JP2023167964A - Signal processing device and signal processing method - Google Patents

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Abstract

To provide a signal processing device which can accurately detect a minute signal.SOLUTION: A signal processing device 100 comprises: a signal amplification unit 1; a plurality of threshold response units Hm; a signal generation unit 51; a threshold calculation unit 52; and a threshold setting unit 7. The signal amplification unit 1 amplifies an input signal SG1 including a noise component n(t) and a signal component s(t) and outputs an amplification signal SGA. Each threshold response unit Hm outputs a response signal B[m] indicating a comparison result between the amplification signal SGA and a threshold signal Vt[m]. The signal generation unit 51 generates a signal value sga corresponding to the signal component s(t) on the basis of the plurality of thresholds Vt[m] and the plurality of response signals B[m]. The threshold calculation unit 52 calculates a plurality of new thresholds Vt#[m#] on the basis of a threshold function F(m#). The threshold setting unit 7 updates the plurality of thresholds Vt[m] to the plurality of new thresholds Vt#[m#]. The threshold function F(m#) is determined on the basis of the signal value sga corresponding to the signal component s(t).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、信号処理装置及び信号処理方法に関する。 The present invention relates to a signal processing device and a signal processing method.

特許文献1に記載された微小信号検出装置(漏水検出装置)は、漏水音集音板と、第1ピックアップセンサと、第2ピックアップセンサと、差動増幅アンプと、フィルタ回路と、プリメインアンプとを備える。第1ピックアップセンサは、漏水音を検出して微小音検出信号を出力する。第2ピックアップセンサは、第1ピックアップセンサの近傍に配置される。第2ピックアップセンサは、第1ピックアップセンサと異なる感度で漏水音を検出して微小音検出信号を出力する。差動増幅アンプは、第1ピックアップセンサが出力した微小音検出信号と、第2ピックアップセンサが出力した微小音検出信号とを差動増幅する。その結果、ノイズを大幅に低減することができる。フィルタ回路は、差動増幅アンプからの微小音検出信号について、特定周波数成分(ノイズ成分)をカットする。そして、フィルタ回路は、特定周波数成分をカットした微小音検出信号をプリメインアンプに出力する。フィルタ回路は、バンドパスフィルタである。プリメインアンプは、フィルタ回路からの微小音検出信号を、所定レベルまで増幅する。そして、プリメインアンプは、増幅した微小音検出信号を出力する。 The minute signal detection device (water leakage detection device) described in Patent Document 1 includes a water leakage sound collecting plate, a first pickup sensor, a second pickup sensor, a differential amplifier, a filter circuit, and an integrated amplifier. Equipped with The first pickup sensor detects water leakage sound and outputs a minute sound detection signal. The second pickup sensor is placed near the first pickup sensor. The second pickup sensor detects water leakage sound with a sensitivity different from that of the first pickup sensor and outputs a minute sound detection signal. The differential amplification amplifier differentially amplifies the micro-sound detection signal output by the first pickup sensor and the micro-sound detection signal output by the second pickup sensor. As a result, noise can be significantly reduced. The filter circuit cuts specific frequency components (noise components) in the minute sound detection signal from the differential amplifier. Then, the filter circuit outputs the minute sound detection signal with the specific frequency component cut to the integrated amplifier. The filter circuit is a bandpass filter. The integrated amplifier amplifies the minute sound detection signal from the filter circuit to a predetermined level. Then, the integrated amplifier outputs the amplified minute sound detection signal.

特開2011-99740号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-99740

しかしながら、特許文献1に記載された微小信号検出装置では、例えば、フィルタ回路として用いられるバンドパスフィルタの周波数選択性に幅があること、及び、差動増幅アンプとフィルタ回路との双方がランダムノイズ発生源となることの理由により、ノイズを十分低減することが困難である。従って、微小信号を精度良く検出することが困難である。 However, in the small signal detection device described in Patent Document 1, for example, the bandpass filter used as the filter circuit has a wide range of frequency selectivity, and both the differential amplifier and the filter circuit are subject to random noise. It is difficult to sufficiently reduce noise due to the fact that it is a source of noise. Therefore, it is difficult to detect minute signals with high accuracy.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、微小信号を精度良く検出することができる信号処理装置及び信号処理方法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 thereof is to provide a signal processing device and a signal processing method that can detect minute signals with high accuracy.

本発明の一局面によれば、信号処理装置は、信号増幅部と、複数の閾値応答部と、信号生成部と、閾値算出部と、閾値設定部とを備える。信号増幅部は、ノイズ成分及び信号成分を含む入力信号を増幅し、増幅信号を出力する。複数の閾値応答部には、前記増幅信号が入力されるとともに、複数の異なる閾値信号がそれぞれ入力される。閾値応答部の各々は、前記増幅信号と前記閾値信号との比較結果を示す応答信号を出力する。信号生成部は、前記複数の閾値信号にそれぞれ設定されている複数の閾値、及び、複数の前記応答信号に基づいて、前記信号成分に対応する信号値を生成する。閾値算出部は、前記複数の閾値信号に対してそれぞれ設定する新たな複数の閾値を、閾値関数に基づいて算出する。閾値設定部は、前記信号成分に対応する前記信号値を生成する際に利用した前記複数の閾値を、前記新たな複数の閾値に更新する。前記閾値関数は、前記信号成分に対応する前記信号値に基づいて定められ、前記閾値信号に対して設定することの可能な閾値と、前記閾値信号を識別するための識別値との関係を示す。 According to one aspect of the present invention, a signal processing device includes a signal amplification section, a plurality of threshold response sections, a signal generation section, a threshold calculation section, and a threshold setting section. The signal amplification section amplifies an input signal including a noise component and a signal component, and outputs an amplified signal. The amplified signal is input to the plurality of threshold response units, and a plurality of different threshold signals are respectively input to the plurality of threshold response units. Each of the threshold response units outputs a response signal indicating a comparison result between the amplified signal and the threshold signal. The signal generation unit generates a signal value corresponding to the signal component based on the plurality of threshold values respectively set to the plurality of threshold signals and the plurality of response signals. The threshold calculation unit calculates a plurality of new thresholds to be respectively set for the plurality of threshold signals based on a threshold function. The threshold value setting unit updates the plurality of threshold values used when generating the signal value corresponding to the signal component to the new plurality of threshold values. The threshold function is determined based on the signal value corresponding to the signal component, and indicates a relationship between a threshold that can be set for the threshold signal and an identification value for identifying the threshold signal. .

本発明の一態様においては、前記ノイズ成分の出現が正規分布で示されることが好ましい。前記閾値関数は、前記正規分布の特性に対応する関数であることが好ましい。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the appearance of the noise component is represented by a normal distribution. Preferably, the threshold function is a function corresponding to the characteristics of the normal distribution.

本発明の一態様においては、前記閾値関数は、第1関数と、第2関数とを含むことが好ましい。前記第1関数は、前記閾値信号に設定することの可能な最小閾値と、前記信号成分に対応する前記信号値に基づいて定められることが好ましい。前記第2関数は、前記閾値信号に設定することの可能な最大閾値と、前記信号成分に対応する前記信号値とに基づいて定められることが好ましい。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the threshold function includes a first function and a second function. Preferably, the first function is determined based on a minimum threshold that can be set to the threshold signal and the signal value corresponding to the signal component. Preferably, the second function is determined based on a maximum threshold that can be set to the threshold signal and the signal value corresponding to the signal component.

本発明の一態様においては、前記第1関数は、前記信号成分に対応する前記信号値を最大値とする二次関数であり、前記最小閾値から前記最大値までの単調増加区間によって示されることが好ましい。前記第2関数は、前記信号成分に対応する前記信号値を最小値とする二次関数であり、前記最小値から前記最大閾値までの単調増加区間によって示されることが好ましい。 In one aspect of the present invention, the first function is a quadratic function whose maximum value is the signal value corresponding to the signal component, and is represented by a monotonically increasing interval from the minimum threshold value to the maximum value. is preferred. Preferably, the second function is a quadratic function whose minimum value is the signal value corresponding to the signal component, and is represented by a monotonically increasing section from the minimum value to the maximum threshold.

本発明の一態様においては、前記複数の応答信号の各々は、前記比較結果を、第1レベル及び第2レベルのいずれかのレベルで示すことが好ましい。前記信号生成部は、時間軸上に並ぶ所定期間ごとに、前記複数の応答信号の各々において、前記所定期間における前記第1レベルの割合を算出し、前記複数の応答信号の各々における前記第1レベルの割合と前記複数の閾値信号との関係を近似する近似関数に基づいて、前記所定期間ごとに前記信号成分に対応する前記信号値を生成することが好ましい。前記閾値算出部は、前記所定期間ごとに、前記閾値関数を更新して、更新後の前記閾値関数に基づいて前記新たな複数の閾値を算出することが好ましい。前記閾値設定部は、前記信号成分に対応する前記信号値を生成する際に利用した前記複数の閾値を、前記所定期間ごとに、前記新たな複数の閾値に更新することが好ましい。 In one aspect of the present invention, each of the plurality of response signals preferably indicates the comparison result at either a first level or a second level. The signal generation unit calculates the proportion of the first level in each of the plurality of response signals for each predetermined period arranged on the time axis, and calculates the proportion of the first level in each of the plurality of response signals. Preferably, the signal value corresponding to the signal component is generated for each predetermined period based on an approximation function that approximates a relationship between a level ratio and the plurality of threshold signals. It is preferable that the threshold calculation unit updates the threshold function every predetermined period and calculates the new plurality of thresholds based on the updated threshold function. Preferably, the threshold value setting unit updates the plurality of threshold values used when generating the signal value corresponding to the signal component to the new plurality of threshold values at each of the predetermined periods.

本発明の他の局面によれば、信号処理方法は、ノイズ成分及び信号成分を含む入力信号を増幅し、増幅信号を出力するステップと、複数の異なる閾値信号の各々と前記増幅信号とを比較し、複数の比較結果をそれぞれ示す複数の応答信号を出力するステップと、前記複数の閾値信号に対してそれぞれ設定されている複数の閾値、及び、前記複数の応答信号に基づいて、前記信号成分に対応する信号値を生成するステップと、前記複数の閾値信号に対してそれぞれ設定する新たな複数の閾値を、閾値関数に基づいて算出するステップと、前記信号成分に対応する前記信号値を生成する際に利用した前記複数の閾値を、前記新たな複数の閾値に更新するステップとを含む。前記閾値関数は、前記信号成分に対応する前記信号値に基づいて定められ、前記閾値信号に対して設定することの可能な閾値と、前記閾値信号を識別するための識別値との関係を示す。 According to another aspect of the invention, a signal processing method includes the steps of: amplifying an input signal including a noise component and a signal component; and outputting an amplified signal; and comparing the amplified signal with each of a plurality of different threshold signals. a step of outputting a plurality of response signals each indicating a plurality of comparison results; and a step of outputting a plurality of response signals respectively indicating a plurality of comparison results, and a step of outputting a plurality of response signals based on a plurality of threshold values respectively set for the plurality of threshold signals and a plurality of response signals. a step of generating a signal value corresponding to the signal component; a step of calculating a plurality of new threshold values to be respectively set for the plurality of threshold signals based on a threshold function; and generating the signal value corresponding to the signal component. updating the plurality of threshold values used in the process to the new plurality of threshold values. The threshold function is determined based on the signal value corresponding to the signal component, and indicates a relationship between a threshold that can be set for the threshold signal and an identification value for identifying the threshold signal. .

本発明によれば、微小信号を精度良く検出することができる。 According to the present invention, minute signals can be detected with high accuracy.

本発明の実施形態に係る信号処理装置を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a signal processing device according to an embodiment of the present invention. 本実施形態に係る増幅信号、閾値、及び、応答信号を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an amplified signal, a threshold value, and a response signal according to the present embodiment. 本実施形態に係るON信号の割合と閾値信号の識別値との関係の概形を示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing the relationship between the ratio of ON signals and the identification value of the threshold signal according to the present embodiment. 本実施形態に係る近似関数を示すグラフである。It is a graph showing an approximation function concerning this embodiment. 本実施形態に係る閾値関数を示すグラフである。7 is a graph showing a threshold function according to the present embodiment. 本実施形態に係る別の閾値関数を示すグラフである。7 is a graph showing another threshold function according to the present embodiment. 本実施形態に係る信号処理方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a signal processing method according to the present embodiment. 本実施形態に係る「出力信号を生成する処理」を示すフローチャートである。It is a flowchart showing "processing to generate an output signal" according to the present embodiment. 本実施形態に係る「新たな複数の閾値を算出する処理」を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows "processing to calculate a plurality of new threshold values" concerning this embodiment. 本実施形態の信号処理装置の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a signal processing device according to the present embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in the drawings, the same or corresponding parts are given the same reference numerals and the description will not be repeated.

図1~図6を参照して、本発明の実施形態に係る信号処理装置100を説明する。図1は、本実施形態に係る信号処理装置100を示すブロック図である。図1に示すように、信号処理装置100は、入力信号SG1(t)を処理し、出力信号SG2(t)を出力する。以下、記載を簡略にするために、入力信号SG1(t)及び出力信号SG2(t)を、それぞれ、入力信号SG1及び出力信号SG2と記載する。「t」は時間を示す。入力信号SG1は、信号成分s(t)及びノイズ成分n(t)を含む。ノイズ成分n(t)は、白色正規雑音(Gaussian white noise)である。つまり、ノイズ成分n(t)の出現が正規分布で示される。 A signal processing device 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 1 is a block diagram showing a signal processing device 100 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the signal processing device 100 processes an input signal SG1(t) and outputs an output signal SG2(t). Hereinafter, in order to simplify the description, the input signal SG1(t) and the output signal SG2(t) will be referred to as an input signal SG1 and an output signal SG2, respectively. "t" indicates time. Input signal SG1 includes a signal component s(t) and a noise component n(t). The noise component n(t) is white normal noise (Gaussian white noise). In other words, the appearance of the noise component n(t) is represented by a normal distribution.

具体的には、信号処理装置100は、信号増幅部1と、閾値処理部3と、デジタル処理部5と、閾値設定部7とを備える。 Specifically, the signal processing device 100 includes a signal amplifying section 1, a threshold processing section 3, a digital processing section 5, and a threshold setting section 7.

信号増幅部1は、入力信号SG1を増幅して、増幅信号SGAを閾値処理部3に出力する。具体的には、信号増幅部1は、増幅率Aを有し、入力信号SG1をA倍に増幅する。従って、増幅信号SGAは、信号成分A・s(t)及びノイズ成分A・s(t)を含む。信号増幅部1は、例えば、オペアンプ等を含む増幅回路である。 The signal amplification section 1 amplifies the input signal SG1 and outputs the amplified signal SGA to the threshold processing section 3. Specifically, the signal amplifying section 1 has an amplification factor A, and amplifies the input signal SG1 by a factor of A. Therefore, the amplified signal SGA includes a signal component A.s(t) and a noise component A.s(t). The signal amplification section 1 is, for example, an amplification circuit including an operational amplifier and the like.

閾値設定部7は、複数の異なる閾値信号Vt[0]~Vt[M]を閾値処理部3に出力する。本実施形態において、「M」は1以上の整数を示す。以下、閾値信号Vt[0]~Vt[M]を区別して説明する必要がない場合には、閾値信号Vt[0]~Vt[M]を総称して「閾値信号Vt[m]」と記載する。「m」は、閾値信号Vt[m]を識別するための識別値である。本実施形態において、「m」は、0以上M以下の整数である。なお、閾値信号Vt[m]を閾値信号Vtと記載する場合がある。閾値設定部7は、例えば、D/Aコンバータ(デジタル-アナログ変換回路)、又は、電源及び抵抗分圧回路を含む。 The threshold setting section 7 outputs a plurality of different threshold signals Vt[0] to Vt[M] to the threshold processing section 3. In this embodiment, "M" represents an integer of 1 or more. Hereinafter, unless it is necessary to explain the threshold signals Vt[0] to Vt[M] separately, the threshold signals Vt[0] to Vt[M] will be collectively referred to as "threshold signal Vt[m]". do. "m" is an identification value for identifying the threshold signal Vt[m]. In this embodiment, "m" is an integer greater than or equal to 0 and less than or equal to M. Note that the threshold signal Vt[m] may be referred to as a threshold signal Vt. The threshold value setting unit 7 includes, for example, a D/A converter (digital-to-analog conversion circuit), or a power supply and a resistive voltage divider circuit.

閾値処理部3には、増幅信号SGAと閾値信号Vt[m]とが入力される。閾値信号Vt[m]には、閾値Vt[m]が設定される。本実施形態では、理解を容易にするために、閾値信号と、閾値信号に設定された閾値とに対して、同じ参照符号「Vt[m]」を付する。「m」は、閾値Vt[m]を識別するための識別値でもある。閾値Vt[m]は電圧値である。具体的には、閾値処理部3には、複数の異なる閾値信号Vt[0]~Vt[M]が入力される。複数の異なる閾値信号Vt[0]~Vt[M]には、それぞれ、複数の閾値Vt[0]~Vt[M]が設定されている。識別値mは、閾値Vt[0]~Vt[M]の大小関係を示している。本実施形態では、閾値Vt[m]は、識別値mが大きいほど大きい(Vt[0]<Vt[1]<…<Vt[M])。なお、閾値Vt[m]を閾値Vtと記載する場合がある。 The amplified signal SGA and the threshold signal Vt[m] are input to the threshold processing unit 3. A threshold value Vt[m] is set in the threshold value signal Vt[m]. In this embodiment, in order to facilitate understanding, the same reference numeral "Vt[m]" is given to the threshold signal and the threshold value set in the threshold signal. “m” is also an identification value for identifying the threshold value Vt[m]. The threshold value Vt[m] is a voltage value. Specifically, a plurality of different threshold signals Vt[0] to Vt[M] are input to the threshold processing unit 3. A plurality of threshold values Vt[0] to Vt[M] are set to the plurality of different threshold signals Vt[0] to Vt[M], respectively. The identification value m indicates the magnitude relationship between the threshold values Vt[0] to Vt[M]. In this embodiment, the threshold value Vt[m] increases as the identification value m increases (Vt[0]<Vt[1]<...<Vt[M]). Note that the threshold value Vt[m] may be referred to as a threshold value Vt.

閾値処理部3は、増幅信号SGAと、複数の閾値信号Vt[0]~Vt[M]とを比較することにより、複数の応答信号B[0]~B[M]を生成する。そして、閾値処理部3は、複数の応答信号B[0]~B[M]をデジタル処理部5に出力する。以下、応答信号B[0]~B[M]を区別して説明する必要がない場合には、応答信号B[0]~B[M]を総称して「応答信号B[m]」と記載する。 The threshold processing unit 3 generates a plurality of response signals B[0] to B[M] by comparing the amplified signal SGA and a plurality of threshold signals Vt[0] to Vt[M]. Then, the threshold processing section 3 outputs a plurality of response signals B[0] to B[M] to the digital processing section 5. Hereinafter, if there is no need to explain the response signals B[0] to B[M] separately, the response signals B[0] to B[M] will be collectively referred to as "response signal B[m]". do.

具体的には、閾値処理部3は、複数の閾値応答部H0~HMを備える。複数の閾値応答部H0~HMには、それぞれ、閾値設定部7から複数の異なる閾値信号Vt[0]~Vt[M]が入力される。また、複数の閾値応答部H0~HMの各々には、信号増幅部1から増幅信号SGAが入力される。以下、閾値応答部H0~HMを区別して説明する必要がない場合には、閾値応答部H0~HMを総称して「閾値応答部Hm」と記載する。 Specifically, the threshold processing section 3 includes a plurality of threshold response sections H0 to HM. A plurality of different threshold signals Vt[0] to Vt[M] are inputted to the plurality of threshold response units H0 to HM from the threshold value setting unit 7, respectively. Further, the amplified signal SGA is inputted from the signal amplification section 1 to each of the plurality of threshold response sections H0 to HM. Hereinafter, unless it is necessary to separately explain the threshold response units H0 to HM, the threshold response units H0 to HM will be collectively referred to as "threshold response unit Hm."

閾値応答部Hmは、増幅信号SGAと閾値信号Vt[m]とを比較して、増幅信号SGAと閾値信号Vt[m]との比較結果を示す応答信号B[m]をデジタル処理部5に出力する。閾値応答部Hmは、例えば、コンパレータ等の閾値応答素子である。具体的には、応答信号B[m]は、増幅信号SGAと閾値信号Vt[m]との比較結果を、第1レベルLH及び第2レベルLLのいずれかのレベルで示す。第1レベルLHと第2レベルLLとは異なる。従って、応答信号B[m]は2値信号である。 The threshold response unit Hm compares the amplified signal SGA and the threshold signal Vt[m] and sends a response signal B[m] indicating the comparison result between the amplified signal SGA and the threshold signal Vt[m] to the digital processing unit 5. Output. The threshold response unit Hm is, for example, a threshold response element such as a comparator. Specifically, the response signal B[m] indicates the comparison result between the amplified signal SGA and the threshold signal Vt[m] at either the first level LH or the second level LL. The first level LH and the second level LL are different. Therefore, the response signal B[m] is a binary signal.

本実施形態では、応答信号B[m]は、第1レベルLHのON信号及び第2レベルLLのOFF信号を含む。この場合、第1レベルLHは「ハイレベル」であり、第2レベルLLは「ローレベル」である。 In this embodiment, the response signal B[m] includes an ON signal at the first level LH and an OFF signal at the second level LL. In this case, the first level LH is a "high level" and the second level LL is a "low level."

具体的には、閾値応答部Hmは、増幅信号SGAの電圧値が(レベル)閾値信号Vt[m]に設定された閾値Vt[m]よりも大きい場合に、応答信号B[m]としてON信号を出力する。一方、閾値応答部Hmは、増幅信号SGAの電圧値(レベル)が閾値Vt[m]以下の場合に、応答信号B[m]としてOFF信号を出力する。このように、閾値応答部Hmの応答信号B[m]は閾値Vt[m]に依存する。また、ノイズ成分n(t)が信号成分s(t)に重畳することで、閾値応答部Hmに入力される増幅信号SGAが閾値Vt[m]よりも大きくなる確率が高くなる。つまり、閾値応答部Hmは、確率共鳴を利用して応答信号B[m]を生成する。確率共鳴とは、微小信号に対する非線形系の応答がノイズ成分n(t)によって増強される現象のことである。ここで、ノイズ成分n(t)は所定期間Tにおいてランダムに変化するため、ノイズ成分n(t)の変化に応じて、応答信号B[m]がON信号又はOFF信号に変化する。所定期間Tは、信号成分s(t)が略一定であるとみなせる微小な期間(例えば、ミリ秒オーダーの期間)である。 Specifically, the threshold response unit Hm turns ON as the response signal B[m] when the voltage value of the amplified signal SGA is larger than the threshold Vt[m] set to the (level) threshold signal Vt[m]. Output a signal. On the other hand, the threshold response unit Hm outputs an OFF signal as the response signal B[m] when the voltage value (level) of the amplified signal SGA is equal to or less than the threshold Vt[m]. In this way, the response signal B[m] of the threshold response unit Hm depends on the threshold Vt[m]. Furthermore, since the noise component n(t) is superimposed on the signal component s(t), the probability that the amplified signal SGA input to the threshold response unit Hm becomes larger than the threshold Vt[m] increases. That is, the threshold response unit Hm generates the response signal B[m] using stochastic resonance. Stochastic resonance is a phenomenon in which the response of a nonlinear system to a minute signal is enhanced by a noise component n(t). Here, since the noise component n(t) changes randomly during the predetermined period T, the response signal B[m] changes to an ON signal or an OFF signal according to a change in the noise component n(t). The predetermined period T is a minute period (for example, a period on the order of milliseconds) in which the signal component s(t) can be considered to be substantially constant.

デジタル処理部5は、応答信号B[0]~B[M]及び閾値Vt[1]~Vt[M]に基づいて出力信号SG2を生成するとともに、後述する閾値関数F(m#)に基づいて新たな閾値Vt[1]~Vt[M]を算出する。デジタル処理部5は、例えば、マイクロコンピュータ、FPGA(Field Programmable Gate Array)、又は、CPU(Central Processing Unit)を含む。 The digital processing unit 5 generates an output signal SG2 based on response signals B[0] to B[M] and thresholds Vt[1] to Vt[M], and also generates an output signal SG2 based on a threshold function F (m#) to be described later. new threshold values Vt[1] to Vt[M] are calculated. The digital processing unit 5 includes, for example, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA), or a central processing unit (CPU).

具体的には、デジタル処理部5は、信号生成部51と、閾値算出部52と、記憶部53とを備える。記憶部53は、デジタル処理部5による信号処理の対象情報及び結果情報を記憶する。記憶部53は、例えば、半導体メモリである。 Specifically, the digital processing section 5 includes a signal generation section 51, a threshold calculation section 52, and a storage section 53. The storage unit 53 stores target information and result information of signal processing by the digital processing unit 5. The storage unit 53 is, for example, a semiconductor memory.

信号生成部51は、複数の閾値信号Vt[1]~Vt[M]にそれぞれ設定されている複数の閾値Vt[1]~Vt[M]、及び、複数の応答信号B[0]~B[M]に基づいて、入力信号SG1の信号成分s(t)に対応する信号値sgaを生成する。本実施形態では、信号値sgaは、増幅信号SGAに含まれる信号成分A・s(t)を示す値である。そして、信号生成部51は、信号値sgaを増幅率Aで除算することで、除算結果である信号値sgbを取得する。信号値sgbは、入力信号SG1に含まれる信号成分s(t)を示す値である。そして、信号生成部51は、信号値sgbを示す出力信号SG2を出力する。出力信号SG2は、好ましくは、デジタル信号である。なお、信号値sga、sgbは電圧値である。 The signal generation unit 51 generates a plurality of threshold values Vt[1] to Vt[M] respectively set to the plurality of threshold signals Vt[1] to Vt[M], and a plurality of response signals B[0] to B. A signal value sga corresponding to the signal component s(t) of the input signal SG1 is generated based on [M]. In this embodiment, the signal value sga is a value indicating the signal component A·s(t) included in the amplified signal SGA. Then, the signal generation unit 51 divides the signal value sga by the amplification factor A to obtain a signal value sgb that is the division result. The signal value sgb is a value indicating the signal component s(t) included in the input signal SG1. Then, the signal generation unit 51 outputs an output signal SG2 indicating the signal value sgb. Output signal SG2 is preferably a digital signal. Note that the signal values sga and sgb are voltage values.

詳細には、まず、信号生成部51は、複数の応答信号B[0]~B[M]の各々において、所定期間TにおけるON信号の割合r[0]~r[M]を算出する。ON信号の割合r[0]~r[M]は、「第1レベルLHの割合r[0]~r[M]」と読み替えることもできる。以下、割合r[0]~r[M]を区別して説明する必要がない場合には、割合r[0]~r[M]を総称して割合r[m]と記載する。なお、割合r[m]を割合rと記載する場合がある。割合r[m]について、M=9の場合を例に挙げて図2を参照して説明する。 Specifically, first, the signal generation unit 51 calculates the ratio of ON signals r[0] to r[M] in the predetermined period T in each of the plurality of response signals B[0] to B[M]. The ON signal ratios r[0] to r[M] can also be read as "first level LH ratios r[0] to r[M]." Hereinafter, unless it is necessary to explain the ratios r[0] to r[M] separately, the ratios r[0] to r[M] will be collectively referred to as the ratio r[m]. Note that the ratio r[m] may be written as a ratio r. The ratio r[m] will be explained with reference to FIG. 2, taking the case of M=9 as an example.

図2は、所定期間Tよりも更に微小な期間Δt(<<T)における増幅信号SGAの経時変化と、増幅信号SGAに対する応答信号B[0]~B[9]の一例とを示す図である。図2における各グラフの横軸は、時間tであり、共通である。一方、図2における各グラフの縦軸は、各信号の電圧値である。具体的には、図2の1段目(最上段)には、増幅信号SGAの一例と、10個の閾値Vt[0]~Vt[9]とが示されている。また、図2の2段目~11段目には、それぞれ、図2の1段目の増幅信号SGAと、各閾値Vt[0]~Vt[9]とを比較して出力された10個の応答信号B[0]~B[9]が示されている。 FIG. 2 is a diagram showing a temporal change in the amplified signal SGA during a period Δt (<<T) which is even smaller than the predetermined period T, and examples of response signals B[0] to B[9] to the amplified signal SGA. be. The horizontal axis of each graph in FIG. 2 is time t, which is common. On the other hand, the vertical axis of each graph in FIG. 2 is the voltage value of each signal. Specifically, in the first row (top row) of FIG. 2, an example of the amplified signal SGA and ten threshold values Vt[0] to Vt[9] are shown. Furthermore, in the second to eleventh stages of FIG. 2, ten signals are output by comparing the amplified signal SGA of the first stage of FIG. 2 with each threshold value Vt[0] to Vt[9]. response signals B[0] to B[9] are shown.

図2に示すように、応答信号B[m]は、増幅信号SGAが閾値Vt[m]よりも大きい時間tにおいてON信号となり、増幅信号SGAが閾値Vt[m]以下となる時間tにおいてOFF信号となる。従って、閾値Vt[m]が小さいほど、ON信号の割合r[m]が大きくなる。図2の例では、最も小さな閾値Vt[0]と比較した応答信号B[0]におけるON信号の割合r[0]は、他の閾値Vt[1]~Vt[9]と比較した応答信号B[1]~B[9]におけるON信号の割合r[1]~r[9]よりも大きい。そして、応答信号B[1]から順に、応答信号B[2]、応答信号B[3]、応答信号B[4]、応答信号B[5]、応答信号B[6]、応答信号B[7]、応答信号B[8]、及び、応答信号B[9]の順にON信号の割合r[m]が小さくなる。 As shown in FIG. 2, the response signal B[m] becomes an ON signal at time t when the amplified signal SGA is greater than the threshold value Vt[m], and turns OFF at the time t when the amplified signal SGA becomes equal to or less than the threshold value Vt[m]. It becomes a signal. Therefore, the smaller the threshold value Vt[m], the larger the ON signal ratio r[m]. In the example of FIG. 2, the ratio r[0] of ON signals in the response signal B[0] compared to the smallest threshold Vt[0] is the response signal compared to the other thresholds Vt[1] to Vt[9]. The ratio of ON signals in B[1] to B[9] is larger than r[1] to r[9]. Then, in order from response signal B[1], response signal B[2], response signal B[3], response signal B[4], response signal B[5], response signal B[6], response signal B[ 7], response signal B[8], and response signal B[9], the ON signal ratio r[m] decreases in this order.

図1に戻って、次に、信号生成部51は、所定期間Tにおいて複数の応答信号B[m]の各々におけるON信号の割合r[m]と、複数の閾値信号Vt[m]との関係を近似する近似関数に基づいて、入力信号SG1の信号成分s(t)に対応する信号値sgaを生成する。本実施形態では、信号生成部51は、複数のON信号の割合r[m]と、複数の閾値信号Vt[m]の識別値mとの関係を近似する近似関数に基づいて、信号成分s(t)に対応する信号値sgaを生成する。近似関数を、図3及び図4を参照して説明する。なお、近似関数をフィッティング関数と記載することもできる。 Returning to FIG. 1, next, the signal generation unit 51 calculates the ratio r[m] of ON signals in each of the plurality of response signals B[m] and the plurality of threshold signals Vt[m] during the predetermined period T. A signal value sga corresponding to the signal component s(t) of the input signal SG1 is generated based on an approximation function that approximates the relationship. In this embodiment, the signal generation unit 51 generates a signal component s based on an approximation function that approximates the relationship between the ratio r[m] of a plurality of ON signals and the identification value m of a plurality of threshold signals Vt[m]. A signal value sga corresponding to (t) is generated. The approximation function will be explained with reference to FIGS. 3 and 4. Note that the approximation function can also be described as a fitting function.

図3は、ON信号の割合r[m]と閾値信号Vt[m]の識別値mとの関係を示す図である。横軸は識別値mを示す。図3の例では、識別値mは、等間隔(線形)の離散値である。縦軸は、ON信号の割合r[m]を示す。ON信号の割合r[m]は、「Rm/T」によって表される。「Rm」は、所定期間Tにおいて、閾値信号Vt[m]に基づく応答信号B[m]におけるON期間の累計時間である。ON期間は、所定期間Tにおいて、応答信号B[m]がON信号を示している期間(第1レベルLHを示している期間)である。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the ON signal ratio r[m] and the identification value m of the threshold signal Vt[m]. The horizontal axis indicates the identification value m. In the example of FIG. 3, the identification values m are equally spaced (linear) discrete values. The vertical axis indicates the ratio r[m] of ON signals. The ON signal ratio r[m] is expressed by "Rm/T". “Rm” is the cumulative time of ON periods in the response signal B[m] based on the threshold signal Vt[m] during the predetermined period T. The ON period is a period during the predetermined period T during which the response signal B[m] indicates an ON signal (a period during which the response signal B[m] indicates the first level LH).

図3に示すように、ON信号の割合r[m]と閾値信号Vt[m]の識別値mとの関係は、概形として曲線Cによって表される。具体的には、入力信号SG1のノイズ成分n(t)は正規分布で現れる。従って、増幅信号SGAのノイズ成分A・n(t)もまた、正規分布で現れる。その結果、曲線Cは、正規分布を示す確率密度関数に対する累積分布関数を1から減算した関数(以下、「反転累積分布関数」と記載)によって示される。つまり、ON信号の割合r[m]は、反転累積分布関数に沿って現れる。よって、識別値mを連続値と仮定した場合に、曲線Cによって示される反転累積分布関数において、ON信号の割合r[m](確率)が0.5であるときの識別値K(確率変数)によって示される閾値Vt[K]が、増幅信号SGAに含まれる信号成分A・s(t)の信号値sgaに相当する。 As shown in FIG. 3, the relationship between the ON signal ratio r[m] and the discrimination value m of the threshold signal Vt[m] is roughly represented by a curve C. Specifically, the noise component n(t) of the input signal SG1 appears in a normal distribution. Therefore, the noise component A·n(t) of the amplified signal SGA also appears in a normal distribution. As a result, the curve C is represented by a function obtained by subtracting the cumulative distribution function from 1 for a probability density function indicating a normal distribution (hereinafter referred to as "inverted cumulative distribution function"). In other words, the ratio r[m] of ON signals appears along an inverted cumulative distribution function. Therefore, when the discrimination value m is assumed to be a continuous value, in the inverted cumulative distribution function shown by the curve C, the discrimination value K (random variable ) corresponds to the signal value sga of the signal component A·s(t) included in the amplified signal SGA.

そこで、反転累積分布関数を、応答信号B[m]におけるON信号の割合r[m]と、閾値信号Vt[m]の識別値mとの関係を近似する近似関数として利用する。具体的には、次の通りである。 Therefore, the inverted cumulative distribution function is used as an approximation function that approximates the relationship between the ratio r[m] of ON signals in the response signal B[m] and the discrimination value m of the threshold signal Vt[m]. Specifically, it is as follows.

まず、閾値信号Vt#[m#]の識別値m#及び近似関数D(m#)を説明する。識別値m#は、識別値mを連続値として扱ったときの変数である。従って、識別値m#は識別値mを含む。閾値信号Vt#[m#]は、識別値m#によって示される閾値信号Vt[m]である。 First, the identification value m# of the threshold signal Vt#[m#] and the approximation function D(m#) will be explained. The identification value m# is a variable when the identification value m is treated as a continuous value. Therefore, identification value m# includes identification value m. Threshold signal Vt#[m#] is threshold signal Vt[m] indicated by identification value m#.

図4は、近似関数D(m#)を示すグラフである。図4に示すように、近似関数D(m#)は、所定期間TにおけるON信号の割合r#[m#]を示し、識別値m#を変数とする関数である。具体的には、近似関数D(m#)は、反転累積分布関数である。割合r#[m#]は、識別値m#によって示される割合r[m]である。なお、割合r#[m#]を割合r#と記載し、閾値信号Vt#[m#]を閾値信号Vt#と記載する場合がある。 FIG. 4 is a graph showing the approximation function D(m#). As shown in FIG. 4, the approximation function D(m#) is a function that indicates the ratio r#[m#] of ON signals in a predetermined period T, and uses the identification value m# as a variable. Specifically, the approximation function D(m#) is an inverted cumulative distribution function. The ratio r#[m#] is the ratio r[m] indicated by the identification value m#. Note that the ratio r#[m#] may be written as a ratio r#, and the threshold signal Vt#[m#] may be written as a threshold signal Vt#.

次に、図1、図4及び図5を参照して、信号生成部51による出力信号SG2の信号値sgbの算出方法を説明する。図1に示す信号生成部51は、所定期間Tにおいて各応答信号B[m]におけるON信号の割合r[m]を算出する。そして、信号生成部51は、複数の割合r[m]と複数の識別値mとの関係に対してフィッティングを実行し、近似関数D(m#)を導出する。具体的には、図4に示すように、割合r[m]を「m#-r#」平面に配置して、フィッティングを実行することで、近似関数D(m#)を導出する。そして、信号生成部51は、近似関数D(m#)から、ON信号の割合r#が0.5であるときの識別値K#を算出する。 Next, a method for calculating the signal value sgb of the output signal SG2 by the signal generation section 51 will be described with reference to FIGS. 1, 4, and 5. The signal generation unit 51 shown in FIG. 1 calculates the ratio r[m] of ON signals in each response signal B[m] during a predetermined period T. Then, the signal generation unit 51 performs fitting on the relationship between the plurality of ratios r[m] and the plurality of identification values m, and derives an approximation function D(m#). Specifically, as shown in FIG. 4, the approximate function D(m#) is derived by arranging the ratio r[m] on the "m#-r#" plane and performing fitting. Then, the signal generation unit 51 calculates the identification value K# when the ON signal ratio r# is 0.5 from the approximation function D(m#).

次に、信号生成部51は、識別値K#及び閾値関数E(m#)に基づいて出力信号SG2の信号値sgbを算出する。図5は、本実施形態に係る閾値関数E(m#)を示すグラフである。横軸は閾値信号Vt#[m#]の識別値m#(連続値)を示す。縦軸は、閾値Vt#[m#]を示す。 Next, the signal generation unit 51 calculates the signal value sgb of the output signal SG2 based on the identification value K# and the threshold function E(m#). FIG. 5 is a graph showing the threshold function E(m#) according to this embodiment. The horizontal axis indicates the identification value m# (continuous value) of the threshold signal Vt#[m#]. The vertical axis indicates threshold value Vt#[m#].

図5に示すように、閾値関数E(m#)は、閾値Vt#[m#]を示し、識別値m#を変数とする関数である。具体的には、閾値関数E(m#)は、閾値信号Vt(m)(図1)に対して設定することの可能な閾値Vt#[m#]と、連続値である識別値m#との関係を示す。図5の例では、閾値関数E(m#)は、一次関数である。 As shown in FIG. 5, the threshold function E(m#) is a function that indicates the threshold value Vt#[m#] and uses the identification value m# as a variable. Specifically, the threshold function E(m#) includes a threshold value Vt#[m#] that can be set for the threshold signal Vt(m) (FIG. 1), and a discrimination value m# that is a continuous value. Indicates the relationship between In the example of FIG. 5, the threshold function E(m#) is a linear function.

信号生成部51は、閾値関数E(m#)から、識別値m#が「K#」であるときの閾値Vt#[K#]を算出する。この場合、閾値Vt#[K#]は、増幅信号SGAに含まれる信号成分A・s(t)を示す。つまり、ON信号の割合r#が0.5であるときの識別値K#(図4)によって示される閾値Vt#[K#]が、増幅信号SGAに含まれる信号成分A・s(t)を示す。なぜなら、ノイズ成分n(t)が正規分布で出現するため、図4の近似関数D(m#)が反転累積分布関数になるからである。 The signal generation unit 51 calculates the threshold value Vt#[K#] when the identification value m# is "K#" from the threshold function E(m#). In this case, the threshold value Vt#[K#] indicates the signal component A·s(t) included in the amplified signal SGA. In other words, the threshold value Vt#[K#] indicated by the discrimination value K# (FIG. 4) when the ON signal ratio r# is 0.5 is the signal component A.s(t) included in the amplified signal SGA. shows. This is because the noise component n(t) appears in a normal distribution, so the approximation function D(m#) in FIG. 4 becomes an inverted cumulative distribution function.

そして、信号生成部51は、閾値Vt#[K#]を増幅率Aで除算し、入力信号SG1に含まれる信号成分s(t)を示す信号値sgbを取得する。信号生成部51は、信号値sgbを示す出力信号SG2を出力する。 Then, the signal generation unit 51 divides the threshold value Vt#[K#] by the amplification factor A, and obtains a signal value sgb indicating the signal component s(t) included in the input signal SG1. The signal generation unit 51 outputs an output signal SG2 indicating the signal value sgb.

以上、図4及び図5を参照して説明したように、信号生成部51は、近似関数D(m#)及び閾値関数E(m#)を利用することで、閾値応答部Hmの数を増加させなくても測定の分解能を向上させることができる。ただし、閾値応答部Hmの数が多いほうが、近似関数D(m#)及び閾値関数E(m#)の精度が向上する。 As described above with reference to FIGS. 4 and 5, the signal generation unit 51 calculates the number of threshold response units Hm by using the approximation function D (m#) and the threshold function E (m#). Measurement resolution can be improved without increasing it. However, the accuracy of the approximation function D (m#) and the threshold function E (m#) improves as the number of threshold response units Hm increases.

ここで、図4を参照して説明したように、ON信号の割合r#が0.5であるときの識別値K#を近似関数D(m#)から算出する。従って、閾値信号Vt[m](図1)に設定する閾値Vt[m]の選び方が、近似計算が必要な識別値K#の算出精度に影響を及ぼす。そこで、識別値mの最大値である「M」を大きくして、多数の閾値Vt[m](多数の閾値応答部Hm)を設けるとともに、閾値Vt[m]を細かく設定することで、識別値K#の算出精度を向上できる。しかしながら、信号処理装置100の要求仕様によっては、多数の閾値Vt[m]を設けて閾値Vt[m]を細かく設定することが、回路実装面積及びコストの観点から好ましくない場合がある。そこで、信号処理装置100の要求仕様に応じた識別値mの数及び範囲で回路を用意し、入力信号SG1に応じて閾値Vt[m]の刻み方を適切に設定することで、識別値K#を算出する際の高精度化を図ることができる。 Here, as described with reference to FIG. 4, the identification value K# when the ON signal ratio r# is 0.5 is calculated from the approximation function D(m#). Therefore, how to select the threshold value Vt[m] to be set in the threshold signal Vt[m] (FIG. 1) affects the calculation accuracy of the identification value K# that requires approximate calculation. Therefore, by increasing "M" which is the maximum value of the discrimination value m, providing a large number of threshold values Vt[m] (multiple threshold response units Hm), and setting the threshold value Vt[m] finely, the discrimination The accuracy of calculating the value K# can be improved. However, depending on the required specifications of the signal processing device 100, it may not be preferable to provide a large number of threshold values Vt[m] and set the threshold values Vt[m] finely from the viewpoint of circuit mounting area and cost. Therefore, by preparing a circuit with the number and range of discrimination values m according to the required specifications of the signal processing device 100, and appropriately setting the increment of the threshold value Vt[m] according to the input signal SG1, the discrimination value K High accuracy can be achieved when calculating #.

具体的には、本実施形態のより好ましい例として、図1に示すデジタル処理部5は、閾値関数F(m#)に基づいて、閾値信号Vt[m]に対して設定する閾値Vt[m]を動的に制御する。 Specifically, as a more preferable example of this embodiment, the digital processing unit 5 shown in FIG. ] Dynamically control.

具体的には、閾値算出部52は、複数の閾値信号Vt[m]に対してそれぞれ設定する新たな複数の閾値Vt#[m#]を、閾値関数F(m#)に基づいて算出する。そして、閾値設定部7は、入力信号SG1に含まれる信号成分s(t)に対応する信号値sgaを生成する際に利用した複数の閾値Vt[m]を、新たな複数の閾値Vt#[m#]に更新する。つまり、閾値設定部7は、前回利用した複数の閾値Vt[m]を、新たな複数の閾値Vt#[m#]に更新する。 Specifically, the threshold calculation unit 52 calculates a plurality of new threshold values Vt#[m#] to be respectively set for the plurality of threshold signals Vt[m] based on the threshold function F(m#). . Then, the threshold setting unit 7 converts the plurality of thresholds Vt[m] used when generating the signal value sga corresponding to the signal component s(t) included in the input signal SG1 into a plurality of new thresholds Vt#[ m#]. That is, the threshold value setting unit 7 updates the plurality of threshold values Vt[m] used last time to the plurality of new threshold values Vt#[m#].

特に、新たな閾値Vt#[m#]を算出する際に使用する閾値関数F(m#)は、入力信号SG1の信号成分s(t)に対応する信号値sgaに基づいて定められている。従って、本実施形態によれば、前回検出した入力信号SG1の信号成分s(t)の近傍に位置する新たな複数の閾値Vt#[m#]を、複数の閾値信号Vt[m]に設定できる。つまり、複数の閾値Vt[m]を、前回検出した入力信号SG1の信号成分s(t)の近傍に配置できる。その結果、閾値応答部Hmの個数の増加を抑制しつつも、微小信号である信号成分s(t)を精度良く検出することができる。「前回検出した入力信号SG1の信号成分s(t)の近傍」は、具体的には、「前回検出した増幅信号SGAの信号成分A・s(t)の近傍」のことである。なぜなら、信号値sgaは増幅信号SGAの信号成分A・s(t)を示すからである。また、本実施形態では、フィルタ回路を使用せずに、確率共鳴現象を利用して入力信号SG1の信号成分s(t)を検出する。従って、フィルタ回路を起因とするノイズの影響を回避できる。その結果、微小信号である信号成分s(t)を更に精度良く検出することができる。 In particular, the threshold function F(m#) used when calculating the new threshold Vt#[m#] is determined based on the signal value sga corresponding to the signal component s(t) of the input signal SG1. . Therefore, according to the present embodiment, a plurality of new threshold values Vt#[m#] located near the signal component s(t) of the input signal SG1 detected last time are set to a plurality of threshold signals Vt[m]. can. That is, a plurality of threshold values Vt[m] can be placed near the signal component s(t) of the input signal SG1 detected last time. As a result, the signal component s(t), which is a minute signal, can be detected with high accuracy while suppressing an increase in the number of threshold response units Hm. “Near the signal component s(t) of the input signal SG1 detected last time” specifically means “near the signal component A·s(t) of the amplified signal SGA detected last time”. This is because the signal value sga indicates the signal component A·s(t) of the amplified signal SGA. Furthermore, in this embodiment, the signal component s(t) of the input signal SG1 is detected using stochastic resonance phenomenon without using a filter circuit. Therefore, the influence of noise caused by the filter circuit can be avoided. As a result, the signal component s(t), which is a minute signal, can be detected with higher accuracy.

以下、閾値関数F(m#)、閾値算出部52、及び、閾値設定部7の詳細を説明する。 The details of the threshold function F(m#), the threshold calculation unit 52, and the threshold setting unit 7 will be described below.

まず、閾値関数F(m#)の詳細を説明する。閾値関数F(m#)は、閾値Vt#[m#]と、識別値m#との関係を示す。具体的には、閾値関数F(m#)は、閾値信号Vt[m](図1)に対して設定することの可能な閾値Vt#[m#]と、閾値信号Vt[m]を識別するための識別値mを連続値として扱ったときの識別値m#との関係を示す。識別値m(離散値)は識別値m#(連続値)に含まれるため、閾値関数F(m#)は、閾値信号Vt[m]に対して設定することの可能な閾値Vt#[m#]と、閾値信号Vt[m]を識別するための識別値mとの関係を示す関数であると捉えることもできる。 First, details of the threshold function F(m#) will be explained. Threshold function F(m#) indicates the relationship between threshold value Vt#[m#] and identification value m#. Specifically, the threshold function F(m#) identifies the threshold value Vt#[m#] that can be set for the threshold signal Vt[m] (FIG. 1) and the threshold signal Vt[m]. The relationship between the identification value m# and the identification value m# when the identification value m is treated as a continuous value is shown. Since the discrimination value m (discrete value) is included in the discrimination value m# (continuous value), the threshold function F(m#) is the threshold value Vt#[m] that can be set for the threshold signal Vt[m]. #] and the identification value m for identifying the threshold signal Vt[m].

なお、閾値Vt[m]及び閾値信号Vt[m]の参照符号「Vt[m]」の末尾、及び、閾値Vt#[m#]及び閾値信号Vt#[m#]の参照符号「Vt#[m#]」の末尾に対して、時間tを示すためのブラケット[ ]を付する場合がある。 Note that the end of the reference code “Vt[m]” of the threshold value Vt[m] and the threshold value signal Vt[m], and the reference code “Vt#” of the threshold value Vt#[m#] and the threshold value signal Vt#[m#] Brackets [ ] may be added to the end of "[m#]" to indicate time t.

また、閾値関数F(m#)は、入力信号SG1に含まれる信号成分s(t)に対応する信号値sgaに基づいて定められる。従って、閾値関数F(m#)の導出前に、信号値sgaを取得する必要がある。そこで、閾値設定部7は、閾値信号Vt[m](図1)に対して初期値Vt[m][0]を設定する。例えば、初期値Vt[1][0]~Vt[M][0]は、等間隔の値(線形の値)である。そして、図4及び図5を参照して説明した手法と同様に、信号生成部51は、初期値である閾値Vt[0][0]~Vt[M][0]及び応答信号B[0]~B[M]に基づいて、ON信号の割合r[0]~r[M]を算出し、近似関数D(m#)を導出する。そして、信号生成部51は、近似関数D(m#)によって識別値K#を算出する。更に、信号生成部51は、初期値である閾値Vt[0][0]~Vt[M][0]に基づいて閾値関数E(m#)を導出する。更に、信号生成部51は、識別値K#を引数として、閾値関数E(m#)から、信号値sgaを示す閾値Vt#[m#]を取得する。信号値sgaは、増幅信号SGAに含まれる信号成分A・s(t)を示している。 Further, the threshold function F(m#) is determined based on the signal value sga corresponding to the signal component s(t) included in the input signal SG1. Therefore, it is necessary to obtain the signal value sga before deriving the threshold function F(m#). Therefore, the threshold setting unit 7 sets the initial value Vt[m][0] to the threshold signal Vt[m] (FIG. 1). For example, the initial values Vt[1][0] to Vt[M][0] are equally spaced values (linear values). Then, similar to the method described with reference to FIGS. 4 and 5, the signal generation unit 51 generates the threshold values Vt[0][0] to Vt[M][0], which are initial values, and the response signal B[0 ] to B[M], calculate the ratio of ON signals r[0] to r[M], and derive the approximate function D(m#). Then, the signal generation unit 51 calculates the identification value K# using the approximation function D(m#). Furthermore, the signal generation unit 51 derives a threshold function E(m#) based on the threshold values Vt[0][0] to Vt[M][0], which are initial values. Further, the signal generation unit 51 obtains a threshold Vt#[m#] indicating the signal value sga from the threshold function E(m#) using the identification value K# as an argument. The signal value sga indicates a signal component A·s(t) included in the amplified signal SGA.

更に、閾値関数F(m#)を導出するために、記憶部53は、閾値Vt[m][t]がとり得る最小の値Vt_mn及び最大の値Vt_mxを記憶する。以下、最小の値Vt_mnを最小閾値Vt_mnと記載し、最大の値Vt_mxを最大閾値Vt_mxと記載する。最小閾値Vt_mnは例えば0Vであり、最大閾値Vt_mxは例えば5Vである。 Furthermore, in order to derive the threshold function F(m#), the storage unit 53 stores the minimum value Vt_mn and the maximum value Vt_mx that the threshold value Vt[m][t] can take. Hereinafter, the minimum value Vt_mn will be described as the minimum threshold value Vt_mn, and the maximum value Vt_mx will be described as the maximum threshold value Vt_mx. The minimum threshold value Vt_mn is, for example, 0V, and the maximum threshold value Vt_mx is, for example, 5V.

図6は、閾値関数F(m#)を示すグラフである。図6において、左側の縦軸は時間tにおける閾値Vt#[m#][t]を示し、右側の縦軸は時間t+Tにおける閾値Vt#[m#][t+T]を示す。横軸は識別値m#を示す。以下、例えば、t=0である。 FIG. 6 is a graph showing the threshold function F(m#). In FIG. 6, the vertical axis on the left side indicates the threshold value Vt#[m#][t] at time t, and the vertical axis on the right side indicates the threshold value Vt#[m#][t+T] at time t+T. The horizontal axis indicates the identification value m#. Hereinafter, for example, t=0.

図6に示すように、閾値関数F(m#)は、第1関数F1(m#)と、第2関数F2(m#)を含む。 As shown in FIG. 6, the threshold function F(m#) includes a first function F1(m#) and a second function F2(m#).

閾値関数F(m#)を導出するために、まず、閾値算出部52は、「m#-Vt#」平面において、第1関数F1(m#)及び第2関数F2(m#)を導出する。 In order to derive the threshold function F (m#), the threshold calculation unit 52 first derives the first function F1 (m#) and the second function F2 (m#) in the "m#-Vt#" plane. do.

第1関数F1(m#)は、「m#-Vt#」平面において、(m#、Vt#)=(K#、A・s(t))を頂点とし、(m#、Vt#)=(0、Vt_mn)を通る上に凸の二次関数である。第1関数F1(m#)は、式(1)によって表される。

Figure 2023167964000002
The first function F1 (m#) has a vertex of (m#, Vt#) = (K#, A・s(t)) in the "m#-Vt#" plane, and (m#, Vt#) = (0, Vt_mn) is an upwardly convex quadratic function. The first function F1 (m#) is expressed by equation (1).
Figure 2023167964000002

第2関数F2(m#)は、「m#-Vt#」平面において、(m#、Vt#)=(K#、A・s(t))を頂点とし、(m#、Vt#)=(M、Vt_mx)を通る下に凸の二次関数である。第2関数F2(m#)は、式(2)によって表される。

Figure 2023167964000003
The second function F2 (m#) has a vertex of (m#, Vt#) = (K#, A・s(t)) in the "m#-Vt#" plane, and (m#, Vt#) = (M, Vt_mx) is a downwardly convex quadratic function. The second function F2(m#) is expressed by equation (2).
Figure 2023167964000003

そして、閾値算出部52は、式(3)に示すように、第1関数F1(m#)及び第2関数F2(m#)によって、閾値関数F(m#)を定義する。

Figure 2023167964000004
Then, the threshold calculation unit 52 defines a threshold function F (m#) using the first function F1 (m#) and the second function F2 (m#), as shown in equation (3).
Figure 2023167964000004

閾値関数F(m#)において、第1関数F1(m#)は、閾値信号Vt[m]に設定することの可能な最小閾値Vt_mnと、入力信号SG1に含まれる信号成分s(t)に対応する信号値sga(信号成分A・s(t))に基づいて定められる。なお、図6の例では、閾値Vt#[0][t]が最小閾値Vt_mnに設定されている。 In the threshold function F(m#), the first function F1(m#) is based on the minimum threshold value Vt_mn that can be set in the threshold signal Vt[m] and the signal component s(t) included in the input signal SG1. It is determined based on the corresponding signal value sga (signal component A·s(t)). Note that in the example of FIG. 6, the threshold value Vt#[0][t] is set to the minimum threshold value Vt_mn.

具体的には、閾値関数F(m#)において、第1関数F1(m#)は、信号成分s(t)に対応する信号値sga(信号成分A・s(t))を最大値mxとする二次関数である。また、第1関数F1(m#)は、式(3)に示すように、最小閾値Vt_mnから最大値mxまでの単調増加区間(0≦m#<K#)によって示される。 Specifically, in the threshold function F(m#), the first function F1(m#) sets the signal value sga (signal component A・s(t)) corresponding to the signal component s(t) to the maximum value mx is a quadratic function. Further, the first function F1 (m#) is represented by a monotonically increasing interval (0≦m#<K#) from the minimum threshold value Vt_mn to the maximum value mx, as shown in equation (3).

一方、閾値関数F(m#)において、第2関数F2(m#)は、閾値信号Vt[m]に設定することの可能な最大閾値Vt_mxと、入力信号SG1に含まれる信号成分s(t)に対応する信号値sga(信号成分A・s(t))に基づいて定められる。なお、図6の例では、閾値Vt#[M][t]が最大閾値Vt_mxに設定されている。 On the other hand, in the threshold function F(m#), the second function F2(m#) is a maximum threshold value Vt_mx that can be set in the threshold signal Vt[m] and a signal component s(t ) is determined based on the signal value sga (signal component A·s(t)). Note that in the example of FIG. 6, the threshold value Vt#[M][t] is set to the maximum threshold value Vt_mx.

具体的には、第2関数F2(m#)は、信号成分s(t)に対応する信号値sga(信号成分A・s(t))を最小値mnとする二次関数である。また、第2関数F2(m#)は、式(3)に示すように、最小値mnから最大閾値Vt_mxまでの単調増加区間(K#≦m#≦M)によって示される。 Specifically, the second function F2 (m#) is a quadratic function whose minimum value mn is the signal value sga (signal component A·s(t)) corresponding to the signal component s(t). Further, the second function F2 (m#) is represented by a monotonically increasing interval (K#≦m#≦M) from the minimum value mn to the maximum threshold value Vt_mx, as shown in equation (3).

閾値算出部52は、閾値関数F(m#)を導出すると、第1関数F1(m#)に、識別値0~Mのうち単調増加区間(0≦m#<K#)内の識別値0~pを代入して、新たな閾値Vt#[0][t+T]~Vt#[p][t+T]を算出する。「p」は、K#よりも小さく0よりも大きい整数である。更に、閾値算出部52は、第2関数F2(m#)に、識別値0~Mのうち単調増加区間(K#≦m#≦M)内の識別値K#~Mを代入して、新たな閾値Vt#[K#][t+T]~Vt#[M][t+T]を算出する。 When the threshold value calculation unit 52 derives the threshold function F(m#), the threshold value calculation unit 52 adds a discrimination value within a monotonically increasing interval (0≦m#<K#) among the discrimination values 0 to M to the first function F1(m#). By substituting 0 to p, new threshold values Vt#[0][t+T] to Vt#[p][t+T] are calculated. "p" is an integer smaller than K# and larger than 0. Further, the threshold calculation unit 52 substitutes the identification values K# to M within the monotonically increasing interval (K#≦m#≦M) among the identification values 0 to M to the second function F2 (m#), New threshold values Vt#[K#][t+T] to Vt#[M][t+T] are calculated.

以上の結果、閾値算出部52は、新たな複数の閾値Vt#[0][t+T]~Vt#[M][t+T]を取得する。この場合、「t+T」は、閾値Vt#[K#][t]によって示される信号成分A・s(t)に基づく閾値関数F(m#)から、新たな閾値Vt#[0][t+T]~Vt#[M][t+T]が取得されたことを示す。つまり、「t+T」は、時間tに続く所定期間TにおけるON信号の割合r[m]に基づいて算出した信号成分A・s(t)に基づく閾値関数F(m#)から、新たな閾値Vt#[0][t+T]~Vt#[M][t+T]が取得されたことを示す。 As a result of the above, the threshold value calculation unit 52 obtains a plurality of new threshold values Vt#[0][t+T] to Vt#[M][t+T]. In this case, "t+T" is a new threshold value Vt#[0][t+T ]~Vt#[M][t+T] is obtained. In other words, "t+T" is a new threshold value calculated from the threshold function F(m#) based on the signal component A.s(t) calculated based on the ratio r[m] of ON signals in the predetermined period T following time t. This indicates that Vt#[0][t+T] to Vt#[M][t+T] have been acquired.

閾値算出部52は、閾値設定部7に対して閾値情報TSを出力する。閾値情報TSはデジタル信号である。閾値情報TSは、新たな閾値Vt#[0][t+T]~Vt#[M][t+T]を示す情報である。従って、閾値設定部7は、閾値情報TSに基づいて、閾値信号Vt[0]~Vt[M]に対してそれぞれ新たな閾値Vt#[0][t+T]~Vt#[M][t+T]を設定する。具体的には、閾値設定部7は、デジタル信号である閾値Vt#[0][t+T]~Vt#[M][t+T]をアナログ信号に変換し、閾値Vt#[0][t+T]~Vt#[M][t+T]をアナログ信号として閾値応答部H0~HMに出力する。 The threshold calculation unit 52 outputs threshold information TS to the threshold setting unit 7. The threshold information TS is a digital signal. The threshold information TS is information indicating new threshold values Vt#[0][t+T] to Vt#[M][t+T]. Therefore, the threshold setting unit 7 sets new threshold values Vt#[0][t+T] to Vt#[M][t+T] for the threshold signals Vt[0] to Vt[M], respectively, based on the threshold information TS. Set. Specifically, the threshold value setting unit 7 converts the digital signal threshold values Vt#[0][t+T] to Vt#[M][t+T] into analog signals, and converts the threshold values Vt#[0][t+T] to analog signals. Vt#[M][t+T] is output as an analog signal to threshold response units H0 to HM.

更に、閾値算出部52は、t+2T、t+3T、…、についても同様にして、新たな複数の閾値Vt#[0][t+2T]~Vt#[M][t+2T]、新たな複数の閾値Vt#[0][t+3T]~Vt#[M][t+3T]、…、を取得する。 Furthermore, the threshold calculation unit 52 similarly calculates new plurality of thresholds Vt#[0][t+2T] to Vt#[M][t+2T], new plurality of thresholds Vt# for t+2T, t+3T, ... [0][t+3T] to Vt#[M][t+3T], . . . are obtained.

すなわち、閾値算出部52は、所定期間Tごとに、閾値関数F(m#)を更新して、更新後の閾値関数F(m#)に基づいて新たな複数の閾値Vt#[m#]を算出する。このようなアルゴリズムで新たな閾値Vt#[m#]を算出することで、信号成分A・s(t)の近傍に複数の閾値Vt[m]を配置でき、分解能を向上させることができる。また、信号成分A・s(t)が変化した場合にも容易に対応することが可能である。 That is, the threshold calculation unit 52 updates the threshold function F(m#) every predetermined period T, and calculates new threshold values Vt#[m#] based on the updated threshold function F(m#). Calculate. By calculating a new threshold value Vt#[m#] using such an algorithm, a plurality of threshold values Vt[m] can be placed near the signal component A·s(t), and resolution can be improved. Furthermore, it is possible to easily deal with changes in the signal component A·s(t).

そして、閾値設定部7は、入力信号SG1に含まれる信号成分s(t)に対応する信号値sgaを生成する際に利用した複数の閾値Vt[m]を、所定期間Tごとに、新たな複数の閾値Vt#[m#]に更新する。従って、本実施形態によれば、ON信号の割合r[m]を算出するための所定期間Tごとに、複数の閾値Vt[m]が更新される。その結果、微小信号である信号成分s(t)を継続的に精度良く検出することができる。 Then, the threshold value setting unit 7 updates the plurality of threshold values Vt[m] used when generating the signal value sga corresponding to the signal component s(t) included in the input signal SG1 every predetermined period T. Update to a plurality of threshold values Vt#[m#]. Therefore, according to the present embodiment, the plurality of threshold values Vt[m] are updated every predetermined period T for calculating the ON signal ratio r[m]. As a result, the signal component s(t), which is a minute signal, can be detected continuously and accurately.

なお、信号生成部51は、時間軸上に並ぶ所定期間Tごとに、複数の応答信号B[m]の各々において、所定期間TにおけるON信号の割合r[m]を算出する。そして、信号生成部51は、複数の応答信号B[m]の各々におけるON信号の割合r[m]と複数の閾値信号Vt[m]との関係を近似する近似関数D(m#)に基づいて、所定期間Tごとに信号成分s(t)に対応する信号値sgaを生成する。そして、信号生成部51は、所定期間Tごとに、信号成分A・s(t)を示す信号値sgaを、増幅率Aで除算することで、信号成分s(t)を示す信号値sgbを算出して、出力信号SG2として出力する。 Note that the signal generation unit 51 calculates the ratio r[m] of ON signals in the predetermined period T in each of the plurality of response signals B[m] for each predetermined period T arranged on the time axis. Then, the signal generation unit 51 generates an approximation function D(m#) that approximates the relationship between the ratio r[m] of ON signals in each of the plurality of response signals B[m] and the plurality of threshold signals Vt[m]. Based on this, a signal value sga corresponding to the signal component s(t) is generated every predetermined period T. Then, the signal generation unit 51 divides the signal value sga indicating the signal component A·s(t) by the amplification factor A every predetermined period T, thereby generating the signal value sgb indicating the signal component s(t). It is calculated and output as an output signal SG2.

以上、図1を参照して説明したように、入力信号SG1に含まれるノイズ成分n(t)の出現が正規分布で示される。そして、図6に示すように、閾値関数F(m#)は、正規分布の特性に対応する関数である。従って、本実施形態によれば、ノイズ成分n(t)の出現確率に応じて、新たな閾値信号Vt#[m#]を適切に算出できる。 As described above with reference to FIG. 1, the appearance of the noise component n(t) included in the input signal SG1 is represented by a normal distribution. As shown in FIG. 6, the threshold function F(m#) is a function corresponding to the characteristics of normal distribution. Therefore, according to this embodiment, a new threshold signal Vt#[m#] can be appropriately calculated according to the appearance probability of the noise component n(t).

具体的には、ON信号の割合r#[m#]が0.5であるときの識別値K#によって示される閾値Vt#[K#][t](=A・s(t))の近傍では、閾値関数F(m#)は、略一定に近い状態である。このことは、閾値Vt#[K#][t]の近傍では、信号成分A・s(t)(信号成分s(t))の出現確率が最も多いことを示し、閾値関数F(m#)は正規分布の特性に対応している。従って、閾値関数F(m#)を利用することで、閾値Vt#[K#](=A・s(t))の近傍に多くの新たな閾値Vt#[m#][t+T]を配置できる。 Specifically, the threshold value Vt#[K#][t] (=A・s(t)) indicated by the discrimination value K# when the ON signal ratio r#[m#] is 0.5. In the vicinity, the threshold function F(m#) is nearly constant. This indicates that near the threshold Vt#[K#][t], the probability of the appearance of the signal component A.s(t) (signal component s(t)) is the highest, and the threshold function F(m# ) corresponds to the characteristics of a normal distribution. Therefore, by using the threshold function F(m#), many new thresholds Vt#[m#][t+T] are placed near the threshold Vt#[K#] (=A・s(t)). can.

また、識別値m#が小さくなると、閾値関数F(m#)はm#=0の側に収束するとともに、識別値m#が大きくなると、閾値関数F(m#)はm#=Mの側に収束している。このことは、信号成分A・s(t)(信号成分s(t))の出現確率が、m#=0の側、及び、m#=Mの側で小さいことを示している。よって、閾値関数F(m#)が正規分布の特性に対応している。 Furthermore, as the discrimination value m# becomes smaller, the threshold function F(m#) converges toward m#=0, and as the discrimination value m# increases, the threshold function F(m#) converges to m#=M. It converges on the side. This indicates that the probability of appearance of the signal component A·s(t) (signal component s(t)) is small on the m#=0 side and on the m#=M side. Therefore, the threshold function F(m#) corresponds to the characteristics of a normal distribution.

更に、本実施形態では、閾値関数F(m#)は、第1関数F1(m#)と第2関数F2(m#)との組み合わせで構成される。従って、閾値関数F(m#)を、正規分布の特性により対応させることができる。その結果、ノイズ成分n(t)の分布をより反映した新たな複数の閾値Vt#[m#][t+T]を算出できる。 Furthermore, in this embodiment, the threshold function F(m#) is configured by a combination of a first function F1(m#) and a second function F2(m#). Therefore, the threshold function F(m#) can be made to correspond to the characteristics of the normal distribution. As a result, a plurality of new threshold values Vt#[m#][t+T] that better reflect the distribution of the noise component n(t) can be calculated.

更に、本実施形態では、第1関数F1(m#)及び第2関数F2(m#)は二次関数である。従って、閾値関数F(m#)がシンプルになるため、閾値関数F(m#)の導出を高速化できる。 Furthermore, in this embodiment, the first function F1 (m#) and the second function F2 (m#) are quadratic functions. Therefore, since the threshold function F(m#) becomes simple, the derivation of the threshold function F(m#) can be speeded up.

次に、図1及び図7~図9を参照して、本実施形態に係る信号処理方法を説明する。信号処理方法は信号処理装置100によって実行される。図7は、本実施形態に係る信号処理方法を示すフローチャートである。図7に示すように、信号処理方法は、ステップS1~S6を含む。 Next, the signal processing method according to this embodiment will be explained with reference to FIG. 1 and FIGS. 7 to 9. The signal processing method is executed by the signal processing device 100. FIG. 7 is a flowchart showing the signal processing method according to this embodiment. As shown in FIG. 7, the signal processing method includes steps S1 to S6.

まず、図1及び図7に示すように、ステップS1において、閾値設定部7は初期設定を実行する。具体的には、閾値設定部7は、閾値信号Vt[m]に対して初期値Vt[m][0]を設定する。初期値Vt[m][0]は、Vt[0][0]~Vt[M][0]である。また、記憶部53は、閾値Vt[m]がとり得る最小閾値Vt_mn及び最大閾値Vt_mxを記憶する。 First, as shown in FIGS. 1 and 7, in step S1, the threshold setting unit 7 performs initial setting. Specifically, the threshold setting unit 7 sets the initial value Vt[m][0] to the threshold signal Vt[m]. The initial value Vt[m][0] is from Vt[0][0] to Vt[M][0]. Furthermore, the storage unit 53 stores a minimum threshold value Vt_mn and a maximum threshold value Vt_mx that the threshold value Vt[m] can take.

次に、ステップS2において、信号増幅部1は、増幅率Aで入力信号SG1の増幅を開始する。つまり、信号増幅部1は、入力信号SG1を増幅し、増幅信号SGAを信号生成部51に出力する。 Next, in step S2, the signal amplifying section 1 starts amplifying the input signal SG1 with the amplification factor A. That is, the signal amplifying section 1 amplifies the input signal SG1 and outputs the amplified signal SGA to the signal generating section 51.

次に、ステップS3において、複数の閾値応答部H0~HMは、増幅信号SGA及び複数の閾値信号Vt[0][0]~Vt[M][0]に基づいて、複数の応答信号B[0]~B[M]を出力する。換言すれば、閾値応答部Hmは、増幅信号SGAの電圧値と閾値Vt[m][0]とを比較し、比較結果を示す応答信号B[m]を出力する。更に換言すると、閾値処理部3は、複数の異なる閾値信号Vt[0][0]~Vt[M][0]の各々と増幅信号SGAとを比較し、複数の比較結果をそれぞれ示す複数の応答信号B[0]~B[M]を出力する。 Next, in step S3, the plurality of threshold response units H0 to HM generate the plurality of response signals B[ 0] to B[M]. In other words, the threshold response unit Hm compares the voltage value of the amplified signal SGA and the threshold value Vt[m][0], and outputs a response signal B[m] indicating the comparison result. In other words, the threshold processing unit 3 compares each of the plurality of different threshold signals Vt[0][0] to Vt[M][0] with the amplified signal SGA, and generates a plurality of signals each indicating the plurality of comparison results. Outputs response signals B[0] to B[M].

次に、ステップS4において、信号生成部51は、複数の閾値Vt[0][0]~Vt[M][0]、及び、複数の応答信号B[0]~B[M]に基づいて、出力信号SG2を生成する。 Next, in step S4, the signal generation unit 51 generates a , generates an output signal SG2.

次に、ステップS5において、閾値算出部52は、閾値関数F(m#)に基づいて新たな閾値Vt#[0][T]~Vt#[M][T]を算出する。そして、閾値算出部52は、閾値信号Vt[0][0]~Vt[M][0]に対して、新たな閾値Vt#[0][T]~Vt#[M][T]を設定するように、閾値設定部7を制御する。 Next, in step S5, the threshold calculation unit 52 calculates new thresholds Vt#[0][T] to Vt#[M][T] based on the threshold function F(m#). Then, the threshold calculation unit 52 calculates new threshold values Vt#[0][T] to Vt#[M][T] for the threshold signals Vt[0][0] to Vt[M][0]. The threshold value setting unit 7 is controlled to set the threshold value.

次に、ステップS6において、閾値設定部7は、ステップS3、S4で利用した閾値Vt[0][0]~Vt[M][0]を、ステップS5で算出した新たな閾値Vt#[0][T]~Vt#[M][T]に更新する。 Next, in step S6, the threshold value setting unit 7 converts the threshold values Vt[0][0] to Vt[M][0] used in steps S3 and S4 into the new threshold value Vt#[0] calculated in step S5. ][T] to Vt#[M][T].

次に、処理はステップS6からステップS3に進む。そして、ステップS3では、閾値応答部H0~HMは、増幅信号SGA及び新たな閾値Vt#[0][T]~Vt#[M][T]に基づいて応答信号B[0]~B[M]を出力する。次に、ステップS4では、信号生成部51は、新たな閾値Vt#[0][T]~Vt#[M][T]、及び、応答信号B[0]~B[M]に基づいて、出力信号SG2を生成する。次に、ステップS5では、閾値算出部52は、更に新たに閾値Vt#[0][2T]~Vt#[M][2T]を算出する。次に、ステップS6では、閾値設定部7は、ステップS3、S4で利用した閾値Vt#[0][T]~Vt#[M][T]を、ステップS5で算出した新たな閾値Vt#[0][2T]~Vt#[M][2T]に更新する。 Next, the process proceeds from step S6 to step S3. Then, in step S3, the threshold response units H0 to HM send response signals B[0] to B[ based on the amplified signal SGA and new thresholds Vt#[0][T] to Vt#[M][T]. M] is output. Next, in step S4, the signal generation unit 51 uses the new threshold values Vt#[0][T] to Vt#[M][T] and the response signals B[0] to B[M]. , generates an output signal SG2. Next, in step S5, the threshold calculation unit 52 further calculates new thresholds Vt#[0][2T] to Vt#[M][2T]. Next, in step S6, the threshold value setting unit 7 converts the threshold values Vt#[0][T] to Vt#[M][T] used in steps S3 and S4 into the new threshold value Vt# calculated in step S5. Update to [0][2T] to Vt#[M][2T].

次に、処理はステップS6からステップS3に進む。以上のように、ステップS3~S6が繰り返され、閾値Vt[m]が所定期間Tごとに動的に更新される。 Next, the process proceeds from step S6 to step S3. As described above, steps S3 to S6 are repeated, and the threshold value Vt[m] is dynamically updated every predetermined period T.

次に、図8を参照して、図7のステップS4の詳細を説明する。図8は、図7のステップS4の「出力信号SG2を生成する処理」を示すフローチャートである。図8に示すように、「出力信号SG2を生成する処理」は、ステップS41~S47を含む。 Next, details of step S4 in FIG. 7 will be explained with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing the "process of generating output signal SG2" in step S4 of FIG. As shown in FIG. 8, the "process of generating output signal SG2" includes steps S41 to S47.

図1及び図8に示すように、まず、ステップS41において、信号生成部51は、閾値Vt[0]~Vt[M]及び応答信号B[0]~[M]に基づいてON信号の割合r[0]~r[M]を算出する。 As shown in FIGS. 1 and 8, first, in step S41, the signal generation unit 51 generates a ratio of ON signals based on threshold values Vt[0] to Vt[M] and response signals B[0] to [M]. Calculate r[0] to r[M].

次に、ステップS42において、信号生成部51は、ON信号の割合r[0]~r[M]と、閾値信号Vt[0]~Vt[M]の識別値0~Mとの関係を示す近似関数D[m#]を導出する。 Next, in step S42, the signal generation unit 51 indicates the relationship between the ON signal ratios r[0] to r[M] and the discrimination values 0 to M of the threshold signals Vt[0] to Vt[M]. An approximate function D[m#] is derived.

次に、ステップS43において、信号生成部51は、近似関数D[m#]において、ON信号の割合r#が0.5になるときの識別値K#を算出する。 Next, in step S43, the signal generation unit 51 calculates the identification value K# when the ratio r# of ON signals becomes 0.5 in the approximation function D[m#].

次に、ステップS44において、1回目のルーチンでは、信号生成部51は、ON信号の割合r#が0.5になるときの識別値K#に対応する閾値Vt#[K#]を閾値関数E[m#](図5)に基づいて算出する。また、2回目以降のルーチンでは、信号生成部51は、ON信号の割合r#が0.5になるときの識別値K#に対応する閾値Vt#[K#]を閾値関数F[m#](図6)に基づいて算出する。閾値Vt#[K#]は、増幅信号SGAに含まれる信号成分A・s(t)を示す信号値sgaである。 Next, in step S44, in the first routine, the signal generation unit 51 converts the threshold value Vt#[K#] corresponding to the identification value K# when the ON signal ratio r# becomes 0.5 into a threshold value Vt#[K#]. Calculated based on E[m#] (FIG. 5). In addition, in the second and subsequent routines, the signal generation unit 51 converts the threshold value Vt#[K#] corresponding to the identification value K# when the ON signal ratio r# becomes 0.5 into the threshold value function F[m# ] (Figure 6). Threshold value Vt#[K#] is a signal value sga indicating signal component A·s(t) included in amplified signal SGA.

次に、ステップS45において、信号生成部51は、閾値Vt#[K#]、つまり、信号成分A・s(t)を示す信号値sgaを増幅率Aで除算する。その結果、入力信号SG1に含まれる信号成分s(t)を示す信号値sgbが、除算結果として得られる。 Next, in step S45, the signal generation unit 51 divides the threshold value Vt#[K#], that is, the signal value sga indicating the signal component A·s(t), by the amplification factor A. As a result, a signal value sgb indicating the signal component s(t) included in the input signal SG1 is obtained as the division result.

次に、ステップS46において、信号生成部51は、除算結果である信号値sgbを出力信号SG2に設定する。 Next, in step S46, the signal generation unit 51 sets the signal value sgb, which is the division result, to the output signal SG2.

次に、ステップS46において、信号生成部51は、出力信号SG2を出力する。そして、処理は図7のステップS5に進む。 Next, in step S46, the signal generation section 51 outputs the output signal SG2. The process then proceeds to step S5 in FIG.

次に、図9を参照して、図7のステップS5の詳細を説明する。図9は、図7のステップS5の「新たな複数の閾値Vt#[m#]を算出する処理」を示すフローチャートである。図9に示すように、「新たな複数の閾値Vt#[m#]を算出する処理」は、ステップS51~S53を含む。 Next, details of step S5 in FIG. 7 will be explained with reference to FIG. 9. FIG. 9 is a flowchart showing the "process of calculating new plurality of threshold values Vt#[m#]" in step S5 of FIG. As shown in FIG. 9, the "process of calculating new plurality of threshold values Vt#[m#]" includes steps S51 to S53.

図1及び図9に示すように、まず、ステップS51において、閾値算出部52は、ステップS44で算出した閾値Vt#[K#]、つまり、増幅信号SGAに含まれる信号成分A・s(t)を示す信号値sgaに基づいて閾値関数F(m#)を導出する。閾値Vt#[K#]は、ON信号の割合r#が0.5になるときの識別値K#に対応する閾値である。 As shown in FIGS. 1 and 9, first, in step S51, the threshold value calculation unit 52 calculates the threshold value Vt#[K#] calculated in step S44, that is, the signal component A·s(t ) is derived from the threshold function F(m#) based on the signal value sga. The threshold value Vt#[K#] is a threshold value corresponding to the identification value K# when the ON signal ratio r# is 0.5.

次に、ステップS52において、閾値算出部52は、識別値0~Mを引数として、閾値関数F(m#)から、新たな閾値Vt#[0]~Vt#[M]を取得する。 Next, in step S52, the threshold calculation unit 52 obtains new thresholds Vt#[0] to Vt#[M] from the threshold function F(m#) using the identification values 0 to M as arguments.

次に、ステップS53において、閾値算出部52は、閾値信号Vt[0]~Vt[M]に対して新たな閾値Vt#[0]~Vt#[M]を設定するように、閾値設定部7を制御する。そして、処理は図7のステップS6に進む。 Next, in step S53, the threshold calculation unit 52 causes the threshold setting unit to set new thresholds Vt#[0] to Vt#[M] for the threshold signals Vt[0] to Vt[M]. Control 7. The process then proceeds to step S6 in FIG.

次に、図7及び図10を参照して、信号処理装置100の一例を説明する。図10は、信号処理装置100の一例を示す図である。図10に示すように、信号処理装置100において、信号増幅部1は、少なくとも1つの反転増幅回路11を含む。本実施形態では、信号増幅部1は、複数の反転増幅回路11を含む。複数の反転増幅回路11は直列に接続される。反転増幅回路11は、トランスインピーダンス増幅回路である。複数の反転増幅回路11は入力信号SG1を増幅し、最後段の反転増幅回路11が増幅信号SGAを出力する。 Next, an example of the signal processing device 100 will be described with reference to FIGS. 7 and 10. FIG. 10 is a diagram showing an example of the signal processing device 100. As shown in FIG. 10, in the signal processing device 100, the signal amplification section 1 includes at least one inverting amplification circuit 11. In this embodiment, the signal amplification section 1 includes a plurality of inverting amplification circuits 11. A plurality of inverting amplifier circuits 11 are connected in series. The inverting amplifier circuit 11 is a transimpedance amplifier circuit. The plurality of inverting amplifier circuits 11 amplify the input signal SG1, and the last stage inverting amplifier circuit 11 outputs the amplified signal SGA.

閾値応答部H0~HMの各々は、ヒステリシスコンパレータHCを含む。複数の閾値応答部H0~HMにおける複数のヒステリシスコンパレータHCは、最後段の反転増幅回路11の出力端子に対して並列に接続される。そして、最後段の反転増幅回路11は、閾値応答部H0~HMの各々のヒステリシスコンパレータHCの第1入力端子に増幅信号SGAを出力する。 Each of threshold response units H0 to HM includes a hysteresis comparator HC. The plurality of hysteresis comparators HC in the plurality of threshold response units H0 to HM are connected in parallel to the output terminal of the inverting amplifier circuit 11 at the last stage. Then, the inverting amplifier circuit 11 at the last stage outputs the amplified signal SGA to the first input terminal of the hysteresis comparator HC of each of the threshold response units H0 to HM.

閾値設定部7は、D/Aコンバータ70を含む。D/Aコンバータ70は、閾値算出部52が出力したデジタルの閾値信号Vt#[0]~Vt#[M]を、アナログの閾値信号Vt#[0]~Vt#[M]に変換する。 The threshold value setting section 7 includes a D/A converter 70. The D/A converter 70 converts the digital threshold signals Vt#[0] to Vt#[M] outputted by the threshold calculation unit 52 into analog threshold signals Vt#[0] to Vt#[M].

信号処理装置100は、ラインL0~LMを備える。以下、ラインL0~LMを区別して説明する必要がない場合には、ラインL0~LMを総称して「ラインLm」と記載する。ラインL0~LMの一端はD/Aコンバータ70に接続され、ラインL0~LMの他端は、それぞれ、閾値応答部H0~HMのヒステリシスコンパレータHCの第2入力端子に接続される。従って、D/Aコンバータ70は、ラインL0~LMを通して、閾値応答部H0~HMのヒステリシスコンパレータHCの第2入力端子に対して、アナログの閾値信号Vt[0]~Vt[M]を入力する。 The signal processing device 100 includes lines L0 to LM. Hereinafter, unless it is necessary to explain the lines L0 to LM separately, the lines L0 to LM will be collectively referred to as "line Lm." One end of the lines L0-LM is connected to the D/A converter 70, and the other end of the lines L0-LM is connected to the second input terminal of the hysteresis comparator HC of the threshold response units H0-HM, respectively. Therefore, the D/A converter 70 inputs the analog threshold signals Vt[0] to Vt[M] to the second input terminals of the hysteresis comparators HC of the threshold response units H0 to HM through the lines L0 to LM. .

ヒステリシスコンパレータHCは、増幅信号SGAと閾値信号Vt[m]とを比較して、比較結果を示す応答信号B[m]を出力する。具体的には、ヒステリシスコンパレータHCは、図7のステップS3の処理を実行する。 The hysteresis comparator HC compares the amplified signal SGA and the threshold signal Vt[m] and outputs a response signal B[m] indicating the comparison result. Specifically, the hysteresis comparator HC executes the process of step S3 in FIG.

デジタル処理部5は、FPGA50を含む。FPGA50は、信号生成部51、閾値算出部52、及び、記憶部53を含む。信号生成部51は、複数のシフトレジスタG1~GMと、信号処理部510とを含む。以下、シフトレジスタG1~GMを区別して説明する必要がない場合には、シフトレジスタG1~GMを総称して「シフトレジスタGm」と記載する。 The digital processing unit 5 includes an FPGA 50. The FPGA 50 includes a signal generation section 51, a threshold calculation section 52, and a storage section 53. Signal generation section 51 includes a plurality of shift registers G1 to GM and a signal processing section 510. Hereinafter, unless it is necessary to explain the shift registers G1 to GM separately, the shift registers G1 to GM will be collectively referred to as "shift register Gm."

シフトレジスタGmは、FPGA50の内部クロックに同期して応答信号B[m]を記憶する。内部クロックの周波数は、例えば、100MHzである。シフトレジスタGmは、所定期間Tに相当する応答信号B[m]を記憶する。所定期間Tは、例えば、ミリ秒オーダーである。シフトレジスタGmは、内部クロックに同期して、新たな応答信号B[m]を記憶するとともに、最も古い応答信号B[m]を破棄する。 The shift register Gm stores the response signal B[m] in synchronization with the internal clock of the FPGA 50. The frequency of the internal clock is, for example, 100 MHz. The shift register Gm stores a response signal B[m] corresponding to a predetermined period T. The predetermined period T is, for example, on the order of milliseconds. The shift register Gm stores a new response signal B[m] and discards the oldest response signal B[m] in synchronization with the internal clock.

信号処理部510は、所定期間Tにおいて応答信号B[m]がON信号を示している回数をカウントすることで、ON信号の割合r[m]を算出する(図8のステップS41)。そして、信号処理部510は、図8のステップS42~S47の処理を実行することで、入力信号SG1の信号成分s(t)を示す信号値sgbが設定された出力信号SG2を出力する。 The signal processing unit 510 calculates the ON signal ratio r[m] by counting the number of times the response signal B[m] indicates an ON signal during the predetermined period T (step S41 in FIG. 8). Then, the signal processing unit 510 outputs an output signal SG2 in which a signal value sgb indicating the signal component s(t) of the input signal SG1 is set by executing the processing of steps S42 to S47 in FIG.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施できる。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素は適宜改変可能である。例えば、ある実施形態に示される全構成要素のうちのある構成要素を別の実施形態の構成要素に追加してもよく、または、ある実施形態に示される全構成要素のうちのいくつかの構成要素を実施形態から削除してもよい。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the spirit thereof. Further, the plurality of components disclosed in the above embodiments can be modified as appropriate. For example, some of the components shown in one embodiment may be added to the components of another embodiment, or some of the components shown in one embodiment may be configured. Elements may be deleted from the embodiment.

また、図面は、発明の理解を容易にするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚さ、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の構成は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。 In addition, the drawings mainly schematically show each component in order to facilitate understanding of the invention, and the thickness, length, number, spacing, etc. of each component shown in the drawings are Actual results may differ due to circumstances. Further, the configuration of each component shown in the above embodiment is an example, and is not particularly limited, and it goes without saying that various changes can be made without substantially departing from the effects of the present invention. .

(1)図1及び図6を参照して説明したように、閾値算出部52は、閾値設定部7に対して、新たな閾値Vt#[0][t+T]~Vt#[M][t+T]を示す情報を閾値情報TSとして出力した。ただし、例えば、閾値設定部7が電源及び抵抗分圧回路によって、閾値信号Vt[0]~Vt[M]を閾値応答部H0~HMに出力する場合は、次のような変形も可能である。すなわち、この場合、閾値設定部7は、抵抗分圧回路に対して電源から設定電圧を印加する。従って、設定電圧を制御することで、所望の電圧値を示す閾値信号Vt[0]~Vt[M]を、抵抗分圧回路から出力できる。よって、この場合は、閾値算出部52は、抵抗分圧回路から閾値Vt#[0][t+T]~Vt#[M][t+T]がそれぞれ閾値応答部H0~HMに出力されるように、設定電圧の情報を閾値情報TSとして閾値設定部7に出力する。なお、閾値算出部52は、閾値Vt#[0][t+T]~Vt#[M][t+T]に基づいて、設定電圧を示す閾値情報TSを算出する。 (1) As described with reference to FIG. 1 and FIG. ] was output as threshold information TS. However, for example, when the threshold setting section 7 outputs the threshold signals Vt[0] to Vt[M] to the threshold response sections H0 to HM using a power supply and a resistance voltage divider circuit, the following modification is also possible. . That is, in this case, the threshold value setting section 7 applies a set voltage from the power supply to the resistive voltage divider circuit. Therefore, by controlling the set voltage, threshold signals Vt[0] to Vt[M] indicating desired voltage values can be output from the resistive voltage divider circuit. Therefore, in this case, the threshold calculation unit 52 outputs the threshold values Vt#[0][t+T] to Vt#[M][t+T] from the resistive voltage divider circuit to the threshold response units H0 to HM, respectively. Information on the set voltage is output to the threshold value setting section 7 as threshold value information TS. Note that the threshold value calculation unit 52 calculates threshold information TS indicating the set voltage based on the threshold values Vt#[0][t+T] to Vt#[M][t+T].

(2)図6を参照して説明したように、閾値関数F(m#)は、式(3)で示された。ただし、閾値関数F(m#)が正規分布の特性に対応している限りにおいて、閾値関数F(m#)の次数は特に限定されないし、他の非線形関数であってもよい。 (2) As described with reference to FIG. 6, the threshold function F(m#) is expressed by equation (3). However, as long as the threshold function F(m#) corresponds to the characteristics of a normal distribution, the order of the threshold function F(m#) is not particularly limited, and may be another nonlinear function.

(3)信号処理装置100は、例えば、DNAシーケンサーの微小電流検出回路として採用できる。また、例えば、信号処理装置100は、細胞電位の計測回路における微小信号検出回路として採用できる。その他、例えば、信号処理装置100は、微弱な生体信号の検出回路として採用できる。ただし、信号処理装置100の用途は、特に限定されず、例えば、微細構造を有する半導体回路等における微小信号検出回路として採用できる。 (3) The signal processing device 100 can be employed, for example, as a microcurrent detection circuit for a DNA sequencer. Further, for example, the signal processing device 100 can be employed as a minute signal detection circuit in a cell potential measurement circuit. In addition, for example, the signal processing device 100 can be employed as a detection circuit for weak biological signals. However, the use of the signal processing device 100 is not particularly limited, and can be employed, for example, as a minute signal detection circuit in a semiconductor circuit having a fine structure.

本発明は、信号処理装置及び信号処理方法に好適に用いられる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention is suitably used for a signal processing apparatus and a signal processing method.

1 信号増幅部
7 閾値設定部
51 信号生成部
52 閾値算出部
100 信号処理装置
Hm、H0~HM 閾値応答部
1 Signal amplification section 7 Threshold setting section 51 Signal generation section 52 Threshold calculation section 100 Signal processing device Hm, H0 to HM Threshold response section

Claims (6)

ノイズ成分及び信号成分を含む入力信号を増幅し、増幅信号を出力する信号増幅部と、
前記増幅信号が入力されるとともに、複数の異なる閾値信号がそれぞれ入力され、各々が前記増幅信号と前記閾値信号との比較結果を示す応答信号を出力する複数の閾値応答部と、
前記複数の閾値信号にそれぞれ設定されている複数の閾値、及び、複数の前記応答信号に基づいて、前記信号成分に対応する信号値を生成する信号生成部と、
前記複数の閾値信号に対してそれぞれ設定する新たな複数の閾値を、閾値関数に基づいて算出する閾値算出部と、
前記信号成分に対応する前記信号値を生成する際に利用した前記複数の閾値を、前記新たな複数の閾値に更新する閾値設定部と
を備え、
前記閾値関数は、前記信号成分に対応する前記信号値に基づいて定められ、前記閾値信号に対して設定することの可能な閾値と、前記閾値信号を識別するための識別値との関係を示す、信号処理装置。
a signal amplification unit that amplifies an input signal including a noise component and a signal component and outputs an amplified signal;
a plurality of threshold response units each receiving the amplified signal and a plurality of different threshold signals, each outputting a response signal indicating a comparison result between the amplification signal and the threshold signal;
a signal generation unit that generates a signal value corresponding to the signal component based on a plurality of threshold values respectively set to the plurality of threshold signals and a plurality of the response signals;
a threshold calculation unit that calculates a plurality of new thresholds to be respectively set for the plurality of threshold signals based on a threshold function;
a threshold setting unit that updates the plurality of thresholds used when generating the signal value corresponding to the signal component to the new plurality of thresholds,
The threshold function is determined based on the signal value corresponding to the signal component, and indicates a relationship between a threshold that can be set for the threshold signal and an identification value for identifying the threshold signal. , signal processing device.
前記ノイズ成分の出現が正規分布で示され、
前記閾値関数は、前記正規分布の特性に対応する関数である、請求項1に記載の信号処理装置。
the appearance of the noise component is represented by a normal distribution,
The signal processing device according to claim 1, wherein the threshold function is a function corresponding to characteristics of the normal distribution.
前記閾値関数は、第1関数と、第2関数とを含み、
前記第1関数は、前記閾値信号に設定することの可能な最小閾値と、前記信号成分に対応する前記信号値に基づいて定められ、
前記第2関数は、前記閾値信号に設定することの可能な最大閾値と、前記信号成分に対応する前記信号値とに基づいて定められる、請求項1又は請求項2に記載の信号処理装置。
The threshold function includes a first function and a second function,
The first function is determined based on a minimum threshold that can be set to the threshold signal and the signal value corresponding to the signal component,
The signal processing device according to claim 1 or 2, wherein the second function is determined based on a maximum threshold that can be set to the threshold signal and the signal value corresponding to the signal component.
前記第1関数は、前記信号成分に対応する前記信号値を最大値とする二次関数であり、前記最小閾値から前記最大値までの単調増加区間によって示され、
前記第2関数は、前記信号成分に対応する前記信号値を最小値とする二次関数であり、前記最小値から前記最大閾値までの単調増加区間によって示される、請求項3に記載の信号処理装置。
The first function is a quadratic function whose maximum value is the signal value corresponding to the signal component, and is represented by a monotonically increasing interval from the minimum threshold value to the maximum value,
The signal processing according to claim 3, wherein the second function is a quadratic function whose minimum value is the signal value corresponding to the signal component, and is represented by a monotonically increasing interval from the minimum value to the maximum threshold. Device.
前記複数の応答信号の各々は、前記比較結果を、第1レベル及び第2レベルのいずれかのレベルで示し、
前記信号生成部は、時間軸上に並ぶ所定期間ごとに、前記複数の応答信号の各々において、前記所定期間における前記第1レベルの割合を算出し、前記複数の応答信号の各々における前記第1レベルの割合と前記複数の閾値信号との関係を近似する近似関数に基づいて、前記所定期間ごとに前記信号成分に対応する前記信号値を生成し、
前記閾値算出部は、前記所定期間ごとに、前記閾値関数を更新して、更新後の前記閾値関数に基づいて前記新たな複数の閾値を算出し、
前記閾値設定部は、前記信号成分に対応する前記信号値を生成する際に利用した前記複数の閾値を、前記所定期間ごとに、前記新たな複数の閾値に更新する、請求項1又は請求項2に記載の信号処理装置。
Each of the plurality of response signals indicates the comparison result at either a first level or a second level,
The signal generation unit calculates the proportion of the first level in each of the plurality of response signals for each predetermined period arranged on the time axis, and calculates the proportion of the first level in each of the plurality of response signals. Generating the signal value corresponding to the signal component for each predetermined period based on an approximation function that approximates the relationship between the level ratio and the plurality of threshold signals;
The threshold calculation unit updates the threshold function every predetermined period, and calculates the new plurality of thresholds based on the updated threshold function,
The threshold value setting unit updates the plurality of threshold values used when generating the signal value corresponding to the signal component to the new plurality of threshold values at each of the predetermined periods. 2. The signal processing device according to 2.
ノイズ成分及び信号成分を含む入力信号を増幅し、増幅信号を出力するステップと、
複数の異なる閾値信号の各々と前記増幅信号とを比較し、複数の比較結果をそれぞれ示す複数の応答信号を出力するステップと、
前記複数の閾値信号に対してそれぞれ設定されている複数の閾値、及び、前記複数の応答信号に基づいて、前記信号成分に対応する信号値を生成するステップと、
前記複数の閾値信号に対してそれぞれ設定する新たな複数の閾値を、閾値関数に基づいて算出するステップと、
前記信号成分に対応する前記信号値を生成する際に利用した前記複数の閾値を、前記新たな複数の閾値に更新するステップと
を含み、
前記閾値関数は、前記信号成分に対応する前記信号値に基づいて定められ、前記閾値信号に対して設定することの可能な閾値と、前記閾値信号を識別するための識別値との関係を示す、信号処理方法。
amplifying an input signal including a noise component and a signal component and outputting an amplified signal;
comparing each of a plurality of different threshold signals and the amplified signal, and outputting a plurality of response signals each representing a plurality of comparison results;
generating a signal value corresponding to the signal component based on a plurality of threshold values respectively set for the plurality of threshold signals and the plurality of response signals;
calculating a plurality of new thresholds to be respectively set for the plurality of threshold signals based on a threshold function;
updating the plurality of threshold values used when generating the signal value corresponding to the signal component to the new plurality of threshold values,
The threshold function is determined based on the signal value corresponding to the signal component, and indicates a relationship between a threshold that can be set for the threshold signal and an identification value for identifying the threshold signal. , signal processing methods.
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