(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力アナログ信号を量子化した時系列データに変換するアナログ・デジタル変換器と、
時系列データを波形データとして記憶する捕獲メモリと、
この捕獲メモリに記憶された波形データを順次ビットマップ形式に変換して画像データを作成する波形プロセッサと、
前記画像データを複数記憶する画像メモリと、
この画像メモリの複数の画像データを合成して表示データを作成する表示プロセッサと、
表示データを表示する表示装置と、
を有する波形表示装置において、
入力手段を具備し、
前記波形プロセッサは、前記入力手段の操作に応じて、前記複数の画像データから選択された一部の画像データを識別し、この画像データを構成する波形データを、新たな複数の画像データに再分配して前記画像メモリに記憶し、
前記表示プロセッサは、前記再分配された複数の画像データから表示データを作成すること、
を特徴とする波形表示装置。
【請求項２】
前記画像メモリは、複数のセグメントに分割され、前記表示プロセッサは、前記入力手段の操作に応じて、前記複数のセグメントごとの表示データを順次表示する請求項１に記載の波形表示装置。
【請求項３】
入力アナログ信号を量子化して時系列データに変換し、
時系列データを波形データとして捕獲メモリに記憶し、
捕獲メモリに記憶された波形データを順次ビットマップ形式に変換して画像データを作成し、
複数の画像データを画像メモリに記憶し、
この画像メモリの複数の画像データを合成して表示データを作成し、
この表示データを表示装置で表示する波形表示方法において、
入力手段の操作に応じて、前記複数の画像データから選択された一部の画像データを識別し、この画像データを構成する波形データを、新たな複数の画像データに再分配して前記画像メモリに記憶し、
前記再分配された複数の画像データから表示データを作成すること、
を特徴とする波形表示方法。
【請求項４】
前記画像メモリは、複数のセグメントに分割され、前記入力手段の操作に応じて、前記複数のセグメントごとの表示データを順次表示する請求項３に記載の波形表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルオシロスコープ等の波形表示装置に関し、特に、多数の波形データの中から所望の波形データを選択して表示する波形表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のデジタルオシロスコープは、高い波形取り込み速度を有すると共に、多数の波形表示データを合成して、観測者が入力アナログ信号の特徴を容易に把握できるように工夫されている。
例えば、アナログオシロスコープの残光特性に類似した表示を行うパーシスタンス表示方法がある。この方法では、時間順に最新の信号波形を最も高い輝度で、古い信号波形ほど低い輝度で表示する。これにより、入力されたアナログ信号の時間的変換が容易に理解できるようになる。
【０００３】
他の例として、統計的処理を施した頻度表示方法がある。この頻度表示方法は、多数の波形表示データを表示画素単位で蓄積し、画素単位の頻度情報に応じて、輝度又は色を割り当てて表示する。これにより、入力されたアナログ信号のより統計的な理解が得やすくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなオシロスコープにおいて、例えば、回路の不具合を解析するために、異常波形といったまれな波形を観測したいとき、次のような問題点が発生する。
観測者は、あらかじめ異常波形がどのようなものかが特定できないのが普通であり、最初は、単純なトリガ条件で捕捉しながら異常波形の出現を待ち続ける。波形の観測中に異常の波形を検出すると、観測者は直ちにＳＴＯＰキーを押し下げし、表示画面を静止させる。
【０００５】
しかしながら、まれな異常波形の大部分は、既に通常波形の中に埋もれてしまっている。このため、その後の解析が困難となる。したがって、観測者は、再度、特殊なトリガ条件を設定しなおし、徐々に異常波形の詳細に迫っていくことになる。
このような手法は、時間も手間もかかり、効率的な観測方法とは言い難い。
【０００６】
従来のデジタルオシロスコープの中には、過去の波形データを１波形ずつ表示できる装置もある。しかしながら、このような装置では、多数の波形表示データの中から所望の波形データを検索するのに多くの時間及び操作が必要となる。例えば、過去１，０００回の波形データから、所望の波形データを検索する場合、観測者が毎秒１波形データずつ順番に表示させながら検索すると、検索時間は最悪で１６分以上もかかることになる。
【０００７】
以上のような問題を解決するためには、多数の表示波形の中から単一の波形を、効率的に検索できる新たな手段が必要となる。
本発明は、観測者が所望とする単一の波形データを高速かつ容易に検索し、表示できる波形表示装置及び波形表示方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の波形表示装置においては、入力アナログ信号をアナログ・デジタル（ＡＤ）変換器により量子化した時系列データに変換し、時系列データをいったん、捕獲メモリに波形データとして記憶する。捕獲メモリに記憶された所定数の波形データを波形プロセッサによりビットマップ形式に変換して画像データを作成し、画像メモリに蓄積する。表示プロセッサにより、蓄積された複数の画像データから表示データを作成し、表示装置に表示する。
【０００９】
前記表示装置において、前記波形プロセッサは、前記入力手段の操作に応じて、前記複数の画像データから選択された一部の画像データを識別し、この画像データを構成する時系列データを、新たな複数の画像データに再分配し、前記表示プロセッサは、前記再分配された画像データから表示データを作成する。
【００１０】
前記波形表示装置を使用するとき、観測者は、表示装置上に所望の波形が出現するのを待つ。所望の波形を含む表示データを見つけたときは、ＳＴＯＰキーを押下して波形データの更新を止める。そして、前記入力手段を操作することにより、画像メモリに蓄積された複数の画像データを順次スクロール表示させ、所望の波形を含む画像データを選択する。すると、選択された画像データを構成する波形データが複数の画像データに再分配されるので、観測者は、入力手段の操作により波形データをスクロール表示させて、最終的に所望の単一波形を表示させることができる。
【００１１】
このように、多数の波形データを所定の数に分割して作成した複数の画像データの中から、所望の波形データを含む画像データを、単一の入力手段により選択し、更に選択した画像データから所望の単一の波形データを得ることができる。したがって、従来のように全部の波形データを順次スクロールする必要はなく、所定の数の画像データをスクロールするだけで、多数の入力波形の中から短時間で所望の波形を選択し表示させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図を用いて説明する。
図１は、波形表示装置の回路構成を示すブロック図である。ただし、波形表示装置のうち、本発明に直接関係しない部分は省略してある。図２は、図１の回路により処理される波形を示す図である。
【００１３】
アナログ入力信号は、ＡＤ変換器１により、量子化された時系列データに変換される。ＡＤ変換器１からの時系列データは、捕獲制御回路１２を介して、トリガ条件の成立により（図示せず）、いったん、波形データとして捕獲メモリ２に記憶される。捕獲メモリ２は、複数の波形データ群Ｗ１〜Ｗｎ、Ｗｎ＋１〜Ｗｍ……（図２）を記憶するように、複数のセグメントに分割されている。
ＡＤ変換器１の分解能が８ビット、一つの波形データのメモリ長を１ｋワードとし、この捕獲メモリ２に１６Ｍビットメモリを使用した場合、２ｋ個分の波形データを記憶することができる。
【００１４】
波形プロセッサ３は、捕獲メモリ２から順次波形データを読み出し、ラスタ化し、ビットマップ形式で画像データＰ０、Ｐ１…Ｐ１５を作成し、画像メモリ４に蓄積する。
画像メモリ４は、複数の画像データＰ０、Ｐ１…Ｐ１５を記憶するように複数のセグメントに分割されている。なお、画像データＰ０は、複数の波形データＷ１〜Ｗｎを合成して、Ｐ１は、Ｗｎ＋１〜Ｗｍを合成して作成されているが、単一の波形データのみで作成される場合もある。
【００１５】
表示プロセッサ５は、画像メモリ４から複数の画像データＰ０、Ｐ１…Ｐ１５を読み出し、重み付けし、表示データＤを作成する。表示データＤは表示装置６で表示される。表示プロセッサ５は、重み付け回路９と色データ変換回路１０を有している。
波形プロセッサ３及び表示プロセッサ５としては、ハードウェアでも、ソフトウエア（マイクロプロセッサによる処理）でも実現可能である。
表示装置６には、一般的なカラーＴＦＴ−ＬＣＤが用いられる。
【００１６】
入力手段８は、表面パネル上に配置された輝度調整つまみと兼用することができる。この入力手段８には、プッシュスイッチ付きロータリーエンコーダが用いられる。観測者の入力手段８の操作により入力された制御情報は、マイクロプロセッサ等により構成される制御手段７に伝達され、波形プロセッサ３、表示プロセッサ５を制御する。
【００１７】
次に、図１に示した回路の構成要素について説明する。
最初に、波形プロセッサ３の動作を説明する。
波形プロセッサ３は、捕獲メモリ２に新たな波形データＷ１〜Ｗｎが書き込まれると、この波形データＷ１〜Ｗｎを順次読み出し、ラスタ化処理により、表示イメージとなるビットマップ形式に変換する。所定の時間の間に、これらの波形データＷ１〜Ｗｎを蓄積し、一つの画像データＰ０を作成する。所定の時間が経過すると、この画像データＰ０を画像メモリ４の分割された領域（以下、セグメントという）に書きこみ、次の波形データＷｎ＋１〜Ｗｍから次の画像データＰ１の蓄積を開始する。
【００１８】
一つの画像データＰ０に複数の波形データＷ１〜Ｗｎを蓄積する場合、厳密には、各波形データの画素を累積カウントすることが望ましいが、データ処理量又はコスト等を考慮し、画像データの画素を所定の何ビットかで表現することが可能である。また、最小の１ビットにまで簡素化（画素のＯＲ書き）して表現することも可能である。
一般のデジタルオシロスコープのパーシスタンス表示（あるいは、頻度表示）において、観測者は、パネル前面に設けられたつまみ（図示せず）の操作により、パーシスタンス時間等を設定する。
【００１９】
表示プロセッサ５において１６個分の画像データを読み出して１つの表示データを合成する場合、波形プロセッサ３は、パーシスタンス時間を１６で分割した時間ごとに、画像データＰ０〜Ｐ１５を作成する。例えば、パーシスタンス時間に８秒が設定されたならば、一つの画像データＰには、５００ｍ秒分の波形データを蓄積することになる。パーシスタンス時間の８秒が過ぎたならば、最初に書き込まれた画像データＰの領域に最新の画像データＰが上書きされることになる。
【００２０】
次に、表示プロセッサ５の動作を説明する。表示プロセッサ５は、画像メモリ４から、各セグメントに記憶された画像データＰ０〜Ｐ１５をそれぞれ読み出す。次に、重み付け回路９により画素単位で合成データを作成し、色データ変換回路１０を経て、表示データＤを作成する。
【００２１】
観測者は、入力手段８のつまみを回転することにより、重み付け係数を増減させ、表示装置６における波形表示全体の輝度を制御することができる。
図３を用いて、重み付け係数について説明する。
図３は、パーシスタンス表示で使用されるような、時間順の重み付け係数の例を示す。この例では、時間順に最新の画像データＰ１５に最も大きな重み付け係数が付与され、最も古い画像データＰ０に最も小さな重み付け係数が付与されている。各重み付け係数に応じた輝度とすることにより、最新の波形が明るく、古い波形が暗く表示されることとなり、古い波形が徐々に暗くなっていくパーシスタンス表示が実現できる。
【００２２】
次に、画像データＤの特定のセグメントを強調して表示する手段を説明する。
観測者が入力手段８のつまみを１回プッシュすることにより、画像データの特定のセグメントを強調して表示するモード（以後、「インスペクションモード」（inspection mode）と記述する）に切り替える。
【００２３】
図４は、インスペクションモードにおいて、画像データＰ２が強調表示された場合の重み付け係数の例を示す。ここでは、画像データＰ２に所定の重み付け係数が付与され、それ以外の画像データＰ０、Ｐ１、Ｐ３〜Ｐ１５の重み付け係数はゼロとされる。これにより、画像データＰ２のみが表示され、その他の画像データは表示されない。
【００２４】
この状態で、入力手段８のつまみを回すことにより、重み付け係数が付与される画像データが変更される。これにより、画像メモリ４のセグメントに記憶された画像データを順次切り替え、表示される画像データをＰ０〜Ｐ１５の範囲でスクロールさせることができる。
このとき、図５で示されるようなインジケータが画面の一部に表示される。このインジケータにより、観測者は、現在表示中の画像データＰ０〜Ｐ１５のセグメントの位置を視覚的に確認することができる。
【００２５】
上記の図４では、単一の画像データＰ２のみを表示する例を示したが、その前後の画像データＰ１及びＰ３に重み付け係数を加える等の変形が可能である。このようにすると、観測者が画像データをスクロールさせたときに、所望の波形データを含むセグメントに近づくにつれ、所望の波形の輝度が次第に上昇し、このセグメントから遠ざかるにつれその輝度が次第に減少することになる。このため、視覚的に、検索が容易となる効果が期待できる。
【００２６】
図６を用いて、合成された画像データから所望の波形データを検索する手順を説明する。
観測者が入力手段８のつまみを１回プッシュすることにより、インスペクションモードに入り、図６の処理が開始される。
【００２７】
最初に、インスペクションモードの設定が行われる（ステップＳ１）。
ここでは、図７に示す画像メモリ４のセグメント番号と捕獲メモリ２のセグメント番号の対応関係が波形プロセッサ３に保持される。捕獲メモリ２及び画像メモリ４は、それぞれの分割領域にセグメント番号をつけ、その順番で波形データ及び画像データが格納されている。波形プロセッサ３は、画像メモリ４の各セグメントに対応した捕獲メモリ２の最初のセグメント番号を保持する。
【００２８】
観測者は、入力手段８のつまみを回転させることにより、画像データＰ０〜Ｐ１５がスクロール表示される（ステップＳ２）。これにより、観測者は、不要な画像データを視覚的に排除して、所望の波形データを含んだ画像データを表示することができる。
【００２９】
次に、所望の波形データを含んだ画像データを表示した状態で、入力手段８のつまみを再度プッシュすることで、画像データのセグメントが選択される（ステップＳ３）。
波形プロセッサ３は、図７に示した内容に従い、選択されたセグメントに対応して大元の波形データ（選択されたセグメントを構成する波形データ）Ｗを捕獲メモリ２から読出し、再ラスタ化して画像メモリ４の各セグメントに分割して記憶（再分配）する（ステップＳ４）。
この画像メモリ４に記憶された画像データＰは、表示プロセッサ５により、表示装置６に表示される。
【００３０】
画像メモリ４の領域が１６個のセグメントに分割されている場合、最初に１セグメント当たりの画像データが６４個の波形データで構成されていたならば、再分配により、６４個の波形データＷが１６個のセグメントに分割して記憶される。したがって、再分配後の１セグメントの波形データの数は、６４個の１／１６の４個に減少することになる。
【００３１】
ステップＳ５で、画像メモリ４の１セグメントに記憶された波形データが単一データであるか、合成データであるかが判定される。上記の例であれば、１セグメントに４個の波形データの合成が記憶されているので、ステップＳ２に戻る。
観測者は、再び、ステップＳ２で画像データをスクロールし、ステップＳ３でセグメントの選択をする。
【００３２】
ステップＳ４で、選択されたセグメントに対応して大元の波形データＷを捕獲メモリ２から読出し、再ラスタ化した画像データＰを画像メモリ４の各セグメントに分割して記憶する。上記の例であれば、４セグメントのそれぞれに単一の画像データＰが記憶されることになる。この場合は、次にはステップＳ５からステップＳ６へ進むこととなる。
【００３３】
観測者が入力手段８のつまみを回転することにより、画像データＰをスクロールし（ステップＳ６）、所望の単一の波形データを選択する（ステップＳ７）。観測者は表示装置６に表示された波形（単一の波形）を見て解析を行う。
解析が終了して、観測者が入力手段８のつまみをプッシュすると、インスペクションモードが解除される（ステップＳ８）。このように、インスペクションモードから通常の波形表示状態に復帰する場合も入力手段８を制御することにより簡単に復帰できる。
【００３４】
図６の処理について波形を用いて説明する。
図８の（ａ）から（ｅ）に示される入力アナログ信号等を取り込んだ状態で、表示波形を静止させた場合、表示画面には、通常、図９の（ａ）又は（ｂ）のような波形が表示される。ここで、（ａ）は、頻度表示をした場合の波形で、出現する頻度が高い画素は高い輝度で、頻度が低い画素は低い輝度で表される。または、輝度の高低の代わりに、異なる色で表されることもある。（ｂ）は、パーシスタンス表示をした場合の波形で、時間的に新しく出現した波形は高輝度で、古い波形は低輝度で表示される。
【００３５】
所望の波形が図８（ｃ）の２つのパルスが連続した波形である場合、上記ステップＳ２〜４の手順で画像データを順番に表示することで、不要な画像データを排除して、図９（ｃ）のような所望の波形を含んだ表示がされる。
更に、ステップＳ６、７の手順により、最終的に、図８（ｃ）で示される所望の単一の波形に到達することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態においては、観測者は、単一の入力手段８の操作のみで、所望の波形データが属するセグメントを順次選択することで、所望の波形データを検索することができる。これにより、従来のように１波形データごとにスクロールするよりも、十分短い時間で、所望の単一の波形データを検索することができる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明をしてきた。本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように変形が可能である。
上記実施例では、入力手段８のつまみの回転に合わせて画像データを高速にスクロールできるように、画像メモリ４を複数のセグメントに分割して、あらかじめ、それぞれに画像データを記憶している構成とした。これに対し、画像メモリ４を分割せずに、入力手段８の操作に合わせて、波形プロセッサ３の動作により、画像データを順次作成し直し、その結果として、画像データのスクロールを実現することが可能である。
【００３８】
以上の実施形態では、入力手段８として、既存の輝度調整つまみを利用している。これに対し、装置の表面パネルに配置したその他の既存のつまみを利用してもよい。また、選択用のつまみを新たに設けてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、観測者が単一の入力手段のみを操作することにより、多数の表示波形の中から、所望とする単一の波形データを高速に検索し、表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した波形表示装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】図１における波形を示す図である。
【図３】重み付け係数を説明する図である。
【図４】図１の波形表示回路における重み付け係数の付与例を示す図である。
【図５】図１の波形表示回路におけるインスペクションモード時に表示されるインジケータを示す図である。
【図６】図１の波形表示回路における波形データの検索フローを示す図である。
【図７】図１の波形表示回路における画像メモリと捕獲メモリとの対応関係を示す図である。
【図８】図１の波形表示回路における波形データの例である。
【図９】図１の波形表示回路における波形表示の例である。
【符号の説明】
１…ＡＤ変換器
２…捕獲メモリ
３…波形プロセッサ
４…画像メモリ
５…表示プロセッサ
６…表示装置
７…制御手段
８…入力手段
９…重み付け回路
１０…色データ変換回路
１１…インジケータ
１２…捕獲制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003669312.tif 000008
【図８】
0003669312.tif 000009
【図９】
0003669312.tif 000010