JPH0644012B2 - 電気信号観測装置 - Google Patents
電気信号観測装置Info
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- JPH0644012B2 JPH0644012B2 JP61307371A JP30737186A JPH0644012B2 JP H0644012 B2 JPH0644012 B2 JP H0644012B2 JP 61307371 A JP61307371 A JP 61307371A JP 30737186 A JP30737186 A JP 30737186A JP H0644012 B2 JPH0644012 B2 JP H0644012B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R13/00—Arrangements for displaying electric variables or waveforms
- G01R13/40—Arrangements for displaying electric variables or waveforms using modulation of a light beam otherwise than by mechanical displacement, e.g. by Kerr effect
- G01R13/404—Arrangements for displaying electric variables or waveforms using modulation of a light beam otherwise than by mechanical displacement, e.g. by Kerr effect for discontinuous display, i.e. display of discrete values
- G01R13/405—Arrangements for displaying electric variables or waveforms using modulation of a light beam otherwise than by mechanical displacement, e.g. by Kerr effect for discontinuous display, i.e. display of discrete values using a plurality of active, i.e. light emitting, e.g. electro-luminescent elements, i.e. bar graphs
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、極めて速い速度で変化する電気信号を観測す
るための電気信号観測装置に関する。
るための電気信号観測装置に関する。
（従来の技術） 高速度で変化する電気信号の波形等を測定する手段とし
て高速オシロスコープが知られている。高速オシロスコ
ープの時間応答（あるいは時間分解能）が１ナノ秒（１
０−９秒）程度である。また、サンプリング形オシロス
コープを用いれば時間分解能は、３０ピコ秒程度にな
る。
て高速オシロスコープが知られている。高速オシロスコ
ープの時間応答（あるいは時間分解能）が１ナノ秒（１
０−９秒）程度である。また、サンプリング形オシロス
コープを用いれば時間分解能は、３０ピコ秒程度にな
る。
しかしサンプリング形オシロスコープの観測の対象は繰
り返し現象に限られる。
り返し現象に限られる。
超高速で変化する発光現象を測定する手段として超高速
ストリークカメラが知られている。
ストリークカメラが知られている。
ストリークカメラは、ピコ秒域の時間分解能を有するも
ので、通常は、光信号を直接測定する。
ので、通常は、光信号を直接測定する。
このストリークカメラの前に、電気信号を光信号に変換
する素子、例えばレーザダイオードを用いれば前述のオ
シロスコープの場合よりも優れた時間分解能（ナノ秒〜
数ピコ秒）で電気信号の計測が可能となる。
する素子、例えばレーザダイオードを用いれば前述のオ
シロスコープの場合よりも優れた時間分解能（ナノ秒〜
数ピコ秒）で電気信号の計測が可能となる。
ストリークカメラを利用した測定方法の動作原理を第１
１図を参照して説明する。
１図を参照して説明する。
光強度が測定されるべき電気信号と比例関係，あるいは
１対１の関係にある光信号を作り、これをストリーク管
によってストリーク像に変換して測定する。
１対１の関係にある光信号を作り、これをストリーク管
によってストリーク像に変換して測定する。
測定されるべき電気信号によって駆動されたレーザダイ
オード９０１の発光は入力光学系のスリット板９０２を
照射する。
オード９０１の発光は入力光学系のスリット板９０２を
照射する。
スリット板９０２のスリット像は、リレーレンズ９０３
を通し、ストリーク管９００の光電陰極９１０に結像さ
せられる。
を通し、ストリーク管９００の光電陰極９１０に結像さ
せられる。
スリット像は光電陰極９１０で電子像に変換され、加速
電極９１１で加速され偏向空間へ入る。
電極９１１で加速され偏向空間へ入る。
偏向空間には、一対の偏向板９１２Ａ，９１２Ｂがあ
り、電子像が偏向空間を通過する瞬間にこの偏向板９１
２Ａ，９１２Ｂに掃引電圧発生回路９１５から高速掃引
電圧が印加されており、電子像は上方から下方へ掃引さ
れる。
り、電子像が偏向空間を通過する瞬間にこの偏向板９１
２Ａ，９１２Ｂに掃引電圧発生回路９１５から高速掃引
電圧が印加されており、電子像は上方から下方へ掃引さ
れる。
この掃引は、電子像の通過時期と同期する必要があり、
入射光の一部を分岐して受光した電気信号や、測定され
るべき電気信号の一部を分岐したものをトリガ信号して
利用している。
入射光の一部を分岐して受光した電気信号や、測定され
るべき電気信号の一部を分岐したものをトリガ信号して
利用している。
単掃引ストリークカメラでは、この高速掃引電圧は、ノ
コギリ波に類似した波形を使用しているため、掃引の繰
り返しは最高で数ｋＨｚに制限される。
コギリ波に類似した波形を使用しているため、掃引の繰
り返しは最高で数ｋＨｚに制限される。
シンクロスキャンストリークカメラの掃引電圧波形は、
高繰り返しの測定されるべき電気信号と同期した正弦波
であり、掃引周波数は７５〜１６５ＭＨｚである。
高繰り返しの測定されるべき電気信号と同期した正弦波
であり、掃引周波数は７５〜１６５ＭＨｚである。
前記レーザダイオード９０１の発光と掃引波形が同期し
ていれば、螢光面９１４上の同一位置に高繰り返しのス
トリーク像を得ることができ、これを積算することによ
って、微弱な光現象を短時間のうちに高いＳ／Ｎで測定
することができる。
ていれば、螢光面９１４上の同一位置に高繰り返しのス
トリーク像を得ることができ、これを積算することによ
って、微弱な光現象を短時間のうちに高いＳ／Ｎで測定
することができる。
掃引された電子像は、マイクロチャンネルプレート９１
３を通過する時に１０００倍程度に電子像倍され螢光面
９１４に入射させられて、螢光面９１４で再び光学像に
変換される。
３を通過する時に１０００倍程度に電子像倍され螢光面
９１４に入射させられて、螢光面９１４で再び光学像に
変換される。
こうして得られたストリーク像を図示されていないリレ
ーレンズを通してＳＩＴカメラ等により撮像し、解析す
ることができる。
ーレンズを通してＳＩＴカメラ等により撮像し、解析す
ることができる。
入射光による電子がうち光電陰極９１０を出たかによっ
て螢光面９１４上での位置が決る。
て螢光面９１４上での位置が決る。
つまり、入射光の時間軸が螢光面９１４の縦軸に変換さ
れることになる。
れることになる。
したがって、螢光面９１４の縦軸上の位置から時間差，
像の濃淡から光強度が判る。
像の濃淡から光強度が判る。
また、ストリーク像の横軸方向には、光電陰極９１４上
のスリット像のスリット方向に沿う情報がそのまま残っ
ているので、ストリーク管９００の前段に結像系や分光
器を配置することにより、位置や波長に対する光強度の
変化を測定することができる。
のスリット像のスリット方向に沿う情報がそのまま残っ
ているので、ストリーク管９００の前段に結像系や分光
器を配置することにより、位置や波長に対する光強度の
変化を測定することができる。
第１２図にストリーク像の横軸方向に含まれている情報
の強度変化とストリーク像を対応して示してある。
の強度変化とストリーク像を対応して示してある。
（発明が解決しようとする問題点） 以上、説明したストリークカメラを利用する測定方法で
は、時間分解能と観測できる時間域が比例する。
は、時間分解能と観測できる時間域が比例する。
そのため、時間分解能を向上させると観測できる時間域
が狭くなる。
が狭くなる。
通常のストリークカメラでは、この関係は、 （観測できる時間域）≒（２００×時間分解能） となる。
例えば、時間分解能が２ピコ秒であれば、観測できる時
間域は、 ２×１０−１２×２００＝４×１０−１０ ＝０．４ナノ秒となる。
間域は、 ２×１０−１２×２００＝４×１０−１０ ＝０．４ナノ秒となる。
したがって、比較的長い光現象を高い時間分解能で１回
の測定（掃引）で測定することは不可能である。
の測定（掃引）で測定することは不可能である。
超高速ＩＣ、超高速ロジック回路などでは、高い時間分
解で比較的長い時間域を計測し、その動作，各パルスの
タイミングなどを測定する必要がある。
解で比較的長い時間域を計測し、その動作，各パルスの
タイミングなどを測定する必要がある。
また、そのような波形を瞬時に記録して解析する手段も
必要である。
必要である。
本発明の目的は、上述の問題点を解決するもので、高い
時間分解能を維持したまま、比較的長い観測時間が可能
となる電気信号観測装置を提供することにある。
時間分解能を維持したまま、比較的長い観測時間が可能
となる電気信号観測装置を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するための本発明による電気信号観測装
置は、 発光素子ｎ（ｎは２以上の整数）個よりなる発光素子群
と、 前記発光素子群の発光を各素子の発光が前記ストリーク
カメラにその掃引方向に直交する線上に配列されるよう
に接続する発光接続手段と、 前記発光素子群の発光素子に被測定対象期間の電気信号
をｍ（ｍは２以上の整数）サイクルに時間分割し前記各
サイクルをｎ期間に分割して前記発光素子に逐次繰り返
して接続する電気信号接続手段とを含み、 ストリークカメラの出力面にｎ×ｍ個の輝度情報を配置
するように構成されている。
置は、 発光素子ｎ（ｎは２以上の整数）個よりなる発光素子群
と、 前記発光素子群の発光を各素子の発光が前記ストリーク
カメラにその掃引方向に直交する線上に配列されるよう
に接続する発光接続手段と、 前記発光素子群の発光素子に被測定対象期間の電気信号
をｍ（ｍは２以上の整数）サイクルに時間分割し前記各
サイクルをｎ期間に分割して前記発光素子に逐次繰り返
して接続する電気信号接続手段とを含み、 ストリークカメラの出力面にｎ×ｍ個の輝度情報を配置
するように構成されている。
前記発光素子群は直線状に配列された複数個の発光素子
からなる発光素子列とし、前記発光接続手段は前記発光
素子列の像を前記ストリークカメラの掃引方向に直交す
る方向の細長い像を形成する光学手段とすることができ
る。
からなる発光素子列とし、前記発光接続手段は前記発光
素子列の像を前記ストリークカメラの掃引方向に直交す
る方向の細長い像を形成する光学手段とすることができ
る。
前記発光素子群は直線状に配列された複数個の発光素子
からなる発光素子列であり、前記発光接続手段は前記発
光素子列の発光側に配置されたスリット板とこのスリッ
トの像を前記ストリークカメラの掃引方向に直交する方
向の細長い像を形成する光学手段とすることができる。
からなる発光素子列であり、前記発光接続手段は前記発
光素子列の発光側に配置されたスリット板とこのスリッ
トの像を前記ストリークカメラの掃引方向に直交する方
向の細長い像を形成する光学手段とすることができる。
前記発光素子群は直線状に配列された複数個の発光素子
からなる発光素子列であり、前記発光接続手段は前記ス
トリークカメラの掃引方向に直交する方向の細長い像を
形成する光学手段およびこの細長い像をより細くするた
めに前記ストリーク管の光電陰極の前に配置されたスリ
ットとすることができる。
からなる発光素子列であり、前記発光接続手段は前記ス
トリークカメラの掃引方向に直交する方向の細長い像を
形成する光学手段およびこの細長い像をより細くするた
めに前記ストリーク管の光電陰極の前に配置されたスリ
ットとすることができる。
前記発光素子群は複数個の発光素子であり、前記発光接
続手段は前記各発光素子の出力を取り出すファイバとこ
のファイバの出力端を前記ストリークカメラの掃引方向
に直交する方向に接続する手段とすることができる。
続手段は前記各発光素子の出力を取り出すファイバとこ
のファイバの出力端を前記ストリークカメラの掃引方向
に直交する方向に接続する手段とすることができる。
前記電気信号接続手段は、切換スイッチ手段とすること
ができる。
ができる。
前記ストリークカメラの掃引は傾斜電圧による単一掃引
とすることができる。
とすることができる。
また前記被測定対象の電気信号は同一の変化を繰り返す
ものであるときは、前記ストリークカメラの掃引は前記
繰り返しに同期した繰り返し掃引とすることができる。
ものであるときは、前記ストリークカメラの掃引は前記
繰り返しに同期した繰り返し掃引とすることができる。
前記電気信号接続手段は、発光素子に対応するスイッチ
ング素子群を含むものとすることができる。
ング素子群を含むものとすることができる。
前記スイッチング素子は、超高速ＧａＡｓスイッチ素子
とすることができる。
とすることができる。
前記発光素子群はレーザダイオードから形成することが
できる。
できる。
前記電気信号接続手段と前記発光素子群は、被測定対象
の電気信号を増幅する増幅器，前記増幅器出力を分配す
るスイッチ素子群，レーザダイオード群を一体に設けて
小形化に寄与することができる。
の電気信号を増幅する増幅器，前記増幅器出力を分配す
るスイッチ素子群，レーザダイオード群を一体に設けて
小形化に寄与することができる。
前記電気信号接続手段のスイッチの制御をストリップラ
イン上のパルス電圧で行うように構成することができ
る。
イン上のパルス電圧で行うように構成することができ
る。
前記電気信号接続手段のスイッチの制御を分布定数回路
上のパルス電圧ですることができる。
上のパルス電圧ですることができる。
前記電気信号接続手段のスイッチは光制御形のスイッチ
とすることができる。
とすることができる。
（実施例） 以下、実施例等を参照して本発明をさらに詳しく説明す
る。
る。
第１図は、本発明による電気信号観測装置の実施例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
測定対象の信号は電気信号接続手段に含まれる増幅器１
の入力端子１ａに接続される。
の入力端子１ａに接続される。
増幅器１の出力は切換スイッチ２に接続されている。ス
イッチ２はスイッチ制御手段３により、切換駆動され、
増幅された信号を発光素子群を形成するレーザダイオー
ドアレー４の各ダイオードＤ１，Ｄ２…Ｄｎに順次繰り
返し接続する。
イッチ２はスイッチ制御手段３により、切換駆動され、
増幅された信号を発光素子群を形成するレーザダイオー
ドアレー４の各ダイオードＤ１，Ｄ２…Ｄｎに順次繰り
返し接続する。
レーザダイオードアレー４の各ダイオードＤ１，Ｄ２…
Ｄｎは直線上に配列されており、この各ダイオード
Ｄ１，Ｄ２，…Ｄｎの光出力は発光接続手段を形成する
レンズ５によりストリークカメラのストリーク管１０の
光電陰極１１にその掃引方向に直交する方向に形成され
る。
Ｄｎは直線上に配列されており、この各ダイオード
Ｄ１，Ｄ２，…Ｄｎの光出力は発光接続手段を形成する
レンズ５によりストリークカメラのストリーク管１０の
光電陰極１１にその掃引方向に直交する方向に形成され
る。
この場合、直線上に並んだ各ダイオードの発光による像
を光電陰極１１上にスリット状に結像させることが好ま
しい。
を光電陰極１１上にスリット状に結像させることが好ま
しい。
第２図は、ダイオードの配列の実施例を示す斜視図であ
る。
る。
レーザダイオードアレー４の各ダイオードＤ１，Ｄ２…
Ｄｎを密着して配列し、前面にスリット２１ａを有する
スリット板２１を配置する。
Ｄｎを密着して配列し、前面にスリット２１ａを有する
スリット板２１を配置する。
このスリット２１ａを通過した光のみを第１図に示すレ
ンズ５でストリーク管１０の光電陰極１１にスリット状
に結像させる。
ンズ５でストリーク管１０の光電陰極１１にスリット状
に結像させる。
なお、このスリット板２１をストリーク管１０の光電陰
極１１の直前に配置しても良い。
極１１の直前に配置しても良い。
第３図は、本発明による電気信号観測装置の発光素子群
と発光接続手段の他の実施例を示す斜視図である。
と発光接続手段の他の実施例を示す斜視図である。
発光素子群３０は必ずしも、前述のように整列して配置
される必要はない。
される必要はない。
発光素子群３０に含まれるダイオードＤ１，Ｄ２・・・
Ｄｎをファイバ出力形のダイオードとし、ファイバ群３
１の出力側を整列用の板３２で直線上に整列させて、ス
トリーク管１０の光電陰極１１に対応させれば良い。
Ｄｎをファイバ出力形のダイオードとし、ファイバ群３
１の出力側を整列用の板３２で直線上に整列させて、ス
トリーク管１０の光電陰極１１に対応させれば良い。
光電陰極１１から放出された光電子は加速電極１２によ
り加速され、収束電極１３により収束され、アパーチャ
電極１４を介して、偏向空間に入射させられる。
り加速され、収束電極１３により収束され、アパーチャ
電極１４を介して、偏向空間に入射させられる。
偏向空間を形成する偏向電極１５には偏向電圧発生回路
から偏向電圧が印加されており、光電子はこの偏向空間
を通過するときに偏向される。
から偏向電圧が印加されており、光電子はこの偏向空間
を通過するときに偏向される。
偏向を受けた電子はマイクロチャンネルプレート１６に
入射しここで増倍されて螢光面１７に入射させられて螢
光面１７を発光させる。
入射しここで増倍されて螢光面１７に入射させられて螢
光面１７を発光させる。
前記実施例の動作例を第４図を参照して説明する。
第４図（Ａ）は測定対象の電気信号の例を示す波形図，
同図（Ｂ）は前記電気信号とストリーク管１０の螢光面
１７の発光位置との関係を示した図である。
同図（Ｂ）は前記電気信号とストリーク管１０の螢光面
１７の発光位置との関係を示した図である。
いま理解を容易にするために測定対象の電気信号の被測
定対象期間を第４図（Ａ）に示すように、ΣＴｉ（ｉ＝
１〜ｍ）であったとする。
定対象期間を第４図（Ａ）に示すように、ΣＴｉ（ｉ＝
１〜ｍ）であったとする。
スイッチ２は最初のサイクルＴ１＝Σｔ1j（ｊ＝１〜
ｎ）の期間，増幅器１の出力のｔ11，ｔ12，ｔ13〜ｔ1n
の期間をそれぞれレーザダイオードアレー４のダイオー
ドＤ１，Ｄ２，…Ｄｎに接続し、その期間、出力に対応
する明るさで各ダイオードを順次点灯する。
ｎ）の期間，増幅器１の出力のｔ11，ｔ12，ｔ13〜ｔ1n
の期間をそれぞれレーザダイオードアレー４のダイオー
ドＤ１，Ｄ２，…Ｄｎに接続し、その期間、出力に対応
する明るさで各ダイオードを順次点灯する。
次のサイクルＴ２＝Σｔ2j（ｊ＝１〜ｎ）の期間，増幅
器１の出力のｔ21，ｔ22，ｔ23〜ｔ2nの期間をそれぞれ
レーザダイオードアレー４のダイオードＤ１，Ｄ２，…
Ｄｎに接続する。
器１の出力のｔ21，ｔ22，ｔ23〜ｔ2nの期間をそれぞれ
レーザダイオードアレー４のダイオードＤ１，Ｄ２，…
Ｄｎに接続する。
スイッチ２の１サイクルの分配接続に要する時間がスト
リーク管２０の掃引の期間に対して充分に短くしてある
から、各信号は第４図（Ｂ）に示すように現れる。
リーク管２０の掃引の期間に対して充分に短くしてある
から、各信号は第４図（Ｂ）に示すように現れる。
すなわち各サイクルがあたかもｎ画素の走査線に対応さ
せられ、ｎ×ｍ個のアナログ輝度情報として取り出され
る。
せられ、ｎ×ｍ個のアナログ輝度情報として取り出され
る。
第５図は、電気信号接続手段と発光素子群の実施例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
被測定信号は増幅器１の入力端子１ａに入力されて増幅
される。
される。
増幅器１の出力には、ｎ個の超高速のＦＥＴのスイッチ
ＦＥＳＴＷ１〜ＦＥＴＳＷｎが直列に接続されている。
スイッチＦＥＴＳＷ1 の出力は増幅器Ａ１で増幅されコ
ンデンサＣ１を介してレーザダイオードアレー４のレー
ザダイオードＤ１に、ＦＥＴＳＷｎの出力は増幅器Ａｎ
で増幅されコンデンサＣｎを介してレーザダイオードア
レー４のレーザダイオードＤｎに接続されている。
ＦＥＳＴＷ１〜ＦＥＴＳＷｎが直列に接続されている。
スイッチＦＥＴＳＷ1 の出力は増幅器Ａ１で増幅されコ
ンデンサＣ１を介してレーザダイオードアレー４のレー
ザダイオードＤ１に、ＦＥＴＳＷｎの出力は増幅器Ａｎ
で増幅されコンデンサＣｎを介してレーザダイオードア
レー４のレーザダイオードＤｎに接続されている。
各ＦＥＴのスイッチＦＥＴＳＷ１〜ＦＥＴＳＷｎのゲー
トはそれぞれリングカウンタＲＣの出力端子ｇ１，ｇ２
……ｇｎに接続されている。第６図は、リングカウンタ
ＲＣの出力端子電圧の変化を示す波形図である。
トはそれぞれリングカウンタＲＣの出力端子ｇ１，ｇ２
……ｇｎに接続されている。第６図は、リングカウンタ
ＲＣの出力端子電圧の変化を示す波形図である。
ｇ１，ｇ２……ｇｎで前記増幅器１の出力がｔ11，ｔ1
2，ｔ13〜ｔ1nの期間をそれぞれレーザダイオードアレ
ー４のダイオードＤ１，Ｄ２，…Ｄｎに接続され、次の
ｇ１，ｇ２……ｇｎで前記増幅器１の出力がｔ21，ｔ2
2，ｔ23〜ｔ2nの期間をそれぞれレーザダイオードアレ
ー４のダイオードＤ１，Ｄ２，…Ｄｎに接続されること
になる。
2，ｔ13〜ｔ1nの期間をそれぞれレーザダイオードアレ
ー４のダイオードＤ１，Ｄ２，…Ｄｎに接続され、次の
ｇ１，ｇ２……ｇｎで前記増幅器１の出力がｔ21，ｔ2
2，ｔ23〜ｔ2nの期間をそれぞれレーザダイオードアレ
ー４のダイオードＤ１，Ｄ２，…Ｄｎに接続されること
になる。
この実施例で、スイッチの切換速度を５００ピコ秒毎切
換（クロック周波数２ＧＨｚ）、ｎ＝５０とする。
換（クロック周波数２ＧＨｚ）、ｎ＝５０とする。
レーザダイオードアレイ４の中のレーザダイオード
Ｄ１，Ｄ２，…Ｄｎまでに信号が分配されるのには２５
ナノ秒（５００×１０−１２×５０＝２．５×１
０−８）を要する。
Ｄ１，Ｄ２，…Ｄｎまでに信号が分配されるのには２５
ナノ秒（５００×１０−１２×５０＝２．５×１
０−８）を要する。
そして第４図（Ｂ）に示すストリーク管の螢光面で、第
１行（ｔ11，ｔ12，ｔ13〜ｔ1n）と第２行（ｔ21，ｔ2
2，ｔ23〜ｔ2n）の間の時間間隔が２５ナノ秒となるよ
うに、ストリーク管の掃引を行えば、ストリーク像の縦
軸のフルスケールは２５×ｍナノ秒となる。
１行（ｔ11，ｔ12，ｔ13〜ｔ1n）と第２行（ｔ21，ｔ2
2，ｔ23〜ｔ2n）の間の時間間隔が２５ナノ秒となるよ
うに、ストリーク管の掃引を行えば、ストリーク像の縦
軸のフルスケールは２５×ｍナノ秒となる。
ｍ＝１００とすれば、上の値は２．５マイクロ秒とな
る。
る。
以上のようにすれば、時間分解能は５００ピコ秒観測時
間は２５マイクロ秒となる。
間は２５マイクロ秒となる。
観測時間と時間分解能の比は２．５×１０−６／５００
×１０−１２＝５×１０３となる。
×１０−１２＝５×１０３となる。
前述した実施例ではストリークカメラ１０の掃引は傾斜
電圧による単一掃引としてある。
電圧による単一掃引としてある。
前記被測定対象の電気信号が同一の変化を繰り返すもの
である場合、例えば一定の周期で繰り返すアナログ波形
やディジタル波形であるときには、前記ストリークカメ
ラの掃引を前記繰り返しに同期した高繰り返し掃引とす
ることができる。
である場合、例えば一定の周期で繰り返すアナログ波形
やディジタル波形であるときには、前記ストリークカメ
ラの掃引を前記繰り返しに同期した高繰り返し掃引とす
ることができる。
第５図に示した実施例で接続手段を形成する増幅器１，
ＦＥＴスイッチ，各スイッチに対応する増幅器（Ａ１〜
Ａｎ）をＩＣ化して小形化することができる。
ＦＥＴスイッチ，各スイッチに対応する増幅器（Ａ１〜
Ａｎ）をＩＣ化して小形化することができる。
さらに高速性能を得るためにＧａＡｓＩＣとして高速化
できる。
できる。
また，このＧａＡｓＩＣとレーザダイオードを一体化す
ることができる。
ることができる。
第７図は発光素子群と前記信号接続手段の他の実施例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
レーザダイオードアレー４の個々のダイオードにバイア
ス電流を流すための回路を省略してある。信号が印加さ
れる増幅器１の出力は、ｎ個のＦＥＴのスイッチＦＥＴ
ＳＷ１〜ＦＥＴＳＷｎのドレインに接続されている。
ス電流を流すための回路を省略してある。信号が印加さ
れる増幅器１の出力は、ｎ個のＦＥＴのスイッチＦＥＴ
ＳＷ１〜ＦＥＴＳＷｎのドレインに接続されている。
ＦＥＴのスイッチＦＥＴＳＷ１〜ＦＥＴＳＷｎのソース
はそれぞれコンデンサＣ１〜Ｃｎを介して、レーザダイ
オードアレー４のダイオードＤ１〜Ｄｎに接続されてい
る。
はそれぞれコンデンサＣ１〜Ｃｎを介して、レーザダイ
オードアレー４のダイオードＤ１〜Ｄｎに接続されてい
る。
ただし、各ＦＥＴのソースと接地管に接続される抵抗を
省略してある。
省略してある。
ＦＥＴのスイッチＦＥＴＳＷ１〜ＦＥＴＳＷｎのゲート
はＦＥＴＳＷ１〜ＦＥＴＳＷｎの順に等しい間隔を保っ
て、ストリップラインＳのストリップ導体に接続されて
おり、ストリップラインＳの終端には無反射となるよう
に抵抗ＲＬが接続されている。
はＦＥＴＳＷ１〜ＦＥＴＳＷｎの順に等しい間隔を保っ
て、ストリップラインＳのストリップ導体に接続されて
おり、ストリップラインＳの終端には無反射となるよう
に抵抗ＲＬが接続されている。
ストリップラインＳのストリップ導体には前記ＦＥＴＳ
Ｗ１〜ＦＥＴＳＷｎをこの順に導通させるためのゲート
信号が印加されている。
Ｗ１〜ＦＥＴＳＷｎをこの順に導通させるためのゲート
信号が印加されている。
ゲート信号パルスの間隔は第２図に示したサイクル期間
Ｔｉに等しくしてある。
Ｔｉに等しくしてある。
これにより、前記パルスがストリップラインＳを伝播す
る速さで前記ＦＥＴＳＷ１〜ＦＥＴＳＷｎを導通させる
ことができ、増幅器１の出力が次々にレーザダイオード
アレー４のダイオードＤ１〜Ｄｎに接続される。
る速さで前記ＦＥＴＳＷ１〜ＦＥＴＳＷｎを導通させる
ことができ、増幅器１の出力が次々にレーザダイオード
アレー４のダイオードＤ１〜Ｄｎに接続される。
第８図は、電気信号接続手段と発光素子群のさらに他の
実施例を示すブロック図である。
実施例を示すブロック図である。
この実施例は第７図の実施例に示したストリップライン
Ｓを、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３……Ｌｎ、Ｃｌ１，Ｃｌ２…Ｃ
ｌ（ｎ−１）からなる分布定数回路に置き換えたもので
ある。
Ｓを、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３……Ｌｎ、Ｃｌ１，Ｃｌ２…Ｃ
ｌ（ｎ−１）からなる分布定数回路に置き換えたもので
ある。
第７図、第８図に示した実施例において、ＦＥＴを光信
号で制御されるスイッチ素子にすることができる。
号で制御されるスイッチ素子にすることができる。
ただし、この場合第６図に示すゲート信号を光信号とす
る。
る。
ディジタル信号処理、ディジタル光通信などでは、系の
基本となるクロック信号があり、これと同期してディジ
タル信号（２値）を扱う場合が多い。
基本となるクロック信号があり、これと同期してディジ
タル信号（２値）を扱う場合が多い。
これらの場合、クロック周波数を上げることは、処理速
度の高速化になるから重要である。
度の高速化になるから重要である。
しかし、１ギガヘルツ（１ＧＨｚ＝１０９Ｈｚ）を越え
るようになると、観測および記録手段がない。
るようになると、観測および記録手段がない。
次に系の基本となるクロック信号があり、これと同期し
てディジタル信号を測定する例について詳細に説明す
る。
てディジタル信号を測定する例について詳細に説明す
る。
第９図は、クロック信号と同期して送られてくるディジ
タル信号（２値）とスイッチ動作の関係を示す波形図で
ある。なお、各発光源に許される発光時間は１サイクル
までである。
タル信号（２値）とスイッチ動作の関係を示す波形図で
ある。なお、各発光源に許される発光時間は１サイクル
までである。
第２段に（１〜ｎ）番目のクロックに対応して、ディジ
タル信号（１０１１００１……１）（ｎ＋１，ｎ＋２
…）のクロックに対応して、ディジタル信号（０１…）
が送られてきている状態を示している。
タル信号（１０１１００１……１）（ｎ＋１，ｎ＋２
…）のクロックに対応して、ディジタル信号（０１…）
が送られてきている状態を示している。
第５図に示した回路のリングカウンタＲＣに前記クロッ
クパルスを直接接続し、ディジタル信号を増幅器の入力
端子１ａに接続する。
クパルスを直接接続し、ディジタル信号を増幅器の入力
端子１ａに接続する。
（１〜ｎ）番目のクロックに対応してリングカウンタＲ
Ｃの出力に、ｇ１，ｇ２……ｇｎが現れ、ＦＥＴスイッ
チＦＥＴＳＷ１〜ＦＥＴＳＷｎが順次閉じられ、そのと
き増幅器１に現れている電圧をレーザダイオードアレー
４のダイオードＤ１，Ｄ２，…Ｄｎに順次接続する。
Ｃの出力に、ｇ１，ｇ２……ｇｎが現れ、ＦＥＴスイッ
チＦＥＴＳＷ１〜ＦＥＴＳＷｎが順次閉じられ、そのと
き増幅器１に現れている電圧をレーザダイオードアレー
４のダイオードＤ１，Ｄ２，…Ｄｎに順次接続する。
例えばクロック１に対応するディジタル信号はダイオー
ドＤ１に、クロックｎに対応するディジタル信号はダイ
オードＤｎに接続される。
ドＤ１に、クロックｎに対応するディジタル信号はダイ
オードＤｎに接続される。
第１０図にクロックパルスがｍ×ｎ個発生する期間内に
ストリーク管１０の螢光面に現れる像を示す。
ストリーク管１０の螢光面に現れる像を示す。
いま、クロック周波数を２ＧＨｚ（クロックの間隔を５
００ピコ秒）、レーザダイオードの数ｎを１００とすれ
ば、スイッチ回路は、 ５００×１０−１２×１００＝５０ナノ秒で一巡する。
００ピコ秒）、レーザダイオードの数ｎを１００とすれ
ば、スイッチ回路は、 ５００×１０−１２×１００＝５０ナノ秒で一巡する。
つまり、ストリーク像の水平方向は、５０ナノ秒に対応
する。
する。
この中に、１００クロック存在する。
５０×ｍナノ秒がストリーク像の縦の長さと等しくなる
ようにストリーク掃引すれば、観測時間はｍ＝２００の
とき１０マイクロ秒となる。
ようにストリーク掃引すれば、観測時間はｍ＝２００の
とき１０マイクロ秒となる。
この１０マイクロ秒は、２００００クロックに相当し、
一枚のストリーク像で、２００００個の連続した最大密
度２ＧＨｚの２値信号を観測することができる。
一枚のストリーク像で、２００００個の連続した最大密
度２ＧＨｚの２値信号を観測することができる。
また、このようなストリーク像を高感度テレビジョンカ
メラ等で撮像して解析することもできる。
メラ等で撮像して解析することもできる。
取り扱う信号は２値信号であるため、先に説明したアナ
ログデータを取り扱う場合に比較してより高速かつ、高
密度にすることができる。
ログデータを取り扱う場合に比較してより高速かつ、高
密度にすることができる。
（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本発明による電気信号観測
装置は、発光素子ｎ（ｎは２以上の整数）個よりなる発
光素子群と、 前記発光素子群の発光を各素子の発光が前記ストリーク
カメラにその掃引方向に直交する線上に配列されるよう
に接続する発光接続手段と、 前記発光素子群の発光素子に被測定対象期間の電気信号
をｍ（ｍは２以上の整数）サイクルに時間分割し前記各
サイクルをｎ期間に分割して前記発光素子に逐次繰り返
して接続する電気信号接続手段とを含み、 ストリークカメラの出力面にｎ×ｍ個の輝度情報を配置
するように構成されている。
装置は、発光素子ｎ（ｎは２以上の整数）個よりなる発
光素子群と、 前記発光素子群の発光を各素子の発光が前記ストリーク
カメラにその掃引方向に直交する線上に配列されるよう
に接続する発光接続手段と、 前記発光素子群の発光素子に被測定対象期間の電気信号
をｍ（ｍは２以上の整数）サイクルに時間分割し前記各
サイクルをｎ期間に分割して前記発光素子に逐次繰り返
して接続する電気信号接続手段とを含み、 ストリークカメラの出力面にｎ×ｍ個の輝度情報を配置
するように構成されている。
したがって、極めて高い時間分解能で比較的長い時間、
超高速のアナログまたは、２値信号を観測できる。
超高速のアナログまたは、２値信号を観測できる。
このような性能を有する装置は未だ実現されておらず、
その効果は、研究分野，超高速デバイス，超高速信号処
理，超高速通信，超高速ＩＣなどの分野に広く利用でき
る。
その効果は、研究分野，超高速デバイス，超高速信号処
理，超高速通信，超高速ＩＣなどの分野に広く利用でき
る。
第１図は、本発明による電気信号観測装置の実施例を示
すブロック図である。 第２図は、ホトダイオードアレーの配列例を示す斜視図
である。 第３図は、本発明による電気信号観測装置の発光素子群
と発光接続手段の他の実施例を示す斜視図である。 第４図は、被測定対象の電気信号の波形（Ａ）とストリ
ーク管の螢光面（Ｂ）との対応を示す略図である。 第５図は、本発明による電気信号観測装置の発光素子群
と電気信号接続手段の実施例を示すブロック図である。 第６図は、第３図に示した実施例のリングカウンタＲＣ
の出力端子電圧の変化を示す波形図である。 第７図は、本発明による電気信号観測装置の発光素子群
と電気信号接続手段の他の実施例を示すブロック図であ
る。 第８図は、本発明による電気信号観測装置の発光素子群
と電気信号接続手段のさらに他の実施例を示すブロック
図である。 第９図は、本発明による電気信号観測装置の実施例をデ
ィジタル信号の観測に利用する場合のクロックとディジ
タル信号とゲート信号を示すグラフである。 第１０図は、ディジタル信号とストリーク管の螢光面と
の対応を示す略図である。 第１１図は、ストリークカメラの動作原理を説明するた
めの斜視図である。 第１２図は、ストリーク像の横軸方向に含まれている情
報の強度変化とストリク像を対応して示したグラフであ
る。 １……増幅器 １ａ……増幅器の入力端子 ２……スイッチ ＦＥＴＳＷ１〜ＦＥＴＳＷｎ……ＦＥＴのスイッチ ３……スイッチ制御回路、 ４……レーザダイオードアレー Ｄ１，Ｄ２，…Ｄｎ……レーザダイオード ５……レンズ １０……ストリーク管 １１……光電陰極 １２……加速電極 １３……集束電極 １４……アパーチャ板 １５……偏向電極 １６……マイクロチャンネルプレート １７……螢光面 ２０……偏向電圧発生回路 ２１……スリット板 ２１ａ……スリット ３０……ファイバ接続の発光ダイオード群 ３１……ファイバ群 ３２……配列接続手段
すブロック図である。 第２図は、ホトダイオードアレーの配列例を示す斜視図
である。 第３図は、本発明による電気信号観測装置の発光素子群
と発光接続手段の他の実施例を示す斜視図である。 第４図は、被測定対象の電気信号の波形（Ａ）とストリ
ーク管の螢光面（Ｂ）との対応を示す略図である。 第５図は、本発明による電気信号観測装置の発光素子群
と電気信号接続手段の実施例を示すブロック図である。 第６図は、第３図に示した実施例のリングカウンタＲＣ
の出力端子電圧の変化を示す波形図である。 第７図は、本発明による電気信号観測装置の発光素子群
と電気信号接続手段の他の実施例を示すブロック図であ
る。 第８図は、本発明による電気信号観測装置の発光素子群
と電気信号接続手段のさらに他の実施例を示すブロック
図である。 第９図は、本発明による電気信号観測装置の実施例をデ
ィジタル信号の観測に利用する場合のクロックとディジ
タル信号とゲート信号を示すグラフである。 第１０図は、ディジタル信号とストリーク管の螢光面と
の対応を示す略図である。 第１１図は、ストリークカメラの動作原理を説明するた
めの斜視図である。 第１２図は、ストリーク像の横軸方向に含まれている情
報の強度変化とストリク像を対応して示したグラフであ
る。 １……増幅器 １ａ……増幅器の入力端子 ２……スイッチ ＦＥＴＳＷ１〜ＦＥＴＳＷｎ……ＦＥＴのスイッチ ３……スイッチ制御回路、 ４……レーザダイオードアレー Ｄ１，Ｄ２，…Ｄｎ……レーザダイオード ５……レンズ １０……ストリーク管 １１……光電陰極 １２……加速電極 １３……集束電極 １４……アパーチャ板 １５……偏向電極 １６……マイクロチャンネルプレート １７……螢光面 ２０……偏向電圧発生回路 ２１……スリット板 ２１ａ……スリット ３０……ファイバ接続の発光ダイオード群 ３１……ファイバ群 ３２……配列接続手段
Claims (16)
- 【請求項１】発光素子ｎ（ｎは２以上の整数）個よりな
る発光素子群と、 前記発光素子群の発光を各素子の発光が前記ストリーク
カメラにその掃引方向に直交する線上に配列されるよう
に接続する発光接続手段と、 前記発光素子群の発光素子に被測定対象期間の電気信号
をｍ（ｍは２以上の整数）サイクルに時間分割し前記各
サイクルをｎ期間に分割して前記発光素子に逐次繰り返
して接続する電気信号接続手段とを含み、 ストリークカメラの出力面にｎ×ｍ個の輝度情報を配置
するように構成した電気信号観測装置。 - 【請求項２】前記発光素子群は直線状に配列された複数
個の発光素子からなる発光素子列であり、 前記発光接続手段は前記発光素子列の像を前記ストリー
クカメラの掃引方向に直交する方向の細長い像を形成す
る光学手段である特許請求の範囲第１項記載の電気信号
観測装置。 - 【請求項３】前記発光素子群は直線状に配列された複数
個の発光素子からなる発光素子列であり、 前記発光接続手段は前記発光素子列の発光側に配置され
たスリット板とこのスリットの像を前記ストリークカメ
ラの掃引方向に直交する方向の細長い像を形成する光学
手段である特許請求の範囲第１項記載の電気信号観測装
置。 - 【請求項４】前記発光素子群は直線状に配列された複数
個の発光素子からなる発光素子列であり、 前記発光接続手段は前記ストリークカメラの掃引方向に
直交する方向の細長い像を形成する光学手段およびこの
細長い像をより細くするために前記ストリーク管の光電
極陰の前に配置されたスリットである特許請求の範囲第
１項記載の電気信号観測装置。 - 【請求項５】前記発光素子群は複数個の発光素子であ
り、前記発光接続手段は前記各発光素子の出力を取り出
すファイバとこのファイバの出力端を前記ストリークカ
メラの掃引方向に直交する方向に接続する手段である特
許請求の範囲第１項記載の電気信号観測装置。 - 【請求項６】前記電気信号接続手段は、切換スイッチ手
段である特許請求の範囲第１項記載の電気信号観測装
置。 - 【請求項７】前記ストリークカメラの掃引は傾斜電圧に
よる単一掃引である特許請求の範囲第１項記載の電気信
号観測装置。 - 【請求項８】前記被測定対象の電気信号は同一の変化を
繰り返すものであり、前記ストリークカメラの掃引は前
記繰り返しに同期した繰り返し掃引である特許請求の範
囲第１項記載の電気信号観測装置。 - 【請求項９】前記電気信号接続手段は、発光素子に対応
するスイッチング素子群を含むものである特許請求の範
囲第１項記載の電気信号観測装置。 - 【請求項１０】前記スイッチング素子は、超高速ＧａＡ
ｓスイッチ素子である特許請求の範囲第６項記載の電気
信号観測装置。 - 【請求項１１】前記発光素子群はレーザダイオード群で
ある特許請求の範囲第１項記載の電気信号観測装置。 - 【請求項１２】前記電気信号接続手段と前記発光素子群
は、被測定対象の電気信号を増幅する増幅器，前記増幅
器出力を分配するスイッチ素子群，レーザダイオード群
が一体に設けられている特許請求の範囲第１項記載の電
気信号観測装置。 - 【請求項１３】前記電気信号接続手段はスイッチ群をリ
ングカウンタを用いて制御するように構成したものであ
る特許請求の範囲第１項記載の電気信号観測装置。 - 【請求項１４】前記電気信号接続手段のスイッチの制御
をストリップライン上のパルス電圧で行う特許請求の範
囲第１項記載の電気信号観測装置。 - 【請求項１５】前記電気信号接続手段のスイッチの制御
を分布定数回路上のパルス電圧で行う特許請求の範囲第
１項記載の電気信号観測装置。 - 【請求項１６】前記電気信号接続手段のスイッチは光制
御形のスイッチである特許請求の範囲第１項記載の電気
信号観測装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61307371A JPH0644012B2 (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 電気信号観測装置 |
| GB8729713A GB2200447B (en) | 1986-12-23 | 1987-12-21 | Electrical signal observing device |
| US07/135,446 US4870350A (en) | 1986-12-23 | 1987-12-21 | Electrical signal observing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61307371A JPH0644012B2 (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 電気信号観測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63159767A JPS63159767A (ja) | 1988-07-02 |
| JPH0644012B2 true JPH0644012B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=17968260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61307371A Expired - Lifetime JPH0644012B2 (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 電気信号観測装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4870350A (ja) |
| JP (1) | JPH0644012B2 (ja) |
| GB (1) | GB2200447B (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0365882A (ja) * | 1989-08-04 | 1991-03-20 | Hamamatsu Photonics Kk | 超高速ゲート装置 |
| LU88085A1 (fr) * | 1992-03-12 | 1993-10-27 | Communaute Economique Europeenne (Cee) | Procede de mesure du bruit de phase de generateurs,notamment d'oscillateurs sinusoidaux,et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3905704A (en) * | 1972-12-27 | 1975-09-16 | Mitsubishi Electric Corp | Device for determining light directivity of luminescent element |
| US4344707A (en) * | 1980-05-14 | 1982-08-17 | Rockwell International Corporation | Modal sensor |
| DE3108177C2 (de) * | 1981-03-04 | 1983-07-21 | Max Planck Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen | Verfahren und Einrichtung zum Messen der Dauer von einzelnen kohärenten Strahlungsimpulsen |
| FR2574940B1 (fr) * | 1984-12-14 | 1987-08-14 | Thomson Csf | Dispositif echantillonneur photonique et systeme d'analyse de transitoires utilisant un tel dispositif |
| JPS61182534A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-15 | Hamamatsu Photonics Kk | 超高速光現象の多チャンネル同時計測装置 |
| US4670710A (en) * | 1985-03-29 | 1987-06-02 | International Business Machines Corporation | Noncontact full-line dynamic AC tester for integrated circuits |
| US4661694A (en) * | 1985-09-13 | 1987-04-28 | Corcoran Vincent J | Infrared streak camera |
| JPS62188915A (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-18 | Hamamatsu Photonics Kk | ２重掃引ストリ−クカメラ装置 |
| US4734573A (en) * | 1986-07-14 | 1988-03-29 | Eol3 Company, Inc. | Image intensifier with additional power supply |
| US4727427A (en) * | 1986-10-23 | 1988-02-23 | Polaroid Corporation | Electronic imaging camera system with phosphor image receiving and storing device |
-
1986
- 1986-12-23 JP JP61307371A patent/JPH0644012B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-12-21 US US07/135,446 patent/US4870350A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-12-21 GB GB8729713A patent/GB2200447B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63159767A (ja) | 1988-07-02 |
| US4870350A (en) | 1989-09-26 |
| GB2200447B (en) | 1991-01-02 |
| GB2200447A (en) | 1988-08-03 |
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