JP2014126457A

JP2014126457A - 静電容量式検出装置

Info

Publication number: JP2014126457A
Application number: JP2012283363A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Niwa; 正久丹羽
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2014-07-07

Abstract

【課題】移動体が移動方向に沿って傾いた場合にも移動体の変位を精度良く求めることのできる静電容量式検出装置を提供する。
【解決手段】対象物と共にｘ方向に沿って移動する移動体１と、移動体１と対向配置される検出電極２Ａ，２Ｂとを備え、各検出電極２Ａ，２Ｂは、移動体１のｘ方向に沿った変位に伴って移動体１との間の静電容量ＣＡ，ＣＢが変化する形状に形成され、移動体１の少なくとも各検出電極２Ａ，２Ｂと対向する面を、各検出電極２Ａ，２Ｂに向かって突出する曲面で形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量式検出装置に関する。

従来から、対象物の変位を求める静電容量式の検出装置が知られており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の静電エンコーダは、４相の電位検出電極を有する固定子と、第１電極及び第２電極を有し、固定子上で移動するように設けられた移動子とを備える。移動子は、固定子の上に摺動材を介して摺動自在に移動するように配置され、固定子の長手方向に移動し得るように取り付けられている。

また、この静電エンコーダは、移動子の第１電極及び第２電極の各々に誘起した電荷に感応する電位検出電極から出力される交流信号の差に基づきベクトル信号を生成する差動増幅器を備える。更に、この静電エンコーダは、ベクトル信号に基づき固定子に対する移動子の絶対的位置に係る信号を生成するレゾルバ／デジタル変換器を備える。

すなわち、この静電エンコーダは、固定子の上を移動子が移動するとき、固定子と移動子との間に生じる静電作用に基づき、固定子に対する移動子の相対的な位置の変化を、絶対的位置として測定する。

特開２０１１−０４７６７９号公報

しかしながら、上記従来例では、移動子（移動体）は摺動材を介して固定子の上を摺動する構成となっている。このため、摺動材が固定子に引っ掛かる等して移動子の移動を妨げる虞がある。

そこで、摺動材を用いずに移動子を固定子に接触させない構成を採用することが考えられる。この構成では、固定子が移動子と接触しないために移動子の移動を妨げる虞はないが、移動子が移動方向に沿って傾く虞がある。この場合、移動子と固定子との間の静電容量は、移動子の変位のみならず移動子の傾きによっても変動するため、移動子の変位を精度良く求めることができないという問題があった。

また、摺動材を用いた構成においても、例えば摺動材が摩耗する等して、移動子が移動方向に沿って傾く虞がある。この場合も、やはり移動子と固定子との間の静電容量が、移動子の変位のみならず移動子の傾きによっても変動するため、移動子の変位を精度良く求めることができないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、移動体が移動方向に沿って傾いた場合にも移動体の変位を精度良く求めることのできる静電容量式検出装置を提供することを目的とする。

本発明の静電容量式検出装置は、対象物と共に一の方向に沿って移動する移動体と、前記移動体と対向配置される検出電極とを備え、前記検出電極は、前記移動体の前記一の方向に沿った変位に伴って前記移動体との間の静電容量が変化する形状に形成され、前記移動体の少なくとも前記検出電極と対向する面を、前記検出電極に向かって突出する曲面で形成することを特徴とする。

本発明の静電容量式検出装置は、対象物と共に一の方向に沿って移動する移動体と、前記移動体と対向配置される検出電極とを備え、前記移動体は、前記一の方向に沿った変位に伴って前記検出電極との間の静電容量が変化する形状に形成され、
前記検出電極の少なくとも前記移動体と対向する面を、前記移動体に向かって突出する曲面で形成することを特徴とする。

この静電容量式検出装置において、前記検出電極は、リジッド基板から成る複数の基板を積層して成る多層基板のうち、内側の前記基板に形成することが好ましい。

この静電容量式検出装置において、前記リジッド基板は、セラミック基板から成ることが好ましい。

この静電容量式検出装置において、前記多層基板の少なくとも一部を樹脂製のケースに一体成形することが好ましい。

この静電容量式検出装置において、前記曲面は、円柱の側面であることが好ましい。

この静電容量式検出装置において、前記曲面は、球面であることが好ましい。

この静電容量式検出装置において、前記検出電極を挟んだ前記移動体とは反対側の位置に、前記検出電極と同電位に接続されるシールド電極を配置することが好ましい。

この静電容量式検出装置において、前記移動体と前記検出電極との間の静電容量に基づいて前記移動体の変位を求める処理部を備えることが好ましい。

本発明は、移動体の検出電極と対向する面を、検出電極に向かって突出する曲面で形成している。若しくは、本発明は、検出電極の移動体と対向する面を、移動体に向かって突出する曲面で形成している。このため、本発明では、移動体が移動方向に沿って傾いたとしても、移動体と検出電極との間の距離が変動せず、移動体の傾きによっては移動体と検出電極との間の静電容量は変動しない。したがって、本発明では、移動体が移動方向に沿って傾いた場合にも移動体の変位を精度良く求めることができる。

本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態１を示す図で、（ａ）は斜視図で、（ｂ）はｙ方向から見た平面図である。同上の静電容量式検出装置の動作説明図で、（ａ）は処理部の回路概略図で、（ｂ）は各ＣＶ変換回路の動作を示すタイムチャート図である。同上の静電容量式検出装置の他の構成を示す図で、（ａ）は斜視図で、（ｂ）はｙ方向から見た平面図である。本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態２を示す図で、（ａ）は斜視図で、（ｂ）はｚ方向から見た平面図で、（ｃ）はｙ方向から見た平面図で、（ｄ）はｘ方向から見た平面図である。同上の静電容量式検出装置における多層基板を構成する各基板を示す平面図である。同上の静電容量式検出装置において移動体がｙ方向に傾いた場合の移動体と各電極との位置関係を示す図である。本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態３を示す概略図である。

（実施形態１）
以下、本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態１について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図１に示す矢印によりｘ方向、ｙ方向、ｚ方向を規定する。本実施形態は、図１に示すように、移動体１と、１対の検出電極２Ａ，２Ｂと、処理部３とを備える。

移動体１は、ｙ方向に沿って長尺な円柱形状に形成され、変位を求める対象物（図示せず）に取り付けられる。なお、移動体１は、対象物に中間部材（図示せず）を介して取り付けられてもよいし、対象物に直接取り付けられてもよい。更には、移動体１が対象物の一部であってもよい。移動体１は、対象物と共にｘ方向（一の方向）に沿って移動する。したがって、この移動体１の変位を求めることで、対象物の変位を求めることができる。

検出電極２Ａ，２Ｂは、何れも基板Ｐ１のｚ方向における一方の面（図１（ｂ）における上面）に形成された金属パターンであり、移動体１と対向して配置される。各検出電極２Ａ，２Ｂは、それぞれ平面視で三角形状に形成している。検出電極２Ａは、ｘ方向のマイナスの向きに向かうにつれてｙ方向の幅寸法が大きくなるように形成している。また、検出電極２Ｂは、ｘ方向のプラスの向きに向かうにつれてｙ方向の幅寸法が大きくなるように形成している。

各検出電極２Ａ，２Ｂの形状は三角形状に限定されるものではなく、ｙ方向の幅寸法がｘ方向に沿って連続的に変化する形状であればよい。すなわち、各検出電極２Ａ，２Ｂは、移動体１のｘ方向の変位に伴って移動体１との間の静電容量が変化する形状であればよい。

また、基板Ｐ１のｚ方向における他方の面（図１（ｂ）における下面）には、図示しないが金属パターンから成るシールド電極を形成している。なお、シールド電極は、各検出電極２Ａ，２Ｂが形成される基板に形成する構成に限定されるものではなく、各検出電極２Ａ，２Ｂを挟んだ移動体１とは反対側の位置に配置する構成であればよい。

基板Ｐ１は、絶縁性を有する材料から成るリジッド基板である。リジッド基板は、フレキシブル基板と比較して剛性が高いので、リジッド基板上に形成される各検出電極２Ａ，２Ｂの形状の安定性を向上することができる。また、後述の実施形態２のように、リジッド基板は多層化が容易であるので、シールド電極を配置するのにも適している。

本実施形態では、基板Ｐ１としてセラミック基板を用いている。セラミック基板は、耐熱性、剛性に優れた基板であるため、高温下での使用や製造に対しても形状が安定する。また、セラミック基板は、耐薬品性や耐オイル性にも優れた基板であるため、外気に晒された状態での使用にも耐え得る。

処理部３は、例えば基板Ｐ１とは異なる基板（図示せず）に設けられるもので、図２（ａ）に示すように、第１ＣＶ変換回路３０と、第２ＣＶ変換回路３１と、差分検出回路３２と、演算回路３２とを備える。また、図示しないが、処理部３は後述するスイッチＳＷ１〜ＳＷ５を駆動する駆動回路も備える。

第１ＣＶ変換回路３０は、移動体１と検出電極２Ａとの間の静電容量ＣＡに基づく電圧を出力するもので、オペアンプＯＰ１と、コンデンサＣ１と、スイッチＳＷ１，ＳＷ２とから構成される。検出電極２Ａは、スイッチＳＷ１に接続されている。このスイッチＳＷ１を切り替えることにより、オペアンプＯＰ１の反転入力端子、高インピーダンスの開放位置、接地電位の何れかと検出電極２Ａとの間の接続を周期的に切り替える。オペアンプＯＰ１の非反転入力端子は、基準電位Ｖ１に接続される。また、第１ＣＶ変換回路３０は、オペアンプＯＰ１の反転入力端子と出力端子との間にコンデンサＣ１を接続することで負帰還回路を構成している。このコンデンサＣ１と並列にスイッチＳＷ２を接続しており、コンデンサＣ１とスイッチＳＷ２とでスイッチトキャパシタを構成している。

第２ＣＶ変換回路３１は、移動体１と検出電極２Ｂとの間の静電容量ＣＢに基づく電圧を出力するもので、オペアンプＯＰ２と、コンデンサＣ２と、スイッチＳＷ３，ＳＷ４とから構成される。検出電極２Ｂは、スイッチＳＷ３に接続されている。このスイッチＳＷ３を切り替えることにより、オペアンプＯＰ２の反転入力端子、高インピーダンスの開放位置、接地電位の何れかと検出電極２Ｂとの間の接続を周期的に切り替える。オペアンプＯＰ２の非反転入力端子は、基準電位Ｖ１に接続される。また、第２ＣＶ変換回路３１は、オペアンプＯＰ２の反転入力端子と出力端子との間にコンデンサＣ２を接続することで負帰還回路を構成している。このコンデンサＣ２と並列にスイッチＳＷ４を接続しており、コンデンサＣ２とスイッチＳＷ４とでスイッチトキャパシタを構成している。

以下、各ＣＶ変換回路３０，３１の動作について図２（ａ），（ｂ）を用いて説明する。先ず、各検出電極２Ａ，２Ｂが、それぞれスイッチＳＷ１，ＳＷ３を介してオペアンプＯＰ１，ＯＰ２の反転入力端子に接続され、且つスイッチＳＷ２，ＳＷ４がオフであるとする。この場合、オペアンプＯＰ１は、静電容量ＣＡとコンデンサＣ１とのインピーダンス比に応じた電圧を出力する。また、オペアンプＯＰ２は、静電容量ＣＢとコンデンサＣ２とのインピーダンス比に応じた電圧を出力する。

次に、スイッチＳＷ２，ＳＷ４がオンに切り替わると、コンデンサＣ１，Ｃ２が蓄積された電荷を放電することにより、各オペアンプＯＰ１，ＯＰ２の出力電圧が一旦リセットされる。このとき、各検出電極２Ａ，２ＢがスイッチＳＷ１，ＳＷ３を介して接地電位に接続されることで、静電容量ＣＡ，ＣＢもリセットされる。その後、スイッチＳＷ１，ＳＷ３を切り替えて各検出電極２Ａ，２ＢをそれぞれオペアンプＯＰ１，ＯＰ２の反転入力端子に接続し、且つスイッチＳＷ２，ＳＷ４をオンに切り替える。すると、各オペアンプＯＰ１，ＯＰ２は、それぞれ再び静電容量ＣＡ，ＣＢとコンデンサＣ１，Ｃ２とのインピーダンス比に応じた電圧を出力する。上記の動作を繰り返すことで、各オペアンプＯＰ１，ＯＰ２からは、それぞれ静電容量ＣＡ，ＣＢに基づく電圧が周期的に出力される。

差分検出回路３２は、各ＣＶ変換回路３０，３１の出力電圧の差分を出力するもので、オペアンプＯＰ３と、抵抗Ｒ１〜Ｒ４とから構成される。差分検出回路３２の出力電圧Ｖ０は、静電容量ＣＡと静電容量ＣＢとの差分に比例するもので、演算回路３３に与えられる。

演算回路３３は、例えばマイクロコントローラから成り、出力電圧Ｖ０に基づいて移動体１の変位を求める。例えば、移動体１がｘ方向のプラスの向きに移動すると、移動体１と対向する検出電極２Ａの面積が小さくなり、移動体１と対向する検出電極２Ｂの面積が大きくなる。したがって、この場合には、静電容量ＣＢが静電容量ＣＡよりも大きくなる。また、移動体１がｘ方向のマイナスの向きに移動すると、移動体１と対向する検出電極２Ａの面積が大きくなり、移動体１と対向する検出電極２Ｂの面積が小さくなる。したがって、この場合には、静電容量ＣＡが静電容量ＣＢよりも大きくなる。すなわち、移動体１の変位に伴って各静電容量ＣＡ，ＣＢの差分が変化するので、出力電圧Ｖ０から移動体１の変位を求めることができる。

なお、シールド電極は、スイッチＳＷ５を介して基準電位Ｖ１と接続されている。このスイッチＳＷ５を切り替えることにより、基準電位Ｖ１、接地電位の何れかとシールド電極とが周期的に接続される。ここで、本実施形態では、シールド電極の電位が各検出電極２Ａ，２Ｂと常に等電位となるようにスイッチＳＷ５を切り替える。これにより、各検出電極２Ａ，２Ｂとシールド電極との間では電荷の充放電が行われない。

したがって、シールド電極を挟んで各検出電極２Ａ，２Ｂと反対側の位置に他の物体が存在したとしても、当該物体の存在によって静電容量ＣＡ，ＣＢが変化することはない。また、シールド電極を備えることで、ノイズによる静電容量ＣＡ，ＣＢの変動も防止することができる。

上述のように、本実施形態では、移動体１をｙ方向に沿って長尺な円柱形状に形成している。すなわち、移動体１における少なくとも各検出電極２Ａ，２Ｂと対向する面を、検出電極２Ａ，２Ｂに向かって突出する曲面で形成している。このため、本実施形態では、移動体１が移動方向（ｘ方向）に沿って傾いたとしても、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間の距離が変動しない。つまり、移動体１の傾きによっては移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間の各静電容量ＣＡ，ＣＢは変動しない。したがって、本実施形態では、移動体１が移動方向に沿って傾いた場合にも移動体１の変位、ひいては対象物の変位を精度良く求めることができる。

なお、移動体１は、図３（ａ），（ｂ）に示すように球状に形成してもよい。この構成では、移動体１がｘ方向に傾いた場合のみならず、ｘ軸又はｙ軸を軸として回転した場合でも、各静電容量ＣＡ，ＣＢに影響を与えることがなく、移動体１の変位をより精度良く求めることができる。なお、移動体１は完全な球状で形成する必要はなく、少なくとも各検出電極２Ａ，２Ｂと対向する曲面が球面であればよい。

ここで、本実施形態では、移動体１を円柱形状又は球形状に形成しているが、移動体１の各検出電極２Ａ，２Ｂと対向する面が、各検出電極２Ａ，２Ｂに向かって突出する曲面であれば、他の形状であってもよい。例えば、移動体１を、その曲面が楕円面となる形状に形成してもよい。この構成では、移動体１がｘ方向に傾いたとしても、その曲面と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間の距離が傾いていない場合とほぼ同じになり、移動体１の変位を精度良く求めることができる。

（実施形態２）
以下、本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態２について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図４（ａ）に示す矢印によりｘ方向、ｙ方向、ｚ方向を規定する。また、以下の説明では、実施形態１と共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図４，５に示すように、基板Ｐ１の代わりに多層基板Ｐ２を用いている。また、本実施形態では、検出電極２Ａ，２Ｂの代わりに検出電極２Ｃ及び１対の参照電極２Ｄ，２Ｅを用いている。

多層基板Ｐ２は、複数（本実施形態では４枚）の基板Ｐ２０〜Ｐ２３を積層して成る。各基板Ｐ２０〜Ｐ２３は、何れもリジッド基板から成る。本実施形態では、各基板Ｐ２０〜Ｐ２３はセラミック基板である。各基板Ｐ２０〜Ｐ２３は、ｘ方向に沿って長尺な矩形状の主部Ａ１と、主部Ａ１からｙ方向に沿って突出する矩形状の突部Ａ２とを一体に形成して成る。各基板Ｐ２０〜Ｐ２３は、移動体１に近い方から、Ｐ２０，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３の順にｚ方向に沿って積層している。

基板Ｐ２０の突部Ａ２の一面（図５における手前側の面）には、処理部３を構成する電子部品Ｂ１を実装している。基板Ｐ２１の主部Ａ１の一面（図５における手前側の面）には、検出電極２Ｃと、検出電極２Ｃを挟む形で配置される１対の参照電極２Ｄ，２Ｅとを形成している。検出電極２Ｃは、実施形態１の各検出電極２Ａ，２Ｂと同様に、平面視で三角形状に形成されている。検出電極２Ｃは、ｙ方向の幅寸法がｘ方向に沿って連続的に変化する。この検出電極２Ｃを挟んだｙ方向における両側には、それぞれ参照電極２Ｄ，２Ｅを形成している。各参照電極２Ｄ，２Ｅは、平面視で矩形状に形成されている。各参照電極２Ｄ，２Ｅは、ｙ方向の幅寸法がｘ方向に沿って変化しない。

基板Ｐ２２の主部Ａ１の一面（図５における手前側の面）には、平面視で矩形状のシールド電極Ｓ１を形成している。このシールド電極Ｓ１は、実施形態１のシールド電極と同様の機能を有する。また、各基板Ｐ２０〜Ｐ２３の主部Ａ１と突部Ａ２との境界部には、ｘ方向に沿って一定の間隔を空けて、４つのスルーホールＴ１をそれぞれ貫設している。これらスルーホールＴ１を介して、各電極２Ｃ〜２Ｅ及びシールド電極Ｓ１を処理部３と電気的に接続している。

本実施形態の処理部３は、実施形態１の第１ＣＶ変換回路３０と同様の構成の３つのＣＶ変換回路（図示せず）と、演算回路（図示せず）とを備える。各ＣＶ変換回路は、移動体１と検出電極２Ｃとの間の静電容量ＣＣ、移動体１と各参照電極２Ｄ，２Ｅとの間の静電容量ＣＤ，ＣＥに比例した電圧をそれぞれ出力する。ここで、静電容量ＣＣは、基本的に移動体１のｘ方向の変位に伴って連続的に変化するが、移動体１がｙ方向に傾く場合にも変化する。一方、静電容量ＣＤ，ＣＥは、何れも移動体１のｘ方向の変位によっては変化しないが、移動体１がｙ方向に傾く場合は、その傾きに伴って連続的に変化する。

そこで、本実施形態では、各静電容量ＣＤ，ＣＥに基づいて静電容量ＣＣを補正することで、移動体１のｙ方向の傾きに依らないｘ方向の変位を求めている。以下、静電容量ＣＣを補正する方法について図６を用いて説明する。なお、図６では各電極２Ｃ〜２Ｅが露出しているが、実際には多層基板Ｐ２の内層に形成されており、露出していない。移動体１がｙ方向に傾いていない場合において、移動体１と検出電極２Ｃとの間の距離をＤ０、移動体１と参照電極２Ｄとの間の距離をＤ１、移動体１と参照電極２Ｅとの間の距離をＤ２とする。また、移動体１がｙ方向に傾いている場合において、移動体１と検出電極２Ｃとの間の距離をＤ０’とする。更に、各電極２Ｃ〜２Ｅはｙ方向に沿って等間隔に配置されているものとする。

先ず、静電容量ＣＤ、誘電率、参照電極２Ｄの移動体１と対向する面積に基づいて、距離Ｄ１を算出する。同様に、静電容量ＣＥ、誘電率、参照電極２Ｅの移動体１と対向する面積に基づいて、距離Ｄ２を算出する。次に、距離Ｄ１，Ｄ２に基づいて、距離Ｄ０’を算出する。そして、静電容量が距離に反比例することを利用して、距離Ｄ０’、Ｄ０に基づいて静電容量ＣＣを補正する。これにより、移動体１がｙ方向に傾いていない場合の静電容量ＣＣを算出することができる。

多層基板Ｐ２は、図４（ａ）に示すように、ｘ方向に沿って長尺な樹脂製のケース４に一体成形している。ケース４は、多層基板Ｐ２における主部Ａ１と突部Ａ２との境界部を覆う。したがって、スルーホールＴ１は、ケース４により覆われるために外部に露出することがない。このため、各電極２Ｃ〜２Ｅの外部に対する絶縁性を確保することができる。また、ケース４の長手方向の両端部には、それぞれｚ方向に沿って貫通する取付孔４０を設けている。この取付孔４０に取付ねじ（図示せず）を挿入してねじ止めすることにより、本実施形態を任意の場所に取り付けることができる。

上述のように、本実施形態では、多層基板Ｐ２のうち内側の基板Ｐ２１に検出電極２Ｃ及び参照電極２Ｄ，２Ｅを形成している。したがって、本実施形態では、各電極２Ｃ〜２Ｅが外部に露出することがないため、各電極２Ｃ〜２Ｅの外部に対する絶縁性を確保することができる。なお、各電極２Ｃ〜２Ｅは、本実施形態のように、多層基板Ｐ２の内側の基板のうち最も移動体１に近い基板に形成するのが望ましい。この構成では、移動体１と各電極２Ｃ〜２Ｅとの間の静電容量ＣＣ〜ＣＥを検出し易く、増幅回路が必要である場合にもその増幅率を極力小さく抑えることができる。

（実施形態３）
以下、本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態３について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図７に示す矢印によりｘ方向、ｙ方向、ｚ方向を規定する。本実施形態は、図７に示すように、移動体１’と、検出電極２Ｆと、処理部３とを備える。

移動体１’は、平面視で三角形状に形成され、変位を求める対象物（図示せず）に取り付けられる。なお、移動体１’は、対象物に中間部材（図示せず）を介して取り付けられてもよいし、対象物に直接取り付けられてもよい。更には、移動体１’が対象物の一部であってもよい。移動体１’は、対象物と共にｘ方向に沿って移動する。

移動体１’は、ｘ方向のマイナスの向きに向かうにつれてｙ方向の幅寸法が大きくなるように形成している。勿論、移動体１’の形状は三角形状に限定されるものではなく、ｙ方向の幅寸法がｘ方向に沿って連続的に変化する形状であればよい。すなわち、移動体１’は、自身のｘ方向の変位に伴って検出電極２Ｆとの間の静電容量が変化する形状であればよい。

検出電極２Ｆは、ｙ方向に沿って長尺な円柱形状に形成され、移動体１’と対向して配置される。

処理部３は、移動体１’と検出電極２Ｆとの間の静電容量を電圧に変換するＣＶ変換回路３４と、当該電圧の増減に基づいて移動体１’のｘ方向の変位を演算する演算回路３５とを備える。

上述のように、本実施形態では、検出電極２Ｆをｙ方向に沿って長尺な円柱形状に形成している。すなわち、検出電極２Ｆにおける少なくとも移動体１’と対向する面を、移動体１’に向かって突出する曲面で形成している。このため、本実施形態では、移動体１’が移動方向（ｘ方向）に沿って傾いたとしても、移動体１’と検出電極２Ｆとの間の距離が変動しない。つまり、移動体１’の傾きによっては移動体１’と検出電極２Ｆとの間の静電容量は変動しない。したがって、本実施形態では、移動体１’が移動方向に沿って傾いた場合にも移動体１’の変位、ひいては対象物の変位を精度良く求めることができる。

なお、検出電極２Ｆは球状に形成してもよい。この構成では、移動体１’がｘ方向に傾いた場合のみならず、ｘ軸又はｙ軸を軸として回転した場合でも、静電容量に影響を与えることがなく、移動体１’の変位をより精度良く求めることができる。なお、検出電極２Ｆは完全な球状で形成する必要はなく、少なくとも移動体１’と対向する曲面が球面であればよい。

また、検出電極２Ｆの移動体１’と対向する面が、移動体１’に向かって突出する曲面であれば、他の形状であってもよい。例えば、検出電極２Ｆを、その曲面が楕円面となる形状に形成してもよい。この構成では、移動体１’がｘ方向に傾いたとしても、その曲面と検出電極２Ｆとの間の距離が傾いていない場合とほぼ同じになり、移動体１’の変位を精度良く求めることができる。

なお、上記実施形態１〜３では、処理部３を検出装置の一部としているが、処理部３は検出装置とは異なる外部の装置に組み込まれるものであってもよい。

１移動体
２Ａ，２Ｂ検出電極

Claims

対象物と共に一の方向に沿って移動する移動体と、前記移動体と対向配置される検出電極とを備え、前記検出電極は、前記移動体の前記一の方向に沿った変位に伴って前記移動体との間の静電容量が変化する形状に形成され、
前記移動体の少なくとも前記検出電極と対向する面を、前記検出電極に向かって突出する曲面で形成することを特徴とする静電容量式検出装置。
対象物と共に一の方向に沿って移動する移動体と、前記移動体と対向配置される検出電極とを備え、前記移動体は、前記一の方向に沿った変位に伴って前記検出電極との間の静電容量が変化する形状に形成され、
前記検出電極の少なくとも前記移動体と対向する面を、前記移動体に向かって突出する曲面で形成することを特徴とする静電容量式検出装置。
前記検出電極は、リジッド基板から成る複数の基板を積層して成る多層基板のうち、内側の前記基板に形成することを特徴とする請求項１に記載の静電容量式検出装置。
前記リジッド基板は、セラミック基板から成ることを特徴とする請求項３に記載の静電容量式検出装置。
前記多層基板の少なくとも一部を樹脂製のケースに一体成形することを特徴とする請求項３又は４に記載の静電容量式検出装置。
前記曲面は、円柱の側面であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の静電容量式検出装置。
前記曲面は、球面であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の静電容量式検出装置。
前記検出電極を挟んだ前記移動体とは反対側の位置に、前記検出電極と同電位に接続されるシールド電極を配置することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の静電容量式検出装置。
前記移動体と前記検出電極との間の静電容量に基づいて前記移動体の変位を求める処理部を備えることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の静電容量式検出装置。