(57)【要約】【課題】接触子の移動方向に直交する方向において小型化可能な接触式変位計を提供する。【解決手段】投光部３０によりスケール５０に非平行光が照射される。スケール５０のｎ個のスリットｓのうちＮ個のスリットｓを透過した非平行光が受光部４０により受光され、受光量分布を示す受光信号が出力される。受光信号に基づいて、受光部４０での受光量分布において受光量が極大または極小となるＮ個の位置がＮ個のピーク位置として検出される。予め定められた範囲に属する３つ以上のピーク位置間の間隔と当該３つ以上のピーク位置間に対応する３つ以上のスリット位置間の間隔との比である複数の倍率が互いに等しいとみなされる。この近似の下で、ｎ個のスリット位置間の間隔およびＮ個のピーク位置間の間隔に基づいて、検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つのスリットｓが識別される。【選択図】図１
2015169559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筺体と、
一方向に移動可能に前記筺体に支持された接触子と、
前記一方向に並ぶ第１の数の透光部を有し、前記接触子とともに前記一方向に移動可能に構成されたスケールと、
前記スケールに非平行光を照射する投光部と、
前記スケールの前記第１の数よりも小さい第２の数の透光部を透過した前記非平行光を受光し、受光量分布を示す受光信号を出力する受光部と、
前記受光部から出力された受光信号に基づいて、前記受光部での受光量分布において受光量が極大または極小となる前記第２の数の位置を前記第２の数のピーク位置として検出する検出部と、
前記スケールの前記第１の数の透光部のうち、前記検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部の位置と基準位置との距離を算出する算出部とを備え、
前記投光部、前記スケールおよび前記受光部は、前記一方向と交差する方向に並ぶように前記投光部および前記受光部が前記筺体に設けられ、
前記算出部は、予め定められた範囲内に属する３つ以上のピーク位置間の間隔と当該３つ以上のピーク位置間に対応する３つ以上の透光部間の間隔との比を倍率として少なくとも２つ算出し、算出された少なくとも２つの倍率を互いに等しいとみなし、前記第１の数の透光部間の間隔および前記第２の数のピーク位置間の間隔に基づいて、前記検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別する、接触式変位計。
【請求項２】
前記第１の数の透光部において予め定められた第１の位置関係を有する複数の透光部の組み合わせを第１の組とした場合、前記第１の数の透光部は複数の第１の組を含み、
前記第２の数のピーク位置において前記第１の位置関係に対応する第２の位置関係を有する複数のピーク位置の組み合わせを第２の組とした場合、前記第２の数のピーク位置は複数の第２の組を含み、
前記接触式変位計は、
各第１の組における複数の透光部間の間隔の比である第１の比を予め記憶する記憶部をさらに備え、
前記算出部は、各第２の組における複数のピーク位置間の間隔と当該第２の組に対応する第１の組における複数の透光部間の間隔との比を倍率として少なくとも２つ算出し、算出された少なくとも２つの倍率を前記予め定められた範囲内の少なくとも２つの倍率として互いに等しいとみなし、各第２の組における複数のピーク位置間の間隔の比である第２の比を算出し、各第２の組における第２の比および前記記憶部に記憶された前記複数の第１の組における複数の第１の比に基づいて、前記検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別する、請求項１記載の接触式変位計。
【請求項３】
前記算出部は、前記複数の第１の組のうち、いずれか一の第２の組における第２の比に最も近い第１の比を有する第１の組を判定し、判定された第１の組における複数の透光部を前記一の第２の組における複数のピーク位置に対応するとして識別する、請求項２記載の接触式変位計。
【請求項４】
各第１の組は第１、第２および第３の透光部を含み、前記第１の位置関係は、第１、第２および第３の透光部が隣り合う関係であり、
各第２の組は第１、第２および第３のピーク位置を含み、前記第２の位置関係は、前記第１、第２および第３のピーク位置が隣り合う関係である、請求項３記載の接触式変位計。
【請求項５】
前記第１の数の透光部間の間隔を予め記憶する記憶部をさらに備え、
前記算出部は、前記第２の数のピーク位置間の間隔と当該ピーク位置にそれぞれ対応する複数の透光部間の間隔との比である倍率を前記予め定められた範囲内の複数の倍率として互いに等しいとみなし、前記第２の数のピーク位置間の間隔の各々と前記記憶部に記憶された前記第１の数の透光部間の間隔の各々との比率である第３の比を算出し、前記算出された複数の第３の比のばらつき度合いに基づいて、前記第１の数の透光部から前記検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別する、請求項１記載の接触式変位計。
【請求項６】
前記算出部は、前記第２の数のピーク位置と前記第１の数の透光部との相対的な位置を仮想的にずらせながら前記倍率の候補である複数の第３の比を算出し、前記算出された複数の第３の比のばらつき度合いに基づいて前記第２の数のピーク位置に対応する複数の透光部の候補を複数組抽出し、前記抽出された複数組の候補のうちばらつき度合いが最も小さい組の候補に基づいて前記第１の数の透光部から前記検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別する、請求項５記載の接触式変位計。
【請求項７】
前記算出部は、前記算出された複数の第３の比のうちばらつき度合いの小さい順に所定数の第３の比を選択し、前記選択された第３の比のばらつき度合いに基づいて、前記第１の数の透光部から前記検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別する、請求項６記載の接触式変位計。
【請求項８】
前記第１の数の透光部において予め定められた第１の位置関係を有する複数の透光部の組み合わせを第１の組とした場合、前記第１の数の透光部は複数の第１の組を含み、
前記第２の数のピーク位置において前記第１の位置関係に対応する第２の位置関係を有する複数のピーク位置の組み合わせを第２の組とした場合、前記第２の数のピーク位置は複数の第２の組を含み、
前記接触式変位計は、
各第１の組における複数の透光部間の間隔の比である第１の比を予め記憶するとともに、前記第１の数の透光部間の間隔を予め記憶する記憶部をさらに備え、
前記算出部は、各第２の組における複数のピーク位置間の間隔と当該第２の組に対応する第１の組における複数の透光部間の間隔との比を倍率として少なくとも２つ算出し、算出された少なくとも２つの倍率を前記予め定められた範囲内の複数の倍率として互いに等しいとみなし、各第２の組における複数のピーク位置間の間隔の比である第２の比を算出し、各第２の組における第２の比および前記記憶部に記憶された前記複数の第１の組における複数の第１の比に基づいて、前記検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部の候補を第１の数より小さい第３の数だけ抽出し、
前記算出部は、前記第２の数のピーク位置間の間隔と当該ピーク位置にそれぞれ対応する複数の透光部間の間隔との比である倍率を前記予め定められた範囲内の複数の倍率として互いに等しいとみなし、前記第２の数のピーク位置間の間隔の各々と前記記憶部に記憶された前記第１の数の透光部間の間隔の各々との比率である第３の比を算出し、前記算出された複数の第３の比のばらつき度合いに基づいて、抽出された第３の数の透光部の候補から前記検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別する、請求項１記載の接触式変位計。
【請求項９】
前記算出部は、少なくとも２つのピーク位置間の間隔と当該少なくとも２つのピーク位置間に対応する少なくとも２つの透光部間の間隔との比である倍率、および前記検出部により検出された前記第２の数のピーク位置に基づいて前記少なくとも１つの透光部の位置と基準位置との距離を算出する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の接触式変位計。
【請求項１０】
前記検出部は、前記受光部から出力された受光信号の受光量分布にデータ処理を行うことにより、前記受光部の画素よりも小さい単位で前記第２の数のピーク位置を検出する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の接触式変位計。
【請求項１１】
前記基準位置は、前記スケールでの前記投光部の光軸の位置である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の接触式変位計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触子を用いた接触式変位計に関する。
【背景技術】
【０００２】
接触式変位計は、対象物の表面に当接されるとともに一方向に直線的に移動可能な接触子を有する（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の接触式変位計は、発光素子、ラインセンサおよび移動スケールを含む。移動スケールは、接触子に接続される。移動スケールには、接触子が移動可能な方向に沿って所定のパターンが配列される。
【０００３】
発光素子から発せられた光は、コリメータレンズを通過することによって略平行光となり、移動スケールを通過してラインセンサに照射される。ラインセンサが読み取った受光信号に基づいて、接触子の変位が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３６４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の接触式変位計においては、移動スケールを通過した光の干渉を利用することにより、ラインセンサの画素よりも小さい単位（サブピクセル単位）で接触子の変位を算出することが可能である。しかしながら、光を平行化するためのコリメータレンズ等の光学素子を発光素子と移動スケールとの間に設ける必要があるため、接触子の移動方向に直交する方向において接触式変位計を小型化することは困難である。
【０００６】
本発明の目的は、接触子の移動方向に直交する方向において小型化可能な接触式変位計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る接触式変位計は、筺体と、一方向に移動可能に筺体に支持された接触子と、一方向に並ぶ第１の数の透光部を有し、接触子とともに一方向に移動可能に構成されたスケールと、スケールに非平行光を照射する投光部と、スケールの第１の数よりも小さい第２の数の透光部を透過した非平行光を受光し、受光量分布を示す受光信号を出力する受光部と、受光部から出力された受光信号に基づいて、受光部での受光量分布において受光量が極大または極小となる第２の数の位置を第２の数のピーク位置として検出する検出部と、スケールの第１の数の透光部のうち、検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部の位置と基準位置との距離を算出する算出部とを備え、投光部、スケールおよび受光部は、一方向と交差する方向に並ぶように投光部および受光部が筺体に設けられ、算出部は、予め定められた範囲内に属する３つ以上のピーク位置間の間隔と当該３つ以上のピーク位置間に対応する３つ以上の透光部間の間隔との比を倍率として少なくとも２つ算出し、算出された少なくとも２つの倍率を互いに等しいとみなし、第１の数の透光部間の間隔および第２の数のピーク位置間の間隔に基づいて、検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別する。
【０００８】
この接触式変位計においては、投光部によりスケールに非平行光が照射される。スケールの第１の数の透光部のうち第２の数の透光部を透過した非平行光が受光部により受光され、受光量分布を示す受光信号が出力される。受光部から出力された受光信号に基づいて、受光部での受光量分布において受光量が極大または極小となる第２の数の位置が第２の数のピーク位置として検出される。
【０００９】
第２の数のピーク位置は、第１の数の透光部のうち非平行光が透過したいずれかの第２の数の透光部に対応する。しかしながら、スケールには非平行光が照射されるので、複数のピーク位置間の間隔とこれらに対応する３つ以上の透光部間の間隔との比である複数の倍率は互いにわずかに異なる。
【００１０】
本発明では、予め定められた範囲内においては、この範囲に属する３つ以上のピーク位置間の間隔と当該３つ以上のピーク位置間に対応する３つ以上の透光部間の間隔との比が倍率として少なくとも２つ算出される。また、算出された少なくとも２つの倍率が互いに等しいとみなされる。このような近似の下で、第１の数の透光部間の間隔および第２の数のピーク位置間の間隔に基づいて、検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部が識別される。
【００１１】
この場合、予め定められた範囲内において、少なくとも２つの倍率の違いはわずかであるため、ピーク位置に対応する透光部の識別にほとんど影響を与えない。したがって、短時間でピーク位置に対応する透光部を容易に識別することができる。その結果、識別された少なくとも１つの透光部の位置と基準位置との距離を算出することができる。
【００１２】
この構成によれば、スケールに非平行光を照射した場合でも、ピーク位置に対応する透光部が識別される。したがって、光を平行化するためのコリメータレンズ等の光学素子を投光部とスケールとの間に設ける必要がない。これにより、接触子の移動方向に直交する方向において接触式変位計を小型化することができる。
【００１３】
（２）第１の数の透光部において予め定められた第１の位置関係を有する複数の透光部の組み合わせを第１の組とした場合、第１の数の透光部は複数の第１の組を含み、第２の数のピーク位置において第１の位置関係に対応する第２の位置関係を有する複数のピーク位置の組み合わせを第２の組とした場合、第２の数のピーク位置は複数の第２の組を含み、接触式変位計は、各第１の組における複数の透光部間の間隔の比である第１の比を予め記憶する記憶部をさらに備え、算出部は、各第２の組における複数のピーク位置間の間隔と当該第２の組に対応する第１の組における複数の透光部間の間隔との比を倍率として少なくとも２つ算出し、算出された少なくとも２つの倍率を予め定められた範囲内の複数の倍率として互いに等しいとみなし、各第２の組における複数のピーク位置間の間隔の比である第２の比を算出し、各第２の組における第２の比および記憶部に記憶された複数の第１の組における複数の第１の比に基づいて、検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別してもよい。
【００１４】
この場合、第１の数の透光部には、第１の位置関係を有する第１の組の複数の透光部が含まれる。第２の数のピーク位置には、第１の位置関係に対応する第２の位置関係を有する第２の組の複数のピーク位置が含まれる。各第１の組における複数の透光部間の間隔の比である第１の比が記憶部に予め記憶される。各第２の組における複数のピーク位置間の間隔と当該第２の組に対応する第１の組における複数の透光部間の間隔との比が倍率として少なくとも２つ算出される。算出された少なくとも２つの倍率は、互いに等しいとみなされる。
【００１５】
この構成によれば、各第２の組における複数のピーク位置間の間隔の比である第２の比は、複数の第１の組における第１の比のいずれかに対応する。これにより、各第２の組における第２の比および記憶部に記憶された複数の第１の組における複数の第１の比に基づいて、検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別することができる。
【００１６】
また、透光部を識別するために複数のピーク位置間の間隔とこれらに対応する複数の透光部間の間隔との比である複数の倍率を算出する必要がない。そのため、ピーク位置に対応する透光部を短時間で識別することができる。
【００１７】
（３）算出部は、複数の第１の組のうち、いずれか一の第２の組における第２の比に最も近い第１の比を有する第１の組を判定し、判定された第１の組における複数の透光部を一の第２の組における複数のピーク位置に対応するとして識別してもよい。
【００１８】
この場合、複数の第１の組のうち、いずれか一の第２の組における第２の比に最も近い第１の比を有する第１の組における複数の透光部が一の第２の組における複数のピーク位置に対応する透光部として識別される。これにより、透光部を容易に識別することができる。
【００１９】
（４）各第１の組は第１、第２および第３の透光部を含み、第１の位置関係は、第１、第２および第３の透光部が隣り合う関係であり、各第２の組は第１、第２および第３のピーク位置を含み、第２の位置関係は、第１、第２および第３のピーク位置が隣り合う関係であってもよい。
【００２０】
この場合、第１、第２および第３のピーク位置間の間隔とこれらのピーク位置に対応する第１、第２および第３の透光部間の間隔との比である２つの倍率は、互いに等しいとみなされる。ここで、第１、第２および第３のピーク位置は隣り合い、第１、第２および第３の透光部は隣り合うので、２つの倍率の違いは極めて小さい。そのため、このような近似の下で、複数の第１の組のうち、第１、第２および第３のピーク位置に対応する第１、第２および第３の透光部を含む第１の組をより高い精度でかつ短時間で識別することができる。
【００２１】
（５）接触式変位計は、第１の数の透光部間の間隔を予め記憶する記憶部をさらに備え、算出部は、第２の数のピーク位置間の間隔と当該ピーク位置にそれぞれ対応する複数の透光部間の間隔との比である倍率を予め定められた範囲内の複数の倍率として互いに等しいとみなし、第２の数のピーク位置間の間隔の各々と記憶部に記憶された第１の数の透光部間の間隔の各々との比率である第３の比を算出し、算出された複数の第３の比のばらつき度合いに基づいて、第１の数の透光部から検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別してもよい。
【００２２】
この場合、第１の数の透光部間の間隔が予め記憶部に記憶される。第２の数のピーク位置間の間隔と当該ピーク位置にそれぞれ対応する複数の透光部間の間隔との比である倍率が互いに等しいとみなされる。
【００２３】
この構成によれば、第２の数のピーク位置間の間隔と当該第２の数のピーク位置に対応する複数の透光部間の間隔との比率は、一定と近似された上記の倍率と略等しくなる。一方、第２の数のピーク位置間の間隔と当該ピーク位置に対応しない複数の透光部間の間隔との比率は、一定と近似された上記の倍率とは異なることとなる。
【００２４】
したがって、第２の数のピーク位置間の間隔の各々と記憶部に記憶された第１の数の透光部間の間隔の各々との比率である第３の比には、上記の倍率を特徴的な値とするばらつきが生じる。この第３の比のばらつき度合いに基づいて、第１の数の透光部から検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別することができる。
【００２５】
（６）算出部は、第２の数のピーク位置と第１の数の透光部と相対的な位置とを仮想的にずらせながら倍率の候補である複数の第３の比を算出し、算出された複数の第３の比のばらつき度合いに基づいて第２の数のピーク位置に対応する複数の透光部の候補を複数組抽出し、抽出された複数組の候補のうちばらつき度合いが最も小さい組の候補に基づいて第１の数の透光部から検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別してもよい。
【００２６】
この場合、第２の数のピーク位置間の間隔と各２つの透光部間の間隔との比である第３の比が複数算出される。複数の第３の比は倍率の候補であり、いずれかの第３の比が倍率である。複数の第３の比のばらつき度合いに基づいて、第２の数のピーク位置に対応する複数の透光部の候補が複数組抽出される。
【００２７】
ここで、第２の数のピーク位置間の間隔と当該ピーク位置にそれぞれ対応する複数の透光部間の間隔との比である倍率が互いに等しいとみなされているので、倍率は一定である。そのため、複数組の透光部の候補のうち、第２の数のピーク位置に対応する組の倍率の候補のばらつきは最も小さい。したがって、複数組の候補のうちばらつき度合いが最も小さい組の候補に基づいて第１の数の透光部から検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別することができる。
【００２８】
（７）算出部は、算出された複数の第３の比のうちばらつき度合いの小さい順に所定数の第３の比を選択し、選択された第３の比のばらつき度合いに基づいて、第１の数の透光部から検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別してもよい。
【００２９】
スケールのいずれかの透光部に汚れ等が付着した場合、いずれかのピーク位置が正確に算出されないので、当該ピーク位置を用いて算出される第３の比は大きいばらつきを有する。このような場合でも、複数の第３の比のうちばらつき度合いの小さい順に所定数の第３の比が選択されるので、ばらつき度合いの大きい第３の比を除外して透光部が識別される。これにより、より高い精度で透光部を識別することができる。
【００３０】
（８）第１の数の透光部において予め定められた第１の位置関係を有する複数の透光部の組み合わせを第１の組とした場合、第１の数の透光部は複数の第１の組を含み、第２の数のピーク位置において第１の位置関係に対応する第２の位置関係を有する複数のピーク位置の組み合わせを第２の組とした場合、第２の数のピーク位置は複数の第２の組を含み、接触式変位計は、各第１の組における複数の透光部間の間隔の比である第１の比を予め記憶するとともに、第１の数の透光部間の間隔を予め記憶する記憶部をさらに備え、算出部は、各第２の組における複数のピーク位置間の間隔と当該第２の組に対応する第１の組における複数の透光部間の間隔との比である複数の倍率を予め定められた範囲内の複数の倍率として互いに等しいとみなし、各第２の組における複数のピーク位置間の間隔の比である第２の比を算出し、各第２の組における第２の比および記憶部に記憶された複数の第１の組における複数の第１の比に基づいて、検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部の候補を第１の数より小さい第３の数だけ抽出し、算出部は、第２の数のピーク位置間の間隔と当該ピーク位置にそれぞれ対応する複数の透光部間の間隔との比を倍率として少なくとも２つ算出し、算出された少なくとも２つの倍率を予め定められた範囲内の複数の倍率として互いに等しいとみなし、第２の数のピーク位置間の間隔の各々と記憶部に記憶された第１の数の透光部間の間隔の各々との比率である第３の比を算出し、算出された複数の第３の比のばらつき度合いに基づいて、抽出された第３の数の透光部の候補から検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別してもよい。
【００３１】
この場合、第１の数の透光部には、第１の位置関係を有する第１の組の複数の透光部が含まれる。第２の数のピーク位置には、第１の位置関係に対応する第２の位置関係を有する第２の組の複数のピーク位置が含まれる。各第１の組における複数の透光部間の間隔の比である第１の比および第１の数の透光部間の間隔が記憶部に予め記憶される。
【００３２】
まず、各第２の組における複数のピーク位置間の間隔と当該第２の組に対応する第１の組における複数の透光部間の間隔との比が倍率として少なくとも２つ算出される。また、算出された少なくとも２つの倍率は、互いに等しいとみなされる。この構成によれば、各第２の組における複数のピーク位置間の間隔の比である第２の比は、複数の第１の組における第１の比のいずれかに対応する。これにより、各第２の組における第２の比および記憶部に記憶された複数の第１の組における複数の第１の比に基づいて、検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部の候補を第３の数だけ識別することができる。
【００３３】
また、透光部を識別するために複数のピーク位置間の間隔とこれらに対応する複数の透光部間の間隔との比である複数の倍率を算出する必要がない。そのため、ピーク位置に対応する第３の数の透光部の候補を短時間で識別することができる。
【００３４】
透光部の候補が複数識別された後、第２の数のピーク位置間の間隔と当該ピーク位置にそれぞれ対応する複数の透光部間の間隔との比である倍率が互いに等しいとみなされる。この構成によれば、第２の数のピーク位置間の間隔と当該第２の数のピーク位置に対応する複数の透光部間の間隔との比率は、一定と近似された上記の倍率と略等しくなる。一方、第２の数のピーク位置間の間隔と当該ピーク位置に対応しない複数の透光部間の間隔との比率は、一定と近似された上記の倍率とは異なることとなる。
【００３５】
したがって、第２の数のピーク位置間の間隔の各々と記憶部に記憶された第１の数の透光部間の間隔の各々との比率である第３の比には、上記の倍率を特徴的な値とするばらつきが生じる。この第３の比のばらつき度合いに基づいて、第３の数の透光部の候補から検出部により検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つの透光部を識別することができる。
【００３６】
（９）算出部は、少なくとも２つのピーク位置間の間隔と当該少なくとも２つのピーク位置間に対応する少なくとも２つの透光部間の間隔との比である倍率、および検出部により検出された第２の数のピーク位置に基づいて少なくとも１つの透光部の位置と基準位置との距離を算出してもよい。
【００３７】
この場合、第２の数のピーク位置のうち少なくとも２つのピーク位置間の間隔およびこれらのピーク位置に対応する少なくとも２つの透光部の間隔に基づいて倍率を用いて透光部の位置と基準位置との距離が算出される。したがって、受光部の受光面とスケールとの平行度が低い場合、および受光部の受光面とスケールとの平行度が接触子の移動に伴って変動する場合でも、透光部の位置を正確に算出することができる。
【００３８】
（１０）検出部は、受光部から出力された受光信号の受光量分布にデータ処理を行うことにより、受光部の画素よりも小さい単位で第２の数のピーク位置を検出してもよい。この場合、接触子の変位を高い精度で算出することができる。
【００３９】
（１１）基準位置は、スケールでの投光部の光軸の位置であってもよい。この場合、基準位置を容易に定めることができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、接触子の移動方向に直交する方向において接触式変位計を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る接触式変位計の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の接触式変位計の測定ヘッドを示す図である。
【図３】スリットの配置の第１の例を示す図である。
【図４】スリットの配置の第２の例を示す図である。
【図５】受光データにより表される受光量分布およびその拡大図を示す。
【図６】投光部、スケールおよび受光部の関係を示す模式図である。
【図７】受光面の範囲内の受光量分布における複数のピーク位置を示す模式図である。
【図８】スリット位置、スリット間隔、スリット間隔比、ピーク位置、ピーク間隔、ピーク間隔比および比率の関係を示す図である。
【図９】スリットの絶対位置の算出手順を説明するための図である。
【図１０】第１の実施の形態における変位算出処理を示すフローチャートである。
【図１１】第１の実施の形態における変位算出処理を示すフローチャートである。
【図１２】スリット位置、スリット間隔、ピーク位置、ピーク間隔および仮想倍率の関係を示す図である。
【図１３】並べ替える前の仮想倍率と並べ替えた後の仮想倍率との関係の一例を示す図である。
【図１４】第２の実施の形態における変位算出処理を示すフローチャートである。
【図１５】第３の実施の形態における変位算出処理を示すフローチャートである。
【図１６】第３の実施の形態における変位算出処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
［１］第１の実施の形態
（１）接触式変位計の構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る接触式変位計の構成を示すブロック図である。図２は、図１の接触式変位計の測定ヘッドを示す図である。図２（ａ）は筺体内の構成を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部の拡大図を示す。以下、本実施の形態に係る接触式変位計１００について、図１および図２を参照しながら説明する。
【００４３】
図１に示すように、接触式変位計１００は、筺体１０、接触子２０、投光部３０、受光部４０、スケール５０、制御部６０および表示部７０を含む。筺体１０、接触子２０、投光部３０、受光部４０およびスケール５０により測定ヘッド１００Ｈが構成される。
【００４４】
測定ヘッド１００Ｈは、ケーブル８１ａを介して中継部８２に接続される。中継部８２は、ケーブル８１ｂを介して表示部７０に接続される。本例においては、中継部８２に制御部６０が設けられる。この場合、制御部６０を筺体１０内に設ける必要がないので、筺体１０を小型化することができる。
【００４５】
測定ヘッド１００Ｈにおいて、投光部３０、受光部４０およびスケール５０は、筺体１０内に収容される。また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、筺体１０内にはシャフト１１、バネ１２、スケール保持部１３および光学系保持部１４が収容される。
【００４６】
本例においては、筺体１０は接触子２０と略同程度の外径を有する。したがって、接触式変位計１００は、全体として細長い形状を有する。それにより、狭い空間を通して測定対象物の変位を測定することが可能となる。また、接触式変位計１００の保管および携帯を容易に行うことができる。
【００４７】
接触子２０は、筺体１０に対して一方向に移動可能にシャフト１１の一端に取り付けられる。シャフト１１はボールベアリングを含む。また、スケール保持部１３は、バネ１２を介してシャフト１１の他端に取り付けられる。スケール５０は、長尺状の板部材からなり、スケール保持部１３により保持される。スケール５０は、例えばガラスにより形成される。
【００４８】
図２（ｂ）に示すように、光学系保持部１４は、接触子２０に向かって平行に延びる２つの支持片１４ａ，１４ｂを有する。光学系保持部１４の一方の支持片１４ａの内側の面には、投光部３０および電気回路３１が取り付けられる。電気回路３１は、投光部３０に電力を供給する。一方、光学系保持部１４の他方の支持片１４ｂの内側の面には、回路基板４１を介して受光部４０が取り付けられる。光学系保持部１４の２つの支持片１４ａ，１４ｂ間にスケール５０が配置される。
【００４９】
この状態で、シャフト１１、バネ１２、スケール保持部１３および光学系保持部１４が筺体１０に収容される。これにより、筺体１０内で投光部３０および受光部４０がスケール５０を挟んで対向する。スケール５０は、投光部３０の光軸に略直交するように配置される。スケール５０は複数のスリットを有する。各スリットには、固有の番号が付与されている。スケール５０の複数のスリットの配置については後述する。
【００５０】
投光部３０は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）である。投光部３０は、ＬＤ（レーザダイオード）等の他の発光素子であってもよい。投光部３０には、光を平行化するためのコリメータレンズ等の光学素子が設けられない。したがって、投光部３０から出射された光は、所定の角度で広がりながらスケール５０の一部のスリットを通過して受光部４０により受光される。
【００５１】
受光部４０は、一方向に配列された複数の受光素子を有するラインセンサである。複数の受光素子が複数の画素を構成する。本例においては、各受光素子はＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）である。各受光素子は、ＣＣＤ（電荷結合素子）等の他の素子であってもよい。
【００５２】
受光部４０は、一方向に配列される複数の画素からなる受光面を有する。受光部４０の受光面は、投光部３０の光軸に略直交するように配置される。受光部４０からは、受光面上での受光量分布を示すアナログの電気信号（以下、受光信号と呼ぶ）が回路基板４１および図１のケーブル８１ａを通して中継部８２の制御部６０に出力される。
【００５３】
図１に示すように、制御部６０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）６１、メモリ６２およびＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器６３を含む。受光部４０から出力される受光信号は、Ａ／Ｄ変換器６３により一定のサンプリング周期でサンプリングされるとともにデジタル信号に変換される。
【００５４】
Ａ／Ｄ変換器６３から出力されるデジタル信号は、受光量分布を示す受光データとしてメモリ６２に順次蓄積される。また、メモリ６２には、後述する接触子２０の変位算出プログラムが記憶されるとともに、接触子２０の変位算出処理に用いる位置算出データが記憶されている。
【００５５】
メモリ６２に蓄積された受光データは、ＣＰＵ６１に与えられる。ＣＰＵ６１は、メモリ６２により与えられた受光データおよびメモリ６２に記憶された位置算出データに基づいて接触子２０の変位算出プログラムを実行する。これにより、接触子２０の変位を算出するための変位算出処理が実行される。表示部７０は、例えば７セグメント表示器により構成される。表示部７０はドットマトリクス表示器により構成されてもよい。ＣＰＵ６１は、ケーブル８１ｂを通して変位算出処理により算出された接触子２０の変位を表示部７０に表示させる。
【００５６】
本例においては、一組の筺体１０、接触子２０、投光部３０、受光部４０およびスケール５０により一の測定ヘッド１００Ｈが構成される。複数組のケーブル８１ａ，８１ｂおよび中継部８２を用いて、複数の測定ヘッド１００Ｈを一の表示部７０にそれぞれ接続することが可能である。この構成によれば、測定対象物の複数の部分に複数の測定ヘッド１００Ｈの複数の接触子２０をそれぞれ当接させることにより、測定対象物の複数の部分の厚みを同時に測定することができる。また、複数の測定ヘッド１００Ｈによる測定値に基づいて、測定対象物の厚みの最大値、最小値、平均値または平坦度等を評価値として得ることができる。
【００５７】
測定値または評価値を示すデータは、メモリ６２に記憶される。また、ＣＰＵ６１は、図示しないインタフェースを通してデータを外部に与えることができる。本例においては、ＣＰＵ６１は、ＢＣＤ（Binary Corded Decimal）出力を外部のプログラマブルコントローラに与えることができる。また、ＣＰＵ６１は、外部のパーソナルコンピュータまたはプログラマブルコントローラとＲＳ−２３２Ｃ規格に従うシリアル通信を行うことができる。
【００５８】
（２）スリットの配置例
スケール５０には、複数のスリットが並ぶように形成される。本例においては、スケール５０にｎ個のスリットが形成される。ｎは３以上の整数であり、例えば１００である。複数のスリットには、それぞれ１〜ｎ番の固有の番号が付与されている。複数のスリットは、隣り合うスリット間の間隔が全部互いに異なるように配列されてもよいし、隣り合うスリット間の間隔が一部等しくなるように配列されてもよい。
【００５９】
図３は、スリットの配置の第１の例を示す図である。図３は、スケール５０の一端部の拡大平面図を示す。第１の例においては、隣り合うスリットｓ間の間隔が全部互いに異なるように複数のスリットｓが配列される。
【００６０】
具体的には、スケール５０の一端部から並ぶようにｎ個のスリットｓが位置ｐｉに配置される。ｉは１〜ｎの整数である。以下、ｉ番目のスリットｓの位置ｐｉをスリット位置ｐｉと呼び、ｊ番目のスリット位置ｐｊと（ｊ＋１）番目のスリット位置ｐｊ＋１との間の間隔をスリット間隔ｄｊと呼ぶ。ｊは１〜ｎ−１の整数である。
【００６１】
図３には、スリット位置ｐ１〜ｐ１４にそれぞれ配置された１４個のスリットｓが図示され、隣り合うスリット位置ｐ１〜ｐ１４間の１３個のスリット間隔ｄ１〜ｄ１３が図示されている。（ｎ−１）個のスリット間隔ｄ１〜ｄｎ−１は互いに異なる。
【００６２】
図４は、スリットの配置の第２の例を示す図である。図４は、スケール５０の一端部の拡大平面図を示す。第２の例においては、隣り合うスリット間の間隔が一部等しくなるように複数のスリットｓが配列される。
【００６３】
具体的には、複数のスリットｓが、順に並ぶ所定の個数のスリットｓを含むグループＧに区分される。各グループＧにおける隣り合うスリット間の間隔は、他のグループＧにおける隣り合うスリット間の間隔とは異なる。
【００６４】
図４の例においては、複数のスリットｓが８個ずつのスリットｓを含むグループＧ１，Ｇ２，Ｇ３，・・・に区分されている。各グループＧにおける８個のスリットｓをそれぞれスリットｓ１〜ｓ８と呼ぶ。図４では、グループＧ１のスリットｓ１〜ｓ８が実線で描かれ、グループＧ２のスリットｓ１〜ｓ８が点線で描かれ、グループＧ３の１つスリットｓ１が一点鎖線で描かれている。
【００６５】
グループＧ１において、スリットｓ１，ｓ２間のスリット間隔、スリットｓ２，ｓ３間のスリット間隔、スリットｓ４，ｓ５間のスリット間隔およびスリットｓ６，ｓ８間のスリット間隔はＬ１ａである。スリットｓ３，ｓ４間のスリット間隔、スリットｓ５，ｓ６間のスリット間隔およびスリットｓ７，ｓ８間のスリット間隔はＬ２ａである。グループＧ１のスリットｓ８と隣り合うグループＧ２のスリットｓ１とのスリット間隔はＬ２ａである。
【００６６】
グループＧ２において、スリットｓ１，ｓ２間のスリット間隔、スリットｓ２，ｓ３間のスリット間隔、スリットｓ４，ｓ５間のスリット間隔およびスリットｓ６，ｓ８間のスリット間隔はＬ１ｂである。スリットｓ３，ｓ４間のスリット間隔、スリットｓ５，ｓ６間のスリット間隔およびスリットｓ７，ｓ８間のスリット間隔はＬ２ｂである。グループＧ２のスリットｓ８と隣り合うグループＧ３のスリットｓ１とのスリット間隔はＬ２ｂである。
【００６７】
グループＧ１において、スリット間隔Ｌ１ａとスリット間隔Ｌ２ａとは互いに異なる。グループＧ２において、スリット間隔Ｌ１ｂとスリット間隔Ｌ２ｂとは互いに異なる。また、グループＧ１のスリット間隔Ｌ１ａと他のグループＧ２のスリット間隔Ｌ１ｂは互いに異なり、グループＧ１のスリット間隔Ｌ２ａと他のグループＧ２のスリット間隔Ｌ２ｂとは互いに異なる。他のグループＧ間の関係も同様である。
【００６８】
例えば、グループＧ１において、スリット位置ｐ１，ｐ２間のスリット間隔ｄ１、スリット位置ｐ２，ｐ３間のスリット間隔ｄ２、スリット位置ｐ４，ｐ５間のスリット間隔ｄ４およびスリット位置ｐ６，ｐ７間のスリット間隔ｄ６は互いに等しい。また、スリット位置ｐ３，ｐ４間のスリット間隔ｄ３、スリット位置ｐ５，ｐ６間のスリット間隔ｄ５、スリット位置ｐ７，ｐ８間のスリット間隔ｄ７およびスリット位置ｐ８，ｐ９間のスリット間隔ｄ８は互いに等しい。
【００６９】
グループＧ２において、スリット位置ｐ１，ｐ２間のスリット間隔ｄ９、スリット位置ｐ２，ｐ３間のスリット間隔ｄ１０、スリット位置ｐ４，ｐ５間のスリット間隔ｄ１２およびスリット位置ｐ６，ｐ７間のスリット間隔ｄ１４は互いに等しい。また、スリット位置ｐ３，ｐ４間のスリット間隔ｄ１１、スリット位置ｐ５，ｐ６間のスリット間隔ｄ１３、スリット位置ｐ７，ｐ８間のスリット間隔ｄ１５およびスリット位置ｐ８，ｐ９間のスリット間隔ｄ１６は互いに等しい。
【００７０】
一方、グループＧ１におけるスリット間隔ｄ１，ｄ２，ｄ４，ｄ６は、グループＧ２におけるスリット間隔ｄ９，ｄ１０，ｄ１２，ｄ１４と異なる。また、グループＧ１におけるスリット間隔ｄ３，ｄ５，ｄ７は、グループＧ２におけるスリット間隔ｄ１１，ｄ１３，ｄ１５と異なる。さらに、スリット間隔ｄ８はスリット間隔ｄ１６と異なる。
【００７１】
スリットｓの配置の第１および第２の例のいずれにおいても、全てのスリット間隔ｄｊは既知であり、図１のメモリ６２に記憶されている。本実施の形態では、９９個のスリット間隔ｄ１〜ｄ９９がこの順でメモリ６２に記憶されている。
【００７２】
また、隣り合う２つのスリット間隔ｄｋ，ｄｋ＋１の比、具体的にはスリット間隔ｄｋに対するスリット間隔ｄｋ＋１の比ｒｋ（以下、スリット間隔比ｒｋと呼ぶ）が予め算出され、位置算出データとしてメモリ６２に記憶されている。ｋは１〜ｎ−２の整数である。本実施の形態では、９８個のスリット間隔比ｒ１〜ｒ９８がこの順でメモリ６２に記憶されている。
【００７３】
（３）受光量ピークの位置の検出
図１の投光部３０から出射された光は、スケール５０に含まれる複数のスリットｓの一部を通過して受光部４０に入射する。したがって、メモリ６２に蓄積される受光データにより表される受光量分布には、投光部３０からの光が通過した複数のスリットｓにそれぞれ対応する複数のピーク（以下、受光量ピークと呼ぶ）が現われる。
【００７４】
図５（ａ）は受光データにより表される受光量分布を示す図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ部の拡大図を示す。図５において、横軸は受光部４０の画素の位置（以下、画素位置と呼ぶ）を示し、縦軸は受光量を示す。
【００７５】
図５（ａ）の受光量分布にデータ処理を行うことにより、受光部４０の画素よりも小さいサブピクセル単位で複数の受光量ピークの位置を検出する。以下、受光量ピークの位置をピーク位置と呼ぶ。図５（ｂ）には、画素位置ｇ１〜ｇ１１における受光量分布が示される。
【００７６】
ここで、受光量分布にデータ処理を行わない場合には、画素位置ｇ７がピーク位置となる。真のピーク位置は、画素位置ｇ６，ｇ７間にある。そこで、受光量分布にデータ処理を行うことにより、サブピクセル単位で真のピーク位置Ｐを算出する。
【００７７】
サブピクセル単位で真のピーク位置Ｐを検出するために、種々の公知の方式によるデータ処理を用いることができる。例えば、受光量分布に重心処理を行うことにより、真のピーク位置Ｐを検出してもよい。あるいは、放物線等の種々の曲線を受光量分布にフィッティングさせることにより真のピーク位置Ｐを検出してもよい。
【００７８】
（４）スリット位置の特定
図６は、投光部３０、スケール５０および受光部４０の関係を示す模式図である。図６に示すように、投光部３０から出射された光は、所定の角度で広がりながらスケール５０の範囲Ｃ内の複数のスリットｓを通過して受光部４０の受光面の範囲Ｄ内に入射する。
【００７９】
上記のように、受光データを用いたデータ処理により受光面の範囲Ｄ内の受光量分布における複数のピーク位置Ｐがサブピクセル単位で検出される。検出された複数のピーク位置Ｐは、スケール５０の範囲Ｃ内の複数のスリット位置ｐｉにそれぞれ対応する。
【００８０】
図７は、受光面の範囲Ｄ内の受光量分布における複数のピーク位置Ｐを示す模式図である。図７の横軸は受光部４０の画素位置を示す。受光面の範囲Ｄ内には、Ｎ個のピーク位置Ｐが含まれる。Ｉ番目のピーク位置Ｐをピーク位置ＰＩと呼ぶ。Ｉは１〜Ｎの整数であり、Ｎは３以上でかつスリットｓの数ｎ以下の整数である。図７の例においてはＮは１７であり、受光データのデータ処理により検出された１７個のピーク位置Ｐ１〜Ｐ１７が黒丸印で示される。
【００８１】
ここで、光が通過したスケール５０の部分（図６に矢印Ｃで示す範囲）がスケール５０全体のいずれの部分に位置するかは不明である。したがって、光が通過したスリットｓは不明であるとともに、図７の各ピーク位置Ｐ１〜Ｐ１７がどのスリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋１６にそれぞれ対応するかは不明である。本実施の形態においては、以下の手順により各ピーク位置Ｐ１〜ＰＮに対応するスリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋（Ｎ−１）を特定する。ｘは１〜ｎ−（Ｎ−１）のいずれかの整数であり、現時点では未知である。
【００８２】
まず、隣り合うピーク位置間の間隔を算出する。以下、Ｊ番目のピーク位置ＰＪと（Ｊ＋１）番目のピーク位置ＰＪ＋１との間の間隔をピーク間隔ＤＪと呼ぶ。Ｊは１〜Ｎ−１の整数である。図７の例では、隣り合うピーク位置Ｐ１〜Ｐ１７間の１６個のピーク間隔Ｄ１〜Ｄ１６を算出する。
【００８３】
次に、隣り合う２つのピーク間隔ＤＫ，ＤＫ＋１の比、具体的にはピーク間隔ＤＫに対するピーク間隔ＤＫ＋１の比ＲＫ（以下、ピーク間隔比ＲＫと呼ぶ）を算出する。Ｋは１〜Ｎ−２の整数である。図７の例では、１５個のピーク間隔比Ｒ１〜Ｒ１５を算出する。
【００８４】
算出されたピーク位置Ｐ１〜ＰＮは、スリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋（Ｎ−１）にそれぞれ対応する。ここで、スリット間隔ｄｘに対するピーク間隔Ｄ１の倍率をＡｘとし、スリット間隔ｄｘ＋１に対するピーク間隔Ｄ２の倍率をＡｘ＋１とする。同様に、スリット間隔ｄｘ＋（Ｎ−２）に対するピーク間隔ＤＮ−１の倍率をＡｘ＋（Ｎ−２）とする。この場合、ピーク間隔Ｄ１はスリット間隔ｄｘのＡｘ倍となり、ピーク間隔Ｄ２はスリット間隔ｄｘ＋１のＡｘ＋１倍となり、ピーク間隔Ｄ３はスリット間隔ｄｘ＋２のＡｘ＋２倍となる。同様にして、ピーク間隔ＤＮ−１はスリット間隔ｄｘ＋（Ｎ−２）のＡｘ＋（Ｎ−２）倍となる。したがって、各ピーク間隔比ＲＫは、下記式（１）で与えられる。
【００８５】
【数１】
2015169559.tif 000003
【００８６】
ここで、理解を容易にするために、スリット位置、スリット間隔、ピーク位置、ピーク間隔、ピーク間隔比および倍率の関係を整理する。図８は、スリット位置、スリット間隔、スリット間隔比、ピーク位置、ピーク間隔、ピーク間隔比および倍率の関係を示す図である。
【００８７】
接触式変位計１００においては、非平行光が広がりながらスケール５０のスリットｓを通過するので、スリット位置に対するピーク間隔の倍率は、投光部３０の光軸からの距離に応じてわずかに変化する。そのため、複数のスリット間隔ｄｘ〜ｄｘ＋（Ｎ−２）に対するピーク間隔Ｄ１〜ＤＮ−１の倍率Ａｘ〜Ａｘ＋（Ｎ−２）は互いに異なる。しかしながら、隣接するピーク間隔ＤＫ，ＤＫ＋１の間においては、倍率Ａｘ＋（Ｋ−１）と倍率Ａｘ＋Ｋとは略等しいとみなすことができる。この場合、上記式（１）における各ピーク間隔比ＲＫは、下記式（２）のように近似することができる。
【００８８】
【数２】
2015169559.tif 000004
【００８９】
１〜ｎ−（Ｎ−１）の任意の整数ｍについて、スリット間隔比ｒｍ＋（Ｋ−１）とピーク間隔比ＲＫとの差分を示す式を下記式（３）で定義する。
【００９０】
【数３】
2015169559.tif 000005
【００９１】
上記式（３）において、ｍを１〜ｎ−（Ｎ−１）の範囲内で変化させ、各ｍについて差分Ｅｒｒｍを算出する。差分Ｅｒｒｍが最小になったときのｍがｘとして決定される。このようにして、（Ｎ−１）個のピーク間隔Ｄ１〜ＤＮ−１にそれぞれ対応する（Ｎ−１）個のスリット間隔ｄｘ〜ｄｘ＋（Ｎ−２）を特定することができる。また、Ｎ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮにそれぞれ対応するＮ個のスリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋（Ｎ−１）を特定することができる。
【００９２】
なお、複数のスリットｓが図３の第１の例のように配置されている場合には、１〜ｎ−（Ｎ−１）の任意の整数ｍについて、スリット間隔比ｒｍ＋（Ｋ−１）とピーク間隔比ＲＫとの差分を示す式を下記式（４）で定義してもよい。
【００９３】
【数４】
2015169559.tif 000006
【００９４】
上記式（４）において、例えばＫ＝１として、ｍを１〜ｎ−（Ｎ−１）の範囲内で変化させ、各ｍについて差分Ｅｒｒｍを算出する。差分Ｅｒｒｍが最小になったときのｍがｘとして決定される。
【００９５】
（５）接触子の絶対位置
上記の方法で、受光量分布におけるＮ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮに対応するそれぞれＮ個のスリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋（Ｎ−１）が特定されるとともに、複数のスリットｓの番号が特定される。この時点で、複数のスリットｓの相対位置は特定されているが、複数のスリットｓの絶対位置は特定されていない。以下の手順により、スケール５０の任意のスリットｓの絶対位置を算出する。
【００９６】
図９は、スリットｓの絶対位置の算出手順を説明するための図である。図９の手順においては、投光部３０からの光が通過した任意のスリットｓａの絶対位置が算出される。ここで、スリットｓａの絶対位置は、投光部３０の光軸３０ｏからのスリットｓａの距離ｌａである。
【００９７】
スリットｓａを挟んで位置する２個のスリットｓｂ，ｓｃが予め選択される。図９の例においては、スリットｓｂ，ｓｃはスリットｓａの両隣に位置するスリットｓであり、スリットｓｂ，ｓｃ間の間隔はｄｂｃである。上記の方法により、スリットｓａ〜ｓｃの番号が特定されるため、間隔ｄｂｃも特定される。投光部３０からの光がスリットｓａ〜ｓｃを通過することにより、スリットｓａ〜ｓｃにそれぞれ対応するピーク位置Ｐａ〜Ｐｃに受光量分布のピークが現われる。
【００９８】
受光部４０の受光面での光軸３０ｏの位置（以下、光軸位置と呼ぶ）Ｐ０は既知である。受光データに基づいて、光軸位置Ｐ０からピーク位置Ｐａまでの距離Ｌａが算出されるとともに、ピーク位置Ｐｂ，Ｐｃ間の間隔Ｄｂｃが算出される。続いて、間隔ｄｂｃに対する間隔Ｄｂｃの比（Ｄｂｃ／ｄｂｃ）が倍率Ａとして算出される。その後、距離Ｌａを倍率Ａで除することにより、距離ｌａが算出される。
【００９９】
各スリットｓから接触子２０の先端までの距離は既知である。したがって、スリットｓａの絶対位置に基づいて、接触子２０の絶対位置を算出することができる。上記のスリットｓの絶対位置の算出手順によれば、接触子２０の移動に伴って受光部４０の受光面に対してスケール５０が傾斜した場合でも、接触子２０の絶対位置を正確に算出することができる。
【０１００】
図１の接触子２０が測定対象物の表面に当接することにより、接触子２０が変位する。接触子２０が測定対象物の表面に当接する前の接触子２０の絶対位置を接触子２０が測定対象物の表面に当接したときの接触子２０の絶対位置から減算することにより、接触子２０の変位を算出することができる。
【０１０１】
このように、スリットｓの絶対位置の変化に基づいて接触子２０の変位が算出される。そのため、接触子２０が測定対象物の表面に当接する前の任意のスリットｓの位置、接触子２０が測定対象物の表面に当接した後の他の任意のスリットｓの位置およびスリットｓ間の間隔に基づいて接触子２０の変位を算出することができる。
【０１０２】
したがって、接触子２０が測定対象物の表面に当接したことにより一部のスリットｓが投光部３０からの光の照射範囲外に変位した場合でも、他のスリットｓの絶対位置を算出することにより、接触子２０の変位を算出することができる。これにより、投光部３０からスケール５０への光の照射範囲よりも長い寸法を有する接触子２０の変位を算出することができる。
【０１０３】
（６）変位算出処理
図１０および図１１は、第１の実施の形態における変位算出処理を示すフローチャートである。図１０および図１１を用いてＣＰＵ６１による接触子２０の変位算出処理を説明する。
【０１０４】
ＣＰＵ６１は、図１のメモリ６２に蓄積されたデジタル信号から受光データを取得する（ステップＳ１）。次に、ＣＰＵ６１は、受光データに基づいて受光量分布におけるＮ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮを検出する（ステップＳ２）。ピーク位置の検出は、受光データにより示される受光量分布にデータ処理を行い、受光量が真のピークとなる位置を検出することにより行われる。
【０１０５】
続いて、ＣＰＵ６１は、Ｎ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮに基づいて（Ｎ−１）個のピーク間隔Ｄ１〜ＤＮ−１を算出する（ステップＳ３）。また、ＣＰＵ６１は、（Ｎ−１）個のピーク間隔Ｄ１〜ＤＮ−１に基づいて（Ｎ−２）個のピーク間隔比Ｒ１〜ＲＮ−２を算出する（ステップＳ４）。
【０１０６】
その後、ＣＰＵ６１は、ｍを１に設定する（ステップＳ５）。ＣＰＵ６１は、ピーク間隔比Ｒ１〜ＲＮ−２を用いて、設定されたｐについて式（３）で与えられる差分Ｅｒｒｍを算出する（ステップＳ６）。ＣＰＵ６１は、ｐおよび当該ｐについて算出された差分Ｅｒｒｍをメモリ６２に記憶する（ステップＳ７）。
【０１０７】
次に、ＣＰＵ６１は、ｍがｎ−（Ｎ−１）に等しいか否かを判定する（ステップＳ８）。ステップＳ８においてｍがｎ−（Ｎ−１）に等しくない場合、ＣＰＵ６１は、ｍをｍ＋１に更新し（ステップＳ９）、ステップＳ６の処理に戻る。ＣＰＵ６１は、ｍがｎ−（Ｎ−１）に等しくなるまでステップＳ６〜Ｓ９の処理を繰り返す。
【０１０８】
ステップＳ８においてｍがｎ−（Ｎ−１）に等しくなった場合、ＣＰＵ６１は、差分Ｅｒｒｍが最小になったときのｍに基づいてスリットｓの番号を特定する（ステップＳ１０）。具体的には、差分Ｅｒｒｍが最小になったときのｍがｘである。これにより、Ｎ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮにそれぞれ対応するＮ個のスリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋（Ｎ−１）およびそれらのスリットｓの番号が特定される。
【０１０９】
続いて、ＣＰＵ６１は、任意のスリットｓａの絶対位置を特定する（ステップＳ１１）。図９の例においては、ピーク位置Ｐａを挟んで位置する２個のピーク位置Ｐｂ，Ｐｃ間の間隔Ｄｂｃが測定されるとともに、光軸位置Ｐ０からピーク位置Ｐａまでの距離Ｌａが測定される。スリットｓａを挟んで位置する２個のスリットｓｂ，ｓｃ間の間隔ｄｂｃに対する距離Ｄｂｃの比を算出することにより、投光部３０の光軸３０ｏからスリットｓａまでの距離ｌａに対する距離Ｌａの倍率Ａが算出される。距離Ｌａを倍率Ａで除することにより、距離ｌａが算出され、スリットｓａの絶対位置が特定される。
【０１１０】
その後、ＣＰＵ６１は、接触子２０の変位を算出する（ステップＳ１２）。本実施の形態においては、投光部３０からの光が通過した複数のスリットｓの絶対位置をそれぞれ算出し、複数のスリットｓの絶対位置に基づいて接触子２０の絶対位置をそれぞれする。複数のスリットｓに基づいてそれぞれ算出された絶対位置を平均することにより、接触子２０の絶対位置を算出する。接触子２０の絶対位置の変化を算出することにより、接触子２０の変位を算出する。
【０１１１】
これにより、接触子２０の変位を高い精度で算出することができる。また、スケール５０のスリットｓへの塵埃等の付着により、そのスリットｓに対応するピーク位置が検出されなかった場合でも、算出される接触子２０の変位の誤差を低減することができる。
【０１１２】
なお、スケール５０は所定の厚みを有するため、光軸３０ｏから近い位置にあるスリットｓを通過した光の屈折は、光軸３０ｏから遠い位置にあるスリットｓを通過した光の屈折よりも小さい。したがって、光軸３０ｏから近い位置にあるスリットｓの絶対位置の算出の精度は、光軸３０ｏから遠い位置にあるスリットｓの絶対位置の算出の精度よりも高い。
【０１１３】
そのため、上記の接触子２０の絶対位置の算出においては、光軸３０ｏから近い位置にあるスリットｓの絶対位置の重みを光軸３０ｏから遠い位置にあるスリットｓの絶対位置の重みよりも大きくして接触子２０の複数の絶対位置が平均される。これにより、接触子２０の絶対位置をより正確に算出することができる。
【０１１４】
（７）効果
本実施の形態においては、投光部３０によりスケール５０に非平行光が照射される。スケール５０のｎ個のスリットｓのうち、Ｎ個のスリットｓを透過した非平行光が受光部４０により受光され、受光量分布を示す受光信号が出力される。受光部４０から出力された受光信号に基づいて、受光部４０での受光量分布において受光量が極大または極小となるＮ個のスリット位置がＮ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮとして検出される。
【０１１５】
Ｎ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮは、ｎ個のスリット位置のうち非平行光が透過したいずれかのＮ個のスリット位置に対応する。しかしながら、スケール５０には非平行光が照射されるので、ピーク位置Ｐ１〜ＰＮ間の間隔とこれらに対応するスリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋（Ｎ−１）間の間隔との比である（Ｎ−１）個の倍率Ａｘ〜Ａｘ＋（Ｎ−２）は互いにわずかに異なる。
【０１１６】
本実施の形態では、隣接する３つのピーク位置間の間隔と当該３つのピーク位置間に対応する３つ以上のスリット位置間の間隔との比である２つの倍率が互いに等しいとみなされる。このような近似の下で、ｎ個のスリット間の間隔およびＮ個のピーク位置間の間隔に基づいて、検出された少なくとも１つのピーク位置に対応する少なくとも１つのスリット位置が識別される。
【０１１７】
この場合、３つのピーク位置は隣り合い、３つのスリット位置は隣り合うので、２つの倍率の違いは極めて小さく、ピーク位置に対応するスリット位置の識別にほとんど影響を与えない。したがって、短時間でピーク位置に対応するスリットｓを容易にかつ短時間で識別することができる。その結果、識別された少なくとも１つのスリット位置と光軸位置Ｐ０との距離を算出することができる。
【０１１８】
この構成によれば、スケール５０に非平行光を照射した場合でも、ピーク位置に対応するスリットｓが識別される。したがって、光を平行化するためのコリメータレンズ等の光学素子を投光部３０とスケール５０との間に設ける必要がない。これにより、接触子２０の移動方向に直交する方向において接触式変位計１００を小型化することができる。
【０１１９】
本実施の形態の構成によれば、スリットｓを識別するために、複数のピーク位置間の間隔とこれらに対応する複数の透光部間の間隔との比である複数の倍率を算出する必要がない。そのため、後述する第２の実施の形態に係る接触式変位計１００よりも短時間でピーク位置に対応するスリットｓを識別することができる。
【０１２０】
［２］第２の実施の形態
（１）スリット位置の特定
第２の実施の形態に係る接触式変位計１００について、第１の実施の形態に係る接触式変位計１００と異なる点を説明する。本実施の形態においては、以下の手順により各ピーク位置ＰＩに対応するスリット位置ｐｉを特定する。ｉは１〜ｎの整数であり、Ｉは１〜Ｎの整数である。
【０１２１】
スケール５０の一部に汚れがあると、ピーク位置ＰＩの一部が本来の位置からずれる場合がある。以下の方法では、本来の位置からずれたピーク位置ＰＩを用いずにスリット位置ｐｉを特定する。
【０１２２】
上記のように、第１の実施の形態においては、隣接する２つのピーク間隔ＤＪ，ＤＪ＋１の間について、倍率Ａｘ＋（Ｊ−１）と倍率Ａｘ＋Ｊとは略等しいとみなされる。Ｊは１〜Ｎ−１の整数である。ｘは１〜ｎ−（Ｎ−１）のいずれかの整数であり、現時点では未知である。一方、本実施の形態においては、算出される（Ｎ−１）個のピーク間隔ＤＪについて、倍率Ａｘ＋（Ｊ−１）は略等しいとみなされる。
【０１２３】
まず、第１の実施の形態と同様に、隣り合うピーク位置ＰＪ，ＰＪ＋１間のピーク間隔ＤＪを算出する。算出されたピーク位置Ｐ１〜ＰＮは、スリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋（Ｎ−１）にそれぞれ対応する。ｘは１〜ｎ−（Ｎ−１）のいずれかの整数であるが、現時点では未知である。そこで、１〜ｎ−（Ｎ−１）の整数の各々をｙとし、スリット位置ｐｙがピーク位置ＰＪに対応していると仮定する。したがって、ｘは｛ｎ−（Ｎ−１）｝個のｙのうちのいずれかである。
【０１２４】
各スリット間隔ｄｙ＋（Ｊ−１）に対するピーク間隔ＤＪの比率をＣｙ＋（Ｊ−１）と呼ぶ。比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）は、下記式（５）で与えられる。比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）は倍率Ａｘ＋（Ｊ−１）の候補であり、ｙがｘであるときの比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）が倍率Ａｘ＋（Ｊ−１）である。
【０１２５】
【数５】
2015169559.tif 000007
【０１２６】
ｙを１〜ｎ−（Ｎ−１）の範囲で変化させるとともに、Ｊを１〜Ｎ−１の範囲で変化させ、各ｙおよび各Ｊについて上記式（５）の比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）を算出する。これにより、各ｙについて、（Ｎ−１）個の比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）が算出される。ここで、算出された比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）を昇順に並べ替える。昇順に並べ替えられた（Ｎ−１）個の比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）をそれぞれ比率Ｂ１，ｙ〜ＢＮ−１，ｙと定義する。なお、各ｙについて算出された比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）を降順に並べ替え、降順に並べ替えられた（Ｎ−１）個の比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）をそれぞれ比率Ｂ１，ｙ〜ＢＮ−１，ｙと定義してもよい。
【０１２７】
ここで、理解を容易にするために、スリット位置、スリット間隔、ピーク位置、ピーク間隔および比率の関係を整理する。図１２は、スリット位置、スリット間隔、ピーク位置、ピーク間隔および比率の関係を示す図である。図１３は、並べ替える前の比率Ｃｙ〜Ｃｙ＋（Ｎ−２）と並べ替えた後の比率Ｂ１，ｙ〜ＢＮ−１，ｙとの関係の一例を示す図である。
【０１２８】
次に、Ｊの中心値をｃとし、各ｙについて算出された比率Ｂ１，ｙ〜ＢＮ−１，ｙのうち中心値ｃにおける比率Ｂｃ，ｙ（以下、中心比率Ｂｃ，ｙと呼ぶ）を抽出する。ここで、中心値ｃはＮ／２である。Ｎが偶数である場合、中心比率Ｂｃ，ｙは中心値ｃにおける比率である。一方、Ｎが奇数である場合、中心比率Ｂｃ，ｙは（Ｎ−１）／２における比率Ｂ（Ｎ−１）／２，ｙと（Ｎ＋１）／２における比率Ｂ（Ｎ＋１）／２，ｙとの間における値であり、例えば比率Ｂ（Ｎ−１）／２，ｙと比率Ｂ（Ｎ＋１）／２，ｙとの平均値である。図７の例では、Ｎは１７であり、奇数である。したがって、中心値ｃは８．５であり、中心比率Ｂｃ，ｙは比率Ｂ８，ｙと比率Ｂ９，ｙとの平均値である。
【０１２９】
Ｎが偶数である場合、各ｙについて抽出された中心比率Ｂｃ，ｙを用いて、ｙを１〜ｎ−（Ｎ−１）範囲で変化させ、各ｙについて下記式（６）に示す評価値Ｅｖｙをそれぞれ算出する。一方、Ｎが奇数である場合、各ｙについて抽出された中心比率Ｂｃ，ｙを用いて、ｙを１〜ｎ−（Ｎ−１）の範囲で変化させ、各ｙについて、下記式（７）に示す評価値Ｅｖｙをそれぞれ算出する。ここで、ΔはＮ／２よりも小さい任意の整数であり、本実施の形態では、例えばΔは４である。
【０１３０】
【数６】
2015169559.tif 000008
【０１３１】
【数７】
2015169559.tif 000009
【０１３２】
上記式（６）または（７）を実行することにより、各ｙについて抽出された中心比率Ｂｃ，ｙから大きく乖離した比率ＢＪ，ｙが除外され、中心値ｃ付近の比率ＢＪ，ｙが抽出される。また、抽出された各比率ＢＪ，ｙと中心比率Ｂｃ，ｙとの差分の総和が評価値Ｅｖｙとして得られる。評価値Ｅｖｙは比率ＢＪ，ｙのばらつきの程度を表わしている。
【０１３３】
評価値Ｅｖｙが最小になるときのｙがｘとなる。これにより、（Ｎ−１）個のピーク間隔Ｄ１〜ＤＮ−１にそれぞれ対応する（Ｎ−１）個のスリット間隔ｄｘ〜ｄｘ＋（Ｎ−２）を特定することができる。また、Ｎ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮにそれぞれ対応するＮ個のスリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋（Ｎ−１）を特定することができる。
【０１３４】
スケール５０のいずれかのスリットｓに汚れ等が付着した場合、いずれかのピーク位置Ｐ１〜ＰＮが正確に算出されないので、当該ピーク位置Ｐ１〜ＰＮを用いて算出される比率ＢＪ，ｙは大きいばらつきを有する。このような場合でも、複数の比率ＢＪ，ｙのうちばらつき度合いの小さい順に所定数の比率ＢＪ，ｙが選択されるので、ばらつき度合いの大きい比率ＢＪ，ｙを除外してスリットｓが識別される。これにより、より高い精度でスリットｓを識別することができる。
【０１３５】
（２）変位算出処理
図１４は、第２の実施の形態における変位算出処理を示すフローチャートである。図１４を用いてＣＰＵ６１による接触子２０の変位算出処理を説明する。本実施の形態における変位算出処理では、図１０および図１１のステップＳ４〜Ｓ１０の処理に代えて、以下の処理が行われる。
【０１３６】
図１０のステップＳ３の処理の後、ＣＰＵ６１は、ｙを１に設定する（ステップＳ２１）。ＣＰＵ６１は、Ｊを１〜Ｎ−１の範囲で変化させ、設定されたｙについて式（５）で与えられる（Ｎ−１）個の比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）を算出する（ステップＳ２２）。次に、ＣＰＵ６１は、算出された（Ｎ−１）個の比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）を昇順または降順に並べ替える（ステップＳ２３）。ここで、（Ｎ−１）個の比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）を（Ｎ−１）個の比率Ｂ１，ｙ〜ＢＮ−１，ｙとする。
【０１３７】
続いて、ＣＰＵ６１は、Ｊの中心値ｃにおける中心比率Ｂｃ，ｙを抽出する（ステップＳ２４）。その後、ＣＰＵ６１は、抽出した中心比率Ｂｃ，ｙを用いて、設定されたｙについて式（６）または式（７）で与えられる評価値Ｅｖｙを算出する（ステップＳ２５）。ＣＰＵ６１は、ｙおよび当該ｙについて算出された評価値Ｅｖｙをメモリ６２に記憶する（ステップＳ２６）。
【０１３８】
次に、ＣＰＵ６１は、ｙがｎ−（Ｎ−１）に等しいか否かを判定する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７においてｙがｎ−（Ｎ−１）に等しくない場合、ＣＰＵ６１は、ｙをｙ＋１に更新し（ステップＳ２８）、ステップＳ２２の処理に戻る。ＣＰＵ６１は、ｙがｎ−（Ｎ−１）に等しくなるまでステップＳ２２〜Ｓ２８の処理を繰り返す。
【０１３９】
ステップＳ２７においてｙがｎ−（Ｎ−１）に等しくなった場合、ＣＰＵ６１は、評価値Ｅｖｙが最小になったときのｙに基づいてスリットｓの番号を特定する（ステップＳ２９）。具体的には、評価値Ｅｖｙが最小になったときのｙがｘであり、Ｎ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮにそれぞれ対応するＮ個のスリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋（Ｎ−１）およびそれらのスリットｓの番号が特定される。
【０１４０】
（３）効果
本実施の形態においては、Ｎ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮ間の間隔と当該ピーク位置Ｐ１〜ＰＮにそれぞれ対応する複数のスリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋（Ｎ−１）間の間隔との比である（Ｎ−１）個の倍率Ａｘ〜Ａｘ＋（Ｎ−２）が互いに等しいとみなされる。
【０１４１】
この構成によれば、Ｎ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮ間の間隔と当該Ｎ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮに対応するＮ個のスリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋（Ｎ−１）間の間隔との比率は、一定と近似された上記の倍率Ａｘ〜Ａｘ＋（Ｎ−２）と略等しくなる。一方、Ｎ個のピーク位置間の間隔と当該Ｎ個のピーク位置に対応しないＮ個のスリット位置間の間隔との比率は、一定と近似された上記の倍率Ａｘ〜Ａｘ＋（Ｎ−２）とは異なることとなる。
【０１４２】
そのため、Ｎ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮ間の間隔と各２つのスリット位置間の間隔との比である比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）が複数算出される。複数の比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）は倍率Ａｘ〜Ａｘ＋（Ｎ−２）の候補であり、いずれかの比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）が倍率Ａｘ〜Ａｘ＋（Ｎ−２）である。ここで、Ｎ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮ間の間隔とＮ個のスリット位置間の間隔との比である倍率が互いに等しいとみなされているので、倍率Ａｘ〜Ａｘ＋（Ｎ−２）は一定である。
【０１４３】
そのため、複数組のスリット位置の候補のうち、Ｎ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮに対応する組の比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）のばらつきは最も小さい。したがって、複数組の候補のうち比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）のばらつき度合いが最も小さい組の候補に基づいてｎ個のスリットｓから検出されたＮ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮに対応するＮ個のスリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋（Ｎ−１）を識別することができる。
【０１４４】
第１の実施の形態と同様に、この構成によれば、スケール５０に非平行光を照射した場合でも、ピーク位置に対応するスリットｓが識別される。したがって、光を平行化するためのコリメータレンズ等の光学素子を投光部３０とスケール５０との間に設ける必要がない。これにより、接触子２０の移動方向に直交する方向において接触式変位計１００を小型化することができる。
【０１４５】
本実施の形態の構成によれば、スリットｓを識別するために、特定の位置関係を有する各２つのピーク位置の間隔を算出すればよく、特定の位置関係を有する３つ以上のピーク位置の間隔の比を算出する必要がない。そのため、スケール５０のいずれかのスリットｓに汚れ等が付着したことによりいずれかのピーク位置を正確に算出できない場合であっても、スリットｓの識別に与える影響を小さくすることができる。その結果、第１の実施の形態に係る接触式変位計１００よりも、高い精度でスリットｓを識別することができる。
【０１４６】
［３］第３の実施の形態
（１）スリット位置の特定
第３の実施の形態に係る接触式変位計１００について、第１の実施の形態に係る接触式変位計１００と異なる点を説明する。本実施の形態においては、第１の実施の形態における方法と第２の実施の形態における方法とを併用することにより、各ピーク位置ＰＩに対応するスリット位置ｐｉを特定する。ｉは１〜ｎの整数であり、Ｉは１〜Ｎの整数である。
【０１４７】
本実施の形態においては、第１の実施の形態におけるスリット位置ｐｉの特定方法を用いて、各ピーク位置ＰＩに対応するスリット位置ｐｉの候補が１０個程度に限定される。限定されたスリット位置ｐｉの候補から、第２の実施の形態におけるスリット位置ｐｉの特定方法を用いて、各ピーク位置ＰＩに対応するスリット位置ｐｉが特定される。
【０１４８】
具体的には、第１の実施の形態における方法により、式（３）の｛ｎ−（Ｎ−１）｝個の差分Ｅｒｒｍを算出する。これにより、各ｍについて差分Ｅｒｒｍが得られる。ここで、差分Ｅｒｒｍを降順に並べ替えるとともに、並べ替えられた差分Ｅｒｒｍに対応するように複数のｍを並べ替える。次に、並べ替えられた複数のｍからｎ’個のｍをｙの候補として抽出する。ｎ’はｎ−（Ｎ−１）よりも小さい任意の整数である。この場合、差分Ｅｒｒｍが最小になるときのｍから順にｎ’個のｍを抽出する。本実施の形態ではｎ’は例えば１０である。これにより、各ピーク位置ＰＩに対応するスリット位置ｐｙの候補がｎ’個に限定される。
【０１４９】
続いて、各ｙおよび各Ｊについて上記式（５）の比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）を算出する。これにより、各ｙについて、（Ｎ−１）個の比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）が算出される。ここで、算出された比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）を昇順または降順に並べ替える。並べ替えられた（Ｎ−１）個の比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）をそれぞれ比率Ｂ１，ｙ〜ＢＮ−１，ｙと定義する。また、Ｊの中心値をｃとし、中心値ｃにおける中心比率Ｂｃ，ｙを抽出する。
【０１５０】
その後、抽出した中心比率Ｂｃ，ｙを用いて、ｙが１〜ｎ’の各々である場合について、式（６）または（７）の評価値Ｅｖｙを算出する。評価値Ｅｖｙが最小になるときのｙがｘとなる。これにより、（Ｎ−１）個のピーク間隔Ｄ１〜ＤＮ−１にそれぞれ対応する（Ｎ−１）個のスリット間隔ｄｘ〜ｄｘ＋（Ｎ−２）を特定することができる。また、Ｎ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮにそれぞれ対応するＮ個のスリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋（Ｎ−１）を特定することができる。
【０１５１】
（２）変位算出処理
図１５および図１６は、第３の実施の形態における変位算出処理を示すフローチャートである。図１５および図１６を用いてＣＰＵ６１による接触子２０の変位算出処理を説明する。本実施の形態における変位算出処理では、図１１のステップＳ１０の処理に代えて、以下の処理が行われる。
【０１５２】
図１１のステップＳ８の処理の後、ＣＰＵ６１は、算出された複数の差分Ｅｒｒｍを降順に並べ替える（ステップＳ３１）。また、ＣＰＵ６１は、並べ替えられた差分Ｅｒｒｍに対応するようにｍを並べ替える（ステップＳ３２）。ＣＰＵ６１は、差分Ｅｒｒｍが最小となるｍから順にｎ’個のｍをｙの候補として抽出する（ステップＳ３３）。
【０１５３】
次に、ＣＰＵ６１は、ｙを最初のｍに設定する（ステップＳ３４）。ＣＰＵ６１は、Ｊを１〜Ｎ−１の範囲で変化させ、設定されたｙについて式（５）で与えられる（Ｎ−１）個の比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）を算出する（ステップＳ３５）。次に、ＣＰＵ６１は、算出された（Ｎ−１）個の比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）を昇順または降順に並べ替える（ステップＳ３６）。これにより、（Ｎ−１）個の比率Ｃｙ＋（Ｊ−１）が（Ｎ−１）個の比率Ｂ１，ｙ〜ＢＮ−１，ｙとなる。
【０１５４】
続いて、ＣＰＵ６１は、Ｊの中心値ｃにおける中心比率Ｂｃ，ｙを抽出する（ステップＳ３７）。その後、ＣＰＵ６１は、抽出した中心比率Ｂｃ，ｙを用いて、設定されたｙについて式（６）または式（７）に基づいて評価値Ｅｖｙを算出する（ステップＳ３８）。ＣＰＵ６１は、ｙおよび当該ｙについて算出された評価値Ｅｖｙをメモリ６２に記憶する（ステップＳ３９）。
【０１５５】
次に、ＣＰＵ６１は、全てのｙについて評価値Ｅｖｙが算出されたか否かを判定する（ステップＳ４０）。ステップＳ４０において全てのｙについて評価値Ｅｖｙが算出されていない場合、ＣＰＵ６１は、ｙを次のｍに設定し（ステップＳ４１）、ステップＳ３５の処理に戻る。ＣＰＵ６１は、全てのｙについて評価値Ｅｖｙが算出されるまでステップＳ３５〜Ｓ４１の処理を繰り返す。
【０１５６】
ステップＳ４０において全てのｙについて評価値Ｅｖｙが算出された場合、ＣＰＵ６１は、評価値Ｅｖｙが最小になったときのｙに基づいてスリットｓの番号を特定する（ステップＳ４２）。具体的には、評価値Ｅｖｙが最小になったときのｙがｘであり、Ｎ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮにそれぞれ対応するＮ個のスリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋（Ｎ−１）およびそれらのスリットｓの番号が特定される。
【０１５７】
（３）効果
本実施の形態においては、第１の実施の形態における方法により、各ピーク位置に対応するスリット位置の候補が｛ｎ−（Ｎ−１）｝個からｎ’個に限定される。その後、第２の実施の形態における方法により、各ピーク位置に対応するスリット位置がｎ’個から１個に特定される。この構成によれば、第１の実施の形態に係る接触式変位計１００よりも高い精度で、かつ第２の実施の形態に係る接触式変位計１００よりも短時間でスリットｓを識別することができる。
【０１５８】
［４］他の実施の形態
（１）上記実施の形態において、スケール５０は複数のスリットを有するが、これに限定されない。スケール５０は、複数のスリットに代えて、他の複数の透光部を有してもよい。
【０１５９】
（２）上記実施の形態において、制御部６０は、ケーブル８１ａ，８１ｂ間の中継部８２に設けられるが、これに限定されない。筺体１０が十分に大きい収容空間を有する場合には、制御部６０は筺体１０に収容されてもよい。あるいは、制御部６０は筺体１０とは異なる筺体に収容されてもよい。この場合、ケーブル８１ａ，８１ｂに代えて、１つのケーブルにより測定ヘッド１００Ｈと表示部７０とが接続される。
【０１６０】
（３）上記実施の形態において、スケール５０での光軸３０ｏの位置を基準としたスリットｓａの位置が絶対位置として算出されるが、これに限定されない。スケール５０の任意の位置を基準としたスリットｓａの位置が絶対位置として算出されてもよい。
【０１６１】
（４）上記実施の形態において、受光量ピークは、投光部３０からの光がスリットを通過することにより受光量分布に現われる受光量の極大のピークであるが、これに限定されない。受光量ピークは、投光部３０からの光がスケール５０のスリット以外の部分（遮光部）で遮られることにより受光量分布に現われる受光量の極小のピークであってもよい。
【０１６２】
（５）上記実施の形態において、倍率Ａは、任意のスリットｓａの両隣に位置するスリットｓｂ，ｓｃ間の間隔ｄｂｃとスリットｓｂ，ｓｃにそれぞれ対応するピーク位置Ｐｂ，Ｐｃ間の間隔Ｄｂｃとの比であるが、これに限定されない。倍率Ａは、任意の２つのスリット間の間隔とこれらにそれぞれ対応するピーク位置間の間隔との比であってもよい。
【０１６３】
（６）第１の実施の形態において、隣接する３つのピーク位置間の間隔と当該３つのピーク位置間に対応する３つのスリット位置間の間隔との倍率が互いに等しいとみなされるが、これに限定されない。予め定められた範囲内に属する３つ以上のピーク位置間の間隔と当該３つ以上のピーク位置間に対応する３つ以上のスリット位置間の間隔との倍率が互いに等しいとみなされてもよい。
【０１６４】
（７）第２の実施の形態において、中心比率Ｂｃ，ｙから大きく乖離した比率ＢＪ，ｙを除外して評価値Ｅｖｙが算出されるが、これに限定されない。スリットｓに汚れ等が付着しない場合には、いずれの比率ＢＪ，ｙも除外されずに評価値Ｅｖｙが算出されてもよい。この場合、上記式（６），（７）において、ΔはＮ／２−１である。
【０１６５】
［５］請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
上記実施の形態においては、筺体１０が筺体の例であり、接触子２０が接触子の例であり、スリットｓが透光部の例であり、スケール５０がスケールの例であり、投光部３０が投光部の例であり、受光部４０が受光部の例である。ＣＰＵ６１が検出部および算出部の例であり、メモリ６２が記憶部の例であり、接触式変位計１００が接触式変位計の例であり、光軸位置Ｐ０が基準位置の例であり光軸３０ｏが光軸の例である。整数ｎ，Ｎ，ｎ’がそれぞれ第１〜第３の数の例であり、倍率Ａｘ〜Ａｘ＋（Ｎ−２）が倍率の例であり、スリット間隔比ｒ１〜ｒｎ−２が第１の比の例であり、ピーク間隔比Ｒ１〜ＲＮ−２が第２の比の例であり、比率Ｃｙ〜Ｃｙ＋（Ｎ−２）が第３の比の例である。
【０１６６】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１６７】
本発明は、種々の接触式変位計に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０１６８】
１０  筺体
１１  シャフト
１２  バネ
１３  スケール保持部
１４  光学系保持部
１４ａ，１４ｂ  支持片
２０  接触子
３０  投光部
３０ｏ  光軸
３１  電気回路
４０  受光部
４１  回路基板
５０  スケール
６０  制御部
６１  ＣＰＵ
６２  メモリ
６３  Ａ／Ｄ変換器
７０  表示部
８１ａ，８１ｂ  ケーブル
８２  中継部
１００  接触式変位計
１００Ｈ  測定ヘッド
ｓ，ｓ１〜ｓ８  スリット
【図１】
2015169559.tif 000010
【図２】
2015169559.tif 000011
【図３】
2015169559.tif 000012
【図４】
2015169559.tif 000013
【図５】
2015169559.tif 000014
【図６】
2015169559.tif 000015
【図７】
2015169559.tif 000016
【図８】
2015169559.tif 000017
【図９】
2015169559.tif 000018
【図１０】
2015169559.tif 000019
【図１１】
2015169559.tif 000020
【図１２】
2015169559.tif 000021
【図１３】
2015169559.tif 000022
【図１４】
2015169559.tif 000023
【図１５】
2015169559.tif 000024
【図１６】
2015169559.tif 000025