(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々逆バイアスされた第１および第２の計測素子を含む複数の計測素子と、
環状に接続された１または複数のインバーターを含み、前記複数の計測素子の状態に応じた周波数の計測信号を生成する発振回路と、
前記複数の計測素子を選択的に前記発振回路に接続する第１の選択スイッチと
を具備する計測装置。
【請求項２】
電源線を具備し、
前記複数のインバーターは、第１のインバーターを含み、
前記発振回路は、前記第１のインバーターに接続された第１のトランジスターを含み、
前記第１の計測素子と前記第２の計測素子は、前記第１のトランジスターと前記電源線との間に配置されている
請求項１の計測装置。
【請求項３】
第１の配線を具備し、
前記第１のトランジスターと前記第１の計測素子と前記第２の計測素子とは、前記第１の配線に電気的に接続される
請求項２の計測装置。
【請求項４】
前記第１の計測素子と前記第１の配線との間に配置される第２の選択スイッチと、
前記第２の選択スイッチに選択信号を供給する第２の配線と、
前記第２の計測素子と前記第１の配線との間に配置される第３の選択スイッチと、
前記第３の選択スイッチに選択信号を供給する第３の配線と
を具備する請求項３の計測装置。
【請求項５】
前記複数のインバーターは、第２のインバーターを含み、
前記第１のトランジスターのドレインは、前記第１のインバーターの入力点に電気的に接続されており、
前記第１のトランジスターのゲートは、前記第２のインバーターの出力点に電気的に接続されている
請求項３または請求項４の計測装置。
【請求項６】
前記第２のインバーターの出力点は前記発振回路の出力点に電気的に接続されている
請求項５の計測装置。
【請求項７】
前記発振回路は、前記第１のトランジスターとは導電型の異なる第２のトランジスターを含み、
前記第２のトランジスターは、前記第１のトランジスターと前記第１の配線との間に配置されている
請求項３から請求項６の何れかの計測装置。
【請求項８】
前記第１のトランジスターの数と前記インバーターの数との合計数が３以上の奇数である
請求項２から請求項７の何れかの計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度や光量等の物理量を計測する計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイオードに逆バイアスを与えたときに流れるリーク電流は、温度依存性を有しており、ダイオードの温度が高くなるのに応じて大きくなる。このダイオードの性質を利用して、ダイオードを計測素子として用い、温度や光量等の物理量を計測する計測装置が各種提供されている。例えば、特許文献１に開示の計測装置では、ダイオードと、このダイオードの状態（すなわち、リーク電流）に応じた発振周波数の計測信号を生成する発振回路を含む複数の計測セルを行列状に配列し、この行列状の計測セルにより温度や光量等の物理量を計測している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−５９７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示の計測装置は、計測セルごとに発振回路を設けているため、計測装置の回路規模が大きくなる問題があった。
【０００５】
本発明は以上に説明した課題に鑑みてなされたものであり、温度や光量等の物理量を計測する計測装置において、回路規模を小さくすることができる計測装置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】
【０００６】
この発明は、複数の計測素子と、環状に接続された１または複数のインバーターを含み、複数の計測素子の状態に応じた周波数の計測信号を生成する発振回路と、複数の計測素子を選択的に発振回路に接続する選択スイッチとを具備する計測装置を提供する。
【０００７】
この発明によれば、選択スイッチにより任意の計測素子を選択的に発振回路に接続することができ、発振回路を複数の計測素子で共有することができる。そのため、計測素子ごとに発振回路を設ける必要がなく、回路規模を小さくすることができる。
【０００８】
この発明の具体的な構成として、以下のような構成が挙げられる。好ましい態様において、複数の計測素子は、各々逆バイアスされた第１および第２の計測素子を含む。他の好ましい態様において、計測装置は、電源線を具備し、複数のインバーターは、第１のインバーターを含み、発振回路は、第１のインバーターに接続された第１のトAランジスターを含み、第１の計測素子と第２の計測素子は、第１のトランジスターと電源線との間に配置されている。他の好ましい態様において、計測装置は、第１の配線を具備し、第１のトランジスターと第１の計測素子と第２の計測素子とは、第１の配線に電気的に接続される。他の好ましい態様において、計測装置は、第１の計測素子と第１の配線との間に配置される第２の選択スイッチと、第２の選択スイッチに選択信号を供給する第２の配線と、第２の計測素子と第１の配線との間に配置される第３の選択スイッチと、第３の選択スイッチに選択信号を供給する第３の配線とを具備する。他の好ましい態様において、複数のインバーターは、第２のインバーターを含み、第１のトランジスターのドレインは、第１のインバーターの入力点に電気的に接続されており、第１のトランジスターのゲートは、第２のインバーターの出力点に電気的に接続されている。他の好ましい態様において、第２のインバーターの出力点は発振回路の出力点に電気的に接続されている。他の好ましい態様において、発振回路は、第１のトランジスターとは導電型の異なる第２のトランジスターを含み、第２のトランジスターは、第１のトランジスターと第１の配線との間に配置されている。
【０００９】
より好ましい態様においては、第１のトランジスターの数と１または複数のインバーターの数との合計数が３以上の奇数である。
【００１０】
この態様によれば、発振回路において第１のトランジスターと１または複数のインバーターが電気的に接続されているので、発振回路が発振する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の第１実施形態である計測装置１の電気的構成を示す回路図である。
【図２】同計測装置１において任意の第ｊ列に属する発振回路ＯＣｊ、計測セルＭＣ（１，ｊ）〜ＭＣ（ｎ，ｊ）、列選択トランジスターＴＲｊの電気的構成を示す回路図である。
【図３】同計測装置１の行線Ｒ１〜Ｒｎに与えられる行選択信号の波形を示すタイムチャートである。
【図４】同計測装置１の行線Ｒｉに与えられる行選択信号と列線Ｃ１〜Ｃｎに与えられる列選択信号との波形を示すタイムチャートである。
【図５】行選択回路３０が行線Ｒｉを選択し、列選択回路２０が列線Ｃｊを選択した場合の発振回路ＯＣｊと計測セルＭＣ（ｉ，ｊ）の電気的構成を示す等価回路図である。
【図６】この発明の第２実施形態である計測装置２の電気的構成を示す回路図である。
【図７】同計測装置２の任意の第ｊ列の計測セルＭＣａ（１，ｊ）〜ＭＣａ（ｎ，ｊ）と発振回路ＯＣａｊと列選択トランジスターＴＲｊの電気的構成を示す回路図である。
【図８】この発明の第３実施形態である計測装置３の任意の第ｊ列の計測セルＭＣｂ（１，ｊ）〜ＭＣｂ（ｎ，ｊ）と発振回路ＯＣｂｊと列選択トランジスターＴＲｊの電気的構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１実施形態＞
（Ａ：構成）
図１は、この発明の第１実施形態である計測装置１の電気的構成を示す回路図である。図１に示すように、計測装置１は、ｎ行ｍ列（ｎとｍは１以上の整数）に配列された計測セルＭＣ（１，１）〜ＭＣ（ｎ，ｍ）を有する。これらの計測セルＭＣ（１，１）〜ＭＣ（ｎ，ｍ）の各々は、ダイオード（「複数の計測素子」の例示）を含んでいる（図１では図示略）。
【００１３】
上述した従来の計測装置では、行列状に配列された個々の計測セルがダイオードと発振回路とを含んでいた。これに対し、本実施形態による計測装置１では、ｎ行ｍ列の計測セルＭＣ（１，１）〜ＭＣ（ｎ，ｍ）の各列に対応して、ｍ個の発振回路ＯＣ１〜ＯＣｍが設けられている。すなわち、任意の発振回路ＯＣｊ（１≦ｊ≦ｍ）には、第ｊ列のｎ個の計測セルＭＣ（１，ｊ）〜ＭＣ（ｎ，ｊ）が対応している。また、本実施形態において、任意の第ｉ行第ｊ列（１≦ｉ≦ｎ）の計測セルＭＣ（ｉ，ｊ）は、４個の計測サブセルＭＣ１（ｉ，ｊ）、ＭＣ２（ｉ，ｊ）、ＭＣ３（ｉ，ｊ）およびＭＣ４（ｉ，ｊ）からなる。
【００１４】
図１に示すように、計測装置１では、ｎ行ｍ列の計測セルＭＣ（１，１）〜ＭＣ（ｎ，ｍ）の各行に対応して、ｎ本の行線Ｒ１〜Ｒｎ（「第２の配線」と「第３の配線」の例示）が配線されている。行選択回路２０は、ｎ本の行線Ｒ１〜Ｒｎを順次選択し、選択した行線Ｒｉに行選択信号を出力する動作を周期的に繰り返す回路である。
【００１５】
また、計測装置１では、ｎ行ｍ列の計測セルＭＣ（１，１）〜ＭＣ（ｎ，ｍ）の各列に対応して、ｍ本の列線Ｃ１〜Ｃｍ（「第１の配線」の例示）が配線されている。列選択回路１０は、ｍ本の列線Ｃ１〜Ｃｍを順次選択し、選択した行線Ｃｊに列選択信号を出力する動作を周期的に繰り返す回路である。
【００１６】
本実施形態では、任意の第ｉ行の行選択信号が行選択回路２０によって出力され、任意の第ｊ列の列選択信号が列選択回路１０によって出力されることにより、第ｉ行第ｊ列の計測セルＭＣ（ｉ，ｊ）の４個の計測サブセルＭＣ１（ｉ，ｊ）、ＭＣ２（ｉ，ｊ）、ＭＣ３（ｉ，ｊ）およびＭＣ４（ｉ，ｊ）が接続線Ｌ１〜Ｌ４（「第１の配線」の例示）により発振回路ＯＣｊに電気的に接続される。この状態において、発振回路ＯＣｊは、４個の計測サブセルＭＣ１（ｉ，ｊ）、ＭＣ２（ｉ，ｊ）、ＭＣ３（ｉ，ｊ）およびＭＣ４（ｉ，ｊ）の状態に応じた周波数で発振し、計測信号を出力する。
【００１７】
ｍ個の発振回路ＯＣ１〜ＯＣｍには、ｍ個のＮチャネルの列選択ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；金属酸化膜半導体型の電界効果トランジスターであり、以下、単にトランジスターという）ＴＲ１〜ＴＲｍ（「第１の選択スイッチ」の例示）のソースが電気的に接続されている。このｍ個の列選択トランジスターＴＲ１〜ＴＲｍのゲートには、列線Ｃ１〜Ｃｍが電気的に接続されている。そして、ｍ個の列選択トランジスターＴＲ１〜ＴＲｍのドレインは、接続線ＬＤＯＵＴに共通接続されており、この接続線ＬＤＯＵＴはカウンター３０に接続されている。
【００１８】
ここで、任意の第ｊ列の列選択信号が出力されると、第ｊ列の列選択トランジスターＴＲｊがＯＮとなる。これにより発振回路ＯＣｊの出力する計測信号が列選択トランジスターＴＲｊおよび接続線ＬＤＯＵＴを介してカウンター３０に供給される。カウンター３０は、この計測信号をカウントし、そのカウント値を温度や光量等の物理量を示す信号として出力する。
【００１９】
なお、この明細書において、電気的に接続されているとは、論理上同電位となり得る状態を作り出すように接続されていることであり、トランジスターや抵抗、容量などを介しての接続であっても論理上同電位とみなせれば、電気的に接続されていることになる。
【００２０】
図２は、計測装置１において任意の第ｊ列に属する発振回路ＯＣｊ、計測セルＭＣ（１，ｊ）〜ＭＣ（ｎ，ｊ）、列選択トランジスターＴＲｊの電気的構成を示す回路図である。
【００２１】
発振回路ＯＣｊは、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ２およびＯＴｒ３（「第１のトランジスター」の例示）と、ＮチャネルトランジスターＯＴｒ１およびＯＴｒ４（「第２のトランジスター」の例示）と、ＮチャネルトランジスターＯＴｒ５〜ＯＴｒ８（「第１の選択スイッチ」の例示）と、インバーターＩＶＴ１〜ＩＶＴ５（インバーターＩＶＴ１およびＩＶＴ４は「第１のインバーター」の例示、インバーターＩＶＴ３およびＩＶＴ５は「第２のインバーター」の例示）とを有する。ここで、インバーターＩＶＴ１〜ＩＶＴ５は、高電位電源ＶＤＤと低電位電源ＶＳＳとの間に直列接続されたＰチャネルトランジスターおよびＮチャネルトランジスターからなるが、図２ではその図示が省略されている。
【００２２】
ＰチャネルトランジスターＯＴｒ２とＮチャネルトランジスターＯＴｒ１は、ゲート同士が電気的に接続されるとともに、ドレイン同士が電気的に接続されている。同様に、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ３とＮチャネルトランジスターＯＴｒ４も、ゲート同士が電気的に接続されるとともに、ドレイン同士が電気的に接続されている。
【００２３】
ここで、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ２およびＯＴｒ３のソースは、ＮチャネルトランジスターＯＴｒ５およびＯＴｒ８のドレインと各々電気的に接続されており、ＮチャネルトランジスターＯＴｒ１とＯＴｒ４のソースは、ＮチャネルトランジスターＯＴｒ６およびＯＴｒ７のドレインと各々電気的に接続されている。ＮチャネルトランジスターＯＴｒ５、ＯＴｒ６、ＯＴｒ７およびＯＴｒ８のソースは、接続線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４に各々電気的に接続されている。
【００２４】
ＰチャネルトランジスターＯＴｒ２とＮチャネルトランジスターＯＴｒ１のドレイン同士の接続点は、インバーターＩＶＴ１の入力点に接続され、インバーターＩＶＴ１の出力点はインバーターＩＶＴ２の入力点に接続され、インバーターＩＶＴ２の出力点はインバーターＩＶＴ３の入力点に接続され、インバーターＩＶＴ３の出力点はＰチャネルトランジスターＯＴｒ３とＮチャネルトランジスターＯＴｒ４のゲート同士の接続点に接続されている。
【００２５】
また、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ３とＮチャネルトランジスターＯＴｒ４のドレイン同士の接続点は、インバーターＩＶＴ４の入力点に接続され、インバーターＩＶＴ４の出力点はインバーターＩＶＴ５の入力点に接続され、インバーターＩＶＴ５の出力点はＰチャネルトランジスターＯＴｒ２とＮチャネルトランジスターＯＴｒ１のゲート同士の接続点に供給される。
【００２６】
このように発振回路ＯＣｊでは、ＮチャネルトランジスターＯＴｒ５、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ２、ＮチャネルトランジスターＯＴｒ１およびＮチャネルトランジスターＯＴｒ６からなる回路と、インバーターＩＶＴ１〜ＩＶＴ３と、ＮチャネルトランジスターＯＴｒ８、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ３、ＮチャネルトランジスターＯＴｒ４およびＮチャネルトランジスターＯＴｒ７からなる回路と、インバーターＩＶＴ４およびＩＶＴ５とが環状に接続されている。
【００２７】
任意の第ｉ行第ｊ列の計測セルＭＣ（ｉ，ｊ）において、計測サブセルＭＣ１（ｉ，ｊ）は、ＮチャネルトランジスターＭＴＲ１とダイオードＭＥ１を有し、計測サブセルＭＣ２（ｉ，ｊ）は、ＮチャネルトランジスターＭＴＲ２とダイオードＭＥ２を有し、計測サブセルＭＣ３（ｉ，ｊ）は、ＮチャネルトランジスターＭＴＲ３とダイオードＭＥ３を有し、計測サブセルＭＣ４（ｉ，ｊ）は、ＮチャネルトランジスターＭＴＲ４とダイオードＭＥ４を有する。ＮチャネルトランジスターＭＴＲ１〜ＭＴＲ４（「第２の選択スイッチ」と「第３の選択スイッチ」の例示）は、ダイオードＭＥ１〜ＭＥ４（「第１の計測素子」と「第２の計測素子」の例示）を接続線Ｌ１〜Ｌ４の各々に接続する行選択トランジスターである。ダイオードＭＥ１〜ＭＥ４は、同一の構成を有する。従って、チップ内の特性ばらつきのない理想的な状況では、同一の逆バイアスを与えた場合に、各ダイオードＭＥ１〜ＭＥ４には同一のリーク電流が流れる。
【００２８】
図２に示すように、行選択トランジスターＭＴＲ１〜ＭＴＲ４の各々は、ドレインが接続線Ｌ１〜Ｌ４に電気的に接続されており、ゲートが行線Ｒｉに電気的に接続されている。行選択トランジスターＭＴＲ１およびＭＴＲ４のソースは、ダイオードＭＥ１およびＭＥ４のアノードに各々電気的に接続されており、行選択トランジスターＭＴＲ２およびＭＴＲ３のソースは、ダイオードＭＥ２およびＭＥ３のカソードに各々電気的に接続されている。また、ダイオードＭＥ１およびＭＥ４のカソードは高電位電源ＶＤＤに電気的に接続されており、ダイオードＭＥ２およびＭＥ３のアノードは低電位電源ＶＳＳに電気的に接続されている。
以上が、計測装置１の構成である。
【００２９】
（Ｂ：動作）
次に、計測装置１の動作について説明する。図３は、行線Ｒ１〜Ｒｎに与えられる行選択信号の波形を示すタイムチャートであり、図４は、行線Ｒｉに与えられる行選択信号と列線Ｃ１〜Ｃｎに与えられる列選択信号との波形を示すタイムチャートである。
【００３０】
図３に示すように、行選択回路３０は、行線Ｒ１〜Ｒｎを順次選択し、選択した行線Ｒｉに行選択信号を出力する動作を周期的に繰り返す。また、図４に示すように、列選択回路２０は、行選択回路３０が任意の行線Ｒｉに行選択信号を出力している間に、列線Ｃ１〜Ｃｍを順次選択し、選択した列線Ｃｊに列選択信号を出力する。列選択回路２０は、この列線Ｃ１〜Ｃｍに列選択信号を順次出力する動作を、行選択回路３０によって選択される行線Ｒｉが切り換わるのに応じて周期的に繰り返す。
【００３１】
任意の第ｉ行の行線Ｒｉに行選択信号が出力されると、第ｉ行の計測セルＭＣ（ｉ，１）〜ＭＣ（ｉ，ｎ）の各計測サブセルの行選択トランジスターＭＴＲ１〜ＭＴＲ４がＯＮとなる。また、任意の第ｊ列の列線Ｃｊに列選択信号が出力されると、列選択トランジスターＴＲｊと発振回路Ｃｊの列選択スイッチであるＮチャネルトランジスターＯＴｒ５〜ＯＴｒ８とがＯＮとなる。
【００３２】
従って、第ｉ行の行線Ｒｉに行選択信号が出力され、かつ、第ｊ列の列線Ｃｊに列選択信号が出力された状態では、第ｉ行第ｊ列の計測セルＭＣ（ｉ，ｊ）が接続線Ｌ１〜Ｌ４を介して発振回路ＯＣｊに電気的に接続される。図５はこの状態における発振回路ＯＣｊと計測セルＭＣ（ｉ，ｊ）の電気的構成を示す等価回路図である。
【００３３】
図５に示すように、発振回路ＯＣｊでは、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ２およびＮチャネルトランジスターＯＴｒ１からなる回路の電源電流の経路が形成される。この電源電流の経路には、逆バイアスされたダイオードＭＥ１およびＭＥ２が直列に挿入されている。従って、このダイオードＭＥ１およびＭＥ２のリーク電流が、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ２およびＮチャネルトランジスターＯＴｒ１からなる回路に電源電流として流れ、当該回路は、その入力点であるＰチャネルトランジスターＯＴｒ２およびＮチャネルトランジスターＯＴｒ１のゲート同士の接続点の信号を反転増幅することが可能な状態となる。
【００３４】
また、発振回路ＯＣｊでは、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ３およびＮチャネルトランジスターＯＴｒ４からなる回路に電源電流の経路が形成される。この電源電流の経路には、逆バイアスされたダイオードＭＥ４およびＭＥ３が直列に挿入されている。従って、このダイオードＭＥ４およびＭＥ３のリーク電流が、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ３およびＮチャネルトランジスターＯＴｒ４からなる回路に電源電流として流れ、当該回路は、その入力点であるＰチャネルトランジスターＯＴｒ３およびＮチャネルトランジスターＯＴｒ４のゲート同士の接続点の信号を反転増幅することが可能な状態となる。
【００３５】
ここで、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ２およびＮチャネルトランジスターＯＴｒ１からなる回路では、ダイオードＭＥ１およびＭＥ２の電圧降下が大きいので、当該回路の出力信号の振幅が小さくなる。しかし、この小振幅の出力信号はインバーターＩＶＴ１〜ＩＶＴ３を経ることによりＨレベル＝ＶＤＤ、Ｌレベル＝ＶＳＳである矩形波に近い波形の信号となって、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ３およびＮチャネルトランジスターＯＴｒ４からなる回路の入力点に供給される。
【００３６】
また、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ３およびＮチャネルトランジスターＯＴｒ４からなる回路では、ダイオードＭＥ４およびＭＥ３の電圧降下が大きいので、当該回路の出力信号の振幅は小さくなる。しかし、この小振幅の出力信号はインバーターＩＶＴ４およびＩＶＴ５を経ることによりＨレベル＝ＶＤＤ、Ｌレベル＝ＶＳＳである矩形波に近い波形の信号となって、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ２およびＮチャネルトランジスターＯＴｒ１からなる回路の入力点に供給される。
【００３７】
このようにして発振回路ＯＣｊは、発振を開始する。そして、インバーターＩＶＴ３の出力点から得られる計測信号が列選択トランジスターＴＲｊおよび接続線ＬＤＯＵＴを介してカウンター３０に供給される。カウンター３０は、この計測信号をカウントして計測信号の周波数を求め、計測セルＭＣ（ｉ，ｊ）によって計測された温度や光量等の物理量を示す信号として出力する。
【００３８】
ここで、計測セルＭＣ（ｉ，ｊ）において、逆バイアスされたダイオードＭＥ１〜ＭＥ４に流れる電流は各ダイオードの周囲温度に依存して大きくなる。このため、発振回路ＯＣｊにおいて、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ２およびＮチャネルトランジスターＯＴｒ１からなる回路の遅延時間と、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ３およびＮチャネルトランジスターＯＴｒ４からなる回路の遅延時間は、逆バイアスされたダイオードＭＥ１〜ＭＥ４の周囲温度に依存して短くなる。従って、カウンター３０によって算出される計測信号の周波数は、逆バイアスされたダイオードＭＥ１〜ＭＥ４の周囲温度に依存して高くなる。
以上が、計測装置１の動作である。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態による計測装置１によれば、ｎ行ｍ列に配列された計測セルＭＣ（１，１）〜ＭＣ（ｎ，ｍ）に対してｍ個の発振回路ＯＣ１〜ＯＣｍを設けるだけでよく、計測セルＭＣごとに発振回路を設ける必要がない。このため、計測装置１の回路規模を小さくすることができる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、ｎ行ｍ列に配列された計測セルＭＣ（１，１）〜ＭＣ（ｎ，ｍ）は、インバーターＩＶＴ１〜ＩＶＴ５を含んでおらず、ｍ個の発振回路ＯＣ１〜ＯＣｍのみがインバーターＩＶＴ１〜ＩＶＴ５を含む。従って、インバーターＩＶＴ１〜ＩＶＴ５の遅延時間のチップ内のばらつきが計測信号の周波数に与える影響を小さくすることができる。
【００４１】
＜第２実施形態＞
（Ａ：構成）
図６は、この発明の第２実施形態である計測装置２の電気的構成を示す回路図である。本実施形態が第１実施形態と異なるのは、計測セルＭＣ（１，１）〜ＭＣ（ｎ，ｍ）に代えて計測セルＭＣａ（１，１）〜ＭＣａ（ｎ，ｍ）を設けた点、および、発振回路ＯＣ１〜ＯＣｍに代えて発振回路ＯＣａ１〜ＯＣａｍを設けた点にある。これら以外に関しては、本実施形態は第１実施形態と同一である。従って、本実施形態では、同一の構成要素には同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００４２】
図７は、計測装置２の任意の第ｊ列の計測セルＭＣａ（１，ｊ）〜ＭＣａ（ｎ，ｊ）と発振回路ＯＣａｊと列選択トランジスターＴＲｊの電気的構成を示す回路図である。発振回路ＯＣａｊは、ＮチャネルトランジスターＯＴｒ９（「第２のトランジスター」の例示）、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ１０（「第１のトランジスター」の例示）およびインバーターＩＶＴ６〜ＩＶＴ９（インバーターＩＶＴ６は「第１のインバーター」の例示、インバーターＩＶＴ９は「第２のインバーター」の例示）を有する。ＮチャネルトランジスターＯＴｒ９のソースは、接続線Ｌ５を介して計測セルＭＣａ（１，ｊ）〜ＭＣａ（ｎ，ｊ）の各々に電気的に接続されており、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ１０のソースは、高電位電源ＶＤＤに電気的に接続されている。ＮチャネルトランジスターＯＴｒ９のドレインとＰチャネルトランジスターＯＴｒ１０のドレインは電気的に接続されており、その接続点がインバーターＩＶＴ６の入力点に電気的に接続されている。ＮチャネルトランジスターＯＴｒ９のゲートとＰチャネルトランジスターＯＴｒ１０のゲートは電気的に接続されており、その接続点とインバーターＩＶＴ９の出力点とが行選択トランジスターＴＲｊのソースに電気的に接続されている。インバーターＩＶＴ７は、入力点がインバーターＩＶＴ６の出力点に電気的に接続されており、出力点がインバーターＩＶＴ８の入力点に電気的に接続されている。インバーターＩＶＴ８の出力点は、インバーターＩＶＴ９の入力点に電気的に接続されている。
【００４３】
計測セルＭＣａ（１，１）〜ＭＣａ（ｎ，ｍ）は計測サブセルを１つだけ有する点が計測セルＭＣ（１，１）〜ＭＣ（ｎ，ｍ）と異なる。計測セルＭＣａの計測サブセルは、Ｎチャネルの行選択トランジスターと計測素子であるダイオードを有している。図７に示すように、計測セルＭＣａ（ｉ，ｊ）は、計測サブセルＭＣ５（ｉ，ｊ）を有し、その計測サブセルＭＣ５（ｉ，ｊ）は、行選択トランジスターＭＴＲ５（「第２の選択スイッチ」と「第３の選択スイッチ」の例示）とダイオードＭＥ５を有する。行選択トランジスターＭＴＲ５は、ドレインが接続線Ｌ５に電気的に接続されており、ソースがダイオードＭＥ５のカソードに電気的に接続されており、ゲートが行線Ｒｉに電気的に接続されている。ダイオードＭＥ５のアノードは、低電位電源ＶＳＳに電気的に接続されている。
以上が、計測装置２の構成である。
【００４４】
（Ｂ：動作）
本実施形態においても、上記第１実施形態と同様、行選択回路２０が行線Ｒ１〜Ｒｎを順次選択し、選択した行線Ｒｉに行選択信号を出力する動作が繰り返されるとともに、列選択回路１０が列線Ｃ１〜Ｃｍを順次選択し、選択した列線Ｃｊに列選択信号を出力する動作が繰り返される。そして、任意の行線Ｒｉに行選択信号が出力され、かつ、任意の列線Ｃｊに列選択信号が出力される期間、第ｉ行第ｊ列の計測セルＭＣａ（ｉ，ｊ）が接続線Ｌ５により発振回路Ｃｊに電気的に接続される。この結果、発振回路ＣｊのＰチャネルトランジスターＯＴｒ１０およびＮチャネルトランジスターＯＴｒ９からなる回路に、第ｉ行第ｊ列の計測セルＭＣａ（ｉ，ｊ）の逆バイアスされたダイオードＭＥ５のリーク電流が電源電流として流れ、発振回路ＯＣａｊが発振する。そして、この発振回路ＯＣａｊから得られる計測信号が列選択トランジスターＴＲｊおよび接続線ＬＤＯＵＴを介してカウンター３０に供給され、計測信号のカウント値が出力される。
【００４５】
従って、本実施形態においても上記第１実施形態と同様な効果が得られる。また、本実施形態によれば、１個の計測セルが１個の計測サブセルからなり、また、１個の計測サブセルは１個のダイオードと１個の行選択トランジスターのみを含む。従って、本実施形態によれば、上記第１実施形態よりも、さらに計測装置を小規模化することができるという効果が得られる。
【００４６】
＜第３実施形態＞
（Ａ：構成）
図８は、この発明の第３実施形態である計測装置３の任意の第ｊ列の計測セルＭＣｂ（１，ｊ）〜ＭＣｂ（ｎ，ｊ）と発振回路ＯＣｂｊと列選択トランジスターＴＲｊの電気的構成を示す回路図である。本実施形態が第２実施形態と異なるのは、計測セルＭＣａ（１，１）〜ＭＣａ（ｎ，ｍ）に代えて計測セルＭＣｂ（１，１）〜ＭＣｂ（ｎ，ｍ）を設けた点、および、発振回路ＯＣ１〜ＯＣｍに代えて発振回路ＯＣｂ１〜ＯＣｂｍを設けた点にある。これら以外に関しては、本実施形態は第２実施形態と同一である。従って、本実施形態では、同一の構成要素には同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００４７】
発振回路ＯＣｂｊは、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ１１（「第２のトランジスター」の例示）、ＮチャネルトランジスターＯＴｒ１２（「第１のトランジスター」の例示）およびインバーターＩＶＴ１０〜ＩＶＴ１３（インバーターＩＶＴ１０は「第１のインバーター」の例示、インバーターＩＶＴ１３は「第２のインバーター」の例示）を有する。ＰチャネルトランジスターＯＴｒ１１のドレインは、接続線Ｌ５を介して計測セルＭＣｂ（１，ｊ）〜ＭＣｂ（ｎ，ｊ）の各々に電気的に接続されており、ＮチャネルトランジスターＯＴｒ１２のドレインは、低電位電源ＶＳＳに電気的に接続されている。ＰチャネルトランジスターＯＴｒ１１のソースとＮチャネルトランジスターＯＴｒ１２のソースは電気的に接続されており、その接続点がインバーターＩＶＴ１０の入力点に電気的に接続されている。ＰチャネルトランジスターＯＴｒ１１のゲートとＮチャネルトランジスターＯＴｒ１２のゲートは電気的に接続されており、その接続点とインバーターＩＶＴ１３の出力点とが行選択トランジスターＴＲｊのソースに電気的に接続されている。インバーターＩＶＴ１０〜ＩＶＴ１３は、第２実施形態のインバーターＩＶＴ６〜ＩＶＴ９に相当する。
【００４８】
計測セルＭＣｂ（１，１）〜ＭＣｂ（ｎ，ｍ）は、第２実施形態の計測セルＭＣａ（１，１）〜ＭＣａ（ｎ，ｍ）と同様に、計測サブセルを１つだけ有する。計測セルＭＣｂの計測サブセルは、Ｎチャネルの行選択トランジスターと計測素子であるダイオードを有している。図８に示すように、計測セルＭＣｂ（ｉ，ｊ）は、計測サブセルＭＣ６（ｉ，ｊ）を有し、その計測サブセルＭＣ６（ｉ，ｊ）は、行選択トランジスターＭＴＲ６（「第２の選択スイッチ」と「第３の選択スイッチ」の例示）とダイオードＭＥ６を有する。行選択トランジスターＭＴＲ６は、第２実施形態の行選択トランジスターＭＴＲ５に相当する。ダイオードＭＥ５は、アノードが行選択トランジスターＭＴＲ６のソースに電気的に接続されており、カソードが高電位電源ＶＤＤに電気的に接続されている。
以上が、計測装置２の構成である。
【００４９】
（Ｂ：動作）
本実施形態においても、上記第２実施形態と同様に動作し、第ｉ行第ｊ列の計測セルＭＣａ（ｉ，ｊ）の逆バイアスされたダイオードＭＥ６のリーク電流が電源電流として流れ、発振回路ＯＣｂｊが発振する。そして、この発振回路ＯＣｂｊから得られる計測信号が列選択トランジスターＴＲｊおよび接続線ＬＤＯＵＴを介してカウンター３０に供給され、計測信号のカウント値が出力される。
【００５０】
従って、本実施形態においても上記第２実施形態と同様な効果が得られる。
【００５１】
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明には、これ以外にも他の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
【００５２】
（１）上記第１実施形態において、発振回路ＯＣｊのトランジスターＯＴｒ５〜ＯＴｒ８が存在しなくてもよい。この場合、接続線Ｌ１はＰチャネルトランジスターＯＴｒ２のソースに電気的に接続されており、接続線Ｌ２はＮチャネルトランジスターＯＴｒ１のソースに電気的に接続されている。さらに、接続線Ｌ３はＮチャネルトランジスターＯＴｒ４のソースに電気的に接続されており、接続線Ｌ４はＰチャネルトランジスターＯＴｒ３のソースに電気的に接続されている。上記第１実施形態よりも、さらに計測装置を小規模化することができるという効果が得られる。
【００５３】
（２）上記第１実施形態において、発振回路ＯＣｊがＮチャネルトランジスターＯＴｒ５〜ＯＴｒ８を有していたが、ＮチャネルトランジスターＯＴｒ５〜ＯＴｒ８を発振回路ＯＣｊの外部に設けてもよい。
【００５４】
（３）以下において、ＮチャネルトランジスターＯＴｒ５〜ＯＴｒ８を除いた１つのＰチャネルトランジスターと１つのＮチャネルトランジスターを１組のトランジスターと呼ぶ。上記第１実施形態では、発振回路ＯＣ１〜ＯＣｍの各々は２組のトランジスターと５個のインバーターを有し、上記第２実施形態では、発振回路ＯＣ１〜ＯＣｍの各々は１組のトランジスターと４個のインバーターを有していたが、１組のトランジスターの数とインバーターの数の合計数が奇数であればこれらに限られることはない。１組のトランジスターとインバーターは、入力点の電位（１組のトランジスターの場合は、互いに共通接続されたゲートの電位）と出力点の電位（１組のトランジスターの場合、互いに共通接続されたドレインの電位）とが逆転するため、１組のトランジスターの数とインバーターの数との合計数が奇数であれば、発振回路ＯＣ１〜ＯＣｍは発振する。さらに、１組のトランジスターの数とインバーターの数との合計数が奇数であれば、１組のトランジスターとインバーターをどのような順番で配置してもよい。これらは、上記第２および第３実施形態においても同様である。
【００５５】
（４）上記各実施形態では、１組のトランジスターにおいてＮチャネルトランジスターとＰチャネルトランジスターが同数存在したが、どちらか一方のみだけでもよい。例えば、第２実施形態において、ＮチャネルトランジスターＯＴｒ９が存在せず、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ１０だけが存在していてもよい。この場合、ダイオードＭＥ５のカソードは、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ１０のドレインとインバーターＩＶＴ６の入力点との接続点に電気的に接続されている。このため、高電位電源ＶＤＤと低電位電源ＶＳＳの間にＰチャネルトランジスターＯＴｒ１０とダイオードＭＥ５が電気的に直列接続され、ＰチャネルトランジスターＯＴｒ１０とダイオードＭＥ５によりインバーターが構成される。従って、このような場合、計測信号は発振する。
【００５６】
（５）上記各実施形態では、計測サブセルの各々は、１個のダイオードを有していたが、複数個のダイオードを有していてもよい。この場合、複数個のダイオードは、計測サブセルのＮチャネルトランジスターのソースに電気的に並列接続されていてもよいし直列接続されていてもよい。計測サブセルの各々が複数個のダイオードを有していると、１個のダイオードを有している場合に比べて、より詳細な温度や光量等の物理量の計測が可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
１，２，３……計測装置、１０……列選択回路、２０……行選択回路、３０……カウンター、ＯＣ１〜ＯＣｍ，ＯＣａ１〜ＯＣａｍ、ＯＣｂ１〜ＯＣｂｍ……発振回路、ＭＣ（１，１）〜ＭＣ（ｎ，ｍ），ＭＣａ（１，１）〜ＭＣａ（ｎ，ｍ），ＭＣｂ（１，１）〜ＭＣｂ（ｎ，ｍ）……計測セル、ＭＣ１（ｉ，ｊ）〜ＭＣ６（ｉ，ｊ）……計測サブセル、ＴＲ１〜ＴＲｍ……列選択トランジスター、ＭＴＲ１〜ＭＴＲ４……行選択トランジスター、ＯＴｒ１，ＯＴｒ４〜ＯＴｒ９，ＯＴｒ１２……Ｎチャネルトランジスター、ＯＴｒ２，ＯＴｒ３，ＯＴｒ１０，ＯＴｒ１１……Ｐチャネルトランジスター、ＩＶＴ１〜ＩＶＴ１３……インバーター、ＭＥ１〜ＭＥ６……ダイオード。
【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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