DE102018000031A1

DE102018000031A1 - Verschiebungsdetektor

Info

Publication number: DE102018000031A1
Application number: DE102018000031.2A
Authority: DE
Inventors: Osamu Kawatoko; Masaki Matsushita
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2018-01-03
Publication date: 2018-08-02
Also published as: CN108387167B; JP2018124193A; US20180216971A1; US10520336B2; CN108387167A; JP6823483B2

Abstract

Ein Verschiebungsdetektor ist dafür ausgelegt, ein von einer Sendesignalausgabeeinheit ausgegebenes Sendesignal mittels einer in einem Detektionskopf angeordneten Empfangselektrode zu empfangen, um eine Verschiebung zwischen dem Detektionskopf und einer Skala auf Grundlage des empfangenen Signals zu detektieren. Das Sendesignal wird von einer in dem Detektionskopf angeordneten Sendeelektrode durch eine in der Skala angeordnete Kopplungselektrode an die Empfangselektrode gesendet. Phasenanpassungseinheiten erzeugen ein Signal, dessen Phase angepasst ist, aus dem von der Sendesignalausgabeeinheit ausgegebenen Sendesignal. Eine Amplitudenanpassungseinheit passt die Amplitude des Signals, dessen Phase durch die Phasenanpassungseinheit angepasst worden ist, an und erzeugt ein Crosstalk-Korrektursignal. Eine Demodulationseinheit tastet ein Signal, das durch Synthetisieren des Crosstalk-Korrektursignals und des empfangenen Signals erzeugt wird, ab und demoduliert das abgetastete Signal.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verschiebungsdetektor.
In jüngster Zeit sind als Einrichtungen zum Messen einer Verschiebung Verschiebungsdetektoren (oder Encoder) allgemein in Gebrauch gekommen. Es werden Verschiebungsdetektoren von verschiedenen Detektionstypen, so beispielsweise vom kapazitiven Typ und vom optischen Typ, verwendet. Ein linearer Encoder, der ein Beispiel für einen Verschiebungsdetektor ist, beinhaltet beispielsweise eine Skala und einen Detektionskopf, der sich entlang der Skala bewegt, und detektiert eine Verschiebung zwischen der Skala und dem Kopf.
Bei gängigen kapazitiven Verschiebungsdetektoren ist bekannt, dass ein unerwünschtes Sendesignal mit einem empfangenen Signal interferiert und hierdurch beim Detektieren der Verschiebung ein Crosstalk auftritt. Hierdurch verschlechtert sich jedoch die Genauigkeit der Verschiebungsdetektion. Als Gegenmaßnahme ist ein Verfahren zum Korrigieren des Crosstalks vorgeschlagen worden (siehe ungeprüftes japanisches Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2-269908 ). Bei diesem Verfahren wird der Crosstalk an einer Empfangselektrode dadurch eliminiert, dass die Amplitude eines Signals mit einer Phase, die entgegengesetzt zur Phase eines Signals ist, das infolge der Kapazität eines unnötigen Weges eingegeben wird, angepasst wird und das angepasste Signal als Korrektursignal in die Empfangselektrode eingegeben wird.
Zusammenfassung
Bei dem ungeprüften japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2-269908 wird das Korrektursignal, das eine Phase entgegengesetzt zur Phase eines in eine Sendeelektrode eingegebenen Signals aufweist, von einem Inverter erzeugt. Um den Crosstalk mit hoher Genauigkeit zu korrigieren, muss die Phase des Korrektursignals genau angepasst werden. Sollen die Kapazitätswerte der Eliminierungskondensatoren genauer angepasst werden, so steigt hierdurch die Anzahl der parallel angeordneten Eliminierungskondensatoren. Mit anderen Worten, um die Phasenanpassungsfunktion des Korrektursignals zu verbessern, ist eine Erhöhung der Schaltungskomplexität unvermeidlich.
Die vorliegende Erfindung wurde eingedenk der vorbeschriebenen Umstände gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Beschränkung oder Beseitigung von Crosstalk bei einem kapazitiven Verschiebungsdetektor mit einfacher Ausgestaltung.
Ein erster exemplarischer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verschiebungsdetektor, wobei der Verschiebungsdetektor ein kapazitiver Verschiebungsdetektor ist, der dafür ausgelegt ist, ein von einer Sendesignalausgabeeinheit ausgegebenes Sendesignal mittels einer in einem Detektionskopf angeordneten Empfangselektrode zu empfangen, um eine Verschiebung zwischen dem Detektionskopf und einer Skala auf Grundlage des empfangenen Signals zu detektieren, wobei das Sendesignal von einer in dem Detektionskopf angeordneten Sendeelektrode durch eine in der Skala angeordnete Kopplungselektrode an die Empfangselektrode gesendet wird, wobei der Verschiebungsdetektor beinhaltet: Phasenanpassungseinheiten, die dafür ausgelegt sind, ein Signal, dessen Phase angepasst ist, aus dem von der Sendesignalausgabeeinheit ausgegebenen Sendesignal zu erzeugen; eine Amplitudenanpassungseinheit, die dafür ausgelegt ist, eine Amplitude des Signals, dessen Phase durch die Phasenanpassungseinheit angepasst worden ist, anzupassen, um ein Crosstalk-Korrektursignal zu erzeugen; und eine Demodulationseinheit, die dafür ausgelegt ist, ein Signal, das durch Synthetisieren des Crosstalk-Korrektursignals und des empfangenen Signals erzeugt wird, abzutasten und das abgetastete Signal zu demodulieren.
Ein zweiter exemplarischer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der vorbeschriebene Verschiebungsdetektor, wobei die Phasenanpassungseinheiten eine Spannung des Sendesignals durch kapazitive Spannungsteilung auf Grundlage einer vorbestimmten Bedingung anpassen und die angepassten Spannungen synthetisieren, um ein Signal zu erzeugen, das eine Phase aufweist, die zu einer Phase des in dem empfangenen Signal beinhalteten Crosstalks entgegengesetzt ist, und die Amplitudenanpassungseinheit bewirkt, dass eine Amplitude des Signals, das von den Phasenanpassungseinheiten erzeugt wird, mit einer Amplitude des Crosstalks auf Grundlage einer vorbestimmten Bedingung übereinstimmt, um das Crosstalk-Korrektursignal zu erzeugen.
Ein dritter exemplarischer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der vorbeschriebene Verschiebungsdetektor, wobei die Phasenanpassungseinheit mehrere erste Kondensatoren umfasst, wobei ein Ende des ersten Kondensators mit einem Eingang der Amplitudenanpassungseinheit verbunden ist, und unter den mehreren ersten Kondensatoren die Anzahl der ersten Kondensatoren, deren andere Enden das Sendesignal empfangen, in Reaktion auf ein erstes Steuer- bzw. Regelsignal gesteuert bzw. geregelt wird.
Ein vierter exemplarischer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der vorbeschriebene Verschiebungsdetektor, wobei Kapazitätswerte der mehreren ersten Kondensatoren voneinander verschieden sind.
Ein fünfter exemplarischer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der vorbeschriebene Verschiebungsdetektor, wobei die Amplitudenanpassungseinheit mehrere zweite Kondensatoren umfasst, und die Amplitudenanpassungseinheit dafür ausgelegt ist, unter den mehreren zweiten Kondensatoren die Anzahl der zweiten Kondensatoren, die zwischen der Demodulationseinheit und der Amplitudenanpassungseinheit eine Verbindung herstellen, ändern zu können.
Ein sechster exemplarischer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der vorbeschriebene Verschiebungsdetektor, der mehrere erste Schalter beinhaltet, die zwischen den Amplitudenanpassungseinheiten und den mehreren zweiten Kondensatoren oder zwischen der Demodulationseinheit und den mehreren zweiten Kondensatoren eingefügt sind, wobei die mehreren ersten Schalter dafür ausgelegt sind, in Reaktion auf ein zweites Steuer- bzw. Regelsignal geöffnet und geschlossen zu werden, wobei unter den mehreren ersten Schaltern die Anzahl der zu schließenden ersten Schalter in Reaktion auf das zweite Steuer- bzw. Regelsignal gesteuert bzw. geregelt wird.
Ein siebter exemplarischer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der vorbeschriebene Verschiebungsdetektor, wobei die Demodulationseinheit eine Spannung eines Signaldetektionskondensators, der durch das Signal geladen wird, das durch Synthetisieren des empfangenen Signals und des Crosstalk-Korrektursignals erzeugt wird, in Reaktion auf ein Abtastsignal abtastet und die Ladung, mit der der Signaldetektionskondensator geladen ist, in Reaktion auf ein Entladesignal entlädt.
Ein achter exemplarischer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der vorbeschriebene Verschiebungsdetektor, der mehrere zweite Schalter beinhaltet, die mit einem der Demodulationeinheitsseite zu eigenen Ende eines jeden der mehreren zweiten Kondensatoren und Masse verbunden sind, wobei die mehreren zweiten Schalter in Reaktion auf das Entladesignal gleichzeitig geöffnet werden oder unter den mehreren zweiten Schaltern die Anzahl der zu schließenden zweiten Schalter in Reaktion auf das zweite Steuer- bzw. Regelsignal gesteuert bzw. geregelt werden kann.
Ein neunter exemplarischer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der vorbeschriebene Verschiebungsdetektor, der beinhaltet: mehrere UND-Schaltungen, wobei das zweite Steuer- bzw. Regelsignal in ein Ende der UND-Schaltung eingegeben wird und das Abtastsignal in das andere Ende der UND-Schaltung eingegeben wird und wobei das Öffnen und Schließen der mehreren ersten Schalter in Reaktion auf Ausgabesignale der mehreren UND-Schaltungen bezugsrichtig gesteuert bzw. geregelt wird; und mehrere ODER-Schaltungen, wobei das Entladesignal in ein Ende der ODER-Schaltung eingegeben wird und ein umgekehrtes Signal des zweiten Steuer- bzw. Regelsignals in das andere Ende der ODER-Schaltung eingegeben wird und wobei das Öffnen und Schließen der mehreren zweiten Schalter in Reaktion auf Ausgabesignale der mehreren ODER-Schaltungen bezugsrichtig gesteuert bzw. geregelt wird.
Ein zehnter exemplarischer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der vorbeschriebene Verschiebungsdetektor, wobei die Amplitudenanpassungseinheit beinhaltet: mehrere dritte Schalter, die in Reaktion auf ein drittes Steuer- bzw. Regelsignal geöffnet und geschlossen werden, wobei ein Ende eines jeden der mehreren dritten Schalter mit einem Ausgang der Phasenanpassungseinheit verbunden ist; und mehrere dritte Kondensatoren, wobei ein Ende eines jeden der mehreren dritten Schalter bezugsrichtig mit den anderen Enden der mehreren dritten Schalter verbunden ist und wobei die anderen Enden der mehreren dritten Schalter mit Masse verbunden sind, und unter den mehreren dritten Schaltern die Anzahl der zu schließenden dritten Schalter in Reaktion auf das dritte Steuer- bzw. Regelsignal gesteuert bzw. geregelt wird.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Crosstalk eines kapazitiven Verschiebungssensors mit einfacher Ausgestaltung zu beschränken oder zu beseitigen.
Die vorgenannten wie auch weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich besser aus der nachfolgend angegebenen Detailbeschreibung und den begleitenden Zeichnungsfiguren, die hier rein beispielhalber angegeben sind und nicht im Sinne einer Beschränkung der vorliegenden Erfindung gedeutet werden sollen.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine Ausgestaltung eines Verschiebungsdetektors entsprechend einer ersten exemplarischen Ausführungsform.
2 zeigt eine Anordnung von Elektroden einer Skala und eines Detektionskopfes.
3 zeigt eine Anordnung von Elektroden des Detektionskopfes.
4 zeigt eine Beziehung zwischen dem Crosstalk und einem empfangenen Signal anhand einer Vektordarstellung.
5 zeigt Wellenformen des Crosstalks und des empfangenen Signals.
6 zeigt schematisch eine Ausgestaltung einer Signalverarbeitungseinheit des Verschiebungsdetektors entsprechend der ersten exemplarischen Ausführungsform.
7 zeigt ein Ausgestaltungsbeispiel einer kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheit.
8 zeigt schematisch Ausgestaltungen einer kapazitätsveränderlichen Amplitudenanpassungseinheit und einer Abtastschaltung.
9 zeigt ein Taktungsdiagramm zur Darstellung eines Betriebsbeispiels der Signalverarbeitungseinheit.
10 zeigt eine Beziehung zwischen dem Crosstalk, einem Crosstalk-Korrektursignal und dem empfangenen Signal in der Signalverarbeitungseinheit entsprechend der ersten exemplarischen Ausführungsform anhand einer Vektordarstellung.
11 zeigt Wellenformen des Crosstalks, des Crosstalk-Korrektursignals und des empfangenen Signals in der Signalverarbeitungseinheit entsprechend der ersten exemplarischen Ausführungsform.
12 zeigt schematisch eine Ausgestaltung einer kapazitätsveränderlichen Amplitudenanpassungseinheit entsprechend einer zweiten exemplarischen Ausführungsform.

Beschreibung von Ausführungsformen
Exemplarische Ausführungsformen entsprechend der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Es sind gleichen Komponenten in allen Zeichnungsfiguren gleiche Bezugszeichen zugeordnet, weshalb doppelte Erläuterungen gegebenenfalls unterbleiben.
Erste exemplarische Ausführungsform
Ein Verschiebungsdetektor 100 entsprechend einer ersten exemplarischen Ausführungsform wird nunmehr beschrieben. 1 zeigt schematisch eine Ausgestaltung des Verschiebungsdetektors 100 entsprechend der ersten exemplarischen Ausführungsform. Der Verschiebungsdetektor 100 beinhaltet eine Skala 1, einen Detektionskopf 2, eine Signalverarbeitungseinheit 3 und eine Sendesignalausgabeeinheit 4. Die Skala 1 und der Detektionskopf 2 sind derart ausgestaltet, dass sie in Verschiebungsmessrichtung relativ zueinander beweglich sind. Im Folgenden wird die Messrichtung als X-Richtung bezeichnet. Die Hauptoberfläche der Skala 1 und des Detektionskopfes 2 entspricht der X-Y-Ebene parallel zur X-Richtung und der Richtung senkrecht zur X-Richtung. Die Skala 1 und der Detektionskopf 2 sind in der Z-Richtung, die senkrecht zur X-Richtung und Y-Richtung ist, getrennt angeordnet.
2 zeigt eine Anordnung von Elektroden der Skala 1 und des Detektionskopfes 2. Die Skala 1 beinhaltet ein plattenartiges Element 1A, dessen Hauptoberfläche die X-Y-Ebene ist und dessen Längsrichtung die X-Richtung ist. An dem plattenartigen Element 1A sind Kopplungselektroden und Erdungselektroden derart vorgesehen, dass sie in X-Richtung angeordnet sind. Beim vorliegenden Beispiel sind die Kopplungselektrode EC und die Erdungselektrode EE abwechselnd entlang der X-Richtung in einem Rasterabstand P angeordnet. Die Kopplungselektrode EC und die Erdungselektrode EE sind elektrisch isoliert, während die Erdungselektrode EE mit Masse verbunden ist.
Der Detektionskopf 2 beinhaltet ein plattenartiges Element 2A, dessen Hauptoberfläche die X-Y-Ebene ist. An dem plattenartigen Element 2A sind Sendeelektroden ET und Empfangselektroden ER angeordnet. Die Sendeelektrode ET und die Empfangselektrode ER sind derart angeordnet, dass sie zu der Kopplungselektrode EC und der Erdungsselektrode EE der Skala 1 orientiert sind. Mit anderen Worten, in 2 sind die Kopplungselektrode EC und die Erdungselektrode EE der Skala 1 an einer Oberfläche angeordnet, die in eine Z(+)-Richtung des plattenartigen Elementes 1A orientiert ist, während die Sendeelektrode ET und die Empfangselektrode ER des Detektionskopfes 2 an einer Oberfläche mit Orientierung in der Z(-)-Richtung des plattenartigen Elementes 2A angeordnet sind. In 2 sind die Sendeelektrode ET und die Empfangselektrode ER, die an der Oberfläche des plattenartigen Elementes 2A mit Orientierung in der Z(-)-Richtung angeordnet sind, durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
3 zeigt die Anordnung der Elektroden des Detektionskopfes. Mehrere Sendeelektroden ET sind in X-Richtung angeordnet. Beim vorliegenden Beispiel bilden vier Sendeelektroden ET1 bis ET4 einen Satz, wobei diese Sätze in einem Rasterabstand P wiederholt angeordnet sind, um Vier-Phasen-Signale zu senden. Im vorliegenden Fall sind die Sendeelektroden ET1 bis ET4 in dieser Reihenfolge mit einem Rasterabstand von P/4 angeordnet.
Signale, die voneinander verschiedene Phasen aufweisen, werden jeweils von der Sendesignalausgabeeinheit 4 als Sendesignale in die Sendeelektroden ET1 bis ET4 eingegeben. Hierbei werden die Sendesignale TA(0°), TB(90°), TC(180°) und TD(270°), die Vier-Phasen-Signale sind, deren Phasen sich um 90° unterscheiden, bezugsrichtig in die Sendeelektroden ET1 bis ET4 eingegeben.
Die Empfangselektrode ER ist eine Elektrode, deren Längsrichtung die X-Richtung ist. Die Empfangselektrode ER ist an einer Position angeordnet, die von den Sendeelektroden ET1 bis ET4 in Y-Richtung an dem plattenartigen Element 2A getrennt ist. Beim vorliegenden Beispiel ist die Länge der Empfangselektrode ER in X-Richtung oder in Messrichtung gleich 2P.
Werden die Sendesignale TA bis TD bezugsrichtig in die Sendeelektroden ET1 bis ET4 eingegeben, so wird eine Spannung, die den Sendesignalen TA bis TD entspricht, in der Empfangselektrode ER durch die Kopplungselektroden EC induziert. In diesem Zustand ändert sich, wenn die Skala 1 relativ zu dem Detektionskopf 2 in X-Richtung verschoben wird, wiederholt die Kapazität zwischen den Sendeelektroden ET1 bis ET4 und der Empfangselektrode ER, und es wird ein Signal, das eine Phase entsprechend der Verschiebung aufweist, an der Empfangselektrode ER empfangen. Die induzierte Spannung wird an die Signalverarbeitungseinheit 3 als empfangenes Signal RS ausgegeben. Anschließend kann die Verschiebung zwischen der Skala 1 und dem Detektionskopf 2 durch Verarbeiten des empfangenen Signals RS detektiert werden, um eine Phasenkomponente herzuleiten.
Die Signalverarbeitungseinheit 3 tastet das empfangene Signal RS mit einer vorbestimmten Frequenz ab und erzeugt ein logisches Signal, das die Amplitude des empfangenen Signals angibt. Anschließend kann die Verschiebung zwischen der Skala 1 und dem Detektionskopf 2 durch Detektieren der Phase des logischen Signals detektiert werden.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist jeder Sendeweg der Sendesignale TA bis TD ein Weg von jeder Sendeelektrode ET1 bis ET4 durch die Kopplungselektrode EC zu der Empfangselektrode ER. Gleichwohl tritt bei der vorliegenden Ausgestaltung, wie in 3 dargestellt ist, eine Crosstalk CTK durch unerwünschte Sendewege infolge einer Kopplungskapazität CC zwischen den Sendeelektroden ET1 bis ET4 und der Empfangselektrode ER auf. Daher wird, da sich der Crosstalk mit dem empfangenen Signal RS mischt, die Abtastung des empfangenen Signals RS an der Signalverarbeitungseinheit 3 vom Crosstalk beeinflusst.
4 zeigt eine Beziehung zwischen dem Crosstalk und dem empfangenen Signal anhand einer Vektordarstellung. 5 zeigt die Wellenformen des Crosstalks und des empfangenen Signals. In 4 bezeichnet die positive Richtung der horizontalen Achse die Amplitude des Sendesignals TA(0°), die positive Richtung der vertikalen Achse bezeichnet die Amplitude des Sendesignals TB(90°), die negative Richtung der horizontalen Achse bezeichnet die Amplitude des Sendesignals TC(180°), und die negative Richtung der vertikalen Achse bezeichnet die Amplitude des Sendesignals TD(270°).
Wenn beispielsweise eine Phase, die eine Position der Skala 1 in Bezug auf den Detektionskopf 2 angibt, gleich θ ist, wird das Signal OS2, das mit einer Verzerrung infolge des Crosstalks CTK gemischt ist, als empfangenes Signal RS ausgegeben. Demgegenüber ist das keine Verzerrung infolge des Crosstalks CTK aufweisende empfangene Signal, das eigentlich empfangen werden sollte, gleich dem Signal OS1, das ein Signal ist, in dem der Crosstalk CTK aus dem Signal OS2 beseitigt ist.
Daher ist die Signalverarbeitungseinheit 3 des Verschiebungssensors 100 entsprechend der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform dafür ausgelegt, ein Signal nach dem Beschränken des Crosstalks des empfangenen Signals RS und vorzugsweise nach dem Beseitigen des Crosstalks des empfangenen Signals RS, abzutasten.
Nachstehend wird die Signalverarbeitungseinheit 3 detailliert beschrieben. 6 zeigt schematisch eine Ausgestaltung der Signalverarbeitungseinheit 3 des Verschiebungsdetektors 100 entsprechend der ersten exemplarischen Ausführungsform. Die Signalverarbeitungseinheit 3 beinhaltet kapazitätsveränderliche Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34, die Phasenanpassungseinheiten sind, eine kapazitätsveränderliche Amplitudenanpassungseinheit 35, die eine Amplitudenanpassungseinheit ist, und eine Demodulationsschaltung 36.
Die Sendesignale TA bis TD werden bezugsrichtig in die kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 aus der Sendesignalausgabeeinheit 4 eingegeben. Die Kapazitäten der kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 können bezugsrichtig in Reaktion auf bereitgestellte Steuer- bzw. Regelsignale CON1 bis CON4 gesteuert bzw. geregelt werden. Nachstehend wird jedes der Steuer- bzw. Regelsignale CON1 bis CON4 auch als erstes Steuer- bzw. Regelsignal bezeichnet. Daher passen die kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 die Spannungen der Sendesignale TA bis TD bezugsrichtig durch kapazitive Spannungsteilung an. Die angepassten Signale werden synthetisiert, um ein Signal SIG1 zu erzeugen, das eine Phase aufweist, die entgegengesetzt zur Phase einer in dem empfangenen Signal RS beinhalteten Crosstalk-Komponente ist, und das erzeugte Signal wird an die kapazitätsveränderliche Amplitudenanpassungseinheit 35 ausgegeben.
Die kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 werden nunmehr detailliert beschrieben. Die kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 können dieselbe Ausgestaltung aufweisen. Hierbei wird ein Ausgestaltungsbeispiel der kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheit 31 stellvertretend beschrieben. 7 zeigt das Ausgestaltungsbeispiel der kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheit 31. Die kapazitätsveränderliche Phasenanpassungseinheit 31 beinhaltet erste Kondensatoren (Kondensatoren C1 bis C4) und erste UND-Schaltungen (UND-Schaltungen 41 bis 44). Die Kondensatoren C1 bis C4 sind Kondensatoren, die voneinander verschiedene Kapazitätswerte aufweisen.
Das Sendesignal, also beim vorliegenden Beispiel das Sendesignal TA, wird in einen Eingang einer jeden der UND-Schaltungen 41 bis 44 eingegeben. Ein Steuer- bzw. Regelsignal wird in den anderen Eingang einer jeden der UND-Schaltungen 41 bis 44 eingegeben. Hierbei werden die Steuer- bzw. Regelsignale CON11 bis CON14 bezugsrichtig in die UND-Schaltungen 41 bis 44 eingegeben. Mit anderen Worten, die Aktivierung und Deaktivierung der UND-Schaltungen 41 bis 44 werden bezugsrichtig von den Steuer- bzw. Regelsignalen CON11 bis CON14 gesteuert bzw. geregelt. Zur Vereinfachung sind die Steuer- bzw. Regelsignale CON11 bis CON14 in 6 als Steuer- bzw. Regelsignal CON1 dargestellt. Die Ausgänge der UND-Schaltungen 41 bis 44 sind bezugsrichtig mit den Kondensatoren C1 bis C4 verbunden. Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann, da die Kapazitätswerte der Kondensatoren C1 bis C4 voneinander verschieden sind, der Ausgabewert der kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheit 31 oder die Spannung des Sendesignals TA in sechzehn Schritten (4 Bit) durch kapazitive Spannungsteilung geändert werden.
Da die kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 32 bis 34 gleich der kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheit 31 sind, wird auf eine Beschreibung erstgenannter verzichtet.
Die Sendesignale TA bis TD, deren Spannungen durch kapazitive Spannungsteilung an den kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 angepasst werden, werden synthetisiert, und es wird das phasenangepasste Signal SIG1 ausgegeben.
Die kapazitätsveränderliche Amplitudenanpassungseinheit 35 gibt ein Signal, das durch Anpassen der Amplitude des von den kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 ausgegebenen Signals SIG1 erzeugt wird, als Crosstalk-Korrektursignal COR aus. 8 zeigt schematisch Ausgestaltungen der kapazitätsveränderlichen Amplitudenanpassungseinheit 35 und einer Abtastschaltung 37.
Die kapazitätsveränderliche Amplitudenanpassungseinheit 35 beinhaltet einen Dämpfungskondensator C_ATT, Kondensatoren CT1 bis CT4, UND-Schaltungen 51 bis 54, ODER-Schaltungen 61 bis 64, Inverter 71 bis 74 und Schalter S1 bis S8. Die Kondensatoren CT1 bis CT4 sind Kondensatoren, die verschiedene Kapazitätswerte aufweisen. Im Folgenden wird jeder der Kondensatoren CT1 bis CT4 auch als zweiter Kondensator bezeichnet. Jede der UND-Schaltungen 51 bis 54 wird auch als zweite UND-Schaltung bezeichnet. Jeder der Schalter S1 bis S4 wird auch als erster Schalter bezeichnet, während jeder der Schalter S5 bis S8 auch als zweiter Schalter bezeichnet wird.
Ein Abtastsignal SMP wird in einen Eingang einer jeden der UND-Schaltungen 51 bis 54 eingegeben. Die Steuer- bzw. Regelsignale CTL1 bis CTL4 werden bezugsrichtig in die anderen Eingänge der UND-Schaltungen 51 bis 54 eingegeben. Im Folgenden wird jedes der Steuer- bzw. Regelsignale CTL1 bis CTL4 auch als zweites Steuer- bzw. Regelsignal bezeichnet. Ein Entladesignal DIS wird in einen Eingang einer jeden der ODER-Schaltungen 61 bis 64 eingegeben. Die Steuer- bzw. Regelsignale CTL1 bis CTL 4 werden bezugsrichtig in die Eingänge der Inverter 71 bis 74 eingegeben. Die Ausgänge der Inverter 71 bis 74 werden bezugsrichtig in die anderen Eingänge der ODER-Schaltungen 61 bis 64 eingegeben.
Das Signal SIG1 wird in ein Ende des Dämpfungskondensators C_ATT eingegeben. Mit anderen Worten, dasjenige Ende des Dämpfungskondensators C_ATT, in das das Signal SIG1 eingegeben wird, stellt eine Verbindung zwischen einem Knoten, der zwischen den kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 und den Kondensatoren CT1 bis CT4 befindlich ist, und Masse her. Daher wird das Signal SIG1, das von dem Dämpfungskondensator C_ATT gedämpft wird, in die Kondensatoren CT1 bis CT4 eingegeben. Die Schalter S1 bis S4 sind zwischen den anderen Enden der Kondensatoren CT1 bis CT4 und der Demodulationsschaltung 36 bezugsrichtig eingefügt. Die Schalter S1 bis S4 werden in Reaktion auf Signale, die von den UND-Schaltungen 51 bis 54 ausgegeben werden, bezugsrichtig geöffnet und geschlossen. Die Schalter S5 bis S8, sind zwischen den anderen Enden der Kondensatoren CT1 bis CT4 und Masse eingefügt. Mit anderen Worten, die Schalter S5 bis S8 sind zwischen den Enden der Kondensatoren CT1 bis CT4, mit denen die Schalter S1 bis S4 bezugsrichtig verbunden sind, und Masse eingefügt. Die Schalter S5 bis S8 werden in Reaktion auf Signale, die von den ODER-Schaltungen 61 bis 64 ausgegeben werden, bezugsrichtig geöffnet und geschlossen.
Die Demodulationsschaltung 36 ist als Schaltung ausgestaltet, die das empfangene Signal RS demoduliert und ein demoduliertes Signal DM ausgibt. Die Demodulationsschaltung 36 ist als Schaltung ausgestaltet, die die Abtastschaltung 37 beinhaltet. Die Abtastschaltung 37 ist als Schaltung ausgestaltet, die ein Signal, das durch Synthetisieren des empfangenen Signals RS und des Crosstalk-Korrektursignals COR erzeugt wird, in Reaktion auf das Abtastsignal SMP abtastet. Im Folgenden wird ein Ausgestaltungsbeispiel der Abtastschaltung 37 beschrieben.
Beim vorliegenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass das empfangene Signal RS von einer Schaltung 38, an der eine Spaltung VIN anliegt, ausgegeben wird. Die Schaltung 38 ist eine äquivalente Schaltung, die die Empfangselektrode ER darstellt, die das Sendesignal empfängt, wobei die Spannung VIN eine Spannung ist, die in die Sendeelektrode ET eingegeben wird. Die Schaltung 38 ist als die nachstehend beschriebene Schaltung dargestellt. Bei der Schaltung 38 ist ein Kondensator C5 zwischen einem Anschluss, an dem die Spannung VIN anliegt, und einem Ausgabeanschluss eingefügt. Des Weiteren wird in der Schaltung 38 ein Kondensator C6 zwischen einem Knoten, der zwischen dem Kondensator C5 und dem Ausgabeanschluss befindlich ist, und Masse eingefügt.
Die Abtastschaltung 37 beinhaltet einen Signaldetektionskondensator CS1, Schalter S9 und S10 und einen Verstärker AMP. Das empfangene Signal RS wird in ein Ende des Schalters S9 eingegeben, während das andere Ende des Schalters S9 mit einem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers AMP verbunden ist. Der Schalter S9 wird in Reaktion auf das Abtastsignal SMP geöffnet und geschlossen. Der Schalter S10 stellt eine Verbindung zwischen dem Ende des Schalters S9, in das das empfangene Signal RS eingegeben wird, und Masse her. Der Schalter S10 wird in Reaktion auf das Entladesignal DIS geöffnet und geschlossen.
Das Crosstalk-Korrektursignal COR, das von der kapazitätsveränderlichen Amplitudenanpassungseinheit 35 ausgegeben wird, wird in einen Knoten N1 zwischen dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers AMP und dem Schalter S9 eingegeben. Der Signaldetektionskondensator CS1 ist zwischen dem Knoten N1 und Masse eingefügt. Ein invertierender Eingang des Verstärkers AMP ist mit einem Ausgang des Verstärkers AMP verbunden. Mit anderen Worten, der Verstärker AMP bildet einen Spannungsfolger. Ein Signal OUT, das ein Abtastergebnis angibt, wird von dem Ausgabeanschluss des Verstärkers AMP ausgegeben. Obwohl dies nicht dargestellt ist, wird das Signal OUT demoduliert, und es wird das demodulierte Signal als demoduliertes Signal DM ausgegeben.
Ist das Abtastsignal beispielsweise gleich HIGH, so wird ein Kapazitätswert der kapazitätsveränderlichen Amplitudenanpassungseinheit 35 entsprechend der Anzahl der geschlossenen Schalter in Reaktion auf die Steuer- bzw. Regelsignale CTL1 bis CTL4 bestimmt. In der Abtastschaltung 37 wird in Reaktion auf das Abtastsignal SMP der Signaldetektionskondensator CS1 durch dasjenige Signal geladen, das durch Synthetisieren des empfangenen Signals RS und des Crosstalk-Korrektursignals COR erzeugt wird, und es wird die Ladespannung abgetastet. Ist das Entladesignal DIS gleich HIGH, so werden die Kondensatoren CT1 bis CT4 der kapazitätsveränderlichen Amplitudenanpassungseinheit 35 gleichzeitig kurzgeschlossen, und es wird die elektrische Ladung, mit der der Signaldetektionskondensator CS1 geladen ist, entladen.
9 zeigt ein Taktungsdiagramm zur Darstellung eines Betriebsbeispiels der Signalverarbeitungseinheit 3. In 9 ist, wenn die Spannung VIN zu HIGH wird, der Wert der Spannung VIN gleich V1. Zu einem Zeitpunkt, bevor die Spannung VIN beispielsweise auf HIGH geändert wird, ist, wenn das Entladesignal DIS von LOW auf HIGH geändert wird, der Schalter S10 geöffnet (Zeitpunkt T1 in 9). Anschließend wird, wenn das Abtastsignal SMP von LOW auf HIGH geändert wird, der Schalter S9 geöffnet (Zeitpunkt T2 in 9). Die elektrische Ladung, mit der der Signaldetektionskondensator CS1 geladen ist, wird entladen. Anschließend wird, wenn das Entladesignal DIS von HIGH auf LOW geändert wird, der Schalter S10 geschlossen (Zeitpunkt T3 in 9). Der Signaldetektionskondensator CS1 ist in einem ladbaren Zustand befindlich. Anschließend wird, wenn die Spannung VIN von LOW nach V1 geändert wird, die Spannung des Knotens N1 von LOW auf V2 geändert (Zeitpunkt T4 in 9). Die in diesem Moment gegebene Spannung V2 wird durch den nachfolgenden Ausdruck wiedergegeben: $V 2 = C 5 / (C 5 + C6 + CS1) * V 1$
Anschließend wird, wenn das Abtastsignal SMP von HIGH auf LOW geändert wird, der Schalter S10 geschlossen (Zeitpunkt T5 in 9). Daher wird die Spannung V2 des Knotens N1 abgetastet, und das abgetastete Signal wird als Signal OUT, das das Abtastergebnis angibt, ausgegeben.
Im Folgenden wird die Korrektur des Crosstalks durch die Signalverarbeitungseinheit 3 beschrieben. 10 zeigt die Beziehung zwischen dem Crosstalk, dem Crosstalk-Korrektursignal und dem empfangenen Signal in der Signalverarbeitungseinheit 3 entsprechend der ersten exemplarischen Ausführungsform anhand einer Vektordarstellung. 11 zeigt Wellenformen des Crosstalks, des Crosstalk-Korrektursignals und des empfangenen Signals in der Signalverarbeitungseinheit 3 entsprechend der ersten exemplarischen Ausführungsform. In 10 bezeichnet die positive Richtung der horizontalen Achse wie in 4 die Amplitude des Sendesignals TA(0°), die positive Richtung der vertikalen Achse bezeichnet die Amplitude des Sendesignals TB(90°), die negative Richtung der horizontalen Achse bezeichnet die Amplitude des Sendesignals TC(180°), und die negative Richtung der vertikalen Achse bezeichnet die Amplitude des Sendesignals TD(270°).
Beim vorliegenden Beispiel werden wie in 4 die Phase und die Amplitude des Signals OS1 vom Crosstalk CTK beinflusst, wodurch in dem Signal OS1 eine Verzerrung auftritt. Im Ergebnis wird wie in 4 das sich aus der Verzerrung ergebende Signal OS2 als empfangenes Signal RS ausgegeben. Gleichwohl wird bei der vorliegenden Ausgestaltung das Crosstalk-Korrektursignal COR, das eine Phase aufweist, die entgegengesetzt zur Phase des Crosstalks CTK ist und dieselbe Amplitude wie der Crosstalk CTK aufweist, von den kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 und der kapazitätsveränderlichen Amplitudenanpassungseinheit 35 gebildet. Die Abtasteinheit 37 tastet das Signal ab, das durch Synthetisieren des empfangenen Signals RS und des Crosstalk-Korrektursignals COR erzeugt wird. Daher wird, wie in 10 dargestellt ist, der Crosstalk CTK durch das Crosstalk-Korrektursignal COR, das eine Phase entgegengesetzt zur Phase des Crosstalks CTK und dieselbe Amplitude wie der Crosstalk CTK aufweist, eliminiert. Im Ergebnis wird, wie in 10 und 11 gezeigt ist, das Signal OS1, das vom Crosstalk nicht beeinflusst ist, abgetastet.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist es entsprechend der vorliegenden Ausgestaltung möglich, einen Verschiebungsdetektor zu verwirklichen, der den Crosstalk eines kapazitiven Verschiebungsdetektors beschränken oder beseitigen kann.
Bei dem Verschiebungsdetektor 100 entsprechend der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform sind die Phasenanpassungsbeträge der kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 und der Amplitudenanpassungsbetrag der kapazitätsveränderlichen Amplitudenanpassungseinheit 35 vorbestimmt. Die Amplitude des Signals, das von der Abtasteinheit 37 abgetastet wird, kann beispielsweise allein durch den Detektionskopf und ohne die Skala überwacht werden, wobei die Kapazitätswerte der kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 und der kapazitätsveränderlichen Amplitudenanpassungseinheit 35 derart angepasst oder kalibriert werden können, dass die überwachte Amplitude minimiert wird. Wenn daher die Verschiebung nach der Anpassung gemessen wird, kann der Crosstalk stabil korrigiert werden.
Bei der vorliegenden Ausgestaltung wird die Phasenanpassung des Sendesignals von den kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 ausgeführt, während die Amplitudenanpassung des Sendesignals von der kapazitätsveränderlichen Amplitudenanpassungseinheit 35 ausgeführt wird. Mit anderen Worten, die Phasenanpassung des Sendesignals und die Amplitudenanpassung des Sendesignals werden getrennt ausgeführt. Dies ist von Vorteil, wenn eine Verringerung der Schaltungskomplexität im Vergleich zu einem Verfahren verwirklicht werden soll, das in dem ungeprüften japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2-269908 offenbart ist. Der Grund hierfür ist folgender.
In dem ungeprüften japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2-269908 wird die Amplitude einer jeden Wechselspannung, die in eine Sendeelektrode eingegeben wird, in sechzehn Schritten (4 Bit) unter Verwendung von vier Kondensatoren, die verschiedene Kapazitätswerte aufweisen, geändert. In diesem Fall ist das Kapazitätsverhältnis der Eliminierungskondensatoren oder der Wert, den man durch Dividieren des Maximalkapazitätswertes durch den Minimalkapazitätswert erhält, gleich 16. Um das Crosstalk-Korrektursignal zu erhalten, das in 256 Schritten (8 Bit) geändert wird, wie dies bei dem Verschiebungsdetektor 100 entsprechend der ersten exemplarischen Ausführungsform mit vorliegender Ausgestaltung der Fall ist, ist es notwendig, das 16-fache Kapazitätsverhältnis im Vergleich zu dem Fall mit 4 Bit zu verwirklichen. Im Ergebnis nimmt die Fläche, die von den Kondensatoren eingenommen wird, stark zu, und die Schaltungskomplexität nimmt ebenfalls zu.
Demgegenüber ist bei dem Verschiebungsdetektor 100 entsprechend der ersten exemplarischen Ausführungsform, da die Vier-Bit-Phasenanpassung des Sendesignals und die Vier-Bit-Amplitudenanpassung des Sendesignals getrennt ausgeführt werden, das Gesamtkapazitätsverhältnis gleich 16 plus 16, also 32. Damit kann bei der vorliegenden Ausgestaltung die Fläche, die von den Kondensatoren eingenommen wird, gleich 1/8 im Vergleich zu derjenigen bei dem ungeprüften japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2-269908 sein. Es sollte daher einsichtig sein, dass sich mit Blick auf die Verringerung der Fläche der Schaltung und damit mit Blick auf die Verringerung der Kosten Vorteile ergeben.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann entsprechend der vorliegenden Ausgestaltung der Crosstalk mit hoher Genauigkeit durch genaues Anpassen der Phase und der Amplitude des Crosstalk-Korrektursignals mit einer einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung beseitigt werden.
Zweite exemplarische Ausführungsform
Als Nächstes wird ein Verschiebungsdetektor entsprechend einer zweiten exemplarischen Ausführungsform beschrieben. Bei dem Verschiebungsdetektor entsprechend der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform unterscheidet sich die Ausgestaltung der kapazitätsveränderlichen Amplitudenanpassungseinheit der Signalverarbeitungseinheit von derjenigen bei dem Verschiebungsdetektor 100 entsprechend der ersten exemplarischen Ausführungsform. Eine kapazitätsveränderliche Amplitudenanpassungseinheit 39 entsprechend der zweiten exemplarischen Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
12 zeigt schematisch eine Ausgestaltung der kapazitätsveränderlichen Amplitudenanpassungseinheit 39 entsprechend der zweiten exemplarischen Ausführungsform. Die kapazitätsveränderliche Amplitudenanpassungseinheit 39 beinhaltet Kondensatoren C11 bis C14 und Schalter S11 bis S14. Beim vorliegenden Beispiel sind die Kapazitätswerte der Kondensatoren C11 bis C14 voneinander verschieden. Das Signal SIG1, das von den kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 ausgegeben wird, wird in ein Ende eines jeden der Schalter S11 bis S14 eingegeben. Die Kondensatoren C11 bis C14 sind bezugsrichtig zwischen den anderen Enden der Schalter S11 bis S14 und Masse eingefügt. Die Steuer- bzw. Regelsignale CTL1 bis CTL4 sind an den Schaltern S11 bis S14 vorgesehen, um das Öffnen und Schließen der Schalter S11 bis S14 bezugsrichtig zu steuern bzw. zu regeln. Im Folgenden wird jeder der Kondensatoren C11 bis C14 auch als dritter Kondensator bezeichnet. Jeder der Schalter S11 bis S14 wird auch als dritter Schalter bezeichnet. Jedes der Steuer- bzw. Regelsignale CTL1 bis CTL4 der zweiten exemplarischen Ausführungsform wird auch als drittes Steuer- bzw. Regelsignal bezeichnet.
Entsprechend der vorliegenden Ausgestaltung ist es möglich, die Kapazitätswerte der Kondensatoren zur Dämpfung des Signals SIG1 in sechzehn Schritten dadurch zu ändern, dass das Öffnen und Schließen der Schalter S11 bis S14 gesteuert bzw. geregelt wird. Im Ergebnis kann ein Signal, das durch Dämpfen des Signals SIG1 erzeugt wird, für die Demodulationsschaltung 36 als Crosstalk-Korrektursignal COR bereitgestellt werden.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist es wie bei der ersten exemplarischen Ausführungsform auch entsprechend der vorliegenden Ausgestaltung möglich, einen Verschiebungsdetektor zu verwirklichen, der den Crosstalk eines kapazitiven Verschiebungsdetektors beschränken oder beseitigen kann.
Bei der kapazitätsveränderlichen Amplitudenanpassungseinheit 39 kann ein Teil der Kondensatoren C11 bis C14 als Dämpfungskondensator C_ATT der Demodulationsschaltung 36 entsprechend der ersten exemplarischen Ausführungsform verwendet werden. Der Dämpfungskondensator C_ATT kann abseits der Kondensatoren C11 bis C14 angeordnet werden.
Weitere exemplarische Ausführungsformen
Man beachte, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorbeschriebenen exemplarischen Ausführungsformen beschränkt ist und gegebenenfalls auch abgeändert werden kann, ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzugehen. Obwohl beispielsweise beschrieben worden ist, dass die kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 dieselbe Ausgestaltung aufweisen, können die kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 gänzlich oder teilweise auch verschiedene Ausgestaltungen aufweisen.
Die Ausgestaltungen der kapazitätsveränderlichen Phasenanpassungseinheiten 31 bis 34 sind beispielsweise nicht auf die anhand 7 beschriebene Ausgestaltung beschränkt. Andere Ausgestaltungen, die die Phase des Sendesignals anpassen können, können gegebenenfalls ebenfalls eingesetzt werden. Vorstehend ist beispielsweise ein Beispiel beschrieben worden, bei dem die Phase des Sendesignals in sechzehn Schritten geändert wird. Die Phase des Sendesignals kann jedoch auch in mehr als sechzehn Schritten geändert werden, indem eines oder beide von der Anzahl der UND-Schaltungen und der Anzahl der Kondensatoren geändert wird. Die Phase des Sendesignals muss zudem nicht stufenartig, sondern kann auch kontinuierlich geändert werden.
Die Ausgestaltungen der kapazitätsveränderlichen Amplitudenanpassungseinheiten 35 bis 39 sind beispielsweise nicht auf das Vorbeschriebene beschränkt. Andere Ausgestaltungen, die die Amplitude des Signals anpassen können, können ebenfalls eingesetzt werden. Vorstehend ist beispielsweise ein Beispiel beschrieben worden, bei dem die Amplitude des Signals in sechzehn Schritten geändert wird. Die Amplitude des Signals kann jedoch auch in mehr als sechzehn Schritten geändert werden, indem die Anzahl der UND-Schaltungen, die Anzahl der ODER-Schaltungen, die Anzahl der Schalter und die Anzahl der Kondensatoren jeweils einzeln oder in Kombination geändert werden. Die Amplitude des Signals muss zudem nicht stufenartig, sondern kann auch kontinuierlich geändert werden.
Aus der Beschreibung der Erfindung ergibt sich, dass die Ausführungsformen der Erfindung auf verschiedene Arten abgewandelt werden können. Diese Abwandlungen sollen nicht als vom Wesen und Umfang der Erfindung abweichend verstanden werden, da alle derartigen Abwandlungen, wie sich einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet erschließt, im Umfang der nachfolgenden Ansprüche enthalten sein sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2269908 [0003, 0004, 0052, 0053, 0054]

Claims

Verschiebungsdetektor, wobei der Verschiebungsdetektor ein kapazitiver Verschiebungsdetektor ist, der dafür ausgelegt ist, ein von einer Sendesignalausgabeeinheit ausgegebenes Sendesignal mittels einer in einem Detektionskopf angeordneten Empfangselektrode zu empfangen, um eine Verschiebung zwischen dem Detektionskopf und einer Skala auf Grundlage des empfangenen Signals zu detektieren, wobei das Sendesignal von einer in dem Detektionskopf angeordneten Sendeelektrode durch eine in der Skala angeordnete Kopplungselektrode an die Empfangselektrode gesendet wird, wobei der Verschiebungsdetektor umfasst: Phasenanpassungseinheiten, die dafür ausgelegt sind, ein Signal, dessen Phase angepasst ist, aus dem von der Sendesignalausgabeeinheit ausgegebenen Sendesignal zu erzeugen; eine Amplitudenanpassungseinheit, die dafür ausgelegt ist, eine Amplitude des Signals, dessen Phase durch die Phasenanpassungseinheit angepasst worden ist, anzupassen, um ein Crosstalk-Korrektursignal zu erzeugen; und eine Demodulationseinheit, die dafür ausgelegt ist, ein Signal, das durch Synthetisieren des Crosstalk-Korrektursignals und des empfangenen Signals erzeugt wird, abzutasten und das abgetastete Signal zu demodulieren.
Verschiebungsdetektor nach Anspruch 1, wobei die Phasenanpassungseinheiten eine Spannung des Sendesignals durch kapazitive Spannungsteilung auf Grundlage einer vorbestimmten Bedingung anpassen und die angepassten Spannungen synthetisieren, um ein Signal zu erzeugen, das eine Phase aufweist, die zu einer Phase des in dem empfangenen Signal beinhalteten Crosstalks entgegengesetzt ist, und die Amplitudenanpassungseinheit bewirkt, dass eine Amplitude des Signals, das von den Phasenanpassungseinheiten erzeugt wird, mit einer Amplitude des Crosstalks auf Grundlage einer vorbestimmten Bedingung übereinstimmt, um das Crosstalk-Korrektursignal zu erzeugen.
Verschiebungsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Phasenanpassungseinheit mehrere erste Kondensatoren umfasst, wobei ein Ende des ersten Kondensators mit einem Eingang der Amplitudenanpassungseinheit verbunden ist, und unter den mehreren ersten Kondensatoren die Anzahl der ersten Kondensatoren, deren andere Enden das Sendesignal empfangen, in Reaktion auf ein erstes Steuer- bzw. Regelsignal gesteuert bzw. geregelt wird.
Verschiebungsdetektor nach Anspruch 3, wobei Kapazitätswerte der mehreren ersten Kondensatoren voneinander verschieden sind.
Verschiebungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Amplitudenanpassungseinheit mehrere zweite Kondensatoren umfasst, und die Amplitudenanpassungseinheit dafür ausgelegt ist, unter den mehreren zweiten Kondensatoren die Anzahl der zweiten Kondensatoren, die zwischen der Demodulationseinheit und der Amplitudenanpassungseinheit eine Verbindung herstellen, ändern zu können.
Verschiebungsdetektor nach Anspruch 5, umfassend mehrere erste Schalter, die zwischen den Amplitudenanpassungseinheiten und den mehreren zweiten Kondensatoren oder zwischen der Demodulationseinheit und den mehreren zweiten Kondensatoren eingefügt sind, wobei die mehreren ersten Schalter dafür ausgelegt sind, in Reaktion auf ein zweites Steuer- bzw. Regelsignal geöffnet und geschlossen zu werden, wobei unter den mehreren ersten Schaltern die Anzahl der zu schließenden ersten Schalter in Reaktion auf das zweite Steuer- bzw. Regelsignal gesteuert bzw. geregelt wird.
Verschiebungsdetektor nach Anspruch 6, wobei die Demodulationseinheit eine Spannung eines Signaldetektionskondensators, der durch das Signal geladen wird, das durch Synthetisieren des empfangenen Signals und des Crosstalk-Korrektursignals erzeugt wird, in Reaktion auf ein Abtastsignal abtastet und die Ladung, mit der der Signaldetektionskondensator geladen ist, in Reaktion auf ein Entladesignal entlädt.
Verschiebungsdetektor nach Anspruch 7, umfassend mehrere zweite Schalter, die mit einem der Demodulationeinheitsseite zu eigenen Ende eines jeden der mehreren zweiten Kondensatoren und Masse verbunden sind, wobei die mehreren zweiten Schalter in Reaktion auf das Entladesignal gleichzeitig geöffnet werden oder unter den mehreren zweiten Schaltern die Anzahl der zu schließenden zweiten Schalter in Reaktion auf das zweite Steuer- bzw. Regelsignal gesteuert bzw. geregelt werden kann.
Verschiebungsdetektor nach Anspruch 8, umfassend: mehrere UND-Schaltungen, wobei das zweite Steuer- bzw. Regelsignal in ein Ende der UND-Schaltung eingegeben wird und das Abtastsignal in das andere Ende der UND-Schaltung eingegeben wird und wobei das Öffnen und Schließen der mehreren ersten Schalter in Reaktion auf Ausgabesignale der mehreren UND-Schaltungen bezugsrichtig gesteuert bzw. geregelt wird; und mehrere ODER-Schaltungen, wobei das Entladesignal in ein Ende der ODER-Schaltung eingegeben wird und ein umgekehrtes Signal des zweiten Steuer- bzw. Regelsignals in das andere Ende der ODER-Schaltung eingegeben wird und wobei das Öffnen und Schließen der mehreren zweiten Schalter in Reaktion auf Ausgabesignale der mehreren ODER-Schaltungen bezugsrichtig gesteuert bzw. geregelt wird.
Verschiebungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Amplitudenanpassungseinheit umfasst: mehrere dritte Schalter, die in Reaktion auf ein drittes Steuer- bzw. Regelsignal geöffnet und geschlossen werden, wobei ein Ende eines jeden der mehreren dritten Schalter mit einem Ausgang der Phasenanpassungseinheit verbunden ist; und mehrere dritte Kondensatoren, wobei ein Ende eines jeden der mehreren dritten Schalter bezugsrichtig mit den anderen Enden der mehreren dritten Schalter verbunden ist und wobei die anderen Enden der mehreren dritten Schalter mit Masse verbunden sind, und unter den mehreren dritten Schaltern die Anzahl der zu schließenden dritten Schalter in Reaktion auf das dritte Steuer- bzw. Regelsignal gesteuert bzw. geregelt wird.