(57)【要約】【課題】電気光学結晶に印加された電圧（電界）を増大し、電気光学結晶の屈折率変化効率および変調効率を向上させる。【解決手段】電界検出光学部２１は、レーザ光をｚ軸方向に沿って出力する検出光出力部２５、コリメートレンズ２６、波長板２７と、レーザ光の光路を挟んで離間かつ対向配置された信号電極３０、グランド電極３２と、電気光学結晶部材により形成され、信号電極３０およびグランド電極３２間に介挿された変調部３３と、第１の屈折率を有する部材によりレーザ光の光路上に変調部３３に向かってテーパ状に形成された第１のテーパ部３４ａを有し、変調部３３の一端部に連接する第１の検出光案内部３４と、第１の屈折率を有する部材によりレーザ光の光路上に変調部３３に向かってテーパ状に形成された第２のテーパ部３５ａを有し、変調部３３の他端部に連接する第２の検出光案内部３５と、を備えている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された電界検出用の検出光に基づいて電界を検出するための電界検出光学装置であって、
前記検出光を所定の方向に沿って出力する検出光出力手段と、
前記検出光の光路を挟んで離間かつ対向配置された前記電界検出用の第１および第２の電極と、
電気光学結晶部材により形成されており、前記第１および第２の電極間に介挿された電界変調用の変調部と、
第１の屈折率を有する部材により前記検出光の光路上に前記変調部に向かってテーパ状に形成された第１のテーパ部を有し、前記変調部の一端部に連接する第１の検出光案内部と、
前記第１の屈折率を有する部材により前記検出光の光路上に前記変調部に向かってテーパ状に形成された第２のテーパ部を有し、当該変調部の他端部に連接する第２の検出光案内部と、
を備えたことを特徴とする電界検出光学装置。
【請求項２】
前記第１の屈折率を有する部材は前記電気光学結晶部材であり、前記第１および第２の検出光案内部は、前記変調部と一体に形成されたことを特徴とする請求項１記載の電界検出光学装置。
【請求項３】
前記電気光学結晶部材は第２の屈折率を有し、当該第２の屈折率は前記第１の屈折率と同一または近似することを特徴とする請求項１記載の電界検出光学装置。
【請求項４】
前記第１の検出光案内部は、前記第１のテーパ部における前記検出光出力手段側の一端部から前記検出光の光路に沿って前記検出光出力手段に向かって延在する検出光入射部を有し、当該検出光入射部における前記検出光の光路に直交する方向の断面形状は円形または多角形形状であるとともに、前記第２の検出光案内部材は、前記第２のテーパ部における前記変調部側とは反対側の一端部から前記検出光の光路に沿って当該変調部から離れる方向に向かって延在する検出光出射部を有し、当該検出光出射部における前記検出光の光路に直交する方向の断面形状は、前記検出光入射部の前記断面形状に対応する形状であることを特徴とする請求項１記載の電界検出光学装置。
【請求項５】
電界伝達用媒体に誘起された電界に基づいて情報の受信を行うトランシーバであって、
前記電界伝達媒体に当接あるいは近接して取り付け可能であり、前記電界伝達用媒体に誘起された電界を受信する受信用電極と、
前記電界検出用の検出光を所定の方向に沿って出力する検出光出力手段と、
前記検出光の光路を挟んで離間かつ対向配置され、どちらか一方が前記受信用電極に接続された前記電界検出用の第１および第２の電極を有し、前記受信用電極により受信された電界を、前記第１および第２の電極間の電位差として印加する印加手段と、
電気光学結晶部材により形成されており、前記第１および第２の電極間に介挿された電界変調用の変調部と、
第１の屈折率を有する部材により前記検出光の光路上に前記変調部に向かってテーパ状に形成された第１のテーパ部を有し、前記変調部の一端部に連接する第１の検出光案内部と、
前記第１の屈折率を有する部材により前記検出光の光路上に前記変調部に向かってテーパ状に形成された第２のテーパ部を有し、当該変調部の他端部に連接する第２の検出光案内部と、
を備えたことを特徴とするトランシーバ。
【請求項６】
前記第１の屈折率を有する部材は前記電気光学結晶部材であり、前記第１および第２の検出光案内部は、前記変調部と一体に形成されたことを特徴とする請求項５記載のトランシーバ。
【請求項７】
前記電気光学結晶部材は第２の屈折率を有し、当該第２の屈折率は前記第１の屈折率と同一または近似することを特徴とする請求項５または６記載のトランシーバ。
【請求項８】
前記第１の検出光案内部は、前記第１のテーパ部における前記検出光出力手段側の一端部から前記検出光の光路に沿って前記検出光出力手段に向かって延在する検出光入射部を有し、当該検出光入射部における前記検出光の光路に直交する方向の断面形状は円形または多角形形状であるとともに、前記第２の検出光案内部材は、前記第２のテーパ部における前記変調部側とは反対側の一端部から前記検出光の光路に沿って当該変調部から離れる方向に向かって延在する検出光出射部を有し、当該検出光出射部における前記検出光の光路に直交する方向の断面形状は、前記検出光入射部の前記断面形状に対応する形状であることを特徴とする請求項５記載のトランシーバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体等の電界伝達用媒体に誘起された電界に基づいて情報の受信を行う電界検出光学装置およびトランシーバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ユピキタス社会の到来を迎え、ウェアラブルコンピュータ（身体に装着可能なコンピュータ）が注目を浴びている。
【０００３】
そして、このウェアラブルコンピュータと他のコンピュータ（他のウェアラブルコンピュータ等）との間の情報通信手段として、ウェアラブルコンピュータが装着された生体を介して情報を通信できるトランシーバの研究・開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記生体を介して情報を送受信するトランシーバにおいては、送信側のトランシーバにおいて送信対象となる情報を電圧信号として送信側信号電極を介して生体に与えることにより生体内に電界を誘起し、生体内に誘起された電界を、受信側のトランシーバの該生体に当接あるいは近接した受信側信号電極を介して受信することにより、送信側トランシーバおよび受信側トランシーバ間において情報の通信を行っている。
【０００５】
そして、上記特許文献１に開示されているように、生体内に誘起された電界を用いて情報の送受信を行うトランシーバにおいては、上記受信側信号電極を介して受信された電界を検出するために、電気光学結晶（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ−Ｏｐｔｉｃ結晶）を用いている。
【０００６】
図６は、生体内に誘起され、受信側信号電極を介して受信された電界を電気光学結晶により検出するトランシーバに搭載された電界検出光学部６０の概略構成を示す図である。
【０００７】
図６に示すように、送信側のトランシーバから図示しない生体に誘起された電界は、受信側トランシーバにおける上記生体に当接された絶縁体６２に取り付けられた受信側信号電極６４に受信される。
【０００８】
このとき、トランシーバの電界検出光学部６０には、印加電圧に比例してその屈折率ｎ１が変化する特性を有する方形体形状の電気光学結晶６８が設けられており、この電気光学結晶６８における１組の互いに対向する長手方向（図６におけるｚ方向）に沿った側面には、互いに平行な２枚の平行電極（信号電極７０およびグランド電位に接続されたグランド電極７２）が取り付けられている。
【０００９】
受信側信号電極６４は、信号線７４を介して信号電極７０に接続されており、受信側信号電極６４により受信された電界は、この信号線７４により信号電極７０に印加される。
【００１０】
一方、検出光出力部７５から出力された検出光は、コリメートレンズ７６を介して上記電極に平行な方向、すなわち、図６中ｚ方向に沿って伝播する。この検出光は、波長板７７を介して円偏光となり、電気光学結晶６８の互いに対向する短手側の側面の一方における一部（例えば、中央部）に入射される。
【００１１】
このとき、信号電極７０に与えられた電界は、信号電極７０およびグランド電極７２間の電位差として電気光学結晶６８に印加されているため、この印加電圧（電位差）、すなわち、信号電極７０およびグランド電極７２間の電界強度に比例して電気光学結晶６８の屈折率が変化する。
【００１２】
この電気光学結晶６８の屈折率変化により、電気光学結晶６８に入射された検出光（円偏光）は、楕円偏光に変調されて電気光学結晶６８から出力される。
【００１３】
電気光学結晶６８から出力された検出光（楕円偏光）は、偏光子、光検出器等を有する検出部７８に入力される。検出部７８に入力された検出光は、偏光子を介して光検出器に入力されることにより、光強度変化として検出される。
【００１４】
この結果、送信側のトランシーバから送信された送信対象となる情報に対応する電圧信号を、検出部７８において光強度変化として検出することが可能になる。すなわち、送信側トランシーバ側からの情報を、受信側トランシーバの電界検出光学部６０にて受信することができる。
【００１５】
上述したように、トランシーバにおける電界検出光学部６０は、平行電極７０および７２間の電界を、その電界強度に比例した電気光学結晶６８の屈折率変化に基づく検出光の変調により検出する構造を有しているため、電界検出光学部６０における電界検出感度を向上させるためには、上記平行電極（信号電極７０およびグランド電極７２）間の電界強度を増大させればよい。
【００１６】
信号電極７０およびグランド電極７２間の電界強度を増大させるためには、電気光学結晶６８の電極間の厚さを薄くして電気力線ＥＬを密集させ、電極間距離が極めて狭くなるように配置された信号電極７０およびグランド電極７２間に電気光学結晶６８を配置し、この電気光学結晶６８に対して高強度の電界を印加することが有効である。
【００１７】
上述した電極間距離が極めて狭く構成された電界検出光学部６０Ａの概略構成を図７に示す。
【００１８】
図７に示す電界検出光学部６０Ａによれば、電気光学結晶６８の検出光入射側および出射側に第１および第２のレンズ８０ａおよび８０ｂがそれぞれ配置されており、この第１のレンズ８０ａに入射された検出光は、その光径が電気光学結晶６８の電極間厚さよりも小さくなるように集束され、電気光学結晶６８に入射される。また、電気光学結晶６８から出射された検出光は、第２のレンズ８０ｂにより検出部７８に入射するようになっている。
【００１９】
【特許文献１】
特開２００１−３５２２９８号公報（第５−１０頁、第１図〜第４図）。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示すように、検出光をレンズで集束させる構成において、レンズにより集束することができる検出光の直径（ビーム径）の最小値は、その検出光の波長程度であることが知られており、また、レンズを用いて検出光をその検出光の波長程度に集束させるためには、そのレンズ自体の精密な設計や正確なアライメント（位置決め）が必要となる。
【００２１】
しかしながら、波長オーダの集束光に必要なレンズ設計およびアライメントを行うには、非常に微細かつ技術的に非常に高度な作業が必要となるため、波長オーダの電極間距離（電気光学結晶の電極間厚さ）を有する電気光学結晶に対して検出光を正確に入射させることは非常に困難であった。
【００２２】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、電気光学結晶に印加された電圧（電界）を増大し、電気光学結晶の屈折率変化効率および変調効率を向上させることをその目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明によれば、請求項１に記載したように、入射された電界検出用の検出光に基づいて電界を検出するための電界検出光学装置であって、前記検出光を所定の方向に沿って出力する検出光出力手段と、前記検出光の光路を挟んで離間かつ対向配置された前記電界検出用の第１および第２の電極と、電気光学結晶部材により形成されており、前記第１および第２の電極間に介挿された電界変調用の変調部と、第１の屈折率を有する部材により前記検出光の光路上に前記変調部に向かってテーパ状に形成された第１のテーパ部を有し、前記変調部の一端部に連接する第１の検出光案内部と、前記第１の屈折率を有する部材により前記検出光の光路上に前記変調部に向かってテーパ状に形成された第２のテーパ部を有し、当該変調部の他端部に連接する第２の検出光案内部と、を備えている。
【００２４】
請求項２に記載した発明によれば、前記第１の屈折率を有する部材は前記電気光学結晶部材であり、前記第１および第２の検出光案内部は、前記変調部と一体に形成されている。
【００２５】
請求項３に記載した発明によれば、前記電気光学結晶部材は第２の屈折率を有し、当該第２の屈折率は前記第１の屈折率と同一または近似する。
【００２６】
請求項４に記載した発明によれば、前記第１の検出光案内部は、前記第１のテーパ部における前記検出光出力手段側の一端部から前記検出光の光路に沿って前記検出光出力手段に向かって延在する検出光入射部を有し、当該検出光入射部における前記検出光の光路に直交する方向の断面形状は円形または多角形形状であるとともに、前記第２の検出光案内部材は、前記第２のテーパ部における前記変調部側とは反対側の一端部から前記検出光の光路に沿って当該変調部から離れる方向に向かって延在する検出光出射部を有し、当該検出光出射部における前記検出光の光路に直交する方向の断面形状は、前記検出光入射部の前記断面形状に対応する形状である。
【００２７】
請求項５に記載した発明によれば、電界伝達用媒体に誘起された電界に基づいて情報の受信を行うトランシーバであって、前記電界伝達媒体に当接あるいは近接して取り付け可能であり、前記電界伝達用媒体に誘起された電界を受信する受信用電極と、前記電界検出用の検出光を所定の方向に沿って出力する検出光出力手段と、前記検出光の光路を挟んで離間かつ対向配置され、どちらか一方が前記受信用電極に接続された前記電界検出用の第１および第２の電極を有し、前記受信用電極により受信された電界を、前記第１および第２の電極間の電位差として印加する印加手段と、電気光学結晶部材により形成されており、前記第１および第２の電極間に介挿された電界変調用の変調部と、第１の屈折率を有する部材により前記検出光の光路上に前記変調部に向かってテーパ状に形成された第１のテーパ部を有し、前記変調部の一端部に連接する第１の検出光案内部と、前記第１の屈折率を有する部材により前記検出光の光路上に前記変調部に向かってテーパ状に形成された第２のテーパ部を有し、当該変調部の他端部に連接する第２の検出光案内部と、を備えている。
【００２８】
請求項６に記載した発明によれば、前記第１の屈折率を有する部材は前記電気光学結晶部材であり、前記第１および第２の検出光案内部は、前記変調部と一体に形成されている。
【００２９】
請求項７に記載した発明によれば、前記電気光学結晶部材は第２の屈折率を有し、当該第２の屈折率は前記第１の屈折率と同一または近似する。
【００３０】
請求項８に記載した発明によれば、前記第１の検出光案内部は、前記第１のテーパ部における前記検出光出力手段側の一端部から前記検出光の光路に沿って前記検出光出力手段に向かって延在する検出光入射部を有し、当該検出光入射部における前記検出光の光路に直交する方向の断面形状は円形または多角形形状であるとともに、前記第２の検出光案内部材は、前記第２のテーパ部における前記変調部側とは反対側の一端部から前記検出光の光路に沿って当該変調部から離れる方向に向かって延在する検出光出射部を有し、当該検出光出射部における前記検出光の光路に直交する方向の断面形状は、前記検出光入射部の前記断面形状に対応する形状である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電界検出光学装置およびトランシーバの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００３２】
図１は、本発明の実施形態に係るトランシーバ１の概略構成を示す図である。
【００３３】
すなわち、図１に示すように、トランシーバ１は、ウェアラブルコンピュータ等のコンピュータ２と通信可能であり、コンピュータ２に対する情報送受信機能を有している。
【００３４】
すなわち、トランシーバ１は、コンピュータ２から送信された情報である送信データを入力するＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ；入出力）回路３と、このＩ／Ｏ回路３に接続されており、Ｉ／Ｏ回路３を介して入力された送信データを変調して送信するための送信部４とを備えている。
【００３５】
この送信部４は、図１に示すように、上記送信データを変調する電圧信号として、例えば１００ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の周波数を有する電圧信号を発生するための信号発生器５を備えている。この信号発生器５には、グランド線６が接続されており、このグランド線６は、グランド電極７に接続されている。
【００３６】
すなわち、信号発生器５は、グランド電極７の電位（グランド電位）を基準電位として、所定の電位差を有する電圧信号を発生させるようになっている。
【００３７】
また、送信部４は、信号発生器５の出力側に接続された信号線９を備えており、信号発生器５にて発生された電圧信号は、信号線９を介して送信されるようになっている。
【００３８】
また、トランシーバ１は、信号線９に接続された送信側信号電極１０を備えており、この送信側信号電極１０の例えば一表面は、例えばゴム等のフレキシブルな絶縁体部材（以下、絶縁体として記載する）１１に覆われており、送信側信号電極１０は、絶縁体１１を介して生体１２に接触されている。
【００３９】
一方、トランシーバ１は、例えばゴム等のフレキシブルな絶縁体部材（以下、絶縁体として記載する）１５に例えばその一表面が覆われている受信側信号電極１６を備えており、この受信側信号電極１６は、絶縁体１５を介して生体１２に接触されている。
【００４０】
また、トランシーバ１は、受信側信号電極１６に接続され、この受信側信号電極１６より受信された電界を後述する受信部へ伝達するための信号線１７と、信号線１７を介して伝達された電界を受信するための受信部２０とを備えている。
【００４１】
すなわち、受信部２０は、信号線１７に接続され、この受信側信号電極１６を介して入力された電界（電圧信号）を光学的に検出し、電気信号に変換して出力する電界検出光学部２１を備えている。なお、本実施形態の電界検出光学部２１は、本発明における電界検出光学装置に相当する。
【００４２】
また、受信部２０は、電界検出光学部２１に接続されており、電界検出光学部２１から出力された電気信号に対して、増幅処理および雑音除去（フィルタリング）処理等の信号処理を施す信号処理回路２２とを備えている。
【００４３】
さらに、トランシーバ１は、信号処理回路２２に接続され、この信号処理回路２２により信号処理された電気信号に対して波形整形処理を施し、Ｉ／Ｏ回路３の信号レベルに対応する電気信号に変換し、その電気信号を受信データとしてＩ／Ｏ回路３に送信する波形整形回路２３を備えており、Ｉ／Ｏ回路３は、波形整形回路２３から送信されてきた受信データをコンピュータ２に送信する機能を有している。
【００４４】
図２は、図１に示す電界検出光学部２１の概略構成を示す図である。
【００４５】
図２に示すように、電界検出光学部２１は、電界を検出するための検出光として、略単一波長の検出光である例えばレーザ光を所定の方向（図２におけるｚ軸）に沿って出力する検出光出力部２５を備えている。なお、検出光出力部２５としては、レーザダイオードを用いたレーザ光出力装置や、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた装置等を用いることができる。また、波長帯域に広がりを有する検出光を出力する光源についても、帯域透過フィルタを組み合わせることにより、検出光出力部として適用することが可能である。
【００４６】
また、電界検出光学部２１は、検出光出力部２５から出力されたレーザ光を、図２中ｚ方向に平行なレーザ光に変換して出力するコリメートレンズ２６と、このコリメートレンズ２６を介して伝播された平行レーザ光の偏光状態を円偏光に変換する偏光光学素子である例えば波長板２７とを備えている。なお、本実施形態における検出光出力部２５、コリメートレンズ２６および波長板２７が本発明における検出光出力手段に相当する。
【００４７】
さらに、電界検出光学部２１は、図２および図３に示すように、入射されるレーザ光を挟んで互いに対向し、かつレーザ光の光路に沿って配置された信号電極３０およびグランド電極３２を備えており、信号電極３０は信号線１７に接続されている。この信号電極３０およびグランド電極３２間の距離は極めて狭い値、例えばレーザ光の波長をλとすると、λ／ｎ１（ｎ１は、後述する変調部３３の材質である電気光学結晶部材の屈折率）オーダに設定されている。なお、本実施形態における信号線１７、信号電極３０およびグランド電極３２が本発明における印加手段に相当する。
【００４８】
そして、電界検出光学部２１は、図３および図４に示すように、空気よりも高い所定の屈折率ｎ１および印加される電圧（電位差）に比例して、その屈折率が変化する特性、いわゆる電気光学効果（ポッケルス効果）をそれぞれ有する電気光学結晶部材により形成されており、信号電極３０およびグランド電極３２間に介挿された変調部３３と、上記電気光学結晶部材によりレーザ光の光路上に変調部３３に向かってテーパ状に形成された第１のテーパ部３４ａを有し、変調部３３の一端部（検出光出力部側一端部）に連接する第１の検出光案内部３４と、上記電気光学結晶部材によりレーザ光の光路上に変調部３３に向かってテーパ状に形成された第２のテーパ部３５ａを有し、変調部３３の他端部（検出部３８側他端部）に連接する第２の検出光案内部３５とを備えている。
【００４９】
この変調部３３、第１の検出光案内部３４および第２の検出光案内部３５は、屈折率ｎ１を有する電気光学結晶部材により例えば型成形等により一体に形成されている。
【００５０】
第１の検出光案内部３４は、第１のテーパ部３４ａにおける検出光出力部２５側の一端部からレーザ光の光路に沿って検出光出力部２５に向かって延在する検出光入射部３４ｂを有し、この検出光入射部３４ｂにおけるレーザ光の光路に直交する方向の断面形状は、例えば正方形となっている。
【００５１】
また、第２の検出光案内部３５は、第２のテーパ部３５ａにおける変調部３３側とは反対側の一端部からレーザ光の光路に沿って変調部３３から離れる方向に向かって延在する検出光出射部３５ｂを有し、検出光出射部３５ｂにおけるレーザ光の光路に直交する方向の断面形状は、検出光入射部３４ｂの断面形状に対応する形状、すなわち、正方形となっている。
【００５２】
そして、第１および第２の検出光案内部３４および３５は、それぞれの検出光入射部３４ｂおよび検出光出射部３５ｂの中心軸がレーザ光の光路方向に同軸状となるように配置されており、検出光入射部３４ｂおよび検出光出射部３５ｂの中心軸に直交する方向の断面積は、コリメートレンズ２６を介して伝播する平行レーザ光の光軸方向に直交する方向の断面積よりも大きくなっている。
【００５３】
電界検出光学部２１は、レーザ光の光路上に、第２の検出光案内部３５の検出光出射部３５ｂに対向配置され、第１の検出光案内部３４、変調部３３および第２の検出光案内部３５内を通過してきたレーザ光の偏光状態変化を、偏光子や偏光ビームスプリッタ等の偏光検出光学系によりレーザ光の強度変化として検出し、検出したレーザ光の強度変化をフォトディテクタ等の光電変換器を介して電気信号に変換する検出部３８を備えており、この検出部３８により得られた電気信号は、信号処理回路２２に送信されるようになっている。
【００５４】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００５５】
図示しないトランシーバ等から図１に示す生体１２に電界が誘起されると、この生体１２内に誘起された電界は、生体１２を介して、その生体１２に絶縁体１５を介して接触されたトランシーバ１の受信側信号電極１６により受信される。そして、受信された電界は、信号線１７を介して受信部２０における信号電極３０に供給される。
【００５６】
この結果、信号電極３０に供給された電界は、その信号電極３０およびグランド電極３２間の電位差として変調部３３に印加される。
【００５７】
一方、検出光出力部２５から出力され、コリメートレンズ２６を介して信号電極３０およびグランド電極３２に平行な方向（図２等におけるｚ方向）に沿って伝播してきたレーザ光は、波長板２７を介して円偏光に変換され、屈折率ｎ１を有する電気光学結晶部材により形成された第１の検出光案内部３４の検出光入射部３４ｂに入射される。
【００５８】
このとき、第１の検出光案内部３４が空気よりも高い屈折率ｎ１（＞１）を有しているため、レーザ光の真空中での波長をλとすると、この第１の検出光案内部３４内におけるレーザ光の波長はλ／ｎ１となる。
【００５９】
したがって、レーザ光のビーム径は、空気中よりも１／ｎ１倍小さくなっている。
【００６０】
そして、第１の検出光案内部３４に入射されたレーザ光は、この第１の検出光案内部３４の屈折率ｎ１が周囲の空気よりも高い値であるため、第１の検出光案内部３４における検出光入射部３４ｂおよび第１のテーパ部３４ａを介して伝播するレーザ光は、その周囲の空気の第１の検出光案内部３４に対する境界面において全反射しながら伝播する。
【００６１】
したがって、検出光入射部３４ｂを介して第１のテーパ部３４ａに伝播したレーザ光は、その第１のテーパ部３４ａに沿って集束され、信号電極３０およびグランド電極３２間の変調部３３に入射され、変調部３３内をｚ軸方向に沿って伝播する。
【００６２】
このとき、信号電極３０およびグランド電極３２間の電位差として変調部３３に印加されている電界により、変調部３３の屈折率がその印加電界強度に比例して変化しているため、変調部３３内を伝播する円偏光状態のレーザ光は、楕円偏光に変調される。
【００６３】
このとき、本実施形態の構成によれば、変調部３３内を伝播するレーザ光のビーム径を、その波長λの１／ｎ１倍（λ／ｎ１）にすることができる。すなわち、本構成では、変調部３３内を伝播するレーザ光を、空気中では実現不可能な微小オーダまで絞ることができる。
【００６４】
したがって、信号電極３０およびグランド電極３２間の距離（変調部３３の厚さ）を、λ／ｎ１程度となるように極めて小さく設定することができ、変調部３３に対して高強度の電界を印加することが可能になる。この結果、変調部３３によるレーザ光の変調効率を向上させることができる。
【００６５】
このようにして、変調部３３を伝播してきたレーザ光は、第２の検出光案内部３５、すなわち、第２のテーパ部３５ａを介して次第に発散して平行光に戻され、検出光出射部３５ｂを介して検出部３８に入射される。
【００６６】
検出部３８に入射されたレーザ光は、偏光検出光学系を介して光検出器に入射されることにより、光強度変化を表す電気信号として検出される。
【００６７】
このとき、本実施形態では、変調部３３内を進むレーザ光の変調効率が向上されているため、検出部３８により検出されるレーザ光の強度変化に対応する電気信号も増大する。この結果、トランシーバ１の受信部２０における受信感度を増大させることができる。
【００６８】
このようにして検出された電気信号は、信号処理回路２２に送信されて増幅処理等の信号処理が施され、さらに波形整形回路２３を介して波形整形された後、Ｉ／Ｏ回路３を介してコンピュータ２に送信される。
【００６９】
この結果、図示しないトランシーバから誘起された電界に基づく情報をトランシーバ１を介してコンピュータ２に送信することができる。
【００７０】
以上述べたように、本実施形態によれば、屈折率ｎ１（＞１）の電気光学結晶部材により形成され信号電極３０およびグランド電極３２間に介挿された変調部３３の一端部に連接し、屈折率ｎ１（＞１）の電気光学結晶部材によりレーザ光の光路上に変調部３３に向かってテーパ状に形成された第１のテーパ部３４ａを含む第１の検出光案内部３４と、変調部３３の他端部に連接し、上記屈折率ｎ１（＞１）の電気光学結晶部材によりレーザ光の光路上に変調部３３に向かってテーパ状に形成された第２のテーパ部３５ａを有する第２の検出光案内部３５とをそれぞれ設けている。
【００７１】
このため、変調部３３内を伝播するレーザ光のビーム径を、空気中で実現可能なレーザ光の波長λオーダよりも、さらに微小なオーダ、すなわち、レーザ光波長λの１／ｎ１倍程度まで絞ることができる。
【００７２】
したがって、信号電極３０およびグランド電極３２間の距離（変調部３３の厚さ）を、λ／ｎ１程度となるように極めて小さく設定することができる。
【００７３】
この結果、変調部３３に対して従来よりもさらに高強度の電界を印加することができるため、変調部３３によるレーザ光の変調効率を向上させることができ、トランシーバ１の受信部２０における受信感度を増大させることができる。
【００７４】
なお、本実施形態においては、信号電極３０およびグランド電極３２間に介挿される変調部３３、その変調部３３の一端部および他端部にそれぞれ連接する第１の検出光案内部３４および第２の検出光案内部３５を同一の屈折率ｎ１を有する電気光学結晶部材により一体に形成したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、変調部３３、その変調部３３に連接する第１の検出光案内部３４および第２の検出光案内部３５を、それぞれ同一の屈折率ｎ１を有する電気光学結晶部材により個別に形成し、互いに連接させることも可能である。
【００７５】
また、図５に示すように、変調部３３の材料である電気光学結晶部材の屈折率ｎ１とは異なる屈折率ｎ２を有する材料（電気光学結晶部材、誘電体等）を用いて第１の検出光案内部４０（第１のテーパ部４０ａ、検出光入射部４０ｂ）および第２の検出光案内部４１（第２のテーパ部４１ａ、検出光出射部４１ｂ）をそれぞれ個別に形成し、互いに連接させることも可能である。なお、第１の検出光案内部４０（第１のテーパ部４０ａ、検出光入射部４０ｂ）および第２の検出光案内部４１（第２のテーパ部４１ａ、検出光出射部４１ｂ）の形状は、図３に示す第１の検出光案内部３４（第１のテーパ部３４ａ、検出光入射部３４ｂ）および第２の検出光案内部３５（第２のテーパ部３５ａ、検出光出射部３５ｂ）と略同一である。
【００７６】
さらに、本実施形態では、第１の検出光案内部３４の検出光入射部３４ｂにおけるレーザ光の光路に直交する方向の断面形状を、例えば正方形としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、円形または多角形形状等でもよく、したがって、第２の検出光案内部３５の検出光出射部３５ｂにおけるレーザ光の光路に直交する方向の断面形状は、検出光入射部３４ｂの断面形状に対応する形状となる。
【００７７】
特に、本実施の形態においては、レーザ光を波長板により円偏光に変換して電気光学結晶に対して入射したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、直線偏光状態の検出光を電気光学結晶に入射させてもよく、また、電気光学結晶の結晶軸に対して４５°の角度で直線偏光を入射させてもよい。この直線偏光入射タイプの場合、電気光学結晶から出射されたレーザ光を波長板を介して円偏光に変換した後に偏光検出光学系に入射させることが必要である。
【００７８】
そして、本実施形態においては、送信および受信機能を有するトランシーバについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、受信機能のみを有する一方向型のトランシーバに対しても適用可能である。
【００７９】
さらに、本実施形態では、送信側信号電極および受信側信号電極を異なるものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、送信側信号電極および受信側信号電極を一体化してもよい。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電界検出光学装置およびトランシーバによれば、第１および第２の電極間に介挿された電界変調用の変調部の一端部に連接するように、第１の屈折率を有する部材により検出光の光路上に前記変調部に向かってテーパ状に形成された第１のテーパ部を有する第１の検出光案内部と、前記第１の屈折率を有する部材により前記検出光の光路上に前記変調部に向かってテーパ状に形成された第２のテーパ部を有し、当該変調部の他端部に連接する第２の検出光案内部とを設けたため、第１の屈折率を例えばｎ１とすると、変調部に入射される検出光のビーム径を、その波長の１／ｎ１倍まで絞ることができる。
【００８１】
この結果、第１および第２の電極間の距離（変調部の厚さ）を、検出光の波長の１／ｎ１倍程度となるように極めて小さく設定することができ、変調部に対して高強度の電界を印加することが可能になる。この結果、変調部による検出光の変調効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るトランシーバの概略構成を示す図。
【図２】図１に示す電界検出光学部の概略構成を示す図。
【図３】図２に示す信号電極およびグランド電極が取り付けられた変調部、第１の検出光案内部および第２の検出光案内部を示す斜視図。
【図４】図３に示す信号電極およびグランド電極が取り付けられた変調部、第１の検出光案内部および第２の検出光案内部におけるｚ軸−ｙ軸平面に沿った断面図。
【図５】本実施形態の変形例に係わる電界検出光学部における信号電極およびグランド電極が取り付けられた変調部、第１の検出光案内部および第２の検出光案内部におけるｚ軸−ｙ軸平面に沿った断面図。
【図６】トランシーバに搭載された、生体内に誘起された受信側信号電極を介して受信された電界を電気光学結晶により検出する電界検出光学部の概略構成を示す図。
【図７】図６において、電気光学結晶の検出光入射側および出射側に第１および第２のレンズおよびをそれぞれ配置した構成を示す図。
【符号の説明】
１  トランシーバ
２  コンピュータ
３  Ｉ／Ｏ回路
４  送信部
５  信号発生器
６  グランド線
７  グランド電極
９  信号線
１０  送信側信号電極
１１  絶縁体
１２  生体
１５  絶縁体
１６  受信側信号電極
１７  信号線
２０  受信部
２１  電界検出光学部
２２  信号処理回路
２３  波形整形回路
２５  検出光出力部
２６  コリメートレンズ
２７  波長板
３３  変調部
３４、４０  第１の検出光案内部
３４ａ、４０ａ  第１のテーパ部
３４ｂ、４０ｂ  検出光入射部
３５、４１  第２の検出光案内部
３５ａ、４１ａ  第２のテーパ部
３５ｂ、４１ｂ  検出光出射部
【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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