JP3425944B2 - Surface shape recognition sensor device - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、表面形状認識セン
サ装置に関し、特に人間の指紋や動物の鼻紋などの微細
な凹凸を感知する表面形状認識センサ装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface shape recognition sensor device, and more particularly to a surface shape recognition sensor device for detecting minute irregularities such as a human fingerprint or an animal nose print.
【０００２】[0002]
【従来の技術】表面形状認識センサ装置の応用例とし
て、指紋のパターンを検出する指紋センサが多数提案さ
れている（例えば、特開２０００−２８３１１号公報な
ど参照）。この種の表面形状認識センサ装置は、ＬＳＩ
チップの上に２次元に配列されたセル（以下、センサセ
ルと呼ぶ）の内部に設けられたセンサ電極と絶縁膜を介
して触れた指の皮膚との間に形成される静電容量を検出
して、指紋の凹凸パターンを感知するものである。指紋
の凹凸により形成される容量の値が異なるため、この容
量差を検出することで指紋の凹凸を感知することができ
る。2. Description of the Related Art As an application example of a surface shape recognition sensor device, a large number of fingerprint sensors for detecting a fingerprint pattern have been proposed (for example, see Japanese Patent Laid-Open No. 2000-28311). This type of surface shape recognition sensor device is an LSI
Detects the electrostatic capacitance formed between the sensor electrodes provided inside the cells (hereinafter referred to as sensor cells) arranged two-dimensionally on the chip and the skin of the finger touched through the insulating film. Then, the uneven pattern of the fingerprint is sensed. Since the value of the capacitance formed by the unevenness of the fingerprint is different, the unevenness of the fingerprint can be sensed by detecting this capacitance difference.
【０００３】このような表面形状認識センサ装置では、
認識対象の表面形状に応じて検出素子で検出された電気
量を所定の出力信号へ変換するセンサセルが複数用いら
れている。第１の従来の表面形状認識センサ装置で用い
られるセンサセルの機能ブロック図を図１８に示す。こ
のセンサセルは、人間の指などの認識対象の接触により
電気量が変化する検出素子１１０と、この検出素子１１
０の電気量に応じた信号を発生する信号発生回路１２０
と、この信号発生回路１２０による信号のレベルを増幅
して出力する信号増幅回路１３０と、この信号増幅回路
１３０の出力信号を所望の信号に変換して出力する出力
回路１４０とによって構成されている。In such a surface shape recognition sensor device,
A plurality of sensor cells are used that convert the amount of electricity detected by the detection element into a predetermined output signal according to the surface shape of the recognition target. FIG. 18 shows a functional block diagram of a sensor cell used in the first conventional surface shape recognition sensor device. This sensor cell includes a detection element 110 whose electric quantity changes due to contact with a recognition target such as a human finger, and the detection element 11
A signal generation circuit 120 for generating a signal according to an electric quantity of 0
A signal amplifying circuit 130 that amplifies and outputs the level of the signal generated by the signal generating circuit 120; and an output circuit 140 that converts the output signal of the signal amplifying circuit 130 into a desired signal and outputs the desired signal. .
【０００４】図１９は、図１８に示したセンサセルの回
路図である。図１９において、ＣFはセンサ電極と指の
皮膚との間に形成される静電容量である。節点Ｎ1Aには
このＣFに応じた電圧信号△ＶIが信号発生回路１２０に
よって発生する。この電圧信号△ＶIは信号増幅回路１
３０で電圧信号△ＶOに増幅される。この電圧信号△Ｖ O
の大きさ応じた電圧信号ＶOUTが出力信号として出力回
路１４０から出力される。ＣP1A，ＣP2Aは寄生容量であ
る。FIG. 19 is a circuit diagram of the sensor cell shown in FIG.
It is a road map. In FIG. 19, CFBetween the sensor electrode and the finger
It is the capacitance formed between the skin. Node N1AIn
This CFVoltage signal according toITo the signal generation circuit 120
Therefore, it occurs. This voltage signal ΔVIIs the signal amplification circuit 1
Voltage signal ΔV at 30OIs amplified to. This voltage signal ΔV O
Voltage signal V according to the magnitude ofOUTIs output as an output signal
It is output from the path 140. CP1A, CP2AIs the parasitic capacitance
It
【０００５】図２０にセンサセルの動作タイミングチャ
ートを示す。時刻Ｔ１以前では、センサ回路制御信号Ｐ
ＲＥ0が電源電圧ＶDDに制御されてＱ1AがＯＦＦし、セ
ンサ回路制御信号ＲＥが電圧０Ｖに制御されてＱ3AがＯ
ＦＦしており、節点Ｎ1Aは０Ｖである。時刻Ｔ１に信号
ＰＲＥ0が０Ｖに制御されてＱ1AがＯＮし、節点Ｎ2Aは
ＶDDまで上昇し、節点Ｎ1Aはバイアス電圧ＶGよりＱ2A
のしきい値電圧ＶTHだけ低い値まで上昇する。そして時
刻Ｔ２に信号ＰＲＥ0および信号ＲＥがＶDDへ制御され
てＱ1AがＯＦＦするとともにＱ3AがＯＮする。これによ
り、容量ＣF，ＣP1Aに蓄積された電荷が放電され、節点
Ｎ1Aの電位は低下する。FIG. 20 shows an operation timing chart of the sensor cell. Before time T1, the sensor circuit control signal P
RE 0 is controlled to the power supply voltage V DD to turn off Q 1A , the sensor circuit control signal RE is controlled to 0 V to turn on Q 3A.
FF is performed, and the node N 1A is 0V. At time T1, the signal PRE 0 is controlled to 0V and Q 1A is turned on, the node N 2A rises to V DD , and the node N 1A is Q 2A from the bias voltage V G.
The threshold voltage V TH is increased to a lower value. Then, at time T2, the signals PRE 0 and RE are controlled to V DD , turning off Q 1A and turning on Q 3A . As a result, the electric charge accumulated in the capacitors C F and C P1A is discharged, and the potential of the node N 1A decreases.
【０００６】このとき、節点Ｎ2Aが十分高い期間だけ、
容量ＣP2Aに蓄積された電荷が急激に放電される。節点
Ｎ2Aの電位が節点Ｎ1Aの電位程度まで低下すると、その
後、節点Ｎ1A，Ｎ2Aの電位は徐々に低下する。時刻Ｔ２
からΔｔだけ経過した時刻Ｔ３に信号ＲＥを０Ｖに制御
してＱ3AをＯＦＦすると、その時点の節点Ｎ2Aの電位Ｖ
DD−ΔＶが維持され増幅されＶOUTとして出力される。
これにより、静電容量ＣFの値に応じた電圧ＶOUTが得ら
れ、この電圧信号を信号処理することにより、表面形状
の凹凸がわかる。At this time, only during a period when the node N 2A is sufficiently high,
The electric charge accumulated in the capacitor C P2A is rapidly discharged. When the potential of the node N 2A drops to about the potential of the node N 1A , thereafter, the potentials of the nodes N 1A and N 2A gradually drop. Time T2
Controlled to 0V elapsed time T3 the signal RE only Δt from OFF Then the Q 3A, the potential V at node N 2A at that time
DD- ΔV is maintained, amplified and output as V OUT .
As a result, the voltage V OUT corresponding to the value of the electrostatic capacitance C F is obtained, and by performing signal processing on this voltage signal, the unevenness of the surface shape can be seen.
【０００７】第２の従来の表面形状認識センサ装置で用
いられるセンサセルの機能ブロック図を図２１に示す。
図１８と異なる点は、基準信号を発生する基準信号発生
回路１５０を備えるとともに、信号増幅回路１３１が信
号発生回路１２０による信号のレベルと基準信号の大小
に基づき増幅度を変化させる手段を含んでいる点にあ
る。図２２は、図２１に示したセンサセルの回路図であ
る。節点Ｎ1Aには容量ＣFに応じた電圧信号△ＶIが信号
発生回路１２０によって発生する。この電圧信号△ＶI
は、基準信号発生回路１５０から節点Ｎ1Bに発生する信
号レベルと信号増幅回路１３１で比較され、それに応じ
て電圧信号△ＶOに増幅される。この電圧信号△ＶOの大
きさに応じた電圧信号ＶOUTが出力信号として出力回路
１４０から出力される。動作については、図１９のセン
サセルとほぼ同じであり、ここでの説明は省略する。FIG. 21 shows a functional block diagram of a sensor cell used in the second conventional surface shape recognition sensor device.
18 is different from FIG. 18 in that it includes a reference signal generation circuit 150 that generates a reference signal, and that the signal amplification circuit 131 includes means for changing the amplification degree based on the level of the signal generated by the signal generation circuit 120 and the magnitude of the reference signal. There is a point. FIG. 22 is a circuit diagram of the sensor cell shown in FIG. A voltage signal ΔV I corresponding to the capacitance C F is generated by the signal generation circuit 120 at the node N 1A . This voltage signal ΔV I
Is compared with the signal level generated from the reference signal generation circuit 150 at the node N 1B in the signal amplification circuit 131, and is amplified to the voltage signal ΔV O accordingly. Voltage signal V OUT corresponding to the magnitude of the voltage signal △ V O is output from the output circuit 140 as an output signal. The operation is almost the same as that of the sensor cell of FIG. 19, and the description thereof is omitted here.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の表面形状認識センサ装置では、各センサセル
は同一のレイアウトで製造されるが、実際にはプロセス
のばらつきにより各センサセルの検出感度は完全に同一
にはならず、検出画像にセンサセルの感度ばらつきによ
るノイズが入り画質が劣化してまう。また、チップ間で
のばらつきやウエハばらつきによって検出性能も低下す
る。このように、製造後に設計値と異なる性能を示した
ときに調節することができないため、表面形状認識セン
サ装置の歩留まりを低下させ製造コストの上昇をもたら
してしまう。特に、大量に安価に供給する場合、このこ
とは大きな問題になる。本発明はこのような課題を解決
するためのものであり、所望の検出性能が得られるよう
にセンサセルの感度を調整できる表面形状認識センサ装
置を提供することを目的としている。However, in such a conventional surface shape recognition sensor device, although each sensor cell is manufactured with the same layout, in reality, the detection sensitivity of each sensor cell is completely different due to process variations. They are not the same, and noise due to variations in the sensitivity of the sensor cells is included in the detected image, which deteriorates the image quality. In addition, the detection performance also deteriorates due to variations between chips and wafer variations. As described above, since it cannot be adjusted when the performance different from the design value is exhibited after manufacturing, the yield of the surface shape recognition sensor device is reduced and the manufacturing cost is increased. This becomes a serious problem especially when a large amount of the material is supplied at low cost. The present invention is intended to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a surface shape recognition sensor device capable of adjusting the sensitivity of a sensor cell so as to obtain a desired detection performance.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明にかかる表面形状認識センサ装置は、
認識対象の表面形状に応じた電気量を検出素子で検出
し、その電気量に応じた信号を増幅して出力するセンサ
セルを複数有し、これら２次元に配列されたセンサセル
の出力に基づき表面形状の凹凸を感知する表面形状認識
センサ装置であって、各センサセルは、電気量に応じた
信号を発生する信号発生回路と、この信号発生回路から
の信号の信号レベルを増幅して出力する信号増幅回路
と、この信号増幅回路の出力信号を所望の信号に変換し
て出力する出力回路と、信号増幅回路の増幅率を調節す
る感度調節回路とを備え、信号増幅回路は、１個の入力
端子と２個の出力端子を有し、一方の出力端子が検出素
子に接続され他方の出力端子が出力回路に接続され、入
力端子が定電圧源に接続され、かつ入力端子と一方の出
力端子との間の電位差の絶対値が所定のしきい値の絶対
値より大きい場合に各出力端子間が導通状態となる第１
の素子と、この第１の素子の他方の出力端子に接続さ
れ、かつ信号発生回路の動作停止時は第１の素子の入力
端子と一方の出力端子との間の電位差の絶対値がしきい
値の絶対値以下となるように他方の出力端子へ電圧を印
加するとともに、信号発生回路の動作時は電圧の印加を
停止する第１のスイッチ手段とを有し、感度調節回路
は、容量値が可変の容量素子からなり、信号増幅回路の
出力節点に接続するようにしたものである。In order to achieve such an object, a surface shape recognition sensor device according to the present invention comprises:
It has a plurality of sensor cells that detect the amount of electricity according to the surface shape of the recognition target with a detection element, amplify the signal according to the amount of electricity, and output the surface shape based on the output of these two-dimensionally arranged sensor cells. In the surface shape recognition sensor device for sensing the unevenness of each of the sensor cells, each sensor cell includes a signal generation circuit that generates a signal according to an electric quantity, and a signal amplification circuit that amplifies and outputs the signal level of the signal from the signal generation circuit. A circuit, an output circuit for converting the output signal of the signal amplification circuit into a desired signal and outputting the signal, and a sensitivity adjustment circuit for adjusting the amplification factor of the signal amplification circuit . The signal amplification circuit has one input.
Terminal and two output terminals, one output terminal
The other output terminal is connected to the output circuit and the
Input terminal is connected to a constant voltage source, and
The absolute value of the potential difference between the
If the value is larger than the above value, the output terminals will be electrically connected.
Element and the other output terminal of this first element
And when the operation of the signal generating circuit is stopped, input of the first element
The absolute value of the potential difference between the terminal and one of the output terminals is
Mark the voltage to the other output terminal so that it is less than the absolute value.
In addition, apply voltage when the signal generation circuit is operating.
A first switch means for stopping, and a sensitivity adjusting circuit
Consists of a capacitive element with a variable capacitance value,
It is connected to the output node .
【００１０】また、本発明にかかる他の表面形状認識セ
ンサ装置は、各センサセルに、電気量に応じた信号を発
生する信号発生回路と、基準信号を発生する基準信号発
生回路と、信号発生回路からの信号の信号レベルと基準
信号発生回路からの基準信号の信号レベルとの大小に基
づき増幅率を変化して、信号発生回路からの信号の信号
レベルを増幅して出力する信号増幅回路と、この信号増
幅回路の出力信号を所望の信号に変換して出力する出力
回路とを備え、信号増幅回路は、１個の入力端子と２個
の出力端子を有し、かつ入力端子と一方の出力端子との
間の電位差の絶対値が所定のしきい値の絶対値より大き
い場合に各出力端子間が導通状態となる第１および第２
の素子と、この第１および第２の素子のそれぞれの他方
の出力端子に接続され、かつ信号発生回路および基準信
号発生回路の動作停止時は第１および第２の素子のそれ
ぞれの入力端子および一方の出力端子間の電位差の絶対
値がしきい値の絶対値以下になるように各他方の出力端
子へ電圧を印加し、信号発生回路および基準信号発生回
路の動作時は電圧の印加を停止する第２のスイッチ手段
とを有し、第１の素子は、一方の出力端子が検出素子に
接続されるとともに入力端子が第２の素子の他方の出力
端子に接続され、第２の素子は、一方の出力端子が基準
信号発生回路に接続されるとともに入力端子が第１の素
子の他方の出力端子に接続され、第１および第２の素子
それぞれの他方の出力端子の少なくとも一方に出力回路
が接続されており、基準信号発生回路は、基準信号を発
生するための基準素子として容量値が可変の容量素子を
有し、基準信号として、信号増幅回路の増幅率を調節す
る信号を出力するようにしたものである。Further , another surface shape recognition cell according to the present invention.
The sensor device sends a signal to each sensor cell according to the amount of electricity.
Signal generation circuit and the reference signal generator that generates the reference signal.
Signal level and reference of signals from raw circuit and signal generation circuit
Based on the level of the reference signal from the signal generation circuit and the level
The signal from the signal generation circuit is changed by changing the amplification factor.
A signal amplification circuit that amplifies and outputs the level, and this signal amplification
Output that converts the output signal of the width circuit to the desired signal and outputs it
Circuit, and the signal amplification circuit has one input terminal and two
Of the input terminal and one of the output terminals
The absolute value of the potential difference between the two is greater than the absolute value of the specified threshold value.
The first and second terminals are electrically connected between the output terminals when there is no
Element and the other of each of the first and second elements
Connected to the output terminal of the
That of the first and second elements when the signal generation circuit stops operating
Absolute potential difference between each input terminal and one output terminal
Each other output end so that the value is less than or equal to the absolute value of the threshold
The voltage is applied to the child and the signal generation circuit and reference signal generation
Second switch means for stopping the application of voltage when the road is operating
And the first element has one output terminal as a detection element.
Connected and the input terminal is the other output of the second element
The second element is connected to the terminal and one of the output terminals is the reference
It is connected to the signal generating circuit and the input terminal is the first element.
First and second elements connected to the other output terminal of the child
An output circuit on at least one of the other output terminals of each
Is connected, and the reference signal generation circuit generates the reference signal.
As a reference element for generating
It has and adjusts the amplification factor of the signal amplification circuit as a reference signal
It is designed to output a signal .
【００１１】また、本発明にかかる他の表面形状認識セ
ンサ装置は、各センサセルに、電気量に応じた信号を発
生する信号発生回路と、基準信号を発生する基準信号発
生回路と、信号発生回路からの信号の信号レベルと基準
信号発生回路からの基準信号の信号レベルとの大小に基
づき増幅率を変化して信号発生回路からの信号の信号レ
ベルを増幅して出力する信号増幅回路と、この信号増幅
回路の出力信号を所望の信号に変換して出力する出力回
路と、信号増幅回路の増幅率を調節する感度調節回路と
を備え、信号増幅回路は、１個の入力端子と２個の出力
端子を有し、かつ入力端子と一方の出力端子との間の電
位差の絶対値が所定のしきい値の絶対値より大きい場合
に各出力端子間が導通状態となる第１および第２の素子
と、この第１および第２の素子のそれぞれの他方の出力
端子に接続され、かつ信号発生回路および基準信号発生
回路の動作停止時は第１および第２の素子のそれぞれの
入力端子および一方の出力端子間の電位差の絶対値がし
きい値の絶対値以下になるように各他方の出力端子へ電
圧を印加し、信号発生回路および基準信号発生回路の動
作時は電圧の印加を停止する第２のスイッチ手段とを有
し、第１の素子は、一方の出力端子が検出素子に接続さ
れるとともに入力端子が第２の素子の他方の出力端子に
接続され、第２の素子は、一方の出力端子が基準信号発
生回路に接続されるとともに入力端子が第１の素子の他
方の出力端子に接続され、第１および第２の素子それぞ
れの他方の出力端子の少なくとも一方に出力回路が接続
されており、感度調節回路は、容量値が可変の容量素子
からなり、信号増幅回路内の第１の素子の他方の出力端
子および第２の素子の他方の出力端子のうち、出力回路
が接続されていないほうの出力端子に接続するようにし
たものである。Further , another surface shape recognition cell according to the present invention.
The sensor device sends a signal to each sensor cell according to the amount of electricity.
Signal generation circuit and the reference signal generator that generates the reference signal.
Signal level and reference of signals from raw circuit and signal generation circuit
Based on the level of the reference signal from the signal generation circuit and the level
Then, change the amplification factor to change the signal level of the signal from the signal generation circuit.
A signal amplification circuit that amplifies and outputs the bell and this signal amplification
An output circuit that converts the output signal of the circuit into the desired signal and outputs it.
And a sensitivity adjustment circuit that adjusts the amplification factor of the signal amplification circuit
The signal amplification circuit has one input terminal and two outputs.
Has a terminal and connects between the input terminal and one output terminal
When the absolute value of the difference is greater than the absolute value of the specified threshold
First and second elements in which the output terminals are electrically connected
And the other output of each of the first and second elements
Signal generation circuit and reference signal generation that are connected to terminals
When the operation of the circuit is stopped, each of the first and second elements is
The absolute value of the potential difference between the input terminal and one output terminal
The voltage should be applied to the other output terminal so that it is less than the absolute threshold value.
Apply pressure to operate the signal generation circuit and reference signal generation circuit.
It has a second switch means that stops the application of voltage during operation.
However, one output terminal of the first element is connected to the detection element.
And the input terminal to the other output terminal of the second element
One of the output terminals of the second element is connected
It is connected to the raw circuit and has an input terminal other than the first element.
The first and second elements respectively connected to the output terminal
The output circuit is connected to at least one of the other output terminals
The sensitivity adjustment circuit is a capacitive element with a variable capacitance value.
And the other output end of the first element in the signal amplification circuit
An output circuit of the other output terminals of the child and the second element
Is connected to the output terminal which is not connected .
【００１２】また、本発明にかかる他の表面形状認識セ
ンサ装置は、各センサセルに、電気量に応じた信号を発
生する信号発生回路と、基準信号を発生する基準信号発
生回路と、信号発生回路からの信号の信号レベルと基準
信号発生回路からの基準信号の信号レベルとの大小に基
づき増幅率を変化して、信号発生回路からの信号の信号
レベルを増幅して出力する信号増幅回路と、この信号増
幅回路の出力信号を所望の信号に変換して出力する出力
回路と、信号増幅回路の増幅率を調節する感度調節回路
とを備え、信号増幅回路は、１個の入力端子と２個の出
力端子を有し、かつ入力端子と一方の出力端子との間の
電位差の絶対値が所定のしきい値の絶対値より大きい場
合に各出力端子間が導通状態となる第１および第２の素
子と、この第１および第２の素子のそれぞれの他方の出
力端子に接続され、かつ信号発生回路および基準信号発
生回路の動作停止時は第１および第２の素子のそれぞれ
の入力端子および一方の出力端子間の電位差の絶対値が
しきい値の絶対値以下になるように各他方の出力端子へ
電圧を印加し、信号発生回路および基準信号発生回路の
動作時は電圧の印加を停止する第２のスイッチ手段とを
有し、第１の素子は、一方の出力端子が検出素子に接続
されるとともに入力端子が第２の素子の他方の出力端子
に接続され、第２の素子は、一方の出力端子が基準信号
発生回路に接続されるとともに入力端子が第１の素子の
他方の出力端子に接続され、第１および第２の素子それ
ぞれの他方の出力端子の少なくとも一方に出力回路が接
続されており、感度調節回路は、容量値が可変の容量素
子からなり、信号増幅回路内の第１の素子の他方の出力
端子および第２の素子の他方の出力端子のうち、出力回
路が接続されているほうの出力端子に接続するようにし
たものである。Further, another surface shape recognition cell according to the present invention.
The sensor device sends a signal to each sensor cell according to the amount of electricity.
Signal generation circuit and the reference signal generator that generates the reference signal.
Signal level and reference of signals from raw circuit and signal generation circuit
Based on the level of the reference signal from the signal generation circuit and the level
The signal from the signal generation circuit is changed by changing the amplification factor.
A signal amplification circuit that amplifies and outputs the level, and this signal amplification
Output that converts the output signal of the width circuit to the desired signal and outputs it
Circuit and sensitivity adjustment circuit that adjusts the amplification factor of the signal amplification circuit
, And the signal amplification circuit has one input terminal and two outputs.
Output terminal and between the input terminal and one output terminal
If the absolute value of the potential difference is greater than the absolute value of the specified threshold value,
The first and second elements are electrically connected between the output terminals when
The child and the other output of each of the first and second elements.
Connected to the input terminal and the signal generation circuit and reference signal generation.
When the operation of the raw circuit is stopped, each of the first and second elements
The absolute value of the potential difference between the input terminal and one output terminal of
To each other output terminal so that it is less than the absolute value of threshold value
Applying voltage to the signal generation circuit and the reference signal generation circuit
A second switch means for stopping the application of voltage during operation.
And the first element has one output terminal connected to the detection element
And the input terminal is the other output terminal of the second element
The second element has one output terminal connected to the reference signal.
The input terminal of the first element is connected to the generator circuit.
A first and a second element connected to the other output terminal
An output circuit is connected to at least one of the other output terminals of each.
The sensitivity adjustment circuit has a variable capacitance value.
The other output of the first element in the signal amplification circuit
Of the output of the terminal and the other output terminal of the second element
The output terminal is connected to the one to which the path is connected .
【００１３】また、本発明にかかる他の表面形状認識セ
ンサ装置は、認識対象の表面形状に応じた電気量を検出
素子で検出し、その電気量に応じた信号を増幅して出力
するセンサセルを複数有し、これら２次元に配列された
センサセルの出力に基づき表面形状の凹凸を感知する表
面形状認識センサ装置であって、各センサセルに、電気
量に応じた信号を発生する信号発生回路と、この信号発
生回路からの信号の信号レベルを増幅して出力する信号
増幅回路と、この信号増幅回路の出力信号を所望の信号
に変換して出力する出力回路と、信号増幅回路の増幅率
を調節する感度調節回路と、出力回路からの出力信号と
キャリブレーション用基準信号とを比較する比較回路と
を備え、感度調節回路で、比較回路からの比較出力に基
づき信号増幅回路の増幅率を調節するようにしたもので
ある。 この際、各センサセルに、基準信号を発生する基
準信号発生回路をさらに備え、信号増幅回路で、信号発
生回路からの信号の信号レベルと基準信号発生回路から
の基準信号の信号レベルとの大小に基づき増幅率を変化
して出力するようにしてもよい。 Further, another surface shape recognition cell according to the present invention.
The sensor device detects the amount of electricity according to the surface shape of the recognition target.
It is detected by the element, and the signal according to the amount of electricity is amplified and output.
Has a plurality of sensor cells that are arranged in two dimensions
A table that detects surface irregularities based on the output of the sensor cell.
A surface shape recognition sensor device, in which each sensor cell is electrically
A signal generation circuit that generates a signal according to the amount and this signal generation circuit.
A signal that amplifies and outputs the signal level of the signal from the raw circuit
The output signal of the amplifier circuit and this signal amplifier circuit is the desired signal
Amplification factor of output circuit and signal amplification circuit
Sensitivity adjustment circuit to adjust the output signal from the output circuit
With a comparison circuit that compares with the reference signal for calibration
Is equipped with a sensitivity adjustment circuit that is based on the comparison output from the comparison circuit.
It is designed to adjust the amplification factor of the signal amplification circuit.
is there. At this time, each sensor cell has a base that generates a reference signal.
A quasi-signal generation circuit is further provided, and a signal amplification circuit
From the signal level of the signal from the raw circuit and the reference signal generation circuit
Change the amplification factor based on the level of the reference signal level of
You may make it output it.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】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。図１は本発明の一実施の形
態にかかる表面形状認識センサ装置を示す外観図であ
る。この表面形状認識センサ装置は、例えば微細な凹凸
を有する認識対象の照合対象表面の形状と照合データと
比較照合することにより認識対象の認証を行う表面形状
認識装置において、認識対象の表面形状を検出する回路
装置として用いられる。図１に示すように、表面形状認
識センサ装置１０は、２次元（アレイ状や格子状）に配
置された多数のセンサセル１１から構成されている。こ
の表面形状認識センサ装置１０のセンサ面１２に指１３
など認識対象を接触させることにより、その認識対象表
面ここでは指紋１４の凹凸形状がそれぞれのセンサセル
１１で個別に検出され、認識対象の表面形状を示す２次
元データが出力される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an external view showing a surface shape recognition sensor device according to an embodiment of the present invention. This surface shape recognition sensor device detects the surface shape of the recognition target in the surface shape recognition device that authenticates the recognition target by comparing and collating the shape of the matching target surface of the recognition target having fine irregularities with the matching data. It is used as a circuit device. As shown in FIG. 1, the surface shape recognition sensor device 10 is composed of a large number of sensor cells 11 arranged two-dimensionally (in an array or a grid). A finger 13 is placed on the sensor surface 12 of the surface shape recognition sensor device 10.
By bringing the recognition target into contact with the recognition target surface, the uneven shape of the fingerprint 14 is individually detected by each sensor cell 11 here, and two-dimensional data indicating the surface shape of the recognition target is output.
【００１５】（第１の実施の形態）次に、図２を参照し
て、本発明の第１の実施の形態にかかる表面形状認識セ
ンサ装置について説明する。図２に本発明の第１の実施
の形態にかかる表面形状認識センサ装置で用いるセンサ
セルの機能ブロック図を示す。各センサセル１１は、そ
れぞれ同一構成をなしており、図２に示すように、検出
素子１１０、信号発生回路１２０、感度調節回路１６
０、信号増幅回路１３０、および出力回路１４０で構成
される。前述した従来例（図１９参照）とは、信号増幅
回路１３０の入力節点である節点Ｎ1Aに感度調節回路１
６０が接続されているところが異なる。本実施の形態に
よれば、表面形状認識センサ装置を製造した後に、この
感度調節回路１６０を用いて、信号増幅回路１３０の増
幅度を調節することができる。(First Embodiment) Next, a surface shape recognition sensor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a functional block diagram of a sensor cell used in the surface shape recognition sensor device according to the first embodiment of the present invention. Each of the sensor cells 11 has the same configuration, and as shown in FIG. 2, the detection element 110, the signal generation circuit 120, and the sensitivity adjustment circuit 16 are provided.
0, a signal amplifier circuit 130, and an output circuit 140. The above-mentioned conventional example (see FIG. 19) is that the sensitivity adjusting circuit 1 is connected to the input node N 1A of the signal amplifying circuit 130.
The place where 60 is connected is different. According to this embodiment, after the surface shape recognition sensor device is manufactured, the sensitivity adjustment circuit 160 can be used to adjust the amplification degree of the signal amplification circuit 130.
【００１６】図２に示したセンサセルの回路構成例を図
３に示す。検出素子１１０、信号発生回路１２０、信号
増幅回路１３０、および出力回路１４０は前述の従来例
と同じである。感度調節回路１６０としては、容量値を
変更することができる可変容量ＣCを用いている。この
場合、信号増幅回路１３０の電圧増幅率は、
（ＣP1A＋ＣC）／ＣP2A
で表すことができる。ＣP1AおよびＣP2Aは、寄生容量を
含めたＮ1AおよびＮ2Aに接続される容量であり、予めＣ
P1A＞ＣP2Aとなるように設計しておく。したがって、こ
のＣCの値を調節させることにより、電圧増幅率を調節
することができる。FIG. 3 shows an example of the circuit configuration of the sensor cell shown in FIG. The detection element 110, the signal generation circuit 120, the signal amplification circuit 130, and the output circuit 140 are the same as those in the above-mentioned conventional example. As the sensitivity adjustment circuit 160, a variable capacitance C C whose capacitance value can be changed is used. In this case, the voltage amplification factor of the signal amplification circuit 130 can be represented by (C P1A + C C ) / C P2A . C P1A and C P2A are capacitances connected to N 1A and N 2A including parasitic capacitance, and are C
Design so that P1A > C P2A . Therefore, the voltage amplification factor can be adjusted by adjusting the value of C C.
【００１７】図４に可変容量ＣCの実現例を示す。図４
に示すように、ＭＯＳＦＥＴのソース端子−ドレイン端
子間を接続することでＭＯＳ容量を実現でき、ゲート端
子またはソース・ドレイン端子の電位を制御することで
ＭＯＳ容量値を変化させることができる。ここでは、Ｎ
ｃｈＭＯＳＦＥＴを用いた場合を例として示したが、も
ちろんＰｃｈＭＯＳＦＥＴでもよい。FIG. 4 shows an implementation example of the variable capacitor C C. Figure 4
As shown in, the MOS capacitance can be realized by connecting the source terminal and the drain terminal of the MOSFET, and the MOS capacitance value can be changed by controlling the potential of the gate terminal or the source / drain terminal. Here, N
Although the case where the chMOSFET is used is shown as an example, the PchMOSFET may be used as a matter of course.
【００１８】（第２の実施の形態）次に、図５を参照し
て、本発明の第２の実施の形態にかかる表面形状認識セ
ンサ装置について説明する。図５に本発明の第２の実施
の形態にかかる表面形状認識センサ装置で用いるセンサ
セルの機能ブロック図を示す。センサセル１１は、検出
素子１１０、信号発生回路１２０、感度調節回路１６
０、信号増幅回路１３０、および出力回路１４０で構成
される。第１の実施の形態とは、信号増幅回路１３０の
出力節点である節点Ｎ2Aに感度調節回路１６０が接続さ
れているところが異なる。本実施の形態によれば、表面
形状認識センサ装置を製造した後に、この感度調節回路
１６０を用いて、信号増幅回路１３０の増幅度を調節す
ることができる。(Second Embodiment) Next, a surface shape recognition sensor device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a functional block diagram of a sensor cell used in the surface shape recognition sensor device according to the second embodiment of the present invention. The sensor cell 11 includes a detection element 110, a signal generation circuit 120, and a sensitivity adjustment circuit 16
0, a signal amplifier circuit 130, and an output circuit 140. The difference from the first embodiment is that the sensitivity adjustment circuit 160 is connected to the node N 2A which is the output node of the signal amplification circuit 130. According to this embodiment, after the surface shape recognition sensor device is manufactured, the sensitivity adjustment circuit 160 can be used to adjust the amplification degree of the signal amplification circuit 130.
【００１９】図５に示したセンサセルの回路構成例を図
６に示す。検出素子１１０、信号発生回路１２０、信号
増幅回路１３０、感度調節回路１６０、および出力回路
１４０は第１の実施の形態と同じである。この場合、信
号増幅回路の電圧増幅率は、
ＣP1A／（ＣP2A＋ＣC）
で表すことができる。ＣP1AおよびＣP2Aは、寄生容量を
含めたＮ1AおよびＮ2Aに接続される容量である。したが
って、このＣCの値を調節させることにより、電圧増幅
率を調節することができる。第１の実施の形態と比較し
て、容量ＣCが電圧増幅率の分母となっているため、小
さなＣCの変化で電圧増幅率が大きく変化する。そのた
め、小さなＣCの変化量で電圧増幅率を大きく調節で
き、結果として感度調節回路１６０を小型化できる効果
がある。FIG. 6 shows a circuit configuration example of the sensor cell shown in FIG. The detection element 110, the signal generation circuit 120, the signal amplification circuit 130, the sensitivity adjustment circuit 160, and the output circuit 140 are the same as those in the first embodiment. In this case, the voltage amplification factor of the signal amplification circuit can be represented by C P1A / (C P2A + C C ). C P1A and C P2A are capacitors connected to N 1A and N 2A including parasitic capacitors. Therefore, the voltage amplification factor can be adjusted by adjusting the value of C C. Since the capacitance C C is the denominator of the voltage amplification factor as compared with the first embodiment, the voltage amplification factor changes greatly with a small change in C C. Therefore, the voltage amplification factor can be greatly adjusted with a small change amount of C C , and as a result, the sensitivity adjustment circuit 160 can be downsized.
【００２０】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置について
説明する。本実施の形態では、図２２に示したセンサセ
ルの回路構成例において、検出素子１１０が接続されて
いる信号増幅回路１３１の入力節点である節点Ｎ1Aに、
前述の感度調節回路１６０を接続したものである。な
お、図面については容易に類推できるのでここでは省略
する。本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様
に、表面形状認識センサ装置を製造した後に、この感度
調節回路１６０を用いて、信号増幅回路１３１の増幅度
を調節することができる。(Third Embodiment) Next, the third embodiment of the present invention will be described.
A surface shape recognition sensor device according to the embodiment will be described. In the present embodiment, in the circuit configuration example of the sensor cell shown in FIG. 22, at the node N 1A which is the input node of the signal amplification circuit 131 to which the detection element 110 is connected,
The sensitivity adjusting circuit 160 described above is connected. The drawings are omitted here because they can be easily analogized. According to the present embodiment, as in the first embodiment, after the surface shape recognition sensor device is manufactured, the sensitivity adjustment circuit 160 can be used to adjust the amplification degree of the signal amplification circuit 131. .
【００２１】（第４の実施の形態）
次に、図７を参照して、本発明の第４の実施の形態にか
かる表面形状認識センサ装置について説明する。図７に
本発明の第４の実施の形態にかかる表面形状認識センサ
装置で用いるセンサセルの機能ブロック図を示す。セン
サセル１１は、検出素子１１０、信号発生回路１２０、
基準信号発生回路１５０、信号増幅回路１３１、および
出力回路１４０で構成される。前述した従来例（図２１
参照）とは、基準信号発生回路１５０の出力節点Ｎ 1B に
感度調節回路１６０が接続されているところが異なる。
本実施の形態によれば、表面形状認識センサ装置を製造
した後に、この感度調節回路１６０を用いて、信号増幅
回路１３１の増幅度を調節することができる。(Fourth Embodiment) Next, a surface shape recognition sensor device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a functional block diagram of a sensor cell used in the surface shape recognition sensor device according to the fourth embodiment of the present invention. The sensor cell 11 includes a detection element 110, a signal generation circuit 120,
It is composed of a reference signal generation circuit 150, a signal amplification circuit 131, and an output circuit 140. The above-mentioned conventional example (FIG. 21)
2) in that the sensitivity adjusting circuit 160 is connected to the output node N 1B of the reference signal generating circuit 150.
According to the present embodiment, after the surface shape recognition sensor device is manufactured, the sensitivity adjustment circuit 160 can be used to adjust the amplification degree of the signal amplification circuit 131.
【００２２】図７に示したセンサセルの回路構成例を図
８に示す。検出素子１１０、信号発生回路１２０、基準
信号発生回路１５０、信号増幅回路１３１、および出力
回路１４０は前述の従来例と同じであるが、基準信号発
生回路１５０の出力節点Ｎ1Bに感度調節回路１６０とし
て容量値を変更できる可変容量ＣCが接続されていると
ころが異なる。例えば、ＣF＝０のときに、節点Ｎ2Aと
節点Ｎ2Bの電位の変化が等しくなるように設定するため
には、基準信号発生回路１５０の基準素子５１をＣRと
すると、
ＣP2B／ＣP2A＝｛ＣP1A／（ＣP1B＋ＣR＋ＣC）｝a
にする必要がある。このａは、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴＱ2A
およびＱ2Bの飽和電流がａ乗則に従うとした場合の値で
あり、通常１．２〜１．５の値である。FIG. 8 shows a circuit configuration example of the sensor cell shown in FIG. The detection element 110, the signal generation circuit 120, the reference signal generation circuit 150, the signal amplification circuit 131, and the output circuit 140 are the same as those in the above-described conventional example, but the sensitivity adjustment circuit 160 is provided at the output node N 1B of the reference signal generation circuit 150. The difference is that a variable capacitance C C whose capacitance value can be changed is connected. For example, when C F = 0, in order to set the potential changes at the node N 2A and the node N 2B to be equal, if the reference element 51 of the reference signal generation circuit 150 is C R , then C P2B / It is necessary to make C P2A = {C P1A / (C P1B + C R + C C )} a . This a is Nch MOSFET Q 2A
And the saturation current of Q 2B is a value when it is assumed to follow the a-law, and is usually a value of 1.2 to 1.5.
【００２３】実際のセンサセルで、
ＣP2B＝ＣP2A，ＣP1A＞ＣP1B＋ＣR
だとすると、
ＣP1A＝ＣP1B＋ＣR＋ＣC
となるようにＣCを調節すれば、ＣF＝Ｏのときに、節点
Ｎ2Aと節点Ｎ2Bの電位の変化が等しくなるように調節す
ることができる。In the actual sensor cell, if C P2B = C P2A and C P1A > C P1B + C R , then if C C is adjusted so that C P1A = C P1B + C R + C C , then C F = O , The potentials of the nodes N 2A and N 2B can be adjusted to be equal.
【００２４】（第５の実施の形態）
次に、図９を参照して、本発明の第５の実施の形態にか
かる表面形状認識センサ装置について説明する。図９に
本発明の第５の実施の形態にかかる表面形状認識センサ
装置で用いるセンサセルの機能ブロック図を示す。セン
サセル１１は、検出素子１１０、信号発生回路１２０、
感度調節機能付き基準信号発生回路１５１、信号増幅回
路１３１、および出力回路１４０で構成される。前述し
た従来例（図２１参照）とは、基準信号発生回路１５０
に代えて感度調節機能付き基準信号発生回路１５１を設
けたところが異なる。すなわち感度調節回路１６０を基
準信号発生回路１５０の内部に設けて感度調節機能付き
基準信号発生回路１５１としたものである。本実施の形
態によれば、表面形状認識センサ装置を製造した後に、
この感度調節機能付き基準信号発生回路１５１を用い
て、信号増幅回路１３１の増幅度を調節することができ
る。(Fifth Embodiment) Next, referring to FIG. 9, a surface shape recognition sensor device according to a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 shows a functional block diagram of a sensor cell used in the surface shape recognition sensor device according to the fifth embodiment of the present invention. The sensor cell 11 includes a detection element 110, a signal generation circuit 120,
It is composed of a reference signal generation circuit 151 with a sensitivity adjustment function, a signal amplification circuit 131, and an output circuit 140. The above-mentioned conventional example (see FIG. 21 ) is different from the reference signal generating circuit 150.
Instead, a reference signal generating circuit 151 with a sensitivity adjusting function is provided. That is, the sensitivity adjusting circuit 160 is provided inside the reference signal generating circuit 150 to form a reference signal generating circuit 151 with a sensitivity adjusting function. According to the present embodiment, after manufacturing the surface shape recognition sensor device,
The amplification degree of the signal amplification circuit 131 can be adjusted by using the reference signal generation circuit 151 with the sensitivity adjustment function.
【００２５】図９に示したセンサセルの実現例を図１０
に示す。検出素子１１０、信号発生回路１２０、信号増
幅回路１３１、および出力回路１４０は、前述の従来例
と同じであり、感度調整機能付き基準信号発生回路１５
１の内部の基準素子５３として、容量値を変更できる可
変容量ＣRCを用いているところが異なる。例えば、Ｃ F
＝０のときに、節点Ｎ2Aと節点Ｎ2Bの電位の変化が等し
くなるように設定するためには、
ＣP2B／ＣP2A＝｛ＣP1A／（ＣP1B＋ＣRC）｝a
にする必要がある。ａは、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴＱ2Aおよ
びＱ2Bの飽和電流がａ乗則に従うとした場合の値であ
り、通常１．２〜１．５の値である。An example of implementation of the sensor cell shown in FIG. 9 is shown in FIG.
Shown in. Detection element 110, signal generation circuit 120, signal amplification
The width circuit 131 and the output circuit 140 are the same as the conventional example described above.
Same as the reference signal generating circuit 15 with sensitivity adjusting function
Capacitance can be changed as the reference element 53 inside 1.
Variable capacity CRCIs different. For example, C F
When = 0, the node N2AAnd node N2BChanges in the potential of
In order to set
CP2B/ CP2A= {CP1A/ (CP1B+ CRC)}a
Need to a is Nch MOSFETQ2AAnd
And Q2BIs a value when the saturation current of
The value is usually 1.2 to 1.5.
【００２６】実際のセンサセルで、
ＣP2B＝ＣP2A，ＣP1A＞ＣP1B
だとすると、
ＣP1A＝ＣP1B＋ＣRC
となるようにＣRCを調節すれば、ＣF＝０のときに、節
点Ｎ2Aと節点Ｎ2Bの電位の変化が等しくなるように調節
することができる。したがって、ＣRとＣCをＣRCで兼ね
ることができるので、第４の実施の形態よりさらに小型
化できる効果があり、ＣCすなわち感度調節回路１６０
をそれぞれ内蔵する各センサセルの面積を小さくするこ
とができる。これにより、高解像度の表面形状認識セン
サ装置を実現でき、例えばこの表面形状認識センサ装置
を指紋認証用センサとして用いた場合、その認証率を高
めることができる。In the actual sensor cell, if C P2B = C P2A and C P1A > C P1B , then if C RC is adjusted so that C P1A = C P1B + C RC , then node N 2A when C F = 0 Can be adjusted so that the changes in the potential of the node N 2B become equal. Therefore, since C R and C C can also serve as C RC , there is an effect that the size can be further reduced as compared with the fourth embodiment, and C C, that is, the sensitivity adjustment circuit 160.
It is possible to reduce the area of each sensor cell in which each is incorporated. Thereby, a high-resolution surface shape recognition sensor device can be realized, and when the surface shape recognition sensor device is used as a fingerprint authentication sensor, the authentication rate can be increased.
【００２７】（第６の実施の形態）
次に、図１１を参照して、本発明の第６の実施の形態に
かかる表面形状認識センサ装置について説明する。図１
１に本発明の第６の実施の形態にかかる表面形状認識セ
ンサ装置で用いるセンサセルの機能ブロック図を示す。
センサセル１１は、検出素子１１０、信号発生回路１２
０、基準信号発生回路１５０、信号増幅回路１３１、お
よび出力回路１４０で構成される。前述した従来例（図
２１参照）とは、感度調節回路１６０が信号増幅回路１
３１の内部節点Ｎ2Aに接続しているところが異なる。感
度調節回路１６０を用いて、信号増幅回路１３１の増幅
度を調節することができる。(Sixth Embodiment) Next, a surface shape recognition sensor device according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Figure 1
FIG. 1 shows a functional block diagram of a sensor cell used in the surface shape recognition sensor device according to the sixth embodiment of the present invention.
The sensor cell 11 includes a detection element 110 and a signal generation circuit 12
0, a reference signal generation circuit 150, a signal amplification circuit 131, and an output circuit 140. The conventional example mentioned above (Fig.
21 ) means that the sensitivity adjustment circuit 160 is the signal amplification circuit 1
The difference is that it is connected to the internal node N 2A of 31. The sensitivity adjustment circuit 160 can be used to adjust the amplification degree of the signal amplification circuit 131.
【００２８】図１１に示したセンサセルの実現例を図１
２に示す。検出素子１１０、信号発生回路１２０、信号
増幅回路１３１、基準信号発生回路１５０および出力回
路１４０は、前述の従来例と同じであり、信号増幅回路
１３１の内部節点Ｎ2Aに感度調節回路１６０として容量
値を変更できる可変容量ＣCが接続されているところが
異なる。例えば、ＣF＝０のときに、節点Ｎ2Aと節点Ｎ
2Bの電位の変化が等しくなるように設定するためには、
ＣP2B／（ＣP2A＋ＣC）＝｛ＣP1A／（ＣP1B＋ＣR）｝a
にする必要がある。ａは、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴＱ2Aおよ
びＱ2Bの飽和電流がａ乗則に従うとした場合の値であ
り、通常１．２〜１．５の値である。An example of implementation of the sensor cell shown in FIG. 11 is shown in FIG.
2 shows. The detection element 110, the signal generation circuit 120, the signal amplification circuit 131, the reference signal generation circuit 150, and the output circuit 140 are the same as those in the above-described conventional example, and a capacitance is provided at the internal node N 2A of the signal amplification circuit 131 as the sensitivity adjustment circuit 160. The difference is that a variable capacitor C C whose value can be changed is connected. For example, when C F = 0, node N 2A and node N 2
In order to set the changes in the potential of 2B to be equal, it is necessary to make C P2B / (C P2A + C C ) = {C P1A / (C P1B + C R )} a . a is a value when the saturation currents of the Nch MOSFETs Q 2A and Q 2B follow the a-th power law, and is usually a value of 1.2 to 1.5.
【００２９】予め、ＣP1A＞ＣP1B＋ＣRと設定してお
き、
｛ＣP1A／（ＣP1B＋ＣR）｝a＝Ｋ
とすると、Ｋ＞１となる。そのため前出の式を、
ＣP2B＝Ｋ（ＣP2A＋ＣC）
と変形することができ、ＣCの変化がＫ倍されることに
なる。したがって、第４の実施の形態よりもさらに小さ
なＣCの変化で感度調節をおこなうことができ、結果と
して感度調節回路１６０をさらに小型化できる効果があ
り、ＣCすなわち感度調節回路１６０をそれぞれ内蔵す
る各センサセルの面積を小さくすることができる。これ
により、高解像度の表面形状認識センサ装置を実現で
き、例えばこの表面形状認識センサ装置を指紋認証用セ
ンサとして用いた場合、その認証率を高めることができ
る。If C P1A > C P1B + C R is set in advance and {C P1A / (C P1B + C R )} a = K, then K> 1. Therefore, the above equation can be transformed into C P2B = K (C P2A + C C ), and the change in C C is multiplied by K. Therefore, the sensitivity can be adjusted with a smaller change in C C than in the fourth embodiment, and as a result, the sensitivity adjusting circuit 160 can be further downsized, and C C, that is, the sensitivity adjusting circuit 160 is built in each. The area of each sensor cell can be reduced. Thereby, a high-resolution surface shape recognition sensor device can be realized, and when the surface shape recognition sensor device is used as a fingerprint authentication sensor, the authentication rate can be increased.
【００３０】（第７の実施の形態）次に、図１３を参照
して、本発明の第７の実施の形態にかかる表面形状認識
センサ装置について説明する。図１３に本発明の第７の
実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置で用いるセ
ンサセルの機能ブロック図を示す。前述した第６の実施
の形態（図１１参照）とは、感度調節回路１６０が信号
増幅回路１３１の出力節点Ｎ2Bに接続しているところが
異なる。感度調節回路１６０を用いて、信号増幅回路１
３１の増幅度を調節することができる。(Seventh Embodiment) Next, a surface shape recognition sensor device according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows a functional block diagram of a sensor cell used in the surface shape recognition sensor device according to the seventh embodiment of the present invention. It differs from the sixth embodiment (see FIG. 11) described above in that the sensitivity adjusting circuit 160 is connected to the output node N 2B of the signal amplifying circuit 131. The signal amplification circuit 1 using the sensitivity adjustment circuit 160
The amplification degree of 31 can be adjusted.
【００３１】図１３に示したセンサセルの実現例を図１
４に示す。第６の実施の形態と比較して、信号増幅回路
１３１の出力節点Ｎ2Bに感度調節回路１６０として容量
値を変更できる可変容量ＣCが接続されているところが
異なるが、他の構成は同じである。例えば、ＣF＝０の
ときに、節点Ｎ2Aと節点Ｎ2Bの電位の変化が等しくなる
ように設定するためには、
（ＣP2B＋ＣC）／ＣP2A＝｛ＣP1A／（ＣP1B＋ＣR）｝a
にする必要がある。ａは、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴＱ2Aおよ
びＱ2Bの飽和電流がａ乗則に従うとした場合の値であ
り、通常１．２〜１．５の値である。An example of implementation of the sensor cell shown in FIG. 13 is shown in FIG.
4 shows. Compared with the sixth embodiment, a variable capacitance C C whose capacitance value can be changed is connected as the sensitivity adjustment circuit 160 to the output node N 2B of the signal amplification circuit 131, but other configurations are the same. is there. For example, when C F = 0, in order to set the potential changes at the node N 2A and the node N 2B to be equal, (C P2B + C C ) / C P2A = {C P1A / (C P1B + C R )} a must be. a is a value when the saturation currents of the Nch MOSFETs Q 2A and Q 2B follow the a-th power law, and is usually a value of 1.2 to 1.5.
【００３２】ここで、
｛ＣP1A／（ＣP1B＋ＣR）｝a＝Ｋ
とすると、上記式を
ＣC＝Ｋ・ＣP2A−ＣP2B
と変形することができ、ＣCをＣP2Bだけ小さくできる。
そのため、第４の実施の形態よりもさらに小さなＣCの
変化で感度調節をおこなうことができ、結果として感度
調節回路１６０をさらに小型化できる効果があり、ＣC
すなわち感度調節回路１６０をそれぞれ内蔵する各セン
サセルの面積を小さくすることができる。これにより、
高解像度の表面形状認識センサ装置を実現でき、例えば
この表面形状認識センサ装置を指紋認証用センサとして
用いた場合、その認証率を高めることができる。When {C P1A / (C P1B + C R )} a = K, the above equation can be transformed into C C = KC P2A -C P2B, and C C is reduced by C P2B. it can.
Therefore, than the fourth embodiment can make more sensitive regulation in a small change in C C, as a result there is an effect that can further reduce the size of the sensitivity control circuit 160, C C
That is, it is possible to reduce the area of each sensor cell that incorporates the sensitivity adjustment circuit 160. This allows
A high-resolution surface shape recognition sensor device can be realized. For example, when this surface shape recognition sensor device is used as a fingerprint authentication sensor, the authentication rate can be increased.
【００３３】（第８の実施の形態）次に、図１５を参照
して、本発明の第８の実施の形態にかかる表面形状認識
センサ装置について説明する。図１５に本発明の第８の
実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置で用いるセ
ンサセルの機能ブロック図を示す。以下では、前述した
第１の実施の形態を例として感度調節回路の具体例につ
いて説明するが、前述した第２〜７の実施の形態につい
ても本実施の形態を同様にして適用できる。ここでは、
出力回路１４０からの出力信号ＯＵＴと感度調節用基準
信号とを比較する比較回路１７０が設けられており、そ
の比較出力が感度調節回路１６０へ入力されている。(Eighth Embodiment) Next, a surface shape recognition sensor device according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows a functional block diagram of a sensor cell used in the surface shape recognition sensor device according to the eighth embodiment of the present invention. Hereinafter, a specific example of the sensitivity adjusting circuit will be described by taking the above-described first embodiment as an example, but the present embodiment can be similarly applied to the above-described second to seventh embodiments. here,
A comparison circuit 170 for comparing the output signal OUT from the output circuit 140 and the sensitivity adjustment reference signal is provided, and the comparison output is input to the sensitivity adjustment circuit 160.
【００３４】図１６に感度調節回路の具体例を示す。こ
の感度調節回路１６０は、負荷回路１６１とカウンタ回
路１６２で構成される。負荷回路１６１は、Ｎ（Ｎは自
然数）個の負荷素子Ｚ1〜ＺNがそれぞれセンサ回路２に
接続されており、各負荷素子はそれぞれ個別に活性状態
および非活性状態のいずれかに制御することができる。
カウンタ回路１６２はＮビットのカウンタ回路であり、
その計数データに基づいて負荷回路１６１に設けられて
いる各負荷素子の活性状態を制御することにより、感度
調節回路１６０全体の容量を変化させる。FIG. 16 shows a specific example of the sensitivity adjusting circuit. The sensitivity adjusting circuit 160 is composed of a load circuit 161 and a counter circuit 162. In the load circuit 161, N (N is a natural number) load elements Z 1 to Z N are respectively connected to the sensor circuit 2, and each load element is individually controlled to either an active state or an inactive state. be able to.
The counter circuit 162 is an N-bit counter circuit,
By controlling the active state of each load element provided in the load circuit 161, based on the count data, the capacitance of the entire sensitivity adjustment circuit 160 is changed.
【００３５】各センサセル１１で感度調節を行うとき
は、被測定物として凹凸のない基準サンプルをセンサセ
ル１１で検出したり、センサセルに何も置かずに検出を
行うことで、各センサセル１１に同一の測定値を検出さ
せる。また、カウンタ回路１６２の値は、全ての負荷素
子Ｚ1〜ＺNを非活性状態に制御するような初期設定値に
予め設定しておく。センサセル１１での１回目のセンス
動作において、出力回路１４０からの出力信号が感度調
節用基準信号よりも小さい場合、比較回路１７０の比較
出力が変化する。この比較出力の変化によりカウンタ回
路１６２では１つカウントアップされる。この結果、カ
ウンタ回路１６２の計数データは負荷素子を１つ活性化
するように変化する。そして比較回路１７０の出力信号
を初期設定値に戻してしておく。When the sensitivity is adjusted in each sensor cell 11, the sensor cell 11 detects a reference sample having no unevenness as the object to be measured, or the detection is performed without placing anything on the sensor cell, so that the same sensor cell 11 is obtained. Detect the measured value. The value of the counter circuit 162 is previously set all the load elements Z 1 to Z N to the initial setting value such as to control the inactive state. In the first sensing operation in the sensor cell 11, when the output signal from the output circuit 140 is smaller than the sensitivity adjustment reference signal, the comparison output of the comparison circuit 170 changes. Due to the change in the comparison output, the counter circuit 162 counts up by one. As a result, the count data of the counter circuit 162 changes so as to activate one load element. Then, the output signal of the comparison circuit 170 is returned to the initial setting value.
【００３６】次に２回目のセンス動作でも出力信号２Ａ
が感度調節用基準信号より小さい場合、比較回路１７０
からの比較出力はまた変化する。これによりカウンタ回
路１６２はさらに１つカウントアップされる。ここで、
例えばＺ1＝Ｚ、Ｚ2＝２Ｚ、Ｚ3＝４Ｚ、…、ＺN＝２
(N-1)Ｚと設定しておき、カウンタ回路１６２の下位ビ
ットから順にＺ1〜ＺNを制御するようにしておけば、活
性状態となる負荷素子の値がカウントアップごとにＺづ
つ大きくなることになる。Next, even in the second sensing operation, the output signal 2A
Is smaller than the sensitivity adjustment reference signal, the comparison circuit 170
The comparison output from also changes. As a result, the counter circuit 162 is further incremented by one. here,
For example, Z 1 = Z, Z 2 = 2Z, Z 3 = 4Z, ..., Z N = 2
If (N-1) Z is set and Z 1 to Z N are controlled in order from the lower bit of the counter circuit 162, the value of the load element in the active state is increased by Z for each count up. Will be.
【００３７】この動作は、センサセル１１の出力信号２
Ａが感度調節用基準信号以上となるまで繰り返される。
一致すると比較回路１７０の出力は変化しないため、そ
の比較出力によりカウンタ回路１６２がカウントアップ
されることはなく、それ以上負荷素子が活性状態となる
ことはない。このようにして各センサセル１１で感度調
節が行われて、各センサセル１１の性能ばらつきは見え
なくなり、結果として各センサセル１１の性能を均一に
することができる。This operation corresponds to the output signal 2 of the sensor cell 11.
This is repeated until A becomes equal to or higher than the reference signal for sensitivity adjustment.
When they match, the output of the comparison circuit 170 does not change, so that the comparison circuit does not count up the counter circuit 162 and the load element is not activated any more. In this way, the sensitivity adjustment is performed in each sensor cell 11, and the performance variation of each sensor cell 11 becomes invisible, and as a result, the performance of each sensor cell 11 can be made uniform.
【００３８】本実施の形態では、負荷回路１６１を制御
する回路としてカウンタ回路１６２を用いた場合につい
て説明したが、これに限定されるものではなく、比較回
路１７０からの比較出力に応じてシフト動作するシフト
回路をカウンタ回路１６２の代わりに用いてもよく、あ
るいは比較回路１７０から出力される出力信号ＯＵＴと
感度調節用基準信号との差を記憶するメモリ回路を用い
てもよい。In this embodiment, the case where the counter circuit 162 is used as a circuit for controlling the load circuit 161 has been described, but the present invention is not limited to this, and the shift operation is performed according to the comparison output from the comparison circuit 170. A shift circuit that operates in place of the counter circuit 162 may be used, or a memory circuit that stores the difference between the output signal OUT output from the comparison circuit 170 and the reference signal for sensitivity adjustment may be used.
【００３９】また、活性状態または非活性状態のいずれ
かに切替制御できる負荷素子としては、図１７に示すよ
うに、切替制御信号ＳＷで活性状態または非活性状態の
いずれかとなるＭＯＳ容量を用いてもよく、このゲート
端子またはソース端子およびドレイン端子の電位を制御
することで実現できる。ここではＮchＭＯＳＦＥＴを用
いた場合を示したが、ＰchＭＯＳＦＥＴでもよい。ある
いは、図４に示したＭＯＳ容量と直列にスイッチを接続
して切替制御信号ＳＷで活性状態または非活性状態を制
御してもよい。[0039] In addition, any of the active or non-active state
Or to The switching control can load element, as shown in FIG. 17, the switching control signal SW in the active state or inactive state
Any one of the MOS capacitors may be used and can be realized by controlling the potentials of the gate terminal or the source terminal and the drain terminal. Although the case where the Nch MOSFET is used is shown here, a Pch MOSFET may be used. Alternatively, a switch may be connected in series with the MOS capacitor shown in FIG. 4 to control the active state or the inactive state by the switching control signal SW.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、センサ
セルに可変容量素子からなる感度調節回路を前述のよう
にして信号増幅回路の特定位置に接続して個々のセンサ
セルの検出感度を調節し、または信号増幅回路の増幅率
を調節する基準信号を発生する基準素子として容量値が
可変の容量素子を用いて個々のセンサセルの検出感度を
調節し、あるいはセンサセルの出力信号と感度調整用基
準信号との比較結果に基づき信号増幅回路の増幅率を調
節することにより個々のセンサセルの検出感度を調節す
るようにしたので、表面形状認識センサ装置を製造した
後に、個々のセンサセルの検出感度を動的に調節するこ
とができる。したがって、製造後に設計値と異なる性能
を示したときに調節することができるため、表面形状認
識センサ装置の歩留まりを向上させ、製造コストを低減
できる効果がある。特に、大量に安価に供給する場合、
効果大である。As described above, the present invention provides a sensor
As described above, the sensitivity adjustment circuit consisting of a variable capacitance element in the cell
Connect to a specific position of the signal amplification circuit and
Adjust the detection sensitivity of the cell or the amplification factor of the signal amplification circuit
As a reference element that generates a reference signal for adjusting
Detecting sensitivity of individual sensor cells using variable capacitance element
Adjustable or sensor cell output signal and sensitivity adjustment base
Adjust the amplification factor of the signal amplification circuit based on the comparison result with the quasi-signal.
Since the detection sensitivity of each sensor cell is adjusted by the paragraph, the detection sensitivity of each sensor cell can be dynamically adjusted after the surface shape recognition sensor device is manufactured. Therefore, since it can be adjusted when the performance different from the design value is exhibited after manufacturing, there is an effect that the yield of the surface shape recognition sensor device is improved and the manufacturing cost is reduced. Especially when supplying a large amount at low cost,
It is very effective.
【図１】 本発明の一実施の形態にかかる表面形状認識
センサ装置を示す外観図である。FIG. 1 is an external view showing a surface shape recognition sensor device according to an embodiment of the present invention.
【図２】 第１の実施の形態にかかる表面形状認識セン
サ装置で用いるセンサセルの機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of a sensor cell used in the surface shape recognition sensor device according to the first embodiment.
【図３】 図２のセンサセルを示す回路構成例である。3 is a circuit configuration example showing the sensor cell of FIG.
【図４】 可変容量の実現例である。FIG. 4 is an implementation example of a variable capacitance.
【図５】 第２の実施の形態にかかる表面形状認識セン
サ装置で用いるセンサセルの機能ブロック図である。FIG. 5 is a functional block diagram of a sensor cell used in the surface shape recognition sensor device according to the second embodiment.
【図６】 図５のセンサセルを示す回路構成例である。6 is a circuit configuration example illustrating a sensor cell of FIG.
【図７】 第４の実施の形態にかかる表面形状認識セン
サ装置で用いるセンサセルの機能ブロック図である。FIG. 7 is a functional block diagram of a sensor cell used in the surface shape recognition sensor device according to the fourth embodiment.
【図８】 図７のセンサセルを示す回路構成例である。FIG. 8 is a circuit configuration example showing the sensor cell of FIG.
【図９】 第５の実施の形態にかかる表面形状認識セン
サ装置で用いるセンサセルの機能ブロック図である。FIG. 9 is a functional block diagram of a sensor cell used in the surface shape recognition sensor device according to the fifth embodiment.
【図１０】 図９のセンサセルを示す回路構成例であ
る。10 is a circuit configuration example showing the sensor cell of FIG.
【図１１】 第６の実施の形態にかかる表面形状認識セ
ンサ装置で用いるセンサセルの機能ブロック図である。FIG. 11 is a functional block diagram of a sensor cell used in the surface shape recognition sensor device according to the sixth embodiment.
【図１２】 図１１のセンサセルを示す回路構成例であ
る。12 is an example of a circuit configuration showing the sensor cell of FIG.
【図１３】 第７の実施の形態にかかる表面形状認識セ
ンサ装置で用いるセンサセルの機能ブロック図である。FIG. 13 is a functional block diagram of a sensor cell used in the surface shape recognition sensor device according to the seventh embodiment.
【図１４】 図１３のセンサセルを示す回路構成例であ
る。14 is a circuit configuration example showing the sensor cell of FIG.
【図１５】 第８の実施の形態にかかる表面形状認識セ
ンサ装置で用いるセンサセルの機能ブロック図である。FIG. 15 is a functional block diagram of a sensor cell used in the surface shape recognition sensor device according to the eighth embodiment.
【図１６】 図１５の感度調節回路を示す回路構成例で
ある。16 is a circuit configuration example showing the sensitivity adjustment circuit of FIG.
【図１７】 負荷素子の実現例である。FIG. 17 is an implementation example of a load element.
【図１８】 従来の表面形状認識センサ装置で用いるセ
ンサセルの機能ブロック図である。FIG. 18 is a functional block diagram of a sensor cell used in a conventional surface shape recognition sensor device.
【図１９】 図１８のセンサセルを示す回路構成例であ
る。19 is an example of a circuit configuration showing the sensor cell of FIG.
【図２０】 図１９のセンサセルの動作タイミングチャ
ートである。20 is an operation timing chart of the sensor cell of FIG.
【図２１】 従来の表面形状認識センサ装置で用いるセ
ンサセルの他の機能ブロック図である。FIG. 21 is another functional block diagram of a sensor cell used in a conventional surface shape recognition sensor device.
【図２２】 図２１のセンサセルを示す回路構成例であ
る。FIG. 22 is a circuit configuration example showing the sensor cell of FIG. 21.
５１…基準素子、５３…感度調節機能付き基準素子、１
１０…検出素子、５２，１２０…信号発生回路、１３
０，１３１…信号増幅回路、１４０…出力回路、１５０
…基準信号発生回路、１５１…感度調節機能付き基準信
号発生回路、１６０…感度調節回路、１６１…負荷回
路、１６２…カウンタ回路、１７０…比較回路、Ｉ…電
流源、ＶG…バイアス電圧、ＶDD…電源電圧、△ＶI…入
力電圧信号、△ＶO…出力電圧信号、ＶOUT…センサ出力
信号、ＯＵＴ…出力信号、ＣF…検出容量、ＣR…基準容
量、ＣC，ＣRC…可変容量、ＣP1A，ＣP2A，ＣP1B，ＣP
…寄生容量、Ｑ1A，Ｑ1B…ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ、Ｑ2A，
Ｑ2B，Ｑ3A，Ｑ3B，Ｑ4A…ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ、ＲA…
バイアス抵抗、ＲＥ，ＰＲＥ0…センサ回路制御信号、
Ｎ 1A，Ｎ1B，Ｎ2A，Ｎ2B…節点。
51 ... Reference element, 53 ... Reference element with sensitivity adjusting function, 1
10 ... Detecting element, 52, 120 ... Signal generating circuit, 13
0, 131 ... Signal amplification circuit, 140 ... Output circuit, 150
… Reference signal generation circuit, 151… Reference signal with sensitivity adjustment function
No. generating circuit, 160 ... Sensitivity adjusting circuit, 161, ... Load times
, 162 ... Counter circuit, 170 ... Comparison circuit, I ...
Source, VG… Bias voltage, VDD… Power supply voltage, ΔVI… On
Force voltage signal, △ VO… Output voltage signal, VOUT… Sensor output
Signal, OUT ... Output signal, CF... Detection capacity, CR... standard content
Quantity, CC, CRC… Variable capacity, CP1A, CP2A, CP1B, CP
… Parasitic capacitance, Q1A, Q1B... Pch MOSFET, Q2A，
Q2B, Q3A, Q3B, Q4A... Nch MOSFET, RA…
Bias resistance, RE, PRE0... Sensor circuit control signal,
N 1A, N1B, N2A, N2B…node.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 町田 克之 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 久良木 億 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−67667（ＪＰ，Ａ) 特開2000−28311（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−5324（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−12598（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−209325（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−51714（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−313020（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−239093（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−103419（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−502065（ＪＰ，Ａ) 特表 平11−508698（ＪＰ，Ａ) 特表 平10−508943（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/28 A61B 5/117 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Katsuyuki Machida 2-3-3 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Tsuru Kuraki 2-3-3 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo No. 1 within Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) Reference JP-A-59-67667 (JP, A) JP-A-2000-28311 (JP, A) JP-A-60-5324 (JP, A) JP-A-7- 12598 (JP, A) JP 7-209325 (JP, A) JP 3-51714 (JP, A) JP 4-313020 (JP, A) JP 10-239093 (JP, A) JP 11-103419 (JP, A) Special table 4-502065 (JP, A) Special table 11-508698 (JP, A) Special table 10-508943 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 7/28 A61B 5/117
Claims (6)
出素子で検出し、その電気量に応じた信号を増幅して出
力するセンサセルを複数有し、これら２次元に配列され
たセンサセルの出力に基づき前記表面形状の凹凸を感知
する表面形状認識センサ装置であって、 前記各センサセルは、 前記電気量に応じた信号を発生する信号発生回路と、 この信号発生回路からの信号の信号レベルを増幅して出
力する信号増幅回路と、 この信号増幅回路の出力信号を所望の信号に変換して出
力する出力回路と、 前記信号増幅回路の増幅率を調節する感度調節回路とを
備え、 前記信号増幅回路は、 １個の入力端子と２個の出力端子を有し、前記一方の出
力端子が前記検出素子に接続され前記他方の出力端子が
前記出力回路に接続され、前記入力端子が定電圧源に接
続され、かつ前記入力端子と前記一方の出力端子との間
の電位差の絶対値が所定のしきい値の絶対値より大きい
場合に前記各出力端子間が導通状態となる第１の素子
と、 この第１の素子の前記他方の出力端子に接続され、かつ
前記信号発生回路の動作停止時は前記第１の素子の前記
入力端子と前記一方の出力端子との間の電位差の絶対値
が前記しきい値の絶対値以下となるように前記他方の出
力端子へ電圧を印加するとともに、前記信号発生回路の
動作時は前記電圧の印加を停止する第１のスイッチ手段
とを有し、 前記感度調節回路は、容量値が可変の容量素子からな
り、前記信号増幅回路の出力節点に接続されている こと
を特徴とする表面形状認識センサ装置。1. A sensor cell having a plurality of sensor cells for detecting an electric quantity according to a surface shape of an object to be recognized by a detection element and amplifying and outputting a signal according to the electric quantity. A surface shape recognition sensor device for detecting irregularities of the surface shape based on an output, wherein each of the sensor cells has a signal generating circuit for generating a signal according to the electric quantity, and a signal level of a signal from the signal generating circuit. comprising a signal amplifier circuit that amplifies and outputs an output circuit for outputting an output signal of the signal amplifier circuit is converted into a desired signal, and a sensitivity adjusting circuit for adjusting the gain of the signal amplifying circuit, said The signal amplification circuit has one input terminal and two output terminals, and one of the output terminals
Output terminal is connected to the detection element and the other output terminal is
It is connected to the output circuit and the input terminal is connected to a constant voltage source.
And between the input terminal and the one output terminal
The absolute value of the potential difference of is larger than the absolute value of the predetermined threshold value.
In the case, the first element in which the output terminals are electrically connected to each other
And connected to the other output terminal of this first element, and
When the operation of the signal generating circuit is stopped, the
Absolute value of the potential difference between the input terminal and the one output terminal
The other output so that is less than or equal to the absolute value of the threshold value.
Voltage to the input terminal and
First switch means for stopping the application of the voltage during operation
And the sensitivity adjustment circuit includes a capacitive element having a variable capacitance value.
And a surface shape recognition sensor device, which is connected to an output node of the signal amplification circuit .
出素子で検出し、その電気量に応じた信号を増幅して出
力するセンサセルを複数有し、これら２次元に配列され
たセンサセルの出力に基づき前記表面形状の凹凸を感知
する表面形状認識センサ装置であって、 前記各センサセルは、 前記電気量に応じた信号を発生する信号発生回路と、 基準信号を発生する基準信号発生回路と、 前記信号発生回路からの信号の信号レベルと前記基準信
号発生回路からの基準信号の信号レベルとの大小に基づ
き増幅率を変化して、前記信号発生回路からの信号の信
号レベルを増幅して出力する信号増幅回路と、 この信号増幅回路の出力信号を所望の信号に変換して出
力する出力回路とを備え、 前記信号増幅回路は、 １個の入力端子と２個の出力端子を有し、かつ前記入力
端子と前記一方の出力端子との間の電位差の絶対値が所
定のしきい値の絶対値より大きい場合に前記各出力端子
間が導通状態となる第１および第２の素子と、 この第１および第２の素子のそれぞれの前記他方の出力
端子に接続され、かつ前記信号発生回路および前記基準
信号発生回路の動作停止時は前記第１および第２の素子
のそれぞれの前記入力端子および前記一方の出力端子間
の電位差の絶対値が前記しきい値の絶対値以下になるよ
うに前記各他方の出力端子へ電圧を印加し、前記信号発
生回路および前記基準信号発生回路の動作時は前記電圧
の印加を停止する第２のスイッチ手段とを有し、 前記第１の素子は、前記一方の出力端子が前記検出素子
に接続されるとともに前記入力端子が前記第２の素子の
前記他方の出力端子に接続され、前記第２の素子は、前
記一方の出力端子が前記基準信号発生回路に接続される
とともに前記入力端子が前記第１の素子の前記他方の出
力端子に接続され、前記第１および第２の素子それぞれ
の前記他方の出力端子の少なくとも一方に前記出力回路
が接続されており、 前記基準信号発生回路は、前記基準信号を発生するため
の基準素子として容量値が可変の容量素子を有し、前記
基準信号として、前記信号増幅回路の増幅率を調節する
信号を出力する ことを特徴とする表面形状認識センサ装
置。2. An electric quantity according to the surface shape of a recognition target is detected.
The output element detects and amplifies the signal according to the amount of electricity and outputs it.
It has a plurality of sensor cells that work and is arranged in two dimensions.
The unevenness of the surface shape based on the output of the sensor cell
In the surface shape recognition sensor device, each of the sensor cells includes a signal generation circuit that generates a signal according to the electric quantity, a reference signal generation circuit that generates a reference signal, and a signal of the signal from the signal generation circuit. Level and standard
Signal level of the reference signal from the signal generation circuit
The signal from the signal generating circuit by changing the amplification factor.
Signal amplifier circuit that amplifies the signal level and outputs it, and the output signal of this signal amplifier circuit is converted into a desired signal and output.
And an output circuit for inputting the signal , the signal amplifying circuit has one input terminal and two output terminals, and
The absolute value of the potential difference between the terminal and the one output terminal is
Each output terminal when it is larger than the absolute value of the constant threshold
First and second elements that are electrically connected between them, and outputs of the other of the first and second elements, respectively.
The signal generating circuit and the reference connected to a terminal.
When the operation of the signal generating circuit is stopped, the first and second elements are
Between each of the input terminals and the one output terminal of
The absolute value of the potential difference of is below the absolute value of the threshold value.
As described above, a voltage is applied to each of the other output terminals to generate the signal.
When the raw circuit and the reference signal generating circuit are operating, the voltage
And a second switch means for stopping the application of the detection signal, wherein the one output terminal of the first element is the detection element.
Is connected to the input terminal of the second element
The second element connected to the other output terminal
One output terminal is connected to the reference signal generating circuit.
Together with the input terminal of the other side of the first element.
The first and second elements respectively connected to the input terminals.
At least one of the other output terminals of the output circuit
Are connected, and the reference signal generating circuit generates the reference signal.
As a reference element of, having a variable capacitance value capacitive element,
Adjusts the amplification factor of the signal amplification circuit as a reference signal
A surface shape recognition sensor device characterized by outputting a signal .
出素子で検出し、その電気量に応じた信号を増幅して出
力するセンサセルを複数有し、これら２次元に配列され
たセンサセルの出力に基づき前記表面形状の凹凸を感知
する表面形状 認識センサ装置であって、 前記各センサセルは、 前記電気量に応じた信号を発生する信号発生回路と、 基準信号を発生する基準信号発生回路と、 前記信号発生回路からの信号の信号レベルと前記基準信
号発生回路からの基準信号の信号レベルとの大小に基づ
き増幅率を変化して前記信号発生回路からの信号の信号
レベルを増幅して出力する信号増幅回路と、 この信号増幅回路の出力信号を所望の信号に変換して出
力する出力回路と、 前記信号増幅回路の増幅率を調節する感度調節回路とを
備え、 前記信号増幅回路は、 １個の入力端子と２個の出力端子を有し、かつ前記入力
端子と前記一方の出力端子との間の電位差の絶対値が所
定のしきい値の絶対値より大きい場合に前記各出力端子
間が導通状態となる第１および第２の素子と、 この第１および第２の素子のそれぞれの前記他方の出力
端子に接続され、かつ前記信号発生回路および前記基準
信号発生回路の動作停止時は前記第１および第２の素子
のそれぞれの前記入力端子および前記一方の出力端子間
の電位差の絶対値が前記しきい値の絶対値以下になるよ
うに前記各他方の出力端子へ電圧を印加し、前記信号発
生回路および前記基準信号発生回路の動作時は前記電圧
の印加を停止する第２のスイッチ手段とを有し、 前記第１の素子は、前記一方の出力端子が前記検出素子
に接続されるとともに前記入力端子が前記第２の素子の
前記他方の出力端子に接続され、前記第２の素子は、前
記一方の出力端子が前記基準信号発生回路に接続される
とともに前記入力端子が前記第１の素子の前記他方の出
力端子に接続され、前記第１および第２の素子それぞれ
の前記他方の出力端子の少なくとも一方に前記出力回路
が接続されており、 前記感度調節回路は、容量値が可変の容量素子からな
り、前記信号増幅回路内の前記第１の素子の前記他方の
出力端子および前記第２の素子の前記他方の出力端子の
うち、前記出力回路が接続されていないほうの出力端子
に接続されている ことを特徴とする表面形状認識センサ
装置。3. An electric quantity according to the surface shape of the recognition target is detected.
The output element detects and amplifies the signal according to the amount of electricity and outputs it.
It has a plurality of sensor cells that work and is arranged in two dimensions.
The unevenness of the surface shape based on the output of the sensor cell
In the surface shape recognition sensor device, each of the sensor cells includes a signal generation circuit that generates a signal according to the electric quantity, a reference signal generation circuit that generates a reference signal, and a signal of the signal from the signal generation circuit. Level and standard
Signal level of the reference signal from the signal generation circuit
Signal from the signal generating circuit by changing the amplification factor
A signal amplifier circuit that amplifies and outputs the level, and the output signal of this signal amplifier circuit is converted to the desired signal and output.
An output circuit for controlling the output and a sensitivity adjustment circuit for adjusting the amplification factor of the signal amplification circuit.
The signal amplification circuit has one input terminal and two output terminals, and
The absolute value of the potential difference between the terminal and the one output terminal is
Each output terminal when it is larger than the absolute value of the constant threshold
First and second elements that are electrically connected between them, and outputs of the other of the first and second elements, respectively.
The signal generating circuit and the reference connected to a terminal.
When the operation of the signal generating circuit is stopped, the first and second elements are
Between each of the input terminals and the one output terminal of
The absolute value of the potential difference of is below the absolute value of the threshold value.
As described above, a voltage is applied to each of the other output terminals to generate the signal.
When the raw circuit and the reference signal generating circuit are operating, the voltage
And a second switch means for stopping the application of the detection signal, the one output terminal of the first element is the detection element.
Is connected to the input terminal of the second element
The second element connected to the other output terminal
One output terminal is connected to the reference signal generating circuit.
Together with the input terminal of the other side of the first element.
The first and second elements respectively connected to the input terminals.
At least one of the other output terminals of the output circuit
Are connected, and the sensitivity adjustment circuit is composed of a capacitive element whose capacitance value is variable.
The other of the first element in the signal amplification circuit
Of the output terminal and the other output terminal of the second element
Output terminal of which one of the output circuits is not connected
The surface shape recognition sensor device is characterized by being connected to .
出素子で検出し、その電気量に応じた信号を増幅して出
力するセンサセルを複数有し、これら２次元に配列され
たセンサセルの出力に基づき前記表面形状の凹凸を感知
する表面形状認識センサ装置であって、 前記各センサセルは、 前記電気量に応じた信号を発生する信号発生回路と、 基準信号を発生する基準信号発生回路と、 前記信号発生回路からの信号の信号レベルと前記基準信
号発生回路からの基準信号の信号レベルとの大小に基づ
き増幅率を変化して、前記信号発生回路からの信号の信
号レベルを増幅して出力する信号増幅回路と、 この信号増幅回路の出力信号を所望の信号に変換して出
力する出力回路と、 前記信号増幅回路の増幅率を調節する感度調節回路とを
備え、 前記信号増幅回路は、 １個の入力端子と２個の出力端子を有し、かつ前記入力
端子と前記一方の出力端子との間の電位差の絶対値が所
定のしきい値の絶対値より大きい場合に前記各出力端子
間が導通状態となる第１および第２の素子と、 この第１および第２の素子のそれぞれの前記他方の出力
端子に接続され、かつ前記信号発生回路および前記基準
信号発生回路の動作停止時は前記第１および第２の素子
のそれぞれの前記入力端子および前記一方の出力端子間
の電位差の絶対値が前記しきい値の絶対値以下になるよ
うに前記各他方の出力端子へ電圧を印加し、前記信号発
生回路および前記基準信号発生回路の動作時は前記電圧
の印加を停止する第２のスイッチ手段とを有し、 前記第１の素子は、前記一方の出力端子が前記検出素子
に接続されるとともに前記入力端子が前記第２の素子の
前記他方の出力端子に接続され、前記第２の素子は、前
記一方の出力端子が前記基準信号発生回路に接続される
とともに前記入力端子が前記第１の素子の前記他方の出
力端子に接続され、前記第１および第２の素子それぞれ
の前記他方の出力端子の少なくとも一方に前記出力回路
が接続されており、 前記感度調節回路は、容量値が可変の容量素子からな
り、前記信号増幅回路内 の前記第１の素子の前記他方の
出力端子および前記第２の素子の前記他方の出力端子の
うち、前記出力回路が接続されているほうの出力端子に
接続されている ことを特徴とする表面形状認識センサ装
置。4. An electric quantity detected according to the surface shape of a recognition target is detected.
The output element detects and amplifies the signal according to the amount of electricity and outputs it.
It has a plurality of sensor cells that work and is arranged in two dimensions.
The unevenness of the surface shape based on the output of the sensor cell
In the surface shape recognition sensor device, each of the sensor cells includes a signal generation circuit that generates a signal according to the electric quantity, a reference signal generation circuit that generates a reference signal, and a signal of the signal from the signal generation circuit. Level and standard
Signal level of the reference signal from the signal generation circuit
The signal from the signal generating circuit by changing the amplification factor.
Signal amplifier circuit that amplifies the signal level and outputs it, and the output signal of this signal amplifier circuit is converted into a desired signal and output.
An output circuit for controlling the output and a sensitivity adjustment circuit for adjusting the amplification factor of the signal amplification circuit.
The signal amplification circuit has one input terminal and two output terminals, and
The absolute value of the potential difference between the terminal and the one output terminal is
Each output terminal when it is larger than the absolute value of the constant threshold
First and second elements that are electrically connected between them, and outputs of the other of the first and second elements, respectively.
The signal generating circuit and the reference connected to a terminal.
When the operation of the signal generating circuit is stopped, the first and second elements are
Between each of the input terminals and the one output terminal of
The absolute value of the potential difference of is below the absolute value of the threshold value.
As described above, a voltage is applied to each of the other output terminals to generate the signal.
When the raw circuit and the reference signal generating circuit are operating, the voltage
And a second switch means for stopping the application of the detection signal, wherein the one output terminal of the first element is the detection element.
Is connected to the input terminal of the second element
The second element connected to the other output terminal
One output terminal is connected to the reference signal generating circuit.
Together with the input terminal of the other side of the first element.
The first and second elements respectively connected to the input terminals.
At least one of the other output terminals of the output circuit
Are connected, and the sensitivity adjustment circuit is composed of a capacitive element whose capacitance value is variable.
The other of the first element in the signal amplification circuit
Of the output terminal and the other output terminal of the second element
Of the output terminals to which the output circuit is connected,
Surface shape recognition sensor device characterized by being connected .
出素子で検出し、その電気量に応じた信号を増幅して出
力するセンサセルを複数有し、これら２次元に配列され
たセンサセルの出力に基づき前記表面形状の凹凸を感知
する表面形状認識センサ装置であって、 前記各センサセルは、 前記電気量に応じた信号を発生する信号発生回路と、 この信号発生回路からの信号の信号レベルを増幅して出
力する信号増幅回路と、 この信号増幅回路の出力信号を所望の信号に変換して出
力する出力回路と、 前記信号増幅回路の増幅率を調節する感度調節回路と、 前記出力回路からの出力信号とキャリブレーション用基
準信号とを比較する比較回路とを備え、 前記感度調節回路は、前記比較回路からの比較出力に基
づき前記信号増幅回路の増幅率を調節する ことを特徴と
する表面形状認識センサ装置。5. An electric quantity according to the surface shape of a recognition target is detected.
The output element detects and amplifies the signal according to the amount of electricity and outputs it.
It has a plurality of sensor cells that work and is arranged in two dimensions.
The unevenness of the surface shape based on the output of the sensor cell
In the surface shape recognition sensor device, each sensor cell has a signal generating circuit that generates a signal according to the electric quantity, and a signal level of the signal from the signal generating circuit is amplified and output.
Input signal amplifier circuit and the output signal of this signal amplifier circuit is converted into the desired signal and output.
Output circuit, a sensitivity adjusting circuit for adjusting the amplification factor of the signal amplifying circuit, an output signal from the output circuit, and a calibration base.
A comparison circuit for comparing the quasi-signal with the sensitivity adjustment circuit , wherein the sensitivity adjustment circuit is based on the comparison output from the comparison circuit.
Then , the surface shape recognition sensor device is characterized in that the amplification factor of the signal amplification circuit is adjusted .
において、前記各センサセルは、基準信号を発生する基準信号発生
回路をさらに備え、 前記信号増幅回路は、前記信号発生回路からの信号の信
号レベルと前記基準信号発生回路からの基準信号の信号
レベルとの大小に基づき増幅率を変化して出力する こと
を特徴とする表面形状認識センサ装置。6. The surface shape recognition sensor device according to claim 5 , wherein each of the sensor cells generates a reference signal.
The signal amplification circuit further includes a circuit, and the signal amplification circuit receives the signal from the signal generation circuit.
Signal level and the reference signal from the reference signal generation circuit
A surface shape recognition sensor device that changes and outputs an amplification factor based on the magnitude of the level .
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Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| JP2000-171935 | 2000-06-08 | ||
| JP2000171935 | 2000-06-08 | ||
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Family Applications (1)
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2001
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| JP2002062108A (en) | 2002-02-28 |
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