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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-24
(45)【発行日】2024-06-03
(54)【発明の名称】識別システム
(51)【国際特許分類】
A63H 33/04 20060101AFI20240527BHJP
【ＦＩ】
A63H33/04 B
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2020203598
(22)【出願日】2020-12-08
(65)【公開番号】P2022090968
(43)【公開日】2022-06-20
【審査請求日】2023-08-03
(73)【特許権者】
【識別番号】504171134
【氏名又は名称】国立大学法人 筑波大学
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100169764
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 雄一郎
(72)【発明者】
【氏名】志築 文太郎
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 圭汰
【審査官】白形 優依
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－１９０６６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２３９９９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１２２４８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】齋藤圭汰 ほか，モジュラー型パルス遅延回路に基づく３Ｄモデリングのためのインタラクティブブロック，ＷＩＳＳ ２０２０：第２８回インタラクティブシステムとソフトウェアに関するワークショップ ，日本ソフトウェア科学会インタラクティブシステムとソフトウェア研究会，2020年12月18日，pp.1-6
【文献】齋藤 圭汰 ほか，Ｄｉａｌ－Ｂ－Ｌｏｃｋｓ：ダイヤル付きブロックに基づく長さの変えられる入カインタフェース ，情報処理学会インタラクション２０２１論文集，情報処理学会，2021年03月12日，pp.557-558
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６３Ｈ ３３／００－３３／４２
Ｇ０９Ｂ １／００－ ９／５６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動信号を生成する信号生成回路と、計測回路と、を有するベースと、駆動信号入力端子と、駆動信号出力端子と、識別信号入力端子と、識別信号出力端子と、前記信号生成回路から入力される前記駆動信号に対して遅延する遅延信号を出力する遅延回路と、前記遅延回路に接続され、前記遅延信号に応じて識別信号を出力する識別回路とを有し、かつ前記ベースに電気的に接続可能、かつ取り外し可能であるように構成される識別子と、を有し、
前記遅延回路の入力端子は前記駆動信号入力端子に接続され、前記遅延回路の出力端子は前記識別回路の入力端子および前記駆動信号出力端子に接続され、前記識別回路の出力端子は前記識別信号出力端子に接続され、前記識別信号入力端子は前記識別信号出力端子に接続され、
前記ベースの前記信号生成回路の出力端子は、前記識別子の前記駆動信号入力端子に接続可能であり、前記ベースの前記計測回路の入力端子は、前記識別子の前記識別信号出力端子に接続可能であり、
前記計測回路は、前記識別回路に接続され、前記識別信号に基づき前記識別子の情報を識別する
ことを特徴とする識別システム。
【請求項2】
前記ベースに、ｎ個（ｎは２以上の整数）の前記識別子が直列に接続されており、前記ベースから数えてｉ番目（ｉは２≦ｉ≦ｎを満たす正の整数）の前記識別子の前記駆動信号入力端子は、ｉ－１番目の前記識別子の前記駆動信号出力端子に接続され、ｉ番目の前記識別子は、ｉ－１番目の前記識別子が出力する前記遅延信号に対して遅延する前記遅延信号を出力し、
ｉ番目の前記識別子の前記識別信号出力端子は、ｉ－１番目の前記識別子の前記識別信号入力端子に接続され、ｉ番目の前記識別子の前記識別回路は、ｉ－１番目の前記識別子に対して前記識別信号を出力し、
前記計測回路は、前記識別信号に基づき前記識別子の情報を識別する
ことを特徴とする請求項１に記載の識別システム。
【請求項3】
前記遅延回路による信号の遅延時間は、全ての前記識別子において一定の時間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の識別システム。
【請求項4】
前記ベースは、前記信号生成回路と前記計測回路を一組とする識別子接続部を複数有し、各々の前記識別子接続部には、前記識別子が直列に接続される、
ことを特徴とする請求項１～３にいずれか一項に記載の識別システム。
【請求項5】
更に、前記計測回路の計測結果に応じて信号を出力する出力部と、前記出力部が出力する前記信号に駆動される表示部と、を有する
ことを特徴とする請求項１～４にいずれか一項に記載の識別システム。
【請求項6】
前記識別子は物体に取り付けられ、前記識別子が複数個ある場合は、複数の前記識別子は異なる複数の物体に取り付けられることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の識別システム。
【請求項7】
前記識別子はさらにセンサ部を有し、前記識別回路は、前記センサ部に接続され、前記センサ部のセンシング結果に基づいて前記識別信号の強度を変化させる
ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の識別システム。
【請求項8】
前記遅延回路は、前記信号生成回路に接続されるＣＲ回路と、前記ＣＲ回路に接続される論理反転回路とを有することを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の識別システム。
【請求項9】
前記信号生成回路は、パルスジェネレータであり、前記識別回路は、前記論理反転回路に接続されるダイオードと前記ダイオードに接続される識別抵抗とを有し、
電流が前記識別抵抗から前記ダイオードに流れる方向が前記ダイオードの順方向であり、
前記計測回路は、電源回路と、前記電源回路に接続される基準抵抗と、前記基準抵抗の両端の電圧を計測する電圧計とを有し、かつ前記基準抵抗が前記識別抵抗に接続される
ことを特徴とする請求項８に記載の識別システム。
【請求項10】
前記信号生成回路は、パルスジェネレータであり、前記識別回路は、前記論理反転回路に接続される識別抵抗を有し、
前記計測回路は、電源回路と、前記電源回路に接続される加算回路とを有し、かつ前記加算回路が前記識別抵抗に接続される
ことを特徴とする請求項８に記載の識別システム。
【請求項11】
前記識別抵抗は固定抵抗、可変抵抗または抵抗を変化させる素子または回路であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の識別システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、識別システムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、遊戯端末装置と、該遊戯端末装置に通信ネットワークを介して接続されるサーバとで構成され、前記遊戯端末装置は、表示部及び操作検出部を備えており、前記操作検出部は、シート上での玩具ブロックの位置及び重量を検出する機能を備えており、前記サーバは、前記表示部に提示されたお手本に対する前記玩具ブロックの組み立て方を認識する組み立て方認識機能と、該組み立て方認識機能の認識結果に基づいて、前記遊戯端末装置に対して教示・指導の情報を呈示する教示・指導機能とを備えており、前記組み立て方認識機能は、前記操作検出部から得られる前記玩具ブロックの前記位置と前記重量、及び時刻のデータを抽出することによって、前記シート上に設置された複数の前記玩具ブロックの積まれた順序を認識し、出力することを特徴とする玩具ブロックシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１２－１５７５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に記載の玩具ブロックシステムは、ブロックの種類や順番を識別することができないという問題があった。一方、ブロックの種類や順番を識別する方法として、通信機能を備えたマイクロコントローラを搭載することが提案されている。
【0005】
しかしながら、ブロック積み重ねの順番を認識するために、通信機能を備えたマイクロコントローラを搭載する場合、ブロックのコストが高くなる可能性がある。そのため、多数のブロックを判別するシステムを構築するのが難しいという問題があった。また、通信機能を使用しているので、ブロックの部品が多くなる。その結果、ブロックが大型化するという問題があった。
【0006】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、通信機能を内蔵せず、かつ少ない部品でも多数識別子の順番及び種類を認識できる識別システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供している。
（１）本発明の一様態は、
駆動信号を生成する信号生成回路と、計測回路と、を有するベースと、
駆動信号入力端子と、駆動信号出力端子と、識別信号入力端子と、識別信号出力端子と、前記信号生成回路から入力される前記駆動信号に対して遅延する遅延信号を出力する遅延回路と、前記遅延回路に接続され、前記遅延信号に応じて識別信号を出力する識別回路とを有し、かつ前記ベースに電気的に接続可能、かつ取り外し可能であるように構成される識別子と、を有し、
前記遅延回路の入力端子は前記駆動信号入力端子に接続され、前記遅延回路の出力端子は前記識別回路の入力端子および前記駆動信号出力端子に接続され、前記識別回路の出力端子は前記識別信号出力端子に接続され、前記識別信号入力端子は前記識別信号出力端子に接続され、
前記ベースの前記信号生成回路の出力端子は、前記識別子の前記駆動信号入力端子に接続可能であり、前記ベースの前記計測回路の入力端子は、前記識別子の前記識別信号出力端子に接続可能であり、
前記計測回路は、前記識別回路に接続され、前記識別信号に基づき前記識別子の情報を識別する
ことを特徴とする識別システム。
（２）（１）に記載の識別システムは、前記ベースに、ｎ個（ｎは２以上の整数）の前記識別子が直列に接続されており、
前記ベースから数えてｉ番目（ｉは２≦ｉ≦ｎを満たす正の整数）の前記識別子の前記駆動信号入力端子は、ｉ－１番目の前記識別子の前記駆動信号出力端子に接続され、ｉ番目の前記識別子は、ｉ－１番目の前記識別子が出力する前記遅延信号に対して遅延する前記遅延信号を出力し、
ｉ番目の前記識別子の識別信号出力端子は、ｉ－１番目の前記識別子の前記識別信号入力端子に接続され、ｉ番目の前記識別子の前記識別回路は、ｉ－１番目の前記識別子に対して前記識別信号を出力し、
前記計測回路は、前記識別信号に基づき前記識別子の情報を識別してもよい。
（３）（１）又は（２）に記載の識別システムは、前記遅延回路による信号遅延時間は、全ての前記識別子において一定の時間であってもよい。
（４）（１）～（３）に記載の識別システムは、前記ベースは、前記信号生成回路と前記計測回路を一組とする識別子接続部を複数有し、
各々の前記識別子接続部には、前記識別子が直列に接続されてもよい。
（５）（１）～（４）に記載の識別システムは、更に、前記計測回路の計測結果に応じて信号を出力する出力部と、
前記出力部が出力する前記信号に駆動される表示部と、を有してもよい。
（６）（１）～（５）に記載の識別システムは、前記識別子は物体に取り付けられ、前記識別子が複数のある場合は、複数個の前記識別子は異なる複数の物体に取り付けられてもよい。
（７）（１）～（６）に記載の識別システムは、前記識別子はさらにセンサ部を有し、
前記識別回路は、前記センサ部に接続され、前記センサ部のセンシング結果に基づいて前記識別信号の強度を変化させてもよい。
（８）（１）～（７）のいずれか一項に記載の識別システムは、前記遅延回路は、前記信号生成回路に接続されるＣＲ回路と、前記ＣＲ回路に接続される論理反転回路とを有してもよい。
（９）（８）に記載の識別システムは、前記信号生成回路は、パルスジェネレータであり、
前記識別回路は、前記論理反転回路に接続されるダイオードと前記ダイオードに接続される識別抵抗とを有し、
電流が前記識別抵抗から前記ダイオードに流れる方向が前記ダイオードの順方向であり、
前記計測回路は、電源回路と、前記電源回路に接続される基準抵抗と、前記基準抵抗の両端の電圧を計測する電圧計とを有し、かつ前記基準抵抗が前記識別抵抗に接続されてもよい。
（１０）（８）に記載の識別システムは、前記信号生成回路は、パルスジェネレータであり、
前記識別回路は、前記論理反転回路に接続される識別抵抗を有し、
前記計測回路は、電源回路と、前記電源回路に接続される加算回路とを有し、かつ前記加算回路が前記識別抵抗に接続されてもよい。
（１１）（９）又は（１０）に記載の識別システムは、前記識別抵抗は固定抵抗、可変抵抗または抵抗を変化させる素子または回路であってもよい。
（１）本発明の一様態は、
駆動信号を生成する信号生成回路と、計測回路と、を有するベースと、
駆動信号入力端子と、駆動信号出力端子と、識別信号入力端子と、識別信号出力端子と、前記信号生成回路から入力される前記駆動信号に対して遅延する遅延信号を出力する遅延回路と、前記遅延回路に接続され、前記遅延信号に応じて識別信号を出力する識別回路とを有し、かつ前記ベースに電気的に接続可能、かつ取り外し可能であるように構成される識別子と、を有し、
前記遅延回路の入力端子は前記駆動信号入力端子に接続され、前記遅延回路の出力端子は前記識別回路の入力端子および前記駆動信号出力端子に接続され、前記識別回路の出力端子は前記識別信号出力端子に接続され、前記識別信号入力端子は前記識別信号出力端子に接続され、
前記ベースの前記信号生成回路の出力端子は、前記識別子の前記駆動信号入力端子に接続可能であり、前記ベースの前記計測回路の入力端子は、前記識別子の前記識別信号出力端子に接続可能であり、
前記計測回路は、前記識別回路に接続され、前記識別信号に基づき前記識別子の情報を識別する
ことを特徴とする識別システム。
（２）（１）に記載の識別システムは、前記ベースに、ｎ個（ｎは２以上の整数）の前記識別子が直列に接続されており、
前記ベースから数えてｉ番目（ｉは２≦ｉ≦ｎを満たす正の整数）の前記識別子の前記駆動信号入力端子は、ｉ－１番目の前記識別子の前記駆動信号出力端子に接続され、ｉ番目の前記識別子は、ｉ－１番目の前記識別子が出力する前記遅延信号に対して遅延する前記遅延信号を出力し、
ｉ番目の前記識別子の識別信号出力端子は、ｉ－１番目の前記識別子の前記識別信号入力端子に接続され、ｉ番目の前記識別子の前記識別回路は、ｉ－１番目の前記識別子に対して前記識別信号を出力し、
前記計測回路は、前記識別信号に基づき前記識別子の情報を識別してもよい。
（３）（１）又は（２）に記載の識別システムは、前記遅延回路による信号遅延時間は、全ての前記識別子において一定の時間であってもよい。
（４）（１）～（３）に記載の識別システムは、前記ベースは、前記信号生成回路と前記計測回路を一組とする識別子接続部を複数有し、
各々の前記識別子接続部には、前記識別子が直列に接続されてもよい。
（５）（１）～（４）に記載の識別システムは、更に、前記計測回路の計測結果に応じて信号を出力する出力部と、
前記出力部が出力する前記信号に駆動される表示部と、を有してもよい。
（６）（１）～（５）に記載の識別システムは、前記識別子は物体に取り付けられ、前記識別子が複数のある場合は、複数個の前記識別子は異なる複数の物体に取り付けられてもよい。
（７）（１）～（６）に記載の識別システムは、前記識別子はさらにセンサ部を有し、
前記識別回路は、前記センサ部に接続され、前記センサ部のセンシング結果に基づいて前記識別信号の強度を変化させてもよい。
（８）（１）～（７）のいずれか一項に記載の識別システムは、前記遅延回路は、前記信号生成回路に接続されるＣＲ回路と、前記ＣＲ回路に接続される論理反転回路とを有してもよい。
（９）（８）に記載の識別システムは、前記信号生成回路は、パルスジェネレータであり、
前記識別回路は、前記論理反転回路に接続されるダイオードと前記ダイオードに接続される識別抵抗とを有し、
電流が前記識別抵抗から前記ダイオードに流れる方向が前記ダイオードの順方向であり、
前記計測回路は、電源回路と、前記電源回路に接続される基準抵抗と、前記基準抵抗の両端の電圧を計測する電圧計とを有し、かつ前記基準抵抗が前記識別抵抗に接続されてもよい。
（１０）（８）に記載の識別システムは、前記信号生成回路は、パルスジェネレータであり、
前記識別回路は、前記論理反転回路に接続される識別抵抗を有し、
前記計測回路は、電源回路と、前記電源回路に接続される加算回路とを有し、かつ前記加算回路が前記識別抵抗に接続されてもよい。
（１１）（９）又は（１０）に記載の識別システムは、前記識別抵抗は固定抵抗、可変抵抗または抵抗を変化させる素子または回路であってもよい。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、通信機能を内蔵せず、かつ少ない部品でも多数識別子の順番及び種類を認識できる識別システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の第１実施形態に係る識別システムの基本構成の一例を示す図である。
【図2】本発明の第２実施形態に係る識別システムの基本構成の一例を示す図である。
【図3】本発明の第２実施形態に係る識別システムの基本構成の一例を示す図である。
【図4】本発明の第２実施形態に係る識別システムの基本構成の一例を示す図である。
【図5】本発明の第２実施形態に係る識別システムの基本構成の一例を示す図である。
【図6】本発明の第３実施形態に係る識別システムの基本構成の一例及び本発明の実施例に係るパルス遅延回路を示す図である。
【図7】本発明の第４実施形態に係る識別システムの基本構成の一例を示す図である。
【図8】本発明の第４実施形態に係る識別システムの基本構成の一例を示す図である。
【図9】本発明の第４実施形態に係る識別システムの基本構成の一例を示す図である。
【図10】本発明の実施例に係る識別システムのブロックの外観を示す図である。
【図11】本発明の実施例に係る識別システムのブロックに内蔵する部品を示す写真である。
【図12】本発明の実施例に係る識別システムのパルス測定ハードウェアに内蔵する部品を示す写真である。
【図13】本発明の実施例に係る識別システムを使用して作成した作品を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【0011】
以下に説明する「接続」とは、電気的な接続である。電気的な接続とは、電力や電気信号が伝達可能であることをいう。電気的な接続は、ケーブル、抵抗、コンデンサ、ダイオード、遮断器などの部品を介した接続であってもよい。
【0012】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る識別システム１００を図面に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態に係る識別システム１００の基本構成の一例を示す図である。図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る識別システム１００はベース２００と、第一ブロック３００と第二ブロック４００とを有する。ベース２００は、信号生成回路２１０と計測回路２２０とを有する。第一ブロック３００は、第一遅延回路３１０と、第一識別回路３２０と、第一駆動信号入力端子３３０と、第一駆動信号出力端子３４０と、第一識別信号入力端子３５０と、第一識別信号出力端子３６０とを有する。第二ブロック４００は第二遅延回路４１０と、第二識別回路４２０と、第二駆動信号入力端子４３０と、第二駆動信号出力端子４４０と、第二識別信号入力端子４５０と、第二識別信号出力端子４６０とを有する。第一ブロック３００及び第二ブロック４００がそれぞれ識別子である。なお、第一ブロック３００及び第二ブロック４００の形状はブロックに限定されない。第一駆動信号入力端子３３０、第一駆動信号出力端子３４０、第一識別信号入力端子３５０及び第一識別信号出力端子３６０がそれぞれ識別子接続部である。
まず、本発明の第１実施形態に係る識別システム１００を図面に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態に係る識別システム１００の基本構成の一例を示す図である。図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る識別システム１００はベース２００と、第一ブロック３００と第二ブロック４００とを有する。ベース２００は、信号生成回路２１０と計測回路２２０とを有する。第一ブロック３００は、第一遅延回路３１０と、第一識別回路３２０と、第一駆動信号入力端子３３０と、第一駆動信号出力端子３４０と、第一識別信号入力端子３５０と、第一識別信号出力端子３６０とを有する。第二ブロック４００は第二遅延回路４１０と、第二識別回路４２０と、第二駆動信号入力端子４３０と、第二駆動信号出力端子４４０と、第二識別信号入力端子４５０と、第二識別信号出力端子４６０とを有する。第一ブロック３００及び第二ブロック４００がそれぞれ識別子である。なお、第一ブロック３００及び第二ブロック４００の形状はブロックに限定されない。第一駆動信号入力端子３３０、第一駆動信号出力端子３４０、第一識別信号入力端子３５０及び第一識別信号出力端子３６０がそれぞれ識別子接続部である。
【0013】
第一ブロック３００はベース２００に接続している。第一ブロック３００はベース２００から取り外し可能であるように構成されている。第二ブロック４００は第一ブロック３００に接続している。第二ブロック４００は第一ブロック３００に取り外し可能であるように構成されている。第一ブロック３００及び第二ブロック４００とは同じ種類のものであってもよく、異なる種類のものであってもよい。
【0014】
（ベース）
第一ブロック３００をベース２００に置いたとき、信号生成回路２１０の入力端子は、第一駆動信号入力端子３３０に接続可能である。信号生成回路２１０は駆動信号を生成する。駆動信号として、パルス電圧及び高周波電圧が挙げられる。
第一ブロック３００をベース２００に置いたとき、信号生成回路２１０の入力端子は、第一駆動信号入力端子３３０に接続可能である。信号生成回路２１０は駆動信号を生成する。駆動信号として、パルス電圧及び高周波電圧が挙げられる。
【0015】
第一ブロック３００をベース２００に置いたとき、計測回路２２０は第一識別信号出力端子３６０に接続可能である。第一ブロック３００の上に第二ブロック４００を更に置いたとき、第一識別回路３２０及び第二識別回路４２０は、計測回路２２０に対して並列に接続している。計測回路２２０は、第一識別回路３２０及び第二識別回路４２０に生成される第一識別信号及び第二識別信号に基づき前記第一ブロック３００及び第二ブロック４００の情報を判定する。判定する情報は、ブロックの順番及び種類であってもよい。
【0016】
（第一ブロック）
第一遅延回路３１０の入力端子は第一駆動信号入力端子３３０に接続されている。第一遅延回路３１０の出力端子は、信号生成回路２１０の入力端子および第二駆動信号入力端子４３０に接続している。第一遅延回路３１０は、信号生成回路２１０から入力される駆動信号を入力される。第一遅延回路３１０は、駆動信号に対して遅延する第一遅延信号を出力する。
第一遅延回路３１０の入力端子は第一駆動信号入力端子３３０に接続されている。第一遅延回路３１０の出力端子は、信号生成回路２１０の入力端子および第二駆動信号入力端子４３０に接続している。第一遅延回路３１０は、信号生成回路２１０から入力される駆動信号を入力される。第一遅延回路３１０は、駆動信号に対して遅延する第一遅延信号を出力する。
【0017】
第一識別回路３２０の出力端子は、第一識別信号出力端子３６０に接続している。第一識別信号出力端子３６０は第一識別信号入力端子３５０に接続されている。第一識別信号入力端子３５０及び第一識別回路３２０は、第一識別信号出力端子３６０に対して並列に接続している。第一識別信号出力端子３６０は計測回路２２０に接続可能である。第一識別回路３２０は第一遅延回路３１０によって生成される第一遅延信号を入力される。第一識別回路３２０は第一遅延信号に応じて第一識別信号を出力する。第一識別信号として、パルス電圧及び高周波電圧が挙げられる。
【0018】
（第二ブロック）
第二遅延回路４１０の入力端子は、第二駆動信号入力端子に接続している。第二駆動信号入力端子４３０は第一駆動信号出力端子３４０に接続可能である。第一ブロック３００及び第二ブロック４００が接続している場合、第二遅延回路４１０は、第一遅延回路３１０から入力される第一遅延信号を入力される。第二遅延回路４１０は、第一遅延信号に対して遅延する第二遅延信号を出力する。第二識別信号が出力されるのは第一識別信号よりも後であるので、計測回路２２０で信号の計測される順番をモニタリングすることでブロックの順番を識別することができる。また、第一識別信号及び第二識別信号の強度が異なるので、計測回路２２０で信号の強度を計測することでブロックの種類を識別することができる。第二遅延信号対する第一遅延信号の遅延時間と、第一遅延信号対する駆動信号の遅延時間とは同じであることが好ましい、これにより第一ブロック３００と第二ブロック４００とが同じ種類のものである場合でも、ブロックの順番をより確実に判別することができる。
第二遅延回路４１０の入力端子は、第二駆動信号入力端子に接続している。第二駆動信号入力端子４３０は第一駆動信号出力端子３４０に接続可能である。第一ブロック３００及び第二ブロック４００が接続している場合、第二遅延回路４１０は、第一遅延回路３１０から入力される第一遅延信号を入力される。第二遅延回路４１０は、第一遅延信号に対して遅延する第二遅延信号を出力する。第二識別信号が出力されるのは第一識別信号よりも後であるので、計測回路２２０で信号の計測される順番をモニタリングすることでブロックの順番を識別することができる。また、第一識別信号及び第二識別信号の強度が異なるので、計測回路２２０で信号の強度を計測することでブロックの種類を識別することができる。第二遅延信号対する第一遅延信号の遅延時間と、第一遅延信号対する駆動信号の遅延時間とは同じであることが好ましい、これにより第一ブロック３００と第二ブロック４００とが同じ種類のものである場合でも、ブロックの順番をより確実に判別することができる。
【0019】
第二識別回路４２０の入力端子は、第二遅延回路４１０の出力端子に接続している。第二識別回路４２０の出力端子は第二識別信号出力端子に接続している。第二識別信号出力端子４６０は第二識別信号入力端子４５０に接続されている。第二識別信号入力端子４５０及び第二識別回路４２０は、第二識別信号出力端子４６０に対して並列に接続している。第二識別信号出力端子４６０は第一識別信号入力端子に接続可能である。第二識別回路４２０は第二遅延回路４１０によって生成される第二遅延信号を入力される。第二識別回路４２０は第二遅延信号に応じて第二識別信号を出力する。第二識別信号として、パルス電圧及び高周波電圧が挙げられる。
【0020】
第一ブロック３００及び第二ブロック４００とが同じ種類のものである場合は、第二識別信号は第一識別信号と同じ強度である。一方、第一ブロック３００及び第二ブロック４００とが異なる種類のものである場合は、第二識別信号は第一識別信号と異なる強度である。これにより、ブロックの種類を確実に識別することができる。
【0021】
第一識別信号が出力されている間の少なくとも一定時間において、第二識別信号は出力されないことが好ましい。また、第二識別信号が出力されている間の少なくとも一定時間において、第一識別信号は出力されない。これにより、計測回路２２０が第一識別信号と第二識別信号とを確実に判別することができる。その結果、ブロックの順番及び種類を確実に判別することができる。第一識別信号が出力されている間、第二識別信号は出力されないことがより好ましい。また、第二識別信号が出力されている間、第一識別信号は出力されないことがさらに好ましい。これにより、計測回路２２０が第一識別信号と第二識別信号とをより確実に判別することができる。
【0022】
以下において、本発明の第１実施形態に係る識別システム１００の動作の流れを説明する。
【0023】
信号生成回路２１０は、駆動信号を第一遅延回路３１０に出力する。これにより、第一遅延回路３１０を駆動させる（ステップＳ１０１）。第一遅延回路３１０は、駆動信号に対して遅延した第一遅延信号を、第一識別回路３２０及び第二遅延回路４１０に出力する（ステップＳ１０２）。第一識別回路３２０は、第一遅延信号に駆動される。第一識別回路３２０は、第一識別信号を出力する。この時、第二遅延信号に駆動されて生成される第二識別信号は、第一遅延信号に駆動されて生成する第一識別信号よりも後に出力される。そのため、第一識別信号及び第二識別信号が出力される順番により、ブロックが積まれた順番を識別することができる。この時、第一識別信号を出力されている間の少なくとも一定時間では、第二識別回路４２０は第二識別信号を出力しない。これにより、第二識別信号の強度が第一識別信号の影響を受けない。その結果、第一識別信号及び第二識別信号の強度によりブロックの種類を識別することができる（ステップＳ１０３）。計測回路２２０は、信号の強度に時間経過を検出する。この時、第二識別回路４２０は第二識別信号を出力しないので、計測回路２２０で検出される信号の強度の時間経過は、第一識別信号のものとなる（ステップＳ１０４）。
【0024】
第二遅延回路４１０は、第一遅延信号に対して遅延した第二遅延信号を、第二識別回路４２０に出力する（ステップＳ１０５）。第二識別回路４２０は、第二遅延信号に駆動される。第二識別回路４２０は、第二識別信号を出力する。第二遅延信号は第一遅延信号よりも時間的に後に出力される。そのため、第二識別信号も第一識別信号よりも時間的に後に出力される。また、第一識別信号の出力は、第二識別信号の出力が終了する前に終了している（ステップＳ１０６）。計測回路２２０は、信号の強度に時間経過を検出する。この時、第一識別回路３２０は第一識別信号を出力しないので、計測回路２２０で検出される信号の強度の時間経過は、第二識別信号のものとなる（ステップＳ１０７）。計測回路２２０が検出した信号強度の時間経過に基づき、ブロックの順番及び種類が判定される（ステップＳ１０８）。
【0025】
本発明の第１実施形態に係る識別システム１００の信号生成回路２１０は、駆動信号を一定間隔で出力し続けてもよい。駆動信号の間隔は、最初の駆動信号から計測回路２２０がベース２００から一番離れたブロックの識別信号を計測するまでの時間よりも長いことが好ましい。これにより、ブロックが新たに取り付けられた状態又は取り外された状態をリアルタイムで判別することができる。
【0026】
本発明の第１実施形態に係る識別システム１００は、ベース２００と直列に接続され、かつ取り外し可能であるように構成されｎ個のブロックとを有してよい。ただし、ｎは正の整数である。ベース２００から数えてｉ番目の前記ブロックは、ｉ－１番目のブロックが出力する遅延信号に対して遅延する遅延信号を出力する。ｉ番目のブロックの識別回路は、計測回路２２０に接続される。ｉ番目のブロックの識別回路が識別信号を出力している間の少なくとも一定時間において、ｉ番目以外の前記ブロックの識別回路は識別信号を出力しない。これにより、ブロックの順番及び種類を確実に判定することができる。ただし、ｉは２≦ｉ≦ｎを満たす正の整数である。
【0027】
ｉ－１番目のブロックが出力する遅延信号に対するｉ番目のブロックが出力する遅延信号の遅延時間は、ｉによらず一定であることが好ましい。これにより、同じ種類のブロックが連続して並んでいても、ブロックの順番及び種類を確実に判定することができる。
【0028】
上述したように、本発明の第１実施形態に係る識別システム１００は、多数ブロックの順番及び種類を識別することができる。また、ブロックが通信機能を内蔵していなくても、ブロックの順番及び種類を識別できるので、識別システム１００を小さくすることができる。
【0029】
図１に示すように、ベース２００は、信号生成回路２１０と計測回路２２０を一組とするブロック接続部を複数有してもよい。各々のブロック接続部には、ブロックが直列に接続されてもよい。
【0030】
＜第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態に係る識別システム１００Ａを図面に基づいて説明する。以下の説明において、第１実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付し、その機能に関する具体的な説明を省略する場合がある。ただし、説明の便宜上、第２実施形態の識別システム１００Ａを「識別システム１００Ａ」と称する。
続いて、本発明の第２実施形態に係る識別システム１００Ａを図面に基づいて説明する。以下の説明において、第１実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付し、その機能に関する具体的な説明を省略する場合がある。ただし、説明の便宜上、第２実施形態の識別システム１００Ａを「識別システム１００Ａ」と称する。
【0031】
図２は、第２実施形態に係る識別システム１００Ａの基本構成の一例を示す図である。図２に示すように、本発明の第２実施形態に係る識別システム１００Ａは複数のベース２００と、複数の第一ブロック３００と、複数の第二ブロック４００と、出力部５００と、表示部６００とを有する。
【0032】
出力部５００は、計測回路２２０で検出された第一識別信号及び第二識別信号の計測結果に応じた信号を出力する。出力部５００は、第一識別信号及び第二識別信号をそのまま出力してもよい。出力部５００は、第一識別信号及び第二識別信号をそれぞれ対応する別の信号に変化して出力してもよい。
【0033】
表示部６００は、出力部５００で出力される信号に駆動される。表示部６００は、入力さる信号に基づいて、情報を表示する。図２において、表示部６００はディスプレイである。図２において、ディスプレイは画像を表示する。現実のブロックの形状、色及び三次元的な並び順と、表示部６００で表示される画像の中のブロックの形状、色及び三次元的な並び順とは、同じであることが好ましい。これにより、図２に記載の識別システム１００Ａを、構造物の設計又は子供向けの遊具などに応用することができる。
【0034】
図３に示すように、出力部５００で出力される信号は、ブロックの種類及び順番に対応した命令信号であってもよい。表示部６００は、命令信号に基づいて命令を実行してもよい。表示部６００は、命令を実行した結果を表示してもよい。表示部６００は演算処理装置であってもよい。命令信号の出力を始めるスイッチ５１０を有してもよい。スイッチ５１０を作動させることで、ブロックに駆動信号が入力される。図３に記載の識別システム１００Ａは、命令が実行されるのが速い順で、左に線を引く命令ブロックと、上に線を引く命令ブロックと、前２つまでの命令ブロックの命令を繰り返す命令ブロックと、星マークを表示する命令ブロックとを有する。表示部６００は、折れ線と折れ線の先に星がある図形を表示する。
【0035】
図４に示すように、出力部５００で出力される信号は、ブロックの種類及び順番に対応した数値を入力する信号であってもよい。表示部６００は、数値を入力する信号に基づいて数値の入力を実行してもよい。表示部６００は、数値の入力することによって得られる数値列を表示してもよい。ブロックはそれぞれつまみ５２０を有する。つまみ５２０を調整することで、該当ブロックが０～６までのいずれか一つの数値を表示するように調整することができる。図４に記載の識別システム１００Ａは、命令が実行されるのが速い順で、「２」を表示するブロックと、「５」を表示するブロックと、「６」を表示するブロックとを有する。表示部６００は、「２５６」の数値列を表示する。
【0036】
図５に示すように、ブロックはセンサ部７００を更に有していてもよい。出力部５００で出力される信号は、センサ部７００のセンシング結果に応じて変化してもよい。図５において、センサ部７００は光センサである。手で光センサに入る光の強度を順番に変化させる。そして、出力部５００は、光の強度の変化及び変化の順番に応じて大きさ及び方向の情報を有する信号を出力する。表示部６００は、出力部５００から出力される信号を基に、ベクトルを表示する。図５に記載の識別システム１００Ａは、複数の出力部５００の先にそれぞれ１つ以上のブロックが接続されている。それぞれのブロックにはセンサ部７００として光センサが接続されている。手で光センサに入る光の量を減少させる。光センサは光の量の減少を検知して、識別信号出力回路で出力される識別信号の強度を変化させる。手をドラッグさせて、ブロックの光センサに入る光の量を順番に減少させると、出力部は、最初に光の量が減少したブロックから最後に光に量が減少したブロックまでのベクトルを表示する信号を表示部６００に出力する。表示部６００は、入力される信号に応じたベクトルを出力する、表示画面が切り替わる及び手の動きに合わせた図形を描画するなどの動作を表示する。
【0037】
（第３実施形態）
続いて、本発明の第３実施形態に係る識別システム１００Ｂを図面に基づいて説明する。以下の説明において、第１実施形態又は第２実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付し、その機能に関する具体的な説明を省略する場合がある。ただし、説明の便宜上、第２実施形態の識別システム１００Ｂを「識別システム１００Ｂ」と称する。
続いて、本発明の第３実施形態に係る識別システム１００Ｂを図面に基づいて説明する。以下の説明において、第１実施形態又は第２実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付し、その機能に関する具体的な説明を省略する場合がある。ただし、説明の便宜上、第２実施形態の識別システム１００Ｂを「識別システム１００Ｂ」と称する。
【0038】
図５は、本発明の第３実施形態に係る識別システム１００Ｂの構成例を示す図である。図５に示すように、本発明の第３実施形態に係る識別システム１００Ｂは、ベース２００と、第一ブロック３００と第二ブロック４００とを有する。ベース２００は、信号生成回路２１０と計測回路２２０とを有する。第一ブロック３００は、第一遅延回路３１０と第一識別回路３２０と第一駆動信号入力端子３３０と、第一駆動信号出力端子３４０と、第一識別信号入力端子３５０と、第一識別信号出力端子３６０とを有する。第二ブロック４００は第二遅延回路４１０と第二識別回路４２０と第二駆動信号入力端子４３０と、第二駆動信号出力端子４４０と、第二識別信号入力端子４５０と、第二識別信号出力端子４６０とを有する。信号生成回路２１０は、パルスジェネレータ２１１を有する。計測回路２２０は電源回路２２１と基準抵抗２２２と有する。第一遅延回路３１０は、第一コンデンサ３１１と第一抵抗３１２とを有する第一ＣＲ回路３１４と、第一シュミットトリガインバータ３１３と、を有する。第一識別回路３２０は、第一ダイオード３２１と第一識別抵抗３２２とを有する。第二遅延回路４１０は、第二コンデンサ４１１と第二抵抗４１２とを有する第二ＣＲ回路４１４と、第二シュミットトリガインバータ４１３と、を有する。第二識別回路４２０は、第二ダイオード４２１と第二識別抵抗４２２とを有する。本発明の第３実施形態に係る識別システム１００において、第一ブロック３００及び第二ブロック４００がそれぞれ識別子である。
【0039】
（パルスジェネレータ）
パルスジェネレータ２１１は、第一駆動信号入力端子３３０に接続可能である。パルスジェネレータ２１１は、第一駆動信号入力端子３３０を通じて、駆動信号を第一ＣＲ回路３１４に入力する。パルスジェネレータ２１１は駆動信号を出力するとき以外は０Ｖを出力する。駆動信号はパルス電圧であってもよい。駆動信号は二値化したＶｏｕｔ０であってもよい。駆動信号がパルス電圧である場合、パルス電圧のワンショットパルスの幅は第一コンデンサ３１１が電荷をためていない状態から充電か完了するまでの時間よりも長いことが好ましい。
パルスジェネレータ２１１は、第一駆動信号入力端子３３０に接続可能である。パルスジェネレータ２１１は、第一駆動信号入力端子３３０を通じて、駆動信号を第一ＣＲ回路３１４に入力する。パルスジェネレータ２１１は駆動信号を出力するとき以外は０Ｖを出力する。駆動信号はパルス電圧であってもよい。駆動信号は二値化したＶｏｕｔ０であってもよい。駆動信号がパルス電圧である場合、パルス電圧のワンショットパルスの幅は第一コンデンサ３１１が電荷をためていない状態から充電か完了するまでの時間よりも長いことが好ましい。
【0040】
（第一ＣＲ回路）
第一ＣＲ回路３１４の入力端子は、第一駆動信号入力端子３３０に接続されている。パルスジェネレータ２１１の入力電圧が切り替わる瞬間、第一ＣＲ回路３１４はＶｏｕｔ０を出力する。その後、第一ＣＲ回路３１４の第一コンデンサ３１１が充電するにつれて、第一ＣＲ回路３１４の出力電圧が低下する。第一コンデンサ３１１の充電が終わると、第一ＣＲ回路３１４の出力は０Ｖとなる。
第一ＣＲ回路３１４の入力端子は、第一駆動信号入力端子３３０に接続されている。パルスジェネレータ２１１の入力電圧が切り替わる瞬間、第一ＣＲ回路３１４はＶｏｕｔ０を出力する。その後、第一ＣＲ回路３１４の第一コンデンサ３１１が充電するにつれて、第一ＣＲ回路３１４の出力電圧が低下する。第一コンデンサ３１１の充電が終わると、第一ＣＲ回路３１４の出力は０Ｖとなる。
【0041】
（第一シュミットトリガインバータ）
第一シュミットトリガインバータ３１３の入力端子は第一ＣＲ回路３１４の出力端子に接続されている。第一シュミットトリガインバータ３１３の出力端子は、第一ダイオード３２１及び第二駆動信号出力端子４４０に接続されている。第一シュミットトリガインバータ３１３は、二値化したＶｏｕｔ１を出力する。二値化したＶｏｕｔ１の内、電圧が低い方の出力は０Ｖである。第一シュミットトリガインバータ３１３は、ブロックを識別するとき以外は、電圧が高い方を出力する。第一ＣＲ回路３１４からＶｏｕｔ０が入力されると、第一シュミットトリガインバータ３１３は、出力を高い方の電圧から０Ｖに切り替える。前述の構成は論理反転回路であればよい。シュミットトリガインバータ以外の論理反転回路として、ＮＯＴゲート及び反転コンパレータなどが挙げられる。
第一シュミットトリガインバータ３１３の入力端子は第一ＣＲ回路３１４の出力端子に接続されている。第一シュミットトリガインバータ３１３の出力端子は、第一ダイオード３２１及び第二駆動信号出力端子４４０に接続されている。第一シュミットトリガインバータ３１３は、二値化したＶｏｕｔ１を出力する。二値化したＶｏｕｔ１の内、電圧が低い方の出力は０Ｖである。第一シュミットトリガインバータ３１３は、ブロックを識別するとき以外は、電圧が高い方を出力する。第一ＣＲ回路３１４からＶｏｕｔ０が入力されると、第一シュミットトリガインバータ３１３は、出力を高い方の電圧から０Ｖに切り替える。前述の構成は論理反転回路であればよい。シュミットトリガインバータ以外の論理反転回路として、ＮＯＴゲート及び反転コンパレータなどが挙げられる。
【0042】
（第一ダイオード）
第一ダイオード３２１は、第一シュミットトリガインバータ３１３の出力端子に接続されている。第一ダイオード３２１から第一シュミットトリガインバータ３１３へ電流が流れる方向が第一ダイオード３２１の順方向である。
第一ダイオード３２１は、第一シュミットトリガインバータ３１３の出力端子に接続されている。第一ダイオード３２１から第一シュミットトリガインバータ３１３へ電流が流れる方向が第一ダイオード３２１の順方向である。
【0043】
（第一識別抵抗）
第一識別抵抗３２２は、第一ダイオード３２１に接続されている。第一識別抵抗３２２の第一ダイオード３２１との接続の反対側は第一識別信号出力端子３６０に接続されている。第一識別信号出力端子３６０は、第一識別信号入力端子３５０に接続されている。第一識別信号入力端子３５０および第一識別抵抗３２２は、第一識別信号出力端子３６０に対して並列に接続されている。第一識別信号出力端子３６０は基準抵抗２２２に接続可能である。第一識別抵抗３２２は、固定抵抗、可変抵抗または抵抗を変化させる素子または回路であってもよい。
第一識別抵抗３２２は、第一ダイオード３２１に接続されている。第一識別抵抗３２２の第一ダイオード３２１との接続の反対側は第一識別信号出力端子３６０に接続されている。第一識別信号出力端子３６０は、第一識別信号入力端子３５０に接続されている。第一識別信号入力端子３５０および第一識別抵抗３２２は、第一識別信号出力端子３６０に対して並列に接続されている。第一識別信号出力端子３６０は基準抵抗２２２に接続可能である。第一識別抵抗３２２は、固定抵抗、可変抵抗または抵抗を変化させる素子または回路であってもよい。
【0044】
（第二ＣＲ回路）
第二ＣＲ回路４１４は、第二駆動信号入力端子４３０に接続可能である。第二駆動信号入力端子４３０は第一駆動信号出力端子３４０に接続可能である。第一シュミットトリガインバータ３１３の入力電圧が切り替わる瞬間、第二ＣＲ回路４１４はＶｏｕｔ１を出力する。第一ＣＲ回路３１４の第一コンデンサ３１１の放電が終わると、第二ＣＲ回路４１４の出力は０Ｖとなる。
第二ＣＲ回路４１４は、第二駆動信号入力端子４３０に接続可能である。第二駆動信号入力端子４３０は第一駆動信号出力端子３４０に接続可能である。第一シュミットトリガインバータ３１３の入力電圧が切り替わる瞬間、第二ＣＲ回路４１４はＶｏｕｔ１を出力する。第一ＣＲ回路３１４の第一コンデンサ３１１の放電が終わると、第二ＣＲ回路４１４の出力は０Ｖとなる。
【0045】
（第二シュミットトリガインバータ）
第二シュミットトリガインバータ４１３の入力端子は第二ＣＲ回路４１４の出力端子に接続されている。第二シュミットトリガインバータ４１３の出力端子は、第二ダイオード４２１及び第二駆動信号出力端子４４０に接続されている。第二シュミットトリガインバータ４１３は、二値化したＶｏｕｔ２を出力する。第二シュミットトリガインバータ４１３は、ブロックを識別するとき以外は、高い方の電圧を出力する。第二ＣＲ回路４１４から入力電圧が一定以下になると、第二シュミットトリガインバータ４１３は、出力を高い方の電圧から０Ｖに切り替える。前述の構成は論理反転回路であればよい。シュミットトリガインバータ以外の論理反転回路として、ＮＯＴゲート及び反転コンパレータなどが挙げられる。
第二シュミットトリガインバータ４１３の入力端子は第二ＣＲ回路４１４の出力端子に接続されている。第二シュミットトリガインバータ４１３の出力端子は、第二ダイオード４２１及び第二駆動信号出力端子４４０に接続されている。第二シュミットトリガインバータ４１３は、二値化したＶｏｕｔ２を出力する。第二シュミットトリガインバータ４１３は、ブロックを識別するとき以外は、高い方の電圧を出力する。第二ＣＲ回路４１４から入力電圧が一定以下になると、第二シュミットトリガインバータ４１３は、出力を高い方の電圧から０Ｖに切り替える。前述の構成は論理反転回路であればよい。シュミットトリガインバータ以外の論理反転回路として、ＮＯＴゲート及び反転コンパレータなどが挙げられる。
【0046】
（第二ダイオード）
第二ダイオード４２１は、第二シュミットトリガインバータ４１３の出力端子に接続されている。第二ダイオード４２１から第二シュミットトリガインバータ４１３へ電流が流れる方向が第二ダイオード４２１の順方向である。
第二ダイオード４２１は、第二シュミットトリガインバータ４１３の出力端子に接続されている。第二ダイオード４２１から第二シュミットトリガインバータ４１３へ電流が流れる方向が第二ダイオード４２１の順方向である。
【0047】
（第二識別抵抗）
第二識別抵抗４２２は、第二ダイオード４２１に接続されている。第二識別抵抗４２２の第二ダイオード４２１との接続の反対側は第二識別信号出力端子４６０に接続されている。第二識別信号出力端子４６０は、第二識別信号入力端子４５０に接続されている。第二識別信号入力端子４５０および第二識別抵抗４２２は、第二識別信号出力端子４６０に対して並列に接続されている。第二識別信号出力端子４６０は第一識別信号入力端子３５０に接続されている。第一識別抵抗３２２と第二識別抵抗４２２は基準抵抗２２２に対して並列に接続されている。第二識別抵抗４２２は、固定抵抗、可変抵抗または抵抗を変化させる素子または回路であってもよい。
第二識別抵抗４２２は、第二ダイオード４２１に接続されている。第二識別抵抗４２２の第二ダイオード４２１との接続の反対側は第二識別信号出力端子４６０に接続されている。第二識別信号出力端子４６０は、第二識別信号入力端子４５０に接続されている。第二識別信号入力端子４５０および第二識別抵抗４２２は、第二識別信号出力端子４６０に対して並列に接続されている。第二識別信号出力端子４６０は第一識別信号入力端子３５０に接続されている。第一識別抵抗３２２と第二識別抵抗４２２は基準抵抗２２２に対して並列に接続されている。第二識別抵抗４２２は、固定抵抗、可変抵抗または抵抗を変化させる素子または回路であってもよい。
【0048】
（基準抵抗）
基準抵抗２２２は、第一識別信号出力端子３６０に接続可能である。基準抵抗２２２は、第一識別抵抗３２２と第二識別抵抗４２２に対して並列に接続可能である。基準抵抗２２２の両端の電圧は、第一識別抵抗３２２又は第二識別抵抗４２２に抵抗値によって変化する。そのため、基準抵抗２２２の両端の電圧によって第一ブロック３００及び第二ブロック４００に種類を判別することができる。基準抵抗２２２の両端の電圧は、電圧計で測定してもよい。
基準抵抗２２２は、第一識別信号出力端子３６０に接続可能である。基準抵抗２２２は、第一識別抵抗３２２と第二識別抵抗４２２に対して並列に接続可能である。基準抵抗２２２の両端の電圧は、第一識別抵抗３２２又は第二識別抵抗４２２に抵抗値によって変化する。そのため、基準抵抗２２２の両端の電圧によって第一ブロック３００及び第二ブロック４００に種類を判別することができる。基準抵抗２２２の両端の電圧は、電圧計で測定してもよい。
【0049】
（電源回路）
電源回路２２１は、基準抵抗２２２に接続されている。電源回路２２１はＶｃｃを出力する。基準抵抗２２２は、第一識別抵抗３２２と第二識別抵抗４２２に対して並列に接続している。
電源回路２２１は、基準抵抗２２２に接続されている。電源回路２２１はＶｃｃを出力する。基準抵抗２２２は、第一識別抵抗３２２と第二識別抵抗４２２に対して並列に接続している。
【0050】
ベースで、基準抵抗２２２を加算回路に置換してもよい。この場合、第一ブロック３００の第一ダイオード３２１及び第二ブロック４００の第二ダイオード４２１を省略することができる。
【0051】
（第４実施形態）
続いて、本発明の第４実施形態に係る識別システム１００Ｃを図面に基づいて説明する。以下の説明において、第１実施形態から第３実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付し、その機能に関する具体的な説明を省略する場合がある。ただし、説明の便宜上、第２実施形態の識別システム１００Ｃを「識別システム１００Ｃ」と称する。
続いて、本発明の第４実施形態に係る識別システム１００Ｃを図面に基づいて説明する。以下の説明において、第１実施形態から第３実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付し、その機能に関する具体的な説明を省略する場合がある。ただし、説明の便宜上、第２実施形態の識別システム１００Ｃを「識別システム１００Ｃ」と称する。
【0052】
図７は、本発明の第４実施形態に係る識別システム１００Ｃの基本構成の一例を示す図である。図７に示すように、第一ブロック３００は物体９１０に取り付けられてもよい。第二ブロック４００は物体９２０に取り付けられている。第一ブロック３００及び第二ブロック４００は電極テープ８１０が取り付けられている。電極テープ８１０は物体９１０及び物体９２０に脱着可能であるように取り付けられている。物体９１０の電極テープ８１０と物体９２０の電極テープ８１０とはコネクタ８２０で脱着可能であるように接続している。第一ブロック３００及び第二ブロック４００がそれぞれ識別子である。第一ブロック３００及び第二ブロック４００の形状はブロックに限定されない。
【0053】
図８は、本発明の第４実施形態に係る識別システム１００Ｃの基本構成の一例を示す図である。図８に示すように、第一ブロック３００及び第二ブロック４００を接続するために、物体９１０に導線８１０Ａを埋め込んでもよい。物体９１０と物体９２０との接続部にコネクタ８２０を埋め込んでもよい。図７及び図８において、第一ブロック３００及び第二ブロック４００は物体９１０及び物体９２０の妨げとならないように、できる限り小さく構成されることが好ましい。
【0054】
図９は、本発明の第４実施形態に係る識別システム１００Ｃの基本構成の一例を示す図である。図９に示すように、第一ブロック３００及び第二ブロック４００を取り付ける物体９１０及び物体９２０はロボットアームであってもよい。第一ブロック３００と第二ブロック４００に内蔵される抵抗は、ロボットアームの関節７００Ａの回転角度を測定するために可変抵抗でもよい。この場合でも、各ロボットアームは取り外し、取り付け可能であり、接続後のロボットアームの接続順と回転角度を正しく認識できる。
【実施例】
【0055】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用する一条件例である。本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得る。
【0056】
（種類識別）
本発明の実施例に係る識別システムは、図６のＲｒｅｆにおける電圧降下ＶＲｒｅｆを測定する。電圧降下ＶＲｒｅｆの測定結果に基づきブロックの種類を識別する。各ブロックに内蔵する種類識別抵抗Ｒｎを変えることにより、ＶＲｒｅｆが変化する。ＶＲｒｅｆは、電源電圧ＶＣＣ、ダイオードの順方向電圧Ｖｄｉｏｄｅ、基準抵抗２２２および各ブロックに内蔵する種類識別抵抗Ｒｎを用いて、以下の式で表すことができる。
ＶＲｒｅｆ＝Ｒｒｅｆ×（ＶＣＣ－Ｖｄｉｏｄｅ）／（Ｒｒｅｆ＋Ｒｎ）・・・（１）
本発明の実施例に係る識別システムは、図６のＲｒｅｆにおける電圧降下ＶＲｒｅｆを測定する。電圧降下ＶＲｒｅｆの測定結果に基づきブロックの種類を識別する。各ブロックに内蔵する種類識別抵抗Ｒｎを変えることにより、ＶＲｒｅｆが変化する。ＶＲｒｅｆは、電源電圧ＶＣＣ、ダイオードの順方向電圧Ｖｄｉｏｄｅ、基準抵抗２２２および各ブロックに内蔵する種類識別抵抗Ｒｎを用いて、以下の式で表すことができる。
ＶＲｒｅｆ＝Ｒｒｅｆ×（ＶＣＣ－Ｖｄｉｏｄｅ）／（Ｒｒｅｆ＋Ｒｎ）・・・（１）
【0057】
任意の異なる２種類の種類識別抵抗ＲｎにおけるＶＲｒｅｆの差は、測定器の分解能以上である必要がある。そのため、任意の２種類のブロックにおけるＶＲｒｅｆの差が一定かつ分解能以上となるように抵抗を選択した。また、種類識別に使用できる電圧はＶＣＣ－Ｖｄｉｏｄｅであり、その電圧を最大限使用できるようにした。以下に種類識別抵抗Ｒｎの選択式を示す。
ＶＲｒｅｆＲｎ＝ＶＣＣ－Ｖｄｉｏｄｅ・・・（２）
ｄＶ＝ＶＲｒｅｆＲｎ／Ｎ＞Ｖｒｅｓ・・・（３）
Ｒｎ＝ＶＲｒｅｆＲｎ×Ｒｒｅｆ／（ＶＲｒｅｆＲｎ－ｎ×ｄＶ）－Ｒｒｅｆ・・・（４）
ＶＲｒｅｆＲｎ＝ＶＣＣ－Ｖｄｉｏｄｅ・・・（２）
ｄＶ＝ＶＲｒｅｆＲｎ／Ｎ＞Ｖｒｅｓ・・・（３）
Ｒｎ＝ＶＲｒｅｆＲｎ×Ｒｒｅｆ／（ＶＲｒｅｆＲｎ－ｎ×ｄＶ）－Ｒｒｅｆ・・・（４）
【0058】
ここで、ＶＲｒｅｆＲｎはＲｒｅｆおよびＲｎにおける電圧降下の和、Ｎは識別したい種類数、Ｖｒｅｓは測定器の分解能、ｄＶは任意の２種類のブロックにおけるＶｒｅｆの差を表す。また、ｎはブロックの種類を表す０以上の整数である。
【0059】
（識別システムの実装）
本発明の実施例に係る識別システムは、モジュラー型パルス遅延回路を内蔵したブロックおよびパルス測定ハードウェアによって構成される。また、ハードウェアを用いた３Ｄモデリングアプリケーションを作製した。
本発明の実施例に係る識別システムは、モジュラー型パルス遅延回路を内蔵したブロックおよびパルス測定ハードウェアによって構成される。また、ハードウェアを用いた３Ｄモデリングアプリケーションを作製した。
【0060】
図１０は、本発明の実施例に係る識別システムのブロックの外観を示す図である。図１０に示すように、モジュラー型パルス遅延回路を内蔵したブロックを３０個作製した（図１０左；上面、右；底面）。図１１は、識別システムのブロックに内蔵する部品を示す図である。図１１に示すように、ブロックは、回路を入れるための箱、ブロックの上面および底面に取り付けるマグネット式電極（図１１左および中央）、およびモジュラー式パルス遅延回路（図１１右）によって構成される。
【0061】
マグネット式電極はＵＳＢケーブルに用いられているものである。また、モジュラー型パルス遅延回路において使用される素子は、コンデンサ（１００ｐＦ、エラー率５％）、抵抗器（１ＭΩ、エラー率１％および種類識別用抵抗エラー率１％）、シュミットトリガインバータ（ＴＯＳＨＩＢＡ，ＴＣ４５８４ＢＰ、６回路入り、１回路のみ使用）である。上述の素子を使用した際のブロックから出力されるパルスの幅は約０．１ｍｓであった。
【0062】
作製したブロックは、式（２）～（４）に基づき異なる８種類の抵抗を内蔵する８色のブロックに分けた。式（２）～（４）における変数にはそれぞれ、ＶＣＣ＝５Ｖ、Ｖｄｉｏｄｅ＝０．６Ｖ、Ｎ＝８、Ｒｒｅｆ＝１０ｋΩを代入した。ｎは０≦ｎ≦７を満たす整数とした計算結果に近い抵抗をＥ２４系列の抵抗から選択した。抵抗値と画面に表示する色の対応関係は以下のであった。黒色にはＲ０＝０Ω；緑色にはＲ１＝１．５ｋΩ；オレンジ色にはＲ２＝３．３ｋΩ；青色にはＲ３＝６．２ｋΩ；ピンク色にはＲ４＝１０ｋΩ；赤色にはＲ５＝１６ｋΩ；黄色にはＲ６＝３０ｋΩ及び白色にはＲ７＝６８ｋΩ。
【0063】
（パルス測定ハードウェア）
図１１は、本発明の実施例に係る識別システムのパルス測定ハードウェアに内蔵する部品を示す写真である。図１１に示すように、パルス測定ハードウェアは、多機能測定器（Ｄｉｇｉｌｅｎｔ，Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ２）、直流電源、マイクロコントローラ（Ａｒｄｕｉｎｏ Ｓｒｌ，Ａｒｄｕｉｎｏ ＵＮＯ Ｒｅｖ３）、マルチプレクサ（ＳｐａｒｋＦｕｎ，ＣＤ７４ＨＣ４０６７）及びリードリレー（ＦＵＪＩＴＳＵ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ，ＦＲＬ－６４４Ｄ０５ ／ １ＡＳ ５Ｖ）で構成した。
図１１は、本発明の実施例に係る識別システムのパルス測定ハードウェアに内蔵する部品を示す写真である。図１１に示すように、パルス測定ハードウェアは、多機能測定器（Ｄｉｇｉｌｅｎｔ，Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ２）、直流電源、マイクロコントローラ（Ａｒｄｕｉｎｏ Ｓｒｌ，Ａｒｄｕｉｎｏ ＵＮＯ Ｒｅｖ３）、マルチプレクサ（ＳｐａｒｋＦｕｎ，ＣＤ７４ＨＣ４０６７）及びリードリレー（ＦＵＪＩＴＳＵ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ，ＦＲＬ－６４４Ｄ０５ ／ １ＡＳ ５Ｖ）で構成した。
【0064】
多機能測定器は、電圧測定器およびパルスジェネレータの両方の機能を有するものを使用した。マイクロコントローラはマルチプレクサのコントロールを行うため及び５Ｖの直流電源を出力するために使用した。リードリレーは１６個を使用した。本実施例は、２０個以上のブロックを使用するので、Ａｒｄｕｉｎｏ電源の定格電流（２００ｍＡ）以上の電流を必要とした。そのため、直流安定化電源（ＫＩＫＵＳＵＩ，ＰＭＣ１８－３）（図１１右）を使用した。
【0065】
マルチプレクサを使用して、測定したいブロック列に接続されたリードリレーをオンにした。マルチプレクサを介して電圧を印加すると抵抗（約７０Ω）の影響を受けて印加電圧が減衰してしまうので、接点接触抵抗が１５０ｍΩであるリードリレーを使用した。その後、パルスジェネレータからブロック列に、パルス幅０．５ｍｓの矩形パルスを印加した。パルスの印加をトリガとし、各ブロックは順番にパルス波を出力した。システムは、サンプリング周波数２ＭＨｚにおいて電圧測定器を使用して、Ｒｒｅｆに加わる電圧を測定した。電圧測定器は８０００個の測定電圧をバッファリングしてＰＣに送信した。
【0066】
（３Ｄモデリングアプリケーション）
作製したハードウェアを用いて３Ｄモデリングを行うアプリケーションを作製した。このアプリケーションは、プログラム言語としてＰｙｔｈｏｎ３．７．６を使用した。描画ライブラリとしてＯｐｅｎＧＬ ４．６．０を用いた。アプリケーションは電圧測定器から送信された測定電圧が閾値（０．４Ｖ）以上となる時間を用いてブロックの段数を識別した。また、各ブロックにおける電圧値と設定した閾値を比較し、ブロック種類を識別した。全種類のブロックの電圧をあらかじめ測定し、その電圧を基準として±０．２Ｖを閾値とした。そして、識別結果をもとにブロックを描画した。ブロックの測定を開始して、１６箇所のブロック列を識別し、画面を更新するまでの時間は、０．３ｓであった。
作製したハードウェアを用いて３Ｄモデリングを行うアプリケーションを作製した。このアプリケーションは、プログラム言語としてＰｙｔｈｏｎ３．７．６を使用した。描画ライブラリとしてＯｐｅｎＧＬ ４．６．０を用いた。アプリケーションは電圧測定器から送信された測定電圧が閾値（０．４Ｖ）以上となる時間を用いてブロックの段数を識別した。また、各ブロックにおける電圧値と設定した閾値を比較し、ブロック種類を識別した。全種類のブロックの電圧をあらかじめ測定し、その電圧を基準として±０．２Ｖを閾値とした。そして、識別結果をもとにブロックを描画した。ブロックの測定を開始して、１６箇所のブロック列を識別し、画面を更新するまでの時間は、０．３ｓであった。
【0067】
図１２は、本発明の実施例に係る識別システムを使用して作成した作品を示す写真である。図１２に示すように、アプリケーションを用いて３つの作品を作製した。キリン（図１２左）には、２０個のブロックを使用した。花（図１２中央）には１６個のブロックを使用した。タワー（図１２右）には３０個のブロックを使用した。キリンおよび花において黒色のブロックは透明として表示した。また，タワーを作製することにより、少なくとも３０段のブロックを識別できることを確認した（図１２右）。
【0068】
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「有する」や「備える」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
【0069】
また、明細書に記載の「…部」の用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアまたはソフトウェアとして具現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで具現されてもよい。
【0070】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0071】
以上のことから、本発明によれば、通信機能を内蔵せず、かつ少ない部品でも多数識別子の順番及び種類を認識できる識別システムを提供することができるので、産業上の利用価値が高い。
【符号の説明】
【0072】
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ 識別システム
２００ ベース
３００ 第一ブロック
４００ 第二ブロック
２１０ 信号生成回路
２１１ パルスジェネレータ
２２０ 計測回路
２２１ 電源回路
２２２ 基準抵抗
３１０ 第一遅延回路
３２０ 第一識別回路
４１０ 第二遅延回路
４２０ 第二識別回路
５００ 出力部
６００ 表示部
７００ センサ部
７００Ａ 関節
８１０ 電極テープ
８１０Ａ 導線
８２０ コネクタ
９１０、９２０ 物体
２００ ベース
３００ 第一ブロック
４００ 第二ブロック
２１０ 信号生成回路
２１１ パルスジェネレータ
２２０ 計測回路
２２１ 電源回路
２２２ 基準抵抗
３１０ 第一遅延回路
３２０ 第一識別回路
４１０ 第二遅延回路
４２０ 第二識別回路
５００ 出力部
６００ 表示部
７００ センサ部
７００Ａ 関節
８１０ 電極テープ
８１０Ａ 導線
８２０ コネクタ
９１０、９２０ 物体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
