JPH09311762A - ３次元操作検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成の誘導型の３次元操作検出装置の
提供。自由に持ち歩きながら、操作できるような３次元
操作検出装置の提供。 【解決手段】 傾斜センサ１００は、スティック部１０
に搭載され、コイル部２と、該スティック部のＸ軸及び
Ｙ軸方向の傾きに応じて該コイル部に対して相対的に変
位する流動性の磁気応答部材３とを含んでおり、スティ
ック部のＸ，Ｙ方向の操作を傾きとして検出する。リニ
アセンサ２００もスティック部１０に搭載され、コイル
部２０２と、Ｚ軸方向の操作を受けて変位する磁気応答
部材２０３とを含み、Ｚ軸方向の操作に応じたリニア変
位を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人手等による３次
元的操作を検出する３次元操作検出装置に関し、ジョイ
・スティックのような３次元入力装置として、ゲーム
機、パソコン、マルチメディア機器など、様々な分野で
応用可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】ジョイ・スティックのような従来知られ
た３次元操作型入力装置においては、スティック型操作
子をベースに対して３次元的に移動可能とし、ベースの
側に該スティック型操作子の３次元的動きを検出するた
めの検出要素を設けるようにしている。その検出要素と
しては、一般的には、単純なスイッチが使用されてい
た。例えば、プラスＸ軸方向に操作子を傾けると、対応
するスイッチがオンし、そのオン時間だけクロックパル
スが出力されて、操作量に対応する情報となる。しか
し、そのような操作時間対応情報出力型のものでは、操
作量を大きくすると応答時間が遅くなるという問題があ
る。そこで、最近では、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸に関してポテ
ンショメータのような位置検出装置を使用し、実際の操
作移動量を検出するようにしたものがある。しかし、ポ
テンショメータでは、摺動接触子があるために耐久性の
点で難があった。

【０００３】一方、一般的に知られた誘導型位置検出装
置には、直線位置検出装置としては差動トランスがあ
り、回転位置検出装置としてはレゾルバがある。差動ト
ランスは、１つの１次巻線を１相で励磁し、差動接続さ
れた２つの２次巻線の各配置位置において検出対象位置
に連動する鉄心コアの直線位置に応じて差動的に変化す
るリラクタンスを生ぜしめ、その結果として得られる１
相の誘導出力交流信号の電圧振幅レベルが鉄心コアの直
線位置を示すようにしたものである。レゾルバは、複数
の１次巻線を１相で励磁し、サイン相取り出し用の２次
巻線からサイン相の振幅関数特性を示す出力交流信号を
取り出し、コサイン相取り出し用の２次巻線からコサイ
ン相の振幅関数特性を示す出力交流信号を取り出すよう
にしたものである。この２相のレゾルバ出力は公知のＲ
／Ｄコンバータといわれる変換回路を用いて処理し、検
出した回転位置に対応する位相値をディジタル的に測定
することができる。また、サイン相とコサイン相のよう
な複数相の交流信号によって複数の１次巻線を夫々励磁
し、検出対象直線位置又は回転位置に応じて該交流信号
を電気的に位相シフトした出力交流信号を出力し、この
出力交流信号の電気的位相シフト量を測定することによ
り、検出対象直線位置又は回転位置をディジタル的に測
定する技術も知られている（例えば、特開昭４９−１０
７７５８号、特開昭５３−１０６０６５号、特開昭５５
−１３８９１号、実公平１−２５２８６号など）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した誘導型の検出
装置は、構造的に非接触であるため、ジョイ・スティッ
クのような３次元操作型入力装置に応用することができ
れば好ましい。しかし、１本のスティックをベースに対
して３次元的に動かすことができるようにし、かつこの
スティックの動きを電磁誘導方式によってＸ，Ｙ，Ｚの
３軸について検出できるようにする構造は複雑であり、
未だ、その種の装置は考えられていなかった。また、ス
ティックをベースに固定せずに、自由に持ち歩きなが
ら、入力操作できるような３次元操作型入力装置も従来
は存在していなかった。本発明は上述の点に鑑みてなさ
れたもので、従来なかった新規かつ有用な誘導型の３次
元操作検出装置を提供しようとするものである。また、
自由に持ち歩きながら、操作できるような、画期的な３
次元操作検出装置を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点に従
う３次元操作検出装置は、操作の対象となるスティック
部と、前記スティック部に搭載されてなり、第１のコイ
ル部と、該スティック部のＸ軸及びＹ軸方向の動きに応
じて該第１のコイル部に対して相対的に変位する第１の
磁気応答部材とを含み、該スティック部のＸ軸及びＹ軸
方向の動きに応じた検出信号を該第１のコイル部から出
力する第１の検出手段と、前記スティック部に搭載され
てなり、第２のコイル部と、該第２のコイル部に対して
相対的に変位可能な第２の磁気応答部材と、Ｚ軸方向の
操作を受けて前記第２のコイル部と第２の磁気応答部材
の一方を他方に対して該Ｚ軸方向に相対的に変位させる
可動部とを含み、Ｚ軸方向の操作に応じた検出信号を該
第２のコイル部から出力する第２の検出手段とを具えた
ことを特徴とするものである。

【０００６】Ｘ軸及びＹ軸方向の動きを検出するための
第１の検出手段は、スティック部に搭載されており、第
１のコイル部と第１の磁気応答部材とを含んでいる。第
１の磁気応答部材は、該スティック部のＸ軸及びＹ軸方
向の動きに応じて該第１のコイル部に対して相対的に変
位する。このように、スティック部に搭載された第１の
検出手段に含まれる第１のコイル部と第１の磁気応答部
材において、該スティック部のＸ軸及びＹ軸方向の動き
に応じて該磁気応答部材が該コイル部に対して相対的に
変位し得る構成を採用しているので、スティック部に該
第１の検出手段の全体を搭載していながら、なおかつ該
第１の検出手段によって該スティック部のＸ軸及びＹ軸
方向の動きを検出することができるものとなる。従っ
て、スティック部のＸ軸及びＹ軸方向の動きを検出する
ための第１の検出手段が、スティック部とは別に設けら
れずに、該スティック部にそっくり搭載されるので、構
成を非常にコンパクトにすることができる。また、Ｚ軸
の操作を検出するための第２の検出手段もスティック部
に搭載されるので、すべての軸の検出手段がスティック
部に搭載されることになり、該スティック部を固定せず
にフリーな状態で持ち歩きながら３次元操作入力を行う
こともできるようになる。

【０００７】なお、第１の観点に従う装置において、第
２の検出手段の可動部は、前記第１の検出手段を搭載し
たスティック部の或る部分に対してある程度相対的に変
位するようになっていてもよい。あるいは、この第２の
検出手段の可動部は、前記第１の検出手段を搭載したス
ティック部の或る部分と共に変位するようになっていて
もよい。一実施形態として、第１の検出手段における前
記第１の磁気応答部材は、スティック部に固定された所
定の収納空間内を、重力又は加速度又は慣性等によって
自由に動きうる構成とすることができる。

【０００８】本発明の第２の観点に従う３次元操作検出
装置は、操作の対象となるスティック部と、前記スティ
ック部に搭載されてなり、第１のコイル部と、該スティ
ック部のＸ軸及びＹ軸方向の動きに応じて該第１のコイ
ル部に対して相対的に変位する第１の磁気応答部材とを
含み、該スティック部のＸ軸及びＹ軸方向の動きに応じ
た検出信号を該第１のコイル部から出力する第１の検出
手段と、前記スティック部に搭載されてなり、Ｚ軸方向
に沿って延びた収納空間と、この収納空間の周囲に設け
られた第２のコイル部と、前記収納空間内にて重力に従
って移動自在に収納された第２の磁気応答部材とを含
み、前記スティック部のＺ軸方向の動きに応じて第２の
コイル部に対して第２の磁気応答部材が変位し、Ｚ軸方
向の動きに応じた検出信号を該第２のコイル部から出力
する第２の検出手段とを具えたものである。この第２の
観点に従う装置によれば、第２の検出手段において、Ｚ
軸方向に沿って延びた収納空間が設けられており、この
収納空間内にて重力に従って移動自在に収納された第２
の磁気応答部材が設けられている。これによって、ステ
ィック部をＺ軸方向に（上下に）振る動作によって収納
空間内で第２の磁気応答部材が変位し、Ｚ軸方向の動き
に応じた検出信号を第２のコイル部から出力することが
できる。この場合も、スティック部のＸ軸及びＹ軸方向
の動きを検出するための第１の検出手段が、スティック
部とは別に設けられずに、該スティック部にそっくり搭
載されるので、構成を非常にコンパクトにすることがで
きる。また、Ｚ軸の操作を検出するための第２の検出手
段もスティック部に搭載されるので、すべての軸の検出
手段がスティック部に搭載されることになり、該スティ
ック部を固定せずにフリーな状態で持ち歩きながら３次
元操作入力を行うこともできる。

【０００９】本発明の第３の観点に従う３次元操作検出
装置は、ベース部と、前記ベース部に対してＸ軸及びＹ
軸方向に傾き可能及びＺ軸方向に上下動可能に配置され
た操作部と、前記操作部のＸ軸及びＹ軸方向の傾きを検
出することにより、Ｘ軸及びＹ軸方向の操作検出信号を
出力する第１の検出手段と、前記操作部のＺ軸方向の動
きを検出することにより、Ｚ軸方向の操作検出信号を出
力する第２の検出手段とを具えたものである。この第３
の観点に従う装置によれば、ベース部に対してＸ軸及び
Ｙ軸方向に傾き可能及びＺ軸方向に上下動可能に配置さ
れた操作部を具備していることが特徴である。このよう
な操作部は、例えば、バネ等でユニバーサル操作可能に
支持することにより構成できる。従って、この操作部の
Ｘ軸及びＹ軸方向の傾きを検出するように第１の検出手
段を配置し、また、この操作部のＺ軸方向の動きを検出
するように第２の検出手段を配置することにより、Ｘ１
個の操作部の３次元の操作を。１つの操作部と第１及び
第２の検出手段に集約化された、簡潔な構成で、検出で
きるように構成することができる。

【００１０】本発明の第４の観点に従う３次元操作検出
装置は、Ｘ軸及びＹ軸方向について傾き操作し、Ｚ軸方
向について上下動操作することにより３次元操作を行な
う操作部と、前記操作部に搭載されてなり、Ｘ−Ｙ面に
おいてリング状の収納空間を有する収納体と、前記収納
空間内にて重力に従って移動自在に収納された流動性の
磁気応答部材と、前記収納体において前記収納空間に対
応して配置されたコイル部とを具え、前記Ｘ軸及びＹ軸
方向の傾きに応じて前記磁気応答部材が前記リング状の
収納空間を移動し、該収納空間における前記磁気応答部
材の分布に応答する出力信号を前記コイル部から生成
し、これに基づき前記Ｘ軸及びＹ軸方向の傾きに応じた
Ｘ軸及びＹ軸方向の操作検出信号を出力する第１の検出
手段と、前記操作部によるＺ軸方向の動きに連動する可
動部と、この可動部の直線的動きを検出するリニア検出
部とを含み、リニア検出部の出力に基づきＺ軸方向の操
作検出信号を出力する第２の検出手段とを具えたもので
ある。この第４の観点に従う装置は、第１の検出手段
が、上記したように、リング状の収納空間を有する収納
体の収納空間内に流動性の磁気応答部材を収納した構成
を採用し、Ｘ軸及びＹ軸方向の傾きを一挙に検出し、こ
れに基づきにＸ軸及びＹ軸方向の操作検出信号を出力す
るようにした点に特徴を有する。これにより、Ｘ軸及び
Ｙ軸方向の操作を検出するための新規な構成が提供で
き、かつその構成をコンパクトにすることができる。な
お、この場合、第２の検出手段は、可動部のＺ軸方向の
動きを検出できるリニア検出部を含むものであれば、ど
のような構成を用いてもよい。

【００１１】本発明の第５の観点に従う３次元操作検出
装置は、Ｘ軸及びＹ軸方向について傾き操作し、Ｚ軸方
向について上下動操作することにより３次元操作を行な
う操作部と、前記操作部に搭載されてなり、コイル部
と、所定の収納空間内に移動自在に収納され、前記操作
部のＸ軸及びＹ軸方向の少なくとも一方の動きに応じて
該収納空間内を動くことにより該コイル部に対して相対
的に変位する磁気応答部材とを含む検出装置を少なくと
も１つ有し、該検出装置によって前記操作部のＸ軸及び
Ｙ軸方向の傾きを検出することに基づきＸ軸及びＹ軸方
向の操作検出信号を出力する第１の検出手段と、前記操
作部によるＺ軸方向の動きに連動する可動部と、この可
動部の直線的動きを検出するリニア検出部とを含み、リ
ニア検出部の出力に基づきＺ軸方向の操作検出信号を出
力する第２の検出手段とを具えたものである。この第５
の観点に従う装置は、第１の検出手段が、上記したよう
に、所定の収納空間内に移動自在に収納され、操作部の
Ｘ軸及びＹ軸方向の少なくとも一方の動きに応じて該収
納空間内を動くことにより該コイル部に対して相対的に
変位する磁気応答部材とを含む検出装置を少なくとも１
つ有している構成であることを特徴としている。このよ
うな特殊な構成により、Ｘ軸及びＹ軸方向の動きに応じ
た傾きを検出することができ、これに基づきＸ軸及びＹ
軸方向の操作検出信号を出力することができる。これに
より、Ｘ軸及びＹ軸方向の操作を検出するための新規な
構成が提供できる。なお、この場合も、第２の検出手段
は、可動部のＺ軸方向の動きを検出できるリニア検出部
を含むものであれば、どのような構成を用いてもよい。

【００１２】本発明の第６の観点に従う３次元操作検出
装置は、Ｘ軸及びＹ軸方向について傾き操作し、Ｚ軸方
向について上下動操作することにより３次元操作を行な
う操作部と、前記操作部に搭載されてなり、コイル部
と、前記操作部のＸ軸及びＹ軸方向の一方の動きに応じ
て該コイル部に対して相対的に変位する磁気応答部材と
を含む検出装置をＸ軸及びＹ軸に対応して夫々設け、該
検出装置によって前記操作部のＸ軸及びＹ軸方向の傾き
を夫々検出することに基づきＸ軸及びＹ軸方向の操作検
出信号を出力する第１の検出手段と、前記操作部による
Ｚ軸方向の動きに連動する可動部と、この可動部の直線
的動きを検出するリニア検出部とを含み、リニア検出部
の出力に基づきＺ軸方向の操作検出信号を出力する第２
の検出手段とを具えたものである。この第６の観点に従
う装置によれば、コイル部と対応する磁気応答部材とを
含む検出装置が、Ｘ軸及びＹ軸に対応して夫々設けら
れ、これによって操作部のＸ軸及びＹ軸方向の傾きを夫
々検出することに基づきＸ軸及びＹ軸方向の操作検出信
号が出力される。これにより、Ｘ軸及びＹ軸方向の操作
を検出するための新規な構成が提供できる。なお、この
場合も、第２の検出手段は、可動部のＺ軸方向の動きを
検出できるリニア検出部を含むものであれば、どのよう
な構成を用いてもよい。

【００１３】本発明の第７の観点に従う３次元操作検出
装置は、３次元操作を行なうための操作部と、前記操作
部に搭載されてなり、該操作部のＸ軸及びＹ軸方向の動
きに連動して変位する可動体と、この可動体のＸ軸及び
Ｙ軸方向の動きを検出する２次元検出部とを含み、該２
次元検出部の出力に基づきＸ軸及びＹ軸方向の操作検出
信号を出力する第１の検出手段と、前記操作部によるＺ
軸方向の動きに連動する可動部と、この可動部の直線的
動きを検出するリニア検出部とを含み、リニア検出部の
出力に基づきＺ軸方向の操作検出信号を出力する第２の
検出手段とを具えたものである。この第７の観点に従う
装置によれば、操作部のＸ軸及びＹ軸方向の動きに連動
して変位する可動体と、この可動体のＸ軸及びＹ軸方向
の動きを検出する２次元検出部とを含み、該２次元検出
部の出力に基づきＸ軸及びＹ軸方向の操作検出信号を出
力することが特徴である。このような２次元検出手段を
具備することにより、操作部のＸ軸及びＹ軸方向の操作
を検出することに基づきＸ軸及びＹ軸方向の操作検出信
号が出力される。これにより、Ｘ軸及びＹ軸方向の操作
を検出するための新規な構成が提供できる。なお、この
場合も、第２の検出手段は、可動部のＺ軸方向の動きを
検出できるリニア検出部を含むものであれば、どのよう
な構成を用いてもよい。本発明によれば、更に様々な実
施の形態をとることができ、その詳細は、例示的に以下
において示される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明しよう。図１（ａ）は、本
発明の第１の観点に従う３次元操作検出装置の一実施例
を示す外観略図、（ｂ）はそのＸ軸及びＺ軸に沿う断面
略図である。この３次元操作検出装置は、例えば、ジョ
イ・スティックのような３次元操作型入力装置として応
用可能なものであり、全体が１つの操作子からなるステ
ィック部１０は、略々円盤状の頂部１０ａとその下に延
びた棒状部１０ｂとからなっていて、図で破線で示すよ
うに、人の手に握って操作されるものである。スティッ
ク部１０の下端１０ｃは、図示のように単純に終端して
いて、このスティック部１０を自由に持ち歩いたり、振
り回したりできるようになっていてよい。勿論、これに
限らず、従来のジョイ・スティックのように、該下端１
０ｃがＸ，Ｙ軸方向にユニバーサルに自由に傾動できる
ように適宜手段で枢支されていてもよい。なお、スティ
ック部１０の棒状部１０ｂが延びた方向をＺ軸とし、そ
れに直交する頂部１０ａの円盤面をＸ−Ｙ座標面とし、
該面上に適宜設定した直交座標軸をそれぞれＸ軸及びＹ
軸とする。

【００１５】スティック部１０において、頂部１０ａの
部分には、前記Ｘ−Ｙ座標面のＸ軸及びＹ軸方向につい
ての傾きを検出するための傾斜センサ（第１の検出手
段）１００が搭載されている。スティック部１０のＸ軸
方向及びＹ軸方向の操作は、該スティック部１０をＸ軸
方向及びＹ軸方向に任意に傾かせることによって行うも
のとしている。従って、この傾斜センサ１００によって
スティック部１０のＸ軸方向及びＹ軸方向の傾きを検出
することにより、これに基づきＸ軸方向及びＹ軸方向の
操作（動き）を検出する。傾斜センサ１００は、主に、
コイル部２と、スティック部１０のＸ軸及びＹ軸方向の
動きに応じて該コイル部２に対して相対的に変位する磁
気応答部材３とを含んでいる。追って詳しく示すよう
に、スティック部１０のＸ軸及びＹ軸方向の傾きに応じ
て磁気応答部材３が動き、これによってコイル部２と磁
気応答部材３の相対的な位置関係が変化するようになっ
ており、この変化に応じてコイル部２と磁気応答部材３
の磁気結合が変化し、該スティック部１０のＸ軸及びＹ
軸方向の傾きに応じた誘導出力信号がコイル部２から出
力される。

【００１６】スティック部１０の頂部１０ａの略中央及
び棒状部１０ｂの部分には、Ｚ軸方向の操作を検出する
ためのリニアセンサ（第２の検出手段）２００が搭載さ
れている。すなわち、頂部１０ａの上部には、Ｚ軸方向
に指で押圧操作するためのドーム状のプッシャ２０１が
設けられており、棒状部１０ｂの内部には図１（ｂ）に
示すように棒状の可動部２０４が挿入されており、この
プッシャ２０１が可動部２０２に結合していて、該プッ
シャ２０１の押圧操作に応じて可動部２０４がＺ軸方向
（上下方向）に動くようになっている。可動部２０４の
全体もしくは少なくとも先端寄りの所定範囲において
は、所定の磁気応答部材（例えば磁性体）２０３が設け
られており、プッシャ２０１の押圧操作に応じた可動部
２０４の動きに伴って該磁気応答部材２０３が直線的に
変位する。棒状部１０ｂの内部における所定位置にコイ
ル部２０２が固定されている。このリニアセンサ２００
において、コイル部２０２は１又は複数のコイルからな
り、例えばそのコイル空間内に可動部２０４の該磁気応
答部材２０３が侵入して、該可動部２０４の動きに応じ
て該コイル部２０２と磁気応答部材２０３の相対的なリ
ニア位置が変化するようになっている。この変化に応じ
てコイル部２０２と磁気応答部材２０３の磁気結合が変
化し、該リニア位置つまりＺ軸方向の操作位置に対応す
る誘導出力信号がコイル部２０２から出力される。な
お、プッシャ２０１が弾性ゴムからなっていて、その弾
性作用によって押圧操作が加わらないときは中立位置
（リニア変位０の位置）に復帰するようになっている。
勿論、その他の中立位置復帰バネを設けてもよい。

【００１７】以上の構成により、操作者がスティック部
１０を握ってＸ軸及びＹ軸方向に任意に傾けることによ
り、その傾きに応じた誘導出力信号が傾斜センサ１００
のコイル部２から出力され、これに基づきＸ軸及びＹ軸
方向の操作検出信号を得ることができる。また、操作者
がスティック部１０の上部のプッシャ２０１を押圧操作
することにより、Ｚ軸方向の操作に応じた誘導出力信号
がリニアセンサ２００のコイル部２０４から出力され、
これに基づきＺ軸方向の操作検出信号を得ることができ
る。

【００１８】次に、図２を参照して、傾斜センサ１００
の具体例を説明する。図２に示す傾斜センサ１００は、
１つのセンサによってＸ−Ｙ座標平面の全方向について
の傾斜検出が可能な多方向傾斜検出装置である。この傾
斜センサ１００は、収納体１内に流動性の磁気応答部材
３を収納している。図２（ａ）は全体の側面略図、
（ｂ）は収納体１の概略斜視図、（ｃ）は収納体１の断
面図、（ｄ）はコイル部２におけるコイル配置例を略示
する平面図、である。図２（ｂ），（ｃ）に示されるよ
うに、収納体１は、リング状の収納空間１ａを有してお
り、このリング状の収納空間１ａ内に適量の流動性の磁
気応答部材３が収納されている。磁気応答部材３として
は、例えば磁性流体あるいは磁性粉体を使用する。磁性
粉体としては、微粒粉に限らず、砂鉄のようなものであ
ってもよい。図２（ｃ）は、水平に置かれている状態の
収納体１の断面略図であり、その場合、流動性の磁気応
答部材３はリング状の収納空間１ａ内に均等に分布して
いる。勿論、収納体１は、非磁性体からなる。４は、取
付けベースである。

【００１９】図２（ａ）に示されるように、収納体１の
下側にコイル部２が設けられる。コイル部２は、収納空
間１ａ内における磁気応答部材３の分布を検出し得るよ
うな適宜のコイル配置からなる。例えば、図２（ｄ）の
例では、リング状の収納空間１ａの円周方向に沿って等
間隔（９０度間隔）で４つの極を構成するようにコイル
２１〜２４が設けられている。例えば、コイル２１〜２
４は２次コイルであって、この各２次コイル２１〜２４
に対応して各極ごとに１次コイル１１〜１４を設けても
よい。１次コイル１１〜１４を適宜の交流信号で励磁す
ると、夫々に対応する２次コイル２１〜２４からは夫々
の誘導結合度若しくは磁気結合度に応じたレベルの交流
信号が誘導される。この誘導結合若しくは磁気結合は、
磁気応答部材３の存在によって可変制御される。上記構
成からなる傾斜センサ１００が、検出対象における適宜
の位置に取り付けられる。検出対象の面としての傾きを
全方向について検出しうるようにするためには、収納空
間１ａのリングが検出対象面に平行となるように設置す
る。すなわち、円形リングの径方向が検出対象面に平行
となるように設置する。なお、ここで、検出対象面とは
実際に面を成している必要はなく、仮想的な面であって
よい。すなわち、この傾斜センサ１００は、検出対象面
の四方・八方、全方向についての傾斜を検出することが
できる。

【００２０】収納体１が水平に置かれている場合（つま
り、検出対象面が傾斜０のとき）は、流動性の磁気応答
部材３はリング状の収納空間１ａ内に均等に分布してい
るので、どの２次コイル２１〜２４からも同じレベルの
出力信号が得られる。従って、どの２次コイル２１〜２
４からも同じレベルの出力信号が得られることに基づ
き、傾斜０であることが検出できる。収納体１が任意の
方向に傾斜すると（つまり、検出対象面が任意の方向に
傾斜すると）、流動性の磁気応答部材３が重力に従って
収納空間１ａ内を動き、該収納空間１ａ内における磁気
応答部材３の分布に偏りが生じる。例えば、図３は、収
納体１が傾斜した状態の一例を示す略図であり、（ａ）
は側面図、（ｂ）は平面図である。この場合、コイル２
３の方向に傾いており、２次コイル２３の位置に対応し
て最も多量の磁気応答部材３が集まっている。２次コイ
ル２２，２４の位置に対応している磁気応答部材３の量
は僅かであり、２次コイル２１の位置に対応している磁
気応答部材３の量は０である。このように、収納空間１
ａ内における磁気応答部材３の分布に応答する出力信号
をコイル部２から得ることができ、これに基づき、傾斜
の方向を検出することができ、また傾斜の大きさ（傾斜
角）を検出することができる。

【００２１】収納空間１ａ内における磁気応答部材３の
分布を検出するための採用するコイル部２の構成は、な
んらかの形で磁気応答部材３の分布を検出することがで
きるものでありさえすれば、どのような構成でもよい。
例えば、図２（ｄ）に示すような円周状のコイル（極）
配置の中心Ｏを原点０とするＸ，Ｙ座標を想定し、この
Ｘ，Ｙ座標によって傾斜の方向を全方向的に表わすこと
ができる。例えば、コイル２１と２３がＸ軸に対応して
おり、コイル２２と２４がＹ軸に対応しているとする
と、コイル２１はプラスＸ方向、コイル２２はプラスＹ
方向、コイル２３はマイナスＸ方向、コイル２４はマイ
ナスＹ方向、に位置していることになる。そこで、２次
コイル２１が配置された極をプラスＸ極（図でｘ）、２
次コイル２２が配置された極をプラスＹ極（図でｙ）、
２次コイル２３が配置された極をマイナスＸ極（図で／
ｘ）、２次コイル２４が配置された極をマイナスＹ極
（図で／ｙ）、と表わすことにする。なお、明細書中で
は、表記の都合上、反転を示すバー記号は「／（スラッ
シュ）」で記載するが、これは、図中のバー記号に対応
している。

【００２２】同じ軸のプラス極とマイナス極のコイル出
力信号はその差を求めることにより、該軸についての座
標値を求めることができる。例えば、２次コイル２２と
２４の出力振幅レベルが同じである場合は、Ｙ軸座標値
は０であり、Ｙ軸方向の傾斜成分が０であることを示
す。従って、コイル部２における各コイルに関連する回
路例を示すと、図４のようになる。すなわち、すべての
１次コイル１１〜１４を共通の交流信号（例えばｓｉｎ
ωｔと略記する）で励磁し、Ｘ軸に沿う各２次コイル２
１，２３の出力信号の差を差分回路２５で求め（差動接
続でもよい）、その差信号としてＸ軸座標検出信号Ｓｘ
を得るようにする。また、Ｙ軸に沿う２次コイル２２，
２４の出力信号の差を差分回路２６で求め（差動接続で
もよい）、その差信号としてＹ軸座標検出信号Ｓｙを得
るようにする。このようにして求めたＸ，Ｙ座標値の信
号Ｓｘ，Ｓｙから座標の象限と極座標が判明するので、
これらの信号Ｓｘ，Ｓｙを判定処理回路２７で適宜処理
することにより、傾斜の方向と大きさ（傾斜角）を検出
することができる。なお、差分回路２５，２６の入力側
又は出力側のどちらかに整流回路を設け、Ｘ，Ｙ座標値
を示す出力信号Ｓｘ，Ｓｙは、直流的な電圧レベル値と
する。この電圧レベル値は、アナログ値のままである必
要はなく、適宜ディジタル変換してもよい。従って、判
定処理回路２７はアナログ演算回路であってもよいし、
あるいはディジタル回路であってもよい。

【００２３】概ね、極座標の偏角θが傾斜の方向に対応
し、動径ρが傾斜の大きさ（傾斜角）に対応するので、
判定処理回路２７では、例えば下記式のような公知の直
交座標−極座標変換公式を用いて、Ｘ，Ｙ座標値の信号
Ｓｘ，Ｓｙから極座標の偏角θと動径ρを求め、これに
基づき傾斜の方向と大きさ（傾斜角）を検出するデータ
を得るようにすることができる。下記式において、ｘ，
ｙは、信号Ｓｘ，Ｓｙが示すＸ，Ｙ座標値である。

【数１】

【００２４】なお、厳密な極座標変換公式に限らず、お
おまかな傾斜方向の判定は信号Ｓｘ，Ｓｙから座標の象
限等を判定する簡単なテーブルを用いることによっても
行える。また、おおまかな傾斜の大きさ（傾斜角）は、
差信号（Ｓｘ，Ｓｙ）を使用せずに、個別の各コイル２
１〜２４の出力レベルに基づき判定するようにしてもよ
い。例えば、各コイル２１〜２４の出力信号レベルのう
ち最大レベルのコイルの出力電圧値に基づき傾斜角度を
判定する。その場合、傾斜方向判定結果を考慮して適宜
の修正演算を行なうとよい。その他、コイル部２の出力
信号に基づく具体的な傾斜方向と傾斜量の判定の仕方
は、設計上適宜の構成を採用してよい。

【００２５】別の例として、コイル部２を回転型のレゾ
ルバと見立てて、９０度間隔で配置された４つの２次コ
イル２１〜２４の極（Ｘ，Ｙ，／Ｘ，／Ｙ）を、サイン
相、コサイン相、マイナス・サイン相、マイナス・コサ
イン相として、サイン及びコサインの２相のレゾルバ出
力信号と同様の出力信号を取り出し、該出力信号から位
相角データを求めることにより、該位相角データを極座
標の偏角θに対応するデータとして得ることができる。
レゾルバ原理を採用する場合、コイル部２の各極（Ｘ，
Ｙ，／Ｘ，／Ｙ）に対応する２次コイル２１〜２４に生
じる誘導出力交流信号の振幅関数が、サイン関数、コサ
イン関数、マイナス・サイン関数、マイナス・コサイン
関数にそれぞれ相当するものとなるように、各２次コイ
ル２１〜２４の配置及び磁気応答部材３の磁気的性質及
び量を、設定する。種々の条件によって、各コイルの配
置は微妙に変わり得るし、磁気応答部材３の磁気的性質
及び量も変わりうるので、希望の関数特性が得られるよ
うに各コイル配置を適宜調整したり、あるいは２次出力
レベルを電気的増幅によって調整することにより、希望
の振幅関数特性が最終的に得られるようにすることがで
きる。従って、各２次コイル２１〜２４の配置と磁気応
答部材３及び量は重要ではあるが、絶対的精度を要求さ
れるわけではなく、設計上適宜に設定若しくは変更でき
る。

【００２６】レゾルバ原理を採用する場合、図５に示す
ように、コイル部２の１次及び２次コイルを回路を構成
する。Ｘ軸（サイン相）の２次コイル２１，２３を差動
接続し、Ｙ軸（コサイン相）の２次コイル２２，２４を
差動接続して、２つの出力信号を取り出すので、基本的
なコイル結線は図４と変わらないが、整流回路は設けな
い。各２次コイル２１〜２４の誘導出力信号は、傾斜方
向を示す偏角θに対応して２相の関数特性sinθ，cosθ
及びその逆相の関数特性−sinθ，−cosθで振幅変調さ
れた状態で夫々出力されるようにすることができる。説
明の便宜上、コイルの巻数等、その他の条件に従う係数
は省略し、２次コイル２１（サイン相）の出力信号を
「sinθ・sinωｔ」で示し、２次コイル２２（コサイン
相）の出力信号を「cosθ・sinωｔ」で示す。また、２
次コイル２３（マイナス・サイン相）の出力信号を「−
sinθ・sinωｔ」で示し、２次コイル２４（マイナス・
コサイン相）の出力信号を「−cosθ・sinωｔ」で示
す。サイン相とマイナス・サイン相の誘導出力を差動的
に合成することによりサイン関数の振幅関数を持つ第１
の出力交流信号Ａ（＝２sinθ・sinωｔ）が得られる。
また、コサイン相とマイナス・コサイン相の誘導出力を
差動的に合成することによりコサイン関数の振幅関数を
持つ第２の出力交流信号Ｂ（＝２cosθ・sinωｔ）が得
られる。なお、表現の簡略化のために、係数「２」を省
略して、以下では、第１の出力交流信号Ａを「sinθ・si
nωｔ」で表わし、第２の出力交流信号Ｂを「cosθ・sin
ωｔ」で表わす。

【００２７】こうして、偏角θに対応する第１の関数値
sinθを振幅値として持つ第１の出力交流信号Ａ＝sinθ
・sinωｔと、同じ偏角θに対応する第２の関数値cosθ
を振幅値として持つ第２の出力交流信号Ｂ＝cosθ・sin
ωｔとが出力される。このようなコイル構成によれば、
回転型位置検出装置として従来知られたレゾルバにおい
て得られるのと同様の、同相交流であって２相の振幅関
数を持つ２つの出力交流信号Ａ，Ｂ（サイン出力とコサ
イン出力）をコイル部２から得ることができるようにす
ることが理解できる。このコイル部２から出力される２
相の出力交流信号（Ａ＝sinθ・sinωｔとＢ＝cosθ・sin
ωｔ）は、従来知られたレゾルバの出力と同様の使い方
をすることができる。例えば、図５に示すように、コイ
ル部２の出力交流信号Ａ，Ｂを適切なディジタル位相検
出回路４０に入力し、前記サイン関数sinθとコサイン
関数cosθの位相値θをディジタル位相検出方式によっ
て検出し、偏角θのディジタルデータＤθを得るように
することができる。こうして、レゾルバ原理に従う位相
角検出処理によって、極座標の偏角θを示すディジタル
データＤθを得ることができ、これによって検出対象の
傾斜方向を検出することができる。

【００２８】この場合、傾斜の大きさ（傾斜角）は、前
記数１に示す極座標公式の応用・変形によって、適宜求
めることができる。例えば、図５の判定処理回路２８に
おいて、各２次コイル２１〜２４の出力信号を整流した
信号を入力し、この入力信号から最大レベルのものを検
出し、ここから極座標の象限を判定してこの最大レベル
値を直交座標のｘ値又はｙ値とし、かつ、前記ディジタ
ルデータＤθにもとづいて得た偏角θを利用して、極座
標公式から動径ρを求めれば、傾斜の大きさ（傾斜角）
を検出することができる。なお、ディジタル位相検出回
路４０で採用するディジタル位相検出方式としては、公
知のＲ−Ｄ（レゾルバ−ディジタル）コンバータを適用
してもよいし、本発明者らによって開発済の新方式を採
用してもよい。なお、収納体１の収納空間は、リング状
に限らず、凸曲面又は凹曲面状のような曲面状であって
もよい。すなわち、収納体１の収納空間は、傾斜に応答
してその内部の流動性の磁気応答部材３が重力に従って
適切に変位しうるような形状であればよい。

【００２９】各実施例において、１次コイルは、各２次
コイル２１〜２４に１対１で対応して設ける必要はな
く、２次コイル２１〜２４の全体をカバーしうるように
１個のみ又は適宜数だけ設けるようにしてよい。図７
は、その一例を示すもので、２次コイル２１〜２４の配
置の外側を囲んで１つの１次コイル１５を設けたもので
ある。このように１個の１次コイル１５を設ける場合、
２次コイル２１〜２４の配置の内側に設けてもよい。ま
た、コイル部２におけるコイル数及びその配置は上記実
施例に示すものに限らず、様々な設計変更が可能であ
る。例えば、上記実施例のような４極からなるコイル構
成に限らず、６極あるいは８極あるいは１２極等、任意
である。

【００３０】次に、図６を参照してリニアセンサ２００
の一具体例につき説明する。図６は、図示の都合上、Ｚ
軸（上下方向）を横向きにして描いてある。このリニア
センサ２００は、前述の通り、プッシャ２０１に連動す
る可動部２０４と、この可動部２０４に設けられた磁気
応答部材２０３と、所定位置に配置されたコイル部２０
２とを含む。可動部２０４が検出対象たるプッシャ２０
１に連結されて、該プッシャ２０１の直線位置の変化に
連動して直線的にかつ往復的に変位可能であり、これに
対して、コイル部２０２の配置は適宜に固定される。か
くして、可動部２０４が検出対象たる直線位置に連動し
てコイル部２０２に対して相対的に直線的に変位する。
勿論、その逆に、コイル部２０２をリニア変位検出対象
たるプッシャ２０１に連動して変位させ、可動部２０４
を固定するようにしてもよい。要するに、このリニアセ
ンサ２００においては、コイル部２０２に対する可動部
２０４の相対的に直線位置を検出する。この相対的な直
線変位の方向は、図において符号Ｚを伴う矢印で示され
ている。

【００３１】コイル部２０２は、１相の交流信号によっ
て励磁される１次コイルＰＷ1〜ＰＷ5と、直線変位方向
Ｚに関して異なる位置に配置された複数の２次コイルＳ
Ｗ1〜ＳＷ4とを含む。これらの１次及び２次コイル構成
を明示するために、図６ではコイル部２０２は断面を含
んで示されているが、実際は、点線で補って示されてい
るように、ロッド状の可動部２０４の周囲にて適宜のギ
ャップを空けて、コイルコイルが巻回された状態を成し
ている。１相の交流信号によって共通に励磁されるが故
に、１次コイルＰＷ1〜ＰＷ5の数は、１又は適宜の複数
であってよく、その配置も適宜であってよい。しかし、
複数の１次コイルＰＷ1〜ＰＷ5を適宜に分離して、例え
ば図６に示されるように各２次コイルＳＷ1〜ＳＷ4をそ
れぞれの間に挟むように、配置することは、１次コイル
によって発生する磁界を個別の２次コイルＳＷ1〜ＳＷ4
に対して有効に及ぼし、かつ可動部２０４の磁気応答部
材２０３による磁場への影響を有効に及ぼすことができ
るので、好ましい。

【００３２】ロッド状の可動部２０４は、その所定範囲
において、所定の磁気応答特性を持つ磁気応答部材２０
３を直線変位方向に沿って所定のピッチｐで１又は複数
繰り返して設けて成るものである。既に知られているよ
うに、磁気応答部材２０３の材質を鉄またはニッケルな
どのような磁性体、あるいは銅またはアルミニウムなど
のような非磁性の導電体とすることにより、透磁率ある
いは磁気抵抗あるいは渦電流損失などの所定の磁気応答
特性を持たせることができるので、そのように適宜の材
質を用いて磁気応答部材２０３を構成してよい。可動部
２０４の基部ロッドの材質も、磁性体又は非磁性体又は
導電体など適宜の材質を用いてよく、どのような材質を
用いるかは、磁気応答部材２０３の材質及び／又は形状
等との兼ね合いによって定まる。要するに、磁気応答部
材２０３が存在する箇所とそうでない箇所との間では、
コイル部２０２に及ぼす磁気的応答特性が異なるように
なっていればよいものである。また、可動部２０４の基
部ロッドに対する磁気応答部材２０３の形成法も、貼り
付け、接着、かしめ止め、切削、めっき、蒸着、焼き付
け、など適宜の手法を用いてよい。

【００３３】検出対象たる直線位置の変化に応じて、可
動部２０４の磁気応答部材２０３のコイル部２０２に対
する対応位置が変化することにより、１次コイルＰＷ1
〜ＰＷ5と各２次コイルＳＷ1〜ＳＷ4間の磁気結合が該
検出対象直線位置に応じて変化され、これにより、該検
出対象直線位置に応じて振幅変調された誘導出力交流信
号が、各２次コイルＳＷ1〜ＳＷ4の配置のずれに応じて
異なる振幅関数特性で、各２次コイルＳＷ1〜ＳＷ4に誘
起される。各２次コイルＳＷ1〜ＳＷ4に誘起される各誘
導出力交流信号は、１次コイルＰＷ1〜ＰＷ5が１相の交
流信号によって共通に励磁されるが故に、その電気的位
相が同相であり、その振幅関数が磁気応答部材２０３の
繰り返しピッチの１ピッチｐに相当する変位量を１サイ
クルとして周期的にそれぞれ変化する。

【００３４】４つの２次コイルＳＷ1〜ＳＷ4は、磁気応
答部材２０３の繰り返しピッチの１ピッチｐの範囲内に
おいて所定の間隔で配置され、各２次コイルＳＷ1〜Ｓ
Ｗ4に生じる誘導出力交流信号の振幅関数が、所望の特
性を示すように設定される。例えば、レゾルバタイプの
位置検出装置として構成する場合は、各２次コイルＳＷ
1〜ＳＷ4に生じる誘導出力交流信号の振幅関数が、サイ
ン関数、コサイン関数、マイナス・サイン関数、マイナ
ス・コサイン関数、にそれぞれ相当するように設定す
る。例えば図６に示されるように、１ピッチｐの範囲を
４分割し、ｐ／４づつずれた各分割位置に配列する。こ
れにより、各２次コイルＳＷ1〜ＳＷ4に生じる誘導出力
交流信号の振幅関数が、サイン関数、コサイン関数、マ
イナス・サイン関数、マイナス・コサイン関数、にそれ
ぞれ相当するように設定することができる。勿論、種々
の条件によって、各コイルの配置は微妙に変わり得るの
で、希望の関数特性が得られるように各コイル配置を適
宜調整したり、あるいは２次出力レベルを電気的増幅に
よって調整して、希望の振幅関数特性が最終的に得られ
るようにする。

【００３５】例えば、２次コイルＳＷ1の出力がサイン
関数（図でｓを付記する）に対応するとすると、これに
対してｐ／２だけずれて配置された２次コイルＳＷ3の
出力はマイナス・サイン関数（図で／ｓ（ｓバー）を付
記する）に対応し、この両者の出力を差動的に合成する
ことによりサイン関数の振幅関数を持つ第１の出力交流
信号が得られる。また、サイン関数出力に対応する２次
コイルＳＷ1からｐ／４ずれて配置された２次コイルＳ
Ｗ2の出力はコサイン関数（図でｃを付記する）に対応
し、これに対してｐ／２だけずれて配置された２次コイ
ルＳＷ4の出力はマイナス・コサイン関数（図で／ｃ
（ｃバー）を付記する）に対応し、この両者の出力を差
動的に合成することによりコサイン関数の振幅関数を持
つ第２の出力交流信号が得られる。。なお、明細書中で
は、表記の都合上、反転を示すバー記号は「／（スラッ
シュ）」で記載するが、これは、図中のバー記号に対応
している。

【００３６】図７はコイル部２０２の回路図であり、１
次コイルＰＷ1〜ＰＷ5には共通の励磁交流信号（説明の
便宜上、ｓｉｎωｔで示す）が印加される。この１次コ
イルＰＷ1〜ＰＷ5の励磁に応じて、可動部２０４の磁気
応答部材２０３のコイル部２０２に対する対応位置に応
じた振幅値を持つ交流信号が各２次コイルＳＷ1〜ＳＷ4
に誘導される。夫々の誘導電圧レベルは検出対象直線位
置ｘに対応して２相の関数特性sinθ，cosθ及びその逆
相の関数特性−sinθ，−cosθを示す。すなわち、各２
次コイルＳＷ1〜ＳＷ4の誘導出力信号は、Ｚ軸方向の検
出対象直線位置すなわち可動部２０４のＺ軸方向操作量
（これを便宜的に“ｘ”とする）に対応して２相の関数
特性sinθ，cosθ及びその逆相の関数特性−sinθ，−c
osθで振幅変調された状態で夫々出力される。なお、こ
の場合、θはｘに比例しており、例えば、θ＝２π（ｘ
／ｐ）のような関係である。説明の便宜上、コイルの巻
数等、その他の条件に従う係数は省略し、２次コイルＳ
Ｗ1をサイン相として、その出力信号を「sinθ・sinω
ｔ」で示し、２次コイルＳＷ2をコサイン相として、そ
の出力信号を「cosθ・sinωｔ」で示す。また、２次コ
イルＳＷ3をマイナス・サイン相として、その出力信号
を「−sinθ・sinωｔ」で示し、２次コイルＳＷ4をマイ
ナス・コサイン相として、その出力信号を「−cosθ・si
nωｔ」で示す。サイン相とマイナス・サイン相の誘導
出力を差動的に合成することによりサイン関数の振幅関
数を持つ第１の出力交流信号（２sinθ・sinωｔ）が得
られる。また、コサイン相とマイナス・コサイン相の誘
導出力を差動的に合成することによりコサイン関数の振
幅関数を持つ第２の出力交流信号（２cosθ・sinωｔ）
が得られる。なお、表現の簡略化のために、係数「２」
を省略して、以下では、第１の出力交流信号を「sinθ・
sinωｔ」で表わし、第２の出力交流信号を「cosθ・sin
ωｔ」で表わす。なお、このリニアセンサ２０の動作説
明においても、傾斜センサ１００の前記説明と同様に、
便宜上、位相角の符号を“θ”としているが、傾斜セン
サ１００の説明で使用する“θ”と、リニアセンサ２０
の説明で使用する“θ”とは、べつものであるのは勿論
である。すなわち、傾斜センサ１００の説明で使用する
“θ”は、前述の通り、Ｘ，Ｙ軸についての傾斜方向を
示すものであるのに対して、リニアセンサ２０の説明で
使用する“θ”は、前述の通り、Ｚ軸方向のリニア変位
に対応している。

【００３７】こうして、検出対象直線位置ｘに対応する
第１の関数値sinθを振幅値として持つ第１の出力交流
信号Ａ＝sinθ・sinωｔと、同じ検出対象直線位置ｘに
対応する第２の関数値cosθを振幅値として持つ第２の
出力交流信号Ｂ＝cosθ・sinωｔとが出力される。この
ようなコイル構成によれば、回転型位置検出装置である
従来知られたレゾルバにおいて得られるのと同様の、同
相交流であって２相の振幅関数を持つ２つの出力交流信
号（サイン出力とコサイン出力）を直線位置検出装置に
おいて得ることができることが理解できる。従って、こ
のリニアセンサ２００から得られる２相の出力交流信号
（Ａ＝sinθ・sinωｔとＢ＝cosθ・sinωｔ）は、従来知
られたレゾルバの出力と同様の使い方をすることができ
る。例えば、図５の例と同様に、図７においてもディジ
タル位相検出回路４０にこれらの２相の出力交流信号
Ａ，Ｂを入力してディジタル位相検出によって位相値θ
に対応するディジタルデータを得て、これをＺ軸方向の
操作量の検出データＤｚとすることができる。その場
合、ディジタル位相検出回路４０の共通利用可能なハー
ドウェア回路を、傾斜センサ１００とリニアセンサ２０
０の相方で時分割共用することができる。なお、上記の
ように、４つの２次コイルＳＷ1〜ＳＷ4を磁気応答部材
２０３の繰り返しピッチの１ピッチｐの範囲内において
所定の間隔で配置した構成は、コイル部２０２全体のサ
イズを磁気応答部材２０３の１ピッチの範囲に略対応す
る比較的小さなサイズに収めることができるので、リニ
アセンサ２００全体の構成を小型化することに役立つ。

【００３８】可動部２０４の一実施形態として、基部ロ
ッドとしてピアノ線を使用し、磁気応答部材２０３とし
て所定の金属片を使用し、ピアノ線からなる可動部２０
４の周囲に、磁気応答部材２０３としての該金属片を所
定のピッチで１又は複数繰り返して配置してそれぞれの
金属片をかしめ止めすることによって、該所定のピッチ
で繰り返し配置した磁気応答部材２０３を構成するよう
にするとよい。このような可動部２０４の構成は、単
に、所望の長さのピアノ線と所望の数の金属片とを用意
し、該金属片を所望のピッチで該ピアノ線にかしめ止め
することだけで、製造することができるので、構成が極
めて簡単であり、かつ製造が極めて容易であり、製造コ
ストも極めて安価にすることができるので、かなり有意
義である。しかも、可動部２０４つまり可動コア部の径
は、ピアノ線の径に金属片（磁気応答部材２０３）の厚
みを足した程度の小さなものとなり、これに伴い、コイ
ル部２０２の各コイルの径もかなり小さくすることがで
きるので、全体としてかなり小型化されたリニアセンサ
２００を提供することができる。

【００３９】更にその場合、磁気応答部材２０３として
の前記金属片として、既存のスプリングピンを用いても
よく、そのようスプリングピンを用いると、かしめ止め
加工作業も極めて容易になり、かつ、かしめ止めも確実
になり、しかも安価であるから、極めて有利である。ま
た、磁気応答部材２０３を形成するための前記金属片と
して展開状態では長方形のものを使用すると、これをロ
ッド（ピアノ線）の周りにかしめ止めしたとき、図６に
示すように、磁気応答部材２０３は略円筒形状となる。
しかし、これに限らず、磁気応答部材２０３を形成する
ための前記金属片として展開状態では略円形乃至楕円形
の金属片を使用してもよい。その他、磁気応答部材２０
３の形状及び材質は任意である。勿論、傾斜センサ１０
０の磁気応答部材３と同様に流動性の磁性体を用いるこ
とができる。勿論、リニアセンサ２００の検出原理は、
上記のようなリニア・レゾルバ原理に従うものに限ら
ず、その他のもの、例えば公知の差動トランスタイプの
もの、あるいは、２相交流励磁１相出力タイプのような
従来技術の項で説明した位相シフト型誘導リニアセンサ
でもよい。

【００４０】図１の例では、Ｚ軸方向の操作は、スティ
ック部１０の本体に対してプッシャ２０１及び可動部２
０４を相対的に上下動させることにより行われるように
なっている。しかし、これに限らず、スティック部１０
の本体そのものを上下動させることによりＺ軸方向の操
作を行うようにしてもよい。図８はその場合の一例を示
すＺ軸方向一部断面側面図である。図８において、ステ
ィック部１０は、頂部１０ａと棒状部１０ｂとを含む一
体部分（側面略図で示す）が握り部１０ｄ（断面で示
す）に対してＺ軸方向に相対的に上下動可能な構成とな
っている。すなわち、握り部１０ｄ内に棒状部１０ｂが
下側から挿入されて、バネ１０ｅによって棒状部１０ｂ
が上向きに付勢され、つば状ストッパ１０ｆによって変
位０の初期位置に規制される。操作者が握り部１０ｄを
握って頂部１０ａを親指で押すと、頂部１０ａと一体の
棒状部１０ｂがＺ軸方向に下向きに動かされる。この場
合、傾斜センサ１００は、図１の例と同様に頂部１０ａ
内に適宜設けられるてよいが、リニアセンサ２００は、
コイル部２０２を握り部１０ｄの内側の所定位置に設
け、磁気応答部材２０３を棒状部１０ｂの下側の所定位
置の周囲に適宜設ける。

【００４１】次に、本発明の第２の観点に従う３次元操
作検出装置の一実施例につき、図９によって説明する。
図９の実施例は、スティック部１０をＺ軸方向に（上下
に）振る動作によってＺ軸方向の操作を行えるようにし
たものである。図９において、スティック部１０の頂部
１０ａは側面図で示し、この内部には図１と同様に適宜
の傾斜センサ１００が設けられる。スティック部１０の
棒状部１０ｂはリニアセンサ２００’を内蔵している部
分を切り欠いて一部断面で示している。このリニアセン
サ２００’は、スティック部１０をＺ軸方向に（上下
に）振る動作に基づくＺ軸方向の操作を検出するもので
ある。リニアセンサ２００’は、棒状部１０ｂの内部に
おいてＺ軸方向に沿って延びた収納空間２０５と、この
収納空間２０５の周囲に設けられたコイル部２０２と、
この収納空間２０５内にて重力に従って移動自在に収納
された磁気応答部材２０３’とを含んでいる。磁気応答
部材２０３’としては、空間２０５内を重力に従って自
由に動きうる適宜のサイズの磁性体（球体あるいは円板
等の適宜の形状であってよい）を使用することができる
し、あるいは、適量の磁性流体あるいは磁性粉体等であ
ってもよい。これによって、スティック部１０をＺ軸方
向に（上下に）振る動作によって、慣性作用により、収
納空間２０５内で磁気応答部材２０３’がコイル部２０
２に対して相対的に変位し、Ｚ軸方向の動きに応じた検
出出力信号をコイル部２０２から出力することができ
る。

【００４２】次に、本発明の第３の観点に従う３次元操
作検出装置の一実施例につき、図１０によって説明す
る。図１０の実施例は、３次元操作入力手段として、手
で握るタイプの棒状のスティック部１０を使用せずに、
テーブル上等に任意に置いて、又は半固定的に設置し
て、使用できるようにしたものである。図１０（ａ）は
Ｘ−Ｙ軸方向に沿う平面図、（ｂ）はＺ軸に沿う断面略
図である。この３次元操作検出装置の外観は、上側の操
作部１０ａと、下側のベース部１０ｂとからなってい
る。操作部１０ａは、ベース部１０ｂに対してＸ軸及び
Ｙ軸方向に傾き可能及びＺ軸方向に上下動可能に配置さ
れている。操作部１０ａには、その下側に傾斜センサ１
００が設けられていると共に、リニアセンサ２００の可
動部２０４が設けられている。可動部２０４の下側の所
定箇所には、図１の例と同様に、リニアセンサ２００の
磁気応答部材２０３が設けられている。また、ベース部
１０ｂの内部の所定箇所には、図１の例と同様に、リニ
アセンサ２００のコイル部２０２が設けられている。か
くして、傾斜センサ１００とリニアセンサ２００の具体
的構成は、本明細書で説明する欠く実施例と同様の構成
を使用してよい。

【００４３】上面からみると円形を成している操作部１
０ａの略中央が適当に膨らんでいて、ここがＺ軸方向の
操作を加えるためのＺプッシャ部１０ｚに相当する。ま
た、操作部１０ａにおけるＺプッシャ部１０ｚの周囲の
リング状平面が、Ｘ軸及びＹ軸方向に任意の傾き操作を
加えるためのＸＹプッシャ部１０ｘｙに相当する。この
操作部１０ａは、リング状のＸＹプッシャ部１０ｘｙの
下方において、少なくとも９０度間隔の４点において、
バネ１０ｃを介してベース部１０ｂに対して上下動可能
に支持されている。この構成によって、操作部１０ａに
おけるリング状のＸＹプッシャ部１０ｘｙの任意の点を
指で押すと、操作部１０ａがその押された方向に傾く。
この操作部１０ａの傾きは、前述と同様に、傾斜センサ
１００によって検出される。また、操作部１０ａにおけ
る中央のＺプッシャ部１０ｚを指で押すと、操作部１０
ａの全体が下方に（Ｚ軸方向に）移動する。この操作部
１０ａのＺ軸方向の変位は、前述と同様に、リニアセン
サ２００によって検出される。なお、ベース部１０ｂを
任意の使用場所に固定して、この検出装置を半固定的に
設置するようにしてもよい。もしくは、操作部１０ａ及
びベース部１０ｂを含む装置全体を持ち運び可能とし
て、任意の場所でこの検出装置を使用できるようにして
もよい。

【００４４】なお、上記各実施例では、Ｚ軸方向の操作
は、下向きにのみ行うようになっているが、これに限ら
ず、上下両方向に任意に操作できるようにしてもよい。
その例を示すと図１１，図１２のようである。図１１
は、図１の変形を示しており、同一符号は同一装置を示
す。図１１の例では、スティック部１０の棒状部１０ｂ
の下端に、上向き操作を行うためのプッシャ２０６が設
けられている。プッシャ２０６には可動部２０４の下端
が接続されている。プッシャ２０６は、プッシャ２０１
と同様に、ゴム等の弾性体からなる。この構成によっ
て、上のプッシャ２０１を押すことによりＺ軸方向の下
向き操作を行うことができ、下のプッシャ２０６を押す
ことによりＺ軸方向の上向き操作を行うことができる。
図１２は、可動部２０４の上端を外部に突出させ、この
上端を指で下向きに押したり、指でつまんで上向きに引
き上げることができるようにした例を示す。可動部２０
４の下端又は適宜箇所にバネ２０７が設けられており、
可動部２０４に操作が加えられていないときは中立位置
となり、可動部２０４の上向き及び下向きの動き応じて
該バネ２０７が伸びたり縮んだりする。なお、可動部２
０４の上下動範囲を限界づけるための適宜のストッパ部
２０８が設けられる。この構造は、図１のタイプに限ら
ず、図１０のタイプにも応用できる。

【００４５】次に、傾斜センサ１００の他の実施例につ
いて説明する。図２に示した傾斜センサ１００は、ＸＹ
座標面の傾斜を１つのセンサで一挙に検出する例である
が、これに限らず、一方向の（１軸用の）傾斜計を２個
組み合わせて２軸傾斜検出を行うようにしてもよい。図
１３は、そのような目的で使用できる１軸用の傾斜計１
００Ｘの一例を示す軸方向断面図である。プラスチック
あるいはステンレス等の非磁性体からなる収納体１０１
は巻軸のような形状をなしており、その軸の内部には、
図示のように、下側にわん曲した通路１０１ａが設けら
れている。この通路１０１ａ内には、適宜のサイズ又は
量の磁気応答部材１０３が重力に従って移動自在に収納
されている。磁気応答部材１０３は、図１３の例では、
球形状をした例えば鉄のような磁性体からなっている。
収納体１０１の通路１０１ａの周囲つまり巻軸の周囲に
は、１又は複数のコイル１１１〜１１５，１２１〜１２
４が順次配置されて巻かれている。これらのコイル１１
１〜１１５，１２１〜１２４によりコイル部１０２が構
成されている。なお、通路１０１ａの両端は閉じられて
いて、内部の磁気応答部材１０３が飛び出ないようにな
っている。

【００４６】上記の構成によって、通路１０１ａ内にお
ける磁気応答部材１０３のリニア位置つまり、コイル部
１０２に対する磁気応答部材１０３の相対的直線位置に
応じて、コイル部１０２における誘導結合が変化し、こ
れに応じた出力信号を該コイル部１０２より得ることが
できる。従って、通路１０１ａ内における磁気応答部材
１０３のリニア位置に応じた検出出力信号をコイル部１
０２から得るようにすることができる。ここで、収納体
１０１の通路１０１ａは、下側にわん曲しているため、
該収納体１０１が水平位置におかれているとき、該通路
１０１ａ内の磁気応答部材１０３は自重により必ず所定
の位置（傾斜０に対応する一番低い位置）に位置する。
収納体１０１が傾くと、それに応じて通路１０１ａに沿
って磁気応答部材１０３がリニアに変位し、該通路１０
１ａにおける前記磁気応答部材１０３のリニア位置に応
じた検出出力信号が前記コイル部１０２から得られる。
従って、コイル部１０２の出力信号は収納体１０１の傾
きに応答するものであり、該傾きの検知信号として適宜
利用できる。

【００４７】コイル部１０２による検出原理としては、
任意のものを用いることができる。単純な例としては、
ピックアップコイル方式があり得る。すなわち通路１０
１ａに沿って配置した複数のコイルの出力信号レベルに
基づき、磁気応答部材１０３が最も近接したコイルを特
定することにより、通路１０１ａにおける磁気応答部材
１０３のリニア位置を検出することができ、従って、収
納体１０１の傾斜の度合いを検知／検出することができ
る。より細かく磁気応答部材１０３のリニア位置を検出
するための一例として、リニア差動トランス原理に従っ
てコイル部１０２を構成することができる。すなわち、
コイル部１０２として１個又は複数のリニア差動トラン
スを構成し、該リニア差動トランスの出力電圧値とどの
リニア差動トランスから出力が得られたかを示すデータ
との組み合わせによって、前記ピックアップコイル方式
よりは細かい精度で磁気応答部材１０３のリニア位置を
検出することができる。

【００４８】更に細かい精度で、かつ正確に、磁気応答
部材１０３のリニア位置を検出し得るようにするには、
レゾルバ原理に従ってコイル部１０２を構成するとよ
い。レゾルバ原理に従ってコイル部１０２を構成する場
合、１相の交流信号によって励磁される１次コイル１１
１〜１１５と、複数の２次コイル１２１〜１２４とを含
む。各２次コイル１２１〜１２４は、通路１０１ａに沿
って所定の間隔でずらして配置される。一方、１相の交
流信号によって共通に励磁されるが故に、１次コイル１
１１〜１１５の数は、１又は適宜の複数であってよく、
その配置も適宜であってよい。しかし、複数の１次コイ
ル１１１〜１１５を適宜に分離して、例えば図１３に示
されるように各２次コイル１２１〜１２４をそれぞれの
間に挟むように、配置することは、１次コイルによって
発生する磁界を個別の２次コイル１２１〜１２４に対し
て有効に及ぼし、かつ磁気応答部材１０３による磁場へ
の影響を有効に及ぼすことができるので、好ましい。

【００４９】通路１０１ａにおける磁気応答部材１０３
のリニア位置に応じて、磁気応答部材１０３のコイル部
１０２に対する対応位置が変化することにより、１次コ
イル１１１〜１１５と各２次コイル１２１〜１２４間の
磁気結合が該リニア位置に応じて変化され、これによ
り、該リニア位置に応じて振幅変調された誘導出力交流
信号が、各２次コイル１２１〜１２４の配置のずれに応
じて異なる振幅関数特性で、各２次コイル１２１〜１２
４に誘起される。各２次コイル１２１〜１２４に誘起さ
れる各誘導出力交流信号は、１次コイル１１１〜１１５
が１相の交流信号によって共通に励磁されるが故に、そ
の電気的位相が同相であり、その振幅関数が各２次コイ
ル１２１〜１２４の配置のずれに応じてずれた位相を有
する。すなわち、４つの２次コイル１２１〜１２４に生
じる誘導出力交流信号の振幅関数が、所望の特性を示す
ように設定することが可能であり、レゾルバタイプの位
置検出装置として構成する場合は、各２次コイル１２１
〜１２４に生じる誘導出力交流信号の振幅関数が、サイ
ン関数、コサイン関数、マイナス・サイン関数、マイナ
ス・コサイン関数、にそれぞれ相当するように設定する
ことが可能である。種々の条件によって、各コイルの配
置は微妙に変わり得るので、希望の関数特性が得られる
ように各コイルの配置や巻数を適宜調整したり、あるい
は２次出力レベルを電気的増幅によって調整して、希望
の振幅関数特性が最終的に得られるようにする。

【００５０】例えば、２次コイル１２１の出力がサイン
関数（図でｓを付記する）に対応するとすると、これに
対して所定距離（例えばｐ／２とする）だけずれて配置
された２次コイル１２３の出力はマイナス・サイン関数
（図で／ｓ（ｓバー）を付記する）に相当するように設
定し、この両者の出力を差動的に合成することによりサ
イン関数の振幅関数を持つ第１の出力交流信号を得るよ
うにすることができる。また、サイン関数出力に対応す
る２次コイル１２１から前記所定距離の半分（例えばｐ
／４とする）だけずれて配置された２次コイル１２２の
出力はコサイン関数（図でｃを付記する）に対応し、こ
れに対してｐ／２だけずれて配置された２次コイル１２
４の出力はマイナス・コサイン関数（図で／ｃ（ｃバ
ー）を付記する）に相当するように設定し、この両者の
出力を差動的に合成することによりコサイン関数の振幅
関数を持つ第２の出力交流信号を得るようにすることが
できる。

【００５１】磁気応答部材１０３の形状は球に限らず、
円筒形その他の適宜の形状であってもよい。また、磁気
応答部材１０３は固形のものに限らず、例えば磁性流体
や磁性粉体のような非固定形状の物体からなるものであ
ってもよい。また、磁気応答部材１０３の材質は磁性体
に限らず、銅のような良導電体であってもよい。図１３
では、収納体１０１の外観は、ボビン若しくは巻き軸の
ようであるが、これに限らず、チューブを曲げた形状か
らなっていてもよい。その場合は、曲げられたチューブ
（収納体１０１）の周りにコイル部１０２を嵌め込むよ
うにすればよい。勿論、コイル部１０２における１次及
び２次コイルの数及び配置も様々な変形や設計変更が可
能である。また、２次コイル出力信号の相数もサイン，
コサインの２相に限らず、他の形態、例えば１２０度ず
れた３相タイプ、であってもよい。

【００５２】以上のような傾斜計１００Ｘは通路１０１
ａの方向に沿う一方向（１軸）のみについての傾斜を検
出することができるものである。ＸＹ座標面の傾斜を検
出するためには、図示例のような１軸傾斜計１００Ｘを
Ｘ軸又はＹ軸について少なくとも１つ設け、他の軸のた
めには、別のタイプの適当な一方向傾斜計を設けるよう
にしてもよい。勿論、図１３に示したような同じタイプ
の１軸傾斜計１００Ｘを２個直交させて設けて、ＸＹ座
標面の傾斜を検出するための傾斜センサ１００を構成し
てもよい。図１４はその一例を略示するものであり、互
いに９０度の角度で交差するように２つの傾斜計１００
Ｘ，１００Ｙを組み合わせたものである。各傾斜計１０
０Ｘ，１００Ｙは、図１３の傾斜計１００Ｘと夫々同一
構成である。これによって、検出対象のＸ軸方向の傾斜
（傾斜成分）を傾斜計１００Ｘで検出することができ、
該検出対象のＹ軸方向の傾斜（傾斜成分）を傾斜計１０
０Ｙで検出することができる。なお、図１４の構成を変
形して、Ｘ，Ｙ軸に対応する各傾斜計１００Ｘ，１００
Ｙの収納体１０１内の通路１０１ａのわん曲を大きくと
るようにしてもよい。

【００５３】なお、Ｘ軸及びＹ軸の操作を検出するため
の、第１のコイル部２と磁気応答部材３とを含む第１の
検出手段（傾斜センサ１００）は、上記実施例のよう
に、必ずしも傾斜検出装置である必要はない。例えば、
Ｘ軸及びＹ軸方向に、スティック部１０を水平移動させ
るような操作を検出するもの、すなわち加速又は衝撃検
出装置であってもよい。そのような加速又は衝撃検出装
置は、上述の傾斜センサ１００によっても構成できる
し、上述の傾斜センサ１００を適宜一部変形しても構成
できる。すなわち、流動性の磁気応答部材３は、そのよ
うな瞬間の加速又は衝撃に応答して慣性作用に応じて変
位するので、それに応答する出力を発生することができ
る。また、図１３のような１軸傾斜計１００の通路１０
１ａを直線状にしてもそのような瞬間の加速又は衝撃に
応答する出力信号を得ることができる。

【００５４】ところで、本発明に係る３次元操作検出装
置を実施するにあたっては、上述の構成すべてを具備す
る必要はなく、少なくとも１つを具備していても有効で
ある。例えば、Ｘ軸及びＹ軸操作検出用のＸＹ座標面傾
斜検出装置すなわち傾斜センサ１００は、上述で例示さ
れたいずれかの構成に従うものとし、Ｚ軸操作検出手段
は他の適宜のリニア検出手段（光学式センサ、永久磁石
又は磁化パターン利用のリニアセンサ、ポテンショメー
タ等）を使用してもよい。反対に、Ｚ軸操作検出手段は
例示されたリニアセンサ２００のいずれかの構成に従う
ものとし、Ｘ軸及びＹ軸操作検出手段は、誘導式センサ
以外の他の適宜の構成を用いてもよい。Ｘ軸及びＹ軸操
作検出手段として利用可能な誘導式センサ以外の検出手
段の一例を示すと、図１０の例において、操作部１０ａ
のリング状のＸＹプッシャ部１０ｘｙの表面をタッチセ
ンサを用いるような変更例が考えられる。勿論、そのよ
うな変更例を採用する場合は、図１０における誘導式の
傾斜センサ１００を省略する。

【００５５】次に、図５に示したディジタル位相検出回
路４０のいくつかの例について説明する。以下で説明す
るディジタル位相検出回路４０の各例は、図５に示した
ディジタル位相検出回路４０に限らず、図７に示したデ
ィジタル位相検出回路４０においても適用可能であり、
また、図１３に示した１軸傾斜計１００Ｘの出力信号の
位相をディジタル測定する場合においても適用可能であ
る。しかし、以下の説明では、便宜的に、図５に示した
ディジタル位相検出回路４０つまり傾斜センサ１００の
出力信号の位相測定のための使用されているものとして
説明する。図１５は、ディジタル位相検出回路４０とし
て、公知のＲ−Ｄ（レゾルバ−ディジタル）コンバータ
を適用した例を示す。コイル部２の２次コイル２１〜２
４から出力されるレゾルバタイプの２相の出力交流信号
Ａ＝sinθ・sinωｔとＢ＝cosθ・sinωｔが、それぞれア
ナログ乗算器３０，３１に入力される。順次位相発生回
路３２では位相角φのディジタルデータを発生し、サイ
ン・コサイン発生回路３３から該位相角φに対応するサ
イン値sinφとコサイン値cosφのアナログ信号を発生す
る。乗算器３０では、サイン相の出力交流信号Ａ＝sin
θ・sinωｔに対してサイン・コサイン発生回路３３から
のコサイン値cosφを乗算し、「cosφ・sinθ・sinωｔ」
を得る。もう一方の乗算器３１では、コサイン相の出力
交流信号Ｂ＝cosθ・sinωｔに対してサイン・コサイン
発生回路３３からのサイン値sinφを乗算し、「sinφ・c
osθ・sinωｔ」を得る。引算器３４で、両乗算器３０，
３１の出力信号の差を求め、この引算器３４の出力によ
って順次位相発生回路３２の位相発生動作を次のように
制御する。すなわち、順次位相発生回路３２の発生位相
角φを最初は０にリセットし、以後順次増加していき、
引算器３４の出力が０になったとき増加を停止する。引
算器３４の出力が０になるのは、「cosφ・sinθ・sinω
ｔ」＝「sinφ・cosθ・sinωｔ」が成立したときであ
り、すなわち、φ＝θが成立し、順次位相発生回路３２
から位相角φのディジタルデータが出力交流信号Ａ，Ｂ
の振幅関数の位相角θのディジタル値に一致している。
従って、任意のタイミングで周期的にリセットトリガを
与えて順次位相発生回路３２の発生位相角φを０にリセ
ットして、該位相角φのインクリメントを開始し、引算
器３４の出力が０になったとき、該インクリメントを停
止し、位相角θのディジタルデータを得る。なお、順次
位相発生回路３２をアップダウンカウンタ及びＶＣＯを
含んで構成し、引算器３４の出力によってＶＣＯを駆動
してアップダウンカウンタのアップ／ダウンカウント動
作を制御するようにすることが知られており、その場合
は、周期的なリセットトリガは不要である。

【００５６】温度変化等によってコイル部２の１次及び
２次コイルのインピーダンスが変化することにより２次
出力交流信号における電気的交流位相ωｔに誤差が生じ
るが、上記のような位相検出回路においては、sinωｔ
の位相誤差は自動的に相殺されるので、好都合である。
これに対して、従来知られた２相交流信号（例えばsin
ωｔとcosωｔ）で励磁することにより１相の出力交流
信号に電気的位相シフトが生じるようにした方式では、
そのような温度変化等に基づく出力位相誤差を除去する
ことができない。ところで、上記のような従来のＲ−Ｄ
コンバータからなる位相検出回路は、追従比較方式であ
るため、φを追従カウントするときのクロック遅れが生
じ、応答性が悪い、という問題がある。そこで、本発明
者等は、以下に述べるような新規な位相検出回路を開発
したので、これを使用すると好都合である。

【００５７】図１６は、上述の傾斜センサ１００その他
において適用可能な新規なディジタル位相検出回路４０
の一実施形態を示している。図１６において、検出回路
部４１では、カウンタ４２で所定の高速クロックパルス
ＣＫをカウントし、そのカウント値に基づき励磁信号発
生回路４３から励磁用の交流信号（例えばｓｉｎωｔ）
を発生し、コイル部２の１次コイル１１〜１４に与え
る。カウンタ４２のモジュロ数は、励磁用の交流信号の
１周期に対応しており、説明の便宜上、そのカウント値
の０は、基準のサイン信号sinωｔの０位相に対応して
いるものとする。コイル部２の２次コイル２１〜２４か
ら出力される２相の出力交流信号Ａ＝sinθ・sinωｔと
Ｂ＝cosθ・sinωｔは、検出回路部４１に入力される。

【００５８】検出回路部４１において、第１の交流出力
信号Ａ＝sinθ・sinωｔが位相シフト回路４４に入力さ
れ、その電気的位相が所定量位相シフトされ、例えば９
０度進められて、位相シフトされた交流信号Ａ’＝sin
θ・cosωｔが得られる。また、検出回路部４１において
は加算回路４５と減算回路４６とが設けられており、加
算回路４５では、位相シフト回路４４から出力される上
記位相シフトされた交流信号Ａ’＝sinθ・cosωｔとコ
イル部２の２次コイル２１〜２４から出力され第２の交
流出力信号Ｂ＝cosθ・sinωｔとが加算され、その加算
出力として、Ｂ＋Ａ’＝cosθ・sinωｔ＋sinθ・cosωｔ
＝sin（ωｔ＋θ）なる略式で表わせる第１の電気的交
流信号Ｙ１が得られる。減算回路４６では、上記位相シ
フトされた交流信号Ａ’＝sinθ・cosωｔと上記第２の
交流出力信号Ｂ＝cosθ・sinωｔとが減算され、その減
算出力として、Ｂ−Ａ’＝cosθ・sinωｔ−sinθ・cosω
ｔ＝sin（ωｔ−θ）なる略式で表わせる第２の電気的
交流信号Ｙ２が得られる。このようにして、収納空間１
ａ内の磁気応答部材３の分布に対応して正方向にシフト
された電気的位相角（＋θ）を持つ第１の電気的交流信
号Ｙ１＝sin（ωｔ＋θ）と、同じ分布に対応して負方
向にシフトされた電気的位相角（−θ）を持つ第２の電
気的交流信号Ｙ２＝sin（ωｔ−θ）とが、電気的処理
によって夫々得られる。

【００５９】加算回路４５及び減算回路４６の出力信号
Ｙ１，Ｙ２は、夫々ゼロクロス検出回路４７，４８に入
力され、それぞれのゼロクロスが検出される。ゼロクロ
スの検出の仕方としては、例えば、各信号Ｙ１，Ｙ２の
振幅値が負から正に変化するゼロクロスつまり０位相を
検出する。各回路４７，４８で検出したゼロクロス検出
パルスつまり０位相検出パルスは、ラッチパルスＬＰ
１，ＬＰ２として、ラッチ回路４９，５０に入力され
る。ラッチ回路４９，５０では、カウンタ４２のカウン
ト値を夫々のラッチパルスＬＰ１，ＬＰ２のタイミング
でラッチする。前述のように、カウンタ４２のモジュロ
数は励磁用の交流信号の１周期に対応しており、そのカ
ウント値の０は基準のサイン信号sinωｔの０位相に対
応しているものとしたので、各ラッチ回路４９，５０に
ラッチしたデータＤ１，Ｄ２は、それぞれ、基準のサイ
ン信号sinωｔに対する各出力信号Ｙ１，Ｙ２の位相ず
れに対応している。各ラッチ回路４９，５０の出力は誤
差計算回路５１に入力されて、「（Ｄ１＋Ｄ２）／２」
の計算が行なわれる。なお、この計算は、実際は、「Ｄ
１＋Ｄ２」のバイナリデータの加算結果を１ビット下位
にシフトすることで行われるようになっていてよい。

【００６０】ここで、コイル部２と検出回路部４１間の
配線ケーブル長の長短による影響や、コイル部２の各１
次及び２次コイルにおいて温度変化等によるインピーダ
ンス変化が生じていることを考慮して、その出力信号の
位相変動誤差を「±ｄ」で示すと、検出回路部４１にお
ける上記各信号は次のように表わされる。 Ａ＝sinθ・sin（ωｔ±ｄ） Ａ’＝sinθ・cos（ωｔ±ｄ） Ｂ＝cosθ・sin（ωｔ±ｄ） Ｙ１＝sin（ωｔ±ｄ＋θ） Ｙ２＝sin（ωｔ±ｄ−θ） Ｄ１＝±ｄ＋θ Ｄ２＝±ｄ−θ

【００６１】すなわち、各位相ずれ測定データＤ１，Ｄ
２は、基準のサイン信号sinωｔを基準位相に使用して
位相ずれカウントを行なうので、上記のように位相変動
誤差「±ｄ」を含む値が得られてしまう。そこで、誤差
計算回路５１において、「（Ｄ１＋Ｄ２）／２」の計算
を行なうことにより、 （Ｄ１＋Ｄ２）／２＝｛(±ｄ＋θ)＋(±ｄ−θ)｝／２
＝ ±２ｄ／２ ＝ ±ｄ により、位相変動誤差「±ｄ」を算出することができ
る。

【００６２】誤差計算回路５１で求められた位相変動誤
差「±ｄ」のデータは、減算回路５２に与えられ、一方
の位相ずれ測定データＤ１から減算される。すなわち、
減算回路５２では、「Ｄ１−（±ｄ）」の減算が行なわ
れるので、 Ｄ１−（±ｄ）＝±ｄ＋θ−（±ｄ）＝θ となり、位相変動誤差「±ｄ」を除去した正しい検出位
相差θを示すディジタルデータが得られる。このよう
に、本発明によれば、位相変動誤差「±ｄ」が相殺され
て、正しい位相差θのみが抽出されることが理解でき
る。

【００６３】この点を図１７を用いて更に説明する。図
１７においては、位相測定の基準となるサイン信号sin
ωｔと前記第１及び第２の交流信号Ｙ１，Ｙ２の０位相
付近の波形を示しており、同図（ａ）は位相変動誤差が
プラス（＋ｄ）の場合、（ｂ）はマイナスの場合（−
ｄ）を示す。同図（ａ）の場合、基準のサイン信号sin
ωｔの０位相に対して第１の信号Ｙ１の０位相は「θ＋
ｄ」だけ進んでおり、これに対応する位相差検出データ
Ｄ１は「θ＋ｄ」に相当する位相差を示す。また、基準
のサイン信号sinωｔの０位相に対して第２の信号Ｙ２
の０位相は「−θ＋ｄ」だけ遅れており、これに対応す
る位相差検出データＤ２は「−θ＋ｄ」に相当する位相
差を示す。この場合、誤差計算回路５１では、 （Ｄ１＋Ｄ２）／２＝｛(＋ｄ＋θ)＋(＋ｄ−θ)｝／２
＝ ＋２ｄ／２ ＝ ＋ｄ により、位相変動誤差「＋ｄ」を算出する。そして、減
算回路５２により、 Ｄ１−（＋ｄ）＝＋ｄ＋θ−（＋ｄ）＝θ が計算され、正しい位相差θが抽出される。

【００６４】図１７（ｂ）の場合、基準のサイン信号si
nωｔの０位相に対して第１の信号Ｙ１の０位相は「θ
−ｄ」だけ進んでおり、これに対応する位相差検出デー
タＤ１は「θ−ｄ」に相当する位相差を示す。また、基
準のサイン信号sinωｔの０位相に対して第２の信号Ｙ
２の０位相は「−θ−ｄ」だけ遅れており、これに対応
する位相差検出データＤ２は「−θ−ｄ」に相当する位
相差を示す。この場合、誤差計算回路５１では、 （Ｄ１＋Ｄ２）／２＝｛(−ｄ＋θ)＋(−ｄ−θ)｝／２
＝ −２ｄ／２ ＝ −ｄ により、位相変動誤差「−ｄ」を算出する。そして、減
算回路５２により、 Ｄ１−（−ｄ）＝−ｄ＋θ−（−ｄ）＝θ が計算され、正しい位相差θが抽出される。なお、減算
回路５２では。「Ｄ２−（±ｄ）」の減算を行なうよう
にしてもよく、原理的には上記と同様に正しい位相差θ
を反映するデータ（−θ）が得られることが理解できる
であろう。

【００６５】また、図１７からも理解できるように、第
１の信号Ｙ１と第２の信号Ｙ２との間の電気的位相差は
２θであり、常に、両者における位相変動誤差「±ｄ」
を相殺した正確な位相差θの２倍値を示していることに
なる。従って、図１６におけるラッチ回路４９，５０及
び誤差計算回路５１及び減算回路５２等を含む回路部分
の構成を、信号Ｙ１，Ｙ２の電気的位相差２θをダイレ
クトに求めるための構成に適宜変更するようにしてもよ
い。例えば、ゼロクロス検出回路４７から出力される第
１の信号Ｙ１の０位相に対応するパルスＬＰ１の発生時
点から、ゼロクロス検出回路４８から出力される第２の
信号Ｙ２の０位相に対応するパルスＬＰ２の発生時点ま
での間を適宜の手段でゲートし、このゲート期間をカウ
ントすることにより、位相変動誤差「±ｄ」を相殺し
た、電気的位相差（２θ）に対応するディジタルデータ
を得ることができ、これを１ビット下位にシフトすれ
ば、θに対応するデータが得られる。

【００６６】ところで、上記実施例では、＋θをラッチ
するためのラッチ回路４９と、−θをラッチするための
ラッチ回路５０とでは、同じカウンタ４２の出力をラッ
チするようにしており、ラッチしたデータの正負符号に
ついては特に言及していない。しかし、データの正負符
号については、本発明の趣旨に沿うように、適宜の設計
的処理を施せばよい。例えば、カウンタ４２のモジュロ
数が４０９６（１０進数表示）であるとすると、そのデ
ィジタルカウント０〜４０９５を０度〜３６０度の位相
角度に対応させて適宜に演算処理を行なうようにすれば
よい。最も単純な設計例は、カウンタ４２のカウント出
力の最上位ビットを符号ビットとし、ディジタルカウン
ト０〜２０４７を＋０度〜＋１８０度に対応させ、ディ
ジタルカウント２０４８〜４０９５を−１８０度〜−０
度に対応させて、演算処理を行なうようにしてもよい。
あるいは、別の例として、ラッチ回路５０の入力データ
又は出力データを２の補数に変換することにより、ディ
ジタルカウント４０９５〜０を−３６０度〜−０度の負
の角度データ表現に対応させるようにしてもよい。

【００６７】ところで、傾斜が静止状態のときは特に問
題ないのであるが、検出対象傾斜が時間的に変化すると
きは、それに対応する位相角θも時間的に変動すること
になる。その場合、加算回路４５及び減算回路４６の各
出力信号Ｙ１，Ｙ２の位相ずれ量θが一定値ではなく、
移動速度に対応して時間的に変化する動特性を示すもの
となり、これをθ(t)で示すと、各出力信号Ｙ１，Ｙ２
は、 Ｙ１＝sin｛ωｔ±ｄ＋θ(t)｝ Ｙ２＝sin｛ωｔ±ｄ−θ(t)｝ となる。すなわち、基準信号sinωｔの周波数に対し
て、進相の出力信号Ｙ１は＋θ(t)に応じて周波数が高
くなる方向に周波数遷移し、遅相の出力信号Ｙ２は−θ
(t)に応じて周波数が低くなる方向に周波数遷移する。
このような動特性の下においては、基準信号sinωｔの
１周期毎に各信号Ｙ１，Ｙ２の周期が互いに逆方向に次
々に遷移していくので、各ラッチ回路４９，５０におけ
る各ラッチデータＤ１，Ｄ２の計測時間基準が異なって
くることになり、両データＤ１，Ｄ２を単純に回路５
１，５２で演算するだけでは、正確な位相変動誤差「±
ｄ」を得ることができない。

【００６８】このような問題を回避するための最も簡単
な方法は、図１６の構成において、検出傾斜が時間的に
動いているときの出力を無視し、静止状態のときの出力
のみを用いて、静止状態が得られた時の位相角θを測定
するように装置の機能を限定することである。すなわ
ち、そのような限定された目的のために本発明を実施す
るようにしてもよいものである。しかし、検出対象傾斜
が時間的に変化している最中であっても時々刻々の該検
出対象傾斜に対応する位相角θを正確に検出できるよう
にすることが望ましい。そこで、上記のような問題点を
解決するために、検出対象傾斜が時間的に変化している
最中であっても時々刻々の該検出対象傾斜に対応する位
相角θを検出できるようにした改善策について図１８を
参照して説明する。

【００６９】図１８は、図１６の検出回路部４１におけ
る誤差計算回路５１と減算回路５２の部分の変更例を抽
出して示しており、他の図示していない部分の構成は図
１６と同様であってよい。検出対象傾斜が時間的に変化
している場合における該傾斜方向に対応する位相角θ
を、＋θ（ｔ）および−θ（ｔ）で表わすと、各出力信
号Ｙ１，Ｙ２は前記のように表わせる。そして、夫々に
対応してラッチ回路４９，５０で得られる位相ずれ測定
値データＤ１，Ｄ２は、 Ｄ１＝±ｄ＋θ(t) Ｄ２＝±ｄ−θ(t) となる。この場合、±ｄ＋θ(t) は、θの時間的変化に
応じて、プラス方向に０度から３６０度の範囲で繰り返
し時間的に変化してゆく。また、±ｄ−θ(t) は、θの
時間的変化に応じて、マイナス方向に３６０度から０度
の範囲で繰り返し時間的に変化してゆく。従って、±ｄ
＋θ(t) ≠ ±ｄ−θ(t) のときもあるが、両者の変化
が交差するときもあり、そのときは±ｄ＋θ(t) ＝ ±
ｄ−θ(t) が成立する。このように、±ｄ＋θ(t) ＝
±ｄ−θ(t) が成立するときは、各出力信号Ｙ１，Ｙ２
の電気的位相が一致しており、かつ、夫々のゼロクロス
検出タイミングに対応するラッチパルスＬＰ１，ＬＰ２
の発生タイミングが一致していることになる。

【００７０】図１８において、一致検出回路５３は、各
出力信号Ｙ１，Ｙ２ののゼロクロス検出タイミングに対
応するラッチパルスＬＰ１，ＬＰ２の発生タイミング
が、一致したことを検出し、この検出に応答して一致検
出パルスＥＱＰを発生する。一方、時変動判定回路５４
では、適宜の手段により（例えば一方の位相差測定デー
タＤ１の値の時間的変化の有無を検出する等の手段によ
り）、検出対象傾斜が時間的に変化するモードであるこ
とを判定し、この判定に応じて時変動モード信号ＴＭを
出力する。誤差計算回路５１と減算回路５２との間にセ
レクタ５５が設けられており、上記時変動モード信号Ｔ
Ｍが発生されていないとき、つまりＴＭ＝“０”すなわ
ち検出対象傾斜が時間的に変化していないとき、セレク
タ入力Ｂに加わる誤差計算回路５１の出力を選択して減
算回路５２に入力する。このようにセレクタ５５の入力
Ｂが選択されているときの図１８の回路は、図１６の回
路と等価的に動作する。すなわち、検出対象が静止して
いるときは、誤差計算回路５１の出力データがセレクタ
５５の入力Ｂを介して減算回路５２に直接的に与えら
れ、図１６の回路と同様に動作する。

【００７１】一方、上記時変動モード信号ＴＭが発生さ
れているとき、つまりＴＭ＝“１”すなわち検出対象が
時間的に変化しているときは、セレクタ５５の入力Ａに
加わるラッチ回路５６の出力を選択して減算回路５２に
入力する。上記時変動モード信号ＴＭが“１”で、かつ
前記一致検出パルスＥＱＰが発生されたとき、アンドゲ
ート５７の条件が成立して、該一致検出パルスＥＱＰに
応答するパルスがアンドゲート５７から出力され、ラッ
チ回路５６に対してラッチ命令を与える。ラッチ回路５
６は、このラッチ命令に応じてカウンタ４２の出力カウ
ントデータをラッチする。ここで、一致検出パルスＥＱ
Ｐが生じるときは、カウンタ４２の出力をラッチ回路４
９，５０に同時にラッチすることになるので、Ｄ１＝Ｄ
２であり、ラッチ回路５６にラッチするデータは、Ｄ１
又はＤ２（ただしＤ１＝Ｄ２）に相当している。

【００７２】また、一致検出パルスＥＱＰは、各出力信
号Ｙ１，Ｙ２のゼロクロス検出タイミングが一致したと
き、すなわち「±ｄ＋θ(t) ＝ ±ｄ−θ(t)」が成立し
たとき、発生されるので、これに応答してラッチ回路５
６にラッチされるデータは、Ｄ１又はＤ２（ただしＤ１
＝Ｄ２）に相当しているが故に、 （Ｄ１＋Ｄ２）／２ と等価である。このことは、 （Ｄ１＋Ｄ２）／２＝[{±ｄ＋θ(t)}＋{±ｄ−θ(t)}]
／２＝２（±ｄ）／２＝±ｄ であることを意味し、ラッチ回路５６にラッチされたデ
ータは、位相変動誤差「±ｄ」を正確に示しているもの
であることを意味する。

【００７３】こうして、検出対象が時間的に変動してい
るときは、位相変動誤差「±ｄ」を正確に示すデータが
一致検出パルスＥＱＰに応じてラッチ回路５６にラッチ
され、このラッチ回路５６の出力データがセレクタ５５
の入力Ａを介して減算回路５２に与えられる。従って、
減算回路５２では、位相変動誤差「±ｄ」を除去した検
出対象傾斜方向に正確に応答するデータθ（時間的に変
動する場合はθ(t) ）を得ることができる。なお、図１
８において、アンドゲート５７を省略して、一致検出パ
ルスＥＱＰを直接的にラッチ回路５６のラッチ制御入力
に与えるようにしてもよい。また、ラッチ回路５６に
は、カウンタ４２の出力カウントデータに限らず、図１
６で破線で示すように誤差計算回路５１の出力データ
「±ｄ」をラッチするようにしてもよい。その場合は、
一致検出パルスＥＱＰの発生タイミングに対して、それ
に対応する誤差計算回路５１の出力データの出力タイミ
ングが、ラッチ回路４９，５０及び誤差計算回路５１の
回路動作遅れの故に、幾分遅れるので、適宜の時間遅れ
調整を行なった上で、誤差計算回路５１の出力をラッチ
回路５６にラッチするようにするとよい。また、動特性
のみを考慮して検出回路部４１を構成する場合は、図１
８の回路５１及びセレクタ５５と図１６の一方のラッチ
回路４９又は５０を省略してもよいことが、理解できる
であろう。

【００７４】図１９は、位相変動誤差「±ｄ」を相殺す
ることができる位相差検出演算法についての別の実施例
を示す。コイル部２の２次コイル２１〜２４から出力さ
れるレゾルバタイプの前記第１及び第２の交流出力信号
Ａ，Ｂは、検出回路部６０に入力され、図１６の例と同
様に、第１の交流出力信号Ａ＝sinθ・sinωｔが位相シ
フト回路４４に入力され、その電気的位相が所定量位相
シフトされて、位相シフトされた交流信号Ａ’＝sinθ・
cosωｔが得られる。また、減算回路４６では、上記位
相シフトされた交流信号Ａ’＝sinθ・cosωｔと上記第
２の交流出力信号Ｂ＝cosθ・sinωｔとが減算され、そ
の減算出力として、Ｂ−Ａ’＝cosθ・sinωｔ−sinθ・c
osωｔ＝sin（ωｔ−θ）なる略式で表わせる電気的交
流信号Ｙ２が得られる。減算回路４６の出力信号Ｙ２は
ゼロクロス検出回路４８に入力され、ゼロクロス検出に
応じてラッチパルスＬＰ２が出力され、ラッチ回路５０
に入力される。

【００７５】図１９の実施例が図１６の実施例と異なる
点は、検出対象に対応する電気的位相ずれを含む交流信
号Ｙ２＝sin（ωｔ−θ）から、その位相ずれ量θを測
定する際の基準位相が相違している点である。図１６の
例では、位相ずれ量θを測定する際の基準位相は、基準
のサイン信号sinωｔの０位相であり、これは、傾斜計
１０のコイル部２に入力されるものではないので、温度
変化等によるコイルインピーダンス変化やその他の各種
要因に基づく位相変動誤差「±ｄ」を含んでいないもの
である。そのために、図１６の例では、２つの交流信号
Ｙ１＝sin（ωｔ＋θ）及びＹ２＝sin（ωｔ−θ）を形
成し、その電気的位相差を求めることにより、位相変動
誤差「±ｄ」を相殺するようにしている。これに対し
て、図１９の実施例では、コイル部２から出力される第
１及び第２の交流出力信号Ａ，Ｂを基にして、位相ずれ
量θを測定する際の基準位相を形成し、該基準位相その
ものが上記位相変動誤差「±ｄ」を含むようにすること
により、上記位相変動誤差「±ｄ」を排除するようにし
ている。

【００７６】すなわち、検出回路部６０において、コイ
ル部２から出力された前記第１及び第２の交流出力信号
Ａ，Ｂがゼロクロス検出回路６１，６２に夫々入力さ
れ、それぞれのゼロクロスが検出される。なお、ゼロク
ロス検出回路６１，６２は、入力信号Ａ，Ｂの振幅値が
負から正に変化するゼロクロス（いわば０位相）と正か
ら負に変化するゼロクロス（いわば１８０度位相）のど
ちらにでも応答してゼロクロス検出パルスを出力するも
のとする。これは信号Ａ，Ｂの振幅の正負極性を決定す
るsinθとcosθがθの値に応じて任意に正又は負となる
ため、両者の合成に基づき３６０度毎のゼロクロスを検
出するためには、まず１８０度毎のゼロクロスを検出す
る必要があるためである。両ゼロクロス検出回路６１，
６２から出力されるゼロクロス検出パルスがオア回路６
３でオア合成され、該オア回路６３の出力が適宜の１／
２分周パルス回路６４（例えばＴ−フリップフロップの
ような１／２分周回路とパルス出力用アンドゲートを含
む）に入力されて、１つおきに該ゼロクロス検出パルス
が取り出され、３６０度毎のゼロクロスすなわち０位相
のみに対応するゼロクロス検出パルスが基準位相信号パ
ルスＲＰとして出力される。この基準位相信号パルスＲ
Ｐは、カウンタ６５のリセット入力に与えられる。カウ
ンタ６５は所定のクロックパルスＣＫを絶えずカウント
するものであるが、そのカウント値が、前記基準位相信
号パルスＲＰに応じて繰返し０にリセットされる。この
カウンタ６５の出力がラッチ回路５０に入力され、前記
ラッチパルスＬＰ２の発生タイミングで、該カウント値
が該ラッチ回路５０にラッチされる。ラッチ回路５０に
ラッチしたデータＤが、検出対象に対応した位相差θの
測定データとして出力される。

【００７７】コイル部２から出力される第１及び第２の
交流出力信号Ａ，Ｂは、それぞれ、Ａ＝sinθ・sinω
ｔ、Ｂ＝cosθ・sinωｔ、であり、電気的位相は同相で
ある。従って、同じタイミングでゼロクロスが検出され
るはずであるが、振幅係数がサイン関数sinθ及びコサ
イン関数cosθで変動するので、どちらかの振幅レベル
が０か又は０に近くなる場合があり、そのような場合
は、一方については、事実上、ゼロクロスを検出するこ
とができない。そこで、この実施例では、２つの交流出
力信号Ａ＝sinθ・sinωｔ、Ｂ＝cosθ・sinωｔのそれぞ
れについてゼロクロス検出処理を行ない、両者のゼロク
ロス検出出力をオア合成することにより、どちらか一方
が振幅レベル小によってゼロクロス検出不能であって
も、他方の振幅レベル大の方のゼロクロス検出出力信号
を利用できるようにしたことを特徴としている。

【００７８】図１９の例の場合、コイル部２のコイルイ
ンピーダンス変化等による位相変動誤差が、例えば「−
ｄ」であるとすると、減算回路４６から出力される交流
信号Ｙ２は、図２０の（ａ）に示すように、Ｙ２＝sin
（ωｔ−ｄ−θ）となる。この場合、コイル部２の出力
信号Ａ，Ｂは、位相角θに応じた振幅値sinθ及びcosθ
を夫々持ち、図２０の（ｂ）に例示するように、Ａ＝si
nθ・sin（ωｔ−ｄ）、Ｂ＝cosθ・sin（ωｔ−ｄ）、と
いうように位相変動誤差分を含んでいる。従って、この
ゼロクロス検出に基づいて図２０の（ｃ）のようなタイ
ミングで得られる基準位相信号パルスＲＰは、本来の基
準のサイン信号sinωｔの０位相から位相変動誤差−ｄ
だけずれたものである。従って、この基準位相信号パル
スＲＰを基準として、減算回路４６の出力交流信号Ｙ２
＝sin（ωｔ−ｄ−θ）の位相ずれ量を測定すれば、位
相変動誤差−ｄを除去した正確な値θが得られることに
なる。

【００７９】なお、コイル部２の配線長等の装置条件が
定まると、そのインピーダンス変化は主に温度に依存す
ることになる。そうすると、上記位相変動誤差±ｄは、
この傾斜検出装置が配備された周辺環境の温度を示すデ
ータに相当する。従って、図１６の実施例のような位相
変動誤差±ｄを演算する回路５１を有するものにおいて
は、そこで求めた位相変動誤差±ｄのデータを温度検出
データとして適宜出力することができる。従って、その
ような本発明の構成によれば、１つの傾斜検出装置によ
って検出対象の傾斜を検出することができるのみなら
ず、該傾斜検出装置の周辺環境の温度を示すデータをも
得ることができる、という優れた効果を有するものであ
る。勿論、温度変化等によるセンサ側のインピーダンス
変化や配線ケーブル長の長短の影響を受けることなく、
検出対象の傾斜に応答した高精度の検出が可能となる、
という優れた効果をも奏するものである。また、図１６
や図図１８，図１９の例は、交流信号における位相差を
測定する方式であるため、図１５のような検出法に比べ
て、高速応答性にも優れた検出を行なうことができる、
という優れた効果を奏する。

【００８０】なお、上記各実施例において、コイル部
（２，１０２，２０２）と磁気応答部材（３，１０３，
２０３）による検出原理を、公知の位相シフトタイプ位
置検出原理によって構成してもよい。例えば、図５に示
されたコイル部２において、１次コイルと２次コイルの
関係を逆にして、サイン相のコイル２１とマイナス・サ
イン相のコイル２３を互いに逆相のサイン信号ｓｉｎω
ｔ，−ｓｉｎωｔによって励磁し、コサイン相のコイル
２２とマイナス・コサイン相のコイル２４を互いに逆相
のコサイン信号ｃｏｓωｔ，−ｃｏｓωｔによって励磁
し、コイル１１〜１４から検出対象傾斜に応じた電気的
位相シフトθを含む出力信号ｓｉｎ（ωｔ−θ）を得る
ようにしてもよい。また、コイル部（２，１０２，２０
２）と磁気応答部材（３，１０３，２０３）による検出
原理を、公知の差動トランス型の位置検出原理に基づい
てアナログ検出出力を得るように構成してもよいことは
前述の通りである。また、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の操作検出の
仕方は、必ずしも正確な操作位置を検出することを要せ
ず、位置検出精度はおおまかであってもよく、また、単
純にＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に操作されたことを検知するだけ
であってもよい。

【００８１】あるいは、上記各実施例において、コイル
部（２，１０２，２０２）の構成として、１次コイルと
２次コイルの対を含むように構成せずに、１つのコイル
のみによって構成し、該１つのコイルを所定の交流信号
によって定電圧駆動し、該コイルへの磁性体（磁気応答
部材３）の侵入量に応じて生じるインダクタンス変化に
基づく電流変化を計測することにより、傾斜検出データ
を得るようにしてもよい。その場合、該電流変化に応答
する出力信号の振幅変化を測定する方法、あるいは該電
流変化に応答するコイル各端部での出力信号間の位相変
化を測定する方法などによって所要の測定を行うことが
できる。また、上記各実施例において、検出データの出
力形式、もしくはデータ形成方式は、ディジタルアブソ
リュートデータまたはアナログ電圧データ等に限らず、
インクリメンタルパルスデータあるいはアブソリュート
値を周波数変換した繰り返しパルス信号など、あるいは
或る方向への操作持続時間をカウントしたデータ形成な
ど、あるいは加速度的な操作衝撃の大きさを検知して対
応する大きさの適当なデータを形成するなど、利用目的
に応じて適宜の形式としてよい。

【００８２】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、スティッ
ク部に搭載された第１の検出手段に含まれる第１のコイ
ル部と第１の磁気応答部材において、該スティック部の
Ｘ軸及びＹ軸方向の動きに応じて該磁気応答部材が該コ
イル部に対して相対的に変位し得る構成を採用している
ので、スティック部に該第１の検出手段の全体を搭載し
ていながら、なおかつ該第１の検出手段によって該ステ
ィック部のＸ軸及びＹ軸方向の動きを検出することがで
きるものとなる。従って、スティック部のＸ軸及びＹ軸
方向の動きを検出するための第１の検出手段が、スティ
ック部とは別に設けられずに、該スティック部にそっく
り搭載されるので、構成を非常にコンパクトにすること
ができる。また、Ｚ軸の操作を検出するための第２の検
出手段もスティック部に搭載されるので、すべての軸の
検出手段がスティック部に搭載されることになり、該ス
ティック部を固定せずにフリーな状態で持ち歩きながら
３次元操作入力を行うこともできるようになる。また、
構造的に非接触であるという利点を持つ誘導型の検出装
置を使用して、コンパクトな３次元操作検出装置にを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る３次元操作検出装置の一実施例
を示す図。

【図２】 図１におけるＸＹ面の傾斜を検出するための
傾斜センサの詳細例を示す図。

【図３】 図２における収納空間内に収納された流動性
磁気応答部材の傾斜時の状態を略示する図。

【図４】 図２におけるコイル部の構成例を示す回路
図。

【図５】 図２におけるコイル部の別の構成例を示す回
路図。

【図６】 図１におけるＺ軸方向の操作を検出するため
のリニアセンサの詳細例を示す図。

【図７】 図６におけるコイル部の構成例を示す回路
図。

【図８】 本発明に係る３次元操作検出装置の別の実施
例を示す図。

【図９】 本発明に係る３次元操作検出装置の更に別の
実施例を示す図。

【図１０】 本発明に係る３次元操作検出装置の更に他
の実施例を示す図。

【図１１】 本発明に係る３次元操作検出装置の更に他
の実施例を示す図。

【図１２】 本発明に係る３次元操作検出装置の更に他
の実施例を示す図。

【図１３】 本発明の各実施例におけるＸ軸又はＹ軸の
一方向についての傾斜検出に使用できる傾斜計の一例を
示す断面略図。

【図１４】 図１３の傾斜計を２軸分直交させて組み合
わせて、ＸＹ面の傾斜を検出するための傾斜センサを構
成する例を示す図。

【図１５】 本発明に係る検出装置において適用可能な
位相検出タイプの測定回路の一例を示すブロック図。

【図１６】 本発明に係る検出装置において適用可能な
位相検出タイプの測定回路の別の例を示すブロック図。

【図１７】 図１６の動作説明図。

【図１８】 図１６の回路に付加される変更例を示すブ
ロック図。

【図１９】 本発明に係る検出装置において適用可能な
位相検出タイプの測定回路の更に別の例を示すブロック
図。

【図２０】 図１９の動作説明図。

【符号の説明】

１０ スティック部 １０ａ 頂部 １０ｂ 棒状部 １００ 傾斜センサ ２００ リニアセンサ ２，１０２，２０２ コイル部 １１〜１５ １次コイル ２１〜２４ ２次コイル ３，１０３，２０３ 磁気応答部材 ２７，２８ 判定処理回路 ４０ ディジタル位相検出回路 １００Ｘ １軸用の傾斜計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤津 伸行 東京都東大和市新堀２−1453−43 (72)発明者 坂元 和也 東京都羽村市川崎１丁目１番５号、ＭＡＣ 羽村コートＩＩ−405 (72)発明者 坂本 宏 埼玉県川越市山田896−８ (72)発明者 山本 明男 東京都国立市西１−13−29 ＫＭハイツ 101

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作の対象となるスティック部と、 前記スティック部に搭載されてなり、第１のコイル部
   と、該スティック部のＸ軸及びＹ軸方向の動きに応じて
   該第１のコイル部に対して相対的に変位する第１の磁気
   応答部材とを含み、該スティック部のＸ軸及びＹ軸方向
   の動きに応じた検出信号を該第１のコイル部から出力す
   る第１の検出手段と、 前記スティック部に搭載されてなり、第２のコイル部
   と、該第２のコイル部に対して相対的に変位可能な第２
   の磁気応答部材と、Ｚ軸方向の操作を受けて前記第２の
   コイル部と第２の磁気応答部材の一方を他方に対して該
   Ｚ軸方向に相対的に変位させる可動部とを含み、Ｚ軸方
   向の操作に応じた検出信号を該第２のコイル部から出力
   する第２の検出手段とを具えた３次元操作検出装置。
2. 【請求項２】 操作の対象となるスティック部と、 前記スティック部に搭載されてなり、第１のコイル部
   と、該スティック部のＸ軸及びＹ軸方向の動きに応じて
   該第１のコイル部に対して相対的に変位する第１の磁気
   応答部材とを含み、該スティック部のＸ軸及びＹ軸方向
   の動きに応じた検出信号を該第１のコイル部から出力す
   る第１の検出手段と、 前記スティック部に搭載されてなり、Ｚ軸方向に沿って
   延びた収納空間と、この収納空間の周囲に設けられた第
   ２のコイル部と、前記収納空間内にて重力に従って移動
   自在に収納された第２の磁気応答部材とを含み、前記ス
   ティック部のＺ軸方向の動きに応じて第２のコイル部に
   対して第２の磁気応答部材が変位し、Ｚ軸方向の動きに
   応じた検出信号を該第２のコイル部から出力する第２の
   検出手段とを具えた３次元操作検出装置。
3. 【請求項３】 前記第１の磁気応答部材は、所定の収納
   空間内に移動自在に収納され、前記スティック部のＸ軸
   及びＹ軸方向の動きに応じて該収納空間内を動くことに
   より該第１のコイル部に対して相対的に変位するもので
   ある請求項１又は２に記載の３次元操作検出装置。
4. 【請求項４】 前記第１の検出手段は、前記スティック
   部のＸ軸及びＹ軸方向の傾きを検出し、これに基づきＸ
   軸及びＹ軸方向の動きに応じた検出信号を出力するもの
   である請求項１乃至３のいずれかに記載の３次元操作検
   出装置。
5. 【請求項５】 ベース部と、 前記ベース部に対してＸ軸及びＹ軸方向に傾き可能及び
   Ｚ軸方向に上下動可能に配置された操作部と、 前記操作部のＸ軸及びＹ軸方向の傾きを検出することに
   より、Ｘ軸及びＹ軸方向の操作検出信号を出力する第１
   の検出手段と、 前記操作部のＺ軸方向の動きを検出することにより、Ｚ
   軸方向の操作検出信号を出力する第２の検出手段とを具
   えた３次元操作検出装置。
6. 【請求項６】 前記第１の検出手段は、リング状の収納
   空間を有する収納体と、前記収納空間内にて重力に従っ
   て移動自在に収納された流動性の磁気応答部材と、前記
   収納体において前記収納空間に対応して配置されたコイ
   ル部とを具え、前記Ｘ軸及びＹ軸方向の傾きに応じて前
   記磁気応答部材が前記リング状の収納空間を移動し、該
   収納空間における前記磁気応答部材の分布に応答する出
   力信号を前記コイル部から生成し、これにより前記Ｘ軸
   及びＹ軸方向の傾きを検出するものである請求項４又は
   ５に記載の３次元操作検出装置。
7. 【請求項７】 Ｘ軸及びＹ軸方向について傾き操作し、
   Ｚ軸方向について上下動操作することにより３次元操作
   を行なう操作部と、 前記操作部に搭載されてなり、Ｘ−Ｙ面においてリング
   状の収納空間を有する収納体と、前記収納空間内にて重
   力に従って移動自在に収納された流動性の磁気応答部材
   と、前記収納体において前記収納空間に対応して配置さ
   れたコイル部とを具え、前記Ｘ軸及びＹ軸方向の傾きに
   応じて前記磁気応答部材が前記リング状の収納空間を移
   動し、該収納空間における前記磁気応答部材の分布に応
   答する出力信号を前記コイル部から生成し、これに基づ
   き前記Ｘ軸及びＹ軸方向の傾きに応じたＸ軸及びＹ軸方
   向の操作検出信号を出力する第１の検出手段と、 前記操作部によるＺ軸方向の動きに連動する可動部と、
   この可動部の直線的動きを検出するリニア検出部とを含
   み、リニア検出部の出力に基づきＺ軸方向の操作検出信
   号を出力する第２の検出手段とを具えた３次元操作検出
   装置。
8. 【請求項８】 Ｘ軸及びＹ軸方向について傾き操作し、
   Ｚ軸方向について上下動操作することにより３次元操作
   を行なう操作部と、 前記操作部に搭載されてなり、コイル部と、所定の収納
   空間内に移動自在に収納され、前記操作部のＸ軸及びＹ
   軸方向の少なくとも一方の動きに応じて該収納空間内を
   動くことにより該コイル部に対して相対的に変位する磁
   気応答部材とを含む検出装置を少なくとも１つ有し、該
   検出装置によって前記操作部のＸ軸及びＹ軸方向の傾き
   を検出することに基づきＸ軸及びＹ軸方向の操作検出信
   号を出力する第１の検出手段と、 前記操作部によるＺ軸方向の動きに連動する可動部と、
   この可動部の直線的動きを検出するリニア検出部とを含
   み、リニア検出部の出力に基づきＺ軸方向の操作検出信
   号を出力する第２の検出手段とを具えた３次元操作検出
   装置。
9. 【請求項９】 Ｘ軸及びＹ軸方向について傾き操作し、
   Ｚ軸方向について上下動操作することにより３次元操作
   を行なう操作部と、 前記操作部に搭載されてなり、コイル部と、前記操作部
   のＸ軸及びＹ軸方向の一方の動きに応じて該コイル部に
   対して相対的に変位する磁気応答部材とを含む検出装置
   をＸ軸及びＹ軸に対応して夫々設け、該検出装置によっ
   て前記操作部のＸ軸及びＹ軸方向の傾きを夫々検出する
   ことに基づきＸ軸及びＹ軸方向の操作検出信号を出力す
   る第１の検出手段と、 前記操作部によるＺ軸方向の動きに連動する可動部と、
   この可動部の直線的動きを検出するリニア検出部とを含
   み、リニア検出部の出力に基づきＺ軸方向の操作検出信
   号を出力する第２の検出手段とを具えた３次元操作検出
   装置。
10. 【請求項１０】 ３次元操作を行なうための操作部と、 前記操作部に搭載されてなり、該操作部のＸ軸及びＹ軸
    方向の動きに連動して変位する可動体と、この可動体の
    Ｘ軸及びＹ軸方向の動きを検出する２次元検出部とを含
    み、該２次元検出部の出力に基づきＸ軸及びＹ軸方向の
    操作検出信号を出力する第１の検出手段と、 前記操作部によるＺ軸方向の動きに連動する可動部と、
    この可動部の直線的動きを検出するリニア検出部とを含
    み、リニア検出部の出力に基づきＺ軸方向の操作検出信
    号を出力する第２の検出手段とを具えた３次元操作検出
    装置。