(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁界を受信するアンテナエレメントと、
このアンテナエレメントに接続され、アンテナエレメントが受信した電磁界により誘起される電流を供給されるマイクロストリップ線路と、
このマイクロストリップ線路の長手方向に交差する方向に直流磁界を印加する磁界印加手段と、
この直流磁界を印加されたマイクロストリップ線路に対して光を照射する光源と、
この光を照射されたマイクロストリップ線路からの反射光レベルに基づき電磁界を測定すべく当該反射光を受光する受光手段と
を有することを特徴とする電磁界センサ。
【請求項２】
前記マイクロストリップ線路は、ジグザグの回折格子に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁界センサ。
【請求項３】
前記アンテナエレメントは、ダイポールアンテナエレメントまたはループアンテナエレメントであることを特徴とする請求項１または２記載の電磁界センサ。
【請求項４】
アンテナエレメントで電磁界を受信し、
アンテナエレメントにマイクロストリップ線路を接続し、前記アンテナエレメントで受信した電磁界により誘起される電流をアンテナエレメントからマイクロストリップ線路に供給し、
この電流を供給されたマイクロストリップ線路の長手方向に交差する方向に直流磁界を印加し、
この直流磁界を印加されたマイクロストリップ線路に光を照射し、
この光を照射されたマイクロストリップ線路からの反射光を受光し、この反射光レベルに基づき電磁界を測定すること
を特徴とする電磁界測定方法。
【請求項５】
前記マイクロストリップ線路は、ジグザグの回折格子に形成されていることを特徴とする請求項４記載の電磁界測定方法。
【請求項６】
前記アンテナエレメントは、ダイポールアンテナエレメントまたはループアンテナエレメントであることを特徴とする請求項４または５記載の電磁界測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁界を測定する電磁界センサおよび電磁界測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
装置や機器の近傍における電磁界を測定することは、装置や機器を使用する作業者に対する電磁界の影響を調査するためにも必要なことであるが、このような電磁界を測定するには、アンテナエレメントと接続する同軸ケーブルなどの信号線による電磁波の散乱、電磁再放射をなくすことが重要である。
【０００３】
そこで、従来では、同軸ケーブルを使用する代わりに、図４に示すように電気光学効果を用いた電磁界センサが、例えば「マッハツェンダー型光変調器を用いた微小アンテナエレメント電界センサの特性評価」、信学論、J79-B-II,11,pp.744-753(1996)に記載されている。
【０００４】
この図４に示す従来の電磁界センサは、光学結晶としてＬｉＮｂ結晶５１を使用し、レーザダイオード５５から光ファイバ５７を介して送出された光信号をＬｉＮｂ結晶５１に通過させるとともに、このＬｉＮｂ結晶５１に対してアンテナエレメント５３で検知した電界から発生する電圧を印加することにより、ＬｉＮｂ結晶５１における光の偏波面を変化させ、この変化した光信号を偏波保持ファイバ５９を介して偏向板６１まで搬送し、偏向板６１を通過した光信号の光強度をフォトダイオード６３で検出して、電界強度を測定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の電磁界センサは、測定系が複雑になるとともに高価であり、また受信感度が低いという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡単な構成により電磁界を適確に測定し得る電磁界センサおよび電磁界測定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、電磁界を受信するアンテナエレメントと、このアンテナエレメントに接続され、アンテナエレメントが受信した電磁界により誘起される電流を供給されるマイクロストリップ線路と、このマイクロストリップ線路の長手方向と交差する方向、例えば直交する方向に直流磁界を印加する磁界印加手段と、この直流磁界を印加されたマイクロストリップ線路に対して光を照射する光源と、この光を照射されたマイクロストリップ線路からの反射光レベルに基づき電磁界を測定すべく当該反射光を受光する受光手段とを有することを要旨とする。
【０００８】
請求項１記載の本発明にあっては、アンテナエレメントで受信した電磁界により誘起される電流を直流磁界の印加されているマイクロストリップ線路に供給し、このマイクロストリップ線路に光を照射し、マイクロストリップ線路からの反射光を受光し、この反射光レベルに基づき電磁界を測定するため、機器近傍に存在する電磁界を比較的簡単な構成により適確に測定することができる。
【０００９】
また、請求項２記載の本発明は、請求項１記載の発明において、前記マイクロストリップ線路が、ジグザグの回折格子に形成されていることを要旨とする。
【００１０】
請求項２記載の本発明にあっては、マイクロストリップ線路がジグザグの回折格子に形成され、その形状変化により光反射率が変化するため、その反射光を受光して測定することにより電磁界を正確に測定することができるものである。
【００１１】
更に、請求項３記載の本発明は、請求項１または２記載の発明において、前記アンテナエレメントが、ダイポールアンテナエレメントまたはループアンテナエレメントであることを要旨とする。
【００１２】
請求項４記載の本発明は、アンテナエレメントで電磁界を受信し、アンテナエレメントにマイクロストリップ線路を接続し、前記アンテナエレメントで受信した電磁界により誘起される電流をアンテナエレメントからマイクロストリップ線路に供給し、この電流を供給されたマイクロストリップ線路の長手方向と交差する方向、例えば直交する方向に直流磁界を印加し、この直流磁界を印加されたマイクロストリップ線路に光を照射し、この光を照射されたマイクロストリップ線路からの反射光を受光し、この反射光レベルに基づき電磁界を測定することを要旨とする。
【００１３】
請求項４記載の本発明にあっては、アンテナエレメントで受信した電磁界により誘起される電流を直流磁界の印加されているマイクロストリップ線路に供給し、このマイクロストリップ線路に光を照射し、マイクロストリップ線路からの反射光を受光し、この反射光レベルに基づき電磁界を測定するため、機器近傍に存在する電磁界を比較的簡単な構成により適確に測定することができる。
【００１４】
また、請求項５記載の本発明は、請求項４記載の発明において、前記マイクロストリップ線路が、ジグザグの回折格子に形成されていることを要旨とする。
【００１５】
請求項５記載の本発明にあっては、マイクロストリップ線路がジグザグの回折格子に形成され、その形状変化により光反射率が変化するため、その反射光を受光して測定することにより電磁界を正確に測定することができるものである。
【００１６】
更に、請求項６記載の本発明は、請求項４または５記載の発明において、前記アンテナエレメントが、ダイポールアンテナエレメントまたはループアンテナエレメントであることを要旨とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る電磁界センサの構成をそれぞれ示す側面図および平面図である。同図に示す電磁界センサは、ダイポールのアンテナエレメント１を有し、このアンテナエレメント１の間にマイクロストリップ線路２が接続されている。
【００１８】
このマイクロストリップ線路２は、同図（ｂ）から良くわかるように、複数の部分平行線路をジグザグに接続しスリット状に形成して回折格子のように構成され、これによりマイクロストリップ線路２は特に図１（ａ）に示すように断面から見た場合回折格子を構成し、回折格子のような振る舞いを行うように構成されている。また、このように構成されるマイクロストリップ線路２の両側には、一対の永久磁石３が配設され、この永久磁石３による直流磁界がマイクロストリップ線路に対して交差する方向、具体的には直角な方向に印加されている。
【００１９】
また、上述したように構成されるマイクロストリップ線路２には、図１（ａ）に示すように、上方に光ファイバ４が一端面をマイクロストリップ線路２に対向させて設けられている。また、この光ファイバ４の他端面にはハーフミラー５が設けられ、このハーフミラー５を挟んで、一方には光源であるレーザダイオード６が設けられ、他方には受光手段であるフォトダイオード７が設けられている。そして、レーザダイオード６からの光信号は、ハーフミラー５を通過し、光ファイバ４を通り、光ファイバ４の一端面からマイクロストリップ線路２を照射するようになっている。なお、図１（ｂ）では、光ファイバ４、ハーフミラー５、レーザダイオード６、フォトダイオード７は省略されている。
【００２０】
このように構成される本実施形態の電磁界センサにおいて、アンテナエレメント１が電界中に置かれると、アンテナエレメント１は電界を受信し、電界に比例した電流がアンテナエレメント１に誘起される。この誘起された電流は、マイクロストリップ線路２に流れる。
【００２１】
マイクロストリップ線路２には、永久磁石３により線路に対して直角方向に直流磁界が印加されているので、上述したようにアンテナエレメント１からの誘起電流が流れると、マイクロストリップ線路２はローレンツ力により上下変化する。
【００２２】
更に詳しくは、マイクロストリップ線路２は、ジグザグ状の回折格子のように形成された複数の部分平行線路で構成されているため、隣接する部分平行線路には互いに向きの異なる電流が流れ、マイクロストリップ線路２を構成する各部分平行線路は、図２に示すように、隣接する線路同士が上下に異なる方向に変化する。すなわち、マイクロストリップ線路２の部分平行線路の各々には、図２において二重丸および×印で示すような向きの電流が流れ、隣接する部分平行線路が互いに異なる上下方向に変化する。
【００２３】
なお、マイクロストリップ線路２は、例えば粘性の高い基板に設けられていて、ローレンツ力により上下変化し得るように構成され、その上下変位量は基板の有するヤング係数とマイクロストリップ線路２の受けるローレンツ力により決定されるようになっている。また、マイクロストリップ線路２を粘性の高い基板に設ける以外に、マイクロストリップ線路２の両端を固定し、マイクロストリップ線路２を空間に浮かせた状態に設けるようにしてもよいものである。
【００２４】
上述したように、ローレンツ力により上下変化するマイクロストリップ線路２に対して、レーザダイオード６からの光信号がハーフミラー５、光ファイバ４を通って照射されると、この照射された光信号は、上下変化したマイクロストリップ線路２で反射される。この場合のマイクロストリップ線路２の反射率は、マイクロストリップ線路２のジグザグ状に形成される回折格子の形状変化量に比例するので、マイクロストリップ線路２からの反射光を光ファイバ４、ハーフミラー５を介してフォトダイオード７で受光し、この受光レベルを測定することによりアンテナエレメント１の近傍の電磁界を測定することができる。
【００２５】
すなわち、マイクロストリップ線路２は、ジグザグ状の回折格子に形成され、平面形回折格子のような振る舞いを行うようになっているが、平面形回折格子はその平面格子の形状変化により反射率が変化するので、ジグザグ状の回折格子のように形成されるマイクロストリップ線路２もその形状変化により光反射率が変化する。従って、このように反射率の変化するマイクロストリップ線路２からの反射光をフォトダイオード７で受光して測定することにより電磁界を測定することができるものである。なお、マイクロストリップ線路２を照射する光信号は、レーザ光である必要はないが、光の波長とマイクロストリップ線路２の間隔によって反射特性が異なることから、実質的には単一波長であることが好ましい。
【００２６】
図３は、本発明の他の実施形態に係る電磁界センサの構成を示す図である。同図に示す実施形態の電磁界センサは、図１に示す電磁界センサにおけるダイポールのアンテナエレメント１の代わりにループアンテナエレメント１０を使用している点が異なるものであり、その他の構成および作用は同じである。なお、図３は、ループアンテナエレメント１０およびマイクロストリップ線路２を平面図で示し、この平面的に図示されたループアンテナエレメント１０およびマイクロストリップ線路２に対して光ファイバ４、ハーフミラー５などを説明の簡単化のために側面図として示しているものである。
【００２７】
図３に示すようにアンテナエレメントとして使用されるループアンテナエレメント１０は、磁界に対する感度を有していて、磁界を高精度に測定することができる。これに対して、図１に示したダイポールのアンテナエレメント１は、電界に対する感度を有し、電界を高精度に測定することができるものである。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アンテナエレメントで受信した電磁界により誘起される電流を直流磁界の印加されているマイクロストリップ線路に供給し、このマイクロストリップ線路に光を照射し、マイクロストリップ線路からの反射光を受光し、この反射光レベルに基づき電磁界を測定するので、機器近傍に存在する電磁界を比較的簡単な構成により適確に測定することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、マイクロストリップ線路がジグザグの回折格子に形成され、その形状変化により光反射率が変化するので、その反射光を受光して測定することにより電磁界を正確に測定することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電磁界センサの構成を示す側面図および平面図である。
【図２】図１に示す実施形態の電磁界センサの作用を説明するための図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る電磁界センサの構成を示す図である。
【図４】従来の電磁界センサの構成を示す図である。
【符号の説明】
１  アンテナエレメント
３  永久磁石
４  光ファイバ
５  ハーフミラー
６  レーザダイオード
７  フォトダイオード
１０  ループアンテナエレメント
【図１】
0003704109.tif 000002
【図２】
0003704109.tif 000003
【図３】
0003704109.tif 000004
【図４】
0003704109.tif 000005