JPH11230706A

JPH11230706A - 誘導型電子ノギス

Info

Publication number: JPH11230706A
Application number: JP10343590A
Authority: JP
Inventors: Nils Ingvar Andermo; イングバールアンダーモニルス; Karl G Masreliez; ジーマスレリーツカール
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 1999-08-27
Anticipated expiration: 2018-11-17
Also published as: USRE37490E1; JP3246727B2; US5901458A

Abstract

(57)【要約】【課題】改良されたコンパクトな巻線構成を用いて、
無駄なオフセット成分がなく、外部磁界の影響も受け
ず、且つ格別の製造や回路精度を要せず高分解能の位置
測定を可能とする高精度の誘導電流型位置トランスジュ
ーサを備えた誘導型電子ノギスを提供する。【解決手段】誘導電流型位置トランスジューサを備え
た誘導型電子ノギス２００は、磁束結合ループ２７４，
２７６が形成されたスケールと、送信巻線２９２Ａ，２
９２Ｂと受信巻線２９６，２９８とが形成された読取り
ヘッド２５８とを有する。送信巻線２９２Ａ，２９２Ｂ
が発生する一次磁界は磁束結合ループ２７４，２７６の
第１ループ部分２７８，２８４に結合し、第２ループ部
分２８０，２８６は二次磁界を発生して、受信巻線２９
６，２９８に誘導結合する。受信巻線２９６，２９８は
磁束結合ループ２７４，２７６の配列と対応する周期パ
ターンに形成されて、スケール２０４と読取りヘッド２
５８の相対位置に応じた位置依存性出力を出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電流型の電子
式ノギスに係り、特に、改良されたオフセット成分の小
さい高精度タイプの誘導電流型位置トランスデューサを
使った誘導型電子ノギスに関する。

【０００２】

【従来の技術】１９９６年５月１３日出願の合衆国特許
出願、No．０８／６４５，４８３号はここに完全に組み
入れられ、誘導電流型位置トランスジューサを使った誘
導型電子ノギスを開示する。この４８３号の出願は、こ
の誘導型電子ノギスの動作について、図１，２及び３を
使って説明されている。図１に例示するように、誘導型
電子ノギス１００は本尺１０２を備える。本尺１０２
は、一般的に長方形の断面を持っている硬いまたは柔軟
性はあるが寸法が変わらない棒状のものでできている。

【０００３】本尺１０２の上部の表面には溝１０６が形
成されていて、この溝１０６にスケール１０４がしっか
りと接合されている。この溝１０６の深さは、スケール
１０４の厚さと等しく形成される。従って、スケール１
０４の表面と本尺１０２のエッジとはほとんど同じ高さ
に揃う。側面に突き出ているジョー１０８と１１０は、
本尺１０２の第１の端部１１２に一体に形成されてい
る。このジョー１０８と１１０の対の相手となるジョー
１１６と１１８は、スライダ１２０に備えられている。
測定物の外径寸法を測定する場合は、ジョー１０８と１
１６の１対の測定面１１４の間に測定物を挟んで測定す
る。同様に、測定物の内径寸法を測定する場合は、測定
物の内側にジョー１１０と１１８を挿入して測定され
る。測定物の測定されるべき面（内径）と接触するよう
に、ジョー１１０と１１８には測定面１２２がそれぞれ
備えられている。

【０００４】従って、ジョー１０８と１１６の測定面１
１４がお互いに接触したときに、ジョー１１０と１１８
の測定面１２２がお互いに一列に並ぶように配設されて
いる。この位置、即ちゼロの位置（図示せず）におい
て、誘導型電子ノギス１００による内外径測定寸法はゼ
ロになるはずである。誘導型電子ノギス１００は、スラ
イダ１２０に取り付けられたデプスバー１２４も備え
る。このデプスバー１２４は、本尺１０２から長手方向
へ突出すると共に、誘導型電子ノギス１００がゼロの位
置にある時には、本尺１０２の端部１２８とデプスバー
１２４の端部１２６が揃っている。

【０００５】本尺１０２の端部１２８を測定物の穴の表
面にもたせ掛けた状態で、デプスバー１２４の端部１２
６が穴の底に触れるまでデプスバー１２４を穴に差し込
むことによって、誘導型電子ノギス１００で穴の深さも
測定することができる。外径測定用のジョー１０８，１
１６、内径測定用のジョー１１０，１１８、デプスバー
１２４のどれを使って測定しても、測定された寸法は、
誘導型電子ノギス１００のカバー１３６に実装されてい
るディジタルディスプレイ１３４に表示される。また、
カバー１３６に１対の押しボタンスイッチ１３０，１３
２が備えられる。このボタンスイッチ１３０は、スライ
ダ１２０の受信信号処理回路１６０をオンオフし、ボタ
ンスイッチ１３２は、ディジタルディスプレイ１３４を
ゼロにリセットする。

【０００６】図１に例示するように、スライダ１２０の
ベース１３８はガイドエッジ１４０を備えている。この
スライダ１２０が本尺１０２にまたがるように嵌まり、
ガイドエッジ１４０は本尺１０２のサイドエッジ１４６
と接触する。このサイドエッジ１４６は、誘導型電子ノ
ギス１００の正確な動作を保証する。１対のねじ１４４
により弾力性のあるサイドエッジ１４６を本尺１０２の
摺動面に押し当てて、スライダ１２０と本尺１０２の間
の遊びを取り除くように作用させる。デプスバー１２４
は、本尺１０２の裏側に形成されたデプスバー溝１４８
に挿入収納される。デプスバー１２４は、終端止め１５
０によってデプスバー溝１４８に保持される。終端止め
１５０は一方の端部１２８において本尺１０２の下側に
取り付けられ、動作中に端部１２８においてスライダ１
２０が本尺１０２から不用意に抜けて離れることを防止
する。

【０００７】スライダ１２０は、ベース１３８に実装さ
れた読取りヘッドアセンブリ１５２も備え、ベース１３
８及び読取りヘッドアセンブリ１５２は１ユニットとし
て移動可能である。読取りヘッドアセンブリ１５２は従
来のプリント回路基板１５４を備え、このプリント回路
基板１５４の下面に誘導型の読取りヘッド１５８を備え
る。信号処理と表示回路を備えた受信信号処理回路１６
０はプリント回路基板１５４の上面に実装される。弾力
性のあるシール１５６は、受信信号処理回路１６０の汚
染を防止するために、カバー１３６とプリント回路基板
１５４の間に詰め込まれる。

【０００８】図２に例示するように、読取りヘッド１５
８は、好ましくは厚さ約５０ミクロンの薄くて丈夫な絶
縁コーティング１６２で覆われる。スケール１０４は、
好ましくは、プリント回路基板（ＰＣＢ）１６４により
構成される。図１に例示するように、１セットの磁束変
調器１６６は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１６４に沿
って、ある周期パターンを持って一定の間隔をおいて配
置される。磁束変調器１６６は好ましくは銅、また好ま
しくは従来のプリント回路基板の製造技術によって形成
されるが、他の製造方法により形成することも可能であ
る。図２に例示するように、絶縁層１６８（好ましく
は、最大１００ミクロンの厚さ）は磁束変調器１６６を
覆って保護すると共に、図１に例示するように目盛りを
印刷可能である。

【０００９】スライダ１２０は、本尺１０２から絶縁コ
ーティング１６２と絶縁層１６８の間に形成されたエア
ギャップ１７０により、わずかに分離されるように読取
りヘッド１５８を支持しつつ移動可能である。このエア
ギャップ１７０は好ましくは、０．５ｍｍ程度である。
全体として、読取りヘッド１５８と磁束変調器１６６は
誘導電流型トランスデューサを構成する。図３に例示す
るように、磁束変調器１６６は、以下で詳細に説明され
る波長λと等しいピッチで、かつ、本尺１０２の測定軸
１７４に沿ってλ／２の所定幅を持って配設される。ま
た、磁束変調器１６６は測定軸１７４と直交する方向に
幅ｄを持つ。

【００１０】読取りヘッド１５８は、通常は四角い形状
を成す送信巻線１７６を備えると共に、送信巻線１７６
に時間的に変化する駆動信号を印加する励振信号発生器
１７８と接続されている。この駆動信号は、好ましくは
正弦波信号、より好ましくは、指数関数的に減衰する正
弦波信号である。この駆動信号が送信巻線１７６に印加
されると、送信巻線１７６に時間的に変化する電流が流
れ、時間的に強度が変化または極性が変化する磁界が発
生する。通常、この送信巻線１７６は長方形で、発生す
る磁界は送信巻線１７６の内側磁束領域内で一定であ
る。

【００１１】読取りヘッド１５８は、送信巻線１７６の
内側磁束領域内に配置された第１及び第２の受信巻線１
８０，１８２を備え、それぞれ複数の第１及び第２のル
ープセグメント１８４，１８６より形成される。この第
１のループセグメント１８４はプリント回路基板１５４
の第１の層の表面に形成され、第２のループセグメント
１８６はプリント回路基板１５４の別の層の表面に形成
される。この層は、第１及び第２のループセグメント１
８４，１８６の間の絶縁体層として機能する。第１のル
ープセグメント１８４の個々の終端は、プリント回路基
板１５４の層に形成された貫通穴１８８を通って第２の
ループセグメント１８６の1 つの終端と接続される。

【００１２】第１及び第２のループセグメント１８４，
１８６で正弦曲線を形成するのが好ましい。従って、図
３に例示するように、受信巻線１８０と１８２のそれぞ
れを形成している第１及び第２のループセグメント１８
４，１８６が、波長λの正弦波曲線状の周期パターンを
形成する。従って受信巻線１８０，１８２のそれぞれは
複数の正極性ループ１９０と負極性ループ１９２を備え
る。それぞれの正極性ループ１９０と負極性ループ１９
２は、測定軸１７４に沿ってλ／２と等しい幅を持つ。
従って、個々の対の隣接した正極性ループ１９０と負極
性ループ１９２は、λと等しい幅を持つ。また、第１及
び第２のループセグメント１８４，１８６は、それぞれ
対の隣接した正極性ループ１９０と負極性ループ１９２
によりちょうど正弦波１周期分に相当する。従って、λ
は、第１及び第２の受信巻線１８０，１８２の正弦波の
波長に一致している。また、第２の受信巻線１８２は、
測定軸１７４に沿って第１の受信巻線１８０に対してλ
／４だけずれている。すなわち、第１及び第２の受信巻
線１８０，１８２は、矩象関係（９０°位相がずれてい
る）にある。

【００１３】励振信号発生器１７８からの励振信号は、
第１の端子１７６Ａから入って第２の端子１７６Ｂを通
って出るように、送信巻線１７６に印加される。従っ
て、送信巻線１７６で生成される磁束は、送信巻線１７
６内側で図３の面の上から下降し、送信巻線１７６の外
側で図３の面の下から立ち上がる。従って、送信巻線１
７６の内側の変化磁界は、受信巻線１８０，１８２にお
いて形成された正極性ループ１９０と負極性ループ１９
２のそれぞれで誘導されて、電磁気力（ＥＭＦ）を生成
する。正極性ループ１９０と負極性ループ１９２の巻線
方向は互いに逆巻である。従って、正極性ループ１９０
において誘導されたＥＭＦは、負極性ループ１９２にお
いて誘導されたＥＭＦの極性と反対の極性を持ってい
る。正極性ループ１９０と負極性ループ１９２は同じ面
積なので、取り囲んでいる磁束の総量は設計上同じであ
る。従って、正極性ループ１９０と負極性ループ１９２
のそれぞれにおいて生成されるＥＭＦの絶対量は設計上
同じである。

【００１４】第１及び第２の受信巻線１８０，１８２の
それぞれは、同数の正極性ループ１９０と負極性ループ
１９２を備えるのが好ましい。正極性ループ１９０にお
いて誘導された正極性のＥＭＦは、負極性ループ１９２
において誘導された負極性のＥＭＦにより正確にオフセ
ットされ、第１及び第２の受信巻線１８０，１８２のそ
れぞれの設計上のＥＭＦの実効値はゼロである。従っ
て、送信巻線１７６から受信巻線１８０，１８２への直
接結合だけの結果としての信号が出力されることは全く
ない。

【００１５】読取りヘッド１５８がプリント回路基板
（ＰＣＢ）１６４近傍に配置されるので、送信巻線１７
６により生成された変化磁束もまた磁束変調器１６６を
通過する。なお、変化磁束を変調する磁束変調器１６６
は、磁束強調器または磁束減衰器のどちらであってもか
まわない。磁束変調器１６６が磁束減衰器である場合
は、磁束変調器１６６はプリント回路基板（ＰＣＢ）１
６４により伝導性プレートまたは薄い伝導性フィルムと
して形成される。変化磁束がこの伝導性プレートまたは
薄い伝導性フィルムを通過すると、そこにうず電流が生
成される。このうず電流は、送信巻線１７６により生成
された磁界とは反対向きの磁界を交互に生成する。従っ
て、磁束減衰器タイプの磁束変調器１６６の近傍領域に
おける正味の磁束は、磁束減衰器タイプの磁束変調器１
６６から離れた領域における正味の磁束より少なくな
る。

【００１６】読取りヘッド１５８がプリント回路基板
（ＰＣＢ）１６４に相対的に配置され、磁束減衰器であ
る磁束変調器１６６が受信巻線１８０の正極性ループ１
９０と位置合わせされると、この正極性ループ１９０に
生成された正味のＥＭＦは、負極性ループ１９２におい
て生成された正味のＥＭＦより少ない。従って、正極性
ループ１９０は不均衡になり、その出力端子１８０Ａ及
び１８０Ｂを横切る正味の反転信号を備える。同様に、
磁束減衰器タイプの磁束変調器１６６が負極性ループ１
９２と位置合わせされる時には、負極性ループ１９２を
通る正味の磁束が減衰または減少する。従って、負極
性ループ１９２において生成された正味のＥＭＦは、正
極性ループ１９０において生成された正味のＥＭＦより
相対的に減少する。従って、第１の受信巻線１８０は、
その出力端子１８０Ａ及び１８０Ｂを横切る正味の正極
性信号を備える。

【００１７】磁束変調器１６６が磁束強調器である場合
は、この結果はそのまま反転される。磁束強調器タイプ
の磁束変調器１６６は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１
６４またはスケール１０４の伝導性プレートの代わり
に、高透磁性材料により形成される。送信巻線１７６に
より生成された磁束は、高透磁性の磁束強調器タイプの
磁束変調器１６６を選択的に通過する。すなわち、磁束
強調器タイプの磁束変調器１６６の内側の磁束の密度は
強調される一方、外側の磁束密度は減少する。従って、
磁束強調器タイプの磁束変調器１６６が第２の受信巻線
１８２の正極性ループ１９０と位置合わせされると、正
極性ループ１９０を通る磁束密度は、負極性ループ１９
２を通過している磁束密度より高い。従って、正極性ル
ープ１９０において生成された正味のＥＭＦは増加する
一方、負極性ループ１９２において誘導される正味のＥ
ＭＦは減少する。これは、第２の受信巻線１８２の端子
１８２Ａと１８２Ｂに正極性の信号として出現する。

【００１８】磁束強調器タイプの磁束変調器１６６が負
極性ループ１９２と位置合わせされる場合は、負極性ル
ープ１９２は、正極性ループ１９０において誘導された
ＥＭＦより相対的に強調されたＥＭＦを生成する。従っ
て、第２の受信巻線１８０の端子１８２Ａ及び１８２Ｂ
負極性の信号として出現する。また、前述の関連出願に
おいて概説されるように、一つのスケール１０４に、長
さ方向に沿って磁束強調器と磁束減衰器を交互に配置す
ることで、磁束強調と磁束減衰の効果を組み合わせるこ
ともできる。これは、磁束変調器の両方のタイプの効果
は付加的に結合するため、誘導されたＥＭＦの変調を強
調するようにできる。上述のように、磁束変調器１６６
のピッチが設計上λである一方、磁束変調器１６６の幅
はλ／２、高さはｄである。同様に、第１及び第２の受
信巻線１８０，１８２における周期パターンの波長は、
設計上λであり、正極性ループ１９０と負極性ループ１
９２の高さは設計上ｄである。また、正極性ループ１９
０と負極性ループ１９２はそれぞれ、設計上一定の面積
を取り囲んでいる。

【００１９】図４Ａは、磁束変調器１６６と正極性ルー
プ１９０とが相対移動したとして、正極性ループ１９０
の位置依存した出力信号を示す。もし磁束変調器１６６
が磁束減衰器であるならば、信号振幅が最小となる位置
は、磁束減衰器１６６が正極性ループ１９０と正確に一
致した位置に対応し、一方、信号振幅が最大となる位置
は、磁束減衰器１６６が負極性ループ１９２と正確に一
致した位置に対応している。図４Ｂは、負極性ループ
１９２からの出力信号を示す。図４Ａにおいて示された
信号において、信号振幅が最小となる位置は、磁束減衰
器タイプの磁束変調器１６６が正極性ループ１９０と正
確に一致した位置に対応し、一方、信号振幅が最大とな
る位置は、磁束減衰器が負極性ループ１９２と正確に一
致した位置に対応している。磁束減衰器の代わりに磁束
強調器が使われる場合は、図４Ａ及び４Ｂの信号振幅が
最小となる位置は、磁束強調器タイプの磁束変調器１６
６と負極性ループ１９２が一致した位置に対応し、一
方、信号振幅が最大となる位置は、磁束強調器タイプの
磁束変調器１６６が正極性ループ１９０と一致した位置
に対応している。

【００２０】図４Ｃは、第１及び第２の受信巻線１８
０，１８２の両方の正味の信号出力を示す。この正味の
信号は、正極性ループ１９０及び負極性ループ１９２の
合計、すなわち図４Ａ及び４Ｂに示された信号出力との
合計に等しい。図４Ｃにおいて示された実効値信号は、
理想的にはゼロに対して対称的であり、すなわち、正極
性ループ１９０及び負極性ループ１９２は、原点オフセ
ットによって対称的な出力を生成するように正確に釣り
合うはずである。しかし、直流成分（位置に無関係）
は、実際の機器における正味の信号においてしばしば出
現する。この直流成分は、オフセット信号Ｖo として現
れる。このオフセットＶo は、信号処理を複雑にし、好
ましくない位置測定エラーを引き起こす無駄な信号成分
である。このオフセットには２つの発生源が存在する。

【００２１】その１つは、送信磁界の余分な振幅が第１
及び第２の受信巻線１８０と１８２を通過してしまうこ
とに起因する。上で概説されるように、送信磁界は個々
の正極性ループ１９０と負極性ループ１９２の電圧のみ
誘導するのが本来の目的であり、正極性ループ１９０と
負極性ループ１９２の巻線方向は互いに逆巻なので、誘
導された電圧は設計上キャンセルされるはずである。し
かし、受信巻線に誘導された電圧を完全にキャンセルす
るためには、正確に配置されて完全に釣り合うように作
られた、正極性ループ１９０及び負極性負ループ１９２
が必要であり、もしも受信巻線１８０と１８２に磁束変
調器１６６から起こされた誘導電圧の変調より、送信巻
線１７６から直接誘導された電圧の方がずっと強かった
ら、これをキャンセルすることは不可能である。

【００２２】第２に、磁束変調器により作成された空間
変調された磁界は、平均的な位置に依存しないオフセッ
ト成分も表している。すなわち、送信巻線１７６により
生成された磁界内の磁束変調器１６６は、全て同じ極性
で変調された空間を生成する。例えば、磁束減衰器が使
われる時には、磁束変調器からの誘導された渦電流領域
は、送信磁界内の磁束減衰器全てが同じ極性の第２の磁
界を作成するので、オフセットを持っている。同時に、
磁束減衰器の間のスペースは第２の磁界を発生しない。

【００２３】従って、受信巻線１８０と１８２の個々の
正極性ループ１９０及び負極性ループ１９２は、同じ極
性で下限値と上限値の間で変わる正味の磁界を検出す
る。この関数の平均値は、釣り合ってゼロになることは
なく、大きなオフセットを持っている。同様に、磁束強
調器が使われる時には、送信巻線１７６内の強調器すべ
てが同じ磁界変調を生成するので、磁束強調器による磁
界変調はオフセットを持っている一方、変調器の間のス
ペースは変調を全く生じない。個々の受信巻線１８０ま
たは１８２の正極性ループ１９０及び負極性ループ１９
２は、従って、同じ極性の下限値と上限値の間で変わる
変調された磁界を検知する。この関数の平均値は大きな
オフセットも持っている。

【００２４】受信巻線は、正極性ループ１９０と負極性
ループ１９２を同数備えることで、オフセット成分を取
り除くのに役立つ。しかし、前述のように、正極性ルー
プ１９０と負極性ループ１９２の間の不完全なバランス
によりオフセットを生成してしまう。第１及び第２の受
信巻線１８０と１８２における正極性ループ１９０と負
極性ループ１９２の間の対称性だけによりこれらの両方
のオフセット成分がキャンセルされることが期待されて
いるが、これは、受信巻線１８０，１８２の製造に非常
に厳しい精度を求めることになる。過去のトランスデュ
ーサの製造経験から見て、従来の誘導電流型位置トラン
スジューサの製造上の誤差を取り除くことは実際的に不
可能である。また、磁束変調器１６６の幅またはピッチ
の偏差は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１６４と読取り
ヘッド１５８の間の相対位置に拘らず、受信巻線１８０
または１８２のバランスをくずしてしまう。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】前記オフセット成分は
誘導電流型位置トランスデューサの動作と無関係な信号
とみなされ、このような無駄な信号は、受信信号処理回
路を複雑にし、トランスデューサの精度劣化を引き起こ
している。

【００２６】単に送信巻線により生成された磁界から遠
い位置に受信巻線を置くことで、送信巻線と受信巻線と
の間の無駄な磁気的結合を減少させる解決策が提案され
ている。しかし、この技術の有効性は、送信巻線と受信
巻線の間の分離の程度にのみ依存するので、コンパクト
なサイズの誘導型電子ノギスのニーズと矛盾する。代わ
りに、送信磁界は、透磁性材料により磁気的分離を増加
させることができる。しかし、この技術で実用的な機器
を得るためにはさらに複雑化、コストアップ、外部の磁
界に高感度にせざるを得ない。

【００２７】また、これらの技術と関連する開示されて
いる簡単な巻線形態には、送信巻線と受信巻線の長さを
越える計測範囲を有するトランスジューサを作成するた
めの方法は全く含まれていない。さらに、簡単な巻線形
態では、与えられた計測範囲の１置換ユニットあたりの
出力信号変化の程度を大幅に強調する機器を作成する方
法は全く提供されない。従って、これらの機器の実用的
な測定分解能は、与えられた計測範囲に制限される。本
発明の目的は、高い製造上の精度と回路精度を必要とせ
ず、簡単な構成で無駄な信号成分及び外部の磁界の両方
を除去し、且つ、広い計測範囲に亘って高分解能測定が
可能な、コンパクトで高精度な誘導型電子ノギスを提供
する。

【００２８】

【課題を解決するための手段】この発明は、送受信巻線
間の位置に依存する結合を、複数の空間変調巻線と相互
作用するスケール上の複数の結合巻線を介することによ
り増大させながら、送受信巻線間の無駄な結合を極小化
しゼロにする巻線構成を用いることにより完成される。
即ちこの発明に係る誘導型電子ノギスは、スライダと、
このスライダが測定軸に沿って移動可能であるような測
定軸を有する本尺と、励振信号に応答して第１の磁束領
域内に第１の可変磁束を発生する少なくとも一つの磁界
発生器と、前記第１の磁束領域内に配置された第１の部
分及び前記第１の磁束領域から物理的に離れた第２の磁
束領域内に配置された第２の部分を有し、前記第１の部
分に前記第１の可変磁束に応答して誘導電流が発生さ
れ、その誘導電流により前記第２の部分に第２の可変磁
束が発生される少なくとも一つの磁束結合ループと、少
なくとも一つの磁束センサとを備え、ａ）少なくとも一
つの磁束センサと、ｂ）少なくとも一つの磁界発生器の
少なくとも一方は、前記測定軸に沿って延び且つ交番す
る幅の増減を含むパターンで空間的に変調された誘導性
領域を含み、各磁束センサは、前記第１の磁束領域の外
側に配置されて少なくとも一つの前記磁束結合ループの
前記第２の磁束領域の前記第２の可変磁束を検出すると
共に、検出された磁束に基づいて当該磁束センサと少な
くとも一つの前記磁束結合ループとの間の相対位置の関
数である出力信号を発生するものであり、且つ、前記磁
界発生器、磁束結合ループ及び磁束センサのいずれか一
つが前記スライダ、前記本尺の一方に、残り二つが他方
に配置されていることを特徴とする。

【００２９】この発明による誘導型電子ノギスの第１の
好ましい実施態様においては、送信巻線は、第１の送信
巻線と第２の送信巻線に分けられ、これらが受信巻線の
両サイドに配置される。これら第１及び第２の送信巻線
により形成される磁界は受信巻線の領域で互いに相殺す
るように構成される。これが、送信巻線から受信巻線へ
の直接結合による無駄な成分を極小化する。スケール部
材には、測定軸に沿って延びる複数の第１の磁束結合ル
ープが、同じく測定軸に沿って延びる複数の第２の磁束
結合ループの間にインターリーブ（交互）配置される。
第１の磁束結合ループは第１の送信巻線と並ぶ第１の部
分と、受信巻線と並ぶ第２の部分とを有する。同様に、
第２の磁束結合ループは、第２の送信巻線と並ぶ第１の
部分と、受信巻線と並ぶ第２の部分とを有する。

【００３０】この発明による誘導型電子ノギスの第２の
好ましい実施態様においては、磁界発生器を構成する送
信巻線は、読取りヘッド上の磁束センサを構成する受信
巻線の傍らに沿って配置された一つのループのみを持
つ。この場合スケール部材では、測定軸に沿って配列さ
れた複数の第１の磁束結合ループが、同じく測定軸に沿
って配列された複数の第２の磁束結合ループとインター
リーブ（交互）配置される。第１及び第２の磁束結合ル
ープは共に、送信巻線と並ぶ第１の部分と受信巻線と並
ぶ第２の部分を有する。第１の磁束結合ループのそれぞ
れ第１の部分と第２の部分は、交差せずに直列に接続さ
れた状態、即ち“捩れのない状態”（untwisted ）とさ
れる。これにより、第１の磁束結合ループの第１及び第
２の部分に誘導される磁界は同極性となる。これに対し
て第２の磁束結合ループのそれぞれ第１の部分と第２の
部分は、交差して直列に接続した状態、即ち“捩れた状
態”（twisted ）とされる。これにより、送信巻線の励
振に応答して、受信巻線直下の領域に測定軸に沿って変
化する誘導磁界が生成される。この様な巻線構成は、実
質的に無駄な信号成分を除去し、従って経済的な設計
で、簡単な信号処理と優れた変換精度及び高信頼性を可
能とする。この発明による、これらの及び他の特徴及び
利点は、以下の好ましい実施例の詳細な説明により明ら
かにされる。

【００３１】

【発明の実施の形態】図５に例示するように、誘導型電
子ノギス２００は本尺２０２を含む。本尺２０２は、通
常長方形の断面を持っている硬直または半硬直（柔軟性
はあるが寸法は変化しない）棒状のものである。本尺２
０２の上部の表面には溝２０６が形成され、スケール２
０４は本尺２０２と溝２０６でしっかりと固定される。
本尺２０２の溝２０６の深さは、スケール２０４の厚さ
と等しいので、スケール２０４の面は本尺２０２の面と
高さが揃う。

【００３２】側面に突き出ているジョー２０８と２１０
は、本尺２０２の第１の端部２１２に一体に形成され
る。対の相手であるジョー２１６と２１８は、スライダ
２２０に備えられる。例えば、外径寸法測定の場合は、
ジョー２０８と２１６の１対の測定面２１４の間に測定
物を挟んで測定する。同様に、内径寸法測定の場合は、
測定物の内側にジョー２１０と２１８を入れて、測定物
の測定されるべき面（内径）にジョー２１０と２１８の
測定面２２２を接触させて測定する。従って、ジョー２
０８と２１６の測定面２１４がお互いに接触したとき
に、ジョー２１０と２１８の測定面２２２がお互いに一
列に並ぶように測定面２２２と２１４は配置される。こ
の位置が即ちゼロの位置である。

【００３３】誘導型電子ノギス２００は、スライダ２２
０に取り付けられたデプスバー２２４も備える。デプス
バー２２４は、本尺２０２から長手方向へ突出すると共
に、誘導型電子ノギス２００がゼロの位置にある時に
は、本尺２０２の端部２２８とデプスバー２２４の端部
２２６が揃っている。本尺２０２の端部２２８を、測定
物の穴の表面にもたせ掛けておいて端部２２６が穴の底
に触れるまでデプスバー２２４を穴に差し込むことによ
って、誘導型電子ノギス２００は穴の深さを測定するこ
とができる。外径測定用のジョー２０８，２１６、内径
測定用のジョー２１０，２１８、デプスバー２２４のど
れを使って測定しても、測定された寸法は、誘導型電子
ノギス２００のカバー２３６に実装されているディジタ
ルディスプレイ２３４に表示される。また、カバー２３
６に1 対の押しボタン型のスイッチ２３０，２３２が備
えられる。スイッチ２３０は、スライダ２２０の受信信
号処理回路２６０をオンオフし、スイッチ２３２は、デ
ィジタルディスプレイ２３４をゼロにリセットする。

【００３４】図５に例示するように、スライダ２２０の
ベース２３８はガイドエッジ２４０に含められている。
スライダ２２０が本尺２０２にまたがるように嵌まり、
ガイドエッジ２４０はサイドエッジ２４６を介して本尺
２０２と接触する。このサイドエッジ２４６は、誘導型
電子ノギス２００の正確な動作を保証する。１対のねじ
２４４により弾力的にサイドエッジ２４６を本尺２０２
の摺動面に押し当てて、スライダ２２０と本尺２０２の
間の遊びを取り除くようにする。デプスバー２２４は、
本尺２０２の裏側に形成されたデプスバー溝２４８に挿
入収納される。デプスバー２２４は、端部２２８で本尺
２０２の下側に取り付けられた終端止め２５０によって
デプスバー溝２４８に保持される。また、終端止め２５
０は動作中にスライダ２２０が本尺２０２から不用意に
抜け落ちることを防止する。

【００３５】スライダ２２０は、ベース２３８に実装さ
れた読取りヘッド２５２を含み、ベース２３８及び読取
りヘッドアセンブリ２５２は一体となって移動する。こ
の読取りヘッドアセンブリ２５２はプリント回路基板２
５４を含む。このプリント回路基板２５４の下面に誘導
型の読取りヘッド２５８を備える。信号処理と表示回路
を備えた受信信号処理回路２６０はプリント回路基板２
５４の上面に実装される。弾力性のあるシール２５６
は、受信信号処理回路２６０の汚染を防止するために、
カバー２３６とプリント回路基板２５４の間に詰め込ま
れる。スライダ２２０は、絶縁コーティング２６２，２
６８（図示せず）の間に形成されたエアギャップ２７０
（図示せず）を介してわずかに本尺２０２から分離され
るように、読取りヘッド２５８を支持する。このエアギ
ャップ２７０は好ましくは、０．５ｍｍ程度である。読
取りヘッド２５８と磁束結合ループ２６６は合わせて誘
導電流型位置トランスジューサを形成する。

【００３６】図６と７は、通常「インクリメンタル方
式」と呼ばれるタイプの出力を生成する、本発明のオフ
セット低減型インクリメンタル方式の誘導型電子ノギス
２００の第１の実施形態におけるスケールと読取りヘッ
ドを示す。「インクリメンタル方式」の出力は、誘導電
流型位置トランスジューサ置換の設計に関連して、変位
の増加に従って繰り返される周期的な出力と定義され
る。特に、図６は、本発明の誘導型電子ノギス２００の
スケール２０４の第１の実施形態を示す。スケール２０
４は、互いに電気的に分離されると共に交互配置された
第１の複数の磁束結合ループ２７４と第２の複数の磁束
結合ループ２７６を備える。複数の第１の磁束結合ルー
プ２７４のそれぞれは、１対の接続伝導体２８２により
接続された第１ループ部分２７８及び第２ループ部分２
８０を有する。同様に、複数の第２の磁束結合ループ２
７６のそれぞれは、１対の接続伝導体２８８により接続
された第１ループ部分２８４及び第２ループ部分２８６
を有する。

【００３７】第１の磁束結合ループ２７４の第１ループ
部分２７８は、スケール２０４の一方の側部のエッジに
沿って配置されると共に、第２ループ部分２８０はスケ
ール２０４の中央に配置される。接続伝導体２８２は第
１ループ部分２７８と第２ループ部分２８０とを接続す
るように、測定軸２７２に対して直角方向に延びる。同
様に、第２の磁束結合ループ２７６の第１ループ部分２
８４は、スケール２０４の他方の側部のエッジに沿って
配置されると共に、第２ループ部分２８６は第１の磁束
結合ループ２７４の第２ループ部分２８０と交互配置さ
れるようにスケール２０４の中央に配置される。接続伝
導体２８８は、第１ループ部分２８４と第２ループ部分
２８６とを接続するように、測定軸２７２に対して直角
方向に延びる。図７に例示するように、誘導型電子ノギ
ス２００の読取りヘッド２５８は、第１送信巻線部分２
９２Ａ及び第２送信巻線部分２９２Ｂを備えた送信巻線
２９０を備える。第１送信巻線部分２９２Ａは読取りヘ
ッド２５８の一方の側部のエッジに配置され、第２送信
巻線部分２９２Ｂは読取りヘッド２５８の他方の側部の
エッジに配置される。第１及び第２送信巻線部分２９２
Ａ，２９２Ｂのそれぞれは、同じ長さで測定軸２７２に
沿って配置されると共に、測定軸２７２と直角な方向に
間隔ｄ₁ の短い寸法を持っている。

【００３８】送信巻線２９０の端子２９０Ａ，２９０Ｂ
は、送信用の励振信号発生器２９４と接続される。この
励振信号発生器２９４は第１送信巻線部分２９２Ａに時
間的に変化する駆動信号を出力する。従って、時間的に
変化する電流が送信巻線２９２を通って、第１送信巻線
部分２９２Ａから第２送信巻線部分２９２Ｂに流れる。
これに応じて、第１送信巻線部分２９２Ａは、図７の第
１送信巻線部分２９２Ａにより形成されたループの内側
で面から立ち上がり、外側で面に立ち下がる磁界を発生
する。これに対して、第２送信巻線部分２９２Ｂは、図
７の第２送信巻線部分２９２Ｂにより形成されたループ
の外側で面から立ち上がり、内側で面に立ち下がる磁界
を発生する。

【００３９】磁束結合ループ２７４と２７６において磁
界の変化を打ち消す電流が誘導される。従って、第１ル
ープ部分２７８と２８４のそれぞれの誘導電流は、第１
送信巻線部分２９２Ａ及び２９２Ｂの個々の隣接部分に
流れている電流とは反対方向に流れる。図７に例示する
ように、スケール２０４の中央に配置された隣接する第
２ループ部分２８０と２８６の極性は互いに逆向きにな
っている。従って、第２の磁界はスケール２０４の中央
部分に沿って配置されると共に周期的に極性が反転する
磁界を有する。この第２の磁界の周期的極性反転の波長
λは、連続した第２ループ部分２８０（または２８６）
の間隔と等しい。読取りヘッド２５８は、通常、図３に
示された第１及び第２の受信巻線１８０，１８２と同一
の第１及び第２の受信巻線２９６，２９８を備える。特
に、図３に示された第１及び第２の受信巻線１８０と１
８２と同様に、第１及び第２の受信巻線２９６と２９８
は、それぞれ、読取りヘッド２５８を形成しているプリ
ント回路基板の絶縁層を挟んだ両側に形成された正弦波
状曲線を形成するループセグメント３００と３０２の多
数により形成される。

【００４０】ループセグメント３００と３０２は、第１
及び第２の受信巻線２９６，２９８のそれぞれに交互に
正極性ループ３０６と負極性ループ３０８を形成するた
めに、貫通配線３０４を通って接続される。受信巻線２
９６，２９８は、第１及び第２送信巻線部分２９２Ａ，
２９２Ｂの間の読取りヘッド２５８の中央に配置され、
測定軸に対して直角方向の長さはｄ２である。送信巻線
から受信巻線への無駄な（位置に無関係な）磁気的結合
は、通常このような形態をとることにより避けられる。
すなわち、第１及び第２送信巻線部分２９２Ａ，２９２
Ｂにより発生された第１の磁界は、第１及び第２の受信
巻線２９６，２９８に占められた領域において逆向きに
なっているので、理想的には完全に打ち消し合う。第１
及び第２の受信巻線２９６，２９８は、それぞれ第１及
び第２送信巻線部分２９２Ａ，２９２Ｂから内側へ同じ
間隔ｄ３をおいて配置される。第１及び第２送信巻線部
分２９２Ａと２９２Ｂから第１及び第２の受信巻線２９
６と２９８への無駄な直接結合により誘導された正味の
電圧は、受信巻線から送信巻線を離して配置することに
よって、まずある程度まで減少させることができ、さら
に、対称的設計により正味の無駄な磁気的結合を効果的
に減少させることができる。

【００４１】多数の第１及び第２の磁束結合ループ２７
４，２７６は、第１及び第２の受信巻線２９６，２９８
の波長λと等しいピッチで配置される。また、第１ルー
プ部分２７８，２８４は、測定軸２７２に沿って波長λ
にできる限り近い長さに延びているが、同時に第１ルー
プ部分２７８，２８４それぞれの隣接するループの間の
絶縁スペース３１０を備える。さらに、第１ループ部分
２７６と２７８は、測定軸２７２に対して直角な方向に
長さｄ₁ を有する。同様に、多数の第２の磁束結合ルー
プ２７６もまた、波長λと等しいピッチで配置される。
第１ループ部分２８４もまた、測定軸に沿って波長λに
近い長さを有すると共に、同時に隣接した間にスペース
３１０を備える。第１ループ部分２８４は、また同様
に、測定軸２７２に対して直角方向に長さｄ₁ を有す
る。

【００４２】図７に例示するように、複数の第１及び第
２の磁束結合ループ２７４，２７６の第２ループ部分２
８０，２８６は、それぞれ測定軸に沿って波長λの略半
分に近い長さを有すると共に、個々の隣接した対の第２
ループ部分２８０と２８６の間に絶縁スペース３１２を
有する。更にこの第２ループ部分２８０と２８６は、ス
ケール２０４の長さに沿って交互配置されると共に測定
軸２７２に対して直角方向に長さｄ₂ を有する。

【００４３】図７に例示するように、第２ループ部分２
８０と２８６は、対応する第１ループ部分２７８と２８
４からｄ₃ の間隔をおいて配置される。従って、図７に
例示するように、読取りヘッド２５８がスケール２０４
の近傍に置かれる時は、第１送信巻線部分２９２Ａは第
１ループ部分２７８と向かい合わせになり、同様に第２
送信巻線部分２９２Ｂは第１ループ部分２８４と向かい
合わせになる。さらに、第１及び第２の受信巻線２９
６，２９８は、第２ループ部分２８０，２８６と向かい
合わせになる。前述及び以下の説明から明白な様に、第
２ループ部分２８０，２８６により取り囲まれている領
域は、測定軸に平行して延びる感知トラックを定義し
て、実質的に感知トラックを通過する有効磁界の全て
は、第２ループ部分の電流だけに起因している。

【００４４】動作中、時間的に変化する駆動信号が、励
振信号発生器２９４から送信巻線端子２９０Ａに出力さ
れる。従って、第１送信巻線部分２９２Ａは第１の方向
を向いた第１の磁界を発生する一方、第２送信巻線部分
２９２Ｂは第１の磁界とは逆向きの第２の方向の第２の
磁界を発生する。この第１と第２の磁界の強さは等し
い。この第１の磁界により、多数の第１の磁束結合ルー
プ２７４のそれぞれは第１送信巻線部分２９２Ａと誘導
結合され、誘導電流が時計回りに流れる。同様に、この
第２の磁界により、多数の第２の磁束結合ループ２７６
のそれぞれは第２送信巻線部分２９２Ｂと誘導結合さ
れ、誘導電流が反時計回りに流れる。すなわち、磁束結
合ループ２７４と２７６の第２の部分２８０と２８６を
通る電流は、それぞれ逆方向へ流れる。

【００４５】従って、第２ループ部分２８０のそれぞれ
に流れる右回り電流は、この第２ループ部分２８０の内
側で図７の面に立ち下がる方向の第３の磁界を生成す
る。これに対して、第２ループ部分２８６のそれぞれに
流れる反時計回り電流は、この第２ループ部分２８６内
側で図７の面から立ち上がる方向の第４の磁界を生成す
る。従って、測定軸２７２に沿って第１及び第２の受信
巻線２９６と２９８の波長λと等しい波長で極性が交番
する磁界が形成される。従って、第１の受信巻線２９６
の正極性ループ３０６が、第２ループ部分２８０または
２８６のどちらか一方に位置合わせされる時、第１の受
信巻線２９６の負極性ループ３０８は第２ループ部分２
８０または２８６の他方と位置合わせされる。また、第
２の受信巻線２９８の正極性ループ３０６と負極性ルー
プ３０８が、第２ループ部分２８０と２８６と位置合わ
せされることもある。なぜなら、第２ループ部分２８０
と２８６により生成された交番する磁界は、第１及び第
２の受信巻線２９６，２９８と同じ波長で空間変調され
ているからであり、第２ループ部分２８０と位置合わせ
されたときに正極性及び負極性ループ３０６と３０８の
それぞれで生成されるＥＭＦは、第２ループ部分２８６
と位置合わせされたときに生成されるＥＭＦと等しくか
つ逆向きである。

【００４６】従って、スケール２０４に対する読取りヘ
ッド２５８の相対移動に対応する正味の正極性ループ３
０６の出力は、スケールに沿った読取りヘッドの相対位
置に応じた正弦波関数及び出力信号のオフセット成分で
あり、無駄な結合は設計上ゼロのはずである。同様に、
スケール２０４に対する読取りヘッド２５８の相対移動
に対応する負極性ループ３０８からの正味の出力もま
た、正弦波である。正極性ループ３０６と負極性ループ
３０８からのＥＭＦ出力は同期している。従って、それ
らは図４（ｃ）と同様の、ただしＤＣオフセットＶo の
ない、位置依存出力信号を生成する。また、第１及び第
２の受信巻線２９６，２９８は、矩象関係にある。従っ
て、受信信号処理回路３１４への第１の受信巻線２９６
により生成された出力信号は、第２の受信巻線２９８の
出力信号と９０度位相がずれている。

【００４７】受信信号処理回路３１４は第１及び第２の
受信巻線２９６と２９８から出力信号を入力サンプリン
グし、信号をディジタル値に変換してコントロールユニ
ット３１６に出力する。コントロールユニット３１６
は、波長λ内で読取りヘッド２５８とスケール２０４と
の間の相対位置を決定するために、これらのディジタル
化された出力信号を処理する。適当な貫通配線配置によ
って正極性ループ３０６と負極性ループ３０８を重ねて
配置することができるので、測定軸に対して直角方向の
幅を一つ分に削減することができる（隣接したループの
間の効果的で簡単な伝導要素になる）。この場合におい
て、第１及び第２の受信巻線２９６，２９８が、単一磁
極の磁束受信器になり、外部磁界に対して好感度になる
ように作用して、それらの出力信号振幅を前述の実施形
態の半分に減少させる（ループ領域が削減されたた
め）。

【００４８】しかし、それにも増して多くのメリットが
ある。対称的な送信巻線の形態により、ループを通る正
味の無駄な磁束は設計上ゼロである。個々の受信巻線２
９６，２９８からの出力信号によって最大の正値から最
大の負値の間に設計上オフセットなしでなおも揺れ動い
ている。置換ユニットあたり出力信号変化の程度は、与
えられた計測範囲のためにスケール要素と受信巻線の補
足的周期的な構造のためなおも非常に高い。第１及び第
２の受信巻線２９６，２９８から矩象出力の性質に基づ
いて、コントロールユニット３１６は、読取りヘッド２
５８とスケール２０４の間の相対移動の方向を決定する
ことができる。コントロールユニット３１６は、当業者
によく知られた信号処理方法によって、「インクリメン
タル方式」で部分的、または全体の波長λの数をカウン
トする。コントロールユニット３１６は、予めセットさ
れた原点から読取りヘッド２５８とスケール２０４の間
の相対位置を出力するために、波長λの数と１波長内の
相対位置を用いる。

【００４９】コントロールユニット３１６は、時間的に
変化する送信機駆動信号を生成するために、励振信号発
生器２９４に制御信号も出力する。参照としてその内容
が含まれる合衆国特許出願、１９９５年５月１６日出願
のＮｏ．０８／４４１，７６９、１９９６年５月１３日
出願のＮｏ．０８／６４５，４８３、及び１９９７年１
月２９日出願のＮｏ．０８／７８８，４６９において示
された信号生成処理回路の何でも用いられ得る。従っ
て、これらの回路の詳細はここでは説明しない。

【００５０】図８は、図６に示されるスケールに使われ
得る読取りヘッドの第２の実施形態を示す。この実施形
態の読取りヘッドは、３つの受信巻線３１８、３２０、
及び３２２を備えている。これらの受信巻線は波長λの
１／３だけ、測定軸に沿ってお互いにオフセットされて
いる。図９は、これらの受信巻線からの信号が、測定軸
に沿った位置の関数として機能することを示している。
完全な正弦波出力を実現することは難しく、完全な正弦
波出力からの偏差がトランスジューサの基本波長の空間
的高調波を含んでいる。従って、誘導型電子ノギスのオ
フセット低減型の誘導電流型位置トランスジューサを用
いたこの第２の実施形態の３相の形態は、分離した受信
巻線における位置測定エラー源である信号の３次高調波
成分を大幅に除去可能という点で、第１の実施形態より
重要な利点を持っている。

【００５１】３次高調波を除去することは、図１０に例
示するように、受信巻線の出力を合成することによって
達成される。３つの巻線は星型に結線されて、位置を決
定するために使われる信号は星型の角と角の間で取られ
る。これはまた、受信巻線３１８、３２０、及び３２２
から出力信号それぞれを独立して測定して、それらをデ
ィジタル信号処理回路の一致方法で計算により合成する
ことによって達成できる。以下の方程式は、Ｕ_R 、Ｕ
_S 、及びＵ_T として明示された原３相信号を適切に組み
合わせることにより、どのように３次高調波成分が除去
されるかを概説している。なお、未処理信号それぞれ
は、３次高調波信号及び基本正弦波信号を含んでいて、
３相とも同じ振幅だと仮定している。

【００５２】

【数１】

【００５３】前述で概説した信号をペアにしてそれぞれ
引き算することで、３次高調波が除去された新しい信号
が得られる。

【００５４】

【数２】

【００５５】同様の手法で位置計算で矩象信号Ｖ_Q を得
るために、Ｖ_S とＶ_T が組み合わされる。

【００５６】

【数３】

【００５７】インクリメンタル方式の波長内の適用可能
な４分の１波長位置象限を特定した後に、４分の１波長
内の内挿位置が次のように計算される。

【００５８】

【数４】

【００５９】数４をｘについて解くと、次式のように位
置ｘが求められる。

【００６０】

【数５】

【００６１】このように３相の受信巻線からの出力を使
ってこの方法で計算された位置は、全３つの受信巻線か
らの出力が同じ３次高調波を備えているのが特徴だが、
この程度であれば、通常実用的機器の場合においては、
受信出力信号関数の３次高調波成分からどのような誤差
も含まない。また、もし電装ユニットのプリアンプにお
いて受信信号が増幅されるならば、それらのプリアンプ
の一定の歪みにより起こされた測定誤差は、３相の形態
の上記で説明された信号処理によりキャンセルされるは
ずである。

【００６２】図１１、図１２（ａ），（ｂ）、図１３
は、本発明の誘導型電子ノギスのオフセット低減型の誘
導電流型位置トランスジューサ用の読取りヘッドとスケ
ールの第３の実施形態を示す。この実施形態はただ１つ
の送信機ループ４９０を含み、それは読取りヘッド４５
８において受信巻線４９６，４９８の片側に置かれる。
スケール４０４は２層プリント回路基板（ＰＣＢ）であ
る。第１及び第２の磁束結合ループ４７４，４７６を形
成するパターンは、測定軸に沿ってスケール４０４に配
列される。

【００６３】個々の磁束結合ループ４７４は、接続配線
４８２により第２ループ部分４８０と接続されている第
１ループ部分４７８を備える。第１及び第２ループ部分
４７８と４８０は、誘導電流が第１ループ部分４７８及
び第２ループ部分４８０に同極性の磁界を生成するよう
に接続される。個々の磁束結合ループ４７６は、接続配
線４８８により第２ループ部分４８６と接続されている
第１ループ部分４８４を備える。第１及び第２ループ部
分４８４と４８６は、誘導電流が第１ループ部分４８４
及び第２ループ部分４８６に逆極性の磁界を生成するよ
うに接続されている。

【００６４】磁束結合ループ４７４と４７６の詳細な構
成を、図１２（ａ）及び（ｂ）に示す。図１２（ａ）
は、スケール４０４を形成しているＰＣＢの第１の層に
おいて提供された第１の導体パターンを示す。図１２
（ｂ）は、スケール４０４を形成しているＰＣＢの第２
の層において提供された第２の導体パターンを示す。第
１及び第２のパターンの一つ分は、第１及び第２の層上
に形成され、ＰＣＢの貫通配線５０４を経て接続され
て、磁束結合ループ４７４と４７６を形成する。

【００６５】読取りヘッド４５８は第２のＰＣＢにより
形成されて、送信巻線４９０、２相形態の第１及び第２
の受信巻線４９６，４９８を備える。また、この実施形
態は前述の３相の形態にも利用することができる。送信
巻線４９０は、読取りヘッド４５８の長さを越える長さ
で第１ループ部分４７８と４８４をカバーする領域を取
り囲んでいる。送信巻線４９０は、前述の図７を使って
説明した同じ方法で励起される。

【００６６】送信巻線４９０の下の磁束結合ループ４７
４，４７６の第１ループ部分４７８、４８４は、送信巻
線４９０に流れる電流により生成された第１の磁界を打
ち消す方向の磁界を起こすようにＥＭＦが誘導される。
図１３に例示するように送信巻線に電流が反時計回りに
流れる時、磁束結合ループ４７４，４７６の第１ループ
部分４７８，４８４に誘導電流が反時計まわりに流れ
る。磁束結合ループ４７４の第２ループ部分４８０の電
流は時計回りに流れる。しかし、前述のように接続部４
８８で交差しているので、磁束結合ループ４７６の第２
ループ部分４８６内の電流は反時計回りに流れる。

【００６７】従って、第２ループ部分４８０，４８６の
配列により、第２の磁界は、読取りヘッド４５８の受信
巻線４９６，４９８の下のスケールに沿って極性が周期
的に交番する領域によって生成される。第２の磁界は、
第２ループ部分４８０，４８６の連続する１対の区間の
長さに等しい波長λを有する。第１及び第２の受信巻線
４９６と４９８は、スケールパターンと同じ波長λを有
するように設計される。

【００６８】それゆえ、第１及び第２の受信巻線４９
６，４９８は、スケール４０４に沿って読取りヘッド４
５８が移動すると波長λの周期関数となる振幅が変化す
る信号電圧を生成するような誘導ＥＭＦを発生すること
になる。従って、この実施形態の特徴を除いて、一つの
送信巻線４９０のみを備える構成であっても、前述の図
６と７において示された実施形態に記述された方法で機
能する。前述の図７の第２ループ部分２８０，２８６と
同様に、全体の領域は測定軸と平行に延びるセンシング
トラックを定義する第２ループ部分４８０，４８６で埋
めつくされている。この場合、センシングトラック内の
有効磁界は、送信巻線４９０により生成された磁界の周
辺と結合する、ある程度の効果を含んでいる。しかし、
第２ループ部分の電流の流れは、センシングトラック内
に他のどの磁界よりも強い磁界を生成する。

【００６９】図１４は、図７において示された本発明の
第１の実施形態の誘導型電子ノギスの読取りヘッドの断
面を示す。図１４は、第１送信巻線部分２９２Ａの電流
により起こされた第１の磁界が、どのように伝導体を取
り巻き、受信巻線２９６，２９８を通って部分的に交差
しているかを説明する。また、第１送信巻線部分２９２
Ａにより起こされた第１の磁界とは逆向きの第２送信巻
線部分２９２Ｂの電流により起こされた第１の磁界が、
どのように受信巻線２９６，２９８を通過するかも明ら
かにする。

【００７０】従って、第１及び第２の受信巻線２９６，
２９８を通る結果として生じている正味の磁界は、ほと
んどゼロであり、第１及び第２送信巻線部分２９２Ａ，
２９２Ｂからの第１及び第２の受信巻線２９６と２９８
への無駄な直接結合は無効にされる。実験及び理論的な
計算によれば、図３に示された実施形態に対して、無駄
な信号成分に対する有効な信号成分の比率が１００倍以
上改善される。図１５は、図１３において示された本発
明の第３の実施形態の誘導型電子ノギスの読取りヘッド
の断面を示す。図１５は、どのように、送信巻線４９０
に流れる電流により起こされた第１の磁界が、伝導体を
取り巻き、第１及び第２の受信巻線４９６，４９８を通
過して部分的に交差するかを説明する。この場合は、無
駄な直接結合を無効にすることはできないが、第１の好
適な実施例において提供されるように、送信機巻線４９
０と第１及び第２の受信巻線４９６，４９８の分離に有
効であり、そのため依然として無駄な直接結合を減少さ
せることができる。

【００７１】また、交番する極性を備えた第２の磁界
は、第１及び第２の受信巻線４９６，４９８の近傍で提
供される。これはオフセット以外のノイズ源を除去す
る。実験及び理論的な計算によると、第３の実施形態
は、図３において示された実施形態に対して、無駄な信
号成分に対する有効な信号成分の比率が約１０倍改善さ
れる。

【００７２】先の実施例は更に、発明の利点を保持しな
がら、いくつかの観点から変形することができる。例え
ば、図１１の磁束結合ループ４７４（または４７６）は
他方の磁束結合ループをそのまま残して、除くことがで
きる。この場合、第１及び第２の受信巻線４９６，４９
８の近くに与えられる第２の磁界は、第３の実施形態の
ような交番する極性パターンを持たなくなる。しかし、
この設計でも、送信巻線４９０と第１及び第２の受信巻
線４９６，４９８との間の分離を強くすることにより、
送受信巻線間の無駄な直接結合を低減することができ
る。

【００７３】更に、多重磁束結合ループを用いること
は、誤差を平均化により小さくするという利点を有し、
製造プロセスの不備による巻線セグメント内のランダム
偏差を低減する上で意味がある。磁束結合ループ４７４
（または４７６）を除いたとしても、トランスジューサ
の基本動作は、第１及び第２の受信巻線４９６，４９８
のための一次励起を与える磁束結合ループ４７４（また
は４７６）により決まる変動磁界に基づいて可能であ
る。図１３において示された第１ループ部分４７８，４
８４の縦断面にトップとボトム（図示せず）で水平の伝
導体によって接続することも可能である。この場合、複
数の磁束結合ループは、送信巻線４９０の下で一つの伸
ばされた部分によって一つの磁束結合ループを形成し、
第１及び第２の受信巻線４９６，４９８の下のループ部
分４８０と４８６を連続して接続する。従って、第１の
磁束結合ループ部分４７８と４８４の関数は、現在一つ
の連続した巻線で提供されているが、移動構造化フィー
ルドはなおも維持される。

【００７４】これに対して、図３に示された実施形態に
おいて、静的空間で均一な磁界は、第１及び第２の受信
巻線１８０，１８２へ第１の励磁を供給する。受信巻線
の出力信号は、第１及び第２の受信巻線１８０，１８２
の近くの均一な励磁磁界を乱す要素が移動することによ
り、どの程度影響されるかに基づいている。この発明に
よる変動磁界による励起という手法によれば、磁束結合
ループ４７４（または４７６）を除いたとしても、生得
的に優れた信号を得ることが可能である。

【００７５】図１６は、図５の３相の読取りヘッド２５
８を用いたオフセット低減型の誘導型電子ノギス２００
の第２の実施形態のブロックダイヤグラムである。図１
６には、読取りヘッド２５８のスケール２０４に対する
相対位置を決定するに必要な受信信号処理回路の主要部
のみを示している。図１６に例示するように、送信巻線
２９０は、励振信号発生器２９４の励振回路２９５と接
続される。励振回路２９５は、供給電力を出力するエネ
ルギー源として電源３２８から電源電圧ＶＤＤと接地間
に直列接続された第１のスイッチ３２４と第２のスイッ
チ３２６を有する。コンデンサ３３０の一方の端子はス
イッチ３２４と３２６の結節点Ｎ１に接続される。コン
デンサ３３０の他方の端子は送信巻線２９０の端子２９
０Ａと接続される。送信巻線２９０のもう一方の端子２
９０Ｂは接地される。従って、送信巻線２９０は、コン
デンサ３３０と共にＬＣ共振回路を構成するインダクタ
となる。

【００７６】送信巻線２９０は、スケール２０４上の磁
束結合ループ２７４，２７６を介して、間接的、誘導的
に３つの受信巻線３１８、３２０、及び３２２に結合さ
れ、受信巻線３１８、３２０、及び３２２はサンプルホ
ールド回路３３２と接続される。特に、第１の受信巻線
３１８の出力端は第１のサンプルホールドサブ回路３３
４と接続される。同様に、第２の受信巻線３２０の出力
は第２のサンプルホールドサブ回路３３６と接続され、
第３の受信巻線３２２の出力は第３のサンプルホールド
サブ回路３３８と接続される。

【００７７】３つのサンプルホールドサブ回路３３４、
３３６、及び３３８はそれぞれ、対応する受信巻線３１
８と３２０、または３２２の出力を受信するスイッチ３
４０を有する。スイッチ３４０の出力端はバッファアン
プ３４２の正側入力端子に接続されている。サンプルホ
ールドキャパシタ３４４の一端はスイッチ３４０とバッ
ファアンプ３４２との結節点Ｎ３に接続されている。サ
ンプルホールドキャパシタ３４４の他端は接地されてい
る。バッファアンプ３４２の出力はスイッチ３４６と接
続されている。バッファアンプ３４２の負側入力端子は
結節点Ｎ４においてバッファアンプの出力と接続されて
いる。

【００７８】３つのサンプルホールドサブ回路３３４、
３３６、及び３３８のスイッチ３４６の出力は、共通す
る一つの出力ライン３４８に接続され、この出力ライン
３４８はＡ／Ｄコンバータ３５０の入力端子と接続され
ている。Ａ／Ｄコンバータ３５０はサンプルホールド回
路３３２の出力をアナログ値からディジタル値に変換す
るものである。変換されたディジタル値は、読取りヘッ
ド２５８とスケール２０４の相対位置を決定するために
マイクロプロセッサ３５２に送られる。

【００７９】１波長内の各位置は、先に述べたよく知ら
れた技術と式に従って、マイクロプロセッサにより一義
的に特定される。マイクロプロセッサ３５２はまた、移
動方向トラックと通過した波長の数を保持するよく知ら
れた技術を利用して、トランスジューサのある原点に対
する相対位置を決定する。マイクロプロセッサ３５２は
また、信号線３５４上にディジタルコントロールユニッ
ト３５６に対する制御信号を出力して、信号サンプリン
グのシーケンスを制御する。ディジタルコントロールユ
ニット３５６は、励振信号発生器２９４とサンプルホー
ルド回路３３２に信号線３５８、３６０、３６２、３６
４、３６６、及び３６８の制御信号を出力して送信、信
号サンプリング及びＡ／Ｄ変換のシーケンスを制御す
る。特に、図１６に例示するように、ディジタルコント
ロールユニット３５６の出力は、送信機励起をコントロ
ールするために、信号線３５８，３６０上にそれぞれ第
１及び第２のスイッチ３２４，３２６に対するスイッチ
制御信号を出力する。

【００８０】ディジタルコントロールユニット３５６
は、信号線３６２、３６４、３６６、及び３６８にサン
プルホールド回路３３２へのスイッチ制御信号を出力す
る。特に、制御信号３６２は、第１〜第３のサンプルホ
ールドサブ回路３３４、３３６、及び３３８のスイッチ
３４０を開閉して、受信巻線３１８、３２０、及び３２
２をサンプルホールドキャパシタ３４４に接続する制御
を行うサンプリングパルスである。制御信号３６２がス
イッチ３４０を開にした時、受信巻線３１８、３２０、
及び３２２からの受信信号はサンプルホールドキャパシ
タ３４４に蓄えられる。信号線３６４、３６６、及び３
６８上のスイッチ制御信号は、第１〜第３のサンプルホ
ールドサブ回路３３４、３３６、及び３３８の一つのバ
ッファアンプ３４２の出力を、Ａ／Ｄコンバータ３５０
への信号線３４８に接続するために用いられる。

【００８１】図１７は、位置測定に用いられるスイッチ
制御信号３５８、３６０、３６２、３６４、３６６、及
び３６８のタイミング図である。先ず、信号線３５８上
のスイッチ制御信号が高レベルになりスイッチ３２４を
閉じる。これにより、コンデンサ３３０は電源電圧ＶＤ
Ｄまでチャージアップされる。次に信号線３５８のスイ
ッチ制御信号は、低レベルになってスイッチ３２４を開
にする。次に、信号線３６０上のスイッチ制御信号が低
レベルから高レベルになり、スイッチ３２６を閉じる。
これにより、コンデンサ３３０は対応する送信巻線２９
０を介して放電される。特に、コンデンサ３３０は送信
巻線２９０と共に数ＭＨｚのオーダーの共振周波数を持
つ共振回路を構成している。この共振は、図１７に示す
ような信号Ｓx に対応した波形を持つ減衰振動である。

【００８２】信号Ｓx は、同時に各受信巻線３１８、３
２０、及び３２２上にも現れる。しかし、この信号Ｓx
の振幅及び極性は、図９に示ように、読取りヘッド２５
８のスケール２０４に対する相対位置に依存する。信号
Ｓx が受信巻線上で最高点に到着する前に、信号線３６
２上のスイッチ制御信号は低レベルから高レベルに変化
して、サンプルホールド回路３３２のサンプルホールド
キャパシタ３４４の充電を開始する。信号Ｓx が最高点
を越えた直後、ほぼピーク位置で、信号線３６２上のス
イッチ制御信号は低レベルに戻り、スイッチ３４０を開
にする。これにより、３つの受信巻線のそれぞれの信号
Ｓxの振幅が、第１〜第３のサンプルホールドサブ回路
３３４、３３６、及び３３８の対応するサンプルホール
ドキャパシタ３４４に保持される。その後、信号線３６
０上のスイッチ制御信号は低レベルに戻って、スイッチ
３２６を開にする。

【００８３】次に、信号線３６２が低レベルに戻り、信
号線３６４上のスイッチ制御信号が低レベルから高レベ
ルに変化し、サンプルホールドサブ回路３３８のスイッ
チ３４６を閉じる。これにより、対応するサンプルホー
ルドキャパシタ３４４に保持されていたサンプル値が信
号線３４８を介してＡ／Ｄコンバータ３５０に送られ
る。Ａ／Ｄコンバータ３５０は、信号線３４８上のアナ
ログ値をディジタル値に変換してこれをマイクロプロセ
ッサ３５２に送る。次に信号線３６４のスイッチ制御信
号は、低レベルに戻って対応するスイッチ３４６を開に
する。同様のシーケンスが信号線３６６及び３６８上の
スイッチ制御信号について繰り返され、サンプルホール
ドサブ回路３３６及び３３４のサンプル値が順次信号線
３４８を介してＡ／Ｄコンバータ３５０に送られる。

【００８４】以上の処理は、マイクロプロセッサユニッ
ト内のプログラムに従って繰り返される。プログラム
は、システムのサンプリングレートをトランスジューサ
の移動速度に適合させ、もって電流消費を最小化するよ
うに作られる。この様な機能は、当業者にとってよく知
られていることであり、ここではこれ以上詳細な説明は
しない。

【００８５】上述した信号処理システムは、開示された
誘導型電子ノギス、もしくは必要なら他の同様の誘導型
電子ノギスに適用して、低消費電力動作を可能とする。
例えば、信号処理システムのサンプリング周波数を１ｋ
Ｈｚ程度に維持するように励振信号発生器２９４を間欠
的に活性化することにより、多くの応用に対して、十分
な精度を与え、移動トラッキングを可能とする。電力消
費を低減するために、比較的パルス幅の小さいパルスを
作ることにより励振信号発生器のデューティサイクルを
低く保つことができる。例えば、上述のように１ｋＨｚ
のサンプリング周波数とするためには、好ましいパルス
幅は、０．１〜１．０μs である。すなわち、１ｍｓの
サンプリング周期を持つパルスのデューティサイクル
は、０．０１％〜０．１％である。

【００８６】コンデンサ３３０と送信巻線２９０の共振
周波数は、好ましくは、コンデンサ３３０の電圧ピーク
が１．０μs 或いはそれ以下のパルスの終端より前に来
るように選択される。従って、前述のように、共振周波
数は、数ＭＨｚのオーダーとされる。これにより、対応
する磁束は、１ＭＨｚ以上、通常数ＭＨｚの周波数で変
調される。これは、従来の誘導型位置トランスジューサ
の周波数より高い。

【００８７】本発明者らは、これらの周波数で、磁束結
合ループ２７４及び２７６と共にスケール２０４に生じ
る電流が第１〜第３の受信巻線３１８、３２０、及び３
２２に強い誘導結合を生じるように設定した。従って、
第１〜第３の受信巻線３１８、３２０、及び３２２に発
生されるＥＭＦ、及びその結果の出力信号は、磁束結合
ループ位置変化に強く応答する。これは、パルス化され
た励振信号を用いた低デューティサイクル及び低電力に
も拘らず、可能である。

【００８８】この応答の強さは、低デューティサイクル
と低電力消費の組み合わせにより、図１６に示す受信信
号処理回路の励振信号発生器２９４及び他の回路の平均
電流を２００μＡ以下、更に好ましくは７５μＡ以下ま
で下げた低電力用途についても、誘導型電子ノギスの測
定を可能とする。ここで、“平均電流”とは、誘導型電
子ノギスが１年以上正常使用状態にある間の全消費電荷
をその測定サイクルで除したものを言う。

【００８９】従って、ここに開示されたタイプの誘導型
電子ノギスは、３個或いはそれより少ない商用小型バッ
テリー或いは１個のソーラーバッテリーを用いて十分動
作可能である。低電力信号処理の詳細は、前述の関連出
願に述べられている。上記実施形態では、送信巻線とし
て空間的に均一な巻線、受信巻線として空間的に変調さ
れた巻線を用いたが、これらのトランスジューサ巻線
は、適当な信号処理との関係で送信巻線と受信巻線の役
割を“逆”にしても、発明の利益を損なわない。その様
な適当な信号処理技術は、関連米国特許出願第０８／４
４１，７６９号において図２１を用いて説明されてい
る。他の適用可能な信号処理技術も当業者にとっては明
白である。この発明は更に種々の変形が可能であること
は当業者にとって明らかである。即ち、この発明は上述
した実施例に限られず、請求の範囲に示されているよう
に、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが
できる。

【００９０】磁界発生器、磁束結合ループ及び磁束セン
サの３要素を対向する二つの部材に載置する場合の組み
合わせは、大きく分けて３通りある。図１８はここまで
の実施例で説明したものであり、送信巻線と受信巻線を
読取りヘッド２５８に、磁束結合ループをスケール２０
４に形成している。これに対して、図１９は、磁束結合
ループと受信巻線を読取りヘッド２５８上に形成し、送
信巻線をスケール２０４上に形成する構成である。この
場合、受信巻線と送信巻線の形は図１８と逆になり、送
信巻線はスケール２０４に沿って所定周期で可変磁束を
発生するものとする。図２０は、磁束結合ループと送信
巻線を読取りヘッド２５８に、受信巻線をスケール２０
４に載せた例である。この場合、受信巻線は、スケール
２０４に沿って磁束検出用閉路が所定周期で配列され
る。これは、図１９における受信巻線を送信巻線とし、
送信巻線を受信巻線としたものということができる。図
１８の構成において、送受信巻線を逆に用いることも可
能である。この発明は更に種々の変形が可能であること
は当業者にとって明白である。即ちこの発明は上述した
実施例に限られず、請求の範囲に示されているように、
発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができ
る。

【００９１】

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

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の誘導型位置トランスデューサを使った
誘導型電子ノギス。

【図２】図１の誘導型電子ノギスの断面図である。

【図３】図１の誘導型電子ノギスの誘導型位置トラン
スデューサを示す。

【図４】（ａ）図３の正極性ループの位置依存の出力
信号を示す。（ｂ）図３の負極性ループの位置依存の出力信号を示
す。（ｃ）図３の正と負極性ループの出力信号を合成した
信号を示す。

【図５】本発明のオフセット低減型の誘導型位置トラ
ンスデューサを使った誘導型電子ノギスを示す。

【図６】本発明の誘導型電子ノギスの第１の実施形態
におけるスケールを示す。

【図７】本発明の誘導型電子ノギスの第１の実施形態
における読取りヘッドを示す。

【図８】本発明の誘導型電子ノギスの第２の実施形態
における読取りヘッドを示す。

【図９】図８の相対位置依存した３つの受信巻線の出
力信号振幅を示す。

【図１０】図８の３相の受信巻線におけるベクトル相
図を示す。

【図１１】本発明のオフセット低減型の誘導型電子ノ
ギスの第３の実施形態におけるスケールを示す。

【図１２】（ａ）図１１のスケールの中で拡大した第
１の部分を示す。（ｂ）図１１のスケールの中で拡大
した第２の部分を示す。

【図１３】図１１のスケールに使用可能な第３の実施
形態の読取りヘッドを示す。

【図１４】本発明のオフセット低減型の誘導型電子ノ
ギスの第１の実施形態の断面図を示す。

【図１５】本発明のオフセット低減型の誘導型電子ノ
ギスの第２の実施形態の断面図を示す。

【図１６】図８に示された読取りヘッドの受信信号処
理回路のブロック図である。

【図１７】図１６に示された読み取れヘッドの３つの
チャンネルのうち、１つのタイミングチャートである。

【図１８】実施例の送受信巻線と磁束結合ループの配
置を示す図である。

【図１９】送受信巻線と磁束結合ループの他の配置例
を示す図である。

【図２０】送受信巻線と磁束結合ループの他の配置例
を示す図である。

【符号の説明】

１００，２００誘導型電子ノギ
ス、１０２，２０２本尺、１０４，２０４スケール、１０８，１１０，１１６，１１８ジョー、１５４，１６４，２５４プリント回路基
板、１５８，２５８，４５８読取りヘッド、１６０，２６０，３１４受信信号処理回
路、１６６磁束変調器、１７４，２７２測定軸、１７６，２９０，４９０送信巻線、１７８，２９４励振信号発生器、１９０正極性ループ、１９２負極性ループ、２６６，２７４，２７６，４７４，４７６磁束結合
ループ、２７８，２８４第１ループ部分、２８０，２８６第２ループ部分、２９２Ａ第１送信巻線部
分、２９２Ｂ第２送信巻線部
分、２９６，２９８，３１８，３２０，３２２受信巻
線、３１６コントロールユニ
ット、３２８電源、３３０コンデンサ、３３２サンプルホールド
回路、３４２バッファアンプ、３４４サンプルホールド
キャパシタ、３５０Ａ／Ｄコンバータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スライダと、このスライダが測定軸に沿って移動可能であるような測
定軸を有する本尺と、励振信号に応答して第１の磁束領域内に第１の可変磁束
を発生する少なくとも一つの磁界発生器と、前記第１の磁束領域内に配置された第１の部分及び前記
第１の磁束領域から物理的に離れた第２の磁束領域内に
配置された第２の部分を有し、前記第１の部分に前記第
１の可変磁束に応答して誘導電流が発生され、その誘導
電流により前記第２の部分に第２の可変磁束が発生され
る少なくとも一つの磁束結合ループと、少なくとも一つの磁束センサとを備え、ａ）少なくとも一つの磁束センサと、ｂ）少なくとも一
つの磁界発生器の少なくとも一方は、前記測定軸に沿っ
て延び且つ交番する幅の増減を含むパターンで空間的に
変調された誘導性領域を含み、各磁束センサは、前記第１の磁束領域の外側に配置され
て少なくとも一つの前記磁束結合ループの前記第２の磁
束領域の前記第２の可変磁束を検出すると共に、検出さ
れた磁束に基づいて当該磁束センサと少なくとも一つの
前記磁束結合ループとの間の相対位置の関数である出力
信号を発生するものであり、且つ、前記磁界発生器、磁束結合ループ及び磁束センサのいず
れか一つが前記スライダと前記本尺の一方に、残りの二
つが他方に配置されていることを特徴とする誘導型電子
ノギス。
【請求項２】前記磁界発生器と磁束センサが前記スラ
イダと前記本尺の一方に配置され、前記磁束結合ループが前記スライダと前記本尺の他方に
配置されていることを特徴とする請求項１記載の誘導型
電子ノギス。
【請求項３】前記磁界発生器と磁束結合ループが前記
スライダと前記本尺の一方に配置され、前記磁束センサが前記スライダと前記本尺の他方に配置
されていることを特徴とする請求項１記載の誘導型電子
ノギス。
【請求項４】前記磁界結合ループと前記磁束センサが
前記スライダと前記本尺の一方に配置され、前記磁界発生器が前記スライダと前記本尺の他方に配置
されていることを特徴とする請求項１記載の誘導型電子
ノギス。
【請求項５】前記誘導性領域は、前記測定軸に沿って
極性が交番する複数の領域を有することを特徴とする請
求項１記載の誘導型電子ノギス。
【請求項６】前記誘導性領域は、前記測定軸に沿って
所定波長の周期的パターンをもって形成されていること
を特徴とする請求項１記載の誘導型電子ノギス。
【請求項７】前記誘導性領域は、前記測定軸に沿って
所定波長の周期的パターンをもって形成され、且つ前記
各磁束結合ループは、前記周期的パターンの波長の最大
１／２の間隔で配置されていることを特徴とする請求項
１記載の誘導型電子ノギス。
【請求項８】前記誘導性領域は、交差部で互いに絶縁
された複数の導体セグメントにより形成された正極性ル
ープと負極性ループとが一対で一波長λとなるように前
記測定軸に沿って周期的に配列形成されていることを特
徴とする請求項１記載の誘導型電子ノギス。
【請求項９】前記誘導性領域は、前記測定軸に沿って
λ／４の位相ずれをもって２個配置されていることを特
徴とする請求項８記載の誘導型電子ノギス。
【請求項１０】前記誘導性領域は、前記測定軸に沿っ
てλ／Ｍの位相ずれをもってＭ個（但し、Ｍ≧３）配置
されていることを特徴とする請求項８記載の誘導型電子
ノギス。
【請求項１１】前記磁束センサと前記磁界発生器は、
前記磁束センサが前記磁界発生器により発生される可変
磁束に直接感応しないように配置されていることを特徴
とする請求項１記載の誘導型電子ノギス。
【請求項１２】前記磁界発生器、磁束結合ループ及び
磁束センサの少なくとも一つは、基板上にプリント回路
基板プロセス、集積回路プロセスのいずれかにより形成
されていることを特徴とする請求項１記載の誘導型電子
ノギス。
【請求項１３】供給電力を出力するエネルギー供給源
と、前記供給電力を入力して、各測定サイクルの間前記磁界
発生器に励振信号を与える励振回路と、前記各磁束センサからの出力信号を入力して、前記スラ
イダの前記ビームに対する相対位置を所定の分解能レベ
ルで示す位置信号を出力する解析回路とを更に備えたこ
とを特徴とする請求項１記載の誘導型電子ノギス。
【請求項１４】前記励振回路は、前記磁界発生器の送
信巻線と共に共振回路を構成するキャパシタを有するこ
とを特徴とする請求項１３記載の誘導型電子ノギス。
【請求項１５】前記解析回路は、前記磁束センサの出
力信号を内挿して高分解能位置測定を行う内挿回路を有
することを特徴とする請求項１３記載の誘導型電子ノギ
ス。
【請求項１６】前記磁束センサとして、波長λの周期
パターンをもってλ／Ｎずつ位相がずれた状態の誘導性
領域を含むＮ個が配置され、前記解析回路は、前記各磁束センサの出力を互いに減算
することにより高調波成分を除去することを特徴とする
請求項１３記載の誘導型電子ノギス。
【請求項１７】前記励振回路は、パルス信号により制
御駆動されて前記磁界発生器に対して断続的励振信号を
出力することを特徴とする請求項１３記載の誘導型電子
ノギス。
【請求項１８】前記解析回路は、前記励振回路を制御
駆動するパルス信号に同期して前記磁束センサの出力信
号をサンプリングホールドするサンプルホールド回路を
有することを特徴とする請求項１７記載の誘導型電子ノ
ギス。
【請求項１９】前記サンプルホールド回路は、前記パ
ルス信号により制御駆動される励振回路、この励振回路
により駆動される磁束発生器、及びこの磁束発生器から
の可変磁束に応答する磁束センサにおける予測される遅
延特性に基づいてサンプリングタイミングが設定されて
いることを特徴とする請求項１８記載の誘導型電子ノギ
ス。
【請求項２０】前記磁束結合ループとして、前記測定
軸方向に、前記誘導性領域の周期的パターンの波長λに
対して、第１の磁束結合ループと第２の磁束結合ループ
が互いにλ／２ずれた状態で波長λの周期で配置されて
いることを特徴とする請求項７記載の誘導型電子ノギ
ス。
【請求項２１】前記第１、第２の磁束結合ループのい
ずれか一方において、第１の部分と第２の部分とで誘導
電流が逆回りとなることを特徴とする請求項２０記載の
誘導型電子ノギス。
【請求項２２】前記磁界発生器と磁束センサは前記測
定軸に直交する方向に並べて配置され、前記磁束結合ループの第１、第２の磁束結合ループの第
１の部分が前記磁界発生器及び磁束センサの一方に対向
し、第２の部分が他方に対向するように配置されている
ことを特徴とする請求項２０記載の誘導型電子ノギス。
【請求項２３】前記磁界発生器は、前記磁束センサの
測定軸と直交する方向の両サイドに配置されて同時に励
振される第１の送信部と第２の送信部を有し、前記磁束結合ループの第１の磁束結合ループの第１の部
分と第２の部分がそれぞれ前記第１の送信部と磁束セン
サに対向し、第２の磁束結合ループの第１の部分と第２
の部分がそれぞれ前記第２の送信部と磁束センサに対向
するように配置されていることを特徴とする請求項２０
記載の誘導型電子ノギス。
【請求項２４】前記磁界発生器は、前記磁束センサの
前記測定軸と直交する方向の両サイドに配置されて同時
に励振され、前記磁束結合ループがない場合に前記磁束
センサに直接結合する磁束がその対称構造の結果として
実質的にゼロとなるように構成された第１及び第２の送
信部を有することを特徴とする請求項２０記載の誘導型
電子ノギス。
【請求項２５】前記測定軸が直線であることを特徴と
する請求項１記載の誘導型電子ノギス。
【請求項２６】前記測定軸が円形であることを特徴と
する請求項１記載の誘導型電子ノギス。