(57)【要約】【課題】ローパスフィルタによる動作遅れを防いで、応答速度の速い出力信号を得る。【解決手段】差動トランスから応答速度の速い測定信号を得るための差動トランスの信号処理装置であって、差動トランスの出力信号をデジタル化する第１の高速アナログ−デジタル変換器６０と、差動トランスの駆動信号をデジタル化する第２の高速アナログ−デジタル変換器６４と、前記駆動信号により差動トランス出力信号を同期検波するデジタル信号処理手段（６６）とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動トランスから応答速度の速い測定信号を得るための差動トランスの信号処理装置であって、
差動トランスの出力信号をデジタル化する第１の高速アナログ−デジタル変換器と、
差動トランスの駆動信号をデジタル化する第２の高速アナログ−デジタル変換器と、
前記駆動信号により差動トランス出力信号を同期検波するデジタル信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする差動トランスの信号処理装置。
【請求項２】
前記差動トランスの駆動信号と出力信号の位相差を調整するための位相調整器が更に備えられていることを特徴とする請求項１に記載の差動トランスの信号処理装置。
【請求項３】
前記デジタル信号処理手段で、出力信号のオフセットを行ってゼロ点調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の差動トランスの信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動トランスから応答速度の速い測定信号を得るための差動トランスの信号処理装置に係る。特に、分解能１ｎｍクラスの高分解能の電気マイクロメータに用いるのに好適な、励振周波数が５ｋＨｚ程度の従来のヘッドを用いて、１０倍から１００倍（２００Ｈｚから２ｋＨｚ）の応答速度の測定信号を得ることが可能な、差動トランスの信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気マイクロメータは、特許文献１に記載されているように、図１に示す如く、ヘッド２０を構成するスピンドル２２の変位が伝えられるコア２６と、該コア２６の機械的な中心位置（中立点と称する）に関して対称に設けられた、互いに直列接続されたセンサコイル２８、３０を含む差動トランスを用いて、コア２６の位置によるセンサコイル２８、３０のインピーダンスの変化を利用して、外部の発振器３２からセンサコイル２８、３０に電圧をかけたときに、各センサコイル２８、３０の両端に発生する、図２に示すような電圧Ｅ１、Ｅ２の差（Ｅ１−Ｅ２）のコア２６の位置による変化に基づいて、スピンドル２２の変位を検出していた。
【０００３】
具体的には、図３に示す如く、発振器３２で発生した、例えば周波数５ｋＨｚの正弦波状の駆動信号を、駆動アンプ３４を介してヘッド（カートリッジヘッド又はレバーヘッド）２０のセンサコイル２８、３０（図示省略）に印加し、前記センサコイル２８、３０の中立点から得られる出力信号をプリアンプ３６で増幅し、同期検波器３８により前記発振器３２駆動の励振信号との同期をとって半波又は全波整流し、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４０で５ｋＨｚ成分を除いた後、アナログ成分を直接メータ表示するか、又は、必要な分解能を得るのに十分なビット数のアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、例えば１６ｂｉｔのあまり速くない低速Ａ／Ｄ変換器４２でデジタル信号に変換し、マイクロプロセッサ４４によりデジタル処理していた。このマイクロプロセッサ４４の出力のデジタルデータ出力信号は、例えばパラレル−シリアル変換器、シフトレジスタ、ゲート、通信ドライバ等により必要な処理が行なわれる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４０５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら電気マイクロメータは、差動トランス（インダクタ）により構成されているため、抵抗器によりバランスを調整しようとしてもインダクタンス分及びキャパシタンス分に対するバランスをとることができず、従って基準位置における信号を正確にゼロに設定することができない。又、ヘッド２０の特性から励振周波数が高められず、例えば５ｋＨｚと低いため、回路後段での同期検波器３８における残リップル成分（５ｋＨｚの成分）が大きい。従って、５ｋＨｚの成分を取り除くために、カットオフ周波数の低いＬＰＦ４０を同期検波器３８の後段に設ける必要があり、応答速度の低下を招いていた。例えば、普及品の０．１μｍ分解能で、約２０Ｈｚ（−３ｄＢ）になる。しかし、分解能が約１ｎｍ必要な高精度の電気マイクロメータでは、より残リップル成分を小さくするためにＬＰＦ４０のカットオフ周波数を更に下げなければならず、その結果、応答速度がもっと遅くなり、数百ミリ秒（数Ｈｚ）になってしまうという問題点を有していた。
【０００６】
一方、ヘッド自体の励振周波数を速めることも考えられるが、ヘッドに何か変更を加えるためには、ヘッドを新たに開発する必要が生じる。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、差動トランスから応答速度の速い測定信号を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、差動トランスから応答速度の速い測定信号を得るための差動トランスの信号処理装置であって、差動トランスの出力信号をデジタル化する第１の高速アナログ−デジタル変換器と、差動トランスの駆動信号をデジタル化する第２の高速アナログ−デジタル変換器と、前記駆動信号により差動トランス出力信号を同期検波するデジタル信号処理手段とを備えることにより、前記課題を解決したものである。
【０００９】
又、前記差動トランスの駆動信号と出力信号の位相差を調整するための位相調整器を更に備えたものである。
【００１０】
又、前記デジタル信号処理手段で、出力信号のオフセットを行ってゼロ点調整するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、差動トランスから応答速度の速い測定信号を得ることができる。従って、現行のヘッドをそのまま用いて、回路部により、応答速度を１０倍から１００倍に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
本実施形態は、図４に示す如く、従来と同様の５ｋＨｚ仕様のカートリッジヘッド又は、レバーヘッド（単にヘッドと称する）２０、発振器３２、駆動アンプ３４及びプリアンプ３６を備えた電気マイクロメータにおいて、前記プリアンプ３６を経由した差動トランスの出力信号を高速でデジタル化する、例えばフラッシュタイプ又は超高速変換タイプの２４ビット程度の第１の高速Ａ／Ｄ変換器６０と、前記発振器３２から出力される駆動信号の位相を調整するための位相調整器６２と、該位相調整器６２の出力を高速でデジタル化する、第１の高速Ａ／Ｄ変換器６０と同様の第２の高速Ａ／Ｄ変換器６４と、前記第１の高速Ａ／Ｄ変換器６０から出力される信号をデジタルでフィルタ処理した後、前記第２の高速Ａ／Ｄ変換器６４から出力される駆動信号により同期検波する高速デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）６６とを備えたものである。
【００１４】
このようにして高速Ａ／Ｄ変換器６０、６４と高速ＤＳＰ６６を用いることで、処理を高速化して、ＬＰＦによる動作の遅れを防ぐことができる。
【００１５】
本実施形態においては、位相調整器６２を設けているので、位相を確実に合わせることができる。なお仕様によっては、省略することもできる。
【００１６】
又、前記ＤＳＰ６６内で、出力信号のオフセットを行ってゼロ点調整することも可能である。本来であれば、可変抵抗、バリキャップ、可変インダクタンス等を用いてブリッジ回路のゼロ点調整すべきものであるが、このように、後処理でＤＳＰ６６内でデジタル値をゼロ点調整することも可能である。この方式でもデジタル演算で位相分も補正しゼロセットできるので精度の劣化は無く、しかもＤＳＰなのでプログラムで自動的に機械的ゼロ点へのゼロ点調整が可能となるという利点がある。又、ＤＳＰを通し、操作者の好きな位置にゼロ点をオフセットし、設定もできる。更に、ゲインもＤＳＰで設定できる。
【００１７】
なお、前記実施形態においては、高速ＤＳＰ６６が用いられていたが、この代わりに高速マイクロプロセッサを用いることも可能である。
【００１８】
前記実施形態においては、本発明が電気マイクロメータに用いられていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、他の電気マイクロ製品や、差動トランスを用いた一般の測定器にも同様に適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電気マイクロメータで用いられている差動トランスの原理を示す構成図
【図２】同じくセンサコイル出力の例を示す線図
【図３】従来の電気マイクロメータの信号処理装置の構成例を示すブロック図
【図４】本発明の実施形態の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００２０】
２０…ヘッド
３４…駆動アンプ
３２…発振器
３６…プリアンプ
６０、６４…高速Ａ／Ｄ変換器
６２…位相調整器
６６…高速デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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