(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定要素に対する可動要素の絶対位置情報を示す出力信号であって、少なくとも粗い位置を示す信号と細かい位置を示す信号とを出力する絶対型変位センサと、
この絶対型変位センサの出力信号のうち前記粗い位置を示す信号を復調して粗い位置を示す第１の位相信号を生成する第１の復調手段と、
前記絶対型変位センサの出力信号のうち前記細かい位置を示す信号を復調して前記細かい位置を示す第２の位相信号を生成する第２の復調手段と、
前記第１の復調手段からの第１の位相信号を処理して絶対位置データの上位桁部分を生成する絶対データ演算手段と、
前記第２の復調手段からの第２の位相信号と基準信号との位相差に応じた計数パルスとその計数方向を示す信号とを生成出力すると共に、前記基準信号の位相を前記第２の位相信号に同期させるように制御する位相同期・計数パルス生成手段と、
この位相同期・計数パルス生成手段から出力される計数パルスを前記計数方向を示す信号に基づいて計数して前記絶対位置データの下位桁部分を生成する計数手段と、
前記絶対データ演算手段で生成された上位桁部分と前記計数手段で生成された下位桁部分とを合成して前記絶対位置データを生成する合成演算手段と
を備えてなることを特徴とする変位測定装置。
【請求項２】
前記位相同期・計数パルス生成手段は、
前記第２の位相信号と基準信号との位相差を検出する位相比較回路と、
基準クロック信号を分周して前記基準信号を生成する分周回路と、
前記位相比較回路で検出された位相差を吸収すべく前記分周回路の分周比を制御する分周切換回路と
を備えてなることを特徴とする請求項１記載の変位測定装置。
【請求項３】
前記絶対型変位センサの出力信号の絶対的な位相を検出するための基準位相を与える基準位相信号を出力する基準位相信号出力手段と、
前記基準位相信号と前記第２の位相信号のいずれか一方を前記位相同期・計数パルス生成手段に出力する選択手段とを備え、
前記位相同期・計数パルス生成手段は、前記基準位相信号を入力した場合には、前記基準信号を前記基準位相信号に同期させるように制御するものである
ことを特徴とする請求項１又は２記載の変位測定装置。
【請求項４】
絶対位置検証モードを備え、
この絶対位置検証モードでは、前記位相同期・計数パルス生成手段に前記基準位相信号を導入して前記基準信号を前記基準位相信号と同期させたのち、前記計数手段をクリアして、前記位相同期・計数パルス生成手段に前記第２の位相信号を導入して絶対位置データを求めることを特徴とする請求項３記載の変位測定装置。
【請求項５】
計数測定モードを備え、
この計数測定モードでは、前記合成演算手段は、合成された絶対位置データをスタートデータとして記憶すると共に、前記計数手段をクリアして、以後、前記計数手段の計数値と前記スタートデータとを加算することにより前記絶対位置データを算出するものである
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の変位測定装置。
【請求項６】
前記固定要素に対する可動要素の移動速度が所定の速度を超えたら、前記計数測定モードに移行することを特徴とする請求項５記載の変位測定装置。
【請求項７】
前記固定要素に対する可動要素の移動速度が所定の計測可能速度を超えたら、前記絶対位置検証モードに移行することを特徴とする請求項４記載の変位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、測定対象の変位量に応じた絶対的な変位情報を得るアブソリュート型の変位測定装置に関し、特に長さ測定機の倣い測定時のピーク検出のように、高速サンプリングを必要とする用途に好適な変位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
測定値を液晶表示装置等に表示するディジタルノギス、ディジタルマイクロメータ、ハイトゲージ等の小型計測器として、静電容量式の変位センサを利用したものが知られている。静電容量式変位センサは、メインスケール等の固定要素に対して相対移動するスライダ等の可動要素の移動に伴って電極パターン間に生じる周期的な容量変化の信号を取り出すことにより変位量検出を行うものである。
【０００３】
このような変位センサには、その出力信号の形態によって、インクリメンタル（ＩＮＣ）型とアブソリュート（ＡＢＳ）型の２種類がある。ＩＮＣ型は、スライダが基準位置から移動することにより生じる周期信号を連続的に計測することによって変位量を測定する。これに対しＡＢＳ型は、例えば特願平２−１３２４３４号、特願平２−１６９４５４号等に記載されているように、粗スケール、中間スケール、密スケールのような密度が異なる複数種類のスケールから得られる周期信号を復調し、各復調信号から絶対位置に相当する位相情報をそれぞれ求めてこれらを合成することにより、可動要素の絶対的な変位量（位置）の検出を可能としたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＡＢＳ型の測定システムは、電源を一時遮断しても、再投入により原点復帰が可能などの大きなメリットを有する反面、ＩＮＣシステムよりも計算処理量が多く、測長計算にリアルタイム性が要求される用途に応用する場合、動作周波数を高くしなければならず、消費電流が増大するという問題点がある。また、ＩＮＣ型の測長システムでは、処理量が少なく高速に測長データを得ることができるという利点がある反面、電源断等によって原点が消失してしまうという問題がある。
【０００５】
これに対して本出願人は、静電容量式のＡＢＳ型変位測定器に、光電式のＩＮＣ型変位測定器を組み合わせて、スケールが移動している間も絶対位置データを出力できるようにしたＡＢＳエンコーダを提案している（特開平５−７１９３８号、特開平８−２３３６０２号等）。これは、電源投入時等に静止状態で測定される絶対位置データによりプリセットされる記憶手段を備えて、この記憶手段に保持された位置データの所定の下位桁を光電式変位変換器から得られるＩＮＣ信号で更新するようにしたものである。換言すれば、スケール移動に伴ってリアルタイムに得られる光電式のＩＮＣ信号をＡＢＳデータの一部として組み込むようにしたものである。
【０００６】
しかし、静電容量式のＡＢＳ型変位検出器と光電式のＩＮＣ型変位検出器とを組み合わせることは、装置の体積増加や消費電力増大をもたらすことになるので、低消費電力が前提となる小型測定器に応用することはできない。
【０００７】
そこで、本出願人は静電容量式のＡＢＳセンサの出力信号を処理して得られる絶対位置データがプリセットされる計数手段を備えると共に、ＡＢＳセンサの出力信号を処理してスケール移動に追従するインクリメント信号を得て、これにより計数手段の絶対位置データを更新することにより、リアルタイムで絶対位置データを出力できるようにした静電容量式変位測定装置も提案している（特開平９−２１６０３号）。この方式では、密スケールの出力信号から生成された位相信号の基準信号に対する位相差を各基準信号の例えば立ち上がりエッジ毎に求め、前回の位相差と今回の位相差との差分に相当する量を計数手段のインクリメント又はデクリメント操作によって更新する。これにより、リアルタイムで絶対位置情報を得ることができる。
【０００８】
本発明は、上述した従来のＡＢＳ方式を基本とした変位測定装置において、更にリアルタイム性を向上させると同時に低消費電流及び低価格の変位測定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る変位測定装置は、固定要素に対する可動要素の絶対位置情報を示す出力信号であって、少なくとも粗い位置を示す信号と細かい位置を示す信号とを出力する絶対型変位センサと、この絶対型変位センサの出力信号のうち前記粗い位置を示す信号を復調して粗い位置を示す第１の位相信号を生成する第１の復調手段と、前記絶対型変位センサの出力信号のうち前記細かい位置を示す信号を復調して前記細かい位置を示す第２の位相信号を生成する第２の復調手段と、前記第１の復調手段からの第１の位相信号を処理して絶対位置データの上位桁部分を生成する絶対データ演算手段と、前記第２の復調手段からの第２の位相信号と基準信号との位相差に応じた計数パルスとその計数方向を示す信号とを生成出力すると共に、前記基準信号の位相を前記第２の位相信号に同期させるように制御する位相同期・計数パルス生成手段と、この位相同期・計数パルス生成手段から出力される計数パルスを前記計数方向を示す信号に基づいて計数して前記絶対位置データの下位桁部分を生成する計数手段と、前記絶対データ演算手段で生成された上位桁部分と前記計数手段で生成された下位桁部分とを合成して前記絶対位置データを生成する合成演算手段とを備えてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、絶対型変位センサの出力信号のうち、細かい位置を示す信号に基づいて絶対位置データの下位桁部分を生成する際、細かい位置を示す第２の位相信号と基準信号との位相差に応じた計数パルスとその計数方向を生成され、これに基づいてインクリメント動作によって下位桁部分が生成される。これにより、ＡＢＳデータ合成のための複雑な演算が不要となり、計数パルス出力毎に測長値を更新することも可能になるので、倣い測定時のピーク検出等も可能になる。
【００１１】
なお、この場合、基準信号の周期が一定であると、固定要素に対する可動要素の移動速度によっては、第２の位相信号と基準信号との位相が大きくずれて位相差が正しく検出されなくなる可能性があるが、基準信号を第２の位相信号に追従させるようにすれば、第２の位相信号と基準信号との位相差が大きくなりすぎることがなくなり、常に前回の位相差比較の時点からの位相差のずれ分だけが検出できるようになる。これにより、スケールの高速移動にも追従できるようになる。
【００１２】
位相同期・計数パルス生成手段としては、例えば第２の位相信号と基準信号との位相差を検出する位相比較回路と、基準クロック信号を分周して基準信号を生成する分周回路と、位相比較回路で検出された位相差を吸収すべく分周回路の分周比を制御する分周切換回路とを備えて構成することができる。
【００１３】
絶対型変位センサの出力信号の絶対的な位相を検出するための基準位相を与える基準位相信号を出力する基準位相信号出力手段と、基準位相信号と第２の位相信号のいずれか一方を位相同期・計数パルス生成手段に出力する選択手段とを更に備え、位相同期・計数パルス生成手段が、基準位相信号を入力した場合には、基準信号を前記基準位相信号に同期させるように制御するものであると、絶対位置の検証時に便利である。
【００１４】
即ち、本発明の変位測定装置に絶対位置検証モードを備えるようにし、この絶対位置検証モードでは、位相同期・計数パルス生成手段に基準位相信号を導入して基準信号を基準位相信号と同期させたのち、計数手段をクリアして、位相同期・計数パルス生成手段に第２の位相信号を導入して絶対位置データを求めるようにすればよい。これにより、位相同期の過程で極めて簡単に絶対位置検証が行える。この絶対位置検証モードは、例えば電源投入時や固定要素に対する可動要素の移動速度が所定の計測可能速度を超えたときに移行されることが考えられる。
【００１５】
また、本発明の変位測定装置は、計数測定モードを備えるようにしてもよい。計数測定モードでは、合成演算手段は、合成された絶対位置データをスタートデータとして記憶すると共に、計数手段をクリアして、以後、計数手段の計数値と前記スタートデータとを加算することにより絶対位置データを算出する。このような計数測定モードを備えることにより、上位桁の部分の合成処理が不要になるので、極めて高速な処理が可能になり、計測のリアルタイム性が更に向上する。この計数測定モードは、例えば、使用者がモード切換スイッチ等を切換操作したときに移行したり、固定要素に対する可動要素の移動速度が所定の速度を超えたときに移行すること等が考えられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の好ましい実施の形態について説明する。
図１は、この発明の一実施例に係るＡＢＳ／ＩＮＣ併用測長システムの構成を示すブロック図である。このシステムでは、ＡＢＳセンサ１として静電容量式センサが用いられる。ＡＢＳセンサ１は、後に詳細を説明するが、それぞれ所定パターンの電極が配列形成されて相対移動するメインスケールとスライダとを有し、それらの相対位置に応じて決まるメインスケールとスライダの容量結合を反映した粗スケール、中スケール及び密スケールの三種の絶対位置情報を含む出力信号を出力するものである。
【００１７】
ＡＢＳセンサ１の出力信号のうち、絶対位置データの上位桁部分に相当する粗スケール及び中スケールの出力信号は復調回路２に入力され、密スケールの出力信号は復調回路３に入力される。復調回路２，３では、これらの出力信号に対してサンプリング、ミキシング、低域ろ波及び２値化処理等の各処理を施して、位相信号ＣＭＰを出力する。復調回路２から出力される粗スケール及び中スケール用の位相信号CMP Coa.，CMP Med.は、ＡＢＳデータ演算部４に供給され、ここで上位桁部分のＡＢＳデータが生成される。一方、復調回路３から出力される密スケール用の位相信号CMP Fin.は、セレクタ５の一方の入力として供給されている。セレクタ５の他方の入力には、ＡＢＳセンサ１の駆動信号Ｓｄを生成するための基準カウンタ・センサ駆動回路６から出力される基準位相信号ＣＰＯが供給されている。セレクタ５は、これらの入力を選択して位相信号ＣＭＰとしてＰＬＬ・計数パルス生成部７に供給する。ＰＬＬ・計数パルス生成部７は、入力された位相信号ＣＭＰと内部で生成された基準信号ＣＮＴの位相差に応じた計数用のパルス信号ＰＵＬＳＥとアップ／ダウン信号Ｕ／Ｐとを生成すると共に、基準信号ＣＮＴを位相信号ＣＭＰに同期させるための位相同期制御を実行する。インクリメンタルＵ／Ｄカウンタ８は、ＰＬＬ・計数パルス生成部７から供給されるアップ／ダウン信号Ｕ／Ｄで示す方向にパルス信号ＰＵＬＳＥを計数する。ＡＢＳデータ演算部４からのデータＤＨとカウンタ８からのデータＤＬとは、マイコン９に供給され、ここで両データが合成されて絶対値データが求められる。求められた絶対値データは表示部１０に表示される。
【００１８】
図２は、この実施例に用いられるＡＢＳセンサ１の概略構成を示す図である。このＡＢＳセンサ１は、固定要素となるメインスケール２２と、これに対して僅かの間隙を介して対向配置されて図中ｘ方向にスライド自在な可動要素となるスライダ２１とによって構成される。スライダ２１には、送信電極２３が所定ピッチＰt0で配設されている。送信電極２３は、メインスケール２２上にピッチＰｒで配設された受信電極２４ａ，２４ｂと容量結合されている。これらの受信電極２４ａ，２４ｂは、その配列方向に隣接するピッチＰt1，Ｐt2の伝達電極にそれぞれ１対１で接続されている。伝達電極２５ａ，２５ｂは、それぞれスライダ２１側に設けられた検出電極２６ａ，１６ｂ及び２７ａ，２７ｂと容量結合されている。
【００１９】
送信電極は、７つおきに共通接続されて一群が８電極の複数の電極群を構成している。これらの電極群には、それぞれ位相がずれた８相の周期信号ａ，ｂ，…，ｈが駆動信号Ｓｄとして供給されている。これらの駆動信号Ｓｄは、具体的には高周波パルスでチョップされた信号となっており、前述した基準カウンタ・センサ駆動回路６から供給されている。なお、駆動信号Ｓｄの８相の周期信号は、粗スケール及び中スケール測定を行う場合と、密スケールの測定を行う場合とでは異なる位相関係となるように、基準カウンタ・センサ駆動回路６により制御される。
【００２０】
送信電極２３に駆動信号Ｓｄが供給されることにより生じる電場パターンのピッチＷｔは、送信電極２３のピッチＰt0の８倍であり、このピッチＷｔは、受信電極２４ａ，２４ｂのピッチＰｒのＮ倍（例えば３倍）に設定されている。受信電極２４ａ，２４ｂは、三角形状又は正弦波状の電極を相互に噛み合う形で配設している。各受信電極２４ａ，２４ｂで受信される信号の位相は、送信電極２３と受信電極２４ａ，２４ｂとの容量結合面積に応じて決定されるが、これはスライダ２１とメインスケール２２との相対位置により変化する。
【００２１】
受信電極２４ａ，２４ｂと伝達電極２５ａ，２５ｂとが同一ピッチで形成されていれば、検出電極２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂには、単にメインスケール２２のｘ方向位置がピッチＰｒだけ変化する毎に繰り返される周期信号を検出することになる。この実施例では、粗、中、密の３つのレベルの絶対位置を測定するために、伝達電極２５ａ，２５ｂを受信電極２４ａ，２４ｂに対してピッチを変えて、それぞれ基準位置ｘ0から測定方向の距離ｘの関数である偏位Ｄ１（ｘ），Ｄ２（ｘ）を与えている。
【００２２】
このような偏位Ｄ１（ｘ），Ｄ２（ｘ）を与え、且つ検出電極２６ａ，２６ｂ及び２７ａ，２７ｂをそれぞれピッチＷr1（＝３Ｐt1），Ｗr2（＝３Ｐt2）の波形パターンとすることにより、検出電極２６ａ，２６ｂ及び検出電極２７ａ，２７ｂからは、偏位Ｄ１（ｘ），Ｄ２（ｘ）に応じた大きな周期に受信電極２４ａ，２４ｂのピッチで決まる小さな周期が重畳された出力信号Ｂ１，Ｂ２及びＣ１，Ｃ２が得られる。出力信号Ｃ１，Ｃ２の差を取ることにより、偏位Ｄ１（ｘ）により決まる粗スケールの絶対位置情報を含む出力信号Ｏｃが得られ、出力信号Ｂ１，Ｂ２の差を取ることにより、偏位Ｄ２（ｘ）により決まる中スケールの絶対位置情報を含む出力信号Ｏｍが得られる。また、出力信号Ｃ１，Ｃ２の和と出力信号Ｂ１，Ｂ２の和の差を取ることにより、受信電極ピッチで決まる密スケールの絶対位置情報を含む出力信号Ｏｆが得られる。
【００２３】
そして、これら出力信号Ｏｃ，Ｏｍを復調回路２で復調処理し、出力信号Ｏｆを復調回路３で復調処理することにより、エッジの位相に絶対位置情報が担われた位相信号CMP Coa.，CMP Med.，CMP Fin.が求められる。図３は、これらの位相信号ＣＭＰと基準位相信号ＣＰＯとの関係を示す波形図である。各スケールの絶対位置は、基準位相信号ＣＰＯを基準としたときの各位相信号ＣＭＰの位相として求めることができ、具体的には、基準位相信号ＣＰＯの立上りエッジから次の立上りエッジまで連続的にカウントアップされることにより得られる位相情報を、位相信号ＣＭＰの立上りでサンプリングすることにより求められる。求められた各スケールの絶対位置は、図４に示すように一定の重み付けを行って合成されて絶対位置データが求められる。
【００２４】
この発明では、粗スケールと中スケールの位置情報ＤＨは、ＡＢＳデータ演算部４で合成されるが、密スケールの位置情報ＤＬは、カウンタ８により求められる。この密スケールでの位置情報ＤＬは次のように算出される。
図５及び図６は、ＰＬＬ・計数パルス生成部７の動作を説明するための各部の波形図である。ＰＬＬ・計数パルス生成部７は、入力された位相信号ＣＭＰと内部で発生された基準信号ＣＮＴとの位相差に相当するパルス信号ＰＵＬＳＥを生成してカウンタ８に供給する。図５の例は、位相信号ＣＭＰの位相が基準信号ＣＮＴに対して進んでいる場合を示しており、この場合、アップ／ダウン信号Ｕ／ＤはＨ（アップ）レベルとなる。また、図６の例は、位相信号ＣＭＰの位相が基準信号ＣＮＴに対して遅れている場合を示しており、この場合、アップ／ダウン信号Ｕ／ＤはＬ（ダウン）レベルとなる。いずれの図でも明らかなように、基準信号ＣＮＴは、位相信号ＣＭＰとの位相差を検出したのち、その位相差を解消するために位相制御されている。従って、絶対位置計数用のパルス信号ＰＵＬＳＥが必要量だけ出力されたら、位相信号ＣＭＰと基準信号ＣＮＴの位相が揃えられるように制御される。
【００２５】
このように機能するＰＬＬ・計数パルス生成部７は、例えば図７に示すように構成することができる。このＰＬＬ・計数パルス生成部７は、エッジ微分回路１００、位相比較回路１１０、分周切換回路１２０及び分周回路１３０を備えて構成されている。
エッジ微分回路１００は、入力された位相信号ＣＭＰの立ち下がりエッジを検出する。エッジ微分回路１００では、フリップフロップ（以下、「ＦＦ」と表記する）１０１によって、位相信号ＣＭＰの立ち下がりをクロック信号ＣＫの立上りで検出する。そして、このＦＦ１０１の出力変化から、ＦＦ１０２及びＮＯＲゲート１０３によってクロック信号ＣＫの１周期分のパルス幅の微分パルスＰ１を生成出力する。
【００２６】
位相比較回路１１０では、この微分パルスＰ１で示される位相信号ＣＭＰの立下りエッジと、分周回路１３０から出力される基準信号ＣＮＴの立上りエッジとの位相差に対応したカウンタ用のパルス信号ＰＵＬＳＥと、カウンタのアップ／ダウンを指示するアップ／ダウン信号Ｕ／Ｐとを出力する。即ち、微分パルスＰ１は、ＮＡＮＤゲート１１１でクロック信号ＣＫ（インバータ１０４による反転クロック信号）の１パルス幅分の立ち下がりパルスに変換されたのち、ＥＸ−ＮＯＲゲート１１２で基準信号ＣＮＴと位相比較される。ＥＸ−ＮＯＲゲート１１２の出力は、ＦＦ１１３で分周される。ＦＦ１１３の出力は、位相信号ＣＭＰの立ち下がりが基準信号ＣＮＴの立上りに対して先行している場合には、ＮＡＮＤゲート１１１の立ち下がりエッジで立ち下がり、基準信号ＣＮＴの立上りエッジで立ち上がる。また、ＦＦ１１３の出力は、基準信号の立上りが位相信号ＣＭＰの立ち下がりに対して先行している場合には、基準信号ＣＮＴの立上りで立ち下がり、ＮＡＮＤゲート１１１の立上りで立ち上がる。ＦＦ１１３の出力は、ＮＯＲゲート１１４及びＦＦ１１５によってクロック信号ＣＫとの位相合わせがなされた後、パルスゲート信号ＰＧとしてＯＲゲート１０５の入力として与えられ、ＯＲゲート１０５の他方の入力に与えられたクロック信号ＣＫを、位相信号ＣＭＰと基準信号ＣＮＴの位相差に相当する時間だけゲートする。これによりパルス信号ＰＵＬＳＥが得られる。
【００２７】
一方、微分パルスＰ１は、ＦＦ１１６とＯＲゲート１１７とによって後端エッジのタイミングがクロック信号ＣＫの半周器分遅延される。そして、この微分パルスのタイミングとパルスゲート信号ＰＧの位相の前後関係をＦＦ１１８，１１９で検出して、アップ／ダウン信号Ｕ／Ｐを出力する。Ｕ／Ｐ信号は、位相信号ＣＭＰが基準信号ＣＮＴに対して位相が進んでいる場合には「Ｈ」、遅れている場合には「Ｌ」となる。
【００２８】
分周切換回路１２０では、一対のＦＦ１２１，１２２の入力を、４つの反転出力のマルチプレクサ（以下、「ＭＰＸ」と表記する）１２３，１２４，１２５，１２６と、２つのインバータ１２７，１２８で切り替えて、分周回路１３０に導入される基準クロックＲＣＫの周波数を決定する。ＭＰＸ１２３，１２４は、切換信号ＳＥＬａ（＝Ｕ／Ｄ）によって切り替えられ、ＭＰＸ１２５，１２６は、切換信号ＳＥＬｂ（＝ＰＧ）によって切り替えられる。この実施例では、これらＭＰＸ１２３〜１２６の切換によって、次の３つの動作モードを実現している。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
ストップモードは、パルスゲート信号ＰＧ及びアップ／ダウン信号Ｕ／Ｄが共にＬである場合、つまり位相信号ＣＭＰが基準信号ＣＮＴに対して遅れており、且つ遅れを修正するために計数パルスＰＵＬＳＥが出力されている間に実行されるモードである。ストップモードでは、ＭＰＸ１２３，１２５が入力Ａを選択するので、ＦＦ１２１→インバータ１２７→ＭＰＸ１２３→ＭＰＸ１２５→ＦＦ１２１のフィードバックループが形成され、ＦＦ１２１の／Ｑ出力がＨのとき、Ｄ端子へのフィードバック入力はＬとなり、クロック信号の入力によってもその出力は変わらない。このため、分周回路１３０の分周動作は中断される。
【００３１】
ノーマルモードは、パルスゲート信号ＰＧがＨのとき、つまり位相信号ＣＭＰと基準信号ＣＮＴとが完全に同期しているか、又はカウンタ７が計数動作をしていないときに実行されるモードである。ノーマルモードでは、ＭＰＸ１２５，１２６が入力Ｂを選択するので、ＦＦ１２１→インバータ１２７→ＭＰＸ１２６→ＦＦ１２２→ＭＰＸ１２５→ＦＦ１２１のフィードバックループが形成される。この場合、ＦＦ１２１，１２２は、クロック信号ＣＫの立上りエッジによって交互にその出力を反転させるので、基準クロックＲＣＫは、クロック信号ＣＫを４分周した信号となる。従って、４つのＦＦ１３１，１３２，１３３，１３４を縦続接続してなる１／１６分周の分周回路１３０からの最終段出力となる基準信号ＣＮＴの周期は、クロック信号ＣＫの周期の６４倍となる。
【００３２】
１／２モードは、パルスゲート信号ＰＧがＬ、アップ／ダウン信号Ｕ／ＤがＨである場合、つまり位相信号ＣＭＰが基準信号ＣＮＴに対して進んでおり、且つ進みを修正するために計数パルスＰＵＬＳＥが出力されている間に実行されるモードである。１／２モードでは、ＭＰＸ１２３が入力Ｂを選択し、ＭＰＸ１２５が入力Ａを選択するので、ＦＦ１２１→ＭＰＸ１２３→ＭＰＸ１２５→ＦＦ１２１のフィードバックループが形成される。この場合、このフィードバックループは、クロック信号ＣＫを１／２分周する分周回路として機能するので、分周回路１３０からの最終段出力となる基準信号ＣＮＴの周期は、クロック信号ＣＫの周期の３２倍となる。１／２モードでは、基準信号ＣＮＴの周期がノーマルモードの周期の１／２となるので、基準信号ＣＮＴの位相が位相信号ＣＭＰのそれに速やかに追従する。
【００３３】
以上の動作により、位相信号ＣＭＰと基準信号ＣＮＴとの位相差に応じたパルス信号ＰＵＬＳＥの生成と、位相信号ＣＭＰと基準信号ＣＮＴとの同期合わせとが行われる。
【００３４】
図８は、このＡＢＳ／ＩＮＣ併用測長システムを用いた計測動作モードを示す状態遷移図である。まず、システムの動作をスタートさせると、カウンタ８のＡＢＳ化の処理が実行される（Ｓ１）。この処理モードは、絶対位置検証モードであり、具体的には、セレクタ５の基準位相信号ＣＰＯの入力をアクティブにして、ＰＬＬ・計数パルス生成部７に基準位相信号ＣＰＯを位相信号ＣＭＰとして導入する。これにより、基準信号ＣＮＴは、基準位相信号ＣＰＯに同期するので、同期が確立された時点でカウンタ８の値をクリアする。続いてセレクタ５の密スケールの位相信号CMP Fin．入力側をアクティブに切り替えることにより、位相信号ＣＭＰと基準信号ＣＮＴとの位相差に応じたパルス信号ＰＵＬＳＥが出力されてカウンタ８の計数値が正しい絶対位置を示すことになる。
【００３５】
カウンタ８のＡＢＳ化処理が終了したら、次にノーマルモードに移行する（Ｓ２）。このモードでは、ＡＢＳデータ演算部４の出力データＤＨと、カウンタ８の計数値ＤＬとを合成し、必要に応じてそれにオフセット値を加算することにより、絶対位置データを求め、これを表示部１０で表示する。なお、オフセット値は、例えばプリセット操作がなされた場合に、そのプリセット値から現在の合成データの値を減算することにより求められる（Ｓ３）
【００３６】
ノーマルモードの状態で、ピーク検出指示（PEAK ON）が入力された場合には、次のような処理を実行する。このピーク検出は、図９に示すように、測定対象３１の表面を測定プローブ３２で倣い測定して最も高い位置又は最も低い位置等を検出する測定モードで、測定にはリアルタイム性が要求される。この場合、まずマイコン９は、合成データにオフセット値を加算した値をスタートデータとして記憶し、カウンタ８をクリアする（Ｓ５）。そして、倣い検出モードに入る（Ｓ６）。このモードは計数（インクリメンタル）測定モードであり、カウンタ８のカウント動作によって逐次更新されるカウンタ値と記憶されたスタートデータとを加算することにより絶対位置データを算出する（Ｓ６）。この場合、絶対位置の算出に使用するデータがカウンタ値と記憶されたスタート値であり、ＡＢＳデータ演算部４からのデータＤＨは使用しないので、極めて高速な測定が可能である。ピーク検出では、逐次求められる絶対位置データの大小比較を行ってピーク値を検出し、これを表示する。ピーク検出が終了（PEAK OFF）したら、ステップＳ１と同様の処理によりカウンタ値をＡＢＳ化してノーマルモードに戻る（Ｓ７）。
【００３７】
なお、倣い検出モードのとき、メインスケール２２に対するスライダ２１の移動速度を監視して、この移動速度が測定不可能なオーバースピードを超えた場合には、ステップＳ１，Ｓ７のようなＡＢＳ化処理を実行してからインクリメンタルモードに戻るという処理を実行するようにしても良い。また、移動速度が所定の速度を超えたら自動的にステップＳ５，Ｓ６のようなインクリメンタルモードに切り替わるようにすることも考えられる。
【００３８】
この装置においては、インクリメンタルモード（計数測定モード）の処理量が小さいため、動作周波数を下げても十分なスピードを得ることができ、消費電流を大幅に低減することができる。更に、動作周波数を下げられることにより、低速で安価な４ビットマイコン等の使用が可能なため、その分、コスト低減を図ることもできる。インクリメンタルモードでは、オーバースピードが発生しても、絶対位置検証モード（Ｓ７）により正確な値に復帰できるので、極めてスムーズにＡＢＳ測定に遷移することができ、ＡＢＳシステムのメリットを損なうこともない。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、計数測定モードによる極めて高速な測長更新が可能となり、これにより、スケールの高速移動にも追従でき、リアルタイム性も更に向上するので、倣い測定時のピーク検出等も可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施例に係るＡＢＳ／ＩＮＣ併用測長システムの構成を示すブロック図である。
【図２】  同システムにおけるＡＢＳセンサの詳細を示す図である。
【図３】  同システムにおける各スケールの位相信号ＣＭＰと基準位相信号ＣＰＯとの関係を示す波形図である。
【図４】  同システムにおける各スケールの合成処理の概念を説明するための図である。
【図５】  同システムにおけるＰＬＬ・計数パルス生成部の各部の波形図である。
【図６】  同システムにおけるＰＬＬ・計数パルス生成部の各部の波形図である。
【図７】  同システムにおけるＰＬＬ・計数パルス生成部のブロック図である。
【図８】  同システムにおける測定時の状態遷移図である。
【図９】  同システムにおける倣い測定モードを説明するための図である。
【符号の説明】
１…ＡＢＳセンサ、２，３…復調回路、４…ＡＢＳデータ演算部、５…セレクタ、６…基準カウンタ・センサ駆動回路、７…ＰＬＬ・計数パルス生成部、８…インクリメンタルＵ／Ｄカウンタ、９…マイコン、１０…表示部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図９】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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