特徴としている。

請求項２記載の発明に係る発光ユニットは、請求項１記載の発明の構成において、前記光源は分光分布の異なる複数の発光素子を組み合わせてなり、前記照度センサ毎に前記発光素子が設定されてなることを特徴とする。

請求項３記載の発明に係る発光玩具は、請求項１又は２記載の構成の発明を用いたことを特徴とする。

請求項１記載の発明に係る発光ユニットによれば、測定値が予め設定された値よりも小さい照度センサに応じて光源を発光させる。すなわち、複数の発光ユニットが接触すると、この接触面に設けられた照度センサが受光することができなくなり、発光ユニットに設けられた複数の照度センサのうち、受光することができるもの（接触面に設けられていないもの）と受光することができないもの（上記の如く接触面に設けられているもの）に組み分けされ、この組合せに応じて光源の発光に変化が生じる。言い換えると、すなわち、複数の照度センサによって測定される環境の一部が、発光ユニットの接触等によって暗環境に変化し、暗環境の測定値が予め設定された値よりも小さい照度センサにおいては、その照度センサに応じて光源を発光させる。そのため、照明に使用できると共に、発光ユニットの光源からの分光分布が変化するので、色の変化の多様性が発現し、玩具とした場合、色の変化の多様性を楽しむことができ、感性および知性の発達向上を図ることができる。

ここで、筐体の外郭面と光源間に光学部材を配置し、光源からの光を光学部材により屈折、反射させて光軸が交差する面以外の面に対しても届くようにすると、明るさむらを抑制することができ、見映えをよくできる。

請求項２記載の発明に係る発光ユニットによれば、請求項１記載の効果に加えて、照度センサと発光素子が一対一で対応するため配線が容易になる。

請求項３記載の発明に係る発光玩具によれば、請求項１記載の効果に加えて、玩具として有効に機能することができる。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１における発光ユニットの概略構成を示す斜視図である。

この実施の形態１における発光ユニット１は、空間における形態構成要素となる光透過性の筐体２を有し、この筐体２内部には複数の波長帯の光を出射する光源３となるＬＥＤが回路基板４面に配置されると共に、光学部材５が配置されている。さらに、筐体１には、光源３を点灯する電源ユニット６が設けられると共に、照度センサ７が設けられている。この照度センサは受光面が筺体の外方に制限されるように内方が遮光されており、そのため発光ユニット１の外方の光環境による明暗を測定するが、自身の筺体２内部にある光源３による明暗は測定しないようになっている。

また、回路基板４には、制御回路が形成されて制御部が構成されている。

上記の筐体２は、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂等の光透過性の各種の樹脂や、ウレタン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、シリコンゴム等の光透過性の各種のゴム状物質、あるいはガラス等の材料を適用することができる。

この場合、光源３、光学部材５、電源ユニット６などが外部から直接見えないように、筐体２の一部または全部を半透明にしたり、着色したり、表面に微細な凹凸を形成して散乱処理してもよい。さらには、光源３、光学部材５、電源ユニット６の部分を覆う図示しないカバーを筐体２内部に設けることもできる。

光源３は、発光素子からなるもので、点光源もしくは点光源に近いもので、例えば、白色光を発生するＬＥＤや、Ｒ，Ｇ，Ｂ等の各色のＬＥＤをチップ状に形成したものなどである。光源３の位置は、この実施の形態においては、基板４面に設けられている。また、電源ユニット６は、ソーラ発電型や自己発電型のものが好適に使用されるが、その他、充電式のものなどを適用することが可能である。

光学部材５は、光源３と光源３の光軸が交差する筐体２の外郭面２aとの間に配置される。そして、光学部材５は、外観形状が四角錐体に形成され、光を屈折、反射、透過させるため光源３の光軸に対して交差する面を有している。このように光軸に対して交差する面により、筐体２の外郭面２ａ以外の他の外郭面に対して均等に光を分散する。これにより、筐体２の他の外郭面に対する明るさのむらが緩和する。

光学部材５の形状は、四角錐体、多角錐体、円錐体、これら錐体の頂部を欠いた台形体、半球体、楕円球体など各種形状のものを適用することができ、その形状についての特別な制約はない。さらに、光学部材５の表面にプリズムやマット処理等の処理がなされていてもよい。

また、光学部材５は、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂等の光透過性の各種の樹脂や、ウレタン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、シリコンゴム等の光透過性の各種のゴム状物質、あるいはガラス等の材料を適用することができ、これらは着色されたものであってもよい。また、光源３と光学部材５との間には、樹脂や液状物質等を介在させて光学部材５を設けるようにしてもよい。

回路基板４上に形成された制御回路からなる制御部は、電源ユニット６からの電力供給を受けて照度センサ７のそれぞれの検出出力に基づいてそれぞれ光源３の波長帯を選択して色を変化させる制御を行う。

本実施の形態においては、筐体２に複数（４）個の照度センサ７を配置し、予め各照度センサ７を光源３の白色，Ｒ，Ｇ，Ｂ等の各色の発光素子に対応させている。そして、各照度センサ７の検出出力が設定値より小さくなったなら、その照度センサ７に基づいて光源３の白色，Ｒ，Ｇ，Ｂ等の各色を発現させる。すなわち、暗くなって照度センサ７の検出出力が設定値より小さいと制御部が判定したら、その照度センサ７に応じた発光分布を算出し、それに応じて光源３の発光素子を発光させる。

したがって、発光ユニット１同士を組み合わせて使用する発光玩具とした場合、発光ユニット１の相互の位置の変化に伴って様々な色変化が生じるので、使用者はその規則性を考慮して色調整を行う必要があるため、遊びの思考要素が増えて難易度が高まることにより、一層効果的に感性および知性の発達向上を図る上で有効になる。

さらに、この発光ユニット１は、暗環境に置くと、各発光ユニット１の照度センサ７が検知する外部の暗闇によって筐体２内部が様々な色となるので、室内のインテリアとしての利用価値も生じる。

なお、本実施の形態において、筐体２の形状は立方体で示しているが、直方体でもよく、さらに球体、半球体、多面体、錐体、筒体など各種形状のものを適用することができ、筐体２の形状についての特別な制約はない。

また、筐体２には４個の照度センサ７を設けているが、照度センサ７の個数は特に制約はないことは勿論である。また、外部の暗さに応じて筐体２内部の光源３の色を変化させる例で説明したが、これに限らず、電源入−切スイッチを設ける等すると共に、使用状態では明るいところで光源３を発光させるように、照度センサ７で検知し、制御部で制御して発光させるようにして使用することもできる。

また、図１では筐体内に１つの光源３を設けているが、これに限らず、さらに多数個の発光体を配置することも可能である。このように光源の種類が増加するほど、多様な発光色のバリエーションを実現することができる。

さらに、発光ユニット１で、他の発光ユニットとの距離の変化に伴う明るさの変化や、外部の照明ランプ等の発光体の明るさの変化を照度センサ７で検知し、これに応じて制御部が光源３の色を変化させてもよい。

さらに、光学部材を四角錐体の例で説明したが、円錐体、球体の一部、楕円状体の一部、四角錐体や円錐体の頂部を切り欠いた錐台体としてもよい。さらに、光源３と光学部材５の配置の関係は、光源３と光学部材５が基板４面に配置されている例で示したが、両者が同一レベルで離れて配置されてもよいし、それぞれが隔離して配置されたものでもよい。

［実施の形態２］
図２は本発明の実施の形態２における発光玩具の一例の概略構成を説明する斜視図であり、実施の形態１における発光ユニットを用いて構成される。図１に示す実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付している。

発光玩具１０は、発光ユニット１同士を組み合わせたり、発光ユニット１とその他の物体とを組み合わせることができる。図２に示すものは、発光ユニット１同士からなる発光玩具である。

発光ユニット１の光源３は４個の照度センサ７に対応して発光する発光素子を備えている。図２（ａ）に示すように、発光ユニット１は暗環境では全ての照度センサ７が周囲の暗がりを検知し、その出力に基づいて所定の値より小さいと制御部で判断して光源３を制御し、発光素子を点灯している。他の発光ユニット１が近づくと、その明かりが所定の値より大きくなった照度センサ７に応じた光源３の発光素子は消灯する（図２（ｂ））。照度センサ７が接近して接触したり、手で照度センサ７の１つを覆ったりして暗くすると、その暗がりを検知した照度センサ７に対応した発光素子を点灯する。他の照度センサ７においても、その闇の検出出力により制御部は、この照度センサ７の検出の変化に応じて光源３の発光素子を点灯、消灯する。

したがって、使用者は、発光ユニット１同士を組み合わせたり、発光ユニット１とその他の物体とを組み合わせて空間的に配置する際、これらの相互の位置関係によって筐体２内部の光源３の発光色が変化するので、どのように色が変化するのかを思考しながら全体の集合形態を構成することになる。このため、視覚が積極的に刺激されるとともに、思考要素が増えて難易度が高まるので、感性および知性の発達向上を図る上で有効となる。また、色相の変化によりバラエティに富んだ遊びを提供することができる。

次に、図３に基づいて明環境における作用について説明する。図３（ａ）に示すように、発光ユニット１は明環境では全ての照度センサ７が周囲の明るさを検知し、その出力に基づいて制御部で光源３を制御し、光源３の全発光素子を消灯している。また、複数個の発光ユニット１は、それぞれ離れていて各発光ユニット１の照度センサ７は明を検知して、全て消灯しているとする。そして、複数個の発光ユニット１が、お互いに接近し、一部が接触することにより、接触面において各発光ユニット１の照度センサ７は他の発光ユニット１により暗を検知して、その検知した照度センサ７に対応した光源３の発光素子を点灯して発光ユニット１の発光色を変化させる。

したがって、明環境において、使用者は、発光ユニット１同士を組み合わせたり、発光ユニット１とその他の物体とを組み合わせて空間的に照度センサ７を遮光するように配置すると、これらの相互の位置関係によって筐体２内部の光源３の色が変化するので、どのように色が変化するのかを思考しながら全体の集合形態を構成することになる。このため、視覚が積極的に刺激されるとともに、思考要素が増えて難易度が高まるので、感性および知性の発達向上を図る上で有効となる。また、色相の変化によりバラエティに富んだ遊びを提供することができる。

本発明の実施の形態１における発光ユニットの概略構成を示す斜視図である。 その発光ユニットを組み合わせた発光玩具の作用を説明する斜視図である。 その発光ユニットを組み合わせた発光玩具の他の作用を説明する斜視図である。

符号の説明

１ 発光ユニット
２ 筐体
３ 光源（発光素子）
４ 基板（制御部）
５ 光学部材
７ 照度センサ
１０ 発光玩具

Claims (3)

1. 平面又は曲面で構成される外郭面で囲まれてなる筐体と、該筐体内に配置されて分光分布の異なる複数の光を照射する光源と、前記外郭面に設けられた複数の照度センサと、該照度センサの測定値が予め設定された値より小さい前記照度センサに応じて前記光源を発光させると共に、前記光源からの光の分光分布を決定する制御部とを有することを特徴とする発光ユニット。
2. 前記光源は分光分布の異なる複数の発光素子を組み合わせてなり、前記照度センサ毎に前記発光素子が設定されてなることを特徴とする請求項１記載の発光ユニット。
3. 前記請求項１又は２記載の発光ユニットを用いたことを特徴とする発光玩具。

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