(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測された入力信号に応じて偏向される電子ビームにより該入力信号の波形が描画される蛍光面と、該波形の描画で該蛍光面から発生する光の輝度レベルを表す電気信号に変換する固体撮像部とを有する電子画像変換手段と、
前記固体撮像部をスキャンしながら取り出した前記電気信号に基づいてフレーム毎のビデオ信号データに変換するビデオ信号処理手段と、
前記ビデオ信号データにおけるフレーム毎に前記輝度レベルの最小値を検出する検出部と、検出された該最小値を記憶する記憶部と、該最小値を検出した次のフレームのビデオ信号データの前記輝度レベルから該最小値を減算する減算部とを有する処理制御手段と、を備え、
前記処理制御手段は、前記ビデオ信号データの前記最小値を、輝線の無い暗い部分の輝度レベルに調整したビデオ信号データを生成し、該ビデオ信号データを波形表示手段に出力することを特徴とする入力信号の電気的波形を測定する波形表示装置。
【請求項２】
計測された入力信号に応じて偏向される電子ビームにより該入力信号の波形が描画される蛍光面と、該波形の描画で該蛍光面から発生する光の輝度レベルを表す電気信号に変換する固体撮像部とを有する電子画像変換手段と、
前記固体撮像部をスキャンしながら取り出した前記電気信号に基づいてフレーム毎のビデオ信号データに変換するビデオ信号処理手段と、
前記ビデオ信号データにおけるフレーム毎に、当該フレームに含まれる波形データに係る前記輝度レベルの最大値を検出する検出部と、検出された該最大値を記憶する記憶部と、該最大値から特定範囲の輝度レベルに該当する次フレームに含まれる波形データに対して所定の係数を乗算する乗算部とを有する処理制御手段と、を備え、
前記処理制御手段は、前記波形データの輝度レベルを調整したビデオ信号データを生成し、該ビデオ信号データを波形表示手段に出力することを特徴とする入力信号の電気的波形を測定する波形表示装置。
【請求項３】
前記特定範囲は、検出された前記最大値から所定値だけ下回る範囲で設定されることを特徴とする請求項２に記載の前記波形表示装置。
【請求項４】
前記特定範囲には、検出された前記最大値以下において複数の範囲が設定され、
前記乗算部は、前記複数の範囲に対応して異なる大きさに設定された前記係数を前記ビデオ信号データの前記波形データに乗算することを特徴とする請求項２又は３に記載の前記波形表示装置。
【請求項５】
前記処理制御手段は、前記ビデオ信号データに含まれる輝度レベルをフレーム毎に前記複数の範囲に判別するレベル判別部と、判別された該範囲に応じた大きさの前記係数を出力するレベル調整部とを有し、
前記乗算部は、前記レベル調整部から出力された前記係数を前記波形データに乗算することを特徴とする請求項４に記載の前記波形表示装置。
【請求項６】
前記処理制御手段は、前記ビデオ信号データの１フレームにおける輝度レベルの最大値が所定値以下であるとき、前記レベル判別部に前記ビデオ信号データを入力させる選択部を有する請求項５に記載の前記波形表示装置。
【請求項７】
前記処理制御手段は、順次入力される前記ビデオ信号データに含まれるデータの前後を逐次にレベル比較するレベル比較部を有し、該レベル比較部が、次々大きくなり、次いで下がり出したデータ列を検出したとき、前記ビデオ信号データに含まれる前記波形データとすることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載の前記波形表示装置。
【請求項８】
前記処理制御手段は、順次入力される前記ビデオ信号データの前記波形データにおける輝度レベルの最大値が検出されたときに所定係数を出力する最大値検出部と、前記ビデオ信号データを所定量だけ遅延させる遅延処理部と、該遅延された前記ビデオ信号データの前記波形データに前記所定量を乗算する乗算部とを有することを特徴とする請求項７に記載の前記波形表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光面上に描画された波形を電気情報に変換する電子画像変換手段を用いた波形表示装置に関し、特に、表示される波形の輝線における特定幅にかかる輝度レベルの高さを調整する処理を行い、電気的波形の計測に好適とした波形表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、入力信号の電気的波形を計測するために、蛍光面に形成した描画を固体撮像部（ＣＣＤ）によって電気情報に変換する電子画像変換装置が開発されており、この電子画像変換装置で得られた電気情報に基づいて、波形表示装置の表示画面に入力信号の波形を表示し、アナログオシロスコープを形成している。この電子画像変換装置に関して、例えば、特開平２−１５６１６２号公報に、その具体的に開示されているが、この電子画像変換装置における構成の概要について、図９を参照して説明する。
【０００３】
その電子画像変換装置には、内部が真空に保たれている筐体１内に、電子ビームＢを発生するための陰極、制御グリッド、加速電極、集束電極及びアスティグ電極を含む電子銃部２と、垂直偏向板及び水平偏向板が配置された偏向部３と、加速電極を有する後段加速部４とが備えられている。そして、筐体１の端部においては、電子ビームＢを受光して電気情報に変換する画像変換出力部５が備えられている。
【０００４】
ここで、電子ビームＢの下流側である筐体１の後端部に備えられた画像変換出力部５は、主に、蛍光面５１、後段加速電極５２、光ファイバー・プレート（ＯＦＰ）５３、透明導電膜５４、固体撮像部（ＣＣＤ）５５で構成されている。蛍光面５１の背面側には、透明導電膜による後段加速電極５２が設けられている。光ファイバー・プレート５３は、光ファイバー束で形成され、筐体１の端部に形成されたガラスプレート部に、フリット（粉末ガラス）を介して支持されており、その入力端面が、後段加速電極５２の蛍光面５１と反対側の面に接して配置され、さらに、その出力端面において、固体撮像部５５が近接又は密着されており、光ファイバー・プレート５３からの出力光が該撮像部５５に入力され、電子ビームＢで蛍光面５１上に描画された形に応じて発光した蛍光が、固体撮像部５５によって電気情報に変換される。
【０００５】
次に、上述した電子画像変換装置を用いて波形表示装置を構成した場合について、図１０に示した。同図では、電子画像変換装置によって得られた電気情報について波形表示するための概略構成を、処理ブロックで示すものであり、波形表示装置は、電子画像変換装置の他に、入力信号処理部６、ビデオ信号変換処理部７、表示処理制御部８、そして、波形出力表示部９を備えている。波形出力表示部９には、測定信号情報を外部にビデオ信号として取り出せる機能等と共に、測定信号の波形を画面に表示する表示パネル１０が供えられている。なお、図１０においては、電子画像変換装置の構成は、図９に示されるとおりのものであるが、図示を簡単にするため、筐体１の端部に備えられた画像変換出力部５と、該出力部に含まれる固体撮像部５５のみを示した。
【０００６】
先ず、測定された入力信号は、波形表示装置の入力信号処理部６に入力される。入力信号処理部６では、測定チャンネルの切換えに応じたレベル調整や、入力信号に応じたスイープ情報・輝度情報が生成され、電子画像変換装置に供給される。これらの情報によって、電子画像変換装置の出力部５に備えられた蛍光面５１上に入力信号の波形が描画される。
【０００７】
そこで、蛍光面５１は、描画された波形に応じた蛍光を発光するので、この蛍光が、光ファイバー・プレート５３を介して、固体撮像部５５に投射される。固体撮像部５５では、投射された波形に応じた位置にある画素が当該蛍光を電気信号に変換する。ただ、蛍光が投射されない画素は、０レベルの電気信号を出力することになる。
【０００８】
次いで、ビデオ信号変換処理部７は、固体撮像部５５の画素面をスキャンしながら変換された電気信号を読み取り、該電気信号をビデオ信号に変換する。このときのスキャンは、固体撮像部５５の画素面について、横方向の一ライン毎に上端から下端までの複数ラインで行われ、一つの画素面をスキャンして読み取られた電気信号が、１フレーム分のビデオ信号となる。
【０００９】
このように作成されたビデオ信号は、通常、複数の連続するフレームで形成されたものとなり、このビデオ信号は、表示処理制御部８に伝送される。表示処理制御部８では、受信したビデオ信号を表示パネルに画像表示するため、ビデオ信号がディジタル化され、表示されるビデオ信号が編集処理される。その後、ビデオ信号は、アナログ信号に変換されて、波形出力表示装置９に伝送される。表示パネル１０の画面には、固体撮像部５５の画素面上に描画された入力信号に対応する波形が表示される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上の様にして、電子画像変換装置を用いた波形表示装置によって、測定された入力信号について、波形表示装置の表示パネル１０に波形表示し、入力信号の波形を観測することができる。
【００１１】
ところが、電子画像変換装置においては、描画された蛍光像を、固体撮像部のＣＣＤによって電気信号に変換している。その描画手段として、電子ビームが採用され、その電子ビームが蛍光面に投射され、スキャンされる。電子ビームを蛍光面上でスキャンするときには、電子ビームを細く絞り込んで投射するが、この絞込みには、限界があり、電子ビームの蛍光面上に形成されるスポットの大きさは、固体撮像部を構成するＣＣＤ素子の大きさに比較して大きなものとなる。そのため、表示パネル上に表示される測定信号の波形による輝線は、或る程度の幅を持った太い線となる。
【００１２】
ここで、表示パネル１０において、入力信号に対する波形表示の例を、図１１に示した。同図（ａ）の例では、図示を簡単化するため、入力信号が或る一定レベルを有した信号として示した。この入力信号は、表示パネル１０の画面上では、水平な直線で表される。同図中では、表示パネル１０の画面の横に、その直線の一部を拡大して示した。
【００１３】
この拡大図に見られるように、表示パネル１０の画面においては、入力信号としての波形情報が存在しない部分では、輝度レベルＬ０が、０であり、画面上では黒く表示される。なお、図１１においては、図示の都合で、白黒を反転させてあり、黒部分を白く表現し、明るい部分を暗く表現している（以後、同様である）。入力信号の観測では、全体として一本の直線として把握できても、実際には、最も輝度が高いレベルＬ２を中心に、その上下に輝度がやや低いレベルＬ１の帯が形成され、描画した電子ビームの幅以上に太い輝線となっている。
【００１４】
この現象は、電子画像変換装置における構造上の問題、例えば、固体撮像部が蛍光面からの散乱光に反応していることや、固体撮像部を構成するＣＣＤ自体の特性に起因している。そのため、上述したように、表示された輝線が、輝度レベルによっては、太い線として観測されたり、あるいは、明るい部分と暗い部分とがはっきりしない、又は、滲んだように観測されたりするという問題がある。
【００１５】
さらに、この様な状況を改善するため、固体撮像部での輝度レベルを高くして、表示される波形を明瞭にしようとした場合には、図１１（ｂ）に示されるように、輝線幅の中央部分の輝度レベルＬ２１は、高くなるものの、その高い部分を挟む両側の部分では、同図（ａ）の場合の輝線よりも幅がさらに広がるものとなる。この場合においても、幅の中央部で明るい線が表示されても、相変わらず明るい部分と暗い部分とがはっきりせず、さらに、滲みが広がって返って波形を観測し難くしているという問題がある。
【００１６】
一方、画面表示の輝度を高くした場合に、輝線として本来表示されるべき線の輝度レベルＬ２も高くなるが、蛍光面からの散乱光も強くなり、結果として、輝度レベルＬ０が０であるべきところ、散乱光のレベルに応じた輝度レベルとなり、表示画面全体が明るくなってしまうことがある。この様な場合には、波形部分の輝度が高くても、表示画面としては、波形を観測し辛いものとしているという問題がある。
【００１７】
この様なとき、波形を表す輝線として、最も輝度レベルの高い部分を残して、低い輝度レベルの部分を取り除けば、波形を明瞭に表示することができる。しかしながら、低い輝度レベルの部分を取り除く演算処理は、複雑なものとなる。このことは、測定された入力信号に対する応答特性が悪くなり、しかも、コストが嵩むことを意味することになるので、波形表示装置における処理として適したものでない。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、電子画像変換手段を利用して得られた入力信号による電気情報を波形表示する場合に、表示する波形の輝線における高い輝度レベル部分を他の輝度レベルに比べて相対的に高く調整することによって、表示される表示波形の輝線を強調した波形表示装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明による波形表示装置では、計測された入力信号に応じて偏向される電子ビームにより該入力信号の波形が描画される蛍光面と、該波形の描画で該蛍光面から発生する光の輝度レベルを電気信号に変換する固体撮像部とを有する電子画像変換手段と、前記固体撮像部をスキャンしながら取り出した前記電気信号に基づいてフレーム毎のビデオ信号データに変換するビデオ信号処理手段と、前記ビデオ信号データにおけるフレーム毎に前記輝度レベルの最小値を検出する検出部と、検出された該最小値を記憶する記憶部と、該最小値を検出した次のフレームのビデオ信号データの前記輝度レベルから該最小値を減算する減算部とを有する処理制御手段と、を備え、前記処理制御手段は、前記ビデオ信号データの前記最小値を零レベルに調整したビデオ信号データを生成し、該ビデオ信号データを波形表示手段に出力することとした。
【００２０】
また、本発明による、入力信号の電気的波形を測定する波形表示装置では、計測された入力信号に応じて偏向される電子ビームにより該入力信号の波形が描画される蛍光面と、該波形の描画で該蛍光面から発生する光の輝度レベルを電気信号に変換する固体撮像部とを有する電子画像変換手段と、前記固体撮像部をスキャンしながら取り出した前記電気信号に基づいてフレーム毎のビデオ信号データに変換するビデオ信号処理手段と、前記ビデオ信号データにおけるフレーム毎に、当該フレームに含まれる波形データに係る前記輝度レベルの最大値を検出する検出部と、検出された該最大値を記憶する記憶部と、該最大値から特定範囲の輝度レベルに該当する次フレームに含まれる波形データに対して所定の係数を乗算する乗算部とを有する処理制御手段と、を備え、前記処理制御手段は、前記波形データの輝度レベルを調整したビデオ信号データを生成し、該ビデオ信号データを波形表示手段に出力することとした。
【００２１】
そして、前記特定範囲は、検出された前記最大値から所定値だけ下回る範囲で設定されることとし、前記特定範囲には、検出された前記最大値以下において複数の範囲が設定され、前記乗算部は、前記複数の範囲に対応して異なる大きさに設定された前記係数を前記ビデオ信号データの前記波形データに乗算することとした。
【００２２】
さらに、前記処理制御手段は、前記ビデオ信号データに含まれる輝度レベルをフレーム毎に前記複数の範囲に判別するレベル判別部と、判別された該範囲に応じた大きさの前記係数を出力するレベル調整部とを有し、前記乗算部は、前記レベル調整部から出力された前記係数を前記波形データに乗算することとし、特に、前記ビデオ信号データの１フレームにおける輝度レベルの最大値が所定値以下であるとき、前記レベル判別部に前記ビデオ信号データを入力させる選択部を設けた。
【００２３】
前記処理制御手段は、順次入力される前記ビデオ信号データに含まれるデータの前後を逐次にレベル比較するレベル比較部を有し、該レベル比較部が、次々大きくなり、次いで下がり出したデータ列を検出したとき、前記ビデオ信号データに含まれる前記波形データとすることとし、さらに、前記処理制御手段は、順次入力される前記ビデオ信号データの前記波形データにおける輝度レベルの最大値が検出されたときに所定係数を出力する最大値検出部と、前記ビデオ信号データを所定量だけ遅延させる遅延処理部と、該遅延された前記ビデオ信号データの前記波形データに前記所定量を乗算する乗算部とを備えることとした。
【００２４】
【作用】
本発明によれば、計測された入力信号に応じて電気信号に変換する電子画像変換手段を利用した波形表示装置において、計測された入力信号を描画した固体撮像画面から取り出されたビデオ信号データが生成され、該ビデオ信号データに関する輝度レベル調整処理として、ビデオ信号データの１フレームに含まれるデータのうちで最も小さい輝度レベルが検出され、該輝度レベルを、全データの輝度レベルから減算するようにしたので、画面表示の輝度を上げたときに、画面全体が明るくなることを抑えることができる。
【００２５】
ビデオ信号データの１フレームに含まれるデータのうちで最大輝度レベルのデータが検出されるので、輝線に係る輝度レベルプロフィールの頭頂部の輝度レベルを強調できるので、輝度を上げて信号波形を表示したとき、輝線の周辺の輝度レベルが上昇しても、波形本来の輝線を強調することができる。
【００２６】
ビデオ信号データに含まれるデータの輝度レベルに応じて当該データに対する輝度レベルの大きさを変えて強調するようにしたので、輝度を下げて表示するとき、暗い輝線の中心部分のみを明るく表示することができる。
【００２７】
そして、ビデオ信号データに含まれる輝線に係るデータから輝度レベルのピーク部分が検出され、該ピーク部分に対してのみ、その輝度レベルを強調するようにしたので、暗く表示される矩形波信号の垂直な輝線に対して、波形本来の輝線を強調することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による波形表示装置の実施形態について、図１乃至図８を参照して説明する。ここに示される実施形態は、輝度レベルの調整の仕方によって、第１乃至第４の実施形態に分けられている。
【００２９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態では、入力信号について電子ビームＢで蛍光面５１に描画する際に、その輝度レベルを高く設定したために、画面全体に蛍光の散乱光が画面全体に広がった結果、画面全体が明るくなった状態となってしまい、波形を示す本来の輝線が見えにくくなったことを改善することを目的としており、ビデオ信号データから画面全体を明るくしている輝度レベルを減じることによって、本来の輝線を目立たせようとする輝度レベル調整の処理手法を提供する。
【００３０】
図１は、本実施形態において採用した表示波形のビデオ信号データにおける輝度レベルを調整する処理手法を説明するための輝度レベルプロフィールである。図１（ａ）及び（ｂ）には、図１０に示された波形表示装置におけるビデオ信号変換処理部７でディジタル化されて生成されたビデオ信号に関して、その輝線部分の輝度レベルについての輝度レベル調整前後のプロフィールを示している。
【００３１】
前述したように、ビデオ信号は、固体撮像部５５の画素面について、横方向一ライン毎に、一画素面の上端から下端までの複数ラインを１フレームとして、読み取られた電気信号であり、ビデオ信号全体は、このフレームが連続して構成されている。
【００３２】
ここで、具体的に、図１１（ａ）に示されたように、入力信号がある一定の信号レベルを有するときのビデオ信号について説明する。
【００３３】
一定レベルの入力信号が計測されて、入力信号処理部６に入力されると、電子ビームＢは、入力信号に従って、図１１（ａ）に示されるように、蛍光面５１上に水平な一本の直線を描画する。蛍光面５１から当該直線に沿って蛍光が発光され、当該蛍光が、光ファイバー・プレート５３を介して、固体撮像部５５に投射される。固体撮像部５５における当該蛍光が投射された各ＣＣＤ素子は、蛍光の発光量に応じた電気信号を発生する。
【００３４】
そこで、例えば、固体撮像部５５が、例えば、横方向に６００画素、縦方向に４８０画素が配列されて撮像面を形成しているとすると、ビデオ信号変換処理部７は、固体撮像部５５の撮像面に対し、先ず、該撮像面の上端における横方向の１行、つまり、６００画素について、一方端から１画素ずつスキャンして電気信号を取り出し、１ライン分のデータを取得する。次いで、横方向２行目の６００画素について、同様にスキャンして１ライン分のデータを取得する。この様にして、順次、画素面の縦方向で上端から下端まで４８０ライン分のデータを取得し、これを１フレームのビデオ信号データとする。さらに、表示パネル１０に波形表示するのに必要なフレーム数のビデオ信号データが順次取得される。
【００３５】
図１１（ａ）に図示の表示パネル１０に表示されるような水平な直線の波形である場合、１フレーム分のビデオ信号データに係る輝度レベルのプロフィールＰ１は、図１（ａ）における太線のように表される。つまり、入力信号が水平な直線を示していると、データ取り出しのスキャン方向が該直線と同じ方向となるので、１ラインに含まれる６００画素の輝度レベルは、全て同じ大きさとなり、４８０ラインのうち、輝線の幅内に存在するラインのみに高い輝度レベルが現われる。
【００３６】
図１（ａ）の太線で表したプロフィールＰ１は、図１１（ａ）に示されるような水平な直線の波形に対応する輝度レベルを模式的に示している。同図中、輝度レベルＬ０は、輝線が無く暗い部分を示し、同図中では、ビデオ信号データの複数連続して連なるうちの１フレーム分のプロフィールＰ１を代表的に示した。
【００３７】
図１（ａ）では、１フレーム分のプロフィールＰ１には、横方向６００ドットのデータが順次配列されたラインを１スキャンラインとし、撮像画面の上端から下端までの４８０ラインのスキャンラインが順に並んでいる。したがって１フレームとして、６００×４８０ドットのデータが並んでいる。
【００３８】
ところで、図１（ａ）のビデオ信号データの輝度レベルプロフィールＰ１は、入力信号について電子ビームＢで蛍光面５１に描画する際に、その輝度レベルを高く設定したために、画面全体に蛍光の散乱光が画面全体に広がった結果、画面全体が明るくなった状態を示している。そのため、ビデオ信号データの１フレームの全範囲に亘って、輝度レベルＬ１のデータが存在することを表している。そして、波形の直線に該当するライン位置のプロフィールＰ１１では、輝度レベルＬ１１を有しているにも拘らず、周囲のライン位置には、輝度レベルＬ１があるため、波形の直線に該当する輝線を観測し辛くしている。
【００３９】
そこで、第１の実施形態では、１フレーム中における輝度レベルの最小値を検出し、図１（ａ）に示される例では、輝度レベルＬ１を検出する。そして、次の１フレームのビデオ信号データの輝度レベルから輝度レベルＬ１を減じる。このように、前のフレームで検出した輝度レベルの最小値を、次のフレームにおける輝度レベルから減じることを順次繰り返すようにする。測定した入力信号の波形観測では、表示される画像は静止画であり、連続するフレームで映し出される波形はほとんど移動しないので、前のフレームで検出した値を次のフレームに適用しても、変化せず、問題とならない。
【００４０】
次に、図１０に示された波形表示装置において、本実施形態の輝度レベル調整処理を行う具体例に関し、図２のブロック構成を参照して説明する。
【００４１】
本実施形態の輝度レベル調整処理は、図１０に示された波形表示装置における表示処理制御部８において実行される。表示処理制御部８は、ビデオ信号変換処理部７で生成されたビデオ信号データを入力データとして受信し、このビデオ信号データを表示パネル１０に表示させるために必要な編集処理を行っている。そこで、表示処理制御部８の入力部に、図２に示される輝度レベル調整処理部を挿入する。
【００４２】
図２の輝度レベル調整処理部は、データ比較部１１、最小値データ検出部１２、最小値データ記憶部１３、そして、減算部１４からなっている。この輝度レベル調整処理部には、図１（ａ）に示される輝度レベルプロフィールＰ１を有するビデオ信号データが入力データとして供給される。
【００４３】
先ず、最初のフレームのデータがドット単位で順次入力される。入力されたデータは、データ比較部１１の一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に入力された直前のデータと比較される。最小値データ検出部１２は、データ比較部１１で直前に入力されたデータと順次比較されたもののうちで、当該フレーム中で最も低い輝度レベルを示すデータを検出する。
【００４４】
そこで、最小値データ検出部１２が、当該フレームの全データの比較が終了して最小値を検出した後に、最小値データを最小値記憶部１３に記憶する。図１（ａ）の場合には、その最小値データは輝度レベルＬ１となる。次いで、次のフレームのデータが入力されると、減算部１４は、最小値データ記憶部１３から最小値データであるＬ１を読み出し、次のフレームの各データからＬ１を減じて出力する。なお、最初のフレームのデータに対しては、最小値を検出できないので、Ｌ１を０とし、減じられることなく、そのまま出力される。これ以降のフレームについては、前のフレームで最小値データが検出され、次のフレームに反映され、次々とこの処理が繰り返される。
【００４５】
この様にして輝度レベル調整処理されたビデオ信号データの輝度レベルプロフィールＰが、図１（ｂ）に示される。第１の実施形態による輝度レベル調整処理では、１フレーム全体に亘って、前のフレームの最小値データを減しているので、画面全体の明るさを除去できる。また、図１（ａ）の例では、画面全体が均一に明るい場合を示したが、画面全体で見たとき、明るさが不均一であり、明暗がある場合には、第１の実施形態の輝度レベル調整処理によれば、暗い部分の輝度レベルを最小値Ｌ１とし、１フレームのビデオ信号データからＬ１が減ぜられるので、画面全体の明るさが、暗い部分の輝度レベルに合わせて調整される。
【００４６】
ただ、これらの場合に、輝度レベル調整後の輝線における輝度レベルＬ１２も最小値Ｌ１分だけ小さくなることになるが、画面全体の明るさを除去できたことによって、周囲の輝度が低下した分、輝線の明るさが明瞭化され、表示画面での波形を観測し易くしている。
【００４７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、表示画面全体の明るさを除去することにより、輝線部分の輝度レベルを明瞭に見せようとするものであったが、第２の実施形態では、図１１（ｂ）に示されるように、或る程度明るい輝度レベルＬ２を有する輝線の中央部に、更に一段と高い輝度レベルＬ２１の輝線が存在する場合において、波形の輝線を明瞭化するものとして、輝度レベルＬ２はそのままの大きさとし、本来の輝線である輝度レベルＬ２１の部分のみを更に強調するように、輝度レベル調整処理を行うことを目的としている。
【００４８】
ここで、図１１（ｂ）の波形を例として、ビデオ信号変換処理部７で生成されるビデオ信号データの輝度レベルプロフィールを図３（ａ）に示した。同図の輝度レベルプロフィールは、第１の実施形態で説明した図１（ａ）の輝度レベルプロフィールと同様の性格を有するものであり、ビデオ信号データにおける１フレーム分のうち輝線を中心にした周辺部のみの輝度レベルプロフィールを示した。図３（ａ）に示されたビデオ信号データの輝度レベルプロフィールＰ２において、輝度レベルプロフィールＰ２１は、信号波形線に該当する本来の輝線に当たる部分であり、輝度レベルＬ２の大きさを有している。このプロフィールＰ２１を挟んだ両側には、例えば、滲み等によって発生する幅を持った輝度レベルＬ２の帯が付随している。
【００４９】
そこで、輝度レベルプロフィールＰ２に対して、本来の輝線である輝度レベルＬ２１の部分のみを更に強調する輝度レベル調整処理を行った後のプロフィールを、図３（ｂ）に示した。同図では、輝度レベルプロフィールＰ２１のみがレベル強調され、輝度レベルプロフィールＰ２２に調整された様子を示している。強調された輝度レベルプロフィールＰ２２を破線で示した。輝度レベルＬ２を変更しないで、輝度レベルＬ２１が輝度レベルＬ２２へと大きく強調されている。
【００５０】
この様に強調する場合、ビデオ信号データに対する輝度レベル調整処理では、先ず、１フレーム内に現われる輝度レベルの最大値を検出する。図３（ａ）のプロフィールの例では、輝度レベルＬ２１が最大値となる。その最大値Ｌ２１を記憶する。そして、次のフレームの各データを最大値Ｌ２１と比較し、当該データの輝度レベルが最大値Ｌ２１に一致した場合に、予め設定された係数ｋ１を当該データに乗算して、当該データの輝度レベルを高くする。
【００５１】
なお、当該データと比較する対象を最大値Ｌ２１としたが、図３（ａ）の輝線の輝度レベルプロフィールＰ２１の例では、最大値Ｌ２１の輝度レベルを有するドットが複数存在しているので、輝度レベルプロフィールＰ２１は、幅を持って輝度レベルプロフィールＰ２２に強調されることになるが、例えば、そのプロフィールＰ２１の頭部において、ドット１つだけが突出して明るい場合には、このドットの輝度レベルを最大値として検出することになるので、輝度レベル調整処理で強調によって、当該ドットのみの輝度レベルが強調されてしまい、強調の効果が弱いものとなる。
【００５２】
そこで、第２の実施形態による輝度レベル調整処理では、１ドット分の輝度レベルが強調されることにならないように、次フレームのデータと比較するときには、検出した最大値より少し小さい所定値の係数ｋ１を演算しておくものとする。この様に、最大値より小さめの値とすることによって、図３（ｂ）で破線で示した輝度レベルプロフィールＰ２２のように、最大値を含む頭部全体の輝度レベルが強調される。
【００５３】
次に、図１０に示された波形表示装置において、第２の実施形態による輝度レベル調整処理を行う具体例に関し、図４のブロック構成を参照して説明する。
【００５４】
本実施形態の輝度レベル調整処理は、図１０に示された波形表示装置における表示処理制御部８において実行されるので、表示処理制御部８の入力部に、図４に示される輝度レベル調整処理部を挿入することになる。
【００５５】
図４の輝度レベル調整処理部は、データ比較部２１、最大値データ検出部２２、最大値データ記憶部２３、所定値データ比較部２４、そして、乗算部２５からなっている。この輝度レベル調整処理部には、図３（ａ）に示される輝度レベルプロフィールＰ２を有するビデオ信号データが入力データとして供給される。
【００５６】
先ず、最初のフレームのデータがドット単位で順次入力される。入力されたデータは、データ比較部２１の一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に入力された直前のデータと比較される。最大値データ検出部２２は、データ比較部２１で直前に入力されたデータと順次比較されたもののうちで、当該フレーム中で最も高い輝度レベルを示すデータを検出する。
【００５７】
そこで、最大値データ検出部１２が、当該フレームの全データの比較が終了して最大値を検出した後に、最大値データを最大値記憶部２３に記憶する。図３（ａ）の場合には、その最大値データは輝度レベルＬ２１となる。この最大値データは所定値データ比較部２４に送られ、最大値より小さい輝度レベルの所定値が演算される。そして、係数ｋ１として、係数１と、所定値に対応する係数ａとが作成される。ここで、係数ａは、１＜ａであり、ａの大きさは、乗算結果が白ＭＡＸレベルに到達しないように、予め調整されたものとする。
【００５８】
次いで、輝度レベル調整処理部に、次のフレームのデータが入力されると、所定値データ比較部２４において、順次入力されるドットの輝度レベルと所定値とが順次比較され、所定値以上のデータを選択する。そして、乗算部２５において、選択されたデータに対して係数ａが乗算される。また、順次入力されるデータが、所定値以下である場合には、乗算部２５において、当該データに、係数１が乗算され、入力されたデータの輝度レベルのままで出力される。
【００５９】
これ以降のフレームについては、前のフレームで最大値データが検出され、次のフレームに反映され、次々と、この処理が繰り返される。
【００６０】
この様にして、輝度レベル調整処理されたビデオ信号データの輝度レベルプロフィールは、図３（ｂ）に示されるように、プロフィールＰ２１のみがレベル強調されプロフィールＰ２２とされ、その周辺部分については入力された状態を維持した輝度レベルプロフィールＰ２となる。
【００６１】
第２の実施形態による輝度レベル調整処理では、前のフレームにおける輝度レベルの最大値を検出し、この最大値を参照して生成された所定値を基準にして、次のフレームのデータをレベル比較し、該所定値以上の輝度レベルを有するデータに対して係数ａを乗算するようにしたので、本来の輝線のみの輝度レベルを強調することができ、周囲部分が明るくても、該輝線のみを際立たせ、当該輝線が明瞭に観測されるようになる。
【００６２】
（第３の実施形態）
第２の実施形態では、図１１（ｂ）に示されるように、画面の輝度がある程度高い場合であって、輝度レベルＬ２の中央に突出して明るい輝度レベルＬ２１を有する輝線をレベル調整の対象とし、その突出した輝線部分のみの輝度レベルを強調する輝度レベル調整処理が行われた。この調整処理を、図１１（ａ）に示されるような信号波形の輝線に適用すると、所定値以上のデータに対して係数ａを乗算することとなるため、輝線の輝度レベルプロフィールにおいて、頭部がある程度の幅を有する場合には、乗算される係数が一定値ａであることにより、輝線の輝度レベルプロフィールにおける頭部がその幅のまま強調されることになる。そうすると、画面の輝度が低いとき、又は、輝線自体の輝度レベルが低いときであっても、画面表示されたときに、輝線が太いまま明るくなり、反って、波形を観測し難くすることになる。
【００６３】
そこで、第３の実施形態では、乗算される係数を一定値に固定するのではなく、入力データを複数の範囲にレベル判定し、その複数範囲に対応して、異なる大きさの係数を入力データに乗算することとした。この様な輝度レベル調整がなされた輝線の輝度レベルプロフィールは、頭部における輝度レベルの最大値付近において段階的に強調される。そのため、画面の輝度が低いときでも、輝線の幅方向の明るさに変化が付けられる結果、明るく強調された輝線の幅を抑えて、明るい部分を必要以上に太くすることがなくなり、波形の観測をし易くする。
【００６４】
ここで、図１１（ａ）の波形を例として、ビデオ信号変換処理部７で生成されるビデオ信号データの輝度レベルプロフィールを図５に示した。同図の輝度レベルプロフィールは、第１の実施形態で説明した図１（ａ）の輝度レベルプロフィールと同様の性格を有するものであるが、輝線の輝度レベルが低い場合を示しており、ビデオ信号データにおける１フレーム分のうち輝線を中心にした周辺部のみの輝度レベルプロフィールを太線で示した。
【００６５】
図５に示されたビデオ信号データの輝度レベルプロフィールＰ３において、輝度レベルプロフィールＰ３１は、信号波形線に該当する輝線に当たる部分であり、その中心部分では輝度レベルＬ３１の大きさを有している。
【００６６】
そこで、輝度レベルプロフィールＰ３１の頭部部分に対して、段階的に輝度レベル調整処理を行った後のプロフィールＰ３２を、図５において破線で示した。同図のプロフィールＰ３２は、３段階の輝度レベル変化を持たせた例を示しており、入力データの有する輝度レベルを、設定された判定レベルＬｎ１乃至Ｌｎ３で範囲に分けて判定し、その範囲毎に対応する係数ｋｎが入力データに乗算された結果、輝度レベルプロフィールの頭部全体としてレベル強調され、しかも、輝度レベルに段階的な変化が現われる。なお、図５の例では、輝線に係る輝度レベルＬ３１が小さい場合を想定しているので、輝線の頭部に対する段階的な輝度レベル調整処理は、１フレーム内の輝度レベルの最大値が所定値以下の場合に行われるようにする。
【００６７】
この様に強調する場合、ビデオ信号データに対する輝度レベル調整処理では、先ず、前のフレームにおいて検出された最大値が所定値以下かどうか判定され、所定値以下であるとき、フレーム毎に順次入力される入力データの輝度レベルを判定する。当該最大値が所定値を超えているときには、入力データの輝度レベルの判定は行われない。そこで、図５の例であれば、レベルＬｎ１以下、レベルＬｎ１〜Ｌｎ２、レベルＬｎ２〜Ｌｎ３、そして、レベルＬｎ３以上の４つの範囲でレベル判定が行われる。次いで、入力データの輝度レベルがいずれのレベル範囲に入っているかが判定された後に、該当範囲に対応する係数ｋｎが当該データに乗算され、出力される。
【００６８】
なお、入力データに乗算する係数ｋｎとして、レベルＬｎ１以下には係数１、レベルＬｎ１〜Ｌｎ２には係数ｂ１、レベルＬｎ２〜Ｌｎ３にはｂ２、そして、レベルＬｎ３以上には係数ｂ３のように、各範囲に対応して互いに異なる係数を設定しておく。例えば、係数ｋｎについて、１＜ｂ１＜ｂ２＜ｂ３の関係となるようにしてもよく、また、各係数の大きさや、逆の並びに変えることによって、頭部の輝度レベルの段階的変化を変更することができる。ここで、係数１のレベルＬｎ１以下の範囲にある入力データに対しては、入力データのレベルのままとし、全くレベル強調されない。
【００６９】
係数ｋｎの大きさの設定に当たっては、強調処理された輝度レベルが白ＭＡＸデータに到達しないようにする。また、ノイズ信号を大きくしてしまわないように、レベルＬｎ１の高さが設定される。
【００７０】
次に、図１０に示された波形表示装置において、第３の実施形態による輝度レベル調整処理を行う具体例に関し、図６のブロック構成を参照して説明する。
【００７１】
本実施形態の輝度レベル調整処理は、図１０に示された波形表示装置における表示処理制御部８において実行されるので、表示処理制御部８の入力部に、図６に示される輝度レベル調整処理部が挿入されることになる。なお、前のフレームにおいて検出された最大値が所定値以下かどうかを判定することから、図４に示された最大値データ記憶部２３を必要とする。
【００７２】
図６の輝度レベル調整処理部は、入力データレベル判定部３１、レベル調整部３２、乗算部３３、そして、選択部３４からなっている。この輝度レベル調整処理部には、図５に示される輝度レベルプロフィールＰ３を有するビデオ信号データが入力データとして供給される。
【００７３】
先ず、輝度レベル調整処理部の選択部３４に、当該フレームのビデオ信号データがドット単位で順次入力されるが、選択部３４は、最大値データ記憶部２３から、前のフレームに係る最大値データを読み出し、該最大値が予め設定されている所定値以下であるかを判定する。そして、該最大値が所定値以下である場合に、当該輝度レベル調整処理が行われるように選択し、そうでない場合には、該処理を行うことなく出力する。入力されたデータは、入力データレベル判定部３１において、そのレベルが上述した４つの範囲のいずれに入るかが判定される。その判定結果は、レベル調整部３２に送られ、判定された範囲に対応する係数ｋｎが読み出される。
【００７４】
一方、乗算部３３には、入力データレベル判定部３１に入力されたデータが同時に入力されているので、乗算部３３は、この入力データに対して、レベル調整部３２で読み出された当該入力データに対応する係数ｋｎを乗算し、そして、乗算されたデータを出力する。
【００７５】
この様に、順次入力されるビデオ信号データのドット毎に、そのデータのレベルの範囲を判定し、その範囲判定結果に対応する係数ｋｎが当該データに逐一乗算される。そこで、輝度レベル調整処理されたビデオ信号データの輝度レベルプロフィールは、図５に示されるように、プロフィールＰ３１の頭部のみが段階的にレベル強調されて、プロフィールＰ３２とされ、その輝線の両側部については入力された状態を維持した輝度レベルプロフィールＰ３となる。
【００７６】
輝度レベルプロフィールＰ３１は、輝度レベル調整処理前においては、輝度レベルの最大値Ｌ３１が範囲ｘ１を有する台形状をなしていたが、輝度レベル調整処理後においては、該プロフィールＰ３１の頭部において、範囲ｘ１では、輝度レベルがレベルＬ３２まで強調され、ｘ２の範囲で、ドットの明るさに応じて、段階的にレベル強調されている。プロフィールＰ３１を全体的にみれば、輝度レベルの強調によって、範囲ｘ１から範囲ｘ２に拡幅される。この段階数は、３段階に限らず、必要に応じて複数段とすることができる。
【００７７】
以上の様に、第３の実施形態の輝度レベル調整処理によると、輝度が暗い状態では、輝線が細くなって、波形の観測をし難くしている場合に、ある程度幅を持たせて明るくした輝線を作成でき、暗いデータをより明るく表示することができる。
【００７８】
（第４の実施形態）
これまでの第１乃至第３の実施形態では、図１１に示されるように、一様な直線を例にして説明したが、実際には、測定された信号が矩形波である場合が多くある。この矩形波の信号が、図１０に示された波形表示装置の入力処理部６に入力されたとき、表示パネル１０の画面にも、図７（ａ）に示されるように、矩形波が表示される。
【００７９】
画面に表示された矩形波を見ると、通常の表示状態において、水平の輝線は、太く、また、垂直の輝線は、細くなっており、垂直線の輝線の明るさは、水平の輝線より暗くなっている。そして、全体の表示輝度を下げると、垂直の輝線があるのかどうか分からない程度となる。一方、垂直の輝線を見易くするため、輝度を上げると、水平の輝線はより明るくなるが、垂直の輝線に関しては、その効果が現われ難い。この様な垂直の輝線に関して、図７（ａ）中での破線位置にある一つの垂直な輝線の輝度レベルプロフィールについて、図７（ｂ）に太線で示した。
【００８０】
図７（ｂ）に示すように、矩形波の垂直の輝線は、細く、かつ、輝度レベルが低い。垂直の輝線がこの様な状態になるのは、図１０の波形表示装置では、図９に示される電子画像変換装置が利用されており、入力信号に応じて電子ビームＢによって蛍光面５１上に描画していることに起因している。つまり、矩形波の立ち上がりが急峻であるほど、電子ビームＢが水平の輝線から次の水平の輝線に移動するとき、電子ビームＢの強度が一定であるとすると、その立ち上がり部において、ビームの移動が水平のときより速くなるために、蛍光面５１から発する光の量が少なくなる。
【００８１】
その垂直の輝線に対応して、ビデオ信号データの輝度レベルプロフィールＰ４には、輝度レベルプロフィールＰ４１が現われ、図７（ａ）の矩形波の例では、１スキャンラインに４つのプロフィールＰ４１が現われることになる。そして、そのプロフィールＰ４１の輝度レベルは、最高でレベルＬ４１に止まり、レベル４１を有する幅ｘ３も、狭く、例えば、１ドット分、あるいは、数ドット程度である。
【００８２】
そこで、第４の実施形態では、矩形波信号を画面表示したときに発生する細くて暗い輝線を見易くする輝度レベル調整処理を行う。垂直の輝線が明瞭に存在することが表示できればよいので、この輝度レベル調整処理においては、当該輝度レベルプロフィールＰ４１の輝線幅をそのままとし、最高レベルＬ４１を示すピーク部分のみを強調するようにした。
【００８３】
この輝度レベル調整処理では、ピーク部分のみを強調するため、先ず、順次入力されるビデオ信号データから、図７（ｂ）の輝度レベルプロフィールＰ４１に現われているピーク（凸）部を検出し、ピーク部のデータに対して予め設定された係数ｋ２を乗算する。
【００８４】
次に、図１０に示された波形表示装置において、第４の実施形態による輝度レベル調整処理を行う具体例に関し、図８のブロック構成を参照して説明する。
【００８５】
本実施形態の輝度レベル調整処理は、図１０に示された波形表示装置における表示処理制御部８において実行されるので、表示処理制御部８の入力部に、図８に示される輝度レベル調整処理部が挿入されることになる。
【００８６】
図８の輝度レベル調整処理部は、入力データレベル検出部４１、凸データ検出部４２、遅延処理部４３、そして、乗算部４４からなっている。この輝度レベル調整処理部には、図５に示される輝度レベルプロフィールＰ４を有するビデオ信号データが入力データとして供給される。
【００８７】
先ず、輝度レベル調整処理部には、ビデオ信号データがドット単位で順次入力される。入力されたデータは、入力データレベル検出部４１は、入力されたデータのレベルを検出し、各データのレベルを凸データ検出部４２に順次送信する。凸データ検出部４２は、順次送られてくるデータのレベルについて、前後のデータのレベルを逐次比較する。そして、次々とレベルが大きくなり、次いでレベルが下がり出すデータを検出し、そのレベルが変化する部分がピーク部であるとして、ピーク部のデータを抽出する。
【００８８】
凸データ検出部４２は、入力データをレベル検出できたタイミングで予め設定された係数ｋ２を乗算部４４に供給する。係数ｋ２には、係数１と、係数ｂ（１＜ｂ）とが含まれ、凸データ検出部４２は、ピーク部のデータを抽出した時点で、係数ｂを乗算部４４に供給し、ピーク部以外のデータに対しては、係数１を供給する。
【００８９】
順次入力される入力データのピーク部を検出するには、時間を要するので、検出したピーク部のデータにタイミングを合わせて係数ｋ２を乗算できるように、遅延処理部４４において入力データを所定量遅延させている。乗算部４４は、遅延処理部４４から出力された入力信号の各データに、凸データ検出部４２から供給される係数ｋ２を乗算し、出力する。
【００９０】
この様な輝度レベル調整処理部から出力されるビデオ信号データの輝度レベルプロフィールＰ４は、図７（ｂ）において破線で示されるように、ピーク部の幅ｘ３がそのままで、ピーク部の輝度レベルがレベルＬ４１からレベルＬ４２に強調されたプロフィールＰ４２を付加されたものとなる。そのため、矩形波信号における垂直な輝線のように、細くかつ暗い輝線の場合に、当該輝線のピーク部のみを適当なレベルに強調でき、測定された信号の波形観測をし易くすることができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明による波形表示装置によれば、計測された入力信号を描画した固体撮像画面から取り出されたビデオ信号データが生成され、該ビデオ信号データに関する輝度レベル調整処理として、ビデオ信号データの１フレームに含まれるデータのうちで最も小さい輝度レベルを検出し、該輝度レベルを、フレームを構成する全データの輝度レベルから減算するようにしたので、例えば、画面表示の輝度を上げたときに、画面全体が明るくなることを抑えることができる。信号波形を明確にして観測できるようになる。
【００９２】
また、生成されたビデオ信号データに関する輝度レベル調整処理として、ビデオ信号データの１フレームに含まれるデータのうちで最大輝度レベルのデータを検出して、輝線に係る輝度レベルプロフィールの頭頂部の輝度レベルを強調するようにしたので、輝度を上げて信号波形を表示したとき、輝線の周辺の輝度レベルが上昇しても、波形本来の輝線を強調することができ、入力信号の波形観測を明瞭に行えるものとなる。
【００９３】
さらに、生成されたビデオ信号データに関する輝度レベル調整処理として、ビデオ信号データに含まれるデータの輝度レベルに応じて当該データに対する輝度レベルの大きさを変えて強調するようにしたので、輝度を下げて表示するとき、信号波形の輝線が細くなり、かつ輝線の輝度レベルも低くなる場合に、この暗い輝線の中心部分のみを明るく表示することができ、入力信号の波形観測をし易くするものとなる。
【００９４】
そして、生成されたビデオ信号データに関する輝度レベル調整処理として、ビデオ信号データに含まれる輝線に係るデータから輝度レベルのピーク部分を検出し、該ピーク部分に対してのみ、その輝度レベルを強調するようにしたので、画面の輝度は十分であるが、波形を示す輝線に暗い部分がある場合、例えば、矩形波信号の垂直な輝線に対して、波形本来の輝線を強調することができ、入力信号の波形観測を明瞭に行えるものとなる。
【００９５】
しかも、本発明によれば、以上のような輝度レベル調整処理部は、所謂コマ落ちのないリアルタイムな画像表示を実施でき、アナログオシロスコープとして適切な波形表示を行うことができる。そして、複雑な画像処理を施す必要が無く、輝度レベル調整処理部を簡単なハード構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における波形の輝度レベル調整処理について輝度レベルプロフィールを用いて説明する図である。
【図２】第１の実施形態の輝度レベル調整処理のためのブロック構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における波形の輝度レベル調整処理について輝度レベルプロフィールを用いて説明する図である。
【図４】第２の実施形態の輝度レベル調整処理のためのブロック構成を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態における波形の輝度レベル調整処理について輝度レベルプロフィールを用いて説明する図である。
【図６】第３の実施形態の輝度レベル調整処理のためのブロック構成を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態における波形の輝度レベル調整処理について輝度レベルプロフィールを用いて説明する図である。
【図８】第４の実施形態の輝度レベル調整処理のためのブロック構成を示す図である。
【図９】従来の電子画像変換装置に係る具体的構成を示す図である。
【図１０】電子画像変換装置から得られた電気信号を波形表示する波形表示装置のブロック構成を示す図である。
【図１１】従来の波形表示装置で表示された信号波形における輝度レベルを説明する図である。
【符号の説明】
１…筐体
２…電子銃部
３…偏向部
４…後段加速部
５…画像変換出力部
６…入力信号処理部
７…ビデオ信号変換処理部
８…表示処理制御部
９…波形出力表示部
１０…表示パネル
１１、２１…データ比較部
１２…最小値データ検出部
１３…最小値データ記憶部
１４…減算部
２２…最大値データ検出部
２３…最大値データ記憶部
２４…所定値データ比較部
２５、３３、４４…乗算部
３１…入力データレベル判定部
３２…レベル調整部
３４…選択部
４１…遅延処理部
４２…入力データレベル検出部
４３…凸データ検出部
５１…蛍光面
５２、５４…透明導電膜
５３…光ファイバー・プレート
５５…固体撮像部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003952828.tif 000009
【図９】
0003952828.tif 000010
【図１０】
0003952828.tif 000011
【図１１】
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