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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024095532
(43)【公開日】2024-07-10
(54)【発明の名称】座標測定機用の測定プローブ、その動作方法及びシステム
(51)【国際特許分類】
G01B 5/012 20060101AFI20240703BHJP
【ＦＩ】
G01B5/012
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023188567
(22)【出願日】2023-11-02
(31)【優先権主張番号】18/147,553
(32)【優先日】2022-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】000137694
【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ
(74)【代理人】
【識別番号】110002963
【氏名又は名称】弁理士法人ＭＴＳ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】クリストファー リチャード ハムナー
(72)【発明者】
【氏名】スコット アレン ハーシラ
【テーマコード（参考）】
2F062
【Ｆターム（参考）】
2F062AA04
2F062CC03
2F062EE01
2F062EE62
2F062GG51
2F062GG65
2F062GG71
2F062HH01
(57)【要約】 （修正有）
【課題】座標測定機用の測定プローブを提供する。
【解決手段】測定プローブ３００は、スタイラス位置検出部３１１、信号処理及び制御回路３８０、及び、温度依存補償部８１０を含む。スタイラス位置検出部はフィールド発生コイル構造４６０及び感知コイル構造３７０を含む。温度依存補償部は、コイル駆動信号によって駆動された時に、温度依存構成要素の温度の上昇により、温度依存構成要素の特性の変化が、温度依存構成要素の特性が変化しなかった時よりも多くの電流がフィールド発生コイル中を流れるように、フィールド発生コイル構造のフィールド発生コイルに接続された温度依存構成要素を含む。温度変化によって発生する影響を少なくとも部分的に補償することにより、処理された信号の正確性を高めるように構成されている。
【選択図】図２
【解決手段】測定プローブ３００は、スタイラス位置検出部３１１、信号処理及び制御回路３８０、及び、温度依存補償部８１０を含む。スタイラス位置検出部はフィールド発生コイル構造４６０及び感知コイル構造３７０を含む。温度依存補償部は、コイル駆動信号によって駆動された時に、温度依存構成要素の温度の上昇により、温度依存構成要素の特性の変化が、温度依存構成要素の特性が変化しなかった時よりも多くの電流がフィールド発生コイル中を流れるように、フィールド発生コイル構造のフィールド発生コイルに接続された温度依存構成要素を含む。温度変化によって発生する影響を少なくとも部分的に補償することにより、処理された信号の正確性を高めるように構成されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
座標測定機用の測定プローブであって、該測定プローブが、
プローブチップをスタイラスに固く結合するように構成されたスタイラス結合部、及び、
該スタイラス結合部の軸方向に沿う軸方向運動、及び、該スタイラス結合部の回転中心の回りの回転運動を可能にするように構成されたスタイラス運動機構、
を備えたスタイラスサスペンション部と、
少なくとも１つのフィールド発生コイルを備えたフィールド発生コイル構造、
少なくとも１つのトップ軸方向感知コイル、少なくとも４つのトップ回転感知コイルを備えたトップ位置感知コイル、
少なくとも１つのトップ正規化感知コイル、
少なくとも１つのボトム軸方向感知コイル、少なくとも４つのボトム回転感知コイル、及び、
少なくとも１つのボトム正規化感知コイル、
を備えた感知コイル構造を備えた、前記軸方向に平行な中心軸に沿って配列され、前記回転中心とアライメントされたスタイラス位置検出部と、
磁束変調領域を与える導電磁束変調要素を備え、該磁束変調要素が磁束変調運動体積中の前記中心軸に沿って位置されると共に、該磁束変調要素が前記スタイラスサスペンション部に結合され、前記磁束変調要素は前記スタイラスサスペンション部の振れに応じて、振れていない位置に対して前記磁束変調運動体積内で動き、前記フィールド発生コイル構造が、コイル駆動信号に応じて前記磁束変調運動体積内を前記軸方向に沿う、変化する磁束を発生するようにされた磁束変調構造と、
前記コイル駆動信号を与えるよう前記スタイラス位置検出部の前記コイルに動作可能に接続され、前記各感知コイルによって与えられる各信号成分を備えた信号を受信して、前記プローブチップの軸方向位置及び回転位置を示す信号を与えるように構成された信号処理及び制御回路と、
温度依存構成要素を備え、該温度依存構成要素が、前記コイル駆動信号によって駆動された時に前記温度依存構成要素の温度の上昇による該温度依存構成要素の特性の変化が、該温度依存構成要素の特性が変化しなかった場合よりも多い電流を前記温度依存構成要素を通って流れさせるように、前記フィールド発生コイル構造のフィールド発生コイルに接続された温度依存補償部と、
を備えたことを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
プローブチップをスタイラスに固く結合するように構成されたスタイラス結合部、及び、
該スタイラス結合部の軸方向に沿う軸方向運動、及び、該スタイラス結合部の回転中心の回りの回転運動を可能にするように構成されたスタイラス運動機構、
を備えたスタイラスサスペンション部と、
少なくとも１つのフィールド発生コイルを備えたフィールド発生コイル構造、
少なくとも１つのトップ軸方向感知コイル、少なくとも４つのトップ回転感知コイルを備えたトップ位置感知コイル、
少なくとも１つのトップ正規化感知コイル、
少なくとも１つのボトム軸方向感知コイル、少なくとも４つのボトム回転感知コイル、及び、
少なくとも１つのボトム正規化感知コイル、
を備えた感知コイル構造を備えた、前記軸方向に平行な中心軸に沿って配列され、前記回転中心とアライメントされたスタイラス位置検出部と、
磁束変調領域を与える導電磁束変調要素を備え、該磁束変調要素が磁束変調運動体積中の前記中心軸に沿って位置されると共に、該磁束変調要素が前記スタイラスサスペンション部に結合され、前記磁束変調要素は前記スタイラスサスペンション部の振れに応じて、振れていない位置に対して前記磁束変調運動体積内で動き、前記フィールド発生コイル構造が、コイル駆動信号に応じて前記磁束変調運動体積内を前記軸方向に沿う、変化する磁束を発生するようにされた磁束変調構造と、
前記コイル駆動信号を与えるよう前記スタイラス位置検出部の前記コイルに動作可能に接続され、前記各感知コイルによって与えられる各信号成分を備えた信号を受信して、前記プローブチップの軸方向位置及び回転位置を示す信号を与えるように構成された信号処理及び制御回路と、
温度依存構成要素を備え、該温度依存構成要素が、前記コイル駆動信号によって駆動された時に前記温度依存構成要素の温度の上昇による該温度依存構成要素の特性の変化が、該温度依存構成要素の特性が変化しなかった場合よりも多い電流を前記温度依存構成要素を通って流れさせるように、前記フィールド発生コイル構造のフィールド発生コイルに接続された温度依存補償部と、
を備えたことを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
【請求項2】
請求項１に記載の測定プローブであって、前記温度依存構成要素が温度依存性を有する抵抗器であり、前記変化する特性が、該温度依存性を有する抵抗器の抵抗値であることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
【請求項3】
請求項２に記載の測定プローブであって、前記温度依存性を有する抵抗器が、温度係数を有する抵抗器又はサーミスタの少なくともいずれか１つであることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
【請求項4】
請求項１に記載の測定プローブであって、前記温度依存構成要素が、前記フィールド発生コイルと並列又は直列に接続されていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
【請求項5】
請求項１に記載の測定プローブであって、
前記温度依存構成要素が、温度が上昇すると抵抗値が増大する正の温度係数の抵抗器であり、
該正の温度係数の抵抗器が、前記フィールド発生コイルと並列に接続されていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
前記温度依存構成要素が、温度が上昇すると抵抗値が増大する正の温度係数の抵抗器であり、
該正の温度係数の抵抗器が、前記フィールド発生コイルと並列に接続されていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
【請求項6】
請求項１に記載の測定プローブであって、
前記フィールド発生コイルが第１及び第２のコイル端子を有し、
前記測定プローブが前記第１及び第２のコイル端子に接続された共振回路部を備え、該共振回路部は少なくとも第１の共振回路部構成要素と第２の共振回路部構成要素を備え、前記第１の共振回路部構成要素は第１の共振回路部ノードと第２の共振回路部ノードの間に結合され、前記第１の共振回路部ノードは少なくとも前記第２の共振回路部構成要素によって前記第１のコイル端子から分離されていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
前記フィールド発生コイルが第１及び第２のコイル端子を有し、
前記測定プローブが前記第１及び第２のコイル端子に接続された共振回路部を備え、該共振回路部は少なくとも第１の共振回路部構成要素と第２の共振回路部構成要素を備え、前記第１の共振回路部構成要素は第１の共振回路部ノードと第２の共振回路部ノードの間に結合され、前記第１の共振回路部ノードは少なくとも前記第２の共振回路部構成要素によって前記第１のコイル端子から分離されていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
【請求項7】
請求項６に記載の測定プローブであって、
前記共振回路部が、更に、第３の共振回路部構成要素を備え、前記第２の共振回路部ノードが、少なくとも該第３の共振回路部構成要素によって前記第２のコイル端子から分離され、
前記第１の共振回路部構成要素が、前記第１及び第２の共振回路部ノード間に接続された第１の共振回路キャパシタを備え、
前記第２の共振回路部構成要素が、前記第１の共振回路部ノードに接続された各第１の端子を有する第２の共振回路キャパシタを備え、各第２の端子が前記第１のコイル端子に接続され、
前記第３の共振回路部構成要素が、前記第２の共振回路部ノードに接続された各第１の端子を有する第３の共振回路キャパシタを備え、各第２の端子が前記第２のコイル端子に接続されていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
前記共振回路部が、更に、第３の共振回路部構成要素を備え、前記第２の共振回路部ノードが、少なくとも該第３の共振回路部構成要素によって前記第２のコイル端子から分離され、
前記第１の共振回路部構成要素が、前記第１及び第２の共振回路部ノード間に接続された第１の共振回路キャパシタを備え、
前記第２の共振回路部構成要素が、前記第１の共振回路部ノードに接続された各第１の端子を有する第２の共振回路キャパシタを備え、各第２の端子が前記第１のコイル端子に接続され、
前記第３の共振回路部構成要素が、前記第２の共振回路部ノードに接続された各第１の端子を有する第３の共振回路キャパシタを備え、各第２の端子が前記第２のコイル端子に接続されていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
【請求項8】
請求項６に記載の測定プローブであって、更に、前記第１及び第２の共振回路部ノードに接続されたアンプ部を備え、該アンプ部が動作中は出力インピーダンスを有し、前記アンプ部が前記第１及び第２の共振回路部ノードに振動する駆動信号を与えるように構成され、前記アンプ部が第１及び第２のアンプ入力及び第１及び第２のアンプ出力を備え、前記第１のアンプ出力が前記第１の共振回路部ノードに接続され、前記第２のアンプ出力が前記第２の共振回路部ノードに接続されていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
【請求項9】
請求項８に記載の測定プローブであって、更に、
前記第１のコイル端子と前記アンプ部の前記第１のアンプ入力に接続された第１のフィルタ部と、
前記第２のコイル端子と前記アンプ部の前記第２のアンプ入力に接続された第２のフィルタ部と、
を備えていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
前記第１のコイル端子と前記アンプ部の前記第１のアンプ入力に接続された第１のフィルタ部と、
前記第２のコイル端子と前記アンプ部の前記第２のアンプ入力に接続された第２のフィルタ部と、
を備えていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
【請求項10】
請求項９に記載の測定プローブであって、
前記第１のフィルタ部が、前記第１のコイル端子と前記第１のアンプ入力間に直列に接続された第１のフィルタ部キャパシタ及び第１のフィルタ部抵抗器を備え、
前記第２のフィルタ部が、前記第２のコイル端子と前記第２のアンプ入力間に直列に接続された第２のフィルタ部キャパシタ及び第２のフィルタ部抵抗器を備えていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
前記第１のフィルタ部が、前記第１のコイル端子と前記第１のアンプ入力間に直列に接続された第１のフィルタ部キャパシタ及び第１のフィルタ部抵抗器を備え、
前記第２のフィルタ部が、前記第２のコイル端子と前記第２のアンプ入力間に直列に接続された第２のフィルタ部キャパシタ及び第２のフィルタ部抵抗器を備えていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
【請求項11】
請求項１に記載の測定プローブであって、
前記信号処理及び制御回路が、前記プローブチップの軸方向位置と回転位置を示す信号を決定するために、前記正規化感知コイルからの信号によって前記軸及び回転感知コイルからの信号を分けるように構成されていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
前記信号処理及び制御回路が、前記プローブチップの軸方向位置と回転位置を示す信号を決定するために、前記正規化感知コイルからの信号によって前記軸及び回転感知コイルからの信号を分けるように構成されていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブ。
【請求項12】
プローブチップをスタイラスに固く結合するように構成されたスタイラス結合部、及び、
該スタイラス結合部の軸方向に沿う軸方向運動、及び、該スタイラス結合部の回転中心の回りの回転運動を可能にするように構成されたスタイラス運動機構、
を備えたスタイラスサスペンション部と、
少なくとも１つのフィールド発生コイルを備えたフィールド発生コイル構造、
少なくとも１つのトップ軸方向感知コイル、少なくとも４つのトップ回転感知コイルを備えたトップ位置感知コイル、
少なくとも１つのトップ正規化感知コイル、
少なくとも１つのボトム軸方向感知コイル、少なくとも４つのボトム回転感知コイル、及び、
少なくとも１つのボトム正規化感知コイル、
を備えた感知コイル構造を備えた、前記軸方向に平行な中心軸に沿って配列され、前記回転中心とアライメントされたスタイラス位置検出部と、
磁束変調領域を与える導電磁束変調要素を備え、該磁束変調要素が磁束変調運動体積中の前記中心軸に沿って位置されると共に、該磁束変調要素が前記スタイラスサスペンション部に結合され、前記磁束変調要素は前記スタイラスサスペンション部の振れに応じて、振れていない位置に対して前記磁束変調運動体積内で動き、前記フィールド発生コイル構造が、コイル駆動信号に応じて前記磁束変調運動体積内を前記軸方向に沿う、変化する磁束を発生するようにされた磁束変調構造と、
前記コイル駆動信号を与えるよう前記スタイラス位置検出部の前記コイルに動作可能に接続され、前記各感知コイルによって与えられる各信号成分を備えた信号を受信して、前記プローブチップの軸方向位置及び回転位置を示す信号を与えるように構成された信号処理及び制御回路と、
を備えた座標測定機用の測定プローブを動作させる方法であって、
該方法は、
前記コイル駆動信号によって駆動された時に、温度依存構成要素の温度の上昇により該温度依存構成要素の特性の変化が、該温度依存構成要素の特性が変化しなかった場合よりも多くの電流が前記フィールド発生コイル中を流れるように、温度依存補償部の前記温度依存構成要素が前記フィールド発生コイル構造の前記フィールド発生コイルに接続された前記フィールド発生コイル構造に前記コイル駆動信号を与えて前記少なくとも１つのフィールド発生コイルに変化する磁束を発生させ、
感知コイル構造の前記感知コイルからの信号を受信することを特徴とする座標測定機用の測定プローブの動作方法。
該スタイラス結合部の軸方向に沿う軸方向運動、及び、該スタイラス結合部の回転中心の回りの回転運動を可能にするように構成されたスタイラス運動機構、
を備えたスタイラスサスペンション部と、
少なくとも１つのフィールド発生コイルを備えたフィールド発生コイル構造、
少なくとも１つのトップ軸方向感知コイル、少なくとも４つのトップ回転感知コイルを備えたトップ位置感知コイル、
少なくとも１つのトップ正規化感知コイル、
少なくとも１つのボトム軸方向感知コイル、少なくとも４つのボトム回転感知コイル、及び、
少なくとも１つのボトム正規化感知コイル、
を備えた感知コイル構造を備えた、前記軸方向に平行な中心軸に沿って配列され、前記回転中心とアライメントされたスタイラス位置検出部と、
磁束変調領域を与える導電磁束変調要素を備え、該磁束変調要素が磁束変調運動体積中の前記中心軸に沿って位置されると共に、該磁束変調要素が前記スタイラスサスペンション部に結合され、前記磁束変調要素は前記スタイラスサスペンション部の振れに応じて、振れていない位置に対して前記磁束変調運動体積内で動き、前記フィールド発生コイル構造が、コイル駆動信号に応じて前記磁束変調運動体積内を前記軸方向に沿う、変化する磁束を発生するようにされた磁束変調構造と、
前記コイル駆動信号を与えるよう前記スタイラス位置検出部の前記コイルに動作可能に接続され、前記各感知コイルによって与えられる各信号成分を備えた信号を受信して、前記プローブチップの軸方向位置及び回転位置を示す信号を与えるように構成された信号処理及び制御回路と、
を備えた座標測定機用の測定プローブを動作させる方法であって、
該方法は、
前記コイル駆動信号によって駆動された時に、温度依存構成要素の温度の上昇により該温度依存構成要素の特性の変化が、該温度依存構成要素の特性が変化しなかった場合よりも多くの電流が前記フィールド発生コイル中を流れるように、温度依存補償部の前記温度依存構成要素が前記フィールド発生コイル構造の前記フィールド発生コイルに接続された前記フィールド発生コイル構造に前記コイル駆動信号を与えて前記少なくとも１つのフィールド発生コイルに変化する磁束を発生させ、
感知コイル構造の前記感知コイルからの信号を受信することを特徴とする座標測定機用の測定プローブの動作方法。
【請求項13】
請求項１２に記載の方法であって、更に、前記感知コイル構造の前記感知コイルからの受信信号の少なくとも一部をベースにして感知位置を示す信号を与えることを特徴とする座標測定機用の測定プローブの動作方法。
【請求項14】
請求項１３に記載の方法であって、前記感知位置を示す信号の決定が、前記正規化感知コイルからの信号によって前記軸及び回転感知コイルからの信号を分けることを特徴とする座標測定機用の測定プローブの動作方法。
【請求項15】
請求項１２に記載の方法であって、
前記温度依存構成要素が、温度が上昇すると抵抗値が増大する正の温度係数の抵抗器であり、
該正の温度係数の抵抗器が前記フィールド発生コイルと並列に接続され、前記正の温度係数の抵抗器の温度が上昇すると、該正の温度係数の抵抗器を流れる電流に対する前記フィールド発生コイル中の電流の比が高くなるようにされていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブの動作方法。
前記温度依存構成要素が、温度が上昇すると抵抗値が増大する正の温度係数の抵抗器であり、
該正の温度係数の抵抗器が前記フィールド発生コイルと並列に接続され、前記正の温度係数の抵抗器の温度が上昇すると、該正の温度係数の抵抗器を流れる電流に対する前記フィールド発生コイル中の電流の比が高くなるようにされていることを特徴とする座標測定機用の測定プローブの動作方法。
【請求項16】
測定プローブと、
測定するワークの表面に沿ってプローブチップを動かすために前記測定プローブを３次元的に動かすように構成された駆動機構と、
該駆動機構に前記測定プローブを取り付けるための取付部と、
を備えたシステムであって、
前記測定プローブが、
プローブチップをスタイラスに固く結合するように構成されたスタイラス結合部、及び、
該スタイラス結合部の軸方向に沿う軸方向運動、及び、該スタイラス結合部の回転中心の回りの回転運動を可能にするように構成されたスタイラス運動機構、
を備えたスタイラスサスペンション部と、
少なくとも１つのフィールド発生コイルを備えたフィールド発生コイル構造、
少なくとも１つのトップ軸方向感知コイル、少なくとも４つのトップ回転感知コイルを備えたトップ位置感知コイル、
少なくとも１つのトップ正規化感知コイル、
少なくとも１つのボトム軸方向感知コイル、少なくとも４つのボトム回転感知コイル、及び、
少なくとも１つのボトム正規化感知コイル、
を備えた感知コイル構造を備えた、前記軸方向に平行な中心軸に沿って配列され、前記回転中心とアライメントされたスタイラス位置検出部と、
磁束変調領域を与える導電磁束変調要素を備え、該磁束変調要素が磁束変調運動体積中の前記中心軸に沿って位置されると共に、該磁束変調要素が前記スタイラスサスペンション部に結合され、前記磁束変調要素は前記スタイラスサスペンション部の振れに応じて、振れていない位置に対して前記磁束変調運動体積内で動き、前記フィールド発生コイル構造が、コイル駆動信号に応じて前記磁束変調運動体積内を前記軸方向に沿う、変化する磁束を発生するようにされた磁束変調構造と、
前記コイル駆動信号を与えるよう前記スタイラス位置検出部の前記コイルに動作可能に接続され、前記各感知コイルによって与えられる各信号成分を備えた信号を受信して、前記プローブチップの軸方向位置及び回転位置を示す信号を与えるように構成された信号処理及び制御回路と、
温度依存構成要素を備え、該温度依存構成要素が、前記コイル駆動信号によって駆動された時に前記温度依存構成要素の温度の上昇による該温度依存構成要素の特性の変化が、該温度依存構成要素の特性が変化しなかった場合よりも多い電流を前記温度依存構成要素を通って流れさせるように、前記フィールド発生コイル構造のフィールド発生コイルに接続された温度依存補償部と、
を備えたことを特徴とするシステム。
測定するワークの表面に沿ってプローブチップを動かすために前記測定プローブを３次元的に動かすように構成された駆動機構と、
該駆動機構に前記測定プローブを取り付けるための取付部と、
を備えたシステムであって、
前記測定プローブが、
プローブチップをスタイラスに固く結合するように構成されたスタイラス結合部、及び、
該スタイラス結合部の軸方向に沿う軸方向運動、及び、該スタイラス結合部の回転中心の回りの回転運動を可能にするように構成されたスタイラス運動機構、
を備えたスタイラスサスペンション部と、
少なくとも１つのフィールド発生コイルを備えたフィールド発生コイル構造、
少なくとも１つのトップ軸方向感知コイル、少なくとも４つのトップ回転感知コイルを備えたトップ位置感知コイル、
少なくとも１つのトップ正規化感知コイル、
少なくとも１つのボトム軸方向感知コイル、少なくとも４つのボトム回転感知コイル、及び、
少なくとも１つのボトム正規化感知コイル、
を備えた感知コイル構造を備えた、前記軸方向に平行な中心軸に沿って配列され、前記回転中心とアライメントされたスタイラス位置検出部と、
磁束変調領域を与える導電磁束変調要素を備え、該磁束変調要素が磁束変調運動体積中の前記中心軸に沿って位置されると共に、該磁束変調要素が前記スタイラスサスペンション部に結合され、前記磁束変調要素は前記スタイラスサスペンション部の振れに応じて、振れていない位置に対して前記磁束変調運動体積内で動き、前記フィールド発生コイル構造が、コイル駆動信号に応じて前記磁束変調運動体積内を前記軸方向に沿う、変化する磁束を発生するようにされた磁束変調構造と、
前記コイル駆動信号を与えるよう前記スタイラス位置検出部の前記コイルに動作可能に接続され、前記各感知コイルによって与えられる各信号成分を備えた信号を受信して、前記プローブチップの軸方向位置及び回転位置を示す信号を与えるように構成された信号処理及び制御回路と、
温度依存構成要素を備え、該温度依存構成要素が、前記コイル駆動信号によって駆動された時に前記温度依存構成要素の温度の上昇による該温度依存構成要素の特性の変化が、該温度依存構成要素の特性が変化しなかった場合よりも多い電流を前記温度依存構成要素を通って流れさせるように、前記フィールド発生コイル構造のフィールド発生コイルに接続された温度依存補償部と、
を備えたことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この開示は、精密計測学に係り、特に、座標測定機によって使用されるような測定プローブに関する。
【背景技術】
【0002】
座標測定機（ＣＭＭ）は、検査されたワークの測定結果を得ることができる。１つの先行技術ＣＭＭの例が特許文献１に記載されており、ここにその全体を引用して取り込む。これは、ワークを測定するためのプローブと、該プローブを動かすための運動機構と、該運動を制御するためのコントローラとを含んでいる。表面測定プローブを含むＣＭＭが特許文献２に開示されており、ここにその全体を引用して取り込む。その中に開示されているように、機械的な接触プローブ又は光プローブが、前記ワーク表面を横断して走査することができる。
【0003】
機械的接触プローブを採用したＣＭＭが特許文献３にも開示されており、ここにその全体を引用して取り込む。その中に開示されたプローブは、プローブチップ（即ち表面接触部）を有するスタイラスと、軸方向運動機構と、回転運動機構とを含む。前記軸方向運動機構は、前記測定プローブの中心軸方向（Ｚ方向又は軸方向とも称する）に前記プローブチップが動くのを許容する。前記回転運動機構は、前記プローブチップが前記Ｚ方向と垂直に動くのを許容する回転部材を含んでいる。前記軸方向運動機構は、前記回転運動機構の内側に収容されている。前記プローブチップの位置及び／又はワークの表面座標は、前記回転部材の前記変位及び軸方向運動部材の前記軸方向変位に基づいて決定される。
【0004】
ＣＭＭ走査プローブ（即ち測定プローブ）のスタイラス位置測定用の誘導位置検出器が特許文献４及び５に開示されており、ここにそれぞれの全体を引用して取り込む。開示された構造は、回転感知コイルと各軸方向感知コイル構造を含んでいる。スタイラスが結合された導電磁束変調器（disruptor）が、運動体積内でＺ（軸）方向及びＸ－Ｙ（回転）方向に沿って動く。フィールド発生コイルが前記磁束変調器とコイルを包含する、変化する磁束を発生し、コイル信号が前記磁束変調器及び／又はスタイラスの位置を示す。
【0005】
一般的に、ＣＭＭプローブ中の誘導感知構造は、前記システムの前記変位応答に必然的な信号／応答の非線形性や、完全な組立てやアライメントでない結果生じる位置オフセット／誤差や、機械的及び電気的構成要素の（例えば温度変化などによる）環境の影響による信号ドリフト、信号ノイズなどのような様々な問題にぶつかる。。そのような問題は、そのようなシステムで特別な挑戦を提示し、前記最小の可能性のある信号変動からプローブチップの前記最小の可能な振れを感知することが典型的に望ましい。これらの問題のタイプは、望ましい範囲、増幅、信号対ノイズ比などを前記プローブからの位置信号に対して達成するのに様々な挑戦を呈する。誘電型感知構造を利用したＣＭＭプローブ中のそのような問題に向かうことができる改良された回路構造に対する必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】米国特許第８,４３８,７４６号明細書
【特許文献2】米国特許第７,６５２,２７５号明細書
【特許文献3】米国特許第６,９７１,１８３号明細書
【特許文献4】米国特許第１０,８６６,０８０号明細書
【特許文献5】米国特許第１０,９１４,５７０号明細書
【特許文献6】米国特許第９,７９１,２６２号明細書
【特許文献7】米国特許第４,６５１,４０５号明細書
【特許文献8】米国特許第５,８４１,２７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
この要約は、以下の詳細な説明中に更に記載された概念の選択を簡略化された形で導入するために与えられる。この要約は、特許が請求された主題の鍵となる様相を特定したり、あるいは、前記特許が請求された主題の権利範囲を決定する助けとなるように使われることを意図していない。
【0008】
座標測定機用の測定プローブが提供される。この測定プローブは、スタイラスサスペンション部、スタイラス位置検出部、磁束変調器構造、信号処理及び制御回路、及び、温度依存補償部を含んでいる。前記スタイラスサスペンション部は、スタイラス結合部とスタイラス運動機構を含んでいる。前記スタイラス結合部は、プローブチップをスタイラスに固く結合するように構成されている。前記スタイラス運動機構は、軸方向に沿う前記スタイラス結合部の軸方向の運動、及び、前記スタイラス結合部の回転中心の回りの回転運動を可能にするように構成されている。
【0009】
前記スタイラス位置検出部は、前記軸方向に平行で、前記回転中心に対してアライメントされた中心軸に沿って配列されている。前記スタイラス位置検出部は、フィールド発生コイル構造及び感知コイル構造を含む。前記フィールド発生コイル構造は、少なくとも１つのフィールド発生コイルを備えている。前記感知コイル構造は、トップ位置感知コイル及び（例えばトップ感知コイル構造の一部として）少なくとも１つのトップ正規化感知コイルと、ボトム位置感知コイル及び（例えばボトム感知コイル構造の一部として）少なくとも１つのボトム正規化感知コイルを備えている。前記トップ位置感知コイルは、少なくとも１つのトップ軸方向感知コイルと少なくとも４つのトップ回転感知コイルを備えている。前記ボトム位置感知コイルは、少なくとも１つのボトム軸方向感知コイルと少なくとも４つのボトム回転感知コイルを備えている。
【0010】
前記磁束変調器構造は、磁束変調領域を与える導電磁束変調要素を備えている。該磁束変調要素は、磁束変調運動体積内の前記中心軸に沿って位置しており、前記磁束変調要素は前記スタイラスサスペンション部に結合されている。前記磁束変調要素は、前記スタイラスサスペンション部の振れに対応して、振れていない位置に対して磁束変調運動体積内で移動するように構成されている。前記フィールド発生コイル構造は、コイル駆動信号に応答して、前記磁束変調運動体積内のほぼ前記軸方向に沿って変化する磁束を発生するように構成されている。
【0011】
前記信号処理及び制御回路は、前記スタイラス位置検出部の前記コイルに動作するように接続され、前記コイル駆動信号を与えると共に、前記各感知コイルによって与えられる各信号構成要素を備えた信号を受信し、前記プローブチップの軸方向位置及び回転位置を示す信号を与えるように構成されている。
【0012】
様々な実施例において、前記温度依存補償部は温度依存構成要素を備えており、この温度依存構成要素は、前記コイル駆動信号によって駆動された時に、前記温度依存構成要素の温度の上昇による前記温度依存構成要素の特性の変化が、前記温度依存構成要素の特性が変化しなかった場合に比べて、より多くの電流を前記フィールド発生コイルに流すように、前記フィールド発生コイル構造のフィールド発生コイルに接続されている。
【0013】
様々な実施例において、前記温度依存補償部は温度依存構成要素を備えており、前記温度依存構成要素は、前記感知コイル構造の少なくとも一部に接続された時に、前記温度依存構成要素の温度の上昇による前記温度依存構成要素の特性の変化が、前記感知コイル構造中の第１及び第２の電流が前記感知コイル構造の少なくとも１つの第１の感知コイル及び少なくとも１つの第２の感知コイル中でそれぞれ第１及び第２の電流である前記第２の電流に対する前記第１の電流の比の増加をもたらすようにされている。
【0014】
様々な実施例において、座標測定機用の前記測定プローブを動作させるための方法が提供される。ここで、前記方法は、前記コイル駆動信号によって駆動された時に、前記温度依存構成要素の温度の上昇による該温度依存構成要素の特性の変化が、該温度依存構成要素の特性が変化しなかった場合よりも多くの電流が前記フィールド発生コイル中を流れるように、前記温度依存補償部の温度依存構成要素が前記フィールド発生コイル構造の前記フィールド発生コイルに接続された前記フィールド発生コイル構造に前記コイル駆動信号を与えて前記少なくとも１つのフィールド発生コイルに変化する磁束を発生させ、前記感知コイル構造の感知コイルからの信号を受信することを含む。様々な実施例において、この方法は、更に、前記感知コイル構造の前記感知コイルからの前記受信信号の少なくとも一部に基づいて、感知位置を示す信号を与えることを更に含む。
【0015】
様々な実施例において、座標測定機用の測定プローブを動作する方法が与えられる。ここで、前記方法は、前記フィールド発生コイル構造にコイル駆動信号を与えて、前記少なくとも１つのフィールド発生コイルに変化する磁束を発生させ、前記感知コイル構造の感知コイルからの信号を受信する。ここで、温度依存補償部の温度依存構成要素は、前記感知コイル構造の少なくとも一部に結合され、前記温度依存構成要素の温度の上昇による前記温度依存構成要素の特性の変化が、第１及び第２の電流が前記感知コイル構造の少なくとも１つの第１の感知コイル及び少なくとも１つの第２の感知コイルの中に発生される第１及び第２の電流である前記感知コイル構造中の前記第２の電流に対する前記第１の電流の比を増加させる。様々な実施例において、この方法は、更に、前記感知コイル構造の前記感知コイルからの前記受信信号の少なくとも一部に基づいて感知位置を示す信号を与えることを含む。
【0016】
様々な実施例において、前記測定プローブ、駆動機構、及び、前記測定プローブを前記駆動機構に取り付ける取付部を含むシステムが提供される。前記駆動機構は、前記ワークを測定するワークの表面に沿って前記プローブチップを動かすために３次元的に前記測定プローブを動かすように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】ここに開示したような測定プローブを利用したＣＭＭを含む測定システムの様々な典型的な構成要素を示す図
【図2】ＣＭＭに組み合わされ、回転及び軸方向位置信号を与えるようにされた測定プローブの様々な要素を示すブロック図
【図3】スライラスに結合されたスタイラスサスペンション部の第１実施例及び前記スタイラスサスペンション部の前記位置を検出するためのスタイラス位置検出部の第１実施例の部分を示す図
【図7】駆動回路の第１の実施例によって駆動されるフィールド発生コイルであって、前記フィールド発生コイルと並列に接続された温度依存構成要素を備えたものを示す概略図
【図8】駆動回路の第２の実施例によって駆動されるフィールド発生コイルであって、前記フィールド発生コイルと並列に接続された温度依存構成要素を備えたものを示す概略図
【図11A】トップ感知コイル構造及びボトム感知コイル構造の接続の例をそれぞれ示す図
【図11B】トップ感知コイル構造及びボトム感知コイル構造の接続の例をそれぞれ示す図
【図13】トップ感知コイルとボトム感知コイル間で直列に接続された温度依存構成要素を示す図
【図16】トップ軸方向感知コイルとボトム軸方向感知コイル間で直列に接続された図１３と同様の第１の温度依存構成要素と、前記軸方向感知コイルの１つと並列に接続された少なくとも第２の温度依存構成要素を示す図
【図19】ここに開示した原理に従って構成された測定プローブを動作する方法の一例を示す流れ図
【発明を実施するための形態】
【0018】
図１は、ここに開示されたような測定プローブ３００（例えば走査プローブ）を利用したＣＭＭ２００を含む測定システム１００の様々な典型的な構成要素を示す図である。この測定システム１００は、動作ユニット１１０と、前記ＣＭＭ２００の動きを制御する運動コントローラ１１５と、ホストコンピュータ１２０と、前記ＣＭＭ２００を含む。前記動作ユニット１１０は前記運動コントローラ１１５に接続され、前記ＣＭＭ２００を手動操作するためのジョイスティック１１１を含むことができる。前記ホストコンピュータ１２０は前記運動コントローラ１１５に接続され、前記ＣＭＭ２００を制御すると共に、ワークＷのための測定データを処理する。前記ホストコンピュータ１２０は、例えば測定条件を入力するための入力手段１２５（例えばキーボードなど）と、例えば測定結果を出力するための出力手段１３０（例えばディスプレイ、プリンタなど）を含む。
【0019】
前記ＣＭＭ２００は、表面プレート２１０上に配置された駆動機構２２０と、前記測定プローブ３００を前記駆動機構２２０に取り付けるための駆動機構取付部２２４とを含む。前記駆動機構２２０は、前記測定プローブ３００を３次元的に動かすためのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸運動機構２２２、２２１及び２２３（例えばスライド機構）をそれぞれ含む。前記測定プローブ３００の前記先端に取り付けられたスタイラス３０６は、（例えば接触部３４８とも呼ばれる）プローブチップ３４８を含む。以下に、より詳細に説明するように、前記スタイラス３０６は、前記測定プローブ３００のスタイラスサスペンション部に取り付けられ、これは前記ワークＷの前記表面上の測定経路に沿って前記プローブチップ３４８が３次元方向にその位置を自由に変えるのを許容する。
【0020】
図２は、ＣＭＭ２００に組み合わされて、回転（例えばＸ、Ｙ）及び軸方向（例えばＺ）位置信号を与える測定プローブ３００（例えば走査プローブ）の様々な要素を示すブロック図である。前記測定プローブ３００は、スタイラスサスペンション部３０７及びスタイラス位置検出部３１１を取り入れたプローブメインボディ３０２（例えばフレームを備えている）を含む。前記スタイラスサスペンション部３０７は、スタイラス結合部３４２及びスタイラス運動機構３０９を含んでいる。前記スタイラス結合部３４２は、スタイラス３０６に固く結合されている。前記スタイラス運動機構３０９は、以下に図３及び図４を参照して、より詳細に説明するように、前記スタイラス結合部３４２及び取り付けられたスタイラス３０６の軸方向に沿う軸方向運動を可能とし、前記スライラス結合部３４２と取り付けられたスタイラス３０６の回転中心の回りの回転運動を可能とするように構成されている。前記測定プローブ３００に含まれる信号処理及び制御回路３８０は、前記スタイラス位置検出部３１１に接続されて、その前記運動を制御し、以下に全て詳細に説明するように、関連する信号処理を行うことができる。
【0021】
図２に示されるように、前記スタイラス位置検出部３１１は誘導感知原理を利用し、感知コイル部３７０と、フィールド発生コイル構造３６０と、磁束変調要素３５１（これはいくつかの実施例においては複数の部品を含むことができる磁束変調構造３５０の一部であることができる）を含んでいる。様々な実施例において、前記磁束変調要素３５１を備えた前記磁束変調構造３５０は、前記スタイラス位置検出部３１１の一部であるか、又は、独立した構造及び／又は要素であることができる。
【0022】
前記感知コイル部３７０は、回転感知コイル部（回転感知コイルとも称する）ＲＳＣと軸方向感知コイル構造ＡＳＣＣを含むことができる。簡単に言うと、前記運動磁束変調要素３５１（より一般的には前記磁束変調構造３５０）は、前記フィールド発生コイル構造３６０によって発生された変化する磁場中で位置に依存する変動を生じさせる。前記感知コイル部３７０は、前記変化する磁場に応答して、その中の変動が前記磁束変調要素３５１によって発生される。例えば図３、図５及び図６を参照して以下に、より詳細に説明するように、特に、前記回転感知コイル部ＲＳＣは、対応する信号ラインにわたって前記スタイラス結合部３４２の前記回転位置（例えばＸ及びＹ位置信号）を示す、少なくとも第１及び第２の回転信号成分ＲＳigsを出力し、前記軸方向感知コイル構造ＡＳＣＣは、対応する信号ラインにわたって前記スタイラス結合部３４２の前記軸方向位置（例えばＺ位置信号）を示す１以上の軸方向信号成分ＡＳigsを出力し、正規化感知コイル構造ＮＳＣＣは、対応する信号ラインにわたって１以上の正規化信号成分ＮＳigs（例えば前記フィールド発生コイル構造３６０によって発生された前記磁場を示す）を出力する。
【0023】
様々な実施例において、前記信号処理及び制御回路３８０は、前記回転信号成分ＲＳigs、前記軸方向信号成分ＡＳigs及び前記正規化信号成分ＮＳigsを受信し、様々な実施例において関連する様々なレベルの信号処理を行うことができる。例えば、１つの実施例において、前記信号処理及び制御回路３８０は、様々な感知コイルからの前記信号成分を組み合わせ及び／又は様々な関係で処理して、その結果を所望の出力フォーマットで前記回転及び軸方向位置信号出力ＲＰＳＯut及びＡＰＳＯutとして前記取付部２２４を通して出力する。（例えばＣＭＭ２００、運動コントローラ１１５、ホストコンピュータ１２０などの中にある）１以上の受信部は、前記回転及び軸方向位置信号出力ＲＰＳＯut及びＡＰＳＯutを受信して、１以上の関連する処理及び制御部を利用して、前記プローブチップ３４８が前記ワークを測定するためにワークＷの表面に沿って移動した時に、前記スタイラス結合部３４２及び／又は前記取り付けられたスタイラス３０６の前記プローブチップ３４８の３次元的な位置を決定するのに利用される。
【0024】
上記に示したように、様々な実施例において、前記正規化感知コイル構造ＮＳＣＣ（例えばトップ及びボトム正規化感知コイル構造ＴＮＳＣＣ及びＢＮＳＣＣを含む）は、前記感知コイル部３７０にも含まれることができる。様々な実施例において、前記トップ及びボトム正規化感知コイル構造ＴＮＳＣＣ及びＢＮＳＣＣは、（例えば前記フィールド発生コイル構造３６０によって発生された前記変化する磁束に対応する）前記発生された磁場の測定を与えるのに利用される。これにより、前記測定信号は、前記磁束変調要素３５１の前記位置に比較的独立している（例えば名目上影響されるだけである）。様々な実施例において、前記位置測定（例えば前記回転及び軸方向感知コイルからの前記信号）は、この測定信号に対してスケーリングされ、（前記フィールド発生コイル構造３６０で発生されたように）前記発生した磁場の前記振幅の変動に比較的感じにくいようにされる。様々な実施例において、そのような処理は、信号処理及び制御回路３８０（例えば前記信号処理及び制御回路３８０）によって行われる。様々な実施例において、前記感知コイル部３７０は、感知コイル構造ＳＣＣを含むように（例えば前記回転感知コイル部ＲＳＣ、前記軸方向感知コイル構造ＡＳＣＣ及び前記正規化感知コイル構造ＮＳＣＣの前記感知コイルを含むように）指定される。
【0025】
図３は、スタイラス４０６に結合された概略的に表されたスタイラスサスペンション部４０７の第１の実施例の部分を、前記スタイラスサスペンション部４０７及び／又は前記スタイラス４０６の前記位置を検出するためのスタイラス位置検出部４１１の第１の実施例の部分的な概略断面図とともに示す部分的な概略図である。図３のある数字が付けられた構成要素４ＸＸは、図２の同様に数字が付けられた対応要素３ＸＸと対応して同様の動作を有しており、以下に記載した以外は、それと類似すると理解される。類似の設計及び／又は機能を持つ要素を示すこの数字付けは、ここで検討する他の図面にも同様に適用される。図３中に示されるように、前記スタイラスサスペンション部４０７は、スタイラス運動機構４０９及びスタイラス結合部４４２を含む。前記スタイラス結合部４４２はワークＷの表面Ｓ（図１参照）と接触するためのプローブチップ４４８を有するスタイラス４０６と固く結合されるように構成されている。
【0026】
以下に図４を参照して、より詳細に説明するように、（例えば前記測定プローブのフレームに直接又は間接的に結合されている）前記スタイラス運動機構４０９は、前記スタイラス結合部４４２及び取り付けられたスタイラス４０６の軸方向及び回転運動を可能とするように構成され、前記プローブチップ４４８は、前記ワークＷの前記表面Ｓの形状に沿って３次元方向にその位置を変えることができるようにされている。図示のため、図３の紙面上の前記上下及び水平方向はＺ及びＹ方向とそれぞれ定義され、前記紙面に直交する前記方向は前記Ｘ方向と定義される。例えば軸方向とも称される前記測定プローブ３００の中心軸ＣＡの方向は、この図では前記Ｚ方向と一致する。
【0027】
図３において、前記スタイラス運動機構４０９の回転運動部は、回転部材４３６と、撓み部材４４０と、前記回転部材４３６内に配置された運動部材４１２を含んで表されている。図４を参照して以下に、より詳細に説明するように、前記撓み部材４４０は前記回転部材４３６の回転中心ＲＣの回りの回転運動を可能とする。以下に、より詳細に説明するように、様々な実施例において、回転感知コイルＴＲＳＣｉ及びＢＲＳＣｉ（ここでｉは特定のコイルを示す添え字である）及びスタイラス位置検出部４１１は、磁束変調要素４５１の前記回転位置、従って、前記運動部材４１２の前記回転位置（例えばＸ及びＹ方向）の感知が可能であり、軸方向感知コイル構造ＴＡＳＣＣ及びＢＡＳＣＣ（前記軸方向感知コイルとも称する）は、前記磁束変調要素４５１の前記軸方向位置、従って、前記運動部材４１２の前記軸方向位置（例えばＺ方向）も感知が可能である。
【0028】
図３に示すように、磁束変調要素４５１（又はより一般的に磁束変調構造４５０）は、前記運動部材４１２に結合され、それぞれトップ及びボトムコイル基板４７１Ｔ及び４７１Ｂ間に位置する磁束変調運動体積ＭＶ内で測定プローブフレーム（例えば前記フレームは測定プローブメインボディなどの一部として含まれる）に対して動く。図３に示されるように、前記運動部材４１２は、前記ボトムコイル基板４７１Ｂ中の前記中心軸ＣＡに沿って位置する孔４９１Ｂ内を通って延び、その中を移動する。前記取り付けられた磁束変調要素４５１は前記スタイラスサスペンション部４０７及び前記運動部材４１２の振れに対応して、振れていない位置ＵＮＤＦ（例えば零又は基準位置に対応する）に対して前記磁束変調運動体積ＭＶ内で動く。
【0029】
図３の実施例において、前記フィールド発生コイル構造４６０は、前記磁束変調運動体積ＭＶのほぼ中央面に位置し、名目上平面で、前記中心軸ＣＡに直交する単一の平面状フィールド発生コイル４６１を備えている。図２を参照して前に概略を説明したように、感知コイル部４７０は、概ね回転感知コイル部（回転感知コイルとも称する）ＲＳＣと、軸方向感知コイル構造ＡＳＣＣと、正規化感知コイル構造ＮＳＣＣを備えている。前記回転位置検出構造ＲＳＣは、概ねトップ回転感知コイルＴＲＳＣｉとボトム回転感知コイルＢＲＳＣｉを含んでいる。感知コイル構造ＳＣＣは、前記感知コイル部４７０の前記感知コイルを含むことができる。
【0030】
図３の例において、前記平面状トップコイル基板４７１Ｔは、Ｎ個のトップ回転感知コイルＴＲＳＣ（例えばＮ＝４の場合、前記中心軸ＣＡの周りに等間隔で配置されたＴＲＳＣ１－ＴＲＳＣ４）と、トップ軸方向感知コイル構造ＴＡＳＣＣ（例えば本実施例では単一の独立したコイルを備える）と、トップ正規化感知コイル構造ＴＮＳＣＣ（例えば本実施例では単一の独立したコイルを備える）を含んでいる。前記平面状ボトムコイル基板４７１Ｂは、Ｎ個のボトム回転感知コイルＢＲＳＣ（例えばＮ＝４の場合、前記中心軸ＣＡの周りに等間隔で配置されたＢＲＳＣ１－ＢＲＳＣ４）と、ボトム軸方向感知コイル構造ＢＡＳＣＣ（例えば本実施例では単一の独立したコイルを備える）と、ボトム正規化感知コイル構造ＴＮＳＣＣ（例えば本実施例では単一の独立したコイルを備える）とを含む。前記トップ及びボトムコイル基板４７１Ｔ及び４７１Ｂは、互いに名目的に平行で、前記中心軸ＣＡに対して名目的に直交し、前記中心軸ＣＡに沿って、少なくとも磁束変調運動体積の一部を間に挟んで離れて位置される。図３及び図４中に示される前記様々な感知コイルは、いくつかの例では図示を簡略化するため「閉ループ」で表されているが、全てのコイルは、１以上の誘導結合された（例えば閉じられていない「ループ」を有する）「巻線」として動作するように構成された第１及び第２の接続端を有し、関連する回路（例えば信号処理及び制御回路モジュール４８０の前記回路）に接続されている。
【0031】
図３に示される断面図において、２つのトップ回転感知コイルＴＲＳＣ１とＴＲＳＣ２、及び２つのボトム回転感知コイルＢＲＳＣ１とＢＲＳＣ２のみが見えている。これらの回転感知コイルは、前記磁束変調要素４５１の前記Ｙ軸に沿う前記位置を示す信号成分を与える。特に、これらの信号成分は、前記磁束変調要素４５１の前記Ｙ軸に沿う変位量ΔＹに依存して変化し、従って変位量ΔＹを示す。この変位量ΔＹは、前記磁束変調要素４５１と前記様々な回転感知コイルＴＲＳＣｉ及びＢＲＳＣｉ間の関連する「オーバーラップ」量を決定し、従って、前記フィールド発生コイル４６１によって発生された前記変化する磁場の結合量（これは結果として生じる前記信号成分を決定する）を決定する。他の回転感知コイル（例えばトップ回転感知コイルＴＲＳＣ３とＴＲＳＣ４、及び、ボトム回転感知コイルＢＲＳＣ３とＢＲＳＣ４）は、前記磁束変調要素４５１の前記Ｘ軸に沿う位置を同様に示す信号成分を与える。前記回転感知コイルＴＲＳＣ３、ＴＲＳＣ４、ＢＲＳＣ３、及びＢＲＳＣ４は、図３の前記中心軸ＣＡの周りに９０度回転した図で見ることができる（例えば回転した図では、図３中で現在前記回転感知コイルＴＲＳＣ１、ＴＲＳＣ２、ＢＲＳＣ１、及びＢＲＳＣ２それぞれに対してと同様の位置に示される）。
【0032】
前記軸方向感知コイル構造ＡＳＣＣは、前記トップ軸方向感知コイル構造ＴＡＳＣＣ及び前記ボトム軸方向感知コイル構造ＢＡＳＣＣを含む。図３の実施例において、前記トップ軸方向感知コイル構造ＴＡＳＣＣは、前記中心軸ＣＡを少なくとも一部囲む単一のトップ軸方向感知コイルを備えており、前記ボトム軸方向感知コイル構造ＢＡＳＣＣは、図示のように前記中心軸ＣＡを少なくとも部分的に囲む単一のボトム軸方向感知コイルを備えている。様々な実施例において、これらの軸方向感知コイルは、前記磁束変調要素４５１によって常に完全に「オーバーラップ」されていることができる。従って、それらの信号成分は、名目上前記磁束変調要素４５１の前記軸又はＺ方向に沿う位置にのみ対応し、従って、前記磁束変調要素４５１の前記Ｚ方向に沿う前記位置を示している。
【0033】
前記正規化感知コイル構造ＮＳＣＣは、前記トップ正規化感知コイル構造ＴＮＳＣＣ及び前記ボトム正規化感知コイル構造ＢＮＳＣＣを含む。図３の実施例において、図示されているように、前記トップ正規化感知コイル構造ＴＮＳＣＣは、前記中心軸ＣＡを少なくとも部分的に囲む単一のトップ正規化感知コイルを含み、前記ボトム正規化感知コイル構造ＢＮＳＣＣは、前記中心軸ＣＡを少なくとも部分的に囲む単一のボトム正規化感知コイルを備えている。
【0034】
図２を参照して先に概略を説明した動作と同様に、動作に際して、前記運動磁束変調要素４５１は、前記フィールド発生コイル４６１によって発生された前記軸方向に沿って変化する磁場中に、位置に依存する局所的な変動を生じさせる。前記感知コイル部４７０は、図２を参照して既に説明し、以下に更に詳細に説明するように、前記磁束変調要素４５１によって発生された変化する磁場及びその変動に対応し、前記磁束変調要素４５１の前記回転位置（例えばＹ及びＸ位置及び対応する信号）及びその軸方向位置（例えばＺ位置）を決定するのに処理される前記回転信号成分ＲＳigs及び前記軸方向信号成分ＡＳigsを出力する。前記磁束変調要素４５１の前記位置は、前記スタイラス結合部４４２及び／又はそのプローブチップ４４８の位置と公知の幾何学的関係を有し、前記位置の１つを示す信号／位置は他方の位置も示す。例えば、小さな回転角に対して、零（例えば振れていない位置ＵＮＤＦ）からの前記磁束変調要素４５１の前記Ｙ軸に沿う図示された運動又は変位ΔＹは、次式で表される。
【0035】
ΔＹ＝ＨθY （１）
【0036】
ここでＨは、前記回転中心ＲＣから前記磁束変調要素４５１の名目上の平面までの距離であり、θYは、前記Ｙ方向に平行な面内の前記回転部材４３６の前記回転運動（即ち前記回転中心ＲＣにおける前記Ｘ軸と平行な軸の周りの回転）である。様々な実施例において、より大きな回転角が用いられると、公知のような、より大きな回転角に対して正確な同様な数式が用いられる。前記回転運動チルト成分θＹに関する前記スタイラス４０６の前記プローブチップ４４８の零（例えば振れていない位置ＵＮＤＦに対応）からの前記Ｙ軸運動又は変位ＹSTYLUSは次式で近似される。
【0037】
ΔＹSTYLUS＝θY
＊（ｈｓ＋Ｉｓ） （２）
【0038】
ここで、ｈｓは、前記スタイラス結合部４４２の前記端部から前記回転中心ＲＣまでの距離であり、Ｉｓは、前記スタイラス４０６の前記長さである。（１）式と（２）式を組み合わせることによって、前記プローブチップ４４８の前記Ｙ方向変位に関する前記磁束変調要素４５１の前記変位ΔＹの前記比は、次式で近似される。
【0039】
ΔＹ／ΔＹSTYLUS＝Ｈ／（ｈｓ＋Ｉｓ） （３）
【0040】
前記Ｘ軸運動成分は、前記式と同様であり、ここで更に詳細には説明しない。様々なスタイラスに対する前記スタイラス長さＩｓは、前記回転感知コイルＲＳＣからの前記信号に基づいて（前記磁束変調要素４５１の前記Ｘ－Ｙ位置を示すように）前記プローブチップ４４８の前記Ｘ－Ｙ位置を決定するのに前記式中で（例えば前記システムの三角法に関して）利用される。前記Ｚ座標変位又は位置成分に関して、前記磁束変調要素４５１の前記軸方向又はＺ方向の零（例えば前記振れていない位置ＵＮＤＦに対応）からの変位ΔＺ（図示省略）は、スタイラス接触部（例えば前記プローブチップ４４８）での前記Ｚ軸変位ΔZSTYLUSに関してほぼ次式で表される。
【0041】
ΔＺ／ΔＺSTYLUS＝１ （４）
【0042】
図４は、図３中に示された前記スタイラスサスペンション部４０７として用いられるスタイラスサスペンション部４０７’の１つの実施例の断面を示す部分概略図である。図３に示される前記スタイラス位置検出部４１１と同様のスタイラス位置検出部５１１の１つの実施例と、信号処理及び制御回路４８０を示す。前記要素は、測定プローブ４００のプローブメインボディ４０２のフレーム４０８内に含まれるものとして示されている。様々な実施例において、プローブカバー４０３はシリンダ状であり、前記測定プローブ４００が組み立てられた時に、前記スタイラスサスペンションモジュール４０７’及び前記スタイラス位置検出モジュール５１１を囲むように構成される（例えば前記中心軸ＣＡに垂直な方向に放射状に取り囲む）。
【0043】
前記スタイラス位置検出部５５１のセンサ構造ＳＮＣの基板５７１Ｔ、５７１Ｂ及び前記フィールド発生コイル５６１又はその基板（例えばプリント回路型基板）は、前記測定プローブ４００内での適切な動作のために、アライメント及びマウント部４１７又は他の知られた技術を用いて位置される。前記スタイラス位置検出部５１１に関連する様々な信号接続は、知られた技術に従って、電気コネクタ４１９（例えば４１９Ｂ、４１９Ｔ、フレキシブルプリント及び／又はワイヤー接続）などによって与えられる。いくつかの実施例において、前記信号処理及び制御回路４８０のいくつか又は全ては、図４中に示されるように、分離した回路アセンブリとして与えられることができる。他の実施例において、前記信号処理及び制御回路４８０の幾つか又は全ては必要であれば、前記スタイラス位置検出部５１１の前記基板上に組み合わされることができる。
【0044】
図４に示すように、前記スタイラスサスペンション部４０７’は、スタイラス運動機構４０９及びスタイラス４０６に結合されたスタイラス結合部４４２を含んでいる。前記スタイラス運動機構４０９は、運動部材４１２と、回転部材４３６と、前記回転部材４３６を支持して回転運動を可能とする、前記メインボディフレーム４０８に結合された撓み要素４４０と、前記運動部材４１２を支持して前記回転部材４３６に結合し前記運動部材４１２の軸方向運動を可能とする撓み要素４１４及び４１５（第１の撓み要素と称する）を含んでいる。前記測定プローブ４００は、前記スタイラス運動機構４０９及び／又は前記スタイラス４０６の前記プローブチップ４４８の前記位置及び／又は運動を決定するための、以下に図５を参照して、より詳細に説明する構成要素及び動作を有している。
【0045】
（第２の撓み要素と称する）前記撓み要素４４０は、（第１の撓み要素と称する）撓み要素４１４と４１５のペアの各平面の間で前記軸方向Ｏ中に配置されている。前記撓み要素４１４、４１５及び４４０の適切な撓み設計は、公知の原理に従って決定される。例えば、１つの可能な実施例は、特許文献６に示されており、ここでその全体を引用して取り込む。前記回転部材４３６は、前記第２の撓み要素４４０の周りに対称な形状を有し、２つのリング部４３６Ａ、２つの結合部４３６Ｂ、及び、シリンダ部４３６Ｃを一体的に含んでいる。前記第１の撓み要素４１４及び４１５の周辺部は、前記リング部４３６Ａに固定されている。前記結合部４３６Ｂは、前記シリンダ部４３６Ｃに結合されるように前記リング部４３６Ａの内側に延びており、これは中空の中心を有する。前記第１の撓み要素４１４及び４１５は、前記第２の撓み要素４４０に関して対称な距離に配置されているが、このような実施例は一例にすぎず、これに限定されないことに注意されたい。
【0046】
前記運動部材４１２を含む回転運動機構４１０は、前記回転部材４３６の内側に支持されており、前記回転部材４３６と軸方向運動機構４１０は共に前記スタイラス運動機構４０９の一部である運動モジュールを構成している。前記軸方向運動機構４１０は、前記プローブチップ４４８が前記軸方向Ｏに動くのを許容する。前記回転部材４３６を含む前記回転運動機構４３４は、前記回転中心ＲＣの周りの回転運動によって、前記軸方向Ｏに（例えばほぼ垂直に）横断する前記スタイラス４０６の前記プローブチップ４４８の動きを可能にする。
【0047】
前記運動部材４１２は、下方部４１２Ａ、ロッド部４１２Ｂ及び上方部４１２Ｃを一体的に含んでいる。図３を参照して既に説明したように、又、図５に示す前記スタイラス位置検出部５１１に関して以下に詳細に説明するように、前記運動部材４１２の前記上方部４１２Ｃに取付けられた前記磁束変調要素５５１は、回転及び軸方向位置支持要素の両方として機能する。前記ロッド部４１２Ｂは、第１の撓み要素４１４及び４１５の前記ペアの間に配置されている。前記ロッド部４１２Ｂは、前記回転部材４３６中に収容されている。前記下方部４１２Ａは、前記ロッド部４１２Ｂの下方に形成されており、スタイラス結合部４４２（例えばフランジ部材）は、前記下方部４１２Ａに取付けられている。フランジ部４４４は、前記スタイラス４４６の取り付けのために与えられている。該フランジ部４４４と前記スタイラス結合部４４２は、共に様々なスタイラス４０６と前記スタイラス結合部４４２を（例えばスタイラスの衝突ノッキングの場合、又は、スタイラスを意図的に交換する時など）繰返し位置決め可能に取付及び取外すのを許容するための着脱可能な結合機構（例えば公知の知られたキネマティック・ジョイント又はカップリング）を構成している。
【0048】
前記測定プローブ４００は、（例えば図１の前記ＣＭＭ２００の前記駆動機構取付部２２４のような、ＣＭＭの取付部を取付けるための）オートジョイント結合部４０１を含んでいる。様々な実施例において、前記オートジョイント結合部４０１は、公知の原理に従って、様々な交換可能なＣＭＭプローブ又はセンサに共通の物理的インターフェイスを与える精密キネマティック取付様相及び電気接続を備えることができる。オートジョイントにおけるキネマティック・マウントへのＣＭＭプローブの自動的な交換に使用可能な公知の技術及び機構の例が特許文献７に示されており、ここでその全体を引用して取り込む。様々な実施例において、前記オートジョイント結合部４０１は、オートジョイント結合要素ＡＣＯＮ（例えば電気接続要素など）を含むことができ、これはオートジョイント構成要素部４０１Ｃの構成要素に対して、又は、これを通して接続する。
【0049】
図５は、図４中に示されるスタイラス位置検出部５１１と同様のスタイラス位置検出部５１１’の実施例を、ある側面を強調して示す概略等角図である。様々な実施例において、前記スタイラス位置検出部５１１’及び５１１は、以下に更に説明する、ある違い（例えば前記フィールド発生コイル構造５６０の違いなど）を除いて同様である以下に詳細に説明する。一般的に、前記スタイラス位置検出部５１１’は図２、図３、及び図４の前記スタイラス位置検出部３１１、４１１、及び５１１と同様なある構成要素を含み、そして、以下に他の方法で説明した点を除き同様に動作する。
【0050】
図５に示す実施例において、前記スタイラス位置検出部５１１’は、感知コイル部５７０と、前記磁束変調要素５５１’を備えた磁束変調構造５５０’と、前記フィールド発生コイル構造５６０を備えている。様々な実施例において、前記磁束変調要素５５１’（又はより一般的に前記磁束変調構造５５０’）は、導電板又は導電ループ、又は（例えばプリント回路基板製造技術によってパターンされプリント回路基板の両側に形成されたような）平行な導電板又は導電ループ又は他の磁束変調領域（例えばその内側領域）を与える他の任意の所望の動作する構造を備えることができる。図５及び図６の実施例において、前記磁束変調要素５５１’は、一般的に四角い形状の導電板として表される。他の実施例（例えば図４の例）において、前記磁束変調要素（例えば磁束変調要素５５１’）は、異なる形状（例えば円形を有する）導電要素であることができる。概して、異なる形状を有する磁束変調要素は、ここに開示された原理に従って異なる実施例中で用いることができる。
【0051】
図５の実施例に関して、前記磁束変調要素５５１’は前記トップ及びボトムコイル基板５７１Ｔ及び５７１Ｂ間の前記磁束変調運動体積ＭＶ中に前記中心軸ＣＡに沿って配置され、（例えば運動部材５１２を備える）磁束変調結合構造５５３によってスタイラスサスペンション部５０７に結合されている。説明のため、前記磁束変調要素５５１’は、図５中に示された前記振れていない位置に対して前記スタイラスサスペンション部５０７及び／又はスタイラス５０６及び／又は前記運動部材５１２の振れに応じて動くように記載されている。前記磁束変調要素は、軸方向運動に応答して前記軸方向に沿う動作運動範囲＋／－Ｒｚにわたって変位増分ΔＺで動き、回転運動に対応して前記軸方向（Ｚ方向）に垂直な直交するＸ及びＹ方向に沿って＋／－Ｒｘ及び＋／－Ｒｙの各動作運動範囲にわたって動くように記載されている。
【0052】
前記感知コイル部５７０は、Ｎ個のトップ回転感知コイルＴＲＳＣ（例えばＮ＝４の場合、ＴＲＳＣ１－ＴＲＳＣ４）と、（例えば本実施例の場合、単一に示された個別コイルを備えた）トップ軸方向感知コイル構造ＴＡＳＣＣと、（例えば本実施例の場合、単一に示された個別コイルを備えた）トップ正規化感知コイル構造ＴＮＳＣＣと、Ｎ個のボトム回転感知コイルＢＲＳＣ（例えばＮ＝４の場合、ＢＲＳＣ１－ＢＲＳＣ４）を含む平板状ボトムコイル基板５７１Ｂと、（例えば本実施例の場合、単一に示された個別コイルを備えた）ボトム軸方向感知コイル構造ＢＡＳＣＣと、（例えば本実施例の場合、単一に示された個別コイルを備えた）ボトム正規化感知コイル構造ＢＮＳＣＣを含んでいる。感知コイル構造ＳＣＣは、前記感知コイル部５７０の前記感知コイルを含むことができる。前記トップ及びボトムコイル基板５７１Ｔ及び５７１Ｂは、前記スタイラス５０６及び／又は前記スタイラスサスペンション部５０７に近い前記ボトムコイル基板に対して固定されて取り付けられている。前記トップ及びボトムコイル基板５７１Ｔ及び５７１Ｂは、互いに名目上平行で、前記中心軸ＣＡに対して名目上直交し、（例えば前記磁束変調運動体積ＭＶを少なくとも部分的に間に含んで）前記中心軸ＣＡに沿って離れて配置されている。図５に示される前記様々な感知コイルは、図示を簡単にするため「閉ループ」で示されているが、全てのコイルは（図６中に少なくとも部分的に示されているように）第１及び第２の接続端を有する巻線又は導体を備えており、１以上の誘電結合された（例えば閉じられていない「ループ」を含む）「ターン」として動作するように構成されている。
【0053】
前記フィールド発生コイル構造（例えば前記フィールド発生コイル構造５６０）は、通常、前記磁束変調運動体積ＭＶの近くに配置された、前記中心軸ＣＡに対して名目上平面状で直交する少なくとも第１のフィールド発生コイルを備えている。（前記磁束変調運動体積ＭＶの略中央面に位置する）図３に示される実施例中の前記単一の平面状フィールド発生コイル４６１と同様に、図５の実施例において、前記フィールド発生コイル構造５６０は、同様の単一の平面状フィールド発生コイル５６１を備えている。ある他の実施例において、フィールド発生コイル構造は、前記中心軸ＣＡに沿う前記磁束変調運動体積ＭＶの中央面からほぼ等距離の、名目上平面で、前記中心軸ＣＡに対して直交する平面状フィールド発生コイルのペア（例えば前記トップ及びボトムコイル基板５７１Ｔ及び５７１Ｂのそれぞれの上又は近くに位置する）を含むことができる。概して、前記フィールド発生コイル構造４６０と５６０又は他のフィールド発生コイル構造は、前記感知コイル部５７０と共に用いることができる。ある実施例において、前記フィールド発生コイル構造は、前記軸方向（Ｚ方向）に沿う、そのコイル領域の投影が、前記磁束変調構造５５０’（例えば前記磁束変調要素５５１’）の前記磁束変調領域、及び、前記トップ及びボトムコイル基板５７１Ｔ及び５７１Ｂ上に位置する全ての前記回転及び軸方向感知コイルＲＳＣｉ及びＡＳＣＣの全てのコイル領域を与える前記導電板又はループを囲むようにされていることが望ましい。通常、前記フィールド発生コイル構造は、前記スタイラス位置検出部５１１’の動作に望ましいものとして、コイル駆動信号に応答して前記磁束変調運動体積ＭＶ中の前記軸方向に沿って一般的に変化する磁束を発生するように構成されている。図５中に示される前記フィールド発生コイルは、図示を簡単とするため「閉ループ」で表されている（例えば１以上の導電配線を備え、その両端部が示されている）が、実際の装置においては、全てのコイルが（少なくとも部分的に図６中に示されているように）第１及び第２の接続端を有する巻線又は導電体を備え、１以上のフィールド発生「ターン」（例えば閉じられていない「ループ」を含む）として動作するように構成されている。
【0054】
図５中に示されるように、（例えば細い破線ＰＲＪで図５中に示す）前記トップ軸方向感知コイル構造ＴＡＳＣＣの内側コイル領域を通って前記軸方向に沿う前記磁束変調要素５５１’の投影は、（その内側コイル領域を満たすドットパターンで示される）トップ軸方向感知オーバーラップ領域ＴＡＳＯＡを規定し、前記ボトム軸方向感知コイル構造ＢＡＳＣＣの内側コイル領域を通って前記軸方向に沿う前記磁束変調要素５５１’の投影は、（内側コイル領域を満たすドットパターンで示される）ボトム軸方向感知オーバーラップ領域ＢＡＳＯＡを規定する。同様に、任意の各トップ回転感知コイルＴＲＳＣｉ（例えばＴＲＳＣ１－ＴＲＳＣ４）の内側コイル領域を通る前記軸方向に沿う前記磁束変調要素５５１’の投影は、図５中に示される前記様々な各オーバーラップ領域を満たすドットパターンによって示される各トップ回転感知コイルオーバーラップ領域ＴＲＳＣＯＡｉ（例えばＴＲＳＣＯＡ１－ＴＲＳＣＯＡ４）を規定し、ここでｉは１～Ｎまでの前記範囲内の各個別コイル特定インデックスである。任意の各ボトム回転感知コイルＢＲＳＣｉ（例えばＢＲＳＣ１－ＢＲＳＣ４）の内側コイル領域を通る前記軸方向に沿う前記磁束変調要素５５１’の投影は、図５中の前記様々な各オーバーラップ領域で示される各ボトム回転感知コイルオーバーラップ領域ＢＲＳＣＯＡｉ（例えばＢＲＳＣＯＡ１－ＢＲＳＣＯＡ４）を規定する。
【0055】
スタイラス位置検出部（例えば５１１’）中の軸方向位置検出に関して、前記感知コイル部（例えば５７０）及び前記磁束変調要素（例えば５５１’）がほぼトップ軸方向感知オーバーラップ領域ＴＡＳＯＡ及びボトム軸方向感知オーバーラップ領域ＢＡＳＯＡを与えるように構成され、ここで前記オーバーラップ領域ＴＡＳＯＡ及びＢＡＳＯＡのそれぞれの量は、動作運動範囲＋／－Ｒｚ、＋／－Ｒｘ及び＋／－Ｒｙの中で前記磁束変調要素５５１’の前記位置によって変化したり位置に依存しない。ある特定の測定プローブに対して、必要であれば、この要求を満足するために、前記動作運動範囲は前記プローブの特定のスタイラス位置検出部の構造との組合せで規定されたり特定されることができる。このようにして、前記トップ及びボトム軸方向感知コイル構造ＴＡＳＣＣ及びＢＡＳＣＣ中で発生された前記信号成分は、名目上前記回転運動（即ち前記Ｘ及びＹ方向に沿う前記磁束変調要素５１１’の位置）と独立しており、前記磁束変調要素５１１’の軸方向（Ｚ）位置又は変位ΔＺに依存して変化する。前記磁束変調要素５１１’の「近接」又はギャップの変化のみ名目上感じる動作に際して、前記フィールド発生コイル構造５６０の前記変化する磁場によって前記磁束変調要素５５１’中に誘導された電流は反対の磁場を発生する。一般的に言って、前記磁束変調要素５５１’が図５中の前記軸（Ｚ）方向上方に動くと、前記反対の磁場が前記トップ軸方向感知コイル構造ＴＡＳＣＣに、より強く結合され、前記変化する磁場から生じるその信号成分を減らす。逆に、前記反対の磁場は前記ボトム軸方向感知コイル構造ＢＡＳＣＣに、より弱く結合され、前記変化する磁場から生じるその信号成分を増やす。この開示中で用いた約束によって、我々は信号成分ＳＩＧＴＡＳＣＣを特にトップ軸方向感知コイル構造（又はコイル）ＴＡＳＣＣなどによって生じる信号成分ＳＩＧＴＡＳＣＣと呼ぶ。
【0056】
前記振れていない位置ＵＮＤＦで、前記ネットの信号成分ＳＩＧＴＡＳＣＣ及びＳＩＧＢＡＳＣＣは、ほぼつり合っていることに注意されたい。動作中に期待されるような小さな変位ΔＺに対して、前記ネット信号成分ＳＩＧＴＡＳＣＣ及びＳＩＧＢＡＳＣＣは、互いに反対にほぼ線形に変化する。ある実施例において、軸方向変位又は位置ΔＺは、次の信号関係によって示され、又は対応する。
【0057】
ΔＺ＝［（ＳＩＧＢＡＳＣＣ－ＳＩＧＴＡＳＣＣ）
／（ＳＩＧＴＮＳＣＣ＋ＳＩＧＢＮＳＣＣ）］の関数 （５）
／（ＳＩＧＴＮＳＣＣ＋ＳＩＧＢＮＳＣＣ）］の関数 （５）
【0058】
この信号関係は例示にすぎず、限定するものではない。様々な実施例において、この信号関係は、必要であれば様々な変位方向又は信号成分間の幾何学的及び／又は信号クロス結合の前記影響を減らす動作を含む追加の校正又は信号処理動作によって調整されたり又は補償される。様々な実施例において、前記トップ軸方向感知コイル構造は、前記Ｎ個のトップ回転感知コイルの１つではなく、前記トップ回転感知コイルよりも前記中心軸の近くに配置された、少なくとも１つのトップ軸方向感知コイルを備え、前記少なくとも１つのトップ軸方向感知コイル及び前記磁束変調要素は、前記少なくとも１つのトップ軸方向感知コイルが前記磁束変調要素よりも小さな内部コイル領域を有し、前記軸方向に沿う前記磁束変調要素の投影が、前記動作運動範囲＋／－Ｒｚ、＋／－Ｒｘ及び＋／－Ｒｙ内の前記磁束変調要素の任意の位置に対して、前記少なくとも１つのトップ軸方向感知コイルの前記内部コイル領域を完全に満たし、これにより前記トップ軸方向感知オーバーラップ領域ＴＡＳＯＡは前記磁束変調要素の前記位置によって変わることがない。同様に様々な実施例において、前記ボトム軸方向感知コイル構造は、前記Ｎ個のボトム回転感知コイルの１つではなく、前記ボトム回転感知コイルよりも前記中心軸の近くに配置された、少なくとも１つのボトム軸方向感知コイルを備え、前記少なくとも１つのボトム軸方向感知コイル及び前記磁束変調要素は、前記少なくとも１つのボトム軸方向感知コイルが前記磁束変調要素よりも小さな内部コイル領域を有し、前記軸方向に沿う前記磁束変調要素の投影が、前記動作運動範囲＋／－Ｒｚ、＋／－Ｒｘ及び＋／－Ｒｙ内の前記磁束変調要素の任意の位置に対して、前記少なくとも１つのボトム軸方向感知コイルの前記内部コイル領域を完全に満たし、これにより前記ボトム軸方向感知オーバーラップ領域ＢＡＳＯＡは前記磁束変調要素の前記位置によって変わることがない。前記トップ軸方向感知コイル構造ＴＡＳＣＣ及び前記ボトム軸方向感知コイル構造ＢＡＳＣＣが、それぞれ単一の感知コイルを備えた、図５中に示される前記特定の前記スタイラス位置検出部５１１’は、この開示に合致していることがわかる。前記トップ及びボトム軸方向感知コイル構造ＴＡＳＣＣ及びＢＡＳＣＣの様々な構造を用いることができ、図５中に示された前記特定の構造は例にすぎず限定するものではないことを理解されたい。
【0059】
スタイラス位置検出部（例えば５１１’）の回転位置検出に関して、前記感知コイル部（例えば５７０）及び前記磁束変調要素（例えば５５１’）が、それぞれトップ回転感知コイルＴＲＳＣｉ及びボトム回転感知コイルＢＲＳＣｉを備えた回転感知コイルＣＰｉ（例えばＮ＝４の場合、ＣＰ１－ＣＰ４）のＮ個の相補的なペアを与えるように概ね構成されている。ここで、任意の相補的なペアＣＰｉ及び任意の前記動作運動領域＋／－Ｒｚ、＋／－Ｒｘ及び＋／－Ｒｙ内の任意の磁束変調要素の変位増分に対して、磁束変調変位増分と関係するオーバーラップ領域ＴＲＳＣＯＡｉ及びＢＲＳＣＯＡｉの変化の大きさは、その相補するペアの中では名目上同じである。特定の測定プローブに対して、前記動作運動範囲は、必要であればこの要求を満足するために、その特定のスタイラス位置検出部の位置の構造との組合せで規定され又は特定される。図５中のテーブルＣＰＴableは、図５中の実施例に対する各相補的なペアＣＰｉの前記各部材ＴＲＳＣｉ及びＢＲＳＣｉを示す。
【0060】
前記の原理を確認することによって、図５中に示される前記相補的なペアＣＰｉは、あるクロスカップリング誤差を補償し、及び／又は、（例えば前記Ｘ及び／又はＹ方向に沿う）正確な回転位置又は変位測定を与えるのに要求される前記信号処理を簡略化する。特に、図５中の前記実施例の回転感知コイルの相補的なペアＣＰｉ中に生じる信号成分のペアは、組み合わされ又は関係をもって処理され、結果として生じる出力信号が前記相補的なペアＣＰｉ及び前記磁束変調要素５５１’の前記個別のコイル間の「近接」又はギャップの変化に名目上感じなくなる。即ち、結果として生じる出力信号は、前記磁束変調要素５５１’の前記軸方向（Ｚ）位置又は変位ΔＺに感じなくなり、回転位置又は（例えば前記Ｘ及び／又はＹ方向に沿う）変位にのみ名目上感じるようになる。図５に示される特定の実施例において、前記Ｙ軸方向に沿う変位成分ΔＹを有する前記磁束変調要素５５１’の変位は、前記相補的なペアＣＰ２中の前記オーバーラップ領域ＴＲＳＣＯＡ２及びＢＲＳＣＯＡ２を増加（又は減少）させ、前記相補的なペアＣＰ１中の前記オーバーラップ領域ＴＲＳＣＯＡ１及びＢＲＳＣＯＡ１を減少（又は増加）させる。同様に、前記Ｘ軸方向に沿う変位成分ΔＸを有する前記磁束変調要素５５１’の変位は、前記相補的なペアＣＰ３中の前記オーバーラップ領域ＴＲＳＣＯＡ３及びＢＲＳＣＯＡ３を増加（又は減少）させ、相補的なペアＣＰ４中の前記オーバーラップ領域ＴＲＳＣＯＡ４及びＢＲＳＣＯＡ４を減少（又は増加）させる。
【0061】
既に述べたように、動作に際して、前記フィールド発生コイル構造５６０の前記変化する磁場によって前記磁束変調要素５５１’中に誘導された電流は、反対の磁場を発生させる。一般的に言って、任意の回転感知コイルＴＲＳＣｉ（又はＢＲＳＣｉ）中に発生した前記信号成分ＳＩＧＴＲＳＣｉ（又はＳＩＧＢＲＳＣｉ）は、前記磁束変調要素５５１’の近接部分が前記軸方向に沿って前記回転感知コイルに近づくと減少し、又は前記回転感知コイルとのオーバーラップＴＲＳＣＯＡｉ（又はＢＲＳＣＯＡｉ）は増加する。
【0062】
（相補的なペアＣＰｉ中の前記コイルが同一であり前記軸方向に沿ってアライメントされている）図５に示される前記相補的なペアＣＰ１－ＣＰ４に対して、前記図示された振れていない位置ＵＮＤＦで、各相補的なペア（例えばＳＩＧＴＲＳＣ１及びＳＩＧＢＲＳＣ１）中の前記信号成分は、ほぼバランスがとれている。既に概略を述べた原理に従って、相補的なペア（例えばＣＰ１）の近くの前記磁束変調要素５５１’の部分は、動作中に期待されるような小さな変位ΔＺに対して、前記ネット信号成分（例えばＳＩＧＴＲＳＣ１及びＳＩＧＢＲＳＣ１）は、ほぼ線形に互いに逆方向に変化する。従って、相補的なペアＣＰｉに対するそのような信号の前記和は、前記磁束変調要素５５１’の前記近接部分に関連してΔＺに対して名目上感じない。更に、図５に示される実施例において、前記磁束変調要素５５１’の前記端部は前記Ｘ及びＹ方向に平行であり、その結果、前記動作運動範囲＋／－Ｒｘ及び＋／－Ｒｙ内で、Ｙ方向変位成分は前記回転コイル感知オーバーラップ領域ＴＲＳＣＯＡ３、ＢＲＳＣＯＡ３、及び／又は、ＴＲＳＣＯＡ４及びＢＲＳＣＯＡ４を変えることがなく、Ｘ方向変位成分は前記回転コイル感知オーバーラップ領域ＴＲＳＣＯＡ２、ＢＲＳＣＯＡ２、及び／又は、ＴＲＳＣＯＡ１及びＢＲＳＣＯＡ１を変えることがない。従って、１つの実施例において、前記Ｘ方向に沿うに回転変位又は位置成分ΔＸは、理想的にはΔＺ及び／又はΔＹに依存することなく、次の信号関係によって示され又は対応する。
【0063】
ΔＸ＝［（ＳＩＧＴＲＳＣ３＋ＳＩＧＢＲＳＣ３）
－（ＳＩＧＴＲＳＣ４＋ＳＩＧＢＲＳＣ４）］
÷［（ＳＩＧＴＮＳＣＣ＋ＳＩＧＢＮＳＣＣ）］の関数 （６）
－（ＳＩＧＴＲＳＣ４＋ＳＩＧＢＲＳＣ４）］
÷［（ＳＩＧＴＮＳＣＣ＋ＳＩＧＢＮＳＣＣ）］の関数 （６）
【0064】
同様に、ある実施例において、前記Ｙ方向に沿うに回転変位又は位置成分ΔＹは、理想的にはΔＺ及び／又はΔＸに依存することなく、次の信号関係によって示され又は対応する。
【0065】
ΔＹ＝［(ＳＩＧＴＲＳＣ２＋ＳＩＧＢＲＳＣ２)
－（ＳＩＧＴＲＳＣ１＋ＳＩＧＢＲＳＣ１)］
÷［(ＳＩＧＴＮＳＣＣ＋ＳＩＧＢＮＳＣＣ)］の関数 （７）
－（ＳＩＧＴＲＳＣ１＋ＳＩＧＢＲＳＣ１)］
÷［(ＳＩＧＴＮＳＣＣ＋ＳＩＧＢＮＳＣＣ)］の関数 （７）
【0066】
これらの信号関係は一例にすぎず、限定するものではない。様々な実施例において、この信号関係は、必要であれば様々な変位方向又は信号成分間の幾何学的及び／又は信号クロス結合の前記影響を減らす動作を含む追加の校正又は信号処理動作によって調整されたり又は補償される。以上のように、前記正規化コイルＴＮＳＣＣ及びＢＮＳＣＣからの前記信号ＳＩＧＴＮＳＣＣ及びＳＩＧＢＮＳＣＣは、前記生成された磁場（例えば前記フィールド発生コイル構造５６０によって発生された前記変化する磁場に対応）の測定を与える。前記式（５）－（７）によって示されるように、前記位置測定（例えば前記回転及び軸方向感知コイルからの前記信号）は、前記測定信号に合わせてスケーリングされ、（前記フィールド発生コイル構造５６０で発生されるような）前記発生磁場の前記振幅の変化に比較的感じないようにされる。
【0067】
いくつかの特に好適な実施例において、前記感知コイル部（例えば５７０）及び前記磁束変調要素（例えば５５１’）は、任意の相補的なペアＣＰｉ及び前記動作運動範囲＋／－Ｒｚ、＋／－Ｒｘ及び＋／－Ｒｙ内の任意の磁束変調要素変位増分に対して、前記磁束変調要素変位増分に関係するオーバーラップ領域ＴＲＳＣＯＡｉ及びＢＲＳＣＯＡｉ内の前記振幅及び符号の前記変化に対して相補的なペアで同じとなるように構成されている。いくつかのそのような実施例において、前記感知コイル部は、各相補的なペアＣＰｉが前記軸方向に突出した時に、それらの内部領域の前記形状が名目上一致するように特徴づけられたトップ回転感知コイルＴＲＳＣｉ及びボトム回転感知コイルＢＲＳＣｉを備えている。図５中に示される前記スタイラス位置検出部５１１’の前記特定の実施例は、この開示と一致している。しかしながら、相補的なペアの様々な構造を用いることができ、図５中に示される特定の構造は一例であって限定されないことに注意されたい。
【0068】
いくつかの実施例において、前記感知コイル部（例えば５７０）及び前記磁束変調要素（例えば５５１’）は、前記磁束変調要素が任意の各相補的なペアＣＰｉに対して少なくともＮ個の直線側面を有し、前記磁束変調要素の前記直線側面のそれぞれ１つが前記各相補的なペアの前記トップ回転感知コイルＴＲＳＣｉ及び前記ボトム回転感知コイルＢＲＳＣｉの両方を横断している。そのようないくつかの実施例において、Ｎ＝４であり、前記少なくともＮ個の直線側面が、長方形又は正方形の前記側面に対して平行に配置された４個の側面を含む。図５に示される前記スタイラス位置検出部５１１’の前記特定の実施例は、この開示に合致している。しかしながら、相補的なペアの様々な構造を用いることができ、図５中に示される特定の構造は一例であって限定されないことに注意されたい。特に、他の実施例において、前記磁束変調器は（例えば図４の前記実施例などに対応するように）円形又は他の形状を持つことができる。
【0069】
図６は図５に示される前記スタイラス位置検出部５１１’のある要素を部分的に等角で示す図であり、信号処理及び制御回路６８０の１つの実施例のブロック図に対する概念的な接続ＣＯＮＮを含む。図６に示されるように、前記信号処理及び制御回路６８０は、前記スタイラス位置検出部５１１’の前記様々なコイルに動作可能に接続されている。図６の実施例において、前記信号処理及び制御回路６８０は、その様々な互いに接続された駆動信号発生器６８２を含む構成要素間の様々なタイミング及び信号接続又は変換動作を支配するデジタルコントローラ／プロセッサ６８１と、増幅／スイッチング部６８３と、サンプル及びホールド部６８４と、多重化部６８５と、Ａ／Ｄコンバータ部６８６を含む。様々な実施例において、前記デジタルコントローラ／プロセッサ６８１は、前記１以上のプロセッサによって実行された時に、該１以上のプロセッサが、（例えばここに記載したような）ある方法、ルーチンなどを実行するプログラム指令を記憶するメモリに接続されたような１以上のプロセッサを含む。例えば、デジタルコントローラ／プロセッサ６８１は、先に図２を参照して概略を説明したような、前記出力信号ＡＰＳＯut及びＲＰＳＯutを決定する様々な信号処理動作を行うこともできる。前記信号処理及び制御回路６８０の前記設計及び動作の部分は、知られた原理に従って当業者によって認識され理解される。例えば、ある実施例において、前記信号処理及び制御回路６８０の前記ある要素は、ここにその全体を引用して取り込む、特許文献８に開示された対応する要素によって設計され類似の動作をする。
【0070】
動作に際して、前記駆動信号発生器６８２は、変化するコイル駆動信号Ｄsigを（例えば図７－図１０を参照して以下に、より詳細に説明するように）前記フィールド発生コイル構造５６０に与え、これは前記コイル駆動信号に応答して、変化する磁束を前記磁束変調運動体積ＭＶ内に前記軸方向に沿って発生する。前記増幅／スイッチング部６８３は、前記感知コイル部５７０からの前記信号ＲＳＩＧ、ＡＳＩＧ及びＮＳＩＧを入力するように構成され、前記トップ及びボトムコイル基板上に位置する前記各回転、軸方向及び正規化感知コイルによって与えられる各信号成分（例えば先に概略を説明した信号成分ＳＩＧＴＡＳＣＣ、ＳＩＧＢＡＳＣＣ、ＳＩＧＴＲＳＣ１－ＳＩＧＴＲＳＣ４、ＳＩＧＢＲＳＣ１－ＳＩＧＢＲＳＣ４、ＳＩＧＴＮＳＣＣ、ＳＩＧＢＮＳＣＣ）を備えている。いくつかの実施例において、前記増幅／スイッチング部６８３は、様々なアナログ信号を組み合わせて、例えば式（５）－（７）中に示される前記関係で規定されたような様々な所望の和又は差信号（例えば適切な直列又は並列接続など）を与えるスイッチング回路を含むことができる。しかしながら、他の実施例において、前記増幅／スイッチング部６８３は、増幅及び（例えば信号反転動作を含む可能性がある）信号調整動作のみを実施し、全ての信号組合せ動作を他の回路部で行うこともできる。
【0071】
前記サンプル及びホールド部６８４は、前記増幅／スイッチング部６８３からの前記様々なアナログ信号を入力し、知られた原理に従って、例えば前記感知コイル部５７０の前記様々な各感知コイルから発生する全ての各信号成分を同時にサンプルしてホールドするサンプル及びホールド動作を行う。ある実施例において、前記多重化部６８５は様々な信号を前記Ａ／Ｄコンバータ部６８６に時系列で、及び／又は、様々な所望の信号関係に関して（例えば式（５）－（７）などに示した関係に規定して）組み合わせて接続する。前記Ａ／Ｄコンバータ部６８６は、対応するデジタル信号値を前記デジタルコントローラ／プロセッサ６８１に出力する。
【0072】
前記デジタルコントローラ／プロセッサ６８１は、次いで、前記デジタル信号値を（例えば式（５）－（７）中に示される前記関係などに規定されるような）様々な所望の関係に従って処理し、及び／又は、組み合わせて、前記スタイラス５０６の前記磁束変調要素５５１’の少なくとも１つの（例えば測定プローブの前記フレームに対して）前記軸方向位置及び回転位置を示す前記出力信号ＡＰＳＯut及びＲＰＳＯutを出力する。いくつかの実施例において、前記デジタルコントローラ／プロセッサ６８１は前記出力信号ＡＰＳＯut及びＲＰＳＯutが直接、前記スタイラス５０６又はそのプローブチップ５４８の（例えば前記測定プローブの前記フレームに対する）３次元的な位置を示すように構成することができる。他の実施例において、前記スタイラス５０６又はそのプローブチップ５４８の前記３次元的な位置を（例えば前記測定プローブの前記フレームに対して）間接的に示す信号を出力するように構成することができる。そして、ホストシステム（例えばＣＭＭ）がそのような信号を入力し、そのような信号を更に組み合わせ又は精密にする追加の処理を行って、前記スタイラス５０６又はそのプローブチップ５４８の前記測定プローブ及び／又はＣＭＭ測定に用いられる全座標系に対する前記３次元的な位置を決定するようにすることができる。
【0073】
以下に、より詳細に説明するように、図７－図１０は（例えば図６の前記駆動信号発生器６８２に含まれ、前記フィールド発生コイル５６１に駆動信号Ｄsigを与えるような）駆動回路の様々な実施例によって駆動される前記フィールド発生コイル５６１を示す。様々な実施例において、以下に詳細に示すような特定の原理に関して、（例えば図２－図６に関して上記で説明したような）測定プローブの様々な部分（例えばスタイラスサスペンション部、スタイラス位置検出部、磁束変調構造など、又はその部分）は、３次元誘導位置トランスデューサ（例えばこれは磁束変調構造などの前記位置を示す出力信号を感知して与える）を形成し及び／又はそれの部分として含まれることにとって特徴づけられる。
【0074】
図７は、（例えば図６の前記駆動信号発生器６８２に含まれるような）駆動回路７００によって駆動される、前記フィールド発生コイル５６１と並列に接続された温度依存構成要素Ｒ７１１を含む前記フィールド発生コイル５６１の概略図である。この温度依存補償部７１０を以下に詳細に説明する。
【0075】
図７は（例えば以下に詳細に説明するフィールド発生コイル発振器の）ある回路原理を示す。（例えば図７－図１０で示されるような）フィールド発生コイル発振器は、様々な実施例において、前記フィールド発生コイルを横断する前記電圧が増大され、望ましくは最大化される。前記フィールド発生コイル中に何らかの分布された寄生抵抗が常に存在する。この寄生抵抗に照らして、前記フィールド発生コイルを横断する前記電圧を増大し、理想的には最大化すると、この寄生抵抗によって消費される前記電力は増大され、理想的には最大化される。
【0076】
前記寄生抵抗中で消費される前記電力を増大し、理想的には最大化するために、前記負荷の前記インピーダンスを前記駆動回路の出力の前記インピーダンスに近づけ、可能であればマッチングさせることが望ましい。これは、前記負荷に供給される前記電力を最大化するインピーダンスマッチングの周知の回路原理による。ここに述べた前記回路原理を用いた前記スタイラス位置検出部の前記フィールド発生コイルのため、様々な実施例において、前記負荷のインピーダンスのマッチング又は少なくとも前記負荷のインピーダンスの少なくともアプローチは、望ましくは少なくとも前記フィールド発生コイルのリアクタンスをキャンセルするアプローチ及び前記寄生抵抗を所望の負荷抵抗中に取り込むことによって達成される。ここに述べたように、これは直列及び並列共振回路の様相を組み合わせた回路を用いることによって達成される。図７は、インピーダンストランス２０’に含まれる、そのような直列及び並列共振回路の組合せを示す。
【0077】
図７に示すように、インピーダンスＺを有する前記インピーダンストランス２０’は、第１のキャパシタＣ１’と、第２のキャパシタＣ２’と、（例えば抵抗部２４及び誘導部Ｌ１’を含む）フィールド発生コイル５６１を備えている。更に、図７に示すように、前記駆動回路７００の一部として、（例えば信号発生部１２及び抵抗部１４の一部としてのアンプを含む）アンプ部ＡＰ’は、信号線１５によって第１のノード、入力ノードＡに接続されている。
【0078】
前記入力ノードＡは、信号線２１によって前記キャパシタＣ２’に接続されている。信号線２５は前記入力ノードＡを前記キャパシタＣ１’に接続する。信号線２３は前記キャパシタＣ２’を（例えば前記抵抗部２４及び前記誘導部Ｌ１’を含む）前記フィールド発生コイル５６１に接続する。様々な実施例において、前記信号線２３は（例えば前記信号処理及び制御回路６８０の前記駆動信号発生器６８２の）駆動回路から前記スタイラス位置検出部の前記フィールド発生コイル５６１への接続（例えば駆動信号Ｄsigを与え／運ぶように）を表すように信号線２１２に対応し又は接続されることができる。信号線２１３は前記フィールド発生コイル５６１をノードＢに接続する。信号線１７は該ノードＢを前記信号発生器１２に接続する。信号線２７は前記キャパシタＣ１’を前記ノードＢに接続する。
【0079】
従って、図７に示されるように、前記フィールド発生コイル５６１の前記抵抗部２４及び前記誘導部Ｌ１’は、前記ノードＡとＢの間で直列のＲＣＬ回路を形成する。更に、前記キャパシタＣ１’は前記ノードＡとＢの間でこのＲＣＬ直列回路と並列に接続される。以上のように、前記抵抗部２４は前記フィールド発生コイル５６１によって形成される前記ループ中の前記寄生抵抗である。従って、前記キャパシタＣ２’は前記直列キャパシタであり、一方、前記キャパシタＣ１’は前記並列キャパシタである。
【0080】
前記キャパシタＣ１’とＣ２’、前記フィールド発生コイル５６１の前記抵抗部２４と前記誘導部Ｌ１’は、前記アンプ部ＡＰ’の前記負荷である。様々な実施例において、前記抵抗部１４は前記インピーダンストランス２０’の前記入力インピーダンスＺがマッチングされた前記信号発生器１２の前記出力抵抗である。特に、前記キャパシタＣ１’及びＣ２’の容量値Ｃ1及びＣ2を適切に選ぶことにより、前記インピーダンスＺは前記信号発生部１２の前記抵抗部１４の抵抗値ＲSに近づく（例えばほぼ等しくなる）。
【0081】
前記インピーダンストランス２０’の中で、該インピーダンストランス２０’の位相は、前記抵抗部２４の前記抵抗値と前記ソース抵抗部１４の前記抵抗値の相対的な値によって決定される。様々な実施例において、前記抵抗部２４の前記抵抗値が前記ソース抵抗部１４の前記抵抗値よりも小さいと、前記負荷の「左」の第１の要素は直列要素となり、前記並列要素がこれに従う。もし、前記抵抗部２４の前記抵抗値が前記ソース抵抗部１４の前記抵抗値よりも大きくなるようにこの関係が逆であると、前記負荷の前記「左」の前記第１の要素が前記並列要素となり、前記直列要素がこれに従うことになる。
【0082】
様々な実施例において、前記入力インピーダンスＺを形成する前記直列及び並列要素は必ずしもキャパシタである必要はない。即ち、いくつかの実施例において、前記直列及び並列要素はインダクタであってもよい。しかしながら、多くのケースにおいて、前記フィールド発生コイル５６１を駆動するための前記駆動回路２００において、キャパシタが前記直列及び並列回路要素として用いられる。
【0083】
図８は、（例えば図６の前記駆動信号発生器６８２上に含まれるような）駆動回路８００によって駆動される、前記フィールド発生コイル５６１と並列に接続された温度依存構成要素Ｒ８１１を含む温度依存補償部８１０を備えた前記フィールド発生コイル５６１の概略図である。該温度依存補償部８１０について、以下に詳細に説明する。
【0084】
いくつかの実施例において、図８に示される前記駆動回路８００は、ダブルエンド発振器を含むことによって特徴づけられる。以下に詳細に説明するように、前記駆動回路８００は様々なキャパシタと抵抗器（例えばキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５、及び、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７）を含み、そのそれぞれは各第１及び第２の端子を有し、これはそれぞれの接続に利用される（例えば第１と第２の要素間で接続される抵抗器又はキャパシタは各要素を接続する各端子を有すると理解される）。
【0085】
前記駆動回路８００は、第１及び第２のコイル端子ｘｌｐ及びｘｌｎ及びコイルインピーダンスを有する前記第１のフィールド発生コイル５６１を駆動するように構成されている。以下に詳細に説明するように、前記駆動回路８００は少なくとも共振回路部ＲＣＰ及びアンプ部ＡＰを含む。簡単に言うと、前記共振回路部ＲＣＰは前記第１及び第２のコイル端子ｘｌｐ及びｘｌｎに接続され、少なくとも第１の共振回路部構成要素（例えばキャパシタＣ１）、第２の共振回路部構成要素（例えばキャパシタＣ２）及び第３の共振回路部構成要素（例えばキャパシタＣ３）を含んでいる。
【0086】
前記第１の共振回路部構成要素（例えばキャパシタＣ１）は、第１の共振回路部ノード（例えばノードＡ）と第２の共振回路部ノード（例えばノードＢ）の間に結合されている。前記第１の共振回路部ノード（例えばノードＡ）は、少なくとも前記第２の共振回路部構成要素（例えばキャパシタＣ２）によって前記第１のコイル端子（例えばｘｌｐ）から分離されている。前記第２の共振回路部ノード（例えばノードＢ）は、少なくとも前記第３の共振回路部構成要素（例えばキャパシタＣ３）によって前記第２のコイル端子（例えばｘｌｎ）から分離されている。前記アンプ部ＡＰは前記第１及び第２の共振回路部回路ノード（例えばノードＡ及びＢ）に接続され、動作に際して出力インピーダンスを有する。前記アンプ部ＡＰは前記第１及び第２の共振回路部ノード（ノードＡ及びＢ）に振動する駆動信号を与えるように構成されている。前記共振回路部ＲＣＰ、アンプ部ＡＰ及び前記様々な関連する接続を以下に詳細に説明する。
【0087】
図８に示すように、前記アンプ部ＡＰは、第１の入力端子ｘｆｐ（例えば第１のアンプ入力ＩＮ１に対応）、第２の入力端子ｘｆｎ（例えば第２のアンプ入力ＩＮ２に対応）、第１の出力端子ｘｔｐ（例えば第１のアンプ出力ＯＵＴ１に対応）、第２の出力端子ｘｔｎ（例えば第２のアンプ出力ＯＵＴ２に対応）を備えている。回路経路８１３が前記アンプ部ＡＰの前記第１の出力端子ｘｔｐと前記第１の入力端子ｘｆｐの間に接続されている。同様に、回路経路８１７が前記アンプ部ＡＰの前記第２の出力端子ｘｔｎと前記第２の入力端子ｘｆｎの間に接続されている。様々な実施例において、前記回路経路８１３及び８１７はフィードバックループとして特徴づけられる。これらの回路経路を形成する前記回路要素を、以下に詳細に説明する。ここで利用されているように、「電圧」、「電圧レベル」、「特定の電圧レベル」は、様々な例において、（例えば前記フィールド発生コイル５６１などを横断して発生するような）前記対応する振動／変化する電圧の前記振幅に言及している。これは、振動／変化することを意図されていない電力供給電圧のような電圧（例えば直流電圧）と対照的である。
【0088】
図８において、インピーダンストランス２０は、前記駆動回路８００に含まれている。共振部ＲＰは、少なくとも前記フィールド発生コイル５６１、及び、前記第１のキャパシタＣ１、前記第２のキャパシタＣ２及び前記第３のキャパシタＣ３を備えた前記共振回路部ＲＣＰを備えたインピーダンストランス部２０を含んでいる。この３つのキャパシタ（即ちＣ１、Ｃ２及びＣ３）は、前記回路を完全に差動的にするために用いられている。前記アンプ部ＡＰの（前記入力ノードＡに接続された）前記第１の出力端子ｘｔｐに関して、前記キャパシタＣ２、前記フィールド発生コイル５６１及び前記キャパシタＣ３が前記入力ノードＡとＢの間に直列接続され、一方、前記キャパシタＣ１は、前記入力ノードＡとＢの間で前記直列接続されたキャパシタＣ２、前記フィールド発生コイル５６１及び前記キャパシタＣ３と並列接続されている。（前記入力ノードＢに接続された）前記アンプ部ＡＰの前記第２の出力端子ｘｔｎに関して、前記キャパシタＣ３、前記フィールド発生コイル５６１及び前記キャパシタＣ２は、前記入力ノードＢとＡの間で直列に接続され、一方、前記キャパシタＣ１は前記入力ノードＢとＡの間で、前記直列接続されたキャパシタＣ３、前記フィールド発生コイル５６１及び前記キャパシタＣ２と並列に接続されている。上記のように、前記キャパシタＣ１－Ｃ３は前記フィールド発生コイル５６１と共に、（例えば前記キャパシタの容量値及び前記フィールド発生コイルのインダクタンスに従って）前記共振部ＲＰの少なくとも一部を生成する。様々な実施例において、前記共振部ＲＰは、（例えば第１及び第２のフィルタ部ＦＰ１及びＦＰ２などのような）他の要素及び／又は部分を含むこともできる。
【0089】
抵抗器Ｒ６が前記フィールド発生コイル５６１の第１の端子ｘｌｐとグラウンドの間に接続され、抵抗器Ｒ７が前記フィールド発生コイル５６１の第２の端子ｘｌｎとグラウンドの間に接続されている。前記第１の端子ｘｌｐはノードＣに接続され、前記第２の端子ｘｌｎはノードＣに接続されている。前記抵抗器Ｒ６とＲ７は前記端子ｘｌｐ及びｘｌｎのためのグラウンドへの直流（ＤＣ）経路を与える。様々な実施例において、この構造は前記端子ｘｌｐ及びｘｌｎが（例えばグラウンドに対する接続が無く前記端子の電圧が負荷の蓄積などに従って変化する）フローティングになるのを防止する。様々な実施例において、前記抵抗器Ｒ６－Ｒ７が比較的高い値（例えば前記共振部よりもかなり高いインピーダンス）を持ち、前記共振部ループゲインに重大な影響を及ぼさないようにするのが望ましい。
【0090】
（例えばある実施例においてはフィードバックループとして特徴づけられる）前記回路経路８１３に関して、前記キャパシタＣ４及び前記抵抗器Ｒ２は、第１のフィルタ部ＦＰ１の一部であり、前記ノードＣとノードＥの間で直列に接続される（即ち、前記フィールド発生コイル５６１の前記第１の端子ｘｌｐと前記アンプ部ＡＰの前記第１の入力端子ｘｆｐ／第１のアンプ入力ＩＮ１との間に直列に接続される）。様々な実施例において、前記キャパシタＣ４及び抵抗器Ｒ２は、第１のフィルタ部キャパシタＣ４及び第１のフィルタ部抵抗器Ｒ２として引用され、それぞれは各第１及び第２の端子と共にここで説明したような各接続を行う。前記ノードＣは、第１のフィルタ部第１ノードＣと呼ばれ、前記ノードＥは第１のフィルタ部第２ノードＥと呼ばれる。詳細には、前記第１のフィルタ部キャパシタＣ４は前記第１のコイル端子ｘｌｐ／第１のフィルタ部第１ノードＣに接続された各第１端子と、前記第１のフィルタ部抵抗器Ｒ２の第１端子に接続された各第２端子を有する。前記第１フィルタ部抵抗器Ｒ２の前記第２端子は、前記第１のアンプ入力ＩＮ１／端子ｘｌｐ／第１のフィルタ部第２ノードＥに接続されることができる。
【0091】
同様に（例えばある実施例においてはフィードバックループとして特徴づけられる）前記回路経路８１７に関して、前記キャパシタＣ５及び前記抵抗器Ｒ３は、第２のフィルタ部ＦＰ２の一部であり、ノードＣ’とノードＥ’の間で直列に接続される（即ち、前記フィールド発生コイル５６１の前記第２の端子ｘｌｎと前記アンプ部ＡＰの前記第２の入力端子ｘｆｎ／第２のアンプ入力ＩＮ２との間に直列に接続される）。様々な実施例において、前記キャパシタＣ５及び抵抗器Ｒ３は、第２のフィルタ部キャパシタＣ５及び第２のフィルタ部抵抗器Ｒ３として引用され、それぞれは各第１及び第２の端子と共にここで説明したような各接続を行う。前記ノードＣ’は、第２のフィルタ部第１ノードＣ’と呼ばれ、前記ノードＥ’は第２のフィルタ部第２ノードＥ’と呼ばれる。詳細には、前記第２のフィルタ部キャパシタＣ５は前記第２のコイル端子ｘｌｎ／第２のフィルタ部第１ノードＣ’に接続された各第１端子と、前記第２のフィルタ部抵抗器Ｒ３の第１端子に接続された各第２端子を有する。前記第２フィルタ部抵抗器Ｒ３の前記第２端子は、前記第２のアンプ入力ＩＮ２／端子ｘｌｎ／第２のフィルタ部第２ノードＥ’に接続されることができる。
【0092】
様々な実施例において、直列に接続された前記抵抗器Ｒ２及びキャパシタＣ４、及び、直列に接続された前記抵抗器Ｒ３及びキャパシタＣ５は、（例えばフィードバックループ構造の一部として）ハイパスフィルタ構造を生成し、これは前記アンプ部ＡＰ内の位相シフトを補償するためにチューニングされる。様々な実施例において、所望の振動が発生するようにするため、前記フィードバックループ構造が前記フィールド発生コイル５６１の前記コイル電圧と１より大きなゲインで同じ位相であることが望ましい。様々な実施例において、（例えば前記キャパシタＣ４及び前記抵抗器Ｒ２を含む）前記第１のフィルタ部ＦＰ１及び（例えば前記キャパシタＣ５及び前記抵抗器Ｒ３を含む）前記第２のフィルタ部ＦＰ２は、それぞれ第１の位相シフト部及び第２の位相シフト部としても択一的に特徴づけられることができる。様々な実施例において、前記キャパシタＣ４及びＣ５は可変キャパシタであることができる（これは例えば前記関係する機能に関して追加のチューニングを可能とすることができる）。
【0093】
前記抵抗器Ｒ１は前記ノードＥと前記ノードＥ’の間に接続されている（従って前記第１の入力端子ｘｆｐと前記第２の入力端子ｘｆｎの間に接続されている）。前記抵抗器Ｒ２は前記ノードＥと前記キャパシタＣ４の間に接続されている（従って前記第１の入力端子ｘｆｐと前記キャパシタＣ４の間に接続されている）。前記抵抗器Ｒ３は前記ノードＥ’と前記キャパシタＣ５の間に接続されている（従って前記第２の入力端子ｘｆｎと前記キャパシタＣ５の間に接続されている）。様々な実施例において、前記抵抗器Ｒ１－Ｒ３は抵抗デバイダを構成し、これは前記フィールド発生コイル５６１の前記コイル電圧を前記アンプ部ＡＰ（例えば前記集積回路の一部として）に戻して供給するのに使われる。前記抵抗デバイダはフィードバック信号が（例えば集積回路の前記アンプ部ＡＰに供給する）前記電力供給電圧Ｖｄｄを超えないように保証するのに役立つ。従って、前記抵抗器Ｒ２及びＲ３は抵抗デバイダ機能として、及び（例えば前記フィルタ部ＦＰ１及びＦＰ２に関して上記で説明したように）位相シフト機能としての両方として用いられることで特徴づけられる。
【0094】
図８に示される前記駆動回路８００の前記実施例において、前記駆動回路８００中の独立した回路要素の数を最小化するよりもむしろ、回路の対称性が強調されている。従って、前記駆動回路８００の様々な他の例において、前記キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５及び前記抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ６、Ｒ７の様々なものが１つの回路要素に組み合わされることができる。
【0095】
様々な実施例において、前記駆動回路８００は、（例えばそうでなければ邪魔する配線及び接続の寄生効果を最小限として）前記システムのより良く規定可能で安定な性能特性などを与えるために駆動される前記フィールド発生コイル５６１の近くにレイアウトすることができる。例えば、前記駆動回路８００及びその関連するフィールド発生コイル５６１は、印刷回路基板、又はフレキシブル回路などのような共用部材上に集められ又は直接製造されることができる。
【0096】
前記インピーダンストランス２０に関して、前記フィールド発生コイル５６１に対して前記直列接続され及び前記並列接続されたキャパシタ（例えば並列接続されたキャパシタＣ１及び直列接続されたキャパシタＣ２及びＣ３）を共に与えることによって、これらのキャパシタの容量値を選択する際に２つの自由度が与えられる。詳しくは、様々な実施例において、前記インピーダンストランス２０（例えば前記共振周波数及び前記入力インピーダンスを含む）に２つの異なる自由度が存在する。従って、前記インピーダンストランス２０の前記共振周波数は、（例えば図７を参照して上記で説明したような、ある原理に従って）前記インピーダンストランス２０の前記インピーダンスＺとは独立に規定され選択されることができる。様々な実施例において、前記インピーダンストランス２０は、前記チューニングされた中央周波数よりもむしろ減衰され位相シフトされた周波数に役立ち、その結果、前記閉ループゲインは振動を前記中央周波数でのみ維持するのに十分である。
【0097】
従来のあるフィールド発生コイル駆動回路において、前記共振周波数と前記インピーダンスのどちらかが選択できるが、一度前記共振周波数又は前記インピーダンスが選択されると、前記インピーダンス又は前記共振周波数はそれぞれ固定される。従って、前記共振周波数及び前記インピーダンスを互いに独立に規定又は選択することを許すことにより、前記インピーダンストランス２０はフィールド発生コイルが効率的に駆動されるのを許容する（例えばいくつかの例において、二重又は多重キャパシタの共振器と呼ばれる）。
【0098】
更に、前記インピーダンストランス２０を用いて得られる前記フィールド発生コイルを横断する前記電圧は、単一のキャパシタ共振器によって得られるよりも高い。従って、前記システムの分解能が改良される。同時に、前記インピーダンストランス２０の前記共振周波数はチューニングすることができるので、様々な実施例において、前記フィールド発生コイルがより効率的に駆動されるよう正弦波を前記共振周波数にチューニングして与えることができ（例えば前記スタイラス位置検出部の）前記出力は他のゆがめられた（例えば正弦波でない）波形よりも、より正確に決定される。
【0099】
更に、様々な実施例において、（前記フィールド発生コイル５６１に与えられるような）前記駆動信号から高調波が除去されるので、より少ない電磁照射が環境に放射される。これは前記駆動回路が、より安いコストパッケージで、よりＥＭＦ感度の高い環境に用いることを許容する。
【0100】
前記駆動回路８００で、様々な実施例において、該駆動回路８００の前記振動周波数は前記フィールド発生コイルの任意のドリフトを追跡することができる。従って、前記駆動回路８００の前記振動は、外部に存在する振動回路によって制御される駆動回路よりもよりよく共振上にある。即ち前記発振器の前記共振周波数をセットする前記共振回路中の前記フィールド発生コイルインダクタンスを含むことによって、様々な実施例において、前記発振器は前記共振器の前記正確な周波数で最大の駆動信号を発生することができる。
【0101】
前記様々なキャパシタの前記容量値、抵抗値及びインダクタンスのような前記構成要素の値の前記許容範囲のおかげで、抵抗器及び前記フィールド発生コイルは変化することができ、上記に記載した前記原理に従って作られた任意の実際の駆動回路の前記実際の共振周波数は正確に設計された周波数でなくてもよい。しかしながら、様々な実施例において、前記駆動回路８００は、（例えば前記スタイラス位置検出部などからの最強の出力信号中に結果として生じる）最も強い信号を発生する前記振動周波数を自動的に見つけることができる。
【0102】
前記駆動回路８００の前記動作（例えばダブルエンド振動動作）に関連する様々な実施例において、時間にわたる前記フィールド発生コイル５６１の前記ネット電圧は名目上実質的に零であることができる。従って、前記フィールド発生コイル５６１を通して通過する電圧信号は実質的に存在しない。その結果、前記駆動回路８００を用いる前記部分（例えば前記信号処理及び制御回路６８０の前記駆動信号発生器６８２中）の容量結合はごく僅かであるか存在しない。更に、前記ダブルエンド発振器の動作は（シングルエンド発振器駆動回路の実施例と比べて）同じ周波数で二倍の信号強度を与えるので、前記駆動回路８００の前記ダブルエンド発振動作は、（例えば同期復調器１４０によって）実質的に半分の時間で同じ信号強度が得られるのを許容する。従って、前記駆動回路８００の前記ダブルエンド発振動作は、効率的な、より短いサンプリングウィンドウを持つ。
【0103】
上記のように、図７の前記実施例において、前記温度依存補償部７１０は、前記フィールド発生コイル５６１と並列に接続された温度依存構成要素Ｒ７１１を含むことができる。同様に、図８の実施例において、前記温度依存補償部８１０は、前記フィールド発生コイル５６１と並列に接続された温度依存構成要素Ｒ８１１を含むことができる。
【0104】
以下に詳細に説明するように、様々な実施例において、（例えば前記フィールド発生コイルの電流／電圧に影響を与える温度変化の影響の補償に関して）温度依存補償部を含むことは特に望ましい。なぜならば、前記システムの他の構成要素／回路は、前記フィールド発生コイルの前記電圧／電流の少なくとも一部に基づいて動作するように選択／設計されているからである。例えば、前記感知コイルのある前記測定信号レベルは、前記フィールド発生コイルの異なる電圧／電流レベルの結果生じる異なる磁場／異なる磁束によって異なる方法で影響される。概して、前記フィールド発生コイルの前記電圧／電流が特定のレベルで無い時、前記フィールド発生コイルの前記特定の電圧／電流と関連して動作するように設計され、特定された前記他の回路／構成要素の前記動作／作用／結果は異なる動作（例えばいくつかの測定信号は線形の方法で応答するのに対し、例えば前記正規化感知コイル構造ＴＮＳＣとＢＮＳＣのように他はそうでない）を行い、その結果異なる相対出力の結果を生じ、これは前記システムの前記性能／測定精度に影響を与える。従って、（例えば前記フィールド発生コイルの前記電流／電圧に影響を与える温度変化の前記影響を補償するために）１つ以上の温度依存補償部を含めることは、そのような問題に関して特に有利である。
【0105】
そのような問題に関して、様々な実施例において、インダクタ（例えばコイル）の前記クオリティ（Ｑ）ファクターは、所定の周波数でのその誘導リアクタンスのその抵抗値に対する前記比によって定義され、その効率を図る手段である。前記インダクタの前記Ｑファクターが高くなるほど、それは理想的なインダクタの前記行動に近づく。インダクタの前記Ｑファクターは、ある実施例において、Ｑ＝ωＬ／Ｒであり、ここでＬは前記インピーダンス、Ｒは前記抵抗値（例えば直流抵抗値）、前記積ωＬは前記誘導リアクタンス（例えばωは動作の周波数に対応）である。この式に従って、（例えば温度の上昇などにより）前記抵抗値Ｒが増えると、前記Ｑファクターは減る。Ｑファクターはインダクタ及び該インダクタに接続された他の構成要素を含む回路の部分に関連しても決定される。
【0106】
様々な実施例において、前記フィールド発生コイル５６１の前記Ｑファクターは、与えられた周波数におけるその誘導リアクタンスのその抵抗値に対する前記比によって定義され、その効率を図る手段である。前記フィールド発生コイル５６１（及び／又は前記コイル５６１を含む回路の部分）の前記Ｑファクターが高くなるほど、それは理想的なインダクタの行動に近づく。様々な実施例において、前記フィールド発生コイル５６１に対する前記式Ｑ＝ωＬ／Ｌ（例えば図７中の表示に従う）で、前記Ｒは前記抵抗部２４の抵抗値であり、前記Ｌは前記誘導部Ｌ１’の前記インダクタンスである。上記のように、この式は、（例えば温度の上昇などにより）前記抵抗値Ｒが増えると、前記Ｑファクターが対応して減ることを示している。ここに記載した様々な実施例において、Ｑファクターは、前記全体の信号応答にも影響するように前記フィールド発生コイル５６１に接続された他の構成要素を含む回路の部分によって影響され、及び／又は、他に決定される。
【0107】
様々な実施例において、ある測定プローブは、（例えば正規化ゲイン及び個別の信号に対してもさえ）温度に依存する変化を呈することが観測された。ここに記載したような測定プローブにおいて、前記温度依存信号サイズを示唆する測定は、まず最初に（例えば前記フィールド発生コイルの抵抗部に対応する前記フィールド発生コイルの銅配線抵抗値の温度依存性から）前記フィールド発生コイル５６１中のＱファクターの変化の結果である。上記のように、前記測定プローブの前記動作の一部として、前記フィールド発生コイル５６１は磁場を発生するのに利用され、これは少なくとも部分的に磁束変調要素５５１により磁束変調され、位置感知コイル（例えば軸方向及び回転感知コイルＡＳＣ及びＲＳＣ）によって感知され、前記対応する信号が正規化感知コイルＮＳＣからの感知信号に対してスケーリング（例えば分割）される。様々な実施例において、特に言及されなければ、（前記正規化感知コイルに関する前記測定信号の）ある非線形特性との組合せで（前記フィールド発生コイル５６１の前記Ｑファクターの変化に従って変化する）前記温度依存信号サイズは、前記分割動作の前記効率を減少させ、幾つかの正規化ゲイン変化は依然として観測される。
【0108】
上記に記載した原理に従って、そのような問題は、温度依存補償部の利用を通して少なくとも部分的に言及される。例えば、様々な実施例において、前記温度依存構成要素Ｒ７１１とＲ８１１（例えば正の温度係数（ＰＴＣ）抵抗器など）を含む図７及び図８の前記温度依存補償部７１０と８１０は、前記フィールド発生コイル５６１を横断する前記電圧を安定化するのに役立つことによって特徴づけられる。前記温度依存構成要素Ｒ７１１とＲ８１１の前記作用は、前記フィールド発生コイル５６１の前記動作に関する前記Ｑファクターを必ずしも安定化しないが、代わりに温度が上昇する時に、前記温度依存構成要素Ｒ７１１とＲ８１１から前記フィールド発生コイル５６１に流れ込む電流をシフトさせるように構成され、（例えば前記高温で前記フィールド発生コイル５６１の前記抵抗部の前記抵抗値の増大によって発生する）前記Ｑファクターの減少を補償するようにされる。前記温度依存構成要素Ｒ７１１とＲ８１１の温度の前記上昇による（前記温度依存構成要素Ｒ７１１とＲ８１１から前記フィールド発生コイル５６１への）この電流のシフトは、従って、（駆動回路７００又は８００により供給される）前記コイル駆動信号によって駆動された時に、前記温度依存構成要素Ｒ７１１とＲ８１１の前記特性が変化しない場合よりも（即ち前記温度依存構成要素Ｒ７１１とＲ８１１の前記抵抗値が温度の前記上昇によって上昇しない場合よりも）比較的多い電流が前記フィールド発生コイル５６１に流れ込む。
【0109】
様々な他の実施例において、温度依存補償部は、いくつかの場合、前記フィールド発生コイル５６１に異なる位置で接続される１以上の異なる又は他の温度依存構成要素を含むことができる。例えば、上記のように、（例えば前記抵抗器Ｒ２とＲ３及びキャパシタＣ４とＣ５を含む）前記フィルタ部ＦＰ１とＦＰ２の前記フィードバックループは前記フィールド発生コイル５６１、及び更に前記抵抗器Ｒ１にも接続される。上記で説明した図８の前記温度依存補償部８１０の他の実施例において、（ある例では含まれ、又は除かれる）前記構成要素Ｒ８１１に加えて又は他の選択肢として、前記抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及び／又は前記キャパシタＣ４、Ｃ５のいくつかは、前記温度依存補償部８１０の温度依存構成要素であることができる。例えば、１以上の前記抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、温度が上昇すると増加する特性（例えば抵抗値）を有する前記温度依存補償部８１０の温度依存構成要素（例えばＰＴＣ抵抗器）であることができる。更に、又は選択的に、前記温度依存補償部８１０の温度が上昇すると減少する特性（例えば容量値）を有する前記温度依存補償部８１０の温度依存構成要素（例えば負の温度係数（ＮＴＣ）キャパシタ）であることができる。
【0110】
（例えば上記に記載したような前記構成要素Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｃ４及び／又はＣ５のいくつかを含む）前記温度依存構成要素の前記作用は、前記フィールド発生コイル５６１の前記動作に関連して必ずしも前記Ｑファクターを安定化しないが、代わりに、温度が上昇した時に（例えば前記高温で前記フィールド発生コイル５６１の前記抵抗部の抵抗値の増加によって発生する）前記Ｑファクターの減少を補償するように前記フィルタ部ＦＰ１及びＦＰ２の前記並列フィードバックループから前記フィールド発生コイル５６１中に流れる電流をシフトするように構成されることができる。（例えば上記の前記構成要素Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｃ４及び／又はＣ５のいくつかを含む）前記温度依存構成要素の温度の上昇によって生じる（前記フィルタ部ＦＰ１とＦＰ２の前記並列フィードバックループから前記フィールド発生コイル５６１に流れ込む）電流中のこのシフトは、（前記駆動回路７００又は８００によって与えられる）前記コイル駆動信号によって駆動された時に、前記温度依存構成要素（例えば前記構成要素Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｃ４及び／又はＣ５のいくつかを含む）の前記特性が変化しなかった場合、（即ちもし温度の前記上昇によって構成要素Ｒ１、Ｒ２及び／又はＲ３の抵抗値が上昇せず、及び／又は前記キャパシタＣ４とＣ５の前記容量値が上昇せず、及び／又は、前記キャパシタＣ４とＣ５の前記容量値が減少しなかった時）より比較的多い電流を前記フィールド発生コイル５６１を流れさせることに注意されたい。
【0111】
（例えばＰＴＣ抵抗器のようなある温度依存構成要素があるサイズ／又は空間的な要求を有する）空間的な考慮が重要である適用分野においては、いくつかの実施例において、可能であればより少ないそのような温度依存構成要素を利用することが望ましいと考えられる。そのような適用分野において、単一の温度依存構成要素Ｒ８１１（例えば単一のＰＴＣ抵抗器）を含む前記温度依存補償部８１０の前記実施例が、より多くの温度依存構成要素（例えばそれぞれがＰＴＣ抵抗器を備えるような温度依存構成要素Ｒ１、Ｒ２及びＲ３を含む、及び／又はそれぞれがＮＴＣキャパシタを備えるような前記温度依存構成要素Ｃ４とＣ５を含む）を含む他の実施例よりも好ましいと考えられるかもしれない。
【0112】
図９は（例えば図６の前記駆動信号発生器６８２中に含まれるような）駆動回路９００によって駆動される前記フィールド発生コイル５６１の概略図であり、以下で説明する点を除き、図７の前記駆動回路７００と同様の構成要素及び動作を有する。図９の前記実施例との最初の違いは、前記フィールド発生コイル５６１と（並列というよりむしろ）直列に接続された温度依存構成要素Ｒ９１１を含む温度依存補償部９１０を含むことである。図１０は、（例えば図６の前記駆動信号発生器６８２中に含まれるような）駆動回路１０００によって駆動される前記フィールド発生コイル５６１の概略図であり、以下で説明する点を除き、図８の前記駆動回路８００と同様の構成要素及び動作を有する。図９と同様に、図１０の前記実施例の最初の違いは、前記フィールド発生コイル５６１と（並列というよりもむしろ）直列に接続された温度依存構成要素Ｒ１０１１を含む温度依存補償部１０１０を含むことである。以下に詳細に説明するように、前記温度依存構成要素Ｒ９１１とＲ１０１１は、温度が上昇すると減少する特性（例えば抵抗値）を有する（例えば様々な実施例において、前記温度依存構成要素Ｒ９１１とＲ１０１１は、負の温度係数（ＮＴＣ）の抵抗器であることができる）。
【0113】
様々な実施例において、前記温度依存構成要素Ｒ９１１とＲ１０１１（例えばＮＴＣ抵抗器ほか）を含む前記温度依存補償部９１０と１０１０は、前記フィールド発生コイル５６１に関して前記Ｑファクターを安定化するのに役立つことによって特徴づけられる。例えば、温度の上昇は、（例えば前記高温での前記フィールド発生コイル５６１の前記抵抗部の前記抵抗値の増加によって生じる）前記Ｑファクターの減少のある量を生じさせる。しかしながら、（前記フィールド発生コイル５６１と直列に接続された）前記温度依存構成要素Ｒ９１１又はＲ１０１１は、前記温度が上昇すると減少する抵抗値を有することによって前記Ｑファクターを安定化させるように動作する（従って、前記フィールド発生コイル５６１中に発生する前記抵抗値の増加に少なくとも部分的に対抗する）。温度の上昇によって生じる前記温度依存構成要素Ｒ９１１又はＲ１０１１の抵抗値のこの減少は、（前記駆動回路９００又は１０００によって与えらえる）前記コイル駆動信号によって駆動された時に、前記温度依存構成要素Ｒ９１１又はＲ１０１１の前記特性が変化しなかった場合（即ち温度の前記減少によって前記構成要素Ｒ９１１又はＲ１０１１の前記抵抗値が減少しなかった場合）よりも比較的多い電流を前記フィールド発生コイル５６１中に流れさせる。
【0114】
図７－図１０に関して上記で説明したように、（例えば前記フィールド発生コイル５６１を横断する）高いコイル電圧の達成を許容するインピーダンストランス２０が利用される。前記インピーダンストランス２０はキャパシタ（例えばキャパシタＣ１－Ｃ３）及びフィールド発生コイル（例えばコイル５６１）を含み、（例えば様々な実施例において、フィルタ部ＦＰ１とＦＰ２のようなフィルタ部なども含む）共振部ＲＰの少なくとも一部であることができる。様々な実施例において、３つのキャパシタ（例えばキャパシタＣ１－Ｃ３）が、前記駆動回路（例えば駆動回路８００）を完全に差動的にするために利用される。（例えば抵抗器Ｒ１－Ｒ３を含む）抵抗デバイダが、（例えば前記フィールド発生コイル５６１の）前記コイル電圧を（例えば集積回路の一部としての）前記アンプ部ＡＰに戻すのに利用される。前記抵抗デバイダは前記フィードバック信号が（前記集積回路の）前記電力供給電圧を超えることがないことを保証するように利用される。
【0115】
様々な実施例において、（例えば直列の抵抗器Ｒ２とキャパシタＣ４を、及び、直列の抵抗器Ｒ３とキャパシタＣ５を含む）抵抗器－キャパシタ接続は、前記アンプ部ＡＰ中の位相シフトを補償するようにチューニングされるハイパスフィルタ構造を（例えばフィードバックループ構造の一部として）生成させる。様々な実施例において、所望の発振が発生するように、前記フィードバックループ構造は、１よりも大きなゲインで（例えば前記フィールド発生コイル５６１の）前記コイル電圧と位相がほぼ一致しなければならない。様々な実施例において、（例えば抵抗器Ｒ６及びＲ７の）ある抵抗値は、端子（例えば前記フィールド発生コイル５６１の端子ｘｌｐ及びｘｌｎ）を（グラウンドとの接続が無く前記端子の電圧が電荷の蓄積に従って変動し、前記駆動回路が前記発振電圧を前記フィールド発生コイルに与えるように動作しない時のように）フローティングから維持する。前記駆動回路の周波数は、構成要素によって、（例えば前記関係するキャパシタ及び抵抗器の前記値に従って）（例えば低ノイズを達成する）自己共振マナーで前記駆動回路の周波数がセットされることができる。
【0116】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、トップ感知コイル構造ＴＳＣＣとボトム感知コイル構造ＢＳＣＣの接続の実施例をそれぞれ示す図である。様々な実施例において、図１１Ａ及び図１１Ｂの前記コイルは、（例えば図６などに関して）ここに先に記載したと同様の引用数字／文字を有する前記コイルに対応する。図１１Ａ及び図１１Ｂに示されるように、コネクタ要素Ｊ７及びＪ８は、接続を可能とするための接続点／構造を与えるように構成され、前記様々な接続は接続ノード１Ｔ－８Ｔ及び１Ｂ－８Ｂに対応するものとして示されている（例えばいくつかの実施例において、以下に詳細に説明するように回路ノードと呼ばれ、様々な感知コイルがその間で接続される）。
【0117】
図１１Ａに示されるように、トップ感知コイル接続構造１１００Ａに従って、前記トップ感知コイル構造ＴＳＣＣはトップ位置感知コイル構造ＴＰＳＣＣとトップ正規化感知コイル構造ＴＮＳＣＣを含む。前記トップ位置感知コイル構造ＴＰＳＣＣは、トップ回転感知コイル構造ＴＲＳＣＣ及びトップ軸方向感知コイル構造ＴＡＳＣＣを含む。前記トップ回転感知コイル構造ＴＲＳＣＣは、トップ回転感知コイルＴＲＳＣ１、ＴＲＳＣ２、ＴＲＳＣ３及びＴＲＳＣ４を含む。前記トップ軸方向感知コイル構造ＴＡＳＣＣはトップ軸方向位置コイルＴＡＳＣを含む。前記トップ位置感知コイル構造ＴＰＳＣＣの前記コイルＴＲＳＣ１、ＴＲＳＣ２、ＴＲＳＣ３及びＴＲＳＣ４及びＴＡＳＣは、全てトップ位置感知コイルとして特定される。前記トップ正規化感知コイル構造ＴＮＳＣＣは、トップ正規化感知コイルＴＮＳＣを含む。
【0118】
図１１Ａの例において、前記感知コイルのそれぞれは誘導部及び抵抗部を共に含むように示される。例えば、前記トップ回転感知コイルＴＲＳＣ１、ＴＲＳＣ２、ＴＲＳＣ３、及びＴＲＳＣ４は、誘導部ＬＴ１、ＬＴ２、ＬＴ３、ＬＴ４、及び抵抗部ＲＴ１、ＲＴ２、ＲＴ３、ＲＴ４をそれぞれ含むように示されている。前記トップ軸方向感知コイルＴＡＳＣは、誘導部ＬＴＡと抵抗部ＲＴＡを含む。前記トップ正規化感知コイルＴＮＳＣは、誘導部ＬＴＮと抵抗部ＲＴＮを含む。
【0119】
様々な実施例において、前記トップ回転感知コイルＴＲＳＣは様々な方法及び／又は様々な場所（例えば図６の増幅／スイッチング部６８３の中で、又は前記コイルの前記回路領域の中で、又はそのような結合がなされる任意の他の場所）で互いに結合される。
【0120】
図１１Ａの例において、前記トップ回転感知コイルＴＲＳＣ３及びＴＲＳＣ４は前記ノード１Ｔと２Ｔの間で直列に接続され、前記トップ回転感知コイルＴＲＳＣ１とＴＲＳＣ２は、前記ノード３Ｔと４Ｔの間で直列に接続される。前記トップ正規化感知コイルＴＮＳＣは、前記ノード７Ｔと８Ｔの間で接続される。標準的な従来技術に従って、各コイルは２つの端子を持つことができ、前記ノードへの前記感知コイルの接続は各感知コイルの端子が各ノードにそれぞれ接続されることに対応する。
【0121】
図１１Ｂに示されるように、ボトム感知コイル接続構造１１００Ｂに従って、前記ボトム感知コイル構造ＢＳＣＣはボトム位置感知コイル構造ＢＰＳＣＣとボトム正規化感知コイル構造ＢＮＳＣＣを含む。前記ボトム位置感知コイル構造ＢＰＳＣＣは、ボトム回転感知コイル構造ＢＲＳＣＣ及びボトム軸方向感知コイル構造ＢＡＳＣＣを含む。前記ボトム回転感知コイル構造ＢＲＳＣＣは、ボトム回転感知コイルＢＲＳＣ１、ＢＲＳＣ２、ＢＲＳＣ３及びＢＲＳＣ４を含む。前記ボトム軸方向感知コイル構造ＢＡＳＣＣはボトム軸方向位置コイルＢＡＳＣを含む。前記ボトム位置感知コイル構造ＢＰＳＣＣの前記コイルＢＲＳＣ１、ＢＲＳＣ２、ＢＲＳＣ３及びＢＲＳＣ４及びＢＡＳＣは、全てボトム位置感知コイルとして特定される。前記ボトム正規化感知コイル構造ＢＮＳＣＣは、ボトム正規化感知コイルＢＮＳＣを含む。
【0122】
図１１Ｂの例において、前記感知コイルのそれぞれは誘導部及び抵抗部を共に含むように示される。例えば、前記ボトム回転感知コイルＢＲＳＣ１、ＢＲＳＣ２、ＢＲＳＣ３、及びＢＲＳＣ４は、誘導部ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３、ＬＢ４、及び抵抗部ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４をそれぞれ含むように示されている。前記ボトム軸方向感知コイルＢＡＳＣは、誘導部ＬＢＡと抵抗部ＲＢＡを含む。前記ボトム正規化感知コイルＢＮＳＣは、誘導部ＬＢＮと抵抗部ＲＢＮを含む。
【0123】
様々な実施例において、前記ボトム回転感知コイルＢＲＳＣは、様々な方法及び／又は様々な位置（例えば図６の増幅／スイッチング部６８３内で、又は前記コイルの前記回路領域内で直接、又はそのような接続が行われる任意の他の位置）で互いに接続される。図１１Ｂの例では、前記ボトム回転感知コイルＢＲＳＣ３及びＢＲＳＣ４が前記ノード１Ｂと２Ｂの間で直列に接続され、前記ボトム回転感知コイルＢＲＳＣ１とＢＲＳＣ２が前記ノード３Ｂと４Ｂの間で直列に接続される。前記ボトム軸方向感知コイルＢＡＳＣは前記ノード５Ｂと６Ｂの間で接続される。前記ボトム正規化感知コイルＢＮＳＣは、前記ノード７Ｂと８Ｂの間で接続される。標準的な従来技術に従って、各コイルは２つの端子を有し、前記感知コイルの前記ノードへの接続は各感知コイルの端子が各ノードにそれぞれ接続されることに対応する。
【0124】
図１２は、図１１Ａ及び図１１Ｂのトップ及びボトム感知コイル間の信号線及び接続を有する感知コイル接続構造１２００を示す図である。感知コイル構造ＳＣＣは、前記トップ感知コイル構造ＴＳＣＣと前記ボトム感知コイル構造ＢＳＣＣの前記感知コイルを含んでいる。図１２に示すように、図１１Ａ及び図１１Ｂに示される接続に従って、前記トップ回転感知コイルＴＲＳＣ３が信号線ＸＣＯＭによって前記ボトム回転感知コイルＢＲＳＣ３と直列に接続されるように、前記ノード２Ｔは前記信号線ＸＣＯＭにより前記ノード２Ｂに接続される。図１１Ａ及び図１１Ｂに示される前記接続に関して、更に、前記トップ回転感知コイルＴＲＳＣ３の前記反対側は、前記トップ回転感知コイルＴＲＳＣ４に接続され（即ち、前記コイルＴＲＳＣ３とＴＲＳＣ４が直列に接続され）、これに対して前記トップ回転感知コイルＴＲＳＣ４の前記反対側が前記ノード１Ｔに接続され、これに対して前記ノード１Ｔは対応して信号線ＸＰに接続されている。同様に、前記ボトム回転感知コイルＢＲＳＣ３の前記反対側（即ち、前記ノード２Ｂに接続されていない側）は、前記ボトム回転感知コイルＢＲＳＣ４に接続され（即ち、前記コイルＢＲＳＣ３とＢＲＳＣ４が直列に接続され）、これに対して前記ボトム回転感知コイルＢＲＳＣ４の前記反対側が前記ノード１Ｂに接続され、これは図１２中に信号線ＸＮに接続されるように図示されている。
【0125】
同様に、前記ノード４Ｔは図１１Ａ及び図１１Ｂに示される前記接続に従って、信号線ＹＣＯＭで前記ノード４Ｂに接続され、対応して前記トップ回転感知コイルＴＲＳＣ１が前記信号線ＹＣＯＭによって前記ボトム回転感知コイルＢＲＳＣ１に直列に接続される。図１１Ａに示すように、前記トップ回転感知コイルＴＲＳＣ１は前記トップ回転感知コイルＴＲＳＣ２と直列に接続され、前記トップ回転感知コイルＴＲＳＣ２の前記反対側は前記ノード３Ｔに接続され、これは信号線ＹＰに接続されている。図１１Ｂに示されるように、前記ボトム回転感知コイルＢＲＳＣ１は前記ボトム回転感知コイルＢＲＳＣ２と直列に接続され、前記ボトム回転感知コイルＢＲＳＣ２の前記反対側は前記ノード３Ｂに接続され、これは信号線ＹＮに接続されている。
【0126】
図１２に更に示されるように、前記ノード６Ｔは信号線ＺＣＯＭで前記ノード６Ｂに接続されている。図１１Ａ及び図１１Ｂに示される前記接続に従って、これは前記信号線ＺＣＯＭによって前記ボトム軸方向感知コイルＢＡＳＣと直列に接続された前記トップ軸方向感知コイルＴＡＳＣに対応する。図１１Ａに示されるように、前記トップ軸方向感知コイルＴＡＳＣの前記反対側は前記ノード５Ｔに接続され、これは信号線ＺＰに接続されている。図１１Ｂに示すように、前記ボトム軸方向感知コイルＢＡＳＣの前記反対側は前記ノード５Ｂに接続され、これは図１２中に示すように、信号線ＺＮに接続されている。
【0127】
図１２中に更に示すように、前記ノード８Ｔは信号線ＮＣＯＭによって前記ノード８Ｂに接続されている。図１１Ａ及び図１１Ｂに示される前記接続に従って、これは前記信号線ＮＣＯＭによって前記ボトム正規化感知コイルＢＮＳＣと直列に接続された前記トップ正規化感知コイルＴＮＳＣに対応する。図１１Ａに示すように、前記トップ正規化感知コイルＴＮＳＣの前記反対側は前記ノード７Ｔに接続され、これは図１２中に示すように信号線ＮＰに接続されている。図１１Ｂに示すように、前記ボトム正規化感知コイルＢＮＳＣの前記反対側は、前記ノード７Ｂに接続され、これは図１２中に示されるように、信号線ＮＮに接続されている。
【0128】
図１２に示される前記信号線ＸＰ、ＹＰ、ＺＰ、ＮＰ、ＸＮ、ＹＮ、ＺＮ、ＮＮに従って、様々な実施例において、上記式（５）－（７）は次式に対応する。
【0129】
ΔＺ＝［（ＺＰ－ＺＮ）／（ＮＰ－ＮＮ）］の関数 （８）
ΔＸ＝［（ＸＰ－ＸＮ）］／［（ＮＰ－ＮＮ）］の関数 （９）
ΔＹ＝［（ＹＰ－ＹＮ）］／［（ＮＰ－ＮＮ）］の関数 （１０）
ΔＸ＝［（ＸＰ－ＸＮ）］／［（ＮＰ－ＮＮ）］の関数 （９）
ΔＹ＝［（ＹＰ－ＹＮ）］／［（ＮＰ－ＮＮ）］の関数 （１０）
【0130】
そのような数式中の符号は、（例えば差動測定及び／又は前記コイルの前記極性に関して）標準的な従来技術に従っていることに注意されたい。図１３－図１８を参照して以下に詳細に説明するように、ここに開示された原理に従って、温度依存補償部は（例えばある改良された信号効果を達成するために）図１２の信号線に含まれる温度依存構成要素を含み、及び／又は、前記あるノード間に接続されることができる。
【0131】
図１３はトップ感知コイル及びボトム感知コイル間に直列に接続された温度依存構成要素を含む感知コイル接続構造１３００を示す図である。詳細には、図１３の前記構造は、トップ感知コイルＴＳＣと、ボトム感知コイルＢＳＣと、温度依存補償部１３１０と、測定部ＭＥＡＳを含む。前記トップ感知コイルＴＳＣは誘導部ＬＴと抵抗部ＲＴを含み、前記ボトム感知コイルＢＳＣは誘導部ＬＢと抵抗部ＲＢを含む。電圧ＶTは、前記トップ感知コイルＴＳＣ中のの誘導電流から生じ、電圧ＶBは、前記ボトム感知コイルＢＳＣ中の誘導電流から生じる（図６の前記フィールド発生コイル５６１からの磁場／変化する磁束から生じる前記誘導電流であって、磁束変調要素５５１によって磁束変調されたものを含む）。
【0132】
測定回路部ＭＥＡＳは抵抗部ＲICを含み、これは前記誘導電圧ＶBとＶT間の差に対応する差動電圧を有する。電圧測定値ＶＭＥＡＳは、前記対応する抵抗部ＲICの前記２つの端子間にわたって測定されることができる。
【0133】
前記温度依存補償部１３１０は（例えば前記温度に従って前記抵抗値が変化し、いくつかの実施例では温度依存ゲイン抵抗器と呼ばれる温度依存性を有する抵抗器である）温度依存構成要素ＲＧを含む。図１４及び図１５を参照して以下に詳細に説明するように、前記トップ感知コイルＴＳＣと前記ボトム感知コイルＢＳＣ間の前記温度依存構成要素ＲＧの接続は、図１２の前記信号線ＸＣＯＭ、ＹＣＯＭ、ＺＣＯＭ、ＮＣＯＭの１つの中で接続された温度依存構成要素に対応することができる。
【0134】
図１４は３つの温度依存補償部１４１０、１４２０及び１４３０（例えばそれぞれは図１３の前記温度依存補償部１３１０と同様である）で改良した図１２の前記接続を含む感知コイル接続構造１４００を示す図である。図１４に示すように、前記温度依存補償部１４１０は、前記信号線ＺＣＯＭ中に含まれる温度依存構成要素ＲＧＡを含む。前記温度依存補償部１４２０は、温度依存構成要素ＲＧ１２を含み、前記温度依存補償部１４３０は、前記信号線ＹＣＯＭ及びＹＣＯＭにそれぞれ含まれる温度依存構成要素ＲＧ３４を含む。図１２に関連して上記に説明した前記接続に従って、図１４の前記構造は、前記トップ軸方向感知コイルＴＡＳＣ及び前記ボトム軸方向感知コイルＢＡＳＣと直列に接続された前記温度依存構成要素ＲＧＡに対応し、前記温度依存構成要素ＲＧ１２は前記トップ回転感知コイルＴＲＳＣ１及び前記ボトム回転感知コイルＢＲＳＣ１間で直列に接続され、前記温度依存構成要素ＲＧ３４は、前記トップ回転感知コイルＴＲＳＣ３と前記ボトム回転感知コイルＢＲＳＣ３の間で直列に接続されている。
【0135】
様々な実施例において、前記温度依存構成要素ＲＧＡ、ＲＧ１２、ＲＧ３４のそれぞれは、温度が上昇すると前記抵抗値が減少する特性を備えた温度依存性抵抗器であることができる。例えば、前記温度依存構成要素ＲＧＡ、ＲＧ１２及びＲＧ３４のそれぞれは、負の温度係数（ＮＴＣ）の抵抗器であることができる。そのような構造に従えば、前記温度依存構成要素ＲＧＡ、ＲＧ１２、ＲＧ３４のそれぞれで温度が上昇すると、前記抵抗値は各前記温度依存構成要素ＲＧＡ、ＲＧ１２、ＲＧ３４の中で減少する。そのような結果は、前記信号線ＺＣＯＭ、ＹＣＯＭ、及びＸＣＯＭ、従って、前記各信号線ＺＣＯＭ、ＹＣＯＭ、ＸＣＯＭによって接続されたコイル中を比較的より多くの電流が流れる結果となる。これに対して、図１４の構造において、前記信号線ＮＣＯＭは温度依存構成要素を含まないことに注意されたい。その結果、前記信号線ＮＣＯＭを通って流れる電流の量は、温度の変化によってより少なく影響され、これにより前記信号線ＮＣＯＭ中を流れる電流に対する前記信号線ＺＣＯＭ、ＹＣＯＭ、ＸＣＯＭのそれぞれを流れる電流の比は増加する。
【0136】
例えば、前記温度依存構成要素ＲＧＡの温度の上昇による前記温度依存構成要素ＲＧＡの前記特性の変化（例えば前記抵抗値の減少）は、前記信号線ＮＣＯＭ中の電流に対する前記信号線ＺＣＯＭ中の前記電流の比を増加させる（即ち、ここで前記信号線ＺＣＯＭを流れる前記電流は、前記軸方向感知コイルＴＡＳＣとＢＡＳＣ中にあり、図１１Ａ及び図１１Ｂに図示された前記接続に従って、前記信号線ＮＣＯＭを流れる前記電流は、前記正規化感知コイルＴＮＳＣとＢＮＳＣ中の前記電流である）。同様に前記温度依存構成要素ＲＧ１２の温度の上昇による前記温度依存構成要素ＲＧ１２の前記特性の変化（例えば前記抵抗値の減少）は、前記信号線ＮＣＯＭ中の電流に対する前記信号線ＹＣＯＭ中の電流の比を増加させる（即ち、前記信号線ＹＣＯＭを流れる前記電流は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示される前記接続に従って、前記放射感知コイルＴＳＲＣ１、ＴＳＲＣ２、ＢＲＳＣ１、ＢＲＳＣ２の中にあり、前記信号線ＮＣＯＭを流れる前記電流は前記正規化感知コイルＴＮＳＣとＢＮＳＣ中の前記電流である）。同様に前記温度依存構成要素ＲＧ３４の温度の上昇による前記温度依存構成要素ＲＧ３４の前記特性の変化（例えば前記抵抗値の減少）は、前記信号線ＮＣＯＭ中の電流に対する前記信号線ＸＣＯＭ中の電流の比を増加させる（即ち、前記信号線ＸＣＯＭを流れる前記電流は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示される前記接続に従って、前記放射感知コイルＴＳＲＣ３、ＴＳＲＣ４、ＢＲＳＣ３、ＢＲＳＣ４の中にあり、前記信号線ＮＣＯＭを流れる前記電流は前記正規化感知コイルＴＮＳＣとＢＮＳＣ中の前記電流である）。
【0137】
ここに述べたように、前記回転及び軸方向感知コイルからの前記信号は、前記信号処理の一部として、前記正規化感知コイルからの前記信号にスケーリング（例えば分割）される。様々な実施例において、図１４の前記温度依存補償部によって生じる前記効果は、（例えば前記正規化感知コイルの前記信号に関して）前記回転及び軸方向感知コイルの前記信号の前記相対的なゲインの増加によって特徴づけられる。様々な実施例において、そのような効果は前記回路中で観察される効果に対抗するのに利用され、これにより、温度上昇は（例えば前記回転及び軸方向感知コイルの負のゲインとしてあらわされる前記正規化されたゲインに対応して）温度依存変化の結果となる。前記温度依存補償部を、そうでなければ発生するそのような温度依存の影響を補償するのに利用することによって、前記処理された位置信号及び前記システムの前記全体の精度が向上する。
【0138】
図１５は、（例えば図１３の前記温度依存補償部１３１０と同様であることができる）温度依存補償部１５１０によって改良された図１２の前記接続を含む感知コイル接続構造１５００を示す図である。図１５中に示されるように、前記温度依存補償部１５１０は前記信号線ＮＣＯＭ中に含まれるような温度依存構成要素ＲＧＮを含む。様々な実施例において、前記温度依存構成要素ＲＧＮ（例えばＰＴＣ抵抗器など）は、温度が上昇すると増加する特性（例えば抵抗値）を有する。対応して温度が上昇し、前記温度依存構成要素ＲＧＮの前記抵抗値が増加すると、前記信号線ＮＣＯＬを通して（即ち図１１Ａ及び図１１Ｂで示される前記接続に従って、対応する前記正規化コイルＴＮＳＣとＢＮＳＣ中を）比較的少ない電流が流れる。
【0139】
図１５の前記実施例では、前記信号線ＸＣＯＭ、ＹＣＯＭ及びＺＣＯＭは温度依存構成要素を含まないので、前記信号線ＮＣＯＭ中の電流の前記減少は、前記信号線ＮＣＯＭ中の前記電流に対する前記信号線ＺＣＯＭ、ＹＣＯＭ、ＸＣＯＭ中の電流のそれぞれの比の増加をもたらす。図１４を参照して既に説明したように、これは前記正規化感知コイル中の前記電流に対する前記軸方向及び回転感知コイル中の前記電流の比の増加に対応する。詳細には、前記温度依存構成要素ＲＧＮの温度の上昇による前記温度依存構成要素ＲＧＮの前記特性の変化（例えば前記抵抗値の増加）は、前記信号線ＮＣＯＭ中の電流に対する前記信号線ＸＣＯＭ、ＹＣＯＭ、ＺＣＯＭ中の前記電流の比を増加させる（ここで、前記信号線ＸＣＯＭ、ＹＣＯＭ、ＺＣＯＭを流れる前記電流は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示されるような前記接続に従って前記各位置感知コイル中にあり、前記信号線ＮＣＯＭを通って流れる前記電流は、前記正規化感知コイルＴＮＳＣ及びＢＮＳＣ中の前記電流である）。これは、図１４に関して上記で説明したと同様の結果を達成し、前記温度依存補償部を利用することによって、そうでなければ発生する温度依存効果を補償し、前記処理された位置信号及び前記システムの前記全体の精度が向上する。
【0140】
（例えば前記回転感知コイル対前記軸方向感知コイルに関して、前記ゲインの温度の前記効果が前記回転感知コイルに対して前記軸方向感知コイルよりも大きい場合のように）異なる値／抵抗値を有する温度依存構成要素を利用するのが望ましい実施例においては、図１４の前記構造が好ましいかも知れない。例えば、図１４の構造において、温度依存構成要素ＲＧ１２とＲＧ３４は前記温度依存構成要素ＲＧＡよりも異なる抵抗値を有するものとして利用される。逆に、図１５の前記構造（及び／又は図１４と図１５の前記構造の組合せ）は、ある他の適用分野（例えばより少ない数の温度依存構成要素を利用し、及び／又は、温度依存構成要素のあるタイプがサイズ、利用可能性、コストなどによって変化する場合）において好ましいかも知れない。
【0141】
図１６は、図１３と同様の温度依存補償部１３１０Ａを含む感知コイル接続構造１６００を示す図であり、更に、少なくとも１つが温度依存補償部である補償部１６１０Ｔ及び１６１０Ｂを追加して含む。図１６において、ある構成要素は図１３のそれと同様であり、以下に異なる説明をする点を除き、同様に動作すると理解される。図１６において、前記トップ感知コイルは、前記トップ軸方向感知コイル構造ＴＡＳＣＣの前記トップ軸方向感知コイルＴＡＳＣとして特に指定され、前記誘導部ＬＴＡ及び前記抵抗部ＲＴＡを含む。同様に、前記ボトム感知コイルは、前記ボトム軸方向感知コイル構造ＢＡＳＣＣの前記ボトム軸方向感知コイルＢＡＳＧとして特に指定され、前記誘導部ＬＢＡと前記抵抗部ＲＢＡを含む。
【0142】
（例えば図１１Ａ及び図１１Ｂ中に示された前記接続に従って）前記トップ軸方向感知コイルＴＡＳＣは、前記ノード５Ｔと６Ｔの間に接続されて示され、前記ボトム軸方向感知コイルＢＡＳＣは、前記ノード５Ｂと６Ｂの間に接続されて示されている。前記対応する温度依存補償部１３１０Ａは、前記温度依存構成要素ＲＧＡを含むものとして示されている（これは図１４に関して上記で説明したと同様の作用で理解される）。上記のように、図１６は、又、構成要素ＲＯＦＦＴＡとＲＯＦＦＢＡをそれぞれ含む補償部１６１０Ｔと１６１０Ｂを含むものとしても示されている。様々な実施例において、前記補償部１６１０Ｔ又は１６１０Ｂの少なくとも１つは温度依存補償部であり、これに対して、少なくとも１つの前記構成要素ＲＯＦＦＴＡ又はＲＯＦＦＢＡが対応する温度依存構成要素である。
【0143】
例えば１つの実施例において、温度依存補償部１６１０Ｂは温度依存構成要素ＲＯＦＦＢＡを含むことができ、これは前記温度依存構成要素の温度の上昇によって減少する特性（例えば抵抗値）を有する（例えばＮＴＣ抵抗器など）。そのような１つの構造において、前記補償部１６１０Ｔは、「通常の」抵抗器である構成要素ＲＯＦＦＴＡを含むことができる。その結果、温度が上昇すると、前記温度依存構成要素ＲＯＦＦＢＡの前記抵抗値は減少し、その結果、前記温度依存構成要素ＲＯＦＦＢＡを通して前記構成要素ＲＯＦＦＴＡを通って流れる前記電流に比べて比較的多い電流が流れる。前記構成要素ＲＯＦＦＢＡとＲＯＦＦＴＡは前記軸方向コイルＢＡＳＧ及びＴＡＳＧとそれぞれ並列に接続されているので、この効果は、（例えば前記構成要素ＲＯＦＦＴＡと前記コイルＢＡＳＣ間、及び、前記構成要素ＲＯＦＦＴＡと前記コイルＴＡＳＣ間の電流の前記分割により）前記トップ正規化感知コイルＴＡＳＣ中を流れるよりも比較的少ない電流が前記ボトム軸方向感知コイルＢＡＳＣ中を流れる結果となる。
【0144】
詳細には、前記軸方向感知コイルＢＡＳＣとＴＡＳＣのそれぞれの中の所定の誘導信号に対して、温度の上昇は前記ボトム軸方向感知コイルＢＡＳＣを通る前記電流に対する前記トップ軸方向感知コイルＴＡＳＣを通る前記電流の比を増加させる。この効果は、前記測定プローブ中での温度上昇に関連して、まず前記Ｚ方向に発生することが観測される温度依存オフセットを補償することを意図している。様々な実施例において、このオフセットは（例えば前記測定プローブの前記材質の）材料熱膨張によって発生するものとして特徴づけられ、様々な実施例において、前記測定プローブの前記感知構造から発生する何らかの寄与も有することができる。図１６中に示される温度依存補償部の利用を通って、前記測定プローブで観測された前記温度依存位置オフセットに対する補償が与えられる。図１６の前記構造の他の実施例として、温度依存補償部１６１０Ｔは温度依存構成要素ＲＯＦＦＴＡを含むことができ、これは前記で説明した構造と同様に、温度の上昇によって増加する特性（例えば抵抗値）を持ち（例えばＰＣＴ抵抗器）、温度と共に増加した時に、前記ボトム軸方向感知コイルＢＡＳＣの前記電流に対する前記トップ軸方向感知コイルＴＡＳＣの電流の前記比を増加させる。
【0145】
図１７は、図１４のそれらと同様の温度変化補償部１４１０、１４２０、１４３０を含む感知コイル接続構造１７００を示す図であり、（図１６のそれらと同様に）更に補償部１７１０Ｔと１７１０Ｂを追加で含み、少なくともその１つは温度依存補償部であることができる。図１８は、（図１６のそれらと同様に）補償部１８１０Ｔと１８１０Ｂを含む感知コイル接続構造１８００を示す図であり、少なくともその１つは温度依存補償部であることができる。図１７及び図１８の構造は、図１２中に示された前記接続に適用されたように、図１６の少なくとも部分に関する実施例として理解される。従って、図１７及び図１８の構成要素及び動作は、以下に違う説明をしたところを除き、図１６の前記説明に従って理解される。
【0146】
図１７に示されるように、補償部１７１０Ｔは前記ノード５Ｔと６Ｔ間に接続された（従って前記軸方向コイルＴＡＳＣと並列に接続された）構成要素ＲＯＦＦＴＡを含み、補償部１７１０Ｂは前記ノード５Ｂと６Ｂ間に接続された（従って前記軸方向コイルＢＡＳＣと並列に接続された）構成要素ＲＯＦＦＢＡを含む。前記構成要素１７１０Ｔと１７１０Ｂの前記動作は、上記で説明した図１６の前記構成要素１６１０Ｔと１６１０Ｂの前記動作に対応するものとして理解される。前記温度依存構成要素ＲＧＡ、ＲＧ１２、ＲＧ３４の前記動作は、上記で説明した図１４の前記対応する構成要素の前記動作に従って理解される。
【0147】
詳細には、上記した前記の例に従って、温度依存補償部１７１０Ｔは、温度依存構成要素ＲＯＦＦＢＡを含むことができ、これは、温度の上昇によって減少する特性（例えば抵抗値）を有し（例えばＮＴＣ抵抗器）、これは前記ボトム軸方向感知コイルＢＡＳＣ中の前記電流に対する前記トップ軸方向感知コイルＴＡＳＣ中の電流の前記比が温度と共に増加する結果をもたらす。他の実施例において、温度依存補償部１７１０Ｔは、温度依存構成要素ＲＯＦＦＴＡを含むことができ、これは上記で説明した前記構造と同様に、温度の上昇によって増加する特性（例えば抵抗値）を有し（例えばＰＴＣ抵抗器）、これは前記ボトム軸方向感知コイルＢＡＳＣ中の前記電流に対する前記トップ軸方向感知コイルＴＡＳＣの電流の前記比が温度と共に増加する結果をもたらす。
【0148】
図１８の前記構造は、前記各信号線ＺＣＯＭ、ＹＣＯＭ、ＸＣＯＭ中に前記温度依存構成要素ＲＧＡ、ＲＧ１２、ＲＧ３４が含まれない点を除き、図１７の前記構造と同様であると理解される。従って、図１８は、図１６及び図１７に関して上記で説明したように、前記補償部１７１０Ｔと１７１０Ｂが前記構成要素ＲＯＦＦＴＡとＲＯＦＦＢＡのみを含む構造として示している。そのような構造は、最初の目標が（例えば前記Ｚ方向の）温度依存オフセットに向けられて利用され、これにより、（例えば図１７中の前記温度依存構成要素ＲＧＡ、ＲＧ１２、ＲＧ３４によって少なくとも部分的に言及されたような）任意の温度依存ゲインの問題が比較的低い関心及び／又は他の技術によって言及される。
【0149】
図１９は、ここに開示した原理に従って構成された測定プローブを動作させるための方法１９００の一例を示すフロー図である。ブロック１９１０で、少なくとも１つのフィールド発生コイルを備えたフィールド発生コイル構造に変化する磁束を発生するコイル駆動信号が与えられる。様々な実施例において、ここに記載された原理に従って、温度依存補償部の温度依存構成要素は、前記温度依存構成要素の温度の上昇による前記温度依存構成要素の特性の変化が、前記コイル駆動信号によって駆動された時に、前記温度依存構成要素が変化しなかった場合に比べて、比較的多くの電流を通すように、前記フィールド発生コイル構造のフィールド発生コイルに接続される。
【0150】
ブロック１９２０で、感知コイル構造の感知コイルからの信号が受信される。様々な実施例において、ここに記載した原理に従って、温度依存補償部の温度依存構成要素は、前記感知コイル構造の少なくとも一部に接続される。前記温度依存構成要素の温度の上昇による前記温度依存構成要素の特性の変化が、前記感知コイル構造中の少なくとも１つの第１の感知コイル及び少なくとも１つの第２の感知コイル中にそれぞれ存在する第１及び第２の電流における、前記第２の電流に対する前記第１の電流の比を増大させる。ブロック１９３０で、前記感知コイル構造の前記感知コイルからの前記受信信号の少なくとも一部に基づいて感知された位置を示す（例えばプローブチップなどの軸方向位置及び回転位置を示す）信号が与えられる。
【0151】
図１－図１９に見つけられる参照符号を付けられた様々な様相及び要素を有する現在の開示の様々な実施形態について以下に説明する。前記参照符号は実施例を示すために加えられており、前記様相及び要素は、図１－図１９中に示された前記特定の実施例に限定されない。
【0152】
（例えば少なくとも部分的に図１－図６、図１１Ａ、図１１Ｂなどで）上記に説明したように、様々な実施例において、スタイラス位置検出部はフィールド発生コイル構造５６０及び感知コイル構造ＳＣＣを含む。前記フィールド発生コイル構造は、少なくとも１つのフィールド発生コイル５６１を備えている。前記感知コイル構造は、（例えばトップ位置感知コイル構造ＴＰＳＣＣに含まれているような）トップ位置感知コイルと、（例えばトップ正規化感知コイル構造ＴＮＳＣＣに含まれているような）少なくとも１つのトップ正規化感知コイルＴＮＳＣと、（例えばボトム位置感知コイル構造ＢＰＳＣＣに含まれているような）ボトム位置感知コイルと、（例えばボトム正規化感知コイル構造ＢＮＳＣＣに含まれているような）少なくとも１つのボトム正規化感知コイルＢＮＳＣを備えている。前記トップ位置感知コイルは、（例えばトップ軸方向感知コイル構造ＴＡＳＣＣに含まれているような）少なくとも１つのトップ軸方向感知コイルＴＡＳＣと、少なくとも４つのトップ回転感知コイルＴＲＳＣ１－ＴＲＳＣ４を備えている。前記ボトム位置感知コイルは、（例えばボトム軸方向感知コイル構造ＢＡＳＣＣに含まれているような）少なくとも１つのボトム軸方向感知コイルＢＡＳＣと、少なくとも４つのボトム回転感知コイルＢＲＳＣ１－ＢＲＳＣ４を備えている。前記感知コイル構造ＳＣＣにそれぞれ含まれるように、通常、トップ感知コイル構造ＴＳＣＣは、前記トップ位置感知コイル（例えばＴＡＳＣ、ＴＲＳＣ１－ＴＲＳＣ４）を含むようなトップ感知コイルと、前記少なくとも１つのトップ正規化感知コイル（例えばＴＮＳＣ）を含み、ボトム感知コイル構造ＢＳＣＣは、前記ボトム位置感知コイル（例えばＢＡＳＣ、ＢＲＳＣ１－ＢＲＳＣ４）を含むようなボトム感知コイルと、前記少なくとも１つのボトム正規化感知コイル（例えばＢＮＳＣ）を含んでいる。
【0153】
様々な実施例において、磁束変調構造（例えば３５０、４５０、５５０、５５０’）は、磁束変調領域を与える導電磁束変調要素（例えば３５１、４５１、５５１、５５１’）を備えている。ここで、前記磁束変調要素は磁束変調運動体積ＭＶ中で前記中心軸ＣＡに沿って位置しており、前記磁束変調要素は（例えば結合構造５５３によって）前記スタイラスサスペンション部に結合されている。前記磁束変調要素は前記スタイラスサスペンション部の振れ（例えば前記磁束変調要素は前記軸方向運動に応じて前記軸方向に沿って＋／－Ｒｚの動作運動範囲にわたって動き、前記回転運動に対応して前記軸方向に直交する直交Ｘ及びＹ方向に沿って、＋／－Ｒｘ及び＋／－Ｒｙの各動作運動範囲にわたって動く）に応じて振れていない位置ＵＮＤＦに対して前記磁束変調運動体積中を動く。前記フィールド発生コイル構造（例えば３６０、４６０、５６０）は、駆動信号発生器６８２の駆動回路（例えば７００、８００、９００、１０００）によって与えられるようなコイル駆動信号に応じて、前記磁束変調運動体積ＭＶ中でほぼ前記軸方向に沿って変化する磁束を発生する。
【0154】
上記のように（例えば図７－図１０に関して少なくとも部分的に）、様々な実施例において、前記温度依存補償部（例えば７１０、８１０、９１０、１０１０）は、温度依存構成要素（例えばＲ７１１、Ｒ８１１、Ｒ９１１、Ｒ１０１１）を備え、ここで前記温度依存構成要素は前記フィールド発生コイル構造５６０のフィールド発生コイル５６１に結合され、前記温度依存構成要素の温度の上昇による前記温度依存構成要素の特性の変化が、前記コイル駆動信号により駆動された時に、前記温度依存構成要素の前記特性が変化しなかった場合に比べて前記フィールド発生コイルを通して比較的より多くの電流が流れるようにされる。様々な実施例において、前記温度依存構成要素は前記フィールド発生コイル構造５６０と並列に接続されるか又は直列に接続される一方であることができる。様々な実施例において、前記温度依存構成要素は前記フィールド発生コイルに並列に接続される、前記温度が上昇すると前記抵抗値が増大する正の温度係数（ＰＴＣ）抵抗器であることができる。
【0155】
様々な実施例において、前記フィールド発生コイル５６１は第１及び第２のコイル端子ｘｌｐ及びｘｌｎを有し、前記測定プローブは前記第１及び第２のコイル端子に接続された共振回路部（例えばＲＣＰ）を備えている。前記共振回路部は、少なくとも第１の共振回路部構成要素（例えばＣ１又はＣ１’）と第２の共振回路部構成要素（例えばＣ２又はＣ２’）を備えており、ここで前記第１の共振回路部構成要素は第１の共振回路部ノードＡと第２の共振回路部ノードＢの間に接続され、前記第１の共振回路部ノードは、少なくとも前記第２の共振回路部構成要素によって前記第１のコイル端子から分離されることができる。様々な実施例において、前記共振回路部は、更に、第３の共振回路部構成要素（例えばＣ３）を備えることができ、ここで前記第２の共振回路部ノードは、少なくとも前記第３の共振回路部構成要素によって前記第２のコイル端子から分離されることができる。
【0156】
様々な実施例において、前記第１の共振回路部構成要素は、前記第１及び第２の共振回路部ノードに接続された第１の共振回路キャパシタＣ１を備えている。前記第２の共振回路部構成要素は、各第１の端子が前記第１の共振回路部ノードに接続され、各第２の端子が前記第１のコイル端子に接続された第２の共振回路キャパシタＣ２を備えている。前記第３の共振回路部構成要素は、各第１の端子が前記第２の共振回路部ノードに接続され、各第２の端子が前記第２のコイル端子に接続された第３の共振回路キャパシタＣ３を備えている。
【0157】
様々な実施例において、アンプ部（例えばＡＰ又はＡＰ’）は、前記第１及び第２の共振回路部ノードに接続され、前記アンプ部は動作に際して出力インピーダンスを有する。前記アンプ部は前記第１及び第２の共振回路部ノードに振動する駆動信号を与えるように構成されることができる。前記アンプ部ＡＰは、第１及び第２のアンプ入力（例えばＩＮ１及びＩＮ２）及び第１及び第２のアンプ出力（例えばＯＵＴ１及びＯＵＴ２）を備え、前記第１のアンプ出力が前記第１の共振回路部ノードに接続され、前記第２のアンプ出力が前記第２の共振回路部ノードに接続されている。
【0158】
様々な実施例において、第１のフィルタ部ＦＰ１は前記第１のコイル端子及び前記アンプ部の前記第１のアンプ入力に接続され、前記第２のフィルタ部ＦＰ２は前記第２のコイル端子及び前記アンプ部の前記第２のアンプ入力に接続されることができる。様々な実施例において、前記第１のフィルタ部は、第１のフィルタ部キャパシタＣ４と、前記第１のコイル端子と前記第１のアンプ入力間で直列に接続された第１のフィルタ部キャパシタＣ４と第１のフィルタ部抵抗器Ｒ２を備え、前記第２のフィルタ部は、前記第２のコイル端子と前記第２のアンプ入力間で直列に接続された第２のフィルタ部キャパシタＣ５と第２のフィルタ部抵抗器Ｒ３を備えている。
【0159】
様々な実施例において、前記信号処理及び制御回路６８０は、前記プローブチップ（例えば４４８、５４８）の軸方向位置及び回転位置を示す前記信号（例えばＡＰＳＯut及びＲＰＳＯut）を決定するために前記正規化感知コイル（例えばＮＳＣ）からの信号により前記軸方向及び回転感知コイル（例えばＡＳＣ及びＲＳＣ）からの信号を分配するように構成されている。
【0160】
様々な実施例において、座標測定機用に前記測定プローブを動作するための方法（例えば１９００）が与えられる。ここで、前記方法は、前記少なくとも１つのフィールド発生コイルに変化する磁束を発生させるように、前記フィールド発生コイル構造にコイル駆動信号を与え（例えば１９１０）、ここで、温度依存補償部の温度依存構成要素は前記フィールド発生コイル構造のフィールド発生コイルに接続されて、前記温度依存構成要素の温度の上昇による前記温度依存構成要素の特性の変化が、前記コイル駆動信号によって駆動された時に、前記温度依存構成要素の前記特性が変化しなかった場合に比べて前記フィールド発生コイル中を通して比較的より多くの電流が流れるようにし、前記感知コイル構造の感知コイルからの信号を受信する（例えば１９２０）。様々な実施例において、前記方法は、更に、前記感知コイル構造の前記感知コイルからの前記受信信号の少なくとも一部に基づいて感知位置を示す信号（例えばＡＰＳＯut及びＲＰＳＯut）を与える（例えば１９３０）ことを含むことができる。
【0161】
様々な実施例において、感知位置を示す前記信号の決定は、前記正規化感知コイル（例えばＮＳＣ）からの信号によって前記軸方向及び回転感知コイル（例えばＡＳＣ、ＲＳＣ）からの分配を備えることができる。様々な実施例において、前記温度依存構成要素（例えばＲ７１１、Ｒ８１１）は、前記温度が上昇すると前記抵抗値が増える正の温度係数の抵抗器であることができ、これは前記フィールド発生コイル５６１と並列に接続され、前記正の温度係数の抵抗器中の電流に対する前記フィールド発生コイル中の電流の比は、前記正の温度係数の抵抗器の前記温度が上昇すると増加する。
【0162】
様々な実施例において、（例えば図１－図１９のいずれかに関して）図示され、ここに説明した温度依存構成要素は、温度依存性を有する抵抗器であることができ、その変化する特性は前記温度依存性を有する抵抗器の前記抵抗値であることができる。様々な実施例において、前記温度依存性を有する抵抗器は温度係数を有する抵抗器(例えばＰＴＣ又はＮＴＣ抵抗器)及び／又はサーミスタであることができる。様々な実施例において、サーミスタは、（標準的な抵抗器よりも大きく）温度に強く依存する抵抗値を有するものとして定義される。サーミスタは、通常、粉にされた金属酸化物を用いて製造され、及び／又は、（例えば純粋な金属とは逆に）セラミック又はポリマ材料を含むことができる。
【0163】
（例えば図１１－図１８などに関して少なくとも部分的に）上記で説明した様々な実施例において、温度依存補償部（例えば１３１０、１４１０、１４２０、１４３０、１５１０、１６１０Ｔ、１６１０Ｂ、１７１０Ｔ、１７１０Ｂ）は、温度依存構成要素（例えばＲＧ、ＲＧＡ、ＲＧ１２、ＲＧ３４、ＲＧＮ、ＲＯＦＦＴＡ、ＲＯＦＦＢＡ）を備え、ここで前記温度依存構成要素は前記感知コイル構造ＳＣＣの少なくとも一部（例えばＳＣＣはＴＳＣＣとＢＳＣＣを含む）に接続され、前記温度依存構成要素の温度の上昇による前記温度依存構成要素の特性の変化が、第１及び第２の電流が前記感知コイル構造の少なくとも１つの第１の感知コイル及び少なくとも１つの第２の感知コイル中でそれぞれ前記第１及び第２の電流であるような、前記第２の電流に対する前記第１の電流の比を前記感知コイル構造中で増加するようにされている。
【0164】
様々な実施例において、前記少なくとも１つの第１の感知コイルは、位置感知コイルＰＳＣ（例えばＴＲＳＣ１－ＴＲＳＣ４、ＢＲＳＣ１－ＢＲＳＣ４、ＴＡＳＣ及びＢＡＳＣは全て位置感知コイルである）を備えている。様々な実施例において、前記少なくとも１つの第２の感知コイルは、少なくとも１つの正規化感知コイル（例えばＴＮＳＣ、ＢＮＳＣ）又は軸方向感知コイル（例えばＴＡＳＣ、ＢＡＳＣ）を備えている。
【0165】
様々な実施例において、前記少なくとも１つの第２の感知コイルは、正規化感知コイル（例えばＴＮＳＣ、ＢＮＳＣ）を備えている。様々な実施例において、前記温度依存構成要素は、前記少なくとも１つの第１の感知コイル（例えばＴＲＳＣ１、ＴＲＳＣ２、ＴＲＳＣ３、ＴＲＳＣ４、ＢＲＳＣ１、ＢＲＳＣ２、ＢＲＳＣ３、ＢＲＳＣ４、ＴＡＳＣ、ＢＡＳＣ）に直列に接続された、前記温度が上昇すると前記抵抗値が減少する少なくとも１つの負の温度係数の抵抗器（例えばＲＧＡ、ＲＧ１２、ＲＧ３４）であるか、又は、前記正規化感知コイル（例えばＴＮＳＣ、ＢＮＳＣ）と直列に接続された、前記温度が上昇すると前記抵抗値が増加する正の温度係数の抵抗器（例えばＲＧＮ）であることができる。
【0166】
様々な実施例において、前記少なくとも１つの第１の感知コイルは、第１のトップ位置感知コイルと第１のボトム位置感知コイルを備え、前記温度依存構成要素、前記第１のトップ位置感知コイル及び前記第１のボトム位置感知コイルは直列に接続されている。様々な実施例において、前記温度依存構成要素は、（例えばＴＡＳＣとＢＡＳＣ間に直列に接続されたＲＧＡ、ＴＡＳＣ１とＢＡＳＣ１間に直列に接続されたＲ１２、ＴＡＳＣ３とＢＡＳＣ３間に直列に接続されたＲ３４のように）前記第１のトップ位置感知コイルと前記第１のボトム位置感知コイル間に接続されることができる。
【0167】
様々な実施例において、前記温度依存構成要素は、第１の温度依存構成要素ＲＧＡであることができ、前記第１のトップ位置感知コイルはトップ軸方向感知コイルＴＡＳＣを備え、前記第１のボトム位置感知コイルはボトム軸方向感知コイルＢＡＳＣを備えている。様々な実施例において、前記測定プローブは、更に、前記第１及び第２のトップ回転感知コイルＴＲＳＣ１とＴＲＳＣ２及び前記第１及び第２のボトム回転感知コイルＢＲＳＣ１とＢＲＳＣ２に直列に接続された第２の温度依存構成要素Ｒ１２と、第３及び第４のトップ回転感知コイルＴＲＳＣ３とＴＲＳＣ４及び第３及び第４のボトム回転感知コイルＢＲＳＣ３とＢＲＳＣ４に直列に接続された第３の温度依存構成要素Ｒ３４を備えることができる。様々な実施例において、前記第１、第２及び第３の温度依存構成要素はそれぞれ、前記温度が上昇すると前記抵抗値が減少する負の温度係数の抵抗器であることができる。
【0168】
様々な実施例において、前記少なくとも１つの第２の感知コイルは、第１のトップ正規化感知コイルＴＮＳＣと第１のボトム正規化感知コイルＢＮＳＣを備え、前記温度依存構成要素ＲＧＮ、前記第１のトップ正規化感知コイルＴＮＳＣ及び前記第１のボトム正規化感知コイルＢＮＳＣが直列に接続されている。前記温度依存構成要素は、前記第１のトップ正規化感知コイルと前記第１のボトム正規化感知コイル間に接続されることができる。前記温度依存構成要素は、前記温度が上昇すると前記抵抗値が増加する正の温度係数の抵抗器であることができる。
【0169】
様々な実施例において、前記少なくとも１つの第１の感知コイルはトップ軸方向感知コイルＴＡＳＣを備え、前記少なくとも１つの第２の感知コイルはボトム軸方向感知コイルＢＡＳＣを備えることができ、前記温度依存構成要素（例えばＲＯＦＦＴＡ又はＲＯＦＦＢＡ）は、前記トップ軸方向感知コイル又はボトム軸方向感知コイルと並列に接続されることができる。様々な実施例において、前記温度依存構成要素ＲＯＦＦＢＡは、前記ボトム軸方向感知コイルと並列に接続されることができ、前記温度依存構成要素は前記温度が上昇すると前記抵抗値が減少する負の温度係数の抵抗器であることができる。様々な実施例において、前記温度依存構成要素ＲＯＦＦＴＡは、前記トップ軸方向感知コイルと並列に接続されることができ、前記温度依存構成要素は、前記温度が上昇した時に前記抵抗値が増加する正の温度係数の抵抗器であることができる。
【0170】
様々な実施例において、前記温度依存構成要素は温度依存性を有する抵抗器であることができ、変化する前記特性は前記温度依存構成要素の前記抵抗値であることができる。様々な実施例において、前記温度依存性を有する抵抗器は温度係数を有する抵抗器及び／又はサーミスタであることができる。様々な実施例において、前記温度依存構成要素は、前記少なくとも１つの第１の感知コイル又は前記少なくとも１つの第２の感知コイルのいずれかの感知コイルと並列に接続され又は直列に接続されたものの一つであることができる。
【0171】
様々な実施例において、座標測定機用に前記測定プローブを動作するための方法（例えば１９００）が与えられる。ここで、前記方法は、前記少なくとも１つのフィールド発生コイルに変化する磁束を発生させるように、前記フィールド発生コイル構造にコイル駆動信号を与え（例えば１９１０）、温度依存補償部の温度依存構成要素が前記感知コイル構造の少なくとも一部に接続されて、前記温度依存構成要素の温度の上昇による前記温度依存構成要素の特性の変化が、第１及び第２の電流が、それぞれ前記感知コイル構造の少なくとも１つの第１の感知コイル中及び少なくとも１つの第２の感知コイル中の電流である時に、前記感知コイル構造中で前記第２の電流に対する前記第１の電流の比が増加するようにされた、前記感知コイル構造からの信号を受信する（例えば１９２０）ことを含む。
【0172】
様々な実施例において、前記方法は、更に、前記感知コイル構造の前記感知コイルから受信した前記信号（例えばＳＩＧＢＡＳＣＣ、ＳＩＧＴＡＳＣＣ、ＳＩＧＴＲＳＣ３、ＳＩＧＢＲＳＣ３、ＳＩＧＴＲＳＣ４、ＳＩＧＢＲＳＣ４、ＳＩＧＴＲＳＣ２、ＳＩＧＢＲＳＣ２、ＳＩＧＴＲＳＣ１、ＳＩＧＢＲＳＣ１、ＳＩＧＴＮＳＣＣ、ＳＩＧＢＮＳＣＣ及び／又はＺＰ、ＺＮ、ＸＰ、ＸＮ、ＹＰ、ＹＮ、ＮＰ、ＮＮ）の少なくとも一部に基づいて、感知した位置を示す（例えばプローブチップのような軸方向位置及び回転位置を示す）信号（例えばＡＰＳＯut、ＲＰＳＯut、Ｚ信号及びＸ、Ｙ信号のような、ΔＺ及びΔＸ、ΔＹ信号のような式（５）－（７）及び／又は（８）－（１０）に従って決定される）を与える（例えば１９３０）ことを含むことができる。
【0173】
様々な実施例において、測定プローブ（例えば３００）、駆動機構（例えば２２０）、前記測定プローブを前記駆動機構に取り付ける取付部（例えば２２４）を含むシステム（例えば１００）が提供される。前記駆動機構は、前記ワークの測定するワーク表面（例えばＷ）に沿って前記プローブチップ（例えば４４８、５４８）を動かして前記測定プローブを３次元的に動かすように構成されている。
【0174】
様々な実施例において、図７－図１０の前記駆動回路のいくつか又は全ての構成要素及び／又は接続（例えば前記フィールド発生コイル５６１に接続されているように）は、駆動信号発生器（例えば図６の駆動信号発生器６８２）の中、及び／又は、前記回路の他の位置又は部分に含めることができる。様々な実施例において、図１１－図１８のいくつか又は全ての構成要素及び／又は接続（例えば前記感知コイル及び／又はその間などに接続）は、増幅及び／又はスイッチング部（例えば図６の増幅／スイッチング部６８３）及び／又は前記回路の他の位置又は部分に含めることができる。
【0175】
望ましい本願の開示の実施例が図示され説明されているが、図示され説明された様相の配置及び動作のシークエンスの様々な変形が、この開示に基づいて当業者に自明である。様々な他の形式が、ここに開示された原理を実現するのに利用できる。更に、上記の様々な実施例が、更なる実施例を与えるために結び付けられる。この明細書中に引用された米国特許出願の全部が、ここに取り込められる。前記実施例の側面は改良され、必要であれば更なる実施例を与えるために様々な特許及び出願の概念が採用される。
【0176】
これらの及び他の変化を、前記の記載に照らして前記実施例に対して行うことができる。一般的に、以下の特許請求の範囲において用いられた文言は、明細書及び特許請求の範囲中に開示された特定の実施例に権利範囲を限定するように解釈されてはならず、そのような特許請求の範囲が権利を有する均等物の完全な範囲に沿って可能な解釈を全て含むように解釈されるべきである。
【符号の説明】
【0177】
１００…測定システム
１１０…動作ユニット
１１５…運動コントローラ
１２０…ホストコンピュータ
１２５…入力手段（キーボード）
１３０…出力手段（ディスプレイ、プリンタ）
２００…ＣＭＭ
２２１…Ｙ軸駆動機構
２２２…Ｘ軸駆動機構
２２３…Ｚ軸駆動機構
２２４…駆動機構取付部
３００、４００…測定プローブ
３０２…プローブメインボディ
３０６、４０６、５０６…スタイラス
３０７、４０７、４０７’、５０７…スタイラスサスペンション部
３０９、４０９…スタイラス運動機構
３１１、３１１’、４１１、５１１、５１１’…スタイラス位置検出部
３４２、４４２…スタイラス結合部
３４８、４４８、５４８…プローブチップ（接触部）
３５０、４５０、５５０、５５０’…磁束変調構造
３５１、４５１、５５１、５５１’…磁束変調要素
３６０、４６０、５６０…フィールド発生コイル構造
３７０、４７０、５７０…感知コイル部
３８０、４８０、６８０…信号処理及び制御回路
４１２、５１２…運動部材
４３６…回転部材
４４０…撓み部材
４６１、５６１…フィールド発生コイル
６８２…駆動信号発生器
７００、８００、９００、１０００…駆動回路
７１０、８１０、９１０、１０１０、１３１０、１３１０Ａ、１４１０、１４２０、１４３０、１５１０、１６１０Ｔ、１６１０Ｂ、１７１０Ｔ、１７１０Ｂ、１８１０Ｔ、１８１０Ｂ…温度依存補償部
Ｒ７１１、Ｒ８１１、Ｒ９１１、Ｒ１０１１、ＲＧ、ＲＧＡ、ＲＧ１２、ＲＧ３４、ＲＧＮ、ＲＯＦＦＴＡ、ＲＯＦＦＢＡ…温度依存構成要素
１２００、１３００、１４００、１５００、１６００、１７００、１８００…感知コイル接続構造
ＡＳＣＣ…軸方向感知コイル構造
ＣＡ…中心軸
ＭＶ…磁束変調運動体積
ＮＳＣＣ…正規化感知コイル構造
ＲＣ…回転中心
ＲＳＣ…回転感知コイル(部)
ＳＣＣ…感知コイル構造
Ｗ…ワーク
１１０…動作ユニット
１１５…運動コントローラ
１２０…ホストコンピュータ
１２５…入力手段（キーボード）
１３０…出力手段（ディスプレイ、プリンタ）
２００…ＣＭＭ
２２１…Ｙ軸駆動機構
２２２…Ｘ軸駆動機構
２２３…Ｚ軸駆動機構
２２４…駆動機構取付部
３００、４００…測定プローブ
３０２…プローブメインボディ
３０６、４０６、５０６…スタイラス
３０７、４０７、４０７’、５０７…スタイラスサスペンション部
３０９、４０９…スタイラス運動機構
３１１、３１１’、４１１、５１１、５１１’…スタイラス位置検出部
３４２、４４２…スタイラス結合部
３４８、４４８、５４８…プローブチップ（接触部）
３５０、４５０、５５０、５５０’…磁束変調構造
３５１、４５１、５５１、５５１’…磁束変調要素
３６０、４６０、５６０…フィールド発生コイル構造
３７０、４７０、５７０…感知コイル部
３８０、４８０、６８０…信号処理及び制御回路
４１２、５１２…運動部材
４３６…回転部材
４４０…撓み部材
４６１、５６１…フィールド発生コイル
６８２…駆動信号発生器
７００、８００、９００、１０００…駆動回路
７１０、８１０、９１０、１０１０、１３１０、１３１０Ａ、１４１０、１４２０、１４３０、１５１０、１６１０Ｔ、１６１０Ｂ、１７１０Ｔ、１７１０Ｂ、１８１０Ｔ、１８１０Ｂ…温度依存補償部
Ｒ７１１、Ｒ８１１、Ｒ９１１、Ｒ１０１１、ＲＧ、ＲＧＡ、ＲＧ１２、ＲＧ３４、ＲＧＮ、ＲＯＦＦＴＡ、ＲＯＦＦＢＡ…温度依存構成要素
１２００、１３００、１４００、１５００、１６００、１７００、１８００…感知コイル接続構造
ＡＳＣＣ…軸方向感知コイル構造
ＣＡ…中心軸
ＭＶ…磁束変調運動体積
ＮＳＣＣ…正規化感知コイル構造
ＲＣ…回転中心
ＲＳＣ…回転感知コイル(部)
ＳＣＣ…感知コイル構造
Ｗ…ワーク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】