(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ通信のために使用されるトランシーバにおいて送信情報に基づいて生体である電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を検出して電気信号に変換する電界検出光学装置であって、
単一波長の光を発生する光源と、
この光源からの光を平行光にするコリメートレンズと、
このコリメートレンズからの平行光を入射され、該平行光の進行方向に対して直角の電界に感度を有し、かつ結合される電界強度に応じて光学特性が変化する複数の電気光学素子であって、面方位を合わせて直列に接続された複数の電気光学素子と、
この複数の電気光学素子内を進行する前記平行光を挟むように位置する複数の電気光学素子の対向する側面の一方に設けられ、前記電界伝達媒体に誘起された電界を前記電気光学素子に結合させるための第一の電極と、
前記電気光学素子を通過した前記平行光をＰ波とＳ波に分離し、かつ光の強度変化に変換する検光子と、
該検光子で分離されたＰ波およびＳ波のうち少なくとも一方を電気信号に変換する第一の光電気変換手段と
を有することを特徴とする電界検出光学装置。
【請求項２】
データ通信のために使用されるトランシーバにおいて送信情報に基づいて生体である電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を検出して電気信号に変換する電界検出光学装置であって、
単一波長の光を発生する光源と、
この光源からの光を平行光にするコリメートレンズと、
このコリメートレンズからの平行光を入射され、該平行光の進行方向に対して直角の電界に感度を有し、かつ結合される電界強度に応じて光学特性が変化する複数の電気光学素子であって、面方位を合わせて側面を接続された複数の電気光学素子と、
この複数の電気光学素子のうちの前記コリメートレンズからの平行光を一端に入射される電気光学素子の他端から出射する平行光を該電気光学素子に側面を接続されて隣接する他の電気光学素子の一端に入射するように反射し、当該他の電気光学素子の他端から出射する平行光を当該他の電気光学素子に側面を接続されて隣接する別の電気光学素子の一端に入射するように反射するというように各隣接する電気光学素子の隣り合った端面に設けられる反射手段と、
この複数の電気光学素子内を進行する前記平行光を挟むように位置する複数の電気光学素子の対向する側面の一方に設けられ、前記電界伝達媒体に誘起された電界を前記電気光学素子に結合させるための第一の電極と、
前記電気光学素子を通過し
、前記反射手段で反射されて最後の電気光学素子の他端から出射する前記平行光をＰ波とＳ波に分離し、かつ光の強度変化に変換する検光子と、
該検光子で分離されたＰ波およびＳ波のうち少なくとも一方を電気信号に変換する第一の光電気変換手段と
を有することを特徴とする電界検出光学装置。
【請求項３】
データ通信のために使用されるトランシーバにおいて送信情報に基づいて生体である電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を検出して電気信号に変換する電界検出光学装置であって、
単一波長の光を発生する光源と、
この光源からの光を平行光にするコリメートレンズと、
このコリメートレンズからの平行光を入射され、該平行光の進行方向に対して直角の電界に感度を有し、かつ結合される電界強度に応じて光学特性が変化する複数の電気光学素子であって、この複数の電気光学素子のうち前記コリメートレンズからの平行光を一端に入射される電気光学素子の他端が他の電気光学素子の一端に近接し、当該他の電気光学素子の他端が別の電気光学素子の一端に近接して配設される複数の電気光学素子と、
この複数の電気光学素子のうちの前記コリメートレンズからの平行光を一端に入射される電気光学素子の他端から出射する平行光を該電気光学素子の他端に一端が近接して配設される他の電気光学素子の一端に入射するように反射し、当該他の電気光学素子の他端から出射する平行光を当該他の電気光学素子の他端に一端が近接して配設される別の電気光学素子の一端に入射するように反射するというように各近接する電気光学素子の他端と一端との間に設けられる反射手段と、
この複数の電気光学素子内を進行する前記平行光を挟むように位置する複数の電気光学素子の対向する側面の一方に設けられ、前記電界伝達媒体に誘起された電界を前記電気光学素子に結合させるための第一の電極と、
前記電気光学素子を通過し、前記反射手段で反射されて最後の電気光学素子の他端から出射する前記平行光をＰ波とＳ波に分離し、かつ光の強度変化に変換する検光子と、
該検光子で分離されたＰ波およびＳ波のうち少なくとも一方を電気信号に変換する第一の光電気変換手段と
を有することを特徴とする電界検出光学装置。
【請求項４】
前記第一の電極は、前記複数の電気光学素子にそれぞれに対応するように分割されている複数の副電極から構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電界検出光学装置。
【請求項５】
前記コリメートレンズと該コリメートレンズから平行光を入射される電気光学素子との間に設けられ、コリメートレンズからの平行光の偏光状態を調整して電気光学素子に入射する第一の波長板、
前記電気光学素子の前記対向する側面の他方に設けられ、前記第一の電極に対してグランド電極として機能する第二の電極、
前記電気光学素子と前記検光子との間に設けられ、電気光学素子を通過した平行光の偏光状態を調整して検光子に入射する第二の波長板、および
前記検光子で分離されたＰ波およびＳ波のうちの他方を電気信号に変換する第二の光電気変換素子
のうち少なくとも１つ以上を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電界検出光学装置。
【請求項６】
前記第二の電極は、前記複数の電気光学素子にそれぞれに対応するように分割されている複数の副電極から構成されていることを特徴とする請求項５記載の電界検出光学装置。
【請求項７】
前記光源は、単一波長光を発生する発光ダイオードまたはレーザ光を発生するレーザ光源であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電界検出光学装置。
【請求項８】
前記検光子は、偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電界検出光学装置。
【請求項９】
前記複数の電気光学素子は、３個以上の電気光学素子であることを特徴とする請求項２記載の電界検出光学装置。
【請求項１０】
前記複数の電気光学素子は、３個以上の奇数個の電気光学素子であることを特徴とする請求項２記載の電界検出光学装置。
【請求項１１】
前記複数の電気光学素子は、少なくとも１組の隣り合った電気光学素子が、それぞれの中を通る平行光が互いに平行とならないように設置されることを特徴とする請求項３記載の電界検出光学装置。
【請求項１２】
前記複数の電気光学素子は、少なくとも１組の隣り合った電気光学素子が、それぞれの中を通る平行光が互いに平行となり、かつ平行光の進行方向が変わらないように設置されることを特徴とする請求項３記載の電界検出光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばウェアラブルコンピュータ（身体につけるコンピュータ）間などのデータ通信のために使用されるトランシーバにおいて送信情報に基づいて生体である電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を検出して電気信号に変換する電界検出光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯端末の小型化および高性能化によりウェアラブルコンピュータが注目されてきているが、図９はこのようなウェアラブルコンピュータを人間に装着して使用する場合の例を示している。同図に示すように、ウェアラブルコンピュータ１はそれぞれトランシーバ３を介して人間の腕、肩、胴体などに装着されて互いにデータの送受信を行うとともに、更に手足の先端に取り付けられたトランシーバ３ａ，３ｂを介して外部に設けられたパソコン（ＰＣ）５とケーブルを介して通信を行うようになっている。
【０００３】
このようにウェアラブルコンピュータ１はトランシーバ３を介して生体である人間に装着してデータ通信を行うが、このトランシーバ３ではウェアラブルコンピュータ１からの送信データを電界として電界伝達媒体である生体に誘起し、図９において波線で示すように電界として生体の他の部位に伝達し、また生体に誘起され伝達されてくる電界を受信データとしてトランシーバ３で受信してウェアラブルコンピュータ１に送るようになっている。
【０００４】
トランシーバ３は、図１０に示すように構成され、ウェアラブルコンピュータ１からの送信データを入出力（Ｉ／Ｏ）回路１０１を介して受け取ると、この送信データのレベルをレベル変換回路１０２で変換し、送信回路１０３を介して送信電極１０５に供給し、該送信電極１０５から絶縁膜１０７を介して電界伝達媒体である生体１００に電界を誘起させ、この電界を生体１００を介して生体１００の他の部位に伝達させる。
【０００５】
また、トランシーバ３は、生体１００の他の部位に装着された別のトランシーバから生体１００に誘起させられて伝達されてくる電界を絶縁膜１０９を介して受信電極１１１で受信し、この受信した電界を電界検出光学部１１０に結合して電気信号に変換する。この電気信号は、受光回路１１３で増幅、雑音除去などの信号処理を施され、更に波形整形回路１１５で波形整形されてから、入出力回路１０１を介してウェアラブルコンピュータ１に供給されるようになっている。
【０００６】
上記トランシーバ３の電界検出光学部１１０は、生体１００に誘起されて伝達され、絶縁膜１０９、受信電極１１１を介して結合される電界を検出し、電気信号に変換して受光回路１１３に出力するように機能するものであるが、詳しくは図１１に示すように構成されている。
【０００７】
図１１に示す電界検出光学部１１０は、レーザ光と電気光学結晶を用いた電気光学的手法により電界を検出するものであり、レーザ光源を構成するレーザダイオード１２１および電気光学結晶からなる電気光学素子１２３を有する。なお、電気光学素子１２３は、レーザダイオード１２１からのレーザ光の進行方向に対して直角方向に結合される電界にのみ感度を有し、この電界強度によって光学特性、すなわち複屈折率が変化し、この複屈折率の変化によりレーザ光の偏光が変化するようになっている。
【０００８】
電気光学素子１２３の図上で上下方向に対向する両側面には第一および第二の電極１２５，１２７が設けられている。なお、この第一および第二の電極１２５，１２７は、レーザダイオード１２１からのレーザ光の電気光学素子１２３内における進行方向を両側から挟み、レーザ光に対して電界を直角に結合させるようになっている。
【０００９】
電界検出光学装置１１０は、図１０に示した受信電極１１１を構成する信号電極１２９を有し、この信号電極１２９は第一の電極１２５に接続されている。また、第一の電極１２５に対向する第二の電極１２７は、グランド電極１３１に接続され、第一の電極１２５に対してグランド電極として機能するように構成されている。信号電極１２９は、生体１００に誘起されて伝達されてくる電界を検出すると、この電界を第一の電極１２５に伝達し、第一の電極１２５を介して電気光学素子１２３に結合するようになっている。
【００１０】
レーザダイオード１２１から出力されるレーザ光は、コリメートレンズ１３３を介して平行光にされ、平行光となったレーザ光は第一の波長板１３５で偏光状態を調整されて電気光学素子１２３に入射する。電気光学素子１２３に入射したレーザ光は、電気光学素子１２３内で第一、第二の電極１２５，１２７の間を伝播するが、このレーザ光の伝播中において上述したように信号電極１２９が生体１００に誘起されて伝達されてくる電界を検出し、この電界を第一の電極１２５を介して電気光学素子１２３に結合すると、この電界は第一の電極１２５からグランド電極１３１に接続されている第二の電極１２７に向かって形成されて、レーザダイオード１２１から電気光学素子１２３に入射したレーザ光の進行方向に直角であるため、電気光学素子１２３の光学特性である複屈折率が変化し、これによりレーザ光の偏光が変化する。
【００１１】
このように電気光学素子１２３において第一の電極１２５からの電界によって偏光が変化したレーザ光は、第二の波長板１３７で偏光状態を調整されて偏光ビームスプリッタ１３９に入射する。偏光ビームスプリッタ１３９は、第二の波長板１３７から入射されたレーザ光をＰ波およびＳ波に分離して、光の強度変化に変換する。この偏光ビームスプリッタ１３９でＰ波成分およびＳ波成分に分離されたレーザ光は、それぞれ第一、第二の集光レンズ１４１ａ，１４１ｂで集光されてから、光電気変換手段を構成する第一、第二のフォトダイオード１４３ａ，１４３ｂに供給され、第一、第二のフォトダイオード１４３ａ，１４３ｂにおいてＰ波光信号とＳ波光信号をそれぞれの電気信号に変換して出力するようになっている。
【００１２】
上述したように第一、第二のフォトダイオード１４３ａ，１４３ｂから出力される電気信号は、図１０に示す受光回路１１３で増幅、雑音除去などの信号処理を施されてから、波形整形回路１１５で波形整形され、入出力回路１０１を介してウェアラブルコンピュータ１に供給されることになる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の電界検出光学装置１１０は、１個の電気光学素子１２３を使用しているが、電界検出光学装置の高感度化を図るためには、レーザ光と電界との相互作用時間をできるだけ長くする必要があり、そのためには電気光学素子１２３の結晶、すなわち電気光学結晶を長くして大型化する必要がある。しかしながら、電気光学結晶はインゴットの全域にわたって性能が良く、かつ結晶性が良いわけではないので、インゴット内の長い部分を選んで、大型の長い電気光学結晶を切り出す必要があるため、大型で長く良好な電気光学結晶を思うように切り出すことができず、歩留まりが低下し、結果的にコストアップになるという問題がある。
【００１４】
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、性能の良い小型の電気光学結晶を複数用いて高感度化および経済化を実現し得る電界検出光学装置を提供することにある。
【００１５】
【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、データ通信のために使用されるトランシーバにおいて送信情報に基づいて生体である電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を検出して電気信号に変換する電界検出光学装置であって、単一波長の光を発生する光源と、この光源からの光を平行光にするコリメートレンズと、このコリメートレンズからの平行光を入射され、該平行光の進行方向に対して直角の電界に感度を有し、かつ結合される電界強度に応じて光学特性が変化する複数の電気光学素子であって、面方位を合わせて直列に接続された複数の電気光学素子と、この複数の電気光学素子内を進行する前記平行光を挟むように位置する複数の電気光学素子の対向する側面の一方に設けられ、前記電界伝達媒体に誘起された電界を前記電気光学素子に結合させるための第一の電極と、前記電気光学素子を通過した前記平行光をＰ波とＳ波に分離し、かつ光の強度変化に変換する検光子と、該検光子で分離されたＰ波およびＳ波のうち少なくとも一方を電気信号に変換する第一の光電気変換手段とを有することを要旨とする。
【００１６】
請求項１記載の本発明にあっては、データ通信のために使用されるトランシーバにおいて送信情報に基づいて生体である電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を第一の電極を介して複数の直列接続された電気光学素子に結合させ、この複数の電気光学素子に対して平行光を入射させて、平行光の偏光を電界で変化させているため、電界と平行光との相互作用時間は複数の電気光学素子の数だけ長くなって、高感度化を実現し得るとともに、従来のように大型の長い電気光学結晶を切り出す必要がなく、小型の性能の良い電気光学結晶を使用でき、歩留まりを向上して経済化を図ることができる。
【００１７】
また、請求項２記載の本発明は、データ通信のために使用されるトランシーバにおいて送信情報に基づいて生体である電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を検出して電気信号に変換する電界検出光学装置であって、単一波長の光を発生する光源と、この光源からの光を平行光にするコリメートレンズと、このコリメートレンズからの平行光を入射され、該平行光の進行方向に対して直角の電界に感度を有し、かつ結合される電界強度に応じて光学特性が変化する複数の電気光学素子であって、面方位を合わせて側面を接続された複数の電気光学素子と、この複数の電気光学素子のうちの前記コリメートレンズからの平行光を一端に入射される電気光学素子の他端から出射する平行光を該電気光学素子に側面を接続されて隣接する他の電気光学素子の一端に入射するように反射し、当該他の電気光学素子の他端から出射する平行光を当該他の電気光学素子に側面を接続されて隣接する別の電気光学素子の一端に入射するように反射するというように各隣接する電気光学素子の隣り合った端面に設けられる反射手段と、この複数の電気光学素子内を進行する前記平行光を挟むように位置する複数の電気光学素子の対向する側面の一方に設けられ、前記電界伝達媒体に誘起された電界を前記電気光学素子に結合させるための第一の電極と、前記電気光学素子を通過し、前記反射手段で反射されて最後の電気光学素子の他端から出射する前記平行光をＰ波とＳ波に分離し、かつ光の強度変化に変換する検光子と、該検光子で分離されたＰ波およびＳ波のうち少なくとも一方を電気信号に変換する第一の光電気変換手段とを有することを要旨とする。
【００１８】
請求項２記載の本発明にあっては、データ通信のために使用されるトランシーバにおいて送信情報に基づいて生体である電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を第一の電極を介して複数の、側面を接続された電気光学素子に結合させ、この複数の電気光学素子に対して平行光を入射させて、平行光の偏光を電界で変化させているため、電界と平行光との相互作用時間は複数の電気光学素子の数だけ長くなって、高感度化を実現し得るとともに、従来のように大型の長い電気光学結晶を切り出す必要がなく、小型の性能の良い電気光学結晶を使用でき、歩留まりを向上して経済化を図ることができる。
【００１９】
更に、請求項３記載の本発明は、データ通信のために使用されるトランシーバにおいて送信情報に基づいて生体である電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を検出して電気信号に変換する電界検出光学装置であって、単一波長の光を発生する光源と、この光源からの光を平行光にするコリメートレンズと、このコリメートレンズからの平行光を入射され、該平行光の進行方向に対して直角の電界に感度を有し、かつ結合される電界強度に応じて光学特性が変化する複数の電気光学素子であって、この複数の電気光学素子のうち前記コリメートレンズからの平行光を一端に入射される電気光学素子の他端が他の電気光学素子の一端に近接し、当該他の電気光学素子の他端が別の電気光学素子の一端に近接して配設される複数の電気光学素子と、この複数の電気光学素子のうちの前記コリメートレンズからの平行光を一端に入射される電気光学素子の他端から出射する平行光を該電気光学素子の他端に一端が近接して配設される他の電気光学素子の一端に入射するように反射し、当該他の電気光学素子の他端から出射する平行光を当該他の電気光学素子の他端に一端が近接して配設される別の電気光学素子の一端に入射するように反射するというように各近接する電気光学素子の他端と一端との間に設けられる反射手段と、この複数の電気光学素子内を進行する前記平行光を挟むように位置する複数の電気光学素子の対向する側面の一方に設けられ、前記電界伝達媒体に誘起された電界を前記電気光学素子に結合させるための第一の電極と、前記電気光学素子を通過し、前記反射手段で反射されて最後の電気光学素子の他端から出射する前記平行光をＰ波とＳ波に分離し、かつ光の強度変化に変換する検光子と、該検光子で分離されたＰ波およびＳ波のうち少なくとも一方を電気信号に変換する第一の光電気変換手段とを有することを要旨とする。
【００２０】
請求項３記載の本発明にあっては、データ通信のために使用されるトランシーバにおいて送信情報に基づいて生体である電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を第一の電極を介して複数の、各端部を近接して配設された電気光学素子に結合させ、この複数の電気光学素子に対して平行光を入射させて、平行光の偏光を電界で変化させているため、電界と平行光との相互作用時間は複数の電気光学素子の数だけ長くなって、高感度化を実現し得るとともに、従来のように大型の長い電気光学結晶を切り出す必要がなく、小型の性能の良い電気光学結晶を使用でき、歩留まりを向上して経済化を図ることができる。
【００２１】
請求項４記載の本発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発明において、前記第一の電極が、前記複数の電気光学素子にそれぞれに対応するように分割されている複数の副電極から構成されていることを要旨とする。
【００２２】
また、請求項５記載の本発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発明において、前記コリメートレンズと該コリメートレンズから平行光を入射される電気光学素子との間に設けられ、コリメートレンズからの平行光の偏光状態を調整して電気光学素子に入射する第一の波長板、前記電気光学素子の前記対向する側面の他方に設けられ、前記第一の電極に対してグランド電極として機能する第二の電極、前記電気光学素子と前記検光子との間に設けられ、電気光学素子を通過した平行光の偏光状態を調整して検光子に入射する第二の波長板、および前記検光子で分離されたＰ波およびＳ波のうちの他方を電気信号に変換する第二の光電気変換素子のうち少なくとも１つ以上を更に有することを要旨とする。
【００２３】
更に、請求項６記載の本発明は、請求項５記載の発明において、前記第二の電極が、前記複数の電気光学素子にそれぞれに対応するように分割されている複数の副電極から構成されていることを要旨とする。
【００２４】
請求項７記載の本発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発明において、前記光源が、単一波長光を発生する発光ダイオードまたはレーザ光を発生するレーザ光源であることを要旨とする。
【００２５】
また、請求項８記載の本発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発明において、
前記検光子が、偏光ビームスプリッタであることを要旨とする。
請求項９記載の本発明は、請求項２に記載の発明において、前記複数の電気光学素子は、３個以上の電気光学素子であることを要旨とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項２に記載の発明において、前記複数の電気光学素子は、３個以上の奇数個の電気光学素子であることを要旨とする。
請求項１１記載の本発明は、請求項３に記載の発明において、前記複数の電気光学素子は、少なくとも１組の隣り合った電気光学素子が、それぞれの中を通る平行光が互いに平行とならないように設置されることを要旨とする。
請求項１２記載の本発明は、請求項３に記載の発明において、前記複数の電気光学素子は、少なくとも１組の隣り合った電気光学素子が、それぞれの中を通る平行光が互いに平行となり、かつ平行光の進行方向が変わらないように設置されることを要旨とする。
【００２６】
【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および図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す図である。同図に示す電界検出光学装置１１は、図１１で説明した従来の電界検出光学装置に使用されていた１個の電気光学素子１２３の代わりに小型で性能の良い第一および第二の２個の電気光学素子２３ａ，２３ｂを直列に接続した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り、同じ構成要素には図１１における符号の百番台の番号を除去した二桁の同じ数字が付与されている。なお、図１は、本実施形態において第一および第二の電極２５，２７を除去した電界検出光学装置を図示し、図２（ａ）は、その第一および第二の電極２５，２７をレーザダイオード２１からのレーザ光の電気光学素子２３ａ，２３ｂ内における進行方向に対して両側から挟むように電気光学素子２３ａ，２３ｂの両側面にそれぞれ１枚の電極として貼り付け、これによりレーザ光に対して電界を直角に結合させるように設けられている第一および第二の電極２５，２７を示しているものである。
【００２７】
更に詳しくは、本実施形態の電界検出光学装置は、レーザ光と電気光学結晶を用いた電気光学的手法により電界を検出するものであり、電気光学結晶からなる電気光学素子２３ａ，２３ｂは、レーザダイオード２１からのレーザ光の進行方向に対して直角方向に結合される電界にのみ感度を有し、この電界強度によって光学特性、すなわち複屈折率が変化し、この複屈折率の変化によりレーザ光の偏光が変化する。
【００２８】
そして、本実施形態では、２個の電気光学素子２３ａ，２３ｂを使用することにより、生体に誘起されて伝達されてくる電界を受信して電気光学素子２３ａ，２３ｂに結合され、この結合された電界が電気光学素子２３ａ，２３ｂ内でレーザ光と相互作用する距離、すなわち時間が従来の１個のものより長くなっていて、高感度化を実現し得るようになっているとともに、また小型のものを２個使用することにより、インゴットから結晶を切り出す場合にも同じ長さの大型の電気光学結晶を切り出す場合よりも歩留まり良く、比較的容易に切り出すことができ、経済化を図り得るようになっている。
【００２９】
作用を簡単に説明すると、レーザダイオード２１から出力されるレーザ光は、コリメートレンズ３３を介して平行光にされてから、第一の波長板３５で偏光状態を調整され、２個の直列接続された電気光学素子２３ａ，２３ｂに入射する。
【００３０】
すなわち、第一の波長板３５からのレーザ光は第一の電気光学素子２３ａに対してその一端から入射して、電気光学素子２３ａ内を進み、この電気光学素子２３ａの他端から出射すると、続けて第二の電気光学素子２３ｂにその一端から入射し、電気光学素子２３ｂ内を進み、この電気光学素子２３ｂの他端から出射するというように２個の電気光学素子２３ａ，２３ｂを接続して構成される長い光路を伝播するようになっている。そして、レーザ光は、２個の直列接続された電気光学素子２３ａ，２３ｂ内で第一、第二の電極２５，２７間を伝播するが、このレーザ光の伝播中において信号電極２９が生体１００に誘起されて伝達されてくる電界を検出すると、この電界は第一の電極２５から第二の電極２７に向かってレーザ光の進行方向に直角に形成され、これにより電気光学素子２３ａ，２３ｂの光学特性である複屈折率が変化し、これによりレーザ光の偏光が変化するが、本実施形態では２個の電気光学素子２３ａ，２３ｂを直接に接続することによりレーザ光と電界との相互作用時間が長くなるため、感度が向上し、レーザ光の大きな偏光を得ることができる。
【００３１】
このように電気光学素子２３ａ，２３ｂにおいて電界によって偏光が変化したレーザ光は、第二の波長板３７で偏光状態を調整されてから検光子、偏光子またはポラライザとも称する偏光ビームスプリッタ３９に入射する。偏光ビームスプリッタ３９は、第二の波長板３７からのレーザ光をＰ波およびＳ波に分離して、光の強度変化に変換する。このＰ波成分およびＳ波成分に分離されたレーザ光は、それぞれ第一、第二の集光レンズ４１ａ，４１ｂで集光されてから、光電気変換手段を構成する第一、第二のフォトダイオード４３ａ，４３ｂに供給され、第一、第二のフォトダイオード４３ａ，４３ｂにおいてＰ波光信号とＳ波光信号をそれぞれの電気信号に変換されて出力される。この第一、第二のフォトダイオードから出力された電気信号は、図１０に示す受光回路１１３で増幅、雑音除去などの信号処理を施され、波形整形回路１１５で波形整形されてから、入出力回路１０１を介してウェアラブルコンピュータ１に供給される。
【００３２】
図２（ｂ）は、図１に示した電界検出光学装置に使用されている第一および第二の電極２５，２７（図２（ａ））をそれぞれ第一および第二の電気光学素子２３ａ，２３ｂに対応するように二分割した電界検出光学装置を示しているものである。すなわち、第一の電極２５が第一および第二の電気光学素子２３ａ，２３ｂに対応して第一および第三の副電極２５ａ，２５ｂに二分割され、第二の電極２７も同様に第一および第二の電気光学素子２３ａ，２３ｂに対応して第二および第四の副電極２７ａ，２７ｂに二分割されているものである。なお、このように分割された各副電極は、分割される前の各電極の接続先である信号電極２９およびグランド電極３１に同様に接続されていることは同じである。
【００３３】
このように、第一および第二の電極２５，２７をそれぞれ第一および第二の電気光学素子２３ａ，２３ｂに対応するように分割すると、各電気光学素子の特性が微妙に異なる場合にも電気光学素子毎に電極の配置を調整することで印加する電界の方向を最適とすることが可能なので、電界検出感度を向上させることが期待できる。
【００３４】
なお、本実施形態では、２個の電気光学素子２３ａ，２３ｂを使用した場合について説明しているが、本発明はこれに限定されるものでなく、３個以上でもよく、すなわち電気光学素子を複数使用しても、同様に実施し得るものである。
【００３５】
次に、図３および図４（ａ）を参照して、本発明の他の実施形態に係る電界検出光学装置について説明する。
【００３６】
本実施形態の電界検出光学装置は、図１に示した実施形態と同様に小型で性能の良い第一および第二の２個の電気光学素子２３ｅ，２３ｆを使用し、これによりレーザ光と電界との相互作用時間を長くして高感度化と経済化を図る点は同じであるが、第一および第二の２個の電気光学素子２３ｅ，２３ｆを単に直列接続するのでなく、電気光学素子２３ｅ，２３ｆの側面を面方位を合わせて接続するとともに、その側面を接続された電気光学素子２３ｅ，２３ｆの両方の端面をプリズム５１で接続し、レーザ光を反射するように構成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り、同じ構成要素には同じ符号が付与されている。
【００３７】
なお、図３は、本実施形態において第一および第二の電極２５，２７を除去した電界検出光学装置を図示し、図４（ａ）は、その第一および第二の電極２５，２７をレーザダイオード２１からのレーザ光の電気光学素子２３ｅ，２３ｆ内における進行方向に対して両側から挟むように電気光学素子２３ｅ，２３ｆの両側面にそれぞれ１枚の電極として貼り付け、これによりレーザ光に対して電界を直角に結合させるように設けられている第一および第二の電極２５，２７を示しているものである。
【００３８】
図３に示す電界検出光学装置において、プリズム５１は、面方位を合わせて側面を接続された第一および第二の電気光学素子２３ｅ，２３ｆの両端面に取り付けられ、第一の電気光学素子２３ｅから出射するレーザ光を反射し、第二の電気光学素子２３ｆに入射するようになっている。すなわち、第一の電気光学素子２３ｅの一端に対して、レーザダイオード２１からのコリメートレンズ３３、第一の波長板３５を経由したレーザ光が入射する場合には、プリズム５１は、該レーザ光が出射する第一の電気光学素子２３ｅの他端と第二の電気光学素子２３ｆの一端に取り付けられて、第一の電気光学素子２３ｅの他端から出射するレーザ光を反射することができ、電界検出光学装置全体を小型化することが可能となる。
【００３９】
なお、本実施形態では、プリズム５１を使用してレーザ光を反射させているが、本発明はこれに限定されるものでなく、プリズムの代わりにレーザ光を反射する例えば２つの反射面を有する反射手段でも同様に実現し得るものである。
【００４０】
図４（ｂ）は、図３に示した電界検出光学装置に使用されている第一および第二の電極２５，２７（図４（ａ））をそれぞれ第一および第二の電気光学素子２３ｅ，２３ｆに対応するように二分割した電界検出光学装置を示しているものである。すなわち、第一の電極２５が第一および第二の電気光学素子２３ｅ，２３ｆにそれぞれ対応して第一および第三の副電極２５ａ，２５ｂに二分割され、第二の電極２７も同様に第一および第二の電気光学素子２３ｅ，２３ｆにそれぞれ対応して第二および第四の副電極２７ａ，２７ｂに二分割されているものである。なお、このように分割された各副電極は、分割される前の各電極の接続先である信号電極２９およびグランド電極３１に同様に接続されていることは同じである。
【００４１】
このように、第一および第二の電極２５，２７をそれぞれ第一および第二の電気光学素子２３ｅ，２３ｆに対応するように分割すると、各電気光学素子の特性が微妙に異なる場合にも電気光学素子毎に電極の配置を調整することで印加する電界の方向を最適とすることが可能なので、電界検出感度を向上させることが期待できる。
【００４２】
次に、図５および図６（ａ）を参照して、本発明の別の実施形態に係る電界検出光学装置について説明する。
【００４３】
本実施形態の電界検出光学装置は、図３に示した電界検出光学装置に対して更に１個の電気光学素子２３ｇを追加して、合計で３個の第一、第二および第三の電気光学素子２３ｅ，２３ｆ，２３ｇの側面を面方位を合わせて接続し、第一および第二の電気光学素子２３ｅ，２３ｆの隣接する両端面に第一のプリズム５１を設け、第二および第三の電気光学素子２３ｆ，２３ｇの隣接する両端面に第二のプリズム５３を設けて、レーザ光を反射するように構成したものであり、その他の構成および作用は図３に示したものと同じであり、同じ構成要素には同じ符号が付与されている。なお、図５は、本実施形態において第一および第二の電極２５，２７を除去した電界検出光学装置を図示し、図６（ａ）は、その第一および第二の電極２５，２７をレーザダイオード２１からのレーザ光の電気光学素子２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ内における進行方向に対して両側から挟むように電気光学素子２３ｅ，２３ｆ，２３ｇの両側面にそれぞれ１枚の電極として貼り付け、これによりレーザ光に対して電界を直角に結合させるように設けられている第一および第二の電極２５，２７を示しているものである。
【００４４】
本実施形態のように、電気光学素子を更に１個追加して、第一、第二および第三の３個の電気光学素子２３ｅ，２３ｆ，２３ｇを使用することにより、電気光学素子２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ内におけるレーザ光と電界との相互作用時間が更に長くなり、これにより高感度化を実現し得るとともに、また小型のものを３個使用することにより、インゴットから結晶を切り出す場合にも同じ長さの大型の電気光学結晶を切り出す場合よりも歩留まり良く、比較的容易に切り出すことができ、経済化を図り得るようになっている。
【００４５】
なお、本実施形態および図３に示した実施形態では、２個または３個の電気光学素子２３ｅ，２３ｆ，２３ｇを使用した場合について説明しているが、本発明はこれに限定されるものでなく、４個以上でもよく、すなわち電気光学素子を複数使用しても、同様に実施し得るものである。また、本実施形態ではプリズム５１を使用してレーザ光を反射させているが、本発明はこれに限定されるものでなく、プリズムの代わりにレーザ光を反射する例えば２つの反射面を有する反射手段でも同様に実現し得るものである。
【００４６】
図６（ｂ）は、図５に示した電界検出光学装置に使用されている第一および第二の電極２５，２７（図６（ａ））をそれぞれ第一、第二および第三の電気光学素子２３ｅ，２３ｆ，２３ｇに対応するように分割した電界検出光学装置を示しているものである。すなわち、第一の電極２５が第一、第二および第三の電気光学素子２３ｅ，２３ｆ，２３ｇにそれぞれ対応して第一、第三および第五の副電極２５ａ，２５ｂ，２５ｃに三分割され、第二の電極２７も同様に第一、第二および第三の電気光学素子２３ｅ，２３ｆ，２３ｇにそれぞれ対応して第二、第四および第六の副電極２７ａ，２７ｂ，２７ｃに三分割されているものである。なお、このように分割された各副電極は、分割される前の各電極の接続先である信号電極２９およびグランド電極３１に同様に接続されていることは同じである。
【００４７】
このように、第一および第二の電極２５，２７をそれぞれ第一、第二および第三の電気光学素子２３ｅ，２３ｆ，２３ｇに対応するように分割すると、各電気光学素子の特性が微妙に異なる場合にも電気光学素子毎に電極の配置を調整することで印加する電界の方向を最適とすることが可能なので、電界検出感度を向上させることが期待できる。
【００４８】
次に、図７、図８（ａ）および（ｂ）を参照して、本発明の更に他の実施形態に係る電界検出光学装置について説明する。
【００４９】
本実施形態の電界検出光学装置は、第一および第二の２個の電気光学素子２３ａ，２３ｂをプリズム５７を介して直角、すなわちＬ字形に連結したものであり、その他の構成および作用は図１と同じであり、同じ構成要素には同じ符号が付与されている。なお、プリズム５７は、第一の電気光学素子２３ａの他端から出射されるレーザ光を直角に反射して第二の電気光学素子２３ｂの一端に入射する１つの反射面を有するものでよい。なお、図７は、本実施形態において第一および第二の電極２５，２７を除去した電界検出光学装置を図示し、図８（ａ）は、その第一および第二の電極２５，２７をレーザダイオード２１からのレーザ光の電気光学素子２３ａ，２３ｂ内における進行方向に対して両側から挟むように電気光学素子２３ａ，２３ｂの両側面にそれぞれ図８（ｂ）に示すような１枚のＬ字形の電極として貼り付け、これによりレーザ光に対して電界を直角に結合させるように設けられている第一および第二の電極２５，２７を示しているものであり、図８（ｂ）はＬ字形の第一および第二の電極２５，２７を示しているものである。
【００５０】
本実施形態のように、第一および第二の電気光学素子２３ａ，２３ｂをプリズム５７を介して直角に連結してＬ字形に構成することにより、本電界検出光学装置が適用される例えばトランシーバにおける実装状態において好都合な場合が多々あるものである。また、このような連結において電気光学素子間の連結を直角でなく、例えば鈍角にして多数の電気光学素子を順次連結することにより、例えば螺旋状に形成することも可能である。
【００５１】
図８（ｃ）は、図７に示した電界検出光学装置に使用されている第一および第二の電極２５，２７（図８（ａ））をそれぞれ第一および第二の電気光学素子２３ａ，２３ｂに対応するように分割した電界検出光学装置を示しているものである。すなわち、第一の電極２５が第一および第二の電気光学素子２３ｅ，２３ｆにそれぞれ対応して第一および第三の副電極２５ａ，２５ｂに分割され、第二の電極２７も同様に第一および第二の電気光学素子２３ａ，２３ｂにそれぞれ対応して第二および第四の副電極２７ａ，２７ｂに分割されているものである。
【００５２】
このように、第一および第二の電極２５，２７をそれぞれ第一および第二の電気光学素子２３ａ，２３ｂに対応するように分割すると、各電気光学素子の特性が微妙に異なる場合にも電気光学素子毎に電極の配置を調整することで印加する電界の方向を最適とすることが可能なので、電界検出感度を向上させることが期待できる。
【００５３】
上述した各実施形態では、レーザダイオード２１から出力されるレーザ光を用いているが、本発明はレーザ光に限られるものでなく、単一波長光を発生するものであればよく、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）でもよいものである。また、各電気光学素子２３は、例えば角柱の形状を有することが好ましくも、角柱に限定されるものでなく、他の形状、例えば円柱などでもよいものである。
【００５４】
また、上記各実施形態では、信号電極２９に対応するものとして、グランド電極３１が設けられているが、グランド電極３１は、例えばトランシーバ３の電池に接続されたり、または大きめの金属などに接続することによりグランドとして機能し、第一の電極２５から電気光学素子２３への電界の結合を良好にすることができるものであるが、グランド電極３１は必ずしも必要なものではない。更に、偏光ビームスプリッタ３９で分離されたＰ波成分およびＳ波成分は、それぞれ第一、第二のフォトダイオード４３ａ，４３ｂで両方とも電気信号に変換されて出力されるようになっているが、第一、第二のフォトダイオード４３ａ，４３ｂおよび第一、第二の集光レンズ４１ａ，４１ｂはいずれか一方のみを設け、Ｐ波成分、Ｓ波成分のうちの一方のみを電気信号に変換して出力してもよいものである。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、データ通信のために使用されるトランシーバにおいて送信情報に基づいて生体である電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を第一の電極を介して複数の直列接続された電気光学素子に結合させ、この複数の電気光学素子に対して平行光を入射させて、平行光の偏光を電界で変化させているので、電界と平行光との相互作用時間は複数の電気光学素子の数だけ長くなって、高感度化を実現し得るとともに、従来のように大型の長い電気光学結晶を切り出す必要がなく、小型の性能の良い電気光学結晶を使用でき、歩留まりを向上して経済化を図ることができる。
【００５６】
また、本発明によれば、電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を第一の電極を介して複数の、側面を接続された電気光学素子に結合させ、この複数の電気光学素子に対して平行光を入射させて、平行光の偏光を電界で変化させているので、電界と平行光との相互作用時間は複数の電気光学素子の数だけ長くなって、高感度化を実現し得るとともに、従来のように大型の長い電気光学結晶を切り出す必要がなく、小型の性能の良い電気光学結晶を使用でき、歩留まりを向上して経済化を図ることができる。
【００５７】
更に、本発明によれば、データ通信のために使用されるトランシーバにおいて送信情報に基づいて生体である電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を第一の電極を介して複数の、各端部を近接して配設された電気光学素子に結合させ、この複数の電気光学素子に対して平行光を入射させて、平行光の偏光を電界で変化させているので、電界と平行光との相互作用時間は複数の電気光学素子の数だけ長くなって、高感度化を実現し得るとともに、従来のように大型の長い電気光学結晶を切り出す必要がなく、小型の性能の良い電気光学結晶を使用でき、歩留まりを向上して経済化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す電界検出光学装置の電極の構成を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す図である。
【図４】図３に示す電界検出光学装置の電極の構成を示す図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す図である。
【図６】図５に示す電界検出光学装置の電極の構成を示す図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態に係る電界検出光学装置の構成を示す図である。
【図８】図７に示す電界検出光学装置の電極の構成を示す図である。
【図９】トランシーバを介してウェアラブルコンピュータを人間に装着して使用する場合の例を示す説明図である。
【図１０】ウェアラブルコンピュータを生体に取り付けるためのトランシーバであって、本発明の電界検出光学装置が適用されるトランシーバの回路構成を示すブロック図である。
【図１１】従来の電界検出光学装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  ウェアラブルコンピュータ
３  トランシーバ
１１  電界検出光学装置
２１  レーザダイオード
２３ａ，２３ｂ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ  電気光学素子
２５，２７  第一、第二の電極
２５ａ，２５ｂ，２７ａ，２７ｂ  第一から第四の副電極
２９  信号電極
３１  グランド電極
３３  コリメートレンズ
３５  第一の波長板
３７  第二の波長板
３９  偏光ビームスプリッタ
４１ａ，４１ｂ  第一、第二の集光レンズ
４３ａ，４３ｂ  第一、第二のフォトダイオード
５１，５３，５７  プリズム
１００  生体（電界伝達媒体）
【図１】
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【図２】
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【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】
0003692333.tif 000009
【図９】
0003692333.tif 000010
【図１０】
0003692333.tif 000011
【図１１】
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