JP4565096B2

JP4565096B2 - 被識別体を非接触で識別する識別方法、識別装置、入力装置、及び、記録媒体

Info

Publication number: JP4565096B2
Application number: JP2001072163A
Authority: JP
Inventors: 周平加藤
Original assignee: SSD Co Ltd
Current assignee: SSD Co Ltd
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: JP2002271230A

Description

【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［Ａ６３Ｈ３３／３０，Ｇ０９Ｂ９／００］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１２ａにはキースイッチ１８が設けられ、キースイッチ１８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１６ａ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Ｌ１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〜１４ｃ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−III 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１４ｃ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１４ａ〜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１２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「ＸａｖｉＸ」）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［Ｇ０６Ｆ１３／３６，Ｇ０６Ｆ１５／７８］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。ＣＰＵ４２ａ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Ｃ３、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１４ｃ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、１４ｂ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１４ａ〜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、ＣＰＵ４２ａ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、ＣＰＵ４２ａ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４２ｄ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−ＲＯＭ、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１８ａ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

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、
パルス信号を出力するＣＰＵ、および
前記ＣＰＵからの１つの前記パルス信号によって駆動される検出コイル、を備え、
前記ＣＰＵは、前記パルス信号に応答して前記被識別体の前記ＬＣ共振回路から前記検出コイルに誘導した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、
前記被識別体は複数用意され、それぞれの前記ＬＣ共振回路の共振周波数は互いに異なっており、
前記1つのパルス信号は、前記複数の被識別体のそれぞれの前記共振周波数をすべて包含する周波数帯域を有し、
前記パルス信号に応答して前記被識別体の前記ＬＣ共振回路から前記検出コイルに誘導した前記信号は、当該被識別体の前記ＬＣ共振回路の共振周波数を有する、識別装置。
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１記載の識別装置。
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ＣＰＵに与える変換回路をさらに備え、
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前記矩形波信号に変換する、請求項１又は２記載の識別装置。
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ＣＰＵ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１から３のいずれかに記載の識別装置。
表面が平坦面なステージをさらに備え、
前記検出コイルの中心軸が前記ステージの前記平坦面に直交するように、前記検出コイルは前記ステージ内に設けられ、
前記被識別体は、平坦面を有し、
前記被識別体の前記ＬＣ共振回路は、コイルを含み、
前記ＬＣ共振回路の前記コイルの中心軸が前記被識別体の前記平坦面と直交するように、前記コイルは前記被識別体の内部に設けられる、請求項１から４のいずれかに記載の識別装置。
前記被識別体は、アニメキャラクタ、その他のキャラクタ、食材、若しくは、調理器具を模した形状を有し、または、キャラクタが前記被識別体の表面に描かれ、若しくは、印刷され、または、キャラクタを印刷したシールが前記被識別体に貼り付けられる、請求項５記載の識別装置。
前記ＣＰＵによる前記被識別体を特定した結果に応じた画像処理を実行して、映像信号をテレビジョンモニタに与えるグラフィックスプロセサと、
前記ＣＰＵによる前記被識別体を特定した結果に応じた音声処理を実行して、音声信号をテレビジョンモニタに与えるサウンドプロセサと、をさらに備える請求項６記載の識別装置。
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、
パルス信号を出力するマイクロプロセサ、および
前記マイクロプロセサからの１つの前記パルス信号によって駆動される検出コイル、を備え、
前記マイクロプロセサは、前記パルス信号に応答して前記被識別体の前記ＬＣ共振回路から前記検出コイルに誘導した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し、
前記被識別体は複数用意され、それぞれの前記ＬＣ共振回路の共振周波数は互いに異なっており、
前記1つのパルス信号は、前記複数の被識別体のそれぞれの前記共振周波数をすべて包含する周波数帯域を有し、
前記パルス信号に応答して前記被識別体の前記ＬＣ共振回路から前記検出コイルに誘導した前記信号は、当該被識別体の前記ＬＣ共振回路の共振周波数を有する、入力装置。
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８記載の入力装置。
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マイクロプロセサに与える変換回路をさらに備え、
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前記矩形波信号に変換する、請求項８又は９記載の入力装置。
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８から１０のいずれかに記載の入力装置。
表面が平坦面なステージをさらに備え、
前記検出コイルの中心軸が前記ステージの前記平坦面に直交するように、前記検出コイルは前記ステージ内に設けられ、
前記被識別体は、平坦面を有し、
前記被識別体の前記ＬＣ共振回路は、コイルを含み、
前記ＬＣ共振回路の前記コイルの中心軸が前記被識別体の前記平坦面と直交するように、前記コイルは前記被識別体の内部に設けられる、請求項８から１１のいずれかに記載の入力装置。
前記被識別体は、アニメキャラクタ、その他のキャラクタ、食材、若しくは、調理器具を模した形状を有し、または、キャラクタが前記被識別体の表面に描かれ、若しくは、印刷され、または、キャラクタを印刷したシールが前記被識別体に貼り付けられる、請求項１２記載の入力装置。
前記外部機器はゲーム機であり、
前記マイクロプロセサは、前記被識別体を特定した結果を前記ゲーム機のゲームソフトの実行経過に反映させるために、前記被識別体を特定した結果を前記ゲーム機に与える、請求項１３記載の入力装置。
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）１つのパルス信号によって、検出コイルに１つのパルス電流を流し、
（ｂ）前記パルス電流に応答して前記検出コイルの近傍に配置された前記被識別体の前記ＬＣ共振回路から前記検出コイルに誘導した信号の周期を検出し、そして
（ｃ）前記周期から前記被識別体を特定し、
前記被識別体は複数用意され、それぞれの前記ＬＣ共振回路の共振周波数は互いに異なっており、
前記1つのパルス信号は、前記複数の被識別体のそれぞれの前記共振周波数をすべて包含する周波数帯域を有し、
前記パルス電流に応答して前記被識別体の前記ＬＣ共振回路から前記検出コイルに誘導した前記信号は、当該被識別体の前記ＬＣ共振回路の共振周波数を有する、識別方法。
前記ステップ（ｂ）は、
（ｂ１）矩形波信号に変換された前記誘導した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
（ｂ２）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１５記載の識別方法。
請求項１５及び１６のいずれか一に記載の識別方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。