JP3246726B2 - 静電容量式変位検出器及び測定装置 - Google Patents
静電容量式変位検出器及び測定装置Info
- Publication number
- JP3246726B2 JP3246726B2 JP32424498A JP32424498A JP3246726B2 JP 3246726 B2 JP3246726 B2 JP 3246726B2 JP 32424498 A JP32424498 A JP 32424498A JP 32424498 A JP32424498 A JP 32424498A JP 3246726 B2 JP3246726 B2 JP 3246726B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode group
- transmission
- electrode
- displacement
- scale
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
- G01D5/241—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes
- G01D5/2412—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap
- G01D5/2415—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap adapted for encoders
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子式マイクロメ
ータ、ホールテスト、角度計及びノギス等の小型計測器
に適用される静電容量式変位検出器及び測定装置に関す
る。
ータ、ホールテスト、角度計及びノギス等の小型計測器
に適用される静電容量式変位検出器及び測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ノギスや半円筒型静電容量式ロータリ検
出器等の小型計測器等では、低消費電力で小型化に適し
た静電容量式変位検出器が使用される。この種の静電容
量式変位検出器は、２枚のスケールを相対移動させ、こ
れらのスケールに配列された電極間の静電容量変化を検
出して両スケールの相対移動量を測定するものである。
出器等の小型計測器等では、低消費電力で小型化に適し
た静電容量式変位検出器が使用される。この種の静電容
量式変位検出器は、２枚のスケールを相対移動させ、こ
れらのスケールに配列された電極間の静電容量変化を検
出して両スケールの相対移動量を測定するものである。
【０００３】図９及び図１０は、従来の静電容量式変位
検出器の概略構成を示す図である。検出器は、所定ギャ
ップを介して対向し相対移動可能に配置された第１のス
ケール１及び第２のスケール２を有する。第１のスケー
ル１には、複数の送信電極３と１つの受信電極４とが形
成されている。送信電極３は、検出すべき変位の方向に
所定のピッチをもって配設され、この例では、８つの電
極を１つの基本周期（Ｗ１）に相当する送信電極群ユニ
ットとして４ユニット分で送信電極群を形成している。
受信電極４は、変位方向に対して直交する方向に送信電
極３と隣接して配置され、送信電極群の幅Ｌ１よりも短
い幅Ｌ２の単一電極からなる。より具体的には、この受
信電極４の幅Ｌ２は、送信電極３の幅Ｌ１よりも１送信
電極群ユニット（８つの送信電極３）の幅Ｗ１分だけ短
く、その両端が送信電極群の両端からそれぞれ送信電極
４つ分（Ｗ１／２）内側に入った所に位置している。
検出器の概略構成を示す図である。検出器は、所定ギャ
ップを介して対向し相対移動可能に配置された第１のス
ケール１及び第２のスケール２を有する。第１のスケー
ル１には、複数の送信電極３と１つの受信電極４とが形
成されている。送信電極３は、検出すべき変位の方向に
所定のピッチをもって配設され、この例では、８つの電
極を１つの基本周期（Ｗ１）に相当する送信電極群ユニ
ットとして４ユニット分で送信電極群を形成している。
受信電極４は、変位方向に対して直交する方向に送信電
極３と隣接して配置され、送信電極群の幅Ｌ１よりも短
い幅Ｌ２の単一電極からなる。より具体的には、この受
信電極４の幅Ｌ２は、送信電極３の幅Ｌ１よりも１送信
電極群ユニット（８つの送信電極３）の幅Ｗ１分だけ短
く、その両端が送信電極群の両端からそれぞれ送信電極
４つ分（Ｗ１／２）内側に入った所に位置している。
【０００４】第２のスケール２には、これら送信電極３
及び受信電極４と容量結合する結合電極５と接地電極６
とが形成されている。結合電極５及び接地電極６の変位
方向の配列周期は、送信電極３の１ユニット分の幅Ｗ
１、即ち基本周期と一致している。電極５，６の幅は、
基本周期の約１／２の幅Ｌ３に設定されている。
及び受信電極４と容量結合する結合電極５と接地電極６
とが形成されている。結合電極５及び接地電極６の変位
方向の配列周期は、送信電極３の１ユニット分の幅Ｗ
１、即ち基本周期と一致している。電極５，６の幅は、
基本周期の約１／２の幅Ｌ３に設定されている。
【０００５】送信電極３の各ユニットには、パルス変調
回路７から出力される４５°ずつ位相のずれた８相の変
調パルス信号が供給される。結合電極５で受信される変
調パルスの合成位相は、送信電極３の１ユニットと結合
電極５との間のスケール変位方向の相対変位量によって
変化する。結合電極５で受信された変調パルスの位相情
報は、受信電極４にそのまま伝達される。受信電極４で
受信した位相情報は、測定回路８で処理されて、第１の
スケール１と第２のスケール２との相対変位量が求めら
れる。
回路７から出力される４５°ずつ位相のずれた８相の変
調パルス信号が供給される。結合電極５で受信される変
調パルスの合成位相は、送信電極３の１ユニットと結合
電極５との間のスケール変位方向の相対変位量によって
変化する。結合電極５で受信された変調パルスの位相情
報は、受信電極４にそのまま伝達される。受信電極４で
受信した位相情報は、測定回路８で処理されて、第１の
スケール１と第２のスケール２との相対変位量が求めら
れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、この
種の静電容量式変位検出器では、第１のスケール１に形
成される受信電極４の幅Ｌ２は、送信電極群の幅Ｌ１よ
りも短く設定されている。その理由は、送信電極群の両
端部分では、結合電極５との容量結合が部分的となるた
め、送信電極群の両端とそれぞれ結合する２つの結合電
極５での受信位相が不一致となり、もし、受信電極４の
幅Ｌ２が送信電極群の幅Ｌ１と等しいと、上記両端部分
の不一致位相が変位量検出精度に悪影響を及ぼすからで
ある。このため、通常は、受信電極４は、その両端が送
信電極群の両端よりもそれぞれ結合電極５の幅Ｌ３分ず
つ短く形成され、スケール変位量に対して同じ受信位相
となる結合電極５のみと容量結合するようにしている。
種の静電容量式変位検出器では、第１のスケール１に形
成される受信電極４の幅Ｌ２は、送信電極群の幅Ｌ１よ
りも短く設定されている。その理由は、送信電極群の両
端部分では、結合電極５との容量結合が部分的となるた
め、送信電極群の両端とそれぞれ結合する２つの結合電
極５での受信位相が不一致となり、もし、受信電極４の
幅Ｌ２が送信電極群の幅Ｌ１と等しいと、上記両端部分
の不一致位相が変位量検出精度に悪影響を及ぼすからで
ある。このため、通常は、受信電極４は、その両端が送
信電極群の両端よりもそれぞれ結合電極５の幅Ｌ３分ず
つ短く形成され、スケール変位量に対して同じ受信位相
となる結合電極５のみと容量結合するようにしている。
【０００７】しかしながら、上述した従来の静電容量式
変位検出器では、第１のスケール１に形成される送信電
極３と受信電極４の幅Ｌ１，Ｌ２が異なるため、送信電
極３から受信電極４へ結合電極５を介さないで混入する
ノイズ成分がアンバランスになってこれが測定精度に影
響を及ぼすという問題がある。図１１は、これを説明す
るための送信電極３と受信電極４の電極パターンを拡大
して示す図である。各送信電極３から受信電極４へは、
各位相成分のノイズΔ０°、Δ４５°、…、Δ３１５°
が混入する。また、受信電極４の両端部分では、受信電
極４の幅Ｌ２の内側に位置する送信電極３ａだけでな
く、その外側に位置し、且つ受信電極４の両端に近い送
信電極３ｂ，３ｃからもノイズδ１３５°、δ１８０°
が混入する。これら受信電極４に混入するノイズ成分を
ベクトル図によって示したのが図１２（ａ）である。こ
れらノイズの合成ベクトルは同図（ｂ）のようになる。
即ち、もし送信電極群の幅Ｌ１と受信電極４の幅Ｌ２と
が等しければ、混入ノイズΔ０°〜Δ３１５°は互いに
相殺されて０になるが、Ｌ１＞Ｌ２であると、受信電極
４の幅Ｌ２の範囲をはみ出した送信電極３ａ，３ｂの存
在によって混入ノイズδ１３５°、δ１８０°が発生
し、これがノイズ成分となって測定値に混入されてＳ／
Ｎが低下することになる。
変位検出器では、第１のスケール１に形成される送信電
極３と受信電極４の幅Ｌ１，Ｌ２が異なるため、送信電
極３から受信電極４へ結合電極５を介さないで混入する
ノイズ成分がアンバランスになってこれが測定精度に影
響を及ぼすという問題がある。図１１は、これを説明す
るための送信電極３と受信電極４の電極パターンを拡大
して示す図である。各送信電極３から受信電極４へは、
各位相成分のノイズΔ０°、Δ４５°、…、Δ３１５°
が混入する。また、受信電極４の両端部分では、受信電
極４の幅Ｌ２の内側に位置する送信電極３ａだけでな
く、その外側に位置し、且つ受信電極４の両端に近い送
信電極３ｂ，３ｃからもノイズδ１３５°、δ１８０°
が混入する。これら受信電極４に混入するノイズ成分を
ベクトル図によって示したのが図１２（ａ）である。こ
れらノイズの合成ベクトルは同図（ｂ）のようになる。
即ち、もし送信電極群の幅Ｌ１と受信電極４の幅Ｌ２と
が等しければ、混入ノイズΔ０°〜Δ３１５°は互いに
相殺されて０になるが、Ｌ１＞Ｌ２であると、受信電極
４の幅Ｌ２の範囲をはみ出した送信電極３ａ，３ｂの存
在によって混入ノイズδ１３５°、δ１８０°が発生
し、これがノイズ成分となって測定値に混入されてＳ／
Ｎが低下することになる。
【０００８】このため、従来は、送信電極３のユニッ
ト数を増やす、送信電極と受信電極との距離を離す、
送信電極と受信電極との間にシールド用のアース電極
を設ける、等の方法を用いてＳ／Ｎを向上させるように
している。しかし、計測器のより一層の小型化を図ろう
とする場合、上述した〜の方法は、いずれも小型化
を阻害する方法である。したがって、ユニット数の低
減、送受信電極間距離の微少化によって計測器の小型化
を図ろうとした場合でも、上述した送受信電極間の混入
ノイズを効果的に低減する方法が望まれていた。
ト数を増やす、送信電極と受信電極との距離を離す、
送信電極と受信電極との間にシールド用のアース電極
を設ける、等の方法を用いてＳ／Ｎを向上させるように
している。しかし、計測器のより一層の小型化を図ろう
とする場合、上述した〜の方法は、いずれも小型化
を阻害する方法である。したがって、ユニット数の低
減、送受信電極間距離の微少化によって計測器の小型化
を図ろうとした場合でも、上述した送受信電極間の混入
ノイズを効果的に低減する方法が望まれていた。
【０００９】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、小型化を図りつつ、送受信電極間の混入ノイズを
効果的に低減させてＳ／Ｎを向上させることができる静
電容量式変位検出器を提供することを目的とする。
ので、小型化を図りつつ、送受信電極間の混入ノイズを
効果的に低減させてＳ／Ｎを向上させることができる静
電容量式変位検出器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る静電容量式
変位検出器は、計測すべき変位の方向に相対変位可能に
対向配置された第１及び第２のスケールを備える。前記
第１のスケールは、その前記第２のスケールとの対向面
に形成された送信電極群と少なくとも１つの受信電極と
を有する。前記送信電極群は、前記計測すべき変位の方
向に基本周期で配列された複数の送信電極群ユニットか
らなり、各送信電極群ユニットが前記計測すべき変位の
方向に配列されてｎ相（ｎは２以上の整数）の送信信号
の各相信号がそれぞれ供給されるｎ個の送信電極からな
る。前記受信電極は、前記計測すべき変位の方向と直交
する方向に前記送信電極群と隣接すると共に、前記計測
すべき変位の方向の幅が前記基本周期の整数倍で且つ前
記送信電極群の幅よりも小さく、その幅方向の両端が前
記送信電極群の両端よりも内側に位置し、且つその両端
の少なくとも前記送信電極群と近接する部分を切り欠い
たものである。前記第２のスケールは、前記第１のスケ
ールの前記送信電極及び受信電極と容量結合される、前
記基本周期で形成された複数の結合電極を有する。
変位検出器は、計測すべき変位の方向に相対変位可能に
対向配置された第１及び第２のスケールを備える。前記
第１のスケールは、その前記第２のスケールとの対向面
に形成された送信電極群と少なくとも１つの受信電極と
を有する。前記送信電極群は、前記計測すべき変位の方
向に基本周期で配列された複数の送信電極群ユニットか
らなり、各送信電極群ユニットが前記計測すべき変位の
方向に配列されてｎ相（ｎは２以上の整数）の送信信号
の各相信号がそれぞれ供給されるｎ個の送信電極からな
る。前記受信電極は、前記計測すべき変位の方向と直交
する方向に前記送信電極群と隣接すると共に、前記計測
すべき変位の方向の幅が前記基本周期の整数倍で且つ前
記送信電極群の幅よりも小さく、その幅方向の両端が前
記送信電極群の両端よりも内側に位置し、且つその両端
の少なくとも前記送信電極群と近接する部分を切り欠い
たものである。前記第２のスケールは、前記第１のスケ
ールの前記送信電極及び受信電極と容量結合される、前
記基本周期で形成された複数の結合電極を有する。
【００１１】また、本発明に係る静電容量式変位測定装
置は、ｎ相（ｎは２以上の整数）の送信信号を生成する
送信信号生成回路と、計測すべき変位の方向に相対変位
可能に対向配置された第１及び第２のスケールを備え、
前記ｎ相の送信信号を入力してその相対変位量に応じた
位相の受信信号を出力する、上述の静電容量式変位検出
器と、この静電容量式変位検出器から出力される受信信
号の位相を検出して前記第１及び第２のスケールの相対
変位量を算出する測定回路とを備えたことを特徴とす
る。
置は、ｎ相（ｎは２以上の整数）の送信信号を生成する
送信信号生成回路と、計測すべき変位の方向に相対変位
可能に対向配置された第１及び第２のスケールを備え、
前記ｎ相の送信信号を入力してその相対変位量に応じた
位相の受信信号を出力する、上述の静電容量式変位検出
器と、この静電容量式変位検出器から出力される受信信
号の位相を検出して前記第１及び第２のスケールの相対
変位量を算出する測定回路とを備えたことを特徴とす
る。
【００１２】本発明によれば、受信電極が、その幅方向
の両端の少なくとも前記送信電極群と近接する部分を切
り欠いた形状となっているので、送信電極群から受信電
極に混入するノイズの位相バランスを均等にすることが
でき、結局、混入ノイズを相殺してＳ／Ｎの向上を図る
ことができる。受信電極を、例えば幅方向の両端の送信
電極群と近接する角部を円弧状又は斜めに切り欠いた形
状とすると、結合電極からの受信信号量は殆ど減らさず
に、送受信電極間の混入ノイズ成分のみを減らすことが
できる。
の両端の少なくとも前記送信電極群と近接する部分を切
り欠いた形状となっているので、送信電極群から受信電
極に混入するノイズの位相バランスを均等にすることが
でき、結局、混入ノイズを相殺してＳ／Ｎの向上を図る
ことができる。受信電極を、例えば幅方向の両端の送信
電極群と近接する角部を円弧状又は斜めに切り欠いた形
状とすると、結合電極からの受信信号量は殆ど減らさず
に、送受信電極間の混入ノイズ成分のみを減らすことが
できる。
【００１３】このように送受信電極間の混入ノイズを減
らすことができると、スケールに形成すべき送信電極群
ユニットの数も少なくすることができ、例えば２つの送
信電極群ユニットにて送信電極群を構成することも可能
になる。この場合、受信電極は、その幅が基本周期と等
しく、且つその幅方向の中心位置が送信電極群の幅方向
の中心位置と一致するように配置されればよい。このよ
うに構成することにより、より一層小型の計測器を構成
することが可能になる。
らすことができると、スケールに形成すべき送信電極群
ユニットの数も少なくすることができ、例えば２つの送
信電極群ユニットにて送信電極群を構成することも可能
になる。この場合、受信電極は、その幅が基本周期と等
しく、且つその幅方向の中心位置が送信電極群の幅方向
の中心位置と一致するように配置されればよい。このよ
うに構成することにより、より一層小型の計測器を構成
することが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
好ましい実施の形態について説明する。図１は、電子式
マイクロメータ等に適用される半円筒型ロータリ検出器
の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面
図である。この半円筒型ロータリ検出器１０は、ステー
タ等に固定される半円筒体１１と、この半円筒体１１と
同軸配置されて半円筒体１１に対して所定ギャップ
（０．１〜０．２ｍｍ）を保って、ロータ等と共に回転
方向に変位する円筒体１２とにより構成されている。
好ましい実施の形態について説明する。図１は、電子式
マイクロメータ等に適用される半円筒型ロータリ検出器
の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面
図である。この半円筒型ロータリ検出器１０は、ステー
タ等に固定される半円筒体１１と、この半円筒体１１と
同軸配置されて半円筒体１１に対して所定ギャップ
（０．１〜０．２ｍｍ）を保って、ロータ等と共に回転
方向に変位する円筒体１２とにより構成されている。
【００１５】半円筒体１１は、第１のスケールを構成す
るもので、図２（ａ）に展開図を示すように、その内周
面に複数の送信電極１３と受信電極１４とが形成されて
いる。この例では、８つの送信電極１３で基本周期Ｗ１
の送信電極群ユニットが構成され、このユニットが２つ
で幅２Ｗ１の送信電極群が構成されている。受信電極１
４は、基本周期に相当する幅Ｗ１を有し、その両端が送
信電極群の両端から送信電極４つ分だけそれぞれ内側に
入った位置となるように、送信電極１３に対し中心振り
分けで配置されている。また、この受信電極１４の両端
の送信電極群に近い方の角部１４ａ，１４ｂは、円弧状
に面取りされている（Ｒ面取り）。送信電極１３と受信
電極４とは、この例では破線で示すＦＰＣ基板１７にパ
ターン形成されており、ＦＰＣ基板１７は、曲げが容易
となるように片面基板構成となっており、半円筒体１１
の内周面に貼着されている。ＦＰＣ基板１７には、これ
ら電極パターンと同時に、それらのリード線１５，１６
も一体形成され、これらリード１５，１６が半円筒体１
１の側端開放部から外部に引き出されている。送信電極
１３につながるリード１５は、受信電極１４及びそれに
つながるリード線１６へのノイズ混入を招かないよう
に、受信電極１４及びリード線１６とは離して配設され
ている。
るもので、図２（ａ）に展開図を示すように、その内周
面に複数の送信電極１３と受信電極１４とが形成されて
いる。この例では、８つの送信電極１３で基本周期Ｗ１
の送信電極群ユニットが構成され、このユニットが２つ
で幅２Ｗ１の送信電極群が構成されている。受信電極１
４は、基本周期に相当する幅Ｗ１を有し、その両端が送
信電極群の両端から送信電極４つ分だけそれぞれ内側に
入った位置となるように、送信電極１３に対し中心振り
分けで配置されている。また、この受信電極１４の両端
の送信電極群に近い方の角部１４ａ，１４ｂは、円弧状
に面取りされている（Ｒ面取り）。送信電極１３と受信
電極４とは、この例では破線で示すＦＰＣ基板１７にパ
ターン形成されており、ＦＰＣ基板１７は、曲げが容易
となるように片面基板構成となっており、半円筒体１１
の内周面に貼着されている。ＦＰＣ基板１７には、これ
ら電極パターンと同時に、それらのリード線１５，１６
も一体形成され、これらリード１５，１６が半円筒体１
１の側端開放部から外部に引き出されている。送信電極
１３につながるリード１５は、受信電極１４及びそれに
つながるリード線１６へのノイズ混入を招かないよう
に、受信電極１４及びリード線１６とは離して配設され
ている。
【００１６】一方、円筒体１２は第２のスケールを構成
するもので、この円筒体１２には、その外周面に、図２
（ｂ）に示すような結合電極１８と接地電極１９とが、
基本周期Ｗ１で交互に形成されている。これら電極の幅
は、基本周期Ｗ１のほぼ１／２（送信電極１３の約４個
分）となっている。この例では、結合電極１８及び接地
電極１９は、共に円筒体１２の外周に沿って５組形成さ
れている。なお、接地電極１９は、受信電極１４に対し
て余分なノイズを混入させないために設けられたもので
あるが、ノイズの影響が少なければ省略することもでき
る。
するもので、この円筒体１２には、その外周面に、図２
（ｂ）に示すような結合電極１８と接地電極１９とが、
基本周期Ｗ１で交互に形成されている。これら電極の幅
は、基本周期Ｗ１のほぼ１／２（送信電極１３の約４個
分）となっている。この例では、結合電極１８及び接地
電極１９は、共に円筒体１２の外周に沿って５組形成さ
れている。なお、接地電極１９は、受信電極１４に対し
て余分なノイズを混入させないために設けられたもので
あるが、ノイズの影響が少なければ省略することもでき
る。
【００１７】図３は、この静電容量式変位検出器を用い
た変位測定装置の概略構成を示すブロック図である。送
信電極群ユニットを構成する各８つの送信電極１３に
は、送信信号生成回路であるパルス変調回路２１からの
互いに４５°ずつ位相のずれた８相の変調パルスが供給
される。送信電極１３から送信され結合電極１８を介し
て受信電極１４に受信された受信信号は、測定回路２２
に入力される。測定回路２２にはパルス変調回路２１か
らの基準位相信号も与えられている。測定回路２２は、
受信信号の位相と基準位相信号の位相とを比較してスケ
ール間の変位量を算出する。そしてこの算出値が、表示
器２３に表示される。
た変位測定装置の概略構成を示すブロック図である。送
信電極群ユニットを構成する各８つの送信電極１３に
は、送信信号生成回路であるパルス変調回路２１からの
互いに４５°ずつ位相のずれた８相の変調パルスが供給
される。送信電極１３から送信され結合電極１８を介し
て受信電極１４に受信された受信信号は、測定回路２２
に入力される。測定回路２２にはパルス変調回路２１か
らの基準位相信号も与えられている。測定回路２２は、
受信信号の位相と基準位相信号の位相とを比較してスケ
ール間の変位量を算出する。そしてこの算出値が、表示
器２３に表示される。
【００１８】図４には、送信電極１３から受信電極１４
へ直接混入する主なノイズが模式的に示されている。図
示のように、受信電極１４の両端の送信電極１３に近い
方の角部１４ａ，１４ｂが左右対称に円弧状に面取りさ
れているので、角部１４ａ，１４ｂに近い送信電極１３
ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅからのノイズ成分δ１３５
°、Δ１８０°、Δ１３５°、δ１８０°が、従来より
も減少する。図５は、このノイズ成分のベクトル図を示
している。この図から明らかなように、受信電極１４の
受信ノイズ量が、
へ直接混入する主なノイズが模式的に示されている。図
示のように、受信電極１４の両端の送信電極１３に近い
方の角部１４ａ，１４ｂが左右対称に円弧状に面取りさ
れているので、角部１４ａ，１４ｂに近い送信電極１３
ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅからのノイズ成分δ１３５
°、Δ１８０°、Δ１３５°、δ１８０°が、従来より
も減少する。図５は、このノイズ成分のベクトル図を示
している。この図から明らかなように、受信電極１４の
受信ノイズ量が、
【００１９】
【数１】 Δ１３５°＋δ１３５° ＝Δ１８０°＋δ１８０° ＝Δ０°＝Δ４５°＝Δ９０°＝Δ２２５°＝Δ２７０
°＝Δ３１５°
°＝Δ３１５°
【００２０】となるように、角部の面取り量を調整する
ことにより、受信電極１４に混入するノイズ成分は相殺
することができる。一方、送信電極１３から結合電極１
８を介して受信電極１４で受信される本来の信号成分
は、面取りによっても僅かしか減少しないから、Ｓ／Ｎ
は従来よりも改善され、変位検出精度は向上する。これ
により、ユニット数をこの例のように、２ユニットとし
た場合でも、十分な測定精度が得られ、装置の小型化に
寄与することができる。
ことにより、受信電極１４に混入するノイズ成分は相殺
することができる。一方、送信電極１３から結合電極１
８を介して受信電極１４で受信される本来の信号成分
は、面取りによっても僅かしか減少しないから、Ｓ／Ｎ
は従来よりも改善され、変位検出精度は向上する。これ
により、ユニット数をこの例のように、２ユニットとし
た場合でも、十分な測定精度が得られ、装置の小型化に
寄与することができる。
【００２１】勿論、本発明は、ユニット数が２つのもの
に限定されるものではなく、より一般的には、送信電極
群が、複数の送信電極群ユニットから構成され、受信電
極の幅が送信電極群の幅よりも小さく、受信電極の両端
が送信電極群の両端よりも内側に位置している検出器に
広く適用することができる。
に限定されるものではなく、より一般的には、送信電極
群が、複数の送信電極群ユニットから構成され、受信電
極の幅が送信電極群の幅よりも小さく、受信電極の両端
が送信電極群の両端よりも内側に位置している検出器に
広く適用することができる。
【００２２】なお、受信電極１４の形状は、上述したよ
うにＲ面取り方法以外に、例えば図６に示すように、受
信電極３１の角部３１ａ，３１ｂを斜めに面取りする方
法（Ｃ面取り）でも同様の効果が得られる。また、図７
に示すように、受信電極３２の両端３２ａ，３２ｂが基
本周期Ｗ１の幅から若干内側に入るように、受信電極１
４を短めに形成するようにしても良い。この場合、図４
及び図６の例に比べると結合電極１８との結合面積は若
干少なくなるが、パターン自体は作りやすいというメリ
ットがある。
うにＲ面取り方法以外に、例えば図６に示すように、受
信電極３１の角部３１ａ，３１ｂを斜めに面取りする方
法（Ｃ面取り）でも同様の効果が得られる。また、図７
に示すように、受信電極３２の両端３２ａ，３２ｂが基
本周期Ｗ１の幅から若干内側に入るように、受信電極１
４を短めに形成するようにしても良い。この場合、図４
及び図６の例に比べると結合電極１８との結合面積は若
干少なくなるが、パターン自体は作りやすいというメリ
ットがある。
【００２３】なお、以上の実施例では、ロータリ型検出
器の例について説明したが、例えば図８に示すように、
ノギス等に利用する直線変位検出器４０にも本発明を適
用することができる。この直線変位検出器４０は、平板
状の第１のスケール４１と、これと対向する平板状の第
２のスケール４２とを有し、第１のスケール４１に送信
電極４３と受信電極４４が形成され、第２のスケール４
２に結合電極４５と接地電極４６が形成されたもので、
受信電極４４は、送信電極１３に近い角部が面取りされ
ている。
器の例について説明したが、例えば図８に示すように、
ノギス等に利用する直線変位検出器４０にも本発明を適
用することができる。この直線変位検出器４０は、平板
状の第１のスケール４１と、これと対向する平板状の第
２のスケール４２とを有し、第１のスケール４１に送信
電極４３と受信電極４４が形成され、第２のスケール４
２に結合電極４５と接地電極４６が形成されたもので、
受信電極４４は、送信電極１３に近い角部が面取りされ
ている。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、受
信電極が、その幅方向の両端の少なくとも前記送信電極
群と近接する部分を切り欠いた形状となっているので、
送信電極群から受信電極に混入するノイズの位相バラン
スを均等にすることができ、結局、混入ノイズを相殺し
てＳ／Ｎの向上を図ることができ、小型化と変位検出の
精度とを同時に図ることができるという効果を奏する。
信電極が、その幅方向の両端の少なくとも前記送信電極
群と近接する部分を切り欠いた形状となっているので、
送信電極群から受信電極に混入するノイズの位相バラン
スを均等にすることができ、結局、混入ノイズを相殺し
てＳ／Ｎの向上を図ることができ、小型化と変位検出の
精度とを同時に図ることができるという効果を奏する。
【図１】 本発明の一実施例に係る電子式マイクロメー
タ等に適用される半円筒型ロータリ検出器の構成を示す
図である。
タ等に適用される半円筒型ロータリ検出器の構成を示す
図である。
【図２】 同検出器の電極部分の展開図である。
【図３】 同検出器を用いた測定装置のブロック図であ
る。
る。
【図４】 同検出器の電極パターンと混入ノイズを示す
図である。
図である。
【図５】 同混入ノイズのベクトル図である。
【図６】 本発明の他の実施例に係る検出器の電極パタ
ーンを示す図である。
ーンを示す図である。
【図７】 本発明の更に他の実施例に係る検出器の電極
パターンを示す図である。
パターンを示す図である。
【図８】 本発明を直線変位検出器に適用した例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図９】 従来の静電容量式変位検出器を説明するため
の図である。
の図である。
【図１０】 同変位検出器の側面図である。
【図１１】 同変位検出器における電極パターンを示す
図である。
図である。
【図１２】 同変位検出器のノイズ成分のベクトル図で
ある。
ある。
１，４１…第１のスケール、２，４２…第２のスケー
ル、３，１３，４３…送信電極、４，１４，３１，３
２，４３…受信電極、５，１８，４５…結合電極、６，
１９，４６…接地電極、７，２１…パルス変調回路、８
…２２…測定回路、１０…半円筒型ロータリ検出器、４
０…直線変位検出器。
ル、３，１３，４３…送信電極、４，１４，３１，３
２，４３…受信電極、５，１８，４５…結合電極、６，
１９，４６…接地電極、７，２１…パルス変調回路、８
…２２…測定回路、１０…半円筒型ロータリ検出器、４
０…直線変位検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34 G01D 5/24
Claims (6)
- 【請求項１】 計測すべき変位の方向に相対変位可能に
対向配置された第１及び第２のスケールを備え、 前記第１のスケールは、その前記第２のスケールとの対
向面に形成された送信電極群と少なくとも１つの受信電
極とを有し、 前記送信電極群は、前記計測すべき変位の方向に基本周
期で配列された複数の送信電極群ユニットからなり、各
送信電極群ユニットが前記計測すべき変位の方向に配列
されてｎ相（ｎは２以上の整数）の送信信号の各相信号
がそれぞれ供給されるｎ個の送信電極からなり、 前記受信電極は、前記計測すべき変位の方向と直交する
方向に前記送信電極群と隣接すると共に、前記計測すべ
き変位の方向の幅が前記基本周期の整数倍で且つ前記送
信電極群の幅よりも小さく、その幅方向の両端が前記送
信電極群の両端よりも内側に位置し、且つその両端の少
なくとも前記送信電極群と近接する部分を切り欠いたも
のであり、 前記第２のスケールは、前記第１のスケールの前記送信
電極及び受信電極と容量結合される、前記基本周期と同
一の周期で形成された複数の結合電極を有する、 ことを特徴とする静電容量式変位検出器。 - 【請求項２】 前記受信電極は、前記幅方向の両端の前
記送信電極群と近接する角部を円弧状に切り欠いたもの
であることを特徴とする請求項１記載の静電容量式変位
検出器。 - 【請求項３】 前記受信電極は、前記幅方向の両端の前
記送信電極群と近接する角部を斜めに切り欠いたもので
あることを特徴とする請求項１記載の静電容量式変位検
出器。 - 【請求項４】 前記受信電極は、前記幅方向の両端を、
幅方向内側に僅かに切り欠いたものであることを特徴と
する請求項１記載の静電容量式変位検出器。 - 【請求項５】 前記送信電極群は、２つの送信電極群ユ
ニットからなり、 前記受信電極は、その幅が基本周期と等しく、且つその
幅方向の中心が前記送信電極群の幅方向の中心と一致す
るように配置されたものであることを特徴とする請求項
１記載の静電容量式変位検出器。 - 【請求項６】 ｎ相（ｎは２以上の整数）の送信信号を
生成する送信信号生成回路と、 計測すべき変位の方向に相対変位可能に対向配置された
第１及び第２のスケールを備え、前記ｎ相の送信信号を
入力してその相対変位量に応じた位相の受信信号を出力
する静電容量式変位検出器と、 この静電容量式変位検出器から出力される受信信号の位
相を検出して前記第１及び第２のスケールの相対変位量
を算出する測定回路とを備えた静電容量式変位測定装置
において、 前記第１のスケールは、その前記第２のスケールとの対
向面に形成された送信電極群と少なくとも１つの受信電
極とを有し、 前記送信電極群は、前記計測すべき変位の方向に基本周
期で配列された複数の送信電極群ユニットからなり、各
送信電極群ユニットが前記計測すべき変位の方向に配列
されて前記ｎ相の送信信号の各相信号がそれぞれ供給さ
れるｎ個の送信電極からなり、 前記受信電極は、前記計測すべき変位の方向と直交する
方向に前記送信電極群と隣接すると共に、前記計測すべ
き変位の方向の幅が前記基本周期の整数倍で且つ前記送
信電極群の幅よりも小さく、その幅方向の両端が前記送
信電極群の両端よりも内側に位置し、且つその両端の少
なくとも前記送信電極群と近接する部分を切り欠いたも
のであり、 前記第２のスケールは、前記第１のスケールの前記送信
電極及び受信電極と容量結合される、前記基本周期と同
一の周期で形成された複数の結合電極を有する、 ことを特徴とする静電容量式変位測定装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32424498A JP3246726B2 (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 静電容量式変位検出器及び測定装置 |
| US09/407,865 US6292001B1 (en) | 1998-11-13 | 1999-10-20 | Capacitance-type displacement measuring apparatus |
| CNB991232895A CN1157585C (zh) | 1998-11-13 | 1999-10-29 | 电容型位移测量装置 |
| EP99122155A EP1001252B1 (en) | 1998-11-13 | 1999-11-05 | Capacitance-type displacement measuring apparatus |
| DE69915212T DE69915212T2 (de) | 1998-11-13 | 1999-11-05 | Kapazitive Wegmesseinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32424498A JP3246726B2 (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 静電容量式変位検出器及び測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000146508A JP2000146508A (ja) | 2000-05-26 |
| JP3246726B2 true JP3246726B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=18163649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32424498A Expired - Fee Related JP3246726B2 (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 静電容量式変位検出器及び測定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6292001B1 (ja) |
| EP (1) | EP1001252B1 (ja) |
| JP (1) | JP3246726B2 (ja) |
| CN (1) | CN1157585C (ja) |
| DE (1) | DE69915212T2 (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001183163A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-06 | Mitsutoyo Corp | 変位測定装置 |
| JP2001201308A (ja) * | 2000-01-21 | 2001-07-27 | Mitsutoyo Corp | 静電容量式変位検出装置及びその製造方法 |
| GB0114456D0 (en) * | 2001-06-14 | 2001-08-08 | Koninkl Philips Electronics Nv | Object sensing |
| DE102005046099A1 (de) * | 2005-09-27 | 2007-03-29 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Vorrichtung zur Erfassung von Schaltstellungen eines Schaltmittels |
| CN101354231B (zh) * | 2007-07-28 | 2011-07-27 | 深圳市联思精密机器有限公司 | 一种栅状电极位移传感器 |
| CA2740719C (en) | 2008-10-17 | 2016-09-13 | Faurecia Bloc Avant | Object detection device for an automotive vehicle |
| US8570055B2 (en) * | 2009-12-31 | 2013-10-29 | Mapper Lithography Ip B.V. | Capacitive sensing system |
| US8653834B2 (en) * | 2010-01-15 | 2014-02-18 | Synaptics Incorporated | Input device with floating electrodes having at least one aperture |
| JP2011163865A (ja) * | 2010-02-08 | 2011-08-25 | Seidensha Co Ltd | 回転型静電エンコーダ |
| CN102538650A (zh) * | 2010-12-29 | 2012-07-04 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种纳米级微小位移测量装置 |
| JP6327874B2 (ja) * | 2014-02-04 | 2018-05-23 | 株式会社ミツトヨ | 誘導型位置測定装置 |
| CN104913712A (zh) * | 2014-03-13 | 2015-09-16 | 深圳市联思精密机器有限公司 | 一种容栅位移传感器 |
| CN103822571B (zh) * | 2014-03-19 | 2016-11-02 | 重庆理工大学 | 基于单排多层结构的电场式时栅直线位移传感器 |
| JP6475936B2 (ja) * | 2014-08-19 | 2019-02-27 | 株式会社ミツトヨ | エンコーダスケールおよびその製造方法 |
| JP6611467B2 (ja) * | 2015-05-19 | 2019-11-27 | キヤノン株式会社 | 変位検出装置、レンズ鏡筒、および、撮像装置 |
| US9704012B2 (en) * | 2015-09-10 | 2017-07-11 | Cypress Semiconductor Corporation | Fingerprint sensor pattern |
| GB2550967A (en) * | 2016-06-03 | 2017-12-06 | Brandenburg (Uk) Ltd | Sensing of objects |
| JP6823483B2 (ja) * | 2017-02-02 | 2021-02-03 | 株式会社ミツトヨ | 変位検出器 |
| CN111739268A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-10-02 | 吴才远 | 一种智能门锁上锁提醒装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4959615A (en) | 1988-05-31 | 1990-09-25 | Micro Encoder, Inc. | Electrode structure for capacitance-type measurement transducers |
| JPS62235504A (ja) | 1986-04-04 | 1987-10-15 | Mitsutoyo Corp | 容量型位置測定トランスデユ−サ |
| US5691646A (en) * | 1994-12-07 | 1997-11-25 | Mitutoya Corporation | Capacitance-type displacement measuring device with electrodes having spiral patterns |
| JP3256443B2 (ja) | 1996-09-20 | 2002-02-12 | 株式会社ミツトヨ | 静電容量式変位測定装置 |
-
1998
- 1998-11-13 JP JP32424498A patent/JP3246726B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-10-20 US US09/407,865 patent/US6292001B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-29 CN CNB991232895A patent/CN1157585C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1999-11-05 EP EP99122155A patent/EP1001252B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-11-05 DE DE69915212T patent/DE69915212T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1001252A1 (en) | 2000-05-17 |
| US6292001B1 (en) | 2001-09-18 |
| JP2000146508A (ja) | 2000-05-26 |
| DE69915212T2 (de) | 2004-07-29 |
| CN1254087A (zh) | 2000-05-24 |
| DE69915212D1 (de) | 2004-04-08 |
| EP1001252B1 (en) | 2004-03-03 |
| CN1157585C (zh) | 2004-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3246726B2 (ja) | 静電容量式変位検出器及び測定装置 | |
| US6239571B1 (en) | Resolver | |
| US20060001518A1 (en) | Electromagnetic induction type position sensor | |
| JPH0125010B2 (ja) | ||
| JP3445362B2 (ja) | 交流電流センサ | |
| US8198888B2 (en) | Method and system for determining the distance between a profiled surface and a functional surface moving in relation thereto by using measurement coils and a reference coil | |
| EP0530090A1 (en) | Rotational position detection device | |
| JP2005180942A (ja) | 角度検出センサ | |
| WO2008056793A1 (fr) | Appareil de détermination de l'angle de rotation | |
| US7800359B2 (en) | Relative rotational position detection apparatus | |
| EP0851215A1 (en) | Angle detection apparatus | |
| JPH0933204A (ja) | 導電性リアクションレールとそれに対して相対的に動く機能面との間隔を確実に測定する測定方法及びこの方法に適したセンサ | |
| JP4651540B2 (ja) | 相対回転位置検出装置 | |
| JP2909338B2 (ja) | 変位測定装置 | |
| JP3806358B2 (ja) | 誘導型位置トランスデューサ | |
| KR101023197B1 (ko) | 인덕티브형 휠스피드센서 | |
| JP2678386B2 (ja) | 位置検出装置 | |
| JP4828090B2 (ja) | 相対回転位置検出装置 | |
| JP2632534B2 (ja) | ロータリエンコーダ | |
| JPH11173872A (ja) | リニアレゾルバ信号発生方法及びリニアレゾルバ | |
| EP1651967B1 (en) | Circuit arrangement and method for obtaining an output signal, and rotational speed measurement device comprising such a circuit arrangement | |
| JP4028458B2 (ja) | 回転センサ | |
| JPH0660823B2 (ja) | 静電容量型変位検出器 | |
| GB2355077A (en) | Magnetic field detection | |
| JPS6182112A (ja) | 測長器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101102 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131102 Year of fee payment: 12 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |