JP2756468B2 - 二値化回路 - Google Patents

二値化回路

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JP2756468B2
JP2756468B2 JP1265280A JP26528089A JP2756468B2 JP 2756468 B2 JP2756468 B2 JP 2756468B2 JP 1265280 A JP1265280 A JP 1265280A JP 26528089 A JP26528089 A JP 26528089A JP 2756468 B2 JP2756468 B2 JP 2756468B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、入力信号の所定のしきい値と比較して二値
化するための二値化回路に関するものである。
(発明の技術的背景) 入力信号電圧の山と谷の中間付近にしきい値を設定
し、入力信号をこのしきい値と比較することにより入力
信号を二値化する二値化回路が公知である。この場合し
きい値の設定の仕方が、二値化された信号(二値信号)
の変化に直接影響を及ぼすので大変重要になる。このし
きい値を一定の固定値に設定する場合には、入力信号の
信号レベルの変化に対応できない。例えばマイクロフィ
ルム等の写真フィルムの画像を読取る場合には、このフ
ィルムの濃度の変化によって二値信号の検出幅が変化し
てしまう問題が生じる。
そこで入力信号の山と谷のピーク電圧を用いてしきい
値を求める方法が広く用いられている。この方法は入力
信号の山と谷の電圧(以下ピーク電圧という)を積分回
路からなるピークホールド回路にホールドし、両ピーク
電圧の中間にしきい値を設定するものである。この方法
は低周波追従形といわれるものであり、ピーク電圧を一
度ホールドした後で、次のピーク電圧が入力されるまで
の間に、積分回路を比較的小さい時定数で放電する必要
がある。その理由は、例えば次のピーク電圧がその前の
ピーク電圧よりも低くなる時には、ホールドした前のピ
ーク電圧はこれよりも低い次のピーク電圧が来るまでの
間に十分に放電が進行して次のピーク電圧よりも低くな
っていることが必要であるからである。
しかしこのように積分回路の放電時定数を小さく設定
した場合には、次のような不都合が生じる。すなわち例
えば写真フィルムの画像を読取るような場合に、フィル
ム送り速度が遅くなった時には入力信号の山と谷の周期
が長くなり、ホールド電圧が大幅に変化して、二値信号
出力の検出幅が大きく変動するという不都合が生じる。
またフィルム送りが停止した時には、入力信号の変化が
一時的に無くなるため、しきい値は固定値に戻ってしま
うという不都合がある。このためフィルムの送りと停止
を繰り返して検索を行うマイクロフィルムリータプリン
タのような装置には不適当であった。
(発明の目的) 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、
ピークホールド回路の放電時定数を十分に大きく設定す
ることができ、入力信号の山と谷の周期が大きくなった
り入力信号の変化が一次的に無くなった時にも、常に正
確なピーク電圧をホールドでき、入力信号の周期の変動
による影響を受けることなく正確な二値化を行うことが
可能な二値化回路を提供することを目的とするものであ
る。
(発明の構成) 本発明によればこの目的は入力信号の山と谷のピーク
電圧を検出し、二値化のためのしきい値をこれら山と谷
のピーク電圧の中間付近に設定する二値化回路におい
て、山と谷のピーク電圧をそれぞれ検出し記憶するH・
Lピークホールド回路と、これら両ピークホールド回路
のホールド電圧の中間付近にしきい値を求めるしきい値
決定回路と、入力信号をこのしきい値と比較して二値信
号を出力する比較回路と、この二値信号の立上りおよび
立下りをそれぞれ検出する立上り・立下り検出回路と、
これら立上り検出回路および立下り検出回路の各出力に
よりそれぞれ前記Hピークホールド回路およびLピーク
ホールド回路をそれぞれ予め設定されたH基準電圧およ
びL基準電圧にリセットするリセットスイッチとを備え
ることを特徴とする二値化回路、により達成される。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図と第
3図はそれぞれ入力信号の山と谷のピークをホールドす
るピークホールド回路図、第4図はしきい値決定回路
図、また第5図は各部の出力波形図である。
これらの図で10Aと10Bは、それぞれHピークホールド
回路とLピークホールド回路であり、入力信号Aの山と
谷との電圧(ピーク電圧)をホールドするものである。
両ピークホールド回路10A、10Bは極性が異なるのみで基
本的には同じ構成であるから、回路10Aについてその構
成を説明し、回路10Aとの対応部分には符号Bを付して
その説明は省く。
第2図において12A、14Aはそれぞれバッファアンプで
あり、ダイオード16A、18Aによって入力信号Aの電圧上
昇に対応してコンデンサ20Aが充電され、この時の入力
信号VAの山のピーク電圧(Vph)がコンデンサ20Aにホー
ルドされる。このコンデンサ20Aの充電電圧はバッファ
アンプ14Aを介してピーク電圧信号Vphとして出力され
る。
22AはNPNトランジスタからなるリセットスイッチ、24
Aはこれに逆並列接続されたダイオードである。このス
イッチ22AであるトランジスタのコレクタCはコンデン
サ20Aの充電端に、エミッタEはH基準電圧Vohに接続さ
れ、ベースBには後記リセット信号Rhが入力される。こ
こにバッファアンプ14Aの入力インピーダンスは非常に
大きいから、スイッチ22Aが開路している時にはコンデ
ンサ20Aの放電時定数は無限大と考えることができる。
このためこのHピークホールド開路10Aの出力であるピ
ーク電圧信号Vphは入力信号vAのピーク後はリセット信
号Rhが入力されるまでの間一定で変化しない。
リセット信号Rhが入力されてスイッチ22Aが閉路する
と、コンデンサ20Aの充電端電圧がH基準電圧Vohより高
ければコンデンサ20Aの電荷がH基準電圧Voh側へ流出
し、反対であればH基準電圧Voh側からダイオード24Aを
介してコンデンサ20Aに充電電荷が流れ、結局コンデン
サ20Aの充電端はH基準電圧Vohに保持される。リセット
信号Rhの入力がなくなってスイッチ22Aが開路した後、
入力信号Aの電圧がH基準電圧Voh以上になると、再び
コンデンサ20Aの充電が始まりピーク電圧Vphをホールド
することになる。
Lピークホールド開路10Bの出力であるピーク電圧信
号Vplは、同様にリセット信号Rlが入力されない間は、
入力信号Aの谷のVplをホールドし、リセット信号Rl
入力されてリセットスイッチ22Bが閉路する間だけL基
準電圧Volになる。
30はしきい値決定回路であり、H・Lピークホールド
回路10A、10Bの出力信号Vph、Vplの中間の電圧(Vph+V
pl)/2を求めてこれをしきい値Vthとするものである。
この回路30は第4図に示すように出力信号Vph、Vplの電
圧を等しい分圧抵抗(例えば20KΩ)32、34で分圧し、
その間に現われる電圧をバッファアンプ36、38を介して
取出し、しきい値Vthとするものである。
このしきい値Vthは比較回路40(第1図)の反転入力
端に入力され、入力信号VAが非反転入力端に入力され
る。このため比較回路40は、VA>Vthの時にHレベルと
なる二値信号Vbを出力する。
42A、42Bは、この二値信号Vbの立上りと立下りをそれ
ぞれ検出するための立上り検出回路と立下り検出回路で
ある。これらの回路42A、42Bは、例えばCR微分回路とワ
ンショットマルチバイブレータとの組合せによって構成
可能である。回路42Aにより検出された立上り信号はリ
セット信号Rhとして前記Hピークホールド回路10Aのス
イッチ22Aに導かれる。また回路42Bにより検出された立
下り信号はリセット信号Rlとして前記Lピークホールド
回路10Bのスイッチ22Bに導かれる。
(作用) まず最初に電源を投入すると、各H・Lピークホール
ド回路10A、10Bの出力VphおよびVplは、それぞれH基準
電圧VohとL基準電圧Volとになる。従ってこの状態で入
力信号VAがなければしきい値Vthは両基準電圧の中間(V
oh+Vol)/2になり、二値信号VbはLレベルになる。
入力信号VAが入力されると、その増加に従ってHピー
クホールド回路10Aの出力Vphが増加し、入力信号VAがそ
の山を過ぎて減少し始めると、この山の電圧をコンデン
サ20Aにホールドし、その後出力Vphをこのピーク電圧に
ホールドする。入力信号VAが減少すると減少に伴ってL
ピークホールド回路10bの出力Vphも減少し、入力信号VA
の谷を過ぎて増加し始めると、この谷の電圧をホールド
し、出力Vplをこの電圧にホールドする。両ホールド回
路10A、10Bの出力Vph、Vplが変化する間、しきい値決定
回路30は常時これらの出力の中間の電圧を求めこれをし
きい値Vthとして出力している。
比較回路40は入力信号VAが減少してしきい値Vthに一
致するまではHレベルの二値信号Vbを出力し(第5図a
参照)、一致すると(時刻t1)二値信号VbをLレベルに
変える。立下り検出回路42Bはこの二値信号VbのH→L
への変化を検出して所定時間幅のリセット信号Rlを出力
する。このリセット信号RlはLピークホールド回路10B
のスイッチ22Bを所定時間だけ閉路し、出力VplをL基準
電圧Volにする。入力信号VAがこのL基準電圧Volより低
くなればこの入力信号VAがホールドされその谷の電圧が
以後Vplとして出力される。
一方この間Hピークホールド回路10Aは入力信号VA
山をホールドし続ける(第5図b)。入力信号VAが谷を
過ぎて次の山に向う過程において、 VA=Vth になると、二値信号VbがLからHレベルへ変化し、これ
に伴い立上り検出回路42Aのリセット信号RhがHピーク
ホールド回路10Aをリセットする(時刻t2)。するとこ
の回路10Aの出力Vphは基準電圧Vohに戻った後再び入力
信号VAの増加に伴って増加し、入力信号VAの山の電圧を
ホールドする。以後入力信号VAがしきい値Vthに一致す
る度に(t3、t4)、ピークホールド回路10A。10Bを交互
にリセットする。
以上のように、入力信号VAが山に達する直前のしきい
値Vthに一致する時点で、Hピークホールド回路10Aをリ
セットし、また谷に達する直前のしきい値Vthに一致す
る時点で、Lピークホールド回路10Bをリセットするこ
とにより、各ピークホールド回路12A、12Bの出力Vph
よびVplを求めなおしている。従って各ピークホールド
回路10A、10Bは放電の時定数を無限大に設定できる。し
かもこれらのリセットは、入力信号VAの入力無くなれば
行われず、一定の出力Vph、Vplがホールドされ続ける。
このため入力信号VAの周期が変化しても常に正確なしき
い値Vthが求められる。
(発明の効果) 本発明は以上のように、H・Lピークホールド回路
を、入力信号VAがそれぞれ山および谷に至る直前であっ
てかつ入力信号がしきい値に一致する時点でリセットす
るものであるから、各ピークホールド回路には十分に大
きい放電時定数を持たせることができる。このため入力
信号VAの周期が大きくなっても常に正しいしきい値Vth
による二値化が可能になる。従って例えばマイクロフィ
ルムの画像を読出す場合等に、フィルム送り速度が変化
したり、フィルム送りが停止したりした場合にも、二値
化信号の検出幅が変動することがなくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図と第3
図はそれぞれ入力信号の山と谷のピークをホールドする
ピークホールド回路図、第4図はしきい値決定回路図、
また第5図は各部の出力波形図である。 10A……Hピークホールド回路、 10B……Lピークホールド回路、 22A、22B……リセットスイッチ、 30……しきい値決定回路、 40……比較回路、 42A……立上り検出回路、 42B……立下り検出回路、 VA……入力信号、 Vb……二値信号、 Vth……しきい値、 Voh……H基準電圧、 Vol……L基準電圧、 Rh、Rl……リセット信号。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号の山と谷のピーク電圧を検出し、
    二値化のためのしきい値をこれら山と谷のピーク電圧の
    中間付近に設定する二値化回路において、 山と谷のピーク電圧をそれぞれ検出し記憶するH・Lピ
    ークホールド回路と、これら両ピークホールド回路のホ
    ールド電圧の中間付近にしきい値を求めるしきい値決定
    回路と、入力信号をこのしきい値と比較して二値信号を
    出力する比較回路と、この二値信号の立上りおよび立下
    りをそれぞれ検出する立上り・立下り検出回路と、これ
    ら立上り検出回路および立下り検出回路の各出力により
    それぞれ前記Hピークホールド回路およびLピークホー
    ルド回路をそれぞれ予め設定されたH基準電圧およびL
    基準電圧にリセットするリセットスイッチとを備えるこ
    とを特徴とする二値化回路。
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