JP3625530B2 - 位置検出装置及び位置検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、二部材の微小相対移動を検出、制御することができる位置検出装置、位置決め装置に関し、さらに前記制御装置を有するメディア移動型メモリ装置に関する。
【０００２】
【技術背景】
従来、二部材の微小相対移動を検出，制御するために、光干渉型の装置や静電容量変化型の装置が用いられている。光干渉型の装置では、可動範囲を大きく（たとえば、１ｃｍ以上）でき、しかも位置決めの精度を比較的高く（ヘテロダイン干渉式のものでは５〜１０ｎｍ）することができる。この装置では、Ｈｅ−Ｎｅガスレーザ等、わずかに異なる２つの周波数を持つ光を生成するための光源、およびこれら２つの周波数の光を干渉させるための光学系が必要となる。このため、光干渉型の装置は、全体が大型となり、たとえばメディア移動型メモリチップ等に作り込まれたｘ−ｙステージの位置決め装置として用いることができない。
【０００３】
また、静電容量変化型の装置では、二部材のそれぞれに電極片が形成される。そして、一方の部材に形成された電極片と他方の部材に形成された電極片との距離変化に伴う静電容量変化を測定することで、二部材の微小相対移動量を知ることができる。この装置では、装置の大きさを小さくすると、位置決め精度が低下する（逆に、位置決め精度を高くするためには装置の大きさを大きくする必要がある）。前記のメディア移動型メモリチップ等に作り込まれたｘ−ｙステージの位置決め装置では、１ｍｍ程度の可動範囲で数十ｎｍの位置決め精度が要求されるが、従来の静電容量変化型の装置では大きさが大きくなり、上記ｘ−ｙステージの位置決め装置としては不適当である。
【０００４】
【発明の目的】
本発明の目的は、二部材の相対移動量を高い精度で検出することができる大きさが小さな位置検出装置、位置決め装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、上記位置決め装置を用いたメディア移動型メモリ装置を提供することである。
【０００５】
【発明の概要】
本発明の位置検出装置は、相対移動する二部材の相対的な位置関係を検出するために使用される。この相対移動には、一次元的な移動および二次元的な移動が含まれる。前記二部材の一方（以下、「第１部材」と言う）には、少なくとも２つの第１電極片から成る群（以下、「第１電極片群」と言う）が形成され、また前記二部材の他方（以下、「第２部材」と言う）第２部材には、少なくとも１つの第２電極片から成る群（以下、「第２電極片群」と言う）が形成されている。なお、本明細書では、第２部材に第２電極片が１つしか形成されていない場合も、便宜上、１つの第２電極片を「群」と称する。
【０００６】
第１部材に第１電極片が３つ以上形成されるときには、これらは等ピッチとされる。また、第２部材に第２電極片が３つ以上形成されるときにも、これらは等ピッチとされる。第１電極片のピッチと第２電極片のピッチとは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。なお、第１電極片のピッチと第２電極片のピッチとが異なる場合には、後述するように、第１電極片群と第２電極片群とによりバーニアを構成することができる。
【０００７】
第１電極片群と第２電極片群とは微小間隔を隔てて重畳するように対向配置されている。第１電極片からなる群は、１つ置きの電極片の組と、これらの電極片以外の同じく１つ置きの電極片の組に分けられ、該群には、一方の組に所定信号を加え、他方の組に該所定信号と位相が１８０°異なる信号を加える信号源が接続される。また、第２電極片群には、各第２電極片を流れる電流を測定する手段（以下、単に「電流測定手段」と言う）が接続される。本発明では、通常、信号源と第１電極片群とは２本の信号線により接続される。したがって、両信号線には相互に位相が１８０°異なる電圧が現れるので、電磁妨害が軽減される。さらに、第１電極片および第２電極片が多数である場合においては、これらの信号線には相互に位相が１８０°異なる電流が流れるので、これらの電流が周辺回路と干渉することはほとんどない。
なお、電流測定手段による電流測定に際し、第２電極片を流れる電流の大きさが小さくノイズの影響が現れる場合等においては、該電流測定を電源位相と同期させて行うことができる。
【０００８】
第１電極片，第２電極片は、種々の形状とすることができる。通常、第１電極片，第２電極片は、細長い長方形状とされ、かつ第１，第２部材にそれぞれ多数形成される（すなわち、第１電極片群，第２電極片群は櫛形をなす）。第１電極片，第２電極片を細長い長方形状とした場合、第１電極片群と第２電極片群とは、これらの電極片が交叉しない（すなわち、平行となる）ように配置される。
【０００９】
いま、最も簡単な例として、第１部材に第１電極片が２つ、第２部材に第２電極片が１つ形成されている場合を考える。第２電極片には、該電極片と２つの第１電極片との間に形成される静電容量に応じた電流が流れる。２つの第１電極片には、相互に位相が１８０°異なる電圧が現れている。したがって、第２電極片に流れる電流を電流測定手段より測定することで、第１部材と第２部材との特定の相対位置を検出することができる。たとえば、ある第２電極片に流れる電流がゼロ（実質上、ゼロである場合を含む）であることを検出することで、該第２電極片が２つの第１電極片の中間に位置したことを検出することができる。なお、本発明の位置検出装置には、電流が流れない（電流がゼロになる）第２電極片を特定するために、ゼロ電流電極片検出手段を設けることができる。このゼロ電流電極片検出手段は、各第２電極片間の電位差を検出することで、電流がゼロになる第２電極片を特定するように構成することもできる。
【００１０】
第１部材に第１電極片を３つ以上形成し、第２部材に第２電極片群を１つ形成した場合、第１部材と第２部材が相対移動すると、第２電極片に流れる電流がゼロとなるような、二部材の相対位置が順次生じる。この場合には、電流測定手段を用いて、第２電極片を流れる電流がゼロとなる回数を記憶しておくことで、大きい可動範囲での二部材の相対移動量を検出することができる。
なお、第１部材に第１電極片を２つ形成し、第２部材に第２電極片を多数形成した場合にも、上記と同様に、第２電極片に流れる電流がゼロとなるような、二部材の相対位置が順次生じる。しがたって、この場合にも、上記と同様に大きい可動範囲での二部材の相対移動量を検出することができる。
【００１１】
本発明では、第１部材，第２部材に、第１電極片，第２電極片をそれぞれ多数形成することができる。この場合には、第１電極片群と第２電極片群とがバーニアを構成するように、第１電極片のピッチと、第２電極片のピッチを選ぶことができる。これにより、位置検出の精度を高めることができる。
【００１２】
本発明の位置検出装置において、第１部材と第２部材とが二次元的に相対移動する場合には、二方向の移動を独立に検出する必要がある。この場合には、二部材には第１電極片群および第２電極片群から成る組が二組形成される。これら二組は、前記二部材の異なる方向の移動を検出することができるように配置される。
【００１３】
通常、第１電極片，第２電極片は、長い長方形状とされ、かつ一方の組の各電極片と、他方の組の各電極片とは、相互に直交する向きに配置される。いま、この直交する二方向を、ｘ，ｙとする。二部材がｘまたはｙの何れかの方向に相対移動すると、一方の組の第１電極片と第２電極片とは相互に横切るように移動するが、他方の組の第１電極片と第２電極片とは電極の長さ方向に移動する。このため、第１電極片，第２電極片の長さは、二部材のｘまたはｙ方向の最大相対移動距離を考慮した長さとされる。
【００１４】
本発明の位置決め装置は、上記の位置検出装置を含んで構成される。前記二部材は、アクチュエータにより相対移動される。アクチュエータの制御は、前記位置検出装置の検出結果をフィードバックして行われる。二部材が二次元的に相対移動する場合には、ｘ方向アクチュエータと、ｙ方向アクチュエータとが用いられる。アクチュエータの機構として、たとえば圧電力や静電力を用いたものが使用される。
【００１５】
本発明のメディア移動型メモリ装置は、上記位置決め装置を含んで構成される。メディア移動型メモリ装置は、支持基板に取り付けられ、先端に微小針を有する読出し／書込み用プローブと、該微小針によるデータの読出し／書込みが行われる記録媒体とを有している。ここで、メモリ媒体、および支持基板に対し静止した部材が、第１部材，第２部材に相当する。また、メモリ媒体がアクチュエータにより移動される。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。以下に説明する、位置検出装置、位置決め装置、およびメディア移動型メモリ装置における、機構部や回路はマイクロマシーニング技術、モノリシックシリコン積層技術等を用いて製造することができる。
【００１７】
図１（Ａ）は本発明の位置検出装置の一実施例を示す図である。同図では、第１部材１は静止しており、第２部材２が同図ｘ軸に沿った方向に移動する（移動方向を点線白抜き矢印で示す）。第１部材１には、ｘ方向に沿って、第１電極片Ａ１，Ａ２が形成されている。また、第２部材２には、第１部材１と第２部材２とが相対移動した際に、第１電極片Ａ１やＡ２に微小間隔を隔てて重畳するように第２電極片Ｂ１が形成されている。
第１電極片Ａ１，Ａ２には、第２電極片Ｂ１との間に、相互に位相が１８０°異なる正弦波電圧信号を加えるための信号源３が接続されている。ここでは、信号源３は、交流信号源３Ａと３Ｂとから成る。また、第２電極片Ｂ１には、電流測定手段（図１（Ａ）では電流計）４が接続されている。
第１電極片Ａ１，Ａ２と第２電極片Ｂ１との間に、交流電圧が印加されると、これらの間の静電容量に応じ、第２電極片Ｂ１には交流電流が流れる。
【００１８】
図１（Ｂ）に、電流測定手段４の指示値と第２電極片Ｂ１の位置との関係を示す。同図において、ｘ軸上の点Ｐ１，Ｐ ３ は、それぞれ第１電極片Ａ１，Ａ２の幅の中点であり、同じくｘ軸上の点Ｐ ２ は第１電極片Ａ１と第１電極片Ａ２との間の点（Ｐ１，Ｐ ３ の中点）である。また、点ｃは第２電極片Ｂ１の幅の中点である。
電流測定手段４を流れる電流の大きさＩは、第２電極片Ｂ１と第１電極片Ａ１とが重なるとき（点ｃが点Ｐ１に位置するとき）に最大となり、第２電極片Ｂ１が、第１電極片Ａ１と第１電極片Ａ２との間に位置するとき（点ｃが点Ｐ２に位置するとき）最小となる。したがって、電流測定手段４の指示値がゼロになるときを測定すれば、第１部材と第２部材との特定の相対位置を検出することができる。
【００１９】
図２は本発明の位置検出装置の他の実施例を示す図である。同図において、第１部材１には多数の第１電極片Ａ１〜ＡＮ（これらは、第１電極片群Ａを成す）が櫛の歯状に形成され、第２部材２には第２電極片Ｂ１〜Ｂ８（これらは、第２電極片群Ｂを成す）が櫛の歯状に形成されている。本実施例では、第１電極片Ａ１〜ＡＮのピッチａと第２電極片Ｂ１〜Ｂ８のピッチｂとの比ａ／ｂは８／９としてある。
【００２０】
第１電極片Ａ１〜ＡＮには、図１（Ａ）と同様の信号源３（交流信号源３Ａと３Ｂとから成る）が接続されている。第１電極片群Ａは、１つ置きの電極片の組Ａ１，Ａ３，・・・と、これらの電極片以外の同じく１つ置きの電極片の組Ａ２，Ａ４，・・・とに分けられ、信号源３は、一方の組に所定信号を加え、他方の組に該所定信号と１８０°位相が異なる信号を加える。図２における電流測定手段４は、第２電極片Ｂ１〜Ｂ８にそれぞれ接続された電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器４１〜４８から成る。また、各Ｉ／Ｖ変換器の出力はゼロ電流電極片検出手段５に接続されている。ゼロ電流電極片検出手段５は、Ｉ／Ｖ変換器４１〜４８の出力に基づき、電流が流れていない第２電極片を特定し、ゼロ電流電極片情報（たとえば、３ビット）を出力する。電流が流れていない第２電極片は、図２は第２電極片Ｂ５（０Ｖを出力するＩ／Ｖ変換器４５が接続されている）である。
【００２１】
図３（１）〜（８）は、第１電極片Ａ１〜ＡＮと第２電極片Ｂ１〜Ｂ８の位置関係を示す図であり、図２に示す位置関係にあるときの、Ｉ／Ｖ変換器４１〜４８の出力（各第２電極片を流れる電流の大きさをＩ）は点線との交点で示される。
図２では、第２電極片Ｂ５が隣接する２つの第１電極片Ａｋ，Ａｋ＋１の中間に位置している。したがって、図３では第２電極片Ｂ５を流れる電流がゼロとなっている。第１部材が第２部材に対して、図２に示す位置関係から右方向（＋ｘ方向）にａ／８移動すると、第２電極片Ｂ４が第１電極片Ａｋ−１，Ａｋとの中間に位置し、Ｉ／Ｖ変換器４４の出力が０Ｖとなる。また、図２に示す位置関係から左方向（−ｘ方向）にａ／８移動すると、第２電極片Ｂ６が第１電極片Ａｋ＋１，Ａｋ＋２との中間に位置し、Ｉ／Ｖ変換器４６の出力が０Ｖとなる。このように、電流が０になった第２電極片を逐一測定することで、第１部材１と第２部材２との初期位置からの相対移動量および方向を知ることができる。
【００２２】
なお、以上の説明では、ある第２電極片と、該電極片から距離ａ以上離れた第１電極片との相互作用は考慮していない。しかし、当該第２電極片が隣接する２つの第１電極片の中間に位置している限り、対称な位置にある一対の第１電極片には相互に位相が１８０°異なる電圧が現れるので、それらによる影響は相殺される。なお、対称性を考慮すると、図２の位置検出装置において、第２電極片Ｂ１が第１電極片Ａ１よりも左に、あるいは第２電極片Ｂ８が第１電極片ＡＮよりも右に位置しない範囲で位置検出することが好ましい。
【００２３】
図２の位置検出装置では、電流が流れない第２電極片を特定する（換言するなら０Ｖを出力するＩ／Ｖ変換器を特定する）ために、以下の方法を用いることができる。
隣接する第１電極片の中間に位置している第２電極片を基準として、対称位置にある２つの第２電極片には等しい電流が流れる。たとえば、第２電極片Ｂ５に流れる電流がゼロであるときには、図３において曲線と点線との交点で示すように、第２電極片Ｂ４，Ｂ６の対、Ｂ３，Ｂ７の対、およびＢ２，Ｂ８の対にはそれぞれ同じ大きさの電流が流れる。ここでは、参考のため、Ｂ３とＢ７との電流値をｆ，ｇで示し、Ｂ５との電流値をｈで示す。したがって、ゼロ電流電極片検出手段５は、流れる電流の値が等しい２つの第２電極片を特定する（Ｉ／Ｖ変換器４１〜４８の出力のうち、大きさが等しい出力を検出する）ことで、どの第２電極片を流れる電流がゼロになっているかを知ることができる。なお、対称位置にある２つの第２電極片を特定する場合において、Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ８，Ｂ１，Ｂ２，・・・のように、Ｂ８とＢ１とは連続しているものとして考える。たとえば第２電極片Ｂ１を基準として、対称位置にある第２電極片は、Ｂ８，Ｂ２の対、Ｂ７，Ｂ３対、およびＢ６，Ｂ４対である。
また、たとえば、第２電極片を流れる電流が、増加するように変化したか、減少するように変化したかを測定することで、移動方向を特定することもできる。このような特定を行う回路は、ゼロ電流電極片検出手段５に含めることができる。
【００２４】
図４は、図２のゼロ電流電極片検出手段５の一例を示す図である。図４のゼロ電流電極片検出手段５は、８つの電流比較器６１〜６８とゼロボルト検出回路７とから成る。電流比較器６１〜６８の一方の入力端子（＋）には第２電極片Ｂ１〜Ｂ８が接続され、他方の入力端子（−）には第２電極片Ｂ５〜Ｂ８，Ｂ１〜Ｂ４が接続されている。各電流比較器の出力はゼロボルト検出回路７に接続されている。図４のゼロボルト検出手段７は、電流比較器６１〜６８の出力のうち、０Ｖを出力する２つの電流比較器を検出する。そして、これら２つの電流比較器の中間に位置する２つの電流比較器が接続された第２電極片を知ることができる。そして、ゼロボルト検出手段７は、その情報（たとえば、３ビット）を出力することができる。
【００２５】
次に、本発明の位置決め装置の一実施例を説明する。
図５は、一次元の位置決め装置であり、第１部材（図５では、移動ステージ）１は、第２部材（図５では、基板）２上に位置し、アクチュエータ８１により第２部材２の面に平行に一次元移動できる。第１部材１のアクチュエータ８１が取り付けられた側とは反対側には、蛇腹状のバネ８２が設けられている。
【００２６】
第１部材１には、櫛の歯状の第１電極片群Ａが設けられ、第２部材２には第２電極片群Ｂが設けられている。第２部材２には、位置検出回路８３が設けられている。位置検出回路８３は、図示はしないが、図２に示した電流測定手段、ゼロ電流電極片検出手段、信号源を含んで構成される。位置検出回路８３内の信号源は、すでに説明した方法を用いて、相互に位相が１８０°異なる２つの電圧信号を上記バネ８２を介して第１電極片群の各電極に（それぞれ、１つ置きに）加えている。これにより、前述したように、周辺回路に対する電磁妨害が軽減される。
【００２７】
位置検出回路８３は、第１部材１と第２部材２との相対位置情報を出力する。この位置情報には、移動量および移動方向の情報が含まれる。ステージコントローラ８４は、上記の相対位置情報と位置入力装置８５からの位置入力設定値を入力し、制御信号をアクチュエータコントローラ８６に出力する。コントローラ８６は、上記制御信号に応じた駆動信号を前述のアクチュエータ８１に与える。
【００２８】
本実施例では、第１電極片のピッチを３．００μｍ、第２電極片のピッチを３．０３μｍとした。すなわち、３０３μｍの幅内に第１電極片が１０１本、第２電極片は１００本存在させた。この場合の測定精度は０．０３μｍである。なお、本実施例では、位置検出回路８３内のゼロ電流電極片検出手段には、５０本離れた２つの第２電極片に流れる電流を比較する回路が組み込まれている。そして、ゼロ電流電極片検出手段は２つの第２電極片に流れる電流が等しいときに、その中間にある第２電極片に流れる電流がゼロであると判断している。
【００２９】
次に、本発明の位置決め装置の他の実施例を説明する。
図６は、ＩＣに作り込むことが可能な二次元の位置決め装置であり、第１部材（図６では、ｘ−ｙステージ）１は正方形状のプレートであり、第２部材（図６では、基板）２上に位置している。第２部材２の対向する二辺の中央には、アクチュエータ８１１，８１２が取り付けられ、残りの対向する二辺には、それぞれ、アクチュエータ８１３，８１４および８１５，８１６が間隔を開けて取り付けられている。これらのアクチュエータを駆動させることにより、第２部材は、回転を伴うことなく、その面に平行に二次元移動できる。
【００３０】
第１部材１の３辺には、櫛の歯状の第１電極片群Ａ（１）〜Ａ（３）が各辺に垂直に突出して形成されている。これらの第１電極片群Ａ（１）〜Ａ（３）に対応して、第２部材２には第２電極辺群Ｂ（１）〜Ｂ（３）がそれぞれ形成されている。
第２部材２には、それぞれの第１電極片群と第２電極片群との組に応じて、位置検出回路８３１〜８３３が設けられている。これらの位置検出回路は、前述したような電流測定手段、ゼロ電流電極片検出手段を含んで構成される。なお、ここでは、信号源３は、第１，第２電極片群の各組共通に使用されている。信号源３からの相互に位相が１８０°異なる２つの電圧信号が、図５で示したバネ等を介して各第１電極片に交互に加えられる。
【００３１】
各位置検出回路８３１〜８３３は、第１部材１と第２部材２との相対位置情報を出力する。本実施例では、第１部材１の３辺に第１電極片群を、第２部材２にこれらに対応する第２電極片群を設けたので、ステージが回転するような運動をすれば（すなわち、対向する辺の移動量が異なるとき）、第１電極片群Ａ（１）と第２電極片群Ｂ（１）との組と、第１電極片群Ａ（２）と第２電極片群Ｂ（２）との組と、第１電極片群Ａ（３）と第２電極片群Ｂ（３）との組と、による検出結果から、ステージがどの方向にどれだけ回転しているかを知ることができる。したがって、該回転を元に戻すように図５に示したと同様、ステージコントローラ８４，アクチュエータコントローラ８６により各アクチュエータ８１１〜８１６を動作させれば、極めて精度の高いｘ−ｙステージの位置決めが可能となる。
【００３２】
本実施例では、第１電極片，第２電極片群のピッチは図５の場合と同じといた。なお、上記実施例では、第１電極片群を第１部材の側部から突出して設けたが、第１部材の底面や上面に設けることもできる（もちろん、この第１電極片群に対応する部位に第２電極片群を設けることは言うまでもない）。
【００３３】
本発明のメディア移動型メモリ装置は、上記の位置決め装置を用いて構成することができる。メディア移動型メモリ装置では、支持基板に、多数の読出し／書込み用のカンチレバー型のプローブが取り付けられる。そして、各プローブの先端には微小針が取り付けられる。この微小針には読出し／書込み用回路が接続される。なお、プローブは静電気力または圧電力により上下に動作することができる。一方、上記プローブの微小針に対向して、図６に示した位置決め装置が設けられる。メモリ装置においては第１部材メモリ媒体である。また、第２部材は上記支持基板に対して静止している。本発明のメモリ装置では、大きい可動範囲で、高精度の位置決めをすることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、以下のような効果を奏することができる。
二部材の微小相対移動量を、大きい可動範囲でかつ高い精度で測定することができる。また、第１電極片群と第２電極片群との間隙が変化や、第１電極片群と第２電極片群との重畳する面積が変化に影響されることなく、前記移動量を検出することができる。マイクロマシーニング技術用いれて、容易に作成することができ、メディア移動型メモリ等の種々の微細装置へ応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の位置検出装置の一実施例を示す図であり、（Ｂ）は第２電極片を流れる電流と該電極片の第１電極片に対する移動量との関係を示す図である。
【図２】本発明の位置検出装置の他の実施例を示す図である。
【図３】図２の位置検出装置における第２電極片の電流出力を示す図である。
【図４】図２のゼロ電流電極片検出手段の一例を示す図である。
【図５】一次元的な移動量を制御する本発明の位置決め装置の実施例を示す図である。
【図６】二次元的な移動量を制御する本発明の位置決め装置の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 第１部材
Ａ 第１電極片群
Ａ１〜ＡＮ 第１電極片
２ 第２部材
Ｂ 第２電極片群
Ｂ１〜Ｂ８ 第２電極片
３ 信号源
３Ａ，３Ｂ 交流信号源
４ 電流測定手段
４１〜４８ Ｉ／Ｖ変換器
５ ゼロ電流電極片検出手段
６ 電流測定手段
６１〜６８ 電流比較器
７ ゼロボルト検出手段
８１，８１１〜８１６ アクチュエータ
８２ 蛇腹状バネ
８３ 位置検出回路
８４ ステージコントローラ
８５ 位置入力装置
８６ アクチュエータコントローラ
【産業上の利用分野】
本発明は、二部材の微小相対移動を検出、制御することができる位置検出装置、位置決め装置に関し、さらに前記制御装置を有するメディア移動型メモリ装置に関する。
【０００２】
【技術背景】
従来、二部材の微小相対移動を検出，制御するために、光干渉型の装置や静電容量変化型の装置が用いられている。光干渉型の装置では、可動範囲を大きく（たとえば、１ｃｍ以上）でき、しかも位置決めの精度を比較的高く（ヘテロダイン干渉式のものでは５〜１０ｎｍ）することができる。この装置では、Ｈｅ−Ｎｅガスレーザ等、わずかに異なる２つの周波数を持つ光を生成するための光源、およびこれら２つの周波数の光を干渉させるための光学系が必要となる。このため、光干渉型の装置は、全体が大型となり、たとえばメディア移動型メモリチップ等に作り込まれたｘ−ｙステージの位置決め装置として用いることができない。
【０００３】
また、静電容量変化型の装置では、二部材のそれぞれに電極片が形成される。そして、一方の部材に形成された電極片と他方の部材に形成された電極片との距離変化に伴う静電容量変化を測定することで、二部材の微小相対移動量を知ることができる。この装置では、装置の大きさを小さくすると、位置決め精度が低下する（逆に、位置決め精度を高くするためには装置の大きさを大きくする必要がある）。前記のメディア移動型メモリチップ等に作り込まれたｘ−ｙステージの位置決め装置では、１ｍｍ程度の可動範囲で数十ｎｍの位置決め精度が要求されるが、従来の静電容量変化型の装置では大きさが大きくなり、上記ｘ−ｙステージの位置決め装置としては不適当である。
【０００４】
【発明の目的】
本発明の目的は、二部材の相対移動量を高い精度で検出することができる大きさが小さな位置検出装置、位置決め装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、上記位置決め装置を用いたメディア移動型メモリ装置を提供することである。
【０００５】
【発明の概要】
本発明の位置検出装置は、相対移動する二部材の相対的な位置関係を検出するために使用される。この相対移動には、一次元的な移動および二次元的な移動が含まれる。前記二部材の一方（以下、「第１部材」と言う）には、少なくとも２つの第１電極片から成る群（以下、「第１電極片群」と言う）が形成され、また前記二部材の他方（以下、「第２部材」と言う）第２部材には、少なくとも１つの第２電極片から成る群（以下、「第２電極片群」と言う）が形成されている。なお、本明細書では、第２部材に第２電極片が１つしか形成されていない場合も、便宜上、１つの第２電極片を「群」と称する。
【０００６】
第１部材に第１電極片が３つ以上形成されるときには、これらは等ピッチとされる。また、第２部材に第２電極片が３つ以上形成されるときにも、これらは等ピッチとされる。第１電極片のピッチと第２電極片のピッチとは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。なお、第１電極片のピッチと第２電極片のピッチとが異なる場合には、後述するように、第１電極片群と第２電極片群とによりバーニアを構成することができる。
【０００７】
第１電極片群と第２電極片群とは微小間隔を隔てて重畳するように対向配置されている。第１電極片からなる群は、１つ置きの電極片の組と、これらの電極片以外の同じく１つ置きの電極片の組に分けられ、該群には、一方の組に所定信号を加え、他方の組に該所定信号と位相が１８０°異なる信号を加える信号源が接続される。また、第２電極片群には、各第２電極片を流れる電流を測定する手段（以下、単に「電流測定手段」と言う）が接続される。本発明では、通常、信号源と第１電極片群とは２本の信号線により接続される。したがって、両信号線には相互に位相が１８０°異なる電圧が現れるので、電磁妨害が軽減される。さらに、第１電極片および第２電極片が多数である場合においては、これらの信号線には相互に位相が１８０°異なる電流が流れるので、これらの電流が周辺回路と干渉することはほとんどない。
なお、電流測定手段による電流測定に際し、第２電極片を流れる電流の大きさが小さくノイズの影響が現れる場合等においては、該電流測定を電源位相と同期させて行うことができる。
【０００８】
第１電極片，第２電極片は、種々の形状とすることができる。通常、第１電極片，第２電極片は、細長い長方形状とされ、かつ第１，第２部材にそれぞれ多数形成される（すなわち、第１電極片群，第２電極片群は櫛形をなす）。第１電極片，第２電極片を細長い長方形状とした場合、第１電極片群と第２電極片群とは、これらの電極片が交叉しない（すなわち、平行となる）ように配置される。
【０００９】
いま、最も簡単な例として、第１部材に第１電極片が２つ、第２部材に第２電極片が１つ形成されている場合を考える。第２電極片には、該電極片と２つの第１電極片との間に形成される静電容量に応じた電流が流れる。２つの第１電極片には、相互に位相が１８０°異なる電圧が現れている。したがって、第２電極片に流れる電流を電流測定手段より測定することで、第１部材と第２部材との特定の相対位置を検出することができる。たとえば、ある第２電極片に流れる電流がゼロ（実質上、ゼロである場合を含む）であることを検出することで、該第２電極片が２つの第１電極片の中間に位置したことを検出することができる。なお、本発明の位置検出装置には、電流が流れない（電流がゼロになる）第２電極片を特定するために、ゼロ電流電極片検出手段を設けることができる。このゼロ電流電極片検出手段は、各第２電極片間の電位差を検出することで、電流がゼロになる第２電極片を特定するように構成することもできる。
【００１０】
第１部材に第１電極片を３つ以上形成し、第２部材に第２電極片群を１つ形成した場合、第１部材と第２部材が相対移動すると、第２電極片に流れる電流がゼロとなるような、二部材の相対位置が順次生じる。この場合には、電流測定手段を用いて、第２電極片を流れる電流がゼロとなる回数を記憶しておくことで、大きい可動範囲での二部材の相対移動量を検出することができる。
なお、第１部材に第１電極片を２つ形成し、第２部材に第２電極片を多数形成した場合にも、上記と同様に、第２電極片に流れる電流がゼロとなるような、二部材の相対位置が順次生じる。しがたって、この場合にも、上記と同様に大きい可動範囲での二部材の相対移動量を検出することができる。
【００１１】
本発明では、第１部材，第２部材に、第１電極片，第２電極片をそれぞれ多数形成することができる。この場合には、第１電極片群と第２電極片群とがバーニアを構成するように、第１電極片のピッチと、第２電極片のピッチを選ぶことができる。これにより、位置検出の精度を高めることができる。
【００１２】
本発明の位置検出装置において、第１部材と第２部材とが二次元的に相対移動する場合には、二方向の移動を独立に検出する必要がある。この場合には、二部材には第１電極片群および第２電極片群から成る組が二組形成される。これら二組は、前記二部材の異なる方向の移動を検出することができるように配置される。
【００１３】
通常、第１電極片，第２電極片は、長い長方形状とされ、かつ一方の組の各電極片と、他方の組の各電極片とは、相互に直交する向きに配置される。いま、この直交する二方向を、ｘ，ｙとする。二部材がｘまたはｙの何れかの方向に相対移動すると、一方の組の第１電極片と第２電極片とは相互に横切るように移動するが、他方の組の第１電極片と第２電極片とは電極の長さ方向に移動する。このため、第１電極片，第２電極片の長さは、二部材のｘまたはｙ方向の最大相対移動距離を考慮した長さとされる。
【００１４】
本発明の位置決め装置は、上記の位置検出装置を含んで構成される。前記二部材は、アクチュエータにより相対移動される。アクチュエータの制御は、前記位置検出装置の検出結果をフィードバックして行われる。二部材が二次元的に相対移動する場合には、ｘ方向アクチュエータと、ｙ方向アクチュエータとが用いられる。アクチュエータの機構として、たとえば圧電力や静電力を用いたものが使用される。
【００１５】
本発明のメディア移動型メモリ装置は、上記位置決め装置を含んで構成される。メディア移動型メモリ装置は、支持基板に取り付けられ、先端に微小針を有する読出し／書込み用プローブと、該微小針によるデータの読出し／書込みが行われる記録媒体とを有している。ここで、メモリ媒体、および支持基板に対し静止した部材が、第１部材，第２部材に相当する。また、メモリ媒体がアクチュエータにより移動される。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。以下に説明する、位置検出装置、位置決め装置、およびメディア移動型メモリ装置における、機構部や回路はマイクロマシーニング技術、モノリシックシリコン積層技術等を用いて製造することができる。
【００１７】
図１（Ａ）は本発明の位置検出装置の一実施例を示す図である。同図では、第１部材１は静止しており、第２部材２が同図ｘ軸に沿った方向に移動する（移動方向を点線白抜き矢印で示す）。第１部材１には、ｘ方向に沿って、第１電極片Ａ１，Ａ２が形成されている。また、第２部材２には、第１部材１と第２部材２とが相対移動した際に、第１電極片Ａ１やＡ２に微小間隔を隔てて重畳するように第２電極片Ｂ１が形成されている。
第１電極片Ａ１，Ａ２には、第２電極片Ｂ１との間に、相互に位相が１８０°異なる正弦波電圧信号を加えるための信号源３が接続されている。ここでは、信号源３は、交流信号源３Ａと３Ｂとから成る。また、第２電極片Ｂ１には、電流測定手段（図１（Ａ）では電流計）４が接続されている。
第１電極片Ａ１，Ａ２と第２電極片Ｂ１との間に、交流電圧が印加されると、これらの間の静電容量に応じ、第２電極片Ｂ１には交流電流が流れる。
【００１８】
図１（Ｂ）に、電流測定手段４の指示値と第２電極片Ｂ１の位置との関係を示す。同図において、ｘ軸上の点Ｐ１，Ｐ ３ は、それぞれ第１電極片Ａ１，Ａ２の幅の中点であり、同じくｘ軸上の点Ｐ ２ は第１電極片Ａ１と第１電極片Ａ２との間の点（Ｐ１，Ｐ ３ の中点）である。また、点ｃは第２電極片Ｂ１の幅の中点である。
電流測定手段４を流れる電流の大きさＩは、第２電極片Ｂ１と第１電極片Ａ１とが重なるとき（点ｃが点Ｐ１に位置するとき）に最大となり、第２電極片Ｂ１が、第１電極片Ａ１と第１電極片Ａ２との間に位置するとき（点ｃが点Ｐ２に位置するとき）最小となる。したがって、電流測定手段４の指示値がゼロになるときを測定すれば、第１部材と第２部材との特定の相対位置を検出することができる。
【００１９】
図２は本発明の位置検出装置の他の実施例を示す図である。同図において、第１部材１には多数の第１電極片Ａ１〜ＡＮ（これらは、第１電極片群Ａを成す）が櫛の歯状に形成され、第２部材２には第２電極片Ｂ１〜Ｂ８（これらは、第２電極片群Ｂを成す）が櫛の歯状に形成されている。本実施例では、第１電極片Ａ１〜ＡＮのピッチａと第２電極片Ｂ１〜Ｂ８のピッチｂとの比ａ／ｂは８／９としてある。
【００２０】
第１電極片Ａ１〜ＡＮには、図１（Ａ）と同様の信号源３（交流信号源３Ａと３Ｂとから成る）が接続されている。第１電極片群Ａは、１つ置きの電極片の組Ａ１，Ａ３，・・・と、これらの電極片以外の同じく１つ置きの電極片の組Ａ２，Ａ４，・・・とに分けられ、信号源３は、一方の組に所定信号を加え、他方の組に該所定信号と１８０°位相が異なる信号を加える。図２における電流測定手段４は、第２電極片Ｂ１〜Ｂ８にそれぞれ接続された電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器４１〜４８から成る。また、各Ｉ／Ｖ変換器の出力はゼロ電流電極片検出手段５に接続されている。ゼロ電流電極片検出手段５は、Ｉ／Ｖ変換器４１〜４８の出力に基づき、電流が流れていない第２電極片を特定し、ゼロ電流電極片情報（たとえば、３ビット）を出力する。電流が流れていない第２電極片は、図２は第２電極片Ｂ５（０Ｖを出力するＩ／Ｖ変換器４５が接続されている）である。
【００２１】
図３（１）〜（８）は、第１電極片Ａ１〜ＡＮと第２電極片Ｂ１〜Ｂ８の位置関係を示す図であり、図２に示す位置関係にあるときの、Ｉ／Ｖ変換器４１〜４８の出力（各第２電極片を流れる電流の大きさをＩ）は点線との交点で示される。
図２では、第２電極片Ｂ５が隣接する２つの第１電極片Ａｋ，Ａｋ＋１の中間に位置している。したがって、図３では第２電極片Ｂ５を流れる電流がゼロとなっている。第１部材が第２部材に対して、図２に示す位置関係から右方向（＋ｘ方向）にａ／８移動すると、第２電極片Ｂ４が第１電極片Ａｋ−１，Ａｋとの中間に位置し、Ｉ／Ｖ変換器４４の出力が０Ｖとなる。また、図２に示す位置関係から左方向（−ｘ方向）にａ／８移動すると、第２電極片Ｂ６が第１電極片Ａｋ＋１，Ａｋ＋２との中間に位置し、Ｉ／Ｖ変換器４６の出力が０Ｖとなる。このように、電流が０になった第２電極片を逐一測定することで、第１部材１と第２部材２との初期位置からの相対移動量および方向を知ることができる。
【００２２】
なお、以上の説明では、ある第２電極片と、該電極片から距離ａ以上離れた第１電極片との相互作用は考慮していない。しかし、当該第２電極片が隣接する２つの第１電極片の中間に位置している限り、対称な位置にある一対の第１電極片には相互に位相が１８０°異なる電圧が現れるので、それらによる影響は相殺される。なお、対称性を考慮すると、図２の位置検出装置において、第２電極片Ｂ１が第１電極片Ａ１よりも左に、あるいは第２電極片Ｂ８が第１電極片ＡＮよりも右に位置しない範囲で位置検出することが好ましい。
【００２３】
図２の位置検出装置では、電流が流れない第２電極片を特定する（換言するなら０Ｖを出力するＩ／Ｖ変換器を特定する）ために、以下の方法を用いることができる。
隣接する第１電極片の中間に位置している第２電極片を基準として、対称位置にある２つの第２電極片には等しい電流が流れる。たとえば、第２電極片Ｂ５に流れる電流がゼロであるときには、図３において曲線と点線との交点で示すように、第２電極片Ｂ４，Ｂ６の対、Ｂ３，Ｂ７の対、およびＢ２，Ｂ８の対にはそれぞれ同じ大きさの電流が流れる。ここでは、参考のため、Ｂ３とＢ７との電流値をｆ，ｇで示し、Ｂ５との電流値をｈで示す。したがって、ゼロ電流電極片検出手段５は、流れる電流の値が等しい２つの第２電極片を特定する（Ｉ／Ｖ変換器４１〜４８の出力のうち、大きさが等しい出力を検出する）ことで、どの第２電極片を流れる電流がゼロになっているかを知ることができる。なお、対称位置にある２つの第２電極片を特定する場合において、Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ８，Ｂ１，Ｂ２，・・・のように、Ｂ８とＢ１とは連続しているものとして考える。たとえば第２電極片Ｂ１を基準として、対称位置にある第２電極片は、Ｂ８，Ｂ２の対、Ｂ７，Ｂ３対、およびＢ６，Ｂ４対である。
また、たとえば、第２電極片を流れる電流が、増加するように変化したか、減少するように変化したかを測定することで、移動方向を特定することもできる。このような特定を行う回路は、ゼロ電流電極片検出手段５に含めることができる。
【００２４】
図４は、図２のゼロ電流電極片検出手段５の一例を示す図である。図４のゼロ電流電極片検出手段５は、８つの電流比較器６１〜６８とゼロボルト検出回路７とから成る。電流比較器６１〜６８の一方の入力端子（＋）には第２電極片Ｂ１〜Ｂ８が接続され、他方の入力端子（−）には第２電極片Ｂ５〜Ｂ８，Ｂ１〜Ｂ４が接続されている。各電流比較器の出力はゼロボルト検出回路７に接続されている。図４のゼロボルト検出手段７は、電流比較器６１〜６８の出力のうち、０Ｖを出力する２つの電流比較器を検出する。そして、これら２つの電流比較器の中間に位置する２つの電流比較器が接続された第２電極片を知ることができる。そして、ゼロボルト検出手段７は、その情報（たとえば、３ビット）を出力することができる。
【００２５】
次に、本発明の位置決め装置の一実施例を説明する。
図５は、一次元の位置決め装置であり、第１部材（図５では、移動ステージ）１は、第２部材（図５では、基板）２上に位置し、アクチュエータ８１により第２部材２の面に平行に一次元移動できる。第１部材１のアクチュエータ８１が取り付けられた側とは反対側には、蛇腹状のバネ８２が設けられている。
【００２６】
第１部材１には、櫛の歯状の第１電極片群Ａが設けられ、第２部材２には第２電極片群Ｂが設けられている。第２部材２には、位置検出回路８３が設けられている。位置検出回路８３は、図示はしないが、図２に示した電流測定手段、ゼロ電流電極片検出手段、信号源を含んで構成される。位置検出回路８３内の信号源は、すでに説明した方法を用いて、相互に位相が１８０°異なる２つの電圧信号を上記バネ８２を介して第１電極片群の各電極に（それぞれ、１つ置きに）加えている。これにより、前述したように、周辺回路に対する電磁妨害が軽減される。
【００２７】
位置検出回路８３は、第１部材１と第２部材２との相対位置情報を出力する。この位置情報には、移動量および移動方向の情報が含まれる。ステージコントローラ８４は、上記の相対位置情報と位置入力装置８５からの位置入力設定値を入力し、制御信号をアクチュエータコントローラ８６に出力する。コントローラ８６は、上記制御信号に応じた駆動信号を前述のアクチュエータ８１に与える。
【００２８】
本実施例では、第１電極片のピッチを３．００μｍ、第２電極片のピッチを３．０３μｍとした。すなわち、３０３μｍの幅内に第１電極片が１０１本、第２電極片は１００本存在させた。この場合の測定精度は０．０３μｍである。なお、本実施例では、位置検出回路８３内のゼロ電流電極片検出手段には、５０本離れた２つの第２電極片に流れる電流を比較する回路が組み込まれている。そして、ゼロ電流電極片検出手段は２つの第２電極片に流れる電流が等しいときに、その中間にある第２電極片に流れる電流がゼロであると判断している。
【００２９】
次に、本発明の位置決め装置の他の実施例を説明する。
図６は、ＩＣに作り込むことが可能な二次元の位置決め装置であり、第１部材（図６では、ｘ−ｙステージ）１は正方形状のプレートであり、第２部材（図６では、基板）２上に位置している。第２部材２の対向する二辺の中央には、アクチュエータ８１１，８１２が取り付けられ、残りの対向する二辺には、それぞれ、アクチュエータ８１３，８１４および８１５，８１６が間隔を開けて取り付けられている。これらのアクチュエータを駆動させることにより、第２部材は、回転を伴うことなく、その面に平行に二次元移動できる。
【００３０】
第１部材１の３辺には、櫛の歯状の第１電極片群Ａ（１）〜Ａ（３）が各辺に垂直に突出して形成されている。これらの第１電極片群Ａ（１）〜Ａ（３）に対応して、第２部材２には第２電極辺群Ｂ（１）〜Ｂ（３）がそれぞれ形成されている。
第２部材２には、それぞれの第１電極片群と第２電極片群との組に応じて、位置検出回路８３１〜８３３が設けられている。これらの位置検出回路は、前述したような電流測定手段、ゼロ電流電極片検出手段を含んで構成される。なお、ここでは、信号源３は、第１，第２電極片群の各組共通に使用されている。信号源３からの相互に位相が１８０°異なる２つの電圧信号が、図５で示したバネ等を介して各第１電極片に交互に加えられる。
【００３１】
各位置検出回路８３１〜８３３は、第１部材１と第２部材２との相対位置情報を出力する。本実施例では、第１部材１の３辺に第１電極片群を、第２部材２にこれらに対応する第２電極片群を設けたので、ステージが回転するような運動をすれば（すなわち、対向する辺の移動量が異なるとき）、第１電極片群Ａ（１）と第２電極片群Ｂ（１）との組と、第１電極片群Ａ（２）と第２電極片群Ｂ（２）との組と、第１電極片群Ａ（３）と第２電極片群Ｂ（３）との組と、による検出結果から、ステージがどの方向にどれだけ回転しているかを知ることができる。したがって、該回転を元に戻すように図５に示したと同様、ステージコントローラ８４，アクチュエータコントローラ８６により各アクチュエータ８１１〜８１６を動作させれば、極めて精度の高いｘ−ｙステージの位置決めが可能となる。
【００３２】
本実施例では、第１電極片，第２電極片群のピッチは図５の場合と同じといた。なお、上記実施例では、第１電極片群を第１部材の側部から突出して設けたが、第１部材の底面や上面に設けることもできる（もちろん、この第１電極片群に対応する部位に第２電極片群を設けることは言うまでもない）。
【００３３】
本発明のメディア移動型メモリ装置は、上記の位置決め装置を用いて構成することができる。メディア移動型メモリ装置では、支持基板に、多数の読出し／書込み用のカンチレバー型のプローブが取り付けられる。そして、各プローブの先端には微小針が取り付けられる。この微小針には読出し／書込み用回路が接続される。なお、プローブは静電気力または圧電力により上下に動作することができる。一方、上記プローブの微小針に対向して、図６に示した位置決め装置が設けられる。メモリ装置においては第１部材メモリ媒体である。また、第２部材は上記支持基板に対して静止している。本発明のメモリ装置では、大きい可動範囲で、高精度の位置決めをすることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、以下のような効果を奏することができる。
二部材の微小相対移動量を、大きい可動範囲でかつ高い精度で測定することができる。また、第１電極片群と第２電極片群との間隙が変化や、第１電極片群と第２電極片群との重畳する面積が変化に影響されることなく、前記移動量を検出することができる。マイクロマシーニング技術用いれて、容易に作成することができ、メディア移動型メモリ等の種々の微細装置へ応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の位置検出装置の一実施例を示す図であり、（Ｂ）は第２電極片を流れる電流と該電極片の第１電極片に対する移動量との関係を示す図である。
【図２】本発明の位置検出装置の他の実施例を示す図である。
【図３】図２の位置検出装置における第２電極片の電流出力を示す図である。
【図４】図２のゼロ電流電極片検出手段の一例を示す図である。
【図５】一次元的な移動量を制御する本発明の位置決め装置の実施例を示す図である。
【図６】二次元的な移動量を制御する本発明の位置決め装置の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 第１部材
Ａ 第１電極片群
Ａ１〜ＡＮ 第１電極片
２ 第２部材
Ｂ 第２電極片群
Ｂ１〜Ｂ８ 第２電極片
３ 信号源
３Ａ，３Ｂ 交流信号源
４ 電流測定手段
４１〜４８ Ｉ／Ｖ変換器
５ ゼロ電流電極片検出手段
６ 電流測定手段
６１〜６８ 電流比較器
７ ゼロボルト検出手段
８１，８１１〜８１６ アクチュエータ
８２ 蛇腹状バネ
８３ 位置検出回路
８４ ステージコントローラ
８５ 位置入力装置
８６ アクチュエータコントローラ
Claims (8)
- 少なくとも１次元において相対的に変位した、２つの部材間の位置関係を検出する位置検出装置であって、
前記２つの部材のうち一方に等ピッチで形成される第１電極の線形アレイであって、前記第１電極が、１つおきの第１電極により構成される第１の電極群と、前記第１の電極群に含まれない１つおきの第１電極により構成される第２の電極群とに分けられている第１電極の線形アレイと、
前記２つの部材のうち他方に、前記第１電極と向かい合って、微小間隔を隔てて、第１電極のピッチとは異なる等ピッチで形成される第２電極による線形アレイと、
第１交流信号を前記第１の電極群に加え、前記第１交流信号と１８０°位相が異なる第２交流信号を前記第２の電極群に加える信号源手段と、を備え、
第２電極の各々に接続され、第２電極における電流の大きさに変換された電圧を発生させる電流電圧変換手段と、
互いに位相の異なった信号を提供する、第２電極の対のそれぞれに、電流電圧変換手段を経由して結合された複数の比較器手段であって、第２電極の対の各々からの電圧レベルを比較するための比較器手段と、
電流の大きさが最小となる、第２の電極の一つを特定するように、第２電極の対のそれぞれから、等しい電圧を検出する比較器手段を特定する検出器手段と、をさらに備える位置検出装置。 - 第１電極の等ピッチと第２電極の等ピッチが、第１電極のアレイと第２電極のアレイとがバーニアを構成するように選択される請求項１に記載の位置検出装置。
- ２つの部材が、回転を伴わずに、２次元で変位した請求項１または２に記載の位置検出装置。
- 第２電極の各々の幅が、隣接する第１電極間の間隔以下である、請求項１から３のいずれかに記載の位置検出装置。
- 前記第１電極の線形アレイは、該第１電極の第１線形アレイと該第１電極の第２線形アレイに分けられ、
前記第２電極の線形アレイは、該第２電極の第１線形アレイと該第２電極の第２線形アレイに分けられ、
前記第１線形アレイは、前記第２線形アレイに対して一定の角度で配置され、前記２つの部材の異なる方向での相対移動量が検出される、請求項１から４のいずれかに記載の位置検出装置。 - 前記比較器手段は検出結果を生成し、
前記位置検出装置は、前記電流検出手段による検出結果を受けとり、該検出結果に応答して前記２つの部材を相互に相対的に移動するアクチュエータ手段をさらに備える請求項１に記載の位置検出装置。 - 前記位置検出装置は、支持基板と、前記支持基板に取り付けられたメディア移動型メモリ装置とを備え、前記メディア移動型メモリ装置は、
メモリ媒体と、先端をもつ書き込み読みだしプローブと、該書き込み読み出しプローブの先端に取り付けられた、前記メモリ媒体を読み書きする微小針手段とを含み、
前記メモリ媒体は前記２つの部材の片方に付着され、もう一方の部材は前記支持基板に対して固定され、
前記アクチュエータ手段は、前記メモリ媒体を移動させる、請求項６に記載の位置検出装置。 - ２つの部材のうち一方に等ピッチで形成される第１電極の線形アレイであって、前記第１電極が、１つおきの第１電極により構成される第１の電極群と、前記第１の電極群に含まれない１つおきの第１電極により構成される第２の電極群とに分けられている第１電極の線形アレイと、
前記２つの部材のうち他方に、前記第１電極の線形アレイと向かい合って、微小間隔を隔てて、第１電極のピッチとは異なる等ピッチで形成される第２電極による線形アレイと、を使用して、少なくとも１次元において相対的に変位した、２つの部材間の位置関係を検出する方法であって、
第１交流信号を前記第１の電極群に加え、前記第１交流信号と１８０°位相が異なる第２交流信号を前記第２の電極群に加えるステップと、
第２電極のそれぞれに発生する電流を検出するステップと、
等しい大きさの電流が流れる第２電極の対を特定するステップと、
特定した第２電極の対から、電流の大きさが最小となる、第２電極の一つを特定するステップと、を含む方法。
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