(57)【要約】センサおよびセンサ・アレイ（１０２，１０４）の出力信号を検出し増幅する回路および方法を提供する。ある形態によれば、センサ・エレメントを含む非線形フィードバック・ループは、非線形の変換を提供し、この変換は、センサ・エレメントの対応する非線形応答を補償し、これによって、線形化した最終の出力信号を提供する。他の形態においては、アイドルのセンサは、非アイドルのセンサ・エレメント上の基準に結合する。他の形態は、センサおよび増幅回路を含む、これは、在来のフィルタ処理およびスイッチングのエレメントなしで動作し、これにより、より高いスループットを実現し、また従来のトランジェントに起因するセトリングタイムをが不要となり、これによって、より大きなセンサ・アレイの高速の走査を可能にする。本発明のある実施形態は、可変ギャップ容量性センサ・アレイとその信号処理電子回路に向けたものである。
2005507083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ・システムであって、
複数のセンサ・エレメントを有するセンサ・アレイと、
前記センサ・アレイのうちの少なくとも１つのセンサ・エレメントであって、刺激を検知する前記センサ・エレメントを指示するアドレス可能の接続を有する、前記の少なくとも１つのセンサ・エレメントと、
前記センサ・エレメントの周囲のフィードバック構成で配置した増幅器であって、前記センサ・エレメントの出力に対応する入力信号を受けそして前記センサ・エレメントを駆動する出力信号を供給する、前記の増幅器と、
を備えたセンサ・システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、前記センサ・エレメントは、容量性センサ・エレメントから成り、前記センサ・アレイは、容量性センサ・アレイから成ること、を特徴とするセンサ・システム。
【請求項３】
請求項１記載のシステムにおいて、前記刺激は、第１の導電性ストリップと第２の導電性ストリップとの間の分離距離を変化させること、を特徴とするセンサ・システム。
【請求項４】
請求項１記載のシステムにおいて、前記刺激は、力、重さ、圧力、変位および加速のうちの任意のものであること、を特徴とするセンサ・システム。
【請求項５】
請求項１記載のシステムであって、さらに、前記増幅器から出力信号を受ける振幅検出器を備えたこと、を特徴とするセンサ・システム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムであって、さらに、前記増幅器の非線形出力を、前記刺激を表す対応する実質上線形の信号に変換する非線形トランスフォーマを備えたこと、を特徴とするセンサ・システム。
【請求項７】
請求項６記載のシステムにおいて、前記非線形トランスフォーマは、前記センサ・エレメントを含むフィードバック・ループであること、を特徴とするセンサ・システム。
【請求項８】
請求項１記載のシステムにおいて、前記増幅器の出力信号は、前記センサ・エレメントを駆動する複数の信号のうちの１つであること、を特徴とするセンサ・システム。
【請求項９】
請求項１記載のシステムにおいて、前記フィルタ処理回路は、デジタル制御される積分器であること、を特徴とするセンサ・システム。
【請求項１０】
請求項１記載のシステムにおいて、前記センサ・エレメントは、個々に制御されるゲインと個々に制御されるオフセットを有すること、を特徴とするセンサ・システム。
【請求項１１】
請求項１記載のシステムにおいて、チューニング可能なフィルタ・エレメントは、前記センサ・エレメントに結合し、前記チューニング可能なフィルタ・エレメントは、前記センサ・エレメントの物理的近辺に配置して、環境の影響に対し同相除去を提供すること、を特徴とするセンサ・システム。
【請求項１２】
請求項１記載のシステムであって、さらに、発振器信号を有する発振器に結合したチューニング可能なフィルタであって、前記発振器信号の位相をシフトさせて位相シフトした信号を供給する前記のチューニング可能なフィルタと、加算回路であって、前記増幅器出力を前記位相シフトされた信号と加算して前記センサ・システムの１部分における発振器バイアスを実質上キャンセルする前記の加算回路と、を備えたこと、を特徴とするセンサ・システム。
【請求項１３】
請求項１記載のシステムであって、さらに、前記センサ・エレメントから、前記センサ・エレメントに選択的に結合する共通電位への経路を備えたこと、を特徴とするセンサ・システム。
【請求項１４】
請求項１記載のシステムにおいて、前記センサ・エレメントは、該センサ・エレメントが駆動あるいはサンプリングされていないとき、グランド電位に選択的に結合すること、を特徴とするセンサ・システム。
【請求項１５】
請求項１記載のシステムにおいて、前記センサ・エレメントは、電磁的影響から個々にシールドされた電気ラインに結合すること、を特徴とするセンサ・システム。
【請求項１６】
請求項１記載のシステムであって、さらに、少なくとも１つの他のセンサ・システムに結合され、これにより請求項１のシステムと前記少なくとも１つの他のセンサ・システムとが、請求項１のシステムが覆う面積または前記少なくとも１つの他のシステムが覆う面積よりも大きな面積を有する組み合わせの対象領域を覆うこと、を特徴とするセンサ・システム。
【請求項１７】
センサ・アレイ上の刺激を測定する方法であって、
前記センサ・アレイの少なくとも１つのセンサ・エレメントを使用して前記刺激を検知するステップと、
前記検知した刺激に対応するセンサ・エレメント出力信号を発生するステップと、
前記センサ・エレメント出力信号を増幅して、物理的特性を表す増幅した信号を発生するステップと、
前記センサ・エレメントを駆動するため、前記増幅した信号をフィードバックするステップと、
を備えた測定方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法であって、さらに、前記センサ・エレメントを駆動するため発振信号を供給するステップと、前記発振信号の位相をシフトして位相シフトした信号を供給するステップと、前記センサ・エレメント出力と前記位相シフトした信号を加算して前記センサ・システムの１部分における発振器バイアスを実質上キャンセルするステップと、を備えたこと、を特徴とする測定方法。
【請求項１９】
非線形センサ応答を線形化する方法であって、
センサ・エレメントを使用して刺激を検知するステップと、
前記刺激に対応するセンサ出力信号を発生するステップと、
前記センサ出力信号を、前記非線形センサ応答に対応する非線形トランスフォーマ・フィードバック・ループを通して前記センサの入力にフィードバックするステップと、
を備えた線形化方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法であって、さらに、前記フィードバック・ループ内に配置した増幅器を使用して前記センサ出力信号を増幅するステップを含むこと、を特徴とする線形化方法。
【請求項２１】
請求項１９記載の方法において、前記非線形センサ応答は、容量性センサ・エレメントに印加される圧力への非線形応答であること、を特徴とする線形化方法。
【請求項２２】
容量性センサ・アレイにおける寄生容量を低減する方法であって、前記センサ・アレイ内の少なくとも１つのセンサ・エレメントを、前記センサ・エレメントがアイドルの時間の間共通電位に選択的に結合すること、を備えた寄生容量低減方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の方法において、前記共通電位は、グランド電位であること、を特徴とする寄生容量低減方法。
【請求項２４】
請求項２２記載の方法において、前記寄生容量は、前記センサ・アレイとグランドとの間の容量であること、を特徴とする寄生容量低減方法。
【請求項２５】
請求項２２記載の方法において、前記寄生容量は、アレイ駆動回路とグランドとの間の容量であること、を特徴とする寄生容量低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２００１年１０月２４日出願の“容量性アレイ・センサ電子回路（Capacitive Array Sensor Electronics）”と題する同時係属中の米国仮特許出願第60/347,599号に対し、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１９（ｅ）に基づく優先権主張をする。さらに、本願は、２００１年１０月２４日出願の“線形アレイ・データの時間空間視覚化（Time Spatial Visualization of Linear Array）”と題する同時係属中の米国仮特許出願第60/343,714号に関係したものである。本願は、また、同日付けで出願した“有機体内で検出された物理的特性の値の時間に関する視覚化（Visualization of Values of a Physical Property Detected in an Organism Over Time）”（代理人ドケット番号P00660.70004.US）に関係している。上記の出願の各々は、その全体を援用することとする。
【０００２】
技術分野
本願は、容量性アレイ・センサのようなセンサ・システムに関するものである。詳細には、本願は、センサおよびセンサ・アレイから受けた信号を捕捉し、増幅し処理するための回路およびシステムに関している。
【０００３】
背景
センサは、刺激に応答し、そして刺激の大きさを表す信号、またはその刺激に関係した他の特性を表す信号を発生するデバイスである。この刺激は、センサに影響を与えることができ任意の物理的な量またはパラメータとすることができ、そしてこれは、通常、測定可能なパラメータまたは効果である。センサのアレイは、個々のセンサの集合であって、各々、別個の場所に配置され、そして少なくともある種の面で互いに関係したものである。
【０００４】
センサ・アレイは、イメージングのような用途において使用され、そして一般には、複数の個々のセンサが、互いに関連するように配置して、実効上より大きなセンサがそれらセンサ・アレイにより形成されるようにする。すなわち、センサを、対象とする領域上に、複数の別個の場所にて配置するとき、対象の領域全体上における刺激のある種の判定または評価を行うことが可能となる。外挿や内挿は、個別のセンサをそれ自体含んでいないスポットにおいて、刺激の大きさの評価を提供することができる。さらに、対象とする領域全体もしくはこの対象領域内のより小さな領域上に刺激の集合した測定値は、個々のセンサから得た信号に対し平均またはその他の処理を行うことにより得ることもできる。
【０００５】
このようなセンサ・アレイが有用な用途には、タッチパッド、および対象とする領域に対し印加された力または圧力の場所および大きさの指示を提供する分布センサが含まれる。
【０００６】
１つのタイプのセンサ・アレイは、容量性センサ・アレイである。このアレイは、多数の個別のキャパシタをこのアレイの領域上に分布させて用い、そしてこれらは、グリッドを形成するパターンで配列することができる。センサのグリッドは、複数の容量性センサから成るようにでき、そしてこれらセンサは、個々にアドレス可能としたり、またはグループもしくはその全体をアドレス可能としたりできる。特定のセンサをアドレスすることは、センサ・アレイに結合したマルチプレクサを、マルチプレクサ選択ラインに対するデータまたは選択信号にしたがって使用して駆動すべきまたはサンプリングすべき個々のセンサを決めることにより、実現することができる。１つのセンサを駆動するということは、概してそのセンサを励起またはそのセンサを活性化することによって、そのセンサにおける刺激の測定値を発生させるようにするプロセスを意味する。１つのセンサをサンプリングするということは、そのセンサからの出力信号を受けて、刺激に対するセンサ応答を読み取るかあるいは検出するということを意味する。したがって、容量性アレイのある特定の行列に位置するある所与の容量性センサからの信号を選択的に測定することが可能となる。マルチプレクサは、測定を希望するその特定の行列を決めるのに使用することができる。
【０００７】
容量性アレイ・センサは、誘電体材料で分離された導電性ストリップの行列で構成されてきている。図１は、容量性アレイ１００を示していて、行１０２および列１０４に沿って配列した導電性ストリップを有している。容量性アレイ１００の行１０２と列１０４は、シリコーン・ゲルのような可撓性で変形可能な材料により分離するようにできる。このシリコーン・ゲル（不図示）は、容量性アレイ１００の表面に加えられる圧力に応答して変形することになる。シリコーン・ゲルまたは他の可撓性の物質のこの変形は、容量性アレイ１００の行１０２および列１０４を、互いにより近づけたりあるいはより遠ざけたりすることができる。ギャップ距離（ｄ）は、容量性アレイ１００の行１０２および列１０４の交差により形成されるキャパシタ２００の容量を決めるファクタである。容量性アレイ１００の行１０２および列１０４が電気接続体および外部回路に結合されると、それら行１０２および列１０４の交差により形成されるキャパシタ２００の各々の容量は、個々に測定することができる。
【０００８】
センサ・アレイは、一時に１つのセンサをあるいはグループでもしくはその全体で、駆動しサンプリングすることができる。容量性アレイ１００を走査してその個々のエレメント２００の各々から信号または測定値を得ることにより、容量性アレイ１００に加えられた圧力のリアルタイム画像を形成することが可能となる。
【０００９】
図２は、単一の容量性アレイ・エレメント２００を示している。エレメント２００は、容量性アレイ１００の行１０２および列１０４の交差により形成される。この図は、距離またはギャップ（ｄ）を示しており、これは、行１０２および列１０４の導電性ストリップを分離している。キャパシタ２００の容量は、概して、距離ｄだけ分けられた行１０２と列１０４の交差により形成される面積に比例する。したがって、距離ｄの変化は、キャパシタ２００の値の変化を生じさせる。キャパシタ２００の容量と刺激例えば印加圧力との間の関係は、種々の理由から非線形となることがある。それらの理由には、可撓性で変形可能な材料、例えばシリコーン・ゲルの変形反応、並びにこの可変ギャップ容量エレメント２００の他の物理的および電気的な応答が含まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
大きなアレイに対しては、センサ・アレイ全体の高速の測定または走査を行う際に技術的難問が生じる。例えば、選択した１つの行列（これの上で測定を実行する）をサンプリングするマルチプレクサのようなサンプリング回路は、特定の用途により要求される測定値を提供するのに十分なレートにて、すべての行および列（アレイのすべてのエレメント）をサイクル動作しなければならない。
【００１１】
個々のキャパシタおよび刺激例えば印加圧力から得る信号における非線形応答は、センサ回路全体の設計を複雑にする。さらに、測定した信号は、通常、このキャパシタ・アレイを駆動する駆動信号と比べ小さい。これにより、測定中の量を反映した有用な変調信号を得ようとするとき、信号対ノイズ比が劣ったものとなる。これは、単純な信号増幅を使用するとき、信号が測定されるだけでなくノイズが増幅されるからである。
【００１２】
在来のセンサ回路は、フィルタおよびスイッチを用いており、これらは、アレイの種々のエレメントからの測定値獲得と測定値獲得との間で減衰する必要があるトランジェントを生じさせることにより、獲得時間を遅くする。例えば、センサ・アレイの走査において、スイッチは、在来のアレイの個々のセンサ間で切り換え、これが、トランジェント信号を生じさせる。トランジェントは、１つの完全なセンサ・アレイ走査の獲得を遅くするだけでなく、検知した信号にノイズを導入することによって、刺激の測定値の品質に影響を与えることがある。
【００１３】
さらにまた、在来のセンサ・アレイは、センサ・エレメントと回路の他の部分例えばグランドとの間にかなりの寄生容量を含んでいる。これら寄生容量は、検知した信号を、ノイズおよび外部からの信号成分で汚染することがあり、またこの寄生容量に対する補償を行うため、余分なフィルタリング回路並びに処理時間を必要とすることがある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の１実施形態の面は、センサ・システムに向けたものであり、このセンサ・システムは、複数のセンサ・エレメントを有するセンサ・アレイと、前記センサ・アレイのうちの少なくとも１つのセンサ・エレメントであって、刺激を検知する前記センサ・エレメントを指示するアドレス可能の接続を有する、前記の少なくとも１つのセンサ・エレメントと、前記センサ・エレメントの周囲のフィードバック構成で配置した増幅器であって、前記センサ・エレメントの出力に対応する入力信号を受けそして前記センサ・エレメントを駆動する出力信号を供給する、前記の増幅器と、を備える。
【００１５】
別の実施形態は、センサ・アレイ上の刺激を測定する方法に向けた面を備え、この測定方法は、前記センサ・アレイの少なくとも１つのセンサ・エレメントを使用して前記刺激を検知するステップと、前記検知した刺激に対応するセンサ・エレメント出力信号を発生するステップと、前記センサ・エレメント出力信号を増幅して、前記物理的特性を表す増幅した信号をを発生するステップと、前記センサ・エレメントを駆動するため、前記増幅した信号をフィードバックするステップと、を備える。
【００１６】
さらに別の実施形態は、非線形センサ応答を線形化する方法に向けた面を備え、この方法は、センサ・エレメントを使用して刺激を検知するステップと、前記刺激に対応するセンサ出力信号を発生するステップと、前記センサ出力信号を、前記非線形センサ応答に対応する非線形トランスフォーマ・フィードバック・ループを通して前記センサの入力にフィードバックするステップと、を備える。
【００１７】
本発明の別の実施形態は、容量性センサ・アレイにおける寄生容量を低減する方法に向けた面を備え、この方法は、前記センサ・アレイ内の少なくとも１つのセンサ・エレメントを、前記センサ・エレメントがアイドルの時間の間共通電位に選択的に結合すること、を備える。
【００１８】
詳細な説明
図面において、種々の図に示した各々の類似のコンポーネントは、類似の番号で示しているが、但し、これは、それらコンポーネントが同一のものであることを必ずしも意味するものではない。簡単のため、各図面において、すべてのコンポーネントにラベル付けしていない。
【００１９】
本記述は、本発明の好ましい実施形態の種々の面を説明するものである。ある種の面は、他の同時係属の出願において記述してある。詳細には、本出願は、２００１年１０月２４日出願の“容量性アレイ・センサ電子回路（Capacitive Array Sensor Electronics）”と題する同時係属中の米国仮特許出願第60/347,599号に対し、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１９（ｅ）に基づく優先権主張をする。さらに、本願は、２００１年１０月２４日出願の“線形アレイ・データの時間空間視覚化（Time Spatial Visualization of Linear Array）”と題する同時係属中の米国仮特許出願第60/343,714号に関係したものである。本願は、また、同日付けで出願した“有機体内で検出された物理的特性の値の時間に関する視覚化（Visualization of Values of a Physical Property Detected in an Organism Over Time）”（代理人ドケット番号P00660.70004.US）に関係する。上記の出願の各々は、その全体を援用することとする。
【００２０】
本発明は、この好ましい実施形態の以下の詳細な記述および図面に記載した構成の詳細およびコンポーネントの配置にその応用が限定されるものではない。本発明は、他の実施形態を包含するものであって、種々の方法で実施および実行することができる。また、本文で使用する用語は、説明の目的のためのものであり、本発明の種々の面および実施形態を説明するのに使用するとき、限定するものとしてみなされるべきものではない。“備える”、“から成る”、“有する”、“含む”等、およびこれらの変形した表現は、オープン形式（open-end）のものであって、それ以降に列挙するものを少なくとも包含するものである。
【００２１】
図３は、容量性アレイ１００を駆動しサンプリングするのに使う容量性アレイ走査システム２５０の種々の面を示している。発振器１１０は、発振器信号３００を入力マルチプレクサ（ＭＵＸ）１２０に供給し、そしてこのマルチプレクサは、容量性アレイ１００のエレメントから、少なくとも発振器信号３００により駆動すべき１つ以上のエレメントを選択する。駆動すべきこの１つ以上のエレメントの選択は、入力選択ライン１３０におけるデータを使用して行う。駆動すべき個々のエレメントまたはエレメントのグループの適切な識別により、電圧または電流を、先に説明した選択したセンサ・エレメント２００に対し供給することができる。発振器信号３００は、エレメント２００を駆動する複数の信号のうちの１つとすることもできる。
【００２２】
アレイ入力信号３０２は、駆動信号を提供し、そしてこの信号は、選択したセンサ・エレメント２００に供給される。このアレイ入力信号３０２によりいったん励起あるいは駆動されると、この容量性アレイは、アレイ出力信号３０４を提供する。出力マルチプレクサ１２１は、アレイ出力信号３０４を受け、そして出力選択ライン１３１に供給されるデータに依存して、出力マルチプレクサ１２１は、選択された信号３０６を提供する。同じく、この選択信号３０６は、容量性アレイ１００からの１つ以上の選択されたサンプルで構成することができる
ある種の実施形態においては、選択信号３０６は、増幅器１４０が増幅する。増幅器１４０は、アナログ・タイプまたはデジタル・タイプを含む任意のタイプのものが可能であって、これは、増幅された信号３０８を提供する。ある種の面によれば、この選択信号３０６の増幅は、刺激の測定の分解能および正確さを向上させる。増幅器１４０は、１よりも大きいあるいはそれより小さいゲイン並びにユニティ・ゲインを含む任意のゲインを提供することができる。したがって、増幅信号３０８は、選択信号３０６よりも大きな振幅を有する信号に制約されることはない。
【００２３】
増幅信号３０８は、振幅検出器１５０が検出し、そしてこの振幅検出器１５０は、代表的には、増幅信号３０８において与えられる予測振幅範囲に整合させている。ここで、ある種の実施形態では、トランスコンダクタンス増幅器、エネルギ変換器、あるいは１つのタイプの信号を別のものに変換する他のエレメントを用いることができる。例えば、電圧のような電気信号は、それに対応する光信号に変換することもできる。
【００２４】
振幅検出器１５０は、信号のサイズ、強さあるいは振幅を検出することができる任意の適当な振幅検出器とすることができる。例えば、振幅検出器１５０は、電圧測定回路または電流測定回路もしくは周波数測定回路で構成することができ、そしてこれらは、簡単のため、本文では振幅検出器として説明する。理解されるべきであるが、増幅器１４０は、選択信号３０６の任意のタイプの特性を増幅することができること、また増幅信号３０８は、単に、特性を増強してこの特性を読み取るかあるいは測定するのを一般により簡単にすることを示すことである。前述のように、交流（ＡＣ）電圧信号の振幅は、振幅検出器１５０を使用して増幅し測定すべき都合の良い特性となることがあるが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００２５】
振幅検出器１５０は、検出器出力信号３１０を提供し、この信号は、増幅信号に対応し、そしてさらに容量性アレイ１００の１つエレメントまたはエレメント群から得た選択された信号に対応する。
【００２６】
理解されるべきであるが、図３は、容量性アレイ走査システムの単に１つの回路実施形態であり、これにしたがって種々の構成および等価な回路を構成することができる。本文に記述しないが、他の補助的なエレメントおよび回路コンポーネントも、当面のニーズに依存して、種々の応用および実施形態において使用することができる。例えば、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタのようなフィルタは、望ましくないノイズを低減したり、あるいは走査システム２５０全体に対し他の信号条件付け機能を提供したりすることができる。さらにまた、ハードウェアおよびソフトウェアの一方または両方において実現される信号処理技術も、走査システム２５０内の１つ以上の位置において使用することができ、これにより、スペクトル特性または他の機能を、上述の種々の信号に対し付加したりあるいはそれら信号から除去することができる。
【００２７】
図４は、容量性アレイ走査システム２５５において使用する本発明の種々の面を示す実施形態を図示している。同じく、この走査システムは、上述の容量性アレイ・センサに対する応用に限定されるものではなく、より一般的には、他のタイプのセンサにも適用することができる。走査システム２５５は、フィードバック・ループ３２０を備え、これは、ある種の実施形態においては、以下で説明する線形化機能を提供する。
【００２８】
発振器１１０は、発振器信号３００を増幅器１４１に提供する。この増幅器１４１は、発振器信号３００を増幅し、そして増幅された入力信号を入力マルチプレクサ１２０に供給する。尚、入力マルチプレクサ１２０は、駆動マルチプレクサ（ＤＭＵＸ）と呼ぶこともある。入力マルチプレクサ１２０は、その増幅された入力信号３０１並びにデータを、上述のように、入力選択ライン１３０に受ける。アレイ入力信号３０３は、アレイ入力信号３０３は、入力マルチプレクサ１２０により提供されるものであって、容量性アレイ１００のアレイ・エレメント・メンバ２００（不図示）を選択的に駆動する。容量性アレイ１００は、上述したように、アレイ入力信号３０３より選択的に駆動あるいは励起される。アレイ出力信号３０５は、容量性アレイ１００が出力マルチプレクサ１２１に提供する。尚、出力マルチプレクサ１２１は、サンプリング・マルチプレクサ（ＳＭＵＸ）と呼ぶこともある。出力マルチプレクサ１２１は、選択したアレイ・エレメントを出力サンプリング・ライン１３１上のデータにしたがってサンプリングする。
【００２９】
出力マルチプレクサ１２１は、選択された信号３０７を、増幅器１４１に供給し戻す。このようにして、増幅器１４１、容量性アレイ１００および他のエレメントは、フィードバック・ループ３２０内に配置され、そしてこのループにより、増幅入力信号３０１と選択された信号３０７とは、容量性アレイの出力の１部分をその入力に戻すように働く。図４のこの実施形態では、入力マルチプレクサ１２０および出力マルチプレクサ１２１は、それぞれ、フィードバック・ループ３２０が増幅器１４１と容量性アレイ１００を結合するエレメントである。
【００３０】
選択された信号３０７は、いったん増幅器１４１に供給されると、増幅されそして増幅された出力信号３０９として振幅検出器１５０に供給される。ある種の実施形態においては、信号３０１および信号３０９は、同じであるかあるいは同じ値を有するものである。振幅検出器１５０は、図３に関して説明したのと同様に、検出器出力信号３１１を提供する。同様に、図４に開示したこの実施形態は、限定するものではなく、当面の用途により要求されるように、適合させそして１つ以上のエレメントまたは補助の回路、フィルタ、増幅器等と置き換えるようにすることもできる。
【００３１】
また、理解されるように、本実施形態に示した配列は、この走査システムのエレメントの物理的レイアウトを示すものではない。例えば、走査システム２５５のある種のエレメントは、同じ回路上で実現するのとは対照的に、リモートの回路上で実現することもできる。また、走査システム２５５の全体は、マイクロチップ上であるいはこの走査システムの機能を実行する他の集積回路上で実現することもできる。さらにまた、走査システム２５５の種々の機能は、ソフトウェアまたはファームウェアで実行したり、あるいは適当なハードウェアおよびソフトウェアの任意の組合せで実行したりすることができる。この例には、フィルタ処理および増幅を含む種々の機能を実行するデジタル信号処理（ＤＳＰ）のハードウェアおよびソフトウェアの一方または両方、並びに特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）が含まれる。
【００３２】
発振器１１０は、ＡＣ波形のような出力電圧信号を供給する。ある種の実施形態では、発振器出力信号３００は、実質上、単一周波数の正弦波で構成される。発振器１１０は、用途に応じて、自走のものとしたりあるいはバースト・モードで使用したりすることができる。本発明のある種の面によれば、発振器出力信号３００の振幅および周波数の一方または両方を変更することによって、走査システム２５５の測定品質、走査レート、あるいは他の動作パラメータを向上させることができる。さらにまた、発振器１１０は、別の適当なコンポーネントであって、定常的なあるいはパルス状でもしくはプログラム・モードで周期的な駆動信号を提供することができるものと置き換えたりすることができる。１つの例は、発振器１１０を、マイクロコンピュータあるいは他のデジタル処理制御ユニットであって、発振器出力信号として上述したのと実質上等価な信号を提供するものと置き換えることができる。発振器１１０は、制御信号４１１を供給するマイクロプロセッサ４００で制御するようにできる。
【００３３】
入力マルチプレクサ１２０と出力マルチプレクサ１２１は、本発明のある種の面において実質上類似の設計のものとすることができる。ある種の実施形態によれば、マルチプレクサ１２０，１２１は、単一の行１０２と列１０４を容量性アレイ１００から選択する。この選択は、アレイ１００の単一のエレメント２００を指示する。しかし、入力マルチプレクサ１２０、出力マルチプレクサ１２１も、多数の行および列を同時に選択するのに使用することもできる。
【００３４】
高速のセトリングタイムをもつマルチプレクサ設計は、ある種の実施形態では好ましいが、その理由は、高いサンプリング・レートで各センサ・エレメント間の高速のスイッチングを可能にし、これによって走査システム２５５に対する全帯域幅を改善するからである。
【００３５】
マルチプレクサ１２０、１２１の入力選択ライン１３０と出力選択ライン１３１におけるデータは、多くの方法で提供することができる。例えば、選択ライン１３０，１３１は、マイクロコントローラまたはデジタル信号処理ユニット４００によって設定することができ、そしてまた、有限ステートマシンで行われるように自動的に増分するように設定することもできる。加えて、別個の増幅器を、マルチプレクサ１２０、１２１の一方または双方において、これらマルチプレクサの入力および出力のいずれにおいても含めることができる。また、マルチプレクサ１２０、１２１が使用する多重化技法の１部分として、増幅器を構成することもできる。
【００３６】
本発明のある種の面によれば、増幅器１４１を容量性アレイ１００とマルチプレクサ１２０、１２１で構成されるフィードバック・ループ３２０内に配置することは、より高いゲインを可能にし、またこれによって走査システム２５５全体においてより高い感度を可能にする。
【００３７】
増幅器１４０および増幅器１４１の一方または双方は、上述のように実現することもでき、そしてまた、それら増幅器のゲインおよびオフセットを調節するための手段を含めることもできる。増幅器１４０および増幅器１４１の一方または双方のそれらゲインおよびオフセットは、エレメント毎に定めたり、あるいはすべてのエレメントに適当な単一のセッティングとして定めたりすることもできる。すなわち、各々の個々のセンサ・エレメントに対し使用する増幅のゲインおよび技法は、そのエレメントに対し個別に定めることもでき、またそのゲインは、アレイ１００全体に対し一定に保持するようにすることもできる。エレメント毎のセッティングと全エレメントに対する単一セッティングを組み合わせるアプローチは、適宜使用することができる。マイクロコントローラまたはデジタル信号処理ユニット４００は、制御信号４１２を使用して、総合的な結果を最良のものとするため上記のオフセットおよびゲインの補正を制御することもできる。
【００３８】
図４は、マイクロコントローラまたはデジタル信号処理ユニット４００を示しており、これは、制御信号４１１と４１２をそれぞれ発振器１１０と増幅器１４１に供給する。マイクロコントローラ４００は、当面の応用に最も適するように、ハードウェアまたはソフトウェアで、またはＤＳＰコンポーネントを含むハードウェアとソフトウェアの組合せで実現することができる。
【００３９】
振幅検出器１５０は、選択された信号３０７を、通常はアレイ走査レートよりも大きなサンプリング・レートでサンプリングする。１実施形態によれば、１０×１０アレイを１００Ｈｚで走査する場合、走査レートは１０ＫＨｚである。この実施形態では、振幅検出器１５０は、１０ＫＨｚよりも大きなレートで個々の測定を完了することになる。
【００４０】
本発明のある種の実施形態によれば、振幅検出器１５０は、出力マルチプレクサ１２１の出力を整流する整流器を使用して実現し、これによって、非線形トランスフォーマとして作用する。これにより実現される非線形変換は、その結果のトランスフォーマ出力信号を整数個の周期にわたって積分することにより、増大することがある。１実施形態では、この積分は、１０サイクルにわたって行う。
【００４１】
上記の非線形変換は、その信号において、検知された信号３０５または選択された信号３０７の振幅に比例したＤＣ成分を生成する機能を構成することができる。限定目的で本文において記述するものではないが、そのような非線形変換の例には、全波整流または半波整流、原駆動用ＡＣ信号との位相補正乗算(phase-corrected multiplication)、並びに出力信号をそれ自身と乗算して二乗した出力信号を得ること、が含まれる。さらに、振幅検出器１５０は、実効値（ＲＭＳ）測定回路、ピーク検出器回路、包絡線検出器回路、または振幅変調回路およびローパスフィルタ回路で構成することもできる。振幅検出はまた、ある種の実施形態においては、アナログ−デジタル・コンバータ（Ａ／Ｄ）を使ってＡＣ波形をサンプリングし、そしてデジタル信号プロセッサまたはマイクロコントローラを使ってそのサンプリングしたデータから測定した信号の振幅を計算することにより実現することもできる。上記のように、デジタル方法およびアナログ方法の両方を、振幅検出に使用することもできる。
【００４２】
図５は、バイアス・キャンセル力をもつセンサ・システム２６５の例示的実施形態を示している。ある種の実施形態では、駆動発振器信号に起因するバイアスをキャンセルして、これにより検知したセンサ信号がよりうまく増幅され他の信号から弁別されるようにすることが有利である。図５に示したシステムは、単なる例示的実施形態であり、容量性アレイ走査システムに関して以下で説明するが、しかしこのシステムは、そのように限定されるものではなく、そのセンサは、前述したようにキャパシタ以外のセンサとすることもできる。
【００４３】
発振器１１０は、先に述べた通り、発振器出力信号３００を供給する。発振器出力信号３００は、増幅器１４１を使って増幅して、増幅された入力信号４０７を発生する。増幅された入力信号４０７は、先に説明したように入力マルチプレクサ１２０に供給し、そして次に入力マルチプレクサ１２０は入力選択ライン１３０におけるデータに基づきセンサ入力信号４０１を供給する。
【００４４】
図５は、先に説明した容量性アレイ１００のようなセンサ・アレイ全体ではなく、単一のセンサ２００を示している。しかし、理解されるべきであるが、１つ以上のセンサまたはこのようなセンサのアレイが、アレイ入力信号のような入力信号を受けるようにしたり、あるいは本実施形態では、入力マルチプレクサ１２０からのセンサ入力信号４０１を受けるようにしたりできる。
【００４５】
前述のように、センサ２００は、センサ入力信号４０１に基づき、また、力、圧力等の検知した刺激に対応してセンサ出力信号４０２を供給する。センサ出力信号４０２は、出力マルチプレクサ１２１が受け、そしてこのマルチプレクサは、容量性アレイ１００（不図示）のようなセンサ・アレイ内の複数のセンサから特定のセンサ２００を選択する。出力マルチプレクサ１２１は、出力選択ライン１３１にあるデータに基づき、センサ出力信号４０２を選択する。選択されたデータ４０３は、出力マルチプレクサ１２１から増幅器１４１に供給され、そしてこれは、前述のフィードバック・ループを形成することができる。増幅器１４１は、増幅された出力信号４０４を供給し、そしてこれは、通常、その大きさが増幅された選択された信号４０３に対応する。
【００４６】
図５に示された実施形態においては、増幅された出力信号４０４は、振幅検出器に送るのではなくさらに処理される。ここで、発振器出力信号３００の第２の分岐は、位相シフタ１４５が受け、そしてこのシフタは、位相シフトした信号４０５を供給する。増幅出力信号４０４と位相シフト信号４０５の双方は、積分器１４２に入力され、そしてこの積分器は、実質上、それら２つの信号４０４，４０５の和をとる。
【００４７】
積分器１４２は、信号４０４，４０５を、発振器の数サイクルにわたって積分するようにできる。積分器１４２は、時間積分した信号４０６を出力として供給する。積分器１４２は、増幅器と積分フィードバック容量を有する加算回路で構成することができる。積分器１４２の出力における記号は、この検知システム２６５が、容量性アレイ走査システムのようなより大きな検出システム全体の１部分のみを構成できることを示している。
【００４８】
図６は、図５において上述したのと同様のセンサ・システム２６５のより詳細な例を示している。この実施形態では、電荷増幅器回路を開示しており、これは、可変容量センサＣｓｅｎｓｅ２００を有し、これは、検知センサ２００上に印加された圧力に応答して可変の容量を有する。正弦波発振器１１０は、発振器出力信号３００を、センサ２００と、電荷増幅器回路２６５の残りの部分へ供給する。発振器出力信号３００は、基準キャパシタＣｒｅｆを通り、そしてこれは検知センサ２００へ駆動マルチプレクサ１２０（ＤＭｕｘ）を介して供給される。次に、検知キャパシタ２００は、刺激に対応するセンサ出力信号を選択マルチプレクサ１２１（ＳＭｕｘ）へ供給する。増幅器Ｕ１は、前の図面における増幅器１４１として動作する。このため、検知キャパシタ２００と増幅器Ｕ１との間のマルチプレクサ１２０、１２１を経るフィードバック・ループが作成される。
【００４９】
バイアス・キャンセル回路は、バイアス・キャンセル用キャパシタＣｔｕｎｅおよびゲイン調節用キャパシタＧｒｅｆの使用により提供する。このバイアス・キャンセル用キャパシタは、製造時に調節し、そして駆動用キャリア信号３００のＡＣ振幅をキャンセルまたは低減するように設定する。発振器信号３００は、キャパシタＣｒｅｆを含む分岐を通って増幅器Ｕ１の反転入力に至り、一方、キャパシタＣｔｕｎｅは、フィルタとして動作して、抵抗形デジタル−アナログ・コンバータ（ＲＤＡＣ）の出力における発振器信号３００の位相をシフトさせる。このように、キャパシタＣｔｕｎｅおよびＲＤＡＣは、図５のブロック１４５により上述したように位相シフタを形成する。
【００５０】
増幅器Ｕ１の出力は、抵抗器Ｒ２を介して、増幅器Ｕ２、キャパシタＣ２および抵抗器Ｒ３が形成する積分器回路に供給される。ＣｔｕｎｅおよびＲＤＡＣの直列結合により供給される位相シフトとした信号はまた、増幅器Ｕ２の反転入力にも供給される。増幅器Ｕ２の非反転入力は、抵抗器Ｒ４を介してグランドに結合される。キャパシタＣ２と抵抗器Ｒ３は、増幅器Ｕ２の周りのフィードバック・インピーダンスを形成し、これにより、増幅器Ｕ２の入力における入力信号を積分する。図５のブロック１４２として前述したこの積分器回路はまた、加算回路と考えることもでき、そしてこの回路は、(ａ)増幅された出力４０４と（ｂ）位相シフトされた発振器出力信号４０５の和をとる。
【００５１】
ある種の面によれば、図６に提示した配置は、非線形センサ２００の存在の下でシステムの応答を線形化する。上述のフィードバックを含むセンサ・ループは、この検知回路の出力を、刺激（例えば、圧力キャパシタ・ギャップ等）に対し線形に対応するようにし、従来のように、キャパシタ変化に対し反比例ではなく直接応答するセンサ化回路において提供される非線形関係ではない。このように、フィードバック・ループは、非線形トランスフォーマとして作用し、そしてこれは、センサ２００の非線形の振る舞いを相殺して線形化された出力を発生する。
【００５２】
ある種の実施形態においては、発振器１１０は、単一極性の励起ソースであり、これは、１ＫＨｚから数ＭＨｚの範囲（例えば、５０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚ）内の周波数をもつ安定化した正弦波波形を提供し、その周波数は、検知キャパシタ２００の静止容量およびセンサ・レンジ、感度および線形性間のトレードオフのような他の設計考慮事項とに依存する。
【００５３】
図６においてＣｓｅｎｓｅで表した容量性センサ２００またはセンサ・アレイ１００は、一般に、ＣｓｇおよびＣｄｇとして表したグランドへの寄生容量も構成している。寄生容量Ｃｓｇは、センサ・ラインからグランドへの寄生容量を表している。寄生キャパシタＣｄｇは、駆動ラインとグランドとの間の寄生容量を表している。寄生容量を低減あるいは除去するために、センサ２００、またはアイドル（駆動されていないあるいはサンプリングされていない）であるセンサ・アレイの１部分は、グランドに結合され、これにより寄生容量効果が非アイドルのセンサの測定値に影響を与えるのを防止する。ある種の面においては、寄生容量のグランドへのこの分路は、システムのスループット、線形性および帯域幅を改善する。
【００５４】
キャパシタＣｒｅｆは、通常、Ｃｓｅｎｓｅの倍数に選択され、例えばＣｒｅｆは、Ｃｓｅｎｓｅの値の３倍に等しい値とすることができる。キャパシタＣｒｅｆのＣｓｅｎｓｅに対する比率に、発振器の励起振幅を乗算したものは、増幅器Ｕ１の出力の大きさを決める。したがって、Ｃｓｅｎｓｅを増加させるにつれ、増幅器Ｕ１の出力は、検知キャパシタＣｓｅｎｓｅの設計により決まる感度にて、減少する。
【００５５】
他の設計考慮事項は、増幅器Ｕ１の特性の性質を決め、これは、その適当なゲイン帯域幅に対し選択することができ、また位相遅れ効果を最小限にする。
さらにまた、容量性アレイ１００との間での駆動ラインおよび検知ラインは、個々にシールドすることができる。このようにして、それら個々のライン間の相互容量効果(cross-capacitance effects)が、測定した容量に対し、アレイ１００との間で走るケーブル・バンドルの捻りあるいは曲げのような影響に起因してインパクトを与えるのを防ぐ。
【００５６】
センサ・エレメント２００の近くに任意のチューニング可能なフィルタを物理的に配置して、温度変化のような環境影響に対する同相除去を提供することは、ある種の面においては利益がある。
【００５７】
前述のように、積分器または加算増幅器Ｕ２においてキャパシタＣｔｕｎｅを通しての位相シフトした信号を増幅器Ｕ１の出力と組み合わせると、このセンサの感度を性のものとする、あるいは言い換えればその極性を反転し、そしてバイアス・キャリアセルを可能にする。キャパシタＣｔｕｎｅは、任意の必要な位相遅れ調節を提供する一方で、ＲＤＡＣは、デジタル・ポテンショメータとして働いて各センサ・エレメント２００に対する精密なバイアス・トリミングを可能にする。ＲＤＡＣの値は、加算増幅器Ｕ２の出力における測定値に基づき、センサ２００とその静止容量状態とで調節する。このような調節を使用することによって、同様の幾何学形状および電極表面領域をもつ各センサ・エレメント２００のバイアスおよびゲインの双方に対し十分なトリムを提供する。
【００５８】
本発明のある種の面によれば、上述のセンサ回路調節は、校正プロセスを簡単化することができる。校正は通常、反復的プロセスで実行し、そして時間がかかるものである。本設計はまた、校正手順と校正手順との間で必要なインターバルを減少させることができる。
【００５９】
抵抗器Ｒｆは、フィードバック抵抗器であり、そしてある種の実施形態においては、回路に対し安定性を提供する。Ｒｆもまた、この検知回路の感度および線形性を最適化するのに選択でき、そしてある種の実施形態においては、セトリングタイムを改善して大きなセンサ・アレイのスループットを増大させることができる。
【００６０】
先に述べたように、発振器１１０は、種々の発振器信号３００を提供することができる。このような信号は、励起波形として使用することができ、これは、正弦波だけでなく、非正弦波波形とすることができる。また、二重極性励起は、その使用が特定の回路設計に対し有利な場合には可能である。
【００６１】
ある代替の実施形態は、抵抗器Ｒ１，Ｒ４およびキャパシタＣ１およびＣ２のいずれかあるいはそのすべての削除を可能にする。
図６の検知回路２６５の出力は、ある種の実施形態においては、振幅検出を実行する前に、整流器のようなＡＣまたはＤＣ変換回路の入力へ、また第２段の増幅回路へ供給する。
【００６２】
図７は、第２段回路２７５の例示的実施形態を示しており、これは、先に述べた検知回路２６５の下流で用いることができる。検知回路２６５は、検知回路出力信号４０６Ａを供給し、これは、積分された信号４０６と同じものとすることができる。この信号４０６Ａは、測定された刺激を表す検出エレメント２００からの情報、並びに、任意の残りのバイアス、ノイズ、および検知回路２６５から供給される他の信号人工物を含んでいる。検知回路出力信号４０６Ａは、第２段増幅器５００に供給し、そしてこの増幅器は、所望の測定値に対応するその信号を増幅する。ある種の実施形態においては、この信号４０６Ａは、ほぼ２００ｍＶの振幅でほぼ５０〜１００ＫＨｚの周波数をもつＡＣ正弦波信号で構成されたものとすることができる。
【００６３】
第２段増幅器５００からの出力信号５０１は、整流器５０２に供給する。整流器５０２は、任意の適当な方法で構成し、そしてＡＣ信号をＤＣ信号に変換する。整流された信号５０３は、第２段積分器５０４に供給し、そしてこの積分器は、信号５０３を数サイクルの時間にわたって積分する。ある種の面によれば、ローパスフィルタ段ではなく第２段積分器５０４を使用することにより、改善した応答時間を提供し、またローパスフィルタ回路においてはそうであったトランジェントが減衰するまで待機する必要性を回避できる。積分器５０４における積分は、ある種の実施形態においては、およそ１０サイクルに渡って実行される。
【００６４】
図８は、図７に記述したのと同様の１実施形態の第２段増幅回路２７５を示している。検知回路出力信号４０６Ａは、回路２６５のような検知回路から受ける。信号４０６Ａは、電荷増幅器回路からの出力を表し、これは、発振器信号３００と実質上同じ周波数で発振している。信号４０６Ａは、Ｒ５から受け、そしてこれの出力は、フィルタとして作用するキャパシタＣ５を通してグランドに結合される。
【００６５】
第２段調節可能ゲイン増幅器Ｕ３Ａは、信号４０６Ａから非反転入力を受ける。増幅器Ｕ３Ａは、励起周波数にて適当な中間バンド・ゲインを提供する一方で、非常に低い周波数でおよそユニティ・ゲインを維持するように構成される。この中間バンド・ゲインは、ゲイン抵抗型デジタル−アナログ・コンバータ（ＧＲＤＡＣ）を介して調節可能である。キャパシタＣ４は、確実に、ＤＣ周波数近辺のゲインを低くあるいはほぼユニティとする。
【００６６】
第２段増幅器回路５００に続き、信号５０１は、整流器段５０２に供給される。整流器段５０２は、増幅器Ｕ３Ｂで構成され、そして、低い入力振幅レベルに対する整流を含む精密な全波整流を、特にその励起周波数にて実行する。
【００６７】
整流器段５０２の出力は、ライン５０３で平均化回路５０４に送られる。平均化回路５０４は、増幅器Ｕ３Ｃで構成され、そして平均化回路出力５０５を出力し、これは、実質上、センサ２００から送られた刺激に対応するＤＣ信号である。図８の回路全体は、図６に示した電荷増幅器回路２６５からの振幅変調された信号のＡＣ−ＤＣ変換を実行するための例示のシステムを表している。上述の回路は、それらの機能を、多くの既存の同期位相復調回路におけるのと同じスイッチング・エレメントを必要とせずに実行する。
【００６８】
尚、整流器段５０２のダイオードＤ１とＤ２の極性を反転させることにより、整流器段５０２を、負および正の入力に対するゲインを提供するように構成でき、またＲ１０経路を除去することにより半波整流を提供することができる。
【００６９】
第２段増幅回路２７５の出力は、振幅が４ＶＡＣで変調が２ＶのＡＣ信号５０５とすることができ、これは、測定した信号を反映ししかも５０〜１００ＫＨｚの周波数を有する。このような信号は、センサ・エレメント２００からの可変であるが実質上ＤＣの変調信号の測定のためのより良好なベースを提供する。
【００７０】
本発明のある種の実施形態は、上記の種々の面のうちの１つ以上を、有機体に結合していて有機体の物理的パラメータまたは特性を検出するシステムに組み込む。時系列の生物学的データの収集は、そのような実施形態のうちの１つの例である。例えば、上述の回路および方法は、ヒトまたは動物の患者における生物学的データを収集する非侵襲性デバイスあるいは最小侵襲性のデバイスを含む、カテーテルまたは他のデバイスと共に使用することができる。穴（orifice）または腔（cavity）内で測定される時間および空間の一方または双方における圧力プロファイルは、格納、処理または分析のため、ユーザまたはマシンに対し提示するために収集することができる。これは、何等かの医学的状態の診断のためのベースを形成したり、あるいは、有機体の何等かの他の状態に対する前兆として使用したりできる。
【００７１】
１実施形態においては、線状フォーム・ファクタ(linear form factor)に実質上配列された一連のセンサは、食道のような体腔内に配置され、そしてこの腔内の圧力を時間の関数として測定する。これら食道の圧力は、次に、グラフィック・ディスプレイ上に図形で表示することができ、これにより、せきあるいは飲み込みのような動作の生物学的シーケンスを示す。
【００７２】
本発明のさらに別の形態では、対象とする大きな領域の高い分解能の測定を得るために、上述のシステムおよび方法の使用を可能にする。本発明のある種の実施形態においては、いくつかのセンサ・アレイ・グリッドを利用し、その各々が、上述のように、それ自身のセンサ駆動／サンプリング電子回路を有することによって、同時あるいは順次の測定を実行する。多重化電子回路をある種の実施形態において使用することにより、多数のセンサ・アレイからのデータを収集する。これら実施形態は、ある種の点で、上述のコンセプトのスケーラブルのあるいは並列の実現例と考えることができる。
【００７３】
１例として、対象とするある大きな領域を、刺激例えば圧力に関するデータを収集するセンサで覆う場合について考える。この場合、センサ・エレメントの数は、必要とされる分解能（すなわち、グリッド間隔）と、対象とする領域の全面積とに依存する。このグリッド間隔が密（微細な分解能）であるとき、センサ・エレメントの数は、大きくなる。この場合、この大きな数のセンサの各々の尋問または駆動およびサンプリングは、上述の方法でそれらセンサを通してサイクル動作することが伴う。大きな数のセンサに対しては、これは、時間がかかるものとなり、アレイの各メンバをサンプリングするために可能なサンプリング・レートを遅くしてしまうことがある。このサンプリング・レートを増大させるため、あるいは所与のサンプリング・レートに対する可能な分解能を増大させるため、もしくは所与のサンプリング・レートである分解能でサンプリングすることができる全面積を増加させるため、対象とする領域を、隣接する（タイル状の）サブ領域に分解することもできる。これらサブ領域の各々は、上述のように１つのセンサ・アレイで覆うことができ、そしてサブ領域の各々からの出力を、サブ領域の各々間で順番にスイッチングするマルチプレクサのような回路で読み取ることができる。
【００７４】
認識されるように、この技術は、反復的形式で使用することができ、これにより、検知システム全体を入れ子にしたりあるいはスケーリング・アップあるいはスケーリング・ダウンして、ニーズに依存して、ほとんど任意の面積または分解能もしくはサンプリング・レートを得ることができるようにする。すなわち、ある種の形態では、時間的性能または空間的性能は、追加のハードウェアまたは処理センサ電子回路という犠牲を払って得ることもできる。
【００７５】
以上、本発明の少なくとも１つの実施形態の種々の面について説明してきたが、理解されるように、種々の変更、修正、改良が、当業者には生じ得るものである。このような変更、修正、改良は、本開示の１部分を成すことを意図しており、したがって本発明の要旨および範囲内に入るものである。したがって、本記述および図面は、例としてのみ与えたものである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】図１は、いくつかの行列の導電性ストリップをもつ容量性センサ・アレイの概観を示す。
【図２】図２は、サイズ（ｄ）の誘電体ギャップによって分離した２つの導電性ストリップの重なりにより形成されたセンサ・エレメントの概観を示す。
【図３】図３は、センサ・アレイを駆動しサンプリングし振幅検出を行うためため例示のシステムの概略図を示す。
【図４】図４は、フィードバック・ループを含む、センサ・アレイを駆動しサンプリングするための例示のシステムの概略図を示す。
【図５】図５は、バイアス・キャンセルを含む、センサ・アレイを駆動しサンプリングするための例示のシステムの概略図を示す。
【図６】図６は、フィードバック・ループとバイアス・キャンセル能力を含む、センサ・アレイを駆動しサンプリングする例示の回路を示す。
【図７】図７は、センサ・アレイと共に使用できる、例示の第２段増幅および整流装置の概略図を示す。
【図８】図８は、図７の概略図による例示の回路を示す。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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