JPS5885948A - 静電容量変化検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、静電容量変化検出装置に関し、特にたとえ
ばＣＥＤ方式やＶＨＤ方式のビデオディスク装置におい
てスタイラスとディスクとの閣の静電容量変化を検出し
あるいはその他の各種測定機器において微小な静電容量
変化を検出するための装置の改良に関する。

ＣＥＤ方式やＶＨＤ方式のビデオディスク装置では、情
報が記録されたディスクとスタイラスとの園の静電容量
の変化を検出して情報に再生を行っている。しかし、ス
タイラスとディスクとの閣の容量変化はΔＣＣｌＯ２ｐ
Ｆと非常に小さいため、ディスクに記録されたＦＭビデ
オ信号を静電容量の変化から直接読取るのは困難である
。そこで、ＦＭビデオ信号の最高周波数よりも充分高い
共振周波数を有する共振回路を設け、この共振回路にス
タイラスからの容量変化を伝えてその共振周波数を変化
させる。一方、ＦＭビデオ信号の最高周波数より充分高
い発振周波数を有する発振回路の発振信号が前部共振回
路に与えられていて、スタイラスとディスクとの園の容
量変化に応じてその共振周波数が変化する共振回路をそ
の発振信号が通ることにより振幅変調される。この振幅
変調された信号を包格纏検波すればＦＭビデオ信号を読
取ることができる。

第１図はこの発明が適用され得るＣＥＤ方式やＶＨＤ方
式のビデオディスク装置に用いられている従来のＦＭビ
デオ信号再生回路の一例である。

図において、ピックアップすなわちスタイラス（図示せ
ず）に接ＩＩされる端子１はコイル２およびコンデンサ
３を介して接地端子４に接続される。

したがって、スタイラスとディスクとの閣の静電容量と
協働して、このコイル２およびコンデンサ３がＬＣ並列
共振回路を構成する。この並列共振回路は、たとえば９
１０ＭＨｚの共振周波数を有する；−実際にはふプ化樹
−たとえばテフロン（真品名＞ｍ板（図示せず）にスト
リップ線路が形成され、さらにそのふっ化樹脂基板が金
属ケースで覆われた構成となっている。すなわち、前記
ストリップ線路とふり化１１１１基板と金属ケースとで
同軸共振器を形成している。スタイラスの先には金属電
極が設けられ、またディスクは導電性の材質で形成され
接地される。そのため、ディスクに形成されたグループ
ないしピットに応じてスタイラスとディスクとの閤の静
電容量値が変化する。したがって、グループないしピッ
トに応じて容量値が変化するコンデンサが前記同軸共振
器に並列的に接続されたことと等価になり、共振器の共
振周波数は９１０ＭＨ２を中心として変動する。

さらに、前記ふり化樹脂基板上にはたとえば９１５ＭＨ
ｚで発振する発振器４と、検波回路５と、この検波回路
５の出力を増幅する増幅回路６とが設けられる。そして
、たとえばこの発振１１４および同軸共振器間が電磁結
合ないしアンテナ結合され、またその同軸共振器および
検波回路５関も同様に電磁結合される。すなわち、基板
上において前記共振器の一部を構成するストリップ線路
に近接して結合用ストリップ線路７および８が設けられ
る。ストリップ線路７には発振器４の発振出力が与えら
れ、ストリップ−路８は検波回路５に接続される。した
がって、一方のストリップ線路７から送信された９１５
ＭＨ２の信号は共振器によってスタイラスとディスクと
の閤の容量変化に応じて振幅変調され、他方のストリッ
プ線路８に受信される。そして、ストリップ線路８に受
信された振幅変調信号は検波回路５によって包絡線検波
され、ＦＭビデオ信号に変換される。このＦＭビデオ信
号は増幅回路６によって増幅され、出力端子９から取出
される。このように電磁結合ないしアンテナ結合を用い
るのは、従来の回路構成ではＱ値が小さくしたがうてで
きるだけ大きなＱ値を得るように疎結合するためである
。

ところで、上述の回路では高周波信号を効串よく取扱う
ため、高価なふり化樹脂を回路基板に用いているが、そ
のようなぶつ化樹脂基板を用いても充分なＱを嵜ること
ができず発振器の安定性が悪かった。また、上述の回路
では回路基板上にストリップラインを形成して金属ケー
スと協働する同軸共振器を用いているため、回路が大形
になってしまう。しかも、回路基板に用いているふつ化
樹脂の誘電率はあまり大きくなく小形化を図るにも限界
があった。また、基板の線膨張係数が大きくさらに、濃
度変化によって基板の誘電率が変化し周波数変動を生じ
る。このように、従来の回路は周波数のＩ！度安定性が
悪く、一般的にはＡＦＣ５− が必要となる。そのため、さらに回路構成が複雑かつ大
形になるとともに、高価になってしまう。

それゆえに、この発明の主たる目的は、上述のような種
々の欠点をすべて解消し得る静電容量変化検出装置を提
供することである。

この発明は、要約すれば、発振手段の共振器と共振回路
の共振器とに誘電体共振器を用い、発振手段と共振回路
とを容量結合し、さらに検波手段を共振回路に直流的に
直結するようにしたものである。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は、図
面を参照して行う以下の詳細な説明から一層明らかとな
ろう。

第２図はこの発明の一実施例を示す回路図である。図に
おいて、この回路は大別して、たとえば９１５ＭＨｚで
発振する発振回路４０と、スタイラスとディスク國の容
量変化によってその共振周波数が変動する共振回路２０
と、共振回路２０によって振幅変調された発振信号を包
絡線検波する検波回路５０と、検波ＮｊＩ５０の出力を
増幅する６一 増幅回路６０とを含む。この実施例の特徴の１つは発振
回路４０の共振器として誘電体共振器４１を用いかつ共
振回路２０の共振器として誘電体共振器２１を用いたこ
とである。さらに、発振回路４０と共振回路２０との間
を結合コンデンサ１０によって容量結合し、共振回路２
０と検波回路５０との圀を直結したことである。

、以下には、図面を参照して各回路のさらに詳細な構成
について説明する。

発ｔ＆回路４０はたとえばコルピッツ形の発振回路であ
り、トランジスタ４２を含む。このトランジスタ４２の
ベースは抵抗４９を介して電源端子１１に接続される。

また、トランジスタ４２のベースはバイパスコンデンサ
４３を介して＾周波的に接地されるとともに、抵抗４４
を介して接地される。さらに、トランジスタ４２のベー
スは帰還コンデン４５を介してそのエミッタに接続され
る。

トランジスタ４２のエミッタはさらにエミッタ抵抗４６
を介して接地される。トランジスタ４２のコレクタはコ
ンデンサ４７を介して誘電体共振器４１に接続されると
ともに、コンデンサ１０に接続される。コ、ンデンサ４
７は誘電体共振器４１の共振周波数に引込んで発振回路
４０をその周波数９１５ＭＨ２で安定に発振させるため
のコンデンサである。さらに、トランジスタ４２のコレ
クタと前記電源端子１１から延びる電源ラインとの間に
抵抗４８が介挿される。

図示しないスタイラスに接続されてスタイラスとディス
クとの間の容量変化が伝えられる端子１は共振回路２０
に接続される。ここで注目すべきことは、発振回路４０
と共振回路２０とが結合コンデンサ１０によって容量結
合されていることである。そのため、第１図に示すよう
に電磁結合によって疎結合された従来の回路のように発
振回路４０の出力が大幅に減衰されることがない。した
がって、発振回路４０の出力は第１図に示す従来回路の
ように大きなものを必要としない。共振回路２０は端子
１に接続される誘電体共振器２１と、この誘電体共振器
２１に並列的に接続されるトリマコンデンサ２２とを含
む。このトリマコンデンサ２２は共振回路２０の共振周
波数を微調整するためのものである。端子１に接続され
て誘電体共振器２１に対して並列に上述のスタイラスと
ディスクとの間の静電容量が接続されて共振回路２０が
構成されその並列共振周波数はたとえば９１０Ｍ　ｌ−
１ｚに設定される。周知のように、誘電体共振器は非常
に大きなＱのものを得ることができる。

この実施例の共振回路２０の無負？ＩＱは５００程度と
なっている。このような構成によって、点へには従来と
同じように９１５ＭＨｚの信号がスタイラスとディスク
との閤の静電容量に応じて振幅変調された信号が得られ
る。

端子１すなわち共振１路２０の点Ａはさらに検波回路５
０に接続される。ここで注目すべきことは、共振回路２
０と検波回路５０とが直結されてい゛ることである。こ
のような直結構成はＱの低下を招くため、第１図のよう
な回路では不可能であった。イれに対し、この実施例で
は非常にＱの高い誘電体共振！１２１を用いているため
、このような構成が可能となっている。具体的には、共
１ｉｖＭ９− 路２０のＱは直結された検波回路５ｏによってこの回路
に最適な範囲４０〜５０に設定される。検波回路５０は
そのアノードが共振回路２ｏの出力に接続されるダイオ
ード５１と、この・ダイオード５１のカソードと接地と
の間に介挿されるコンデンサ５２と、同じくダイオード
５１のカソードと接地との間に介挿される抵抗５３とを
含む包絡線検波回路である。この検波回路５ｏはスタイ
ラスとディスクとの間の静電容量変化すなわちＦＭビデ
オ信号を出力する。

増幅回路６０はそのベースに検波回路５ｏの出力を受け
るトランジスタ６１を含む。このトランジスタ６１のエ
ミッタは出力端子９に接続されるとともに、抵抗６２を
介して電源端子１１に接続される。また、トランジスタ
６１のコレクタは接地される。

さらに、電源端子１１から延びる電源ラインはバイパス
コンデンサ１２および１３を介して接地される。これら
１対のコンデンサ１２および１３は電源ラインに高周波
成分が入らないようにする１０− ためのコンデンサである。

第３図ないし第５図は第２図の実施例を用いて、各種条
件下で周波数変動を測定した実験結果を示すグラフであ
る。第３図は温度変化に対する周波数変動を示し、第４
図は電源電圧変化に対する周波数変動を示し、第５図は
経時変化に対する周波数変動を示している。これら第３
図ないし第５図から明らかなように、第２図の実施例は
各種条件下においてほとんど周波数が変動することがな
く、非常に周波数の安定した特性のよいものを得ること
ができ“る。なお、実験の結果発振回路４０の発振周波
数を９１５ＭＨｚに設定し、共振回路２０の共振周波数
を９１０ＭＨ２付近に設定した場合、発１回路４０の発
振出力を＋１０ｄ　Ｂｍ　（ｄ　Ｂｍは１ｍＷがＯｄｅ
としたときの信号の強さ）とし検波回路５０に与えられ
る点Ａの出力を最適信号レベルの＋６ｄＢ−前後とする
ためには結合コンデンサ１０の容量値は０．１〜０．５
ｐＦが最適であった。

なお、好ましくは共振回路２０と検波回路５０との藺に
コイルを介挿すれば、発振回路４０からの高周波信号が
直接検波回路５０に入るのを少なくすることができる。

したがって、回路のＳ　／　Ｎ比がよくなる。

上述のごとく、第２図の実施例では発振回路４０の共振
器と共振回路２０の共振器として非常にＱの大きい誘電
体共振器を用いたため、従来に比べて回路構成を簡単に
することができ、非常に小形で性能のよいものを得るこ
とができる。実験によれば体積比にして従来の１／１０
以下のものを得ることができた。また、誘電体共振器を
用いたため、温度変化に対して非常に周波数の安定性の
よい回路を得ることができるとともに、機械的に安定な
ものが得られる。

なお、この発明はＣＥＤ方式やＶＨＤ方式のビデオディ
スク装置以外にも、微小な距離を容量変化として取出し
て測定するような測定回路にも使用できることはもちろ
んである。

以上のように、この発明によれば、発振手段の共振器と
共振回路の共振器とに誘電体共振器を用い、発振手段と
共振回路と−を容量結合し、さらに共振回路に検波手段
を直流的に直結するようにしたので、従来に比べて小形
かつ安価で非常に特性のよい静電容量変化検出装置を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣＥＤ方式やＶＨＤ方式のビデオディスクｌ装
置に用いられている従来のＦＭビデオ信号再生回路を示
す回路図である。第２図はこの発−の−実施例を示す回
路図である。第３図ないし第５図は第２図の実施例の効
果を説明するためのグラフである。 図において、１は端子、９は出力端子、１０は結合コン
デンサ、２０は共振回路、４０は発振回路、５０は検波
回路、２１および４１は誘電体共振器を示す。 特許出願人　株式会社村田製作所 （ほか２名） １３− 第１凶 心２凶 第Ｓ図 シ】１１度（°Ｑ） 第４目 ｔ４　　　　　　　　１５　　　　　　　　　　／６を
反（Ｖ） 第Ｓ図 ０１２３４５６７　　ど　ｑｌｏ　　／／　　１２時Ｍ
　（Ｈｒ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 外部の微小な静電容量を検出するための静電容量変化検
   出装置であって、 誘電体共振器を含む発振手段、 誘電体共−器を含み、かつ検出すべき外部の容量変化が
   伝えられてその共振周波数が前記容量変化に応じて変化
   する共振回路、 前記発振手段と前記共ｒＲ回路とを容量結合する手段、
   および 前記共ｒＲ回路に直流的に直結され、その出力が前記容
   量変化に応じて変化する検波手段を備える、静電容量変
   化検出装置。