JPS646509B2

JPS646509B2 -

Info

Publication number: JPS646509B2
Application number: JP58234831A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Ueno
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1983-12-13
Filing date: 1983-12-13
Publication date: 1989-02-03
Also published as: JPS60126778A; US4645955A

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一たん変換した上で、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値デイ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〕

近年、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、ないしは該素子が対応しうる光強度には１：
10⁶程度の拡がりがあるので、光電出力の最大値
が1Vであつても最小値は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ツクレ
ンジの広い信号を取扱うのが困難ないしは不可能
で、光電出力が持つ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一たん変換
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イジタル化した上で
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、例えば該パルス幅を適当な
クロツクパルスで刻むことにより、必要な桁数を
有するデイジタル量に変換することも容易で、情
報処理に便利な形にすることができる。

第１図はかかる手法を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１Ｌ，１Ｒ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Ｏ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LRの光学軸は対象Ｏに正対し
て向けられているので、該対象ＯのレンズLRに
より右方の光センサアレイ１Ｒ上に結像される光
学像の中心は図示の位置RCにあつて、対象まで
の距離のいかんによつて変らない。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LC₀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ま
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１Ｌ，１Ｒ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
信号発生回路群２Ｌ，２Ｒに導びかれ、さらに左
右の量子化回路群３Ｌ，３Ｒにより２値または多
値の量子化信号に変換される。第１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、図の左方から入つて来る光電信
号PESを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、例えば該
信号のパルス幅をクロツクパルス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
ばデイジタルワードに変換する。量子化回路群３
Ｌ，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の初段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の最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ステージ分
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、不一致を１ステージ分ずつ逐次検定
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４Ｌ，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Ｐ４Ｌ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路を計数するので、１
回の検定が終わつ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ウント値
として記憶している。１回の検定終了のつど、該
カウント値は一致度レジスタ８ｂに移され、比較
回路８ｄにより最大一致度レジスタ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一致度レジスタ
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ずらせ
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Ｐ８ｅを送つているので、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までの最大カウント
値を上回つたとき、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
つた時点では、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
が最大一致度レジスタ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８ｆ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１Ｌ，１Ｒ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
ツ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、該
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図によつて説明する。

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ｂ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はこの光電信号のアレイに沿う増減の
傾向を＋、−、０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＋である。実際には、この増
減のデータは同図ｄに示すようなデイジタル値Ｑ
１，Ｑ２，Ｑ３として表わされ、それぞれその論
理値が１のときパターンデータの分布が＋、−、
０であることを代表している。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２
１が用いられている。この積分回路の動作開始に
あたつては、第４図ａに示すようなリセツトパル
スRPが極く短時間リセツトトランジスタ２２に
与えられて、該トランジスタ２２を導通させてし
きい値回路としてのインバータ２３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２３の出力は
「１」にセツトされ、可変パルス幅信号PSの波頭
がこれによつて形成される。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つ
て、コンデンサ２１に並列接続されており、光強
度Ｉの光を受けて光電信号として光電流ｉを発生
し、これによつてコンデンサ２１を放電させる。
この放電によりコンデンサ２１の充電電圧は光強
度Ｉに比例した勾配で漸次減少し、これに伴つて
インバータ２３の入力電圧ｕは第４図ｂに示すよ
うにほぼ直線的に増大する。この入力電圧ｕがイ
ンバータ２３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PSの波尾が形成される。従つて第４図ｃに示
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Ｑ１，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ｉ番目
とｉ＋１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(i)，PS（ｉ＋１）は、ストローブパルス信
号（横線は補であることを示す、以下おなじ）
により制御されるノアゲート３ｎ３，３ｎ４にそ
れぞれ入力され、その出力は論理回路としてのナ
ンドゲート３ａおよびインバータ３ｉを介してフ
リツプフロツプ３ｆ１，３ｆ３を制御する。フリ
ツプフロツプ３ｆ２はインターロツク用であつ
て、ノアゲート３ｎ５を介して前述のノアゲート
３ｎ３，３ｎ５によつて制御される。フリツプフ
ロツプ３ｆ１は前述の光電信号の増減を検出する
ものであり、フリツプフロツプ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
フリツプフロツプの出力はナンドゲート３ｎ１，
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Ｑ１，Ｑ
２，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は量子化
のための一種の基準クロツ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点からｎ番目のス
トローブパルスが発しられるまでの時間をtnとす
るとき、tn＋１／tnまたはtn＋１−tnを定数Ｋに
等しくあるいはｆ（ｎ）（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
パターンデータに変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、ダイナミツクレンジの広い光
電信号を精度よくパターンデータに変換しうると
ともに、光電信号に混入しうるノイズによつて影
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つている
ことがわかつた。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量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枚の半導体チツプ中に集積化
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
素にばらつきがあつ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１ａ，２ａは光センサアレイに入
射した光学像の最も簡単な光強度分布を示すもの
で、横軸は光センサアレイに沿つて配される光セ
ンサの番号が数字で示されており、縦軸は光強度
Ｉであつて、その分布は全く同じである。同図１
ｂ，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の方に斜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に変換される。同図１ｃ，２ｃはこの
パ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クロツクパル
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１ｄ，２ｄは、このようなパル
ス信号を量子化回路によつて前述のパターンデー
タＱ１，Ｑ２，Ｑ３に変換した結果を示すもの
で、一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
なつて来る。

回路をあまり変更しないで上述のような製作誤
差を補償する手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が広くなるに従つてス
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
広げて行つ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つて
しまう。また、最も単純にはストローブパルスを
クロツ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、これで
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つても、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、単純なクロツク
パルスで差を検出すべきパルス幅を刻んでクロツ
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誤差があつてもパターンデ
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響をなく
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つて、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
左方の上下に示されている。これらのパルス発生
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
イプフリツプフロツプ群に出力される。この実施
例ではフリツプフロツ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段のフリツプフロツプ３１(i)が受け、該
フリツプフロツプの出力をさらに２段目のフリツ
プフロツプ３２(i)が受けるようになつている。同
様にｉ＋１番目のパルス信号PS（ｉ＋１）に対し
ては、フリツプフロツプ３１（ｉ＋１），３２
（ｉ＋１）が設けられている。これらのフリツプ
フロツプは動作開始に際して図示のようにリセツ
トパルスRPによつてそれぞれ所定の初期状態に
セツトされるが、このリセツトパルスRPは同時
にパルス発生回路２(i)，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PS(i)，PS（ｉ＋１）を発す
る。

一方、フリツプフロツプ３１，３２にはクロツ
クパルスCPが前述のリセツトパルスRPが発しら
れた直後から繰り返して与えられ、フリツプフロ
ツプはクロツ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。従つて１番目の
クロツクパルスが発しられたとき、１段目のフリ
ツプフロツプ３１(i)，３１（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番目のクロツクパ
ルスが発しられたとき、２段目のフリツプフロツ
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、これらのフリツプフロツプは動
作開始後ごく短時間内に「１」にセツトされ、そ
の後暫くはクロツクパルス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。もつとも、前述のクロツクパルス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
スであつてよいことはもちろんである。

パルス信号PS(i)，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
(i)，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を「１」
から「０」に変ずる。今かりに、ｉ番目の光電信
号PES(i)よりもｉ＋１番目の光電信号PES（ｉ＋
１）の方が大きく、従つて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
が短いとすると、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この差の検
出をフリツプフロツプ３１，３２が受持つてい
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、ｊ番目
のクロツクパルスがフリツプフロツプ群に与えら
れたときすでに「０」に変わつているとすると、
フリツプフロツプ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
番目のクロツクパルスが与えられたときこの状態
は次段のフリツプフロツプ３２（ｉ＋１）に伝わ
り、その補出力が「０」から「１」に変わつて
論理値「１」が「増」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て状態を「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
クロツクパルスが与えられたとき、フリツプフロ
ツプ３１(i)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
ード３３(i)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＋１番目のクロツクパルスが与えられる前
には該アンドゲートにはフリツプフロツプ３２
（ｉ＋１）からの補出力が「０」であるのでア
ンド条件は成立していなかつたし、ｊ＋２番目以
降のクロツ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)がパ
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「１」から「０」に変わるとす
ると、前述のｊ＋１番のクロツクパルスが与えら
れた時点では、フリツプフロツプ３１(i)の出力は
状態「１」が保たれるので、アンドゲート３３(i)
にはフリツプフロツプ３１(i)とフリツプフロツプ
３２（ｉ＋１）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「増」検出用のRSフリツプフロツプ３５(i)を
セツトして、「増」を示すパターンデータＱ１を
出力させる。

ｉ番目の光電信号PES(i)よりもｉ＋１番目の光
電信号PES（ｉ＋１）の方が小さく、従つてｉ番
目のパルス信号PS(i)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個のクロツク
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(i)におけるアンド条件が成立して
「減」検出用のRSフリツプフロツプ３６(i)がセツ
トされ、「減」を示すパターンデータ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ツクパルス
間の時間△ｔの異なる倍数である場合について、
フリツプフロツプ３１，３２の状態を示す論理値
が示されている。また前述のｊ＋１番目のクロツ
クパルスが出されたときに増減判定用のアンドゲ
ート３３(i)，３４(i)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
リツプフロツプ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ツクパルスに
対応させて示すもので、図の△Ｗはｉ番目のパル
ス信号PS(i)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ツ
クパルス間隔△ｔ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、図からわかるように
「増」、「減」検出用RSフリツプフロツプの出力の
ノア条件をとることによつ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ストロー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Ｑ１，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
パターンデータを発生させるものであるが、実際
の適用に当つ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１
０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ツプフロツプにかわつてシフ
トレジスタ３８(i)，３８（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Q₀からの出力信号と最終
段Qnの出力をインバータ３９(i)，３９（ｉ＋１）
により反転した信号が前の実施例と同様に増減判
定用アンドゲード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PES(i)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ツプフロ
ツプ３１(i)，３２(i)またはシフトレジスタ３８
(i)、判定手段としてのアンドゲート３３(i)，３４
(i)，および付属回路は光センサの数だけ設けら
れ、すべてMOS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とができる。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
おけるクロツクパルスのほか、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により所
定の単位精度で検出しておいた上で、該パルス幅
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つてもこれによつて
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
精度単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つきり分離
することにより、出力パ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響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つて大幅に
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MOS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
の光センサアレ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、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図は該従来回路における回路要素の誤差が出
力パ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、１，１Ｌ，１Ｒ：光センサアレ
イ、１ａ：光センサ、２，２(i)，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量子化回路、３１(i)，３
１（ｉ＋１），３２(i)，３２（ｉ＋１）：パルス幅
の差検出手段としてのＤフリツプフロツプ、３３
(i)，３４(i)：増減の正否判定手段としてのアンド
ゲート、３５(i)，３６(i)：該判定手段の判定結果
を検出するRSフリツプフロツプ、CP：パルス幅
の差検出の精度を決定する手段としてクロツクパ
ルスないしはストローブパルス、PES(i)，PES
（ｉ＋１）：光電信号、PS，PS(i)，PS（ｉ＋１）：
可変パルス幅信号、Ｑ１：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：光電信号の光センサアレイに
沿う「減」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。

Claims

【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特許請求の範囲第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
尺度としてクロツクパルスが用いられることを特
徴とする光セン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する光セン
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、クロツ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パルス幅信号に変換
するためのパルス列が用いられることを特徴とす
る光センサアレイの信号変換回路。５特許請求の範囲第１項記載の回路において、
量子化信号が光電信号の光センサアレイに沿う
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項記載の回路において、
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項記載の回路において、
信号変換回路が距離測定回路装置内に集積化され
ることを特徴とする光センサアレイの信号変換回
路。