(57)【要約】【課題】計測値の不確実さが小さい変位計測装置、および、そのような変位計測装置を備えたテーブルシステムを実現する。【解決手段】磁界発生器を有する可動部材１０３と、可動部材の変位経路に沿う磁歪部材１０１と、磁界検出器を有し磁歪部材の両端部に設けられた１対の固定部材１０５と、磁界発生器を駆動して磁界を発生させる駆動手段２０２と、磁界検出器が検出した１対の検出信号のうちの遅い方に合わせて駆動手段に２回目以降の駆動を行わせる制御手段２０４と、磁界発生器を駆動してから１対の磁界検出器がそれぞれ磁界を検出するまでの時間ｔ１，ｔ２を計測し、駆動の繰り返しの複数回にわたるそれらの積算値Ｔ１，Ｔ２を用いて可動部材の変位ｄを求める計算手段２１２とを具備する。【選択図】　　　図１
2004117093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス磁界発生器を有し変位可能な可動部材と、
前記可動部材の変位経路に沿って延在する磁歪部材と、
それぞれパルス磁界検出器を有し前記磁歪部材の両端部に設けられた１対の固定部材と、
前記パルス磁界発生器を駆動してパルス磁界を発生させる駆動手段と、
前記駆動手段に２回目以降の駆動を前記１対のパルス検出器が検出した１対の検出信号のうちの遅い方に合わせて行わせる制御手段と、
前記パルス磁界発生器を駆動してから前記１対のパルス磁界検出器がそれぞれパルス磁界を検出するまでの時間ｔ１およびｔ２を計測する計測手段と、
前記時間ｔ１およびｔ２を前記駆動の繰り返しの複数回にわたってそれぞれ積算し時間Ｔ１およびＴ２を求める積算手段と、
前記時間Ｔ１およびＴ２を用いて下記の式により前記可動部材の変位ｄを求める計算手段と、
を具備することを特徴とする変位計測装置。
【数１】
2004117093.tif 000017
ここで、
ｋ：定数
【請求項２】
前記制御手段は、前記可動部材の移動中は、前記駆動手段に予め定められた一定の周期で駆動を行わせ、前記計算手段に下記の式により変位ｄを求めさせる、
ことを特徴とする請求項１に記載の変位計測装置。
【数２】
2004117093.tif 000018
ここで、
ｋ：定数
【請求項３】
前記磁歪部材はニッケルパイプである、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の変位計測装置。
【請求項４】
前記パルス磁界発生器は、磁界を発生するためのコイルを有する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の変位計測装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、前記コイルにパルス電流を供給する、
ことを特徴とする請求項４に記載の変位計測装置。
【請求項６】
前記パルス磁界検出器は、磁界の変化を検出するためのコイルを有する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の変位計測装置。
【請求項７】
前記計測手段は、時間ｔ１およびｔ２をディジタル計測する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の変位計測装置。
【請求項８】
前記計測手段は、時間ｔ１およびｔ２をクロックパルスを用いて計測する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の変位計測装置。
【請求項９】
天板部材と、
ベース部材と、
前記天板部材および前記ベース部材を相互に連結して平行四辺形のリンク機構を構成するリンク部材と、
前記リンク機構を駆動して前記ベース部材に対する前記天板部材の高さを調節する調節手段と、
前記天板部材に平行に取り付けられた磁歪部材と、
それぞれパルス磁界検出器を有し前記磁歪部材の両端部に設けられた１対の固定部材と、
パルス磁界発生器を有し前記磁歪部材に沿って変位可能な可動部材と、
前記可動部材を前記天板の上下動に追従可能なように支持するとともに前記ベース部材に関しては平行方向に変位しないように支持する支持手段と、
前記パルス磁界発生器を駆動してパルス磁界を発生させる駆動手段と、
前記駆動手段に２回目以降の駆動を前記１対のパルス検出器が検出した１対の検出信号のうちの遅い方に合わせて行わせる制御手段と、
前記パルス磁界発生器を駆動してから前記１対のパルス磁界検出器がそれぞれパルス磁界を検出するまでの時間ｔ１およびｔ２を計測する計測手段と、
前記時間ｔ１およびｔ２を前記駆動の繰り返しの複数回にわたってそれぞれ積算し時間Ｔ１およびＴ２を求める積算手段と、
前記時間Ｔ１およびＴ２を用いて下記の式により前記可動部材の変位ｄを求める変位計算手段と、
前記変位ｄおよび前記リンク部材の長さに基づいて前記天板部材の高さを求める高さ計算手段と、
を具備することを特徴とするテーブルシステム。
【数３】
2004117093.tif 000019
ここで、
ｋ：定数
【請求項１０】
前記制御手段は、前記可動部材の移動中は、前記駆動手段に予め定められた一定の周期で駆動を行わせ、前記計算手段に下記の式により変位ｄを求めさせる、
ことを特徴とする請求項９に記載のテーブルシステム。
【数４】
2004117093.tif 000020
ここで、
ｋ：定数
【請求項１１】
前記磁歪部材はニッケルパイプである、
ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のテーブルシステム。
【請求項１２】
前記パルス磁界発生器は、磁界を発生するためのコイルを有する、
ことを特徴とする請求項９ないし請求項１１のうちのいずれか１つに記載のテーブルシステム。
【請求項１３】
前記駆動手段は、前記コイルにパルス電流を供給する、
ことを特徴とする請求項１２に記載のテーブルシステム。
【請求項１４】
前記パルス磁界検出器は、磁界の変化を検出するためのコイルを有する、
ことを特徴とする請求項９ないし請求項１３のうちのいずれか１つに記載のテーブルシステム。
【請求項１５】
前記計測手段は、時間ｔ１およびｔ２をディジタル計測する、
ことを特徴とする請求項９ないし請求項１４のうちのいずれか１つに記載のテーブルシステム。
【請求項１６】
前記計測手段は、時間ｔ１およびｔ２をクロックパルスを用いて計測する、
ことを特徴とする請求項９ないし請求項１５のうちのいずれか１つに記載のテーブルシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変位計測装置およびテーブルシステム（ｔａｂｌｅ　ｓｙｓｔｅｍ）に関し、特に、磁歪線を使用する変位計測装置、および、そのような変位計測装置を備えたテーブルシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁歪線を使用する変位計測装置では、磁歪線上の一点に可動体からパルス磁界を印加し、このパルス磁界に基づく弾性波が磁歪線の両端にそれぞれ到達する時間を計測し、それらの時間から可動体の変位量を計算によって求める。（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
植田他、磁歪遅延線を使用した変位変換器、「計測自動制御学会論文集」、昭和５６年１１月、第１７巻、第８号、ｐ．８５８−８６４
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ディジタル（ｄｉｇｉｔａｌ）回路により計測を行う場合、到達時間の計測値には、クロックパルス（ｃｌｏｃｋ　ｐｕｌｓｅ）の１カウント（ｃｏｕｎｔ）分の不確実さがあるので、変位の計測値もそれに由来する不確実さがある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、計測値の不確実さが小さい変位計測装置、および、そのような変位計測装置を備えたテーブルシステムを実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、パルス磁界発生器を有し変位可能な可動部材と、前記可動部材の変位経路に沿って延在する磁歪部材と、それぞれパルス磁界検出器を有し前記磁歪部材の両端部に設けられた１対の固定部材と、前記パルス磁界発生器を駆動してパルス磁界を発生させる駆動手段と、前記駆動手段に２回目以降の駆動を前記１対のパルス検出器が検出した１対の検出信号のうちの遅い方に合わせて行わせる制御手段と、前記パルス磁界発生器を駆動してから前記１対のパルス磁界検出器がそれぞれパルス磁界を検出するまでの時間ｔ１およびｔ２を計測する計測手段と、前記時間ｔ１およびｔ２を前記駆動の繰り返しの複数回にわたってそれぞれ積算し時間Ｔ１およびＴ２を求める積算手段と、前記時間Ｔ１およびＴ２を用いて下記の式により前記可動部材の変位ｄを求める計算手段と、を具備することを特徴とする変位計測装置である。
【０００７】
【数５】
2004117093.tif 000003
【０００８】
ここで、
ｋ：定数
この観点での発明では、制御手段により、駆動手段に２回目以降の駆動をパルス磁界検出器が検出した１対の検出信号のうちの遅い方に合わせて行わせ、計測手段により、パルス磁界発生器を駆動してから１対のパルス磁界検出器がそれぞれパルス磁界を検出するまでの時間ｔ１およびｔ２を計測し、積算手段により、時間ｔ１およびｔ２を駆動の繰り返しの複数回にわたってそれぞれ積算し時間Ｔ１およびＴ２を求め、計算手段により、時間Ｔ１およびＴ２を用いて上記の式により可動部材の変位ｄを求めるので、計測値の不確実さが小さい変位計測を行うことができる。
【０００９】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、天板部材と、ベース部材と、前記天板部材および前記ベース部材を相互に連結して平行四辺形のリンク機構を構成するリンク部材と、前記リンク機構を駆動して前記ベース部材に対する前記天板部材の高さを調節する調節手段と、前記天板部材に平行に取り付けられた磁歪部材と、それぞれパルス磁界検出器を有し前記磁歪部材の両端部に設けられた１対の固定部材と、パルス磁界発生器を有し前記磁歪部材に沿って変位可能な可動部材と、前記可動部材を前記天板の上下動に追従可能なように支持するとともに前記ベース部材に関しては平行方向に変位しないように支持する支持手段と、前記パルス磁界発生器を駆動してパルス磁界を発生させる駆動手段と、前記駆動手段に２回目以降の駆動を前記１対のパルス検出器が検出した１対の検出信号のうちの遅い方に合わせて行わせる制御手段と、前記パルス磁界発生器を駆動してから前記１対のパルス磁界検出器がそれぞれパルス磁界を検出するまでの時間ｔ１およびｔ２を計測する計測手段と、前記時間ｔ１およびｔ２を前記駆動の繰り返しの複数回にわたってそれぞれ積算し時間Ｔ１およびＴ２を求める積算手段と、前記時間Ｔ１およびＴ２を用いて下記の式により前記可動部材の変位ｄを求める変位計算手段と、前記変位ｄおよび前記リンク部材の長さに基づいて前記天板部材の高さを求める高さ計算手段と、を具備することを特徴とするテーブルシステムである。
【００１０】
【数６】
2004117093.tif 000004
【００１１】
ここで、
ｋ：定数
この観点での発明では、制御手段により、駆動手段に２回目以降の駆動をパルス磁界検出器が検出した１対の検出信号のうちの遅い方に合わせて行わせ、計測手段により、パルス磁界発生器を駆動してから１対のパルス磁界検出器がそれぞれパルス磁界を検出するまでの時間ｔ１およびｔ２を計測し、積算手段により、時間ｔ１およびｔ２を駆動の繰り返しの複数回にわたってそれぞれ積算し時間Ｔ１およびＴ２を求め、計算手段により、時間Ｔ１およびＴ２を用いて上記の式により可動部材の変位ｄを求め、高さ計算手段により、変位ｄおよびリンク部材の長さに基づいて天板部材の高さを求めるので、計測値の不確実さが小さい高さ計測を行うことができる。
【００１２】
前記制御手段は、前記可動部材の移動中は、前記駆動手段に予め定められた一定の周期で駆動を行わせ、前記計算手段に下記の式により変位ｄを求めさせることが、可動部材の移動中の計測値を迅速に得る点で好ましい。
【００１３】
【数７】
2004117093.tif 000005
【００１４】
ここで、
ｋ：定数
前記磁歪部材はニッケルパイプであることが、磁歪効果が優れている点で好ましい。
【００１５】
前記パルス磁界発生器は、磁界を発生するためのコイルを有することが、磁歪部材の磁歪を適切に行う点で好ましい。
【００１６】
前記駆動手段は、前記コイルにパルス電流を供給することが、パルス磁界を適切に発生する点で好ましい。
【００１７】
前記パルス磁界検出器は、磁界の変化を検出するためのコイルを有することが、パルス磁界を適切に検出する点で好ましい。
【００１８】
前記計測手段は、時間ｔ１およびｔ２をディジタル計測することが、変位量の計算が容易な点で好ましい。
【００１９】
前記計測手段は、時間ｔ１およびｔ２をクロックパルスを用いて計測することが、ディジタル計測を容易にする点で好ましい。
【００２０】
なお、変位計測装置は、パルス磁界発生器を有し変位可能な可動部材と、前記可動部材の変位経路に沿って延在する磁歪部材と、パルス磁界検出器を有し前記磁歪部材の一端部に設けられた固定部材と、前記パルス磁界発生器を駆動してパルス磁界を発生させる駆動手段と、前記駆動手段に、２回目以降の駆動を、前記可動部材の停止中は前記パルス検出器が検出した検出信号に合わせて行わせ、前記可動部材の移動中は予め定められた一定の周期で行わせる制御手段と、前記パルス磁界発生器を駆動してから前記パルス磁界検出器がパルス磁界を検出するまでの時間ｔ１を計測する計測手段と、前記時間ｔ１を前記駆動の繰り返しの複数回にわたって積算し時間Ｔ１を求める積算手段と、前記可動部材の停止中は前記時間Ｔ１を用いて下記の（ａ）式により前記可動部材の変位ｄを求め、前記可動部材の移動中は下記の（ｂ）式により変位ｄを求める計算手段と、を具備することを特徴とする変位計測装置であってよい。
【００２１】
【数８】
2004117093.tif 000006
【００２２】
【数９】
2004117093.tif 000007
【００２３】
ここで、
ｋ：定数
Ｎ：駆動の繰り返し回数
また、テーブルシステムは、天板部材と、ベース部材と、前記天板部材および前記ベース部材を相互に連結して平行四辺形のリンク機構を構成するリンク部材と、前記リンク機構を駆動して前記ベース部材に対する前記天板部材の高さを調節する調節手段と、前記天板部材に平行に取り付けられた磁歪部材と、パルス磁界検出器を有し前記磁歪部材の一端部に設けられた固定部材と、パルス磁界発生器を有し前記磁歪部材に沿って変位可能な可動部材と、前記可動部材を前記天板の上下動に追従可能なように支持するとともに前記ベース部材に関しては平行方向に変位しないように支持する支持手段と、前記パルス磁界発生器を駆動してパルス磁界を発生させる駆動手段と、前記駆動手段に、２回目以降の駆動を、前記可動部材の停止中は前記パルス検出器が検出した検出信号に合わせて行わせ、前記可動部材の移動中は予め定められた一定の周期で行わせる制御手段と、前記パルス磁界発生器を駆動してから前記パルス磁界検出器がパルス磁界を検出するまでの時間ｔ１を計測する計測手段と、前記時間ｔ１を前記駆動の繰り返しの複数回にわたって積算し時間Ｔ１を求める積算手段と、前記可動部材の停止中は前記時間Ｔ１を用いて下記の（ｃ）式により前記可動部材の変位ｄを求め、前記可動部材の移動中は下記の（ｄ）式により変位ｄを求める計算手段と、前記変位ｄおよび前記リンク部材の長さに基づいて前記天板部材の高さを求める高さ計算手段と、を具備することを特徴とするテーブルシステムであってよい。
【００２４】
【数１０】
2004117093.tif 000008
【００２５】
【数１１】
2004117093.tif 000009
【００２６】
ここで、
ｋ：定数
Ｎ：駆動の繰り返し回数
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に変位計測装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００２８】
同図に示すように、本装置は磁歪部材１０１を有する。磁歪部材１０１としては、例えば、ニッケルパイプ（Ｎｉ　ｐｉｐｅ）等が利用される。ニッケルパイプは、良好な磁歪性を有する点で好ましい。なお、磁歪部材１０１はニッケルパイプに限らず適宜の磁歪材料で構成してよい。磁歪部材１０１は、本発明における磁歪部材の実施の形態の一例である。
【００２９】
磁歪部材１０１には可動部材１０３が係合している。可動部材１０３は、磁歪部材１０１に沿って変位可能なものである。可動部材１０３は、本発明における可動部材の実施の形態の一例である。磁歪部材１０１の両端には、１対の固定部材１０５が設けられている。固定部材１０５は、本発明における固定部材の実施の形態の一例である。
【００３０】
磁歪部材１０１、可動部材１０３および固定部材１０５からなる部分の構造を図２に示す。同図に示すように、パイプ状の磁歪部材１０１が、円環状の可動部材１０３および固定部材１０５を貫通する構造となっている。１対の固定部材１０５は磁歪部材１０１の両端に固定されている。可動部材１０３は、１対の固定部材１０５の間を磁歪部材１０１に沿って移動可能になっている。
【００３１】
可動部材１０３の構造を図３に示す。同図は可動部材１０３の縦断面図である。同図に示すように、可動部材１０３は、ボビン（ｂｏｂｂｉｎ）１３１に巻かれたコイル（ｃｏｉｌ）１３３を有する。ボビン１３１の内径は、磁歪部材１０１が貫通可能な大きさとなっている。
【００３２】
ボビン１３１には、磁石１３５および１対のヨーク（ｙｏｋｅ）１３７が取り付けられている。ヨーク１３７は円環状をなし、磁石１３５の両磁極にそれぞれ取り付けられている。磁石１３５およびヨーク１３７からなる磁気回路は、ボビン１３１の内側に磁界を生じる。磁界の方向を矢印で示す。この磁界は磁歪部材１０１に対する磁気バイアス（ｂｉａｓ）となる。
【００３３】
固定部材１０５の構造も同様になっている。すなわち、固定部材１０５は、可動部材１０３におけるものと同様な、ボビン１５１、コイル１５３、磁石１５５およびヨーク１５７を有する。
【００３４】
図１に戻って、本装置は駆動部２０２および制御部２０４を有する。駆動部２０２は、制御部２０４によって規制されたタイミング（ｔｉｍｉｎｇ）で、可動部材１０３のコイル１３３にパルス（ｐｕｌｓｅ）電流を供給する。駆動部２０２は、本発明における駆動手段の実施の形態の一例である。制御部２０４は、本発明における制御手段の実施の形態の一例である。
【００３５】
コイル１３３に供給されたパルス電流によってパルス磁界が生じる。駆動信号をパルス電流としたので、パルス磁界を効果的に発生することができる。磁界の方向は、図３に示した矢印の方向である。この磁界による磁歪効果によって磁歪部材１０１内に弾性波が発生する。コイル１３３がソレノイドコイル（ｓｏｌｅｎｏｉｄ　ｃｏｉｌ）となっているので、磁歪効果による弾性波の発生を効率良く行わせることができる。
【００３６】
弾性波は磁歪部材１０１を双方向に伝搬し、両端に達したとき、弾性波に基づく磁界変化により、１対の固定部材１０５のコイル１５３にパルス電圧がそれぞれ誘起する。コイル１５３がソレノイドコイルとなっているので、磁歪による磁界変化を効率良く検出することができる。
【００３７】
１対の固定部材１０５のコイル１５３のパルス電圧は、１対の受信部２０６でそれぞれ受信される。１対の受信部２０６は、受信信号をパルス成形して１対の計数部２０８にそれぞれ入力する。この入力信号はそれぞれ１対の計数部２０８に対する計数停止信号となる。
【００３８】
１対の計数部２０８には制御部２０４から計数開始信号が入力される。計数開始信号のタイミングは、駆動部２０２による可動部材１０３のコイル１３３の駆動のタイミングと同じである。なお、計数開始信号は計数値のクリア（ｃｌｅａｒ）をともなういわゆるリセットスタート（ｒｅｓｔ　ｓｔａｒｔ）信号である。
【００３９】
１対の計数部２０８は、計数開始信号によってクロックパルスＣＬＫの計数を開始し、計数停止信号によって計数を停止する。これによって、１対の計数部２０８の計数値は、磁歪部材１０１において弾性波が可動部材１０３の位置から１対の固定部材１０５の位置までの伝搬する時間ｔ１，ｔ２をそれぞれ表すディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ　ｄａｔａ）となる。計数部２０８は、本発明における計測手段の実施の形態の一例である。
【００４０】
１対の受信部２０６の出力信号は制御部２０４にも入力される。制御部２０４は、それら入力信号に基づいて駆動部２０２の駆動タイミングを制御する。制御部２０４は、駆動部２０２の２回目以降の駆動が１対の受信部２０６の出力信号のうち遅い方が入力され次第に行われるように制御する。以下、このような駆動をリサーキュレーション（ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）駆動ともいう。
【００４１】
図４に、リサーキュレーション駆動のタイムチャート（ｔｉｍｅ　ｃｈａｒｔ）を示す。同図の（１）は駆動信号のタイムチャートであり、（２）および（３）は１対の受信信号のタイムチャートである。
【００４２】
１対の計数部２０８の計数値すなわち時間計測値ｔ１，ｔ２は１対の積算部２１０にそれぞれ入力される。１対の積算部２１０は時間計測値ｔ１，ｔ２をそれぞれ積算する。積算はリサーキュレーション駆動の複数の周期にわたって行われる。これによって、時間積算値Ｔ１，Ｔ２がそれぞれ得られる。積算部２１０は、本発明における積算手段の実施の形態の一例である。
【００４３】
時間積算値Ｔ１，Ｔ２は計算部２１２に入力される。計算部２１２は、時間積算値Ｔ１，Ｔ２を用い、下式によって可動部材１０３の変位ｄを求める。なお、可動部材１０３は、１対の固定部材１０５の間隔の２等分点を基準位置とする。変位ｄはこの基準位置からの変位である。
【００４４】
【数１２】
2004117093.tif 000010
【００４５】
ここで、
ｋ：定数
このようにして、可動部材１０３の変位ｄが計測される。変位ｄの計測値は表示部２１４によって表示される。変位ｄの計測値は必要に応じて図示しない記憶装置に記憶される。計算部２１２は、本発明における計算手段の実施の形態の一例である。
【００４６】
上記のように、変位ｄを複数周期にわたる時間ｔ１，ｔ２の積算値Ｔ１，Ｔ２に基づいて計算するので、その計測値は不確実さが減少したものとなる。なぜなら、時間ｔ１，ｔ２のカウント（ｃｏｕｎｔ）を複数周期にわたって積算することにより、それらカウントに含まれる１クロック分の過不足が相殺され、積算時間Ｔ１，Ｔ２に対する誤差の比率が低下するためである。
【００４７】
このため、クロック周波数を上げることなく計測値の精度を向上することができる。あるいは、計測値の精度を落とすことなくクロック周波数を低減することができる。
【００４８】
図５に、変位計測装置の他の例のブロック図を示す。同図において、図１に示したものと同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００４９】
同図に示すように、計算部２１２の入力側には、１対の選択部２１６が設けられている。１対の選択部２１６は、計算部２１２への入力信号として、計数部２０８の出力信号または積算部２１０の出力信号のいずれかを選択するものである。どちらを選択するかは、制御部２０４によって指定される。
【００５０】
積算部２１０の出力信号を選択したときは、図１に示した装置と同様な変位計測が行われる。計数部２０８の出力信号を選択したときは、計算部２１２は、計数値ｔ１，ｔ２を用い、下式によって可動部材１０３の変位ｄを求める。
【００５１】
【数１３】
2004117093.tif 000011
【００５２】
ここで、
ｋ：定数
すなわち、この場合は、時間積算値ではなく毎回の時間計数値が変位ｄの計算に使用される。また、この場合、制御部２０４は駆動部２０２にリサーキュレーション駆動ではなく一定周期での駆動を行わせる。
【００５３】
図６に、定周期駆動の場合のタイムチャートを示す。同図に示すように、予め定められた一定の周期Ｔ０で駆動が行われ、各駆動ごとに、１対の受信信号が得られるまでの時間ｔ１，ｔ２がそれぞれ計測され、それに基づいて毎回変位ｄが計算される。
【００５４】
変位ｄを駆動の１周期ごとに計算するので、可動部材１０３の移動にともなって時間計測値ｔ１，ｔ２が毎回変化する場合でも、その時々の可動部材１０３の変位をリアルタイム（ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ）に計測することができる。
【００５５】
ただし、計測値の不確実さは積算時間を用いる場合より大きくなるが、移動中の可動部材１０３の変位については測定の高速性のほうが重視されるので、精度の低下は容認可能である。
【００５６】
リサーキュレーション駆動と定周期駆動の切換は、制御部２０４で可動部材１０３の動きを判定した上で行われる。可動部材１０３の動きの判定は、例えば、計算部が求めた変位計測値の変化に基づいて行われる。
【００５７】
本装置の変形として、図７に示すように、固定部材１０５を磁歪部材１０１の片側の１個だけとし、その受信信号を利用して可動部材１０３の変位ｄを計測するようにしても良い。ただし、可動部材１０３の基準位置は固定部材１０５の位置とする。
【００５８】
変位ｄは、リサーキュレーション駆動および定周期駆動の場合に応じてそれぞれ下記の式（ａ）および式（ｂ）によって求められる。
【００５９】
【数１４】
2004117093.tif 000012
【００６０】
【数１５】
2004117093.tif 000013
【００６１】
ここで、
ｋ：定数
Ｎ：駆動の繰り返し回数
図８に、テーブルシステムの構成を模式的に示す。同図において、図１に示したものと同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００６２】
同図に示すように、本装置はテーブル本体３００を有する。テーブル本体３００には、変位計測部４００、高さ計算部４１０および表示部４２０からなる電子機器が接続される。
【００６３】
このテーブルシステムは、例えば、Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置や、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　Ｉｍａｇｉｎｇ）装置等の患者支持装置として用いられる。患者はテーブル本体３００に載置され、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置における撮影空間に搬入および搬出される。
【００６４】
テーブル本体３００は、天板３０１、ベース（ｂａｓｅ）３０３および１対のリンク（ｌｉｎｋ）３０５を有する。天板３０１およびベース３０３は、概ね長方形の板状の部材である。図では、それらを長手方向に垂直な方向から見た側面図として示す。
【００６５】
天板３０１は、本発明における天板部材の実施の形態の一例である。ベース３０３は、本発明におけるベース部材の実施の形態の一例である。リンク３０５は、本発明におけるリンク部材の実施の形態の一例である。
【００６６】
ベース３０３は床面に設置され、その上に、天板３０１が１対のリンク３０５を介して取り付けられる。天板３０１、ベース３０３および１対のリンク（ｌｉｎｋ）３０５は、平行四辺形のリンク機構を構成する。
【００６７】
リンク３０５とベース３０３の間には、アクチュエータ（ａｃｔｕａｔｏｒ）３０７が設けられる。アクチュエータ３０７は、油圧等によって長さが伸縮可能なものである。アクチュエータ３０７の伸縮によってリンク３０５の傾斜角度が変わり、二点鎖線で示すように、床面に対する天板３０１の高さが変化する。アクチュエータ３０７は、本発明における調節手段の実施の形態の一例である。
【００６８】
天板３０１の側面には、天板３０１の長手方向に平行に、磁歪部材１０１が設けられる。磁歪部材１０１は、それに沿って変位可能な可動部材１０３を有し、両端には１対の固定部材１０５を有する。磁歪部材１０１の２等分点（矢印）が、可動部材１０３の基準位置である。この基準位置は、リンク３０５の天板３０１側のヒンジ（ｈｉｎｇｅ）の直上に一致するようになっている。
【００６９】
可動部材１０３は、伸縮腕３０９の先端に取り付けられる。伸縮腕３０９の基部はベース３０３に固定されている。伸縮腕３０９の基部のベース３０３における固定位置は、リンク３０５のベース３０３側のヒンジの位置に一致している。
【００７０】
伸縮腕３０９は、伸縮方向以外の方向には変形しない構造になっている。このため、天板３０１が上下しても、可動部材１０３は、ベース３０３に対する水平方向の位置が変わらない。一方、天板３０１の上下にともなってベース３０３に対する天板３０１の水平方向の位置が変わるので、可動部材１０３は磁歪部材１０１上で相対的に変位する。伸縮腕３０９は、本発明における支持手段の実施の形態の一例である。
【００７１】
可動部材１０３および１対の固定部材１０５には変位計測部４００が接続される。変位計測部４００は、可動部材１０３のコイル１３３に駆動信号を与える。変位計測部４００は、また、１対の固定部材１０５のコイル１５３の検出信号を受信する。
【００７２】
変位計測部４００は、図１または図２に示したブロック図において、磁歪部材１０１、可動部材１０３、固定部材１０５および表示部２１４を除いたものに相当する。変位計測部４００は、可動部材１０３の変位を計測して高さ計算部４１０に入力する。高さ計算部４１０は可動部材１０３の変位に基づいて天板３０１の高さを計算し、表示部４２０で表示する。高さ計算部４１０は、本発明における高さ計算手段の実施の形態の一例である。
【００７３】
天板３０１の高さは、テーブル本体３００の構造から幾何学的に計算される。テーブル本体３００の幾何学的条件を図９に示す。同図に示すように、天板３０１の高さＨは、天板３０１とベース３０３の間の垂直方向の距離ｈに天板３０１の厚さａおよびベース３０３の厚さｂを加えたものとなる。
【００７４】
リンク３０５の長さをＬとしたとき、距離ｈは次式で与えられる。
【００７５】
【数１６】
2004117093.tif 000014
【００７６】
したがって、高さＨは、
【００７７】
【数１７】
2004117093.tif 000015
【００７８】
として求めることができる。
なお、距離ｈは次式によって求めるようにしても良い。
【００７９】
【数１８】
2004117093.tif 000016
【００８０】
ここで、可動部材１０３の変位ｄは不確実さが小さい値として計測され、リンクの長さＬ、天板３０１の厚さａおよびベース３０３の厚さｂはいずれも予め分かっている一定値であるから、天板３０１の高さＨとして精度の良い計測値を得ることができる。
【００８１】
しかも、このような高さ計測装置は、ポテンショメータ（ｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｅｒ）で検出したリンクの角度から天板の高さを求めるものよりも耐久性に優れ、また、ポテンショメータの変わりに回転エンコーダ（ｅｎｃｏｄｅｒ）を用いるものよりも低コスト（ｃｏｓｔ）である。
【００８２】
なお、可動部材１０３の変位計測は、図７に示した方式で行ってもよい。そのようにした場合のテーブルシステムを図１０に示す。図１０において、図８に示したものと同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。
【００８３】
同図に示すように、磁歪部材１０１の一端に、単一の固定部材１０５が設けられる。固定部材１０５の位置は、リンク３０５の天板３０１側のヒンジの直上である。　変位計測部４００’は、図７に示したブロック図において、磁歪部材１０１、可動部材１０３、固定部材１０５および表示部２１４を除いたものに相当する。
【００８４】
このテーブルシステムの幾何学的条件は図１１に示すようになる。同図に示すように、幾何学的条件は図９に示したものと同一になる。したがって、このテーブルシステムにおいても、図８に示したテーブルシステムと同様にして天板３０１の高さＨを求めることができる。
【００８５】
以上、好ましい実施の形態の例に基づいて本発明を説明したが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者は、上記の実施の形態の例について、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更や置換等をなし得る。したがって、本発明の技術的範囲には、上記の実施の形態の例ばかりでなく、特許請求の範囲に属するすべての実施の形態が含まれる。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、計測値の不確実さが小さい変位計測装置、および、そのような変位計測装置を備えたテーブルシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例の一部の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例の一部の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のタイムチャート図である。
【図５】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のタイムチャート図である。
【図７】本発明の実施の形態の一例の装置の変形のブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態の一例の装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態の一例の装置の幾何学的条件を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態の一例の変形の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態の一例の変形の幾何学的条件を示す図である。
【符号の説明】
１０１　磁歪部材
１０３　可動部材
１０５　固定部材
２０２　駆動部
２０４　制御部
２０６　受信部
２０８　計数部
２１０　積算部
２１２　計算部
２１４　表示部
２１６　選択部
２００　変位計測部
２１０　高さ計算部
２２０　表示部
３００　テーブル本体
３０１　天板
３０３　ベース
３０５　リンク
３０７　アクチュエータ
３０９　伸縮腕
【図１】
2004117093.tif 000021
【図２】
2004117093.tif 000022
【図３】
2004117093.tif 000023
【図４】
2004117093.tif 000024
【図５】
2004117093.tif 000025
【図６】
2004117093.tif 000026
【図７】
2004117093.tif 000027
【図８】
2004117093.tif 000028
【図９】
2004117093.tif 000029
【図１０】
2004117093.tif 000030
【図１１】
2004117093.tif 000031