JPS58109857A - 電気測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電気・磁気光学物質を使用して電界および
磁界を測定する装置に関するものである。

この樵の装置として、一般的にポッケルス効果もしくは
７アラデー効果を応用したものが知られている。すなわ
ち、Ｊ１１ａ！ｇは一般的な電界および磁界測定装置の
基本構成を示すものである。第１図において、参照符号
１０は電気・磁気光学物質を示し、例えばＫＤＰ、水晶
、鉛ガラス等で構成されす、この電気・磁気光学物質１
０の−ｉｉａｍには偏光［１２を配設すると共に他１！
４１１部には検光４［１４を配設する。ｌた、偏光板１
２には、集光レンズ１６を介して入力用光ファイバ１８
ｔ−配設し、この入力用光ファイバ１８を適宜光源装置
２０に接続する。一方、検光板１４には、集光レンズ２
２を介して出力用光ファイバ２４を配設し、この出力用
光７アイパ２４の出力端部を光電変換装置２６に接続す
る。なお、前記１気・磁気光学物質１０、偏光板１２、
検光板１４、両系光レンズＩＳ、２２およびこれら集光
レンズ１６．２２と対向位置する入力用光ファイバ１８
および出方用光ファイバ２４の各端部は、絶縁ケース２
８で囲繞する。

このように構成された電界および磁界測定装置＃ｉ、光
＃装置２Ｄにおいて発生する光を入力用光ファイバ１８
を介してセンサー（絶縁ケース２８で囲繞した部分）へ
伝送し、集光レンズ１６シよび偏光板１２によって所定
の光ビームＢ、管形成し、電気・磁気光学物質１ｏに入
射する。このようにして、所定の光ビームＢｐが電気・
磁気光学物質１０を通過する線、センサｉＢＫ作用して
いｂ電界もしくは磁界の強さに４づいて電気・磁気光学
物質１０Ｋ＞いてポッケルス効果もしくは７アラデー効
果による偏光変。

ｌｌＩを生じ、光ビームの偏光角がずれる。従って。

この光ビーＡＢｐの偏光値のずれを検光板１４を介して
、光の強−に変換し１次いで集光レンズ２２を介して出
力用光７アイパ２４によｐ光電変換装置１ｔ２６へ伝送
して電気信号に変換することにより、電界もしくは磁界
の値を測定することができる。

し力）しながら、この種の測定装置において。

所望の位置における電界もしくは磁界の値を測定する場
合、センナ部の寸法が大きいとその位置における値を正
しく測定することができず、誤差が増大する。従って、
精度の高い測定装置を得る丸めに社、センサ部を小形に
製作することがｉｉＩまれる。この丸め、光ビームを形
成するための偏光板としては、−フィルム状偏光板もし
くは偏光プリズム等が使用される。しかし、フィルム状
偏光板は薄く安価であるが、高温で使用することがで會
ず、また小形加工すると外観ではその向きが判別しに＜
＜、偏光方向の微調整が困難となる欠点があゐ。筐た、
偏光プリズムは、小形に製作することが困難であｐ、セ
ンを部の寸法が大きくなゐ欠点がある。

従って、従来よ）この種の電界および磁界測定装置とし
ては、精密な１ＩＩＩ１１ｔ−必要とするために構造が
簡単である仁とがｊｉｌすれておシ、また精度の高い測
定を行うためにセンを部が５形であゐことがｉｉＩ望れ
ていた。

そこで１本発明者等は、前述した従来の電界および磁界
測定装置の問題点を全て克服すふと共に簡単な構成で小
形の構造からなる装置ｊ１を得るべく種々検討を重ねた
結果、電気・磁気光学物質の一部にそれぞれ光ビームの
入射と取出しとを行うための反射面を設けると共にこれ
らの反射面に反射形偏光膜を蒸着形成することによル、
従来のような独立した偏光板や検光板を省略することが
でき、前記問題点を解消し得すことを突き止めた。

従って、本発明の目的は、簡単な構成で製造が容易とな
如、小形にして高精度の電界および磁界の測定を行うこ
とがで赤る電気測定鉄ｒＩｔを提供するにある。

前記の目的を達成するため、本発明においては、電界お
よび磁界の変化に応じて光ビームの偏光角をずらす作用
を生じるよう構成配置した電気・磁気光学物質に対し、
光ビームをそれぞれ偏光させて入射しかつ堆出し、この
取出した光ビームの光量を電気的に測定するよう構成し
良電気測定装置において、電気・磁気光学物質の一部に
反射形偏光７Ｋを蒸着形成することを特徴とする。

前記の一気測定装置において、電気・磁気光学物質の両
端部に光ビームの入射と取出しを行うためのプリズムを
配置し、このプリズムの一側面に反射形偏光膜を蒸着形
成すゐこともで会す、この場合、入射側プリズムと電気
・磁気光学−質との接合間に′／４波長板を配設すれば
好適であゐ。

また、’１１１１気−磁気光学物質の光ビーム入射側の
一部は反射膜で構成することもできる。

前記の電気測定装置においては、電気・磁気光学物質に
対し、入力用光ファイバおよび出力用光ファイバをそれ
ぞれ集光レンズを介して接続配置することができる◎ さらに、電気・磁気光学物質の側面に光ビームをその偏
波面を保持して多数の反射を行うための反射属を形成す
ゐことができる。

さらＫｔた。電気・磁気光学物質の光ビーム取出し側の
一部に形成した反射形偏光膜のｇｒＭに略同−の屈折率
を有するガラス板等を設ければ好適である。

次に、本発明に係る電気測定装置の喪施例につき添付図
面を参照しながら以下詳細に説明する。

第２図は、本発＃４に係る電気測定装置の一実施例を示
すものであシ、電界副定用として構成した場合のセンサ
部の基本構成を示す、すなわち、菖２図において、参照
符号５０＃−１電気光学物質を示し、この電気光学物質
３０は両端−を対称的にそれぞれ光ビームの反射および
伝送方向に適すゐ角ｇＫ切断し、さらＫこれらの切断面
を研磨処理してそれぞれ反射形偏光ｊｌａｌｂを蒸着に
よｐ形成したものである。この蒸着偏光膜ａ、ｂは、通
常２００℃程度の高温でも使用可能であｐ１厚さは約１
０μ講以下の薄さであるため体積を＃ｌｉ視することが
で会、従来の偏光板および検光板に代替し得る信頼性の
極めて高い偏光体を構成すゐ。

そこで１本実施例Ｋ１１Ｐ％Ａては、前記電気光学物質
３０に対し、偏光膜ａ、ｂと対向すゐようそれぞれ集光
レンズ墨２，３４を配設すると共に、これらの集光レン
ズ１２．５４に対しそれぞれ入力用光７アイパ３６と出
力光７アイパｓ８とを接続配置する。なお、入力用光７
アイパｓ６は光源装置（図示せず）と接続すゐと共に出
力用光７アイパ３８は光電変換装置（図示せず）と接続
するものであり、これらの点は従来技櫂と全く同様であ
る。

このように構成した本夷膣例装置によれば、入力用光フ
ァイバ３６よｐ伝送される光は、＃＆光レンズ３２によ
って集光され、光ビームＢ。

となって電気光学物質ＢＯへ入射すゐ、このようにして
、電気光学物質６０に入射され九光ビームＢ、は、偏光
膜１で反射され直線偏光されて偏光膜すへ伝送され為、
この時、電気光学物質５０が電界中和存在すると、光ビ
ームＢ、はその電界波および磁界波の間で電界の強さに
比例した位相差が生じる。そζで、この先ビームＢｐを
偏光膜すで反射させ、集光レンズ３４および出力用光７
アイパ３８を介して取出せば。

光ビームＢｐの前記位相差を光量の変化として観測する
ことができ、電界の測定”を行うことができる。

また、この種の電界測定を行う装置として。

電気光学物質３０を伝送すゐ光ビームＢｐを円偏光させ
ｂ場合には、第３図に示すように１電気光学物質３００
両端部を直角端面とし、これらの両端面部にそれぞれプ
リズム４０，４２１”配設し、ｅｒｔらグＶズ４４０，
４２（Ｄ−１８ｍＫ前記実施例と同様に反射形偏光属ａ
、ｂを蒸着形成するζ七によ〕、電界の測定を行うこと
ができる。この場合、プリズム４０と電気光学物質３０
との間に務波長＠４４を設置する。

ｊ１４　［７！ｒ、ｌｉ第６図は１本発明に係る電気測
定装置の別の実施例を示すものであｐ、磁界測定用とし
て構成した場合のセンを錫の基本構成を示す、磁界＃１
定を行う装置としては　ＳＷ定しようとする磁界Ｈの内
命と光ビームＢ、０伝送方向とを一致させる必ｌ！があ
プ１本ｆＩＡａ書においては、磁界Ｈの向きに応じて三
種類の実施例を示した。

まず、第４図ム〜Ｃに示す実施例は、磁気光学物質５０
の一側面における両端１１にプリズム５２．５４を対称
的に配置し、これらプリズム５２．５４の磁気光学物質
５０の一側面と平行な面に、それぞれ前記実施例と同様
に集光レンズ５２．５４を介して入力用光７アイパ５６
と出力用光７アイパ３８とを接続配置する・曹た、プリ
ズム５２．５４の傾斜面には、前記実施例と同様反射形
偏光ｆｉ１ｍ、ｂｔ蒸着形成する。さらに、磁気光学物
質５０の前記プリズム５２゜５４が配設された面と、こ
の面と対向す為ｔｌＫは、光ビームＢＰの偏波面を保持
す為反射属Ｃ。

ｄを適宜形成する。

このように構成し九本実施例装置によれば。

入力用光７アイパ３６および集光レンズ５２ｔ−介して
プリズム５２に入射される光ビームＢｐは、偏光膜１で
反射されて直線偏光となる。この直線偏光となった光ビ
ームＢ、は磁気光学物質５０へ入射される。しかるに％
本実施例においては、この磁気光学物質５０へ入射され
る光ビームの入射方向と同方向に磁界Ｈが作用する場合
の磁界の測定に適している。従って、直線偏光となった
光ビームＢｐの偏波面は、光ビームＢｐが磁気光学物質
５０中を反射膜ｃ、ｄ間において反射しながら伝搬する
と会、磁界Ｈの強さに比例して回転していく、仁の光ビ
ームＢｐの偏波面の回転角の変化を偏光膜すで反射させ
て光の強度変化として検出することによ）％磁界の一定
を行うことができる。

本ＩＩ施何から明らかなように、磁界を測定する場合は
、磁気光学物質５００籍性を利用し、光ビームＢｐを前
記物質５０内で多数回反射させふことによｐ感度を増大
させることがで舎ゐ。

そζで、高感度の要求がなｉ場合には、縞２＃Ａシよび
縞３図に示す実施例と同一構成とし、電気光学物質！ｓ
Ｏを磁気光学物質５０に置換することにより、電界Ｓ＋
＊と同様に磁界測定を行うことがで音る。すなわち、こ
の場合、入射光ビームは偏光膜ａＫよって反射されて直
線偏光となプ１次いで光ビー＾が磁気光学物質中を伝搬
する際その偏波面が磁界の強さに比例して回転するので
、この先ビームの偏波面の回転角の変化を偏光膜ｂＫよ
ｐ光の強度変化として検出し、磁界を測定することがで
奮る。

第５図人、Ｂは、磁界測定を行う装置の別の実施例を示
すものである・すなわち１本実施例においては、磁気光
学物質５０のｍ個ＩＮＫおけゐ両端部に直接集光レンズ
３２，３５４ｔ１１１続配直したものである。この場合
、磁気光学物質ＳＯは、集光レンズ５２．Ｓ４を配設し
た面と対向する面をそれぞれ傾斜させて、４）傾斜ＮＫ
ＩＬ射形偏光＠ａ、ｂｔ−蒸着形成す為、そして、磁気
光学物質５０の前記集光レンズ５２，５４１−配設した
面と偏光膜ａ、ｂを形成した面には各離間部分に反射Ｊ
ＩＣ＃　ｄを形成すす、このように構成することによっ
ても、光ビームＢ、は磁気光学物質５０中を反射膜ｃ、
ｄ間で反射しながら伝搬するａＫ磁界ＨＫよる偏波面の
回転変化を生じ、磁界の測定を可能とする。

また、７１１Ｆ６図Ａ、Ｂは、磁界測定を行う装置のさ
もに別の実施例を示すものである１本実施例は、略四辺
形状に構成した磁気光学物質５０のｍ個ｒＩＭＫおける
両端部に直接集光レンズ３２゜３４を接続配置したもの
である。この場合、集光レンズ５２．５４の接続方向と
平行する磁気光学物質５００両側面を傾斜状に切除し、
この切除した傾斜面にそれぞれ反射形偏光属ａ、ｂを蒸
着形成する。そして、磁気光学物質５０の切欠した両側
面および集光レンズ３２．５４を配設し丸面と対向する
側ＩＮＫ反射膜ｃ、ｄ、・ｔ−形成す為、このように構
成することによっても、光ビームＢｐは磁気光学物質５
０中を反射膜＃、ｄ、ｅ間で往復反射しながら伝搬する
際に磁界ＨＫよ為偏波面の回転変化を生じ、磁界の測定
を可能とする。

前述した種々の実施例から明らかなようｋ。

本発＠によれば、従来の１光板および検光、１［Ｋ代え
て、電気ｅ磁気光学物質もしくはこれと組合せて使用す
るプリズムに反射形偏光属を形成する構成としたことに
より、センナ部の寸法が小形化し、測定種度も向上する
と共に高温１／Ｉｓ気でも安定に動作する。また、従来
装置のように、偏光板等の角度をｌ１ｍ１１１す為等の
組立て時における精密作業が不要となｐ、量産化が可能
となシ製造コストの低減ｔａｉｌｌることがで会ゐ。

なお１本発明において、一般に先は一直入射以外の全反
射において楕円偏光となることから。

反射層偏光膜１を形成する面には偏光膜を形成しないで
、単に反射属とすゐこともで會る。すなわち、ポッケル
ス効果ｔｓ用す為場合には、元ビームとして直線偏光よ
ｐも楕円偏光を使用した方が、入出力の直−性等が向上
す為ことがある。しかし、７アラデ一効果ｔｓｍす為場
合には、光ビームを直線偏光とした方が信号対ノイズ比
が向上し好！しい。

これに対し、反射層偏光膜すを形成するｍにおいては、
外気との屈折率の差から、偏光により不要となった成分
の光ビームまで反射されて出力用光ファイバに入射され
る丸め、蟲精度の測定が困−となる、そζで、このよう
な場合。

必要な光ビームのみを検出するには、縞７図に示すよう
に１反射形偏光ｇｂと屈折率の似え薄いガラス板５６を
前記偏光膜すを形成し丸面に貼ｐ付け、不要な光ビーム
Ｂ、　２は検出すべき光ビームＢｐ１０光軸から外すよ
う構成すれば好適であゐ、なお、光７アイパは、直通数
百−であるため、貼り付けるガラスＩ［５６は薄くてよ
く、同等の屈折率を有する接着剤で代用することもで会
る。

以上１本発明の好適な実施例についてａ＠し九が１本発
＠装置は電ｆｆ１Ｋよって生じゐ磁界および電圧によっ
て生じる電界を測定することにより、電流および電気測
定装置として構成すゐことがで会為ばかｐでなく、その
他事発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計
変更ｔなし得ゐことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電界および磁界測定装置の基本構成を示
すａ−図、第２図は零発＠に係る電気測定装置の一実施
例を示す要部構成斜視図、１１３図は１１２図に示す装
置の変形例を示す要部構成斜視図、第４図Ａ〜Ｃは本発
明装置の別の実施例を示す要部構成説明図であって、ム
は平面図、Ｂは正面図、Ｃは一側［１，第５図ム。 Ｂは第４図に示す装置の変形例を示すＪｓ蕩構成説明図
であって％人は平面図、Ｂ＃ｉ−側面図。 第６図Ａ、Ｂは第４図に示す装置のさらに別の変形例を
示すＩＩ部構成説−図であって、ムは平面図、Ｂは一側
ｒ１１図、第７図は反射形偏光ｌｌｂを形成する面の別
の実施例を示すｌＩ部拡大説明図である。 １０・・・電気・磁気光学物質 １２・・・偏　　光　　板　　１＃・−検　　光　　板
１６・・・集光レンズ １８・・・入力用光７アイパ ２０・・・光ｍ装置　２２・・・集光レンズ２４・・・
出力用光７アイパ ２６・−光電変換装置　　２Ｂ・・・絶縁ケース３０・
−電気光学物質　　５２．５４・・・集光レンズ３６・
・・入力用光ファイバ ３８・・・出力用光ツアイパ ４０．４２・・・プリズム　４４・・・−波長板５０　
・・・磁気光学物質　　５２．５４・・・　プリズムｉ
、ｂ・・・反射層偏光膜 ｃ、ｄ、・・・・反　射　膜 特計出顔人　芳　野　俊　彦 ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　電界および磁界の変化に応じて光ビームの偏
   光角をずらす作用を生じるよう構成配置し九′−気・磁
   気光学物質に対し、光ビームをそれぞｎ偏光させて入射
   しかつ取出し、この取出した光ビームの光量を電気的に
   測定するよう構成した電気測定装置において、電気磁気
   光学物質の−ｍＫ反射形偏光膜を蒸着形成することを槽
   倣とす、！１電気測定装置。 Ｑ）特許請求の範囲第１項記載の電気測定装置において
   、電気・磁気光学物質の両端部に光ビームの入射と取出
   しを行うためのプリズムを配置し、このプリズムの一側
   面に反射形偏光膜を蒸着形成してなる電気測定装置。 ３し　特許請求の範囲第２項記載の電気測定装置におい
   て、入射側プリズムと電気・磁気光学物質との接合間に
   ３波長板を配置してなる電気測定装置。 （４）特許請求の範囲第１項または第２項記載の電気測
   定装置において、１を気・磁気光学物質の光ビーム入射
   側の一部は反射膜からなる電気測定装置。 ■　特許請求の範囲５１１項記載の′−気測定表直にお
   いて、電気書磁気光学物質に対し、入力用光ファイバお
   よび出力用光ファイバをそれぞれ集光レンズを介して接
   続配置してなる電気測定装置。 囚　特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載
   の電気測定装置において、電気書磁気光学物質の＠面に
   光ビームをその偏波面を保持して多数の反射を行うため
   の反射ＪＩＫを形成してなる電気測定装置。 の　僧許請求の範８嬉１項乃・至ＪｌｌＩｂ項のいずれ
   かに記載の電気測定ｔ７＆置において、電気・磁気光学
   物質の光ビーム取出し側の一部に形成し九反射形偏光膜
   の膜面に＃！同一の屈折率を有するガラス板等を設けて
   な□る電気測定装置。