JPH051893B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、加えられた圧力分布を精度よく検
出できる面状の二次元感圧センサの受光信号抽出
回路に関する。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、本願出
願人が特願昭59−63158号として出願した技術が
あつた。

以下、その構成を説明する。

第２図は上記従来技術の中で紹介されている二
次元感圧センサの１例を示したもので、平面状に
配列された複数個の発光素子１からの光をそれぞ
れ受光素子の光透過窓２および透明な柔軟部３を
透過させて、光反射膜４からの反射光を各発光素
子に対応する受光素子５で受光し、受圧面に加わ
る圧力Ｆの変化に基づく光反射膜と受光素子間の
距離の変化から受光々量の変化に対応した圧力の
変化に相当する電気信号を得るようにしたもので
ある。

第３図は、この二次元感圧センサ及びその処理
回路を示したもので、二次元感圧センサ部１０は
発光素子群１１及び受光素子群１３等から構成さ
れ、多数の発光素子１をマトリクス配設した発光
素子群１１は発光素子駆動回路１２により順次パ
ルス点灯される。また前記各発光素子に対応して
設けられた多数の受光素子５をマトリクス配設し
た受光素子群１３の内、点灯している発光素子位
置に対応した受光素子出力が、受光信号抽出回路
１４により選択的に取り出される。この受光素子
出力は増幅器１５にて増幅され、サンプル・ホー
ルド回路１６にてホールドされてＡ／Ｄ変換器１
７に入力される。該Ａ／Ｄ変換器でデイジタル化
された信号は受光素子と反射面との距離に応じた
信号であるので信号処理回路１８により圧力値に
変換され、圧力信号として出力される。これら一
連の動作は制御回路１９よりの各制御信号２０ａ
〜２０ｅによりタイミング制御されている。

ここで受光素子群１３は一枚の基板上に半導体
受光素子、例えば導電型アモルフアスシリコン受
光素子などをマトリクス状に形成するのが好都合
である。

このアモルフアスシリコン受光素子は照射光量
が増せばその抵抗が減小する性質を有しており、
外部より一定電圧を印加しておけばアモルフアス
シリコン受光素子を流れる電流の大きさにより照
射光量、ひいては二次元感圧センサに加わる圧力
を知ることができるものである。多数のアモルフ
アスシリコン受光素子をマトリクス駆動し、受光
信号を取り出す場合マトリクス回路におけるまわ
り込みの影響を低下させるための第４図に示す受
光信号抽出回路はよく知られているものである。

受光素子群１３は照射光により抵抗値が変化し
うる抵抗マトリクスで表現できる。受光信号抽出
回路１４は横列選択デコーダ２１、縦列選択アナ
ログ・マルチプレクサ２２、前記制御回路１９か
らの制御信号２０ｂに応じて横列選択デコーダ２
１、縦列選択アナログ・マルチプレクサ２２のア
ドレスを指定するアドレス設定回路２４などで構
成されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、第２図に示すセンサの構成においては
発光素子群、受光素子群が接近しており発光素子
のパルス点灯電流によつて受光素子につながる信
号線上に誘導ノイズを生じたり、受光素子群と受
光信号抽出回路をつなぐケーブルに外界からの誘
導ノイズを生じることがあり、更には、光反射膜
を透過する僅かな外乱光により受光素子に生じる
信号ノイズを生じるなど検出信号のＳ／Ｎが低下
しやすい欠点があつた。本発明は、これらの受光
素子出力信号線に生ずるノイズ成分を除去し、検
出信号のＳ／Ｎを改善した安価で高精度な二次元
感圧センサの受光信号抽出回路を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、複数
の光源のマトリクス状の配列を有し、受圧部の変
形により特定の光源からの光が対応する位置の特
定の受光素子に入射するタイプの二次元感圧セン
サの受光信号抽出回路において、同一平面上に列
方向および行方向のマトリクス回路を形成する如
く、前記各行及び各列の交点のそれぞれ設けられ
た前記受光素子群に、所定のタイミングで前記各
行を選択する選択デコーダーと、点灯した発光素
子に対応する位置の受光素子の出力信号を、その
受光素子の接続された第１の列を選択することに
より出力させる第１のマルチプレクサと、点灯し
た前記発光素子の光が届かない位置にあり、かつ
前記第１の列とは異なる第２の列に接続された受
光素子の出力信号を前記第２の列を選択すること
により出力させる第２のマルチプレクサと、前記
第１、第２のマルチプレクサと接続され、各々の
マルチプレクサが前記第１、第２の列の選択を同
時に行なうよう制御する制御手段と、前記第１、
第２のマルチプレクサと接続され、各々の出力信
号の差分信号を検出する差分演算手段とを採用し
たものである。

（作用） 本発明によれば、以上のように二次元感圧セン
サの受光信号抽出回路を構成したので、点灯した
発光素子に対応する位置にある受光素子の出力信
号を第１のマルチプレクサを介して出力し、且つ
点灯した発光素子の光が届かない程度に離れた位
置の受光素子の出力信号を第２のマルチプレクサ
を介して出力し、これらの各出力信号を差分演算
器により差分演算して、受光素子出力信号線に生
ずるノイズ成分を除去するように働き、従つて前
記問題点を解決できるのである。

（実施例） 第１図に本発明の１実施例を示す。

本発明による受光信号抽出回路は第３図におけ
る受光信号抽出回路１４の改良であり、説明の都
合上第３図を併用して説明する。

第１図において、３１は受光信号抽出回路を示
しており、横列選択デコーダ３２、縦列選択アナ
ログ・マルチプレクサ３３、受光素子につながる
信号線に生じるノイズ成分を取り出すための補正
信号用アナログ・マルチプレクサ３４、ノイズ成
分を含む受光素子出力信号からノイズ成分を打ち
消すための差分演算回路３５、前記横列選択デコ
ーダ３２、アナログ・マルチプレクサ３３，３４
のアドレス設定回路３６で、構成される。

次にこの回路の動作について説明する。

今、制御回路１９（第３図）より受光素子位置
選択信号２０ｂが送られてくるとデコーダ３２、
アナログ・マルチプレクサ３３，３４のアドレス
設定回路３６により横列選択アドレス信号３７、
および縦列選択アドレス信号３８，３９がそれぞ
れデコーダ３２、アナログ・マルチプレクサ３
３，３４に与えられる。

例えば受光素子群の内、横第１列、縦第１例の
受光素子が選択されると、デコーダ３２の横第１
列目につながるスイツチがOFFで残りはすべて
ONとなり、アナログ・マルチプレクサ３３の縦
第１列目につながるスイツチがONで残りはすべ
てOFFとなる。

更には、アナログ・マルチプレクサ３４の例え
ば縦第３列目につながるスイツチがONで残りは
すべてOFFとなる。ここでアナログ・マルチプ
レクサ３４は受光素子の暗電流を取り出すもの
で、点灯した発光素子の光が届かない位置の受光
素子が選択されればよく、アナログ・マルチプレ
クサ３４に入力されるアドレスはアナログ・マル
チプレクサ３３に入力されるアドレスに一定の定
数を加算したものでよい。

こうして、アナログ・マルチプレクサ３３の出
力には、点灯した発光素子に対応する受光素子の
出力が得られ、アナログ・マルチプレクサ３４の
出力には受光素子の暗電流出力が得られるが、誘
導ノイズ等のノイズが発生した場合には、点灯し
た発光素子に対応する受光素子の信号線及びその
他の受光素子の信号線に一様にノイズが重畳され
るため、差分演算回路３５にて両者の差分を求め
ることにより、ノイズ成分の除去された補正受光
素子出力が得られる。

該補正受光素子出力は第３図に示す増幅器１５
で増幅され、サンプル・ホールド回路１６に入力
される。制御回路１９からのタイミング信号によ
りホールドされた受光素子信号がＡ／Ｄ変換器１
７にてデジタル信号に変換される。このデジタル
信号は受光素子と反射面との距離に応じた信号で
あるので信号処理回路１８により圧力値に変換さ
れ圧力信号として出力される。

以上が１組の受発光素子に対する動作であり、
同様に全ての受発光素子が順次駆動されることに
よつて受圧面の全面における圧力分布に応じたノ
イズの少ない圧力信号が得られる。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したように２回路のアナロ
グ・マルチプレクサにより点灯した発光素子に対
応する位置の受光素子の出力信号と、点灯した発
光素子の光が届かない程度に離れた位置の受光素
子の出力信号とを取り出し、差分演算回路にてこ
れらの差分信号をとることにより受光素子出力信
号線に生じるノイズ成分を除去することができ、
Ｓ／Ｎを改善した高精度の二次元感圧センサの受
光信号抽出回路を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した図、第２図
は二次元感圧センサの構成を示す断面図、第３図
は二次元感圧センサ及びその処理装置を示した
図、第４図は従来の受光信号抽出回路を示した図
である。 ５……受光素子、１３……受光素子群、３１…
…受光信号抽出回路、３２……横列選択デコー
ダ、３３……縦列選択アナログマルチプレクサ、
３４……補正信号用アナログマルチプレクサ、３
５……差分演算回路、３６……アドレス設定回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の光源のマトリクス状の配列を有し、受
   圧部の変形により特定の光源からの光が対応する
   位置の特定の受光素子に入射する二次元感圧セン
   サの受光信号抽出回路であつて、 同一平面上に列方向および行方向のマトリクス
   回路を形成する如く、前記各行及び各列の交点に
   それぞれ設けられた前記受光素子群と、 所定のタイミングで前記各行を選択する選択デ
   コーダーと、 点灯した発光素子に対応する位置の受光素子の
   出力信号を、その受光素子の接続された第１の列
   を選択することにより出力させる第１のマルチプ
   レクサと、 点灯した前記発光素子の光が届かない位置にあ
   り、かつ前記第１の列とは異なる第２の列に接続
   された受光素子の出力信号を前記第２の列を選択
   することにより出力させる第２のマルチプレクサ
   と、 前記第１、第２のマルチプレクサと接続され、
   各々のマルチプレクサが前記第１、第２の列の選
   択を同時に行なうよう制御する制御手段と、 前記第１、第２のマルチプレクサと接続され、
   各々の出力信号の差分信号を検出する差分演算手
   段とを有することを特徴とする二次元感圧センサ
   の受光信号抽出回路。