WO2007148429A1

WO2007148429A1 - 電磁誘導を用いて物体を検出する物体検出装置

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Publication number: WO2007148429A1
Application number: PCT/JP2007/000596
Authority: WO
Inventors: Yasuji Ogawa
Original assignee: Newcom, Inc.
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2007-06-04
Publication date: 2007-12-27
Also published as: KR101098200B1; EP2031346A1; US8013598B2; CN101473188B; CN101473188A; US20090146654A1; EP2031346A4; KR20090020575A; JP5028552B2; JPWO2007148429A1

Abstract

　導電体又は磁性体からなる物体の形状や物体からの距離が検出可能で、さらに指等の非導電体・非磁性体の物体の指示位置検出も可能となる物体検出装置を提供する。　電磁誘導を用いて検出面上に載せられる導電体又は磁性体からなる被測定物体の形状や被測定物体からの距離を検出する物体検出装置である。これは、第１ループ配線１が同一平面上に平行に複数配置される第１ループ配線群と、第２ループ配線２が同一平面上に平行に複数配置される第２ループ配線群と、これらの間の距離を一定に保つスペーサ３とからなる。複数の第２ループ配線２は、複数の第１ループ配線１とそれぞれ直交する方向に配置される。そして、第１ループ配線と第２ループ配線間で電磁結合するように構成される複数の電磁結合部を有しており、駆動部２０で第１ループ配線群を駆動し、検出部３０で第２ループ配線群から電磁結合部の結合の変化を検出する。

Description

明細書

電磁誘導を用いて物体を検出する物体検出装置

技術分野

[0001 ] 本発明は物体を検出する物体検出装置に関し、特に、電磁誘導を用いて導電体又は磁性体からなる被測定物体の形状や被測定物体からの距離を検出する物体検出装置に関する。

背景技術

[0002] 従来の電磁誘導を用いて導電体又は磁性体等からなる物体を検出するものとしては、例えば特許文献 1に開示の技術がある。これは、複数のセンスコィルを検出面上に二次元配置して、導電体又は磁性体からなる位置指示器による指示位置をセンスコイルのインダクタンスの変化を基に読み取るものである。また、特許文献 2に開示の技術は、コイル間にクッション材を設けたセンサ部を複数マトリックス状に配置し、センサ部にかかる圧力分布を電磁結合の変化を基に検出するものである。

[0003] 特許文献 1 ：特開平 1 0— 1 9 8 4 9 4号公報

特許文献 2：特開 2 0 0 5 _ 1 5 6 4 7 4号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] しかしながら、従来の導電体又は磁性体からなる物体の検出装置には、以下のような問題があった。すなわち、例えば特許文献 1の技術は、導電体又は磁性体からなる物体のみを検出するものであり、これを例えば指等の非導電体■非磁性体の指示位置を検出するような構造とすることはできなかった。また、センスコイルの数と同数の切替器が必要となるため、物体の形状を検出しょうとした場合には多数のセンスコイルと切替器が必要となるので、非常に高価なものとなっていた。

[0005] また、特許文献 2の技術では、導電体又は磁性体からなる物体をセンサ上に載せると、本来は圧力により誘導電流又は誘導電圧は増加しなければならないにも関わらず、導電体又は磁性体の影響で減衰又は増加してしまう。このため、測定できるのは非導電体■非磁性体に限られていた。

[0006] 本発明は、斯かる実情に鑑み、導電体又は磁性体からなる物体の形状や物体からの距離が安価に且つ安定して検出可能で、さらに指等の非導電体■非磁性体の物体の指示位置検出も可能となる物体検出装置を提供しょうとするものである。

課題を解決するための手段

[0007] 上述した本発明の目的を達成するために、本発明による物体検出装置は、複数のコイル状部分をそれぞれ有する複数の第 1ループ配線が同一平面上に平行に配置される第 1ループ配線群と、複数のコイル状部分をそれぞれ有する複数の第 2ループ配線が同一平面上に平行に配置される第 2ループ配線群であって、該第 2ループ配線群は第 1ループ配線群と平行であり、複数の第 2ループ配線は複数の第 1ループ配線とそれぞれ直交する方向に配置される、第 2ループ配線群と、第 1ループ配線群と第 2ループ配線群との間の距離を一定に保つスぺーサ手段と、第 1ループ配線と第 2ループ配線が直交するそれぞれの位置にコィル状部分が配置されることで第 1ループ配線と第 2ループ配線が電磁結合するように構成される複数の電磁結合部と、第 1ループ配線群又は第 2ループ配線群の一方に接続され、該ループ配線群を駆動する駆動手段と、第 1ループ配線群又は第 2ループ配線群の他方に接続され、該ループ配線群から電磁結合部の電磁結合の変化を検出する検出手段と、を具備するものである。

[0008] ここで、第 1ループ配線のコイル状部分の大きさと第 2ループ配線のコィル状部分の大きさが、それぞれ異なるものであっても良い。

[0009] また、物体検出装置は、複数のコイル状部分をそれぞれ有する複数の第 1 ループ配線が同一平面上に平行に配置される第 1ループ配線群と、複数の直線状の第 2ループ配線が同一平面上に平行に配置される第 2ループ配線群であって、該第 2ループ配線群は第 1ループ配線群と平行であり、複数の第 2 ループ配線は複数の第 1ループ配線とそれぞれ直交する方向に配置される、第 2ループ配線群と、第 1ループ配線群と第 2ループ配線群との間の距離を一定に保つスぺーサ手段と、第 1ループ配線と第 2ループ配線が直交するそれぞれの位置にコィル状部分が配置されることで第 1ループ配線と第 2ループ配線が電磁結合するように構成される複数の電磁結合部と、第 1ループ配線群又は第 2ループ配線群の一方に接続され、該ループ配線群を駆動する駆動手段と、第 1ループ配線群又は第 2ループ配線群の他方に接続され、該ル一プ配線群から電磁結合部の電磁結合の変化を検出する検出手段と、を具備するものであっても良い。

[0010] さらに、物体検出装置は、複数の直線状の第 1ループ配線が同一平面上に平行に配置される第 1ループ配線群と、複数の直線状の第 2ループ配線が同一平面上に平行に配置される第 2ループ配線群であって、該第 2ループ配線群は第 1ループ配線群と平行であり、複数の第 2ループ配線は複数の第 1ループ配線とそれぞれ直交する方向に配置される、第 2ループ配線群と、第 1 ループ配線群と第 2ループ配線群との間の距離を一定に保つスぺーサ手段と、第 1ループ配線と第 2ループ配線が直交するそれぞれの位置の近傍に複数の導電性板がそれぞれ配置されることで第 1ループ配線と第 2ループ配線が電磁結合するように構成される複数の電磁結合部と、第 1ループ配線群又は第 2ループ配線群の一方に接続され、該ループ配線群を駆動する駆動手段と、第 1ループ配線群又は第 2ループ配線群の他方に接続され、該ループ配線群から電磁結合部の電磁結合の変化を検出する検出手段と、を具備するものであっても良い。

[0011] ここで、複数の導電性板は、隣り合う第 1ループ配線間の近傍で且つ隣り合う第 2ループ配線間の近傍に配置されても良い。

[0012] また、複数の導電性板は、第 1ループ配線の近傍で且つ隣り合う第 2ループ配線間の近傍、及び第 2ループ配線の近傍で且つ隣り合う第 1ループ配線間の近傍に配置されても良い。

[0013] さらに、複数の導電性板は、第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群との距離が一定に固定されれば良い。 [0014] また、複数の導電性板は、弾性体を介して第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群の近傍に配置され、第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群との距離が複数の導電性板に加えられる圧力により変化するように構成されていても良い。

[0015] さらにまた、複数の導電性板は、コイル形状であっても良い。

[0016] ここで、検出面上に被測定物体及びこれと異なる位置指示手段が載せられる場合に、検出手段は、第 2ループ配線群からの出力信号が減衰したときには被測定物体の形状を検出し、増加したときには位置指示手段の指示位置を検出すれば良い。

[0017] さらに、位置指示手段は特定の周波数に同調する同調回路を有し、駆動手段は特定の周波数で第 1ループ配線群を駆動するようにしても良い。

[0018] このとき、検出面上に被測定物体、同調回路を有する位置指示手段、及び同調回路を有さない位置指示手段が載せられる場合に、駆動手段は、第 1周波数及び第 2周波数で第 1ループ配線群を駆動し、同調回路は、第 2周波数に同調し、検出手段は、第 2ループ配線群からの出力信号が、第 1ループ配線群が第 1周波数で駆動されるときに減衰したときには被測定物体の形状を検出し増加したときには同調回路を有さない位置指示手段の指示位置を検出し、第 1ループ配線群が第 2周波数で駆動されるときの出力信号が第 1周波数で駆動されるときの出力信号より大きいときには同調回路を有する位置指示手段の指示位置を検出するように構成されていても良い。

発明の効果

[0019] 本発明の物体検出装置には、導電体又は磁性体からなる物体の形状や物体からの距離を安価に且つ安定して検出可能であるという利点がある。また、指等の非導電体■非磁性体の物体の指示位置検出も可能となるように構成でき、さらに同調回路を内蔵する位置指示具の指示位置をも検出可能となるように構成することも可能であるという利点がある。

発明を実施するための最良の形態

[0020] 以下、本発明を実施するための最良の形態を図示例と共に説明する。図 1 は、本発明の物体検出装置の全体的な構成を説明するための概略図である。図示の通り、本発明の物体検出装置は、その検出面 1 0には複数の第 1ループ配線 1からなる第 1ループ配線群と複数の第 2ループ配線 2からなる第 2 ループ配線群とが設けられている。また、本発明の物体検出装置は、第 1ループ配線 1に接続され第 1ループ配線群を駆動する駆動部 2 0と、第 2ループ配線 1に接続され第 2ループ配線群から電磁結合の変化を検出する検出部 3 0とを具備する。なお、図示例では駆動部 2 0が第 1ループ配線 1に接続され、検出部 3 0が第 2ループ配線 2に接続された例を示しているが、本発明はこれに限定されず、駆動部 2 0に第 2ループ配線 2を、検出部 3 0に第 1ループ配線 1を接続しても勿論構わない。

[0021 ] 本発明の物体検出装置では、第 1ループ配線 1と第 2ループ配線 2により電磁結合部を提供する検出面 1 0を構成し、第 1ループ配線 1を高周波駆動する。導電体からなる被測定物体が検出面に載せられると、被測定物体の影響（シールド効果）で電磁結合の度合いが弱くなリ、第 2ループ配線 2から測定される誘導電流又は誘導電圧が小さくなる。一方、磁性体からなる被測定物が検出面に載せられると、電磁結合の度合いが強くなリ、第 2ループ配線 2から測定される誘導電流又は誘導電圧が大きくなる。本発明の物体検出装置では、この現象を利用して電磁結合部に変化が現れた位置を検出し、被測定物体の形状や被測定物体からの距離を検出するものである。なお、導電率が一定ではない導電体や透磁率が一定でない磁性体の場合には、これらの変化分布を検出することも可能である。

[0022] 本発明の物体検出装置において、第 1ループ配線群は、複数の第 1ループ配線 1が同一平面上に平行に配置されたものである。また、第 2ループ配線群も複数の第 2ループ配線 2が同一平面上に平行に配置されたものである。そして、第 2ループ配線群は第 1ループ配線群と平行に配置され、さらに第 2ループ配線 2は、第 1ループ配線 1と直交するように設けられている。さらに、第 1ループ配線群と第 2ループ配線群は、それらの間の距離が一定に保たれるように所定のスペースを設けて配置される。すなわち、第 1ループ配線群と第 2ループ配線群の間には絶縁体 3が配置され、第 1ループ配線群と第 2ループ配線群が接触せず且つそれらの間の距離が一定となるように構成されている。なお、絶縁体 3は、検出面 1 0を構成する部材と一体であつても別体であっても勿論構わない。

[0023] ここで、本発明の物体検出装置では、第 1ループ配線 1と第 2ループ配線

2とが電磁結合するように構成されている。以下、本発明の物体検出装置の電磁結合部のよリ具体的な構成について説明する。

[0024] 図 2は、本発明の物体検出装置の電磁結合部の構成を説明するための検出面の一部の上面図であり、図 2 ( a ) が各配線をコイル状に形成したもの、図 2 ( b ) がー方の配線をコイル状に、他方を直線状に形成したもの、図 2 ( c ) がー方の配線を矩形状に、他方を直線状に形成したものを示している。本発明の物体検出装置において電磁結合部は、第 1ループ配線 1と第 2ループ配線 2とが電磁結合するように、図 2 ( a ) に示すように構成することができる。図 2 ( a ) の例では、第 1ループ配線 1が小さめのコイルを形成するようにアーチ状に形成され、その上に重なるように、これに直交する第 2ループ配線 2が大きめのコイルを形成するようにアーチ状に形成されている。このように構成することで、電磁結合部が提供可能である。なお、図示例では第 1ループ配線で形成したコイル状のアーチの方が第 2ループ配線で形成したコイル状のアーチよりも小さく形成されている例を示したが、本発明はこれに限定されず、同じ大きさで形成されても勿論構わない。

[0025] また、電磁結合部の他の例としては、第 1ループ配線と第 2ループ配線とが電磁結合するように、電磁結合部を図 2 ( b ) に示すように構成することができる。図 2 ( b ) の例では、第 2ループ配線 2がコイルを形成するようにアーチ状に形成され、これに直交する第 1ループ配線 1が直線状に形成されている。このように構成しても、電磁結合部が提供可能である。なお、図示例では第 2ループ配線 2がアーチ状に形成され、第 1ループ配線 1が直線状に形成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、逆に、第 2ループ配線 2が直線状に形成され、第 1ループ配線 1がアーチ状に形成されても構わない。なお、本発明の物体検出装置のループ配線は、アーチ状に限定されず、電磁結合するコイルを形成するものであれば、菱形状や螺旋形状等、種々の形状とすることが可能である。

[0026] さらに、電磁結合部の他の例としては、第 1ループ配線と第 2ループ配線とが電磁結合するように、電磁結合部を図 2 ( c ) に示すように構成することができる。図 2 ( c ) の例では、第 2ループ配線 2がコイルを形成するように矩形状に形成され、これに直交する第 1ループ配線 1が直線状に形成されている。このように構成しても、電磁結合部が提供可能である。なお、図示例では第 2ループ配線 2が矩形状に形成され、第 1ループ配線 1が直線状に形成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、逆に、第 2ループ配線 2が直線状に形成され、第 1ループ配線 1が矩形状に形成されても構わない。さらに、第 1ループ配線及び第 2ループ配線の両方が矩形状に形成されても勿論構わない。

[0027] このように、第 1ループ配線及び第 2ループ配線は、互いに電磁結合するように構成されている。電磁結合部の形状としては、アーチ状や直線状、菱形状等、種々の形状のコイルとすることで電磁結合部を形成可能である。また、コイルの大きさに関しては、駆動側のループ配線と検出側のループ配線の電磁結合部のコイルの大きさが同じでも良いが、第 1ループ配線と第 2ループ配線とでコイルの大きさが異なるように形成されても良い。コイルの大きさを第 1ループ配線と第 2ループ配線とで変えると、検出感度が向上することが本願発明者による実験により明らかになった。所定の条件下で実験を行ったところ、被測定物体が検出面に置かれたときに、同じ大きさのコイルで駆動して検出した場合には、 2 0 %程度の変化が得られたが、どちらかのコイルの大きさを 1 Z 2にした場合には、 6 0 %程度の変化が得られた。この結果から明らかなように、検出感度を高くしたい場合には、コイルの大きさを変えることが好ましい。なお、大小どちらのコイルで駆動しても、同様の結果が得られた。

[0028] また、本発明の物体検出装置においては、第 1ループ配線と第 2ループ配線とが間接的に電磁結合するように、電磁結合部を図 3に示すように構成することができる。図 3に、本発明の物体検出装置において、第 1ループ配線と第 2ループ配線とがそれぞれ直線状に形成され、これらが電磁結合するようにその近傍に導電性板を設けた例を示す。図 3 ( a ) はその検出面の一部上面図であり、図 3 ( b ) がその一部断面斜視図である。図示の通り、電磁結合部は、それぞれ直線状に形成された第 1ループ配線 1と第 2ループ配線 2の直交するそれぞれの位置の近傍に、導電性板 4が形成されて提供されるものである。直線状に直交する第 1ループ配線 1と第 2ループ配線 2ではその間は電磁結合しないが、近傍に導電性板 4を設けることで、導電性板 4に生じる渦電流により間接的に電磁結合することになる。なお、図示例では、導電性板 4を第 1ループ配線 1と第 2ループ配線 2とが直交する部分の上部に設けているが、本発明はこれに限定されず、電磁結合が生ずるように構成されれば、導電性板は直交する部分の下部に設けられても勿論良い。また、導電性板 4は、第 1ループ配線 1と第 2ループ配線 2とが直交する部分を覆うように設けられているが、本発明はこれに限定されず、上部から見て配線上にかからないように、直交する配線で提供される四辺形状の内側に設けられても勿論構わない。なお、この場合には、第 1ループ配線や第 2ループ配線の上部ではなく、第 1ループ配線又は第 2ループ配線と同じ面内に設けられても良い。

さらに、導電性板 4の配置は、第 1ループ配線 1と第 2ループ配線 2とが直交する位置の近傍に設けられる以外に、以下で説明するようなパターンで設けても良い。図 4は、本発明の物体検出装置における導電性板の配置例のバリエーションを説明するための図である。図 4 ( a ) は、第 1ループ配線群の隣リ合う第 1ループ配線 1間の近傍で、且つ第 2ループ配線群の隣リ合う第 2ループ配線 2間の近傍に、それぞれ導電性板 4を形成した例を示している。図 4 ( b ) は、図 3と図 4 ( a ) を組み合わせた配置例であり、第 1 ループ配線 1と第 2ループ配線 2が直交する位置の近傍、及び第 1ループ配線群の隣リ合う第 1ループ配線 1間の近傍で且つ第 2ループ配線群の隣リ合う第 2ループ配線 2間の近傍に、それぞれ導電性板 4を形成した例を示している。さらに、図 4 ( c ) は、第 1ループ配線 1の近傍で且つ隣り合う第 2 ループ配線 2間の近傍、及び第 2ループ配線 2の近傍で且つ隣リ合う第 1ループ配線 1間の近傍に、それぞれ導電性板 4を形成した例を示している。このような種々のパターンで導電性板を設けることでも電磁結合部を構成することが可能である。なお、図示例の導電性板 4は、上部から見て配線上にかからないように、直交する配線で提供される四辺形状の内側に設けられているが、本発明はこれに限定されず、図 3に示すように、配線上にかかるように導電性板 4を設けても構わない。

[0030] 導電性板 4は、検出面上に載せられる導電体又は磁性体からなる被測定物の形状や被測定物体からの距離を検出するためだけであれば、図 3 ( b ) に示したように、第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群との距離が一定になるように固定されれば良い。なお、導電性板 4は、検出面 1 0を構成する絶縁体 3に埋め込まれても良いし、別途保護シート等により導電性板 4が外部に露出するのを保護しても構わない。さらに、導電性板 4は、図示例では四辺形状のものを示したが、本発明はこれに限定されず、円形状のものであつても良く、さらに中心に孔が開いたコィル形状のものであつても構わない。

[0031] 次に、本発明の物体検出装置における具体的な検出手順について図 1を再度参照して説明する。まず、第 1ループ配線群を駆動部 2 0により駆動する。具体的には、駆動部 2 0は高周波発振器 2 1とドライバ 2 2と切替器 2 3 とから主になるものであり、駆動部 2 0を各第 1ループ配線に順に接続していき、第 1ループ配線 1を順次駆動する。なお、第 1ループ配線毎に駆動する周波数を変化させてすべての第 1ループ配線を一度に駆動するように構成しても勿論構わない。

[0032] 一方、第 2ループ配線 2は、第 1ループ配線 1と第 2ループ配線 2との電磁結合の度合いの変化を検出する検出部 3 0に接続される。検出部 3 0は、切替器 3 1とアンプ 3 2と同期検波部 3 3と AZ D変換部 3 4とから主になるものであり、検出部 3 0を各第 2ループ配線 2に順に接続していき、第 2 ループ配線から誘導電流又は誘導電圧を順次検出する。同期検波部 3 3には、発振器 2 1からの出力も接続され、発振器 2 1からの出力と第 2ループ配線からの出力の積を取り、これを時間積分する。なお、第 2ループ配線毎に別々に検出回路を設けたリ周波数フィルタ回路等を組み合わせたりすることで、すべての検出コイルから一度に検出するように構成しても良い。

[0033] これらの駆動部 2 0及び検出部 3 0は、 D S P等からなるマイクロコンビユータ 4 0で制御され、所望な出力が得られるよう構成されている。具体的には、まず 1つ目の第 1ループ配線に駆動部 2 0を接続し、検出部 3 0を第 2ループ配線に順次接続してそのときの出力信号を測定する。そして 2つ目の第 1ループ配線に駆動部 2 0を接続し、検出部 3 0を第 2ループ配線に順次接続してそのときの出力信号を測定する。これを繰り返すことで、検出面 1 0における第 1ループ配線と第 2ループ配線の交点を X Y座標とするすべての位置における出力信号を測定することができる。なお、検出部 3 0を 1 つ目の第 2ループ配線に接続し、駆動部 2 0を第 1ループ配線に順次接続してそのときの出力信号を測定するようにしても勿論構わない。なお、駆動部及び検出部の構成は、上述の図示例に限定されるものではなく、第 1ループ配線を駆動でき、第 2ループ配線から誘導電流又は誘導電圧を検出できるものであれば如何なる構成であつても構わない。

[0034] さて、導電体が検出面 1 0上に載せられると、導電体に覆われる第 1ループ配線 1と第 2ループ配線 2の交点部分の電磁結合が弱くなリ、第 2ループ配線 2から測定される誘導電流又は誘導電圧が小さくなる。そこで、出力が小さくなつた X Y座標をプロッ卜することで、検出面上に載せられた導電体の形状を検出することが可能となる。また、導電体の検出面に載せられる側の面が平面ではなく曲面等の場合には、第 2ループ配線 2から測定される誘導電流又は誘導電圧が小さくなる度合いが変化する。そこで、この出力の大きさから、導電体と検出面との間の距離を検出することが可能となり、出力の変化分布から導電体の表面の状態を検出することが可能となる。なお、導電率が一定でない導電体を検出面上に載せた場合には、出力の変化分布から導電率の変化分布を検出することが可能となる。

[0035] 一方、磁性体が検出面 1 0上に載せられると、磁性体に覆われる第 1ループ配線 1と第 2ループ配線 2の交点部分の電磁結合が強くなリ、第 2ループ配線 2から測定される誘導電流又は誘導電圧が大きくなる。そこで、出力が大きくなつた X Y座標をプロッ卜することで、検出面上に載せられた磁性体の形状を検出することが可能となる。また、磁性体の検出面に載せられる側の面が平面ではなく曲面等の場合には、第 2ループ配線 2から測定される誘導電流又は誘導電圧が大きくなる度合いが変化する。そこで、この出力の大きさから、磁性体と検出面との間の距離を検出することが可能となり、出力の変化分布から磁性体の表面の状態を検出することが可能となる。なお、透磁率が一定でない磁性体を検出面上に載せた場合には、出力の変化分布から透磁率の変化分布を検出することが可能となる。

[0036] 次に、本発明の他の実施例について、図 5を参照して説明する。図 3に示した導電性板は、第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群との距離が一定になるように固定されたものであつたが、図 5に示した実施例では、第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群と導電性板との距離が変化するように構成されたものである。図示のように、絶縁体 3内に第 1ループ配線 1と第 2ループ配線 2が設けられ、絶縁体 3と導電性板 4との間に、弾性体 5が設けられている。導電性板 4に圧力が加えられると、第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群と導電性板 4との距離が変化する。第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群と導電性板 4との距離が変化すると、第 2ループ配線の出力信号も変化する。具体的には、第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群と導電性板 4との距離が狭くなると、電磁結合の度合いが強くなるため、第 2ループ配線から測定される誘導電流又は誘導電圧が大きくなる。図 5に示した本発明の物体検出装置ではこの現象を利用して、導電体や磁性体の形状や距離の検出だけでなく、電磁結合部に変化が現れた位置を圧力が加えられた指示位置として検出可能としたものである。

[0037] 本実施例の物体検出装置における具体的な検出手順について説明すると、例えば検出面 1 0上に、位置指示具として非導電体■非磁性体である指や絶縁体が載せられた場合、導電性板 4が第 1ループ配線 1及び第 2ループ配線 2に近寄るため、その指示位置の電磁結合部の結合の度合いは強くなリ、第 2ループ配線 2からの出力信号が大きくなる。一方、導電体が検出面 1 0上に載せられた場合には、その重さにより導電性板 4が第 1ループ配線 1及び第 2ループ配線 2に近寄リ電磁結合の度合いが強くなるが、それ以上に導電体によるシールド効果が効いて、第 2ループ配線 2からの出力信号は減衰することになる。したがって、検出部 3 0においては、第 2ループ配線 2からの出力信号が減衰したときには、検出面 1 0上に載せられたものは導電体と判断して導電体の形状や導電体からの距離を検出する。また、検出部 3 0は、第 2ループ配線 2からの出力信号が増加したときには、検出面 1 0上に載せられたものは位置指示具と判断して位置指示具の指示位置を検出する。さらに、磁性体が載せられた場合には、出力信号は増加するが、圧力による出力信号の増加と比べると、より増加が大きいものであったリ、指と比べて増加する領域が広いものであったりするため、位置指示具と磁性体との区別も可能である。

さらに、本発明の物体検出装置において、指以外の位置指示具としては、特定の周波数に同調する同調回路を有する位置指示具を適用することが可能である。この場合、駆動部 2 0は、同調回路と同調する特定の周波数で第 1 ループ配線を駆動する。検出面 1 0上に同調回路を有する位置指示具が載せられると、その指示位置の電磁結合部の結合の度合いは強くなリ、第 2ループ配線 2からの出力信号が大きくなる。したがって、検出部 3 0においては、第 2ループ配線からの出力信号が減衰したときには、検出面 1 0上に載せられたものは導電体と判断して導電体の形状や導電体からの距離を検出し、増加したときには、検出面 1 0上に載せられたものは位置指示具と判断して位置指示具の指示位置を検出することが可能となる。なお、同調回路を有するものであれば、カード型やパッド型等、種々の形状のものであっても検出することが可能である。 [0039] さらに、同調周波数とそれ以外の周波数で順次第 1ループ配線 1を駆動することにより、導電体又は磁性体の形状や距離の検出だけでなく、同調回路を有する位置指示具と同調回路を有さない位置指示具を区別して検出することも可能となる。以下、図 6を用いて、同調回路を有する被測定物体と、同調回路を有さない被測定物体と、導電体又は磁性体とを区別してそれぞれ検出する手法について説明する。図 6は、種々の被測定物体を測定するための手順を説明するためのフローチャートである。前提として、本発明の物体検出装置は、第 1周波数 f _Aと第 2周波数 f _Bで第 1ループ配線群をそれぞれ駆動できるように構成されるものである。また、同調回路を有する位置指示具は、第 2周波数 f _Bに同調するものとする。

[0040] まず、第 1周波数 f _Aで第 1ループ配線 1を駆動し、このときの出力信号 A i jを第 2ループ配線 2から得る（ステップ 1 0 0 ) 。なお、 i ， jは各信号が得られる X Y座標を表す。次に、この出力信号 A _uが、検出面上に何も載せられていない状態の基準出力信号と比べて増加したか減衰したかを検出する（ステップ 1 0 1 ) 。出力信号 A i jが減衰した場合には、導電体が検出面に載せられ、シールド効果により出力信号が減衰したものとして、導電体の形状や距離を検出する（ステップ 1 0 2 ) 。ステップ 1 0 1で、出力信号 A i jが増加した場合には、第 2周波数 f _Bで第 1ループ配線 1を駆動し、このときの出力信号 B uを得る（ステップ 1 0 3 ) 。次に、この出力信号 B uが出力信号 A i jより大きいか否かを検出する（ステップ 1 0 4 ) 。出力信号が出力信号 A i jより大きくない場合（等しい場合）には、指等の非導電体- 非磁性体からなる位置指示具が検出面に載せられ、圧力によリ導電性板 4が第 1ループ配線及び第 2ループ配線に近づき出力信号が増加したものとして、指等の非導電体の物体の指示位置を検出する（ステップ 1 0 5 ) 。ステツプ 1 0 4で、出力信号 B _uが出力信号 A _uより大きい場合には、同調回路を有する位置指示具が検出面上に載せられ、これにより出力信号が増加したものとして、同調回路を有する位置指示具の指示位置を検出する（ステップ 1 0 6 ) 。これらのステップをすベてのループ配線について繰り返すことで、各種物体を区別してそれぞれ検出することが可能となる。

[0041 ] なお、予め第 1周波数 f _Aと第 2周波数 f _Bで第 1ループ配線群をそれぞれ駆動した上で、これらによる出力結果を蓄積し、出力信号 B i jが出力信号 A i jより大きいときには同調回路を有する位置指示具を検出し、出力信号 A i jが増加したときには指等の非導電体の物体の指示位置を検出し、出力信号 A i j が減衰したときには導電体の形状や距離を検出するようにしても勿論構わない。

[0042] また、さらに別の同調回路を有する位置指示具を用いて、その別の同調回路に同調する周波数で第 1ループ配線を駆動させることで、さらに多くの位置指示具を区別して検出することが可能となる。なお、周波数を可変させた場合、周波数が高くなるほど渦電流が増加するため、検出面上に載せられた物体に変化がなくても厳密には出力信号に変化が現れてしまう。したがって、これを考慮した補正回路を設けたり、所定の閾値以下の変化は測定しないようにすること等により、周波数の変化による出力信号の変化を補償することも可能である。

[0043] なお、本発明の物体検出装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

図面の簡単な説明

[0044] [図 1 ]図 1は、本発明の物体検出装置の全体的な構成を説明するための概略図である。

[図 2]図 2は、本発明の物体検出装置の電磁結合部の構成を説明するための検出面の一部の上面図であり、図 2 ( a ) が各配線をコイル状に形成したもの、図 2 ( b ) がー方の配線をコイル状に、他方を直線状に形成したもの、図 2 ( c ) がー方の配線を矩形状に、他方を直線状に形成したものである。

[図 3]図 3は、本発明の物体検出装置の電磁結合部の他の構成を説明するための図であり、図 3 ( a ) はその検出面の一部上面図であり、図 3 ( b ) がその一部断面斜視図である。 [図 4]図 4は、本発明の物体検出装置における導電性板の配置例のバリエーションを説明するための図である。

[図 5]図 5は、本発明の物体検出装置における導電性板の他の構成例を説明するための一部断面斜視図である。

[図 6]図 6は、種々の被測定物体を測定するための手順を説明するためのフロ一チヤ一卜である。

符号の説明

1 第 1ループ配線

2 第 2ループ配線

3 絶縁体

4 導電性板

5 弾性体

1 0 検出面

2 0 駆動部

2 1 発振器

2 2 ドライバ

2 3 切替器

3 0 検出部

3 1 切替器

3 2 アンプ

3 3 同期検波部

3 4 AZ D変換部

4 0 マイクロコンピュータ

Claims

請求の範囲

[1] 電磁誘導を用いて検出面上に載せられる導電体又は磁性体からなる被測定物体の形状や被測定物体からの距離を検出する物体検出装置であって、該装置は、

複数のコイル状部分をそれぞれ有する複数の第 1ループ配線が同一平面上に平行に配置される第 1ループ配線群と、

複数のコイル状部分をそれぞれ有する複数の第 2ループ配線が同一平面上に平行に配置される第 2ループ配線群であって、該第 2ループ配線群は第 1 ループ配線群と平行であり、前記複数の第 2ループ配線は複数の第 1ループ配線とそれぞれ直交する方向に配置される、第 2ループ配線群と、

前記第 1ループ配線群と第 2ループ配線群との間の距離を一定に保つスぺーサ手段と、

前記第 1ループ配線と第 2ループ配線が直交するそれぞれの位置に前記コィル状部分が配置されることで前記第 1ループ配線と第 2ループ配線が電磁結合するように構成される複数の電磁結合部と、

前記第 1ループ配線群又は第 2ループ配線群の一方に接続され、該ループ配線群を駆動する駆動手段と、

前記第 1ループ配線群又は第 2ループ配線群の他方に接続され、該ループ配線群から前記電磁結合部の電磁結合の変化を検出する検出手段と、を具備することを特徴とする物体検出装置。

[2] 請求項 1に記載の物体検出装置において、前記第 1ループ配線のコイル状部分の大きさと第 2ループ配線のコィル状部分の大きさが、それぞれ異なることを特徴とする物体検出装置。

[3] 電磁誘導を用いて検出面上に載せられる導電体又は磁性体からなる被測定物体の形状や被測定物体からの距離を検出する物体検出装置であって、該装置は、

複数のコイル状部分をそれぞれ有する複数の第 1ループ配線が同一平面上に平行に配置される第 1ループ配線群と、複数の直線状の第 2ループ配線が同一平面上に平行に配置される第 2ループ配線群であって、該第 2ループ配線群は第 1ループ配線群と平行であり、前記複数の第 2ループ配線は複数の第 1ループ配線とそれぞれ直交する方向に配置される、第 2ループ配線群と、

電磁誘導を用いて検出面上に載せられる導電体又は磁性体からなる被測定物体の形状や被測定物体からの距離を検出する物体検出装置であって、該装置は、

複数の直線状の第 1ループ配線が同一平面上に平行に配置される第 1ループ配線群と、

複数の直線状の第 2ループ配線が同一平面上に平行に配置される第 2ループ配線群であって、該第 2ループ配線群は第 1ループ配線群と平行であり、前記複数の第 2ループ配線は複数の第 1ループ配線とそれぞれ直交する方向に配置される、第 2ループ配線群と、

前記第 1ループ配線と第 2ループ配線が直交するそれぞれの位置の近傍に複数の導電性板がそれぞれ配置されることで前記第 1ループ配線と第 2ループ配線が電磁結合するように構成される複数の電磁結合部と、前記第 1ループ配線群又は第 2ループ配線群の一方に接続され、該ループ配線群を駆動する駆動手段と、

[5] 請求項 4に記載の物体検出装置において、前記複数の導電性板は、隣り合う第 1ループ配線間の近傍で且つ隣り合う第 2ループ配線間の近傍に配置されることを特徴とする物体検出装置。

[6] 請求項 4に記載の物体検出装置において、前記複数の導電性板は、第 1ループ配線の近傍で且つ隣リ合う第 2ループ配線間の近傍、及び第 2ループ配線の近傍で且つ隣り合う第 1ループ配線間の近傍に配置されることを特徴とする物体検出装置。

[7] 請求項 4乃至請求項 6の何れかに記載の物体検出装置において、前記複数の導電性板は、前記第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群との距離が一定に固定されることを特徴とする物体検出装置。

[8] 請求項 4乃至請求項 6の何れかに記載の物体検出装置において、前記複数の導電性板は、弾性体を介して前記第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群の近傍に配置され、前記第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群との距離が前記複数の導電性板に加えられる圧力によリ変化することを特徴とする物体検出装置。

[9] 請求項 4乃至請求項 8の何れかに記載の物体検出装置において、前記複数の導電性板は、コイル形状であることを特徴とする物体検出装置。

[10] 請求項 1乃至請求項 9の何れかに記載の物体検出装置において、前記検出面上に被測定物体及びこれと異なる位置指示手段が載せられる場合に、前記検出手段は、第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群の一方からの出力信号が減衰したときには被測定物体の形状を検出し、増加したときには位置指示手段の指示位置を検出することを特徴とする物体検出装置。

[11 ] 請求項 1 0に記載の物体検出装置において、前記位置指示手段は特定の周波数に同調する同調回路を有し、前記駆動手段は前記特定の周波数で前記第

1ループ配線群及び第 2ループ配線群の他方を駆動することを特徴とする物体検出装置。

請求項 1 1に記載の物体検出装置において、前記検出面上に被測定物体、同調回路を有する位置指示手段、及び同調回路を有さない位置指示手段が載せられる場合に、

前記駆動手段は、第 1周波数及び第 2周波数で前記第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群の他方を駆動し、

前記同調回路は、第 2周波数に同調し、

前記検出手段は、第 1ループ配線群及び前記第 2ループ配線群の一方からの出力信号が、前記第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群の他方が第 1周波数で駆動されるときに減衰したときには被測定物体の形状を検出し増加したときには前記同調回路を有さない位置指示手段の指示位置を検出し、前記第 1ループ配線群及び第 2ループ配線群の他方が第 2周波数で駆動されるときの出力信号が第 1周波数で駆動されるときの出力信号より大きいときには前記同調回路を有する位置指示手段の指示位置を検出することを特徴とする物体検出装置。