(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象の微細形状に応じて変化する電気量を検出する検出素子と、対応する検出素子の電気量に応じた信号を変換して出力するセンサセルとを複数有し、２次元に配列されたこれらセンサセルの出力に基づき前記微細形状の凹凸を感知する微細形状検出センサ装置であって、
前記センサセルは、前記電気量をその大きさに応じた出力信号へ変換して出力するセンサ回路と、前記センサ回路の出力信号を基準信号と比較して前記センサ回路の検出感度を調節するキャリブレーション回路と、前記センサ回路の検出感度を前記各センサセルに入力されるオフセット制御信号により調整するオフセット回路とを備え、
前記各センサセルは、前記オフセット制御信号に応じてそれぞれのオフセット回路により当該センサ回路の検出感度を一律に調整することを特徴とする微細形状検出センサ装置。
【請求項２】
請求項１記載の微細形状検出センサ装置において、
前記各オフセット回路は、同一のオフセット制御信号に基づき感度調整を行うことを特徴とする微細形状検出センサ装置。
【請求項３】
請求項２記載の微細形状検出センサ装置において、
前記各オフセット回路は、前記オフセット制御信号に基づき当該センサ回路への接続が制御される負荷素子を有する負荷回路からなることを特徴とする微細形状検出センサ装置。
【請求項４】
請求項２記載の微細形状検出センサ装置において、
前記オフセット制御信号は、複数ビットの信号からなり、
前記各オフセット回路は、前記複数ビットのオフセット制御信号に基づき当該センサ回路への接続がそれぞれ個別に制御される複数の負荷素子を有する負荷回路からなることを特徴と微細形状検出センサ装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１つに記載の微細形状検出センサ装置において、
前記オフセット制御信号を保持して前記各オフセット回路へ供給する設定保持回路をさらに備えることを特徴とする微細形状検出センサ装置。
【請求項６】
請求項３または４記載の微細形状検出センサ装置において、
前記負荷回路は、前記負荷素子を前記センサ回路へ接続するスイッチを有し、
前記スイッチは、前記制御信号に基づき制御されることを特徴とする微細形状検出センサ装置。
【請求項７】
請求項３または４記載の微細形状検出センサ装置において、
前記負荷素子は、前記制御信号に基づき活性状態および非活性状態のいずれかに切り替え制御される素子からなることを特徴とする微細形状検出センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細形状検出センサ装置に関し、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微細形状検出センサ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
検出対象の微細形状を検出する微細形状検出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、「ISSCC DIGEST OF TECHNICAL PAPERS」 FEBRUARY 1998 pp.284〜285に記載されている。
これは、ＬＳＩチップの上に２次元に配列されたセル（以下、センサセルという）の内部にセンサ電極を設け、この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。
【０００３】
また、複数あるセンサ回路の検出感度を個別に調整する手段を有する微細形状検出センサ装置が提案されている（例えば、特願２０００−１７１９３２号など参照）。
図８に従来の微細形状検出センサ装置のブロック図を示す。
センサセル１１は、検出素子１、センサ回路２、キャリブレーション回路３および選択回路９で構成されている。
【０００４】
検出素子１は、微細形状を電気量に変換するための素子である。センサ回路２は、微細形状により変化する検出素子の電気量を計測し、その電気量に応じた出力信号２Ａへ変換して出力する回路である。
キャリブレーション回路３は、当該センサセル１１のセンサ回路２の検出感度を各センサセルごとに個別に調整（感度調整）する回路である。選択回路９は選択信号９Ａに基づき当該センサセル１１を動作状態とする回路である。
【０００５】
各センサセル１１のセンサ回路２における検出感度を調整する（以下、キャリブレーションという）ときは、被測定物として、凹凸のない基準サンプルをそのセンサで検出したり、センサ面に何も置かずに検出を行うことで、各センサセルに同一の測定値を検出させる。
センサセル１１からの出力信号２Ａはデータ線ＤＬを介してＡ／Ｄ変換回路４に入力されデジタル出力信号４Ａとして出力される。
Ａ／Ｄ変換回路４から出力したデジタル出力信号４Ａは、信号処理回路に入力される。信号処理回路はＡ／Ｄ変換回路から出力したデジタル信号と本来出力すべきデジタル信号を比較して、センサ回路２の検出感度を調整するための制御信号５Ａを出力する。
【０００６】
センサセル１１では、制御線ＣＬを介して入力された制御信号５Ａに基づいて、キャリブレーション回路３を制御する。
データ線ＤＬおよび制御線ＣＬは、複数のセンサセル１１で共用されており、セル選択線ＷＬにより順次センサセル１１が選択されて、逐次的にセンサセル１１の出力信号２ＡがＡ／Ｄ変換回路４に入力され、信号処理回路５によりセンサセル内のキャリブレーション回路３が制御される。
【０００７】
この動作を各センサセル１１に対して１回または複数回繰り返すことにより個々のセンサ回路２の検出感度を調整し、各センサセルの性能を均一にする。
キャリブレーション回路３は、負荷回路３１とメモリ回路３２で構成される。信号処理回路５により得られた制御信号（調整パラメータ）５Ａがメモリ回路３２に書き込まれて保持され、このメモリ回路３２に書込まれたデータにより負荷回路３１が制御される。
【０００８】
図９に、従来のセンサセルの具体的構成例を示す。
検出素子１は絶縁層１６に形成されパシベーション膜１５に覆われたセンサ電極１Ｂで実現され、電気量として指表面１４とセンサ電極１Ｂの間に形成される静電容量Ｃfを用いている。
センサ回路２は、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴＱ1、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴＱ2，Ｑ3、定電流源Ｉおよび抵抗Ｒから構成されている。Ｃp0は寄生容量である。
【０００９】
図１０に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／ＰＲＥ（ＰＲＥバー）が電源電圧ＶDDに制御されてＱ1がオフし、センサ回路制御信号ＲＥが電圧０Ｖに制御されてＱ2がオフしており、節点Ｎ1は０Ｖである。
時刻Ｔ１に信号／ＰＲＥが０Ｖに制御されてＱ1がオンし、節点Ｎ1はＶDDまで上昇する。そして時刻Ｔ２に信号／ＰＲＥおよび信号ＲＥがＶDDへ制御されてＱ1がオフするとともにＱ2がオンする。これにより、静電容量Ｃfに蓄積された電荷が放電される。
【００１０】
したがって、静電容量Ｃfに依存した速度で節点Ｎ1の電位は徐々に低下することになり、時刻Ｔ２から所定時間Δｔだけ経過した時刻Ｔ３に信号ＲＥを０Ｖに制御してＱ2をオフすると、節点Ｎ1では静電容量Ｃfに応じた電位ＶDD−ΔＶが維持され、これがＱ3から出力される。
これにより、静電容量Ｃfの値に応じた電圧を示す出力信号２Ａがセンサ回路２から出力されるため、この電圧信号の大きさを測定することにより、皮膚表面の凹凸がわかる。
【００１１】
キャリブレーション回路３の負荷回路３１は、負荷素子ｎ個（Ｚ1〜Ｚn）がそれぞれスイッチを介して個別にセンサ回路２へ接続されている。
メモリ回路３２は、ｎビットメモリ回路であり、書込まれたデータに基づいて負荷回路３１の各スイッチの導通状態を制御する。
メモリ回路３２については、ＳＲＡＭやＤＲＡＭまたは、書込み可能な不揮発性メモリで実現できる。
【００１２】
また、スイッチについては、図１１のようなＭＯＳＦＥＴで実現できる。ここでは、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴを示したが、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴでもよく、両方用いてもよい。
負荷素子としては、図１２に示すような容量素子や抵抗素子などがある。
容量素子は、ＰＩＰやＭＩＭ容量や、図１２（ａ）右に示すようなＭＯＳ容量で実現できる。抵抗素子は、ポリシリコン抵抗や図１２（ｂ）右に示すようなＭＯＳ抵抗で実現できる。ここではＮｃｈＭＯＳＦＥＴを示したが、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴでもよい。
【００１３】
図１３に従来例の他のセンサセルの具体的構成例を示す。
ここでは、負荷回路３１として、活性状態と非活性状態に制御できる負荷素子を用いている。図１４は活性状態と非活性状態に制御できる負荷素子の実現例である。
このように、各センサ回路２ごとにキャリブレーション回路３を設けることにより、プロセスばらつきに起因してセンサ回路２の特性すなわち検出感度がセンサセルごとに異なっていても、各センサセルの検出性能を均一にすることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の微細形状検出センサ装置では、センサ回路の特性の調整精度を向上させようとすると、負荷素子の数を増やす必要がある。そのため、負荷素子を制御するメモリ回路の規模も大きくなってしまう。一方、微細形状検出センサ装置により指紋を検出しようとするとセンサセルの大きさは５０μｍ角くらいの小ささが必要となる。そのため、小さなセンサセルに規模の大きなメモリ回路を内蔵することには限界がある。微細加工技術を用いれば高集積化が可能であるが、製造コストが増大してしまう。また、センサセル内の回路規模が大きいと製造歩留りが減少し、結果として製造コストが増大してしまう。
【００１５】
したがって、上記のように従来の微細形状検出センサ装置では、製造コストの増大を抑えながらセンサ回路の特性の調整精度を向上させるには限界あるという問題がある。また、センサ回路の特性の調整を行なうための回路が増大すると製造歩留りが減少し、結果として製造コストが増大してしまうという問題があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、製造コストを増大させることなくセンサ回路の特性に対する高い調整精度を有する微細形状検出センサ装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【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、本発明にかかる微細形状検出センサ装置は、検出対象の微細形状に応じて変化する電気量を検出する検出素子と、対応する検出素子の電気量に応じた信号を変換して出力するセンサセルとを複数有し、２次元に配列されたこれらセンサセルの出力に基づき微細形状の凹凸を感知する微細形状検出センサ装置であって、センサセルに、電気量をその大きさに応じた出力信号へ変換して出力するセンサ回路と、センサ回路の出力信号を基準信号と比較してセンサ回路の検出感度を調節するキャリブレーション回路と、センサ回路の検出感度を各センサセルに入力されるオフセット制御信号により調整するオフセット回路とを備え、各センサセルで、オフセット制御信号に応じてそれぞれのオフセット回路により当該センサ回路の検出感度を一律に調整するようにしたものである。
【００１７】
各オフセット回路については、同一のオフセット制御信号に基づき感度調整を行うようにしてもよい。
各オフセット回路の具体的構成については、オフセット制御信号に基づき当該センサ回路への接続が制御される負荷素子を有する負荷回路から構成してもよい。
また、オフセット制御信号として複数ビットの信号を用い、各オフセット回路として、複数ビットのオフセット制御信号に基づき当該センサ回路への接続がそれぞれ個別に制御される複数の負荷素子を有する負荷回路から構成してもよい。
【００１８】
オフセット制御信号については、設定保持回路を設けて、オフセット制御信号を保持して各オフセット回路へ供給するようにしてもよい。
負荷回路の具体例としては、負荷素子をセンサ回路へ接続するスイッチを設け、このスイッチを制御信号に基づき制御するようにしてもよい。
また、負荷素子として、制御信号に基づき活性状態および非活性状態のいずれかに切り替え制御される素子を用いてもよい。
【００１９】
【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に、本発明にかかる微細形状検出センサ装置の使用状態を示す。
微細形状検出センサ装置１０は、図１に示されるように、互いに隣接した多数のセンサセルによって構成され、代表的には、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。
この微細形状検出センサ装置１０のセンサ面１２に指１３など検出対象を接触させることにより、その検出対象表面（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、検出対象の微細形状を示す２次元データが出力される。
【００２０】
図２は本発明の一実施の形態にかかる微細形状検出センサ装置を示すブロック図である。
この微細形状検出センサ装置１０では、各センサセル１１がｐ個×ｑ個（ｐ，ｑ）は２以上の整数）の格子状に配置されている。
デコーダＤＣは、アドレス信号ＡＤに基づきセル選択線ＷＬ１〜ＷＬｑのいずれかへ選択信号を出力する。これらセル選択線ＷＬ１〜ＷＬｑは、各センサセル１１のうち、当該行に配置されているｑ個のセンサセル１１へ共通して接続されており、デコーダＤＣから当該セル選択線ＷＬへ選択信号が出力されることにより、当該行に配置されているｑ個のセンサセル１１が同時に選択され、動作状態となる。
【００２１】
また、列方向に配置されているｐ個のセンサセル１１ごとに、それぞれＡ／Ｄ変換回路４および信号処理回路５が設けられており、各列に配置されているｐ個のセンサセル１１がそれぞれデータ線ＤＬ１〜ＤＬｑにより共通に接続されている。
Ａ／Ｄ変換回路４は、当該データ線ＤＬを介してセンサセル１１からアナログ信号により出力される出力信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル出力信号４Ａを出力する。
信号処理回路５は、各センサセル１１の出力信号に基づき、そのセンサセル１１での検出感度を調整（感度調整）するための制御信号５Ａを出力する。ここでは、当該Ａ／Ｄ変換回路４から出力されたデジタル出力信号４Ａに基づき所定の制御信号５Ａが出力される。
【００２２】
このような構成の微細形状検出センサ装置１０では、微細形状を検出するためのセンシング動作の際、デコーダＤＣからの選択信号により、各データ線ＤＬ１〜ＤＬｑごとにそれぞれ１つのセンサセル１１が同時に選択され、これらｑ個のセンサセル１１からの出力信号が、それぞれデータ線ＤＬ１〜ＤＬｑを介して並列的にＡ／Ｄ変換回路４へ入力され、デジタル出力信号４Ａとして出力される。したがって、アドレス信号ＡＤを順に変化させることにより、行ごとにｑ個のセンサセル１１が選択されて、これらセンサセル１１の出力信号が各Ａ／Ｄ変換回路４から順次行単位でデジタル出力信号４Ａとして出力され、結果として、微細形状を示す２次元データが得られる。
【００２３】
また、センサセル１１の検出感度を調整するキャリブレーション動作の際には、上記センシング動作と同様にして行単位でｑ個のセンサセル１１が同時に選択される。そして、当該信号処理回路５からの制御信号５Ａに基づきそれぞれの検出感度が個別に調整される。
したがって、アドレス信号ＡＤを順に変化させることにより、行ごとに選択されたｑ個のセンサセル１１ごとに個別に、かつ順次行単位で並列的に調整されることになる。
【００２４】
一方、オフセット制御線ＯＬは、すべてのセンサセル１１に対して共通に接続されている。
したがって、各センサセル１１のセンサ回路２における検出感度を一括して調整するオフセット動作の際には、そのオフセットを指示するオフセット制御信号８Ａがオフセット制御線ＯＬを介してすべてのセンサセル１１へ同時に供給され、すべてのセンサセル１１で一括してその検出感度が調整される。
【００２５】
次に、図３を参照して、本発明にかかる第１の実施の形態について説明する。
図３は第２の実施の形態にかかる微細形状検出センサ装置を示すブロック図である。
各センサセル１１は、それぞれ同一構成をなしており、検出素子１、センサ回路２、キャリブレーション回路３、オフセット回路８および選択回路９から構成されている。
検出素子１は、微細形状を電気量１Ａへ変換するための素子である。センサ回路２は、微細形状により変化する検出素子の電気量１Ａを計測し、その電気量（大きさ）に応じた出力信号２Ａへ変換して出力する回路である。キャリブレーション回路３は、当該センサ回路２の検出感度を個別に調整する回路である。
【００２６】
オフセット回路８は、すべてのセンサセル１のセンサ回路２における検出感度を各センサ回路２で一律な補正量（または補正率）だけ調整する回路である。オフセット回路８には、１つの負荷素子からなる負荷回路８１が設けられている。
選択回路９は選択信号９Ａに基づき当該センサセル１１を動作状態とする回路である。
【００２７】
各センサセル１１のセンサ回路２おける検出感度調整すなわちキャリブレーションを行う場合、まず、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。
このとき、センサセル１１から出力された信号はデータ線ＤＬを介してＡ／Ｄ変換回路４に入力されデジタル出力信号４Ａとして出力される。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換回路４から出力されたデジタル出力信号４Ａは、信号処理回路５にも入力される。
信号処理回路５では、Ａ／Ｄ変換回路４から出力されたデジタル出力信号４Ａと本来出力すべきデジタル出力信号（以下、期待値という）とを比較して、センサ回路２の検出感度を調整するための制御信号（調整パラメータ）を得る。
そして、その制御信号に基づき、制御線ＣＬを用いて各センサセル１１のキャリブレーション回路３を制御する。
【００２９】
データ線ＤＬおよび制御線ＣＬは、各センサセル１１で共用されており、順次センサセル１１が選択されて、逐次的にセンサセル１１の出力信号２ＡがＡ／Ｄ変換回路４に入力され、信号処理回路５によりセンサセル１１内のキャリブレーション回路３が制御される。
この動作を各センサセル１１に対して１回または複数繰り返し実行することにより、個々のセンサ回路２の検出感度を調整し、各センサセル１１の性能を均一にする。
【００３０】
この場合、信号処理回路５には、比較回路６とキャリブレーション用基準信号発生回路７とが設けられている。
信号処理回路５では、選択されたセンサセル１１のセンサ回路２の出力信号２Ａを取り込んで比較回路６の入力の一つに供給する。
比較回路６は、このセンサ回路２の出力２Ａとキャリブレーション用基準信号発生回路７の出力であるキャリブレーション基準値（期待値）とを比較し、両者の差がなくなるよう調整するための制御信号５Ａを出力する。
【００３１】
この制御信号５Ａは、センサ回路２のメモリ回路３２へ入力されて保持され、負荷回路３１へ出力される。
これにより、負荷回路３１に設けられている任意の負荷素子が選択されてセンサ回路２に接続され、センサ回路２の入力信号調整あるいはセンサ回路２の利得制御などにより、センサ回路２の検出感度が調整される。
この信号処理回路５とキャリブレーション回路３とは、各センサセル１１の出力のばらつきを抑制する機能を持っており、このような動作をするものであれば公知の種々の構成のものが適用できる。
【００３２】
本実施の形態では、信号処理回路５への入力信号としてＡ／Ｄ変換回路４からのデジタル出力信号４Ａを用いており、このようにデジタル信号を比較回路６に入力する場合には、比較回路として公知のデジタル比較回路が使用され、キャリブレーション用基準信号発生回路７として、キャリブレーション基準値をデジタル信号で出力するものが用いられる。
なお、比較回路６としてアナログ比較回路を用いてもよく、その場合には、信号処理回路５への入力信号としてセンサセル１１からの出力信号２Ａや、デジタル出力信号４ＡをＤ／Ａ変換したものが用いられ、キャリブレーション用基準信号発生回路７として、キャリブレーション基準値をアナログ信号で出力するものが用いられる。
【００３３】
また、各センサセル１１の検出感度調整すなわちキャリブレーションを行う場合、各センサセル１１に設けられているオフセット回路８を用いて、すべてのセンサセル１１で一律にそのセンサ回路２の検出感度が調整される。
オフセット回路８には、キャリブレーション回路３と同様に負荷素子を有する負荷回路８１が設けられており、キャリブレーション回路３と並列的にセンサ回路２へ接続されている。
【００３４】
一般に、オフセット回路８を用いた検出感度の調整量すなわちオフセット量は、キャリブレーション回路による最小調整量より大きく設定しておく。そして、キャリブレーション動作に先立って、オフセット動作を行う。
オフセット動作では、まず、オフセット制御線ＯＬを介してオフセット制御信号８Ａを並列的に各センサセル１１へ供給する。これにより、負荷回路８１の負荷素子がセンサ回路２へ接続され、そのオフセット量だけ検出感度が一律に調整される。
これにより、センサセル１１のセンサ回路２における検出感度が全体的に偏った場合でも、このオフセット量を用いることによりある程度調整でき、キャリブレーション回路３による調整範囲を効果的に用いることができる。
【００３５】
図４にセンサセルの具体的構成例を示す。
このセンサセルのオフセット回路８には、負荷素子ＺOとスイッチとから構成される負荷回路８１が設けられており、負荷素子ＺOの負荷量は各センサセルで一律に設定されている。
負荷素子ＺOは、スイッチを介してセンサ回路２の節点Ｎ1に接続されており、キャリブレーション回路３の負荷回路３１に設けられている各負荷素子Ｚ1〜Ｚnと並列的に接続される。
【００３６】
この場合、負荷回路８１のスイッチは、オフセット制御信号８Ａにより直接オン／オフ制御されるものとなっており、キャリブレーション回路３内部のメモリ回路３２の規模を増大させることなく、負荷素子を増やすことができる。
したがって、メモリ回路の規模を増大させることなく、ＺOを付加した分だけすなわちオフセット量だけ、センサ回路２の検出感度を調整できる。
また、ＺOを付加したかわりに、キャリブレーション回路内部のＺ1〜Ｚnの中から１個を削除すれば、センサ回路の検出感度調整の精度を同じに維持しながらキャリブレーション回路内部のメモリ回路規模を１ビット分削減することができ、これにより微細形状検出センサ装置の歩留りを向上できる効果もある。
【００３７】
次に、図５を参照して、本発明にかかる第２の実施の形態について説明する。
図５は第２の実施の形態にかかる微細形状検出センサ装置を示すブロック図である。
第１の実施の形態（図３参照）では、１ビットのオフセット制御信号８Ａで負荷素子をオン／オフ制御する場合について説明したが、本実施の形態は、ｍビット（ｍは２以上の整数）のオフセット制御信号８Ｂを用いて複数の負荷素子を任意にオン／オフ制御するようにしたものであり、他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００３８】
図６にセンサセルの具体的構成例を示す。
このセンサセルのオフセット回路８には、ｍ個の負荷素子ＺO1〜ＺOmとこれら各負荷素子ごとに設けられたスイッチとから構成される負荷回路８２が設けられている。
負荷素子ＺO1〜ＺOmは、スイッチを介してセンサ回路２の節点Ｎ1に接続されており、キャリブレーション回路３の負荷回路３１に設けられている各負荷素子と並列的に接続される。
【００３９】
この場合、負荷回路８２の各スイッチは、オフセット制御信号８Ｂにより直接かつ個別にオン／オフ制御されるものとなっており、キャリブレーション回路３内部のメモリ回路３２の規模を増大させることなく、負荷素子を増やすことができる。
したがって、メモリ回路の規模を増大させることなく、ＺO1〜ＺOmを付加した分すなわちオフセット量だけ、センサ回路２の検出感度を調整でき、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。さらに、第１の実施の形態と比較してそのオフセット量を段階的に選択することができ、センサ回路２に対する柔軟な検出感度調整を実現できる。
【００４０】
次に、図７を参照して、本発明にかかる第３の実施の形態について説明する。
図７は第３の実施の形態にかかる微細形状検出センサ装置を示すブロック図である。
第１の実施の形態（図３参照）では、１ビットのオフセット制御信号８Ａで負荷素子をオン／オフ制御する場合について説明したが、本実施の形態は、設定保持回路８Ｃを設け、オフセット設定信号８Ｄに応じてオフセット制御信号８Ａを保持出力するようにしたものであり、他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４１】
このように、微細形状検出センサ装置１０の内部に設定保持回路８Ｃを設けることにより、オフセット制御信号８Ａを微細形状検出センサ装置１０の外部で保持する必要がなくなり、微細形状検出センサ装置１０に必要な周辺回路を削減できる。
なお、第３の実施の形態については、第１の実施の形態だけでなく第２の実施の形態についても同様にして適用することができ、上記と同様の作用効果が得られる。
【００４２】
以上では、格子状に配置されたセンサセル１１を行単位で選択して並列的に動作させる場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、各センサセル１１を順次個別に選択して、センシング動作やキャリブレーション動作を行う場合、あるいは各センサセル内で個別にキャリブレーション動作を行う場合にも、上記各実施の形態を適用することができ、それぞれ同様の作用効果が得られる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、センサセルに、電気量をその大きさに応じた出力信号へ変換して出力するセンサ回路と、センサ回路の検出感度を各センサセルに入力されるオフセット制御信号により調整するオフセット回路とを設け、各センサセルで、オフセット制御信号に応じてそれぞれのオフセット回路により当該センサ回路の検出感度を一律な補正量だけ調整するようにしたので、回路規模の増大を抑えながらセンサ回路の特性の調整精度を向上させることができる。また、各センサセルにそのセンサ回路の感度を個別に調整するキャリブレーション回路が設けられている場合には、オフセット回路内の負荷素子と同じ数だけキャリブレーション回路内のメモリ回路により制御される負荷素子を削減することができ、調整精度を同じに保ちながら、メモリ回路規模を削減できる。
【００４４】
したがって、微細形状検出センサ装置に本発明のセンサ装置を適用すれは、微細加工技術を用いた高集積化をしなくても、センサセル５０μｍ角くらいの小ささの中にセンサ回路の特性を調整する負荷素子の数を増やすことができる。
そのため、微細加工技術を用いることによる製造コストの増大を抑えながら、センサ回路の特性の調整精度を向上させることができる効果がある。また、センサ回路の特性を調整する負荷素子の数を同一にした場合はメモリ回路規模を削減できるので、製造歩留りが向上し製造コストを低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態にかかる微細形状検出センサ装置を示す外観図である。
【図２】  本発明の一実施の形態にかかる微細形状検出センサ装置を示すブロック図である。
【図３】  本発明の第１の実施の形態にかかる微細形状検出センサ装置を示すブロック図である。
【図４】  本発明の第１の実施の形態にかかるセンサセルの構成例である。
【図５】  本発明の第２の実施の形態にかかる微細形状検出センサ装置を示すブロック図である。
【図６】  本発明の第２の実施の形態にかかるセンサセルの構成例である。
【図７】  本発明の第３の実施の形態にかかる微細形状検出センサ装置を示すブロック図である。
【図８】  従来の微細形状検出センサ装置を示すブロック図である。
【図９】  従来のセンサセルの構成例である。
【図１０】  センサセルの動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】  スイッチの構成例である。
【図１２】  負荷素子の構成例である。
【図１３】  従来の他のセンサセルの構成例である。
【図１４】  負荷素子の他の構成例である。
【符号の説明】
１…検出素子、１Ａ…電気量、１Ｂ…センサ電極、２…センサ回路、２Ａ…出力信号、３…キャリブレーション回路、３１…負荷回路、３２…メモリ回路、４…Ａ／Ｄ変換回路、４Ａ…デジタル出力信号、５…信号処理回路、５Ａ…制御信号、６…比較回路、７…基準信号発生回路、８…オフセット回路、８１，８２…負荷回路、８Ａ，８Ｂ…オフセット制御信号、８Ｃ…設定保持回路、８Ｄ…オフセット設定信号、９…選択回路、９Ａ…選択信号、１０…微細形状検出センサ装置、１１…センサセル、１２…センサ面、１３…指、１４…指表面、１５…パシベーション膜、１６…絶縁層、ＷＬ，ＷＬ１〜ＷＬｐ…セル選択線、ＤＬ，ＤＬ１〜ＤＬｑ…データ線、ＣＬ…制御線、ＡＤ…アドレス信号、Ｚ1〜ＺN…負荷素子（キャリブレーション用）、ＺO，ＺO1〜ＺOm…負荷素子（オフセット用）、ＶDD…電源電圧、Ｃf…検出容量、Ｃp0…寄生容量、Ｒa…抵抗、Ｉ…電流源、Ｑ1…ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ、Ｑ2，Ｑ3…ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ、ＲＥ，／ＰＲＥ…センサ回路制御信号、Ｎ1…節点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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