JPH0610613B2

JPH0610613B2 - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH0610613B2
Application number: JP13231687A
Authority: JP
Inventors: 義徳田口; 憲一高橋; 猛田中; 吉明友藤; 東村上
Original assignee: Wakomu KK
Current assignee: Wakomu KK
Priority date: 1987-05-28
Filing date: 1987-05-28
Publication date: 1994-02-09
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: DE3866594D1; CN88103289A; JPS63295902A; EP0292843B1; KR880014382A; US4832144A; CN1013303B; EP0292843A1

Description

【発明の詳細な説明】イ．産業上の利用分野この発明は、磁歪効果を有する磁歪伝達媒体を伝搬する
磁歪振動波を利用して、位置指示器による指示位置を検
出する位置検出装置に関する。

ロ．従来の技術磁歪伝達媒体を伝搬する磁歪振動波を利用した従来の位
置検出装置の概略が、第13図に示してある。同図に示す
ものは、本件出願人が既に提案したものである（特願昭
58-220071号）。

この位置検出装置は、鉄を多量に含むアモルファス合金
等で形成した磁歪伝達媒体１の、端部に第１コイル２を
巻装し、定常的磁場を発生する位置指示器3p,3qによっ
て指示される位置を検出するべき範囲に第２コイル４を
巻装してある。そして、第１コイル２はパルス電流発生
器５に接続し、第２コイル４は処理装置６に接続してあ
る。また、磁歪伝達媒体１の第１コイル２を巻装した側
の端面に臨んで永久磁石からなるバイアス用磁気発生器
７が設けてある。

上記第１コイル２は隣接する磁歪伝達媒体１の間で交差
し、隣接する磁歪伝達媒体１のそれぞれに対して逆方向
に巻回され、他方第２コイル４はそれぞれの磁歪伝達媒
体１に対して同方向に巻回され、かつ接続の極性が逆に
なるように直列に接続されている。これは、第１コイル
２または第２コイル４に電流を流した際に発生する磁束
の方向、あるいは一方向の磁束変化が加えられた際に第
１コイル２、第２コイル４に発生す電圧や電流の方向が
隣接する各部分またはコイル間同士で逆となり、外部か
ら加えられるノイズとしての磁束による誘導電圧、電流
あるいは外部へ放出する不要な磁束を隣接する各部分ま
たはコイル間で互いに打ち消し合わせて弱めるためであ
る。

パルス電流発生器５により第１コイル２にパルス電流を
印加すると第１コイル２で瞬時的磁場変動が発生し、磁
歪伝達媒体１の第１コイル２を巻回した部位で磁歪振動
波が発生する。この磁歪振動波は磁歪伝達媒体１固有の
伝搬速度で磁歪伝達媒体の長手方向に伝搬する。この伝
搬中において、磁歪振動波が存在する磁歪伝達媒体１の
各部位でその電気機械結合係数（機械的エネルギから電
気的エネルギ（または電気的エネルギから機械的エネル
ギ）への変換効率を示す係数）の大きさに応じて機械的
エネルギから磁気的エネルギへの変換が行なわれ、第２
コイル４に誘導電圧が発生する。

この際、磁歪伝達媒体１の任意の部位に、その電気機械
結合係数が大きくなる程度の定常的な磁場が存すると、
前記磁歪振動波が当該部位に到達したときに、第２コイ
ル４に大きな誘導電圧が発生する。第13に示すように２
つの位置指示器3p,3qにより２箇所に定常的な磁場が形
成されていると、その指示位置に対応して、第14図に示
すように２つの大きな誘導電圧V₁，V₂が発生する。指示
位置を検知するにはこの誘導電圧V₁，V₂を検出して行な
うが、、これは誘導電圧V₁，V₂が所定の電圧値（しきい
値Ｅ）を越えた時点を捕らえて行なう。

第14図において、パルス電流を第１コイル２に印加した
時点から誘導電Ｖ_１が検出されるまでの時間Ｔ_１は、磁
歪振動波が磁歪伝達媒体１の第１コイル２を巻回した位
置から位置指示器3pにより指示された位置に到達するま
での時間にほぼ等しい。したがって、この時間Ｔ_１を処
理装置６で測定し磁歪振動波の伝搬速度との積をとれ
ば、第１コイル２と位置指示器3pとの間の距離ｌ_１、即
ち位置指示器3pの指定位置（座標）を算出できる。他
方、誘導電圧Ｖ_２が検出されるまでの時間Ｔ_２から、第
１コイル２と位置指示器3qとの間の距離ｌ_２、即ち位置
指示器3qの指示位置（座標）を算出できる。

第13図に示す位置検出装置では、磁歪伝達媒体１のそれ
ぞれに巻回する第１コイル２と第２コイル４とはそれぞ
れ連続しているものであるため、２つの位置指示器3p，
3qによって得らえる誘導電圧V₁，V₂は合成されて出力さ
れる。

そのため、前記の距離l₁，l₂が近接していると、第15図
(c)に示すように、合成された誘導電圧がしきい値Ｅを
越えない場合が生じる。すなわち、距離ｌ_１に位置する
位置指示器3pによって得られる誘導電圧Ｖ_１は第15図
(a)に示すようになり、他方位置指示器3qによって得ら
れる誘導電圧Ｖ_２は第15図(b)に示すようになり、そし
てこれらの誘導電圧V₁，V₂が合成されるとそれぞれの誘
導電圧V₁,V₂の正成分と負成分とが打ち消し合ってしま
うからである。また、距離l₁，l₂が等しい場合には、２
箇所が指示されているにも拘らず、あたかも１箇所だけ
が指示されているような検出結果となる。

上述のように２つの誘導電圧V₁，V₂が合成されてしまう
不都合に鑑み、多数本の磁歪伝達媒体１に、各別に第１
コイル２を巻回するとともに各別に第２コイル４を巻回
して、各第１コイル２ごとにパルス電流を印加して、個
別に前記誘導電圧の有無とその発生までの時間を測定す
る位置検出装置がある。このような位置検出装置では、
広範囲にわたって位置検出を行なう場合には磁歪伝達媒
体の本数が多くなり、それら磁歪伝達媒体ごとにそれぞ
れ測定するため、測定に要する時間が多くなる。

そこで、この発明は、それぞれの磁歪伝達媒体ごとに誘
導電圧を測定する場合よりも少ない時間でよく、測定時
間が等しい場合にはより広範囲な位置検出を行なえるよ
うにした位置検出装置を提供することを目的としてい
る。

ニ．問題点を解決するための手段そして、上記の目的を達成するため、この発明に係る位
置検出装置は、互いにほぼ平行に配設された磁歪伝達媒
体と、該多数の磁歪伝達媒体の一端に巻回された第１コ
イルと、該多数の磁歪伝達媒体の定常的な磁場を発生す
る位置指示器により指示された位置を検出すべき範囲に
巻回された第２コイルとからなり、上記第１コイルまた
は第２コイルのいずれか一方にパルス電流を印加して第
１コイルを巻回した磁歪伝達媒体の部位もしくは位置指
示器にて指示された部位のいずれかの部位に磁歪振動波
を生起され、該生起した時点より該磁歪振動波が磁歪伝
達媒体中を伝搬し位置指示器によって指示された部位も
しくは第１コイルの巻回部位に到達して、上記第１コイ
ルまたは第２コイルのいずれか他方に発生する誘導電圧
を検出するまでの時間を測定し、該時間に基づいて上記
位置指示器によって指示された位置を検出する位置検出
装置において、上記多数の磁歪伝達媒体のうち隣接する
ものを一対として組み合わせ、該組み合わせた一対の磁
歪伝達媒体ごとに各別に上記第１コイルと第２コイルと
を巻回し、該それぞれの組ごとに上記磁歪振動波を生起
させて上記位置指示器によって指示された位置を検出す
ることを特徴とし、上記多数の磁歪伝達媒体を等間隔に
配設したこと、または上記一対に組み合わされる磁歪伝
達媒体の間隔を、異なる組に含まれて隣接している磁歪
伝達媒体の間隔よりも大きくしたことも特徴としてい
る。

ホ．作用上記隣接した一対の磁歪伝達媒体に巻回した第１コイル
にパルス電流を印加すると、第１コイルが巻回された上
記一対の磁歪伝達媒体に同時に磁歪振動波が生起し、磁
歪振動媒体を伝搬する。この磁歪振動波により上記磁歪
伝達媒体に巻回された第２コイルに誘導電圧が発生し、
上記位置指示器により定常的磁場が第２コイルに与えら
れていると、その位置に大きな誘導電圧が発生するか
ら、上記パルス電流を印加した時点からこの大きな誘導
電圧が発生するまでの時間を測定する。

第１組目の磁歪伝達媒体について上記の動作を行ない所
定の時間が経過した後、第２組目の磁歪伝達媒体につい
て同様な動作を行なう。

このように各組の磁歪伝達媒体について順次同様な動作
を行なうことにより、位置指示器で指示された位置を、
例えば多数の磁歪伝達媒体に各別に第１コイルおよび第
２コイルを巻回したものに較べて、少なくとも1/2の時
間で位置検出ができる。

ヘ．実施例以下、図示した実施例に基づいてこの発明に係る位置検
出装置を具体的に説明する。

第１図は位置検出装置の概略を示し、磁歪効果を有する
材料で作られた磁歪伝達媒体11をほぼ平行に適宜本数配
設してある。この磁歪伝達媒体11は、強磁性体であれば
どのようなものでも使用できるが、強い磁歪振動波を発
生させるために磁歪効果が大きく、また磁石を接近させ
ても磁化され難い保持力の小さな材料、例えば鉄を多量
に含むアモルファス合金等が特に望ましい。アモルファ
ス合金としては、例えばFe₆₇Co₁₈B₁₄Si₁（原子％），Fe
₈₁B_13.5Si_3.5C₂（原子％）等が使用できる。この磁歪伝
達媒体11は細長い形状をしており、その断面は長方形の
薄帯状か円形の線状が望ましく、薄帯状の場合、幅は数
mm程度、厚さは数μｍ〜数10μｍが製造も容易で、かつ
特性も良好である。アモルファス合金は製造上厚さが20
〜50μｍのものが作れるので、これを帯状あるいは線状
に切断すれば良い。本実施例では、Fe₈₁B_13.5Si_3.5C
₂（原子％）からなる幅２mm、厚さ0.02mmの磁歪伝達媒
体11を使用している。

上記磁歪伝達媒体11の一端部に第１コイル12が巻回して
ある。なお、巻回数は本実施例では１回としてあるが、
２回以上であっても構わない。この第１コイル12は瞬時
的磁場変動をコイル面に垂直に発生させて磁歪伝達媒体
11のそれぞれの巻回部位に磁歪振動波を生起させるため
のものであり、それぞれの第１コイル12は第１マルチプレクサ13を介してパルス電流発生器14に接
続してある。そして、上記第１コイル12は隣接している
一対の磁歪伝達媒体11を一組にして巻回してあり、第１
マルチプレクサ13によって選択された一対の磁歪伝達媒
体11ごとにパルス電流が印加される。したがって、磁歪
伝達媒体11は偶数本である必要があり、本実施例では８
本としてある。ここで、組み合わされた磁歪伝達媒体11
のそれぞれを組にa,b,c,dの添字を付し、さらに同一の
組の一方に添字_１を、他方に添字_２を付して11a₁，11
a₂，……，11d₂のように表し、以下これら磁歪伝達媒体
11に関連する部材についても同様とする。なお、パルス
電流発生器14は磁歪振動波を発生するに足るパルス電流
を第１コイル12に供給する。

磁歪伝達媒体11の第１コイル12を巻回した側の端面に臨
んで、例えば永久磁石からなるバイアス用磁気発生器15
が配設してあり、各磁歪伝達媒体11の第１コイル12を巻
回した部位に磁歪伝達媒体11の長手方向に平行なバイア
ス磁場を形成する。これは、少ない電流で大きな磁歪振
動波の発生を可能にするためである。すなわち、磁歪伝
達媒体11の電気機械結合係数は、例えば第２図に示すよ
うに、所定のバイアス磁場が加えられたときに最大とな
るから、このような磁気バイアスを第１コイル12を巻回
した部位に印加しておくことにより効率良く磁歪振動波
を発生させることができる。

位置が検出されるべく範囲にある磁歪伝達媒体11の部分
には、第２コイル16が巻回される。この第２コイル16も
第１コイル12と同様に、隣接する磁歪伝達媒体11を一組
として巻回してあり、第１コイル12の巻回された一対の
磁歪伝達媒体11と同じものを一組としてある。この第２
コイル16は磁歪伝達媒体11を伝搬送する磁歪振動波によ
り生じる誘導電圧を検出するためのもので、それぞれの
第２コイル16の巻き方向は全て同一であるとともに、一
組の磁歪伝達媒体11で極性が逆となる。そして、この第
２コイル16は第２マルシプレクサ17を介して処理装置18
に接続される。

処理装置18は、第１マルチプレクサ13および第２マルチ
プレクサ17の両方に信号を送出し、一組の磁歪伝達媒体
11に巻回した第１コイル12とパルス電流発生器14とを接
続させるとともに、当該一組の磁歪伝達媒体11に巻回し
た第２コイル16とこの処理装置18とを接続する。

また、第１図中、19p，19qは定常的な磁場を発生する位
置指示器で、本実施例では直径３mm、長さ５０mmの棒磁
石を使用しているが、形状は板、リング、角形等であっ
てもよく、また電磁石でも構わない。本実施例は、位置
指示器19p，19qによって指示された位置を検出するもの
である。

そして、第１コイル12は、第７図に示すような状態で前
記磁歪伝達媒体11に巻回してある。磁歪伝達媒体11は、
同図に示すように、円筒形のホルダー20に挿入されてお
り、このホルダー20に前記第２コイル16が巻回してあ
る。一方、第１コイル12は、このホルダー20、または磁
歪伝達媒体11の一端部をこのホルダー20から突出させて
この突出した部分に巻回してある。そして、所定の回数
巻回したのち、磁歪伝達媒体11の下方に巻回終端を位置
させ、この巻回終端部12uにて第１コイル12を交差させ
てある。このように磁歪伝達媒体11の下方にて交差させ
た第１コイル12の端部をプリント基板21に接続し、この
プリント基板21上にて、前述のように一組の隣接する磁
歪伝達媒体11に巻回された第１コイル12を接続し、さら
に前記第１マルチプレクサ13に接続してある。また、第
７図に示す実施例では、全ての磁歪伝達媒体11を等間隔
に配設したものとしてある。

以上により構成される磁歪伝達媒体11、第１コイル12等
を二組備え、第３図に示すように、それらを直交させて
組み合わせ、一組をＸ方向の位置検出用とし、他の一組
をＹ方向の位置検出用として二次元の位置検出装置を構
成する。いま、Ｘ方向の位置を検出する磁歪伝達媒体11
等にｘの添字を付し、Ｙ方向の位置を検出する磁歪伝達
媒体11等にｙの添字を付す。さらに、前述と同様に一対
となって組み合わされる磁歪伝達媒体11等にその組を表
すａ，ｂ，ｃ，ｄの添字を付し、その組の一方のものに
添字_１を他方のものに添字_２を付すことにより、例えば
磁歪伝達媒体11xa₁,11xa₂,…,11xd₂,11ya₁,11ya₂,…,11
yd₂のように表す。

直交させて組み合わせた磁歪伝達媒体11xと11yは、第４
図に示すように重ね合せ、非磁性体の金属からなるケー
ス22内に収容し、接着剤等で固定してある。また、バイ
アス用磁気発生器15は磁歪伝達媒体11の端面に臨むよう
にケース22の底部に固定されるが、磁歪伝達媒体11の上
方または下方や側方に並設しても構わない。そして、ケ
ース22の上部には非磁性体の金属あるいは合成樹脂等に
よって形成される蓋体23が被せてあり、この蓋体23の上
面で前記位置指示器19p，19qを動かし、位置指定操作を
行なう。

第５図は、第３図および第４図に示したＸ，Ｙ方向の位
置検出装置に対応する電気回路系の構成を示すブロック
図である。同図において、13ｘおよび13xはＸ方向およ
びＹ方向の第１コイル12x，12yにそれぞれ対応したマル
チプレクサ、14xおよび14yはＸ方向およびＹ方向用のパ
ルス電流発生器、17xおよび17yはＸ方向およびＹ方向の
第２コイル16x，16yにそれぞれ対応したマルチプレクサ
である。また、31はマイクロプロセッサ、32、33はマル
チプレクサ、34は単安定マルチバイブブレータ（モノマ
ルチ）、35はカウンタ、36はクロックパルス発生器、37
は増幅器、38はコンパレータ（比較器）であり、これら
によって処理装置18を構成してある。

以下、上述したＸおよびＹ方向の位置検出装置におい
て、２つの位置指示器19p，19qによって同時に指定され
た２つの指示位置を検出する場合の動作を説明する。

第１図をＸ方向の位置検出用のものとした場合に同図に
示すように、ケース22の蓋体23を介して、位置指示器19
pがＸ方向の第１コイル12xのコイル面中心からＸ軸方向
距離ｌpxであって磁歪伝達媒体11xa₁上に、また位置指
示器19qが第１コイル12xのコイル面中心からＸ軸方向距
離ｌqxであって磁歪伝達媒体11xc₂上にあるものとす
る。他方、Ｙ方向については、上記位置指示器19pがＹ
方向の第１コイル12yをコイル面中心からＹ軸方向距離
ｌpyであって磁歪伝達媒体11yc₂上にあり、また上記位
置指示器19qがＹ方向の第１コイル12yのコイル面中心か
らＹ軸方向距離ｌpyであって磁歪伝達媒体11yd₁上にあ
るものとする。すなわち、それぞれ位置指示器19p，19q
が電気機械係合係数が大きくなる程度の磁気を、磁歪伝
達媒体11ya₁，11yc₂，11yc₂，11yd₁に加えているものと
する。

マイクロプロセッサ31は図示しないスイッチ等の操作に
基づく測定開始の命令信号を受け取ると、ＸＹ切り換え
信号のうち、Ｘ方向を選択する切り換え信号をマルチプ
レクサ32および33に送出し、パルス電流発生器14xを選
択するとともに、第２マルチプレクサ17xを選択する。
また、ＸおよびＹ方向の各コイルのうちの第１組目のコ
イルを選択する情報を第１マルチプレクサ13x，13yと第
２マルチプレクサ17x，17yに送出し、Ｘ方向の第１組目
の第１コイル12xa₁，12xa₂および第２コイル16xa₁，16x
a₂を選択する（なお、このときＹ方向の第１コイル12ya
₁，12ya₂及び第２コイル16ya₁，16ya₂も選択されるが動
作には関係しない。）。さらに、これと同時にトリガパ
ルスをマルチプレクサ32を介してパルス電流発生器14x
に加え、Ｘ方向の第１コイル12xa₁，12xa₂にパルス電流
を印加する。また、上記トリガパルスは単安定マルチバ
イブレータ34を介してカウンタ35にも加えられてこのカ
ウンタ35をリセットし、クロックパルス発生器36より供
給されるクロックパルスの計数を開始する。クロックパ
ルス発生器36のクロックパルスのパルス繰返し周波数
は、例えば100ＭHzである。

パルス電流発生器14xが動作しパルス電流がＸ方向の第
１コイル12xa₁，12xa₂に印加されると、これら第１コイ
ル12xa₁，12xa₂で瞬時的磁場変動が発生し、このため磁
歪伝達媒体11xa₁，11xa₂の第１コイル12xa₁，12xa₂の巻
回部分で磁歪振動波が生起する。

第１コイル12xa₁にパルス電流が流れると磁場が発生す
るが、第１コイル12xa₁は巻回終端部12uで交差している
から、磁歪伝達媒体11xa₁に巻回した部分からなる円形
コイルに流れる電流の方向と、巻回終端積12uとプリン
ト基板21との間にあるコイルを流れる電流の方向とは逆
方向となる。したがって、ここに発生する磁束の方向も
逆方向となりノイズとして外部に放出する不要な磁束を
適宜に打ち消し合って弱めることになる。これは、第１
コイル12xa₂にあっても同様となり、さらに他の第１コ
イル12x，12yについても同様である。

さて、上記生起した磁歪振動波は、磁歪伝達媒体11固有
の伝搬速度（約5000m/秒）で磁歪伝達媒体11xa₁,11xa₂
の長手方向に沿って伝搬する。この伝搬中において、磁
歪伝達媒体11xa₁,11xa₂が定常的な磁場内におかれてい
る場合には、その磁束を受けて第２コイル16xa₁,16xa₂
に誘導電圧が発生する。

いま、前述のように位置指示器19pが磁歪伝達媒体11xa₁
上にあるから、この位置指示器19pで指示された位置に
ある第２コイル16xa₁に誘導電圧が発生する。この状態
を第６図(a)に示す。同図は横軸に時間ｔをとり、縦軸
に誘導電圧の変化を表したものである。第１コイル12xa
₁の巻回部分で発生した磁歪振動波が磁歪伝達媒体11xa₁
を伝搬し、位置指示器19pによりその電気機械結合係数
が大きくなる程度の定常的な磁場が存する位置に到達す
る時間に対応して、パルス状の大きな誘導電圧Ｖpxが発
生している。そして、パルス電流を第１コイル12xa₁に
加えた時点から誘導電圧Ｖpxが所定のしきい値Ｅを越え
るまでの時間Ｔpxは、磁歪振動波が磁歪伝達媒体11xa₁
の第１コイル12xa₁を設けた位置から位置指示器19pによ
り指定された位置に到達するのに必要とする時間とほぼ
等しくなる。

上記第２コイル16xa₁で発生する誘導電圧Ｖpxは第２マ
ルチプレクサ17xを介して増幅器37に送られて増幅さ
れ、次いでコンパレータ38に送出される。コンパレータ
38ではこの誘導電圧をしきい値Ｅと比較し、誘導電圧Ｖ
pxがしきい値Ｅよりも大きくなったときにカウンタ35に
ストップパルスを送出し、その計数を停止させる。これ
により、カウンタ35には第１コイル12xa₁にパルス電流
が加えられた時点から第２コイル16xa₁に発生した誘導
電圧Ｖpxが所定のしきい値Ｅを越えるまでの時間に対応
するディジタル値が得られる。また、この値は磁歪振動
波が磁歪伝達媒体11xa₁上を、第１コイル12xa₁の巻回部
位から位置指示器19pの指定位置まで、即ちＸ方向の距
離ｌpxを一定の伝搬速度で進むのに必要とする時間とな
る。マイクロプロセッサ31は、このカウンタ35の計数値
を第１のＸ方向の位置データＸ_１として読み込む。

マイクロプロセッサ31は、所定の時間が経過したのちに
第１マルチプレクサ13x，13yと第２マルチプレクサ17
x，17yとに第２組目コイルを選択する情報を送出し、Ｘ
方向の第２組目の第１コイル12xb₁,12xb₂および第２コ
イル16xb₁,16xb₂を選択する。これと同時に前述と同様
に、マルチプレクサ32および単安定マルチバイブレータ
34にトリガパルスを出力する。このトリガパルスにより
カウンタ35はリセットされ、またパルス電流発生器14x
によりＸ方向の第１コイル12xb₁,12xb₂にパルス電流が
印加され、磁歪伝達媒体11xb₁,11xb₂の第１コイル12x
b₁,12xb₂の巻回部位に磁歪振動波が生起する。

この磁歪振動波に基づいてＸ方向の第２コイル16xb₁,16
xb₂で発生する誘導電圧は、前述と同様に第２マルチプ
レクサ17xを介して増幅器37、コンパレータ38に送出さ
れ、該コンパレータ38にてしきい値Ｅと比較されるが、
ここではいずれの位置指示器も磁歪伝達媒体11xb₁,11xb
₂上に置かれていないため、しきい値Ｅを越える誘導電
圧は発生せず、従って前記ストップパルスは発生しない
から、計数値は得られない。

以下、同様にして、Ｘ方向の第１コイル12xおよび第２
コイル16xが順次切り換えられてＸ方向の各組の磁歪伝
達媒体11xごとに位置検出が行なわれる。そして、位置
指示器19qで指示された磁歪伝達媒体11xc₂を含む組に対
応する第１コイル12xc₁，12xc₂および第２コイル16x
c₁，16xc₂が選択された際には、第６図(b)に示すように
第２コイル16xc₂にしきい値Ｅを越える誘導電圧Ｖqxが
検出される。このため、第１コイル12xc₁，12xc₂にパル
ス電流が加えられた時点から磁歪振動波が位置指示器19
qの指定位置に達してしきい値Ｅを越える誘導電圧Ｖqx
が検出されるまでの時間Ｔqx、即ちＸ方向距離ｌqxに対
応するディジタル値がカウンタ35に得られる。そして、
マイクロプロセッサ31はこの時のカウンタ35の計数値を
第２のＸ方向の位置データＸ_２として読み込む。

Ｘ方向の位置検出動作が終了すると、マイクロプロセッ
サ31はＹ方向の切換信号をマルチプレクサ32，33に送出
しパルス電流発生器14yおよび第２マルチプレクサ17yを
選択し、ＸおよびＹ方向のそれぞれと組のコイルを選択
する情報を第１マルチプレクサ13x，13yと第２マルチプ
レクサ17x，17yとに順次送出するとともに、マルチプレ
クサ32および単安定マルチバイブレータ34にトリガパル
スを順次送出し、Ｙ方向の各組の磁歪伝達媒体11ya₁,11
ya₂,……,11yd₁,11yd₂ごとに、前述と同様に位置検出を
行なう。

そして、磁歪伝達媒体11yc₂を含む組に対応する第１コ
イル12yc₁,12yc₂および第２コイル16yc₁,16yc₂が選択さ
れたとき、ならびに磁歪伝達媒体11yd₁を含む組に対応
する第１コイル12yd₁,12yd₂および第２コイル16yd₁,16y
d₂が選択されたときに、第２コイル16yc₂および16yd₁の
それぞれにしきい値Ｅを越える誘導電圧が検出され、Ｙ
方向距離ｌpy，ｌqyに対応するディジタル値がカウンタ
35に得られ、マイクロプロセッサ31はこのカウンタ35の
計数値を第１および第２のＹ方向の位置データＹ₁,Y₂と
して読み込む。

上述のようにして得られたディジタル値のＸ方向の位置
データＸ₁,X₂およびＹ方向の位置データＹ₁,Y₂は、一旦
マイクロプロセッサ31内に記憶され、必要に応じて図示
しない電子計算機等に送出されるが、前述した測定開始
を示す信号が出されている間は前記測定が繰り返され、
その値が更新される。また、マイクロプロセッサ31は図
示しないスイッチ等の操作に基づくデータ入力の命令信
号を受け取ると、その時点における前記ディジタル値の
ＸおよびＹ方向の位置データＸ₁,X₂，Ｙ₁,Y₂を入力値と
して電子計算機等に送出する。以下、これを繰り返して
次々に指示される位置データを得ることができる。

この実施例では、一組となった一対の磁歪伝達媒体11で
位置指示器19pまたは19qの指示位置を検出するものであ
るため、少なくとも隣接している２本の磁歪伝達媒体11
のそれぞれに巻回された２本の第２コイル16に前記誘導
電圧が発生する。いま、磁歪伝達媒体11の長手方向と直
角の方向に位置指示器19を移動させたときの、上記誘導
電圧の最高値の変化を第９図に示す。同図の横軸は磁歪
伝達媒体11の配置を、縦軸は誘導電圧を最高値を示し、
横軸上の破線で示す円は等間隔に配設した磁歪伝達媒体
11xa₁,11xa₂,11xb₁,11xb₂のそれぞれを示し、この磁歪
伝達媒体11xa₁,11xa₂,11xb₁,11xb₂の配置に対応した誘
導電圧の最高値の変化を破線で示してある。

一対とされた磁歪伝達媒体11xa₁,11xa₂（または11xb₁,1
1xb₂）のほぼ中央に位置指示器19が位置しているときに
は、磁歪伝達媒体11xa₁,11xa₂のいずれにもほぼ等しい
位置に大きな誘導電圧が発生し、それらが合成されるか
ら最大の最高値を示し、上記中央位置からいずれかに偏
倚すると、位置指示器19に近い側の磁歪伝達媒体11では
大きいな誘導電圧が発生し、遠い側の磁歪伝達媒体11で
はそれよりも小さい誘導電圧が発生し、それらが合成さ
れた誘導電圧の最高値は中央から偏倚するに従って小さ
くなる。他方、異なる組に含まれて、かつ隣接している
磁歪伝達媒体11xa₁と11xb₁との間に位置指示器19が位置
する場合には誘導電圧の最高値はさらに小さくなり、そ
れらの磁歪伝達媒体11xa₁と11xb₁のほぼ中央部にあって
はその誘導電圧の最高値はＶｍとなる。したがって、磁
歪伝達媒体11が等間隔に配設されている場合の前記しき
い値Ｅは、Ｖｍよりも小さくしなければならない。しき
い値Ｅを小さくすると、検出すべきでない誘導電圧まで
検出してしまうから、誤動作するおそれがある。

また、検出されるべき誘導電圧の大小に大きな差がある
場合には、同一の位置に位置指示器19が位置するとして
も、第10に示すように検出されるべき誘導電圧のしきい
値Ｅを越える点がずれてしまう。すなわち、同図上実線
で示す大きな誘導電圧の場合にはＴ_１にて検出される
が、破線で示す誘導電圧の場合にはＴ_２にて検出される
から、検出される位置がずれてしまうのである。

このため、しきい値Ｅを大きくするとともに誘導電圧の
大小の差を小さくする必要がある。等間隔に磁歪伝達媒
体11を配設する場合には、その間隔を小さくすればよ
い。しかし、そのために位置検出を行なうべき範囲にあ
る磁歪伝達媒体11の本数が多くなる。

そこで、第８図に示すように、同一の組に含まれる磁歪
伝達媒体11xa₁と11xa₂との間隔を、異なる組に含まれて
隣接している磁歪伝達媒体11xa₂と11xb₁との間隔よりも
大きくする。この場合の磁歪伝達媒体11xa₁,11xa₂,11xb
₁,11xb₂の配置および誘導電圧の最高値を第９図上実線
で示す。同一の組に含まれる磁歪伝達媒体11xa₁，11xa₂
間の距離が磁歪伝達媒体11を等間隔に配設した場合より
大きくなり、かつ異なる組に含まれて隣接している磁歪
伝達媒体11xa₂，11xb₁間の距離が磁歪伝達媒体11を等間
隔に配設した場合より小さくなるから、誘導電圧の最高
値の変動幅が小さくなる。しかも、異なる組に含まれて
隣接している値歪伝達媒体11xa₂，11xb₁間の距離を小さ
くするから、この間のほぼ中央部に位置指示器19が位置
したときには等間隔に配設したときよりも磁歪伝達媒体
11に近くなり、従って発生する誘導電圧は大きくなるの
で大きなしきい値Ｅを定めることができ、誤動作を防止
できる。

なお、等間隔に磁歪伝達媒体11を配設する場合には、そ
れらの間隔が約21mmであるときにほぼ所望の精度で位置
検出を行なえる。これに対し、間隔を異ならしめる場合
には、同一の組に含まれる磁歪伝達媒体11の間隔を約32
mm、異なる組に含まれる磁歪伝達媒体11の間隔を約10mm
とすれば所望の精度で位置検出を行なうことができる。
すなわち、８本の磁歪伝達媒体11からな位置検出装置で
あれば、それらを等間隔に配設したものでは、両端に配
設された磁歪伝達媒体11間の距離はほぼ147mmとなるの
に対し、間隔を異ならしめた位置検出装置では、その間
隔はほぼ158mmとなり、僅かに広くなる。したがって、
一定の範囲を検出するものでは、磁歪伝達媒体11間の間
隔を異ならしめた位置検出装置の方が磁歪伝達媒体11の
数が少なくなる。

第11図に、本発明に係る位置検出装置の他の実施例を示
す。この実施例は、第１コイル12および第２コイル16を
さらにいつかのグループに分割し、各グループ内にある
一の組に含まれる第１コイル12および第２コイル16を同
時に選択して位置検出を行なうようにしたものである。

すなわち、第11図において、13a，13bは第１マルチプレ
クサ、17a，17bは第２マルチプレクサである。第１マル
チプレクサ13aは第１コイル12a，12bのうちのいずれか
の組とパルス電流発生器14との選択的に接続し、第１マ
ルチプレクサ13bは第１コイル12c，12dのうちのいずれ
かの組とパルス電流発生器14とを選択的に接続する。ま
た、第２マルチプレクサ17aは第２コイル16a，16bのう
ちのいずれかの組と処理装置18とを選択的に接続し、第
２マルチプレクサ17bは第２コイル16c，16dのうちいず
れかの組と処理装置18とを選択的に接続する。各マルチ
プレクサ13a，13b，17a，17bには同一の選択情報が処理
装置18より供給され、磁歪伝達媒体11a，11bと磁歪伝達
媒体11c，11dとに対して同時に位置検出を行なう。

その実施例に係る構成によれば、二組の磁歪伝達媒体11
に対する位置検出を同時に実行でき、全ての磁歪伝達媒
体11に対する位置検出を実行するために要する時間がグ
ループ分割しない実施例の場合の少なくとも1/2とな
り、さらに位置検出速度を大きくできる。

以上の説明では、第１コイル12を磁歪振動波の発生用に
供し第２コイル16を誘導電圧の検出用に供したが、第２
コイル16を磁歪振動波の発生用として第１コイル12を誘
導電圧の検出用としても構わない。この場合には位置指
示器19p，19qの直下で磁歪振動波が発生し、この磁歪振
動波が第１コイル12に達したときに発生する誘導電圧が
検出されることになる。

また、本実施例に示すものは２本の磁歪伝達媒体11を一
組として位置検出を行なうものであるため、複数の位置
指示器が同じ組に含まれる磁歪伝達媒体11の上方に同時
に位置しないものであることが望ましい。すなわち、第
12に示すような電子黒板等の消去用に使用するイレーサ
24のように一定距離を保った２つの位置指示器25p，25q
の指示位置を検出する場合に特に有効である。この場合
には、一組となって位置検出に供される磁歪伝達媒体11
の間の距離を、位置指示器25p，25q間の距離との関係で
適宜に定め、同時に同一の組の磁歪伝達媒体11上に２つ
の位置指示器25p，25qが位置しないようにする。

ト．発明の効果以上説明したように、この発明に係る位置検出装置によ
れば、隣接する一対の磁歪伝達媒体を一組として同時に
位置検出を行なえるから、各磁歪伝達媒体についてそれ
ぞれ位置検出を行うものに較べて、少なくとも1/2の時
間で指示位置の検出ができる。また、同一の時間であれ
ばより広範囲の位置検出を行なえる。

しかも、各磁歪伝達媒体についてそれぞれ位置検出を行
なうものに較べて、マルチプレクサの選択枝が少なくな
るから、部品点数を減じることができ、位置検出装置を
安価に提供できる。

さらに、同一の組に含まれる磁歪伝達媒体の間隔を、異
なる組に含まれて隣接している磁歪伝達媒体の間隔より
も大きくすることにより、誤動作を極力防止できるとと
もに、等間隔に配設したものよりも磁歪伝達媒体の数を
少なくできるから、より安価に位置検出装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る位置検出装置の概略を示す斜
視図である。第２図は、磁気バイアスと電気機械結合係
数との関係を説明する特性図である。第３図は二次元位
置出用の位置検出装置の平面図、第４図は第３図におけ
るIV−IV線に沿う断面図である。第５図は、二次元位置
検出用の位置検出装置に対応する電気回路系のブロック
図である。第６図は、磁歪伝達媒体に巻回された位置検
出用コイルに発生する誘導電圧の時間的変化を示す線図
である。第７図は磁歪伝達媒体を等間隔に配設した場合
のコイルと磁歪伝達媒体の側面図、第８図は磁歪伝達媒
体を異なる間隔に配設した場合の同じく側面図である。
第９図は、磁歪伝達媒体の長手方向と直角の方向に位置
指示器を移動させたときの、発生する誘導電圧の最高値
の変化を示す線図である。第10図は、発生する誘導電圧
の大小により生じる位置検出のずれを説明するための、
誘導電圧の時間的変化を示す線図である。第11図はこの発明に係る位置検出装置の他の実施例を示
したもので、第１図に相当する斜視図である。第12図は、この発明に係る位置検出装置に用いられるに
適したものとして例示したイレーサの斜視図である。第13図は従来の位置検出装置の概略を示すもので、第１
図に相当する斜視図である。第14図および第15図は、従
来の位置検出装置における誘導電圧の時間的変化を示す
線図で、２つの位置指示器が、第14図では磁歪電圧媒体
に沿う方向の長さが比較的離隔している場合を、第15図
は同じく近接している場合を示す。 11……磁歪電圧媒体、12……第１コイル 13……第１マルチプレクサ 14……パルス電流発生器 15……バイアス用磁気発生器 17……第２マルチプレクサ 18……処理装置、19p,19q……位置指示器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者友藤吉明埼玉県北葛飾郡鷲宮町桜田５丁目23番４株式会社ワコム内 (72)発明者村上東埼玉県北葛飾郡鷲宮町桜田５丁目23番４株式会社ワコム内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いにほぼ平行に配設された磁歪伝達媒体
と、該多数の磁歪伝達媒体の一端に巻回された第１コイ
ルと、該多数の磁歪伝達媒体の定常的な磁場を発生する
位置指示器により指示された位置を検出すべき範囲に巻
回された第２コイルとからなり、上記第１コイルまたは
第２コイルのいずれか一方にパルス電流を印加して第１
コイルを巻回した磁歪伝達媒体の部位もしくは位置指示
器にて指示された部位のいずれかの部位に磁歪振動波を
生起させ、該生起した時点より該磁歪振動波が磁歪伝達
媒体中を伝搬し位置指示器によって指示された部位もし
くは第１コイルの巻回部位に到達して、上記第１コイル
または第２コイルのいずれか他方に発生する誘導電圧を
検出するまでの時間を測定し、該時間に基づいて上記位
置指示器によって指示された位置を検出する位置検出装
置において、上記多数の磁歪伝達媒体のうち隣接するものを一対とし
て組み合わせ、該組み合わせた一対の磁歪伝達媒体ごと
に各別に上記第１コイルと第２コイルとを巻回し、該そ
れぞれの組ごとに上記磁歪振動波を生起させて上記位置
指示器によって指示された位置を検出することを特徴と
する位置検出装置。
【請求項２】上記多数の磁歪伝達媒体を等間隔に配設し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の位置
検出装置。
【請求項３】上記一対に組み合わされる磁歪伝達媒体の
間隔を、異なる組に含まれて隣接している磁歪伝達媒体
の間隔よりも大きくしたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の位置検出装置。