JP6126293B1

JP6126293B1 - 識別装置

Info

Publication number: JP6126293B1
Application number: JP2016220271A
Authority: JP
Inventors: 秀邦平井
Original assignee: 秀邦平井
Priority date: 2016-11-11
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2036-11-11
Also published as: CN108066975B; CN108066975A; US10112107B2; JP2018077746A; US20180133591A1

Abstract

【課題】ＲＦＩＤなどの高価な装置を使用せずに安価に製作できるとともに、設計の自由度を向上させた識別装置を提供する。【解決手段】複数のセンサ電極２３とグランド部２４とを同一平面上に設けたセンサ面２２を備え、センサ面２２に識別体１０を載置したときに、識別体１０に形成された導電部１２がセンサ電極２３とグランド部２４とを電気的に接続するように構成されており、センサ電極２３とグランド部２４とが電気的に接続されたときの静電容量の変化を検出することで識別体１０のＩＤを識別するようにした。【選択図】図２

Description

この発明は、コマやカードなどの識別体のＩＤを識別することができる識別装置に関する。

従来、コマやカードなどの識別体にＩＤを付与し、このＩＤを識別装置で識別して所定の動作を実行する玩具が知られている。

例えば特許文献１には、トレーディングカードやフィギュア、プラモデルなどの玩具体にそれぞれ種別情報を付与し、この種別情報をゲーム装置で読み込むことにより、所定の音声や表示を出力する構成が記載されている。なお、識別情報の読み込みには、バーコードやＲＦＩＤを使用することが記載されている。

しかしながら、バーコードは水濡れや擦過に弱いという欠点があり、また、バーコードを印刷するための領域を確保しなければならず、外観に影響を与えるという問題があった。

この点、ＲＦＩＤを使用すればバーコードのような問題は発生しないが、装置が高価であるため、製造コストに関して制約の多い玩具などの分野においては、より安価な識別装置が求められていた。

上記したような状況に鑑み、本発明者は、特許文献２に記載の識別装置を発明した。この識別装置は、識別体に複数の導電スポットを導電線で接続して形成した認識パターンを設け、装置本体のセンサ面に識別体の認識パターンを対面させることで認識パターンによって複数のセンサ電極を互いに電気的に接続して静電容量を変化させ、この静電容量の変化を基に認識パターンを識別可能としている。

特開２０１３−０００５８１号公報特許第５６３３８５８号公報

本発明は、上記した特許文献２記載の発明を更に改良することで、安価に製作できる利点を損なわずに、設計の自由度を向上させた識別装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

請求項１記載の発明は、識別体のＩＤを読み取るための識別装置であって、静電容量の変化を検出するための複数のセンサ電極と、前記複数のセンサ電極に対して隔離して設けられたグランド部と、を同一平面上に設けたセンサ面を備え、前記センサ面に前記識別体を載置したときに、前記識別体に形成された導電部が、前記センサ電極と前記グランド部との間に形成された非導電部を跨いで、前記センサ電極と前記グランド部とに同時に架かることで両者を電気的に接続するように構成されており、前記センサ電極と前記グランド部とが電気的に接続されたときの静電容量の変化を検出することで前記識別体のＩＤを識別することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の特徴点に加え、前記グランド部の静電容量の変化を検出可能であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記した請求項１又は２に記載の発明の特徴点に加え、識別体を回転させて前記センサ面に載置したときに、異なるＩＤが識別されるようにしたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、上記した請求項１〜３のいずれかに記載の発明の特徴点に加え、識別体を裏返して前記センサ面に載置したときに、異なるＩＤが識別されるようにしたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明は上記の通りであり、複数のセンサ電極とグランド部とを同一平面上に設けたセンサ面を備え、センサ面に識別体を載置したときに、識別体に形成された導電部がセンサ電極とグランド部とを電気的に接続するように構成されており、センサ電極とグランド部とが電気的に接続されたときの静電容量の変化を検出することで識別体のＩＤを識別する。

このような構成によれば、静電容量の変化を検出したセンサ電極の組み合わせによって認識パターンを識別することができるので、静電容量センサを使用して安価に識別装置を製作することができる。また、静電容量式のセンサを使用しているので、識別体の認識パターンの表面を絶縁体（紙や合成樹脂など）で覆うことができ、識別体の外観に影響を与えることなくＩＤを付与することができる。

しかも、特許文献２記載の発明とは異なり、複数のセンサ電極を電気的に接続する必要がないので、例えば１つのセンサ電極だけで静電容量の変化を検出することも可能であり、設計の自由度を向上させることができる。

また、識別体に設ける認識パターンも簡素化できる（特許文献２記載の発明のように導電部を導電線で接続する必要がない）ので、識別体を安価に製作でき、かつ、識別体の認識パターンの自由度を向上させることができる。

また、請求項２に記載の発明は上記の通りであり、グランド部の静電容量の変化を検出可能とすれば、センサ電極が静電容量の変化を誤って検出した場合でも、グランド部の静電容量の変化を見ることで誤動作を防止することができる。

また、請求項３に記載の発明は上記の通りであり、識別体を回転させてセンサ面に載置したときに、異なるＩＤが識別されるようにすれば、同一の識別体を使用して異なる動作をさせることも可能となり、玩具等のバリエーションを豊富にすることができる。

また、請求項４に記載の発明は上記の通りであり、識別体を裏返してセンサ面に載置したときに、異なるＩＤが識別されるようにすれば、同一の識別体を使用して異なる動作をさせることも可能となり、玩具等のバリエーションを豊富にすることができる。

識別装置の外観図である。（ａ）センサ面及び識別体の説明図、（ａ）センサ面に識別体を載置した状態の説明図である。識別装置の内部構造を示すブロック図である。識別体の例を示す図であって、（ａ）第１の識別体の表面図、（ｂ）第１の識別体の認識パターンを表す図、（ｃ）第２の識別体の表面図、（ｄ）第２の識別体の認識パターンを表す図、（ｅ）第３の識別体の表面図、（ｆ）第３の識別体の認識パターンを表す図、（ｇ）第４の識別体の表面図、（ｈ）第４の識別体の認識パターンを表す図である。第１の変形例を示す図であって、（ａ）識別体の表面図、（ｂ）識別体の認識パターンを表す図である。第２の変形例を示す図であって、（ａ）識別体の表面図、（ｂ）表面を上にした場合の識別体の認識パターンを表す図、（ｃ）識別体の裏面図、（ｄ）裏面を上にした場合の識別体の認識パターンを表す図である。（ａ）第３の変形例に係るセンサ面２２を示す図、（ｂ）第４の変形例に係るセンサ面２２を示す図、（ｃ）第５の変形例に係るセンサ面２２を示す図である。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。
本実施形態に係る識別システムは、図１に示すように、コマやカードなどの識別体１０と、識別体１０のＩＤを識別するための識別装置２０と、を備えている。

識別体１０には、１以上の導電部１２が形成されている。導電部１２は、互いに間隔を設けて配置された１以上の平らな導電性の部位である。これらの導電部１２は、後述するセンサ面２２に識別体１０を載置したときに、後述するセンサ電極２３のいずれかに対向するように形成されている。この導電部１２の配置（位置及び数）は、識別体１０のＩＤに対応して異なるようになっている。このように導電部１２の配置によって認識パターンを形成することで、この認識パターンが識別体１０のＩＤとして使用可能となっている。導電部１２は、導電性の材料で形成されており、後述するセンサ電極２３とグランド部２４とを電気的に接続できるようになっている。

なお、識別体１０は、例えばカード状に形成することができる。カード状の識別体１０を製作するには、例えば、導電部１２を形成したシートを２枚の表面材で挟み込むようにしてもよいし、一方の表面材の裏側に導電部１２を形成し、他方の表面材を貼り合わせるようにしてもよい。

また、識別体１０は、プラスチックなどで形成された薄いコマ（コインやメダルのようなコマ）に導電部１２を形成したシートを貼り付けて形成してもよい。このとき、導電部１２を形成したシートの表面や裏面を表面材で覆うようにしてもよい。

また、導電部１２は、導電インクなどで印刷して形成してもよいし、型抜きした導電性の薄片（アルミ箔などの金属片）を貼り付けて形成してもよい。

また、表面材は紙や合成樹脂などの絶縁体で形成すればよく、表面には任意の図柄等を配置することができる。このような表面材を使用することで、図柄を見ることで使用者が識別体１０を区別することができるとともに、導電部１２が表面材に覆われることで外部から視認できないようになっている。

識別装置２０は、図１に示すように、識別体１０を載置するためのセンサ面２２を備えている。このセンサ面２２の裏側には、図２（ａ）に示すように、静電容量の変化を検出するための複数のセンサ電極２３が配設されている。センサ面２２の表面は、紙や合成樹脂、ガラスなどの板状の絶縁体で構成されており、センサ電極２３に直接触れることができないようにセンサ電極２３を覆っている。

また、この識別装置２０は、図３に示すように、識別装置２０の作動を制御する制御手段２１と、この制御手段２１からの信号に基づいて所定の動作を行う出力部２５と、を内蔵している。

制御手段２１は、ＣＰＵ機能やＲＯＭ機能を有しており、例えば、ワンチップマイコン型の装置である。この制御手段２１は、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み込むことで、各種の制御を実行する。具体的には、本実施形態に係る制御手段２１は、前記した複数のセンサ電極２３の静電容量の変化を監視し、複数のセンサ電極２３のいずれかにおいて、予め定められた所定の閾値を超えた静電容量の変化が発生するか否かを監視する。予め定められた所定の閾値を超えた静電容量の変化を検出したら、その原因となった１または複数のセンサ電極２３を特定する。そして、特定した１または複数のセンサ電極２３の組み合わせによって、識別体１０の認識パターン（すなわちＩＤ）を識別するようになっている。

出力部２５は、例えばスピーカなどの音声出力装置である。なお、出力部２５としては、音声出力装置に限らず、ＬＥＤや液晶ディスプレイなどの視覚表示装置などでもよい。この出力部２５は、制御手段２１からの信号に従って所定の出力動作を実行する。例えば、制御手段２１が識別体１０を認識したときに、その識別体１０に応じた音声を出力部２５が出力するようになっている。

本実施形態に係る識別装置２０は、図２（ａ）に示すように、９つのセンサ電極２３を備えている。この９つのセンサ電極２３は互いに独立して設けられており、例えば人間がセンサ電極２３に触れてアースされた状態となることによって静電容量の変化が検出されるようになっている。ただし、本実施形態においては、人間がセンサ電極２３に触れることで静電容量を変化させるのではなく、センサ面２２に識別体１０の認識パターンを対面させることで、人体を介さずに静電容量の変化を検出できるようになっている。

この複数のセンサ電極２３の周囲には、センサ電極２３に対して隔離してグランド部２４が設けられている。このグランド部２４は、センサ面２２においてセンサ電極２３と同一平面上に設けられている。このグランド部２４は、複数のセンサ電極２３を囲むように設けられている。本実施形態においては、センサ電極２３の周囲を囲むように一定の幅で非導電部２６が形成されており、この非導電部２６の外側にグランド部２４が配設されている。

なお、本実施形態に係るグランド部２４は、網目状（メッシュ状）の導電材料で形成されている。例えば、センサ電極２３を配設した基板の表面に、センサ電極２３から一定間隔を空けてメッシュ状のグランドが形成されている。ただし、グランド部２４はメッシュ状に限らず、ベタ状の導電材料で形成してもよいし、線状の導電材料で形成してもよい。

また、本実施形態に係るグランド部２４は、センサ面２２に１つだけ設けられており、複数のセンサ電極２３が１つのグランド部２４を共有して使用するようになっている。このようにグランド部２４を共有して使用することで、静電容量の変化を検出しやすくするとともに、構造をシンプルにすることができる。ただし、このような態様に限らず、グランド部２４を複数設けてもよい。例えば、列ごとにグランド部２４を設けたり、センサ電極２３ごとにグランド部２４を設けたりしてもよい。

このグランド部２４とセンサ電極２３とが電気的に接続されると、センサ電極２３からグランド部２４へと電流が流れるため、静電容量の変化が発生するようになっている。

すなわち、図２（ａ）に示すように、識別体１０の導電部１２は、センサ面２２のセンサ電極２３と対応する位置に、センサ電極２３の数（９つ）を最大数として配置されている。これらの導電部１２は、図４に示すように、識別体１０ごとに異なる配置及び数となっており、このように導電部１２の配置及び数を異ならせることで認識パターンが形成されている。識別装置２０のセンサ面２２に臨むように識別体１０をセンサ面２２に載置すると、図２（ｂ）に示すように、導電部１２によって、センサ電極２３とグランド部２４とが電気的に接続される。具体的には、１つの導電部１２は、対応する１つのセンサ電極２３とグランド部２４とに同時に架かるようになっている。言い換えると、１つの導電部１２が、非導電部２６を跨いで、対応する１つのセンサ電極２３とグランド部２４とを電気的に接続するようになっている。

図３に示す例においては、Ｓ１〜Ｓ９までの９つのセンサ電極２３のうち、Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ９がグランド部２４と電気的に接続されている。このようにセンサ電極２３がグランド部２４と電気的に接続されると、センサ電極２３からグランド部２４へと電流が流れるため、これらのセンサ電極２３において静電容量の変化が発生する。このように静電容量の変化が発生したセンサ電極２３を制御手段２１が検出することで、検出したセンサ電極２３の組み合わせによって認識パターンを識別することができる。このような識別方法によれば、導電部１２の配置及び数の組み合わせの数だけＩＤを作成することができる。

なお、本実施形態においては、図３に示すように、制御手段２１はグランド部２４の静電容量の変化も検出可能となっている。このため、センサ電極２３の静電容量の変化だけをチェックするよりも確実に静電容量の変化を検出することができる。ただし、グランド部２４の静電容量の変化を検出しなくても識別体１０の認識パターンは読み込めるので、グランド部２４の静電容量のチェックは必須ではない。よって、グランド部２４の静電容量の変化はチェックせずに、センサ電極２３の静電容量の変化だけをチェックするようにしてもよい。グランド部２４の静電容量の変化をチェックしない場合には、グランド部２４は制御手段２１に接続されていなくてもよい。

本発明は、例えば図４に示すような玩具に応用することができる。この図４に示す応用例では、果物を描いたカードを識別体１０として用意し、それぞれのカードを識別装置２０のセンサ面２２に載置したときにそのカードに描かれた果物の名前が出力部２５から出音される。すなわち、図４に示すように複数の異なる種類の果物を表示するカードに、それぞれ異なる認識パターンを付与し、そのカードに応じた音声出力をするように構成できる。具体的には、図４（ａ）のカードをセンサ面２２に載置すると、図４（ｂ）に示す認識パターンが識別され、「りんご」という音声が出力部２５から出音されるように構成できる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。
図５は、識別体１０の変形例を示す図である。この図５に示す変形例においては、同一の識別体１０を回転させてセンサ面２２に載置することで、識別装置２０の識別結果が異なる（異なるＩＤが識別される）ように構成されており、識別装置２０がそれぞれの識別結果によって異なる動作を実行するようになっている。例えば、図５に示すように、表面に複数の果物の絵を表示したカードの場合、そのカードをどういった角度でセンサ面２２に載置するかによって異なる音声出力をするようにしてもよい。具体的には、りんごの絵が上にくるようにセンサ面２２に載置した場合には「りんご」と出音し、みかんの絵が上にくるようにセンサ面２２に載置した場合には「みかん」と出音し、ぶどうの絵が上にくるようにセンサ面２２に載置した場合には「ぶどう」と出音し、いちごの絵が上にくるようにセンサ面２２に載置した場合には「いちご」と出音するようにしてもよい。

図６は、識別体１０の別の変形例を示す図である。この図６に示す変形例においては、同一の前記識別体１０を裏返してセンサ面２２に載置することで、識別装置２０の識別結果が異なる（異なるＩＤが識別される）ように構成されており、識別装置２０がそれぞれの識別結果によって異なる動作を実行するようになっている。例えば、図６に示すように、表面と裏面とで異なる果物の絵を表示したカードの場合、そのカードをどちらの面を上にしてセンサ面２２に載置するかによって異なる音声出力をするようにしてもよい。具体的には、りんごの絵を上にしてセンサ面２２に載置した場合には「りんご」と出音し、みかんの絵を上にしてセンサ面２２に載置した場合には「みかん」と出音するようにしてもよい。

なお、上記した実施形態においては、カード状の識別体１０を例に説明しているが、本発明の実施形態としてはこれに限らず、例えば人形体などの立体的な識別体１０としてもよい。このような立体的な識別体１０の場合、底面部などに認識パターンを形成すればよい。このように形成すれば、例えばボードゲームなどで使用するコマを識別体１０とし、ボードゲームの盤面を識別装置２０として構成することができ、ボードゲームの盤面にコマを置くだけで、そのコマの認識パターンが読み込まれてコマに応じた音声出力等をすることも可能である。

また、識別装置２０を変身ベルト玩具とし、変身ベルト玩具に装着するメダルや鍵などを識別体１０とすれば、変身ベルト玩具に所定のメダルや鍵などを装着すると効果音が出るようにすることもできる。また、変身ベルト玩具に装着したメダルや鍵などを回転させると、別の認識パターンが読み込まれて、特別な効果音が出るようにすることもできる。

なお、センサ面２２の形状やセンサ電極２３の配置は図１に示すような正方形に限らず、目的に応じて様々な配置とすることができる。例えば、図７（ａ）に示すように、センサ面２２の形状を非対称形状にし、この非対称形状に合うように識別体１０の載置面を形成すれば、決められた方向でしか識別体１０をセットできないため、識別体１０が間違った方向でセットされることを防止できる。また、図７（ｂ）に示すように、センサ電極２３をセンサ面２２の所定の方向に偏って配置すれば、識別体１０が間違った方向でセットされた場合には認識パターンが読み込まれないようにすることができるので、例えば知育玩具などにおいて所定の方向でセットした場合にのみ認識パターンが識別されて正解音を出力するようなことも可能となる。また、図７（ｃ）に示すように、センサ電極２３を円形や円弧状に配置すれば、識別体１０を少しずつ回転させて異なる識別結果とすることができるので、例えば識別体１０を回転させることでストーリーが展開していくような玩具を製作することもできる。

以上説明したように、本実施形態によれば、複数のセンサ電極２３とグランド部２４とを同一平面上に設けたセンサ面２２を備え、センサ面２２に識別体１０を載置したときに、識別体１０に形成された導電部１２がセンサ電極２３とグランド部２４とを電気的に接続するように構成されており、センサ電極２３とグランド部２４とが電気的に接続されたときの静電容量の変化を検出することで識別体１０のＩＤを識別する。

このような構成によれば、静電容量の変化を検出したセンサ電極２３の組み合わせによって認識パターンを識別することができるので、静電容量センサを使用して安価に識別装置２０を製作することができる。また、静電容量式のセンサを使用しているので、識別体１０の認識パターンの表面を絶縁体（紙や合成樹脂など）で覆うことができ、識別体１０の外観に影響を与えることなくＩＤを付与することができる。

また、１つのセンサ電極２３だけで静電容量の変化を検出することが可能であるため、設計の自由度を向上させることができる。

また、グランド部２４の静電容量の変化を検出可能とすれば、センサ電極２３が静電容量の変化を誤って検出した場合でも、グランド部２４の静電容量の変化を見ることで誤動作を防止することができる。

また、識別体１０を回転させてセンサ面２２に載置したときに、異なるＩＤが識別されるようにすれば、同一の識別体１０を使用して異なる動作をさせることも可能となり、玩具等のバリエーションを豊富にすることができる。

また、識別体１０を裏返してセンサ面２２に載置したときに、異なるＩＤが識別されるようにすれば、同一の識別体１０を使用して異なる動作をさせることも可能となり、玩具等のバリエーションを豊富にすることができる。

１０識別体
１２導電部
２０識別装置
２１制御手段
２２センサ面
２３センサ電極
２４グランド部
２５出力部
２６非導電部

Claims

識別体のＩＤを読み取るための識別装置であって、
静電容量の変化を検出するための複数のセンサ電極と、前記複数のセンサ電極に対して隔離して設けられたグランド部と、を同一平面上に設けたセンサ面を備え、
前記センサ面に前記識別体を載置したときに、前記識別体に形成された導電部が、前記センサ電極と前記グランド部との間に形成された非導電部を跨いで、前記センサ電極と前記グランド部とに同時に架かることで両者を電気的に接続するように構成されており、
前記センサ電極と前記グランド部とが電気的に接続されたときの静電容量の変化を検出することで前記識別体のＩＤを識別することを特徴とする、識別装置。
前記グランド部の静電容量の変化を検出可能であることを特徴とする、請求項１記載の識別装置。
識別体を回転させて前記センサ面に載置したときに、異なるＩＤが識別されるようにしたことを特徴とする、請求項１又は２記載の識別装置。
識別体を裏返して前記センサ面に載置したときに、異なるＩＤが識別されるようにしたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の識別装置。