JP2022090835A - 波形観測装置、及び波形観測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無入力に極力近い状態で高精度のキャリブレーションを煩雑な作業を必要とせずに実施でき、測定結果の確度向上が可能な波形観測装置、及び波形観測方法を提供する。【解決手段】サンプリングオシロスコープ１は、被測定信号を無入力とした状態でＯ／Ｅ３から出力される暗電流を検出し、該暗電流に基づき信号波形処理部４３の波形解析処理に係るキャリブレーション制御を実行するキャリブレーション制御部５ｅと、Ｏ／Ｅ３におけるフォトダイオード３１の受光部３１ａに対する光信号入力経路３１ｂに設けられ、フォトダイオード３１の受光部３１ａに対する光信号（被測定信号）の入力を妨げない開放状態、または上記入力を遮断する閉鎖状態に開閉可能な光シャッター２ａを有する光シャッター部２と、キャリブレーション制御の実行中、光シャッター２ａを開放状態から閉鎖状態に切り替え制御する光シャッター開閉制御部５ｅ３と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、被測定対象物から光信号として入力する被測定信号を電気信号に変換してその波形を観測する波形観測装置、及び波形観測方法に関する。

例えば、光トランシーバや光インターフェースなどの光デバイス（若しくは、光モジュール）の検査段階で使用する測定系として、図８に示すように、サンプリングオシロスコープ（Sampling Oscillo Scope）６０を用いたシステム構成が知られている。このシステム構成おいて、被試験対象物（Device Under Test：ＤＵＴ）７０は、例えば光トランシーバであり、検査時には評価ボード７０Ａに装着（接続）して用いられる。

図８に示すシステム構成において、信号発生装置（Pulse Pattern Generator：ＰＰＧ）６７は、ＤＵＴ７０に対してデータ信号（Data）を送出する。ＤＵＴ７０は、ＰＰＧ６７からのデータ信号を入力し、そのデータ信号を光信号でサンプリングオシロスコープ６０へ出力するとともに、トリガクロック（Trigger Clock）信号もサンプリングオシロスコープ６０に合わせ送出する。サンプリングオシロスコープ６０は、光信号として入力するデータ信号を光電変換器（Optical/Electrical Converter：Ｏ／Ｅ）６１により電気信号に変換してサンプラー６２に送出する一方で、ＤＵＴ７０から入力するトリガクロック信号に基づきサンプリングパルス生成部６３でサンプリングパルスを生成し、サンプラー６２に入力する。サンプラー６２は、Ｏ／Ｅ６１が送出するデータ信号を、サンプリングパルス生成部６３からのサンプリングパルスに応じたサンプリングタイミングでサンプリングし、信号波形処理部６４によりそのデータ信号の波形解析処理を行うとともに、該波形解析処理結果を表示部（図示せず）に表示することにより波形観測を行うようになっている。

光信号を電気信号に変換する光信号入力装置（光電変換器（Ｏ／Ｅ）に相当）を備え、この電気信号を増巾手段にて増巾しブラウン管に光信号波形として表示する光信号観測装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５６－９０６１１号公報

特許文献１にも記載されるように（例えば、第２頁右上欄第２行目～第４行目）、光信号の波形観測を行う装置では、光信号を電気信号に変換する素子（光電変換素子）として、例えば、フォトダイオードを用いたものがある。図８に示すサンプリングオシロスコープを例に挙げれば、光入力部にＯ／Ｅ６１が備わっており、該Ｏ／Ｅ６１に採用されるフォトダイオード（Photo Diode）により光信号を電気信号に変換したのちに当該電気信号のサンプリングを行うようになっている。

光電変換器に用いられるフォトダイオードは、例えば、光信号の入力レベルに対応した電流を出力し、無入力時の電流（暗電流）が温度により変化することが知られている。暗電流の変化に起因する測定値変動に対する対策として、従来は、測定を開始する前にキャリブレーション（Calibration）動作を実行して光信号無入力の光電変換器の出力（Ｌ_Ｄ）の値を測定し、この測定値をその後の測定における測定値の計算時に加味することで、測定器起因の測定誤差を取り除くことが一般的である。

一方、光電変換器の暗電流は温度変化に伴い変化し測定結果に影響を及ぼしてしまうため、温度変化時には、都度、キャリブレーションを行うことが必須である。この場合において、温度は、光電変換器に搭載されたサーモメータ（Thermo meter：ＴＭ；図８では符号６５を付している。）により測定される。

キャリブレーションを行う場合は、フォトダイオードの入力を無入力としなければならない。また、光源によっては無出力設定としても光が多少漏れ出ているケースがあり、キャリブレーション結果にずれが生じることがある。無出力にするべく完全に出力を取り去るにはコネクタを都度外す必要があり、手間や時間がかかる。

また、系の変更により光ケーブルの概形変化による影響やコネクタ端面の汚れや傷付きの影響などにより測定結果の再現性悪化の問題があった。また、温度変化のアラームを画面表示してもユーザがキャリブレーションを行わないこともあり、温度変化があった場合に測定結果が真値からずれる問題があった。

特許文献１においても、光電変換を行う受光素子（光電変換素子）が温度により変化し、測定確度が悪化すること、暗電流の変化が問題であること等に関する記載がある（例えば、第２頁右上欄第７行目～第１０行目）。このことから、従来の波形観測装置においてはキャリブレーションを行っているものと推察される。

しかしながら、特許文献１においても、図８に示す従来のサンプリングオシロスコープにおける前述の問題点を解消し得る技術を示唆するものではなかった。結局、従来の波形観測装置では、キャリブレーションに際して光信号を完全に無入力とするにはコネクタを外すなどの煩雑な作業が必要で時間もかかる、系変更に際して上記の作業が必要であるため測定結果の再現性が悪化する、温度変化の警告に対してキャリブレーションを実行し忘れるなどにより測定結果の確度が低下することがある等の問題点があった。

特に、光デバイスの製造段階においてはプログラムを用いて自動化された測定が求められる。このため、コネクタを外すなどの煩雑な作業はぜひとも避けなければならず、これをなくすために光信号の出力レベルの設定機能を設けた場合でも、設定値を０レベルにしても光が漏れてしまうことがあるなど、フォトダイオードの受光部に対する光信号の入力を完全に遮断できないような状況も多く発生していた。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、無入力に極力近い状態で高精度のキャリブレーションを煩雑な作業を必要とせずに実施でき、測定結果の確度向上が可能な波形観測装置、及び波形観測方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る波形観測装置は、被測定対象物（５０）から光信号として入力する被測定信号を電気信号に変換して出力する光電変換素子（３１）を有する光電変換手段（３）と、前記光電変換手段から出力される前記被測定信号の波形解析処理を行う波形解析処理手段（４３）と、前記被測定信号を無入力とした状態で前記光電変換手段から出力される暗電流を検出し、該暗電流に基づき前記波形解析処理手段の前記波形解析処理に係るキャリブレーション制御を実行するキャリブレーション制御手段（５ｅ）と、前記光電変換素子の受光部（３１ａ）に対する光入力経路（３１ｂ）に設けられ、前記受光部に対する前記光信号である前記被測定信号の入力を妨げない開放状態、または前記入力を遮断する閉鎖状態に開閉可能な光シャッター（２ａ）を有する光シャッター手段（２）と、前記キャリブレーション制御の実行中、前記光シャッターを、前記開放状態から前記閉鎖状態に切り替え制御する光シャッター開閉制御手段（５ｅ３）と、を有することを特徴とする。

この構成により、本発明の請求項１に係る波形観測装置は、光電変換手段の受光部に対する光入力経路に光シャッターを設け、光シャッターを閉鎖状態として受光部に対する光信号である被測定信号の入力を完全に遮断できるようにしたため、光電変換手段を無出力にすべく完全に出力を取り去るためにコネクタをいちいち外す必要がなく、手間や時間をかけずにキャリブレーションを実施して、精度の高い測定を行うことができる。また、コネクタをいちいち外す必要がなくなることで系変更が生じないため、測定結果の再現性を高めることが可能となる。

また、本発明の請求項２に係る波形観測装置は、所定のキャリブレーション開始条件が成立したか否かを判定する開始条件判定手段（５ｅ１）を有し、前記光シャッター開閉制御手段は、前記キャリブレーション開始条件が成立したと判定されることにより、前記キャリブレーション制御の開始直前から当該キャリブレーション制御が終了するまでの期間、前記光シャッターを前記閉鎖状態に制御する構成としてもよい。

この構成により、本発明の請求項２に係る波形観測装置は、キャリブレーション開始条件を予め設定しておくことで、該キャリブレーション開始条件が成立するごとに、光シャッターを閉鎖状態にして完全無入力に近い状態での正確なキャリブレーションを実施でき、ユーザによる煩雑な作業を必要とせず、ユーザに対してキャリブレーションのし忘れを意識させることもなくなる。

また、本発明の請求項３に係る波形観測装置は、前記光電変換素子の近傍に設けられる温度計測手段（９ａ）をさらに有し、前記開始条件判定手段は、前記温度計測手段の計測温度が予め設定された所定の温度に達した場合に前記キャリブレーション開始条件が成立したと判定する構成としてもよい。

この構成により、請求項３に係る波形観測装置は、予め設定された所定の温度に達した場合に光シャッターにより光電変換素子の受光部を遮断した状態でのキャリブレーションが実施され、光電変換手段の温度変動による測定結果の変動が自動かつリアルタイムに補正されるため、ユーザがキャリブレーションを意識したり、忘れたりすることがないうえに、測定結果の確度を極めて高くすることが可能となる。

また、本発明の請求項４に係る波形観測装置において、前記開始条件判定手段は、前記温度計測手段の計測温度に基づいて温度変化量を算出し、前記温度変化量が予め設定された温度変化量に達した場合に前記キャリブレーション開始条件が成立したと判定する構成であってもよい。

この構成により、請求項４に係る波形観測装置は、予め設定された温度変化量に達した場合に、光シャッターで光電変換素子の受光部を閉鎖した状態にして該温度変化量に応じたキャリブレーションが自動で実施することができ、ユーザがキャリブレーションを意識したり、忘れたりすることがなくなり、しかも、測定結果の確度向上が見込める。

また、本発明の請求項５に係る波形観測装置は、時間の計測を行う計時手段（９ｂ）を有し、前記開始条件判定手段は、前記計時手段により予め設定された所定の時間間隔が計時された場合に前記キャリブレーション開始条件が成立したと判定する構成であってもよい。

この構成により、本発明の請求項５に係る波形観測装置は、予め設定された時間間隔ごとに、光シャッターで光電変換素子の受光部を閉鎖した状態で該温度変化量に応じたキャリブレーションが自動で実施されるため、ユーザがキャリブレーションを意識したり、忘れたりすることがなくなり、しかも、測定結果の確度向上が見込める。

また、本発明の請求項６に係る波形観測装置において、前記開始条件判定手段は、手動によるキャリブレーション開始操作を受け付けることにより前記キャリブレーション開始条件が成立したと判定する構成としてもよい。

この構成により、請求項６に係る波形観測装置は、手動により、光シャッターで光電変換素子の受光部を閉鎖した状態でのキャリブレーションをリアルタイムで実施でき、測定結果の確度向上が見込める。

また、本発明の請求項７に係る波形観測装置において、前記光シャッターは、電界吸収（ＥＡ）光変調器、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）光変調器、光可変アッテネータ、メカニカル光シャッターのいずれかによって構成されるようにしてもよい。

この構成により、請求項７に係る波形観測装置は、物理的な耐久性、反応速度、コスト等を指標にして最適な種別の光シャッターを選ぶことができ、いずれの光シャッターを搭載した場合でも、光シャッターを閉鎖状態としてキャリブレーションを実施でき、測定結果の確度向上が見込める。

上記課題を解決するために、本発明の請求項８に係る波形観測方法は、請求項１～７のいずれかに記載の波形観測装置を用いて前記被測定信号の波形観測を行う波形観測方法であって、所定のキャリブレーション開始条件が成立したか否かを判定する開始条件判定ステップ（Ｓ１１、Ｓ１５）と、前記キャリブレーション開始条件が成立したと判定されることにより、前記光シャッターを前記閉鎖状態に切り替え制御する光シャッター閉制御ステップ（Ｓ１２）と、前記光シャッターが前記閉鎖状態に制御された状態で前記キャリブレーション制御を実行するキャリブレーション実行ステップ（Ｓ２、Ｓ５、Ｓ１３）と、前記キャリブレーション制御が終了することにより、前記光シャッターを前記開放状態に切り替え制御する光シャッター開制御ステップ（Ｓ１７）と、前記光シャッターが前記開放状態に制御された状態で、前記被測定対象物（５０）から光信号として入力する前記被測定信号を前記光電変換素子（３１）により電気信号に変換して前記光電変換手段（３）から出力し、該出力される前記被測定信号の波形解析処理を行う波形解析処理ステップ（Ｓ３）と、を含むことを特徴とする。

この構成により、本発明の請求項８に係る波形観測方法は、光電変換手段の受光部に対する光入力経路に設けた光シャッターを閉鎖状態として受光部に対する光信号である被測定信号の入力を完全に遮断できるようにしたため、光電変換手段を無出力にすべく完全に出力を取り去るためにコネクタをいちいち外す必要がなく、手間や時間をかけずにキャリブレーションを実施して、精度の高い測定を行うことができる。また、コネクタをいちいち外す必要がなくなることで系変更が生じず、測定結果の再現性を高めることが可能となる。

本発明は、無入力に極力近い状態で高精度のキャリブレーションを煩雑な作業を必要とせずに実施でき、測定結果の確度向上が可能な波形観測装置、及び波形観測方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るサンプリングオシロスコープの全体構成図である。 本発明の一実施形態に係るサンプリングオシロスコープの制御部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るサンプリングオシロスコープにおいて光シャッターとして採用される光可変ＡＴＴの機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るサンプリングオシロスコープの波形観測処理動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るサンプリングオシロスコープの図３のステップＳ２及びＳ５におけるキャリブレーション制御動作の詳細を示すフローチャートである。 波形観測装置のＯ／Ｅにおける暗電流の温度依存特性を示すグラフである。 波形観測装置における消光比の定義と温度依存について説明するための観測波形モデルを示す図である。 光デバイスの波形観測に用いる従来のサンプリングオシロスコープの構成を示す図である。

以下、本発明に係る波形観測装置、及び波形観測方法の実施形態について図面を用いて説明する。

まず、本発明の一実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１の構成について図１及び図２を参照して説明する。サンプリングオシロスコープ１は、本発明に係る波形観測装置の一例であり、被測定対象物であるＤＵＴ５０から被測定信号として出力される光信号（Optical Data）を入力し、該光信号を電気信号（Data）に変換してその波形解析（波形観測）処理を行うものである。被測定信号は、例えば、ＰＲＢＳパターン信号（疑似ランダム信号）等の信号である。

上記波形観測に際し、ＰＰＧ６７からＤＵＴ５０に対してデータ信号（被測定信号）を入力し、そのデータ信号をＤＵＴ５０が光信号でサンプリングオシロスコープ６０へ出力する点、ＤＵＴ５０がサンプリングオシロスコープ１に対してトリガクロック信号を送出する点、ＤＵＴ５０を評価ボード７０Ａに装着（接続）して用いる点は、図８に示す従来のシステム構成と同様である。

ＤＵＴ５０としては、光信号を受け渡す機能を有する光トランシーバ等の各種光デバイスが用いられる。ＤＵＴ５０は、それぞれの規格が割り振られた複数の伝送レートのうちのいずれかの伝送レート（規格レート）を有する光信号、あるいは任意の伝送レートを有する光信号を受け渡すことができる多種類のものが用意される。サンプリングオシロスコープ１は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３に規定される高速イーサネット（登録商標）規格に基づいて、各規格レートの光信号、あるいは任意の伝送レートの光信号をそれぞれ受け渡すことが可能な多種類のＤＵＴ５０を選択的に接続（交換）して、該ＤＵＴ５０が出力する光信号（被測定信号）の観測（波形解析処理）を行うようになっている。光デバイスの規格としては、例えば、ＱＳＦＰ、ＱＳＦＰ－２８、ＱＳＦＰ－５６、ＱＳＦＰ－ＤＤ等が挙げられる。

上述した波形観測を行うために、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、図１に示すように、Ｏ／Ｅ３、波形観測部４、制御部５、記憶部６、操作部７、表示部８、サーモメータ（ＳＭ）９ａを備えて構成される。

Ｏ／Ｅ３は、光シャッター部２、フォトダイオード３１、アンプ３２、を備えて構成されている。光シャッター部２は、フォトダイオード３１の受光部３１ａに対する光信号入力経路３１ｂに設けられる光シャッター２ａを有している。Ｏ／Ｅ３は本発明の光電変換手段を構成し、光信号入力経路３１ｂは本発明の光入力経路を構成する。

光シャッター２ａは、フォトダイオード３１の受光部３１ａに対する光信号の入力を妨げない開放状態、または上記光信号の入力を遮断する閉鎖状態に開閉可能な構成を有している。光シャッター２ａに対する開放状態と閉鎖状態との間での開閉制御は、後述する光シャッター開閉制御部５ｅ３によって行われる。ここで光シャッター２ａが開放状態のときに受光部３１ａに入力される光信号は、波形観測時、ＰＰＧ６７からのデータ信号の入力に応じてＤＵＴ５０から出力され、光信号入力端子Tin1から取り込まれて光信号入力経路３１ｂ経由で入力する被測定信号である。

光シャッター部２に採用される光シャッター２ａは、例えば、半導体に電解を加えることで、光の吸収量を、光が透過する状態（上記開放状態に相当）または光が吸収される状態（上記閉鎖状態に相当）に制御可能な電界吸収（ＥＡ：Electro-Absorption）光変調器、レーザ光を入力して、印加する電圧に応じてレーザ光が出力されない状態（上記閉鎖状態に相当）または前記レーザ光が出力される状態（上記開放状態に相当）に制御可能なニオブ酸リチウム（ＬＮ）光変調器、光信号の減衰量を０または最大に制御して上記開放状態または閉鎖状態に切り替える光可変アッテネータ（ＡＴＴ）で実現することが可能である。また、光シャッター２ａは、光信号を遮蔽する光シャッター板を上記開放状態または上記閉鎖状態に切り替えるメカニカル光シャッターを適用することも可能である。これら各種別の光シャッター部２は、上記閉鎖状態において、当該サンプリングオシロスコープ１の受信感度以下のレベルまで光を減衰できることが望まれる。光シャッター部２は、本発明の光シャッター手段を構成する。

図３には、本実施形態に係る光シャッター部２の一例である光シャッター部２Ｂの機能構成を示している。光シャッター部２Ｂは、光シャッター２ａとして光可変アッテネータ（ＡＴＴ）２ａ１を採用しており、制御端子２１を介して光シャッター開閉制御部５ｅ３から、光信号入力端子Ｔｉｎ１より入力する光信号の減衰量を０または最大に制御することにより、光可変アッテネータ（ＡＴＴ）２ａ１を上記開放状態または上記閉鎖状態に切り替える制御可能な構成を有している。

フォトダイオード３１は、ＤＵＴ５０から光シャッター部２が設けられた光信号入力経路３１ｂを経由して入力する光信号（被測定信号）を受光部３１ａで受光して該光信号を電気信号に変換する光電変換素子としての機能を果たす。アンプ３２は、フォトダイオード３１から出力される電気信号を増幅して波形観測部４に出力するものである。

波形観測部４は、サンプリングパルス生成部４１、サンプラー４２、信号波形処理部４３を有している。サンプリングパルス生成部４１は、ＤＵＴ５０から出力され、クロック入力端子Ｔｉｎ２から入力されるトリガクロック信号に基づき、サンプラー４２が動作するサンプリングタイミングとし用いられるタイミング信号を生成する。生成されるタイミング信号は数１００ｋＨｚの低速タイミング信号であり、サンプラー４２と信号波形処理部４３（後述するＦＰＧＡ）に供給される。サンプラー４２は、サンプリングパルス生成部４１にて生成されるタイミング信号をサンプリングタイミングとして、例えば、数１００ｋＨｚでスイッチング動作し、Ｏ／Ｅ３にて電気信号に変換された被測定信号（入力データ信号）のサンプリングを行う。

信号波形処理部４３は、サンプラー４２によってサンプリングされたデータ（サンプルデータ）信号の波形解析処理を行う。より詳しくは、信号波形処理部４３は、サンプラー４２からの出力信号レベルをＩＦ（Intermediate Frequency）回路によって増幅し、ＡＤＣ(Analog to Digital Converter)によってデジタルデータに変換する。デジタル変換されたデータは ＦＰＧＡ(Field-Programmable Gate Array)およびＣＰＵによるソフトウェア処理により解析され、最終的な結果としてアイパターン解析結果が表示部８に表示される。信号波形処理部４３は、本発明の波形解析処理手段を構成する。

制御部５は、サンプリングパルス生成部４１でのタイミング信号（サンプリングパルス）の生成処理、サンプラー４２でのデータ信号のサンプリング処理、波形観測部４における被測定信号の波形解析処理、及び後述するキャリブレーション制御等、サンプリングオシロスコープ１全体の動作を制御するものである。

制御部５は、図２に示すように、ＣＰＵ５ａ、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部５ｆを備えている。ＣＰＵ５ａは、例えば、記憶部６に記憶されているプログラムを実行することで設定制御部５ｂ、測定制御部５ｃ、表示制御部５ｄ、キャリブレーション制御部５ｅなどの各機能部を実現する。

設定制御部５ｂは、ＤＵＴ５０の測定（波形観測）のためのシミュレーション・パラメータの設定、キャリブレーション制御に係るキャリブレーション開始条件等の各種の設定処理を行うものである。

測定制御部５ｃは、信号波形処理部４３におけるサンプラー４２からのサンプルデータに基づく被測定信号の波形の検出処理等、被測定信号の測定（観測）に係る各部の制御を行う。

表示制御部５ｄは、被測定信号の波形観測に係る各種情報を表示部８に表示させるための表示制御を行う。表示制御部５ｄは、例えば、サンプリングオシロスコープ１に対してＤＵＴ５０からデータ信号（被測定信号）を入力する際のＵＩ画面を表示部８に表示させるための表示制御を行う。ＵＩ画面としては、入力する信号（被測定信号）に関連付けて、規定の伝送レート、若しくは任意の伝送レートであること、並びに再入力に係る信号であることを入力可能な画面構成を有する入力画面が挙げられる。また、表示制御部５ｄは、波形観測部４（特に、信号波形処理部４３）を対象として行うキャリブレーション制御に係る制御条件（キャリブレーション開始条件等）を入力可能なキャリブレーション用ＵＩ画面や、信号波形処理部４３での被測定信号の波形解析処理結果の表示制御も実行可能となっている。

キャリブレーション制御部５ｅは、例えば、被測定信号の波形観測に先立って実施するキャリブレーションに係る動作制御を行う機能部である。具体的に、キャリブレーション制御部５ｅは、上述したキャリブレーション用ＵＩ画面を用いたキャリブレーションの制御条件の設定操作を受け付けて当該制御条件を設定し、制御条件の１つであるキャリブレーション開始条件が成立した場合に、その都度、設定されたキャリブレーション制御条件に基づいてキャリブレーション制御を実行させる。

キャリブレーション制御部５ｅは、開始条件判定部５ｅ１、キャリブレーション実行制御部５ｅ２、光シャッター開閉制御部５ｅ３を有している。

開始条件判定部５ｅ１は、予め設定されているキャリブレーション開始条件が成立したか否かを判定する処理を行う。キャリブレーション開始条件は、操作部７での操作入力に応じて設定制御部５ｂにより設定することができる。具体的なキャリブレーション開始条件としては、操作部７でキャリブレーション開始操作が行われたことをはじめとして、例えば、時間（開始する時刻、時間間隔）や温度（開始する温度、温度変化量）に関するパラメータを用いて設定することができる。開始条件判定部５ｅ１は、本発明の開始条件判定手段を構成する。

なお、温度（開始時刻、時間間隔）に関するパラメータを用いたキャリブレーション開始条件の判定機能を実現すべく、フォトダイオード３１の近傍位置には、周囲温度を検出するサーモメータ９ａが設けられている。サーモメータ９ａは、本発明における温度計測手段を構成する。

また、時間（開始する時刻、時間間隔）に関するパラメータを用いたキャリブレーション開始条件の判定機能を実現すべく、制御部５は、時間の計時を行う計時回路（ＴＫ）９ｂを備えている。計時回路９ｂは、本発明における計時手段を構成する。

キャリブレーション実行制御部５ｅ２は、波形観測部４の信号波形処理部４３での波形解析処理に係るキャリブレーションを実行する制御機能を有している。具体的に、キャリブレーション実行制御部５ｅ２は、開始条件判定部５ｅ１によりキャリブレーション開始条件が成立したと判定されることにより、被測定信号である光信号を無入力とした状態でＯ／Ｅ３から出力される電流（暗電流）を検出し、該暗電流に基づいて波形観測部４の信号波形処理部４３での波形解析処理に係るキャリブレーション制御を実行する。キャリブレーション実行制御部５ｅ２は、キャリブレーション制御部５ｅとともに、本発明のキャリブレーション制御手段を構成する。

光シャッター開閉制御部５ｅ３は、光シャッター部２の光シャッター２ａを、フォトダイオード３１の受光部３１ａに対する光信号である被測定信号の入力を妨げない開放状態、または上記入力を遮断する閉鎖状態に開閉制御する機能部である。光シャッター開閉制御部５ｅ３は、例えば、通常は光シャッター２ａを上記開放状態に切り替えており、開始条件判定部５ｅ１によりキャリブレーション開始条件が成立したと判定されることにより、波形観測部４に対するキャリブレーション制御が終了するまでの期間、光シャッター２ａを上記閉鎖状態に切り替え制御するようになっている。光シャッター開閉制御部５ｅ３は、本発明の光シャッター開閉制御手段を構成する。

外部Ｉ／Ｆ部５ｆは、ネットワーク１０を介して外部機器にアクセスする際のインターフェース機能を有し、本実施形態では、サンプリングオシロスコープ１と外部の制御装置１１（図１参照）間でネットワーク１０を介して信号を送受する際のインターフェース機能も提供している。本実施形態において、サンプリングオシロスコープ１は、自装置の制御部５による制御による動作の他、ネットワーク１０を介して外部の制御装置１１からの指令で動作するシステム構成とすることもできる。この場合のシステム動作は、制御装置１１の制御部（図示せず）に制御部５と同等の機能部を設けた構成とすることで実現可能である。

記憶部６は、ＣＰＵ５ａが設定制御部５ｂ、測定制御部５ｃ、表示制御部５ｄ、キャリブレーション制御部５ｅなどの各機能部を実現するために必要なプログラムに加えて、各種の制御に用いる制御データテーブル６ａを記憶している。制御データテーブル６ａには、少なくとも上述したキャリブレーション開始条件を示す情報が格納されている。

操作部７は、例えばスイッチやボタンなどの操作パネルで構成される。操作パネルはタッチパネル機能を有するものであってもよい。操作部７は、ＤＵＴ５０の波形観測前に実施されるキャリブレーションの開始や停止の指示、その後におけるＤＵＴ５０の波形観測の開始や停止の指示、表示部８に所望の表示を行うために必要な各種情報の設定を含め、ＤＵＴ５０の波形測定に必要な各種設定を選択的に実行可能な構成となっている。

表示部８は、液晶パネルなどの表示器で構成され、ＤＵＴ５０の波形測定に係る種々の情報を表示するものである。本実施形態において、表示部８は、表示制御部５ｄの制御により上述したキャリブレーション用ＵＩ画面、キャリブレーション測定結果を表示する表示画面を表示するようになっている。

次に、サンプリングオシロスコープ１の動作について説明する。このサンプリングオシロスコープ１は、テーブル設定モード、キャリブレーション実行モード、及び波形観測モードを有する。テーブル設定モードに設定されると、表示制御部５ｄにより、キャリブレーション開始条件を設定するためのキャリブレーション用ＵＩ画面が表示部８に表示される。ユーザは、キャリブレーション用ＵＩ画面上で、例えば、操作部７での設定操作に応じて、上述した種々のキャリブレーション開始条件を制御データテーブル６ａに対して設定することができる。テーブル設定モードでは、この他、被測定信号の規格及び伝送レートを設定するためのＵＩ画面を表示部８に表示させたうえで、ユーザが操作部７から被測定信号の規格及び伝送レートなどの設定を行うこともできるようになっている。

キャリブレーション実行モードは、例えば、ユーザが操作部７にて所定のキャリブレーション開始操作を行うことにより手動で設定することができる。この他、キャリブレーション実行モードは、テーブル設定モードで事前に設定しておいたキャリブレーション開始条件が成立したことが開始条件判定部５ｅ１により判定されたときに、キャリブレーション実行制御部５ｅ２によって自動設定することも可能である。

キャリブレーション実行モードが設定されると、キャリブレーション実行制御部５ｅ２の制御によりキャリブレーション制御が開始される。ここで、キャリブレーション実行モードが手動で設定された場合、及び波形観測開始操作の受け付けを契機に設定された場合には、例えば、表示制御部５ｄにより実行モード画面が表示部８に表示され、キャリブレーション制御の進行に合わせて実行モード画面の更新表示が行われる。キャリブレーション実行モードが自動で設定された場合、実行モード画面は必ずしも表示する必要はない。

波形観測モードは、例えば、ユーザが操作部７にて所定の波形観測開始操作を行うことにより手動で設定することができる。波形観測モードが設定されると、表示制御部５ｄにより波形観測画面が表示部８に表示され、測定制御部５ｃの制御により波形観測処理動作が開始される。波形観測画面は、波形観測動作の進行に合わせて更新して表示される。

以下、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１の波形観測動作について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。この波形観測に際しては、キャリブレーション開始条件として、例えば、「波形観測開始操作受付時」、所定の「温度変化量」、所定の「時間間隔」が設定されているものとする。「波形観測開始操作受付時」はステップＳ２でのキャリブレーション制御の開始条件として利用され、「温度変化量」、「時間間隔」は、ステップＳ６での自動キャリブレーションの開始条件として利用される。

図４に示すように、サンプリングオシロスコープ１は、手動による波形観測開始操作を受け付けることにより（ステップＳ１）、キャリブレーション制御を実行する（ステップＳ２）。このとき、制御部５のキャリブレーション制御部５ｅでは、開始条件判定部５ｅ１が上記波形観測開始操作の受け付けによりキャリブレーション開始条件が成立したことを検出し、キャリブレーション実行制御部５ｅ２がキャリブレーション制御を開始させるようになっている。

ステップＳ２でのキャリブレーション制御が開始されると、まず、光シャッター開閉制御部５ｅ３によって、光シャッター部２の光シャッター２ａがフォトダイオード３１の受光部３１ａに対する光信号の入力を遮断する閉鎖状態に切り替え制御される。その状態のまま、キャリブレーション実行制御部５ｅ２は、被測定信号を無入力とした状態でＯ／Ｅ３から出力される暗電流を検出し、該暗電流に基づいて信号波形処理部４３の波形解析処理機能に関する補正値を取得するキャリブレーション制御を実行する。ステップＳ２におけるキャリブレーション制御については、ステップＳ６における自動キャリブレーション制御とともに、図５を参照して後で詳しく説明する。

ステップＳ２でのキャリブレーション制御が終了すると、被測定信号の波形観測処理が行われる（ステップＳ３）。その際、制御部５ではまず、光シャッター開閉制御部５ｅ３が、光シャッター２ａをフォトダイオード３１の受光部３１ａに対する光信号の入力を妨げない開放状態に切り替え制御する。次いで、測定制御部５ｃが、被測定信号をＰＰＧ６７からＤＵＴ５０に送出して該ＤＵＴ５０から光信号を送出させＯ／Ｅ３に入力させるように制御する。

Ｏ／Ｅ３では、入力された光信号がフォトダイオード３１により電気信号に変換され、アンプ３２により増幅されてＯ／Ｅ３から波形観測部４へ出力される。波形観測部４では、Ｏ／Ｅ３から入力される被測定信号をサンプラー４２でサンプリングし、該サンプリングされた被測定信号を信号波形処理部４３で波形解析処理したうえで、該波形解析結果を表示部８に表示させるように制御する。

ステップＳ３における波形観測処理の実行中、測定制御部５ｃは、波形観測終了操作が行われたか否かを監視する（ステップＳ４）。ここで波形観測終了操作が行われていないと判定された場合（ステップＳ４でＮＯ）、測定制御部５ｃは、ステップＳ３における波形観測制御を続行するように制御する。

これに対し、波形観測終了操作が行われたと判定された場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、制御部５は、サンプリングオシロスコープ１を待機状態に制御する（ステップＳ５）。

待機状態において、キャリブレーション実行制御部５ｅ２は、事前に設定したキャリブレーション開始条件に基づく自動キャリブレーション制御を実行する（ステップＳ６）。ここで開始条件判定部５ｅ２が事前に設定されているキャリブレーション開始条件（「温度変化量」、「時間間隔」等、自動キャリブレーションの開始条件）が成立したか否かを監視する。キャリブレーション開始条件が成立したと判定されることにより、キャリブレーション実行制御部５ｅ２はキャリブレーション制御を自動的に起動し、以後、キャリブレーションが終了するまで当該キャリブレーション制御を続行する。

ステップＳ６での自動キャリブレーション制御は、キャリブレーション開始条件が成立したと判定されたことを条件に自動で行われる以外は、ステップＳ２におけるキャリブレーション制御と同様の制御によって実現される。これによりステップＳ６においては、例えば、サーモメータ９ａにより計測された温度の変化量が予め設定された所定の「温度変化量」となったとき、あるいは、計時回路９ｂにより計時された時間間隔が予め設定された所定の「時間間隔」となったときに自動キャリブレーションが実行される。

ステップＳ６での自動キャリブレーション制御が終了すると、測定制御部５ｃは、波形観測開始操作がなされたか否かを監視する（ステップＳ７）。ここで波形観測開始操作がなされていないと判定された場合（ステップＳ７でＮＯ）、測定制御部５ｃは待機状態を維持しつつ自動キャリブレーション制御を実行し、かつ、波形観測開始操作の監視を行う（ステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７）。

この間に波形観測開始操作がなされたと判定された場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ１に戻り、以後、ステップＳ１以降の制御を実施する。

次に、図４のステップＳ２、Ｓ６におけるキャリブレーション制御動作（ステップＳ６は自動で起動）について、図５に示すフローチャートを参照して詳しく説明する。

図５に示すように、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１では、待機中、開始条件判定部５ｅ１が、事前に設定されているキャリブレーション開始条件が成立したか否かを監視している（ステップＳ１１）。ここでキャリブレーション開始条件が成立していないと判定された場合（ステップＳ１１でＮＯ）、上記監視を続行する。

これに対し、キャリブレーション開始条件が成立したことが開始条件判定部５ｅ１により判定された場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、次いで光シャッター開閉制御部５ｅ３は、フォトダイオード３１の受光部３１ａに対する光信号の入力を遮断する閉鎖状態となるように光シャッター２ａを閉じる制御を行う（ステップＳ１２）。

光シャッター２ａの閉制御を行った後、キャリブレーション実行制御部５ｅ２は、ＤＵＴ５０から光信号である被測定信号を無入力とした状態でＯ／Ｅ３の暗電流を検出する。引き続きキャリブレーション実行制御部５ｅ２は、検出された暗電流に基づいて信号波形処理部４３の波形解析処理に係る補正値を取得するキャリブレーション制御を実行する（ステップＳ１３）。

さらにキャリブレーション実行制御部５ｅ２は、キャリブレーション制御が終了したか否かをチェックする（ステップＳ１４）。ここで、キャリブレーション制御が終了したと判定された場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、光シャッター開閉制御部５ｅ３は、フォトダイオード３１の受光部３１ａに対する光信号の入力を妨げない開放状態となるように光シャッター２ａを開く制御を行う（ステップＳ１５）。

次いで制御部５では、処理をステップＳ１１に戻し、以後、ステップＳ１１～Ｓ１５のキャリブレーション制御を繰り返し実行するように制御する。この間、制御部５において、測定制御部５ｃは、図４に示すように手動での波形観測開始操作を受け付け、キャリブレーション制御を行った後、波形観測処理を実行する（ステップＳ１～Ｓ３参照）ことができる。以後、制御部５では、波形観測終了操作を受け付けて（図４のステップＳ４参照）、一連の波形観測処理を終了するように制御する。

なお、図４に示す波形観測処理において、待機中に自動キャリブレーション（ステップＳ６参照）が実行されている場合には、状況によっては、波形観測開始操作の受け付け後、ステップＳ２でのキャリブレーション制御は行わないようにしてもよい。

図４に示す波形観測処理では、波形観測の妨げとなることを避けるために、波形観測中はキャリブレーション制御を実施しないことが前提となっている。図４に示す波形観測処理の変形例として、波形観測の妨げとならない範囲で波形観測処理中にキャリブレーション制御を実施するようにしてもよい。この場合、例えば、波形観測中にキャリブレーション開始条件が成立したことを契機にキャリブレーションが特に必要とされる状況か否かを監視し、キャリブレーションが特に必要とされる状況のときには、その旨を警告した後、ユーザが許可を受け付けてキャリブレーションを実施するようにしてもよい。ここで、キャリブレーションが特に必要とされる状況としては、温度変化量が予め設定した閾値（例えば、５℃）となった場合などが挙げられる。

このように、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１では、例えば、波形観測開始操作を受け付けてキャリブレーション制御を実行する（図４のステップＳ２参照）こと、待機中に自動でキャリブレーション制御を実行する（図４のステップＳ５参照）ことが可能であり、当該キャリブレーション制御期間中、フォトダイオード３１の受光部３１ａに光信号が入力しないように光シャッター２ａを閉鎖状態に駆動制御する。

特に、自動キャリブレーションのキャリブレーション開始条件として、例えば、温度、温度変化量、時間間隔等を設定しておくことで、サンプリングオシロスコープ１では以下に示す動作制御１～５に係るパターンによるキャリブレーション制御を実現できる。

動作制御１：
キャリブレーション開始条件として、「キャリブレーション開始操作受付時」を設定しておくことで、ユーザが任意のタイミングで手動によりキャリブレーション開始操作を行うことで、その都度、キャリブレーション制御を実行することができる。

動作制御２：
キャリブレーション開始条件として、所定の「温度（例えば、２５度（℃））」を設定しておくことで、サーモメータ９ａの検出温度が所定の温度となったときに自動でキャリブレーション制御を実行することができる。キャリブレーション制御を実行する前に、キャリブレーション制御を実行する旨の報知を行うようにしてもよい。

動作制御３：
キャリブレーション開始条件として、「温度変化量」を設定しておくことで、サーモメータ９ａによって検出される温度に基づき、設定した温度変化量変化に達したと認識されたときに自動でキャリブレーション制御を実行することができる。温度変化量の値としては、例えば、１℃、あるいは１ミリボルト（mV）を設定する例が挙げられる。ここで１mVは、入力光レベル＝-３dBm、消光比＝４dBの波形を想定した際、光電変換利得（Conversion Gain）＝１７０V/WのＯ／Ｅ３で波形を観測した際に消光比の変化が０．１dB未満と十分小さくなるスパンを考慮に入れて決定された値である。

動作制御４：
キャリブレーション開始条件として、所定の「時間間隔（例えば、１秒）」を設定しておくことで、計時回路９ｂによって上記時間間隔が計時されるごとに自動でキャリブレーション制御を実行することができる。所定の時間間隔の値は、環境温度の変化に測定精度が十分追従できる点を考慮に入れて設定することが望ましい。

動作制御５：
キャリブレーション開始条件として、「波形観測開始操作受付時」を設定しておくことで、波形観測を開始する直前に、キャリブレーション制御を確実に実行可能となる。

（光シャッター２ａ、その動作特性、及び開閉制御機能について）
光シャッター部２の光シャッター２ａとしては、上述したように、メカニカル光シャッターの他、ＥＡ光変調器、ＬＮ光変調器、光可変ＡＴＴなどが適用可能である。

メカニカル光シャッターは、フォトダイオード３１の受光部３１ａに対する光信号入力経路３１ｂを塞ぐように配置される物理的に動く不透明な光シャッター板と、光シャッター板を駆動するモータ等の駆動源と、を有して構成される。メカニカル光シャッターに対応する光シャッター開閉制御部５ｅ３は、光シャッター板を、フォトダイオード３１の受光部３１ａに対して光信号（被測定信号）を入力可能な開放状態と光信号を遮断する閉鎖状態とに切り替えるように駆動源を駆動制御するものによって実現できる。

ＥＡ光変調器は、半導体の微細構造（量子井戸）に電界を加えることで、伝導体と荷電子帯のエネルギー準位差（バンドギャップ）が変化し、光の吸収量が変化する現象（半導体の電界吸収効果）を利用して光が吸収される状態、または光の吸収が少ない状態を選択的に確立し得るものである。光変調式シャッターに対応する光シャッター開閉制御部５ｅ３は、ＥＡ光変調器に対してバンドギャップを大きくしたり、小さくしたりする制御を行い得るもので構成される。ここで、バンドギャップを大きくすることで、光吸収が少なく（そのまま透過する）透明な状態（本実施形態における開放状態に相当）とすることができ、バンドギャップを小さくすることで光が吸収される（光が遮断される）状態（同、閉鎖状態に相当）にすることができる。

ＬＮ光変調器（光強度変調器）は、ＬＮ基板に分岐導波路と電極を形成して構成され、電極に印加する電圧に応じて外部からのレーザ光が出力されない状態またはレーザ光が出力される状態に制御可能な構成を有している。ＬＮ光変調器に対応する光シャッター開閉制御部５ｅ３は、ＬＮ光変調器を、レーザ光が出力されない状態（本実施形態における閉鎖状態に相当）またはレーザ光が出力される状態（同、開放状態に相当）に制御し得る制御機能を有したもので実現することができる。

光可変ＡＴＴ２ａ１は、ＶＯＡ（Variable Optical Attenuator）で構成され、図３に示すように、フォトダイオード３１の受光部３１ａに対する光信号入力経路３１ｂに配置されて光シャッター部２Ｂを構成する。光シャッター部２Ｂに対応する光シャッター開閉制御部５ｅ３は、光可変ＡＴＴ２ａ１を、光信号の減衰量を１（フォトダイオード３１の受光部３１ａに対して光信号を入給可能な開放状態）か、０（フォトダイオード３１の受光部３１ａに対する光信号の入力を遮断する閉鎖状態）かのいずれかの減衰量に切り替える減衰量切り替え制御機能を有するもので実現可能である。

図３に示す構成を有する光シャッター部２Ｂに対し、光シャッター開閉制御部５ｅ３は、制御端子２１を介して光可変ＡＴＴ２ａ１の減衰量を０または１に制御することにより上記開放状態または閉鎖状態を確立するようになっている。なお、光可変ＡＴＴは減衰量を手動により調整可能なものも存在するため、光シャッター部２Ｂは手動調整型の光可変ＡＴＴを用いた構成とすることもできる。

光シャッター部２Ｂに搭載される光可変ＡＴＴ２ａ１は、メカニカル光シャッターに比べ物理的な耐久性が高く、メンテナンスのサイクルを延ばせるという利点を有する。光可変ＡＴＴ２ａ１は反応速度が良好であるという利点も有している。物理的に動くメカニカルな光シャッターや光スイッチでは、数十Ｈｚの動作までしか対応できないが、光可変ＡＴＴ２ａ１では、ＭＨｚ程度の応答速度を有し、高速動作に対応で可能となっている。応答速度は、キャリブレーション制御時間の短縮化に直結するものでもあり、光可変ＡＴＴ２ａ１搭載の光シャッター部２Ｂを用いるサンプリングオシロスコープ１によれば、より短時間でのキャリブレーション制御を実現できるという利点を有する。

（光シャッター部２を設けた構成によるメリットについて）
次に、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１におけるキャリブレーションに係る動作特性について、既存の波形観測装置からの改善点を主体に詳しく説明する。

まず、既存の波形観測装置のＯ／Ｅにおける暗電流の温度依存特性について図６を参照して説明する。図６のグラフに示されるように、光信号が無入力の状態のときにＯ／Ｅから出力される電流、すなわち、Ｏ／Ｅの暗電流Ｌ_Ｄは、温度が上昇するにつれて次第に大きな値となる特性を有している。図６のグラフは、特に、ＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ（Transimpedance Amplifier））を介して暗電流Ｌ_Ｄを電圧に換算した観測電圧に関する温度依存特性を示している。

次に、図７に示す観測波形モデルを参照して、既存の波形観測装置における消光比の定義と温度依存について説明する。図７に示す観測波形モデルにおいて、符号Ｌ１で示されるレベルを１レベル（mV）、符号Ｌ０で示されるレベルを０（零）レベル（mV）、符号ＬＤで示されるレベルを光入力が無いときのレベル（mV）とするものとした場合、光入力があるときのレベル（mV）と光入力が無いときのレベル（mV）の比、すなわち、消光比（ｄＢ）は下式（１）で表すことができる。
消光比＝１０log10{（Ｌ１－ＬＤ）／（Ｌ０－ＬＤ）} ・・・ （１）

図７において、光入力が無いときのレベルＬ_Ｄは、理想的にはＬ_Ｄ＝０（零）であるが、実際には、測定機の影響でＬ_Ｄ分オフセットがかかり、真値からのずれが生じる。このずれを補正するために、通常は、光信号が無入力のときのＬ_Ｄを保持しておき、実際の測定、計算時には、実測値から保持しておいたＬ_Ｄの値を差し引くことによって真値に極力近い測定値を算出するようになっている。しかしながら、この場合には、図６に示すＯ／Ｅの暗電流（観測電圧）の温度依存特性によって、温度変化に伴う観測電圧の変化の影響が出てしまう。

温度変化に伴う観測電圧の変化の影響を考慮した測定値の許容範囲の計算例について説明する。ここでは、Average＝３dBm、消光比＝４dBの波形に対し、Ｏ／Ｅにおける光電変換利得（Conversion Gain）が１７０V/W（５．８８uW/mV）の場合を想定する。この想定下において温度が１℃変化した場合、１℃あたり約１mV（＝６uW）のずれが生じ、Ｌ_Ｄずれを加味した消光比は４．０７dBと計算され、真値との誤差は０．１dB 以内に収まる。

上述した暗電流の温度依存（図６参照）、消光比とその温度依存の存在（図７参照）を考慮したうえで、温度変化時には、Ｌ_Ｄを測り直すキャリブレーション制御を行うことが不可欠となる。また、キャリブレーション制御を実行する際には、光信号が無入力でないと計算がずれてしまうことから、光信号を確実に無入力とすることが重要となる。この点について、既存の波形観測装置では、Ｏ／Ｅに対するＤＵＴ５０からの光信号の出力が無出力に設定されていながらも、若干の出力が漏れてＯ／Ｅに入力していることがあり、当該微少な入力によって測定値にずれが発生することもあった。このための対策として、既存の波形観測装置では、上述した若干の漏れを防ぐために、コネクタをいちいち取り外す等の作業を行うことで対処していた。

このように、図６、図７の説明から、温度変化時にはＯ／Ｅの暗電流Ｌ_Ｄの変化の影響を避けるためにキャリブレーションを行う必要があり、また、キャリブレーション制御を行うためには光信号が無入力でないと正確な計算が望めないことが理解できる。

このような要請に対し、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、Ｏ／Ｅ３のフォトダイオード３１の受光部３１ａに対する光信号の入力を妨げない開放状態、または光信号の入力を遮断する閉鎖状態に切り替える光シャッター２ａと、キャリブレーション制御の実行期間中、上記開放状態または閉鎖状態に光シャッター２ａを切り替える光シャッター開閉制御機能と、を有している。この構成によれば、キャリブレーション制御の実行期間中、上述した若干の出力漏れに起因するＯ／Ｅに対する微少な入力を確実にシャットアウトすることができる。これにより、既存の波形観測装置で実施していた、コネクタをいちいち取り外す等の手間をかけることなく正確な測定値を得ることが可能になる。

上述したように、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、ＤＵＴ５０から光信号として入力する被測定信号を電気信号に変換して出力するフォトダイオード３１を有するＯ／Ｅ３と、Ｏ／Ｅ３から出力される被測定信号の波形解析処理を行う信号波形処理部４３と、被測定信号を無入力とした状態でＯ／Ｅ３から出力される暗電流を検出し、該暗電流に基づき信号波形処理部４３の波形解析処理に係るキャリブレーション制御を実行するキャリブレーション制御部５ｅと、フォトダイオード３１の受光部３１ａに対する光信号入力経路３１ｂに設けられ、受光部３１ａに対する光信号である被測定信号の入力を妨げない開放状態、または上記入力を遮断する閉鎖状態に開閉可能な光シャッター２ａを有する光シャッター部２と、キャリブレーション制御の実行中、光シャッター２ａを、開放状態から閉鎖状態に切り替え制御する光シャッター開閉制御部５ｅ３と、を有する。

この構成により、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、Ｏ／Ｅ３の受光部３１ａに対する光信号入力経路３１ｂに光シャッター２ａを設け、光シャッター２ａを閉鎖状態として受光部３１ａに対する光信号である被測定信号の入力を完全に遮断できるようにしたため、Ｏ／Ｅ３を無出力にすべく完全に出力を取り去るためにコネクタをいちいち外す必要がなく、手間や時間をかけずにキャリブレーションを実施して、精度の高い測定を行うことができる。また、コネクタをいちいち外す必要がなくなることで系変更が生じないため、測定結果の再現性を高めることが可能となる。

また、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、所定のキャリブレーション開始条件が成立したか否かを判定する開始条件判定部５ｅ１を有し、光シャッター開閉制御部５ｅ３は、キャリブレーション開始条件が成立したと判定されることにより、キャリブレーション制御の開始直前から当該キャリブレーション制御が終了するまでの期間、光シャッター２ａを閉鎖状態に制御する構成を有する。

この構成により、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、キャリブレーション開始条件を予め設定しておくことで、該キャリブレーション開始条件が成立するごとに、光シャッター２ａを閉鎖状態にして完全無入力に近い状態での正確なキャリブレーションを実施でき、ユーザによる煩雑な作業を必要とせず、ユーザに対してキャリブレーションのし忘れを意識させることもなくなる。

また、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、フォトダイオード３１の近傍に設けられるサーモメータ９ａをさらに有し、開始条件判定部５ｅ１は、サーモメータ９ａの計測温度が予め設定された所定の温度に達した場合にキャリブレーション開始条件が成立したと判定する構成を有している。

この構成により、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、予め設定された所定の温度に達した場合に光シャッター２ａによりフォトダイオード３１の受光部３１ａを遮断した状態でのキャリブレーションが実施され、Ｏ／Ｅ３の温度変動による測定結果の変動が自動かつリアルタイムに補正されるため、ユーザがキャリブレーションを意識したり、忘れたりすることがないうえに、測定結果の確度を極めて高くすることが可能となる。

また、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１において、開始条件判定部５ｅ１は、サーモメータ９ａの計測温度に基づいて温度変化量を算出し、温度変化量が予め設定された温度変化量に達した場合にキャリブレーション開始条件が成立したと判定する構成である。

この構成により、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、予め設定された温度変化量に達した場合に、光シャッター２ａでフォトダイオード３１の受光部３１ａを閉鎖した状態にして該温度変化量に応じたキャリブレーションが自動で実施することができ、ユーザがキャリブレーションを意識したり、忘れたりすることがなくなり、しかも、測定結果の確度向上が見込める。

また、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、時間の計測を行う計時回路９ｂを有し、開始条件判定部５ｅ１は、計時回路９ｂにより予め設定された所定の時間間隔が計時された場合にキャリブレーション開始条件が成立したと判定する構成である。

この構成により、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、予め設定された時間間隔ごとに、光シャッター２ａでフォトダイオード３１の受光部３１ａを閉鎖した状態で該温度変化量に応じたキャリブレーションが自動で実施されるため、ユーザがキャリブレーションを意識したり、忘れたりすることがなくなり、しかも、測定結果の確度向上が見込める。

また、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、開始条件判定部５ｅ１は、手動によるキャリブレーション開始操作を受け付けることによりキャリブレーション開始条件が成立したと判定する構成である。

この構成により、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、手動により、光シャッター２ａでフォトダイオード３１の受光部３１ａを閉鎖した状態でのキャリブレーションをリアルタイムで実施でき、測定結果の確度向上が見込める。

また、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１において、光シャッター２ａは、電界吸収（ＥＡ）光変調器、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）光変調器、光可変アッテネータ２ａ１、メカニカル光シャッターのいずれかによって構成される。

この構成により、本実施形態に係るサンプリングオシロスコープ１は、物理的な耐久性、反応速度、コスト等を指標にして最適な種別の光シャッター２ａを選ぶことができ、いずれの光シャッター２ａを搭載した場合でも、光シャッター２ａを閉鎖状態としてキャリブレーションを実施でき、測定結果の確度向上が見込める。

また、本実施形態に係る波形観測方法は、上述した構成を有するサンプリングオシロスコープ１を用いて被測定信号の波形観測を行う波形観測方法であって、所定のキャリブレーション開始条件が成立したか否かを判定する開始条件判定ステップ（Ｓ１１、Ｓ１５）と、キャリブレーション開始条件が成立したと判定されることにより、光シャッター２ａを上記閉鎖状態に切り替え制御する光シャッター閉制御ステップ（Ｓ１２）と、光シャッター２ａが上記閉鎖状態に制御された状態でキャリブレーション制御を実行するキャリブレーション実行ステップ（Ｓ２、Ｓ５、Ｓ１３）と、キャリブレーション制御が終了することにより、光シャッター２ａを上記開放状態に切り替え制御する光シャッター開制御ステップ（Ｓ１７）と、光シャッター２ａが上記開放状態に制御された状態で、ＤＵＴ５０から光信号として入力する被測定信号をフォトダイオード３１により電気信号に変換してＯ／Ｅ３から出力し、該出力される被測定信号の波形解析処理を行う波形解析処理ステップ（Ｓ３）と、を含んでいる。

この構成により、本実施形態に係る波形観測方法は、フォトダイオード３１の受光部３１ａに対する光信号入力経路３１ｂに設けた光シャッター２ａを閉鎖状態として受光部３１ａに対する光信号である被測定信号の入力を完全に遮断できるようにしたため、Ｏ／Ｅ３を無出力にすべく完全に出力を取り去るためにコネクタをいちいち外す必要がなく、手間や時間をかけずにキャリブレーションを実施して、精度の高い測定を行うことができる。また、コネクタをいちいち外す必要がなくなることで系変更が生じず、測定結果の再現性を高めることが可能となる。

以上のように、本発明に係る波形観測装置、及び波形観測方法は、無入力に極力近い状態で高精度のキャリブレーションを煩雑な作業を必要とせずに実施でき、測定結果の確度向上が可能であるという効果を奏し、被測定対象物から入力する被測定信号を光信号から電気信号に変換して解析し、該解析結果を表示部に表示して波形観測を行う波形観測装置、及び波形観測方法全般に有用である。

１ サンプリングオシロスコープ（波形観測装置）
２ 光シャッター部（光シャッター手段）
２ａ 光シャッター
３ 光電変換器（Ｏ／Ｅ）（光電変換手段）
４ 波形観測部
５ 制御部
５ｅ キャリブレーション制御部（キャリブレーション制御手段）
５ｅ１ 開始条件判定部（開始条件判定手段）
５ｅ２ キャリブレーション実行制御部（キャリブレーション制御手段）
５ｅ３ 光シャッター開閉制御部（光シャッター開閉制御手段）
９ａ サーモメータ（ＳＭ）（温度計測手段）
９ｂ 計時回路（ＴＫ）（計時手段）
３１ フォトダイオード（光電変換素子）
３１ａ 受光部
３１ｂ 光信号入力経路（光入力経路）
４３ 信号波形処理部（波形解析処理手段）
５０ ＤＵＴ（被測定対象物）

Claims (8)

1. 被測定対象物（５０）から光信号として入力する被測定信号を電気信号に変換して出力する光電変換素子（３１）を有する光電変換手段（３）と、
   前記光電変換手段から出力される前記被測定信号の波形解析処理を行う波形解析処理手段（４３）と、
   前記被測定信号を無入力とした状態で前記光電変換手段から出力される暗電流を検出し、該暗電流に基づき前記波形解析処理手段の前記波形解析処理に係るキャリブレーション制御を実行するキャリブレーション制御手段（５ｅ）と、
   前記光電変換素子の受光部（３１ａ）に対する光入力経路（３１ｂ）に設けられ、前記受光部に対する前記光信号である前記被測定信号の入力を妨げない開放状態、または前記入力を遮断する閉鎖状態に開閉可能な光シャッター（２ａ）を有する光シャッター手段（２）と、
   前記キャリブレーション制御の実行中、前記光シャッターを、前記開放状態から前記閉鎖状態に切り替え制御する光シャッター開閉制御手段（５ｅ３）と、
   を有することを特徴とする波形観測装置。
2. 所定のキャリブレーション開始条件が成立したか否かを判定する開始条件判定手段（５ｅ１）を有し、
   前記光シャッター開閉制御手段は、前記キャリブレーション開始条件が成立したと判定されることにより、前記キャリブレーション制御の開始直前から当該キャリブレーション制御が終了するまでの期間、前記光シャッターを前記閉鎖状態に制御することを特徴とする請求項１に記載の波形観測装置。
3. 前記光電変換素子の近傍に設けられる温度計測手段（９ａ）をさらに有し、
   前記開始条件判定手段は、前記温度計測手段の計測温度が予め設定された所定の温度に達した場合に前記キャリブレーション開始条件が成立したと判定することを特徴とする請求項２に記載の波形観測装置。
4. 前記開始条件判定手段は、前記温度計測手段の計測温度に基づいて温度変化量を算出し、前記温度変化量が予め設定された温度変化量に達した場合に前記キャリブレーション開始条件が成立したと判定することを特徴とする請求項３に記載の波形観測装置。
5. 時間の計測を行う計時手段（９ｂ）を有し、
   前記開始条件判定手段は、前記計時手段により予め設定された所定の時間間隔が計時された場合に前記キャリブレーション開始条件が成立したと判定することを特徴とする請求項２～４のいずれか１項に記載の波形観測装置。
6. 前記開始条件判定手段は、手動によるキャリブレーション開始操作を受け付けることにより前記キャリブレーション開始条件が成立したと判定することを特徴とする請求項２～５のいずれか１項に記載の波形観測装置。
7. 前記光シャッターは、電界吸収（ＥＡ）光変調器、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）光変調器、光可変アッテネータ、メカニカル光シャッターのいずれかによって構成されることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の波形観測装置。
8. 請求項１～７のいずれかに記載の波形観測装置を用いて前記被測定信号の波形観測を行う波形観測方法であって、
   所定のキャリブレーション開始条件が成立したか否かを判定する開始条件判定ステップ（Ｓ１１、Ｓ１５）と、
   前記キャリブレーション開始条件が成立したと判定されることにより、前記光シャッターを前記閉鎖状態に切り替え制御する光シャッター閉制御ステップ（Ｓ１２）と、
   前記光シャッターが前記閉鎖状態に制御された状態で前記キャリブレーション制御を実行するキャリブレーション実行ステップ（Ｓ２、Ｓ５、Ｓ１３）と、
   前記キャリブレーション制御が終了することにより、前記光シャッターを前記開放状態に切り替え制御する光シャッター開制御ステップ（Ｓ１７）と、
   前記光シャッターが前記開放状態に制御された状態で、前記被測定対象物（５０）から光信号として入力する前記被測定信号を前記光電変換素子（３１）により電気信号に変換して前記光電変換手段（３）から出力し、該出力される前記被測定信号の波形解析処理を行う波形解析処理ステップ（Ｓ３）と、
   を含むことを特徴とする波形観測方法。

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