JPH10260002A - 非接触式二次元位置測定装置および測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な構成でもって非接触で高速にか
つ高精度に二次元位置を測定することができる位置測定
装置を提供すること。 【解決手段】 交流電源８と、この交流電源８からの交
流電流が送給される送信コイル２と、この送信コイル２
の内側に二次元的に配設された複数個の検出コイル１０
と、送信コイル２および複数個の検出コイル１０と対向
して配設される共振タグ４とを具備する非接触式二次元
位置測定装置。交流電源８は、送給コイル１０に交流電
流を送給し、これによって共振タグ４には共振電流が流
れる。交流電源８の電流供給を停止すると、複数個の検
出コイル１０は共振タグ４からの磁界によって誘導電圧
（誘導電流）を検出し、複数個の検出コイル１０の検出
信号に基づいて共振タグ４に対する二次元位置を測定す
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、基準位置に対する
二次元位置を非接触で検出することができる非接触式二
次元位置測定装置および測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】非接触式位置測定装置として、たとえ
ば、特開平５−８８８１１号公報に開示されたものが存
在する。この公知の位置測定装置は、交流電流が送給さ
れる送信コイルと、電磁エネルギが蓄えられる共振回路
と、共振回路から発信される磁界を検出する直線状の検
出導体と、検出導体に発生する誘導電圧を取出すマルチ
プレクサと、前記誘導電圧の極性変化を検知する極性変
化検知手段とを備え、極性変化検知手段によって極性が
変化したタイミングを利用して共振回路の位置を測定す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た位置測定装置では、直線状の検出導体に発生する誘導
電圧の極性変化を検知して共振回路の位置を測定してい
るので、この位置を高精度に測定することができない。
また、誘導電圧の極性変化のタイミングと検出導体の選
択タイミングとの時間差を計測して共振回路の位置を測
定しているので、位置測定のための信号処理が複雑であ
る。さらに、測定時間も長くかかり、たとえば無人走行
車両などには適用することができない。

【０００４】本発明の目的は、比較的簡単な構成でもっ
て非接触で高速にかつ高精度に二次元位置を測定するこ
とができる位置測定装置および測定方法を提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、交流電源と、
この交流電源からの交流電流が送給される送信コイル
と、この送信コイルの内側に二次元的に配設された複数
個の検出コイルと、前記送信コイルおよび前記複数個の
検出コイルと対向して配設される共振タグとを備えてお
り、前記交流電源は前記送給コイルに交流電流を送給
し、これによって前記共振タグには共振電流が流れ、前
記複数個の検出コイルは、前記交流電源の電流供給停止
後に前記共振タグから発生する磁界を検出し、前記複数
個の検出コイルの検出信号に基づいて前記共振タグに対
する二次元位置を測定することを特徴とする非接触式二
次元位置測定装置である。本発明に従えば、送給コイル
を流れる交流電流によって共振タグに共振電流が流れ
る。この状態にて交流電流の送給を停止すると、共振タ
グからの磁界が複数個の検出コイルに作用し、これら検
出コイルに誘導電流（誘導電圧）が生じる。検出コイル
に発生する誘導電流（誘導電圧）は、共振タグに近いほ
ど大きく、これから離れるに従って小さくなる。したが
って、二次元的に配置された複数個の検出コイルに生じ
る誘導電流（誘導電圧）に基づいて共振タグに対する二
次元位置を測定することができる。

【０００６】また本発明は、前記複数個の検出コイルの
検出信号は制御処理手段によって演算処理され、前記制
御処理手段は、前記複数個の検出コイルの検出信号をガ
ウス分布でフィットさせることによって前記共振タグに
対する二次元位置を測定することを特徴とする。本発明
に従えば、制御処理手段は複数個の検出コイルの検出信
号をガウス分布でフィットさせて二次元位置を求める。
検出コイルに発生する誘導電流（誘導電圧）は、共振タ
グから離れるに従ってガウス分布状に小さくなる故に、
検出コイルの検出信号をガウス分布に合わせることによ
って、ガウス分布における頂点、換言すると共振タグの
位置を高精度に求めることができ、これによって共振タ
グに対する二次元位置を高精度で測定することができ
る。

【０００７】また本発明は、前記送信コイルの周囲に
は、前記複数個の検出コイルの検出感度を補正するため
のキャリブレーションコイルが配設され、前記交流電源
からの交流電流が前記キャリブレーションコイルに送給
されることを特徴とする。本発明に従えば、交流電流が
キャリブレーションコイルに送給され、このキャリブレ
ーションコイルからの磁界によって複数個の検出コイル
には誘導電流（誘導電圧）が流れ、このときに発生する
誘導電流（誘導電圧）を利用して各検出コイルおよびそ
れに関連する処理回路の感度補正が行われる。したがっ
て、各検出コイルの感度補正が行われるので、検出コイ
ルの検出信号が感度補正され、共振タグに対する二次元
位置を高精度に検出することができる。

【０００８】また本発明は、前記共振タグには、大きい
共振電流が流れるのを防止するためのツェナダイオード
が設けられていることを特徴とする。本発明に従えば、
共振タグにツェナダイオードが設けられているので、共
振タグに大電流が流れることが防止され、各検出コイル
の検出信号が大きくなりすぎることはなく、処理回路の
入力オーバも回避できる。

【０００９】また本発明は、交流電流を送給コイルに送
給して、これに対向して配設された共振タグに共振電流
を流し、次いで、交流電流の送給を停止した後、前記共
振タグから発生する磁界を、前記送給コイルの内側に二
次元的に配設された複数個の検出コイルによって検出
し、前記複数個の検出コイルによって検出された検出信
号を処理して前記共振タグに対する二次元位置を測定す
ることを特徴とする非接触式二次元測定方法である。本
発明に従えば、請求項１の発明と実質上同一の構成を有
するので、二次元的に配設された複数個の検出コイルに
発生する誘導電流（誘導電圧）を利用して共振タグに対
する二次元位置を高精度に検出することができる。

【００１０】また本発明は、前記複数個の検出コイルの
検出信号をガウス分布にフィットさせ、これによって前
記共振タグに対する二次元位置を測定することを特徴と
する。本発明に従えば、請求項２の発明と実質上同一の
構成を有するので、複数個の検出コイルの検出信号をガ
ウス分布にフィットさせることによってより高精度に共
振タグに対する二次元位置を測定することができる。

【００１１】さらに本発明は、前記送給コイルに交流電
流を送給する前に、前記送給コイルの周囲に配設された
キャリブレーションコイルに交流電流を送給することを
特徴とする。本発明に従えば、請求項３の発明と実質上
同一の構成を有するので、複数個の検出コイルの感度補
正を行うことができ、より高精度に共振タグに対する二
次元位置を測定することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に従う非接触式二次元位置測定装置および測定方法の
一実施形態について説明する。図１および図２は、本発
明に従う二次元位置測定装置および測定方法の原理を説
明するための簡略図である。

【００１３】図１および図２において、図示の非接触式
二次元位置測定装置は、送信コイル２と、この送信コイ
ル２に対向して配設される共振タグ４を備えている。送
信コイル２は、たとえば正方形状に２〜５ターン程度巻
かれる。この送信コイル２は、スイッチ手段６を介して
交流電源８に電気的に接続される。送信コイル２の内側
には、複数個の検出コイル１０が二次元的に配設され
る。この実施形態では、検出コイル１０は、送信コイル
２の縦方向（図１において左右方向）に５列設けられ、
また送信コイル２の横方向（図１において紙面に垂直な
方向）に５列設けられ、送信コイル２の内側領域に合計
２５個設けられている。各検出コイル１０は、５〜１５
ターン程度巻かれる。各検出コイル１０の検出信号は、
たとえばマイクロコンピュータから構成される制御手段
１２（図１においてＣＰＵとして示す）に送給され、こ
の制御手段１２にて演算処理される。図示の共振タグ４
は共振コイル１４と共振コンデンサ１６を備え、共振コ
ンデンサ１６が共振コイル１４に対して直列に接続され
ている。

【００１４】上述した位置測定装置による位置測定は、
次のとおりにして行われる。まず、スイッチ手段６を閉
（オン）にして送信コイル２に交流電源８から交流電流
を送給する。このように交流電流を送給すると、送信コ
イル２に流れる交流電圧は、図３（ａ）に示すとおりの
交流波形となる。このような交流電流を送給して、送信
コイル２の周囲に共振タグ４の共振周波数の磁界を発生
させると、この送信コイル２からの磁界によって、共振
タグ４には、図３（ｂ）で示すとおりの共振電流（共振
電圧）が流れる。

【００１５】その後、図２で示すように、スイッチ手段
６を開（オフ）にして送信コイル２への交流電流の送給
を停止する。交流電流の送給を停止しても、共振タグ４
には図３（ｂ）で示すとおりの共振電流（共振電圧）が
流れているので、共振タグ４は周囲に上記共振周波数の
磁界を発生し、この共振タグ４からの磁界によって各検
出コイル１０には図３（ｃ）で示すとおりの誘導電流
（誘導電圧）が生じ、この検出コイル１０の検出信号、
すなわち誘導電流（誘導電圧）を利用して後述如くして
共振タグ４に対する送信コイル２（その中心部位）の二
次元位置を測定する。なお、図３において、期間Ｔ１は
送信コイル２に交流電流を供給している期間であり、期
間Ｔ２は送信コイル２に交流電流を供給していない期間
である。この実施形態では、検出コイル１０からの検出
信号は制御手段１２に送給され、制御手段１２はこれら
検出信号を演算処理して共振タグ４に対する相対的な二
次元位置を求め、求めた位置情報信号が制御手段１２か
ら出力される。

【００１６】検出コイル１０にて発生する誘導電圧（誘
導電流）は、共振タグ４の中心（共振電流によって発生
する磁界が最も強い部位）において最も大きい値とな
り、共振タグ４の中心から離れるに従って図４に示すと
おりにその電圧値（電流値）が変化する。すなわち、検
出コイル１０が検出する検出電圧値（検出電流値）は、
この中心から離れるに従ってガウス分布曲線に沿って小
さくなる。また、検出コイル１０と共振タグ４との間隔
が１４ｃｍのときには、検出電圧値（検出電流値）は図
４に実線で示すとおりに変化し、上記間隔が１６．５ｃ
ｍのときには検出電圧値（検出電流値）は図４に破線Ｂ
で示すとおりに変化し、上記間隔が１９ｃｍのときに
は、検出電圧値（検出電流値）は図４に一点鎖線Ｃで示
すとおりに変化する。すなわち、検出コイル１０と共振
タグ４との間隔が小さいときには、上記ガウス分布曲線
の山が大きく突出するようになり、この間隔が小さくな
るにしたがって上記ガウス分布曲線の突出の程度が小さ
くなる。これらのことから、容易に理解される如く、二
次元的に配設された複数個の検出コイル１０の検出信号
によってガウス分布曲線の頂点を求めることによって、
共振タグ４に対する送信コイル２の中心部位の相対的な
二次元位置を非接触で測定することができる。

【００１７】このような二次元位置測定装置は、たとえ
ば、無人走行車両の走行時の位置情報を得るのに用いる
ことができる。この場合には、図１に示すように、送信
コイル２、交流電源８および制御手段１２などは走行車
両２０に装備され、一方共振タグ４は走行車両２０が走
行する走行面２２に、走行経路に沿って所定間隔をおい
て配置される。このように用いることによって、走行車
両２０は、検出コイル１０の検出信号から得られる位置
情報を利用することによって、走行経路に沿って移動す
ることができる。この測定装置を用いたときは、走行経
路には共振タグ４、換言すると共振コイル１４および共
振コンデンサ１６を配置するのみでよく、したがって、
比較的簡単な構成で、かつ安全性の高い測定装置として
提供することができる。

【００１８】この位置測定装置における送信コイルおよ
び検出コイルは、たとえば、図５に示すとおりに具体的
な実施形態として構成することができる。図５におい
て、送信コイル１０２および検出コイル１０４は、プリ
ント基板１０６の表面に導線パターンとして形成されて
いる。プリント基板１０６は矩形状であり、たとえば無
人走行車両の下面に装着される。送信コイル１０２はプ
リント基板１０６の外周部に矩形状に設けられている。
この実施形態では、送信コイル１０２の縦方向（図５に
おいて左右方向）の長さが４０ｃｍに、その横方向（図
５において上下方向）の長さが４０ｃｍに設定され、プ
リント基板１０６の外周部に３ターン設けられている。
この送給コイル１０２の大きさおよびターン数は適宜設
定することができ、その大きさを大きくした場合、また
ターン数を多くした場合には、少ない電流でもって大き
な磁界を発生させることができ、したがって共振タグ
（後述する）に流れる共振電流を大きくすることができ
る。

【００１９】検出コイル１０４は、送信コイル１０２の
内側に、すなわち送信コイル１０２によって囲まれた矩
形状の領域に設けられている。この実施形態では、検出
コイル１０４は、送信コイル１０２の上記縦方向に５列
配設されているとともに、送信コイル１０２の上記横方
向に５列配設され、したがって送信コイル１０２の内側
領域に合計２５個の検出コイル１０４がマトリックス状
に配置されている。検出コイル１０４の数は適宜設定す
ることができるが、その配置個数を多くした場合には、
検出コイル１０４による検出部位が多くなり、より精度
の高い位置測定が可能となる。この形態では、各検出コ
イル１０４の直径は８ｃｍに設定され、そのターン数は
９ターンに設定され、隣接する検出コイル１０４の間に
１ｍｍの間隙が設けられている。検出コイル１０４の大
きさおよびターン数も適宜設定することができ、その直
径を小さくした場合には、所定領域により多くの検出コ
イル１０４を配置することができ、したがってより精度
の高い位置測定が可能となる。また、検出コイル１０４
のターン数を多くした場合には、検出コイル１０４の感
度が高くなり、より大きい誘導電流（誘導電圧）が発生
する。

【００２０】送信コイル１０２および検出コイル１０４
は、プリント基板１０６に設ける場合には、エッチング
処理によって容易に形成することができ、製造コストを
安価にすることができる。なお、プリント基板１０６に
形成することに代えて、たとえば、プレート状部材の表
面に送信コイル１０２および複数個の検出コイル１０４
を張付けるようにすることもできる。

【００２１】この実施形態では、送信コイル１０２の外
周にキャリブレーションコイル１０８が設けられてい
る。このキャリブレーションコイル１０８もエッチング
処理によって形成することができる。キャリブレーショ
ンコイル１０８の上記縦方向の長さが約４１ｃｍに、ま
たその上記横方向の長さが約４１ｃｍに設定されてお
り、送信コイル１０２の外周に１ターン巻かれている。
なお、キャリブレーションコイル１０８のターン数を２
〜３ターンに増やすこともできる、この場合には、キャ
リブレーションコイル１０８にて発生する磁界が大きく
なるので、このコイル１０８に送給する交流電流を小さ
くすることができる。なお、キャリブレーションコイル
１０８は、送信コイル１０２の内周に、換言すると、送
信コイル１０２とマトリックス上に配置された検出コイ
ル１０４との間に設けるようにすることもできる。

【００２２】図示の形態では、プリント基板１０６の表
面に設けられるので、送信コイル１０２、検出コイル１
０４およびキャリブレーションコイル１０８が実質上同
一平面に設けられているが、必ずしも同一平面に設ける
必要はなく、これらのコイル１０２，１０４，１０８を
上下方向に幾分距離をおいて相互に離隔して設けること
もできる。

【００２３】プリント基板１０６には、図５に示すよう
に、第１の接続端子１１０と第２の接続端子１１２とが
設けられている。送信コイル１０２の両端部およびキャ
リブレーションコイル１０８の両端部が上記第１の接続
端子１１０に電気的に接続されている。この第１の接続
端子１１０には、交流電源１１４に接続された端子（図
示せず）が電気的に接続される。また、各検出コイル１
０４の両端部は、それぞれ、図５に破線で示すパターン
部１１６（図５において１〜５本をまとめて一つの破線
で示す）によって第２の接続端子１１２に接続されてい
る。この第２の接続端子１１２には、制御手段１１６
（図７）に接続された端子（図示せず）が電気的に接続
される。本形態では、各検出コイル１０４と第２の接続
端子１１２とを接続するパターン部１１６がプリント基
板１０６の裏面に形成され、それ以外のパターン、すな
わち送信コイル１０２、各検出コイル１０４およびキャ
リブレーションコイル１０８がプリント基板１０６の表
面に設けられている。送信コイル１０２およびキャリブ
レーションコイル１０８に送給される交流電流と、各検
出コイル１０４にて検出された検出信号とは、図７に示
す制御系によって後述する如くして制御処理される。

【００２４】また、共振タグは、具体的に実施する場合
には、図６（ａ）に示すとおりに構成することができ
る。図６（ａ）において、図示の共振タグ１２０は、共
振コイル１２２と、共振コイル１２２に接続された共振
コンデンサ１２４とを備えている。また、共振コンデン
サ１２４と並列に、相互に直列に接続されたダイオード
１２６およびツェナダイオード１２８が配設されてい
る。このようにツェナダイオード１２８を設けることに
よって、共振コイル１２２に共振電流として大電流が流
れることが防止される。なお、共振タグ１２０の共振コ
イル１２２の直径は、１３ｃｍに設定される。共振コイ
ル１２２の大きさおよびターン数も適宜設定することが
できる。

【００２５】図６（ｂ）は、共振タグの第１の変形形態
を示し、図６（ｃ）は、共振タグの第２の変形形態を示
し、図６（ｄ）は、共振タグの第３の変形形態を示して
いる。図６（ｂ）の共振タグ１３０および図６（ｃ）の
共振タグ１４０は、共に、共振コイル１３２，１４２
と、一対のツェナダイオード１３４，１４４とから構成
されている。第１の変形形態の共振タグ１３０では、一
対のツェナダイオード１３４が逆方向側の端子が相互に
接続されており、一方第２の変形形態の共振タグ１４０
では、一対のツェナダイオード１４４の順方向側端子が
相互に接続されており、両共振タグ１３０，１４０は一
対のツェナダイオード１３４，１４４の接続方向が逆に
なっている。また、図６（ｄ）の共振タグ１５０は、図
６（ａ）の共振タグ１２０と同様に、共振コンデンサ１
５４と、これに並列に接続されたダイオード１５６およ
びツェナダイオード１５８を有し、ダイオード１５６と
ツェナダイオード１５８の接続が図６（ａ）と反対方向
に接続されている。このような第１〜第３の変形形態の
共振タグ１３０，１４０，１５０においても、ツェナダ
イオード１３４，１４４，１５８を備えているので、図
６（ａ）のものと同様に、共振コイル１３２，１４２，
１５２に大きい共振電流が流れるのが防止される。

【００２６】上述した送信コイル１０２、検出コイル１
０４などと共振タグ１２０とは、たとえば、送信コイル
１０２と共振タグ１２０との間隔が１５〜２０ｃｍ程度
の場合に組合わせて用いることができる。

【００２７】次に、図７を参照して、図５のプリント基
板１０６と図６（ａ）の共振タグ１２０を組合わせた位
置測定装置を説明する。

【００２８】交流電源１１４は増幅器１５２を介して第
１のスイッチ手段１５４に接続され、この第１のスイッ
チ手段１５４が送信コイル１０２に接続されている。ま
た、上記交流電源１１４は、増幅器１５６を介して第２
のスイッチ手段１５８に接続され、この第２のスイッチ
手段１５８がキャリブレーションコイル１０８に接続さ
れている。したがって、第１のスイッチ手段１１４が閉
（オン）となると、交流電源１１４からの交流電流が送
信コイル１０２に送給される。一方、第２のスイッチ手
段１５８が閉（オン）となると、交流電源１１４からの
交流電流がキャリブレーションコイル１０８に送給され
る。なお、第１および第２のスイッチ手段１５４，１５
８の開閉制御は、後述する制御手段１６０によって制御
される。

【００２９】また、各検出コイル１０４は対応する処理
回路１６２に接続され、これら処理回路１６２が共通の
Ａ／Ｄ変換器１６４に接続され、このＡ／Ｄ変換器１６
４が制御手段１６４に接続されている。各処理回路１６
２は実質上同一の構成であり、第３のスイッチ手段１６
６、増幅器１６８、整流器１７０、平滑器１７２および
増幅器１７４を備えている。第３のスイッチ手段１６６
は、後述する制御手段１６０からの信号によって制御さ
れる。第３のスイッチ１６６が閉（オン）になると、検
出コイル１０４の検出信号が処理回路１６２に送給され
る。処理回路１６２においては、検出コイル１０４から
の検出信号が増幅器１６８によって増幅され、次いで増
幅された検出信号が整流器１７０によって整流され、さ
らに整流された検出信号が平滑器１７２によって平滑化
され、その後平滑化された検出信号が増幅器１７４によ
って増幅される。各処理回路１６２からの検出信号は、
選択スイッチ手段１７６に送給され、選択スイッチ手段
１７６の作用によってＡ／Ｄ変換器１６４に送給される
検出信号が選択される。この選択スイッチ１７６は、制
御手段１６０からの信号によって制御される。Ａ／Ｄ変
換器１６４は、選択スイッチ手段１７６からの検出信号
をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル化
された検出信号が制御手段１６０に送給される。なお、
実施形態では、各検出コイル１０４に対応してそれぞれ
処理回路１６２を設けているが、検出コイル１０４から
の検出信号を共通処理回路１６２でもって処理するよう
にすることもできる。この場合には、検出コイル１０４
からの検出信号は、選択的に処理回路１６２に送給され
る。

【００３０】制御手段１６０は、検出コイル１０４から
の検出信号を後述する如く所定のとおりに処理し、共振
タグ１２０に対する送信コイル１０２（詳細には送信コ
イル１０２の中心部位）の相対的位置を算出し、その位
置情報信号を出力する。制御手段１６０は、たとえばマ
イクロコンピュータから構成され、検出コイル１０４か
らの検出信号を演算処理するために、演算処理手段１７
８、検出値記憶手段１８０、補正値記憶手段１８２およ
びオフセット値記憶手段１８４を含んでいる。オフセッ
ト値記憶手段１８４には、各検出コイル１０４の感度補
正を行う際における各検出コイル１０４のオフセット値
が記憶される。検出値記憶手段１８０には、各検出コイ
ル１０４の感度補正を行う際における検出コイル１０４
の検出信号と各検出コイル１０４を用いて位置測定を行
う際における検出コイル１０４の検出信号が記憶され
る。補正値記憶手段１８２には、各検出コイル１０４の
感度補正値が記憶される。また、演算処理手段１７８
は、オフセット値記憶手段１８４に記憶された値と検出
値記憶手段１８０に記憶された値とを用いて検出コイル
１０４の感度補正値を後述する如くして求め、また検出
値記憶手段１８０に記憶された値と補正値記憶手段１８
２に記憶された値とを用いて共振タグ１２０に対する相
対的位置を後述する如くして求める。

【００３１】次に、図７とともに図９を参照して、各検
出コイル１０４の感度補正処理動作について説明する。
感度補正処理動作は、位置測定処理動作を行う前に行わ
れる。まず、ステップＳ１において、各検出コイル１０
４の出力が測定される。この出力測定は、共振タグ１２
０が存在しない場所において行われ、送信コイル１０２
およびキャリブレーションコイル１０８に交流電流が送
給されることはない。この状態において、制御手段１６
０は処理回路１６２の第３のスイッチ手段１６６が閉に
され、検出コイル１０４からの信号が処理回路１６２に
送給される。そして、制御手段１６０からの作動信号に
よって選択スイッチ手段１７６が処理回路１６２を順次
選択し、処理回路１６２からの信号がＡ／Ｄ変換器１６
４にてデジタル化されて制御手段１６０に送給され、こ
の出力値がオフセット値としてオフセット値記憶手段１
８４に記憶される（ステップＳ２）。オフセット記憶手
段１８４は、各検出コイル１０４に対応して合計２５個
のメモリ部を有しており、各検出コイル１０４からの出
力値が対応するメモリ部に記憶される。

【００３２】次いで、ステップＳ３においてキャリブレ
ーションコイル１０８に交流電流が送給される。この交
流電流の送給は、制御手段１６０からの作動信号によっ
て第２のスイッチ手段１５８が閉となることによって行
われる。

【００３３】ステップＳ４においては、キャリブレーシ
ョンコイル１０８に交流電流を送給している状態におい
て、検出コイル１０８の出力測定が行われる。キャリブ
レーションコイル１０８に交流電流を送給すると、この
キャリブレーションコイル１０８の周囲に磁界が発生
し、この磁界によって検出コイル１０４に誘導電圧（誘
導電流）が生じ、この誘導電圧（誘導電流）が検出信号
１０４の検出信号として出力される。検出コイル１０４
の出力測定は、ステップＳ１と同様にして行われ、Ａ／
Ｄ変換器１６４にてデジタル化された検出信号が制御手
段１６０に送給され、検出値記憶手段１８０に記憶され
る。検出値記憶手段１８は、各検出コイル１０４に対応
して合計２５個のメモリ部を有しており、各検出コイル
１０４からの検出信号値が対応するメモリ部に記憶され
る。

【００３４】ステップＳ５においては、演算処理手段１
７８においてオフセット値記憶手段１８４に記憶された
オフセット値と、検出値記憶手段１８０に記憶された検
出値との差（電圧値差）が演算される。この演算処理
は、各検出コイル１０４毎に、対応する検出コイル１０
４におけるオフセット値と検出信号値との差が求め等れ
る。

【００３５】次いで、ステップＳ６に進み、ステップＳ
５にて求めた差値を対応する検出コイル１０４の相互イ
ンダクタンスで除算する演算処理が行われる。この相互
インダクタンスは、キャリブレーションコイル１０８と
各検出コイル１０４との間の相互インダクタンスであっ
て、各検出コイル１０４毎に相互インダクタンスが設定
されており、各検出コイル１０４に対応する上記差値が
対応する相互インダクタンスで除算される。なお、各検
出コイル１０４の相互インダクタンスは、計算で求めた
値を用いてもよく、また実測した値を用いてもよい。

【００３６】次に、ステップＳ７において、ステップＳ
６で求めた演算値の最大値が選択され、選択された最大
値でもって、ステップ６にて求めた各検出コイル１０４
に対応する演算値が除算され、これによって各検出コイ
ル１０４の演算値が正規化される。

【００３７】その後、ステップＳ８において、ステップ
７にて求めた正規化された値の逆数が演算され、この逆
数が各検出コイル１０４における感度補正値として補正
値記憶手段１８２に記憶される。補正値記憶手段１８２
も、各検出コイル１０４に対応して合計２５個のメモリ
部を有しており、各検出コイル１０４の感度補正値が対
応するメモリ部に記憶される。

【００３８】このようにして各検出コイル１０４の感度
補正が行われ、このようにして求められた感度補正値
は、位置測定の際の補正値をして用いられる。このよう
な感度補正動作は、位置検出動作の前に、および／また
はまたは位置測定中において共振タグ１２０の影響を受
けない領域を走行しているときなどに適宜行うようにす
ることができる。

【００３９】次に、図７とともに図１０を参照して、位
置測定装置の位置測定処理動作について説明する。ま
ず、ステップＳ１１において、送信コイル１０２に交流
電流が送給される。この交流電流の送給は、制御手段１
６０からの作動信号によって第１のスイッチ手段１５４
が閉となることによって行われる。

【００４０】所定時間経過後ステップＳ２に進み、送信
コイル１０２への交流電流の送給が停止される。この電
流の送給停止は、制御手段１６０からの信号によって第
１のスイッチ手段１５４が開となることによって行われ
る。

【００４１】次いで、ステップＳ１３に進み、各検出コ
イル１０４の出力が測定される。送給コイル１０２への
交流電流の送給を停止すると、共振タグ１２０を流れる
共振電流によってその周囲に磁界が生じ、この磁界によ
って検出コイル１０２に誘導電圧（誘導電流）が生じ、
この誘導電圧（誘導電流）が検出信号として検出され
る。各検出コイル１０４からの検出信号は、上述したと
同様にして処理される。すなわち、制御手段１６０は処
理回路１６２の第３のスイッチ手段１６６を閉にし、検
出コイル１０４からの検出信号が処理回路１６２に送給
される。そして、制御手段１６０からの作動信号によっ
て選択スイッチ手段１７６が処理回路１６２を順次選択
し、処理回路１６２からの信号がＡ／Ｄ変換器１６４に
てデジタル化されて制御手段１６０に送給され、この検
出値が検出値記憶手段１８０に各検出コイル１０４に対
応して記憶される（ステップＳ１４）。

【００４２】次いで、ステップＳ１５以降において、演
算処理手段１７８による演算処理が行われる。ステップ
Ｓ１５においては、まず、検出コイル１０４の検出値の
オフセット補正が行われる。このオフセット補正は、各
検出コイル１０４毎に、検出値記憶手段１８０に記憶さ
れた検出値からオフセット値記憶手段１８４に記憶され
たオフセット値を減算することによって行われる。

【００４３】次に、ステップＳ１６において検出コイル
１０４の感度補正が行われる。この感度補正は、各検出
コイル１０４毎に、ステップＳ１５においてオフセット
補正された値に、補正値記憶手段１８２に記憶された補
正値を積算することによって行われる。そして、オフセ
ット補正および感度補正を行った検出値について、ステ
ップＳ１７において位置想定演算が行われる。

【００４４】ステップＳ１７においては、検出コイル１
０４の検出信号がガウス分布することから、ガウス分布
を利用した演算処理が行われ、これによってより高精度
に二次元位置を測定することができる。

【００４５】この演算処理を説明するに際して、各変数
を次のとおりに定義する。

【００４６】ｉ ｉ番目の検出コイルを示す添字 ｚｉ ｉ番目の検出コイルの検出電圧（感度補正した
値） ｘｉ ｉ番目の検出コイルのｘ座標 ｙｉ ｉ番目の検出コイルのｙ座標 εｉ ｉ番目のコイルの検出電圧とガウス分布との誤差 ａ ガウス分布のピーク値 ｒ ガウス分布の広がりを示すパラメータ ｘｏ ガウス分布のｘ方向中心座標 ｙｏ ガウス分布のｙ方向中心座標 ＾ ２乗を示す。

【００４７】まず、ｉ番目の検出コイル１０４の検出電
圧、位置などをガウス分布にあてはめると、

【００４８】

【数１】

【００４９】となり、（１）式から（２）式に変形する
に際に、次の定義を用いる。

【００５０】

【数２】

【００５１】上記（２）式は、非線形の式であるため、
（１）式の両辺の対数をとり、（９）式の近似を用いて
線形化する。

【００５２】

【数３】

【００５３】上記（７）式および（８）式をεｉ′につ
いて解くと、

【００５４】

【数４】

【００５５】となる。

【００５６】そして、最小２乗法を適用するために、誤
差の２乗和を計算すると、

【００５７】

【数５】

【００５８】となる。ここで、（１３）式におけるΣ
は、全てのｉについて和をとることを示す。

【００５９】上記（１３）式で、値Ｅの最小点では微分
値が０（零）になることを利用し、上記値Ｅを最小にす
るＡ，Ｒ，Ｘｏ，Ｙｏを求めると、

【００６０】

【数６】

【００６１】となる。さらに、（１４）式〜（１７）式
を変形すると、

【００６２】

【数７】

【００６３】となる。そして、上記（１８）式〜（２
１）式の４元連立一次方程式を数値的に解くと、Ａ，
Ｒ，Ｘｏ，Ｙｏを求めることができる。さらに、上記
（４）式〜（６）式によりｘｏ，ｙｏを求めることがで
きる。

【００６４】上述したようにして演算処理することによ
って、共振タグ１２０に対する送信コイル１０２の二次
元位置をガウス分布を利用して求めることができ、求め
た測定位置情報は、非常に高精度のものとなる。そし
て、このようにして求めた位置情報信号は、ステップＳ
１８において制御手段１６０から出力され、たとえば無
人走行車両の位置情報として好都合に用いることができ
る。

【００６５】以上、本発明に従う位置測定装置および測
定方法について説明したが、本発明はこれら実施形態に
限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱すること
なく、種々の変形、修正が可能である。

【００６６】たとえば、図示の実施形態では、検出コイ
ルに誘電される誘電電圧を利用して二次元位置を測定し
ているが、これに代えて、検出コイルに誘電される誘電
電流を利用して二次元位置を測定することもできる。

【００６７】

【発明の効果】本発明の請求項１および５の測定装置お
よび測定方法によれば、送給コイルを流れる交流電流に
よって共振タグに共振電流が流れる。この状態にて交流
電流の送給を停止すると、共振タグからの磁界が複数個
の検出コイルに作用し、これら検出コイルに誘導電流
（誘導電圧）が生じる。検出コイルに発生する誘導電流
（誘導電圧）は、共振タグに近いほど大きく、これから
離れるに従って小さくなる。したがって、二次元的に配
置された複数個の検出コイルに生じる誘導電流（誘導電
圧）に基づいて共振タグに対する二次元位置を非接触で
もって測定することができる。

【００６８】また本発明の請求項２および６の測定装置
および測定装置によれば、制御処理手段は複数個の検出
コイルの検出信号をガウス分布でフィットさせて二次元
位置を求める。検出コイルに発生する誘導電流（誘導電
圧）は、共振タグから離れるに従ってガウス分布状に小
さくなる故に、検出コイルの検出信号をガウス分布に合
わせることによって、ガウス分布における頂点、換言す
ると共振タグの位置を高精度に求めることができ、これ
によって共振タグに対する二次元位置を高精度で測定す
ることができる。

【００６９】また本発明の請求項３および７の測定装置
および測定方法によれば、交流電流がキャリブレーショ
ンコイルに送給され、このキャリブレーションコイルか
らの磁界によって複数個の検出コイルには誘導電流（誘
導電圧）が流れ、このときに発生する誘導電流（誘導電
圧）を利用して各検出コイルの感度補正が行われる。し
たがって、各検出コイルの感度補正が行われるので、検
出コイルの検出信号が感度補正され、共振タグに対する
二次元位置を高精度に検出することができる。

【００７０】さらに本発明の請求項４の測定装置によれ
ば、共振タグにツェナダイオードが設けられているの
で、共振タグに大電流が流れることが防止され、各検出
コイルの検出信号が大きくなりすぎることがなく、処理
回路の入力オーバも回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う位置測定装置および位置測定方法
の原理を説明するための簡略説明図である。

【図２】図１の原理測定装置において、送信コイルへの
電流の送給を停止した状態を示す簡略説明図である。

【図３】送信コイル、共振コイルおよび検出コイルの出
力電圧の変化状態を示す図である。

【図４】検出コイルの検出電圧の変化状態を示す図であ
る。

【図５】送信コイルなどが設けられたプリント基板を示
す平面図である。

【図６】図６（ａ）は、共振タグの一例を示す回路図で
あり、図６（ｂ）は、共振タグの第１の変形形態を示す
回路図であり、図６（ｃ）は、共振タグの第２の変形形
態を示す回路図であり、図６（ｄ）は、共振タグの第３
の変形形態を示す回路図である。

【図７】位置測定装置の制御系を簡略的に示すブロック
図である。

【図８】図７の制御系における処理回路を簡略的に示す
ブロック図である。

【図９】検出コイルの感度補正処理動作を説明するため
のフローチャートである。

【図１０】位置検出装置の位置測定処理動作を説明する
ためのフローチャートである。

【符号の説明】

２，１０２ 送信コイル ４，１２０，１３０，１４０，１５０ 共振タグ ８，１１４ 交流回路 １０，１０４ 検出コイル １２，１６０ 制御手段 １４，１２２，１３２，１４２，１５２ 共振コイル ２０ 無人走行車両 １０８ キャリブレーションコイル １６２ 処理回路 １７８ 演算処理手段 １８０ 検出値記憶手段 １８２ 補正値記憶手段 １８４ オフセット値記憶手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源と、この交流電源からの交流電
   流が送給される送信コイルと、この送信コイルの内側に
   二次元的に配設された複数個の検出コイルと、前記送信
   コイルおよび前記複数個の検出コイルと対向して配設さ
   れる共振タグとを備えており、前記交流電源は前記送給
   コイルに交流電流を送給し、これによって前記共振タグ
   には共振電流が流れ、前記複数個の検出コイルは、前記
   交流電源の電流供給停止後に前記共振タグから発生する
   磁界を検出し、前記複数個の検出コイルの検出信号に基
   づいて前記共振タグに対する二次元位置を測定すること
   を特徴とする非接触式二次元位置測定装置。
2. 【請求項２】 前記複数個の検出コイルの検出信号は制
   御処理手段によって演算処理され、前記制御処理手段
   は、前記複数個の検出コイルの検出信号をガウス分布で
   フィットさせることによって前記共振タグに対する二次
   元位置を測定することを特徴とする請求項１記載の非接
   触式二次元位置測定装置。
3. 【請求項３】 前記送信コイルの周囲には、前記複数個
   の検出コイルの検出感度を補正するためのキャリブレー
   ションコイルが配設され、前記交流電源からの交流電流
   が前記キャリブレーションコイルに送給されることを特
   徴とする請求項１または２記載の非接触式二次元位置測
   定装置。
4. 【請求項４】 前記共振タグには、大きい共振電流が流
   れるのを防止するためのツェナダイオードが設けられて
   いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
   非接触式二次元位置測定装置。
5. 【請求項５】 交流電流を送給コイルに送給して、これ
   に対向して配設された共振タグに共振電流を流し、 次いで、交流電流の送給を停止した後、前記共振タグか
   ら発生する磁界を、前記送給コイルの内側に二次元的に
   配設された複数個の検出コイルによって検出し、 前記複数個の検出コイルによって検出された検出信号を
   処理して前記共振タグに対する二次元位置を測定するこ
   とを特徴とする非接触式二次元測定方法。
6. 【請求項６】 前記複数個の検出コイルの検出信号をガ
   ウス分布にフィットさせ、これによって前記共振タグに
   対する二次元位置を測定することを特徴とする請求項５
   記載の非接触式二次元位置測定方法。
7. 【請求項７】 前記送給コイルに交流電流を送給する前
   に、前記送給コイルの周囲に配設されたキャリブレーシ
   ョンコイルに交流電流を送給することを特徴とする請求
   項５または６記載の非接触式二次元位置測定方法。