(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏波を出力する光源と、
上記第１の偏波の少なくても一部を透過するビームスプリッターと、
上記ビームスプリッターを透過した上記第１の偏波を伝送する光ファイバと、
上記光ファイバからの上記第１の偏波を集光して、電界（あるいは磁界）で偏波面の変化する電気（あるいは磁気）光学結晶に照射する光学系Ａと、
集光された上記第１の偏波が、前記電気（あるいは磁気）光学結晶またはその少なくとも１部を少なくとも１回以上透過して偏波状態の変化として電界（あるいは磁界）の情報を含んだ第２の偏波となり、前記第２の偏波が上記光学系Ａと上記光ファイバとを、上記第１の偏波の伝搬経路を逆方向に辿る構成と、
上記第２の偏波は上記ビームスプリッターで分岐され、その分岐された上記第２の偏波の偏波状態の変化を光強度の変化に変換する検波光学系と、
前記検波光学系の光出力を電気信号として出力する光電変換器と、
前記光電変換器出力を外部に電気量として出力する出力回路と、
上記光ファイバと上記光学系Ａとを結ぶ光路上にあって第１の偏波または第２の偏波の偏向方向を調整する偏向調整手段と、
上記光電変換器の出力から上記偏向調整手段を制御する制御回路と、
を、具備することを特徴とする電磁界プローブ装置。
【請求項２】
上記の構成において、前記光学結晶上にあって電界（あるいは磁界）を発する検体に近い面あるいはその側面上に配置された反射層を具備することを特徴とする請求項１に記載の電磁界プローブ装置。
【請求項３】
上記反射層は、反射率または透過率などの光学的特性の部分的な変化で記したマーカーを具備することを特徴とする請求項２に記載の電磁界プローブ装置。
【請求項４】
上記偏向調整手段は、さらに、第１の偏波を出力する上記光源から上記電気（あるいは磁気）光学結晶を経て、上記光電変換器に至る光路上に配置した少なくとも１つ以上の液晶レンズを具備することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の電磁界プローブ装置。
【請求項５】
上記偏向調整手段は、さらに、第1の偏波を出力する上記光源から上記電気（あるいは磁気）光学結晶を経て、上記光電変換器に至る光路上に配置した光軸を屈折するための少なくとも１つ以上の液晶偏向器を具備することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電磁界プローブ装置。
【請求項６】
上記偏向調整手段は、さらに、第１の偏波を出力する上記光源から上記電気（あるいは磁気）光学結晶を経て、上記光電変換器に至る光路上に配置した少なくとも１つ以上の液晶リターダを具備することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の電磁界プローブ装置。
【請求項７】
上記偏向調整手段として液晶偏向器を用い、また、反射層の形成された前記電気（あるいは磁気）光学結晶面を用いるもので、
上記制御回路は、（１）上記液晶レンズの焦点距離を順次徐々に変えながら、上記液晶偏向器を用いて上記電気（あるいは磁気）光学結晶面を第１の偏波で走査し、上記反射層の形成された前記電気（あるいは磁気）光学結晶面と同じ面に設けられたマーカーからの反射光または透過光の強度測定を行うか、（２）あるいは、上記液晶偏向器を用いて上記電気（あるいは磁気）光学結晶面を第１の偏波で走査し、上記液晶レンズの駆動電圧を順次徐々に変化させてその焦点距離を順次徐々に変化させながら、上記反射層の形成された前記電気（あるいは磁気）光学結晶面と同じ面に設けられたマーカーからの反射光または透過光の強度測定を  行い、（３）上記液晶偏向器の偏波量に対する上記反射層からの反射または透過光量の変化率から上記反射層上の合焦検出を行うものであることを特徴とする請求項４に記載の電磁界プローブ装置。
【請求項８】
上記偏向調整手段として液晶偏向器を用いるもので、
上記制御回路は、上記液晶偏向器を制御して電気（あるいは磁気）光学結晶面を上記光学系Ａによる第１の偏波の集光位置を変えて走査しつつ、前記光学結晶上における電界（あるいは磁界）の強度分布を測定し、この測定結果をもとにデータ処理部が特定の標本点を決定し前期標本点における測定値を記憶し出力するものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の電磁界プローブ装置。
【請求項９】
上記偏向調整手段として液晶偏向器を用いるもので、
上記制御回路は、上記偏向調整手段の上記液晶偏向器を制御して電気（あるいは磁気）光学結晶面を上記光学系Ａによる第１の偏波の集光位置を変えて走査しつつ電界（あるいは磁界）の強度分布を測定し、データ処理部が前記強度分布上の最大値を記憶し出力するものであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の電磁界プローブ装置。
【請求項１０】
上記偏向調整手段として液晶偏向器を用いるもので、
上記制御回路は、上記液晶偏向器を制御して電気（あるいは磁気）光学結晶面を上記光学系Ａによる第１の偏波の集光位置を変えて走査しつつ電界（あるいは磁界）強度を測定し、データ処理部が走査位置情報と電界（あるいは磁界）強度を出力するものであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の電磁界プローブ装置。
【請求項１１】
上記偏向調整手段として液晶偏向器を用い、また、反射層の形成された前記電気（あるいは磁気）光学結晶面を用いるもので、
上記液晶偏向器に印加する電圧を制御して、上記電気（あるいは磁気）光学結晶面を上記光学系Ａによる第１の偏波の集光位置を変えて走査し、前記結晶面上の上記反射層上のマーカーからの反射光または透過光の強度測定を行い、上記液晶偏向器による偏向量に対する反射光強度または透過光強度の変化が最大になる上記偏向器への印加電圧を検出し、データ処理部で液晶偏向器へのその検出した印加電圧に対する上記偏向量の校正を行うことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の電磁界プローブ装置。
【請求項１２】
上記電気（あるいは磁気）光学結晶は、結晶方位、結晶材質、結晶サイズ、あるいは厚みなどの異なる電気光学結晶素片の２つ以上から構成し、上記偏向調整手段の偏向量を変えて測定に使用する結晶素片を選択する機能を有するものであることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の電磁界プローブ装置。
【請求項１３】
上記制御回路は、上記偏向調整手段の制御データ、あるいは、前記制御データの取得時の温度または湿度を含む環境データを記憶する記憶装置を備えるものであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の電磁界プローブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気光学効果または磁気光学効果を利用し電界または磁界検出に用いる電磁界プローブ装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
測定しようとする領域の電界、表面電位、あるいは磁界を殆ど乱すことなく測定する際に用いる測定装置として、ＥＯ（電気光学）効果やＭＯ（磁気光学）効果を用いた測定装置は既によく知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１（米国特許第３６０５０１３号明細書）には、ファラデイ効果を示す光ファイバーを用いた電流測定システムが開示されている。また、特許文献２（米国特許第４００２９７５号明細書）には、電場あるいは磁場の強度に従って偏波方向の変わる光学結晶を用いた電圧測定が開示されている。
【０００４】
また、特許文献３（特開２００５−２９２０６８号公報）には、交流電界や交流磁界などが印加されている電気光学結晶、磁気光学結晶、圧光学（光弾性）結晶などの光学結晶に光を入射させ、光学結晶から出射された光を検出することにより交流電界、交流磁界、音圧などに相当する信号を得る計測システムが開示されている。これは、光学結晶の変位による感度の低下を抑制することを目的にするもので、光源からの光源出力直線偏波を光学結晶に伝送し、光学結晶を介して光源出力直線偏波を被測定物理量により偏波変調してサーキュレータにより偏波調整器に伝送し、偏波調整器によって偏波変調光を任意偏波に変換し、任意偏波を偏波ビームスプリッターにより直交する分離直線偏波に分離し、分離直線偏波をそれぞれ光検出器により電気信号に変換し、電気信号を差動増幅器により差動信号として出力し、差動信号をロックインアンプにより被測定物理量の振幅信号と位相信号として出力し、光検出器の光電流とロックインアンプからの振幅信号を制御信号処理部に入力し、制御信号処理部により光電流が等しくかつ振幅信号が最大となるように偏波調整器を制御して任意偏波を調節するものである。
【０００５】
また、特許文献４（特開２００４−１７７２１４号公報）の図７には、電気光学結晶で構成された反射型の電界センサーアレイ全体にプローブ光を照射して、その反射光を２次元撮像装置で観測する３次元電界分布測定装置が開示されている。
【０００６】
また、非特許文献１（ＮＴＴ技術ジャーナル）には、図８に示す様に、光ファイバー、フェルール、コリメータレンズ、およびＥＯ（電気光学）結晶を用いて、金属素子を排除したＥＯプローブが記載されている。
【０００７】
本発明では、上記の電界センサーやＥＯプローブと異なり、液晶レンズを用いているが、液晶レンズとしては、例えば特許文献８（特開２００４−４６１６号公報）の図１あるいは図６に記載の液晶レンズや、特許文献９（特開平７−１１０４８２号公報）の図６に記載の液晶電気光学素子、あるいは特許文献１０（米国特許第４１９３３０号明細書）に記載のレンズシステムを用いることができる。以下の記述に於いては、液晶レンズとは、パワー調整手段として液晶レンズを用いたレンズシステム、つまり通常のレンズも加えたレンズ群を意味する。
【０００８】
また、光線の偏向器を用いるが、電気的に出射角度を変えられるものであればよい。そのようなものとして、例えば、特許文献５（米国特許第４０６６３３４号明細書）の図２、図３に記載の液晶偏向器（liquid crystal light deflector）がある。その他、特許文献６（特開２００５−１８１１５０号公報）の図１１に記載の平面状の液晶偏向器や、特許文献７（米国特許第６１６９５９４号明細書）の図２に記載の楔状の液晶偏向器が知られている。
【０００９】
本発明ではまた、液晶リターダを用いている。リターダ（retarder）は、光波を直交する２つの成分に分けて、それらに位相差を生じさせるものであって、４分の１波長板や２分の１波長板などの波長板(wave plate)を含むものである。また、液晶リターダは、印加する電界を変えることで上記の位相差を変えることが出来るリターダであり、既に市販されている（例えば、メドウラークオプティクス（meadowlark optics）社）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第３６０５０１３号明細書
【特許文献２】米国特許第４００２９７５号明細書
【特許文献３】特開２００５−２９２０６８号公報
【特許文献４】特開２００４−１７７２１４号公報
【特許文献５】米国特許第４０６６３３４号明細書
【特許文献６】特開２００５−１８１１５０号公報
【特許文献７】米国特許第６１６９５９４号明細書
【特許文献８】特開２００４−４６１６号公報
【特許文献９】特開平７−１１０４８２号公報
【特許文献１０】米国特許第４１９３３０号明細書
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】都甲他「より正確な電界計測を可能にする電気光学プローブ」、ＮＴＴ技術ジャーナル、２００６年６月、２１−２４頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
全体を片手で把持できる程度のサイズの容器に納めることができ、製造時および使用時の調整が容易な電磁界プローブ装置。および一度に複数点の測定が可能な電磁界プローブ装置を提案する。
【００１３】
本発明の電磁界プローブ装置は、電気（あるいは磁気）光学効果を利用し、被測定電界（あるいは磁界）による電気（あるいは磁気）光学結晶による偏波面の変化を光学的に検出し電気量（例えば電圧）として出力する電磁界プローブ装置である。本発明の電磁界プローブ装置は、光学器械的要素が重要な機能をもつ精密機械装置でもあるので、安定した測定結果を維持する為には光学的要素・機械的要素を極めて正確に配置してあることが求められる。また、温度や湿度による構成要素の膨張・伸縮による測定結果の変動を減じ、また経時的な変動に対しても、同様に安定な動作が維持されることが求められる。片手で保持できる大きさ、重さで製作することも併せて重要である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の電磁界プローブ装置は、電界（あるいは磁界）で偏波面の変化する電気（あるいは磁気）光学結晶と、第１の偏波を出力する光源と、前記第１の偏波を前記電気（あるいは磁気）光学結晶に集光するための光学系Ａと、前記電気（あるいは磁気）光学結晶またはその少なくとも１部を方向にかかわらず少なくとも１回以上透過して偏波状態の変化として電界（あるいは磁界）の情報を含んだ偏波（以下「第２の偏波」と称す）を光電変換器に導くための第２光学系と、第２の偏波の偏波状態の変化を光強度の変化に変換する検波光学系と、前記検波光学系の光出力を電気信号として出力する光電変換器と、前記光電変換器出力を外部に電気量として出力する出力回路と、第１の偏波または第２の偏波の偏向方向を調整する偏向調整手段と、上記光電変換器の出力から、偏波の偏向方向を所定の状態に維持するように、光学系Ａ、第２光学系あるいは検波光学系を制御する制御回路と、を具備するものであり、特に、次の特徴をさらに備えるものである。つまり、
上記第１の偏波の少なくても一部を透過するビームスプリッターと、
上記ビームスプリッターを透過した上記第１の偏波を伝送する光ファイバと、を備え、
上記光学系Ａは、上記光ファイバからの上記第１の偏波を集光して、電界（あるいは磁界）で偏波面の変化する電気（あるいは磁気）光学結晶に照射する光学系Ａであり、
集光された上記第１の偏波が、前記電気（あるいは磁気）光学結晶またはその少なくとも１部を少なくとも１回以上透過して偏波状態の変化として電界（あるいは磁界）の情報を含んだ第２の偏波となり、前記第２の偏波が上記光学系Ａと上記光ファイバとを、上記第１の偏波の伝搬経路を逆方向に辿る構成を持ち、
上記第２の偏波は上記ビームスプリッターで分岐され、上記検波光学系は、その分岐された上記第２の偏波の偏波状態の変化を光強度の変化に変換するものであり、
さらに、上記光ファイバと上記光学系Ａとを結ぶ光路上にあって第１の偏波または第２の偏波の偏向方向を調整する偏向調整手段を備え、上記光電変換器の出力から上記偏向調整手段を制御する制御回路を有するものである。
【００１５】
また、上記の構成において、前記光学結晶上にあって電界（あるいは磁界）を発する検体に近い面上あるいはその側面に配置された反射層を具備するものである。
【００１６】
上記偏向調整手段は、さらに、第１の偏波を出力する上記光源から上記電気（あるいは磁気）光学結晶を経て、上記光電変換器に至る光路上に配置した少なくとも１つ以上の液晶レンズを具備するものである。
【００１７】
上記偏向調整手段は、さらに、第１の偏波を出力する上記光源から上記電気（あるいは磁気）光学結晶を経て、上記光電変換器に至る光路上に配置した光軸を屈折するための少なくとも１つ以上の液晶偏向器を具備するものである。
【００１８】
上記偏向調整手段は、さらに、第１の偏波を出力する上記光源から上記電気（あるいは磁気）光学結晶を経て、上記光変換換器に至る光路上に配置した少なくとも１つ以上の液晶リターダを具備するものである。
【００１９】
また、上記の構成において、さらに、前記反射層は、反射率または透過率などの光学的特性の部分的な変化で記したマーカーを具備するものである。
【００２０】
また前記制御回路は（１）上記液晶レンズの焦点距離を順次徐々に変えながら、上記液晶偏向器を用いて上記電気（あるいは磁気）光学結晶面を第１の偏波で走査し、上記反射層の形成された前記電気（あるいは磁気）光学結晶面と同じ面に設けられたマーカーからの反射光または透過光の強度測定を行うか、（２）あるいは、上記液晶偏向器を用いて上記電気（あるいは磁気）光学結晶面を第１の偏波で走査し、上記反射層の形成された前記電気（あるいは磁気）光学結晶面と同じ面に設けられたマーカーからの反射光または透過光の強度測定を、上記液晶レンズの駆動電圧を順次徐々に変化させてその焦点距離を順次徐々に変化させながら、行い、（３）上記液晶偏向器の偏向量に対する反射層からの反射または透過光量の変化率から反射層上の合焦検出を行う機能を有する。
【００２１】
前記制御回路は、上記偏向調整手段の上記液晶偏向器を制御して電気（あるいは磁気）光学結晶面を第１光学系による第１の偏波の集光位置を変えて走査しつつ、前記光学結晶上における電界（あるいは磁界）の強度分布を測定し、この測定結果をもとにデータ処理部が特定の標本点を決定し前期標本点における測定値を記憶し出力する、という機能を有するものである。
【００２２】
また、前記制御回路は、上記偏向調整手段の上記液晶偏向器を制御して電気（あるいは磁気）光学結晶面を第１光学系による第１の偏波の集光位置を変えて走査しつつ電界（あるいは磁界）の強度分布を測定し、データ処理部が前記強度分布上の最大値を記憶し出力する、という機能を有するものである。
【００２３】
また、前記制御回路は、上記偏向調整手段の上記液晶偏向器を制御して電気（あるいは磁気）光学結晶面を第１光学系による第１の偏波の集光位置を変えて走査しつつ電界（あるいは磁界）強度を測定し、データ処理部が走査位置情報と電界（あるいは磁界）強度を出力する、というものである。
【００２４】
上記液晶偏向器に印加する電圧を制御して、上記電気（あるいは磁気）光学結晶面を第１光学系による第１の偏波の集光位置を変えて走査し、前記結晶面上の反射層上のマーカーからの反射光または透過光の強度測定を行い、上記液晶偏向器による偏向量に対する反射光強度または透過光強度の変化が最大になる上記偏向器への印加電圧を検出し、データ処理部で液晶偏向器へのその検出した印加電圧に対する上記偏向量の校正を行う、という機能を有するものである。
【００２５】
また、上記電気（あるいは磁気）光学結晶は、結晶方位、結晶材質、結晶サイズ、あるいは厚みなどの異なる電気光学結晶素片の２つ以上から構成し、上記偏向器の偏向量を変えて測定する結晶素片を選択する機能を有する。結晶素片は電気（あるいは磁気）光学結晶であって、結晶軸が異なって感応する電界（あるいは磁界）のベクトルあるいは感度など物理特性が異なるようにしてもよい。また、電気光学結晶素片と磁気光学結晶素片が混在する配列としてもよい。本構成によって、１つのプローブ装置によって３次元ベクトルとしての電界および磁界の強度測定が可能である。前記電気（あるいは磁気）光学素片上に、光学的特性の異なる材質で構成するマーカーを備えて、上記の構成の効果を併せて得ることができることは自明である。
【００２６】
本発明の電磁界プローブ装置においては、上記制御回路は、上記偏向調整手段の設定データ、つまり液晶偏向器や液晶レンズの制御データや前記制御データの取得時に関連する温度、湿度、その他の環境データを記憶する記憶装置を備えるようにしてもよい。例えば、プローブ装置に新たに電源が投入されたときなどには、その投入時の環境データを取得して、その環境データに近いデータから記憶された最適データを読み出して、制御の初期値として用いる。これによって、電源投入から装置の安定までの制定時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００２７】
よく知られているように、一般的な導電式プローブ、例えばオシロスコープ等で使われているものは、回路の電圧を測定する先端に導体を有しこれを被測定物の当該部位に接触して電気信号を取り出す方式である。また先端の導体が鉤状のものもあり、これらは上記当該部位に固定可能でありまた、上記当該部位の導体であれば接触の位置が変動しても測定値に大きな変動が発生することはない。
【００２８】
一方、本発明は、偏向調整手段に液晶レンズが備えられている場合は、この液晶レンズを、光源から電気（あるいは磁気）光学結晶を経て光電変換器に至る光路上に、配置することになるので、前記光学結晶の光軸上の所定の焦点位置においてその偏波を変調する電気（あるいは磁気）光学効果を測定することができる。ここで、液晶レンズは印加電圧を変えると焦点距離が変化するものであり、これを用いることで、光軸上の焦点位置を電気的に制御できることはよく知られている。換言すれば、外見上では固定焦点レンズを用いた系において、光路長を電気的に制御できることと等価である。液晶レンズを用いた場合も、上記と同様の理由による短期的伸縮や、その製造時の加工歪の放出などによる長期的な伸縮を相殺する制御機能を具備することになるので、計測器側を安定化することができる。
【００２９】
また、偏向調整手段に、液晶レンズと液晶偏向器との両方が備えられている場合は、液晶レンズの駆動電圧を変えてその焦点距離を徐々に変化させながら、液晶偏向器を用いて電気（あるいは磁気）光学結晶面を第１光学系により集光した第１の偏波で走査して、前記結晶面上の反射層上のマーカーからの反射光出力または透過光出力を、それぞれの焦点距離ごとに測定し、偏向量に対する反射光強度または透過光強度の変化を焦点距離ごとに得ることができる。これによって、上記液晶レンズを含む光学系が、前記反射層上に焦点を結んでいるか否かを検出できる。そしてさらに、制御回路は該検出結果に基づいて焦点を所定の位置に制御することができる。上記の測定は、それぞれの焦点距離について上記の走査を行なうものであるが、逆に、上記の走査のそれぞれの位置について焦点距離を変えて上記の測定を行ってもよい。
【００３０】
さらに本発明偏向器の校正機能を備えているので、これを用いることで、光軸の屈曲を補正することができる。また、これによって、前記光学結晶上の所定の位置において偏波を変調する電気（あるいは磁気）光学効果を測定することができる。本発明の構成によれば、プローブ装置の、例えば操作者の体温の伝播による、熱的な短期的屈曲や、加工歪の放出などによる長期的な屈曲などを相殺する制御機能を具備し安定した測定装置を実現できる。
【００３１】
そこで、本発明の電磁界プローブ装置では、上記のように、偏向調整手段の液晶偏向器の印加電圧を制御することによって光軸の屈曲を調整することを特徴の１つとしている。これによって、光軸の曲がりに対しては、液晶偏向器によって屈折角度を変えることで電気的に調整が可能である。また、機械的な光軸の調整機構に換えて、より小型軽量な液晶偏向器を用いることでプローブ装置の小型化と計量化が実現できる。
【００３２】
さらに、偏向調整手段に液晶レンズと液晶偏向器との両方に加えて、液晶リターダが備えられている場合は、具備する第１または第２の光学系入出力の偏波の直線または円偏波などの偏波特性、左右の旋光特性を前記液晶リターダの印加電圧にて制御できるため、電気（あるいは磁気）光学結晶に対して、より高感度で好適な動作状態を維持することが可能である。
【００３３】
また高周波交流電磁界は空間的な広がりや分布を持つため、測定に於いては検体と一定の相対位置にプローブを保持することは、極めて重要である。然るに、人が把持する非接触型プローブにおいては接触型プローブに比して測定部位を保持することは極めて困難であり、そのため手ぶれにより測定値の変動が大きいなどの欠点を有する。
【００３４】
また、偏向調整手段に、液晶レンズと液晶偏向器との両方が備えられている場合は、液晶レンズの駆動電圧を変えてその焦点距離を徐々に変化させながら、液晶偏向器を用いて電気（あるいは磁気）光学結晶面を第１光学系により集光した第１の偏波で走査して、前記結晶面上の反射層上のマーカーからの反射光出力または透過光出力を、それぞれの焦点距離ごとに測定し、偏向量に対する反射光強度または透過光強度の変化を焦点距離ごとに得ることができる。これによって、上記液晶レンズを含む光学系が、前記反射層上に焦点を結んでいるか否かを検出できる。そしてさらに、制御回路は該検出結果に基づいて焦点を所定の位置に制御することができる。上記の測定は、それぞれの焦点距離について上記の走査を行なうものであるが、逆に、上記の走査のそれぞれの位置について焦点距離を変えて上記の測定を行ってもよい。
【００３５】
このような本発明の構成によれば、製造時の微調整の簡易化に加えて、プローブ装置を構成する構造体や構成要素の、例えば操作者の体温による急な温度上昇による短期的な変形、加工歪の放出などによる長期的な変形、などから光学的に安定な状態を電気的な手段で維持することが可能である。
【００３６】
上記のように、本発明では偏向調整手段の制御に制御回路を用い、測定データの処理にデータ処理部を用いる。前記制御装置で液晶偏向器を制御して電気（あるいは磁気）光学結晶面を第１光学系で集光された第１の偏波で常時走査することで、前記光学結晶上における電界（あるいは磁界）の強度分布を測定する。また、上記データ処理部では、その中から所定の条件を満たす標本点を決定し、前期標本点による測定値を保持し出力する。例えば、上記液晶偏向器は周期１ミリ秒毎に前記光学結晶を直線状または面状に走査し、測定値分布から所定の部位を検出し、前記部位の測定を次の捜査終了まで保持し出力する。ここで、所定の位置とは、例えば、測定値が凹状の極小値である分布箇所である。本機能によって、操作者の手振れによって電磁界プローブ装置のプローブの先端位置と検体との距離関係が微小な変動を起こしても、検体の所定の位置に対応する電気（あるいは磁気）光学結晶上の測定位置をプローブ側で検出して、上記液晶偏向器が、それを追尾するため、操作者の手ぶれによるプローブ出力の変動を相殺することができる。
【００３７】
さらに、上記の所定の部位としては、電界（あるいは磁界）の測定値の最大の値を示す部位である場合が多い。したがって、走査範囲における測定値の単なる最大値を選択して出力することで、十分な手振れ補正効果が得られることが多い。
【００３８】
本発明は、電気（あるいは磁気）光学結晶上の測定位置情報をその場所の電界（あるいは磁界）強度測定値と共に出力する機能を有するものある。本機能によって、本発明の電磁界プローブ装置出力を用いて電界（あるいは磁界）の強度分布を測定することができる。
【００３９】
また、本発明は、単一のプローブ装置を用いて、検体の発する電界（あるいは磁界）の３次元ベクトルを測定する機能を有する。これは、上記の様に、プローブの先端に、結晶方位、結晶サイズ、材質、厚みなど複数の特性の異なる電気（あるいは磁気）結晶素片を配置し、液晶偏向器で測定に用いる光学素子を選択することによって実現する。
【００４０】
また、本発明の電磁界プローブ装置において、制御回路は、液晶偏向器や液晶レンズの制御データ、あるいは測定時の温度や湿度、あるいは、その他の環境データを記憶する記憶装置を有する。上記電磁界プローブ装置に新たに電源が投入されたときなど、投入時の環境データを取得し、前記記憶装置から過去の液晶偏向器や液晶レンズの制御データの最適データを読み出して、制御の初期値として用いることによって、電源投入から装置の安定までの制定時間を短縮することができる。前記制御データの記録は、使用記録でもあって、プローブ装置の保守資料として再現の難しい故障の診断と解析に際しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の最も簡単な構成の電磁界プローブを備えた測定装置を示すブロック図である。光源１から電気（あるいは磁気）光学結晶３を経て、光電変換器８に至る光学系は一直線上に配置されている。電界（あるいは磁界）で偏光面の変化する電気（あるいは磁気）光学結晶３と、第１の偏波を出力する光源１と、前記第１の偏波を前記電気（あるいは磁気）光学結晶３に集光するための光学系Ａ２と、前記電気（あるいは磁気）光学結晶３の結晶方位を問わず少なくともその一部を１回以上透過して電界（あるいは磁界）による変調を受け、その電界（あるいは磁界）の情報を有する偏波（以下「第２の偏波」と称す）を光電変換器８に導くための第２光学系４と、第２光学系４と直列に配置されて前記第２の偏波から電界（あるいは磁界）による偏波の変化成分を光強度の変化に変換する検波光学系７と、検波光学系７の光出力を電気信号として出力する光電変換器８と、前記光電変換器８の出力を外部に電気量として出力するデータ処理回路９と、第１の偏波を出力する光源１から電気（あるいは磁気）光学結晶３を経て、光電変換器８に至る光路上に配置した少なくとも１つ以上の液晶レンズ２０を含む偏向調整手段と、更に、前記光電変換器８の出力から、光学系Ａ２、第２光学系４、および検波光学系７の配置状態を上記偏向調整手段をして所定の状態に維持するための出力を発生する制御回路１０と、を具備する。ここで、偏波の所定の状態に維持とは偏波の、平行性、焦点状態、偏波状態、光の方向（光軸）についてのものである。
【図２】本発明の電磁界プローブ装置の第２の構成例を示すブロック図である。電界（あるいは磁界）で偏光面の変化する電気（あるいは磁気）光学結晶３と、第１の偏波を出力する光源１と、前記第１の偏波を平行光線１２とするコリメータレンズ５と、ビームスプリッター６、平行光線１２を前記電気（あるいは磁気）光学結晶３に集光し前記電気（あるいは磁気）光学結晶３からの反射光である第２の偏波を集光して概ね平行光としてビームスプリッター６に導く第２光学系４と、ビームスプリッター６から反射する第２の偏波から電界（あるいは磁界）による偏波の変化成分を光強度の変化に変換する検波光学系７と、検波光学系の光出力を電気信号として出力する光電変換器８と、前記光電変換器出力を外部に電気量として出力するデータ処理回路９と、前記光電変換器出力から第１・第２の光学系、および検波光学系の状態を検出し所定の状態に維持するための出力を発生する制御回路１０と、更に、第１の偏波を出力する光源からビームスプリッター６、電気（あるいは磁気）光学結晶３を経て、光電変換器８に至る光路上に配置した少なくとも１つ以上の液晶レンズ２０を含む少なくとも１つ以上の偏向調整器と、を具備する。
【図３】電気（あるいは磁気）光学結晶面に設けたマーカーの実施例を示す図である。マーカーは電気（あるいは磁気）光学結晶の平面上の反射層あるいはその近傍に記された図形である。その図形部分で反射率または透過率が変化し、偏波で走査してマーカー部の反射光または透過光を読み取ることで、偏波の集光位置情報を得ることができる。（ａ）は、電気（あるいは磁気）光学結晶の周辺部に、反射層の形成面と同じ面上にグレイコードで符号化された図形を設けたものである。（ｂ）は、前記結晶の周辺部にテーパー状の模様を配置した物であって、前例と同様に辺と直交する方向にマーカーを読み取ると、マーカーの幅が座標に対応する構成である。（ｃ）は、前記（ａ）と（ｂ）のマーカーを併せ持つものである。（ｄ）は、前記結晶の中心部から、太さの異なる同心円のマーカー例である。（ｅ）は、中心を同じくし太さの異なる正方形で構成したマーカーの例である。
【図４】第２の偏波が上記マーカーを液晶偏向器によって走査したときの、反射光（または透過光）の強度分布例を示す図である。（ａ）はマーカーの平面図であり、液晶偏向器によって焦点はＡ−Ａ′方向に走査されている。（ｂ）および（ｃ）はマーカーからの反射光（または透過光）強度（Ｙ軸）と偏向器駆動電圧（Ｘ軸）のプロット図である。図４（ｂ）と（ｃ）では液晶レンズへの印加電圧が異なり、図４（ｂ）ではマーカーに合焦し、（ｃ）ではずれている場合である。
【図５】電気（あるいは磁気）光学結晶の占める領域上での電界（あるいは磁界）分布測定例を示す図である。走査位置情報と電界（あるいは磁界）の強度情報を組み合わせて出力することで実現する。（ａ）は、本発明の電界（あるいは磁界）プローブ装置の先端３０（以下プローブの先端３０と記す）が検体４０の近傍に置かれ、検体４０の表面上の電界（あるいは磁界）分布を測定するときの、プローブ先端の模式図である。（ｂ）は、検体４０の発する電界（あるいは磁界）の模式的な強度分布図である。（ｃ）は、プローブの先端３０で測定した電界（あるいは磁界）強度の模式的な分布図で等高線表示を用いている。（ｄ）は、図（ｃ）から中央部を水平方向の強度分布を取り出して表したものである。
【図６】ビームスプリッターと第２光学系間に光ファイバーを用いて、プローブの先端部をより小型に構成した例を示す図である。
【図７】従来の接触型プローブの例を示す図である。
【図８】プローブ先端を固定したままで複数方向の電界（あるいは磁界）強度（ベクトル）を測定するためのもので、複数の電気（あるいは磁気）光学結晶をマトリクス状に配列して構成した電磁界検出子を示す図である。（ａ）は、電気光学結晶と磁気光学結晶とが交互に配置された配列である。（ｂ）は、結晶方位、結晶サイズ、材質、厚みなどの異なる複数の電気（あるいは磁気）光学結晶素片を集成して構成されたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明においては、同じ機能あるいは類似の機能をもつ装置に、特別な理由がない場合には、同じ符号を用いるものとする。また、以下の例における液晶偏向器については、光ビームを電気的に偏向できるものであれば、その代わりに用いることができる。また、光ビームを電気的に偏向するために印加する信号線は、乱雑な図面となるのを防ぐため、一部の図を除いて省略している。また、光ファイバーから出射される光は、拡がった光束であるが、図面を簡明にするため、一部の図を除いてその光軸のみを示す。
【実施例１】
【００４３】
本発明の最も簡単な構成の電磁界プローブ装置として第１の構成例を図１に示す。本発明の第１の構成例においては、光源１から電気（あるいは磁気）光学結晶３を経て、光電変換器８に至る光学系は一直線上に配置されている。この第１の構成例は、ポッケルス効果（あるいはファラデイ効果）により偏波面が変化する電気（あるいは磁気）光学結晶３と、第１の偏波を出力する光源１と、前記第１の偏波を前記電気（あるいは磁気）光学結晶３に集光するための光学系Ａ２と、前記電気（あるいは磁気）光学結晶３の結晶方位を問わず少なくともその一部を１回以上透過して電界（あるいは磁界）による変調を受け、その電界（あるいは磁界）の情報を有する偏波（以下「第２の偏波」と称す）を光電変換器８に導くための第２光学系４と、第２光学系４と直列に配置されて前記第２の偏波から電界（あるいは磁界）による偏波の変化成分を光強度の変化に変換する検波光学系７と、検波光学系７の光出力を電気信号として出力する光電変換器８と、前記光電変換器８の出力を外部に電気量として出力するデータ処理回路９と、第１の偏波を出力する光源１から電気（あるいは磁気）光学結晶３を経て、光電変換器８に至る光路上に配置した少なくとも１つ以上の液晶偏向器１１を含む偏向調整手段と、更に前記光電変換器８の出力から、光学系Ａ２、第２光学系４、および検波光学系７の配置状態を、上記偏向調整手段をして所定の状態に維持するための出力を発生する制御回路１０と、を具備する。ここで、偏波の所定の状態に維持とは偏波の、平行性、焦点状態、偏波状態、光の方向（光軸）についてのものである。
【００４４】
光源１から出た第１の偏波は第一光学系２で集光され直列に配置された液晶偏向器１１による屈折によって偏向して電気（あるいは磁気）光学結晶３に入射する。このとき、液晶レンズ２０ｂへの印加電圧を変えることで焦点距離が変化し、これによって光軸上の光学結晶への集光位置を変えることができる。前記電気（あるいは磁気）光学結晶３から出射される第２の偏波は、図示していない検体が発する電界（あるいは磁界）で光学結晶３によって偏波状態が変調されたものであって、第２光学系４によって光電変換器８に入射する。前記第２の偏波は、電気（あるいは磁気）光学結晶３から光電変換器８に至る光路上に第２光学系４と直列に配置された検波光学系７によって、その偏波状態が光の強度変化に変換される。光電変換器８の出力は、検体の発する電磁界情報を含み、データ処理回路９に入力される。データ処理回路９は、光電変換器８の出力を処理して、電磁界強度信号を外部に出力する。電気（あるいは磁気）光学結晶３の出力を効率的に集めるため、電気（あるいは磁気）光学結晶３から光電変換器８に至る光路上に新たな液晶レンズを設けてもよい。
【００４５】
さらにまた、光源１と第１光学系２との間、第２光学系４と検波光学系７との間、あるいは検波光学系７と光電変換器８との間を、光ファイバーを用いて光学的に連結してもよい。光ファイバーを用いることによって、本発明の機能を損なうことなく必要な部分を手中に収めることが可能な形状、重量で製作することができる。
【実施例２】
【００４６】
本発明の電磁界プローブ装置の第２の構成例を図２に示す。これは、電界（あるいは磁界）で偏波面の変化する電気（あるいは磁気）光学結晶３と、第１の偏波を出力する光源１と、前記第１の偏波を平行光線１２とするコリメータレンズ５と、ビームスプリッター６、平行光線１２を前記電気（あるいは磁気）光学結晶３に集光し前記電気（あるいは磁気）光学結晶３からの反射光である第２の偏波を集光して概ね平行光としてビームスプリッター６に導く第２光学系４と、ビームスプリッター６から反射する第２の偏波から電界（あるいは磁界）による偏波の変化成分を光強度の変化に変換する検波光学系７と、検波光学系の光出力を電気信号として出力する光電変換器８と、前記光電変換器出力を外部に電気量として出力するデータ処理回路９と、前記光電変換器出力から第２光学系、および検波光学系の状態を検出し所定の状態に維持するための出力を発生する制御回路１０と、更に、第１の偏波を出力する光源からビームスプリッター６、電気（あるいは磁気）光学結晶３を経て、光電変換器８に至る光路上に配置した少なくとも１つ以上の液晶レンズ２０を含む少なくとも１つ以上の偏向調整器と、を具備することを特徴とする電磁界プローブ装置である。
【００４７】
この第２の構成例では、電気（あるいは磁気）光学結晶に反射層１８を配置し、電気（あるいは磁気）光学結晶３を透過して反射した光を用いることを特徴とする。このように構成することで、電気（あるいは磁気）光学結晶３と検体とを１ｍｍ以内に接近させることが可能になる。上記の第１の構成例では、電気（あるいは磁気）光学結晶３の透過光を用いるが、本構成例では、電気（あるいは磁気）光学結晶３の第１の偏波の入射面と対向する面に反射層１８を設ける。つまり、第１の偏波は、電気（あるいは磁気）光学結晶３の第１の面に入射し、前記電気（あるいは磁気）光学結晶３を透過後に対向する第２の面に設けられた反射層１８にて反射し、再度前記電気（あるいは磁気）光学結晶３を透過後に第１の面から出射する。さらに、電気（あるいは磁気）光学結晶３から光源１に向かう光路上には、第２光学系４とビームスプリッター６とを配置して、電気（あるいは磁気）光学結晶３からの反射光を前記ビームスプリッター６で分離して、光電変換器８に導いている。
【００４８】
特に、光源１から出た第１の偏波はコリメータレンズ５によって平行光となりビームスプリッター６に入射して透過し、第２光学系４に入射する。第２光学系４によって第１の偏波は電気（あるいは磁気）光学結晶３に集光される。第１の偏波は、図示していない検体が発する電界（あるいは磁界）が印加された光学結晶３によって偏波状態が変調されて第２の偏波となる。第２の偏波は、反射層１８で反射されて反射光となる。この反射光は、上記光路でビームスプリッター６に入り、ここで２分岐される。あるいはビームスプリッター６に偏波依存型のもの、つまり偏光ビームスプリッターを用いると、反射光の殆どを検波光学系７に分岐することができる。その一方は検波光学系７を通過して光電変換器８に入射する。検波光学系７では、第１の構成例と同じく、偏波状態の変化が光の強度変化に変換される。光電変換器８は、検波光学系７からの入射光の強度変化を電気信号に変換する。
【００４９】
ここで液晶レンズ２０は、印加された電圧に応じて焦点距離かえる機能を有するものであって、本発明の電界（あるいは磁界）プローブ装置では、電気（あるいは磁気）光学結晶３の光軸上に第１の偏波を照射する位置、つまり偏波状態である偏光面の変化の読み取り位置（集光位置）を制御するために用いる。
【００５０】
この第２の構成例においては、液晶偏向器１１の配置位置には任意性があり、例えば、第１の配置例（１１ａ）としてはビームスプリッター６と第２光学系４との間、同第２の配置例（１１ｂ）としては第２光学系４と電気（あるいは磁気）光学結晶３の間、さらに第３の配置例（１１ｃ）としてはコリメータレンズ５とビームスプリッター６の間などに配置することが可能で、いずれの配置においても電気（あるいは磁気）光学結晶３上の集光位置を変化させることができる。前記第１（１１ａ）、第２の配置例（１１ｂ）ではビームスプリッター６から検波光学系７を経て光電変換器８に至る光学系の光路が液晶偏向器１１の動作によって影響を受けない。しかし、第３の液晶偏向器の配置例（１１ｃ）ではビームスプリッター６から光電変換器８に至る光路が変化する。
【００５１】
さらにまた、光源１とコリメータレンズ５との間、コリメータレンズ５とビームスプリッター６との間、ビームスプリッター６と第２光学系４との間、ビームスプリッター６と検波光学系７との間、あるいは検波光学系７と光電変換器８との間を、光ファイバーを用いて光学的に連結してもよい。光ファイバーを用いることによって、本発明の機能を損なうことなく分割することが可能になる。つまり、電磁界プローブ装置のプローブの先端部に必要な部分を少なくし、その部分を手中に収めることが可能な形状、重量で制作することができるようになる。
【００５２】
例えば、図６に示す様に、ビームスプリッター６と第２光学系４間に光ファイバーを用いると、プローブの先端部をより小型に構成できる。図６は、第２の構成例において、光ファイバーをビームスプリッター６と第２光学系４間に用いた構成例である。コリメータレンズ１５ａ、１５ｂはファイバー１６の両端に具備している。これは、ここで用いる光ファイバーの両端にコリメータ−レンズを設けるとより光学的に安定するためである。
【実施例３】
【００５３】
図３は、電気（あるいは磁気）光学結晶面に具備したマーカー実施例を示す。マーカーは電気（あるいは磁気）光学結晶の平面上の反射層あるいはその近傍に記された図形である。その図形部分で反射率または透過率が変化する。図３のいずれの例でも、偏波で走査してマーカー部の反射光または透過光を読み取ることで、偏波の集光位置情報を得ることができる。
【００５４】
図３（ａ）は、電気（あるいは磁気）光学結晶の周辺部に、反射層の形成面と同じ面上にグレイコードで符号化された図形を設けたものである。周辺部を辺と直交する方向にグレイコードパターンが形成されている。
図３（ｂ）は、前記結晶の周辺部にテーパー状の模様を配置したものであって、前例と同様に辺と直交する方向にマーカーを読み取ると、マーカーの幅が座標に対応する構成である。
図３（ｃ）は、前記（ａ）と（ｂ）のマーカーを併せ持つものである。
図３（ｄ）は、前記結晶の中心部から、太さの異なる同心円のマーカー例である。結晶の中心位置を求めるのに適している。さらに偏波の集光の焦点位置を検出するのに便利である。
図３（ｅ）は、中心を同じくし太さの異なる正方形で構成したマーカーの例である。結晶の中心位置を求めるのに適している。さらに偏波の集光の焦点位置を検出するのに便利である。
例記したいずれのマーカーを用いても、液晶偏向器の駆動電圧と偏向量間の校正を行うことができる。
【実施例４】
【００５５】
液晶レンズは印加する電圧によって焦点距離を制御できるため、図１に示した第１の構成例における第１光学系２、第２光学系４の構成要素として、あるいは、図２に示した第２の構成例に示したコリメータレンズ５あるいは第２光学系２の構成要素として、液晶レンズを、本装置の光路の偏波の調整手段に用いることによって電気（あるいは磁気）光学結晶の厚さ方向の集光位置（焦点面）を制御あるいは操作可能になる。この液晶レンズは、電気（あるいは磁気）光学結晶から光電変換器までの光路に偏向調整手段として適用することができる。また、コリメータレンズの近くに用いる場合は、上記偏波の形成する光束の調整手段とすることができる。つまり、図１の第１光学系２や第２光学系４の構成要素として、あるいは、図２の第２光学系２やコリメータレンズ５の構成要素として用いることもできる。このように液晶レンズを用いることによって、光軸方向の光路長の変動を抑制するように、光路を電気的に補償することができる。
【００５６】
図４は、前述のマーカーを液晶偏向器を用いて走査したときの、反射光（または透過光）の強度分布である。図４（ａ）はマーカーの平面図であり、液晶偏向器によって焦点はＡ−Ａ′方向に走査されている。図４（ｂ）および（ｃ）はマーカーからの反射光（または透過光）強度（Ｙ軸）と偏向器駆動電圧（Ｘ軸）のプロット図である。図４（ｂ）と（ｃ）では液晶レンズへの印加電圧が異なり、図４（ｂ）では焦点面とマーカーの面が一致し、（ｃ）ではずれている場合である。図４（ｂ）では立ち上がりの鋭い波形となるが、図４（ｃ）では、波形が丸みを帯びている。この様に、上記焦点面とマーカーの面が一致するときに立ち上がりの鋭い波形となるという特性を用いると、液晶レンズの駆動電圧を徐々に変化させながらマーカー上を液晶偏向器によって走査することで、マーカーと焦点面の一致する液晶駆動電圧をデータ処理回路を用いて求めることができる。また随時あるいは常時、マーカーと焦点面とが一致するように制御回路を通じて調整することができることは勿論である。
【００５７】
以上説明した様に、本発明の電界（あるいは磁界）プローブ装置は、液晶偏向器、液晶レンズ、マーカーを備え、マーカーからの光を検出し、マーカー部を走査して得た検出信号をデータ処理回路で処理するものである。また、これら一連の動作を制御する制御回路を具備することによって、機械的な光学要素の位置や其の他の変動が発生しても、自動的にこれを検出して補正する機能を有する。
【００５８】
液晶偏向器を用いて電気（あるいは磁気）光学結晶上を走査する機能の応用の一つとして、電気（あるいは磁気）光学結晶の占める領域上での電界（あるいは磁界）分布測定がある。これは、走査位置情報と電界（あるいは磁界）の強度情報を組み合わせて出力することで実現できる。図５（ａ）は本発明の電界（あるいは磁界）プローブ装置の先端３０（以下プローブの先端３０と記す）が検体４０の近傍に置かれ、検体４０の表面上の電界（あるいは磁界）分布を測定するときのプローブ先端の模式図である。図５に示すプローブの先端３０は、実施例２に示す反射型のプローブ構成例の一部である。プローブの先端３０は、図の下側に反射層とマーカーを具備した電気（あるいは磁気）光学結晶３、第２光学系４、液晶偏向器１１を具備する。
【００５９】
検体４０は、例えば、導体４１と接地板４２を具備したマイクロストリップラインである。中央部に切り欠き４３があり、左右の導体がエッジ結合しているため強い電界（あるいは磁界）を放射している。
【００６０】
また、図５では、集光点の液晶偏向器１１による走査軌跡３１は、導体４１を斜めに走査している。また、光ファイバー１６とコリメータレンズ１５を通じて導入された平行光１２は、電気（あるいは磁気）光学結晶３への入射光とそれからの出射光の双方向の光であって、図５で、上から下に第１の偏波が入射し、下から上に第２の偏波が出射する。平行光１２の上方にはビームスプリッター６がある。
【００６１】
図５（ｂ）は検体４０の発する電界（あるいは磁界）の模式的な強度分布図である。矢印は上記走査軌跡３１に対応している。図５（ｃ）は、プローブの先端３０で測定した電界（あるいは磁界）強度の模式的な分布図で等高線表示を用いている。図５（ｄ）は図（ｃ）から中央部を水平方向の強度分布を取り出して表したものである。このように走査情報位置情報と電界（あるいは磁界）の強度情報を組み合わせて出力することで各種の情報の表現が実現できる。
【実施例５】
【００６２】
さらに進んだ応用として、手ぶれ補正機能を有する電界（あるいは磁界）プローブ装置がある。
【００６３】
従来の接触型プローブ４５は図７に示すごとく先端に鉤状の導体４６を有し、検体の測定端子４７などに引っ掛けて用いる。測定端子４７とプローブ４５の鉤状先端４６は機械的に固定されているため測定値は安定している。
【００６４】
一方、基本的に電気的な接触によって測定信号を取得しない電気（あるいは磁気）光学プローブは、その測定端と検体との固定手段を具備しないため、人の手などで保持される場合に手ぶれによる測定点の振れ、さらに測定値の変動が発生する。
【００６５】
本発明における手ぶれ補正機能は、液晶偏向器を用いて電気（あるいは磁気）光学結晶上を走査する機能の応用である。これは、電気（あるいは磁気）光学結晶の占める領域上での電界（あるいは磁界）分布測定を行い、強度分布データから特定の形状を抽出して標本点として定め、前記標本点の強度測定値を保持し続けるようにデータ処理回路を通じて出力の制御を行うものである。検体４０とプローブ先端３０の位置が相対的に変動しても、プローブ先端３０の有効感度範囲内で、且つ、電気（あるいは磁気）光学結晶の範囲内においては、検体の一定部分からの測定値を維持することができる。この機能を用いて、手振れによる出力変動を相殺する。前記標本点としては例えば、火山の火口に如き周辺を大きな値に囲まれた中の極小値を示す部位、つまり凹部、あるいは測定範囲内の最大値、あるいは最小値などがある。
【００６６】
さらに、プローブ先端３０に加速度センサーあるいは変位センサーを別途に設け、そのいずれかのセンサー出力によって、制御回路を通じて液晶偏向器を制御し、電界（あるいは磁界）強度を読み取る空間位置が一定になるように制御することも可能である。
【実施例６】
【００６７】
また、液晶偏向器の応用として、プローブ先端３０を固定したままで複数の電気（あるいは磁気）光学結晶を用いて複数方向の電界（あるいは磁界）強度（ベクトル）を測定する機能を有する電磁界プローブ装置を実現することができる。
【００６８】
図８は、このような測定に用いる複合電気（あるいは磁気）光学結晶の構成例を示す。図８は、複数の電気（あるいは磁気）光学結晶をマトリクス状に配列して構成したプローブヘッドを示す。この配列要素を順次測定することによって、種々の測定を１つのプローブヘッドで行うことができる。図８（ａ）は、電気光学結晶と磁気光学結晶とが交互に配置された配列である。また、図８（ｂ）は、結晶方位、結晶サイズ、材質、厚みなどの異なる複数の電気（あるいは磁気）光学結晶素子の配列で構成されたものである。また、それぞれの配列要素の表面に、それぞれの表面反射率が一律に等しくなるようにコーティングを施すことで、それぞれの電気（あるいは磁気）光学結晶に入射する光強度を揃えることができ、データ処理の手間を省くことが出来る。
【００６９】
さらに、図８（ｂ）に示す様に、上記のマトリクス状配列の欄外にはマーカーを設けて、この配列の向きを、上記入力光を偏向し走査して読取れるようにすることで、それぞれの電気（あるいは磁気）光学結晶と測定データとを容易に対応付けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
一般に、測定装置は、製造後には調整が必要である。例えば、光ファイバーや集光レンズの取り付けのズレ、あるいは、電気（あるいは磁気）光学結晶の僅かな傾きによって感度のばらつき等が起こるので、平準化することが求められる。その調整が困難であれば、検査調整の手間が無視できなくなる。しかし、測定時の掃引や走査を目的にしない電磁界プローバ装置の場合でも、本発明の調整機構を組み込むことによって、製造ばらつきによって規格外になる割合を抑制することができる。さらに、手ぶれ補正機能を具備することによって、従来の導電型プローブと同等の使いやすさを提供することができる。
【００７１】
本発明が提案する電気（あるいは磁気）光学効果および同結晶を利用する電圧、電磁界プローブ装置においては低侵襲性を特徴とし、プローブ先端に金属などの導体を有しないことが特徴である。低侵襲性を有する本発明の電磁界プローブ装置は回路の動作に対する影響が極めて少ないので、近傍の物体の影響を受けやすくなる１００ＭＨｚ以上の周波数の交流電界（あるいは磁界）の測定に極めて有効である。電気（あるいは磁気）光学効果を示す物質には非晶質の物体あるいは固体以外のものもあり、本プローブ装置に用いることもできるが、上記では代表して電気（あるいは磁気）光学結晶と記述している。
【符号の説明】
【００７２】
１  光源
２  第１光学系
３  電気（あるいは磁気）光学結晶
４  第２光学系
５  コリメータレンズ
６  ビームスプリッター
７  検波光学系
８  光電変換器
９  データ処理回路
１０  制御回路
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  液晶偏向器
１２  平行光線
１３  制御装置
１５、１５ａ、１５ｂ  コリメータレンズ
１６  光ファイバー
１８  反射層
２０、２０ａ、２０ｂ  集光レンズ
３０  プローブ先端
３１  走査軌跡
４０  検体
４１  導体
４２  接地板
４３  切り欠き
【図１】
0005463533.tif 000002
【図２】
0005463533.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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