JPH11275469A - Sensor array device - Google Patents

Sensor array device

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JPH11275469A
JPH11275469A JP10070264A JP7026498A JPH11275469A JP H11275469 A JPH11275469 A JP H11275469A JP 10070264 A JP10070264 A JP 10070264A JP 7026498 A JP7026498 A JP 7026498A JP H11275469 A JPH11275469 A JP H11275469A
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sensor array
signal
clock
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor array device high in S/N, small in scale and high in operating speed. SOLUTION: An M series generator 3 generates an M series signal based on a clock and a timing signal generated by a control circuit 2, a shift register 4 generates pluralities of delayed M series patterns to control an analog switch 5. The analog switch 5 connects pluralities of sensor elements of a sensor array 1 simultaneously to a current amplifier 6 in a way depending on a pattern of the M series. A correlation device 7 consisting only of adders and subtractors applies demultiplexing arithmetic operation to an output of the current amplifier 6 to demultiplex outputs of each element of the sensor array 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、1次元或いは、2
次元的にセンサ素子を配置し、ある物理量を並列的にセ
ンシングする1次元或は、2次元センサアレイ装置に関
する。
The present invention relates to a one-dimensional or two-dimensional
The present invention relates to a one-dimensional or two-dimensional sensor array device in which sensor elements are arranged dimensionally and a certain physical quantity is sensed in parallel.

【0002】[0002]

【従来の技術】アレイ構造をもつセンシング装置の走査
方法として、順次スキャン方法が良く知られている。図
20は、従来のセンサアレイ装置の一般的な構成図であ
り、101はセンサアレイ、102は制御回路、103
はスタートパルス発生器、104はシフトレジスタ、1
05はアナログスイッチ、106は増幅器である。
2. Description of the Related Art A sequential scanning method is well known as a scanning method for a sensing device having an array structure. FIG. 20 is a general configuration diagram of a conventional sensor array device, where 101 is a sensor array, 102 is a control circuit, 103
Is a start pulse generator, 104 is a shift register, 1
05 is an analog switch, and 106 is an amplifier.

【0003】センサアレイ101は、n個のセンサ素子
から構成され、バイアスVbを印加した時、センスした
信号を電流出力aiとして出力する。制御回路102は
クロックを生成し、スタートパルス発生器103とシフ
トレジスタ104のクロック端子にクロックを供給す
る。
[0003] The sensor array 101 is composed of n sensor elements, and outputs a sensed signal as a current output ai when a bias Vb is applied. The control circuit 102 generates a clock and supplies the clock to the start pulse generator 103 and the clock terminal of the shift register 104.

【0004】スタートパルス発生器103は、入力され
たクロックをn分周してパルスを生成し、シフトレジス
タ104のデータ入力端子に供給する。シフトレジスタ
104の各段のQ出力端子は、アナログスイッチ105
の制御端子に接続される。アナログスイッチ105は、
図20に示すように、シフトレジスタ104のQ出力端
子より供給された電圧によって、センサアレイ101の
各出力端子を、a端子側に接続するかb端子側に接続す
るかを制御している。
[0004] The start pulse generator 103 generates a pulse by dividing the input clock by n and supplies the pulse to the data input terminal of the shift register 104. The Q output terminal of each stage of the shift register 104 is connected to the analog switch 105
Is connected to the control terminal. The analog switch 105
As shown in FIG. 20, the voltage supplied from the Q output terminal of the shift register 104 controls whether each output terminal of the sensor array 101 is connected to the a terminal side or the b terminal side.

【0005】図21は、図20に示すセンサアレイ装置
の順次読み出し動作を示すタイミングチャートである。
図21において、スタートパルスが供給され、シフトレ
ジスタのクロック端子に1クロックだけ供給されると、
シフトレジスタの出力は“1”,“0”,“0”,・・・
・,“0”となり、アナログスイッチSW0の制御端子
に”1”が印加され、その他のアナログスイッチSW1
〜SWn−1の制御端子には、”0”が印加されている
状態になる。
FIG. 21 is a timing chart showing a sequential read operation of the sensor array device shown in FIG.
In FIG. 21, when a start pulse is supplied and only one clock is supplied to the clock terminal of the shift register,
The output of the shift register is "1", "0", "0", ...
, "0", "1" is applied to the control terminal of the analog switch SW0, and the other analog switches SW1
SWSWn−1 is in a state where “0” is applied.

【0006】続いて、シフトレジスタ104にクロック
が供給されると、アナログスイッチSWiは、順次a端
子に接続される。従って、増幅器106には、クロック
と同期してa0,a1,a2,・・・・an−1の検出
信号が得られる。
Subsequently, when a clock is supplied to the shift register 104, the analog switches SWi are sequentially connected to the terminal a. Therefore, the amplifier 106 obtains detection signals a0, a1, a2,..., An-1 in synchronization with the clock.

【0007】また、特開昭57-118740号公報に開示され
ているように、上記アナログスイッチ105の代わりに
ダイオードを用いてバイアス電圧によりON、OFFを
制御するセンサアレイ装置がある。
Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-118740, there is a sensor array device which controls ON / OFF by a bias voltage using a diode instead of the analog switch 105.

【0008】アレイ構造を持つ他のセンシング装置とし
て、計測自動制御学会論文集Vol.23,No.5
「センサアレイの走査の一方式」に開示されているよう
に、M系列を利用した超音波センサアレイ装置がある。
この装置では離れた位置に置いた超音波発信源から発射
した超音波を、直線上に配置した複数のマイクロホンで
受波し、受波するマイクロホンをM系列で選択して増幅
し、同じM系列で相関検波をおこなうものである。この
走査方法では、同時に複数のマイクロホンからの出力を
集めるために、信号エネルギーが大きくなり、結果的に
加算器やA/D変換器で発生する雑音のエネルギーとの
比率をあげて、復元した時のS/Nを高めている。
Another sensing device having an array structure is disclosed in Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, Vol. 23, no. 5
As disclosed in “One Method of Scanning Sensor Array”, there is an ultrasonic sensor array device using an M-sequence.
In this device, ultrasonic waves emitted from an ultrasonic source placed at a distant position are received by a plurality of microphones arranged on a straight line, and the microphones to be received are selected and amplified in the M series, and the same M series is received. Performs correlation detection. In this scanning method, the signal energy increases because the outputs from a plurality of microphones are collected at the same time. As a result, when the ratio with the energy of the noise generated by the adder or the A / D converter is increased, the signal is restored. S / N is increased.

【0009】さらに、特開平8-261751号公報に開示され
ているように、M系列コードパターンの光学的マスクを
用いたスタースキャナ装置がある。この装置のM系列コ
ードパターンの光学的マスクは、受光素子に投射される
光を変調し、一つのパルスを複数の送信遅延素子と複数
の振動子によって、超音波のエネルギーを1ヶ所に集め
て、反射してきた超音波を複数の受波手段で受信して複
数の受信遅延素子によって、解像度とS/Nを高める手
法である。
Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-261751, there is a star scanner device using an optical mask of an M-sequence code pattern. The optical mask of the M-sequence code pattern of this device modulates the light projected on the light receiving element, and collects the ultrasonic energy in one place by a plurality of transmission delay elements and a plurality of transducers. In this method, the reflected ultrasonic waves are received by a plurality of wave receiving means, and the resolution and S / N are increased by a plurality of reception delay elements.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図20
及び、図21に示す従来の技術では、1個のセンサ素子
を選択している時間は短く、後段の増幅器106や帰還
抵抗で発生する熱雑音のため、走査時間nクロックを充
分に確保しないとS/Nが確保できないという問題があ
る。さらに、アレイ上にセンサを配置しているため、ア
ナログスイッチの線間の浮遊容量のために、遅延が発生
してさらに検出信号が低下してしまうという問題があっ
た。
However, FIG.
In the conventional technique shown in FIG. 21, the time during which one sensor element is selected is short, and the scanning time n clocks must be secured sufficiently because of thermal noise generated by the amplifier 106 and the feedback resistor at the subsequent stage. There is a problem that S / N cannot be secured. Further, since the sensors are arranged on the array, there is a problem that a delay occurs due to a stray capacitance between the lines of the analog switches, and the detection signal further decreases.

【0011】さらに、上記特開昭57-118740号公報にお
いては、センサ素子数をNとしたとき、検出しようとし
ているセンサ素子以外のリーク電流は(N−1)倍され
るので、センサ素子のOFF時のリーク特性を充分確保
していないとシステムのS/N比は確保できない。すな
わち、センサ素子単独のONバイアス時の検出信号を
s、OFFバイアス時のリーク電流をInとすると、シ
ステムのS/N比はs:(N−1)Inとなり、センサ
素子数Nを大きくすると、S/Nが劣化するという問題
があった。
Further, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-118740, when the number of sensor elements is N, the leakage current of a sensor element other than the sensor element to be detected is multiplied by (N-1). If the leak characteristic at the time of OFF is not sufficiently ensured, the S / N ratio of the system cannot be ensured. That is, assuming that the detection signal of the sensor element alone at the time of ON bias is s and the leak current at the time of OFF bias is In, the S / N ratio of the system is s: (N-1) In, and when the number N of sensor elements is increased, , S / N deteriorates.

【0012】また、上記計測自動制御学会論文集Vo
l.23,No.5に記載されているような2次元センサ
アレイ装置においては次のような問題がある。+1、−
1の2値をとるM系列を用いて、変調時も復調時も同じ
M系列を用いているため、復調後のデータにはセンサア
レイの出力の平均値rが誤差として入り込んでくるとい
う欠陥があった。これは行列M*Mが完全直交ではなく
疑似直交の性質を持っていることが起因している。
Also, the Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers Vo
The two-dimensional sensor array device as described in 1.23, No. 5, has the following problems. +1 and-
Since the same M-sequence is used for both modulation and demodulation using an M-sequence having a binary value of 1, the defect that the average value r of the output of the sensor array enters the demodulated data as an error. there were. This is due to the fact that the matrix M * M has the property of pseudo-orthogonal rather than perfect orthogonal.

【0013】さらに、上記特開平8-261751号公報におい
ては、光学的マスク部材をM系列変調素子として用いる
ため、スキャンを機械的に行う必要があり、常時回転す
る宇宙船においては問題がないが、情報機器などの小さ
な製品に適用するには寸法が大きくなるという問題があ
った。
Furthermore, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-261751, since the optical mask member is used as an M-sequence modulation element, it is necessary to perform scanning mechanically. However, there is a problem that the size becomes large when applied to small products such as information devices.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項1に記載のセンサアレイ装置は、
タイミング信号を発生するタイミング発生手段と、上記
タイミングにより、M系列を発生するM系列発生手段
と、上記M系列発生手段から出力されるM系列信号を遅
延させる遅延手段と、上記遅延手段の出力によって制御
されるスイッチ手段と、上記スイッチ手段に接続される
センサアレイと、上記スイッチ手段に接続される電流増
幅手段と、上記電流増幅手段の出力側に接続され、係数
が1からなる加減算器だけで構成される相関手段とを有
する。
In order to achieve the above object, a sensor array device according to a first aspect of the present invention comprises:
Timing generating means for generating a timing signal, M-sequence generating means for generating an M-sequence by the above timing, delay means for delaying the M-sequence signal output from the M-sequence generating means, and output from the delay means A switch means to be controlled, a sensor array connected to the switch means, a current amplifying means connected to the switch means, and an adder / subtracter connected to the output side of the current amplifying means and having a coefficient of 1 And correlation means configured.

【0015】上記構成によれば、M系列発生手段で発生
したM系列信号は、電気的にセンサアレイのセンサ素子
を選択する方法を指定し、同時に複数のセンサ素子から
の検出信号を得る。エネルギーの高い検出信号にアンプ
入力段のノイズや、量子化器のノイズが加わるので、復
元したときのノイズエネルギーは拡散して、相対的にS
/Nの高い検出信号が得られる。
According to the above arrangement, the M-sequence signal generated by the M-sequence generation means specifies a method for electrically selecting the sensor elements of the sensor array, and simultaneously obtains detection signals from a plurality of sensor elements. Since the noise of the amplifier input stage and the noise of the quantizer are added to the detection signal having high energy, the noise energy at the time of restoration is diffused, and relatively S
/ N is obtained.

【0016】本発明の請求項2に記載のセンサアレイ装
置は、請求項1に記載の発明の構成に加えて、相関手段
は、A/D変換器と、シフトレジスタ群と、複数の加算
器及び、1個の減算器を含む。
According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the correlation means includes an A / D converter, a shift register group, and a plurality of adders. And one subtractor.

【0017】上記構成によれば、増幅器からの検出信号
は、A/D変換器でデジタルデータに変換され、シフト
レジスタ群で遅延信号を生成し、並列的に加減算を行う
ので、小規模な回路で高速に復元演算をおこなうことが
可能になる。
According to the above configuration, the detection signal from the amplifier is converted into digital data by the A / D converter, a delay signal is generated by the shift register group, and addition and subtraction are performed in parallel. Thus, it is possible to perform the restoration operation at high speed.

【0018】本発明の請求項3に記載のセンサアレイ装
置は、請求項1又は、請求項2に記載の発明の構成に加
えて、相関手段はA/D変換器と、メモリ装置及び、プ
ログラムで記述できる演算装置を用いる。
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the correlation means includes an A / D converter, a memory device, and a program. An arithmetic unit that can be described in is used.

【0019】上記構成によれば、増幅器からの検出信号
は、A/D変換器でデジタルデータに変換されメモリ装
置に取り込まれる。またメモリ装置に記憶されているプ
ログラムにもとづいてCPUによって加減算演算をおこ
なって、上記走査の逆演算を行う。プログラムによって
実現でき、しかも加減算演算のみで実行できるので、フ
レキシブルで比較的高速に読み出しデータを復元するこ
とができる。
According to the above configuration, the detection signal from the amplifier is converted into digital data by the A / D converter and is taken into the memory device. Further, the CPU performs an addition / subtraction operation based on a program stored in the memory device, and performs an inverse operation of the scanning. Since it can be realized by a program and can be executed only by addition / subtraction operation, it is possible to restore read data flexibly and relatively quickly.

【0020】また、上記CPUは読みとったデータの加
工や編集のためのアプリケーションプログラムをメモリ
装置に記憶しておけば、復元演算処理以外にもメモリ装
置とCPUが共用できる高度な処理機能を備えるセンサ
アレイ装置を構成することができる。
If the CPU stores an application program for processing and editing the read data in a memory device, the CPU has a sophisticated processing function that can be shared with the memory device and the CPU in addition to the restoration arithmetic processing. An array device can be configured.

【0021】本発明の請求項4に記載のセンサアレイ装
置は、請求項1に記載の発明の構成に加えて、相関手段
はサンプルホールド回路と、バッファ回路と、アナログ
スイッチ群と、アナログ加算器及び、差動アンプを含
む。
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the present invention, the correlation means includes a sample and hold circuit, a buffer circuit, an analog switch group, and an analog adder. And a differential amplifier.

【0022】上記構成によれば、増幅器からの検出信号
はアナログ信号のままサンプルホールド回路と、バッフ
ァ回路と、アナログスイッチ群を直列に配置すること
で、アナログ遅延回路を構成している。上記アナログ遅
延回路の各バッファ回路の出力を2系統のアナログ加算
器で合成し、前記2系統のアナログ加算器の出力を差動
アンプに入力して減算を行うことにより、消費電力が少
なく高速に復元演算を行うことができる。
According to the above configuration, an analog delay circuit is formed by arranging a sample-and-hold circuit, a buffer circuit, and an analog switch group in series with the detection signal from the amplifier being an analog signal. The output of each buffer circuit of the analog delay circuit is synthesized by two systems of analog adders, and the outputs of the two systems of analog adders are input to a differential amplifier to perform subtraction. A restoration operation can be performed.

【0023】本発明の請求項5に記載のセンサアレイ装
置は、タイミング信号を発生するタイミング発生手段
と、上記タイミング信号により、、第1のM系列信号を
発生する第1M系列発生手段と、上記タイミング信号に
より、第2のM系列信号を発生する第2M系列発生手段
と、上記第1M系列発生手段から出力される第1M系列
信号を遅延させる第1遅延手段と、上記第1遅延手段の
出力によって制御される第1スイッチ手段と、上記第2
M系列発生手段から出力される第2M系列信号を遅延さ
せる第2遅延手段と、上記第2遅延手段の出力によって
制御される第2スイッチ手段と、上記第1スイッチ手段
が平行に配列された一方の複数の電極に接続され、第2
スイッチ手段が、上記一方の電極と直交して平行に配列
された、もう一方の複数の電極に接続される2次元セン
サアレイと、上記第2スイッチ手段に接続される電流増
幅手段と、上記電流増幅手段の出力側に接続され、係数
が1からなる加減算器だけで構成される第1相関手段
と、上記第1相関手段の出力結果を記憶するフレームメ
モリ手段と、上記フレームメモリ手段に記憶されたデー
タから、さらに相関演算を行う加減算器だけで構成され
る第2相関手段から構成される。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a sensor array device, comprising: a timing generating means for generating a timing signal; a first M-sequence generating means for generating a first M-sequence signal based on the timing signal; A second M-sequence generating means for generating a second M-sequence signal in response to a timing signal, a first delay means for delaying the first M-sequence signal output from the first M-sequence generation means, and an output of the first delay means First switch means controlled by
A second delay means for delaying a second M-sequence signal output from the M-sequence generation means, a second switch means controlled by an output of the second delay means, and one of the first switch means arranged in parallel Connected to the plurality of electrodes of the second
A two-dimensional sensor array connected to the other plurality of electrodes, the switch means being arranged orthogonally and parallel to the one electrode, a current amplifying means connected to the second switch means, A first correlating means connected to the output side of the amplifying means and comprising only an adder / subtractor having a coefficient of 1, a frame memory means for storing an output result of the first correlating means, The second correlation means is constituted only by an adder / subtracter for performing a correlation operation from the data obtained.

【0024】上記構成によれば、上記第1M系列発生手
段と、第1遅延手段と、第1スイッチ手段とによって、
センサアレイの第1の座標軸(列電極)の複数のセンサ
列のONかOFFかの選択を同時に行い、かつ、第2M
系列発生手段と、第2遅延手段と、第2スイッチ手段
と、電流増幅手段とによって、第2の座標軸(行電極)
から出力されるセンサ出力を同時に合成して増幅するこ
とで、増幅前に充分な検出エネルギーを集めることがで
きるので、増幅器以降で発生する熱雑音やクロックノイ
ズ、量子化ノイズに比較して大きなS/Nを得ることが
できる。第1相関手段とフレームメモリ手段と、第2相
関手段とによって、上記走査方法で符号化したS/Nの
高い検出信号からセンサアレイの位置に対応した検出出
力を正確に復元することが可能になる。
According to the above arrangement, the first M-sequence generation means, the first delay means, and the first switch means
Selection of ON or OFF of a plurality of sensor rows of the first coordinate axis (column electrode) of the sensor array is performed simultaneously, and the second M
A second coordinate axis (row electrode) is formed by the sequence generation means, the second delay means, the second switch means, and the current amplification means.
By simultaneously synthesizing and amplifying the sensor outputs output from the amplifiers, it is possible to collect sufficient detection energy before amplification, so that a larger S than the thermal noise, clock noise, and quantization noise generated after the amplifier. / N can be obtained. With the first correlating means, the frame memory means, and the second correlating means, it is possible to accurately recover the detection output corresponding to the position of the sensor array from the detection signal having a high S / N coded by the above-described scanning method. Become.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本発明のセンサアレイ装置の実施
の形態を、図面に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a sensor array device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0026】[実施の形態1]本発明のセンサアレイ装
置の実施の一形態に係る1次元センサアレイ装置は、図
1に示すように、センサアレイ1、制御回路2、M系列
発生器3、シフトレジスタ4、アナログスイッチ5、増
幅器6及び、相関器7から構成される。
[Embodiment 1] A one-dimensional sensor array device according to an embodiment of the sensor array device of the present invention comprises a sensor array 1, a control circuit 2, an M-sequence generator 3, as shown in FIG. It comprises a shift register 4, an analog switch 5, an amplifier 6, and a correlator 7.

【0027】上記制御回路2はクロックを生成し、上記
シフトレジスタ4のクロック端子とM系列発生器3の入
力端子に供給する。M系列発生器3では入力されたクロ
ックに従って、”0”または”1”からなるM系列信号
を生成する。生成されたM系列信号はシフトレジスタ4
のデータ入力端子に供給され、シフトレジスタ4は順次
左から右に向かってM系列信号の1クロック単位毎に遅
延したものをアナログスイッチ5の制御端子に入力す
る。アナログスイッチ5は、図5に示すような構成とな
っており、M系列信号の”0”または”1”に応じて、
接続されているセンサ素子をb端子又は、a端子に接続
する。a端子側は電流増幅器6に入力されており、”
1”に対応するセンサ素子の電流出力ai(図示せず)
が加算されて増幅される。
The control circuit 2 generates a clock and supplies it to the clock terminal of the shift register 4 and the input terminal of the M-sequence generator 3. The M-sequence generator 3 generates an M-sequence signal consisting of "0" or "1" according to the input clock. The generated M-sequence signal is stored in a shift register 4
, And the shift register 4 sequentially inputs the M-sequence signal delayed from the left to the right for each clock unit to the control terminal of the analog switch 5. The analog switch 5 has a configuration as shown in FIG. 5, and according to “0” or “1” of the M-sequence signal,
The connected sensor element is connected to the b terminal or the a terminal. The terminal a is input to the current amplifier 6 and “
Current output ai of sensor element corresponding to 1 "(not shown)
Are added and amplified.

【0028】図2は、図1に示すM系列発生器の詳細な
構成図である。図2のM系列発生器3は、8次のM系列
を発生する回路で、周期=28−1=255クロックの
M系列を発生する。フリップフロップ32、33、34
及び、38の出力端子Qは、XOR回路(排他的論理
和)51,52,53の入力端子に接続されており、X
OR回路51の出力は、1個目のリップフロップ31の
データ入力端子Dに接続されると共に、M系列発生器3
の出力端子Xkに接続されており、M系列信号M(i)を発
生する。
FIG. 2 is a detailed block diagram of the M-sequence generator shown in FIG. The M-sequence generator 3 in FIG. 2 is a circuit that generates an eighth-order M-sequence, and generates an M-sequence having a period = 2 8 −1 = 255 clocks. Flip-flops 32, 33, 34
And 38 have their output terminals Q connected to the input terminals of XOR circuits (exclusive OR) 51, 52, 53, respectively.
The output of the OR circuit 51 is connected to the data input terminal D of the first flip-flop 31 and the M-sequence generator 3
To generate an M-sequence signal M (i).

【0029】図3は、図1及び、図2に示す1次元セン
サアレイ装置のM系列発生器の動作を示すタイミングチ
ャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the M-sequence generator of the one-dimensional sensor array device shown in FIGS.

【0030】縦続に接続された8個のフリップフロップ
31〜38の出力Qは、最初に制御回路2からのリセッ
トパルスrmによって、すべて”1”にセットされ、初
期設定がなされる。続いて、クロックckが継続的に供
給されて、クロックckの立ち上がりが入力される毎
に、M系列発生器3の出力端子Xkに時系列的に、M
(0),M(1),M(2)・・・M(n-1)・M(K-1)のM系列信号mが
出力される。M系列信号mは、シフトレジスタ4に入力
され、クロックckを入力する毎にデータを右にシフト
する。
The outputs Q of the eight cascade-connected flip-flops 31 to 38 are all initially set to "1" by the reset pulse rm from the control circuit 2, and are initialized. Subsequently, the clock ck is continuously supplied, and every time the rising edge of the clock ck is input, the output terminal Xk of the M-sequence generator 3 outputs the clock signal Mk in chronological order.
(0), M (1), M (2)... M (n−1) · M (K−1) M-sequence signal m is output. The M-sequence signal m is input to the shift register 4 and shifts the data to the right each time the clock ck is input.

【0031】シフトレジスタ4の各出力の”1”に対応
するセンサ素子SiがONして増幅器6に同時に出力し
ているので、リセットパルスrmが供給されて、nクロ
ック経過すると、アナログスイッチSW0には、M系列
信号M(n-1)が、アナログスイッチSWn-1には、M系列
信号M(0)が対応している。この状態を0クロック目とし
て、図4にしたがって説明する。
Since the sensor element Si corresponding to each output "1" of the shift register 4 is turned on and is simultaneously output to the amplifier 6, the reset pulse rm is supplied, and when n clocks elapse, the analog switch SW0 is turned on. Corresponds to the M-sequence signal M (n-1), and the analog switch SWn-1 corresponds to the M-sequence signal M (0). This state will be described with reference to FIG.

【0032】図4は、センサアレイ選択の空間的位置関
係と時間変化を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a spatial positional relationship and a temporal change in sensor array selection.

【0033】センサ素子数をnとし、M系列の繰り返し
周期をKクロック、増幅器6の入力部及び、帰還抵抗で
発生する熱雑音をniとすると、iクロック目の増幅器
6の出力fiは、図4から次式のように表わされる。
Assuming that the number of sensor elements is n, the repetition period of the M series is K clock, and the thermal noise generated at the input part of the amplifier 6 and the feedback resistor is ni, the output fi of the amplifier 6 at the i-th clock is 4 is expressed by the following equation.

【0034】[0034]

【数1】 (Equation 1)

【0035】ここで、Mは、0又は、1の値をとるM系
列から構成したK×Kの対称行列である。
Here, M is a K × K symmetric matrix composed of M sequences having values of 0 or 1.

【0036】[0036]

【数2】 (Equation 2)

【0037】数1を簡略化して、ベクトル表記すると下
式となる。
When Expression 1 is simplified and expressed in a vector, the following expression is obtained.

【0038】 f= Ma+n・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) MrをMの要素の0と1を入れ替えた行列として定義
し、M−Mr=Bと書き、(1)式の両辺に左側からB
*2/(K+1)を掛けると、2/(K+1)B*M=
Iなので、(IはK×Kの単位行列) 2Bf/(K+1) = a+2Bn/(K+1)・・・・・・・(2) fは増幅器6の出力で、2*B/(K+1)は相関器7
の演算を示しており、相関器7の出力は(2)式で表さ
れる。(2)式の右辺第1項は、復元したセンサ素子信
号であり、第2項はノイズの項である。Bの要素は±1
の係数のみなので、例えばan-1に関するノイズを見てみ
ると、下式のようになる。
F = Ma + n (1) Mr is defined as a matrix in which elements 0 and 1 of M are exchanged, and M− Write Mr = B, and write B on both sides of equation (1) from the left.
* 2 / (K + 1) multiplied by 2 / (K + 1) B * M =
Since I, (I is a unit matrix of K × K) 2Bf / (K + 1) = a + 2Bn / (K + 1) (2) where f is the output of the amplifier 6 and 2 * B / (K + 1) is Correlator 7
And the output of the correlator 7 is represented by the equation (2). The first term on the right side of the equation (2) is a restored sensor element signal, and the second term is a noise term. B element is ± 1
Therefore, for example, looking at the noise related to an-1, the following equation is obtained.

【0039】[0039]

【数3】 (Equation 3)

【0040】niは、互いに独立でそれぞれの実効値
を、σn0=σn1=・・・=σnK-1=σnとすると、統計
的性質により数3のノイズの実効値σmは、
Ni are independent of each other and their effective values are σn0 = σn1 =... = ΣnK-1 = σn.

【0041】[0041]

【数4】 (Equation 4)

【0042】となり、K>>1の場合、従来の順次スキ
ャン方法に比較して、ノイズはSQRT[K]分の1に
減少することになる。
In the case of K >> 1, the noise is reduced to 1 / SQRT [K] as compared with the conventional sequential scanning method.

【0043】次に上記演算を行う相関器7の構成につい
て述べる。基本的に係数±1の演算は加減算、またM系
列の場合、K+1は2mなので(mは整数)、2/(K
+1)はビットシフトにより実現される。
Next, the configuration of the correlator 7 for performing the above operation will be described. Basically, the operation of the coefficient ± 1 is addition / subtraction, and in the case of the M series, since K + 1 is 2 m (m is an integer), 2 / (K
+1) is realized by a bit shift.

【0044】図6は、本発明のセンサアレイ装置の実施
の一形態に係る1次元センサアレイ装置の相関器にA/
D変換器と、ラインメモリ及び、加算器を用いた構成
図、図7は、同じく相関器にサンプルホールド回路とオ
ペアンプを用いた構成図である。
FIG. 6 is a block diagram of a one-dimensional sensor array device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram using a D / D converter, a line memory, and an adder, and FIG. 7 is a configuration diagram similarly using a sample-hold circuit and an operational amplifier as a correlator.

【0045】図6において、A/D変換器39の入力端
子Ainには、増幅器6の出力端子が接続されており、A
/D変換器39でアナログ信号がcビットのデジタル信
号に変換される。変換されたデジタル信号は、フリップ
フロップ30〜3n-1のD端子に供給され、n*c個の
フリップフロップによって遅延信号が生成される。行列
Bの要素±1に対応して、要素が+1の場合には加算器
40へ、要素が−1の場合には、もう1方の加算器41
で演算されて、減算器42で最終的な計算結果を得る。
クロック信号ckを入力する都度、行列Bとベクトルf
が演算された結果が時系列で減算器42から出力され
る。図6のように構成を行うことで、クロックckに同
期して復元信号がリアルタイムで得られるという利点が
ある。
In FIG. 6, the output terminal of the amplifier 6 is connected to the input terminal Ain of the A / D converter 39.
The / D converter 39 converts the analog signal into a c-bit digital signal. The converted digital signal is supplied to D terminals of flip-flops 30 to 3n-1, and a delay signal is generated by n * c flip-flops. Corresponding to the element ± 1 of the matrix B, when the element is +1, the operation proceeds to the adder 40. When the element is -1, the other adder 41 is operated.
And the subtractor 42 obtains the final calculation result.
Each time the clock signal ck is input, the matrix B and the vector f
Is output from the subtractor 42 in time series. The configuration as shown in FIG. 6 has an advantage that a restoration signal can be obtained in real time in synchronization with the clock ck.

【0046】図7において、サンプルホールド回路群A
0〜An-1の1段目の入力には、増幅器6の出力端子が
接続されており、サンプルホールド回路群A0〜An-1
は、縦続的に接続されており、クロックckを入力する
毎に、後段のサンプルホールド回路にアナログデータが
転送される。すなわち、このサンプルホールド群A0〜
An-1は、アナログ遅延器の機能を果たしている。各サ
ンプルホールド回路の出力端子は、行列Bの係数の符号
により、加算オペアンプ43或いは、加算オペアンプ4
4の入力端子に接続されており、加算オペアンプ43の
出力は、オペアンプ45の+入力端子に、加算オペアン
プ44の出力は、オペアンプ45の−入力端子に入力さ
れており、結果的に要素が±1である行列Bと、増幅器
6の出力fとの演算結果が、オペアンプ45の出力端子
に出力される。アナログ構成を用いると、消費電力を小
さく高速に復元演算をすることができる。
In FIG. 7, a sample-and-hold circuit group A
The output terminals of the amplifier 6 are connected to the first stage inputs of 0 to An−1, and the sample and hold circuit groups A0 to An−1
Are connected in cascade, and every time the clock ck is input, analog data is transferred to the subsequent sample and hold circuit. That is, the sample hold groups A0 to A0
An-1 performs the function of an analog delay. The output terminal of each sample and hold circuit is connected to the addition operational amplifier 43 or the addition operational amplifier 4 depending on the sign of the coefficient of the matrix B.
4, the output of the addition operational amplifier 43 is input to the + input terminal of the operational amplifier 45, and the output of the addition operational amplifier 44 is input to the − input terminal of the operational amplifier 45. The operation result of the matrix B, which is 1, and the output f of the amplifier 6 is output to the output terminal of the operational amplifier 45. When an analog configuration is used, it is possible to perform a high-speed restoration operation with low power consumption.

【0047】相関器7の構成については、上記以外種々
の構成が考えられる。例えば、上記フリップフロップの
代わりにラインメモリを使用する、加減算器の代わりに
CPUやDSPを用いる、サンプルホールド回路群の代
わりにCCDを用いる、相関器として表面弾性波を使用
するなどの方法もある。CPUやDSPを用いるとソフ
トウェアで相関演算を実効でき、しかも積和計算の係数
が±1なので、高速に容易に構成することができる。
With respect to the configuration of the correlator 7, various configurations other than those described above are conceivable. For example, there are methods of using a line memory instead of the flip-flop, using a CPU or DSP instead of an adder / subtractor, using a CCD instead of a sample and hold circuit group, and using a surface acoustic wave as a correlator. . When a CPU or DSP is used, a correlation operation can be performed by software, and since the product-sum calculation coefficient is ± 1, the configuration can be easily performed at high speed.

【0048】いずれにしても、行列Bとfとの積の計算
にあたり、加算と減算のみを使用して求める方法はすべ
て、同一思想に基づく実施例とみなすことができる。
In any case, any method of calculating the product of the matrix B and f using only addition and subtraction can be regarded as an embodiment based on the same idea.

【0049】[実施の形態2]実施の一形態で説明した
1次元センサアレイ装置のセンサアレイ1のセンサ素子
に、図8に示すようなダイオードとpinフォトダイオ
ードを用いる場合について説明する。
[Embodiment 2] A case where a diode and a pin photodiode as shown in FIG. 8 are used as the sensor elements of the sensor array 1 of the one-dimensional sensor array device described in the embodiment will be described.

【0050】基本動作は、上記実施の一形態と同じであ
る。図1に示すように、制御回路2はクロックを生成
し、シフトレジスタ4のクロック端子と、M系列発生器
3の入力端子に供給する。M系列発生器3では、入力さ
れたクロックに従って、”0”または”1”からなるM
系列信号を生成する。生成されたM系列信号は、シフト
レジスタ4のデータ入力端子に供給され、シフトレジス
タ4は、順次左から右に向かってM系列信号の1クロッ
ク単位毎に遅延したものを、アナログスイッチ5の制御
端子に入力する。
The basic operation is the same as in the above embodiment. As shown in FIG. 1, the control circuit 2 generates a clock and supplies the clock to the clock terminal of the shift register 4 and the input terminal of the M-sequence generator 3. In the M-sequence generator 3, M consisting of "0" or "1" is set in accordance with the input clock.
Generate a sequence signal. The generated M-sequence signal is supplied to the data input terminal of the shift register 4, and the shift register 4 controls the analog switch 5 by sequentially delaying the M-sequence signal from left to right for each clock unit. Input to the terminal.

【0051】アナログスイッチ5は、図5に示すような
構成をしており、M系列信号の”0”または”1”に応
じて、接続されているセンサ素子を、a端子又は、b端
子に接続する。a端子側は電圧Vaに接続されており、
b端子側は電圧Vbに接続されている。アナログスイッ
チ5の出力端子は、図8のセンサ素子群S0〜Sn-1の
一方の列電極12に接続されており、センサ素子群S0
〜Sn-1のもう1方の端子は、行電極11に共通に接続
されており、行電極11は増幅器6の入力側に接続され
ている。
The analog switch 5 has a configuration as shown in FIG. 5, and changes the connected sensor element to the a terminal or the b terminal in accordance with “0” or “1” of the M-sequence signal. Connecting. The terminal a is connected to the voltage Va,
The terminal b is connected to the voltage Vb. The output terminal of the analog switch 5 is connected to one of the column electrodes 12 of the sensor element groups S0 to Sn-1 in FIG.
The other terminals of .about.Sn-1 are commonly connected to a row electrode 11, and the row electrode 11 is connected to the input side of the amplifier 6.

【0052】センサ素子の断面構造を図9(a)に、そ
の要部詳細構造を図9(b)に示す。
FIG. 9A shows a cross-sectional structure of the sensor element, and FIG. 9B shows a detailed structure of a main part thereof.

【0053】センサ素子は、ガラス基板11上にメタル
電極12を蒸着し、前記メタル電極12の上に、光を電
気に変換するpin構造と、逆流防止目的のダイオード
を形成するa−Si層13をCVD法にて形成し、その
上に透明電極ITO14を蒸着して、もう一方の電極と
して、目的のデバイスを形成することができる。
As the sensor element, a metal electrode 12 is deposited on a glass substrate 11, and a pin structure for converting light into electricity and an a-Si layer 13 for forming a diode for preventing backflow are formed on the metal electrode 12. Is formed by a CVD method, and a transparent electrode ITO14 is deposited thereon to form a target device as the other electrode.

【0054】図9の構造のセンサ素子に光が照射された
ときの代表的なI−V特性を図10に示す。
FIG. 10 shows typical IV characteristics when light is applied to the sensor element having the structure shown in FIG.

【0055】印加電圧Vが+0.5Vの時、電流出力は
殆ど0で−Ileakである。印加電圧Vが−0.5Vの時
出力電流はIonである。図8において、行電極11はメ
タル電極で、列電極12をITO透明電極とすると、列
電極12側に負の電圧が印加されると、センサ素子から
光検出電流を取り出すことができる。
When the applied voltage V is +0.5 V, the current output is almost 0 and -Ileak. When the applied voltage V is -0.5 V, the output current is Ion. 8, when a row electrode 11 is a metal electrode and a column electrode 12 is an ITO transparent electrode, a photodetection current can be extracted from the sensor element when a negative voltage is applied to the column electrode 12 side.

【0056】図5において、アナログスイッチ5のa端
子には+0.5Vが、b端子には−0.5Vが印加されて
いる。今、アナログスイッチ5の制御端子に、図5に示
すように、SW0には"1"、SW1には"0"、・・・・
SWn−1には"0"のように印加されると、センサ素子
S0には"−0.5V"、S1には"+0.5V"、・・・・
Sn-1には"+0.5V"が印加される。センサ素子の反対
側電極である行電極11は、増幅器6のマイナス入力端
子に接続されており、増幅器6のプラス入力端子は、グ
ランドに接続されているため、行電極11には0V電圧
が印加されると共に、−0.5Vの電圧を印加されたセ
ンサ素子からの出力電流が流れ、増幅器6の帰還抵抗を
介して電流増幅される。増幅器6の出力は、相関器7へ
出力する。
In FIG. 5, +0.5 V is applied to the terminal a of the analog switch 5 and -0.5 V is applied to the terminal b. Now, as shown in FIG. 5, the control terminal of the analog switch 5 has "1" for SW0, "0" for SW1,.
When a voltage such as "0" is applied to SWn-1, "-0.5 V" is applied to the sensor element S0, "+0.5 V" is applied to S1, and so on.
"+0.5 V" is applied to Sn-1. The row electrode 11, which is the opposite electrode of the sensor element, is connected to the minus input terminal of the amplifier 6, and the plus input terminal of the amplifier 6 is connected to the ground. At the same time, the output current from the sensor element to which a voltage of -0.5 V is applied flows, and the current is amplified through the feedback resistor of the amplifier 6. The output of the amplifier 6 is output to the correlator 7.

【0057】センサ素子として、図9に示すような構造
にすると、センサに入射した光は、pinのフォトダイオ
ード部だけではなく、pnの逆流防止ダイオードにおいて
もわずかな光が到達して、リーク電流−Ileakの要因と
なっている。したがって、リーク電流−Ileakも入射す
る光強度に比例して変化する。ある照度下で、センサ素
子Siのオンバイアス(−0.5V)時の出力電流をIon=
aiとすると、オフバイアス(+0.5V)時のリーク電
流Ileakは下式で表される。
When the sensor element has a structure as shown in FIG. 9, a small amount of light that enters the sensor reaches not only the photodiode part of the pin but also the backflow prevention diode of pn, and the leakage current -It is a factor of Ileak. Therefore, the leak current -Ileak also changes in proportion to the incident light intensity. Under a certain illuminance, the output current when the sensor element Si is turned on (−0.5 V) is expressed as Ion =
Assuming ai, the leak current Ileak at the time of off-bias (+0.5 V) is expressed by the following equation.

【0058】 Ion=ai ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3) Ileak=k*ai ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4) ただし、0<k<<1 上式より、電流増幅器6の出力fは、 f=M*a−Mr*k*a ・・・・・・・・・・・・・・・・(5) と書ける。Ion = ai (3) Ileak = k * ai (3) (4) where 0 <k << 1 From the above equation, the output f of the current amplifier 6 is f = M * a-Mr * k * a・ ・ (5)

【0059】両辺の左側から(M−Mr)/128をか
けると、センサ素子の数を160とすると、 Bf/128=BMa/128−BMka/128 =(1+k)a−k*160/128*a・・・・(6) となる。このように、図10に示すようなI−V特性を
有するセンサ素子を用いて、相関器7によってM−Mr
の復元処理をした場合、リーク電流の与える影響は
(8)式第2項のように元々の検出信号aに対して、
(1+k)倍の検出信号が得られ、k*160/128
*aだけのリークが混入することになる。
When (M−Mr) / 128 is multiplied from the left side of both sides, assuming that the number of sensor elements is 160, Bf / 128 = BMa / 128−BMka / 128 = (1 + k) a−k * 160/128 * a ... (6) As described above, using the sensor element having the IV characteristic as shown in FIG.
When the restoration processing is performed, the effect of the leak current is as follows with respect to the original detection signal a as shown in the second term of the equation (8).
(1 + k) times detection signals are obtained, and k * 160/128
* A leak is mixed.

【0060】これは、特開昭57-118740号公報に開示さ
れたような単純なパルススキャン法が、ノイズが(N−
1)倍になってしまうのに比較して、本実施例では2*
N/(K+1)<2倍以下に抑えることができる。
This is because a simple pulse scan method as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No.
1) Compared to the case where the number is doubled, 2 *
N / (K + 1) <2 times or less.

【0061】[実施の形態3]図11は、本発明のセン
サアレイ装置の他の実施の形態に係る2次元センサアレ
イ装置のブロック図である。
Third Embodiment FIG. 11 is a block diagram of a two-dimensional sensor array device according to another embodiment of the sensor array device of the present invention.

【0062】説明を簡単にするために、センサ素子の数
を160×160、M系列の次数を8(繰り返し周期K
=255)のM系列発生器を2個使用する場合について
説明する。
For the sake of simplicity, the number of sensor elements is set to 160 × 160 and the order of the M series is set to 8 (repetition period K
= 255) using two M-sequence generators.

【0063】図11において、15はタイミング発生
器、16は第1M系列発生器、17は第1シフトレジス
タ、18は第1アナログスイッチ、19は2次元センサ
アレイ、20は第2M系列発生器、21は第2シフトレ
ジスタ、22は第2アナログスイッチ、23は差動電流
増幅器、24はA/D変換器、25は第1相関器、26
はフレームメモリ、27は第2相関器である。
In FIG. 11, 15 is a timing generator, 16 is a first M-sequence generator, 17 is a first shift register, 18 is a first analog switch, 19 is a two-dimensional sensor array, 20 is a second M-sequence generator, 21 is a second shift register, 22 is a second analog switch, 23 is a differential current amplifier, 24 is an A / D converter, 25 is a first correlator, 26
Is a frame memory, and 27 is a second correlator.

【0064】タイミング発生器15は基準クロックを分
周して、システム全体を制御する各種制御信号を生成す
る。第1M系列発生器1は、タイミング発生器15から
出力されるクロックck1とリセットパルスrm1を受
けて、クロックck1に同期した第1のM系列信号を生
成し、生成された第1のM系列信号は、第1シフトレジ
スタ17の1方の入力端子に供給される。同時にタイミ
ング発生器15で生成したクロックck1は、第1シフ
トレジスタ17のもう1方の入力端子に供給される。第
1シフトレジスタ17は、図15に示すように、160
個のフリップフロップが直列に接続された構成になって
おり、図11の第1シフトレジスタ17の左から右に向
かってデータがシフトし、各フリップフロップ1Dnの
出力端子は、第1アナログスイッチ18の、それぞれ対
応する制御端子に供給されている。
The timing generator 15 divides the reference clock to generate various control signals for controlling the entire system. The first M-sequence generator 1 receives the clock ck1 and the reset pulse rm1 output from the timing generator 15, generates a first M-sequence signal synchronized with the clock ck1, and generates the generated first M-sequence signal. Is supplied to one input terminal of the first shift register 17. At the same time, the clock ck1 generated by the timing generator 15 is supplied to the other input terminal of the first shift register 17. The first shift register 17 includes, as shown in FIG.
In this configuration, the flip-flops are connected in series, the data is shifted from left to right of the first shift register 17 in FIG. 11, and the output terminal of each flip-flop 1Dn is connected to the first analog switch 18D. Are supplied to the corresponding control terminals.

【0065】第1アナログスイッチ18は、2チャンネ
ル×160個のアナログスイッチから構成されており、
共通端子側は2次元センサアレイ19の各列電極に接続
され、2チャンネルの1方の端子は、他のアナログスイ
ッチと共通にa端子に接続され、もう1方の端子は、b
端子に接続されている。a端子には+0.5Vが、b端
子には−0.5Vが印加されており、上記アナログスイ
ッチ18は、制御端子の論理レベルに応じて、+0.5
V又は、−0.5Vが2次元センサアレイ19の列電極
に印加される。
The first analog switch 18 is composed of 2 channels × 160 analog switches.
The common terminal side is connected to each column electrode of the two-dimensional sensor array 19, one terminal of two channels is connected to the terminal a in common with other analog switches, and the other terminal is connected to the b terminal.
Connected to terminal. +0.5 V is applied to the a terminal and -0.5 V is applied to the b terminal. The analog switch 18 sets +0.5 V according to the logic level of the control terminal.
V or -0.5 V is applied to the column electrodes of the two-dimensional sensor array 19.

【0066】2次元センサアレイ19の詳細構成は、図
18に示すように、行電極群191側には逆流防止ダイ
オードが、列電極群192側には、光を電流に変換する
pinダイオードが接続され、図9に示すような構造と
なっている。
As shown in FIG. 18, the detailed configuration of the two-dimensional sensor array 19 is such that a backflow prevention diode is connected to the row electrode group 191 and a pin diode for converting light into current is connected to the column electrode group 192. The structure is as shown in FIG.

【0067】一方、第2M系列発生器20は、タイミン
グ発生器15から出力されるクロックck1とイネーブ
ル信号EN及び、リセットパルスrm2を受けて、イネ
ーブル信号ENとクロックck1に同期した第2のM系
列信号を生成し、生成された第2のM系列信号は、第2
シフトレジスタ21の1方の入力端子に供給される。同
時にタイミング発生器で生成したクロックck1は、第
2シフトレジスタ21のもう1方の入力端子に供給され
る。第2シフトレジスタ21は、図16に示すように、
160個のフリップフロップが直列に接続された構成に
なっており、図11の2次元センサアレイ19の行電極
の上から下に向かってデータがシフトし、各フリップフ
ロップ2Dnの出力端子は、第2アナログスイッチ22
のそれぞれ対応する制御端子に供給されている。
On the other hand, the second M-sequence generator 20 receives the clock ck1 and the enable signal EN and the reset pulse rm2 output from the timing generator 15, and receives the clock signal ck2 and the second M-sequence synchronized with the enable signal EN and the clock ck1. And generating a second M-sequence signal.
It is supplied to one input terminal of the shift register 21. At the same time, the clock ck1 generated by the timing generator is supplied to the other input terminal of the second shift register 21. The second shift register 21, as shown in FIG.
The configuration is such that 160 flip-flops are connected in series, the data shifts from the top to the bottom of the row electrodes of the two-dimensional sensor array 19 in FIG. 11, and the output terminal of each flip-flop 2Dn is 2 analog switch 22
Are supplied to the corresponding control terminals.

【0068】第2アナログスイッチ22は、2チャンネ
ル×160個のアナログスイッチから構成されており、
共通端子側は2次元センサアレイ19の各行電極に接続
され、2チャンネルの1方の端子は、他のアナログスイ
ッチと共通にa′端子に接続され、もう1方の端子は
b′端子に接続されている。a′端子には増幅器232
の−入力端子が、また、b′端子には増幅器231の−
入力端子が接続されており、上記第2アナログスイッチ
22は、制御端子の論理レベルに応じて、2次元センサ
アレイ19のセンサ素子が接続されている行電極を選択
する。
The second analog switch 22 is composed of 2 channels × 160 analog switches.
The common terminal side is connected to each row electrode of the two-dimensional sensor array 19, one terminal of two channels is connected to the a 'terminal in common with the other analog switches, and the other terminal is connected to the b' terminal. Have been. The amplifier 232 is connected to the terminal a '.
Of the amplifier 231 is connected to the b 'terminal.
The input terminal is connected, and the second analog switch 22 selects a row electrode to which the sensor element of the two-dimensional sensor array 19 is connected according to the logic level of the control terminal.

【0069】すなわち、論理レベルが”0”ならば、そ
れに対応する行電極は増幅器232に接続され、”1”
ならば、それに対応する行電極は増幅器231に接続さ
れる。このとき、増幅器231と増幅器232の+入力
端子はグランドに接続されているので、増幅器231と
増幅器232は電流増幅するとともに、センサアレイ1
9の行電極に0Vバイアス電位を与える。すなわち、個
々のセンサ素子の一方の端子の行電極側は0V電位に固
定されており、もう一方の端子は、+0.5V又は、−
0.5Vの電圧が印加されているので、図10に示すよ
うなI−V特性に従って、検出電流が第2アナログスイ
ッチ22を介して、増幅器231或いは、増幅器232
で増幅される。増幅器233は、増幅器231及び、増
幅器232の出力の差分を計算し、A/D変換器24へ
出力する。
That is, if the logic level is "0", the corresponding row electrode is connected to the amplifier 232 and "1"
If so, the corresponding row electrode is connected to amplifier 231. At this time, since the + input terminals of the amplifier 231 and the amplifier 232 are connected to the ground, the amplifier 231 and the amplifier 232 amplify the current, and
A 0 V bias potential is applied to the row electrodes 9. That is, the row electrode side of one terminal of each sensor element is fixed to 0V potential, and the other terminal is + 0.5V or -0.5V.
Since the voltage of 0.5 V is applied, the detected current is supplied to the amplifier 231 or 232 through the second analog switch 22 in accordance with the IV characteristic as shown in FIG.
Amplified by The amplifier 233 calculates the difference between the outputs of the amplifiers 231 and 232 and outputs the difference to the A / D converter 24.

【0070】上記走査方法の詳細について、図14のタ
イミングチャートを用いて説明する。
The details of the above scanning method will be described with reference to the timing chart of FIG.

【0071】図11に示すように、タイミング発生器1
5から、クロックck1とリセットパルスrm1とが、
第1M系列発生器16と第1シフトレジスタ17に供給
され、クロックck1と、リセットパルスrm2及び、
イネーブル信号ENが、第2M系列発生器20と第2シ
フトレジスタ21に供給される。まず最初に、リセット
パルスrm1及び、rm2が供給され、第1M系列発生
器16と第2M系列発生器20が初期化され、出力信号
Xk1及び、Xk2には、M系列信号M(0)が出力され
る。第1M系列発生器16は、次々と入力するクロック
ck1に同期して続いてM系列信号M(1)、M(2)・・・M
(159)を発生する。
As shown in FIG. 11, the timing generator 1
5, the clock ck1 and the reset pulse rm1 are
The clock M1 is supplied to the first M-sequence generator 16 and the first shift register 17, and receives the clock ck1, the reset pulse rm2,
The enable signal EN is supplied to the second M-sequence generator 20 and the second shift register 21. First, the reset pulses rm1 and rm2 are supplied, the first M-sequence generator 16 and the second M-sequence generator 20 are initialized, and the M-sequence signal M (0) is output as the output signals Xk1 and Xk2. Is done. The first M-sequence generator 16 synchronizes with the successively input clock ck1 and successively outputs M-sequence signals M (1), M (2),.
(159) is generated.

【0072】一方、第2M系列発生器20は、図17に
示すように、イネーブル信号ENの入力端子ENを持っ
ており、イネーブル信号ENが”1”の間だけ、M系列
の時系列変化を生成するので、図14において、イネー
ブル信号ENが”1”になっている期間の160クロッ
ク分だけM系列を生成する。すなわち、最初の160ク
ロック分は、出力信号Xm2として、第1M系列発生器
の出力信号Xm1と同様に、M系列信号M(0)、M(1)、・
・・M(159)を発生する。
On the other hand, as shown in FIG. 17, the second M-sequence generator 20 has an input terminal EN for the enable signal EN, and changes the time series of the M-sequence only while the enable signal EN is "1". Therefore, in FIG. 14, an M sequence is generated for 160 clocks during a period when the enable signal EN is "1". That is, for the first 160 clocks, the M-sequence signals M (0), M (1),..., As the output signal Xm2, like the output signal Xm1 of the first M-sequence generator.
.. M (159) is generated.

【0073】第1シフトレジスタ17の入力端子には、
出力信号Xk1とクロックck1が供給されており、ク
ロックck1に同期して、入力された出力信号Xk1、
すなわち、M系列信号を右側へシフトしていく。最初の
160クロックが入力完了した時点で、列電極C0にはm
(159)が、C1にはM(158)、・・・C159にはM(0)に対応し
たバイアス電圧+0.5V又は、−0.5Vが印加され
る。同時に第2シフトレジスタ21の入力端子には、出
力信号Xk2と、クロックck1及び、イネーブル信号
ENが供給されており、ENが”1”なので、イネーブ
ルとなり、やはりクロックck1に同期して、入力され
た出力信号Xk2すなわち、M系列信号を右側へシフト
していく。最初の160クロックが入力完了した時点
で、行電極R0にはm(159)が、R1にはM(158)、・・・R159
にはM(0)に対応した増幅器231又は、232が接続さ
れて、差動出力として増幅器233の出力端子に検出出
力f0があらわれる。この160クロック期間をプリスキ
ャン期間とする。
The input terminal of the first shift register 17 has
The output signal Xk1 and the clock ck1 are supplied, and the input output signals Xk1,.
That is, the M-sequence signal is shifted to the right. When the input of the first 160 clocks is completed, m is applied to the column electrode C0.
(159), a bias voltage of +0.5 V or -0.5 V corresponding to M (0) is applied to M1 (158),. At the same time, the output signal Xk2, the clock ck1, and the enable signal EN are supplied to the input terminals of the second shift register 21. Since EN is "1", the input is enabled and also input in synchronization with the clock ck1. The output signal Xk2, that is, the M-sequence signal, is shifted to the right. When the input of the first 160 clocks is completed, m (159) is applied to the row electrode R0, M (158),.
Is connected to an amplifier 231 or 232 corresponding to M (0), and a detection output f0 appears at an output terminal of the amplifier 233 as a differential output. This 160 clock period is defined as a prescan period.

【0074】161クロック以降の動作は、本スキャン
期間となり、第1M系列発生器16は、引き続きクロッ
クck1に同期して、出力信号Xk1に、M系列信号M
(160)、M(161)、・・・M(254)と出力し、さらに、M系
列信号M(0)・・・M(254)を繰り返し出力をする。第2M
系列発生器20は、255クロックに付き1クロックの
み、イネーブル信号ENが”1”になり、この時のみク
ロックck1が入力されると状態が変化する。すなわち
本クロック期間では、第1M系列発生器16と第1シフ
トレジスタ17及び、第1アナログスイッチ18は、ク
ロックck1に同期して高速にスキャンし、第2M系列
発生器20と第2シフトレジスタ21及び、第2アナロ
グスイッチ22は、255クロックに付き1クロックの
み状態変化をする低速スキャンとなる。
The operation after the 161 clock is the main scan period, and the first M-sequence generator 16 continuously outputs the M-sequence signal M to the output signal Xk1 in synchronization with the clock ck1.
(160), M (161),..., M (254), and further repeatedly outputs M-sequence signals M (0),. 2M
The enable signal EN of the sequence generator 20 becomes "1" for only one of the 255 clocks, and the state changes when the clock ck1 is input only at this time. That is, during the present clock period, the first M-sequence generator 16, the first shift register 17, and the first analog switch 18 scan at high speed in synchronization with the clock ck1, and the second M-sequence generator 20 and the second shift register 21 The second analog switch 22 performs a low-speed scan in which the state changes only one clock per 255 clocks.

【0075】ここで、センサ素子Si,iの電流出力をON
バイアス時にai,i、OFFバイアス時に0と仮定する
と、増幅器出力fi,iは下式のように表される。
Here, the current output of the sensor elements Si, i is turned on.
Assuming ai, i at the time of bias and 0 at the time of OFF bias, the amplifier output fi, i is expressed by the following equation.

【0076】 f0,0 f1,0 ・f254,0 a159,159 a158,159 ・a0,159 0・0 f0,1 f1,1 ・f254,1 =M a159,158 a158,158 ・a0,158 0・0 B+N ・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・ f0,254 f1,254 ・f254.,254 a159,0 a158,0 ・a0,0 0・0 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(7) (7)式を簡略化表記すると、 F=MAB+N ・・・・・・・・・・・・・・・(8) と書ける。F0,0 f1,0 ・ f254,0 a159,159 a158,159 ・ a0,159 0 ・ 0 f0,1 f1,1 ・ f254,1 = M a159,158 a158,158 ・ a0,158 0 ・0 B + N ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ f0,254 f1,254 ・ f254., 254 a159,0 a158,0 ・ a0 , 0 0 ・ 0 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (7) In a simplified notation of equation (7), F = MAB + N ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・... (8)

【0077】次に、検出した信号Fからもとのセンサ電
流出力ai,iを復元する動作について述べる。
Next, the operation of restoring the original sensor current output ai, i from the detected signal F will be described.

【0078】検出信号Fは、A/D変換器24にてpビ
ットのデジタル信号に変換されて、第1相関器25に入
力する。第1相関器25は、たとえば図12に示す構成
で、pビットのフリップフロップ3D0〜3D254及
び、セレクタ1SE0〜1SE254、フリップフロッ
プ4D0〜4D254、加算器251、252及び、減
算器253から構成されている。
The detection signal F is converted into a p-bit digital signal by the A / D converter 24 and input to the first correlator 25. The first correlator 25 has, for example, the configuration shown in FIG. I have.

【0079】図14に示すタイミングにおける本スキャ
ンの最初の255クロックの期間、検出されたf0,0から
f0,254のデータは、フリップフロップ3D0〜3D25
4に記憶される。本スキャンの255クロック目でイネ
ーブル信号ENが”1”になり、セレクタ1SE0〜1
SE254がフリップフロップ3D0〜3D254から
の出力を選択して、フリップフロップ4D0〜4D25
4にデータを転送する。次のクロックckからイネーブ
ル信号ENが”0”になり、、セレクタSE0〜SE2
54はフリップフロップ4D0〜4D254がサイクリ
ックなシフトレジスタを構成するように選択する。
In the period of the first 255 clocks of the main scan at the timing shown in FIG.
The data of f0,254 are flip-flops 3D0 to 3D25.
4 is stored. At the 255th clock of the main scan, the enable signal EN becomes “1” and the selectors 1SE0 to 1SE1
SE254 selects the output from flip-flops 3D0 to 3D254, and outputs the flip-flops 4D0 to 4D25.
4. Transfer the data. The enable signal EN becomes “0” from the next clock ck, and the selectors SE0 to SE2
54 selects the flip-flops 4D0 to 4D254 so as to form a cyclic shift register.

【0080】フリップフロップ4D0〜4D254の出
力Qは、M系列信号の”1”に対応して加算器251の
入力へ、またM系列信号”0”に対応して加算器252
の入力端子に機械的に接続してある。加算器251の出
力Sm1と加算器252の出力Sm2は、減算器253
に入力されて引き算がおこなわれ、最終的に演算結果が
相関器出力RCXとして出力される。本スキャンの25
6クロック目〜509クロック目までは、フリップフロ
ップ4D0〜4D254がサイクリックにデータをシフ
トするので、入力されたデータf0,0〜f0,254と、行列B
との演算結果が減算器出力に現れる。出力Sの下位7ビ
ットを省略して出力すると、pビットの第1相関器25
の相関器出力RCXとして得られる。相関器出力RCX
は次式で表される。
The output Q of the flip-flops 4D0 to 4D254 is input to the input of the adder 251 corresponding to "1" of the M-sequence signal and to the adder 252 corresponding to the M-sequence signal "0".
Is mechanically connected to the input terminal. The output Sm1 of the adder 251 and the output Sm2 of the adder 252 are obtained by subtracting
And subtraction is performed, and the operation result is finally output as a correlator output RCX. 25 of the main scan
From the sixth clock to the 509th clock, the flip-flops 4D0 to 4D254 cyclically shift data, so that the input data f0,0 to f0,254 and the matrix B
Appears in the output of the subtractor. When the lower 7 bits of the output S are omitted and output, the first correlator 25 of p bits is output.
As the correlator output RCX. Correlator output RCX
Is represented by the following equation.

【0081】 BF/128=BM/128AB+BN/128 =AB+BN/128 ・・・・・・・・・・・・・・(9) 得られた相関器出力RCXはフレームメモリ26に入力
されており、タイミング発生回路15によって、本スキ
ャンの256クロック目から255*255クロックの
間、フレームメモリ26のR/Wが”0”になり、フレ
ームメモリ26は書き込みモードになり、相関器出力R
CXが順次記憶される。なお、フレームメモリ26のR
/Wが”0”の時は、フレームメモリ26の横方向アド
レスXADRと縦方向アドレスYADRは、図19のように横方
向アドレスXADRが、クロックck1に同期してカウント
アップし、横方向アドレスXADRが255だけカウントア
ップすると、縦方向アドレスYADRが1だけカウントアッ
プするようになっている。
BF / 128 = BM / 128AB + BN / 128 = AB + BN / 128 (9) The obtained correlator output RCX is input to the frame memory 26. The timing generation circuit 15 sets the R / W of the frame memory 26 to "0" for 255 * 255 clocks from the 256th clock of the main scan, sets the frame memory 26 to the write mode, and outputs the correlator output R
CXs are sequentially stored. Note that R in the frame memory 26
When / W is "0", the horizontal address XADR and the vertical address YADR of the frame memory 26 are counted up in synchronization with the clock ck1 as shown in FIG. Is counted up by 255, the vertical address YADR is counted up by one.

【0082】フレームメモリ26のR/Wが”1”にな
ると、フレームメモリ26は読み出しモードとなって、
(11)式のデータを読み出す。読み出しモードでは、
縦方向アドレスYADR側が、クロックck1に同期してカ
ウントアップし、縦方向アドレスYADRが255だけカウ
ントアップすると、横方向アドレスXADRが1カウントア
ップする。こうすることで、フレームメモリ26に書き
込まれた(11)式のデータを行列転置して読み出すこ
とができる。
When the R / W of the frame memory 26 becomes "1", the frame memory 26 enters the reading mode,
The data of the equation (11) is read. In read mode,
When the vertical address YADR counts up in synchronization with the clock ck1 and the vertical address YADR counts up by 255, the horizontal address XADR counts up by one. In this way, the data of the equation (11) written in the frame memory 26 can be read by transposing the matrix.

【0083】図13は第2相関器の構成を示す。フレー
ムメモリ26の読み出しデータDiはシフトレジスタD0
のD端子に供給され、読み出しモードになってから25
5クロックの間入力された読み出しデータDiが、シフト
レジスタ5D0〜5D254を右シフトし、255クロ
ック目のTパルスでシフトレジスタ6D0〜6D254
に転送する。シフトレジスタ6D0〜6D254の出力
端子は、M系列信号m(i)に対応して、加算器271
の入力に接続されている。加算器271は加算結果とし
てSm3端子に出力するが、下位7ビットを省略するこ
とで、128の除算を同時に行い、相関器出力RCY′
として出力する。相関器出力RCY′は次式で表され
る。
FIG. 13 shows the configuration of the second correlator. The read data Di of the frame memory 26 is stored in the shift register D0.
Is supplied to the D terminal of
The read data Di input for 5 clocks shifts the shift registers 5D0 to 5D254 to the right, and shifts the shift registers 6D0 to 6D254 by the T pulse of the 255th clock.
Transfer to The output terminals of the shift registers 6D0 to 6D254 correspond to the M-sequence signal m (i), and
Connected to the input. The adder 271 outputs the addition result to the Sm3 terminal. By omitting the lower 7 bits, the division by 128 is performed simultaneously, and the correlator output RCY 'is output.
Output as The correlator output RCY 'is expressed by the following equation.

【0084】 BFM/128/128=ABM/128+BNM/128/128 =A+BNM/128/128・・・・・(10) 但し、相関器出力RCY′は行方向列方向の順序にて出
力される。
BFM / 128/128 = ABM / 128 + BNM / 128/128 = A + BNM / 128/128 (10) However, the correlator output RCY ′ is output in the order of the row direction and the column direction.

【0085】(10)式の第1項は、センサ素子の電流
出力ai,iを表し、第2項はノイズの項である。Bの行列
は±1の要素からなる行列、Mは1または0からなる行
列なので、ノイズNの各要素ni,jはそれぞれ独立して
おり、実効値がσnと仮定すると、統計的性質により、
(10)式第2項の実効値σmは、 σm=Sqrt[ΣΣ(±1)2*m(i)2*σn2]/128/128 =Sqrt[255*128]/128/128*σn・・・・・・・・(11) で表され、39.15dBものノイズ改善効果を示す。
The first term of the equation (10) represents the current output ai, i of the sensor element, and the second term is a noise term. Since the matrix of B is a matrix composed of ± 1 elements, and M is a matrix composed of 1 or 0, each element ni, j of the noise N is independent, and assuming that the effective value is σn, by the statistical property,
The effective value σm of the second term of the expression (10) is σm = Sqrt [ΣΣ (± 1) 2 * m (i) 2 * σn 2 ] / 128/128 = Sqrt [255 * 128] / 128/128 * σn ... (11), showing a noise improvement effect of 39.15 dB.

【0086】説明の中では、センサ素子Si,iのOFF
時のセンサ出力電流を0としたが、k*ai,i(kは定
数で0<k<1)の場合についても、実施例2で議論し
たことを2次元に拡張すれば上記の走査方法でその誤差
が与える影響を著しく減少させることがわかる。
In the description, the sensor element Si, i is turned off.
Although the sensor output current at this time is set to 0, the above-mentioned scanning method can be applied to the case where k * ai, i (k is a constant and 0 <k <1) by expanding the discussion in Embodiment 2 to two dimensions. It can be seen that the influence of the error is significantly reduced.

【0087】実施例ではM系列信号を用いたが、M系列
信号以外の2値信号として、Gold系列、バーカーコ
ード、フランクコード、および相補系列コードなどがあ
り、これらを用いても良い。これらの符号系列はシフト
レジスタ構造に適しており、係数が±1となるのでノイ
ズ抑圧効果が大きい。
In the embodiment, the M-sequence signal is used. However, as a binary signal other than the M-sequence signal, there are a Gold sequence, a Barker code, a Frank code, a complementary sequence code, and the like, and these may be used. These code sequences are suitable for a shift register structure and have a large noise suppression effect because the coefficient becomes ± 1.

【0088】以上のように、本実施例のセンサアレイ装
置は、タイミング発生手段と、M系列発生手段と、上記
M系列発生手段から出力されるM系列信号を遅延させる
遅延手段と、上記遅延手段の出力によって制御されるス
イッチ手段と、上記スイッチ手段に接続されるセンサア
レイと、上記スイッチ手段に接続される電流増幅手段
と、係数が1からなる加減算器のみから構成される相関
手段により、高速に計測してかつS/Nの高いセンサア
レイ装置を実現することができる。
As described above, the sensor array device according to the present embodiment comprises a timing generating means, an M-sequence generating means, a delay means for delaying an M-sequence signal output from the M-sequence generating means, , A sensor array connected to the switch means, a current amplifying means connected to the switch means, and a correlating means comprising only an adder / subtractor having a coefficient of 1. , And a sensor array device with a high S / N ratio can be realized.

【0089】[0089]

【発明の効果】本発明のセンサアレイ装置は、M系列信
号を発生し、発生したM系列信号の”0”または”1”
に対応して読み出す対象のセンサを選択して、複数のセ
ンサの検出信号を電流の次元で合成符号化してエネルギ
ーを大きく取っておき、増幅器で発生する熱雑音やシス
テムからのノイズ、A/D変換器で発生する量子化ノイ
ズのエネルギー比率を下げておき、加減算器のみで構成
する相関器を用いて復元することで、S/Nが高く、小
規模で高速に動作するセンサアレイ装置を提供する。
The sensor array device according to the present invention generates an M-sequence signal and outputs "0" or "1" of the generated M-sequence signal.
The sensor to be read is selected in accordance with the above, the detection signals of the plurality of sensors are combined and coded in the dimension of current to save a large amount of energy, and thermal noise generated by the amplifier, noise from the system, A / D converter By lowering the energy ratio of the quantization noise generated in step (a) and restoring the energy using a correlator consisting of only an adder / subtractor, a sensor array device that has a high S / N and operates at high speed on a small scale is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のセンサアレイ装置の実施の一形態に係
るブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram according to an embodiment of a sensor array device of the present invention.

【図2】図1に示すM系列発生器の詳細な構成図であ
る。
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of an M-sequence generator shown in FIG.

【図3】図1及び、図2に示す1次元センサアレイ装置
のM系列発生器の順次読み出し動作を示すタイミングチ
ャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing a sequential read operation of an M-sequence generator of the one-dimensional sensor array device shown in FIGS. 1 and 2;

【図4】本発明のセンサアレイ装置に係るセンサアレイ
の選択の空間的位置関係と時間変化を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a spatial positional relationship and a temporal change in selection of a sensor array according to the sensor array device of the present invention.

【図5】本発明のセンサアレイ装置に係るアナログスイ
ッチの構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of an analog switch according to the sensor array device of the present invention.

【図6】本発明のセンサアレイ装置の実施の一形態に係
るデジタル相関器の一構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a digital correlator according to an embodiment of the sensor array device of the present invention.

【図7】本発明のセンサアレイ装置の実施の一形態に係
るアナログ相関器の他の構成図である。
FIG. 7 is another configuration diagram of the analog correlator according to the embodiment of the sensor array device of the present invention.

【図8】本発明のセンサアレイ装置の実施の一形態に係
るフォトダイオードとブロッキングダイオードを用いた
センサアレイの構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a sensor array using a photodiode and a blocking diode according to an embodiment of the sensor array device of the present invention.

【図9】本発明のセンサアレイ装置に係るフォトダイオ
ードとブロッキングダイオードの構造を示す要部断面図
である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a principal part showing a structure of a photodiode and a blocking diode according to the sensor array device of the present invention.

【図10】図9に示すセンサ素子のI−V特性図であ
る。
10 is an IV characteristic diagram of the sensor element shown in FIG.

【図11】本発明のセンサアレイ装置の他の実施の形態
に係る2次元センサアレイ装置の構成を示すブロック図
である。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a two-dimensional sensor array device according to another embodiment of the sensor array device of the present invention.

【図12】図11に示す第1相関器の構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram of a first correlator shown in FIG. 11;

【図13】図11に示す第2相関器の構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of a second correlator shown in FIG. 11;

【図14】図11に示す2次元センサアレイ装置の走査
方法を示すタイミングチャートである。
FIG. 14 is a timing chart showing a scanning method of the two-dimensional sensor array device shown in FIG.

【図15】図11に示す第1シフトレジスタの構成図で
ある。
FIG. 15 is a configuration diagram of a first shift register shown in FIG. 11;

【図16】図11に示す第2シフトレジスタの構成図で
ある。
FIG. 16 is a configuration diagram of a second shift register shown in FIG. 11;

【図17】図11に示す第2M系列信号発生器の構成図
である。
17 is a configuration diagram of a second M-sequence signal generator shown in FIG.

【図18】図11に示すフォトダイオードとブロッキン
グダイオードを用いた2次元センサアレイの構成図であ
る。
18 is a configuration diagram of a two-dimensional sensor array using the photodiode and the blocking diode shown in FIG.

【図19】図11に示す2次元センサアレイ装置の復元
演算動作を示すタイミングチャートである。
FIG. 19 is a timing chart showing a restoration calculation operation of the two-dimensional sensor array device shown in FIG.

【図20】従来のセンサアレイ装置の一般的な構成図で
ある。
FIG. 20 is a general configuration diagram of a conventional sensor array device.

【図21】図20のセンサアレイ装置の動作を示すタイ
ミングチャートである。
21 is a timing chart showing the operation of the sensor array device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 センサアレイ 2 制御回路 3 M系列発生器 4 シフトレジスタ 5 アナログスイッチ 6 増幅器 7 相関器 15 タイミング発生器 16 第1M系列発生器 17 第1シフトレジスタ 18 第1アナログスイッチ 19 2次元センサアレイ 20 第2M系列発生器 21 第2シフトレジスタ 22 第2アナログスイッチ 23 差動電流増幅器 24 A/D変換器 25 第1相関器 26 フレームメモリ 27 第2相関器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor array 2 Control circuit 3 M series generator 4 Shift register 5 Analog switch 6 Amplifier 7 Correlator 15 Timing generator 16 1st M series generator 17 1st shift register 18 1st analog switch 19 2D sensor array 20 2M Sequence generator 21 Second shift register 22 Second analog switch 23 Differential current amplifier 24 A / D converter 25 First correlator 26 Frame memory 27 Second correlator

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 タイミング信号を発生するタイミング発
生手段と、 上記タイミング信号により、M系列信号を発生するM系
列発生手段と、 上記M系列発生手段から出力されるM系列信号を遅延さ
せる遅延手段と、 上記遅延手段からの出力によって制御されるスイッチ手
段と、 上記スイッチ手段に接続されるセンサアレイと、 上記スイッチ手段に接続される電流増幅手段と、 上記電流増幅手段の出力側に接続され、係数が1からな
る加減算器だけで構成される相関手段とを有することを
特徴とするセンサアレイ装置。
1. A timing generating means for generating a timing signal, an M-sequence generating means for generating an M-sequence signal based on the timing signal, and a delay means for delaying an M-sequence signal output from the M-sequence generating means A switch unit controlled by an output from the delay unit; a sensor array connected to the switch unit; a current amplifying unit connected to the switch unit; a coefficient connected to an output side of the current amplifying unit; And a correlation means comprising only an adder / subtracter having a value of 1.
【請求項2】 上記相関手段は、A/D変換器と、シフ
トレジスタ群と、複数の加算器及び、1個の減算器とか
ら構成されることを特徴とする請求項1記載のセンサア
レイ装置。
2. The sensor array according to claim 1, wherein said correlation means comprises an A / D converter, a shift register group, a plurality of adders, and one subtractor. apparatus.
【請求項3】 上記相関手段は、A/D変換器と、メモ
リ装置及び、プログラムで記述できる演算装置を用いる
ことを特徴とする請求項1又は、請求項2記載のセンサ
アレイ装置。
3. The sensor array device according to claim 1, wherein the correlating means uses an A / D converter, a memory device, and an arithmetic device that can be described by a program.
【請求項4】 上記相関手段は、サンプルホールド回路
と、バッファ回路と、アナログスイッチと、アナログ加
算器及び、差動アンプとから構成されることを特徴とす
る請求項1記載のセンサアレイ装置。
4. The sensor array device according to claim 1, wherein said correlation means comprises a sample hold circuit, a buffer circuit, an analog switch, an analog adder, and a differential amplifier.
【請求項5】 タイミング信号を発生するタイミング発
生手段と、 上記タイミング信号により、第1のM系列信号を発生す
る第1M系列発生手段と、 上記タイミング信号により、第2のM系列信号を発生す
る第2M系列発生手段と、 上記第1M系列発生手段から出力される第1M系列信号
を遅延させる第1遅延手段と、 上記第1遅延手段の出力によって制御される第1スイッ
チ手段と、 上記第2M系列発生手段から出力される第2M系列信号
を遅延させる第2遅延手段と、 上記第2遅延手段の出力によって制御される第2スイッ
チ手段と、 上記第1スイッチ手段が、平行に配列された一方の複数
の電極に接続され、上記第2スイッチ手段が、上記一方
の電極と直交して平行に配列された、もう一方の複数の
電極に接続される2次元センサアレイと、 上記第2スイッチ手段に接続される電流増幅手段と、 上記電流増幅手段の出力側に接続され、係数が1からな
る加減算器だけで構成される第1相関手段と、 上記第1相関手段の出力結果を記憶するフレームメモリ
手段と、 上記フレームメモリ手段に記憶されたデータから、さら
に相関演算を行う加減算器だけで構成される第2相関手
段とを有することを特徴とする2次元のセンサアレイ装
置。
5. A timing generating means for generating a timing signal, a first M-sequence generating means for generating a first M-sequence signal based on the timing signal, and a second M-sequence signal based on the timing signal A second M-sequence generating means; a first delay means for delaying a first M-sequence signal output from the first M-sequence generating means; a first switch means controlled by an output of the first delay means; A second delay means for delaying a second M-sequence signal output from the sequence generation means, a second switch means controlled by an output of the second delay means, and one of the first switch means arranged in parallel. Two-dimensional sensor connected to a plurality of electrodes, and wherein the second switch means is connected to another one of the plurality of electrodes arranged in parallel to and perpendicular to the one electrode. A current amplifying means connected to the second switch means; a first correlating means connected to an output side of the current amplifying means, the adder-subtractor having a coefficient of 1; A frame memory for storing an output result of the means, and a second correlator comprising only an adder / subtractor for performing a correlation operation from the data stored in the frame memory. Sensor array device.
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