JP2003294489A - 計測器及び当該計測器の基準値調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 光学式変位測長器含む計測器に於ける基準値
を容易に且つ正確に調整できる当該計測器に於ける基準
値調整方法を提供する。 【解決手段】 所定のピッチで配置された光学格子から
なる位置検出用パターン１１と原点検出用パターン７，
８とが設けられた移動可能なメインスケール３、メイン
スケール３を照射する光を発生する光源手段１、当該メ
インスケール３の光学格子１１を透過した光を受光する
受光素子で構成された位置検出用センサー手段１２と、
原点検出用センサー手段１０と、から構成されている計
測器１００であって、当該計測器１００は更に、位置検
出用センサー手段１２或いは当該原点検出用センサー手
段９，１０から出力されるアナログ信号波形の基準値を
調整するアナログ回路調整手段６０とで構成され、位置
検出用センサー手段１２、当該原点検出用センサー手段
９，１０、及び当該アナログ回路調整手段６０とを同一
のチップ６２内に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、計測器及び当該計
測器における基準値調整方法に関するものであり、特に
詳しくは、小型化された計測器とその基準値調整方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、計測器として例えば、レーザ
や発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた光学式測長器、及
び光学式エンコーダを用いた光学式エンコーダ測長器が
知られており、かかる光学式測長器は、主に２点間の長
さを測定する相対位置測定に用いられている。当該光学
式測長器は、レーザや発光ダイオード（ＬＥＤ）の波長
を単位として測長する為、高い精度を得る事が出来る。

【０００３】光学式エンコーダ測長器は、位置検出用に
ガラス板、フィルム又は金属薄板等から構成される移動
スケールと当該移動スケールに所定のピッチで設けられ
た光学格子と、当該移動スケールの一方に設けられ、当
該移動スケールに平行光を照射するための固定された光
源とで構成され、且つ、当該移動スケールに対して所定
の距離をおいて対向配置された固定スケール（当該固定
スケールには２個又は４個の位置検出用光学格子があ
り、互いにその位相が９０度ずれている）と位置検出用
受光センサーとから構成されているタイプと当該移動ス
ケールの他方に設けられ、固定スケールに形成していた
インデックス格子を受光用センサーに形成し、固定スケ
ールを無くしたタイプ（ＩＰＤタイプ）とが知られてい
る。

【０００４】更に、原点検出用に、移動スケールには１
つ又は複数の原点検出用パターンが形成されており、固
定スケールタイプでは、固定スケールに原点検出用パタ
ーンに対向配置された原点検出用固定インデックス格
子、及び原点検出用受光センサーとが設けられており、
固定スケールをなくしたタイプ（ＩＰＤタイプ）では、
原点検出用パターンに対向配置された原点検出用インデ
ックス格子が形成されたと原点検出用受光センサが設け
られている。

【０００５】此処で、上記した従来の光学式変位測長器
の構成と動作の一具体例について、図６及び図７を参照
しながら説明する。即ち、かかる光学式変位測長器００
に於いては、移動スケールが移動すると、位置検出用光
学格子と原点検出用固定インデックス格子とが重なり合
い、明暗が発生する。又、当該移動スケールが移動する
と、原点検出用光学格子と原点検出用固定インデックス
格子とが重なり合い、明暗が発生する。又、位置検出用
センサー手段及び原点検出用センサー手段は、この明暗
を検出する。その結果、当該光学式エンコーダ測長器
は、デジタル変位計として実用化されている。

【０００６】図６を参照するならば、図に於いて、接触
子６が設けられたスピンドル５には透明な部材から構成
された移動スケール３が接続されており、当該移動スケ
ール３には等ピッチＳで配置された光学格子１１と、原
点検出用パターン７，８とが形成されている。当該移動
スケール３の一方の側には光源１とコンデンサレンズ２
が設けられており、他方の側には等ピッチＳの位置検出
用光学格子４７，４８、及び原点検出用パターンと同一
若しくは反転した原点検出用光学格子４９，５０とが形
成された固定スケール３４と、位置検出用受光半導体素
子である位置検出用フォトダイオード２８，２９及び、
原点検出用受光半導体素子である原点検出用フォトダイ
オード９，１０が設けられている。

【０００７】当該光源１とフォトダイオード２８，２９
及び９．１０は、被測定物の変位に応じて移動する移動
スケール３と一定の位置に固定された固定スケール３４
を挟んで向かい合っている。当該移動スケール３に設け
られている位置検出用パターン１１と固定スケール３４
に設けられている位置検出用光学格子４７、４８は同じ
ピッチ、同じ線幅であり、例えばピッチ２０μｍ、線幅
１０μｍであり、両者は非常に高精度なスケールに製作
されている。

【０００８】測定時にスピンドル５が矢印方向に移動
し、移動スケール３の位置検出用パターン１１の透明な
部分と固定スケール３４の位置検出用光学格子４７若し
くは４８の透明部分とが一致したとき、両者を透過する
光量は最大となる。一方、この状態から移動スケール３
が光学格子の１／２ピッチだけ移動すると、光学格子の
透明な部分と不透明な部分が重なり合うので当該透過光
量は最小となる。即ち、移動スケール３の移動に伴いフ
ォトダイオード２８からの出力信号は正弦波信号とな
る。この誘起の数を計数すれば移動スケール３の移動距
離が求められる。

【０００９】一般に、固定スケール３４には通常４個２
組の光学格子４７、４８を備えており、これに対応して
位置検出用フォトダイオード２８，２９も４個２組設け
られている。そして、ペアを組んだ２個は、お互いに１
／２位相のずれた構成になっており、位置検出用フォト
ダイオードも互いに１／２位相のずれた構成になってお
り、その双方の出力の差分を取って合成してペア出力と
している。そして、一方の光学格子４７の出力に対し
て、他方の光学格子４８の出力は、１／４ピッチだけ位
相がずれている。

【００１０】上記の光学式変位測長器１００とは異な
り、固定スケールを有しない光学式変位測長器の具体的
な構成を図７に示しておく。即ち、図７は、上記した従
来の光学式変位測長器リニアセンサ１００の一具体例に
於ける断面図であって、光源としてのＬＥＤ１、コンデ
ンサレンズ２、メインスケール３、スピンドル５、当該
メインスケール３に直接対向するセンサー手段２３に
は、第１と第２の原点検出センサー部９、１０と位置検
出センサー部１２とが垂直方向に配列されている構成を
採用している。２個のフォトダイオード２８が設けられ
ており、当該移動スケール３は光源であるＬＥＤ１、と
固定スケール３４、フォトダイオード２８とに挟まれて
いる。

【００１１】又当該２個のＬＥＤ１、コンデンサレンズ
２と、当該２個のフォトダイオード２８とは相互に向か
い有って配置されている。尚、図７中、８は適宜のフレ
ーム、２９Ａは上カバー部、２９Ｂは下カバー部、３０
は支持台、１８は固定螺子、３１はメインスケール３の
支持台、３２は、ＬＥＤ支持台である。

【００１２】又、図８は、上記した従来の光学式変位測
長器に於いて、移動スケール３が移動した時に２つのフ
ォトダイオード２８，２９の出力信号を示したものであ
る。固定スケール３４の一方の光学格子４７を透過した
光を図１１の信号Ａとして表すと、固定スケール３４の
他方の光学格子４８を透過した光を表わす信号Ｂは、信
号ＡのピッチＰに対して位相が１／４ピッチずれる。信
号Ｂの信号Ａに対する位相の進み遅れで移動スケール３
の移動方向の右、左を判別する事が可能である。

【００１３】又、当該移動スケール３に設けられている
原点検出用パターン７，８と固定スケール３４に設けら
れている位置検出用パターン４９，５０は、例えば、原
点検出用パターン７と８は同一パターンであり、且つ原
点検出用光学格子５０は、原点検出用パターン７と同一
のパターンであるが、原点検出用光学格子４９は、原点
検出用パターン８とは反転したパターンである様に形成
されており、両者は、非常に高精度に製作されている。

【００１４】そして、測定時に、スピンドル５が矢印の
方向に移動し、移動スケール３の原点検出用パターン７
の透明な部分と固定スケール３４の原点検出用光学格子
５０の透明な部分が一致したとき、両者を透過する光量
は最大となる。これとは逆に、この状態の時、移動スケ
ール３の原点検出用パターン８の透明な部分と固定スケ
ール３４の原点検出用光学格子４９の透明な部分が一致
したとき、両者を透過する光量は最大となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来に於ける
当該光学式変位測長器１００に於いては、固定スケール
タイプでは移動スケールと固定スケールとの間隔を厳密
に設定しなければならないが、固定スケールと受光用セ
ンサーとの距離はそれほど厳密でなくとも良い。然しな
がら、固定スケールの無いＩＰＤタイプの光学式変位測
長器では、移動スケールと受光用センサーとの間隔を厳
密に設定する必要がある。当該移動スケールと固定スケ
ールとの間隔若しくは当該移動スケールと受光センサー
との間隔は、光学的に決められ、単波長の光源の下で
は、インデックス格子のピッチSの二乗に比例し波長に
反比例する。

【００１６】当該光学式変位測長器１００では、移動ス
ケールの移動と共に移り行くインデックス格子を透過す
る光量の変化、別の言い方をすれば、固定インデックス
格子の影の変化を受光用センサーに反映させなければな
らないが、この影を正確に映すためには、上記の間隔が
必要である。当該ピッチを広くすると、この間隙を広げ
ることが出来るが、逆に、高精度を得るためには、ピッ
チＳをより数多く分割しなければならない。

【００１７】ピッチＳを狭くすると、この間隔も狭くな
り、固定スケールタイプでは、設定が可能であるが、Ｉ
ＰＤタイプでは、ＩＣの表面から出ている端子の処理の
ために、近ずけることが困難であった。又、当然の事な
がら、固定スケールタイプでは、固定スケールが必須の
部品であり、これが存在するために光学式変位測長器１
００を薄く、然も小型化することが困難であった。

【００１８】更に、上記した従来の固定スケールタイプ
の光学式変位測長器１００に於いては、位置検出用受光
半導体素子であるフォトダイオード２８，２９及び原点
検出用受光半導体素子であるフォトダイオード９，１０
は、各々個別の部品であり、互いの間隔を接近させるこ
とが出来ず、大きくなると言う課題の他、これらの部品
を一個一個正確に位置決めしなければならなかった。即
ち、当該光学式変位測長器１００のサイズが大きくなる
と言う問題のために、メインスケールの幅も大きくせざ
るを得ず、その結果、当該光学式変位測長器１００全体
の寸法が大型になるという問題があった。

【００１９】一方、当該位置検出用受光素子及び原点検
出用受光素子の出力をそのまま光学式変位測長器１００
の出力として、その後で処理する構成とし、当該光学式
変位測長器１００そのものを小型化するという方法も採
用されてはいるが、位置検出用受光素子及び原点検出用
受光素子の出力がそのままで、ノイズに弱く、遠くまで
線を引き回すことが困難であった。

【００２０】かかる課題を解決するために、例えば，特
開平９−３０４１１２号公報に開示されている様に、ガ
ラス基板上に電源線となるＩＴＯなどの透明電極を形成
し、その上にアモルファスシリコン膜によるＰＩＮ（又
はＰＮＮ等）受光接合を持つフォトダイオードを形成
し、フォトダイオードの形成されていない面を受光面と
して使用する構成について記載されている。

【００２１】又、当該公報に於いては、フォトダイオー
ドをアモルファスシリコン膜により形成したが、単結晶
シリコン基板に形成した受光素子を用いることも出来る
と記載されている。しかし、此処に記載されていること
は、受光素子の部分だけであり、その後の処理回路に関
しては、全く別の部品で構成しなければならないことは
明らかである。

【００２２】更に、特開平１０−９０００８号公報に
は、１チップ化された市販の４分割せんさーを使用し
て、原点検出を行うような記述がある。市販されたもの
には、受光素子の出力をアンプで増幅して最終出力とす
るようになっているものも有るが、このチップを使って
も、位置検出用の受光素子とは別個の部品となる。

【００２３】又、特開平１０−１３２６１２号公報に
は、位置検出用受光素子、及び原点検出用受光素子を集
積化し、更に増幅回路まで集積形成する例が記載されて
いる。又、当該公報には、上記増幅回路に加えて、原点
検出回路及び信号処理回路までも集積形成して良いと記
載されている。

【００２４】然しながら、上記した特開平９−３０４１
１２号公報及び特開平１０−９０００８号公報のいずれ
に於いても、たかだか受光素子の部若しくは、原点検出
の部分のみであり、又特開平１０−１３２６１２号公報
では、集積化したが、ガラス基板にフェースダウンボン
ディングしたＩＣを搭載し、ガラス基板を介して受光す
るようになっているため、メインスケールと集積された
ＩＣとの距離を縮じめることが出来ず、分割数が多くな
るか若しくは粗い分割しか行えず課題の解決には至って
いない。

【００２５】然しながら、上記した従来のリニアセンサ
に於いては、移動スケール３と固定スケール３４の重な
りの明暗をフォトダイオード２８で検出するため、固定
スケール３４が必須であり、当該リニアセンサの厚みを
薄くする事が不可能であり従って、リニアセンサの寸法
が大型化していると言う問題があり、更には、当該移動
スケール３と固定スケール３４との間隙を１０〜５０μ
ｍと狭く設定する必要があり、２つのスケールの面と面
の位置合わせの為の調整が非常に難しいと言う問題も有
った。

【００２６】例えば、図９に従来の光学式変位測長器１
００に於ける回路構成の一例を示すならば、図中、２０
０は、受光素子ＰＤ０とＰＤ４と受光素子ＰＤ１とＰＤ
５とで構成された位置検出用センサー手段２０１及び、
それぞれのセンサー手段２０１の出力する電流値を電圧
値に変換したアナログ波形信号を増幅するアンプ手段Ｏ
Ｐ１とＯＰ２と含むセンサー部であり、それにアナログ
波形の基準値を調整する抵抗ｒ１とｒ２からなる調整回
路２０３が外付けされている。

【００２７】一方、３００は、当該位置検出用センサー
手段２０１から出力されるアナログ出力波形を波形整形
する波形整形回路３０１と３０２、当該波形整形回路３
０１と３０２の出力値を加算する加算回路３０３、及び
当該波形整形回路３０１と３０２の出力値並びに当該加
算回路の出力値をそれぞれデジタル値に変換するアナロ
グ・デジタル変換手段３０４，３０５、及び３０６とデ
ジタル検出回路３０７とを有する回路であって、更に、
当該波形整形回路３０１、３０２、当該加算回路並びに
当該アナログ・デジタル変換手段３０４，３０５、及び
３０６の基準値を調整する抵抗ｒ３からｒ７からなる調
整回路３０８が外付けされている。

【００２８】従って、当該各回路２００と３００とに外
付けされている調整回路２０３と３０８とが障害となっ
て当該光学式変位測長器１００の小型化を妨げていた。
従って、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を
解消し、原点及び位置の検出を容易に且つ正確に決定出
来、然も、小型で簡易な構成で有りながら容易に且つ正
確にリニアセンサに於ける原点位置を決定する事が可能
な光学式変位測長器を含む計測器及び当該光学式変位測
長器含む計測器に於ける基準値を容易に且つ正確に調整
できる当該計測器に於ける基準値調整方法を提供するも
のである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。即ち、本発明に於ける第
１の態様は、少なくとも、適宜のセンサー手段と当該セ
ンサー手段から出力される信号をアナログ波形信号とし
て出力するアナログ波形信号出力手段と、当該アナログ
波形信号出力手段に予め設定されているアナログ波形信
号の基準値と現在出力されている当該アナログ波形信号
の基準値との電圧差値を検出する基準値電位差検出手段
と、当該検出された電圧差値に基ずいて、当該アナログ
信号波形の基準値を調整するアナログ回路調整手段とで
構成され、且つ、少なくとも、当該センサー手段、当該
アナログ波形信号出力手段、当該基準値電位差検出手
段、当該アナログ回路調整手段とが同一のチップ内に配
置されている計測器であり、又、第２の態様としては、
少なくとも、予め定められた所定のピッチで配置された
光学格子からなる位置検出用パターンと当該位置検出用
パターンとは異なるパターンを持つ光学格子からなる原
点検出用パターンとが設けられた移動可能なメインスケ
ール、当該メインスケールの一方の側に設けられた当該
メインスケールを照射する光を発生する光源手段、当該
メインスケールの他方の側に設けられ、当該メインスケ
ールの光学格子を透過した光を受光する受光素子で構成
された位置検出用センサー手段と、当該原点検出用パタ
ーンを透過した光を受光する受光素子で構成された原点
検出用センサー手段と、から構成されている計測器で有
って、当該計測器は更に、少なくとも、当該位置検出用
センサー手段或いは当該原点検出用センサー手段から出
力されるアナログ信号波形の基準値を調整するアナログ
回路調整手段とで構成され、且つ、少なくとも、当該位
置検出用センサー手段、当該原点検出用センサー手段、
及び当該アナログ回路調整手段とを同一のチップ内に配
置した計測器である。

【００３０】更に、本発明に於ける第３の態様として
は、少なくとも、予め定められた所定のピッチで配置さ
れた光学格子からなる位置検出用パターンと当該位置検
出用パターンとは異なるパターンを持つ光学格子からな
る原点検出用パターンとが設けられた移動可能なメイン
スケール、当該メインスケールの一方の側に設けられた
当該メインスケールを照射する光を発生する光源手段、
当該メインスケールの他方の側に設けられ、当該メイン
スケールの光学格子を透過した光を受光する受光素子で
構成された位置検出用センサー手段と、当該原点検出用
パターンを透過した光を受光する受光素子で構成された
原点検出用センサー手段と、から構成されている計測器
で有って、当該計測器は更に、少なくとも、当該位置検
出用センサー手段或いは当該原点検出用センサー手段か
ら出力されるアナログ信号波形の基準値を調整するアナ
ログ回路調整手段とで構成され、且つ、少なくとも、当
該位置検出用センサー手段、当該原点検出用センサー手
段、及び当該アナログ回路調整手段とを同一のチップ内
に配置した光学式変位測長器に於いて、出力波形を調整
すべき所定の電圧発生回路に入力される現在の入力アナ
ログ波形の基準値と当該所定の電圧発生回路において予
め設定されている出力アナログ波形の設定基準値との差
分電圧値（ΔＶ）を検出する工程、当該検出された差分
電圧値（ΔＶ）応答して、所定の調整電圧領域値を発生
させるために適宜の記憶手段に記憶されている予め定め
られたランク表からの特定のランク値を選択する工程、
当該選択されたランク値により設定された当該調整電圧
領域値の中から、所定の微調整用電圧を選択する工程、
当該選択された微調整用電圧値を使用して、当該出力波
形を調整すべき所定の電圧発生回路に入力される現在の
入力アナログ波形の基準値を調整変更する工程、当該現
在の出力アナログ波形の当該所定の電圧発生回路におい
て予め設定されている出力アナログ波形の設定基準値に
対するデューティー比が、５０±１％以内であるか否か
を辺段する工程、当該デューティー比が５０±１％以内
である場合には、当該調整操作を中止する工程、当該デ
ューティー比が５０±１％以内でない場合には、当該調
整電圧領域値の中から、別の微調整用電圧を選択する工
程、当該選択された別の微調整用電圧を使用して、当該
出力波形を調整すべき所定の電圧発生回路に入力される
現在の入力アナログ波形の基準値を調整変更して、上記
した各工程を繰り返す工程、とから構成されている計測
器に於ける基準値調整方法である。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明に係る計測器及び計測器に
於ける基準値調整方法は上記した様な技術構成を採用し
ている事から、上記した従来技術の問題点を解消し、原
点及び位置の検出を容易に且つ正確に決定出来、然も、
小型で簡易な構成で有りながら容易に且つ正確にリニア
センサに於ける原点位置を決定する事が可能な計測器が
提供されると同時に、容易に且つ正確に当該計測器に於
ける基準値を調整できる当該計測器に於ける基準値調整
方法を提供することが可能になる。

【００３２】

【実施例】以下に、本発明に係る計測器１００の一具体
例の構成並びに、本発明における当該計測器１００にお
ける基準値調整方法の一具体例を図面を参照しながら詳
細に説明する。以下に、本発明に於ける当該計測器１０
０の一具体例として、従来例で説明したに適用した場合
について説明する。

【００３３】即ち、図１は、光学式変位測長器の構成を
示すブロックダイアグラムであって、少なくとも、予め
定められた所定のピッチで配置された光学格子からなる
位置検出用パターン１１と当該位置検出用パターン１１
とは異なるパターンを持つ光学格子からなる原点検出用
パターン７，８とが設けられた移動可能なメインスケー
ル３、当該メインスケール３の一方の側に設けられた当
該メインスケール３を照射する光を発生する光源手段
１、当該メインスケール３の他方の側に設けられ、当該
メインスケール３の光学格子１１を透過した光を受光す
る受光素子で構成された位置検出用センサー手段１２
と、当該原点検出用パターン７，８を透過した光を受光
する受光素子で構成された原点検出用センサー手段１０
と、から構成されている計測器１００で有って、当該計
測器１００は更に、少なくとも、当該位置検出用センサ
ー手段１２或いは当該原点検出用センサー手段９，１０
から出力されるアナログ信号波形の基準値を調整するア
ナログ回路調整手段６０とで構成され、且つ、少なくと
も、当該位置検出用センサー手段１２、当該原点検出用
センサー手段９，１０、及び当該アナログ回路調整手段
６０とを同一のチップ６２内に配置した計測器１００が
示されている。

【００３４】尚、当該原点検出用センサー手段９，１０
の当該光源手段と対向する面には、前記した原点検出パ
ターン７，８と対応するか或いはそれと１８０度反転し
たパターンとが直接接合せしめられている。本発明に於
ける計測器の種類は特に限定されるものではないが、例
えば、上記した様な光学式変位測長器であっても良く、
或いは、使用される上記センサー部２としては、温度、
圧力、歪、振動、音声、画像情報等の各種情報を適宜の
手段で検出し、その検出結果を電気的なアナログ波形出
力情報として出力するように構成されている全てのセン
サー機能を有する計測器に対して使用することが可能で
ある。

【００３５】上記した具体例に於ける当該光学式変位測
長器１００では、更に当該メインスケール１１と当該受
光素子１２、９，１０との間に固定スケールが設けられ
ているものであっても良い。更に、本発明に於ける、当
該アナログ回路調整手段６０は、少なくとも、当該位置
検出用センサー手段１２に接続された電流―電圧変換手
段ＯＰ１、ＯＰ２，当該原点検出用センサー手段９に接
続された電流―電圧変換手段ＯＰ６、増幅手段、比較手
段等を含む波形整形手段ＯＰ３、ＯＰ４、ＯＰ７、加算
手段ＯＰ５、及び或いはアナログ・デジタル変換手段Ｃ
Ｐ１〜ＣＰ４の何れかに於ける基準電圧を調整する機能
を有するものである事が望ましい。

【００３６】つまり、本発明に於ける当該光学式変位測
長器１００は、図２に示す様に、当該位置検出用センサ
ー手段１２を構成する受光素子ＰＤ０、ＰＤ４に接続さ
れた第１の電流電圧変換手段ＯＰ１、受光素子ＰＤ１、
ＰＤ５に接続された第２の電流電圧変換手段ＯＰ２、当
該それぞれの電流電圧変換手段に接続された第１と第２
のアナログ波形整形手段ＯＰ３、ＯＰ４、当該第１と第
２のアナログ波形整形手段に接続された加算手段ＯＰ５
及び当該加算手段、当該第1と第２のアナログ波形整形
手段のそれぞれに個別に接続されたアナログ・デジタル
変換手段ＣＰ１、ＣＰ２とＣＰ３と、

【００３７】原点検出用センサー手段９，１０を構成す
る受光素子ＰＤ９，ＰＤ１０に接続された第３の電流電
圧変換手段ＯＰ６、当該電流電圧変換手段ＯＰ６に接続
された第３のアナログ波形整形手段ＯＰ７、当該第３の
アナログ波形整形手段に接続されたアナログ・デジタル
変換手段ＣＰ４とが設けられているものである。

【００３８】又、本発明に於ける当該アナログ回路調整
手段６０は、当該第１の電流電圧変換手段ＯＰ１、当該
第２の電流電圧変換手段ＯＰ２、当該第３の電流電圧変
換手段ＯＰ６、当該第１のアナログ波形整形手段ＯＰ
３、当該第２のアナログ波形整形手段ＯＰ４、当該第３
のアナログ波形整形手段ＯＰ７，当該加算手段ＯＰ５、
及び当該加算手段、当該第１と第２と第３のアナログ波
形整形手段のそれぞれに個別に接続されたアナログ・デ
ジタル変換手段ＣＰ１〜ＣＰ４の少なくとも一つに接続
されている事が望ましい。

【００３９】本発明に於ける計測器の具体例に於ける他
の態様としては、図２に示す様に、予め定められた所定
のピッチで配置された光学格子からなる位置検出用パタ
ーン１１と当該位置検出用パターンとは異なるパターン
を持つ光学格子からなる原点検出用パターン７，８とが
設けられた移動可能なメインスケール、当該メインスケ
ール３の一方の側に設けられた当該メインスケール３を
照射する光を発生する光源手段１、当該メインスケール
３の他方の側に設けられ、当該メインスケール３の光学
格子を透過した光を受光する受光素子で構成された位置
検出用センサー手段１２と、当該原点検出用パターン
７，８を透過した光を受光する受光素子で構成された原
点検出用センサー手段と９，１０から構成されている光
学式変位測長器１００で有って、当該光学式変位測長器
は更に、当該位置検出用センサー手段１２の出力に応答
して発生するアナログ信号を電流電圧変換手段しながら
増幅処理する位置検出処理回路２０１、当該原点検出用
センサー手段９，１０の出力に応答して発生するアナロ
グ信号を電流電圧変換しながら増幅処理する原点検出処
理回路２０２、当該位置検出処理回路２０１から出力さ
れるアナログ信号と当該原点検出処理回路２０２から出
力されるアナログ信号とから、位置信号及び原点信号を
生成するための波形整形を行う第１の位置信号処理回路
３０１、第２の位置信号処理回路３０２、加算回路３０
３及び原点信号処理回路３０８と、上記各回路のいずれ
かと接続しその回路定数を調整するアナログ回路調整手
段６０とで構成され、且つ、少なくとも、当該位置検出
用センサー手段１２、当該原点検出用センサー手段９，
１０等と接続される、当該位置検出処理回路、当該原点
検出処理回路、当該位置信号処理回路、当該原点信号処
理回路及び当該アナログ回路調整手段とを同一のチップ
６２内に配置した構成を有していることが望ましい。

【００４０】本発明に於いて使用される当該アナログ回
路調整手段６０は、出力波形を調整すべき所定の電圧発
生回路、例えば、アナログ信号波形整形回路３０１或い
は３０２に対して現在入力されているアナログ波形の基
準値Ｖｔと当該所定の電圧発生回路において予め設定さ
れている出力アナログ波形の設定基準値Ｖｃｐとの差分
電圧値ΔＶに応答して第１の基準電圧値V1を発生する第
１基準電圧回路６３と、当該第１の基準電圧値Ｖ１とは
異なる第２の電圧値Ｖ２を発生する第２基準電圧回路６
４と、当該第1の基準電圧値V1と当該第２の基準電圧値
Ｖ２との間の領域内（Ｖ１〜Ｖ２、ここでＶ１＞とす
る）の任意の電圧値Ｖｎを任意に選択することが出来る
様に構成されたアナログ波形の基準電圧値調整用の一つ
或いは複数個の微調電圧発生回路６５とで構成されてい
る事が好ましい。

【００４１】更に、本発明に於ける当該アナログ回路調
整手段６０には、図４に示す様に、出力波形を調整すべ
き所定の電圧発生回路に入力される現在の入力アナログ
波形の基準値Ｖｔと当該所定の電圧発生回路において予
め設定されている出力アナログ波形の設定基準値Ｖｃｐ
との差分電圧値ΔＶを検出する差分電圧値検出手段６
７、当該差分電圧値検出手段６７が検出した当該差分電
圧値に応答して第１の基準電圧値V１を発生する第１基
準電圧回路６３と、当該第１の基準電圧値V１とは異な
る第２の電圧値V2を発生する第２基準電圧回路６４とを
含み、当該検出された差分電圧値ΔＶを修正するための
当該第１と第２の基準電圧回路６３，６４から予め定め
られた電位差Ｖｐ、例えば、４０ｍV或いは８０ｍV等の
電位差を有する所定の電圧値範囲Ｖ１〜Ｖ２を持つ調整
電圧領域値ＶＲを選択する調整電圧領域値選択手段７０
と、当該調整電圧領域値範囲VR内から更にアナログ波形
の基準電圧値Ｖｔの微調整に使用するための微調電圧VB
を選択して発生させる微調電圧発生手段６５とが設けら
れている

【００４２】更に、本発明に於ける当該アナログ回路調
整手段６０には、当該調整電圧領域値を選択するために
予め定めた複数種の当該調整電圧領域値のそれぞれにラ
ンク値を付与したランク表を記憶する適宜のランク表記
憶手段６９及び当該ランク表に設定されているランク値
に対応して後述する適宜のスイッチ手段を選択できるよ
うに構成されているメモリアレー手段６６及び上記した
アナログ回路調整操作を実行するためのプログラムを格
納しているソフトウェア格納手段６８とが設けられてい
る事が望ましい。

【００４３】本発明にかかる当該アナログ回路調整手段
６０で使用される当該第1及び第２の基準電圧回路６３
及び６４は、図５に例示する様な回路構成を有するもの
である事が望ましく、例えば、図５に示す様に、それぞ
れ、複数段の電圧値を任意に選択して発生させる様に構
成されているものである。より具体的には、図５に示す
とおり、当該第１の基準電圧回路は、複数段に直列に接
続された抵抗手段ＲＬ１〜ＲＬ９と当該各抵抗間の接続
ノード部にそれぞれ個別に接続された複数個のスイッチ
手段ＳＷ１〜ＳＷ８と当該各スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ
８を任意に選択的に制御する第１のデコーダ手段７１と
から構成されており、又、当該第２の基準電圧回路は、
複数段に直列に接続された抵抗手段ＲＨ１〜ＲＨ９と当
該各抵抗間の接続ノード部にそれぞれ個別に接続された
複数個のスイッチ手段ＳＷ１０〜ＳＷ１７と当該各スイ
ッチ手段ＳＷ１０〜ＳＷ１１を任意に選択的に制御する
第２のデコーダ手段７２とから構成されているものであ
る。

【００４４】尚、図中、７３及び７４は適宜のバッファ
ー手段である。つまり、本発明に於ける当該第１と第２
の基準電圧回路６３と６４は、相互に予め定められた電
位差Ｖｐを持つ電圧値を個別に発生する様に設定されて
いるものである。例えば、当該第１と第２の基準電圧回
路６３と６４は、相互に予め定められた電位差Ｖｐ、例
えば、４０mVを持つ様に出力される様に予め設定されて
おり、当該第１の基準電圧回路６３からは、２．６２Ｖ
電圧値を発生させ、又、当該第２の基準電圧回路６４か
らは、２．６６Ｖ電圧値を発生させるように設定する事
が出来る。

【００４５】その場合には、当該第１の基準電圧回路６
３に於いては、どれとどれのスイッチ手段を選択し、
又、当該第２の基準電圧回路６４於いては、どれとどれ
のスイッチ手段を選択すれば良いかは、予め定められて
おり、その結果が当該ランク値として当該ランク表に登
録されている。かかるランク表は、互いに異なる条件に
設定された複数種のランク表を予め用意しておいて、当
該記憶手段に記憶させておくことも望ましい。

【００４６】次に、本発明に於ける当該微調電圧発生回
路６５、当該第１と第２の基準電圧回路６３，６４間に
於いて選択された所定の電位差Ｖｐを有する調整電圧領
域値ＶＲの範囲内から更に微調整用の電圧値ＶＢを選択
する様に設定されているものである。当該微調電圧発生
回路６５は、複数段に直列に接続された抵抗手段ＲＭ１
〜ＲＭ８と当該各抵抗間の接続ノード部にそれぞれ個別
に接続された複数個のスイッチ手段ＳＷ１８〜ＳＷ２５
と当該各スイッチ手段ＳＷ１８〜ＳＷ２５を任意に選択
的に制御する第３のデコーダ手段７５とから構成されて
いるものである。

【００４７】尚、当該微調電圧発生回路６５は、所定の
アナログ検出回路３０７と接続されている事が望まし
く、又、上記した事第１から第３のデコーダ手段７１、
７２、及び７５は、上記したメモリアレイ回路６６に接
続されており、前記した調整電圧領域値選択手段７０の
操作或いは指示に応答して作動する当該メモリアレイ回
路６６の制御を受ける様に構成されている。

【００４８】上記した本発明に於ける当該アナログ回路
調整手段６０には、更に、当該第１基準電圧回路６３が
出力しえる予め定められた複数段の電圧値レベルＶ１と
当該第２基準電圧回路６４が出力しえる予め定められた
複数段の電圧値レベルＶ２とを記憶する記憶手段８０が
設けられても良く、それによって、当該第1と第２の基
準電圧回路間に於いて選択された所定の電位差を有する
調整電圧領域値ＶＲを選択するために、当該各記憶手段
８０の記憶情報から当該第１の基準電圧回路６３におけ
る選択すべき当該スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ８と当該第
２の基準電圧回路６４における選択すべき当該スイッチ
手段手段ＳＷ１０〜ＳＷ１７との組み合わせ情報を記憶
した前記説明したランク表が形成されるものであり、そ
れによって、当該検出された差分電圧値に応答して当該
ランク表から任意のランク情報が選択される様に構成さ
れているものである。

【００４９】図１０は、本発明に於いて使用される当該
ランク表の一例を示す図である。即ち、図１０（Ａ）
は、当該第１と第２の電圧発生回路６３と６４とが発生
する当該基準電圧間に４０ｍＶの電位差Ｖｐを設定し、
第１のランクでは、当該第１の基準電圧回路６３が発生
する電圧が２．６２Ｖであり、当該第２の基準電圧回路
６４が発生する電圧が２．６６Ｖに設定されており、同
様に第２のランクでは、当該第１の基準電圧回路６３が
発生する電圧が２．５８Ｖであり、当該第２の基準電圧
回路６４が発生する電圧が２．６２Ｖに設定されてお
り、又、第３のランクでは、当該第１の基準電圧回路６
３が発生する電圧が２．５４Ｖであり、当該第２の基準
電圧回路６４が発生する電圧が２．５８Ｖに設定されて
おり、以下同様な関係でランク８まで設定されている。
又、図１０（Ｂ）は、当該第１と第２の電圧発生回路６
３と６４とが発生する当該基準電圧間に４０ｍＶの電位
差Ｖｐを設定し、第１のランクでは、当該第１の基準電
圧回路６３が発生する電圧が２．７４Ｖであり、当該第
２の基準電圧回路６４が発生する電圧が２．７８Ｖに設
定されており、同様に第２のランクでは、当該第１の基
準電圧回路６３が発生する電圧が２．６６Ｖであり、当
該第２の基準電圧回路６４が発生する電圧が２．７０Ｖ
に設定されており、又、第３のランクでは、当該第１の
基準電圧回路６３が発生する電圧が２．５８Ｖであり、
当該第２の基準電圧回路６４が発生する電圧が２．６２
Ｖに設定されており、以下同様な関係でランク８まで設
定されている。

【００５０】つまり、図１０（Ｂ）のランク表では、当
該各ランク値間に８０ｍＶの差が設定されている。本発
明に於いては、当該所定のランク表を使用する事が決定
された場合には、当該調整操作を実行する初期状態に於
いては、当該ランク表の略中央値、例えば、ランク値４
が設定されていることが望ましい。このことは、仮に調
整しようとするアナログ信号波形出力回路に対して、現
在入力されている当該アナログ信号波形の基準値Ｖｔ
が、当該アナログ信号波形出力回路に対して、予め定め
られた設定されたアナログ信号波形の基準値Ｖｃｐより
も高い場合には、当該設定されているランク値よりも低
いランク値、例えばランク値３或いはランク値２が調整
のために選択されることが望ましく、逆に、現在入力さ
れている当該アナログ信号波形の基準値Ｖｔが、当該ア
ナログ信号波形出力回路に対して予め定められた設定さ
れたアナログ信号波形の基準値Ｖｃｐよりも低い場合に
は、当該設定されているランク値よりも高いランク値、
例えばランク値５或いはランク値６が調整のために選択
されることが望ましい。

【００５１】本発明に於ける当該アナログ回路調整手段
６０には、上記した様に、当該アナログ波形の現在の基
準値を当該アナログ波形出力回路に予め定められたアナ
ログ出力波形の設定基準と一致させるための調整操作
を、後述する様な、コンピュータに実行させるためのプ
ログラムを内蔵したプログラム格納手段が設けられてい
る事も望ましい。又、上記した本発明にかかる当該アナ
ログ回路調整方法は、コンピュータにより全自動的に実
行されるものではなく、オペレータによってマニュアル
的に実行されるものであってもよく、その為に、例え
ば、当該ランク表を選択するため、或いは当該微調電圧
発生回路を操作するための外部入力手段８１が設けられ
ているものであっても良い。

【００５２】又、本発明に於ける当該差分電圧値を調整
する操作は、例えば、当該アナログ波形出力手段に入力
されている現在の入力アナログ波形の当該アナログ波形
出力手段に予め設定されているアナログ信号波形の基準
値Ｖｃｐに対するデューティー比を５０％に一致させる
様に調整する操作が採用されるものである事が望まし
い。尚、本発明に於ける当該アナログ回路調整手段６０
に於いては、当該チップ６２の端子引き出し部を当該チ
ップ６２の１辺に集中的に配置することも好ましい態様
である。

【００５３】次に、本発明に於ける当該計測器の基準値
調整方法の一具体例を図１１に示すフローチャート及び
図１２に示す調整方法の具体的処理例を参照しながら詳
細に説明する。即ち、本発明於ける計測機器の一具体例
である光学式変位測長器を例に取ってはにかかるアナロ
グ信号波形の基準値調整方法の例を説明するならば、少
なくとも、予め定められた所定のピッチで配置された光
学格子からなる位置検出用パターンと当該位置検出用パ
ターンとは異なるパターンを持つ光学格子からなる原点
検出用パターンとが設けられた移動可能なメインスケー
ル、当該メインスケールの一方の側に設けられた当該メ
インスケールを照射する光を発生する光源手段、当該メ
インスケールの他方の側に設けられ、当該メインスケー
ルの光学格子を透過した光を受光する受光素子で構成さ
れた位置検出用センサー手段と、当該原点検出用パター
ンを透過した光を受光する受光素子で構成された原点検
出用センサー手段と、から構成されている光学式変位測
長器で有って、当該光学式変位測長器は更に、少なくと
も、当該位置検出用センサー手段或いは当該原点検出用
センサー手段から出力されるアナログ信号波形の基準値
を調整するアナログ回路調整手段とで構成され、且つ、
少なくとも、当該位置検出用センサー手段、当該原点検
出用センサー手段、及び当該アナログ回路調整手段とを
同一のチップ内に配置した光学式変位測長器に於いて、
出力波形を調整すべき所定の電圧発生回路に入力される
現在の入力アナログ波形の基準値と当該所定の電圧発生
回路において予め設定されている出力アナログ波形の設
定基準値との差分電圧値（ΔＶ）を検出する工程、当該
検出されたに差分電圧値（ΔＶ）応答して、所定の調整
電圧領域値を発生させるために適宜の記憶手段に記憶さ
れている予め定められたランク表からの特定のランク値
を選択する工程、当該選択されたランク値により設定さ
れた当該調整電圧領域値の中から、所定の微調整用電圧
を選択する工程、当該選択された微調整用電圧値を使用
して、当該出力波形を調整すべき所定の電圧発生回路に
入力される現在の入力アナログ波形の基準値を調整変更
する工程、当該現在の出力アナログ波形の当該所定の電
圧発生回路において予め設定されている出力アナログ波
形の設定基準値に対するデューティー比が、５０±１％
以内であるか否かを辺段する工程、当該デューティー比
が５０±１％以内である場合には、当該調整操作を中止
する工程、当該デューティー比が５０±１％以内でない
場合には、当該調整電圧領域値の中から、別の微調整用
電圧を選択する工程、当該選択された別の微調整用電圧
を使用して、当該出力波形を調整すべき所定の電圧発生
回路に入力される現在の入力アナログ波形の基準値を調
整変更して、上記した各工程を繰り返す工程、とから構
成されている計測器に於ける基準値調整方法である。

【００５４】より具体的には、図１１に於いて、スター
ト後、ステップ（S-１）に於いて、出力波形を調整すべ
き所定の電圧発生回路に入力される現在の入力アナログ
波形の基準値と当該所定の電圧発生回路において予め設
定されている出力アナログ波形の設定基準値との差分電
圧値（ΔＶ）を検出する工程が実行され、ステップ（S-
２）に於いて、当該差分電圧値（ΔＶ）が０有るか否か
が判断され、ＹＥＳであればＥＮＤとなるがＮＯであれ
ば、ステップ（S-３）に進み、上記した予め定められた
ランク表から、現在当該アナログ回路調整手段６０に設
定されているランク値ＬＯとは異なるランク値Ｌｎを選
択する工程が実行される。ここでは、ランク値５をＬｎ
（ｎ＝１）として選択する。

【００５５】その後、ステップ（S-４）に進み、当該選
択されたランク値Ｌ１に基ずいて、当該調整電圧領域値
である、第1と第２の基準電圧回路の出力電圧値の差分
値Ｖｐから当該微調電圧発生回路６５に於いて、当該差
分値Ｖｐの中から所定の微調製電圧ＶＢ（ＶＢｎ、ｎ＝
１）を発生させる工程が実行される。その後、ステップ
（S-５）に進み、当該微調製電圧ＶＢ１を使用して、当
該アナログ信号波形出力回路に於けるアナログ信号波形
の基準値を修正する工程が実行され、ステップ（S-６）
に進み、当該デューティー比が５０±１％以内であるか
否かが判断され、ＹＥＳであればＥＮＤとなり、ＮＯで
あればステップ（Ｓ-７）に進んで、当該別の微調製電
圧ＶＢ（ＶＢｎ、ｎ＝ｎ＋１）を選択して発生させる工
程が実行される。

【００５６】その後、ステップ（Ｓ-８）に進み、当該
微調製電圧ＶＢは、選択された当該ランク値Ｌ１ないで
最後の微調製電圧であるか否かが判断され、ＮＯであれ
ば、ステップ（Ｓ-８）に戻って、上記した各工程が繰
り返され、ＹＥＳである場合には、ステップ（Ｓ-９）
に於いて、当該ランク表のランク値を別のランク値に変
更（Ｌｎ、ｎ＝ｎ＋１）する操作が実行される。その
後、ステップ（S-１０）に進み、当該ランク値Ｌ２に
は、選択された当該ランク表内で最後のランク値である
か否かが判断され、ＮＯであれば、ステップ（Ｓ-４）
に戻って、上記した各工程が繰り返されるが、ＹＥＳで
ある場合には、ステップ（Ｓ-１１）に於いて、別のラ
ンク表を選択する工程が実行され、ステップ（Ｓ-４）
に戻って、上記した各工程が繰り返される。尚、全ての
ランク表が使用された後でも当該デューティー比が５０
±１％以内とならない場合には、当該アナログ信号発生
回路は不良として判断する事になる。

【００５７】又、本発明に於ける上記した計測器に於け
る基準値調整方法は、当該計測器が製作された直後の時
点での調整段階で使用されるものである。上記した本発
明に於ける計測器の基準値調整方法の更に詳細な手順に
ついて図１２を参照しながら詳細に説明する。即ち、図
１２（Ａ）には、ある特定のアナログ信号波形出力回
路、例えば、図２に示す比較回路ＣＰ１、に入力される
アナログ信号波形４０１がオシログラフ等で示されてい
る状態を示している。つまり、図１２（Ａ）は、当該ア
ナログ信号波形出力回路に予め設定されているアナログ
波形の基準電圧Ｖｃｐに対して、現在当該アナログ信号
波形出力回路から出力されているアナログ信号波形４０
１の基準電圧Ｖｔは、差分電圧値ΔＶだけ高くなってい
る状態を示している。この状態をオペレータがオシログ
ラフ等から確認するか、適宜の検出手段を使用して検出
し、マニュアル的にあるいは適宜のソフトウェアを利用
して自動的上記した基準値調整操作が開始される事にな
る。

【００５８】図１２（Ａ）に示す様に、この状態では、
当該当該アナログ信号波形出力回路に予め設定されてい
るアナログ波形の基準電圧Ｖｃｐに対する当該アナログ
信号波形のデューティー比は４０％であることを示して
いる。かかる状況で、当該アナログ信号波形の現在の基
準電圧Ｖｔを基準電圧Ｖｃｐに一致させる調整操作を行
うに際して、当該デューティー比を５０±１％となる様
に調整操作を実行する事になる。尚、図１２（Ａ）に関
してより詳細に説明すると、当該アナログ信号波形４０
１は、図２のＯＰ３の出力信号であり、デジタル信号４
０３は、図２の比較回路ＣＰ１でデジタル化した出力信
号である。又、基準電圧値Ｖｃｐは、当該比較回路ＣＰ
１の動作点でもある。

【００５９】操作の手順としては、上記したメモリアレ
イを構成する不揮発性半導体メモリの書き込み消去手段
により、メモリアレイのすべてのメモリ素子を消去状態
にするメモリの初期化を行う。このとき、アナログ回路
調整手段を構成する第１の基準電圧回路と第２の基準電
圧回路と微調回路はランク４の出力値が選択されている
ものとする。この初期状態に於けるＯＰ３のアナログ出
力信号と、比較回路ＣＰ１のデジタル出力信号を図１２
（Ａ）に示す。かかる状態に於いて、当該デューティー
比が、４８〜５２％の範囲をはずれている場合には、一
般的には、当該アナログ回路調整手段を構成する微調回
路で振幅中心を調整しても５０±１％の範囲にすること
は困難である。

【００６０】従って、アナログ回路調整手段を構成する
第1の基準電圧回路と第2の基準電圧回路のそれぞれの設
定値を変更して、アナログ信号４０１の振幅中心をＶｃ
ｐにちかずける様に調整する。このとき、デジタル信号
４０３のデューティー比が、先ず、４８〜５２％の範囲
になる様に、調整する。但し、初期状態に於いて、デジ
タル信号４０３のデューティー比が４８〜５２％の範囲
にあるならば、この作業は、不要である。

【００６１】次に、図１２（Ｂ）に示す様に、アナログ
信号４０１の振幅中心は、当該比較回路ＣＰ１の動作点
より高電位であるので、第１の基準電圧回路と第２の基
準電圧回路の出力を下げるために、メモリアレイのメモ
リ領域を書き込み消去手段を用いて書き換えてランク
５、ランク６、ランク７、ランク８を順次に選択する。
そして、デジタル信号４０３のデューティー比が４８〜
５２％の範囲に入るランクを選択する。デジタル信号４
０３のデューティー比が４８〜５２％の範囲にある状態
を図１２（Ｂ）に示す。この段階から、アナログ回路調
整手段を構成する微調回路でアナログ信号４０１の振幅
中心を調整して、当該デジタル信号のデューティー比が
４９〜５１％の範囲に入る様に処理する。図示してはい
ないが、アナログ信号４０１の振幅中心は比較回路ＣＰ
１の動作点より低電圧である場合には、第１の基準電圧
回路と第２の基準電圧回路の出力値を上げるために、メ
モリアレイのメモリ領域を書き込み消去手段を用いて書
き換えてランク３、ランク２、ランク１、を順次に選択
する。

【００６２】その後、図１２（Ｃ）に示す様に、アナロ
グ回路調整手段を構成する微調回路のランクを制御する
メモリアレイのメモリ領域を、書き込み消去手段を用い
て書き換えて、アナログ信号４０１の振幅中心を調整し
て、デジタル信号４０３のデューティー比が４９〜５１
％の範囲に入る様に処理する。そして、デューティー比
が、もっとも５０％に近ずくランクを最終的に選択す
る。デジタル信号４０３のデューティー比が４９〜５１
％の範囲に入り、アナログ信号４０１の振幅中心の調整
を終了した状態が図１２（Ｃ）に示されている。

【００６３】本発明に於ける当該基準値調整方法は、図
２の他の回路、例えば、ＯＰ４，ＯＰ５に対しても同様
に操作することが可能である。又、ＯＰ１，ＯＰ２に対
しては、ＯＰ１の出力信号とＯＰ２の出力信号の振幅中
心の電圧さが最小となる様に、アナログ回路調整手段を
用いて調整する。又、比較回路ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３
の動作点の調整は、初期状態での動作点がＯＰ３，ＯＰ
４，ＯＰ５の調整範囲外であるときに行うことが望まし
い。

【００６４】以下に、本発明に於ける２つの基準電圧回
路を構成する抵抗値の決め方の一例を説明する。即ち図
５に示す様に、電源電圧の値をＶｄｄとして、アナログ
回路調整手段の調整範囲の中心電圧値をＶＭとし、微調
回路を構成する８個の抵抗ＲＭ１〜ＲＭ８の抵抗値は等
しくｒ１であり、かつ１個の抵抗による電圧降下量をｖ
１として、アナログ回路調整手段の構成する各抵抗値の
決め方を以下の通り説明する。微調回路を構成する８個
の抵抗ＲＭ１〜ＲＭ８の両端に印加される電圧差は、ｖ
２＝８×ｖ１であり、第１の基準電圧ＶＬと第２の基準
電圧ＶＨの差でもある。電源電圧Ｖｄｄとｖ２より電圧
差を作るに必要な抵抗値は、 r２＝ｖ２／Ｖｄｄ×ｒ０ （１） である。ここで、ｒ０は、第１の基準電圧回路を構成す
る抵抗ＲＬ１〜ＲＬ９の抵抗値の合計である。又、第２
の基準電圧回路を構成する抵抗ＲＨ１〜ＲＨ９の抵抗値
の合計である。

【００６５】第１の形態 第１の基準電圧回路の抵抗ＲＬ２〜ＲＬ８と、第２の基
準電圧回路の抵抗ＲＨ２〜ＲＨ８の値をｒ２とする。次
に、第１の基準電圧回路の抵抗ＲＬ４と抵抗ＲＬ５との
接続点が電圧差ＶＭとなる様に抵抗ＲＬ１と抵抗ＲＬ９
の値を求める。同様に、第２の基準電圧回路の抵抗ＲＨ
５と抵抗ＲＨ６との接続点が電圧差ＶＭとなる様に抵抗
ＲＨ１と抵抗ＲＨ９の値を求める。このように、第２の
基準電圧回路の設定可能な電圧範囲は、第１の基準電圧
回路の設定可能な電圧範囲よりｖ２だけ平行移動してい
る。

【００６６】抵抗ＲＬ１と抵抗ＲＬ９の値を求めると、 r０＝ＲＬ１＋７×ｒ２＋ＲＬ９ （２） ＶＭ＝（ＲＬ９＋４×ｒ２）／ｒ０×Ｖｄｄ （３） （１）、（２）、（３）式より、 ＲＬ９＝（ＶＭ／ｖ２−４）×ｒ２ （４） ＲＬ１＝（（Ｖｄｄ−ＶM）／v２−３）×ｒ２ （５） が求まる。 同様に、抵抗ＲＨ１と抵抗ＲＨ９の値をもとめると、 r０＝ＲＨ１＋７×ｒ２＋ＲＨ９ （６） ＶＭ＝（ＲＨ９＋４×ｒ２）／ｒ０×Ｖｄｄ （７） （１）、（６）、（７）式より、 ＲＨ９＝（ＶＭ／ｖ２−４）×ｒ２ （８） ＲＨ１＝（（Ｖｄｄ−ＶM）／v２−３）×ｒ２ （９） となる。

【００６７】例えば、電源電圧Ｖｄｄ＝５Ｖ，中心電圧
ＶＭ＝２．５Ｖ，微調電圧ｖ１＝５ｍＶ，ｒ２＝２ｋΩ
ではｖ２＝４０ｍＶ、ＲＬ９＝１１７ｋΩ，ＲＬ１＝１
１９ｋΩ，ＲＨ９＝１１９ｋΩ，ＲＨ１＝１１７ｋΩ，
ｒ０＝２５０ｋΩとなる。このアナログ回路調整手段
は、２．３４Ｖから２．６６Ｖの範囲を５ｍＶステップ
で電圧値を設定する事が可能である。図１０（Ａ）は、
メモリに記憶するランク値と第１の基準電圧回路及び第
２の基準電圧回路との関係を示すものである。この様
に、第１の基準電圧回路と第２の基準電圧回路におい
て、それぞれび基準電圧回路が発生する同じランクの基
準電圧の差がｖ２となる。つまり、第１の基準電圧回路
と第２の基準電圧回路とを設定するメモリ領域を共用す
ることが可能となる。

【００６８】第２の形態第１の基準電圧回路の抵抗ＲＬ
２〜ＲＬ８と、第２の基準電圧回路の抵抗ＲＨ２〜ＲＨ
８の値を２×ｒ２とする。次に、第１の基準電圧回路の
抵抗ＲＬ４と抵抗ＲＬ５との接続点が電圧差ＶＭとなる
様に抵抗ＲＬ１と抵抗ＲＬ９の値を求める。同様に、第
２の基準電圧回路の抵抗ＲＨ４と抵抗ＲＨ５との接続点
が電圧差（ＶＭ＋２）となる様に抵抗ＲＨ１と抵抗ＲＨ
９の値を求める。このように、第２の基準電圧回路の設
定可能な電圧範囲は、第１の基準電圧回路の設定可能な
電圧範囲よりｖ２だけ平行移動している。

【００６９】抵抗ＲＬ１と抵抗ＲＬ９の値を求めると、 r０＝ＲＬ１＋１４×ｒ２＋ＲＬ９ （１０） ＶＭ＝（ＲＬ９＋８×ｒ２）／ｒ０×Ｖｄｄ （１１） （１）、（１０）、（１１）式より、 ＲＬ９＝（ＶＭ／ｖ２−８）×ｒ２ （１２） ＲＬ１＝（（Ｖｄｄ−ＶM）／v２−６）×ｒ２ （１３） が求まる。 同様に、抵抗ＲＨ１と抵抗ＲＨ９の値をもとめると、 r０＝ＲＨ１＋１４×ｒ２＋ＲＨ９ （１４） ＶＭ＋ｖ２＝（ＲＨ９＋８×ｒ２）／ｒ０×Ｖｄｄ（１５） （１）、（１４）、（１５）式より、 ＲＨ９＝（ＶＭ＋ｖ２／ｖ２−８）×ｒ２ （１６） ＲＨ１＝（（Ｖｄｄ−ＶM−ｖ２）／v２−６）×ｒ２ （１７） となる。

【００７０】例えば、電源電圧Ｖｄｄ＝５Ｖ，中心電圧
ＶＭ＝２．５Ｖ，微調電圧ｖ１＝５ｍＶ，ｒ２＝２ｋΩ
ではｖ２＝４０ｍＶ、ＲＬ９＝１０９ｋΩ，ＲＬ１＝１
１３ｋΩ，ＲＨ９＝１１１ｋΩ，ＲＨ１＝１１１ｋΩ，
ｒ０＝２５０ｋΩとなる。このアナログ回路調整手段
は、２．１８Ｖから２．７８Ｖの範囲を５ｍＶステップ
で電圧値を設定する事が可能である。図１０（Ｂ）は、
メモリに記憶するランク値と第１の基準電圧回路及び第
２の基準電圧回路との関係を示すものである。この様
に、第１の基準電圧回路と第２の基準電圧回路におい
て、基準電圧の差がｖ２となるのは、それぞれのランク
が同じ場合と、第２の基準電圧のランクが第１の基準電
圧のランクより１大きい場合である。そして、微調回路
により、最小電圧差ｖ１で設定することが可能である。

【００７１】この第２の形態では、第１の基準電圧及び
第２の基準電圧のランクを記憶するメモリ領域を共用す
ることが出来ないが、第１の形態より調整範囲を広げる
ことが可能となる。上記２つの形態に於いて、微調回路
を構成する８個の抵抗ＲＭ１〜ＲＭ８の抵抗値ｒ１の上
限は、１００ｋΩ以下であることが望ましい。又、下限
は、第１の基準電圧回路を構成する第１のバッファ回路
Ｂｕ１と第２の基準電圧回路を構成する第２のバッファ
回路Ｂｕ１２の電流供給能力に依存するが１００Ω以上
であることが望ましい。

【００７２】

【発明の効果】本発明は、上述した様な構成を採用して
いるので、計測機器に於けるセンサー部と配線部との接
合構造の高さを１００μ以下に抑える構造を提供するこ
とによって、実用的な小型の計測機器を製造することを
可能にするものであり、特には、光学式変位測長器の小
型化と移動スケールの移動方向の制約のない高機能を有
する光学式変位測長器を提供する事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る計測器の一具体例である
光学式変位測長器の構成を説明する斜視図である。

【図２】図２は、本発明に係る計測器におけるアナログ
・デジタル変換回路の一構成例を示す回路図である。

【図３】図３は、本発明に係る計測器に於いて使用され
るアナログ回路調整手段の構成の一具体例を示すブロッ
クダイアグラムである。

【図４】図４は、本発明に係る計測器の一具体例の構成
を示すブロックダイアグラムである。

【図５】図５は、本発明に於いて使用されるアナログ回
路調整手段の回路構成の一具体例を示すブロックダイア
グラムである。

【図６】図６は、従来の光学式変位測長器の一具体例に
於ける構成を説明する斜視図である。

【図７】図７は、の一具体例に於ける構成を説明する断
面図である。

【図８】図８は、従来の光学式変位測長器に於ける検出
波形の状態を説明する図である。

【図９】図９は、従来の計測器に於いて使用されている
アナログ回路調整手段の回路構成の一例を示すブロック
ダイアグラムである。

【図１０】図１０は、本発明に於ける計測器のアナログ
回路調整手段で使用されるランク表の例をしめす図であ
る。

【図１１】図１１は、本発明にかかる計測器における基
準値調整方法の操作手順を説明するフローチャートであ
る。

【図１２】図１２は、本発明にかかる計測器における基
準値調整方法における、調整方法の具体例を説明する図
である。

【符号の説明】

１１ 位置検出用パターン ７，８ 原点検出用パターン ３ メインスケール １ 光源手段 １２ 位置検出用センサー手段 １０ 原点検出用センサー手段 １００ 計測器 ９，１０ 原点検出用センサー手段 ６０ アナログ回路調整手段 ６２ チップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F077 AA21 AA38 CC02 NN30 PP19 QQ04 QQ05 QQ11 TT32 TT62 TT66 UU25 2F103 BA32 CA02 DA01 DA12 EA15 EA17 EB01 EB12 EB16 ED01 ED09 ED27 ED32 FA12

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、適宜のセンサー手段と当該
   センサー手段から出力される信号をアナログ波形信号と
   して出力するアナログ波形信号出力手段と、当該アナロ
   グ波形信号出力手段に予め設定されているアナログ波形
   信号の基準値と現在出力されている当該アナログ波形信
   号の基準値との電圧差値を検出する基準値電位差検出手
   段と、当該検出された電圧差値に基ずいて、当該アナロ
   グ信号波形の基準値を調整するアナログ回路調整手段と
   で構成され、且つ、少なくとも、当該センサー手段、当
   該アナログ波形信号出力手段、当該基準値電位差検出手
   段、当該アナログ回路調整手段とが同一のチップ内に配
   置されている計測器。
2. 【請求項２】 少なくとも、予め定められた所定のピッ
   チで配置された光学格子からなる位置検出用パターンと
   当該位置検出用パターンとは異なるパターンを持つ光学
   格子からなる原点検出用パターンとが設けられた移動可
   能なメインスケール、当該メインスケールの一方の側に
   設けられた当該メインスケールを照射する光を発生する
   光源手段、 当該メインスケールの他方の側に設けられ、当該メイン
   スケールの光学格子を透過した光を受光する受光素子で
   構成された位置検出用センサー手段と、 当該原点検出用パターンを透過した光を受光する受光素
   子で構成された原点検出用センサー手段と、から構成さ
   れている計測器で有って、当該計測器は更に、 少なくとも、当該位置検出用センサー手段或いは当該原
   点検出用センサー手段から出力されるアナログ信号波形
   の基準値を調整するアナログ回路調整手段とで構成さ
   れ、且つ、少なくとも、当該位置検出用センサー手段、
   当該原点検出用センサー手段、及び当該アナログ回路調
   整手段とを同一のチップ内に配置した事を特徴とする計
   測器。
3. 【請求項３】 当該計測器は、更に当該メインスケール
   と当該受光素子との間に固定スケールが設けられている
   事を特徴とする請求項２に記載の計測器。
4. 【請求項４】 当該アナログ回路調整手段は、少なくと
   も、当該位置検出用センサー手段或いは当該原点検出用
   センサー手段に接続された電流―電圧変換手段、増幅手
   段及び比較手段の何れかに於ける基準電圧を調整する機
   能を有するものである事を特徴とする請求項２又は３に
   記載の計測器。
5. 【請求項５】 当該計測器は、更に当該位置検出用セン
   サー手段を構成する受光素子に接続された第１の電流電
   圧変換手段、当該原点検出用センサー手段を構成する受
   光素子に接続された第２の電流電圧変換手段、当該それ
   ぞれの電流電圧変換手段に接続された第１と第２のアナ
   ログ波形整形手段、互いに位相が異なる２つの当該位置
   検出用センサー手段に対応する２つの当該第１のアナロ
   グ波形整形手段に接続された加算手段、及び当該加算手
   段、当該第1と第２のアナログ波形整形手段のそれぞれ
   に個別に接続されたアナログ・デジタル変換手段とが設
   けられている事を特徴とする請求項２又は４に記載の計
   測器。
6. 【請求項６】 当該アナログ回路調整手段は、当該第１
   の電流電圧変換手段、当該第２の電流電圧変換手段、当
   該第１のアナログ波形整形手段、当該第２のアナログ波
   形整形手段、当該加算手段、及び当該加算手段、当該第
   １と第２のアナログ波形整形手段のそれぞれに個別に接
   続されたアナログ・デジタル変換手段の少なくとも一つ
   に接続されている事を特徴とする請求項１ないし５の何
   れかに記載の計測器。
7. 【請求項７】 予め定められた所定のピッチで配置され
   た光学格子からなる位置検出用パターンと当該位置検出
   用パターンとは異なるパターンを持つ光学格子からなる
   原点検出用パターンとが設けられた移動可能なメインス
   ケール、 当該メインスケールの一方の側に設けられた当該メイン
   スケールを照射する光を発生する光源手段、 当該メインスケールの他方の側に設けられ、当該メイン
   スケールの光学格子を透過した光を受光する受光素子で
   構成された位置検出用センサー手段と、 当該原点検出用パターンを透過した光を受光する受光素
   子で構成された原点検出用センサー手段と、から構成さ
   れている計測器で有って、当該計測器は更に、 当該位置検出用センサー手段の出力に応答して発生する
   アナログ信号を増幅処理する位置検出処理回路、 当該原点検出用センサー手段の出力に応答して発生する
   アナログ信号を増幅処理する原点検出処理回路、 当該位置検出処理回路から出力されるデジタル信号と当
   該原点検出処理回路から出力されるデジタル信号とか
   ら、原点信号を生成する原点信号処理回路、及び当該位
   置検出処理回路と当該原点信号処理回路の回路定数を調
   整するアナログ回路調整手段とで構成され、且つ、少な
   くとも、当該位置検出用センサー手段、当該原点検出用
   センサー手段、当該位置検出処理回路、当該原点検出処
   理回路、当該原点信号処理回路、及び当該アナログ回路
   調整手段とを同一のチップ内に配置した事を特徴とする
   計測器。
8. 【請求項８】 当該アナログ回路調整手段は、出力波形
   を調整すべき所定の電圧発生回路に入力される現在の入
   力アナログ波形の基準値と当該所定の電圧発生回路にお
   いて予め設定されている出力アナログ波形の設定基準値
   との差分電圧値に応答して第１の基準電圧値を発生する
   第１基準電圧回路と、当該第１の基準電圧値とは異なる
   第２の電圧値を発生する第２基準電圧回路と、当該第1
   の基準電圧値と当該第２の基準電圧値との間の任意の電
   圧値を任意に選択することが出来る様に構成されたアナ
   ログ波形の基準電圧値調整用の微調電圧発生回路とで構
   成されている事を特徴とする請求項１乃至７の何れかに
   記載の計測器。
9. 【請求項９】 当該アナログ回路調整手段は、出力波形
   を調整すべき所定の電圧発生回路に入力される現在の入
   力アナログ波形の基準値と当該所定の電圧発生回路にお
   いて予め設定されている出力アナログ波形の設定基準値
   との差分電圧値を検出する差分電圧値検出手段、当該差
   分電圧値検出手段が検出した当該差分電圧値に応答して
   第１の基準電圧値を発生する第１基準電圧回路と、当該
   第１の基準電圧値とは異なる第２の電圧値を発生する第
   ２基準電圧回路とを含み、当該検出された差分電圧値を
   修正するための当該第1と第２の基準電圧回路から予め
   定められた電位差を有する所定の電圧値範囲を持つ調整
   電圧領域値を選択する調整電圧領域値選択手段と、当該
   調整電圧領域値範囲内から更にアナログ波形の基準電圧
   値の微調整に使用するための微調電圧を選択して発生さ
   せる微調電圧発生手段とが設けられている事を特徴とす
   る請求項１乃至８の何れかに記載の計測器。
10. 【請求項１０】 当該第1及び第２の基準電圧回路は、
    複数段の電圧値を任意に選択して発生させる様に構成さ
    れている事を特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載
    の計測器。
11. 【請求項１１】 当該第1と第２の基準電圧回路は、複
    数段に直列に接続された抵抗手段と当該各抵抗間の接続
    ノード部にそれぞれ個別に接続された複数個のスイッチ
    手段と当該各スイッチ手段を任意に選択的に制御するデ
    コーダ手段とから構成されている事を特徴とする請求項
    １乃至１０の何れかに記載の計測器。
12. 【請求項１２】 当該第1と第２の基準電圧回路は、相
    互に予め定められた電位差を持つ電圧値を個別に発生す
    る様に設定されている事を特徴とする請求項１乃至１２
    の何れかに記載の計測器。
13. 【請求項１３】 当該微調電圧発生回路は、当該第1と
    第２の基準電圧回路間に於いて選択された所定の電位差
    を有する調整電圧領域値の範囲内から更に微調整用の電
    圧値を選択する様に設定されている事を特徴とする請求
    項１乃至１２の何れかに記載の計測器。
14. 【請求項１４】 当該微調電圧発生回路は、複数段に直
    列に接続された抵抗手段と当該各抵抗間の接続ノード部
    にそれぞれ個別に接続された複数個のスイッチ手段と当
    該各スイッチ手段を任意に選択的に制御するデコーダ手
    段とから構成されている事を特徴とする請求項１乃至１
    ３の何れかに記載の計測器。
15. 【請求項１５】 当該アナログ回路調整手段には、更
    に、当該第１基準電圧回路が出力しえる予め定められた
    複数段の電圧値レベルと当該第２基準電圧回路が出力し
    える予め定められた複数段の電圧値レベルとを記憶する
    記憶手段と当該第1と第２の基準電圧回路間に於いて選
    択された所定の電位差を有する調整電圧領域値を選択す
    るために、当該各記憶手段の記憶情報から当該第１の基
    準電圧回路における選択すべき当該スイッチ手段と当該
    第２の基準電圧回路における選択すべき当該スイッチ手
    段との組み合わせ情報を記憶したランク表とが設けられ
    ており、当該検出された差分電圧値に応答して当該ラン
    ク表から任意のランク情報が選択される様に構成されて
    いる事を特徴とする請求項１乃至１４の何れかに記載の
    計測器。
16. 【請求項１６】 当該アナログ回路調整手段には、更
    に、当該アナログ波形の現在の基準値を当該アナログ波
    形出力回路に予め定められたアナログ出力波形の設定基
    準と一致させるための調整操作をコンピュータに実行さ
    せるためのプログラムを内蔵したプログラム格納手段が
    設けられている事を特徴とする請求項１乃至１５の何れ
    かに記載の計測器。
17. 【請求項１７】 当該プログラム格納手段は、電気的に
    書き込み消去可能な半導体不揮発性メモリ若しくは、電
    気的に書き込みを有している事を特徴とする請求項１乃
    至１６の何れかに記載の計測器。
18. 【請求項１８】 当該アナログ回路調整手段には、更
    に、当該ランク表を選択するため、或いは当該微調電圧
    発生回路を操作するための外部入力手段が設けられてい
    る事を特徴とする請求項１乃至１７の何れかに記載の計
    測器。
19. 【請求項１９】 当該差分電圧値を調整する操作は、当
    該アナログ波形出力手段から出力されているアナログ波
    形のデューティー比を５０％に一致させる様に調整する
    操作が採用されるものである事を特徴とする請求項１乃
    至１８の何れかに記載の計測器。
20. 【請求項２０】 当該ランク表の初期設定値は、予め当
    該ランク表の略中央値に設定されている事を特徴とする
    請求項１乃至１９の何れかに記載の計測器。
21. 【請求項２１】 当該チップの端子引き出し部を当該チ
    ップの１辺に配置した事を特徴とする請求項１乃至２０
    の何れかに記載の計測器。
22. 【請求項２２】 少なくとも、適宜のセンサー手段、当
    該センサー手段から出力される信号をアナログ信号波形
    として出力するアナログ信号波形発生手段、当該アナロ
    グ信号波形発生手段に於ける当該アナログ信号波形の基
    準値を調整するアナログ回路調整手段とを同一のチップ
    内に配置した計測器に於いて、アナログ信号出力波形を
    調整すべき所定の電圧発生回路に入力される現在の入力
    アナログ波形の基準値と当該所定の電圧発生回路におい
    て予め設定されている出力アナログ波形の設定基準値と
    の差分電圧値（ΔＶ）を検出する工程、当該検出された
    差分電圧値（ΔＶ）応答して、所定の調整電圧領域値を
    発生させるために適宜の記憶手段に記憶されている予め
    定められたランク表からの特定のランク値を選択する工
    程、当該選択されたランク値により設定された当該調整
    電圧領域値の中から、所定の微調整用電圧を選択する工
    程、 当該選択された微調整用電圧値を使用して、当該出力波
    形を調整すべき所定の電圧発生回路に入力される現在の
    入力アナログ波形の基準値を調整変更する工程、 当該現在の出力アナログ波形の当該所定の電圧発生回路
    において予め設定されている出力アナログ波形の設定基
    準値に対するデューティー比が、５０±１％以内である
    か否かを判断する工程、 当該デューティー比が５０±１％以内である場合には、
    当該調整操作を中止する工程、 当該デューティー比が５０±１％以内でない場合には、
    当該調整電圧領域値の中から、別の微調整用電圧を選択
    する工程、 当該選択された別の微調整用電圧を使用して、当該出力
    波形を調整すべき所定の電圧発生回路に入力される現在
    の入力アナログ波形の基準値を調整変更して、上記した
    各工程を繰り返す工程、 とから構成されている事を特徴とする計測器に於ける基
    準値調整方法。
23. 【請求項２３】 当該計測器に於ける基準値調整方法
    は、更に、当該選択された調整電圧領域値の中で、予め
    設定された全ての微調整用電圧を使用しても、当該現在
    の出力アナログ波形の当該所定の電圧発生回路において
    予め設定されている出力アナログ波形の設定基準値に対
    するデューティー比が５０±１％以内に調整できない場
    合には、当該ランク表から別のランク値を選択し、当該
    調整操作を繰り返す工程が設けられている事を特徴とす
    る請求項２２に記載の基準値調整方法。
24. 【請求項２４】 当該計測器に於ける基準値調整方法
    は、更に、当該所定のランク表に於ける予め設定された
    全てのランク値を使用しても、当該現在の出力アナログ
    波形の当該所定の電圧発生回路において予め設定されて
    いる出力アナログ波形の設定基準値に対するデューティ
    ー比が５０±１％以内に調整できない場合には、別のラ
    ンク表を選択し、当該調整操作を繰り返す工程が設けら
    れている事を特徴とする請求項２２又は２３に記載の基
    準値調整方法。
25. 【請求項２５】 当該計測器に於ける基準値調整方法
    は、当該計測器が製作された直後の時点での調整段階で
    使用されるものである事を特徴とする請求項２２乃至２
    ４の何れかに記載の計測器に於ける基準値調整方法。