JP7108819B2 - sensor - Google Patents
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Description
本開示は、物理量を検出するセンサに関する。 The present disclosure relates to sensors that detect physical quantities.
従来、物理量を検出するセンサとして、複数の検出素子からアナログマルチプレクサに入力信号が入力されるセンサが知られている。(特許文献1) Conventionally, as a sensor for detecting a physical quantity, a sensor in which input signals are inputted from a plurality of detection elements to an analog multiplexer is known. (Patent Document 1)
しかしながら、上記従来のセンサでは、検出素子の数を増やすと、処理回路の数が増え、センサのサイズが大きくなるという課題があった。 However, the above-described conventional sensor has a problem that an increase in the number of detection elements results in an increase in the number of processing circuits and an increase in the size of the sensor.
本開示は、上記課題を解決し、処理回路を増やさずに検出素子の数を増やスことのできるセンサを提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to solve the above problems and to provide a sensor capable of increasing the number of detection elements without increasing the number of processing circuits.
上記課題を解決するために本開示は、物理量を検出するN個の検出部(Nは2以上の整数)を備えた複数の検出素子と、複数の前記検出素子の出力信号を処理し、異なる前記検出素子の前記N個の検出部と接続されるN個の入力部が設けられたマルチプレクサを備えた処理回路とを有し、複数の前記検出素子はN個の前記検出部のON/OFFを選択するN個のスイッチを有し、前記処理回路は、信号を出力する検出信号を選択する検出素子選択信号を出力し、前記スイッチを制御する構成とした。 In order to solve the above problems, the present disclosure processes the output signals of a plurality of detection elements having N detection units (N is an integer of 2 or more) that detects physical quantities, and the plurality of detection elements. a processing circuit having a multiplexer provided with N input sections connected to the N detection sections of the detection element, wherein the plurality of detection elements turn ON/OFF the N detection sections. and the processing circuit outputs a detection element selection signal for selecting a detection signal to output a signal to control the switch.
本開示のセンサは、処理回路が異なる検出素子のN個の検出部と接続されるN個の入力部を有しているため、検出素子の数を増やしても処理回路の数を増やすこと無く、処理回路で検出素子の出力信号を処理することができるため、センサを大型化せずに検出素子の数を増やすことができる。 In the sensor of the present disclosure, since the processing circuit has N input portions connected to N detection portions of different detection elements, even if the number of detection elements is increased, the number of processing circuits is not increased. Since the processing circuit can process the output signals of the detection elements, the number of detection elements can be increased without increasing the size of the sensor.
(実施の形態1)
以下に、実施の形態におけるセンサについて図面を用いながら説明する。
(Embodiment 1)
A sensor according to the embodiment will be described below with reference to the drawings.
図1は、実施の形態のセンサの構成を示す図である。図2は、同センサの断面図である。図3は、同センサの第1の検出部の画素の配置を示す図である。図4は、センサの変形例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a sensor according to an embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the same sensor. FIG. 3 is a diagram showing the arrangement of pixels in the first detection section of the sensor. FIG. 4 is a diagram showing a modification of the sensor.
センサ1は、基板2に設けられた検出素子3と、検出素子3の出力信号を処理する処理回路4と、基板2に設けられ検出素子3と処理回路4を覆うケース5と、ケース5に設けられた開口部を覆うレンズ6を有している。
The
ケース5は、表面をニッケルでめっきした鉄や、SUS等の金属材料で形成されている。なお、ケース5をセラミック材料で形成しても良い。開口部は、ケース5の検出素子3の前方に設けられ、レンズ6で覆われている。レンズ6は、シリコンなどの半導体材料で形成されている。
The
検出素子3は第1の検出素子3Aと第2の検出素子3Bを有し、第1の検出素子3Aと第2の検出素子3Bは同様の構成をしている。このため、第1の検出素子3Aを例として説明する。
The
第1の検出素子3Aは、物理量を検出するN個(Nは2以上の整数)の検出部7を有している。第1の検出素子3Aは、感温部が埋設された熱型赤外線検出器を有しており、感温部には被検出体から放射された赤外線による熱エネルギーを電気エネルギーに変換するサーモパイルにより構成される熱電変換部が用いられている。また、第1の検出素子3Aは、赤外線を検出する検出部7として画素部(非接触赤外線検知素子)を有している。画素部はa×b個設けられている。(N=a×b)画素部は、感温部および感温部の出力電圧を取り出すためのMOSトランジスタであり、半導体基板の一表面側においてa行b列の2次元アレイ状に配置されており、第1の検出素子3Aでは画素部は8×8に構成されている。ここでは、説明の都合上、図3の左上から右下に向かって順番に番号が付されている。なお、画素部は8×8の2次元アレイ状に配置されていなくても良く、画素部が2個以上第1の検出素子3Aに設けられていれば、本実施の形態のセンサ1の効果を得ることができる。
The first detection element 3A has N (N is an integer equal to or greater than 2)
第1の検出素子3Aは、検出部7のON/OFFを制御するN個のスイッチ8を有している。N個のスイッチ8のうち、M番目(Mは1≦M≦Nを満たす整数)のスイッチ8は、M番目の検出部7に接続されている。スイッチ8は、並び順と番号を限定されるものではないが、説明の都合上、図1において、処理回路4に近いものから順に、1、・・・、M、・・・Nと番号をつけて説明する。
The first detection element 3A has
処理回路4は、ASIC(application specific integrated circuit)である。処理回路4は、第1の検出素子3Aと第2の検出素子3Bに設けられた検出部7と接続されるマルチプレクサ9(MUX:Multiplexer)と、マルチプレクサ9から出力された信号を増幅する増幅回路部10が設けられている。また、処理回路4には、第1の出力部11、第2の出力部12、第3の出力部13が設けられている。処理回路4は、画素を選択する画素選択信号と検出素子3を選択する検出素子選択信号を生成、出力する機能を備える。増幅回路部10で増幅された信号は第1の出力部11から出力される。
The
第1の出力部11は外部の電子部品(図示せず)と接続される。処理回路4の処理信号が第1の出力部11から電子部品に入力される。第2の出力部12から、信号を出力する画素を選択する画素選択信号がスイッチ8に入力される。
The first output section 11 is connected to external electronic components (not shown). A processed signal of the
第2の出力部12はN個設けられ、M番目の第2の出力部12は第1の検出素子3Aと第2の検出素子3BのM番目のスイッチ8と接続されている。このため、M番目の第2の出力部12から出力された信号が第1の検出素子3Aと第2の検出素子3BのM番目のスイッチ8に入力されると、第1の検出素子3Aと第2の検出素子3Bの両方のM番目のスイッチ8が同時にONまたはOFFとなる。
N second output sections 12 are provided, and the M-th second output section 12 is connected to the M-
第3の出力部13から、検出素子選択信号がスイッチ8に入力される。第3の出力部13は2つ設けられ、一方は第1の検出素子3Aのスイッチ8の全てと接続され、他方は第2の検出素子3Bのスイッチ8の全てと接続される。これにより、第3の出力部13からスイッチ8に入力される信号によって、第1の検出素子3Aと第2の検出素子3Bのどちらの検出部7から信号を出力するか選択することができる。
A detection element selection signal is input to the
マルチプレクサ9は、N個の入力部14と、1個の第4の出力部15を有している。入力部14は検出部7と接続され、第4の出力部15は増幅回路部10と接続されている。マルチプレクサ9の入力部14にはパッド(図示せず)が設けられ、パッドを介して検出部7の出力した信号が入力部14に入力される。入力部14は、並び順と番号に限定されるものではないが、説明の都合上、図1における第1の検出素子3A側の入力部14から順に、1、・・・、M、・・・、Nとして説明する。第1の検出素子3Aと第2の検出素子3BのM番目の検出部7は、M番目の入力部14と接続される。
The
上気した様に、2個の検出素子3(第1の検出素子3A、第2の検出素子3B)は検出素子選択信号を受けるスイッチ8を有し、処理回路4は検出素子選択信号を出力する機能を有し、処理回路4の第3の出力部13から検出素子選択信号を出力している。これにより、2個の検出素子3を1つの処理回路4に接続し、信号処理できるようになるため、従来例の様に1つの検出素子に対して1つの処理回路を接続する構成とした場合に比べて、センサ1に搭載する処理回路4の個数を減らすことができる。また、2個の検出素子3のM番目の検出部7をマルチプレクサ9の同一のM番目の入力部14と接続している。これにより、第3の出力部13から出力される検出素子選択信号がONにならないと、第3の検出部13と接続された検出素子3の検出部7の選択信号がONにならない構成となっている。これにより、処理回路4のパッド数を削減することができるため、従来例で検出素子を増やした場合に比べて、処理回路4のチップ面積を小さくすることができる。また、処理回路4のチップ面積を小さくすることができるため、処理回路4の価格の増加を抑制することができる。この様な構成にしたことにより、検出素子3の数を増やしてもセンサ1の大型化を抑制することができる。
As described above, the two detection elements 3 (the first detection element 3A and the second detection element 3B) have the
なお、第1の検出素子3Aと第2の検出素子3Bの構成が同じものとして説明したが、この限りではなく、第1の検出素子3Aと第2の検出素子3Bを異なる構成にしても良い。例えば、第1の検出素子3Aの画素部を8×8、第2の検出素子3Bの画素部を16×4としても良い。 Although the first detection element 3A and the second detection element 3B have the same configuration, the configuration is not limited to this, and the first detection element 3A and the second detection element 3B may have different configurations. . For example, the pixel portion of the first detection element 3A may be 8×8, and the pixel portion of the second detection element 3B may be 16×4.
(変形例)
実施の形態では、検出素子3を増やしてもセンサの大型化を抑制することができることを、2個の検出素子3を有したセンサ1を例として説明したが、検出素子の数は3個以上でも実施の形態の効果を得ることができる。このため、図4に検出素子の数を更に増やした場合を例示して示す。この検出素子の数を増やしたセンサは変形例のセンサ21として説明する。
(Modification)
In the embodiment, the
変形例のセンサ21では、検出素子23は第1の検出素子23Aと第2の検出素子23Bと第3の検出素子23Cで構成され、第1の検出素子23A、第2の検出素子23B、第3の検出素子23Cは同様の構成をしている。第1の検出素子23A、第2の検出素子23B、第3の検出素子23CはN個の検出部7と、検出部7を制御するN個のスイッチ8を有している。処理回路4は、マルチプレクサ9と増幅回路部10と、第1の出力部11、第2の出力部12、第3の出力部13を有している。マルチプレクサ9はN個の入力部14を有している。M番目の入力部14には、第1の検出素子23A、第2の検出素子23B、第3の検出素子23CのM番目の検出部7が接続されている。処理回路4の第1の出力部11は、外部の電子部品に接続されている。第2の出力部12は、N個のスイッチ8と接続され、スイッチ8に画素選択信号を入力する。第3の出力部13は、N個のスイッチ8と接続され、スイッチ8に検出素子選択信号を入力する。
In the
上記構成としているため、第3の検出素子23Cを新たに設けても、処理回路4を増やすことなく、1個の処理回路4で第1の検出素子23A、第2の検出素子23B、第3の検出素子23Cの出力信号を信号処理することができている。また、第1の検出素子23A、第2の検出素子23B、第3の検出素子23CのM番目の検出部7をマルチプレクサ9のM番目の同一の入力部14に接続しているため、パッドを異なる検出素子3で共通化することができており、パッド数を増やさないで第3の検出素子23Cを設けることができている。
With the above configuration, even if the
この様に、処理回路4を増やさず、また、マルチプレクサ9のパッド数を増やさずに第3の検出素子23Cを追加することができているため、従来例に比べて検出素子の数を増やしてもセンサ21の大型化を抑制することができている。
In this manner, the
図4に示すセンサ21では検出素子を3個備えた構成を説明したが、検出素子が4個、5個と増えても、センサ1、21と同様の構成にすれば、センサの大型化を抑制しながら、検出素子3の数を増やすことができる。
Although the
なお、検出素子3を赤外線検出素子、検出部7を画素部として説明したが、この限りではなく、物理量を検出する検出部7が複数設けられた検出素子3を複数備えたセンサ1であれば、赤外線センサでなくても本実施の形態の効果を得ることができる。赤外線センサ以外にも、例えば、温度センサや、角速度センサ、加速度センサなどにも適用することができる。例えば、角速度センサや加速度センサなどの慣性力センサなら、検出したい慣性力の方向が増えるたびに検出素子3を増やす必要があるが、その場合、本実施の形態の構成を適用すれば、センサ1の大型化を抑制しながら、検出する慣性力の方向を増やすことができる。
Although the
本開示は、センサの大型化を抑制しながら検出素子の数を増やすことができるため、赤外線センサや温度センサ、慣性力センサなどに有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure is useful for infrared sensors, temperature sensors, inertial force sensors, and the like because it is possible to increase the number of detection elements while suppressing an increase in sensor size.
1、21 センサ
2 基板
3、23 検出素子
3A、23A 第1の検出素子
3B、23B 第2の検出素子
4 処理回路
5 ケース
6 レンズ
7 検出部
8 スイッチ
9 マルチプレクサ
10 増幅回路部
11 第1の出力部
12 第2の出力部
13 第3の出力部
14 入力部
15 第4の出力部
23C 第3の検出素子
Claims (1)
複数の前記検出素子の出力信号を処理し、異なる前記検出素子の前記N個の検出部と接続されるN個の入力部が設けられたマルチプレクサを備えた処理回路とを有し、
複数の前記検出素子はN個の前記検出部のON/OFFを選択するN個のスイッチを有し、
前記処理回路は、信号を出力する検出信号を選択する検出素子選択信号を出力し、前記スイッチを制御し、
前記処理回路は、N個の前記スイッチと接続されるN個の出力部 を有し、
複数の前記検出素子のM番目(Mは1≦M≦Nを満たす整数)の前記検出部の信号が前記マルチプレクサの同一のM番目の前記入力部に入力され、
複数の前記検出素子のN個の前記スイッチはN個の前記出力部から出力される制御信号で制御されるセンサ。 A plurality of detection elements having N detection units (N is an integer of 2 or more) for detecting physical quantities;
a processing circuit for processing the output signals of a plurality of said detector elements and comprising a multiplexer provided with N inputs connected to said N detector parts of different said detector elements;
The plurality of detection elements have N switches for selecting ON/OFF of the N detection units,
The processing circuit outputs a detection element selection signal that selects a detection signal to output a signal, controls the switch,
said processing circuitry having N outputs connected to said N switches;
signals from the M-th (M is an integer satisfying 1≦M≦N) detection units of the plurality of detection elements are input to the same M-th input units of the multiplexer;
A sensor in which the N switches of the plurality of sensing elements are controlled by control signals output from the N output units .
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