JPH03189567A - 電気波形測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、電気信号を観測するための電気波形測定装
置に関する。

【従来の技術】

電気信号を観測するためのオシロスコープにおいては、
従来、カソードを加熱する熱電子源が利用されている。 ［発明が解決しようとする課題１ 上記のように、オシロスコープでは熱電子源を用いてい
るため、瞬時電流量が小さく、オシロスコープを高速動
作させるとき蛍光面における輝度が不十分となるという
問題点がある。 これに対して従来は、蛍光面の直前にマイクロチャンネ
ルプレートを挿入し、電子を増倍することによって解決
しているが、構造や動作が複雑になるという問題点があ
る。 この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、電子源、電子源からの電子を偏向する偏向電極、
蛍光面を備える電気波形測定装置において、蛍光面にお
いて十分な輝度を得ることができるようにした電気波形
測定装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段］ この発明は、電子源、電子源からの電子を偏向する偏向
電極、信号出力部を備えるオシロスコープ用ＣＲ・王を
用いた電気波形測定装置において、光源と、この光源に
より照射されることにより光電子を放出する光電面とか
ら、前記電子源を構成することにより上記目的を達成す
るものである。 又、前記光源を、前記偏向電極における掃引電圧に同期
してオン・オフすることにより上記目的を達成するもの
である。 又、ストリーク管における光電面と、これを照射する光
ａ装置と、から電子源を構成すると共に、該ストリーク
管の２組の偏向電極のうち、１組の偏向電極に被測定電
気信号を、他の１組の偏向電極に掃引電圧をそれぞれ印
加するよう回路を設けることにより上記課題を達成する
ものである。 又、前記光源を、前記掃引電圧に同期してオン・オフす
ることにより上記目的を達成するものである。 又、前記２組の偏向電極のうち少なくとも１組を、進行
波型偏向電極とすることにより上記目的を達成するもの
である。 更に又、前記光源装置を、前記光電面を電子源として照
射する照射光源と、被測定光の光源とに切替自在とし、
且つ、前記回路を、前記光源の切替と同期して、前記偏
向電極に被測定電気信号とストリーク偏向電圧とを切替
えて印加するようにして上記目的を達成するものである
。 又、前記被測定信号に対する出力と被測定光に対する出
力を記憶するメモリーと、このメモリーの記憶に基づき
、電気信号出力と光信号出力のタイミング差及び時間軸
スケールを補正して表示する表示手段と、を設けること
により前記課題を達成するものである。 【作用】 この発明においては、オシロスコープ用ＣＲＴにおける
電子源が、光源と、この光源により照射されることによ
り光電子を放出する光電面とから構成されているので、
光源からの光の強度を高くすることによって、光電面か
ら充分な量の光電子を放出させることができ、蛍光面の
輝度をマイクロチャンネルプレートを設けることなく増
大させることができる。 又、第２発明においては、ストリーク管における光電面
とこれを照射する光源装置とから電子源を構成し、且つ
ストリーク管の一方の組の偏向電極に被測定電気信号を
、他方の組の偏向電極に掃引電圧をそれぞれ印加するよ
うにしたので、ストリーク管によって電気波形を測定す
ることができる。又、偏向電極に印加する偏向電圧を切
換えることによって、通常のストリーク管として、光信
号も測定できる。

【実施例１ 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第１図は本発明の第１実施例を示すものであり、オシロ
スコープ用ＣＲＴ１０を用いた電気波形測定装置１１（
全体図示省略）において、光源１２と、この光源により
照射させることにより光電子を放出する光電面１４とに
より電子源１６を構成したものである。 第１図の符号１８は、前記光電面１４が形成されるガラ
ス面板、２０は光電面１４と共に電子銃を形成する電子
レンズ、２２は垂直偏向板、２４は水平偏向板、２６は
蛍光面、２８はトリガ発生回路、２９は増幅器、３０は
レーザダイオード駆動回路、３１は被測定電気信号源、
３２は偏向回路をそれぞれ示す。 前記光源１２は短パルス光レーザダイオードであって、
トリガ発生回路２８からのトリガ信号に基づきレーザダ
イオード駆動回路３０を介して制御される。 又、トリが発生回路２８から出力されたトリガ信号に基
づいて、偏向回路３２から印加される水平偏向板２４へ
の掃引電圧タイミングと増幅３３により増幅された被測
定電気信号源３１からの電圧が垂直偏向板２２へ印加さ
れるタイミングと、光源１２とが全て同期するように構
成されている。 次に上記第１実施例の作用について説明する。 オシロスコープ用ＣＲＴＩＯにおいて、上記のように光
源１２と光電面１４から、電子源１６を構成した場合、
基本的に、光電面１４に入射する光のｍに応じて、該光
電面１４から光電子が放出される。 従って、光ｔｉ、１２からの光の強度を高くすることに
よって、光電面１４から十分な量の光電子を放出させる
ことができる。 従って、従来のオシロスコープ用ＣＲＴにおけるような
、マイクロチャンネルプレートを設けて、蛍光面２６へ
の入射光電子量を増倍する必要がない。 又上記第１実施例のように、光源１２として短パルス光
源を使用すると、高速掃引のとき短時間に特に大きな電
流を得ることができる。 通常短パルス光は、ＯＣ光に比べ、非常に高いビークパ
ワーを有していて、更に、光電面１４は１ｏｏｒｓ以下
の非常に速い応答特性を有しているので、この光電面１
４に高いピークパワーを有する前述のような短パルス光
を入射することによって、短い時間に大電流を得ること
ができる。このような瞬時大電流は、従来のオシロスコ
ープ用ＣＲＴにおける熱電子源では得ることができない
。 更に上記実施例は、レーザダイオード駆動回路３０によ
って駆動される短パルス光レーザダイオードにより光源
１２が構成されているので、レーザダイオード駆動回路
３０からの電気信号で容易に変調させることができ、そ
のオン・オフにより帰線消去が可能になり、高繰返し動
作にも容易に適用できる。 なお上記第１実施例は、光源１２として短パルス光レー
ザダイオードを用いたものであるが、モードロックＹＡ
Ｇレーザ等の別の種類のパルスレーザや通常のＤＣ光源
であってもよい。 更に、上記第１実施例は信号出力部として蛍光面２６を
用いたものであるが、これは他の信号出力部、例えば電
子打込ＣＣＤ等を用いてもよい。 次に第２図に示される本発明の第２実施例について説明
する。 この第２実施例は、本発明をストリークカメラに適用し
て、ストリークカメラを兼ねた電気波形測定装置３３を
構成したものである。 即ち、ストリーク管３４における光電面３６と、これを
照射する光ｍ装置３８とから電子源４０を構成すると共
に、ストリーク管３４の２組の偏向電極のうち、垂直偏
向板４２に被測定電気信号を、他方の水平偏向板４４に
掃引電圧をそれぞれ印加する回路４６を設けたものであ
る。 前記ストリーク管３４は、前記光電面３６側から順に電
子レンズ４８、前記垂直偏向板４２、水平偏向板４４、
マイクロチャンネルプレート（以下ＭＣＰという）５０
と、出力面である蛍光面５２とを配置して構成されてい
る。 前記蛍光面５２に対しては、出力光学系５４、ＴＶカメ
ラ５６及びこのＴＶカメラ５６の出力信号を処理、記憶
するためのコンピュータ５８が配置されている。 前記光源装＠３８は、前記光電面３６側から順に配置さ
れた入力光学系５９、スリット６０、入射光切替装置６
２、短パルス光レーザダイオード６４と、この短パルス
光レーザダイオード６４を駆動するためのレーザダイオ
ード駆動回路６６とから構成されている。 前記入射光切替装置６２は、第３図に示されるように、
前記短パルス光レーザダイオード６４から光電面３６に
至る光路上に配置されたビームスプリッタ６２Ａと、こ
のビームスプリッタ６２Ａと短パルス光レーザダイオー
ド６４との間に配置されたシャッター６２８と、ビーム
スプリッタ６２Ａに側方から被測定光を入射させるため
の光路上に配置されたシャッター６２０とから構成され
ている。 前記回路４６は、被測定電気信号源７０からの被測定電
気信号を増幅するための増幅器４６Ａと、この増幅器４
６Ａの出力よりトリガ信号を発生し、前記レーザダイオ
ード駆動回路６６並びに偏向回路４６Ｂに出力するトリ
ガ発生回路４６Ｅと、このトリガ発生回路４６Ｅからの
トリガ信号に基づいて偏向電圧を出力する偏向回路４６
Ｂとシフト電圧発生回路４６Ｃと、前記増幅器４６Ａを
被測定電気信号源７０かストリークトリガ回路７２ｈ１
に選択的に接続すると共に、これに対応させて、前記垂
直偏向板４２を、増幅器４６Ａと偏向回路４６Ｂに選択
的に切替え、同時に、水平偏向板４４を、偏向回路４６
Ｂとシフト電圧発生回路４６Ｃに選択的に接続させるた
めの切替回路４６Ｄとから構成されている。 このＦＪＪ替回路４６Ｄは、又、前記被測定信号源７０
とストリークトリガ回路７２との切替に対応して、被測
定電気信号を測定する場合、前記入射光切替装置におけ
るシャッター６２Ｇを閉じ、６２Ｂを開き、逆に、スト
リークカメラとして使用する場合は、シャッター６２０
を開き、６２Ｂを閉じるようにされている。 次に上記第２実施例の作用について説明する。 まず、電気信号を測定する場合は、切替回路４６Ｄによ
って、増幅器４６Ａを被測定電気信号源７０に、垂直偏
向板４２を増幅器４６Ａに、水平偏向板４４は偏向回路
４６Ｂに、それぞれ切替えると共に、シャッター６２Ｇ
を閉じ、シャッター６２Ｇを開き、レーザダイオード６
４からの短パルス光がストリーク管３４に入射するよう
に切替える。 このようにすると、被測定電気信号源７０からの電気信
号が、増幅器４６Ａで増幅されてから、垂直偏向板４２
に印加されると同時に、増幅器４６Ａから前記トリガ発
生回路４６Ｅを経て偏向回路４６Ｂからの掃引電圧が水
平偏向板４４に印加される。 このとき、トリガ発生回路４６Ｅからのトリガ信号に同
期して、前記レーザダイオード駆動回路６６により短パ
ルス光レーザダイオード６４を励起すると、必要なとき
だけ短パルス光レーザダイオード６４が発光することに
なる。 短パルス光は、シャッター６２Ｂ、ビームスプリッタ６
２Ａ、スリット６０及び入力光学系５９を経て光電面３
６に入射し、ここで光電子を発生させる。 この光電子は、電子レンズ４８において加速且つ集束さ
れ、垂直偏向板４２、水平偏向板４４を経てＭＣＰ５０
で増倍され、出力面である蛍光面５２に、波形として出
力される。 以上の動作により、被測定電気信号に応じて垂直偏向さ
れた光電子がＭＣＰ５０を経て蛍光面５２に出力波形を
形成し、これがＴＶカメラ５６を経てコンピュータに入
力され、ここで信号処理、且つ、記憶されることになる
。 次に、光信号を測定する場合について説明する。 この場合は、切替回路４６Ｄによって、増幅器４６Ａを
ストリークトリガ回路７２に、垂直偏向板４２を偏向回
路４６Ｂに、水平偏向板４４をシフト電圧発生回路４６
Ｃにそれぞれ切替えると共に、入射光切替装置６２にお
いて、シャッター６２Ｂを閉じ、シャッター６２０を開
く。 従って、被測定光は、シャッター６２０１、ビームスプ
リッタ６２Ａ１スリツト６０及び入力光学系５８を経て
光電面３６に入射し、ここで、光電子を発生させる。 この光電子は、電子レンズ４８において加速且つ集束さ
れ、垂直偏向板４２、水平偏向板４４を経てＭＣＰ５０
で増倍され、出力面である蛍光面５２に、ストリーク像
を形成する 前記垂直及び水平偏向板４２．４４には、通常のストリ
ーク管におけると同様の電圧が印加される。 即ち、ストリークトリガ回路７２からのトリガ信号が、
増幅器４６Ａを経てトリガ発生回路４６Ｅに入力され、
このトリガ発生回路４６Ｅからのトリガ信号に基づいて
偏向回路４６Ｂから、垂直偏向板４２にストリーク掃引
電圧が印加され、同時に、シフト電圧発生回路４６Ｃか
らシフト電圧が水平偏向板４４に印加される。 上記のような動作により、蛍光面５２上を掃引して得ら
れたストリーク像は、ＴＶカメラ５６により読み出され
、コンピュータ５８において信号処理、記憶される。 ここで、前記被測定光とストリークトリガ信号のタイミ
ング差、及び、被測定電気信号とストリークトリガ信号
のタイミング差を予め検知しておくと、被測定光と被測
定電気信号の時間軸上の関係が判明するので、これを前
記コンピュータ５８で補正することによって、被測定光
及び被測定電気信号のそれぞれの出力像を同一画面上に
出力することができる。 これによって、電気波形と光の相関を、従来にない高い
時間分解能で測定することができる。 又、電気信号を測定する際に、トリガ発生回路４６Ｅか
らの信号に同期して、前述の如くレーザダイオード駆動
回路６６により短パルス光レーザダイオード６４を励起
すると、必要なときだけ効率良くレーザ光を得ることが
できるのみならず、帰線消去が特別な掃引をすることな
く可能になる。 なお上記実施例において、電気信号測定時の光源として
は短パルス光レーザダイオード６４を用いているが、本
発明はこれに限定されるものでなく、モードロックＹＡ
Ｇレーザ等の他のパルスレーザやＤＣ光源であってもよ
い。 又、入射光切替装置６２も、第３図の実施例に限定され
るものでなく、他の構成であってもよい。 更に、上記実施例は、被測定電気信号を、−数的に偏向
感度の高い垂直偏向板４２に咀加するようにしているが
、これは水平偏向板４４に印加するようにしてもよい。 更に、上記実施例は、出力源である蛍光面５２の前面に
ＭＣＰ５０を配置したものであるが、ＭＣＰ５０は必ず
しも設けなくてもよい。 又、蛍光面５２にイメージインテンシファイヤを組合せ
たもの、あるいは電子打込みＣＯＤ等を、蛍光面５２の
代わりに配置したものであってもよい。 更に、上記実施例において、偏向板は、通常の偏向板で
あるが、これを、第４図に示されるような、ミアンダ型
の進行波偏向板７４Ａ、第５図に示されるような遮蔽螺
旋型の進行波偏向板７４Ｂ、第６図に示されるような平
行螺旋型の進行波偏向板７４Ｃ１第７図に示されるよう
な集中定数型進行波偏向板７４Ｄとするようにしてもよ
い。 このように進行波型の偏向板を用いた場合は、偏向板の
帯域が非常に向上する。 従って、偏向電圧が印加される偏向電極を進行波形にす
ると、高速の偏向電圧が印加できるようになり、より高
速の掃引が可能になる。 又、電気信号を測定するとき、この信号が印加される偏
向電極を進行波型にすると、より高帯域で電気信号を測
定することができる。 【発明の効果】 本発明は、上記のように構成したので、ＭＣＰ等を用い
ることなく、出力面において十分な輝度を得ることがで
きるという優れた効果を有する。 又、同一の装置で、ストリーク管として光信号を測定で
きると共に、電気信号の測定をすることができるという
優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気波形測定装置の第１実施例を
示す一部回路図を含む略示断面図、第２図は本発明の第
２実施例を示す一部回路図を含む略示断面図、第３図は
同第２実施例における入射光切替装置を拡大して示すブ
ロック図、第４図〜第６図は同実施例における偏向板の
変形例を示す平面図及び断面図、第７図は同平面図であ
る。 １０・・・オシミスコープ用ＣＲＴ。 １１．３３・・・電気波形測定装置、 １２・・・光源、 １４．３６・・・光電面、 １６．４０・・・電子源、 ２２．４２・・・垂直偏向板、 ２４．４４・・・水平偏向板、 ２６．５２・−・蛍光面、 ３１．７０・・・被測定電気信号源、 ３２・・・偏向回路、 ３４・・・ストリーク管、 ３８・・・光源装置、 ４６・・・回路、 ４６Ａ・・・増幅器、 ４６Ｂ・・・偏向回路、 ４６Ｃ・・・シフト電圧発生回路、 ４６Ｄ・・・切替回路、 ５８・・・コンピュータ、 ６２・・・入射光切替装置、 ６４・・・短パルス光レーザダイオード、第 図 第 図 ７２・・・ストリークトリガ回路、 ７４Ａ〜７４Ｄ・・・進行波型偏向板。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子源、電子源からの電子を偏向する偏向電極、
   及び信号出力部を備えるオシロスコープ用ＣＲＴを用い
   た電気波形測定装置において、光源と、この光源により
   照射されることにより光電子を放出する光電面とにより
   、前記電子源を構成してなることを特徴とする電気波形
   測定装置。
2. （２）請求項１において、前記光源は、前記偏向電極に
   おける掃引電圧に同期してオン・オフされることを特徴
   とする電気波形測定装置。
3. （３）ストリーク管における光電面と、これを照射する
   光源装置とから電子源を構成すると共に、該ストリーク
   管の２組の偏向電極のうち、１組の偏向電極に被測定電
   気信号を、他の１組の偏向電極に掃引電圧をそれぞれ印
   加する回路を設けたことを特徴とする電気波形測定装置
   。
4. （４）請求項３において、前記光源は、前記掃引電圧に
   同期してオン・オフされることを特徴とする電気波形測
   定装置。
5. （５）請求項３又は４において、前記２組の偏向電極の
   うち少なくとも１組を、進行波型偏向電極としたことを
   特徴とする電気波形測定装置。
6. （６）請求項３、４又は５において、前記光源装置は、
   光源を、前記光電面を電子源として照射する照射光源と
   、被測定光の光源とに切替自在とされ、且つ、前記回路
   は、前記光源の切替と同期して、前記偏向電極に、被測
   定電気信号と、ストリーク偏向電圧とを切替えて印加す
   るようにされたことを特徴とする電気波形測定装置。
7. （７）請求項６において、前記被測定信号に対する出力
   及び前記被測定光に対する出力を記憶するメモリーと、
   このメモリーの記憶に基づき、電気信号出力と光信号出
   力のタイミング差及び時間軸スケールを補正して表示す
   る表示手段と、を設けたことを特徴とする電気波形測定
   装置。