JPH1054857A - 電圧検出装置および電界センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広帯域化、高感度化が実現されかつアンテナ
や検出端子の接続や離脱に対処できるように構成した電
圧検出装置、およびそれを用いた電界センサを提供する
こと。 【解決手段】 入射光を電圧に応じた強度の出射光にす
るセンサヘッド１０１と、その出射光を受光してその強
度を検出する受光器３とを含む。センサヘッドは、電気
光学効果を示す基板１１上に形成された分岐干渉型光導
波路の２本の位相シフト光導波路１７の近傍に変調電極
１２を配置したものである。変調電極は位相シフト光導
波路上に光の進行方向に沿って連なるように分割されか
つ互いに容量結合されている複数の電極素子よりなる。
前記電圧は複数の電極素子の両端のもの間にヘッド側コ
ネクタ６１を通して印加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電圧検出装置、お
よびそれを用いて電波や電磁ノイズを測定する電界セン
サに関し、とくに、電磁波による電界強度の測定、およ
び放送電波等の特定周波数の信号電波のアンテナとして
も機能する電界センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】電気回路内部等における電圧波形の計測
には、従来計測対象間にオシロスコープの測定用プロー
ブが用いられてきた。この計測方法は、プローブによっ
て検出端の信号を直接オシロスコープに導いて電圧波形
を計測するもので、広く利用されている。

【０００３】他方、コンピュータ等の情報機器や通信機
器、ロボット等のＦＡ機器、自動車、鉄道等の制御器な
ど多くの電気機器は、外部からの電磁ノイズによって誤
動作などの影響を受ける危険を常にもっている。これに
関連してＥＭＣ分野では、外部の電磁環境や、他に影響
を及ぽすようなノイズの大きさ、また自らが発生するノ
イズ等を正確に測定することが重要となっている。これ
ら電磁ノイズの測定には、従来は、通常のアンテナを用
いて受信し、導電ケーブルで測定器まで導いて検出する
方法がとられてきた。

【０００４】最近、電界強度の計測において、印加され
る電界強度に応じて、入射した光の強度が変化して出射
するように構成された光学素子を用いて、電界強度を光
強度変化に変換して検出する方法および装置が開発され
ている。電圧検出においても、同様の原理にもとづいた
方法および装置が開発されている。ここでは、前者を電
界センサと呼び、また後者を電圧検出器と呼ぶ。

【０００５】図２３および図２４は、それぞれ、その機
能を有する、電気光学効果による電界センサの構成を示
す図である。電界センサのセンサヘッドには、電界強度
を出射光の強度変化に変換する光学素子として電気光学
効果を有する結晶を用いたバルク素子構造と、導波路型
素子構造とがある。後者は前者に比較して１０倍以上検
出感度が高い特長がある。

【０００６】図２５は従来技術による透過型の導波路素
子からなるセンサヘッドの構成を示す図である。図２５
に示すように、センサヘッド１０３は、ｃ軸に垂直に切
り出したニオブ酸リチウム単結晶の基板１１上に、入射
光導波路１４から二つの位相シフト光導波路１７に分岐
しさらに出射光導波路１５に合流している導波路を設け
ている。入射光導波路１４および出射光導波路１５の端
には、それぞれ光ファイバ２１が結合されている。

【０００７】図２３および図２５を参照して、位相シフ
ト光導波路１７上には一対の変調電極１３が設置され、
導電ケーブル７１を経由してアンテナ４に接続されてい
る。光源２からシングルモードファイバ等の光ファイバ
２１を通ったセンサヘッド１０３への入射光は、入射光
導波路１４に入射した後、二つの位相シフト光導波路１
７にエネルギーが分割され、出射光導波路１５で合流す
る。電界が印加された場合、アンテナ４により誘起され
た電圧が変調電極１３に印加され、二つの位相シフト光
導波路１７中には深さ方向に互いに反対向きの電界成分
が生じる。その結果、二つの光波間で印加電界の大きさ
に応じて位相差が生じ、出射光導波路１５の端から出射
される出射光強度は、印加電界強度に応じて変化する。

【０００８】図２６は、従来技術による、非分割の変調
電極を有する反射型センサヘッドを示す。センサヘッド
１０４は、ｃ軸に垂直に切り出したニオプ酸リチウム単
結晶の基板１１上に入出射光導波路１６、そこから分岐
して結合した位相シフト光導波路１７、および２本の位
相シフト光導波路１７の他の一方の端面に形成した反射
部１８が形成されている。入出射光導波路１６の端に
は、偏波面保持ファイバ等の光フアイバ２１が結合され
ている。

【０００９】図２４および図２６を参照して、出射光
は、光サーキュレータ３２よって入射光２６から分離さ
れ、受光器３に入射する。センサヘッド１０４と受光器
３は光ファアイバ２１で接続されているため、長距離で
も減衰は少なく、また伝送路と環境との間のノイズの授
受がないなどの特長がある。

【００１０】また特開平７−３０６２３５号公報には、
入射光を電圧に応じた強度の出射光にするセンサヘッド
とその出射光を受光してその強度を検出する受光器とを
含み、出射光の変化により電圧を検出できる装置が開示
されている。その装置においては、センサヘッドは、電
気光学効果を示す基板上に形成された分岐干渉型光導波
路と、この分岐干渉型光導波路の２本の位相シフト光導
波路の近傍に配置され電圧を供給される変調電極とを含
んでいる。この種の装置をここでは電圧検出装置と呼
ぶ。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した電圧検出装置
は、上述した電界センサとして応用できるのは勿論のこ
と、上述した電圧検出器としても応用可能である。即
ち、前者の場合は電界を受信して電圧を誘起するアンテ
ナをセンサヘッドに接続すればよく、また後者の場合は
電圧を検出するための検出端子をセンサヘッドに接続す
ればよい。

【００１２】しかしながら、この種の電圧検出装置はそ
れらの接続や離脱に対処できるようには構成されていな
い。

【００１３】また例えば、オシロスコープ等、従来の電
気式プローブでは、計測器とグランドレベルが異なる電
気回路や、グランドされていない２点間の電圧波形等を
観測するとき、アースの影響や信号のまわりこみ、さら
にはプローブの容量等が影響し、正確な計測が困難であ
るばかりでなく、不要な情報が計測されることがある。
測定対象が高周波の場合には顕著で、これまでこうした
問題が解決されないままとなっていた。

【００１４】また、空間の電磁ノイズまたは電磁漏洩波
（以下ノイズという）の検出には、アンテナによってこ
れを捕捉し、同軸ケーブルを通して検出器に導き検出し
測定する方法がとられてきた。エレクトロニクス部品や
機器を搭載した装置等のノイズ評価試験は前記アンテナ
による方法で行われ、オシロプローブ等を使つて回路の
電圧波形等が測定されてきた。

【００１５】しかしながら、同軸ケーブルはそれ自体が
ノイズの発信源となったり、他からのノイズを捕捉する
アンテナの役割をする可能性がある。さらに同軸ケーブ
ルの存在自体が被測定系の電界強度や分布に影響をおよ
ぼすこともある。これらの可能性がある限り、こうした
従来の技術は真実の電界を計測していると断言するには
無理がある。また、同軸ケーブルの伝送損失は小さくな
く、この点の改善も必要とされていた。さらに、アンテ
ナと、これに接続される同軸ケーブルを含む検出器との
間のインピーダンス調整は不可欠であるものの、実際に
はわずらわしい作業である。

【００１６】電気式の電界センサは、古くから採り入れ
られ最も一般的な方法であるが、長い距離で同軸ケーブ
ル等を使用するために電界分布が乱れてしまったり、同
軸ケーブル途中からのノイズ侵入の恐れがあるなどの問
題がある。電気光学効果を利用した電界センサの場合で
も、光ファイバを伝送路とするところを除いて、アンテ
ナからセンサヘッドまでの導体ケーブルの存在は同様の
問題を呈する。また、導線ケーブルは、引き回しにより
変形、磨耗のため損傷を受け、インピーダンスが変化し
やすく、そのため定期的な較正を要し、あるいは交換を
余儀なくされる。

【００１７】電気光学効果を利用した電界センサは、す
でに実用に供されているものの、それぞれ独立に使われ
てきた経緯があるため、長年培われ、豊富な実績をもつ
従来の電気式の電界センサとの間には構成上の互換性が
なく、測定における相互の比較検討は容易でないという
状態であった。

【００１８】それ故に本発明の課題は、アンテナや検出
端子の接続や離脱に対処できるように構成した電圧検出
装置を提供することにある。

【００１９】本発明の他の課題は、同軸ケーブルである
伝送路自体がノイズを発生したり、検出器以外の構成体
が他のノイズを捕捉することなく、また伝送路を含む測
定系の存在が被測定系に影響をおよぼすこともなく、さ
らに検出器から計測器までの間の伝送損失による信号の
減衰を少なくし、検出対象および空間の条件に対応し
て、電界を測定し信号を受信することを可能にするとと
もに、インピーダンスの調整を不要で、変調帯域を拡大
するとともに、感度の増加を可能とする電圧検出装置を
提供することにある。

【００２０】本発明のさらに他の課題は、上述した電圧
検出装置を使用した電界センサおよび電圧検出器を提供
することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、入射光
を電圧に応じた強度の出射光にするセンサヘッドと、前
記出射光を受光してその強度を検出する受光器とを含
み、前記センサヘッドは、電気光学効果を示す基板上に
形成された分岐干渉型光導波路と、該分岐干渉型光導波
路の２本の位相シフト光導波路の近傍に配置され前記電
圧を供給される変調電極とを含んでいる電圧検出装置に
おいて、前記変調電極は、前記位相シフト光導波路上に
光の進行方向に沿って連なるように分割されかつ互いに
容量結合されている複数の電極素子を含んでおり、さら
に、前記複数の電極素子の両端のもの間に前記電圧を供
給するためのヘッド側コネクタを備えたことを特徴とす
る電圧検出装置が得られる。

【００２２】また本発明によれば、前記電圧検出装置の
前記ヘッド側コネクタに、電界に応じて電圧を誘起する
アンテナを接続したことを特徴とする電界センサが得ら
れる。

【００２３】前記センサヘッドは前記ヘッド側コネクタ
に内蔵されていてもよい。

【００２４】前記アンテナに接続された導体ケーブル
と、前記導体ケーブルを前記ヘッド側コネクタに接続お
よび脱離可能なアンテナ側コネクタとを備えることは好
ましい。

【００２５】前記センサヘッドは前記アンテナ側コネク
タに内蔵されていてもよい。

【００２６】前記ヘッド側コネクタ及び前記アンテナ側
コネクタはいずれも光ファイバコネクタであることが好
ましい。

【００２７】前記アンテナは、ダイポール・アンテナ、
モノポール・アンテナ、バイコニカル・アンテナ、ログ
ペリオディック・アンテナ、ループ・アンテナ、半波長
ダイポール・アンテナ、バラボラ・アンテナ、ＧＰＳア
ンテナ、バイコニカル・ログペリオディック・アンテナ
のうち、いずれかであるとよい。

【００２８】また本発明によれば、前記電圧検出装置の
前記ヘッド側コネクタに、電圧を検出するための検出端
子を接続したことを特徴とする電圧検出器が得られる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００３０】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
電圧検出装置を示す。この電圧検出装置は、入射光２６
を電圧に応じた強度の出射光２７にするセンサヘッド１
０１と、出射光２７を受光してその強度を検出する受光
器３とを含んでいる。センサヘッド１０１は、電気光学
効果を示すｚ板のニオブ酸リチウム結晶板よりなる基板
１１上に形成された分岐干渉型光導波路を含んでいる。
この分岐干渉型光導波路は、入射光導波路１４、その入
射光導波路１４より分岐した二つの位相シフト光導波路
１７、さらにこれら二つの位相シフト光導波路１７が合
流する出射光導波路１５とを有するものである。こうし
てこのセンサヘッド１０１は透過型として構成されてい
る。

【００３１】この分岐干渉型光導波路の位相シフト光導
波路１７の近傍には電圧を供給される変調電極１２が配
置されている。変調電極１２は、位相シフト光導波路上
に光の進行方向に沿って連なるように４分割されかつ互
いに容量結合されている電極素子よりなる。変調電極１
２の材料にはＡｕを用い、センサヘッド抵抗の目標を約
５Ωとし、膜厚を１μｍとした。

【００３２】変調電極１２の複数の電極素子の両端のも
の間に導体ケーブル７１を介してヘッド側コネクタ６１
が接続されている。このヘッド側コネクタ６１は、後文
にて説明するようにアンテナや検出端子が接続可能なも
のである。

【００３３】さらに、入射光導波路１４、および出射光
導波路１５にはそれぞれ入射光ファイバ２２、出射光フ
ァイバ２３を接続してセンサヘッド１０１を構築した。

【００３４】図２は、本発明の第２の実施の形態に係る
電圧検出装置を示す。この電圧検出装置においては、入
射光２６は入射光導波路１４に続く二つの位相シフト光
導波路１７に分岐して進行し、変調電極１２の近傍を通
って光反射部１８で反射し，シングルモードファイバ２
５を通って出射光２７として出射される。出射光２７は
光サーキュレータ３２によって入射光２６と分離し受光
器３に向けて進行する。即ち、このセンサヘッド１０２
は反射型として構成されている。

【００３５】図３は、図１に示した電圧検出装置を使用
して構成した電圧検出器の一例を示す。入射光ファイバ
２２には光源２が接続されている。また受光器３には出
射光の強度を測定するための測定器３１が接続されてい
る。センサヘッド１０１に含まれたヘッド側コネクタ６
１には一対の導体７２が接続されている。これらの導体
７２は前述の導体ケーブル７１に一対一で接続されたも
のであり、各々の先端に検出端子７３を備えている。

【００３６】この電圧検出器によれば、検出端子７３を
被検出体（図示せず）に接触させると、電圧がセンサヘ
ッド１０１に供給され、入射光がその電圧に応じた強度
の出射光になるので、その出射光を受光器３で受光して
測定器３１で測定することにより、電圧を検出できる。

【００３７】図４は、図２に示した電圧検出装置を使用
して構成した電圧検出器の一例を示す。入射光ファイバ
２２には光源２が接続されている。また受光器３には出
射光の強度を測定するための測定器３１が接続されてい
る。センサヘッド１０２に含まれたヘッド側コネクタ６
１には一対の導体７２が接続されている。これらの導体
７２は前述の導体ケーブル７１に一対一で接続されたも
のであり、各々の先端に検出端子７３を備えている。

【００３８】この電圧検出器によっても、検出端子７３
をひ被検出体に接触させると、電圧がセンサヘッド１０
２に供給され、入射光がその電圧に応じた強度の出射光
になるので、その出射光を受光器３で受光して測定器３
１で測定することにより、電圧を検出できる。

【００３９】図３および図４のいずれの場合であって
も、センサヘッド１０１又は１０２には、前述したよう
に分割されかつ容量結合され複数の変調素子からなる変
調電極を使用しているため、変調帯域が約５ＧＨｚに広
がる。また約１０ｄＢの検出感度の上昇が確認された。

【００４０】図５は、図１に示した電圧検出装置を使用
して構成した電圧検出器の他の例を示す。この電圧検出
器においては、透過型センサヘッド１０１がヘッド側コ
ネクタ６１に内蔵されている。したがって、このコネク
タ６１の端子６１ａを被検出体に接続することにより、
前述と同様な作用により電圧を検出できる。

【００４１】なお図２に示した反射型のセンサヘッド１
０２を使用しても同様に構成できかつ同等な作用を得る
ことができる。

【００４２】図６は、図１に示した電圧検出装置を使用
して構成した電界センサの一例を示す。図６において、
アンテナ４に接続された導体ケーブル７４にはアンテナ
側コネクタ６２が取り付けられている。ここで、アンテ
ナ側コネクタ６２を脱離し、同種のコネクタを有する他
の導体ケーブルを接続した測定器を接続すれば、電気光
学効果による電界センサではなく、さきに説明した従来
の電気式電界センサが構成されることになる。その結
果、光電界センサと電気式電界センサの間には互換性が
生じることになる。したがってコネクタの接続を替える
ことにより、同一のアンテナ４を用いて電磁ノイズの測
定をすることもできる。

【００４３】あるいは、同じ仕様のコネクタを有する、
たとえば、他の導体ケーブル付きループアンテナがあれ
ば、同様の測定ができる。以上の説明から、本発明によ
る電界センサは、アンテナの種類を問わないことは改め
て説明を要しない。

【００４４】このように、電気式の電界センサと導波路
素子のセンサヘッドを用いた電界センサとの間で、ある
いは複数の光電界センサの間で比較し、較正すること、
または、異なる複数のアンテナを用いることが可能で、
アンテナの依存性を明らかにすることも容易に可能とな
る。

【００４５】なお、図２に示す反射型のセンサヘッド１
０２を用いることができることは勿論である。

【００４６】図７は、図１に示した電圧検出装置を使用
して構成した電界センサの他の例を示す。図７におい
て、ヘッド側コネクタ６１はセンサヘッド１０１に一体
に組み付けられている。またアンテナ側コネクタ６２は
アンテナ４に一体に組み付けられている。

【００４７】これによるとアンテナ４とセンサヘッド１
０１はヘッド側コネクタ６１およびアンテナ側コネクタ
６２を通じて接続されるため、アンテナ４とセンサヘッ
ド１０１との間に導体ケーブルを用いられる必要はな
い。したがって、アンテナ４で受信する以外にノイズが
侵入する余地はない状態で電磁ノイズの測定を遂行する
ことができる。また導体ケーブルは全く不要であるた
め、従来問題となっていた同軸ケーブルの引き回しによ
る変形、磨耗、損傷によるインピーダンスの変化等の問
題が回避されるのみならず、インピーダンス調整の必要
もまったくなくなる。

【００４８】また、たとえば図８に示すように、図７で
使用したアンテナ４の代りに、同種のアンテナ側コネク
タ６２を有する他のアンテナ（例えばバイコニカル・ア
ンテナ４３）を接続して電界センサを構成することが可
能である。このように、同種のコネクタに統一すれば、
容易に接続を替えることが可能となり、電気式電界セン
サと導波路素子によるセンサヘッドによる電界センサの
間で、あるいは複数の電界センサの間で比較し、較正す
ること、または、異なる複数のアンテナを用いることに
よりアンテナの依存性を明らかにすることも容易に可能
となる。

【００４９】さらに、図９は、図２に示した電圧検出装
置を使用して構成した電界センサの一例を示す。この例
によっても、従来の、変調電極がいわゆる非分割電極か
ら、容量結合され分割された変調電極に変えたセンサヘ
ッドとすることによって、変調帯域が約１ＧＨｚから約
５ＧＨｚに広がったこと、および約１０ｄＢの検出感度
の上昇が確認された。

【００５０】図１０は、図２に示した電圧検出装置を使
用して構成した電界センサの他の例を示す。使用したコ
ネクタは電気信号用コネクタ・プラグ６３および電気信
号用コネクタ・レセプタクル６４から構成され、これら
が接続されて伝達されるのは電気信号である。アンテナ
４から引き出した導体ケーブル７４は電気信号用コネク
タ・プラグ６４に接続され、センサヘッド１０２は電気
信号用コネクタ・レセプタクル６３に内蔵されている。
アンテナ４からの電気信号は電気信号用コネクタ・プラ
グ６４を通じて、電気信号用コネクタ・レセプタクル６
３に内蔵されたセンサヘッド１０２の変調電極に導かれ
る。センサヘッド１０２に接続される偏波面保持ファイ
バからなる光ファイバ２５は、そのまま電気信号用コネ
クタ・レセプタクル６３から光サーキュレータ３２に接
続されている。

【００５１】図１１は、図１０における電気信号用コネ
クタ・レセプタクル６４がアンテナ４のバルン５と一体
となっている電界センサである。電気信号用コネクタ・
レセプタクル６３をバルン５に収容する構造としてもよ
い。説明のために、電界センサの系全体のうち電気信号
用コネクタ・プラグ６３および電気信号用コネクタ・レ
セプタクル６４が、図１０および図１１で、強調して描
かれている。

【００５２】図１１に示す電界センサは、センサヘッド
１０２が電気信号用コネクタ・レセプタクル６３に内蔵
されているため、センサヘッド１０２を別途収容する専
用のバッケージを使う方式に比べて、小型になる。

【００５３】なお透過型のセンサヘッド１０１を用いた
構成とすることも容易であることは説明を待たない。ま
た、図１０または図１１のうちのいずれの構成の電界セ
ンサとしても、変調帯域が約５ＧＨｚに広がったこと、
および約１０ｄＢの検出感度の上昇が確認されたこと
は、前記と同様である。

【００５４】図１２は、図２に示した電圧検出装置を使
用して構成した電界センサの他の例を示す。この例で
は、コネクタとして光ファイバコネクタを使用してい
る。この光ファイバコネクタは、アダプタ６７とその両
側に位置した二つのプラグ６５，６６とから構成されて
いる。アンテナ４から引き出された導体ケーブル７４が
接続された光ファイバコネクタの一方のプラグ６５には
センサヘッド１０２が内蔵されている。センサヘッド１
０２に接続されたフェルール（図示せず）は、スリーブ
を包含するアダプタ６７を介して、対向するプラグ６６
のフェルール（図示せず）と光学的に結合される。

【００５５】なお、センサヘッド１０２と導体ケーブル
７４との接続は、ヘッド側コネクタ６１とアンテナ側コ
ネクタ６２とを介して行われる。

【００５６】図１３は、図１２の構成と同様の光ファイ
バコネクタのプラグ６５がアンテナ４のバルン５と一体
となっている電界センサである。プラグ６５，６６，お
よびアダプタ６７をバルン５に収容する構造としてもよ
い。説明のために、電界センサの系全体のうち光ファイ
バコネクタのプラグ６５，６６，およびアダプタ６７６
４が、図１２および図１３では、強調して描かれてい
る。

【００５７】なおこの場合にも、光ファイバコネクタの
プラグ６５とバルン５との接続部分に、センサヘッド１
０２にアンテナ４を接続するヘッド側コネクタとアンテ
ナ側コネクタ（いずれも図示せず）を設ける。

【００５８】図１２や図１３の電界センサは、センサヘ
ッド１０２が光ファイバコネクタのうちアンテナ側のプ
ラグ６５に内蔵されているため、センサヘッド１０２を
別途収容する専用のバッケージを使う方式に比ぺて、小
型になる。さらに、この電界センサは、アンテナ４とセ
ンサヘッド１０２が対を構成しているため、複数の電界
センサの間で、アンテナとセンサヘッドを一組とし、こ
れに接続される光源、受光器等を、相互に差し替えるこ
とが可能で、系の特性の比較、較正等が容易となる。

【００５９】なお透過型センサヘッドを用いた構成とす
ることも容易であることは説明を待たない。また、変調
帯域が約５ＧＨｚに広がったこと、および約１０ｄＢの
検出感度の上昇が確認されたことは、前記と同様であ
る。

【００６０】アンテナとしては図１４ないし図２２に示
す各種アンテナを用い得る。即ち、図１４ないし図２２
は、ダイポール・アンテナ、モノポール・アンテナ、バ
イコニカル・アンテナ、ログペリオディック・アンテ
ナ、ループ・アンテナ、半波長ダイポール・アンテナ、
パラボラ・アンテナ、ＧＰＳアンテナ、バイコニカル・
ログペリオディック・アンテナを使用した電界センサを
示す。

【００６１】これらの図は、透過型センサヘッドを使っ
た構成で描かれているが、反射型センサヘッドを用いた
構成も容易であり、また、先に示したようにアンテナと
センサヘッドの間に導体ケーブルを設けることなく、コ
ネクタのみを介して接続することもできる。ダイポール
・アンテナは、既に説明した図２３等に符号４で描かれ
ている。アンテナをダイポール・アンテナによって構成
される電界センサは、１００ｋＨｚから１ＧＨｚの広い
周波数帯域をもつ。図１４は、本発明による電界センサ
のアンテナをモノポール・アンテナ４２によって構成し
た実施例の図を示す。モノポール・アンテナ４２を使う
場合、一対の変調電極の一方はアンテナに、他方は接地
される。

【００６２】この構成による光電界センサの周波数帯域
の上限は１０ＭＨｚ程度である。

【００６３】図１５は、本発明による電界センサのアン
テナをバイコニカル・アンテナ４３によって構成した実
施例の図を示す。この構成による光電界センサは、３０
ＭＨｚないし３００ＭＨｚの周波数帯域をもつ。

【００６４】図１６は、本発明による電界センサのアン
テナをログペリオディック・アンテナ４４によって構成
した実施例の図を示す。この構成による光電界センサの
周波数帯域は３００ＭＨｚないし１ＧＨｚである。

【００６５】図１７は、本発明による電界センサのアン
テナをループ・アンテナ４５によって構成した実施例の
図を示す。ループ・アンテナ４５をアンテナとした電界
センサは、２００ＭＨｚ程度までの周波数帯域をもち、
ループ・アンテナの軸方向に指向性を有することが特徴
である。

【００６６】図１８は、本発明による電界センサのアン
テナを半波長ダイポール・アンテナ４６によって構成し
た実施例の図を示す。この構成による電界センサは、２
００ＭＨｚから５００ＭＧＨｚの周波数帯域をもつ。

【００６７】図１９は、本発明による電界センサのアン
テナをパラボラ・アンテナ４７によって構成した実施例
の図を示す。パラボラ・アンテナ４７をアンテナとした
電界センサは、適切な受像器等を接続すれば衛星放送の
受信も可能である。

【００６８】図２０は、本発明による電界センサのアン
テナをホーン・アンテナ４８によって構成した実施例の
図を示す。

【００６９】図２１は、本発明による電界センサのアン
テナをＧＰＳアンテナ４９によって構成した実施例の図
を示す。ＧＰＳアンテナ４９をアンテナとした電界セン
サは、移動体に搭載し、衛星航法システムの人工衛星か
らの電波を受信しその位置情報を出力することもでき
る。

【００７０】図２２は、本発明による電界センサのアン
テナをバイコニカル・ログペリオディック・アンテナ５
０によって構成した実施例の図を示す。バイコニカル・
ログペリオディック・アンテナ５０は、すでに示したバ
イコニカル・アンテナ４３とログペリオディック・アン
テナ４４を組合わせて作られたアンテナである。本実施
例による光電界センサは、３０Ｍｚないし１ＧＨｚ程度
の周波数帯域をもつ。

【００７１】このように、各種アンテナに応じ受信帯域
が異なる電界センサを実現できる。計測対象に応じても
っとも適切な電界センサを用いることを可能とする。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
変調電極が互いに容量結合されている複数の分割された
変調電極から構成されたセンサヘッドを用い、従来のも
のに比べ広帯域化、高感度化が実現された電圧検出装
置、および各種の電界センサを提供できる。またアンテ
ナや検出端子の接続や離脱に対処できるように構成した
電圧検出装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電圧検出装置
の構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る電圧検出装置
の構成図である。

【図３】図１の電圧検出装置を用いた電圧検出器の一例
を示す説明図である。

【図４】図２の電圧検出装置を用いた電圧検出器の一例
を示す説明図である。

【図５】図１の電圧検出装置を用いた電圧検出器の他の
例を示す説明図である。

【図６】図１の電圧検出装置を用いた電界センサの一例
を示す説明図である。

【図７】図１の電圧検出装置を用いた電界センサの他の
例を示す説明図である。

【図８】図７に示した電界センサのアンテナを他のアン
テナに差し替えた状態を示す説明図である。

【図９】図２の電圧検出装置を用いた電界センサの一例
を示す説明図である。

【図１０】図２の電圧検出装置を用いた電界センサの他
の例を示す説明図である。

【図１１】図２の電圧検出装置を用いた電界センサのさ
らに他の例を示す説明図である。

【図１２】図２の電圧検出装置を用いた電界センサのさ
らに他の例を示す説明図である。

【図１３】図２の電圧検出装置を用いた電界センサのさ
らに他の例を示す説明図である。

【図１４】図１の電圧検出装置を用いた電界センサのさ
らに他の例を示す説明図であり、アンテナとしてモノポ
ール・アンテナを使用している。

【図１５】図１の電圧検出装置を用いた電界センサのさ
らに他の例を示す説明図であり、アンテナとしてバイコ
ニカル・アンテナを使用している。

【図１６】図１の電圧検出装置を用いた電界センサのさ
らに他の例を示す説明図であり、アンテナとしてログペ
リオディック・アンテナを使用している。

【図１７】図１の電圧検出装置を用いた電界センサのさ
らに他の例を示す説明図であり、アンテナとしてループ
・アンテナを使用している。

【図１８】図１の電圧検出装置を用いた電界センサのさ
らに他の例を示す説明図であり、アンテナとして半波長
ダイポール・アンテナを使用している。

【図１９】図１の電圧検出装置を用いた電界センサのさ
らに他の例を示す説明図であり、アンテナとしてパラボ
ラ・アンテナを使用している。

【図２０】図１の電圧検出装置を用いた電界センサのさ
らに他の例を示す説明図であり、アンテナとしてホーン
・アンテナを使用している。本発明の第８の実施例の電
界センサで、アンテナをホーン・アンテナによって構成
した図を示す。

【図２１】図１の電圧検出装置を用いた電界センサのさ
らに他の例を示す説明図であり、アンテナとしてＧＰＳ
アンテナを使用している。

【図２２】図１の電圧検出装置を用いた電界センサのさ
らに他の例を示す説明図であり、アンテナとしてバイコ
ニカル・ログペリオディック・アンテナを使用してい
る。

【図２３】従来技術の電界センサの構成を示す図であ
る。

【図２４】従来技術の電界センサの構成を示す図であ
る。

【図２５】従来技術による、非分割電極を有し、透過型
の導波路素子からなるセンサヘッドの構成を示す図であ
る。

【図２６】従来技術による、非分割電極を有する反射型
センサヘッドを示す。

【符号の説明】

１０１ センサヘッド（透過型） １０２ センサヘッド（反射型） １０３ センサヘッド（透過型） １０４ センサヘッド（反射型） １１ 基板 １２ 変調電極 １３ 変調電極 １４ 入射光導波路 １５ 出射光導波路 １６ 入出射光導波路 １７ 位相シフト光導波路 １８ 反射部 ２ 光源 ２１ 光ファイバ ２２ 入射光ファイバ ２３ 出射光ファイバ ２５ シングルモードファイバ ２６ 入射光 ２７ 出射光 ３ 受光器 ３１ 測定器 ３２ 光サーキュレータ ４ アンテナ ４２ モノポール・アンテナ ４３ バイコニカル・アンテナ ４４ ログペリオディソク・アンテナ ４５ ループ・アンテナ ４６ 半波長ダイポール・アンテナ ４７ バラボラ・アンテナ ４８ ホーン・アンテナ ４９ ＧＰＳアンテナ ５０ バイコニカル・ログペリオディック・アンテナ ５ バルン ６０ コネクタ ６１ ヘッド側コネクタ ６２ アンテナ側コネクタ ６３ 電気信号用コネクタ・レセプタクル ６４ 電気信号用コネクタ・プラグ ６５，６６ プラグ ６７ アダプタ ７１ 導体ケーブル ７２ 導体 ７３ 検出端子 ７４ 導体ケーブル

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光を電圧に応じた強度の出射光にす
   るセンサヘッドと、前記出射光を受光してその強度を検
   出する受光器とを含み、前記センサヘッドは、電気光学
   効果を示す基板上に形成された分岐干渉型光導波路と、
   該分岐干渉型光導波路の２本の位相シフト光導波路の近
   傍に配置され前記電圧を供給される変調電極とを含んで
   いる電圧検出装置において、前記変調電極は、前記位相
   シフト光導波路上に光の進行方向に沿って連なるように
   分割されかつ互いに容量結合されている複数の電極素子
   を含んでおり、さらに、前記複数の電極素子の両端のも
   の間に前記電圧を供給するためのヘッド側コネクタを備
   えたことを特徴とする電圧検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電圧検出装置の前記ヘッ
   ド側コネクタに、電界に応じて電圧を誘起するアンテナ
   を接続したことを特徴とする電界センサ。
3. 【請求項３】 前記センサヘッドは前記ヘッド側コネク
   タに内蔵されている請求項２記載の電界センサ。
4. 【請求項４】 前記アンテナに接続された導体ケーブル
   と、前記導体ケーブルを前記ヘッド側コネクタに接続お
   よび脱離可能なアンテナ側コネクタとを備えた請求項２
   記載の電界センサ。
5. 【請求項５】 前記センサヘッドは前記アンテナ側コネ
   クタに内蔵されている請求項４記載の電界センサ。
6. 【請求項６】 前記ヘッド側コネクタ及び前記アンテナ
   側コネクタはいずれも光ファイバコネクタである請求項
   ４記載の電界センサ。
7. 【請求項７】 前記アンテナは、ダイポール・アンテ
   ナ、モノポール・アンテナ、バイコニカル・アンテナ、
   ログペリオディック・アンテナ、ループ・アンテナ、半
   波長ダイポール・アンテナ、バラボラ・アンテナ、ＧＰ
   Ｓアンテナ、バイコニカル・ログペリオディック・アン
   テナのうち、いずれかであることを特徴とする請求項２
   −６のいずれかに記載の光電界センサ。
8. 【請求項８】 請求項１記載の電圧検出装置の前記ヘッ
   ド側コネクタに、電圧を検出するための検出端子を接続
   したことを特徴とする電圧検出器。