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JPH10227630A - Three-dimensional shape recognition sensor - Google Patents

Three-dimensional shape recognition sensor

Info

Publication number
JPH10227630A
JPH10227630A JP3023697A JP3023697A JPH10227630A JP H10227630 A JPH10227630 A JP H10227630A JP 3023697 A JP3023697 A JP 3023697A JP 3023697 A JP3023697 A JP 3023697A JP H10227630 A JPH10227630 A JP H10227630A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
sensor
shape recognition
dimensional shape
pressure receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3023697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Itoigawa
貢一 糸魚川
Hitoshi Iwata
仁 岩田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokai Rika Co Ltd
Original Assignee
Tokai Rika Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokai Rika Co Ltd filed Critical Tokai Rika Co Ltd
Priority to JP3023697A priority Critical patent/JPH10227630A/en
Publication of JPH10227630A publication Critical patent/JPH10227630A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Measuring Arrangements Characterized By The Use Of Fluids (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional shape recognition sensor that can recognize a three-dimensional shape directly and accurately. SOLUTION: A sensor 1 has a sensor chip 4 with a plurality of pressure- sensitive sensor parts 5. The sensor chip 4 is joined to a chip junction surface S2 in a body 2. A plurality of pressure transfer holes 21 are formed in the body 2 so that they correspond to the pressure-sensitive sensor parts 5. A pressure transfer medium 22 is filled into each pressure transfer hole 21. An opening with each pressure transfer hole 21 is formed on a shape recognition surface of the body 2. A pressure reception body 31 for transferring a pressure to the pressure transfer medium 22 is arranged at the opening.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元の形状を認
識するためのセンサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor for recognizing a three-dimensional shape.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、物体の表面にある微少な凹凸(例
えば指紋や点字等)を認識したい場合には、例えば次の
ような手法が採られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, when it is desired to recognize minute irregularities (for example, a fingerprint or Braille) on the surface of an object, the following method has been employed, for example.

【0003】まず、何らかのセンサを用いて被検査物の
一次元形状を複数認識する。これらのセンシングデータ
は、検出信号としてコンピュータに入力されるととも
に、そこで寄せ集められて1つの三次元形状のデータに
演算処理される。その結果、間接的に三次元形状が認識
されるようになっている。
First, a plurality of one-dimensional shapes of an object to be inspected are recognized using some kind of sensor. These sensing data are input to a computer as a detection signal, where they are collected and processed into one three-dimensional shape data. As a result, the three-dimensional shape is indirectly recognized.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術の
ような間接的な三次元形状認識法では、認識精度の向上
には限界があることから、三次元形状を直接的に認識し
うるセンサが望まれていた。また、従来技術では一次元
形状のデータから三次元形状のデータを求める必要があ
ったため、複雑な演算処理プログラムが必要であるとい
う問題があった。よって、システムの単純化等を図ると
いう観点から、かかる複雑なプログラムが不要なセンサ
が望まれていた。
However, in an indirect three-dimensional shape recognition method as in the prior art, there is a limit in improving the recognition accuracy, and therefore, a sensor capable of directly recognizing a three-dimensional shape is available. Was desired. Further, in the prior art, since it is necessary to obtain three-dimensional shape data from one-dimensional shape data, there is a problem that a complicated arithmetic processing program is required. Therefore, from the viewpoint of simplifying the system, a sensor that does not require such a complicated program has been desired.

【0005】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、三次元形状を直接的にかつ高精度
で認識することができる三次元形状認識センサを提供す
ることにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional shape recognition sensor capable of directly and highly accurately recognizing a three-dimensional shape.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1に記載の発明では、複数の感圧センサ部
を備えるセンサチップをボディにおけるチップ接合面に
設け、前記各感圧センサ部に対応するように複数の圧力
伝達孔を前記ボディ内に形成するとともに、前記各圧力
伝達孔内に圧力伝達媒体を充填し、かつ前記ボディの形
状認識面にある前記各圧力伝達孔の開口部に、前記圧力
伝達媒体に対して圧力を伝達する受圧体を配置したこと
を特徴とする三次元形状認識センサをその要旨とする。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the first aspect of the present invention, a sensor chip having a plurality of pressure-sensitive sensors is provided on a chip bonding surface of a body, and each of the pressure-sensitive sensors is provided. A plurality of pressure transmission holes are formed in the body so as to correspond to the sensor unit, and a pressure transmission medium is filled in each of the pressure transmission holes, and the pressure transmission holes of the pressure transmission holes on the shape recognition surface of the body are formed. The gist of the present invention is a three-dimensional shape recognition sensor in which a pressure receiving body that transmits pressure to the pressure transmission medium is disposed in the opening.

【0007】請求項2に記載の発明は、請求項1におい
て、前記受圧体は、前記開口部内に移動可能に挿入され
る複数の受圧ピンと、前記各受圧ピンを相互に連結する
連結薄板とからなるとした。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the pressure receiving body comprises a plurality of pressure receiving pins movably inserted into the opening and a connecting thin plate interconnecting the pressure receiving pins. It became.

【0008】請求項3に記載の発明は、請求項2におい
て、前記感圧センサ部及び前記受圧ピンはともにアレイ
状に整列しており、前記各圧力伝達孔は前記チップ接合
面から前記形状認識面へ向かうに従って放射状に広がっ
ているとした。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, both the pressure-sensitive sensor portion and the pressure-receiving pin are arranged in an array, and each of the pressure transmitting holes is configured to recognize the shape from the chip joining surface. It spreads radially toward the surface.

【0009】以下、本発明の「作用」を説明する。請求
項1に記載の発明によると、例えば凹凸部を有する被検
査物を形状認識面に配置した場合、凸部に対応する位置
にある受圧体は、圧力伝達孔の開口部側に没入する方向
に押圧される。このとき前記受圧体が受けた圧力は、圧
力伝達孔内の圧力伝達媒体を介してチップ接合面側に伝
達される。前記圧力は変動量の大小に応じてセンサチッ
プ上の感圧センサ部により電気信号に変換され、それを
もって被検査物の所定位置に凸部があるか否かが認識さ
れる。従って、この構成であると、三次元形状を直接的
にかつ高精度で認識することができる。
Hereinafter, the "action" of the present invention will be described. According to the first aspect of the present invention, for example, when an inspection object having an uneven portion is arranged on the shape recognition surface, the pressure receiving body located at the position corresponding to the convex portion is immersed in the opening side of the pressure transmission hole. Is pressed. At this time, the pressure received by the pressure receiving body is transmitted to the chip joining surface side via the pressure transmitting medium in the pressure transmitting hole. The pressure is converted into an electric signal by a pressure-sensitive sensor unit on the sensor chip in accordance with the magnitude of the variation, and it is recognized whether or not a convex portion is present at a predetermined position of the inspection object. Therefore, with this configuration, the three-dimensional shape can be recognized directly and with high accuracy.

【0010】請求項2に記載の発明によると、連結板に
よって各感圧ピンが相互に連結されていることから、受
圧体を小型化したときでも、センサを比較的簡単に組み
立てることができる。
According to the second aspect of the present invention, since the pressure-sensitive pins are connected to each other by the connecting plate, the sensor can be relatively easily assembled even when the pressure receiving body is downsized.

【0011】請求項3に記載の発明によると、形状認識
面の面積がセンサチップの面積に拘束されなくなるた
め、小さなセンサチップを使用することが可能となり、
低コスト化を図ることができる。
According to the third aspect of the present invention, the area of the shape recognition surface is not restricted by the area of the sensor chip, so that a small sensor chip can be used.
Cost reduction can be achieved.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態の三次元形状認識センサ1を図1〜図5に基づき
詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a three-dimensional shape recognition sensor 1 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

【0013】図1,図3等に示されるように、この三次
元形状認識センサ1を構成するボディ2は矩形状をして
おり、その上側が形状認識面S1 かつその下側がチップ
接合面S2 に割り当てられている。前記ボディ2の形状
認識面S1 は略正方形状であり、本実施形態では10mm
角〜20mm角程度の寸法に形成されている。また、本実
施形態では、ボディ2の材質として硬質ガラスが選択さ
れている。硬質ガラスを選択する理由は、後述するセン
サチップ4を陽極接合する際に便利だからである。
As shown in FIGS. 1, 3 and the like, the body 2 constituting the three-dimensional shape recognizing sensor 1 has a rectangular shape, the upper side of which is a shape recognizing surface S1 and the lower side thereof is a chip bonding surface S2. Assigned to. The shape recognizing surface S1 of the body 2 is substantially square, and in this embodiment, it is 10 mm.
It is formed in a size of about square to 20 mm square. In the present embodiment, hard glass is selected as the material of the body 2. The reason for selecting the hard glass is that it is convenient when anodic bonding the sensor chip 4 described later.

【0014】センサ接合面S2 の中央部には、矩形状を
した接合凹部3が形成されている。この接合凹部3には
センサチップ4が配設されている。本実施形態では、セ
ンサチップ4は陽極接合により接合凹部3に対して接合
されている。図2に示されるように、センサチップ4は
複数の感圧センサ部5を備えている。また、前記感圧セ
ンサ部5は、センサチップ4の片側面においてアレイ状
に整列している。本実施形態では、感圧センサ部5の大
きさは0.1mm角〜0.5mmmm角であり、そのピッチは
0.1mm〜0.5mmである。
At the center of the sensor bonding surface S2, a rectangular bonding recess 3 is formed. A sensor chip 4 is provided in the joint recess 3. In the present embodiment, the sensor chip 4 is bonded to the bonding recess 3 by anodic bonding. As shown in FIG. 2, the sensor chip 4 includes a plurality of pressure-sensitive sensor units 5. The pressure-sensitive sensor units 5 are arranged in an array on one side surface of the sensor chip 4. In the present embodiment, the size of the pressure-sensitive sensor unit 5 is 0.1 mm square to 0.5 mm square, and the pitch thereof is 0.1 mm to 0.5 mm.

【0015】図5に示されるように、感圧センサ部5は
ダイアフラム構造を備えている。その製造方法を以下に
例示する。まず、シリコン単結晶基板11を用意し、そ
の片側面にポリシリコン層12を積層する。次に、ポリ
シリコン層12上にシリコン酸化膜13を形成した後、
従来公知の手法により不純物の打込み・拡散を行い、歪
みゲージ14に対応する箇所にコンタクトホール16と
なる開口部を形成する。なお、歪みゲージ14は1つの
感圧センサ部5について複数個であり、それらは1つの
ブリッジ回路を形成している。シリコン酸化膜13上に
はアルミニウム配線層15が形成されている。アルミニ
ウム配線層15と歪みゲージ14とは、コンタクトホー
ル16を介して電気的に接続されている。また、アルミ
ニウム配線層15は、同一面内において周辺領域にある
図示しない外部接続端子に接続されている。それらの外
部接続端子には、はんだ付け等により信号線18が接合
されている。そして、感圧センサ部5の検出信号は、前
記信号線18を介して外部に出力されるようになってい
る。
As shown in FIG. 5, the pressure-sensitive sensor section 5 has a diaphragm structure. The manufacturing method will be exemplified below. First, a silicon single crystal substrate 11 is prepared, and a polysilicon layer 12 is laminated on one side thereof. Next, after forming a silicon oxide film 13 on the polysilicon layer 12,
Impurities are implanted and diffused by a conventionally known method, and an opening serving as a contact hole 16 is formed at a position corresponding to the strain gauge 14. It should be noted that a plurality of strain gauges 14 are provided for one pressure-sensitive sensor unit 5, and they form one bridge circuit. Aluminum interconnection layer 15 is formed on silicon oxide film 13. Aluminum wiring layer 15 and strain gauge 14 are electrically connected via contact hole 16. The aluminum wiring layer 15 is connected to an external connection terminal (not shown) in a peripheral area in the same plane. The signal lines 18 are joined to the external connection terminals by soldering or the like. The detection signal of the pressure-sensitive sensor unit 5 is output to the outside via the signal line 18.

【0016】シリコン単結晶基板11の上面側において
歪みゲージ14の形成部の下方には、空洞部17が形成
されている。このような空洞部17は、例えば結晶異方
性エッチングや等方性エッチング等の従来公知の技術に
より形成されることができる。その結果、空洞部17の
上部がいわばダイアフラムとなり、空洞部17は圧力基
準室として機能する。
A cavity 17 is formed below the formation of the strain gauge 14 on the upper surface of the silicon single crystal substrate 11. Such a cavity 17 can be formed by a conventionally known technique such as crystal anisotropic etching and isotropic etching. As a result, the upper part of the cavity 17 becomes a diaphragm, so to speak, and the cavity 17 functions as a pressure reference chamber.

【0017】図3に示されるように、ボディ2内には圧
力伝達孔21が形成されている。圧力伝達孔21は、感
圧センサ部5と同数である。圧力伝達孔21の二次側開
口部は、接合凹部3の底面においてアレイ状に整列した
状態で形成されている。各々の二次側開口部は、前記各
感圧センサ部5の位置に対応している。圧力伝達孔21
の一次側開口部は、形状認識面S1 においてアレイ状に
整列した状態で形成されている。一次側開口部には、同
圧力伝達孔21よりも大径のピン収容凹部23が形成さ
れている。一次側開口部のピッチは、0.2mm〜0.6
mm程度である。即ち、圧力伝達孔21は、チップ接合面
S2 から形状認識面S1 へ向かうに従って放射状に広が
っている。なお、前記圧力伝達孔21は、例えば等方性
エッチング等の従来公知の方法により形成されることが
できる。
As shown in FIG. 3, a pressure transmitting hole 21 is formed in the body 2. The number of the pressure transmitting holes 21 is the same as that of the pressure-sensitive sensor unit 5. The secondary-side opening of the pressure transmitting hole 21 is formed in the bottom surface of the joint recess 3 in a state of being arranged in an array. Each secondary-side opening corresponds to the position of each pressure-sensitive sensor unit 5. Pressure transmission hole 21
Are formed in an array on the shape recognition surface S1 in an array. A pin receiving recess 23 having a diameter larger than that of the pressure transmission hole 21 is formed in the primary opening. The pitch of the primary opening is 0.2 mm to 0.6
mm. That is, the pressure transmitting holes 21 are radially spread from the chip bonding surface S2 to the shape recognition surface S1. The pressure transmitting hole 21 can be formed by a conventionally known method such as isotropic etching.

【0018】また、前記圧力伝達孔21内には、圧力伝
達媒体22が充填されている。本実施形態ではシリコー
ンゲルが使用されている。この他にも、例えばシリコー
ン樹脂以外の樹脂からなるゲル状物や、シリコーンオイ
ル等を使用してもよい。
The pressure transmitting hole 21 is filled with a pressure transmitting medium 22. In this embodiment, a silicone gel is used. In addition, for example, a gel material made of a resin other than the silicone resin, silicone oil, or the like may be used.

【0019】図1,図3に示されるように、ボディ2の
形状認識面S1 には、受圧体としてのピンアレイプレー
ト31が配置されている。このピンアレイプレート31
は、複数の受圧ピン32と連結板33とからなる。各受
圧ピン32は、連結板33によって相互にかつアレイ状
に連結されている。なお、受圧ピン32のピッチは一次
側開口部のそれに等しい。各受圧ピン32は略円筒状で
あって、その先端部は丸い形状をしている。受圧ピン3
2の先端部32aは、連結板33の表面側に存在する。
受圧ピン32の基端部32bは、連結板33の裏面側に
存在する。
As shown in FIGS. 1 and 3, on the shape recognition surface S1 of the body 2, a pin array plate 31 as a pressure receiving member is arranged. This pin array plate 31
Comprises a plurality of pressure receiving pins 32 and a connecting plate 33. The pressure receiving pins 32 are connected to each other and in an array by a connecting plate 33. The pitch of the pressure receiving pins 32 is equal to that of the primary side opening. Each of the pressure receiving pins 32 has a substantially cylindrical shape, and a tip portion thereof has a round shape. Pressure receiving pin 3
The two tip portions 32 a are present on the surface side of the connection plate 33.
The base end 32 b of the pressure receiving pin 32 is located on the back side of the connecting plate 33.

【0020】連結板33の裏面側は、ボディ2の形状認
識面S1 に対して接合される。その際、圧力の逃げを防
止するために、両者2,33の界面はシリコーン接着剤
34等により封止される。このとき、各受圧ピン32の
基端部32bは、対応するピン収容凹部23内に収容さ
れた状態となる。なお、ピン収容凹部23の深さは、受
圧ピン32の基端部32bの長さよりも大きい。また、
連結板33は充分に肉薄であるため、ピンアレイプレー
ト31は全体として可撓性を有している。従って、各受
圧ピン32は、ピン収容凹部23の深さ方向に沿って移
動可能になっている。
The back side of the connecting plate 33 is joined to the shape recognition surface S 1 of the body 2. At this time, the interface between the two 2 and 33 is sealed with a silicone adhesive 34 or the like in order to prevent the escape of pressure. At this time, the base end 32b of each pressure receiving pin 32 is housed in the corresponding pin housing recess 23. Note that the depth of the pin housing recess 23 is larger than the length of the base end portion 32 b of the pressure receiving pin 32. Also,
Since the connecting plate 33 is sufficiently thin, the pin array plate 31 has flexibility as a whole. Therefore, each pressure receiving pin 32 is movable along the depth direction of the pin housing recess 23.

【0021】前記ピンアレイプレート31は、例えばL
IGA(Lithographie galvanoformung und Abformung
)プロセスのようなマイクロマシーニングの手法によ
って製造されることができる。LIGAプロセスでは、
厚さ数百μm の感光性フィルムが用いられる。この感光
性フィルムには、平行性のよいX線によって所望のパタ
ーンが転写される。パターン転写によって得られた深い
孔には金属めっきが施され、それにより受圧ピン32等
が形成される。この手法は高アスペクト比の微少構造物
の製造に適している点で好ましい。なお、本実施形態で
は、かかる手法により直径0.1mm〜0.3mm程度の受
圧ピン32を形成している。もっとも、ピンアレイプレ
ート31は金属製であってもよいほか、樹脂製であって
もよい。
The pin array plate 31 is, for example, L
IGA (Lithographie galvanoformung und Abformung
) Can be manufactured by micromachining techniques such as processes. In the LIGA process,
A photosensitive film having a thickness of several hundred μm is used. A desired pattern is transferred to the photosensitive film by X-rays having good parallelism. The deep holes obtained by the pattern transfer are plated with metal, whereby the pressure receiving pins 32 and the like are formed. This method is preferable because it is suitable for manufacturing a microstructure having a high aspect ratio. In this embodiment, the pressure receiving pin 32 having a diameter of about 0.1 mm to 0.3 mm is formed by such a method. However, the pin array plate 31 may be made of metal or resin.

【0022】次に、このように構成された三次元形状認
識センサ1の作用を図4に基づいて説明する。図4に
は、凹凸部を有する被検査物(例えば指紋を有する指
や、点字を有する点字本など)T1 を、センサ1の形状
認識面S1 側に押し当てた状態が示されている。この場
合、被検査物T1 の凸部に対応する位置にある受圧ピン
32は、その凸部によってピン収容凹部23内に没入す
る方向に押圧される。なお、凸部が大きいほど受圧ピン
32の先端部32aが受ける押圧力も大きく、受圧ピン
32の移動量も大きい。そして、このとき受圧ピン32
が受けた圧力は、受圧ピン32の基端部32bの端面に
よって圧力伝達媒体22に伝達される。圧力伝達媒体2
2は圧力伝達孔21内全体に充填されているので、前記
圧力はチップ接合面S2 側にあるセンサチップ4にまで
伝達される。従って、その増加した圧力は、感圧センサ
部5の歪みゲージ14に歪みをもたらす。そして、感圧
センサ部5はその結果を電気信号に変換し、その電気信
号を信号線18を介して外部に出力する。この場合、圧
力変動量が大きいほど大きな電気信号が出力される。
Next, the operation of the thus constituted three-dimensional shape recognition sensor 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a state in which an inspection object T1 having an uneven portion (for example, a finger having a fingerprint or a Braille book having Braille) T1 is pressed against the shape recognition surface S1 of the sensor 1. In this case, the pressure receiving pin 32 located at a position corresponding to the convex portion of the inspection object T1 is pressed by the convex portion in a direction of immersing in the pin receiving recess 23. Note that the larger the convex portion, the greater the pressing force received by the distal end portion 32a of the pressure receiving pin 32, and the greater the movement amount of the pressure receiving pin 32. At this time, the pressure receiving pin 32
Is transmitted to the pressure transmitting medium 22 by the end face of the proximal end portion 32b of the pressure receiving pin 32. Pressure transmission medium 2
Since 2 is filled in the entire pressure transmitting hole 21, the pressure is transmitted to the sensor chip 4 on the chip joining surface S2 side. Therefore, the increased pressure causes strain on the strain gauge 14 of the pressure-sensitive sensor unit 5. Then, the pressure-sensitive sensor unit 5 converts the result into an electric signal and outputs the electric signal to the outside via the signal line 18. In this case, a larger electric signal is output as the pressure fluctuation amount is larger.

【0023】一方、被検査物T1 の凸部に対応する位置
にない受圧ピン32には押圧力が付加しないため、当該
受圧ピン32に移動は起こらない。従って、感圧センサ
部5の歪みゲージ14が歪みむこともなく、電気信号も
出力されない。
On the other hand, no pressing force is applied to the pressure receiving pins 32 that are not located at positions corresponding to the convex portions of the inspection object T1, so that the pressure receiving pins 32 do not move. Therefore, the strain gauge 14 of the pressure-sensitive sensor unit 5 is not distorted, and no electric signal is output.

【0024】そして、以上の結果を総合することによ
り、被検査物T1 の所定位置に凸部があるか否かが認識
されるようになっている。さて、以下に本実施形態にお
いて特徴的な作用効果を列挙する。
By integrating the above results, it is possible to recognize whether or not there is a projection at a predetermined position of the inspection object T1. Now, the characteristic effects of the present embodiment will be listed below.

【0025】(イ)この三次元形状認識センサ1による
と、上述したように被検査物T1 をピンアレイプレート
31に押し付けることにより、その三次元形状を直接的
に認識することができる。従って、一次元形状に関する
複数のデータを寄せ集めて演算処理を行う、という従来
の間接的な三次元形状認識法とは異なり、確実に認識精
度が高くなる。そのため、同センサ1を利用すれば、高
性能の指紋判別装置や点字認識装置等を実現することが
できる。なお、本実施形態のセンサ1は、二次元形状の
認識に使用されることも勿論可能である。
(A) According to the three-dimensional shape recognition sensor 1, the three-dimensional shape can be directly recognized by pressing the test object T1 against the pin array plate 31 as described above. Therefore, unlike a conventional indirect three-dimensional shape recognition method in which a plurality of pieces of data relating to a one-dimensional shape are collected and subjected to arithmetic processing, the recognition accuracy is reliably increased. Therefore, if the sensor 1 is used, a high-performance fingerprint discrimination device, a Braille recognition device, or the like can be realized. Note that the sensor 1 of the present embodiment can of course be used for recognizing a two-dimensional shape.

【0026】また、このセンサ1によれば、複雑な演算
処理プログラムが不要になるため、システムの単純化を
図ることができる。さらに、このセンサ1の構造はそれ
ほど複雑ではないので、製造が比較的容易であって低コ
ストなものとなる。
Further, according to the sensor 1, since a complicated arithmetic processing program is not required, the system can be simplified. Further, the structure of the sensor 1 is not so complicated, so that it is relatively easy to manufacture and low-cost.

【0027】(ロ)この三次元形状認識センサ1では、
半導体プロセスによって製造されたセンサチップ4を用
いている。このため、狭い領域内に多数の感圧センサ部
5を備えており、その点において優れている。また、上
記のようにして得られる感圧センサ部5は感圧精度にも
優れている。それゆえ、装置の小型化や高精度化にとっ
て有利である。
(B) In the three-dimensional shape recognition sensor 1,
The sensor chip 4 manufactured by a semiconductor process is used. For this reason, a large number of pressure-sensitive sensor units 5 are provided in a narrow area, which is excellent in that point. Further, the pressure-sensitive sensor unit 5 obtained as described above has excellent pressure-sensitive accuracy. Therefore, it is advantageous for miniaturization and high precision of the device.

【0028】(ハ)この三次元形状認識センサ1では、
連結板33によって各受圧ピン32が相互に連結されて
いる。従って、各受圧ピン32が個々にばらばらになる
ことはない。従って、ピンアレイプレート31を小型化
したときでも、対応する各ピン収容凹部23内に各受圧
ピン32の基端部32bを確実に収容させることができ
る。よって、センサ1を比較的簡単に組み立てることが
できる。
(C) In the three-dimensional shape recognition sensor 1,
The pressure receiving pins 32 are connected to each other by a connecting plate 33. Therefore, the pressure receiving pins 32 do not fall apart individually. Therefore, even when the pin array plate 31 is miniaturized, the base end portion 32b of each pressure receiving pin 32 can be reliably accommodated in the corresponding pin accommodation recess 23. Therefore, the sensor 1 can be relatively easily assembled.

【0029】(ニ)この三次元形状認識センサ1では、
感圧センサ部5及び受圧ピン32はともにアレイ状に整
列しており、各圧力伝達孔21はチップ接合面S2 から
形状認識面S1 へ向かうに従って放射状に広がってい
る。この構成であると、形状認識面S1 の面積がセンサ
チップ4の面積に拘束されなくなる。従って、小さなセ
ンサチップ4を使用することが可能となり、低コスト化
を図ることができる。
(D) In the three-dimensional shape recognition sensor 1,
The pressure-sensitive sensor section 5 and the pressure receiving pins 32 are both arranged in an array, and each pressure transmission hole 21 radially spreads from the chip bonding surface S2 to the shape recognition surface S1. With this configuration, the area of the shape recognition surface S1 is not restricted by the area of the sensor chip 4. Therefore, a small sensor chip 4 can be used, and cost reduction can be achieved.

【0030】なお、本発明は上記の実施形態のみに限定
されることはなく、例えば次のような形態に変更するこ
とが可能である。 ◎ 図6に示される別例のように、感圧センサ部5にお
けるダイアフラム構造上に、歪みゲージ14に代えて例
えば圧電素子42等を形成してもよい。この場合、圧電
素子42は半導体プロセスにより形成されることがよ
い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be modified to, for example, the following forms. As in another example shown in FIG. 6, for example, a piezoelectric element 42 or the like may be formed on the diaphragm structure of the pressure-sensitive sensor unit 5 instead of the strain gauge 14. In this case, the piezoelectric element 42 is preferably formed by a semiconductor process.

【0031】◎ 図7に示される別例の三次元形状認識
センサ51では、ボディ52の上側にある形状認識面S
1 が凹面状に湾曲するように形成されている。即ち、形
状認識面S1 は平面状、曲面状を問わず、被検査物T1
の形状に合ったものであればよい。
In another example of the three-dimensional shape recognition sensor 51 shown in FIG. 7, a shape recognition surface S
1 is formed to be concavely curved. That is, the shape recognizing surface S1 may be flat or curved, and the object T1 may be inspected.
Any shape may be used as long as it conforms to the shape of.

【0032】◎ 受圧ピン32は個々に分離独立してい
てもよい。また、ピン形状の代わりに、例えば球形状等
を採用してもよい。 ◎ 受圧体であるピンアレイプレート31は、LIGA
プロセス以外の手法で作製されてもよい。
The pressure receiving pins 32 may be individually separated and independent. Further, instead of the pin shape, for example, a spherical shape or the like may be adopted. ◎ The pin array plate 31, which is the pressure receiver, is
It may be produced by a method other than the process.

【0033】◎ 圧力伝達孔21は必ずしも放射状に広
がっていなくてもよく、例えば平行に延びていてもよ
い。 ◎ 形状認識面S1 はボディ2,52の複数の面に存在
していてもよい。
The pressure transmitting holes 21 do not necessarily have to spread radially, but may extend, for example, in parallel. The shape recognition surface S1 may be present on a plurality of surfaces of the bodies 2 and 52.

【0034】◎ センサチップ4に検出信号処理回路を
設けてもよい。この場合、検出信号処理回路は、感圧セ
ンサ部5が形成された面またはその裏面側に形成され
る。なお、後者の構成であると検出信号処理回路を形成
するための領域を感圧センサ部5の脇にわざわざ確保す
る必要がないので、センサチップ4の小型化に好都合と
なる。
The detection signal processing circuit may be provided on the sensor chip 4. In this case, the detection signal processing circuit is formed on the surface on which the pressure-sensitive sensor unit 5 is formed or on the back surface thereof. In the latter configuration, it is not necessary to separately secure an area for forming the detection signal processing circuit beside the pressure-sensitive sensor unit 5, which is convenient for downsizing the sensor chip 4.

【0035】ここで、特許請求の範囲に記載された技術
的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される
技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。 (1) 請求項1〜3において、前記感圧センサ部はダ
イアフラム構造を備え、かつそのダイアフラム構造があ
る箇所には歪みゲージが形成されていることを特徴とす
る三次元形状認識センサ。この構成であると、認識精度
を向上させることができる。
Here, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the above-described embodiments are listed below together with their effects. (1) The three-dimensional shape recognition sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure-sensitive sensor unit has a diaphragm structure, and a strain gauge is formed at a position where the diaphragm structure is present. With this configuration, recognition accuracy can be improved.

【0036】(2) 技術的思想1において、前記歪み
ゲージは複数であり、それらはブリッジ回路を形成する
ことを特徴とする三次元形状認識センサ。この構成であ
ると、認識精度をより向上させることができる。
(2) The three-dimensional shape recognizing sensor according to the technical idea 1, wherein the plurality of strain gauges form a bridge circuit. With this configuration, the recognition accuracy can be further improved.

【0037】(3) 請求項1〜3において、前記感圧
センサ部はダイアフラム構造を備え、かつそのダイアフ
ラム構造がある箇所には圧電素子が形成されていること
を特徴とする三次元形状認識センサ。この構成である
と、認識精度を向上させることができる。
(3) The three-dimensional shape recognition sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure-sensitive sensor section has a diaphragm structure, and a piezoelectric element is formed at a position where the diaphragm structure is located. . With this configuration, recognition accuracy can be improved.

【0038】(4) 請求項1〜3,技術的思想1〜3
において、前記圧力伝達媒体はゲル状物であることを特
徴とする三次元形状認識センサ。 (5) 請求項1〜3,技術的思想1〜4において、前
記センサチップは検出信号処理回路を備えることを特徴
とする三次元形状認識センサ。この構成であると、チッ
プ外部にかかる回路を設ける必要がなくなる。
(4) Claims 1 to 3 and technical ideas 1 to 3
3. The three-dimensional shape recognition sensor according to claim 1, wherein the pressure transmission medium is a gel. (5) The three-dimensional shape recognition sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the sensor chip includes a detection signal processing circuit. With this configuration, it is not necessary to provide such a circuit outside the chip.

【0039】(6) 技術的思想5において、前記検出
信号処理回路は前記感圧センサ部形成面の裏面側に形成
されていることを特徴とする三次元形状認識センサ。こ
の構成であると、センサチップの小型化に好都合とな
る。
(6) The three-dimensional shape recognizing sensor according to the technical concept 5, wherein the detection signal processing circuit is formed on the back surface side of the pressure-sensitive sensor portion forming surface. With this configuration, it is convenient to reduce the size of the sensor chip.

【0040】(7) 請求項1〜3,技術的思想1〜6
のいずれかに記載の三次元形状認識センサを備えた指紋
判別装置。この構成であると、指紋の判別精度に優れた
指紋判別装置を実現することができる。
(7) Claims 1 to 3 and technical ideas 1 to 6
A fingerprint discriminating device comprising the three-dimensional shape recognition sensor according to any one of the above. With this configuration, it is possible to realize a fingerprint discriminating apparatus having excellent fingerprint discrimination accuracy.

【0041】(8) 請求項1〜3,技術的思想1〜6
のいずれかに記載の三次元形状認識センサを備えた点字
認識装置。この構成であると、点字の認識精度に優れた
点字認識装置を実現することができる。
(8) Claims 1 to 3 and technical ideas 1 to 6
A Braille recognition device comprising the three-dimensional shape recognition sensor according to any one of the above. With this configuration, it is possible to realize a Braille recognizing device that is excellent in Braille recognition accuracy.

【0042】なお、本明細書中において使用した技術用
語を次のように定義する。 「圧力伝達媒体: シリコーンゲル等のゲル状物をいう
ほか、例えばシリコーンオイル等の液体も含む。」
The technical terms used in this specification are defined as follows. "Pressure transmission medium: In addition to a gel-like substance such as silicone gel, it also includes a liquid such as silicone oil."

【0043】[0043]

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1〜3に記
載の発明によれば、三次元形状を直接的にかつ高精度で
認識することができる三次元形状認識センサを提供する
ことができる。
As described in detail above, according to the first to third aspects of the present invention, there is provided a three-dimensional shape recognition sensor capable of directly and highly accurately recognizing a three-dimensional shape. Can be.

【0044】請求項2に記載の発明によれば、センサを
比較的簡単に組み立てることができる。請求項3に記載
の発明によれば、小さなセンサチップの使用が可能とな
り、低コスト化を図ることができる。
According to the second aspect of the present invention, the sensor can be relatively easily assembled. According to the third aspect of the present invention, a small sensor chip can be used, and cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を具体化した一実施形態の三次元形状認
識センサの全体を示す概略斜視図。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an entire three-dimensional shape recognition sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】同センサに使用されるセンサチップを示す斜視
図。
FIG. 2 is a perspective view showing a sensor chip used in the sensor.

【図3】同センサの概略断面図。FIG. 3 is a schematic sectional view of the sensor.

【図4】同センサの概略断面図。FIG. 4 is a schematic sectional view of the sensor.

【図5】本実施形態のセンサチップの感圧センサ部の部
分概略断面図。
FIG. 5 is a partial schematic cross-sectional view of a pressure-sensitive sensor unit of the sensor chip according to the embodiment.

【図6】別例のセンサチップの感圧センサ部の部分概略
断面図。
FIG. 6 is a partial schematic cross-sectional view of a pressure-sensitive sensor section of another example of a sensor chip.

【図7】別例の三次元形状認識センサの概略断面図。FIG. 7 is a schematic sectional view of another example of a three-dimensional shape recognition sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,51…三次元形状認識センサ、2,52…ボディ、
4,41…センサチップ、5…感圧センサ部、21…圧
力伝達孔、22…圧力伝達媒体、31…受圧体としての
ピンアレイプレート、32…受圧体を構成する受圧ピ
ン、33…受圧体を構成する連結板、S1 …形状認識
面、S2 …チップ接合面。
1, 51 ... three-dimensional shape recognition sensor, 2, 52 ... body,
4, 41: sensor chip, 5: pressure-sensitive sensor section, 21: pressure transmitting hole, 22: pressure transmitting medium, 31: pin array plate as pressure receiving body, 32: pressure receiving pin constituting pressure receiving body, 33: pressure receiving body , A connecting plate, S1 ... shape recognition surface, S2 ... chip joining surface.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の感圧センサ部を備えるセンサチップ
をボディにおけるチップ接合面に設け、前記各感圧セン
サ部に対応するように複数の圧力伝達孔を前記ボディ内
に形成するとともに、前記各圧力伝達孔内に圧力伝達媒
体を充填し、かつ前記ボディの形状認識面にある前記各
圧力伝達孔の開口部に、前記圧力伝達媒体に対して圧力
を伝達する受圧体を配置したことを特徴とする三次元形
状認識センサ。
1. A sensor chip having a plurality of pressure-sensitive sensors is provided on a chip bonding surface of a body, and a plurality of pressure transmitting holes are formed in the body so as to correspond to the respective pressure-sensitive sensors. Each pressure transmission hole is filled with a pressure transmission medium, and a pressure receiving body that transmits pressure to the pressure transmission medium is disposed at an opening of each pressure transmission hole on the shape recognition surface of the body. Features a three-dimensional shape recognition sensor.
【請求項2】前記受圧体は、前記開口部内に移動可能に
挿入される複数の受圧ピンと、前記各受圧ピンを相互に
連結する連結板とからなることを特徴とする請求項1に
記載の三次元形状認識センサ。
2. The pressure receiving body according to claim 1, wherein the pressure receiving body comprises a plurality of pressure receiving pins movably inserted into the opening and a connecting plate connecting the pressure receiving pins to each other. 3D shape recognition sensor.
【請求項3】前記感圧センサ部及び前記受圧ピンはとも
にアレイ状に整列しており、前記各圧力伝達孔は前記チ
ップ接合面から前記形状認識面へ向かうに従って放射状
に広がっていることを特徴とする請求項2に記載の三次
元形状認識センサ。
3. The pressure-sensitive sensor section and the pressure-receiving pins are both arranged in an array, and each of the pressure transmission holes radially extends from the chip bonding surface to the shape recognition surface. The three-dimensional shape recognition sensor according to claim 2, wherein
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