JPH10108853A - 人体用の立体変位センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 界磁コイルの製作が容易にでき、しかもセン
サーコイルの位置を正確に検出できる人体用の立体変位
センサーを提供する。 【解決手段】 人体用の立体変位センサーは、人体の動
く部分に固定されるセンサーコイル５と、センサーコイ
ルに非接触に配設される３組の界磁コイル６と、界磁コ
イルで交流を励起する交流電源８と、交流で励起される
界磁コイルからセンサーコイルに誘導される信号を演算
してセンサーコイルの位置または姿勢を演算する演算手
段７とを備える。３組の界磁コイル６は、円形に巻かれ
て互いに対向する位置に配設されるコイルで構成され、
非磁性体の球面シェル１の表面に、互いに直交する姿勢
に配設されている。球面シェルの内部には、センサーコ
イルを配設している。界磁コイルを励起し、この界磁コ
イルからセンサーコイルに誘導される信号を演算して、
センサーコイルの位置または姿勢を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人体の動く部分、
たとえば顎や手等の動きを測定する装置に関し、特に、
人体の動く部分を立体的に高精度に測定できる装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】人体の動く部分である下顎の位置を検出
する装置は開発されている（特開昭５３−８９２９６号
公報）。この装置は、下顎に光源を固定し、光源の動き
を光センサーで受光して、顎の動きを測定するようにな
っている。この装置は、下顎歯茎に、前方に向けて光を
発する光源を装着する。光源の前方には、レンズを介し
て光センサーを配設する。光センサーからの信号を増幅
してＸＹレコーダとデータレコーダに記録する。

【０００３】さらに、別の顎運動測定装置として、下顎
の動きを、顎の前方に取り付けた３個のポテンシオメー
タで検出する装置も提案されている（実開昭５４−３４
２９０号公報）。この装置は、患者の頭部にフレームを
固定し、３個のポテンシオメータでもって下顎の前後、
左右、上下の運動を検出している。

【０００４】下顎歯茎に光源を固定する装置は、光の受
光位置に無数のＣＣＤやフォトトランジスタ等の受光セ
ンサーを配設し、この受光センサーで受光位置を検出し
ている。下顎が上下左右に運動すると、光源がこれと一
緒に運動して、光の照射方向が変化する。光を受光セン
サーで受けることで、顎の運動を測定している。この装
置は、下顎が運動すると光の照射方向が大幅に変化す
る。したがって、原理的に、ＣＣＤ等の受光センサーの
数が著しく増加し、または、大きなレンズを必要として
高価になる欠点がある。

【０００５】また、光を前に照射して、前方に設けられ
た受光センサーで検出する装置は、顎が運動すると光の
照射位置と照射方向の両方が変わるため、受光センサー
の出力信号で顎の動きを特定する演算処理が難しく、演
算処理回路も複雑になる欠点があった。

【０００６】さらに、ポテンシオメータを使用する下顎
運動測定装置は、顎の上下、前後、左右の動きを、前方
に配設されたポテンシオメータに伝達するので、下顎と
上顎との相対運動距離に対するポテンシオメータの移動
範囲が大きく、測定範囲が広いセンサーを使用する必要
があった。

【０００７】本発明者は、これ等の欠点を除去すること
を目的に、界磁コイルからセンサーコイルに交流を誘導
して人体の動く部分の立体位置を検出する装置を開発し
た（特公平５−５１２９３号公報）。この装置は、図１
に示すように、上顎と下顎の相対位置を検出するため
に、下顎にセンサーコイル５を、上顎に界磁コイル６を
装着する。界磁コイル６はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の位置を検
出するために、図２〜図４に示すように、３組設けてい
る。互いに対向して配設される界磁コイル６は、一方を
サイン波で、他方をコサイン波で励起する。すなわち、
一対をなす各組の界磁コイル６は９０度の位相差のある
交流で励起される。センサーコイル５がサイン波で励起
される界磁コイル６に接近すると、センサーコイル５に
誘導される交流はサイン波に近くなり、コサイン波で励
起される界磁コイル６に接近すると、コサイン波に近く
なる。このため、センサーコイル５に誘導される交流の
位相を検出して、位置を検出できる。

【０００８】センサーコイル５のＸ、Ｙ、Ｚ位置を順番
に検出するために、３組の界磁コイル６は一定の周期で
切り換えられ、あるいは、３組の界磁コイル６を異なる
周波数で励起する。一定の周期で切り換える装置は、Ｘ
位置を検出した後にＹ位置を検出し、Ｙ位置を検出した
後にＺ位置を検出する。このようにして、一定の周期で
Ｘ、Ｙ、Ｚ位置を順番に検出する。３組の界磁コイル６
を異なる周波数で励起する装置は、センサーコイル５に
誘導される信号をバンドパスフィルターで選別して、
Ｘ、Ｙ、Ｚ位置を検出できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】界磁コイルからセンサ
ーコイルに誘導される交流の位相を検出して、立体位置
を検出する装置は、光やポテンシオメーターを使用する
装置に比較すると、人体の動く部分の位置を正確に検出
できる特長がある。しかしながら、この装置は界磁コイ
ルの製作が難しく、この製作コストが高くなる欠点があ
る。界磁コイルが正確に製作できないと、センサーコイ
ルの位置を正確に検出できなくなる。界磁コイルの寸法
誤差が、センサーコイルの測定誤差の原因となるからで
ある。

【００１０】本発明は、さらにこの欠点を解決すること
を目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、界
磁コイルを簡単かつ容易に製作して、センサーコイルの
位置を正確に検出できる人体用の立体変位センサーを提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の人体用の立体変
位センサーは、前述の目的を達成するために下記の構成
を備える。人体用の立体変位センサーは、人体の動く部
分に固定されるセンサーコイル５と、このセンサーコイ
ル５に非接触に配設される３組の界磁コイル６と、この
界磁コイル６で交流を励起する交流電源８と、交流で励
起される界磁コイル６からセンサーコイル５に誘導され
る信号を演算してセンサーコイル５の位置または姿勢を
演算する演算手段７とを備える。

【００１２】さらに、本発明の人体用の立体変位センサ
ーは、各組の界磁コイル６を、円形に巻かれて互いに対
向する位置に配設されるコイルで構成している。３組の
界磁コイル６は、非磁性体の球面シェル１の表面に、互
いに直交する姿勢に配設されている。球面シェル１の内
部には、センサーコイル５を配設している。界磁コイル
６を励起し、この界磁コイル６からセンサーコイル５に
誘導される信号を演算して、センサーコイル５の位置ま
たは姿勢を検出する。

【００１３】本発明の人体用の立体変位センサーは、３
組の界磁コイル６を、非磁性体である球面シェル１の表
面に、互いに直角に配設している。界磁コイル６は、球
面シェル１の外側表面に、あるいは内側表面に沿って配
設される。この構造の界磁コイル６は、円形に巻かれた
コイルを、球面シェル１の表面に沿って移動させて、正
確な位置に配設できる。３組の界磁コイル６となる６個
のコイルは、同じ形状のものを製作し、これを球面シェ
ル１の表面に沿って移動させて、正確な位置に配設でき
る。このため、界磁コイル６を簡単に製作できると共
に、正確な位置に容易に配設できる。

【００１４】センサーコイル５が、一対の界磁コイル６
に対する位置を検出する一つの動作原理は下記の通りで
ある。図５において、界磁コイル６ＢをＥｃｏｓω1ｔ
の交流で励磁し、手前の界磁コイル６ＡをＥｓｉｎω1
ｔの交流で励磁するとき、すなわち、両界磁コイル６
Ａ、６Ｂを、位相差が９０度で同一周波数の交流で励磁
すると、センサーコイル５が両界磁コイル６の中央に位
置するとき、センサーコイル５には、両界磁コイル６
Ａ、６Ｂの中間の位相の交流、すなわちｃｏｓ（ω1ｔ
＋π／４）の交流が誘導される。

【００１５】センサーコイル５が中央から矢印Ａの方向
に移動する程、センサーコイル５に誘導される交流の位
相は、ｓｉｎω1ｔに近付き、中央から矢印Ｂの方向に
移動する程、ｃｏｓω1ｔの交流に近付く。したがっ
て、センサーコイル５に誘導される交流の位相を検出し
て、センサーコイル５のＸ軸方向の位置が測定できる。
ただし、センサーコイル５に誘導される交流の位相と、
Ｘ軸方向の変位量は、両界磁コイル６Ａ、６Ｂの中間す
べての領域にわたって直線的に変化するものでない。し
たがって、検出された位相から変位量を補正する。

【００１６】球面シェル１には、互いに直角に３組の界
磁コイル６を配設しているので、各組の界磁コイル６を
異なる周波数で励起して、各界磁コイル６に対する位置
をセンサーコイル５で検出できる。センサーコイル５
は、１個のコイルでもよいが、誘導される電圧を大きく
するためには、３組のコイルを界磁コイル６と同じ方向
に配設する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態
は、本発明の技術思想を具体化するための人体用の立体
変位センサーを例示するものであって、本発明は人体用
の立体変位センサーを下記のものに特定しない。

【００１８】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応す
る番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解
決するための手段の欄」に示される部材に付記してい
る。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形
態の部材に特定するものでは決してない。

【００１９】以下、人体用の立体変位センサーを上下の
顎の相対位置を検出する装置に使用した具体例を示す。
ただ、本発明の立体変位センサーは、顎の変位のみでな
く、手や頭等の動きを検出することもできるのは言うま
でもない。

【００２０】顎の動きを検出する立体変位センサーは、
上顎に対する下顎の動きを検出する。立体変位センサー
は、下顎に連結されるセンサーコイル５と、このセンサ
ーコイル５に非接触に配設される３組の界磁コイル６
と、この界磁コイル６を交流で励起する交流電源と、交
流で励起される界磁コイル６からセンサーコイル５に誘
導される信号を演算してセンサーコイル５の位置または
姿勢を演算する演算手段７とを備える。

【００２１】３組の界磁コイル６は、円形に巻かれたコ
イルを互いに対向する位置に配設している。３組の界磁
コイル６は、非磁性体の球面シェル１の表面に、互いに
直交する姿勢で配設されている。球面シェル１の内部に
は、センサーコイル５を配設している。界磁コイル６か
らセンサーコイル５に誘導される信号を演算して、セン
サーコイル５の位置と姿勢を検出する。

【００２２】図６に示す立体変位センサーは、頭蓋を球
面シェル１に連結している。球面シェル１は、頭蓋を定
位置に連結するために、頭蓋を入れて定位置に連結する
ためのキャップ２を固定している。球面シェル１には、
界磁コイル６を固定しているので、頭蓋を球面シェル１
に連結すると、上顎が界磁コイル６の定位置に連結され
る。

【００２３】センサーコイル５は、下顎に剛体結合した
取付部材４に連結される。取付部材４は、両端と先端の
互いに離れた３標点にセンサーコイル５を連結してい
る。センサーコイル５で、取付部材４の３標点の位置と
姿勢が演算されると、下顎の上顎に対する相対位置は立
体的に計算できる。この図の立体変位センサーは、球面
シェル１に対する３個のセンサーコイル５の位置を検出
して、上顎に対する下顎の動き、すなわち、顎運動を計
測する。

【００２４】図の装置は、上顎を球面シェル１の特定の
位置に連結しているが、上顎は必ずしも球面シェル１に
連結する必要はない。図示しないが、上顎と下顎の両方
に複数のセンサーコイルを連結し、上顎および下顎の界
磁コイルに対する相対位置を検出して、下顎の上顎に対
する相対的な動きを検出することもできる。

【００２５】センサーコイル５は、種々の用途に市販さ
れているコアー入りの小形チョークコイルが使用でき
る。センサーコイル５は、好ましくは、３組のチョーク
コイルを、互いに直角に連結したものを使用する。それ
ぞれのチョークコイルは、その中心線を、各組の界磁コ
イル６と平行とする姿勢に配設する。界磁コイル６と平
行に配設されるチョークコイルは、界磁コイル６から効
率よく信号が誘導される。下顎が動くと、チョークコイ
ルは、界磁コイル６に対して傾斜する。チョークコイル
が界磁コイル６に対して傾斜すると、チョークコイルに
誘導される交流の振幅は小さくなる。このため、チョー
クコイルに誘導される交流の振幅を検出して、界磁コイ
ル６に対する傾斜角を検出することもできる。

【００２６】界磁コイル６は、センサーコイル５の、
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の変位を検出するために３組設けられ
る。界磁コイル６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ
は、図６に示すように、球面シェル１の表面に配設され
ている。球面シェル１は、界磁コイル６を定位置に配設
するための芯材である。球面シェル１は、界磁コイル６
が発生する磁界を乱さないように、プラスチック等の非
磁性体で成形される。

【００２７】球面シェル１は、界磁コイル６を配設する
ためのものであるから、界磁コイル６の無い部分は除去
できる。図６の球面シェル１は、下方を開口している。
球面シェル１の下方から内部に人体を挿入して、下顎の
動きを検出している。図示しないが、球面シェルの前方
を開口して、球面シェルに挿入した人体の状態を確認す
ることもできる。さらに、図示しないが、球面シェル
は、人体全体が入ることのできる大きさとすることもで
きる。人体全体が入ることのできる球面シェルは、上顎
と下顎にそれぞれ複数のセンサーコイルを固定して、人
体を球面シェルに固定せず、また、人体が球面シェルの
内部で移動できるようにして、下顎の上顎に対する動き
を検出できる。

【００２８】球面シェル１の表面に固定される一対の界
磁コイル６Ａと６Ｂ、６Ｃと６Ｄ、６Ｅと６Ｆは、互い
に対向する位置に配設されている。界磁コイル６は円形
に巻かれたコイルで、球面シェル１の外側、あるいは内
側に固定される。界磁コイル６は、好ましくは、ヘルム
ホルツ・コイルと同じ構造に設計される。すなわち、一
対の界磁コイル６は、各々の円形コイルの半径を、両コ
イル間の間隔に等しくする。球面シェル１の外表面の半
径をｒとするとき、界磁コイル６を円形に巻く半径は
０．８９４ｒとする。この半径に巻いた円形コイルは、
球面シェル１の外側に沿わせると、ヘルムホルツ・コイ
ルと同じように、半径に等しい間隔に配設される。球面
シェル１の定位置に配設される界磁コイル６は、接続剤
で固定し、あるいは、非磁性体の連結具で球面シェル１
に固定する。

【００２９】ヘルムホルツ・コイルと同じ構造の界磁コ
イル６は、一対の界磁コイル６の間隔が広すぎず、ま
た、狭すぎることもなく、その内部に配設されるセンサ
ーコイル５の位置を正確に演算できる特長がある。一対
の界磁コイル６の間隔が広すぎると、界磁コイル６の間
の磁界が弱くなり、反対に間隔が接近しすぎるとセンサ
ーコイルの位置を正確に検出できなくなる。また、界磁
コイル６の間に人体の一部を入れるのも難しくなる。

【００３０】界磁コイル６は、球面シェル１の外側でな
く、内側に沿わせて固定することもできる。球面シェル
１の内側に界磁コイル６を配設する装置は、球面シェル
１の内径をｒとして、界磁コイル６の巻き径を０．８９
４ｒとする。この界磁コイル６も、球面シェル１の内面
に沿わせて定位置に配設した状態で、接続し、あるいは
非磁性体の連結具で定位置に固定する。

【００３１】一対をなす界磁コイル６は交流電源８に接
続されて、互いに位相差が９０度である交流で励起され
る。界磁コイル６を励起する交流電源８は、３組の界磁
コイル６を異なる周波数で同時に励起する発振手段を内
蔵する。図に示す立体変位センサーは、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向
の位置を検出するために３組の界磁コイル６を備えてい
る。

【００３２】Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の位置を検出するために、
３組の界磁コイル６は異なる周波数で励起される。た
だ、同じ組である一対をなす界磁コイル６は、位相が異
なり、周波数を同一とする交流で励起される。一対をな
す界磁コイル６を同一周波数で異なる位相差とする立体
変位センサーは、３組のセンサーコイル５に誘導される
交流の位相差で位置を検出できる。

【００３３】交流電源８は、Ｘ方向の位置を検出する界
磁コイル６Ａ、Ｂを、角速度ω1の周波数で、Ｙ軸方向
の位置を検出する界磁コイル６Ｃ、Ｄを角速度ω2の周
波数で、Ｚ方向の位置を検出する界磁コイル６Ｅ、Ｆを
角速度ω3の周波数で励起する発振手段を内蔵する。さ
らに、交流電源８は、互いに対向して配設される一対を
なす界磁コイル６を、９０度位相差のある交流で励起す
るために、角速度がω1、ω2、ω3で、位相が９０度異
なる、サイン波とコサイン波とを発生する。

【００３４】交流電源８は、複数の発振回路で周波数の
異なる交流を発生させることもできるが、マイクロコン
ピュータとＤ／Ａコンバータとを使用して、位相差が９
０度で、周波数が異なるサイン波とコサイン波とを発生
させることもできる。この交流電源８は、マイクロコン
ピュータでデジタル量のサイン波とコサイン波とを作
り、これをＤ／Ａコンバータでアナログ量に変換する。

【００３５】演算手段７は、３組のセンサーコイル５に
誘導される交流をフィルター手段９で周波数別に選択
し、特定周波数の位相と振幅を検出して、センサーコイ
ル５の位置を演算する。図７に示す演算手段７は、界磁
コイル６とセンサーコイル５から入力される信号から、
特定周波数の交流を選別して取り出すフィルター手段９
であるアナログフィルターと、アナログフィルターから
出力される交流を矩形波に整形する波形整形回路１０
と、この波形整形回路１０の出力を比較するエクスクル
ーシブオア回路１１と、このエクスクルーシブオア回路
１１の出力パルスの時間幅を測定して位相差を検出する
カウンター１２を備える。

【００３６】アナログフィルターは、界磁コイル６を励
磁し、センサーコイル５に誘導される周波数の信号のみ
を通過させるバンドパスフィルターである。図６に示す
演算手段７は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の位置を検出するため
に、３組のアナログフィルターを備える。Ｘ軸方向の位
置を検出するためのアナログフィルターは、角速度ω1
の周波数成分のみを通過させる。Ｙ軸方向、Ｚ軸方向を
検出するためのアナログフィルターは、角速度がω2、
ω3である周波数成分のみを通過させる。

【００３７】センサーコイル５には界磁コイル６を励磁
する周波数の信号が誘導されるので、界磁コイル６とセ
ンサーコイル５に接続される一対をなすアナログフィル
ターは、同じ周波数の信号を通過させるバンドパスフィ
ルターである。アナログフィルターは、一般的に、入力
側と出力側とで位相がずれる特性を有する。図７に示す
演算手段７は、界磁コイル６とセンサーコイル５の信号
の位相差を検出して位置を検出する。アナログフィルタ
ーを通過するときにできる信号の位相差は、位置を検出
する誤差の原因となる。位相差による誤差を解消するた
めに、界磁コイル６とセンサーコイル５とに接続される
二つのアナログフィルターは、通過する信号の位相差を
同じに調整する。両方のアナログフィルターで位相差が
発生しても、同じように位相がずれると、その界磁コイ
ル６とセンサーコイル５の信号の位相差は同じとなるか
らである。

【００３８】波形整形回路１０は、アナログフィルター
を通過した信号が入力される。波形整形回路１０は二つ
あり、一方には界磁コイル６を励磁するサイン波、又は
コサイン波いずれかの交流を加え、他方の波形整形回路
１０には、センサーコイル５に誘導された交流を加える
（図８の（１）、（２）の入力波形）。波形整形回路１
０は、入力される信号を、図８の（３）、（４）で示す
矩形波に整形する。

【００３９】エクスクルーシブオア回路１１は、両入力
信号の位相差成分を取り、図８の（５）に示すように、
位相差に相当するパルス幅ｔの信号を出力する。出力信
号のパルス幅ｔがカウンター１２で測定され、カウンタ
ー１２の出力が位相差を表示する。

【００４０】いま仮に、波形整形回路１０の一方に、サ
イン波を入力し、この状態で、センサーコイル５がサイ
ン波で励磁される一方の界磁コイル６に接近すると、セ
ンサーコイル５に誘導される交流の位相は、図８の
（２）の矢印で示す方向に位相がずれてサイン波に近付
き、波形整形回路１０の出力信号の位相差が少なくな
る。したがって、エクスクルーシブオア回路１１の出力
信号のパルス幅ｔは短く、カウンター１２の計測値は低
くなる。反対に、センサーコイル５がサイン波で励磁さ
れる界磁コイル６から離れ、コサイン波で励磁される界
磁コイル６に近付くと、センサーコイル５に誘導される
交流は、サイン波から位相のずれが大きくなり、エクス
クルーシブオア回路１１の出力パルス幅が広く、カウン
ター１２の計測値が高くなる。

【００４１】すでに述べたようにカウンターの計測値
は、図９に示すように、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の変位量に対し
て、直線的に変化しない。したがって、図９に示す特性
曲線をコンピュータに記憶させ、これに基づいて、検出
した位相差から移動位置を演算して、正確に位置を検出
できる。

【００４２】以上の実施の形態は、界磁コイル６を位相
差９０度の交流で励磁したが、位相差は必ずしも９０度
にする必要はなく、両界磁コイル６に流す交流に位相差
がある限り使用できる。ただし、界磁コイル６の位相差
が少ないと、測定精度が低下する。

【００４３】図７に示す演算手段７は、アナログフィル
ターで検出した信号を周波数別に選別している。ただ
し、本発明の立体変位センサーは、演算手段７を図７に
示す回路に特定しない。演算手段７にはマイクロコンピ
ュータを使用することもできる。マイクロコンピュータ
は、センサーコイル５に誘導される信号を内蔵するＡ／
Ｄコンバータでデジタル量に変換し、これを演算してセ
ンサーコイル５のＸ、Ｙ、Ｚ軸の位置を計算できる。マ
イクロコンピュータは、センサーコイル５に誘導される
信号を、ＦＦＴ等の数学的な手法を用いてフーリエ級数
に展開し、フーリエ級数から角周波数成分の位相のずれ
を求めてセンサーコイル５のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の位置を
計算する。マイクロコンピュータを使用した演算手段７
は、アナログフィルターのような調整を必要とせず、安
価に多量生産できる。

【００４４】図６に示す人体用の立体変位センサーは、
３組の界磁コイル６を、それぞれ異なる周波数で同時に
励起する。すなわち、界磁コイル６Ａと６Ｂを角速度ω
1の交流で、界磁コイル６Ｃと６Ｄを角速度ω2の交流
で、界磁コイル６Ｅと６Ｆを角速度ω3の交流で励起す
る。ただ、本発明の人体用の立体変位センサーは、図１
０に示すように、界磁コイル６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、
６Ｅ、６Ｆを、角速度ω1、ω2、ω3の３つの周波数を
含む交流で励起して、複数組の界磁コイルを異なる周波
数で同時に励起することもできる。演算手段７のフィル
ター手段９が、各界磁コイル６の交流を周波数別に選別
して位置を演算できるからである。ただし、界磁コイル
６Ａ、６Ｃ、６Ｅを励起する交流と、界磁コイル６Ｂ、
６Ｄ、６Ｆを励起する交流とは、位相差のある交流を使
用する。このように、複数の界磁コイルを同じ信号で励
起する人体用の立体変位センサーは、回路を簡素化でき
る特長がある。

【００４５】

【発明の効果】本発明の人体用の立体変位センサーは、
界磁コイルを簡単かつ容易に製作して、センサーコイル
の位置を正確に検出できる特長がある。それは、本発明
の装置が、３組の界磁コイルを、非磁性体の球面シェル
の表面に配設して、球面シェルの内部にセンサーコイル
を配設しているからである。この構造の立体変位センサ
ーは、３組の界磁コイルの構造を同じ円形とすることも
可能であるために、界磁コイルを能率よく生産できる。
更に、界磁コイルは円形に巻いたコイルであって、その
構造も簡単であるために、安価に多量生産できる。さら
にまた、円形の界磁コイルは球面シェルの表面に沿わせ
て、正確な位置に簡単に配設できる。

【００４６】さらに、本発明の立体変位センサーは、円
形に巻いた３組の界磁コイルを、互いに直交する姿勢に
球面シェルの表面に固定している。この構造の界磁コイ
ルは、それぞれの界磁コイルの中心に、コイルのない部
分ができる。球面シェルは、コイルのない部分を除去す
ることができる。このため、図６に示すように、球面シ
ェルの下方を開口して、ここから人体を挿入できる。こ
のことは、界磁コイルが固定されるひとつの球面シェル
を使用して、いいかえると、図１に示す従来の装置のよ
うに、複数組の立体変位センサーを使用することなく、
人体の動きを立体的に正確に検出できる特長を実現す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の人体用の立体変位センサーの使用状態の
一例を示す斜視図

【図２】図１に示す立体変位センサーのＸ軸方向の位置
を検出する界磁コイルとセンサーコイルを示す斜視図

【図３】図１に示す立体変位センサーのＹ軸方向の位置
を検出する界磁コイルとセンサーコイルを示す斜視図

【図４】図１に示す立体変位センサーのＺ軸方向の位置
を検出する界磁コイルとセンサーコイルを示す斜視図

【図５】本発明の立体変位センサーがセンサーコイルの
位置を検出する動作原理を示す斜視図

【図６】本発明の実施の形態にかかる立体変位センサー
の概略斜視図

【図７】本発明の実施の形態にかかる立体変位センサー
の演算手段と交流電源の回路図

【図８】図６に示す演算手段の各点の波形を示すグラフ

【図９】センサーコイルに誘導される信号の位相差と変
位量の関係を示すグラフ

【図１０】本発明の他の実施の形態にかかる立体変位セ
ンサーの演算手段と交流電源の回路図

【符号の説明】

１…球面シェル ２…キャップ ４…取付部材 ５…センサーコイル ６…界磁コイル ６Ａ…界磁コイル
６Ｂ…界磁コイル ６Ｃ…界磁コイル ６Ｄ…界磁コイル ６Ｅ…界磁コイル ６Ｆ…界磁コイル ７…演算手段 ８…交流電源 ９…フィルター手段 １０…波形整形回路 １１…エクスクルーシブオア回路 １２…カウンター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人体の動く部分に固定されるセンサーコ
   イル(5)と、このセンサーコイル(5)に非接触に配設され
   る３組の界磁コイル(6)と、この界磁コイル(6)を交流で
   励起する交流電源(8)と、交流で励起される界磁コイル
   (6)からセンサーコイル(5)に誘導される信号を演算して
   センサーコイル(5)の位置または姿勢を演算する演算手
   段(7)とを備える人体用の立体変位センサーにおいて、 ３組の界磁コイル(6)は、円形に巻かれたコイルを互い
   に対向する位置に平行に配設しており、３組の界磁コイ
   ル(6)は、非磁性体の球面シェル(1)の表面に、互いに直
   交する姿勢に配設されており、この球面シェル(1)の内
   部にはセンサーコイル(5)が配設されており、界磁コイ
   ル(6)からセンサーコイル(5)に誘導される信号を演算し
   て、センサーコイル(5)の位置または姿勢を検出するよ
   うに構成されてなることを特徴とする人体用の立体変位
   センサー。