專利名稱：檢測金屬物位置的金屬物檢測裝置及所用的矩陣傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器、用該傳感器檢測金屬物存在位置的金屬物檢測裝置及矩陣傳感器，特別涉及由若干發(fā)送線和若干接收線將檢測區(qū)域配置成矩陣狀而構(gòu)成的矩陣傳感器及用該傳感器檢測金屬物有無和存在位置的金屬物檢測裝置。
有時，需要在給定的區(qū)域，特別是在平面區(qū)域內(nèi)檢測出金屬物存在的位置。例如，在平面區(qū)域內(nèi)檢測出移動的金屬物的移動軌跡。另外，在某一區(qū)域內(nèi)存在金屬物時，有時需要檢測它的分布模式等。作為前者的例子，具體地說，是檢測游戲機中游戲執(zhí)行媒體的軌跡。
對游戲機說來，有時，需要在該游戲機中設(shè)定的特定空間內(nèi)使金屬物(例如金屬球)移動，并根據(jù)其移動的目的地決定是否中獎。典型的例子有彈子游戲機。在彈子游戲機中，使金屬球做成的彈子在設(shè)有很多障礙物的、夾在平行平面之間的空間內(nèi)作下落移動。
通常，彈子游戲機設(shè)有盤面、玻璃板和投射機構(gòu)。盤面構(gòu)成使彈子移動的空間;玻璃板與盤面保持一定間隔地復(fù)蓋住盤面;投射機構(gòu)用于將彈子投射到盤面與玻璃板隔成的空間內(nèi)。彈子游戲機的盤面是與鉛直方向平行地設(shè)置的。在盤面上設(shè)有若干個中獎孔和一個排出孔。彈子如果進入中獎孔再從盤面排出，則中獎。沒有進入中獎孔的彈子最后聚集在一起，經(jīng)排出孔從盤面排出。為了使沿盤面落下的彈子頻繁碰撞而在其運動方向產(chǎn)生擺動，在盤面上設(shè)了許多銷釘，這些銷釘?shù)拈L度與彈子的直徑相當，與盤面垂直地突出于盤面。這些銷釘分布在盤面上，它們使碰撞的彈子在其運動方向上不斷擺動，有時可將彈子導(dǎo)向中獎孔，有時使彈子偏離中獎孔。
但是，在配置多臺這種彈子游戲機的彈子房中，必須管理各個彈子游戲機中的中獎狀況。也就是說，必須發(fā)現(xiàn)彈子軌跡有偏離的機器或軌跡異常的機器，并進行更換、修理等。此外，在游戲進行過程中，也必須發(fā)現(xiàn)用磁鐵等吸引彈子的不正當行為。
作為用于該目的的金屬物檢測裝置，有特開平2-279186號發(fā)表的專利技術(shù)。該公報公開了彈子的檢測裝置。該檢測裝置具有由發(fā)送線圈行群和接收線圈群構(gòu)成的、稱為檢測矩陣的金屬傳感器。發(fā)送線圈行群是把開環(huán)狀的發(fā)送單元連續(xù)發(fā)送線圈列沿一個方向排列成多排而成的;接收線圈群是把與上述發(fā)送單元感應(yīng)耦合的開環(huán)狀接受單元連續(xù)的接收線圈列排列在與上述發(fā)送線圈行群交叉的方向上而形成的。金屬傳感器連接到管理裝置上，由管理裝置驅(qū)動，在發(fā)送單元與接收單元重疊的各部分。檢測金屬物是否存在。
該金屬傳感器安裝在復(fù)蓋彈子游戲機盤面的玻璃板上，從而可檢測出彈子游戲機盤面上的彈子的存在位置。
該金屬傳感器中，為了提高檢測精度，必須設(shè)置很多發(fā)送線圈列和接收線圈列。但是由于它們以開環(huán)狀構(gòu)成線圈，所以，構(gòu)造復(fù)雜，不能提高配線密度。
針對這一問題，本申請人在本申請的共同日本專利申請(特愿平2-244898號公報，特開平-122375號公報，1992年4月22日公開)的說明書中，提出了用發(fā)送線和接收線代替線圈列構(gòu)成傳感器的方案，即，把若干并列的折返狀發(fā)送線安裝在基板的一面，同時，把若干并列的折返狀接收線與上述發(fā)送線交叉地安裝在上述基板的另一面使與發(fā)送線產(chǎn)生磁耦合，構(gòu)成一個檢測矩陣。把對應(yīng)的發(fā)送線和接收線與管理裝置的發(fā)送電路和接收電路連接，使信號電流順次流過各發(fā)送線，從各接收線順次檢測由信號電流感應(yīng)的感應(yīng)電流，該檢測矩陣根據(jù)接收電路接收的感應(yīng)電流可以檢測出有無金屬物存在，同時，知道了流過信號電流的發(fā)送線與接收感應(yīng)電流的接收線的組合，就可以檢測出金屬物的位置。
在這樣的裝置中，為了提高檢測精度，必須設(shè)置多條發(fā)送線和接收線。這時，必須分別把上述發(fā)送線與發(fā)送電路連接，把接收線與接收電路連接。
以往，這種連接是在基板的端部，設(shè)置去路及回路的一對端子，并在其上設(shè)置與發(fā)送線數(shù)目相同的發(fā)送端子部，而在基板端部設(shè)置的同樣的一對端子上設(shè)置與接收線數(shù)目相同的接收端子部。發(fā)送線和接收線各自的輸入輸出端通過走線配線連接到對應(yīng)的發(fā)送端子部和接收端子部。在發(fā)送端子部和接收端子部上安裝著具有和連接的接線數(shù)目相同的插頭的連接器。發(fā)送電路和接收電路之間，由連接器和電纜連接。
在這樣的構(gòu)造中，如果配置多條發(fā)送線和接收線，則上述走線配線的數(shù)目及上述連接器的插頭的數(shù)目就很多。例如，當設(shè)有32根發(fā)送線時，發(fā)送端的走線配線數(shù)目將達64根，因此，將它們配置成平面時，所需要的面積就增大。同時，端子部的尺寸也增大。這樣，就產(chǎn)生了不能小型化的問題。針對這一問題，曾考慮過減小走線配線的線寬和端子部的端子寬度。但是，這樣一來，配線電阻將增大，信號電流的大小受到限制，用于提高檢測精度(耐噪音性)的發(fā)送電流增長也受到限制，從而，不能提高檢測精度。
本發(fā)明的目的是提供一種用于金屬物位置檢測的矩陣傳感器和使用該傳感器的金屬物檢測裝置。這種裝置減少了用于將發(fā)送線和接收線連接到對應(yīng)發(fā)送電路和接收電路中的走線配線的數(shù)目，從而，可以使裝置小型化，并能提高檢測精度。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個實施例提供了檢測區(qū)域具有較寬闊的平面狀的矩陣傳感器。另一個實施例提供了金屬物檢測裝置，該金屬物檢測裝置中設(shè)有上述矩陣傳感器和驅(qū)動該矩陣傳感器并進行金屬物的存在檢測和位置檢測的信號處理系統(tǒng)。
矩陣傳感器具有若干根發(fā)送線、若干根接收線和支承這些線的基板。各發(fā)送線和接收線由各自平行的去路和回路所構(gòu)成的一對導(dǎo)線構(gòu)成。該成對導(dǎo)線的去路和回路的一端互相連接，另一端為信號的輸入、輸出端。即在電學(xué)上具有折返狀構(gòu)造。這些發(fā)送線和接收線相互交叉地配置。具體地說，例如，發(fā)送線在行方向按一定間隔配置，接收線在列方向按一定間隔配置。這樣配置發(fā)送線和接收線后，檢測區(qū)域的各發(fā)送線與各接收線的交點即配置成矩陣狀。
信號處理系統(tǒng)包括發(fā)送電路、接收電路和信息處理裝置。發(fā)送電路對各發(fā)送線順次掃描，將發(fā)送信號送給各發(fā)送線;接收電路對各接收線順次掃描，順次接收各接收線的接收信號;信息處理裝置根據(jù)接收電路接收的信號判斷有無金屬，同時，根據(jù)表示發(fā)送電路中發(fā)送線掃描位置的信息和表示接收電路中接收線掃描位置的信息，檢測出金屬的位置。此外，在信息處理裝置中，通過隨時間積累的表示彈子存在位置的信息，就可以求得彈子的移動軌跡。
基板上具有用于連接發(fā)送電路的發(fā)送端子部、用于連接接收電路的接收端子部，以及發(fā)送線及接收線的配線區(qū)域，并且，在該區(qū)域以外還有連接發(fā)送線的輸入輸出端與發(fā)送端子部的發(fā)送線用走線配線、連接接收線的輸入輸出端與接收端子部的接收線用走線配線。
在發(fā)送用走線配線和接收用走線配線中，至少一方僅對各成對導(dǎo)線的去路用的輸入輸出端或回路用的輸入輸出端設(shè)有單獨的配線，而對另一個則用共用配線。
根據(jù)本發(fā)明的矩陣傳感器，用于把發(fā)送線或接收線與發(fā)送端子部或接收端子部連接起來的走線部分的導(dǎo)線數(shù)目，僅為現(xiàn)有技術(shù)中的一半。因此，如果把走線部分的線寬保護得和以往技術(shù)一樣，則可顯著減小該走線部分的配置面積，從而可以使得矩陣傳感器實現(xiàn)小型化并降低成本。
另外，即使走線部分的配置面積與現(xiàn)有技術(shù)中的一樣或稍小一些，由于可以顯著增大走線部分的線寬，所以，能使發(fā)送電流增加，提高檢測靈敏度(耐噪音性)。
圖1是表示發(fā)送線及其走線部分的正面圖。
圖2是發(fā)送端走線基板的整體正面圖。
圖3是表示發(fā)送端走線基板下面屏蔽層的正面圖。
圖4是表示發(fā)送端走線基板的基板本體正面圖。
圖5是表示發(fā)送端走線基板的上側(cè)屏蔽層的正面圖。
圖6是將彈子游戲機和矩陣傳感器分解表示的立體圖。
圖7是彈子游戲機盤面的側(cè)剖面圖。
圖8是矩陣傳感器的正面圖。
圖9是矩陣傳感器的概略構(gòu)造圖。
圖10是發(fā)送和接收板的發(fā)送電路的方框圖。
圖11是表示通道轉(zhuǎn)換邏輯的主要部分的方框圖。
圖12是發(fā)送和接收板的接收電路的方框圖。
圖13是控制板的接收和發(fā)送電路的方框圖。
圖14是矩陣傳感器的掃描流程圖。
圖15是表示本發(fā)明矩陣傳感器的性能數(shù)據(jù)的曲線圖。
圖16是表示沒有本發(fā)明特征的矩陣傳感器的性能數(shù)據(jù)的曲線圖。
以下，參照


本發(fā)明的一個實施例。
在說明實施例之前，先參照附圖6介紹一下可采用本發(fā)明實施例的彈子游戲機。
圖6所示的彈子游戲機，設(shè)有盤面11、表面玻璃體16和投射機構(gòu)。盤面11用于構(gòu)成使彈子移動的空間;表面玻璃體16距盤面11一定間隔蓋住盤面11;投射機構(gòu)用于將彈子投射到由盤面11和玻璃體16隔成的空間內(nèi)。彈子游戲機的盤面11平行于鉛直方向。
在盤面11上設(shè)有導(dǎo)向軌12。導(dǎo)向軌12的內(nèi)側(cè)，是盤面11的游戲區(qū)。導(dǎo)向軌12使由投射機構(gòu)打入的彈子沿著該導(dǎo)向軌被引導(dǎo)，將彈子送往游戲區(qū)的鉛直方向的上方位置(上游部)。
在該游戲區(qū)內(nèi)，設(shè)有若干個中獎孔14a、實現(xiàn)特別中將狀態(tài)的中獎作用物裝置14b和一個排出孔15。彈子進入中獎孔14a后從盤面11排出，則中獎;中獎作用物裝置14b設(shè)在上游部到下游部之間的盤面中央部位;未進入中獎孔14a的彈子最后聚集在一起，由排出孔15從盤面11排出。每當彈子進入特定的中獎孔14a時，中獎作用物裝置14b的狀態(tài)發(fā)生改變，當確定某一條件時，就使許多彈子作為獎品從該裝置排出，例如，配置投幣式自動售貨機那樣的滾筒，每次中獎時使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)，當預(yù)定的圖案齊全時，則成為特別的中獎狀態(tài)，并排出許多彈子。
此外，如圖7所示，在盤面11的游戲區(qū)內(nèi)設(shè)有許多與盤面11垂直的、長度相當于彈子B直徑的銷釘13。這些銷釘13在盤面11上的分布配置，使得沿盤面11落下的彈子B頻繁地碰撞，并在其運動方向上擺動。
在彈子游戲機10的前面，設(shè)有打出彈子用的打出手柄33和接受作為獎品而出來的彈子的接收盤34。該手柄33是上述投射機構(gòu)的一部分。
如圖7所示，復(fù)蓋盤面11的前面玻璃是由沿彈子游戲機10盤面11的表面玻璃體16和內(nèi)側(cè)玻璃體17構(gòu)成的雙重構(gòu)造。內(nèi)側(cè)玻璃體17由基板17a和粘接在基板17a兩面的表面玻璃17b、17c構(gòu)成。
下面，參照

本發(fā)明金屬物檢測裝置的實施例。
如圖9所示，本實施例的金屬物檢測裝置由檢測區(qū)域具有寬闊平面的、起金屬傳感器作用的矩陣傳感器20和信號處理系統(tǒng)170構(gòu)成。此信號處理系統(tǒng)20驅(qū)動該矩陣傳感器20并檢測金屬物的存在及其位置。
如圖8所示，矩陣傳感器20具有若干根發(fā)送線22、若干根接收線26及支承這些線的基板。如圖1所示，發(fā)送線22由具有平行的去路62a和回路62b的一對導(dǎo)線62構(gòu)成。圖中雖然未示出，但是，接收線26同樣也由一對導(dǎo)線62構(gòu)成。在本實施例中，該導(dǎo)線62由例如聚氨脂絕緣包覆的銅線構(gòu)成。成對導(dǎo)線62的去路和回路在一端相連接，另一端為信號的輸入輸出端。
這些發(fā)送線22和接收線26相互交叉地配置。具體地說，例如，發(fā)送線22沿行的方向按一定間隔配置，接收線26沿列的方向按一定間隔配置。將發(fā)送線22和接收線26這樣配置后，檢測區(qū)域的各發(fā)送線22和各接收線26的交點便構(gòu)成矩陣狀。另外，行方向和列方向的配置是任意的，不論使哪一方為行都可以。
信號處理系統(tǒng)170包括用于驅(qū)動矩陣傳感器20的具有接收和發(fā)送功能的發(fā)送接收板171和具有信號處理功能的控制板172?？刂瓢?72控制發(fā)送/接收板171接收檢測信號，并據(jù)此判斷有無金屬物，同時對已測知的金屬物的位置進行檢測處理。
如后所述，發(fā)送/接收板171具有發(fā)送電路40(見圖10)和接收電路50(見圖12)。發(fā)送電路40對各發(fā)送線22順次掃描，把發(fā)送信號傳送到各發(fā)送線22。接收電路50順次掃描各接收線26，順次接收各接收線的接收信號?？刂瓢?72根據(jù)接收電路50的接收信號判斷有無金屬，同時，根據(jù)表示發(fā)送電路40中發(fā)送線掃描位置的信息和表示接收電路50中接收線掃描位置的信息，檢測出已測知的金屬的位置。另外，控制板172通過隨時間積累彈子存在位置的信息，便可以求得彈子的移動軌跡。并且根據(jù)該移動軌跡可以知道該彈子游戲機的特性。同時可以檢測出異常軌跡，從而可以判斷是否有不正當行為發(fā)生。
下面，再詳細說明矩陣傳感器。
如圖7所示，矩軌傳感器20在復(fù)蓋盤面11的兩塊玻璃體中位于內(nèi)側(cè)，即盤面?zhèn)?，的?nèi)側(cè)玻璃體17上形成平面狀，因此，它設(shè)在表面玻璃體16與盤面11之間。
如圖8所示，矩陣傳感器20中，若干根發(fā)送線22并列在一個方向，配置安裝在內(nèi)側(cè)玻璃體17的玻璃基板17a的一面(表面一側(cè))。各發(fā)送線22在玻璃基板17a的端部彎折成呈U形的平行折返狀，配置在玻璃基板17a上。
若干根接收線26同樣也并列在一個方向上，配置安裝在內(nèi)側(cè)玻璃體17的玻璃基板17a的背面(盤面11一側(cè))。各接收線26在玻璃基板17a的端部彎折成呈U形的平行折返狀，配置在玻璃基板17a上。作為這些發(fā)送線22和接收線26的連接部的發(fā)送端子部23和接收端子部27按照安裝到彈子游戲機上時的上下關(guān)系，集中配置在內(nèi)側(cè)玻璃體17的下端。
為了使各接收線26與各發(fā)送線22產(chǎn)生電磁耦合，即，使各接收線26位于與發(fā)送線22的磁通交鏈的位置，將各接收線26配置在與發(fā)送線22所在面成直角交叉的方向。以內(nèi)側(cè)玻璃體17為基板的各發(fā)送線22和各接收線26構(gòu)成平面狀的矩陣傳感器20。
如圖8所示，由交叉的各發(fā)送線22和各接收線26圍成的各正方形包圍部分(檢測位置)形成檢測金屬物(本實施例中是檢測彈子)的檢測單元20a，20a……。
內(nèi)側(cè)玻璃體17是例如具有長a為367mm±10mm，寬b為367mm±10mm、厚度為3～3.5mm的正方形玻璃基板。表面玻璃17b、17c的長度比玻璃基板17a短，玻璃基板17a的下端露出。
內(nèi)側(cè)玻璃體17是這樣構(gòu)成的用透明粘接劑層將發(fā)送線22粘貼在玻璃基板17a的一面，其上再用透明粘接劑層粘貼上表面玻璃17c。另外，用透明粘接劑層將接收線26粘貼在玻璃基板17a的另一面，其上再用透明粘接劑層粘貼上表面玻璃17c。
如圖8所示，在玻璃基板17a的一面左端部設(shè)有折返基板19a，右端部設(shè)有L形的發(fā)送側(cè)走線基板19b。在玻璃基板17a另一面的上端部設(shè)有折返基板29a，下端部設(shè)有走線基板29b。
如圖1和圖8所示，發(fā)送線22由在折返基板19a上形成的折返部61和用焊錫63連接在這些折返部61上的導(dǎo)線62a、62b構(gòu)成。發(fā)送線22的輸入輸出端通過走線配線連接到發(fā)送端子部23上。發(fā)送線22的一端，即導(dǎo)線62a的一端，通過在發(fā)送側(cè)走線基板19b上形成的走線部64連接到發(fā)送端子部23的輸出端子23a。該發(fā)送線22的另一端，即導(dǎo)線62b的一端，通過復(fù)蓋發(fā)送端走線基板19b表面的屏蔽層230。連接到發(fā)送端23的共用端子23b上。走線部64是單獨配線，屏蔽層230是共用配線。它們形成走線配線。
發(fā)送端走線基板19b，是由圖5所示的表面?zhèn)绕帘螌?30和圖3所示的下面?zhèn)绕帘螌?10夾住圖4所示的絕緣基板220而構(gòu)成的。各層通過作為絕緣層的粘接劑貼在一起。這樣，絕緣基板220被兩個屏蔽層210、230夾住，形成積層狀態(tài)。這里，屏蔽層210、230是分別由導(dǎo)體片構(gòu)成的。另外，屏蔽層210、230也可以在絕緣片上形成導(dǎo)體層而構(gòu)成。
如圖4所示，在絕緣基板220的表面，形成導(dǎo)電體結(jié)構(gòu)221，該導(dǎo)電體結(jié)構(gòu)221構(gòu)成上述走線部64和發(fā)送端子部23。在各走線部64的一端，設(shè)有接線端64a，該接線端64a配設(shè)在與上述發(fā)送線22的導(dǎo)線62a對應(yīng)的位置上。各走線部64的另一端成為構(gòu)成上述發(fā)送端子部23的32個輸出端子23a。在發(fā)送端子部23上形成共用端子23b，該共用端子23b具有形成在絕緣基板220表面上的導(dǎo)通片222，通過它與屏蔽屏230導(dǎo)通。
在上面?zhèn)鹊钠帘螌?30上形成接續(xù)器231，該接續(xù)器231位于與上述發(fā)送線22的另一端對應(yīng)的位置上。如圖2所示，各發(fā)送線22的另一端的導(dǎo)線62用錫焊焊接在該接續(xù)器231上，以此可使各發(fā)送線22的另一端與屏蔽層230導(dǎo)通，另外，通過上述導(dǎo)通片222連接到共用端子23b上。這里，輸出端子23a分別連接到后述的發(fā)送電路40的32個推拉輸出電路(totempole)激勵器45的輸出端上，共用端子23b連接到發(fā)送電路40的共用側(cè)(COM)上(見圖10)。
如圖8所示，接收線26由在折返基板29a上形成的各折返部61和用錫焊接在這些折返部61上的導(dǎo)線62a、62b構(gòu)成，其下端部通過在走線基板29b上形成的各走線部64等連接到接收端子部27，走線基板29b粘接在玻璃基板17a另一面的下端。
在該接收端子部27上，還有連接到后述接收電路50的CT變壓器51的輸入端子和連接到接收電路50的共用側(cè)(COM)的共用端子。因此，必須將接收線26的兩端分別接到這些端子上，但是，這些連接也可以全部由走線部64進行，或者，也可以象上述發(fā)送線22那樣，通過走線基板29b的屏蔽層，一齊連接到共用端子。
為了不耀眼，各導(dǎo)線62a、62b的表面為進行了去光澤處理的黑色，防止光的反射。
適合于通常的彈子游戲機10的矩軌傳感器20的是發(fā)送線22為32行，接收線26為列，檢測單元20a的個數(shù)總計為1024個。本實施例給出的是發(fā)送線22為32行，接收線26為32列的情況。在圖8中，省略了外側(cè)以外的結(jié)構(gòu)。
構(gòu)成發(fā)送線22、接收線26的導(dǎo)線的粗細，設(shè)定在25μm～30μm較為適宜。在本實施例中，如圖8所示，發(fā)送端子部23和接收端子部27的整體寬度c、d分別為126mm，發(fā)送端折返基板19a和發(fā)送端走線基板19b的縱向伸出部分的寬度e、f分別為10mm以下。發(fā)送端子部23和接收端子部27的每根寬度分別為1.5mm。
矩陣傳感器20在位于玻璃基板17a的下端部設(shè)置有連接器安裝板66。該連接器安裝板66從兩側(cè)夾住玻璃基板17a的下端，整體地固定在內(nèi)側(cè)玻璃體17上。該連接器安裝板66用塑料或不銹鋼制造，在內(nèi)側(cè)玻璃體17的寬度方向向下方延伸，位于矩陣傳感器20的內(nèi)側(cè)玻璃體17的延長面上。
如圖8所示，在連接器安裝板66上位于與發(fā)送端子部23及接收端子部27相對應(yīng)的位置上固定著發(fā)送連接器67a和接收連接器67b，上述發(fā)送端子部23和接收端子部27和各個端子通過這些連接器連接到對應(yīng)的發(fā)送電路49和接收電路50上。
連接器安裝板66上設(shè)有發(fā)送連接器67a和接收連接器67b的位置是最厚的部分。發(fā)送連接器67a和接收連接器67b是低背型的，連接器安裝板66最厚部分的厚度與矩陣傳感器20的內(nèi)側(cè)玻璃體17的厚度相同或者稍薄一些。
在該連接器安裝板66的表面玻璃體16上配置有分別與發(fā)送連接器67a和接收連接器67b連接的發(fā)送/接收板171(見圖9)。發(fā)送/接收板171上設(shè)有發(fā)送電路40(見圖10)、接收電路50(見圖12)和接合接續(xù)器(圖中未示出)。發(fā)送電路40向矩陣傳感器20的若干條送信線22發(fā)送信號;接收電路50從若干條接收線26接收信號，接合連接器分別與發(fā)送連接器67a和接收連接器67b連接。
這里，接合連接器通過與發(fā)送連接器67a和接收連接器67b對應(yīng)地連接，將發(fā)送端子部23連接到發(fā)送電路40上，將接收端子部27連接到接收電路50上。
下面，說明進行矩陣傳感器20的信號處理的信號處理系統(tǒng)。
如圖9所示，矩陣傳感器20處于控制板172的控制下。該控制板172隔著發(fā)送/接收板171與矩陣傳感器20公開地配置著?？刂瓢?72上設(shè)有信息處理裝置30(圖13所示)，由通信線路179可實現(xiàn)通信?？刂瓢?72上還有用于信息處理裝置30從磁卡173讀入監(jiān)視點的接口176。信息處理裝置30雖然圖中未示出，但是它至少具有中央處理單元(CPU)和用來貯存此程序及數(shù)據(jù)的存貯器。
磁卡173是能插入接口176和從接口176拔出的監(jiān)視存儲器的存儲磁卡，它能讀出并存貯彈子的監(jiān)視點。磁卡173把設(shè)在彈子游戲機10盤面11上的中獎孔14a、14b……及被投射到游戲區(qū)域的彈子的位置、排出孔15的位置等的數(shù)據(jù)以及進入中獎孔14a、14a……及排出孔15的彈子的檢測算法等作為監(jiān)視數(shù)據(jù)記錄下來。裝配在磁卡上的存儲器可以采用RAM、掩膜ROM、EPROM、單步(oneshot)ROM等。
連接在控制板172上的存儲裝置174，是記錄彈子游戲機10的盤面11與內(nèi)側(cè)玻璃體17之間運動的彈子軌跡的裝置。該存儲裝置174，例如可以由硬盤存儲裝置構(gòu)成。該存儲裝置174記錄的數(shù)據(jù)輸給帶有分析彈子軌跡軟件的計算機175進行運算處理后，可以得到在彈子游藝場所需要的數(shù)據(jù)。
上述發(fā)送電路40是將指定頻率的信號順次發(fā)送給各發(fā)送線22的電路。上述接收電路50是與發(fā)送電路同步地從各接收線26中順次接收信號的電路。由發(fā)送電路40向發(fā)送線22發(fā)送的電壓波形最好是以頻率1～1.3MHz的OV為中心的連續(xù)正弦波。
如圖10所示，發(fā)送電路40由發(fā)送連接器41、與發(fā)送連接器41連接的放大器42和通道轉(zhuǎn)換邏輯電路43、與放大器42及通道轉(zhuǎn)換邏輯電路43連接的模擬多路轉(zhuǎn)換器44和32個PNP+NPN的推拉輸出電路激勵器45構(gòu)成。該32個激勵器45與模擬多路轉(zhuǎn)換器44連接并通過上述發(fā)送連接器67a分別連接到上述32個電路的發(fā)送線22的一端。
如圖11所示，通道轉(zhuǎn)換邏輯電路43具有計數(shù)器IC43，通過時鐘脈沖用和復(fù)位用的二條控制線而動作。具體地說，后述的通道轉(zhuǎn)換邏輯電路54產(chǎn)生的模擬多路轉(zhuǎn)換器52的轉(zhuǎn)換在一次定時中順次轉(zhuǎn)換模擬多路轉(zhuǎn)換器44的連接狀態(tài)，是和通道轉(zhuǎn)換邏輯電路54同步動作的。
如圖12所示，接收電路50由通過接收連接器67a分別連接到上述32個電路的接收線26上的32個CT(電流變換器)51、與CT51連接的模擬多路轉(zhuǎn)換器52、與模擬多路轉(zhuǎn)換器52連接的放大器53及通道轉(zhuǎn)換邏輯電路54，與放大器53及通道轉(zhuǎn)換邏輯電路54相連接的接收連接器55構(gòu)成。因此，接收電路50通過各CT51從各接收線26接收信號。
CT51使各接收線26與模擬多路轉(zhuǎn)換器52絕緣，同時將來自各接收線26的信號電路變換為10倍的大小。模擬多路轉(zhuǎn)換器52根據(jù)通道轉(zhuǎn)換邏輯電路54的指令順次接收各CT51的信號。放大器53將來自模擬多路轉(zhuǎn)換器52的信號放大。
通道轉(zhuǎn)換邏輯電路54和發(fā)送電路40的通道轉(zhuǎn)換邏輯電路43的元件相同。這時，在由程序控制電路47輸出的時鐘信號決定的每一掃描周期，使模擬多路轉(zhuǎn)換器52的輸入轉(zhuǎn)換狀態(tài)發(fā)生變化。
如圖13所示，控制板172具有信息處理裝置30，其發(fā)送端有程序控制電路47、帶通濾波器48和放大器49。程序控制電路47根據(jù)通過CPU連接器46從信息處理裝置30輸入的開始信號輸出發(fā)送時鐘脈沖;帶通濾波器48接收到該發(fā)送時鐘脈沖后，輸出發(fā)送信號;放大器49將該發(fā)送信號放大后，傳送給發(fā)送連接器41。
控制板172的接收端有放大來自接收連接器55的接收信號的放大器71、接受放大信號的帶通濾波器72、接受帶通濾波器72的接收信號的全波整流/放大器73、接受全波整流/放大器73的接收信號的2級低通濾波器74a、74b和A/D轉(zhuǎn)換器75及雙向RAM76。A/D轉(zhuǎn)換器接受低通濾波器74b的接收信號，并根據(jù)程序控制電路47的控制將該接收信號變換為數(shù)字數(shù)據(jù)后輸出;雙向RAM76根據(jù)程序控制電路47的控制，讀入該數(shù)字數(shù)據(jù)，并根據(jù)CD連接器46的讀出信號、通過CPU連接器46將該數(shù)據(jù)傳送給信息處理裝置30。
此外，控制板172還具有電源裝置77。雙向RAM76的容量為2048比特。
信息處理裝置30讀入磁卡173的監(jiān)視區(qū)域數(shù)據(jù)，同時讀入雙向RAM76的反應(yīng)數(shù)據(jù)Z，并將反應(yīng)數(shù)據(jù)Z與彈子的監(jiān)視區(qū)域數(shù)據(jù)進行對應(yīng)來監(jiān)視彈子。
下面，說明本實施例的作用。
信息處理裝置30的地址信號及控制信號通過CPU連接器46輸出，處理過程的流程圖示于圖14。從信息處理裝置30向程序控制電路47傳送開始信號時，程序控制電路47根據(jù)所需的時鐘脈沖頻率對16MHz的原振時鐘脈沖進行分頻，產(chǎn)生發(fā)送時鐘脈沖并輸出。程序控制電路47輸出的發(fā)送時鐘脈沖，經(jīng)帶通濾波器48從數(shù)字信號變?yōu)槟M信號并進行波形整形后，由放大器49放大，并傳送到發(fā)送連接器41。
發(fā)送信號在發(fā)送電路40中由放大器42放大。模擬多路轉(zhuǎn)換器44在由通道轉(zhuǎn)換邏輯電路43轉(zhuǎn)換的通道中，順次使推拉輸出電路激勵器45動作，從而，推拉輸出電路激勵器45將放大器42放大的信號順次輸給發(fā)送線22(步驟91)。
于是，在與發(fā)送信號的發(fā)送線22交叉的各接收線26中，由于電磁感應(yīng)而產(chǎn)生電動勢。這時，當金屬彈子接近檢測單元20a時，在彈子上，就會在抵消發(fā)送線22產(chǎn)生的磁通方向上產(chǎn)生的渦流。因此，由于該渦流的影響，在該檢測單元20a上接收線26的電動勢(感應(yīng)電流)的大小將發(fā)生變化。
在接收端，接收電路50在程序控制電路47的控制下，與發(fā)送電路40同步地通過各CT51接收各接收線26的信號。如圖12所示，在若干接收線26上產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小由CT51變換了10倍。由于利用CT51進行變換，所以，不需要增大接收端放大器的放大倍數(shù)。CT51使構(gòu)成金屬傳感器的矩陣傳感器20的各接收線26與接收電路50的模擬多路轉(zhuǎn)換器52絕緣，防止噪音從彈子游戲機10進入接收電路50。
模擬多路轉(zhuǎn)換器52利用通道轉(zhuǎn)換邏輯電路54轉(zhuǎn)換經(jīng)過CT51的各接收線26的信號，并順次輸出。模擬多路轉(zhuǎn)換器52輸出的信號由放大器53放大100倍(步驟92)。
接收信號經(jīng)過接收連接器55、放大器71、帶通濾波器72，進行放大和檢波。帶通濾波器72輸出的接收信號為模擬信號，該模擬信號由全波整流/放大器73進行波形整形。該全波整流/放大器73輸出的信號由低通濾波器74a、74b進行積分處理后求平均。
接著，接收信號被傳送到A/D轉(zhuǎn)換器75。A/D轉(zhuǎn)換器75，例如以12比特等指定的比特單位，將接收線26的信號變換為數(shù)字信號，根據(jù)程序控制電路47的控制，輸出變換后的信號(檢測數(shù)據(jù))記錄到雙向RAM76上(步驟93)。
即，雙向RAM76根據(jù)程序控制電路47的寫入信號，與信息處理裝置30的動作無關(guān)地記錄檢測數(shù)據(jù)后，在由程序控制電路47輸出的時鐘脈沖信號決定的每一掃描周期(例如每一時鐘脈沖)內(nèi)，將地址加一(步驟94)，將檢測數(shù)據(jù)記錄在因每個檢測單元20a而異的地址上。
以上的動作在每一個上述掃描周期內(nèi)反復(fù)進行。即，在上述每一個掃描周期，接收電路50的模擬多路轉(zhuǎn)換器52轉(zhuǎn)換各接收線26的信號(步驟95)，對于32條接收線26進行32次上述動作。當上述動作一完(步驟96)，發(fā)送電路40的模擬多路轉(zhuǎn)換器44就切換發(fā)送線22(步驟97)，再反復(fù)32次同樣的處理，對于各檢測單元20a的檢測數(shù)據(jù)，順次與檢測單元20a進行對應(yīng)并記錄到雙向RAM76的不同地址內(nèi)。
因此，信息數(shù)據(jù)裝置30通過讀出記錄在雙向RAM76內(nèi)的檢測數(shù)據(jù)，便可隨時根據(jù)任意的檢索條件判斷彈子何時處在何位置，與上述檢測信號處理動作無關(guān)。
為此，信息處理裝置30根據(jù)需要讀入根據(jù)讀出開始信號記錄在雙向RAM76內(nèi)的上述檢測數(shù)據(jù)，進行運算處理，將檢測數(shù)據(jù)與存儲在磁卡173內(nèi)的彈子監(jiān)視數(shù)據(jù)進行對應(yīng)，便可監(jiān)視彈子。
使用本實施例的矩陣傳感器時，與共用端連接的發(fā)送線22的另一端，分別連接到夾住各走線部64的屏蔽層上，通過該屏蔽層，整體地連接到發(fā)送端子部23的共用端子上。因此，走線部64的線數(shù)等于各發(fā)送線22的數(shù)量(本實施例中是32根)，是現(xiàn)有技術(shù)中(64根)的一半。同樣，接收線26的另一端，也分別連接到夾住各走線部64的屏蔽層上，通過該屏蔽層，整體地連接到接收端子27的共用端子上。因此，走線部64的線數(shù)等于接收線26的數(shù)量(本實施例中是32根)，是現(xiàn)有技術(shù)中(64根)的一半。
因此，如果保持走線部64的線寬與現(xiàn)有技術(shù)中的相同，則可顯著減小該走線部64的配置面積(引線基板的大小)，從而，可金屬傳感器的檢測部(矩陣傳感器20)實現(xiàn)小型化并降低造價。
如果把走線部64的配置面積做成與現(xiàn)有技術(shù)中的相同或稍小一些，則可顯著增大走線部64的線寬。例如，絕緣寬度減半的話，走線部的線寬不只是可以增大的2倍，最大可以增大為大約3倍。因此，使發(fā)送電流增加，從而可以提高檢測靈敏度(耐噪音性)。
以下，參照圖15和圖16所示的曲線，說明表示提高該檢測錄敏度(耐噪音性)的效果的實驗結(jié)果。
圖15、16所示的曲線，橫軸表示彈子在其檢測位置時和不在其檢測位置時上述A/D轉(zhuǎn)換器75輸出值之差，縱軸表示彈子與矩陣傳感器20的距離(彈子的高度)。圖中給出了第16根發(fā)送線22分別與第2、9、16、23、30根接收線26(圖中用R×2～30表示)交叉的檢測位置的數(shù)據(jù)。
圖16是具有2倍于發(fā)送線數(shù)的走線配線的矩陣傳感器的數(shù)據(jù)(發(fā)送線的走線部的線寬為0.125mm)。這種情況下，隨著彈子高度的增大，幾乎全部檢測位置都進入了不能判斷的區(qū)域，圖中用虛線表示。尤其是第2根發(fā)送線R×2，只要彈子高度提高很小一點，就會進入不能判斷區(qū)域。所謂不能判斷區(qū)域，就是由于噪音或信號波動等影響，盡管實際上不存在彈子，但是，A/D轉(zhuǎn)換器75的輸出值也表現(xiàn)出微小的變化值的區(qū)域。
圖15是給應(yīng)用本發(fā)明的矩陣傳感器(發(fā)送線的走線部的線寬為0.35mm)加上和上述圖16相同的發(fā)送電壓的情況。但是，由于走線部的電阻減少，電流增大了，即使彈子的高度增大，幾乎全部檢測位置都不會進入不能判斷區(qū)域。即使對于第2根發(fā)送線R×2也有顯著的改進。彈子高度很高時也不進入不能判斷區(qū)域。
此外，在上述實施例中，例舉了通過走線基板上面的屏蔽層230、整體地連接共用端的例子，但是，也可以通過下面的屏蔽層210整體地連接。
本發(fā)明的矩陣傳感器，用以將發(fā)送或接受線連接到發(fā)送端子部或接收端子部的走線部的線數(shù)是現(xiàn)有技術(shù)中的一半。因此，如果保持走線部的線寬和現(xiàn)有技術(shù)中的相同，則可顯著減少該走線部的配置面積，從而可以實現(xiàn)金屬傳感器的小型化和降低造價。
如果把走線部的配置面積設(shè)置成與現(xiàn)有技術(shù)中的相同或稍小一些，則可顯著增大走線部的線寬，從而可以使發(fā)送電流增加;提高檢測靈敏度(耐噪音性)。
權(quán)利要求
1.一種金屬物檢測裝置，具有寬闊的平面狀檢測區(qū)域，設(shè)有矩陣傳感器和驅(qū)動該矩陣傳感器并進行金屬物的存在及位置檢測的信號處理系統(tǒng)；該矩陣傳感器有若于根并列的發(fā)送線、若干根并列的接收線，和支承這些線的基板，所述若干根并列的發(fā)送線與若干根并列的接收線互相交叉地設(shè)置在基板上，其交叉點排列成矩陣狀，其特征在于信號處理系統(tǒng)包括對各發(fā)送線順次掃描并將發(fā)送信號發(fā)送給各發(fā)送線的發(fā)送電路、對各接收線順次掃描并順次接收各接收線的接收信號的接收電路、在根據(jù)接收電路的信號判斷有無金屬的同時根據(jù)表示發(fā)送電路中發(fā)送線掃描位置的信息和表示接收電路中接收線掃描位置的信息檢測已測知的金屬的位置的信號處理裝置；各發(fā)送線和各接收線分別由具有平行的去路和回路的一對導(dǎo)線構(gòu)成；各對導(dǎo)線的去路和回路的一端相連接，另一端為信號的輸入輸出端；基板上有與發(fā)送電路連接用的發(fā)送端子部、與接收電路連接用的接收端子部、發(fā)送線及接收線的配置區(qū)域，并且，在該區(qū)域以外的部分，有連接發(fā)送線輸入輸出端與發(fā)送端子部的發(fā)送線用走線配線，還有連結(jié)接收線輸入輸出端與接收端子部的接收線用走線配線；在發(fā)送用走線配線和接收用走線配線中，至少一方僅對各對導(dǎo)線的去路用或回路用輸入輸出端單獨設(shè)置配線，對另一個則使用共用配線。
2.按權(quán)利要求1所述的金屬物檢測裝置，其特征在于單獨的配線上通過絕緣物復(fù)蓋著屏蔽層。
3.按權(quán)利要求2所述的金屬物檢測裝置，其特征在于屏蔽層是由導(dǎo)體構(gòu)成的。
4.按權(quán)利要求3所述的金屬物檢測裝置，其特征在于屏蔽層不與單獨的配線連接，與導(dǎo)線的輸入輸出端連接，構(gòu)成共用配線。
5.一種用于檢測金屬物的矩陣傳感器，有若干根并列的發(fā)送線、若干根并列的接收線及支承這些線的基板;這些并列的發(fā)送線與并列的接收線相互交叉地設(shè)置在基板上，其交叉點排列成矩陣狀，當發(fā)送信號從外部驅(qū)動電路供給到發(fā)送線上時，就會從與發(fā)送線交叉的接收線輸出感應(yīng)電流，這種金屬物檢測用的矩陣傳感器的特征在于各發(fā)送線和各接收線分別由具有平行的去路和回路的一對導(dǎo)線構(gòu)成;各對導(dǎo)線的去路的回路的一端相連接，另一端為信號的輸入輸出端;基板上有與外部驅(qū)動電路連接用的發(fā)送端子部及接收端子部和發(fā)送線及接收線的配線區(qū)域，在該區(qū)域以外的部分，有連接發(fā)送線輸入輸出端與發(fā)送端子部的發(fā)送線用走線配線和連接接收線輸入輸出端與接收端子部的接收線用走線配線;在發(fā)送用走線配線及接收用走線配線中，至少一方僅對于各對導(dǎo)線的去路用或回路用輸入輸出端單獨設(shè)置配線，而另一個則使用共用配線。
6.按權(quán)利要求5所述的矩陣傳感器，其特征在于基板上還有走線配線用的基板，該走線配線用的基板有單獨的配線和共用的配線。
7.按權(quán)利要求6所述的矩陣傳感器，其特征在于走線配線用的基板有絕緣基板和在該絕緣基板的兩面分別通過絕緣物重疊的屏蔽層，單獨的配線設(shè)置在該絕緣基板上。
8.按權(quán)利要求7所述的矩陣傳感器，其特征在于屏蔽層是由導(dǎo)體構(gòu)成的。
9.按權(quán)利要求8所述的矩陣傳感器，其特征在于屏蔽層不與單獨的配線連接，而與導(dǎo)線的輸入輸出端連接，構(gòu)成共用配線。
10.按權(quán)利要求5所述的矩陣傳感器，其特征在于發(fā)送線與接收線垂直相交地設(shè)置著。
11.按權(quán)利要求10所述的矩陣傳感器，其特征在于發(fā)送端子部及接收端子部沿著發(fā)送線或接收線的長度方向并排設(shè)置在基板的邊緣部分。
12.按權(quán)利要求11所述的矩陣傳感器，其特征在于發(fā)送和接收線中的共用配線至少設(shè)置在其長度方向與發(fā)送端子部及接收端子部的并排方向垂直的方向上。
13.按權(quán)利要求12所述的矩陣傳感器，其特征在于發(fā)送端子部和接收端子部設(shè)在基板的不同面上。
全文摘要
設(shè)有矩陣傳感器(20)和驅(qū)動該矩陣傳感器的信號處理系統(tǒng)的金屬物檢測裝置。矩陣傳感器具有分別沿行和列配置，由一對導(dǎo)線(62)構(gòu)成的若干根發(fā)送線(22)和接收線(26)以及支承這些線的基板(17)。該成對導(dǎo)線的一端相連接，另一端為信號輸入輸出端?；迳嫌邪l(fā)送端子部(23)及接收端子部(27)和發(fā)送線及接收線的配線區(qū)域。在發(fā)送和接收用配線中，至少一方僅對各對導(dǎo)線的去路或回路用輸入輸出端單獨設(shè)置配線，另一個則使用共用配線。
文檔編號A63F7/02GK1077535SQ9310462
公開日1993年10月20日 申請日期1993年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月16日
發(fā)明者武本孝俊, 川島一成, 半田繁 申請人:株式會社愛司電研