JPS63295902A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、位置指示器にょる指示位置を検
出する位置検出装置に関する。

口、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図に示しである。同図に示
すものは１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３Ｐｔ３Ｑに
よって指示される位置を検出すべき範囲に第２コイル４
を巻装しである。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に接続しである。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が設けである。

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に発生する電圧や電流の方向
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図に示すよう
に２つの位置指示器３Ｐｔ３９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Ｖよ、ｖ２が
発生する。指示位置を検知するにはこの誘導電圧Ｖ工ｔ
　Ｖ２を検出して行なうが、これは誘導電圧Ｖ、、Ｖ、
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
た時点から誘導電圧Ｖ、が検出されるまでの時間Ｔ１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３ρ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
１１、即ち位置指示器３ｐの指定位置（座＃ｊりを算出
できる。

他方、誘導電圧ｖ２　が検出されるまでの時間Ｔ２から
、第１コイル２と位置指示器３９との間の距離１２、即
ち位置指示器３９の指示位置（座標）を算出できる。

第１ゴ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３
Ｐｗ　３Ｑによって得られる誘導電圧Ｖ、、Ｖ、は合成
されて出力される。

そのため、前記の距離１□ｔ　Ｌ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ユに
位置する位置指示Ｗ３ｐによって得られる誘導電圧Ｖ工
は第１５図（ａ）に示すようになり、他方位置指示器３
９によって得られる誘導電圧ｖ２は第１５図（ｂ）に示
すようになり、そしてこれらの誘導電圧Ｖ、、Ｖ２が合
成されるとそれぞれの誘導電圧Ｖ１．Ｖ、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６また、距離
１’、、１゜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Ｖ□、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、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＜、［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
。

二０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コイルの右同部位に到達して、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当間隔に
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１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粗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粗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１
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。

へ、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
配設しである。この磁歪伝達媒体１１は１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Ｆｅ、、Ｃｏ、、Ｂ１４Ｓ
ｉ、（原子％）　、Ｆｅ、、Ｂ１３．ｓＳｉ、、、Ｃ２
（ｇ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ｍ程度、厚さ
は数−〜数１０ｔ１ｍ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２０〜５０−
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、ＦｅｍｔＢｘｘ、５Ｓｉ３．
ｓＣｚ　（原子％）からなる輻２ｍ、厚さ０．０２１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
しである。なお、巻回数は本実施例では１回としである
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に接続しである。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１
３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本としであ
る。ここで１組み合わされた磁歪伝達媒体１１のそれぞ
れの組にａＩｂｔＱｔｄの添字を付し、さらに同一の組
の一方に添字、を、他方に添字、を付してｌｌａ、、　
ｌｌａ、、−・＝、ｌｉｄ。

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１
４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１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１゛１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き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で
ある。この第２コイル１６は磁歪伝達媒体１１を伝搬す
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、−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マルチプレク
サ１７を介して処理装＠１８に接続される。

処理装［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、−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−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１１８
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３■、長さ５０
ｍの電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０本実施例
は１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に巻回しである。磁歪伝達媒体１
１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
巻回しである。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である。

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を交差させである。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に接続しである。また、第７図に示す実
施例では、全ての磁歪伝達媒体１１を当間隔に配設した
ものとしである。

以上により構成される磁歪伝達媒体１１、第１コイル１
２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、−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、を他方のものに添字２を付すことに
より１例えば磁歪伝達媒体１１ｘａ１，１ｌｘａ、、・
・・。

１１ｘｄ、　、　１ｌｙａ１．１ｌｙａ、　、　−、１
ｌｙｄ、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、非磁性体め金属からな
るケース２２内に収容し、接着剤等で固定しである。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１３ｙ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を構成しである。

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１９Ｐ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１ｐｘであって磁歪伝達媒体１１ｘａｘ
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１ｑｘであって磁歪伝達媒体
１１ｘｃ、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
のコイル面中心からＹ軸方向距離ｉｐｙであって磁歪伝
達媒体１１ｙｃ、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ｉｑｙであって磁歪伝達媒体１１ｙｄ、上にある
ものとする。すなわち、それぞれ位置指示器１９ｐ、　
１９ｑが電気機械結合係数が大きくなる程度の磁気を、
磁歪伝達媒体１１ｘａ１゜１１ｙｃ、　、　１ｌｘｃ、
　、　１ｌｙｄ１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は取ると、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１
４ｘ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粗目のコイルを選択する情報を第２マルチプレクサ１
７ｘ、　１３ｙと第２マルチプレクサ１７ｘ、　１７ｙ
に送出し、Ｘ方向の第１粗目の第１コイル１２ｘａ１．
１２ｘａ２および第２コイル１６ｘａ□、　１６ｘａ、
を選択する（なお、このときＹ方向の第１コイル１２ｙ
ａ、、　１２ｙａ、及び第２コイル１６ｙａ１゜１６ｙ
ａ、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ブレ、フサ
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１２ｘａ、、　１２ｘａ、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１２ｘａ、、　１２ｘａ、に印加されると、
これら第１コイル１２ｘａ、　、　１２ｘａ、で瞬時的
磁場変動が発生し、このため磁歪伝達媒体ｊｌｘａ１．
１ｌｘａ、の第１コイル１２ｘａユ、　１２ｘａ、の巻
回部分で磁歪振動波が生起する。

第１コイル１２ｘａ工にパルス電流が流れると磁場が発
生するが、第１コイル１２ｘａ、は巻回終端部１２ｕで
交差しているから、磁歪伝達媒体１１ｘａユに巻回した
部分からなる円形コイルに流れる電流の方向と、巻回終
端部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ｌ　２ｘａｚ　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５０００　ｍ　／秒）で磁歪伝達媒体
１１ｘａ１．１ｌｘａ、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１１ｘａ１．１ｌｘ
ａ。

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１６ｘａ、、　１６ｘａ、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１
１ｘａ、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ｌ　２ｘａ、の巻回部分で発生した磁歪
振動波が磁歪伝達媒体１１ｘａ、を伝搬し１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１１ｘａｘの第
１コイル１２ｘａ１　を設けた位置から位置指示器１９
ｐ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１６ｘａＬ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Ｖｐｘ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
１２ｘａ、にパルス電流が加えられた時点から第２コイ
ル１６ｘａｔ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１１ｘ
ａ、上を。

第１コイルｌ　２ｘａユの巻回部位から位置指示器１９
ｐの指定位置まで、即ちＸ方向の距離１ｐｘ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工として読み込む。

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Ｌ７ｘ、　１７ｙとに第２組員コイルを選択する
情報を送出し、Ｘ方向の第２粗目の第１コイル１２ｘｂ
、　、　１２ｘｂ２および第２コイル１６ｘｂ１．１６
ｘｂ、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Ｌ４ｘ
によりＸ方向の第１コイル１２ｘｂ□、−１２ｘｂ、に
パルス電流が印加され、磁歪伝達媒体１１ｘｂ□、　１
１ｘｂ＊の第１コイル１２ｘｂ１．．１２ｘｂ、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１６ｘｂ
１．１６ｘｂ２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１１ｘｂ工、　１ｌｘｂ、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１１ｘｃ
、を含む組に対応する第１コイル１２ｘｃ１．１２ｘｃ
、および第２コイル１６ｘｃ、　１６ｘｃ、が選択され
た際には、第６図（ｂ）に示すように第２コイル１６ｘ
ｃ、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１２ｘｃ１．１２ｘｃ。

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１９ｑ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１ｑｘ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ｘ２
　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方向のそれぞれの組の
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１１ｙａ、１
１ｙａ、、”・・、１ｌｙｄ、、１ｌｙｄ、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１１ｙｃ、を含む組に対応する第
１コイル１２ｙｃｔ　ｊ　１２ｙｃｚおよび第２コイル
１６ｙｃ１゜１６ｙｃ、が選択されたとき、ならびに磁
歪伝達媒体ｔｉｙｄ、を含む組に対応する第１コイル１
２ｙｄ１，１２ｙｄ２および第２コイル１５ｉｙｄ１．
１６ｙｄ、が選択されたときに、第２コイル１６ｙｃ、
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方向短ｍ１ｐｙ＋　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Ｙユ、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ＸＬ、　Ｘ、およびＹ方向の位置データＹ１．Ｙ
、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は取ると、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Ｘ工、ｘ２
゜Ｙ、、Ｙ、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、−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１
６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
導電圧の最高値を示し、横軸上の破線で示す円は当間隔
に配設した磁歪伝達媒体１１ｘａ１，１ｌｘａ、、１ｌ
ｘｂ１，１ｌｘｂ、のそれぞれを示し、この磁歪伝達媒
体１１ｘａＬ、ｌ１ｘａ、、１ｌｘｂ、。

１１ｘｂ２　の配置に対応した誘導電圧の最高値の変化
を破線で示しである。

一対とされた磁歪伝達媒体１１ｘａ１．ｌ’ｌｘａ、　
（または１ｌｘｂ１，１ｌｘｂ、）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１１ｘ
ａ工、１ｌｘａ。

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では太きな
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１１ｘａ２と１１ｘｂ、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１１ｘａｚと１ｌｘｂ、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が歯間隔に配設されて
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１Ｏ図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ユにて機出さ
れるが、破線で示す誘導電圧の場合にはＴ２　にて検出
されるから構成される装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。歯間隔に磁歪伝達媒
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１１ｘａ、と１１ス８２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１ｌ
ｘｂ□　との間隔よりも大きくする。この場合の磁歪伝
達媒体１１ｘａ１．１１ｘａ、　、　ｌ　ｌｘｂ、　、
　１１ｘｂ、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１１ｘａ
１．１ｌｘａ、間の距離が磁歪伝達媒体１１を歯間隔に
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１１ｘａｔ、　１ｌｘｂ１間
の距離が磁歪伝達媒体１１を歯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磁歪伝達媒体
１１ｘａ、、　１ｌｘｂ１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
は歯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、歯間隔に磁歪伝達媒体ｌｌを配設する場合には、
それらの間隔が約２１ｍａ＋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１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３２ｍ、Ｊｉなる組に、含まれる磁歪伝達媒体
１１の間隔を約１０ｍ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１
１からなる位置検出装置であれば、それらを歯間隔に配
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１４７　ｍ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１５８　ｍ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をさらにいくつかのグループに分割し、各グループ
内にあるーの組に含まれる第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１
２ａ。

１２ｂ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
ちの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、　１
７ｂ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、　ｌｌｂと磁歪伝達媒体ｌｉｅ、
　ｌｉｄとに対して同時に位置検出を行なう。

この実施例に係る構成によれば、二組の磁歪伝達媒体１
１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図に示すような電子黒板等の消去用に使用する
イレーザ２４のように一定距離を保った２つの位置指示
器２５Ｐｙ　２５ｑの指定位置を検出する場合に特に有
効である。この場合には、−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
ｔ　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０発明の詳細 な説明したように、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
れ位置検出を行なうものに較べて、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、当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
置検出用の位置検出装置の平面図、第４図は第３図にお
けるｒＶ−ｒＶ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当間隔に配設し
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５発生する
誘導電圧の大小により生じる検出位置のずれを説明する
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ザの斜視図である。 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・・・磁歪伝達媒体　　　１２・・・第１コイル１
３・・・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
置指示器第２図 石絃気ｔ＜’イ７ス 第４図 １１）／ｄ＋ 第６図 第７図 第１２図 （ｃ） 第１４図 第１５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （２）上記多数の磁歪伝達媒体を当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。
3. （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。