JPH043829B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、オシロスコープの如きフエースプレ
ートに内部目盛を有する波形表示装置の偏向を自
動的に較正する装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

通常、オシロスコープは高精度測定機器として
用いられるので、正確な較正を行なうことが重要
である。較正の１つの項目は、試験される波形の
振幅又は電圧（Ｙ偏向）及び時間（Ｘ偏向）が正
確に表示されるための陰極線管（CRT）の電子
ビームの偏向精度に関係するものである。従来、
このためにオシロスコープの偏向波形入力として
較正された基準信号を用いて、予定の偏向が得ら
れるようにオシロスコープ回路の偏向率（感度）、
即ち増幅率を調整するのが常であつた。例えば、
オシロスコープの仕様では通常CRTフエースプ
レート上の目盛の１デイビジヨン（DIV）電子ビ
ームを偏向するには50mVの入力信号変化が必要
である。オシロスコープを定期的に較正すると、
その期間（ダウンタイム）、オシロスコープが使
えなくなるのみならず、適正な調整を行なえる技
量をもつた保守要員が必要になる。

CRT電子ビームの位置が予め定められるよう
に電子ビームの位置決めを自動的に制御すること
は可能である。例えば、カラーテレビジヨンに用
いられるビームインデツクス形CRTは、電子ビ
ームを分離した３原色の螢光体に正しく整合させ
るために、電子ビームの位置を正確につきとめる
ことができる。米国特許第4247869号、同第
2778971号、同第2790107号及び英国特許第822017
号は、インデツクス素子、即ち、電子ビームの実
際の位置を示す帰還信号を発生するストリツプま
たはバンドを有するCRTを開示している。電子
ビームがインデツクス素子を横切ると、インデツ
クス素子は光または電子を放射し、この放射は
CRT内で検出されて電子ビームの位置が判明す
る。しかしながら、このようなCRTの製造には
高度かつ複雑なスクリーニング技術を要するとい
う欠点がある。

したがつて、本発明の目的は、ダウンタイムが
なく熟練した保守要員による調整も必要ないオシ
ロスコープの偏向較正が行なえる装置を提供する
ことである。

本発明の他の目的は、CRTに特別なインデツ
クス手段を設けることなくオシロスコープの偏向
が較正できる装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、入力信号１１に応じた偏向信
号を陰極線管１０の偏向板１４，１６に供給し、
電子ビームの偏向を制御する偏向信号発生手段１
８と、陰極線管１０の表示スクリーンに設けられ
た目盛２６と、電子ビームと上記目盛２６との交
差による発光変化を検出する光検出手段３２と、
この光検出手段の出力信号と入力信号１１とによ
り偏向信号発生手段１８の入出力特性を自動的に
制御する制御手段３８とを含む波形表示装置の較
正装置を較正している。

〔作用〕

本発明の好適実施例によれば、可視内部目盛を
有するCRTを有するオシロスコープの較正は、
電子ビームの目盛横断を検出することにより行な
われる。この電子ビームの目盛横断に応じて、電
子ビーム偏向信号と目盛に対応する基準偏向値と
が比較され、両者が一致するまで自動的に偏向が
制御される。したがつて、現在のオシロスコープ
の目盛を自動較正に用いることができる。好適実
施例では、電子ビームが目盛を横切るのを検出す
るためにCRTフエースプレートの端部近傍に光
電変換手段が配置される。電子ビームの目盛横断
時に目盛によつて散乱される光に応じて光電変換
手段は出力を発生する。この出力は、比較処理を
通してオシロスコープの偏向増幅器の利得調整に
用いられる。

〔実施例〕

第１図は本発明の原理を説明するための図であ
る。CRT１０は電子銃１２，垂直偏向板１４，
水平偏向板１６を有する。偏向増幅器１８で発生
し、偏向板の各組に印加される信号により、電子
ビーム２０は典型的な場合、CRTのフエースプ
レート２２上を掃引され、CRT目盛、即ち目盛
スケール２６を横切る走査線２４が発生する。

目盛スケール２６は好適にはフエースプレート
２２の内面（即ち、電子銃１２側の面）上に設け
られる。目盛スケールは、フエースプレート２２
上にガラスフリツトを線状に印刷し、これを融解
して白い半透明の目盛を作ることにより構成され
る。その後、螢光スクリーンを構成する螢光体層
がフエースプレートの内面に目盛の上から形成さ
れる。このような型の目盛スケールはウイルバン
クス等による米国特許第3207936号に開示され、
更に第２図に示されている。第２図において、ガ
ラスフリツト線２８は螢光体３０が覆われてい
る。目盛をこのようにフエースプレートの内面に
形成することにより、螢光スクリーン上に電子ビ
ーム２０で書込まれた情報と、これを測定するた
めに用いる目盛との間の視差を実質的に排除でき
る。目盛は、好適にはフエーズプレート２２の端
部に設けたランプ（図示せず）により照明され
る。ランプはオンオフさせることができ、あるい
は発光強度を変えることができる。

本発明では、電子ビームの偏向を較正するため
に目盛を用いる。フエースプレート２２の端部近
傍に、好適には第２図に示す如くフエースプレー
ト部材２２を接触包囲する透明ガラスまたはプラ
スチツク製の光案内部材３４を設けたノツチ内に
光電変換手段３２、例えば光電セルまたはフオト
トランジスタを配置する。電子ビームが螢光スク
リーンの螢光体に衝突するときに発する光の一部
３６は光電変換手段３２により電気信号に変換さ
れて較正ジロツク回路３６に送られる。特に、電
子ビーム２０がフエースプレート上を掃引され、
フリツト線２８を横切るとき、フリツト目盛線２
８の周囲の螢光体から発する光はフエースプレー
ト内を横方向に散乱して光電変換手段３２に達す
る。その結果、第３図に示す如く電子ビーム２０
がフエースプレート上を偏向されるにつれて、複
数のパルス４０を含む光強度出力が光電変換手段
に入力される。各パルスは電子ビームがフリツト
線２８を横切る度に出力される。この光強度の変
化は、電気信号の変化に変換され、較正ロジツク
回路３８に送られる。較正ロジツク回路３８は、
偏向増幅器１８の利得を調整し、これによつて偏
向電子ビームは与えられた入力信号１１に対して
入力信号の大きさを正確に描く。例えば、目盛線
間の偏向が50mVの電位差に対応するとすれば、
図示の例では水平偏向増幅器の利得は、入力信号
１１が50mV変化したとき電子ビームが目盛線間
隔に対する距離だけ移動するように調整される。

偏向増幅器１８の利得を変化させるには多くの
異なる装置を用い得る。例えば、較正ロジツク回
路３８は、電子ビームが予定の速度で偏向される
とき光電変換手段３２のパルス出力の周波数を予
定の基準値と比較する手段を有してもよい。この
場合、もしそのパルス周波数が高すぎたり低すぎ
たりすればそれに応じて偏向増幅器の利得が調整
される。

第４図に本発明による偏向制御回路のブロツク
図を示す。傾斜波発生器４２の出力は偏向増幅器
１８にその一方の入力１１として供給される。偏
向増幅器１８には第２の入力も供給される。増幅
器１８はCRT１０の水平偏向板を駆動する。フ
エースプレート２２の端部に上述の如く配置した
光電変換手段３２の出力は、信号増幅器４６に入
力され、信号増幅器４６の出力は電圧比較器４８
に入力される。電圧比較器４８は、その入力が予
め定めたレベルを超えたとき出力を発生し、この
出力は、傾斜波発生器４２の出力を受けるアナロ
グデジタル変換器（ADC）５０を始動させるた
めに用いられる。電圧比較器４８の出力は、ま
た、電圧比較器４８への入力が予め定めたレベル
を超えたとき、マイクロプロセツサ（μP）５２
がデータバス５４上のADC５０の出力を処理す
るようにμP５２を駆動する。

電圧比較器４８は、ノイズ除去のために用いら
れるものであり、単に信号増幅器４６の出力が予
め定めたレベルを超えたときADC５０及びμP５
２を始動させる働きをする。予定のレベルを超え
る電圧比較器４８への入力レベルは、傾斜波発生
器４２の傾斜波出力によつて偏向される電子ビー
ムが目盛線を横切つたとき発生すべきである。し
たがつて、データバス５４上のデジタル出力は、
水平走査線が目盛線と交差した時点の傾斜波発生
器４２の出力電圧をデジタル形式に変換したもの
である。

μP５２は計算処理を行ない、その出力信号を
デジタルアナログ変換器（DAC）５６に供給す
る。DAC５６はサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回
路５８に対してオフセツト値を出力し、且つＳ／
Ｈ回路６０に対して利得値を出力する。オフセツ
ト値は信号線４４を介して差動偏向増幅器１８の
第２の入力となる。Ｓ／Ｈ回路６０からの利得値
は、増幅器１８の利得を制御するために信号線６
２を介してAGC入力として増幅器１８に供給さ
れる。

第４図の回路の動作は第５乃至第７図を参照す
ることによつてより明瞭となろう。μP５２は記
憶手段を有し、記憶手段は、特定の目盛線の組、
例えば第１図に示す如き垂直目盛線に対して偏向
を行なうような適当な入力電圧である“基準レコ
ード”６４を記憶する。即ち、第５図の基準レコ
ードの各ステツプ（階段）は異なる垂直目盛線に
対する記憶デジタル値に対応し、電子ビームがそ
の特定の目盛線を横切るときの入力信号１１の期
待される正確な大きさを表わしている。第５図に
破線６６で表わされる“新レコード”は、電子ビ
ームが各目盛線を横切つたときにADC５０でデ
ジタル化された傾斜波発生器４２の実際の出力値
に対応する。第５図の例では、２つのレコードに
かなりの差違があるだけでなく、中央で一方か他
方に対してオフセツトされている。10本の垂直目
盛線と２本の境界線があるとすれば、６番目のス
テツプは零偏向、即ちスクリーンの中央に相当
し、基準レコード及び新レコードは共にこの点で
０電圧縦線を指示すべきである。“オフセツトと
は、新レコードがその中央ステツプを０ボルトに
合わせるためにシフトすべき量を表わす。

再度、第４図を参照するに、μP５２は記憶さ
れた０ボルトとスクリーン中央での傾斜波発生器
４２の実際の出力のデジタル化された値とのオフ
セツト、即ち差を求める。μP５２はこの差を決
定した後、その値をＳ／Ｈ回路５８に記憶させ
る。このオフセツト値は増幅器１８に接続される
信号線４４上に出力され入力傾斜波から減算され
る。

第６図は、新レコード６６が補正され６番目の
ステツプが基準レコードと一致した補正済新レコ
ード６６である。そこで、各ステツプの基準レコ
ードは利得補正値を算出するために新レコード６
６で除算される。装置が線形であれば、基準レコ
ードの新レコードに対する比率は、６番目を除い
て各ステツプで一定になる筈である。この様子は
第７図に示されている。

μP５２（第４図）は、更に６番目のステツプ
を除いて第７図の平均値を算出し、その逆数を
Ｓ／Ｈ回路６０に入力する。Ｓ／Ｈ回路６０の出
力は増幅器１８の自動利得制御入力として信号線
６２上に出力される。これにより、増幅器１８の
利得は、傾斜波電圧がμP５２の基準レコード記
憶手段に記憶された目盛線の予定値に対応する各
目盛線へ電子ビームを偏向させるように制御され
る。即ち、中央の目盛線の両側の目盛線が50mV
の変化に対応し、両側に続く順次の目盛線は更に
50mVずつの変化に対応するとすれば、増幅器１
８の利得は、傾斜波発生器４２からの傾斜波が
50mV変化する毎に電子ビームを目盛線の間隔に
対応する距離分移動させるよう制御される。

フエースプレートが外部照明を受ける場合等、
較正中はスクリーンを覆い、及び／またはCRT
のＺ軸を変調する（即ち、電子ビームの強度を例
えば20KHzで変調する）ことが有効である。信号
増幅器４６に付加された同調回路は20KHz信号を
検出し、これにより外部からの照明によつてシス
テム動作が干渉されない。また、CRTの螢光体
には光電変換手段３２が検出し易い波長の光を発
するものを用いる方がよい。

以上の本発明における特定動作説明では、大部
分、垂直目盛線を横切る電子ビームの水平偏向、
及びこの水平偏向を調整するための偏向増幅器の
利得補正について述べたが、垂直偏向についても
同様の補正が行なえることは容易に理解されよ
う。また、偏向増幅器の入力信号は説明の都合
上、傾斜波信号としたが、必ずしも傾斜波信号で
ある必要はない。

次に、μP５２の動作について、第８乃至第１
０図を参照して説明する。好適にはインテル社製
タイプ8186から成るμPは、較正機能のみならず
多くの他の機能のためにオシロスコープに用いら
れる。第８図を参照するに、判断ブロツク７０
は、μPが電圧比較器４８からインタラプト信号
を受けたかどうかを判断する。インタラプト信号
を受けると、μPはブロツク７０で、ADC５０の
現在の出力を記憶手段に記憶させる。この記憶値
は第５図の新レコードの１ステツプ、即ち、目盛
線を電子ビームが横切つたときの入力傾斜波の電
圧値に対応する。ブロツク７４では、今、検出し
た電圧値が最後の目盛線に対応するものかどうか
が判断され、最後でなければブロツク７０に制御
が戻る。最後の目盛線に対応する電圧値が記憶さ
れたら、ブロツク７６で新レコードと基準レコー
ドの両方の中央ステツプの値の差が検出される。
差が検出されると、ブロツク７８でオフセツト値
がＳ／Ｈ回路５８に入力される。また、ブロツク
７６では各ステツプで基準レコードが新レコード
で除算され、その平均値の逆数がブロツク８０で
増幅器１８の利得制御フアクタとして出力され
る。

第９図は、ブロツク７２の電圧値記憶サブルー
チンを詳細に示したものである。ブロツク８２で
ADC５０が読出され、ブロツク８４でそのデジ
タル変換値がメモリ記憶位置Ｎに書込まれる。次
に、ブロツク８６でＮがＮ＋１にインクリメント
され、メインプログラムのブロツク７４に戻る。

第１０図は第８図のメインプログラムのブロツ
ク７６のレコード比較サブルーチンを詳細に示し
たものである。ブロツク８８では記憶位置０、即
ち新レコードの６番目のステツプ（第５図）の電
圧値が読出され、ブロツク９０で上述のオフセツ
ト値が記憶位置０の値になる。ブロツク９２で
は、すべての新レコードステツプからオフセツト
値が減算され、第６図の新レコード６６′が算出
される。また、オフセツト値はＳ／Ｈ回路５８に
送出される。ブロツク９４では、基準レコードが
各ステツプで新レコード６６′によつて除算され、
第７図の如き出力を得た後、ブロツク９６でこれ
らの平均値が算出される。ブロツク９８では、
μPで平均値の逆数が算出され、これが上述の利
得になる。この利得値は、DAC５６を介して
Ｓ／Ｈ回路６０に送られる。その後、制御がメイ
ンプログラムに戻る。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明によると内部目盛付き
CRTを有する波形表示装置の電圧及び／または
時間軸を、パワーアツプ時又はその他任意時に自
動的に直接目盛を基準にして較正するので、常時
較正された測定が可能となる。また、較正に人が
介在しないので較正に個人差が生じることがな
く、較正の為の装置のダウンタイムも実質的に存
しない。また、本発明では特別のCRTを必要と
せず、ガラスフリツト又は食刻等による内部目盛
を有する従来のCRTを用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理を説明する説明図、第
２図は本発明に用いられるCRTのフエースプレ
ートの断面図、第３図は光電変換手段３２の出力
波形図、第４図は本発明による装置のブロツク
図、第５図は基準レコード及び補正前の新レコー
ドを示す線図、第６図は基準レコード及びオフセ
ツト補正後の新レコードを示す線図、第７図は除
算結果を示す線図、第８図乃至第１０図は第４図
の回路動作を説明するための流れ図である。 図中、１１は偏向入力信号、１８は偏向信号発
生手段（偏向増幅器）、３２は光検出手段（光電
変換手段）、３８は制御手段（較正ロジツク回路）
を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力信号に応じた偏向信号を陰極線管の偏向
   板に供給し、電子ビームの偏向を制御する偏向信
   号発生手段と、 上記陰極線管の表示スクリーンに設けられた目
   盛と、 上記電子ビームと上記目盛との交差による発光
   変化を検出する光検出手段と、 該光検出手段の出力信号と上記入力信号とによ
   り上記偏向信号発生手段の入出力特性を自動的に
   制御する制御手段とを具えることを特徴とする波
   形表示装置の較正装置。