ヒステリシスコンパレータ
【課題】入力信号のひずみが想定もしくは調整できない場合でも適切な出力信号を得る。
【解決手段】ヒステリシスコンパレータは、入力信号をしきい値ＴＨ１，ＴＨ２に基づいて２値化することを、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を変更しながら行う２値化部２、２値化信号のランレングスを２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列毎に測定するランレングス測定部４、ランレングス測定部４の測定結果からランレングスの分布の特徴値を、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列毎に算出する特徴値算出部５、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでのランレングスの特徴値と２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでのランレングスの特徴値とが最も近くなるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化信号を、最適なしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化結果として出力する制御部６を備える。
【解決手段】ヒステリシスコンパレータは、入力信号をしきい値ＴＨ１，ＴＨ２に基づいて２値化することを、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を変更しながら行う２値化部２、２値化信号のランレングスを２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列毎に測定するランレングス測定部４、ランレングス測定部４の測定結果からランレングスの分布の特徴値を、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列毎に算出する特徴値算出部５、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでのランレングスの特徴値と２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでのランレングスの特徴値とが最も近くなるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化信号を、最適なしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化結果として出力する制御部６を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧レベルが連続的に変化する入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値に基づいて２値化するヒステリシスコンパレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、入力信号の周波数や波の数を検出する目的で用いられるヒステリシスコンパレータが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０８２６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の入力信号の周波数や波の数を検出する目的で用いられるヒステリシスコンパレータでは、入力信号のひずみのために２値化出力の結果がデューティー比が１：１にならないという問題点があった。特許文献１に開示された従来技術では、入力信号のひずみを減少させる効果はあるものの、ひずみを有した入力信号に対する２値化出力のデューティー比の問題を解決できないため、搬送波に重畳した干渉信号などの、入力信号のひずみを予め想定もしくは調整できない信号に対しては問題を解決できない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、入力信号のひずみが予め想定もしくは調整できない場合であっても適切な出力信号を得ることができるヒステリシスコンパレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のヒステリシスコンパレータは、入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２（ＴＨ１＞ＴＨ２）に基づいて２値化することを、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を変更しながら行う２値化手段と、２値化対象期間中に前記２値化手段から出力される２値化信号のランレングスを、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに測定するランレングス測定手段と、このランレングス測定手段の２値化対象期間中の測定結果からランレングスの分布の特徴値を、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに算出する特徴値算出手段と、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとが最も近くなるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化信号を、２値化対象期間中の最適なしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化結果として出力する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明のヒステリシスコンパレータは、入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２に基づいて２値化する２値化手段と、２値化対象期間中に前記２値化手段から出力される２値化信号のランレングスを測定するランレングス測定手段と、このランレングス測定手段の２値化対象期間中の測定結果からランレングスの分布の特徴値を算出する特徴値算出手段と、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとが等しくなるように、次の２値化対象期間で前記２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を変更する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のヒステリシスコンパレータの１構成例において、前記制御手段は、前記特徴値Ｔ０Hが前記特徴値Ｔ０Lより大きい場合、次の２値化対象期間で前記２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を一定幅だけ大きくし、前記特徴値Ｔ０Hが前記特徴値Ｔ０Lより小さい場合、次の２値化対象期間で前記２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を一定幅だけ小さくし、前記特徴値Ｔ０Hと前記特徴値Ｔ０Lが等しい場合、現在のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を維持することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のヒステリシスコンパレータは、入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２（ＴＨ１＞ＴＨ２）に基づいて２値化する第１の２値化手段と、入力信号をしきい値ＴＨ１，ＴＨ２と異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２b（ＴＨ１b＞ＴＨ２b，ＴＨ１b＞ＴＨ１，ＴＨ２b＞ＴＨ２）に基づいて２値化する第２の２値化手段と、入力信号をしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２bと異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２c（ＴＨ１c＞ＴＨ２c，ＴＨ１c＜ＴＨ１，ＴＨ２c＜ＴＨ２）に基づいて２値化する第３の２値化手段と、２値化対象期間中に前記第１、第２、第３の２値化手段から出力される２値化信号のランレングスを、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに測定するランレングス測定手段と、このランレングス測定手段の２値化対象期間中の測定結果からランレングスの分布の特徴値を、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに算出する特徴値算出手段と、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２における２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとの大小関係と、しきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bにおける第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hbと第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lbとの大小関係と、しきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cにおける第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hcと第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lcとの大小関係とに基づいて、次の２値化対象期間で前記第１、第２、第３の２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２b，ＴＨ１c，ＴＨ２cを決定する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明のヒステリシスコンパレータの１構成例において、前記制御手段は、前記特徴値Ｔ０Hbと前記特徴値Ｔ０Lbが最も近い場合、次の２値化対象期間で前記第１、第２、第３の２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢとしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bの中心値ＴＢbとしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cの中心値ＴＢcとをそれぞれ一定値だけ大きくし、前記特徴値Ｔ０Hcと前記特徴値Ｔ０Lcが最も近い場合、次の２値化対象期間で前記第１、第２、第３の２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢとしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bの中心値ＴＢbとしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cの中心値ＴＢcとをそれぞれ一定値だけ小さくし、前記特徴値Ｔ０Hと前記特徴値Ｔ０Lが最も近い場合、現在の中心値ＴＢ，ＴＢb，ＴＢcを維持することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２に基づいて２値化することを、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を変更しながら行い、２値化信号のランレングスを測定し、ランレングス測定手段の測定結果からランレングスの分布の特徴値を算出し、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとが最も近くなるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化信号を、２値化対象期間中の最適なしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化結果として出力することにより、入力信号のひずみが予め想定もしくは調整できない場合であっても適切な出力信号を得ることができる。
【００１２】
また、本発明では、入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２に基づいて２値化し、２値化信号のランレングスを測定し、ランレングス測定手段の測定結果からランレングスの分布の特徴値を算出し、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとが等しくなるように、次の２値化対象期間で２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を変更することにより、入力信号のひずみが予め想定もしくは調整できない場合であっても適切な出力信号を得ることができる。
【００１３】
また、本発明では、入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２に基づいて２値化すると同時に、入力信号をしきい値ＴＨ１，ＴＨ２と異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bに基づいて２値化し、さらに入力信号をしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２bと異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cに基づいて２値化し、２値化信号のランレングスを測定し、ランレングス測定手段の測定結果からランレングスの分布の特徴値を算出し、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２における２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとの大小関係と、しきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bにおける第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hbと第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lbとの大小関係と、しきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cにおける第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hcと第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lcとの大小関係とに基づいて、次の２値化対象期間で第１、第２、第３の２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２b，ＴＨ１c，ＴＨ２cを決定することにより、入力信号のひずみが予め想定もしくは調整できない場合であっても適切な出力信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータにおける２値化部とランレングス測定部の動作を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの構成を示すブロック図である。
本実施の形態のヒステリシスコンパレータは、記憶部１と、２値化部２と、記憶部３と、ランレングス（Run Length）測定部４と、特徴値算出部５と、制御部６とから構成される。
【００１６】
図２は本実施の形態のヒステリシスコンパレータの動作を示すフローチャートである。記憶部１は、入力信号を記憶する（ステップＳ１００）。
図３（Ａ）、図３（Ｂ）は２値化部２とランレングス測定部４の動作を説明する図であり、図３（Ａ）は入力信号の波形を模式的に示す図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に対応する２値化部２の出力を示す図である。
【００１７】
２値化部２は、記憶部１に記憶された入力信号を２値化する（ステップＳ１０１）。具体的には、２値化部２は、所定の長さの２値化対象期間中の入力信号の電圧が上昇してしきい値ＴＨ１以上になったときにハイレベルと判定し、２値化対象期間中の入力信号の電圧が下降してしきい値ＴＨ２（ＴＨ２＜ＴＨ１）以下になったときにローレベルと判定することにより、図３（Ｂ）のような２値化結果を出力する。この２値化結果は、記憶部３に格納される。なお、２値化対象期間とはヒステリシスコンパレータの動作周期のことであり、ヒステリシスコンパレータは２値化対象期間ごとに２値化処理を行う。
【００１８】
続いて、制御部６は、２値化部２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２を変更する（ステップＳ１０２）。このとき、しきい値ＴＨ１とＴＨ２との差であるヒステリシス幅Ｗ＝ＴＨ１−ＴＨ２を変更せずに、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２と、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢとを変更する（ＴＨ１−ＴＢ＝ＴＢ−ＴＨ２＝Ｗ／２）。そして、ステップＳ１０１に戻る。こうして、あらかじめ設定された複数の中心値ＴＢの各々について、２値化対象期間中の入力信号の２値化を行う。
【００１９】
次に、ランレングス測定部４は、あらかじめ設定された全ての中心値ＴＢについて２値化処理が終了した後に、２値化対象期間中の２値化信号のランレングスを測定する（ステップＳ１０４）。ランレングス測定部４は、２値化部２によって２値化され記憶部３に格納された２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの時間ｔｕｄを測定し、また２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの時間ｔｄｕを測定することにより、２値化信号のランレングスを測定する（図３（Ｂ））。このように、２値化信号のランレングスとは、時間ｔｕｄ，ｔｄｕのことである。ランレングス測定部４は、以上のようなランレングスの測定を、２値化処理時のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２が同じ２値化信号の信号列ごとに行う。
【００２０】
なお、ランレングス測定部４は、サンプリングクロックの周期を１単位として２値化信号のランレングスを測定する。例えば２値化信号のランレングスがサンプリングクロック４個分であれば、このランレングスの大きさは４［ｓａｍｐｌｉｎｇｓ］である。サンプリングクロックの周波数は、入力信号の取り得る最高周波数に対して十分に高いものとする。記憶部３は、ランレングス測定部４の測定結果を記憶する。
【００２１】
特徴値算出部５は、記憶部３に記憶されているランレングス測定部４の測定結果から、２値化対象期間中のランレングスの特徴値Ｔ０を算出する（ステップＳ１０５）。ランレングスの特徴値Ｔ０としては、平均値、最頻値、中央値がある。また、階級値と度数との積が最大となる階級値をランレングスの特徴値Ｔ０としてもよい。特徴値算出部５は、このような算出処理を、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスｔｕｄと、２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスｔｄｕの各々について、２値化処理時のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２が同じ２値化信号の信号列ごとに行う。特徴値算出部５が算出した特徴値Ｔ０は、記憶部３に格納される。
【００２２】
制御部６は、第１のランレングスｔｕｄの特徴値Ｔ０Hと第２のランレングスｔｄｕの特徴値Ｔ０Lとが最も近くなるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化信号を、最適なしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化結果として記憶部３から出力させる（ステップＳ１０６）。
ヒステリシスコンパレータは、以上のようなステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理を２値化対象期間ごとに行う。
【００２３】
以上のように、本実施の形態では、第１のランレングスｔｕｄの特徴値Ｔ０Hと第２のランレングスｔｄｕの特徴値Ｔ０Lとが最も近くなるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化信号を、最適なしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化結果として出力することにより、入力信号のひずみが予め想定もしくは調整できない場合であっても適切な出力信号を得ることができる。
【００２４】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの構成を示すブロック図である。
本実施の形態のヒステリシスコンパレータは、２値化部１０と、記憶部１１と、ランレングス測定部１２と、特徴値算出部１３と、制御部１４とから構成される。
【００２５】
図５は本実施の形態のヒステリシスコンパレータの動作を示すフローチャートである。２値化部１０は、入力信号を２値化する（ステップＳ２００）。２値化部１０の動作は第１の実施の形態の２値化部２と同様であるが、本実施の形態では２値化部１０による２値化結果はそのまま後段の装置に出力される。また、２値化結果は、記憶部１１に格納される。
【００２６】
次に、ランレングス測定部１２は、２値化対象期間中の２値化信号のランレングスを測定する（ステップＳ２０１）。ランレングス測定部１２は、２値化部１０によって２値化され記憶部１１に格納された２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの時間ｔｕｄを測定し、また２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの時間ｔｄｕを測定することにより、２値化信号のランレングスを測定する。記憶部１１は、ランレングス測定部１２の測定結果を記憶する。
【００２７】
特徴値算出部１３は、記憶部１１に記憶されているランレングス測定部１２の測定結果から、２値化対象期間中のランレングスの特徴値Ｔ０を算出する（ステップＳ２０２）。特徴値算出部１３は、このような算出処理を、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスｔｕｄと、２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスｔｄｕの各々について行う。特徴値算出部１３が算出した特徴値Ｔ０は、記憶部１１に格納される。
【００２８】
制御部１４は、第１のランレングスｔｕｄの特徴値Ｔ０Hと第２のランレングスｔｄｕの特徴値Ｔ０Lとを比較し（ステップＳ２０３）、特徴値Ｔ０Hが特徴値Ｔ０Lより大きい場合（ステップＳ２０３においてＹＥＳ）、次の２値化対象期間で２値化部１０が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢを一定幅だけ大きくし（ステップＳ２０４）、特徴値Ｔ０Hが特徴値Ｔ０Lより小さい場合（ステップＳ２０５においてＹＥＳ）、次の２値化対象期間で２値化部１０が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢを一定幅だけ小さくし（ステップＳ２０６）、特徴値Ｔ０Hと特徴値Ｔ０Lが等しい場合、現在の中心値ＴＢを維持する。ステップＳ２０４，Ｓ２０６におけるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の変更は、第１の実施の形態のステップＳ１０２と同様に、ヒステリシス幅Ｗを変更せずに、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２と中心値ＴＢのみ変更する。
【００２９】
ヒステリシスコンパレータは、以上のようなステップＳ２００〜Ｓ２０６の処理を２値化対象期間ごとに行う。したがって、本実施の形態では、第１のランレングスｔｕｄの特徴値Ｔ０Hと第２のランレングスｔｄｕの特徴値Ｔ０Lとが等しくなるように、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢを変えることになる。以上のようにして、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図６は本発明の第３の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの構成を示すブロック図である。
本実施の形態のヒステリシスコンパレータは、２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃと、記憶部２１と、ランレングス測定部２２と、特徴値算出部２３と、制御部２４とから構成される。
【００３１】
図７は本実施の形態のヒステリシスコンパレータの動作を示すフローチャートである。２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、それぞれ入力信号を２値化する（ステップＳ３００）。２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃの動作は第１の実施の形態の２値化部２と同様であるが、本実施の形態では２値化部２０ａによる２値化結果はそのまま後段の装置に出力される。
【００３２】
また、２値化部２０ｂが２値化処理の際に用いるしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２b（ＴＨ１b＞ＴＨ２b，ＴＨ１b＞ＴＨ１，ＴＨ２b＞ＴＨ２）の中心値ＴＢbは、２値化部２０ａが２値化処理の際に用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢよりも常に大きく（ＴＢb＞ＴＢ）、２値化部２０ｃが２値化処理の際に用いるしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２c（ＴＨ１c＞ＴＨ２c，ＴＨ１c＜ＴＨ１，ＴＨ２c＜ＴＨ２）の中心値ＴＢcは中心値ＴＢよりも常に小さくなるように（ＴＢc＜ＴＢ）、制御部２４によって制御される。ここで、ＴＢb−ＴＢ＝ＴＢ−ＴＢcである。また、２値化部２０ａが２値化処理の際に用いるヒステリシス幅Ｗ＝ＴＨ１−ＴＨ２と、２値化部２０ｂが２値化処理の際に用いるヒステリシス幅Ｗb＝ＴＨ１b−ＴＨ２bと、２値化部２０ｃが２値化処理の際に用いるヒステリシス幅Ｗc＝ＴＨ１c−ＴＨ２cとは等しい（Ｗ＝Ｗb＝Ｗc）。２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃによる２値化結果は、記憶部２１に格納される。
【００３３】
次に、ランレングス測定部２２は、２値化対象期間中の２値化信号のランレングスを測定する（ステップＳ３０１）。ランレングス測定部２２は、２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃによって２値化され記憶部２１に格納された２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの時間ｔｕｄを測定し、また２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの時間ｔｄｕを測定することにより、２値化信号のランレングスを測定する。ランレングス測定部２２は、以上のようなランレングスの測定を、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに（すなわち、出力元の２値化部が同じ２値化信号の信号列ごとに）行う。記憶部２１は、ランレングス測定部２２の測定結果を記憶する。
【００３４】
特徴値算出部２３は、記憶部２１に記憶されているランレングス測定部２２の測定結果から、２値化対象期間中のランレングスの特徴値Ｔ０を算出する（ステップＳ３０２）。特徴値算出部２３は、このような算出処理を、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスｔｕｄと、２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスｔｄｕの各々について、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに行う。
【００３５】
制御部２４は、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２における第１のランレングスｔｕｄの特徴値Ｔ０Hとしきい値ＴＨ１，ＴＨ２における第２のランレングスｔｄｕの特徴値Ｔ０Lとの大小関係と、しきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bにおける第１のランレングスｔｕｄの特徴値Ｔ０Hbとしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bにおける第２のランレングスｔｄｕの特徴値Ｔ０Lbとの大小関係と、しきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cにおける第１のランレングスｔｕｄの特徴値Ｔ０Hcとしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cにおける第２のランレングスｔｄｕの特徴値Ｔ０Lcとの大小関係とに基づいて、次の２値化対象期間で２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃが用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２b，ＴＨ１c，ＴＨ２cを決定する。
【００３６】
制御部２４は、特徴値Ｔ０HとＴ０Lの組と、特徴値Ｔ０HbとＴ０Lbの組と、特徴値Ｔ０HcとＴ０Lcの組のうち、特徴値Ｔ０HbとＴ０Lbが最も近い場合、すなわちＴ０HとＴ０Lの差の絶対値と、Ｔ０HbとＴ０Lbの差の絶対値と、Ｔ０HcとＴ０Lcの差の絶対値のうち、Ｔ０HbとＴ０Lbの差の絶対値が最も小さい場合（ステップＳ３０３においてＹＥＳ）、次の２値化対象期間で２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃが用いるしきい値の中心値ＴＢ，ＴＢb，ＴＢcをそれぞれ一定値だけ大きくする（ステップＳ３０４）。また、制御部２４は、特徴値Ｔ０HcとＴ０Lcが最も近い場合、すなわちＴ０HとＴ０Lの差の絶対値と、Ｔ０HbとＴ０Lbの差の絶対値と、Ｔ０HcとＴ０Lcの差の絶対値のうち、Ｔ０HcとＴ０Lcの差の絶対値が最も小さい場合（ステップＳ３０５においてＹＥＳ）、次の２値化対象期間で２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃが用いるしきい値の中心値ＴＢ，ＴＢb，ＴＢcをそれぞれ一定値だけ小さくする（ステップＳ３０６）。また、制御部２４は、特徴値Ｔ０HとＴ０Lが最も近い場合、すなわちＴ０HとＴ０Lの差の絶対値と、Ｔ０HbとＴ０Lbの差の絶対値と、Ｔ０HcとＴ０Lcの差の絶対値のうち、Ｔ０HとＴ０Lの差の絶対値が最も小さい場合、現在のしきい値の中心値ＴＢ，ＴＢb，ＴＢcを維持する。
【００３７】
ステップＳ３０４，Ｓ３０６におけるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２b，ＴＨ１c，ＴＨ２cの変更は、第１の実施の形態のステップＳ１０２と同様に、ヒステリシス幅Ｗ，Ｗb，Ｗcを変更せずに、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２b，ＴＨ１c，ＴＨ２cと中心値ＴＢ，ＴＢb，ＴＢcのみ変更する。ステップＳ３０４においては、例えば変更後の中心値ＴＢが変更前の中心値ＴＢbと等しくなるように変更すればよく、ステップＳ３０６においては、例えば変更後の中心値ＴＢが変更前の中心値ＴＢcと等しくなるように変更すればよい。
【００３８】
ヒステリシスコンパレータは、以上のようなステップＳ３００〜Ｓ３０６の処理を２値化対象期間ごとに行う。したがって、本実施の形態では、特徴値Ｔ０HとＴ０Lが等しくなるように、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２b，ＴＨ１c，ＴＨ２cと中心値ＴＢ，ＴＢb，ＴＢcを変えることになる。以上のようにして、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
第１〜第３の実施の形態のヒステリシスコンパレータは、例えばＣＰＵ、記憶装置およびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値に基づいて２値化する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１，３，１１，２１…記憶部、２，１０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…２値化部、４，１２，２２…ランレングス測定部、５，１３，２３…特徴値算出部、６，１４，２４…制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧レベルが連続的に変化する入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値に基づいて２値化するヒステリシスコンパレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、入力信号の周波数や波の数を検出する目的で用いられるヒステリシスコンパレータが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０８２６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の入力信号の周波数や波の数を検出する目的で用いられるヒステリシスコンパレータでは、入力信号のひずみのために２値化出力の結果がデューティー比が１：１にならないという問題点があった。特許文献１に開示された従来技術では、入力信号のひずみを減少させる効果はあるものの、ひずみを有した入力信号に対する２値化出力のデューティー比の問題を解決できないため、搬送波に重畳した干渉信号などの、入力信号のひずみを予め想定もしくは調整できない信号に対しては問題を解決できない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、入力信号のひずみが予め想定もしくは調整できない場合であっても適切な出力信号を得ることができるヒステリシスコンパレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のヒステリシスコンパレータは、入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２（ＴＨ１＞ＴＨ２）に基づいて２値化することを、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を変更しながら行う２値化手段と、２値化対象期間中に前記２値化手段から出力される２値化信号のランレングスを、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに測定するランレングス測定手段と、このランレングス測定手段の２値化対象期間中の測定結果からランレングスの分布の特徴値を、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに算出する特徴値算出手段と、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとが最も近くなるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化信号を、２値化対象期間中の最適なしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化結果として出力する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明のヒステリシスコンパレータは、入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２に基づいて２値化する２値化手段と、２値化対象期間中に前記２値化手段から出力される２値化信号のランレングスを測定するランレングス測定手段と、このランレングス測定手段の２値化対象期間中の測定結果からランレングスの分布の特徴値を算出する特徴値算出手段と、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとが等しくなるように、次の２値化対象期間で前記２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を変更する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のヒステリシスコンパレータの１構成例において、前記制御手段は、前記特徴値Ｔ０Hが前記特徴値Ｔ０Lより大きい場合、次の２値化対象期間で前記２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を一定幅だけ大きくし、前記特徴値Ｔ０Hが前記特徴値Ｔ０Lより小さい場合、次の２値化対象期間で前記２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を一定幅だけ小さくし、前記特徴値Ｔ０Hと前記特徴値Ｔ０Lが等しい場合、現在のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を維持することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のヒステリシスコンパレータは、入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２（ＴＨ１＞ＴＨ２）に基づいて２値化する第１の２値化手段と、入力信号をしきい値ＴＨ１，ＴＨ２と異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２b（ＴＨ１b＞ＴＨ２b，ＴＨ１b＞ＴＨ１，ＴＨ２b＞ＴＨ２）に基づいて２値化する第２の２値化手段と、入力信号をしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２bと異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２c（ＴＨ１c＞ＴＨ２c，ＴＨ１c＜ＴＨ１，ＴＨ２c＜ＴＨ２）に基づいて２値化する第３の２値化手段と、２値化対象期間中に前記第１、第２、第３の２値化手段から出力される２値化信号のランレングスを、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに測定するランレングス測定手段と、このランレングス測定手段の２値化対象期間中の測定結果からランレングスの分布の特徴値を、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに算出する特徴値算出手段と、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２における２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとの大小関係と、しきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bにおける第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hbと第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lbとの大小関係と、しきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cにおける第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hcと第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lcとの大小関係とに基づいて、次の２値化対象期間で前記第１、第２、第３の２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２b，ＴＨ１c，ＴＨ２cを決定する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明のヒステリシスコンパレータの１構成例において、前記制御手段は、前記特徴値Ｔ０Hbと前記特徴値Ｔ０Lbが最も近い場合、次の２値化対象期間で前記第１、第２、第３の２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢとしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bの中心値ＴＢbとしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cの中心値ＴＢcとをそれぞれ一定値だけ大きくし、前記特徴値Ｔ０Hcと前記特徴値Ｔ０Lcが最も近い場合、次の２値化対象期間で前記第１、第２、第３の２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢとしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bの中心値ＴＢbとしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cの中心値ＴＢcとをそれぞれ一定値だけ小さくし、前記特徴値Ｔ０Hと前記特徴値Ｔ０Lが最も近い場合、現在の中心値ＴＢ，ＴＢb，ＴＢcを維持することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２に基づいて２値化することを、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を変更しながら行い、２値化信号のランレングスを測定し、ランレングス測定手段の測定結果からランレングスの分布の特徴値を算出し、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとが最も近くなるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化信号を、２値化対象期間中の最適なしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化結果として出力することにより、入力信号のひずみが予め想定もしくは調整できない場合であっても適切な出力信号を得ることができる。
【００１２】
また、本発明では、入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２に基づいて２値化し、２値化信号のランレングスを測定し、ランレングス測定手段の測定結果からランレングスの分布の特徴値を算出し、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとが等しくなるように、次の２値化対象期間で２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を変更することにより、入力信号のひずみが予め想定もしくは調整できない場合であっても適切な出力信号を得ることができる。
【００１３】
また、本発明では、入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２に基づいて２値化すると同時に、入力信号をしきい値ＴＨ１，ＴＨ２と異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bに基づいて２値化し、さらに入力信号をしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２bと異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cに基づいて２値化し、２値化信号のランレングスを測定し、ランレングス測定手段の測定結果からランレングスの分布の特徴値を算出し、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２における２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとの大小関係と、しきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bにおける第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hbと第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lbとの大小関係と、しきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cにおける第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hcと第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lcとの大小関係とに基づいて、次の２値化対象期間で第１、第２、第３の２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２b，ＴＨ１c，ＴＨ２cを決定することにより、入力信号のひずみが予め想定もしくは調整できない場合であっても適切な出力信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータにおける２値化部とランレングス測定部の動作を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの構成を示すブロック図である。
本実施の形態のヒステリシスコンパレータは、記憶部１と、２値化部２と、記憶部３と、ランレングス（Run Length）測定部４と、特徴値算出部５と、制御部６とから構成される。
【００１６】
図２は本実施の形態のヒステリシスコンパレータの動作を示すフローチャートである。記憶部１は、入力信号を記憶する（ステップＳ１００）。
図３（Ａ）、図３（Ｂ）は２値化部２とランレングス測定部４の動作を説明する図であり、図３（Ａ）は入力信号の波形を模式的に示す図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に対応する２値化部２の出力を示す図である。
【００１７】
２値化部２は、記憶部１に記憶された入力信号を２値化する（ステップＳ１０１）。具体的には、２値化部２は、所定の長さの２値化対象期間中の入力信号の電圧が上昇してしきい値ＴＨ１以上になったときにハイレベルと判定し、２値化対象期間中の入力信号の電圧が下降してしきい値ＴＨ２（ＴＨ２＜ＴＨ１）以下になったときにローレベルと判定することにより、図３（Ｂ）のような２値化結果を出力する。この２値化結果は、記憶部３に格納される。なお、２値化対象期間とはヒステリシスコンパレータの動作周期のことであり、ヒステリシスコンパレータは２値化対象期間ごとに２値化処理を行う。
【００１８】
続いて、制御部６は、２値化部２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２を変更する（ステップＳ１０２）。このとき、しきい値ＴＨ１とＴＨ２との差であるヒステリシス幅Ｗ＝ＴＨ１−ＴＨ２を変更せずに、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２と、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢとを変更する（ＴＨ１−ＴＢ＝ＴＢ−ＴＨ２＝Ｗ／２）。そして、ステップＳ１０１に戻る。こうして、あらかじめ設定された複数の中心値ＴＢの各々について、２値化対象期間中の入力信号の２値化を行う。
【００１９】
次に、ランレングス測定部４は、あらかじめ設定された全ての中心値ＴＢについて２値化処理が終了した後に、２値化対象期間中の２値化信号のランレングスを測定する（ステップＳ１０４）。ランレングス測定部４は、２値化部２によって２値化され記憶部３に格納された２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの時間ｔｕｄを測定し、また２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの時間ｔｄｕを測定することにより、２値化信号のランレングスを測定する（図３（Ｂ））。このように、２値化信号のランレングスとは、時間ｔｕｄ，ｔｄｕのことである。ランレングス測定部４は、以上のようなランレングスの測定を、２値化処理時のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２が同じ２値化信号の信号列ごとに行う。
【００２０】
なお、ランレングス測定部４は、サンプリングクロックの周期を１単位として２値化信号のランレングスを測定する。例えば２値化信号のランレングスがサンプリングクロック４個分であれば、このランレングスの大きさは４［ｓａｍｐｌｉｎｇｓ］である。サンプリングクロックの周波数は、入力信号の取り得る最高周波数に対して十分に高いものとする。記憶部３は、ランレングス測定部４の測定結果を記憶する。
【００２１】
特徴値算出部５は、記憶部３に記憶されているランレングス測定部４の測定結果から、２値化対象期間中のランレングスの特徴値Ｔ０を算出する（ステップＳ１０５）。ランレングスの特徴値Ｔ０としては、平均値、最頻値、中央値がある。また、階級値と度数との積が最大となる階級値をランレングスの特徴値Ｔ０としてもよい。特徴値算出部５は、このような算出処理を、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスｔｕｄと、２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスｔｄｕの各々について、２値化処理時のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２が同じ２値化信号の信号列ごとに行う。特徴値算出部５が算出した特徴値Ｔ０は、記憶部３に格納される。
【００２２】
制御部６は、第１のランレングスｔｕｄの特徴値Ｔ０Hと第２のランレングスｔｄｕの特徴値Ｔ０Lとが最も近くなるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化信号を、最適なしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化結果として記憶部３から出力させる（ステップＳ１０６）。
ヒステリシスコンパレータは、以上のようなステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理を２値化対象期間ごとに行う。
【００２３】
以上のように、本実施の形態では、第１のランレングスｔｕｄの特徴値Ｔ０Hと第２のランレングスｔｄｕの特徴値Ｔ０Lとが最も近くなるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化信号を、最適なしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化結果として出力することにより、入力信号のひずみが予め想定もしくは調整できない場合であっても適切な出力信号を得ることができる。
【００２４】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの構成を示すブロック図である。
本実施の形態のヒステリシスコンパレータは、２値化部１０と、記憶部１１と、ランレングス測定部１２と、特徴値算出部１３と、制御部１４とから構成される。
【００２５】
図５は本実施の形態のヒステリシスコンパレータの動作を示すフローチャートである。２値化部１０は、入力信号を２値化する（ステップＳ２００）。２値化部１０の動作は第１の実施の形態の２値化部２と同様であるが、本実施の形態では２値化部１０による２値化結果はそのまま後段の装置に出力される。また、２値化結果は、記憶部１１に格納される。
【００２６】
次に、ランレングス測定部１２は、２値化対象期間中の２値化信号のランレングスを測定する（ステップＳ２０１）。ランレングス測定部１２は、２値化部１０によって２値化され記憶部１１に格納された２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの時間ｔｕｄを測定し、また２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの時間ｔｄｕを測定することにより、２値化信号のランレングスを測定する。記憶部１１は、ランレングス測定部１２の測定結果を記憶する。
【００２７】
特徴値算出部１３は、記憶部１１に記憶されているランレングス測定部１２の測定結果から、２値化対象期間中のランレングスの特徴値Ｔ０を算出する（ステップＳ２０２）。特徴値算出部１３は、このような算出処理を、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスｔｕｄと、２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスｔｄｕの各々について行う。特徴値算出部１３が算出した特徴値Ｔ０は、記憶部１１に格納される。
【００２８】
制御部１４は、第１のランレングスｔｕｄの特徴値Ｔ０Hと第２のランレングスｔｄｕの特徴値Ｔ０Lとを比較し（ステップＳ２０３）、特徴値Ｔ０Hが特徴値Ｔ０Lより大きい場合（ステップＳ２０３においてＹＥＳ）、次の２値化対象期間で２値化部１０が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢを一定幅だけ大きくし（ステップＳ２０４）、特徴値Ｔ０Hが特徴値Ｔ０Lより小さい場合（ステップＳ２０５においてＹＥＳ）、次の２値化対象期間で２値化部１０が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢを一定幅だけ小さくし（ステップＳ２０６）、特徴値Ｔ０Hと特徴値Ｔ０Lが等しい場合、現在の中心値ＴＢを維持する。ステップＳ２０４，Ｓ２０６におけるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の変更は、第１の実施の形態のステップＳ１０２と同様に、ヒステリシス幅Ｗを変更せずに、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２と中心値ＴＢのみ変更する。
【００２９】
ヒステリシスコンパレータは、以上のようなステップＳ２００〜Ｓ２０６の処理を２値化対象期間ごとに行う。したがって、本実施の形態では、第１のランレングスｔｕｄの特徴値Ｔ０Hと第２のランレングスｔｄｕの特徴値Ｔ０Lとが等しくなるように、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢを変えることになる。以上のようにして、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図６は本発明の第３の実施の形態に係るヒステリシスコンパレータの構成を示すブロック図である。
本実施の形態のヒステリシスコンパレータは、２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃと、記憶部２１と、ランレングス測定部２２と、特徴値算出部２３と、制御部２４とから構成される。
【００３１】
図７は本実施の形態のヒステリシスコンパレータの動作を示すフローチャートである。２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、それぞれ入力信号を２値化する（ステップＳ３００）。２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃの動作は第１の実施の形態の２値化部２と同様であるが、本実施の形態では２値化部２０ａによる２値化結果はそのまま後段の装置に出力される。
【００３２】
また、２値化部２０ｂが２値化処理の際に用いるしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２b（ＴＨ１b＞ＴＨ２b，ＴＨ１b＞ＴＨ１，ＴＨ２b＞ＴＨ２）の中心値ＴＢbは、２値化部２０ａが２値化処理の際に用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢよりも常に大きく（ＴＢb＞ＴＢ）、２値化部２０ｃが２値化処理の際に用いるしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２c（ＴＨ１c＞ＴＨ２c，ＴＨ１c＜ＴＨ１，ＴＨ２c＜ＴＨ２）の中心値ＴＢcは中心値ＴＢよりも常に小さくなるように（ＴＢc＜ＴＢ）、制御部２４によって制御される。ここで、ＴＢb−ＴＢ＝ＴＢ−ＴＢcである。また、２値化部２０ａが２値化処理の際に用いるヒステリシス幅Ｗ＝ＴＨ１−ＴＨ２と、２値化部２０ｂが２値化処理の際に用いるヒステリシス幅Ｗb＝ＴＨ１b−ＴＨ２bと、２値化部２０ｃが２値化処理の際に用いるヒステリシス幅Ｗc＝ＴＨ１c−ＴＨ２cとは等しい（Ｗ＝Ｗb＝Ｗc）。２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃによる２値化結果は、記憶部２１に格納される。
【００３３】
次に、ランレングス測定部２２は、２値化対象期間中の２値化信号のランレングスを測定する（ステップＳ３０１）。ランレングス測定部２２は、２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃによって２値化され記憶部２１に格納された２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの時間ｔｕｄを測定し、また２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの時間ｔｄｕを測定することにより、２値化信号のランレングスを測定する。ランレングス測定部２２は、以上のようなランレングスの測定を、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに（すなわち、出力元の２値化部が同じ２値化信号の信号列ごとに）行う。記憶部２１は、ランレングス測定部２２の測定結果を記憶する。
【００３４】
特徴値算出部２３は、記憶部２１に記憶されているランレングス測定部２２の測定結果から、２値化対象期間中のランレングスの特徴値Ｔ０を算出する（ステップＳ３０２）。特徴値算出部２３は、このような算出処理を、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスｔｕｄと、２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスｔｄｕの各々について、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに行う。
【００３５】
制御部２４は、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２における第１のランレングスｔｕｄの特徴値Ｔ０Hとしきい値ＴＨ１，ＴＨ２における第２のランレングスｔｄｕの特徴値Ｔ０Lとの大小関係と、しきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bにおける第１のランレングスｔｕｄの特徴値Ｔ０Hbとしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bにおける第２のランレングスｔｄｕの特徴値Ｔ０Lbとの大小関係と、しきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cにおける第１のランレングスｔｕｄの特徴値Ｔ０Hcとしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cにおける第２のランレングスｔｄｕの特徴値Ｔ０Lcとの大小関係とに基づいて、次の２値化対象期間で２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃが用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２b，ＴＨ１c，ＴＨ２cを決定する。
【００３６】
制御部２４は、特徴値Ｔ０HとＴ０Lの組と、特徴値Ｔ０HbとＴ０Lbの組と、特徴値Ｔ０HcとＴ０Lcの組のうち、特徴値Ｔ０HbとＴ０Lbが最も近い場合、すなわちＴ０HとＴ０Lの差の絶対値と、Ｔ０HbとＴ０Lbの差の絶対値と、Ｔ０HcとＴ０Lcの差の絶対値のうち、Ｔ０HbとＴ０Lbの差の絶対値が最も小さい場合（ステップＳ３０３においてＹＥＳ）、次の２値化対象期間で２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃが用いるしきい値の中心値ＴＢ，ＴＢb，ＴＢcをそれぞれ一定値だけ大きくする（ステップＳ３０４）。また、制御部２４は、特徴値Ｔ０HcとＴ０Lcが最も近い場合、すなわちＴ０HとＴ０Lの差の絶対値と、Ｔ０HbとＴ０Lbの差の絶対値と、Ｔ０HcとＴ０Lcの差の絶対値のうち、Ｔ０HcとＴ０Lcの差の絶対値が最も小さい場合（ステップＳ３０５においてＹＥＳ）、次の２値化対象期間で２値化部２０ａ，２０ｂ，２０ｃが用いるしきい値の中心値ＴＢ，ＴＢb，ＴＢcをそれぞれ一定値だけ小さくする（ステップＳ３０６）。また、制御部２４は、特徴値Ｔ０HとＴ０Lが最も近い場合、すなわちＴ０HとＴ０Lの差の絶対値と、Ｔ０HbとＴ０Lbの差の絶対値と、Ｔ０HcとＴ０Lcの差の絶対値のうち、Ｔ０HとＴ０Lの差の絶対値が最も小さい場合、現在のしきい値の中心値ＴＢ，ＴＢb，ＴＢcを維持する。
【００３７】
ステップＳ３０４，Ｓ３０６におけるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２b，ＴＨ１c，ＴＨ２cの変更は、第１の実施の形態のステップＳ１０２と同様に、ヒステリシス幅Ｗ，Ｗb，Ｗcを変更せずに、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２b，ＴＨ１c，ＴＨ２cと中心値ＴＢ，ＴＢb，ＴＢcのみ変更する。ステップＳ３０４においては、例えば変更後の中心値ＴＢが変更前の中心値ＴＢbと等しくなるように変更すればよく、ステップＳ３０６においては、例えば変更後の中心値ＴＢが変更前の中心値ＴＢcと等しくなるように変更すればよい。
【００３８】
ヒステリシスコンパレータは、以上のようなステップＳ３００〜Ｓ３０６の処理を２値化対象期間ごとに行う。したがって、本実施の形態では、特徴値Ｔ０HとＴ０Lが等しくなるように、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２b，ＴＨ１c，ＴＨ２cと中心値ＴＢ，ＴＢb，ＴＢcを変えることになる。以上のようにして、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
第１〜第３の実施の形態のヒステリシスコンパレータは、例えばＣＰＵ、記憶装置およびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値に基づいて２値化する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１，３，１１，２１…記憶部、２，１０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…２値化部、４，１２，２２…ランレングス測定部、５，１３，２３…特徴値算出部、６，１４，２４…制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２（ＴＨ１＞ＴＨ２）に基づいて２値化することを、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を変更しながら行う２値化手段と、
２値化対象期間中に前記２値化手段から出力される２値化信号のランレングスを、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに測定するランレングス測定手段と、
このランレングス測定手段の２値化対象期間中の測定結果からランレングスの分布の特徴値を、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに算出する特徴値算出手段と、
２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとが最も近くなるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化信号を、２値化対象期間中の最適なしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化結果として出力する制御手段とを備えることを特徴とするヒステリシスコンパレータ。
【請求項２】
入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２に基づいて２値化する２値化手段と、
２値化対象期間中に前記２値化手段から出力される２値化信号のランレングスを測定するランレングス測定手段と、
このランレングス測定手段の２値化対象期間中の測定結果からランレングスの分布の特徴値を算出する特徴値算出手段と、
２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとが等しくなるように、次の２値化対象期間で前記２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を変更する制御手段とを備えることを特徴とするヒステリシスコンパレータ。
【請求項３】
請求項２記載のヒステリシスコンパレータにおいて、
前記制御手段は、前記特徴値Ｔ０Hが前記特徴値Ｔ０Lより大きい場合、次の２値化対象期間で前記２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を一定幅だけ大きくし、前記特徴値Ｔ０Hが前記特徴値Ｔ０Lより小さい場合、次の２値化対象期間で前記２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を一定幅だけ小さくし、前記特徴値Ｔ０Hと前記特徴値Ｔ０Lが等しい場合、現在のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を維持することを特徴とするヒステリシスコンパレータ。
【請求項４】
入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２（ＴＨ１＞ＴＨ２）に基づいて２値化する第１の２値化手段と、
入力信号をしきい値ＴＨ１，ＴＨ２と異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２b（ＴＨ１b＞ＴＨ２b，ＴＨ１b＞ＴＨ１，ＴＨ２b＞ＴＨ２）に基づいて２値化する第２の２値化手段と、
入力信号をしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２bと異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２c（ＴＨ１c＞ＴＨ２c，ＴＨ１c＜ＴＨ１，ＴＨ２c＜ＴＨ２）に基づいて２値化する第３の２値化手段と、
２値化対象期間中に前記第１、第２、第３の２値化手段から出力される２値化信号のランレングスを、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに測定するランレングス測定手段と、
このランレングス測定手段の２値化対象期間中の測定結果からランレングスの分布の特徴値を、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに算出する特徴値算出手段と、
しきい値ＴＨ１，ＴＨ２における２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとの大小関係と、しきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bにおける第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hbと第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lbとの大小関係と、しきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cにおける第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hcと第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lcとの大小関係とに基づいて、次の２値化対象期間で前記第１、第２、第３の２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２b，ＴＨ１c，ＴＨ２cを決定する制御手段とを備えることを特徴とするヒステリシスコンパレータ。
【請求項５】
請求項４記載のヒステリシスコンパレータにおいて、
前記制御手段は、前記特徴値Ｔ０Hbと前記特徴値Ｔ０Lbが最も近い場合、次の２値化対象期間で前記第１、第２、第３の２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢとしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bの中心値ＴＢbとしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cの中心値ＴＢcとをそれぞれ一定値だけ大きくし、前記特徴値Ｔ０Hcと前記特徴値Ｔ０Lcが最も近い場合、次の２値化対象期間で前記第１、第２、第３の２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢとしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bの中心値ＴＢbとしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cの中心値ＴＢcとをそれぞれ一定値だけ小さくし、前記特徴値Ｔ０Hと前記特徴値Ｔ０Lが最も近い場合、現在の中心値ＴＢ，ＴＢb，ＴＢcを維持することを特徴とするヒステリシスコンパレータ。
【請求項１】
入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２（ＴＨ１＞ＴＨ２）に基づいて２値化することを、しきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を変更しながら行う２値化手段と、
２値化対象期間中に前記２値化手段から出力される２値化信号のランレングスを、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに測定するランレングス測定手段と、
このランレングス測定手段の２値化対象期間中の測定結果からランレングスの分布の特徴値を、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに算出する特徴値算出手段と、
２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとが最も近くなるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化信号を、２値化対象期間中の最適なしきい値ＴＨ１，ＴＨ２による２値化結果として出力する制御手段とを備えることを特徴とするヒステリシスコンパレータ。
【請求項２】
入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２に基づいて２値化する２値化手段と、
２値化対象期間中に前記２値化手段から出力される２値化信号のランレングスを測定するランレングス測定手段と、
このランレングス測定手段の２値化対象期間中の測定結果からランレングスの分布の特徴値を算出する特徴値算出手段と、
２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとが等しくなるように、次の２値化対象期間で前記２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を変更する制御手段とを備えることを特徴とするヒステリシスコンパレータ。
【請求項３】
請求項２記載のヒステリシスコンパレータにおいて、
前記制御手段は、前記特徴値Ｔ０Hが前記特徴値Ｔ０Lより大きい場合、次の２値化対象期間で前記２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を一定幅だけ大きくし、前記特徴値Ｔ０Hが前記特徴値Ｔ０Lより小さい場合、次の２値化対象期間で前記２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を一定幅だけ小さくし、前記特徴値Ｔ０Hと前記特徴値Ｔ０Lが等しい場合、現在のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値を維持することを特徴とするヒステリシスコンパレータ。
【請求項４】
入力信号を２つの異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２（ＴＨ１＞ＴＨ２）に基づいて２値化する第１の２値化手段と、
入力信号をしきい値ＴＨ１，ＴＨ２と異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２b（ＴＨ１b＞ＴＨ２b，ＴＨ１b＞ＴＨ１，ＴＨ２b＞ＴＨ２）に基づいて２値化する第２の２値化手段と、
入力信号をしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２bと異なる電圧レベルのしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２c（ＴＨ１c＞ＴＨ２c，ＴＨ１c＜ＴＨ１，ＴＨ２c＜ＴＨ２）に基づいて２値化する第３の２値化手段と、
２値化対象期間中に前記第１、第２、第３の２値化手段から出力される２値化信号のランレングスを、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに測定するランレングス測定手段と、
このランレングス測定手段の２値化対象期間中の測定結果からランレングスの分布の特徴値を、２値化処理時のしきい値が同じ２値化信号の信号列ごとに算出する特徴値算出手段と、
しきい値ＴＨ１，ＴＨ２における２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hと２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lとの大小関係と、しきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bにおける第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hbと第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lbとの大小関係と、しきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cにおける第１のランレングスの特徴値Ｔ０Hcと第２のランレングスの特徴値Ｔ０Lcとの大小関係とに基づいて、次の２値化対象期間で前記第１、第２、第３の２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ１b，ＴＨ２b，ＴＨ１c，ＴＨ２cを決定する制御手段とを備えることを特徴とするヒステリシスコンパレータ。
【請求項５】
請求項４記載のヒステリシスコンパレータにおいて、
前記制御手段は、前記特徴値Ｔ０Hbと前記特徴値Ｔ０Lbが最も近い場合、次の２値化対象期間で前記第１、第２、第３の２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢとしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bの中心値ＴＢbとしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cの中心値ＴＢcとをそれぞれ一定値だけ大きくし、前記特徴値Ｔ０Hcと前記特徴値Ｔ０Lcが最も近い場合、次の２値化対象期間で前記第１、第２、第３の２値化手段が用いるしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の中心値ＴＢとしきい値ＴＨ１b，ＴＨ２bの中心値ＴＢbとしきい値ＴＨ１c，ＴＨ２cの中心値ＴＢcとをそれぞれ一定値だけ小さくし、前記特徴値Ｔ０Hと前記特徴値Ｔ０Lが最も近い場合、現在の中心値ＴＢ，ＴＢb，ＴＢcを維持することを特徴とするヒステリシスコンパレータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２２７８１３（Ｐ２０１２−２２７８１３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９５０１３（Ｐ２０１１−９５０１３）
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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