JPH07181081A - 光応用測定装置 - Google Patents
光応用測定装置Info
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- JPH07181081A JPH07181081A JP5327188A JP32718893A JPH07181081A JP H07181081 A JPH07181081 A JP H07181081A JP 5327188 A JP5327188 A JP 5327188A JP 32718893 A JP32718893 A JP 32718893A JP H07181081 A JPH07181081 A JP H07181081A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、実時間計測が可能で高精度に測定す
ること。 【構成】被測定光を検光子(4) により互いに異なる２つ
の偏光成分光に分けてそれぞれ光電変換し、その各電気
信号における各直流成分が常に一定電圧となるようにＡ
ＧＣ増幅器(22,23) によってそれぞれ増幅率制御して増
幅出力する。この後にこの増幅出力をＡＤ変換器(31,3
2) によりディジタル変換し、ＣＰＵ(33)においてその
各ディジタル値に基づいて被測定光の偏光方位を測定す
る。
ること。 【構成】被測定光を検光子(4) により互いに異なる２つ
の偏光成分光に分けてそれぞれ光電変換し、その各電気
信号における各直流成分が常に一定電圧となるようにＡ
ＧＣ増幅器(22,23) によってそれぞれ増幅率制御して増
幅出力する。この後にこの増幅出力をＡＤ変換器(31,3
2) によりディジタル変換し、ＣＰＵ(33)においてその
各ディジタル値に基づいて被測定光の偏光方位を測定す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電流、電圧、電界、磁
界、温度等の各物理量を測定するに適用される光応用測
定装置に関する。
界、温度等の各物理量を測定するに適用される光応用測
定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は光ＣＴに適用された光応用測定装
置である偏光測定器の構成図である。光源である半導体
レーザ１から出力されたレーザ光は、偏光子２により直
線偏光にされてファラデー素子３に入射する。
置である偏光測定器の構成図である。光源である半導体
レーザ１から出力されたレーザ光は、偏光子２により直
線偏光にされてファラデー素子３に入射する。
【０００３】このファラデー素子３にはコイルが巻かれ
ており電流が流れていると、レーザ光はその電流値に比
例した旋光が起こり、角度θだけ回転した直線偏光とな
って出力される。しかるに、この角度θを測定すれば、
電流値を求めることができる。
ており電流が流れていると、レーザ光はその電流値に比
例した旋光が起こり、角度θだけ回転した直線偏光とな
って出力される。しかるに、この角度θを測定すれば、
電流値を求めることができる。
【０００４】そこで、この角度θを測定するために、フ
ァラデー素子３から出力されたレーザ光を検光子４に入
射させる。この検光子４は、偏光子２に対して４５°回
転させてセットしたウォラストンプリズム等を用いたも
ので、レーザ光を直交する２つの偏光成分の光に分け
る。
ァラデー素子３から出力されたレーザ光を検光子４に入
射させる。この検光子４は、偏光子２に対して４５°回
転させてセットしたウォラストンプリズム等を用いたも
ので、レーザ光を直交する２つの偏光成分の光に分け
る。
【０００５】この２つの偏光成分の光は、それぞれフォ
トダイオード５、６によって次式に示す各電気信号Ｖ
ｘ、Ｖｙに変換される。 Ｖｘ＝ｂ・ sin2 （４５°＋θ）＝ｂ／２（１＋ sin２θ） …(1) Ｖｙ＝ｂ・ cos2 （４５°＋θ）＝ｂ／２（１＋ sin２θ） …(2) ｂ：比例係数 これら電気信号Ｖｘ、Ｖｙは、それぞれＡＧＣ増幅器
７、８により直流分成分で規格化Ｖｘ´、Ｖｙ´され
る。
トダイオード５、６によって次式に示す各電気信号Ｖ
ｘ、Ｖｙに変換される。 Ｖｘ＝ｂ・ sin2 （４５°＋θ）＝ｂ／２（１＋ sin２θ） …(1) Ｖｙ＝ｂ・ cos2 （４５°＋θ）＝ｂ／２（１＋ sin２θ） …(2) ｂ：比例係数 これら電気信号Ｖｘ、Ｖｙは、それぞれＡＧＣ増幅器
７、８により直流分成分で規格化Ｖｘ´、Ｖｙ´され
る。
【０００６】
【数１】
【０００７】これら規格化されたＶｘ´、Ｖｙ´は、ア
ナログの除算器９に送られてその和、差及び除算が求め
られ、さらに除算のアークサインがＲＯＭテーブル１０
を用いて求められる。すなわち、 sin-1｛（Ｖｘ´−Ｖｙ´）／（Ｖｘ´＋Ｖｙ´）｝ ＝ sin-1（２ sin２θ／２） ＝２θ∝Ｉ …(5) である。
ナログの除算器９に送られてその和、差及び除算が求め
られ、さらに除算のアークサインがＲＯＭテーブル１０
を用いて求められる。すなわち、 sin-1｛（Ｖｘ´−Ｖｙ´）／（Ｖｘ´＋Ｖｙ´）｝ ＝ sin-1（２ sin２θ／２） ＝２θ∝Ｉ …(5) である。
【０００８】従って、旋光角θが測定され、この旋光角
θと電流Ｉとが比例することから電流値を求めることが
できる。このような測定方法であれば、電流信号出力は
光信号強度に関係であり、アライメントずれや半導体レ
ーザ１の劣化による光量の変化による誤差を生じること
なく、高精度に測定ができる。
θと電流Ｉとが比例することから電流値を求めることが
できる。このような測定方法であれば、電流信号出力は
光信号強度に関係であり、アライメントずれや半導体レ
ーザ１の劣化による光量の変化による誤差を生じること
なく、高精度に測定ができる。
【０００９】しかしながら、かかる偏光測定器では、除
算やアークサインの演算をアナログ回路により構成して
いるので、除算器、乗算器が複数個必要となり、その精
度によって測定精度が制限されてしまい高精度化ができ
ない。
算やアークサインの演算をアナログ回路により構成して
いるので、除算器、乗算器が複数個必要となり、その精
度によって測定精度が制限されてしまい高精度化ができ
ない。
【００１０】すなわち、アナログ方式では、（Ｖｘ´−
Ｖｙ´）／（Ｖｘ´＋Ｖｙ´）の演算に除算器を用いる
必要があり、例えば高精度のＩＣを用いても０．２５％
程度の誤差が発生してしまう。
Ｖｙ´）／（Ｖｘ´＋Ｖｙ´）の演算に除算器を用いる
必要があり、例えば高精度のＩＣを用いても０．２５％
程度の誤差が発生してしまう。
【００１１】又、アナログ方式におけるアークサインの
演算では、乗算器を組み合わせた近似計算を行うしかな
く、近似誤差の他に乗算器においても０．２５％以上の
誤差が発生してしまい高精度化ができない。
演算では、乗算器を組み合わせた近似計算を行うしかな
く、近似誤差の他に乗算器においても０．２５％以上の
誤差が発生してしまい高精度化ができない。
【００１２】一方、除算やアークサインの演算をディジ
タル回路で構成すると、演算時間の問題で実時間計測が
できなくばかりでなく、ＡＤ変換器の分解能によって精
度が制限され、やはり高精度化がでない。
タル回路で構成すると、演算時間の問題で実時間計測が
できなくばかりでなく、ＡＤ変換器の分解能によって精
度が制限され、やはり高精度化がでない。
【００１３】すなわち、ディジタル方式では、電気信号
をＡＤ変換することになるが、例えば光量の変化、各フ
ォトダイオード５、６のドリフトによって光量がｎ倍変
化すると、ＡＤ変換器の実行的な分解能はｎ倍となって
精度を制限してしまう。
をＡＤ変換することになるが、例えば光量の変化、各フ
ォトダイオード５、６のドリフトによって光量がｎ倍変
化すると、ＡＤ変換器の実行的な分解能はｎ倍となって
精度を制限してしまう。
【００１４】又、ディジタル方式において処理時間を制
限しているのはＡＧＣ増幅器７、８の部分である。これ
は直流成分を求めるために平均値の演算を行う必要があ
るためである。この平均を計算する区間は信号の最も低
周波成分の周期よりも十分に大きいことが必要で、サン
プリング間隔は信号の最も高周波成分の周期の半分以下
である必要があり、これによってデータスウが膨大とな
り、積算に時間を要してしまう。
限しているのはＡＧＣ増幅器７、８の部分である。これ
は直流成分を求めるために平均値の演算を行う必要があ
るためである。この平均を計算する区間は信号の最も低
周波成分の周期よりも十分に大きいことが必要で、サン
プリング間隔は信号の最も高周波成分の周期の半分以下
である必要があり、これによってデータスウが膨大とな
り、積算に時間を要してしまう。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように除算やア
ークサインの演算をアナログ方式、又はディジタル方式
のいずれの構成としても測定の高精度化ができず、かつ
ディジタル方式では処理時間の問題で実時間計測ができ
ない。そこで本発明は、実時間計測が可能で高精度に測
定ができる光応用測定装置を提供することを目的とす
る。
ークサインの演算をアナログ方式、又はディジタル方式
のいずれの構成としても測定の高精度化ができず、かつ
ディジタル方式では処理時間の問題で実時間計測ができ
ない。そこで本発明は、実時間計測が可能で高精度に測
定ができる光応用測定装置を提供することを目的とす
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１によれば、被測
定光をそれぞれ異なる２つの偏光成分光に分ける各検光
子と、これら検光子により分けられた各偏光成分光をそ
れぞれ光電変換する光電変換手段と、この光電変換手段
からの各電気信号における各直流成分が常に一定電圧と
なるようにそれぞれ増幅率制御して増幅出力するアナロ
グ増幅手段と、このアナログ増幅手段の各増幅出力をデ
ィジタル変換し、その各ディジタル値に基づいて被測定
光の偏光方位を測定するディジタル測定演算手段と、を
備えて上記目的を達成しようとする光応用測定装置であ
る。
定光をそれぞれ異なる２つの偏光成分光に分ける各検光
子と、これら検光子により分けられた各偏光成分光をそ
れぞれ光電変換する光電変換手段と、この光電変換手段
からの各電気信号における各直流成分が常に一定電圧と
なるようにそれぞれ増幅率制御して増幅出力するアナロ
グ増幅手段と、このアナログ増幅手段の各増幅出力をデ
ィジタル変換し、その各ディジタル値に基づいて被測定
光の偏光方位を測定するディジタル測定演算手段と、を
備えて上記目的を達成しようとする光応用測定装置であ
る。
【００１７】請求項２によれば、検光子は、互いに直交
する２つの偏光成分に分けるものである。請求項３によ
れば、アナログ増幅手段は、光電変換手段からの電気信
号レベルを制御するマルチプライイングのＤＡ変換器
と、このＤＡ変換器の出力信号における直流分成分と基
準電圧とを比較するコンパレータと、このコンパレータ
の比較結果である直流分成分と基準電圧との差に応じて
ＤＡ変換器の出力レベルを制御するカウンタとを有して
いる。
する２つの偏光成分に分けるものである。請求項３によ
れば、アナログ増幅手段は、光電変換手段からの電気信
号レベルを制御するマルチプライイングのＤＡ変換器
と、このＤＡ変換器の出力信号における直流分成分と基
準電圧とを比較するコンパレータと、このコンパレータ
の比較結果である直流分成分と基準電圧との差に応じて
ＤＡ変換器の出力レベルを制御するカウンタとを有して
いる。
【００１８】請求項４によれば、ディジタル測定演算手
段は、アナログ増幅手段からの各偏光成分の増幅出力を
それぞれＡＤ変換するＡＤ変換器と、このＡ／Ｄ変換器
からの各偏光成分の各ディジタル値の差をその和により
除算し、この除算値のアークサインから被測定光の偏光
方向を求めるＣＰＵとを有している。請求項５によれ
ば、ＣＰＵは、データテーブルから除算値のアークサイ
ンを得るものである。
段は、アナログ増幅手段からの各偏光成分の増幅出力を
それぞれＡＤ変換するＡＤ変換器と、このＡ／Ｄ変換器
からの各偏光成分の各ディジタル値の差をその和により
除算し、この除算値のアークサインから被測定光の偏光
方向を求めるＣＰＵとを有している。請求項５によれ
ば、ＣＰＵは、データテーブルから除算値のアークサイ
ンを得るものである。
【００１９】
【作用】請求項１によれば、被測定光を検光子によりそ
れぞれ異なる２つの偏光成分光に分け、これら偏光成分
光をそれぞれ光電変換してからその各電気信号における
各直流成分が常に一定電圧となるようにアナログ増幅手
段によってそれぞれ増幅率制御して増幅出力する。この
後にこの増幅出力をディジタル測定演算手段においてデ
ィジタル変換し、その各ディジタル値に基づいて被測定
光の偏光方位を測定する。
れぞれ異なる２つの偏光成分光に分け、これら偏光成分
光をそれぞれ光電変換してからその各電気信号における
各直流成分が常に一定電圧となるようにアナログ増幅手
段によってそれぞれ増幅率制御して増幅出力する。この
後にこの増幅出力をディジタル測定演算手段においてデ
ィジタル変換し、その各ディジタル値に基づいて被測定
光の偏光方位を測定する。
【００２０】このように光電変換後の電気信号における
各直流成分が常に一定電圧となるようにしてからディジ
タル変換するので、ＡＤ変換の入力信号範囲が狭くな
り、ＡＤ変換の分解能による精度低下が防止でき、かつ
アナログ増幅手段を用いることにより演算時間の短縮が
図れる。
各直流成分が常に一定電圧となるようにしてからディジ
タル変換するので、ＡＤ変換の入力信号範囲が狭くな
り、ＡＤ変換の分解能による精度低下が防止でき、かつ
アナログ増幅手段を用いることにより演算時間の短縮が
図れる。
【００２１】この場合、請求項２によれば、検光子は、
被測定光を互いに直交する２つの偏光成分に分けてい
る。又、請求項３によれば、アナログ増幅手段における
電気信号レベルの制御は、電気信号のレベル制御を行う
ＤＡ変換器の出力信号における直流分成分と基準電圧と
をコンパレータにより比較し、その直流分成分と基準電
圧との差に応じてＤＡ変換器の出力レベルをカウンタに
より制御する。
被測定光を互いに直交する２つの偏光成分に分けてい
る。又、請求項３によれば、アナログ増幅手段における
電気信号レベルの制御は、電気信号のレベル制御を行う
ＤＡ変換器の出力信号における直流分成分と基準電圧と
をコンパレータにより比較し、その直流分成分と基準電
圧との差に応じてＤＡ変換器の出力レベルをカウンタに
より制御する。
【００２２】又、請求項４によれば、ディジタル測定演
算手段は、増幅出力された各偏光成分をそれぞれＡＤ変
換し、このディジタル値をＣＰＵで受けて、各偏光成分
の各ディジタル値の差をその和により除算し、この除算
値のアークサインから被測定光の偏光方向を求める。こ
の場合、請求項５によれば、ＣＰＵはデータテーブルか
ら除算値のアークサインを得ている。
算手段は、増幅出力された各偏光成分をそれぞれＡＤ変
換し、このディジタル値をＣＰＵで受けて、各偏光成分
の各ディジタル値の差をその和により除算し、この除算
値のアークサインから被測定光の偏光方向を求める。こ
の場合、請求項５によれば、ＣＰＵはデータテーブルか
ら除算値のアークサインを得ている。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。なお、図４と同一部分には同一符号を付
してその詳しい説明は省略する。図１は任意の直線偏光
の偏光方位を測定する光応用測定装置の構成図である。
各フォトダイオード５、６の各出力端子には、それぞれ
増幅器２０、２１を介して各ＡＧＣ増幅器２２、２３が
接続されている。
して説明する。なお、図４と同一部分には同一符号を付
してその詳しい説明は省略する。図１は任意の直線偏光
の偏光方位を測定する光応用測定装置の構成図である。
各フォトダイオード５、６の各出力端子には、それぞれ
増幅器２０、２１を介して各ＡＧＣ増幅器２２、２３が
接続されている。
【００２４】これらＡＧＣ増幅器２２、２３は、各偏光
成分の各電気信号を直流分成分で規格化するもので、例
えば図２に示す構成となっている。マルチプライイング
のＤＡ変換器（ＤＡＣ）２４のアナログ出力端子には、
直流分成分を抽出するための低域通過フィルタ（ＬＰ
Ｆ）２５が接続され、このフィルタ２５の出力端子がコ
ンパレータ２６の「＋」入力端子に接続されている。
成分の各電気信号を直流分成分で規格化するもので、例
えば図２に示す構成となっている。マルチプライイング
のＤＡ変換器（ＤＡＣ）２４のアナログ出力端子には、
直流分成分を抽出するための低域通過フィルタ（ＬＰ
Ｆ）２５が接続され、このフィルタ２５の出力端子がコ
ンパレータ２６の「＋」入力端子に接続されている。
【００２５】このコンパレータ２６は、「−」入力端子
に基準電圧源２７が接続され、低域通過フィルタ２５を
通過した直流分成分と基準電圧とを比較し、その差電圧
をカウンタ２８に送るものである。
に基準電圧源２７が接続され、低域通過フィルタ２５を
通過した直流分成分と基準電圧とを比較し、その差電圧
をカウンタ２８に送るものである。
【００２６】このカウンタ２８は、コンパレータ２６か
らの直流分成分と基準電圧との比較の結果を受け、直流
分成分が基準電圧よりも大きければそのカウント値を増
加し、直流分成分が基準電圧よりも小さければそのカウ
ント値を減少して、そのカウント値をＤＡ変換器２４の
ディジタル入力端子に送るものとなっている。
らの直流分成分と基準電圧との比較の結果を受け、直流
分成分が基準電圧よりも大きければそのカウント値を増
加し、直流分成分が基準電圧よりも小さければそのカウ
ント値を減少して、そのカウント値をＤＡ変換器２４の
ディジタル入力端子に送るものとなっている。
【００２７】従って、ＤＡ変換器２４は、カウンタ２８
のカウント値が増加すればその出力レベルを高くし、カ
ウント値が減少すればその出力レベルを低くし、これに
よって直流分成分が一定になるように動作する。
のカウント値が増加すればその出力レベルを高くし、カ
ウント値が減少すればその出力レベルを低くし、これに
よって直流分成分が一定になるように動作する。
【００２８】すなわち、ＤＡ変換器２４の出力Ｖ´は、 Ｖ´＝アナログ入力電圧／（ディジタル入力値／２m） …(6) ｍ：ＤＡ変換器のビット数 により表される。
【００２９】次にＡＧＣ増幅器２２、２３の後段には、
それぞれ低域通過フィルタ２９、３０、ディジタル測定
演算手段を構成する各ＡＤ変換器（ＡＤＣ）３１、３２
を介してＣＰＵ３３が接続されている。
それぞれ低域通過フィルタ２９、３０、ディジタル測定
演算手段を構成する各ＡＤ変換器（ＡＤＣ）３１、３２
を介してＣＰＵ３３が接続されている。
【００３０】このＣＰＵ３３は、各Ａ／Ｄ変換器３１、
３２からの各ディジタル値Ｖｘ´、Ｖｙ´を受けて、こ
れら偏光成分の各ディジタル値Ｖｘ´、Ｖｙ´の差（Ｖ
ｘ´−Ｖｙ´）を和（Ｖｘ´＋Ｖｙ´）により除算し、
この除算値（Ｖｘ´−Ｖｙ´）÷（Ｖｘ´＋Ｖｙ´）の
アークサイン（ sin-1）から被測定光の偏光方向を求め
る機能を有している。
３２からの各ディジタル値Ｖｘ´、Ｖｙ´を受けて、こ
れら偏光成分の各ディジタル値Ｖｘ´、Ｖｙ´の差（Ｖ
ｘ´−Ｖｙ´）を和（Ｖｘ´＋Ｖｙ´）により除算し、
この除算値（Ｖｘ´−Ｖｙ´）÷（Ｖｘ´＋Ｖｙ´）の
アークサイン（ sin-1）から被測定光の偏光方向を求め
る機能を有している。
【００３１】又、ＣＰＵ３３は、アークサインの演算に
ＥＰ−ＲＯＭ等のＲＯＭテーブル３４を用いてアークサ
インから被測定光の偏光方向を求める機能を有してい
る。次に上記の如く構成された装置の作用について説明
する。
ＥＰ−ＲＯＭ等のＲＯＭテーブル３４を用いてアークサ
インから被測定光の偏光方向を求める機能を有してい
る。次に上記の如く構成された装置の作用について説明
する。
【００３２】任意の偏光方向を持った直線偏光の被測定
光が検光子４に入射すると、この検光子４は、この被測
定光をＸ成分とＹ成分との各偏光成分に分ける。このと
きの電界強度は、Ｅｘ、Ｅｙは、 Ｅｘ＝ａ・ sin（４５°＋θ） …(7) Ｅｙ＝ａ・ cos（４５°＋θ） …(8) となる。
光が検光子４に入射すると、この検光子４は、この被測
定光をＸ成分とＹ成分との各偏光成分に分ける。このと
きの電界強度は、Ｅｘ、Ｅｙは、 Ｅｘ＝ａ・ sin（４５°＋θ） …(7) Ｅｙ＝ａ・ cos（４５°＋θ） …(8) となる。
【００３３】各フォトダイオード５、６は、これらＸ成
分、Ｙ成分の各偏光成分の光をそれぞれ光電変換してそ
の各電気信号Ｖｘ、Ｖｙを出力する。これら電気信号Ｖ
ｘ、Ｖｙは、パワーが電界の２乗に比例することから上
記式(1) 及び(2) に示す通り表される。
分、Ｙ成分の各偏光成分の光をそれぞれ光電変換してそ
の各電気信号Ｖｘ、Ｖｙを出力する。これら電気信号Ｖ
ｘ、Ｖｙは、パワーが電界の２乗に比例することから上
記式(1) 及び(2) に示す通り表される。
【００３４】これら電気信号Ｖｘ、Ｖｙは、それぞれ増
幅器２０、２１を通して各ＡＧＣ増幅器２２、２３に送
られる。これらＡＧＣ増幅器２２、２３は、それぞれ各
電気信号Ｖｘ、Ｖｙを直流分成分Ｖｘ´、Ｖｙ´に規格
化する。すなわち、ＤＡ変換器２４の出力が低域通過フ
ィルタ２５に入力されると、このフィルタ２５により直
流分成分が抽出されてコンパレータ２６の「＋」入力端
子に入力する。
幅器２０、２１を通して各ＡＧＣ増幅器２２、２３に送
られる。これらＡＧＣ増幅器２２、２３は、それぞれ各
電気信号Ｖｘ、Ｖｙを直流分成分Ｖｘ´、Ｖｙ´に規格
化する。すなわち、ＤＡ変換器２４の出力が低域通過フ
ィルタ２５に入力されると、このフィルタ２５により直
流分成分が抽出されてコンパレータ２６の「＋」入力端
子に入力する。
【００３５】このコンパレータ２６は、この直流分成分
と基準電圧とを比較してその差電圧をカウンタ２８に送
る。このカウンタ２８は、直流分成分と基準電圧とを比
較し、直流分成分が基準電圧よりも大きければそのカウ
ント値を増加し、直流分成分が基準電圧よりも小さけれ
ばそのカウント値を減少する。
と基準電圧とを比較してその差電圧をカウンタ２８に送
る。このカウンタ２８は、直流分成分と基準電圧とを比
較し、直流分成分が基準電圧よりも大きければそのカウ
ント値を増加し、直流分成分が基準電圧よりも小さけれ
ばそのカウント値を減少する。
【００３６】これにより、ＤＡ変換器２４は、カウンタ
２８のカウント値が増加すればその出力レベルを高く
し、カウント値が減少すればその出力レベルを低くして
直流分成分を一定とするように働く。
２８のカウント値が増加すればその出力レベルを高く
し、カウント値が減少すればその出力レベルを低くして
直流分成分を一定とするように働く。
【００３７】このときの直流分成分Ｖｘ´、Ｖｙ´は、
上記式(3) 及び(4) に示す通り表される。次に直流分成
分Ｖｘ´、Ｖｙ´は、それぞれ低域通過フィルタ２９、
３０を通って各ＡＤ変換器３１、３２に入力し、ここで
ディジタル変換されてＣＰＵ３３に送られる。
上記式(3) 及び(4) に示す通り表される。次に直流分成
分Ｖｘ´、Ｖｙ´は、それぞれ低域通過フィルタ２９、
３０を通って各ＡＤ変換器３１、３２に入力し、ここで
ディジタル変換されてＣＰＵ３３に送られる。
【００３８】このＣＰＵ３３は、各Ａ／Ｄ変換器３１、
３２からの各ディジタル値Ｖｘ´、Ｖｙ´を受けて、こ
れら偏光成分の各ディジタル値Ｖｘ´、Ｖｙ´の差 （Ｖｘ´−Ｖｙ´） 及び和 （Ｖｘ´＋Ｖｙ´） を求め、これら差と和との除算 （Ｖｘ´−Ｖｙ´）／（Ｖｘ´＋Ｖｙ´） ＝ sin２θ …(9) を求め、そのアークサイン sin-1から偏光角度θをＲＯ
Ｍテーブル３４を用いて求める。
３２からの各ディジタル値Ｖｘ´、Ｖｙ´を受けて、こ
れら偏光成分の各ディジタル値Ｖｘ´、Ｖｙ´の差 （Ｖｘ´−Ｖｙ´） 及び和 （Ｖｘ´＋Ｖｙ´） を求め、これら差と和との除算 （Ｖｘ´−Ｖｙ´）／（Ｖｘ´＋Ｖｙ´） ＝ sin２θ …(9) を求め、そのアークサイン sin-1から偏光角度θをＲＯ
Ｍテーブル３４を用いて求める。
【００３９】このように上記一実施例においては、被測
定光を検光子４によりそれぞれ異なる２つの偏光成分光
に分けてそれぞれ光電変換し、その各電気信号における
各直流成分が常に一定電圧となるように増幅率制御し、
この後にこの増幅出力をディジタル変換した値に基づい
て被測定光の偏光方位を測定するようにしたので、光電
変換後の電気信号における各直流成分が常に一定電圧と
なるようにしてからディジタル変換することからＡＤ変
換の入力信号範囲が狭くなり、ＡＤ変換器３１、３２の
分解能による精度低下を防止できる。
定光を検光子４によりそれぞれ異なる２つの偏光成分光
に分けてそれぞれ光電変換し、その各電気信号における
各直流成分が常に一定電圧となるように増幅率制御し、
この後にこの増幅出力をディジタル変換した値に基づい
て被測定光の偏光方位を測定するようにしたので、光電
変換後の電気信号における各直流成分が常に一定電圧と
なるようにしてからディジタル変換することからＡＤ変
換の入力信号範囲が狭くなり、ＡＤ変換器３１、３２の
分解能による精度低下を防止できる。
【００４０】例えば、ＣＰＵ３３における差と和との除
算の場合、１６ｂｉｔの演算を行ったとしても誤差は
０．００１５％のビット誤差だけであり、ＡＤ変換器３
１、３２のビット誤差、非直線性誤差として１ＬＳＢ＋
１ＬＳＢを考慮しても０．００５％以下の演算精度が実
現できる。これは従来アナログ方式の誤差０．２５％と
比較すれば、かなりの精度向上が図れている。
算の場合、１６ｂｉｔの演算を行ったとしても誤差は
０．００１５％のビット誤差だけであり、ＡＤ変換器３
１、３２のビット誤差、非直線性誤差として１ＬＳＢ＋
１ＬＳＢを考慮しても０．００５％以下の演算精度が実
現できる。これは従来アナログ方式の誤差０．２５％と
比較すれば、かなりの精度向上が図れている。
【００４１】又、アークサインの演算にＲＯＭテーブル
３４を用いているので、その誤差はビット誤差のみであ
る。さらにＡＧＣ増幅器２２、２３における誤差はＤＡ
変換器２４の誤差分だけ出力に現れるので、１ビット程
度の誤差に抑えることができる。これにより、誤差を１
／ｎにできる。
３４を用いているので、その誤差はビット誤差のみであ
る。さらにＡＧＣ増幅器２２、２３における誤差はＤＡ
変換器２４の誤差分だけ出力に現れるので、１ビット程
度の誤差に抑えることができる。これにより、誤差を１
／ｎにできる。
【００４２】一方、ＣＰＵ３３において行う演算は、上
記式(9) についての差、和及び除算の各１回の計算とな
るので、処理時間が大幅に短縮できる。そのうえ、ＡＧ
Ｃ増幅器２２、２３をアナログ構成とすることにより演
算時間の短縮が図れる。
記式(9) についての差、和及び除算の各１回の計算とな
るので、処理時間が大幅に短縮できる。そのうえ、ＡＧ
Ｃ増幅器２２、２３をアナログ構成とすることにより演
算時間の短縮が図れる。
【００４３】次に上記光応用測定装置の適用例について
説明する。実際に偏光方位を知ること自体を目的とした
計測器はほとんど用いておらず、例えばファラデー効果
によって磁界に比例して偏光方位が回転する、熱歪によ
る複屈折により偏光が楕円化する等の物理現象を利用
し、電流、電圧、電界、磁界、温度、圧力、振動等の測
定器に組み込まれている場合が多い。
説明する。実際に偏光方位を知ること自体を目的とした
計測器はほとんど用いておらず、例えばファラデー効果
によって磁界に比例して偏光方位が回転する、熱歪によ
る複屈折により偏光が楕円化する等の物理現象を利用
し、電流、電圧、電界、磁界、温度、圧力、振動等の測
定器に組み込まれている場合が多い。
【００４４】このような中で光応用測定装置を光ＣＴに
適用した場合について図３に示す構成図を参照して説明
する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してあ
る。半導体レーザ４０のレーザ出力光路上には、偏光子
４１を介してファラデー素子４２が配置されている。な
お、このファラデー素子４２にはコイルが巻回されてお
り、このコイルに測定対象の電流が流れる。
適用した場合について図３に示す構成図を参照して説明
する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してあ
る。半導体レーザ４０のレーザ出力光路上には、偏光子
４１を介してファラデー素子４２が配置されている。な
お、このファラデー素子４２にはコイルが巻回されてお
り、このコイルに測定対象の電流が流れる。
【００４５】これにより、半導体レーザ１からレーザ光
が出力されると、偏光子２はレーザ光を直線偏光してフ
ァラデー素子３に入射する。このファラデー素子３は、
コイルに電流が流れていると、レーザ光をその電流値に
比例して旋光し、角度θだけ回転した直線偏光となって
出力する。
が出力されると、偏光子２はレーザ光を直線偏光してフ
ァラデー素子３に入射する。このファラデー素子３は、
コイルに電流が流れていると、レーザ光をその電流値に
比例して旋光し、角度θだけ回転した直線偏光となって
出力する。
【００４６】このファラデー素子３から出力されるレー
ザ光、つまり被測定光は、光応用測定装置の検光子４に
入射する。この検光子４は、偏光子４１に対して４５°
回転させてセットされたもので、レーザ光を互いに直交
する２つの偏光成分の光に分ける。
ザ光、つまり被測定光は、光応用測定装置の検光子４に
入射する。この検光子４は、偏光子４１に対して４５°
回転させてセットされたもので、レーザ光を互いに直交
する２つの偏光成分の光に分ける。
【００４７】以下、上記一実施例と同様に、各フォトダ
イオード５、６は、これらＸ成分、Ｙ成分の各偏光成分
の光をそれぞれ光電変換してその各電気信号Ｖｘ、Ｖｙ
を出力し、次の各ＡＧＣ増幅器２２、２３は各電気信号
Ｖｘ、Ｖｙを直流分成分Ｖｘ´、Ｖｙ´に規格化する。
イオード５、６は、これらＸ成分、Ｙ成分の各偏光成分
の光をそれぞれ光電変換してその各電気信号Ｖｘ、Ｖｙ
を出力し、次の各ＡＧＣ増幅器２２、２３は各電気信号
Ｖｘ、Ｖｙを直流分成分Ｖｘ´、Ｖｙ´に規格化する。
【００４８】次にこれら直流分成分Ｖｘ´、Ｖｙ´は、
それぞれ低域通過フィルタ２９、３０を通って各ＡＤ変
換器３１、３２でディジタル変換されてＣＰＵ３３に送
られる。
それぞれ低域通過フィルタ２９、３０を通って各ＡＤ変
換器３１、３２でディジタル変換されてＣＰＵ３３に送
られる。
【００４９】このＣＰＵ３３は、各ディジタル値Ｖｘ
´、Ｖｙ´を受けて、これら偏光成分の各ディジタル値
Ｖｘ´、Ｖｙ´の差、和、及びその除算値 （Ｖｘ´−Ｖｙ´）／（Ｖｘ´＋Ｖｙ´） ＝ sin２θ …(10) を求め、そのアークサイン sin-1から偏光角度θを求め
る。
´、Ｖｙ´を受けて、これら偏光成分の各ディジタル値
Ｖｘ´、Ｖｙ´の差、和、及びその除算値 （Ｖｘ´−Ｖｙ´）／（Ｖｘ´＋Ｖｙ´） ＝ sin２θ …(10) を求め、そのアークサイン sin-1から偏光角度θを求め
る。
【００５０】そして、この偏光角度θは、ＤＡ変換器
（ＤＡＣ）４３によりアナログ変換され、次の低域通過
フィルタ４４を通り、さらに出力増幅器４５により増幅
出力される。
（ＤＡＣ）４３によりアナログ変換され、次の低域通過
フィルタ４４を通り、さらに出力増幅器４５により増幅
出力される。
【００５１】このような構成であれば、上記一実施例と
同様に精度高く偏光方位を測定できるとともにその処理
時間を短縮でき、高精度で高速の光ＣＴを実現できる。
又、特に光ＣＴ、とりわけ送電系統に用いられる光ＣＴ
においては、高精度の他に系統を保護する必要があるの
で、実時間での信号出力が必要となり、従って本装置を
適用することが最適である。なお、本発明は上記一実施
例に限定されるものでなくその要旨を変更しない範囲で
変形してもよい。
同様に精度高く偏光方位を測定できるとともにその処理
時間を短縮でき、高精度で高速の光ＣＴを実現できる。
又、特に光ＣＴ、とりわけ送電系統に用いられる光ＣＴ
においては、高精度の他に系統を保護する必要があるの
で、実時間での信号出力が必要となり、従って本装置を
適用することが最適である。なお、本発明は上記一実施
例に限定されるものでなくその要旨を変更しない範囲で
変形してもよい。
【００５２】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、実
時間計測が可能で高精度に測定ができる光応用測定装置
を提供できる。
時間計測が可能で高精度に測定ができる光応用測定装置
を提供できる。
【図１】本発明に係わる光応用測定装置の一実施例を示
す構成図。
す構成図。
【図２】同装置におけるＡＧＣ増幅器の構成図。
【図３】同装置を光ＣＴに適用した場合の構成図。
【図４】従来における偏光測定器の構成図。
４…検光子、５，６…フォトダイオード、２０，２１…
増幅器、２２，２３…ＡＧＣ増幅器、２４…ＤＡ変換器
（ＤＡＣ）、２５…低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、２６
…コンパレータ、２７…基準電圧源、２８…カウンタ、
２９，３０…低域通過フィルタ、３１，３２…ＡＤ変換
器（ＡＤＣ）、３３…ＣＰＵ、３４…ＲＯＭテーブル。
増幅器、２２，２３…ＡＧＣ増幅器、２４…ＤＡ変換器
（ＤＡＣ）、２５…低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、２６
…コンパレータ、２７…基準電圧源、２８…カウンタ、
２９，３０…低域通過フィルタ、３１，３２…ＡＤ変換
器（ＡＤＣ）、３３…ＣＰＵ、３４…ＲＯＭテーブル。
Claims (5)
- 【請求項１】 被測定光をそれぞれ異なる２つの偏光成
分光に分ける各検光子と、 これら検光子により分けられた各偏光成分光をそれぞれ
光電変換する光電変換手段と、 この光電変換手段からの各電気信号における各直流成分
が常に一定電圧となるようにそれぞれ増幅率制御して増
幅出力するアナログ増幅手段と、 このアナログ増幅手段の各増幅出力をディジタル変換
し、その各ディジタル値に基づいて前記被測定光の偏光
方位を測定するディジタル測定演算手段と、を具備した
ことを特徴とする光応用測定装置。 - 【請求項２】 検光子は、互いに直交する２つの偏光成
分に分けることを特徴とする請求項１記載の光応用測定
装置。 - 【請求項３】 アナログ増幅手段は、光電変換手段から
の電気信号レベルを制御するマルチプライイングのＤＡ
変換器と、このＤＡ変換器の出力信号における直流分成
分と基準電圧とを比較するコンパレータと、このコンパ
レータの比較結果である前記直流分成分と前記基準電圧
との差に応じて前記ＤＡ変換器の出力レベルを制御する
カウンタとを有することを特徴とする請求項１記載の光
応用測定装置。 - 【請求項４】 ディジタル測定演算手段は、アナログ増
幅手段からの各偏光成分の増幅出力をそれぞれＡＤ変換
するＡＤ変換器と、このＡ／Ｄ変換器からの前記各偏光
成分の各ディジタル値の差をその和により除算し、この
除算値のアークサインから被測定光の偏光方向を求める
ＣＰＵとを有することを特徴とする請求項１記載の光応
用測定装置。 - 【請求項５】 ＣＰＵは、データテーブルから除算値の
アークサインを得ることを特徴とする請求項４記載の光
応用測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327188A JPH07181081A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 光応用測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327188A JPH07181081A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 光応用測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07181081A true JPH07181081A (ja) | 1995-07-18 |
Family
ID=18196300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5327188A Pending JPH07181081A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 光応用測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07181081A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19712768A1 (de) * | 1996-03-29 | 1997-11-06 | Advantest Corp | Gerät und Verfahren zum Messen einer Polarisationsmodendispersion |
| JP2014130045A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Seiko Epson Corp | 旋光度測定方法、成分濃度測定方法、旋光度測定装置及び医療機器 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5327188A patent/JPH07181081A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19712768A1 (de) * | 1996-03-29 | 1997-11-06 | Advantest Corp | Gerät und Verfahren zum Messen einer Polarisationsmodendispersion |
| JP2014130045A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Seiko Epson Corp | 旋光度測定方法、成分濃度測定方法、旋光度測定装置及び医療機器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |