(57)【要約】【課題】電気光学結晶に印加された電界の利用効率を向上させる。【解決手段】検出光出力部３２から出力され、所定の方向であるｚ軸方向に沿って入射されるレーザ光に基づいて電界を検出するための電界検出光学部２１。第１の屈折率ｎ１、レーザ光が入射される第１の端面３４ａ、レーザ光が出射される第２の端面３４ｂおよび第１の端面３４ａから延在して第２の端面３４ｂに繋がる外側面３４ｃをそれぞれ有する電気光学結晶３４と、第１の屈折率ｎ１よりも小さい第２の屈折率ｎ２、およびレーザ光の光路方向に沿ってレーザ光を挟んで対向する第１および第２の外側面３５ａおよび３５ｂをそれぞれ有しており、電気光学結晶３４における外側面３４ｃを被覆する低屈折率部材３５と、低屈折率部材３５の第１および第２の外側面３５ａおよび３５ｂにそれぞれ取り付けられた信号電極３６およびグランド電極３８と、を備えている。【選択図】　　　図２
2004132785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に沿って入射される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、
第１の屈折率、前記検出光が入射される第１の端面、前記検出光が出射される第２の端面および前記第１の端面から延在して前記第２の端面に繋がる外側面をそれぞれ有する電気光学結晶部材と、
前記第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率、および前記検出光の光路方向に沿って当該検出光を挟んで対向する第１および第２の外側面部をそれぞれ有しており、前記電気光学結晶部材における少なくとも前記外側面を被覆する被覆部材と、
前記被覆部材の第１および第２の外側面部にそれぞれ取り付けられた第１および第２の電極と、
を備えたことを特徴とする電界検出光学装置。
【請求項２】
前記電気光学結晶部材は略円筒形状を有しており、当該電気光学結晶部材は、その中心軸方向が前記検出光の光路方向と同軸状になるように配置されており、
前記被覆部材は、前記電気光学結晶部材の形状に対応する略円筒状中空部を有しており、前記電気光学結晶部材は、前記円筒状中空部内に配置され、その内周面により当該電気光学結晶部材の外側面が被覆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】
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設けられており、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、
前記電界を検出するため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、
第１の屈折率、前記検出光が入射される第１の端面、前記検出光が出射される第２の端面および前記第１の端面から延在して前記第２の端面に繋がる外側面をそれぞれ有する電気光学結晶部材と、
前記第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率、および前記検出光の光路方向に沿って当該検出光を挟んで対向する第１および第２の外側面部をそれぞれ有しており、前記電気光学結晶部材における少なくとも前記外側面部を被覆する被覆部材と、
前記被覆部材の第１および第２の外側面部にそれぞれ取り付けられた第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、当該第１および第２の電極間の電位差として前記電気光学結晶に印加する電界印加手段と、
を備えたことを特徴とするトランシーバ。
【請求項４】
前記電気光学結晶部材は略円筒形状を有しており、当該電気光学結晶部材は、その中心軸方向が前記検出光の光路方向と同軸状になるように配置されており、
前記被覆部材は、前記電気光学結晶部材の形状に対応する略円筒状中空部を有しており、前記電気光学結晶部材は、前記円筒状中空部内に配置され、その内周面により当該電気光学結晶部材の外側面が被覆されたことを特徴とする請求項３記載のトランシーバ。
【請求項５】
前記電気光学結晶部材の第１の端面に入射される検出光の光径は、前記電気光学結晶部材の第１の端面における直径よりも小さいことを特徴とする請求項４記載のトランシーバ。
【請求項６】
前記検出光出力手段および前記電気光学結晶部材の第１の端面間に介在されており、当該検出光出力手段から出力された検出光を当該電気光学結晶における前記第１の端面付近に対して集束させる第１のレンズ部材と、
前記電気光学結晶部材の第２の端面側に当該第２の端面に対して離間して配置されており、前記電気光学結晶部材を伝播し、当該電気光学結晶部材の第２の端面を介して出力された検出光を平行光に変換して出力する第２のレンズ部材と、を備えたことを特徴とする請求項３乃至５の内の何れか１項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】
【特許文献１】
特開２００１−３５２２９８号公報（第５−１０頁、第１図〜第４図）
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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（図中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。
【００１０】
また、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）には、上記電極に平行な方向、すなわち、図中ｚ方向に沿って、レーザ装置６６から出力された電界検出用の検出光であるレーザ光が入射されており、この入射されたレーザ光は、電気光学結晶６８内を通過して、フォトダイオード等より構成された検出部７４に入射されるようになっている。
【００１１】
そして、受信側信号電極６４は、信号線７６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７６により信号電極７０に与えられる。
【００１２】
すなわち、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に印加される。
【００１３】
このとき、電気光学結晶６８の屈折率が信号電極７０およびグランド電極７２間の印加電圧（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変化するため、電気光学結晶６８内を通過するレーザ光は、電気光学結晶６８の屈折率変化に応じて偏光状態が変化（変調）する。したがって、検出部７４において、検出光の偏光状態変化を、例えば受光量の変化として検出することにより、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。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、トランシーバにおける電界検出光学部は、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例えば強度変化（振幅変調）により検出する構造を有している。
【００１５】
ここで、図６に示す構造の電界検出光学部６０に印加された電圧（電位差）に基づいて発生する電界の電気力線ＥＬと電界検出光学部６０との関係を図７に示す。
【００１６】
図６および図７に示すように、従来のトランシーバにおける電界検出光学部は、電気光学結晶６８全体に電圧を印加して電界を発生させており、その電気光学結晶６８における一部（図６においては、電気光学結晶６８における中央部）にのみ、電界検出用の検出光（レーザ光）を照射する構造であった。
【００１７】
しかしながら、上記構造では、電気光学結晶６８の内、検出光が通過する領域（電気光学結晶６８の長手方向に沿った中央部の領域）と他の領域との電界は一様であるため、電界利用効率が十分であるとはいえず、電気光学結晶６８の屈折率変化効率および変調効率をそれぞれ向上させることが困難であった。
【００１８】
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）の利用効率を向上させ、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。
【００１９】
【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、所定の方向に沿って入射される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、第１の屈折率、前記検出光が入射される第１の端面、前記検出光が出射される第２の端面および前記第１の端面から延在して前記第２の端面に繋がる外側面をそれぞれ有する電気光学結晶部材と、前記第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率、および前記検出光の光路方向に沿って当該検出光を挟んで対向する第１および第２の外側面部をそれぞれ有しており、前記電気光学結晶部材における少なくとも前記外側面を被覆する被覆部材と、前記被覆部材の第１および第２の外側面部にそれぞれ取り付けられた第１および第２の電極と、備えている。
【００２０】
請求項２に記載した本発明によれば、前記電気光学結晶部材は略円筒形状を有しており、当該電気光学結晶部材は、その中心軸方向が前記検出光の光路方向と同軸状になるように配置されており、前記被覆部材は、前記電気光学結晶部材の形状に対応する略円筒状中空部を有しており、前記電気光学結晶部材は、前記円筒状中空部内に配置され、その内周面により当該電気光学結晶部材の外側面が被覆されている。
【００２１】
請求項３に記載した本発明によれば、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設けられており、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、前記電界を検出するため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、第１の屈折率、前記検出光が入射される第１の端面、前記検出光が出射される第２の端面および前記第１の端面から延在して前記第２の端面に繋がる外側面をそれぞれ有する電気光学結晶部材と、前記第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率、および前記検出光の光路方向に沿って当該検出光を挟んで対向する第１および第２の外側面部をそれぞれ有しており、前記電気光学結晶部材における少なくとも前記外側面を被覆する被覆部材と、前記被覆部材の第１および第２の外側面部にそれぞれ取り付けられた第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、当該第１および第２の電極間の電位差として前記電気光学結晶に印加する電界印加手段と、を備えている。
【００２２】
請求項４に記載した本発明によれば、前記電気光学結晶部材は略円筒形状を有しており、当該電気光学結晶部材は、その中心軸方向が前記検出光の光路方向と同軸状になるように配置されており、前記被覆部材は、前記電気光学結晶部材の形状に対応する略円筒状中空部を有しており、前記電気光学結晶部材は、前記円筒状中空部内に配置され、その内周面により当該電気光学結晶部材の外側面が被覆されている。
【００２３】
請求項５に記載した本発明によれば、前記電気光学結晶部材の第１の端面に入射される検出光の光径は、前記電気光学結晶部材の第１の端面における直径よりも小さい。
【００２４】
請求項６に記載した本発明によれば、前記検出光出力手段および前記電気光学結晶部材の第１の端面間に介在されており、当該検出光出力手段から出力された検出光を当該電気光学結晶における前記第１の端面付近に対して集束させる第１のレンズ部材と、前記電気光学結晶部材の第２の端面側に当該第２の端面に対して離間して配置されており、前記電気光学結晶部材を伝播し、当該電気光学結晶部材の第２の端面を介して出力された検出光を平行光に変換して出力する第２のレンズ部材と、備えている。
【００２５】
【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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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２５を備えており、Ｉ／Ｏ回路３は、波形整形回路２５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。
【００３８】
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。
【００３９】
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３２を備えている。なお、検出光出力部３２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。
【００４０】
また、電界検出光学部２１は、所定の屈折率ｎ１を有しており、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）を有する電気光学結晶３４を備えている。
【００４１】
この電気光学結晶３４は、略円筒形状を有しており、その中心軸方向がレーザ光の光路方向と同軸状になるように配置されている。
【００４２】
すなわち、電気光学結晶３４は、レーザ光が入射される第１の端面３４ａと、この第１の端面３４ａに平行かつ対向し、レーザ光が出射される第２の端面３４ｂと、この第１の端面３４ａから延在して第２の端面３４ｂに繋がる外周側面３４ｃとを有している。
【００４３】
このとき、電気光学結晶３４の第１の端面３４ａに入射されるレーザ光の光径は、電気光学結晶３４の第１の端面３４ａにおける直径よりも小さくなっている。
【００４４】
そして、電界検出光学部２１は、第１の屈折率ｎ１よりも小さい第２の屈折率ｎ２（ｎ１＞ｎ２）、およびレーザ光の光路方向に沿ってそのレーザ光を挟んで対向する第１および第２の外側面３５ａおよび３５ｂをそれぞれ有しており、電気光学結晶３４における外周側面３４ｃを被覆する被覆部材である低屈折率部材３５を備えている。
【００４５】
すなわち、低屈折率部材３５は、図２および図３に示すように、電気光学結晶３４の形状（略円筒形状）に対応する略円筒状中空部３５ｃを有しており、電気光学結晶３４は、円筒状中空部３５ｃ内に配置され、その内周面により当該電気光学結晶３４の外周側面３４ｃが被覆されている。
【００４６】
この結果、電界検出光学部２１は、異なる屈折率（ｎ１、ｎ２）を有する２つの部材（電気光学結晶３４および低屈折率部材３５）から構成された２重構造を有している。
【００４７】
また、低屈折率部材３５の第１の外側面３５ａには、信号線１７に接続された信号電極３６が取り付けられており、また、第２の側面３５ｂには、グランド電位に接続されたグランド電極３８が取り付けられている。
【００４８】
なお、本実施形態における信号線１７、信号電極３６およびグランド電極３８が本発明における電界印加手段に相当する。
【００４９】
そして、本実施形態の電気光学結晶３４は、信号電極３６およびグランド電極３８間に印加された電位差に比例してその屈折率が変化する特性を有している。
【００５０】
また、電界検出光学部２１は、電気光学結晶３４内を通過してきた検出光の偏光状態変化を、偏光ビームスプリッタ、偏光フィルタ等の偏光検出光学系により検出光の強度変化として検出し、検出した検出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４０を備えており、この検出部４０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。
【００５１】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００５２】
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における低誘電体部材３５の第１の外側面３５ａに取り付けられた信号電極３６に供給される。
【００５３】
この結果、信号電極３６に供給された電界は、その信号電極３６およびグランド電極３８間の電位差として電気光学結晶３４に印加され、図３に示すように、電気光学結晶３４内に電気力線ＥＬとして示す電界を発生させる。
【００５４】
一方、電気光学結晶３４には、検出光出力部３２から出力されたレーザ光が電気光学結晶３４における第１の端面３４ａを介して入射されている。
【００５５】
このとき、本実施形態における屈折率ｎ１を有する電気光学結晶３４は、図３に示すように、その屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ２を有する低屈折率部材３５に覆われている。
【００５６】
一般に、低屈折率部材内に高屈折率部材が配置された場合において全体に電界が印加されると、その電界は、高屈折率部材に集中することが知られている。
【００５７】
したがって、信号電極３６およびグランド電極３８間に印加された電位差により電気光学結晶３４内に生じる電界は、高屈折率部材である電気光学結晶３４に集中し、電気光学結晶３４内の電界強度が増大している。
【００５８】
この結果、電気光学結晶３４内に高い効率で電界を印加することができる。
【００５９】
さらに、本実施形態では、電気光学結晶３４の屈折率ｎ１が、その電気光学結晶３４を被覆する低屈折率部材３５の屈折率ｎ２よりも大きいため、電気光学結晶３４内に入射されたレーザ光は、その電気光学結晶３４の低屈折率部材３５に対する境界面において全反射しながら伝播する。したがって、電気光学結晶３４内に入射されたレーザ光は、その電気光学結晶３４内に閉じ込められた状態で伝播し、低屈折率部材３５内には進入しない。
【００６０】
すなわち、本実施形態においては、低屈折率部材３５に対して漏れることなく電気光学結晶３４内を伝播するレーザ光に対して、その電気光学結晶３４内に高い効率で印加された電界を作用させることができる。
【００６１】
この結果、電気光学結晶３４内に入射されたレーザ光には、その電気光学結晶３４から出射されるまで、電気光学結晶３４内に生じている高い電界強度を有する電界が常に作用されることになる。
【００６２】
したがって、上記電界に応じた電気光学結晶３４の屈折率変化に応じて、電気光学結晶３４内を進むレーザ光の偏光状態が大幅に変化することになる。
【００６３】
この検出光の偏光状態変化は、検出部４０により、検出光の強度変化に対応する電気信号として検出される。
【００６４】
このとき、本実施形態では、電気光学結晶３４内を進むレーザ光の偏光状態が大幅に変化しているため、検出部４０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。
【００６５】
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２５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。
【００６６】
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。
【００６７】
以上述べたように、本実施形態によれば、電気光学結晶３４の外周側面３４ｃを、その屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ２を有する低屈折率部材３５により覆っているため、電気光学結晶３４に対して低屈折率部材３５を介して印加した電界を、電気光学結晶３４に集中させることができる。
【００６８】
したがって、電気光学結晶３４内を伝播するレーザ光に寄与する電界強度を増大させることができ、電気光学結晶３４および検出部４０を介して検出される電界の検出感度を向上させることができる。
【００６９】
さらに、本実施形態によれば、電気光学結晶３４の外周側面３４ｃを、その屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ２を有する低屈折率部材３５により覆っているため、レーザ光を、電気光学結晶３４内に閉じ込めることができる。この結果、電気光学結晶３４内に印加された電界により偏光状態が変化したレーザ光を全て検出部４０により検出することができ、電気光学結晶３４および検出部４０を介して検出される電界の検出感度向上に寄与することができる。
【００７０】
特に、本実施形態においては、レーザ光を、電気光学結晶３４内に閉じ込めた状態でその電気光学結晶３４内を進ませることができるため、電気光学結晶３４をその中心軸方向（ｚ軸方向；レーザ光の光軸方向）に沿って長く形成しても、レーザ光が電気光学結晶３４から外部に漏れる恐れがない。
【００７１】
すなわち、電気光学結晶３４内においてレーザ光に対してより長時間に亘って電気光学効果を作用させるためには、電気光学結晶３４内を伝播するレーザ光の光路長を長く確保することが必要であり、電気光学結晶３４内部でのレーザ光の光路長を長く確保するためには、電気光学結晶３４を、そのレーザ光の光路方向（光軸方向）に沿ってできる限り長くする必要がある。
【００７２】
このとき、通常の構成（電気光学結晶３４の周囲が低屈折率部材に覆われていない）では、電気光学結晶３４から漏れ出るレーザ光の悪影響を考える必要性が生じている。
【００７３】
しかしながら、本実施形態においては、上述したように、レーザ光が電気光学結晶３４から外部に漏れる恐れがないため、電気光学結晶３４を、その中心軸方向（レーザ光の光軸方向）に沿って長く形成しても、上記レーザ光の漏洩が発生する恐れがなく、電気光学結晶３４内においてレーザ光に対してより長時間に亘って電気光学効果を作用させることができる。
【００７４】
これは、以下の構成においても、優れた効果を発揮する。
【００７５】
すなわち、上述したように、トランシーバ１における電界検出光学部２１は、信号電極３６およびグランド電極３８間の電界強度に比例した電気光学結晶３４の屈折率変化により電界を検出する構造を有しているため、電界検出光学部２１における電界検出感度を向上させるためには、上記信号電極３６およびグランド電極３８間の電界強度を増大させればよい。
【００７６】
信号電極３６およびグランド電極３８間の電界強度を増大させるためには、印加される電界（電圧）自体を増大させることの他に、信号電極３６およびグランド電極３８間の距離（言い換えれば、電極間の電気光学結晶３４の厚さ）を極めて小さくすることが考えられる。
【００７７】
この構成においては、レーザ光の光の直径（光径；ビーム径）を、その電極間の電気光学結晶３４の厚さよりも小さく集束させる必要があるため、そのレーザ光を集束させる光学系として、電気光学結晶の入射側にレンズを配置している。
【００７８】
図４は、従来の電界検出光学部６０において、電気光学結晶６８の厚さを小さくして信号電極７０およびグランド電極７２間の距離を極めて小さく、すなわち、レーザ光のビーム径よりも小さくし、レーザ６６および電気光学結晶６８間に第１のレンズ４２ａを挿入した構成を示す図である。
【００７９】
すなわち、レーザ６６から出射された平行レーザ光は、第１のレンズ４２ａを介して電気光学結晶６８内部で集束し、次いで発散しながら電気光学結晶６８を出射する。このとき、電気光学結晶６８の出射側と検出部７４との間に第２のレンズ４２ｂが挿入されており、電気光学結晶６８の出射側から出射されたレーザ光は、第２のレンズ４２ｂを介して平行光に戻されて検出部７４に入射されるようになっている。
【００８０】
確かに、図４に示す構成では、電気光学結晶６８の電極間距離に対応する厚さを小さくし、その電極間距離を小さくすることにより、信号電極７０およびグランド電極７２を介して電気光学結晶６８に印加される電圧に基づく電界強度を増大することが可能になる。
【００８１】
しかしながら、図４に示すように、第１のレンズ４２ａで集束されたレーザ光は、その集束点を境に検出部側へ発散するため、電気光学結晶６８の電極間の距離を小さくすることにより、電気光学結晶６８におけるレーザ光の光軸方向に沿った長さを小さくしなければならず、レーザ光の光路長を長くすることが困難であった。
【００８２】
これに対して、本実施形態において、信号電極３６およびグランド電極３８間の距離（電極間の電気光学結晶３４の厚さ）を小さくし、レーザ光を集束させる光学系および発散したレーザ光を平行光に戻す光学系として、レンズ４２を電気光学結晶３４のレーザ光入射側および出射側にそれぞれ配置した構成を図５に示す。
【００８３】
すなわち、図５に示すように、電界検出光学部２１ａは、その信号電極３６およびグランド電極３８間の距離を小さくするために、電気光学結晶３４の電極間方向に沿った厚さを非常に小さくしている。
【００８４】
そして、電界検出光学部２１ａは、検出光出力部３２および電気光学結晶３４の第１の端面３４ａ間に介在されており、検出光出力部３２から出力されたレーザ光を電気光学結晶３４における第１の端面３４ａ付近に対して集束させる第１のレンズ４２ａと、電気光学結晶３４の第２の端面３４ｂ側にその第２の端面３４ｂに対して離間して配置されており、電気光学結晶３４を透過し、その電気光学結晶３４の第２の端面３４ｂを介して出力されたレーザ光を平行光に変換して出力する第２のレンズ４２ｂとをさらに備えており、この第２のレンズ４２ｂを介して出力されたレーザ光は、検出部４０に入射されるようになっている。
【００８５】
すなわち、図５に示す電界検出光学部２１ａによれば、上述したように、第１のレンズ４２ａにより集束され、第１の端面３４ａを介して電気光学結晶３４内に入射されたレーザ光は、その第１の端面３４ａ付近の集束点を境に発散する。しかしながら、本構成によれば、電気光学結晶３４が低屈折率部材３５に覆われているため、発散したレーザ光は、電気光学結晶３４の低屈折率部材３５に対する境界面において全反射しながら伝播する。したがって、電気光学結晶３４内に入射されたレーザ光は、その電気光学結晶３４内に閉じ込められた状態で伝播し、低屈折率部材３５内には進入しない。
【００８６】
このようにして、電気光学結晶３４内をその内部に閉じ込められた状態で伝播するレーザ光は、第２の端面３４ｂから出射され、発散しながら第２のレンズ４２ｂを介して検出部４０に入射するようになっている。
【００８７】
すなわち、本構成によれば、電気光学結晶３４の電極３６および３８間の厚さを可能な限り薄くして電気光学結晶３４内部の電界強度を増大させた場合でも、電気光学結晶３４のレーザ光の光軸方向の長さを、そのレーザ光の電気光学結晶３４内を伝播する光路長を十分確保できる長さに設定することができる。
【００８８】
したがって、電気光学結晶３４内部に発生する電界強度の増大および電気光学結晶３４内の十分長い光路長により、電気光学結晶３４内を伝播するレーザ光に作用する電気光学効果を大幅に向上させることが可能になる。
【００８９】
この結果、電界検出光学部２１ａの電界検出感度を大幅に向上させることができる。
【００９０】
なお、本実施形態では、電気光学結晶３４を略円筒形状に形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、レーザ光が入射される第１の端面、レーザ光が出射される第２の端面および第１の端面から延在して第２の端面に繋がる外側面をそれぞれ有する電気光学結晶であれば、例えば、方形体等、様々な形状に形成することが可能である。
【００９１】
また、低屈折率部材も、電気光学結晶における、少なくともレーザ光が入射される第１の端面から延在して第２の端面に繋がる外側面を覆うことができる構成であり、レーザ光の光路方向に沿ってそのレーザ光を挟んで対向する第１および第２の外側面部（２つの外側面に加えて、同一の外側面上の２つの部位を含む）と電気光学結晶に対応する中空部とをそれぞれ有する形状であれば、例えば円筒形状等、様々な形状に形成することが可能である。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
【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、電気光学結晶部材の外側面を、その屈折率よりも小さい屈折率を有する低屈折率部材により覆っているため、電気光学結晶部材に対して低屈折率部材を介して印加した電圧に基づく電界を、電気光学結晶部材に集中させることができる。
【００９５】
したがって、電気光学結晶部材内を伝播する検出光に寄与する電界強度を増大させることができ、電気光学結晶部材を介して検出される電界の検出感度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】本実施形態における電気光学結晶およびこの電気光学結晶を被覆し、信号電極およびグランド電極がそれぞれ取り付けられた低屈折率部材を径方向｛（ｘ、ｙ）平面｝で切断した場合の断面図。
【図４】図６に示す電界検出光学部において、電気光学結晶部材の電極間に沿った厚さを小さくした場合の電界検出光学部の構成を示す図。
【図５】図２に示す電界検出光学部において、電気光学結晶部材の電極間に沿った厚さを小さくした場合の電界検出光学部の構成を示す図。
【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に示す構造の電界検出光学部に印加された電圧に基づいて発生する電界の電気力線と電界検出光学部との関係を示す断面図。
【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、２１ａ　電界検出光学部
２２　信号処理回路
２５　波形整形回路
３２　検出光出力部
３４　電気光学結晶部材
３４ａ　第１の端面
３４ｂ　第２の端面
３４ｃ　外周側面
３５　低屈折率部材
３５ａ　第１の外側面
３５ｂ　第２の外側面
３５ｃ　円筒状中空部
【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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