JP2008073073A - Impedance detector, impedance detection method, living body recognition apparatus and fingerprint authentication apparatus - Google Patents

Impedance detector, impedance detection method, living body recognition apparatus and fingerprint authentication apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably detect an impedance without deteriorating a detection precision even if the impedance of a subject used in a living body recognition apparatus and a fingerprint authentication apparatus is distributed over a wide range. <P>SOLUTION: A drive circuit 31 of a reply signal generation section 3 applies an application signal 1S according to a drive signal to a subject 20 via a detection element 1, detects and outputs a current information signal 31S according to a current flowing the subject 10 with the application signal 1S, a current-voltage conversion circuit 32 of the reply signal generation section 3 outputs a drive signal 32S for acquiring the application signal 1S equal to the feed signal 2S to the drive circuit 31 based on the current information signal 31S, and converts the current flowing the subject 10 into a replay signal consisting of the voltage signal based on the current information signal 31S and outputs it to a waveform information detection section 4. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、インピーダンス検出技術に関し、特に被検体となる生体に対して所定の信号を印加し、得られた応答信号に基づいて生体のインピーダンスを検出するインピーダンス検出技術、およびこのインピーダンス検出技術を用いて生体認識を行う技術、さらにはこの生体認識技術を用いて指紋認証を行う指紋認証技術に関するものである。   The present invention relates to an impedance detection technique, and in particular, an impedance detection technique for applying a predetermined signal to a living body as a subject and detecting the impedance of the living body based on the obtained response signal, and the impedance detection technique. The present invention relates to a technique for performing biometric recognition, and further relates to a fingerprint authentication technique for performing fingerprint authentication using this biometric recognition technique.

情報化社会の進展に伴い、情報処理システムの機密保持に関する技術が発達している。例えばコンピュータールームなどの入出管理には、従来よりIDカードが使用されていたが、IDカードの紛失や盗難の可能性が大きかった。このため、IDカードに代わり各個人の指紋等を予め登録しておき、入室時に照合する個人認識システムが導入され始めている。このような個人認識システムは、登録されている指紋のレプリカ等を作成すれば検査を通過できる場合がある。したがって、個人認識システムは指紋照合だけではなく、被検体が生体であることも認識する必要がある。   Along with the progress of the information society, technology for maintaining confidentiality of information processing systems has been developed. For example, an ID card has been conventionally used for entrance / exit management of a computer room or the like, but there is a high possibility that the ID card is lost or stolen. For this reason, a personal recognition system is being introduced in which fingerprints of individual persons are registered in advance instead of ID cards and collated when entering a room. In some cases, such a personal recognition system can pass a test if a replica of a registered fingerprint or the like is created. Therefore, the personal recognition system needs to recognize not only the fingerprint verification but also that the subject is a living body.

従来、被検体が生体であることを検知する技術として、被検体に対して所定の信号を印加し、得られた応答信号に基づいて被検体のインピーダンスを検出するインピーダンス検出技術を用いたものが提案されている(例えば、特許文献1など参照)。
図23は、従来の生体認識装置の構成を示すブロック図である。この生体認識装置には、主な機能部として、検出素子1、供給信号生成部2、応答信号生成部3、波形情報検出部4、および生体認識部5が設けられている。
Conventionally, as a technique for detecting that a subject is a living body, a technique using an impedance detection technique that applies a predetermined signal to the subject and detects the impedance of the subject based on the obtained response signal. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of a conventional biometric recognition apparatus. In this biological recognition device, a detection element 1, a supply signal generation unit 2, a response signal generation unit 3, a waveform information detection unit 4, and a biological recognition unit 5 are provided as main functional units.

検出素子1は、検出電極12を介して被検体10と電気的に接触し、被検体10の持つインピーダンスZfのリアクタンス成分および抵抗成分を応答信号生成部3へ接続する。なお、被検体10が生体の場合、被検体10のインピーダンスZfのうちリアクタンス成分(虚数成分)は主に容量成分から構成されている。以下では、検体10のリアクタンス成分が容量成分からなるものと仮定して説明する。   The detection element 1 is in electrical contact with the subject 10 via the detection electrode 12 and connects the reactance component and resistance component of the impedance Zf of the subject 10 to the response signal generation unit 3. When the subject 10 is a living body, the reactance component (imaginary component) of the impedance Zf of the subject 10 is mainly composed of a capacitive component. In the following description, it is assumed that the reactance component of the specimen 10 is a capacitive component.

供給信号生成部2は、所定周波数の正弦波などからなる供給信号を生成して応答信号生成部に出力する。
応答信号生成部3は、供給信号生成部2と検出素子1との間に接続された抵抗素子Rsを有し、この抵抗素子Rsを介して供給信号生成部2からの供給信号2Sを印加信号1Sとして検出素子1に印加し、抵抗素子Rsの一端すなわち抵抗素子Rsと検出素子1との接続点から、検出素子1のインピーダンスZf、ここでは被検体10の持つインピーダンスの容量成分および抵抗成分により変化する応答信号3Sを波形情報検出部4へ出力する。
The supply signal generation unit 2 generates a supply signal including a sine wave having a predetermined frequency and outputs the supply signal to the response signal generation unit.
The response signal generation unit 3 includes a resistance element Rs connected between the supply signal generation unit 2 and the detection element 1, and the supply signal 2S from the supply signal generation unit 2 is applied as an application signal via the resistance element Rs. 1S is applied to the detection element 1 from one end of the resistance element Rs, that is, the connection point between the resistance element Rs and the detection element 1, depending on the impedance Zf of the detection element 1, here the capacitance component and resistance component of the impedance of the subject 10 The changing response signal 3S is output to the waveform information detection unit 4.

波形情報検出部4は、応答信号生成部3からの応答信号3Sが示す波形から、供給信号2Sとの位相差または振幅を検出し、これら位相差または振幅を示す波形情報を含んだ検出信号4Sを生体認識部5へ出力する。
生体認識部5は波形情報検出部4からの検出信号4Sに含まれる波形情報に基づき被検体10が生体か否かを認識判定し、その認識結果5Sを出力する。
The waveform information detection unit 4 detects a phase difference or amplitude from the supply signal 2S from the waveform indicated by the response signal 3S from the response signal generation unit 3, and a detection signal 4S including waveform information indicating the phase difference or amplitude. Is output to the biometric recognition unit 5.
The living body recognition unit 5 recognizes and determines whether or not the subject 10 is a living body based on the waveform information included in the detection signal 4S from the waveform information detection unit 4, and outputs the recognition result 5S.

生体認識装置の動作は以下のようになる。
まず、被検体10が検出素子1に接触した場合、供給信号生成部2からの供給信号2Sに基づいて検出素子1に印加されている印加信号1Sが、被検体10に固有のインピーダンス特性すなわち容量成分および抵抗成分により変化し、これが応答信号3Sとして応答信号生成部3から出力される。この応答信号3Sとは、波形情報検出部4でその位相差または振幅が検出され、これら検出結果を示す情報を含んだ検出信号4Sが生体認識部5へ出力される。
The operation of the biological recognition apparatus is as follows.
First, when the subject 10 comes into contact with the detection element 1, the applied signal 1S applied to the detection element 1 based on the supply signal 2S from the supply signal generation unit 2 is an impedance characteristic, that is, a capacitance inherent to the subject 10. This varies depending on the component and the resistance component, and this is output from the response signal generator 3 as the response signal 3S. A phase difference or amplitude of the response signal 3S is detected by the waveform information detection unit 4, and a detection signal 4S including information indicating the detection result is output to the living body recognition unit 5.

生体認識部5では、波形情報検出部4からの検出信号4Sに含まれる波形情報が、正当な生体の波形情報の基準範囲内にあるか否かに基づいて、被検体10が生体か否かを認識判定し、その認識結果5Sを出力する。
なお、これらの位相差や振幅から被検体のインピーダンスのリアクタンス成分や抵抗成分の大きさを算出し、正当な生体の持つリアクタンス成分や抵抗成分の基準範囲と比較してもよい。この場合、検出素子を介して接触している被検体のインピーダンスを検出したことになる。
In the living body recognition unit 5, whether or not the subject 10 is a living body is determined based on whether or not the waveform information included in the detection signal 4S from the waveform information detection unit 4 is within the reference range of the legitimate living body waveform information. Is recognized and the recognition result 5S is output.
Note that the magnitude of the reactance component and resistance component of the impedance of the subject may be calculated from these phase differences and amplitudes and compared with the reference range of the reactance component and resistance component of a legitimate living body. In this case, the impedance of the subject in contact with the detection element is detected.

次に、図24を参照して、生体認識装置における従来の被検体のインピーダンス情報を検出する技術として、位相差を検出する具的な方法を説明する。図24は、位相差を検出する従来のインピーダンス検出装置の具体的構成を示すブロック図であり、前述の図23と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。   Next, with reference to FIG. 24, a specific method for detecting a phase difference will be described as a conventional technique for detecting impedance information of a subject in a living body recognition apparatus. FIG. 24 is a block diagram showing a specific configuration of a conventional impedance detection device for detecting a phase difference, and the same or equivalent parts as those in FIG.

図24において、検出素子1には、被検体10と電気的に接触するための検出電極11と検出電極12が設けられている。
供給信号生成部2には、周波数発生回路21と波形整形回路22とが設けられている。応答信号生成部3には、電流−電圧変換回路32が設けられている。波形情報検出部4Aには、オフセット補正回路41、基準信号発生回路42、および位相比較回路43が設けられている。生体認識部5(図示せず)には、信号変換回路と判定回路が設けられている。
In FIG. 24, the detection element 1 is provided with a detection electrode 11 and a detection electrode 12 for making electrical contact with the subject 10.
The supply signal generation unit 2 is provided with a frequency generation circuit 21 and a waveform shaping circuit 22. The response signal generation unit 3 is provided with a current-voltage conversion circuit 32. The waveform information detection unit 4A is provided with an offset correction circuit 41, a reference signal generation circuit 42, and a phase comparison circuit 43. The biometric recognition unit 5 (not shown) is provided with a signal conversion circuit and a determination circuit.

検出素子1において、検出電極11は接地電位などの共通電位に接続され、検出電極12は応答信号生成部3の電流−電圧変換回路32の出力段に接続されている。供給信号生成部2において、周波数発生回路21は所定周波数のクロック信号21Sを生成し、波形整形回路22は周波数発生回路21からのクロック信号21Sに基づき正弦波などからなる供給信号2Sを生成して出力する。   In the detection element 1, the detection electrode 11 is connected to a common potential such as a ground potential, and the detection electrode 12 is connected to the output stage of the current-voltage conversion circuit 32 of the response signal generation unit 3. In the supply signal generation unit 2, the frequency generation circuit 21 generates a clock signal 21S having a predetermined frequency, and the waveform shaping circuit 22 generates a supply signal 2S composed of a sine wave or the like based on the clock signal 21S from the frequency generation circuit 21. Output.

応答信号生成部3の電流−電圧変換回路32は、供給信号生成部2と検出素子10との間に接続された抵抗素子Rsからなり、生体のインピーダンスに対して十分低い所定の出力インピーダンスで、供給信号2Sを印加信号1Sとして被検体10に印加し、その際に検出素子1を介して被検体10に流れる電流を電圧に変換し応答信号3Sとして出力する。   The current-voltage conversion circuit 32 of the response signal generation unit 3 includes a resistance element Rs connected between the supply signal generation unit 2 and the detection element 10, and has a predetermined output impedance that is sufficiently lower than the impedance of the living body. The supply signal 2S is applied to the subject 10 as the application signal 1S, and the current flowing through the subject 10 via the detection element 1 at that time is converted into a voltage and output as a response signal 3S.

波形情報検出部4Aのオフセット補正回路41は、被検体10の抵抗成分に応じて応答信号に生じるオフセットすなわち応答信号3Sの中心電圧と基準電位との電位差を補正し、被比較信号41Sとして位相比較回路43へ出力する。基準信号発生回路42は、供給信号2Sに同期した基準信号42Sを位相比較回路43へ出力する。位相比較回路43は、被比較信号41Sと基準信号42Sとの位相を比較することにより、被検体10に固有のインピーダンス特性、ここではリアクタンス成分に対応する位相差を波形情報として検出し、その波形情報を含む検出信号4ASを出力する。   The offset correction circuit 41 of the waveform information detection unit 4A corrects an offset generated in the response signal according to the resistance component of the subject 10, that is, a potential difference between the center voltage of the response signal 3S and the reference potential, and performs phase comparison as a signal to be compared 41S. Output to the circuit 43. The reference signal generation circuit 42 outputs a reference signal 42S synchronized with the supply signal 2S to the phase comparison circuit 43. The phase comparison circuit 43 compares the phase of the signal to be compared 41S and the reference signal 42S, thereby detecting the impedance characteristic unique to the subject 10, in this case, the phase difference corresponding to the reactance component, as waveform information, and the waveform A detection signal 4AS including information is output.

図24のインピーダンス検出装置の動作は以下のようになる。
まず、被検体10が、検出素子1の検出電極11と検出電極12とを介して電流−電圧変換回路32の出力段に接続される。ここで被検体10に固有のインピーダンスは、検出素子1の検出電極11と検出電極12との間に接続されたリアクタンス成分(主に容量成分)と抵抗成分で示すことができる。したがって、電流−電圧変換回路32から所定の出力インピーダンスで印加された印加信号1Sは、電流−電圧変換回路32の出力インピーダンスと被検体10に固有のインピーダンスとで分圧される。そして、被検体10に流れる電流が、各被検体10に固有のインピーダンスに応じてその位相または振幅が変化し、これら変化が電圧に変換された応答信号3Sとして出力される。
The operation of the impedance detection apparatus of FIG. 24 is as follows.
First, the subject 10 is connected to the output stage of the current-voltage conversion circuit 32 via the detection electrode 11 and the detection electrode 12 of the detection element 1. Here, the impedance inherent to the subject 10 can be represented by a reactance component (mainly a capacitive component) and a resistance component connected between the detection electrode 11 and the detection electrode 12 of the detection element 1. Therefore, the applied signal 1S applied with a predetermined output impedance from the current-voltage conversion circuit 32 is divided by the output impedance of the current-voltage conversion circuit 32 and the impedance unique to the subject 10. Then, the phase or amplitude of the current flowing through the subject 10 changes according to the impedance inherent to each subject 10, and the change is output as a response signal 3S converted into a voltage.

図25は、図24のインピーダンス検出装置の各部における信号波形例である。供給信号生成部2の波形整形回路22では、回路の動作電源電位VDDと接地電位(0V=GND)のほぼ中間の電位を中心電圧VAとする供給信号2Sが生成され印加信号1Sとして被検体10に印加される。応答信号3Sは、被検体10の抵抗成分によるオフセットを含む信号となる。例えば、抵抗成分が所定値より大きい場合は基準電位VBより高いVB2が中心電圧となり、抵抗成分が上記所定値より小さい場合は基準電位VBより低いVB1が中心電圧となる。この際、オフセット補正回路41は、応答信号3Sの中心電圧が位相比較回路43で用いる基準電位VBと一致するようにレベルシフトし、オフセットが補正された被比較信号41Sを出力する。位相比較回路43は、被比較信号41Sと基準信号42Sの位相差に対応したパルス幅を有する波形を検出信号4Sとして出力する。このパルス幅は、位相差としての波形情報を含んでいる。   FIG. 25 is an example of a signal waveform in each part of the impedance detection apparatus of FIG. In the waveform shaping circuit 22 of the supply signal generation unit 2, a supply signal 2S having a center voltage VA that is a substantially intermediate potential between the operation power supply potential VDD and the ground potential (0V = GND) of the circuit is generated, and the subject 10 is used as the application signal 1S. To be applied. The response signal 3S is a signal including an offset due to the resistance component of the subject 10. For example, when the resistance component is larger than a predetermined value, VB2 higher than the reference potential VB becomes the center voltage, and when the resistance component is smaller than the predetermined value, VB1 lower than the reference potential VB becomes the center voltage. At this time, the offset correction circuit 41 is level-shifted so that the center voltage of the response signal 3S matches the reference potential VB used in the phase comparison circuit 43, and outputs the compared signal 41S with the offset corrected. The phase comparison circuit 43 outputs a waveform having a pulse width corresponding to the phase difference between the signal to be compared 41S and the reference signal 42S as the detection signal 4S. This pulse width includes waveform information as a phase difference.

次に、図26を参照して、生体認識装置における従来の被検体のインピーダンス情報を検出する他の技術として、振幅を検出する具体的な方法を説明する。図26は、振幅を検出する従来のインピーダンス検出装置の具体的構成を示したブロック図であり、前述の図23と同じまたは同等部分には同一名を付してある。
なお、図26の検出素子1、供給信号生成部2、および応答信号生成部3の構成は前述した図23と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
Next, with reference to FIG. 26, a specific method for detecting amplitude will be described as another technique for detecting impedance information of a subject in the living body recognition apparatus. FIG. 26 is a block diagram showing a specific configuration of a conventional impedance detection apparatus for detecting amplitude, and the same or equivalent parts as those in FIG. 23 are given the same names.
The configurations of the detection element 1, the supply signal generation unit 2, and the response signal generation unit 3 in FIG. 26 are the same as those in FIG. 23 described above, and a detailed description thereof is omitted here.

波形情報検出部4は、応答信号3Sのピーク電圧値と中心電圧値とを比較することにより、応答信号3Sの振幅を検出する。波形情報検出部4は、ピーク電圧検出回路44、中心電圧検出回路45、および電圧比較回路46から構成されている。ピーク電圧検出回路44は、応答信号3Sからそのピーク電圧値44Sを検出する。中心電圧検出回路45は応答信号3Sからその中心電圧値45Sを検出する。電圧比較回路46は、ピーク電圧値44Sと中心電圧値45Sとを比較することによりその電圧差から応答信号3Sの振幅を検出し、その振幅を波形情報として含む検出信号4BSを出力する。   The waveform information detection unit 4 detects the amplitude of the response signal 3S by comparing the peak voltage value of the response signal 3S with the center voltage value. The waveform information detection unit 4 includes a peak voltage detection circuit 44, a center voltage detection circuit 45, and a voltage comparison circuit 46. The peak voltage detection circuit 44 detects the peak voltage value 44S from the response signal 3S. The center voltage detection circuit 45 detects the center voltage value 45S from the response signal 3S. The voltage comparison circuit 46 detects the amplitude of the response signal 3S from the voltage difference by comparing the peak voltage value 44S and the center voltage value 45S, and outputs a detection signal 4BS including the amplitude as waveform information.

図27は、図26のインピーダンス検出装置の各部における信号波形例である。供給信号生成部2の波形整形回路22では、回路の動作電源電位VDDと接地電位(0V=GND)のほぼ中間の電位を中心電圧VAとする供給信号2Sが生成されて出力され被検体10に印加される。応答信号3Sは、被検体10の抵抗成分によるオフセットを含む信号となる。応答信号3Sのピーク電圧値44Sと中心電圧値45S(VB)とを検出し、これらを電圧比較回路46で比較することにより、応答信号3Sの振幅に対応した電圧値を検出信号4BSとして出力する。この電圧値は、振幅としての波形情報を含んでいる。なお、ピーク電圧値44Sは、応答信号3Sの最大電圧値であってもよく、最小電圧値であってもよい。   FIG. 27 is an example of a signal waveform in each part of the impedance detection apparatus of FIG. In the waveform shaping circuit 22 of the supply signal generation unit 2, a supply signal 2 </ b> S having a center voltage VA that is a substantially intermediate potential between the circuit operating power supply potential VDD and the ground potential (0V = GND) is generated and output to the subject 10. Applied. The response signal 3S is a signal including an offset due to the resistance component of the subject 10. A peak voltage value 44S and a center voltage value 45S (VB) of the response signal 3S are detected and compared by the voltage comparison circuit 46, thereby outputting a voltage value corresponding to the amplitude of the response signal 3S as the detection signal 4BS. . This voltage value includes waveform information as amplitude. The peak voltage value 44S may be the maximum voltage value or the minimum voltage value of the response signal 3S.

国際公開05/016146号パンフレットInternational Publication No. 05/016146 Pamphlet

しかしながら、このような従来技術では、被検体のインピーダンスが小さい場合から大きい場合まで、安定して高精度に応答信号の位相差や振幅を検出することが難しく、インピーダンス検出装置としての入力ダイナミックレンジが小さいという問題があった。   However, in such a conventional technique, it is difficult to stably detect the phase difference and amplitude of the response signal with high accuracy from the case where the impedance of the subject is small to the case where the impedance is large, and the input dynamic range as the impedance detection device is small. There was a problem of being small.

前述した図24や図26において、例えば被検体10のインピーダンスが非常に小さい場合、電流−電圧変換回路32から所定の出力インピーダンスで印加された印加信号1Sは、電流−電圧変換回路32の出力インピーダンスと被検体10のインピーダンスとで分圧されるため、応答信号3Sの電位が非常に低くなってしまい、応答信号3Sの位相差や振幅を検出するのが困難となってしまう。
一方、これを防ぐために、電流−電圧変換回路32の出力インピーダンスを小さく設定した場合、被検体10のインピーダンスが大きい場合に、応答信号3Sの電位は殆ど供給信号2Sと等しくなってしまい、結果として、応答信号3Sの位相差や振幅を検出するのが困難となってしまう。
24 and 26 described above, for example, when the impedance of the subject 10 is very small, the applied signal 1S applied with a predetermined output impedance from the current-voltage conversion circuit 32 is the output impedance of the current-voltage conversion circuit 32. And the impedance of the subject 10, the potential of the response signal 3S becomes very low, making it difficult to detect the phase difference and amplitude of the response signal 3S.
On the other hand, in order to prevent this, when the output impedance of the current-voltage conversion circuit 32 is set small, when the impedance of the subject 10 is large, the potential of the response signal 3S is almost equal to the supply signal 2S. Thus, it becomes difficult to detect the phase difference and amplitude of the response signal 3S.

また、従来技術を生体認識装置のインピーダンス検出手段に用いた場合、生体固有のインピーダンスが広範囲に分布したときに、前述した理由から認識の精度を高められないという問題がある。また、このような生体認識装置を、指紋認証装置を用いた個人認識システムに搭載した場合、システム全体のセキュリティ性能を高めることができないという問題がある。   Further, when the conventional technique is used for the impedance detection means of the biological recognition apparatus, there is a problem that the recognition accuracy cannot be increased for the reason described above when the inherent impedance of the biological body is distributed over a wide range. Further, when such a biometric recognition device is mounted on a personal recognition system using a fingerprint authentication device, there is a problem that the security performance of the entire system cannot be improved.

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、生体認識装置や指紋認証装置等で用いられる被検体のインピーダンスが広範囲に分布しても、インピーダンスの検出精度を劣化させることなく安定してインピーダンスを検出することができるインピーダンス検出装置およびインピーダンス検出方法を提供し、高い認識精度が得られる生体認識装置、さらには高いセキュリティ性能が得られる指紋認証装置を提供することを目的としている。   The present invention is for solving such a problem, and even when the impedance of a subject used in a biometric recognition device, a fingerprint authentication device, or the like is distributed over a wide range, the impedance detection accuracy is stable without deteriorating. It is an object of the present invention to provide an impedance detection device and an impedance detection method that can detect impedance, and to provide a biometric recognition device that provides high recognition accuracy, and a fingerprint authentication device that provides high security performance.

このような目的を達成するために、本発明にかかるインピーダンス検出装置は、被検体と電気的に接触する検出素子と、交流の供給信号を生成する供給信号生成部と、供給信号生成部と検出素子との間に接続されて、供給信号に応じた印加信号を被検体へ印加するとともに、印加信号に伴って被検体に流れる電流により変化する応答信号を生成して出力する応答信号生成部と、応答信号から当該応答信号の波形の特徴を示す波形情報を検出し、この波形情報に基づいて被検体のインピーダンスを示す検出信号を出力する波形情報検出部とを備え、応答信号生成部に、所定の駆動信号に応じた印加信号を検出素子を介して被検体へ印加するとともに、印加信号に伴って被検体に流れる電流に応じた電流情報信号を検出出力する駆動回路と、電流情報信号に基づいて供給信号と等しい印加信号を得るための駆動信号を駆動回路へ出力するとともに、電流情報信号に基づいて被検体に流れる電流を電圧信号からなる応答信号に変換して波形情報検出部へ出力する電流−電圧変換回路とが設けられている。   In order to achieve such an object, an impedance detection device according to the present invention includes a detection element that is in electrical contact with a subject, a supply signal generation unit that generates an alternating supply signal, a supply signal generation unit, and a detection A response signal generating unit connected between the device and applying an applied signal corresponding to the supply signal to the subject, and generating and outputting a response signal that changes according to the current flowing through the subject in accordance with the applied signal; A waveform information detection unit that detects waveform information indicating the characteristics of the waveform of the response signal from the response signal and outputs a detection signal indicating the impedance of the subject based on the waveform information, and the response signal generation unit includes: A drive circuit that applies an applied signal corresponding to a predetermined drive signal to the subject via the detection element and detects and outputs a current information signal corresponding to a current flowing through the subject in accordance with the applied signal; and a current Outputs a drive signal for obtaining an applied signal equal to the supply signal based on the report signal to the drive circuit, and converts the current flowing through the subject into a response signal composed of a voltage signal based on the current information signal to detect waveform information And a current-voltage conversion circuit for outputting to the unit.

この際、駆動回路を、入力端子に入力された駆動信号を増幅して出力端子から印加信号と電流情報信号を出力する第1のドライバ回路から構成し、電流−電圧変換回路を、供給信号が第1の入力端子に入力され、電流情報信号が負帰還となるよう第1の入力端子とは逆極性の第2の入力端子に入力され、出力端子から駆動信号と応答信号を出力する差動増幅器から構成してもよい。   At this time, the drive circuit is constituted by a first driver circuit that amplifies the drive signal input to the input terminal and outputs the applied signal and the current information signal from the output terminal. A differential that is input to the first input terminal, is input to the second input terminal having a polarity opposite to that of the first input terminal so that the current information signal is negatively fed, and outputs a drive signal and a response signal from the output terminal. You may comprise from an amplifier.

また、駆動回路を、入力端子に駆動信号が入力され、出力端子から印加信号と電流情報信号を出力する第1のドライバ回路からなり、電流−電圧変換回路を、供給信号が第1の入力端子に入力され、電流情報信号が負帰還となるよう第1の入力端子とは逆極性の第2の入力端子に入力され、出力端子から駆動信号を出力する差動増幅器と、入力端子に入力された駆動信号を増幅して出力端子から応答信号を出力する第2のドライバ回路から構成してもよい。   The drive circuit includes a first driver circuit that inputs a drive signal to an input terminal and outputs an application signal and a current information signal from an output terminal. The supply signal is a first input terminal. And a differential amplifier that outputs a drive signal from the output terminal and is input to the input terminal so that the current information signal is negatively fed back so that the current information signal is negatively fed back. The second driver circuit may amplify the drive signal and output a response signal from the output terminal.

また、検出素子に、被検体と電気的に接触しかつ所定の共通電位に接続されている第1の検出電極と、被検体と電気的に接触する第2の検出電極とを設け、応答信号生成部で、駆動回路により、印加信号を第2の検出電極へ印加するとともに、第2の検出電極を介して被検体のインピーダンスに応じて流れる電流の位相変化を含む電流情報信号を検出し、電流−電圧変換回路により、電流情報信号に基づいて位相変化を含む応答信号を波形情報検出部へ出力し、波形情報検出部で、所定の基準信号と応答信号との位相を比較し、当該位相差を応答信号の波形情報として検出するようにしてもよい。   The detection element is provided with a first detection electrode that is in electrical contact with the subject and connected to a predetermined common potential, and a second detection electrode that is in electrical contact with the subject, and a response signal In the generation unit, the drive circuit applies an application signal to the second detection electrode, and detects a current information signal including a phase change of the current flowing through the second detection electrode according to the impedance of the subject. A response signal including a phase change is output to the waveform information detection unit based on the current information signal by the current-voltage conversion circuit, and the waveform information detection unit compares the phases of the predetermined reference signal and the response signal. The phase difference may be detected as waveform information of the response signal.

また、検出素子に、被検体と電気的に接触しかつ所定の共通電位に接続されている第1の検出電極と、被検体と電気的に接触する第2の検出電極とを設け、応答信号生成部で、駆動回路により、印加信号を第2の検出電極へ印加するとともに、第2の検出電極を介して被検体のインピーダンスに応じて流れる電流の振幅変化を含む電流情報信号を検出し、電流−電圧変換回路により、電流情報信号に基づいて振幅変化を含む応答信号を波形情報検出部へ出力し、波形情報検出部で、応答信号の振幅を応答信号の波形情報として検出するようにしてもよい。   The detection element is provided with a first detection electrode that is in electrical contact with the subject and connected to a predetermined common potential, and a second detection electrode that is in electrical contact with the subject, and a response signal In the generation unit, the drive circuit applies an applied signal to the second detection electrode, and detects a current information signal including a change in amplitude of the current flowing through the second detection electrode according to the impedance of the subject. A response signal including an amplitude change is output to the waveform information detection unit based on the current information signal by the current-voltage conversion circuit, and the waveform information detection unit detects the amplitude of the response signal as the waveform information of the response signal. Also good.

また、供給信号生成部に、所定周波数のクロック信号を生成して出力する周波数発生回路と、クロック信号に基づいて当該クロック信号に同期した正弦波、三角波、または台形波のいずれか1つを生成し供給信号として出力する波形整形回路とを設けてもよい。   In addition, the supply signal generating unit generates a frequency generation circuit that generates and outputs a clock signal having a predetermined frequency, and generates one of a sine wave, a triangular wave, and a trapezoidal wave synchronized with the clock signal based on the clock signal. And a waveform shaping circuit for outputting as a supply signal.

また、本発明にかかるインピーダンス検出方法は、検出素子を介して電的に接触した被検体に対して、交流の供給信号に応じた印加信号を印加するとともに、印加信号に伴って被検体に応じて流れる電流により変化する応答信号を生成して出力する応答信号生成ステップと、応答信号から当該応答信号の波形の特徴を示す波形情報を検出し、この波形情報に基づいて被検体のインピーダンスを示す検出信号を出力する波形情報検出ステップとを備え、応答信号生成ステップは、所定の駆動信号に応じた印加信号を検出素子を介して被検体へ印加するとともに、印加信号に伴って被検体に流れる電流に応じた電流情報信号を検出出力する駆動ステップと、電流情報信号に基づいて供給信号と等しい印加信号を得るための駆動信号を駆動ステップへ出力するとともに、電流情報信号に基づいて被検体に流れる電流を電圧信号からなる応答信号に変換して波形情報検出ステップへ出力する電流−電圧変換ステップとを有している。   In addition, the impedance detection method according to the present invention applies an application signal corresponding to an AC supply signal to a subject that is in electrical contact with the detection element, and responds to the subject along with the application signal. A response signal generating step for generating and outputting a response signal that changes according to the flowing current, and detecting waveform information indicating the waveform characteristics of the response signal from the response signal, and indicating the impedance of the subject based on the waveform information A waveform information detection step for outputting a detection signal, and the response signal generation step applies an application signal corresponding to a predetermined drive signal to the subject via the detection element and flows to the subject along with the application signal. A drive step for detecting and outputting a current information signal corresponding to the current, and a drive step for obtaining an applied signal equal to the supply signal based on the current information signal Outputs, current outputs and converts the current flowing through the object based on the current information signal in the response signal comprising a voltage signal to the waveform information detection step - and a voltage conversion step.

また、本発明にかかる生体認識装置は、被検体のインピーダンスに応じた検出信号を出力する上記したいずれかのインピーダンス検出装置と、インピーダンス検出装置から出力された検出信号に基づき被検体が生体であるか否かを判定する生体認識部とを備えている。   The living body recognition apparatus according to the present invention includes any one of the above-described impedance detection apparatuses that outputs a detection signal corresponding to the impedance of the subject, and the subject is a living body based on the detection signal output from the impedance detection apparatus. A biometric recognition unit for determining whether or not.

また、本発明にかかる指紋認証装置は、被検体のインピーダンスに応じた検出信号に基づき被検体が生体であるか否かを判定する上記生体認識装置と、被検体から指紋の凹凸を示す指紋データを検出する指紋検出装置と、指紋データと予め登録されている照合データとを照合し、その照合結果に基づいて利用者の指紋認証を行う指紋認証部と、生体認識装置から出力された生体判定結果と指紋認証部から出力された指紋認証結果とに基づいて利用者の指紋認証成否を判定する認証判定部とを備えている。   The fingerprint authentication apparatus according to the present invention includes the biometric recognition apparatus that determines whether or not the subject is a living body based on a detection signal corresponding to the impedance of the subject, and fingerprint data indicating the unevenness of the fingerprint from the subject. A fingerprint detection device that detects fingerprints, a fingerprint authentication unit that compares fingerprint data and pre-registered verification data, and performs user fingerprint authentication based on the verification result, and a biometric determination output from the biometric recognition device An authentication determination unit that determines whether the user has succeeded in fingerprint authentication based on the result and the fingerprint authentication result output from the fingerprint authentication unit;

本発明によれば、応答信号生成部に設けられた駆動回路により、所定の駆動信号に応じた印加信号が検出素子を介して被検体へ印加されるとともに、この印加信号に伴って被検体に流れる電流に応じた電流情報信号が検出出力され、応答信号生成部に設けられた電流−電圧変換回路により、電流情報信号に基づいて供給信号と等しい印加信号を得るための駆動信号が駆動回路へ出力されるとともに、電流情報信号に基づいて被検体に流れる電流が電圧信号からなる応答信号に変換されて波形情報検出部へ出力される。   According to the present invention, an application signal corresponding to a predetermined drive signal is applied to the subject via the detection element by the drive circuit provided in the response signal generation unit, and the subject is accompanied by the application signal. A current information signal corresponding to the flowing current is detected and output, and a drive signal for obtaining an applied signal equal to the supply signal based on the current information signal is supplied to the drive circuit by the current-voltage conversion circuit provided in the response signal generation unit. At the same time, the current flowing through the subject is converted into a response signal composed of a voltage signal based on the current information signal, and is output to the waveform information detector.

これにより、電流−電圧変換回路の出力インピーダンスと各被検体に固有のインピーダンスとの分圧によりインピーダンス情報を抽出していた従来技術と比較して、被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、被検体のインピーダンス情報を安定して抽出することができる。これにより、検出可能なインピーダンスの入力ダイナミックレンジを極めて大きく拡張することができる。   As a result, compared to the conventional technique in which impedance information is extracted by dividing the output impedance of the current-voltage conversion circuit and the impedance inherent to each subject, the subject The impedance information can be extracted stably. Thereby, the input dynamic range of the detectable impedance can be greatly expanded.

また、正弦波だけでなく、三角波や台形波を供給信号として用いることができ、回路構成をシンプルにしながら検出精度を高めることができる。特に、インピーダンス検出装置を生体認識装置のインピーダンス検出手段に用いれば、生体固有のインピーダンスが広範囲に分布したときに、認識の精度を高める効果がある。また、このような生体認識装置を、指紋認証装置を用いた個人認識システムに搭載すれば、システム全体のセキュリティ性能を高めることができ効果大である。   Further, not only a sine wave but also a triangular wave or a trapezoidal wave can be used as a supply signal, and the detection accuracy can be improved while simplifying the circuit configuration. In particular, when the impedance detection device is used as the impedance detection means of the living body recognition device, there is an effect of improving the recognition accuracy when the impedance inherent in the living body is distributed over a wide range. In addition, if such a biometric recognition device is installed in a personal recognition system using a fingerprint authentication device, the security performance of the entire system can be improved, which is very effective.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図であり、前述した図23と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, with reference to FIG. 1, an impedance detection apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the impedance detection apparatus according to the first embodiment of the present invention. The same or equivalent parts as those in FIG.

インピーダンス検出装置100は、被検体に対して所定の信号を印加し、得られた応答信号に基づいて被検体のインピーダンスを検出する装置である。このインピーダンス検出装置100には、主な機能部として、検出素子1、供給信号生成部2、応答信号生成部3、および波形情報検出部4が設けられている。これら機能部は、後述する各実施の形態にかかるインピーダンス検出装置に共通する構成である。   The impedance detection device 100 is a device that applies a predetermined signal to the subject and detects the impedance of the subject based on the obtained response signal. The impedance detection apparatus 100 includes a detection element 1, a supply signal generation unit 2, a response signal generation unit 3, and a waveform information detection unit 4 as main functional units. These functional units have a configuration common to the impedance detection apparatuses according to the embodiments described later.

本実施の形態は、応答信号生成部3に、駆動回路31と電流−電圧変換回路32とを設け、駆動回路31により、電流−電圧変換回路32からの駆動信号32Sに応じた印加信号1Sを、検出素子1を介して被検体10へ印加するとともに、印加信号1Sに伴って被検体10に流れる電流に応じた電流情報信号31Sを検出出力し、電流−電圧変換回路32により、供給信号2Sと電流情報信号31Sとに基づいて供給信号2Sと等しい印加信号1Sを得るための駆動信号32Sを駆動回路31へ出力するとともに、供給信号2Sと電流情報信号31Sとに基づいて被検体10に流れる電流を電圧信号からなる応答信号3Sに変換して波形情報検出部4へ出力するようにしたものである。   In the present embodiment, a drive circuit 31 and a current-voltage conversion circuit 32 are provided in the response signal generation unit 3, and an application signal 1S corresponding to the drive signal 32S from the current-voltage conversion circuit 32 is supplied by the drive circuit 31. In addition to being applied to the subject 10 via the detection element 1, a current information signal 31S corresponding to the current flowing through the subject 10 in accordance with the applied signal 1S is detected and output, and the current-voltage conversion circuit 32 supplies the supply signal 2S. A drive signal 32S for obtaining an applied signal 1S equal to the supply signal 2S based on the current information signal 31S and the current information signal 31S is output to the drive circuit 31, and flows to the subject 10 based on the supply signal 2S and the current information signal 31S. The current is converted into a response signal 3S made up of a voltage signal and output to the waveform information detector 4.

以下、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の各機能部について詳細に説明する。
検出素子1は、検出電極を介して被検体10と電気的に接触し、被検体10の持つインピーダンスのリアクタンス成分および抵抗成分を応答信号生成部3へ接続する機能を有している。なお、被検体10が生体の場合、被検体10のインピーダンスZfのうちリアクタンス成分(虚数成分)は主に容量成分から構成されている。以下では、理解を容易とするため検体10のリアクタンス成分が容量成分からなるものと見なして説明するが、実際には位相情報として、インダクタンス成分を含むリアクタンス成分が検出されている。
Hereafter, with reference to FIG. 1, each function part of the impedance detection apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention is demonstrated in detail.
The detection element 1 has a function of making electrical contact with the subject 10 through the detection electrode and connecting the impedance reactance component and resistance component of the subject 10 to the response signal generation unit 3. When the subject 10 is a living body, the reactance component (imaginary component) of the impedance Zf of the subject 10 is mainly composed of a capacitive component. In the following description, it is assumed that the reactance component of the specimen 10 is composed of a capacitive component for easy understanding, but in reality, a reactance component including an inductance component is detected as phase information.

供給信号生成部2は、所定周波数の正弦波などからなる供給信号2Sを生成して応答信号生成部3に出力する機能を有している。
応答信号生成部3は、供給信号生成部2からの供給信号2Sに応じた印加信号1Sを検出素子1に印加し、この印加信号1Sに伴って検出素子1の出力インピーダンスすなわち被検体10の持つインピーダンスの容量成分および抵抗成分により変化する応答信号3Sを生成して波形情報検出部4へ出力する機能を有している。
この応答信号生成部3には、主な回路部として、駆動回路31と電流−電圧変換回路32が設けられている。
The supply signal generation unit 2 has a function of generating a supply signal 2 </ b> S composed of a sine wave having a predetermined frequency and outputting it to the response signal generation unit 3.
The response signal generation unit 3 applies an application signal 1S corresponding to the supply signal 2S from the supply signal generation unit 2 to the detection element 1, and the output impedance of the detection element 1, that is, the subject 10 has the application signal 1S. It has a function of generating a response signal 3S that changes depending on the capacitance component and resistance component of the impedance and outputting the response signal 3S to the waveform information detection unit 4.
The response signal generation unit 3 includes a drive circuit 31 and a current-voltage conversion circuit 32 as main circuit units.

駆動回路31は、電流−電圧変換回路32からの駆動信号32Sに応じた印加信号1Sを、検出素子1を介して被検体10へ印加する機能と、印加信号1Sに伴って被検体10に流れる電流の位相および振幅に応じた電流情報信号31Sを検出し電流−電圧変換回路32へ出力する機能とを有している。
電流−電圧変換回路32は、駆動回路31からの電流情報信号31Sに基づいて供給信号2Sと等しい印加信号1Sを得るための駆動信号32Sを駆動回路31へ出力する機能と、電流情報信号31Sに基づいて被検体10に流れる電流を電圧信号からなる応答信号3Sに変換して波形情報検出部4へ出力する機能とを有している。
The drive circuit 31 has a function of applying an application signal 1S corresponding to the drive signal 32S from the current-voltage conversion circuit 32 to the subject 10 via the detection element 1, and flows to the subject 10 along with the application signal 1S. It has a function of detecting the current information signal 31S corresponding to the phase and amplitude of the current and outputting it to the current-voltage conversion circuit 32.
The current-voltage conversion circuit 32 outputs a drive signal 32S for obtaining an applied signal 1S equal to the supply signal 2S to the drive circuit 31 based on the current information signal 31S from the drive circuit 31, and the current information signal 31S. Based on this, it has a function of converting the current flowing through the subject 10 into a response signal 3S composed of a voltage signal and outputting the response signal 3S to the waveform information detection unit 4.

波形情報検出部4は、応答信号生成部3からの応答信号3Sが示す波形から、被検体10のインピーダンスに応じた波形の特徴を示す波形情報として、応答信号3Sと供給信号2Sとの位相差または振幅を検出する機能と、これら位相差または振幅からなる波形情報に基づいて被検体10のインピーダンスを示す検出信号4Sを出力する機能とを有している。   The waveform information detection unit 4 uses the waveform indicated by the response signal 3S from the response signal generation unit 3 as the waveform information indicating the characteristics of the waveform according to the impedance of the subject 10, and the phase difference between the response signal 3S and the supply signal 2S. Or it has the function to detect an amplitude, and the function to output the detection signal 4S which shows the impedance of the subject 10 based on the waveform information which consists of these phase differences or amplitude.

次に、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作について説明する。
応答信号生成部3に入力された供給信号2Sは、電流−電圧変換回路32を介して駆動回路31に駆動信号32Sとして伝えられ、駆動回路31より印加信号1Sとして検出素子1に印加される。
駆動回路31は、被検体10のインピーダンスに印加信号1Sを与えることで被検体10へ電流を流すと同時に、被検体10へ流れた電流の情報を検出し電流情報信号31Sとして電流−電圧変換回路32へ伝達する。
Next, the operation of the impedance detection apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The supply signal 2S input to the response signal generator 3 is transmitted as a drive signal 32S to the drive circuit 31 via the current-voltage conversion circuit 32, and is applied to the detection element 1 as the application signal 1S from the drive circuit 31.
The drive circuit 31 applies an applied signal 1S to the impedance of the subject 10 to cause a current to flow to the subject 10, and at the same time, detects information on the current flowing to the subject 10 and serves as a current information signal 31S as a current-voltage conversion circuit. 32.

電流−電圧変換回路32は、この電流情報信号31Sと供給信号2Sに基づいて駆動信号32Sを調整し、被検体10のインピーダンスに流れる電流の大小にかかわらず、すなわち被検体10のインピーダンスの大小にかかわらず、印加信号1Sが供給信号2Sと等しくなるように制御する。
この際、被検体10に流れる電流の位相または振幅が、被検体10に固有のインピーダンスに応じて変化したことも、電流情報信号31Sにより電流−電圧変換回路32に伝えられる。
The current-voltage conversion circuit 32 adjusts the drive signal 32S based on the current information signal 31S and the supply signal 2S, so that regardless of the magnitude of the current flowing through the impedance of the subject 10, that is, the magnitude of the impedance of the subject 10. Regardless, the application signal 1S is controlled to be equal to the supply signal 2S.
At this time, the fact that the phase or amplitude of the current flowing through the subject 10 has changed according to the impedance inherent to the subject 10 is also transmitted to the current-voltage conversion circuit 32 by the current information signal 31S.

電流−電圧変換回路32は、この電流情報信号31Sで通知された電流変化を元にして、被検体10のインピーダンスに流れる電流の位相情報または振幅情報を電圧信号に変換し、応答信号3Sとして出力する。
この後、波形情報検出部4は、応答信号3Sに含まれる位相情報または振幅情報を検出し、この位相情報または振幅情報を含んだ検出信号4Sを出力する。
Based on the current change notified by the current information signal 31S, the current-voltage conversion circuit 32 converts the phase information or amplitude information of the current flowing through the impedance of the subject 10 into a voltage signal and outputs it as a response signal 3S. To do.
Thereafter, the waveform information detector 4 detects phase information or amplitude information included in the response signal 3S, and outputs a detection signal 4S including the phase information or amplitude information.

このように、本実施の形態では、応答信号生成部3に、被検体10に印加信号1Sを印加する駆動回路31と、被検体10に流れる電流から被検体10のインピーダンスに応じた応答信号3Sを抽出する電流−電圧変換回路32が、別個に設けられている。したがって、本実施の形態によれば、電流−電圧変換回路の出力インピーダンスと各被検体に固有のインピーダンスとの分圧によりインピーダンス情報を抽出していた従来技術と比較して、被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、被検体のインピーダンス情報を安定して抽出することができる。これにより、検出可能なインピーダンスの入力ダイナミックレンジを極めて大きく拡張することができる。   As described above, in the present embodiment, the response signal generator 3 applies the application signal 1S to the subject 10 and the response signal 3S corresponding to the impedance of the subject 10 from the current flowing through the subject 10. Is separately provided. Therefore, according to the present embodiment, the impedance of the subject is compared with the conventional technique in which the impedance information is extracted by dividing the output impedance of the current-voltage conversion circuit and the impedance inherent to each subject. Regardless of the size, the impedance information of the subject can be stably extracted. Thereby, the input dynamic range of the detectable impedance can be greatly expanded.

[第2の実施の形態]
次に、図2を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置について説明する。図2は、本発明の第2の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図であり、前述した図1と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
[Second Embodiment]
Next, an impedance detection apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the impedance detection apparatus according to the second embodiment of the present invention, and the same or equivalent parts as those in FIG.

本実施の形態では、第1の実施の形態の駆動回路31と電流−電圧変換回路32で構成した応答信号生成部3を用いて、被検体のインピーダンスを位相情報として検出出力する場合を例として、インピーダンス検出装置の構成例を詳細に説明する。
本実施の形態にかかるインピーダンス検出装置100は、波形情報検出部4Aにおいて、元の供給信号2Sに同期する基準信号42Sと応答信号3Sとの位相差を波形情報として検出し、その波形情報を含む検出信号4ASを出力するようにしたものである。前述した図24の従来例と比較した場合、応答信号生成部3が、駆動回路31と電流−電圧変換回路32から構成されている点が異なる。
In the present embodiment, as an example, the response signal generation unit 3 configured by the drive circuit 31 and the current-voltage conversion circuit 32 of the first embodiment is used to detect and output the impedance of the subject as phase information. A configuration example of the impedance detection device will be described in detail.
In the impedance detection apparatus 100 according to the present embodiment, the waveform information detection unit 4A detects the phase difference between the reference signal 42S synchronized with the original supply signal 2S and the response signal 3S as waveform information, and includes the waveform information. The detection signal 4AS is output. Compared to the conventional example of FIG. 24 described above, the difference is that the response signal generation unit 3 includes a drive circuit 31 and a current-voltage conversion circuit 32.

図2において、検出素子1には、被検体10と電気的に接触するための検出電極11と検出電極12が設けられている。供給信号生成部2には、周波数発生回路21と波形整形回路22が設けられている。応答信号生成部3には、駆動回路31と電流−電圧変換回路32が設けられている。波形情報検出部4Aには、オフセット補正回路41、基準信号発生回路42、および位相比較回路43が設けられている。   In FIG. 2, the detection element 1 is provided with a detection electrode 11 and a detection electrode 12 for making electrical contact with the subject 10. The supply signal generation unit 2 is provided with a frequency generation circuit 21 and a waveform shaping circuit 22. The response signal generation unit 3 is provided with a drive circuit 31 and a current-voltage conversion circuit 32. The waveform information detection unit 4A is provided with an offset correction circuit 41, a reference signal generation circuit 42, and a phase comparison circuit 43.

検出素子1において、検出電極11は接地電位などの共通電位に接続され、検出電極12は応答信号生成部3の電流−電圧変換回路32の出力段に接続されている。この共通電位は、電源回路などの所定の供給回路部(図示せず)から一定の電位(低インピーダンス)で供給されている。   In the detection element 1, the detection electrode 11 is connected to a common potential such as a ground potential, and the detection electrode 12 is connected to the output stage of the current-voltage conversion circuit 32 of the response signal generation unit 3. This common potential is supplied at a constant potential (low impedance) from a predetermined supply circuit unit (not shown) such as a power supply circuit.

供給信号生成部2において、周波数発生回路21は、所定周波数の矩形波からなるクロック信号21Sを生成する機能を有している。波形整形回路22は、周波数発生回路21からのクロック信号21Sに基づき正弦波や三角波などの繰り返し波形からなる交流の供給信号2Sを生成して応答信号生成部3へ出力する機能を有している。なお、供給信号2Sは供給信号生成部2の代わりに外部の波形生成装置から供給してもよい。   In the supply signal generation unit 2, the frequency generation circuit 21 has a function of generating a clock signal 21S composed of a rectangular wave having a predetermined frequency. The waveform shaping circuit 22 has a function of generating an AC supply signal 2S having a repetitive waveform such as a sine wave or a triangular wave based on the clock signal 21S from the frequency generation circuit 21, and outputting the generated signal to the response signal generation unit 3. . The supply signal 2S may be supplied from an external waveform generation device instead of the supply signal generation unit 2.

応答信号生成部3において、駆動回路31は、電流−電圧変換回路32からの駆動信号32Sに応じた印加信号1Sを、検出素子1を介して被検体10へ印加する機能と、印加信号1Sに伴って被検体10に流れる電流に応じた電流情報信号31Sを検出し電流−電圧変換回路32へ出力する機能とを有している。
電流−電圧変換回路32は、駆動回路31からの電流情報信号31Sに基づいて供給信号2Sと等しい印加信号1Sを得るための駆動信号32Sを駆動回路31へ出力する機能と、電流情報信号31Sに基づいて被検体10に流れる電流を電圧信号からなる応答信号3Sに変換して波形情報検出部4Aへ出力する機能とを有している。
In the response signal generation unit 3, the drive circuit 31 has a function of applying the application signal 1 S corresponding to the drive signal 32 S from the current-voltage conversion circuit 32 to the subject 10 via the detection element 1, and the application signal 1 S. Accordingly, the current information signal 31S corresponding to the current flowing through the subject 10 is detected and output to the current-voltage conversion circuit 32.
The current-voltage conversion circuit 32 outputs a drive signal 32S for obtaining an applied signal 1S equal to the supply signal 2S to the drive circuit 31 based on the current information signal 31S from the drive circuit 31, and the current information signal 31S. Based on this, it has a function of converting the current flowing through the subject 10 into a response signal 3S composed of a voltage signal and outputting the response signal 3S to the waveform information detector 4A.

波形情報検出部4Aにおいて、オフセット補正回路41は、共通電位を中心電圧とする応答信号3Sを、所定の基準電位が中心電圧となるよう信号全体の直流バイアスを補正し、被比較信号41Sとして位相比較回路43へ出力する機能を有している。
基準信号発生回路42は、供給信号2Sに同期した基準信号42Sを位相比較回路43へ出力する機能を有している。
In the waveform information detection unit 4A, the offset correction circuit 41 corrects the direct current bias of the entire signal so that the predetermined reference potential becomes the center voltage, and the phase of the response signal 3S having the common potential as the center voltage becomes the compared signal 41S. A function of outputting to the comparison circuit 43 is provided.
The reference signal generation circuit 42 has a function of outputting a reference signal 42S synchronized with the supply signal 2S to the phase comparison circuit 43.

位相比較回路43は、被比較信号41Sと基準信号42Sとの位相を比較する機能と、この比較結果に基づいて被検体10に固有のインピーダンス特性、ここでは容量成分に対応する位相差からなる波形情報として検出し、その波形情報を含む検出信号4ASを出力する機能とを有している。この際、基準信号42Sとして供給信号2Sを用いてもよい。
これらオフセット補正回路41、基準信号発生回路42、および位相比較回路43は、それぞれ一般的な公知の回路で構成すればよい。
The phase comparison circuit 43 has a function of comparing the phase of the signal to be compared 41S and the reference signal 42S, and a waveform composed of impedance characteristics unique to the subject 10 based on the comparison result, here, a phase difference corresponding to a capacitance component. It has a function of detecting as information and outputting a detection signal 4AS including the waveform information. At this time, the supply signal 2S may be used as the reference signal 42S.
The offset correction circuit 41, the reference signal generation circuit 42, and the phase comparison circuit 43 may be configured by general known circuits.

次に、図2を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作について説明する。
波形整形回路22から出力されて応答信号生成部3に入力された供給信号2Sは、電流−電圧変換回路32を介して駆動回路31に駆動信号32Sとして伝えられ、駆動回路31より印加信号1Sとして検出素子1に印加される。
駆動回路31は、被検体10のインピーダンスに印加信号1Sを与えることで被検体10へ電流を流すと同時に、被検体10へ流れた電流の情報を検出し電流情報信号31Sとして電流−電圧変換回路32へ伝達する。
Next, the operation of the impedance detection apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The supply signal 2S output from the waveform shaping circuit 22 and input to the response signal generation unit 3 is transmitted as a drive signal 32S to the drive circuit 31 via the current-voltage conversion circuit 32, and is applied as an application signal 1S from the drive circuit 31. Applied to the detection element 1.
The drive circuit 31 applies an applied signal 1S to the impedance of the subject 10 to cause a current to flow to the subject 10, and at the same time, detects information on the current flowing to the subject 10 and serves as a current information signal 31S as a current-voltage conversion circuit. 32.

電流−電圧変換回路32は、この電流情報信号31Sと供給信号2Sに基づいて駆動信号32Sを調整し、被検体10のインピーダンスに流れる電流の大小にかかわらず、すなわち被検体10のインピーダンスの大小にかかわらず、印加信号1Sが供給信号2Sと等しくなるように制御する。   The current-voltage conversion circuit 32 adjusts the drive signal 32S based on the current information signal 31S and the supply signal 2S, so that regardless of the magnitude of the current flowing through the impedance of the subject 10, that is, the magnitude of the impedance of the subject 10. Regardless, the application signal 1S is controlled to be equal to the supply signal 2S.

この際、被検体10に流れる電流の位相が、被検体10に固有のインピーダンスに応じて変化したことも、電流情報信号31Sにより電流−電圧変換回路32に伝えられる。
電流−電圧変換回路32は、この電流情報信号31Sで通知された電流変化を元にして、被検体10のインピーダンスに流れる電流の位相情報を電圧信号に変換し、応答信号3Sとして出力する。
At this time, the fact that the phase of the current flowing through the subject 10 has changed according to the impedance inherent to the subject 10 is also transmitted to the current-voltage conversion circuit 32 by the current information signal 31S.
Based on the current change notified by the current information signal 31S, the current-voltage conversion circuit 32 converts the phase information of the current flowing through the impedance of the subject 10 into a voltage signal and outputs it as a response signal 3S.

この後、波形情報検出部4は、オフセット補正回路41により、共通電位を中心電圧とする応答信号3Sを、所定の基準電位が中心電圧となるよう信号全体の直流バイアスを補正し、被比較信号41Sとして位相比較回路43へ出力する。
位相比較回路43は、被比較信号41Sと供給信号2Sに同期した基準信号発生回路42からの基準信号42Sとの位相を比較し、この比較結果に基づいて被検体10に固有のインピーダンス特性、ここでは容量成分に対応する位相差からなる波形情報を検出し、その波形情報を含む検出信号4ASを出力する。
Thereafter, the waveform information detection unit 4 corrects the direct current bias of the entire signal so that the predetermined reference potential becomes the center voltage by using the offset correction circuit 41 so that the response signal 3S having the common potential as the center voltage is obtained. 41S is output to the phase comparison circuit 43.
The phase comparison circuit 43 compares the phase of the comparison signal 41S with the reference signal 42S from the reference signal generation circuit 42 synchronized with the supply signal 2S, and based on the comparison result, the impedance characteristic unique to the subject 10, here Then, waveform information including a phase difference corresponding to the capacitive component is detected, and a detection signal 4AS including the waveform information is output.

このように、本実施の形態は、第1の実施の形態に加え、応答信号生成部3において、駆動回路31により、印加信号1Sを検出電極12へ印加するとともに、検出電極12を介して被検体10のインピーダンスに応じて流れる電流の位相変化を含む電流情報信号31Sを検出し、電流−電圧変換回路32により、電流情報信号31Sに基づいて当該位相変化を含む応答信号3Sを波形情報検出部4Aへ出力し、波形情報検出部4Aにより、基準信号42Sと応答信号3Sの位相を比較し、当該位相差を応答信号3Sの波形情報として検出するようにしたので、被検体10に固有のインピーダンスのうちリアクタンス成分を示す情報を、被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、広い入力ダイナミックレンジで安定して検出することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, in addition to the first embodiment, the response signal generator 3 applies the application signal 1S to the detection electrode 12 by the drive circuit 31 and receives the signal via the detection electrode 12. A current information signal 31S including a phase change of the current flowing according to the impedance of the specimen 10 is detected, and a response signal 3S including the phase change is detected by the current-voltage conversion circuit 32 based on the current information signal 31S as a waveform information detection unit. 4A, the waveform information detector 4A compares the phases of the reference signal 42S and the response signal 3S, and detects the phase difference as the waveform information of the response signal 3S. It is possible to stably detect information indicating reactance components in a wide input dynamic range regardless of the impedance of the subject. To become.

[第3の実施の形態]
次に、図3を参照して、本発明の第3の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置について説明する。図3は、本発明の第3の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図であり、前述した図1と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
[Third Embodiment]
Next, an impedance detection apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the impedance detection apparatus according to the third embodiment of the present invention, and the same or equivalent parts as those in FIG.

本実施の形態では、第1の実施の形態の駆動回路31と電流−電圧変換回路32で構成した応答信号生成部3を用いて、被検体10のインピーダンスを振幅情報として検出出力する場合を例として、インピーダンス検出装置の構成例を詳細に説明する。
本実施の形態にかかるインピーダンス検出装置100は、波形情報検出部4Bにおいて、応答信号3Sの振幅を波形情報として検出し、その波形情報を含む検出信号4BSを出力するようにしたものである。前述した図26の従来例と比較した場合、応答信号生成部3が、駆動回路31と電流−電圧変換回路32から構成されている点が異なる。
In this embodiment, an example is described in which the response signal generation unit 3 configured by the drive circuit 31 and the current-voltage conversion circuit 32 of the first embodiment is used to detect and output the impedance of the subject 10 as amplitude information. The configuration example of the impedance detection device will be described in detail.
In the impedance detection device 100 according to the present embodiment, the waveform information detection unit 4B detects the amplitude of the response signal 3S as waveform information and outputs a detection signal 4BS including the waveform information. 26 is different from the conventional example of FIG. 26 described above in that the response signal generation unit 3 includes a drive circuit 31 and a current-voltage conversion circuit 32.

図3において、検出素子1には、被検体10と電気的に接触するための検出電極11と検出電極12が設けられている。供給信号生成部2には、周波数発生回路21と波形整形回路22が設けられている。応答信号生成部3には、駆動回路31と電流−電圧変換回路32が設けられている。波形情報検出部4Bには、ピーク電圧検出回路44、中心電圧検出回路45、および電圧比較回路46が設けられている。   In FIG. 3, the detection element 1 is provided with a detection electrode 11 and a detection electrode 12 for making electrical contact with the subject 10. The supply signal generation unit 2 is provided with a frequency generation circuit 21 and a waveform shaping circuit 22. The response signal generation unit 3 is provided with a drive circuit 31 and a current-voltage conversion circuit 32. The waveform information detection unit 4B is provided with a peak voltage detection circuit 44, a center voltage detection circuit 45, and a voltage comparison circuit 46.

検出素子1において、検出電極11は接地電位などの共通電位に接続され、検出電極12は応答信号生成部3の電流−電圧変換回路32の出力段に接続されている。この共通電位は、電源回路などの所定の供給回路部(図示せず)から一定の電位(低インピーダンス)で供給されている。   In the detection element 1, the detection electrode 11 is connected to a common potential such as a ground potential, and the detection electrode 12 is connected to the output stage of the current-voltage conversion circuit 32 of the response signal generation unit 3. This common potential is supplied at a constant potential (low impedance) from a predetermined supply circuit unit (not shown) such as a power supply circuit.

供給信号生成部2において、周波数発生回路21は、所定周波数のクロック信号21Sを生成する機能を有している。波形整形回路22は、周波数発生回路21からのクロック信号21Sに基づき正弦波や三角波などの繰り返し波形からなる交流の供給信号2Sを生成して応答信号生成部3へ出力する機能を有している。なお、供給信号2Sは供給信号生成部2の代わりに外部の波形生成装置から供給してもよい。   In the supply signal generation unit 2, the frequency generation circuit 21 has a function of generating a clock signal 21S having a predetermined frequency. The waveform shaping circuit 22 has a function of generating an AC supply signal 2S having a repetitive waveform such as a sine wave or a triangular wave based on the clock signal 21S from the frequency generation circuit 21, and outputting the generated signal to the response signal generation unit 3. . The supply signal 2S may be supplied from an external waveform generation device instead of the supply signal generation unit 2.

応答信号生成部3において、駆動回路31は、電流−電圧変換回路32からの駆動信号32Sに応じた印加信号1Sを、検出素子1を介して被検体10へ印加する機能と、印加信号1Sに伴って被検体10に流れる電流に応じた電流情報信号31Sを検出し電流−電圧変換回路32へ出力する機能とを有している。
電流−電圧変換回路32は、駆動回路31からの電流情報信号31Sに基づいて供給信号2Sと等しい印加信号1Sを得るための駆動信号32Sを駆動回路31へ出力する機能と、電流情報信号31Sに基づいて被検体10に流れる電流を電圧信号からなる応答信号3Sに変換して波形情報検出部4Bへ出力する機能とを有している。
In the response signal generation unit 3, the drive circuit 31 has a function of applying the application signal 1 S corresponding to the drive signal 32 S from the current-voltage conversion circuit 32 to the subject 10 via the detection element 1, and the application signal 1 S. Accordingly, the current information signal 31S corresponding to the current flowing through the subject 10 is detected and output to the current-voltage conversion circuit 32.
The current-voltage conversion circuit 32 outputs a drive signal 32S for obtaining an applied signal 1S equal to the supply signal 2S to the drive circuit 31 based on the current information signal 31S from the drive circuit 31, and the current information signal 31S. Based on this, it has a function of converting the current flowing through the subject 10 into a response signal 3S composed of a voltage signal and outputting the response signal 3S to the waveform information detector 4B.

波形情報検出部4Bにおいて、ピーク電圧検出回路44は、応答信号3Sの最大電圧値または最小電圧値を検出し、ピーク電圧値44Sとして出力する機能を有している。
中心電圧検出回路45は、応答信号3Sの中心電圧を検出し、中心電圧値45Sとして出力する機能を有している。
In the waveform information detection unit 4B, the peak voltage detection circuit 44 has a function of detecting the maximum voltage value or the minimum voltage value of the response signal 3S and outputting the peak voltage value 44S.
The center voltage detection circuit 45 has a function of detecting the center voltage of the response signal 3S and outputting it as a center voltage value 45S.

電圧比較回路46は、ピーク電圧値44Sと中心電圧値45Sの電圧を比較する機能と、この比較結果に基づいて被検体10に固有のインピーダンス特性、ここでは抵抗成分に対応する振幅値からなる波形情報として検出し、その波形情報を含む検出信号4BSを出力する機能とを有している。
これらピーク電圧検出回路44、中心電圧検出回路45、および電圧比較回路46は、それぞれ一般的な公知の回路で構成すればよい。
The voltage comparison circuit 46 has a function of comparing the voltage of the peak voltage value 44S and the center voltage value 45S, and a waveform composed of an impedance characteristic unique to the subject 10, based on the comparison result, here, an amplitude value corresponding to the resistance component. It has a function of detecting as information and outputting a detection signal 4BS including the waveform information.
The peak voltage detection circuit 44, the center voltage detection circuit 45, and the voltage comparison circuit 46 may be configured by general known circuits.

次に、図3を参照して、本発明の第3の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作について説明する。
波形整形回路22から出力されて応答信号生成部3に入力された供給信号2Sは、電流−電圧変換回路32を介して駆動回路31に駆動信号32Sとして伝えられ、駆動回路31より印加信号1Sとして検出素子1に印加される。
駆動回路31は、被検体10のインピーダンスに印加信号1Sを与えることで被検体10へ電流を流すと同時に、被検体10へ流れた電流の情報を検出し電流情報信号31Sとして電流−電圧変換回路32へ伝達する。
Next, the operation of the impedance detection apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The supply signal 2S output from the waveform shaping circuit 22 and input to the response signal generation unit 3 is transmitted as a drive signal 32S to the drive circuit 31 via the current-voltage conversion circuit 32, and is applied as an application signal 1S from the drive circuit 31. Applied to the detection element 1.
The drive circuit 31 applies an applied signal 1S to the impedance of the subject 10 to cause a current to flow to the subject 10, and at the same time, detects information on the current flowing to the subject 10 and serves as a current information signal 31S as a current-voltage conversion circuit. 32.

電流−電圧変換回路32は、この電流情報信号31Sと供給信号2Sに基づいて駆動信号32Sを調整し、被検体10のインピーダンスに流れる電流の大小にかかわらず、すなわち被検体10のインピーダンスの大小にかかわらず、印加信号1Sが供給信号2Sと等しくなるように制御する。   The current-voltage conversion circuit 32 adjusts the drive signal 32S based on the current information signal 31S and the supply signal 2S, so that regardless of the magnitude of the current flowing through the impedance of the subject 10, that is, the magnitude of the impedance of the subject 10. Regardless, the application signal 1S is controlled to be equal to the supply signal 2S.

この際、被検体10に流れる電流の振幅が、被検体10に固有のインピーダンスに応じて変化したことも、電流情報信号31Sにより電流−電圧変換回路32に伝えられる。
電流−電圧変換回路32は、この電流情報信号31Sで通知された電流変化を元にして、被検体10のインピーダンスに流れる電流の振幅情報を電圧信号に変換し、応答信号3Sとして出力する。
At this time, the fact that the amplitude of the current flowing through the subject 10 has changed according to the impedance inherent to the subject 10 is also transmitted to the current-voltage conversion circuit 32 by the current information signal 31S.
Based on the current change notified by the current information signal 31S, the current-voltage conversion circuit 32 converts the amplitude information of the current flowing through the impedance of the subject 10 into a voltage signal and outputs it as a response signal 3S.

この後、波形情報検出部4は、ピーク電圧検出回路44により、応答信号3Sの最大電圧値または最小電圧値を検出し、ピーク電圧値44Sとして電圧比較回路46へ出力する。また、中心電圧検出回路45により、応答信号3Sの中心電圧を検出し、中心電圧値45Sとして出力する。
電圧比較回路46は、ピーク電圧値44Sと中心電圧値45Sを比較し、この比較結果に基づいて被検体10に固有のインピーダンス特性、ここでは抵抗成分に対応する振幅値からなる波形情報を検出し、その波形情報を含む検出信号4BSを出力する。
Thereafter, the waveform information detection unit 4 detects the maximum voltage value or the minimum voltage value of the response signal 3S by the peak voltage detection circuit 44, and outputs it to the voltage comparison circuit 46 as the peak voltage value 44S. Further, the center voltage detection circuit 45 detects the center voltage of the response signal 3S and outputs it as a center voltage value 45S.
The voltage comparison circuit 46 compares the peak voltage value 44S and the center voltage value 45S, and detects the waveform information including the impedance characteristic unique to the subject 10, here, the amplitude value corresponding to the resistance component, based on the comparison result. The detection signal 4BS including the waveform information is output.

このように、本実施の形態は、第1の実施の形態に加え、応答信号生成部3において、駆動回路31により、印加信号1Sを検出電極12へ印加するとともに、検出電極12を介して被検体10のインピーダンスに応じて流れる電流の位相変化を含む電流情報信号31Sを検出し、電流−電圧変換回路32により、電流情報信号31Sに基づいて当該位相変化を含む応答信号3Sを波形情報検出部4Bへ出力し、波形情報検出部4Bにより、応答信号3Sの振幅値を応答信号3Sの波形情報として検出するようにしたので、被検体10に固有のインピーダンスのうち抵抗成分を示す情報を、被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、広い入力ダイナミックレンジで安定して検出することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, in addition to the first embodiment, the response signal generator 3 applies the application signal 1S to the detection electrode 12 by the drive circuit 31 and receives the signal via the detection electrode 12. A current information signal 31S including a phase change of the current flowing according to the impedance of the specimen 10 is detected, and a response signal 3S including the phase change is detected by the current-voltage conversion circuit 32 based on the current information signal 31S as a waveform information detection unit. 4B, and the waveform information detection unit 4B detects the amplitude value of the response signal 3S as the waveform information of the response signal 3S. Therefore, information indicating the resistance component of the impedance inherent to the subject 10 is received. Regardless of the impedance of the specimen, it is possible to detect stably with a wide input dynamic range.

[第4の実施の形態]
次に、図4を参照して、本発明の第4の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置について説明する。図4は、本発明の第4の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図であり、前述した図2と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
[Fourth Embodiment]
Next, an impedance detection apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the impedance detection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, and the same or equivalent parts as those in FIG.

第2の実施の形態では、第1の実施の形態の駆動回路31と電流−電圧変換回路32で構成した応答信号生成部3を用いて、被検体のインピーダンスを位相情報として検出出力する場合を例として説明した。
本実施の形態では、第2の実施の形態において、応答信号生成部3の駆動回路31をドライバ回路31Aで構成し、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aで構成した場合について説明する。
In the second embodiment, a case where the response signal generation unit 3 configured by the drive circuit 31 and the current-voltage conversion circuit 32 of the first embodiment is used to detect and output the impedance of the subject as phase information is used. Described as an example.
In the present embodiment, a case will be described in which, in the second embodiment, the drive circuit 31 of the response signal generation unit 3 is configured by a driver circuit 31A, and the current-voltage conversion circuit 32 is configured by a differential amplifier 32A.

図4において、ドライバ回路31Aは、入力端子が差動増幅器32Aの出力端子に接続され、出力端子が検出素子1の検出電極12と差動増幅器32Aの正極性入力端子に接続されている。このドライバ回路31Aは、入力端子に入力された駆動信号32Sを増幅して出力端子から低インピーダンスで印加信号1Sと電流情報信号31Sを出力する機能を有している。   In FIG. 4, the driver circuit 31A has an input terminal connected to the output terminal of the differential amplifier 32A, and an output terminal connected to the detection electrode 12 of the detection element 1 and the positive input terminal of the differential amplifier 32A. The driver circuit 31A has a function of amplifying the drive signal 32S input to the input terminal and outputting the applied signal 1S and the current information signal 31S from the output terminal with low impedance.

差動増幅器32Aは、正極性入力端子が供給信号生成部2の出力に接続され、逆極性入力端子がドライバ回路31Aの出力端子と検出電極12に接続され、出力端子がドライバ回路31Aの入力端子と波形情報検出部4Aの入力に接続されている。この差動増幅器32Aは、正極性入力端子に入力された供給信号2Sと、逆極性入力端子に入力された電流情報信号31Sを差動増幅して、出力端子から駆動信号32Sと応答信号3Sを出力する機能を有している。   The differential amplifier 32A has a positive input terminal connected to the output of the supply signal generator 2, a reverse polarity input terminal connected to the output terminal of the driver circuit 31A and the detection electrode 12, and an output terminal input to the driver circuit 31A. And connected to the input of the waveform information detector 4A. The differential amplifier 32A differentially amplifies the supply signal 2S input to the positive input terminal and the current information signal 31S input to the reverse polarity input terminal, and outputs the drive signal 32S and the response signal 3S from the output terminal. It has a function to output.

正弦波発生回路22Aは、図2の波形整形回路22の具体例であり、周波数発生回路21からのクロック信号21Sに基づき正弦波からなる交流の供給信号2Sを生成して応答信号生成部3へ出力する機能を有している。正弦波発生回路22Aの具体例については、例えばD/A変換器を用いて生成したり、三角波の波形をダイオード素子などを用いて鈍らせて生成するなど、公知の回路を用いればよい。
なお、応答信号生成部3および正弦波発生回路22A以外の構成については、第2の実施の形態と同等であり、ここでの詳細な説明は省略する。
The sine wave generation circuit 22A is a specific example of the waveform shaping circuit 22 of FIG. 2, and generates an alternating supply signal 2S composed of a sine wave based on the clock signal 21S from the frequency generation circuit 21 and supplies it to the response signal generation unit 3. It has a function to output. As a specific example of the sine wave generation circuit 22A, a known circuit may be used, such as a generation using a D / A converter or a generation of a triangular wave waveform blunted using a diode element.
The configuration other than the response signal generation unit 3 and the sine wave generation circuit 22A is the same as that of the second embodiment, and detailed description thereof is omitted here.

次に、図4を参照して、本発明の第4の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作について説明する。
正弦波発生回路22Aから出力されて応答信号生成部3に入力された正弦波からなる供給信号2Sは、差動増幅器32Aの正極性入力端子に入力される。差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aの入力として駆動信号32Sを出力する。ドライバ回路31Aは、駆動信号32Sに基づいて印加信号1Sを生成し、検出素子1に印加する。これにより、被検体10のインピーダンスに電流が流れる。
Next, the operation of the impedance detection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The supply signal 2S composed of a sine wave output from the sine wave generation circuit 22A and input to the response signal generator 3 is input to the positive input terminal of the differential amplifier 32A. The differential amplifier 32A outputs a drive signal 32S as an input of the driver circuit 31A. The driver circuit 31A generates an application signal 1S based on the drive signal 32S and applies it to the detection element 1. Thereby, a current flows through the impedance of the subject 10.

ドライバ回路31Aの出力端子は、負帰還がかかるように差動増幅器32Aの逆極性入力端子に接続されている。これにより、被検体10のインピーダンスに流れる電流の情報が電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへと伝達される。
差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aの出力端子の電位と供給信号2Sの電位の差を検出して駆動信号32Sを調整し、被検体10のインピーダンスに流れる電流の大小にかかわらず、すなわち被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、印加信号1Sが供給信号2Sと等しくなるように制御する。
The output terminal of the driver circuit 31A is connected to the reverse polarity input terminal of the differential amplifier 32A so that negative feedback is applied. Thereby, information on the current flowing through the impedance of the subject 10 is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S.
The differential amplifier 32A detects the difference between the potential of the output terminal of the driver circuit 31A and the potential of the supply signal 2S and adjusts the drive signal 32S, that is, regardless of the magnitude of the current flowing through the impedance of the subject 10, that is, the subject. The applied signal 1S is controlled to be equal to the supply signal 2S regardless of the magnitude of the impedance.

この際、被検体10に流れる電流の位相が、被検体10に固有のインピーダンスのリアクタンス成分に応じて変化する。この位相変化は、ドライバ回路31Aの出力端子の電位の変化となり、電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへ伝えられることになる。駆動信号32Sの電圧値は、差動増幅器32Aにより、この電流情報信号31Sを元に調整される。これにより結果として、被検体10のインピーダンスに流れる電流の位相情報が電圧に変換された応答信号3Sが得られることになる。   At this time, the phase of the current flowing through the subject 10 changes according to the reactance component of the impedance inherent to the subject 10. This phase change becomes a change in the potential of the output terminal of the driver circuit 31A, and is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S. The voltage value of the drive signal 32S is adjusted based on the current information signal 31S by the differential amplifier 32A. As a result, a response signal 3S in which the phase information of the current flowing through the impedance of the subject 10 is converted into a voltage is obtained.

なお、本実施の形態では、供給信号2Sを差動増幅器32Aの正極性入力端子に接続し、電流情報信号31Sを差動増幅器32Aの逆極性入力端子に接続しているが、ドライバ回路31Aが反転増幅器からなる場合には、供給信号2Sを差動増幅器32Aの逆極性入力端子に接続し、電流情報信号31Sを差動増幅器32Aの正極性入力端子に接続すればよい。すなわち、電流情報信号31Sは、負帰還がかかるように差動増幅器32Aの逆極性入力端子に接続されればよい。以下に説明する他の実施例も同様である。   In the present embodiment, the supply signal 2S is connected to the positive input terminal of the differential amplifier 32A, and the current information signal 31S is connected to the reverse polarity input terminal of the differential amplifier 32A. In the case of an inverting amplifier, the supply signal 2S may be connected to the reverse polarity input terminal of the differential amplifier 32A, and the current information signal 31S may be connected to the positive input terminal of the differential amplifier 32A. That is, the current information signal 31S may be connected to the reverse polarity input terminal of the differential amplifier 32A so that negative feedback is applied. The same applies to the other embodiments described below.

図5は、本発明の第4の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。
供給信号生成部2の正弦波発生回路22Aでは、回路の動作電源電位VDDと接地電位(0V=GND)のほぼ中間の電位VAを中心電圧とした、正弦波からなる供給信号2Sが生成される。
FIG. 5 is a signal waveform diagram showing the operation of the impedance detection device according to the fourth exemplary embodiment of the present invention.
In the sine wave generation circuit 22A of the supply signal generation unit 2, a supply signal 2S composed of a sine wave is generated with a potential VA that is substantially intermediate between the circuit operating power supply potential VDD and the ground potential (0V = GND) as a center voltage. .

被検体10に印加信号1Sが印加されると、被検体10に流れる電流により印加信号1Sの電圧が降下し、その位相も変化する。この位相変化が電流情報信号31Sの位相情報となる。
差動増幅器32Aは、供給信号2Sと電流情報信号31Sが同じになるように駆動信号32Sを調整して出力する。その結果、電位VAを中心電圧とした供給信号2Sの波形に対して、駆動信号32Sは電圧降下を補う電圧分だけ上昇した波形、すなわちオフセット補正電位VA1を中心電圧とする波形になる。
When the application signal 1S is applied to the subject 10, the voltage of the application signal 1S drops due to the current flowing through the subject 10, and its phase also changes. This phase change becomes the phase information of the current information signal 31S.
The differential amplifier 32A adjusts and outputs the drive signal 32S so that the supply signal 2S and the current information signal 31S are the same. As a result, with respect to the waveform of the supply signal 2S having the potential VA as the center voltage, the drive signal 32S has a waveform increased by a voltage that compensates for the voltage drop, that is, a waveform having the offset correction potential VA1 as the center voltage.

この際、駆動信号32Sの位相も電流情報信号31Sの位相情報に基づいて変化しており、この位相変化を含む駆動信号32Sが応答信号3Sとして出力される。したがって、応答信号3Sは被検体10のインピーダンスによるオフセットを含む信号となる。
オフセット補正回路41は、応答信号3Sの中心電圧が位相比較回路43で用いる基準電位VAと一致するように直流電位をレベルシフトし、上記オフセットが補正された被比較信号41Sを出力する。
At this time, the phase of the drive signal 32S also changes based on the phase information of the current information signal 31S, and the drive signal 32S including this phase change is output as the response signal 3S. Therefore, the response signal 3S is a signal including an offset due to the impedance of the subject 10.
The offset correction circuit 41 level-shifts the DC potential so that the center voltage of the response signal 3S matches the reference potential VA used in the phase comparison circuit 43, and outputs the signal 41S to be compared with the offset corrected.

位相比較回路43は、被比較信号41Sと基準信号発生回路42からの基準信号42Sの位相を比較し、その位相差に対応したパルス幅を有する信号波形の検出信号4ASを出力する。したがって、検出信号4ASとして、当該パルス幅に、供給信号2Sと印加信号1Sの位相差、すなわち被検体10のインピーダンスのリアクタンス成分に対応した波形情報(位相情報)を含む信号が得られる。   The phase comparison circuit 43 compares the phase of the signal 41S to be compared with the phase of the reference signal 42S from the reference signal generation circuit 42, and outputs a detection signal 4AS having a signal waveform having a pulse width corresponding to the phase difference. Therefore, a signal including waveform information (phase information) corresponding to the phase difference between the supply signal 2S and the applied signal 1S, that is, the reactance component of the impedance of the subject 10, is obtained as the detection signal 4AS.

このように、本実施の形態は、第2の実施の形態のうち、応答信号生成部3の駆動回路31をドライバ回路31Aで構成し、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aで構成したので、極めて簡素な回路で、被検体10に固有のインピーダンスのうちリアクタンス成分を示す情報を、被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、広い入力ダイナミックレンジで安定して検出することが可能となる。
なお、本実施の形態では、波形情報検出部4Aを、オフセット補正回路41、基準信号発生回路42、および位相比較回路43から構成した場合を例として示したが、これに限定されるものではなく、他の回路により波形情報検出部4Aを構成してもよい。
As described above, in this embodiment, the drive circuit 31 of the response signal generation unit 3 is configured by the driver circuit 31A and the current-voltage conversion circuit 32 is configured by the differential amplifier 32A in the second embodiment. Therefore, it is possible to stably detect information indicating the reactance component in the impedance inherent to the subject 10 with a very simple circuit in a wide input dynamic range regardless of the magnitude of the impedance of the subject.
In the present embodiment, the case where the waveform information detection unit 4A includes the offset correction circuit 41, the reference signal generation circuit 42, and the phase comparison circuit 43 is shown as an example. However, the present invention is not limited to this. The waveform information detector 4A may be configured by other circuits.

[第5の実施の形態]
次に、図6を参照して、本発明の第5の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置について説明する。図6は、本発明の第5の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図であり、前述した図3と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
[Fifth Embodiment]
Next, an impedance detection apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the impedance detection apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, and the same or equivalent parts as those in FIG.

第3の実施の形態では、第1の実施の形態の駆動回路31と電流−電圧変換回路32で構成した応答信号生成部3を用いて、被検体のインピーダンスを振幅情報として検出出力する場合を例として説明した。
本実施の形態では、第3の実施の形態において、応答信号生成部3の駆動回路31をドライバ回路31Aで構成し、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aで構成した場合について説明する。
In the third embodiment, a case where the response signal generation unit 3 configured by the drive circuit 31 and the current-voltage conversion circuit 32 according to the first embodiment is used to detect and output the impedance of the subject as amplitude information is used. Described as an example.
In the present embodiment, a case will be described in which, in the third embodiment, the drive circuit 31 of the response signal generation unit 3 is configured by a driver circuit 31A, and the current-voltage conversion circuit 32 is configured by a differential amplifier 32A.

図6において、ドライバ回路31Aは、入力端子が差動増幅器32Aの出力端子に接続され、出力端子が検出素子1の検出電極12と差動増幅器32Aの正極性入力端子に接続されている。このドライバ回路31Aは、入力端子に入力された駆動信号32Sを増幅して出力端子から低インピーダンスで印加信号1Sと電流情報信号31Sを出力する機能を有している。   In FIG. 6, the driver circuit 31A has an input terminal connected to the output terminal of the differential amplifier 32A, and an output terminal connected to the detection electrode 12 of the detection element 1 and the positive input terminal of the differential amplifier 32A. The driver circuit 31A has a function of amplifying the drive signal 32S input to the input terminal and outputting the applied signal 1S and the current information signal 31S from the output terminal with low impedance.

差動増幅器32Aは、正極性入力端子が供給信号生成部2の出力に接続され、逆極性入力端子がドライバ回路31Aの出力端子と検出電極12に接続され、出力端子がドライバ回路31Aの入力端子と波形情報検出部4Bの入力に接続されている。この差動増幅器32Aは、正極性入力端子に入力された供給信号2Sと、逆極性入力端子に入力された電流情報信号31Sを差動増幅して、出力端子から駆動信号32Sと応答信号3Sを出力する機能を有している。   The differential amplifier 32A has a positive input terminal connected to the output of the supply signal generator 2, a reverse polarity input terminal connected to the output terminal of the driver circuit 31A and the detection electrode 12, and an output terminal input to the driver circuit 31A. And connected to the input of the waveform information detector 4B. The differential amplifier 32A differentially amplifies the supply signal 2S input to the positive input terminal and the current information signal 31S input to the reverse polarity input terminal, and outputs the drive signal 32S and the response signal 3S from the output terminal. It has a function to output.

正弦波発生回路22Aは、図3の波形整形回路22の具体例であり、周波数発生回路21からのクロック信号21Sに基づき正弦波からなる交流の供給信号2Sを生成して応答信号生成部3へ出力する機能を有している。
なお、応答信号生成部3および正弦波発生回路22A以外の構成については、第2の実施の形態と同等であり、ここでの詳細な説明は省略する。
The sine wave generation circuit 22A is a specific example of the waveform shaping circuit 22 of FIG. 3, and generates an alternating supply signal 2S composed of a sine wave based on the clock signal 21S from the frequency generation circuit 21 and supplies it to the response signal generation unit 3. It has a function to output.
The configuration other than the response signal generation unit 3 and the sine wave generation circuit 22A is the same as that of the second embodiment, and detailed description thereof is omitted here.

次に、図6を参照して、本発明の第5の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作について説明する。
正弦波発生回路22Aから出力されて応答信号生成部3に入力された正弦波からなる供給信号2Sは、差動増幅器32Aの正極性入力端子に入力される。差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aの入力として駆動信号32Sを出力する。ドライバ回路31Aは、駆動信号32Sに基づいて印加信号1Sを生成し、検出素子1に印加する。これにより、被検体10のインピーダンスに電流が流れる。
Next, the operation of the impedance detection apparatus according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The supply signal 2S composed of a sine wave output from the sine wave generation circuit 22A and input to the response signal generator 3 is input to the positive input terminal of the differential amplifier 32A. The differential amplifier 32A outputs a drive signal 32S as an input of the driver circuit 31A. The driver circuit 31A generates an application signal 1S based on the drive signal 32S and applies it to the detection element 1. Thereby, a current flows through the impedance of the subject 10.

ドライバ回路31Aの出力端子は、負帰還がかかるように差動増幅器32Aの逆極性入力端子に接続されている。これにより、被検体10のインピーダンスに流れる電流の情報が電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへと伝達される。
差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aの出力端子の電位と供給信号2Sの電位の差を検出して駆動信号32Sを調整し、被検体10のインピーダンスに流れる電流の大小にかかわらず、すなわち被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、印加信号1Sが供給信号2Sと等しくなるように制御する。
The output terminal of the driver circuit 31A is connected to the reverse polarity input terminal of the differential amplifier 32A so that negative feedback is applied. Thereby, information on the current flowing through the impedance of the subject 10 is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S.
The differential amplifier 32A detects the difference between the potential of the output terminal of the driver circuit 31A and the potential of the supply signal 2S and adjusts the drive signal 32S, that is, regardless of the magnitude of the current flowing through the impedance of the subject 10, that is, the subject. The applied signal 1S is controlled to be equal to the supply signal 2S regardless of the magnitude of the impedance.

この際、被検体10に流れる電流の振幅が、被検体10に固有のインピーダンスの抵抗成分に応じて変化する。この振幅変化は、ドライバ回路31Aの出力端子の電位の変化となり、電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへ伝えられることになる。駆動信号32Sの電圧値は、差動増幅器32Aにより、この電流情報信号31Sを元に調整される。これにより結果として、被検体10のインピーダンスに流れる電流の振幅情報が電圧に変換された応答信号3Sが得られることになる。   At this time, the amplitude of the current flowing through the subject 10 changes according to the resistance component of the impedance inherent to the subject 10. This amplitude change becomes a change in the potential of the output terminal of the driver circuit 31A, and is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S. The voltage value of the drive signal 32S is adjusted based on the current information signal 31S by the differential amplifier 32A. As a result, a response signal 3S in which the amplitude information of the current flowing through the impedance of the subject 10 is converted into a voltage is obtained.

図7は、本発明の第5の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。
供給信号生成部2の正弦波発生回路22Aでは、回路の動作電源電位VDDと接地電位(0V=GND)のほぼ中間の電位VAを中心電圧とした、正弦波からなる供給信号2Sが生成される。
FIG. 7 is a signal waveform diagram showing the operation of the impedance detection device according to the fifth exemplary embodiment of the present invention.
In the sine wave generation circuit 22A of the supply signal generation unit 2, a supply signal 2S composed of a sine wave is generated with a potential VA that is substantially intermediate between the circuit operating power supply potential VDD and the ground potential (0V = GND) as a center voltage. .

被検体10に印加信号1Sが印加されると、被検体10に流れる電流により印加信号1Sの電圧が降下し、その振幅も変化する。この振幅変化が電流情報信号31Sの振幅情報となる。
差動増幅器32Aは、供給信号2Sと電流情報信号31Sが同じになるように駆動信号32Sを調整して出力する。その結果、電位VAを中心電圧とした供給信号2Sの波形に対して、駆動信号32Sは電圧降下を補う電圧分だけ上昇した波形、すなわちオフセット補正電位VA1を中心電圧とする波形になる。
When the application signal 1S is applied to the subject 10, the voltage of the application signal 1S drops due to the current flowing through the subject 10, and the amplitude thereof also changes. This amplitude change becomes the amplitude information of the current information signal 31S.
The differential amplifier 32A adjusts and outputs the drive signal 32S so that the supply signal 2S and the current information signal 31S are the same. As a result, with respect to the waveform of the supply signal 2S having the potential VA as the center voltage, the drive signal 32S has a waveform increased by a voltage that compensates for the voltage drop, that is, a waveform having the offset correction potential VA1 as the center voltage.

この際、駆動信号32Sの振幅も電流情報信号31Sの振幅情報に基づいて変化しており、この振幅変化を含む駆動信号32Sが応答信号3Sとして出力される。したがって、応答信号3Sは被検体10のインピーダンスによるオフセット電位を含む信号となる。
ピーク電圧検出回路44は、応答信号3Sの最大電圧値または最小電圧値を検出し、ピーク電圧値44Sとして出力する。また、中心電圧検出回路45は、応答信号3Sの中心電圧VA1を検出し、中心電圧値45Sとして出力する。
At this time, the amplitude of the drive signal 32S also changes based on the amplitude information of the current information signal 31S, and the drive signal 32S including this amplitude change is output as the response signal 3S. Therefore, the response signal 3S is a signal including an offset potential due to the impedance of the subject 10.
The peak voltage detection circuit 44 detects the maximum voltage value or the minimum voltage value of the response signal 3S and outputs it as the peak voltage value 44S. The center voltage detection circuit 45 detects the center voltage VA1 of the response signal 3S and outputs it as a center voltage value 45S.

電圧比較回路46は、ピーク電圧値44Sと中心電圧値45Sを比較し、その差に対応した電圧値を有する信号波形の検出信号4BSを出力する。この際、電圧比較回路46は、ピーク電圧値44Sを中心電圧値45Sと相対的に比較するため、応答信号3Sのオフセットを含まない振幅値だけが検出される。したがって、検出信号4BSとして、当該電圧値に、供給信号2Sと印加信号1Sの振幅差、すなわち被検体10のインピーダンスの抵抗成分に対応した波形情報(振幅情報)を含む信号が得られる。   The voltage comparison circuit 46 compares the peak voltage value 44S and the center voltage value 45S, and outputs a detection signal 4BS having a signal waveform having a voltage value corresponding to the difference. At this time, since the voltage comparison circuit 46 compares the peak voltage value 44S with the center voltage value 45S, only the amplitude value not including the offset of the response signal 3S is detected. Therefore, a signal including waveform information (amplitude information) corresponding to the amplitude difference between the supply signal 2S and the applied signal 1S, that is, the resistance component of the impedance of the subject 10, is obtained as the detection signal 4BS.

このように、本実施の形態は、第3の実施の形態のうち、応答信号生成部3の駆動回路31をドライバ回路31Aで構成し、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aで構成したので、極めて簡素な回路で、被検体10に固有のインピーダンスのうち抵抗成分を示す情報を、被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、広い入力ダイナミックレンジで安定して検出することが可能となる。
なお、本実施の形態では、波形情報検出部4Bを、ピーク電圧検出回路44、中心電圧検出回路45、電圧比較回路46から構成した場合を例として示したが、これに限定されるものではなく、他の回路により波形情報検出部4Bを構成してもよい。
Thus, in the present embodiment, in the third embodiment, the drive circuit 31 of the response signal generation unit 3 is configured by the driver circuit 31A, and the current-voltage conversion circuit 32 is configured by the differential amplifier 32A. Therefore, it is possible to stably detect information indicating the resistance component of the impedance inherent to the subject 10 with a very simple circuit in a wide input dynamic range regardless of the magnitude of the impedance of the subject.
In the present embodiment, the case where the waveform information detection unit 4B is configured by the peak voltage detection circuit 44, the center voltage detection circuit 45, and the voltage comparison circuit 46 is shown as an example. However, the present invention is not limited to this. The waveform information detector 4B may be configured by other circuits.

[第6の実施の形態]
次に、図8を参照して、本発明の第6の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置について説明する。図8は、本発明の第6の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図であり、前述した図2と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
[Sixth Embodiment]
Next, with reference to FIG. 8, an impedance detection apparatus according to a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the impedance detection apparatus according to the sixth embodiment of the present invention, and the same or equivalent parts as those in FIG.

第4の実施の形態では、第2の実施の形態において、応答信号生成部3の駆動回路31をドライバ回路31Aで構成し、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aで構成した場合を例として説明した。
本実施の形態では、第4の実施の形態において、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aとドライバ回路32Bで構成した場合について説明する。
In the fourth embodiment, in the second embodiment, the drive circuit 31 of the response signal generation unit 3 is configured by a driver circuit 31A, and the current-voltage conversion circuit 32 is configured by a differential amplifier 32A. As explained.
In the present embodiment, the case where the current-voltage conversion circuit 32 is configured by a differential amplifier 32A and a driver circuit 32B in the fourth embodiment will be described.

図8において、ドライバ回路31Aは、入力端子が差動増幅器32Aの出力端子に接続され、出力端子が検出素子1の検出電極12と差動増幅器32Aの正極性入力端子に接続されている。このドライバ回路31Aは、入力端子に入力された駆動信号32Sを増幅して出力端子から低インピーダンスで印加信号1Sと電流情報信号31Sを出力する機能を有している。   In FIG. 8, the driver circuit 31A has an input terminal connected to the output terminal of the differential amplifier 32A, and an output terminal connected to the detection electrode 12 of the detection element 1 and the positive input terminal of the differential amplifier 32A. The driver circuit 31A has a function of amplifying the drive signal 32S input to the input terminal and outputting the applied signal 1S and the current information signal 31S from the output terminal with low impedance.

差動増幅器32Aは、正極性入力端子が供給信号生成部2の出力に接続され、逆極性入力端子がドライバ回路31Aの出力端子と検出電極12に接続され、出力端子がドライバ回路31Aとドライバ回路32Bの入力端子と波形情報検出部4Aの入力に接続されている。この差動増幅器32Aは、正極性入力端子に入力された供給信号2Sと、逆極性入力端子に入力された電流情報信号31Sを差動増幅して、出力端子から駆動信号32Sと応答信号3Sを出力する機能を有している。   The differential amplifier 32A has a positive input terminal connected to the output of the supply signal generator 2, a reverse polarity input terminal connected to the output terminal of the driver circuit 31A and the detection electrode 12, and an output terminal connected to the driver circuit 31A and the driver circuit. It is connected to the input terminal of 32B and the input of the waveform information detector 4A. The differential amplifier 32A differentially amplifies the supply signal 2S input to the positive input terminal and the current information signal 31S input to the reverse polarity input terminal, and outputs the drive signal 32S and the response signal 3S from the output terminal. It has a function to output.

ドライバ回路32Bは、入力端子が差動増幅器32Aの出力端子に接続され、出力端子が波形情報検出部4Aの入力に接続されている。このドライバ回路32Bは、入力端子に入力された駆動信号32Sを増幅して出力端子から低インピーダンスで応答信号3Sを出力する機能を有している。   The driver circuit 32B has an input terminal connected to the output terminal of the differential amplifier 32A, and an output terminal connected to the input of the waveform information detector 4A. The driver circuit 32B has a function of amplifying the drive signal 32S input to the input terminal and outputting the response signal 3S with low impedance from the output terminal.

正弦波発生回路22Aは、図2の波形整形回路22の具体例であり、周波数発生回路21からのクロック信号21Sに基づき正弦波からなる交流の供給信号2Sを生成して応答信号生成部3へ出力する機能を有している。
なお、応答信号生成部3および正弦波発生回路22A以外の構成については、第4の実施の形態と同等であり、ここでの詳細な説明は省略する。
The sine wave generation circuit 22A is a specific example of the waveform shaping circuit 22 of FIG. 2, and generates an alternating supply signal 2S composed of a sine wave based on the clock signal 21S from the frequency generation circuit 21 and supplies it to the response signal generation unit 3. It has a function to output.
The configuration other than the response signal generation unit 3 and the sine wave generation circuit 22A is the same as that of the fourth embodiment, and a detailed description thereof is omitted here.

次に、図8を参照して、本発明の第6の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作について説明する。
正弦波発生回路22Aから出力されて応答信号生成部3に入力された正弦波からなる供給信号2Sは、差動増幅器32Aの正極性入力端子に入力される。差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aとドライバ回路32Bの入力として駆動信号32Sを出力する。ドライバ回路31Aは、駆動信号32Sに基づいて印加信号1Sを生成し、検出素子1に印加する。これにより、被検体10のインピーダンスに電流が流れる。
Next, the operation of the impedance detection apparatus according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The supply signal 2S composed of a sine wave output from the sine wave generation circuit 22A and input to the response signal generator 3 is input to the positive input terminal of the differential amplifier 32A. The differential amplifier 32A outputs a drive signal 32S as an input to the driver circuit 31A and the driver circuit 32B. The driver circuit 31A generates an application signal 1S based on the drive signal 32S and applies it to the detection element 1. Thereby, a current flows through the impedance of the subject 10.

ドライバ回路31Aの出力端子は、負帰還がかかるように差動増幅器32Aの逆極性入力端子に接続されている。これにより、被検体10のインピーダンスに流れる電流の情報が電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへと伝達される。
差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aの出力端子の電位と供給信号2Sの電位の差を検出して駆動信号32Sを調整し、被検体10のインピーダンスに流れる電流の大小にかかわらず、すなわち被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、印加信号1Sが供給信号2Sと等しくなるように制御する。
The output terminal of the driver circuit 31A is connected to the reverse polarity input terminal of the differential amplifier 32A so that negative feedback is applied. Thereby, information on the current flowing through the impedance of the subject 10 is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S.
The differential amplifier 32A detects the difference between the potential of the output terminal of the driver circuit 31A and the potential of the supply signal 2S and adjusts the drive signal 32S, that is, regardless of the magnitude of the current flowing through the impedance of the subject 10, that is, the subject. The applied signal 1S is controlled to be equal to the supply signal 2S regardless of the magnitude of the impedance.

この際、被検体10に流れる電流の位相が、被検体10に固有のインピーダンスのリアクタンス成分に応じて変化する。この位相変化は、ドライバ回路31Aの出力端子の電位の変化となり、電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへ伝えられることになる。駆動信号32Sの電圧値は、差動増幅器32Aにより、この電流情報信号31Sを元に調整される。この駆動信号32Sは、ドライバ回路32Bにより増幅され、応答信号3Sとして波形情報検出部4Aへ出力される。したがって、応答信号3Sを所望の振幅で安定して出力することができる。これにより結果として、被検体10のインピーダンスに流れる電流の位相情報が電圧に変換された応答信号3Sが得られることになる。   At this time, the phase of the current flowing through the subject 10 changes according to the reactance component of the impedance inherent to the subject 10. This phase change becomes a change in the potential of the output terminal of the driver circuit 31A, and is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S. The voltage value of the drive signal 32S is adjusted based on the current information signal 31S by the differential amplifier 32A. The drive signal 32S is amplified by the driver circuit 32B and output to the waveform information detection unit 4A as the response signal 3S. Therefore, the response signal 3S can be stably output with a desired amplitude. As a result, a response signal 3S in which the phase information of the current flowing through the impedance of the subject 10 is converted into a voltage is obtained.

図9は、本発明の第6の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。
供給信号生成部2の正弦波発生回路22Aでは、回路の動作電源電位VDDと接地電位(0V=GND)のほぼ中間の電位VAを中心電圧とした、正弦波からなる供給信号2Sが生成される。
FIG. 9 is a signal waveform diagram showing the operation of the impedance detection device according to the sixth exemplary embodiment of the present invention.
In the sine wave generation circuit 22A of the supply signal generation unit 2, a supply signal 2S composed of a sine wave is generated with a potential VA that is substantially intermediate between the circuit operating power supply potential VDD and the ground potential (0V = GND) as a center voltage. .

被検体10に印加信号1Sが印加されると、被検体10に流れる電流により印加信号1Sの電圧が降下し、その位相も変化する。この位相変化が電流情報信号31Sの位相情報となる。
差動増幅器32Aは、供給信号2Sと電流情報信号31Sが同じになるように駆動信号32Sを調整して出力する。その結果、電位VAを中心電圧とした供給信号2Sの波形に対して、駆動信号32Sは電圧降下を補う電圧分だけ上昇した波形、すなわちオフセット補正電位VA1を中心電圧とする波形になる。
When the application signal 1S is applied to the subject 10, the voltage of the application signal 1S drops due to the current flowing through the subject 10, and its phase also changes. This phase change becomes the phase information of the current information signal 31S.
The differential amplifier 32A adjusts and outputs the drive signal 32S so that the supply signal 2S and the current information signal 31S are the same. As a result, with respect to the waveform of the supply signal 2S having the potential VA as the center voltage, the drive signal 32S has a waveform increased by a voltage that compensates for the voltage drop, that is, a waveform having the offset correction potential VA1 as the center voltage.

この際、駆動信号32Sの位相も電流情報信号31Sの位相情報に基づいて変化しており、この位相変化を含む駆動信号32Sがドライバ回路32Bで増幅された後、応答信号3Sとして出力される。したがって、応答信号3Sは被検体10のインピーダンスによるオフセットを含む信号となる。
オフセット補正回路41は、応答信号3Sの中心電圧が位相比較回路43で用いる基準電位VAと一致するように直流電位をレベルシフトし、上記オフセットが補正された被比較信号41Sを出力する。
At this time, the phase of the drive signal 32S also changes based on the phase information of the current information signal 31S. The drive signal 32S including this phase change is amplified by the driver circuit 32B and then output as the response signal 3S. Therefore, the response signal 3S is a signal including an offset due to the impedance of the subject 10.
The offset correction circuit 41 level-shifts the DC potential so that the center voltage of the response signal 3S matches the reference potential VA used in the phase comparison circuit 43, and outputs the signal 41S to be compared with the offset corrected.

位相比較回路43は、被比較信号41Sと基準信号発生回路42からの基準信号42Sの位相を比較し、その位相差に対応したパルス幅を有する信号波形の検出信号4ASを出力する。したがって、検出信号4ASとして、当該パルス幅に、供給信号2Sと印加信号1Sの位相差、すなわち被検体10のインピーダンスのリアクタンス成分に対応した波形情報(位相情報)を含む信号が得られる。   The phase comparison circuit 43 compares the phase of the signal 41S to be compared with the phase of the reference signal 42S from the reference signal generation circuit 42, and outputs a detection signal 4AS having a signal waveform having a pulse width corresponding to the phase difference. Therefore, a signal including waveform information (phase information) corresponding to the phase difference between the supply signal 2S and the applied signal 1S, that is, the reactance component of the impedance of the subject 10, is obtained as the detection signal 4AS.

このように、本実施の形態は、第4の実施の形態のうち、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aとドライバ回路32Bで構成したので、極めて簡素な回路で、被検体10に固有のインピーダンスのうちリアクタンス成分を示す情報を、被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、広い入力ダイナミックレンジで安定して検出することが可能となる。また、ドライバ回路32Bで応答信号3Sを増幅出力することができ、第4の実施の形態と比較して、波形情報検出部4Aにおける位相情報の検出精度を高めることができる。   As described above, in the present embodiment, since the current-voltage conversion circuit 32 is configured by the differential amplifier 32A and the driver circuit 32B in the fourth embodiment, it is an extremely simple circuit and is unique to the subject 10. It is possible to stably detect information indicating the reactance component of the impedance of the subject with a wide input dynamic range regardless of the impedance of the subject. Further, the response signal 3S can be amplified and output by the driver circuit 32B, and the detection accuracy of the phase information in the waveform information detection unit 4A can be improved as compared with the fourth embodiment.

なお、本実施の形態では、波形情報検出部4Aを、オフセット補正回路41、基準信号発生回路42、および位相比較回路43から構成した場合を例として示したが、これに限定されるものではなく、他の回路により波形情報検出部4Aを構成してもよい。   In the present embodiment, the case where the waveform information detection unit 4A includes the offset correction circuit 41, the reference signal generation circuit 42, and the phase comparison circuit 43 is shown as an example. However, the present invention is not limited to this. The waveform information detector 4A may be configured by other circuits.

[第7の実施の形態]
次に、図10を参照して、本発明の第7の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置について説明する。図10は、本発明の第7の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図であり、前述した図3と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
[Seventh Embodiment]
Next, with reference to FIG. 10, an impedance detection apparatus according to a seventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an impedance detection device according to the seventh exemplary embodiment of the present invention. The same or equivalent parts as those in FIG. 3 described above are denoted by the same reference numerals.

第5の実施の形態では、第3の実施の形態において、応答信号生成部3の駆動回路31をドライバ回路31Aで構成し、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aで構成した場合を例として説明した。
本実施の形態では、第5の実施の形態において、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aとドライバ回路32Bで構成した場合について説明する。
In the fifth embodiment, in the third embodiment, the drive circuit 31 of the response signal generation unit 3 is configured by a driver circuit 31A, and the current-voltage conversion circuit 32 is configured by a differential amplifier 32A. As explained.
In the present embodiment, the case where the current-voltage conversion circuit 32 is configured by a differential amplifier 32A and a driver circuit 32B in the fifth embodiment will be described.

図10において、ドライバ回路31Aは、入力端子が差動増幅器32Aの出力端子に接続され、出力端子が検出素子1の検出電極12と差動増幅器32Aの正極性入力端子に接続されている。このドライバ回路31Aは、入力端子に入力された駆動信号32Sを増幅して出力端子から低インピーダンスで印加信号1Sと電流情報信号31Sを出力する機能を有している。   In FIG. 10, the driver circuit 31A has an input terminal connected to the output terminal of the differential amplifier 32A, and an output terminal connected to the detection electrode 12 of the detection element 1 and the positive input terminal of the differential amplifier 32A. The driver circuit 31A has a function of amplifying the drive signal 32S input to the input terminal and outputting the applied signal 1S and the current information signal 31S from the output terminal with low impedance.

差動増幅器32Aは、正極性入力端子が供給信号生成部2の出力に接続され、逆極性入力端子がドライバ回路31Aの出力端子と検出電極12に接続され、出力端子がドライバ回路31Aとドライバ回路32Bの入力端子に接続されている。この差動増幅器32Aは、正極性入力端子に入力された供給信号2Sと、逆極性入力端子に入力された電流情報信号31Sを差動増幅して、出力端子から駆動信号32Sと応答信号3Sを出力する機能を有している。   The differential amplifier 32A has a positive input terminal connected to the output of the supply signal generator 2, a reverse polarity input terminal connected to the output terminal of the driver circuit 31A and the detection electrode 12, and an output terminal connected to the driver circuit 31A and the driver circuit. It is connected to the input terminal of 32B. The differential amplifier 32A differentially amplifies the supply signal 2S input to the positive input terminal and the current information signal 31S input to the reverse polarity input terminal, and outputs the drive signal 32S and the response signal 3S from the output terminal. It has a function to output.

ドライバ回路32Bは、入力端子が差動増幅器32Aの出力端子に接続され、出力端子が波形情報検出部4Bの入力に接続されている。このドライバ回路32Bは、入力端子に入力された駆動信号32Sを増幅して出力端子から低インピーダンスで応答信号3Sを出力する機能を有している。   The driver circuit 32B has an input terminal connected to the output terminal of the differential amplifier 32A, and an output terminal connected to the input of the waveform information detector 4B. The driver circuit 32B has a function of amplifying the drive signal 32S input to the input terminal and outputting the response signal 3S with low impedance from the output terminal.

正弦波発生回路22Aは、図3の波形整形回路22の具体例であり、周波数発生回路21からのクロック信号21Sに基づき正弦波からなる交流の供給信号2Sを生成して応答信号生成部3へ出力する機能を有している。
なお、応答信号生成部3および正弦波発生回路22A以外の構成については、第3の実施の形態と同等であり、ここでの詳細な説明は省略する。
The sine wave generation circuit 22A is a specific example of the waveform shaping circuit 22 of FIG. 3, and generates an alternating supply signal 2S composed of a sine wave based on the clock signal 21S from the frequency generation circuit 21 and supplies it to the response signal generation unit 3. It has a function to output.
The configuration other than the response signal generation unit 3 and the sine wave generation circuit 22A is the same as that of the third embodiment, and a detailed description thereof is omitted here.

次に、図10を参照して、本発明の第7の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作について説明する。
正弦波発生回路22Aから出力されて応答信号生成部3に入力された正弦波からなる供給信号2Sは、差動増幅器32Aの正極性入力端子に入力される。差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aの入力として駆動信号32Sを出力する。ドライバ回路31Aは、駆動信号32Sに基づいて印加信号1Sを生成し、検出素子1に印加する。これにより、被検体10のインピーダンスに電流が流れる。
Next, with reference to FIG. 10, an operation of the impedance detection apparatus according to the seventh exemplary embodiment of the present invention will be described.
The supply signal 2S composed of a sine wave output from the sine wave generation circuit 22A and input to the response signal generator 3 is input to the positive input terminal of the differential amplifier 32A. The differential amplifier 32A outputs a drive signal 32S as an input of the driver circuit 31A. The driver circuit 31A generates an application signal 1S based on the drive signal 32S and applies it to the detection element 1. Thereby, a current flows through the impedance of the subject 10.

ドライバ回路31Aの出力端子は、負帰還がかかるように差動増幅器32Aの逆極性入力端子に接続されている。これにより、被検体10のインピーダンスに流れる電流の情報が電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへと伝達される。
差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aの出力端子の電位と供給信号2Sの電位の差を検出して駆動信号32Sを調整し、被検体10のインピーダンスに流れる電流の大小にかかわらず、すなわち被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、印加信号1Sが供給信号2Sと等しくなるように制御する。
The output terminal of the driver circuit 31A is connected to the reverse polarity input terminal of the differential amplifier 32A so that negative feedback is applied. Thereby, information on the current flowing through the impedance of the subject 10 is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S.
The differential amplifier 32A detects the difference between the potential of the output terminal of the driver circuit 31A and the potential of the supply signal 2S and adjusts the drive signal 32S, that is, regardless of the magnitude of the current flowing through the impedance of the subject 10, that is, the subject. The applied signal 1S is controlled to be equal to the supply signal 2S regardless of the magnitude of the impedance.

この際、被検体10に流れる電流の振幅が、被検体10に固有のインピーダンスの抵抗成分に応じて変化する。この振幅変化は、ドライバ回路31Aの出力端子の電位の変化となり、電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへ伝えられることになる。駆動信号32Sの電圧値は、差動増幅器32Aにより、この電流情報信号31Sを元に調整される。この駆動信号32Sは、ドライバ回路32Bにより増幅され、応答信号3Sとして波形情報検出部4Bへ出力される。したがって、応答信号3Sを所望の振幅で安定して出力することができる。これにより結果として、被検体10のインピーダンスに流れる電流の振幅情報が電圧に変換された応答信号3Sが得られることになる。   At this time, the amplitude of the current flowing through the subject 10 changes according to the resistance component of the impedance inherent to the subject 10. This amplitude change becomes a change in the potential of the output terminal of the driver circuit 31A, and is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S. The voltage value of the drive signal 32S is adjusted based on the current information signal 31S by the differential amplifier 32A. This drive signal 32S is amplified by the driver circuit 32B, and is output to the waveform information detector 4B as the response signal 3S. Therefore, the response signal 3S can be stably output with a desired amplitude. As a result, a response signal 3S in which the amplitude information of the current flowing through the impedance of the subject 10 is converted into a voltage is obtained.

図11は、本発明の第7の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。
供給信号生成部2の正弦波発生回路22Aでは、回路の動作電源電位VDDと接地電位(0V=GND)のほぼ中間の電位VAを中心電圧とした、正弦波からなる供給信号2Sが生成される。
FIG. 11 is a signal waveform diagram showing an operation of the impedance detection device according to the seventh exemplary embodiment of the present invention.
In the sine wave generation circuit 22A of the supply signal generation unit 2, a supply signal 2S composed of a sine wave is generated with a potential VA that is substantially intermediate between the circuit operating power supply potential VDD and the ground potential (0V = GND) as a center voltage. .

被検体10に印加信号1Sが印加されると、被検体10に流れる電流により印加信号1Sの電圧が降下し、その振幅も変化する。この振幅変化が電流情報信号31Sの振幅情報となる。
差動増幅器32Aは、供給信号2Sと電流情報信号31Sが同じになるように駆動信号32Sを調整して出力する。その結果、電位VAを中心電圧とした供給信号2Sの波形に対して、駆動信号32Sは電圧降下を補う電圧分だけ上昇した波形、すなわちオフセット補正電位VA1を中心電圧とする波形になる。
When the application signal 1S is applied to the subject 10, the voltage of the application signal 1S drops due to the current flowing through the subject 10, and the amplitude thereof also changes. This amplitude change becomes the amplitude information of the current information signal 31S.
The differential amplifier 32A adjusts and outputs the drive signal 32S so that the supply signal 2S and the current information signal 31S are the same. As a result, with respect to the waveform of the supply signal 2S having the potential VA as the center voltage, the drive signal 32S has a waveform increased by a voltage that compensates for the voltage drop, that is, a waveform having the offset correction potential VA1 as the center voltage.

この際、駆動信号32Sの振幅も電流情報信号31Sの振幅情報に基づいて変化しており、この振幅変化を含む駆動信号32Sがドライバ回路32Bで増幅された後、応答信号3Sとして出力される。したがって、応答信号3Sは被検体10のインピーダンスによるオフセット電位を含む信号となる。
ピーク電圧検出回路44は、応答信号3Sの最大電圧値または最小電圧値を検出し、ピーク電圧値44Sとして出力する。また、中心電圧検出回路45は、応答信号3Sの中心電圧VA1を検出し、中心電圧値45Sとして出力する。
At this time, the amplitude of the drive signal 32S also changes based on the amplitude information of the current information signal 31S. The drive signal 32S including this amplitude change is amplified by the driver circuit 32B and then output as the response signal 3S. Therefore, the response signal 3S is a signal including an offset potential due to the impedance of the subject 10.
The peak voltage detection circuit 44 detects the maximum voltage value or the minimum voltage value of the response signal 3S and outputs it as the peak voltage value 44S. The center voltage detection circuit 45 detects the center voltage VA1 of the response signal 3S and outputs it as a center voltage value 45S.

電圧比較回路46は、ピーク電圧値44Sと中心電圧値45Sを比較し、その差に対応した電圧値を有する信号波形の検出信号4BSを出力する。この際、電圧比較回路46は、ピーク電圧値44Sを中心電圧値45Sと相対的に比較するため、応答信号3Sのオフセットを含まない振幅値だけが検出される。したがって、検出信号4BSとして、当該電圧値に、供給信号2Sと印加信号1Sの振幅差、すなわち被検体10のインピーダンスの抵抗成分に対応した波形情報(振幅情報)を含む信号が得られる。   The voltage comparison circuit 46 compares the peak voltage value 44S and the center voltage value 45S, and outputs a detection signal 4BS having a signal waveform having a voltage value corresponding to the difference. At this time, since the voltage comparison circuit 46 compares the peak voltage value 44S with the center voltage value 45S, only the amplitude value not including the offset of the response signal 3S is detected. Therefore, a signal including waveform information (amplitude information) corresponding to the amplitude difference between the supply signal 2S and the applied signal 1S, that is, the resistance component of the impedance of the subject 10, is obtained as the detection signal 4BS.

このように、本実施の形態は、第5の実施の形態のうち、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aとドライバ回路32Bで構成したので、極めて簡素な回路で、被検体10に固有のインピーダンスのうち抵抗成分を示す情報を、被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、広い入力ダイナミックレンジで安定して検出することが可能となる。また、ドライバ回路32Bで応答信号3Sを増幅出力することができ、第5の実施の形態と比較して、波形情報検出部4Bにおける振幅情報の検出精度を高めることができる。   Thus, since the current-voltage conversion circuit 32 is configured by the differential amplifier 32A and the driver circuit 32B in the fifth embodiment, the present embodiment is a very simple circuit and unique to the subject 10. It is possible to stably detect information indicating the resistance component of the impedance in a wide input dynamic range regardless of the magnitude of the impedance of the subject. Further, the response signal 3S can be amplified and output by the driver circuit 32B, and the detection accuracy of the amplitude information in the waveform information detection unit 4B can be improved as compared with the fifth embodiment.

なお、本実施の形態では、波形情報検出部4Bを、ピーク電圧検出回路44、中心電圧検出回路45、電圧比較回路46から構成した場合を例として示したが、これに限定されるものではなく、他の回路により波形情報検出部4Bを構成してもよい。   In the present embodiment, the case where the waveform information detection unit 4B is configured by the peak voltage detection circuit 44, the center voltage detection circuit 45, and the voltage comparison circuit 46 is shown as an example. However, the present invention is not limited to this. The waveform information detector 4B may be configured by other circuits.

[第8の実施の形態]
次に、図12を参照して、本発明の第8の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置について説明する。図12は、本発明の第8の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図であり、前述した図8と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
[Eighth Embodiment]
Next, with reference to FIG. 12, an impedance detection apparatus according to an eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the impedance detection apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same or equivalent parts as those in FIG.

第6の実施の形態では、第2の実施の形態において、応答信号生成部3の駆動回路31をドライバ回路31Aで構成し、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aとドライバ回路32Bで構成し、波形整形回路22を正弦波発生回路22Aで構成して、被検体のインピーダンスを位相情報として検出出力する場合を例として説明した。
本実施の形態では、第6の実施の形態において、波形整形回路22を三角波発生回路22Bで構成した場合について説明する。
In the sixth embodiment, in the second embodiment, the drive circuit 31 of the response signal generation unit 3 is configured by a driver circuit 31A, and the current-voltage conversion circuit 32 is configured by a differential amplifier 32A and a driver circuit 32B. The case where the waveform shaping circuit 22 is constituted by the sine wave generation circuit 22A and the impedance of the subject is detected and output as phase information has been described as an example.
In the present embodiment, the case where the waveform shaping circuit 22 is configured by a triangular wave generation circuit 22B in the sixth embodiment will be described.

図12において、三角波発生回路22Bは、図2の波形整形回路22の具体例であり、周波数発生回路21からのクロック信号21Sに基づき三角波からなる交流の供給信号2Sを生成して応答信号生成部3へ出力する機能を有している。なお、三角波発生回路22Bは、一般的な公知の回路を用いればよく、正弦波発生回路と比較して回路構成を簡素化できる。
なお、三角波発生回路22B以外の構成については、第6の実施の形態と同等であり、ここでの詳細な説明は省略する。
In FIG. 12, a triangular wave generation circuit 22B is a specific example of the waveform shaping circuit 22 of FIG. 2, and generates an AC supply signal 2S composed of a triangular wave based on the clock signal 21S from the frequency generation circuit 21 to generate a response signal generation unit. 3 is provided. The triangular wave generation circuit 22B may be a general known circuit, and the circuit configuration can be simplified as compared with the sine wave generation circuit.
The configuration other than the triangular wave generation circuit 22B is the same as that of the sixth embodiment, and a detailed description thereof is omitted here.

次に、図12を参照して、本発明の第8の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作について説明する。
三角波発生回路22Bから出力されて応答信号生成部3に入力された三角波からなる供給信号2Sは、差動増幅器32Aの正極性入力端子に入力される。差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aとドライバ回路32Bの入力として駆動信号32Sを出力する。ドライバ回路31Aは、駆動信号32Sに基づいて印加信号1Sを生成し、検出素子1に印加する。これにより、被検体10のインピーダンスに電流が流れる。
Next, the operation of the impedance detection apparatus according to the eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The supply signal 2S composed of a triangular wave output from the triangular wave generation circuit 22B and input to the response signal generation unit 3 is input to the positive input terminal of the differential amplifier 32A. The differential amplifier 32A outputs a drive signal 32S as an input to the driver circuit 31A and the driver circuit 32B. The driver circuit 31A generates an application signal 1S based on the drive signal 32S and applies it to the detection element 1. Thereby, a current flows through the impedance of the subject 10.

ドライバ回路31Aの出力端子は、負帰還がかかるように差動増幅器32Aの逆極性入力端子に接続されている。これにより、被検体10のインピーダンスに流れる電流の情報が電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへと伝達される。
差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aの出力端子の電位と供給信号2Sの電位の差を検出して駆動信号32Sを調整し、被検体10のインピーダンスに流れる電流の大小にかかわらず、すなわち被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、印加信号1Sが供給信号2Sと等しくなるように制御する。
The output terminal of the driver circuit 31A is connected to the reverse polarity input terminal of the differential amplifier 32A so that negative feedback is applied. Thereby, information on the current flowing through the impedance of the subject 10 is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S.
The differential amplifier 32A detects the difference between the potential of the output terminal of the driver circuit 31A and the potential of the supply signal 2S and adjusts the drive signal 32S, that is, regardless of the magnitude of the current flowing through the impedance of the subject 10, that is, the subject. The applied signal 1S is controlled to be equal to the supply signal 2S regardless of the magnitude of the impedance.

この際、被検体10に流れる電流の位相が、被検体10に固有のインピーダンスのリアクタンス成分に応じて変化する。この位相変化は、ドライバ回路31Aの出力端子の電位の変化となり、電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへ伝えられることになる。駆動信号32Sの電圧値は、差動増幅器32Aにより、この電流情報信号31Sを元に調整される。この駆動信号32Sは、ドライバ回路32Bにより増幅され、応答信号3Sとして波形情報検出部4Aへ出力される。したがって、応答信号3Sを所望の振幅で安定して出力することができる。これにより結果として、被検体10のインピーダンスに流れる電流の位相情報が電圧に変換された応答信号3Sが得られることになる。   At this time, the phase of the current flowing through the subject 10 changes according to the reactance component of the impedance inherent to the subject 10. This phase change becomes a change in the potential of the output terminal of the driver circuit 31A, and is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S. The voltage value of the drive signal 32S is adjusted based on the current information signal 31S by the differential amplifier 32A. The drive signal 32S is amplified by the driver circuit 32B and output to the waveform information detection unit 4A as the response signal 3S. Therefore, the response signal 3S can be stably output with a desired amplitude. As a result, a response signal 3S in which the phase information of the current flowing through the impedance of the subject 10 is converted into a voltage is obtained.

図13は、本発明の第8の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。図14は、本発明の第8の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す他の信号波形図である。
供給信号生成部2の三角波発生回路22Bでは、回路の動作電源電位VDDと接地電位(0V=GND)のほぼ中間の電位VAを中心電圧とした、三角波からなる供給信号2Sが生成される。
FIG. 13 is a signal waveform diagram showing the operation of the impedance detection device according to the eighth exemplary embodiment of the present invention. FIG. 14 is another signal waveform diagram showing the operation of the impedance detection device according to the eighth exemplary embodiment of the present invention.
In the triangular wave generation circuit 22B of the supply signal generation unit 2, a supply signal 2S composed of a triangular wave is generated with a potential VA that is substantially intermediate between the circuit operating power supply potential VDD and the ground potential (0V = GND) as a center voltage.

ここで、図13に示すように、被検体10のインピーダンスが容量成分のみの場合、三角波からなる供給信号2Sを被検体10へ入力すると、そのインピーダンスに流れる電流は三角波の微分応答波形となり、矩形波に近い波形を有する応答信号3Scが得られる。
また、被検体10のインピーダンスが抵抗成分のみの場合、三角波からなる供給信号2Sを被検体10へ入力すると、そのインピーダンスに流れる電流は三角波と同じ波形の応答波形となり、元の三角波の波形を有する応答信号3Srが得られる。
Here, as shown in FIG. 13, when the impedance of the subject 10 is only a capacitive component, when a supply signal 2S composed of a triangular wave is input to the subject 10, the current flowing through the impedance becomes a differential response waveform of a triangular wave, and is rectangular. A response signal 3Sc having a waveform close to a wave is obtained.
Further, when the impedance of the subject 10 is only a resistance component, when a supply signal 2S composed of a triangular wave is input to the subject 10, the current flowing through the impedance becomes a response waveform having the same waveform as the triangular wave, and has the original triangular wave waveform. A response signal 3Sr is obtained.

したがって、被検体10のインピーダンスが容量成分と抵抗成分を持つ場合、三角波からなる供給信号2Sを被検体10へ入力すると、そのインピーダンスに流れる電流は、三角波の微分応答と元の三角波とが合成された波形となる。したがって、応答信号3Sは、応答信号3Scと応答信号3Srが合成された波形、すなわち、三角波の上昇期間と下降期間とで、微分応答分だけ電圧のズレを有する信号波形となる。   Therefore, when the impedance of the subject 10 has a capacitance component and a resistance component, when a supply signal 2S consisting of a triangular wave is input to the subject 10, the current flowing through the impedance is combined with the differential response of the triangular wave and the original triangular wave. Waveform. Therefore, the response signal 3S has a waveform obtained by synthesizing the response signal 3Sc and the response signal 3Sr, that is, a signal waveform having a voltage deviation corresponding to the differential response between the rising period and the falling period of the triangular wave.

被検体10に印加信号1Sが印加されると、被検体10に流れる電流により印加信号1Sの電圧が降下し、その位相も変化する。この位相変化が電流情報信号31Sの位相情報となる。
図14に示すように、差動増幅器32Aは、供給信号2Sと電流情報信号31Sが同じになるように駆動信号32Sを調整して出力する。その結果、電位VAを中心電圧とした供給信号2Sの波形に対して、駆動信号32Sは電圧降下を補う電圧分だけ上昇した波形、すなわちオフセット補正電位VA1を中心電圧とする波形になる。
When the application signal 1S is applied to the subject 10, the voltage of the application signal 1S drops due to the current flowing through the subject 10, and its phase also changes. This phase change becomes the phase information of the current information signal 31S.
As shown in FIG. 14, the differential amplifier 32A adjusts and outputs the drive signal 32S so that the supply signal 2S and the current information signal 31S are the same. As a result, with respect to the waveform of the supply signal 2S having the potential VA as the center voltage, the drive signal 32S has a waveform increased by a voltage that compensates for the voltage drop, that is, a waveform having the offset correction potential VA1 as the center voltage.

この際、駆動信号32Sの位相も電流情報信号31Sの位相情報に基づいて変化しており、この位相変化を含む駆動信号32Sがドライバ回路32Bで増幅された後、応答信号3Sとして出力される。したがって、応答信号3Sは被検体10のインピーダンスによるオフセットを含む信号となる。
オフセット補正回路41は、応答信号3Sの中心電圧が位相比較回路43で用いる基準電位VAと一致するように直流電位をレベルシフトし、上記オフセットが補正された被比較信号41Sを出力する。
At this time, the phase of the drive signal 32S also changes based on the phase information of the current information signal 31S. The drive signal 32S including this phase change is amplified by the driver circuit 32B and then output as the response signal 3S. Therefore, the response signal 3S is a signal including an offset due to the impedance of the subject 10.
The offset correction circuit 41 level-shifts the DC potential so that the center voltage of the response signal 3S matches the reference potential VA used in the phase comparison circuit 43, and outputs the signal 41S to be compared with the offset corrected.

位相比較回路43は、被比較信号41Sと基準信号発生回路42からの基準信号42Sの位相を比較し、その位相差に対応したパルス幅を有する信号波形の検出信号4ASを出力する。したがって、検出信号4ASとして、当該パルス幅に、供給信号2Sと印加信号1Sの位相差、すなわち被検体10のインピーダンスのリアクタンス成分に対応した波形情報(位相情報)を含む信号が得られる。   The phase comparison circuit 43 compares the phase of the signal 41S to be compared with the phase of the reference signal 42S from the reference signal generation circuit 42, and outputs a detection signal 4AS having a signal waveform having a pulse width corresponding to the phase difference. Therefore, a signal including waveform information (phase information) corresponding to the phase difference between the supply signal 2S and the applied signal 1S, that is, the reactance component of the impedance of the subject 10, is obtained as the detection signal 4AS.

このように、本実施の形態は、第6の実施の形態のうち、応答信号生成部3の駆動回路31をドライバ回路31Aで構成し、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aとドライバ回路32Bで構成し、さらに波形整形回路22を三角波発生回路22Bで構成したので、正弦波を用いる場合と比較して供給信号2Sの生成に要する回路を簡略化でき、全体として極めて簡素な回路で、被検体10に固有のインピーダンスのうちリアクタンス成分を示す情報を、被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、広い入力ダイナミックレンジで安定して検出することが可能となる。   As described above, in this embodiment, the drive circuit 31 of the response signal generation unit 3 is configured by the driver circuit 31A and the current-voltage conversion circuit 32 is replaced with the differential amplifier 32A and the driver circuit in the sixth embodiment. 32B, and further, the waveform shaping circuit 22 is constituted by the triangular wave generation circuit 22B. Therefore, the circuit required for generating the supply signal 2S can be simplified as compared with the case where a sine wave is used. Information indicating the reactance component of the impedance inherent in the subject 10 can be stably detected in a wide input dynamic range regardless of the magnitude of the impedance of the subject.

なお、本実施の形態では、波形情報検出部4Aを、オフセット補正回路41、基準信号発生回路42、および位相比較回路43から構成した場合を例として示したが、これに限定されるものではなく、他の回路により波形情報検出部4Aを構成してもよい。
また、本実施の形態では、応答信号生成部3を、ドライバ回路31A、差動増幅器32A、およびドライバ回路32Bで構成した場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、例えばドライバ回路31Aと差動増幅器32Aなど、他の回路で応答信号生成部3を構成してもよい。
In the present embodiment, the case where the waveform information detection unit 4A includes the offset correction circuit 41, the reference signal generation circuit 42, and the phase comparison circuit 43 is shown as an example. However, the present invention is not limited to this. The waveform information detector 4A may be configured by other circuits.
In the present embodiment, the case where the response signal generation unit 3 is configured by the driver circuit 31A, the differential amplifier 32A, and the driver circuit 32B has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The response signal generation unit 3 may be configured by other circuits such as the circuit 31A and the differential amplifier 32A.

また、本実施の形態では、応答信号生成部3からの応答信号3Sをそのまま波形情報検出部4Aへ入力する場合を例として説明したが、応答信号生成部3と波形情報検出部4Aとの間にローパスフィルタを設けてもよい。これにより、三角波からなる応答信号3Sに含まれる高周波成分を除去することができ、波形情報検出部4Aにおける波形情報の検出精度を高めることができる。なお、上記ローパスフィルタは、オフセット補正回路41と位相比較回路43との間に設け、三角波からなる被比較信号41Sに含まれる高周波成分を除去することができ、上記と同様に波形情報検出部4Aにおける波形情報の検出精度を高めることができる。   Further, in the present embodiment, the case where the response signal 3S from the response signal generation unit 3 is directly input to the waveform information detection unit 4A has been described as an example, but the response signal generation unit 3 and the waveform information detection unit 4A are not affected. A low-pass filter may be provided. Thereby, the high frequency component contained in the response signal 3S which consists of a triangular wave can be removed, and the detection accuracy of the waveform information in the waveform information detection part 4A can be improved. The low-pass filter is provided between the offset correction circuit 41 and the phase comparison circuit 43, and can remove a high-frequency component contained in the signal to be compared 41S formed of a triangular wave. Similarly to the above, the waveform information detection unit 4A The accuracy of detecting waveform information in can be improved.

[第9の実施の形態]
次に、図15を参照して、本発明の第9の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置について説明する。図15は、本発明の第9の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図であり、前述した図10と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
[Ninth Embodiment]
Next, with reference to FIG. 15, an impedance detection apparatus according to a ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the impedance detection apparatus according to the ninth embodiment of the present invention. The same or equivalent parts as those in FIG.

第7の実施の形態では、第3の実施の形態において、応答信号生成部3の駆動回路31をドライバ回路31Aで構成し、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aとドライバ回路32Bで構成し、波形整形回路22を正弦波発生回路22Aで構成して、被検体のインピーダンスを振幅情報として検出出力する場合を例として説明した。
本実施の形態では、第7の実施の形態において、波形整形回路22を三角波発生回路22Bで構成した場合について説明する。
In the seventh embodiment, in the third embodiment, the drive circuit 31 of the response signal generation unit 3 is configured by a driver circuit 31A, and the current-voltage conversion circuit 32 is configured by a differential amplifier 32A and a driver circuit 32B. The case where the waveform shaping circuit 22 is constituted by the sine wave generation circuit 22A and the impedance of the subject is detected and output as amplitude information has been described as an example.
In the present embodiment, the case where the waveform shaping circuit 22 is configured by a triangular wave generation circuit 22B in the seventh embodiment will be described.

図15において、三角波発生回路22Bは、図3の波形整形回路22の具体例であり、周波数発生回路21からのクロック信号21Sに基づき三角波からなる交流の供給信号2Sを生成して応答信号生成部3へ出力する機能を有している。なお、三角波発生回路22Bは、一般的な公知の回路を用いればよく、正弦波発生回路と比較して回路構成を簡素化できる。
なお、三角波発生回路22B以外の構成については、第7の実施の形態と同等であり、ここでの詳細な説明は省略する。
In FIG. 15, a triangular wave generation circuit 22B is a specific example of the waveform shaping circuit 22 of FIG. 3, and generates an AC supply signal 2S composed of a triangular wave based on the clock signal 21S from the frequency generation circuit 21 to generate a response signal generation unit. 3 is provided. The triangular wave generation circuit 22B may be a general known circuit, and the circuit configuration can be simplified as compared with the sine wave generation circuit.
The configuration other than the triangular wave generation circuit 22B is the same as that of the seventh embodiment, and a detailed description thereof is omitted here.

次に、図15を参照して、本発明の第9の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作について説明する。
三角波発生回路22Bから出力されて応答信号生成部3に入力された三角波からなる供給信号2Sは、差動増幅器32Aの正極性入力端子に入力される。差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aとドライバ回路32Bの入力として駆動信号32Sを出力する。ドライバ回路31Aは、駆動信号32Sに基づいて印加信号1Sを生成し、検出素子1に印加する。これにより、被検体10のインピーダンスに電流が流れる。
Next, the operation of the impedance detection apparatus according to the ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The supply signal 2S composed of a triangular wave output from the triangular wave generation circuit 22B and input to the response signal generation unit 3 is input to the positive input terminal of the differential amplifier 32A. The differential amplifier 32A outputs a drive signal 32S as an input to the driver circuit 31A and the driver circuit 32B. The driver circuit 31A generates an application signal 1S based on the drive signal 32S and applies it to the detection element 1. Thereby, a current flows through the impedance of the subject 10.

ドライバ回路31Aの出力端子は、負帰還がかかるように差動増幅器32Aの逆極性入力端子に接続されている。これにより、被検体10のインピーダンスに流れる電流の情報が電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへと伝達される。
差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aの出力端子の電位と供給信号2Sの電位の差を検出して駆動信号32Sを調整し、被検体10のインピーダンスに流れる電流の大小にかかわらず、すなわち被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、印加信号1Sが供給信号2Sと等しくなるように制御する。
The output terminal of the driver circuit 31A is connected to the reverse polarity input terminal of the differential amplifier 32A so that negative feedback is applied. Thereby, information on the current flowing through the impedance of the subject 10 is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S.
The differential amplifier 32A detects the difference between the potential of the output terminal of the driver circuit 31A and the potential of the supply signal 2S and adjusts the drive signal 32S, that is, regardless of the magnitude of the current flowing through the impedance of the subject 10, that is, the subject. The applied signal 1S is controlled to be equal to the supply signal 2S regardless of the magnitude of the impedance.

この際、被検体10に流れる電流の振幅が、被検体10に固有のインピーダンスの抵抗成分に応じて変化する。この振幅変化は、ドライバ回路31Aの出力端子の電位の変化となり、電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへ伝えられることになる。駆動信号32Sの電圧値は、差動増幅器32Aにより、この電流情報信号31Sを元に調整される。この駆動信号32Sは、ドライバ回路32Bにより増幅され、応答信号3Sとして波形情報検出部4Bへ出力される。したがって、応答信号3Sを所望の振幅で安定して出力することができる。これにより結果として、被検体10のインピーダンスに流れる電流の振幅情報が電圧に変換された応答信号3Sが得られることになる。   At this time, the amplitude of the current flowing through the subject 10 changes according to the resistance component of the impedance inherent to the subject 10. This amplitude change becomes a change in the potential of the output terminal of the driver circuit 31A, and is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S. The voltage value of the drive signal 32S is adjusted based on the current information signal 31S by the differential amplifier 32A. This drive signal 32S is amplified by the driver circuit 32B, and is output to the waveform information detector 4B as the response signal 3S. Therefore, the response signal 3S can be stably output with a desired amplitude. As a result, a response signal 3S in which the amplitude information of the current flowing through the impedance of the subject 10 is converted into a voltage is obtained.

図16は、本発明の第9の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。
供給信号生成部2の三角波発生回路22Bでは、回路の動作電源電位VDDと接地電位(0V=GND)のほぼ中間の電位VAを中心電圧とした、三角波からなる供給信号2Sが生成される。
FIG. 16 is a signal waveform diagram showing an operation of the impedance detection device according to the ninth exemplary embodiment of the present invention.
In the triangular wave generation circuit 22B of the supply signal generation unit 2, a supply signal 2S composed of a triangular wave is generated with a potential VA that is substantially intermediate between the circuit operating power supply potential VDD and the ground potential (0V = GND) as a center voltage.

ここで、図13で説明したように、被検体10のインピーダンスが容量成分と抵抗成分を持つ場合、三角波からなる供給信号2Sを被検体10へ入力すると、そのインピーダンスに流れる電流は、三角波の微分応答と元の三角波とが合成された波形となる。したがって、応答信号3Sは、このような合成波形、すなわち、三角波の上昇期間と下降期間とで、微分応答分だけ電圧のズレを有する信号波形となる。   Here, as described with reference to FIG. 13, when the impedance of the subject 10 has a capacitance component and a resistance component, when the supply signal 2 </ b> S composed of a triangular wave is input to the subject 10, the current flowing through the impedance is differentiated from the triangular wave. The response and the original triangular wave are combined. Therefore, the response signal 3S becomes such a composite waveform, that is, a signal waveform having a voltage shift by the differential response between the rising and falling periods of the triangular wave.

被検体10に印加信号1Sが印加されると、被検体10に流れる電流により印加信号1Sの電圧が降下し、その振幅も変化する。この振幅変化が電流情報信号31Sの振幅情報となる。
差動増幅器32Aは、供給信号2Sと電流情報信号31Sが同じになるように駆動信号32Sを調整して出力する。その結果、電位VAを中心電圧とした供給信号2Sの波形に対して、駆動信号32Sは電圧降下を補う電圧分だけ上昇した波形、すなわちオフセット補正電位VA1を中心電圧とする波形になる。
When the application signal 1S is applied to the subject 10, the voltage of the application signal 1S drops due to the current flowing through the subject 10, and the amplitude thereof also changes. This amplitude change becomes the amplitude information of the current information signal 31S.
The differential amplifier 32A adjusts and outputs the drive signal 32S so that the supply signal 2S and the current information signal 31S are the same. As a result, with respect to the waveform of the supply signal 2S having the potential VA as the center voltage, the drive signal 32S has a waveform increased by a voltage that compensates for the voltage drop, that is, a waveform having the offset correction potential VA1 as the center voltage.

この際、駆動信号32Sの振幅も電流情報信号31Sの振幅情報に基づいて変化しており、この振幅変化を含む駆動信号32Sがドライバ回路32Bで増幅された後、応答信号3Sとして出力される。したがって、応答信号3Sは被検体10のインピーダンスによるオフセット電位を含む信号となる。
ピーク電圧検出回路44は、応答信号3Sの最大電圧値または最小電圧値を検出し、ピーク電圧値44Sとして出力する。また、中心電圧検出回路45は、応答信号3Sの中心電圧VA1を検出し、中心電圧値45Sとして出力する。
At this time, the amplitude of the drive signal 32S also changes based on the amplitude information of the current information signal 31S. The drive signal 32S including this amplitude change is amplified by the driver circuit 32B and then output as the response signal 3S. Therefore, the response signal 3S is a signal including an offset potential due to the impedance of the subject 10.
The peak voltage detection circuit 44 detects the maximum voltage value or the minimum voltage value of the response signal 3S and outputs it as the peak voltage value 44S. The center voltage detection circuit 45 detects the center voltage VA1 of the response signal 3S and outputs it as a center voltage value 45S.

電圧比較回路46は、ピーク電圧値44Sと中心電圧値45Sを比較し、その差に対応した電圧値を有する信号波形の検出信号4BSを出力する。この際、電圧比較回路46は、ピーク電圧値44Sを中心電圧値45Sと相対的に比較するため、応答信号3Sのオフセットを含まない振幅値だけが検出される。したがって、検出信号4BSとして、当該電圧値に、供給信号2Sと印加信号1Sの振幅差、すなわち被検体10のインピーダンスの抵抗成分に対応した波形情報(振幅情報)を含む信号が得られる。   The voltage comparison circuit 46 compares the peak voltage value 44S and the center voltage value 45S, and outputs a detection signal 4BS having a signal waveform having a voltage value corresponding to the difference. At this time, since the voltage comparison circuit 46 compares the peak voltage value 44S with the center voltage value 45S, only the amplitude value not including the offset of the response signal 3S is detected. Therefore, a signal including waveform information (amplitude information) corresponding to the amplitude difference between the supply signal 2S and the applied signal 1S, that is, the resistance component of the impedance of the subject 10, is obtained as the detection signal 4BS.

このように、本実施の形態は、第3の実施の形態のうち、応答信号生成部3の駆動回路31をドライバ回路31Aで構成し、さらに波形整形回路22を三角波発生回路22Bで構成したので、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aで構成したので、極めて簡素な回路で、被検体10に固有のインピーダンスのうち抵抗成分を示す情報を、被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、広い入力ダイナミックレンジで安定して検出することが可能となる。   Thus, in this embodiment, the drive circuit 31 of the response signal generation unit 3 is configured by the driver circuit 31A and the waveform shaping circuit 22 is configured by the triangular wave generation circuit 22B in the third embodiment. Since the current-voltage conversion circuit 32 is composed of the differential amplifier 32A, the information indicating the resistance component of the impedance inherent to the subject 10 is wide regardless of the magnitude of the impedance of the subject with a very simple circuit. It becomes possible to detect stably in the input dynamic range.

なお、本実施の形態では、波形情報検出部4Bを、ピーク電圧検出回路44、中心電圧検出回路45、電圧比較回路46から構成した場合を例として示したが、これに限定されるものではなく、他の回路により波形情報検出部4Bを構成してもよい。
また、本実施の形態では、応答信号生成部3を、ドライバ回路31A、差動増幅器32A、およびドライバ回路32Bで構成した場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、例えばドライバ回路31Aと差動増幅器32Aなど、他の回路で応答信号生成部3を構成してもよい。
In the present embodiment, the case where the waveform information detection unit 4B is configured by the peak voltage detection circuit 44, the center voltage detection circuit 45, and the voltage comparison circuit 46 is shown as an example. However, the present invention is not limited to this. The waveform information detector 4B may be configured by other circuits.
In the present embodiment, the case where the response signal generation unit 3 is configured by the driver circuit 31A, the differential amplifier 32A, and the driver circuit 32B has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The response signal generation unit 3 may be configured by other circuits such as the circuit 31A and the differential amplifier 32A.

また、本実施の形態では、応答信号生成部3からの応答信号3Sをそのまま波形情報検出部4Bへ入力する場合を例として説明したが、応答信号生成部3と波形情報検出部4Bとの間にローパスフィルタを設けてもよい。これにより、三角波からなる応答信号3Sに含まれる高周波成分を除去することができ、波形情報検出部4Bにおける波形情報の検出精度を高めることができる。   In the present embodiment, the case where the response signal 3S from the response signal generation unit 3 is directly input to the waveform information detection unit 4B has been described as an example, but the response signal generation unit 3 and the waveform information detection unit 4B A low-pass filter may be provided. Thereby, the high frequency component contained in the response signal 3S which consists of a triangular wave can be removed, and the detection accuracy of the waveform information in the waveform information detection part 4B can be improved.

[第10の実施の形態]
次に、図17を参照して、本発明の第10の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置について説明する。図17は、本発明の第10の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図であり、前述した図8と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
[Tenth embodiment]
Next, with reference to FIG. 17, an impedance detection apparatus according to a tenth embodiment of the present invention will be described. FIG. 17 is a block diagram showing the configuration of the impedance detection apparatus according to the tenth embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same or equivalent parts as those in FIG.

第6の実施の形態では、第2の実施の形態において、応答信号生成部3の駆動回路31をドライバ回路31Aで構成し、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aとドライバ回路32Bで構成し、波形整形回路22を正弦波発生回路22Aで構成して、被検体のインピーダンスを位相情報として検出出力する場合を例として説明した。
本実施の形態では、第6の実施の形態において、波形整形回路22を台形波発生回路22Cで構成した場合について説明する。
In the sixth embodiment, in the second embodiment, the drive circuit 31 of the response signal generation unit 3 is configured by a driver circuit 31A, and the current-voltage conversion circuit 32 is configured by a differential amplifier 32A and a driver circuit 32B. The case where the waveform shaping circuit 22 is constituted by the sine wave generation circuit 22A and the impedance of the subject is detected and output as phase information has been described as an example.
In the present embodiment, the case where the waveform shaping circuit 22 is configured by a trapezoidal wave generation circuit 22C in the sixth embodiment will be described.

図17において、台形波発生回路22Cは、図2の波形整形回路22の具体例であり、周波数発生回路21からのクロック信号21Sに基づき台形波からなる交流の供給信号2Sを生成して応答信号生成部3へ出力する機能を有している。なお、台形波発生回路22Cは、一般的な公知の回路を用いればよく、正弦波発生回路と比較して回路構成を簡素化できる。また、台形波形によれば、三角波と比較して高周波成分が少なく正弦波に近い波形を生成でき、被検体10のインピーダンスをより正確に検出できる。
なお、台形波発生回路22C以外の構成については、第6の実施の形態と同等であり、ここでの詳細な説明は省略する。
17, a trapezoidal wave generation circuit 22C is a specific example of the waveform shaping circuit 22 of FIG. 2, and generates a response signal by generating an alternating supply signal 2S composed of a trapezoidal wave based on a clock signal 21S from the frequency generation circuit 21. It has a function of outputting to the generation unit 3. The trapezoidal wave generating circuit 22C may be a general known circuit, and the circuit configuration can be simplified as compared with the sine wave generating circuit. In addition, according to the trapezoidal waveform, it is possible to generate a waveform with less high-frequency components and close to a sine wave compared to a triangular wave, and the impedance of the subject 10 can be detected more accurately.
The configuration other than the trapezoidal wave generation circuit 22C is the same as that of the sixth embodiment, and a detailed description thereof is omitted here.

次に、図17を参照して、本発明の第10の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作について説明する。
台形波発生回路22Cから出力されて応答信号生成部3に入力された台形波からなる供給信号2Sは、差動増幅器32Aの正極性入力端子に入力される。差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aとドライバ回路32Bの入力として駆動信号32Sを出力する。ドライバ回路31Aは、駆動信号32Sに基づいて印加信号1Sを生成し、検出素子1に印加する。これにより、被検体10のインピーダンスに電流が流れる。
Next, the operation of the impedance detection apparatus according to the tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A supply signal 2S composed of a trapezoidal wave output from the trapezoidal wave generating circuit 22C and input to the response signal generating unit 3 is input to the positive input terminal of the differential amplifier 32A. The differential amplifier 32A outputs a drive signal 32S as an input to the driver circuit 31A and the driver circuit 32B. The driver circuit 31A generates an application signal 1S based on the drive signal 32S and applies it to the detection element 1. Thereby, a current flows through the impedance of the subject 10.

ドライバ回路31Aの出力端子は、負帰還がかかるように差動増幅器32Aの逆極性入力端子に接続されている。これにより、被検体10のインピーダンスに流れる電流の情報が電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへと伝達される。
差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aの出力端子の電位と供給信号2Sの電位の差を検出して駆動信号32Sを調整し、被検体10のインピーダンスに流れる電流の大小にかかわらず、すなわち被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、印加信号1Sが供給信号2Sと等しくなるように制御する。
The output terminal of the driver circuit 31A is connected to the reverse polarity input terminal of the differential amplifier 32A so that negative feedback is applied. Thereby, information on the current flowing through the impedance of the subject 10 is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S.
The differential amplifier 32A detects the difference between the potential of the output terminal of the driver circuit 31A and the potential of the supply signal 2S and adjusts the drive signal 32S, that is, regardless of the magnitude of the current flowing through the impedance of the subject 10, that is, the subject. The applied signal 1S is controlled to be equal to the supply signal 2S regardless of the magnitude of the impedance.

この際、被検体10に流れる電流の位相が、被検体10に固有のインピーダンスのリアクタンス成分に応じて変化する。この位相変化は、ドライバ回路31Aの出力端子の電位の変化となり、電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへ伝えられることになる。駆動信号32Sの電圧値は、差動増幅器32Aにより、この電流情報信号31Sを元に調整される。この駆動信号32Sは、ドライバ回路32Bにより増幅され、応答信号3Sとして波形情報検出部4Aへ出力される。したがって、応答信号3Sを所望の振幅で安定して出力することができる。これにより結果として、被検体10のインピーダンスに流れる電流の位相情報が電圧に変換された応答信号3Sが得られることになる。   At this time, the phase of the current flowing through the subject 10 changes according to the reactance component of the impedance inherent to the subject 10. This phase change becomes a change in the potential of the output terminal of the driver circuit 31A, and is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S. The voltage value of the drive signal 32S is adjusted based on the current information signal 31S by the differential amplifier 32A. The drive signal 32S is amplified by the driver circuit 32B and output to the waveform information detection unit 4A as the response signal 3S. Therefore, the response signal 3S can be stably output with a desired amplitude. As a result, a response signal 3S in which the phase information of the current flowing through the impedance of the subject 10 is converted into a voltage is obtained.

図18は、本発明の第10の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。図19は、本発明の第10の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す他の信号波形図である。
供給信号生成部2の台形波発生回路22Cでは、回路の動作電源電位VDDと接地電位(0V=GND)のほぼ中間の電位VAを中心電圧とした、台形波からなる供給信号2Sが生成される。
FIG. 18 is a signal waveform diagram showing an operation of the impedance detection device according to the tenth exemplary embodiment of the present invention. FIG. 19 is another signal waveform diagram showing the operation of the impedance detection device according to the tenth exemplary embodiment of the present invention.
In the trapezoidal wave generation circuit 22C of the supply signal generation unit 2, a supply signal 2S composed of a trapezoidal wave is generated with a potential VA that is substantially intermediate between the operation power supply potential VDD and the ground potential (0V = GND) of the circuit as a center voltage. .

ここで、図18に示すように、被検体10のインピーダンスが容量成分のみの場合、台形波からなる供給信号2Sを被検体10へ入力すると、そのインピーダンスに流れる電流は台形波の微分応答波形となり、矩形の階段波形を有する応答信号3Scが得られる。
また、被検体10のインピーダンスが抵抗成分のみの場合、台形波からなる供給信号2Sを被検体10へ入力すると、そのインピーダンスに流れる電流は台形波と同じ波形の応答波形となり、元の台形波の波形を有する応答信号3Srが得られる。
Here, as shown in FIG. 18, when the impedance of the subject 10 is only a capacitive component, when a supply signal 2S consisting of a trapezoidal wave is input to the subject 10, the current flowing through the impedance becomes a trapezoidal differential response waveform. A response signal 3Sc having a rectangular staircase waveform is obtained.
Further, when the impedance of the subject 10 is only a resistance component, when a supply signal 2S composed of a trapezoidal wave is input to the subject 10, the current flowing through the impedance becomes a response waveform having the same waveform as the trapezoidal wave, and the original trapezoidal wave A response signal 3Sr having a waveform is obtained.

したがって、被検体10のインピーダンスが容量成分と抵抗成分を持つ場合、台形波からなる供給信号2Sを被検体10へ入力すると、そのインピーダンスに流れる電流は、台形波の微分応答と元の台形波とが合成された波形となる。したがって、応答信号3Sは、応答信号3Scと応答信号3Srが合成された波形、すなわち、台形波の上昇期間、平坦区間、および下降期間で、微分応答分だけ電圧のズレを有する信号波形となる。   Therefore, when the impedance of the subject 10 has a capacitance component and a resistance component, when the supply signal 2S composed of a trapezoidal wave is input to the subject 10, the current flowing through the impedance is changed to the differential response of the trapezoidal wave and the original trapezoidal wave. Becomes a synthesized waveform. Therefore, the response signal 3S has a waveform obtained by synthesizing the response signal 3Sc and the response signal 3Sr, that is, a signal waveform having a voltage deviation corresponding to the differential response in the rising, flat, and falling periods of the trapezoidal wave.

被検体10に印加信号1Sが印加されると、被検体10に流れる電流により印加信号1Sの電圧が降下し、その位相も変化する。この位相変化が電流情報信号31Sの位相情報となる。
図19に示すように、差動増幅器32Aは、供給信号2Sと電流情報信号31Sが同じになるように駆動信号32Sを調整して出力する。その結果、電位VAを中心電圧とした供給信号2Sの波形に対して、駆動信号32Sは電圧降下を補う電圧分だけ上昇した波形、すなわちオフセット補正電位VA1を中心電圧とする波形になる。
When the application signal 1S is applied to the subject 10, the voltage of the application signal 1S drops due to the current flowing through the subject 10, and its phase also changes. This phase change becomes the phase information of the current information signal 31S.
As shown in FIG. 19, the differential amplifier 32A adjusts and outputs the drive signal 32S so that the supply signal 2S and the current information signal 31S are the same. As a result, with respect to the waveform of the supply signal 2S having the potential VA as the center voltage, the drive signal 32S has a waveform increased by a voltage that compensates for the voltage drop, that is, a waveform having the offset correction potential VA1 as the center voltage.

この際、駆動信号32Sの位相も電流情報信号31Sの位相情報に基づいて変化しており、この位相変化を含む駆動信号32Sがドライバ回路32Bで増幅された後、応答信号3Sとして出力される。したがって、応答信号3Sは被検体10のインピーダンスによるオフセットを含む信号となる。
オフセット補正回路41は、応答信号3Sの中心電圧が位相比較回路43で用いる基準電位VAと一致するように直流電位をレベルシフトし、上記オフセットが補正された被比較信号41Sを出力する。
At this time, the phase of the drive signal 32S also changes based on the phase information of the current information signal 31S. The drive signal 32S including this phase change is amplified by the driver circuit 32B and then output as the response signal 3S. Therefore, the response signal 3S is a signal including an offset due to the impedance of the subject 10.
The offset correction circuit 41 level-shifts the DC potential so that the center voltage of the response signal 3S matches the reference potential VA used in the phase comparison circuit 43, and outputs the signal 41S to be compared with the offset corrected.

位相比較回路43は、被比較信号41Sと基準信号発生回路42からの基準信号42Sの位相を比較し、その位相差に対応したパルス幅を有する信号波形の検出信号4ASを出力する。したがって、検出信号4ASとして、当該パルス幅に、供給信号2Sと印加信号1Sの位相差、すなわち被検体10のインピーダンスのリアクタンス成分に対応した波形情報(位相情報)を含む信号が得られる。   The phase comparison circuit 43 compares the phase of the signal 41S to be compared with the phase of the reference signal 42S from the reference signal generation circuit 42, and outputs a detection signal 4AS having a signal waveform having a pulse width corresponding to the phase difference. Therefore, a signal including waveform information (phase information) corresponding to the phase difference between the supply signal 2S and the applied signal 1S, that is, the reactance component of the impedance of the subject 10, is obtained as the detection signal 4AS.

このように、本実施の形態は、第6の実施の形態のうち、応答信号生成部3の駆動回路31をドライバ回路31Aで構成し、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aとドライバ回路32Bで構成し、さらに波形整形回路22を台形波発生回路22Cで構成したので、極めて簡素な回路で、被検体10に固有のインピーダンスのうちリアクタンス成分を示す情報を、被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、広い入力ダイナミックレンジで安定して検出することが可能となる。また、供給信号2Sとして台形波形を用いたので、三角波と比較して高周波成分が少なく正弦波に近い波形を生成でき、被検体10のインピーダンスをより正確に検出できる。   As described above, in this embodiment, the drive circuit 31 of the response signal generation unit 3 is configured by the driver circuit 31A and the current-voltage conversion circuit 32 is replaced with the differential amplifier 32A and the driver circuit in the sixth embodiment. 32B, and further, the waveform shaping circuit 22 is constituted by the trapezoidal wave generation circuit 22C. Therefore, the information indicating the reactance component of the impedance inherent in the subject 10 can be set to the magnitude of the subject impedance with a very simple circuit. Regardless, it is possible to detect stably with a wide input dynamic range. Further, since the trapezoidal waveform is used as the supply signal 2S, it is possible to generate a waveform with less high-frequency components and close to a sine wave as compared with the triangular wave, and the impedance of the subject 10 can be detected more accurately.

なお、本実施の形態では、波形情報検出部4Aを、オフセット補正回路41、基準信号発生回路42、および位相比較回路43から構成した場合を例として示したが、これに限定されるものではなく、他の回路により波形情報検出部4Aを構成してもよい。
また、本実施の形態では、応答信号生成部3を、ドライバ回路31A、差動増幅器32A、およびドライバ回路32Bで構成した場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、例えばドライバ回路31Aと差動増幅器32Aなど、他の回路で応答信号生成部3を構成してもよい。
In the present embodiment, the case where the waveform information detection unit 4A includes the offset correction circuit 41, the reference signal generation circuit 42, and the phase comparison circuit 43 is shown as an example. However, the present invention is not limited to this. The waveform information detector 4A may be configured by other circuits.
In the present embodiment, the case where the response signal generation unit 3 is configured by the driver circuit 31A, the differential amplifier 32A, and the driver circuit 32B has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The response signal generation unit 3 may be configured by other circuits such as the circuit 31A and the differential amplifier 32A.

また、本実施の形態では、応答信号生成部3からの応答信号3Sをそのまま波形情報検出部4Bへ入力する場合を例として説明したが、応答信号生成部3と波形情報検出部4Bとの間にローパスフィルタを設けてもよい。これにより、台形波からなる応答信号3Sに含まれる高周波成分を除去することができ、波形情報検出部4Bにおける波形情報の検出精度を高めることができる。   In the present embodiment, the case where the response signal 3S from the response signal generation unit 3 is directly input to the waveform information detection unit 4B has been described as an example, but the response signal generation unit 3 and the waveform information detection unit 4B A low-pass filter may be provided. Thereby, the high frequency component contained in the response signal 3S which consists of a trapezoidal wave can be removed, and the detection accuracy of the waveform information in the waveform information detection part 4B can be improved.

[第11の実施の形態]
次に、図20を参照して、本発明の第11の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置について説明する。図20は、本発明の第11の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図であり、前述した図10と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
[Eleventh embodiment]
Next, with reference to FIG. 20, an impedance detection apparatus according to an eleventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 20 is a block diagram showing the configuration of the impedance detection apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same or equivalent parts as those in FIG.

第7の実施の形態では、第3の実施の形態において、応答信号生成部3の駆動回路31をドライバ回路31Aで構成し、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aとドライバ回路32Bで構成し、波形整形回路22を正弦波発生回路22Aで構成して、被検体のインピーダンスを振幅情報として検出出力する場合を例として説明した。
本実施の形態では、第7の実施の形態において、波形整形回路22を台形波発生回路22Cで構成した場合について説明する。
In the seventh embodiment, in the third embodiment, the drive circuit 31 of the response signal generation unit 3 is configured by a driver circuit 31A, and the current-voltage conversion circuit 32 is configured by a differential amplifier 32A and a driver circuit 32B. The case where the waveform shaping circuit 22 is constituted by the sine wave generation circuit 22A and the impedance of the subject is detected and output as amplitude information has been described as an example.
In the present embodiment, the case where the waveform shaping circuit 22 is configured by a trapezoidal wave generation circuit 22C in the seventh embodiment will be described.

図20において、台形波発生回路22Cは、図3の波形整形回路22の具体例であり、周波数発生回路21からのクロック信号21Sに基づき台形波からなる交流の供給信号2Sを生成して応答信号生成部3へ出力する機能を有している。なお、台形波発生回路22Cは、一般的な公知の回路を用いればよく、正弦波発生回路と比較して回路構成を簡素化できる。また、台形波形によれば、三角波と比較して高周波成分が少なく正弦波に近い波形を生成でき、被検体10のインピーダンスをより正確に検出できる。
なお、台形波発生回路22C以外の構成については、第7の実施の形態と同等であり、ここでの詳細な説明は省略する。
In FIG. 20, a trapezoidal wave generation circuit 22C is a specific example of the waveform shaping circuit 22 in FIG. 3, and generates an AC supply signal 2S composed of a trapezoidal wave based on a clock signal 21S from the frequency generation circuit 21 to generate a response signal. It has a function of outputting to the generation unit 3. The trapezoidal wave generating circuit 22C may be a general known circuit, and the circuit configuration can be simplified as compared with the sine wave generating circuit. In addition, according to the trapezoidal waveform, it is possible to generate a waveform with less high-frequency components and close to a sine wave compared to a triangular wave, and the impedance of the subject 10 can be detected more accurately.
The configuration other than the trapezoidal wave generation circuit 22C is the same as that of the seventh embodiment, and a detailed description thereof is omitted here.

次に、図20を参照して、本発明の第11の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作について説明する。
台形波発生回路22Cから出力されて応答信号生成部3に入力された台形波からなる供給信号2Sは、差動増幅器32Aの正極性入力端子に入力される。差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aとドライバ回路32Bの入力として駆動信号32Sを出力する。ドライバ回路31Aは、駆動信号32Sに基づいて印加信号1Sを生成し、検出素子1に印加する。これにより、被検体10のインピーダンスに電流が流れる。
Next, the operation of the impedance detection apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A supply signal 2S composed of a trapezoidal wave output from the trapezoidal wave generating circuit 22C and input to the response signal generating unit 3 is input to the positive input terminal of the differential amplifier 32A. The differential amplifier 32A outputs a drive signal 32S as an input to the driver circuit 31A and the driver circuit 32B. The driver circuit 31A generates an application signal 1S based on the drive signal 32S and applies it to the detection element 1. Thereby, a current flows through the impedance of the subject 10.

ドライバ回路31Aの出力端子は、負帰還がかかるように差動増幅器32Aの逆極性入力端子に接続されている。これにより、被検体10のインピーダンスに流れる電流の情報が電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへと伝達される。
差動増幅器32Aは、ドライバ回路31Aの出力端子の電位と供給信号2Sの電位の差を検出して駆動信号32Sを調整し、被検体10のインピーダンスに流れる電流の大小にかかわらず、すなわち被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、印加信号1Sが供給信号2Sと等しくなるように制御する。
The output terminal of the driver circuit 31A is connected to the reverse polarity input terminal of the differential amplifier 32A so that negative feedback is applied. Thereby, information on the current flowing through the impedance of the subject 10 is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S.
The differential amplifier 32A detects the difference between the potential of the output terminal of the driver circuit 31A and the potential of the supply signal 2S and adjusts the drive signal 32S, that is, regardless of the magnitude of the current flowing through the impedance of the subject 10, that is, the subject. The applied signal 1S is controlled to be equal to the supply signal 2S regardless of the magnitude of the impedance.

この際、被検体10に流れる電流の振幅が、被検体10に固有のインピーダンスの抵抗成分に応じて変化する。この振幅変化は、ドライバ回路31Aの出力端子の電位の変化となり、電流情報信号31Sとして差動増幅器32Aへ伝えられることになる。駆動信号32Sの電圧値は、差動増幅器32Aにより、この電流情報信号31Sを元に調整される。この駆動信号32Sは、ドライバ回路32Bにより増幅され、応答信号3Sとして波形情報検出部4Bへ出力される。したがって、応答信号3Sを所望の振幅で安定して出力することができる。これにより結果として、被検体10のインピーダンスに流れる電流の振幅情報が電圧に変換された応答信号3Sが得られることになる。   At this time, the amplitude of the current flowing through the subject 10 changes according to the resistance component of the impedance inherent to the subject 10. This amplitude change becomes a change in the potential of the output terminal of the driver circuit 31A, and is transmitted to the differential amplifier 32A as the current information signal 31S. The voltage value of the drive signal 32S is adjusted based on the current information signal 31S by the differential amplifier 32A. This drive signal 32S is amplified by the driver circuit 32B, and is output to the waveform information detector 4B as the response signal 3S. Therefore, the response signal 3S can be stably output with a desired amplitude. As a result, a response signal 3S in which the amplitude information of the current flowing through the impedance of the subject 10 is converted into a voltage is obtained.

図21は、本発明の第11の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。
供給信号生成部2の台形波発生回路22Cでは、回路の動作電源電位VDDと接地電位(0V=GND)のほぼ中間の電位VAを中心電圧とした、三角波からなる供給信号2Sが生成される。
FIG. 21 is a signal waveform diagram showing an operation of the impedance detection apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention.
In the trapezoidal wave generation circuit 22C of the supply signal generation unit 2, a supply signal 2S composed of a triangular wave is generated with a potential VA that is substantially in the middle of the circuit operation power supply potential VDD and the ground potential (0V = GND) as a center voltage.

ここで、図13で説明したように、被検体10のインピーダンスが容量成分と抵抗成分を持つ場合、台形波からなる供給信号2Sを被検体10へ入力すると、そのインピーダンスに流れる電流は、台形波の微分応答と元の台形波とが合成された波形となる。したがって、応答信号3Sは、このような合成波形、台形波の上昇期間、平坦区間、および下降期間で、微分応答分だけ電圧のズレを有する信号波形となる。   Here, as described with reference to FIG. 13, when the impedance of the subject 10 has a capacitance component and a resistance component, when the supply signal 2 </ b> S consisting of a trapezoidal wave is input to the subject 10, the current flowing through the impedance becomes a trapezoidal wave. Is a waveform obtained by synthesizing the differential response and the original trapezoidal wave. Accordingly, the response signal 3S becomes a signal waveform having a voltage deviation corresponding to the differential response in such a composite waveform, a trapezoidal wave rising period, a flat period, and a falling period.

被検体10に印加信号1Sが印加されると、被検体10に流れる電流により印加信号1Sの電圧が降下し、その振幅も変化する。この振幅変化が電流情報信号31Sの振幅情報となる。
差動増幅器32Aは、供給信号2Sと電流情報信号31Sが同じになるように駆動信号32Sを調整して出力する。その結果、電位VAを中心電圧とした供給信号2Sの波形に対して、駆動信号32Sは電圧降下を補う電圧分だけ上昇した波形、すなわちオフセット補正電位VA1を中心電圧とする波形になる。
When the application signal 1S is applied to the subject 10, the voltage of the application signal 1S drops due to the current flowing through the subject 10, and the amplitude thereof also changes. This amplitude change becomes the amplitude information of the current information signal 31S.
The differential amplifier 32A adjusts and outputs the drive signal 32S so that the supply signal 2S and the current information signal 31S are the same. As a result, with respect to the waveform of the supply signal 2S having the potential VA as the center voltage, the drive signal 32S has a waveform increased by a voltage that compensates for the voltage drop, that is, a waveform having the offset correction potential VA1 as the center voltage.

この際、駆動信号32Sの振幅も電流情報信号31Sの振幅情報に基づいて変化しており、この振幅変化を含む駆動信号32Sがドライバ回路32Bで増幅された後、応答信号3Sとして出力される。したがって、応答信号3Sは被検体10のインピーダンスによるオフセット電位を含む信号となる。
ピーク電圧検出回路44は、応答信号3Sの最大電圧値または最小電圧値を検出し、ピーク電圧値44Sとして出力する。また、中心電圧検出回路45は、応答信号3Sの中心電圧VA1を検出し、中心電圧値45Sとして出力する。
At this time, the amplitude of the drive signal 32S also changes based on the amplitude information of the current information signal 31S. The drive signal 32S including this amplitude change is amplified by the driver circuit 32B and then output as the response signal 3S. Therefore, the response signal 3S is a signal including an offset potential due to the impedance of the subject 10.
The peak voltage detection circuit 44 detects the maximum voltage value or the minimum voltage value of the response signal 3S and outputs it as the peak voltage value 44S. The center voltage detection circuit 45 detects the center voltage VA1 of the response signal 3S and outputs it as a center voltage value 45S.

電圧比較回路46は、ピーク電圧値44Sと中心電圧値45Sを比較し、その差に対応した電圧値を有する信号波形の検出信号4BSを出力する。この際、電圧比較回路46は、ピーク電圧値44Sを中心電圧値45Sと相対的に比較するため、応答信号3Sのオフセットを含まない振幅値だけが検出される。したがって、検出信号4BSとして、当該電圧値に、供給信号2Sと印加信号1Sの振幅差、すなわち被検体10のインピーダンスの抵抗成分に対応した波形情報(振幅情報)を含む信号が得られる。   The voltage comparison circuit 46 compares the peak voltage value 44S and the center voltage value 45S, and outputs a detection signal 4BS having a signal waveform having a voltage value corresponding to the difference. At this time, since the voltage comparison circuit 46 compares the peak voltage value 44S with the center voltage value 45S, only the amplitude value not including the offset of the response signal 3S is detected. Therefore, a signal including waveform information (amplitude information) corresponding to the amplitude difference between the supply signal 2S and the applied signal 1S, that is, the resistance component of the impedance of the subject 10, is obtained as the detection signal 4BS.

このように、本実施の形態は、第3の実施の形態のうち、応答信号生成部3の駆動回路31をドライバ回路31Aで構成し、さらに波形整形回路22を台形波発生回路22Cで構成したので、電流−電圧変換回路32を差動増幅器32Aで構成したので、極めて簡素な回路で、被検体10に固有のインピーダンスのうち抵抗成分を示す情報を、被検体のインピーダンスの大小にかかわらず、広い入力ダイナミックレンジで安定して検出することが可能となる。また、供給信号2Sとして台形波形を用いたので、三角波と比較して高周波成分が少なく正弦波に近い波形を生成でき、被検体10のインピーダンスをより正確に検出できる。   As described above, in this embodiment, the drive circuit 31 of the response signal generation unit 3 is configured by the driver circuit 31A and the waveform shaping circuit 22 is configured by the trapezoidal wave generation circuit 22C in the third embodiment. Therefore, since the current-voltage conversion circuit 32 is composed of the differential amplifier 32A, the information indicating the resistance component of the impedance inherent in the subject 10 can be obtained with a very simple circuit regardless of the magnitude of the impedance of the subject. It becomes possible to detect stably with a wide input dynamic range. Further, since the trapezoidal waveform is used as the supply signal 2S, it is possible to generate a waveform with less high-frequency components and close to a sine wave as compared with the triangular wave, and the impedance of the subject 10 can be detected more accurately.

なお、本実施の形態では、波形情報検出部4Bを、ピーク電圧検出回路44、中心電圧検出回路45、電圧比較回路46から構成した場合を例として示したが、これに限定されるものではなく、他の回路により波形情報検出部4Bを構成してもよい。
また、本実施の形態では、応答信号生成部3を、ドライバ回路31A、差動増幅器32A、およびドライバ回路32Bで構成した場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、例えばドライバ回路31Aと差動増幅器32Aなど、他の回路で応答信号生成部3を構成してもよい。
In the present embodiment, the case where the waveform information detection unit 4B is configured by the peak voltage detection circuit 44, the center voltage detection circuit 45, and the voltage comparison circuit 46 is shown as an example. However, the present invention is not limited to this. The waveform information detector 4B may be configured by other circuits.
In the present embodiment, the case where the response signal generation unit 3 is configured by the driver circuit 31A, the differential amplifier 32A, and the driver circuit 32B has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The response signal generation unit 3 may be configured by other circuits such as the circuit 31A and the differential amplifier 32A.

また、本実施の形態では、応答信号生成部3からの応答信号3Sをそのまま波形情報検出部4Bへ入力する場合を例として説明したが、応答信号生成部3と波形情報検出部4Bとの間にローパスフィルタを設けてもよい。これにより、台形波からなる応答信号3Sに含まれる高周波成分を除去することができ、波形情報検出部4Bにおける波形情報の検出精度を高めることができる。   In the present embodiment, the case where the response signal 3S from the response signal generation unit 3 is directly input to the waveform information detection unit 4B has been described as an example, but the response signal generation unit 3 and the waveform information detection unit 4B A low-pass filter may be provided. Thereby, the high frequency component contained in the response signal 3S which consists of a trapezoidal wave can be removed, and the detection accuracy of the waveform information in the waveform information detection part 4B can be improved.

[第12の実施の形態]
次に、図22を参照して、本発明の第12の実施の形態にかかる生体認識装置および指紋認識装置について説明する。図22は、本発明の第12の実施の形態にかかる生体認識装置および指紋認識装置の構成を示すブロック図である。
[Twelfth embodiment]
Next, with reference to FIG. 22, the biometric recognition apparatus and fingerprint recognition apparatus concerning the 12th Embodiment of this invention are demonstrated. FIG. 22 is a block diagram showing configurations of the biometric recognition apparatus and the fingerprint recognition apparatus according to the twelfth embodiment of the present invention.

生体認識装置110は、被検体10が生体か否かを認識する装置であり、インピーダンス検出装置100と生体認識部101とから構成されている。
インピーダンス検出装置100は、本発明の第1〜第11の実施の形態で説明したいずれかのインピーダンス検出装置から構成されており、被検体10に対して所定の印加信号を印加し、被検体10に流れる電流に基づいて被検体のインピーダンス情報1Zを検出し、当該インピーダンスに応じた波形情報を有する検出信号4Sを出力する機能を有している。
The biological recognition device 110 is a device that recognizes whether or not the subject 10 is a living body, and includes an impedance detection device 100 and a biological recognition unit 101.
The impedance detection apparatus 100 includes any one of the impedance detection apparatuses described in the first to eleventh embodiments of the present invention, applies a predetermined application signal to the subject 10, and the subject 10 The impedance information 1Z of the subject is detected based on the current flowing through the sensor, and a detection signal 4S having waveform information corresponding to the impedance is output.

生体認識部101は、インピーダンス検出装置100からの検出信号4Sの波形情報が、正当な生体のインピーダンス特性を示す基準範囲にあるか否かを判定することにより、被検体10に対する生体か否かの認識判定を行い、被検体10に対する生体認識結果110Sを出力する機能を有している。この生体認証部102は、専用の回路から構成してもよく、CPUなどの演算処理部を用いて構成してもよい。
このように、インピーダンス検出装置100として本発明の各実施の形態で説明したいずれかのインピーダンス検出装置を用いているため、高い精度で被検体のインピーダンスを検出でき、被検体に対する生体認識精度を高めることができる。
The living body recognition unit 101 determines whether or not the waveform information of the detection signal 4S from the impedance detection device 100 is within the reference range indicating the legitimate living body impedance characteristics, thereby determining whether or not the living body is the living body with respect to the subject 10. It has a function of performing recognition determination and outputting a biometric recognition result 110S for the subject 10. The biometric authentication unit 102 may be configured from a dedicated circuit or may be configured using an arithmetic processing unit such as a CPU.
As described above, since any one of the impedance detection devices described in the embodiments of the present invention is used as the impedance detection device 100, the impedance of the subject can be detected with high accuracy, and the living body recognition accuracy for the subject is improved. be able to.

指紋認識装置120は、指からなる被検体10から検出した指紋データ1Fに基づいて、利用者の本人認証を行う装置であり、生体認識装置110、指紋検出装置111、指紋認証部112、および認証判定部113から構成されている。
生体認識装置110は、前述のとおり、本発明の第1〜第11の実施の形態で説明したいずれかのインピーダンス検出装置を用いて、被検体10が生体か否かを認識する機能を有している。
The fingerprint recognition device 120 is a device that authenticates a user based on fingerprint data 1F detected from a subject 10 made of a finger. The biometric recognition device 110, the fingerprint detection device 111, the fingerprint authentication unit 112, and the authentication The determination unit 113 is configured.
As described above, the living body recognition apparatus 110 has a function of recognizing whether or not the subject 10 is a living body using any one of the impedance detection apparatuses described in the first to eleventh embodiments of the present invention. ing.

指紋検出装置111は、被検体10から指紋の凹凸を示す表面形状情報1Pに応じた指紋データ111Sを検出する機能を有している。
指紋認証部112は、指紋検出装置111ら出力された指紋データ111Sと予め登録しておいた正当な指紋を示す照合データとを照合し、その照合結果に基づいて利用者の指紋認証を行う機能を有している。
認証判定部113は、生体認識装置110から出力された生体認識結果110Sと指紋認証部112から出力された指紋認証結果112Sとに基づいて利用者の指紋認証成否を判定し、判定結果120Sを出力する機能を有している。
これら指紋検出装置111、指紋認証部112、および認証判定部113は、専用の回路から構成してもよく、CPUなどの演算処理部を用いて構成してもよい。
The fingerprint detection device 111 has a function of detecting fingerprint data 111S corresponding to the surface shape information 1P indicating the fingerprint irregularities from the subject 10.
The fingerprint authentication unit 112 compares the fingerprint data 111S output from the fingerprint detection device 111 with verification data indicating a legitimate fingerprint registered in advance, and performs user fingerprint authentication based on the verification result have.
The authentication determination unit 113 determines whether the user has succeeded in fingerprint authentication based on the biometric recognition result 110S output from the biometric recognition device 110 and the fingerprint authentication result 112S output from the fingerprint authentication unit 112, and outputs the determination result 120S. It has a function to do.
The fingerprint detection device 111, the fingerprint authentication unit 112, and the authentication determination unit 113 may be configured by a dedicated circuit or may be configured by using an arithmetic processing unit such as a CPU.

このように、インピーダンス検出装置100として本発明の各実施の形態で説明したいずれかのインピーダンス検出装置を利用した生体認識装置110を用いているため、高い精度で被検体のインピーダンスを検出でき、被検体に対する生体認識精度を高めることができる。したがって、高い精度で利用者本人の指紋認証を行うことができ、このような指紋認証装置を個人認識システムに搭載すれば、システム全体のセキュリティ性能を高めることができる。   As described above, since the biometric recognition device 110 using any one of the impedance detection devices described in the embodiments of the present invention is used as the impedance detection device 100, the impedance of the subject can be detected with high accuracy, The biometric recognition accuracy for the specimen can be increased. Accordingly, fingerprint authentication of the user can be performed with high accuracy. If such a fingerprint authentication device is installed in a personal recognition system, the security performance of the entire system can be improved.

[実施の形態の拡張]
以上の各実施の形態では、波形情報検出部4(4A,4B)で、位相差または振幅のいずれかを検出する場合を例として説明したが、これら位相差および振幅の両方を並列的に検出し、それぞれの検出信号に基づき生体認識部5で被検体10が生体か否かを判定するようにしてもよい。これにより、被検体の材料や材質を選択してその抵抗成分およびリアクタンス成分を個別に調整することが極めて難しくなり、人工指による不正認識行為に対して高いセキュリティが得られる。
[Extended embodiment]
In each of the above embodiments, the case where the waveform information detection unit 4 (4A, 4B) detects either the phase difference or the amplitude has been described as an example, but both the phase difference and the amplitude are detected in parallel. Then, based on the respective detection signals, the living body recognition unit 5 may determine whether or not the subject 10 is a living body. This makes it extremely difficult to select the material or material of the subject and individually adjust the resistance component and the reactance component, and high security is obtained against fraud recognition by an artificial finger.

本発明の第1の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the impedance detection apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the impedance detection apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the impedance detection apparatus concerning the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the impedance detection apparatus concerning the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows operation | movement of the impedance detection apparatus concerning the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the impedance detection apparatus concerning the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows operation | movement of the impedance detection apparatus concerning the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the impedance detection apparatus concerning the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows operation | movement of the impedance detection apparatus concerning the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the impedance detection apparatus concerning the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows operation | movement of the impedance detection apparatus concerning the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the impedance detection apparatus concerning the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows operation | movement of the impedance detection apparatus concerning the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す他の信号波形図である。It is another signal waveform diagram which shows operation | movement of the impedance detection apparatus concerning the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the impedance detection apparatus concerning the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows operation | movement of the impedance detection apparatus concerning the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the impedance detection apparatus concerning the 10th Embodiment of this invention. 本発明の第10の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows operation | movement of the impedance detection apparatus concerning the 10th Embodiment of this invention. 本発明の第10の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す他の信号波形図である。It is another signal waveform diagram which shows operation | movement of the impedance detection apparatus concerning the 10th Embodiment of this invention. 本発明の第11の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the impedance detection apparatus concerning the 11th Embodiment of this invention. 本発明の第11の実施の形態にかかるインピーダンス検出装置の動作を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows operation | movement of the impedance detection apparatus concerning the 11th Embodiment of this invention. 本発明の第12の実施の形態にかかる生体認識装置および指紋認識装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the biometric recognition apparatus and fingerprint recognition apparatus concerning the 12th Embodiment of this invention. 従来の生体認識装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional biometric recognition apparatus. 位相差を検出する従来のインピーダンス検出装置の具体的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structure of the conventional impedance detection apparatus which detects a phase difference. 図23のインピーダンス検出装置の各部における信号波形例である。It is an example of a signal waveform in each part of the impedance detection apparatus of FIG. 振幅を検出する従来のインピーダンス検出装置の具体的構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the specific structure of the conventional impedance detection apparatus which detects an amplitude. 図26のインピーダンス検出装置の各部における信号波形例である。It is an example of a signal waveform in each part of the impedance detection apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100…インピーダンス検出装置、1S…印加信号、1…検出素子、11,12…検出電極、2…供給信号生成部、21…周波数発生回路、21S…クロック信号、22…波形整形回路、22A…正弦波発生回路、22B…三角波発生回路、22C…台形波発生回路、2S…供給信号、3…応答信号生成部、3S…応答信号、31…駆動回路、31A…ドライバ回路、31S…電流情報信号、32…電流−電圧変換回路、32A…差動増幅器、32B…ドライバ回路、32S…駆動信号、4,4A,4B…波形情報検出部、4S,4AS,4BS…検出信号、41…オフセット補正回路、42…基準信号発生回路、43…位相比較回路、44…ピーク電圧検出回路、44S…ピーク電圧値、45…中心電圧検出回路、45S…中心電圧値、46…電圧比較回路、Zf…インピーダンス、101…生体認識部、110…生体認識装置、110S…生体認識結果、1P…表面形状情報、1Z…インピーダンス情報、111…指紋検出装置、111S…指紋データ、112…指紋認証部、112S…指紋認識結果、113…認識判定部、120…指紋認識装置、120S…判定結果。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Impedance detection apparatus, 1S ... Applied signal, 1 ... Detection element, 11, 12 ... Detection electrode, 2 ... Supply signal generation part, 21 ... Frequency generation circuit, 21S ... Clock signal, 22 ... Waveform shaping circuit, 22A ... Sine Wave generation circuit, 22B ... Triangular wave generation circuit, 22C ... Trapezoid wave generation circuit, 2S ... Supply signal, 3 ... Response signal generation unit, 3S ... Response signal, 31 ... Drive circuit, 31A ... Driver circuit, 31S ... Current information signal, 32 ... current-voltage conversion circuit, 32A ... differential amplifier, 32B ... driver circuit, 32S ... drive signal, 4, 4A, 4B ... waveform information detector, 4S, 4AS, 4BS ... detection signal, 41 ... offset correction circuit, 42 ... reference signal generation circuit, 43 ... phase comparison circuit, 44 ... peak voltage detection circuit, 44S ... peak voltage value, 45 ... center voltage detection circuit, 45S ... center voltage value, 4 DESCRIPTION OF SYMBOLS Voltage comparison circuit, Zf ... Impedance, 101 ... Biometric recognition unit, 110 ... Biometric recognition device, 110S ... Biometric recognition result, 1P ... Surface shape information, 1Z ... Impedance information, 111 ... Fingerprint detection device, 111S ... Fingerprint data, 112 ... fingerprint authentication unit, 112S ... fingerprint recognition result, 113 ... recognition judgment unit, 120 ... fingerprint recognition device, 120S ... judgment result.

Claims (9)

被検体と電気的に接触する検出素子と、
交流の供給信号を生成する供給信号生成部と、
前記供給信号生成部と前記検出素子との間に接続されて、前記供給信号に応じた印加信号を前記被検体へ印加するとともに、前記印加信号に伴って前記被検体に流れる電流により変化する交流の応答信号を生成して出力する応答信号生成部と、
前記応答信号から当該応答信号の波形の特徴を示す波形情報を検出し、この波形情報に基づいて前記被検体のインピーダンスを示す検出信号を出力する波形情報検出部と
を備え、
前記応答信号生成部は、
所定の駆動信号に応じた印加信号を前記検出素子を介して前記被検体へ印加するとともに、前記印加信号に伴って前記被検体に流れる電流に応じた電流情報信号を検出出力する駆動回路と、
前記電流情報信号に基づいて前記供給信号と等しい前記印加信号を得るための駆動信号を前記駆動回路へ出力するとともに、前記電流情報信号に基づいて前記被検体に流れる電流を電圧信号からなる前記応答信号に変換して前記波形情報検出部へ出力する電流−電圧変換回路と
を有する
ことを特徴とするインピーダンス検出装置。
A sensing element in electrical contact with the subject;
A supply signal generator for generating an alternating supply signal;
An AC that is connected between the supply signal generation unit and the detection element, applies an application signal corresponding to the supply signal to the subject, and changes according to a current flowing through the subject in accordance with the application signal. A response signal generator for generating and outputting a response signal of
A waveform information detection unit that detects waveform information indicating the characteristics of the waveform of the response signal from the response signal, and outputs a detection signal indicating the impedance of the subject based on the waveform information; and
The response signal generator is
A drive circuit that applies an application signal corresponding to a predetermined drive signal to the subject via the detection element, and detects and outputs a current information signal corresponding to a current flowing through the subject in accordance with the application signal;
The drive signal for obtaining the applied signal equal to the supply signal based on the current information signal is output to the drive circuit, and the current flowing through the subject based on the current information signal is a voltage signal. An impedance detection device comprising: a current-voltage conversion circuit that converts the signal into a signal and outputs the signal to the waveform information detection unit.
請求項1に記載のインピーダンス検出装置において、
前記駆動回路は、入力端子に入力された前記駆動信号を増幅して出力端子から前記印加信号と前記電流情報信号を出力する第1のドライバ回路からなり、
前記電流−電圧変換回路は、前記供給信号が第1の入力端子に入力され、前記電流情報信号が負帰還となるよう前記第1の入力端子とは逆極性の第2の入力端子に入力され、出力端子から前記駆動信号と前記応答信号を出力する差動増幅器からなる
ことを特徴とするインピーダンス検出装置。
The impedance detection apparatus according to claim 1,
The drive circuit includes a first driver circuit that amplifies the drive signal input to an input terminal and outputs the applied signal and the current information signal from an output terminal;
In the current-voltage conversion circuit, the supply signal is input to a first input terminal, and the current information signal is input to a second input terminal having a polarity opposite to that of the first input terminal so as to be negative feedback. An impedance detection apparatus comprising a differential amplifier that outputs the drive signal and the response signal from an output terminal.
請求項1に記載のインピーダンス検出装置において、
前記駆動回路は、入力端子に前記駆動信号が入力され、出力端子から前記印加信号と前記電流情報信号を出力する第1のドライバ回路からなり、
前記電流−電圧変換回路は、前記供給信号が第1の入力端子に入力され、前記電流情報信号が負帰還となるよう前記第1の入力端子とは逆極性の第2の入力端子に入力され、出力端子から前記駆動信号を出力する差動増幅器と、入力端子に入力された前記駆動信号を増幅して出力端子から前記応答信号を出力する第2のドライバ回路からなる
ことを特徴とするインピーダンス検出装置。
The impedance detection apparatus according to claim 1,
The drive circuit includes a first driver circuit that receives the drive signal at an input terminal and outputs the applied signal and the current information signal from an output terminal;
In the current-voltage conversion circuit, the supply signal is input to a first input terminal, and the current information signal is input to a second input terminal having a polarity opposite to that of the first input terminal so as to be negative feedback. An impedance circuit comprising: a differential amplifier that outputs the drive signal from an output terminal; and a second driver circuit that amplifies the drive signal input to an input terminal and outputs the response signal from an output terminal. Detection device.
請求項1に記載のインピーダンス検出装置において、
前記検出素子は、前記被検体と電気的に接触しかつ所定の共通電位に接続されている第1の検出電極と、前記被検体と電気的に接触する第2の検出電極とを有し、
前記応答信号生成部は、前記駆動回路により、前記印加信号を前記第2の検出電極へ印加するとともに、前記第2の検出電極を介して前記被検体のインピーダンスに応じて流れる電流の位相変化を含む前記電流情報信号を検出し、前記電流−電圧変換回路により、前記電流情報信号に基づいて前記位相変化を含む前記応答信号を前記波形情報検出部へ出力し、
前記波形情報検出部は、所定の基準信号と前記応答信号との位相を比較し、当該位相差を前記応答信号の波形情報として検出することを特徴とするインピーダンス検出装置。
The impedance detection apparatus according to claim 1,
The detection element has a first detection electrode in electrical contact with the subject and connected to a predetermined common potential, and a second detection electrode in electrical contact with the subject,
The response signal generation unit applies the applied signal to the second detection electrode by the drive circuit, and changes the phase of the current flowing through the second detection electrode according to the impedance of the subject. Detecting the current information signal including, and outputting the response signal including the phase change to the waveform information detection unit based on the current information signal by the current-voltage conversion circuit,
The said waveform information detection part compares the phase of a predetermined reference signal and the said response signal, and detects the said phase difference as waveform information of the said response signal, The impedance detection apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載のインピーダンス検出装置において、
前記検出素子は、前記被検体と電気的に接触しかつ所定の共通電位に接続されている第1の検出電極と、前記被検体と電気的に接触する第2の検出電極とを有し、
前記応答信号生成部は、前記駆動回路により、前記印加信号を前記第2の検出電極へ印加するとともに、前記第2の検出電極を介して前記被検体のインピーダンスに応じて流れる電流の振幅変化を含む前記電流情報信号を検出し、前記電流−電圧変換回路により、前記電流情報信号に基づいて前記振幅変化を含む前記応答信号を前記波形情報検出部へ出力し、
前記波形情報検出部は、前記応答信号の振幅を前記応答信号の波形情報として検出することを特徴とするインピーダンス検出装置。
The impedance detection apparatus according to claim 1,
The detection element has a first detection electrode in electrical contact with the subject and connected to a predetermined common potential, and a second detection electrode in electrical contact with the subject,
The response signal generation unit applies the applied signal to the second detection electrode by the drive circuit, and changes the amplitude of the current flowing through the second detection electrode according to the impedance of the subject. The current information signal is detected, and the current-voltage conversion circuit outputs the response signal including the amplitude change to the waveform information detection unit based on the current information signal.
The said waveform information detection part detects the amplitude of the said response signal as waveform information of the said response signal, The impedance detection apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載のインピーダンス検出装置において、
前記供給信号生成部は、所定周波数のクロック信号を生成して出力する周波数発生回路と、前記クロック信号に基づいて当該クロック信号に同期した正弦波、三角波、または台形波のいずれか1つを生成し前記供給信号として出力する波形整形回路とを有することを特徴とするインピーダンス検出装置。
The impedance detection apparatus according to claim 1,
The supply signal generation unit generates a clock signal having a predetermined frequency and generates one of a sine wave, a triangular wave, and a trapezoidal wave synchronized with the clock signal based on the clock signal. And a waveform shaping circuit that outputs the supply signal.
検出素子を介して電的に接触した被検体に対し、交流の供給信号に応じた印加信号を印加するとともに、前記印加信号に伴って前記被検体に流れる電流により変化する応答信号を生成して出力する応答信号生成ステップと、
前記応答信号から当該応答信号の波形の特徴を示す波形情報を検出し、この波形情報に基づいて前記被検体のインピーダンスを示す検出信号を出力する波形情報検出ステップと
を備え、
前記応答信号生成ステップは、
所定の駆動信号に応じた印加信号を前記検出素子を介して前記被検体へ印加するとともに、前記印加信号に伴って前記被検体に流れる電流に応じた電流情報信号を検出出力する駆動ステップと、
前記電流情報信号に基づいて前記供給信号と等しい前記印加信号を得るための駆動信号を前記駆動ステップへ出力するとともに、前記電流情報信号に基づいて前記被検体に流れる電流を電圧信号からなる前記応答信号に変換して前記波形情報検出ステップへ出力する電流−電圧変換ステップと
を有する
ことを特徴とするインピーダンス検出方法。
An application signal corresponding to an AC supply signal is applied to a subject that is in electrical contact with the detection element, and a response signal that varies depending on the current flowing through the subject is generated along with the application signal. A response signal generation step to output;
A waveform information detecting step for detecting waveform information indicating the characteristics of the waveform of the response signal from the response signal, and outputting a detection signal indicating the impedance of the subject based on the waveform information; and
The response signal generation step includes:
A driving step of applying an application signal corresponding to a predetermined drive signal to the subject via the detection element, and detecting and outputting a current information signal corresponding to a current flowing through the subject in accordance with the application signal;
The drive signal for obtaining the applied signal equal to the supply signal based on the current information signal is output to the drive step, and the current flowing through the subject based on the current information signal is a voltage signal. An impedance detection method comprising: a current-voltage conversion step that converts the signal into a signal and outputs the signal to the waveform information detection step.
被検体のインピーダンスに応じた検出信号を出力する請求項1に記載のインピーダンス検出装置と、
前記インピーダンス検出装置から出力された検出信号に基づき前記被検体が生体であるか否かを判定する生体認識部と
を備えることを特徴とする生体認識装置。
The impedance detection apparatus according to claim 1, which outputs a detection signal corresponding to the impedance of the subject;
A living body recognition device comprising: a living body recognition unit that determines whether or not the subject is a living body based on a detection signal output from the impedance detection device.
被検体のインピーダンスに応じた検出信号に基づき前記被検体が生体であるか否かを判定する請求項8に記載された生体認識装置と、
前記被検体から指紋の凹凸を示す指紋データを検出する指紋検出装置と、
前記指紋データと予め登録されている照合データとを照合し、その照合結果に基づいて利用者の指紋認証を行う指紋認証部と、
前記生体認識装置から出力された生体判定結果と前記指紋認証部から出力された指紋認証結果とに基づいて前記利用者の指紋認証成否を判定する認証判定部と
を備えることを特徴とする指紋認証装置。
The living body recognition apparatus according to claim 8, which determines whether or not the subject is a living body based on a detection signal corresponding to the impedance of the subject;
A fingerprint detection device for detecting fingerprint data indicating irregularities of the fingerprint from the subject;
A fingerprint authentication unit that compares the fingerprint data with previously registered verification data, and performs fingerprint authentication of the user based on the verification result;
An authentication determination unit that determines success or failure of fingerprint authentication of the user based on a biometric determination result output from the biometric recognition device and a fingerprint authentication result output from the fingerprint authentication unit. apparatus.
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