JP3412664B2 - 単動又は微粗複動マイクロメータヘッド及びマイクロメータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高精度な位置決め
や寸法測定に供せられる単動又は微粗複動マイクロメー
タヘッド及びマイクロメータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来のマイクロメータヘッド
の構成例を示す中央縦断面図で、１はスピンドル、１ａ
はスピンドル１の先端面、２はシンプル、３はスリー
ブ、４は雌ネジ、５は雄ネジである。

【０００３】従来のマイクロメータヘッドの類は、被測
定物あるいは変位測定部分に先端面１ａを接触させるス
ピンドル１とシンプル２（回転つまみ）とを一体構造と
し、これをスリーブ３に雌雄ネジ４，５で螺合させたも
ので、シンプル２を正逆回転させるとスリーブ３との雌
雄ネジ４，５の螺合相対位置が変化し、スリーブ３に対
してスピンドル１が前進、後退する。

【０００４】このときのスピンドル１の移動量を、スピ
ンドル移動方向に刻んだスリーブ３外周のスケール目盛
（図示せず）により０．５ｍｍ単位で、またその間を回
転方向に付したシンプル２外周のスケール目盛により１
０μｍ〜１μｍ単位で読むことができる。なお、一部に
は雌雄ネジ４，５の螺合を二層にした差動ネジを用いる
ことで雌雄ネジ４，５の送りピッチを見かけ上さらに細
かくし、サブミクロン単位で読むようにしたものもあ
る。

【０００５】図１１は、マイクロメータヘッドのスリー
ブ３を応用したもののうち代表的な外側マイクロメータ
の一例を示す外観図で、６はフレーム、７はアンビル、
７ａはアンビル７の端面、８は被測定物である。

【０００６】マイクロメータヘッドのスリーブ３から延
びたＣ字形のフレーム６先端部にスピンドル１先端面１
ａと正確に対向させたアンビル（固定基準面）７を配し
た構造で、スピンドル１が最も前進してアンビル端面７
ａにその先端面１ａが接する位置を０とし、そこからス
ピンドル１が最も後退した位置までに両者の端面１ａ、
７ａがなす隙間に被測定物８を入れる。

【０００７】被測定物８の一面にアンビル７の、反対側
の面にスピンドル１のそれぞれの端面１ａ、７ａが接触
するまでスピンドル１を移動させ、そこまでのスピンド
ル１の移動量を目盛α，βで読み、被測定物８の大きさ
を測定するもので、測定範囲の異なる品が各種用意され
ている。

【０００８】内側マイクロ、歯車用の歯厚マイクロも測
定原理は同じである。また冒頭で述べたマイクロメータ
ヘッドは、各種の直動ステージに組込まれて移動量の確
認や位置決め用として多く用いられている。このよう
に、形状は比較的小型で取り扱いも容易ながらミクロン
オーダの精度で読取りが可能なため今まで便利に使われ
てきた。

【０００９】図１２はスピンドルの送りに微動、粗動両
方の使い分けが出来る従来の微粗複動マイクロメータヘ
ッドの一例を示す一部中央縦断面図で９はスピンドル、
１０は微動つまみ、１１は内側ネジスリーブ、１１ａは
スライド長溝、１２は微動用雌ネジ、１３は本体ネジス
リーブ、１３ａガイド軸穴、１４は回り止めの規制ガイ
ドピン、１５は粗動つまみ、１６は外側ネジスリーブ、
１７は粗動用雄ネジ、１８は微動用雄ネジである。

【００１０】スピンドル９の微動送り、粗動送りが個別
に出来る従来の微粗複動マイクロメータヘッドでは、後
端に粗動つまみ１５を付けたスピンドル９の後部に加工
された粗いピッチの粗動用雄ネジ１７が、内側ネジスリ
ーブ１１の内周の粗動用雌ネジ１９に螺合し、そのスピ
ンドル９前部が本体ネジスリーブ１３のガイド軸穴１３
ａ内を摺動できるように嵌通している。また、本体ネジ
スリーブ１３に組み込んだ規制ガイドピン１４の先端
は、内側ネジスリーブ１１のガイド長溝１１ａに係合し
ている。

【００１１】微動つまみ１０が付いた外側ネジスリーブ
１６の外周に加工された微細ピッチの微動用雄ネジ１８
は、本体ネジスリーブ１３の内周の微動用雌ネジ２０と
螺合し、また内周の微動用雌ネジ１２は内側ネジスリー
ブ１１の外周の微動用雄ネジ２１と螺合している。そし
て微動用雄ネジ１８のピッチは、微動用雌ネジ１２のピ
ッチより僅かに大きくしてある。

【００１２】このような構造であるから、粗動つまみ１
５を回すとスピンドル９は粗動用ネジ１７螺合部を回転
しながら前進、後退する。このとき本体ネジスリーブ１
３、外側ネジスリーブ１６および内側ネジスリーブ１１
の三者は一体化の状態にある。また、微動つまみ１０を
回すと、これと直結した外側ネジスリーブ１６は微動用
雄ネジ１８螺合部を回転しながら前進、後退する。

【００１３】このとき本来ならばスピンドル９と内側ネ
ジスリーブ１１は外側ネジスリーブ１６と一体で回転す
るが、規制ガイドピン１４に回転を規制されるため両者
は微動用雌雄ネジ１２と２１の噛合により外側ネジスリ
ーブ１６とは逆の方向に直進する。したがって、微動つ
まみ１０を１回転させると、スピンドル９は微動用雄ネ
ジ１８と微動用雌ネジ１２のピッチの差だけ送られるこ
とになる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来品の単
動マイクロメータヘッド及びマイクロメータは、送りネ
ジの回転によりスピンドルの前後送りを行う機構のみで
あるから、そのスピンドルの送りの精度即ち測定精度は
雌雄螺合ネジのピッチ精度に依存している。しかし、ネ
ジの加工精度には限界がある。

【００１５】また、ネジピッチの微小化に対しても同様
で、そのために前で述べた差動ネジによる駆動方法を取
り入れると、スリーブはその部分を収納するために、又
シンプルは細分化した目盛を付けるためにそれぞれの直
径が太くなってしまう欠点があった。例えば、測定範囲
０〜２５ｍｍの品の外径は約５０ｍｍである。

【００１６】また、細径のまま高精度で読み取れるよう
にしようとするとスピンドルのストロークがとれない欠
点があった。例えば、外径が約２０ｍｍのシンプル外周
の目盛に対向させてさらに副目盛をスリーブ外径に刻
み、サブミクロンの単位が読めるようにした品のスピン
ドルストロークは２．５ｍｍである。

【００１７】従来品にはこのような課題が残されている
ために、例えばＸＹテーブルなどに組込んで高精度の位
置決めを行おうとするとスペースあるいはストロークの
点でこうした品が使えず、位置決めは別の測定器にたよ
ることになり、マイクロメータヘッドが組み込まれたと
してもそれはテーブルの単なる送りネジとして使われる
だけである。なお、サブミクロンの測定が可能な測定器
として電気マイクロメータがあるが、測定範囲が１ｍｍ
程度と極めて狭く、また高価である。

【００１８】以上従来品の単動マイクロメータヘッド及
びマイクロメータについて説明した課題を要約すると、 （１） ネジの加工精度には限界があるために、ネジの
ピッチ精度に依存している測定精度の向上および現在以
上のネジのピッチの微小化が望めない。 （２） ネジ螺合を利用した機械的構造に起因して高い
分解能になるほどスピンドルのストロークが小さくな
り、したがって測定範囲が狭く測定対象の大きさが限界
される。また、目盛も細分化し、値を読取るときに誤差
の入る割合が増す。 （３） 測定原理・構造の異なる電気マイクロメータも
測定範囲が狭くてしかも高価である。

【００１９】他方、従来品の微粗複動マイクロメータヘ
ッド及びマイクロメータの測定精度も、スピンドルの送
り精度すなわち送りネジのピッチ精度に依存している。
しかし、ネジの加工精度には限界があり、そのために微
小なピッチむらとバックラッシュ（ネジ噛合部のあそ
び）が避けられない。したがって、微動、粗動送りを備
えた当該従来品では誤差要因をもつネジ螺合部が増すた
めに１μｍ以下の精度での測定範囲、すなわちスピンド
ルの微動範囲は単一送り構造のものに比べてさらに小さ
く限定され、その値は最大でも０．２ｍｍ程度である。

【００２０】以上のように、従来品の微粗複動マイクロ
メータヘッド及びマイクロメータには精度上の課題があ
る。また、当該従来品は、スピンドルを回転させながら
粗動送りさせる構造であるから、スケールの取り付いた
スピンドルを直進移動させることが必要な本発明になる
光エンコーダ付きマイクロメータヘッド、マイクロメー
タには適用できない。

【００２１】ここにおいて、本発明の解決すべき主要な
目的は次の通りである。即ち本発明の第１の目的は、ネ
ジ送りを採用する従来のマイクロメータ及び電気マイク
ロメータの欠点を解消し、サブミクロン単位で被測定物
長を測定可能とする単動又は微粗複動マイクロメータヘ
ッド及びマイクロメータを提供せんとするものである。

【００２２】本発明の第２の目的は、ネジの加工精度、
ピッチ精度に依存せず、別途光測定を行い測定精度を飛
躍的に向上した単動又は微粗複動マイクロメータヘッド
及びマイクロメータを提供せんとするものである

【００２３】本発明の第３の目的は、測光器を内部に一
体組込んで測定情報を外部画面表示する単動又は微粗複
動マイクロメータヘッド及びマイクロメータを提供せん
とするものである。

【００２４】本発明の第４の目的は、測光器を構成する
リニアスケールを添着したスピンドルの直進移動を可能
とする単動又は微粗複動マイクロメータヘッド及びマイ
クロメータを提供せんとするものである。

【００２５】本発明のその他の目的は、明細書、図面、
特に特許請求の範囲の各請求項の記載から自ずと明らか
となろう。

【００２６】

【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明が次に列挙する新規な特徴的構成手段を採用すること
により、前記目的を達成する。

【００２７】即ち、本発明の第１の特徴は、外周にスピ
ンドルのストローク以上の長さの雄ネジをもつネジスリ
ーブをシンプルの内部に同軸で一体化し、該スピンドル
の後部を該ネジスリーブの軸穴に軸方向の遊びがなく且
つ回転できるように嵌合し、スリーブの内周に該ネジス
リーブの雄ネジと螺合する雌ネジを刻設して両者を雌雄
螺合回転させたときに該スピンドルの前部が精密に往復
摺動できるガイド軸穴をもつ該スリーブに嵌貫し、かつ
該スピンドルの前側部のスライド長溝が該ガイド軸穴の
先端部に設けた回り止めの規制ガイドピンに係合したマ
イクロメータヘッドであって、前記スリーブの前寄り中
間部分を前記スピンドルに亙り切り欠いて、切り欠きで
開口した前記ガイド軸穴に向けてマイクロ光エンコーダ
を配した構成とし、前記シンプルを回して前記スピンド
ルの最大ストロークだけ往復動させたときに該マイクロ
光エンコーダと対向する範囲よりやや長い範囲の該マイ
クロ光エンコーダと対向する該スピンドルの切欠き部分
に平面部を設けて該平面に回折格子のリニアスケールを
配し、該リニアスケールと該マイクロ光エンコーダとが
微小すきまを有して対向するようになしてなる単動マイ
クロメータヘッドにある。

【００２８】本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特
徴におけるマイクロ光エンコーダは、切欠き部に位置決
め固定された搭載ブロックに直立したチップキャリア上
に、リニアスケールに臨ませて実装してなる単動マイク
ロメータヘッドにある。

【００２９】本発明の第３の特徴は、本発明の第１又は
第２の特徴におけるマイクロ光エンコーダは、リード端
子を介し別途オシロスコープに接続してなる単動マイク
ロメータヘッドにある。

【００３０】本発明の第４の特徴は、本発明の第１、第
２又は第３の特徴におけるマイクロ光エンコーダは、全
反射ミラーを有し両共振面からそれぞれビームを出射す
るＶ形ＬＤと、９０°位相をずらすため片端面に段差を
有し出射端面にそれぞれ前記各ビームを各々平行光に整
形する凸レンズ機能を有する曲面に形成したフッ素化ポ
リアミドの光導波路と、リニアスケールと対向して中央
部に一対設けたＰＤと、を搭載実装してなる単動マイク
ロメータヘッドにある。

【００３１】本発明の第５の特徴は、外周にスピンドル
のストローク以上の長さの雄ネジをもつネジスリーブを
シンプルの内部に同軸で一体化し、該スピンドルの後部
を該ネジスリーブの軸穴に軸方向の遊びがなく且つ回転
できるように嵌合するとともに、スリーブの内周に該ネ
ジスリーブの雄ネジと螺合する雌ネジを刻設して両者を
雌雄螺合回転させたときに該スピンドルの前部が精密に
往復摺動できるガイド軸穴をもつ該スリーブに嵌貫し、
かつ該スピンドルの前側部のスライド長溝が該ガイド軸
穴の先端部に設けた回り止めの規制ガイドピンに係合す
る一方、前記スリーブの前寄り中間部分を前記スピンド
ルに亙り切り欠いて、切り欠きで開口した前記ガイド軸
穴に向けてマイクロ光エンコーダを配した構成とし、他
方、前記シンプルを回して前記スピンドルの最大ストロ
ークだけ往復動させたときに該マイクロ光エンコーダと
対向する範囲よりやや長い範囲の該マイクロ光エンコー
ダと対向する該スピンドルの切欠き部分に平面部を設け
て該平面に回折格子のリニアスケールを配することによ
り該リニアスケールと該マイクロ光エンコーダとが微小
すきまを有して対向するマイクロメータヘッドを設け、
当該マイクロメータヘッドの前記スピンドル先端前方に
そのストロークに見合う空間を有して、該スピンドル先
端面に対向するか、反対向きにアンビル端面を配置して
なる単動マイクロメータヘッドにある。

【００３２】本発明の第６の特徴は、本発明の第５の特
徴におけるマイクロ光エンコーダは、切欠き部に位置決
め固定された搭載ブロックに直立したチップキャリア上
に、リニアスケールに臨ませて実装してなる単動マイク
ロメータにある。

【００３３】本発明の第７の特徴は、本発明の第５又は
第６の特徴におけるマイクロ光エンコーダは、リード端
子を介し別途オシロスコープに接続してなる単動マイク
ロメータにある。

【００３４】本発明の第８の特徴は、本発明の第５、第
６又は第７の特徴におけるマイクロ光エンコーダは、全
反射ミラーを有し両共振面からそれぞれビームを出射す
るＶ形ＬＤと、９０°位相をずらすため片端面に段差を
有し出射端面にそれぞれ前記各ビームを各々平行光に整
形する凸レンズ機能を有する曲面に形成したフッ素化ポ
リイミドの光導波路と、リニアスケールと対向して中央
部に一対設けたＰＤと、を搭載実装してなる単動マイク
ロメータにある。

【００３５】本発明の第９の特徴は、前閉端中央にガイ
ド軸穴を貫設するとともに後端開孔内周面に微動用雌ネ
ジを刻設した前本体ネジスリーブと、微動つまみ底部に
仕切られた前半外周面に、該前本体ネジスリーブの前記
微動用雌ネジに螺挿する微動用雄ネジを刻設するととも
に所定域内周面に微動用雌ネジを刻設した中ネジスリー
ブと、該中ネジスリーブの該微動用雌ネジに螺挿する微
動用雄ネジを所定域外周面に刻設するとともに所定域内
周面に粗動用雌ネジを刻設しかつ後端を粗動つまみ底部
で閉鎖された後ネジスリーブと、該後ネジスリーブの前
記粗動用雌ネジに螺合する粗動用雄ネジを後半外周面に
刻設するとともに前記前本体ネジスリーブのガイド軸穴
に進退摺動自在に貫通した前半外周面の１側所定域に亙
り刻設延在するスライド長溝に該ガイド軸穴内周面から
突出する回り止めの規制ガイドピン先端を係合するスピ
ンドルと、からなり、前記前本体ネジスリーブの前閉端
部横合いから前記スピンドルに亙り切り欠いて、切り欠
きで開口した前記ガイド軸穴に向けてマイクロ光エンコ
ーダを配した構成とし、前記微粗動両つまみを回して前
記スピンドルの最大ストロークだけ往復動させたときに
該マイクロ光エンコーダと対向する範囲よりやや長い範
囲の該マイクロ光エンコーダと対向する該スピンドルの
切欠き部分に平面部を設けて該平面に回折格子のリニア
スケールを配し、該リニアスケールと該マイクロ光エン
コーダとがすきまを有して対向するようにしてなる微粗
複動マイクロメータヘッドにある。

【００３６】本発明の第１０の特徴は、本発明の第９の
特徴における微動つまみと粗動つまみは、中ネジスリー
ブ内周面の微動用雌ネジピッチを後ネジスリーブ内周面
の粗動用雌ネジのピッチよりも僅かに小さくかつ前記中
ネジスリーブ外周面の微動用雌ネジを前記内周面の微動
用雌ネジよりも僅かに小さくそれぞれ螺刻して、それぞ
れ１回転毎に相互のピッチ差分と和分をそれぞれスピン
ドルの直進ピッチとする微粗複動マイクロメータヘッド
にある。

【００３７】本発明の第１１の特徴は、前閉端中央にガ
イド軸穴を貫設するとともに後端開孔内周面に粗動用雌
ネジを刻設した前本体ネジスリーブと、粗動つまみ底部
に仕切られた前半外周面に該前本体ネジスリーブの前記
粗動用雌ネジに螺挿する粗動用雄ネジを刻設するととも
に所定域内周面に粗動用雌ネジを刻設した中ネジスリー
ブと、該中ネジスリーブの該粗動用雌ネジに螺挿する粗
動用雄ネジを所定域外周面に刻設するとともに所定域内
周面に微動用雌ネジを刻設しかつ後端を微動つまみ底部
で閉鎖された後ネジスリーブと、該後ネジスリーブの前
記微動用雌ネジに螺合する微動用雄ネジを後半外周面に
刻設するとともに前記前本体ネジスリーブのガイド軸穴
に進退摺動自在に貫通した前半外周面の１側所定域に亙
り刻設延在するスライド長溝に該ガイド軸穴内周面から
突出する回り止めの規制ガイドピン先端を係合するスピ
ンドルと、からなり、前記前本体ネジスリーブの前閉端
部横合いから前記スピンドルに亙り切り欠いて、切り欠
きで開口した前記ガイド軸穴に向けてマイクロ光エンコ
ーダを配した構成とし、前記微粗動両つまみを回して前
記スピンドルの最大ストロークだけ往復動させたときに
該マイクロ光エンコーダと対向する範囲よりやや長い範
囲の該マイクロ光エンコーダと対向する該スピンドルの
切欠き部分に平面部を設けて該平面に回折格子のリニア
スケールを配し、該リニアスケールと該マイクロ光エン
コーダとが微小すきまを有して対向するようにしてなる
微粗複動マイクロメータヘッドにある。

【００３８】本発明の第１２の特徴は、本発明の第１１
の特徴における微動つまみと粗動つまみは、中ネジスリ
ーブ内周面の粗動用雌ネジピッチを後ネジスリーブ内周
面の微動用雌ネジのピッチよりも僅かに大きくかつ前記
中ネジスリーブ外周面の粗動用雌ネジを前記内周面の粗
動用雌ネジよりも僅かに大きくそれぞれ螺刻してそれぞ
れ１回転毎に相互のピッチ差分と和分をそれぞれスピン
ドルの直進ピッチとする微粗複動マイクロメータヘッド
にある。

【００３９】本発明の第１３の特徴は、本発明の第９、
第１０、第１１又は第１２の特徴におけるマイクロ光エ
ンコーダは、切欠き部に位置決め固定された搭載ブロッ
クに直立したチップキャリア上にリニアスケールに臨ま
せて実装してなる微粗複動マイクロメータヘッドにあ
る。

【００４０】本発明の第１４の特徴は、本発明の第９、
第１０、第１１、第１２又は第１３の特徴におけるマイ
クロ光エンコーダは、リード端子を介し別途オシロスコ
ープに接続してなる微粗複動マイクロメータヘッドにあ
る。

【００４１】本発明の第１５の特徴は、本発明の第９、
第１０、第１１、第１２、第１３又は第１４の特徴にお
けるマイクロ光エンコーダは、全反射ミラーを有し、両
共振面からそれぞれビームを出射するＶ形ＬＤと、９０
°位相をずらすため片端に段差を有し出射端面にそれぞ
れ前記各ビームを各々平行光に整形する凸レンズ機能を
有する曲面に形成したフッ素化ポリイミドの光導波路
と、リニアスケールと対向して中央部に一対設けたＰＤ
と、を搭載実装してなる微粗複動マイクロメータヘッド
にある。

【００４２】本発明の第１６の特徴は、前閉端中央にガ
イド軸穴を貫設するとともに後端開孔内周面に微動用雌
ネジを刻設した前本体ネジスリーブと、微動つまみ底部
に仕切られた前半外周面に、該前本体ネジスリーブの前
記微動用雌ネジに螺挿する微動用雄ネジを刻設するとと
もに所定域内周面に微動用雌ネジを刻設した中ネジスリ
ーブと、該中ネジスリーブの該微動用雌ネジに螺挿する
微動用雄ネジを所定域外周面に刻設するとともに所定域
内周面に粗動用雌ネジを刻設しかつ後端を粗動つまみ底
部で閉鎖された後ネジスリーブと、該後ネジスリーブの
前記粗動用雌ネジに螺合する粗動用雄ネジを後半外周面
に刻設するとともに前記前本体ネジスリーブのガイド軸
穴に進退摺動自在に貫通した前半外周面の１側所定域に
亙り刻設延在するスライド長溝に該ガイド軸穴内周面か
ら突出する回り止めの規制ガイドピン先端を係合するス
ピンドルと、からなり、前記前本体ネジスリーブの前閉
端部横合いから前記スピンドルに亙り切り欠いて、切り
欠きで開口した前記ガイド軸穴に向けてマイクロ光エン
コーダを配した構成とし、前記微粗動両つまみを回して
前記スピンドルの最大ストロークだけ往復動させたとき
に該マイクロ光エンコーダと対向する範囲よりやや長い
範囲の該マイクロ光エンコーダと対向する該スピンドル
の切欠き部分に平面部を設けて該平面に回折格子のリニ
アスケールを配し、該リニアスケールと該マイクロ光エ
ンコーダとがすきまを有して対向する微粗複動マイクロ
メータヘッドを設け、該マイクロメータヘッドの前記ス
ピンドル前端前方にその最大ストロークに見合う空間を
有して、該スピンドル前端面に対向するか、反対向きに
アンビル端面を配置してなる微粗複動マイクロメータに
ある。

【００４３】本発明の第１７の特徴は、本発明の第１６
の特徴における微動つまみと粗動つまみは、中ネジスリ
ーブ内周面の微動用雌ネジピッチを後ネジスリーブ内周
面の粗動用雌ネジのピッチよりも僅かに小さくかつ前記
中ネジスリーブ外周面の微動用雌ネジを前記内周面の微
動用雌ネジよりも僅かに小さくそれぞれ螺刻して、それ
ぞれ１回転毎に相互のピッチ差分と和分をそれぞれスピ
ンドルの直進ピッチとしてなる微粗複動マイクロメータ
にある。

【００４４】本発明の第１８の特徴は、前閉端中央にガ
イド軸穴を貫設するとともに後端開孔内周面に粗動用雌
ネジを刻設した前本体ネジスリーブと、粗動つまみ底部
に仕切られた前半外周面に該前本体ネジスリーブの前記
粗動用雌ネジに螺挿する粗動用雄ネジを刻設するととも
に所定域内周面に粗動用雌ネジを刻設した中ネジスリー
ブと、該中ネジスリーブの該粗動用雌ネジに螺挿する粗
動用雄ネジを所定域外周面に刻設するとともに所定域内
周面に微動用雌ネジを刻設しかつ後端を微動つまみ底部
で閉鎖された後ネジスリーブと、該後ネジスリーブの前
記微動用雌ネジに螺合する微動用雄ネジを後半外周面に
刻設するとともに前記前本体ネジスリーブのガイド軸穴
に進退摺動自在に貫通した前半外周面の１側所定域に亙
り刻設延在するスライド長溝に該ガイド軸穴内周面から
突出する回り止めの規制ガイドピン先端を係合するスピ
ンドルと、からなり、前記前本体ネジスリーブの前閉端
部横合いから前記スピンドルに亙り切り欠いて、切り欠
きで開口した前記ガイド軸穴に向けてマイクロ光エンコ
ーダを配した構成とし、前記微粗動両つまみを回して前
記スピンドルの最大ストロークだけ往復動させたときに
該マイクロ光エンコーダと対向する範囲よりやや長い範
囲の該マイクロ光エンコーダと対向する該スピンドルの
切欠き部分に平面部を設けて該平面に回折格子のリニア
スケールを配し、該リニアスケールと該マイクロ光エン
コーダとが微小すきまを有して対向する微粗複動マイク
ロメータヘッドを設け、該マイクロメータヘッドの前記
スピンドル前端前方にその最大ストロークに見合う空間
を有して、該スピンドル前端面に対向するか、反対向き
にアンビル端面を配置してなる微粗複動マイクロメータ
にある。

【００４５】本発明の第１９の特徴は、本発明の第１８
の特徴における微動つまみと粗動つまみは、中ネジスリ
ーブ内周面の粗動用雌ネジピッチを後ネジスリーブ内周
面の微動用雌ネジのピッチよりも僅かに大きくかつ前記
中ネジスリーブ外周面の粗動用雌ネジを前記内周面の粗
動用雌ネジよりも僅かに大きくそれぞれ螺刻してそれぞ
れ１回転毎に相互のピッチ差分と和分をそれぞれスピン
ドルの直進ピッチとしてなる微粗複動マイクロメータに
ある。

【００４６】本発明の第２０の特徴は、本発明の第１
６、第１７、第１８、第１９の特徴におけるマイクロ光
エンコーダは、切欠き部に位置決め固定された搭載ブロ
ックに直立したチップキャリア上にリニアスケールに臨
ませて実装してなる微粗複動マイクロメータにある。

【００４７】本発明の第２１の特徴は、本発明の第１
６、第１７、第１８、第１９又は第２０の特徴における
マイクロ光エンコーダは、リード端子を介し別途オシロ
スコープに接続してなる微粗複動マイクロメータにあ
る。

【００４８】本発明の第２２の特徴は、本発明の第１
６、第１７、第１８、第１９、第２０、第２１の特徴に
おけるマイクロ光エンコーダは、全反射ミラーを有し、
両共振面からそれぞれビームを出射するＶ形ＬＤと、９
０°位相をずらすため片端に段差を有し出射端面にそれ
ぞれ前記各ビームを各々平行光に整形する凸レンズ機能
を有する曲面に形成したフッ素化ポリイミドの光導波路
と、リニアスケールと対向して中央部に一対設けたＰＤ
と、を搭載実装してなる微粗複動マイクロメータにあ
る。

【００４９】

【発明の実施の形態】本発明は、前記のような一連の新
規な構成手段を講じることにより以下の実施形態を実現
する。

【００５０】本発明の単動又は微粗複動マイクロメータ
ヘッドは、スピンドルの被測定物長に比例した進退往復
動と一体動するリニアタイプの回折格子からなるスケー
ルに、該マイクロメータヘッド内対向固定位置にあるマ
イクロ光エンコーダから９０°位相をずらして整形され
た並行レーザビームを入射し、該スケールで回折、反射
した二つの当該ビームを受光して得た９０°位相の異な
った干渉信号波形の画面表示と処理をしサブミクロン単
位で被測定物の長さを測定する。

【００５１】本発明の単動又は微粗複動マイクロメータ
は、当該マイクロメータヘッドのスピンドル先端面に少
なくとも当該スピンドルストローク長を離間してアンビ
ル端面を相対峙し組合形成する。

【００５２】

【実施例】（実施例１） 本発明の第１実施例を図面について説明する。図１は本
実施例のマイクロメータヘッドの一部中央縦断側面図、
図２は図１中ＩＩ−ＩＩ線視断面図、図３は測光器の斜
面図である。

【００５３】図中、１ｂはスライド長溝、１ｃは嵌合回
転部、１ｄは平面部、３ａは装置等への組込むときの嵌
合固定部、３ｂは保護カバー、３ｃは止ビス、２２はネ
ジスリーブ、２２ａは軸穴、２３はガイド軸穴、２４は
規制ガイドピン、２５はリード端子、２６はマイクロ光
エンコーダ、２７は搭載ブロック、２８は切欠き部、２
９は回折格子のスケール、３０はチップキャリアであ
る。

【００５４】３１はマイクロ光エンコーダ２６とスケー
ル２９からなる測光器、３２はＶ形ＬＤＣ（半導体レー
ザ）、３３は光導波路、３４はＰＤ（受光素子）、３５
はビーム、３６はウェハ、３７は曲面である。なお、前
記従来例を示す図１０、図１１中の部材と同一部材は同
一符号を付して説明の重複を避けた。

【００５５】図１中仮想線で示すＣ字形フレーム６は図
１１に示す従来例の外側マイクロメータ同様、嵌合固定
部３ａに基端を同着しスピンドル１先端前方においてそ
の最大ストロークに見合う間隙を有する先部にスピンド
ル１先端面１ａと対向するか、反対方向にアンビル７の
端面７ａを突出配置して本実施例のマイクロメータを形
成する。

【００５６】従来のマイクロメータヘッドと同様に、ス
ピンドル１は、その後部の嵌合回転部１ｃがシンプル２
と一体のネジスリーブ２２の軸穴２２ａと、前部がスリ
ーブ３のガイド軸穴２３とそれぞれ精密に嵌貫通してい
る。また、スピンドル１の回り止めとしてその先端面
（被測定物接触面）１ａ寄りの中間部に設けたスライド
長溝１ｂに規制ガイドピン２４が噛んでいる。

【００５７】一方、シンプル２とスリーブ３は両者の雌
雄ネジ４，５で螺合している。スピンドル１を移動させ
るにはシンプル２を回転させる。即ち、シンプル２を正
あるいは逆に回転させると雌雄ネジ４，５のネジ螺合位
置が変化し、シンプル２と一体のネジスリーブ２２が前
進後退する。

【００５８】その場合、スピンドル１はネジスリーブ２
２と軸穴２２ａとの嵌合回転部１ｃで空転するためシン
プル２の回転は伝達されず、規制ガイドピン２４による
回り止めの作用で前進後退は回転を伴わない直進動作で
ある。なお嵌合固定部３ａは、装置などへ組込んだとき
に固定する部分である。

【００５９】あらかじめチップキャリア３０にボンディ
ングされ、リード端子２５に配線された（図示せず）マ
イクロ光エンコーダ（特願平２−９３５１４号、明細書
にその原理が記され、以下エンコーダと呼ぶ）２６は、
位置決め治具を兼ねた搭載ブロック２７を介してスリー
ブ３の切欠き部２８に固定されている。

【００６０】また、全ストローク移動させたときにマイ
クロ光エンコーダ２６と向かい合う範囲より少し広い範
囲のスピンドル１の切欠き部２８に平面部１ｄを設け、
そこにリニアタイプの回折格子でなしたスケール２９を
組み付けることにより、スピンドル１がいかなる位置に
移動しても、マイクロ光エンコーダ２６とスケール２９
は変動がない一定の隙間を維持して対向するようにして
ある。マイクロ光エンコーダ２６の保護カバー３ｂは止
ビス３ｃにて止着され、実際には切欠き部２８を完全に
密閉する構造である。

【００６１】前記マイクロ光エンコーダ２６は、ウェハ
３６上に配置されたＶ形ＬＤ（半導体レーザ）３２と対
の光導波路３３と対のＰＤ（受光素子）３４とからな
る。アセンブリにより構成された従来のエンコーダと異
なり、アセンブリフリーでワンチップセンサ化したもの
で、ＧａＡｓウェハ上にフォトリソグラフィで多数個同
時に一括作製することができるので廉価である。

【００６２】詳しくは、約０．８ｍｍ角のマイクロ光エ
ンコーダ２６は、全反射ミラーを有するＶ形ＬＤ（半導
体レーザ）３２、９０°位相をずらすため片端面に段差
を有したフッ素化ポリイミドの光導波路３３および中央
部２個のＰＤ（受光素子）３４とから成っている。

【００６３】本実施例の仕様は、このような具体的実施
態様を呈しその作用を説明する。まず、被測定物８を例
えば図１１同様にアンビル７の端面７ａに対して先端面
１ａで挟み付けるようにシンプル２を回転操作してスピ
ンドル１を進退往復微調整動するとこれに一体添着した
スケール２９がマイクロ光エンコーダ２６の直前を進退
移動する。

【００６４】そこで、ＬＤ３２の両共振面から出射した
２つのビーム３５は、導波路３３内を伝播、反射したの
ち導波路３３出射端の凸レンズ機能を有する曲面３７で
各々平行光に整形され、１００μｍ以下のすきまを有し
て対向しているスケール２９に入射する。スケール２９
で回折、反射したビーム３５は中央の２つのＰＤ３４に
それぞれ入射し、９０°位相の異なった干渉信号が得ら
れる。

【００６５】各信号波形は、スケール２９との相対変位
が回折格子の１／２ピッチ（０．８μｍ）に対して１周
期の正弦波である。スケール２９は、本実施例ではシリ
コンウェハ３６を用い、その表面に金で回折格子パター
ンを形成したもので、拡大して描いたパターンを露出用
マスクに縮小してウェハ３６に描画するから格子パター
ンの形状精度は極めて精度が高い。

【００６８】次いで、図４に示すよう、スケール２９を
相対移動させたときマイクロ光エンコーダ２６に接続し
たオシロスコープ（図示せず）に描かれた２個のＰＤ３
４の信号波形Ｉ_A とＩ_B を画面表示する。回折格子のピ
ッチ１．６μｍの移動で２周期分の正弦波が得られる。
９０°位相の異なるこの２つの信号波形Ｉ_A ，Ｉ_B をそ
れぞれＸ軸とＹ軸に描かせると、リサージュ曲線と呼ば
れるほぼ円に近い曲線が得られる。

【００６６】このリサージュの曲線１周がスケール２９
の１／２ピッチに相当、その回転方向がマイクロ光エン
コーダ２６とスケール２９の相対変位方向を示してい
る。したがって、分解能０．２μｍを得るにはこのリサ
ージュ曲線を４分割すればよい。

【００６７】なお、信号波形Ｉ_A とＩ_B の和および差を
比較することによりマイクロ光エンコーダ２６とスケー
ル２９の取付け角度誤差など各種誤差を補正し、分解能
０．２μｍの精度を維持しながら測定範囲１０ｍｍ以上
のマイクロメータヘッドが容易に実現できる。

【００６８】マイクロ光エンコーダ２６は、このような
構造と検出原理であるから従来品のように雌雄ネジ４，
５の送り精度に依存しなくてよく、雌雄ネジ４，５は単
にスピンドル１の送りネジとして使えばよい。所要の測
定範囲に見合う長さとストロークをもつスケール２９と
マイクロメータヘッドを組合せることで、例えば先に述
べた分解能０．２μｍの精度を維持しながら測定範囲１
０ｍｍ以上のマイクロメータヘッドが容易に実現でき
る。

【００６９】ところで、図５は実験でのサブミクロン信
号を示す一例で、試作したマイクロメータヘッドのスピ
ンドル１を微小移動させたとき、マイクロ光エンコーダ
２６に接続したオシロスコープ（図示せず）の画面上９
０°毎の位置に表示された信号を１枚に合成した写真を
図面化したものである。

【００７０】右回りを示す信号は、ノイズなどにより尾
を引いているが、スピンドル１を０．２μｍずつ移動さ
せると信号が９０°ずつ回転した。この方法によりサブ
ミクロン精度の読みがスピンドル１のストローク１０ｍ
ｍに亘って得られた。画面に角度目盛を付加すれば１０
ｎｍオーダの読み取りも可能である。

【００７１】測定値（スピンドル１の位置）の表示方法
については、本実施例では、実験のため測定機器である
オシロスコープを用いた場合について説明したが、電気
信号出力を変換する各種機能を応用してマイクロメータ
ヘッドと小型に一体化したり、ＸＹステージ等に複数個
組込む場合には別置きの表示機器で組込み個数分が一括
あるいは切り替えて読み取れるようにするなどの方法を
取ることができる。その場合スリーブ、シンプルのスケ
ール目盛を読む必要がなくなるので、スピンドルの移動
量を知る目安として用いなければこれを省略することが
できる。

【００７２】（実施例２） 本発明の第２実施例を図面について説明する。図６は、
本実施例になる微粗複動マイクロメータヘッドを示す中
央縦断面図、図７は図６中VII −VII 線視断面図であ
る。図中、３８はスピンドル、３８ａはスライド長溝、
３９は前本体ネジスリーブ、３９ｂは切り欠き、３９ｃ
は嵌合固定部、４０は中ネジスリーブ、４１は後ネジス
リーブ、４２は粗動つまみ、４２ａはつまみ底部、４３
はスライド嵌環溝、４４は微動つまみ、４４ａはつまみ
底部、４５はスライド嵌環溝である。なお、図７は図２
と同一断面を呈するので同一部分は同一符号を付して説
明の重複を避けた。

【００７３】スピンドル３８の後半雄ネジ４６は、微動
つまみ４４がついた後ネジスリーブ４１の内周に細かい
ピッチをもつ微動用雌ネジ４７で螺合し、その前半部は
前本体ネジスリーブ３９のガイド軸穴３９ａ内を精密に
摺動できるように嵌通している。また、前本体ネジスリ
ーブ３９に組み込んだ回り止めの規制ガイドピン４８先
端はスピンドル３８のスライド長溝３８ａに精密に係合
している。

【００７４】粗動つまみ４２と同心で一体化された中ネ
ジスリーブ４０は、その外周が本体ネジスリーブ３９の
内周の大きいピッチをもつ粗動用雌ネジ５０で螺合し、
またその内周の粗動用雌ネジ５１が後ネジスリーブ４１
の外周の粗動用雄ネジ５２と螺合している。そして、粗
動用雌ネジ５１のピッチは、微動用雌ネジ４７のピッチ
より僅かに大きくしてある。一方、マイクロ光エンコー
ダ２６（特願平２−９３５１４）は、前本体ネジスリー
ブ３９の切り欠き３９ｂにおいてスピンドル３８に取り
付けた回折格子のスケール２９と微小隙間を介し向かい
合って固定されている。

【００７５】スピンドル３８の送りは、微動つまみ４４
あるいは粗動つまみ４２を回して行う。すなわち、長い
ストロークを早送りするときには粗動つまみ４２を正あ
るいは逆方向に回すと、粗動用雌ネジ５１と微動用雌ネ
ジ４７により送りが生じ、１回転あたり粗動用雌ネジ５
１と微動用雌ネジ４７のピッチの差分、例えば０．２ｍ
ｍだけスピンドル３８がガイド軸穴３９ａを案内にして
前進あるいは後退する。その場合、スピンドル３８は規
制ガイドピン４８の作用により回転を伴わない直進動作
である。

【００７６】位置決めすべき位置あるいは被測定面へ近
づき低速（細かい）送りが必要なとき微動つまみ４４を
回すことで微動用雌ネジ４７と粗動用雌ネジ５１にネジ
送りが生じ、１回転あたり微動用雌ネジ４７と粗動用雌
ネジ５１のピッチの差分だけ、例えば０．０１ｍｍ単位
でスピンドル３８を送ることができる。なお、固定部３
９ｃは装置などへ組み込むときに嵌合固定部として用い
る。

【００７７】図７において、チップキャリア３０にボン
ディングされたのちリード端子２５に配線された（図示
せず）マイクロ光エンコーダ２６は、位置決め治具を兼
ねた搭載ブロック２７を介して前本体ネジスリーブ３９
の切り欠き３９ｂの底面に固定されている。

【００７８】また、最大全ストローク移動させたときに
マイクロ光エンコーダ２６と向かい合う範囲のスピンド
ル３８の外周を切り欠いて平面部３８ｂを設け、回折格
子のスケール２９を組み付けてあり、スピンドル３８が
いかなる位置に移動しても、マイクロエンコーダ２６と
スケール２９は一定の微小すきまを維持して対峙するよ
うにしてある。

【００７９】カバー３９ｄは、実際には切り欠き部３９
ｂを完全に密閉する構造である。マイクロエンコーダ２
６とスケール２９の構造、動作原理などは、前記第１実
施例のなかで説明しているので、ここでは省略する。

【００８０】マイクロエンコーダ２６付きの微粗複動マ
イクロメータヘッド及びマイクロメータは、サブミクロ
ン以下の分解能をもつマイクロエンコーダで回折格子を
光学的に読み取る方式であるから、従来品のように送り
ネジの機械的精度即ちピッチむらとバックラッシュに全
く影響されずに測定値をよみとることができ、測定精度
が格段に向上する特徴をもつ。

【００８１】これに加えて本実施例では、スピンドル３
８の送りを微動用、粗動用ネジで個別に行えるようにし
たので、従来は不可能であった１０ｍｍ以上の比較的広
い測定範囲に亘ってサブミクロン以下の測定精度が実現
できる。したがって、高精度にするほど測定範囲が小さ
くなってしまうという従来技術での制約を取り除くこと
ができる。

【００８２】（実施例３） 本発明の第３実施例を図面について説明する。図８は本
実施例になる微粗複動マイクロメータヘッドを示す中央
断面図である。図中、５３は粗動用雌ネジ、５４は微動
用雌ネジ、５５は微動用雌ネジ、５６は微動用雄ネジ、
５７は微動用雄ネジ、５８は粗動用雄ネジである。な
お、図６に示す前記第２実施例と同一部分は同一符号を
付して説明の重複を避けた。

【００８３】微動つまみ４４と粗動用つまみ４２の配置
を図６とは逆にしたもので、構造は図６に示したものと
同一であるが、後ネジスリーブ４１及び中ネジスリーブ
４０の内外周への微動用雄ネジ５６と粗動用雄ネジ４９
の配置を図６とは逆にし、且つ粗動用雄ネジ４９を粗動
用雌ネジ５３に変えてある。

【００８４】すなわち、後ネジスリーブ４１の内周には
粗動用雌ネジ５３、外周には微動用雄ネジ５７をそれぞ
れ設けて後端に粗動つまみ４２を付け、また中ネジスリ
ーブ４０の中間に外周外側に微動つまみ４４が付けてあ
る。したがって、スピンドル３８後半外周には粗動用雄
ネジ５８をそれぞれ設けて、また中ネジスリーブ４０の
内周には微動用雌ネジ５４にしてある。

【００８５】スピンドル３８に長いストロークの送りが
必要なときには粗動つまみ４２を正あるいは逆方向に回
すと、粗動用雌ネジ５３と微動用雌ネジ５４が作用して
送りが生じ、１回転当り粗動用雌ネジ５３と微動用雌ネ
ジ５４のピッチの和だけスピンドル１が前進あるいは後
退する。

【００８６】位置決めすべき位置あるいは被測定面へ近
づき細かい送りが必要なとき、微動つまみ４４を回すこ
とで微動用雌ネジ５４と微動用雄ネジ５６によりスピン
ドル３８に送りが生じ、１回転あたり微動用雌ネジ５４
と微動用雄ネジ５６のピッチの差だけスピンドル３８を
送ることができる。なお、図６、図８及び図１２とも、
ネジ螺合部の抜けを防止するための構造は省略してあ
る。

【００８７】図９は、図６、図７及び図８で説明した本
実施例の微粗複動マイクロメータヘッドにより構成した
外側マイクロメータの一例を示す外観図で、３８ｃはス
ピンドルの端面、５９は本発明の実施例になるマイクロ
メータヘッド、６０はフレーム、６１はアンビル（固定
測定子）、６１ａはアンビルの端面、６２は被測定物で
ある。

【００８８】微粗複動マイクロメータヘッド５９の前本
体ネジスリーブ３９の嵌合固定部３９ｃから延びたコの
字形のフレーム６０の先端部にアンビル６１をスピンド
ル３８の端面３８ｃと正確に位置を対向させて配した構
造で、端面３８ｃがアンビル６１の端面６１ａに接する
位置を０とし、そこから両つまみ４２、４４を回して端
面３８ｃが最大後退出来る位置までの空間が被測定物６
２を測定出来る範囲である。

【００８９】また、内側マイクロメータ、歯車用の歯厚
マイクロメータも測定原理は同じで、これらに本発明の
実施例が適用できる。なお、測定値の表示については、
外形は一体型や別置き型など各種のタイプが考えられる
が、ここでは省略した。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単動又は微粗複動マイクロメータヘッドとマイクロメー
タにサブミクロンの分解能をもつマイクロ光エンコーダ
を搭載したことにより、測定精度は従来品のように送り
ネジの精度にたよらず、半導体プロセスで作製した回折
格子のスケールを用いるのでの測定精度が極めて高い。

【００９１】また、１０ｍｍ以上のスケールを組み込む
ことができるので従来品および電気マイクロメータに比
べて１桁上の広い測定範囲が実現できる。さらに、電気
マイクロメータのプローブは、被測定物と別個に固定し
て使用するため両者間に振動等測定の不安要因が入り易
いが、本発明ではマイクロメータヘッドとマイクロメー
タが如何なる姿勢であろうとマイクロ光エンコーダとス
ケールの姿勢位置関係は常に一定で一体構造に等しく、
したがって常に安定した状態で従来の測定器では不可能
であった測定範囲がサブミクロンの精度で測定できる。
また、一括多量生産ができる超小型のエンコーダとスケ
ールを搭載したのでマイクロメータヘッドの小型化と低
価格化が実現できる。

【００９２】特に、本発明の微粗複動マイクロメータヘ
ッド及びマイクロメータにおいては、スピンドルの送り
にサブミクロン以下の測定分解能を維持しながら微動、
粗動の使い分けができるようにしたので、従来は不可能
であった１０ｍｍ以上の比較的広い測定範囲が実現で
き、高精度化に伴う測定範囲の狭小化が避けられる。ま
た、スピンドルは精密スケールを読み取りながら送る方
式なので、従来のスピンドルが送りネジのピッチ精度に
依存していたのと異なり、測定精度及びその累積誤差は
格段に小さい等優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す単動マイクロメータ
ヘッドの一部中央縦断側面図である。

【図２】図１中ＩＩ−ＩＩ線視断面図である。

【図３】マイクロ光エンコーダの構成を示す斜視図であ
る。

【図４】２個のＰＤの信号波形図である。

【図５】実験でのサブミクロン表示信号を示す図であ
る。

【図６】本発明の第２実施例を示す微粗複動マイクロメ
ータヘッドの中央縦断側面図である。

【図７】図６中VII −VII 線視断面図である。

【図８】本発明の第３実施例を示す微粗複動マイクロメ
ータヘッドの中央縦断側面図である。

【図９】本発明の第２乃至第３実施例で構成した微粗複
動マイクロメータの側面図である。

【図１０】従来の単動マイクロメータヘッドの構成例を
示す中央縦断側面図である。

【図１１】外側マイクロメータの一例を示す外観図であ
る。

【図１２】従来の微粗複動マイクロメータヘッドの構成
例を示す一部中央縦断側面図である。

【符号の説明】

１，９，３８…スピンドル １ａ…スピンドルの先端面 １ｂ，１１ａ，３８ａ…スライド長溝 １ｃ…嵌合回転部 １ｄ…平面図 ２…シンプル ３…スリーブ ３ａ，３９ｃ…嵌合固定部 ３ｂ…保護カバー ３ｃ…止ネジ ４…雌ネジ ５…雄ネジ ６，６０…フレーム ７，６１…アンビル ７ａ，６１ａ…端面 ８，６２…被測定物 １０，４４…微動つまみ １１…内側ネジスリーブ １２，２０，４７，５４，５５…微動用雌ネジ １３…本体ネジスリーブ １３ａ，２３，３９ａ…ガイド軸穴 １４，２４，４８…規制ガイドピン １５，４２…粗動つまみ １６…外側ネジスリーブ １７，４９，５２，５８…粗動用雄ネジ １８，２１，４６，５６，５７…微動用雄ネジ １９，５０，５１，５３…粗動用雌ネジ ２２…ネジスリーブ ２２ａ…軸穴 ２５…リード端子 ２６…マイクロ光エンコーダ ２７…搭載ブロック ２８…切欠き部 ２９…スケール ３０…チップキャリア ３１…測光器 ３２…Ｖ形ＬＤ ３３…光導波路 ３４…ＰＤ ３５…ビーム ３６…ウェハ ３７…曲面 ３９…前本体ネジスリーブ ４０…中ネジスリーブ ４１…後ネジスリーブ ４２ａ，４４ａ…つまみ底部 ４３，４５…スライド嵌環溝 ５９…マイクロメータヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−146101（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/02 G01B 3/18

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周にスピンドルのストローク以上の長さ
   の雄ネジをもつネジスリーブをシンプルの内部に同軸で
   一体化し、該スピンドルの後部を該ネジスリーブの軸穴
   に軸方向の遊びがなく且つ回転できるように嵌合し、ス
   リーブの内周に該ネジスリーブの雄ネジと螺合する雌ネ
   ジを刻設して両者を雌雄螺合回転させたときに該スピン
   ドルの前部が精密に往復摺動できるガイド軸穴をもつ該
   スリーブに嵌貫し、かつ該スピンドルの前側部のスライ
   ド長溝が該ガイド軸穴の先端部に設けた回り止めの規制
   ガイドピンに係合したマイクロメータヘッドであって、 前記スリーブの前寄り中間部分を前記スピンドルに亙り
   切り欠いて、切り欠きで開口した前記ガイド軸穴に向け
   てマイクロ光エンコーダを配した構成とし、 前記シンプルを回して前記スピンドルの最大ストローク
   だけ往復動させたときに該マイクロ光エンコーダと対向
   する範囲よりやや長い範囲の該マイクロ光エンコーダと
   対向する該スピンドルの切欠き部分に平面部を設けて該
   平面に回折格子のリニアスケールを配し、 該リニアスケールと該マイクロ光エンコーダとが微小す
   きまを有して対向するようになした、 ことを特徴とする単動マイクロメータヘッド。
2. 【請求項２】マイクロ光エンコーダは、 切欠き部に位置決め固定された搭載ブロックに直立した
   チップキャリア上に、リニアスケールに臨ませて実装す
   る、 ことを特徴とする請求項１に記載の単動マイクロメータ
   ヘッド。
3. 【請求項３】マイクロ光エンコーダは、 リード端子を介し別途オシロスコープに接続する、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の単動マイクロ
   メータヘッド。
4. 【請求項４】マイクロ光エンコーダは、 全反射ミラーを有し両共振面からそれぞれビームを出射
   するＶ形ＬＤと、 ９０°位相をずらすため片端面に段差を有し出射端面に
   それぞれ前記各ビームを各々平行光に整形する凸レンズ
   機能を有する曲面に形成したフッ素化ポリアミドの光導
   波路と、 リニアスケールと対向して中央部に一対設けたＰＤと、 を搭載実装する、 ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の単動マイ
   クロメータヘッド。
5. 【請求項５】外周にスピンドルのストローク以上の長さ
   の雄ネジをもつネジスリーブをシンプルの内部に同軸で
   一体化し、該スピンドルの後部を該ネジスリーブの軸穴
   に軸方向の遊びがなく且つ回転できるように嵌合すると
   ともに、スリーブの内周に該ネジスリーブの雄ネジと螺
   合する雌ネジを刻設して両者を雌雄螺合回転させたとき
   に該スピンドルの前部が精密に往復摺動できるガイド軸
   穴をもつ該スリーブに嵌貫し、かつ該スピンドルの前側
   部のスライド長溝が該ガイド軸穴の先端部に設けた回り
   止めの規制ガイドピンに係合する一方、前記スリーブの
   前寄り中間部分を前記スピンドルに亙り切り欠いて、切
   り欠きで開口した前記ガイド軸穴に向けてマイクロ光エ
   ンコーダを配した構成とし、他方、前記シンプルを回し
   て前記スピンドルの最大ストロークだけ往復動させたと
   きに該マイクロ光エンコーダと対向する範囲よりやや長
   い範囲の該マイクロ光エンコーダと対向する該スピンド
   ルの切欠き部分に平面部を設けて該平面に回折格子のリ
   ニアスケールを配することにより該リニアスケールと該
   マイクロ光エンコーダとが微小すきまを有して対向する
   マイクロメータヘッドを設け、 当該マイクロメータヘッドの前記スピンドル先端前方に
   そのストロークに見合う空間を有して、該スピンドル先
   端面に対向するか、反対向きにアンビル端面を配置す
   る、 ことを特徴とする単動マイクロメータ。
6. 【請求項６】マイクロ光エンコーダは、 切欠き部に位置決め固定された搭載ブロックに直立した
   チップキャリア上に、リニアスケールに臨ませて実装す
   る、 ことを特徴とする請求項５に記載の単動マイクロメー
   タ。
7. 【請求項７】マイクロ光エンコーダは、 リード端子を介し別途オシロスコープに接続する、 ことを特徴とする請求項５又は６に記載の単動マイクロ
   メータ。
8. 【請求項８】マイクロ光エンコーダは、 全反射ミラーを有し両共振面からそれぞれビームを出射
   するＶ形ＬＤと、 ９０°位相をずらすため片端面に段差を有し出射端面に
   それぞれ前記各ビームを各々平行光に整形する凸レンズ
   機能を有する曲面に形成したフッ素化ポリイミドの光導
   波路と、 リニアスケールと対向して中央部に一対設けたＰＤと、 を搭載実装する、 ことを特徴とする請求項５、６又は７に記載の単動マイ
   クロメータ。
9. 【請求項９】前閉端中央にガイド軸穴を貫設するととも
   に後端開孔内周面に微動用雌ネジを刻設した前本体ネジ
   スリーブと、 微動つまみ底部に仕切られた前半外周面に、該前本体ネ
   ジスリーブの前記微動用雌ネジに螺挿する微動用雄ネジ
   を刻設するとともに所定域内周面に微動用雌ネジを刻設
   した中ネジスリーブと、 該中ネジスリーブの該微動用雌ネジに螺挿する微動用雄
   ネジを所定域外周面に刻設するとともに所定域内周面に
   粗動用雌ネジを刻設しかつ後端を粗動つまみ底部で閉鎖
   された後ネジスリーブと、 該後ネジスリーブの前記粗動用雌ネジに螺合する粗動用
   雄ネジを後半外周面に刻設するとともに前記前本体ネジ
   スリーブのガイド軸穴に進退摺動自在に貫通した前半外
   周面の１側所定域に亙り刻設延在するスライド長溝に該
   ガイド軸穴内周面から突出する回り止めの規制ガイドピ
   ン先端を係合するスピンドルと、からなり、 前記前本体ネジスリーブの前閉端部横合いから前記スピ
   ンドルに亙り切り欠いて、切り欠きで開口した前記ガイ
   ド軸穴に向けてマイクロ光エンコーダを配した構成と
   し、 前記微粗動両つまみを回して前記スピンドルの最大スト
   ロークだけ往復動させたときに該マイクロ光エンコーダ
   と対向する範囲よりやや長い範囲の該マイクロ光エンコ
   ーダと対向する該スピンドルの切欠き部分に平面部を設
   けて該平面に回折格子のリニアスケールを配し、該リニ
   アスケールと該マイクロ光エンコーダとがすきまを有し
   て対向するようにした、 ことを特徴とする微粗複動マイクロメータヘッド。
10. 【請求項１０】微動つまみと粗動つまみは、 中ネジスリーブ内周面の微動用雌ネジピッチを後ネジス
    リーブ内周面の粗動用雌ネジのピッチよりも僅かに小さ
    くかつ前記中ネジスリーブ外周面の微動用雌ネジを前記
    内周面の微動用雌ネジよりも僅かに小さくそれぞれ螺刻
    して、 それぞれ１回転毎に相互のピッチ差分と和分をそれぞれ
    スピンドルの直進ピッチとする、 ことを特徴とする請求項９に記載の微粗複動マイクロメ
    ータヘッド。
11. 【請求項１１】前閉端中央にガイド軸穴を貫設するとと
    もに後端開孔内周面に粗動用雌ネジを刻設した前本体ネ
    ジスリーブと、 粗動つまみ底部に仕切られた前半外周面に該前本体ネジ
    スリーブの前記粗動用雌ネジに螺挿する粗動用雄ネジを
    刻設するとともに所定域内周面に粗動用雌ネジを刻設し
    た中ネジスリーブと、 該中ネジスリーブの該粗動用雌ネジに螺挿する粗動用雄
    ネジを所定域外周面に刻設するとともに所定域内周面に
    微動用雌ネジを刻設しかつ後端を微動つまみ底部で閉鎖
    された後ネジスリーブと、 該後ネジスリーブの前記微動用雌ネジに螺合する微動用
    雄ネジを後半外周面に刻設するとともに前記前本体ネジ
    スリーブのガイド軸穴に進退摺動自在に貫通した前半外
    周面の１側所定域に亙り刻設延在するスライド長溝に該
    ガイド軸穴内周面から突出する回り止めの規制ガイドピ
    ン先端を係合するスピンドルと、からなり、 前記前本体ネジスリーブの前閉端部横合いから前記スピ
    ンドルに亙り切り欠いて、切り欠きで開口した前記ガイ
    ド軸穴に向けてマイクロ光エンコーダを配した構成と
    し、 前記微粗動両つまみを回して前記スピンドルの最大スト
    ロークだけ往復動させたときに該マイクロ光エンコーダ
    と対向する範囲よりやや長い範囲の該マイクロ光エンコ
    ーダと対向する該スピンドルの切欠き部分に平面部を設
    けて該平面に回折格子のリニアスケールを配し、該リニ
    アスケールと該マイクロ光エンコーダとが微小すきまを
    有して対向するようにした、 ことを特徴とする、 微粗複動マイクロメータヘッド。
12. 【請求項１２】微動つまみと粗動つまみは、 中ネジスリーブ内周面の粗動用雌ネジピッチを後ネジス
    リーブ内周面の微動用雌ネジのピッチよりも僅かに大き
    くかつ前記中ネジスリーブ外周面の粗動用雌ネジを前記
    内周面の粗動用雌ネジよりも僅かに大きくそれぞれ螺刻
    してそれぞれ１回転毎に相互のピッチ差分と和分をそれ
    ぞれスピンドルの直進ピッチとする、 ことを特徴とする請求項１１に記載の微粗動マイクロメ
    ータヘッド。
13. 【請求項１３】マイクロ光エンコーダは、 切欠き部に位置決め固定された搭載ブロックに直立した
    チップキャリア上にリニアスケールに臨ませて実装す
    る、 ことを特徴とする請求項９、１０、１１又は１２に記載
    の微粗複動マイクロメータヘッド。
14. 【請求項１４】マイクロ光エンコーダは、 リード端子を介し別途オシロスコープに接続する、 ことを特徴とする請求項９、１０、１１、１２又は１３
    に記載の微粗複動マイクロメータヘッド。
15. 【請求項１５】マイクロ光エンコーダは、 全反射ミラーを有し、両共振面からそれぞれビームを出
    射するＶ形ＬＤと、 ９０°位相をずらすため片端に段差を有し出射端面にそ
    れぞれ前記各ビームを各々平行光に整形する凸レンズ機
    能を有する曲面に形成したフッ素化ポリイミドの光導波
    路と、 リニアスケールと対向して中央部に一対設けたＰＤと、 を搭載実装する、 ことを特徴とする請求項９、１０、１１、１２、１３又
    は１４に記載の微粗複動マイクロメータヘッド。
16. 【請求項１６】前閉端中央にガイド軸穴を貫設するとと
    もに後端開孔内周面に微動用雌ネジを刻設した前本体ネ
    ジスリーブと、微動つまみ底部に仕切られた前半外周面
    に、該前本体ネジスリーブの前記微動用雌ネジに螺挿す
    る微動用雄ネジを刻設するとともに所定域内周面に微動
    用雌ネジを刻設した中ネジスリーブと、該中ネジスリー
    ブの該微動用雌ネジに螺挿する微動用雄ネジを所定域外
    周面に刻設するとともに所定域内周面に粗動用雌ネジを
    刻設しかつ後端を粗動つまみ底部で閉鎖された後ネジス
    リーブと、該後ネジスリーブの前記粗動用雌ネジに螺合
    する粗動用雄ネジを後半外周面に刻設するとともに前記
    前本体ネジスリーブのガイド軸穴に進退摺動自在に貫通
    した前半外周面の１側所定域に亙り刻設延在するスライ
    ド長溝に該ガイド軸穴内周面から突出する回り止めの規
    制ガイドピン先端を係合するスピンドルと、からなり、
    前記前本体ネジスリーブの前閉端部横合いから前記スピ
    ンドルに亙り切り欠いて、切り欠きで開口した前記ガイ
    ド軸穴に向けてマイクロ光エンコーダを配した構成と
    し、前記微粗動両つまみを回して前記スピンドルの最大
    ストロークだけ往復動させたときに該マイクロ光エンコ
    ーダと対向する範囲よりやや長い範囲の該マイクロ光エ
    ンコーダと対向する該スピンドルの切欠き部分に平面部
    を設けて該平面に回折格子のリニアスケールを配し、該
    リニアスケールと該マイクロ光エンコーダとがすきまを
    有して対向する微粗複動マイクロメータヘッドを設け、 該マイクロメータヘッドの前記スピンドル前端前方にそ
    の最大ストロークに見合う空間を有して、該スピンドル
    前端面に対向するか、反対向きにアンビル端面を配置す
    る、 ことを特徴とする微粗複動マイクロメータ。
17. 【請求項１７】微動つまみと粗動つまみは、 中ネジスリーブ内周面の微動用雌ネジピッチを後ネジス
    リーブ内周面の粗動用雌ネジのピッチよりも僅かに小さ
    くかつ前記中ネジスリーブ外周面の微動用雌ネジを前記
    内周面の微動用雌ネジよりも僅かに小さくそれぞれ螺刻
    して、 それぞれ１回転毎に相互のピッチ差分と和分をそれぞれ
    スピンドルの直進ピッチとする、 ことを特徴とする請求項１６に記載の微粗複動マイクロ
    メータ。
18. 【請求項１８】前閉端中央にガイド軸穴を貫設するとと
    もに後端開孔内周面に粗動用雌ネジを刻設した前本体ネ
    ジスリーブと、粗動つまみ底部に仕切られた前半外周面
    に該前本体ネジスリーブの前記粗動用雌ネジに螺挿する
    粗動用雄ネジを刻設するとともに所定域内周面に粗動用
    雌ネジを刻設した中ネジスリーブと、 該中ネジスリーブの該粗動用雌ネジに螺挿する粗動用雄
    ネジを所定域外周面に刻設するとともに所定域内周面に
    微動用雌ネジを刻設しかつ後端を微動つまみ底部で閉鎖
    された後ネジスリーブと、該後ネジスリーブの前記微動
    用雌ネジに螺合する微動用雄ネジを後半外周面に刻設す
    るとともに前記前本体ネジスリーブのガイド軸穴に進退
    摺動自在に貫通した前半外周面の１側所定域に亙り刻設
    延在するスライド長溝に該ガイド軸穴内周面から突出す
    る回り止めの規制ガイドピン先端を係合するスピンドル
    と、からなり、前記前本体ネジスリーブの前閉端部横合
    いから前記スピンドルに亙り切り欠いて、切り欠きで開
    口した前記ガイド軸穴に向けてマイクロ光エンコーダを
    配した構成とし、前記微粗動両つまみを回して前記スピ
    ンドルの最大ストロークだけ往復動させたときに該マイ
    クロ光エンコーダと対向する範囲よりやや長い範囲の該
    マイクロ光エンコーダと対向する該スピンドルの切欠き
    部分に平面部を設けて該平面に回折格子のリニアスケー
    ルを配し、該リニアスケールと該マイクロ光エンコーダ
    とが微小すきまを有して対向する微粗複動マイクロメー
    タヘッドを設け、 該マイクロメータヘッドの前記スピンドル前端前方にそ
    の最大ストロークに見合う空間を有して、該スピンドル
    前端面に対向するか、反対向きにアンビル端面を配置す
    る、 ことを特徴とする微粗複動マイクロメータ。
19. 【請求項１９】微動つまみと粗動つまみは、 中ネジスリーブ内周面の粗動用雌ネジピッチを後ネジス
    リーブ内周面の微動用雌ネジのピッチよりも僅かに大き
    くかつ前記中ネジスリーブ外周面の粗動用雌ネジを前記
    内周面の粗動用雌ネジよりも僅かに大きくそれぞれ螺刻
    してそれぞれ１回転毎に相互のピッチ差分と和分をそれ
    ぞれスピンドルの直進ピッチとする、 ことを特徴とする請求項１８に記載の微粗複動マイクロ
    メータ。
20. 【請求項２０】マイクロ光エンコーダは、 切欠き部に位置決め固定された搭載ブロックに直立した
    チップキャリア上にリニアスケールに臨ませて実装す
    る、 ことを特徴とする請求項１６、１７、１８又は１９に記
    載の微粗複動マイクロメータ。
21. 【請求項２１】マイクロ光エンコーダは、 リード端子を介し別途オシロスコープに接続する、 ことを特徴とする請求項１６、１７、１８、１９又は２
    ０に記載の微粗複動マイクロメータ。
22. 【請求項２２】マイクロ光エンコーダは、 全反射ミラーを有し、両共振面からそれぞれビームを出
    射するＶ形ＬＤと、 ９０°位相をずらすため片端に段差を有し出射端面にそ
    れぞれ前記各ビームを各々平行光に整形する凸レンズ機
    能を有する曲面に形成したフッ素化ポリイミドの光導波
    路と、 リニアスケールと対向して中央部に一対設けたＰＤと、 を搭載実装する、 ことを特徴とする請求項１６、１７、１８、１９、２０
    又は２１に記載の微粗複動マイクロメータ。