JPH08219706A

JPH08219706A - 距離測定方法およびその装置

Info

Publication number: JPH08219706A
Application number: JP2638495A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kimura; 隆木村; Mikio Ohashi; 幹夫大橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、被測定体との間の距離を測定する
のに好適な距離測定方法およびその装置に関し、被測定
体から離隔する測定電極よりこれらの間の距離に応じた
信号を検出することにより、被測定体の性質の影響がな
く低コストで高精度な簡易な構成による測定を実現する
ことを目的とする。【構成】被測定体12から離隔した位置に配設した測定
電極13を鉛直方向に振動させこれらの間の静電容量Ｃ₀
を変化させてこの静電容量Ｃ₀の変化に伴い変化する測
定電極13の電位を検出し、この検出信号Ｖ₀からこれら
の間の距離Ｌを算出することができ、また測定電極13の
電位に対応する距離Ｌを予め測定しておくことにより検
査信号Ｖ₀に対応する距離Ｌを得ることができる。さら
に、測定電極13の位置や変動幅を変えることによって検
出信号から異なる出力の出力信号Ｖ₁、Ｖ₂を得ることが
でき、被測定体12の電位等による影響をなくすことがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測定体からの距離あ
るいは被測定体の変位量を測定する距離測定方法および
その装置に関し、特に、被測定体からの距離が非常に小
さい間隔（数μｍ〜数ｍｍの隙間等）を測定するのに好
適な距離測定方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、物体の間の距離（隙間）は、
光を用いて測定したり、その間の静電容量を検知して測
定したりしている。この種の光学方式のものとしては、
例えば、特開昭５６−１３０６０８号公報、特開平１−
２５７２０８号公報、特開平２−１５６１０５号公報、
または特開平４−１６６７０５号公報等に記載されてい
る。具体的には、特開昭５６−１３０６０８号公報に記
載のものは、被測定体からの反射光の強さを検知しその
光の強度から距離を測定している。特開平１−２５７２
０８号公報に記載のものは、被測定体に設けた光学素子
からの反射光と回折光または２つの回折光から位置を検
出して距離を測定している。特開平２−１５６１０５号
公報に記載のものは、２つの物質から反射され相互に干
渉した光の強度から微小隙間の寸法を測定している。特
開平４−１６６７０５号公報に記載のものは、鏡面から
微小距離はなれて位置する物体の光散乱面に光を照射し
てその反射光を検知素子に投影しこの投影像とその鏡像
とから距離を測定している。

【０００３】一方、静電容量検知方式のものとしては、
例えば、特開昭５２−１２５３５１号公報に記載されて
いる。具体的には、面積が実質的に等しく、かつ、被測
定体に対向する一対の測定電極を配置することによっ
て、この測定電極で容量性素子を構成し被測定体と間の
容量変化を感知して被測定体からの距離の変化を測定し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た光学方式によるものにあっては、高精度な光学部、光
の発生装置、および光検知装置等が必要であることか
ら、システムが高価になってしまうとともに構成が複雑
になり、大型化してしまうという問題があった。また、
被測定体がガラスや樹脂などの透明体の場合には光の透
過や屈折により測定が困難になるという問題もあった。

【０００５】一方、後述した静電容量検知方式によるも
のにあっては、被測定体が透明体の場合でも容易に距離
を測定することができるが、複雑な形状の測定電極を作
製しなければならず（特開昭52-125351号公報、第２ａ
図参照）、また測定精度に対する測定電極のばらつきの
影響が大きく、測定精度を上げようとすると加工精度が
厳しくなり加工コストが高くなってしまうという問題が
あった。

【０００６】そこで、本発明は、被測定体および測定電
極の間の電気特性を変化させることにより、被測定体と
の間の距離に応じた信号を測定電極から検出して、被測
定体および測定電極との間の距離を被測定体の性質に拘
らずに低コストで簡易な構成により精度よく測定するこ
とのできる距離測定方法およびその装置を提供すること
を目的とし、特に、請求項２から４記載の発明に係る距
離測定方法や請求項５、６記載の発明に係る距離測定装
置は、２つ以上の前記信号を検出することにより、測定
精度の低下要因を削減して、測定の信頼性の向上を図る
ことを目的とする。さらに、請求項７〜９記載の発明に
係る距離測定装置は、被測定体および測定電極の間の電
気特性を変化させる機構を簡易な構成にして、コストの
削減を図ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１記載の発明に係る距離測定方法は、被測定体から
離隔した位置に測定電極を配設して該被測定体および測
定電極の間の距離を測定する距離測定方法であって、前
記被測定体および測定電極の間の静電容量を変化させ、
被測定体の表面電位に対応して誘起され該静電容量の変
化に伴い変化する測定電極の電位を検出し、該検出結果
から被測定体および測定電極の間の距離を得ることを特
徴としている。

【０００８】請求項２記載の発明に係る距離測定方法
は、被測定体から離隔した位置に測定電極を配設して該
被測定体および測定電極の間の距離を測定する距離測定
方法であって、前記被測定体および測定電極の間の静電
容量を変化させ、被測定体の表面電位に対応して誘起さ
れ該静電容量の変化に伴い変化する測定電極の電位を検
出し、該検出信号から少なくとも出力値の異なる２つ以
上の出力信号を検知して該出力信号から被測定体および
測定電極の間の距離を導き出すことを特徴としている。

【０００９】請求項３記載の発明に係る距離測定方法
は、前記検出信号から少なくとも出力値の異なる２つ以
上の出力信号を検知する方法として、前記測定電極を被
測定体からの距離の異なる位置の間を変動させて、被測
定体と測定電極との間の静電容量を変化させ、各々の位
置での出力信号を検知することを特徴とし、請求項４記
載の発明に係る距離測定方法は、前記検出信号から少な
くとも出力値の異なる２つ以上の出力信号を検知する方
法として、前記測定電極を異なる変動幅で変動させて、
被測定体と測定電極との間の静電容量を変化させ、各々
の変動幅での出力信号を検知することを特徴としてい
る。

【００１０】また、請求項５記載の発明に係る距離測定
装置は、被測定体から離隔した位置に測定電極を配設し
て該被測定体および測定電極の間の距離を測定する距離
測定装置であって、前記測定電極を被測定体からの距離
の異なる位置の間を変動させ、測定電極および被測定体
の間の静電容量を変化させる容量変化手段と、被測定体
の表面電位に対応して誘起され静電容量の変化に伴い変
化する測定電極の電位を検出する電位検出手段と、測定
電極の被測定体からの距離の異なる位置での検出信号か
ら少なくとも出力値の異なる２つ以上の出力信号を検知
する出力検知手段と、該出力信号から被測定体および測
定電極の間の距離を導き出す距離導出手段と、を備えた
ことを特徴とするものである。

【００１１】請求項６記載の発明に係る距離測定装置
は、被測定体から離隔した位置に測定電極を配設して該
被測定体および測定電極の間の距離を測定する距離測定
装置であって、前記測定電極を異なる変動幅で変動さ
せ、測定電極および被測定体の間の静電容量を変化させ
る容量変化手段と、被測定体の表面電位に対応して誘起
され静電容量の変化に伴い変化する測定電極の電位を検
出する電位検出手段と、測定電極の異なる変動幅での検
出信号から少なくとも出力値の異なる２つ以上の出力信
号を検知する出力検知手段と、該出力信号から被測定体
および測定電極の間の距離を導き出す距離導出手段と、
を備えたことを特徴とするものである。

【００１２】そして、請求項７記載の発明に係る距離測
定装置は、前記容量変化手段として、前記測定電極を固
設された圧電材料または電磁コイルを設け、該圧電材料
または電磁コイルを駆動して測定電極を変動させること
を特徴とするものである。請求項８記載の発明に係る距
離測定装置は、前記圧電材料または電磁コイルの駆動電
圧として、直流電圧または周期的に変化する電圧を印加
することを特徴とするものである。

【００１３】請求項９記載の発明に係る距離測定装置
は、前記圧電材料の形状を板状に形成し、該圧電材料の
一端側または両端側を支持したことを特徴とするもので
ある。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明では、被測定体との間の静
電容量に伴い変化する測定電極の電位が検出される。そ
して、この測定電極の電位は被測定体の電位およびこれ
らの間の距離に応じた値となるので、これらの関係と検
出結果から被測定体および測定電極の間の距離が得られ
る。したがって、被測定体の性質に拘らず、１つの測定
電極の被測定体との間の静電容量を変化させるだけでこ
れらの間の距離を測定することができ、測定電極の加工
精度も必要ない。

【００１５】請求項２記載の発明では、被測定体との間
の静電容量に伴い変化する測定電極の電位が検出され、
この検出信号から少なくとも出力値の異なる２つ以上の
出力信号が検知される。そして、この出力信号は被測定
体の電位およびこれらの間の距離に応じた値となり被測
定体の電位による要因は相殺することができることか
ら、被測定体および測定電極の間の距離に応じた異なる
出力信号からこれらの間の距離が導出される。したがっ
て、被測定体の性質に拘らず、１つの測定電極と被測定
体との間の静電容量を変化させるだけでこれらの間の距
離を測定することができ、測定電極の加工精度も必要な
い。さらに、被測定体の電位は測定電極との間の距離の
導出に関係なくなるので、被測定体への印加電圧の精度
が必要なくなり、測定電極との間の距離を高精度に測定
することができる。

【００１６】請求項３記載の発明では、測定電極を被測
定体からの距離の異なる位置の間を変動させることによ
り被測定体と測定電極との間の静電容量が変化され、測
定電極の異なる位置での電位を検出することによりその
検出信号から出力値の異なる２つ以上の出力信号が検知
される。したがって、出力値の異なる２つ以上の出力信
号が簡易に検知される。

【００１７】請求項４記載の発明では、測定電極が異な
る変動幅で変動されることにより被測定体と測定電極と
の間の静電容量が変化され、測定電極の異なる変動幅で
の電位を検出することによりその検出信号から出力値の
異なる２つ以上の出力信号が検知される。したがって、
出力値の異なる２つ以上の出力信号が簡易に検知され
る。

【００１８】また、請求項５または６記載の発明では、
測定電極が容量変化手段により被測定体からの距離の異
なる位置の間を変動される、または、異なる変動幅で変
動される、ことにより被測定体と測定電極との間の静電
容量が変化されて静電容量の変化に伴い変化する測定電
極のそれぞれの電位が電位検出手段により検出され、そ
れらの検出信号から少なくとも出力値の異なる２つ以上
の出力信号が出力検知手段により検知される。そして、
この出力信号は被測定体の電位およびこれらの間の距離
に応じた値となり被測定体の電位による要因は相殺する
ことができることから、被測定体および測定電極の間の
距離に応じた異なる出力信号からこれらの間の距離が導
出される。したがって、被測定体の性質に拘らず、１つ
の測定電極を変動させて被測定体との間の静電容量を変
化させるだけでこれらの間の距離を測定することがで
き、測定電極の加工精度も必要ない。さらに、被測定体
の電位は測定電極との間の距離の導出に関係なくなるの
で、被測定体への印加電圧の精度が必要なくなり、測定
電極との間の距離を高精度に測定することができる。

【００１９】そして、請求項７記載の発明では、容量変
化手段として、測定電極を固設された圧電材料または電
磁コイルが設けられ、その圧電材料または電磁コイルを
駆動することにより測定電極が変動される。したがっ
て、測定電極が簡単な構成で変動される。請求項８記載
の発明では、圧電材料または電磁コイルの駆動電圧とし
て、直流電圧または周期的に変化する電圧が印加され
る。したがって、圧電材料または電磁コイルが簡易な駆
動電圧により駆動され、測定電極が変動される。

【００２０】請求項９記載の発明では、圧電材料が板状
に形成されてその一端側または両端側が支持される。し
たがって、圧電材料が簡易に形成され、その圧電材料に
より測定電極が変動される。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１〜図６は本発明に係る距離測定方法の第１実施例を示
す図であり、図１、図２は本実施例を実施する距離測定
装置の一例を示す図、図３はその測定原理を説明する
図、図４は本実施例を説明するフローチャートである。
なお、本実施例は、請求項１記載の発明に対応する。

【００２２】まず、構成を説明する。図１および図２に
おいて、12は被測定体、13は測定電極であり、被測定体
12および測定電極13は距離Ｌで離隔・対向し電気的には
独立しており、被測定体12には電圧Ｖｓを印加する電源
14が接続され、測定電極13には他端側を接地された所定
の抵抗値Ｒｓの検出用抵抗15が接続されている。また、
測定電極13は図示していない電圧供給手段から供給され
る駆動電圧により駆動される、例えば、圧電素子16（Ｐ
ＺＴ等の圧電材料からなる駆動手段）の被測定体12側に
固設されており、被測定体12に近接・離隔する方向（図
１中、矢印方向）に振動される。この被測定体12および
測定電極13は電気的には独立しているが距離Ｌで対向し
ていることから、図１中に破線で示すように、静電容量
Ｃ₀で結合されていることになる。そして、検出用抵抗1
5の測定電極13側には、発生する電圧（以下、検出信号
ともいう）を増幅する増幅器17が接続されており、この
増幅器17により増幅された検出信号は平滑回路18、Ａ／
Ｄ変換回路19を経てマイクロプロセッサ20に取り込まれ
るようになっている。なお、測定電極13の材料として
は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇなどの金属またはそ
の合金により構成されている。また、圧電素子16は電磁
コイル（例えば、ソレノイド等）に代えてもよい。

【００２３】ここで、被測定体12および測定電極13の間
の静電容量Ｃ₀は、Ｃ₀＝ε_air（Ｓ／Ｌ）・・・（１）のように表される。そして、測定電極13を圧電素子16に
より被測定体12の近接・離隔方向に振動させて被測定体
12からの距離Ｌを周期的に変化させると、静電容量Ｃ₀
は所定の変化量Ｃcで変化することとなり、測定電極13
を角周波数ωで振動させたときの静電容量Ｃ₀の最大変
化率をα₀とすると、静電容量Ｃcは次式のように表され
る。

【００２４】Ｃｃ＝α₀・Ｃ₀・ｓｉｎωｔ（ただし、ｔ
は変化時間）このとき、被測定体12に電源14から電圧Ｖｓを印加する
と、測定電極13上には電荷Ｑcが誘起され、この測定電
極13は被測定体12への印加電圧Ｖｓに応じた電位とな
る。そのため、検出用抵抗15には電流Ｉcが流れて両端
に電圧Ｖ₀が生じる。このときに発生する電荷Ｑc、電流
Ｉc、および電圧Ｖ₀は、Ｑｃ＝Ｃｃ・ＶｓＩｃ＝ｄＱｃ／ｄｔ＝α₀・ω・Ｃ₀・Ｖｓ・ｃｏｓωｔＶ₀ ＝Ｉｃ・Ｒｓ＝α₀・ω・Ｒｓ・Ｃ₀・Ｖｓ・ｃｏｓωｔ・・・（２）のように表される。この検出用抵抗15の両端に発生する
電圧Ｖ₀は、被測定体12への印加電圧Ｖｓを所定にする
とともに、測定電極13の振動量を一定にして静電容量Ｃ
₀の最大変化率α₀を固定値とすることによって、静電容
量Ｃ₀に応じた電圧となる。すなわち、検出用抵抗15の
両端に発生する電圧Ｖ₀は、被測定体12および測定電極1
3の間の距離Ｌによって変化する検出信号Ｖ₀となり、印
加電圧Ｖｓ、静電容量Ｃ₀、およびその最大変化率α₀が
既知であれば、上記（１）、（２）式からマイクロプロ
セッサ20によりこれらの間の距離Ｌを算出することがで
きる。

【００２５】したがって、被測定体12が金属の場合には
被測定体12に直接電圧を印加し、また被測定体12が絶縁
体の場合には表面に蒸着等の薄膜形成方法で金属薄膜を
形成しそれに印加することで、被測定体12との距離を測
定することができる。そして、被測定体12への印加電圧
Ｖｓを５Ｖ、５０Ｖ、１００Ｖ、２００Ｖ、５００Ｖ、
１０００Ｖに設定し、被測定体12および測定電極13の間
の距離Ｌを変化させて検出用抵抗15の両端に発生する電
圧Ｖ₀を検出したところ、この電圧Ｖ₀は、図３に示すよ
うに、距離Ｌが大きくなるほど小さくなり、印加電圧Ｖ
ｓを高くするほど大きくなるという結果であった。この
ように、被測定体12への印加電圧Ｖｓを所定に設定して
検出した検出信号Ｖ₀を距離Ｌに対応させることによっ
て被測定体12および測定電極13の間の距離Ｌを測定する
ことが可能であり、被測定体12への印加電圧Ｖｓを高く
するほど距離Ｌの測定精度を高くすることができる。し
かし、この被測定体12への印加電圧Ｖｓを高電圧にする
と電源14が大きくなるとともに漏電対策等を施さなけれ
ばならないので、コスト高になってしまう。そのため、
印加電圧Ｖｓとしては通常５Ｖ〜１ＫＶ、好ましくは５
０Ｖ〜５００Ｖ程度の範囲が適当である。なお、被測定
体12への印加電圧Ｖｓは、被測定体12表面が導電性を有
する場合には直接ケーブルを接続して印加すればよい、
また、被測定体12表面が絶縁性を有する場合には摩擦帯
電やコロナチャージャー等によるコロナ帯電によって帯
電させ、その帯電電位を表面電位計（例えば、Ｔｒｅｋ
社製 Model 1344）で予め測定しておけばよい。

【００２６】ところで、この距離測定方法により実際の
装置等の被測定体12および測定電極13の間の距離Ｌを測
定する場合には、外的要因（例えば、湿度等）が安定し
ていないと静電容量Ｃ₀等が変化して誤差を多く含むこ
ととなるため、この測定結果の信頼性は低いものになる
ことがある。そのため、本実施例においては、被測定体
12および測定電極13との間の距離Ｌに対する検出信号Ｖ
₀を予め測定してメモリ21内に記憶させ、被測定体12の
位置を測定するときには、マイクロプロセッサ20が検知
した検出信号Ｖ₀をメモリ21内の記憶データと比較する
ことによって被測定体12および測定電極13との間の距離
Ｌを得るようになっている。このマイクロプロセッサ20
は、増幅器17により増幅され平滑回路18が保持する検出
信号Ｖ₀の最大値をＡ／Ｄ変換回路19がデジタル信号に
変換した後に取り込むようになっている。

【００２７】次に、本実施例の距離測定方法を図４のフ
ローチャートにより説明する。まず、被測定体12に電圧
Ｖｓ（例えば、１００Ｖ）を印加し（ステップＰ１）、
その状態で圧電素子16に駆動電圧（例えば、振幅２０Ｖ
の正弦波電圧）を供給して測定電極13を被測定体12に近
接・離隔方向に振動させ、これらの間の静電容量Ｃ₀を
変化させる（ステップＰ２）。このとき、測定電極13の
電位は静電容量Ｃ₀に伴って変化して検出用抵抗15の両
端には被測定体12および測定電極13との間の距離Ｌに応
じた検出信号Ｖ₀が発生する。そして、この検出信号Ｖ₀
は、増幅器17により増幅されて平滑回路18およびＡ／Ｄ
変換回路19を経てマイクロプロセッサ20に最大値が取り
込まれる（ステップＰ３）。このマイクロプロセッサ20
は、取り込んだ検出信号Ｖ₀の最大値に対応する被測定
体12および測定電極13との間の距離Ｌをメモリ21内から
読み出し（ステップＰ４）、この測定結果を、例えば図
示していない表示器等に表示する。

【００２８】このように本実施例では、被測定体12と測
定電極13との間の静電容量Ｃ₀を変化させ測定電極13の
電位（検出信号）Ｖ₀を検出することによりこれらの間
の距離Ｌを測定するので、被測定体12が透明であっても
距離Ｌを測定することができ、測定電極13の加工精度も
必要ない。したがって、被測定体12の性質に拘らずその
位置を低コストで簡易な構成により精度よく測定するこ
とができる。

【００２９】さらに、メモリ21内に記憶されている検出
信号Ｖ₀と検出した検出信号Ｖ₀とを比較して被測定体12
および測定電極13との間の距離Ｌを得ることによって、
湿度等の外的要因による影響を少なくすることができ、
測定の信頼性が向上する。また、本実施例の他の態様と
しては、容量変化手段が、測定電極の実行面積Ｓを変化
させることによって被測定体12との間の静電容量Ｃ₀を
変化させるようにしてもよい。例えば、図５および図６
に示すように、測定電極13を基板25上に被測定体12から
距離Ｌで離隔させてほぼ対向するように位置固定すると
ともに、ＳＵＳなどの金属板26を測定電極13の両側方を
覆うように圧電素子27に固定して容量変化手段を構成
し、その圧電素子27に周期的に変化する駆動電圧を印加
することによって、その圧電素子27の長手方向（図中横
方向）への伸縮により金属板26を図中矢印方向に振動さ
せて測定電極13の実効面積Ｓを見かけ上増減させ静電容
量Ｃ₀を変化させるようにしても同様な距離測定方法を
実施することができ、その作用効果を得ることができ
る。なお、基板25を金属で形成する場合には測定電極13
上に誘起された電荷が基板25を通って消失する恐れがあ
るため、測定電極13との間に樹脂フィルムなどの絶縁体
を介して固定するのがよい。

【００３０】また、本実施例では、被測定体12と測定電
極13との間の静電容量Ｃ₀の変化に伴い検出用抵抗15の
両端に発生する電圧Ｖ₀をそのまま検出信号として処理
しているが、図７に示すように、この検出信号Ｖ₀は静
電容量Ｃ₀の変化に応じて振動し、その振幅は被測定体1
2および測定電極13の間の距離Ｌに対応することから、
この検出信号Ｖ₀のピークｔｏピーク電圧Ｖｐを利用す
るようにしてもよい。具体的には、被測定体12および測
定電極13の間の距離Ｌを隙間ゲージ、マイクロメータ、
レーザ変位計などの周知の距離測定方法によって０．５
〜１０ｍｍの範囲で設定し、被測定体12への印加電圧Ｖ
ｓを１００Ｖとして測定電極13を振幅２０Ｖの正弦波電
圧で振動させ電圧Ｖｐを測定すると、図８に示すような
関係が得られる。そして、この電圧Ｖｐを検出信号とし
て被測定体12および測定電極13の間の距離Ｌに対応させ
てメモリ21内に記憶させておき、検出信号Ｖｐから被測
定体12および測定電極13の間の距離Ｌを導き出すように
してもよい。

【００３１】なお、本実施例は、被測定体12に供給する
印加電圧Ｖｓを１００Ｖとした例を説明したが、この印
加電圧Ｖｓはこれに限られるものではなく、好適には前
述した範囲内とするのみであり、所定の印加電圧Ｖｓに
応じた検出信号Ｖ₀の最大値と距離Ｌの関係をメモリ21
に記憶させておけばよい。また、測定電極13を振動させ
るための駆動信号として正弦波を用いているが、周期的
に変化する信号であれば正弦波に限らずパルス状（矩形
波）、鋸状、三角状、台形波状などでもよい。

【００３２】次に、図９〜図12は本発明に係る距離測定
方法およびその装置の第２実施例を示す図であり、図
９、図10は本実施例の距離測定装置を示す図、図11は本
実施例の測定原理を説明する図、図12は本実施例の距離
測定方法を説明するフローチャートである。なお、本実
施例は、請求項２、３、５、７〜９のいずれかに記載の
発明に対応している。また、本実施例では、上述実施例
で用いた距離測定装置と同様な構成には同一の符号を付
してその説明を省略する。

【００３３】まず、構成を説明する。図９および図10に
おいて、31は検出プローブであり、検出プローブ31は被
測定体12に離隔・対向しており、検出プローブ31は検出
用抵抗15および増幅器17が接続された測定電極13が内装
され、この増幅器17により増幅された検出信号は平滑回
路18、Ａ／Ｄ変換回路19を経てマイクロプロセッサ20に
取り込まれるようになっている。

【００３４】検出プローブ31内の測定電極13は、被測定
体12に対向するよう板状に形成された圧電素子36（容量
変化手段）の略中央に固設されている。この圧電素子36
は両側方を固定部材38に両持ち梁状に支持されて前記電
圧供給手段から供給される駆動電圧により上下方向に撓
むように駆動し、測定電極13を被測定体12の表面に近接
・離隔方向（図中、鉛直方向）に移動させることによっ
て被測定体12からＬ1離隔した位置（図９に実線で示し
ている位置）とＬ₂離隔した位置（Ｌ₂＝Ｌ₁＋ｄ、図９
に破線で示している位置）の間を変動させ被測定体12お
よび測定電極13の間の静電容量Ｃ₀を変動させる。ま
た、検出プローブ31には、測定電極13の実効面積Ｓを周
期的に増減して静電容量Ｃ₀を変化させる金属板26（図
５および図６に示している）を備えている。

【００３５】この検出プローブ31は、測定電極13を被測
定体12からＬ₁およびＬ₂離隔した位置に変動、すなわち
測定電極13を距離ｄだけ離れた異なる位置の間を変動さ
せるとともに、金属板26によりそれぞれの位置で測定電
極13の実行面積Ｓを変化させることから、それぞれの位
置で上述実施例の検出信号Ｖ₀に相当する出力値の異な
る検出電圧Ｖ₁、Ｖ₂を得ることができる。

【００３６】ここで、この測定電極13の実効面積Ｓの変
化量をΔＳとすると、静電容量Ｃ₀の変化率α₀は、 α₀＝ΔＳ／Ｓ・・・（３）と表される。そして、被測定体12からＬ₁離隔した位置
での測定電極13との間の静電容量をＣ₁、Ｌ₂離隔した位
置での測定電極13との間の静電容量をＣ₂とすると、そ
れぞれの位置で検出され増幅器17により増幅された検出
信号Ｖ₁、Ｖ₂は、上記（１）〜（３）式より、Ｖ₁＝Ａ・α₀・ω・Ｃ₁・Ｖｓ・ｃｏｓωｔ＝Ａ・ω・ε_air・（ΔＳ／Ｌ₁）・Ｖｓ・ｃｏｓωｔ・・・（４）Ｖ₂＝Ａ・α₀・ω・Ｃ₂・Ｖｓ・ｃｏｓωｔ＝Ａ・ω・ε_air・（ΔＳ／Ｌ₂）・Ｖｓ・ｃｏｓωｔの異なる出力値の出力信号Ｖ₁、Ｖ₂となる。（Ａは増幅
器17による増幅率）また、Ｌ₂＝Ｌ₁＋ｄなので出力信号
Ｖ₂はさらにＶ₂＝Ａ・ω・ε_air・（ΔＳ／Ｌ₁＋ｄ）・Ｖｓ・ｃｏｓωｔ・・・（５）と表される。

【００３７】そして、両位置における出力信号Ｖ₁、Ｖ₂
の比をとると、上記（４）、（５）式より、Ｖ₁／Ｖ₂＝（Ｌ₁＋ｄ）／Ｌ₁＝Ｆ（Ｌ₁）となり、Ｌ₁に関しての関数となる。このＬ₁と（Ｖ₁／
Ｖ₂）との関係は、被測定体12表面の電位に関係なく図1
1のような関係曲線で表される。そして、測定電極13の
変動距離ｄは圧電素子36に印加する駆動電圧によって所
望の値で一定にすることができるので、出力信号Ｖ₁、
Ｖ₂の比をとることによって、絶縁性の被測定体12であ
っても表面に摩擦などによって電位が生じていれば、そ
の電位の大きさに関係なく（言い換えればその電位の大
きさがわからなくても）、測定電極13と被測定体12の間
の距離Ｌ₁を（または測定電極の変動距離ｄを加算する
ことによってＬ₂を）、導出することができる。したが
って、この出力信号Ｖ₁、Ｖ₂の比からマイクロプロセッ
サ20により測定電極13と被測定体12の間の距離Ｌ₁また
はＬ₂を算出することができ、これらの間の距離Ｌを測
定することができる。すなわち、マイクロプロセッサ20
は距離導出手段を構成しており、検出用抵抗15は電位検
出手段を、平滑回路18は出力検知手段を構成している。
なお、出力信号Ｖ₁およびＶ₂の比としては、Ｖ₁／Ｖ₂に
限らず、Ｖ₂／Ｖ₁としてもよいことはいうまでもない。

【００３８】さらに、この出力信号Ｖ₁、Ｖ₂の比と距離
Ｌとの関係式には、前記外的要因が含まれていないので
かなり正確に被測定体12および測定電極13との間の距離
Ｌを導出することができるが、本実施例では、この測定
結果の確度をより向上させるため、メモリ21内に被測定
体12および測定電極13の間の距離Ｌ₁またはＬ₂に対応す
る出力信号Ｖ₁およびＶ₂の比を記憶させ、マイクロプロ
セッサ20が取り込んだデジタル信号の出力信号Ｖ₁およ
びＶ₂の比に対応する距離Ｌ₁またはＬ₂をメモリ21内か
ら読み出すことによって被測定体12の位置を測定するよ
うになっている。

【００３９】次に、本実施例の距離測定方法を図12のフ
ローチャートにより説明する。まず、圧電素子36に駆動
電圧を印加せずに測定電極13の位置を初期状態（図９に
実線で示す状態）にして（ステップＰ11）、被測定体12
に印加電圧ＶS（例えば、１００Ｖ）を印加するととも
に圧電素子27に駆動電圧（例えば、振幅２０Ｖの正弦波
電圧）を供給して金属板26により測定電極13の実行面積
Ｓを増減して被測定体12との間の静電容量Ｃ₁を変化さ
せる（ステップＰ12）。このとき、測定電極13の電位は
静電容量Ｃ₁に伴って変化して被測定体12との間の距離
Ｌ₁に応じた検出信号Ｖ₁となり、この検出信号Ｖ₁の増
幅された出力信号Ｖ₁の最大値がマイクロプロセッサ20
に取り込まれる（ステップＰ13）。

【００４０】次いで、圧電素子36に駆動電圧を印加して
測定電極13の位置を被測定体12から距離ｄだけ離隔させ
て距離Ｌ₂に位置する状態（図９に破線で示す状態）に
して（ステップＰ14）、ステップＰ12、Ｐ13と同様に測
定電極13の被測定体12との間の距離Ｌ₂に応じた検出信
号Ｖ₂を発生させ、その出力信号Ｖ₂の最大値をマイクロ
プロセッサ20に取り込ませる（ステップＰ15）。

【００４１】そして、マイクロプロセッサ20が取り込ん
だ出力信号Ｖ₁、Ｖ₂の最大値の比を算出してその値に対
応する被測定体12および測定電極13との間の距離Ｌ₁を
メモリ21内から読み出し（ステップＰ17）、前記表示器
等に表示する。このように本実施例では、上述実施例の
作用効果に加え、上述実施例にあっては前記外的要因の
他に、被測定体12に供給する印加電圧Ｖｓがばらつくと
測定電極13との間の距離を正確に測定することができ
ず、被測定体12が絶縁物である場合には表面電位計など
で予めその電位を知る必要があるとともにその表面電位
は測定時の電位ではないことから、検出信号Ｖ₀とメモ
リ21内に記憶した電圧とを一致させることは困難である
という課題があったが、被測定体12から距離Ｌ₁、Ｌ₂だ
け離隔した２つの位置に測定電極13を変動させ、それぞ
れの位置での測定電極13と被測定体12の間の静電容量Ｃ
₁、Ｃ₂を変化させて測定電極13に誘起される電位の変化
を検出し、その出力信号Ｖ₁、Ｖ₂（検出信号Ｖ₁、Ｖ₂）
の比からこれらの間の距離Ｌ₁またはＬ₂を導出するの
で、前記外的要因や被測定体12の電位に関係なく、また
被測定体12が樹脂などの絶縁材料の場合でも金属薄膜を
表面に形成することなく摩擦等の帯電方法により表面を
帯電させることによってこれらの距離を誤差なく容易に
測定することができる。すなわち、被測定体12の表面電
位に依存せずに、測定電極13と被測定体12の間の距離を
得ることができる。

【００４２】さらに、メモリ21内に記憶されている出力
信号Ｖ₁、Ｖ₂の比と検知した出力信号Ｖ₁、Ｖ₂の比とを
比較して被測定体12および測定電極13との間の距離Ｌを
導出することによって、測定の確度がより向上する。ま
た、測定電極13は被測定体12に近接・離隔方向に移動さ
せるだけなので、簡単に形成可能な板状の圧電素子36に
より測定電極13の位置を変えることができ、その駆動も
容易である。したがって、低コストで簡易な構成により
精度よく、かつ、容易に被測定体12および測定電極13の
間の距離を測定することができる。

【００４３】また、本実施例の他の態様としては、図13
に示すように、固定部材38に一端を固定された片持ち梁
状の圧電素子46（容量変化手段）の他端側に測定電極13
を固設し、この圧電素子46へ駆動電圧を供給することに
よって測定電極13を被測定体12からの距離Ｌ₁、Ｌ₂の間
を変動させるようにしてもよい。また、図示していない
が、圧電素子36に代えてソレノイド等の電磁コイルを利
用したものに測定電極13を固設して印加電圧の振幅の大
きさやそれらの振動の周波数、あるいはバイアス電圧の
大きさを変えることによって測定電極13の位置を代える
ようにしてもよい。

【００４４】なお、本実施例では、測定電極13が被測定
体12から距離Ｌ₁だけ離隔した位置で出力信号Ｖ₁を、距
離Ｌ₂だけ離隔した位置で出力信号Ｖ₂を、と順次検出し
ているが、測定電極13を距離Ｌ₁、Ｌ₂だけ離隔した位置
の間を変動させつつ出力信号Ｖ₁、Ｖ₂を検知して距離Ｌ
₁またはＬ₂を測定するようにしてもよい。次に、図14〜
図17は本発明に係る距離測定方法およびその装置の第３
実施例を示す図であり、図14は本実施例の距離測定装置
を示す図、図15〜図17は本実施例の測定原理を説明する
図である。なお、本実施例は、請求項２、３、５、７〜
９のいずれかに記載の発明に対応する。また、本実施例
では、距離測定方法は上述第２実施例と同様であること
からフローチャートは省略しており、上述実施例で用い
た距離測定装置と同様な構成には同一の符号を付してそ
の説明を省略している。図14において、41は検出プロー
ブであり、検出プローブ41は被測定体12の表面に対向し
て所定面積で開口する開口部42ａを有し電気的に遮蔽さ
れたシールドケース42を備えており、このシールドケー
ス42内に開口部42ａを介して被測定体12に距離Ｌを隔て
て対向するよう電気的に独立している測定電極13が配設
されている。この測定電極13は固定部材38に一端を固定
された片持ち梁状の圧電素子46（容量変化手段）の他端
側に固設されている。

【００４５】この検出プローブ41は、前記電圧供給手段
によって圧電素子46に正弦波状の図15（ａ）および図15
（ｂ）に示すような電圧を重畳させた図15（ｃ）に示す
駆動電圧波形を印加して駆動させるようになっており、
図16に示すように、測定電極43を被測定体12の表面に対
して鉛直方向に周期的に振幅ΔＬで振動させつつ測定距
離Ｌ₁、Ｌ₂の位置の間を変動させて測定電極13と被測定
体12との間の静電容量Ｃ₀を変化させる。そして、測定
電極13の測定距離Ｌ₁、Ｌ₂のそれぞれの位置で上述実施
例の検出信号Ｖ₀に相当する出力値の異なる検出電圧
Ｖ₁、Ｖ₂を得るようになっている。

【００４６】ここで、測定距離Ｌ₁、Ｌ₂のときの被測定
体12と測定電極13との間の静電容量Ｃ₀の変化率α₁、α
₂は、振動の大きさが等しいとき、 α₁＝ΔＬ／（Ｌ₁−ΔＬ）・・・（６） α₂＝ΔＬ／（Ｌ₂−ΔＬ）・・・（７）となる。そして、被測定体12からＬ₁離隔した位置での
測定電極13との間の静電容量をＣ₁、Ｌ₂離隔した位置で
の測定電極13との間の静電容量をＣ₂とすると、それぞ
れの位置で検出され増幅器17により増幅された検出信号
Ｖ₁、Ｖ₂は、上記（１）、（２）、（６）、（７）式よ
り、Ｖ₁＝Ａ・α₁・ω・Ｃ₁・Ｖｓ・ｃｏｓωｔ＝Ａ・ΔＬ／（Ｌ₁−ΔＬ）・ω・ε_air・（Ｓ／Ｌ₁）・Ｖｓ・ｃｏｓωｔ・・・（８）Ｖ₂＝Ａ・α₂・ω・Ｃ₂・Ｖｓ・ｃｏｓωｔ＝Ａ・ΔＬ／（Ｌ₂−ΔＬ）・ω・ε_air・（Ｓ／Ｌ₂）・Ｖｓ・ｃｏｓωｔ・・・（９）と表される。（Ａは増幅器による増幅率）そして、上述実施例と同様に、Ｌ₂＝Ｌ₁＋ｄなので、上
記（８）、（９）式より、測定距離Ｌ₁について逆に求
めることができ、被測定体12表面の電位Ｖｓに依存せず
にＬ₁を一義的に求めるには、この（８）、（９）式か
らＶ₁、Ｖ₂の比を算出すればよい。例えば出力比をＶ₁
／Ｖ₂としたとき、Ｖ₁／Ｖ₂＝Ｌ₂・（Ｌ₂−ΔＬ）／〔Ｌ₁・（Ｌ₁−ΔＬ）〕＝（Ｌ₁＋ｄ）・（Ｌ₁＋ｄ−ΔＬ）／〔Ｌ₁・（Ｌ₁−ΔＬ）〕＝Ｆ（Ｌ₁）となり、Ｌ₁に関しての関数となり、上述実施例と同様
に、Ｌ₁と（Ｖ₁／Ｖ₂）との関係は被測定体12表面の電
位に関係なく図17のような関係曲線で表される。したが
って、マイクロプロセッサ20で測定電極13の間の距離Ｌ
₁またはＬ₂を出力信号Ｖ₁およびＶ₂の比から算出して測
定することができる。また、同様にメモリ21内に被測定
体12および測定電極13の間の距離Ｌ₁またはＬ₂に対応す
る検出信号Ｖ ₁およびＶ₂の比を記憶させておくことによ
り、図12により説明した距離測定方法によって被測定体
12および測定電極13の間の距離Ｌを測定することができ
る。

【００４７】このように本実施例では、上述実施例の作
用効果に加え、測定電極13の実行面積Ｓを変化させる金
属板26および圧電素子27を配設することなく、測定電極
13と被測定体12の間の距離Ｌ₁またはＬ₂を導出すること
ができるので、駆動系が１つの簡易な構成にすることが
でき、よりコストを削減することができる。次に、図18
〜図21は本発明に係る距離測定方法およびその装置の第
４実施例を示す図であり、図18は本実施例の距離測定装
置を示す図、図19〜図21は本実施例の測定原理を説明す
る図である。なお、本実施例は、請求項４、６〜９のい
ずれかに記載の発明に対応する。また、本実施例では、
距離測定方法は上述第２実施例と同様であることからフ
ローチャートは省略しており、上述実施例で用いた距離
測定装置と同様な構成には同一の符号を付してその説明
を省略している。

【００４８】本実施例においては、検出プローブ41は、
図18に示すように、圧電素子46に前記電圧供給手段から
図19に示す周期的に振幅が変動する駆動電圧波形を印加
して測定電極13を、図20に示すように、被測定体12から
距離Ｌだけ離隔した位置で被測定体12に近接・離隔方向
（鉛直方向）に異なる振幅幅ΔＬ₁、ΔＬ₂で変動させこ
とによって被測定体12との間の静電容量Ｃ₀を変動させ
るようになっている。そして、測定電極13の振幅Δ
Ｌ₁、ΔＬ₂のそれぞれから上述実施例の検出信号Ｖ ₀に
相当する出力値の異なる検出電圧Ｖ₁、Ｖ₂を得ることが
できる。

【００４９】ここで、振幅ΔＬ₁、ΔＬ₂のときの被測定
体12と測定電極13との間の静電容量Ｃ₀の変化率α₁、α
₂は、 α₁＝ΔＬ₁／（Ｌ−ΔＬ₁）・・・（10） α₂＝ΔＬ₂／（Ｌ−ΔＬ₂）・・・（11）となる。そして、振幅ΔＬ₁、ΔＬ₂のときの検出電圧Ｖ
₁、Ｖ₂は、上記（１）、（２）、（10）、（11）式よ
り、Ｖ₁＝Ａ・α₁・ω・Ｃ₀・Ｖｓ・ｃｏｓωｔ＝Ａ・ΔＬ₁／（Ｌ−ΔＬ₁）・ω・ε_air・（Ｓ／Ｌ）・Ｖｓ・ｃｏｓωｔ・・・（12）Ｖ₂＝Ａ・α₂・ω・Ｃ₀・Ｖｓ・ｃｏｓωｔ＝Ａ・ΔＬ₂／（Ｌ−ΔＬ₂）・ω・ε_air・（Ｓ／Ｌ）・Ｖｓ・ｃｏｓωｔ・・・（13）と表される。（Ａは増幅器による増幅率）この（12）、
（13）式より、測定距離Ｌについて逆に求めることがで
き、被測定体12表面の電位Ｖｓに依存せずにＬを一義的
に求めるには、この（12）、（13）式からＶ₁、Ｖ₂の比
を算出すればよい。例えば、出力比をＶ₁／Ｖ₂としたと
き、Ｖ₁／Ｖ₂＝ΔＬ₁・（Ｌ−ΔＬ₂）／〔ΔＬ₂・（Ｌ−ΔＬ₁）〕＝Ｆ（Ｌ）・・・（14）となる。この振幅ΔＬ₁、ΔＬ₂は圧電素子46の駆動電圧
によって制御することができ、またその値も設定できる
ため、被測定体12の電位に関わりなく、上述実施例と同
様にＬに関しての関数となり、このＬと（Ｖ₁／Ｖ₂）と
の関係は、被測定体12表面の電位に関係なく図21のよう
な関係曲線で表される。したがって、マイクロプロセッ
サ20で測定電極13の間の距離Ｌを出力信号Ｖ₁およびＶ₂
の比から算出して測定することができる。また、同様に
測定電極13を所定の振幅ΔＬ₁、ΔＬ₂で変動させたとき
の被測定体12および測定電極13の間の距離Ｌに対応する
出力信号Ｖ₁およびＶ₂の比をメモリ21内に記憶させてお
くことにより、図12により説明した距離測定方法によっ
て被測定体12および測定電極13の間の距離を測定ことが
できる。

【００５０】このように本実施例では、上述実施例と同
様な作用効果を得ることができ、出力信号の比をＶ₂／
Ｖ₁としても同様に距離Ｌを求めることができる。そし
て、本実施例を実際に用いる際には、測定電極13を図20
に示すように所定の周期で連続する振幅ΔＬ₁、ΔＬ₂で
変動させてそれぞれの出力信号Ｖ₁、Ｖ₂を検知してもよ
いが、マイクロプロセッサ20によって測定電極13を振幅
ΔＬ₁で変動させたときの出力信号Ｖ₁を検知してその値
を記憶した後、測定電極13を振幅ΔＬ₂で変動させたと
きの出力信号Ｖ₂を検知することもでき、この方法では
制御および検出が容易となり、好適である。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、被測定体と測定電極と
の間の静電容量に伴い変化する測定電極の電位を検出し
た検出結果から被測定体および測定電極の間の距離を測
定するので、１つの測定電極と被測定体との間の静電容
量を変化させるだけでこれらの間の距離を測定すること
ができ、測定電極の加工精度も必要ない。したがって、
被測定体の性質に拘らず、例えば、光を透過する材料で
あっても被測定体および測定電極との間の距離を低コス
トで簡易な構成により精度よく測定することができる。

【００５２】さらに、請求項２〜６記載の発明によれ
ば、測定電極の電位を測定した検出信号から少なくとも
出力値の異なる２つ以上の出力信号を検知して、これら
の出力信号から被測定体と測定電極との間の距離を導出
するので、被測定体の表面電位を測定したり制御したり
する必要もなく、さらに、その表面電位や印加電圧のば
らつきに影響されることなく、これらの間の距離を誤差
なく正確に測定することができる。

【００５３】なかでも、請求項３、５記載の発明によれ
ば、測定電極を被測定体からの距離の異なる位置の間を
変動させることにより被測定体との間の静電容量を変化
させ、また、請求項４、６記載の発明によれば、測定電
極を異なる変動幅で変動させることにより被測定体との
間の静電容量を変化させるので、測定電極を簡単な構成
によって変動させることができ、出力値の異なる２つ以
上の出力信号を簡易に検知することができる。

【００５４】そして、請求項７〜９記載の発明によれ
ば、圧電材料または電磁コイルに測定電極を固設し、ま
た直流電圧または周期的に変化する電圧を印加すること
によって測定電極を変動させるので、測定電極を容易に
作製可能な簡単な構成で変動させることができる。さら
に、請求項９記載の発明によれば、圧電材料を板状に形
成してその一端側または両端側を支持して測定電極を変
動させることができるので、構成が簡単になるととも
に、測定電極を正確に変動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る距離測定方法の第１実施例を実施
する距離測定装置の一例の検出側を示す図であり、その
概略構成図である。

【図２】その距離測定装置の検出信号を処理する側を示
す図であり、そのブロック図である。

【図３】その測定原理を説明する図であり、被測定体へ
の印加電圧に応じた検出信号と距離との関係を示すグラ
フである。

【図４】その距離測定方法を説明する図であり、そのフ
ローチャートである。

【図５】その距離測定装置の他の態様を示す図であり、
その概略構成図である。

【図６】その要部を示す図であり、その被測定体側から
の平面図である。

【図７】その検出信号を検出する検出方法の他の態様を
説明する図であり、その信号波形を示す図である。

【図８】図７に示す検出信号を用いての具体例を説明す
る図であり、検出信号と距離との関係を示すグラフであ
る。

【図９】本発明に係る距離測定方法およびその装置の第
２実施例を示す図であり、その距離測定装置の検出側を
示す概略構成図である。

【図10】その距離測定装置の全体構成を示す図であり、
そのブロック図である。

【図11】その測定原理を説明する図であり、被測定体へ
の印加電圧に応じた検出信号と距離との関係を示すグラ
フである。

【図12】その距離測定方法を説明する図であり、そのフ
ローチャートである。

【図13】その距離測定装置の他の態様を示す図であり、
その要部の構成図である。

【図14】本発明に係る距離測定方法およびその装置の第
３実施例を示す図であり、その距離測定装置の検出側を
示す概略構成図である。

【図15】その測定原理を説明する図であり、（ａ）およ
び（ｂ）は測定電極を変動させる駆動電圧波形の重畳前
の電圧波形、（ｃ）は重畳させた後の駆動電圧波形を示
す図である。

【図16】その測定原理を説明する図であり、図15に示す
駆動電圧による測定電極の変動を示す図である。

【図17】その測定原理を説明する図であり、被測定体へ
の印加電圧に応じた検出信号と距離との関係を示すグラ
フである。

【図18】本発明に係る距離測定方法およびその装置の第
４実施例を示す図であり、その距離測定装置の要部を示
す構成図である。

【図19】その測定原理を説明する図であり、その測定電
極を変動させる駆動電圧波形を示す図である。

【図20】その測定原理を説明する図であり、図19に示す
駆動電圧による測定電極の変動を示す図である。

【図21】その測定原理を説明する図であり、被測定体へ
の印加電圧に応じた検出信号と距離との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

12 被測定体 13 測定電極 15 検出用抵抗（電位検出手段） 16、27、36、46 圧電素子（容量変化手段、圧電材
料） 18 平滑回路（出力検知手段） 20 マイクロプロセッサ（距離導出手段） 26 金属板（容量変化手段）Ｃ₀、Ｃ₁、Ｃ₂ 静電容量Ｌ、Ｌ₁、Ｌ₂ 距離 ΔＬ1、ΔＬ2 変動幅Ｖ₀、Ｖ₁、Ｖ₂、Ｖｐ電圧（電位、検出信号、出力
信号）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定体から離隔した位置に測定電極を配
設して該被測定体および測定電極の間の距離を測定する
距離測定方法であって、前記被測定体および測定電極の間の静電容量を変化さ
せ、被測定体の表面電位に対応して誘起され該静電容量
の変化に伴い変化する測定電極の電位を検出し、該検出
結果から被測定体および測定電極の間の距離を得ること
を特徴とする距離測定方法。
【請求項２】被測定体から離隔した位置に測定電極を配
設して該被測定体および測定電極の間の距離を測定する
距離測定方法であって、前記被測定体および測定電極の間の静電容量を変化さ
せ、被測定体の表面電位に対応して誘起され該静電容量
の変化に伴い変化する測定電極の電位を検出し、該検出
信号から少なくとも出力値の異なる２つ以上の出力信号
を検知して該出力信号から被測定体および測定電極の間
の距離を導き出すことを特徴とする距離測定測定方法。
【請求項３】前記検出信号から少なくとも出力値の異な
る２つ以上の出力信号を検知する方法として、前記測定
電極を被測定体からの距離の異なる位置の間を変動させ
て、被測定体と測定電極との間の静電容量を変化させ、
各々の位置での出力信号を検知することを特徴とする請
求項２記載の距離測定方法。
【請求項４】前記検出信号から少なくとも出力値の異な
る２つ以上の出力信号を検知する方法として、前記測定
電極を異なる変動幅で変動させて、被測定体と測定電極
との間の静電容量を変化させ、各々の変動幅での出力信
号を検知することを特徴とする請求項２記載の距離測定
方法。
【請求項５】被測定体から離隔した位置に測定電極を配
設して該被測定体および測定電極の間の距離を測定する
距離測定装置であって、前記測定電極を被測定体からの距離の異なる位置の間を
変動させ、測定電極および被測定体の間の静電容量を変
化させる容量変化手段と、被測定体の表面電位に対応し
て誘起され静電容量の変化に伴い変化する測定電極の電
位を検出する電位検出手段と、測定電極の被測定体から
の距離の異なる位置での検出信号から少なくとも出力値
の異なる２つ以上の出力信号を検知する出力検知手段
と、該出力信号から被測定体および測定電極の間の距離
を導き出す距離導出手段と、を備えたことを特徴とする
距離測定装置。
【請求項６】被測定体から離隔した位置に測定電極を配
設して該被測定体および測定電極の間の距離を測定する
距離測定装置であって、前記測定電極を異なる変動幅で変動させ、測定電極およ
び被測定体の間の静電容量を変化させる容量変化手段
と、被測定体の表面電位に対応して誘起され静電容量の
変化に伴い変化する測定電極の電位を検出する電位検出
手段と、測定電極の異なる変動幅での検出信号から少な
くとも出力値の異なる２つ以上の出力信号を検知する出
力検知手段と、該出力信号から被測定体および測定電極
の間の距離を導き出す距離導出手段と、を備えたことを
特徴とする距離測定装置。
【請求項７】前記容量変化手段として、前記測定電極を
固設された圧電材料または電磁コイルを設け、該圧電材料または電磁コイルを駆動して測定電極を変動
させることを特徴とする請求項５または６に記載の距離
測定装置。
【請求項８】前記圧電材料または電磁コイルの駆動電圧
として、直流電圧または周期的に変化する電圧を印加す
ることを特徴とする請求項７記載の距離測定装置。
【請求項９】前記圧電材料の形状を板状に形成し、該圧電材料の一端側または両端側を支持したことを特徴
とする請求項７記載の距離測定装置。