JP3231214B2

JP3231214B2 - 光電圧センサーの組立方法

Info

Publication number: JP3231214B2
Application number: JP07803995A
Authority: JP
Inventors: 英伸浜田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-04-04
Filing date: 1995-04-04
Publication date: 2001-11-19
Anticipated expiration: 2016-11-19
Also published as: JPH08278330A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、送電線、配電線の電圧
あるいはモータ等の駆動電源電圧を検知するのに用いら
れる光電圧センサの組立方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光電圧センサは、たとえば図９に示すよ
うに、センサ部５５、入力側光学系５３、出力側光学系
５４、光信号処理部（図示せず）より構成され、センサ
部分５５は光の入射側から光軸上に直角ＰＢＳ（偏光
子）１、１／４波長板２、ポッケルス素子３、直角ＰＢ
Ｓ（検光子）１を配置し、前記各光学部品は互いに接す
る光軸面を全て接着剤で接着して構成されている。前記
ポッケルス素子３には電圧印加用に電極端子４、リード
線６、電極５が電気的に接続されていて、印加電圧（被
測定電圧）２４を前記電極端子４に印加するようになっ
ている。

【０００３】光信号処理部と前記センサ部５５とは、入
力側光学系５３と出力側光学系５４によって接続さてお
り、前記センサ部５５の入力側光軸面と出力側光軸面
は、それぞれ前記入力側光学系５３のセンサ部側光軸面
および出力側光学系５４のセンサ部側光軸面に接着剤に
より接着固定している。また、前記入力側光学系５３
は、光軸上に（入力側）光ファイバー７、フェルール
８、ＧＲＩＮレンズ９で構成され、各光学部品の相互の
光軸面は接着剤により接着され、前記出力側光学系５４
も前記入力側光学系５３と同様の構成を有する。

【０００４】ただし、光軸面とは光軸に垂直な面のこと
で、光の入射面と出射面の２つある。そして、接着固定
された前記センサ部５５、前記入力側光学系５３、前記
出力側光学系５４は、下ケース５２に機構的に固定され
る。

【０００５】ただし、上記光学部品用接着剤としては、
エポキシ系あるいはウレタン系等の樹脂を使用する。ま
た、ポッケルス素子３としては、Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀（ＢＳ
Ｏ），ＫＤＰや自然複屈折を有するＬｉＮｂＯ₃ ，Ｌｉ
ＴａＯ₃ 等を使用する。図中の５１はホルダである。

【０００６】次に、公知ではあるが、光電圧センサの原
理を述べる。入力側の光ファイバー７の光源として、た
とえば中心波長０．８８μｍのＬＥＤを使用し、ＬＥＤ
の無偏光はセンサ部５５の直角ＰＢＳ（偏光子）１を通
過後、直線偏光となる。この直線偏光は１／４波長板
（λ／４板）２を通過すると円偏光になり、この円偏光
はポッケルス素子３通過後は、前記ポッケルス素子３の
印加電圧２４に応じて楕円化する。この楕円偏光の直角
ＰＢＳ（検光子）１通過後の出力強度変化は、前記印加
電圧２４により変化するポッケルス素子３の通過光の偏
光状態に対応するため、出力側の光ファイバ７を介し
て、受光器（図示せず）において直角ＰＢＳ（検光子）
１の出力強度変化をモニターし、光量（強度）の変調度
を計算することで印加電圧２４を測定することができ
る。ここで、前記光量の変調度とは、光量のＡＣ成分と
光量のＤＣ成分の比のことである。

【０００７】ところで、前記光電圧センサは、屋外の厳
しい環境下で使用されることが多く、温度特性には厳し
い性能が要求され、−２０〜８０℃において変調度変化
が±１％以下が望まれる。この温度特性については、１
／４波長板２やポッケルス素子３は、その接着部の応力
により自然複屈折やポッケルス効果が変化したり、Ｌｉ
ＮｂＯ₃ などのＺ軸を光軸としても入射光の軸ずれによ
り自然複屈折の温度特性が現れる等、さまざまな報告が
ある。

【０００８】応力あるいは、光線の軸ズレによるによる
１／４波長板２の複屈折の変化は、１／４波長板２とし
て０次単板を使用することにより応力緩和に成功してい
る。しかし、０次の単板は高価で、低価格の多層膜０次
１／４波長板２での特性改善が望まれる。

【０００９】また、軸ずれによる自然複屈折の発生は、
光学部品の光軸面の面だし精度を３０分以下にすること
により、軸ずれ角を０．２°以下に押さえたので軸ずれ
による温度特性も克服している。

【００１０】しかし、ポッケルス素子３に加わる応力の
緩和には現在のところ適当な方法がなく、従来の光電圧
センサの温度特性は図１０に示すように、最大１０％程
度の温度特性がある。しかも、応力は光電圧センサ製造
時の環境で変化するので温度特性にも再現性がなく、温
度特性の管理は困難であった。

【００１１】また、特開平４−２９１１６５号公報に
は、光応用センサーの製造方法が開示されている。この
製造方法は、前記光応用センサーを構成する複数の光学
部品を光軸調整用基盤を用いて光軸調整後、各光学部品
の相互間をエポキシ系またはウレタン系等合成樹脂で隙
間無く密着させるとともに、前記密着させられた光学部
品と光ファイバー等の周囲を同一の合成樹脂で隙間無く
モールドする方法である。

【００１２】この製造方法は光電流センサーには有効で
あるが、応力あるいは軸ズレによる複屈折による特性変
化の起こる光電圧センサーの場合には、温度変化による
前記合成樹脂の変形による軸ズレ発生と、前記合成樹脂
とポッケルス素子の熱膨張係数の相違による応力発生に
より、好ましくない温度特性を引き起こす。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の組立方法に
よる光電圧センサでは、接着によりポッケルス素子３と
０次多層膜の１／４波長板に加わる応力が制御不可能な
ため、温度特性が不良な上、各光電圧センサ間で温度特
性が不揃となるため、正確な電圧測定ができない上、温
度特性の管理上全数評価する必要がありコストアップに
つながる。

【００１４】本発明は、上記のような課題を解決し、感
度と光量の温度特性の良好な光電圧センサーを提供する
ことと、簡単かつ低コストで量産できる組立方法を提供
することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、少なくとも光ファイバー、フェルール、ＧＲ
ＩＮレンズ、ホルダー等の光学部品の各接合面の接着固
定で構成される入力側光学系と出力側光学系のそれぞれ
に直角ＰＢＳを接着した第三の光学部品および第四の光
学部品と、センサ部を構成する光学部品の集合体の内、
外部応力により特性変動を起こす多層膜０次１／４波長
板よりなる第一の光学部品と、同様に外部応力により特
性変動を起こすポッケルス素子よりなる第二の光学部品
の光軸上の接合面を接着剤で接着せずに光軸上に固定す
ることを特徴とする光電圧センサーの組立方法であっ
て、前記多層膜０次１／４波長板の第一の光学部品およ
びポッケルス素子の第二の光学部品と同一光軸上にあっ
て、前記第三の光学部品の直角ＰＢＳと前記第四の光学
部品の直角ＰＢＳのそれぞれに光軸と平行方向に相対す
る適当な弾性を有する第一の外力を加え、前記第三の光
学部品の出射側面と前記多層膜０次１／４波長板よりな
る第一の光学部品の入射側面、前記第一の光学部品の出
射側面と前記ポッケルス素子よりなる第二の光学部品の
入射面、前記第二の光学部品の出射面と前記第四の光学
部品の入射面の３個の接合面を無接着で密着させ、前記
３個の無接着接合面に発生する摩擦力で前記多層膜０次
１／４波長板よりなる第一の光学部品および前記ポッケ
ルス素子よりなる第二の光学部品を前記第三の光学部品
と前記第四の光学部品間に固定した状態で、前記第三の
光学部品と前記第四の光学部品をそれぞれ適当な粘性と
適当な弾性を有する物質で前記ケースに固定することを
特徴とするものである。

【００１６】また、本発明は、前記第一の光学部品〜第
四の光学部品の少なくとも一つには、光軸方向と垂直な
少なくとも一つの方向に前記光軸と平行方向の適当な弾
性のある第一の外力よりも弱い適当な弾性のある第二の
外力を加えることを特徴とするものである。

【００１７】以後、この第二の外力の方向を平面とし、
前記第一の外力と第二の外力の発生装置にはバネを使用
する。また、本発明で使用する光学部品の光軸面の面精
度が３０分以下のものを使用する。

【００１８】また、本発明は、前記第三の光学部品の直
角ＰＢＳ、前記多層膜０次１／４波長板よりなる第一の
光学部品、前記ポッケルス素子よりなる第二の光学部
品、前記第四の光学部品の直角ＰＢＳを数％の精度で光
軸調整可能かつ温度変化による変形で前記第三の光学部
品の直角ＰＢＳ、前記第一の光学部品、前記第二の光学
部品、前記第四の光学部品の直角ＰＢＳとの相互作用が
最小となるように、平面方向で光軸に平行方向の幅がそ
れぞれ前記第三の光学部品の直角ＰＢＳ、前記第一の光
学部品、前記第二の光学部品、前記第四の光学部品の直
角ＰＢＳの幅よりも数％程度広い溝状のガイドＩを有
し、前記第三の光学部品と前記第四の光学部品のＧＲＩ
Ｎレンズの光軸に平行な方向には、前記直角ＰＢＳの前
記ＧＲＩＮレンズの光軸に平行かつ平面の幅よりも狭
く、前記第三の光学部品及び第四の光学部品のホルダー
の外径よりも広い溝状のガイドIIと前記第三の光学部品
と前記第四の光学部品の光ファイバー部分には前記光フ
ァイバーの直径よりも大きい幅と深さを有する光ファイ
バーガイドを有し、前記ガイドＩとガイドIIの深さは第
一の光学部品〜第四の光学部品の平面方向の高さが等し
くなるように適当な凹凸を有する下ケースを使用して、
前記第一の光学部品〜第四の光学部品を前記ガイドＩ、
II、光ファイバーガイドに並べる作業と、前記第一の光
学部品〜第四の光学部品の接合面の少なくとも一つに光
学上透明かつ粘性を有し前記第一の外力によりほぼ０の
膜厚になる物質を充填する作業と、ゴムなどの弾性を有
する物質を用いて前記光ファイバーを前記光ファイバー
ガイドに固定する作業を適当な順番に行い、少なくとも
２種類のバネを使用し前記第一の外力と前記第二の外力
を印加した後、前記バネを固定するために前記下ケース
をケース枠に挿入する。

【００１９】また、本発明は、第三の光学部品と第四の
光学部品の組立方法として、まず直角ＰＢＳ用Ｖ溝をＧ
ＲＩＮレンズ用Ｖ溝を一体した光軸合わせ治具を用いて
ＰＢＳの中心にＧＲＩＮレンズを面精度で面接着させ、
前記ＧＲＩＮレンズと同心で、前記ＧＲＩＮレンズの外
径とほぼ同程度の内径を有するホルダーをＰＢＳに面接
着させた後、光ファイバー加工済みフェルールの先端面
とＧＲＩＮレンズの面を面接着させる。

【００２０】

【作用】上記のような光電圧センサーの組立方法を使用
すると、多層膜０次１／４波長板よりなる第一の光学部
品とポッケルス素子よりなる第二の光学部品は接着剤を
使用した接着面がなくなり、接着剤との熱膨張係数との
相違で発生する応力から解放されるため、光電圧センサ
は温度の影響を受けずに被測定電圧を正確に測定できる
とともに、低価格の光学部品の使用と組立作業者の個人
差のでない簡単な組立方法の採用により特性の管理が容
易になるとともにコストダウンが図れる。

【００２１】

【実施例】以下、実施例について詳細に述べる。図１に
本光電圧センサーの組立方法の第一実施例の平面図、図
２に正面図、図３に組立方法の概要図、図４に正面断面
図を示す。

【００２２】図１で示す光ファイバー７、フェルール
８、ＧＲＩＮレンズ９、ホルダー１０の光学部品の各接
合面の接着固定で構成される入力側光学系２１と出力側
光学系２２のそれぞれに直角ＰＢＳ１を接着した第三の
光学部品２７と第四の光学部品２８と、センサ部２０を
構成する光学部品の集合体の内、外部応力により特性変
動を起こす多層膜０次１／４波長板２よりなる第一の光
学部品２５と、同様に外部応力により特性変動を起こす
ポッケルス素子３よりなる第二の光学部品２６を、図３
に示すように前記各光学部品が収容されるそれぞれの部
分に溝状部品ガイドと底辺部の適当な凹凸を有する下ケ
ース１３に光の入射側から第三の光学部品２７、第一の
光学部品２５、第二の光学部品２６、第四の光学部品２
８の順になるように適当に配置する。図１に戻って前記
第一の光学部品である多層膜０次１／４波長板２および
第二の光学部品であるポッケルス素子３と同一の光軸２
３上にあって、前記第三の光学部品２７の直角ＰＢＳ１
の第一の光学部品２５（多層膜０次１／４波長板２）と
の接合面と反対側の面と、前記第四の光学部品２８の直
角ＰＢＳ１の第二の光学部品２６（ポッケルス素子３）
との接合面と反対側の面のそれぞれに、前記ポッケルス
素子３部分の光軸２３と平行方向に第一のバネ（横側バ
ネ１１）を配置し、これにより相対する適当な弾性を有
する第一の外力を加え、前記第三の光学部品２７の出射
側面と前記多層膜０次１／４波長板よりなる第一の光学
部品２５の入射側面、前記第一の光学部品２５の出射面
とポッケルス素子３よりなる第二の光学部品２６の入射
面、前記第二の光学部品２６の出射面と前記第四の光学
部品２８の入射面の３個の接合面を無接着で密着させ、
前記３個の無接着接合面に発生する摩擦力で前記第一の
光学部品２５、第二の光学部品２６を前記第三の光学部
品２７と前記第四の光学部品２８間に固定した状態で、
前記第三の光学部品２７と前記第四の光学部品２８の光
ファイバー７を図３に示すように光ファイバーガイド部
においてそれぞれ適当な粘性と適当な弾性を有する物
質、たとえば、ブチルゴムあるいは、シリコン系・気密
剤等の光ファイバ充填剤１７で前記下ケース１３に固定
する。

【００２３】ただし、前記光軸２３は両端に互いに平行
な入力側光学系２１の光軸２３′と出力側光学系２２の
光軸２３′をもち前記光軸２３と２つの光軸２３’を合
わせてなるコの字型光軸を含む平面を平面方向とし、前
記光軸２３’の垂直面を正面方向、前記光軸２３の垂直
面を側面方向とする。

【００２４】なお、図１において、４は電圧端子、５は
電極、６はリード線、２４は印加電圧であり、これらは
従来のものと同様に構成されている。ただし直角ＰＢＳ
１と下ケース１３の第一の部品ガイド１４部には第一の
間隙１８が存在し、ホルダー１０と下ケース１３の第二
の部品ガイド１５間には第二の間隙１９が存在してい
る。

【００２５】また、前記下ケース１３の溝状ガイドに
は、前記第三の光学部品２７の直角ＰＢＳ１、前記第一
の光学部品である多層膜０次１／４波長板２、前記第二
の光学部品であるポッケルス素子３、前記第四の光学部
品２８の直角ＰＢＳ１を数％の精度で光軸調整可能、か
つ、温度変化による変形で前記第三の光学部品２７の直
角ＰＢＳ１、前記第一の光学部品である多層膜０次１／
４波長板２、前記第二の光学部品であるポッケルス素子
３、前記第四の光学部品２８の直角ＰＢＳ１との相互作
用が最小となるように、平面方向で光軸に平行方向の幅
がそれぞれ前記第三の光学部品２７の直角ＰＢＳ１、前
記第一の光学部品である多層膜０次１／４波長板２、前
記第二の光学部品であるポッケルス素子３、前記第四の
光学部品２８の直角ＰＢＳ１の幅よりも数％程度広い溝
状の第一の部品ガイド１４と、前記第三の光学部品２７
と前記第四の光学部品２８のＧＲＩＮレンズ９の光軸に
平行な方向には、前記直角ＰＢＳ１のＧＲＩＮレンズ９
が密着する面の幅よりも狭く、前記第三の光学部品２７
および第四の光学部品２８のホルダー１０の直径よりも
広い溝状の第二の部品ガイド１５と、前記第三の光学部
品２７と前記第四の光学部品２８の光ファイバー７部分
の前記光ファイバー７の直径よりも大きい幅と深さを有
する光ファイバーガイド１６がある（図３参照）。具体
的な寸法は、本実施例では、幅５［ｍｍ］の光学部品に
対して第一の部品ガイド１４の幅を５．２［ｍｍ］と
し、５．１［ｍｍ］では前記光学部品の公差と温度変化
による前記ケースの変形による前記光学部品と前記第一
の部品ガイド１４の相互作用による位置ズレ等の特性悪
化をもたらす。一方、５．５［ｍｍ］であると光軸と前
記光学部品の中心のズレが累積的に大きくなり、低価格
光学部品の場合には面上での特性ばらつきがあるため特
性悪化をもたらす可能性がある。また、前記第二の部品
ガイド１５は、前記ホルダー１０が余裕で納まり、かつ
前記入力側光学系２１と前記出力側光学系２２が前記光
軸２３’方向に抜けないことと、前記横側バネ１１によ
る加圧時に、前記入力光学系２１と出力側光学系２２が
前記第二の部品ガイド１５に接触して相互作用を起こさ
ないような構成を提供するものである。前記光ファイバ
ーガイド１６は、光ファイバー７の直径と前記ブチルゴ
ムが作業良く充填できる程度の幅が望まれるので、前記
光ファイバー７の直径の２倍程度を使用する。

【００２６】なお、前記第一の部品ガイド１４、第二の
部品ガイド１５、光ファイバーガイド１６の形状はほぼ
四角形であるが、前記光学部品との前記相互作用の低減
を考慮したものならば形状は任意でよい。

【００２７】また、前記下ケース１３の底辺部の凹凸
は、前記直角ＰＢＳ１、第一の光学部品である多層膜０
次１／４波長板２、第二の光学部品であるポッケルス素
子３の平面方向の高さが等しい場合には均一であるが、
前記直角ＰＢＳ１、多層膜０次１／４波長板２、ポッケ
ルス素子３の平面方向の高さが異なる場合には、図４に
示すように下ケース１３の底辺部に高さ調節段差３４を
つけて平面方向の高さがが等しくなるようする。この場
合には、光学部品の中心、たとえば図４中の１／４波長
板・ポッケルス素子中心線３５と光軸２３にズレが生じ
るが、前記ズレは光学部品の面上で特性が均一の範囲内
であれば問題ない。

【００２８】また、前記第一の光学部品〜第四の光学部
品の平面方向には、上側バネ１２の位置決めする上側バ
ネガイドを有する上ケース２９に応じて第二のバネとす
る上側バネ１２を配置し、前記第一の外力よりも弱い適
当な弾性のある第二の外力を加える構成を有する。

【００２９】また、縮んだ状態での上側バネ１２の弾性
力は、縮んだ状態の横側バネ１１の弾性力よりも小さく
なるようにバネ定数とケース寸法を考慮する。たとえ
ば、本第一実施例の光電圧センサでは、横側バネ１１の
弾性力は約３６０ｇで上側バネ１２の弾性力は約１００
ｇである。上側バネ１２の役割は、横側バネ１１だけで
あると上下方向に自由度ができるための振動防止で、も
し上側バネ１２の弾性力が大きいと光学部品は下ケース
１３の下側に押さえつけられ、温度変化によるケース変
形により光学部品にケースからの力が加わり光軸がずれ
る恐れがある。このように、横側バネ１１の力を強くし
ておくと光学部品のケースとの相互作用が最小に抑えら
れ、光軸を固定している横側バネ１１により特性を律則
させることができる。

【００３０】なお、横側バネ１１の個数については、第
三の光学部品２７と第四の光学部品２８のいずれか一方
の直角ＰＢＳ１の接合面と反対の面をケース内側面に接
触させ、もう一方の直角ＰＢＳ１のみを１個の第一のバ
ネで押さえしても良いが、この場合は、ケースとの相互
作用が強いので、ケース材料としてセラミック製を薦め
る。また、上側バネ１２の個数については、横側バネ１
１の力よりも弱いのであればその個数は問題ではない。
また、第一実施例では弾性のある第一の外力および第二
の外力の発生装置としてバネ（スプリング）を使用した
が、弾性力を発生するものであれば何でも良く、ゴムや
板バネ等でも良い。

【００３１】なお、図２〜図４中の３０はバネ押えケー
ス枠であり、３１はオプテイカル・グリース、３２は光
軸２３における入射側、３３は同出射側、４３は短絡線
を示している。

【００３２】第二の光学部品であるポッケルス素子３と
しては、従来例と同様に、Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀（ＢＳＯ），
ＫＤＰや自然複屈折を有するＬｉＮｂＯ₃ ，ＬｉＴａＯ
₃ 等を使用し、ポッケルス素子３には電圧印加用に電極
端子４、リード線６、電極５が電気的に接続されてい
て、被測定電圧２４を前記電極端子６に印加する構成に
なっている。

【００３３】第一の光学部品である１／４波長板２は、
多層膜０次以外でも同等の特性を有するものであれば問
題ない。また、直角ＰＢＳ（偏光子や検光子）１等の光
学部品の光軸面の面だし精度は、３０分以下のものを使
用し、軸ずれ角を０．２°以下に押さえ、軸ずれによる
温度特性は抑えている。

【００３４】ケース材料としては、温度変化によるケー
ス変形の小さい無機材料、たとえばセラミック製がベス
トであるが、コスト面を考えて有機材料、たとえばＡＢ
Ｓ樹脂等でも特性上問題がない。

【００３５】組立手順としては、前記第一の光学部品〜
第四の光学部品を下ケース１３の前記第一の部品ガイド
１４、第二の部品ガイド１５、光ファイバーガイド１６
に並べる作業と、前記第三の光学部品２７、第一の光学
部品２５、第二の光学部品２６、第四の光学部品２８の
接合面に光学上透明かつ粘性を有し、前記第一の外力に
よりほぼ０の膜厚になる物質、たとえばグリース状シリ
コーンコンパウンド（以後オプティカル・グリース３１
と呼ぶ）を充填する作業と、ブチルゴムなどの弾性を有
する物質を用いて前記光ファイバー７を前記光ファイバ
ーガイド１６に固定する作業を適当な順番に行い、前記
横側バネ１１による前記第一の外力と前記上側バネ１２
による前記第二の外力を印加した後、前記横側バネ１１
と上側バネ１２を固定するために前記下ケース１３をケ
ース枠３０に挿入する。なお、前記オプティカル・グリ
ース３１を使用する目的は、衝撃時の前記無接着面を介
して密着している光学部品間の位置ズレを低減すること
である。

【００３６】次に、第一の光学部品１、第二の光学部品
２、第三の光学部品２７と第四の光学部品２８を前記下
ケース１３にケーシングした後、センサー光量（ロス）
を観測しながら前記センサーロスの変動がほぼ±０．０
５［ｄＢ］以下となるまで、前記第一の外力に平行な方
向と前記第二の外力に平行な方向に対して順次適当な衝
撃を加え、センサーロスの安定後は、光電圧センサーに
少なくと１回の低温側−１０℃以下かつ高温側６０℃以
上の熱サイクルを経験させる。

【００３７】次に、第三の光学部品２７と第四の光学部
品２８の組立方法を図５（ａ）〜（ｄ）に示す。まず、
図６に示すように直角ＰＢＳ用Ｖ溝３６とＧＲＩＮレン
ズ用Ｖ溝３７をもつ光軸合わせ治具３８を用いて、図５
（ａ）に示すように接着時にＧＲＩＮレンズの直径から
はみでない程度の微量の接着剤を前記ＧＲＩＮレンズ９
あるいは前記直角ＰＢＳ１に塗布し、前記直角ＰＢＳ１
とＧＲＩＮレンズ９を加圧４０して直角ＰＢＳ１の中心
に前記ＧＲＩＮレンズ９を面精度で面接着させ、次に図
５（ｂ）に示すように前記直角ＰＢＳ１と前記ＧＲＩＮ
レンズ９の接着部近傍に接着時にホルダー１０の直径と
同程度か少しはみでる程度の多量の接着剤を塗布し前記
ＧＲＩＮレンズ９と同心のホルダー１０を直角ＰＢＳ１
に加圧して面接着させた後、図５（ｃ）に示すように光
ファイバー加工済みフェルール８の先端面あるいはＧＲ
ＩＮレンズ９に微量の接着剤を塗布しホルダー１０を通
してＧＲＩＮレンズ９の端面とフェルール８の面を加圧
して面接着させ、図５（ｄ）のように完成する。ただ
し、前記接着剤は、光学上透明、たとえばエポキシ系あ
るいはウレタン系光学接着剤を使用する。

【００３８】なお図６中の３９は接着剤逃げ溝である。
図７は、本発明の組立方法を用いた第一実施例の光電圧
センサの感度の温度特性で、−２０〜８０［゜Ｃ］にわ
たって、±１％以下の良好な特性を示す。

【００３９】次に、本発明の第二実施例を図８を用いて
説明する。この第二実施例は、前記第一実施例の第一の
光学部品である１／４波長板２を変調用ポッケルス素子
４１に置き換えた光電圧センサーであり、たとえば、特
願平５−２２２５１５、特願平６−１９０２８１に本発
明の組立方法を応用した例で、下ケース１３から変調信
号用リード線４２を出す以外には第一実施例との相違は
ない。

【００４０】

【発明の効果】以上の実施例の説明より明らかなよう
に、本発明によれば、多層膜０次１／４波長板とポッケ
ルス素子は応力から解放されるため、組み立てられた光
電圧センサは温度の影響を受けずに被測定電圧を正確に
測定できるとともに、温度特性管理が容易となるためコ
ストダウンにつながるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の光電圧センサ平面図

【図２】同光電圧センサの正面図

【図３】同光電圧センサの組立概略を示す分解斜視図

【図４】同光電圧センサの正面断面図

【図５】（ａ）〜（ｄ）は同光電圧センサにおける第三
光学部品および第四光学部品の組立説明図

【図６】同光学電圧センサにおける直角ＰＢＳとＧＲＩ
Ｎレンズの光軸合わせ方法を示す斜視図

【図７】同光電圧センサの温度特性図

【図８】本発明の第二実施例の光電圧センサーの平面図

【図９】従来の光電圧センサの平面図

【図１０】従来の光電圧センサの温度特性図

【符号の説明】

１直角ＰＢＳ２多層膜０次１／４波長板３ポッケルス素子４電圧端子５電極６リード線７光ファイバー８フェルール９ＧＲＩＮレンズ１０ホルダー１１横側バネ１２上側バネ１３下ケース１４第一の部品ガイド１５第二の部品ガイド１６光ファイバーガイド１７光ファイバーガイド充填剤（ブチルゴム）１８第一の間隙１９第二の間隙２０センサ部２１入力側光学系２２出力側光学系２３光軸（１／４波長板、ポッケルス素子）２３’光軸（入力側光学系、出力側光学系）２４印加電圧（被測定電圧）２５第一の光学部品（直角ＰＢＳ）２６第二の光学部品（１／４波長板）２７第三の光学部品（入力側光学系＋直角ＰＢＳ）２８第四の光学部品（出力側光学系＋直角ＰＢＳ）２９上ケース（上側バネガイド板）３０（バネ押さえ）ケース枠３１グリース状シリコーンコンパウンド（オプティカ
ル・グリース）３２入射側（第三の光学部品の直角ＰＢＳ）３３出射側（第四の光学部品の直角ＰＢＳ）３４高さ調節段差３５１／４波長板とポッケルス素子の中心線３６直角ＰＢＳ用Ｖ溝３７ＧＲＩＮレンズ用Ｖ溝３８Ｖ溝一体治具３９接着剤逃げ溝４０加圧４１変調用ポッケルス素子４２変調信号用リード線４３短絡線

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】応力により光学特性が変動する第一の光
学部品および第二の光学部品と同一光軸上にあって、前
記第一の光学部品の光の入射側と前記第二の光学部品の
光の出射側のそれぞれに配置する第三の光学部品と第四
の光学部品のそれぞれに前記光軸と平行方向に適当な弾
性を有する第一の外力をそれぞれ反平行方向に加え、第
三の光学部品の出射面と前記第一の光学部品の入射面、
前記第一の光学部品の出射面と前記第二の光学部品の入
射面、前記第二の光学部品の出射面と前記第四の光学部
品の入射面の３カ所の接合面を無接着状態で面接触させ
るときに発生する摩擦力で前記第一の光学部品と前記第
二の光学部品を固定することを特徴とする光電圧センサ
ーの組立方法。
【請求項２】第一の光学部品、第二の光学部品、第三
の光学部品、第四の光学部品の少なくとも一つに、光軸
方向と垂直な少なくとも一つの方向に第一の外力よりも
弱い適当な弾性のある第二の外力を加える手段と前記第
二の外力を加える手段の反対側に前記第一から第四の光
学部品を支持する面を有するケースで構成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の光電圧センサーの組立
方法。
【請求項３】第一の光学部品、第二の光学部品、第三
の光学部品、第四の光学部品をそれぞれ数％以下の精度
で光軸位置合わせが可能な溝状の第１，第２のガイドを
有し、第一の外力方向に垂直な方向の前記第１のガイド
および第二の外力方向に垂直な方向の前記第２のガイド
と前記４種類の光学部品の間には外部温度変化による前
記ガイドの変形によるガイドと前記四種類の光学部品と
の相互作用の低減可能な適当な間隙を有するケースを使
用することを特徴とする請求項２に記載の光電圧センサ
ーの組立方法。
【請求項４】ケースのガイド部の底面に対向する上面
を有する形状である４種類の光学部品の、前記上面が均
一になるようにケースのガイド部の底に凹凸を設けるこ
とを特徴とする請求項３に記載の光電圧センサーの組立
方法。
【請求項５】第三の光学部品の出射面と第一の光学部
品の入射面、前記第一の光学部品の出射面と第二の光学
部品の入射面、前記第二の光学部品の出射面と前記第四
の光学部品の入射面の３カ所の無接着接合面間の少なく
とも一つに光学上透明で適当な粘性を有し、第一の外力
強度で均一に広がり、膜厚がほぼ０になる物質を充填す
ることを特徴とする請求項１に記載の光電圧センサーの
組立方法。
【請求項６】第三の光学部品と第四の光学部品は、光
ファイバー、フェルール、ＧＲＩＮレンズ、ホルダー、
直角ＰＢＳにより構成され、ケースに溝状の光ファイバ
ーガイドを設け、前記光ファイバーガイドに前記光ファ
イバーの一部を適当な粘性と適当な弾性を有する物質で
固定することを特徴とする請求項３に記載の光電圧セン
サーの組立方法。
【請求項７】第三の光学部品と第四の光学部品は、光
ファイバー、フェルール、ＧＲＩＮレンズ、ホルダー、
直角ＰＢＳにより構成され、前記ホルダーの外径は前記
直角ＰＢＳの最短辺寸法よりも小さく、第一の光学部品
と第二の光学部品の光軸に垂直な光軸を有する前記第三
の光学部品と第四の光学部品の前記フェルール、ＧＲＩ
Ｎレンズ、ホルダー部分に対応するケースの溝状ガイド
幅が前記ホルダー直径よりも大きく、かつ前記直角ＰＢ
Ｓの最短辺寸法より少し小さいことを特徴とする請求項
３に記載の光電圧センサーの組立方法。
【請求項８】第三の光学部品と第四の光学部品の組立
方法が、まず直角ＰＢＳの光軸が通る面の中心にＧＲＩ
Ｎレンズを前記光軸が通る面に隙間なく面接着させ、前
記ＧＲＩＮレンズと同心で前記ＧＲＩＮレンズの外径と
ほぼ同程度の内径を有するホルダーを直角ＰＢＳに面接
着させた後、光ファイバー加工済みフェルールの先端面
とＧＲＩＮレンズの面を面接着させることを特徴とする
請求項１に記載の光電圧センサーの組立方法。
【請求項９】第一の光学部品、第二の光学部品、第三
の光学部品と第四の光学部品をケースにケーシングした
後、センサー光量（ロス）を観測しながら前記センサー
光量の変動がほぼ±０．０５［ｄＢ］以下となるまで、
第一の外力に平行な方向と第二の外力に平行な方向に対
して順次適当な衝撃を加えることを特徴とする請求項２
に記載の光電圧センサーの組立方法。