JP2002271230A - 被識別体を非接触で識別する識別方法および識別装置ならびにそれを用いた入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 識別装置１０はステージ１６を含み、ステー
ジ１６には被識別体１４ａ〜１４ｃのいずれかが載置さ
れる。識別処理を開始すると、ステージ１６内部のコイ
ルに１つのパルス電流が流される。このパルス電流によ
って、被識別体１６内部のＬＣ共振回路が誘導的に共振
され、固有の共振周波数で共振される。この共振周波数
の信号は、ステージ１６内部のコイルで検出された後、
矩形波信号に変換される。識別装置１０は、矩形波信号
の周期を検出し、この周期からステージ１６に載置され
た被識別体１４ａ、１４ｂまたは１４ｃを特定する。つ
まり、被識別体１４ａ〜１４ｃは固有の共振周波数を有
するので、その逆数である周期も一義的に決定される。
この周期と矩形波信号の周期とから容易に被識別体１４
ａ、１４ｂまたは１４ｃを特定することができる。 【効果】 簡単な構成で、正確に被識別体を特定するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は被識別体を非接触で識
別する識別方法および識別装置ならびにそれを用いた入
力装置に関し、特にたとえばＬＣ共振回路を内蔵した被
識別体を非接触で識別する、識別方法および識別装置な
らびにそれを用いた入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】種々の入力装置を備えた音声または映像
処理システムの一例が、平成１２年９月２６日付けで出
願公開された特開２０００−２６２７７４号公報［Ａ６
３Ｈ３３／３０，Ｇ０９Ｂ ９／００］に開示されてい
る。この音声または映像処理システムは、仮想調理を行
う遊戯に使用するためのシステムキッチンを模した知育
玩具であり、コンロ状入力装置、火力調整ツマミ状入力
装置、水道レバー状入力装置、まな板状入力装置などを
備えている。このような入力装置には、スイッチボタン
が設けられており、スイッチボタンのオン／オフによっ
て、フライパンを用いて調理する動作、コンロに火をつ
けたり消したりする動作、水を出したり止めたりする動
作、あるいはまな板上で食材を切る動作などを検知する
ことができる。

【０００３】また、この知育玩具では、ブックの開かれ
ているページを検出することができ、開かれたページに
一致する内容（画像データおよび音声データ）をＲＯＭ
から読み出して、上述したような動作に応じた映像およ
び音声を、それぞれ、表示装置およびスピーカに出力す
ることができる。具体的には、食材を洗う動作のページ
が開かれている場合には、食材を洗う動作に一致する内
容がＲＯＭから読み出され、水道レバー状入力装置のス
イッチボタンから入力があると、食材を洗う映像が表示
装置に出力されるとともに、食材を洗う水の音などがス
ピーカから出力される。また、フライパンを用いて食材
を焼く動作のページが開かれている場合には、食材を焼
く動作に一致する内容がＲＯＭから読み出され、コンロ
状入力装置のスイッチボタンから入力があると、食材を
焼いている映像が表示装置から出力されるとともに、食
材を焼いている音がスピーカから出力される。このよう
にして、幼児は、食材を洗う、切る、焼く・煮る、味付
けするあるいは盛りつけるなどの現実に沿った調理を楽
しみ（遊び）ながら学んでいた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来技術
では、スイッチボタンのオン／オフを検出するだけであ
るため、たとえばコンロ状入力装置にフライパンとは異
なる調理器具などが載置された場合であっても、表示装
置にはフライパンで食材を焼く動作が表示されてしまっ
ていた。つまり、幼児が誤った道具や食材を使用してい
る場合に、正しい道具や食材を教示することができなか
った。

【０００５】これを回避するため、互いに抵抗値が異な
る抵抗を内蔵した被識別体を用い、その被識別体を識別
用端子に接続して、被識別体を特定することができるよ
うにした玩具等も存在するが、被識別体を載置（セッ
ト）する位置および方向が固定されてしまうため、まな
板上の食材を識別するように、位置および方向が固定的
でないものには適していなかった。

【０００６】さらに、ＩＣを内蔵した被識別体を用いる
非接触の固体識別システムが存在するが、システム全体
として非常に高価であり、知育玩具やゲーム機器などに
は適していなかった。

【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、簡
単な構成で被識別体を非接触で正確に識別できる、識別
方法および識別装置を提供することである。

【０００８】この発明の他の目的は、被識別体を識別し
た結果を他の装置に入力するための、新規な入力装置を
提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ＬＣ共振
回路を内蔵した被識別体を非接触で識別する識別方法で
あって、(a) 被識別体を検出コイルの近傍に配置し、
(b) 検出コイルに１つのパルス電流を流し、(c) ＬＣ共
振回路から検出コイルに誘導した信号を矩形波信号に変
換し、(d) 矩形波信号の周期を検出し、そして(e) 周期
から被識別体を特定する、識別方法である。

【００１０】第２の発明は、ＬＣ共振回路を内蔵した被
識別体を非接触で識別する識別装置であって、入力／出
力ポートを有するマイクロプロセサ、マイクロプロセサ
の出力ポートからの１つのパルス信号によって駆動され
る検出コイル、および検出コイルによって検出されたＬ
Ｃ共振回路からの信号を矩形波信号に変換して入力ポー
トに与える変換回路を備え、マイクロプロセサは、矩形
波信号の立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジを検
出し、立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジを検出
した時点の時間値データと次の立ち下がりエッジまたは
立ち上がりエッジを検出した時点の時間値データとから
矩形波信号の周期を算出し、周期に基づいて被識別体を
特定する、識別装置である。

【００１１】第３の発明は、ＬＣ共振回路を内蔵した被
識別体を非接触で識別して外部機器に情報を入力する入
力装置であって、入力／出力ポートを有するマイクロプ
ロセサ、マイクロプロセサの出力ポートからの１つのパ
ルス信号によって駆動される検出コイル、および検出コ
イルによって検出されたＬＣ共振回路からの信号を矩形
波信号に変換して入力ポートに与える変換回路を備え、
マイクロプロセサは、矩形波信号の立ち下がりエッジま
たは立ち上がりエッジを検出し、立ち下がりエッジまた
は立ち上がりエッジを検出した時点の時間値データと次
の立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジを検出した
時点の時間値データとから矩形波信号の周期を算出し、
周期に基づいて被識別体を特定し、その情報を外部機器
に入力する、入力装置である。

【００１２】

【作用】第１の発明の識別方法では、被識別体が検出コ
イルの近傍に配置される。たとえば、識別装置を構成す
る検出コイルが設けられたステージに被識別体が載置さ
れる。この検出コイルに１つのパルス電流が流される。
すると、検出コイルと被識別体に内蔵されるＬＣ共振回
路のコイルとが電磁結合し、したがってパルス電流が誘
導的に与えられる。このようなパルス電流は、識別する
複数の被識別体に設定された共振周波数の帯域を全て包
含する広い周波数帯域を有しているため、ＬＣ共振回路
は固有の共振周波数で共振する。その共振周波数の信号
（共振周波数信号）は、検出コイルに誘導的に与えられ
る。つまり、検出コイルによって、共振周波数信号が検
出される。この共振周波数信号は、２値をとる矩形波信
号に変換され、その矩形波信号の周期が検出される。そ
して、検出された周期から被識別体が特定（識別）され
る。つまり、被識別体は固有の共振周波数に設定される
ため、この逆数である周期と検出した周期とから被識別
体を特定することができる。

【００１３】たとえば、矩形波信号の変化時点毎の時間
値データを取得し、時間値データから矩形波信号の周期
を検出（算出）することができる。つまり、矩形波信号
の立ち下がりエッジ毎の時間値データを用いて、連続す
る２つの時間値データの差を求めれば、矩形波信号の周
期を算出することができる。また、矩形波信号の立ち上
がりエッジ毎の時間値データを用いても、同様に矩形波
信号の周期を算出することができる。

【００１４】また、最初の変化時点つまり１つのパルス
電流を流した直後では、検出コイルではそのパルス電流
の影響により、共振周波数信号に歪みが生じてしまうた
め、そのときの時間値データを無効にするようにしても
よい。つまり、周期の算出から除外される。

【００１５】さらに、連続する２つの時間値データを用
いて算出した全ての周期を平均するようにすれば、共振
周波数信号の検出の誤差を吸収することができる。

【００１６】たとえば、マイクロプロセサを用いて、出
力ポートから１つのパルス信号を出力し、矩形波信号を
マイクロプロセサの入力ポートに入力して、マイクロプ
ロセサに周期の算出等を処理させることができる。

【００１７】この場合には、出力ポートから出力される
１つのパルス信号によって駆動トランジスタが駆動さ
れ、これによって、検出コイルに１つのパルス電流を流
すようにすればよい。

【００１８】また、共振周波数信号は、オペアンプのよ
うなアンプを用いて矩形波信号に変換することができ
る。

【００１９】さらに、複数の被識別体のそれぞれに対応
した周期のテーブル（周期テーブル）を記憶しておけ
ば、その周期テーブルを参照して、算出した周期から容
易に被識別体を特定することができる。

【００２０】第２の発明は、ＬＣ共振回路を内蔵した被
識別体を非接触で識別する識別装置であり、この識別装
置には、入力／出力ポートを有するマイクロプロセサが
設けられる。被識別体を識別する場合には、マイクロプ
ロセサの出力ポートからの信号すなわち１つのパルス信
号によって検出コイルが駆動される。具体的には、検出
コイルには、１つのパルス電流が流れる。たとえば、被
識別体は検出コイルの近傍に置かれるので、検出コイル
とＬＣ共振回路のコイルとが電磁結合し、１つのパルス
電流がＬＣ共振回路のコイルに誘導的に与えられる。こ
のようなパルス電流は、識別する複数の被識別体に設定
された共振周波数の帯域を全て包含する広い周波数帯域
を有している。したがって、ＬＣ共振回路は固有の共振
周波数で共振する。この共振周波数の信号（共振周波数
信号）が、再び検出コイルとＬＣ共振回路のコイルとの
結合により、検出コイルによって検出される。この共振
周波数信号は、変換回路によって矩形波信号に変換され
る。マイクロプロセサは、矩形波信号の変化時点毎の時
間値データを取得し、時間値データから矩形波信号の周
期を算出する。具体的には、マイクロプロセサは、矩形
波信号の立ち下がりエッジ毎の時間値データを用いて、
連続する２つの時間値データの差を求めて、矩形波信号
の周期を算出する。ただし、矩形波信号の立ち上がりエ
ッジ毎の時間値データを用いても、同様に矩形波信号の
周期を算出することができる。そして、マイクロプロセ
サは、このように算出した周期に基づいて被識別体を特
定（識別）する。つまり、被識別体は固有の共振周波数
に設定されるため、この逆数である周期と算出した周期
とから被識別体を特定することができる。

【００２１】たとえば、検出コイルを駆動する駆動用ト
ランジスタを設ければ、出力ポートから出力される１つ
のパルス信号によって駆動トランジスタを駆動（オン）
させることにより、検出コイルに１つのパルス電流を流
すことができる。

【００２２】また、変換回路はオペアンプのようなアン
プで構成されるため、共振周波数信号は、増幅および波
形整形され、矩形波信号に変換される。

【００２３】さらに、複数の被識別体の共振周波数に対
応する周期の周期テーブルを記憶しておけば、その周期
テーブルを参照して、算出した周期から被識別体を容易
に特定することができる。

【００２４】第３の発明の入力装置は、第２の発明に示
したような識別装置を用いた入力装置であり、テレビゲ
ーム機、教育機器またはパーソナルコンピュータなどの
外部機器に接続される。この入力装置は、識別装置で被
識別体を識別した情報（識別結果）を外部機器に入力す
る。すると、外部機器では、識別結果がその外部機器で
処理（実行）されるソフトの実行経過（進行）や結果に
反映される。

【００２５】

【発明の効果】この発明によれば、被識別体にはＬＣ共
振回路を設けるだけなので、構成が簡単である。また、
被識別体のＬＣ共振回路は異なる周波数で共振し、その
逆数の周期を用いて被識別体を特定するので、正確に被
識別体を特定することができる。

【００２６】他の発明によれば、被識別体の識別結果を
外部機器に入力すると、その識別結果が外部機器で実行
されるソフトの進行や結果に反映されるので、外部機器
の入力装置として適用することができる。

【００２７】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００２８】

【実施例】図１を参照して、この実施例の識別装置１０
は筐体１２を含み、筐体１２の上面１２ａには３つの被
識別体１４ａ〜１４ｃを個別に載置および識別するため
のステージ１６が設けられる。また、筐体１２の上面１
２ａにはキースイッチ１８が設けられ、キースイッチ１
８は決定キー１８ａ、キャンセルキー１８ｂおよび十字
（方向）キー１８ｃを含む。また、この識別装置１０
は、ＡＶケーブル２０を用いて、家庭用テレビジョン
（ＴＶ）２２に接続される。

【００２９】なお、図１では、３つの被識別体１４ａ〜
１４ｃを示してあるが、被識別体は少なくとも２つあれ
ばよく、また、４つ以上であってもよい。以下、この実
施例において同じ。

【００３０】図１のIIＡ−IIＡ断面図の一部すなわちス
テージ１６の垂直方向の断面図である図２（Ａ）に示す
ように、ステージ１６は略長方形状のハウジング２４を
含む。ハウジング２４は筐体１２に固定的に接続され、
ハウジング２４の上面すなわちステージ１６の上面１６
ａは水平面 (平坦面）に形成される。

【００３１】ハウジング２４の内部には、ボビン２８を
位置決めおよび取り付けをするための突起（ボス）２６
がハウジング２４と一体的に形成される。この実施例で
は、ボス２６は４つ設けられ、図１のIIＢ−IIＢ断面図
の一部すなわちステージ１６の水平方向の断面図である
図２（Ｂ）からよく分かるように、ハウジング２４の四
隅（頂点）近傍にそれぞれ配置される。

【００３２】また、ハウジング２４の内部には、たとえ
ばプラスチック性のボビン２８が設けられ、上述したよ
うに、ボビン２８はボス２６によって位置決めされると
ともに、ハウジング２４に固定される。このボビン２８
には、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、たと
えば銅線が巻きつけられ、コイルＬ１が形成される。

【００３３】なお、図示は省略するが、銅線の両端すな
わちコイルＬ１は後述する識別装置１０の電気的な回路
(電気回路）４０の一部として接続される。

【００３４】また、この実施例では、被識別体１４ａ〜
１４ｃの識別領域を大きく確保するため、ステージ１６
の上面１６ａ全体が識別領域となるように、ボス２６が
配置され、ボビン２８（コイルＬ１）が設けられる。

【００３５】さらに、この実施例では、プラスチック性
のボビン２８を用いるようにしているが、インダクタン
スを大きくする必要がある場合には、鉄などの金属で形
成されたボビン２８を用いて、コアを形成するようにし
てもよい。ただし、コイルＬ１の巻き数を増やしてもイ
ンダクタンスを大きくすることができる。

【００３６】さらにまた、この実施例では、ボビン２８
に銅線を巻き付けるようにしているが、ＰＣＢ（基板）
上に銅箔により渦巻き状のパターンを形成し、コイルＬ
１を形成するようにしてもよい。

【００３７】図１のIII Ａ−III Ａ断面図である図３
（Ａ）を参照して、被識別体１４ａは、上部ハウジング
３０および下部ハウジング３２を含む。上部ハウジング
３０はドーム状に形成され、下部ハウジング３２は平坦
面を有する皿状に形成される。

【００３８】なお、下部ハウジング３２は平坦面を有す
るように形成しているが、これは被識別体１４ａ〜１４
ｃを識別する際に、ステージ１６のハウジング２４内に
設けられたコイルＬ１の開口と被識別体１４ａ〜１４ｃ
に内蔵されるコイルＬ２（図３（Ａ））の開口とを互い
に水平状態を保って対向させ、コイルＬ１とコイルＬ２
とが電磁結合し易くするためである。

【００３９】また、この上部ハウジング３０および下部
ハウジング３２ｂは、互いに嵌合可能な構造を有し、ま
た、互いの中心位置および方向を合わせられる構造を有
している。

【００４０】具体的には、上部ハウジング３０には、下
部ハウジング３２と当接する部分にフック３０ａが、円
筒状であり上部ハウジング３０に一体的に形成される。
一方、下部ハウジング３２には、そのフック３０ａの先
端部を係止させるための係止部３２ａが、リング状であ
り下部ハウジング３２に一体的に形成される。つまり、
上部ハウジング３０が下部ハウジング３２に押し込まれ
ると、フック３０ａの先端部が係止部３２ａに係止し、
上部ハウジング３０と下部ハウジング３２とが嵌合され
る。

【００４１】また、上部ハウジング３０の中心には、断
面が略鍵穴形状であり棒状に延びる位置決め部材３０ｂ
が、上部ハウジング３０に一体的に形成される。一方、
下部ハウジング３２の中心には、断面が略鍵穴形状であ
り筒状に伸びる位置決め部材３２ｂが、下部ハウジング
３２と一体的に形成される。つまり、図１のIII Ｂ−II
I Ｂ断面図である図３（Ｂ）からよく分かるように、位
置決め部材３０ｂの外面形状が位置決め部材３２ｂの内
面形状と略同じに形成される。したがって、位置決め部
材３０ｂが位置決め部材３２ｂに嵌まるように、上部ハ
ウジング３０と下部ハウジング３２とを嵌め合わせるこ
とにより、上部ハウジング３０と下部ハウジング３２と
の中心位置および方向を合わせることができる。

【００４２】さらに、図３（Ａ）に示すように、上部ハ
ウジング３０には、ボビン押さえ部材３０ｃが上部ハウ
ジング３０に一体的に形成される。このボビン押さえ部
材３０ｃは、図３（Ａ）および図３（Ｂ）から分かるよ
うに、棒状に形成され、この実施例では、４つのボビン
押さえ部材３０ｃが略等間隔で設けられる。一方、下部
ハウジング３２には、筒状のボビン位置決め部材３２ｃ
が下部ハウジング３２に一体的に形成され、このボビン
位置決め部材３２ｃによって所定位置にボビン３４が取
り付けられる。

【００４３】ボビン３４は、図３（Ａ）からよく分かる
ように、上部ハウジング３０と下部ハウジング３２とが
嵌合されたとき、ボビン押さえ部材３０ｃによって下方
すなわち下部ハウジング３２側に押さえつけられる。し
たがって、ボビン３４は常に一定の状態（水平状態）を
保つことができる。また、ボビン３４には、銅線が巻き
付けられ、コイルＬ２が形成される。図３（Ａ）に示す
ように、銅線すなわちコイルＬ２の両端は、コンデンサ
Ｃ４の両端に接続される。つまり、被識別体１４ａには
ＬＣ共振回路が内蔵される。

【００４４】以上のように、被識別体１４ａについて図
面を用いて説明したが、他の被識別体１４ｂおよび１４
ｃも同様に構成されるため、重複した説明は省略する。

【００４５】このような識別装置１０および被識別体１
４ａ〜１４ｃの電気回路４０および６０は、それぞれ、
図４のように示される。識別装置１０の電気回路４０
は、上述したコイルＬ１を除いて、図１で示した筐体１
２の内部に収納され、プロセサ４２を含む。このプロセ
サ４２としては、任意の種類のプロセサを利用すること
ができるが、この実施例では、本件出願人が開発し、か
つすでに特許出願している高速プロセサ（商品名「Ｘａ
ｖｉＸ」）を用いる。この高速プロセサは、たとえば特
開平１０−３０７７９０号公報［Ｇ０６Ｆ １３／３
６，Ｇ０６Ｆ １５／７８］およびこれに対応するアメ
リカ特許第０９／０１９，２７７号に詳細に開示されて
いる。

【００４６】プロセサ４２は、ＣＰＵ４２ａを含み、図
示は省略するが、グラフィックプロセサ、サウンドプロ
セサおよびＤＭＡプロセサ等の各種プロセサを含む。ま
た、同じく図示は省略するが、プロセサ４２は、アナロ
グ信号を取り込む時に用いられるＡ／Ｄ変換器、キー操
作信号や赤外線信号のような入力信号を受け、かつ出力
信号を外部機器に与える入出力制御回路を含む。ＣＰＵ
４２ａは、入力信号に応じてあるいは所定の割り込みで
必要な演算（処理）を実行し、その結果を他のグラフィ
ックプロセサやサウンドプロセサ等に与える。したがっ
て、グラフィックプロセサやサウンドプロセサは、その
演算結果に応じた画像処理や音声処理を実行する。

【００４７】このプロセサ４２には、システムバス４４
が接続されていて、このシステムバス４４には、プロセ
サ４２とともに筐体１２の内部に収納されている基板
（図示せず）に設けられるＲＯＭ４６に結合される。し
たがって、プロセサ４２は、システムバス４４を通して
ＲＯＭ４６にアクセスでき、そこからＣＰＵ４２ａが実
行するプログラム、映像データまたは音声データなどを
取り出すことができる。

【００４８】なお、プロセサ４２のグラフィックプロセ
サで処理された結果であるアナログ映像信号は、映像出
力端子４８に出力される。また、プロセサ４２のサウン
ドプロセサで処理された結果であるアナログ音声信号
は、音声出力端子５０に出力される。

【００４９】たとえば、映像出力端子４８と音声出力端
子５０とが一体的に形成された接続端子にＡＶケーブル
２０のプラグ端子（図示せず）が接続され、図１で示し
たように、家庭用ＴＶ２２に識別装置１０が接続され
る。

【００５０】また、プロセサ４２の出力ポートは、抵抗
Ｒ１を介してトランジスタＴ１のベースに接続される。
トランジスタＴ１のエミッタは基準電位（接地）に接続
され、同じトランジスタＴ１のコレクタは上述したコイ
ルＬ１および抵抗Ｒ２を介してＶ_CCに接続される。ま
た、コイルＬ１と抵抗Ｒ２との接続点には、電解コンデ
ンサＣ１の一方端が接続され、その他方端は接地され
る。つまり、抵抗Ｒ２と電解コンデンサＣ１とによっ
て、ローパスフィルタ５２が形成される。

【００５１】また、トランジスタＴ１とコイルＬ１との
接続点Ａには電解コンデンサＣ２の一方端が接続され、
その他方端は抵抗Ｒ３を介してトランジスタＴ２のベー
スに接続されるとともに、抵抗Ｒ４の一方端に接続され
る。トランジスタＴ２のエミッタは接地され、同じトラ
ンジスタＴ２のコレクタは、抵抗Ｒ５を介してＶ_CCに接
続される。トランジスタＴ２と抵抗Ｒ５との接続点に
は、抵抗Ｒ４の他方端が接続されるとともに、コンデン
サＣ３の一方端が接続される。

【００５２】コンデンサＣ３の他方端は、抵抗Ｒ６を介
してトランジスタＴ３のベースに接続されるとともに、
抵抗Ｒ７の一方端に接続される。トランジスタＴ３のエ
ミッタは接地され、同じトランジスタＴ３のコレクタは
抵抗Ｒ８を介してＶ_CCに接続される。トランジスタＴ３
と抵抗Ｒ８との接続点Ｂには、抵抗Ｒ７の他方端が接続
され、また接続点Ｂはプロセサ４２の入力ポートに接続
される。

【００５３】つまり、抵抗Ｒ３〜Ｒ８、コンデンサＣ
３、トランジスタＴ２〜Ｔ３およびＶ _CCによって、アン
プ５４が形成される。

【００５４】なお、この実施例では、トランジスタＴ２
およびＴ３を２段に設けたアンプ５４を構成するように
しているが、これはコスト削減のためであり、オペアン
プを用いることもできる。

【００５５】一方、被識別体１４ａの電気回路６０は、
上述したように、コイルＬ２およびコンデンサＣ４を含
み、コイルＬ２とコンデンサＣ４とが図示されるように
接続され、ＬＣ共振回路が構成される。

【００５６】上述したように、識別体１４ｂおよび１４
ｃも同様に構成されるが、被識別体１４ａ〜１４ｃのそ
れぞれは、コイルＬ２のインダクタンスおよびコンデン
サＣ４のインダクタンスの少なくとも一方が互いに異な
る値に設定されるため、互いに異なる共振周波数を有す
る。すなわち、被識別体１４ａ〜１４ｃには、それぞれ
固有の共振周波数が設定される。

【００５７】たとえば、被識別体１４ａ、１４ｂまたは
１４ｃがステージ１６に載置されると、載置された被識
別体１４ａ、１４ｂまたは１４ｃが識別（特定）され
る。具体的には、所定の時間間隔で被識別体１４ａ、１
４ｂまたは１４ｃを識別する処理（識別処理）がプロセ
サ４２のＣＰＵ４２ａによって実行される。

【００５８】ＣＰＵ４２ａが識別処理を開始すると、図
５（Ａ）に示すような１つ（一発）のパルス信号が出力
される。このパルス信号は、上述したような被識別体１
４ａ〜１４ｃの共振周波数のそれぞれを識別することが
できる帯域幅を有している。パルス信号は、抵抗Ｒ１を
介してトランジスタＴ１のベースに入力される。

【００５９】すると、トランジスタＴ１が駆動（オン）
され、パルス信号がトランジスタＴ１で反転増幅された
後、トランジスタＴ１のコレクタからコイルＬ１に与え
られる。一方、ローパスフィルタ５２を介してＶ_CCすな
わち定電圧がコイルＬ１に与えられる。したがって、ト
ランジスタＴ１が駆動することにより、コイルＬ１に
は、反転増幅されたパルス信号と同じ波形を有するパル
ス電流が流れる。

【００６０】なお、ローパスフィルタ５２を設けている
のは、不要な高周波成分を除去するためであり、これに
より識別（処理）の精度を高くすることができる。

【００６１】このパルス電流は、コイルＬ１とステージ
１６に載置された被識別体１４ａ、１４ｂまたは１４ｃ
のコイルＬ２とが電磁結合（誘導結合）することによ
り、コイルＬ２に誘導的に与えられる。したがって、被
識別体１４ａ、１４ｂまたは１４ｃは、固有の共振周波
数で共振（発振）する。この共振周波数の信号（共振周
波数信号）は、コイルＬ１で検出される。つまり、コイ
ルＬ１とコイルＬ２とが再び結合し、共振周波数信号が
コイルＬ１によって取り出される。この共振周波数信号
は、図５（Ｂ）に示すような波形であり、この波形は点
Ａで観測される。

【００６２】コイルＬ１で取り出された共振周波数信号
は、電解コンデンサＣ２で直流成分を除去（カット）さ
れた後、抵抗Ｒ３を介してアンプ５４に入力され、アン
プ５４によって、増幅されるとともに、波形整形され
る。このように、増幅および波形整形された共振周波数
信号は、図５（Ｃ）に示すような波形であり、この波形
は点Ｂで観測される。つまり、アンプ５４では、２段に
設けたトランジスタＴ２およびＴ３を用いることによ
り、共振周波数信号が増幅された後、所定のレベル以上
がカットされ、波形整形される。

【００６３】アンプ５４を介した共振周波数信号は、プ
ロセサ４２の入力ポートに入力され、入力ポートでは図
５（Ｄ）に示すような矩形波信号が検出される。

【００６４】なお、入力ポートを通じて読み出される値
は、所定の閾値電圧によって、“０”または“１”の２
値に分けられる。つまり、図５（Ｄ）に示す波形は、入
力ポートから読み出された後の値を示している。

【００６５】ＣＰＵ４２ａは、入力ポートで検出される
矩形波信号の変化時点の時間（時間値データ）を検出
し、その矩形波信号の変化時点毎の時間値データを用い
て矩形波信号の周期を算出する。具体的には、ＣＰＵ４
２ａは、図５（Ｄ）で示すような矩形波信号の各パルス
における立ち下がりエッジを検出し、隣り合う（連続す
る）立ち下がりエッジ間の時間（周期）をそれぞれ算出
する。そして、算出したそれぞれの結果を平均し、その
平均値を矩形波信号の周期としている。

【００６６】このようにして、共振周波数信号の検出の
ばらつきを吸収している。ただし、初回周期（一番目）
のパルスは、図５（Ｄ）から分かるように、図５（Ａ）
で示した出力ポートから出力される１つのパルス信号の
影響により、波形に歪みが生じ、信頼性が低いため、周
期の算出からは除外される。つまり、最初の立ち下がり
エッジが検出された時点の時間値データは無効にされ
る。

【００６７】なお、この実施例では、立ち下がりエッジ
を検出するようにしているが、立ち上がりエッジを検出
して、隣り合う立ち上がりエッジ間の周期をそれぞれ算
出し、平均するようにしてもよい。

【００６８】周期の算出が終了すると、続いて、ＣＰＵ
４２ａは、ＲＯＭ４６から被識別体１４ａ〜１４ｃのそ
れぞれに対応する周期のテーブル（周期テーブル）を読
み出す。そして、周期テーブルを参照して、今回の算出
した周期から被識別体１４ａ、１４ｂまたは１４ｃを特
定（同定）する。

【００６９】つまり、被識別体１４ａ〜１４ｃのそれぞ
れは、固有の共振周波数を有するため、この共振周波数
の逆数から周期を容易に取得することができ、上述した
ような周期テーブルをＲＯＭ４６に記憶しておくことが
できる。

【００７０】ただし、周期テーブルは、プロセサ４２内
のメモリ（図示せず）に記憶しておくようにしてもよ
い。

【００７１】具体的には、ＣＰＵ４２ａは図６および図
７に示すフロー図に従って識別処理を実行する。所定の
時間間隔で発生する割り込みにより、ＣＰＵ４２ａは識
別処理を開始し、ステップＳ１でタイマ４２ｂをリセッ
トおよびスタートする。つまり、タイマ４２ｂのタイマ
値を“０”にしてから、時間のカウントを開始する。続
くステップＳ３では、出力ポートを“１”にセットし、
ステップＳ５で規定時間待機する。つまり、“１”の状
態をホールドする。続いて、ステップＳ７では、出力ポ
ートを“０”にセットする。つまり、このステップＳ３
〜ステップＳ７の処理によって、図５（Ａ）に示したよ
うな１つ（一発）のパルス信号が生成される。

【００７２】なお、上述したように、１つのパルス信号
は、被識別体１４ａ〜１４ｃのそれぞれの共振周波数を
全て包含する広範な周波数帯域を有するものである。

【００７３】次にステップＳ９では、カウンタ４２ｃに
規定値を設定する。この規定値は、周期の計算に用いら
れる矩形波信号のパルス数であり、この実施例では
“７”に設定される。

【００７４】なお、この規定値は、発明者が実験等を行
うことにより経験的に得られた値であり、識別装置や被
識別体の電気的な特性を変更することにより可変される
値である。

【００７５】そして、ステップＳ１１で入力ポートを能
動（有効）化し、ステップＳ１３で入力ポートの値が
“１”から“０”に変化したかどうかを判断する。つま
り、立ち下がりエッジを検出したかどうかを判断する。
ステップＳ１３で“ＮＯ”であれば、つまり立ち下がり
エッジを検出しなければ、そのままステップＳ１９に進
む。一方、ステップＳ１３で“ＹＥＳ”であれば、つま
り立ち下がりエッジを検出すれば、ステップＳ１５でそ
の時の時間値データ（タイマ値）をバッファメモリ４２
ｄに記憶し、ステップＳ１７でカウンタ４２ｃをデクリ
メントしてからステップＳ１９に進む。つまり、カウン
タ４２ｃのカウント値が１減算される。

【００７６】ステップＳ１９では、カウンタ４２ｃのカ
ウント値が“０”であるかどうかを判断する。つまり、
周期を算出するために必要なパルス数すなわちタイマ値
を全て取得したかどうかを判断する。ステップＳ１９で
“ＮＯ”であれば、つまりカウント値が“０”でなけれ
ば、そのままステップＳ１１に戻って、次のパルスの立
ち下がりエッジを検出する。

【００７７】一方、ステップＳ１９で“ＹＥＳ”であれ
ば、つまりカウント値が“０”であれば、周期を算出す
るために必要なタイマ値を全て取得したと判断し、ステ
ップＳ２１でバッファメモリ４２ｄに記憶された７つの
タイマ値から周期を算出する。具体的には、連続する２
つの立ち下がりエッジを検出したときのタイマ値の差
（周期）がそれぞれ算出され、それぞれの算出結果が平
均され、その平均値が今回算出した周期に決定される。

【００７８】ただし、上述したような理由から最初の立
ち下がりエッジを検出したときのタイマ値は無効にさ
れ、周期の計算からは除外される。

【００７９】続いて、ステップＳ２３では、今回算出
（決定）された周期から被識別体１４ａ、１４ｂまたは
１４ｃを識別（特定）し、識別処理を終了する。具体的
には、ＣＰＵ４２ａは、ＲＯＭ４６に記憶された周期テ
ーブルを読み出し、この周期テーブルを参照して、算出
した周期から被識別体１４ａ、１４ｂまたは１４ｃを特
定する。

【００８０】このように、被識別体１４ａ、１４ｂまた
は１４ｃが特定されると、ＣＰＵ４２ａは、グラフィッ
クプロセサやサウンドプロセサ等に特定（識別）した結
果（識別結果）を与える。したがって、グラフィックプ
ロセサやサウンドプロセサは、その識別結果に応じた画
像処理や音声処理を実行する。そして、画像処理や音声
処理によって得られたアナログ映像信号およびアナログ
音声信号がＡＶケーブル２０を介して家庭用ＴＶ２２に
出力される。

【００８１】なお、プロセサ４２から出力されるアナロ
グ映像信号およびアナログ音声信号は、識別装置１０が
適用される物（装置）によって、設計者が任意に変更可
能であり、そのようなアナログ映像信号あるいはアナロ
グ音声信号の元になるデータ等は予めＲＯＭ４６に記憶
されている。

【００８２】この実施例によれば、被識別体にＬＣ共振
回路を内蔵し、識別装置から１つのパルス信号を出力す
るだけで、ステージ上に載置された被識別体を特定する
ことができるので、構成が簡単であり、低コストにする
ことができる。また、被識別体は固有の共振周波数すな
わち周期を有し、その周期に基づいて被識別体を特定す
るので、正確に被識別体を特定することができる。さら
に、被識別体をステージに載置するだけで識別すること
ができるので、言い換えると、非接触で識別することが
できるので、被識別体を置く位置や向きに自由度を持た
せることができる。

【００８３】なお、この実施例では、所定の時間間隔で
発生する割り込みにより、識別処理を実行するようにし
たが、ユーザの操作に応じて識別処理をするようにして
もよい。この場合に、キースイッチが使用される。つま
り、この実施例で示したように、所定の時間間隔で発生
する割り込みにより、識別処理を実行する場合には、キ
ースイッチは特に必要がない。

【００８４】また、この実施例では、識別装置を家庭用
ＴＶに接続するようにしているため、映像信号の垂直帰
線期間に同期した割り込みでその期間内に識別処理を実
行するのが望ましい。

【００８５】さらに、この実施例では、被識別体は図１
および図３で示したような形状に形成するようにした
が、識別装置および被識別体が適用される装置や設計者
の意図によって、アニメキャラクタやその他のキャラク
タあるいは食材、その調理器具などを模した形状を有す
る被識別体を形成するようにしてもよい。ただし、被識
別体を正確に識別するには、被識別体に内蔵されるコイ
ルが水平状態を保つように被識別体をステージに載置す
る必要があるため、被識別体の一部には、上述したよう
な平坦面を形成する必要がある。また、キャラクタ等は
被識別体の表面に描く（印刷する）ようにしてもよく、
さらには、キャラクタ等を印刷したシール等を貼り付け
るようにしてもよい。

【００８６】図８に示す他の実施例の識別装置１０は、
家庭用ＴＶ２２に接続されたテレビゲーム機（以下、単
に「ゲーム機」という。）７０の入力装置として用いら
れる以外は、上述の実施例と同じであるため、重複した
説明は省略する。

【００８７】図８に示すように、接続ケーブル７２の先
端に設けられたコントローラコネクタ７２ａがゲーム機
７０に差し着込まれる。また、ゲーム機７０は、ＡＶケ
ーブル２０によって家庭用ＴＶ２２に接続される。

【００８８】この識別装置すなわち入力装置１０は、キ
ースイッチ１８からの操作に応じた信号（操作信号）あ
るいは被識別体１４ａ、１４ｂまたは１４ｃの識別結果
をゲーム機７０に入力する。

【００８９】ゲーム機７０では、識別結果が、ゲーム機
７０に予め記憶されているゲームソフトまたはＣＤ−Ｒ
ＯＭ、ＲＯＭカートリッジ、ＤＶＤ等の外部記憶媒体か
らロードしたゲームソフトの実行経過（進行）および結
果に反映される。

【００９０】また、操作信号がゲーム機７０に入力され
ると、これに応じて、ゲーム機７０は“決定（次に進
む）”あるいは“キャンセル（前に戻る）”を実行した
り、家庭用ＴＶ２２の画面に表示されたカーソルあるい
はキャラクタを移動させたりする。つまり、決定キー１
８ａおよびキャンセルキー１８ｂは、上述したようなソ
フト内での“決定”および“キャンセル”を指示するた
めに用いられ、方向キー１８ｃは、カーソルあるいはキ
ャラクタの移動を指示するために用いられる。

【００９１】このように、他の実施例では、図１実施例
で示したように、プロセサ４２内で識別結果を用いて映
像処理や音声処理を実行する必要がない。つまり、図示
は省略するが、他の実施例においては、図４で示した映
像出力端子４８および音声出力端子５０に換えて、シリ
アルインターフェイスが設けられ、識別結果および操作
信号はプロセサ４２からシリアルインターフェイスおよ
び接続ケーブル７２を介してゲーム機７０に入力され
る。

【００９２】他の実施例によれば、被識別体の識別結果
を入力してゲーム機を操作することができる。つまり、
ゲーム機の入力装置として用いることができる。また、
被識別体をステージに載せることにより、ゲーム機を操
作することができるので、方向キーや他の操作キーのみ
を用いて操作する場合よりも、操作性を向上させること
ができる。

【００９３】なお、他の実施例では、識別装置をゲーム
機のような外部機器の入力装置として用いる場合につい
てのみ説明したが、教育機器、パーソナルコンピュータ
のようなコンピュータなどの他の外部機器の入力装置と
して用いることもできる。この場合にも、識別結果が、
教育機器やコンピュータで実行されるソフトの進行およ
び結果に反映される。

【００９４】また、これらの実施例では、キースイッチ
１８として、決定キー１８ａ、キャンセルキー１８ｂお
よび方向キー１８ｃを設けるようにしているが、さらに
他の操作キーを設けるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。

【図２】図１実施例に示すステージの内部構造を示す断
面図である。

【図３】図１実施例に示す被識別体の内部構造を示す断
面図である。

【図４】図１実施例に示す識別装置および被識別体の電
気的な構成を示す回路図である。

【図５】（Ａ）は図４に示すプロセサの出力ポートから
出力されるパルス信号を示す波形図であり、（Ｂ）は図
４に示す接続点Ａで検出される信号を示す波形図であ
り、（Ｃ）は図４に示す接続点Ｂで検出される信号を示
す波形図であり、そして（Ｄ）は図４に示すプロセサの
入力ポートで検出される信号の波形図である。

【図６】図４に示すＣＰＵの識別処理の一部を示すフロ
ー図である。

【図７】図４に示すＣＰＵの識別処理の他の一部を示す
フロー図である。

【図８】この発明の他の一実施例を示す図解図である。

【符号の説明】

１０ …識別装置 １２ …筐体 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ …被識別体 １６ …ステージ １８ …キースイッチ ２０ …ＡＶケーブル ２２ …家庭用ＴＶ ２４，３０，３２ …ハウジング ２６ …ボス ２８，３４ …ボビン ４０，６０ …電気回路 ４２ …プロセサ ４６ …ＲＯＭ ５２ …ローパスフィルタ ５４ …アンプ ７０ …ゲーム機

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＬＣ共振回路を内蔵した被識別体を非接触
   で識別する識別方法であって、 (a) 前記被識別体を検出コイルの近傍に配置し、 (b) 検出コイルに１つのパルス電流を流し、 (c) 前記ＬＣ共振回路から前記検出コイルに誘導した信
   号を矩形波信号に変換し、 (d) 前記矩形波信号の周期を検出し、そして(e) 前記周
   期から前記被識別体を特定する、識別方法。
2. 【請求項２】前記ステップ(d) は、(d1)前記矩形波信号
   の変化時点毎の時間値データを取得するステップ、およ
   び(d2)取得した前記時間値データから前記矩形波信号の
   立ち上がりエッジ毎の周期あるいは立ち下がりエッジ毎
   の周期を算出するステップを含む、請求項１記載の識別
   方法。
3. 【請求項３】前記ステップ(d1)では、最初の前記変化時
   点の前記時間値データを無効にする、請求項２記載の識
   別方法。
4. 【請求項４】前記ステップ(d2)は、(d3)各周期の平均値
   を算出するステップを含む、請求項２または３記載の識
   別方法。
5. 【請求項５】マイクロプロセサを用い、 前記ステップ(b) では、前記マクロプロセサの出力ポー
   トから１つのパルス信号を出力し、 前記ステップ(d) では、前記矩形波信号を前記マイクロ
   プロセサの入力ポートに与える、請求項１ないし４のい
   ずれかに記載の識別方法。
6. 【請求項６】前記ステップ(b) では、前記１つのパルス
   信号によって駆動用トランジスタをオンする、請求項５
   記載の識別方法。
7. 【請求項７】前記ステップ(c) では、アンプを用いて前
   記誘導した信号を前記矩形波信号に変換する、請求項１
   ないし６のいずれかに記載の識別方法。
8. 【請求項８】前記ステップ(d) では、周期テーブルを用
   いて前記被識別体を特定する、請求項１ないし７のいず
   れかに記載の識別方法。
9. 【請求項９】ＬＣ共振回路を内蔵した被識別体を非接触
   で識別する識別装置であって、 入力／出力ポートを有するマイクロプロセサ、 前記マイクロプロセサの前記出力ポートからの１つのパ
   ルス信号によって駆動される検出コイル、および前記検
   出コイルによって検出された前記ＬＣ共振回路からの信
   号を矩形波信号に変換して前記入力ポートに与える変換
   回路を備え、 前記マイクロプロセサは、前記矩形波信号の立ち下がり
   エッジまたは立ち上がりエッジを検出し、前記立ち下が
   りエッジまたは前記立ち上がりエッジを検出した時点の
   時間値データと次の立ち下がりエッジまたは立ち上がり
   エッジを検出した時点の時間値データとから前記矩形波
   信号の周期を算出し、前記周期に基づいて前記被識別体
   を特定する、識別装置。
10. 【請求項１０】前記１つのパルス信号によって駆動さ
    れ、前記検出コイルを駆動する駆動用トランジスタをさ
    らに備える、請求項９記載の識別装置。
11. 【請求項１１】前記変換回路はアンプを含み、 前記アンプを用いて前記ＬＣ共振回路からの信号を矩形
    波信号に変換する、請求項９または１０記載の識別装
    置。
12. 【請求項１２】前記被識別体の周期テーブルを記憶する
    記憶手段をさらに備え、 前記プロセサは前記周期テーブルを用いて前記被識別体
    を特定する、請求項９ないし１１のいずれかに記載の識
    別装置。
13. 【請求項１３】ＬＣ共振回路を内蔵した被識別体を非接
    触で識別して外部機器に情報を入力する入力装置であっ
    て、 入力／出力ポートを有するマイクロプロセサ、 前記マイクロプロセサの前記出力ポートからの１つのパ
    ルス信号によって駆動される検出コイル、および前記検
    出コイルによって検出された前記ＬＣ共振回路からの信
    号を矩形波信号に変換して前記入力ポートに与える変換
    回路を備え、 前記マイクロプロセサは、前記矩形波信号の立ち下がり
    エッジまたは立ち上がりエッジを検出し、前記立ち下が
    りエッジまたは前記立ち上がりエッジを検出した時点の
    時間値データと次の立ち下がりエッジまたは立ち上がり
    エッジを検出した時点の時間値データとから前記矩形波
    信号の周期を算出し、前記周期に基づいて前記被識別体
    を特定し、その情報を前記外部機器に入力する、入力装
    置。
14. 【請求項１４】前記１つのパルス信号によって駆動さ
    れ、前記検出コイルを駆動する駆動用トランジスタをさ
    らに備える、請求項１３記載の入力装置。
15. 【請求項１５】前記変換回路はアンプを含み、 前記アンプを用いて前記ＬＣ共振回路からの信号を矩形
    波信号に変換する、請求項１３または１４記載の入力装
    置。
16. 【請求項１６】前記被識別体の周期テーブルを記憶する
    記憶手段をさらに備え、 前記プロセサは前記周期テーブルを用いて前記被識別体
    を特定する、請求項１３ないし１５のいずれかに記載の
    入力装置。