JPH08327306A - 静電容量式変位検出装置 - Google Patents
静電容量式変位検出装置Info
- Publication number
- JPH08327306A JPH08327306A JP15387395A JP15387395A JPH08327306A JP H08327306 A JPH08327306 A JP H08327306A JP 15387395 A JP15387395 A JP 15387395A JP 15387395 A JP15387395 A JP 15387395A JP H08327306 A JPH08327306 A JP H08327306A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scale
- electrodes
- transmission
- capacitance type
- type displacement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 送信電極のスルーホール配置を工夫して高精
度化を図った静電容量式変位検出装置を提供する。 【構成】 表面に複数の送信電極が配列形成された第１
のスケールと、前記送信電極と対向して容量結合する複
数の受信電極が形成された第２のスケールとが相対移動
可能に配置される静電容量式変位センサにおいて、第１
のスケールであるスライダ１の複数の送信電極２は、そ
れぞれスルーホール４を介してスケール基板１０の裏面
に導出され、この裏面に送信電極２を８本おきに共通接
続して位相の異なる８種の信号を供給する配線６が形成
される。送信電極２のスルーホール４は、８種の信号が
供給される各グループの送信電極の送信出力平均値レベ
ルが等しくなるように、送信電極パターンの中心線５上
に一列に配置されている。
度化を図った静電容量式変位検出装置を提供する。 【構成】 表面に複数の送信電極が配列形成された第１
のスケールと、前記送信電極と対向して容量結合する複
数の受信電極が形成された第２のスケールとが相対移動
可能に配置される静電容量式変位センサにおいて、第１
のスケールであるスライダ１の複数の送信電極２は、そ
れぞれスルーホール４を介してスケール基板１０の裏面
に導出され、この裏面に送信電極２を８本おきに共通接
続して位相の異なる８種の信号を供給する配線６が形成
される。送信電極２のスルーホール４は、８種の信号が
供給される各グループの送信電極の送信出力平均値レベ
ルが等しくなるように、送信電極パターンの中心線５上
に一列に配置されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、静電容量式変位検出
装置に関する。
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】静電容量式変位センサは、相対移動可能
に設けられた第１のスケールと第２のスケールにそれぞ
れ送信電極と受信電極が形成され、スケール移動に伴っ
て送信電極と受信電極間の容量結合の大きさが変化する
ことを利用して、位置測定を行うものである。静電容量
式変位センサは例えば図３のように構成される。
に設けられた第１のスケールと第２のスケールにそれぞ
れ送信電極と受信電極が形成され、スケール移動に伴っ
て送信電極と受信電極間の容量結合の大きさが変化する
ことを利用して、位置測定を行うものである。静電容量
式変位センサは例えば図３のように構成される。
【０００３】第１のスケールであるスライダ３１と第２
のスケールであるメインスケール３２が矢印方向に相対
移動可能に対向配置される。スライダ３１側には、複数
の送信電極３３が配列形成され、メインスケール３２側
には、送信電極３３と対向して容量結合する複数の受信
電極３４が配列形成される。スライダ３１側にはまた、
受信電極３４と対向して容量結合する検出電極３５が形
成される。複数の送信電極３３は、例えば８本おきに共
通接続されて、４５°ずつ位相の異なる８種の交流信号
が供給されるようになっている。
のスケールであるメインスケール３２が矢印方向に相対
移動可能に対向配置される。スライダ３１側には、複数
の送信電極３３が配列形成され、メインスケール３２側
には、送信電極３３と対向して容量結合する複数の受信
電極３４が配列形成される。スライダ３１側にはまた、
受信電極３４と対向して容量結合する検出電極３５が形
成される。複数の送信電極３３は、例えば８本おきに共
通接続されて、４５°ずつ位相の異なる８種の交流信号
が供給されるようになっている。
【０００４】図４は、スライダ３１側の送信電極パター
ンの具体例を示している。送信電極３３は一定幅のスト
ライプ状をなして一定間隔をもって配列される。小型で
高分解能のセンサの場合、これらの送信電極３３はリソ
グラフィ技術を用いて、微細パターンで高精度に形成さ
れる。図ではこれらの送信電極３３を８本おきに共通接
続する配線３６は等価回路的に示しているが、実際には
各送信電極３３はスルーホール３７を介してスライダ基
板の裏面に導かれ、基板裏面にこれらの配線３６が配設
されて、モジュールの小型化が図られる。
ンの具体例を示している。送信電極３３は一定幅のスト
ライプ状をなして一定間隔をもって配列される。小型で
高分解能のセンサの場合、これらの送信電極３３はリソ
グラフィ技術を用いて、微細パターンで高精度に形成さ
れる。図ではこれらの送信電極３３を８本おきに共通接
続する配線３６は等価回路的に示しているが、実際には
各送信電極３３はスルーホール３７を介してスライダ基
板の裏面に導かれ、基板裏面にこれらの配線３６が配設
されて、モジュールの小型化が図られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】小型の静電容量式変位
センサでは、上述した送信電極３３の寸法が極めて小さ
いものとなる。この様な小型センサでは、送信電極３３
を基板裏面に導出する為のスルーホール３７が、測定誤
差の原因になる。即ち、各送信電極３３には交流信号が
与えられて、対向する受信電極との間の静電容量の結合
の大きさを測定することになるが、送信電極３３が極め
て小さい場合にはスルーホール３７が送信電極３３の面
から形成される送信信号電界の均一性を乱す原因とな
り、この電界分布に与える影響を無視できなくなる。
センサでは、上述した送信電極３３の寸法が極めて小さ
いものとなる。この様な小型センサでは、送信電極３３
を基板裏面に導出する為のスルーホール３７が、測定誤
差の原因になる。即ち、各送信電極３３には交流信号が
与えられて、対向する受信電極との間の静電容量の結合
の大きさを測定することになるが、送信電極３３が極め
て小さい場合にはスルーホール３７が送信電極３３の面
から形成される送信信号電界の均一性を乱す原因とな
り、この電界分布に与える影響を無視できなくなる。
【０００６】図４に例示したスルーホール３７の配列パ
ターンは、主として基板裏面での配線３６の引き回しを
容易にするように考慮されたものであるが、この様なス
ルーホール配列パターンでは、８種類の位相の異なる交
流信号が与えられる送信電極のグループ間で出力レベル
のアンバランスが生じ、これが実質的な静電容量のばら
つき誤差、従って変位測定誤差の原因となることが明ら
かになった。
ターンは、主として基板裏面での配線３６の引き回しを
容易にするように考慮されたものであるが、この様なス
ルーホール配列パターンでは、８種類の位相の異なる交
流信号が与えられる送信電極のグループ間で出力レベル
のアンバランスが生じ、これが実質的な静電容量のばら
つき誤差、従って変位測定誤差の原因となることが明ら
かになった。
【０００７】この発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、送信電極のスルーホール配置を工夫して高精度化を
図った静電容量式変位検出装置を提供することを目的と
している。
で、送信電極のスルーホール配置を工夫して高精度化を
図った静電容量式変位検出装置を提供することを目的と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、表面に複数
の送信電極が配列形成された第１のスケールと、前記送
信電極と対向して容量結合する複数の受信電極が形成さ
れた第２のスケールとが相対移動可能に配置され、前記
第１のスケールの複数の送信電極は、それぞれスルーホ
ールを介してスケール基板の裏面に導出され、この裏面
に前記送信電極を複数本おきに共通接続して複数種の位
相の異なる信号を供給する配線が形成された静電容量式
変位検出装置において、前記複数種の信号が供給される
各グループの送信電極の送信出力平均値レベルが等しく
なるように、前記第１のスケールの複数の送信電極のス
ルーホール位置が設定されていることを特徴とする。
の送信電極が配列形成された第１のスケールと、前記送
信電極と対向して容量結合する複数の受信電極が形成さ
れた第２のスケールとが相対移動可能に配置され、前記
第１のスケールの複数の送信電極は、それぞれスルーホ
ールを介してスケール基板の裏面に導出され、この裏面
に前記送信電極を複数本おきに共通接続して複数種の位
相の異なる信号を供給する配線が形成された静電容量式
変位検出装置において、前記複数種の信号が供給される
各グループの送信電極の送信出力平均値レベルが等しく
なるように、前記第１のスケールの複数の送信電極のス
ルーホール位置が設定されていることを特徴とする。
【０００９】この発明において好ましくは、前記第１の
スケールの複数の送信電極のスルーホールが、前記複数
の送信電極の配列パターンのスケール移動方向に平行な
中心線上に一列に配置されていることを特徴とする。こ
の発明において好ましくは、前記第１のスケールの複数
の送信電極のスルーホールが、前記複数の送信電極の配
列パターンのスケール移動方向に平行な中心線を挟んで
交互に線対称となる位置に配置されていることを特徴と
する。
スケールの複数の送信電極のスルーホールが、前記複数
の送信電極の配列パターンのスケール移動方向に平行な
中心線上に一列に配置されていることを特徴とする。こ
の発明において好ましくは、前記第１のスケールの複数
の送信電極のスルーホールが、前記複数の送信電極の配
列パターンのスケール移動方向に平行な中心線を挟んで
交互に線対称となる位置に配置されていることを特徴と
する。
【００１０】
【作用】この発明によると、送信電極を裏面配線に接続
するスルーホールによる送信電界の乱れの影響が、複数
種の送信信号が与えられる送信電極グループの間で均一
化される結果、変位検出の測定精度が向上する。特に、
送信電極パターンが微細化されてスルーホールでの電界
の乱れの影響が大きい小型センサに適用したときに、精
度向上の効果が大きいものとなる。
するスルーホールによる送信電界の乱れの影響が、複数
種の送信信号が与えられる送信電極グループの間で均一
化される結果、変位検出の測定精度が向上する。特に、
送信電極パターンが微細化されてスルーホールでの電界
の乱れの影響が大きい小型センサに適用したときに、精
度向上の効果が大きいものとなる。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。図１（ａ）（ｂ）は、この発明の一実施例に
よる静電容量式変位センサのスライダ１の送信電極２の
配列パターンと一つの送信電極２部の断面構造を示して
いる。このスライダ１を第１のスケールとし、これに対
向する図示しないメインスケールを第２のスケールとし
て変位センサが構成されることは前述の図３で説明した
ものと同じである。送信電極２の配列部に隣接して検出
電極３が配置されている。
説明する。図１（ａ）（ｂ）は、この発明の一実施例に
よる静電容量式変位センサのスライダ１の送信電極２の
配列パターンと一つの送信電極２部の断面構造を示して
いる。このスライダ１を第１のスケールとし、これに対
向する図示しないメインスケールを第２のスケールとし
て変位センサが構成されることは前述の図３で説明した
ものと同じである。送信電極２の配列部に隣接して検出
電極３が配置されている。
【００１２】図の場合送信電極２は、スライダ基板１０
の表面に、微細なストライプパターンをなして微細間隔
をもって３２本配列形成されている。これらの送信電極
２を８本おきに共通接続するために、各送信電極２はス
ルーホール４を介して基板１０の裏面に導かれている。
そして、図１では等価回路的にのみ示しているが、送信
電極２を共通接続する配線６が基板１０の裏面に配設さ
れる。各送信電極２のスルーホール４は、図１（ａ）に
示すように、送信電極２の配列パターンのスケール移動
方向（矢印で示す）に平行な中心線５上に一列に配置さ
れている。
の表面に、微細なストライプパターンをなして微細間隔
をもって３２本配列形成されている。これらの送信電極
２を８本おきに共通接続するために、各送信電極２はス
ルーホール４を介して基板１０の裏面に導かれている。
そして、図１では等価回路的にのみ示しているが、送信
電極２を共通接続する配線６が基板１０の裏面に配設さ
れる。各送信電極２のスルーホール４は、図１（ａ）に
示すように、送信電極２の配列パターンのスケール移動
方向（矢印で示す）に平行な中心線５上に一列に配置さ
れている。
【００１３】この実施例によると、８本おきに共通接続
されて、４５°ずつ位相の異なる８種類の信号ａ，ｂ，
…，ｈが与えられる８つの送信電極グループの間で、ス
ルーホール４の送信信号への影響が一定になる。これに
より、８つの送信電極グループと受信電極との間で測定
される静電容量のばらつきがなくなり、高精度の変位測
定が可能になる。
されて、４５°ずつ位相の異なる８種類の信号ａ，ｂ，
…，ｈが与えられる８つの送信電極グループの間で、ス
ルーホール４の送信信号への影響が一定になる。これに
より、８つの送信電極グループと受信電極との間で測定
される静電容量のばらつきがなくなり、高精度の変位測
定が可能になる。
【００１４】図２は、この発明の別の実施例における送
信電極２の配列パターンとスルーホール４の配置を図１
（ａ）に対応させて示している。この実施例では、送信
電極２のスルーホール４が、中心線５を挟んで交互に線
対称位置に来るように配置して、実質的に８種の信号が
供給される各グループの送信電極の送信出力平均値レベ
ルが等しくなるようにしている。従ってこの実施例でも
先の実施例と同様に、高精度の変位測定が可能になる。
信電極２の配列パターンとスルーホール４の配置を図１
（ａ）に対応させて示している。この実施例では、送信
電極２のスルーホール４が、中心線５を挟んで交互に線
対称位置に来るように配置して、実質的に８種の信号が
供給される各グループの送信電極の送信出力平均値レベ
ルが等しくなるようにしている。従ってこの実施例でも
先の実施例と同様に、高精度の変位測定が可能になる。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、送
信電極のスルーホール配置を工夫して高精度化を図った
静電容量式変位検出装置を提供することができる。
信電極のスルーホール配置を工夫して高精度化を図った
静電容量式変位検出装置を提供することができる。
【図１】 この発明の一実施例に係る変位センサのスラ
イダ側送信電極パターンと断面構造を示す。
イダ側送信電極パターンと断面構造を示す。
【図２】 この発明の他の実施例に係る変位センサの送
信電極パターンを示す。
信電極パターンを示す。
【図３】 従来の静電容量式変位センサの構成を示す。
【図４】 従来の送信電極パターンを示す。
１…スライダ、２…送信電極、３…検出電極、４…スル
ーホール、５…中心線、６…配線、１０…スライダ基
板。
ーホール、５…中心線、６…配線、１０…スライダ基
板。
Claims (3)
- 【請求項１】 表面に複数の送信電極が配列形成された
第１のスケールと、前記送信電極と対向して容量結合す
る複数の受信電極が形成された第２のスケールとが相対
移動可能に配置され、前記第１のスケールの複数の送信
電極は、それぞれスルーホールを介してスケール基板の
裏面に導出され、この裏面に前記送信電極を複数本おき
に共通接続して複数種の位相の異なる信号を供給する配
線が形成された静電容量式変位検出装置において、 前記複数種の信号が供給される各グループの送信電極の
送信出力平均値レベルが等しくなるように、前記第１の
スケールの複数の送信電極のスルーホール位置が設定さ
れていることを特徴とする静電容量式変位検出装置。 - 【請求項２】 前記第１のスケールの複数の送信電極の
スルーホールは、前記複数の送信電極の配列パターンの
スケール移動方向に平行な中心線上に一列に配置されて
いることを特徴とする請求項１記載の静電容量式変位検
出装置。 - 【請求項３】 前記第１のスケールの複数の送信電極の
スルーホールは、前記複数の送信電極の配列パターンの
スケール移動方向に平行な中心線を挟んで交互に線対称
となる位置に配置されていることを特徴とする請求項１
記載の静電容量式変位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15387395A JPH08327306A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 静電容量式変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15387395A JPH08327306A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 静電容量式変位検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08327306A true JPH08327306A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15571983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15387395A Pending JPH08327306A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 静電容量式変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08327306A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000037882A1 (fr) * | 1998-12-18 | 2000-06-29 | Biao Zhao | Capteur pour la mesure capacitive du deplacement |
| WO2015139403A1 (zh) * | 2014-03-19 | 2015-09-24 | 重庆理工大学 | 基于单排多层结构的电场式时栅直线位移传感器 |
| US9995602B2 (en) | 2013-11-29 | 2018-06-12 | Chongqing University Of Technology | Time grating linear displacement sensor based on alternating light field |
| US10274813B2 (en) | 2015-05-19 | 2019-04-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement detecting apparatus, lens barrel, and image pickup apparatus |
| US10359299B2 (en) | 2014-05-09 | 2019-07-23 | Chongqing University Of Technology | Electric field type time-grating angular displacement sensors |
-
1995
- 1995-05-29 JP JP15387395A patent/JPH08327306A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000037882A1 (fr) * | 1998-12-18 | 2000-06-29 | Biao Zhao | Capteur pour la mesure capacitive du deplacement |
| US9995602B2 (en) | 2013-11-29 | 2018-06-12 | Chongqing University Of Technology | Time grating linear displacement sensor based on alternating light field |
| WO2015139403A1 (zh) * | 2014-03-19 | 2015-09-24 | 重庆理工大学 | 基于单排多层结构的电场式时栅直线位移传感器 |
| US10495488B2 (en) | 2014-03-19 | 2019-12-03 | Chongqing University Of Technology | Electric field time-grating linear displacement sensors based on single row multilayer structure |
| US10359299B2 (en) | 2014-05-09 | 2019-07-23 | Chongqing University Of Technology | Electric field type time-grating angular displacement sensors |
| US10274813B2 (en) | 2015-05-19 | 2019-04-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement detecting apparatus, lens barrel, and image pickup apparatus |
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