JP2000099259A - 姿勢検出装置、姿勢検出方法、姿勢検出センサ装置及び姿勢指示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 姿勢指示装置の３次元空間における姿勢を絶
対値で検出できるようにすること。 【解決手段】 異なる共振周波数の共振回路を構成しコ
イル面が互いに異なる方向を向く複数の姿勢指示コイル
を有する姿勢指示装置１０１を、放射状に配設され前記
姿勢指示コイルと電磁的に結合する複数の姿勢検出コイ
ルＬ、Ｍ、Ｌ’、Ｍ’を有する姿勢検出センサ１０２の
中心位置Ｏに配置し、前記姿勢指示コイルと姿勢検出コ
イルＬ、Ｍ、Ｌ’、Ｍ’との間で信号を送受することに
より、姿勢指示装置１０１の３次元空間における姿勢を
絶対値で検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁的な結合手段
を用いて、３次元姿勢を検出するための姿勢検出装置、
姿勢検出方法、姿勢検出センサ及び姿勢指示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、対象物が３次元空間内の角度
を検出する装置として、トラックボール等が使用されて
いる。前記トラックボールにおいては、Ｘ軸及びＹ軸の
２軸の回転が検出できるエンコーダを用いて、ボールの
回転量を検出することにより、トラックボールがＸ軸方
向及びＹ軸方向に回転した量を検出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のトラックボ
ールでは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の３軸の回
転検出はできず又、軸の回転の変化量を検出しているた
め回転を相対的な値でしか検出できず、絶対値で検出す
ることはできないという問題があった。本発明は、３次
元空間内における姿勢を絶対値で検出できるようにする
ことを課題としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の位置検出装置
は、コイル面が互いに異なる方向を向く複数の姿勢指示
コイルを有する姿勢指示手段と、中心位置から放射状に
配設され前記姿勢指示コイルと電磁的に結合する複数の
姿勢検出コイルを有する姿勢検出手段と、前記姿勢検出
コイルを切替選択する選択手段と、前記電磁的結合によ
って、複数の周波数の信号を前記姿勢指示コイルと選択
された前記姿勢検出コイルとの間で送受信させる信号発
生手段と、前記姿勢検出コイル又は姿勢指示コイルで受
信した信号を検出する信号検出手段と、前記検出手段に
よって検出した信号から前記姿勢指示手段の姿勢を算出
する算出手段とを備え、前記中心位置上に配置された前
記姿勢指示手段の姿勢を検出することを特徴としてい
る。選択手段は、姿勢検出コイルを切替選択する。信号
発生手段は、電磁的結合によって、複数の周波数の信号
を姿勢指示コイルと選択された姿勢検出コイルとの間で
送受信させる信号を発生する。信号検出手段は、前記姿
勢検出コイル又は姿勢指示コイルで受信した信号を検出
する。算出手段は、前記検出手段によって検出した信号
から前記姿勢指示手段の姿勢を算出する。

【０００５】本発明の姿勢検出方法は、コイル面が互い
に異なる方向を向く複数の姿勢指示コイルを有する姿勢
指示手段を、中心位置から放射状に配設され前記姿勢指
示コイルと電磁的に結合する複数の姿勢検出コイルを有
する姿勢検出手段の前記中心位置に配設し、選択手段に
より選択された前記姿勢検出コイルと前記姿勢指示コイ
ルとの間で前記電磁的結合によって信号を送受信し、前
記選択した姿勢検出コイル又は姿勢指示コイルで受信し
た信号を信号検出手段によって検出し、前記検出手段が
検出した信号に基づいて、算出手段によって前記姿勢指
示手段の姿勢を算出することにより前記姿勢指示手段の
３次元空空間における姿勢を検出する姿勢検出方法であ
って、前記姿勢指示手段の複数のコイルの方位角φと傾
斜角θ又は方位ベクトルを検出して、それらの検出値か
ら前記姿勢指示手段の３次元空間における姿勢を検出す
ることを特徴としている。選択手段により選択された姿
勢検出コイルと姿勢指示コイルとの間で電磁的結合によ
って信号を送受信し、前記選択した姿勢検出コイル又は
姿勢指示コイルで受信した信号を信号検出手段によって
検出する。前記検出手段が検出した信号に基づいて、算
出手段によって前記姿勢指示手段の姿勢を算出すること
により前記姿勢指示手段の３次元空空間における姿勢を
検出する。このとき、前記姿勢指示手段の複数のコイル
の方位角φと傾斜角θ又は方位ベクトルを検出して、そ
れらの検出値から前記姿勢指示手段の３次元空間におけ
る姿勢を検出する。

【０００６】本発明の姿勢検出センサ装置は、姿勢指示
手段に設けられ各コイル面が異なる方向を向く複数の姿
勢検出コイルと電磁的に結合する姿勢検出センサであっ
て、中心位置から放射状に配設された複数の姿勢検出コ
イルによって構成されたことを特徴としている。

【０００７】本発明の姿勢指示装置は、複数の姿勢検出
コイルによって構成された姿勢検出センサと電磁的に結
合する複数の姿勢指示コイルを有する姿勢指示装置であ
って、前記複数の姿勢指示コイルは、そのコイル面が各
々異なる方向を向くように配設されたことを特徴として
いる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。尚、各図において、同一部
分には同一符号を付している。図１は本発明の実施の形
態の概略構成を概念的に示す斜視図であり又、図２は図
１の正面図である。本実施の形態に係る姿勢検出装置
は、姿勢指示装置１０１、姿勢検出センサ装置を構成す
る姿勢検出センサ１０２及び姿勢検出部（図示せず）に
よって構成されている。

【０００９】姿勢指示装置１０１は球体１０３を有し、
球体１０３内には、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方
向、Ｚ軸方向に巻回した３つの姿勢指示コイルが設けら
れており、図１及び図２では、１つの姿勢指示コイル１
０４を示している。尚、各姿勢指示コイルには、コンデ
ンサ（図示せず）が接続されており、各々、異なる共振
周波数の共振回路を構成している。姿勢指示装置１０１
の姿勢検出に際しては、姿勢検出手段としての姿勢検出
センサ１０２の中心位置Ｏに設けた受け皿（凹部（図示
せず））に姿勢指示装置１０１を配置する。姿勢検出セ
ンサ１０２における姿勢検出コイルの構成及び配置の詳
細は後述するが、姿勢検出コイルは複数の大小の扇形コ
イルを組とする複数組の扇形コイル、円形コイル、ドー
ナツ状コイルにより構成され、これらが中心位置Ｏから
放射状に配設されており、図１及び図２では、中心位置
Ｏから、より離間した位置に配設した大きい扇形コイル
Ｌ、Ｌ’と、中心位置Ｏ寄りに配設した小さい扇形コイ
ルＭ、Ｍ’を二つずつ示している。前記各コイルを姿勢
指示コイルと明確に区別できるように、適時、センサコ
イルと称する。

【００１０】ここで、扇形コイルＬとＭ、扇形コイル
Ｌ’とＭ’は各々、組を成して平面状に且つ中心位置Ｏ
から放射状に配設されており又、扇形コイルＬ、Ｍと扇
形コイルＬ’、Ｍ’は、中心位置Ｏを中心として、水平
面内の角度（方位角φ）を１８０度回転した位置、即
ち、中心位置Ｏを中心として点対称の位置にある。各大
小の扇形コイルは、中心位置Ｏの回りに、３０度間隔で
１２本ずつ配置されている。また、各扇形コイルは図示
しない回路に接続されている。姿勢指示コイル１０４の
鉛直方向に対する角（傾斜角θ）がどの様な角度であっ
ても、水平面内の方位角φ方向の回転に関しては、信号
強度の対称性の高い配置を実現するよう、各姿勢検出コ
イルは、中心位置Ｏから点対称になるように配置する。
各扇形コイルは捻って配設されている。また、外乱の影
響により検出誤差が生じないように、基板の５ｍｍ下に
は４２Ｎｉ熱処理板から成る電磁シールド板を置く。

【００１１】図３は、前記扇形コイルの全体的な配置を
示す平面図である。扇形コイルは、中心位置Ｏからより
離間した位置に配設された大形の扇形コイルであるＬコ
イル０〜Ｌコイル１１及び中心位置Ｏ寄りに配設された
小形の扇形コイルであるＭコイル０〜Ｍコイル１１によ
って構成されている。Ｌコイル０〜Ｌコイル１１は、各
々、対応するＭコイル０〜Ｍコイル１１と組を成してお
り、中心位置Ｏから放射状に配設されると共に、方位角
φ方向に３０度間隔で１２個ずつ配設されている。

【００１２】図４は、各扇形コイルの詳細を示す図で、
Ｌコイル０〜Ｌコイル１１は各々同一形状に構成され
又、Ｍコイル０〜Ｍコイル１１は各々同一形状に構成さ
れており、図４にはＬコイル０とＭコイル０の組を代表
的に示している。Ｌコイル０は、中心位置Ｏを中心とし
て方位角φ方向に１１２．５度の角度幅に形成され又、
半径方向には３４．９ｍｍ〜７３．０ｍｍの幅を有して
いる。また、Ｍコイル０は、中心位置Ｏを中心として方
位角φ方向に９７．５度の角度幅に形成され又、半径方
向には２６．４ｍｍ〜５６．０ｍｍの幅を有している。
尚、各扇形コイルは実線で示すように、中心位置０を中
心とする円弧を跨ぐように捻って配置しているが、これ
は、基板にプリントパターンで扇形コイルを形成する場
合に、中心位置Ｏを中心とする円周方向に複数の扇形コ
イルを形成できるようにするためである。各扇形コイル
は、後述するように多層基板の複数層にわたって複数回
巻回することにより一つの扇形コイルが構成され、その
平均が、中心位置Ｏを中心とする円弧を有し、線対称の
理想的な扇形になるようにしている。

【００１３】図５は、姿勢検出センサ１０２を構成する
円形コイルを示す平面図である。各円形コイルＣ０、Ｃ
１、Ｃ２は、中心位置Ｏを中心とする同心円状に、前記
各扇形コイルと絶縁された状態で重ねて配設されてい
る。尚、円形コイルＣ０、Ｃ１、Ｃ２は扇形コイルとと
もに使用される。また、図示していないが、各円形コイ
ルＣ０、Ｃ１、Ｃ２は、図示しない回路に接続されてい
る。

【００１４】図６は、姿勢検出センサ１０２を構成する
ドーナツ状コイルを示す平面図である。ドーナツ状に形
成されたドーナツ状コイルであるドーナツセンサコイル
１、２は、中心位置Ｏを中心として、同心円状に、前記
各扇形コイルや円形コイルと絶縁された状態で重ねて配
設されている。尚、各ドーナツセンサコイル１、２は、
前記扇形コイルとともに、あるいは前記扇形コイル及び
円形コイルとともに併用される。また、図示していない
が、各ドーナツセンサコイル１、２は、図示しない回路
に接続されている。

【００１５】図１〜図６を用いて、扇形コイルの構成及
び配置をさらに詳説すると、複数の扇形コイルは、可能
な限り受信信号レベルを大きくしたいため、重ねて配置
している。また、扇形コイルＬ、Ｍは、方位角φ方向に
回転させた場合、隣接する扇形コイルＬ、Ｍと円弧部分
が重なってしまい、扇形コイルＬ、Ｍの配設に支障が出
る。そこで、扇形コイルＬ、Ｍを少し捻らせてから、回
転させると、図３のように、円弧部分が重ならないよう
に並設できる。扇形コイルＭと扇形コイルＬの信号のピ
ークが一致するように、扇形コイルＭを該扇形コイルＭ
と組を成す扇形コイルＬで包み込む形にしている。ま
た、扇形コイルから得られる信号の包絡線が２乗特性と
なるように、姿勢指示装置１０１の姿勢指示コイルの面
の中心が、同時に３組の扇形コイル内に入るように扇形
コイルを重ねて配置している。

【００１６】扇形コイルＭと扇形コイルＬを複数並設す
ると図３のようになる。ここで、半径部分が重ならない
ように頂角を決める。これにより、後述するように多層
基板を使用して、扇形コイルＭ及び扇形コイルＬを多数
並設することが可能になる。尚、扇形コイルＭと扇形コ
イルＬの円弧部分間の隙間に、円形コイルＣや、ドーナ
ツセンサコイルＤを複数本配置するようにしても良い。

【００１７】図７は、本発明の実施の形態に係る姿勢指
示手段としての姿勢指示装置１０１を示す図で、図７
（ａ）はその斜視図、（ｂ）はＸ軸コイル（ＸＣｏｉ
ｌ）に沿った断面図、（ｃ）はＺ軸コイル（ＺＣｏｉ
ｌ）に沿った断面図である。姿勢指示装置１０１は、球
体１０３、球体１０３の中心を通って互いに直交するＸ
軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に各コイル面が形成され
た３つの姿勢指示コイル、Ｘ軸コイル（ＸＣｏｉｌ）、
Ｙ軸コイル（ＹＣｏｉｌ）及びＺ軸コイル（ＺＣｏｉ
ｌ）を備えている。各コイルは各々、図示しないコンデ
ンサに接続され、異なる共振周波数の共振回路を構成し
ている。また、各コイルは、図示しない球殻（ボール）
によって覆われている。

【００１８】図８は、本発明の実施の形態に係る姿勢検
出部のブロック図であり、姿勢指示装置１０１の３種類
の共振周波数の信号を、順次、周期的に送信する信号発
生手段としての送信部８０１、前述した扇形コイル、円
形コイル及びドーナツ状コイルによって構成されたセン
サコイル群８０３を切替選択して送信部８０１からの信
号を選択的にコイルに順次供給すると共に、前記選択し
たコイルで受信した姿勢指示装置１０１からの信号を受
信部８０４に出力する選択手段としてのコイル切替え部
８０２、受信部８０４からの信号を検出する信号検出手
段としての信号検出部８０５、信号検出部８０５からの
信号に基づいて姿勢指示装置１０１の姿勢を算出する算
出手段としての姿勢算出部８０６、及び、信号発生手段
としての送信部８０１、コイル切替え部８０２、受信部
８０４、信号検出部８０５、姿勢算出部８０６を制御す
る制御部８０７によって構成されている。尚、姿勢算出
部８０６及び制御部８０７は制御手段を構成する中央処
理装置（ＣＰＵ）によって構成されている。また、姿勢
算出部８０６には、記憶手段としての記憶装置（図示せ
ず）が内蔵されており、前記記憶装置には、姿勢指示装
置１０１から扇形コイル、円形コイル、ドーナツ状コイ
ルによって受信される信号レベルの各種特性データ（こ
れらの特性データは後述する。）が、予めテーブルとし
て記憶されている。

【００１９】図９は、本発明の実施の形態の動作を説明
するためのタイミング図である。図８に示した姿勢検出
部は、姿勢指示装置１０１の姿勢を検出するためにＸ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸の姿勢指示コイルの共振周波数に
対応する周波数の信号を、送信部８０１からコイル切替
部８０２によって選択されたセンサコイル群８０３中の
コイルを介して送信し、該選択されたコイルで受信した
信号の受信レベルデータをバッファメモリに格納する。
前記受信レベルデータを処理することにより、姿勢指示
コイルの姿勢を検出し、姿勢指示装置１０１の姿勢を検
出する。この動作は、１２本の扇形コイルＬ、１２本の
扇形コイルＭ、４本の円形コイル、４本のドーナツ状コ
イルＤについて行われ又、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の姿勢指示
コイルの共振周波数に対応する３つの周波数信号につい
て行われる。尚、後述するように、姿勢指示装置１０１
の有無を検出する場合には姿勢検出センサ１０２の全領
域にわたる走査（グローバルスキャン）、例えば前記全
てのコイルの走査あるいは所定間隔のコイル毎に間引き
走査を行うことにより姿勢検出センサ１０２全域にわた
る走査を行い、姿勢指示装置１０１の詳細な姿勢を検出
する場合は所定レベル以上の受信信号が得られるコイル
のみについて各々複数回の走査（ローカルスキャン）を
行う。尚、図９には、ダミーコイルを３本走査するよう
に示しているが、前記ダミーコイルは予備的なものであ
り必ずしも走査を行う必要はない。また、図９には、Ｘ
軸及びＹ軸の姿勢指示コイルが検出可能で（受信レベル
が大きい）、Ｚ軸の姿勢指示コイルが検出不可能な場合
（受信レベルが小さい）を示している。

【００２０】図１０〜図２１は、姿勢算出部８０６及び
制御部８０７を構成するＣＰＵの動作を説明するための
フローチャートである。一方、図２２〜図２５は図１に
示した扇形コイルＬ、Ｍ、Ｌ’、Ｍ’で受信される信号
の特性図であり又、図２６は図５に示した円形コイルで
受信される信号の特性図である。また、図２７〜図２９
は、姿勢指示装置１０１の検出を段差が生じないように
滑らかに行うための説明図である。ここで、図２２〜図
２６においては、扇形コイルＭ、Ｌによる受信信号レベ
ルのφ依存性を示す特性図で、姿勢指示コイル１０４の
直径が４７ｍｍ、送受信信号の周波数が３７５ｋＨｚ、
傾斜角が６０度、球体１０３の直径が７０ｍｍ、球体の
底の位置が姿勢検出センサ１０２の面から５ｍｍ上方に
位置する場合の特性を示している。

【００２１】以下、図１〜図２９を用いて、本発明の実
施の形態の動作を説明する。先ず、姿勢検出動作の概要
を説明すると、姿勢指示装置１０１は姿勢検出センサ１
０２の中心位置Ｏ上に中心を一致させた球面状の受け皿
の上に載置される。尚、このとき、前述したように、球
体１０３の最下部の位置が姿勢検出センサ１０２の面か
ら５ｍｍ上方に位置する。この状態で、姿勢指示装置１
０１の１つの共振周波数の信号を送信部８０１から、コ
イル切替え部８０２によって選択された扇形コイルに送
出し、前記信号に共振する姿勢指示コイルからの交番磁
束を前記選択した扇形コイルで受信し、その受信信号レ
ベルをバッファメモリ（図示せず）に記憶する。

【００２２】以後、扇形コイルを順次選択して同様な動
作を行い受信信号を記憶する。その次に、残りの２周波
数の信号についても、前記同様の動作を行い受信信号を
記憶する。このとき、図２２のように、大きい扇形コイ
ルＬ、小さい扇形コイルＭの受信信号には２つのピーク
Ｌ、Ｌ’、Ｍ、Ｍ’ができるが、両ピークともに、方位
角φと、その頂点の信号の値を放物線近似で求める。大
きいピークを示すときの方位角φが、１つの姿勢指示コ
イルの方位角φとなる。

【００２３】一方、図２４のように、小さい扇形コイル
の信号をＭ、大きい扇形コイルをＬ、方位角φが１８０
度異なる扇形コイルＭ’、Ｌ’の信号を各々、Ｍ’、
Ｌ’とすると、（Ｍ／Ｌ−Ｍ’／Ｌ’）が傾斜角θの広
い範囲（４０度＜θ＜１４０度の範囲）でほぼ直線的に
変化する。姿勢指示装置１０１の３つの姿勢指示コイル
から扇形コイルに供給される信号のうち、大きい２つを
選ぶと、それらは、必ず、４０度＜θ＜１４０度の範囲
に入るため、姿勢算出部８０６内の記憶装置に予め記憶
しておいたデータと比較することによって、２つの姿勢
指示コイルの傾斜角θが検出できる。同様に、前述した
方位角φの検出も２つの姿勢指示コイルについて可能で
ある。

【００２４】第３の姿勢指示コイルの方位は、前述のよ
うにして求めた２つの姿勢指示コイルの方位ベクトルの
ベクトル積で求める。但し、φと（φ＋１８０度）、又
は、θと（１８０度−θ）の表裏の判別はできないの
で、最初に電源を投入した時点や、最初に姿勢指示装置
１０１を受け皿に置いた時点の、Ｚ軸コイルの向きを北
半球（０≦θ≦９０度）に、Ｘ軸コイルの向きを東半球
（−９０度≦φ≦９０度）に強制的に設定する。次から
は、方位角φを検出し、前の値に近いφを採用し続け
る。このことにより、姿勢指示コイルの検出角度は滑ら
かに変化していく。尚、扇形コイルを原点に近い位置に
も配置すれば、全範囲（０≦θ≦１８０度）のθを検出
でき、２つの姿勢指示コイルのみでも、姿勢指示装置の
姿勢を検出できる。

【００２５】以上のようにして、姿勢指示装置１０１の
３次元空間内における姿勢、即ち、３つの姿勢指示コイ
ルの方位ベクトルが、絶対値で求まるので、コンピュー
タやＣＡＤ装置等の表示装置上のオブジェクトの絶対姿
勢を制御することが可能になる。また、姿勢指示装置１
０１の３軸の絶対回転角度を検出し、姿勢を入力するこ
とができる。さらに、全方位の絶対角の検出ができ、表
示装置上のオブジェクトを絶対角度で入力できる等の効
果が得られる。

【００２６】尚、前記扇形コイルに加えて、円形コイル
を中心位置Ｏを中心として配置すると、どの姿勢指示コ
イルも、０≦θ≦１８０度の範囲で検出でき又、精度を
向上することが可能である。また、２つの姿勢指示コイ
ルのみでも、姿勢指示装置１０１の姿勢を検出すること
が可能になる。また、前記扇形コイル又は、前記扇形コ
イル及び円形コイルに加えて、ドーナツ状コイルを中心
位置Ｏを中心に配置すると、前記ドーナツ状コイルは前
記円形コイルと同様の機能を果たすため、どの姿勢指示
コイルも、０≦θ≦１８０度の範囲で検出でき又、精度
を向上できる。また、２つの姿勢指示コイルのみでも、
姿勢指示装置の姿勢を検出できる。

【００２７】次に、方位角φ及び傾斜角θを検出する場
合の基本動作について説明する。先ず、方位角φの検出
方法について説明する。姿勢指示装置１０１に設けた姿
勢指示コイルが図７に示すように球体１０３の中心を通
る面に対して偏心していない場合、扇形コイルＬ、Ｍ、
が受信する信号のφ依存性は、図２２のように変化する
（横軸φ：フルスケール３６０度、θ＝６０度の場合を
例示）。扇形コイルＬ、Ｍの受信レベルの最大値を検出
し、隣接する両側の大小の扇形コイルの受信レベルとあ
わせて２次曲線で近似した場合の頂点の位置が水平面内
回転角度である方位角φとなる。

【００２８】この時、姿勢指示装置１０１の姿勢指示コ
イル正面の扇形コイルＬ、Ｍの受信信号Ｌ、Ｍと、これ
らと中心位置Ｏを中心として点対称の位置（裏側）の扇
形コイルＬ’、Ｍ’の受信信号Ｌ’、Ｍ’は、鉛直方向
回転角度である傾斜角θに依存してその大小が入れ替わ
る。姿勢指示コイルと対面する扇形コイルから最も大き
い信号が得られるため、図２２において、扇形コイルＬ
の信号の大きい山の頂点に対応する方位角φが姿勢指示
装置１０１の方位角として得られる。

【００２９】次に、姿勢指示装置１０１の傾斜角θを検
出する場合の動作を説明する。扇形センサＬ、Ｍの受信
信号Ｌ、Ｍのθ依存特性は図２３のように変化する（横
軸θ：０〜１８０度、φ＝０度と１８０度の場合を例
示）。扇形コイルＬ、Ｍの受信信号レベルは姿勢指示装
置１０１の姿勢指示コイルの鉛直線からの回転角度θに
依存して変化する。図２３に示すように、方位角φが０
度から１８０度へ変化するにともなって、扇形コイル
Ｌ、扇形コイルＭ、扇形コイルＭ’、扇形コイルＬ’へ
と信号の頂点が変化する。

【００３０】また扇形コイルと姿勢指示コイルのなす傾
斜角θが変化する場合、扇形コイルＭと扇形コイルＬの
受信レベル比Ｍ／Ｌ、扇形コイルＭ’と扇形コイルＬ’
の受信レベル比Ｍ’／Ｌ’は、各々、図２４に示すよう
に変化する（φ＝０度の場合を例示）。両者の差（Ｍ／
Ｌ−Ｍ’／Ｌ’）は図２４に示すように、傾斜角θに対
して略直線的に変化するので、姿勢算出部８０６内に含
まれる記憶装置に予めこれらの特性データを記憶してお
き、測定によって得られたデータ値と前記記憶したデー
タ値とを比較（テーブル参照）することにより、姿勢指
示装置１０１の傾斜角θが算出される。

【００３１】図２５に示すように、下記式 （（Ｍ＋２Ｌ’）−（Ｍ’＋２Ｌ））／（（Ｍ＋２
Ｌ’）＋（Ｍ’＋２Ｌ）） の直線性は更に良いので、この式を用いれば、さらに精
度良く傾斜角θを検出することができる。一方、円形コ
イルＣの受信信号の傾斜角θ依存特性は図２６ように変
化する（横軸θ：０〜１８０度、φ＝０度の場合を例
示）。ここで、傾斜角θが０度付近と、１８０度付近
は、傾斜角θも方位角φも検出が困難である。そこで、
姿勢指示装置１０１の３つの姿勢指示コイルに対する円
センサＣの受信信号の小さいものを２つ選べば、傾斜角
θは必ず４０〜１４０度の範囲に入れることができる。
即ち、円形コイルＣの受信信号レベルを検出することに
よって、姿勢指示装置１０１の２つの姿勢指示コイルを
選択し、図２２及び図２４又は図２５に基づいて、前記
２つの姿勢指示コイルの受信レベルから、前記記憶装置
に記憶された記憶データとテーブル参照することによっ
て該２つの姿勢指示コイルの傾斜角θ及び方位角φが算
出できる。

【００３２】但し、このままでは、傾斜角θ及び方位角
φは、ともに２つの値をとるので、姿勢指示装置が表裏
のいずれを向いているかの判断ができない。したがっ
て、姿勢指示コイルの裏表を判別する必要がある。この
場合、直前に算出した傾斜角θ及び方位角φと比較し
て、近い方を採用する。

【００３３】２つの姿勢指示コイルの傾斜角θと方位角
φが検出できれば、それらの方位ベクトルを算出し、第
３の姿勢指示コイルの方位ベクトルは、既知である前記
２つの方位ベクトルのベクトル積から求めることができ
る。但し、電源を投入したときや、姿勢指示装置を中心
位置に置いたときに検出される最初の方位角φ及び傾斜
角θは、それらの方位ベクトルが、Ｚ軸の姿勢指示コイ
ルは北半球（０度≦θ≦９０度）に、Ｘ軸の姿勢指示コ
イルは東半球（−９０度≦φ≦９０度）に向くように初
期設定する。以上のようにして、姿勢指示装置の３次元
空間における姿勢を検出することが可能になる。

【００３４】以上のようにして姿勢指示装置１０１の３
次空間内における姿勢を検出することが可能であるが、
２つの姿勢指示コイルを検出して、これらに基づいて第
３の姿勢指示コイルを算出して、姿勢指示装置１０１の
ベクトルを求める場合に、検出誤差が生じる恐れがあ
る。前記誤差が生じた状態から、姿勢指示装置１０１が
新たに回転したときの姿勢を検出する際、前回検出した
２つの姿勢指示コイルと異なる姿勢指示コイルを利用し
て第３の姿勢指示コイルの方位を算出する場合には、算
出した姿勢指示装置１０１のベクトルが大きく異なって
しまい、姿勢指示装置１０１を少ししか回転させていな
いにも拘わらず、算出したベクトルが大きく変化すると
いう問題が生じる恐れがある。

【００３５】即ち、直交する３つの姿勢指示コイルのう
ち、円センサＣでより小さい信号が得られる２つの姿勢
指示コイルを選択する場合、その時、直交する３つの姿
勢指示コイルの互いの幾何学的な制約から、上向きの４
５度＜θ＜５４度の範囲又は、下向きの１２６度＜θ＜
１３５度の範囲において、選択する姿勢指示コイルの入
れ替わりが生じる。選択した姿勢指示コイルの入れ替わ
り時には、各姿勢検出コイルによって直接検出された傾
斜角θ、方位角φ（以下、直接検出θ、直接検出φと称
する。）と、他の２つの姿勢指示コイルのベクトル積か
ら算出した傾斜角θ、方位角φ（以下、間接検出θ、間
接検出φと称する。）の間に、若干のずれが生じてしま
う。前記ずれが生じないように、以下の処理を行う。

【００３６】即ち、先ず、姿勢指示コイルの入れ替わり
角度を固定して、一度大まかに傾斜角θを検出した上
で、予め前記記憶装置に記憶した重み係数α、βをテー
ブル参照して求める。次に、３０度＜θ＜１５０度に入
っている姿勢指示コイル全てについて、直接、傾斜角θ
及び方位角φ（直接検出θ、φ）を検出した上で、３つ
の姿勢指示コイルともに直接検出済みであれば、他の２
つの姿勢指示コイルの方位単位ベクトルのベクトル積か
らも、そのコイルの傾斜角θ、方位角φ（間接検出θ、
φ）を検出する。

【００３７】さらに、次式で、重みを付けることによ
り、滑らかに角度θ、φが得られるようにする。 θ＝（直接検出θ）×（直接検出の重み係数α）＋（間
接検出θ）×（間接検出の重み係数β） 但し、前記直接検出の重み係数αと間接検出の重み係数
βの和は１である。 φ＝（直接検出φ）×（直接検出の重み係数α）＋（間
接検出φ）×（間接検出の重み係数β） 但し、前記直接検出の重み係数αと間接検出の重み係数
βの和は１である。

【００３８】これを図２７〜図２９を用いて説明する。
最初の傾斜角θの大まかな検出には、図２７のような、
Ｃ／（Ｍ＋Ｍ’＋Ｃ）を用いる。ここで、Ｃは円形セン
サの受信信号レベル、Ｍ、Ｍ’は扇形コイルＭ、Ｍ’の
受信信号レベルである。次に、図２８のように、３５度
≦θ≦５５度と、１２５度≦θ≦１４５度で重みが直線
的に変化する台形型の重み係数をつける。ここで、各傾
斜角θにおける直接検出の重み係数と間接検出の重み係
数の和は１である。

【００３９】前記重み係数を用いて、前記式により傾斜
角θ、方位角φを算出する。傾斜角θを前述のようにし
て得た例を図２９に示す。図２９から明らかなように、
重み平均によって得られた傾斜角（重み平均θ）は、直
接検出θに極めて近い値となり、姿勢指示コイルの入れ
替わりが生じても、滑らかに切り替わることがわかる。
尚、ドーナツ形コイルＤも、円形コイルＣと同様の機能
を有しているため、円形コイルの代わりに又は、円形コ
イルとともにドーナツ形コイルＤを用いて、前記動作を
行っても良い。この場合、円形コイルＣとドーナツ形コ
イルＤの少なくとも一方を備えるように構成すればよ
い。

【００４０】次に、図１０〜図２１を用いて、姿勢算出
部８０６及び制御部８０７を構成するＣＰＵの動作を詳
細に説明する。図１０及び図１１は、前記ＣＰＵの主処
理を示すフローチャートである。先ず、図１０におい
て、ＣＰＵ、周辺装置及び姿勢算出部８０６内のバッフ
ァメモリを初期化する（ステップＳ１）。

【００４１】次に、姿勢検出センサ１０２を構成するコ
イルの粗い走査によって姿勢指示装置１０１が受け皿に
存在するか否かを検出する動作（グローバルスキャン）
を行う。即ち、先ずデバイス検出フラグを参照し、姿勢
指示装置１０１を検出していた場合は、後述するローカ
ルスキャン動作に移行し、姿勢指示装置１０１を検出し
ていなかった場合には、グローバルスキャン動作の初期
化処理を行う（ステップＳ２、Ｓ３）。

【００４２】図９に示すように、姿勢指示装置１０１の
姿勢を検出するためにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸の姿勢指
示コイル１０４に対応する各周波数の信号を、姿勢検出
装置１０１のセンサコイルから順次選択的に送信し、信
号を送信したセンサコイルによって受信された姿勢指示
コイル１０４からの受信信号レベルデータをバッファメ
モリに格納する（ステップＳ４、Ｓ５）。この動作は、
各軸の姿勢指示コイル１０４の共振周波数に対応する３
つの周波数信号について行われる。

【００４３】次に、各センサコイルの受信レベルデータ
を補正して、ソート処理を行う（ステップＳ６）。次
に、円形コイルの受信信号を用いて、受信レベルデータ
がしきい値を越えているかどうか判定し、越えていれば
デバイス検出フラグを立てる（ステップＳ７）。次に、
デバイス検出フラグにより、姿勢指示装置１０１を検出
したか判断し、検出していればローカルスキャンの初期
化と移行準備を行ない（ステップＳ８、Ｓ９）、これを
繰り返す。

【００４４】次に、以下のローカルスキャン動作に移行
する。尚、ローカルスキャンとは、前記グローバルスキ
ャンによって得られた受信信号に基づいて、受信信号の
ピーク近傍等の必要な部分について、姿勢指示装置１０
１の姿勢を検出するために詳細に行う走査（例えば、必
要な部分について行う複数回の走査）である。ローカル
スキャンでは、各センサコイルと姿勢指示コイルとの間
で信号の送受信を行い、受信レベルデータが全て揃うま
で待ち（ステップＳ１０）、前記受信レベルデータが全
て揃うと、前記受信レベルデータを補正して、ソート処
理を行う（ステップ１１）。次に、円形センサコイルの
受信信号を用いて、受信レベルデータがしきい値を越え
ているかどうか判定し、越えていればデバイス検出フラ
グを立てる（ステップＳ１２）。

【００４５】次に、デバイス検出フラグにより、姿勢指
示装置１０１を検出したか判断し、検出できなかったと
判断した場合は、１stスキャンフラグを立ててグローバ
ルスキャン動作に移行すべくステップＳ２に戻る（図１
１のステップＳ１３、Ｓ１７）。次に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸の各軸の姿勢指示コイルに対応する周波数における円
形センサコイルの受信レベルデータと、扇形センサＭの
受信レベルの合計値から、各軸の傾斜角θを概算しθ’
とする（図２７参照）。このθ’が鉛直回転角度３０度
から１５０度の範囲内であった場合、その軸の検出軸フ
ラグを立てる（ステップＳ１４）。

【００４６】次に、検出軸フラグにより２軸以上検出可
能であるか判断し、検出不可能な場合は、１stスキャン
フラグを立ててグローバルスキャン動作に移行すべくス
テップＳ２に戻る（ステップＳ１５、Ｓ１７）。次に、
２軸以上検出可能な場合には、当該検出軸の受信レベル
データをもとに、計算処理を行い、各軸の２方向のピー
クレベルに対する方位角、即ち正面及び裏側の方位角φ
1及びφ2を求める（ステップＳ１６）。次に、グローバ
ルスキャン動作から移行して最初のローカルスキャン動
作であるか否かを１stスキャンフラグにより確認し（ス
テップＳ１８）、１stスキャンでない場合は後述するス
テップ２０へ移行する。１stスキャンの場合には、正面
方向を決定するために用いる、前回スキャン時の方位角
φデータにデフォルトの値を代入する。以後、この方位
角φ方向を追従し姿勢指示装置の軸の表裏を判定する
（ステップＳ１９）。

【００４７】次に、方位角φ1,φ2の２方向から見た各
軸の正面及び裏側の傾斜角θ1,θ2を求める（ステップ
Ｓ２０）。次に、検出可能な各軸の方位角φ1,φ2と、
傾斜角θ1、θ2から、各軸の方位ベクトル１、２を求め
る。また、検出不可能な軸に関しては、他の検出可能な
２つの軸の方位ベクトルを使用して、外積によって方位
ベクトル１、２を求める（ステップＳ２１）。これによ
り、必ず３つの軸の方位ベクトルが算出される。次に、
各軸に対して、他の２つの軸の方位ベクトルから外積に
よって外積方位ベクトル１、２を求める（ステップＳ２
２）。

【００４８】次に、各軸の外積方位ベクトル１、２か
ら、それぞれ逆算して間接φ1”、φ2”を求め、同様に
して外積方位ベクトル１、２からθ1”,θ2”を求める
（ステップＳ２３）。次に、各軸の受信レベルデータか
ら検出された検出θ1、θ2と、外積方位ベクトル１、２
から算出された間接θ1”、θ2”の重み平均処理を行い
（前記式参照）、それぞれθ1n,θ2nを求める（ステッ
プＳ２４）。

【００４９】次に、前記同様にして、各軸の受信レベル
データから検出された検出φ1、φ2と、外積方位ベクト
ル１、２から算出された間接φ1”、φ2”の重み平均処
理を行い（前記式参照）、それぞれφ1n,φ2nを求める
（ステップＳ２５）。次に、前記のようにして求まった
φ1n、φ2n、θ1n、θ2nを用いて真方位ベクトル１、２
を求める。このとき、真方位ベクトル１、２を前回スキ
ャンで検出された方位ベクトルと比較し、より近い方を
姿勢指示装置１０１の方位ベクトルとして採用する。こ
の方位ベクトルを次回スキャンで比較可能であるように
前回スキャン方位ベクトルとしてバッファに保管する
（ステップＳ２６）。次に、１stスキャンフラグをクリ
アし（ステップＳ２７）、ステップＳ１０へ戻る。

【００５０】図１２は、方位角φiを検出するためのフ
ローチャートで、図１１のステップＳ１６における処理
の詳細を示す図である。図１２において、先ず、検出軸
フラグを参照し、位置指示装置１０１のＸ軸コイルが検
出可能であるか否かを判断し、検出不可能である場合は
ステップＳ１６６へ移行する（ステップＳ１６１）。Ｘ
軸コイルが検出可能な場合には、大きい扇形センサコイ
ルＬ及び小さい扇形センサコイルＭにおける受信レベル
データの２つのピークのうち、受信レベルの高い方を主
ピークＬとして方位角φ1を算出する（ステップＳ１６
２）。

【００５１】次に、前記主ピークＬの裏側に来る受信レ
ベルデータのピークを副ピークＬ’として、方位角φ2
を算出する（ステップＳ１６３）。次に、扇形センサコ
イルＬと扇形センサコイルＭの最大ピークレベルを主ピ
ークとした場合に、扇形センサコイルＬの主ピークＬと
扇形センサコイルＭの主ピークＭの方位が１８０度反転
する場合がある。そこで、同じ方位の扇形センサコイル
Ｍ、扇形センサコイルＬを一対とするために、扇形セン
サコイルＭの主ピークＭと扇形センサコイルＬの主ピー
クＬが、１８０度反転していないかどうか判断する（ス
テップＳ１６４）。反転していた場合、扇形センサコイ
ルＭの主ピークＭのレベルデータと扇形センサコイル
Ｍ’の副ピークＭ’のレベルデータを入れ替える（ステ
ップＳ１６５）。以下、Ｙ軸に関して同様の処理を行い
（ステップＳ１６６〜Ｓ１７０）、又、Ｚ軸に関しても
同様の処理を行う（ステップＳ１７１〜Ｓ１７５）。以
上の処理によって方位角φiを求める。

【００５２】図１３は、傾斜角θiを検出するためのフ
ローチャートで、図１１のステップＳ２０における処理
の詳細を示す図である。図１３において、先ず、検出軸
フラグを参照し、位置指示装置１０１のＸ軸コイルが検
出可能であるか否かを判断し、検出不可能である場合は
ステップＳ２０６へ移行する。Ｘ軸コイルが検出可能な
場合には、水平回転角度φ1について主ピーク、副ピー
クそれぞれのピークレベルデータのレベル比を用いてイ
ンデックスを計算し（ステップＳ２０２）、前記インデ
ックスから、傾斜角θ1をテーブル参照によって求める
（ステップＳ２０３）。

【００５３】次に、傾斜角θ2について主ピーク、副ピ
ークそれぞれのピークレベルデータのレベル比を用いて
前記同様の処理を行い（ステップＳ２０４）、インデッ
クスから傾斜角θ2をテーブル参照によって求める（ス
テップＳ２０５）。以下、Ｙ軸に関して同様の処理を行
い（ステップＳ２０６〜Ｓ２１１）、又、Ｚ軸に関して
も同様の処理を行う（ステップＳ２１２〜Ｓ２１６）。
以上の処理によって傾斜角θiを求める。

【００５４】図１４及び図１５は、検出方位ベクトルを
算出するためのフローチャートで、図１１のステップＳ
２１における処理の詳細を示す図である。図１４及び図
１５において、検出軸フラグを参照し、Ｘ軸コイルが検
出可能であるか否か判断し、検出不可能である場合はス
テップＳ２１０５へ移行する（ステップＳ２１０１）。

【００５５】Ｘ軸コイルが検出可能な場合、Ｘ軸のφ
1、θ1からＸ軸方位ベクトル１を算出すると共にＸ軸の
φ2、θ2からＸ軸方位ベクトル２を算出する（ステップ
Ｓ２１０２）。次に、Ｘ軸方位ベクトル１、２を単位ベ
クトルに変換して（ステップＳ２１０３）、Ｘ軸検出方
位ベクトル１、２としてバッファに保管する（ステップ
Ｓ２１０４）。Ｙ軸に関して同様の処理を行い（ステッ
プＳ２１０５〜Ｓ２１０８）、又、Ｚ軸に関しても同様
の処理を行う（ステップＳ２１０９〜Ｓ２１１２）。

【００５６】次に、図１５に示すように、検出軸フラグ
を参照し、Ｘ軸コイルが検出可能であるか否かを判断
し、検出可能である場合は以下の処理を省略してステッ
プＳ２１１７へ移行する（ステップＳ２１１３）。Ｘ軸
コイルが検出不可能な場合には、Ｙ軸及びＺ軸のデータ
からＸ軸方位ベクトル１、２を外積計算によって算出す
る（ステップＳ２１１４）。次に、前記Ｘ軸方位ベクト
ルを単位ベクトルに変換し（ステップＳ２１１５）、Ｘ
軸検出方位ベクトル１、２としてバッファに保管する
（ステップＳ２１１６）。Ｙ軸に関して同様の処理を行
い（ステップＳ２１１７〜Ｓ２１２０）、又、Ｚ軸に関
しても同様の処理を行う（ステップＳ２１２１〜Ｓ２１
２４）。

【００５７】図１６は、外積方位ベクトルを算出するた
めのフローチャートで、図１１のステップＳ２２におけ
る処理の詳細を示す図である。図１６において、Ｙ軸及
びＺ軸の方位ベクトルからＸ軸方位ベクトル１、２を外
積によって算出する（ステップＳ２２０１）。次に、Ｘ
軸方位ベクトルをＸ軸単位ベクトルに変換し（ステップ
Ｓ２２０２）、Ｘ軸外積方位ベクトル１、２としてバッ
ファに保管する（ステップＳ２２０３）。以下、Ｙ軸に
関して同様の処理を行い（ステップＳ２２０４〜Ｓ２２
０６）、又、Ｚ軸に関しても同様の処理を行う（ステッ
プＳ２２０７〜Ｓ２２０９）。

【００５８】図１７は、間接検出φ”、θ”を算出する
ためのフローチャートで、図１１のステップＳ２３にお
ける処理の詳細を示す図である。図１７において、Ｘ軸
外積方位ベクトル１、２から、逆算によって間接検出φ
1”, φ2”を求める（ステップＳ２３０１）。次に、Ｘ
軸外積方位ベクトル１、２から、逆算によって間接検出
θ1”, θ2”を求める（ステップＳ２３０２）。以下、
Ｙ軸に関して同様の処理を行い（ステップＳ２３０３、
Ｓ２３０４）、又、Ｚ軸に関しても同様の処理を行う
（ステップＳ２３０５、Ｓ２３０６）。

【００５９】図１８は、重み付け平均により傾斜角θを
算出するためのフローチャートで、図１１のステップＳ
２４における処理の詳細を示す図である。図１８におい
て、Ｘ軸の直接検出θ1、θ2を基準として係数αを求め
る（ステップＳ２４０１）。次に、Ｘ軸の直接検出（１
８０度−θ1）、（１８０度−θ2）を基準として係数β
を求める（ステップＳ２４０２）。次に、Ｘ軸の直接検
出θ1、θ2と間接検出θ1”、θ2”から係数α及び係数
βを用いた前記式よりθ1n、θ2nを求める。Ｙ軸及びＺ
軸に関しても同様の処理を行う。

【００６０】図１９は、重み付け平均により方位角φを
算出するためのフローチャートで、図１１のステップＳ
２５における処理の詳細を示す図である。図１９におい
て、Ｘ軸の直接検出φ1、φ2と間接検出φ1”、φ2”か
ら、図１８におけるθの重み付け平均処理で求めた係数
α及び係数βを用いた前記式より、φ1n、φ2nを求める
（ステップＳ２５０１）。

【００６１】図２０は、θ’の概算処理を行うフローチ
ャートで、図１１のステップＳ１４における処理の詳細
を示す図である。図２０において、Ｘ軸コイルについ
て、円形コイルＣと小さい扇形コイルＭの受信信号レベ
ル比を求め（ステップＳ１４０１）、前記レベル比のデ
ータがしきい値以下であるか否か（つまり、θ’が３０
度から１５０度の範囲に入っているか否か）を判定し
（ステップＳ１４０２）、前記しきい値を越えている場
合はステップＳ１４０４に移行する。

【００６２】前記レベル比のデータがしきい値以下の場
合（即ち、θ’が３０度から１５０度の範囲に入ってい
る場合）、Ｘ軸検出可能フラグをセットする（ステップ
Ｓ１４０３）。以下、Ｙ軸に関して同様の処理を行い
（ステップＳ１４０４〜Ｓ１４０６）、又、Ｚ軸に関し
ても同様の処理を行う（ステップＳ１４０７〜Ｓ１４０
９）。

【００６３】図２１は、真方位ベクトルを算出するため
のフローチャートで、図１１のステップＳ２６における
処理の詳細を示す図である。図２１において、Ｘ軸の方
位角φ1n、方位角φ2nと傾斜角θ1n、傾斜角θ2nから方
位ベクトル１、２を求める（ステップＳ２６０１）。次
に、今回得られた方位角φ1nと前回スキャン時の方位角
φとの差分Δ1を求める（ステップＳ２６０２）。次
に、今回得られた方位角φ2nと前回スキャン時の方位角
φとの差分Δ2を求める（ステップＳ２６０３）。

【００６４】次に、差分Δ1、Δ2から、より小さい方の
方位角φinから算出した方位ベクトルを採用し真方位ベ
クトルとする（ステップＳ２６０４〜Ｓ２６０６）。次
回スキャン時に判定を行うために、今回選択した方位ベ
クトルの算出に使用した方位角φinを前回スキャン時の
方位角φとしてバッファに保管する（ステップＳ２６０
７）。Ｙ軸及びＺ軸に関しても同様の処理を行う。

【００６５】図３０は本発明の姿勢指示装置１０１の第
２の実施の形態を示す図で、その球体１０３に設けられ
た３つの姿勢指示コイル１０４（ＸＣｏｉｌ、ＹＣｏｉ
ｌ、ＺＣｏｉｌ）は各々直交して配設されるとともに、
球体の中心を通る面から偏心して配設されている例であ
る。尚、各コイル１０４は、図７の場合と同様に、図示
しない球殻（ボール）によって覆われている。この場
合、扇形センサＭ、Ｌ、Ｍ’、Ｌ’、円形センサＣの受
信信号特性は、図３１〜図３５のようになる。尚、図３
１〜図３５においては、姿勢指示コイル１０４の直径が
４４ｍｍ、各姿勢指示コイル１０４が中心軸から偏心し
ている距離が５ｍｍ、送受信信号の周波数が３７５ｋＨ
ｚ、傾斜角θが６０度、球体１０３の直径が７０ｍｍ、
球体の最下部の位置が姿勢検出センサ１０２の面から５
ｍｍ上方に位置する場合の特性を示している。

【００６６】傾斜角θ及び方位角φの検出は第１の実施
の形態で説明した偏心無しの場合と略同様にして行うこ
とが可能であるが、姿勢指示装置１０１の表裏の判定
は、図３３に示すように、大きい扇形コイルＬの受信信
号レベルＬ、扇形コイルＬと方位角が１８０度異なる大
きい扇形コイルＬ’の受信信号レベルＬ’、扇形コイル
Ｌと組を成す小さい扇形コイルＭの受信信号レベルＭ、
扇形コイルＬ’と組を成す小さい扇形コイルＭ’の受信
信号レベルＭ’の関係式、（Ｍ／Ｌ＋Ｍ’／Ｌ’）の傾
斜角θ依存特性のグラフが、θ＝９０度に対して、非対
称になることを利用することによって行うことができ
る。

【００６７】即ち、（Ｍ／Ｌ＋Ｍ’／Ｌ’）の値が、θ
＝９０度における値よりも大きいか或いは小さいかによ
って、表裏を判定することが可能となる。したがって、
姿勢指示装置１０１の表裏の検出ができて完全に絶対的
な姿勢検出できるので、電源投入時等に方位を初期設定
する必要性が無く又、反転防止のための直前の方位角φ
との比較等が不要である。尚、第１の実施例と同様に、
図３４に示すように、下記式 （（Ｍ＋２Ｌ’）−（Ｍ’＋２Ｌ））／（（Ｍ＋２
Ｌ’）＋（Ｍ’＋２Ｌ）） の直線性は更に良いので、この式を用いれば、さらに精
度良く傾斜角θを検出することができる。

【００６８】図３６は、姿勢指示装置の第３の実施の形
態を示す図である。本実施の形態においては、球体１０
３内に、半正１４面体１０５を配置し、前記正１４面体
１０５の面に姿勢指示コイル１０４を配設した構成とな
っている。図３７〜図３９に、図３６に示した姿勢指示
装置１０１を使用した場合に得られる扇形コイルＭ、
Ｌ、Ｍ’、Ｌ’、円形コイルＣの受信レベル特性を示し
ている。ここで、姿勢指示コイル１０４の直径が２６ｍ
ｍ、偏心が２８ｍｍ、送受信信号の周波数が６８７．５
ｋＨｚ、傾斜角θが６０度、球体１０３の直径が７０ｍ
ｍ、球体１０３の底の位置が姿勢検出センサ１０２の面
から５ｍｍ上方に位置する場合の特性を示している。方
位角φ特性においては１つのピークが現れる。尚、本実
施の形態では正１４面体１０５の例を示したが、種々の
多角形を使用することが可能である。

【００６９】図４０は、姿勢指示装置１０１の第４の実
施の形態を示す図である。本実施の形態においては、球
体１０３内に、半径方向に沿ってフェライトコイル（Fe
rrite Coil）によって構成された姿勢検出コイル１０４
を配設した構成となっている。図４１〜図４３に、図４
０に示した姿勢指示装置１０１を使用した場合に得られ
る扇形コイルＭ、Ｌ、Ｍ’、Ｌ’、円形コイルＣの出力
特性を示している。ここで、フェライトコイルは直径４
ｍｍで長さが１７．５ｍｍのもので、偏心が２８ｍｍ、
送受信信号の周波数が６８７．５ｋＨｚ、傾斜角θが６
０度、球体１０３の直径が７０ｍｍ、球体１０３の底の
位置が姿勢検出センサ１０２の面から５ｍｍ上方に位置
する場合の特性を示している。方位角φ特性においては
１つのピークが現れる。

【００７０】図４４は、姿勢指示装置１０１の第５の実
施の形態を示す図である。本実施の形態においては、球
体１０３の中心に、アモルファス磁性合金粉末から成る
球体１０７を配置し、その周囲に、直交する３つの円形
の姿勢指示コイル１０４を配設した構成となっており、
図４４には１つの姿勢指示コイル１０４を示している。
また、図４５〜図４９に、図４４に示した姿勢指示装置
１０１を使用した場合に得られる扇形コイルＭ、Ｌ、
Ｍ’、Ｌ’、円形コイルＣの受信信号特性を示してい
る。ここで、球体１０７の直径が４５ｍｍ、姿勢指示コ
イル１０４の直径が４９ｍｍ、偏心なし、送受信信号の
周波数が６８７．５ｋＨｚ、傾斜角θが６０度、球体１
０３の直径が７０ｍｍ、球体１０３の底の位置が姿勢検
出センサ１０２の面から５ｍｍ上方に位置する場合の特
性を示している。

【００７１】図５０は、姿勢指示装置１０１の第６の実
施の形態を示す図である。本実施の形態においては、球
体１０３内にその中心を対称とする８字形のコイル（８
の字形コイルは縦方向に立った状態）によって構成され
た姿勢指示コイル１０４を配設した構成となっており、
図５０には１つの姿勢指示コイル１０４を示している。
また、図５１〜図５３に、図５０に示した姿勢指示装置
１０１を使用した場合に得られる扇形コイルＭ、Ｌ、
Ｍ’、Ｌ’、円形コイルＣの受信信号特性を示してい
る。ここで、８字形コイルを構成する２つの円の直径が
２６ｍｍ、偏心なし、送受信信号の周波数が６８７．５
ｋＨｚ、傾斜角θが６０度、球体１０３の直径が７０ｍ
ｍ、球体１０３の底の位置が姿勢検出センサ１０２の面
から５ｍｍ上方に位置する場合の特性を示している。

【００７２】図５４は、姿勢指示装置１０１の第７の実
施の形態を示す図である。本実施の形態においては、互
いに直交する３つの姿勢指示コイル１０４（ＸＣｏｉ
ｌ、ＹＣｏｉｌ、ＺＣｏｉｌ）を球体１０３内に配置す
ると共に、各姿勢指示コイル１０４を、球体１０３の中
心を通る面に対して対称に配置された２つのコイルに分
割した構成となっている。各姿勢指示コイルを構成する
２つのコイルは、電流が同じ向きに流れるように並列又
は直列に接続され、偏心を無くした構成となっている。

【００７３】図５５〜図５９に、図５０に示した姿勢指
示装置１０１を使用した場合に得られる扇形センサＭ、
Ｌ、Ｍ’、Ｌ’、円形コイルＣの受信信号特性を示して
いる。ここで、一つの姿勢指示コイルを構成する２つの
コイルは各々直径が４９ｍｍで１５ターンのコイルによ
り構成され、互いに１０ｍｍの間隔が設けられている。
また、送受信信号の周波数が６８７．５ｋＨｚ、傾斜角
θが６０度、球体１０３の直径が７０ｍｍ、球体１０３
の底の位置が姿勢検出センサ１０２の面から５ｍｍ上方
に位置する場合の特性を示している。尚、図７に示した
姿勢指示装置１０１よりも感度が向上しているが、これ
は、磁気特性が非線形のためと考えられる。

【００７４】図６０は、姿勢指示装置１０１の第８の実
施の形態を示す図である。本実施の形態においては、互
いに直交する３つの姿勢指示コイル１０４（ＸＣｏｉ
ｌ、ＹＣｏｉｌ、ＺＣｏｉｌ）を球体１０３内に配置
し、各姿勢指示コイル１０４を、球体１０３の中心近く
に配置された小円コイルと遠くに配置された大円コイル
の２つのコイルを差動動作するよう接続したドーナツ状
の構成となっている。また、図６１〜図６５に、図６０
に示した姿勢指示装置１０１を使用した場合に得られる
姿勢検出コイルの出力特性を示している。ここで、内側
の小円コイルの直径が４０ｍｍ、外側の大円コイルの直
径が６５ｍｍ、偏心なし、送受信信号の周波数が６８
７．５ｋＨｚ、傾斜角θが６０度、球体１０３の直径が
７０ｍｍ、球体１０３の底の位置が姿勢検出センサ１０
２の面から５ｍｍ上方に位置する場合の特性を示してい
る。

【００７５】図６６は、姿勢指示装置１０１の第９の実
施の形態を示す図である。本実施の形態においては、互
いに直交する３つの姿勢指示コイル１０４（ＸＣｏｉ
ｌ、ＹＣｏｉｌ、ＺＣｏｉｌ）を球体１０３内に配置
し、各コイルを、球体１０３の中心近くに配置された小
円コイルと遠くに配置された大円コイルの２つのコイル
を、同相直列接続したドーナツ状の構成となっている。
また、図６７〜図７１に、図６６に示した姿勢指示装置
１０１を使用した場合に得られる姿勢検出コイルの出力
特性を示している。ここで、内側の小円コイルの直径が
４０ｍｍ、外側の大円コイルの直径が６５ｍｍ、偏心な
し、送受信信号の周波数が６８７．５ｋＨｚ、傾斜角θ
が６０度、球体１０３の直径が７０ｍｍ、球体１０３の
底の位置が姿勢検出センサ１０２の面から５ｍｍ上方に
位置する場合の特性を示している。

【００７６】図７２は、姿勢指示装置１０１の第１０の
実施の形態を示す図である。本実施の形態においては、
互いに直交する３つの姿勢指示コイル１０４（ＸＣｏｉ
ｌ、ＹＣｏｉｌ、ＺＣｏｉｌ）を球体１０３内に配置す
ると共に、各姿勢指示コイル１０４を、軸周りの対称性
を崩さないように球面上に鉢巻き状にコイルを巻き直列
に繋いで全体として偏心の無い構成としている。図７３
〜図７７に、図７２に示した姿勢指示装置１０１を使用
した場合に得られる姿勢検出コイルの出力特性を示して
いる。ここで、偏心なし、送受信信号の周波数が６８
７．５ｋＨｚ、傾斜角θが６０度、球体１０３の直径が
７０ｍｍ、球体１０３の底の位置が姿勢検出センサ１０
２の面から５ｍｍ上方に位置する場合の特性を示してい
る。平均直径が同径、同ターン数の円コイルを使用した
姿勢指示コイルよりも感度が向上しているが、これは磁
気特性が非線形のためと考えられる。

【００７７】図７８は、姿勢指示装置１０１の第１１の
実施の形態を示す図である。本実施の形態においては、
互いに直交する３つの姿勢指示コイル１０４（ＸＣｏｉ
ｌ、ＹＣｏｉｌ、ＺＣｏｉｌ）を球体１０３内に配置す
ると共に、各姿勢指示コイル１０４を、その底面を対向
させた２個の円錐体１０６の表面に沿って円形コイルを
螺旋状に巻回した構成となっている。

【００７８】図７９は、姿勢指示装置１０１の第１２の
実施の形態を示す図である。本実施の形態においては、
互いに直交する３つの姿勢指示コイル１０４（ＸＣｏｉ
ｌ、ＹＣｏｉｌ、ＺＣｏｉｌ）を球体１０３内に配置す
ると共に、各姿勢指示コイル１０４を四つ葉のクローバ
形のコイルによって構成している。

【００７９】図８０は、図３及び図４に示した扇形コイ
ルの詳細構成を示す図である。４つの扇形要素コイルを
４層に重ねて多層基板に形成し、これを全体として平均
化して、１つの理想的な形の扇形コイルを構成してい
る。即ち、各扇形要素コイルは、各々、多層基板の異な
る層Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4に形成されており、矢印で示す
ような接続関係で一つの扇形コイルを構成している。
尚、図４においては、実線で最上部の扇形要素コイルを
示しているが、４つの扇形要素コイルを中心位置Ｏを中
心とする円弧（図４の破線で示す部分）と交差するよう
に捻り配置することにより、隣接する姿勢検出コイルを
配置しやすくすると共に、等価的な扇形コイルが円弧に
沿った形で配置されて対称性が向上する。

【００８０】図８１は、扇形コイルの第２の実施の形態
を示す図で、大形の扇形要素コイル７６３と小形の扇形
要素コイル７６２の２つのコイルによって構成され、扇
形要素コイルの長い直線部分７６４と扇形要素コイルの
短い直線部分７６５が対面するように構成することによ
って、２層基板を用いて、全体として等価的な扇形コイ
ル７６１を形成するように構成されている。

【００８１】図８２は、姿勢検出センサ１０２の詳細を
示す図で、中心位置Ｏに、姿勢指示装置１０１を配置す
るための凹部である受け皿１０６を形成した例である。
この場合、姿勢指示装置１０１の最下部は姿勢検出セン
サ１０２よりも下方に位置するが、前記受け皿１０６を
姿勢検出センサ１０２の上方に位置させて、姿勢指示装
置１０１の最下部を姿勢検出センサ１０２の面よりも高
い位置にするように構成してもよい。

【００８２】図８３は、姿勢検出センサ１０２の第２の
実施の形態を示す図で、各扇形コイル０〜２が中心位置
Ｏを中心として放射状に配置されると共に、方位角φ方
向に重ならないように複数配置されている。尚、円形コ
イル及びドーナツ状コイルは省略して描いている。

【００８３】図８４は、姿勢検出センサの第３の実施の
形態を示す図で、センサコイルである大小の扇形コイ
ル、円形コイル及びドーナツ状コイルの中の少なくとも
一つは、姿勢指示装置１０１を配置する球面または多面
体の凹部である受け皿１０６に配設され、球形に形成し
た姿勢指示装置１０１の中心と前記受け皿１０６に配設
された各コイルとの距離を等しくした例である。

【００８４】図８４においては、中心位置Ｏに姿勢指示
装置１０１を配置するための凹部である受け皿１０６を
形成し、受け皿１０６に大小の扇形コイルＬ、Ｌ’、
Ｍ、Ｍ’を形成した例を示している。この場合、円形コ
イルＣ及びドーナツ状コイルＤも受け皿１０６配設する
ことができる。また、扇形コイル、円形コイル、ドーナ
ツ状コイルＤの少なくとも一つを受け皿１０６に形成す
るようにしてもよい。

【００８５】尚、上記実施の形態では、姿勢検出装置の
センサコイルから発生した信号を姿勢指示装置で受信
し、姿勢指示装置から姿勢検出装置に信号を返送し、姿
勢指示装置に信号を送信したセンサコイルと同一のセン
サコイルで姿勢指示装置からの信号を受信し、姿勢検出
装置側で姿勢指示装置の姿勢を検出するようにしたが、
信号の送信、受信を異なるセンサコイルによって行うこ
とが可能である。また、姿勢指示装置の姿勢指示コイル
及び姿勢検出装置のセンサコイルが発振回路を構成し、
姿勢指示装置が存在するとき姿勢検出装置が自己発振す
るような方式とすることも可能である。

【００８６】さらに、姿勢指示装置内に電源あるいは他
から電源供給を受ける電源回路を設けると共に、姿勢検
出装置との間で送受信するための信号を発生する信号発
生回路を設けるようにしてもよい。また、姿勢指示装置
側に、電源若しくは他から電源供給を受ける電源回路、
送受信するための信号を発生する信号発生回路、前記信
号の送受信回路、姿勢算出部及び姿勢算出結果を赤外線
や電波等の無線で送信する送信回路を内蔵させ、その一
方、姿勢指示装置を載置する支持台側に、共振回路を構
成する複数のコイルを平面的又は曲面的に配設するよう
に構成し、姿勢指示装置側から送信した信号を支持台側
で受信して返送し、これを姿勢指示装置の送受信回路で
受信して、前記姿勢算出部により姿勢を算出し、該算出
結果を前記送信回路で上位装置等の他の装置に送信する
ように構成してもよい。

【００８７】また、姿勢指示装置側に、電源若しくは他
から電源供給を受ける電源回路、送受信するための信号
を発生する信号発生回路、前記信号の送受信部、受信信
号を所定の送信フォーマットに処理する信号処理部、前
記信号処理結果を赤外線や電波等の無線で送信する送信
回路を内蔵させ、その一方、姿勢指示装置を載置する支
持台側に、共振回路を構成する複数の姿勢検出コイルを
平面的または曲面的に配設すると共に前記送信回路から
の信号を受けて姿勢指示装置の姿勢を算出する算出部を
設けるようにしても良い。また、姿勢指示装置側に、電
源若しくは他から電源供給を受ける電源回路、信号の受
信部、受信信号を所定の送信フォーマットに処理する信
号処理部、前記信号処理結果を赤外線や電波等の無線で
送信する送信回路を内蔵させ、その一方、姿勢指示装置
を載置する支持台側に、共振回路を構成する複数の姿勢
検出コイル、前記姿勢検出コイルを切替選択する選択回
路、送受信するための信号を発生する信号発生回路、前
記送信回路からの信号を受けて姿勢指示装置の姿勢を算
出する算出部を設けるようにしても良い。

【００８８】また、姿勢指示装置側に、電源若しくは他
から電源供給を受ける電源回路、信号の受信部、姿勢算
出部及び姿勢算出結果を赤外線や電波等の無線で送信す
る送信回路を内蔵させ、その一方、姿勢指示装置を載置
する支持台側に、共振回路を構成する複数の姿勢検出コ
イル及び信号発生回路を配設し、前記姿勢検出コイルを
切替選択しながら前記信号発生回路からの信号を前記姿
勢指示装置に送信し、前記姿勢指示装置側で姿勢を算出
して、上位装置等の他の装置に無線送信するように構成
してもよい。尚、姿勢指示装置１０１側に発振回路を設
けるような構成とした場合等には、姿勢指示コイルは共
振回路を形成しないように構成することが可能である。
また、姿勢検出センサ１０２側に発振回路を設けるよう
な構成とした場合等には、姿勢検出コイルは共振回路を
形成しないように構成することが可能である。さらにま
た、姿勢指示コイルや姿勢検出センサ１０２が共振回路
を構成する場合において、送受信する信号は必ずしも前
記共振回路の共振周波数に完全に一致させる必要はな
く、実質的な受信信号が得られる程度の相違を有する範
囲内の信号、即ち、前記共振周波数に関連する信号で有
ればよい。

【００８９】以上説明した各本実施の形態において、姿
勢検出装置は、以下の特徴を有している。即ち、コイル
面が互いに異なる方向を向く複数（例えば３つ）の姿勢
指示コイル１０４を有する姿勢指示装置１０１と、中心
位置Ｏから放射状に配設され姿勢指示コイル１０４と電
磁的に結合する複数の姿勢検出コイルを有する姿勢検出
センサ１０２と、前記姿勢検出コイルを切替選択するコ
イル切替部８０２と、前記電磁的結合によって、複数
（例えば３つ）の周波数の信号を姿勢指示コイル１０４
と選択された前記姿勢検出コイルとの間で送受信させる
送信部８０１と、前記姿勢検出コイル又は姿勢指示コイ
ル１０４で受信した信号を検出する信号検出部８０５
と、信号検出部８０５によって検出した信号から姿勢指
示装置１０１の姿勢を算出する姿勢算出部８０６とを備
え、中心位置Ｏ上に配置された姿勢指示装置１０１の姿
勢を検出することを特徴としている。

【００９０】前記複数（例えば３つ）の姿勢指示コイル
１０４は各々異なる共振周波数の共振回路を構成し、送
信部８０１は前記共振周波数に関連する複数（姿勢指示
コイルの数と同一の数）の周波数の信号を発生すること
を特徴としている。前記姿勢検出コイルは、扇形コイル
を備えて成ることを特徴としている。前記姿勢検出コイ
ルは、中心位置Ｏ寄りに配設した扇形コイルＭ、Ｍ’と
中心位置Ｏから離間した位置に配設した扇形コイルＬ、
Ｌ’との組を円周方向に複数配設して成ることを特徴と
している。

【００９１】前記中心位置Ｏを中心として配設された円
形コイルを有することを特徴としている。前記中心位置
Ｏを中心として配設されたドーナツ状コイルを有するこ
とを特徴としている。前記姿勢指示装置１０１は、球体
１０３によって構成され、複数の姿勢指示コイル１０４
は、各々、球体１０３の中心に対して偏心しないように
配設されていることを特徴としている。

【００９２】前記姿勢指示装置１０１は、球体１０３に
よって構成され、複数の姿勢指示コイル１０４は、各
々、球体Ｏの中心に対して偏心して配設されていること
を特徴としている。コイル切替部８０２、送信部、信号
検出部８０５及び姿勢算出部８０６は、センサコイル１
０２と一体的に配設されたことを特徴としている。前記
姿勢指示コイル１０４との間の信号の送受信を同一の前
記姿勢検出コイルで行うことを特徴としている。

【００９３】前記姿勢指示コイル１０４との間の信号の
送受信を異なる前記姿勢検出コイルで行うことを特徴と
している。前記送信部８０１、前記信号検出部８０５、
前記姿勢算出部８０６及び電源手段を前記姿勢指示装置
１０１内に配設すると共に、前記姿勢算出部８０６で算
出した結果を送信する送信手段を前記姿勢指示装置１０
１に内蔵したことを特徴としている。前記送信部８０１
を前記姿勢指示装置１０１内に設け、前記姿勢検出コイ
ルで受信した信号に基づいて前記姿勢指示装置１０１の
姿勢を検出することを特徴としている。

【００９４】前記中心位置からより離間して配設された
複数の第１の扇形センサＬ及び前記複数の第１の扇形セ
ンサＬに対応して前記中心位置寄りに配設された複数の
第２の扇形センサＭにおける前記姿勢指示手段からの受
信信号をＬ、Ｍ、前記複数の第１、第２の扇形センサと
方位角が１８０度異なり、前記中心位置Ｏから、より離
間して配設された複数の第３の扇形センサＬ’及び前記
第３の扇形センサに対応して設けられ前記中心位置寄り
に配設された複数の第４の扇形センサＭ’における前記
姿勢指示手段からの受信信号をＬ’、Ｍ’として、前記
算出手段は、前記受信信号Ｌ、Ｍ、Ｌ’、Ｍ’に基づい
て前記姿勢指示手段の姿勢を算出することを特徴として
いる。

【００９５】前記算出手段は、前記受信信号Ｌ、Ｍ、
Ｌ’、Ｍ’から成る関係式が非対称であることを利用し
て前記姿勢指示手段の表裏を決定することを特徴として
いる。前記姿勢算出部８０６は、直接検出された姿勢指
示コイル１０４の姿勢と、間接検出された該姿勢指示コ
イル１０４の姿勢とを所定の重み付けによって補正して
前記姿勢指示手段の姿勢を算出するようにしたことを特
徴としている。

【００９６】本実施の形態に係る姿勢検出方法は、以下
の特徴を有している。即ち、コイル面が互いに異なる方
向を向く複数の姿勢指示コイル１０４を有する姿勢指示
装置１０１を、中心位置Ｏから放射状に配設され前記姿
勢指示コイル１０４と電磁的に結合する複数の姿勢検出
コイルを有する姿勢検出センサ１０２の前記中心位置Ｏ
に配設し、コイル切替部８０２により選択された前記姿
勢検出コイルと前記姿勢指示コイル１０４との間で前記
電磁的結合によって信号を送受信し、前記選択した姿勢
検出コイル又は姿勢指示コイル１０４で受信した信号を
信号検出部８０５によって検出し、信号検出部８０５が
検出した信号に基づいて、姿勢算出部８０６によって姿
勢指示装置１０１の姿勢を算出することにより姿勢指示
装置１０１の３次元空間における姿勢を検出する姿勢検
出方法であって、複数の前記姿勢指示コイル１０４の方
位角φと傾斜角θ又は方位ベクトルを検出して、それら
の検出値から前記姿勢指示装置１０１の３次元空間にお
ける姿勢を検出することを特徴としている。

【００９７】前記姿勢検出方法において、前記複数の姿
勢指示コイル１０４は各々異なる共振周波数の共振回路
を構成することを特徴としている。前記姿勢検出方法に
おいて、姿勢指示装置１０１の各姿勢指示コイル１０４
の方位角φと傾斜角θを、姿勢検出コイル又は前記各姿
勢指示コイル１０４で受信された複数の信号のレベルを
用いて所定の関係式により、各姿勢指示コイル１０４の
方位角φと傾斜角θ又は方位ベクトルを導出し、この導
出された値から、前記姿勢指示装置１０１の３次元空間
における姿勢情報を求めることを特徴としている。

【００９８】前記姿勢検出方法において、姿勢指示装置
１０１は３つの姿勢指示コイル１０４を有し、前記３つ
の姿勢指示コイル１０４の中、より正確に方位角φと傾
斜角θを算出できる２つの姿勢指示コイル１０４を、姿
勢検出コイル又は前記各姿勢指示コイル１０４で受信さ
れた複数の信号のレベルを用いて所定の関係式により評
価値を導出し、その評価値から２つの姿勢指示コイル１
０４を選択して、該選択した２つの姿勢指示コイル１０
４の方位角φと傾斜角θとから、もう一方の方位角φと
傾斜角θ又は方位ベクトルを算出することにより、前記
姿勢指示装置の３次元空間における姿勢情報を得るよう
にしたことを特徴としている。

【００９９】前記姿勢検出方法において、姿勢指示装置
１０１が３つの姿勢指示コイル１０４を有し、前記３つ
の姿勢指示コイル１０４の方位角φと傾斜角θを一度算
出し、各々２つの組の姿勢指示コイル１０４の方位角φ
と傾斜角θとから、もう一方の姿勢指示コイル１０４の
方位角φと傾斜角θを再算出し、一度算出した方位角φ
と傾斜角θと再算出した方位角φと傾斜角θを、それら
の値に基づいて所定の重み付け平均をとって、それを新
たな方位角φと傾斜角θとして姿勢指示装置１０１の姿
勢を算出することにより、前記姿勢指示装置１０１の３
次元空間における姿勢情報を得るようにしたことを特徴
としている。

【０１００】前記姿勢検出方法において、前記３つの姿
勢指示コイル１０４は互いに直交配置され、２つの前記
姿勢指示コイル１０４の方位角φと傾斜角θからもう一
方の方位角φと傾斜角θを、２つの姿勢指示コイル１０
４の方位角φと傾斜角θの値を方位ベクトル値に変換し
て、それらのベクトル積からもう一方の方位ベクトル値
を算出し又は、その求めたもう一方の方位ベクトル値を
方位角φと傾斜角θに変換して算出することを特徴とし
ている。

【０１０１】本実施の形態に係る姿勢検出センサは、以
下の特徴を有している。即ち、姿勢指示装置１０１に設
けられ各コイル面が異なる方向を向く複数の姿勢検出コ
イル１０４と電磁的に結合する姿勢検出センサであっ
て、中心位置Ｏから放射状に配設された複数の姿勢検出
コイルによって構成されたことを特徴としている。前記
姿勢検出コイルは、前記中心位置Ｏを中心として点対称
に方位角方向に併設された扇形コイルによって構成され
たことを特徴としている。

【０１０２】前記扇形コイルは、前記中心位置から半径
方向に配設された大小複数個の扇形コイルによって構成
されたことを特徴としている。前記扇形コイルは、大小
各１つの扇形コイルに組を構成していることを特徴とし
ている。前記扇形コイルは、方位角方向及び半径方向の
少なくとも一方が重ねて配置されたことを特徴としてい
る。前記中心位置Ｏを中心とする円形コイルを有するこ
とを特徴としている。前記中心位置Ｏを中心とするドー
ナツ状コイルを有することを特徴としている。

【０１０３】前記中心位置Ｏに、前記姿勢指示装置１０
１を配置するための凹部受け皿１０６を有することを特
徴としている。前記各コイルは平面状に配設されたこと
を特徴としている。前記各コイルの少なくとも一つは、
姿勢指示装置１０１を配置する球面または多面体の凹部
受け皿１０６に配設され、球形に形成した前記姿勢指示
装置１０１の中心と前記凹部受け皿１０６に配設された
各コイルとの距離を等しくしたことを特徴としている。

【０１０４】本実施の形態に係る姿勢指示装置１０１
は、以下の特徴を有している。即ち、複数の姿勢検出コ
イルによって構成された姿勢検出センサ１０２と電磁的
に結合する複数の姿勢指示コイル１０４を有する姿勢指
示装置１０１であって、前記複数の姿勢指示コイル１０
４は、そのコイル面が各々異なる方向を向くように配設
されたことを特徴としている。前記複数の姿勢指示コイ
ル１０４は、各々異なる共振周波数の共振回路を構成す
ることを特徴としている。

【０１０５】球体１０３によって形成され、前記各姿勢
指示コイル１０４を前記球体１０３の中心に対して偏心
しないように配設したことを特徴としている。球体１０
３によって構成され、前記各姿勢指示コイル１０４を前
記球体１０３の中心に対して偏心するように配設したこ
とを特徴としている。球体１０３内に収容された多面体
１０５を有し、前記多面体１０５の表面に前記各姿勢指
示コイル１０４を設けたことを特徴としている。

【０１０６】前記各姿勢指示コイル１０４は、球状のソ
フトフェライト１０７にコイル１０４を巻回することに
よって構成されたことを特徴としている。前記姿勢指示
コイル１０４は、８の字形に巻回されていることを特徴
としている。前記姿勢指示コイル１０４は、四つ葉のク
ローバ形に巻回されていることを特徴としている。

【０１０７】前記姿勢指示コイル１０４は、フェライト
コイルによって構成されていることを特徴としている。
以上説明したように、本実施の形態によれば、姿勢指示
装置の３次元空間における姿勢を絶対値で検出すること
ができる。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
姿勢指示手段の３次元空間における姿勢を絶対値で検出
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を概念的に示す概略構成
図である。

【図２】 図１に示す実施の形態の正面図である。

【図３】 本発明の実施の形態に係る扇形コイルの全体
的な配置を示す平面図である。

【図４】 本発明の実施の形態に係る扇形コイルの詳細
を示す図である。

【図５】 本発明の実施の形態に係る円形コイルの詳細
をを示す平面図である。

【図６】 本発明の実施の形態に係るドーナツ状コイル
の詳細をを示す平面図である。

【図７】 本発明の実施の形態に係る姿勢指示装置を示
す図である。

【図８】 本発明の実施の形態に係る姿勢検出部のブロ
ック図である。

【図９】 本発明の実施の形態の動作を説明するための
タイミング図である。

【図１０】 本発明の実施の形態に係るＣＰＵの主処理
を示すフローチャートである。

【図１１】 本発明の実施の形態に係るＣＰＵの主処理
を示すフローチャートである。

【図１２】 本発明の実施の形態に係るＣＰＵの処理を
示すフローチャートである。

【図１３】 本発明の実施の形態に係るＣＰＵの処理を
示すフローチャートである。

【図１４】 本発明の実施の形態に係るＣＰＵの処理を
示すフローチャートである。

【図１５】 本発明の実施の形態に係るＣＰＵの処理を
示すフローチャートである。

【図１６】 本発明の実施の形態に係るＣＰＵの処理を
示すフローチャートである。

【図１７】 本発明の実施の形態に係るＣＰＵの処理を
示すフローチャートである。

【図１８】 本発明の実施の形態に係るＣＰＵの処理を
示すフローチャートである。

【図１９】 本発明の実施の形態に係るＣＰＵの処理を
示すフローチャートである。

【図２０】 本発明の実施の形態に係るＣＰＵの処理を
示すフローチャートである。

【図２１】 本発明の実施の形態に係るＣＰＵの処理を
示すフローチャートである。

【図２２】 図７に示す姿勢指示装置を使用した場合の
特性図である。

【図２３】 図７に示す姿勢指示装置を使用した場合の
特性図である。

【図２４】 図７に示す姿勢指示装置を使用した場合の
特性図である。

【図２５】 図７に示す姿勢指示装置を使用した場合の
特性図である。

【図２６】 図７に示す姿勢指示装置を使用した場合の
特性図である。

【図２７】 図７に示す姿勢指示装置を使用した場合の
特性図である。

【図２８】 図７に示す姿勢指示装置の姿勢検出方法を
説明するための図である。

【図２９】 図７に示す姿勢指示装置を使用した場合の
特性図である。

【図３０】 本発明に係る姿勢指示装置の第２の実施の
形態を示す図である。

【図３１】 図３０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図３２】 図３０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図３３】 図３０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図３４】 図３０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図３５】 図３０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図３６】 本発明に係る姿勢指示装置の第３の実施の
形態を示す図である。

【図３７】 図３６に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図３８】 図３６に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図３９】 図３６に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図４０】 本発明に係る姿勢指示装置の第４の実施の
形態を示す図である。

【図４１】 図４０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図４２】 図４０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図４３】 図４０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図４４】 本発明に係る姿勢指示装置の第５の実施の
形態を示す図である。

【図４５】 図４４に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図４６】 図４４に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図４７】 図４４に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図４８】 図４４に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図４９】 図４４に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図５０】 本発明に係る姿勢指示装置の第６の実施の
形態を示す図である。

【図５１】 図５０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図５２】 図５０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図５３】 図５０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図５４】 本発明に係る姿勢指示装置の第７の実施の
形態を示す図である。

【図５５】 図５４に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図５６】 図５４に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図５７】 図５４に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図５８】 図５４に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図５９】 図５４に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図６０】 本発明に係る姿勢指示装置の第８の実施の
形態を示す図である。

【図６１】 図６０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図６２】 図６０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図６３】 図６０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図６４】 図６０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図６５】 図６０に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図６６】 本発明に係る姿勢指示装置の第９の実施の
形態を示す図である。

【図６７】 図６６に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図６８】 図６６に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図６９】 図６６に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図７０】 図６６に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図７１】 図６６に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図７２】 本発明に係る姿勢指示装置の第１０の実施
の形態を示す図である。

【図７３】 図７２に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図７４】 図７２に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図７５】 図７２に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図７６】 図７２に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図７７】 図７２に示す姿勢指示装置を使用した場合
の特性図である。

【図７８】 本発明に係る姿勢指示装置の第１１の実施
の形態を示す図である。

【図７９】 本発明に係る姿勢指示装置の第１２の実施
の形態を示す図である。

【図８０】 本発明の実施の形態に係る扇形コイルの詳
細構成を示す図である。

【図８１】 本発明に係る扇形コイルの第２の実施の形
態を示す図である。

【図８２】 本発明の実施の形態に係る姿勢検出センサ
の詳細を示す図である。

【図８３】 本発明に係る姿勢検出センサの第２の実施
の形態を示す図である。

【図８４】 本発明に係る姿勢検出センサの第３の実施
の形態を示す図である。

【符号の説明】

１０１・・・姿勢指示手段を構成する姿勢指示装置 １０２・・・姿勢検出手段を構成する姿勢検出センサ １０３・・・球体 １０４・・・姿勢指示コイル １０６・・・凹部 ８０１・・・信号発生手段を構成する送信部 ８０２・・・選択手段を構成するコイル切替え部 ８０５・・・信号検出手段を構成する信号検出部 ８０６・・・算出手段を構成する姿勢算出部 Ｃ・・・円形コイル Ｄ・・・ドーナツ状コイル Ｌ、Ｍ・・・扇形コイル

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１０月１５日（１９９９．１０．
１５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】この時、姿勢指示装置１０１の姿勢指示コ
イル正面の扇形コイルＬ、Ｍの受信信号Ｌ、Ｍと、これ
らと中心位置Ｏを中心として点対称の位置（裏側）の扇
形コイルＬ’、Ｍ’の受信信号Ｌ’、Ｍ’は、鉛直方向
回転角度である傾斜角θに依存して受信信号Ｌ、Ｍ、
Ｌ’、Ｍ’の信号の大きさが入れ替わる。姿勢指示コイ
ルと対面する扇形コイルから最も大きい信号が得られる
ため、図２２において、扇形コイルＬの信号の大きい山
の頂点に対応する方位角φが姿勢指示装置１０１の方位
角として得られる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】次に、姿勢指示装置１０１の傾斜角θを検
出する場合の動作を説明する。扇形センサＬ、Ｍの受信
信号Ｌ、Ｍのθ依存特性は図２３のように変化する（横
軸θ：０〜１８０度、φ＝０度と１８０度の場合を例
示）。扇形コイルＬ、Ｍの受信信号レベルは姿勢指示装
置１０１の姿勢指示コイルの鉛直線からの回転角度θに
依存して変化する。図２３に示すように、傾斜角θが０
度から１８０度へ変化するにともなって、扇形コイル
Ｌ、扇形コイルＭ、扇形コイルＭ’、扇形コイルＬ’へ
と信号の頂点が変化する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８８】また、姿勢指示装置側に、電源若しくは他
から電源供給を受ける電源回路、信号の受信部、姿勢算
出部及び姿勢算出結果を赤外線や電波等の無線で送信す
る送信回路を内蔵させ、その一方、姿勢指示装置を載置
する支持台側に、共振回路を構成する複数の姿勢検出コ
イル及び信号発生回路を配設し、前記姿勢検出コイルを
切替選択しながら前記信号発生回路からの信号を前記姿
勢指示装置に送信し、前記姿勢指示装置側で姿勢を算出
して、上位装置等の他の装置に無線送信するように構成
してもよい。尚、姿勢指示装置１０１側に発振回路を設
けるような構成とした場合等には、姿勢指示コイルは共
振回路を形成しないように構成することが可能である。
また、姿勢検出センサ１０２側に発振回路を設けるよう
な構成とした場合等には、姿勢検出コイルは共振回路を
形成しないように構成することが可能である。さらにま
た、姿勢指示コイルや姿勢検出センサ１０２が共振回路
を構成する場合において、前記共振回路の共振周波数は
必ずしも送受信する信号の周波数に完全に一致させる必
要はなく、実質的な受信信号が得られる程度の相違を有
する範囲内の共振周波数になるように前記共振回路が合
わせられていればよい。即ち、実質的な受信信号が得ら
れる程度の相違を有する範囲内の信号である前記共振周
波数に関連する信号で有ればよい。

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２９】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３１】

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 雅充 埼玉県北埼玉郡大利根町豊野台２丁目510 番地１ 株式会社ワコム内 Ｆターム(参考） 5B068 AA01 AA11 BB14 BC13 BC15 BD08 BD12 BD16 BE01 BE06 CC08 CC17 EE01 EE06 5B087 AA07 AE00 BC12 BC13 BC19 BC22 BC34 DD03

Claims (40)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイル面が互いに異なる方向を向く複数
   の姿勢指示コイルを有する姿勢指示手段と、 中心位置から放射状に配設され前記姿勢指示コイルと電
   磁的に結合する複数の姿勢検出コイルを有する姿勢検出
   手段と、 前記姿勢検出コイルを切替選択する選択手段と、 前記電磁的結合によって、複数の周波数の信号を前記姿
   勢指示コイルと選択された前記姿勢検出コイルとの間で
   送受信させる信号発生手段と、 前記姿勢検出コイル又は姿勢指示コイルで受信した信号
   を検出する信号検出手段と、 前記姿勢検出手段によって検出した信号から前記姿勢指
   示手段の姿勢を算出する算出手段とを備え、 前記中心位置上に配置された前記姿勢指示手段の姿勢を
   検出することを特徴とする姿勢検出装置。
2. 【請求項２】 前記複数の姿勢指示コイルは各々異なる
   共振周波数の共振回路を構成し、前記信号発生手段は前
   記共振周波数に関連する複数の周波数の信号を発生する
   ことを特徴とする請求項１記載の姿勢検出装置。
3. 【請求項３】 前記姿勢検出コイルは、扇形コイルを備
   えて成ることを特徴とする請求項２記載の姿勢検出装
   置。
4. 【請求項４】 前記姿勢検出コイルは、前記中心位置寄
   りに配設した扇形コイルと前記中心位置から離間した位
   置に配設した扇形コイルとの組を円周方向に複数配設し
   て成ることを特徴とする請求項３記載の姿勢検出装置。
5. 【請求項５】 前記中心位置を中心として配設された円
   形コイルを有することを特徴とする請求項３記載の姿勢
   検出装置。
6. 【請求項６】 前記中心位置を中心として配設されたド
   ーナツ状コイルを有することを特徴とする請求項４又は
   ５記載の姿勢検出装置。
7. 【請求項７】 前記姿勢指示手段は、球体によって構成
   され、前記複数の姿勢指示コイルは、各々、前記球体の
   中心に対して偏心しないように配設されていることを特
   徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の姿勢検
   出装置。
8. 【請求項８】 前記姿勢指示手段は、球体によって構成
   され、前記複数の姿勢指示コイルは、各々、前記球体の
   中心に対して偏心して配設されていることを特徴とする
   請求項１、２、３、４、５又は６記載の姿勢検出装置。
9. 【請求項９】 前記選択手段、信号発生手段、信号検出
   手段及び算出手段は、前記姿勢検出手段と一体的に配設
   されたことを特徴とする請求項１記載の姿勢検出装置。
10. 【請求項１０】 前記姿勢指示コイルとの間の信号の送
    受信を同一の前記姿勢検出コイルで行うことを特徴とす
    る請求項９記載の姿勢検出装置。
11. 【請求項１１】 前記姿勢指示コイルとの間の信号の送
    受信を異なる前記姿勢検出コイルで行うことを特徴とす
    る請求項９記載の姿勢検出装置。
12. 【請求項１２】 前記信号発生手段、前記信号検出手
    段、前記算出手段及び電源手段を前記姿勢指示手段内に
    配設すると共に、前記算出手段で算出した結果を送信す
    る送信手段を前記姿勢指示手段に内蔵したことを特徴と
    する請求項１記載の姿勢検出装置。
13. 【請求項１３】 前記信号発生手段を前記姿勢指示手段
    内に設け、前記姿勢検出コイルで受信した信号に基づい
    て前記姿勢指示手段の姿勢を検出することを特徴とする
    請求項１記載の姿勢検出装置。
14. 【請求項１４】 前記中心位置からより離間して配設さ
    れた複数の第１の扇形センサ及び前記複数の第１の扇形
    センサに対応して前記中心位置寄りに配設された複数の
    第２の扇形センサにおける前記姿勢指示手段からの受信
    信号をＬ、Ｍ、前記複数の第１、第２の扇形センサと方
    位角が１８０度異なり、前記中心位置からより離間して
    配設された複数の第３の扇形センサ及び前記第３の扇形
    センサに対応して設けられ前記中心位置寄りに配設され
    た複数の第４の扇形センサにおける前記姿勢指示手段か
    らの受信信号をＬ’、Ｍ’とし、前記算出手段は、前記
    受信信号Ｌ、Ｍ、Ｌ’、Ｍ’に基づいて前記姿勢指示手
    段の姿勢を算出することを特徴とする請求項１、２、
    ３、４、５又は６記載の姿勢検出装置。
15. 【請求項１５】 前記算出手段は、前記受信信号Ｌ、
    Ｍ、Ｌ’、Ｍ’から成る関係式が非対称であることを利
    用して前記姿勢指示手段の表裏を決定することを特徴と
    する請求項１４記載の姿勢検出装置。
16. 【請求項１６】 前記算出手段は、直接検出された姿勢
    指示コイルの姿勢と、間接検出された該姿勢指示コイル
    の姿勢とを所定の重み付けによって補正して前記姿勢指
    示手段の姿勢を算出するようにしたことを特徴とする請
    求項１４又は１５記載の姿勢検出装置。
17. 【請求項１７】 コイル面が互いに異なる方向を向く複
    数の姿勢指示コイルを有する姿勢指示手段を、中心位置
    から放射状に配設され前記姿勢指示コイルと電磁的に結
    合する複数の姿勢検出コイルを有する姿勢検出手段の前
    記中心位置に配設し、 選択手段により選択された前記姿勢検出コイルと前記姿
    勢指示コイルとの間で前記電磁的結合によって信号を送
    受信し、 前記選択した姿勢検出コイル又は姿勢指示コイルで受信
    した信号を信号検出手段によって検出し、 前記検出手段が検出した信号に基づいて、算出手段によ
    って前記姿勢指示手段の姿勢を算出することにより前記
    姿勢指示手段の３次元空間における姿勢を検出する姿勢
    検出方法であって、 複数の前記姿勢指示コイルの方位角φと傾斜角θ又は方
    位ベクトルを検出して、それらの検出値から前記姿勢指
    示手段の３次元空間における姿勢を検出する姿勢検出方
    法。
18. 【請求項１８】 前記複数の姿勢指示コイルは各々異な
    る共振周波数の共振回路を構成することを特徴とする請
    求項１７記載の姿勢検出方法。
19. 【請求項１９】 前記姿勢指示手段の各姿勢指示コイル
    の方位角φと傾斜角θを、姿勢検出コイル又は前記各姿
    勢指示コイルで受信された複数の信号のレベルを用いて
    所定の関係式により、各姿勢指示コイルの方位角φと傾
    斜角θ又は方位ベクトルを導出し、この導出された値か
    ら、前記姿勢指示手段の３次元空間における姿勢情報を
    求める請求項１８記載の姿勢検出方法。
20. 【請求項２０】 前記姿勢指示手段は３つの姿勢指示コ
    イルを有し、前記３つの姿勢指示コイルの中、より正確
    に方位角φと傾斜角θを算出できる２つの姿勢指示コイ
    ルを、姿勢検出コイル又は前記各姿勢指示コイルで受信
    された複数の信号のレベルを用いて所定の関係式により
    評価値を導出し、その評価値から２つの姿勢指示コイル
    を選択して、該選択した２つの姿勢指示コイルの方位角
    φと傾斜角θとから、もう一方の方位角φと傾斜角θ又
    は方位ベクトルを算出することにより、前記姿勢指示手
    段の３次元空間における姿勢情報を得るようにしたこと
    を特徴とする請求項１７記載の姿勢検出方法。
21. 【請求項２１】 前記姿勢指示手段が３つの姿勢指示コ
    イルを有し、前記３つの姿勢指示コイルの方位角φと傾
    斜角θを一度算出し、各々２つの組の姿勢指示コイルの
    方位角φと傾斜角θとから、もう一方の姿勢指示コイル
    の方位角φと傾斜角θを再算出し、一度算出した方位角
    φと傾斜角θと再算出した方位角φと傾斜角θを、それ
    らの値に基づいて所定の重み付け平均をとって、それを
    新たな方位角φと傾斜角θとして前記姿勢指示手段の姿
    勢を算出することにより、前記姿勢指示手段の３次元空
    間における姿勢情報を得るようにしたことを特徴とする
    請求項１７記載の姿勢検出方法。
22. 【請求項２２】 前記３つの姿勢指示コイルは互いに直
    交配置され、２つの前記姿勢指示コイルの方位角φと傾
    斜角θからもう一方の方位角φと傾斜角θを、２つの姿
    勢指示コイルの方位角φと傾斜角θの値を方位ベクトル
    値に変換して、それらのベクトル積からもう一方の方位
    ベクトル値を算出し又は、その求めたもう一方の方位ベ
    クトル値を方位角φと傾斜角θに変換して算出すること
    を特徴とする請求項２０又は２１記載の姿勢検出方法。
23. 【請求項２３】 姿勢指示手段に設けられ各コイル面が
    異なる方向を向く複数の姿勢検出コイルと電磁的に結合
    する姿勢検出センサであって、中心位置から放射状に配
    設された複数の姿勢検出コイルによって構成されたこと
    を特徴とする姿勢検出センサ装置。
24. 【請求項２４】 前記姿勢検出コイルは、前記中心位置
    を中心として点対称に方位角方向に併設された扇形コイ
    ルによって構成されたことを特徴とする請求項２３記載
    の姿勢検出センサ装置。
25. 【請求項２５】 前記扇形コイルは、前記中心位置から
    半径方向に配設された大小複数個の扇形コイルによって
    構成されたことを特徴とする請求項２４記載の姿勢検出
    センサ装置。
26. 【請求項２６】 前記扇形コイルは、方位角方向及び半
    径方向の少なくとも一方が重ねて配置されたことを特徴
    とする請求項２４記載の姿勢検出センサ装置。
27. 【請求項２７】 前記中心位置を中心とする円形コイル
    を有することを特徴とする請求項２６記載の姿勢検出セ
    ンサ装置。
28. 【請求項２８】 前記中心位置を中心とするドーナツ状
    コイルを有することを特徴とする請求項２６又は２７記
    載の姿勢検出センサ装置。
29. 【請求項２９】 前記中心位置に、前記姿勢指示手段を
    配置するための凹部を有することを特徴とする請求項２
    ３、２４、２５、２６、２７又は２８記載の姿勢検出セ
    ンサ装置。
30. 【請求項３０】 前記各コイルは平面状に配設されたこ
    とを特徴とする請求項２３、２４、２５、２６、２７、
    ２８又は２９記載の姿勢検出センサ装置。
31. 【請求項３１】 前記各コイルの少なくとも一つは、姿
    勢指示手段を配置する球面または多面体の凹部に配設さ
    れ、球形に形成した前記姿勢指示手段の中心と前記凹部
    に配設された各コイルとの距離を等しくしたことを特徴
    とする請求項２３、２４、２５、２６、２７、２８又は
    ２９記載の姿勢検出センサ装置。
32. 【請求項３２】 複数の姿勢検出コイルによって構成さ
    れた姿勢検出センサと電磁的に結合する複数の姿勢指示
    コイルを有する姿勢指示装置であって、 前記複数の姿勢指示コイルは、そのコイル面が各々異な
    る方向を向くように配設されたことを特徴とする姿勢指
    示装置。
33. 【請求項３３】 前記複数の姿勢指示コイルは、各々異
    なる共振周波数の共振回路を構成することを特徴とする
    請求項３２記載の姿勢指示装置。
34. 【請求項３４】 球体によって形成され、前記各姿勢指
    示コイルを前記球体の中心に対して偏心しないように配
    設したことを特徴とする請求項３２又は３３記載の姿勢
    指示装置。
35. 【請求項３５】 球体によって構成され、前記各姿勢指
    示コイルを前記球体の中心に対して偏心するように配設
    したことを特徴とする請求項３２又は３３記載の姿勢指
    示装置。
36. 【請求項３６】 球体内に収容された多面体を有し、前
    記多面体の表面に前記各姿勢指示コイルを設けたことを
    特徴とする請求項３２又は３３記載の姿勢指示装置。
37. 【請求項３７】 前記各姿勢指示コイルは、球状のソフ
    トフェライトにコイルを巻回することによって構成され
    たことを特徴とする請求項３２又は３３記載の姿勢指示
    装置。
38. 【請求項３８】 前記姿勢指示コイルは、８の字形に巻
    回されていることを特徴とする請求項３２又は３３記載
    の姿勢指示装置。
39. 【請求項３９】 前記姿勢指示コイルは、四つ葉のクロ
    ーバ形に巻回されていることを特徴とする請求項３２又
    は３３記載の姿勢指示装置。
40. 【請求項４０】 前記姿勢指示コイルは、フェライトコ
    イルによって構成されていることを特徴とする請求項３
    ２又は３３記載の姿勢指示装置。