KR20040057258A - 엔코더형 전기적 용량센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔코더형 전기적 용량센서에 관한 것으로, 특히 본 발명의 용량센서는 고정 물체에 형성되며 적어도 두 개 이상의 패턴을 갖는 고정 요소와, 고정 요소에 대해 소정 간격을 두고 오버랩되도록 이동 물체에 형성되며 적어도 두 개 이상의 패턴을 갖는 이동 요소와, 고정 물체 또는 이동 물체에 공급되는 교류 전원과, 고정 물체의 요소들과 이동 물체의 요소들의 상대적 평행 이동에 따라 변화하는 전기적 용량 변화를 감지하여 전기적 신호로 출력하는 변위 감지부와, 변위 감지부에서 감지된 변위 신호를 신호 처리하고 이를 디지털 신호로 변환하는 신호 처리부와, 신호 처리부에서 출력된 디지털 신호를 보정하고 고정 요소에 대한 이동 요소의 총 변위량을 계산하여 출력하는 마이크로 프로세서를 구비한다. 따라서 본 발명은 엔코더의 기본 원리를 적용하여 이동요소와 고정요소의 상대적 평행운동에 따른 면적 변화 방식과 고정요소 및 이동 물체에 각각 반복되는 미세 패턴(요철 굴곡 또는 구멍들)에 따른 공간 변화 방식 모두가 용량형 센서에 이용되어 미세 변위 측정 및 넓은 범위의 변위 측정이 가능하다.

Description

엔코더형 전기적 용량센서{ELECTRIC CAPACITIVE SENSOR OF ENCODER TYPE}
본 발명은 나노 단위의 미세 변위를 측정하기 위한 엔코더형 전기적 용량센서에 관한 것으로서, 특히 미세 패턴을 갖는 고정 물체의 고정 요소와 이동 물체의 이동 요소 사이의 상대적 이동 변위를 측정할 수 있는 엔코더형 전기적 용량센서에 관한 것이다.
선형 변위 측정을 위한 용량센서의 원리는 크게 2가지로 나눌 수 있다. 하나는 물체의 이동시 마주보는 판 사이에 수직 방향으로의 갭(gap) 변화를 측정하는 것이고, 다른 하나는 물체의 이동에 따라 마주보는 판이 평행한 방향으로 움직일 때 이동된 판의 면적 변화를 측정하는 것이다. 이에 관련된 기술은 1997년 IEEE의 Herrick의 "Capacitive sensors"의 3장에 자세하게 설명되어 있다.
나노 단위의 미세 변위를 측정하기 위해서는 공간(갭) 변화 방법이 주로 이용된다. 그 이유는 변위에 따른 매우 높은 민감도를 이용할 수 있으며 비교적 센서가 단순한 구조를 갖기 때문이다. 하지만 이와 같은 미세 변위 센서는 변위가 커질수록 민감도가 급격히 감소하기 때문에 측정가능한 변위의 범위가 극히 제한적이다.
반면에 면적 변화 방법은 넓은 측정 범위를 갖는다. 하지만 아날로그 출력 신호의 디지털화 과정에서 신호처리 시스템의 분해능 비트 개수에 따라 측정 신호의 최소 변위가 더 작아질 수 없는 한계가 있다.
이러한 점을 극복하기 위해 엔코더 형식의 용량형 변위 센서들이 개발되었는데, 물체의 이동시 펄스를 카운트하면서 변위를 측정할 수 있다. 하지만 이러한 엔코더형 용량 센서의 경우 복잡한 구조를 가지고 면적 변화 방법을 이용하기 때문에 민감도가 떨어져 나노 단위의 미세 변위를 측정하는데 어려움이 있었다. 또한 종래 엔코더형 용량 센서는 2차원 변위를 X-Y축으로 동시에 표시하는 방법이 없었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 엔코더의 기본 원리를 적용하여 면적 변화 방식의 용량형 센서의 특성인 넓은 범위의 변위 측정이 가능하고 고정 물체 및 이동 물체에 반복되는 미세 패턴을 통해 측정된 용량 합으로 공간 변환 방식의 미세 변위 측정이 가능할 뿐만 아니라, 고정 물체의 패턴들을 다수 개로 분리할 경우 2차원의 변위 측정이 가능한 엔코더형 전기적 용량센서를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 평판 고정 물체에 대한 평판 이동 물체의 변위를 측정하는 엔코더형 전기적 용량센서에 있어서, 고정 물체에 형성되며 적어도 두 개 이상의 패턴을 갖는 고정 요소와, 고정 요소에 대해 소정 간격을두고 오버랩되도록 이동 물체에 형성되며 적어도 두 개 이상의 패턴을 갖는 이동 요소와, 고정 물체 또는 이동 물체에 공급되는 교류 전원과, 고정 물체의 요소들과 이동 물체의 요소들의 상대적 평행 이동에 따라 변화하는 전기적 용량 변화를 감지하여 전기적 신호로 변환 출력하는 변위 감지부와, 변위 감지부에서 감지된 변위 신호를 신호 처리하고 이를 디지털 신호로 변환하는 신호 처리부와, 신호 처리부에서 출력된 디지털 신호를 보정하고 고정 요소에 대한 이동 요소의 총 변위량을 계산하여 출력하는 마이크로 프로세서를 구비한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔코더형 전기적 용량센서를 나타낸 구성도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 엔코더형 전기적 용량센서에서 고정 물체의 고정 요소와 이동 물체의 이동 요소를 나타낸 실시예들,
도 3은 본 발명의 엔코더형 전기적 용량센서에서 고정 물체 및 이동 물체에 부착된 전도성 차폐물을 나타낸 도면,
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 엔코더형 전기적 용량센서에서 한쌍의 고정 요소 및 이동 요소를 갖는 경우를 나타낸 도면들,
도 5a 및 도 5b는 도 4의 용량센서의 등가회로를 나타낸 도면들,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 2차원 변위 측정이 가능한 엔코더형 전기적 용량센서를 나타낸 구성도,
도 7a 내지 도 7c는 도 6의 센서에서 다양한 이동 요소의 패턴 형태를 나타낸 도면들,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 2차원 변위 측정이 가능한 엔코더형 전기적 용량센서를 나타낸 구성도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 교류 전원 10 : 용량센서
12 : 고정 물체 14 : 이동 물체
20 : 변위 감지부 30 : 신호 처리부
40 : 마이크로 프로세서
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔코더형 전기적 용량센서를 나타낸 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 엔코더형 전기적 용량센서는 교류 전원(1), 고정 물체(12), 이동 물체(14), 변위 감지부(20), 신호 처리부(30), 마이크로프로세서(40)로 구성된다. 참고적으로 본 발명에서 '엔코더'라는 용어는 이진수 혹은 주기성의 연속적인 패턴에 대해 고정 물체의 고정 요소와 이동 물체의 이동 요소 사이의 상호 작용을 나타내는 변위 변환기로 언급된다.
본 발명의 용량센서는 교류 전원(1)이 고정 물체(12) 및 이동 물체(14) 중에서 어느 하나에 공급되는데, 전기적 용량을 크게 하기 위하여 고주파 교류 전원을 센서에 공급하는 것이다. 고정 물체(12)는 적어도 두 개 이상의 패턴의 고정 요소를 갖는다. 이동 물체(14)는 고정 요소에 대해 소정 간격을 두고 오버랩되며 적어도 두 개 이상의 패턴의 이동 요소를 갖는다. 변위 감지부(20)는 교류 전원(1)이 인가되는 물체와는 다른 물체로부터 생성되는 전류를 전압의 변화로 변환하여 고정 물체(12)의 요소들과 이동 물체(14)의 요소들의 상대적 평행 이동에 따라 변화하는 전기적 용량 변화를 감지한다. 신호 처리부(30)는 변위 감지부(20)에서 감지된 변위 신호를 신호 처리하고 이를 디지털 신호로 변환한다. 마이크로 프로세서(40)는 신호 처리부(30)에서 출력된 디지털 신호를 보정하고 고정 요소에 대한 이동 요소의 총 변위량을 계산하여 출력한다.
본 발명의 신호 처리부(30)는 변위 감지부(20)에서 감지된 변위 신호를 필터링하는 노이즈 필터(32)와, 노이즈 필터(32)를 통해 필터링된 변위 신호에서 주기성을 갖는 대변위를 카운팅하는 카운터(34)와, 노이즈 필터(32)를 통해 필터링된 변위 신호에서 미세 변위의 연속적인 변화를 측정하는 회로인 미세변위 측정부(36)와, 미세변위 측정부(36)의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(Analog to Digital Converter)(38)를 포함한다.
게다가 본 발명의 엔코더형 전기적 용량센서는 이동 물체(14)를 평행 이동하기 위한 액츄에이터(50)가 추가 연결된다.
한편 본 발명의 엔코더형 전기적 용량센서는 다음과 같이 작동하게 된다.
고정 물체(12) 또는 이동 물체(14) 중 어느 한 물체의 패턴 요소에 교류 전원(1)이 인가되고 이동 물체(14)와 연결된 액츄에이터(50)를 구동시키면, 고정 물체(12)에 대해 이동 물체(14)가 평행 이동하게 되어 상기 물체들(12, 14)이 마주보는 패턴의 위치가 변화하게 되므로 고정 물체(12)와 이동 물체(14) 사이의 패턴 공간이 달라지게 된다. 이와 같이 달라지는 공간때문에 교류 전원(1)에 의해 발생한 전기장의 변화가 생기게 된다. 교류 전원(1)이 인가되지 않는 다른 쪽 물체에 연결된 변위 감지부(20)는 이러한 자기장 변화에 따른 전류를 전압으로 변환하고 이를 증폭하게 된다. 신호 처리부(30)는 변위 감지부(20)에서 감지된 변위 신호(전압)를 노이즈 필터(32)를 통해 필터링하고 이 신호를 카운터(34)는 필터링된 신호의 첨두치의 반복 횟수를 체크함으로써 주기적인 신호의 변화 횟수를 파악하게 된다. 또한 각각 첨두치 사이 신호의 변화는 미세변위 측정부(36)에서 선형적인 변위량으로 보정되고 이 변위신호는 ADC(38)을 거쳐 마이크로 프로세서(40)로 입력된다. 마이크로 프로세서(40)는 커운터(34)의 횟수와 카운터 1회가 가지는 기준 변위량을 곱하고 최종 카운터 이후의 ADC(38)의 출력 변위를 합하므로 전체 최종 변위를 계산하여 출력한다.
따라서 본 발명은 고정 물체(12)에 대한 이동 물체(14)의 평행 이동을 통해 대변위 측정이 가능하고, 용량센서의 공간 변화를 발생시키는 고정 요소 및 이동 요소의 패턴이 단순한 구조이므로 마이크로 이하의 구조물 제작이 가능하므로 미세 변위 측정의 분해능을 가질 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 엔코더형 전기적 용량센서에서 고정 물체의 고정 요소와 이동 물체의 이동 요소를 나타낸 실시예들이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 용량센서(10)는 고정 물체(12)의 고정 요소 및 이동 물체(14)의 이동 요소가 주기성의 요철 굴곡(a, b)을 갖는 패턴으로 이루어진다. 이때 고정 요소 및 이동 요소의 요철 굴곡 패턴(a, b)에서 凸 구조의 패턴(a)은 전도성 물질로 이루어진다. 반면에, 凹 구조의 패턴(b)은 절연성 물질로 이루어진다. 요철 굴곡 형태를 갖는 고정 물체(12) 및 이동 물체(14)의 패턴(a, b)은 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 가공 또는 다른 미세 가공법을 통해 제작된 주기성 미세 패턴 구조물에 전도성 물질로 형성하는 것이다. 여기서 고정 물체(12)와 이돌 물체(14)의 각 패턴(a, b)은 동일한 주기성 패턴 혹은 변형된 주기성 패턴 형태를 가지고 서로의 패턴이 마주보도록 평행하게 그리고 일정 간격을 두고 배치한다.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 용량센서(10)는 고정 물체(12)의 고정 요소 및 이동 물체(14)의 이동 요소가 주기성의 미세 구멍(via)(c)을 갖는 패턴으로 이루어진다. 이때 고정 물체(12) 및 이동 물체(14)의 주기성 미세 구멍(c) 패턴은 전도성 물질로 이루어진다. 미세 구멍(c)을 갖는 고정 물체(12) 및 이동 물체(14)의 패턴은 MEMS 가공 또는 다른 미세 가공법을 통해 제작된 전도성 구조물에 상/하부가 관통하는 주기성 미세 구멍(c)을 뚫어 형성하는 것이다. 여기서 고정 물체(12)와 이돌 물체(14)의 미세 구멍(c)은 서로의 구멍이 마주보거나 그렇지 않도록 평행하게 그리고 일정 간격을 두고 배치한다.
도 3은 본 발명의 엔코더형 전기적 용량센서에서 고정 물체 및 이동 물체에 부착된 전도성 차폐물을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 고정 물체(12) 및 이동 물체(14)의 양 끝단에 각각 절연층(15)을 사이에 두고 접지와 연결된 전도성 차폐물(16)이 부착된다. 이와 같이, 용량센서의 물체들(12, 14) 양 끝단에 굴곡이 없는 전도성 차폐물(16)을 부착하게 되면, 평판 구조를 갖는 물체(12, 14)의 끝단에 발생하게 되는 전기장 영향을 줄일 수 있어 균일한 변위 신호를 얻을 수 있다.
한편 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 전도성 차폐물(16)은 고정 물체(12)와 이동 물체(14)가 서로 마주보는 패턴면을 제외하고 나머지 부분에 절연층(15)을 끼워 전체를 감싸는 구조로 형성될 수도 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 엔코더형 전기적 용량센서에서 한쌍의 고정 요소 및 이동 요소를 갖는 경우를 나타낸 도면들이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 용량센서는 고정 물체(12) 및 이동 물체(14)를 모두 한 쌍으로 구성하여 이동 물체(14)의 기울어짐으로 인해 전기적 용량변화가 불안정해지는 것을 보상할 수 있다. 즉, 서로 이동 요소가 반대 방향(상/하부)으로 향하는 한 쌍의 이동 물체(14a, 14b)에 대해 샌드위치 형태로 각각의 고정 물체(12a, 12b)가 소정 간격을 두고 상/하부에서 감싸는 구조를 갖는다. 그리고 각 고정 물체(12a, 12b) 또는 이동 물체(14a, 14b)에 교류 전원 또는 변위 감지용 전선이 연결된다. 예를 들어, 상/하 고정 물체(12a, 12b)의 패턴에 각각 교류 전원이 공급된다면, 가운데 이동 물체(14a, 14b)들에 각각 변위 감지부의 전선이 연결된다.
이때 한 쌍의 이동 물체(14a, 14b) 층간 사이는 절연성 물질(18)로 분리된다. 또한 상/하부의 이동 물체(14a, 14b)의 이동 요소 패턴은 서로 대칭되게 배치된다.
이러한 구조는 중간의 이동 물체(14a, 14b)의 평판이 기울어지거나 휘더라도 한 쌍의 고정 물체의 평판(12a, 12b)과 가운데 이동 물체(14a, 14b)의 평판이 구성하는 기하학적인 구조 때문에 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 이들 평판 사이의 캐패시턴스(C1+C2=C3+C4)(C1+C2=C3+C4=C5+C6)가 보상되어 이동 물체(14a, 14b)의 평판이 기울어지거나 휘게 되어 발생하는 출력신호의 왜곡을 줄일 수 있다.
도 4b를 참조하면, 본 발명의 용량센서는 가운데 한쌍의 이동 물체(14a, 14b)의 이동 요소 패턴을 서로 비대칭되게 배치하여 이동 물체(14a, 14b)의 운동 방향을 검출할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 상/하 이동 물체(14a, 14b)의 패턴을 서로 비대칭되게 배치하여 이로 인해 이들 이동 물체(14a, 14b)와 마주보는 고정 물체(12a, 12 b)의 패턴 사이도 서로 엇갈리게 됨으로써 결국, 측정되는 변위 신호는 서로 위상차를 포함하게 된다. 이러한 위상차에서 상/하측 이동 물체(14a, 14b)의 패턴의 진상(lead)과 지상(lag)을 파악할 수 있으므로 이동 물체의 이동 방향을 측정할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 엔코더형 전기적 용량센서는 고정 물체와 이동 물체사이의 이동에 따른 1차원 변위만 측정이 가능하였다. 하지만, 본 발명은 다음과 같이 엔코더형 전기적 용량센서의 구조를 변경하여 X-Y축 방향의 2차원 변위도 측정이 가능하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 2차원 변위 측정이 가능한 엔코더형 전기적 용량센서를 나타낸 구성도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따라 2차원 변위 측정이 가능한 엔코더형 전기적 용량센서는 도 1과 같은 회로 구성을 갖는다. 다만, 고정 물체(12)의 구성이 다음과 같이 변경된다.
즉, 2차원 변위 측정용 고정 물체(12)는 중심을 X축 및 Y축으로 분리하는 절연층(129)으로 기준으로 4방향(동, 서, 남, 북)으로 분리된 4개의 고정 요소들(122, 124, 126, 128)을 갖는 대영역 평판으로 이루어진다. 이동 물체(14)는 단일체인 1개의 이동 요소(미도시됨)를 갖는 소영역 평판으로 이루어진다. 본 도면에서는 이동 물체(14)의 상부 표면이 도시되어 있기 때문에 하부인 이동 요소 패턴은 보이지 않는다.
한편 2차원 변위 측정용 고정 물체(12)의 4개의 고정 요소들(122, 124, 126, 128) 또는 이동 물체(14)의 이동 요소는 1차원 측정용 용량센서와 마찬가지로 주기성의 요철 굴곡을 갖는 패턴(a, b)을 갖는다. 여기서 凸 구조의 패턴(a)은 전도성 물질로 이루어지는 반면에, 凹 구조의 패턴(b)은 절연성 물질로 이루어진다.
또 4개의 고정 요소들(122, 124, 126, 128)중에서 서로 대칭되는 방향의 고정 요소들(122, 128)(124, 126)은 서로 동일한 방향의 패턴이 배치되고 수평 및 수직에 이웃하는 요소들과는 서로 교차되는 방향으로 패턴이 배치된다. 즉 122와 128, 124와 126은 서로 패턴 방향이 동일하다. 그리고 122는 124 및 126과 서로 직각으로 교차되는 패턴 방향을 갖는다. 역시 124도 122와 128과 서로 직각으로 교차되는 패턴 방향을 갖는다.
이러한 본 발명의 용량센서에 있어서, 고정 물체(12)에 변위 감지부(미도시됨)가 연결되고 이동 물체(14)에 교류 전원이 공급될 경우 4개의 고정 요소들(122, 124, 126, 128)에 모두 전선(130, 132)이 연결된다. 서로 동일한 패턴을 갖는 고정 요소들이 한 쌍으로 분리(122, 128)(124, 126)되어 각각 A와의 제1신호(), B와의 제 2신호()를 출력한다. 제 1신호는 X축 변위 신호이고 제 2신호는 Y축 변위 신호일 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 2차원 변위 측정용 용량센서는 초기 위치로 고정 물체(12)의 중심에 이동 물체(14)가 배치되어 있다. 이에 이동 물체(14)가 X축 또는 Y축에 대해 평행한 방향으로 이동이 가능하며 또한 사선 방향으로도 이동이 가능하기 때문에 X축 및 Y축의 2차원 이동 변위 측정이 가능하다. 즉 고정 물체(12)에 대한 이동 물체(14)의 상대적인 이동 또는 이동 물체(14)에 대한 고정 물체(12)의 상대적인 이동이 발생할 때 이동 물체(14)에 대한 고정 물체(12)의 4개 고정 요소들(122, 124, 126, 128)이 X축 및 Y축으로 이동된 변위를 측정할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 도 6의 센서에서 다양한 이동 요소의 패턴 형태를 나타낸 도면들이다.
도 6의 전기적 용량센서에 있어서, 고정 물체에 대해 마주보는 이동 물체(14)의 패턴은 도 7a 내지 도 7c와 같은 패턴 형태를 갖는다.
도 7a는 이동 물체(14)의 전도성 패턴(a)이 고정 물체인 4개 고정 요소들(122∼128)과의 패턴 형태(스프라이트)와 동일하며 패턴 방향이 평행 또는 수직인 것을 나타낸다. 이러한 용량센서는 패턴 제작이 쉽고 2차원 변위 측정에서 각 X축 및 Y축에 대한 감도가 상대적으로 차이가 크다.
도 7b는 이동 물체(14)의 전도성 패턴(a)이 고정 물체의 4개 고정 요소들(122∼128)과의 패턴 형태는 동일하나 패턴 방향이 기울어진 형태(예를 들어45°인 것을 나타낸다. 이와 같은 패턴 구조 역시 제작이 쉽고 각 X축 및 Y축에 대한 감도가 같다.
도 7c는 이동 물체(14)의 전도성 패턴(a')이 도 7a 및 도 7b와는 다른 격자 무늬를 갖는다. 이러한 격자 무늬의 패턴 구조는 제작 및 응용이 어려운 반면에, 각 X축 및 Y축에 대한 감도가 크며 또한 각 축에 대한 감도도 서로 일치하게 된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 2차원 변위 측정이 가능한 엔코더형 전기적 용량센서를 나타낸 구성도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차원 변위 측정용 용량센서는 고정 물체(12)인 4개의 고정 요소들(122, 124, 126, 128)과 이동 물체(14)인 1개의 이동 요소는 모두 주기성의 미세 구멍들(c)이 뚫려있는 패턴을 갖는다.
이러한 2차원 변위 측정용 엔코더형 전기식 용량센서는 상술한 일 실시예(도 5)에 따른 센서와 동일한 구성을 갖으며 동일하게 작동하므로 상세한 설명은 생략한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 면적 변화 방식의 용량형 센서에 엔코더의 기본 원리를 적용하여 넓은 범위의 변위 측정이 가능하고 고정 물체 및 이동 물체에 각각 반복되는 미세 패턴(요철 굴곡 또는 구멍들)을 통해 측정된 용량 합으로 공간 변환 방식의 미세 변위 측정이 가능하다.
또한 본 발명은 고정 물체의 패턴들을 다수 개로 분리할 경우 2차원의 변위 측정이 가능하므로 나노 스케일의 변위 및 밀리미터 스케일의 넓은 영역의 1차원또는 2차원 변위 측정이 모두 가능한 용량 센서를 구현할 수 있어 원자 현미경이나 나노 포지셔너 및 기타 나노 액츄에이터의 센서로 유용하게 사용할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (23)

  1. 평판 고정 물체에 대한 평판 이동 물체의 변위를 측정하는 엔코더형 전기적 용량센서에 있어서,
    상기 고정 물체에 형성되며 적어도 두 개 이상의 패턴을 갖는 고정 요소;
    상기 고정 요소에 대해 소정 간격을 두고 오버랩되도록 상기 이동 물체에 형성되며 적어도 두 개 이상의 패턴을 갖는 이동 요소;
    상기 고정 물체 또는 상기 이동 물체에 공급되는 교류 전원;
    상기 고정 물체의 요소들과 상기 이동 물체의 요소들의 상대적 평행 이동에 따라 변화하는 전기적 용량 변화를 전기적 신호로 변환하는 변위 감지부;
    상기 변위 감지부에서 감지된 변위 신호를 신호 처리하고 이를 디지털 신호로 변환하는 신호 처리부; 및
    상기 신호 처리부에서 출력된 디지털 신호를 보정하고 상기 고정 요소에 대한 상기 이동 요소의 총 변위량을 계산하여 출력하는 마이크로 프로세서를 구비한 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 고정 요소 및 이동 요소는 주기성의 요철 굴곡을 갖는 패턴인 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 고정 요소 및 이동 요소의 요철 굴곡 패턴에서 凸 구조의 패턴이 전도성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 고정 요소 또는 이동 요소의 전도성 패턴에 상기 교류 전원 및 상기 변위 감지부가 연결된 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 고정 요소 및 이동 요소의 요철 굴곡 패턴에서 凹 구조의 패턴이 절연성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 고정 요소 및 이동 요소는 주기성의 미세 구멍을 갖는 패턴인 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 고정 요소 및 이동 요소의 주기성 미세 구멍 패턴은 전도성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 고정 요소 또는 이동 요소의 전도성 패턴에 상기 교류 전원 및 상기 변위 감지부가 연결된 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 이동 물체를 평행 이동하기 위한 액츄에이터가 추가 연결된 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 변위 감지부에서 감지된 변위 신호를 필터링하는 노이즈 필터와, 상기 필터링된 변위 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 필터링된 변위 신호에서 주기성을 갖는 대변위를 카운팅하는 카운터와, 상기 필터링된 변위 신호에서 미세 변위의 연속적인 변화를 측정하여 상기 ADC로 전송하는 미세 변위 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 고정 물체 및 상기 이동 물체의 양 끝단에 각각 절연층을 사이에 두고 접지와 연결된 전도성 차폐물이 부착된 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 고정 요소 및 이동 요소가 있는 물체면을 제외하고 나머지 부분에 절연층을 사이에 두고 둘러싸는 접지와 연결된 전도성 차폐물이 부착된 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기식 용량센서.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 고정 물체 및 상기 이동 물체는 한 쌍으로 이루어지며 서로 이동 요소가 반대 방향으로 향하는 한 쌍의 이동 물체에 대해 샌드위치 형태로 각각의 고정 물체가 소정 간격을 두고 감싸는 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 한 쌍의 이동 물체 사이는 절연성 물질로 분리되는 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 상/하부의 이동 물체의 이동 요소 패턴을 서로 대칭되게 배치된 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 상/하부의 이동 물체의 이동 요소 패턴을 서로 비대칭되게 배치된 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 고정 물체는 절연층을 경계로 4방향으로 분리된 4개의 고정 요소들로 이루어진 대영역 평판을 포함하고 상기 이동 물체는 1개의 이동 요소로 이루어진 소영역 평판을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 4개의 고정 요소들 또는 상기 1개의 이동 요소는 주기성의 요철 굴곡을 갖는 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 4개의 고정 요소들중에서 서로 대칭되는 방향의 고정 요소들은 이웃하는 요소들과 서로 교차되는 방향으로 패턴이 배치된 것을 특징으로 엔코더형 전기적 용량센서.
  21. 제 18항 또는 제 20항에 있어서, 상기 고정 요소의 주기성의 요철 굴곡을 갖는 패턴에 대해 상기 이동 요소는 기울어진 방향으로 배치된 주기성의 요철 굴곡을 갖는 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  22. 제 18항에 있어서, 상기 4개의 고정 요소들과 상기 1개의 이동 요소는 주기성의 미세 구멍을 갖는 패턴인 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
  23. 제 18항에 있어서, 상기 4개의 고정 요소들에서 서로 대칭되는 방향의 고정 요소들의 감지 신호가 합산되어 각각 상기 변위 감지부에 전달되는 것을 특징으로 하는 엔코더형 전기적 용량센서.
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