JPS58114184A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、矩形波状に形成された複数の検出導線が配さ
れた位置検出面に、所定の交番磁界を発生する動車コイ
ルを有したカーソルを近接させた時検出導線に誘起され
る電圧を検知し、これに基づいて位置情報を得る位置検
出装置に関する、先ず、斯かる電（＋ａ誘導起電力を利
用した位置検出装置の一例の基本動作を第１図を用いて
説明するに、第１図Ａに示す様に、位置検出面に検出導
線／が矩形波状に形成されて配され、その面上が領域Ａ
ｔとＡ２に分割される１、そして、所定の交流信号が印
加されて交番磁界を発生する励磁コイルΩを有するカー
ソル３が、検出導線／に接近せしめられる事により、十
・、１出導線／に電圧嬢誘起される、今、カーソル３を
、第１図Ａの一点鎖再で示す線上を基点Ｏから矢印Ｘ方
向に移動させたとすると、カーノル３が領域Ａｔに位置
する場合と、領域Ａ２に位置する場合とにおける、検出
導線／に誘起されて端子／’　、　／’間に得られる電
圧Ｖは、第１図Ｂに示す様に、夫々の領域において互い
に逆極性となる５、従って、検出導線／に誘起される電
圧Ｖの極［・士もしくは位相が検出される事によって、
カーソル３が領域Ａ／及びＡ２のいずれの領域に位置し
ているかが検知され得る事になシ、これによシ位置検出
ができるのである。

この横な原理を応用して位置検出を行なう装置の一例と
しては、グＶイコード方式と呼ばれるものがある。斯か
るものにおいては、第Ω図に示す情に、位置検出面が３
個の検出導線４．ｊ、Ａによって領域Ｂ／−Ｂ７の７領
域に分割される。そして、上述同様のカーソルを第２図
の一点鎖線で示す線上全移動させた場合に、検出導線グ
＋　５　＋乙の夫々に誘起される電圧ｂｌ、ｂ：ｌ、ｂ
３の極性の正及び負全夫々″／“及び“Ｏ“の信号に対
応させ、カーソルの位置に対応した位置情報をコ進コ°
−ド信号として得る事ができる様にされる。従って、カ
ーソルが指示する領域を３ビツトの２進コ一ド信号で表
わす事ができるのである。！た、この様な検出導線ｑ、
左、乙が配をれた位置検出面を２面用いて゛夫々の検出
導線が互いに直交する様に配置すれば、夫々の位置検出
面からカーソル位置のＸ厘標情報とＹ座標情報Ｌｘ得る
事ができる。

しかしながら、この様な位置検出装置にあっては、互い
に隣接する領域間で、夫々に対応する出力が“０“から
“／“、または、′／“から“θ″に反転するので領域
の判別誤差が生じないという利点があるものの１．検出
分解能を向上させるには検出導線のピッチを狭くしなけ
ればならず、これには製作上の限度があシ、例えば、検
出導線の線径と量産性の関係で０．９訓程度のピッチと
するのが限界であって、このため充分な検出分解能が得
られないという欠点がある。

また、上述とは異なる基本動作をする電磁誘導起電力を
利用した位置検出装置の列として、ケイ・パノ一方式と
呼ｋａ’れるものも提案されている。。

この装置においては、第３図に示す様に、位置検出面に
はｐなるピッチを有して矩形波状に形成されたコ個の検
出導線／θ、／／が、互いにｊヒツチの位相差を有して
配され、例えば、領域Ｃｌ〜Ｃ／／の／／領領域分割さ
れる。そして、この様にされた位置検出面上にｓｉｎω
ｔなる信号が印加される励磁コイルを有したカーソルが
近接せしめられる、今、第３図Ａの一点鎖線で示す線上
を、基点Ｏより矢印Ｘ方向に、ｓｉｎωｔなる信号が印
加された励磁コイルを有するカーソルを移動させた場合
には、検出導線／／の端子／／′に誘起される′ホ５圧
Ｖ／は、そのエンベロープが第３図Ｂに示される様に、
Ｖｌ＝ｓｉｎωｔｓｉｎ２πＸ　（ただし、Ｘは基点Ｏ
からの移動距離）となる−、また、検出導線１０の端子
７０′に誘起される電圧Ｖθは、同じくそのエノペａ−
プが第３図Ｂに示される様にＶ（７＝ｓｉｎωｔｓｉｎ
２π（Ｘ−Ｌ）となる。そして、これらの電圧Ｖ／とｐ
Ｇ（ Ｖｏとの合成電圧Ｖｔ　＋　Ｖｏは、Ｖｔ　＋ＶＯ’＝
　Ａ　ｓ　ｉ　ｎ　（ωｔ　−１−２πＸ）（ただし、
Ａは合成振幅ｆｆＥ）となる。従つて、カーソルの移動
距離Ｘは、検出導線１０゜／／の夫々に得られる電圧を
合成した電圧Ｖｌ＋ｖＯの位相にのみ依存する事になる
。従って、合成電圧ｖｔ＋ｖｏの位相を検出すればＸが
求められ、位置検出が行なえることになる。

しかしながら、この様なケイ・パン一方式と呼ばれる位
置検出装置にあっては、カーソルの位置が連続的な位相
変化として検出されるので検出分解能は高いものとなる
利点があるが、その位相変化は上述のピッチｐ’に単位
区分として反復的に変化するものとなるのであシ、この
単位区分内におけるカーソルの位り’ｔ、ｌＩｉ検出さ
れるが、カーソルがどの単位区分内にあるかは判別でき
ない。即ち、第３図において、カーソルが領域Ｃｔ−Ｃ
ｔｉにあるのか、領域Ｃり〜ＣｇＫあるのか、あるいは
、領域ｃｑ〜Ｃ／／にあるのかの判別ができないという
不都合がある。

本発明は上述の様な従来装置が有する問題点に鑑みてな
されたもので、その目的は、位置検出の分解能が高く、
かつ、検出位置情報が絶対座標情報として得られる位置
検出装置全提供する事にある　以下、本発明に係る位置
検出装置の一例を第９図を参照して説明する。

この例において、位置検出面は５個の検出導線Ｌｔ＝Ｌ
３；によって、領域Ｘ／−Ｘ／Ａの計／乙領域に分割さ
れている１、ここで、検出導線Ｌｔ＝’Ｌｒａ；の夫々
は矩形波状Ｃて形成されておシ、検出導線Ｌ／は基点Ｏ
全始点としてピッチＰｒ有すものであり、検出溝ＭＬｐ
はピンチＰの９倍のピッチを有し、基点０よりピッチＰ
の乙の位相差をもって配されたものであり、検出４線Ｌ
２はピッチＰの２倍のピッチを有し、基点Ｏよりピッチ
Ｐの互の位相差をもって配す きれたものであり、更に、検出導線Ｌ３はピッチＰのダ
倍のピッチを有し、基点Ｏよシ゛ピッチＰの７の位相差
をもって配されたものである。これらの９種の検出導線
Ｌｌ−Ｌ＠が積層形成されて、上述のグンイコード方式
による第１の検出導線部が構成されている。この第１の
検出導線部は基点０’に基準として、ピッチＰごとに検
出単位区分Ｘ／　−ｘｚ　ｆｔ形成している。

また、ピッチＰなる検出導線Ｌ／と同一のピッチの位相
差をもって配され、この検出導線Ｌ５と検出導線Ｌｔと
によって、上述のケイ・パン一方式による第２の検出導
線部が構成されている。

この様に構成された検出導線Ｌｔ−Ｌ３の夫々の一端は
接地され、また、夫々の他端は第ｑ図Ｃに示す回路の増
幅回路λ／〜２５の夫々の入力端に接続されて、各検出
導線に誘起される電圧が増幅回路λ／〜２りに供給され
る。増幅回路２７〜，２グの夫々の出力端は、位相比較
回路２６〜λヲに接続される。この位相比較回路２６〜
２９には後述するｓｉｎωｔなる信号が入力されて、同
期検波がなされ、増幅回路２７〜２グの出力信号の極性
が正である場合には信ぢ“／“が送出され、負である場
合には信号″０“が送出される様になっている。そして
、位相比較回路λ乙〜２９の夫々からの出力信号ａ、ｂ
、ｃ、ｄはデコーダ３０に供給される。

このデコーダ３０からは、位相比較回路λ乙〜λヲから
の出力信号ａ、ｂ、ｃ’、ｄの計ｑビットの／“、′０
“データに基づいて、領域Ｘ／−恥でなる検出単位区分
Ｘ〆と、領域Ｘｇ　−Ｘざでなる検出単位［区分Ｘ２と
、領域ｘ９〜Ｘ／２でなる検出単位区分Ｘ３と、領域Ｘ
／３〜Ｘ／６でなる検出単位区分ＸＧＩの計弘つの検出
単位区分のいずれかに対応する信号出力が、次段の上位
カウンタ３／に供給され、上位カウンタ３／の出力端か
らは上位データ后が後述する演算回路３２に入力される
。

更に、検出導線Ｌ５が接続された増幅回路２左の出力端
は、ｑＯｏの移相を施こし、かつ、極性反転をする移相
回路３３を介して減算回路３グの一方の入力端に接続さ
れる。この減算回路３グの他方の入力端には、増幅回路
、２／の出力端が接続される。、そして、減算回路３’
ｌの出力端は９０″の移相を施こす移相回路３Ｓを介し
て下位カウンタ３乙に接続される　この下位カウンタ３
乙は、発振回路３７の出力を、分周する分周回路３ｇで
作り出された信号ｓｉｎωｔの立上シでスタートし、移
相回路３Ｓの出力の立上シでストップするものでアリ、
またキースイッチ３ｑが非押圧状態の時にクリアされて
抑圧状咋の時にカウントされ、また、基準クロックとし
て発振回路３７の出力が入力されている。そして、この
下位カウンタ３乙からの下位データＸｔ、が演算回路３
２に供給され、上述の上位デー４！ＸＨとの演算が行な
われ、所望の位置データ′が得られる様になっている。

ｌＩＯは分周回路３乙の出力信号ｓｉｎωｔが供給され
る励磁コイルであり、この励磁コイルｔ１０は図示しな
いカーソルを構成している、 次に、斯かる位置検出装置の動作について、第ｑ図Ｂを
参照して述べる。ｓｉｎωｔなる信号が印加された励磁
コイルダＯを有するカーソルを、第を図Ａの一点鎖線で
示す線に沿って基点Ｏより矢印Ｘ方向に移動させるとす
ると、カーソルが領域Ｘ／の範囲にある時には、位相比
較回路ｕ４〜２９の出力信号ａ、ｂ、ｃ、ｄの夫々は、
第ダ図Ｂに示される如く、′／“　／／　０／／　、　
／／　０　／／　、　、　／／　０“なる信号となる。

即ち、カーソルが検出導線Ｌｌの立上り部と立下シ部の
間に位！：・°するので位相比較回路λ乙の出力は“／
“となり、また、カーソルは検出導線Ｌ２の立上り部の
左側（ご位置するΩで位相比較回路２７の出力・ば“０
“となシ、更に、検出導線Ｌ３　、　Ｌ。

においても、検出導線Ｌ２と同様に、立上り部の左（Ｕ
ｌｌにカーソルがあるので、位相比較回路２ｇ。

、２ｑの出力も夫々“０“となる。

カーソルが領域Ｘ／から領域Ｘ２以降の方向に移動せし
められた場合にも、各領域において、上述と同様に、第
ｑ図Ｂに示される様な“／“、Ｏ“データが出力信号ａ
、ｂ、ｃ、ｄとして得られるものとなる５、この様にし
て第１の検出導線部に基づいて得られたｑビットの２進
データは、デコーダ３０によってＸｔ＝ＸｔｌＯダ個の
検出単位区分のいずれかに対応ずけられた“／“、０”
のコ進コードに変換され、これが上位カウンタ３／に入
力されて、次段の演算回路３２へ上位データＸＨとして
供給される。

一方、検出導線Ｌｌからの電圧を増幅回路Ω／で増幅し
た信号と、検出導ａＬｓからの電圧を増幅回路２左で増
幅した信号に移相回路３３によって９０′の移相を施こ
し極性反転した信号との差が減算ｉＰＩ　９４３　’Ｉ
によって求められ、との゛減算回路３ダの出力信号は移
相回路３！ｒによって９００の移相が施こされた後、下
位カウンタ３６のストップ端子に入力される。ここで、
カーソルの励磁コイルｌＩ０に印加される信号はｓｉｎ
ωｔであるので、カーツルの検出導線Ｌｔの立上シ、即
ち、各検出単位区分Ｘｔ　＝Ｘｔ４の始点からの距離を
Ｘ′とすると、検出導となって、この電顔に９００の移
相が施され、極性信号に９０°の移相が施された信号は
ｓｉｎ　（ωｔ＋２πＸ′）となる。

下位カウンタ３乙では発振回路３７の出力がカウントさ
れ、この際、分周回路３ｇからの信号ｓｉｎωｔの、例
えば、立上シでカウント・スタートがされ、移相（ロ）
路３３からの信号ｓｉｎ　（ωｔ＋２π乍）の立上シで
カウント・ストップがなされる、従つて、下位カウンタ
３乙の出力は信号ｓｉｎωｔと信号距＊洋Ｘ’に対応し
たものとなる。この第２の検出導１”ＡＱ部に基づいて
得られる下位カウンタ３乙の出力が、下位データＸＬと
して演算回路３２へ供給される。

従って、演算回路３２には、カーソルが検出単位区分Ｘ
、−Ｘ、のいずれにあるかを示すデー　タである上位デ
ータＸＨと、カーソルがある検出単位区分’Ｘｔ　＝　
Ｘｑのいずれかにおける、カーソルのその検出単位区分
の始点からの距離Ｘ／　＋示すデータである下位データ
ＸＬとが供給されるのであり、演算回路３２ではこれら
の上位データＸＨと下位データＸＬが演算されて、カー
ソルの基点Ｏからの位置を表わす検出位置情報、即ち、
位置検出出力が得られるのである。なお、キースイッチ
３ｑによって印加されるクリア／カウントの指令信号に
よって、上位カウンタ３／と下位カウンタ３乙がクリア
、または、カウントされる様になっており、このキース
イッチ３９をカーソルの近傍に設け、カーソルで指し示
した位置の情報を求めようとする時に押圧すれば、その
押圧された時の検出位置情報が上述の如くの動作で求め
られる。また、上述の様な位置検出面を２面用い、夫々
の検出導線が直交する様に設ければ、Ｘ座標データとＸ
座標データとしての検出位置情報を得る事ができる。

以上の実施例についての説明で明らかな様に、本発明に
係る位置検出装置は、グノイコード方式とケイ・バノ一
方式とが組合される事によって、ケイ・バノ一方式にも
とすく極めて高い検出分解能が備えられ、しかも、検出
位置情報を基点からの絶対座標情報として得ることがで
きるものである。また、検出分解能はケイ・パン一方式
にも七ずいて決定されるので、各検出導線のピッチを比
較的太とでき、製造コストヲ低下させる事ができる。

なお、上述の実施例においては、グ／イコード方式の第
１の検出導線部をグ個の検出導線Ｌｌ−Ｌ＠を用いて形
成しているが、斯かる検出導線の数は必要に応じて・任
意に選定することができる。また、上述の実施例では、
ケイ・バレ一方式にもとすく検出分解能は、下位カウン
タ（３乙）のクロック信号周波数とカーソルの励磁コイ
ルに供給される信号の周波数によって定まるので、これ
らを選外することにより検出分解能の設定ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電磁誘導起電力を利用した位置検出装置の基本
動作の説明に供される図、第２図はグノイコード方式の
位置検出装置の一例の要部を示す揖略構成図、第３図は
ケイ・バフ一方式の位置検出装置の一例の要部を示す概
略構成図及びその動作説明に供される波形図、第ｑ図Ａ
及びＣは本発明に係る位置検出装置の一例を示す概醋構
成図、第グ図Ｂはその動作説明に供される図である。 図中、Ｌ／−Ｌ夕は検出導線、コ／〜２左は増幅同格、
２１．〜２ｑは位相比較回路、３０はデコーダ、３／は
上位カウンタ、３２は演算回路、３３゜３Ｓは移相回路
、３ｑは減算回路、３乙は下位カウンタ、３７は発振回
路、３ｇは分局（ロ）路、ｌＩＯは励イ文コイルである
。。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 矩形波状に形成され、少なくとも７つが他と異なるピッ
   チを有する複数の検出導線が積層形成されて、複数の検
   出単位区分に分割された第１の検出導線部と、該第１の
   検出導線部における最小のピッチを有する検出導線と該
   最小のピッチを有する＋か出導線と同一のピッチを有し
   、かつ、所定の位相差を有する検出導線とで形成される
   第２の検出導＠部とが配される位置検出面と、所定の交
   番”ｌ（Ｗを発生する励磁コイルと、該励磁コイルが上
   記位置検出面に近接せしめられた時、上記第１の傑出導
   線部の夫々の検出導線に誘起される電圧のｉ永住に基づ
   き、上記励磁コイルが上記複数の検出単位区分のいずれ
   の区分に位置するかの検出をする・ハ／の検出手段と、
   この時、上記第一の検出導、ｊ部の夫々の検出導線に誘
   起される電圧の位相差をこ）書づき、上記励磁コイルが
   位置する上記検出キ位区分内の絽分位ｕ゛１１の検出を
   する第一の検出手段と、上記第７及び第一の検出手段の
   夫々からの検出出力に基づき、上記励磁コイルが近接せ
   しめられた上記位置検出装置の位置を求める手段とから
   、なる位置検出装置３．