(57)【要約】【課題】対象物の数や種類を問わず、特定の対象物の種類と位置と向きとを正確に認識することが可能な対象物認識装置を提供する。【解決手段】エコー波を発信する共振タグ(例えば1,2,3…)と、共振タグを配設した対象物(例えば11a,11b)に対し、所定の周波数(例えばf1〜f8)の電磁波(例えばW1〜W8)を送信すると共に、当該電磁波を送信した際に共振タグから発信されるエコー波(例えばF1,F2,F3…)を検出する検出系９と、検出系を複数配列することにより対象物載置領域３５が構成され、当該対象物載置領域に対して部分的に重なっている対象物の占有面積に応じて増減変化するエコー波の電圧値レベルを認識する認識系２７とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エコー波を発信する共振タグと、
前記共振タグを配設した対象物に対し、所定の周波数の電磁波を送信すると共に、当該電磁波を送信した際に前記共振タグから発信されるエコー波を検出する検出系と、
前記検出系を複数配列することにより対象物載置領域が構成され、当該対象物載置領域に対して部分的に重なっている前記対象物の占有面積に応じて増減変化する前記エコー波の電圧値レベルを認識する認識系と、を備えていることを特徴とする対象物認識装置。
【請求項２】
前記検出系は、
前記電磁波の周波数が登録される周波数登録部と、
前記周波数登録部に登録された周波数の中から選択した周波数を前記対象物に対して個別に対応付けて登録する対象物対応周波数登録部と、
前記周波数登録部に登録されている周波数に基づいて、検出した前記エコー波の周波数を解析し、その解析した前記周波数と前記対象物対応周波数登録部に登録された前記対象物とを照合する解析照合部と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の対象物認識装置。
【請求項３】
前記共振タグは、複数種類有すると共に、当該複数種類の共振タグからは、互いに異なる周波数のエコー波を発信し、
前記検出系は、前記複数種類の共振タグを配設した個々の対象物に対し、所定の周波数の電磁波を送信すると共に、当該電磁波を送信した際に前記複数種類の共振タグから発信されるエコー波をそれぞれ検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の対象物認識装置。
【請求項４】
前記電磁波は、一定の送信時間間隔で送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の対象物認識装置。
【請求項５】
前記電磁波の送信を一定の送信停止時間だけ停止している間に、前記エコー波を受信することを特徴とする請求項４に記載の対象物認識装置。
【請求項６】
前記電磁波の一定の送信時間と一定の送信停止時間とを合算した時間は、１つの対象物を認識する時間よりも短いことを特徴とする請求項５に記載の対象物認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の種類と位置を認識すると共に、当該対象物の向きを認識するための技術に関し、例えばトランプ等の対象物を配布した際の配布種類と配布位置並びに配布向きを認識することが可能な対象物認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の対象物認識装置として、例えば特許文献１には、複数の対象物即ち食器に配設された共振タグと、各共振タグから発信するエコー波を検出す検出系とを構成とした装置が開示されている。この従来の装置では、各共振タグから発信された異なる種類のエコー波を検出系で検出することによって、複数の食器の中から特定の食器を認識している。
【特許文献１】特開平８−４４７９４号（段落番号００１０〜００２４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、共振タグには、インダクタンスＬと容量Ｃとから成る共振回路が構築されており、この共振回路は、ある特定周波数の電磁波が印加されると共振現象を引き起こし、印加した電磁波の周波数と同じ周波数のエコー波を発信するようになっている。従って、従来の装置のようにエコー波を検出して複数の食器の認識を行う場合、その食器の数だけ、異なる周波数のエコー波を発信する共振タグが必要となる。例えば５０種類の食器の認識を行う場合には、５０個の共振タグが必要となる。
【０００４】
この場合、各々の共振タグを共振させる電磁波の周波数も５０種類選択しなければならないが、互いに近接した帯域の周波数を選択すると、各共振タグから発信するエコー波の周波数が互いに近接したものとなる。例えば隣り合う帯域の周波数が近接していると、エコー波相互が類似したものとなり、その結果、異なる種類の食器を誤って同じものと認識してしまう場合があり得る。
数多くの食器の種類を正確に認識するためには、互いに離間した帯域の周波数を選択すれば良いが、利用可能な周波数には種々の制約があり、あまり広い帯域の周波数を無条件に利用することはできない。
従って、上述したような従来の装置では、認識可能な対象物の数や種類が制限されてしまうといった問題がある。
【０００５】
また、従来の装置では、複数の対象物の中から特定の対象物の種類を認識することはできるが、対象物の位置や向きを認識することができなかったため、その特定した対象物が複数の対象物の中にどのように位置しているのかを認識することはできなかった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するために成されており、その目的は、対象物の数や種類を問わず、特定の対象物の種類と位置と向きとを正確に認識することが可能な対象物認識装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、第１の発明は、エコー波を発信する共振タグと、共振タグを配設した対象物に対し、所定の周波数の電磁波を送信すると共に、当該電磁波を送信した際に共振タグから発信されるエコー波を検出する検出系９と、検出系を複数配列することにより対象物載置領域３５が構成され、当該対象物載置領域に対して部分的に重なっている対象物の占有面積に応じて増減変化するエコー波の電圧値レベルを認識する認識系２７とを備えている。
第１の発明によれば、共振タグから発信されるエコー波を検出する検出系を複数配列して構成される対象物載置領域に対し、部分的に重なっている対象物の占有面積に応じて増減変化するエコー波の電圧値レベルを認識することで、対象物載置領域に対する当該対象物の種類及び位置並びに向きを正確に認識することができる。
【０００８】
第２の発明において、検出系は、電磁波の周波数が登録される周波数登録部１７と、周波数登録部に登録された周波数の中から選択した周波数を対象物に対して個別に対応付けて登録する対象物対応周波数登録部２１と、周波数登録部に登録されている周波数に基づいて、検出したエコー波の周波数を解析し、その解析した周波数と対象物対応周波数登録部に登録された対象物とを照合する解析照合部２５とを備えている。
第２の発明によれば、対象物に対応付けて登録された周波数に基づいて、検出したエコー波の周波数を解析することにより、対象物載置領域上の対象物の種類を正確に認識することができる。
【０００９】
第３の発明において、共振タグは、複数種類有すると共に、当該複数種類の共振タグからは、互いに異なる周波数のエコー波を発信し、検出系は、複数種類の共振タグを配設した個々の対象物に対し、所定の周波数の電磁波を送信すると共に、当該電磁波を送信した際に複数種類の共振タグから発信されるエコー波をそれぞれ検出する。
第３の発明によれば、複数種類の共振タグから発信されるエコー波をそれぞれ検出することにより、対象物載置領域上の対象物の種類及び位置並びに向きを正確に認識することができる。
【００１０】
第１〜第３の発明において、電磁波は、一定の送信時間間隔で送信する。そして、電磁波の送信を一定の送信停止時間だけ停止している間に、前記エコー波を受信する。このとき、電磁波の一定の送信時間と一定の送信停止時間とを合算した時間は、１つの対象物を認識する時間よりも短い。
これにより、対象物載置領域上の対象物の種類及び位置並びに向きを短時間に且つ正確に認識することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、対象物の数や種類を問わず、特定の対象物の種類と位置と向きとを正確に認識することが可能な対象物認識装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態に係る対象物認識装置について、図１を参照して説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施の形態の対象物認識装置は、複数の対象物の中から特定の対象物（例えば11a,11b）の種類と位置を同時に認識することができるように構成されており、互いに異なる周波数のエコー波（例えばF1,F2,F3…）を発信する複数種類の共振タグ（例えば1,2,3…）と、各共振タグから発信したエコー波を検出する検出系９と、検出系９によって検出されたエコー波（例えばF1,F2,F3…）に基づいて、特定の対象物（例えば11a,11b）の種類と位置を同時に認識する認識系２７とを備えている。
この構成によれば、個々の対象物（例えば11a,11b）に対して２個以上の共振タグ（例えば、対象物１１ａに共振タグ1,2,3、対象物１１ｂに共振タグ1,3,7）をそれぞれ配設し、これら共振タグから発信した各エコー波（F1,F2,F3、F1,F3,F7）を検出することによって、複数の対象物の中から特定の対象物（例えば11a,11b）の種類と位置を同時に認識することができる。
各共振タグには、インダクタンスＬと容量Ｃとを含んだ共振回路１３が構築されており、この共振回路１３は、誘導リアクタンスωＬと容量リアクタンス１／ωＣとが等しくなるような周波数の電磁波（例えばW1,W2,W3,W4,W5,W6,W7,W8）を作用させて励振すると、共振現象を起こし、作用させた電磁波と同じ周波数（例えばf1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8）のエコー波（例えばF1,F2,F3,F4,F5,F6,F7,F8）を発信する。
【００１３】
検出系９には、複数の共振タグ（例えば1,2,3、1,3,7）からエコー波（F1,F2,F3、F1,F3,F7）を発信させるための電磁波（W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7,W8）を複数の対象物（11a,11b）に向けて送信する送信回路１５と、電磁波（W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7,W8）の周波数（f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8）を設定して登録する周波数登録部１７と、周波数登録部１７に登録された各々の周波数に対応した電磁波を送信回路１５から送信させる送信回路制御部１９と、周波数登録部１７に登録された周波数の中から２以上の周波数の組み合わせ（例えばf1,f2,f3、f1,f3,f7）を選択し、選択した２以上の周波数を複数の対象物（11a,11b）のそれぞれに個別に対応付けて登録する対象物対応周波数登録部２１と、送信回路１５から電磁波（W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7,W8）が送信された際に、複数の共振タグ（1,2,3、1,3,7）から発信した各エコー波（F1,F2,F3、F1,F3,F7）を受信する受信回路２３と、受信回路２３で受信した各エコー波（F1,F2,F3、F1,F3,F7）の周波数（f1,f2,f3、f1,f3,f7）を周波数登録部１７に登録されている周波数（f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8）に基づいて解析し、その解析した各周波数（f1,f2,f3、f1,f3,f7）と対象物対応周波数登録部２１に登録された複数の対象物（11a,11b）とを照合する解析照合部２５と、解析照合部２５によって解析されたエコー波の電圧値レベルを検出するレベル検出回路２９とが設けられている。
【００１４】
また、認識系２７には、解析照合部２５によって照合された照合結果に基づいて、特定の対象物の種類を認識する種類認識回路３１と、レベル検出回路２９によって検出されたエコー波（F1,F2,F3）の電圧レベル（例えばEa,Eb,Ec,Ed：図２（ｂ））に基づいて、特定の対象物（11a,11b）の位置を認識する位置認識回路３３とが設けられている。
本実施の形態では、検出系９を複数配列して構成した対象物載置領域３５に対象物（後述するトランプ11a,11b）が位置付けられる場合を想定している。この場合、各検出系９のレベル検出回路２９で検出された各エコー波の電圧値レベルに基づいて、位置認識回路３３が対象物載置領域３５上における対象物（11a,11b）の位置を認識すると同時に、各検出系９の解析照合部２５によって照合された照合結果に基づいて、種類認識回路３１が対象物載置領域３５上における対象物（11a,11b）の種類を認識する。
【００１５】
また、本実施の形態において、対象物載置領域３５としては、図１（ａ）に示すように、複数の検出系９がＸＹ方向に縦横に隣接配置されたカジノ台を想定しており、このカジノ台３５上に複数の対象物（後述するトランプ11a,11b）が配布される。具体的には、カジノ台には、各プレイヤ前面に配布領域Ａ,Ｂが規定されており、ディーラ（図示しない）から配布されたトランプ11a,11bは、これら配布領域Ａ,Ｂに所定枚数だけ配布されるようになっている。そして、配布されたトランプ11a,11bを用いてカードゲームが行われる。なお、図面には、一例として、配布領域Ａにトランプ１１ａを、また、配布領域Ｂにトランプ１１ｂを配布した状態が示されている。
【００１６】
また、本実施の形態では、複数の対象物の一例として、５４枚から成るトランプ（図面ではハートＡのトランプ１１ａ、ハート１０のトランプ１１ｂのみ示す）を想定しており、各々のトランプ（11a,11b）に対して２個以上の共振タグ（1,2,3、1,3,7）がそれぞれ配設されている。
最小数の共振タグで５４枚のトランプの種類を認識するためには、互いに異なる周波数のエコー波を発信する８個の共振タグが必要であり、その場合、各トランプには、３個の共振タグを組み合わせて（８Ｃ３＝５６）配設すれば良い。また、１１個の共振タグを用いる場合には、２個の共振タグを組み合わせて（１１Ｃ２＝５５）各トランプに配設すれば良い。なお、用いる共振タグの個数と配設する個数は、対象物の数や種類に応じて任意に設定することが可能であり、２個以上の共振タグを組み合わせることによって、電磁波の周波数の種類を最小にして、最大数の対象物の種類を認識することができる。
【００１７】
ここでは、８個の共振タグ（図面には1,2,3,7のみ示すが、実際には１〜８）を用いて５４枚から成るトランプのそれぞれに３個の共振タグを組み合わせて配設した場合を想定する。この場合、検出系９の周波数登録部１７には、８個の共振タグを励振させるための８種類の周波数（f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8）が登録される。また、対象物対応周波数登録部であるカード対応周波数登録部２１には、周波数登録部１７に登録された８種類の周波数の中から３種類の周波数が組み合わされて選択され、選択した３種類の周波数が各々のトランプに対応付けて登録される。例えばハートＡは周波数（f1,f2,f3）で対応付けられ、また、ハート１０は周波数（f1,f3,f7）で対応付けられる。この場合、３個の共振タグから発信した各エコー波の周波数が（f1,f2,f3）であれば、そのトランプはハートＡであると認識され、また、３個の共振タグから発信した各エコー波の周波数が（f1,f3,f7）であれば、そのトランプはハート１０であると認識されることになる。
【００１８】
次に、上述した構成の対象物認識装置の動作について説明する。ここでは、５４枚のトランプから２つのトランプ（ハートＡ、ハート１０）の種類を認識すると同時に、それらのトランプの位置を認識する場合を想定する。
ディーラ（図示しない）から配布領域Ａ,Ｂにトランプ11a,11bがそれぞれ配布されたとき、検出系９の送信回路１５からは、周波数登録部１７に登録された８種類の周波数（f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8）に対応した８種類の電磁波（W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7,W8）が所定のタイミングで順次送信される。このとき、２つのトランプ（ハートＡ、ハート１０）11a,11bの各共振タグ（1,2,3、1,3,7）からは、それらの共振周波数と同じ周波数の電磁波（W1,W2,W3、W1,W3,W7）が作用することによって、作用した電磁波と同じ周波数（f1,f2,f3、f1,f3,f7）のエコー波（F1,F2,F3、F1,F3,F7）が発信する。
【００１９】
このとき発信した各エコー波（F1,F2,F3、F1,F3,F7）は、検出系９の受信回路２３を介して解析照合部２５に送られた後、解析照合部２５において、各エコー波（F1,F2,F3、F1,F3,F7）の周波数（f1,f2,f3、f1,f3,f7）が周波数登録部１７に登録されている周波数（f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8）に基づいて解析され、その解析した各周波数（f1,f2,f3、f1,f3,f7）とカード対応周波数登録部２１に登録された複数の対象物（11a,11b）との照合が行われる。そして、その照合結果は、認識系２７の種類認識回路３１に送られ、解析照合部２５で解析された周波数が（f1,f2,f3）の組み合わせであれば、それに対応したカードがハートＡであると認識される。一方、解析照合部２５で解析された周波数が（f1,f3,f7）の組み合わせであれば、それに対応したカードがハート１０であると認識される。
【００２０】
また同時に位置認識が行われ、検出系９の受信回路２３を介して解析照合部２５に送られた各エコー波（F1,F2,F3、F1,F3,F7）は、レベル検出回路２９において、その各エコー波（F1,F2,F3、F1,F3,F7）の電圧値レベルが検出される。この電圧値レベルは、各エコー波によって受信回路２３に誘起する電圧値の大きさを意味しており、複数の検出系９と各対象物（11a,11b）との間の相対距離に応じて増減変化する。例えば図２（ｂ）に示すようにトランプ１１ａが４つの検出系９上に跨って位置付けられている場合、各検出系９のレベル検出回路２９では、それぞれの検出系９に部分的に重なっているトランプ１１ａの占有面積9a,9b,9c,9dに応じた電圧値Ea,Eb,Ec,Edが検出される。即ち、占有面積の大きさに比例してレベル検出回路２９で検出される電圧値Ea,Eb,Ec,Edが増減変化する。この場合、占有面積の大きさは、９ａ＞９ｂ＞９ｃ＞９ｄとなっているため、レベル検出回路２９で検出される電圧値レベルは、Ｅａ＞Ｅｂ＞Ｅｃ＞Ｅｄとなる。そして、レベル検出回路２９で検出された電圧値レベルは、認識系２７の位置認識回路３３に送られ、その電圧値レベル（Ea>Eb>Ec>Ed）に基づいて、トランプ１１ａの位置が認識される。即ち、トランプ１１ａは、図２（ｂ）に示すようなＸＹ方向に沿った向きで位置付けられていることが認識される。
同様に、図２（ｃ）に示すようにトランプ１１ｂが位置付けられた場合も、それに応じたレベル検出回路２９の電圧値レベルEa,Eb,Ec,Edに基づいて、トランプ１１ｂがＸＹ方向に対して傾斜して位置付けられていることが認識される。
【００２１】
図１（ａ）に示すようにカジノ台３５に配列された複数の検出系９には、それぞれ認識番号が割り振られており、認識系２７の位置認識回路３３は、各検出系９の認識番号からカジノ台３５上の各検出系９の位置を特定できるようになっている。この場合、位置認識回路３３は、電圧値レベル（Ea,Eb,Ec,Ed）の変化を検出したレベル検出回路２９が、どの認識番号の検出系９のものかを把握することによって、カジノ台３５上の検出系９を特定し、その特定した検出系９上にトランプ11a,11bが位置付けられているものと認識する。この結果、位置認識回路３３によってカジノ台３５上のトランプ11a,11bの位置が認識される。
具体的に説明すると、図１（ａ）に示すように、カジノ台３５の各配布領域Ａ,Ｂに配列された各検出系９は、それらの認識番号からカジノ台３５上における位置が予め特定されている。いま、配布領域Ａ,Ｂにトランプ11a,11bがそれぞれ配布されたものとすると、各トランプ11a,11bが位置付けられた各検出系９（レベル検出回路２９）の電圧値レベル（Ea,Eb,Ec,Ed）が変化するため、位置認識回路３３は、この電圧値レベルの変化に基づいて、トランプ11a,11bが配布領域Ａ,Ｂにそれぞれ位置付けられているものと認識する。
この場合、電圧値レベル（Ea,Eb,Ec,Ed）は、検出系９に部分的に重なっているトランプ11a,11bの占有面積9a,9b,9c,9dに応じて増減変化するため、それを検出することによって、配布領域Ａ,Ｂにおける各トランプ11a,11bの向きも認識されることになる。
そして、上述した各トランプ11a,11bの種類を認識する場合については、電圧値レベルが最も大きく検出された検出系９からの出力（具体的には、検出系９の解析照合部２５の照合結果）を抽出することによって、より正確に各トランプ11a,11bの種類を認識することが可能となる。
【００２２】
このようなトランプ11a,11bの種類及び位置の認識時において、８種類の電磁波（W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7,W8）の送信タイミングは、任意に設定することが可能であるが、その一例として、図２（ａ）に示すように、５μｓ間隔で電磁波（W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7,W8）を順次送信する。また、これら電磁波が送信されている間はエコー波を受信することはできないので、例えば４５μｓだけ電磁波の送信を停止する。更に、精度良く認識するために複数回（例えば２５０回）の検出を行う。かかる設定条件によれば、
（５μｓ＋４５μｓ）×８（電磁波の種類）×２５０（検出回数）＝１０−１ｍｓ
程度の時間で１つのトランプの認識を行うことができる。従って、５４枚のトランプの全てを認識したとしても、５４×１０−１ｍｓ＝５.４ｍｓ程度しかかからない。このような電磁波送信タイミングチャートにおいて、トランプ１１ａの各共振タグ（1,2,3）からのエコー波（F1,F2,F3）を検出することによって、そのトランプ１１ａの種類（ハートＡ）及び位置が短時間に且つ正確に認識され、一方、トランプ１１ｂの各共振タグ（1,3,7）からのエコー波（F1,F3,F7）を検出することによって、そのトランプ１１ｂの種類（ハート１０）及び位置が短時間に且つ正確に認識される。
【００２３】
以上、本実施の形態によれば、対象物であるトランプ（例えば11a,11b）が位置付けられた検出系９（レベル検出回路２９）の電圧値レベルの増減変化を検出することによって、対象物の種類及び位置を同時に且つ正確に認識することができる。この場合、検出系９を常時作動させておけば、例えばトランプが配布される度にリアルタイムに、その種類及び位置を認識することが可能となる。
また、本実施の形態によれば、８種類の電磁波（W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7,W8）を所定のタイミング（図１（ｃ））で送信すると共に、送信停止の間に受信したエコー波（F1,F2,F3、F1,F3,F7）の周波数（f1,f2,f3、f1,f3,f7）を分析照合することによって、短時間に且つ正確に特定の対象物（11a,11b）の種類及び位置を認識することができる。
【００２４】
更に、本実施の形態によれば、２個以上の共振タグを組み合わせたことによって、対象物の数や種類が増加した場合でも最小数の共振タグで全ての対象物の種類及び位置を認識することができる。この場合、使用する電磁波の周波数の種類を最小にすることができるため、共振タグ相互のエコー波の周波数は互いに離間したものとなる。この結果、例えば隣り合う帯域の周波数が近接することがなくなるため、エコー波相互が類似して異なる種類の対象物を誤って同じものと認識してしまうといった従来の問題を解消することが可能となる。
【００２５】
なお、上述した実施の形態では、対象物として５４枚から成るトランプを想定したが、これは一例であり、本発明を限定するものではない。対象物として、例えば、花札、製造ラインを流れる各種の構成品、書籍類、生鮮食料品など、何らかのプロセスや環境で認識されるものの全てを対象物とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は、検出系を複数配列して構成した対象物載置領域に対象物（トランプ）が位置付けられている状態を示す斜視図、（ｂ）は、本発明の一実施の形態に係る対象物認識装置の全体構成を示す図、（ｃ）は、共振タグに構築されている共振回路の構成図
【図２】（ａ）は、電磁波の送信タイミングと、エコー波の発信タイミングとの関係を示すチャート図、（ｂ）,（ｃ）は、複数の検出系に跨って対象物（トランプ）が位置付けられた状態において、各検出系で検出された各エコー波の電圧値レベルの状態を示す図。
【符号の説明】
【００２７】
1,2,3…  共振タグ
９  検出系
11a,11b  対象物
２７  認識系
３５  対象物載置領域
F1,F2,F3…  エコー波
f1〜f8  周波数
W1〜W8  電磁波
【図１】
2008176797.tif 000003
【図２】
2008176797.tif 000004