JP2003149002A - トランスデューサ用スケール・ループ - Google Patents
トランスデューサ用スケール・ループInfo
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- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
- G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
- G01D5/2086—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by movement of two or more coils with respect to two or more other coils
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 誘導電流型位置トランスデューサの性能を改
善し、かつ製造コストを減らすのに役立つ誘導電流型位
置トランスデューサ用スケール・ループを提供する。 【解決手段】 電気的導電性物質のループ・トレースで
形成されるスケール・ループは誘導電流型位置トランス
デューサで使用できる。スケール・ループは、連続であ
り、誘導電流型位置トランスデューサの構成に依存する
特定の形状を有する。スケール・ループは他の高導電性
物質と接触していない。導電トレースの断面の寸法は、
トランスデューサによるエネルギーの伝達効率を高める
ように選択される。
善し、かつ製造コストを減らすのに役立つ誘導電流型位
置トランスデューサ用スケール・ループを提供する。 【解決手段】 電気的導電性物質のループ・トレースで
形成されるスケール・ループは誘導電流型位置トランス
デューサで使用できる。スケール・ループは、連続であ
り、誘導電流型位置トランスデューサの構成に依存する
特定の形状を有する。スケール・ループは他の高導電性
物質と接触していない。導電トレースの断面の寸法は、
トランスデューサによるエネルギーの伝達効率を高める
ように選択される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トランスデューサ
用スケール・ループに関し、特に誘導電流型直線位置ト
ランスデューサや誘導電流型回転位置トランスデューサ
用スケール・ループに関する。
用スケール・ループに関し、特に誘導電流型直線位置ト
ランスデューサや誘導電流型回転位置トランスデューサ
用スケール・ループに関する。
【０００２】
【従来の技術】いろいろな誘導電流型位置トランスデュ
ーサが知られている。参照によってその全体が本明細書
に取り入れられる特許文献１は誘導電流型位置トランス
デューサを用いた電子ノギスを開示している。参照によ
ってその全体が本明細書に取り入れられる特許文献２
は、いろいろなオフセット低減高精度誘導電流型位置ト
ランスデューサと関連する信号処理技術とを開示してい
る。参照によってその全体が本明細書に取り入れられる
特許文献３は、いろいろなオフセット低減高精度誘導電
流型絶対位置トランスデューサと関連する信号処理技術
とを開示している。
ーサが知られている。参照によってその全体が本明細書
に取り入れられる特許文献１は誘導電流型位置トランス
デューサを用いた電子ノギスを開示している。参照によ
ってその全体が本明細書に取り入れられる特許文献２
は、いろいろなオフセット低減高精度誘導電流型位置ト
ランスデューサと関連する信号処理技術とを開示してい
る。参照によってその全体が本明細書に取り入れられる
特許文献３は、いろいろなオフセット低減高精度誘導電
流型絶対位置トランスデューサと関連する信号処理技術
とを開示している。
【０００３】一般に、オフセット低減型の誘導電流型位
置トランスデューサは、送信巻線、対応する受信巻線、
並びに信号発生及び処理回路を読取ヘッド上に含んでい
る。多くの場合、オフセット低減型の誘導電流型位置ト
ランスデューサは、送信巻線と対応する受信巻線とが読
取ヘッド上で別々の領域を占めるように読取ヘッド上に
構成されている。送信巻線及び対応する受信巻線は、位
置トランスデューサの測定軸に対して直角方向に間隔を
あけている。該トランスデューサはまた、少なくとも１
つのスケール・ループを有するスケールを含んでいる。
送信巻線はスケール・ループの第１の部分と誘導的に結
合され、スケール・ループの第２の部分の方は対応する
受信巻線と誘導的に結合されている。
置トランスデューサは、送信巻線、対応する受信巻線、
並びに信号発生及び処理回路を読取ヘッド上に含んでい
る。多くの場合、オフセット低減型の誘導電流型位置ト
ランスデューサは、送信巻線と対応する受信巻線とが読
取ヘッド上で別々の領域を占めるように読取ヘッド上に
構成されている。送信巻線及び対応する受信巻線は、位
置トランスデューサの測定軸に対して直角方向に間隔を
あけている。該トランスデューサはまた、少なくとも１
つのスケール・ループを有するスケールを含んでいる。
送信巻線はスケール・ループの第１の部分と誘導的に結
合され、スケール・ループの第２の部分の方は対応する
受信巻線と誘導的に結合されている。
【０００４】信号発生及び処理回路から発生される時間
変化する信号が送信巻線を通ると、１次磁場が生成され
る。この１次磁場によって送信巻線はスケール・ループ
の第１の部分と誘導的に結合される。スケール・ループ
の第２の部分は２次磁場を生成する。この２次磁場によ
って受信巻線はスケール・ループの第２の部分と誘導的
に結合される。
変化する信号が送信巻線を通ると、１次磁場が生成され
る。この１次磁場によって送信巻線はスケール・ループ
の第１の部分と誘導的に結合される。スケール・ループ
の第２の部分は２次磁場を生成する。この２次磁場によ
って受信巻線はスケール・ループの第２の部分と誘導的
に結合される。
【０００５】送信巻線及び受信巻線の少なくとも一方
は、結合ループに対応する寸法を有する正弦パターンな
どの周期的パターンに形成されている。このようなデバ
イスにおける余分な誘導的結合を減らすためのいろいろ
な巻線構成は当業者に公知である。受信巻線は、読取ヘ
ッドに対するスケールの位置によって、スケール・ルー
プの第２のループ部分と異なる度合いで誘導的に結合す
る。
は、結合ループに対応する寸法を有する正弦パターンな
どの周期的パターンに形成されている。このようなデバ
イスにおける余分な誘導的結合を減らすためのいろいろ
な巻線構成は当業者に公知である。受信巻線は、読取ヘ
ッドに対するスケールの位置によって、スケール・ルー
プの第２のループ部分と異なる度合いで誘導的に結合す
る。
【０００６】参照によってその全体が本明細書に取り入
れられる特許文献４は、増分型の誘導電流型位置トラン
スデューサを開示している。参照によってその全体が本
明細書に取り入れられる特許文献５〜７は、他のいろい
ろなタイプの誘導電流型位置トランスデューサを開示し
ている。特許文献４〜７の特許は、いくつかの実施の形
態において、周期的に配置されたスケール要素が導電性
ループを含むスケール構成を含む。
れられる特許文献４は、増分型の誘導電流型位置トラン
スデューサを開示している。参照によってその全体が本
明細書に取り入れられる特許文献５〜７は、他のいろい
ろなタイプの誘導電流型位置トランスデューサを開示し
ている。特許文献４〜７の特許は、いくつかの実施の形
態において、周期的に配置されたスケール要素が導電性
ループを含むスケール構成を含む。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，９７３，４９４号明細書
【特許文献２】米国特許第６，００５，３８７号明細書
【特許文献３】米国特許出願第０９／４２１，４９７号
明細書
明細書
【特許文献４】米国特許第６，０１１，３８９号明細書
【特許文献５】米国特許第５，８０４，９６３号明細書
【特許文献６】米国特許第４，８５３，６８４号明細書
【特許文献７】米国特許第６，２５９，２４９号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特許文献４〜
７の特許は、該導電性スケール・ループを成す導体のサ
イズの管理については何も教示していない。
７の特許は、該導電性スケール・ループを成す導体のサ
イズの管理については何も教示していない。
【０００９】さらに、図面に示されている導体サイズに
は、矛盾及び／又は図示プロセスの誤差がある。さら
に、上記特許の送信巻線及び受信巻線は、それぞれの誘
導電流型位置トランスデューサの測定軸に対して直角方
向に間隔があいていなかったり、その他の点でその根底
にある動作原理が本発明に関連するものと著しく異なっ
ていたりする。少なくともこれらの理由により、特許文
献４〜７の特許は本発明によるスケール・ループ設計に
関して教訓的ではない。
は、矛盾及び／又は図示プロセスの誤差がある。さら
に、上記特許の送信巻線及び受信巻線は、それぞれの誘
導電流型位置トランスデューサの測定軸に対して直角方
向に間隔があいていなかったり、その他の点でその根底
にある動作原理が本発明に関連するものと著しく異なっ
ていたりする。少なくともこれらの理由により、特許文
献４〜７の特許は本発明によるスケール・ループ設計に
関して教訓的ではない。
【００１０】オフセット低減型の誘導電流型位置トラン
スデューサによって得られる位置測定の精度及び分解能
は、従来のデバイスによって可能な精度及び分解能に比
べて改善されることが望ましい。
スデューサによって得られる位置測定の精度及び分解能
は、従来のデバイスによって可能な精度及び分解能に比
べて改善されることが望ましい。
【００１１】一般に、オフセット低減型の誘導電流型位
置トランスデューサによって得られる測定の精度及び分
解能は、トランスデューサによって得られる信号強度
と、関連する位置トランスデューサの信号処理全体の信
号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）とに関係する。信号強度の方
は、オフセット低減型の誘導電流型位置トランスデュー
サの送信巻線及び受信巻線とスケール・ループとの誘導
的結合の効率に関係する。したがって、スケール・ルー
プの結合効率はこのようなトランスデューサ設計におい
て重要な因子となる。
置トランスデューサによって得られる測定の精度及び分
解能は、トランスデューサによって得られる信号強度
と、関連する位置トランスデューサの信号処理全体の信
号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）とに関係する。信号強度の方
は、オフセット低減型の誘導電流型位置トランスデュー
サの送信巻線及び受信巻線とスケール・ループとの誘導
的結合の効率に関係する。したがって、スケール・ルー
プの結合効率はこのようなトランスデューサ設計におい
て重要な因子となる。
【００１２】オフセット低減型の誘導電流型位置トラン
スデューサによって得られる測定の分解能は、スケール
・ループによって生成される空間周期、すなわち空間的
に変化する磁場の波長が短く、受信機によって測定され
る信号の信号対雑音比が高いほど改善される。しかし、
測定軸方向のスケール・ループの寸法を小さくしてスケ
ール・ループによって生成される空間周期、すなわち磁
場の波長を短くすると、スケール・ループから得られる
信号は、スケール・ループから離れたある与えられた動
作距離で一般に弱くなる。さらに、スケールを製造する
費用は、スケール・ループの寸法が小さくなるにつれて
一般に高くなる。
スデューサによって得られる測定の分解能は、スケール
・ループによって生成される空間周期、すなわち空間的
に変化する磁場の波長が短く、受信機によって測定され
る信号の信号対雑音比が高いほど改善される。しかし、
測定軸方向のスケール・ループの寸法を小さくしてスケ
ール・ループによって生成される空間周期、すなわち磁
場の波長を短くすると、スケール・ループから得られる
信号は、スケール・ループから離れたある与えられた動
作距離で一般に弱くなる。さらに、スケールを製造する
費用は、スケール・ループの寸法が小さくなるにつれて
一般に高くなる。
【００１３】したがって、誘導電流型位置トランスデュ
ーサの性能を改善し、かつ製造コストを減らすのに役立
つスケール・ループの設計改良が必要である。
ーサの性能を改善し、かつ製造コストを減らすのに役立
つスケール・ループの設計改良が必要である。
【００１４】本発明の目的は、誘導電流型位置トランス
デューサの性能を改善し、かつ製造コストを減らすのに
役立つ誘導電流型位置トランスデューサ用スケール・ル
ープを提供することにある。
デューサの性能を改善し、かつ製造コストを減らすのに
役立つ誘導電流型位置トランスデューサ用スケール・ル
ープを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】オフセット低減型の誘導
電流型位置トランスデューサにおけるスケール・ループ
が生成する信号の信号対雑音比は、スケール・ループを
介するエネルギーの伝達効率に顕著に依存する。スケー
ル・ループを介するエネルギーの伝達効率は、一般に、
スケール・ループの抵抗を小さくし、その自己インダク
タンスを大きくすることによって改善される。これらの
因子は、スケール・ループのレイアウトと、スケール・
ループのそれぞれを個別に構成するスケール・トレース
の断面寸法とを変えることによって影響を受けうる。
電流型位置トランスデューサにおけるスケール・ループ
が生成する信号の信号対雑音比は、スケール・ループを
介するエネルギーの伝達効率に顕著に依存する。スケー
ル・ループを介するエネルギーの伝達効率は、一般に、
スケール・ループの抵抗を小さくし、その自己インダク
タンスを大きくすることによって改善される。これらの
因子は、スケール・ループのレイアウトと、スケール・
ループのそれぞれを個別に構成するスケール・トレース
の断面寸法とを変えることによって影響を受けうる。
【００１６】しかし、望ましいスケール波長及びオフセ
ット低減型の誘導電流型位置トランスデューサのスケー
ル及び読取ヘッドの望ましい全体寸法などの諸因子がス
ケール・ループ設計を拘束する。特に、望ましい設計が
測定軸方向のスケール・ループが延伸する距離を拘束す
る場合、抵抗を表すスケール・トレースの幅と、自己イ
ンダクタンスを表すスケール・ループの内側エリアとの
間でバランスをとることを達成しなければならない。し
たがって、最適なスケール・ループ設計では、他の実際
の製造上の考慮事由と合わせて、これらのパラメータ間
の関係も考慮しなければならない。
ット低減型の誘導電流型位置トランスデューサのスケー
ル及び読取ヘッドの望ましい全体寸法などの諸因子がス
ケール・ループ設計を拘束する。特に、望ましい設計が
測定軸方向のスケール・ループが延伸する距離を拘束す
る場合、抵抗を表すスケール・トレースの幅と、自己イ
ンダクタンスを表すスケール・ループの内側エリアとの
間でバランスをとることを達成しなければならない。し
たがって、最適なスケール・ループ設計では、他の実際
の製造上の考慮事由と合わせて、これらのパラメータ間
の関係も考慮しなければならない。
【００１７】スケール・ループの抵抗はスケール・ルー
プを構成するスケール・トレースの幾何形状に依存す
る。特に、スケール・ループの抵抗は、スケール・トレ
ースの厚さ及び幅、並びにその長さに依存する。さら
に、動作時のスケール・ループの実効抵抗はスケール・
トレースの表皮深さにも依存する。表皮深さはさらに、
スケール・トレースを形成している材料と、オフセット
低減型の誘導電流型位置トランスデューサの動作周波数
とに依存する。
プを構成するスケール・トレースの幾何形状に依存す
る。特に、スケール・ループの抵抗は、スケール・トレ
ースの厚さ及び幅、並びにその長さに依存する。さら
に、動作時のスケール・ループの実効抵抗はスケール・
トレースの表皮深さにも依存する。表皮深さはさらに、
スケール・トレースを形成している材料と、オフセット
低減型の誘導電流型位置トランスデューサの動作周波数
とに依存する。
【００１８】スケール・ループの自己インダクタンス
は、主としてスケール・ループの内側エリアに依存す
る。特に、スケール・ループの内側エリアが減少するに
つれて、スケール・ループの自己インダクタンスも減少
する。前に述べたように、測定軸方向にスケール・ルー
プが延伸する距離が他の設計要件によって拘束される場
合、スケール・ループの内側エリア、ひいては自己イン
ダクタンスは、スケール・トレースの幅に応じて必然的
に減少する。このように、オフセット低減型の誘導電流
型位置トランスデューサにおいて関連するスケール・ル
ープの性能を改善するためには、スケール・ループを構
成するスケール・トレースの幅は、抵抗を最小にしたい
という要求と、これに反して高い自己インダクタンスを
維持したいという要求とをバランスさせるように選択さ
れなければならない。
は、主としてスケール・ループの内側エリアに依存す
る。特に、スケール・ループの内側エリアが減少するに
つれて、スケール・ループの自己インダクタンスも減少
する。前に述べたように、測定軸方向にスケール・ルー
プが延伸する距離が他の設計要件によって拘束される場
合、スケール・ループの内側エリア、ひいては自己イン
ダクタンスは、スケール・トレースの幅に応じて必然的
に減少する。このように、オフセット低減型の誘導電流
型位置トランスデューサにおいて関連するスケール・ル
ープの性能を改善するためには、スケール・ループを構
成するスケール・トレースの幅は、抵抗を最小にしたい
という要求と、これに反して高い自己インダクタンスを
維持したいという要求とをバランスさせるように選択さ
れなければならない。
【００１９】したがって、本発明は、オフセット低減型
の誘導電流型位置トランスデューサで用いられた場合
に、信号強度を高め、測定の分解能及び精度を改善する
効率的なスケール・ループを提供する。
の誘導電流型位置トランスデューサで用いられた場合
に、信号強度を高め、測定の分解能及び精度を改善する
効率的なスケール・ループを提供する。
【００２０】また、本発明は、電気抵抗が小さいオフセ
ット低減型の誘導電流型位置トランスデューサのスケー
ル・ループを提供する。
ット低減型の誘導電流型位置トランスデューサのスケー
ル・ループを提供する。
【００２１】さらに、本発明は、それらの抵抗に関連す
る自己インダクタンスが改善されたオフセット低減型の
誘導電流型位置トランスデューサのスケール・ループを
提供する。
る自己インダクタンスが改善されたオフセット低減型の
誘導電流型位置トランスデューサのスケール・ループを
提供する。
【００２２】高分解能位置測定を行うことができるオフ
セット低減型の誘導電流型位置トランスデューサ用のス
ケール・ループが提供される。本発明に従って設計され
るスケール・ループは、連続なループとして配置される
電気的導電性物質から形成され、かつ隣接するスケール
・ループから電気的に隔離されたスケール・トレースを
含む。スケール・ループの形状は、制限されることはな
いが、むしろそのスケール・ループが用いられる予定の
オフセット低減型の誘導電流型位置トランスデューサの
特定の構成によって決定される。
セット低減型の誘導電流型位置トランスデューサ用のス
ケール・ループが提供される。本発明に従って設計され
るスケール・ループは、連続なループとして配置される
電気的導電性物質から形成され、かつ隣接するスケール
・ループから電気的に隔離されたスケール・トレースを
含む。スケール・ループの形状は、制限されることはな
いが、むしろそのスケール・ループが用いられる予定の
オフセット低減型の誘導電流型位置トランスデューサの
特定の構成によって決定される。
【００２３】本発明の上記及びその他の特徴や利点は、
本発明によるシステム及び方法のいろいろな例示的な実
施の形態についての以下の発明の実施の形態により記述
され明らかにされる。
本発明によるシステム及び方法のいろいろな例示的な実
施の形態についての以下の発明の実施の形態により記述
され明らかにされる。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明のいろいろな例示的な実施
の形態を、添付の図面を参照して説明する。
の形態を、添付の図面を参照して説明する。
【００２５】図１は、オフセット低減スケールの例示的
な実施の形態を示す。図１に示されているように、オフ
セット低減スケール２１０は、第１の複数の閉ループの
スケール・ループ２１２と、スケール・ループ２１２が
差し込まれている第２の複数の閉ループのスケール・ル
ープ２１６とを含む。
な実施の形態を示す。図１に示されているように、オフ
セット低減スケール２１０は、第１の複数の閉ループの
スケール・ループ２１２と、スケール・ループ２１２が
差し込まれている第２の複数の閉ループのスケール・ル
ープ２１６とを含む。
【００２６】第１の複数のスケール・ループ２１２の各
々は、第１のループ部２１３と、第２のループ部２１４
と、それらを結合している一対の連結導体２１５とを含
む。同様に、第２の複数のスケール・ループ２１６の各
々は、第１のループ部２１７と、第２のループ部２１
８、それらを結合している一対の連結導体２１９とを含
む。
々は、第１のループ部２１３と、第２のループ部２１４
と、それらを結合している一対の連結導体２１５とを含
む。同様に、第２の複数のスケール・ループ２１６の各
々は、第１のループ部２１７と、第２のループ部２１
８、それらを結合している一対の連結導体２１９とを含
む。
【００２７】第１の複数のスケール・ループ２１２で、
第１のループ部２１３は、スケール２１０の一方の側方
エッジ部に沿って配置され、測定軸１１４の方向に配列
されている。第２のループ部２１４は、スケール２１０
の中心に沿って配置され、測定軸１１４の方向に配列さ
れている。連結導体２１５は、測定軸１１４に直角に延
伸して、第１のループ部２１３を第２のループ部２１４
に結合している。
第１のループ部２１３は、スケール２１０の一方の側方
エッジ部に沿って配置され、測定軸１１４の方向に配列
されている。第２のループ部２１４は、スケール２１０
の中心に沿って配置され、測定軸１１４の方向に配列さ
れている。連結導体２１５は、測定軸１１４に直角に延
伸して、第１のループ部２１３を第２のループ部２１４
に結合している。
【００２８】同様に、第２の複数のスケール・ループ２
１６で、第１のループ部２１７は、スケール２１０の第
２の側方エッジ部に沿って配置され、測定軸１１４の方
向に配列されている。第２のループ部２１８は、スケー
ル２１０の中心に沿って測定軸１１４の方向に配置さ
れ、スケール・ループ２１２の第２のループ部２１４が
差し込まれている。連結導体２１９は、測定軸１１４に
略直角に延伸して第１のループ部２１７を第２のループ
部２１８に結合している。
１６で、第１のループ部２１７は、スケール２１０の第
２の側方エッジ部に沿って配置され、測定軸１１４の方
向に配列されている。第２のループ部２１８は、スケー
ル２１０の中心に沿って測定軸１１４の方向に配置さ
れ、スケール・ループ２１２の第２のループ部２１４が
差し込まれている。連結導体２１９は、測定軸１１４に
略直角に延伸して第１のループ部２１７を第２のループ
部２１８に結合している。
【００２９】図２は、オフセット低減スケール２１０を
含む誘導電流型位置トランスデューサ２００のある例示
的な実施の形態を示す。図２に示されているように、ト
ランスデューサ２００の読取ヘッド２２０は、第１の送
信巻線部２２３Ａと第２の送信巻線部２２３Ｂを有する
送信巻線２２２を含む。図２に示されているように、第
１の送信巻線部２２３Ａは読取ヘッド２２０の第１の側
方エッジ部に設けられ、第２の送信巻線部２２３Ｂは読
取ヘッド２２０の他方の側方エッジ部に設けられてい
る。第１及び第２の送信巻線部２２３Ａ，２２３Ｂの各
々は、長さが長くて同じ寸法で測定軸１１４の方向に延
伸している。さらに、第１及び第２の送信巻線部２２３
Ａ，２２３Ｂの各々は、短い寸法が測定軸１１４と直角
の方向に距離ｄ1だけ延伸している。
含む誘導電流型位置トランスデューサ２００のある例示
的な実施の形態を示す。図２に示されているように、ト
ランスデューサ２００の読取ヘッド２２０は、第１の送
信巻線部２２３Ａと第２の送信巻線部２２３Ｂを有する
送信巻線２２２を含む。図２に示されているように、第
１の送信巻線部２２３Ａは読取ヘッド２２０の第１の側
方エッジ部に設けられ、第２の送信巻線部２２３Ｂは読
取ヘッド２２０の他方の側方エッジ部に設けられてい
る。第１及び第２の送信巻線部２２３Ａ，２２３Ｂの各
々は、長さが長くて同じ寸法で測定軸１１４の方向に延
伸している。さらに、第１及び第２の送信巻線部２２３
Ａ，２２３Ｂの各々は、短い寸法が測定軸１１４と直角
の方向に距離ｄ1だけ延伸している。
【００３０】送信巻線２２２の端子２２２Ａ，２２２Ｂ
は送信機駆動信号発生器１５０に接続されている。送信
機駆動信号発生器１５０は、送信巻線端子２２２Ａに時
間変化する駆動信号を出力する。すなわち、図２に示さ
れているように、時間変化する電流は、送信巻線端子２
２２Ａから送信機端子２２２Ｂまで、送信巻線２２２を
通って流れる。
は送信機駆動信号発生器１５０に接続されている。送信
機駆動信号発生器１５０は、送信巻線端子２２２Ａに時
間変化する駆動信号を出力する。すなわち、図２に示さ
れているように、時間変化する電流は、送信巻線端子２
２２Ａから送信機端子２２２Ｂまで、送信巻線２２２を
通って流れる。
【００３１】それに応答して、第１の送信巻線部２２３
Ａは、第１の送信巻線部２２３Ａの内側で図２の平面か
ら上昇し、第１の送信巻線部２２３Ａが作るループの外
側で図２の平面に下降する１次磁場を発生する。これに
対して、第２の送信巻線部２２３Ｂは、第２の送信巻線
部２２３Ｂが作るループの外側で図２の平面から上昇
し、第２の送信巻線部２２３Ｂが作るループの内側で図
２の平面に下降する１次磁場を発生する。それに応答し
て、スケール・ループ２１２，２１６に磁場変化に対抗
するように働く電流が誘導される。
Ａは、第１の送信巻線部２２３Ａの内側で図２の平面か
ら上昇し、第１の送信巻線部２２３Ａが作るループの外
側で図２の平面に下降する１次磁場を発生する。これに
対して、第２の送信巻線部２２３Ｂは、第２の送信巻線
部２２３Ｂが作るループの外側で図２の平面から上昇
し、第２の送信巻線部２２３Ｂが作るループの内側で図
２の平面に下降する１次磁場を発生する。それに応答し
て、スケール・ループ２１２，２１６に磁場変化に対抗
するように働く電流が誘導される。
【００３２】このように、スケール・ループ部２１３，
２１７の各々に誘導された電流は、送信機ループ２２３
Ａ，２２３Ｂのそれぞれに隣接する部分に流れる電流と
反対の方向に流れる。図２に示されているように、スケ
ールの中心部の第２のループ部２１４，２１８の隣接す
る部分は、それらのループ電流が反対の極性を有する。
したがって、スケールの中心部に沿って反対の極性の磁
場部分が周期的に分布している２次磁場が生成される。
この周期的な２次磁場の波長λは、引き続く第２のルー
プ部２１４（又は２１８）間の距離に等しい。
２１７の各々に誘導された電流は、送信機ループ２２３
Ａ，２２３Ｂのそれぞれに隣接する部分に流れる電流と
反対の方向に流れる。図２に示されているように、スケ
ールの中心部の第２のループ部２１４，２１８の隣接す
る部分は、それらのループ電流が反対の極性を有する。
したがって、スケールの中心部に沿って反対の極性の磁
場部分が周期的に分布している２次磁場が生成される。
この周期的な２次磁場の波長λは、引き続く第２のルー
プ部２１４（又は２１８）間の距離に等しい。
【００３３】読取ヘッド２２０はまた、第１及び第２の
受信巻線２２４，２２６を含む。第１及び第２の受信巻
線２２４，２２６は、各々、読取ヘッド２２０を構成し
ているプリント回路基板の絶縁層の反対側に形成された
複数の正弦波状ループ・セグメント２２８，２２９によ
って形成されている。ループ・セグメント２２８，２２
９は、フィードスルー２３０によって連結されて、第１
及び第２の受信巻線２２４，２２６の各々で交互の正極
性ループ２３２と負極性ループ２４２とを形成する。受
信巻線２２４，２２６は、第１及び第２の送信巻線部２
２３Ａ，２２３Ｂ間の読取ヘッド２２０の中心に位置す
る。第１及び第２の受信巻線２２４，２２６の各々は測
定軸と直角の方向に距離ｄ2だけ延伸している。第１及
び第２の受信巻線２２４，２２６は、第１及び第２の送
信巻線部２２３Ａ，２２３Ｂの内側部分から等しい距離
ｄ3だけ間隔があいている。
受信巻線２２４，２２６を含む。第１及び第２の受信巻
線２２４，２２６は、各々、読取ヘッド２２０を構成し
ているプリント回路基板の絶縁層の反対側に形成された
複数の正弦波状ループ・セグメント２２８，２２９によ
って形成されている。ループ・セグメント２２８，２２
９は、フィードスルー２３０によって連結されて、第１
及び第２の受信巻線２２４，２２６の各々で交互の正極
性ループ２３２と負極性ループ２４２とを形成する。受
信巻線２２４，２２６は、第１及び第２の送信巻線部２
２３Ａ，２２３Ｂ間の読取ヘッド２２０の中心に位置す
る。第１及び第２の受信巻線２２４，２２６の各々は測
定軸と直角の方向に距離ｄ2だけ延伸している。第１及
び第２の受信巻線２２４，２２６は、第１及び第２の送
信巻線部２２３Ａ，２２３Ｂの内側部分から等しい距離
ｄ3だけ間隔があいている。
【００３４】第１及び第２の受信巻線２２４，２２６の
各々におけるループ２３２，２３４は、測定軸１１４の
方向にλ／２に等しい幅を有する。したがって、隣接す
るループ２３２，２３４の各対はλに等しい幅を有す
る。さらに、第１及び第２のループ・セグメント２２
８，２２９は、隣接するループ２３２，２３４の各対に
おいて完全な正弦波の１サイクルを進む。したがって、
λは正弦波の波長に、すなわち第１及び第２の受信巻線
２２４，２２６の空間周期に対応する。さらに、受信巻
線２２６は、測定軸１１４に沿って第１の受信巻線２２
４からλ／４だけオフセットされている。すなわち、第
１及び第２の受信巻線２２４，２２６は直角位相であ
る。
各々におけるループ２３２，２３４は、測定軸１１４の
方向にλ／２に等しい幅を有する。したがって、隣接す
るループ２３２，２３４の各対はλに等しい幅を有す
る。さらに、第１及び第２のループ・セグメント２２
８，２２９は、隣接するループ２３２，２３４の各対に
おいて完全な正弦波の１サイクルを進む。したがって、
λは正弦波の波長に、すなわち第１及び第２の受信巻線
２２４，２２６の空間周期に対応する。さらに、受信巻
線２２６は、測定軸１１４に沿って第１の受信巻線２２
４からλ／４だけオフセットされている。すなわち、第
１及び第２の受信巻線２２４，２２６は直角位相であ
る。
【００３５】送信機駆動信号発生器１５０からの変化す
る駆動信号は、電流が、第１の端子２２２Ａから送信巻
線２２２に、そして送信巻線２２２を通り、第２の端子
２２２Ｂを通って流れ出て行くように、送信巻線２２２
に印加される。すなわち、送信巻線２２２によって発生
される磁場は、送信巻線２２２の内部で図１の平面へと
下降し、送信巻線２２２の外側で図１の平面から上昇し
て出てくる。したがって、送信巻線２２２の内部の変化
する磁場は、受信巻線２２４，２２６で形成されている
ループ２３２，２３４の各々に誘導起電力（ＥＭＦ）を
発生する。
る駆動信号は、電流が、第１の端子２２２Ａから送信巻
線２２２に、そして送信巻線２２２を通り、第２の端子
２２２Ｂを通って流れ出て行くように、送信巻線２２２
に印加される。すなわち、送信巻線２２２によって発生
される磁場は、送信巻線２２２の内部で図１の平面へと
下降し、送信巻線２２２の外側で図１の平面から上昇し
て出てくる。したがって、送信巻線２２２の内部の変化
する磁場は、受信巻線２２４，２２６で形成されている
ループ２３２，２３４の各々に誘導起電力（ＥＭＦ）を
発生する。
【００３６】ループ２３２，２３４は、巻線の向きが反
対である。したがって、ループ２３２に誘導されるＥＭ
Ｆは、ループ２３４に誘導されるＥＭＦの極性と反対の
極性を有する。ループ２３２，２３４は、同じサイズの
面積、すなわち公称で同じ量の磁束を囲む。したがっ
て、ループ２３２，２３４の各々で発生するＥＭＦの絶
対的な大きさは公称的に同じになる。
対である。したがって、ループ２３２に誘導されるＥＭ
Ｆは、ループ２３４に誘導されるＥＭＦの極性と反対の
極性を有する。ループ２３２，２３４は、同じサイズの
面積、すなわち公称で同じ量の磁束を囲む。したがっ
て、ループ２３２，２３４の各々で発生するＥＭＦの絶
対的な大きさは公称的に同じになる。
【００３７】第１及び第２の受信巻線２２４，２２６の
各々に、等しい数のループ２３２，２３４があることが
好ましい。理想的な場合、ループ２３２に誘導される正
極性のＥＭＦは、ループ２３４に誘導される負極性のＥ
ＭＦによって正確にオフセットされる。したがって、第
１及び第２の受信巻線２２４，２２６の各々で正味のＥ
ＭＦは公称でゼロであり、送信巻線２２２を第１及び第
２の受信巻線２２４，２２６に直接結合しただけでは、
結果として受信巻線２２４，２２６から何も信号が出力
されないようになっている。
各々に、等しい数のループ２３２，２３４があることが
好ましい。理想的な場合、ループ２３２に誘導される正
極性のＥＭＦは、ループ２３４に誘導される負極性のＥ
ＭＦによって正確にオフセットされる。したがって、第
１及び第２の受信巻線２２４，２２６の各々で正味のＥ
ＭＦは公称でゼロであり、送信巻線２２２を第１及び第
２の受信巻線２２４，２２６に直接結合しただけでは、
結果として受信巻線２２４，２２６から何も信号が出力
されないようになっている。
【００３８】第１の複数のスケール・ループ２１２の各
々は、第１及び第２の受信巻線２２４，２２６の波長λ
に等しいピッチで配置されている。さらに、第１のルー
プ部２１３の各々は、測定軸１１４の方向に波長λにで
きるだけ近い距離だけ延伸している一方で、第１のルー
プ部２１３の隣接する部分の間には、さらに絶縁スペー
ス２０１が設けられている。さらに、第１のループ部２
１３は測定軸１１４と直角の方向に距離ｄ1だけ延伸し
ている。
々は、第１及び第２の受信巻線２２４，２２６の波長λ
に等しいピッチで配置されている。さらに、第１のルー
プ部２１３の各々は、測定軸１１４の方向に波長λにで
きるだけ近い距離だけ延伸している一方で、第１のルー
プ部２１３の隣接する部分の間には、さらに絶縁スペー
ス２０１が設けられている。さらに、第１のループ部２
１３は測定軸１１４と直角の方向に距離ｄ1だけ延伸し
ている。
【００３９】同様に、第２の複数のスケール・ループ２
１６の各々も、波長λに等しいピッチで配置されてい
る。第１のループ部２１７も、測定軸に沿って波長λに
できるだけ近く互いに対して延伸している一方で、第１
のループ部２１７の隣接する部分の間にはスペース２０
１が設けられている。また、第１のループ部２１７は測
定軸１１４と直角の方向に距離ｄ1だけ延伸している。
１６の各々も、波長λに等しいピッチで配置されてい
る。第１のループ部２１７も、測定軸に沿って波長λに
できるだけ近く互いに対して延伸している一方で、第１
のループ部２１７の隣接する部分の間にはスペース２０
１が設けられている。また、第１のループ部２１７は測
定軸１１４と直角の方向に距離ｄ1だけ延伸している。
【００４０】第１及び第２の複数のスケール・ループ２
１２，２１６の第２のループ部２１４，２１８も、波長
λに等しいピッチで配置されている。しかし、第２のル
ープ部２１４，２１８の各々は、測定軸に沿って波長λ
の半分にできるだけ近くしか延伸しない。図２に示され
ているように、第１及び第２の複数のスケール・ループ
２１２，２１６の第２のループ部２１４，２１８の各隣
接する対の間に絶縁スペース２０２が設けられている。
このように、第１及び第２の複数のスケール・ループ２
１２，２１６の第２のループ部２１４，２１８は、スケ
ール２１０の長さに沿って互いに差し込まれる。さら
に、第２のループ部２１４，２１８は測定軸１１４と直
角の方向に距離ｄ2だけ延伸している。
１２，２１６の第２のループ部２１４，２１８も、波長
λに等しいピッチで配置されている。しかし、第２のル
ープ部２１４，２１８の各々は、測定軸に沿って波長λ
の半分にできるだけ近くしか延伸しない。図２に示され
ているように、第１及び第２の複数のスケール・ループ
２１２，２１６の第２のループ部２１４，２１８の各隣
接する対の間に絶縁スペース２０２が設けられている。
このように、第１及び第２の複数のスケール・ループ２
１２，２１６の第２のループ部２１４，２１８は、スケ
ール２１０の長さに沿って互いに差し込まれる。さら
に、第２のループ部２１４，２１８は測定軸１１４と直
角の方向に距離ｄ2だけ延伸している。
【００４１】図２に示されているように、第２のループ
部２１４，２１８は、対応する第１のループ部２１３，
２１７から距離ｄ3だけ間隔があいている。したがっ
て、図２に示されているように、読取ヘッド２２０がス
ケール２１０の近くに置かれたとき、第１の送信巻線部
２２３Ａは、第１の複数のスケール・ループ２１２の第
１のループ部２１３と整列する。同様に、第２の送信巻
線部２２３Ｂは、第２の複数のスケール・ループ２１６
の第１のループ部２１７と整列する。さらに、第１及び
第２の受信巻線２２４，２２６は、第１及び第２のスケ
ール・ループ２１２，２１６の第２のループ部２１４，
２１８と整列する。
部２１４，２１８は、対応する第１のループ部２１３，
２１７から距離ｄ3だけ間隔があいている。したがっ
て、図２に示されているように、読取ヘッド２２０がス
ケール２１０の近くに置かれたとき、第１の送信巻線部
２２３Ａは、第１の複数のスケール・ループ２１２の第
１のループ部２１３と整列する。同様に、第２の送信巻
線部２２３Ｂは、第２の複数のスケール・ループ２１６
の第１のループ部２１７と整列する。さらに、第１及び
第２の受信巻線２２４，２２６は、第１及び第２のスケ
ール・ループ２１２，２１６の第２のループ部２１４，
２１８と整列する。
【００４２】動作時には、時間変化する駆動信号が送信
機駆動信号発生器１５０から送信巻線端子２２２Ａに出
力される。その後、第１の送信巻線部２２３Ａは第１の
方向を有する変化する第１の磁場を発生し、一方で第２
の送信巻線部２２３Ｂは、第１の方向と反対な第２の方
向に第２の磁場を発生する。この第２の磁場の磁場強度
は、第１の送信巻線部２２３Ａによって発生される第１
の磁場の磁場強度に等しい。
機駆動信号発生器１５０から送信巻線端子２２２Ａに出
力される。その後、第１の送信巻線部２２３Ａは第１の
方向を有する変化する第１の磁場を発生し、一方で第２
の送信巻線部２２３Ｂは、第１の方向と反対な第２の方
向に第２の磁場を発生する。この第２の磁場の磁場強度
は、第１の送信巻線部２２３Ａによって発生される第１
の磁場の磁場強度に等しい。
【００４３】第１の複数のスケール・ループ２１２の各
々は、第１の送信巻線部２２３Ａによって発生された第
１の磁場によって第１の送信巻線部２２３Ａに誘導的に
結合される。その結果、誘導電流が第１の複数のスケー
ル・ループ２１２の各々を時計回りに流れる。同時に、
第２の複数のスケール・ループ２１６は、第２の送信巻
線部２２３Ｂによって発生された第２の磁場によって第
２の送信巻線部２２３Ｂに誘導的に結合される。これ
は、第２の複数のスケール・ループ２１６の各々を反時
計回りに流れる電流を誘導する。すなわち、スケール・
ループ２１２，２１６の第２の部分２１４，２１８を通
る電流は逆の方向に流れる。
々は、第１の送信巻線部２２３Ａによって発生された第
１の磁場によって第１の送信巻線部２２３Ａに誘導的に
結合される。その結果、誘導電流が第１の複数のスケー
ル・ループ２１２の各々を時計回りに流れる。同時に、
第２の複数のスケール・ループ２１６は、第２の送信巻
線部２２３Ｂによって発生された第２の磁場によって第
２の送信巻線部２２３Ｂに誘導的に結合される。これ
は、第２の複数のスケール・ループ２１６の各々を反時
計回りに流れる電流を誘導する。すなわち、スケール・
ループ２１２，２１６の第２の部分２１４，２１８を通
る電流は逆の方向に流れる。
【００４４】第１のスケール・ループ２１２の第２の部
分２１４の各々を時計回りに流れる電流は、第２の部分
２１４の内部で図２の平面へと下降する第三の磁場を発
生する。これに対して、第２のスケール・ループ２１６
の第２のループ部２１８を反時計回りに流れる電流は、
第２のスケール・ループ２１６の第２のループ部２１８
の内部で図２の平面から上昇する第４の磁場を発生す
る。こうして、正味の交番磁場が測定軸１１４に沿って
形成される。この正味の交番磁場は、第１及び第２の受
信巻線２２４，２２６の波長λに等しい波長を有する。
分２１４の各々を時計回りに流れる電流は、第２の部分
２１４の内部で図２の平面へと下降する第三の磁場を発
生する。これに対して、第２のスケール・ループ２１６
の第２のループ部２１８を反時計回りに流れる電流は、
第２のスケール・ループ２１６の第２のループ部２１８
の内部で図２の平面から上昇する第４の磁場を発生す
る。こうして、正味の交番磁場が測定軸１１４に沿って
形成される。この正味の交番磁場は、第１及び第２の受
信巻線２２４，２２６の波長λに等しい波長を有する。
【００４５】したがって、第１の受信巻線２２４の正極
性ループ２３２が第２のループ部２１４又は２１８と整
列しているとき、第１の受信巻線２２４の負極性ループ
２３４は該第２のループ部２１４又は２１８の他方と整
列する。これは、第２の受信巻線２２６の正極性ループ
２３２と負極性ループ２３４とが第２のループ部２１４
及び２１８と整列する場合にもあてはまる。第２のルー
プ部２１４及び２１８によって発生される交番磁場は、
第１及び第２の受信巻線２２４，２２６の空間的変調と
同じ波長で空間的に変調されているので、正極性及び負
極性ループ２３２，２３４の各々に第２のループ部２１
４と整列しているときに発生されるＥＭＦは、第２のル
ープ部２１８と整列しているときに発生されるＥＭＦと
大きさが等しく向きが反対である。
性ループ２３２が第２のループ部２１４又は２１８と整
列しているとき、第１の受信巻線２２４の負極性ループ
２３４は該第２のループ部２１４又は２１８の他方と整
列する。これは、第２の受信巻線２２６の正極性ループ
２３２と負極性ループ２３４とが第２のループ部２１４
及び２１８と整列する場合にもあてはまる。第２のルー
プ部２１４及び２１８によって発生される交番磁場は、
第１及び第２の受信巻線２２４，２２６の空間的変調と
同じ波長で空間的に変調されているので、正極性及び負
極性ループ２３２，２３４の各々に第２のループ部２１
４と整列しているときに発生されるＥＭＦは、第２のル
ープ部２１８と整列しているときに発生されるＥＭＦと
大きさが等しく向きが反対である。
【００４６】したがって、読取ヘッド２２０がスケール
２１０に対して動くときの正極性ループ２３２の正味の
出力は、スケールに沿った読取ヘッドの位置“ｘ”の正
弦関数であり、余分なスケールによる出力信号のオフセ
ット成分は公称ではゼロである。同様に、読取ヘッド２
２０がスケール２１０に対して動くときの負極性ループ
２３４の正味の出力も、スケールに沿った読取ヘッドの
位置“ｘ”の正弦関数であり、余分なスケールによる出
力信号のオフセット成分は公称ではゼロである。正極性
ループ２３２と負極性ループ２３４とからのＥＭＦへの
寄与は位相が一致している。
２１０に対して動くときの正極性ループ２３２の正味の
出力は、スケールに沿った読取ヘッドの位置“ｘ”の正
弦関数であり、余分なスケールによる出力信号のオフセ
ット成分は公称ではゼロである。同様に、読取ヘッド２
２０がスケール２１０に対して動くときの負極性ループ
２３４の正味の出力も、スケールに沿った読取ヘッドの
位置“ｘ”の正弦関数であり、余分なスケールによる出
力信号のオフセット成分は公称ではゼロである。正極性
ループ２３２と負極性ループ２３４とからのＥＭＦへの
寄与は位相が一致している。
【００４７】さらに、第１及び第２の受信巻線２２４，
２２６は直交位相である。すなわち、第１の受信巻線２
２４によりｘの関数として発生され、受信機信号処理回
路１４０に出力される出力信号は、第２の受信巻線２２
６によりｘの関数として受信機信号処理回路１４０に出
力される信号と９０°位相がずれている。
２２６は直交位相である。すなわち、第１の受信巻線２
２４によりｘの関数として発生され、受信機信号処理回
路１４０に出力される出力信号は、第２の受信巻線２２
６によりｘの関数として受信機信号処理回路１４０に出
力される信号と９０°位相がずれている。
【００４８】受信機信号処理回路１４０は、第１及び第
２の受信巻線２２４，２２６からの出力信号を入力して
サンプリングし、これらの信号をディジタル値に変換し
て制御ユニット１６０に出力する。制御ユニット１６０
は、これらのディジタル出力信号を処理し、読取ヘッド
２２０とスケール２１０との間の相対位置ｘを波長λ以
内で決定する。
２の受信巻線２２４，２２６からの出力信号を入力して
サンプリングし、これらの信号をディジタル値に変換し
て制御ユニット１６０に出力する。制御ユニット１６０
は、これらのディジタル出力信号を処理し、読取ヘッド
２２０とスケール２１０との間の相対位置ｘを波長λ以
内で決定する。
【００４９】第１及び第２の受信巻線２２４，２２６か
らの直交位相の出力の性質に基づいて、制御ユニット１
６０は、読取ヘッド２２０とスケール２１０との間の相
対運動の方向を決定することができる。制御ユニット１
６０は、当業者には周知、かつ本明細書及び取り入れら
れた特許文献に開示されている信号処理方法によって、
通過した部分的又は完全な“増分”波長λの数をカウン
トする。制御ユニット１６０は、その数と波長λ以内の
相対位置を用いて、読取ヘッド２２０とスケール２１０
との間で設定された原点からの相対位置を出力する。
らの直交位相の出力の性質に基づいて、制御ユニット１
６０は、読取ヘッド２２０とスケール２１０との間の相
対運動の方向を決定することができる。制御ユニット１
６０は、当業者には周知、かつ本明細書及び取り入れら
れた特許文献に開示されている信号処理方法によって、
通過した部分的又は完全な“増分”波長λの数をカウン
トする。制御ユニット１６０は、その数と波長λ以内の
相対位置を用いて、読取ヘッド２２０とスケール２１０
との間で設定された原点からの相対位置を出力する。
【００５０】また、制御ユニット１６０は、送信機駆動
信号発生器１５０に制御信号を出力して時間変化する送
信機駆動信号を発生させる。取り入れられた特許文献に
示されている信号発生及び処理回路のいずれかを用い
て、受信機信号処理回路１４０、送信機駆動信号発生器
１５０、及び制御ユニット１６０を実施できるというこ
とは理解されるであろう。したがって、これらの回路に
ついては、本明細書ではより詳細な説明を省略すること
とする。
信号発生器１５０に制御信号を出力して時間変化する送
信機駆動信号を発生させる。取り入れられた特許文献に
示されている信号発生及び処理回路のいずれかを用い
て、受信機信号処理回路１４０、送信機駆動信号発生器
１５０、及び制御ユニット１６０を実施できるというこ
とは理解されるであろう。したがって、これらの回路に
ついては、本明細書ではより詳細な説明を省略すること
とする。
【００５１】上で述べたように、位置測定が高分解能で
あることが望ましい。これは、誘導電流型位置トランス
デューサのスケールによって生成される時間変化する磁
場の空間周期を短くし、信号対雑音比を高めることによ
って達成される。信号対雑音比は、スケール２１０に形
成されたスケール・ループ２１２によるエネルギーの伝
達効率に顕著に依存する。図３は、図２に示されている
ようなオフセット低減トランスデューサ２００などの典
型的なオフセット低減型の誘導電流型位置トランスデュ
ーサの単純化された等価回路を示す。この回路は、送信
機ループ３１０と、いくつかのスケール・ループ３２０
と、受信機ループ３３０とを含む。
あることが望ましい。これは、誘導電流型位置トランス
デューサのスケールによって生成される時間変化する磁
場の空間周期を短くし、信号対雑音比を高めることによ
って達成される。信号対雑音比は、スケール２１０に形
成されたスケール・ループ２１２によるエネルギーの伝
達効率に顕著に依存する。図３は、図２に示されている
ようなオフセット低減トランスデューサ２００などの典
型的なオフセット低減型の誘導電流型位置トランスデュ
ーサの単純化された等価回路を示す。この回路は、送信
機ループ３１０と、いくつかのスケール・ループ３２０
と、受信機ループ３３０とを含む。
【００５２】位置トランスデューサの周期性は、図２の
位置トランスデューサのスケール・ループ２３２，２３
４などの典型的な誘導電流型位置トランスデューサに見
られる、波長λを有する周期的なパターンで間隔をあけ
たスケール・ループを近似している多数のスケール・ル
ープ３２０によって示されている。典型的な誘導電流型
位置トランスデューサでは、送信機ループ及び受信機ル
ープはどちらも複数のスケール・ループに同時に結合し
ていることは理解されるであろう。しかし、ある特定の
スケール・ループで信号を最大にするスケール・ループ
の配置は、その配置が繰り返される場合、一般に、多数
のスケール・ループからの合体した信号も最大になると
いうことも理解されよう。したがって、以下の議論は、
分かり易くするために、単一のスケール・ループから得
られる信号を改善することに焦点を合わせる。
位置トランスデューサのスケール・ループ２３２，２３
４などの典型的な誘導電流型位置トランスデューサに見
られる、波長λを有する周期的なパターンで間隔をあけ
たスケール・ループを近似している多数のスケール・ル
ープ３２０によって示されている。典型的な誘導電流型
位置トランスデューサでは、送信機ループ及び受信機ル
ープはどちらも複数のスケール・ループに同時に結合し
ていることは理解されるであろう。しかし、ある特定の
スケール・ループで信号を最大にするスケール・ループ
の配置は、その配置が繰り返される場合、一般に、多数
のスケール・ループからの合体した信号も最大になると
いうことも理解されよう。したがって、以下の議論は、
分かり易くするために、単一のスケール・ループから得
られる信号を改善することに焦点を合わせる。
【００５３】図３に示されているように、送信機ループ
３１０は、自己インダクタンスＬTと抵抗ＲTとを有す
る。自己インダクタンスＬTは、送信機ループ３１０の
うちスケール・ループ３２０と結合している部分のイン
ダクタンスを表す。典型的な誘導電流型位置トランスデ
ューサの送信機ループの場合、全インダクタンスは約１
０〜１００ｎＨであり、抵抗ＲTは普通ミリオームの領
域にある。しかし、一般に、これらの送信機パラメータ
を制御する因子は本発明の理解にとって重要ではないの
で、ここではこれ以上論じない。同様に、受信機ループ
３３０は、自己インダクタンスＬRと抵抗ＲRとを有す
る。自己インダクタンスＬRは、受信機ループ３３０の
うちスケール・ループ３２０と結合している部分のイン
ダクタンスを表す。典型的な誘導電流型位置トランスデ
ューサの受信機ループの場合、全インダクタンスは約１
０〜１０００ｎＨであり、抵抗ＲRは普通１〜１００ミ
リオームの範囲にある。しかし、一般に、これらの受信
機パラメータを制御する因子は本発明には関係がないの
で、ここではこれ以上論じない。図には受信機負荷抵抗
ＲLが受信機ループ３３０の端子間に結合されて示され
ている。受信機負荷抵抗ＲLは、ＶOUTを測定する測定回
路の一部であり、普通、回路の他のインピーダンスより
も著しく大きい。いろいろな例示的な実施の形態では、
受信機負荷抵抗Ｒ Lは５０〜５００オームの範囲にあ
る。
３１０は、自己インダクタンスＬTと抵抗ＲTとを有す
る。自己インダクタンスＬTは、送信機ループ３１０の
うちスケール・ループ３２０と結合している部分のイン
ダクタンスを表す。典型的な誘導電流型位置トランスデ
ューサの送信機ループの場合、全インダクタンスは約１
０〜１００ｎＨであり、抵抗ＲTは普通ミリオームの領
域にある。しかし、一般に、これらの送信機パラメータ
を制御する因子は本発明の理解にとって重要ではないの
で、ここではこれ以上論じない。同様に、受信機ループ
３３０は、自己インダクタンスＬRと抵抗ＲRとを有す
る。自己インダクタンスＬRは、受信機ループ３３０の
うちスケール・ループ３２０と結合している部分のイン
ダクタンスを表す。典型的な誘導電流型位置トランスデ
ューサの受信機ループの場合、全インダクタンスは約１
０〜１０００ｎＨであり、抵抗ＲRは普通１〜１００ミ
リオームの範囲にある。しかし、一般に、これらの受信
機パラメータを制御する因子は本発明には関係がないの
で、ここではこれ以上論じない。図には受信機負荷抵抗
ＲLが受信機ループ３３０の端子間に結合されて示され
ている。受信機負荷抵抗ＲLは、ＶOUTを測定する測定回
路の一部であり、普通、回路の他のインピーダンスより
も著しく大きい。いろいろな例示的な実施の形態では、
受信機負荷抵抗Ｒ Lは５０〜５００オームの範囲にあ
る。
【００５４】スケール・ループ３２０は、各々、自己イ
ンダクタンスＬS1，ＬS2と、抵抗Ｒ Sとを有する。実際
には、抵抗ＲSは製造の実際的な制約の下でできる限り
小さくする。例えば、ＲSは０．０１〜１ミリオームの
範囲にある。自己インダクタンスＬS1は、スケール・ル
ープ３２０のうち送信機ループ３１０と結合している部
分のインダクタンスであり、自己インダクタンスＬ
S2は、スケール・ループ３２０のうち受信機ループ３３
０と結合している部分のインダクタンスである。実際に
は、送信機ループ３１０から受信機ループ３３０へのエ
ネルギー伝達を最大にするために、多くの場合、ＬS1，
ＬS2がほぼ等しいことが望ましい。
ンダクタンスＬS1，ＬS2と、抵抗Ｒ Sとを有する。実際
には、抵抗ＲSは製造の実際的な制約の下でできる限り
小さくする。例えば、ＲSは０．０１〜１ミリオームの
範囲にある。自己インダクタンスＬS1は、スケール・ル
ープ３２０のうち送信機ループ３１０と結合している部
分のインダクタンスであり、自己インダクタンスＬ
S2は、スケール・ループ３２０のうち受信機ループ３３
０と結合している部分のインダクタンスである。実際に
は、送信機ループ３１０から受信機ループ３３０へのエ
ネルギー伝達を最大にするために、多くの場合、ＬS1，
ＬS2がほぼ等しいことが望ましい。
【００５５】さらに、図１０に示されていると共に、取
り入れられた特許文献３に記載されているような従来の
誘導電流型位置トランスデューサでは、複数の部分を有
するスケール・ループにおいて、各スケール・ループ部
を動作時のいろいろな時点で送信巻線又は受信巻線と結
合させて、同じスケール・トラックから２つの異なる空
間周期を有する２つの信号を生成することができる。す
なわち、このような誘導型位置トランスデューサ形態の
動作には、ほぼ対称なスケール・ループが適当である。
したがって、送信機ループ及び受信機ループで非対称な
インダクタンスを有するスケール・ループも本発明に含
まれているけれども、以下の記述はＬS1，ＬS2が等し
く、ＬSがＬS1又はＬS2と等しいと仮定することによっ
て単純化される。
り入れられた特許文献３に記載されているような従来の
誘導電流型位置トランスデューサでは、複数の部分を有
するスケール・ループにおいて、各スケール・ループ部
を動作時のいろいろな時点で送信巻線又は受信巻線と結
合させて、同じスケール・トラックから２つの異なる空
間周期を有する２つの信号を生成することができる。す
なわち、このような誘導型位置トランスデューサ形態の
動作には、ほぼ対称なスケール・ループが適当である。
したがって、送信機ループ及び受信機ループで非対称な
インダクタンスを有するスケール・ループも本発明に含
まれているけれども、以下の記述はＬS1，ＬS2が等し
く、ＬSがＬS1又はＬS2と等しいと仮定することによっ
て単純化される。
【００５６】図３に示されているように、第１のパラメ
ータｋTは送信巻線と、あるスケール・ループとの間の
誘導的結合の強度を示す因子であり、スケール・ループ
が送信巻線に対して動作的に位置しているときには、位
置と無関係で一定と考えることができる。第２のパラメ
ータｋRは、受信巻線と、あるスケール・ループとの間
の誘導的結合の強度を示す因子であり、スケール・ルー
プが周期的な受信巻線に対して動作的に位置していると
きには、位置の周期関数であると考えることができる。
ータｋTは送信巻線と、あるスケール・ループとの間の
誘導的結合の強度を示す因子であり、スケール・ループ
が送信巻線に対して動作的に位置しているときには、位
置と無関係で一定と考えることができる。第２のパラメ
ータｋRは、受信巻線と、あるスケール・ループとの間
の誘導的結合の強度を示す因子であり、スケール・ルー
プが周期的な受信巻線に対して動作的に位置していると
きには、位置の周期関数であると考えることができる。
【００５７】抵抗ＲLが他のインピーダンスに比べて大
きく、抵抗ＲTが他のインピーダンスに比べて小さいと
仮定すると、図３の一般的回路の信号利得（ゲイン）は
次式（１）によって与えられる。
きく、抵抗ＲTが他のインピーダンスに比べて小さいと
仮定すると、図３の一般的回路の信号利得（ゲイン）は
次式（１）によって与えられる。
【００５８】
【数１】
【００５９】ここで、ＶINは、送信機で発生される電
圧、ＶOUTは、受信機で検出される電圧、ｋTは、送信巻
線とあるスケール・ループとの間の誘導的結合の強度を
示す因子、ｋRは、受信巻線とあるスケール・ループと
の間の誘導的結合の強度を示す因子、ＬRは、受信機ル
ープのうちあるスケール・ループと結合している部分の
インダクタンス、ＬTは、送信機ループのうちあるスケ
ール・ループと結合している部分のインダクタンス、Ｒ
Sは、スケール・ループの抵抗、ωは、誘導電流型位置
トランスデューサの動作周波数、ＬS1は、スケール・ル
ープのうち送信機と結合している部分の自己インダクタ
ンス、ＬS2は、スケール・ループのうち受信機と結合し
ている部分の自己インダクタンスである。ＬS1，ＬS2は
等しく、互換的にＬSで表されると仮定すると、図３の
一般的回路の信号利得は次式（２）によって与えられ
る。
圧、ＶOUTは、受信機で検出される電圧、ｋTは、送信巻
線とあるスケール・ループとの間の誘導的結合の強度を
示す因子、ｋRは、受信巻線とあるスケール・ループと
の間の誘導的結合の強度を示す因子、ＬRは、受信機ル
ープのうちあるスケール・ループと結合している部分の
インダクタンス、ＬTは、送信機ループのうちあるスケ
ール・ループと結合している部分のインダクタンス、Ｒ
Sは、スケール・ループの抵抗、ωは、誘導電流型位置
トランスデューサの動作周波数、ＬS1は、スケール・ル
ープのうち送信機と結合している部分の自己インダクタ
ンス、ＬS2は、スケール・ループのうち受信機と結合し
ている部分の自己インダクタンスである。ＬS1，ＬS2は
等しく、互換的にＬSで表されると仮定すると、図３の
一般的回路の信号利得は次式（２）によって与えられ
る。
【００６０】
【数２】
【００６１】図４は、式（２）で記述されるような信号
利得とスケール・インピーダンス（ＲS 2／（ωＬS）2）
との間の関係を示すグラフである。式（２）を検討して
図４を見ると、他の因子を一定に保った場合、信号利得
ＶOUT／ＶINは、量（ＲS 2／（ωＬS）2）が減少するに
つれて増加するということが理解されるであろう。した
がって、誘導電流型位置トランスデューサにおいて信号
利得を高めるために、本発明によるスケール・ループの
いろいろな例示的な実施の形態では、スケール・ループ
のインダクタンスを減少させることなくスケール・ルー
プの抵抗を小さくする必要があるか、又は、少なくとも
抵抗をスケール・ループのインダクタンスの減少よりも
大幅に減少させる必要がある。
利得とスケール・インピーダンス（ＲS 2／（ωＬS）2）
との間の関係を示すグラフである。式（２）を検討して
図４を見ると、他の因子を一定に保った場合、信号利得
ＶOUT／ＶINは、量（ＲS 2／（ωＬS）2）が減少するに
つれて増加するということが理解されるであろう。した
がって、誘導電流型位置トランスデューサにおいて信号
利得を高めるために、本発明によるスケール・ループの
いろいろな例示的な実施の形態では、スケール・ループ
のインダクタンスを減少させることなくスケール・ルー
プの抵抗を小さくする必要があるか、又は、少なくとも
抵抗をスケール・ループのインダクタンスの減少よりも
大幅に減少させる必要がある。
【００６２】図４は、例えば、信号利得を増加させるた
めにはＲS 2を（ωＬS）2未満にすることが非常に有効で
あることを示している。図４はまた、ＲS 2が０．１＊
（ωＬ S）2未満になると、信号利得はそれ以上ほとんど
改善されないということを示している。さらに一般的
に、図４の情報は、ある特定の動作周波数ωにおいて抵
抗ＲSとインダクタンスＬSとの間の特定の関係を選択す
るのに役立つ。
めにはＲS 2を（ωＬS）2未満にすることが非常に有効で
あることを示している。図４はまた、ＲS 2が０．１＊
（ωＬ S）2未満になると、信号利得はそれ以上ほとんど
改善されないということを示している。さらに一般的
に、図４の情報は、ある特定の動作周波数ωにおいて抵
抗ＲSとインダクタンスＬSとの間の特定の関係を選択す
るのに役立つ。
【００６３】しかし、前に述べたように、誘導電流型位
置トランスデューサの測定軸の方向にスケール・ループ
が延伸する距離がいろいろな設計上の理由によって拘束
される場合において、抵抗を減らすためにスケール・ト
レースの幅が増加するときに、スケール・ループの内側
エリア、ひいては自己インダクタンスを減少させなけれ
ればならない。したがって、いろいろな例示的実施の形
態において、誘導型位置トランスデューサの設計上のい
ろいろな拘束を十分考慮して、スケール・トレースの幅
は、誘導電流型位置トランスデューサのスケール・ルー
プの抵抗ＲSとインダクタンスＬSの関係の改善を達成す
るように選択される。
置トランスデューサの測定軸の方向にスケール・ループ
が延伸する距離がいろいろな設計上の理由によって拘束
される場合において、抵抗を減らすためにスケール・ト
レースの幅が増加するときに、スケール・ループの内側
エリア、ひいては自己インダクタンスを減少させなけれ
ればならない。したがって、いろいろな例示的実施の形
態において、誘導型位置トランスデューサの設計上のい
ろいろな拘束を十分考慮して、スケール・トレースの幅
は、誘導電流型位置トランスデューサのスケール・ルー
プの抵抗ＲSとインダクタンスＬSの関係の改善を達成す
るように選択される。
【００６４】いろいろな例示的な実施の形態において、
比較的平面的な導電性スケール・トレースが用いられ
る。より高い周波数で動作する誘導電流型位置トランス
デューサにおける比較的平面的なスケール・トレースの
場合、一般に、電流密度はスケール・トレースの表面で
最大になり、導体内部の電磁波の大きさはスケール・ト
レースの表面からの距離が増加するにつれて指数関数的
に減少するということが知られているか、又はそのよう
に考えられている。したがって、導体内部の所定の場所
で、電流密度も導体表面からの距離が増加するにつれて
指数関数的に減少する。
比較的平面的な導電性スケール・トレースが用いられ
る。より高い周波数で動作する誘導電流型位置トランス
デューサにおける比較的平面的なスケール・トレースの
場合、一般に、電流密度はスケール・トレースの表面で
最大になり、導体内部の電磁波の大きさはスケール・ト
レースの表面からの距離が増加するにつれて指数関数的
に減少するということが知られているか、又はそのよう
に考えられている。したがって、導体内部の所定の場所
で、電流密度も導体表面からの距離が増加するにつれて
指数関数的に減少する。
【００６５】表皮深さ（δ）は、電流密度が表面におけ
る電流密度の値の１／ｅに減少すると一般に予期される
ような導体表面からの距離を表す周知の量である。表皮
深さは次式（３）で定義される。
る電流密度の値の１／ｅに減少すると一般に予期される
ような導体表面からの距離を表す周知の量である。表皮
深さは次式（３）で定義される。
【００６６】
【数３】
【００６７】ここで、δは、誘導電流型位置トランスデ
ューサの動作周波数における導体の表皮深さ、σは、導
体の導電率、μは、材料の透磁率、ωは、振動する波の
周波数を表す。
ューサの動作周波数における導体の表皮深さ、σは、導
体の導電率、μは、材料の透磁率、ωは、振動する波の
周波数を表す。
【００６８】この関係を考慮すると、ＤＣ周波数（すな
わち、ω＝０）では、比較的平面的なスケール・トレー
スの断面にわたって電流密度は一様になり、トレース厚
さにほぼ比例する。しかし、より高い周波数では、スケ
ール・トレースの厚さに関わりなく、電流の大部分はス
ケール・トレースの表面からほぼ表皮深さδ以内の領域
に局限される。このようなスケール・トレースから構成
されるスケール・ループの実効抵抗は、スケール・トレ
ースの厚さが表皮深さの約１乃至３倍（すなわち、δ〜
３δ）を超えて増加しても、さほど減少しない。したが
って、本発明に係るスケール・ループのいろいろな例示
的な実施の形態において、本発明によるスケール・ルー
プを構成する導電性スケール・トレースは、厚さが約３
表皮深さ（３δ）未満である。他のいろいろな例示的な
実施の形態では、本発明によるスケール・ループを構成
するスケール・トレースは、厚さが約１表皮深さ（δ）
未満である。
わち、ω＝０）では、比較的平面的なスケール・トレー
スの断面にわたって電流密度は一様になり、トレース厚
さにほぼ比例する。しかし、より高い周波数では、スケ
ール・トレースの厚さに関わりなく、電流の大部分はス
ケール・トレースの表面からほぼ表皮深さδ以内の領域
に局限される。このようなスケール・トレースから構成
されるスケール・ループの実効抵抗は、スケール・トレ
ースの厚さが表皮深さの約１乃至３倍（すなわち、δ〜
３δ）を超えて増加しても、さほど減少しない。したが
って、本発明に係るスケール・ループのいろいろな例示
的な実施の形態において、本発明によるスケール・ルー
プを構成する導電性スケール・トレースは、厚さが約３
表皮深さ（３δ）未満である。他のいろいろな例示的な
実施の形態では、本発明によるスケール・ループを構成
するスケール・トレースは、厚さが約１表皮深さ（δ）
未満である。
【００６９】さらに、式（３）を考えると、他のいくつ
かの関係が明らかになる。スケール・トレースの厚さが
表皮深さδより小さい場合、スケール・トレースの実効
抵抗は、一般に、スケール・トレースの厚さが減少する
につれて著しく増加する。前に述べたように、スケール
・トレースの実効抵抗が増加すると、信号利得は一般に
減少する。さらに、表皮深さは電界の周波数と共に変化
し、動作周波数が増加するにつれて表皮深さδが減少す
る。
かの関係が明らかになる。スケール・トレースの厚さが
表皮深さδより小さい場合、スケール・トレースの実効
抵抗は、一般に、スケール・トレースの厚さが減少する
につれて著しく増加する。前に述べたように、スケール
・トレースの実効抵抗が増加すると、信号利得は一般に
減少する。さらに、表皮深さは電界の周波数と共に変化
し、動作周波数が増加するにつれて表皮深さδが減少す
る。
【００７０】図５は、ある誘導電流型位置トランスデュ
ーサにおける信号利得の値をスケール・トレース厚さの
関数として示すグラフである。図５のグラフは、あるル
ープ・トレースの抵抗及びインダクタンスに影響を及ぼ
す他の因子を一定に保った場合、約１表皮深さというス
ケール・トレース厚さは、高い動作周波数で信号利得を
最大値に近いところまで改善するということを示してい
る。グラフはさらに、約３表皮深さまでのスケール・ト
レース厚さの増加は、１ＭＨｚという動作周波数で信号
利得を増加させるのに有効であるということを示してい
る。
ーサにおける信号利得の値をスケール・トレース厚さの
関数として示すグラフである。図５のグラフは、あるル
ープ・トレースの抵抗及びインダクタンスに影響を及ぼ
す他の因子を一定に保った場合、約１表皮深さというス
ケール・トレース厚さは、高い動作周波数で信号利得を
最大値に近いところまで改善するということを示してい
る。グラフはさらに、約３表皮深さまでのスケール・ト
レース厚さの増加は、１ＭＨｚという動作周波数で信号
利得を増加させるのに有効であるということを示してい
る。
【００７１】図５は、また、より高い動作周波数で動作
する誘導電流型位置トランスデューサに、約０．３表皮
深さというスケール・トレース厚さが小さいスケール・
ループを用いた場合、最大可能な信号の約８０％を保持
できるということを示している。さらに、ループ・トレ
ース厚さを約１表皮深さを超えて増加させても、その結
果である信号は何も改善されない。本発明者は、これら
の予期されなかった結果は、誘導電流型位置トランスデ
ューサにおける特定の導体配置が、従来論じられてきた
ような単純な理解によっては容易にモデル化できないか
又は理解できない高周波電磁場を生じたことによるのか
もしれないと考えている。
する誘導電流型位置トランスデューサに、約０．３表皮
深さというスケール・トレース厚さが小さいスケール・
ループを用いた場合、最大可能な信号の約８０％を保持
できるということを示している。さらに、ループ・トレ
ース厚さを約１表皮深さを超えて増加させても、その結
果である信号は何も改善されない。本発明者は、これら
の予期されなかった結果は、誘導電流型位置トランスデ
ューサにおける特定の導体配置が、従来論じられてきた
ような単純な理解によっては容易にモデル化できないか
又は理解できない高周波電磁場を生じたことによるのか
もしれないと考えている。
【００７２】スケール・ループのトレースを、例えば薄
膜技術又は通常のプリント回路技術によって製造すると
き、一般に厚いトレースを製造する方が費用が高くな
る、及び／又は不正確になる。したがって、本発明に係
るスケール・ループのいろいろな例示的な実施の形態で
は、スケール・ループは約１．０表皮深さよりも小さな
厚さのスケール・トレースを含む。他のいろいろな例示
的な実施の形態では、ただちに実行できる本発明のスケ
ール・ループは約０．３表皮深さ〜約１．０表皮深さの
厚さのスケール・トレースを含む。
膜技術又は通常のプリント回路技術によって製造すると
き、一般に厚いトレースを製造する方が費用が高くな
る、及び／又は不正確になる。したがって、本発明に係
るスケール・ループのいろいろな例示的な実施の形態で
は、スケール・ループは約１．０表皮深さよりも小さな
厚さのスケール・トレースを含む。他のいろいろな例示
的な実施の形態では、ただちに実行できる本発明のスケ
ール・ループは約０．３表皮深さ〜約１．０表皮深さの
厚さのスケール・トレースを含む。
【００７３】例えば、オフセット低減型の誘導電流型位
置トランスデューサの典型的な動作周波数である１０Ｍ
Ｈｚでは、スケール・ループを形成するのに用いられる
典型的な導電性物質である銅の表皮深さは約０．０２ｍ
ｍである。上述の理由により、銅のトレースにおける電
流量は、トレース厚さがそのオフセット低減型の誘導電
流型位置トランスデューサの動作周波数での銅の表皮深
さを超える場合、あまり変化しない。図５に示された関
係に基づくと、スケール・ループの抵抗を改善するため
には、１０ＭＨｚで動作するオフセット低減型の誘導電
流型位置トランスデューサにおけるスケール・トレース
物質のおよそ１表皮深さよりも著しく大きい厚さにスケ
ール・トレースを形成することはあまり有効ではない。
したがって、いろいろな例示的な実施の形態では、１０
ＭＨｚで動作するオフセット低減型の誘導電流型位置ト
ランスデューサにおいて、本発明によるスケール・ルー
プは、比較的平面的な矩形断面を有し、厚さが約０．０
２ｍｍの銅のスケール・トレースから作られる。他のい
ろいろな例示的な実施の形態では、本発明によるスケー
ル・ループは、厚さが約０．０２ｍｍ〜約０．００６ｍ
ｍの銅のスケール・トレースから作られる。
置トランスデューサの典型的な動作周波数である１０Ｍ
Ｈｚでは、スケール・ループを形成するのに用いられる
典型的な導電性物質である銅の表皮深さは約０．０２ｍ
ｍである。上述の理由により、銅のトレースにおける電
流量は、トレース厚さがそのオフセット低減型の誘導電
流型位置トランスデューサの動作周波数での銅の表皮深
さを超える場合、あまり変化しない。図５に示された関
係に基づくと、スケール・ループの抵抗を改善するため
には、１０ＭＨｚで動作するオフセット低減型の誘導電
流型位置トランスデューサにおけるスケール・トレース
物質のおよそ１表皮深さよりも著しく大きい厚さにスケ
ール・トレースを形成することはあまり有効ではない。
したがって、いろいろな例示的な実施の形態では、１０
ＭＨｚで動作するオフセット低減型の誘導電流型位置ト
ランスデューサにおいて、本発明によるスケール・ルー
プは、比較的平面的な矩形断面を有し、厚さが約０．０
２ｍｍの銅のスケール・トレースから作られる。他のい
ろいろな例示的な実施の形態では、本発明によるスケー
ル・ループは、厚さが約０．０２ｍｍ〜約０．００６ｍ
ｍの銅のスケール・トレースから作られる。
【００７４】図５に示されているように、より高い動作
周波数では、スケール・ループの実効抵抗は、スケール
・トレースの厚さを約１表皮深さを超えて増加させても
あまり減少しない。このような場合、以下で述べるよう
に、スケール・トレースの抵抗をさらに減少させるため
には、スケール・トレースの幅を増加させることが望ま
しい。
周波数では、スケール・ループの実効抵抗は、スケール
・トレースの厚さを約１表皮深さを超えて増加させても
あまり減少しない。このような場合、以下で述べるよう
に、スケール・トレースの抵抗をさらに減少させるため
には、スケール・トレースの幅を増加させることが望ま
しい。
【００７５】既に述べたように、測定軸の方向にスケー
ル・ループが拡がる距離は、一般に、誘導電流型位置ト
ランスデューサの設計上のいろいろな理由、例えばトラ
ンスデューサの空間周期又は波長によって拘束されてい
る。したがって、スケール・トレースの抵抗を減らすた
めにその幅を増加させると、利用できる内側エリア及び
関連するスケール・ループの自己インダクタンスもそれ
に応じて減少する。しかし、上述したように、トランス
デューサ要素間の相互インダクタンスの減少は望ましく
ない信号利得の減少をもたらす。この望ましくない結果
に取り組むことにより、本発明者は、測定軸方向のスケ
ール・ループの寸法が設計上の理由によって拘束される
ときに、スケール・トレースの幅とスケール・ループが
囲むエリアの測定軸方向の内側長さとの間の重要な関係
を見出した。
ル・ループが拡がる距離は、一般に、誘導電流型位置ト
ランスデューサの設計上のいろいろな理由、例えばトラ
ンスデューサの空間周期又は波長によって拘束されてい
る。したがって、スケール・トレースの抵抗を減らすた
めにその幅を増加させると、利用できる内側エリア及び
関連するスケール・ループの自己インダクタンスもそれ
に応じて減少する。しかし、上述したように、トランス
デューサ要素間の相互インダクタンスの減少は望ましく
ない信号利得の減少をもたらす。この望ましくない結果
に取り組むことにより、本発明者は、測定軸方向のスケ
ール・ループの寸法が設計上の理由によって拘束される
ときに、スケール・トレースの幅とスケール・ループが
囲むエリアの測定軸方向の内側長さとの間の重要な関係
を見出した。
【００７６】周期的に配置されたスケール・ループを用
いて、読取ヘッド上で別々の領域を占めている送信巻線
と受信巻線とを結合する公知の誘導電流型位置トランス
デューサは、イリノイ州オーロラのMitutoyo American
Corporation製「ディジタルノギス（クーラントプルー
フキャリパ）、コード番号500-652，モデル番号CD6"G
S」として市販されている。以下で述べるトレース幅対
スケール・ループ内側長さの比と異なり、上記ノギスの
トランスデューサで採用されている同様な比は、０．１
〜０．１３というオーダーであることに注意すべきであ
る。さらに、このような比は、この種のデバイスの設計
及び製造において繰り返し用いられてきたということに
注意すべきである。当業者たちは、誘導型位置トランス
デューサで採用されるスケール・ループにおいてトレー
ス幅対内側長さの比を大きくするか、又はその他の仕方
で特定して選択する必要性を認識していなかった。
いて、読取ヘッド上で別々の領域を占めている送信巻線
と受信巻線とを結合する公知の誘導電流型位置トランス
デューサは、イリノイ州オーロラのMitutoyo American
Corporation製「ディジタルノギス（クーラントプルー
フキャリパ）、コード番号500-652，モデル番号CD6"G
S」として市販されている。以下で述べるトレース幅対
スケール・ループ内側長さの比と異なり、上記ノギスの
トランスデューサで採用されている同様な比は、０．１
〜０．１３というオーダーであることに注意すべきであ
る。さらに、このような比は、この種のデバイスの設計
及び製造において繰り返し用いられてきたということに
注意すべきである。当業者たちは、誘導型位置トランス
デューサで採用されるスケール・ループにおいてトレー
ス幅対内側長さの比を大きくするか、又はその他の仕方
で特定して選択する必要性を認識していなかった。
【００７７】図６は、いろいろな周波数で動作する誘導
電流型位置トランスデューサの測定軸に沿ってスケール
・トレース中心が拘束された間隔にあるようにスケール
上に位置するスケール・ループの信号利得をトレース幅
対内側長さの比の関数として示すグラフである。図６に
示されているグラフは、誘導電流型位置トランスデュー
サにおいて代表的なスケール・ループのいろいろな動作
周波数での動作シミュレーションに基づいている。図６
の信号利得プロットは、図７に示されている矩形ループ
と同様な、全てのスケール・トレース・セグメントの幅
が等しい矩形スケール・ループに関するものである。以
下で図７に関して説明する記号を用いると、図６の横軸
はスケール・トレース幅対スケール・ループ内側長さの
比、すなわちｗx／ｌxである。図６に示されたデータを
得るために行われたシミュレーションでは、測定軸の方
向のスケール・ループの寸法Ｃxを１ｍｍに拘束した
が、一方測定軸に対して直角方向のスケール・ループの
寸法Ｃyを３ｍｍに拘束した。さらに、寸法ｄt，ｄc，
ｄbはほぼ等しい。すなわち、図６に示されている信号
利得は、スケール・ループのエリアのほぼ３分の１の部
分がスケール・ループの一端における送信巻線領域の上
にあり、スケール・ループのエリアのほぼ３分の１の部
分がスケール・ループの他端における受信巻線領域の上
にあり、スケール・ループのエリアのほぼ３分の１であ
る中央部がループの結合部としてのみ作用している状況
に対応している。
電流型位置トランスデューサの測定軸に沿ってスケール
・トレース中心が拘束された間隔にあるようにスケール
上に位置するスケール・ループの信号利得をトレース幅
対内側長さの比の関数として示すグラフである。図６に
示されているグラフは、誘導電流型位置トランスデュー
サにおいて代表的なスケール・ループのいろいろな動作
周波数での動作シミュレーションに基づいている。図６
の信号利得プロットは、図７に示されている矩形ループ
と同様な、全てのスケール・トレース・セグメントの幅
が等しい矩形スケール・ループに関するものである。以
下で図７に関して説明する記号を用いると、図６の横軸
はスケール・トレース幅対スケール・ループ内側長さの
比、すなわちｗx／ｌxである。図６に示されたデータを
得るために行われたシミュレーションでは、測定軸の方
向のスケール・ループの寸法Ｃxを１ｍｍに拘束した
が、一方測定軸に対して直角方向のスケール・ループの
寸法Ｃyを３ｍｍに拘束した。さらに、寸法ｄt，ｄc，
ｄbはほぼ等しい。すなわち、図６に示されている信号
利得は、スケール・ループのエリアのほぼ３分の１の部
分がスケール・ループの一端における送信巻線領域の上
にあり、スケール・ループのエリアのほぼ３分の１の部
分がスケール・ループの他端における受信巻線領域の上
にあり、スケール・ループのエリアのほぼ３分の１であ
る中央部がループの結合部としてのみ作用している状況
に対応している。
【００７８】本発明者は、一般に、測定軸に対して直角
方向に狭いよりも測定軸方向に狭いようなスケール・ル
ープの場合、ほぼ最大の信号利得に対応するトレース幅
比ｗ x／ｌxは測定軸方向のスケール・ループの特定全体
寸法にあまり敏感ではないと判断した。したがって、以
下で述べるように、図６の結果は、誘導型位置トランス
デューサにおいて拘束された寸法Ｃxを有するほぼ同様
なスケール・ループのトレース幅比ｗx／ｌxを選択する
のに一般に有用である。
方向に狭いよりも測定軸方向に狭いようなスケール・ル
ープの場合、ほぼ最大の信号利得に対応するトレース幅
比ｗ x／ｌxは測定軸方向のスケール・ループの特定全体
寸法にあまり敏感ではないと判断した。したがって、以
下で述べるように、図６の結果は、誘導型位置トランス
デューサにおいて拘束された寸法Ｃxを有するほぼ同様
なスケール・ループのトレース幅比ｗx／ｌxを選択する
のに一般に有用である。
【００７９】図６のグラフは、ループ・トレースの抵抗
及びインダクタンスに影響を及ぼす他の因子を一定に保
った場合、拘束された寸法Ｃxを有するスケール・ルー
プのトレース幅比ｗx／ｌxを少なくとも約０．２５まで
増加させることは図示された全ての動作周波数で非常に
有効であることを示している。５ＭＨｚより高い周波数
では、このように大きなトレース幅比を有するスケール
・ループは最大可能な信号利得の少なくとも８０％に達
する信号利得を実現する。５ＭＨｚより低い周波数で
は、より大きな比、例えば約０．４５が最大可能な信号
利得の少なくとも８０％に達する信号利得を実現するた
めに望ましい。さらに、１ＭＨｚから少なくとも５０Ｍ
Ｈｚまでの全ての周波数で、約０．４〜約１．１の範囲
のトレース幅比は、信号利得を最大値に近いところまで
改善する。グラフはさらに、動作周波数１ＭＨｚでは、
トレース幅比を約１．１〜少なくとも約２．０の範囲に
わたって増加させても、信号利得にさほどの影響はな
く、より高い動作周波数では比較的小さいマイナスの影
響があるということを示している。
及びインダクタンスに影響を及ぼす他の因子を一定に保
った場合、拘束された寸法Ｃxを有するスケール・ルー
プのトレース幅比ｗx／ｌxを少なくとも約０．２５まで
増加させることは図示された全ての動作周波数で非常に
有効であることを示している。５ＭＨｚより高い周波数
では、このように大きなトレース幅比を有するスケール
・ループは最大可能な信号利得の少なくとも８０％に達
する信号利得を実現する。５ＭＨｚより低い周波数で
は、より大きな比、例えば約０．４５が最大可能な信号
利得の少なくとも８０％に達する信号利得を実現するた
めに望ましい。さらに、１ＭＨｚから少なくとも５０Ｍ
Ｈｚまでの全ての周波数で、約０．４〜約１．１の範囲
のトレース幅比は、信号利得を最大値に近いところまで
改善する。グラフはさらに、動作周波数１ＭＨｚでは、
トレース幅比を約１．１〜少なくとも約２．０の範囲に
わたって増加させても、信号利得にさほどの影響はな
く、より高い動作周波数では比較的小さいマイナスの影
響があるということを示している。
【００８０】したがって、本発明のスケール・ループの
いろいろな例示的な実施の形態には、拘束された寸法Ｃ
xを有するスケール・ループが含まれ、トレース幅比ｗx
／ｌ xが約０．２５よりも大きかったり、トレース幅比
が約０．４５よりも大きかったり、トレース幅比が約
０．６よりも大きかったりする。さらに別の例示的な実
施の形態では、本発明によるスケール・ループは、トレ
ース幅比が約０．４〜約２．０であったり、トレース幅
比が約０．４〜約１．１の間であったりする。
いろいろな例示的な実施の形態には、拘束された寸法Ｃ
xを有するスケール・ループが含まれ、トレース幅比ｗx
／ｌ xが約０．２５よりも大きかったり、トレース幅比
が約０．４５よりも大きかったり、トレース幅比が約
０．６よりも大きかったりする。さらに別の例示的な実
施の形態では、本発明によるスケール・ループは、トレ
ース幅比が約０．４〜約２．０であったり、トレース幅
比が約０．４〜約１．１の間であったりする。
【００８１】トレース幅比が増加するにつれて、囲まれ
ているループ面積及び関連する自己インダクタンスは明
らかに著しく減少するし、自己インダクタンスと比較し
たスケール・トレース抵抗に関するこの減少の重要性は
誘導型位置トランスデューサ設計の分野で理解されてい
なかったので、上記のようなトレース幅比は予期されて
いなかったものである。上記のトレース幅比のうち最小
のものであっても、上で言及した市販のノギスを含めて
従来のトランスデューサが示している同等の比のほぼ２
倍も大きいということは理解されるであろう。
ているループ面積及び関連する自己インダクタンスは明
らかに著しく減少するし、自己インダクタンスと比較し
たスケール・トレース抵抗に関するこの減少の重要性は
誘導型位置トランスデューサ設計の分野で理解されてい
なかったので、上記のようなトレース幅比は予期されて
いなかったものである。上記のトレース幅比のうち最小
のものであっても、上で言及した市販のノギスを含めて
従来のトランスデューサが示している同等の比のほぼ２
倍も大きいということは理解されるであろう。
【００８２】図７は、本発明によるスケール・ループ７
００の第１の例示的な実施の形態を示している。図７と
以下の記述は、さらに、本出願を通して用いられる記号
に関連したスケール・ループ寸法を定義している。図
７，８についての以下の説明に関して、下付添字“ｘ”
がついたスケール・ループ寸法はすべて測定軸１１４と
平行な寸法を表し、下付添字“ｙ”がついたスケール・
ループ寸法はすべて測定軸１１４と直角方向の寸法を表
すということに注意すべきである。
００の第１の例示的な実施の形態を示している。図７と
以下の記述は、さらに、本出願を通して用いられる記号
に関連したスケール・ループ寸法を定義している。図
７，８についての以下の説明に関して、下付添字“ｘ”
がついたスケール・ループ寸法はすべて測定軸１１４と
平行な寸法を表し、下付添字“ｙ”がついたスケール・
ループ寸法はすべて測定軸１１４と直角方向の寸法を表
すということに注意すべきである。
【００８３】スケール・ループ７００は、それぞれの厚
さがｔ（不図示）であるスケール・トレース・セグメン
ト７１１〜７１４を有するスケール・トレース７１０に
よって構成される。スケール・トレース・セグメント７
１１，７１２，７１３，７１４は、それぞれ、幅が
ｗx，ｗx，ｗyt，ｗybである。一般に、トレース・セグ
メント７１１，７１２の幅を等しくすることにより、関
連する位置トランスデューサの精度を高めることができ
る。いろいろな例示的な実施の形態で、セグメント７１
３，７１４の幅は等しくなく、これらのセグメント７１
３，７１４は、読取ヘッド上の別々のエレメントに結合
されるので別々に決定される。他のいろいろな例示的な
実施の形態では、全てのトレース・セグメントの幅はほ
ぼ等しい。
さがｔ（不図示）であるスケール・トレース・セグメン
ト７１１〜７１４を有するスケール・トレース７１０に
よって構成される。スケール・トレース・セグメント７
１１，７１２，７１３，７１４は、それぞれ、幅が
ｗx，ｗx，ｗyt，ｗybである。一般に、トレース・セグ
メント７１１，７１２の幅を等しくすることにより、関
連する位置トランスデューサの精度を高めることができ
る。いろいろな例示的な実施の形態で、セグメント７１
３，７１４の幅は等しくなく、これらのセグメント７１
３，７１４は、読取ヘッド上の別々のエレメントに結合
されるので別々に決定される。他のいろいろな例示的な
実施の形態では、全てのトレース・セグメントの幅はほ
ぼ等しい。
【００８４】領域境界７３１，７３３は、測定軸１１４
と平行に延伸する送信機及び／又は受信機領域７３５の
境界を表し、誘導電流型位置トランスデューサの読取ヘ
ッド上の送信機及び／又は受信機領域の公称境界に対応
する。同様に、領域境界７３２，７３４は、測定軸１１
４と平行に延伸する送信機及び／又は受信機領域７３６
の境界を表し、誘導電流型位置トランスデューサの読取
ヘッド上の送信機及び／又は受信機領域の公称境界に対
応する。例えば、領域７３５，７３６は、それぞれ、図
２に示されている第１の送信巻線部２２３Ａの領域と、
受信巻線２２４及び／又は２２６の領域とに対応する。
このような場合、図７に示されている寸法ｄt，ｄb，ｄ
cは、それぞれ、図２に示されている寸法ｄ1，ｄ2，ｄ3
に対応する。
と平行に延伸する送信機及び／又は受信機領域７３５の
境界を表し、誘導電流型位置トランスデューサの読取ヘ
ッド上の送信機及び／又は受信機領域の公称境界に対応
する。同様に、領域境界７３２，７３４は、測定軸１１
４と平行に延伸する送信機及び／又は受信機領域７３６
の境界を表し、誘導電流型位置トランスデューサの読取
ヘッド上の送信機及び／又は受信機領域の公称境界に対
応する。例えば、領域７３５，７３６は、それぞれ、図
２に示されている第１の送信巻線部２２３Ａの領域と、
受信巻線２２４及び／又は２２６の領域とに対応する。
このような場合、図７に示されている寸法ｄt，ｄb，ｄ
cは、それぞれ、図２に示されている寸法ｄ1，ｄ2，ｄ3
に対応する。
【００８５】トレース・セグメント７１３，７１４は、
それらの中心が寸法Ｃyだけ離れており、それらの外縁
が寸法Ｅyだけ離れている。いろいろな例示的な実施の
形態で、寸法の和（ｄt＋ｄb＋ｄc）は寸法Ｃyと等しく
一致し、寸法ｒt，ｒbは等しい。他のいろいろな例示的
な実施の形態では、これらの寸法の各々は、本発明の範
囲外にある読取ヘッド及びスケール整列のいろいろな考
慮事由に応じて独立に決定される。
それらの中心が寸法Ｃyだけ離れており、それらの外縁
が寸法Ｅyだけ離れている。いろいろな例示的な実施の
形態で、寸法の和（ｄt＋ｄb＋ｄc）は寸法Ｃyと等しく
一致し、寸法ｒt，ｒbは等しい。他のいろいろな例示的
な実施の形態では、これらの寸法の各々は、本発明の範
囲外にある読取ヘッド及びスケール整列のいろいろな考
慮事由に応じて独立に決定される。
【００８６】スケール・ループ７００は、内側エリア結
合部７２１，７２２と、内側エリア連結部７２３とを有
する内側エリア７２０を有する。内側エリアは、全体寸
法ｌ x，ｌyを有し、スケール・ループ７００の全内側面
積Ａint＝（ｌx＊ｌy）である。全内側面積Ａintは、送
信機及び／又は受信機領域７３５の上において面積Ａt
を有する結合部７２１と、送信機及び／又は受信機領域
７３６の上において面積Ａbを有する結合部７２２と、
面積Ａcを有する残りの連結部７２３とから構成され
る。
合部７２１，７２２と、内側エリア連結部７２３とを有
する内側エリア７２０を有する。内側エリアは、全体寸
法ｌ x，ｌyを有し、スケール・ループ７００の全内側面
積Ａint＝（ｌx＊ｌy）である。全内側面積Ａintは、送
信機及び／又は受信機領域７３５の上において面積Ａt
を有する結合部７２１と、送信機及び／又は受信機領域
７３６の上において面積Ａbを有する結合部７２２と、
面積Ａcを有する残りの連結部７２３とから構成され
る。
【００８７】トレース・セグメント７１１，７１２は、
それらの中心が寸法Ｃxだけ離れており、それらの外縁
が寸法Ｅxだけ離れている。いろいろな例示的な実施の
形態で、トランスデューサ及びスケール全体の設計上の
理由によって寸法Ｃx又は寸法Ｅxは拘束され、トレース
幅比ｗx／ｌxはどちらの寸法が拘束されるかによって決
定される。例えば、図６に関して説明した例示的なトレ
ース幅比は、寸法Ｃ xが拘束されたスケール・ループに
関するものである。これらの拘束とそれらに関連した比
については以下でさらに詳しく説明する。
それらの中心が寸法Ｃxだけ離れており、それらの外縁
が寸法Ｅxだけ離れている。いろいろな例示的な実施の
形態で、トランスデューサ及びスケール全体の設計上の
理由によって寸法Ｃx又は寸法Ｅxは拘束され、トレース
幅比ｗx／ｌxはどちらの寸法が拘束されるかによって決
定される。例えば、図６に関して説明した例示的なトレ
ース幅比は、寸法Ｃ xが拘束されたスケール・ループに
関するものである。これらの拘束とそれらに関連した比
については以下でさらに詳しく説明する。
【００８８】図８は、本発明に係るスケール・ループ８
００の第２の例示的な実施の形態を示す。図８及び以下
の説明は、本出願の全体にわたって用いられる記号に関
連したスケール・ループの寸法をさらに定義している。
図７，８で同じ参照符号及び記号は同一又は同様なエレ
メントに対応しているので、図８に関してはその説明は
繰り返さない。
００の第２の例示的な実施の形態を示す。図８及び以下
の説明は、本出願の全体にわたって用いられる記号に関
連したスケール・ループの寸法をさらに定義している。
図７，８で同じ参照符号及び記号は同一又は同様なエレ
メントに対応しているので、図８に関してはその説明は
繰り返さない。
【００８９】スケール・ループ８００は、それぞれの厚
さがｔ（不図示）であるスケール・トレース・セグメン
ト８１１〜８１９を有するスケール・トレース８１０に
よって構成される。スケール・トレース・セグメント８
１１，８１２，８１３，８１４は、それぞれ、幅ｗxb，
ｗxb，ｗyb，ｗybを有する。一般に、トレース・セグメ
ント８１１，８１２の幅を等しくすることにより、関連
する位置トランスデューサの精度を高めることができ
る。いろいろな例示的な実施の形態で、セグメント８１
３，８１４は、読取ヘッド上の同じエレメントと結合し
ているので、それらの幅も一般に等しくされる。他のい
ろいろな例示的な実施の形態では、全てのトレース・セ
グメント８１１〜８１４の幅が等しくされる。
さがｔ（不図示）であるスケール・トレース・セグメン
ト８１１〜８１９を有するスケール・トレース８１０に
よって構成される。スケール・トレース・セグメント８
１１，８１２，８１３，８１４は、それぞれ、幅ｗxb，
ｗxb，ｗyb，ｗybを有する。一般に、トレース・セグメ
ント８１１，８１２の幅を等しくすることにより、関連
する位置トランスデューサの精度を高めることができ
る。いろいろな例示的な実施の形態で、セグメント８１
３，８１４は、読取ヘッド上の同じエレメントと結合し
ているので、それらの幅も一般に等しくされる。他のい
ろいろな例示的な実施の形態では、全てのトレース・セ
グメント８１１〜８１４の幅が等しくされる。
【００９０】スケール・トレース・セグメント８１５，
８１６，８１７，８１８は、それぞれ、幅ｗxt，ｗxt，
ｗyt，ｗytを有する。いろいろな例示的な実施の形態で
は、トレース・セグメント８１５，８１６の幅をほぼ等
しくすることにより、このスケール・ループを採用する
位置トランスデューサの精度を高めている。いろいろな
例示的な実施の形態で、セグメント８１７，８１８は、
読取ヘッド上の同じエレメントと結合しているので、セ
グメント８１７，８１８の幅もほぼ等しい。他のいろい
ろな例示的な実施の形態では、全てのトレース・セグメ
ント８１５〜８１８の幅がほぼ等しくされる。
８１６，８１７，８１８は、それぞれ、幅ｗxt，ｗxt，
ｗyt，ｗytを有する。いろいろな例示的な実施の形態で
は、トレース・セグメント８１５，８１６の幅をほぼ等
しくすることにより、このスケール・ループを採用する
位置トランスデューサの精度を高めている。いろいろな
例示的な実施の形態で、セグメント８１７，８１８は、
読取ヘッド上の同じエレメントと結合しているので、セ
グメント８１７，８１８の幅もほぼ等しい。他のいろい
ろな例示的な実施の形態では、全てのトレース・セグメ
ント８１５〜８１８の幅がほぼ等しくされる。
【００９１】スケール・トレース・セグメント８１９
Ａ，８１９Ｂは、スケール・ループ８００の連結エレメ
ントである。いろいろな例示的な実施の形態で、セグメ
ント８１９Ａ，８１９Ｂは、セグメント８１１〜８１８
のうちで最も広いものと少なくとも同じ広さにされる。
セグメント８１９Ａ，８１９Ｂは、一般に実際の製造で
可能な限り狭い寸法ｎxだけ間隔をあけることができ
る。この寸法が比較的狭い場合、スケール・ループ８０
０が発生する二次磁場は比較的強くなる。
Ａ，８１９Ｂは、スケール・ループ８００の連結エレメ
ントである。いろいろな例示的な実施の形態で、セグメ
ント８１９Ａ，８１９Ｂは、セグメント８１１〜８１８
のうちで最も広いものと少なくとも同じ広さにされる。
セグメント８１９Ａ，８１９Ｂは、一般に実際の製造で
可能な限り狭い寸法ｎxだけ間隔をあけることができ
る。この寸法が比較的狭い場合、スケール・ループ８０
０が発生する二次磁場は比較的強くなる。
【００９２】トレース・セグメント８１３，８１４は、
それらの中心が寸法Ｃybだけ離れており、それらの外縁
が寸法Ｅybだけ離れている。いろいろな例示的な実施の
形態において、寸法ｄbは寸法Ｃyと等しく一致する。同
様に、トレース・セグメント８１７，８１８は、それら
の中心が寸法Ｃytだけ離れることができ、それらの外縁
が寸法Ｅytだけ離れている。いろいろな例示的な実施の
形態において、寸法ｄ tは寸法Ｃytと等しく一致する。
しかし、これらの寸法の各々は別に、読取ヘッド及びス
ケールの整列に関するいろいろな考慮事由によって独立
に決定されることもあり、それら考慮事由は本発明の範
囲外である。
それらの中心が寸法Ｃybだけ離れており、それらの外縁
が寸法Ｅybだけ離れている。いろいろな例示的な実施の
形態において、寸法ｄbは寸法Ｃyと等しく一致する。同
様に、トレース・セグメント８１７，８１８は、それら
の中心が寸法Ｃytだけ離れることができ、それらの外縁
が寸法Ｅytだけ離れている。いろいろな例示的な実施の
形態において、寸法ｄ tは寸法Ｃytと等しく一致する。
しかし、これらの寸法の各々は別に、読取ヘッド及びス
ケールの整列に関するいろいろな考慮事由によって独立
に決定されることもあり、それら考慮事由は本発明の範
囲外である。
【００９３】スケール・ループ７００と同様に、スケー
ル・ループ８００も、内側エリア結合部８２１，８２２
と、内側エリア連結部８２３とを有する内側エリア８２
０を有する。内側エリア８２０の全内側面積Ａintは、
送信機及び／又は受信機領域７３５の上において面積Ａ
tを有する結合部８２１と、送信機及び／又は受信機領
域７３６の上において面積Ａbを有する結合部８２２
と、面積Ａcを有する残りの連結部８２３とから構成さ
れる。内側エリア結合部８２１は公称寸法ｌxb，ｌ ybを
有する。スケール・ループ８００の全内側面積Ａ
intは、Ａint＝（Ａt＋Ａb＋Ａc）である。
ル・ループ８００も、内側エリア結合部８２１，８２２
と、内側エリア連結部８２３とを有する内側エリア８２
０を有する。内側エリア８２０の全内側面積Ａintは、
送信機及び／又は受信機領域７３５の上において面積Ａ
tを有する結合部８２１と、送信機及び／又は受信機領
域７３６の上において面積Ａbを有する結合部８２２
と、面積Ａcを有する残りの連結部８２３とから構成さ
れる。内側エリア結合部８２１は公称寸法ｌxb，ｌ ybを
有する。スケール・ループ８００の全内側面積Ａ
intは、Ａint＝（Ａt＋Ａb＋Ａc）である。
【００９４】セグメント８１１，８１２は、それらの中
心が寸法Ｃxbだけ離れており、それらの外縁が寸法Ｅxb
だけ離れている。いろいろな例示的な実施の形態におい
て、トランスデューサ及びスケール全体の設計上の理由
によって寸法Ｃxb又は寸法Ｅ xbは拘束され、トレース幅
比ｗxb／ｌxbはどちらの寸法が拘束されるかによって決
定される。同様に、セグメント８１５，８１６は、それ
らの中心が寸法Ｃxtだけ離れており、それらの外縁が寸
法Ｅxtだけ離れている。いろいろな例示的な実施の形態
で、トランスデューサ及びスケール全体の設計上の理由
によって寸法Ｃ xt又は寸法Ｅxtは拘束され、トレース幅
比ｗxt／ｌxtはどちらの寸法が拘束されるかによって決
定される。これらの拘束とそれらに関連した比について
は以下でさらに詳しく説明する。
心が寸法Ｃxbだけ離れており、それらの外縁が寸法Ｅxb
だけ離れている。いろいろな例示的な実施の形態におい
て、トランスデューサ及びスケール全体の設計上の理由
によって寸法Ｃxb又は寸法Ｅ xbは拘束され、トレース幅
比ｗxb／ｌxbはどちらの寸法が拘束されるかによって決
定される。同様に、セグメント８１５，８１６は、それ
らの中心が寸法Ｃxtだけ離れており、それらの外縁が寸
法Ｅxtだけ離れている。いろいろな例示的な実施の形態
で、トランスデューサ及びスケール全体の設計上の理由
によって寸法Ｃ xt又は寸法Ｅxtは拘束され、トレース幅
比ｗxt／ｌxtはどちらの寸法が拘束されるかによって決
定される。これらの拘束とそれらに関連した比について
は以下でさらに詳しく説明する。
【００９５】すなわち、スケール・ループ８００では、
一般に、内側エリア結合部８２１，８２２及びそれらの
それぞれを囲むループ・トレースは、異なる寸法、異な
るトレース幅及び異なるトレース幅比を有することがで
きるということが理解されるであろう。さらに、いろい
ろな例示的な実施の形態で、領域７３５，７３６は、異
なるスケール周期を有する読取ヘッド・エレメント及び
スケール・トラックに対応するということが理解される
であろう。したがって、内側エリア結合部８２１，８２
２及びそれぞれを囲むループ・トレースは、図８には示
されていないが、例えば図９に示された結合ループ６３
６に見られるような仕方で測定軸１１４に平行な方向に
互いにオフセットされていてもよい。
一般に、内側エリア結合部８２１，８２２及びそれらの
それぞれを囲むループ・トレースは、異なる寸法、異な
るトレース幅及び異なるトレース幅比を有することがで
きるということが理解されるであろう。さらに、いろい
ろな例示的な実施の形態で、領域７３５，７３６は、異
なるスケール周期を有する読取ヘッド・エレメント及び
スケール・トラックに対応するということが理解される
であろう。したがって、内側エリア結合部８２１，８２
２及びそれぞれを囲むループ・トレースは、図８には示
されていないが、例えば図９に示された結合ループ６３
６に見られるような仕方で測定軸１１４に平行な方向に
互いにオフセットされていてもよい。
【００９６】例示されたループ７００又は８００の厚さ
ｔに関して、比較的平面的なトレースで厚さｔは、典型
的な誘導電流型位置トランスデューサ・スケールの入射
磁場に略平行な方向での、比較的平面的なスケール・ト
レース７１０や８１０の対向する表面間の距離として定
義され、図５に関する説明で前述したように決定され
る。
ｔに関して、比較的平面的なトレースで厚さｔは、典型
的な誘導電流型位置トランスデューサ・スケールの入射
磁場に略平行な方向での、比較的平面的なスケール・ト
レース７１０や８１０の対向する表面間の距離として定
義され、図５に関する説明で前述したように決定され
る。
【００９７】比較的平面的なスケール・トレースは、適
当な基板上に、従来の回路板製造技術、従来の薄膜回路
製造技術、又は他の適当な製造プロセスを用いて形成で
きる。基板は、ループ・トレース７１０，８１０を構成
する材料よりも電気的導電率が小さい材料であってもよ
いし、絶縁体であってもよい。基板は、スケール・ルー
プ７００又は８００が採用されるオフセット低減型の誘
導電流型位置トランスデューサの構成で適当に使用でき
る機械的性質を有するものであってよい。
当な基板上に、従来の回路板製造技術、従来の薄膜回路
製造技術、又は他の適当な製造プロセスを用いて形成で
きる。基板は、ループ・トレース７１０，８１０を構成
する材料よりも電気的導電率が小さい材料であってもよ
いし、絶縁体であってもよい。基板は、スケール・ルー
プ７００又は８００が採用されるオフセット低減型の誘
導電流型位置トランスデューサの構成で適当に使用でき
る機械的性質を有するものであってよい。
【００９８】本発明に係るスケール・ループの他のいろ
いろな例示的な実施の形態では、スケール・トレースの
断面エリアは、スケール・ループをワイヤから作るとき
のように、円又は楕円であってもよい。このような場
合、スケール・トレースはやはり、前に述べたようない
ろいろなＣ**及び／又はＥ**寸法によって特徴づけられ
る及び／又は拘束される。すなわち、内側エリアの寸法
が最初に概算される。本発明のシステム及び方法に基づ
いて選択された比を用いると、概算された内側エリアの
寸法から対応するトレース幅が示される。本発明の原理
にしたがって、その幅に比べて比較的厚い断面を有する
非平面的なスケール・トレースをあるサイズに製造する
には、その非平面的なスケール・トレースの断面の周長
を本発明にしたがって選択された比で示されるトレース
幅の２倍に等しくしなければならない。最初に非平面的
なスケール・トレースの形状と周長とを選択すると、内
側エリアはより細かく近似することができ、選択した比
に応じて非平面的なスケール・トレースの形状と周長と
をさらに精密化することができる。
いろな例示的な実施の形態では、スケール・トレースの
断面エリアは、スケール・ループをワイヤから作るとき
のように、円又は楕円であってもよい。このような場
合、スケール・トレースはやはり、前に述べたようない
ろいろなＣ**及び／又はＥ**寸法によって特徴づけられ
る及び／又は拘束される。すなわち、内側エリアの寸法
が最初に概算される。本発明のシステム及び方法に基づ
いて選択された比を用いると、概算された内側エリアの
寸法から対応するトレース幅が示される。本発明の原理
にしたがって、その幅に比べて比較的厚い断面を有する
非平面的なスケール・トレースをあるサイズに製造する
には、その非平面的なスケール・トレースの断面の周長
を本発明にしたがって選択された比で示されるトレース
幅の２倍に等しくしなければならない。最初に非平面的
なスケール・トレースの形状と周長とを選択すると、内
側エリアはより細かく近似することができ、選択した比
に応じて非平面的なスケール・トレースの形状と周長と
をさらに精密化することができる。
【００９９】スケール・ループ７００又は８００は、ス
ケール・ループ７００又は８００が採用されるオフセッ
ト低減型の誘導電流型位置トランスデューサの構成から
要求されるどのような形状にも形成できるということは
理解されるであろう。図７，８のスケール・ループは、
いろいろなオフセット低減型の誘導電流型位置トランス
デューサで使用できる、本発明によるスケール・ループ
がとりうる多くの形状のうちの２つを示している。
ケール・ループ７００又は８００が採用されるオフセッ
ト低減型の誘導電流型位置トランスデューサの構成から
要求されるどのような形状にも形成できるということは
理解されるであろう。図７，８のスケール・ループは、
いろいろなオフセット低減型の誘導電流型位置トランス
デューサで使用できる、本発明によるスケール・ループ
がとりうる多くの形状のうちの２つを示している。
【０１００】前述のように、いろいろな例示的な実施の
形態で、寸法Ｃx，Ｅx，Ｃxb，Ｅxb，Ｃxt，Ｅxtのうち
１つ以上の適当な寸法は、トランスデューサ及びスケー
ル全体の設計上の理由によって拘束され、ｗx／ｌx，ｗ
xb／ｌxb，ｗxt／ｌxtのうちの対応するトレース幅比は
いずれの寸法が拘束されるかに応じて決定される。
形態で、寸法Ｃx，Ｅx，Ｃxb，Ｅxb，Ｃxt，Ｅxtのうち
１つ以上の適当な寸法は、トランスデューサ及びスケー
ル全体の設計上の理由によって拘束され、ｗx／ｌx，ｗ
xb／ｌxb，ｗxt／ｌxtのうちの対応するトレース幅比は
いずれの寸法が拘束されるかに応じて決定される。
【０１０１】図９は、組み込まれた特許文献３における
図８に対応し、そこに記載されている従来のオフセット
低減型の誘導電流型絶対位置トランスデューサを示す図
である。図９の受信巻線６１４，６１６，６１８は周期
的であり、それぞれの空間周期又は波長を示しているこ
とが理解されるであろう。これらのいろいろな受信巻線
の上にあるスケール・ループ部の寸法はそれらのそれぞ
れの空間周期に対応している。特に、測定軸の方向で整
列しているスケール・ループ部によって発生される２次
磁場の空間周期は、理想としては、それが上になってい
る任意の巻線の空間周期と精密に同じ空間周期を有する
べきである。
図８に対応し、そこに記載されている従来のオフセット
低減型の誘導電流型絶対位置トランスデューサを示す図
である。図９の受信巻線６１４，６１６，６１８は周期
的であり、それぞれの空間周期又は波長を示しているこ
とが理解されるであろう。これらのいろいろな受信巻線
の上にあるスケール・ループ部の寸法はそれらのそれぞ
れの空間周期に対応している。特に、測定軸の方向で整
列しているスケール・ループ部によって発生される２次
磁場の空間周期は、理想としては、それが上になってい
る任意の巻線の空間周期と精密に同じ空間周期を有する
べきである。
【０１０２】図９では、受信巻線６１４，６１６，６１
８の上にあり、それぞれ、寸法ｄ24，ｄ2，ｄ28に対応
するスケール・トラックに沿って、スケール・ループ部
６３４，６２８，６４０は、測定軸の方向に狭い間隔に
なっていないということに注意すべきである。スケール
・ループ部６３４，６２８，６４０によって発生された
周期的な２次磁場は、測定軸１１４と直角方向に整列し
ている各スケール・トレース・セグメントのちょうど中
点で極性を変える。２次磁場は、所望の空間周期又は波
長で下にある周期的な受信巻線とマッチすべく、正確に
λ／２の間隔で空間的に周期的に極性を変えることが望
ましい。したがって、このようなスケール・トラックの
場合、各スケール・ループ部は、測定軸の方向でのスケ
ール・トレースの中心が、中心間隔λ／２となるように
拘束されることが望ましい。このようなスケール・トラ
ックでは、所望の空間周期又は波長で下にある周期的な
受信巻線とマッチすべく、該当する寸法Ｃx，Ｃxt，Ｃ
xbがλ／２になるように拘束される。
８の上にあり、それぞれ、寸法ｄ24，ｄ2，ｄ28に対応
するスケール・トラックに沿って、スケール・ループ部
６３４，６２８，６４０は、測定軸の方向に狭い間隔に
なっていないということに注意すべきである。スケール
・ループ部６３４，６２８，６４０によって発生された
周期的な２次磁場は、測定軸１１４と直角方向に整列し
ている各スケール・トレース・セグメントのちょうど中
点で極性を変える。２次磁場は、所望の空間周期又は波
長で下にある周期的な受信巻線とマッチすべく、正確に
λ／２の間隔で空間的に周期的に極性を変えることが望
ましい。したがって、このようなスケール・トラックの
場合、各スケール・ループ部は、測定軸の方向でのスケ
ール・トレースの中心が、中心間隔λ／２となるように
拘束されることが望ましい。このようなスケール・トラ
ックでは、所望の空間周期又は波長で下にある周期的な
受信巻線とマッチすべく、該当する寸法Ｃx，Ｃxt，Ｃ
xbがλ／２になるように拘束される。
【０１０３】寸法Ｃxが拘束される一連のケースにおけ
る例示的なトレース幅比については、図６に関して既に
述べた。図１０も、寸法Ｃxが拘束される一連のケース
で得られた結果を示している。
る例示的なトレース幅比については、図６に関して既に
述べた。図１０も、寸法Ｃxが拘束される一連のケース
で得られた結果を示している。
【０１０４】図１０は、１０ＭＨｚで動作する誘導電流
型位置トランスデューサにおけるいろいろなスケール・
ループについて、信号利得を、スケール・トレースが測
定軸に沿って拘束された間隔にあるようにスケール上に
配置されたスケール・ループのトレース幅対内側長さの
比の関数として示すグラフである。図７に関して説明し
た記号を用いると、図１０の横軸はトレース幅比ｗx／
ｌxである。プロット１００１，１００２で示されてい
る結果は、図７に示されているような例示的な矩形スケ
ール・ループに関するものであり、測定軸方向のスケー
ル・ループの寸法Ｃxが２．０ｍｍに拘束され、測定軸
と直角方向の寸法Ｃyが６．０ｍｍに拘束されている。
プロット１００２の結果に関しては、誘導電流型位置ト
ランスデューサの読取ヘッド及びスケール間の間隙は、
他の全ての結果の場合の間隙の２倍相当であった。した
がって、プロット１００２に見られる信号利得の最大
は、プロット１００１の結果に比べて大きく減少してい
る。
型位置トランスデューサにおけるいろいろなスケール・
ループについて、信号利得を、スケール・トレースが測
定軸に沿って拘束された間隔にあるようにスケール上に
配置されたスケール・ループのトレース幅対内側長さの
比の関数として示すグラフである。図７に関して説明し
た記号を用いると、図１０の横軸はトレース幅比ｗx／
ｌxである。プロット１００１，１００２で示されてい
る結果は、図７に示されているような例示的な矩形スケ
ール・ループに関するものであり、測定軸方向のスケー
ル・ループの寸法Ｃxが２．０ｍｍに拘束され、測定軸
と直角方向の寸法Ｃyが６．０ｍｍに拘束されている。
プロット１００２の結果に関しては、誘導電流型位置ト
ランスデューサの読取ヘッド及びスケール間の間隙は、
他の全ての結果の場合の間隙の２倍相当であった。した
がって、プロット１００２に見られる信号利得の最大
は、プロット１００１の結果に比べて大きく減少してい
る。
【０１０５】プロット１００３に示されている結果は、
図７に示されているような例示的な矩形スケール・ルー
プに関するものであり、測定軸方向のスケール・ループ
の寸法Ｃxが１．０ｍｍに拘束され、測定軸に直角方向
の寸法Ｃyが３．０ｍｍに拘束されている。
図７に示されているような例示的な矩形スケール・ルー
プに関するものであり、測定軸方向のスケール・ループ
の寸法Ｃxが１．０ｍｍに拘束され、測定軸に直角方向
の寸法Ｃyが３．０ｍｍに拘束されている。
【０１０６】プロット１００４に示されている結果は、
図８に示されているような例示的な“Ｉ−形”スケール
・ループに関するものであり、測定軸方向のスケール・
ループの寸法Ｃxt，Ｃxbが１．０ｍｍに拘束され、測定
軸に直角方向の寸法Ｃyが３．０ｍｍに拘束されてい
る。略Ｉ−形のスケール・ループのより狭い中央部は誘
導電流型位置トランスデューサの動作で誘導結合エリア
とすることを意図していないということは理解されるで
あろう。図２に示されているように、これは送信機ルー
プにも受信機ループにも意図的に結合されていないから
である。したがって、中央部の寸法は詳しく考察され
ず、プロット１００４の結果でｘ−軸方向に示されたト
レース幅比は、Ｉ−形スケール・ループの比較的広い端
部に関するもの、すなわちｗxb／ｌxb，ｗxt／ｌxtであ
り、この場合これらは等しく、したがって、図１０につ
いての以下の議論においてはｗx／ｌxと区別する必要が
ない。
図８に示されているような例示的な“Ｉ−形”スケール
・ループに関するものであり、測定軸方向のスケール・
ループの寸法Ｃxt，Ｃxbが１．０ｍｍに拘束され、測定
軸に直角方向の寸法Ｃyが３．０ｍｍに拘束されてい
る。略Ｉ−形のスケール・ループのより狭い中央部は誘
導電流型位置トランスデューサの動作で誘導結合エリア
とすることを意図していないということは理解されるで
あろう。図２に示されているように、これは送信機ルー
プにも受信機ループにも意図的に結合されていないから
である。したがって、中央部の寸法は詳しく考察され
ず、プロット１００４の結果でｘ−軸方向に示されたト
レース幅比は、Ｉ−形スケール・ループの比較的広い端
部に関するもの、すなわちｗxb／ｌxb，ｗxt／ｌxtであ
り、この場合これらは等しく、したがって、図１０につ
いての以下の議論においてはｗx／ｌxと区別する必要が
ない。
【０１０７】プロット１００１〜１００４の各々で、寸
法ｄt，ｄc，ｄbはほぼ等しくされている。すなわち、
図１０に示されている信号利得は、スケール・ループの
エリアのほぼ３分の１の部分がスケール・ループの一端
で送信巻線領域の上にあり、スケール・ループのエリア
のほぼ３分の１の部分がスケール・ループの他端で受信
巻線領域の上にあり、スケール・ループのエリアのほぼ
３分の１である中央部がスケール・ループの連結部とし
てのみ作用する状況に対応している。
法ｄt，ｄc，ｄbはほぼ等しくされている。すなわち、
図１０に示されている信号利得は、スケール・ループの
エリアのほぼ３分の１の部分がスケール・ループの一端
で送信巻線領域の上にあり、スケール・ループのエリア
のほぼ３分の１の部分がスケール・ループの他端で受信
巻線領域の上にあり、スケール・ループのエリアのほぼ
３分の１である中央部がスケール・ループの連結部とし
てのみ作用する状況に対応している。
【０１０８】本発明者は、一般に測定軸と直角な方向よ
りも測定軸方向に狭いようなスケール・ループにおいて
は、ほぼ最大の信号利得に対応するスケール・トレース
幅比が測定軸方向のスケール・ループの特定の全体寸法
にあまり影響されないということを見出した。したがっ
て、以下で述べるように、誘導電流型位置トランスデュ
ーサにおける拘束される寸法Ｃxを有するほぼ同様なス
ケール・ループのトレース幅比ｗx／ｌxを選択するのに
図１０の結果は一般に有用である。
りも測定軸方向に狭いようなスケール・ループにおいて
は、ほぼ最大の信号利得に対応するスケール・トレース
幅比が測定軸方向のスケール・ループの特定の全体寸法
にあまり影響されないということを見出した。したがっ
て、以下で述べるように、誘導電流型位置トランスデュ
ーサにおける拘束される寸法Ｃxを有するほぼ同様なス
ケール・ループのトレース幅比ｗx／ｌxを選択するのに
図１０の結果は一般に有用である。
【０１０９】プロット１００１〜１００４は、シミュレ
ーション条件が異なっても、トレース幅比ｗx／ｌxの非
常に近い値で最大信号利得を示すことは理解されるであ
ろう。図１０のグラフは、スケール・ループの抵抗及び
インダクタンスに影響を及ぼす他の因子が一定に保たれ
る場合、拘束された寸法Ｃxを有するスケール・ループ
のトレース幅比ｗx／ｌxを少なくとも約０．２まで増加
させることが非常に有効であるということを示してい
る。動作周波数１０ＭＨｚでは、これによって最大可能
な信号利得のほぼ８０〜９０％の信号利得が達成され
る。さらに、約０．４〜約１．１のトレース幅比は信号
利得を最大値近くまで改善する。グラフはさらに、トレ
ース幅比を約１．１〜少なくとも約２．０の範囲にわた
って増加させることにより信号利得が最大値の８０％未
満にまで減少することはないということを示している。
ーション条件が異なっても、トレース幅比ｗx／ｌxの非
常に近い値で最大信号利得を示すことは理解されるであ
ろう。図１０のグラフは、スケール・ループの抵抗及び
インダクタンスに影響を及ぼす他の因子が一定に保たれ
る場合、拘束された寸法Ｃxを有するスケール・ループ
のトレース幅比ｗx／ｌxを少なくとも約０．２まで増加
させることが非常に有効であるということを示してい
る。動作周波数１０ＭＨｚでは、これによって最大可能
な信号利得のほぼ８０〜９０％の信号利得が達成され
る。さらに、約０．４〜約１．１のトレース幅比は信号
利得を最大値近くまで改善する。グラフはさらに、トレ
ース幅比を約１．１〜少なくとも約２．０の範囲にわた
って増加させることにより信号利得が最大値の８０％未
満にまで減少することはないということを示している。
【０１１０】したがって、本発明によるスケール・ルー
プのいろいろな例示的な実施の形態は、拘束された寸法
Ｃxを有しトレース幅比ｗx／ｌxが約０．２を超えるス
ケール・ループを含む。他のいろいろな例示的な実施の
形態は、拘束された寸法Ｃxを有しトレース幅比が約
０．４を超えるスケール・ループを含む。さらに別の実
施の形態では、本発明のスケール・ループは、拘束され
た寸法Ｃxを有しトレース幅比が約０．４〜約２．０の
スケール・ループを含む。またさらに別の実施の形態
は、拘束された寸法Ｃxを有しトレース幅比が約０．４
〜約１．１のスケール・トレースを含む。
プのいろいろな例示的な実施の形態は、拘束された寸法
Ｃxを有しトレース幅比ｗx／ｌxが約０．２を超えるス
ケール・ループを含む。他のいろいろな例示的な実施の
形態は、拘束された寸法Ｃxを有しトレース幅比が約
０．４を超えるスケール・ループを含む。さらに別の実
施の形態では、本発明のスケール・ループは、拘束され
た寸法Ｃxを有しトレース幅比が約０．４〜約２．０の
スケール・ループを含む。またさらに別の実施の形態
は、拘束された寸法Ｃxを有しトレース幅比が約０．４
〜約１．１のスケール・トレースを含む。
【０１１１】これらのトレース幅比は予期されなかった
ものである。何故なら、トレース幅比が増加するにつれ
て、囲まれているループ面積及び関連する自己インダク
タンスは明らかに著しく減少し、自己インダクタンスと
の比較におけるループ・トレース抵抗に関するこの減少
の重要性が誘導型位置トランスデューサ設計の分野では
理解されていなかったからである。上記の比のうち最小
のものでさえも上で言及した市販のノギスなど、従来の
トランスデューサに見られる同等の比よりほぼ５０％も
大きいということは理解されるであろう。
ものである。何故なら、トレース幅比が増加するにつれ
て、囲まれているループ面積及び関連する自己インダク
タンスは明らかに著しく減少し、自己インダクタンスと
の比較におけるループ・トレース抵抗に関するこの減少
の重要性が誘導型位置トランスデューサ設計の分野では
理解されていなかったからである。上記の比のうち最小
のものでさえも上で言及した市販のノギスなど、従来の
トランスデューサに見られる同等の比よりほぼ５０％も
大きいということは理解されるであろう。
【０１１２】図１０は、矩形スケール・ループについて
図６に関して前に説明したものとまさにほとんど同じト
レース幅比と信号利得との関係を示している。しかし、
プロット１００４に対応する同様な上部と下部を有する
Ｉ−形スケール・ループの場合、効果的で最適なトレー
ス幅比は、矩形スケール・ループに関して見出された有
利な比と比べて約２５〜３０％小さくなっているように
図示されている。
図６に関して前に説明したものとまさにほとんど同じト
レース幅比と信号利得との関係を示している。しかし、
プロット１００４に対応する同様な上部と下部を有する
Ｉ−形スケール・ループの場合、効果的で最適なトレー
ス幅比は、矩形スケール・ループに関して見出された有
利な比と比べて約２５〜３０％小さくなっているように
図示されている。
【０１１３】したがって、本発明に係るスケール・ルー
プのいろいろな例示的な実施の形態は、拘束された寸法
Ｃxb又はＣxtを有するＩ−形スケール・ループであっ
て、それらの上部又は下部に関するトレース幅比が約
０．２より大きなスケール・ループを含む。他のいろい
ろな例示的な実施の形態は、拘束された寸法Ｃxb又はＣ
xtを有するＩ−形スケール・ループであって、それらの
上部又は下部に関するトレース幅比が約０．３より大き
なスケール・ループを含む。さらに別の例示的な実施の
形態では、拘束された寸法Ｃxb又はＣxtを有するＩ−形
スケール・ループであって、トレース幅比が約０．３〜
約１．１のスケール・ループが含まれる。またさらに別
の例示的な実施の形態は、拘束された寸法Ｃxb又はＣxt
を有するＩ−形スケール・ループであって、トレース幅
比が約０．３〜約０．８のスケール・ループを含む。
プのいろいろな例示的な実施の形態は、拘束された寸法
Ｃxb又はＣxtを有するＩ−形スケール・ループであっ
て、それらの上部又は下部に関するトレース幅比が約
０．２より大きなスケール・ループを含む。他のいろい
ろな例示的な実施の形態は、拘束された寸法Ｃxb又はＣ
xtを有するＩ−形スケール・ループであって、それらの
上部又は下部に関するトレース幅比が約０．３より大き
なスケール・ループを含む。さらに別の例示的な実施の
形態では、拘束された寸法Ｃxb又はＣxtを有するＩ−形
スケール・ループであって、トレース幅比が約０．３〜
約１．１のスケール・ループが含まれる。またさらに別
の例示的な実施の形態は、拘束された寸法Ｃxb又はＣxt
を有するＩ−形スケール・ループであって、トレース幅
比が約０．３〜約０．８のスケール・ループを含む。
【０１１４】本発明に係るスケール・ループのいろいろ
な例示的な実施の形態では、該当する寸法Ｅx，Ｅxt，
Ｅxbのうちの１つが拘束される。このタイプの拘束は図
２に関連して説明される。拘束についてのこれまでの議
論と同様に、図２の受信巻線２２４，２２６は周期的で
あり、それぞれの空間周期又は波長を示すということは
理解されるであろう。これらのいろいろな受信巻線の上
にあるスケール・ループ部はそれらのそれぞれの空間周
期に対応しなければならない。特に、測定軸に沿って整
列しているスケール・ループ部が発生する２次磁場の空
間周期は、理想としては、その下にある任意の巻線の空
間周期と精密に同じ空間周期であるべきである。
な例示的な実施の形態では、該当する寸法Ｅx，Ｅxt，
Ｅxbのうちの１つが拘束される。このタイプの拘束は図
２に関連して説明される。拘束についてのこれまでの議
論と同様に、図２の受信巻線２２４，２２６は周期的で
あり、それぞれの空間周期又は波長を示すということは
理解されるであろう。これらのいろいろな受信巻線の上
にあるスケール・ループ部はそれらのそれぞれの空間周
期に対応しなければならない。特に、測定軸に沿って整
列しているスケール・ループ部が発生する２次磁場の空
間周期は、理想としては、その下にある任意の巻線の空
間周期と精密に同じ空間周期であるべきである。
【０１１５】図２では、受信巻線の上にあり寸法ｄ2に
対応するスケール・トラックに沿って、図９に関する前
の拘束の議論と異なり、スケール・ループ部２１４，２
１８が狭い間隔にあり、狭い間隔で隣接する導体におい
て電流は同じ方向に流れるということに注意しなければ
ならない。したがって、スケール・ループ部２１４，２
１８が発生する周期的な２次磁場は、隣接するループ部
２１４，２１８の狭い間隔をあけた導体間のちょうど中
点で極性を変える。この磁場が、ちょうどλ／２の間隔
で空間的に周期的に極性を変えて、所望の空間周期又は
波長で下にある周期的な受信巻線とマッチすることが望
ましい。したがって、このようなスケール・トラックで
は、各スケール・ループ部２１４又は２１８が測定軸に
沿ってλ／２以下の外側寸法を有するように拘束される
べきである。より一般的に、このようなスケール・トラ
ックでは、所望の空間周期又は波長で下にある周期的な
受信巻線とマッチすべく、該当する寸法Ｅx，Ｅxt，Ｅ
xbのうちの１つがλ／２未満に拘束される。さらに、こ
の拘束は、隣接するスケール・ループがそれらの間に絶
縁スペースを含んで製造できるように選択されてもよ
い。
対応するスケール・トラックに沿って、図９に関する前
の拘束の議論と異なり、スケール・ループ部２１４，２
１８が狭い間隔にあり、狭い間隔で隣接する導体におい
て電流は同じ方向に流れるということに注意しなければ
ならない。したがって、スケール・ループ部２１４，２
１８が発生する周期的な２次磁場は、隣接するループ部
２１４，２１８の狭い間隔をあけた導体間のちょうど中
点で極性を変える。この磁場が、ちょうどλ／２の間隔
で空間的に周期的に極性を変えて、所望の空間周期又は
波長で下にある周期的な受信巻線とマッチすることが望
ましい。したがって、このようなスケール・トラックで
は、各スケール・ループ部２１４又は２１８が測定軸に
沿ってλ／２以下の外側寸法を有するように拘束される
べきである。より一般的に、このようなスケール・トラ
ックでは、所望の空間周期又は波長で下にある周期的な
受信巻線とマッチすべく、該当する寸法Ｅx，Ｅxt，Ｅ
xbのうちの１つがλ／２未満に拘束される。さらに、こ
の拘束は、隣接するスケール・ループがそれらの間に絶
縁スペースを含んで製造できるように選択されてもよ
い。
【０１１６】図２に示されているように、スケール・ル
ープ部２１２も、送信巻線領域２２３Ａの上にあり、寸
法ｄ1に対応するスケール・トラックに沿って狭い間隔
にある。周期的構造を有する巻線は下にないので、ルー
プ部２１２は、送信巻線とできるだけ強く結合するため
に、それらが単にできるだけ大きくなるように狭い間隔
となっている。一般に、各ループ部が同一サイズである
と有利であるので、このようなスケール・トラックの場
合、該当する外側寸法Ｅx，Ｅxt，Ｅxbのうちの１つ
は、λ未満であるように拘束される。さらに、この拘束
は、隣接するスケール・ループがそれらの間に絶縁スペ
ースを含んで製造できるように選択されてもよい。
ープ部２１２も、送信巻線領域２２３Ａの上にあり、寸
法ｄ1に対応するスケール・トラックに沿って狭い間隔
にある。周期的構造を有する巻線は下にないので、ルー
プ部２１２は、送信巻線とできるだけ強く結合するため
に、それらが単にできるだけ大きくなるように狭い間隔
となっている。一般に、各ループ部が同一サイズである
と有利であるので、このようなスケール・トラックの場
合、該当する外側寸法Ｅx，Ｅxt，Ｅxbのうちの１つ
は、λ未満であるように拘束される。さらに、この拘束
は、隣接するスケール・ループがそれらの間に絶縁スペ
ースを含んで製造できるように選択されてもよい。
【０１１７】図１１は、測定軸に沿って全体ループ・サ
イズＥxが拘束され、測定軸と直角方向に寸法Ｅyが拘束
されたときにおける、１０ＭＨｚで動作する誘導電流型
位置トランスデューサにおいて動作シミュレーションに
よる小さなサイズの変化及びスケール構成の変化に関し
て、矩形スケール・ループのスケール・トレース幅比の
関数として信号利得を示すグラフである。
イズＥxが拘束され、測定軸と直角方向に寸法Ｅyが拘束
されたときにおける、１０ＭＨｚで動作する誘導電流型
位置トランスデューサにおいて動作シミュレーションに
よる小さなサイズの変化及びスケール構成の変化に関し
て、矩形スケール・ループのスケール・トレース幅比の
関数として信号利得を示すグラフである。
【０１１８】図１１の信号利得プロットは、図７に示さ
れているものと同様な、全てのスケール・トレース・セ
グメントの幅が等しい矩形スケール・ループに関するも
のである。図７に関して説明した記号を用いると、図１
１に示された横軸はトレース幅比ｗx／ｌxである。測定
軸方向のスケール・ループの寸法Ｅxは、プロット１１
０１，１１０３で示された結果の場合では０．９５ｍｍ
に拘束され、プロット１１０２で示された結果の場合で
は０．９０ｍｍに拘束されている。さらに、プロット１
１０１，１１０２に示された結果では、スケール・ルー
プは狭い間隔で隣接しているループという環境でシミュ
レーションされた。プロット１１０３に示された結果で
は、スケール・ループは孤立してシミュレーションされ
た。
れているものと同様な、全てのスケール・トレース・セ
グメントの幅が等しい矩形スケール・ループに関するも
のである。図７に関して説明した記号を用いると、図１
１に示された横軸はトレース幅比ｗx／ｌxである。測定
軸方向のスケール・ループの寸法Ｅxは、プロット１１
０１，１１０３で示された結果の場合では０．９５ｍｍ
に拘束され、プロット１１０２で示された結果の場合で
は０．９０ｍｍに拘束されている。さらに、プロット１
１０１，１１０２に示された結果では、スケール・ルー
プは狭い間隔で隣接しているループという環境でシミュ
レーションされた。プロット１１０３に示された結果で
は、スケール・ループは孤立してシミュレーションされ
た。
【０１１９】プロット１１０１〜１１０３の各々におい
て、測定軸と直角方向の寸法Ｅyは３ｍｍに拘束されて
いる。さらに、寸法ｄt，ｄc，ｄbはほぼ等しくされて
いる。すなわち、図１１に示されている信号利得は、ス
ケール・ループのエリアのほぼ３分の１の部分がスケー
ル・ループの一端で送信巻線領域の上にあり、スケール
・ループのエリアのほぼ３分の１の部分がスケール・ル
ープの他端で受信巻線領域の上にあり、スケール・ルー
プのエリアのほぼ３分の１である中央部がループの連結
部としてのみ作用している状況に対応している。
て、測定軸と直角方向の寸法Ｅyは３ｍｍに拘束されて
いる。さらに、寸法ｄt，ｄc，ｄbはほぼ等しくされて
いる。すなわち、図１１に示されている信号利得は、ス
ケール・ループのエリアのほぼ３分の１の部分がスケー
ル・ループの一端で送信巻線領域の上にあり、スケール
・ループのエリアのほぼ３分の１の部分がスケール・ル
ープの他端で受信巻線領域の上にあり、スケール・ルー
プのエリアのほぼ３分の１である中央部がループの連結
部としてのみ作用している状況に対応している。
【０１２０】本発明者は、一般に測定軸と直角な方向よ
りも測定軸方向に狭いこのようなループでは、ほぼ最大
の信号利得に対応するスケール・トレース幅比ｗx／ｌx
が測定軸方向のスケール・ループの特定の全体寸法にあ
まり影響されないということを見出した。したがって、
以下で説明するように、図１１の結果は、誘導型位置ト
ランスデューサにおいて拘束された寸法Ｅxを有するほ
ぼ同様なスケール・ループのスケール・トレース幅比ｗ
x／ｌxを選択するのに一般的に有用である。
りも測定軸方向に狭いこのようなループでは、ほぼ最大
の信号利得に対応するスケール・トレース幅比ｗx／ｌx
が測定軸方向のスケール・ループの特定の全体寸法にあ
まり影響されないということを見出した。したがって、
以下で説明するように、図１１の結果は、誘導型位置ト
ランスデューサにおいて拘束された寸法Ｅxを有するほ
ぼ同様なスケール・ループのスケール・トレース幅比ｗ
x／ｌxを選択するのに一般的に有用である。
【０１２１】プロット１１０１〜１１０３は、シミュレ
ーション条件は異なっても、非常に近いスケール・トレ
ース幅比ｗx／ｌxの値で最大の信号利得を示すことが理
解されるであろう。図１１のグラフは、ループ・トレー
スの抵抗及びインダクタンスに影響を及ぼす他の因子が
一定に保たれる場合、拘束された寸法Ｅxを有するスケ
ール・ループのトレース幅比ｗx／ｌxを少なくとも約
０．２まで増加させることが非常に有効であることを示
している。動作周波数１０ＭＨｚでは、これによって最
大可能な信号利得のほぼ９５％の信号利得が達成され
る。さらに、約０．２５〜約０．６のトレース幅比は信
号利得を最大値近くまで改善する。グラフはさらに、ト
レース幅比を約０．６を超える範囲で少なくとも約０．
９までの範囲にわたって増加させても信号利得が最大値
の８０％未満まで減少することはないということを示し
ている。
ーション条件は異なっても、非常に近いスケール・トレ
ース幅比ｗx／ｌxの値で最大の信号利得を示すことが理
解されるであろう。図１１のグラフは、ループ・トレー
スの抵抗及びインダクタンスに影響を及ぼす他の因子が
一定に保たれる場合、拘束された寸法Ｅxを有するスケ
ール・ループのトレース幅比ｗx／ｌxを少なくとも約
０．２まで増加させることが非常に有効であることを示
している。動作周波数１０ＭＨｚでは、これによって最
大可能な信号利得のほぼ９５％の信号利得が達成され
る。さらに、約０．２５〜約０．６のトレース幅比は信
号利得を最大値近くまで改善する。グラフはさらに、ト
レース幅比を約０．６を超える範囲で少なくとも約０．
９までの範囲にわたって増加させても信号利得が最大値
の８０％未満まで減少することはないということを示し
ている。
【０１２２】すなわち、本発明のいろいろな例示的な実
施の形態は、拘束された寸法Ｅxを有するスケール・ル
ープであって、トレース幅比が約０．２より大きいもの
を含む。他のいろいろな例示的な実施の形態は、拘束さ
れた寸法Ｅxを有するスケール・ループであって、トレ
ース幅比が約０．２５より大きいものを含む。さらに別
の例示的な実施の形態は、拘束された寸法Ｅxを有する
スケール・ループであって、トレース幅比が約０．２５
〜約０．９のものを含む。またさらに別の例示的な実施
の形態は、拘束された寸法Ｅxを有するスケール・ルー
プであって、トレース幅比が約０．２５〜約０．６のも
のを含む。
施の形態は、拘束された寸法Ｅxを有するスケール・ル
ープであって、トレース幅比が約０．２より大きいもの
を含む。他のいろいろな例示的な実施の形態は、拘束さ
れた寸法Ｅxを有するスケール・ループであって、トレ
ース幅比が約０．２５より大きいものを含む。さらに別
の例示的な実施の形態は、拘束された寸法Ｅxを有する
スケール・ループであって、トレース幅比が約０．２５
〜約０．９のものを含む。またさらに別の例示的な実施
の形態は、拘束された寸法Ｅxを有するスケール・ルー
プであって、トレース幅比が約０．２５〜約０．６のも
のを含む。
【０１２３】これらのトレース幅比は予期されなかった
ものである。何故なら、トレース幅比が増加するにつれ
て、囲まれているループ面積及び関連する自己インダク
タンスは明らかに著しく減少し、自己インダクタンスと
の比較におけるスケール・トレース抵抗に関するこの減
少の重要性が誘導型位置トランスデューサ設計の分野で
は認識されていなかったからである。上記の比のうち最
小のものでさえも、上で言及した市販のノギスなどの従
来のトランスデューサに見られる同等の比より少なくと
も５０％大きいということは理解されるであろう。
ものである。何故なら、トレース幅比が増加するにつれ
て、囲まれているループ面積及び関連する自己インダク
タンスは明らかに著しく減少し、自己インダクタンスと
の比較におけるスケール・トレース抵抗に関するこの減
少の重要性が誘導型位置トランスデューサ設計の分野で
は認識されていなかったからである。上記の比のうち最
小のものでさえも、上で言及した市販のノギスなどの従
来のトランスデューサに見られる同等の比より少なくと
も５０％大きいということは理解されるであろう。
【０１２４】前述の例示的なトレース幅比は全て、寸法
ｄt，ｄc，ｄbがほぼ等しくされているスケール・ルー
プ構成に関して決定された。すなわち、スケール・ルー
プのエリアのほぼ３分の１の部分がスケール・ループの
一端で送信巻線領域の上にあり、スケール・ループのエ
リアのほぼ３分の１の部分がスケール・ループの他端で
受信巻線領域の上にあり、スケール・ループのエリアの
ほぼ３分の１である中央部がループの連結部としてのみ
作用しているスケール・ループ構成に関して決定され
た。寸法ｄcが寸法ｄt，ｄbに対して比較的小さく又は
大きくされているスケール・ループ構成の場合、図１２
に関する以下の説明にしたがって前述の例示的なトレー
ス幅比を調整することが適当である。
ｄt，ｄc，ｄbがほぼ等しくされているスケール・ルー
プ構成に関して決定された。すなわち、スケール・ルー
プのエリアのほぼ３分の１の部分がスケール・ループの
一端で送信巻線領域の上にあり、スケール・ループのエ
リアのほぼ３分の１の部分がスケール・ループの他端で
受信巻線領域の上にあり、スケール・ループのエリアの
ほぼ３分の１である中央部がループの連結部としてのみ
作用しているスケール・ループ構成に関して決定され
た。寸法ｄcが寸法ｄt，ｄbに対して比較的小さく又は
大きくされているスケール・ループ構成の場合、図１２
に関する以下の説明にしたがって前述の例示的なトレー
ス幅比を調整することが適当である。
【０１２５】図１２は、矩形ループによって得られる信
号に関する量を、全体ループ・サイズが拘束されている
時のループのスケール・トレース幅比の関数として、い
ろいろなループの実効結合面積について示すグラフであ
る。図１２のプロットは、図７に示されているものと同
様な、全てのスケール・トレース・セグメントの幅が等
しい矩形スケール・ループに関するものである。ｙ−軸
方向にプロットされている信号に関する量は、該スケー
ル・ループを含む誘導電流型位置トランスデューサの動
作周波数ωにスケール・ループの実効インダクタンスＬ
effを乗じ、スケール・ループの自己抵抗Ｒで割ったも
のに比例する。実効インダクタンスＬef fは、スケール
・ループの自己インダクタンスを、送信機領域又は受信
機領域の上にない、すなわち結合していないと想定され
るループの比率にしたがって減少させたものである。す
なわち、自己インダクタンスを、寸法ｄcに対応するル
ープの面積比率に対応する量だけ減少させる。
号に関する量を、全体ループ・サイズが拘束されている
時のループのスケール・トレース幅比の関数として、い
ろいろなループの実効結合面積について示すグラフであ
る。図１２のプロットは、図７に示されているものと同
様な、全てのスケール・トレース・セグメントの幅が等
しい矩形スケール・ループに関するものである。ｙ−軸
方向にプロットされている信号に関する量は、該スケー
ル・ループを含む誘導電流型位置トランスデューサの動
作周波数ωにスケール・ループの実効インダクタンスＬ
effを乗じ、スケール・ループの自己抵抗Ｒで割ったも
のに比例する。実効インダクタンスＬef fは、スケール
・ループの自己インダクタンスを、送信機領域又は受信
機領域の上にない、すなわち結合していないと想定され
るループの比率にしたがって減少させたものである。す
なわち、自己インダクタンスを、寸法ｄcに対応するル
ープの面積比率に対応する量だけ減少させる。
【０１２６】図７に関して定義した記号を用いると、図
１２に示されている横軸はトレース幅比ｗx／ｌxであ
る。プロット１２０１〜１２０３の各々において、測定
軸方向の寸法Ｅxは２ｍｍに拘束され、測定軸と直角方
向の寸法Ｅyは４ｍｍに拘束されている。
１２に示されている横軸はトレース幅比ｗx／ｌxであ
る。プロット１２０１〜１２０３の各々において、測定
軸方向の寸法Ｅxは２ｍｍに拘束され、測定軸と直角方
向の寸法Ｅyは４ｍｍに拘束されている。
【０１２７】プロット１２０１の結果は、ｄcがゼロで
ある場合、すなわち送信機結合領域と受信機結合領域と
が互いに直接隣接している場合に対応している。したが
って、プロット１２０１の結果に関しては、Ｌeffはル
ープの全自己インダクタンスに等しい。プロット１２０
２の結果は、寸法ｄt，ｄc，ｄbが等しくされた場合に
対応している。すなわち、プロット１２０２の結果は、
図１１の結果の根底にあるものと同様な構成に対応して
いる。図１１のプロットにおける信号利得のピークに対
応するトレース幅比は、プロット１２０２のピークに対
応するトレース幅比に非常に近いということが理解され
るであろう。
ある場合、すなわち送信機結合領域と受信機結合領域と
が互いに直接隣接している場合に対応している。したが
って、プロット１２０１の結果に関しては、Ｌeffはル
ープの全自己インダクタンスに等しい。プロット１２０
２の結果は、寸法ｄt，ｄc，ｄbが等しくされた場合に
対応している。すなわち、プロット１２０２の結果は、
図１１の結果の根底にあるものと同様な構成に対応して
いる。図１１のプロットにおける信号利得のピークに対
応するトレース幅比は、プロット１２０２のピークに対
応するトレース幅比に非常に近いということが理解され
るであろう。
【０１２８】プロット１２０３の結果は、寸法ｄt，ｄb
が寸法ｄcの２分の１である場合に対応する。すなわ
ち、この結果は、スケール・ループのエリアのほぼ４分
の１の部分がスケール・ループの一端で送信巻線領域の
上にあり、スケール・ループのエリアのほぼ４分の１の
部分がスケール・ループの他端で受信巻線領域の上にあ
り、スケール・ループのエリアのほぼ２分の１である中
央部がループの連結部としてのみ作用している場合に対
応している。プロット１２０１，１２０２，１２０３
は、それぞれ、トレース幅比の値が約０．６５，約０．
４，約０．２８で最大値を示している。
が寸法ｄcの２分の１である場合に対応する。すなわ
ち、この結果は、スケール・ループのエリアのほぼ４分
の１の部分がスケール・ループの一端で送信巻線領域の
上にあり、スケール・ループのエリアのほぼ４分の１の
部分がスケール・ループの他端で受信巻線領域の上にあ
り、スケール・ループのエリアのほぼ２分の１である中
央部がループの連結部としてのみ作用している場合に対
応している。プロット１２０１，１２０２，１２０３
は、それぞれ、トレース幅比の値が約０．６５，約０．
４，約０．２８で最大値を示している。
【０１２９】このように、本発明に係るスケール・ルー
プのいろいろな例示的な実施の形態で、スケール・ルー
プの連結部の寸法ｄcがスケール・ループの結合部の寸
法ｄt，ｄbに比べて小さくなるにつれて、前述の例示的
なトレース幅比は、それらの所定値の６５％まで有利に
増加される。他のいろいろな例示的な実施の形態では、
スケール・ループの連結部の寸法ｄcがスケール・ルー
プの結合部の寸法ｄt，ｄbに比べて大きくなるにつれ
て、前述の例示的なトレース幅比は、それらの所定値の
３０％の値だけ有利に減少される。
プのいろいろな例示的な実施の形態で、スケール・ルー
プの連結部の寸法ｄcがスケール・ループの結合部の寸
法ｄt，ｄbに比べて小さくなるにつれて、前述の例示的
なトレース幅比は、それらの所定値の６５％まで有利に
増加される。他のいろいろな例示的な実施の形態では、
スケール・ループの連結部の寸法ｄcがスケール・ルー
プの結合部の寸法ｄt，ｄbに比べて大きくなるにつれ
て、前述の例示的なトレース幅比は、それらの所定値の
３０％の値だけ有利に減少される。
【０１３０】全ての前述した例示的なトレース幅比は、
全てのスケール・トレース・セグメントの幅が等しくさ
れたスケール・ループ構成に関して決定された。しか
し、いろいろなスケール・トレース・セグメントにいろ
いろな幅を用いるスケール・ループ構成を用いることが
しばしば有利である。そのような場合、図１３〜１５に
関する以下の説明に従って前述の例示的なトレース幅比
を調整又は増加させることが適当である。
全てのスケール・トレース・セグメントの幅が等しくさ
れたスケール・ループ構成に関して決定された。しか
し、いろいろなスケール・トレース・セグメントにいろ
いろな幅を用いるスケール・ループ構成を用いることが
しばしば有利である。そのような場合、図１３〜１５に
関する以下の説明に従って前述の例示的なトレース幅比
を調整又は増加させることが適当である。
【０１３１】図１３は、上で言及した市販のノギスで用
いられている従来のトランスデューサのスケールの一部
のスケール・ループ構成を細かく示している概略図であ
る。１つの代表的なスケール・ループ１３００に関し
て、いろいろなエレメントが前述の図８の説明に対応す
るように符号が付与されている。以下の議論は、本発明
にしたがってスケール・ループ１３００を強化する仕方
のいくつかの例を示す。
いられている従来のトランスデューサのスケールの一部
のスケール・ループ構成を細かく示している概略図であ
る。１つの代表的なスケール・ループ１３００に関し
て、いろいろなエレメントが前述の図８の説明に対応す
るように符号が付与されている。以下の議論は、本発明
にしたがってスケール・ループ１３００を強化する仕方
のいくつかの例を示す。
【０１３２】ここでの議論では、スケール・ループ結合
部１３０１は、結合部８２１と、そのまわりのトレース
・セグメント８１５〜８１８とを含む。同様に、スケー
ル・ループ結合部１３０２は、結合部８２２と、そのま
わりのトレース・セグメント８１１〜８１４とを含む。
スケール・ループ連結部１３０３は、連結部８２０と、
そのまわりのトレース・セグメント８１９Ａ，８１９Ｂ
とを含む。いろいろなトレース・セグメントにいろいろ
なトレース幅を用いる場合、スケール・ループ１３００
の部分１３０１〜１３０３に対応する任意のスケール・
ループの部分を別々に強化することは、そのスケール・
ループの全体的な信号結合効率を強化することにつなが
るであろう。したがって、本発明に係るいろいろな例示
的な実施の形態で、スケール・ループ結合部１３０１，
１３０２を別々のループとして有利に最適化することも
できる。別々のループの最適化については図１４を参照
して説明する。
部１３０１は、結合部８２１と、そのまわりのトレース
・セグメント８１５〜８１８とを含む。同様に、スケー
ル・ループ結合部１３０２は、結合部８２２と、そのま
わりのトレース・セグメント８１１〜８１４とを含む。
スケール・ループ連結部１３０３は、連結部８２０と、
そのまわりのトレース・セグメント８１９Ａ，８１９Ｂ
とを含む。いろいろなトレース・セグメントにいろいろ
なトレース幅を用いる場合、スケール・ループ１３００
の部分１３０１〜１３０３に対応する任意のスケール・
ループの部分を別々に強化することは、そのスケール・
ループの全体的な信号結合効率を強化することにつなが
るであろう。したがって、本発明に係るいろいろな例示
的な実施の形態で、スケール・ループ結合部１３０１，
１３０２を別々のループとして有利に最適化することも
できる。別々のループの最適化については図１４を参照
して説明する。
【０１３３】図１４は、いろいろな矩形ループによって
得られる信号に関連した量を、全体ループ・サイズが拘
束されたときのループのトレース幅比の関数として示す
グラフである。図１４のプロットは、全てのループ・ト
レース・セグメントの幅が等しい矩形ループに関するも
のである。ｙ−軸に沿ってプロットされた信号に関する
量は、誘導電流型位置トランスデューサの動作周波数ω
にスケール・ループの自己インダクタンスＬを乗じ、ス
ケール・ループの自己抵抗Ｒで割ったものに比例する。
得られる信号に関連した量を、全体ループ・サイズが拘
束されたときのループのトレース幅比の関数として示す
グラフである。図１４のプロットは、全てのループ・ト
レース・セグメントの幅が等しい矩形ループに関するも
のである。ｙ−軸に沿ってプロットされた信号に関する
量は、誘導電流型位置トランスデューサの動作周波数ω
にスケール・ループの自己インダクタンスＬを乗じ、ス
ケール・ループの自己抵抗Ｒで割ったものに比例する。
【０１３４】図１４に示された横軸は、トレース幅ｗの
ループの狭い方の内側寸法ｌnarrowに対する比、つまり
スケール・トレース幅比（すなわち、ｗ／ｌnarrow）で
ある。プロット１４０１〜１４０３の各々で、狭い方の
全体寸法Ｅnarrowは２ｍｍに拘束されている。
ループの狭い方の内側寸法ｌnarrowに対する比、つまり
スケール・トレース幅比（すなわち、ｗ／ｌnarrow）で
ある。プロット１４０１〜１４０３の各々で、狭い方の
全体寸法Ｅnarrowは２ｍｍに拘束されている。
【０１３５】プロット１４０１の結果は、スケール・ル
ープ結合部の長い方の全体寸法Ｅlo ngが６ｍｍに拘束さ
れている場合に対応する。プロット１４０２の結果は、
長い方の全体寸法Ｅlongが４ｍｍに拘束されている場合
に対応する。したがって、プロット１４０２の結果は、
図１２のプロット１２０１の結果と同じである。プロッ
ト１４０３の結果は、長い方の全体寸法Ｅlongが２ｍｍ
に拘束されている場合に対応する。
ープ結合部の長い方の全体寸法Ｅlo ngが６ｍｍに拘束さ
れている場合に対応する。プロット１４０２の結果は、
長い方の全体寸法Ｅlongが４ｍｍに拘束されている場合
に対応する。したがって、プロット１４０２の結果は、
図１２のプロット１２０１の結果と同じである。プロッ
ト１４０３の結果は、長い方の全体寸法Ｅlongが２ｍｍ
に拘束されている場合に対応する。
【０１３６】本発明者は、ほぼ同じＥlong／Ｅnarrow比
を有するループの組で、ほぼ最大の信号利得に対応する
ループ・トレース幅比ｗ／ｌnarrowがスケール・ループ
の特定の全体寸法にあまり影響されないと判定した。し
たがって、図１４の結果は、以下で説明するように、誘
導電流型位置トランスデューサにおいて拘束された寸法
Ｅlong及び／又はＥnarrowを有する同様な結合部ループ
のスケール・トレース幅比ｗ／ｌnarrowを選択するのに
一般的に有用である。
を有するループの組で、ほぼ最大の信号利得に対応する
ループ・トレース幅比ｗ／ｌnarrowがスケール・ループ
の特定の全体寸法にあまり影響されないと判定した。し
たがって、図１４の結果は、以下で説明するように、誘
導電流型位置トランスデューサにおいて拘束された寸法
Ｅlong及び／又はＥnarrowを有する同様な結合部ループ
のスケール・トレース幅比ｗ／ｌnarrowを選択するのに
一般的に有用である。
【０１３７】図１４のグラフは、ループ・トレースの抵
抗及びインダクタンスに影響を及ぼす他の因子が一定に
保たれた場合、拘束された寸法Ｅnarrowを有するスケー
ル・ループのトレース幅比ｗ／ｌnarrowを少なくとも約
０．２まで増加させることは図示された全ての構成で非
常に効果的であることを示している。１０ＭＨｚの動作
周波数において、これは最大可能な信号結合能力の８０
〜９０％の信号結合能力に対応する。比較的方形に近い
構成では、これは最大可能な信号結合能力のほぼ９０％
の信号結合能力を達成する。より細長い形態の場合、も
っと大きな比、例えば約０．３が最大可能な信号結合能
力の少なくとも９０％を達成するためには必要である。
抗及びインダクタンスに影響を及ぼす他の因子が一定に
保たれた場合、拘束された寸法Ｅnarrowを有するスケー
ル・ループのトレース幅比ｗ／ｌnarrowを少なくとも約
０．２まで増加させることは図示された全ての構成で非
常に効果的であることを示している。１０ＭＨｚの動作
周波数において、これは最大可能な信号結合能力の８０
〜９０％の信号結合能力に対応する。比較的方形に近い
構成では、これは最大可能な信号結合能力のほぼ９０％
の信号結合能力を達成する。より細長い形態の場合、も
っと大きな比、例えば約０．３が最大可能な信号結合能
力の少なくとも９０％を達成するためには必要である。
【０１３８】さらに、比較的方形に近い構成では、約
０．３〜約０．７の範囲のトレース幅比が信号結合能力
を最大値近くまで改善し、より細長い構成の場合では、
約０．３〜約１．５の範囲のトレース幅比が信号結合能
力を最大値近くまで改善する。さらに、グラフは、より
細長い構成の場合では、トレース幅比を約１．５を超え
て少なくとも約２．０までの範囲にわたって増加させて
も信号結合能力が最大値の８０％未満に減少することは
ないということを示している。
０．３〜約０．７の範囲のトレース幅比が信号結合能力
を最大値近くまで改善し、より細長い構成の場合では、
約０．３〜約１．５の範囲のトレース幅比が信号結合能
力を最大値近くまで改善する。さらに、グラフは、より
細長い構成の場合では、トレース幅比を約１．５を超え
て少なくとも約２．０までの範囲にわたって増加させて
も信号結合能力が最大値の８０％未満に減少することは
ないということを示している。
【０１３９】したがって、本発明に係るスケール・ルー
プのいろいろな例示的な実施の形態は、寸法Ｅnarrowが
拘束されトレース幅比ｗ／ｌnarrowが約０．２より大き
いスケール・ループを含む。他のいろいろな例示的な実
施の形態は、寸法Ｅnarrowが拘束されトレース幅比が約
０．３より大きいスケール・ループを含む。さらに別の
例示的な実施の形態は、寸法Ｅnarrowが拘束されトレー
ス幅比が約０．３〜約２．０のスケール・ループを含
む。別の例示的な実施の形態は、寸法Ｅnarrowが拘束さ
れトレース幅比が約０．３〜約１．５のスケール・ルー
プ、及び寸法Ｅna rrowが拘束されトレース幅比が約０．
３〜約０．７のスケール・ループを含む。
プのいろいろな例示的な実施の形態は、寸法Ｅnarrowが
拘束されトレース幅比ｗ／ｌnarrowが約０．２より大き
いスケール・ループを含む。他のいろいろな例示的な実
施の形態は、寸法Ｅnarrowが拘束されトレース幅比が約
０．３より大きいスケール・ループを含む。さらに別の
例示的な実施の形態は、寸法Ｅnarrowが拘束されトレー
ス幅比が約０．３〜約２．０のスケール・ループを含
む。別の例示的な実施の形態は、寸法Ｅnarrowが拘束さ
れトレース幅比が約０．３〜約１．５のスケール・ルー
プ、及び寸法Ｅna rrowが拘束されトレース幅比が約０．
３〜約０．７のスケール・ループを含む。
【０１４０】これらのトレース幅比は予期されなかった
ものである。何故なら、トレース幅比が増加するにつれ
て、囲まれているループ面積及び関連する自己インダク
タンスは明らかに著しく減少し、自己インダクタンスと
の比較におけるスケール・ループ抵抗に対してそれが持
つ重要性は誘導型位置トランスデューサ設計の分野では
認識されていなかったからである。上記の比の最小のも
のでさえも、上で言及した市販のノギスにおける従来の
トランスデューサに見られる同等の比より少なくとも５
０％大きいということは理解されるであろう。
ものである。何故なら、トレース幅比が増加するにつれ
て、囲まれているループ面積及び関連する自己インダク
タンスは明らかに著しく減少し、自己インダクタンスと
の比較におけるスケール・ループ抵抗に対してそれが持
つ重要性は誘導型位置トランスデューサ設計の分野では
認識されていなかったからである。上記の比の最小のも
のでさえも、上で言及した市販のノギスにおける従来の
トランスデューサに見られる同等の比より少なくとも５
０％大きいということは理解されるであろう。
【０１４１】さらに、プロット１４０１，１４０２，１
４０３は、それぞれ、約０．７５，０．６，０．４とい
う値のトレース幅比で最大値を示すということが認めら
れるであろう。すなわち、図１４に示されている結果に
よると、比較的方形に近いループほどトレース幅比が比
較的小さく、細長いループほどトレース幅比が比較的大
きくいべきである。すなわち、本発明に係るいろいろな
例示的な実施の形態で、スケール・ループ結合部１３０
１，１３０２と同様なスケール・ループ結合部のスケー
ル・トレースの幅は等しくある必要はない。むしろ、そ
れぞれ対応するスケール・ループ結合部の形状に影響を
及ぼす他のいろいろな設計上の拘束に応じて、スケール
・ループ結合部のトレース幅比は、例示的なトレース幅
比と、図１４に関連して上で述べた関連する議論とに従
って選択される。
４０３は、それぞれ、約０．７５，０．６，０．４とい
う値のトレース幅比で最大値を示すということが認めら
れるであろう。すなわち、図１４に示されている結果に
よると、比較的方形に近いループほどトレース幅比が比
較的小さく、細長いループほどトレース幅比が比較的大
きくいべきである。すなわち、本発明に係るいろいろな
例示的な実施の形態で、スケール・ループ結合部１３０
１，１３０２と同様なスケール・ループ結合部のスケー
ル・トレースの幅は等しくある必要はない。むしろ、そ
れぞれ対応するスケール・ループ結合部の形状に影響を
及ぼす他のいろいろな設計上の拘束に応じて、スケール
・ループ結合部のトレース幅比は、例示的なトレース幅
比と、図１４に関連して上で述べた関連する議論とに従
って選択される。
【０１４２】また、いろいろなスケール・トレース・セ
グメントの幅は、スケール・ループ結合部の内部で等し
くある必要はないか、又は特定のトレース・セグメント
が一様な幅を有するということも理解されるであろう。
一般に、ループの信号結合能力を高めるには、スケール
・ループ抵抗Ｒをループ・インダクタンスを含む量（ω
Ｌ）に対して減少させることが非常に有効である。前に
述べたように、スケール・ループが延伸する寸法がトラ
ンスデューサ設計上のいろいろな理由によって拘束され
る場合、スケール・ループの内側面積及び関連する自己
インダクタンスは、スケール・ループ抵抗を減少させる
ためのループ・トレースの幅が大きくなるにつれて減少
する。
グメントの幅は、スケール・ループ結合部の内部で等し
くある必要はないか、又は特定のトレース・セグメント
が一様な幅を有するということも理解されるであろう。
一般に、ループの信号結合能力を高めるには、スケール
・ループ抵抗Ｒをループ・インダクタンスを含む量（ω
Ｌ）に対して減少させることが非常に有効である。前に
述べたように、スケール・ループが延伸する寸法がトラ
ンスデューサ設計上のいろいろな理由によって拘束され
る場合、スケール・ループの内側面積及び関連する自己
インダクタンスは、スケール・ループ抵抗を減少させる
ためのループ・トレースの幅が大きくなるにつれて減少
する。
【０１４３】このような場合、前述の例示的なトレース
幅比が有利に適用される。しかし、ループ・インダクタ
ンスを含む量（ωＬ）に影響を及ぼすことなくスケール
・ループ抵抗Ｒを減らす処置を講ずることができる場
合、他の仕方で決定されるトレース幅比に関わりなくそ
のような処置は一般に有益である。したがって、ループ
の内側結合エリアの寸法で対応する減少を必要とせずに
その抵抗を減らすために、ループの任意のループ・トレ
ース・セグメントの幅を増加させることができる限り、
そのような増加させた幅は有益である。
幅比が有利に適用される。しかし、ループ・インダクタ
ンスを含む量（ωＬ）に影響を及ぼすことなくスケール
・ループ抵抗Ｒを減らす処置を講ずることができる場
合、他の仕方で決定されるトレース幅比に関わりなくそ
のような処置は一般に有益である。したがって、ループ
の内側結合エリアの寸法で対応する減少を必要とせずに
その抵抗を減らすために、ループの任意のループ・トレ
ース・セグメントの幅を増加させることができる限り、
そのような増加させた幅は有益である。
【０１４４】一般に、スケール・ループのトレース・セ
グメント、又はトレース・ループ・セグメントの部分
は、磁場発生領域及び磁場感知領域の境界の外側では、
トランデューサからの予期される空間周期的な信号の精
度に悪影響がない限り、幅を増加させてもスケール・ル
ープの結合面積に影響を及ぼさない。例えば、寸法
Ｅy，Ｅyb，Ｅytのいずれか１つに対する拘束がない場
合、送信機及び／又は受信機領域７３５の境界７３１，
７３３の外側にあるトレース・セグメント８１７，８１
８の一部と、送信機及び／又は受信機領域７３６の境界
７３２，７３４の外側にあるトレース・セグメント８１
３，８１４の一部とは前述の例示的なトレース幅比を超
えて幅を増加させることができる。
グメント、又はトレース・ループ・セグメントの部分
は、磁場発生領域及び磁場感知領域の境界の外側では、
トランデューサからの予期される空間周期的な信号の精
度に悪影響がない限り、幅を増加させてもスケール・ル
ープの結合面積に影響を及ぼさない。例えば、寸法
Ｅy，Ｅyb，Ｅytのいずれか１つに対する拘束がない場
合、送信機及び／又は受信機領域７３５の境界７３１，
７３３の外側にあるトレース・セグメント８１７，８１
８の一部と、送信機及び／又は受信機領域７３６の境界
７３２，７３４の外側にあるトレース・セグメント８１
３，８１４の一部とは前述の例示的なトレース幅比を超
えて幅を増加させることができる。
【０１４５】連結部１３０３のトレース・セグメント８
１９Ａ，８１９Ｂのループ・トレース幅を大きくするこ
とは、多くの実際的な応用でそれらがスケール・ループ
の全長の相当な部分を占め、全スケール・ループ抵抗Ｒ
に相当に寄与するので、特に有益である。トレース・セ
グメント８１９Ａ，８１９Ｂの幅は、一般にスケール・
ループ結合部の内側面積に何も影響しないので、これら
の幅は一般に製造又は設計上の他の理由によってしか制
限されない。関連する理由については図１５を参照して
説明する。
１９Ａ，８１９Ｂのループ・トレース幅を大きくするこ
とは、多くの実際的な応用でそれらがスケール・ループ
の全長の相当な部分を占め、全スケール・ループ抵抗Ｒ
に相当に寄与するので、特に有益である。トレース・セ
グメント８１９Ａ，８１９Ｂの幅は、一般にスケール・
ループ結合部の内側面積に何も影響しないので、これら
の幅は一般に製造又は設計上の他の理由によってしか制
限されない。関連する理由については図１５を参照して
説明する。
【０１４６】図１５は、矩形ループによって得られる信
号に関連した量を、全体ループ・サイズが拘束されてい
るときのループのトレース幅比の関数としてループと直
列な固定抵抗をいろいろに変えた場合について示すグラ
フである。図１５のプロットは、全てのスケール・トレ
ース・セグメントの幅が等しい矩形ループに関するもの
である。ｙ−軸方向にプロットされている信号に関連し
た量は、動作周波数ωにスケール・ループの自己インダ
クタンスＬを乗じ、スケール・ループ抵抗Ｒと固定抵抗
Ｒfixedとの和で割ったものに比例している。
号に関連した量を、全体ループ・サイズが拘束されてい
るときのループのトレース幅比の関数としてループと直
列な固定抵抗をいろいろに変えた場合について示すグラ
フである。図１５のプロットは、全てのスケール・トレ
ース・セグメントの幅が等しい矩形ループに関するもの
である。ｙ−軸方向にプロットされている信号に関連し
た量は、動作周波数ωにスケール・ループの自己インダ
クタンスＬを乗じ、スケール・ループ抵抗Ｒと固定抵抗
Ｒfixedとの和で割ったものに比例している。
【０１４７】特に、ここでの議論では、トレース・セグ
メント８１９Ａ，８１９Ｂの抵抗はスケール・ループの
外側にある固定抵抗Ｒfixedと見なされ、スケール・ル
ープはスケール結合ループ部に対応し抵抗Ｒを有する。
図１５に示された横軸は、トレース幅ｗの、ループの狭
い方の内側寸法ｌnarrowに対する比、つまりスケール・
トレース幅比（すなわち、ｗ／ｌnarrow）である。プロ
ット１５０１〜１５０３の各々で、ループの狭い方の全
体寸法Ｅnarrowは２ｍｍに拘束され、長い方の全体寸法
Ｅlongは４ｍｍに拘束されている。
メント８１９Ａ，８１９Ｂの抵抗はスケール・ループの
外側にある固定抵抗Ｒfixedと見なされ、スケール・ル
ープはスケール結合ループ部に対応し抵抗Ｒを有する。
図１５に示された横軸は、トレース幅ｗの、ループの狭
い方の内側寸法ｌnarrowに対する比、つまりスケール・
トレース幅比（すなわち、ｗ／ｌnarrow）である。プロ
ット１５０１〜１５０３の各々で、ループの狭い方の全
体寸法Ｅnarrowは２ｍｍに拘束され、長い方の全体寸法
Ｅlongは４ｍｍに拘束されている。
【０１４８】プロット１５０１の結果は、固定抵抗Ｒ
fixedがゼロである場合に対応する。したがって、プロ
ット１５０１の結果は、図１４のプロット１４０２の結
果と同じである。プロット１５０２の結果は、固定抵抗
Ｒfixedがプロット１５０１の結果のピークに対応する
ループ構成の抵抗のほぼ６分の１に設定された場合に対
応する。図１３に示されているループ１３００の構成に
近いスケール・ループの場合、これは連結部のトレース
・セグメントの幅がプロット１５０１の結果のピークに
おける結合部のトレース・セグメントの幅の約２分の１
である場合に対応する。プロット１５０３の結果は、固
定抵抗Ｒfixedがプロット１５０１の結果のピークに対
応するループ形態の抵抗のほぼ３分の２に設定された場
合に対応する。図１３に示されているループ１３００の
構成に近いスケール・ループの場合、これは連結部のト
レース・セグメントの幅がプロット１５０１の結果のピ
ークにおける結合部のトレース・セグメントの幅の約２
倍である場合に対応する。
fixedがゼロである場合に対応する。したがって、プロ
ット１５０１の結果は、図１４のプロット１４０２の結
果と同じである。プロット１５０２の結果は、固定抵抗
Ｒfixedがプロット１５０１の結果のピークに対応する
ループ構成の抵抗のほぼ６分の１に設定された場合に対
応する。図１３に示されているループ１３００の構成に
近いスケール・ループの場合、これは連結部のトレース
・セグメントの幅がプロット１５０１の結果のピークに
おける結合部のトレース・セグメントの幅の約２分の１
である場合に対応する。プロット１５０３の結果は、固
定抵抗Ｒfixedがプロット１５０１の結果のピークに対
応するループ形態の抵抗のほぼ３分の２に設定された場
合に対応する。図１３に示されているループ１３００の
構成に近いスケール・ループの場合、これは連結部のト
レース・セグメントの幅がプロット１５０１の結果のピ
ークにおける結合部のトレース・セグメントの幅の約２
倍である場合に対応する。
【０１４９】プロット１５０１，１５０２，１５０３
は、それぞれ、１０．７，９．０，６．６という値で関
連ループ抵抗構成の信号結合能力に関連した量の最大値
を示す。これらの結果は、スケール・ループの信号結合
能力を維持するためには、予想されるように、スケール
・ループの連結部のトレース・セグメントの抵抗を、例
えばそれらの幅を大きくすることによって減少させるこ
とがきわめて有利であるということを示している。
は、それぞれ、１０．７，９．０，６．６という値で関
連ループ抵抗構成の信号結合能力に関連した量の最大値
を示す。これらの結果は、スケール・ループの信号結合
能力を維持するためには、予想されるように、スケール
・ループの連結部のトレース・セグメントの抵抗を、例
えばそれらの幅を大きくすることによって減少させるこ
とがきわめて有利であるということを示している。
【０１５０】したがって、本発明に係るスケール・ルー
プのいろいろな例示的な実施の形態で、スケール・ルー
プの連結部のトレース・セグメントは、少なくともスケ
ール・ループの結合部のトレース・セグメントの少なく
とも幅程度の幅を有する。他のいろいろな例示的な実施
の形態では、スケール・ループの連結部のトレース・セ
グメントはスケール・ループの結合部のトレース・セグ
メントの幅の約１．５倍より大きな幅を有する。
プのいろいろな例示的な実施の形態で、スケール・ルー
プの連結部のトレース・セグメントは、少なくともスケ
ール・ループの結合部のトレース・セグメントの少なく
とも幅程度の幅を有する。他のいろいろな例示的な実施
の形態では、スケール・ループの連結部のトレース・セ
グメントはスケール・ループの結合部のトレース・セグ
メントの幅の約１．５倍より大きな幅を有する。
【０１５１】さらに、プロット１５０１，１５０２，１
５０３は、それぞれ、約０．６５，０．４，０．２８と
いう値のトレース幅比で最大値を示す。これらの結果
は、スケール・ループの連結部のトレース・セグメント
の抵抗が小さくなるにつれて、スケール・ループの結合
部の最高の信号結合能力に対応するトレース幅比は増加
するということを示している。図６，１０，１１，１２
の前述した結果は、連結部のトレース・セグメントのト
レース幅が結合部のトレース・セグメントのトレース幅
と同じであると仮定していることを認識すべきである。
５０３は、それぞれ、約０．６５，０．４，０．２８と
いう値のトレース幅比で最大値を示す。これらの結果
は、スケール・ループの連結部のトレース・セグメント
の抵抗が小さくなるにつれて、スケール・ループの結合
部の最高の信号結合能力に対応するトレース幅比は増加
するということを示している。図６，１０，１１，１２
の前述した結果は、連結部のトレース・セグメントのト
レース幅が結合部のトレース・セグメントのトレース幅
と同じであると仮定していることを認識すべきである。
【０１５２】すなわち、図１５に示された結果による
と、スケール・ループの連結部のトレース・セグメント
のトレース幅を結合部のトレース・セグメントのトレー
ス幅よりも広くすることによって、連結部のトレース・
セグメントの抵抗を減少させる限りにおいて、スケール
・ループの結合部の最高の信号結合能力に対応するトレ
ース幅比は前述の例示的なトレース幅比が大きくなる方
向に進むであろう。
と、スケール・ループの連結部のトレース・セグメント
のトレース幅を結合部のトレース・セグメントのトレー
ス幅よりも広くすることによって、連結部のトレース・
セグメントの抵抗を減少させる限りにおいて、スケール
・ループの結合部の最高の信号結合能力に対応するトレ
ース幅比は前述の例示的なトレース幅比が大きくなる方
向に進むであろう。
【０１５３】前記の議論では、本発明に係る比較的単純
な例示的なスケール・ループは、いろいろなトレース幅
比の値によって特徴づけられた。しかし、図７，８，１
３に示された比較的単純なスケール・ループ以外に、本
発明に従って、スケール・ループを他の多様な形状にも
形成できるということを理解しなければならない。その
ような形状としては、三角形、シヌソイド、その他の曲
線形状、及びそれらの形の組み合わせを含む形状があげ
られるが、それらだけに限定されない。さらに、スケー
ル・ループの形状がどんな形状であってもスケール・ル
ープのトレース・セグメントのいずれか又は全部で一定
の幅又は変化する幅を採用することができる。このよう
な複雑な形状のスケール・ループの場合、各スケール・
ループ・トレース・セグメントは、ループ・トレース・
セグメントに沿った任意の点でスケール・ループ・トレ
ースの方向と略直角の方向に１つ以上の幅寸法を有す
る。
な例示的なスケール・ループは、いろいろなトレース幅
比の値によって特徴づけられた。しかし、図７，８，１
３に示された比較的単純なスケール・ループ以外に、本
発明に従って、スケール・ループを他の多様な形状にも
形成できるということを理解しなければならない。その
ような形状としては、三角形、シヌソイド、その他の曲
線形状、及びそれらの形の組み合わせを含む形状があげ
られるが、それらだけに限定されない。さらに、スケー
ル・ループの形状がどんな形状であってもスケール・ル
ープのトレース・セグメントのいずれか又は全部で一定
の幅又は変化する幅を採用することができる。このよう
な複雑な形状のスケール・ループの場合、各スケール・
ループ・トレース・セグメントは、ループ・トレース・
セグメントに沿った任意の点でスケール・ループ・トレ
ースの方向と略直角の方向に１つ以上の幅寸法を有す
る。
【０１５４】さらに、各スケール・ループは、動作的に
位置する読取ヘッドの磁場発生領域の上にあるその内側
エリアの第１の部分と、動作的に位置する読取ヘッドの
受信機領域の上にあるその内側エリアの第２の部分とを
有する。内側エリアの第１及び第２の部分は、各々測定
軸の方向及び測定軸と直角方向にそれぞれの最大寸法を
有する。一般に、これらの最大全体寸法のうち最小のも
のを、上述した例示的なトレース幅比の分母として用い
ることができ、いろいろな例示的な実施の形態で、この
ような複雑なループのスケール・ループ・トレース幅は
それにしたがって決定される。測定軸方向及び測定軸と
直角の方向での内側エリアの第１及び第２の部分の最大
全体寸法のいずれかが第１又は第２の部分のトリビアル
な（つまらない）特徴だけにあてはまる場合、その代わ
りに非トリビアルな特徴の最大寸法を用いるべきであ
る。
位置する読取ヘッドの磁場発生領域の上にあるその内側
エリアの第１の部分と、動作的に位置する読取ヘッドの
受信機領域の上にあるその内側エリアの第２の部分とを
有する。内側エリアの第１及び第２の部分は、各々測定
軸の方向及び測定軸と直角方向にそれぞれの最大寸法を
有する。一般に、これらの最大全体寸法のうち最小のも
のを、上述した例示的なトレース幅比の分母として用い
ることができ、いろいろな例示的な実施の形態で、この
ような複雑なループのスケール・ループ・トレース幅は
それにしたがって決定される。測定軸方向及び測定軸と
直角の方向での内側エリアの第１及び第２の部分の最大
全体寸法のいずれかが第１又は第２の部分のトリビアル
な（つまらない）特徴だけにあてはまる場合、その代わ
りに非トリビアルな特徴の最大寸法を用いるべきであ
る。
【０１５５】前述の実施の形態は線形トランスデューサ
として示されているが、その設計は回転トランスデュー
サに適用すべく、組み込まれた特許文献４の特許の該当
する教示にしたがって容易に変換されるということは理
解されるであろう。さらに、前述の実施の形態は、空間
的に一様な巻線を送信巻線と呼び、空間的に変調された
巻線を受信巻線と呼んで示されているが、送信巻線と受
信巻線との役割を適当な信号処理と合わせて“逆転”さ
せても、開示されたトランスデューサ巻線の構成は本発
明の利点を全て保持するということは当業者には明らか
であろう。このような適当な信号処理技術の１つは、組
み込まれた特許文献４の特許の図２１に関連して開示さ
れている。その他の適当な信号処理技術方法は当業者に
は明らかであろう。
として示されているが、その設計は回転トランスデュー
サに適用すべく、組み込まれた特許文献４の特許の該当
する教示にしたがって容易に変換されるということは理
解されるであろう。さらに、前述の実施の形態は、空間
的に一様な巻線を送信巻線と呼び、空間的に変調された
巻線を受信巻線と呼んで示されているが、送信巻線と受
信巻線との役割を適当な信号処理と合わせて“逆転”さ
せても、開示されたトランスデューサ巻線の構成は本発
明の利点を全て保持するということは当業者には明らか
であろう。このような適当な信号処理技術の１つは、組
み込まれた特許文献４の特許の図２１に関連して開示さ
れている。その他の適当な信号処理技術方法は当業者に
は明らかであろう。
【０１５６】本発明について上述の具体的な実施の形態
と合わせて説明してきたが、多くの代替、組み合わせ、
変更、及び変型が当業者には明らかであることはいうま
でもない。したがって、上で示したような本発明の好ま
しい実施の形態は例示的なものであり、限定することを
意図していない。本発明の精神と範囲を逸脱することな
くいろいろな変化を加えることができる。
と合わせて説明してきたが、多くの代替、組み合わせ、
変更、及び変型が当業者には明らかであることはいうま
でもない。したがって、上で示したような本発明の好ま
しい実施の形態は例示的なものであり、限定することを
意図していない。本発明の精神と範囲を逸脱することな
くいろいろな変化を加えることができる。
【０１５７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のト
ランデューサ用スケール・ループによれば、誘導電流型
位置トランスデューサの性能を改善し、かつ製造コスト
を減らすのに役立つ誘導電流型位置トランスデューサ用
スケール・ループを提供することができる。
ランデューサ用スケール・ループによれば、誘導電流型
位置トランスデューサの性能を改善し、かつ製造コスト
を減らすのに役立つ誘導電流型位置トランスデューサ用
スケール・ループを提供することができる。
【０１５８】また、オフセット低減型の誘導電流型位置
トランスデューサで用いられた場合に、信号強度を高
め、測定の分解能及び精度を改善する効率的なスケール
・ループを提供することができる。さらに、電気抵抗を
小さくすることができると共に、高分解能位置測定を行
うことができる。
トランスデューサで用いられた場合に、信号強度を高
め、測定の分解能及び精度を改善する効率的なスケール
・ループを提供することができる。さらに、電気抵抗を
小さくすることができると共に、高分解能位置測定を行
うことができる。
【図１】誘導電流型位置トランスデューサに用いられる
従来のオフセット低減スケールを示す図である。
従来のオフセット低減スケールを示す図である。
【図２】従来のオフセット低減型の誘導電流型位置トラ
ンスデューサである。
ンスデューサである。
【図３】誘導電流型位置トランスデューサの単純化され
た等価回路の概略図である。
た等価回路の概略図である。
【図４】誘導電流型位置トランスデューサの受信信号の
信号利得とスケール・インピーダンス依存部分との関係
を示すグラフである。
信号利得とスケール・インピーダンス依存部分との関係
を示すグラフである。
【図５】誘導電流型位置トランスデューサの信号利得の
値をスケール・トレース厚さの関数として示すグラフで
ある。
値をスケール・トレース厚さの関数として示すグラフで
ある。
【図６】いろいろな動作周波数で、スケール・トレース
中心が誘導電流型位置トランスデューサの測定軸に沿っ
て拘束された間隔にあるようにスケール上に位置するス
ケール・ループの信号利得をトレース幅対内側長さの比
の関数として示すグラフである。
中心が誘導電流型位置トランスデューサの測定軸に沿っ
て拘束された間隔にあるようにスケール上に位置するス
ケール・ループの信号利得をトレース幅対内側長さの比
の関数として示すグラフである。
【図７】本発明に係るスケール・ループの第１の例示的
な実施の形態を示す図である。
な実施の形態を示す図である。
【図８】本発明に係るスケール・ループの第２の例示的
な実施の形態を示す図である。
な実施の形態を示す図である。
【図９】従来のオフセット低減型の誘導電流型絶対位置
トランスデューサを示す図である。
トランスデューサを示す図である。
【図１０】１０ＭＨｚで動作する誘導電流型位置トラン
スデューサにおけるいろいろなスケール・ループについ
て、スケール・トレースが測定軸に沿って拘束された間
隔にあるようにスケール上に配置されたスケール・ルー
プの信号利得を、トレース幅対内側長さの比の関数とし
て示すグラフである。
スデューサにおけるいろいろなスケール・ループについ
て、スケール・トレースが測定軸に沿って拘束された間
隔にあるようにスケール上に配置されたスケール・ルー
プの信号利得を、トレース幅対内側長さの比の関数とし
て示すグラフである。
【図１１】１０ＭＨｚで動作する誘導電流型位置トラン
スデューサにおけるいろいろなサイズ及びスケール構成
について、全体ループ・サイズを拘束すべく、スケール
上に配置された矩形スケール・ループの信号利得を、ト
レース幅対内側長さの比の関数として示すグラフであ
る。
スデューサにおけるいろいろなサイズ及びスケール構成
について、全体ループ・サイズを拘束すべく、スケール
上に配置された矩形スケール・ループの信号利得を、ト
レース幅対内側長さの比の関数として示すグラフであ
る。
【図１２】いろいろな実効結合面積を有する矩形ループ
によって得られる信号に関する量を、全体ループ・サイ
ズを拘束すべくスケール上に配置されたループのトレー
ス幅対内側長さの比の関数として示すグラフである。
によって得られる信号に関する量を、全体ループ・サイ
ズを拘束すべくスケール上に配置されたループのトレー
ス幅対内側長さの比の関数として示すグラフである。
【図１３】従来のオフセット低減型の誘導電流型絶対位
置トランスデューサのスケール・ループの図である。
置トランスデューサのスケール・ループの図である。
【図１４】いろいろな矩形ループによって得られる信号
に関する量を、全体ループ・サイズを拘束すべくスケー
ル上に配置されたループのトレース幅対内側長さの比の
関数として示すグラフである。
に関する量を、全体ループ・サイズを拘束すべくスケー
ル上に配置されたループのトレース幅対内側長さの比の
関数として示すグラフである。
【図１５】いろいろな固定抵抗と直列な矩形ループによ
って得られる信号に関する量を、全体ループ・サイズを
拘束すべくスケール上に配置されたループのトレース幅
対内側長さの比の関数として示すグラフである。
って得られる信号に関する量を、全体ループ・サイズを
拘束すべくスケール上に配置されたループのトレース幅
対内側長さの比の関数として示すグラフである。
１１４ 測定軸
２００ 誘導電流型位置トランスデューサ
２１０ オフセット低減型スケール
２１２，２１６，３２０，７００，８００ スケール・
ループ ２２０ 読取ヘッド ２２２ 送信巻線 ２２４，２２６，６１４，６１６，６１８ 受信巻線 ２２８，２２９ ループ・セグメント ２３２ 正極性ループ ２３４ 負極性ループ ６３４，６２８，６４０ スケール・ループ部 ７１１〜７１４，８１１〜８１９ スケール・トレース
・セグメント ７２０ 内側エリア ７２１，７２２，８２１，８２２ 内側エリア結合部 ７２３，８２３ 内側エリア連結部 ７３１，７３３ 境界 ７３５，７３６ 送信機及び／又は受信機領域 １３０１，１３０２ スケール・ループ結合部 １３０３ スケール・ループ連結部
ループ ２２０ 読取ヘッド ２２２ 送信巻線 ２２４，２２６，６１４，６１６，６１８ 受信巻線 ２２８，２２９ ループ・セグメント ２３２ 正極性ループ ２３４ 負極性ループ ６３４，６２８，６４０ スケール・ループ部 ７１１〜７１４，８１１〜８１９ スケール・トレース
・セグメント ７２０ 内側エリア ７２１，７２２，８２１，８２２ 内側エリア結合部 ７２３，８２３ 内側エリア連結部 ７３１，７３３ 境界 ７３５，７３６ 送信機及び／又は受信機領域 １３０１，１３０２ スケール・ループ結合部 １３０３ スケール・ループ連結部
Claims (9)
- 【請求項１】 誘導電流型位置トランスデューサ用スケ
ール・ループであって、該スケール・ループは導電性ス
ケール・トレースによって限定される内側エリアを備
え、該スケール・ループは、誘導型位置トランスデュー
サ読取ヘッドに対して、該内側エリアの第１の部分が該
読取ヘッド上の磁場発生領域の上にあると共に、該内側
エリアの第２の部分が該読取ヘッド上の磁場感知領域の
上にあるように測定軸に沿って定位可能であり、該第１
及び第２の部分の各々は、該測定軸と平行方向の最大寸
法と、該測定軸と直角方向の最大寸法とを含む特性寸法
の組を有し、 該スケール・ループ・トレースは、その少なくとも一部
が該特性寸法の最小のものの少なくとも約０．２倍の幅
寸法を有することを特徴とするトランスデューサ用スケ
ール・ループ。 - 【請求項２】 該スケール・トレースは、その全体が該
特性寸法の最小のものの少なくとも約０．２倍の幅寸法
を有することを特徴とする請求項１記載のスケール・ル
ープ。 - 【請求項３】 該スケール・トレースは、その部分が、
該磁場発生領域及び該磁場感知領域の外側に延伸し、該
磁場発生領域及び該磁場感知領域の一方の内部に全体が
あり、該スケール・トレースの任意の部分の幅を超える
幅寸法を有することを特徴とする請求項１記載のスケー
ル・ループ。 - 【請求項４】 該磁場発生領域及び該磁場感知領域の外
側に延伸するスケール・トレースの部分は、該磁場発生
領域と該磁場感知領域との間にあるスケール・トレース
の部分を含むことを特徴とする請求項３記載のスケール
・ループ。 - 【請求項５】 該磁場発生領域と該磁場感知領域との間
にあるスケール・トレースの部分は、該磁場発生領域及
び該磁場感知領域の一方の内部に全体があるスケール・
トレースの任意の部分の幅の少なくとも約１．５倍の幅
寸法を有することを特徴とする請求項４記載のスケール
・ループ。 - 【請求項６】 該測定軸が円形路に沿って延伸すること
を特徴とする請求項１記載のスケール・ループ。 - 【請求項７】 該スケール・ループは、比較的平面的な
基板及び比較的円筒的な基板のいずれか一方の基板に固
定されていることを特徴とする請求項６記載のスケール
・ループ。 - 【請求項８】 電気的導電性材料で形成され、基板に固
定されたスケール・トレースを備える誘導電流型位置ト
ランスデューサ用スケール・ループであって、 該スケール・トレースは連続なループに配置され、 該スケール・トレースは、該基板のほぼ法線方向に沿っ
てその上面及び底面間の最大断面厚さを有し、該最大断
面厚さは、該スケール・トレースに沿った任意の点にお
いて該誘導電流型位置トランスデューサの動作周波数に
おける該材料の表皮深さの約３倍以下であることを特徴
とするトランスデューサ用スケール・ループ。 - 【請求項９】 誘導電流型位置トランスデューサ用スケ
ール・ループであって、該スケール・ループは基板に固
定された導電性スケール・トレースによって限定される
内側エリアを備え、該スケール・ループは、誘導型位置
トランスデューサ読取ヘッドに対して、該内側エリアの
第１の部分が該読取ヘッド上の磁場発生領域の上にある
と共に、該内側エリアの第２の部分が該読取ヘッド上の
磁場感知領域の上にあるように測定軸に沿って定位可能
であり、該第１及び第２の部分の各々は、該測定軸と平
行方向の最大寸法と、該測定軸と直角方向の最大寸法と
を含む特性寸法の組を有し、 該導電性スケール・トレースは、該基板と平行方向にお
けるその幅に比べて該基板の法線方向に所定の厚さを有
する断面を有し、該スケール・トレースは、その少なく
とも一部が該特性寸法の最小のものの少なくとも約０．
４倍の断面周長を有することを特徴とするトランスデュ
ーサ用スケール・ループ。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| US09/987,400 | 2001-11-14 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
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| US5336997A (en) * | 1992-09-21 | 1994-08-09 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Non-symmetrical inductive sensors having ferrite coil geometries with different top and base geometries |
| US5751146A (en) | 1994-12-01 | 1998-05-12 | Magnetic Vision Technologies, Inc. | Surface coil for high resolution imaging |
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| CH690933A5 (fr) | 1996-01-24 | 2001-02-28 | Hans Ulrich Meyer | Capteur inductif de déplacement. |
| US5973494A (en) | 1996-05-13 | 1999-10-26 | Mitutoyo Corporation | Electronic caliper using a self-contained, low power inductive position transducer |
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| JPH11223505A (ja) | 1997-12-03 | 1999-08-17 | Mitsutoyo Corp | 誘導型位置測定装置 |
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-
2002
- 2002-10-28 GB GB0225045A patent/GB2382877B/en not_active Expired - Fee Related
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- 2002-11-12 JP JP2002328218A patent/JP2003149002A/ja active Pending
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