JPS5887409A - アナログ信号の二値化方式 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアナログ信号の二値化方式に関するものである
。本発明の典型的応用例は、−次元イメージセンサ−を
用いた光電式測距装置における信号処理部である。

第１図に示すのは従来技術に基く光電式測距装置の一例
である。被写体１がらの一つの光線２人は反射鏡３Ａ、
　　レンズ４Ａ、表面反射プリズム５を経て、−次元固
体イメージセンサ−６の一端に近い部分６Ａに結像する
。被写体１からの他の光線２Ｂは反射鏡３Ｂ、　　レン
ズ４Ｂ、　　プリズム５を経て、−次元固体イメージセ
ンサ−６の他端に近い部分６Ｂに結像する。駆動回路７
によってイメージセンサ−６を駆動すると１発生する映
像信号は比較器８と分配器９によって、二値化された二
つの映像信号に変換される。その一つは光線２人によっ
てセンサー６の一部分６Ａに結像した映像から得られた
ものであり、他の一つは同じ＜６Ｂから得られたもので
９両者はそれぞれ信号線１０ＡとＩＯＢを経て相関器１
１に入力される。相関器を用いて二つの映像信号を比較
し２両者の合致点を検出することによって測距を行う技
術はすでに公知であるためここでは具体的構成を省略す
る。

第２図に示すのは従来の二値化器の一構成例である。二
値化器は利得の極めて大きい比較器８によって構成され
、その一つの入力端子にはセンサ−６からの映像信号が
、他の入力端子には一定の基準電圧Ｖが入力されている
。もし映像信号レベルが基準電圧Ｖよりも高ければ、比
較器８の出力は高レベルに２反対に低ければ低レベルに
なり。

このようにして映像信号は二値化される。二値化された
信号は分配器９に入力される。分配器９は穐 二つの論理和ゲート９Ａと９Ｂによって構成され。

いずれも駆動回路７によって制御される。即ちセンサー
６から時系列的に出力される映像信号出力が、センサー
上の６Ａの部分の映像であるタイミングにはゲー）９Ａ
がオンとなって、出力線１０Ａにセンサー上６Ａの部分
の映像信号出力が現れ。

また映像信号出力が６Ｂのタイミングであるときにはゲ
ート９Ｂがオンとなって出力線１０Ｂにセンサー上６Ｂ
の部分の映像信号出力が現われる。

このような従来技術の問題点を第３図によって被写体が
第３図（Ｂｌに示すようにセンサー６上の二つの領域６
Ａと６Ｂに結像すると、その映像信号出力には第３図（
ｑに示すような二つの凹みａとｂが現われる。この二つ
の凹みが被写体の特徴を表現する信号である。しかしこ
れを比較器８（第２図）に通して、一定の基準電圧Ｖで
二値化すると。

原信号の特徴は全く失われて、第３図（ＤＪのような平
たんな信号になってしまう。もちろん基準電圧Ｖを高く
設定すれば凹みａおよびｂを検出できる下する。

本発明は従来技術におけるこのような欠点を除去し、な
るべ（多種の被写体に対して有効な二値化方式を提供す
ることを目的とするものである。

この目的を達成するため２本発明の二値化器には輪郭強
調回路と区間制限回路が付加されている。

ここで輪郭強調回路とは、映像信号の急峻な立上り又は
立下り部分を選択的に強調する回路で、具体的には微分
回路によって構成される。また区間制限回路とは、一連
の時系列信号の中の特定の一部分のみを選択的に取り出
すゲート回路のことである。

第４図に示すのは本発明の一実施例である。イメージセ
ンサ−６の出力は、センサー駆動パルスなどによるノイ
ズを除去する目的で挿入された波形整形回路１２を経て
、微分回路１３．バッファ・アンプ１４．および両波整
流回路１５がら成る輪郭強調回路１６に入力される。そ
の出力は比較器８によって二値化され、二値化された出
力は分配器９とウィンドウ信号発生器１７から構成され
た区間制限回路１８に入力される。区間制限回路１８の
出力１０Ａと１０Ｂは既述の通り相関器に入力される。

微分回路１３は映像信号の輪郭すなわち急峻な立上り部
と立下り部を強調する作用がある。バッファ・アンプ１
４は次段の両波整流回路Ｉ５への入力信号レベルを適正
値に設定するためのもので、もし信号レベルが予め適正
値に設定されておれば必ずしも必要ではない。

次に本実施例回路の動作を第５図に示す各部波形を参照
しつつ説明する。被写体は第３図の場合と同じの、白地
に灰色の縦線であるとする。センサー６の出力は第５１
囚の波形で示されている。

第４図の微分回路１３を通過後の波形は第５図（ａで示
されている。この信号はバッファ・アンプ１４を通過後
２両波整流回路１５と比較器８を通過する。

もし比較器８を構成する差動アンプの利得が低く非飽和
状態であれば、その出方は第５図（Ｃ１に示す両波整流
波形となるが、実際には差動アンプの利得が極めて大き
いため、その出力は二値化されて第５図の）の波形とな
る。この出力信号は分配器９に入力される。

分配器９を構成する要素の−っであるゲート９Ａにはウ
ィンドウ信号発生器１７がら映像信号の凹みａに対応す
る第５図（ト）に示すウィンドウ信号が供給される。ま
たゲート９Ｂには映像信号の凹みｂに対応する第５図（
口に示すウィンドウ信号が供給される。この二つのウィ
ンドウ信号によってゲートされた後の映像信号は第５図
（Ｇｌおよび（ハ）によって示す波形となり１．・・そ
れ“ぞれ分配器９・の出力線１０Ｂと１０．Ａに出力さ
れる。この二つの出方波形（ＣＩとＨは、それぞれ被写
体１からの二つの光線２Ｂおよび２人による映像を表し
ている。しかもそれらの波形は原映像信号の立上りと立
下りによって生じたパルスによって構成されている。こ
れらのパルスは被写体（第３図Ａ）の縦線の輪郭によっ
て生じた信号である。このようにして被写体の特徴を表
す部分のみを取り田して、それを二値信号に変換するこ
とができる。

第４図に示す本発明二値化器部の特徴を以下に述べる。

（１）輪郭強調： 上記実施例で述べたように、微分回路を付加することに
よって被写体の特徴を抽出することができる。同様の微
分効果は他の回路を用いても得られる。たとえば原映像
信号と、それをある一定の時間遅延させた信号との差分
信号を作ってもよ℃・。

なおこのような信号処理技術自体は公知である。

（２）　　両波整流： 単純な微分処理だけでは、得゛られる信号は両極性（正
と負）である。即ち原映像信号の立上り部では正極性、
立下り部では負極性の微分信号が発生する。このまに値
化器に人力すると下記のような不都合が生じる。即ち第
６１囚に示すように。

画面の左半分が白、右半分が黒の幅の広い被写体があっ
たとする。この場合センサーから発生する映像信号は第
６図（Ｂｌのようになる。ここで立上り部ａは、センサ
ーの長さが有限であるためにその端部で発生した意味の
ない立上りである。仮にセンサーの長さがもっと長（で
も、光学系の開口が有限であれば端部で照度が低下する
ので、やはり類似のセンサー出力変イヒが端部で生じる
。一方映１象信号の立下り部すは被写体の白から黒への
境界線を表している。即ち意味のある信号である。

さて、第６図（Ｂｌに示す映像信号を微分したものが第
６図（Ｃ１であるが、これを基準電圧■によって二値化
したものが第６図（ＤＪである。この二値化信号は明ら
かに１本来無意味なセンサ一端部立上り信号Ｃを検出し
ていて、目的とする白黒境界線を検出していない。もし
第６図（ｑの点線で示すように、基準′紙圧を負側に設
定すれば、白黒境界の立下り信号ｄを検出できるが、そ
のようにすると今度は第６図（５）に示す被写体が逆に
なった際の信号。

即ち黒から白への立上り部分を検出できなくなる。

本発明に用いられるところの、微分後両波整流して二値
化する方式はこの点を解決したものである。即ち第５図
の谷部波形かられかるように１両波整流抜工値化するこ
とにより、映像信号の立上りおよび立下りが両方共正し
く検出されるようになる。

＄４図に示す回路について若干補足する。整流器Ｄ１お
よびＤ２への入力が零であれば、抵抗Ｒによる電圧降下
Ｖつが比較器８に入力されるため、その出力は高レベル
になっている。もし整流器り、、Ｔ）。

への入力が正になるとＤＩが導通し、比較器８の逆相入
力端子（θ側）の電圧が上昇する。そして。

その電圧値が正相入力端子（■側）の電圧値を越えると
比較器８の出力が反転して低レベルになる。

逆に整流器り、、Ｄ、への入力が負になるとり、が導通
し、比較器８の正相入力端子（■側）の電圧が低下し、
逆相入力端子（ｅ側）の電圧値以下になるとやはり比較
器８の出力電圧が低レベルへ反転する。このようにして
、微分出力の正負にかかわらず常に比較器８から負のパ
ルスが発生する。整流器Ｉ）１とＬ）２の極性又は比較
器８の正相・逆相端子を反転すれば、比較器８から正の
パルスを発生させることもできる。なおＶ、に整流器Ｄ
１またはＤ２の゛電圧降下分を７１０えたものが二値化
の基準電圧Ｖである。

（３）区間制限回路： 第６図の説明において述べたように、イメージセンサ−
の長さが有限である限り、その一端で必ず映像信号の立
上りが発生し、したがって他端で立下りが発生する。本
発明の輪郭強調方式では。

センサ一端部における映像信号の立上りおよび立下りに
よって生じたにせの信号と、被写体自身の輪郭とを区別
しなげればならない。この目的の為に用いられるのが区
間制限回路で、所要のタイミングに合わせてゲート９Ａ
と９Ｂ’をオンにする。

センサ一端子部の影響を除くには、ウィンドウ信号の開
始時刻は、センサー先端に於ける映像信号立上り時刻よ
り遅くなくてはならない。またウインドウ信号の終了時
刻は、センサー後端における映像信号立下り時刻より早
くなくてはならない。したがってウィンドウ信号の持続
期間は、映像信号は微分回路の時定数即ちコンデンサ容
量と抵抗の間より大きくなくてはならない。これらのこ
とは次のように表現できる。

ＴＩ−Ｔｔ＞ｔ ＴＩ：センサー先端における映像信号立上り時刻 Ｔ、：ウインドウ信号立上り時刻 なお、第４図の両波整流回路１５および比較器８は第７
図または第８図に示す回路によって置きかえることもで
きる。これらの図において、破線の枠内は公知の両波整
流回路である。箇た８は比較器 器で、■は基準電圧である。動物は第４図と同様である
ため省略する。

以上説明したごと（本発明によれば、各種の被写体に対
してその特徴を効果的に抽出することが“できるので、
光電式測距装置やそれを用いた自動合焦装置の信号処理
回路に適用すると、測距精度や合焦精度の改善に効果大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の一適用分野を示す光電式測距装置の
構成系統図、第２図は従来技術の二値化器の一構成系統
図、第１は従来技術における一動作例を示す波形図、第
４図は本発明の一構成例を示す回路系統図、８５図は本
発明における一動作例を示す各部波形図、第６図は本発
明の他１′の効果次示すために従来技術の欠点を引用し
て示した波形図、第７図、第８図は本発明の他の応用例
を示す回路系統図である。 ６：イメージセンサ、７：駆動回路、８：比較器、９：
分配器、１３：微分回路、１５：両波整流回路、１６：
輪郭強調回路、１７：ウインドウ信号発生器、１８：区
間制限回路。 第２図 ｂ （Ｄ） 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 二値化することを特徴とするアナログ信号の二値化方式
   。 ２）アナログ信号を微分し、該微分信号な両波整流し、
   該両波整流信号を基準信号と比較することによって二値
   化し、該二値化信号の特定部分のみを選択的に取出すこ
   とを特徴とするアナログ信号の二値化方式。