JPH0792487B2

JPH0792487B2 - 静電圧フォロア

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Publication number: JPH0792487B2
Application number: JP62269915A
Authority: JP
Inventors: ティーウィリアムズブルース
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-10-28
Filing date: 1987-10-26
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPS63165772A; US4878017A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電気測定技術、特に、新規で改良された非接触
式の静（電）電圧フォロア（electrostatic voltage fo
llower）に関するものである。

直流静電圧フォロアは導体または誘電体表面の直流電圧
レベルを非接触方法で測定するのに使用される装置であ
る。この装置の重要な適用例は、電子写真技術、すなわ
ち、ゼログラフィ（Xerography）において使用される光
導電体表面の電圧レベルの測定である。

これらの技術においては、潜像が導電面に電荷として蓄
えられ、この表面上に結ばれた光学像に対応する種々の
レベルの電圧を発生する。これらの電圧を発生させた小
さい電荷を撹乱することなくこれらの電圧のレベルを読
みとるために、非接触式静電圧フォロアが使用される。
静電圧フォロアを使用するとき、検査下の光導電体表面
に連結された検知プローブ（probe:探子）の電圧はこの
表面の測定された電圧と同じレベルとされる。この電圧
追従技術は、プローブによる検査表面の容量性負荷のた
めに電圧レベル誤差を生じる表面電荷、または、特に電
子写真において1000〜2000ボルトの高いレベルの表面電
圧が測定される場合に、プローブと検査表面間の放電な
いしアーク発生によって検査表面に損傷を与える表面電
荷の破裂放電が生じないことを保証する。

容量性誤差ないし放電が発生しないことの保証が可能な
のは、物理的に密接に連結された検知プローブが表面電
圧レベルのすべての変動に追従してプローブと表面間の
電圧の差を常時ゼロに維持することができる場合のみで
ある。

最近、電子写真技術の発展のために、電子写真のプロセ
スを使用する高速複写機およびレーザープリンタが出現
した。これらの高速プロセスにおいては、光導電性表面
は高速度で運動し、この表面に接続された静電圧フォロ
アのプローブへの電圧レベルの高速変化を阻止する。従
って、正確な表面電圧の情報を提供するとともに、容量
性誤差および表面のアーク放電が発生しないことを保証
するために、現存の機器よりも広い帯域幅と高い応答速
度をもった静電圧フォロアが必要である。

種々異なる化学的組成および構造の光導電性表面材料が
その電気的および光学的特性の故に使用される場合も、
直流静電圧フォロアが表面電圧をモニターするために使
用される。ある物質の光減衰（light decay）特性を評
価する典型的な評価テストにおいては、この物質を暗中
で初期電圧レベルにまで電荷を与える。それから、その
表面を種々の強度および波長の光で照射しながら表面電
圧のレベルをモニターして表面が放電する速さ、すなわ
ち、表面電圧の変化率を、光の強度、波長および他の変
数の関数として決定する。

最近、非晶質シリコンおよび他の改良された光減衰速度
の光導電性表面材料（light decay speedphotoconducti
ve surface materials）の開発にともない、この材料の
光減衰速度を正確に指示するために拡大された帯域幅ま
たは応答速度を有する非接触式静電圧フォロアが要求さ
れている。これらの表面評価測定に用いられている従来
の静電表面測定器はワイヤループ型が透明複検出電極型
のいずれかである。

ワイヤループ検出器の欠点は多い。このタイプの検出器
は表面の直流レベルを検出することができず不安定であ
り反覆リセットが必要である。加えて、このタイプの検
出器は照射されている表面区域に結合せず、従って測定
誤差を生じる。

透明複検出電極型は広い帯域幅と直流安定性を有する
が、サイズが大きく、電極間にギャップが必要であるの
で表面に均一に輻射線を伝えない。このギャップは電極
を独立して、すなわち、180゜の機械的位相はずれで動
作させるが、このギャップはギャップ域と透明電極域と
で異なる透過スペクトル特性をもたらし、透過および反
射誤差を生ぜしめる。

単一検出電極を用いている現在のすべての直流静電圧フ
ォロアの応答速度は、現在の電子写真機械および物質に
おいて集められる静電的データの速度に比べて遅い。現
在の直流フォロアにおいて、検知プローブの検出電極と
測定されるべき表面との間の容量ないし静電界は、シス
テムノイズおよび直流誤差を許容値にまで減少させるの
に充分な変調を生ぜしめる要件を満足させるとともに機
械的変調器のもつ駆動能力内でできるだけ高い周波数で
変調される。一般に、変調周波数が増加すれば、変調効
率は減少して誤差とノイズを増加させ、一方機械的スト
レスとひずみの増加により機械的変調器の信頼性が減少
する。これらの理由により、現在の直流静電圧フォロア
は、動作周波数が約１〜２キロヘルツに限定される容量
ないし静電界変調器を使用している。

この１〜２キロヘルツの変調周波数限度は、直流静電圧
フォロア、または、変調器、復調器および直流誤差積分
増幅器からなる帰還ループを用いる類似のシステムから
得られる有効な帯域幅に対する制限となっている。この
帯域幅が制限されるのは、復調器からの直流誤差信号、
すなわち、電圧フォロアが検出電極と測定表面の間に電
圧差に追従してこれをゼロに保持していないことを示す
信号がより早く、すなわち、変調周波数よりも高い周波
数で発生され得ないからである。このナイキストサンプ
リングリミット（Nyquist Sampling Limit）として知ら
れている公知のミリットは変調周波数の２分の１に等し
い制限をシステムの帯域幅に課する。従って、１〜２キ
ロヘルツの変調周波数を使用している現在の直流静電圧
フォロアは500ヘルツ〜１キロヘルツを超える帯域幅を
もつことはできない。

従って、本発明の主たる目的は新規で改良された電圧フ
ォロア型の非接触式静電電圧計を提供するにある。

本発明の他の目的は、比較的高い応答速度をもつ上記の
ような電圧フォロアを提供するにある。本発明の他の目
的は、検出電極と測定表面の間の容量ないし静電界の変
調周波数とは無関係な応答速度を有する上記のような高
応答速度の非接触式直流静電圧フォロアを提供するにあ
る。

本発明の他の目的は、単一の静電検出電極をもつ小さい
プローブを使用する上記のような高応答速度の非接触式
直流静電圧フォロアを提供するにある。

本発明のさらに他の目的は、光導電性または他の材料の
同一の区域が同時にかつ均一に照射測定されることを許
容するプローブを用いて上記材料の光学的および電気的
特性を正確に測定できる上記のような高応答速度の非接
触式直流静電圧フォロアを提供するにある。

本発明のさらに他の目的は、比較的低い容量変調ないし
静電界変調周波数を用いて変調効率と信頼性を高め、高
速正確で低ノズルのシステムを得る上記のような非接触
式直流静電圧フォロアを提供するにある。

本発明のさらに他の目的は、測定されつつある外部電界
ないし電位の静的および動的特性に追従することができ
る上記のような電圧フォロアを提供するにある。

本発明のさらに他の目的は、動作が能率的かつ効果的で
あり構造が比較的簡単な上記のような電圧フォロアを提
供するにある。

本発明の装置は、静電界、静電圧、静電荷のような静電量に感応する検出
電極と、この電極に作用関連結され、この電極とこの電極が露呈
される静電量を担う表面との間の容量結合の容量変調を
行なう変調手段と、二つの入力端子をもちその一方が前記検出電極に接続さ
れている検出増幅器と、この検出増幅器の出力端子に接続された入力端子をもつ
高帯域幅増幅器とからなる。

そして、この高帯域幅増幅器の出力端から検出増幅器の
他方の入力端へ第１の帰還路が設けられている。さら
に、この第１帰還路から高帯域幅増幅器の入力端への第
２の帰還路が設けられ、これによって高帯域幅増幅器が
その出力端に、第１帰還路において変調手段の周波数の
いかなる信号をも無効にするのに必要な直流値を発生す
る。その結果、第１帰還路における信号は測定表面上の
静電量のすべての交流成分および直流成分に広い周波数
範囲にわたって追従し正確にマッチ（整合）する。そし
てその信号がこの静電量の大きさおよび極性に関する情
報を与える。

検出増幅器は、その一つの入力端が加算入力端であり、
他方の入力端が非反転入力端である電流加算増幅器から
なるのが好ましい。

第２帰還路は、分圧器を介して第１帰還路に接続された
入力端を有する電圧フォロアとしての増幅器と、この電
圧フォロア増幅器の出力端に接続された入力端を有し変
調手段から基準信号を受ける復調器と、この復調器の出
力端に接続された入力端と高帯域幅増幅器の入力端に接
続された出力端とを有する積分増幅器とを含んでいる。

本発明のプローブは透明なキャリヤエレメントと、この
キャリヤの一表面上に設けられた検出電極を規定する第
１の導電性透明フィルムと、前記キャリヤ表面の残りの
部分上に第１フィルムから離れて設けられた第２の導電
性透明フィルムと、キャリヤに作用連結され検出電極と
静電量を担っている測定表面との間の容量結合を変調す
る変調手段とからなる。

このキャリヤは測定表面への輻射線の経路において、検
出電極と一致した測定表面の区域を照射するように、か
つ、周辺容量（fringing capacitance）によって検出電
極に結合された測定表面の周辺域（fringing area）の
照射を許容することによって容量性周辺効果（capaciti
ve fringing effects）を補正するように、配置されて
いる。

以下図面を参照して説明する。

第１図は従来の静電プローブと検出回路を示す。典型的
には円板または他の形状の導電面をもつ検出電極Ｅ（10
によっても示す。以下同じ。）が測定面MS（12）に静電
的に結合されている。発振器Ｆ（16）によって駆動され
る変調器Ｍ（14）が検出電極Ｅに作用連結され、この電
極Ｅを機械的に運動させ、すなわち、矢印18で示すよう
に測定面MSに直角な平面内で振動させ、容量ＣをdC/dt
だけ変調させる。容量Ｃは測定面MSと電極Ｅ間の物理的
静電容量である。

電極Ｅは電流加算増幅器である増幅器Ａ（24）の加算入
力端22に接続されている。増幅器Ａは電極Ｅを周知のよ
うに仮想接地、すなわち、ゼロボルトに保持する。抵抗
器Ｒ（26）が増幅器Ａの出力端28と加算入力端22の間に
接続されている。

オシロスコープ30が増幅器Ａの出力端に接続され、抵抗
器Ｒに流れる電流によって生じる電圧V_tを示す。測定面
MSはスイッチＳの第１位置により接地され、スイッチＳ
の第２位置により電源Vs（34）に接続することができ
る。

電極Ｅの基準電位は基準端子REFに接続された線38を介
して増幅器Ａの正端子、すなわち、非反転入力端子36に
加えられる。図においては、基準端子REFは接地されて
いるので、電極Ｅにゼロボルト基準電圧を加える。

抵抗器Ｒを流れる電流i_Rは容量Ｃと（dC/dt）によって
もたらされ、i_RRに等しい増幅器Ａの出力電圧V_t、すな
わち、V_t＝i_RRを発生する。電流i_Rは次式で表わされ
る。

i_R＝dQ/dt＝Ｃ・（dV/dt）＋Ｖ・（dC/dt）ここに、Ｖは容量Ｃの両端の電圧で、電源電圧Vsに等し
い。なぜなら、周知のように電極Ｅの電圧は電極Ｅが増
幅器Ａの加算節（summing node）に接続されていること
によって零に維持されるからである。従って、i_R＝Ｃ・
（dVs/dt）＋Vs・（dC/dt）。

スイッチＳを第１位置を介して接地し、Vsを零にする
と、電極i_Rはi_R＝（Ｃ）・（Ｏ）＋（Ｏ）・（dC/dt）
＝０となり、電圧V_tは現われない。スイッチＳを第２位
置に切換えると、次式の電圧V_tが現われる。

V_t＝i_RR＝Ｒ［Ｃ・dVs/dt＋Vs・dC/dt］発生した電圧V_tは二つの電流、すなわち、Ｃ・（dVs/d
t）による電流とVs・（dC/dt）による電流との和に等し
い。電圧V_tの波形を第２図に示す。第2A図第2B図はそれ
ぞれ波形40、42による電圧V_tの各成分を示し、第2C図は
波形44によって両者を合成した電圧V_tを示す。

増幅器Ａの加算節に接続された検出電極を使用しない他
の検出システム、すなわち、高インピーダンス検出器に
おいても、第2B図の波形を除いて第２図に示された波形
を適用できる。高インピーダンス検出回路においては、
電圧は（ΔC/C）・Vsになる。ここに、（ΔC/C）は検出
器と表面間の容量の平均値に対する変化率である。いず
れのタイプの検出システムにも本発明の電圧フォロアを
使用することができる。

第３図は従来の直流静電圧フォロアを示す。第１図と同
様の検出回路または高インピーダンス検出回路が帰還ル
ープに接続されている。これらの検出回路はいずれも検
出器の基準電圧と測定面MS′（12′）の電圧との差に比
例する出力信号を発生する。増幅器Ａ′（24′）は図示
の零インピーダンス加算タイプまたは前述の高インピー
ダンスバッファタイプの増幅器である。増幅器Ａ′の出
力は信号V_tを復調器DM（48）に供給する。検出電極Ｅ′
の変調周波数に周波数と位相において相関せしめられた
信号V_Fが基準信号として復調器DMに与えられ、V_t信号を
復調し、検出器の基準電圧と測定面MS′間の誤差電圧に
比例する直流信号V_Eを生ぜしめる。

復調器DMの出力はV_tの成分の変調項dC/dtに相関せしめ
られた成分のみを含んでいることに注目すべきである。
dC/dtに相関せしめられないdVs/dt項によって生ぜしめ
られたV_tの他のすべての成分は復調器DMに出力V_Eに寄与
しない。

信号V_Eは高レベル直流積分増幅器である増幅器Ｂ（52）
の入力端に加えられる。増幅器Ｂの出力は線68を介して
基準電位REFとして帰還せしめられ、電極Ｅが帰還回路
を閉成する。抵抗器R₁と増幅器ＢとコンデンサC₁による
時定数はこのシステムの帯域幅を実用的な限り高く制限
し、かつ、システムの安定性と低雑音を達成するように
選ばれる。その結果得られるシステムの帯域値はナイキ
スト基準による変調周波数の1/2以下に制限される。高
レベル増幅器Ｂに電圧を与える電池60、62の高電圧は測
定面MS′の測定範囲より少し高い電圧値をもつように選
定される。正負いずれかの単極（unipolar）測定がなさ
れる場合は、それぞれ負電圧または正電圧の供給を除く
ことができる。電圧モニタ（V_out）64が帰還線68に接続
され、検出器の基準電圧（REF）を測定する。

動作を説明すると、基準電圧（REF）が測定面MS′の電
位に整合していない場合は、信号V_tが変調周波数V_Fにお
いて発生する。復調器48が直流誤差信号V_Eを発生し、増
幅器Ｂの出力、従って、基準端子REFに与えられる帰還
レベルを変化させ、測定面MS′の電圧に正確にマッチさ
せこれに追従させる。

第４図はこの従来の直流静電圧フォロアの速度特性を示
すグラフである。スイッチＳを第２位置に切換えること
によって電源70から−900ボルトの電圧が測定面MS′に
加えられる。これによって、抵抗器R₃とコンデンサC₂に
よって与えられる時定数により指定された約5V/μsec.
のゼログラフィックレベル変化に応じた率で測定面MS′
の電圧が０から＋900ボルトまで変化させられる。第４
図において、帰還電圧が電圧モニタ64で読み取られる基
準電位REFを変えることができる率は約0.12V/μsec.で
ある。これは第４図に波形72、74で示される。この比較
的遅い応答速度はプローブと測定面間の間隔が狭いため
に両者間に容量性負荷および（または）アークを発生さ
せる。

本発明による非接触式静電圧フォロアを第５図に示す。
この装置は静電界、静電荷等のような静電量に感応する
検出電極Ｅ″（78）と、この電極78に破線で示すように
作用連結され、かつ、オシレータＦ″（82）によって駆
動されて電極78とこの電極が対向配置された静電容量を
もつ測定面MS″（86）との間の容量結合を変化させる変
調器Ｍ″（80）を含む手段とからなる。

この静電圧フォロアは、さらに、第１入力端92、第２入
力端94および出力端96を有する検出増幅器Ａ″（90）か
らなる。本実施例においては、増幅器90は電流加算増幅
器であり、第１入力端92は加算入力端であり、第２入力
端94は非反転入力端である。出力端96は抵抗器Ｒ″（9
8）によって加算入力端92に接続されている。検出電極7
8は加算入力端92に接続されている。従って、電極Ｅ″
は、前述したと同様に、増幅器Ａ″をして信号V_tを点Ｘ
に発生させる。この信号はＣ（dV/dt）＋Ｖ（dC/dt）に
よって抵抗器Ｒ″に流れる電流を表わす。

本発明の静電圧フォロアにおいては、、増幅器Ａ″の出
力端は従来のようにＶ（dC/dt）成分を検出すべく復調
器に接続されておらず、その代りに抵抗器R₁（102）を
介して高レベル増幅器Ｂ（100）に接続されている。増
幅器Ｂは広帯域応答特性を有する高帯域幅増幅器であ
り、従って、抵抗器Ｒ″を流れる接続点Ｘに表われる電
極Ｅ″の電流のすべての成分を増幅することができる。
これらの電流成分は、第2A図に示すように、測定面MSに
現われるすべての動的ないし変動電圧と電極Ｅ″と測定
面MS間の容量Ｃとの積、および、第2B図に示すように電
極Ｅ″と測定面MS″間の直流電圧差と電極Ｅ″と測定面
MS″間の容量変化（dC/dt）との積を含む。

本発明の静電圧フォロアは、さらに、測定面86上の静電
量のすべての動的成分に追従しマッチするような方法
で、広帯域幅増幅器100の出力端から検出増幅器90の第
２入力端94への第１帰還回路を形成する手段とからな
る。すなわち、増幅器Ｂの出力端が線106、108を介して
基準電位の接続点Ｙに接続されて第１帰還回路を形成し
ている。点Ｙの基準電位REF″に与えられた電圧は検出
回路に発生され抵抗器Ｒ″を通して流れ点Ｘに表われる
すべての電流を無効にするように機能する。例えば、50
ボルトの階段（step）波形が測定面MS″に加えられる
と、電極電流がＣ（dV/dt）により流れ始め、接続点Ｘ
に信号を発生させる。この接続点Ｘの信号が増幅器Ｂで
増幅され、接続点Ｙを介して電極Ｅ″に加えられＣ（dV
/dt）によって誘起された電流を無効にする。この電流
の無効化が生じるのは、増幅器Ｂの出力の変化に起因す
る電極基準電圧の変化と電極Ｅ″と測定面MS″間の静電
容量とによって検出回路の電極Ｅ″と表面MS″間に新し
い電流が流れるからである。かくして、増幅器Ｂの出力
は接続点Ｙを介して検出回路電圧を正確に50ボルト（本
実施例で）に駆動し広い周波数範囲で測定面MS″の電圧
と整合しＣ（dV/dt）により検出回路に発生したいかな
る電流をも無効にする。

もし、電流Ｅ″と測定面MS″間に直流電圧差が存在する
と、電圧差Ｖと容量変調器Ｍ″による電極Ｅ″と測定面
MS″間の容量の変化（dc/dt）とによる電極電流が変調
器の周波数の正弦波を接続点Ｘに発生し、これを増幅器
Ｂに加える。増幅器Ｂの出力は接続点Ｙの検出器Ｅ″の
基準電位REF″に増幅された正弦波を加え、この正弦波
がここでも電極Ｅ″の電圧を変化させて大きさは等しい
が、逆向きの正弦波電流を発生させＶ（dC/dt）による
誘起電流を無効にする。従って、電極Ｅ″の基準端子に
帰還信号として与えられる増幅器Ｂからの帰還信号は測
定面MS″上のいかなる動的データにも追従整合し、変調
器の周波数の正弦波を発生する。この正弦波は電極Ｅ″
と測定面MS″間の直流誤差電圧を表わす振幅と位相を有
する。

本発明の静電圧フォロアは、さらに、第１帰還回路から
高帯域幅増幅器100の入力端に至る第２帰還回路を形成
する手段からなり、この手段は増幅器100をしてその出
力側に第１帰還回路に発生する変調器80の周波数のいか
なる信号をも無効にするのに必要な直流値を発生せしめ
る。すなわち、電流Ｅ″と測定面MS″間の直流電圧誤差
を常時零に維持するために、第２帰還ループが形成され
る。この第２帰還ループはその入力として第１帰還信号
によって検出器基準電位点Ｙに発生された電圧を用いて
いる。

抵抗器R₃（112）とR₄（114）からなる分圧器によって電
圧フォロアとしての低レベル増幅器Ｃ（116）が±１ま
たは2kVまでの範囲で第１帰還電圧を処理することがで
きる。すなわち、抵抗器R₃とR₄の接続点が増幅器Ｃ（11
6）の一方の入力端に接続されている。この分圧器は200
対１の分圧比を用い、増幅器Ｃに加えられる電圧を５〜
10ボルトに制限する。

抵抗器R₃、R₄の分圧器の代りに、容量分割器を用い、ま
た、増幅器Ｃの代りに加算増幅器を用いることもでき
る。

増幅器Ｃの出力は第１帰還信号の縮小（スケールダウ
ン）されたレプリカを含み、従って、測定面MS″の動的
データのほかに検出器の容量変調周波数の信号を含んで
いる。この信号は電極Ｅ″と測定面MS″間の直流電圧誤
差に比例した大きさを有する。

増幅器Ｃの出力は復調器DM（120）の入力端に与えられ
る。復調器DMは検出器の変調周波数と位相に関連する第
１帰還回路のいかなる信号の振幅にも比例した直流出力
信号V_Eを発生する。復調器DMに与えられている線122上
の基準信号は接続点Ｚから得られる。この信号は変調項
（dC/dt）を表わす信号である。

復調器DMの出力（V_E）は積分増幅器Ｄ（124）の入力端
が加えられる。抵抗器R₅とコンデンサC₁が積分増幅器回
路の一部を構成している。増幅器124の出力は抵抗器R₂
を介して直流修正信号として増幅器Ｂに与えられ、この
増幅器Ｂをしてその出力端に第１帰還回路における変調
器80の周波数のいかなる信号をも無効にするのに必要な
直流値を発生させる。

この無効化が達成されると、電極Ｅ″と測定面MS″間の
直流電圧差が零になる。従って、検出器基準電位点Ｙに
加えられる第１帰還信号は、測定面MS″に加えられる全
ての交流および直流成分に広い周波数範囲にわったて追
従し、正確に整合する。オシロスコープのような指示器
V_out（130）を用いて測定面MS″の電圧を正確かつ迅速
に指示することができる。

第６図は本発明による高速直流静電圧フォロアで測定し
たデータを波形132、134で示す。

従来の装置で測定した第４図のデータに比べて本発明の
装置は測定面MS″に発生した高速データに正確に追従で
きる。有利なことには、この高速測定能力は検出器の変
調周波数によって制限されない。なぜなら、高速データ
はナイキスト制限ループによるよりもむしろ高帯域幅増
幅器Ｂによって処理されるからである。一旦直流誤差が
なくなり安定すると、第２帰還回路のみが熱勾配や、検
出電極への偶発的な漂遊イオンの流れや、増幅器のオフ
セットドリフトによる直流誤差を安定させるのに充分な
速さで動作すればよい。

第７図は本発明による静電圧計のためのプローブ140を
示す。このプローブは、測定されるべき静電量をもつ試
験（測定）面144に向けて配置される検出電極142と、電
極142と測定面144間の容量結合を変調するために電極14
2に作用連結された変調器ないし駆動手段146と、検出電
極142と一致する測定面144の区域を照射するために測定
面144に向けられた輻射線148の通路を規定する手段とを
含んでいる。第７図に示すプローブと検出器は光導電物
質に対して正確高速で非接触式直流静電圧測定を行なう
のに値いることができる。

検出電極142は例えば錫、インジウムまたは金のような
導電性物質の極薄層を、例えば、石英またはプラスチッ
クのような透明物質上に蒸着して作られており、透明で
あるか、あるいは問題の光の波長を透過させる既知の透
過率を有し、かつ、電気信号を検出増幅器90′（第７
図）へ伝える導電面ないし半導電面を提供するものであ
る。第７図の構成において、電極142はハウジング152内
に収容されている。このハウジング152には第１開口な
いし窓156が設けられ、この窓を通して導電層が測定下
の表面に露呈される。ハウジングにはさらに第２開口な
いし窓154が設けられ、この窓を通して光または他の輻
射線が電極142を透過して測定面144に照射される。

検出電極142は測定面144に対面しており、かつ、開口15
6に一致し、開口154が開口156に一致している。電極142
をプローブのハウジング152を通して延長させ、プロー
ブのハウジング152を入れる狭い空間を提供する場所に
配置することもできる。このように電極を延長した場合
は、電極の背面に第２の透明導電層を用いて電極に対す
る外部接続を減少させることは有利である。

検出回路が低インピーダンスタイプであれば、この第２
シールドコーティングは仮想グラウンド（virtual grou
nd）として作用するプローブハウジングで終りにする。

高インピーダンス検出器回路を用いる場合は、この第２
コーティングは検出器の単位利得（unitygain）緩衝増
幅器の出力端で終らせて、公知のようにこの被駆動遮蔽
（driven shield）による検出信号の容量性負荷を阻止
する。いずれのタイプの検出増幅回路も、このプローブ
を第５図に示す本発明の高速直流静電圧フォロアに接続
するのに好適である。

第７図に示すように、検出電極142は線160によって増幅
器90′の加算入力端に接続され、増幅器90′の非反転入
力端は線162によって基準単位となるハウジング152に接
続されている。ハウジング152は線164によって第５図の
回路と同様の回路の端子Ｙ′に接続され、この回路の端
子Ｘ′に増幅器90′の出力が線166によって接続されて
いる。

圧電トランスデューサを用いることができる変調器ない
しドライバ146が線168によって第５図のオシレータ82と
同様のオシレータ回路に接続されている。このオシレー
タは変調器146に連結されたピックアップないし検知圧
電トランスデューサ172に線170によって接続されてい
る。

光導電面の光電特性を得るために、第７図のプローブは
光または他の輻射線148を検出電極が結合された光導電
体（測定面）144の同じ個所に向けさせ、これによって
照射面の電位の高速正確な測定を行なわせる。

プローブないし検出電極が測定面に非常に接近して配置
されているので、透明ないし透光性プローブによって測
定される測定面144上の部位は、電極142の面積にほとん
ど等しく、誤差は小さい。しかし、電極と測定面の間隔
が大きくなると、容量性周辺効果（capacitive fringin
g effect）による増加表面積との容量結合が生じる。こ
の増加間隔で光電測定を行なうと、測定されている表面
の周辺部分を含む同じ区域が照射されないために誤差が
発生する。この周辺効果を補正するために本発明によっ
て、周辺域をも照射して、正確な定量的表面データを得
ることができる電極構造が提供される。

第８図は、周辺容量（fringing capacitance）によって
検出電極に結合された周辺域の照射を可能にする本発明
の電極構造を示す。この電極はキャリヤ180を有し、こ
のキャリヤは厚さが約0.2mmから約1mmの石英またはソー
ダ石灰ガラスからなり、輻射線148を透過させる。この
キャリヤ180は試験面、すなわち第７図に示す試験面144
に対向配置される第１面182を有している。キャリヤ180
は薄板からなり図示例では長方形状である。キャリヤ18
0は、また、第１面と反対側（紙面裏側）に平行な第２
面184を有し、第７図の構成の開口154に向けて配置され
ている。

キャリヤ180の第１面182には第１のフィルム、コーティ
ングないし層186（斜線で示す）が設けられている。こ
のフィルム186は輻射線148に対して透明ないし透過性の
物質からなり、例えばインジウムまたはスズをキャリヤ
上に真空蒸着させて薄く透明な導電フィルムを形成した
ものである。この真空蒸着層は典型的には1.0ミクロン
以下の厚さで優れた透光性を呈し、しかも導電性をも有
する。市場で入手できる例えば「ネサ（Nesa）」ガラス
のような材料を好適に使用できる。

フィルム186はキャリヤ180の第１面182の全面積よりも
小さい面積を占め、検出電極142を構成する。フィルム1
86は比較的広い表面積の第１部分188を含み、この部分
は図示例では円形であるが、これ以外の形状でもよい。
この第１部分188が電極142を規定している。

フィルム186は第１部分188から延長する第２部分190を
含み、この部分は図示例では細長くて比較的幅がせま
く、第１面182の長さの大部分に沿って延長している。
第２部分190は導電性エポキシセメントまたは他の接着
剤を用いて電極142と外部回路の接続を容易にする機能
を有している。第８図に示すように、第１部分188から
遠い第２部分190の先端は線160の一端に接続され、この
線160の他端は第７図に示すように増幅器90′の入力端
に接続されている。

キャリヤ180の第１面182には第２のフィルムまたはコー
ティングないし層194（斜線で示す）が設けられてい
る。第２フィルム194も輻射線148に対して透明ないし透
過性をもつ導電性材料からなる。典型的には、フィルム
194はフィルム186と同じ物質であり、かつ、これと同じ
厚さである。第２フィルム194は第１面182の全面積の残
りの部分を占め、第１フィルム186から離れている。フ
ィルム186とフィルム194の間の間隙は第８図に示すよう
に第１面182の露呈部分（斜線を付さない部分）の輪郭
によって表わされている。フィルム186、194は一回の金
属蒸着処理を行なった後エッチングにより二つのフィル
ム186、194に分けるようにして形成することができる。

キャリヤ180は第７図に示すように電極142と測定面144
の間の容量結合を変調するための変調器ないし駆動手段
に作用連結されている。第７図第８図に示すように、キ
ャリヤ180の電極142を含む端部と反対側の端部が変調器
146の自由端に固定されている。電気信号を機械振動に
変換するこのトランスデューサ（変調器）146は磁気式
または圧電式のいずれでもよい。キャリヤとトランスデ
ューサは例えば接着剤のような適当な手段によって互い
に結合されている。第７図に示すように、キャリヤ180
は輻射線148の通路に配置されており、輻射線はキャリ
ヤ180を透過し開口156を通って試験面144に至る。

キャリヤ180上に間隔をおいて設けた二つのフィルム層1
86、194によって、周辺容量によって電極142に結合され
た試験面の周辺域の照射を許容することによって容量性
周辺効果が補正される。

例えば、キャリヤ180は圧電素子ような振動発生器146に
片持ち固定されたガラスまたは他の透明体とすることが
できる。このガラスには透明な導電性物質によって二つ
の区域186、194にコーティングが形成されている。中央
の円形または他の形状の区域が電極として作用し、一方
外側のコーティングされた区域によって輻射線がこの装
置で測定されている表面に電極の面積よりも僅かに広い
パターンで到達して周辺効果を補正することができる。
電極142と外側コーティング域ないしシールド194との間
のコーティングされていない区域は、第８図では図示を
明確にするために拡大して示してあるが、二つの区域間
の小さい電圧のために、10〜20ミクロン程度に作ること
ができる。外側コーティング域ないしシールド194は線1
98によって検出器回路の緩衝器の出力端または仮想グラ
ウンドに接続されている。

試験面に対して直角な平面で検出電極Ｅを振動させて容
量変調を行なう検出器の実施例を示したが、他の容量変
調システム同様に使用可能である。例えば、検出器と試
験面の間に仲介電極を設け、これによって検出器と試験
面間の結合状態を変化させて容量変調を行なう構成も、
仲介電極が検出器と試験面間のすべての容量結合を阻害
しない限り、有効である。もし妨害（occulsion）が発
生すると、その期間中に試験面に生じたデータが滅失し
てしまう。

第９図は本発明による非接触式直流静電圧フォロアとプ
ローブの概略回路図である。プローブ200はハウジング2
02を含み、このハウジングはその壁に開口204を有し、
この開口204に一致させた検出電極206を含んでいる。電
極206は線210に現われる駆動信号に応答してトランスデ
ューサ208によって振動させられる。電極206とトランス
デューサ208の連結は点線212で示す。トランスデューサ
208に取り付けられた検出手段ないしトランスデューサ2
14が振動信号を線216に送り出す。トランスデューサ20
8、214には圧電素子を用いることができる。

検出増幅器220は前述の実施例の増幅器Ａと同様のもの
であり、加算増幅器として接続されている。抵抗器222
の抵抗値は例えば22MΩである。増幅器220の加算入力端
は検出電極206に接続され、増幅器220の非反転入力端は
基準線224に接続され、さらにプローブのハウジング202
とトランスデューサ208にも接続されている。増幅器220
へのバイアス電圧＋Ｖと−Ｖは例えば15ボルトである。

検出増幅器220の出力は抵抗器228を介して高レベルない
し高帯域幅増幅回路230の入力端に与えられている。こ
の増幅回路は差動増幅器232、出力トランジスタ増幅器2
34、236および光学的分離器238からなる。差動増幅器23
2の出力端は抵抗器240とコンデンサ242の直列接続を介
して増幅器232の負入力端に接続されている。増幅器232
の正入力端は基準線224に接続されている。

増幅器232の出力端は抵抗器244を介して光学的分離器23
8のホトダイオードのカソードに接続されている。この
ホトダイオードのアノードは基準線224に接続されてい
る。増幅器232の出力端はさらにトランジスタ増幅器234
のベース端子にも接続され、そのコレクタ端子は線246
によって高正電圧源＋HVに接続され、そのエミッタ端子
は抵抗器248を介して基準線224に接続されている。トラ
ンジスタ増幅器236のベース端子は接地され、そのコレ
クタ端子は基準線224に、また、そのエミッタ端子は負
バイアス電源−Ｖ′にそれぞれ接続されている。高レベ
ル増幅回路230の出力端から検出増幅器220の非反転入力
端に至る第１帰還回路が基準線224によって形成されて
いる。

図示実施例において、増幅器220、230は例えばFET入力
の市販タイプLM356のような汎用演算増幅器である。抵
抗器240は220kΩ、コンデンサ242は100pF、抵抗器244、
248はともに4.7kΩであり、バイアス電圧HVは1.1kV、バ
イアス電圧Ｖ′は−16Vである。この特定の回路構成に
より増幅器232の出力が光電カプラ238を介してトランジ
スタ234または236のいずれかを作動させ、基準線224、
すなわち、第１帰還回路に０から1.1kVの範囲の電圧を
発生させ、これを検出器206に誘起された信号に応答し
て増幅器220の出力に発生した信号に追従させる。

第２帰還回路は次のようにして形成される。電圧フォロ
アとして接続された増幅器254の出力端260と負入力端26
2にまたがって抵抗器256とコンデンサ258の並列回路が
接続されている。増幅器254の正入力端264は基準線224
すなわち第１帰還回路に接続され、この増幅器の負入力
端262はコンデンサ266と抵抗器268の直列接続を含む回
路に接続されている。抵抗器268は抵抗器270を介して基
準線224に接続されている。

増幅器254の出力端は復調器274の入力端に接続されてい
る。すなわち、この増幅器の出力端260は抵抗器276、27
8によって演算増幅器280の正入力端と負入力端にそれぞ
れ接続されている。増幅器280の出力端は抵抗器282によ
って自己の負入力端に接続されている。

検出電極206に連結されたオシレータ／ドライバー回路
から復調器274に至る基準回路は次のようにして形成さ
れる。FET286のソース／ドレン回路が増幅器280の正入
力端子と基準線224の間に接続されている。トランジス
タ286のゲートないし制御端子が抵抗器288を介して基準
線224に接続され、さらにコンデンサ290を介してオシレ
ータ／ドライバー回路に接続されている。

復調器274の出力端は積分器294の入力端に接続されてい
る。すななち、増幅器280の出力端が抵抗器296を介して
演算増幅器298の負入力端に接続され、その正入力端が
基準線224に、またその出力端がコンデンサ300を介して
その負入力端にそれぞれ接続されている。そして積分器
294の出力端が高帯域幅増幅器230の入力端に接続されて
第２帰還回路が完成される。すなわち、増幅器298の出
力端は線304によって抵抗器306の一方の端子に接続さ
れ、この抵抗器の他方の端子が差動増幅器232の負入力
端に接続されている。

図示実施例において、抵抗値256の抵抗値は1MΩ、コン
デンサ258の容量は20pF、コンデンサ266の容量は0.022
μＦ、抵抗器268の抵抗値は100kΩ、抵抗器270の抵抗値
は10kΩ、抵抗器276、278の抵抗値はいずれも22kΩ、J1
10、抵抗器288の抵抗値は1MΩ、コンデンサ290の容量は
0.22μＦ、抵抗器296の抵抗値は1MΩ、コンデンサ300の
容量は10μＦ、抵抗器306の抵抗値は100kΩである。増
幅器254、280、298はFET入力市販型LM356のような汎用
演算増幅器である。

オシレータ／変調器回路310はプローブ200に連結されて
おり、一対の演算増幅器312、314を含んでいる。線216
上の振動信号が抵抗器316を介して増幅器312の負入力端
に加えられ、その正入力端が基準線224aに接続されてい
る。増幅器312の出力端は抵抗器318を介してその負入力
端に接続され、この増幅器の出力端はさらに線292によ
って前述したように復調器回路274に接続されている。
増幅器312の出力端はまた抵抗器320を介して増幅器314
の入力回路に接続されている。すなわち、増幅器312の
出力端は抵抗器320の一方の端子に接続され、その他方
の端子はコンデンサ322を介して増幅器314の負入力端
に、また抵抗器324を介して増幅器314の正入力端に接続
されている。増幅器314の正入力端はさらにコンデンサ3
26によって基準線224aに接続され、増幅器314の出力端
は自己の負入力端に接続されている。増幅器314の出力
端はまた駆動信号をトランスデューサ208に供給するた
めに線210に接続されている。

例示すれば、増幅器312、314はFET入力タイプのLM356の
ような汎用演算増幅器であり、抵抗器316、318の抵抗値
はそれぞれ47kΩと4.7MΩである。抵抗器320の抵抗値は
470kΩ、コンデンサ322の容量は0.0022μＦ、抵抗器324
の抵抗値は470kΩ、コンデンサ326の容量は220pFであ
る。

電源320はその入力端332、334に印加される線間電圧に
よって作動され、かつ基準線224bに接続されている。線
336、338は回路の指示した点に±Ｖバイアス電圧を供給
する。線340は＋HV電圧を高帯域幅増幅器回路に供給
し、線342、344は回路中の指示した点に±Ｖ′バイアス
電圧を供給する。例示すれば、電圧Ｖは±15V、HVは1.1
kV、Ｖ′は±16Vである。

電極206が対向配置されている面（試験面）上の静電量
を表示する回路出力電圧をモニタするため回路348が設
けられている。このモニタ回路は電圧フォロアとして接
続された増幅器450を含んでいる。増幅器450の正入力端
は抵抗器452を介して抵抗器268と抵抗器270の接続点に
接続されるとともに、さらに固定抵抗器454と可変抵抗
器465の直列接続を介して接地されている。増幅器450の
出力は回路の一方の出力端子458に接続されている。回
路の他方の出力端子460は接地されている。

オシロスコープ、メータまたは同様の機器（図示略）を
出力端子458、460間に接続し高速かつ正確に試験面電圧
を表示させることができる。

例示すれば、増幅器450はFET入力タイプのLM356のよう
な汎用演算増幅器である。抵抗器452、454の抵抗値はそ
れぞれ10MΩと99kΩである。校正用可変抵抗器456の最
大抵抗値は2kΩである。出力端子458、460の出力電圧は
試験面電圧に対し100対１の比で緩衝される。

以下本発明の諸態様を要約する。

（１）ａ）静電界、静電圧、静電荷等の静電量に感応す
る検出電極と、ｂ）前記検出電極に作用連結され、この検出電極とこの
検出電極が露呈されている静電量を担った測定表面との
間の容量結合を変化させる容量結合変化手段と、ｃ）第１入力端と、第２入力端と、出力端を有する検出
増幅器と、ｄ）前記検出電極を前記増幅器の第１入力端に接続する
手段と、ｅ）入力端と、出力端を有する高帯域幅増幅器と、ｆ）前記検出増幅器の出力を前記高帯域幅増幅器の入力
端に加える手段と、ｇ）前記高帯域幅増幅器の前記出力端から前記検出増幅
器の前記第２入力端に至る第１帰還回路を、前記測定表
面上の静電量のすべての動的成分に追従整合するよう
に、形成する手段とからなり、ｈ）前記高帯域幅増幅器の前記出力の振幅と位相が前記
静電量の大きさと極性に関する情報を与えるようにした
非接触式静電圧フォロア。

（２）前記容量結合変化手段が前記検出電極を機械的に
振動させて容量変調を生ぜしめる変調手段からなる
（１）項の装置。

（３）前記高帯域幅増幅器の前記出力端を前記変調手段
に接続して前記変調手段の準備電位を提供する手段をさ
らに含んでいる（２）項の装置。

（４）前記検出増幅器が電流加算増幅器からなり、前記
第１入力端が加算入力端であり、前記第２入力端が非反
転入力端である（１）項の装置。

（５）前記検出増幅器の出力を前記高帯域幅増幅器の入
力端に加える手段が抵抗手段からなる（１）項の装置。

（６）前記第１帰還回路から前記高帯域幅増幅器の入力
端に至る第２帰還回路を形成する手段をさらに含み、こ
の手段が前記増幅器をしてその出力端に、前記第１帰還
回路における静電量変化の周波数のいかなる信号をも無
効にするのに必要な直流値を発生せしめ、これによって
前記検出増幅器と前記測定表面間の直流電圧差を零に
し、かつ、前記第１帰還回路の信号を前記測定表面上に
現われるすべての交流および直流成分に広い周波数範囲
にわったて追従させ、正確にこれに整合させるようにな
っている（１）項の装置。

（７）前記第２帰還回路を形成する手段が、ａ）入力端と出力端を有し、電圧フォロアとして接続さ
れた増幅器と、ｂ）前記第１帰還回路と前記増幅器の入力端との間に接
続された分圧器と、ｃ）前記増幅器の出力端に接続された入力端と出力端と
を有する復調器と、ｄ）前記復調器に前記容量結合の変化率に関連した基準
信号を供給し、これによって前記復調器に前記容量結合
が変化させられる周波数と位相に関連した前記第１帰還
回路中のあらゆる信号の振幅に比例した直流出力信号を
発生させる手段と、ｅ）入力端と出力端を有する積分増幅器と、ｆ）前記復調器の出力端を前記積分増幅器の入力端に接
続する手段と、ｇ）前記積分増幅器の出力を前記高帯域幅増幅器の入力
端に供給する手段とからなり、ｈ）前記高帯域幅増幅器が、前記容量結合が変化させら
れる率に等しい周波数を有する前記第１帰還回路中のあ
らゆる信号を無効にするのに必要な直流値を有する出力
信号を発生する（６）項の装置。

（８）前記復調器の出力端を前記積分増幅器の入力端に
接続する手段が抵抗器からなる（７）項の装置。

（９）ａ）静電界、静電圧、静電荷等の静電量に感応す
る検出電極と、ｂ）前記検出電極に作用連結され、この検出電極とこの
検出電極が露呈されている静電量をもつ測定表面との間
の容量結合の変調を行なう変調手段と、ｃ）第１入力端と、第２入力端と、出力端を有する検出
増幅器と、ｄ）前記検出電極を前記検出増幅器の第１入力端に接続
する手段と、ｅ）入力端と出力端を有する高帯域幅増幅器と、ｆ）前記検出増幅器の出力を前記高帯域幅増幅器の入力
端に加える手段と、ｇ）前記高帯域幅増幅器の前記出力端から前記検出増幅
器の前記第２入力端に至る第１帰還回路を形成する手段
と、ｈ）前記第１帰還回路から前記高帯域幅増幅器の前記入
力端に至る第２帰還回路を形成し、前記増幅器をしてそ
の出力端に、前記第１帰還回路における前記変調手段の
周波数のいかなる信号をも無効にするのに必要な直流値
を発生させる手段と、からなり、ｉ）これによって前記第１帰還回路における信号を前記
測定表面上に現われるすべての交流および直流成分に広
い周波数範囲にわたって追従させ、正確に整合させるよ
うにした非接触式静電圧フォロア。

（10）前記第１帰還回路に接続され、前記静電量の大き
さと極性に関する情報を提供する手段をさらに含む
（９）項の装置。

（11）前記第１帰還回路を前記変調手段に接続し前記変
調手段の基準電位を提供する手段をさらに含む（９）項
の装置。

（12）前記検出増幅器が電流加算増幅器からなり、前記
第１入力端は加算入力端であり、前記第２入力端が非反
転入力端である（９）項の装置。

（13）前記第２帰還回路を形成する手段が、ａ）入力端と出力端を有し、電圧フォロアとして接続さ
れた増幅器と、ｂ）前記第１帰還回路と前記増幅器の入力端との間に接
続された分圧器と、ｃ）前記増幅器の出力端に接続された入力端と出力端と
を有する復調器と、ｄ）前記変調手段を前記復調手段の基準入力端に接続す
る手段と、ｅ）入力端と出力端を有する積分増幅器と、ｆ）前記復調手段の出力端を前記積分増幅器の入力端に
接続する手段と、ｇ）前記積分増幅器の出力を前記高帯域幅増幅器の入力
端に供給する手段とからなり、ｈ）前記高帯域幅増幅器が前記変調手段の変調周波数に
等しい周波数を有する前記第１帰還回路におけるいかな
る信号をも無効にするのに必要な直流値を有する出力信
号を発生する（９）項の装置。

（14）前記復調手段の出力端を前記積分増幅器の入力端
に接続する手段が抵抗手段からなる（13）項の装置。

（15）前記検出増幅器の出力を前記高帯域幅増幅器の入
力端に加える前記手段が抵抗手段からなる（９）項の装
置。

（16）測定されるべき静電量を担う測定面に対向配置さ
れる検出電極と、この検出電極に作用連結され前記検出
電極と前記測定面間の容量結合を変調する変調手段と、
前記測定面に照射される輻射線通路を規定し、前記検出
電極と一致する前記測定面の区域を照射する手段を含む
静電圧計のプローブにおいて、ａ）前記輻射線に対して透明な物質からなり、前記測定
面に対向配置される第１面を有するキャリヤエレメント
と、ｂ）前記キャリヤエレメントの前記第１面上に形成さ
れ、この第１面の全面積の小さい面積を占め、前記検出
電極を規定し、前記輻射線に対し透明な導電性物質から
なる第１フィルムと、ｃ）前記キャリヤエレメントの前記第１面の残りの部分
上に前記第１フィルムから離れて設けられ、前記輻射線
に対して透明な導電性物質からなる第２フィルムと、からなり、ｄ）前記キャリヤエレメントが前記検出電極と前記測定
面間の容量結合を変調する前記変調手段に作用連結さ
れ、ｅ）前記キャリヤエレメントが前記輻射線通路に配置さ
れ、この輻射線が前記キャリヤエレメントを通過して前
記測定面に到達し、周辺容量によって前記検出電極に結合された測定面の周
辺域の照射を許容することによって容量性周辺効果を補
正するようにした静電圧計のプローブ。

（17）前記キャリヤエレメントが薄板をなし、前記第１
面がこの薄板の一方側の面であり、その反対側の面が前
記輻射線源に向けて配置されている（16）項のプロー
ブ。

（18）前記キャリヤエレメントが長方形の薄板からな
り、前記第１面がこの薄板の片側面であり、前記第１フ
ィルムの一部が前記薄板の一端付近に配置され前記検出
電極となっている（16）項のプローブ。

（19）前記薄板の反対側端が前記変調手段に被駆動連結
されている（18）項のプローブ。

（20）前記キャリヤエレメントが長方形の薄板からな
り、前記第１面がこの薄板の片側面であり、その反対側
の面が前記輻射線源に対向配置されており、前記第１フ
ィルムの主部が前記薄板の一端近くに配置され前記検出
電極となっており、前記薄板の反対側端が前記変調手段
に被駆動結合されている（16）項のプローブ。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非接触式静電検出器のブロック回路図、第2A図、第2B図、第2C図は第１図の検出器の動作を示す
波形図、第３図は従来の非接触式静電圧フォロアのブロック図、第４図は第３図の動作を示す波形図、第５図は本発明の非接触式静電圧フォロアのブロック
図、第６図は第５図の装置の動作を示す波形図、第７図は本発明の非接触式静電圧フォロアに使用される
プローブの概略構成図、第８図は第７図のプローブの一部の拡大図、第９図は本発明による非接触式静電圧フォロアの回路図
である。第１図において、Ｅ（10）……検出電極、 MS（12）……測定面、 30……オシロスコープ、 REF……基準電位点、第３図において、Ｅ′（10′）……検出電極、 MS′（12′）……測定面、Ｂ（52）……直流積分増幅器、 64……電圧モニタ、第５図において、Ｅ″（78″）……検出電極、 MS″（86″）……測定面、Ｂ（100）……高レベル増幅器、Ｃ（116）……低レベル増幅器、Ｄ（124）……積分増幅器、 130……電圧モニタ、第７図において、 142……検出電極、 144……測定面、 146……変調器、 152……プローブハウジング、 172……圧電トランスデューサ、第８図において、 180……キャリヤ、 186……第１フィルム、 194……第２フィルム、第９図において、 206……検出電極、 208……トランスデューサ、 214……検出トランスデューサ、Ａ（220）……検出増幅器、 224……基準線、 230……高レベル増幅回路、Ｂ（232）……差動増幅器、Ｃ（254）……増幅器、 274……復調器、 294……積分増幅器、 458、460……出力端子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）静電界、静電圧、静電荷等の静電量に
感応する検出電極と、ｂ）前記検出電極に作用連結され、この検出電極とこの
検出電極が露呈されている静電量を担った測定表面との
間の容量結合を変化させる容量結合変化手段と、ｃ）第１入力端と、第２入力端と、出力端を有する検出
増幅器と、ｄ）前記検出電極を前記増幅器の第１入力端に接続する
手段と、ｅ）入力端と出力端を有する高帯域幅増幅器と、ｆ）前記検出増幅器の出力を前記高帯域幅増幅器の入力
端に加える手段と、ｇ）前記高帯域幅増幅器の前記出力端から前記検出増幅
器の前記第２入力端に至る第１帰還回路を、前記測定表
面上の静電量のすべての動的成分に追従整合するよう
に、形成する手段と、からなり、ｈ）前記高帯域幅増幅器の前記出力の振幅と位相が前記
静電量の大きさと極性に関する情報を与えるようにした
ことを特徴とする静電圧フォロア。
【請求項２】ａ）静電界、静電圧、静電荷等の静電量に
感応する検出電極と、ｂ）前記検出電極に作用連結され、この検出電極とこの
検出電極が露呈されている静電量をもつ測定表面との間
の容量結合の変調を行なう変調手段と、ｃ）第１入力端と、第２入力端と、出力端を有する検出
増幅器と、ｄ）前記検出電極を前記検出増幅器の第１入力端に接続
する手段と、ｅ）入力端と出力端を有する高帯域幅増幅器と、ｆ）前記検出増幅器の出力を前記高帯域幅増幅器の入力
端に加える手段と、ｇ）前記高帯域幅増幅器の前記出力端から前記検出増幅
器の前記第２入力に至る第１帰還回路を形成する手段
と、ｈ）前記第１帰還回路から前記高帯域幅増幅器の前記入
力端に至る第２帰還回路を形成し、前記増幅器をしてそ
の出力端に、前記第１帰還回路における前記変調手段の
周波数のいかなる信号をも無効にするのに必要な直流値
を発生する手段と、からなり、ｉ）これによって前記第１帰還回路における信号を前記
測定表面上に現われるすべての交流および直流成分に広
い周波数範囲にわたって追従させ、正確に整合させるこ
とを特徴とする静電圧フォロア。
【請求項３】ａ）測定されるべき静電量を担う測定面に
対向配置される検出電極を含むプローブと、ｂ）前記検出電極に作用連結され前記検出電極と前記測
定面間の容量結合を変調する変調手段と、ｃ）前記測定面に照射される輻射線の通路を規定し、前
記検出電極と一致する前記測定面の区域を照射する手段
を含み、ｄ）前記プローブを、ｄ−１）前記測定面に対向配置される第１面を有し前記
輻射線に対して透明な物質からなるキャリヤエレメント
と、ｄ−２）前記キャリヤエレメントの前記第１面上に形成
され、この第１面の全面積よりも小さい面積を占め、前
記検出電極を規定し、前記輻射線に対し透明な導電性物
質からなる第１フィルムと、ｄ−３）前記キャリヤエレメントの前記第１面の残りの
部分上に前記第１フィルムから離れて設けられ、前記輻
射線に対して透明な導電性物質からなる第２フィルム
と、によって構成し、ｄ−４）前記キャリヤエレメントが前記検出電極と前記
測定面間の容量結合を変調する前記変調手段に作用連結
され、ｄ−５）前記キャリヤエレメントが前記輻射線の通路に
配置され、この輻射線が前記キャリヤエレメント通過し
前記測定面に到達し、周辺容量によって前記検出電極に
結合された測定面の周辺域の照射を許容することによっ
て容量性周辺効果を補正するようにしたことを特徴とす
る静電圧フォロア。