(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、
時系列データを記憶する捕獲メモリと、
この捕獲メモリに記憶された時系列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、
前記表示プロセッサは、複数の画像データに対する重み付けを時間方向で変更して複数の合成データを作成し、頻度情報用の合成データと時間情報用の合成データの一方の合成データで輝度情報を制御し、他方の合成データで色情報を制御して表示データを作成する合成手段を具備することを特徴とする波形表示装置。
【請求項２】
入力アナログ信号を量子化した時系列データに変換し、
時系列データを捕獲メモリに記憶し、
この記憶された時系列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、
前記画像データを画像メモリに複数記憶し、
この複数の画像データに対し、複数の画像データに対する重み付けを時間方向で変更して複数の合成データを作成し、頻度情報用の合成データと時間情報用の合成データの一方の合成データで輝度情報を制御し、他方の合成データで色情報を制御して表示データを作成し、
表示データを表示する波形表示方法。
【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、多数の波形表示データを階調表示できる波形表示装置に関する。
【０００２】
また、本願発明は、デジタルオシロスコープ等の波形表示装置において、多数の波形表示データを階調表示できる波形表示方法に関する。
【０００３】
【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。
【０００４】
例えば、アナログオシロスコープの残光特性に類似したパーシスタンス表示方法が可能である。このパーシスタンス表示方法では、最新の信号波形を最も高い輝度で、時間順に古い信号波形ほどより低い輝度で表示する。これにより、入力アナログ信号の時間的変化が容易に理解できる。
【０００５】
他の例として、統計的処理を施した頻度表示方法が可能である。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、画素ごとにデータが出現する頻度情報に応じて、輝度又は、色を割り当てて表示することにより、入力アナログ信号のより統計的な理解が得られる。
【０００６】
従来のデジタルオシロスコープの多くは、２次元に配列される表示画素に対応する輝度データを表示メモリに記憶する。トリガが発生した場合、捕獲された波形データから、ラスタ化手段により、新たなビットマップデータが生成される。そして、このビットマップデータに対応する表示画素の輝度データが加算され、波形データとして合成表示される。そして、一定時間が経過するごとに、すべての輝度データに対し、所定値又は所定割合を減らすことによって、上記のパーシスタンス表示方法又は頻度表示方法を実現している。
【０００７】
【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（頻度の少ない波形）を観測したいとき、次のような問題点が発生する。このような場合、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補足しながら異常波形の出現を待ち続けることになる。
【０００８】
しかし、観測者が、波形の観測中に、異常の波形を検出して、直ちにＳＴＯＰキーを押し下げし、表示画面を静止させても、既にまれな異常波形の大部分は、通常波形の中に埋もれてしまうため、その後の解析が困難となる場合が多い。したがって、観測者は、再度、特別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、効率的な観測方法とは言いがたい。
【０００９】
従来のデジタルオシロスコープで、多数の波形データを表示する場合には、パーシスタンス表示と頻度表示のいずれかを選択しなければならない。すなわち、時間情報又は頻度情報のいずれか一方の表示に限定される。したがって、観測者が入力信号の時間的な変動を観測しながら、まれな異常波形を検出したいという希望には応じていなかった。
【００１０】
本発明の目的は、このような点に鑑みてなされたもので、多数の波形表示データについて時間情報と頻度情報を組み合せて表示でき、より表示能力の向上した波形表示装置及び波形表示方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものである。本発明は、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（ＡＤ）変換器と、時系列データをいったん、波形データとして記憶する分割された捕獲メモリと、捕獲メモリに記憶された波形データをビットマップ形式に変換し、所定期間に蓄積して画像データを作成する波形プロセッサと、画像データを記憶する分割された画像メモリと、画像メモリの画像データをセグメントごとに重み付けした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備える波形表示装置を対象とする。
【００１２】
この装置において、表示プロセッサは、複数の画像データの重み付けをセグメント単位で様々設定し、波形データの時間的情報と頻度情報を同時に作成する。これにより、以下の表示手段が提供できる。
【００１３】
（１）波形データの時間情報を輝度で表現し、かつ、波形データの頻度の低い部分を異なる色で表示することにより、観測者が入力信号の時間的な変動を観測しながら、まれな異常波形の識別を可能にする。
【００１４】
（２）波形データの頻度情報を色で表現し、かつ、最新の波形データを高輝度で表示することにより観測者が入力信号の統計的な頻度情報と最新波形データとの比較を可能にする。
【００１５】
以上により、多数の波形表示データからの時間情報と頻度情報の組み合せで、表示能力の向上した波形表示装置を提供することができる。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
アナログ入力信号が、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１１を介して、トリガ条件の成立（図示せず）により、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Ｗ１〜Ｗｍ（図２）を記憶するように分割されている。
【００１９】
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。
【００２０】
波形プロセッサ３は、分割された捕獲メモリ２から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（図２）を作成し、画像メモリ４に蓄積する。
【００２１】
画像メモリ４は、複数の画像データＰ０、Ｐ１を記憶するように分割されている。なお、画像データＰ０又はＰ１は、通常、複数の波形データＷ１〜Ｗｎ又はＷ１＋ｎ〜Ｗｍを合成して作成されるが、単一の波形データのみで作成される場合もある。
【００２２】
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を読み出し、重み付けし、表示データＤを作成する。重み付けの詳細については後述する。
【００２３】
表示データＤは表示装置６で表示される。なお、波形プロセッサ３及び表示プロセッサ５としては、ハードウェア及びソフトウエア（マイクロプロセッサによる処理）のいずれによっても実現可能である。
【００２４】
表示装置６には、一般的なカラーＴＦＴ−ＬＣＤが用いられる。
【００２５】
入力手段７は、波形表示装置の表面パネル上に配置され、観測者が入力手段７を操作することにより、制御回路８の制御により、パーシスタンス時間、頻度表示の色の指定等を行う。
【００２６】
次に、図１の回路の各構成要素の詳細について説明する。
【００２７】
最初に、波形プロセッサ３の動作を説明する。
【００２８】
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Ｗ１＋ｎ〜Ｗｍから次の画像データＰ１の蓄積を開始する。
【００２９】
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。
【００３０】
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合成する場合、波形プロセッサ３は、観測者によって指定された波形の蓄積時間あるい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Ｐ０には、５００ｍ秒分の波形データを蓄積することになる。８秒が過ぎたならば、最初に書き込まれた画像データＰ０の領域に最新の画像データＰ１が上書きされることになる。
【００３１】
図３を用いて表示プロセッサ５の動作を説明する。
【００３２】
以下の例では、簡略化のために、４つのセグメントの画像データＰ０〜Ｐ３を合成する場合について説明する。ここでの画像データＰ０〜Ｐ３は、Ｐ０が最も時間的に古い画像データであり、Ｐ３が最新の画像データである。
【００３３】
表示プロセッサ５は、表示装置６での波形表示に先立ち、画像メモリ４から合成するセグメントの画像データＰ０〜Ｐ３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により、表示データＤを作成する。
【００３４】
図４を用いて重み付け回路９の動作を説明する。
【００３５】
制御回路８の制御の下に、画像メモリ４に記憶された画像データＰ０〜Ｐ３から、画素単位で乗算器１２−０〜３へ読み出される。乗算器１２−０〜３の他方の入力には、メモリ１９から画像データＰ０〜Ｐ３ごとに設定された重み付け係数Ｃ０〜Ｃ３が入力される。この重み付け係数Ｃ０〜Ｃ３は、入力手段７により、観測者が設定をする。
【００３６】
乗算器１２−０〜３の出力は、加算器１８において加算され、各画素の合成データが作成される。
【００３７】
図５を用いて重み付け係数を説明する。図５は、重み付け係数の３つの代表的な例を示す。
【００３８】
図５（ａ）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、最新の画像データＰ３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。
【００３９】
図５（ｂ）は、頻度表示で使用されるような一様な重み付け係数の例を示す。この例では、時間順に関係なく重み付け係数が付与される。したがって、加算器１７で加算された合成データは、出現する頻度が高い画素については、大きな数値が得られることになる。この数値に応じて色を変更すれば、頻度の高い波形と頻度の低い波形とを色により識別することができる。
【００４０】
図５（ｃ）は、最新の画像データのみに重み付け係数が付与される。この例では、最新の波形のみが表示されることとなる。
【００４１】
図６を用いて、合成データ作成のタイミングを説明する。
【００４２】
本例では、表示データＤにパーシスタンス表示と頻度表示を含ませることができる。画像データＰ０〜Ｐ３のそれぞれは、座標ｘとｙで示される画素により構成される一組の画像データ（Ｐｘ、ｙ）として表される。各画像データＰ０〜Ｐ３の同一座標の画素に対して、図５（ａ）及び（ｂ）の２つの重み付けをした２つの合成データが作成される。
【００４３】
最初の動作クロックにより、画像メモリ４の画像データＰ０〜Ｐ３のそれぞれから、同一座標の画素データＰｘ、ｙを読み出す。このデータについて、第１の重み付け係数ＣＤ１として、図５（ａ）の時間順の重み付け係数を付与して、合成データＳ１ｘ、ｙを作成する。次のクロックでは、同じ画素データＰｘ、ｙについて、第２の重み付け係数ＣＤ２として、図５（ｂ）の一様な重み付け係数を付与して、合成データＳ２ｘ、ｙを作成する。以後、画像データＰ０〜Ｐ３の全画素について、重み付け係数が切り替えられて同様の処理により、パーシスタンス表示用の合成データＳ１（Ｓ１ｏ、ｏ〜Ｓ１ｈ−１、ｖ−１）を作成し、頻度表示用の合成データＳ２（Ｓ２ｏ、ｏ〜Ｓ２ｈ−１、ｖ−１）を作成する。ここで、ｈ及びｖは、表示装置６の波形表示領域における横方向の画素数及び縦方向の画素数を示す。
【００４４】
パーシスタンス表示用の合成データＳ１では、最新の画像データＰ３に対する重み付け係数Ｃ３が最大で、最古の画像データＰ０に対する重み付け係数Ｃ０は最小とされる。頻度表示用の合成データＳ２では、各画像データＰ０〜Ｐ３の重み付け係数Ｃ０〜Ｃ３には、一様な値が付与される。したがって、出現頻度の高い画素に対しては、大きな値が与えられることになる。
【００４５】
重み付け回路９で作成した合成データＳ１、Ｓ２は、図３に示すように、色データ変換回路１０により輝度及び色に変換されて、表示データＤが作成される。
【００４６】
図７を用いて、色データ変換回路１０について説明をする。
【００４７】
パーシスタンス表示用の合成データＳ１は、選択回路１３を通して、参照テーブル１４へ輝度情報として入力される。
【００４８】
頻度表示用の合成データＳ２は、変調手段１５、選択回路１３を通して参照テーブル１４へ色情報として入力される。
【００４９】
変調手段１５では、合成データＳ２は、比較器１６において制御回路８が設定した基準値と比較される。頻度が低く合成データＳ２が基準値を超えなければ、比較器１６は出力をせず、加算器１７からは、制御回路８から出力される一定の色制御データが色情報として出力される。頻度が高くなると合成データＳ２は基準値を超え、超えた値が加算器１７において色制御データに加算されて、色情報として出力される。
【００５０】
図８は、参照テーブルの構成を示し、縦方向に色情報、横方向に輝度情報の二次元テーブルを持ち、これらの選択で、画素ごとにそれぞれ４ビットデータのＲＧＢデータが得られる。
【００５１】
パーシスタンス表示用の合成データＳ１は輝度情報として使用される。したがって、大きな重み付け係数が付与された新しい波形は、大きい値のＲＧＢデータが付与され、表示装置６で表示されるときは高い輝度で表示される。
【００５２】
頻度表示用の合成データＳ２は色情報として使用される。高い頻度で出現する波形の色情報は大きな値となり、頻度が低い波形の色情報は小さな値となる。したがって、表示データとしては、通常の波形とまれに出現する波形（例、異常信号）とは異なる色となる。
【００５３】
このようにして得られた表示データＤは、表示装置６に波形として表示される。その１例を図２及び図９を用いて説明する。波形データＷ１〜Ｗｍの内、Ｗ３とＷｎ＋２が異常波形であり、その他の波形は通常の波形である。通常の波形は、出現する頻度が高いため、例えば赤色で表示され、更に、新しい波形データもあるので、高い輝度で表示される。
【００５４】
異常波形Ｗ３とＷｎ＋２は、まれにしか出現しないのであるから、青色で表示される。さらに、通常の波形Ｗｍと比較すると古い波形データあるから、低い輝度で表示される。最も古い波形Ｗ３は低輝度で、それより新しい波形Ｗｎ＋２は中間輝度で表示される。
【００５５】
以後も同様にして、表示データが次々と作成される。図１において、波形プロセッサ３で新たな画像データが作成されると、画像メモリ４に記憶されていたこれまでの画像データＰ１〜Ｐ３がＰ０〜Ｐ２となり、新たに入力された最新の画像データがＰ３として記憶される。表示プロセッサ５は、この新たな画像データＰ０〜Ｐ３を画像メモリ４から読み出し、同様の処理を繰り返す。
【００５６】
本発明のもう一つの実施形態を挙げれば、上記頻度表示用の合成データＳ２をそのまま色情報として表示する際、重み付け係数を図５（ｃ）に示されるような画像データＰ３のみによる合成データで輝度情報を変調することで、最新の波形データのみを高輝度で表示することができる。この結果として、観測者が入力信号の統計的な頻度情報と最新波形データとを比較・検討することを可能にする。
【００５７】
さらに、図７の選択回路１３を切り替えることにより、時間的な順序を色の変化で表示し、頻度を輝度で表示することもできる。
【００５８】
また、上記実施形態の変形例として、表示画面を分割して、これら様々な処理を別々の波形として表示することもできる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、多数の波形表示データについて時間情報と頻度情報を組み合せて表示でき、より表示能力の向上した波形表示装置及び波形表示方法を得ることができる。
【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】図１の表示プロセッサの回路構成を示すブロック図である。
【図４】図３の重み付け回路の構成を示す図である。
【図５】図４の重み付け回路における重み付け係数の付与例を示す図である。
【図６】図４の重み付け回路における合成データ作成のタイミングを示す図である。
【図７】図３の色データ変換回路の構成を示す図である。
【図８】図７の参照テーブルの構成を示す図である。
【図９】図１の表示装置で表示される波形を示す図である。
【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…入力手段
８…制御回路
９…重み付け回路
１０…色データ変換回路
１１…捕獲制御回路
１２…乗算器
１３…選択回路
１４…参照テーブル
１５…変調手段
１６…比較器
１７…加算器
１８…加算器
１９…メモリ
【図１】
0003861634.tif 000002
【図２】
0003861634.tif 000003
【図３】
0003861634.tif 000004
【図４】
0003861634.tif 000005
【図５】
0003861634.tif 000006
【図６】
0003861634.tif 000007
【図７】
0003861634.tif 000008
【図８】
0003861634.tif 000009
【図９】
0003861634.tif 000010