JPH0711545B2 - 多チャンネル静電センサ装置 - Google Patents
多チャンネル静電センサ装置Info
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- JPH0711545B2 JPH0711545B2 JP2026359A JP2635990A JPH0711545B2 JP H0711545 B2 JPH0711545 B2 JP H0711545B2 JP 2026359 A JP2026359 A JP 2026359A JP 2635990 A JP2635990 A JP 2635990A JP H0711545 B2 JPH0711545 B2 JP H0711545B2
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- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
- G01V3/088—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices operating with electric fields
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、外部静電容量の変化を検出して、その検出信
号を出力するセンサ回路が複数チャンネル連設されてい
る多チャンネル静電センサ装置に関するものである。
号を出力するセンサ回路が複数チャンネル連設されてい
る多チャンネル静電センサ装置に関するものである。
従来からごく一般的に用いられている静電センサ装置
は、発振回路のタンク回路に用いられている静電容量を
外部静電容量の変化として発振周波数を変化させるもの
であるが、感度が低く、このため、近年においてはより
感度の高いRCA方式（発振回路の発振周波数からわずか
にずれた共振周波数をもった同調回路のコンデンサ容量
を変化させAM変調波を得る方式）の装置が使用されるよ
うになってきている。このRCA方式の静電センサ装置
は、第５図に示すように、発振回路１と、同調回路２
と、被検出体との静電容量変化を検出する検出部３と、
検波回路４と、増幅回路５とからなる。前記発振回路１
と同調回路２はそれぞれ別個独立の共振器を含む、例え
ば、第４図に示すように、発振回路１の固定発振周波数
f1に対して同調回路２の共振周波数f0をわずかにずれた
位置に設定しておき、検出部３によって検出される微小
静電容量の変化ΔＣに対応させて共振周波数をf0からΔ
ｆだけ偏倚させ、前記静電容量の変化ΔＣを出力電圧Δ
Ｖの変化に変換し、これを検波増幅して取り出すもので
ある。
は、発振回路のタンク回路に用いられている静電容量を
外部静電容量の変化として発振周波数を変化させるもの
であるが、感度が低く、このため、近年においてはより
感度の高いRCA方式（発振回路の発振周波数からわずか
にずれた共振周波数をもった同調回路のコンデンサ容量
を変化させAM変調波を得る方式）の装置が使用されるよ
うになってきている。このRCA方式の静電センサ装置
は、第５図に示すように、発振回路１と、同調回路２
と、被検出体との静電容量変化を検出する検出部３と、
検波回路４と、増幅回路５とからなる。前記発振回路１
と同調回路２はそれぞれ別個独立の共振器を含む、例え
ば、第４図に示すように、発振回路１の固定発振周波数
f1に対して同調回路２の共振周波数f0をわずかにずれた
位置に設定しておき、検出部３によって検出される微小
静電容量の変化ΔＣに対応させて共振周波数をf0からΔ
ｆだけ偏倚させ、前記静電容量の変化ΔＣを出力電圧Δ
Ｖの変化に変換し、これを検波増幅して取り出すもので
ある。
例えば、複数のディスクを備えたビデオ装置の前記各デ
ィスクのビデオ信号を複数の静電センサ装置を用いて同
時に検出し、この複数の検出信号を並行処理するという
如く、被検出体から複数の静電容量の変化を検出し、こ
の複数の検出信号を様々な形態で信号処理したいという
要望がある。前記信号の並行処理を達成するためには、
発振回路１から増幅回路５に至る一系列の回路を複数連
設して多チャンネル化することが考えられる。
ィスクのビデオ信号を複数の静電センサ装置を用いて同
時に検出し、この複数の検出信号を並行処理するという
如く、被検出体から複数の静電容量の変化を検出し、こ
の複数の検出信号を様々な形態で信号処理したいという
要望がある。前記信号の並行処理を達成するためには、
発振回路１から増幅回路５に至る一系列の回路を複数連
設して多チャンネル化することが考えられる。
しかしながら、これらの発振回路１から増幅回路５に至
る回路を多チャンネル化して複数隣接配置する場合、特
に、発振回路１の発振周波数を１GHz程度の高周波数に
して１×10-5PF程度の高感度のもとで静電容量の微小検
出を行なおうとすると、検出信号以外の外乱や静電セン
サ装置を被測定装置に組み込む場合に発生する浮遊分布
容量等の影響を受けてチャンネルのセンサ回路の発振周
波数を一致させることが困難になる。この各系列の発振
周波数が少しでもずれると、各チャンネルの発振周波数
が互いに共鳴等の相互干渉を引き起こす。例えば、隣接
する一方の発振周波数がｆで、他方の発振周波数ｆ′と
すると、相互干渉によりｆ′−ｆあるいはｆ′＋ｆのビ
ート周波数が発生し、これが外乱となって、S/N比が悪
くなり、正確な信号処理ができなくなるという問題が生
じる。
る回路を多チャンネル化して複数隣接配置する場合、特
に、発振回路１の発振周波数を１GHz程度の高周波数に
して１×10-5PF程度の高感度のもとで静電容量の微小検
出を行なおうとすると、検出信号以外の外乱や静電セン
サ装置を被測定装置に組み込む場合に発生する浮遊分布
容量等の影響を受けてチャンネルのセンサ回路の発振周
波数を一致させることが困難になる。この各系列の発振
周波数が少しでもずれると、各チャンネルの発振周波数
が互いに共鳴等の相互干渉を引き起こす。例えば、隣接
する一方の発振周波数がｆで、他方の発振周波数ｆ′と
すると、相互干渉によりｆ′−ｆあるいはｆ′＋ｆのビ
ート周波数が発生し、これが外乱となって、S/N比が悪
くなり、正確な信号処理ができなくなるという問題が生
じる。
このようなビート周波数の発生を防止する手段として、
例えば、発振回路１の発振周波数を１GHz帯としたと
き、各チャンネルの発振周波数を大幅にずらして相互干
渉波を信号帯域外に発生させることも考えられるが、チ
ャンネル数が非常に多くなると、各チャンネルの発振周
波数によって発生するビート信号を信号帯域から外すこ
とができなくなる。また、その作業が非常に煩雑困難で
あり装置製造の作業性が悪くなるという不都合が生じ
る。
例えば、発振回路１の発振周波数を１GHz帯としたと
き、各チャンネルの発振周波数を大幅にずらして相互干
渉波を信号帯域外に発生させることも考えられるが、チ
ャンネル数が非常に多くなると、各チャンネルの発振周
波数によって発生するビート信号を信号帯域から外すこ
とができなくなる。また、その作業が非常に煩雑困難で
あり装置製造の作業性が悪くなるという不都合が生じ
る。
このような煩雑な作業を除去するものとして、本発明者
等は発振回路１を共通にし、この共通の１個の発振回路
１から複数チャンネルの同調回路２に発振周波数を分配
供給する方式を提案した。この提案装置は、各チャンネ
ルの回路が固定配設される使用状態では優れた性能を発
揮するのであるが、例えば、同調回路２から増幅回路５
に至る回路をビデオ装置のヘッドに集約して配置し、こ
のヘッドとは分離して配置されている発振回路１からケ
ーブル等を利用して発振回路１の発振周波数信号を各チ
ャンネルの同調回路２に導くような場合には、ヘッドが
ビデオディスク表面に沿って移動するとき、前記ケーブ
ルが硬いとヘッド移動のレスポンスを悪化させ、ビデオ
信号の検出能力が落ちるという問題が生じる。このよう
なレスポンスの悪化を少なくするために、前記発振回路
１から同調回路２に至るケーブルに、望ましくは高周波
に適用できる同軸ケーブルを用いた方がよいが、重く柔
軟性がないため上述のような用途には使用できない。ま
た、軟銅シールド線を用いることも考えられるが、この
場合にはヘッドの移動に伴って軟銅シールド線が形状を
変化させながら移動するため、浮遊分布容量やインピー
ダンスが変化し、発振回路１から得られる信号レベルが
低くなったり歪波形が生じ、被検出体の静電容量の微小
変化を正確に検出することができなくなるという問題が
ある。もちろん、信号レベルの低下を防止するためにこ
のレベル低下分を増幅器を用いて増幅する方法も考えら
れるが、この場合には発振回路１から同調回路２に至る
部分で発振が起こり易く、装置動作の安定性の上で問題
が生じる。
等は発振回路１を共通にし、この共通の１個の発振回路
１から複数チャンネルの同調回路２に発振周波数を分配
供給する方式を提案した。この提案装置は、各チャンネ
ルの回路が固定配設される使用状態では優れた性能を発
揮するのであるが、例えば、同調回路２から増幅回路５
に至る回路をビデオ装置のヘッドに集約して配置し、こ
のヘッドとは分離して配置されている発振回路１からケ
ーブル等を利用して発振回路１の発振周波数信号を各チ
ャンネルの同調回路２に導くような場合には、ヘッドが
ビデオディスク表面に沿って移動するとき、前記ケーブ
ルが硬いとヘッド移動のレスポンスを悪化させ、ビデオ
信号の検出能力が落ちるという問題が生じる。このよう
なレスポンスの悪化を少なくするために、前記発振回路
１から同調回路２に至るケーブルに、望ましくは高周波
に適用できる同軸ケーブルを用いた方がよいが、重く柔
軟性がないため上述のような用途には使用できない。ま
た、軟銅シールド線を用いることも考えられるが、この
場合にはヘッドの移動に伴って軟銅シールド線が形状を
変化させながら移動するため、浮遊分布容量やインピー
ダンスが変化し、発振回路１から得られる信号レベルが
低くなったり歪波形が生じ、被検出体の静電容量の微小
変化を正確に検出することができなくなるという問題が
ある。もちろん、信号レベルの低下を防止するためにこ
のレベル低下分を増幅器を用いて増幅する方法も考えら
れるが、この場合には発振回路１から同調回路２に至る
部分で発振が起こり易く、装置動作の安定性の上で問題
が生じる。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的
は、各チャンネル間のビート信号の発生がなく、しか
も、発振回路から同調回路に加えられる信号のレベル低
下等に起因して静電センサ装置全体の性能悪化をもたら
すことがない高性能の多チャンネル静電センサ装置を提
供することにある。
は、各チャンネル間のビート信号の発生がなく、しか
も、発振回路から同調回路に加えられる信号のレベル低
下等に起因して静電センサ装置全体の性能悪化をもたら
すことがない高性能の多チャンネル静電センサ装置を提
供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、次の様に構成され
ている。すなわち、本発明の多チャンネル静電センサ装
置は、主周波数信号を発振する１個の主発振回路と；こ
の１個の主発振回路の主発振周波数に同期して該主発振
周波数と同一又は逓倍の従周波数信号を発振する複数の
引込み型の従発振回路と；前記主発振回路および従発振
回路とは別個独立の共振器を備え、検出部で検出される
外部静電容量の変化を受けて前記従主信号との同調点が
変化する複数の同調回路と；を有し、前記１個の従発振
回路と１個の同調回路とを含んで１チャンネルのセンサ
回路が形成され、前記１個の主発振回路を共通にして複
数チャンネルのセンサ回路が、連設されていることを特
徴として構成されている。
ている。すなわち、本発明の多チャンネル静電センサ装
置は、主周波数信号を発振する１個の主発振回路と；こ
の１個の主発振回路の主発振周波数に同期して該主発振
周波数と同一又は逓倍の従周波数信号を発振する複数の
引込み型の従発振回路と；前記主発振回路および従発振
回路とは別個独立の共振器を備え、検出部で検出される
外部静電容量の変化を受けて前記従主信号との同調点が
変化する複数の同調回路と；を有し、前記１個の従発振
回路と１個の同調回路とを含んで１チャンネルのセンサ
回路が形成され、前記１個の主発振回路を共通にして複
数チャンネルのセンサ回路が、連設されていることを特
徴として構成されている。
本発明では、主発振回路で発振周波数信号を発振する
と、この主周波数信号は各チャンネルの従発振回路に加
えられる。従発振回路では前記主周波数信号に同時し
て、主周波数信号と同一又は主周波数信号に対して逓倍
の従周波数信号を発振してこれを同調回路に加える。同
調回路では検出部で検出される外部静電容量の変化を受
けて従周波数信号との同調点を変化させ、外部静電容量
の変化に対応する検出信号を出力する。この各チャンネ
ルの同調回路から出力される検出信号は各チャンネルご
とに検波増幅等された後、目的とする所望の信号処理形
態で信号処理が行われるのである。
と、この主周波数信号は各チャンネルの従発振回路に加
えられる。従発振回路では前記主周波数信号に同時し
て、主周波数信号と同一又は主周波数信号に対して逓倍
の従周波数信号を発振してこれを同調回路に加える。同
調回路では検出部で検出される外部静電容量の変化を受
けて従周波数信号との同調点を変化させ、外部静電容量
の変化に対応する検出信号を出力する。この各チャンネ
ルの同調回路から出力される検出信号は各チャンネルご
とに検波増幅等された後、目的とする所望の信号処理形
態で信号処理が行われるのである。
以下、本発明に係る多チャンネル静電センサ装置の一実
施例を図面に基づいて説明する。第１図には本発明に係
る多チャンネル静電センサ装置の一実施例のブロック図
が示されている。本実施例の装置は、引込み型の従発振
回路18と、同調回路２と、検波回路４と、増幅回路５
と、AFC回路８とからなる１チャンネルのセンサ回路13
が主発振回路１′を共通にして複数連設されるものであ
る。
施例を図面に基づいて説明する。第１図には本発明に係
る多チャンネル静電センサ装置の一実施例のブロック図
が示されている。本実施例の装置は、引込み型の従発振
回路18と、同調回路２と、検波回路４と、増幅回路５
と、AFC回路８とからなる１チャンネルのセンサ回路13
が主発振回路１′を共通にして複数連設されるものであ
る。
第２図は１チャンネルの静電センサ装置の詳細を示した
もので、主発振回路１′には超高周波、本実施例では引
込み発振器の１〜1/50倍程度の発振周波数の範囲内の固
定された一定の主発振周波数を発振する誘電体共振器と
してのセラミック共振器10を用いるのが小形化する上で
好ましい。この主発振回路１′は前記高周波の主周波数
信号を発振し、これを高インピーダンス変換部６の出力
側から従発振回路18に加える。この従発振回路18は引込
み型の発振回路からなり、前記主発振周波数信号と同期
して、主発振周波数と同一周波数が逓倍された従発振周
波数信号を発振し、これを同調回路２に加える。同調回
路２は主発振回路１′のセラミック共振器10および従発
振回路18の共振器とは別個独立のセラミック共振器12に
よって構成され、検出部11には図示されていない被検出
体との静電容量の変化を検出する電極板、検出針等が接
続されている。
もので、主発振回路１′には超高周波、本実施例では引
込み発振器の１〜1/50倍程度の発振周波数の範囲内の固
定された一定の主発振周波数を発振する誘電体共振器と
してのセラミック共振器10を用いるのが小形化する上で
好ましい。この主発振回路１′は前記高周波の主周波数
信号を発振し、これを高インピーダンス変換部６の出力
側から従発振回路18に加える。この従発振回路18は引込
み型の発振回路からなり、前記主発振周波数信号と同期
して、主発振周波数と同一周波数が逓倍された従発振周
波数信号を発振し、これを同調回路２に加える。同調回
路２は主発振回路１′のセラミック共振器10および従発
振回路18の共振器とは別個独立のセラミック共振器12に
よって構成され、検出部11には図示されていない被検出
体との静電容量の変化を検出する電極板、検出針等が接
続されている。
検波回路４は結合コンデンサ25を介してセラミック共振
器12に接続されており、この検波回路４はインダクタン
ス素子21と、ダイオード22と、コンデンサ23と、抵抗器
24とによって構成されており、前記セラミック共振器12
からの出力信号は結合コンデンサ25を介して検波回路４
に加えられるようになっている。前記ダイオード22と、
コンデンサ23と、抵抗器24は検波回路４の検波部を構成
するが、本実施例ではこのダイオード22の動作点は０電
圧よりも負側に十分深くバイアス点が設定されている。
前記検波部はセラミック共振器12から出力される高周波
の出力信号を包絡線検波し、被検出体の信号帯域の信号
に変換するものである。このように、検波部はセラミッ
ク共振器12からの超高周波信号を検波するが、このと
き、ダイオード22の特性インピーダンスを考察すれば、
このダイオード22の順方向のインピーダンスがセラミッ
ク共振器12に大きな影響を与え、このダイオード22を直
接共振器12に接続すると共振器12のＱが低下するという
不都合が生じる。この不都合を防止するために、前記イ
ンダクタンス素子21がダイオード22のアノード側に接続
されている。つまり、コンデンサ25とこのインダクタン
ス素子21は高インピーダンス化回路として機能し、Ｑの
低下を防止する。
器12に接続されており、この検波回路４はインダクタン
ス素子21と、ダイオード22と、コンデンサ23と、抵抗器
24とによって構成されており、前記セラミック共振器12
からの出力信号は結合コンデンサ25を介して検波回路４
に加えられるようになっている。前記ダイオード22と、
コンデンサ23と、抵抗器24は検波回路４の検波部を構成
するが、本実施例ではこのダイオード22の動作点は０電
圧よりも負側に十分深くバイアス点が設定されている。
前記検波部はセラミック共振器12から出力される高周波
の出力信号を包絡線検波し、被検出体の信号帯域の信号
に変換するものである。このように、検波部はセラミッ
ク共振器12からの超高周波信号を検波するが、このと
き、ダイオード22の特性インピーダンスを考察すれば、
このダイオード22の順方向のインピーダンスがセラミッ
ク共振器12に大きな影響を与え、このダイオード22を直
接共振器12に接続すると共振器12のＱが低下するという
不都合が生じる。この不都合を防止するために、前記イ
ンダクタンス素子21がダイオード22のアノード側に接続
されている。つまり、コンデンサ25とこのインダクタン
ス素子21は高インピーダンス化回路として機能し、Ｑの
低下を防止する。
増幅回路５はトランジスタ27と抵抗器等の素子を用いて
構成され、この増幅回路５は検波回路４から加えられる
信号を増幅して信号処理回路（図示せず）に供給すると
ともに、同時にAFC回路８に加える。
構成され、この増幅回路５は検波回路４から加えられる
信号を増幅して信号処理回路（図示せず）に供給すると
ともに、同時にAFC回路８に加える。
このAFC回路８は、オペアンプ28と、コンデンサ29,30
と、可変抵抗器31と、抵抗器32,35と、可変容量ダイオ
ード33と、結合コンデンサ34とを主要回路素子にもって
構成されている。前記オペアンプ28の−側端子は増幅回
路５の出力端に接続されており、同オペアンプ28の＋側
端子は前記可変抵抗器31の摺動端子に接続されている。
また、オペアンプの−側端子と出力端間にはコンデンサ
29が接続されており、また、オペアンプ28の出力端には
コンデンサ30の一端側が接続され、同コンデンサ30の他
端側はアースに接続されている。さらに、オペアンプの
出力端は抵抗器32,35と結合コンデンサ34を介してセラ
ミック共振器12の出力端側に接続されている。そして、
結合コンデンサ34と抵抗器35との接続部には可変容量ダ
イオード33のカソード側が接続され、同可変容量ダイオ
ード33のアノード側は接地されている。
と、可変抵抗器31と、抵抗器32,35と、可変容量ダイオ
ード33と、結合コンデンサ34とを主要回路素子にもって
構成されている。前記オペアンプ28の−側端子は増幅回
路５の出力端に接続されており、同オペアンプ28の＋側
端子は前記可変抵抗器31の摺動端子に接続されている。
また、オペアンプの−側端子と出力端間にはコンデンサ
29が接続されており、また、オペアンプ28の出力端には
コンデンサ30の一端側が接続され、同コンデンサ30の他
端側はアースに接続されている。さらに、オペアンプの
出力端は抵抗器32,35と結合コンデンサ34を介してセラ
ミック共振器12の出力端側に接続されている。そして、
結合コンデンサ34と抵抗器35との接続部には可変容量ダ
イオード33のカソード側が接続され、同可変容量ダイオ
ード33のアノード側は接地されている。
このAFC回路８は増幅回路５から加えられる信号をオペ
アンプ28により増幅するが、この信号増幅に際し、コン
デンサ29,30の平滑作用により、オペアンプ28からの出
力信号は周波数の低いほぼ直流の信号となる。またオペ
アンプ28からの出力信号はコンデンサ30と抵抗器32によ
って構成される積分回路を通ることによって、必要なレ
ベルまで増幅されるとともに、非常に低い信号成分が可
変容量ダイオード33に印加される。
アンプ28により増幅するが、この信号増幅に際し、コン
デンサ29,30の平滑作用により、オペアンプ28からの出
力信号は周波数の低いほぼ直流の信号となる。またオペ
アンプ28からの出力信号はコンデンサ30と抵抗器32によ
って構成される積分回路を通ることによって、必要なレ
ベルまで増幅されるとともに、非常に低い信号成分が可
変容量ダイオード33に印加される。
可変容量ダイオード33は逆バイアス状態で用いられてお
り、本実施例では電源電圧を12Vとした場合、この可変
容量ダイオード33に6V以上の逆バイアス電圧を与え、同
ダイオード33の動作点を０電圧から負側の深いバイアス
点に設定している。なお、この可変容量ダイオード33の
動作点の位置調整は可変抵抗器31の抵抗値を可変するこ
とにより直流レベルで調整できるようになっている。換
言すれば、AFC回路の中心動作点を可変設定できること
である。前記可変容量ダイオード33は前記積分回路から
印加される電圧に応じて容量を変化させ、この容量変化
を結合コンデンサ34を介してセラミック共振器12に伝
え、同共振器12の共振器周波数を変える。すなわち、何
らかの原因で共振器12の共振周波数が、例えば、第４図
のf0よりも右側にずれた場合には共振器12からの出力が
V0以下になり、共振周波数特性曲線の直線領域内であっ
て、かつ、高インピーダンスの範囲内で定められるV0〜
V1の設定領域から外れてしまうという不都合が生じる。
このような場合、AFC信号を共振器12に付加することに
よって発振周波数f1を自動的に右側にずらし、共振器12
からの出力がV0〜V1の設定領域から外れないようにする
のであり、この意味においてこのAFC回路は１種のAGC回
路として機能するものである。なお、第２図の回路中▽
の信号の頭部は接地点を示している。
り、本実施例では電源電圧を12Vとした場合、この可変
容量ダイオード33に6V以上の逆バイアス電圧を与え、同
ダイオード33の動作点を０電圧から負側の深いバイアス
点に設定している。なお、この可変容量ダイオード33の
動作点の位置調整は可変抵抗器31の抵抗値を可変するこ
とにより直流レベルで調整できるようになっている。換
言すれば、AFC回路の中心動作点を可変設定できること
である。前記可変容量ダイオード33は前記積分回路から
印加される電圧に応じて容量を変化させ、この容量変化
を結合コンデンサ34を介してセラミック共振器12に伝
え、同共振器12の共振器周波数を変える。すなわち、何
らかの原因で共振器12の共振周波数が、例えば、第４図
のf0よりも右側にずれた場合には共振器12からの出力が
V0以下になり、共振周波数特性曲線の直線領域内であっ
て、かつ、高インピーダンスの範囲内で定められるV0〜
V1の設定領域から外れてしまうという不都合が生じる。
このような場合、AFC信号を共振器12に付加することに
よって発振周波数f1を自動的に右側にずらし、共振器12
からの出力がV0〜V1の設定領域から外れないようにする
のであり、この意味においてこのAFC回路は１種のAGC回
路として機能するものである。なお、第２図の回路中▽
の信号の頭部は接地点を示している。
本発明の実施例では、主発振回路１′を共有して13(1)
〜13(N)までのｎチャンネルのセンサ回路が設けられて
おり、共通の主発振回路１′からは高周波の主周波数信
号が各チャンネルの従発振回路18(1)〜18(N)に加えられ
る。本実施例の多チャンネル静電センサ装置は共通の回
路基盤上に固定的に実装配設されることも可能である
が、複数のディスクを備えたビデオ装置のビデオ信号検
出用の静電センサ装置として使用する場合には、各チャ
ンネルのセンサ回路13(1)〜13(N)を対応するチャンネル
のビデオヘッドに集約して固定配設して、第３図に示す
ように、各センサ回路13(1)〜13(N)と主発振回路１′と
を分離して設け、主発振回路１′で発振する主周波数信
号を例えば高周波ジャイレータの分割器14によってｎチ
ャンネルに分割し、この分割された主周波数信号を各チ
ャンネルごとにビデオヘッドの近くまで例えばセミリジ
ット同軸ケーブルや導波管15で導き、この導波管15から
各ビデオヘッドのセンサ回路13(1)〜13(N)の従発振回路
18(1)〜18(N)まで軟シールド線16を用いて導くようにす
る。そして、各チャンネルのセンサ回路13(1)〜13(N)の
増幅回路5(1)〜5(N)から送出される信号は個別に並行処
理されるか、あるいは２チャンネルを一対とし、各対ご
とにその差動出力を求めて信号処理が行われる等、所望
の信号処理形態で処理されるのである。
〜13(N)までのｎチャンネルのセンサ回路が設けられて
おり、共通の主発振回路１′からは高周波の主周波数信
号が各チャンネルの従発振回路18(1)〜18(N)に加えられ
る。本実施例の多チャンネル静電センサ装置は共通の回
路基盤上に固定的に実装配設されることも可能である
が、複数のディスクを備えたビデオ装置のビデオ信号検
出用の静電センサ装置として使用する場合には、各チャ
ンネルのセンサ回路13(1)〜13(N)を対応するチャンネル
のビデオヘッドに集約して固定配設して、第３図に示す
ように、各センサ回路13(1)〜13(N)と主発振回路１′と
を分離して設け、主発振回路１′で発振する主周波数信
号を例えば高周波ジャイレータの分割器14によってｎチ
ャンネルに分割し、この分割された主周波数信号を各チ
ャンネルごとにビデオヘッドの近くまで例えばセミリジ
ット同軸ケーブルや導波管15で導き、この導波管15から
各ビデオヘッドのセンサ回路13(1)〜13(N)の従発振回路
18(1)〜18(N)まで軟シールド線16を用いて導くようにす
る。そして、各チャンネルのセンサ回路13(1)〜13(N)の
増幅回路5(1)〜5(N)から送出される信号は個別に並行処
理されるか、あるいは２チャンネルを一対とし、各対ご
とにその差動出力を求めて信号処理が行われる等、所望
の信号処理形態で処理されるのである。
本実施例は以上説明したように構成されており、以下、
その動作について説明する。
その動作について説明する。
第４図に示すように、セラミック共振器12の共振周波数
（同調周波数）f0に対して従発振回路18(1)〜18(N)の従
発振周波数f1がわずかにずれた位置に設定されている状
態において、主発振回路１′が例えば１GHZの高周波の
主周波数信号を発振すると、各チャンネルの従発振回路
18(1)〜18(N)はこの主周波数信号に1:1〜1:Nで同期して
主周波数信号と同一の周波数（１GH2）の従周波数信号
を発振出力する。このとき被検出体14(1)〜14(N)が動く
と、検出部11(1)〜11(N)の検出針17(1)〜17(N)によって
検出される被検出体14(1)〜14(N)との静電容量の微小変
化が生じ、同調回路2(1)〜2(N)との共振点（同調点）が
Δf(1)〜Δf(N)変化する。そして、同調回路2(1)〜2(N)
では発振周波数f(1)と同調回路2(1)〜2(N)における共振
周波数の変化成分Δf(1)〜Δf(N)とのかけ算が各チャン
ネルごとに行われる。すなわち、第１のチャンネルのセ
ンサ回路13(1)では、従発振周波数f1の周波数信号と、
共振点の変化成分Δf1とのかけ算が行われ、また、第２
のチャンネルのセンサ回路13(2)では従発振周波数f1の
周波数信号と共振点の変化成分Δf(2)とのかけ算が行わ
れ、いわゆるAM変調信号が得られる。本実施例におい
て、主発振周波数および従発振周波数を超高周波数、例
えば１GHZとすれば、各チャンネルの変調信号は１GHZを
中心とし、被検出体14(1)〜14(N)の動きに対応した帯域
幅を持った超高周波の信号になり、この超高周波の信号
が対応する検波回路4(1)〜4(N)に加えられる。検波回路
4(1)〜4(N)ではこの超高周波信号を包絡線検波を行って
被検出体14(1)〜14(N)の信号帯域（本実施例では３MHZ
の信号）に変換する。この帯域変換された信号は増幅回
路5(1)〜5(N)によって増幅され、その出力信号の一部は
図示されていない信号処理回路に送られ、他の一部の信
号は対応するAFC回路8(1)〜8(N)に分岐供給される。AFC
回路8(1)〜8(N)ではこの入力されてくる信号をコンデン
サ29と30の平滑作用によりほぼ直流に近い信号に落と
し、さらに積分回路で必要レベルまで信号増幅してこれ
を可変容量ダイオード33に加える。可変容量ダイオード
33はこの加えられる信号に従い容量を変化させ、この容
量変化でセラミック共振器12の共振周波数f0を最適に調
整する。
（同調周波数）f0に対して従発振回路18(1)〜18(N)の従
発振周波数f1がわずかにずれた位置に設定されている状
態において、主発振回路１′が例えば１GHZの高周波の
主周波数信号を発振すると、各チャンネルの従発振回路
18(1)〜18(N)はこの主周波数信号に1:1〜1:Nで同期して
主周波数信号と同一の周波数（１GH2）の従周波数信号
を発振出力する。このとき被検出体14(1)〜14(N)が動く
と、検出部11(1)〜11(N)の検出針17(1)〜17(N)によって
検出される被検出体14(1)〜14(N)との静電容量の微小変
化が生じ、同調回路2(1)〜2(N)との共振点（同調点）が
Δf(1)〜Δf(N)変化する。そして、同調回路2(1)〜2(N)
では発振周波数f(1)と同調回路2(1)〜2(N)における共振
周波数の変化成分Δf(1)〜Δf(N)とのかけ算が各チャン
ネルごとに行われる。すなわち、第１のチャンネルのセ
ンサ回路13(1)では、従発振周波数f1の周波数信号と、
共振点の変化成分Δf1とのかけ算が行われ、また、第２
のチャンネルのセンサ回路13(2)では従発振周波数f1の
周波数信号と共振点の変化成分Δf(2)とのかけ算が行わ
れ、いわゆるAM変調信号が得られる。本実施例におい
て、主発振周波数および従発振周波数を超高周波数、例
えば１GHZとすれば、各チャンネルの変調信号は１GHZを
中心とし、被検出体14(1)〜14(N)の動きに対応した帯域
幅を持った超高周波の信号になり、この超高周波の信号
が対応する検波回路4(1)〜4(N)に加えられる。検波回路
4(1)〜4(N)ではこの超高周波信号を包絡線検波を行って
被検出体14(1)〜14(N)の信号帯域（本実施例では３MHZ
の信号）に変換する。この帯域変換された信号は増幅回
路5(1)〜5(N)によって増幅され、その出力信号の一部は
図示されていない信号処理回路に送られ、他の一部の信
号は対応するAFC回路8(1)〜8(N)に分岐供給される。AFC
回路8(1)〜8(N)ではこの入力されてくる信号をコンデン
サ29と30の平滑作用によりほぼ直流に近い信号に落と
し、さらに積分回路で必要レベルまで信号増幅してこれ
を可変容量ダイオード33に加える。可変容量ダイオード
33はこの加えられる信号に従い容量を変化させ、この容
量変化でセラミック共振器12の共振周波数f0を最適に調
整する。
上記のように本実施例では、ｎチャンネルのセンサ回路
13(1)〜13(N)は１個の発振回路１′を共有し、各チャン
ネルの従発振回路18(1)〜18(N)が主周波数信号に同期し
て、主発振周波数と同一の周波数の従発振周波数を出力
するものであるから、各チャンネルの従発振周波数にず
れが発生することがなく、したがって、各チャンネルの
主発振周波数および従発振周波数が共鳴を起こしてビー
ト周波数を発生するという相互干渉の問題は全く発生す
ることがなく、高精度の、かつ、信頼性の微小静電容量
の検出が可能となる。
13(1)〜13(N)は１個の発振回路１′を共有し、各チャン
ネルの従発振回路18(1)〜18(N)が主周波数信号に同期し
て、主発振周波数と同一の周波数の従発振周波数を出力
するものであるから、各チャンネルの従発振周波数にず
れが発生することがなく、したがって、各チャンネルの
主発振周波数および従発振周波数が共鳴を起こしてビー
ト周波数を発生するという相互干渉の問題は全く発生す
ることがなく、高精度の、かつ、信頼性の微小静電容量
の検出が可能となる。
また、本実施例の装置をビデオ装置のビデオ信号検出用
の静電センサ装置として適用すれば、前記のごとく、従
発振回路18(1)〜18(N)は主発振回路１′の主発振周波数
に同期した従発振周波数で発振するものであるから、た
とえ第３図に示す軟シールド線16がビデオヘッドの移動
に伴って変形して浮遊分布容量やインピーダンスが多少
変化しても、従発振回路18(1)〜18(N)は主発振回路１′
の発振周波数に正確に同期して従周波数信号を発振する
から、センサ回路13(1)〜13(N)がビデオヘッドと共に移
動するような使用態様においても、正確な被検出体の微
小静電容量の検出が可能となる。
の静電センサ装置として適用すれば、前記のごとく、従
発振回路18(1)〜18(N)は主発振回路１′の主発振周波数
に同期した従発振周波数で発振するものであるから、た
とえ第３図に示す軟シールド線16がビデオヘッドの移動
に伴って変形して浮遊分布容量やインピーダンスが多少
変化しても、従発振回路18(1)〜18(N)は主発振回路１′
の発振周波数に正確に同期して従周波数信号を発振する
から、センサ回路13(1)〜13(N)がビデオヘッドと共に移
動するような使用態様においても、正確な被検出体の微
小静電容量の検出が可能となる。
また、前記のように、複数チャンネルのセンサ回路に対
して１個の主発振回路を設ければよいから、各チャンネ
ルごとに発振回路を設ける場合に較べ、装置の大幅な小
型化および軽量化を達成することが可能となる。
して１個の主発振回路を設ければよいから、各チャンネ
ルごとに発振回路を設ける場合に較べ、装置の大幅な小
型化および軽量化を達成することが可能となる。
なお、本発明は上記実施例に限定に限定されることはな
く、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施例
では、主発振回路１′の共振器10と、同調回路２の共振
器12とをともにセラミック共振器により構成したが、こ
の両方又は一方をスリップラインで構成することが可能
である。
く、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施例
では、主発振回路１′の共振器10と、同調回路２の共振
器12とをともにセラミック共振器により構成したが、こ
の両方又は一方をスリップラインで構成することが可能
である。
また、上記第３図の例では、分割器９を高周波ジャイレ
ータにより構成したが、この分割器９の設置場所に余裕
がある場合には分割器９としてストリップラインで構成
したジャイレータを用いることも可能である。
ータにより構成したが、この分割器９の設置場所に余裕
がある場合には分割器９としてストリップラインで構成
したジャイレータを用いることも可能である。
さらに、上記第３図の例では、主発振回路１′の主周波
数信号を導波管15と軟シールド線16を介して従発振回路
18(1)〜18(N)に導いているが、各チャンネルのセンサ回
路13(1)〜13(N)を各チャンネルのビデオヘッドに実装す
るような場合、ヘッドの移動に伴い、軟シールド線16の
形状が大きく変化し、この形状変化のために、浮遊分布
容量やインピーダンスマッチングができないことに起因
して生じる信号の歪波形や減衰等の影響が大きくて無視
できない場合には、主発振回路１′と従発振回路18(1)
〜18(N)との間にバンドパスフィルタを設け、前記歪波
形や減衰等の悪影響を除去するようにしてもよい。
数信号を導波管15と軟シールド線16を介して従発振回路
18(1)〜18(N)に導いているが、各チャンネルのセンサ回
路13(1)〜13(N)を各チャンネルのビデオヘッドに実装す
るような場合、ヘッドの移動に伴い、軟シールド線16の
形状が大きく変化し、この形状変化のために、浮遊分布
容量やインピーダンスマッチングができないことに起因
して生じる信号の歪波形や減衰等の影響が大きくて無視
できない場合には、主発振回路１′と従発振回路18(1)
〜18(N)との間にバンドパスフィルタを設け、前記歪波
形や減衰等の悪影響を除去するようにしてもよい。
さらに、上記実施例では、主発振回路１′の発振周波数
に対して従発振回路18(1)〜18(N)の従発振周波数を同一
の周波数で発振するように構成したが、従発振回路18
(1)〜18(N)を主周波数の逓倍で発振する逓倍方式の引込
み型発振回路としてもよい。一般に、主発振回路１′の
主発振周波数が10GHZ以上の主発振周波数とするときに
は、第３図の回路構成で、各チャンネルのセンサ回路13
(1)〜13(N)がビデオヘッドと共に移動するような場合、
軟シールド線16の移動による形状変化に伴って信号の歪
波形や減衰の影響が特に大きくなり、微小静電容量の検
出能力が低下するという虞がある。このような場合に
は、主発振回路１′の主発振周波数を従発振回路18(1)
〜18(N)における従発振周波数の1/2、1/4、1/6、・・・
とすることにより、主発振回路１′の主発振周波数を低
くすることが可能となり、これにより主発振回路１′か
ら従発振回路18(1)〜18(N)に至るケーブルや軟シールド
線16での歪波形や減衰の影響をほとんど受けることがな
くなり、超高感度のもとで、微小静電容量の検出が可能
となる。
に対して従発振回路18(1)〜18(N)の従発振周波数を同一
の周波数で発振するように構成したが、従発振回路18
(1)〜18(N)を主周波数の逓倍で発振する逓倍方式の引込
み型発振回路としてもよい。一般に、主発振回路１′の
主発振周波数が10GHZ以上の主発振周波数とするときに
は、第３図の回路構成で、各チャンネルのセンサ回路13
(1)〜13(N)がビデオヘッドと共に移動するような場合、
軟シールド線16の移動による形状変化に伴って信号の歪
波形や減衰の影響が特に大きくなり、微小静電容量の検
出能力が低下するという虞がある。このような場合に
は、主発振回路１′の主発振周波数を従発振回路18(1)
〜18(N)における従発振周波数の1/2、1/4、1/6、・・・
とすることにより、主発振回路１′の主発振周波数を低
くすることが可能となり、これにより主発振回路１′か
ら従発振回路18(1)〜18(N)に至るケーブルや軟シールド
線16での歪波形や減衰の影響をほとんど受けることがな
くなり、超高感度のもとで、微小静電容量の検出が可能
となる。
さらに、上記実施例では、主発振回路１′と各チャンネ
ルのセンサ回路13(1)〜13(N)とを分離して配設している
が、主発振回路１′を何れかのチャンネルのセンサ回路
を組み込んで配設することも可能である。
ルのセンサ回路13(1)〜13(N)とを分離して配設している
が、主発振回路１′を何れかのチャンネルのセンサ回路
を組み込んで配設することも可能である。
本発明は、１個の主発振回路を共有させて多チャンネル
のセンサ回路を形成し、各センサ回路に引込み型の従発
振回路を設けたものであるから、従発振回路は主発振回
路の発振周波数に正確に同期して該主発振周波数と同一
または逓倍の従周波数信号を出力することとなり、これ
により、主発振回路から従発振回路に至る回路部分が近
接しても、各チャンネルの周波数信号が相互干渉を起こ
してビート信号が発生するということがなく、高精度の
微小静電容量の検出が可能となる。
のセンサ回路を形成し、各センサ回路に引込み型の従発
振回路を設けたものであるから、従発振回路は主発振回
路の発振周波数に正確に同期して該主発振周波数と同一
または逓倍の従周波数信号を出力することとなり、これ
により、主発振回路から従発振回路に至る回路部分が近
接しても、各チャンネルの周波数信号が相互干渉を起こ
してビート信号が発生するということがなく、高精度の
微小静電容量の検出が可能となる。
また、従発振回路は主発振回路の発振周波数に正確に同
期するから、主発振回路と従発振回路との間に軟シール
ド線を介設してセンサ回路側の移動を可能に構成するよ
うな場合、たとえセンサ回路側の移動に伴って軟シール
ド線が変形し、浮遊分布容量やインピーダンスのマッチ
ングがとれない場合にも従発振回路は主発振回路の主発
振周波数に正確に同期して主発振周波数と同一又はてい
倍の従発振周波数を出力するから、各チャンネルのセン
サ回路を対応するチャンネルのビデオヘッド等に配設し
たような場合においても、従来のものに較べより高精度
なビデオ信号の検出が可能となる。
期するから、主発振回路と従発振回路との間に軟シール
ド線を介設してセンサ回路側の移動を可能に構成するよ
うな場合、たとえセンサ回路側の移動に伴って軟シール
ド線が変形し、浮遊分布容量やインピーダンスのマッチ
ングがとれない場合にも従発振回路は主発振回路の主発
振周波数に正確に同期して主発振周波数と同一又はてい
倍の従発振周波数を出力するから、各チャンネルのセン
サ回路を対応するチャンネルのビデオヘッド等に配設し
たような場合においても、従来のものに較べより高精度
なビデオ信号の検出が可能となる。
また、複数のセンサ回路に対して主発振回路を１個用意
すればよいから、各チャンネルのセンサ回路ごとに発振
回路を設ける方式に較べ、装置構成の簡易化が図れ、併
せて装置の小型化と軽量化を大幅に図ることが可能とな
る。
すればよいから、各チャンネルのセンサ回路ごとに発振
回路を設ける方式に較べ、装置構成の簡易化が図れ、併
せて装置の小型化と軽量化を大幅に図ることが可能とな
る。
さらに、前記の如く、各チャンネルの主発振周波数およ
び従発振周波数は相互干渉を全く起こすことがないか
ら、各チャンネルのセンサ回路を至近位置に配置するこ
とが可能となり、回路の実装密度を高める上でも有利と
なる。
び従発振周波数は相互干渉を全く起こすことがないか
ら、各チャンネルのセンサ回路を至近位置に配置するこ
とが可能となり、回路の実装密度を高める上でも有利と
なる。
第１図は本発明に係る多チャンネル静電センサ装置の基
本構成を示すブロック図、第２図は同実施例を構成する
１チャンネルの具体的な回路図、第３図は本発明の多チ
ャンネル静電センサ装置における主発振回路と従発振回
路との一接続例を示すブロック図、第４図は静電センサ
装置における微小静電容量の検出例の説明図、第５図は
従来の静電センサ装置を示すブロック図である。 １……発振回路、１′……主発振回路、2,2(1)〜2(N)…
…同調回路、３……検出部、4,4(1)〜4(N)……検波回
路、5,5(1)〜5(N)……増幅回路、６……高インピーダン
ス変換部、8,8(1)〜8(N)……AFC回路、９……分割器、1
0……セラミック共振器、11,11(1)〜11(N)……検出部、
12……セラミック共振器、13、13(1)〜13(N)……センサ
回路、14,14(1)〜14(N)……被検出体、15……導波管、1
6……軟シールド線、17,17(1)〜17(N)……検出針、18,1
8(1)〜18(N)……従発振回路、21……インダクタンス素
子、22……ダイオード、23……コンデンサ、24……抵抗
器、25……結合コンデンサ、27……トランジスタ、28…
…オペアンプ、29,30……コンデンサ、31……可変抵抗
器、32,35……抵抗器、33……可変容量ダイオード、34
……結合コンデンサ。
本構成を示すブロック図、第２図は同実施例を構成する
１チャンネルの具体的な回路図、第３図は本発明の多チ
ャンネル静電センサ装置における主発振回路と従発振回
路との一接続例を示すブロック図、第４図は静電センサ
装置における微小静電容量の検出例の説明図、第５図は
従来の静電センサ装置を示すブロック図である。 １……発振回路、１′……主発振回路、2,2(1)〜2(N)…
…同調回路、３……検出部、4,4(1)〜4(N)……検波回
路、5,5(1)〜5(N)……増幅回路、６……高インピーダン
ス変換部、8,8(1)〜8(N)……AFC回路、９……分割器、1
0……セラミック共振器、11,11(1)〜11(N)……検出部、
12……セラミック共振器、13、13(1)〜13(N)……センサ
回路、14,14(1)〜14(N)……被検出体、15……導波管、1
6……軟シールド線、17,17(1)〜17(N)……検出針、18,1
8(1)〜18(N)……従発振回路、21……インダクタンス素
子、22……ダイオード、23……コンデンサ、24……抵抗
器、25……結合コンデンサ、27……トランジスタ、28…
…オペアンプ、29,30……コンデンサ、31……可変抵抗
器、32,35……抵抗器、33……可変容量ダイオード、34
……結合コンデンサ。
Claims (1)
- 【請求項１】主周波数信号を発振する１個の主発振回路
と；この１個の主発振回路の主発振周波数に同期して該
主発振周波数と同一又は逓倍の従周波数信号を発振する
複数の引込み型の従発振回路と；前記主発振回路および
従発振回路とは別個独立の共振器を備え、検出部で検出
される外部静電容量の変化を受けて前記従周波数信号と
の同調点が変化する複数の同調回路と；を有し、前記１
個の従発振回路と１個の同調回路とを含んで１チャンネ
ルのセンサ回路が形成され、前記１個の主発振回路を共
通にして複数チャンネルのセンサ回路が、連設されてい
る多チャンネル静電センサ装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2026359A JPH0711545B2 (ja) | 1990-02-06 | 1990-02-06 | 多チャンネル静電センサ装置 |
| US07/650,339 US5128622A (en) | 1990-02-06 | 1991-02-04 | Multi-channel electrostatic sensor apparatus |
| DE69105287T DE69105287T2 (de) | 1990-02-06 | 1991-02-05 | Mehrkanaliger Elektrostatiksensor. |
| EP91300918A EP0441587B1 (en) | 1990-02-06 | 1991-02-05 | Multi-channel electrostatic sensor apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2026359A JPH0711545B2 (ja) | 1990-02-06 | 1990-02-06 | 多チャンネル静電センサ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03231166A JPH03231166A (ja) | 1991-10-15 |
| JPH0711545B2 true JPH0711545B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=12191292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2026359A Expired - Fee Related JPH0711545B2 (ja) | 1990-02-06 | 1990-02-06 | 多チャンネル静電センサ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5128622A (ja) |
| EP (1) | EP0441587B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0711545B2 (ja) |
| DE (1) | DE69105287T2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2518170B2 (ja) * | 1991-04-15 | 1996-07-24 | 株式会社村田製作所 | 静電センサ装置 |
| US5256974A (en) * | 1991-06-27 | 1993-10-26 | Iomega Corporation | Method and apparatus for a floating reference electric field sensor |
| US5321366A (en) * | 1992-08-31 | 1994-06-14 | Murata Mfg. Co. Ltd. | Capacitance sensor apparatus of divided multi-electrode type |
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