JP2000065597A

JP2000065597A - 誘導型リニアスケ―ル

Info

Publication number: JP2000065597A
Application number: JP10343589A
Authority: JP
Inventors: Nils Ingvar Andermo; イングバールアンダーモニルス; Karl G Masreliez; カールジーマスレリーツ
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 2000-03-03
Also published as: US6049204A

Abstract

(57)【要約】【課題】改良されたコンパクトな巻線構成を用いて、
無駄なオフセット成分がなく、外部磁界の影響も受け
ず、且つ格別の製造や回路精度を要せず高分解能の位置
測定を可能とする高精度の誘導電流型位置トランスジュ
ーサを備えた誘導型リニアスケールを提供する。【解決手段】位置トランスジューサを備えた誘導型リ
ニアスケール２００は、磁束結合ループ２４４，２４６
が形成されたスケールと、送信巻線２６２Ａ，２６２Ｂ
と受信巻線２６６，２６８とが形成された読取りヘッド
２３０とを有する。送信巻線２６２Ａ，２６２Ｂが発生
する一次磁界は磁束結合ループ２４４，２４６の第１の
ループ部分２４８，２５４に結合し、第２のループ部分
２５０，２５６は二次磁界を発生して、受信巻線２６
６，２６８に誘導結合する。受信巻線２６６，２６８は
磁束結合ループ２４４，２４６の配列と対応する周期パ
ターンに形成されて、スケール２０４と読取りヘッド２
３０の相対位置に応じた位置依存性出力を出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、誘導電流型のリ
ニアスケールに係り、特に、オフセット成分の小さい高
精度タイプの誘導型位置トランスジューサを使った誘導
型リニアスケールに関する。

【０００２】

【従来の技術】１９９６年５月１３日出願の合衆国特許
出願Ｎｏ．０８／６４５，４９０号はここに完全に組み
入れられ、誘導電流型位置トランスジューサを使った誘
導型リニアスケールを開示する。この４９０号の出願
は、誘導電流型位置トランスジューサのための信号処理
技術を開示している。さらにこの４９０号の出願に説明
されている誘導電流型位置トランスジューサを使ってい
る誘導型リニアスケールの動作は、一般に図１、２及び
３に示される。図１に例示するように、誘導型リニアス
ケール１００は、ビーム１０２とスライダ１２０を含
む。ビーム１０２は、一般的に長方形の断面を持ってい
る堅いまたは柔軟性はあるが寸法が変わらない棒状のも
のでできている。

【０００３】動作時には、スライダ１２０とビーム１０
２上のスケール１０４は接触せずに近傍に配設される。
ビーム１０２とスライダ１２０は各種の形態に装着可能
で、この２つの構成要素が取り付けられるメカニカルな
据え付け品の間の相対位置を測定可能である。スケール
１０４は、堅い材質または柔軟だが寸法は安定している
部材で構成される。クランプまたは接着剤により、スケ
ール１０４をメカニカルな据え付け品に直接付けられ
る。スケール１０４とビーム１０２は非導通であるほう
が好ましい。

【０００４】図１に例示するように、スケール１０４は
プリント基板１０６で構成可能であり、１セットの磁束
変調器１０８は、周期的なパターンのプリント基板１０
６と交互に配置される。また、図１において表示ケーブ
ル１１０が示される。図２に例示するように、リニアス
ケールの測定結果は、デジタルディスプレイユニット１
１４に設置された従来のディジタルディスプレイ１１２
に表示される。１対の押しボタンスイッチ１１６と１１
８は、また、ディジタルディスプレイユニット１１４に
設置される。スイッチ１１６は、信号処理回路１２２と
ディジタルディスプレイユニット１１４をオンオフす
る。スイッチ１１８は、スライダ１２０の原点を、スケ
ール１０４と相対的な現在位置にリセットする。

【０００５】スライダ１２０からの位置情報は、他の制
御系または表示装置に送信できる。スライダ１２０はハ
ウジング１２４を含み、読取りヘッド１３０をビーム１
０２の磁束変調器１０８に対して接触せずに近傍に保持
する。スライダ１２０は通常のプリント基板などの基板
１２６も含む。信号処理回路１２２は好ましくは、基板
１２６の上部の表面に設置されるが、代わりに信号処理
回路の部分が読取りヘッド１３０の内部の側に置かれる
こともある（図示せず）。ハウジング１２４の中身はカ
バー１２８により保護される。リボン状の読取りヘッド
コネクタ１３２は、信号処理回路１２２と読取りヘッド
１３０を電気的に接続する。表示ケーブル１１０は、従
来の方法によってハウジング１２４の中にある信号処理
回路１２２に取り付けられる。図３に例示するように、
複数の磁束変調器１０８は、以下に詳細に説明するよう
に、測定軸１３４に沿って波長λと等しいピッチでビー
ム１０２に分散配置される。磁束変調器１０８は、測定
軸１３４に沿ってλ／２の幅を有し、測定軸１３４と直
交する方向に幅ｄを有する。

【０００６】読取りヘッド１３０は、励振信号発生器１
３８と接続している一般に矩形の送信巻線１３６を含
む。励振信号発生器１３８は、送信巻線１３６に時間的
に可変の励振信号を与える。時間的に可変の励振信号は
好ましくは、高周波の正弦波信号、パルス信号、または
指数関数的に減衰する正弦波信号とする。時間的に可変
の励振信号が送信巻線１３６に印加されると、送信巻線
１３６に流れる時間的に可変の電流がこれに対応して時
間的に可変のあるいは変化する磁場を発生する。通常、
送信巻線１３６は矩形に作られるから、発生する磁束は
送信巻線１３６の中心部の磁束領域内で実質的に一定と
なる。

【０００７】読取りヘッド１３０は、また、送信巻線１
３６の内側の磁束領域内に位置する第１の受信巻線１４
０及び第２の受信巻線１４２を有する。第１の受信巻線
１４０及び第２の受信巻線１４２はそれぞれ、複数の第
１のループセグメント１４４及び第２のループセグメン
ト１４６により形成される。第１のループセグメント１
４４はプリント回路基板の一方の面に成形され、第２の
ループセグメント１４６はプリント回路基板の他方の面
に成形されている。プリント回路基板の層は、第１のル
ープセグメント１４４と第２のループセグメント１４６
の間の電気的絶縁体層として作用する。各第１のループ
セグメント１４４の各端子は、プリント回路基板に形成
された貫通配線１４８を介して第２のループセグメント
１４６のうちの一つの端子と接続されている。

【０００８】第１及び第２のループセグメント１４４と
１４６は好ましくは正弦波状に形成されている。従っ
て、図３に示すように、それぞれ受信巻線１４０及び１
４２を成形する第１及び第２のループセグメント１４４
と１４６は、波長λの正弦波状周期パターンを形成す
る。この様に、受信巻線１４０及び１４２はそれぞれ複
数のループ１５０と１５２をもって形成される。第１及
び第２の受信巻線１４０と１４２のうちのそれぞれのル
ープ１５０と１５２は、測定軸１３４に沿ってλ／２の
幅を有する。従って、隣接するループ１５０と１５２の
各対は、λの幅を有する。さらに、第１及び第２のルー
プセグメント１４４と１４６は、隣接するループ１５０
と１５２の各対で正弦波一周期を構成する。即ち、λ
は、第１及び第２の受信巻線１４０と１４２の正弦波波
長に対応する。さらに、第２の受信巻線１４２は、測定
軸１３４に沿ってλ／４だけ第１の受信巻線１４０から
オフセットされている。即ち、第１及び第２の受信巻線
１４０と１４２は、矩象（位相が９０°ずれた状態）に
ある。

【０００９】励振信号発生器１３８から発生される変化
する励振信号は、電流が第１の端子１３６Ａから送信巻
線１３６を通って第２の端子１３６Ｂに出るように、送
信巻線１３６に与えられる。これにより、送信巻線１３
６により発生される磁界は、送信巻線１３６内で図３面
に対して下向きに発生し、送信巻線１３６の外では図３
の面から上向きに発生する。従って、送信巻線１３６の
内側の変化する磁界は、受信巻線１４０及び１４２にお
いて成形されたループ１５０及び１５２のそれぞれに誘
導電磁力（ＥＭＦ）を発生する。ループ１５０と１５２
は逆巻きである。従って、ループ１５０において誘導さ
れたＥＭＦは、ループ１５２において誘導されたＥＭＦ
と逆極性となる。ループ１５０と１５２は同じ面積を有
し、設計上同じ磁束量が通る。そのため、各ループ１５
０と１５２で発生されるＥＭＦの絶対値は設計上同じで
ある。

【００１０】第１及び第２の受信巻線１４０と１４２に
は好ましくは同数ずつのループ１５０及び１５２があ
る。理想的には、ループ１５０において誘導された正極
性のＥＭＦが正確に、ループ１５２において誘導された
負極性ＥＭＦによるオフセットとなるようにする。従っ
て、第１及び第２の受信巻線１４０と１４２上の正味の
ＥＭＦがゼロであり、これは単に送信巻線１３６から受
信巻線１４０及び１４２に直接結合する結果としては第
１及び第２の受信巻線１４０及び１４２には出力信号が
出ないことを意味する。

【００１１】読取りヘッド１３０がスケール１０４の近
傍に配置されと、送信巻線１３６により発生される変化
する磁束は、磁束変調器１０８をも通過する。磁束変調
器１０８は、変化する磁束を変調し、磁束拡大器（flux
enhancer）または磁束減衰器（flux disrupter）のいず
れかになり得る。磁束変調器１０８が磁束減衰器として
提供される場合は、磁束変調器１０８はスケール１０４
において導電板、或いは導電薄膜として構成される。導
電板、或いは導電薄膜を変化する磁束が通過すると、渦
電流が流れる。この渦電流は、送信巻線１３６により発
生される磁界とは逆方向の磁界を発生する。従って、磁
束減衰器型の磁束変調器１０８に近傍領域では、正味の
磁束が、磁束変調器１０８から離れた領域での磁束より
小さくなる。

【００１２】磁束減衰型の磁束変調器１０８が受信巻線
１４０の正極正ループ１５０と一致するように、読取り
ヘッド１３０とスケール１０４が相対する位置に来る
と、正極正ループ１５０に発生する正味のＥＭＦは、負
極性ループ１５２に発生する正味のＥＭＦに比べて低下
する。これにより、受信巻線１４０はアンバランスにな
り、正味負の信号を端子１４０Ａと１４０Ｂの間に出力
する。同様に、磁束減衰器１０８が負極性ループ１５２
と一致する位置に来ると、負極性ループ１５２を通る正
味の磁束は遮断または減衰される。これにより、負極性
ループ１５２に発生する正味のＥＭＦは、正極性ループ
１５０に発生する正味のＥＭＦに比べて低下する。これ
により、第１の受信巻線１４０は、正味正の信号を端子
１４０Ａと１４０Ｂの間に出力する。

【００１３】磁束変調器１０８が磁束拡大器として提供
される場合は、以上の結果は逆になる。磁束拡大器型の
磁束変調器１０８は、スケール１０４上または内部の強
磁性磁材原料により構成される。送信巻線１３６により
発生される磁束は、その強磁性材の磁束拡大器型の磁束
変調器１０８を優先的に通る。即ち、磁束拡大器型の磁
束変調器１０８内の磁束密度が増大する一方、磁束拡大
器１０８の外側の磁束密度が低下する。従って、磁束拡
大器型の磁束変調器１０８が第２の受信巻線１４２の正
極性ループ１５０に一致する位置に来ると、正極性ルー
プ１５０を通る磁束密度は負極性ループ１５２を通過す
る磁束密度に比べて大きくなる。これにより、正極性ル
ープ１５０に発生される正味のＥＭＦは増大し、負極性
ループ１５２に発生される正味のＥＭＦは減少する。こ
れは、第２の受信巻線１４２の端子１４２Ａと１４２Ｂ
の間に正極性信号として現れる。

【００１４】磁束拡大器型の磁束変調器１０８が第２の
受信巻線１４２の負極性ループ１５２と一致する位置に
来ると、負極性ループ１５２は、正極性ループ１５０に
誘導されるＥＭＦより相対的に拡大されたＥＭＦを発生
する。これにより、第２の受信巻線１４２の端子１４２
Ａと１４２Ｂの間に負信号が現れる。前述の関連米国出
願に概略を述べたように、磁束強調器と磁束減衰器がス
ケール１０４の長手方向に沿って交互配置されるように
して、単一のスケール内に磁束強調と磁束減衰の両方の
効果を併せて組み込むこともできる。これにより、二つ
の磁束変調器の効果が加法的に組み合わされるため、誘
導されるＥＭＦの変調を拡大する作用が得られる。

【００１５】上述のように、磁束変調器１０８のピッチ
はλ、幅はλ／２、高さはｄである。同様に、第１及び
第２の受信巻線１４０と１４２の周期パターンの波長は
λであり、正極性ループ１５０と負極性ループ１５２の
高さはd である。さらに、ループ１５０と１５２は、そ
れぞれ一定の面積を有する。

【００１６】図４（ａ）は、磁束変調器１０８が正極性
ループ１５０に対する相対移動により、正極性ループ１
５０から得られる位置に依存した出力信号を示してい
る。もし磁束変調器１０８が磁束減衰器であるならば、
信号振幅の極小値は磁束減衰器が丁度正極性ループ１５
０に一致する位置に対応し、信号振幅の最大値は磁束減
衰器が丁度負極性ループ１５２に一致する位置に対応す
る。図４（ｂ）は、負極性ループ１５２の出力信号を示
している。図４（ａ）に示す信号と同様に、信号振幅の
極小値は磁束減衰器が丁度正極性ループ１５０に一致す
る位置に対応し、信号振幅の極大値は磁束減衰器が丁度
負極性ループ１５２に一致する位置に対応する。磁束減
衰器に代わって磁束拡大器が用いられた場合は、図４
（ａ）（ｂ）における信号振幅の極小値は負極性ループ
１５２と磁束強調器が一致する位置に対応し、信号振幅
の極大値は磁束拡大器が正極性ループ１５０と一致する
位置に対応することになる。

【００１７】図４（ｃ）は、第１及び第２の受信巻線１
４０と１４２のいずれか一方から得られる正味の出力信
号を示している。この正味の信号は、正極性ループ１５
０及び負極性ループ１５２から得られる信号の合計、即
ち図４（ａ）及び４（ｂ）に示す信号に等しい。図４
（ｃ）の正味の信号は理想的には、ゼロに対して対称
的、即ち正極性ループ１５０及び負極性ループ１５２
は、丁度バランスして原点オフセットによって対称的出
力を生成するはずである。

【００１８】しかし、実際のデバイスにおいては、“Ｄ
Ｃ”オフセット（位置依存性がない）成分がしばしば正
味の出力信号に現れる。このＤＣ成分がオフセット信号
Voである。このオフセットVoは、信号処理を複雑にし、
好ましくない位置測定誤差を生じさせる無駄な信号成分
である。このオフセットは２つの主要な発生源を持って
いる。

【００１９】第１は、送信磁界の全振幅が第１及び第２
の受信巻線１４０と１４２を通過することである。上述
のように、この送信磁界は正極性ループ１５０及び負極
性ループ１５２にそれぞれ電圧を誘導する。この誘導電
圧は、正極性ループ１５０と負極性ループ１５２が逆方
向に巻かれているため、名目上は相殺される。しかし、
受信巻線での誘導電圧が完全に相殺されるためには、正
極性ループ１５０及び負極性ループ１５２が完全な位置
と形状をとり、完全にバランスすることが必要である。
磁束変調器１０８により起こされた誘導電圧での調整よ
り、送信巻線１３６により直接第１及び第２の受信巻線
１４０と１４２に誘導された電圧の方ががずっと強いの
で、完全なバランスをとることは難しい。実際に、製造
上の誤差が常に完全なバランスをとることを妨げる。

【００２０】第２に、磁束変調器１０８により形成され
た空間変調磁界もまた、平均的な位置依存性のないオフ
セット成分の原因となる。即ち、送信巻線１３６により
発生される磁界内にある磁束変調器１０８は全て磁界内
で同じ極性の空間変調を生じさせる。例えば、磁束減衰
器が使われる時には、送信磁界内の磁束減衰器が全て同
じ極性の二次磁界を発生するため、磁束変調器からの誘
導渦電流磁界はオフセットを持っている。同時に、磁束
減衰器の間のスペースは二次磁界を発生しない。従っ
て、受信巻線１４０と１４２の個々の正極性ループ１５
０及び負極性ループ１５２は、同じ極性で極大値と極小
値の間で変化する正味の磁界に出逢うことになる。この
作用の平均値はゼロの周りでバランスせず、大きな名目
上のオフセットを持っている。同様に、磁束拡大器を用
いた場合、磁束強調器によるフィールド変調は、送信巻
線１３６内の磁束拡大器が全て同じ磁界変調を生じ、一
方変調器間のスペースは変調しないから、バイアスを持
っている。従って、個々の受信巻線１４０または１４２
の個々の正極性１５０及び負極性ループ１５２は、同じ
極性で極大値と極小値の間で変化する、空間的に変調さ
れた磁界に出逢うことになる。この作用の平均値もま
た、大きな名目上のオフセットを持っている。

【００２１】受信巻線は同数の正極性ループ１５０と負
極性ループ１５２を持ち、これはオフセット成分を除去
するのに役立っている。しかし、正極性ループ１５０と
負極性ループの間のバランスの不完全が前述の残留オフ
セットの原因となる。第１及び第２の受信巻線１４０と
１４２における正極性と負極性ループ１５０と１５２の
間の対称性によってのみ、これらのオフセット成分が相
殺されることが期待される。これは、受信巻線１４０と
１４２の製造精度に対して厳しい要求となる。トランス
ジューサの製造実験は、誘導型位置トランスジューサか
らこの誤差源を除去することが実際上不可能であること
を示している。さらに、磁束変調器１０８の幅またはピ
ッチの誤差は、受信巻線１４０または１４２をスケール
１０４とスライダ１２０の間の相対位置に依存すること
なく不均衡にする。前述のオフセット成分のようなトラ
ンスジューサ位置に依存しない信号成分は、トランスジ
ューサ動作にとって無駄な信号と認められる。この様な
無駄な信号は、望ましい信号処理回路を複雑にし、さも
なければ変換精度を低下させる誤差の原因となる。

【００２２】他の関連技術として、受信巻線を送信巻線
が作る磁界から離れた位置に配置することにより、簡単
に送受信巻線間の無駄な結合を低減する単純な巻線構成
が開示されている。しかしこの技術の有効性は、送受信
巻線間の分離の度合いのみに依存し、そのためこの技術
はコンパクトなサイズの高精度位置センサという要求を
満たすことができない。代わりに、送信磁界を強磁性材
を用いることで制限することができ、そうすれば所定の
分離度合いの有効性が増す。しかし、この技術は、実際
のデバイスにおいて、付加的な複雑性とコスト高をもた
らし、また外部磁界の影響を受けやすくなる。さらに、
これらの技術に関連して開示された簡単な巻線構成は、
送受信巻線の長さを大幅に越えた測定レンジを持つデバ
イスの作り方を含まない。さらに、この簡単な巻線構成
は、所定の測定レンジに対して単位変位当たりの出力信
号変化度合いを十分に拡大する手段を提供していない。
従って、これらの機器の実用的な測定分解能は、与えら
れた計測範囲に制限される。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】高精度タイプの誘導型
リニアスケールのニーズとしては、外来信号成分及び外
部磁界の両方を除去可能でかつ製造精度と回路精度の増
加を必要とせず、従来にない小型、簡単な構成、大きな
測定レンジを持った高分解能な測定能力が上げられる。
この発明は、改善された巻線構成によって誘導型位置ト
ランスジューサを使った誘導型リニアスケールを提供す
る。改良された巻線構成は、格別の製造精度を必要とせ
ず、出力信号の無駄な「オフセット」成分に対する有効
信号成分の割合を増加させる。さらに、巻線構成は、与
えられた測定レンジでの単位変位当たりの出力信号変化
の度合いを拡大する手段を提供することを目的とする。

【００２４】この発明はまた、空間変調された多数の巻
線と相互作用するスケール上の多数の結合巻線との間で
拡大された位置依存結合により、送信受信巻線間の無駄
な結合を最小限に抑える巻線構成によって達成される。
この発明はまた、互いに相対移動可能なスケールと読取
りヘッドを備える、“オフセット低減”されたインクリ
メンタル方式の誘導型位置トランスデューサを使った誘
導型リニアスケールを提供する。読取りヘッドは、測定
軸に沿って延びる1 対の受信巻線を有する。読取りヘッ
ドは、測定軸に沿って延び、かつ、測定軸と直角な方向
に受信巻線の外側に配置される送信巻線を含む。

【００２５】

【課題を解決するための手段】この発明は、送受信巻線
間の位置に依存する結合を、複数の空間変調巻線と相互
作用するスケール上の複数の結合巻線を介することによ
り増大させながら、送受信巻線間の無駄な結合を極小化
しゼロにする巻線構成を用いることにより完成される。
即ちこの発明に係る誘導型リニアスケールは、スライダ
と、このスライダが測定軸に沿って移動可能であるよう
な測定軸を有するビームと、励振信号に応答して第１の
磁束領域内に第１の可変磁束を発生する少なくとも一つ
の磁界発生器と、前記第１の磁束領域内に配置された第
２の部分及び前記第１の磁束領域から物理的に離れた第
２の磁束領域内に配置された第２の部分を有し、前記第
１の部分に前記第１の可変磁束に応答して誘導電流が発
生され、その誘導電流により前記第２の部分に第２の可
変磁束が発生される少なくとも一つの磁束結合ループ
と、少なくとも一つの磁束センサとを備え、ａ）少なく
とも一つの磁束センサと、ｂ）少なくとも一つの磁界発
生器の少なくとも一方は、前記測定軸に沿って延び且つ
交番する幅の増減を含むパターンで空間的に変調された
誘導性領域を含み、各磁束センサは、前記第１の磁束領
域の外側に配置されて少なくとも一つの前記磁束結合ル
ープの前記第２の磁束領域の前記第２の可変磁束を検出
すると共に、検出された磁束に基づいて当該磁束センサ
と少なくとも一つの前記磁束結合ループとの間の相対位
置の関数である出力信号を発生するものであり、且つ、
前記磁界発生器、磁束結合ループ及び磁束センサのいず
れか一つが前記スライダと前記ビームの一方に、残り二
つが他方に配置されていることを特徴とする。

【００２６】この発明による誘導型リニアスケールの第
１の好ましい実施態様においては、送信巻線は、第１の
送信巻線と第２の送信巻線に分けられ、これらが受信巻
線の両サイドに配置される。これら第１及び第２の送信
巻線により形成される磁界は受信巻線の領域で互いに相
殺するように構成される。これが、送信巻線から受信巻
線への直接結合による無駄な成分を極小化する。スケー
ル部材には、測定軸に沿って延びる複数の第１の磁束結
合ループが、同じく測定軸に沿って延びる複数の第２の
磁束結合ループの間にインターリーブ（交互）配置され
る。第１の結合ループは第１の送信巻線と並ぶ第１の部
分と、受信巻線と並ぶ第２の部分とを有する。同様に、
第２の結合ループは、第２の送信巻線と並ぶ第１の部分
と、受信巻線と並ぶ第２の部分とを有する。

【００２７】この発明による誘導型リニアスケールの第
２の好ましい実施態様においては、磁界発生器を構成す
る送信巻線は、読取りヘッド上の磁束センサを構成する
受信巻線の傍らに沿って配置された一つのループのみを
持つ。この場合スケール部材では、測定軸に沿って配列
された複数の第１の結合ループが、同じく測定軸に沿っ
て配列された複数の第２の結合ループとインターリーブ
（交互）配置される。第１及び第２の結合ループは共
に、送信巻線と並ぶ第１の部分と受信巻線と並ぶ第２の
部分を有する。第１の結合ループのそれぞれ第１の部分
と第２の部分は、交差せずに直列に接続された状態、即
ち“捩れのない状態”（untwisted ）とされる。これに
より、第１の結合ループの第１及び第２の部分に誘導さ
れる磁界は同極性となる。これに対して第２の結合ルー
プのそれぞれ第１の部分と第２の部分は、交差して直列
に接続した状態、即ち“捩れた状態”（twisted ）とさ
れる。これにより、送信巻線の励振に応答して、受信巻
線直下の領域に測定軸に沿って変化する誘導磁界が生成
される。この様な巻線構成は、実質的に無駄な信号成分
を除去し、従って経済的な設計で、簡単な信号処理と優
れた変換精度及び高信頼性を可能とする。この発明によ
る、これらの及び他の特徴及び利点は、以下の好ましい
実施例の詳細な説明により明らかにされる。

【００２８】

【発明の実施の形態】図５に例示するように、誘導型リ
ニアスケール２００はビーム２０２とスライダ２２０を
含む。ビーム２０２は、通常長方形の断面を有している
硬直または半硬直バーである。動作中、スライダ２２
０、ビーム２０２上のどの構成要素とも接触せず、且
つ、スケール２０４の近傍に配設される。ビーム２０２
とスライダ２２０は各種形態に装着して利用可能である
ので、どのような２つの構成要素間の相対位置でも測定
可能である。スケール２０４は、寸法が安定していれば
硬直している材料はもちろん柔軟性のある材料でも構成
可能である。従って、ビーム２０２を除いてスケール２
０４は、クランプまたは接着剤で取り付け具に直接付け
ることができる。スケール２０４は、非伝導性であるこ
とが好ましいが、もし伝導性である場合は必ず磁束結合
ループ２０８から絶縁される必要がある。スライダ２２
０は、スケール２０４と相対するそれ自身の位置を帰納
的に監視する。スケール２０４は、細長いプリント回路
基板２０６を備える。図５に例示するように、１セット
の磁束結合ループ２０８は、プリント回路基板２０６に
沿って所定の周期パターンで所定の間隔を持って配置さ
れる。また、表示ケーブル２１０が示される。

【００２９】図６に例示するように、リニアスケールに
よる測定結果は、ディジタルディスプレイユニット２１
４に搭載された、従来のディジタルディスプレイ２１２
に表示される。また、１対の押しボタンスイッチ２１６
と２１８が、ディジタルディスプレイユニット２１４に
搭載される。スイッチ２１６は、信号処理回路２２２と
ディジタルディスプレイユニット２１４をオンオフす
る。スイッチ２１８は、スケール２０４と相対するスラ
イダ２２０の現在位置をリニアスケールの原点にリセッ
トする。スライダ２２０からの位置情報は、他の電子制
御系または表示装置に出力可能である。スライダ２２０
は、好ましくはビーム２０２と接触せずにビーム２０２
の近傍に読取りヘッド２３０を保持するハウジング２２
４を含む。スライダ２２０は従来のプリント回路基板な
どの基板２２６を含む。信号処理回路２２２は読取りヘ
ッド２３０の内部に配置可能だが、代案（図示せず）と
して基板２２６の上部表面に実装されるのが好ましい。
スライダ２２４の中身はカバー２２８により保護され
る。リボン状の読取りヘッドコネクタ２３２は、読取り
ヘッド２３０と信号処理回路２２２とを電気的に接続す
る。表示ケーブル２１０は、従来と同様な方法によって
ハウジング２２４の内部にある信号処理回路２２２に取
り付けられる。

【００３０】図７に例示するように、読取りヘッド２３
０は薄い丈夫な絶縁コーティング２３８によりカバーさ
れる。絶縁コーティング２３８は好ましくは、約５０マ
イクロメートルの厚さである。絶縁コーティング２３８
は、代わりにスライダ２２０の全体のスケールに直面す
る表面を封印している膜によって代替できる。スライダ
２２０のすべての外部とのジョイントは、汚染物が電子
回路と接触することを妨げるために、接着剤（図示せ
ず）または他の従来からある方法によって封印される。
スライダ２２０は、それが、ビーム２０２から、絶縁コ
ーティング２３８と２４２の間で形成されたエアギャッ
プ２４０によりわずかに分離されるように、読取りヘッ
ド２３０を支持する。エアギャップ２４０は好ましく
は、０．４ミリメートルのオーダーである。全体的に、
読取りヘッド２３０と磁束結合ループ２３６により誘導
型のトランスジューサを形成する。電源は、従来と同様
の方法（図示せず）により、スライダ２２０またはディ
ジタルディスプレイユニット２１４に供給されて、表示
ケーブル２１０によって供給される。太陽電池、バッテ
リー、または外部電源を使用可能である。

【００３１】図８と９は、通常“インクリメンタル方
式”と称されるタイプの出力を生成し、本発明の誘導型
リニアスケールにおいて使われる、オフセット低減型の
誘導型位置トランスジューサであるリニアスケール２０
０の第１の好適な実施例を示す。“インクリメンタル方
式”は、トランスジューサが、変位の増加量に従って繰
り返される周期的信号を出力するように設計されている
ことを意味している。特に、図８は、誘導型リニアスケ
ール２００のオフセットの小さいスケール２０４の第１
の好適な実施例を示す。図８に例示するように、オフセ
ットが小さいスケール２０４は、交互配置される第１の
多数の閉ループの磁束結合ループ２４６と第１の多数の
閉ループの第１の磁束結合ループ２４４を含む。第１及
び第２の磁束結合ループ２４４と２４６のそれぞれは電
気的に絶縁されている。

【００３２】複数の第１の結合ループ２４４は、一対の
接続導体２５２により接続された第１のループ部分２４
８及び第２のループ部分２５０を有する。同様に、複数
の第２の磁束結合ループ２４６のそれぞれは、一対の接
続導体２５８により接続された第１のループ部分２５４
及び第２のループ部分２５６を有する。複数の第１の磁
束結合ループ２４４において、第１のループ部分２４８
はスケール２０４の１つの側部エッジに沿って配置され
て、測定軸２３４に沿って配列されている。第２のルー
プ部分２５０はスケール２０４の中央に沿って配置され
て、測定軸２３４に沿って配列されている。接続導体２
５２は、第１のループ部分２４８を第２のループ部分２
５０と結合させるように、測定軸２３４に対して直交方
向に延びる。同様に、多数の第２の磁束結合ループ２４
６において、第１のループ部分２５４はスケール２０４
のもう一方の側部エッジに沿って配置されて、測定軸２
３４に沿って配列されている。第２のループ部分２５６
は、磁束結合ループ２４６の第２のループ部分２５０と
共に交互配置され、測定軸２３４に沿ったスケール２０
４の中央に沿って配置される。通常、接続導体２５８
は、第１のループ部分２５４を第２のループ部分２５６
と接続させるように、測定軸２３４に対して直交方向に
延びる。

【００３３】図９に例示するように、リニアスケール２
００の読取りヘッド２３０は、第１の送信巻線部分２６
２Ａ及び第２の送信巻線部分２６２Ｂを備えた送信巻線
２６０を含む。図９に例示するように、第１の送信巻線
部分２６２Ａは読取りヘッド２３０の第１の側部のエッ
ジに配置され、読取りヘッド２３０の他の側部のエッジ
に第２の送信巻線部分２６２Ｂが配置される。第１及び
第２の送信巻線部分２６２Ａ及び２６２Ｂは、同じ寸法
で測定軸２３４に沿って延びて、測定軸２３４に直交す
る方向に延びるｄ₁ なる長さの短辺を有する。

【００３４】送信巻線２６０の端子２６０Ａ及び２６０
Ｂは、送信の励振信号発生器２６４と接続されている。
励振信号発生器２６４は、送信巻線端子２６２Ａに時間
的に変化する励振信号を供給する。これにより、図９に
示すように、送信巻線端子２６０Ａから送信巻線２６０
を通って送信機端子２６０Ｂに時間的に変化する電流が
流れる。これに応じて、第１の送信巻線部分２６２Ａ
は、その送信巻線部分２６２Ａの内側で図９の面から立
ち上がり、送信巻線部分２６２Ａにより形成されたルー
プの外側で図９の面に下降する一次磁界を発生する。こ
れに対して、第２の送信巻線部分２６２Ｂは、その送信
巻線部分２６２Ｂにより形成されたループの外側で図９
の面から立ち上がり、送信巻線部分２６２Ｂにより形成
されたループの内側で図９の面に下降する一次磁界を発
生する。これによって、結合ループ２４４と２４６に
は、磁界変化を打ち消すように電流が誘導される。

【００３５】即ち、磁束結合ループの第１のループ部分
２４８，２５４に流れる誘導電流は、それぞれ送信巻線
部分２６２Ａ，２６２Ｂの対応する近接部分に流れる電
流と逆方向となる。図９に示すように、スケールの中心
にある第２のループ部分２５０と２５６の隣接するもの
には、逆極性のループ電流が流れる。これにより、スケ
ールの中心に沿って逆極性の磁界部分が周期的に分布す
るように二次磁界が発生される。周期的な二次磁界の波
長λは、連続する第２のループ部分２５０（又は２５
６）の間の間隔に等しい。

【００３６】読取りヘッド２３０は、磁束センサとし
て、第１及び第２の受信巻線２６６と２６８を有する。
これらの受信巻線２６６と２６８は図３に示す受信巻線
１４０及び１４２と同じである。特に、図３に示された
第１及び第２の受信巻線１４０と１４２と同様に、第１
及び第２の受信巻線２６６と２６８はそれぞれ、読取り
ヘッド２３０を構成するプリント回路基板の絶縁層の両
側に形成された複数の正弦波形の一部をなす導体セグメ
ント２７０と２７２により形成される。導体セグメント
２７０と２７２は、貫通配線２７４を介して連結され
て、第１及び第２の受信巻線２６６と２６８のそれぞれ
において交互に正極性ループ２７６と負極性ループ２７
８を形成する。受信巻線２６６と２６８は、第１と第２
の送信巻線部分２６２Ａと２６２Ｂに挟まれて、読取り
ヘッド２３０の中心に配置され、第１及び第２の受領巻
線２６６と２６８は、測定軸と直交する方向に幅ｄ ₂ を
持って配置されている。

【００３７】送信巻線から受信巻線への無駄な結合（位
置及びスケールに依存しない）は、このような構成によ
って避けられる。即ち、第１及び第２の送信巻線部分２
６２Ａ及び２６２Ｂにより発生される一次磁界は、第１
及び第２の受信巻線２６６と２６８の近くで逆方向を向
く。従って、一次磁界は、第１及び第２の受信巻線２６
６と２６８の占有領域内で互いに打ち消し合う。理想的
には、一次磁界はこの領域で完全に打ち消されるように
する。

【００３８】第１及び第２の受信巻線２６６と２６８
は、第１及び第２の送信巻線部分２６２Ａ及び２６２Ｂ
の内側部分との間に等しく間隔ｄ₃ のスペースが設けら
れている。従って、第１及び第２の送信巻線部分２６２
Ａと２６２Ｂにより、読取りヘッド２３０の第１及び第
２の受信巻線２６６と２６８に占有される領域にそれぞ
れ発生される磁界は、対称的で逆になる。従って、直接
の誘導作用はこれによりお互いに効果的に相殺される。
第１及び第２の送信巻線部分２６２Ａと２６２Ｂとの無
駄な直接結合により、第１及び第２の受信巻線２６６と
２６８に誘導される電圧は、第１に、送信巻線を受信巻
線から離れた位置に配置することによってある限度まで
低減される。第２に、対称的設計により、無駄な結合が
ゼロまで低減される。

【００３９】複数の第１の結合ループ２４４は、第１及
び第２の受信巻線２６６及び２６８の波長λと等しいピ
ッチで配列される。また、第１ループ部分２４８は、隣
接するもの同士の絶縁スペース２８０を確保しながら、
測定軸２３４方向に可能な限り波長λに近い長さを持た
せる。さらに、第１のループ部分２４８は、測定軸２３
４と直交する方向に幅ｄ₁ を与える。同様に、複数の第
２の結合ループ２４６も波長λと等しいピッチで配列さ
れる。第１ループ部分２５４は、隣接するもの同士の絶
縁スペース２８０を確保しながら、測定軸に沿ってお互
いにできる限り波長λに近い長さを持たせ、また、第１
のループ部分２５４は、測定軸２３４と直交する方向に
幅ｄ₁ を与える。

【００４０】また、複数の第１及び第２の磁束結合ルー
プ２４４と２４６の第２のループ部分は、波長λと等し
いピッチで配列される。ただし、第２のループ部分２５
０と２５６の測定軸方向の長さは、波長λの１／２にで
きる限り近い値に設定される。第２のループ部分２５０
と２５６の隣接対の間には図９に図示するような絶縁ス
ペース２８２が設けられる。従って、第２のループ部分
２５０と２５６は、スケール２０４の長手方向に沿って
交互配置される。また、第２のループ部分２５０と２５
６は、測定軸２３４と直交する方向に幅ｄ２を持つ。

【００４１】図９に図示するように、第２のループ部分
２５０と２５６は、それぞれ対応する第１のループ部分
２４８と２５４との間に間隔ｄ₃ が設けられている。従
って、読取りヘッド２３０がスケール２０４に近接配置
された時、図９に示すように、第１の送信巻線部分２６
２Ａは第１の結合ループ２４４の第１ループ部分２４８
と並ぶ。同様に、第２の送信巻線部分２６２Ｂは、複数
の第２の結合ループ２４６の第１ループ部分２５４と並
ぶ。第１及び第２の受信巻線２６６と２６８は、第１及
び第２の結合ループ２４４と２４６の第２のループ部分
２５０と２５６と並ぶ。前述及び後述から明白なよう
に、第２のループ部分２５０と２５６により囲まれてい
る領域により、感知トラックと平行な測定軸を定義し、
実質的に、感知トラックを通過する有効磁場は、第２の
ループ部分に流れる電流だけに起因している。

【００４２】測定動作において、励振信号発生器２６４
から時間的に変化する励振信号が送信巻線端子２６０Ａ
に与えられる。従って、第１の送信巻線部分２６２Ａ
は、第１の方向の第１の変動磁界を発生し、第２の送信
巻線部分２６２Ｂは、第１の方向と反対の第２の方向の
第２の変動磁界を発生する。この第２の変動磁界は、第
１の送信巻線部分２６２Ａにより発生される第１の変動
磁界と等しい磁界強度を持つ。

【００４３】複数の第１の磁束結合ループ２４４は、第
１の送信巻線部分２６２Ａにより発生される第１の磁界
によって第１の送信巻線部分２６２Ａと誘導的に結合さ
れる。従って、複数の第１の磁束結合ループ２４４のそ
れぞれを通って誘導電流が時計回りに流れる。同時に、
複数の第２の磁束結合ループ２４６は、第２の送信巻線
部分２６２Ｂにより生成される第２の磁界によって第２
の送信巻線部分２６２Ｂに誘導的に結合される。これ
は、複数の第２の磁束結合ループ２４６のそれぞれに反
時計回りの電流を誘導する。即ち、磁束結合ループ２４
４と２４６の第２のループ部分２５０と２５６を通って
逆方向に電流が流れる。

【００４４】第１の磁束結合ループ２４４の第２のルー
プ部分２５０に時計回りに流れる電流は、第２のループ
部分２５０内で図９の面に下降する方向に第３の磁界を
発生させる。これに対して、第２の磁束結合ループ２４
６の第２のループ部分２５６に反時計回りに流れる電流
は、第２の磁束結合ループ２４６の第２のループ部分２
５６内で図９の面から立ち上がる方向に第４の磁界を発
生させる。従って、測定軸２３４に沿って正味の交番す
る磁界が形成される。この交番する磁界は、第１及び第
２の受信巻線２６６と２６８の波長λと等しい波長を持
つ。

【００４５】従って、第１の受信巻線２６６の正極性ル
ープ２７６が第２のループ部分２５０または２５６の一
方と合致した時、第１の受信巻線２６６の負極性ループ
２７８は第２のループ部分２５０または２５６の他方に
合致する。これは、第２の受信巻線２６８の正極性ルー
プ２７６と負極性ループ２７８が第２ループ部分２５
０，２５６と合致する場合も同様である。第２のループ
部分２５０と２５６により発生される交番する磁界は、
第１及び第２の受信巻線２６６と２６８の空間変調と同
じ波長で空間的に変調されるから、正極及び負極性ルー
プ２７６と２７８に第２のループ部分２５０と合致した
時に発生されるＥＭＦは等しく、且つこれらが第２のル
ープ部分２５６と合致したときに発生されるＥＭＦとは
逆となる。

【００４６】従って、正極性ループ２７６の正味の出力
は、読取りヘッド２３０がスケール２０４に対して相対
移動することにより、読取りヘッドのスケールに沿った
相対位置“ｘ”の正弦波状関数となり、無駄な結合によ
る出力信号のオフセット成分が名目上ゼロとなる。同様
に、負極性ループ２７８からの正味の出力も、読取りヘ
ッド２３０がスケール２０４に対して相対移動すること
により、スケールに沿った相対位置“ｘ”の正弦波状関
数となる。正極性ループ２７６と負極性ループ２７８か
らのＥＭＦ出力は同相である。従って、これらは図４Ｃ
に対応する位置依存性出力信号を生成するが、無駄な結
合に起因するＤＣバイアスＶo はこの実施例では無視で
きる程度まで低減される。

【００４７】第１及び第２の受信巻線２６６及び２６８
は、第１及び第２の受信巻線１４０及び１４２と同様に
矩象である。従って、第１の受信巻線２６６により位置
ｘの関数として得られて受信信号処理回路２８４に送ら
れる出力信号は、第２の受信巻線２６８により位置ｘの
関数として得られて受信信号処理回路２８４に送られる
出力信号に対して、９０°位相がずれる。受信信号処理
回路２８４は、第１及び第２の受信巻線２６６と２６８
からの出力信号を取り込んでサンプリングし、これをを
ディジタル値に変換してコントロールユニット２８６に
送る。コントロールユニット２８６は、ディジタル化さ
れた出力信号を処理して読取りヘッド２３０とスケール
２０４の間の相対位置ｘを波長λの範囲内で決定する。

【００４８】貫通配線の配置を適当に変えて、正極性ル
ープ２７６または負極性ループ２７８の一方を、測定軸
と直交する方向に幅ゼロとする（効果的には隣接ループ
間の単純な導体要素となる）こともできる。この場合、
第１及び第２の受信巻線２６６及び２６８は単極性の磁
束受信部となり、外部磁界に対する感度が増大し、出力
信号振幅は（ループ領域の削減の結果）先の実施例の場
合の１／２になる。しかし、この設計変更はいくつかの
利益をもたらす。ループを介しての無駄な磁束は、対称
的な送信巻線構成の結果として、名目上ゼロに保たれ
る。個々の受信巻線２６６と２６８からの出力信号はや
はり、設計上ゼロオフセットで正の極大値から負の極小
値の間で揺れ動いている。与えられた測定レンジについ
て、単位変位当たりの出力信号変化の度合いは、スケー
ル要素と受信巻線の相補的な周期構造の故に、非常に高
い。

【００４９】第１及び第２の受信巻線２６６及び２６８
の矩象出力の性質に基づいて、コントロールユニット２
８６は、読取りヘッド２３０とスケール２０４の間の相
対移動の方向を決定することだができる。コントロール
ユニット２８６は、当業者によく知られ、ここ及び先に
引用した関連米国出願に開示された信号処理法によっ
て、通過する波長λの一部又は全“インクリメント”を
カウントする。コントロールユニット２８６は、その数
及び波長λ内の相対位置を用いて、読取りヘッド２３０
とスケール２０４の間のある原点からの相対位置を出力
する。

【００５０】コントロールユニット２８６は、また、励
振信号発生器２６４に制御信号を送って時間的に変化す
る励振信号を発生させる。前述の合衆国特許出願Ｎｏ．
０８／４４１，７６９（出願日１９９５年５月１６
日）、Ｎｏ．０８／６４５，４８３（出願日１９９６年
５月１３日）、Ｎｏ．０８／７８８，４６９（出願日１
９９７年１月２９日）の関連米国出願に示された信号発
生及び信号処理回路は、受信信号処理回路２８４及び励
振信号発生器２６４及びコントロールユニット２８６に
適用できる。従って、これらの回路については、これ以
上詳細な説明をしない。

【００５１】図１０は、図８のスケールと共に用いるこ
とができる読取りヘッドの第２の好適な実施例を示して
いる。この実施例の読取りヘッドは、３つの受信巻線３
６６，３６８，及び３７０を有している。この受信巻線
は測定軸に沿ってお互いに波長λの１／３でオフセット
される。図１１は、３つの受信巻線からの信号が測定軸
に沿った位置ｘの関数であることを示している。完全な
正弦波出力を得るのは難しく、完全な正弦波出力からの
偏差がトランスジューサの基本波長の高調波となる。オ
フセット低減型の誘導電流型位置トランスジューサの第
２実施例における３相構造は、位置測定の誤差源となる
分離された受信巻線の３次高調波成分が大きく除去され
るという点で、第１の実施例に対して優れた効果を有す
る。３次高調波の除去は、図１２に示すように各受信巻
線の出力を組み合わせることにより達成される。図１２
に示すように、受信巻線はスター結線され、位置決定に
用いられる信号はスターのコーナーの間でとられる。こ
れは、受信巻線３６６，３６８及び３７０から独立に得
られる出力をそれぞれ測定し、それらをディジタル信号
処理回路内で同様の手法でディジタル的に組み合わせる
ことによっても、可能である。下記数１は、Ｕ_R ，Ｕ
_S ，Ｕ_T で示される原３相信号を適当に組み合わせるこ
とによりどの様に３次高調波が除去されるかの概略を示
している。なお、未処理の各相信号は、３相とも等しい
振幅Ａ₀ ，Ａ₃ を持つ基本正弦波と３次高調波信号を含
むもの仮定している。

【００５２】

【数１】

【００５３】上の各信号を互いに減算することにより、
下記数２に示すように、３次高調波を除去することがで
きる。

【００５４】

【数２】

【００５５】同様の手法で位置計算のために矩象信号Ｖ
_Q を得るには、Ｖ_S とＶ_T を次のように組み合わせる。

【００５６】

【数３】

【００５７】インクリメンタル波長内で１／４波長象限
を特定した後、その１／４波長内での内挿位置は次の数
４のように計算される。

【００５８】

【数４】

【００５９】数４をｘについて解くと、次式数５のよう
に位置ｘが求められる。

【００６０】

【数５】

【００６１】この様に３相受信巻線からの信号を用いて
計算される位置は、実際のデバイスにおいて通常そうで
あるように、３受信巻線の全ての出力が同じ３次高調波
特性を持つ限り、受信出力信号に含まれる３次高調波成
分による誤差を含まないようになる。また、受信信号を
電子ユニット内のプリアンプで増幅する場合も、プリア
ンプでの歪み誤差に起因する測定誤差は、上述の３相構
造での信号処理により相殺することができる。

【００６２】図１３〜１５は、本発明に係るオフセット
低減型リニアスケールの誘導電流型位置トランスジュー
サ用の読取りヘッドとスケールの第３の好適な実施例を
示している。この実施例では、読取りヘッド４３０上の
第１及び第２の受信巻線４６６，４６８の一方の側部に
配置されたただ一つの送信巻線４６０を有する。スケー
ル４０４は２層のプリント回路基板（ＰＣＢ）である。
結合ループ４４４と４４６を形成するパターンは、スケ
ール４０４上に測定軸に沿って配列される。

【００６３】個々の磁束結合ループ４４４は、第１のル
ープ部分４４８とこれが非交差配線４５２を介して接続
される第２のループ部分４５０とを有する。第１及び第
２のループ部分４４８と４５０は、誘導電流が第１のル
ープ部分４４８と第２のループ部分４５０で同じ極性の
磁界を生成するように接続される。個々の磁束結合ルー
プ４４６は、第１のループ部分４５４とこれが交差配線
４５８を介して接続される第２のループ部分４５６とを
有する。第１及び第２のループ部分４５４と４５６は、
誘導電流が、第１のループ部分４５４と第２のループ部
分４５６で逆向極性の磁界を生成するように接続され
る。

【００６４】磁束結合ループ４４４と４４６の詳細な構
成は、図１４（ａ）及び（ｂ）に示される。図１４
（ａ）は、スケール４０４を形成しているＰＣＢの第１
の層に形成された第１の導体パターンである。図１４
（ｂ）は、スケール４０４を形成しているＰＣＢの第２
の層に形成された第２の導体パターンである。これら第
１及び第２の層に形成された第１及び第２のパターンの
各個別部分は、ＰＣＢの貫通配線４７４により接続され
て、磁束結合ループ４４４及び４４６を構成する。

【００６５】読取りヘッド４３０は第２のＰＣＢにより
形成されて、送信巻線４６０と第１及び第２の受信巻線
４６６，４６８が形成されている。第１及び第２の受信
巻線４６６，４６８は、この実施例では２相構造である
が、前述の３相構造に適用することもできる。送信巻線
４６０は、読取りヘッドの長さを越えて第１及び第２の
ループ部分４４８と４５４をカバーする領域を覆う。送
信巻線４６０は、図９との関係で先に説明したのと同様
にして励振される。

【００６６】送信巻線４６０の下にある結合ループ４４
４及び４５４の第１ループ部分４４８及び４５４は、送
信巻線４６０により発生される一次磁界に応答して、こ
の一次磁界を弱めるような電流及び磁界を生じる誘導Ｅ
ＭＦを発生する。送信巻線電流が図１５に示すように反
時計回りに流れるとき、磁束結合ループ４４４及び４４
６の第１のループ部分４４８及び４５４の誘導電流は、
時計回りに流れる。磁束結合ループ４４４の第２のルー
プ部分４５０の電流は、同様に時計回りに流れるが、磁
束結合ループ４４６の第２のループ部分の電流４５６
は、上述の交差配線４５８のため反時計回りとなる。

【００６７】従って、第２のループ部分４５０及び４５
６は、読取りヘッド４３０の第１及び第２の受信巻線４
６６，４６８の下でスケールに沿って周期的に逆極性領
域が繰り返し現れる二次磁界を形成する。この二次磁界
は、第２のループ部分４５０の周期に等しい波長λ（こ
れは、第２ループ部分４５６の周期にも等しい）を有す
る。第１及び第２の受信巻線４６６，４６８は、スケー
ルパターンと同じ波長λを持つように設計されている。

【００６８】以上により、第１及び第２の受信巻線４６
６，４６８の受信ループは、読取りヘッド４３０がスケ
ール４０４に沿って移動する時に波長λの周期関数とな
る振幅を持つ信号電圧を生成するような誘導ＥＭＦを発
生することになる。従って、一つの送信巻線４６０しか
持たないという相違点を除き、この実施例によっても図
８及び９の実施例で説明したと同様の作用が得られる。

【００６９】図８の前述の第２のループ部分２５０と２
５６と同様、第２のループ部分４５０と４５６により取
り囲まれている全体の領域は、測定軸に並行に伸びるセ
ンシングトラックを定義する。この場合、センシングト
ラック内の有効磁界は、送信巻線４６０により生成され
た磁界の周辺と結合するための効果を含む。しかし、第
２のループ部分の電流は、どのような他の磁界よりもす
ぐれたセンシングトラックの磁界を生成する。

【００７０】図１６は、図９に示された本発明の第１の
好適な実施例による誘導型トランスジューサを備えた誘
導型リニアスケールの読取りヘッドの断面図であり、受
信巻線２６６及び２６８の一方側にリングをなして形成
された送信巻線２６２Ａの電流による一次磁界と、受信
巻線２６６及び２６８の他方側に形成された送信巻線２
６２Ｂの電流による一次磁界とが反対極性をもって形成
される様子を示している。従って、第１及び第２の受信
巻線２６６と２６８を通る正味の磁界はほぼゼロとな
り、送信巻線２６２Ａ，２６２Ｂから第１及び第２の受
信巻線への無駄な直接結合はゼロになる。実験及び理論
計算の結果によれば、有効信号成分の無駄な信号成分に
対する比は、図３に示す従来例に対して、１００倍以上
に改善される。

【００７１】図１７は、図１５において示された本発明
の第３の好適な実施例の誘導電流型位置トランスジュー
サを備えた誘導型リニアスケールの読取りヘッドの断面
図であり、第１及び第２の受信巻線４６６，４６８の一
方側にリングをなして形成された送信巻線４６０の電流
により一次磁界が形成される様子を示している。この場
合、第１実施例のようには無駄な直接結合をゼロにでき
ないが、送信巻線４６０と第１及び第２の受信巻線４６
６，４６８との分離を強くすることにより、直接結合を
低減することができる。更に、変動する極性を持つ二次
磁界は、第１及び第２の受信巻線４６６，４６８の近く
に与えられる。このことは、オフセットの他の原因を除
去することになる。実験及び理論計算によれば、第３の
実施例によって、有効信号成分の無駄な信号成分に対す
る比は、図３に示す従来例に対して、約１０倍となる。

【００７２】先の実施例は更に、発明の利点を保持しな
がら、いくつかの観点から変形することができる。例え
ば、図１３の磁束結合ループ４４６（又は４４４）は、
他の部分をそのまま残して、除くことができる。この場
合、第１及び第２の受信巻線４６６，４６８の近くに与
えられる二次磁界は、第３の実施例のような変動極性パ
ターンを持たなくなる。しかし、この設計でも、送信巻
線４６０と第１及び第２の受信巻線４６６，４６８との
間の分離を強くすることにより、送受信巻線間の余分な
直接結合を低減することができる。また、複数の磁束結
合ループの使用により、誤差を平均化により小さくする
という利点を有し、製造プロセスの不備による巻線セグ
メント内のランダム偏差を低減する上でも意味がある。
また、たとえ磁束結合ループ４４６（又は４４４）が取
り除かれても、トランスジューサの基本動作は、第１及
び第２の受信巻線４６６，４６８に一次励磁を与える磁
束結合ループ４４４（又は４４６）により決まる変動磁
界になおも基づいて可能である。

【００７３】図１５において示された第１及び第２のル
ープ部分４４８と４５４は表と裏（図示せず）で水平の
伝導体によってつなげられている。即ち、送信巻線４６
０の下に複数の磁束結合ループの一方の部分が配置さ
れ、これに接続されたもう一方の部分が第１及び第２の
受信巻線４６６，４６８の下に配置される。従って、第
１の磁束結合ループ部分４４８と４５４の関数は、一つ
のつながっている巻線から構成され、位置に依存する磁
界が構成される。これに対して、図３において示された
実施形態において、静的な均一磁界が第１及び第２の受
信巻線１４０と１４２を一次励磁する。受信巻線の出力
信号は、この均一磁界が、可動要素によってどれくらい
影響を受けたかに基づいている。すなわち均一磁界が第
１及び第２の受信巻線１４０と１４２の近くで乱される
ことにより受ける影響に基づく。本発明の変動磁界を励
磁するという手法により、たとえ磁束結合ループ４４６
（又は４４２）が取り除かれても、生得的に優れた信号
を得ることが可能である。

【００７４】図１８は、図１０の３相の読取りヘッド３
３０を用いたオフセット低減型の誘導電流型位置トラン
スジューサの第２の好ましい実施例のブロックダイヤグ
ラムである。図１８には、読取りヘッド３３０のスケー
ル３０４に対する相対位置を決定するには必要な信号処
理回路の主要部のみを示している。図１８に例示するよ
うに、送信巻線３６０は、送信用の励振信号発生器３８
０の励振回路３８２と接続される。励振回路３８２は、
供給電力を出力するエネルギー供給源として電源３８１
からの電源電圧ＶＤＤと接地間の直列接続された第１の
スイッチ３８３と第２のスイッチ３８４を有する。コン
デンサ３８５の一方の端子は第１と第２のスイッチ３８
３と３８４の間の結節点Ｎ１と接続され、他方の端子は
送信巻線３６０の端子３６０Ａと接続されている。送信
巻線３６０のもう一方の端子３６０Ｂは接地されてい
る。従って、送信巻線３６０はコンデンサ３８５と共に
でＬＣ共振回路を構成するインダクタとなる。送信巻線
３６０は、スケール３０４に形成された磁束結合ループ
３４４と３４６を介して間接的、誘導的に第１−３の受
信巻線３６６，３６８，及び３７０に結合される。受信
巻線３６６，３６８，及び３７０はサンプルホールド回
路３９４と接続される。具体的に、第１の受信巻線３６
６の出力は第１のサンプルホールドサブ回路３９５に接
続される。第２の受信巻線３６８の出力は第２のサンプ
ルホールドサブ回路３９６と接続され、さらに第３の受
信巻線３７０の出力は第３のサンプルホールドサブ回路
３９７と接続される。

【００７５】３つのサンプルホールドサブ回路３９５〜
３９７はそれぞれ、対応する受信巻線３６６，３６８及
び３７０の出力を受信するスイッチ３９８を有する。ス
イッチ３９８の出力はバッファアンプ３９９の正側入力
端子と接続されている。サンプルホールドキャパシタ４
００の一端がスイッチ３９８とバッファアンプ３９９の
間の結節点Ｎ３と接続され、他端は接地されている。バ
ッファアンプ３９９の出力はスイッチ４０１と接続され
る。バッファアンプ３９９の負側入力端子はバッファア
ンプ３９９の出力結節点Ｎ４に接続されている。

【００７６】３つのサンプルホールドサブ回路３９５〜
３９７のスイッチ４０１の出力は、共通に一つの出力線
４０２に接続され、この出力線４０２はＡ／Ｄコンバー
タ４０３の入力端子に接続されている。Ａ／Ｄコンバー
タ４０３はサンプルホールド回路３９４の出力をアナロ
グ値からディジタル値に変換する。変換されたデジタル
値は、読取りヘッド３３０とスケール３０４の間の相対
位置を決定するためにマイクロプロセッサ４０４に出力
される。１波長内の各位置は、先に述べた良く知られた
技術と計算式に従って、マイクロプロセッサにより一義
的に特定される。マイクロプロセッサ４０４はまた、移
動方向トラックと通過した波長の数を保持するよく知ら
れた技術を利用して、トランスジューサのある原点に対
する全相対位置を決定する。マイクロプロセッサ４０４
はまた、信号線４０５を介してディジタルコントロール
ユニット４０６に制御信号を出力して信号サンプリング
のシーケンスを制御する。ディジタルコントロールユニ
ット４０６は、送信用の励振信号発生器３８０とサンプ
ルホールド回路３９４に送られる信号線４０７〜４１２
への出力制御信号により、送信、信号抽出及びＡ／Ｄ変
換のシーケンスを制御する。特に、図１８に例示するよ
うに、ディジタルコントロールユニット４０６の出力
は、送信機励起のために、信号線４０７と４０８にそれ
ぞれ第１及び第２のスイッチ３８３と３８４に対する制
御信号を出力する。

【００７７】デジタルコントロールユニット４０６は信
号線４０９〜４１２にサンプルホールド回路３９４への
スイッチ制御信号を出力する。特に、制御信号４０９
は、第１〜第３のサンプルホールドサブ回路３９５〜３
９７のスイッチ３９８を開閉して、受信巻線３６６，３
６８及び３７０をサンプルホールドキャパシタ４００に
接続する制御を行う。制御信号４０９がスイッチ３９８
を開にした時、受信巻線３６６，３６８及び３７０から
の受信信号は、サンプルホールドキャパシタ４００に蓄
えられる。信号線４１０〜４１２上のスイッチ制御信号
は、第１〜第３のサンプルホールドサブ回路３９５〜３
９７の一つのバッファアンプ３９９の出力を、Ａ／Ｄコ
ンバータ４０３への信号線４０２に接続するために用い
られる。

【００７８】図１９は、位置測定に用いられるスイッチ
制御信号４０７〜４１２のタイミング図である。先ず、
信号線４０７上のスイッチ制御信号が高レベルになり、
スイッチ３８３を閉じる。これにより、コンデンサ３８
５は電源電圧ＶＤＤまで充電される。その後、信号線４
０７上のスイッチ制御信号が、低レベルになってスイッ
チ３８３を開にする。次に、信号線４０８上のスイッチ
制御信号が、低レベルから高レベルになり、スイッチ３
８４を閉じる。これにより、コンデンサ３８５は、対応
する送信巻線３６０を通って放電される。特に、コンデ
ンサ３８５は送信巻線３６０と共に、数ＭＨｚオーダー
の共振周波数を持つ共振回路を形成している。この共振
は、図１９に示すような信号Ｓｘに対応した波長を持つ
減衰振動である。

【００７９】信号Ｓｘは、同時に各受信巻線３６６，３
６８及び３７０上にも現れる。しかし、各受信巻線３６
６，３６８及び３７０上に現れる信号Ｓｘの振幅及び極
性は、図１１に示すように、読取りヘッド３３０のスケ
ール３０４に対する相対位置に依存する。受信巻線上の
信号Ｓｘがピークに達する前に信号線４０９上のスイ
ッチ制御信号は低レベルから高レベルに変化して、サン
プルホールド回路３９４のサンプルホールドキャパシタ
４００の充電を開始する。信号Ｓｘがピークを越えた直
後、ほぼピーク位置で、信号線４０９上のスイッチ制御
信号は低レベルに戻り、スイッチ３９８を開にする。こ
れにより、３受信巻線のそれぞれの信号Ｓｘの振幅が、
第１〜第３のサンプルホールドサブ回路３９５〜３９７
のサンプルホールドキャパシタ４００に保持される。そ
の後、信号線４０８上のスイッチ制御信号は低レベルに
戻され、スイッチ３８４を開にする。

【００８０】次に、信号線４０９上のスイッチ制御信号
が低レベルに戻った後、信号線４１０上のスイッチ制御
信号が低レベルから高レベルに変化し、サンプルホール
ドサブ回路３９５のスイッチ４０１を閉じる。これによ
り、対応するサンプルホールドキャパシタ４００に保持
されていたサンプル値が信号線４０２を介してＡ／Ｄコ
ンバータ４０３に送られる。Ａ／Ｄコンバータ４０３
は、信号線４０２上のアナログ値をデジタル値に変換し
てマイクロプロセッサ４０４に送る。信号線４１０上の
スイッチ制御信号は、低レベルに戻って対応するスイッ
チ４０１を開にする。同様のシーケンスが、信号線４１
１と４１２上のスイッチ制御信号について繰り返され、
サンプルホールドサブ回路３９６と３９７によりサンプ
リングされたサンプル値が順次信号線４０２を介してＡ
／Ｄコンバータ４０３に送られる。

【００８１】以上の信号処理は、マイクロプロセッサユ
ニット内のプログラムに従って繰り返される。プログラ
ムは、システムのサンプリングレートをトランスデジュ
ーサの移動速度に適応させ、もって電流消費を最小化す
るように作られる。この様な機能は、当業者にとってよ
く知られていることであり、ここではこれ以上詳細な説
明はしない。

【００８２】上述した信号処理システムは、開示された
誘導型位置トランスジューサ、必要なら他の同様の誘導
型位置トランスジューサに適用して、低消費電力動作を
可能とする。例えば、信号処理システムのサンプリング
周波数を約１ｋＨｚ程度に維持するように、励振回路３
８２を間欠的に作動させることにより、多くの応用に対
して十分な精度でトラッキングを可能とする。電力消費
量を減少させるために、比較的パルス幅を短くすること
によって励振信号発生器のデューティサイクルを低く保
つことができる。例えば、上述のように１ｋＨｚのサン
プリング周波数とするために、好ましいパルス幅は、約
０．１〜１．０μｓである。即ち、１ｍｓのサンプリン
グ周期を持つパルスのデューティサイクルは、０．０１
％〜０．１％である。

【００８３】コンデンサ３８５と巻線３６０の共振周波
数は、好ましくは、コンデンサ３８５の電圧ピークが
１．０μｓ或いはそれ以下のパルスの終端より前に来る
ように選択される。従って、前述のように、共振周波数
は、数ＭＨｚオーダーとされる。これにより、対応する
磁束は、１ＭＨｚ以上、通常数ＭＨｚの周波数で変調さ
れる。これは、従来の誘導型位置トランスジューサの周
波数よりかなり高い。

【００８４】発明者等は、これらの周波数で、スケール
３０４において磁束結合ループ３４４と３４６によって
発生した電流が、第１〜３の受信巻線３６６，３６８及
び３７０に強い誘導結合を生成するように設定した。第
１〜３の受信巻線３６６，３６８及び３７０に発生され
るＥＭＦ、及びその結果の出力信号は従って、磁束結合
ループ位置に強く応答する。これは、パルス化された励
振信号を用いた低デューティサイクル及び低電力に拘ら
ず、可能である。この応答の強さは、低デューティサイ
クルと低電力消費の組み合わせにより、図１８に示す信
号処理回路の励振信号発生器３８０及び他の回路の平均
電流を２００μＡ以下、更に好ましくは７５μＡ以下ま
で下げた低電力用途についても、誘導電流型位置トラン
スジューサの測定を可能とする。ここで、“平均電流”
とは、誘導型位置トランスジューサが正常使用状態にあ
る間の１又はそれ以上の測定サイクルでの全消費電荷を
その測定サイクルで除したものを言う。

【００８５】従って、ここに開示されたタイプの誘導電
流型位置トランスジューサを備えた誘導型リニアスケー
ルは、３個或いはそれより少ない商用小型バッテリー或
いは1 個のソーラーバッテリーを用いて十分動作可能で
ある。低電力信号処理の詳細は、前述の関連出願に述べ
られている。上記実施例では、送信巻線として空間的に
均一な巻線、受信巻線として空間的に変調された巻線を
用いたが、これらのトランスジューサ巻線は、適当な信
号処理との関係で送信巻線と受信巻線の役割を“逆”に
しても、発明の利益を損なわない。その様な適当な信号
処理技術は、関連米国特許第０８／４４１，７６９号に
おいて図２１を用いて説明されている。他の応用可能な
信号処理技術も当業者にとっては明白である。

【００８６】磁界発生器、磁束結合ループ及び磁束セン
サの３要素を対向する二つの部材に載置する場合の組み
合わせは、大きく分けて３通りある。図２０はここまで
の実施例で説明したものであり、送信巻線と受信巻線を
読取りヘッド２３０に、磁束結合ループをスケール２０
４に形成している。これに対して、図２１は、磁束結合
ループと受信巻線を読取りヘッド２３０上に形成し、送
信巻線をスケール２０４上に形成する構成である。この
場合、受信巻線と送信巻線の形は図２０と逆になり、送
信巻線はスケール２０４に沿って所定周期で可変磁束を
発生するものとする。図２２は、結合ループと送信巻線
を読取りヘッド２３０に、受信巻線をスケール２０４に
載せた例である。この場合、受信巻線は、スケール２０
４に沿って磁束検出用閉路が所定周期で配列される。こ
れは、図２１における受信巻線を送信巻線とし、送信巻
線を受信巻線としたものということができる。図２１の
構成において、送受信巻線を逆に用いることも可能であ
る。この発明は更に種々の変形が可能であることは当業
者にとって明白である。即ちこの発明は上述した実施例
に限られず、請求の範囲に示されているように、発明の
趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。

【００８７】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、改
良されたコンパクトな巻線構成を用いて、無駄なオフセ
ット成分がなく、外部磁界の影響も受けず、且つ格別の
製造や回路精度を要せず高分解能の位置測定を可能とす
る高精度の誘導型位置トランスジューサを備えた誘導型
リニアスケールを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の誘導型位置トランスジューサを用いた
リニアスケールを示す。

【図２】従来の誘導型位置トランスジューサを用いた
リニアスケールの読取りヘッドの分解図である。

【図３】従来の誘導型位置トランスジューサを示す。

【図４】図３のトランスジューサの位置依存性出力を
示す。

【図８】この発明の第１の好ましい実施例の誘導型位
置トランスジューサを用いた誘導型リニアスケールのス
ケールを示す。

【図９】同実施例の誘導型リニアスケールにおける誘
導型位置トランスジューサを示す。

【図１０】この発明の第２の好ましい実施例の誘導型
リニアスケールにおける誘導型位置トランスジューサの
読取りヘッドを示す。

【図１１】図１０の読取りヘッドの位置依存性出力信
号を示す。

【図１２】図１０の３相巻線のベクトル位相関係を示
す。

【図１３】この発明の第３の好ましい実施例の誘導型
リニアスケールにおける誘導型位置トランスジューサの
スケールを示す。

【図１４】（ａ）同スケールの第１の部分を拡大して
示す。

【図１４】（ｂ）同スケールの第２の部分を拡大して
示す。

【図１５】同実施例の読取りヘッドを含むトランスジ
ューサ構成を示す。

【図１６】第１の実施例の誘導型リニアスケールの断
面と磁界分布を示す。

【図１７】第２の実施例の誘導型リニアスケールの断
面と磁界分布を示す。

【図１８】図１０の読取りヘッドのブロック構成と信
号処理回路を示す。

【図１９】同信号処理回路の動作タイミングを示す。

【図２０】実施例の送受信巻線と磁束結合ループの配
置を示す図である。

【図２１】送受信巻線と磁束結合ループの他の配置例
を示す図である。

【図２２】送受信巻線と磁束結合ループの他の配置例
を示す図である。

【符号の簡単な説明】

２００誘導型リニアスケール、２０２ビーム、２０４スケール、２２０スライダ、２２２信号処理回路、２３０読取りヘッド、２３４測定軸、２３４、２４４第１の結合ループ、２４６第２の結合ループ、２４８，２５４第１のループ部分、２５０，２５６第２のループ部分、２６０送信巻線、２６２Ａ第１の送信巻線部分、２６２Ｂ第２の送信巻線部分、２６４励振信号発生器、２６６第１の受信巻線、２６８第２の受信巻線、３６０送信巻線、３６６，３６８，３７０受信巻線、３８１電源、３８２励振回路、３９４サンプルホールド回路、４３０読取りヘッド、４４４，４４６結合ループ、４５４第１ループ部分、４５６第２ループ部分、４５２非交差配線、４５８交差配線、４６６，４６８第１，第２の受信巻線、４７４貫通配線

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年３月３１日（１９９９．３．３
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図２】従来の誘導型位置トランスジューサを用いた
リニアスケールのスライダの分解図である。

【図３】従来の誘導型位置トランスジューサを示す。

【図５】本発明の誘導型位置トランスジューサを用い
たリニアスケールを示す。

【図６】本発明の誘導型位置トランスジューサを用い
たリニアスケールのスライダの分解図である。

【図７】本発明の誘導型位置トランスジューサを用い
たリニヤスケールのスライダ及びスケールの断面図であ
る。

【図１２】図１０の３相巻線のベクトル位相関係を示
す。

【図１４】（ａ）同スケールの第１の部分を拡大して
示す。（ｂ）同スケールの第２の部分を拡大して示す。

【図１９】同信号処理回路の動作タイミングを示す。

【符号の簡単な説明】２００誘導型リニアスケール、２０２ビーム、２０４スケール、２２０スライダ、２２２信号処理回路、２３０読取りヘッド、２３４測定軸、２３４、２４４第１の結合ループ、２４６第２の結合ループ、２４８，２５４第１のループ部分、２５０，２５６第２のループ部分、２６０送信巻線、２６２Ａ第１の送信巻線部分、２６２Ｂ第２の送信巻線部分、２６４励振信号発生器、２６６第１の受信巻線、２６８第２の受信巻線、３６０送信巻線、３６６，３６８，３７０受信巻線、３８１電源、３８２励振回路、３９４サンプルホールド回路、４３０読取りヘッド、４４４，４４６結合ループ、４５４第１ループ部分、４５６第２ループ部分、４５２非交差配線、４５８交差配線、４６６，４６８第１，第２の受信巻線、４７４貫通配線

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スライダと、このスライダが測定軸に沿って移動可能であるような測
定軸を有するビームと、励振信号に応答して第１の磁束領域内に第１の可変磁束
を発生する少なくとも一つの磁界発生器と、前記第１の磁束領域内に配置された第１の部分及び前記
第１の磁束領域から物理的に離れた第２の磁束領域内に
配置された第２の部分を有し、前記第１の部分に前記第
１の可変磁束に応答して誘導電流が発生され、その誘導
電流により前記第２の部分に第２の可変磁束が発生され
る少なくとも一つの磁束結合ループと、少なくとも一つの磁束センサとを備え、ａ）少なくとも一つの磁束センサと、ｂ）少なくとも一
つの磁界発生器の少なくとも一方は、前記測定軸に沿っ
て延び且つ交番する幅の増減を含むパターンで空間的に
変調された誘導性領域を含み、各磁束センサは、前記第１の磁束領域の外側に配置され
て少なくとも一つの前記磁束結合ループの前記第２の磁
束領域の前記第２の可変磁束を検出すると共に、検出さ
れた磁束に基づいて当該磁束センサと少なくとも一つの
前記磁束結合ループとの間の相対位置の関数である出力
信号を発生するものであり、且つ、前記磁界発生器、磁束結合ループ及び磁束センサのいず
れか一つが前記スライダと前記ビームの一方に、残りの
二つが他方に配置されていることを特徴とする誘導型リ
ニアスケール。
【請求項２】前記磁界発生器と磁束センサが前記スラ
イダと前記ビームの一方に配置され、前記磁束結合ループが前記スライダと前記ビームの他方
に配置されていることを特徴とする請求項１記載の誘導
型リニアスケール。
【請求項３】前記磁界発生器と磁束結合ループが前記
スライダと前記ビームの一方に配置され、前記磁束センサが前記スライダと前記ビームの他方に配
置されていることを特徴とする請求項１記載の誘導型リ
ニアスケール。
【請求項４】前記磁界結合ループと前記磁束センサが
前記スライダと前記ビームの一方に配置され、前記磁界発生器が前記スライダと前記ビームの他方に配
置されていることを特徴とする請求項１記載の誘導型リ
ニアスケール。
【請求項５】前記誘導性領域は、前記測定軸に沿って
極性が交番する複数の領域を有することを特徴とする請
求項１記載の誘導型リニアスケール。
【請求項６】前記誘導性領域は、前記測定軸に沿って
所定波長の周期的パターンをもって形成されていること
を特徴とする請求項１記載の誘導型リニアスケール。
【請求項７】前記誘導性領域は、前記測定軸に沿って
所定波長の周期的パターンをもって形成され、且つ前記
各磁束結合ループは、前記周期的パターンの波長の最大
１／２の間隔で配置されていることを特徴とする請求項
１記載の誘導型リニアスケール。
【請求項８】前記誘導性領域は、交差部で互いに絶縁
された複数の導体セグメントにより形成された正極性ル
ープと負極性ループとが一対で一波長λとなるように前
記測定軸に沿って周期的に配列形成されていることを特
徴とする請求項１記載の誘導型リニアスケール。
【請求項９】前記誘導性領域は、前記測定軸に沿って
λ／４の位相ずれをもって２個配置されていることを特
徴とする請求項８記載の誘導型リニアスケール。
【請求項１０】前記誘導性領域は、前記測定軸に沿って
λ／Ｍの位相ずれをもってＭ個（但し、Ｍ≧３）配置さ
れていることを特徴とする請求項８記載の誘導型リニア
スケール。
【請求項１１】前記磁束センサと前記磁界発生器は、
前記磁束センサが前記磁界発生器により発生される可変
磁束に直接感応しないように配置されていることを特徴
とする請求項１記載の誘導型リニアスケール。
【請求項１２】前記磁界発生器、磁束結合ループ及び
磁束センサの少なくとも一つは、基板上にプリント回路
基板プロセス、集積回路プロセスのいずれかにより形成
されていることを特徴とする請求項１記載の誘導型リニ
アスケール。
【請求項１３】供給電力を出力するエネルギー供給源
と、前記供給電力を入力して、各測定サイクルの間前記磁界
発生器に励振信号を与える励振回路と、前記各磁束センサからの出力信号を入力して、前記スラ
イダの前記ビームに対する相対位置を所定の分解能レベ
ルで示す位置信号を出力する解析回路とを更に備えたこ
とを特徴とする請求項１記載の誘導型リニアスケール。
【請求項１４】前記励振回路は、前記磁界発生器の送
信巻線と共に共振回路を構成するキャパシタを有するこ
とを特徴とする請求項１３記載の誘導型リニアスケー
ル。
【請求項１５】前記解析回路は、前記磁束センサの出
力信号を内挿して高分解能位置測定を行う内挿回路を有
することを特徴とする請求項１３記載の誘導型リニアス
ケール。
【請求項１６】前記磁束センサとして、波長λの周期
パターンをもってλ／Ｎずつ位相がずれた状態の誘導性
領域を含むＮ個が配置され、前記解析回路は、前記各磁束センサの出力を互いに減算
することにより高調波成分を除去することを特徴とする
請求項１３記載の誘導型リニアスケール。
【請求項１７】前記励振回路は、パルス信号により制
御駆動されて前記磁界発生器に対して断続的励振信号を
出力することを特徴とする請求項１３記載の誘導型リニ
アスケール。
【請求項１８】前記解析回路は、前記励振回路を制御
駆動するパルス信号に同期して前記磁束センサの出力信
号をサンプリングホールドするサンプルホールド回路を
有することを特徴とする請求項１７記載の誘導型リニア
スケール。
【請求項１９】前記サンプルホールド回路は、前記パ
ルス信号により制御駆動される励振回路、この励振回路
により駆動される磁束発生器、及びこの磁束発生器から
の可変磁束に応答する磁束センサにおける予測される遅
延特性に基づいてサンプリングタイミングが設定されて
いることを特徴とする請求項１８記載の誘導型リニアス
ケール。
【請求項２０】前記磁束結合ループとして、前記測定
軸方向に、前記誘導性領域の周期的パターンの波長λに
対して、第１の磁束結合ループと第２の磁束結合ループ
が互いにλ／２ずれた状態で波長λの周期で配置されて
いることを特徴とする請求項７記載の誘導型リニアスケ
ール。
【請求項２１】前記第１、第２の結合ループのいずれ
か一方において、第１の部分と第２の部分とで誘導電流
が逆回りとなることを特徴とする請求項２０記載の誘導
型リニアスケール。
【請求項２２】前記磁界発生器と磁束センサは前記測
定軸に直交する方向に並べて配置され、前記磁束結合ループの第１、第２の磁束結合ループの第
１の部分が前記磁界発生器及び磁束センサの一方に対向
し、第２の部分が他方に対向するように配置されている
ことを特徴とする請求項２０記載の誘導型リニアスケー
ル。
【請求項２３】前記磁界発生器は、前記磁束センサの
測定軸と直交する方向の両サイドに配置されて同時に励
振される第１の送信部と第２の送信部を有し、前記結合ループの第１の磁束結合ループの第１の部分と
第２の部分がそれぞれ前記第１の送信部と磁束センサに
対向し、第２の磁束結合ループの第１の部分と第２の部
分がそれぞれ前記第２の送信部と磁束センサに対向する
ように配置されていることを特徴とする請求項２０記載
の誘導型リニアスケール。
【請求項２４】前記磁界発生器は、前記磁束センサの
前記測定軸と直交する方向の両サイドに配置されて同時
に励振され、前記磁束結合ループがない場合に前記磁束
センサに直接結合する磁束がその対称構造の結果として
実質的にゼロとなるように構成された第１及び第２の送
信部を有することを特徴とする請求項２０記載の誘導型
リニアスケール。
【請求項２５】前記測定軸が直線であることを特徴と
する請求項１記載の誘導型リニアスケール。
【請求項２６】前記測定軸が円形であることを特徴と
する請求項１記載の誘導型リニアスケール。