JP2005164555A - 電界検出光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光信号を電気信号に変換する際に、ダイナミックレンジが広く、なおかつ帯域幅の広い電界検出光学装置を提供する。
【解決手段】電気光学結晶を通過した単一波長の光を二つの直交する直線偏光成分に分光する分光手段と、この分光手段で分光された直線偏光成分の各々を電気信号に変換するためにフォトダイオードとアクティブロードが直列に接続されて成る第１および第２の光電気変換手段と、この第１および第２の光電気変換手段からそれぞれ出力される電気信号を用いて差動増幅を行う差動増幅手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気光学結晶を通過するレーザ光の偏光状態が、その電気光学結晶に印加される電圧（電界）によって変化することを利用して微小信号電圧を検出する電界検出光学装置に関する。

従来、受光素子であるフォトダイオードに抵抗器（ディスクリート部品）を接続して光を電気信号に変換する回路（光電気変換回路）を構成し、必要な出力振幅まで次段の差動増幅器で増幅する技術が開示されている（例えば特許文献１を参照）。

図３２は、このような光電気変換回路を含み、電気光学結晶を通過するレーザ光の偏光状態が結晶に印加された電圧（電界）によって変化することを利用して微小信号電圧を検出する従来の電界検出光学装置の構成を示す回路図である。同図に示す電界検出光学装置Ｅ７１は、レーザダイオード１１で発射されたレーザ光が電気光学素子１４に入射される。レーザ光は、この電気光学素子１４への入射に先立ってコリメートレンズ１２で平行光にされ、第１波長板１３でその偏光状態の調整を受ける。電気光学素子１４に入射したレーザ光は、信号源１７からの交流信号電圧によって電極１５〜１６間に生じる電界に起因してその偏光状態が変化する。

このレーザ光の偏光状態の変化は、電気光学素子１４を通過した後、第２波長板１８によって調整され、偏光ビームスプリッタ１９に入射される。偏光ビームスプリッタ１９では、レーザ光を二つの直交する直線偏光成分に分光し、その各々を光の強度変化に変換する。その後、各信号成分は、コリメートレンズ２１および２２でそれぞれ集光されたあと、フォトダイオード２３および２４に供給される。

フォトダイオード２３および２４は、カソードが一定電圧を有する電源２５または２６に接続される一方、アノードは接地された負荷抵抗２８または２９に接続されて逆バイアスされている。

これらのフォトダイオード２３および２４は、偏光ビームスプリッタ１９で二つの信号成分に分離されたレーザ光をそれぞれ受光すると、各レーザ光の強度に応じて光電流を発生する。この光電流は、負荷抵抗２８および２９を流れることによって発生する電圧降下として電圧に変換され、これらの電圧が差動増幅器２７にそれぞれ入力される。差動増幅器２７では、入力された両電圧の差分が求められ、所定の増幅率により増幅される。
特開２００３−１１０３６８号公報

上記背景技術において、レーザ光の入力信号量が一定という条件のもとで光電気変換回路の出力信号電圧を増大させるためには、負荷抵抗２８および２９として抵抗値の大きい部品を使用しなければならない。

しかしながら、抵抗値の大きい部品を負荷抵抗として使用する場合、負荷抵抗での直流ドロップも増大するので、光電気変換回路の出力のダイナミックレンジ（出力電圧の最大振幅）が狭くなってしまうという問題があった。

また、この場合には、フォトダイオードに印加される逆バイアスが相対的に浅く（小さく）なり、その結果、フォトダイオードの寄生容量（ｐｎ接合容量）７３および７４も増大する。光電気変換回路の帯域幅は、負荷抵抗の抵抗値とフォトダイオードの寄生容量から決まる時定数に依存するため、負荷抵抗の抵抗値とフォトダイオードの寄生容量の増大に伴って帯域幅は狭くなる。この結果、高い周波数の信号（高速信号）を検出できなくなるという問題もあった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光信号を電気信号に変換する際に、ダイナミックレンジが広く、なおかつ帯域幅の広い電界検出光学装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、単一波長の光が入射される電気光学結晶に電界が印加されるときに前記単一波長の光の偏光状態が変化する電気光学効果を利用して、前記電気光学結晶に印加される電界を検出する電界検出光学装置であって、前記電気光学結晶を通過した前記単一波長の光を二つの直交する直線偏光成分に分光する分光手段と、この分光手段で分光された直線偏光成分の各々を電気信号に変換するためにフォトダイオードとアクティブロードが直列に接続されて成る第１および第２の光電気変換手段と、この第１および第２の光電気変換手段からそれぞれ出力される電気信号を用いて差動増幅を行う差動増幅手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１および第２の光電気変換手段がそれぞれ具備するアクティブロードに対してバイアス電圧またはバイアス電流を加えるバイアス印加手段を更に備えたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１および第２の光電気変換手段がそれぞれ有するアクティブロードはカレントミラー回路を構成することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１および第２の光電気変換手段がそれぞれ有するアクティブロードは、互いに交差接続されて成ることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項２乃至４のいずれか１項記載の発明において、前記第１および第２の光電気変換手段がそれぞれ有するアクティブロードのうちの少なくとも一方は、自身の導通抵抗を調整する調整手段を有することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の発明において、前記第１および第２の光電気変換手段がそれぞれ有するアクティブロードは、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタのいずれかであることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項記載の発明において、前記電気光学結晶に印加される電界は、電界を伝達する電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界であることを特徴とする。

本発明によれば、負荷として用いるアクティブロードでの直流ドロップを抑えることにより、光信号を電気信号に変換する際に、ダイナミックレンジが広く、なおかつ帯域幅の広い電界検出光学装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。同図に示す電界検出光学装置Ｅ１１は、レーザ光と電気光学素子を用いた電気光学的手法によって電界を検出する。

レーザ光を発生するレーザ光源は、レーザダイオード１１から構成される。

これに対して、電気光学素子１４は、角柱形状をなす電気光学結晶（ＥＯ結晶：Electro Optic結晶）から成る。電気光学素子１４のレーザ光入射方向に平行な二つの側面（図上で上下方向に対向する両側面）には電極１５および１６がそれぞれ設けられている。このうち、電極１５は信号源１７に接続され、この信号源１７からの交流信号を受信する。そして、受信した信号によって生じる電極１６との電位差に応じた電界を電気光学素子１４内部のレーザ光入射方向と直行する方向に誘起する。なお、図１では電極１６が接地されているが、必ずしも電極１６を接地する必要はない。

レーザダイオード１１から出力されるレーザ光は、コリメートレンズ１２を介して平行光にされる。平行光となったレーザ光は、第１波長板１３で偏光状態が調整されて電気光学素子１４に入射する。

電気光学素子１４に入射したレーザ光は、電極１５〜１６間に生じる電界によって偏光状態が変化する。これは、電気光学素子１４を構成する電気光学結晶が、印加される電界によって自身の光学特性である複屈折率が変化し、この複屈折率の変化によって入射したレーザ光の偏光状態を変化させるからである（電気光学効果）。このような電気光学結晶としては、レーザ光の進行方向に対して垂直な方向の電界成分のみに感度を有するものや、印加される電界に応じて結晶自体の歪みを生じる逆圧電効果を有するものを用いることができる。これらのいずれかの性質を備えた電気光学結晶の例として、ＬｉＮｂＯ₃ やＬｉＴａＯ₃ を挙げることができる。

電気光学素子１４を通過して偏光状態が変化したレーザ光は、第２波長板１８で偏光状態が調整されて偏光ビームスプリッタ１９に入射される。

分光手段である偏光ビームスプリッタ１９では、第２波長板１８から入射されたレーザ光を互いに直交する二つの直線偏光成分、すなわちＰ波成分とＳ波成分に分光して光の強度変化に変換する。

偏光ビームスプリッタ１９において分光されたＰ波成分とＳ波成分は、コリメートレンズ２１および２２でそれぞれ集光された後、フォトダイオード２３および２４にそれぞれ供給される。これらのフォトダイオード２３および２４は、偏光ビームスプリッタ１９で二つの信号成分に分離されたレーザ光をそれぞれ受光すると、各レーザ光の強度に応じて光電流を発生する。

二つのフォトダイオード２３および２４のカソードは、それぞれ一定電圧を有する電源２５および２６に接続されて逆バイアスが印加されている。

これに対して、各フォトダイオードのアノードには、負荷としてアクティブロードが接続されている。本実施形態では、このアクティブロードとして、電界効果型トランジスタであるｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor、以降ｎＭＯＳと記載）３１および３２を用いている。この二つのｎＭＯＳ３１および３２には、それらの動作点を定電流領域とするようなバイアス電圧が、バイアス印加手段によって端子Ｖ_bから印加されている。

ここで説明したフォトダイオード２３、電源２５、およびｎＭＯＳ３２の組は、光電気変換手段を構成する。同様に、フォトダイオード２４、電源２６、およびｎＭＯＳ３１の組も別の光電気変換手段を構成している。仮に一方を第１の光電気変換手段とすれば、他方が第２の光電気変換手段となることはいうまでもない。

フォトダイオード２３および２４でそれぞれ発生する光電流は、動作点が定電流領域となるようにバイアスされた負荷であるｎＭＯＳ３１および３２を流れることによって発生する電圧降下として電圧に変換されて出力されるため、直流ドロップを増大させずに交流信号（信号成分）に対する負荷インピーダンスを増大させることができる。

この結果、レーザ光の強度一定の条件のもとで、差動増幅を行う差動増幅器２７（差動増幅手段）への入力信号電圧を増大させることができる。

差動増幅器２７では、入力された二つの電気信号の差分が求められ、増幅されて出力される。上記の如く差動増幅器２７への入力信号電圧を増大させることにより、差動増幅器２７の出力から、より大きな信号電圧を得ることができる。

なお、本実施形態では、レーザダイオード１１から出力されるレーザ光を用いているが、レーザ光以外にも単一波長光を発生するものであれば何でもよく、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）から出力される光でもよい。この点は、本発明の全ての実施形態に共通する事項である。

また、電気光学素子１４の形状は角柱であれば好ましいが、それ以外にも円柱等の形状であっても構わない。この点についても、本発明の全ての実施形態に共通である。

以上説明した電界検出光学装置Ｅ１１は、生体に装着可能なウェアラブルコンピュータを用いたデータ通信時に使用されるトランシーバに適用することも可能である。ウェアラブルコンピュータ間のデータ通信は、コンピュータにトランシーバを接続し、このトランシーバが誘起する電界を、電界伝達媒体である生体内部を伝達させることにより行われるものである。

図３０は、このようなウェアラブルコンピュータ間のデータ通信に使用されるトランシーバの構成を示すブロック図である。同図に示すトランシーバ３は、ウェアラブルコンピュータ１に接続され、このトランシーバ３が誘起する電界を、電界伝達媒体である生体５の内部を伝達することによってデータの送受信を行う。

より具体的なトランシーバ３の構成を説明する。トランシーバ３は、ウェアラブルコンピュータ１から送信されるデータ（情報）を出力するとともに受信した信号を受け取ってウェアラブルコンピュータ１へ出力するＩ／Ｏ回路３０１、データを送信する送信回路３０３、電界伝達媒体である生体５に電界を誘起するために導電性部材から成る送受信電極３０５、生体５に直流電流が流れるのを防止するとともに送受信電極３０５による生体５の金属アレルギの危険性を除去するために送受信電極３０５と生体５の間に配置される絶縁体３０７を有する。

また、トランシーバ３は、生体５に誘起された電界を受信してこの電界を光学的に検出した後、電気信号に変換する電界検出光学部３０９、この電界検出光学部３０９から出力される信号に対して低雑音増幅、雑音除去、および波形整形等の信号処理を施す信号処理回路３１１、受信する信号の波形整形を行ってＩ／Ｏ回路３０１へ出力する波形整形回路３１３を有している。なお、送受信電極３０５の代わりに送信用電極と受信用電極を分割して設けることも可能である。この場合には、絶縁体もそれぞれの電極に対応して二つ設けられる。

トランシーバ３と生体５を介して伝達されてくる電界を別のトランシーバ３が受信する際には、絶縁体３０７を介して送受信電極３０５で受信した電界を電界検出光学部３０９で電気信号に変換し、信号処理回路３１１に供給する。信号処理回路３１１は、電界検出光学部３０９からの電気信号に対してフィルタリングや増幅等の信号処理を施す。信号処理の後、さらにデータの波形整形が波形整形回路３１３で行われ、これら一連の処理が施された信号がウェアラブルコンピュータ１の受信データとしてＩ／Ｏ回路３０１からウェアラブルコンピュータ１に送信される。

このようにウェアラブルコンピュータ１間のデータ通信に使用されるトランシーバ３は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体である生体５に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、情報を受信する際には、生体５に誘起された電界を用いてトランシーバ３が信号を受信する。

図３１は、ウェアラブルコンピュータ１を生体５の例である人間に装着して使用する場合の例を示す説明図である。同図に示すウェアラブルコンピュータ１−１、１−２、および１−３は、それぞれに対応して接続されるトランシーバ３−１、３−２、および３−３を介して人間の腕、肩、胴体などに装着されて互いにデータの送受信を行う。さらに、生体５の手足の先端が、外部機器である外部端末７にケーブル９を介して接続されるトランシーバ３'−１や３'−２に接触する場合には、ウェアラブルコンピュータ１−１、１−２、および１−３と外部端末７との間でデータの送受信を行うことができる。

このようなトランシーバ３の電界検出光学部３０９として本実施形態の電界検出光学装置Ｅ１１を適用する場合、信号源１７が送受信電極３０５に対応する（送受信電極を送信電極と受信電極に分ける場合には、受信電極の方に対応）。そして、生体５に誘起された信号電圧は、送受信電極３０５を介して電極１５に伝達される。電極１５〜１６間に印加された電圧は、レーザ光の入射方向と直交する方向に電界を誘起する。

ウェアラブルコンピュータ１間のデータ通信は、生体５を伝達する微小な信号電圧を高精度で検出することが重要であり、この意味で本実施形態の電界検出光学装置Ｅ１１をトランシーバ３の電界検出光学部３０９に適用すれば大きな効果を得ることができる。

以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、フォトダイオードに接続された負荷として動作点が定電流領域であるアクティブロードを適用することにより、その負荷の電圧（直流）ドロップを増大させずに、交流信号（信号成分）に対する負荷インピーダンスを増大させることができる。

この結果、光信号を電気信号に変換する際に、ダイナミックレンジが広く、なおかつ帯域幅の広い電界検出光学装置を得ることができる。

また、本実施形態によれば、光電気変換回路の次段の差動増幅器として、増幅率の低い安価な回路を適用することができ、コストを低く抑えることも可能となる。

（第１の実施形態の変形例）
ところで、本実施形態に係る電界検出光学装置は、アクティブロードの構成を適宜変更することができる。以下、本実施形態の変形例について説明する。

図２は、本実施形態の変形例１に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。

一般に、レーザダイオード１１で発生されるレーザ光には、レーザダイオード１１自身や電源から発生する雑音が混入している。これらの雑音は、偏光ビームスプリッタ１９で分離された後も同相かつ同レベルであるため、二つのフォトダイオードとアクティブロード（負荷）から構成されるバランス受光では、差動増幅器２７に入力される前に除去されるので、上述した電界検出光学装置Ｅ１１の構成でも問題ない。

これに対して、偏光ビームスプリッタ１９の分光比が１：１でない場合や、フォトダイオード２３と２４の間で光−電流変換率にアンバランスがある場合などにおいては、入力信号成分に無視できないアンバランスを生じる恐れがある。

図２に示す電界検出光学装置Ｅ１２には、このように差動増幅器２７に入力される信号成分にアンバランスが生じたときに、このアンバランスを解消することのできる機構がアクティブロードに追加されている。

この電界検出光学装置Ｅ１２においては、図１のｎＭＯＳ３１の代わりに、導通抵抗を調整可能な調整手段を備えたｎＭＯＳ３３が接続されている。ちなみに、図２において、Ｄがドレイン、Ｇがゲート、Ｓがソースをそれぞれ意味していることはいうまでもない。この点は他の図面でも共通である。

ｎＭＯＳ３３は、例えば図２５（ａ）または（ｂ）の回路図に示すように、ｎＭＯＳ３１のドレインまたはソースとスイッチＳＷの一端子を直列に接続した組を複数用意し、各ｎＭＯＳ３１のゲート同士およびスイッチＳＷに接続されていないソースまたはドレイン同士、ならびにｎＭＯＳ３１に接続されていないスイッチＳＷの端子同士をさらに接続することによって構成される。この場合には、各スイッチＳＷの開閉の組み合わせを変えることによって導通抵抗を調整する。

ｎＭＯＳ３３は、図２５（ｃ）または（ｄ）の回路図に示すように構成することもできる。この場合、ｎＭＯＳ３１のゲートとスイッチＳＷの一端子を接続した組を複数用意し、各ｎＭＯＳ３１のドレイン同士およびソース同士、ならびにスイッチＳＷの対応端子同士をさらに接続することによってｎＭＯＳ３３を構成する。そして、各スイッチＳＷの端子間の接続状態を適宜切り替える（各ｎＭＯＳ３１のゲートに接続される端子は常に閉成）ことによって導通抵抗を調整する。

なお、図２５において、ｎＭＯＳ３１とスイッチＳＷのなす組の数は任意であり、図２５に示す場合が一例に過ぎないのは勿論である。

スイッチＳＷは、図２９（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）のいずれかに記載された回路図のように構成される。具体的には、図２９において、（ａ）ｎＭＯＳ、（ｂ）ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ（以降、ｐＭＯＳと記載）、（ｃ）、ｎＭＯＳとｐＭＯＳを並列に接続したもの、（ｄ）ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ（以降、ｎｐｎトランジスタと記載）、（ｅ）ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ（以降、ｐｎｐトランジスタと記載）を用いて構成される。なお、これらの図において、Ｔ１およびＴ２はスイッチの入出力端子を、ＴＧ１およびＴＧ２はスイッチの開閉制御端子をそれぞれ意味している。

以上の構成を有するｎＭＯＳ３３は、複数のスイッチＳＷの開閉または接続の切り替えによって実質的にｎＭＯＳ３３のチャネル幅が変更され、結果として導通抵抗を調整することができる。したがって、対をなすｎＭＯＳ３２とのチャネル幅の比を適宜変更することができ、この結果、フォトダイオード２３と２４からそれぞれ出力される信号成分のアンバランスを解消することが可能となる。

なお、以上説明したアクティブロード（ｎＭＯＳ３３）の構成以外は、図１を参照して説明した電界検出光学装置Ｅ１１と同じである。この点は、以下に説明する本実施形態の変形例についても同様である。

ところで、図２では、図１のｎＭＯＳ３１をｎＭＯＳ３３に変えた場合を図示しているが、ｎＭＯＳ３１はそのままでｎＭＯＳ３２の方をｎＭＯＳ３３に変えても同じ効果を得ることができるのは勿論である。また、ｎＭＯＳ３１と３２の両方をｎＭＯＳ３３に変えることも可能である。

図３は、本実施形態の変形例２に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。同図に示す電界検出光学装置Ｅ１３が電界検出光学装置Ｅ１１と異なる点は、アクティブロードとして二つのｎｐｎトランジスタ４１および４２を適用している点である。この場合にも、ｎｐｎトランジスタ４１および４２の動作点を定電流領域とするために、端子Ｖ_bからバイアス電圧を印加している。

図４は、本実施形態の変形例３として、フォトダイオード２３および２４からの出力信号にアンバランスが発生した場合、そのアンバランスを解消可能な構成を有する電界検出光学装置の構成を示す回路図である。

同図に示す電界検出光学装置Ｅ１４は、図３の電界検出光学装置Ｅ１３のｎｐｎトランジスタ４１に替えて、自身の導通抵抗を調整する調整手段を備えたｎｐｎトランジスタ４３を接続している。図４において、Ｃがコレクタ、Ｂがベース、Ｅがエミッタをそれぞれ意味していることはいうまでもない。この点は他の図面でも共通である。

図２６（ａ）および（ｂ）は、ｎｐｎトランジスタ４３の構成例を示す回路図である。これらの図に示すｎｐｎトランジスタ４３は、ｎｐｎトランジスタ４１のコレクタまたはエミッタとスイッチＳＷ（図２９（ａ）〜（ｅ）を参照）の一端子を直列に接続した組を複数用意し、各ｎｐｎトランジスタ４１のベース同士およびスイッチＳＷに接続されていないエミッタまたはコレクタ同士、ならびにｎｐｎトランジスタ４１に接続されていないスイッチＳＷの端子同士をさらに接続することによって構成される。この場合には、各スイッチＳＷの開閉の組み合わせを変えることによって導通抵抗を調整する。

ｎｐｎトランジスタ４３は、図２６（ｃ）または（ｄ）の回路図に示すように構成することもできる。この場合、ｎｐｎトランジスタ４１のベースとスイッチＳＷの一端子を接続した組を複数用意し、各ｎｐｎトランジスタ４１のコレクタ同士およびエミッタ同士、ならびにスイッチＳＷの対応端子同士をさらに接続することによってｎｐｎトランジスタ４３を構成する。そして、各スイッチＳＷの端子間の接続状態を適宜切り替える（各ｎｐｎトランジスタ４１のベースに接続される端子は常に閉成）ことによって導通抵抗を調整する。

なお、図２６において、ｎｐｎトランジスタ４１とスイッチＳＷのなす組の数は任意であり、図２６に示す場合が一例に過ぎないのは勿論である。

このような構成を有するｎｐｎトランジスタ４３は、複数のスイッチＳＷの開閉または接続の切り替えによって実質的にｎｐｎトランジスタ４３のエミッタ面積が変更され、結果として導通抵抗を調整することができる。したがって、対をなすｎｐｎトランジスタ４２とのエミッタ面積の比を適宜変更することができ、この結果、二つのフォトダイオード２３および２４からの出力信号のアンバランスを解消することが可能となる。

なお、ｎｐｎトランジスタ４２の方をｎｐｎトランジスタ４３に変えてもよいし、両方をｎｐｎトランジスタ４３に変えてもよい点は、上述した本実施形態の変形例１と同様である。

ちなみに、これらの変形例１乃至３が、ウェアラブルコンピュータ間のデータ通信に用いられるトランシーバ３の電界検出光学部３０９として適用可能であることはいうまでもない。

以上説明した本実施形態の変形例によれば、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、二つのフォトダイオードの出力信号に、無視できないアンバランスが生じている場合には、変形例１または３のような調整手段を具備したトランジスタ（ｎＭＯＳ３３またはｎｐｎトランジスタ４３）を少なくとも一方の負荷として用いればアンバランスを解消することができて更に好ましい。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。同図に示す電界検出光学装置Ｅ２１は、アクティブロードとしてｐＭＯＳ５１および５２を用いることを特徴としている。

なお、本実施形態においても、レーザ光がレーザダイオード１１から発射され、電気光学素子１４に入射後、偏光ビームスプリッタ１９に到達するまでの構成および作用は、上記第１の実施形態の電界検出光学装置Ｅ１１等と同じなので、ここでは説明を省略する。

偏光ビームスプリッタ１９で二つの直線偏光成分（Ｐ波成分、Ｓ波成分）に分光されたレーザ光は、コリメートレンズ２１および２２でそれぞれ集光された後、フォトダイオード２３および２４に供給される。

これらのフォトダイオード２３および２４のカソードは、ｐＭＯＳ５１および５２のドレインにそれぞれ接続される一方、アノードはともに接地されている。

ｐＭＯＳ５１およびｐＭＯＳ５２には、それらの動作点が定電流領域となるように一定電圧のバイアスがバイアス印加手段によって端子Ｖ_bから印加されている。

本実施形態においては、（フォトダイオード２３、ｐＭＯＳ５２、電源２６）と（フォトダイオード２４、ｐＭＯＳ５１、電源２５）の組が、第１および第２の光電気変換手段のいずれかを構成する。

本実施形態においても、フォトダイオード２３および２４でそれぞれ発生する光電流は、動作点が定電流領域となるようにバイアスされた負荷であるｐＭＯＳ５１および５２を流れることによって発生する電圧降下として電圧に変換されて出力されるため、直流ドロップを増大させずに交流信号（信号成分）に対する負荷インピーダンスを増大させることができる。

この結果、第１の実施形態と同様に、レーザ光の強度一定の条件のもとで差動増幅を行う差動増幅器２７（差動増幅手段）への入力信号電圧を増大させることができる。

図６は、本実施形態において二つのフォトダイオード２３および２４の出力信号に無視できないアンバランスが生じたときの調整手段を備えたｐＭＯＳ５３を、図５のｐＭＯＳ５１の代わりに接続した場合の電界検出光学装置Ｅ２２の構成を示す回路図である（変形例１）。同図に示すｐＭＯＳ５３は、例えば図２７（ａ）または（ｂ）の回路図に示すように、ｐＭＯＳ５１のソースまたはドレインとスイッチＳＷ（図２９（ａ）〜（ｅ）を参照）の一端子を直列に接続した組を複数用意し、各ｐＭＯＳ５１のゲート同士およびスイッチＳＷに接続されていないドレインまたはソース同士、ならびにｐＭＯＳ５１に接続されていないスイッチＳＷの端子同士をさらに接続することによって構成される。この場合には、各スイッチＳＷの開閉の組み合わせを変えることによって導通抵抗を調整する。

ｐＭＯＳ５１は、図２７（ｃ）または（ｄ）の回路図に示すように構成することもできる。この場合、ｐＭＯＳ５１のゲートとスイッチＳＷの一端子を接続した組を複数用意し、各ｐＭＯＳ５１のソース同士およびドレイン同士、ならびにスイッチＳＷの対応端子同士をさらに接続することによってｐＭＯＳ５３を構成する。そして、各スイッチＳＷの端子間の接続状態を適宜切り替える（各ｐＭＯＳ５１のゲートに接続される端子は常に閉成）ことによって導通抵抗を調整する。

ここでも、図２７において、ｐＭＯＳ５１とスイッチＳＷのなす組の数は任意であり、図２７に示す場合が一例に過ぎないのは勿論である。

このようなｐＭＯＳ５３は、第１の実施形態のｎＭＯＳ３３と同様に、複数のスイッチＳＷの開閉または接続の切り替えによって実質的にｐＭＯＳ５３のチャネル幅が変更され、結果として導通抵抗を調整することができる。この結果、対をなすｐＭＯＳ５２とのチャネル幅の比を適宜調整変更することができ、フォトダイオード２３および２４からの出力信号のアンバランスを解消することが可能となる。

なお、以上説明したアクティブロード（ｐＭＯＳ５３）の構成以外は、図５を参照して説明した電界検出光学装置Ｅ２１と同じである。この点は、以下に説明する本実施形態の変形例についても同様である。

ところで、図６では、図５のｐＭＯＳ５１をｐＭＯＳ５３に変えた場合を図示しているが、ｐＭＯＳ５１はそのままでｐＭＯＳ５２の方をｐＭＯＳ５３に変えても、ｐＭＯＳ５１と５２の両方をｐＭＯＳ５３に変えても同様の効果を得ることができる。

図７は、ｐＭＯＳ５１および５２の代わりにｐｎｐトランジスタ６１および６２を用いてアクティブロードが構成された本実施形態の変形例２に係る電界検出光学装置Ｅ２３の構成を示す回路図である。この場合にも、ｐｎｐトランジスタ６１および６２の動作点を定電流領域とするために、端子Ｖ_bからバイアス電圧を印加している。

図８は、本実施形態の変形例３に係る電界検出光学装置Ｅ２４の構成を示す回路図である。同図に示す場合、電界検出光学装置Ｅ２３のｐｎｐトランジスタ６１を、調整手段を備えたｐｎｐトランジスタ６３に替えることにより、フォトダイオード２３および２４からの出力信号成分に無視できないアンバランスが生じたとき、このアンバランスの解消を図ることが可能となる。

図２８（ａ）および（ｂ）は、ｐｎｐトランジスタ６３の構成例を示す回路図である。これらの図に示すｐｎｐトランジスタ６３は、ｐｎｐトランジスタ６１のエミッタまたはコレクタとスイッチＳＷ（図２９（ａ）〜（ｅ）を参照）の一端子を直列に接続した組を複数用意し、各ｐｎｐトランジスタ６１のベース同士およびスイッチＳＷに接続されていないコレクタまたはエミッタ同士、ならびにｐｎｐトランジスタ６１に接続されていないスイッチＳＷの端子同士をさらに接続することによって構成される。この場合には、各スイッチＳＷの開閉の組み合わせを変えることによって導通抵抗を調整する。

ｐｎｐトランジスタ６３は、図２８（ｃ）または（ｄ）の回路図に示すように構成することもできる。この場合には、ｐｎｐトランジスタ６１のベースとスイッチＳＷの一端子を接続した組を複数用意し、各ｐｎｐトランジスタ６１のエミッタ同士およびコレクタ同士、ならびにスイッチＳＷの対応端子同士をさらに接続することによってｐｎｐトランジスタ６３を構成する。そして、各スイッチＳＷの接続状態を適宜切り替える（各ｐｎｐトランジスタ６１のベースに接続される端子は常に閉成）ことによって導通抵抗を調整する。

なお、これらがあくまでも一例に過ぎないことはいうまでもなく、例えばｐｎｐトランジスタ６１とスイッチＳＷのなす組の数は任意である。

このような構成を有するｐｎｐトランジスタ６３は、複数のスイッチＳＷの開閉または接続の切り替えによって実質的にｐｎｐトランジスタ６３のエミッタ面積が変更され、結果として導通抵抗を調整することができる。したがって、対をなすｐｎｐトランジスタ６２とのエミッタ面積の比を適宜変更することができ、この結果、二つのフォトダイオード２３および２４からの出力信号のアンバランスを解消することが可能となる。

なお、ｐｎｐトランジスタ６２の方をｐｎｐトランジスタ６３に変えてもよいし、両方をｐｎｐトランジスタ６３に変えても同様の効果が得られる。

以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態の電界検出光学装置がウェアラブルコンピュータ間のデータ通信に使用されるトランシーバ３の電界検出光学部３０９（図３０、３１を参照のこと）に適用可能であることも第１の実施形態と同様である。この点は、後述する実施形態のみならず、本発明の全ての実施形態に共通する事項なので、以下の実施形態においては、重複を避けるためにこの点についての記載を省略する。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る電界検出光学装置は、カレントミラー回路を用いて負荷を構成することを特徴とする。

図９は、本実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。同図に示す電界検出光学装置Ｅ３１において、レーザダイオード１１からレーザ光が発射され、電気光学素子１４を通過して偏光ビームスプリッタ１９で二つの偏光成分に分離された光信号が二つのフォトダイオード２３および２４に入射するまでの構成および作用は、上記第１の実施形態における電界検出光学装置Ｅ１１（図１を参照）と全く同じである。

本実施形態では、フォトダイオード２４のアノードに接続されるｎＭＯＳ３１のドレインとゲートを直結し、さらにこの接続点にフォトダイオード２３のアノードに接続されるｎＭＯＳ３２のゲートを接続することによって構成されるカレントミラー回路を負荷としている。なお、フォトダイオード２３および２４のカソードは、一定電圧を有し、各フォトダイオードに逆バイアスを印加する電源２５および２６にそれぞれ接続されている。

ちなみに、負荷としてカレントミラー回路を用いる本実施形態の場合、ｎＭＯＳ３１および３２の動作点は、自動的に定電流領域になるため、バイアス電圧またはバイアス電流を印加する必要はない。

ｎＭＯＳ３１のドレイン電流は、カレントミラーの働きによりｎＭＯＳ３２のドレイン電流へとコピーされて移る。その際、フォトダイオード２３の出力電流とｎＭＯＳ３２のドレイン電流が等しくなるようにｎＭＯＳ３２のドレイン電圧が変化し、差動増幅器２７への出力信号となる。

差動増幅器２７では、ｎＭＯＳ３２のドレイン電圧の変化として入力される信号電圧と参照電圧印加端子Ｖ_refから印加される参照電圧との差分をとり、この差分を所定の増幅率で増幅する。

以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、上述した二つの実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態においても、さまざまな変形例を構成することが可能である。

図１０乃至図１２にそれぞれ示す電界検出光学装置Ｅ３２，Ｅ３３，Ｅ３４は、本実施形態に係る電界検出光学装置Ｅ３１の変形例の構成を示す回路図である。

このうち、図１０に示す電界検出光学装置Ｅ３２（変形例１）は、ｎＭＯＳ３１の代わりに、二つのフォトダイオード２３および２４からの出力信号のアンバランスを解消するために導通抵抗を調整する調整手段を備えたｎＭＯＳ３３を接続したものである（ｎＭＯＳ３３の構成例は図２５を参照）。ｎＭＯＳ３３の作用については、第１の実施形態の変形例２において説明した通りである。なお、ｎＭＯＳ３３をｎＭＯＳ３２の代わりに接続してもよいし、両者にｎＭＯＳ３３を接続してもよい。

他の部位の構成は、上述した電界検出光学装置Ｅ３１と同様である。この点は、後述する本実施形態の他の変形例においても同じである。

図１１に示す電界検出光学装置Ｅ３３（変形例２）は、ｎｐｎトランジスタ４１および４２を用いてカレントミラー回路を構成したものである。この場合、ｎｐｎトランジスタ４１のコレクタ電流が、カレントミラーの働きによりｎｐｎトランジスタ４２のコレクタ電流へとコピーされて移る。この結果、フォトダイオード２３の出力電流とｎｐｎトランジスタ４２のコレクタ電流が等しくなるようにｎｐｎトランジスタ４２のコレクタ電圧が変化し、差動増幅器２７への出力信号となる。

図１２に示す電界検出光学装置Ｅ３４（変形例３）は、上述した電界検出光学装置Ｅ３３にフォトダイオード２３および２４の出力信号のアンバランスを解消するｎｐｎトランジスタ４３を、電界検出光学装置Ｅ３１のｎｐｎトランジスタ４１に替えて接続したものである（ｎｐｎトランジスタ４３の構成例は図２６を参照）。ｎｐｎトランジスタ４３の作用については、第１の実施形態の変形例３において説明した通りである。この場合、ｎｐｎトランジスタ４３をｎｐｎトランジスタ４２に替えてもよいし、ｎｐｎトランジスタ４１および４２の両方をｎｐｎトランジスタ４３に替えてもよい。

本実施形態において、二つのフォトダイオードの出力信号に無視できないアンバランスが生じている場合には、変形例１または３のような調整手段を具備したトランジスタ（ｎＭＯＳ３３またはｎｐｎトランジスタ４３）を少なくとも一方の負荷として用いれば、コピーされる電流の倍率を適宜変更することが可能となり、更に好ましい。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、第３の実施形態と同様にカレントミラー回路を用いて負荷を構成することを特徴とする。

図１３は、本実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。同図に示す電界検出光学装置Ｅ４１において、レーザダイオード１１からレーザ光が発射され、電気光学素子１４を通過して偏光ビームスプリッタ１９で二つの偏光成分に分離された光信号が二つのフォトダイオード２３および２４に入射するまでの構成および作用は、上記第２の実施形態における電界検出光学装置Ｅ２１（図５を参照）と全く同じである。

本実施形態では、フォトダイオード２４のカソードに接続されるｐＭＯＳ５１のドレインとゲートを直結し、さらにこの接続点にフォトダイオード２３のカソードに接続されるｐＭＯＳ５２のゲートを接続することによって構成されるカレントミラー回路を負荷としている。本実施形態においても、フォトダイオード２３および２４のアノードは、一定電圧を有し、各フォトダイオードに逆バイアスを印加する電源２５および２６にそれぞれ接続されている。

ｐＭＯＳ５１および５２の動作点は自動的に定電流領域になるため、バイアス電圧またはバイアス電流を印加する必要はない。

ｐＭＯＳ５１のドレイン電流は、カレントミラーの働きによりｐＭＯＳ５２のドレイン電流へとコピーされて移る。この結果、フォトダイオード２３の出力電流とｐＭＯＳ５２のドレイン電流が等しくなるようにｐＭＯＳ５２のドレイン電圧が変化し、差動増幅器２７への出力信号となる。

差動増幅器２７では、前述した出力電流に伴う電圧降下として入力される信号電圧と参照電圧印加端子Ｖ_refから印加される参照電圧との差分をとり、この差分を所定の増幅率で増幅する。

以上説明した本発明の第４の実施形態においても、上述した三つの実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１４乃至図１６にそれぞれ示す電界検出光学装置Ｅ４２，Ｅ４３，Ｅ４４は、本実施形態に係る電界検出光学装置Ｅ４１の変形例の構成を示す回路図である。

このうち、図１４に示す電界検出光学装置Ｅ４２（変形例１）は、アンバランスを解消するために導通抵抗を調整する調整手段を備えたｐＭＯＳ５３を、ｐＭＯＳ５１の代わりに接続したものである（ｐＭＯＳ５３の構成例は図２７を参照）。ｐＭＯＳ５３の作用については、第２の実施形態の変形例２において説明した通りである。なお、ｐＭＯＳ５３をｐＭＯＳ５２の代わりに接続してもよいし、ｐＭＯＳ５１と５２の両方に替えてｐＭＯＳ５３を接続してもよい。

他の部位の構成は、上述した電界検出光学装置Ｅ４１と同様である。この点は、後述する本実施形態の他の変形例においても同じである。

図１５に示す電界検出光学装置Ｅ４３（変形例２）は、ｐｎｐトランジスタ６１および６２を用いてカレントミラー回路を構成したものである。この場合、ｐｎｐトランジスタ６１のコレクタ電流が、カレントミラーの働きによりｐｎｐトランジスタ６２のコレクタ電流へとコピーされて移る。この結果、フォトダイオード２３の出力電流とｐｎｐトランジスタ６２のコレクタ電流が等しくなるようにｐｎｐトランジスタ６２のコレクタ電圧が変化し、差動増幅器２７への出力信号となる。

図１６に示す電界検出光学装置Ｅ４４（変形例３）は、上述した電界検出光学装置Ｅ４３にフォトダイオード２３および２４の出力信号のアンバランスを解消するｐｎｐトランジスタ６３を、電界検出光学装置Ｅ４１のｐｎｐトランジスタ６１に替えて接続したものである（ｐｎｐトランジスタ６３の構成例は図２８を参照）。ｐｎｐトランジスタ６３の作用については、第２の実施形態の変形例３において説明した通りである。この場合、ｐｎｐトランジスタ６３をｐｎｐトランジスタ６２に替えてもよいし、ｐｎｐトランジスタ６１および６２の両方をｐｎｐトランジスタ６３に替えてもよい。

変形例１および３のように、調整手段を具備したトランジスタ（ｐＭＯＳ５３またはｐｎｐトランジスタ６３をカレントミラー回路をなすアクティブロードの少なくとも一方に適用することにより、コピーされる電流の倍率を適宜変更し、二つのフォトダイオードの出力電流のアンバランスを解消することが可能となる。

（第５の実施形態）
図１７は、本発明の第５の実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。同図に示す電界検出光学装置Ｅ５１は、対をなすｎＭＯＳ３１および３２のそれぞれのゲートを相手のドレインに直結することによって交差接続した負荷を構成することを特徴とする。

本実施形態では、ｎＭＯＳ３１のドレインとｎＭＯＳ３２のゲートを直結する導線が差動増幅器２７の正相入力端子（＋）に接続される一方で、ｎＭＯＳ３１のゲートとｎＭＯＳ３２のドレインを直結する導線が差動増幅器２７の逆相入力端子（−）に接続される。この結果、各ｎＭＯＳの動作点が自動的に定電流領域になるので、外部からバイアス電圧を印加する必要はない。この点を除く他の部位の構成は、上記第１の実施形態と同様である。

本実施形態にも３つの変形例が存在している。

図１８の回路図に示す電界検出光学装置Ｅ５２は、ｎＭＯＳ３１の代わりに、二つのフォトダイオード２３および２４からの出力信号のアンバランスを解消するために導通抵抗を調整する調整手段を備えたｎＭＯＳ３３（図２５を参照）を接続したものである（変形例１）。この場合にも、ｎＭＯＳ３１の代わりにｎＭＯＳ３２をｎＭＯＳ３３に替えてもよいし、二つのｎＭＯＳ３１および３２を共にｎＭＯＳ３３に替えてもよい。

他の部位の構成は、上述した電界検出光学装置Ｅ５１と同様である。この点は、後述する本実施形態の他の変形例においても同じである。

図１９の回路図に示す電界検出光学装置Ｅ５３は、ｎＭＯＳ３１および３２に替えてｎｐｎトランジスタ４１および４２を交差接続することによって構成したものである（変形例２）。より具体的な接続は次の通りである。ｎｐｎトランジスタ４１のコレクタとｎｐｎトランジスタ４２のベースが直結され、差動増幅器２７の正相入力端子（＋）に接続される。他方、ｎｐｎトランジスタ４１のベースとｎｐｎトランジスタ４２のコレクタが直結されて差動増幅器２７の逆相入力端子（−）に接続される。

図２０に示す電界検出光学装置Ｅ５４は、ｎｐｎトランジスタ４１の代わりに、二つのフォトダイオード２３および２４からの出力信号のアンバランスを解消するために導通抵抗を調整する調整手段を備えたｎｐｎトランジスタ４３を接続したものである（変形例３）。この場合にも、ｎｐｎトランジスタ４１の代わりにｎｐｎトランジスタ４２をｎｐｎトランジスタ４３に替えてもよいし、二つのｎｐｎトランジスタ４１および４２を共にｎｐｎトランジスタ４３に替えてもよい。

このような本発明の第５の実施形態が、上述した実施形態と同様の効果を奏することはいうまでもない。

（第６の実施形態）
図２１は、本発明の第６の実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。同図に示す電界検出光学装置Ｅ６１は、対をなすｐＭＯＳ５１および５２のそれぞれのゲートを相手のドレインに直結することによって交差接続した負荷を構成することを特徴とする。

本実施形態では、ｐＭＯＳ５１のドレインとｐＭＯＳ５２のゲートを直結する導線が差動増幅器２７の正相入力端子（＋）に接続される一方で、ｐＭＯＳ５１のゲートとｐＭＯＳ５２のドレインを直結する導線が差動増幅器２７の逆相入力端子（−）に接続される。この結果、各ｐＭＯＳの動作点が自動的に定電流領域になるので、外部からバイアス電圧を印加する必要はない。この点を除く他の部位の構成は、上記第２の実施形態と同様である。

図２２に示す回路図は、本実施形態の変形例１に係る電界検出光学装置Ｅ６２の構成を示すものである。この場合、ｐＭＯＳ５１の代わりに、二つのフォトダイオード２３および２４からの出力信号のアンバランスを解消するために導通抵抗を調整する調整手段を備えたｐＭＯＳ５３（図２７を参照）を接続している。第５の実施形態と同様に、ｐＭＯＳ５１の代わりにｐＭＯＳ５２をｐＭＯＳ５３に替えてもよいし、二つのｐＭＯＳ５１および５２を共にｐＭＯＳ５３に替えてもよい。

他の部位の構成は、上述した電界検出光学装置Ｅ６１と同様である。この点は、後述する本実施形態の他の変形例においても同じである。

図２３の回路図に示す電界検出光学装置Ｅ６３は、ｐＭＯＳ５１および５２に替えてｐｎｐトランジスタ６１および６２を交差接続することによって構成したものである（変形例２）。より具体的な接続は次の通りである。ｐｎｐトランジスタ６１のコレクタとｎｐｎトランジスタ４２のベースが直結され、差動増幅器２７の正相入力端子（＋）に接続される。他方、ｐｎｐトランジスタ６１のベースとｐｎｐトランジスタ６２のコレクタが直結されて差動増幅器２７の逆相入力端子（−）に接続される。

図２４に示す電界検出光学装置Ｅ６４は、ｐｎｐトランジスタ６１の代わりに、二つのフォトダイオード２３および２４からの出力信号のアンバランスを解消するために導通抵抗を調整する調整手段を備えたｐｎｐトランジスタ６３（図２８を参照）を接続したものである（変形例３）。この場合にも、ｐｎｐトランジスタ６１の代わりにｐｎｐトランジスタ６２をｐｎｐトランジスタ６３に替えてもよいし、二つのｐｎｐトランジスタ６１および６２を共にｐｎｐトランジスタ６３に替えてもよい。

以上説明した本発明の第６の実施形態によれば、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施形態の変形例１に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施形態の変形例２に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施形態の変形例３に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態の変形例１に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態の変形例２に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態の変形例３に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第３の実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第３の実施形態の変形例１に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第３の実施形態の変形例２に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第３の実施形態の変形例３に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第４の実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第４の実施形態の変形例１に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第４の実施形態の変形例２に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第４の実施形態の変形例３に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第５の実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第５の実施形態の変形例１に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第５の実施形態の変形例２に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第５の実施形態の変形例３に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第６の実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第６の実施形態の変形例１に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第６の実施形態の変形例２に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 本発明の第６の実施形態の変形例３に係る電界検出光学装置の構成を示す回路図である。 調整手段を備えたｎＭＯＳの構成例を示す回路図である。 調整手段を備えたｎｐｎトランジスタの構成例を示す回路図である。 調整手段を備えたｐＭＯＳの構成例を示す回路図である。 調整手段を備えたｐｎｐトランジスタの構成例を示す回路図である。 スイッチの構成例を示す回路図である。 本発明の適用が想定されるトランシーバの構成を示すブロック図である。 図３１のトランシーバを介してウェアラブルコンピュータを人間に装着して使用するときの例を示す説明図である。 従来の電界検出光学装置の構成を示す回路図である。

符号の説明

１、１−１、１−２、１−３ ウェアラブルコンピュータ
３、３−１、３−２、３−３，３'−１，３'−２，３'−３ トランシーバ
５ 生体
１１ レーザダイオード
１２、２１、２２ コリメートレンズ
１３ 第１波長板
１４ 電気光学素子
１５、１６ 電極
１７ 信号源
１８ 第２波長板
１９ 偏光ビームスプリッタ
２３、２４ フォトダイオード
２５、２６ 電源
２７ 差動増幅器
３１、３２、３３ ｎＭＯＳ
４１、４２、４３ ｎｐｎトランジスタ
５１、５２、５３ ｐＭＯＳ
６１、６２、６３ ｐｎｐトランジスタ
３０１ Ｉ／Ｏ回路
３０３ 送信回路
３０５ 送受信電極
３０７ 絶縁体
３０９ 電界検出光学部
３１１ 信号処理回路
３１３ 波形整形回路
Ｅｍｎ（ｍ＝１,２,・・・,６；ｎ＝１,２,３,４）、Ｅ７１ 電界検出光学装置

Claims (7)

1. 単一波長の光が入射される電気光学結晶に電界が印加されるときに前記単一波長の光の偏光状態が変化する電気光学効果を利用して、前記電気光学結晶に印加される電界を検出する電界検出光学装置であって、
   前記電気光学結晶を通過した前記単一波長の光を二つの直交する直線偏光成分に分光する分光手段と、
   この分光手段で分光された直線偏光成分の各々を電気信号に変換するためにフォトダイオードとアクティブロードが直列に接続されて成る第１および第２の光電気変換手段と、
   この第１および第２の光電気変換手段からそれぞれ出力される電気信号を用いて差動増幅を行う差動増幅手段と
   を備えたことを特徴とする電界検出光学装置。
2. 前記第１および第２の光電気変換手段がそれぞれ具備するアクティブロードに対してバイアス電圧またはバイアス電流を加えるバイアス印加手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の電界検出光学装置。
3. 前記第１および第２の光電気変換手段がそれぞれ有するアクティブロードはカレントミラー回路を構成することを特徴とする請求項１記載の電界検出光学装置。
4. 前記第１および第２の光電気変換手段がそれぞれ有するアクティブロードは、互いに交差接続されて成ることを特徴とする請求項１記載の電界検出光学装置。
5. 前記第１および第２の光電気変換手段がそれぞれ有するアクティブロードのうちの少なくとも一方は、自身の導通抵抗を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載の電界検出光学装置。
6. 前記第１および第２の光電気変換手段がそれぞれ有するアクティブロードは、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の電界検出光学装置。
7. 前記電気光学結晶に印加される電界は、電界を伝達する電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の電界検出光学装置。
   
   
   

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