(57)【要約】【課題】ポッケルス素子と光ファイバを用いた電界センサの特にプローブ部を簡素化してコストダウンを図り、併せて素子間の光学的な調整を容易にし使い勝手を向上させる。【解決手段】プローブ部を基本的には鉛ガラスファイバ６とポッケルス素子８とから構成することで（レンズ７は素子８へのファイバ６からの入射光を、素子８の端部に向けて平行光として出射するために設けられる）、従来プローブ部に設けられていた偏光子，１／４波長板，検光子等を装置本体側に移し、プローブ部側を簡素化して調整箇所なども少なくする。【選択図】　　　　図１
2004108887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を円偏光にして出射し、かつ受光した楕円偏光を電気信号に変換して電界を測定する測定装置本体と、この測定装置本体に光学的に結合される鉛ガラスファイバと、この鉛ガラスファイバから入射された光をその端部から反射して変調光を前記鉛ガラスファイバに向けて送り出すポッケルスセルとからなる測定用プローブとを備え、前記ポッケルスセルに印加される被測定電界を測定することを特徴とする光学式電界センサ。
【請求項２】
前記鉛ガラスファイバから入射される光を前記ポッケルスセルの端部に向けて平行光として出射するためのレンズを設けたことを特徴とする請求項１に記載の光学式電界センサ。
【請求項３】
前記ポッケルスセルの端部に反射膜を形成したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の光学式電界センサ。
【請求項４】
前記鉛ガラスファイバの代わりに中空パイプを用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光学式電界センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に単純構成の測定用プローブ部を持つ光学式電界センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のポッケルスセルを用いた電界センサは大型で、設置の自由度も小さかったが、近年は光ファイバ等の導入により小型化する傾向にある（例えば、非特許文献１参照）。
図３にその従来例を概略的に示す。同図において、１はレーザダイオードなどの光源、２は偏光子、４は１／４波長板、６は光ファイバ（通常はマルチモード光ファイバが用いられる）、８はポッケルス効果を示す電気光学素子、９は検光子、１０はフォトダイオードなどのディテクタである。
【０００３】
【非特許文献１】
芳野俊彦，“光ファイバを用いた高感度磁界・電界センサ”，システムと制御，１９８４，Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．３，ｐ．１５０〜１５９
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、図３のように小型化されたものでもそのプローブ部には、波長板や偏光子，検光子と言った多くの光学素子を組み込まなければならないため、構成が複雑でコスト高になるだけでなく、入出力ファイバが２本になる等の他、各素子間の光学的位置調整等が煩雑になるという問題がある。
したがって、この発明の課題は、特にプローブ部の簡素化を図り、センサ全体の低コスト化を図るとともに、素子間の光学的調整を容易にすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、光源からの光を円偏光にして出射し、かつ受光した楕円偏光を電気信号に変換して電界を測定する測定装置本体と、この測定装置本体に光学的に結合される鉛ガラスファイバと、この鉛ガラスファイバから入射された光をその端部から反射して変調光を前記鉛ガラスファイバに向けて送り出すポッケルスセルとからなる測定用プローブとを備え、前記ポッケルスセルに印加される被測定電界を測定することを特徴とする。
【０００６】
上記請求項１の発明においては、前記鉛ガラスファイバから入射される光を前記ポッケルスセルの端部に向けて平行光として出射するためのレンズを設けることができる（請求項２の発明）。また、これら請求項１または２の発明においては、前記ポッケルスセルの端部に反射膜を形成することができ（請求項３の発明）、これら請求項１ないし３のいずれかの発明においては、前記鉛ガラスファイバの代わりに中空パイプを用いることができる（請求項４の発明）。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
同図において、１は光源としてのスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）、２は偏光子、３は１／２波長板、４は１／４波長板、５はビームスプリッタ、６は光ファイバ、７はレンズ、８はポッケルス効果を示す電気光学素子、９は検光子、１０はフォトダイオード等のディテクタ、１１はアンプ（ＡＭ）、１２はオシロスコープ（ＯＳＣ）、１３はデジタルマルチメータ（ＤＭＭ）、１４はパーソナルコンピュータ（パソコン：ＰＣ）、Ｖは被測定電圧である。なお、図のビームスプリッタ５の左側が測定装置本体を形成し、ビームスプリッタ５の右側の光ファイバ６，レンズ７および電気光学素子８により測定用プローブ部が形成される。ＤＭＭ１３は省略して、ＯＳＣ１２にＰＣ１４を直接接続するようにしても良い。また、ＳＬＤ１の代わりに、レーザーダイオード（ＬＤ）を光源として用いるようにしても良い。
【０００８】
図１の構成において、ＳＬＤ１からの出射光は、偏光子２を透過させて直線偏光にする。その光を１／４波長板４で円偏光にするのであるが、これをビームスプリッタ５に透過させると偏光が崩れてしまい、楕円偏光になってしまう。そこで、ここでは１／２波長板３を用いて、ビームスプリッタ５を透過した光が円偏光となるように調整している。この円偏光を光ファイバ６およびレンズ７を通して電気光学素子８に入射させる。
【０００９】
電気光学素子８には別途被測定電界（または電圧Ｖ）が印加されているので、ポッケルス効果により光学的位相に変化が生じる。その光を素子８の反光ファイバ６側の端面で反射させ、再び光ファイバ６を通してビームスプリッタ５で反射させた光を検光子９を通してディテクタ１０で受け、ここではオシロスコープ（ＯＳＣ）１２とデジタルマルチメータ（ＤＭＭ）１３の両方で観測する。レンズ７は光ファイバ６からの入射光を素子８の端部に向けて平行光として出射するためのものである。なお、素子８の端面には反射膜を形成するようにしても良い。
【００１０】
光ファイバ６は偏光状態を保持したまま光を伝搬できるものを想定しており、特に鉛ガラスファイバー（ＦＧＦ）が好適である。また、電気光学素子８としてはＢｉ４Ｇｅ３Ｏ１２（ＢＧＯ）など、ポッケルス効果を呈するものならば如何なる素子をも用いることができる。
【００１１】
図２はこの発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
同図からも明らかなように、これは図１の鉛ガラスファイバ６の代わりに、中空パイプ６Ａを設け、空中を飛ばす構成としたもので、その他は図１と全く同じである。この中空パイプ６Ａは図１の場合と同じく、出射側と受光側を固定することが必要である。また、パイプ内の雰囲気は気中雰囲気が良く、パイプ材料としては特に高電界（高電圧）測定の場合には絶縁材を用いると好都合である。
【００１２】
【発明の効果】
この発明によれば、測定用プローブ部を基本的には鉛ガラスファイバと電気光学セルのみで構成できるので、小型で低コストに実現することができる。また、特にプローブ部の簡素化により、素子間の調整が容易となるとともに、従来のプローブにおける入出力ファイバ２本の構成の代わりにファイバ１本の構成とすることができ、使い勝手も一段と向上すると言う利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図３】従来の概略構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）、２…偏光子、３…１／２波長板（λ／２）、４…１／４波長板（λ／４）、５…ビームスプリッタ、６…光ファイバ、６Ａ…中空パイプ、７…レンズ、８…電気光学素子（ポッケルスセル）、９…検光子、１０…ディテクタ（フォトダイオード）、１１…アンプ、１２…オシロスコープ（ＯＳＣ）、１３…デジタルマルチメータ（ＤＭＭ）、１４…パーソナルコンピュータ（パソコン：ＰＣ）、Ｖ…被測定電圧。
【図１】
2004108887.tif 000003
【図２】
2004108887.tif 000004
【図３】
2004108887.tif 000005