(57)【要約】【課題】  繰り返し周期が長い信号であってもその波形情報を正確に取得できるようにする。【解決手段】  演算手段２２は、入力信号Ｓの波形繰り返し周期Ｔｘの整数Ｎ倍と、サンプリング周期Ｔｓの整数Ｑ倍との差がオフセット遅延時間ΔＴとなる整数Ｑ、Ｎと、その整数に応じたサンプリング周期Ｔｓを算出する。光サンプリング部２５は、算出されたサンプリング周期Ｔｓで入力信号Ｓに対するサンプリングを行いう。データ取得制御手段３４は、サンプリングで得られた信号Ｅｏから、サンプリング周期ＴｓのＱ倍の周期をもつ第２のクロック信号Ｃ２に同期して、入力信号の波形情報を取得する。【選択図】        図１
2006003325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の波形が所定周期（Ｔｘ）で繰り返し現れる信号を入力するための入力端子（２０ａ）と、
前記波形の繰り返し周期（Ｔｘ）とサンプリングのオフセット遅延時間（ΔＴ）とに対応する情報を指定するためのパラメータ指定手段（２１）と、
前記パラメータ指定手段によって指定された情報と、サンプリング周期（Ｔｓ）の可変範囲とに基づいて、
Ｑ・Ｔｓ＝Ｎ・Ｔｘ＋ΔＴ
を満たす１以上の整数Ｑ、Ｎおよびサンプリング周期を算出する演算手段（２２）と、
前記演算手段によって算出されたサンプリング周期の第１のクロック信号（Ｃ１）を出力する信号発生手段（２３）と、
前記第１のクロック信号に同期したサンプリングパルスを前記演算手段によって算出されたサンプリング周期で発生するサンプリングパルス発生手段（２４）と、
前記サンプリングパルスによって前記入力信号をサンプリングするサンプリング部（２５）と、
前記第１のクロック信号に同期し、且つ前記サンプリング周期の前記整数Ｑ倍の周期をもつ第２のクロック信号（Ｃ２）を出力する第２のクロック信号発生手段（２６）と、
前記第２のクロック信号を外部に出力するためのクロック出力端子（５０ａ）と、
前記サンプリング部から出力されるパルス信号を外部に出力するためのパルス出力端子（５０ｂ）とを備えたサンプリング装置。
【請求項２】
同一の波形が所定周期（Ｔｘ）で繰り返し現れる信号を入力するための入力端子（２０ａ）と、
前記波形の繰り返し周期（Ｔｘ）とサンプリングのオフセット遅延時間（ΔＴ）とに対応する情報を指定するためのパラメータ指定手段（２１）と、
前記パラメータ指定手段によって指定された情報と、サンプリング周期（Ｔｓ）の可変範囲とに基づいて、
Ｑ・Ｔｓ＝Ｎ・Ｔｘ＋ΔＴ
を満たす１以上の整数Ｑ、Ｎおよびサンプリング周期を算出する演算手段（２２）と、
前記演算手段によって算出されたサンプリング周期の第１のクロック信号（Ｃ１）を出力する信号発生手段（２３）と、
前記第１のクロック信号に同期したサンプリングパルスを前記演算手段によって算出されたサンプリング周期で発生するサンプリングパルス発生手段（２４）と、
前記サンプリングパルスによって前記入力信号をサンプリングするサンプリング部（２５）と、
前記第１のクロック信号に同期し、且つ前記サンプリング周期の前記整数Ｑ倍の周期をもつ第２のクロック信号（Ｃ２）を出力する第２のクロック信号発生手段（２６）と、
前記サンプリング部から出力されるパルス信号をデジタルのデータに変換して出力するＡ／Ｄ変換器（３３）と、
波形データを記憶するための波形データメモリ（３５）と、
前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデータを前記第２のクロック信号に同期して前記波形データメモリに書込むデータ取得制御手段（３４）と、
前記波形データメモリに記憶された一連の波形データを読み出して前記オフセット遅延時間間隔の時間軸上に波形表示する波形表示手段（３６、３７）とを備えた波形観測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一の波形が所定周期で繰り返し現れる信号に対するサンプリングを行い、波形情報を高い時間分解能で取得し、観測するための技術に関し、波形の繰り返し周期が、サンプリング周期より広い場合であっても、波形情報を正確に高い時間分解能で取得できるようにするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、数１０ＧＨｚの高速のクロック信号で強度変調された光信号のように、同一波形が短い周期で繰り返し現れる信号の波形データを、高い分解能で取得して観測するために、図９に示すサンプリング方式の波形観測装置１０が用いられている。
【０００３】
この波形観測装置１０は、入力される光信号Ｐの波形の繰り返し周期ＴｘのＮ倍（Ｎは１以上の任意の整数で例えば１００、１０００等）より所定値（オフセット遅延時間）ΔＴだけ長い繰り返し周期Ｔｓ（＝Ｎ・Ｔｘ＋ΔＴ）をもち、パルス幅が狭い光サンプリングパルスＰｓを光サンプリングパルス発生手段１１によって生成する。
【０００４】
そして、その生成された光サンプリングパルスＰｓを光サンプリング部１２に入力し、光信号Ｐを光サンプリングパルスＰｓでサンプリングし、そのサンプリングによって得られたパルス光を光電変換して電気のパルス信号Ｅｏに変換し、このパルス信号Ｅｏの振幅強度をＡ／Ｄ変換器１３によってデジタルのデータに変換して波形データメモリ１４に記憶し、この波形データメモリ１４に記憶された一連の波形データを表示制御手段１５が読み出して表示器１６に波形表示する。
【０００５】
このようなサンプリング方式の波形観測装置１０では、図１０の（ａ）に示すように、光信号Ｐの繰り返し波形がＮ回連続して入力される毎に、光サンプリングパルスＰｓによるサンプリングタイミングが図１０の（ｂ）のように、ΔＴ時間ずつシフトしていくため、繰り返し周期Ｔｘに比べて格段に低速なサンプリングで、光信号Ｐの波形情報を高分解能に取得でき、これを表示器１６の画面上で観測することができる。
【０００６】
上記のようなサンプリングによって信号の波形を取得する技術は、次の特許文献１に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−０７１７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、サンプリングに用いるパルスは、前記したように０．１ｐｓのように非常に幅の狭い信号であり、このような信号の周期、即ちサンプリング周期を広い範囲にわたって高精度に可変できるようにすることは極めて困難である。
【０００９】
即ち、パルス光で０．１ｐｓの幅を実現する場合、一般的にパルス光を分散減少ファイバに入力し、その非線形効果によりパルス幅を狭くして出射しているが、この非線形効果により所望の形状をした安定なパルスを生じさせるためには、入力光の瞬時強度がある程度大きく且つ所定の範囲に入っていなければならない。
【００１０】
このため、通常は、光サンプリングパルス発生手段１１において、図１１に示すように、分散減少ファイバ１１ａに入射するパルス光Ｐｂ′の平均電力を安定化するための自動利得制御型のファイバアンプ１１ｂを用いている。
【００１１】
ところが、この自動利得型のファイバアンプ１１ｂは、出射する光の平均電力を安定化するように制御するため、サンプリング周期、即ち、入力されるパルス光Ｐｂの間隔が大幅に変化すると、それに応じて利得が大幅に変化して、分散減少ファイバ１１ａへ適正な瞬時強度のパルス光を入射できなくなる。
【００１２】
このような理由から、一般的にサンプリング周期の１パーセント程度が可変範囲の限度となっている。
【００１３】
このサンプリング周期の可変幅の狭さは、繰り返し周期が長い信号の波形観測に制限を与え、擬似ランダムパターンで変調された信号のように同一波形の繰り返し周期が長い信号の波形観測がうまく行えない。
【００１４】
つまり、サンプリング周期の最大値をＴｍａｘ、最小値をＴｍｉｎとすると、整数Ｎがとりうる範囲は、
（Ｔｍｉｎ−ΔＴ）／Ｔｘ≦Ｎ≦（Ｔｍａｘ−ΔＴ）／Ｔｘ
となる。
【００１５】
ここで、ＴｍａｘおよびＴｍｉｎに対してΔＴが無視できるとすれば、上記式は、
Ｔｍｉｎ／Ｔｘ≦Ｎ≦Ｔｍａｘ／Ｔｘ
と近似できる。
【００１６】
なお、上記式を、
Ｔｍｉｎ＝１／Ｆｍａｘ、
Ｔｍａｘ＝１／Ｆｍｉｎ、
Ｔｘ＝１／Ｆｘ
として、周波数で表現すれば、
Ｆｘ／Ｆｍａｘ≦Ｎ≦Ｆｘ／Ｆｍｉｎ
となる。
【００１７】
上記の不等式において、ＦｘがＦｍｉｎより小さいとき１以上の整数Ｎは得られず、また、ＦｘがＦｍｉｎ以上であっても、Ｆｘが小さい場合には１以上の整数Ｎが得られない場合がある。
【００１８】
例えば、周波数で説明すると、サンプリング周波数の範囲が９．９〜１０．１ＭＨｚで、入力信号の同一波形の繰り返し周波数が４５５ＭＨｚ、ΔＴ＝０．１ｐｓとすると、
４４．０６≦Ｎ≦４４．９５
となり、整数Ｎは得られず、上記従来装置では、この信号の観測を正しく行うことはできない。
【００１９】
また、この種の波形観測装置では、狭い幅の光サンプリングパルスを生成したり、光同士のミキシングを行なう光ミキサ等が必要であり、表示部を含めると装置全体が複雑化し高価になるという別の問題がある。
【００２０】
本発明は、これらの問題を解決して、同一の波形の繰り返しの周期が短い信号だけでなく、繰り返し周期が長い信号であってもその波形情報を正確に取得できるサンプリング装置および波形観測システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１記載のサンプリング装置は、
同一の波形が所定周期（Ｔｘ）で繰り返し現れる信号を入力するための入力端子（２０ａ）と、
前記波形の繰り返し周期（Ｔｘ）とサンプリングのオフセット遅延時間（ΔＴ）とに対応する情報を指定するためのパラメータ指定手段（２１）と、
前記パラメータ指定手段によって指定された情報と、サンプリング周期（Ｔｓ）の可変範囲とに基づいて、
Ｑ・Ｔｓ＝Ｎ・Ｔｘ＋ΔＴ
を満たす１以上の整数Ｑ、Ｎおよびサンプリング周期を算出する演算手段（２２）と、
前記演算手段によって算出されたサンプリング周期の第１のクロック信号（Ｃ１）を出力する信号発生手段（２３）と、
前記第１のクロック信号に同期したサンプリングパルスを前記演算手段によって算出されたサンプリング周期で発生するサンプリングパルス発生手段（２４）と、
前記サンプリングパルスによって前記入力信号をサンプリングするサンプリング部（２５）と、
前記第１のクロック信号に同期し、且つ前記サンプリング周期の前記整数Ｑ倍の周期をもつ第２のクロック信号（Ｃ２）を出力する第２のクロック信号発生手段（２６）と、
前記第２のクロック信号を外部に出力するためのクロック出力端子（５０ａ）と、
前記サンプリング部から出力されるパルス信号を外部に出力するためのパルス出力端子（５０ｂ）とを備えている。
【００２２】
また、本発明の請求項２の波形観測システムは、
同一の波形が所定周期（Ｔｘ）で繰り返し現れる信号を入力するための入力端子（２０ａ）と、
前記波形の繰り返し周期（Ｔｘ）とサンプリングのオフセット遅延時間（ΔＴ）とに対応する情報を指定するためのパラメータ指定手段（２１）と、
前記パラメータ指定手段によって指定された情報と、サンプリング周期（Ｔｓ）の可変範囲とに基づいて、
Ｑ・Ｔｓ＝Ｎ・Ｔｘ＋ΔＴ
を満たす１以上の整数Ｑ、Ｎおよびサンプリング周期を算出する演算手段（２２）と、
前記演算手段によって算出されたサンプリング周期の第１のクロック信号（Ｃ１）を出力する信号発生手段（２３）と、
前記第１のクロック信号に同期したサンプリングパルスを前記演算手段によって算出されたサンプリング周期で発生するサンプリングパルス発生手段（２４）と、
前記サンプリングパルスによって前記入力信号をサンプリングするサンプリング部（２５）と、
前記第１のクロック信号に同期し、且つ前記サンプリング周期の前記整数Ｑ倍の周期をもつ第２のクロック信号（Ｃ２）を出力する第２のクロック信号発生手段（２６）と、
前記サンプリング部から出力されるパルス信号をデジタルのデータに変換して出力するＡ／Ｄ変換器（３３）と、
波形データを記憶するための波形データメモリ（３５）と、
前記Ａ／Ｄ変換器が出力するデータを前記第２のクロック信号に同期して前記波形データメモリに書込むデータ取得制御手段（３４）と、
前記波形データメモリに記憶された一連の波形データを読み出して前記オフセット遅延時間間隔の時間軸上に波形表示する波形表示手段（３６、３７）とを備えている。
【発明の効果】
【００２３】
上記のように、本発明の波形観測システムは、入力信号の波形繰り返し周期Ｔｘの整数Ｎ倍と、サンプリング周期Ｔｓの整数Ｑ倍との差がオフセット遅延時間ΔＴとなる整数Ｑ、Ｎを求め、その整数に応じたサンプリング周期Ｔｓでサンプリングして得られた信号から、サンプリング周期ＴｓのＱ倍の周期をもつ第２のクロック信号に同期した波形情報を取得しているので、限られた可変範囲のサンプリング周期であっても、波形の繰り返し周期が長い信号に対する波形情報の取得を高精度に行うことができる。
【００２４】
また、本発明のサンプリング装置では、第２のクロック信号をデジタルオシロスコープの外部クロック入力端子に入力し、サンプリングで得られた信号をデジタルオシロスコープのチャネル入力端子に入力することで、限られた可変範囲のサンプリング周期であっても、波形の繰り返し周期が長い信号に対する波形情報の取得を高精度に行うことができ、その波形を正しく表示させることができ、既存のデジタルオシロスコープを用いることで、波形観測システムを簡易に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明を適用した波形観測システム２０の構成を示している。
【００２６】
この波形観測システム２０は、同一波形が繰り返される光信号Ｐを入力端子２０ａで受けてサンプリングし、その波形データを取得し、波形表示するためのものであり、パラメータ指定手段２１は、図示しない操作部の操作等によって光信号Ｐの同一波形の繰り返し周期Ｔｘとサンプリングのオフセット遅延時間ΔＴとに対応する情報を指定するためのものである。
【００２７】
なお、この情報は、繰り返し周期Ｔｘとオフセット遅延時間ΔＴとを特定できる情報であればよく、例えば繰り返し周期Ｔｘに対応した情報は、繰り返し周期Ｔｘそのものの値だけでなく、繰り返し周波数ｆｘ（＝１／Ｔｘ）であってもよく、また、予め設定されている複数のものから一つを指定する番号等の情報であってもよい。
【００２８】
また、信号の周期と周波数とは、その一方が決まれば他方が一義的に特定されるので、本明細書において「周期」およびその関係を「周波数」およびその関係に置き換えたものや、逆に「周波数」およびその関係を「周期」およびその関係に置き換えたものも本発明に含まれるものとする。
【００２９】
演算手段２２は、パラメータ指定手段２１によって指定された情報と、後述する信号発生手段２３が出力する第１のクロック信号Ｃ１の周期Ｔｓの可変範囲とに基づいて、
Ｑ・Ｔｓ＝Ｎ・Ｔｘ＋ΔＴ        ……（１）
を満たす１以上の整数Ｑ、Ｎおよびサンプリング周期Ｔｓを算出する。
【００３０】
なお、この式（１）を周波数表現すれば、
Ｆｓ＝Ｑ・Ｆｘ／（Ｎ＋Ｆｘ・ΔＴ）      ……（１′）
となる。
【００３１】
また、上記式（１）は、
Ｎ＝（Ｑ・Ｔｓ−ΔＴ）／Ｔｘ
と表され、演算手段２２は、サンプリング周期Ｔｓ（＝１／Ｆｓ）の最大値をＴｍａｘ（＝１／Ｆｍｉｎ）、最小値をＴｍｉｎ（＝１／Ｆｍａｘ）とし、オフセット遅延時間ΔＴがサンプリング周期Ｔｓに対して十分小さいとして、
Ｑ・Ｔｍｉｎ／Ｔｘ≦Ｎ≦Ｑ・Ｔｍａｘ／Ｔｘ    ……（２）
を満たす１以上の整数Ｎ、Ｑを選定し、その条件にあったサンプリング周期Ｔｓを算出する。
【００３２】
式（２）を周波数表現すれば、
Ｑ・Ｆｘ／Ｆｍａｘ≦Ｎ≦Ｑ・Ｆｘ／Ｆｍｉｎ    ……（２′）
となる。
【００３３】
実際の数値例で示すと、前記同様に、Ｆｍａｘ＝１０．１ＭＨｚ、Ｆｍｉｎ＝９．９ＭＨｚ、Ｆｘ＝４５５ＭＨｚ、ΔＴ＝０．１ｐｓとしたとき、Ｑ＝１の場合は前記したように、４４．０６≦Ｎ≦４４．９５となり、整数Ｎは存在しない。
【００３４】
次に、Ｑ＝２とすると、８８．１２≦Ｎ≦８９．９０となり、整数８９がＮとして存在する。
【００３５】
そして、この整数Ｑ＝２、Ｎ＝８９を、前記式（１′）に代入することで、
Ｆｓ＝９．９９９９９５（ＭＨｚ）
が得られる。
【００３６】
なお、上記不等式を満たす整数Ｎ、Ｑは無限に存在するが、整数Ｎ、Ｑが小さいほど１波形分のデータ所得に必要な時間が短くて済むので、特別な事情がない限り、整数Ｎ、Ｑとしてはその最小値を選定する。
【００３７】
信号発生手段２３は、演算手段２２で算出されたサンプリング周期Ｔｓ（＝１／Ｆｓ）の第１のクロック信号Ｃ１と、後述する光サンプリングパルス発生手段２４で幅の狭いパルス光を生成させるために必要な高い周波数の信号Ｕとを生成して出力する。
【００３８】
この信号発生手段２３としては、安定で高い周波数（例えば１ＧＨｚ±１ＭＨｚ）の高周波信号を逓倍して信号Ｕを生成し、その信号Ｕを分周して上記第１のクロック信号Ｃ１を発生するように構成されている。
【００３９】
また、図１で点線で示しているように、観測対象の光信号Ｐを出力するシステムがその光信号Ｐを生成するのに必要な基準信号Ｒをこの信号発生手段２３で生成してシステムに与えて同期をとる場合もある。
【００４０】
光サンプリングパルス発生手段２４は、信号発生手段２３から出力された第１のクロック信号Ｃ１に同期した周期Ｔｓの光サンプリングパルスＰｓを発生する。
【００４１】
この光サンプリングパルス発生手段２４が発生する光サンプリングパルスＰｓのパルス幅は、サンプリングの時間分解能の上限を決定するものであり、パルス幅が狭い程、高い時間分解能でサンプリングを行うことができる。
【００４２】
この狭い光サンプリングパルスを得るために、光サンプリングパルス発生手段２４は、例えば図２に示しているように、光源２４ａから出射される連続光ＣＷを変調器２４ｂに入射して信号Ｕで変調して、図３の（ａ）のように比較的狭い幅のパルス光Ｐａを信号Ｕの周期Ｔｕで生成し、そのパルス光Ｐａを間引手段２４ｃに入力する。
【００４３】
間引手段２４ｃは、第１のクロック信号Ｃ１の周期で短時間だけオンする光スイッチを有し、図３の（ｂ）のように第１のクロック信号Ｃ１の周期Ｔｓのパルス光Ｐｂを出力する。このパルス光Ｐｂは、自動利得制御型のファイバアンプ２４ｄに入射され、適正な強度のパルス光Ｐｂ′に増幅されて分散減少ファイバ２４ｅに入射され、分散減少ファイバ２４ｅからは、図３の（ｃ）のように幅が狭い（例えば０．１ｐｓ以下）の光サンプリングパルスＰｓが周期Ｔｓで出射される。
【００４４】
なお、この光サンプリングパルス発生手段２４から出射される光サンプリングパルスＰｓは、第１のクロック信号Ｃ１に同期するように設定されている。
【００４５】
この光サンプリングパルスＰｓは、光サンプリング部２５に入射される。
光サンプリング部２５は、例えば、図４に示しているように、光ミキサ２５ａと光電変換器２５ｂとからなり、入力端子２０ａから入力される光信号Ｐと光サンプリングパルスＰｓとを光ミキサ２５ａに入力して、光信号Ｐを光サンプリングパルスＰｓでサンプリングし、そのサンプリングによって得られたパルス光Ｐｏを光電変換器２５ｂによって電気のパルス信号Ｅｏに変換して出力する。
【００４６】
第２のクロック信号発生手段２６は、例えば分周比を可変できる分周器によって構成され、第１のクロック信号Ｃ１に同期し、且つサンプリング周期Ｔｓの整数Ｑ倍の周期Ｑ・Ｔｓをもつ第２のクロック信号Ｃ２を出力する。
【００４７】
また、トリガ用信号発生手段２７は、データ取得の開始を示すトリガ用信号Ｗを生成し、データ取得制御手段３４へ出力する。
【００４８】
このトリガ用信号Ｗは、波形描画を１回しか行わないシングル測定の場合には、例えば１回の立ち上がりエッジを有するステップ状の信号である。
【００４９】
また、波形描画を繰り返し行うリピート測定の場合には、繰り返し周期Ｔｘとサンプリング周期Ｔｓと整数Ｑとの積（Ｑ・Ｔｓ・Ｔｘ）をオフセット遅延時間ΔＴで除算して得られる周期（Ｑ・Ｔｓ・Ｔｘ／ΔＴ）またはその整数倍に等しい周期Ｔｗをもつ矩形波信号である。
【００５０】
ここで、周期Ｑ・Ｔｓ・Ｔｘ／ΔＴのうち、Ｑ・Ｔｓは、第２のクロック信号Ｃ２の周期を示し、Ｔｘ／ΔＴは、オフセット遅延時間ΔＴで繰り返し周期Ｔｘの１波形分をサンプリングするのに必要なサンプリング回数を示している。
【００５１】
つまり、周期Ｑ・Ｔｓ・Ｔｘ／ΔＴは、第２のクロック信号Ｃ２によって、繰り返し周期Ｔｘの１波形分をオフセット遅延時間ΔＴでサンプリングするのに必要な時間を表している。これを数値例で示せば、Ｑ＝２、Ｔｓ＝０．１μｓ、Ｔｘ＝２ｎｓ、ΔＴ＝０．１ｐｓとすれば、周期Ｑ・Ｔｓ・Ｔｘ／ΔＴは４ｍｓ（周波数２５０Ｈｚ）となる。
【００５２】
一方、光サンプリング部２５から出力されるパルス信号Ｅｏは、Ａ／Ｄ変換器３３に入力される。
【００５３】
Ａ／Ｄ変換器３３は、光サンプリング部２５から出力されるパルス信号Ｅｏに対するＡ／Ｄ変換処理を第２のクロック信号Ｃ２（点線で示すように第１のクロック信号Ｃ１でもよい）を受ける毎に行い、そのＡ／Ｄ変換処理によって得られたパルス信号Ｅｏのピーク値のデータＤｐを後述するデータ取得制御手段３４に出力する。
【００５４】
データ取得制御手段３４は、トリガ用信号Ｗに基づいて、Ａ／Ｄ変換器３３から出力されるデータＤｐを、第２のクロック信号Ｃ２に同期して波形データメモリ３５に書き込む。
【００５５】
即ち、トリガ用信号Ｗが例えば「０」から「１」に立ち上がるタイミング（逆に「１」から「０」に立ち下がるタイミングでもよく、両者を選択できるようにしてもよい）から第２のクロック信号Ｃ２に同期して波形データメモリ３５に対するデータＤｐの書き込みを開始し、所定数のデータの書き込み行う。前記シングル測定の場合この動作で測定が終了するが、リピート測定モードでは、トリガ用信号Ｗが立ち上がる毎に上記動作を繰り返す。なお、波形データメモリ３５に書き込むデータの数は、後述する表示器３７に表示される時間軸の表示ポイント数に対応する。
【００５６】
表示制御手段３６は、表示器３７とともに波形表示手段を形成するものであり、時間軸と電圧軸とからなる座標画面を表示器３７に表示させ、波形データメモリ３５に記憶された一連のデータＤｐを読み出して、座標画面上にプロット表示して、その読み出した一連のデータＤｐに対応する波形を表示する。
【００５７】
なお、この表示制御手段３６は、観測モード指定手段３８によって指定された観測モードに応じて、波形データメモリ３５に記憶されたデータＤｐに対する加工処理および表示処理を行う。
【００５８】
即ち、パーシステンスモードが指定された場合には、波形データメモリ３５に記憶された一連のデータＤｐを、その残像を残すことで波形表示し、平均化モードが指定された場合には、波形データメモリ３５に記憶された一連のデータＤｐを所定組求めて、その平均化処理を行い、その平均化処理で得られた一連のデータを波形として表示する。
なお、トリガ信号発生手段２７が図示しない操作部に対する手動操作に同期したトリガ用信号Ｗを単発に出力する単掃引モードも可能である。
【００５９】
次に上記波形観測システム２０の動作を説明する。
始めに、例えば図５の（ａ）に示すように擬似ランダム信号（１１００１０１…０）で強度変調され、その符号長に等しい繰り返し周期Ｔｘで同一波形が現れる光信号Ｐを入力端子２０ａに入力し、その波形の繰り返し周期Ｔｘおよびサンプリングのオフセット遅延時間ΔＴに対応した情報をパラメータ指定手段２１によって指定する。
【００６０】
この指定された情報に基づいて、前記式（２）を満たす最小の整数Ｎ、Ｑが求められ、その整数に基づいてサンプリング周期Ｔｓが算出され、それらの情報が信号発生手段２３および第２のクロック信号発生手段２６に出力される（ここでは、整数Ｎ＝８９、Ｑ＝２としている）。
【００６１】
このため、サンプリング周期Ｔｓの第１のクロック信号Ｃ１と、それに同期した光サンプリングパルスＰｓが、図５の（ｂ）、（ｃ）のように生成される。
【００６２】
そして、光サンプリングパルスＰｓが光サンプリング部２５に入力され、光サンプリング部２５で光信号Ｐが周期Ｔｓでサンプリングされて、そのサンプリングで得られた電気のパルス信号ＥｏがＡ／Ｄ変換器３３に順次出力される。
【００６３】
ここで、前記したようにＱが２の場合、Ａ／Ｄ変換器３３には、オフセット遅延時間ΔＴずつすれた波形情報をもつ周期Ｑ・Ｔｓのパルス信号Ｅｏの間に、不要な信号も入力される。
【００６４】
これに対して、第２のクロック信号発生手段２６からは、図５の（ｄ）のようにＱ・Ｔｓの周期をもつ第２のクロック信号Ｃ２が出力される。このため、Ａ／Ｄ変換器３３は、周期Ｔｓで入力されるパルス信号Ｅｏのうち、図５の（ｅ）のように、所望のＱ個毎のパルス信号Ｅｏに対するサンプリングを行い、必要とするデジタルのデータＤｐに変換する。
【００６５】
また、トリガ用信号発生手段２７は、図６の（ｂ）に示すように、周期Ｑ・Ｔｓの第２のクロック信号Ｃ２によって、繰り返し周期Ｔｘの１波形分をオフセット遅延時間ΔＴでサンプリングするのに必要な時間Ｑ・Ｔｓ・Ｔｘ／ΔＴ（またはその整数倍）を周期Ｔｗとするトリガ用信号Ｗを生成してデータ取得制御手段３４に出力する。なお、図６の（ａ）は図５の（ｅ）の波形の時間軸を縮めて示したものである。
【００６６】
そして、このトリガ用信号Ｗの立ち上がり（または立ち下がり）を検知したデータ取得制御手段３４により、時刻ｔ０のタイミングから所定時間が経過するまでの間に、Ａ／Ｄ変換器３３から出力されるデータＤｐが、第２のクロック信号Ｃ２に同期して波形データメモリ３５へ書き込まれる。
【００６７】
ここで、パーシステンスモードが指定されていれば、波形データメモリ３５に所定数書き込まれた一連の波形データが読み出されて、表示器３７の画面上に例えば図７のように、光信号Ｐの波形がオフセット遅延時間ΔＴ間隔のポイントで残像表示される。
【００６８】
なお、表示器３７に表示される時間軸の表示ポイント数が例えば１００１ポイントであれば、１回のデータ取得期間で取得されて波形データメモリ３５に書き込まれるデータＤｐの数も１００１個となり、この１００１個目のデータＤｐを波形データメモリ３５に書き込んだ後に、次のトリガ用信号Ｗの立ち上がりタイミングまで待機し、前記同様にトリガ用信号Ｗが立ち上がりタイミングから所定時間が経過するまでの間にＡ／Ｄ変換器３３から出力される波形データの取得を行うことになる。
【００６９】
そして、新たに取得された一連の波形データは、前に取得された波形データの代わりに読み出されて、オフセット遅延時間ΔＴの間隔で時間軸上にプロットされて、その波形が残像表示される。
【００７０】
以下同様に、トリガ用信号Ｗの立ち上がりタイミングの直後から第２のクロック信号Ｃ２に同期した波形データの取得が開始され、その取得された一連の波形データに対応する残像波形が前の残像波形に代わって表示される。
【００７１】
なお、観測モード指定手段３８によって平均化モードが指定されている場合には、表示制御手段３６によって複数のデータ取得期間に取得された複数組の波形データの平均化処理が行なわれ、その平均化処理された波形が表示器３７に表示されることになるが、いずれのモードの場合でも、トリガ用信号Ｗでトリガをかけて各データの取得を開始している。
【００７２】
したがって、各データ取得の開始タイミングをトリガ用信号Ｗと同期させることができ、表示波形のずれや波形再現性の悪化が起こらない。
【００７３】
また、前記式（１）で示したように、入力信号の波形繰り返し周期Ｔｘの整数Ｎ倍と、サンプリング周期Ｔｓの整数Ｑ倍との差がオフセット遅延時間ΔＴとなる整数Ｑ、Ｎを求め、その整数に応じたサンプリング周期Ｔｓを設定するようにするとともに、サンプリングで得られた信号に対する取得をＱ個毎に行うようにしているので、限られた可変範囲のサンプリング周期であっても、波形の繰り返し周期が長い信号に対する波形情報の取得を高精度に行うことができる。
【００７４】
上記した波形観測システム２０における、Ａ／Ｄ変換器３３の入力信号に対するＡ／Ｄ変換処理機能、入力信号の電圧としきい値Ｖとを比較して、その比較結果でデータの取得を開始する機能、取得したデータの波形を順次残像を残しながら表示するパーシステンス表示機能、平均化処理して表示する平均化表示機能は、多チャネル型のデジタルオシロスコープで代用することが可能である。
【００７５】
この場合、図８に示すように、サンプリング装置５０とデジタルオシロスコープ６０とで波形観測システム２０′を構成することができる。
【００７６】
このサンプリング装置５０は、デジタルオシロスコープ６０と独立した筐体（図示せず）を有し、また、前記した波形観測システム２０の入力端子２０ａ、パラメータ指定手段２１、演算手段２２、信号発生手段２３、サンプリングパルス発生手段２４、サンプリング部２５、第２のクロック信号発生手段２６、トリガ用信号発生手段２７の他に、第２のクロック信号Ｃ２を外部へ出力するためのクロック出力端子５０ａ、サンプリング部２５から出力されるパルス信号Ｅｏを外部へ出力するためのパルス出力端子５０ｂ、トリガ用信号Ｗを外部へ出力するためのトリガ出力端子５０ｃが設けられている。
【００７７】
このサンプリング装置５０のクロック出力端子５０ａ、パルス出力端子５０ｂおよびトリガ出力端子５０ｃは、デジタルオシロスコープ６０の外部クロック入力端子６０ａ、第１チャネル入力端子６０ｂおよび第２チャネル入力端子６０ｃにそれぞれケーブル接続されている。
【００７８】
デジタルオシロスコープ６０は、各チャネル入力端子６０ｂ、６０ｃから入力される信号に対するＡ／Ｄ変換処理を外部クロック入力端子６０ａに入力されるクロック信号に同期して行う外部クロック同期機能と、任意に指定したチャネル入力端子またはトリガ入力端子の入力信号の電圧が任意に設定したしきい値を所定方向に越えたタイミングから一定時間（後述する時間軸の表示幅および表示ポイント数等に依存する）が経過する間にＡ／Ｄ変換処理によって得られたデータを波形データとしてチャネル毎に記憶する外部トリガ機能と、その記憶した波形データを時間軸上に表示する波形表示機能とを有しており、この波形表示のモードとして、前記したパーシステンス表示モード、平均化表示モードのいずれかを任意に選択できるように構成されている。
【００７９】
上記サンプリング装置５０の各部の動作は、前記した波形観測システム２０で説明したのと同一であり、このサンプリング装置５０からの第２のクロック信号Ｃ２、パルス信号Ｅｏおよびトリガ用信号Ｗを受けたデジタルオシロスコープ６０は、第１チャネル入力端子６０ｂに入力されるパルス信号Ｅｏに対するＡ／Ｄ変換処理を、外部クロック入力端子６０ａに入力されている第２のクロック信号Ｃ２に同期して行ない、パルス信号Ｅｏの各パルスのピーク値に対応したデータ値Ｄｐに変換する。
【００８０】
そして、ある時刻に、第２チャネル入力端子６０ｃに入力されているトリガ用信号Ｗが立ち上がって、しきい値Ｖを低い方から高い方に越えると、そのタイミングから一定時間の間に第１チャネルのＡ／Ｄ変換処理で得られるデータを波形データとして内部メモリに順次記憶し、その記憶した一連の波形データを読み出して前記同様に表示部の時間軸上にプロットして光信号Ｐの波形を、指定されたモードに応じて表示する。
【００８１】
この波形観測システム２０′では、データ取得と波形表示の機能をデジタルオシロスコープ６０で実現しているので、このオシロスコープ６０の各端子に、第２のクロック信号Ｃ２、パルス信号Ｅｏおよびトリガ用信号Ｗを各出力端子５０ａ〜５０ｃから与えることで、前記した波形観測システム２０と同一の動作をさせることができ、デジタルオシロスコープ６０を所有していれば、上記サンプリング装置５０を新たに用意するだけで、光信号の観測が行なえ、システム全体を安価に構成することができる。
【００８２】
また、上記の波形観測システム２０′では、データの取得と波形の表示の処理をデジタルオシロスコープ６０で行なっていたが、このデジタルオシロスコープ６０の代わりに、入力信号をデジタルのデータに変換するＡ／Ｄ変換機能を有し、前記したデータ取得制御手段３４、波形データメモリ３５、表示制御手段３６と同等の機能をプログラム処理で行なうパーソナルコンピュータを用いてもよい。
【００８３】
また、前記説明では、光信号の波形情報を取得して観測していたが、電気信号を光パルスあるいは電気パルスでサンプリングする装置についても本発明を同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す図
【図２】実施形態の要部の構成図
【図３】要部の要部動作を説明するための信号図
【図４】実施形態の要部の構成図
【図５】実施形態の動作を説明するための信号図
【図６】実施形態の動作を説明するための信号図
【図７】表示される波形の一実施例を示す図
【図８】サンプリング装置とデジタルオシロスコープとで構成した波形観測システムの図
【図９】従来装置の構成を示す図
【図１０】従来装置の動作説明図
【図１１】光サンプリングパルス発生手段の構成例を示す図
【符号の説明】
【００８５】
２０、２０′……波形観測システム、２１……パラメータ指定手段、２２……演算手段、２３……信号発生手段、２４……光サンプリングパルス発生手段、２５……サンプリング部、２６……第２のクロック信号発生手段、２７……トリガ用信号発生手段、３３……Ａ／Ｄ変換器、３４……データ取得制御手段、３５……波形データメモリ、３６……表示制御手段、３７……表示器、３８……観測モード指定手段、５０……サンプリング装置、５０ａ……クロック出力端子、５０ｂ……パルス出力端子、５０ｃ……トリガ出力端子、６０……デジタルオシロスコープ、６０ａ……外部クロック入力端子、６０ｂ……第１チャネル入力端子、６０ｃ……第２チャネル入力端子
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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