(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作指示に基づいて輝度階調を規定する階調変換しきい値を変更することにより、被測定信号の波形画像と背景画像とを含む表示画面の輝度である全体輝度を調節自在であると共に、前記表示画面における前記波形画像の表示を更新する際に、現行表示している残光処理が行われた波形画像と新たな波形画像との輝度を比較し、輝度がより高い方の波形画像を優先的に選択して前記表示画面に表示させるオシロスコープにおいて、
前記全体輝度の低減度合いに応じて前記新たな波形画像の表示データをより低い輝度側に変更するとともに、輝度階調が低い側の階調変換しきい値から順に変更前の階調変換しきい値と変更後の階調変換しきい値とを比較し、変更前のしきい値が変更後のしきい値よりも小さい場合にのみ、現行表示している残光処理が行われた波形画像の表示データをより低い輝度階調側に変更し、変更された両表示データを比較して輝度がより高い方の表示データを選択して出力する波形データ処理部を備えることを特徴とするオシロスコープ。
【請求項２】
波形データ処理部は、被測定信号を順次サンプリングすることにより時系列の波形データに変換し、該波形データを当該波形データのデータ値の度数に応じた輝度階調の表示データに変換することを特徴とする請求項１記載のオシロスコープ。
【請求項３】
波形データ処理部は、度数と輝度階調との関係を示すテーブルを検索することにより波形データのデータ値を輝度階調の表示データに変換することを特徴とする請求項２記載のオシロスコープ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オシロスコープに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献1には、被測定信号をＡ／Ｄ変換器を用いて所定周期で順次サンプリングすることにより波形データ（被測定信号の瞬時値を示す時系列データ）に変換して波形メモリに一旦格納し、該波形メモリから読み出した波形データに基づいて被測定信号の波形を画面表示するデジタルオシロスコープが開示されている。
このデジタルオシロスコープの特徴は、波形データのデータ値の度数に応じた輝度階調で被測定信号の波形を表示するものであり、度数が大きいデータ値の波形部位程明るく表示される点にある。すなわち、このデジタルオシロスコープでは、データ値の度数に対して複数のしきい値を設定し、データ値の度数が複数のしきい値の間の何れに位置付けられるかによって各データ値の表示輝度を決定する。
【特許文献１】特許第３０８４７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記デジタルオシロスコープには、上記データ値の度数に応じた階調表示機能とは別に、表示画面の全体輝度を調節する機能が備わっている。この全体輝度調節機能は、表示画面の全体輝度を高く（明るく）する場合は上記各しきい値を全体的に小さな値に設定変更し、また全体輝度を低く（暗く）する場合には、上記各しきい値を全体的に大きな値に設定変更する処理である。
【０００４】
しかしながら、従来のデジタルオシロスコープでは、表示画面に表示する輝度階調画像を更新する際に、新たな輝度階調画像を現行表示されている輝度階調画像と比較し、輝度が高い方の輝度階調画像を優先的に表示する仕組みが採用されているため、表示画面の全体輝度を高くする方向に調整する場合は表示画面の全体輝度が速やかに高くなるが、これとは逆に表示画面の全体輝度を低くする方向に調整する場合には、表示画面の全体輝度が速やかに低くならず、ユーザの操作からかなり時間遅れした状態で表示画面の全体輝度が低くなる。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、表示画面の全体輝度を低くする方向に調整する場合の応答遅れを是正することが可能なオシロスコープを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、操作指示に基づいて輝度階調を規定する階調変換しきい値を変更することにより、被測定信号の波形画像と背景画像とを含む表示画面の輝度である全体輝度を調節自在であると共に、表示画面における波形画像の表示を更新する際に、現行表示している残光処理が行われた波形画像と新たな波形画像との輝度を比較し、輝度がより高い方の波形画像を優先的に選択して表示画面に表示させるオシロスコープにおいて、全体輝度の低減度合いに応じて新たな波形画像の表示データをより低い輝度側に変更するとともに、輝度階調が低い側の階調変換しきい値から順に変更前の階調変換しきい値と変更後の階調変換しきい値とを比較し、変更前のしきい値が変更後のしきい値よりも小さい場合にのみ、現行表示している残光処理が行われた波形画像の表示データをより低い輝度階調側に変更し、変更された両表示データを比較して輝度がより高い方の表示データを選択して出力する波形データ処理部を備える、という手段を採用する。
第２の解決手段として、上記第１の手段において、波形データ処理部は、被測定信号を順次サンプリングすることにより時系列の波形データに変換し、該波形データを当該波形データのデータ値の度数に応じた輝度階調の表示データに変換する、という手段を採用する。
第３の解決手段として、上記第２の手段において、波形データ処理部は、度数と輝度階調との関係を示すテーブルを検索することにより波形データのデータ値を輝度階調の表示データに変換する、という手段を採用する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、表示画面の全体輝度の低減を示す操作指示が入力された場合に、波形データ処理部は、全体輝度の低減度合いに応じて新たに表示する波形画像の表示データをより低い輝度側に変更するとともに、変更前のしきい値が変更後のしきい値よりも小さい場合にのみ、現行表示している残光処理が行われた波形画像の表示データをより低い輝度階調側に変更し、変更された両表示データを比較して輝度がより高い方の表示データを選択して出力するので、表示画面の全体輝度の低減における応答遅れを是正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るデジタルオシロスコープＡ（以下、オシロスコープＡという。）の全体構成を示すブロック図である。この図１に示すように、本オシロスコープＡは、Ａ／Ｄ（Analog/Degital）変換器１、波形メモリ２、波形データ処理部３、画面輝度操作部４、表示メモリ５及び表示部６から構成されている。
【０００９】
Ａ／Ｄ変換器１は、専用プローブを介して本オシロスコープＡに入力された被測定信号（アナログ信号）を所定周期のサンプリングクロックを用いてサンプリングすることにより、各サンプリング時刻における被測定信号の瞬時値（例えば被測定信号の電圧の瞬時値）を示す波形データ（時系列データ）に変換して波形メモリ２に出力する。
【００１０】
ここで、後述する表示部６は上記波形データに基づいて所定時間幅における被測定信号の波形を所定の水平解像度、つまり表示画面の水平方向に所定の画素数で表示するが、上記Ａ／Ｄ変換器１は、このような表示部６の水平方向の画素数（水平解像度）の例えば数倍〜数十倍のサンプリング数で被測定信号をサンプリングする。したがって、Ａ／Ｄ変換器１から出力される数個〜数十個の波形データは、表示部６における水平方向の１つの画素に対応する。
【００１１】
例えば、表示部６が水平解像度：６４０画素、垂直解像度：４８０画素（一般的に「ＶＧＡ」と言われるもの）であった場合、また一水平走査期間における被測定信号のサンプリング数が水平解像度の４倍であった場合には、表示部６における水平方向の各画素には、時系列的に連続する４つの波形データからなる各グループ（波形データグループ）がそれぞれ対応することになる。なお、このような表示画素と波形データとの関係については、上述した特許文献１にも詳細が説明されている。
【００１２】
波形メモリ２は、このような波形データを順次記憶すると共に、当該記憶した波形データを読み出して波形データ処理部３に出力する高速メモリである。波形データ処理部３は、上記波形メモリ２から入力された波形データに画面輝度操作部４から入力された画面輝度操作信号等に基づいて所定の処理を施すことにより、表示部６の解像度に応じた表示データに変換して表示メモリ５に出力する。
【００１３】
画面輝度操作部４は、ユーザの操作指示に基づいく画面輝度操作信号を上記波形データ処理部３に出力する。すなわち、画面輝度操作部４は、表示部６の表示画面の全体輝度の調節に関する操作指示をユーザから受け付けると、当該操作指示の内容を示す画面輝度操作信号を出力する。例えば、ユーザが表示画面の全体輝度を明るくすることを指示した場合、画面輝度操作信号は、表示画面の全体輝度を明るくすることを示す信号となり、これとは逆に、ユーザが表示画面の全体輝度を暗くすることを指示した場合には、画面輝度操作信号は、表示画面の全体輝度を暗くすることを示す信号となる。
【００１４】
表示メモリ５は、表示部６の水平解像度及び垂直解像度に対応した記憶容量の画像メモリであり、波形データ処理部３から入力された表示データを一時記憶すると共に当該記憶した表示データを表示部６に出力する。表示部６は、所定の水平解像度及び垂直解像度を有する液晶ディスプレイであり、表示メモリ５から入力された表示データに基づいて被測定信号の波形画像を表示する。表示部６の水平解像度及び垂直解像度は、例えば６４０画素×４８０画素である。
【００１５】
図２は、上記波形データ処理部３の要部構成を示すブロック図である。
この図２に示すように、波形データ処理部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３ａ、しきい値格納部３ｂ、しきい値変更判定部３ｃ、度数積算部３ｄ、輝度コード変換部３ｅ、輝度コード変更回路３ｆ、変更輝度コード格納部３ｇ、残光処理回路３ｈ及び高輝度コード選択回路３ｉを備えている。これら波形データ処理部３の各構成要素は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）によって、デジタル回路（ハードウエア）として実現される。
【００１６】
ＣＰＵ３ａは、図示しない不揮発性メモリに記憶された制御プログラムに基づいて波形データ処理部３の全体動作を制御するものであり、波形メモリ２から入力された波形データ及び画面輝度操作部４から入力された画面輝度操作信号等に基づいて階調変換しきい値１〜９を生成してしきい値格納部３ｂ及びしきい値変更判定部３ｃに出力すると共に、波形データを度数積算部３ｄに、また予め指定された所定の残光時間を残光処理回路３ｈにそれぞれ出力する。
【００１７】
上記階調変換しきい値１〜９は、表示部６における表示の輝度階調を規定するものであり、図３の模式図に示すように、表示部６が表示可能な輝度範囲内に離散的に設定される。表示部６の輝度範囲は、このように離散配置される合計９個の階調変換しきい値１〜９によって合計１０個の輝度階調１〜１０に分割される。
【００１８】
しきい値格納部３ｂは、階調変換しきい値１〜９を先入れ先出し方式で記憶するＦＩＦＯメモリであり、先に記憶した階調変換しきい値１〜９をしきい値変更判定部３ｃに出力する。しきい値変更判定部３ｃは、ＣＰＵ３ａから直接入力された階調変換しきい値１〜９（新しきい値ＳＬ2）としきい値格納部３ｂから入力された階調変換しきい値１〜９（旧しきい値ＳＬ1）とを、階調が最も低い階調変換しきい値９の次に階調の低い（輝度が暗い）階調変換しきい値８から階調が順次高い階調変換しきい値７→階調変換しきい値６，……，→階調変換しきい値１の順で順次比較し、当該比較結果を輝度コード変更回路３ｆに判定結果として出力するデジタルコンパレータである。
【００１９】
度数積算部３ｄは、ＣＰＵ３ａから入力された波形データについて、上記波形データグループ毎に各波形データのデータ値の度数を積算して輝度コード変換部３ｅに出力する。輝度コード変換部３ｅは、上記度数積算部３ｄから入力された各波形データグループにおける各データ値の度数を輝度コードに変換して輝度コード変更回路３ｆに出力する。この輝度コードは、上述した輝度階調１〜１０を示す表示データである。輝度コード変換部３ｅには上記度数に関連付けられた輝度コード（初期値）がテーブルとして予め記憶されており、輝度コード変換部３ｅは、度数積算部３ｄから入力された各データ値の度数に基づいて上記テーブルを検索することにより、各データ値の度数を輝度階調１〜１０の何れかを示す輝度コード（初期値）に変換して輝度コード変換部３ｅに出力する。
【００２０】
輝度コード変更回路３ｆは、しきい値変更判定部３ｃから階調変換しきい値１〜９が大きな値に変更されたこと、つまり階調変換しきい値１〜９が増加傾向にあることを示す判定結果がしきい値変更判定部３ｃから入力された場合にのみ、輝度コード変換部３ｅから入力された各波形データグループにおける輝度コード（初期値）に階調変換しきい値の減少率を乗算することにより輝度コード（初期値）を変更し変更輝度コードとして変更輝度コード格納部３ｇに出力する。なお、輝度コード変更回路３ｆは、階調変換しきい値１〜９が増加傾向にない場合には、輝度コード（初期値）に変更処理を施すことなく変更輝度コード格納部３ｇに出力する。また、この輝度コード変更回路３ｆにおける輝度コードの変更処理の詳細については後述する。
【００２１】
変更輝度コード格納部３ｇは、輝度コード変更回路３ｆから入力された輝度コード（初期値）あるいは変更輝度コードを先入れ先出し方式で記憶するＦＩＦＯ（First In First Out）メモリである。残光処理回路３ｈは、ＣＰＵ３ａから入力された残光時間に基づいて高輝度コード選択回路３ｉから入力された輝度コードに減算処理、つまりより暗い輝度階調側に輝度コードを変更する処理施す。高輝度コード選択回路３ｉは、変更輝度コード格納部３ｇから入力された輝度コードと残光処理回路３ｈから入力された輝度コードとを比較し、より高階調の輝度コード（高輝度コード）を優先的に選択して表示メモリ５に出力する。
【００２２】
次に、このように構成された本オシロスコープＡの動作について、図４をも参照して詳しく説明する。
【００２３】
最初に、本オシロスコープＡの基本的な動作について説明すると、本オシロスコープＡは、専用プローブで取り込んだ被測定信号をＡ／Ｄ変換器１で波形データに変換して波形メモリ２に順次記憶させ、当該波形メモリ２から読み出した波形データを波形データ処理部３で処理することにより、時系列的に連続する複数（例えば４つ）の波形データからなる波形データグループ毎にデータ値の度数に応じた輝度階調の輝度コードを生成し、この輝度コードを表示データとして表示メモリ５に記憶させると共に当該表示メモリ５から表示データを順次読み出して表示部６に供給することにより、被測定信号の波形を輝度階調画像として表示する。
【００２４】
本オシロスコープＡは、このような基本動作において、波形データ処理部３が画面輝度操作信号が示す表示画面の全体輝度の低減度合いに応じて表示部６における表示画面の全体輝度を変更する。
【００２５】
例えば、画面輝度操作部４から入力された画面輝度操作信号が表示画面の全体輝度を低下させる（暗くする）ものであった場合、波形データ処理部３のＣＰＵ３ａは、図３に示すように、現行の階調変換しきい値１〜９を全体的に高い輝度階調側（大きい値側）に修正した新たな階調変換しきい値１〜９を生成してしきい値格納部３ｂ及びしきい値変更判定部３ｃに出力する。
【００２６】
そして、しきい値変更判定部３ｃは、ＣＰＵ３ａから直接入力された新たな階調変換しきい値１〜９（新しきい値ＳＬ2）としきい値格納部３ｂから入力された現行の階調変換しきい値１〜９（旧しきい値ＳＬ1）とを、階調が最も低い階調変換しきい値９の次に階調の低い（輝度が暗い）階調変換しきい値８から階調が順次高い階調変換しきい値７→階調変換しきい値６，……，→階調変換しきい値１の順で順次比較し（ステップＳ1，Ｓ4，……）、旧しきい値ＳＬ1が新しきい値ＳＬ2よりも小さい場合（ステップＳ2，Ｓ5，……）、階調変換しきい値１〜９が増加傾向にあることを示す判定結果を輝度コード変更回路３ｆに出力する。
【００２７】
一方、ＣＰＵ３ａは、波形メモリ２から入力された波形データを度数積算部３ｄに供給すると共に予め設定された残光時間を残光処理回路３ｈに出力する。この結果、波形データは、上述した度数積算部３ｄの度数積算処理及び輝度コード変換部３ｅにおける度数と輝度コードとの変換処理によって、表示部６の水平解像度（水平画素数）に対応する各波形データグループ毎に、データ値の度数に応じた輝度階調の輝度コードに変換されて輝度コード変更回路３ｆ及び残光処理部３ｈに入力される。
【００２８】
そして、しきい値変更判定部３ｃが階調変換しきい値８の旧しきい値ＳＬ1が新しきい値ＳＬ2よりも小さいと判定した場合（ステップＳ2）、輝度コード変更回路３ｆは、階調変換しきい値８と最低輝度階調側の階調変換しきい値９とによって規定される輝度階調２の輝度コードを１輝度階調分だけ低輝度側、つまり最低輝度階調である輝度階調１に変更する（ステップＳ3）。
【００２９】
なお、図４に示すように、最低輝度階調側の階調変換しきい値９については、上記ステップＳ1〜Ｓ3に類する処理を省略しているが、この省略は、階調変換しきい値９と最低輝度とによって規定される輝度階調１の輝度コードについては、さらに低い輝度階調が存在しないので、輝度階調を下げることができないためである。
【００３０】
続いて、しきい値変更判定部３ｃが階調変換しきい値８の次に低輝度階調側の階調変換しきい値７について旧しきい値ＳＬ1が新しきい値ＳＬ2よりも小さいと判定した場合（ステップＳ5）、さらに階調変換しきい値７の旧しきい値ＳＬ1と先の階調変換しきい値８の新きい値ＳＬ2とを比較する（ステップＳ6）。
【００３１】
そして、輝度コード変更回路３ｆは、上記ステップＳ6の比較結果が階調変換しきい値７の旧しきい値ＳＬ1が先の階調変換しきい値８の新きい値ＳＬ2よりも大きい場合（ステップＳ7）、階調変換しきい値７と低輝度階調側の階調変換しきい値８とによって規定される輝度階調３の輝度コードを２輝度階調分だけ低輝度側、つまり最低輝度階調である輝度階調１に変更し（ステップＳ8）、一方、上記ステップＳ6の比較結果が階調変換しきい値７の旧しきい値ＳＬ1が先の階調変換しきい値８の新きい値ＳＬ2以下である場合（ステップＳ7）、輝度階調３の輝度コードを１輝度階調分だけ低輝度側、つまり輝度階調２に変更する（ステップＳ9）。
【００３２】
図４では省略しているが、以下同様にして、輝度コード変更回路３ｆは、しきい値変更判定部３ｃによる輝度階調が順次高い側の階調変換しきい値７→階調変換しきい値６……，→階調変換しきい値１の順で旧しきい値ＳＬ1と新しきい値ＳＬ2との比較結果に基づいて輝度コードを低輝度階調側に変更する。この結果として、ユーザが表示画面の全体輝度を暗くすることを指示した場合に、全ての輝度階調１〜１０に該当する輝度コードが階調変換しきい値１〜９の低減度合いに応じて１輝度階調あるいは複数輝度階調だけ低輝度階調側に変更される。
【００３３】
そして、このようにして低輝度階調側に変更された変更輝度コードは、変更輝度コード格納部３ｇを経由して高輝度コード選択回路３ｉに供給される。そして、高輝度コード選択回路３ｉは、変更輝度コード格納部３ｇを経由して入力された変更輝度コードと、自らが表示メモリ５に向けて先に出力した輝度コード、つまり表示部６において現行の波形画像の元になっているものであって残光処理回路３ｈによって残光処理された輝度コードと、を比較し、より高輝度な輝度コードを優先的に選択して新たな波形画像の元となる表示データとして出力する。
【００３４】
このような本オシロスコープＡによれば、輝度コード変更回路３ｆから変更輝度コード格納部３ｇを経由して高輝度コード選択回路３ｉに入力された変更輝度コードは、上述したように階調変換しきい値１〜９の低減度合いに応じて低輝度階調側に変更されているので、当該低輝度階調側への輝度コードの変更を行わない場合よりも表示部６における表示画面の全体輝度を速やかに低くすることができる。すなわち、本オシロスコープＡによれば、従来技術の問題点を是正することが可能である。
【００３５】
ここで、ユーザが表示画面の全体輝度を明るくすることを指示した場合には、上記ステップＳ2，Ｓ5，……の判定結果は全て「Ｙｅｓ」となるので、輝度コードの低輝度階調側への変更はなされないが、高輝度コード選択回路３ｉは、より高輝度な輝度コードを優先的に選択するものなので、表示部６における表示画面の全体輝度を速やかに明るくなる。
【００３６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態は、本発明を輝度階調表示可能なデジタルオシロスコープに適用したものであるが、本願発明の技術課題は、表示画面に表示する輝度階調画像を更新する際に輝度が高い方の輝度階調画像を優先的に表示する仕組み、つまり上記実施形態における高輝度コード選択回路３ｉを備える点にある。したがって、本発明は、このような仕組みに基づいて表示画面を更新するオシロスコープであれば、輝度階調表示可能なデジタルオシロスコープに限定されることなく、適用することが可能である。
【００３７】
（２）上記実施形態では、旧しきい値ＳＬ1と新しきい値ＳＬ2とを、階調が低い側の階調変換しきい値８から階調が順次高い階調変換しきい値７→階調変換しきい値６，……，→階調変換しきい値１の順で順次比較し、この比較結果に応じて輝度コードを１輝度階調あるいは複数輝度階調だけ低輝度階調側に変更するようにしたが、輝度コードの低輝度階調側への変更方法は、これに限定されない。例えば、全ての輝度階調１〜１０について一律に一定の輝度階調だけ輝度コードを低輝度階調側に変更しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係わるデジタルオシロスコープＡの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における波形データ処理部３の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における階調変換しきい値１〜９と輝度階調１〜１０との関係を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係わるデジタルオシロスコープＡの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ…デジタルオシロスコープ（オシロスコープ）、１…Ａ／Ｄ変換器、２…波形メモリ、３…波形データ処理部、３ａ…ＣＰＵ、３ｂ…しきい値格納部、３ｃ…しきい値変更判定部、３ｄ…度数積算部、３ｅ…輝度コード変換部、３ｆ…輝度コード変更回路、３ｇ…変更輝度コード格納部、３ｈ…残光処理回路、３ｉ…高輝度コード選択回路、４…画面輝度操作部、５…表示メモリ、６…表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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