(57)【要約】【課題】多種で複数のトランスデューサの搭載に対応できセンシングデータ取得時間の差を小さくできるアレイセンサ回路を提供する。【解決手段】トランスデューサ９ごとに信号保持機能付センサセル回路２を設ける。信号保持機能付センサセル回路２は、内部にトランスデューサ９と２個の端子で接続する接続部２１を有し、ドライブ信号に従ってトランスデューサにパルスの電気信号を与え、検出動作選択信号に従ってトランスデューサの種類と接続部の構成に応じてパルスの電気信号に対するトランスデューサの応答またはトランスデューサから発生する信号を検出して保持し、出力切替信号に従って保持した結果をセンサ出力に出力する。さらに、ドライブ信号、検出動作選択信号および出力切替信号を出力するセンサ制御部１を設ける。【選択図】図２
2014238765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のトランスデューサの出力を検出するためのアレイセンサ回路であって、
前記トランスデューサごとに、
内部に前記トランスデューサと２個の端子で接続する接続部を有し、ドライブ信号に従って前記トランスデューサにパルスの電気信号を与え、検出動作選択信号に従って前記トランスデューサの種類と前記接続部の構成に応じて前記パルスの電気信号に対する前記トランスデューサの応答またはトランスデューサから発生する信号を検出して保持し、出力切替信号に従って保持した結果をセンサ出力に出力する信号保持機能付センサセル回路を備え、且つ、
前記ドライブ信号、前記検出動作選択信号および前記出力切替信号を出力するセンサ制御部を備える
ことを特徴とするアレイセンサ回路。
【請求項２】
前記接続部は、
直流結合で接続される、
容量で構成される、
または互いに磁気結合している２個の容量とインダクタの直列回路で構成される
ことを特徴とする請求項１記載のアレイセンサ回路。
【請求項３】
前記信号保持機能付センサセル回路は、
前記ドライブ信号に従って前記トランスデューサに前記パルスの電気信号を与えるドライブ部と、
前記検出動作選択信号に含まれるモード切替信号に従って前記トランスデューサの出力の入力モードを電圧または電流に切り替えるモード切替部と、 
前記モード切替部からの信号をキャプチャし、前記検出動作選択信号に含まれる状態制御信号により自身の状態を切り替える信号キャプチャ部と、
前記出力切替信号に従って前記信号キャプチャ部からの信号を出力するか否かを切り替える出力切替部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のアレイセンサ回路。
【請求項４】
前記接続部が、容量で構成される、または互いに磁気結合している２個の容量とインダクタの直列回路で構成される場合において、
前記信号保持機能付センサセル回路が、
前記ドライブ信号に従って前記トランスデューサに前記パルスの電気信号を与えるドライブ部と、
前記接続部からの信号をキャプチャし、前記検出動作選択信号に含まれる状態制御信号により自身の状態を切り替える信号キャプチャ部と、
前記出力切替信号に従って前記信号キャプチャ部からの信号を出力するか否かを切り替える出力切替部とを備える
ことを特徴とする請求項１に記載のアレイセンサ回路。
【請求項５】
前記ドライブ部は、電圧ドライブ回路、電流ドライブ回路のいずれか一方または両方を含む
ことを特徴とする請求項３または４記載のアレイセンサ回路。
【請求項６】
前記モード切替部は、トランスインピーダンスアンプを備え、前記トランスデューサからの信号を前記トランスインピーダンスアンプを介して前記信号キャプチャ部に出力するか、前記トランスインピーダンスアンプを介さずに前記信号キャプチャ部に出力するかを、前記モード切替信号に従って切り替える
ことを特徴とする請求項３記載のアレイセンサ回路。
【請求項７】
前記モード切替部は、トランスインピーダンスアンプとトランスコンダクタンス回路を備え、前記トランスデューサからの信号を前記トランスインピーダンスアンプを介して前記信号キャプチャ部に出力するか、前記トランスコンダクタンス回路と前記トランスインピーダンスアンプを介して前記信号キャプチャ部に出力するかを、前記モード切替信号に従って切り替える
ことを特徴とする請求項３記載のアレイセンサ回路。
【請求項８】
前記モード切替部は、抵抗と、該抵抗の一方端とグランドの間に設けられたスイッチとを備え、前記トランスデューサの出力が前記抵抗の他方端と前記信号キャプチャ部に接続され、前記スイッチをオンするかオフするかを前記モード切替信号に従って切り替える
ことを特徴とする請求項３記載のアレイセンサ回路。
【請求項９】
前記信号キャプチャ部は、ピークホールド回路、オフセット除去機能付きピークホールド回路、オフセット除去機能・積算機能付きピークホールド回路、積分器、ベースクリッパ積分器またはベースクリッパ切替積分器である
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のアレイセンサ回路。
【請求項１０】
前記測定制御部は、トランスデューサに印加する前記パルスの電気信号の振幅を制御する振幅設定信号と前記パルスの電気信号の波形を制御するドライブ波形信号を用いてドライブ信号を生成し出力するドライブ信号生成部を備える
ことを特徴とする請求項１記載のアレイセンサ回路。
【請求項１１】
前記信号キャプチャ部は、積分器、ベースクリッパ積分器またはベースクリッパ切替積分器であり、
前記センサ制御部は、ドライブ・積分モード設定信号により設定されたタイミングで、回数設定信号により設定された積分回数分のドライブ信号を出力するタイミング生成部を備える
ことを特徴とする請求項１記載のアレイセンサ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多種で複数のトランスデューサの搭載に対応できセンシングデータ取得時間の差を小さくできるアレイセンサ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な資源の効率的な利用の観点から、遠隔で観測した電力、交通、農業、環境等のデータを収集するシステムが重要視されている。図７５にシステムの概略的な構成例を示す。本システムでは、センサと端末制御・通信部で構成されるセンサ端末においてセンサでセンシングする対象を電気信号に変換した後に端末制御・通信部でデジタル化してデータを生成し、ネットワークを通してサーバーに生成したデータを収集する。センシング対象の電気信号への変換に用いるセンサに関しては、センシングする対象が多岐にわたるため、種々のセンサが必要となる。トランスデューサとセンサ回路で構成されるセンサは、従来では種々のトランスデューサに対してセンサ回路をカスタマイズして端末に組み込んでいた。すなわち、図７６に示すようにトランスデューサがトランスデューサＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと異なると後段に接続するアンプはトランスデューサに合わせた回路構成をとるアンプＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを使用する必要がある。
【０００３】
例えばトランスデューサが温度を測定するために用いる測温抵抗体である場合では、温度変化による抵抗変化を電圧変化にするために電流を測温抵抗体に流す。この電圧変化を後段のアンプ（図７７（ａ））で増幅した後、ＡＤコンバータでデジタル化する（非特許文献１参照）。振動センサ等の容量のトランスデューサでは、容量変化を電荷の変化に変えて後段のアンプ（図７７（ｂ））で増幅し、ＡＤコンバータでデジタル化する（非特許文献２参照）。このように抵抗と容量を測定する時では電気信号の印加法が異なる。
【０００４】
光センサなどの電流を出力するトランスデューサでは、フォトダイオード（ＰＤ）で光の強度を電流の大きさに変え、後段の電流を電圧に変換するトランスインピーダンスアンプ（図７７（ｃ））で増幅し、ＡＤコンバータでデジタル化する（非特許文献３参照）。焦電素子や圧電素子などの電圧を出力するトランスデューサでは、後段のアンプ（図７７（ｄ））で増幅し、ＡＤコンバータでデジタル化する。
【０００５】
上記のようにトランスデューサの電源とトランスデューサ後段の回路を含めたセンサ回路はトランスデューサの種類によって異なるため、システムで使用するセンサが異なる場合では、センサ回路をシステムごとに変える必要があり、システム毎にセンサ端末のハード開発の労力がかかる。また、ハードでのセンサ回路の開発は開発後に回路の特性の変更ができないため、システム要件が明確でないとリスクが大きい。システム要件を明確にしようとすると、ハード開発に取り掛かるまでの時間がかかりシステム全体の開発期間が長くなる。このためハード開発後でも特性を変更できる方が望ましい。
【０００６】
また、センサを複数搭載した場合ではマルチプレクサにより測定回路と複数のセンサを接続する。図７８にトランスデューサと電源を含めたセンサ回路で構成されるセンサを複数搭載したセンサ端末の構成を示す。センサ切替信号に基づいてマルチプレクサにより前段のいずれかのセンサと後段の測定回路が接続される。測定回路では設定信号に基づいて感度を設定しセンサの出力信号を検出して出力する。ＡＤコンバータでは測定回路の出力をデジタル化し、センシングデータを記憶するデータ蓄積部に出力する。制御部ではセンサ切替信号を出力して選択すべきセンサを設定するとともに、測定回路にセンサに合わせた設定信号を出力する。データ蓄積部に記憶されているセンシングデータを基に通信に使用するデータ列を形成し通信部に出力する。また、通信部で受信した情報に含まれるセンサの制御に関する情報を抽出する。
【０００７】
複数のセンサが存在する場合では、各センサを介して得られた信号をセンシングデータとしてデータ蓄積部に記憶するためには、センサを切り替えるとともに測定回路を所望の感度に設定してＡＤコンバータでデジタル化する一連の動作を順次実施する。この場合では最小のサンプリング周期はセンサを切り替えるとともに測定回路を所望の感度に設定してＡＤコンバータでデジタル化する一連の動作にかかる時間とセンサの個数の積となる。搭載したすべてのセンサを使用する場合では、最初にサンプリングしたセンサのセンシングデータ取得時間と最後にサンプリングしたセンサのセンシングデータ取得時間との差はサンプリング周期と同等になる。このように複数のセンサを搭載する場合ではセンサ間でセンシングデータ取得時間に差が生じ、センサの数が多くなるほどセンシングデータ取得時間の差は大きくなる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】センサの活用、「ＰＩＣマイコンの基礎とセンサ活用入門」（ＩＳＢＮ＿４７８９８３４４５Ｘ）、ｐｐ．９７−１０４、ＣＱ出版２００４年１２月
【非特許文献２】：Ｄｅｓｉｇｎ  Ｗａｖｅ  Ｍａｇａｚｉｎｅ  ２００８  Ｍａｙ、ｐｐ．９７−１００、ＣＱ出版
【非特許文献３】：トランジスタ技術、「光パワー測定のテクニック（後編）」、ＣＱ出版、ｐｐ、２００４年１１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、多種で複数のトランスデューサの搭載に対応できセンシングデータ取得時間の差を小さくできるアレイセンサ回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は、複数のトランスデューサの出力を検出するためのアレイセンサ回路であって、前記トランスデューサごとに、内部に前記トランスデューサと２個の端子で接続する接続部を有し、ドライブ信号に従って前記トランスデューサにパルスの電気信号を与え、検出動作選択信号に従って前記トランスデューサの種類と前記接続部の構成に応じて前記パルスの電気信号に対する前記トランスデューサの応答またはトランスデューサから発生する信号を検出して保持し、出力切替信号に従って保持した結果をセンサ出力に出力する信号保持機能付センサセル回路を備え、且つ、前記ドライブ信号、前記検出動作選択信号および前記出力切替信号を出力するセンサ制御部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のアレイセンサ回路によれば、多種で複数のトランスデューサの搭載に対応できセンシングデータ取得時間の差を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の基本コンセプトを示す。
【図２】本発明に係る第１の実施形態のブロック図を示す。
【図３】信号保持機能付センサセル回路の第１の構成例を示す。
【図４】抵抗のトランスデューサを接続した場合の信号保持機能付センサセル回路のブロック図を示す。
【図５】図４のブロック図での各部の波形を示す。
【図６】容量のトランスデューサを接続した場合の信号保持機能付センサセル回路のブロック図を示す。
【図７】図６のブロック図での各部の波形を示す。
【図８】フォトダイオード（ＰＤ）のトランスデューサを接続した場合の信号保持機能付センサセル回路のブロック図を示す。
【図９】図８のブロック図での各部の波形を示す。
【図１０】焦電素子または圧電素子のトランスデューサを接続した場合の信号保持機能付センサセル回路のブロック図を示す。
【図１１】図１０のブロック図での各部の波形を示す。
【図１２】センシングデータ取得処理時間を示す。
【図１３】フォトダイオード（ＰＤ）を接続した場合でドライブ信号を出力した時の各部の波形を示す。
【図１４】焦電素子または圧電素子を接続した場合でドライブ信号を出力した時の各部の波形を示す。
【図１５】モード切替部の第１の変化形を示す。
【図１６】図１５の回路で焦電素子または圧電素子を接続した場合の各部の波形を示す。
【図１７】モード切替部の第２の変化形を示す。
【図１８】信号キャプチャ部の第１の変化形を示す。
【図１９】図１８の回路でフォトダイオード（ＰＤ）のトランスデューサを接続した場合の各部の波形を示す。
【図２０】信号キャプチャ部の第２の変化形を示す。
【図２１】オフセット除去機能付きピークホールド回路の構成例を示す。
【図２２】信号キャプチャ部の第３の変化形を示す。
【図２３】積分器の構成例を示す。
【図２４】抵抗のトランスデューサを接続した場合の信号保持機能付センサセル回路のブロック図を示す。
【図２５】図２４のブロック図での各部の波形を示す。
【図２６】容量のトランスデューサを接続した場合での各部の波形を示す。
【図２７】フォトダイオードのトランスデューサを接続した場合での各部の波形を示す。
【図２８】焦電素子または圧電素子のトランスデューサを接続した場合での各部の波形を示す。
【図２９】信号キャプチャ部の第４の変化形を示す。
【図３０】ベースクリッパ積分器の構成例を示す。
【図３１】図２９において抵抗のトランスデューサを接続した場合での各部の波形を示す。
【図３２】信号キャプチャ部の第５の変化形を示す。
【図３３】ベースクリッパ切替積分器の構成例を示す。
【図３４】信号保持機能付センサセル回路の第２の構成例を示す。
【図３５】抵抗のトランスデューサを接続した場合の信号保持機能付センサセル回路のブロック図を示す。
【図３６】図３５のブロック図での各部の波形を示す。
【図３７】容量のトランスデューサを接続した場合での各部の波形を示す。
【図３８】フォトダイオードのトランスデューサを接続した場合での各部の波形を示す。
【図３９】焦電素子または圧電素子のトランスデューサを接続した場合での各部の波形を示す。
【図４０】信号保持機能付センサセル回路の第３の構成例を示す。
【図４１】抵抗のトランスデューサを接続した場合の信号保持機能付センサセル回路のブロック図を示す。
【図４２】図４１のブロック図での各部の波形を示す。
【図４３】容量のトランスデューサを接続した場合での各部の波形を示す。
【図４４】フォトダイオードのトランスデューサを接続した場合での各部の波形を示す。
【図４５】焦電素子または圧電素子のトランスデューサを接続した場合での各部の波形を示す。
【図４６】接続部の第１の変化形を示す。
【図４７】抵抗のトランスデューサを接続した場合の各部の波形を示す。
【図４８】容量のトランスデューサを接続した場合の各部の波形を示す。
【図４９】フォトダイオード（ＰＤ）のトランスデューサを接続した場合の各部の波形を示す。
【図５０】フォトダイオードの電流電圧特性を示す。
【図５１】パルスの電圧信号印加時の軌跡を示す。
【図５２】焦電素子または圧電素子のトランスデューサを接続した場合のブロック図を示す。
【図５３】図５２のブロック図での各部の波形を示す。
【図５４】トランスデューサを含めたダイオードの電流電圧特性を示す。
【図５５】接続部の第２の変化形を示す。
【図５６】抵抗のトランスデューサを接続した場合の各部の波形を示す。
【図５７】容量のトランスデューサを接続した場合の各部の波形を示す。
【図５８】フォトダイオード（ＰＤ）のトランスデューサを接続した場合の各部の波形を示す。
【図５９】焦電素子または圧電素子のトランスデューサを接続した場合のブロック図を示す。
【図６０】図５９のブロック図での各部の波形を示す。
【図６１】接続部の第１の変化形を信号保持機能付センサセル回路の第２の構成例に適用した場合のブロック図を示す。
【図６２】接続部の第２の変化形を信号保持機能付センサセル回路の第２の構成例に適用した場合のブロック図を示す。
【図６３】信号保持機能付センサセル回路の第４の構成例を示す。
【図６４】電流ドライブ回路を使用した場合の信号保持機能付センサセル回路の第４の構成例を示す。
【図６５】本発明に係る第２の実施形態のブロック図を示す。
【図６６】信号キャプチャ部の第６の変化形を示す。
【図６７】オフセット除去・積算機能付きピークホールド回路の構成例を示す。
【図６８】本発明に係る第３の実施形態のブロック図を示す。
【図６９】抵抗のトランスデューサを接続した場合での各部の波形を示す。
【図７０】容量のトランスデューサを接続した場合での各部の波形を示す。
【図７１】図３４のドライブ部と接続部を使用し、抵抗のトランスデューサを接続した場合での各部の波形を示す。
【図７２】図３４のドライブ部と接続部を使用し、容量のトランスデューサを接続した場合での各部の波形を示す。
【図７３】図４０のドライブ部と接続部を使用し、抵抗のトランスデューサを接続した場合での各部の波形を示す。
【図７４】図４０のドライブ部と接続部を使用し、容量のトランスデューサを使用した場合での各部の波形を示す。
【図７５】データ収集システムの模式図を示す。
【図７６】従来のセンサ回路構成のコンセプトを示す。
【図７７】従来のセンサ回路構成を示す。
【図７８】センサ端末の構成を示す。
【図７９】センシングデータ取得処理時間を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のアレイセンサ回路について図面を参照し詳細に説明する。
【００１４】
図１に本発明の基本コンセプトを示す。センサ制御部１では、センサ設定データに基づいて、トランスデューサ９に与えるパルスの電気信号または一定の電気信号を制御するドライブ信号と、トランスデューサ９の種類やトランスデューサ９に与えられる電気信号に応じてトランスデューサ９の応答の信号またはトランスデューサ９から発生する信号を検出する動作を選択する検出動作選択信号と、センサ出力への出力を有効にする出力切替信号とを出力する。信号保持機能付センサセル回路２は、内部にトランスデューサ９に２個の接続端子で接続する接続部を有し、センサ制御部１からの信号に基づいて接続端子のいずれか一方からトランスデューサ９の種類や接続部の構成に応じてトランスデューサ９にパルスの電気信号または一定の電気信号を与えるとともに、同じ接続端子または他方の接続端子を介して電気信号に対するトランスデューサ９の応答の信号またはトランスデューサ９から発生する信号を検出した結果を保持し、出力切替信号に基づいて保持した結果の信号をセンサ出力に出力する。図１では２個の信号保持機能付センサセル回路２を有しているが、２個以上の数Ｎ個でもよい。
【００１５】
ＡＤコンバータ３では信号キャプチャ部２４の出力をデジタル化し、データを記憶するデータ蓄積部４に出力する。制御部５では、センサ制御部１においてドライブ信号、モード切替信号、状態制御信号、出力切替信号の制御に使用されるセンサ設定データを出力する。制御部５は、データ蓄積部４に記憶されているデータを基に通信に使用するデータ列を形成し通信部６に出力する。また、通信部６で受信した情報に含まれるセンサの制御に関する情報を抽出する。
【００１６】
本発明に係る第１の実施形態のブロック図を図２に示す。本実施形態はセンサ制御部１と複数の信号保持機能付センサセル回路２で構成される。トランスデューサ９には抵抗、容量、フォトダイオードなどの電流を出力する回路素子、焦電素子または圧電素子などの電圧を出力する回路素子のトランスデューサ９を考慮している。センサ制御部１は、各信号保持機能付センサセル回路２と１対１に対応した測定制御部１１と、各信号保持機能付センサセル回路２に対し出力切替信号を出力する出力制御部１２とで構成される。信号保持機能付センサセル回路２は、接続部２１、ドライブ部２２、モード切替部２３、信号キャプチャ部２４、出力切替部２５で構成される。モード切替部２３を制御するモード切替信号と信号キャプチャ部を制御する状態制御信号が検出動作選択信号となる。
【００１７】
ドライブ部２２では、トランスデューサ９にパルスの電気信号を与える。モード切替部２３では、計測する電気量が電流か電圧に応じて入力モードを切り替える。トランスデューサ９とドライブ部２２とモード切替部２３は、少なくともトランスデューサ９とドライブ部２２、トランスデューサ９とモード切替部２３とが直流結合になるように接続部２１を介して接続されている。モード切替部２３の出力に接続された信号キャプチャ部２４は、リセット状態、信号キャプチャ状態、信号保持状態を有し、その状態は状態制御信号により制御される。また、信号キャプチャ部２４においてモード切替部２３の出力信号をキャプチャする際に使用される基準となる信号も状態制御信号に含まれる。測定制御部１１から出力されるドライブ信号、モード切替信号、状態制御信号はトランスデューサ９データとデータ取得トリガデータに基づいて出力される。
【００１８】
容量のトランスデューサ９を使用した場合でもドライブ信号に対する応答がモード切替部２３に入力されるためには、直流成分だけでなく交流成分も含むパルスの電気信号を使用する。抵抗や容量のトランスデューサ９のドライブ部２２からのパルスの電気信号に対する応答波形は、モード切替部２３の入力インピーダンスとトランスデューサ９が抵抗なのか容量なのかに依存して変わる。信号キャプチャ部２４では、トランスデューサ９が抵抗なのか容量なのかに応じて適切にモード切替部２３の出力信号をキャプチャし保持する。出力切替部２５では出力切替信号が入力されると信号キャプチャ部２４の出力をセンサ出力に出力する。
【００１９】
測定制御部１１においてドライブ信号、モード切替信号、状態制御信号の制御に使用されるトランスデューサ９データと、信号キャプチャ部２４を信号キャプチャ状態にするタイミングを示すデータ取得トリガデータと、センサ出力に保持した信号を出力すべき信号保持機能付センサセル回路２の選択に使用する出力制御データとがセンサ設定データとなる。図２では信号保持機能付センサセル回路２が２個のためセンサ制御部１の測定制御部１１を２個しか記載していないが、信号保持機能付センサセル回路２がＮ個の場合では測定制御部１１もＮ個存在する。
【００２０】
信号保持機能付センサセル回路２の具体的な構成例を図３に示す。本構成例では、左の接続端子ＴＳとドライブ部２２を接続する配線ならびに右の接続端子ＴＳとモード切替部２３を接続する配線が接続部２１、電圧ドライブ回路２２１がドライブ部２２、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３とトランスインピーダンスアンプ２３１がモード切替部２３、ピークホールド回路２４１が信号キャプチャ部２４、出力切替ＳＷ（スイッチ）２５１が出力切替部２５となる。また、リセット信号が状態制御信号となる。
【００２１】
左の接続端子ＴＳにはトランスデューサ９の一方の端子ならびにトランスデューサ９にパルスの電圧信号を与える電圧ドライブ回路２２１が接続される。右の接続端子ＴＳには、その接続端子ＴＳとトランスインピーダンスアンプ２３１を接続する時にオンになるスイッチＳＷ１と、ピークホールド回路２４１を接続する時にオンになるスイッチＳＷ２とが接続されている。ＳＷ１およびＳＷ３とＳＷ２のオンとオフはモード切替信号により制御され、ＳＷ１およびＳＷ３がオンの時にはＳＷ２がオフとなり、ＳＷ１およびＳＷ３がオフの時にはＳＷ２がオンとなる。
【００２２】
ＳＷ１およびＳＷ３がオンの時にはトランスインピーダンスアンプ２３１で接続端子ＴＳから入力される電流を電圧に変換してピークホールド回路２４１に出力し、ＳＷ２がオンの時には接続端子ＴＳの電圧がピークホールド回路２４１に入力される。ピークホールド回路２４１においては、リセット信号が入力されていない時に入力信号のピークを保持して出力し、リセット信号が入力されている時には内部状態を初期化して初期信号を出力する。出力切替ＳＷ２５１は、出力切替信号が入力されるとオンになり、ピークホールド回路２４１の出力をセンサ出力に出力する。
【００２３】
各種トランスデューサ９を接続した時の動作を以下で説明する。
【００２４】
図４に抵抗のトランスデューサ９を接続した場合のブロック図を示す。この場合ではモード切替信号によりＳＷ１およびＳＷ３をオンとしＳＷ２をオフとする。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の抵抗が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路２の動作に対し緩慢であるとする。
【００２５】
図５に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９の抵抗値を一定としている（図５（Ａ））。トランスデューサ９の抵抗値を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止してパルスのドライブ信号が出力される。ドライブ信号が出力されると電圧ドライブ回路２２１からパルスの電圧信号が出力される（図５（Ｂ））。電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がトランスデューサ９である抵抗に印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。このときトランスデューサ９の抵抗に基づいた電流Ｉｓ（図５（Ｃ））が生じトランスインピーダンスアンプ２３１に入力される。トランスインピーダンスアンプ２３１において電流Ｉｓが電圧に変換され、ピークホールド回路２４１においてピーク値が保持され出力される（図５（Ｅ））。ドライブ信号が停止され出力切替信号が入力されると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図５（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にセンシングデータが蓄積される。このセンシングデータはトランスデューサ９の抵抗値で決まる電流Ｉｓに基づいて決定されるため、センシングデータからトランスデューサ９の抵抗値を求めることは可能である。
【００２６】
図６に容量のトランスデューサ９を接続した場合のブロック図を示す。この場合ではモード切替信号によりＳＷ１およびＳＷ３をオンとしＳＷ２をオフとする。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の容量が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路２の動作に対し緩慢であるとする。
【００２７】
図７に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９の容量値を一定としている（図７（Ａ））。トランスデューサ９の容量値を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止してパルスのドライブ信号が出力される。ドライブ信号が出力されると電圧ドライブ回路２２１からパルスの電圧信号が出力される（図７（Ｂ））。
【００２８】
電圧ドライブ回路２２１はパルスの電圧信号がトランスデューサ９である容量に印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。このときドライブ信号から出力されるパルスの立上りと立下りではトランスデューサ９の容量とトランスインピーダンスアンプ２３１の入力抵抗で構成される直列ＣＲ回路に過渡的に電流が流れるＩｓ（図７（Ｃ））。トランスインピーダンスアンプ２３１において電流Ｉｓが電圧に変換され、ピークホールド回路２４１においてピーク値が保持され出力される（図７（Ｅ））。ドライブ信号が停止されると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図７（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の容量値に依存する電流Ｉｓに基づいて決定されるため、データからトランスデューサ９の容量値を求めることは可能である。図７ではピークホールド回路２４１において最大値を保持したが最小値を保持してもよい。
【００２９】
図８にフォトダイオード（ＰＤ）のトランスデューサ９を接続した場合のブロック図を示す。この場合ではモード切替信号によりＳＷ１およびＳＷ３をオンとしＳＷ２をオフとする。センシング対象である光強度の変化によりトランスデューサ９であるＰＤから生成される電流Ｉｓが変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路２の動作に対し緩慢であるとする。
【００３０】
図９に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９に入力される光強度を一定としている（図９（Ａ））。電圧ドライブ回路２２１は、出力を停止している（図９（Ｂ））。トランスデューサ９に入力される光強度を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止する。ＰＤから生成される電流Ｉｓは一定である（図９（Ｃ））。トランスインピーダンスアンプ２３１において一定の電流Ｉｓが一定の電圧に変換され、ピークホールド回路２４１においてはこの一定の電圧が保持され出力される（図９（Ｅ））。この後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図９（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９に入力される光強度に依存する電流Ｉｓに基づいて決定されるため、データから光強度を求めることは可能である。
【００３１】
図１０に焦電素子または圧電素子のトランスデューサ９を接続した場合のブロック図を示す。この場合ではモード切替信号によりＳＷ１およびＳＷ３をオフとしＳＷ２をオンとする。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の出力電圧Ｖｓは変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路２の動作に対し緩慢であるとする。
【００３２】
図１１に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９から出力される電圧Ｖｓを一定としている（図１１（Ａ））。電圧ドライブ回路２２１は、出力を停止している（図１１（Ｂ））。ピークホールド回路２４１に入力される電圧は一定である（図１１（Ｃ））。トランスデューサ９から出力される電圧を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止する。ピークホールド回路２４１においては入力される一定の電圧が保持され出力される（図１１（Ｅ））。この後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図１１（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の出力電圧Ｖｓに依存するため、データからセンシング対象の強度を求めることは可能である。
【００３３】
上記の説明のように信号保持機能付センサセル回路２によれば、抵抗、容量、フォトダイオード（ＰＤ）、焦電素子および圧電素子のトランスデューサ９に対応できる。
【００３４】
これまでの説明では信号保持機能付センサセル回路２が１個の動作に関して説明した。複数の信号保持機能付センサセル回路２を動作させる場合では、各信号保持機能付センサセル回路２に接続されているトランスデューサ９に合わせてモード切替信号を入力する。データを出力する時間になったら各信号保持機能付センサセル回路２へのリセット信号を同時に停止する。このとき接続されているトランスデューサ９が抵抗または容量であれば、測定制御部１１から各信号保持機能付センサセル回路２に対し同時にドライブ信号を出力する。パルスの電圧信号のパルス幅より長い所定の期間待った後、各信号保持機能付センサセル回路２に対し排他的に出力切替信号を出力する。出力切替信号が出力されている信号保持機能付センサセル回路２の出力をＡＤコンバータでデジタル化しデータ蓄積部４にデータを記憶することを順次行う。
【００３５】
トランスデューサ９が抵抗または容量の場合では、ピークホールド回路２４１によってパルスの幅の時間精度でピーク値が保持されている。トランスデューサ９がフォトダイオード、焦電素子または圧電素子の場合では、リセット信号を停止した時の値がピーク値となりピークホールド回路２４１によって保持されている。いずれのトランスデューサ９の場合でも再びリセット信号が入力されるまでピーク値を保持しており、最後にピーク値を保持した時間となるパルスの電圧信号が入力された時またはリセット信号を停止した時が各センサのセンシングデータの取得時間となる（図１２）。このため、各信号保持機能付センサセル回路２（図１２ではセンサセル回路と略記）の出力をデジタル化してセンシングデータを記憶するまでの時間が長くてもデータの取得時間は変わらない。
【００３６】
このように、抵抗、容量、フォトダイオード（ＰＤ）、焦電素子および圧電素子のトランスデューサ９に対応できセンシングデータ取得時間の差を小さくすることができる。
【００３７】
上述でのフォトダイオード（ＰＤ）または焦電素子および圧電素子のトランスデューサ９を接続した場合ではドライブ信号を出力していなかったが、ドライブ信号を出力してもよい。
【００３８】
フォトダイオード（ＰＤ）を使用した時でドライブ信号を出力する場合の各部の波形を図１３に示す。ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の接続は図８と同じであり、センシング対象である光強度の変化は信号保持機能付センサセル回路２の動作に対し緩慢であるとする。図１２ではトランスデューサ９に入力される光強度を一定としている（図１３（Ａ））。トランスデューサ９に入力される光強度を測定する時にはセンサ制御部１ではピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止してパルスのドライブ信号を出力する。ドライブ信号が出力されると電圧ドライブ回路２２１からパルスの電圧信号が出力される（図１３（Ｂ））。パルスの電圧信号が入力されるまでＰＤから生成される電流Ｉｓは一定であるが、パルスの電圧信号が入力されるとピークホールド回路２４１にパルス電圧が入力される。ピークホールド回路２４１に入力されるパルス電圧の絶対値は、電圧ドライブ回路２２１から出力されるパルスの電圧信号の振幅と電流Ｉｓに依存する。ピークホールド回路２４１では、電圧ドライブ回路２２１から出力されるパルスの電圧信号の振幅と電流Ｉｓで決まるピーク値を保持する。デジタル化する順番になり出力切替信号が入力された後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図１３（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にセンシングデータが蓄積される。このセンシングデータはトランスデューサ９に入力される光強度に依存する電流Ｉｓに基づいて決定されるため、センシングデータから光強度を求めることは可能である。また、センシングデータの取得時間となるピーク値が保持される時間は、抵抗や容量のトランスデューサ９と同じパルスの電圧信号が入力された時となる。
【００３９】
図１４に焦電素子または圧電素子のトランスデューサ９を接続した場合の各部の波形を示す。ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の接続は図１０と同じであり、センシング対象の変化は信号保持機能付センサセル回路２の動作に対し緩慢であるとする。図１４ではトランスデューサ９から出力される電圧Ｖｓを一定としている（図１４（Ａ））。トランスデューサ９から出力される電圧を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止してパルスのドライブ信号を出力する。ドライブ信号が出力されると電圧ドライブ回路２２１からパルスの電圧信号が出力される（図１４（Ｂ））。パルスの電圧信号が入力されるまでピークホールド回路２４１に入力される電圧は一定であるが、パルスの電圧信号が入力されるとピークホールド回路２４１にパルス電圧が入力される。ピークホールド回路２４１では、電圧ドライブ回路２２１から出力されるパルスの電圧信号の振幅とトランスデューサ９の出力電圧Ｖｓで決まるピーク値を保持する。デジタル化する順番になり出力切替信号が入力された後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図１４（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にセンシングデータが蓄積される。このセンシングデータはトランスデューサ９の出力電圧Ｖｓに依存するため、センシングデータからセンシング対象の強度を求めることは可能である。また、センシングデータの取得時間となるピーク値が保持される時間は、抵抗や容量のトランスデューサ９と同じパルスの電圧信号が入力された時となる。
【００４０】
このように、フォトダイオード（ＰＤ）、焦電素子または圧電素子のトランスデューサ９を使用し、ドライブ信号を出力した場合でも対応が可能であり、センシングデータ取得時間の差を小さくできる。
【００４１】
上記の説明ではトランスインピーダンスアンプで直流成分も増幅したが、トランスインピーダンスアンプの低周波雑音やドリフトが信号キャプチャ部で保持する信号に影響を与えることがある。これを防ぐために、交流成分のみを出力するモード切替部を用いてもよい。または低周波除去フィルタなどを使用して交流成分の振幅を保持する信号キャプチャ部を使用してよい。
【００４２】
図１５にモード切替部２３の第１の変化形を示す。スイッチＳＷ１、ＳＷ２とトランスコンダクタンス回路２３２とトランスインピーダンスアンプ２３１がモード切替部２３となる。ＳＷ１とＳＷ２のオンとオフはモード切替信号により制御され、ＳＷ１がオンの時にはＳＷ２がオフとなり、ＳＷ１がオフの時にはＳＷ２がオンとなる。
【００４３】
ＳＷ１がオンの時にはトランスインピーダンスアンプ２３１で接続端子ＴＳから入力される電流を電圧に変換して出力し、ＳＷ２がオンの時にはトランスコンダクタンス回路２３２で接続端子ＴＳへの印加電圧を変換した電流をトランスインピーダンスアンプ２３１で電圧に変換して出力する。ピークホールド回路２４１においては、リセット信号が入力されていない時にトランスインピーダンスアンプ２３１の出力のピークを保持して出力し、リセット信号が入力されている時には内部状態を初期化して初期信号を出力する。
【００４４】
抵抗、容量、フォトダイオードのトランスデューサ９を用いた場合での本信号保持機能付センサセル回路２を用いた時の動作は図３の信号保持機能付センサセル回路２の場合とＳＷ３を除いて同様であるため割愛する。
【００４５】
焦電素子または圧電素子のトランスデューサ９を使用した場合の動作について図１６を用いて説明する。この場合ではモード切替信号によりＳＷ１をオフとしＳＷ２をオンとする。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の出力電圧Ｖｓは変化するが、本説明ではその変化はセンサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【００４６】
図１６ではトランスデューサ９から出力される電圧を一定としている（図１６（Ａ））。電圧ドライブ回路２２１は、出力を停止している（図１６（Ｂ））。トランスコンダクタンス回路２３２から出力される電流は一定である（図１６（Ｃ））。トランスデューサ９から出力される電圧を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止する（図１６（Ｄ））。トランスインピーダンスアンプ２３１において一定の電流が一定の電圧に変換され、ピークホールド回路２４１においては入力される一定の電圧が保持され出力される（図１６（Ｅ））。この後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図１６（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にセンシングデータが蓄積される。このセンシングデータはトランスデューサ９の出力電圧Ｖｓに依存するため、センシングデータからセンシング対象の強度を求めることは可能である。
【００４７】
上記の説明のように本変化形のモード切替部２３でも抵抗、容量、フォトダイオード（ＰＤ）、焦電素子および圧電素子のトランスデューサ９に対応できる。したがって、本変化形のモード切替部２３を使用した信号保持機能付センサセル回路２を図２に示した実施形態１に適用しても、抵抗、容量、フォトダイオード（ＰＤ）、焦電素子および圧電素子のトランスデューサ９に対応できセンシングデータ取得時間の差を小さくすることができる。
【００４８】
図１７にモード切替部２３の第２の変化形を示す。スイッチＳＷ１と抵抗Ｒｓがモード切替部２３となる。ＳＷ１がオンの時には抵抗Ｒｓで右の接続端子ＴＳから入力される電流を電圧に変換してピークホールド回路２４１に入力し、ＳＷ１がオフの時には右の接続端子ＴＳへの印加電圧がピークホールド回路２４１に入力される。抵抗、容量、フォトダイオードのトランスデューサ９を用いた場合ではＳＷ１をオンにし、焦電素子または圧電素子のトランスデューサ９を用いた場合ではＳＷ２をオフにする。本信号保持機能付センサセル回路２を用いた時の動作は図３の信号保持機能付センサセル回路２の場合とスイッチを除いて同様であるため割愛する。
【００４９】
図１８に信号キャプチャ部２４の第１の変化形を示す。本変化形では、ホールド信号を使用してピークホールド回路２４１への信号入力を停止し、ホールド信号入力以前の最大値を保持する機能を追加している。信号キャプチャ部２４ではピークホールド回路２４１の前段に入力・接地切替回路２４２を備えている。入力・接地切替回路２４２では、ホールド信号が入力されていない時では入力信号をそのまま出力し、ホールド信号が入力された時では出力を接地する。
【００５０】
フォトダイオード（ＰＤ）のトランスデューサ９を接続した場合を例にとって動作を説明する。この場合の各部の波形を図１９に示す。本説明では、センシング対象である光強度が徐々に増加しているとする（図１９（Ａ））。電圧ドライブ回路２２１は、出力を停止している（図１９（Ｂ））。トランスデューサ９に入力される光強度を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止する（図１９（Ｄ））。ＰＤから生成される電流Ｉｓは光強度とともに徐々に増加する（図１９（Ｃ））。トランスインピーダンスアンプ２３１においてＩｓが変換された徐々に増加する電圧がピークホールド回路２４１に入力される。このためピークホールド回路２４１の出力電圧は徐々に増加する（図１９（Ｆ））。ホールド信号が入力される（図１９（Ｅ））とピークホールド回路２４１の入力は接地されるため、ホールド信号入力以前の最大値が保持される。デジタル化する順番になり出力切替信号が入力された後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図１９（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にセンシングデータが蓄積される。このセンシングデータはトランスデューサ９に入力される光強度に依存する電流Ｉｓに基づいて決定されるため、センシングデータから光強度を求めることは可能である。リセット信号入力からホールド信号入力までの時間は、他方の信号保持機能付センサセル回路２に抵抗や容量のトランスデューサ９が接続された時に出力するパルスの電圧信号の幅と同等が望ましい。
【００５１】
ホールド信号を使用せずセンシング対象である光強度が徐々に増加している場合では、ピークホールド回路２４１の出力は変化し続けデジタル化される直前の光強度に基づいた値がセンシングデータとなる。したがって、センシングデータ取得時間はデジタル化される直前となり、デジタル化する順番が遅いと他方の信号保持機能付センサセル回路２でのセンシングデータ取得時間と差が生じる。これに対しホールド信号を使用した場合では、ピークホールド回路２４１においてホールド信号入力以前の最大値に保持されるため、センシングデータ取得時間はホールド信号入力時となる。したがって、デジタル化する順番が遅くても他方の信号保持機能付センサセル回路２でのセンシングデータ取得時間との差は比較的小さい。
【００５２】
上記ではフォトダイオードのトランスデューサ９で説明したが、焦電素子または圧電素子のトランスデューサ９でも同様である。
【００５３】
図１８に示した変化形でも、抵抗、容量、フォトダイオード（ＰＤ）、焦電素子および圧電素子のトランスデューサ９に対応できセンシングデータ取得時間の差を小さくすることができる。図１８では図３に示したモード切替部２３を使用したが、図１５または図１７に示したモード切替部２３を使用してもよい。
【００５４】
図２０に信号キャプチャ部２４の第２の変化形を示す。本変化形では、オフセット信号で設定される値をピーク値から差し引いた値を保持して出力するオフセット除去機能付きピークホールド回路２４３が信号キャプチャ部２４となる。リセット信号とオフセット信号が状態制御信号となる。
【００５５】
図２１にオフセット除去機能付きピークホールド回路２４３の構成例を示す。本構成例は、リセット信号が入力されていない時に入力信号のピーク値を保持するピークホールド回路２４３１と、ピークホールド回路２４３１の出力信号とオフセット信号の差を増幅して出力する差動増幅回路２４３２とで構成される。
【００５６】
抵抗や容量、フォトダイオード、焦電素子または圧電素子のトランスデューサ９においてトランスデューサ９の出力となる抵抗値、容量値、電流または電圧の平均値と比較して変動値が小さい場合では、ＡＤコンバータ３の精度に対する変動値の振れ幅を大きくした方が変動を正確にとらえることができる。本変化形では差動増幅回路２４３２において平均値の一部をオフセット信号で除去して増幅することにより、相対的に変動値を大きくすることができる。
【００５７】
図２２に信号キャプチャ部２４の第３の変化形を示す。この変化形では、積分器２４４が信号キャプチャ部２４となる。また、リセット信号と積分区間制御信号とオフセット信号が状態制御信号となる。
【００５８】
左の接続端子ＴＳにはトランスデューサ９の一方の端子ならびにトランスデューサ９にパルスの電圧信号を与える電圧ドライブ回路２２１が接続される。右の接続端子ＴＳには、この接続端子ＴＳとトランスインピーダンスアンプ２３１を接続する時にオンになるスイッチＳＷ１およびＳＷ３と、積分器２４４を接続する時にオンになるスイッチＳＷ２とが接続されている。ＳＷ１およびＳＷ３とＳＷ２のオンとオフはモード切替信号により制御され、ＳＷ１およびＳＷ３がオンの時にはＳＷ２がオフとなり、ＳＷ１およびＳＷ３がオフの時にはＳＷ２がオンとなる。
【００５９】
ＳＷ１およびＳＷ３がオンの時にはトランスインピーダンスアンプ２３１で接続端子から入力される電流を電圧に変換して積分器２４４に出力し、ＳＷ２がオンの時には接続端子の電圧が積分器２４４に入力される。積分器２４４においては、リセット信号が入力されていない時に積分区間制御信号で規定される時間の間、オフセット信号と積分器２４４の入力信号との差を積分し出力し、リセット信号が入力されている時には内部状態を初期化して初期信号を出力する。出力切替ＳＷ２５１は、出力切替信号が入力されるとオンになり、積分器２４４の出力をセンサ出力に出力する。
【００６０】
積分器２４４の構成例を図２３に示す。ＯＰアンプ、抵抗Ｒ１、容量Ｃ１で積分器２４４を構成している。オフセット信号はＲ１を介してＯＰアンプの反転入力（−）に入力される。スイッチＳＷｉ１とＳＷｉ２により積分区間が制御でき、積分時にはＳＷｉ１はオンとなりＳＷｉ２はオフとなる。積分しない時ではＳＷｉ１はオフＳＷｉ２はオンとし、入力からの信号を遮断しＯＰアンプの反転入力（−）と非反転入力（＋）を短絡する。ＳＷｉ３は積分器２４４を初期状態にするときに使用し、初期状態にする時ではリセット信号によりＳＷｉ３をオンとする。初期動作以外ではＳＷｉ３をオフとする。
【００６１】
各種トランスデューサ９を接続した時の動作を以下で説明する。
【００６２】
図２４に抵抗のトランスデューサ９を接続した場合のブロック図を示す。この場合ではモード切替信号によりＳＷ１とＳＷ３をオンとしＳＷ２をオフとする。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の抵抗が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【００６３】
図２５に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９の抵抗値を一定としている（図２５（Ａ））。トランスデューサ９の抵抗値を測定する時には積分器２４４を初期状態にするリセット信号を停止し（図２５（Ｄ））、積分区間制御信号により積分を開始させる（図２５（Ｅ））とともにパルスのドライブ信号を出力する。ドライブ信号が出力されると電圧ドライブ回路２２１からパルスの電圧信号が出力される（図２５（Ｂ））。電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がトランスデューサ９である抵抗に印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。このときトランスデューサ９の抵抗に基づいた電流Ｉｓ（図２５（Ｃ））が生じトランスインピーダンスアンプ２３１に入力される。トランスインピーダンスアンプ２３１において電流Ｉｓが電圧に変換され、積分器２４４において積分される（図２５（Ｆ））。ドライブ信号および積分区間制御信号が停止されると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図２５（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の抵抗値で決まる電流Ｉｓに基づいて決定されるため、データからトランスデューサ９の抵抗値を求めることは可能である。
【００６４】
容量のトランスデューサ９を接続した場合ではモード切替信号によりＳＷ１およびＳＷ３をオンとしＳＷ２をオフとする。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の容量が変化するが、本説明ではその変化はセンサ回路の動作に対し緩慢であるとする。
【００６５】
図２６に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９の容量値を一定としている（図２６（Ａ））。トランスデューサ９の容量値を測定する時には積分器２４４を初期状態にするリセット信号を停止し（図２６（Ｄ））、積分区間制御信号により積分を開始させるとともにパルスのドライブ信号を出力する。ドライブ信号が出力されると電圧ドライブ回路２２１からパルスの電圧信号が出力される（図２６（Ｂ））。
【００６６】
電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がトランスデューサ９である容量に印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。このときドライブ信号から出力されるパルスの立上りと立下りではトランスデューサ９の容量とトランスインピーダンスアンプ２３１の入力抵抗で構成される直列ＣＲ回路に過渡的に電流が流れるＩｓ（図２６（Ｃ））。電流Ｉｓはトランスインピーダンスアンプ２３１において電圧に変換される。積分器２４４においてはパルスの立上りまたはパルスの立下りのみ積分されるように、ドライブ信号のパルス幅よりも短い積分区間で積分する（図２６（Ｅ））。ドライブ信号が停止されると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図２６（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の容量値に依存する電流Ｉｓに基づいて決定されるため、データからトランスデューサ９の容量値を求めることは可能である。図２６では積分器２４４においてパルスの立上りを積分したがパルスの立下りを積分してもよい。
【００６７】
フォトダイオード（ＰＤ）のトランスデューサ９を接続した場合ではモード切替信号によりＳＷ１およびＳＷ３をオンとしＳＷ２をオフとする。センシング対象である光強度の変化によりトランスデューサ９であるＰＤから生成される電流Ｉｓが変化するが、本説明ではその変化はセンサ回路の動作に対し緩慢であるとする。
【００６８】
図２７に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９に入力される光強度を一定としている（図２７（Ａ））。電圧ドライブ回路２２１は、出力を停止している（図２７（Ｂ））。トランスデューサ９に入力される光強度を測定する時には積分器２４４を初期状態にするリセット信号を停止し（図２７（Ｄ））、積分区間制御信号により積分を開始させる（図２７（Ｅ））。フォトダイオード（ＰＤ）のトランスデューサ９から生成される電流Ｉｓは一定である（図２７（Ｃ））。トランスインピーダンスアンプ２３１において一定の電流Ｉｓが一定の電圧に変換され、積分器２４４においてはこの一定の電圧を積分する（図２７（Ｆ））。この後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図２７（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９に入力される光強度に依存する電流Ｉｓに基づいて決定されるため、データから光強度を求めることは可能である。
【００６９】
焦電素子または圧電素子のトランスデューサ９を接続した場合ではモード切替信号によりＳＷ１およびＳＷ３をオフとしＳＷ２をオンとする。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の出力電圧Ｖｓは変化するが、本説明ではその変化はセンサ回路の動作に対し緩慢であるとする。
【００７０】
図２８に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９から出力される電圧を一定としている（図２８（Ａ））。電圧ドライブ回路２２１は、出力を停止している（図２８（Ｂ））。積分器２４４に入力される電圧は一定である（図２８（Ｃ））。トランスデューサ９から出力される電圧を測定する時には積分器２４４を初期状態にするリセット信号を停止し（図２８（Ｄ））、積分区間制御信号により積分を開始させる（図２８（Ｅ））。積分器２４４においてはこの一定の電圧を積分する（図２８（Ｆ））。この後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図２８（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の出力電圧Ｖｓに依存するため、データからセンシング対象の強度を求めることは可能である。
【００７１】
上記の説明のように本変化形の信号キャプチャ部２４を使用した信号保持機能付センサセル回路２によっても、抵抗、容量、フォトダイオード（ＰＤ）、焦電素子および圧電素子のトランスデューサ９に対応できる。複数の信号保持機能付センサセル回路２を使用する場合の動作は第１の構成例と同じでよい。したがって、本変化形の信号キャプチャ部２４を使用した信号保持機能付センサセル回路２を図２に示した第１の実施形態に適用しても、抵抗、容量、フォトダイオード（ＰＤ）、焦電素子および圧電素子のトランスデューサ９に対応できセンシングデータ取得時間の差を小さくすることができる。
【００７２】
図２５から図２８の説明ではトランスデューサ９の種類によって積分区間制御信号の幅を変えていたが、最も狭い積分区間制御信号の幅に統一し、考慮している全てのトランスデューサ９に対し同じ幅の積分区間制御信号を使用してもよい。
【００７３】
図２２では、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３とトランスインピーダンスアンプ２３１から成るモード切替部２３を使用したが、図１５または図１７に示したモード切替部２３を使用してもよい。
【００７４】
図２９に信号キャプチャ部２４の第４の変化形を示す。本変化形では、ベースクリッパ積分器２４６が信号キャプチャ部２４となる。また、リセット信号とオフセット信号が状態制御信号となる。ベースクリッパ積分器２４６においては、リセット信号が入力されていない時にオフセット信号よりも大きな信号が入力されている間、オフセット信号と入力信号との差を積分して出力し、リセット信号が入力されている時には内部状態を初期化して初期信号を出力する。
【００７５】
ベースクリッパ積分器２４６の構成例を図３０に示す。ＯＰアンプ、抵抗Ｒ１、容量Ｃ１で積分動作を行う回路を構成している。電圧比較器は正入力（＋）の電圧が負入力（−）の電圧より大きいときはスイッチＳＷｉ１をオンにしてＳＷｉ２をオフにする信号を出力する。また、正入力（＋）の電圧が負入力（−）の電圧より小さいときはＳＷｉ１をオフにしてＳＷｉ２をオンにする信号を出力する。オフセット信号はＲ１を介してＯＰアンプの反転入力（−）と電圧比較器の負入力（−）に入力される。スイッチＳＷｉ１とＳＷｉ２により積分区間を制御でき、オフセット信号より大きな信号が入力された時にはＳＷｉ１がオンＳＷｉ２がオフとなり積分を行う。オフセット信号より小さな信号が入力された時にはＳＷｉ１がオフＳＷｉ２がオンとなり、入力からの信号を遮断しＯＰアンプの反転入力（−）と非反転入力（＋）を短絡して、それまでの積分値を保持する。ＳＷｉ３は積分器２４４を初期状態にするときに使用し、初期状態にする時ではリセット信号によりＳＷｉ３をオンとする。初期状態にする動作以外ではＳＷｉ３をオフとする。
【００７６】
図３１の容量のトランスデューサ９を接続した場合のセンサ回路の各部波形を例として用いて、ベースクリッパ積分器２４６を使用した場合の動作を説明する。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の容量が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【００７７】
図３１ではトランスデューサ９の容量値を一定としている（図３１（Ａ））。トランスデューサ９の容量値を測定する時には積分器２４４を初期状態にするリセット信号を停止し（図３１（Ｄ））、パルスのドライブ信号を出力する。ドライブ信号が出力されると電圧ドライブ回路２２１からパルスの電圧信号が出力される（図３１（Ｂ））。電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がトランスデューサ９である容量に印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。このときトランスデューサ９の容量と、トランスインピーダンスアンプ２３１の入力インピーダンスとの過渡現象によりパルスの電圧信号の立上りと立下りで、それぞれ正と負のピークを持つパルス電流Ｉｓが生じる。トランスインピーダンスアンプ２３１において電流Ｉｓが電圧に変換されベースクリッパ積分器２４６に入力される（図３１（Ｃ））。ベースクリッパ積分器２４６では、オフセット信号より入力信号が大きくなると電圧比較器からＳＷｉ１をオンにＳＷｉ２をオフにする信号が出力される（図３１（Ｅ））。オフセット信号より入力信号が大きい期間で、入力信号とオフセット信号の差が積分される（図３１（Ｆ））。ドライブ信号が停止されると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図３１（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の容量値で決まる電流Ｉｓに基づいて決定されるため、データからトランスデューサ９の容量値を求めることは可能である。図３１ではパルスの立上りを積分するようにベースクリッパ積分器２４６の入力信号がオフセット信号より大きい時を積分したが、パルスの立下りを積分するようにベースクリッパ積分器２４６の入力信号がオフセット信号より小さい時を積分してもよい。
【００７８】
ベースクリッパ積分器２４６を使用する場合ではオフセット信号より大きな信号のみ積分されるため、フォトダイオード、焦電素子、圧電素子のトランスデューサ９を使用する場合でもパルスのドライブ信号を出力する。抵抗のトランスデューサ９を使用する場合も同様にパルスのドライブ信号を出力する。
【００７９】
図３２に信号キャプチャ部２４の第５の変化形を示す。本変化形では、ベースクリッパ切替積分器２４７が信号キャプチャ部２４となる。また、リセット信号と積分区間制御信号とオフセット信号と切替信号が状態制御信号となる。ベースクリッパ切替積分器２４７においては、切替信号により積分区間制御信号で積分区間を制御される積分器２４４とオフセット信号より大きな入力信号が入力された区間で入力信号とオフセット信号の差を積分するベースクリッパ積分器２４６に切り替えられる。積分器２４４となった時では、リセット信号が入力されていない時に積分区間制御信号で規定される時間の間、オフセット信号と積分器２４４の入力信号との差を積分し出力し、リセット信号が入力されている時には内部状態を初期化して初期信号を出力する。ベースクリッパ積分器２４６となった時では、リセット信号が入力されていない時にオフセット信号よりも大きな信号が入力されている間、オフセット信号と入力信号との差を積分して出力し、リセット信号が入力されている時には内部状態を初期化して初期信号を出力する。
【００８０】
ベースクリッパ切替積分器２４７の構成例を図３３に示す。ＯＰアンプ、抵抗Ｒ１、容量Ｃ１で積分動作を行う回路を構成している。セレクタでは切替信号により電圧比較器の出力または積分区間制御信号をＳＷｉ１およびＳＷｉ２に出力する。電圧比較器は正入力（＋）の電圧が負入力（−）の電圧より大きいときはスイッチＳＷｉ１をオンにしてＳＷｉ２をオフにする信号を出力する。また、正入力（＋）の電圧が負入力（−）の電圧より小さいときはＳＷｉ１をオフにしてＳＷｉ２をオンにする信号を出力する。オフセット信号はＲ１を介してＯＰアンプの反転入力（−）と電圧比較器の負入力（−）に入力される。スイッチＳＷｉ１とＳＷｉ２により積分区間を制御でき、積分時にはＳＷｉ１はオンとなりＳＷｉ２はオフとなる。積分しない時ではＳＷｉ１はオフＳＷｉ２はオンとし、入力からの信号を遮断しＯＰアンプの反転入力（−）と非反転入力（＋）を短絡する。ＳＷｉ３は積分器２４４を初期状態にするときに使用し、初期状態にする時ではリセット信号によりＳＷｉ３をオンとする。初期状態にする動作以外ではＳＷｉ３をオフとする。
【００８１】
ベースクリッパ積分器として使用する場合では、トランスデューサ９の種類に拘らずパルスのドライブ信号を出力する。
【００８２】
図３４に信号保持機能付センサセル回路の第２の構成例を示す。本構成例では、左の接続端子ＴＳとドライブ部２２を接続する配線ならびに右の接続端子ＴＳとグランドを接続する配線が接続部２１、電流ドライブ回路２２２がドライブ部２２、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３とトランスインピーダンスアンプ２３１がモード切替部２３、ピークホールド回路２４１が信号キャプチャ部２４、出力切替ＳＷ２５１が出力切替部２５となる。また、リセット信号が状態制御信号となる。
【００８３】
左の接続端子ＴＳにトランスデューサ９の一方の端子を接続し、他方の端子を右の接続端子ＴＳを介してグランドに接続する。左の接続端子ＴＳにはトランスデューサ９にドライブ信号電流を与える電流ドライブ回路２２２と、左の接続端子ＴＳとトランスインピーダンスアンプ２３１を接続する時にオンになるスイッチＳＷ１と、ピークホールド回路２４１を接続する時にオンになるスイッチＳＷ２とが接続されている。ＳＷ１およびＳＷ３とＳＷ２のオンとオフはモード切替信号により制御され、ＳＷ１およびＳＷ３がオンの時にはＳＷ２がオフとなり、ＳＷ１およびＳＷ３がオフの時にはＳＷ２がオンとなる。
【００８４】
ＳＷ１およびＳＷ３がオンの時にはトランスインピーダンスアンプ２３１で接続端子から入力される電流を電圧に変換してピークホールド回路２４１に出力し、ＳＷ２がオンの時には接続端子の電圧がピークホールド回路２４１に入力される。ピークホールド回路２４１においては、リセット信号が入力されていない時に入力信号のピークを保持して出力し、リセット信号が入力されている時には内部状態を初期化して初期信号を出力する。出力切替ＳＷ２５１は、出力切替信号が入力されるとオンになり、ピークホールド回路２４１の出力をセンサ出力に出力する。
【００８５】
各種トランスデューサ９を接続した時の動作を以下で説明する。以下の説明ではモード切替部２３の入力の電圧をＶｓとする。
【００８６】
図３５に抵抗のトランスデューサ９を接続した場合のブロック図を示す。この場合ではモード切替信号によりＳＷ１およびＳＷ３をオフとしＳＷ２をオンとする。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の抵抗が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【００８７】
図３６に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９の抵抗値を一定としている（図３６（Ａ））。トランスデューサ９の抵抗値を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止し（図３６（Ｄ））、ドライブ信号を出力する。ドライブ信号が出力されると電流ドライブ回路２２２から時間平均値がゼロであるパルスの電流信号が出力される（図３６（Ｂ））。このときトランスデューサ９の抵抗に基づいた電圧Ｖｓ（図３６（Ｃ））が生じピークホールド回路２４１に入力される。ピークホールド回路２４１においてピーク値が保持され出力される（図３６（Ｅ））。ドライブ信号が停止されると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図３６（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の抵抗値で決まる電圧Ｖｓに基づいて決定されるため、データからトランスデューサ９の抵抗値を求めることは可能である。図３６ではピークホールド回路２４１において最大値を保持したが最小値を保持してもよい。
【００８８】
容量のトランスデューサ９を接続した場合では、抵抗の場合と同様にモード切替信号によりＳＷ１およびＳＷ３をオフとしＳＷ２をオンとする。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の容量が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【００８９】
図３７に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９の容量値を一定としている（図３７（Ａ））。トランスデューサ９の容量値を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止し（図３７（Ｄ））、パルスのドライブ信号を出力する。ドライブ信号が出力されると電流ドライブ回路２２２から時間平均値がゼロであるパルスの電流信号が出力される（図３７（Ｂ））。このとき電流ドライブ回路２２２から流れる時間平均値がゼロであるパルスの電流信号によりトランスデューサ９の容量にはパルスの電圧が生じ（図３７（Ｃ））、ピークホールド回路２４１においてピーク値が保持され出力される（図３７（Ｅ））。ドライブ信号が停止されると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図３７（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の容量値に依存する電圧Ｖｓに基づいて決定されるため、データからトランスデューサ９の容量値を求めることは可能である。
【００９０】
フォトダイオード（ＰＤ）のトランスデューサ９を接続した場合ではモード切替信号によりＳＷ１およびＳＷ３をオンとしＳＷ２をオフとする。センシング対象である光強度の変化によりトランスデューサ９であるＰＤから生成される電流Ｉｓが変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【００９１】
図３８に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９に入力される光強度を一定としている（図３８（Ａ））。トランスデューサ９に入力される光強度を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止する（図３８（Ｄ））。トランスデューサ９であるフォトダイオード（ＰＤ）から生成される電流Ｉｓは一定である（図３８（Ｃ））。トランスインピーダンスアンプ２３１において一定の電流Ｉｓが一定の電圧に変換され、ピークホールド回路２４１においてはこの一定の電圧が保持され出力される（図３８（Ｅ））。この後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図３８（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９に入力される光強度に依存する電流Ｉｓに基づいて決定されるため、データから光強度を求めることは可能である。
【００９２】
焦電素子または圧電素子のトランスデューサ９を接続した場合ではモード切替信号によりＳＷ１およびＳＷ３をオフとしＳＷ２をオンとする。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の出力電圧Ｖｔは変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【００９３】
図３９に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９から出力される電圧Ｖｔを一定としている（図３９（Ａ））。電圧ドライブ回路２２１は、出力を停止している（図３９（Ｂ））。ピークホールド回路２４１に入力される電圧Ｖｓは一定である（図３９（Ｃ））。トランスデューサ９から出力される電圧を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止する（図３９（Ｄ））。ピークホールド回路２４１においては入力される一定の電圧Ｖｓが保持され出力される（図３９（Ｅ））。この後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図３９（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の出力電圧Ｖｔに依存するため、データからセンシング対象の強度を求めることは可能である。
【００９４】
上記の説明のように信号保持機能付センサセル回路の第２の構成例でも抵抗、容量、フォトダイオード（ＰＤ）、焦電素子および圧電素子のトランスデューサ９に対応できる。複数の信号保持機能付センサセル回路２を使用する場合の動作は、第１の構成例と同じでよい。したがって、本構成例の信号保持機能付センサセル回路２を図２に示した第１の実施形態に適用しても、抵抗、容量、フォトダイオード（ＰＤ）、焦電素子および圧電素子のトランスデューサ９に対応できセンシングデータ取得時間の差を小さくすることができる。
【００９５】
上記の第２の構成例での説明では、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３とトランスインピーダンスアンプ２３１から成るモード切替部２３を使用したが、図１５または図１７に示したモード切替部２３を使用してもよい。さらに、図１８、図２０、図２２、図２９または図３２に示した信号キャプチャ部２４を使用してもよい。
【００９６】
図２２、図２９、図３２に示した信号キャプチャ部２４を使用する場合では、抵抗のトランスデューサ９を使用する時にはパルスの上に凸または下に凸のいずれかの区間のみ積分されるように、ドライブ信号のパルス幅よりも短い積分区間で積分する。その他のトランスデューサ９に対しては時間平均値がゼロであるパルス波形の周期に合わせて積分区間を設定し積分する。または、最も狭い積分区間制御信号の幅に統一し本発明で考慮している全てのトランスデューサ９に対し同じ幅の積分区間制御信号を使用してもよい。
【００９７】
図４０に信号保持機能付センサセル回路の第３の構成例を示す。本構成例では、左の接続端子ＴＳとドライブ部２２を接続する配線ならびに右の接続端子ＴＳとドライブ部２２およびモード切替部２３を接続する配線が接続部２１、電圧ドライブ回路２２１と電流ドライブ回路２２２がドライブ部２２、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３とトランスインピーダンスアンプ２３１がモード切替部２３、積分器２４４が信号キャプチャ部２４、出力切替ＳＷ２５１が出力切替部２５となる。また、リセット信号とオフセット信号と積分区間制御信号が状態制御信号となる。
【００９８】
トランスデューサ９の一方の端子に接続する接続端子ＴＳと他方の端子に接続する接続端子ＴＳがあり、左の接続端子ＴＳにはトランスデューサ９にパルスの電圧信号を与える電圧ドライブ回路２２１が接続されている。右の接続端子ＴＳには、トランスデューサ９にドライブ信号電流を与える電流ドライブ回路２２２と、右の接続端子ＴＳとトランスインピーダンスアンプ２３１を接続する時にオンになるスイッチＳＷ１と、積分器２４４を接続する時にオンになるスイッチＳＷ２とが接続されている。ＳＷ１およびＳＷ３とＳＷ２のオンとオフはモード切替信号により制御され、ＳＷ１およびＳＷ３がオンの時にはＳＷ２がオフとなり、ＳＷ１およびＳＷ３がオフの時にはＳＷ２がオンとなる。
【００９９】
ＳＷ１およびＳＷ３がオンの時にはトランスインピーダンスアンプ２３１で接続端子から入力される電流を電圧に変換して積分器２４４に出力し、ＳＷ２がオンの時には接続端子の電圧が積分器２４４に入力される。積分器２４４においては、リセット信号が入力されていない時に積分区間制御信号で規定される時間の間、オフセット信号と積分器２４４の入力信号との差を積分し出力し、リセット信号が入力されている時には内部状態を初期化して初期信号を出力する。
【０１００】
各種トランスデューサ９を接続した時の動作を以下で説明する。以下の説明ではトランスデューサからモード切替部２３に流れ込む電流をＩｓとし、モード切替部２３の入力に生じる電圧をＶｓとしている。
【０１０１】
図４１に抵抗のトランスデューサ９を接続した場合のブロック図を示す。この場合ではモード切替信号によりＳＷ１とＳＷ３をオンとしＳＷ２をオフとする。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の抵抗が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【０１０２】
図４２に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９の抵抗値を一定としている（図４２（Ａ））。トランスデューサ９の抵抗値を測定する時には積分器２４４を初期状態にするリセット信号を停止し（図４２（Ｄ））、積分区間制御信号により積分を開始させる（図６３（Ｅ））とともにパルスのドライブ信号を電圧ドライブ回路２２１へ出力する。このとき電流ドライブ回路２２２へはドライブ信号を出力しないため電流ドライブ回路２２２から出力される電流はゼロで一定となる。接続端子から電流ドライブ回路２２２を見たインピーダンスはトランスインピーダンスアンプ２３１の入力インピーダンスと比較して非常に大きく、電流ドライブ回路２２２の接続を無視できる。電圧ドライブ回路２２１へドライブ信号が出力されると電圧ドライブ回路２２１からパルスの電圧信号が出力される（図４２（Ｂ））。電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がトランスデューサ９である抵抗に印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。このときトランスデューサ９の抵抗に基づいた電流Ｉｓ（図４２（Ｃ））が生じトランスインピーダンスアンプ２３１に入力される。トランスインピーダンスアンプ２３１において電流Ｉｓが電圧に変換され、積分器２４４において積分される（図４２（Ｆ））。ドライブ信号および積分区間制御信号が停止されると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図４２（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の抵抗値で決まる電流Ｉｓに基づいて決定されるため、データからトランスデューサ９の抵抗値を求めることは可能である。
【０１０３】
容量のトランスデューサ９を接続した場合ではモード切替信号によりＳＷ１およびＳＷ３をオフとしＳＷ２をオンとする。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の容量が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【０１０４】
図４３に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９の容量値を一定としている（図４３（Ａ））。トランスデューサ９の容量値を測定する時には積分器２４４を初期状態にするリセット信号を停止し（図４３（Ｄ）、積分区間制御信号により積分を開始させる（図４３（Ｅ））とともにドライブ信号を電流ドライブ回路２２２へ出力する。このときこのとき電圧ドライブ回路２２１へはドライブ信号を出力しないため電圧ドライブ回路２２１から出力される電圧はゼロで一定となる。
【０１０５】
電流ドライブ回路２２２へのドライブ信号が出力されると電流ドライブ回路２２２から時間平均値がゼロであるパルスの電流信号が出力される（図４３（Ｂ））。このとき電流ドライブ回路２２２から流れる時間平均値がゼロであるパルスの電流信号によりトランスデューサ９の容量の２個の端子間にはパルスの電圧Ｖｓが生じる（図４３（Ｃ））。時間平均値がゼロであるパルス波形の周期に合わせて積分区間を設定し積分する（図４３（Ｆ））。ドライブ信号が停止されると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図４３（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の容量値に依存する電圧Ｖｓに基づいて決定されるため、データからトランスデューサ９の容量値を求めることは可能である。
【０１０６】
図２２の信号キャプチャ部２４の第３の変化形として積分器２４４を使用した場合では、抵抗と容量のトランスデューサ９で異なる積分区間制御信号を使用していた。これに対し本構成例では、抵抗と容量のトランスデューサ９に対し同じ積分区間制御信号でよい。フォトダイオード（ＰＤ）のトランスデューサ９を接続した場合ではモード切替信号によりＳＷ１およびＳＷ３をオンとしＳＷ２をオフとする。センシング対象である光強度の変化によりトランスデューサ９であるＰＤから生成される電流Ｉｓが変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【０１０７】
図４４に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９に入力される光強度を一定としている（図４４（Ａ））。トランスデューサ９に入力される光強度を測定する時には積分器２４４を初期状態にするリセット信号を停止し（図４４（Ｄ））、積分区間制御信号により積分を開始させる（図４４（Ｅ））。このとき電圧ドライブ回路２２１へはドライブ信号を出力しないため電圧ドライブ回路２２１から出力される電圧はゼロで一定となる（図４４（Ｂ））。また、電流ドライブ回路２２２へもドライブ信号を出力しないため電流ドライブ回路２２２から出力される電流はゼロで一定となる（図４４（Ｂ））。接続端子から電流ドライブ回路２２２を見たインピーダンスはトランスインピーダンスアンプ２３１の入力インピーダンスと比較して非常に大きく、電流ドライブ回路２２２の接続を無視できる。
【０１０８】
ＰＤから生成される電流Ｉｓは一定である（図４４（Ｃ））。トランスインピーダンスアンプ２３１において一定の電流Ｉｓが一定の電圧に変換され、積分器２４４においてはこの一定の電圧を積分する（図４４（Ｆ））。この後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図４４（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９に入力される光強度に依存する電流Ｉｓに基づいて決定されるため、データから光強度を求めることは可能である。
【０１０９】
焦電素子または圧電素子のトランスデューサ９を接続した場合ではモード切替信号によりＳＷ１およびＳＷ３をオフとしＳＷ２をオンとする。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の出力電圧Ｖｔは変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【０１１０】
図４５に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９から出力される電圧Ｖｔを一定としている（図４５（Ａ））。積分器２４４に入力される電圧も一定である（図４５（Ｃ））。トランスデューサ９から出力される電圧を測定する時には積分器２４４を初期状態にするリセット信号を停止し（図４５（Ｄ））、積分区間制御信号により積分を開始させる（図４５（Ｅ））。このとき電圧ドライブ回路２２１へはドライブ信号を出力しないため電圧ドライブ回路２２１から出力される電圧はゼロで一定となる（図４５（Ｂ））。また、電流ドライブ回路２２２へもドライブ信号を出力しないため電流ドライブ回路２２２から出力される電流はゼロで一定となる（図４５（Ｂ））。接続端子から電流ドライブ回路２２２を見たインピーダンスはトランスインピーダンスアンプ２３１の入力インピーダンスと比較して非常に大きく、電流ドライブ回路２２２の接続を無視できる。
【０１１１】
積分器２４４においてはこの一定の電圧を積分する（図４５（Ｆ））。この後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図４５（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の出力電圧Ｖｔに依存するため、データからセンシング対象の強度を求めることは可能である。
【０１１２】
第３の構成例を用いれば、積分区間制御信号を変えることなく、抵抗、容量、フォトダイオード、焦電素子または圧電素子のトランスデューサ９に対応できる。複数の信号保持機能付センサセル回路２を使用する場合の動作は、第１の構成例と同じでよい。したがって、本構成例の信号保持機能付センサセル回路２を図２に示した実施形態１に適用しても、抵抗、容量、フォトダイオード（ＰＤ）、焦電素子および圧電素子のトランスデューサ９に対応できセンシングデータ取得時間の差を小さくすることができる。
【０１１３】
上記の第３の構成例での説明では、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３とトランスインピーダンスアンプ２３１から成るモード切替部２３を使用したが、図１５または図１７に示したモード切替部２３を使用してもよい。さらに、図１８、図２０、図２２、図２９または図３２に示した信号キャプチャ部２４を使用してもよい。
【０１１４】
図４６に接続部の第１の変化形を示す。接続部２１は、容量結合のためのものであり、電極１１と電極１２で形成される容量Ｃ１と電極２１と電極２２で形成される容量Ｃ２で構成される。図４６では本接続部２１を使用した信号保持機能付センサセル回路２の構成例として、ドライブ部２２に電圧ドライブ回路２２１、信号キャプチャ部２４にピークホールド回路２４１を使用した構成を示した。
【０１１５】
図左側の接続端子ＴＳにはトランスデューサ９の一方の端子が接続され、右側の接続端子ＴＳにはトランスデューサ９の他方の端子が接続される。容量Ｃ１には左側の接続端子ＴＳとトランスデューサ９にパルスの電圧信号を与える電圧ドライブ回路２２１が接続されている。容量Ｃ２には右側の接続端子ＴＳとモード切替部２３が接続されている。電圧ドライブ回路２２１では、ドライブ信号が入力されるとパルスの電圧信号を出力する。モード切替部２３は電流の入力モードに設定されており、トランスデューサ９を介して流れる電流を電圧に変換する。ピークホールド回路２４１においては、リセット信号が入力されていない時に入力信号のピークを保持して出力し、リセット信号が入力されている時には内部状態を初期化して初期信号を出力する。
【０１１６】
センサを製造する時には、電極１１と電極１２より接続端子側の構成要素と一緒にトランスデューサ９を製造し、電極２１と電極２２よりドライブ部２２および信号キャプチャ部２４側の構成要素を製造した後、両者を実装する製造法が採れる。この製造法ではトランスデューサ９と信号保持機能付センサセル回路２を並行して別個に製造できるとともに、電極２１と電極２２よりドライブ部２２および信号キャプチャ部２４側の構成要素がトランスデューサ９の種類に依存しない。
【０１１７】
接続部２１を介して信号を信号キャプチャ部２４に入力するには、ドライブ部２２から交流成分を含むパルスの電気信号を出力する。ドライブ部２２からのパルスの電気信号に対するトランスデューサ９の応答波形は、接続部の容量Ｃ１とＣ２のインピーダンスと信号キャプチャ部２４の入力インピーダンス、およびトランスデューサ９のインピーダンスに依存して変わる。信号キャプチャ部２４では、応答波形に応じて適切にトランスデューサ９の出力信号をキャプチャし保持する。
【０１１８】
各種トランスデューサを接続した時の動作を以下で説明する。以下の説明でモード切替部２３の入力インピーダンスは抵抗としている。
【０１１９】
図４７に抵抗のトランスデューサを接続した場合の各部の波形を示す。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の抵抗が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路２の動作に対し緩慢であるとする。
【０１２０】
図４７ではトランスデューサの抵抗値を一定としている（図４７（Ａ））。トランスデューサ９の抵抗値を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止してパルスのドライブ信号を出力する。ドライブ信号が出力されると電圧ドライブ回路２２１からパルスの電圧信号が出力される（図４７（Ｂ））。電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がトランスデューサ９である抵抗に印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。このときトランスデューサ９の抵抗と、接続部２１の容量Ｃ１およびＣ２と、モード切替部２３の入力インピーダンスとの過渡現象によりパルスの電圧信号の立上りと立下りで、それぞれ正と負のピークを持つパルス電流Ｉｓ（図４７（Ｃ））が生じる。モード切替部２３において電流Ｉｓが電圧に変換され、ピークホールド回路２４１においてピーク値が保持され出力される（図４７（Ｅ））。ドライブ信号が停止されると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図４７（Ｆ））、図1でのデータ蓄積部４にセンシングデータが蓄積される。このセンシングデータはトランスデューサ９の抵抗値で決まる電流Ｉｓに基づいて決定されるため、センシングデータからトランスデューサ９の抵抗値を求めることは可能である。図４７ではピークホールド回路２４１において最大値を保持したが最小値を保持してもよい。
【０１２１】
図４８に容量のトランスデューサを接続した場合の各部の波形を示す。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の容量が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路２の動作に対し緩慢であるとする。
【０１２２】
図４８ではトランスデューサ９の容量値を一定としている（図４８（Ａ））。トランスデューサ９の容量値を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止してパルスのドライブ信号を出力する。ドライブ信号が出力されると電圧ドライブ回路２２１からパルスの電圧信号が出力される（図４８（Ｂ））。電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がトランスデューサ９である容量に印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。このときトランスデューサ９の容量と、接続部２１の容量Ｃ１およびＣ２と、モード切替部２３の入力インピーダンスとの過渡現象によりパルスの電圧信号の立上りと立下りで、それぞれ正と負のピークを持つパルス電流Is（図４８（Ｃ））が生じる。モード切替部２３において電流Ｉｓが電圧に変換され、ピークホールド回路２４１においてピーク値が保持され出力される（図４８（Ｅ））。ドライブ信号が停止されると図1でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図４８（Ｆ））、図1でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の容量値に依存する電流Ｉｓに基づいて決定されるため、データからトランスデューサ９の容量値を求めることは可能である。図４８ではピークホールド回路２４１において最大値を保持したが最小値を保持してもよい。
【０１２３】
図４９にフォトダイオード（ＰＤ）のトランスデューサを接続した場合の各部の波形を示す。センシング対象である光強度の変化によりトランスデューサ９であるＰＤから生成される電流が変化してコンダクタンスが変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路２の動作に対し緩慢であるとする。図４９ではトランスデューサ９に入力される光強度を一定としている。トランスデューサ９に入力される光強度を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止してパルスのドライブ信号が出力される。電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がトランスデューサ９であるＰＤに印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。
【０１２４】
ＰＤの電流電圧特性は図５０に示すように光の強度が大きいほど電流軸のマイナス側に移動する。今、光強度が一定で容量を介してパルスの電圧信号を入力しているため、ＰＤの電流と電圧は図５１に示すように電流電圧特性上の点Ａ、Ｂ、Ａ、Ｃ、Ａという軌跡をたどる。すなわち、初期値であるパルスの電圧信号の入力前では、光が入射されたことにより生じる直流電流は容量により遮断されるためＰＤの電流と電圧は点Ａとなる。パルスの電圧信号の立上りでは、立上りの交流成分に対して容量のインピーダンスが低いためＰＤのカソードの電位が大きくなり、ＰＤの電流と電圧は点Ａから点Ｂに向かって遷移する。このとき生じる電流はモード切替部２３に流れる電流Ｉｓとなる。点Ｂは光強度に依存して変化するため、パルスの電圧信号の立上りで生じる電流Ｉｓのピーク値も光強度に依存する。
【０１２５】
パルスの電圧信号の立上り後の一定の状態では、容量との過渡現象によりＰＤの電流と電圧は再び点Ａに戻り、これに伴い電流Ｉｓもゼロとなる。パルスの電圧信号の立下りでは、立下りの交流成分に対して容量のインピーダンスが低いためＰＤのカソードの電位が小さくなり、ＰＤの電流と電圧は点Ａから点Ｃに向かって遷移する。パルスの電圧信号の立下り後の一定の状態では、容量との過渡現象によりＰＤの電流と電圧は再び点Ａに戻る。
【０１２６】
以上の動作によりモード切替部２３を流れる電流Ｉｓは図４９（Ｃ）のようになる。モード切替部２３において電流Ｉｓが電圧に変換され、ピークホールド回路２４１においてはピーク値が保持され出力される（図４９（Ｅ））。この後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図４９（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９に入力される光強度に依存する電流Ｉｓに基づいて決定されるため、データから光強度を求めることは可能である。
【０１２７】
図５２に焦電素子または圧電素子のトランスデューサを接続した場合のブロック図を示す。この場合ではトランスデューサ９と並列にダイオードを接続する。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の出力電圧Ｖｔは変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路２の動作に対し緩慢であるとする。
【０１２８】
図５３に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９から出力される電圧Ｖｔを一定としている（図５３（Ａ））。ピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止して（図５３（Ｄ））、パルスのドライブ信号を出力する。電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がダイオードに印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。
【０１２９】
トランスデューサ９を含めたダイオードの電流電圧特性は、図５４に示すように印加されていない時の初期値Ａがトランスデューサ９の出力電圧Ｖｔに依存する。パルスの電圧信号の立上りでは、立上りの交流成分に対して容量のインピーダンスが低いためダイオードのアノードの電位が大きくなり、ダイオードの電流と電圧は点Ａから点Ｂに向かって遷移する。このとき生じる電流はモード切替部２３に流れる電流Ｉｓとなる。点ＢはＶｔに依存して変化するため、パルスの電圧信号の立上りで生じる電流Ｉｓのピーク値もＶｔに依存する。
【０１３０】
パルスの電圧信号の立上り後の一定の状態では、容量との過渡現象によりダイオードの電流と電圧は再び点Ａに戻り、これに伴い電流Ｉｓもゼロとなる。パルスの電圧信号の立下りでは、立下りの交流成分に対して容量のインピーダンスが低いためダイオードのアノードの電位が小さくなり、ダイオードの電流と電圧は点Ａから点Ｃに向かって遷移する。パルスの電圧信号の立下り後の一定の状態では、容量との過渡現象によりダイオードの電流と電圧は再び点Ａに戻る。
【０１３１】
以上の動作によりモード切替部２３を流れる電流Ｉｓは図５３（Ｃ）のようになる。ピークホールド回路２４１においてはピーク値が保持され出力される（図５３（Ｅ））。この後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図５３（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の出力電圧Ｖｔに依存するため、データからセンシング対象の強度を求めることは可能である。
【０１３２】
トランスデューサ９が焦電素子または圧電素子の場合ではダイオードが電極１１と電極２１間に必要であるが、この場合でもトランスデューサ９と信号保持機能付センサセル回路２を並行して別個に製造できるとともに、電極１２と電極２２よりドライブ部２２および信号キャプチャ部２４側の構成要素は変更しなくてよい。
【０１３３】
信号キャプチャ部２４に積分器２４４を使用した場合ではドライブ信号の立上り、または立下りのみ積分するように積分区間制御信号を出力する。図４７、４８、４９、５３に示したように、どのトランスデューサ９の種類でもドライブ信号の立上りと立下りで電流Ｉｓはそれぞれ正と負のピークを持つパルス電流となる。積分器２４４ではパルス電流の正のピークまたは負のピークのみ積分するように、積分区間制御信号により積分区間を制御する。
【０１３４】
図５５に接続部の第２の変化形を示す。本変化形では、容量Ｃｔ１と容量Ｃｔ２とインダクタＬｔ１とインダクタＬｔ２により接続部２１を構成している。容量Ｃｔ１とインダクタＬｔ１は直列に接続されており、Ｃｔ１で直流成分を除去している。容量Ｃｔ２とインダクタＬｔ２は直列に接続されており、フォトダイオードや焦電素子または圧電素子のトランスデューサ９を使用する場合にトランスデューサ９から生じる電圧または電流が短絡されないようにしている。さらに、インダクタＬｔ１とインダクタＬｔ２とでトランスを形成し、磁気結合でトランスデューサ９とドライブ部２２２およびモード切替部２３が結合している。
【０１３５】
インダクタＬｔ１の一端にはドライブ部２２である電圧ドライブ回路２２１が接続され、他端にはモード切替部２３が接続されている。図５５では、電圧ドライブ回路２２１とインダクタＬｔ１の接続の間に容量Ｃｔ１が挿入されているが、モード切替部２３とインダクタＬｔ１の接続の間に容量Ｃｔ１を挿入してもよい。電圧ドライブ回路２２１と信号キャプチャ部２４の動作は、図４６に示した接続部の第１の変化形と同じであるため説明を割愛する。
【０１３６】
各種トランスデューサを接続した時の動作を以下で説明する。以下の説明でモード切替部２３の入力インピーダンスは抵抗としている。Ｌｔ１をトランスの１次側としＬｔ２を２次側とする。また、Ｌｔ２とＣｔ２とトランスデューサ９を含む回路を２次側回路と記述する。
【０１３７】
図５６に抵抗のトランスデューサを接続した場合の各部の波形を示す。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の抵抗が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路２の動作に対し緩慢であるとする。
【０１３８】
図５６ではトランスデューサ９の抵抗値を一定としている（図５６（Ａ））。トランスデューサ９の抵抗値を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止して（図５６（Ｄ））、パルスのドライブ信号を出力する。ドライブ信号が出力されると電圧ドライブ回路２２１からパルスの電圧信号が出力される（図５６（Ｂ））。電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がインダクタＬｔ１および２次側回路に印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。このときトランスデューサ９の抵抗を含む２次側回路と、インダクタＬｔ１および容量Ｃｔ１とモード切替部２３の入力インピーダンスとの過渡現象によりパルスの電圧信号の立上りと立下りで、それぞれ正と負のピークを持つパルス電流Ｉｓ（図５６（Ｃ））が生じる。モード切替部２３において電流Ｉｓが電圧に変換され、ピークホールド回路２４１においてピーク値が保持され出力される（図５６（Ｅ））。ドライブ信号が停止されると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図５６（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にセンシングデータが蓄積される。このセンシングデータはトランスデューサ９の抵抗値で決まる電流Ｉｓに基づいて決定されるため、センシングデータからトランスデューサ９の抵抗値を求めることは可能である。図５６ではピークホールド回路２４１において最大値を保持したが最小値を保持してもよい。
【０１３９】
図５７に容量のトランスデューサを接続した場合の各部の波形を示す。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の容量が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路２の動作に対し緩慢であるとする。
【０１４０】
図５７ではトランスデューサ９の容量値を一定としている（図５７（Ａ））。トランスデューサ９の容量値を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止して（図５７（Ｄ））、パルスのドライブ信号を出力する。ドライブ信号が出力されると電圧ドライブ回路２２１からパルスの電圧信号が出力される（図５７（Ｂ））。電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がインダクタＬｔ１および２次側回路に印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。このときトランスデューサ９の容量を含む２次側回路と、インダクタＬｔ１およびＣｔ１と、モード切替部２３の入力インピーダンスとの過渡現象によりパルスの電圧信号の立上りと立下りで、それぞれ正と負のピークを持つパルス電流Ｉｓ（図５７（Ｃ））が生じる。モード切替部２３において電流Ｉｓが電圧に変換され、ピークホールド回路２４１においてピーク値が保持され出力される（図５７（Ｅ））。ドライブ信号が停止されると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図５７（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の容量値に依存する電流Ｉｓに基づいて決定されるため、データからトランスデューサ９の容量値を求めることは可能である。図５７ではピークホールド回路２４１において最大値を保持したが最小値を保持してもよい。
【０１４１】
図５８にフォトダイオード（ＰＤ）のトランスデューサを接続した場合の各部の波形を示す。センシング対象である光強度の変化によりトランスデューサ９であるＰＤから生成される電流が変化してコンダクタンスが変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路２の動作に対し緩慢であるとする。
【０１４２】
図５８ではトランスデューサ９に入力される光強度を一定としている（図５８（Ａ））。トランスデューサ９に入力される光強度を測定する時にはピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止して（図５８（Ｄ））、パルスのドライブ信号が出力される。電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がインダクタＬｔ１および２次側回路に印加された時に印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。パルスの電気信号が出力されている時のＰＤに印加される電圧と電流の振舞いは図５１と同じであるため割愛する。モード切替部２３において電流Ｉｓが電圧に変換され、ピークホールド回路２４１においてはピーク値が保持され出力される（図５８（Ｅ））。この後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図５８（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９に入力される光強度に依存する電流Ｉｓに基づいて決定されるため、データから光強度を求めることは可能である。
【０１４３】
図５９に焦電素子または圧電素子のトランスデューサを接続した場合のブロック図を示す。この場合では２次側回路にトランスデューサ９と並列にダイオードを接続する。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の出力電圧Ｖｔは変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路２の動作に対し緩慢であるとする。
【０１４４】
図６０に各部の波形を示す。同図ではトランスデューサ９から出力される電圧Ｖｔを一定としている（図６０（Ａ））。ピークホールド回路２４１を初期状態にするリセット信号を停止して、図６０（Ｄ））、パルスのドライブ信号を出力する。電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がインダクタＬｔ１および２次側回路に印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。トランスデューサ９を含めたダイオードに印加される電圧と電流の振る舞いは図５４と同じであるため割愛する。モード切替部２３において電流Isが電圧に変換され、ピークホールド回路２４１においてはピーク値が保持され出力される（図６０（Ｅ））。この後、図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図６０（Ｆ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。このデータはトランスデューサ９の出力電圧Ｖｔに依存するため、データからセンシング対象の強度を求めることは可能である。
【０１４５】
図４６と図５５に示した接続部の第１の変化形を使用した場合の信号保持機能付センサセル回路２のブロック図ではドライブ部２２に電圧ドライブ回路２２１を使用したが、信号保持機能付センサセル回路２の第２の構成例のように電流ドライブ回路２２２を使用してもよい。
【０１４６】
接続部の変形例を信号保持機能付センサセル回路の第２の構成例に適用した場合のブロック図を図６１に示し、接続部の第２の変形例を適用した場合を図６２に示す。信号保持機能付センサセル回路の第２の構成例に適用した場合ではモード切替部２３を電圧の入力モードに設定する。
【０１４７】
図４６と図５５に示した接続部の第１の変化形を使用した場合の信号保持機能付センサセル回路のブロック図では信号キャプチャ部２４にピークホールド回路２４１を使用したが信号キャプチャ部２４の第１から第５の変化形を使用してもよい。
【０１４８】
モード切替部２３においては図３に示したモード切替部２３およびその第１と第２の変化形を使用してもよい。
【０１４９】
図６３に信号保持機能付センサセル回路の第４の構成例を示す。本構成例では、モード切替部２３を有しないことが前述の信号保持機能付センサセル回路の構成例と異なる。図６３ではドライブ部２２に電圧ドライブ回路２２１を使用したため、信号キャプチャ部２４に電流電圧変換回路２４５を有する。電圧ドライブ回路２２１および直流結合でない接続部２１を用いた図４６に示した信号保持機能付センサセル回路のブロック図および動作を鑑みると、図４６ではトランスデューサ９の種類にかかわらずモード切替部２３を電流の入力モードに設定したことが電流電圧変換回路２４５に対応する。したがって各トランスデューサ９を接続した時の動作は図４６での動作と同じであるため割愛する。
【０１５０】
図６３では接続部２１の第１の変化形を使用したが接続部２１の第２の変化形を使用してもよい。
【０１５１】
また、図６３では信号キャプチャ部２４にピークホールド回路２４１を使用しているが、オフセット除去機能付ピークホールド回路２４３、積分器２４４、ベースクリッパ積分器２４６、ベースクリッパ切替積分器２４７のいずれかに置き換えてもよい。
【０１５２】
さらに、図６３ではドライブ部２２に電圧ドライブ回路２２１を使用したが、電流ドライブ回路２２２を使用してもよい。この場合では図６４に示すように信号キャプチャ部２４には電流電圧変換回路２４５を使用しない。この場合においても接続部２１の第２の変化形を使用してもよい。また、信号キャプチャ部２４のピークホールド回路２４１を、オフセット除去機能付ピークホールド回路２４３、積分器２４４、ベースクリッパ積分器２４６、ベースクリッパ切替積分器２４７のいずれかに置き換えてもよい。
【０１５３】
図６５に本発明に係る第２の実施形態のブロック図を示す。本実施形態はセンサ制御部１にドライブ信号生成部１３を備えることが第１の実施形態と異なる。センサ制御部１は、各信号保持機能付センサセル回路２と１対１に対応した測定制御部１１およびドライブ信号生成部１３と、各信号保持機能付センサセル回路２に対し出力切替信号を出力する出力制御部１２とで構成される。信号保持機能付センサセル回路２は第１の実施形態と同じであるため構成の説明を割愛する。図４６では２個の信号保持機能付センサセル回路２を有しているが、２個以上の数Ｎ個でもよい。
【０１５４】
ドライブ信号生成部１３では、トランスデューサ９に印加するパルス信号の振幅を制御する振幅設定信号とパルス信号の波形を制御するドライブ波形信号を用いてドライブ信号を生成し出力する。測定制御部１１ではトランスデューサ９データとデータ取得トリガデータに基づいて振幅設定信号とドライブ波形信号とモード切替信号とリセット信号を出力する。
【０１５５】
本実施形態では、信号保持機能付センサセル回路２の信号キャプチャ部２４に、図３や図１８や図２０に示したピークホールド回路２４１をベースとした回路を使用する。
【０１５６】
抵抗や容量のトランスデューサ９を使用する場合では、抵抗または容量の平均値がトランスデューサ９ごとに大きく異なることがある。パルス波形の振幅が一定の場合では、生成される電流値の平均値が抵抗や容量の平均値に左右されピークホールド回路２４１の許容できる入力範囲から外れることや、ＡＤコンバータ３でデジタル化する際に十分な精度を保てないことがある。本実施形態では、トランスデューサ９の抵抗値または容量値の平均値に合わせてパルス波形の振幅を設定して上記の問題を回避できる。
【０１５７】
本実施形態では、図３、図３４または図４０に示したドライブ部２２および接続部２１を使用してもよい。また、図３、図１５または図１７に示したモード切替部２３を使用してもよい。
【０１５８】
図６６に第２の実施形態で使用される信号キャプチャ部２４の第６の変化形を示す。本変化形ではオフセット信号で設定される値をピーク値から差し引いた値を積算制御信号で設定される回数積算し保持するオフセット除去・積算機能付きピークホールド回路２４８を使用する。また、測定制御部１１ではトランスデューサ９データとデータ取得トリガデータに基づいて振幅設定信号とドライブ波形信号とモード切替信号とリセット信号とオフセット信号と積算制御信号を出力する。リセット信号とオフセット信号と積算制御信号が状態制御信号となる。
【０１５９】
図６７にオフセット除去・積算機能付きピークホールド回路２４８の構成例を示す。本構成例は、リセット信号が入力されていない時に入力信号のピーク値を保持するピークホールド回路２４８１と、ピークホールド回路２４８１の出力信号とオフセット信号の差を増幅して出力する差動増幅回路２４８２と、差動増幅回路２４８２の出力と複数のホールド回路２４８４から積算制御信号によって指定された一つのホールド回路２４８４とを接続するセレクタ２４８３と、それらのホールド回路２４８４と、積算制御信号に基づいて指定されたホールド回路２４８４の出力を初期状態にするクリア信号を出力するサンプルホールド制御部２４８５と、各ホールド回路２４８４の出力を加算し増幅して出力する加算増幅回路２４８６を備える。
【０１６０】
測定を行う前に積算制御信号によってサンプルホールド制御部２４８５を介してクリア信号を各ホールド回路２４８４に入力し初期状態にする。測定を行うときにはクリア信号を解除して所定のオフセット信号を差動増幅回路２４８２に入力する。はじめに積算制御信号によりセレクタ２４８３を制御して差動増幅回路２４８２と第１のホールド回路２４８４を接続する。この後、リセット信号を解除して１回目の測定を行いピークホールド回路２４１で検出したピーク値からオフセット信号で設定される値を差し引いた値をホールド回路２４８４で保持する。次に積算制御信号によりセレクタ２４８３を制御して差動増幅回路２４８２と第２のホールド回路２４８４を接続し、同様の処理によりピークホールド回路２４１で検出したピーク値からオフセット信号で設定される値を差し引いた値をホールド回路２４８４で保持する。この処理を各ホールド回路２４８４について行うことにより、加算増幅回路２４８６において各測定結果の加算値が出力される。以上の処理の時間と比較してセンシング対象の変化が緩慢であれば、本変化形によって各回路の雑音の高周波成分を除去できるとともに相対的に変動値を大きくすることができる。
【０１６１】
第２の実施形態と図６６に示した信号キャプチャ部２４の変形例では、図３に示したドライブ部２２及び接続部２１を使用したが、図３４または図４０に示したドライブ部２２および接続部２１を使用してもよい。また、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３とトランスインピーダンスアンプ２３１から成るモード切替部２３を使用したが、図１５または図１７に示したモード切替部２３を使用してもよい。
【０１６２】
図２２に示した信号キャプチャ部２４の第３の変化形の動作の説明では計測の時に積分を１回行っていたがリセットを行わずに複数回積分を行ってもよい。積分器２４４に入力される信号とオフセット信号の差が小さくてもリセットを行わずに複数回積分行うことにより信号が積算され積分器２４４の出力信号は大きくなる。
【０１６３】
図６７にオフセット除去・積算機能付きピークホールド回路２４８の構成例を示す。本構成例は、リセット信号が入力されていない時に入力信号のピーク値を保持するピークホールド回路２４８１と、ピークホールド回路２４８１の出力信号とオフセット信号の差を増幅して出力する差動増幅回路２４８２と、差動増幅回路２４８２の出力と複数のホールド回路２４８４から積算制御信号によって指定された一つのホールド回路２４８４とを接続するセレクタ２４８３と、それらのホールド回路２４８４と、積算制御信号に基づいて指定されたホールド回路２４８４の出力を初期状態にするクリア信号を出力するサンプルホールド制御部２４８５と、各ホールド回路２４８４の出力を加算し増幅して出力する加算増幅回路２４８６を備える。
【０１６４】
測定を行う前に積算制御信号によってサンプルホールド制御部２４８５を介してクリア信号を各ホールド回路２４８４に入力し初期状態にする。測定を行うときにはクリア信号を解除して所定のオフセット信号を差動増幅回路２４８２に入力する。はじめに積算制御信号によりセレクタ２４８３を制御して差動増幅回路２４８２と第１のホールド回路２４８４を接続する。この後、リセット信号を解除して１回目の測定を行いピークホールド回路２４１で検出したピーク値からオフセット信号で設定される値を差し引いた値をホールド回路２４８４で保持する。次に積算制御信号によりセレクタ２４８３を制御して差動増幅回路２４８２と第２のホールド回路２４８４を接続し、同様の処理によりピークホールド回路２４１で検出したピーク値からオフセット信号で設定される値を差し引いた値をホールド回路２４８４で保持する。この処理を各ホールド回路２４８４について行うことにより、加算増幅回路２４８６において各測定結果の加算値が出力される。以上の処理の時間と比較してセンシング対象の変化が緩慢であれば、本変化形によって各回路の雑音の高周波成分を除去できるとともに相対的に変動値を大きくすることができる。
【０１６５】
第２の実施形態と図４７に示した信号キャプチャ部２４の変形例では、図３に示したドライブ部２２及び接続部２１を使用したが、図３４または図４０に示したドライブ部２２および接続部２１を使用してもよい。また、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３とトランスインピーダンスアンプ２３１から成るモード切替部２３を使用したが、図１５または図１７に示したモード切替部２３を使用してもよい。
【０１６６】
図２２に示した信号キャプチャ部２４の第３の変化形の動作の説明では計測の時に積分を１回行っていたがリセットを行わずに複数回積分を行ってもよい。積分器２４４に入力される信号とオフセット信号の差が小さくてもリセットを行わずに複数回積分行うことにより信号が積算され積分器２４４の出力信号は大きくなる。
【０１６７】
上述の第２の実施形態の説明では直流結合の接続部を使用したが、接続部の第１の変化形および第２の変化形を使用してもよい。さらに、接続部の第１の変化形および第２の変化形を使用した場合では信号保持機能付センサセル回路の第４の構成例を使用してもよい。
【０１６８】
図６８に本発明に係る第３の実施形態のブロック図を示す。本実施形態はセンサ制御部１にタイミング生成部１４を備え、タイミング生成部１４からドライブ信号と積分区間制御信号を出力することが第１の実施形態と異なる。また、信号キャプチャ部２４には積分器２４４、ベースクリッパ積分器２４６またはベースクリッパ切替積分器２４７のいずれかを使用する。以下の説明では信号キャプチャ部２４に積分器２４４を使用した場合で説明する。タイミング生成部１４では、ドライブ・積分モード設定信号によりトランスデューサ９に合わせて設定されたドライブ信号の出力の有無とドライブ信号と積分区間のタイミングで、回数設定信号により設定された積分回数分のドライブ信号と積分区間制御信号を出力する。測定制御部１１では、トランスデューサ９データとデータ取得トリガデータに基づいて、ドライブ・積分モード設定信号と回数設定信号、回数設定信号、モード切替信号、リセット信号、オフセット信号を出力する。リセット信号、オフセット信号が状態制御信号となる。本実施形態では、モード切替部２３に図３または図１５または図１７に示したモード切替部２３のいずれか一つを使用する。
【０１６９】
積分区間の制御はトランスデューサ９の種類とドライブ部２２の構成によって設定される。図６９を用いて、ドライブ部２２に図３に示した電圧ドライブ回路２２１を使用し抵抗のトランスデューサ９を接続した場合の積分の動作を説明する。
【０１７０】
センシング対象の変化によりトランスデューサ９の抵抗が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【０１７１】
同図ではトランスデューサ９の抵抗値を一定としている（図６９（Ａ））。トランスデューサ９の抵抗値を測定する時には積分器２４４を初期状態にするリセット信号を停止し（図６９（Ｄ））、ドライブ・積分モード設定信号によりドライブ信号の出力を許可するとともに回数設定信号により決められた所定の回数のパルスのドライブ信号を出力する。ドライブ信号が出力されると電圧ドライブ回路２２１からパルスの電圧信号が出力される（図６９（Ｂ））。電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がトランスデューサ９である抵抗に印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。このときトランスデューサ９の抵抗に基づいた電流Ｉｓが生じモード切替部２３に入力される。モード切替部２３において電流Ｉｓが電圧に変換され、パルスの信号が積分器２４４に入力される（図６９（Ｃ））。ドライブ・積分モード設定信号により設定される積分区間で、回数設定信号により決められた所定の回数の積分区間制御信号が積分器２４４に入力される（図６９（Ｅ））。抵抗のトランスデューサ９の場合では積分区間はパルスの電圧信号の幅と同じでよい。積分器２４４では複数回積分行うことにより信号が積算され積分器２４４の出力信号は大きくなる（図６９（Ｆ））。所定の回数の積分が終了すると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図６９（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。
【０１７２】
図７０を用い、容量のトランスデューサ９を接続し、ドライブ部２２に図３に示した電圧ドライブ回路２２１を使用した場合の積分の動作を説明する。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の容量が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【０１７３】
同図ではトランスデューサ９の容量値を一定としている（図７０（Ａ））。トランスデューサ９の容量値を測定する時には積分器２４４を初期状態にするリセット信号を停止し（図７０（Ｄ））、ドライブ・積分モード設定信号によりドライブ信号の出力を許可するとともに回数設定信号により決められた所定の回数のパルスのドライブ信号を出力する。ドライブ信号が出力されると電圧ドライブ回路２２１からパルスの電圧信号が出力される（図７０（Ｂ））。電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がトランスデューサ９である容量に印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。このときドライブ信号から出力されるパルスの立上りと立下りではトランスデューサ９の容量とモード切替部２３の入力抵抗で構成される直列ＣＲ回路に過渡的に電流Ｉｓが流れる。電流Ｉｓはモード切替部２３において電圧に変換され積分器２４４に入力される（図７０（Ｃ））。ドライブ・積分モード設定信号により設定される積分区間で、回数設定信号により決められた所定の回数の積分区間制御信号が積分器２４４に入力される（図７０（Ｅ））。容量のトランスデューサ９ではパルスの立上りまたはパルスの立下りのみ積分されるように、ドライブ信号のパルス幅よりも短い積分区間で積分する。積分器２４４では複数回積分行うことにより信号が積算され積分器２４４の出力信号は大きくなる（図７０（Ｆ））。所定の回数の積分が終了すると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図７０（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。
【０１７４】
図３４に示した電流ドライブ回路２２２のドライブ部２２と接続部２１を使用した場合の動作を以下で説明する。
【０１７５】
図７１に抵抗のトランスデューサ９を用いた場合の各部の波形を示す。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の抵抗が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【０１７６】
同図ではトランスデューサ９の抵抗値を一定としている（図７１（Ａ））。トランスデューサ９の抵抗値を測定する時には積分器２４４を初期状態にするリセット信号を停止し（図７１（Ｄ））、ドライブ・積分モード設定信号によりドライブ信号の出力を許可するとともに回数設定信号により決められた所定の回数のドライブ信号を出力する。ドライブ信号が出力されると電流ドライブ回路２２２から時間平均値がゼロであるパルスの電流信号が出力される（図７１（Ｂ））。このときトランスデューサ９の抵抗に基づいた電圧Ｖｓ（図７１（Ｃ））が生じ積分器２４４に入力される。ドライブ・積分モード設定信号により設定される積分区間で、回数設定信号により決められた所定の回数の積分区間制御信号が積分器２４４に入力される（図７１（Ｅ））。抵抗のトランスデューサ９の場合では、時間平均値がゼロであるパルス波形の上に凸または下に凸のいずれかのみを積分するように積分区間を設定する。積分器２４４では複数回積分行うことにより信号が積算され積分器２４４の出力信号は大きくなる（図７１（Ｆ））。所定の回数の積分が終了すると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図７１（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。
【０１７７】
図７２に容量のトランスデューサ９を用いた場合の各部の波形を示す。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の容量が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【０１７８】
同図ではトランスデューサ９の容量値を一定としている（図７２（Ａ））。トランスデューサ９の容量値を測定する時には積分器２４４を初期状態にするリセット信号を停止し（図７２（Ｄ））、ドライブ・積分モード設定信号によりドライブ信号の出力を許可するとともに回数設定信号により決められた所定の回数のドライブ信号を出力する。ドライブ信号が出力されると電流ドライブ回路２２２から時間平均値がゼロであるパルスの電流信号が出力される（図７２（Ｂ））。このとき電流ドライブ回路２２２から流れる時間平均値がゼロであるパルス波形の電流によりトランスデューサ９の容量にはパルスの電圧Ｖｓが生じる（図７２（Ｃ））。容量のトランスデューサ９の場合では時間平均値がゼロであるパルス波形の周期に合わせて積分区間を設定する（図７２（Ｅ））。積分器２４４では複数回積分行うことにより信号が積算され積分器２４４の出力信号は大きくなる（図７２（Ｆ））。所定の回数の積分が終了すると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図７２（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。
【０１７９】
図４０に示したドライブ部２２と接続部２１を使用した場合の動作を以下で説明する。
【０１８０】
図７３に抵抗のトランスデューサ９を用いた場合の各部の波形を示す。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の抵抗が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【０１８１】
同図ではトランスデューサ９の抵抗値を一定としている（図７３（Ａ））。トランスデューサ９の抵抗値を測定する時には積分器２４４を初期状態にするリセット信号を停止し（図７３（Ｄ））、ドライブ・積分モード設定信号により、電圧ドライブ回路２２１へのドライブ信号の出力を許可するとともに回数設定信号により決められた所定の回数の当該ドライブ信号を出力する。このとき電流ドライブ回路２２２へのドライブ信号を出力しないため電流ドライブ回路２２２から出力される電流はゼロで一定となる。接続端子から電流ドライブ回路２２２を見たインピーダンスはモード切替部２３の入力インピーダンスと比較して非常に大きく、電流ドライブ回路２２２の接続を無視できる。電圧ドライブ回路２２１へのドライブ信号が出力されると電圧ドライブ回路２２１からパルスの電圧信号が出力される（図７３（Ｂ））。電圧ドライブ回路２２１は電圧信号がトランスデューサ９である抵抗に印加された時に流れる電流を十分流せる能力を持つ。このときトランスデューサ９の抵抗に基づいた電流Ｉｓが生じモード切替部２３に入力される。モード切替部２３において電流Ｉｓが電圧に変換され、パルスの信号が積分器２４４に入力される（図７３（Ｃ））。ドライブ・積分モード設定信号により設定される積分区間で、回数設定信号により決められた所定の回数の積分区間制御信号が積分器２４４に入力される（図７３（Ｅ））。抵抗のトランスデューサ９の場合では積分区間はパルスの電圧信号の幅と同じでよい。積分器２４４では複数回積分行うことにより信号が積算され積分器２４４の出力信号は大きくなる（図７３（Ｆ））。所定の回数の積分が終了すると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図７３（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。
【０１８２】
図７４に容量のトランスデューサ９を用いた場合の各部の波形を示す。センシング対象の変化によりトランスデューサ９の容量が変化するが、本説明ではその変化は信号保持機能付センサセル回路の動作に対し緩慢であるとする。
【０１８３】
同図ではトランスデューサ９の容量値を一定としている（図７４（Ａ））。トランスデューサ９の容量値を測定する時には積分器２４４を初期状態にするリセット信号を停止し（図７４（Ｄ））、ドライブ・積分モード設定信号により電流ドライブ回路２２２へのドライブ信号の出力を許可するとともに回数設定信号により決められた所定の回数の当該ドライブ信号を出力する。このとき電圧ドライブ回路２２１へのドライブ信号を出力しないため電圧ドライブ回路２２１から出力される電圧はゼロで一定となる。電流ドライブ回路２２２へのドライブ信号が出力されると電流ドライブ回路２２２から時間平均値がゼロであるパルスの電流信号が出力される（図７４（Ｂ））。このとき電流ドライブ回路２２２から流れる時間平均値がゼロであるパルス波形の電流によりトランスデューサ９の容量にはパルスの電圧が生じる（図７４（Ｃ））。容量のトランスデューサ９の場合では時間平均値がゼロであるパルス波形の周期に合わせて積分区間を設定する（図７４（Ｅ））。積分器２４４では複数回積分行うことにより信号が積算され積分器２４４の出力信号は大きくなる（図７４（Ｆ））。所定の回数の積分が終了すると図１でのＡＤコンバータ３でデジタル化処理が行われ（図７４（Ｇ））、図１でのデータ蓄積部４にデータが蓄積される。
【０１８４】
以上の第３の実施形態の説明では信号キャプチャ部２４に積分器２４４を使用したが、信号キャプチャ部２４にベースクリッパ積分器２４６またはベースクリッパ切替積分器２４７のいずれかを使用してもよい。ベースクリッパ積分器を使用した場合では積分区間制御信号が不要でオフセット信号とリセット信号のみでよい。ベースクリッパ切替積分器を使用した場合では積分区間制御信号を使用するとともに、状態制御信号がオフセット信号、リセット信号、切替信号となる。
【０１８５】
また、第３の実施形態の説明では直流結合の接続部を使用したが、接続部の第１の変化形および第２の変化形を使用してもよい。さらに、接続部の第１の変化形および第２の変化形を使用した場合では信号保持機能付センサセル回路の第４の構成例を使用してもよい。
【符号の説明】
【０１８６】
１…センサ制御部
２…信号保持機能付センサセル回路
３…ＡＤコンバータ
４…データ蓄積部
５…制御部
６…通信部
９…トランスデューサ
１１…測定制御部
１２…出力制御部
１３…ドライブ信号生成部
１４…タイミング生成部
２１…接続部
２２…ドライブ部
２３…モード切替部
２４…信号キャプチャ部
２５…出力切替部
２２１…電圧ドライブ回路
２２２…電流ドライブ回路
２３１…トランスインピーダンスアンプ
２３２…トランスコンダクタンス回路
２４１…ピークホールド回路
２４２…入力・接地切替回路
２４３…オフセット除去機能付きピークホールド回路
２４４…積分器
２４５…電流電圧変換回路
２４６…ベースクリッパ積分器
２４７…ベースクリッパ切替積分器
２４８…オフセット除去・積算機能付きピークホールド回路
２５１…出力切替ＳＷ
２４３１…ピークホールド回路
２４３２…差動増幅回路
２４８１…ピークホールド回路
２４８２…差動増幅回路
２４８３…セレクタ
２４８４…ホールド回路
２４８５…サンプルホールド制御部
２４８６…加算増幅回路
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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