4 52724 ' A7 ___B7_ 五、發明說明（i ) [發明所屬之技術領域] 本發明有關於使用電磁耦合裝置用以檢測3次元方位之 方位檢測裝置，方位檢測方法，方位檢測用感測器裝置及 方位指示裝置。 [習知技術] 習知之用以檢測對象物之3次元空間內之角度之裝置是 使用軌跡球等。在上述之軌跡球中使用可以檢測X軸和Y 軸之2軸之旋轉之編碼器，經由檢測球之旋轉量，用來檢 測軌跡球之X軸方向和Y軸方向之旋轉量。 [發明所欲解決之問題] 在習知之軌跡球中所具有之問題是不能檢測X軸方向，Y 軸方向和Z軸方向之3軸之旋轉，要檢測軸之旋轉之變化 量時只能以相對値檢測旋轉，不能以絕對値檢測。 本發明之目的是促成可以以絕對値檢測3次元空間內之 方位。 [解決問題之手段] 本發明是一種方位檢測裝置，其特徵是具備有：方位指 示裝置，具有線圈面朝向互不相同之方向之多個方位指示 線圈；方位檢測裝置，具有多個方位檢測線圈形成與被配 置成從中心位置向外放射之放射狀之上述方位指示線圈產 生電磁耦合；選擇裝置，用來變換選擇上述之方位檢測線 圈；發信裝置，利用上述之電磁耦合，用來產生信號藉以 在上述之方位指示線圏和被選擇之上述方位檢測線圈之 間，對多個頻率之信號進行發信/收信；信號檢測裝置，用 本紙張尺度遶用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） r'lr — hr— — — — — — — — -----111 . I ------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 A7 B7 叫724 五、發明說明（2 ) 來檢測以上述之方位檢測線圈或方位指示線圈所收信到之 信號；和算出裝置，利用上述之方位檢測裝置所檢測到之 信號用來算出上述之方位指示裝置之方位；用來檢測被配 置在上述之中心位置上之上述方位指示裝置之方位。 選擇裝置用來變換選擇方位檢測線圈。信號產生裝置利 用電磁耦合，用來產生信號藉以在方位指示線圈和被選擇 之方位檢測線圏之間，對多個頻率之信號進行發信/收信。 信號檢測裝置用來檢測以上述之方位檢測線圈或方位指示 線圈所收信到之信號。算出裝置利用上述之檢測裝置所檢 測到信號用來算出上述之方位指示裝置之方位。 本發明之方位檢測方法，所包含之步驟有：將方位指示 裝置配置在方位檢測裝置之中心位置，該方位指示裝置具 有線圈面朝向互不相同之方向之多個方位指示線圈，該方 位檢測裝置具有被配置成從中心位置放射之放射狀和與上 述方位指示線圈電磁耦合之多個方位檢測線圈；在選擇裝 置所選擇之上述方位檢測線圈和上述方位指示線圈之間， 經由上述之電磁耦合進行信號之發信/收信；利用信號檢測 裝置檢測上述之被選擇之信號或以方位指示線圈收信到之 信號；和根據上述之檢測裝置所檢測到之信號，利用算出 裝置算出上述之方位指示裝置之方位，藉以檢測上述方位 指示裝置之3次元空間之方位；其特徵是：檢測上述之多 個方位指示線圈之方位角4和傾斜角0或方位向量，利用 該等之檢測値用來檢測上述之方位指示裝置之3次元空間 之方位。選擇裝置所選擇之方位檢測線圈和方位指示線圈 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -lr丨 LJ---------裝！！ _々·1---I — I* 線 (請先聞讀背面之注項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工湞費合作社印製 5 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3 ) 之間利用電磁耦合發送/接受信號，利用信號檢測裝置用來 檢測上述被選擇之方位檢測線圈和方位指示線圈所收信到 之信號。根據上述之檢測裝置所檢測到之信號，利用算出 裝置算出上述之方位指示裝置之方位，藉以檢測上述之方 位指示裝置之3次元空間之方位。這時，檢測上述方位指 示裝置之多個線圈之方位角0和傾斜角0，利用該等之檢 測値用來檢測上述之方位指示裝置之3次元空間之方位。 本發明之方位檢測用感測器裝置，形成與被設在方位指 示裝置之具有線圏面朝向不同方向之多個方位指示線圈電 磁耦合；其特徵是：由被配置成從中心位置放射之放射狀 之多個方位檢測線圈構成。 本發明之方位指示裝置，具有多個方位指示線圈，形成 與多個方位檢測線圈構成之方位檢測用感測器產生電磁耦 合；其特徵是：上述之多個方位指示線圈被配置成使其線 圈面朝向不同之方向。 [發明之實施形態] 下面將使用附圖用來說明本發明之實施形態《另外，在 各個附圖中，在相同之部份附加相同之元件編號。 圖1是斜視圖，槪念式的表示本發明之實施形態之槪略 構造，圖2是圖1之正面圖。 本實施形態之方位檢測裝置構成包含有方位指示裝置 101，用以構成方位檢測用感測器裝置之方位檢測用感測器 1 02和方位檢測部（圖中未顯示>。 該方位指示裝置101具有球體103,在該球體103內設 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） l· Γ I L I-------裝 訂！—--線 (請先閱續背面之注意事項再填寫本頁> A7 4 72 4 __B7____ 五、發明說明（4 ) 有3個之方位指示線圈，依互相正交之X軸方向，Y軸方 向，和Z軸方向捲繞，在圖1和圖2中顯示1個之方位指 示線圈104。另外，在各個方位指示線圈連接有電容器（圖 中未顯示），分別用來構成不同共振頻率之共振電路。在方 位指示裝置101之方位檢測時’將方位指示裝置配置 在接受皿（凹部（圖中未顯示）），該接受皿被設在作爲方位 檢測裝置之方位檢測用感測器1 之中心位置0。 方位檢測用感測器1 02之方位檢測線圈之構造和配置之 細節如後所述，方位檢測線圈由組合有多個大小扇線圏之 多組之扇形線圈，圓形線圈、環狀線圏構成，該等被配置 成從中心位置0向外成爲放射狀，在圖1和圖2中顯示被 配置在隔開位置之大扇形線圈L , L '和被配置在中心位置0 附近之小扇形線圏Μ，Μ '各二個。上述之各個線圈稱爲感測 器線圈用來與方位指示線圈明確的區別。 其中，扇形線圈L和Μ，扇形線圈L 1和Μ '分別成組的被 配置成平面狀而且從中心位置〇向外成爲放射狀，另外， 扇形線圈L , Μ和扇形線圈L '，Μ '被配置在以中心位置0爲 中心之水平面內之使角度（方位角4 )旋轉180度之位置， 亦即被配置在以中心位置0爲中心之點對稱之位置。各個 大小之扇形線圈包圍中心位置0,以30度之間隔配置各1 2 個。另外，各個扇形線圈連接到圖中未顯示之電路。 方位指示線圏1 04對鉛直方向之角度（傾斜角0 )可以爲 任何角度，與水平面內之方位角4方向之旋轉有關的，各 個方位檢測線圈被配置成對中心位置0成爲點對稱，藉以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） l· Γ I L·- ^---------裝—--訂---------線 <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 4 52724 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（5 ) 實現信號強度之高對稱性之配置。 各個扇形線圈被扭轉的配置。另外，在基板5 m m下配置 由4 2Ni熱處理板形成之電磁屏蔽，促成不會因外來擾亂之 影響而產生檢測誤差。 圖3是平面圖，用來表示上述扇形線圈之全體之配置。 扇形線圈之構成包含有：L線圏0〜L線圈11，被配置在離 開中心位置0之隔開之位置，成爲大形之扇形線圈；和Μ 線圈0〜Μ線圈1 1，被配置成靠近中心位置〇，成爲小形之 扇形線圈。L線圈0〜L線圈1 1分別與對應之Μ線圈0〜Μ 線圈11組合成組，被配置成從中心位置0向外成爲放射 狀，和在方位角方向以30度之間隔各配置1 2個。 圖4表示各個扇形線圈之細節，L線圈0〜L線圈1 I分 別構成相同之形狀，另外，Μ線圏0〜Μ線圈1 1亦分別構 成相同之形狀，在圖4中只代表性的顯示L線0和Μ線圈 0之群組。L線圈0以中心位置0爲中心，在方位角0方向 形成112.5度之角度幅度，另外，在半徑方向具有34.9mm 〜7 3 . Onrn之幅度。另外，Μ線圈0以中心位置〇爲中心， 在方位角4方向形成97.5度之角度幅度，另外，在半徑方 向具有26.4mm〜56.0mm之幅度。 另外，各個扇形線圈如實線所示，被配置成以中心位置 0爲中心扭轉的跨越圓弧，亦即，以印刷圖型在基板上形 成扇形線圈之情況時，可以在以中心位置爲中心之圓周方 向形成多個扇形線圈。各個扇彤線圈如後面所述的在多層 基板之多層進行多次捲繞用來構成一個之扇形線圈，其結 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） •I*---ΓΓΙ-----I 1 ---— — — — — 訂-------線 t請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 8 ά^2724 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（6 ) 果是具有以中心位置〇爲中心之圓弧，可以形成線對稱之 理想之扇形6 圖5是平面圖，用來表示構成方位檢測用感測器1 0 .2之 圓形線圈。各個線圈C 0 * C1 ’ C 2以中心位置0爲中七、成爲 同心圓狀，以與上述之各個扇彤線圈絕緣之狀態被配置成 重叠。另外，圓形線圈CO，C1，C2與扇形線圈一起使用。 另外，圖中未顯示者，各個圓形線圈CO，Cl，C2連接到圖 中未顯示之電路。 圖6是平面圖，用來表示構成方位檢測用感測器102之 環狀線圈。形成環狀之環狀線圈之環狀感測器線圏1、2， 以中心位置0爲中心成爲同心圓狀，以與上述之各個扇形 線圈或圓形線圈絕緣之狀態，被配置成重疊。另外，各個 環狀感測器線圈1、2,與上述之扇形線圈，或是與上述之 扇形線圈及圓形線圏倂用。另外，圖中未顯示者，各個環 狀感測器線圈I、2連接到圖中未顯示之電路。 下面將使用圖1〜圖6用來更詳細的說明扇形線圈之構 造和配置，多個扇形線圈爲著使收信信號位準儘可能的變 大，所以配置成重疊。另外，當扇形線圈L , Μ依方位角Ψ 方向旋轉時，鄰接之扇形線圈L，Μ就與圓弧部份重疊，因 而會妨礙扇形線圈L，M之配置。其中，因爲使扇形線圈L，M 稍微扭轉，所以當旋轉時，如圖3所示，可以設置成圓弧 部份不會重疊。利用與該扇形線圏Μ成組之扇形線圈L， 包含該扇形線圈Μ可以用來使扇形線圈Μ和扇形線圈L之 信號之尖峰成爲一致。另外1將扇形線圈配置成重疊，使 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ,;-------— I,--裝 ------- 丨訂-----線 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 9 4^2724 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（7 ) 方位指示裝置1 0 1之方位指示線圈之面之中心同時進入3 組之扇形線圈內，可以使扇形線圈所獲得之包絡線具有平 方特性。 並行設置多個扇形線圈Μ和扇形線圈L時就變成如圖3 所示。其中，以半徑部份不會重疊之方式決定頂角。利用 這種方式，使用後面所述之多層基板，可以並行的設置多 個扇形線圏Μ和扇形線圈L。另外，在扇形線圈Μ和扇形 線圈L之圓弧部份間之間隙，亦可以配置多個圓形線圈C 或環狀感測器線圈D。 圖7表示作爲本發明之實施形態之方位指示裝置之方位 指示裝置1 0 1，圖7之（a )爲其斜視圖，（b )是沿著X軸線 圈（X c ◦ i丨）之剖面圖，（c )是沿著Z軸線圈（Z c 〇 i 1 )之剖面 圖。方位指示裝置101具備有球體103,和在通過球體103 之中心之互相正交之X軸方向，Y軸方向和Z軸方向形成 其線圈面之3個方位指示線圈，以及X軸線圈（Xcoil)，Y 軸線圈（Y coi 1 )和Z軸線圈（Z coi 1 )。各個線圈分別連接 到圖中未顯示之電容器，用來構成不同共振頻率之共振電 路。另外，各個線圏被圖中未顯示之球殻（ball)覆蓋。 圖8是本發明之實施形態之方位檢測部之方塊圖，其構 成包含有：發信部801，作爲信號產生裝置用來順序的， 和週期.性的發送方位指示裝置1 0 1之3種共振頻率之信 號；線圈變換部802,作爲選擇裝置，用來變換和選擇由 上述之扇形線圈，圓形線圈和環狀線圈所構成之感測器線 圈群803，藉以將來自發信部801之信號選擇性的順序佚 本紙張尺度適用中画國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） L Ki I I---- -裝.！ I 訂·！-線 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 10 4 52 72 4 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（8 ) 給到線圈，和利用上述之被選擇之線圈，將來自方位指示 裝置101之信號輸出到收信部804;信號檢測部805,作爲 信號檢測裝置，用來檢測來自收信部804之信號；方位算 出部806，作爲算出裝置，根據來自信號檢測部805之信 號用來算出方位指示裝置101之方位；和控制部807，用 來控制作爲信號產生裝置之發信部801，線圈變換部802， 收信部0S04，信號檢測部805和方位算出部806。 另外，利用作爲控制裝置之中央處理裝置（CPU)用來構成 方位演算部806和控制部807。另外，在方位算出部806 內藏有記憶裝置（圖中未顯示），在上述之記憶裝置預先記 憶有來自方位指示裝置101之被扇形線圈，圓形線圏，環 狀線圈收信到之信號位準之各種特性資料（該等特性資料 將於後面描述）成爲對照表。 圖9是時序圖，用來說明本發明之實施形態之動作。圖 8所示之方位檢測部爲著檢測方位指示裝置1 0 1之方位， 從發信部801經由該線圈變換部802所選擇之感測器線圈 群803中之線圈，發送與X軸，Y軸和Z軸之各軸之方位 指示線圈之共振頻率對應之頻率之信號，藉以將該被選擇 之線圈所收信到之信號之收信位準資料收納在緩衝記憶 器。經由對上述之收信位準資料進行處理，可以用來檢測 方位指示線圈之方位，藉以檢測方位指示裝置1 0 1之方 位。此種動作對1 2個之扇形線圈L，1 2個之扇形線圈Μ， 4個之圓形線圈，和4個之環狀線圈D進行，和對與X軸， Υ軸和Ζ軸之方位指示線圈之共振頻率對應之3個頻率信 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） J- I I--- - -- - -- 裝！ — 訂----- - - - -線 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 11 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9) 號進行。另外，如後面所述，在檢測方位指示裝置101之 有無時，對方位檢測用感測器102之全域進行掃描（全局掃 描），例如經由上述之全部線圈之掃描或指定間隔之線圈之 間歇掃描，用來進行方位檢測用感測器1 02之全域之掃 +描，在檢測該方位指示裝置1 01之詳細之方位時，只對獲 得指定位準以上之收信信號之線圏進行多次之掃描（局部 掃描）° 另外，在圖9中所示者是掃描3個仿真線圈之方式，但 是該仿真線圈是預備者，不一定要進行掃描。另外，在圖 9中所示者是X軸和Y軸之方位指示線圈可以檢測（收信位 準較大），Z軸之方位指示線圈不能檢測（收信位準較小）之 情況。 圖10〜圖21是流程圖，用來說明構成方位演算部806 和控制部807之CPU之動作。 另外一方面，圖22〜圖25是圖1所示之扇形線圈L、Μ、 L '、Μ 1所收信到之信號之特性圖，另外，圖26是圖5所示 之圓形線圈所收信到之信號之特性圖。另外，圖27〜圖29 是使方位指示裝置1 0 1之檢測不會產生偏差 > 順利進行之 說明圖。 在圖22〜圖26中之特性圖表示利用扇形線圈Μ，L所收 信到之收信信號位準與0之相關性，該特性所示之情況是 方位指示線圈104之直徑爲47mm，發信/收信信號之頻率 爲375kHz，傾斜度爲60度，球體103之直徑爲70mm，球 體之底部之位置位於離開方位檢測用感測器102之面5mm l· ^---1·--------裝------ - 訂！--線 (請先閱讀背面之注^一^項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公茇） 12 45^724 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_五、發明說明（10) 之上方c 下面將使用圖1〜圖29用來說明本發明之實施形態之動 作。 首先說明方位檢測動作之槪要，方位指示裝置1 0 1被裝 載在具有中心與方位檢測用感測器1 02之中心位置0 —致 之球面狀之接受皿上。這時*如上所述，球體103之最下 部之位置位於離開方位檢測用感測器1 02之面5mm之上方= 在此種狀態，從發信部801將方位指示裝置1 0 1之1個 之共振頻率之信號，送出到由線圈變換部802所選擇之扇 形線圈*以該被選擇之扇形線圈接受與該信號共振之來自 方位指示線圏之交流磁通，將其收信信號位準記憶在緩衝 記憶器（圖中未顯示）。 然後，順序的選擇扇形線圈，進行同樣之動作，記憶收 信信號。其次，對於其餘之2個頻率之信號，進行與上述 者同樣之動作，記憶收信信號。 時如圖22所不5在大扇形線圈L·小扇形線圈Μ之收 信信號有2個之尖峰L，L_，M，M'，該兩個尖峰均可以以拋 物線近似法求得方位角4和其頂點之信號之値。表示大尖 峰時之方位角</»成爲1個之方位指示線圈之方位角必。 另外一方面*如圖24所示，當以Μ表示小扇形線圈之信 號，以L表示大扇形線圈L，以Μ '，L '分別表示方位角0爲 180度之不同扇形線圏Μ 1 ,：f之信號時，OUL-M WL_ )在傾 斜角0之寬廣範圍（40度< θ < 140度之範圔）成爲近似直 線的進行變化。在從方位指示裝置1 0 1之3個方位指示線 !--------------裝-------1訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 13 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 仍24 A7 _____ Β7__五、發明說明（11 ) 圈供給到扇形線圏之信號中，選擇較大之2個，該等必需 在40度< 0 <140度之範圍內，經由與被預先記憶在方位 算出部806內之記憶裝置之資料進行比較，可以用來檢測 2個方位指示線圈之傾斜角Θ。同樣的，亦可以對該2個 方位指示線圈進行上述之方位角4之檢測。 利用依上述方式求得之2個方位指示線圈之方位向量之 向量積，用來求得第3方位指示線圈之方位。 但是，因爲不能進行分和（0+1 80度），或0和（180度 - 0 )之表面/背面之判別，所以最初之投入電源之時刻， 或最初之將方位指示裝置101放置在接受皿之時刻之Z軸 線圏之方向被強制設定在北半球（0容0 S 90度），X軸線 圈之方向被強制設定在東半球（一 90度S ςί» g 90度）。 其次，檢測方位角0，採用與先前之値相近之4。利用 這種方式使方位指示線圈之檢測角度順利的變化。另外， 假如將扇形線圈配置在接近原點之位置時，可以檢測全範 圍（OS 0 S180度）之0，即使只有2個之方位指示線圈亦 可以檢測方位指示裝置之方位。 依照上述之方式，因爲方位指示裝置101之3次元空間 內之方位，亦即3個方位指示線圈之方位向量可以以絕對 値求得，所以可以控制電腦或CAD裝置等之顯示裝置上之 物件之絕對方位。另外，可以檢測方位指示裝置101之3 軸之絕對旋轉角度，和輸入方位。另外，可以獲得全方位 之絕對角之檢測，和以絕對角度輸入顯示裝置上之物件等 之效果。 ^--— —1'! - -------- 訂 *ili 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁》 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） 14 4 52724 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（12 ) 另外，除了上述之扇形線圈外，當將圓形線圈配置成以 中心位置0爲中心時，則任何之方位指示線圈均可以以〇 S 0客1 80度之範圍進行檢測和可以提高精確度。另外， 即使只有2個之方位指示線圈亦可以檢測方位指示裝置 _ 1 〇 1之方位。 另外，除了上述之扇形線圈，或上述之扇形線圈和圓形 線圈外，當將環狀線圈配置成以中心位置0爲中心時，因 爲上述之環狀線圈具有與上述之圓形線圈同樣之功能，所 以任何之方位指示線圈均可以以0 S 0 S 1 80度之範圍進 行檢測和可以提高精確度。另外 > 即使只有2個之方位指 示線圈亦可以檢測方位指示裝置之方位。 下面將說明檢測方位角4和傾斜角0時之基本動作。首 先說明方位角0之檢測方法。 被設在方位指示裝置1 01之方位指示線圈，當如圖7所 示的對通過球體1 03之中心之面不產生偏心之情況時，扇 形線圈L , Μ所收信到之信號與0之相關性就如圖22所示的 進行變化（以橫軸0 :滿刻度360度，0 = 60度之情況爲 例）。檢測扇形線圈L，Μ之收信位準之最大値，配合鄰接兩 側之大小扇形線圈之收信位準，以2次曲線近似法求得之 頂點之位置成爲水平面內旋轉角度之方位角0。 這時，方位指示裝置1 〇 1之方位指示線圏正面之扇形線 圈L，Μ之受信信號L，Μ，和以中心位置0爲中心之點對稱 位置（背側）之扇彤線圈L ’，Μ ’之收信信號L \ Μ ’，形成與鉛 直方向旋轉角度之傾斜角Θ相關’其大小交替變化。因爲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（2】0 X 297公楚） ------------ -裝---I----訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 15 45^724 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7_____五、發明說明（13) 從與方位指示線圈面對之扇形線圈獲得最大信號，所以在 圖22中，與扇形線圈L之大信號之山部頂點對應之方位角 4變成爲方位指示裝置101之方位角。 下面將說明檢測該方位指示裝置1 〇 1之傾斜角Θ之情況 時之動作。 扇形感測器L , Μ之收信信號L，Μ與0之相關性如圖23 所示的進行變化（以橫軸Θ : 0〜1 80度，0 = 〇度和1 80 度之情況爲例）。扇形線圈L，Μ之收信信號位準形成與方位 指示裝置101之方位指示線圈之偏離鉛直線之旋轉角度4 相關的進行變化》 如圖2 3所示，傾斜角0從〇度變化到1 80度，對扇形線 圈L，扇形線圈Μ，扇形線圈Μ_，扇形線圈L’之信號之頂 點進行變化。 另外，在扇形線圈和方位指示線圈所形成之傾斜角Θ進 行變化之情況時，扇形線圈Μ和扇形線圈L之收信位準比 M/L，以及扇形線圈hT和扇形線圈之收信位準比M'/l^ 分別如圖24所示的進行變化（以4 =〇度之情況爲例）。 兩者之差（M/L-ir/L_)如圖24所示’因爲對傾斜角0形 成近似直線的變化，所以將該等之特性資料預先的記憶在 被包含於方位算出部806內之記憶裝置’經由使測定所得 之資料値和上述之被記憶之資料値進行比較（參照對照表） 可以算出方位指示裝置101之傾斜角0 ° 如圖2 5所示，因爲下式 ((M + 2L') - (M, + 2L))/((M+2L') + (M'+ 2L)) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格<2】0 X 297公茇） 16 4 4 4 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（U ) 之直線性更佳，所以假如使用此式時，可以以更良好之精 確度檢測傾斜角0。 另外一方面，圓形線圈之收信信號之與傾斜角0之相關 特性如圖26所示的進行變化（以橫軸0 : 〇〜1 80度’ 0 : ◦度之情況爲例）。其中，當傾斜角Θ在0度附近時，在1 80 度附近要檢測傾斜角Θ或方位角0均很困難。其中’對於 方位指示裝置1 〇 1之3個方位指示線圈，假如選擇圓形感 測器C之收信信號較小之2個時，可以使傾斜角Θ —定進 入40〜140度之範圍。亦即，經由檢測圓形線圈C之收信 位準，選擇方位指示裝置1 〇 1之2個方位指示線圈，根據 圖22和圖24或圖25,利用上述之2個方位指示線圈之收 信位準，經由參照被記憶在上述之記憶裝置之記憶資料和 對照表，可以算出該2個方位指示線圈之傾斜角Θ和方位 角0 。 但是，在此種情況因爲傾斜角0和方位角0均變成爲2 個値，不能判斷方位指示裝置是朝向表面或背面之那一 個。因此，需要判別方位指示線圈之背面或表面。在這種 情況，採用近似法使先前算出之傾斜角Θ和方位角進行 比較。 假如能夠檢測2個方位指示線圈之傾斜角0和方位角4 時，則可以算出該等之方位向量，第3方位指示線圈之方 位向量可以利用已知之上述2個方位向量之向量積求得。 但是，當電源投入時，或將方位指示裝置放在中心位置 時，所檢測到之最初方位角</>和傾斜角Θ被初期設定成使 本紙張尺度適用尹國國家標準（CNS)A4規格（2J0 X 297公釐） ------------丨訂--I------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕 17 527^4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（15) 該等之方位向量是z軸之方位指示線圏朝向北半球（〇度S Θ S90度），X軸之方位指示線圈朝向東半球（―90度S Φ 客9 0度）。依照上述之方式，可以檢測方位指示裝置之3 次元空間之方位° 依照上述之方式可以檢測方位指示裝置1 〇 1之3次空間 內之方位，但是經由檢測2個方位指示線圈’根據其檢測 結果算出第3個方位指示線圈，藉以求得方位指示裝置1 〇 1 之向量之情況時，會有產生檢測誤差之問題。 從產生有上述誤差之狀態，當方位指示裝置1 〇 1檢測新 旋轉後之方位時，利用與上次被檢測之2個方位指示線圈 不同之方位指示線圈算出第3方位指示線圈之方位時，所 算出之方位指示裝置101之向量會有很大之不同，不論是 否使方位指示裝置101稍微的旋轉，所算出之向量會有很 大之變化爲其問題。 亦即，在正交之3個方位指示線圈中，當選擇可以獲得 比圓形感測器C小之信號之2個方位指示線圏之情況時， 這時因爲正交之3個方位指示線圈之幾何學上之互相限 制，所以在向上之45度< Θ <54度之範圍，或向下之126 度< 0 < 1 3 5度範圍，會產生所選擇之方位指示線圏之替 換。 在被選擇之方位指示線圈之替換時，在利用各個方位檢 測線圈所直接檢測到之傾斜角0，方位角0 (以下稱爲直接 檢測β ’直接檢測0 )，和由其他2個之方位指示線圈之向 量積所算出之傾斜角0，方位角0 (以下稱爲間接檢測Θ， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 18 l·--Γ·1--------裝· — —訂--------線 (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) uv· 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^ f d 4. A7 ___B7__ 五、發明說明（Μ) 間接檢測4 )之間，會產生稍微之偏差。希望不會產生上述 之偏差時，可以進行以下之處理。 亦即，首先將方位指示線圈之替換角度固定*除了大致 的檢測傾斜角外，參照對照表求得被預先被記憶在上述之 記憶裝置之權重係數α、乃。 其次，對於進入30度< 0 <150度之方位指示線圈之全 部1除了直接檢測傾斜角0和方位角4 (直接檢測0，0 ) 外，假如3個方位指示線圈均爲直接檢測過時，則可以利 用其他2個方位指示線圈之方位單位向量之向量積，檢測 該線圈之傾斜角e，方位角4 (間接檢測θ、0 )。 然後，利用下式經由附加權重可以順利的獲得角度β、 φ 。 0 =(直接檢測0 )χ (直接檢測之權重係數α ) + (間接檢測0 ) X (間接檢測之權重係數冷） 其中，上述之直接檢測之權重係數α和間接檢測之權重 係數yS之和爲1。 0 =(直接檢測4 ) X (直接檢測之權重係數α ) + (間接檢測0 )χ (間接檢測之權重係數泠） 其中，上述之直接檢測之權重係數α和間接檢測之權重 係數沒之和爲1。 下面將使用圖27〜圖29用來對其進行說明。在最初之 傾斜角0之大致檢測時，如圖27所示’使用C/(M+M' + C)d其中，C是圓形感測器之收信信號位準，Μ,Μ'是扇形 線圈Μ，IT之收信信號位準。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事确再填寫本頁> 19 45之724 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7___五、發明說明（17 ) 其次，如圖28所示，在35度S 0客155度，和125度 客0 S145度，權重具有直線變化之梯形之權重係數*其 中，各個傾斜角0之直接檢測之權重係數和間接檢測之權 重係數之和爲1 » 使用上述之權重係數，利用上述之式算出傾斜角Θ，方 位角0。依上述方式獲得之傾斜角0之實例如圖29所示。 由圖29可以明白，利用權重平均所獲得之傾斜角（權重平 均0 )變成爲極接近直接檢測Θ之値，即使產生方位指示線 圈之替換時，亦可以順利的替換 另外，因爲環形線圈D亦具有與圓形線圈C同樣之功能， 所以經由替代圓形線圈，或是一起使用圓形線圈和環形線 圈D，可以良好的進行上述之動作。在這種情況可以構建 成具備有圓形線圈C和環形線圈D之至少之一方。 下面將使用圖10〜圖21用來詳細的說明構成方位算出 部806和控制部807之CPU之動作。 圖1 0和圖11是流程圖，用來表示上述CPU之主處理。 在圖10中，使CPU，周邊裝置和方位算出部S06內之緩衝 記億器初期化（步驟S 1 )。 其次，利用對構成方位檢測感測器1 之線圈之大致掃 描用來進行檢測方位指示裝置1CH是否存在於接受皿之動 作（全局掃描）。亦即，首先參照裝置檢測旗標’在檢測到 有方位指示裝置1 〇 1之情況時’就轉移到後面所述之局部 掃描動作，在未檢測到有方位指示裝置101之情況時’就 進行全局掃描動作之初期化處理（步驟s2’ s3)° — lit—--- I I--I I · I ---I I t 訂---l 1 I I I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 20 巴272 4 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（18) 如圖9所示，要檢測方位指示裝置1 0 1之方位時，從方 位檢測裝置1 0 1之感測器線圈順序的選擇性發送與X軸、γ 軸、Z軸之各軸之方位指示線圏104對應之各個頻率之信 號，將發送信號之感測線圈所接收到之來自方位指示線圏 1 04之收信信號位準資料收納在緩衝記憶器（步驟S4，S5 ) 對與各個軸之方位指示線圈1 04之共振頻率對應之3個頻 率信號進行該動作。 其次，校正各個感測器線圈之收信位準資料，進行分類 處理（步驟S6)。 其次，使用圓形線圈之收信信號，判定收信位準資料是 否超過臨界値，假如超過時就建立裝置檢測旗標（步驟 S7 )。其次，依照裝置檢測旗標判斷是否檢測到方位指示裝 置I 0 1，假如有檢測到時就進行局部掃描之初期化和轉移 準備（步驟S8，S9)，重複進行該動作。 其次，轉移到以下之局部掃描動作。另外，局部掃描是 根據上述之全局掃描所獲得之收信信號 > 對於收信信號之 尖峰近傍等之必要部份，檢測方位指示裝置1 0 1之方位所 詳細進行之掃描（例如，對必要之部份進行多次之掃描）。 在局部掃描中，在各個感測器線圈和方位指示線圈之間 進行信號之發信/收信，等待收信位準資料之全部備齊（步 驟S10)，當上述之收信位準資料全部備齊時，就對上述之 收信位準資料進行校正和分類處理（步驟S11)。其次，使 用圓形感測器線圈之收信信號，判定收信位準資料是否超 過臨界値，假如超過時就建立裝置檢測旗標（步驟S 1 2 )。 本紙張尺度適用中國回家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 丨丨丨------ - -裝*-------訂---------線 (請先閱讀背面之注f項再填寫本頁) 21 4 52 4 A7 ___B7 五、發明說明（19 ) 其次，依照裝置檢測旗標判斷是否檢測到方位指示裝置 101，在判斷爲未檢測到之情況時，建立I s t掃描旗標，轉 移到全局掃描動作，回到步驟S2(圖11之步驟S13, S17)。 其次，利用與X軸，Y軸，Z軸之各軸之方位指示線圏對應 之頻率之圓形感測器線圈之收信位準資料，和扇形感測器 Μ之收信位準之合計値，用來槪算各個軸之傾斜角0作爲 Θ '(參照圖27) «當該Θ 1在鉛直旋轉角度30度至150度 之範圍內時，就建立該軸之檢測軸旗標（步騾S14)。 其次，利用檢測軸旗標判斷是否可進行2軸以上檢測， 在不能檢測之情況時，建立1st掃描旗標，轉移到全局掃 描動作，回到步驟S2(步驟S15，S17)。 其次，在可以進行2軸以上之檢測之情況時，根據該檢 測軸之收信位準資料，進行計算處理，對各個軸之2方向 向量求其方位角，亦即正面和背側之方位角0 1和0 2 (步 驟 S16)。 其次，從全局掃描動作轉移，依照1st掃描旗標用來確 認是否爲最初之局部掃描動作（步驟S1S)，在不是1st掃 描之情況時就轉移到後面所述之步驟S20。在是1 s t掃描 之情況時，爲著用來決定正面方向，所以將內定之値代入 到上次掃描時之方位角4資料。然後，依照該方位角Φ方 向判定方位指示裝置之軸之表面/背面（步驟S 1 9 )。 其次，求得從方位角41，02之2個方向看到之各個軸 之正面和背側之傾斜角0 1，Θ 2 (步驟S20 )。 其次，利用可檢測之各軸之方位角4 1，4 2和傾斜角Θ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --I -----------裝------訂---------線 (請先IW讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 22 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 S2^24 A7 _B7_五、發明說明（20) 1，02,用來求得各軸之方位向量1、2。另外，對於不能 檢測之軸，使用其他可以檢測之2個軸之方位向量，以外 積求得方位向量1、2 (步驟S2 1 )。利用道種方式必定可以 算出3個軸之方位向量。 其次，對於各個軸，利用其他之2個軸之方位向量，以 外積求得外積方位向量1、2(步驟S22)。 其次，利用各軸之外積方位向量1、2,對其進行逆算用 來求得間接4 1 __、0 2 "，同樣的利用外積方位向量1、2 用來求得0 1 " ' 0 2"(步驟S23)。 其次，對利用各軸之收信位準資料所檢測到之檢測0 1、 0 2，和利用外積方位向量1、2所算出之間接0 1 "、0 2" 進行權重平均處理（參照上述之式），藉以分別求得0 1 η， β 2n(步驟 S24)。 其次，以與上述之同樣方式，對利用各軸之收信位準資 料所檢測到之檢測ζύ 1、4 2和利用外積方位向量1、2所 算出之間接0 1 "，0 2 "進行權重平均處理（參照上述之 式），分別求得$ln，</>2n(步驟S25)。 其次，使用依上述方式求得之Φΐη、02η，41η、02η 求得正方位向量1、2。這時，使正方位向量1、2和前次 之掃描所檢測到之方位向量進行比較，採用較接近之一方 作爲方位指示裝置101之方位向量。使該方位向量成爲可 '以與下次掃描比較之方式，將其保管在緩衝器作爲前次掃 描方位向量（步驟S26)。 其次，淸除1st掃描旗標（步驟S27)，回到步驟S10。 ------I-----裝-111!1 訂·！-線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公It ) 23
A 52 4 A7 B7 五、發明說明（21 ) 圖1 2是用以檢測方位角4 i之流程圖，用來表示圖11 之步驟S 1 6之處理之細節。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在圖1 2中，首先參照檢測軸旗標，用來判斷位置指示裝 置1 01之X軸線圈是否可檢測，在不能檢測之情況時就轉 移到步驟S166(步驟S161 )" 在X軸線圈爲可檢測之情況時，在大扇形感測器線圈L 和小扇形感測器線圈Μ之收信位準資料之2個尖峰中，以 收信位準較高之一方作爲主尖峰，算出方位角41(步驟 S162)。 其次，以來至上述主尖峰L之背側之收信位準資料之尖 峰作爲副尖峰L 1，算出方位角4 2 (步驟S 1 63 )。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次，在以扇形感測器線圈L和扇形感測器線圈Μ之最 大尖峰位準作爲主尖峰之情況時，扇形感測器線圈L之主 尖峰L和扇形感測器線圈Μ之主尖峰Μ之方位成爲180度 反相。其中，因爲相同方位之扇形感測器線圈Μ和扇形感 測器線圈L成爲一對，所以可以判斷扇形感測器線圈Μ之 主尖峰Μ和扇形感測器線圈L之主尖峰L是否180度反相 (步驟S 1 64)。在有反相之情況時，使扇形感測器線圈Μ之 主尖峰Μ之位準資料和扇形感測器線圈Μ '之副尖峰Μ '之位 準資料替換（步驟S165)。 然後，對於Υ軸進行同樣之處理（步驟S1 66〜S1 70)，和 對於Ζ軸進行同樣之處理（步驟S 1 7 1〜S 1 7 5 )。利用以上之 處理求得方位角0 i。 圖1 3是用以檢測傾斜角0 i之流程圖*用來表示圖1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 24 45W4 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（22 ) 之步驟20之處理之細節6 在圖〗3中，首先參照檢測軸旗標’判斷位置指示裝置 1 〇 1之X軸線圈是否爲可檢測’在不能檢測之情況時就轉 移到步驟S206。 在X軸線圈爲可檢測之情況時’使用水平旋轉角度0 1 之主尖峰，副尖峰之尖峰位準資料之位準比用來計算索引 (步驟S202)，利用上述之索引，經由參照對照表用來求得 傾斜角θ 1(步驟S203” 其次，對於傾斜角Θ 2，使用主尖峰，副尖峰之尖峰位準 資料之位準比用來進行與上述同樣之處理（步驟S 204 )，利 用索引經由參照對照表用來求得傾斜角Θ 2(步驟S205 )。 然後，對於Y軸進行同樣之處理（步驟S206〜S21 1 )，和 對於Z軸進行同樣之處理（步驟S212〜S216)。利用以上之 處理求得傾斜角0 i。 圖14和圖15是用以算出檢測方位向量之流程圖，用來 表示圖11之步驟S21之處理之細節。 在圖14和圖15中，參照檢測軸旗標用來判斷X軸線圈 是否可檢測，在不能檢測之情況時就轉移到步驟S2 1 05 (步 驟 S 21 0 1 )。 在X軸線圈爲可檢測之情況時，利用X軸之《1 ’ 0 1用 來算出X軸方位向量1，和利用X軸之02、02用來算出 X軸方位向量2(步驟S2102)。其次，將X軸方位向量1、2 變換成爲單位向量（步驟S2103)，作爲）ί軸檢測方位向量 1、2的保管在緩衝器（步驟S2104)。 ----------—--^机-------1 訂--丨！！ - *5^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS)A4規格（21〇 x 297公餐） 25 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __B7__五、發明說明（23) 對於Y軸進行同樣之處理（步驟S2105〜S2108)，和對於 Z軸亦進行同樣之處理（步驟S2109〜S21 12)。 其次，如圖1 5所示，參照檢測軸旗標，判斷X軸線圏是 否可檢測，在可以檢測之情況時就省略以下之處理，轉移 到步驟S21 17(步驟S21 1 3)。 在X軸線圏爲不可檢測之情況時，利用Y軸和Z軸之資 料，以外積計算算出X軸方位向量1、2(步驟S2114)。其 次，將上述之X軸方位向童變換成爲單位向量（步驟 S2115〉，作爲X軸檢測方位向量1、2的保管在緩衝器（步 驟 S2116)。 對於Y軸進行同樣之處理（步驟S2117〜S2120)，和對於 Z軸亦進行同樣之處理（步驟S2121〜S2124)。 圖16是用以算出外積方位向量之流程圖，用來表示圖 1 1之步驟S22之處理之細節。在圖1 6中，利用Y軸和Z 軸之方位向量，以外積法用來算出X軸方位向量1、2(步 驟S2201 )。其次，將X軸方位向量變換成爲X軸單位向量 (步驟S2202 )，作爲X軸外積方位向量1、2的保管在緩衝 器（步驟S2 20 3)。然後，對於Y軸進行同樣之處理（步驟 S2204〜S2206)，和對於Z軸亦進行同樣之處理（步驟S2207 〜S2209)。 圖〗7是用以算出間接檢測4 "、Θ "之流程圖，用來表示 圖1 1之步驟S23之處理之細節。在圖17中，利用X軸外 積方位向量1、2，以逆算用來求得間接檢測0 1 "、0 2"(步 驟S2 301 )。其次，利用X軸外積方位向量1、2,以逆算用 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS>A4規格（210 X 297公釐） 26 吻724 A7 經濟部智慧財產局具工消费合作社印黎 B7_____五、發明說明（ 24) 來求得間接檢測0 1"、0 2"(步驟S2 302 )。然後，對於Y 軸進行同樣之處理（步驟S2303，S2304 )，和對於Y軸亦進 行同樣之處理（步驟S2305，S2306 )。 圖1 8是利用具有權重之平均用以算出傾斜角Θ之流程 圖，用來表示圖1 1之步驟S24之處理之細節，在圖1 8中， 以X軸之直接檢測θ 1、Θ 2作爲基準用來求得係數α (步 驟S2401)。其次，以X軸之直接檢測（180度—Θ 1)，（180 度一02)作爲基準用來求得係數yS (步驟S2402 )。其次， 利用X軸之直接檢測θ 1、0 2和間接檢測0 1 ”、Θ 2 M，.以 使用有係數α和係數沒之上述之式，用來求得01n、02n〇 對於Y軸和Z軸亦進行同樣之處理。 圖19是利用具有權重之平均用以算出方位角0之流程 圖，用來表示圖11之步驟S2 5之處理之細節。在圖19中， 利用X軸之直接檢測0 1、4 2和間接檢測"、0 2 "，以 使用有圖18之0之具有權重之平均處理所求得之係數α 和係數/5之上述之式，用來求得0 In' ς&2η(步驟S2501 )。 圖20是用以進行β ’之槪算處理之流程圖，用來表示圖 11之步驟S 1 4之處理之細節。 在圖20中，對於X軸線圈，求得圓形線圈C和小扇形線 圈Μ之收信信號位準比（步驟S 1 40 1 )，判定上述之位準比 之資料是否在臨界値以下（亦即，0 '是否在30度至150 度之範圍）（步驟S1 402 )，在超過上述之臨界値之情況時就 轉移到步驟S 1 404。 當上述之位準比在臨界値以下之情況時（亦即，Θ '在30 -------!丨！-裝!_ —丨訂---線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 27 ά5^724 Α7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _Β7____ 五、發明說明（25 ) 度至1 50度之範圍之情況時），就設定可X軸檢測旗標（步 驟 S1 403 )。 然後，對於Y軸進行同樣之處理（步驟S 1 404〜S1 406 )， 和對於Z軸亦進行電樣之處理（步驟S1 407〜S1409)。 圖21是用以算出正方位向置之流程圖，用來表示圖11 之步驟S26之處理之細節。在圖21中，利用X軸之方位角 必1 η，方位角0 2n和傾斜角θ 1 η，傾斜角0 2n用來求得方 位向量1、2(步驟S2601)。 其次，求得此次獲得之方位角0 In和前次掃描時之方位 角0之差分△〗（步驟S2602 )。其次，求得此次獲得之方位 角ς6 2η和前次掃描時之方位角0之差分Δ2(步驟S26 03)。 其次，利用差分Δ1、Δ2，採用以較小一方之方位角中 in所算出之方位向量作爲真方位向量（步驟S2604〜 S2606 )。爲著進行下次掃描時之判定，將此次選擇之方位 向量之算出所使用之方位角4 in作爲前次掃描時之方位 角0的保管在緩衝器（步驟S2607) 〇對於Y軸和Z軸亦進 行同樣之處理。 圖30表示本發明之方位指示裝置1〇1之第2實施形態’ 設在其球體103之3個方位指示線圈104(X線圏' Y線圈、 Z線圏）被配置成互相正交，和被配置成偏離通過球體之中 心之面。另外，各個線圈104，與圖7之情況相同的’被 圖中未顯示之球殼（ball)覆蓋。 在這種情況，扇形感測器Μ，L , Μ ’，L，，圓形感測器C之 收信信號特性變成爲如圖3 1〜圖3 5所示。另外’在圖3 1 ------- i I I ! I 訂 I ----— II {請先闓讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 28 ά5^724 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 ______Β7 五、發明說明（26 > 〜圖3 5中，所示特性之情況是方位指示線圈1 04之直徑爲 ’各個方位指示線圈1 〇4偏離中心軸之距離爲5rom， 發信/收信信號之頻率爲37 5kHz，傾斜角0爲60度，球體 1〇3之直徑爲7〇mm，球體之最下部之位置爲離開方位檢測 用感測器102之面5mm上方之位置。 傾斜角Θ和方位角0之檢測之進行可以與第1實施形態 所說明之無偏心之情況大致相同，但是方位指示裝置1 0 1 之表面/背面之判定之進行亦可以如圖33所示，對於大扇 形線圈L之收信信號位準L，與扇形線圈L之方位角形成 180度不同之大扇形線圈L'之收信信號位準L·，與扇形線 圈L組合成組之小扇形線圈Μ之收信信號位準Μ，和與扇 形線圈L 1組合成組之小扇形線圈Μ '之收信信號Μ '，其關 係式（M/L+MWL’）之傾斜角0之相關特性之旗標對於0 = 90度變成非對稱。 亦即，依照（M/L+MWL’）之値是比0 = 90度之値大或 小，可以用來判定表面/背面。 因此，可以檢測方位指示裝置1 01之表面/背面，因爲可 以進行完全之絕對之方位檢測，因此不需要在電源投入時 等對方位進行初期設定，和不需要用以防止反轉之與先前 之方位角4進行比較等。 另外，與第1實施例同樣的，如圖34所示，因爲下式 ((Μ+ 2L')-(M'+ 2L))/((M+ 2L')+(M'+ 2L)) 之直線性更加良好，所以假如使用此式時，可以檢測精確 度更加良好之傾斜角0。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---I------- - 裝---I----訂_ —--I--- 線 {請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 29 Λ ^ A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（27) 圖36表示方位指示裝置之第3實施形態。在本實施彤態 中，其構成是在球體103內配置有半正14面體105，在上 述之正14面體105之面配置方位指示線圈104。圖37〜圖 39表示使用有圖36所示之方位指示裝置1 01之情況時所 獲得之扇形線圈M , L，Μ |，L 1 ’圓形線圈C之收信位準特性。 其中所示之特性之情況是方位指示裝置1 04之直徑爲 26mm，偏心爲28ππη ’發信/收信信號之頻率爲687 . 5kHz， 傾斜角0爲60度，球體103之直徑爲70mm’球體103之 底部之位置在離開方位檢測用感測器1 之面5mm上方之 位置。在方位角0特性中出現1個之尖峰。另外’在本實 施形態中是以正1 4面體1 05爲例’但是亦可以使用各種多 角形。 圖40表示方位指示裝置101之第4實施形態。在本實施 形態中，構建成在球體103內配置有沿著半徑方向之方位 檢測線圈104由鐵氧體線圈（Ferrite Coil)構成。 圖41〜圖43表示使用有圖40所示之方位指示裝置101 之情況時所獲得之扇形線圈Μ，L，Μ 1，1/，圓形線圈C之輸 出特性。該特性之情況是鐵氧體線圈爲直徑4mm，長度 17,5mm，偏心爲28mm，發信/收信信號之頻率爲687.5kHz’ 傾斜角Θ爲60度，球體103之直徑爲7 0mm’球體103之 底部之位置在離開方位檢測感測器1 02之面5mm上方之位 置。在方位角0特性中出現1個之尖峰。 圖44表示方位指示裝置101之第5實施形態’在本實施 形態中，構建成在球體1 03之中心配置有由非晶形磁性合 I I---I-----—裝！ ί — 訂！ I I 線 {请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） 30 ^5272 4 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（28) 金粉末形成之球體107’在其周圍配置正交之3個圓形之 方位指示線圈104,在圖44中只顯示1個之方位指示線圏 104。 另外，圖45〜圖49表示使用有圖44所示之方位指示裝 置1 〇 1之情況時所獲得之扇形線圈Μ，L，Μ 1，L 圓形線圈C 之收信信號特性。其中，該特性之情況是球體1 〇 7之直徑 爲45nm，方位指示線圈104之直徑爲49mm，無偏心，發信 /收信信號之頻率爲687.5kHz，傾斜角0爲60度，球體103 之直徑爲70mm，球體103之底部之位置在離方位檢測用感 測器102之面5mm上方之位置。 圖50表示方位指示裝置101之第6實施形態。在本實施 形態中構建成在球體103內配置有與其中心對稱之8字形 之線圏（8字形線圈爲縱方向站立之狀態）所構成之方位指 示線圈1 0 4，在圖5 0中只顯示1個之方位指示線圏1 0 4。 另外，圖51〜圖53表示使用有圖50所示之方位指示裝 置101之情況時所獲得之扇形線圈M,L,Μ，圓形線圈C 之收信信號特性。其中該特性之情況是構成8字形之2個 圓之直徑爲26mm，無偏心，發信/收信信號之頻率爲 687.5kHz，傾斜角β爲60度，球體103之直徑爲70mm , 球體1 03之底部之位置在離開方位檢測用感測器1 〇2之面 5mm上方之位置。 圖54表示方位指示裝置1〇1之第7實施形態。在本實施 形態中構建成在球體103內配置互相正交之3個方位指示 線圈104(X Coi 1，Y Coi 1，Z Coi 1 )，和將各個方位指示 1-----11!1_* ^^ ill — ！ I 訂·！--線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） 31 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 45^724 A7 B7 五、發明說明（29) 線圈1 04分割成爲2個之線圈被配置成對通過球體1 之 中心之面形成對稱。構成各個方位指示線圈之2個線圏並 聯或串聯連接使電流依相同方向流動’構建立無偏心β 圖55〜圖59表示使用有圖50所示之方位指示裝置 .之情況時所獲得之扇形感測器M , L , Μ '，L 1 ’圓形線圈C之 收信信號特性。其中’用以構成一個方位指示線圈之2個 線圈分別由直徑49mm，1 5圈之線圏構成’被設置成互相隔 開1 0mm之間隔。另外，該特性之情況是發信/收信信號之 頻率爲68 7.5kHz，傾斜角Θ爲60度，球體103之直徑爲 70mm，球體103之底部之位置在離開方位檢測用感測器102 之面5mm上方之位置。另外’爲著比圖7所不之方位指不 裝置1 0 1更加提高敏感度，所以磁特性成爲非線性。 圖60表示方位指示裝置101之第8實施形態。在本實施 形態中構建成在球體103內配置互相正交之3個方位指示 線104(X Coi 1，Y Coi 1，Z Coi 1 )，將各個方位指示線圈 104構成環狀，連接成使被配置在球體1〇3之中心附近之 小圓線圈和被配置在遠離中心之大圓線圈之2個線圏進行 差動動作。 另外，圖61〜圖65表示使用有圖60所示之方位指示裝 置101之情況時所獲得之方位檢測線圈之輸出特性。該特 性之情況是內側之小圓線圏之直徑爲40mm，外側之大圓線 圈之直徑爲65 mm，無偏心，發信/收信信號之頻率爲 687.5kHz，傾斜角0爲60度，球體103之直徑爲70mm， 球體103之底部之位置在離開方位檢測用感測器1〇2之面 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS)A4規格（210 X 297公釐） - ------— — — — — — - 1------訂--1------線 (請先閱讀背面之注^^項再填寫本頁) 32 4 ^2724 A7 _B7____ 五、發明說明（3〇 ) 5mm上方之位置。 圖66表示方位指示裝置1 0 1之第9實施形態。在本實施 形態中構建成在球體103內配置互相正交之3個方位指示 線圈〗04(X Coi 1，Y Coi 1，Z Coi 1 )，將各個線圈構建成 環狀，使被配置在球體1 03之中心附近之小圓線圈和被配 置在遠離中心之大圓線圏之2個線圈形成同相串聯連接。 另外，圖67〜圖71表示使用有圖66所示之方位指示裝 置1 0 1之情況時所獲得之方位檢測線圈之輸出特性。該特 性之情況是內側之小圓線圈之直徑爲40mm，外側之大圓線 圈之直徑爲65mm，無偏心，發信/收信信號之頻率爲 687.5kHz，傾斜角（9爲60度，球體103之直徑爲70mm， 球體103之底部之位置在離開方位檢測用感測器102之面 5mm上方之位置。 圖72表示方位指示裝置101之第10實施形態。在本實 施形態中被構建成在球體103內配置互相正交之3個方位 指示線圈104(X Coi〗，Y Coi 1，Z Coil )，和將各個方位 指示線圈104構建成以不會破壞軸周圍之對稱性之方式， 將蜂巢狀之線圈串聯連接的捲繞在球面上，使全體無偏心。 圖73〜圖77表示使用有圖72所示之方位指示裝置101 之情況時所獲得之方位檢測線圈之輸出特性。其中，該特 性之情況是無偏心，發信/收信信號之頻率爲687.5kHz， 傾斜角0爲60度，球體103之直徑爲70mm，球體103之 底部之位置在離開方位檢測用感測器1 02之面5mm上方之 位置。當與使用有平均直徑爲同直徑，同圈數之圓形線圈 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公茇） 丨丨！丨丨|丨|丨|_壯取* I I ί I 訂ill!丨1· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 33 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（31) 比較時，可以提高敏感度，但是磁特性爲非線性。 圖78表示方位指示裝置1 0 1之第11實施形態。在本實 施形態中，在球體1 03內配置互相正交之3個方位指示線 圈〗04(X Coi】，Y Coi〗* Z Coi 1 )，和將各個方位指示線 圏104構建成沿著與其底面面對之2個圓錐體106之表面 之圓形線圈捲繞成螺旋狀。 圖79表示方位指示裝置101之第12實施形態。在本實 施形態中，在球體1 03內配置互相正交之3個方位指示線 圈104(X Coil，Y Coil，Z Coil)，和以四個葉之苜蓿葉 (c 1 ον e 〇形之線圈構成各個方位指示線圏1 04。 圖80表示圖3和圖4所示之扇形線圈之詳細構造。4個 之扇形元件線圈重疊4層形成多層基板，對其全體進行平 均，用來構成1個理想形之扇形線圏。亦即，各個扇形元 件線圈分別形成在多層基板之不同層L1，L2，L3,L4，以箭 頭所示之連接關係用來構成一個之扇形線圈。 另外，在圖4中是以實線表示最上部之扇形元件線圈， 但是也可以將4個之扇形元件線圈扭轉的配置使其成爲與 中心位置0爲中心之圓弧（圖4之虛線所示之部份）交叉， 藉以很容易的配置鄰接之方位檢測線圈，和沿著圓弧之形 式配置等値之扇形線圈，藉以提髙對稱性。 圖81表示扇形線圈之第2實施形態，由大形之扇形元件 763和小形之扇形元件線圈762之2個線圈所構成，經由 構建成使扇形元件線圈之長直線部份764和扇形元件線圏 之短直線部份765互相面對，使用2層基板，用來形成全 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----I--— — — — —— ------丨—訂 - -------線 ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 34 d^?24 A7 B7_ 五、發明說明（32 ) 體之等値之扇形線圏761。 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁> 圖82表示方位檢測用感測器1 02之細節，在中心位置0 形成用以配置方位指示裝置101之凹部之接受皿106。·在 這種情況，方位指示裝置1 0 1之最下部位於方位檢測器1 02 之下方，但是也可以構建成使上述之接受皿106位於方位 檢測用感測器102之上方，使方位指示裝置101之最下部 高於方位檢測用感測器102之面。 圖83表示方位檢測用感測器102之第2實施形態，各個 扇形線圈0〜2被配置成以中心位置0爲中心形成放射狀， 和以方位角4方向不重疊之方式配置多個。另外，圓形線 圈和環形線圈之描繪加以省略。 圖84表示方位檢測用感測器之第3實施形態，作爲感測 器線圈之大小之扇形線圈，圓形線圈和環狀線圈中之至少 —個，被設在用以配置方位指示裝置101之球面或多面體 之凹部之接受皿106，形成球形之方位指示裝置101之中 心與被設在上述之接受皿106之各個線圈之距離成爲相 等。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在圖84中，所示之實例形成有用以將方位指示裝置101 配置在中心位置0之凹部之接受皿106，在接受皿106形 成大小之扇形線圈L , L/，Μ，Μ ’。在這種情況，圓形線圈C 和環狀線圈D亦可以配置在接受皿1 〇6。另外，亦可以使 扇形線圈，圓形線圈，環狀線圈D之至少之一形成在接受 皿 1 06。 另外，在上述之實施形態中是方位檢測裝置之感測器線 35 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（33) 圈所產生之信號以方位指示裝置接受，將信號從方位指示 裝置送回方位檢測裝置*利用將信號發送到方位指示裝置 之感測器線圈之同一感測器線圈，接受來自方位指示裝置 之信號，在方位檢測裝置側檢測方位指示裝置之方位，但 是信號之發送，接受亦可以以不同之感測器線圈進行。 另外，方位指示裝置之方位指示線圈和方位檢測裝置之 感測器線圈構成振盪電路，當有方位指示裝置存在時亦可 以使用方位檢測裝置自行振盪之方式。 另外，亦可以在方位指示裝置內設置用以接受來自電源 或其他裝置之電源供給之電源電路，和設置信號產生電路 用來產生信號藉以進行與方位檢測裝置之間之發信/收信。 另外，在方位指示裝置側亦可以內藏有用以接受來自電 源或其他裝置之電源供給之電源電路，用以產生發信/收信 用之信號之信號產生電路，上述信號之發信/收信電路，方 位算出部，和以紅外線或電波等之無線電發送方位算出結 果之發信電路，另外一方面亦可以構建成在用以裝載方位 指示裝置之支持台側，平面的或曲面的配置用以構成共振 電路之多個線圈，發送自方位指示裝置側之信號以支持台 側收信和送回，該信號以方位指示裝置之發信/收信電路接 受，利用上述之方位算出部算出方位，利用上述之發信電 路將該算出結果發送到上位裝置等之其他之裝置。 另外|在方位指示裝置側內藏用以接受來自電源或其他 裝置之電源供給之電源電路，用以產生發信/收信用之信號 之信號產生電路，上述信號之發信/收信部，用以對收信信 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐> ------- ------ ------訂·！----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 36 45〇24 經濟部智慧財產局員工消货合作社印製 A7 B7 五、發明說明（34) 號進行指定之發信格式處理之信號處理部，(^紅外線或電 波等之無線電發送上述之信號處理結果之發信電路，另外 一方面亦可以構建成在用以裝載方位指示裝置之支持台 側，平面的或曲面的配置用以構成共振電路之多個方位檢 測線圈，和設置算出部，經由接受來自上述發信電路之信 號用來算出方位指示裝置之方位。 另外，在方位指示裝置側內藏用以接受來自電源或其他 裝置之電源供給之電源電路，信號之收信部，用以對收信 信號進行指定之發信格式處理之信號處理部，以紅外線或 電波等之無線電發送上述之信號處理結果之發信電路，另 外一方面亦可以構建成在用以裝載方位指示裝置之支持台 側設置用以構成共振電路之多個方位檢測線圈，用以變換 選擇上述之方位檢測線圈之選擇電路，用以產生發信/收信 用之信號之信號產生電路，和用以接受來自上述發信電路 之信號藉以算出方位指示裝置之方位之算出部。 另外，在方位指示裝置側內藏用以接受來自電源或其他 裝置之電源供給之電源電路，信號之收信部，方位算出部， 和以紅外線或電波等之無線電發送上述之方位算出結果之 發信電路，另外一方面亦可以構建成在甩以裝載方位指示 裝置之支持台側設置用以構成共振電路之多個方位檢測線 圈和信號產生電路，變換選擇上述之方位檢測線圈同時將 來自上述信號產生電路之信號發送到上述之方位指示裝 置，在上述之方位指示裝置側算出方位’以無線電發送到 上位裝置等之其他裝置。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝！ I 訂-----' 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 37 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（35) 另外，在構建成將振盪電路設在方位指示裝置1 〇 1側之 情況時，亦可以構建成方位指示線圈不形成共振電路。 另外，在構建成將振盪電路設在方位檢測用感測器1 02 側之情況時，亦可以構建成方位指示檢測線圈不形成共振 電路。 另外，在以方位指示線圈或方位檢測用感測器102構成 共振電路之情況時，發信/收信信號不一定要與上述共振電 路之共振頻率完全一致，可以是實質上獲得之收信信號之 某種程度之不同之範圍內之信號，亦即與上述之共振頻率 相關之信號。 在以上所說明之各個實施形態中，方位檢測裝置具有以 下之特徵。 亦即，其特徵是具備有：方位指示裝置1 01，具有線圏 面朝向互不相同之方向之多個（例如3個）方位指示線圈 104 ； 方位檢測用感測器1 02，具有多個方位檢測線圈形成與 被配置成從中心位置0向外放射之放射狀之上述方位指示 線圈104產生電磁耦合；線圈變換部802,用來變換選擇 上述之方位檢測線圈；發信部801，利用上述之電磁耦合， 用來在上述之方位指示線圈104和被選擇之上述方位檢測 線圈之間，對多個（例如3個）頻率之信號進行發信/收信； 信號檢測部805，用來檢測以上述之方位檢測線圈或方位 指示線圈1 04所收信到之信號；和方位算出裝置806，利 用上述之信號檢測部805所檢測到之信號用來算出上述之 ------------_ 裝--------訂---------線 (猜先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 x 297公釐） 38 叫724 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（36) 方位指示裝置1 01之方位；用來檢測被配置在上述之中心 位置0上之上述方位指示裝置101之方位。 上述之多個（例如3個）方位指示線圈1 04用來構成不同 共振頻率之共振電路，發信部801用來產生與上述共振頻 率相關之多個。（與方位指示線圈數相同之數目）之頻率之 信號。 上述之方位檢測線圈具備有扇形線圈。 上述之方位檢測線圈之構成是使被配置在靠近上述中心 位置0之扇形線圏Μ，和被配置在遠離中心位置0之扇形 線圈L，1/組合成組，在圓周方向配置多個組。 具有被配置成以上述中心位置0爲中心之圓形線圏。 具有被配置成以上述中心位置0爲中心之環狀線圈。 上述之方位指示裝置101由球體103構成，上述之多個 方位指示線圈1 04分別被配置成對上述球體1 03之中心不 偏心之方式。 如上述之方位指示裝置101由球體103構成，上述之多 個方位指示線圈丨04分別被配置成對上述球體1 03之中心 形成偏心。 線圈變換部802，發信部，信號檢測部805和方位算出 部806被配置成與上述之感測器線圈102形成一體。 與上述之方位指示線圈1 04之間之信號之發信/收信以 同一個方位檢測線圈進行。 與上述之方位指示線圈104之間之信號之發信/收信以 不同之方位檢測線圈進行。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） l·..---1---------裳--------訂---------線 C靖先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 39 4^2724 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（37 ) 上述之發信部80 1，上述之信號檢測部805，上述之方位 算出部806和電源裝置被配置在上述之方位指示裝置101 內，和在上述之方位指示裝置101內藏有發信裝置用來發 送上述之方位算出部806所算出之結果。 上述之發信部801設在上述之方位指示裝置101內，根 據上述之方位檢測線圈所收信到之信號用來檢測上述之方 位指示裝置1 0 1之方位。 被配置成遠離上述之中心位置之多個第1扇形感測器 L，和與上述之多個第1扇形感測器L對應之被配置成靠近 上述中心位置之多個第2扇形感測器Μ，其接受自上述之 方位指示裝置之收信信號以L，Μ表示，與上述之多個第1、 第2扇形感測器形成方位角180度不同之被配置成遠離上 述中心位置0之多個第3扇形感測器L1，和與上述之第3 扇形感測器對應之被配置成靠近上述中心位置之多個第4 扇形感測器Μ ’，其接受自上述之方位指示裝置之收信信號 以L1、Μ'表示，上述之算出裝置根據上述之收信號L、Μ， L1、Μ1用來算出上述之方位指示裝置之方位。 上述之算出裝置利用上述收信信號L、Μ、L’、Μ1所形成 之關係式之成爲非對稱，用來決定上述之方位指示裝置之 表面/背面。 上述之方位算出部806經由在直接檢測到之方位指示線 圈1 04之方位，和間接檢測到之該方位指示線圈1 04之方 位附加指定之權重和進行校正用來算出上述之方位指示裝 置之方位。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I-----丨1!-裝-------訂！-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 40 4 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明說明（38 ) 本實施形態之方位檢測方法具有以下之特徵。 亦即，其特徵是所包含之步驟有： 將方位指示裝置1 0 1配置在方位檢測用感測器1 02之中 心位置0，該方位指示裝置1 0 1具有線圈面朝向互不相同 之方向之多個個方位指示線圈1 04，該方位檢測用感測器 1 02具有被配置成從中心位置〇放射之放射狀和與上述方 位指示線圏1 04電磁耦合之多個方位檢測線圈；在線圈變 換部802所選擇之上述方位檢測線圈和上述方位指示線圈 1 04之間，經由上述之電磁耦合進行信號之發信/收信；利 用信號檢測部805檢測上述之被選擇之方位檢測線圈或方 位指示線圈1 04收信到之信號；和根據上述之信號檢測部 805所檢測到之信號，利用方位算出部806算出上述之方 位指示裝置1 0 1之方位，藉以檢測上述方位指示裝置1 0 1 之3次元空間之方位；其特徵是：檢測上述之多個方位指 示線圈1 04之方位角0和傾斜角0或方位向量，利用該等 之檢測値用來檢測上述之方位指示裝置1 0 ]之3次元空間 之方位。 在上述之檢測方法中，上述之多個方位指示線圈1 0 4用 來構成不同共振頻率之共振電路。 在上述之方位檢測方法中，對於上述方位指示裝置101 之各個方位指示線圈1 04之方位角和傾斜角Θ，使用方 位檢測線圈或上述之各個方位指示線圈1 0 4所收信到之多 個信號位準，以指定之關係式，導出各個方位指示線圈1 04 之方位角0和傾斜角Θ或方位向量，利用該等導出之値用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------訂——---1— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 41 452?24 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（如） 來求得上述方位指示裝置1 0 1之3次元空間之方位資訊° 在上述之方位檢測方法中，上述之方位指示裝置10丨具 有3個之方位指不線圈1 〇 4 ’在上述之3個指不線圈1. 〇 4 中，對於可以更正確算出方位角0和傾斜角Θ之2個方位 指示線圏1 〇 4 ’使用方位檢測線圈或上述之各個方位指示 線圈1 04所收信到之多個信號位準’以指定之關係式導出 評估値，利用該評估値選擇2個之方位指示線圈1 〇 4 ’利 用該被選擇之2個方位指示線圈1 0 4之方位角必和傾斜角 0 ，用來算出另外一方之方位角0和傾斜角Θ或方位向· 量，藉以獲得上述方位指示裝置之3次元空間之方位資訊。 在上述之方位檢測方法中’上述之方位指示裝置1 01具 有.3個之方位指示線圈丨〇4 ’首次算出上述3個方位指示 線圈1 0 4之方位角0和傾斜角0，利用各2組之方位指示 線圈104之方位角0和傾斜角0，再度算出另外一方之方 位指示線圈1 04之方位角0和傾斜角Θ ’對於首次算出之 方位角4和傾斜角0和再度算出之方位角4和傾斜角0， 根據該等之値附加指定之權重取其平均，作爲新的方位角 </>和傾斜角Θ用來算出上述方位指示裝置1〇1之方位’藉 以獲得上述方位指示裝置1 0 1之3次元空間之方位資訊。 在上述之方位檢測方法中，上述之3個方位指示線圈1 04 被配置成互相正交，利用2個方位指示線圈1 〇4之方位角 必和傾斜角0用來算出一方之方位角4和傾斜角Θ ，將2 個方位指示線圈之方位角4和傾斜角β變換成爲方位向量 値，利用該等之向量積用來算出一方之方位向量値，或將 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I---—------ -裝----I!訂·！---- ·線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 42 452724 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 A7 __B7_ 五、發明說明U〇) 所求得之另外一方之方位向量値變換成爲方位角4和傾斜 角θ藉以進行算出。 本實施形態之方位檢測用感測器具有以下之特徵。 亦即，本實施形態是一種方位檢測用感測器裝置，形成 與被設在方位指示裝置1 01之具有線圈面朝向不同方向之 多個方位指示線圏1 04電磁耦合；其特徵是：由被配置成 從中心位置0放射之放射狀之多個方位檢測線圈構成。 上述之方位檢測用線圈由以上述中心位置0爲中心對方 位角方向形成點對稱之扇形線圈構成。 上述之扇形線圏由從上述之中心位置依半徑方向配置大 小多個扇形線圈構成。 上述之扇形線圈由大小各一個之扇形線圈構成一組。 上述之扇形線圈被配置成在方位角方向和半徑方向之至 少之一方形成重叠。 具有以上述之中心位置0爲中心之圓形線圈。 具有以上述之中心位置0爲中心之環狀線圈。 在上述之中心位置0具有用以配置上述之方位指示裝置 10】之凹部接受皿106。 上述之各個線圈被配置成平面狀。 上述之各個線圈之至少之一被設定在用以配置方位指示 裝置101之球面或多面體之凹部接受皿106，形成在球形 之上述方位指示裝置101之中心和被配置在上述凹部接受 皿106之各個線圈之距離成爲相等。 本實施形態之方位指示裝置1 〇 1具有以下之特徵。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） — —— — — — — — — — — — — ----— 1 I — ^ ----1 ! I I (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 43 5272 4 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 A7 B7 五、發明說明（4 1) 亦即’本實施形態是一種方位指示裝置，具有多個方位 指示線圈1 04，形成與多個方位檢測線圈構成之方位檢測 用感測器1 02產生電磁耦合；其特徵是：上述之多個方位 指示線圈1 04被配置成使其線圈面朝向不同之方向。 上述之多個方位指示線圈1 04用來構成不同共振頻率之 共振電路。 由球體1 03形成，將上述之各個方位指示線圈1 〇4配置 成對上述球體1 0 3之中心不偏心。 由球體103構成，將上述之各個方位指示線圈_1〇4配置 成對上述之球體1 03之中心形成偏心。 具有被收容在球體丨03內之多面體105，上述之各個方 位指示線圈104被設在上述多面體丨〇5之表面。 上述之各個方位指示線圈104由捲繞在球體之軟鐵氧體 107之線圈104構成。 上述之方位指示線圈104被捲繞成8字形。 上述之方位指示線圈104被捲繞成4個葉之苜蓿葉形。 上述之方位指示線圈104由軟鐵氧體構成。 如上所述，依照本實施之形態時，可以以絕對値檢測方 位指示裝置之3次元空間之方位。 [發明之效果] 如上所述，依照本發明時，可以以絕對値檢測方位指示 裝置之3次元空間之方位。 [圖式之簡單說明] 圖1是槪略構造圖，用來槪念式的表示本發明之實施形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公嫠） --I I----I I---裝--------訂--一------線 <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 44 45272 4
經濟部智慧財產局員工消費合作社印M A7 B7 五、發明說明（42) 態。 圖2是圖1所示之實施形態之正面圖。 圖3是平面圖，用來表示本發明之實施形態之扇形線圈 之全體之配置。 圖4表示本發明之實施形態之扇形線圈之細節。 圖5是平面圖’用來表示本發明之實施形態之圓形線圏 之細節。 圖6是平面圖，用來表示本發明之實施形態之環狀線圈 之細節。 圖7表示本發明之實施形態之方位指示裝置。 圖8是本發明之實施形態之方位檢測部之方塊圖。 圖9是用以說明本發明之實施形態之動作之時序圖。 圖1 0是流程圖，用來表示本發明之實施形態之CPU之主 處理。 圖11是流程圖，用來表示本發明之實施形態之CPU之主 處理。 圖1 2是流程圖，用來表示本發明之實施形態之CPU之處 理。 圖I 3是流程圖，用來表示本發明之實施形態之CPU之處 理。 圖1 4是流程圖’用來表示本發明之實施形態之CPU之處 理。 圖1 5是流程圖，用來表示本發明之實施形態之CPU之處 理。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ---11-----I--裝！— — II 訂—I!-線 <請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 45 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（43) 圖I 6是流程圖’用來表示本發明之實施形態之CPlj之處 理。 圖1 7是流程圖’用來表示本發明之實施形態之cpu之處 理。 圖1 8是流程圖 > 用來表示本發明之實施形態之CPU之處 理。 圖1 9是流程圖，用來表示本發明之實施形態之CPU之處 理。 圖20是流程圖，用來表示本發明之實施形態之CPU之處 理。 1 圖2丨是流程圖，用來表示本發明之實施形態之CPU之處 理。 圖22是使用有圖7所示之方位指示裝置之情況時之特性 圖。 圖23是使用有圖7所示之方位指示裝置之情況時之特性 圖。 圖24是使用有圖7所示之方位指示裝置之情況時之特性 圖。 圖25是使用有圖7所示之方位指示裝置之情況時之特性 圖。 圖26是使用有圖7所示之方位指示裝置之情況時之特性 圖。 圖2 7是使用有圖7所示之方位指示裝置之情況時之特性 圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 46 — — — In--—*1!裝 *----!| 訂--HI —---線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（44) 圖2 8是用來說明圖7所示之方位指示裝置之方位檢測方 法。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本I> 圖2 9是使用有圖7所示之方位指示裝置之情況時之特性 圖。 圖30表示本發明之方位指示裝置之第2實施形態。 圖31是使用有圖30所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖3 2是使用有圖3 0所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖33是使用有圖30所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖34是使用有圖30所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖35是使用有圖30所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖36表示本發明之方位指示裝置之第3實施形態。 圖3 7是使用有圖3 6所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 圖3 8是使用有圖3 6所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖39是使用有圖36所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖40表示本發明之方位指示裝置之第4實施形態。 圖4 1是使用有圖40所示之方位指示裝置之情況時之特 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS)A4規格（210 X 297公釐） 47 452724 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（45) 性圖。 圖42是使用有圖40所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖43是使用有圖40所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖44表示本發明之方位指示裝置之第5實施形態。 圖45是使用有圖44所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖46是使用有圖44所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖47是使用有圖44所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖48是使用有圖44所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖49是使用有圖44所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖5 0表示本發明之方位指示裝置之第6實施形態。 圖51是使用有圖50所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖52是使用有圖50所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖53是使用有圖50所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖54表示本發明之方位指示裝置之第7實施形態。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------------I I I 訂·！ ！丨1—· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁〕 48 經濟部智慧財產局具工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明說明（46) 圖55是使用有圖54所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖56是使用有圖54所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖57是使用有圖54所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖58是使用有圖54所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖59是使用有圖54所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖60表示本發明之方位指示裝置之第8實施形態。 圖6 1是使用有圖6 0所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖62是使用有圖60所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖63是使用有圖60所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖>> 圖64是使用有圖60所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖65是使用有圖60所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖66表示本發明之方位指示裝置之第9實施形態。 圖67是使用有圖66所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） il!li_ 裝----I I I I 訂 i!li -線 "請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 49 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 ^2724 A7 ____B7 五、發明說明（47 ) 圖68是使用有圖66所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖69是使用有圖66所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖70是使用有圖66所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖71是使用有圖66所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖72表示本發明之方位指示裝置之第1 〇實施形態。 圖73是使用有圖72所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖74是使用有圖72所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖75是使用有圖72所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖76是使用有圖72所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖77是使用有圖72所示之方位指示裝置之情況時之特 性圖。 圖78表示本發明之方位指示裝置之第11實施形態。 圖79表示本發明之方位指示裝置之第〗2實施形態。 圖80表示本發明之實施形態之扇形線圈之詳細構造。 圖8 1表示本發明之扇形線圈之第2實施形態。 圖82表示本發明之實施形態之方位檢測感測器之細節。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公爱） I---I!-裝.！---II 訂.11!1·線 (锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 50 m。272 4 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（48 ) 圖83表示本發明之方位檢測感測器之第2實施形態。 圖84表示本發明之方位檢測感測器之第3實施形態。 [元件編號之說明] 101 ..........方位指示裝置 102 ..........構成方位檢測裝置之方位檢測用感沏1 # 103 ..........球體 104 ..........方位指示線圈 106..........凹部 801 ..........構成信號產生裝置之發信部 802 ..........構成選擇裝置之線圈變換部 8 0 3 ..........感測器線圈群 804 ..........收信部 805 ..........構成信號檢測裝置之信號檢測部 806 ..........構成算出裝置之方位算出部 807 ..........控制部 C...........圓形線圈 D...........環狀線圈 L、Μ.......扇形線圈 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------裝--------訂------！線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)