JPS60126778A - 光センサアレイの信号変換回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は例えばパターン認識装置や電子式の自動距離測
定装置に用いられる光センサアレイ中に含まれる各光セ
ンサ素子が発するアナログの光電信号それぞれをその大
きさを表わすパルス幅を有する可変パルス幅信号に−た
ん変換した上で、さらに該可変パルス幅信号を前記光電
信号の光センサアレイに沿う増減の傾向を表わす量子化
信号。

例えば２値ディジタル信号に変換して、以後のデータ処
理を有利にするための光センサアレイの信号変換回路に
関する。

〔従来技術とその問題点〕

を年、半導体技術の進展とともに光センサ素子を高度に
集積化した小形の光センサアレイが出現して、その用途
が急速に拡大しつつあるが、応用上の問題点としてアレ
イが受光する像の光の強さが大きく変動しやすく、ある
いは光像中の明暗差が大きすぎて、光電信号を受けて処
理する側の回路が十分これに一対応できないことがある
。すなわち、アレイ中の各光センサ素子が受光する光強
度１．ないしは該素子が対応しうる光強度には１：１ｏ
。

程度の拡がりがあるので、光電出力の最大値がＩＶであ
っても最小値は１μＶ程度にしかならず、ふつうの電子
回路ではこのようにダイナミックレンジの広い信号を取
扱うのが困難ないしは不可能で、光電出力が持っている
大きな情報量を十分に利用することができない。

この点を解決する一つの手段として、光電信号を可変パ
ルス幅のパルス信号の形に−たん変換し、該パルス信号
をそのまま情報処理に用いるか、あるいはさらに該信号
ディジタル化した上で情報処理に用いる手法がある。こ
の手法によれば該パルス信号のパルスの高さを光強度に
無関係に一定とすることができるので、電子回路による
取扱いが容易になり、またパルス幅の形に変換された光
信号中の情報を１例えば該パルス幅を適当なりロックパ
ルスで刻むことにより、必要な桁数を有するディジタル
量に変換することも容易で、情報量。

に便利な形にすることができる。

第１図はかかる手法晶距離測定装置に用いた例を示すも
ので、この装置には同図（ａ）で上下に示された１対の
左右の光センサアレイＩＬ、ＩＲが用いられている。こ
れらの光センサアレイはそれぞれ１〜ｎで示されたｎ個
の光センサ１ａからなり、距離を測定すべき対象０が発
する光を１対の固定レンズＬＲ、ＬＬを介して受光する
。この例では、右方のレンズＬＲＯ）光学軸は対象０に
正対して向けられているので、該対象０のレンズＬＲに
より右方の光センサアレイＩＲ上に結像される光学像の
中心は図示の位置ＲＣにあって、対象までの距離のいか
んによって変らない。一方、左方のレンズＬＬにより対
象の光学像の中心ＬＣは、対象Ｏが無限遠にあるときの
原位置ＬＣＱからδだけ偏位しており、この偏位量を知
ることにより対象才での距離を測定しようとするもので
ある。

両光センサアレイＩＬ、ＩＲが受光した光学像のアレイ
に沿う光強度分布に対応する光電信号の分布を情報処理
に便利な形の信号に変換するため、そ　−の各光センサ
が発するアナログ光電信号は、第１図（ａ）でその右側
に示された左右のパルス信号発生、回路ｐ２Ｌ、２Ｒに
導びかれ、さらに左右の量子化回路群３Ｌ、３Ｒにより
２値才たは多１直の量子化信号に変換される。８１図（
ｂ＞はこれらの回路群中の１光−センサ分を例示するも
ので、パルス信号発生回路２は積分回路２ａとしきい値
回路２ｂとをもち、図の左方から入って来る光電信号Ｐ
Ｅ３７ｉその大きさを表わすパルス幅をもつ可変パルス
幅信号ＰＳに変換する。量子化回路３は、該パルス信号
ＰＳを公知の手段により９例えば該信号のパルス幅をク
ロックパルスＣＰにより刻んで、そのパルス幅を表わす
量子化信号ＱＳ　、例えばディジタルワードに変換する
。

量子化回路群３Ｌ　、　３Ｒからの量子化信号ＱＳは、
それぞれ第１図（ａ）においてその右側に示された左右
のシフトレジスタ４Ｌ、４Ｒにパターンデータとして格
納される。

さて、前述の偏位量δを知るために、制御回路９からの
読み出しパルスＰ４Ｒ、Ｐ４Ｌがシフトレジスタ４Ｒ，
４Ｌの初役に繰り返えして与えられる。この読み出しパ
ルスが与えられるつど、シフトレジスタ４Ｌ　、　４Ｒ
の發終段からはそれぞれパターンデータが例えばイクス
クルーシブノアゲートとして構成された検定回路７に１
ステ一ジ分ずつ出力され、該検定回路７は左右のパター
ンデータの一致、不ｆｊｋを１ステ一ジ分ずつ逐次検定
する。この検定はシフトレジスタ中の例えばｍ個（ｎ＞
ｍ）のパターンデータについて行なわれ、これで１回の
検定が終わるが、かかる検定は左右のシフトレジスタ４
Ｌ、４Ｒ中のパターンデータをお互いにずらせた状態で
複数回行なわれ、その内で最も左右のパターンデータが
よく一致したときのデータをずらせた数ないしはシフト
数から前述の偏位量δが測定される。なお、左右のシフ
トレジスタ４Ｌ　、　４Ｒ中のパターンデータをずらせ
るのは、その一方または他方のみに読み出しパルスＰ４
ＬまたはＰ４Ｒのかわりにシフトパルスを与えることに
より容易にでき、またパターンデータを複数回の検定に
繰り返して使えるよう、図示のように各シフトレジスタ
の最終段から出力されたデータはその初段に還流される
。

検定回路７の右側に示された検定結果カウンタ・８ａは
検定回路７の逐次検定結果を入力して左右のパターンデ
ータの一致回数を計数するので、１回の検定が終わった
時点では該検定内において左右のパターンデータの一致
した回数をカラントイ直として記憶している。１回の検
定終了のつど、該カウント値は一絞度レジスタ８ｂに移
され、比較回路８ｄにより最大一致反レジスタ８ｃ内に
記憶されている前回のカウント値と比較される。比較回
路８ｄは今回のカウント値が前回までの最大カウント値
よりも大きいとき、その旨の信号を制御回路９に送り、
制御回路９はそれを受けて今回のカウント値を記憶する
命令を最大−絞度レジスタ８ｃに送り、そのカウント値
を今回のカウント値に書き換えさせる。一方、制御回路
９は、左右のシフトレジスタにパターンデータを相互に
すらせるためのシフトパルスを前述のように発するつど
、シフト数カウンタ８ｅにシフト数カウントパルスＰ３
ｅを送っているので、該シフト数カウンタ８ｅには今回
の検定に対するずらせ数がカウント値として格納されて
いる。前述の比較回路８ｄは、今回のカウント値が前回
才での最大カウント値を上回ったとき、その旨の信号を
最大一致シフト数レジスタ８ｆに送り、そのときにシフ
ト数カウンタ８ｅに記憶しているカウント値を記憶させ
る。このようにして、複数回の検定がすべて終わった時
点では、全検定を通じて左右のパターンデータが最もよ
く合致したときのデータの一致回数が最大−絞度レジス
タ８ｃ内に記憶され、該最大一致したときの左右パター
ンデータの相互シフト数が最大一致シフト数レジスタ８
ｆに記憶されているので、該レジスタ８ｆからその記憶
内容を読み出せば、目的とする偏位量δを−知りさらに
対象までの距離を知ることができる。

以上のような応用例においては、容易にわかるようにシ
フトレジスタ４Ｌ　、４Ｒ内に格納されるパターンデー
タが、光センサアレイＩＬ、ＩＲが受光した光学像内の
光強度分布を忠実に表わしていればいるだけ、得られる
測定結果が正確になる。前述の光電信号をその大きさを
表わすパルス幅のパルス信号に変換する手法は、広いダ
イナミックレンジをもつ光信号をデータ処理しやすい形
に変換する上で有効であるが、本発明の対象とする変換
回路では、さらに該パルス信号を光センサアレイに沿う
光電信号の増減を表わす量子化信号に変換してパターン
データを得る手法により、核パターンデータの忠実度と
正確度とが高められている。この原理を第２図によって
説明する。

第２図（ａ）には、横軸に光センサアレイ上の光センサ
番号が１〜ｍで示されており、縦軸には該アレイに沿う
光学像の光強度分布の例が示されている。同図（１））
はこのような光学像を受けたときの各素子からの光電信
号出力ＰＥＳの分布を示している。

同図（Ｃ）　４まこの光電信号のアレイに沿う増減の傾
向を＋、−９０で示したもので、その下に示されている
数字はパターンデータ番号を示す。例えば番号１の光セ
ンサの光電出力よりも番号２の光センサの光電出力の方
が増えているから、番号１のパターンデータは十である
。実際には、この増減のデータは同図（ｄ）に示すよう
なディジタル値Ｑ１．Ｑ２．Ｑ３もちろん、このパター
ンデータは上述のような３種に限らず、よ−り多種類に
して光学像中の光強度分布をより精密に表わすようにす
ることができる。

第３図は前述の光信号を可変パルス幅信号ＰＳに変換す
る具体回路側を示すもので、前述のパルス信号発生回路
２の積分回路としてコンデンサ２１が用いられている。

この積分回路の動作開始にあたっては、第４図ｔａ）に
示すようなリセットパルスＲＰが極く短時間リセットト
ランジスタηに与えられて、該トランジスタηを導通さ
せてしきい値回路としてのインバータ囚の入力を接地し
、該入力電圧Ｕを第４図（ｂ）に示すようにゼロとする
。これにより、該インバータあの出力は「１」にセット
され、可変パルス幅信号ＰＳの波頭がこれによって形成
される。同時に前述のコンデンサ２１は電源電圧ＶＤＤ
により充電される。この例における光センサ１ａは光ダ
イオードであって、コンデンサ２１に並列接続されてお
り、光強度■の光を受けて光電信号として光電流ｉを発
生し、これによってコンデンサ２１を放電させる。この
放電によりコンデンサ２１４図（ｂ月こ示すようにほぼ
直線的に増大する。この入力電圧妊がインバータるがも
つしきい値Ｖｔｈに達した時点でその出力は論理値「０
」になり、可変パルス幅信号ＰＳＯ波尾が形成される。

従って第４図（Ｃ）　ｌこ示すこのパルス信号ＰＳのパ
ルス幅Ｗは光信号の強度Ｉにほぼ反比例する。

第５図は光センサアレイに沿う光電信号の増減を表わす
量子化信号Ｑｌ　、　Ｑ２　、　Ｑ３に変換する具体回
路例を示すもので、同図に、；は前述のパルス信号発生
回路２が２光センサ分、すなわちｎ番目と＋＋ｉ番目の
２個のパルス信号発生回路が図の左方に示されており、
その右方の回路が前述の量子化回路３に対応する。第ｉ
および第ｉ＋１番目のパルス信号発生回路２，２からの
可変パルス幅号ＰＳ（す、ＰＳ（ｉ＋１）は、スト−ロ
ーブパルス信号ＳＰ（横線は補であることを示す、以下
おなし）により制御されるノアゲート３ｎ３１３１４に
それぞれ入力され、その出力は論理回路としてのナント
ゲート３ａおよびインバータ３１を介してフリップフロ
ップ３ｆｌ、３ｆ３を制御する。フリップフロップ３ｆ
２はインターロッ゛　り用であって、ノアゲート釦５を
介して前述のノアゲート３ｎ３１３ｎ５によって制御さ
れる。フリップフロップ３ｆｌは前述の光電信号の増減
を検出するものであり、フリップフロップ３ｆ２は光電
信号の増減がないことを検出するものである。これらフ
リップフロップの出力はナントゲート３ｎｌ、３ｎ２を
介して前述の増（→、減（→、平坦（０）をそれぞれ表
わすパターンデータＱｌ、Ｑ２．Ｑ３として出力される
。

なお、この回路の動作の詳細は本件出願人の先願である
特願昭５８−７２７５号に記載されており、冗長となる
ので省略するが、前述のストローブパルス信号Ωは量子
化のための一棟の基準クロックパルスと解すべきもので
ある。ただし、そのパルス間隔はふつう一定ではなく、
信号の量子化開始時患からｎ番目のストローブパルスが
発しられる才での時間をｔｎとするとき、ｔｎ＋１／ｊ
”またはｔｎ−１−１−Ｌｔｎを定数Ｋに等しくあるい
はｆ（ｎ７（ｎの関数）とすることにより、可変パルス
幅信号ＰＳの前述のパルス幅Ｗが大幅に変動してもほぼ
一定の精度で光電信号がパターンデータに父換されるよ
うに考慮されている。

以上説明したような可変パルス幅変換回路２と量子化回
路３とは、ダイナミックレンジの広い光電信号を精度よ
くパターンデータに変換しつるとともに、光電信号に混
入しうるノイズによって影響されない利点を有するが、
実際に集積回路に組み込んで見ると、なお若干の問題点
が残っていることがわかった。この問題は、主に光セン
サアレイに組み込む光センサの光電的応答特性のセンサ
間のばらつきや、前述の積分手段として集積回路に組み
込むコンデンサの容１．のばらつきに起因するもので、
これらの光センサやコンデンサなどの回路要素を多数個
１枚の半導体チップ中に集積化する際にはある程度はや
むを得ないものである。

この問題点を第６図を参照しながら説明する。

第６図の左半分は前述のような回路要素のばらつきが・
全くない理想的な場合を、右半分は回路要メ（にばらつ
きがあってこれにより信号変換回路が正常な応答出力を
発しない場合を示す。図の上方に示された同図（Ｉａ）
、（２ａ）は元センサアレイに入射した光学像の最も簡
単な光強度分布を示すもので、横軸は光センザアレイに
沿って配される光センサの番号が数字で示されており、
縦軸は光強度Ｉであって、その分布は全く同じである。

同図（１ｂ）、（２ｂ）はかかる光学像を受光した光セ
ンサアレイから発しられる光電信号の分布を示すもので
、同図（２ｂ）の方にｆＮ線部分で示したような回路要
素の製作誤差に基づく光電信号の誤差が生じた状態が示
されている。この光電信号はパルス発生回路によりこれ
とほぼ逆数関係にあるパルス幅のパルス信号ＰＳ　Ｒ：
変換される。同図（ｌｃ）、（２ｃ）はこのノ々ルス幅
を示している。これらの図には、パルス信号を量子化す
るためのストローブパルスの位置が横線で示されている
＝ただし、図では簡単化のためストローブパルス相互間
の間隔が一定、すなわちストローブパルスが最も簡単な
りロックパルスであるとして描かれている。同図（２Ｃ
）の斜線が施された部分は、前と同じく回路要素の製作
誤差に基づいた誤差部分であり、容易に諒解されるよう
にストローブパルスを示す横線がこの斜線部分を横切る
場合には、量子化信号に誤差が生じる可能性がある。同
図（ｌｄ）、（２ｄ）は、このようなパルス信号を量子
化回路によって前述のパターンデータＱｌ　、　Ｑ２　
、　Ｑ３に変換した結果を示すもので、−見してわかる
ように回路要素の製作誤差を考えたときの同図（２ｄ）
に示すパターンデータが、同図（１ｄ）に示す本来のパ
ターンデータとかなり異なって来る。

回路をあまり変更しないで上述のような製作誤差を補償
する生立てが全くないわけではない。たとえば、ストロ
ーブパルス相互間隔を次第に広げれば、すなわちパルス
幅Ｗが広くなるに従ってストローブパルスの網目を粗く
するようにすれば、パルス幅が広い領域、すなわち光強
度の小さな領域では誤差を補償できるはずである。しか
も、パルス幅Ｗは光電信号に逆比例する。ないしは少な
くとも光電信号が増加すれば減少する関係にあるから、
ある限度内ではストローブパルスの網目を広げて行って
もパターンデータの精度を落とすことにはならない。し
かし、光電信号の誤差に基づくパルス幅Ｗの誤差もパル
ス幅の大きな領域では拡大されているので、上述のよう
な限゛度内で誤差を完全に補償することは困難で、どう
してもパターンデータの精度を若干落とさざる得なくな
ってしまう。また、最も単純にはストローブパルスをク
ロックパルスとして一率にパルス間の間隔を広げてやれ
ば、簡単に誤差を補償できるが、Ｃれではパターンデー
タの精度が最初から落ちてしまうことになる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、冒頭に記載の種類の光センサアレイの
信号変換回路を、回路要素に若干の製作上などに基づく
誤差があっても、得られるパターンデータの精度を落と
すことなく光電信号に忠実なパターンデータが得られる
変換誤差の少ない信−号変換回路を得ることにある。

〔発明の要点〕

上述の目的達成のため、本発明においては、まず光電信
号の光センサアレイに沿う分布上の増減傾向を判定する
ために比較すべき光電信号の大きさを表わす可変パルス
幅信号のも゛つパルス幅の差を、光電信号を所定の精度
でパターンデータに変換するために必要な単位精度で検
出する。かかるパルス幅の差の検出に際しては、単純な
りロックパルスで差を検出すべきパルス幅を刻んでクロ
ックパルスの相互間隔を単位として差を出してもよいし
、該パルス幅を刻むためにパルスの相互間隔が逐次変化
するストローブパルスを用いて、そのパルス数の差をパ
ルス幅の差検出に用いてもよい。

また差検出のために比較すべき一方のパルスの波尾を検
出して、差の検出を該波尾から始めるようにすることも
できる。いずれにせよ差検出のための単位精度は光電信
号を高精度でパターンデータに変換するに必要な精度に
保たれるので、パターンデータの忠実度と精度が落ちる
ことはない。つぎに、このように検出されたパルス幅の
差が少なくとも２個の単位精度以上であるかどうかの正
否“を判定し、この判定結果が正である場合においての
み、光電信号の光センサアレイに沿う増減があるとして
増減を表わす量子化信号を発するようにする。もちろん
、この正否判定の基準としての単位精度の個数は、場合
に応じて任意の値に選定することができ、この値を適切
に選ぶことにより回路要素に若干の泗差があってもパタ
ーンデータが影響されないようにすること°ができる。

このように、パルス幅の差を検出する精度と、この差に
基づき光電信号の増減傾向を判定するための基準値とを
分離することにより、パターンデータの精度を保ちなが
ら回路要素の誤差の影譬をなくすことが始めて可能とな
る。

〔発明の実施例〕

゛以下本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第７図は本発明の実施例回路であって、ｉ番目の可変パ
ルス幅信号発生回路２（ｉ）とｉ＋１番目の可変パルス
幅信号発生回路２（ｉ＋１）とが図の左方の上ｊし　′ 下に示されている。これらのパ４＝セス発生回路２．２
（ｉ＋１）からはそれぞれ可変パルス幅信号ＰＳ（ｉ）
　。

ＰＳ（ｉ＋１）が図の中央部のＤタイプフ゛リップフロ
ップ群に出力される。どの実施例ではフリップフロップ
は各パルス信号に対して２段ずつ設けられており、互い
に直列接続されている。すなわち、上段のｉ番目のパル
ス信号ＰＳ（ｉ）を第１段のフリップフロップ３１（ｉ
功ｉ受け、該フリップフロップの出力をさらに２段目の
フリップフロップ３２（ｉ）が受けるようになっている
。同様にｉ＋１番目のパルス信号ＰＳ（ｉ＋１）に対し
ては、フリップフロップ３１　（ｉ＋１　）、３２（ｉ
＋１）が設けられている。これらのフリップフロップは
動作開始に際して図示のようにリセットパルスＲＰによ
ってそれぞれ所定の初期状態にセットされるが、このリ
セットパルスＲＰは同時にパルス発生回路２（す、２（
ｉ＋１）にも与えられるので、これらのパルス発生回路
は直ちに動作開始してパルス信号ＰＳＣす、　ＰＳ　（
ｉ＋１）を発する。

一方、フリップフロップ３１．３２にはクロックパルス
ＣＰが前述のリセットパルスＲＰが発しられた直後から
繰り返して与えられ、フリップフロップはクロックパル
スが発しられたつどその出力を入力状態に応じて変化さ
せる。従って１番目のクロックパルスが発しられたとき
、１段目のフリップフロップ３１（ｉ）　、　３にｉ＋
１）はパルス信号ＰＳ（ｉ）、　ＰＳ　（ｉ＋１）を受
けているのでそのＱ出力を「１」に変化させる。

２番目のクロックパルスが発しられたとき、２段目のフ
リップフロップ３２（ｉ）　、　３２　（ｉ＋１　）は
それぞれその前段のＱ出力を受けてその出力を「１」に
変化させる。このようにして、これらのフリップフロッ
プは動作開始後ごく短時間内に「１」にセットされ、そ
の後型くはクロックパルスＣＰを受けても、パルス信号
が継続しているのでそのままの状態を保持する。もっと
も、前述のクロックパルスＣＰはパルスの相互間隔が逐
次変化されるストローブパルスであってよいこさはもち
ろんである。

パルス信号ＰＳ（す、ＰＳ（ｉ＋１）は前述のようにそ
れらが受ける光センサからの光電信号ＰＥＳ　（す、　
ＰＥＳ　（ｉ＋１）の大きさに応じたパルス幅を持ち、
パルス幅に相当する時間後に状態ヲ「１」から「０」に
変する。今かりに、ｉ番目の光電信号ＰＥ５（りよりも
ｉ＋１番目の光電信号ＰＥＳ　（ｉ＋１　）の方が大き
く、従って、ｉ番目のパルス信号のパルス幅よりｉ＋１
番目のパルス信号のパルス幅が炉いとすると、パルス信
号ＰＳ　（ｉ＋１　）の方がパルス信号ＰＳ　（ｉ）よ
りも早く状態を「１」から「０」に変える。本発明回路
においては、このパルス幅の差を検出して誤差が回路要
素の誤差に基づく程度の差であればそれを無視し、差が
光電信号の増減に基づく差であれば検出をする必要があ
るわけであるが、本実施例においてはどの差の検出をフ
リップフロップ３１．３２が受持っている。

前述のようにパルス信号ＰＳ（ｉ＋１）の方がより早く
状態を「１」から「０」に変え、１番目のクロックパル
スがフリップフロップ群に与えられたときすでに「０」
に変わっているとすると、フリップフロップ３１　（ｉ
＋１　）のみがまず出力を「１」から「０」に変える。

さらに次のｊ＋１番目のクロックパルスが与えられたと
きこの状態は次段のフリップフロップ３２（ｉ＋１）に
伝わり、その補出力ＱがｒＯＪからＩｌｌに変わって論
理値「１」が［増減判定用アンドゲート３３（ｉ）に出
力される。一方、ｉ番目のパルス信号ＰＳ（ｉ）の方は
これよりもおくれで状態を「１」から「０」に変えるの
であるが、まずパルス信号ＰＳ（ｉ＋１）より１クロツ
クパルス分だけ状態変化が遅れると仮定する。このとき
にはｊ＋１番目のクロックパルスが与えられたとき、フ
リップフロップ３１（りはそのＱ出力を「１」から「０
」に変える。このＱ出力は図示のように前述のアンドゲ
ート３３（りに入力されているので、該アンドゲートに
おけるアンド条件の成立を妨げる。もちろん、ｊ千１番
目のクロックパルスが与えられる前には該アンドゲート
ζこはフリップフロップ３２（ｉ＋１）からの補出力Ｑ
が「０」であるのでアンド条件は成立していなかったし
、ｊ＋２番目以降のクロックパルスが与えられたときに
もアンド条件は成立しない。次に、パルス信号ＰＳ（ｉ
）が六ルス信号ＰＳ（ｉ＋１）よりも２クロツクパルス
分以上遅れて状態がｒｌＪから１０」に変わるとすると
、前述のｊ＋１番のクロックパルスが与えられた時点で
は、フリップフロップ３ｔ（ｉ）の出力は状態「１」が
保たれるの′で、アンドゲート３３（りにはフリップフ
ロップ３１（ｉ）とフリップフロップ３２（ｉ＋ｘ）の
双方から論理値「１」が入力され、アンド条件が成立し
て、その出力が「１」となり１増」検出用のＲＳフリッ
プフロップ３５（ｉ）をセットして、「増」を示すパタ
ーンデータＱ１を出力させる。

ｉ番目の光電４６号Ｐ　Ｅ　Ｓ　（ｉ）よりもｉ＋ｘ番
目の光電信号ＰＥ５（ｉ＋１）の方が小さく、従ってｉ
番目のパルス信号ＰＳ（りのパルス幅よりｉ＋１番目の
パルス信号ＰＳ（ｉ＋１）のパルス幅が長いときには、
同様にし−てパルス幅の差が２個のクロックパルス分以
上であるときにのみ、「減」判定用アンドゲート３４（
りにおけるアンド条件が成立して「減」検出用のＲＳフ
リップフロップ３６（りがセットされ、［＃Ｊを示すパ
ターンデ“−タＱ２が出力される。

第８図はこの実施例回路の動作状態を示すもので、図に
は光電信号の増、平坦、減の傾向のそれぞれにつき、ま
たパルス幅の差がクロックパルス間の時間Δｔの異なる
倍数である場合について、フリップフロップ３１．３２
の状態を示す論理値が示されている。また前述のｊ千１
番目のクロックパルスが出されたときに増減判定用のア
ンドゲート３４す、Ｑｉ）においてアンド条件が成立し
たときの状態にマークが付されている。また第９図は第
８図にほぼ対応してパルス幅の差検出用フリップフロッ
プ３１゜３２、増減判定用アンドゲート３３　、３４、
および増。

減を示すパターンデータＱ１．Ｑ２の出力状況を各クロ
ックパルスに対応させて示すもので、図の漂はｉ番目の
パルス信号ＰＳ（りのパルス幅に対するｉ＋１番目のパ
ルス信号ＰＳ（ｉ＋１）のパルス幅の長短をクロックパ
ルス間隔Δｔの倍数として示したものである。なお、第
７図の右下部に示されたノアゲート３７（ｉ）は「平坦
」を表わすパターンデータＱ３を形成するためのもので
、図かられかるように「増」汀減」検出用ＲＳフリップ
フロップの出力のノア条件をとることによって容易に形
成することができる。

以上説明した実施例においては、相互に比較すべき可変
パルス信号のパルス幅の差が１クロツクパルスないしは
１ストロ一ブパルス分であるときには、回路要素に基づ
く差として増減を示すパターンデータＱｌ、Ｑ２を発生
させずに平坦を示すパターンデータのみを発生し、パル
ス幅の差が２クロツクパルス分以上ある場合に限り増減
を示すバタ、−ンデータを発生させるものであるが、実
際の適用に尚ってはかかる判定基準を選定できるように
すると便利である。この異なる実施例を第１０図に示す
。図示のように、この実施例回路の基本構成は前の実施
例とほぼ同じであるが、パルス幅の差検出用にフリップ
フロップにかわってシフトレジスタ３８（ｉ）　、　３
Ｂ（ｉ＋１）が用いられている。これらシフトレジスタ
は例えばｎ段のステージを持ち、その初段ＱＯからの出
力信号と最終段Ｑｎの出力をインバータ３９（す、３９
（ｉ＋ｌ）により反転した信号が前の実施例と同様に増
減判定用アンドゲート３３（ｉ）　、　３４（ｉ）に図
示のように入力される。残余の回路部分は前の実施例と
同じであり同一の符号が付されている。このようなシフ
トレジスタは希望の段数で容易に集積回路内に組み込む
ことができる。

以上の実施例の説明における光電信号ＰＥ５（りは光セ
ンサアレイ中の光センサの数だけ発生するから、パルス
幅の差検出回路としてのフリップフロップ３１（す、３
２（りまたはシフトレジスタ３８（す１判定手段として
のアンドゲート３３（わ、３４（す、および付属回路は
光センサの数だけ設けられ、すべてＭＯ８回路要素とし
て構成が可能なので集積回路内に容易に納めるこきがで
きる。またこれらの実施例では、変換出力信号をすべて
増、減、平坦の３値を有するパターンデータとしたが、
本発明回路はこれに限らず、より多値のパターンデータ
を出力するように構成でき、あるいは逆に２値のパター
ンデータ。

例えば増、減のデータのみを出力するようにも構成でき
る。パルス幅の差の検出の精度をきめる単位としては、
実施例におけるクロックパルスのほか、前述のように可
変パルス幅信号発生回路２に用いられるストローブパル
スを利用することができ、またこれとは別に差検出用の
ストローブパルスを発生させて差検出の精度を上げるこ
ともできる。その他種々の回路構成上、とくに論理回路
構成上の変形が本発明の要旨内において可能である。

〔発明の効果〕

以上説明のように本発明においては、各光センサの光電
信号の大きさを表わす可変パルス幅信号を用い光センサ
アレイに沿う光電信号の増減を表、わす量子化されたパ
ターンデータを得る信号変換回路において、増減判定の
ため比較すべき可変パルス幅信号のパルス幅の差を差検
出手段？こより所定の単位精度で検出しておいた上で、
核パルス幅の差が所定の複数個の差検出単位精度以上で
あるか否かを正否判定手段で判定させ、該判定結果が正
である場合のみに増減を表わすパターンデータを発する
ようにしたので、変換回路を構成する回路要素の精度に
若干問題があってもこれによって影響されない正しいパ
ターンデータが出力される。

またこのように回路要素のもつ誤差の影響を補償しても
、パターンデータ自体の精度を決める精度電位を変換回
路が用いられる用途に応じて十分小さく選定することが
できるので、パターンデータの精度ないしは元の光電信
号の忠実度を必要なレベルに保つことができる。換言す
れば、パルス幅の差を検出する精度と、光電信号が真に
増減しているか否かを判定する基準とをはっきり分離す
ることにより、出カバターンデータの精度を要求レベル
に保ちながら回路要素のもつ誤差の影響を実質的になく
すことが初めて可能となり、従来技術における誤差影曽
の除去とパターンデータの精度維持とが相反するジレン
マを解決することができる。

なお、上述の説明からも明らかなように、本発明回路に
おけるパルス幅の差検出手段および増減の正否判定手段
はそれぞれそれ自体が可変パルス幅信号を量子化信号に
変換する量子化手段をも兼用しており、本発明回路の実
施にあたって大幅に回路要素を追加することを要しない
。本発明回路を構成する回路要素はすべてＭＯ８技術に
より半導体装置内に容易に集積化することができ、距離
測定回路装置などに組み込んでその性能を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明回路の適用対象例としての距離測定装置
の構成を示す回路図、第２図は光電信号の光センサアＬ
／イに沿う増減を表わすパターンデータの形成原理を示
す原理説明図１．第３図は光電信号の大きさを表わす可
変パルス幅信号発生回路の原理回路図、第４図は該パル
ス信号発生回路中の信号波形を示す波形図、第５図は従
来技術による光センサアレイの信号変換回路を示す回路
図、第６図は朕従来回路における回路要素の誤差が出カ
バターンデータに及ぼす影響を示す説明図、第７図以降
はすべて本発明の実施回路例を示すもので、第７図は本
発明による光センサアレイの変換回路の実施例中の差検
出手段と増減判定手段の例を示す回路図、第８図は同実
施例回路の動作状態を示す表図、第９図は同実施例回路
中の主要信号の波形を示す波形図、第１０図は本発明の
異なる実施例を示す回路図である。 図において、 １、ＩＬ、ＩＲ：光センサアレイ、１ａ：光センサ、２
．２（’）ｅ　２　（ｉ＋１）　；可変パルス幅信号発
生回路、３：可変パルス幅信号を光電信号の光センサア
レイに沿う増減を表わす量子化信号に変換する童子化−
回路、：３１（ｉ）ｌ　３１　（ｉ　＋１　）　＋　３
２（ｉ）＋　３２（ｉ”　’　）’　；パルス幅の差検
出手段としてのＤフリップフロップ、３３（ｉ）　。 ３４（ｉ）：’増減の正否判定手段としてのアンドゲー
ト、３５（す、３６（ｉ）：該判定手段の判定結果を検
出するＲＳフリップフロップ、ＣＰ：パルス幅の差検出
の精度を決定する手段としてクロックパルスないしはス
トローブパルス、ＰＥ５（ｉ）　、　ＰＥ５（ｉ＋１）
　：光電信号、ｐｓ　、　ｐｓ（す、　ＰＳ　（ｉ＋１
）　：可変パルス幅信号、Ｑｌ：光電信号の光センサア
レイに沿う「増」を示す量子化信号としてのパターンデ
ータ、Ｑ２：光電信号の光センザアレイに沿う「隨を示
す量子化信号としてのパターンデータ、Ｑ３：光電信号
の光センサアレイに沿う「平坦」を示す量子化信号とし
てのパターンデータ、である。 ２／？、３Ｒ ２ａ ｚ−１／＝θ　ｌｓ’Ｎ＝ｂｔ　、　ｂｐｌ−ｚａｔＣ
Ｐ　ＲＰ ＴｌＯ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光センサアレイ中の光センサが発する光電信号を該
   信号の大きさを表わすパルス幅を有する可変パルス幅信
   号にそれぞれ変換したうえ、該可変パルス幅信号を前記
   光電信号の光センサアレイに沿う増減を表わす量子化信
   号に変換するものに、おいて、前記可変パルス幅信号間
   のパルス幅の差を所定の単位精度で検出する差検出手段
   と、該パルス幅の差が所定の複数個の前記差検出精度単
   位以上であるかの正否を判定する手段とを設け、該判定
   手段が正と判定した場合においてのみ前記増減を表わす
   量子化信号を発するようにしたことを特徴とする光セン
   サアレイの信号変換回路。 ２）ｔ￥ｊ許請求の範囲第１項記載の回路において、差
   検出の手段によるパルス幅の差検出の単位精度尺度とし
   てクロックパルスが用いられることを特徴とする光セ：
   ノサアレイの信号変換回路。 ３）特許請求の範囲第１項記載の回路において、差検出
   手段によるパルス幅の差検出の単位精度尺度としてパル
   ス間隔が経時的に変化されるストローブパルスが用いら
   れることを特徴とヤ誂センサ゛アレイの信号変換回路。 ４）特許請求の範囲第２項または第３項記載の回路にお
   いて、クロックパルスないしはストローブパルスとして
   光電信号を可変ノ＜’）レス幅信号に変換するためのパ
   ルス列が用いられることを特徴とする元センサアレイの
   信号変換回路。 ５）特許請求の範囲第１項記載の回路にお（７）で、量
   子化信号が光電信号の光センサモレ伺こ沿う増、減およ
   び平坦を表わす３値化信号であることを特徴とする光セ
   ンサアレイの信号変換回路。 ６）特許請求の範囲第１項記載の回路にお（１）で、差
   検出手段および増減の正否判定手段の少なく一方が可変
   幅パルス信号を量子化信号に変換する手段と共用される
   ことを特徴とする光センサアレイの信号変換回路。 ７）特許請求の範囲第１項記載Ｏ）回路におＧ）て、信
   号変換回路が距離測定回路装置内ζこ集積化されるこ七
   を特徴とする光センサアレイの信号変換回路。