(57)【要約】【課題】電気光学結晶の電極間に印加される電圧を増幅して、充分な電圧を電気光学結晶の電極間に印加し、感度を増大した電界センサを提供する。【解決手段】受信電極４３で受信した電界を増幅器２５で増幅して、電気光学結晶１１の第１、第２電極１２、１４間に印加することで、レーザ光源１３から第１光学系１５を介して電気光学結晶１１に入射されるレーザ光の偏光を変化させ、この偏光変化を第２光学系１７で光の強度変化に変換し、光検出器１９で電気信号に変換し、電界検知信号として出力する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学結晶を用いて、電界伝達媒体を伝送されてくる電界を検知する電界センサであって、
電界伝達媒体を伝送されてくる電界を受信する受信電極と、
前記電気光学結晶を挟むように前記電気光学結晶の側面に設けられた一対の電極と、
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して、前記電気光学結晶の前記電極間に入射する第１光学系と、
この第１の光学系から入射され電気光学結晶を通過した平行光を光の強度変化に変換する第２光学系と、
この第２光学系からの光出力を電気信号に変換する光電気変換手段と、
前記受信電極で受信した電界を増幅し、前記電気光学結晶の前記電極間に印加する増幅器と
を有することを特徴とする電界センサ。
【請求項２】
前記光源および光電気変換手段に作動電力を供給する第１電源回路と、
前記第１電源回路の回路グランドに対して絶縁されていて、前記増幅器に作動電力を供給する第２電源回路と
を有することを特徴とする請求項１記載の電界センサ。
【請求項３】
前記電気光学結晶の側面は、対向する一対の側面であり、前記電極は、前記一対の側面のそれぞれに設けられた一対の電極であることを特徴とする請求項１または２記載の電界センサ。
【請求項４】
前記受信電極と増幅器の入力との間に接続され、受信電極で受信した電界において所定の低い周波数成分を除去し、所定の高い周波数のみを通過させて前記増幅器に供給するハイパスフィルタを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電界センサ。
【請求項５】
前記ハイパスフィルタは、コンデンサで構成されることを特徴とする請求項４記載の電界センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃ：  ＥＯ）結晶を利用して、電界伝達媒体を伝送されてくる電界を検知する電界センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気光学結晶を利用した電界センサの感度は、電気光学結晶を挟むように電気光学結晶の側面に設けられた一対の電極間に印加される電圧に比例する。
【０００３】
図３は、このような電界センサを、送信器から人体に電界として送出されたデータ信号を検知すべく適用された受信端末器１００の構成を示す図である。同図において、送信器３を構成するデータ信号発生器３１の信号電極３３から出力されるデータ信号は、送信電極４１を介して電界伝達媒体である人体５に電界として誘起され人体５内を伝播して受信電極４３で受信される。
【０００４】
受信電極４３で受信された電界は、電気光学結晶１１の一方の側面に設けられている第１電極１２を介して電気光学結晶１１に結合され、電気光学結晶１１の他方の側面に設けられている第２電極１４に引き込まれる。電気光学結晶１１は、第１電極１２を介して電界を結合されると、その電界強度によって光学特性である複屈折率が変化する。
【０００５】
一方、電気光学結晶１１は、レーザ光源１３から出力され、第１光学系１５によって平行光にされるとともにその偏光状態を調整されたレーザ光を第１、第２電極１２、１４間から入射されるが、この入射されたレーザ光の偏光を上述したように第１電極１２を介して結合される電界の強度に応じて変化させる。このように電界強度に応じて偏光変化を受けたレーザ光は、電気光学結晶１１から出射して第２光学系１７に入射される。第２光学系１７は、電気光学結晶１１から入射されるレーザ光の偏光変化を光の強度変化に変換して光検出器１９に供給する。光検出器１９は、第２光学系１７からの光出力を電気信号に変換し、電界検知信号として出力する。なお、レーザ光源１３および光検出器１９は、第１電源回路２１から電圧を供給されて作動し、第１電源回路２１のグランドは受信端末器１００の回路グランド２３に接続されている。
【０００６】
【特許文献１】
特願２００１−２９５１３９号公報
【０００７】
【特許文献２】
特願２００１−２９５１２１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
電界センサの感度は電極間に印加される電圧に比例するため、電極間の電圧が充分高いことが望ましいものであるが、上述したように、電気光学結晶１１の第１電極１２は受信電極４３、人体５、送信電極４１を介して送信器３の信号電極３３に接続されているのに対して、電気光学結晶１１の第２電極１４は送信器３のグランド電極３５に接続されず、また受信端末器１００の回路グランド２３の絶対的な電位は現実には大きく変動していて、雑音となるため、電気光学結晶１１の第２電極１４は受信端末器１００の回路グランド２３からも絶縁されていて、電気光学結晶１１の電極間に印加される電圧は一般に微小となり、電界センサの感度は不十分であるという問題がある。
【０００９】
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、電気光学結晶の電極間に印加される電圧を増幅して、充分な電圧を電気光学結晶の電極間に印加し、感度を増大した電界センサを提供することにある。
【００１０】
【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、電気光学結晶を用いて、電界伝達媒体を伝送されてくる電界を検知する電界センサであって、電界伝達媒体を伝送されてくる電界を受信する受信電極と、前記電気光学結晶を挟むように前記電気光学結晶の側面に設けられた一対の電極と、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して、前記電気光学結晶の前記電極間に入射する第１光学系と、この第１の光学系から入射され電気光学結晶を通過した平行光を光の強度変化に変換する第２光学系と、この第２光学系からの光出力を電気信号に変換する光電気変換手段と、前記受信電極で受信した電界を増幅し、前記電気光学結晶の前記電極間に印加する増幅器とを有することを要旨とする。
【００１１】
請求項１記載の本発明にあっては、受信電極で受信した電界を増幅器で増幅して、電気光学結晶の電極間に印加するため、電気光学結晶の電極間には増幅された充分に大きな電圧が印加され、電界センサとしての感度を著しく向上することができる。
【００１２】
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、前記光源および光電気変換手段に作動電力を供給する第１電源回路と、前記第１電源回路の回路グランドに対して絶縁されていて、前記増幅器に作動電力を供給する第２電源回路とを有することを要旨とする。
【００１３】
請求項２記載の本発明にあっては、増幅器に作動電力を供給する第２電源回路は、第１電源回路の回路グランドに対して絶縁されているため、増幅器は回路グランドの変動により影響されることなく、受信電極からの電界を増幅することができる。
【００１４】
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、前記電気光学結晶の側面が、対向する一対の側面であり、前記電極が、前記一対の側面のそれぞれに設けられた一対の電極であることを要旨とする。
【００１５】
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、前記受信電極と増幅器の入力との間に接続され、受信電極で受信した電界において所定の低い周波数成分を除去し、所定の高い周波数のみを通過させて前記増幅器に供給するハイパスフィルタを有することを要旨とする。
【００１６】
請求項４記載の本発明にあっては、ハイパスフィルタにより所定の低い周波数成分を除去し、所定の高い周波数のみを増幅器に入力するため、人体の電位変動による雑音が増幅器の入力に混入することを防止し、増幅器からは正常な有効信号のみが出力される。
【００１７】
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、前記ハイパスフィルタが、コンデンサで構成されることを要旨とする。
【００１８】
【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は、本発明の一実施形態に係わる電界センサを適用した受信端末器の構成を送信器とともに示す図である。同図に示す実施形態は、図３で示した従来の回路構成において電気光学結晶１１の側面に設けられた第１、第２電極１２、１４に増幅器２５を接続するとともに、この増幅器２５に作動電力を供給する第２電源回路２７を追加した点が異なるのみであり、その他の構成および作用は図３と同じであって、同じ構成要素には同じ符号を付している。なお、電気光学結晶１１、増幅器２５および第２電源回路２７からなる構成を電界処理部２０と称し、この電界処理部２０を含む受信端末器の全体を符号１で示す。
【００１９】
増幅器２５は、演算増幅器で構成され、「＋」記号で示す非反転入力端子が受信電極４３に接続され、この受信電極４３で人体５から受信した電界に相当する電圧を供給されるようになっている。また、増幅器２５の出力端子は第１電極１２に接続され、「−」記号で示す反転入力端子は第２電極１４に接続されている。
【００２０】
また、増幅器２５に作動電力を供給する第２電源回路２７は、第１電源回路２１および受信端末器１の回路グランド２３から絶縁されている。
【００２１】
以上のように構成される本実施形態においては、送信器３から信号電極３３を介して送出されるデータ信号は、送信電極４１、人体５を介して受信電極４３で受信され、受信電極４３から増幅器２５に供給されて増幅され、充分に大きな電圧として第１、第２電極１２、１４を介して電気光学結晶１１に印加され、電界センサとしての感度を著しく向上することができる。更に詳しくは、レーザ光源１３から第１光学系１５を介して電気光学結晶１１に入射されるレーザ光は、第１、第２電極１２、１４を介して電気光学結晶１１に印加される充分大きな電圧によって大きな偏光変化を受け、第２光学系１７で光の強度変化に変換され、光検出器１９で大きな電気信号に変換され、充分な電界検知信号として出力される。
【００２２】
なお、第１光学系１５は、レーザ光を平行光にするコリメートレンズと、該コリメートレンズからのレーザ光の偏光状態を調整する波長板とから構成され、第２光学系１７は、電気光学結晶１１から入射されるレーザ光をＰ波とＳ波に分離し、光の強度変化に変換する偏光ビームスプリッタとから構成され、また光検出器１９は、フォトダイオードから構成されている。
【００２３】
図２は、本発明の他の実施形態に係わる電界センサを適用した図１と同様な受信端末器１に使用されている電界処理部２０ａを示す図である。
【００２４】
この図２に示す実施形態の電界処理部２０ａは、図１の電界処理部２０に相当するものであって、図１において電界処理部２０の代わりに受信端末器１に設けられるものであるが、図１の電界処理部２０に対して新たなハイパスフィルタを構成するコンデンサ２９が増幅器２５の「＋」記号で示す非反転入力端子に接続され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図１と同じである。
【００２５】
なお、図２の実施形態の電界処理部２０ａは、電気光学結晶１１、第１、第２電極１２、１４、増幅器２５、コンデンサ２９、第２電源回路２７から構成されるが、電気光学結晶１１に対しては図１と同様にレーザ光源１３、第１光学系１５、第２光学系１７、光検出器１９が接続され、また増幅器２５の「＋」記号で示す非反転入力端子はコンデンサ２９を介して受信電極４３に接続され、受信電極４３から更に人体５、送信電極４１を介して送信器３の信号電極３３に接続されているものである。
【００２６】
このように増幅器２５の非反転入力端子は、コンデンサ２９、受信電極４３を介して人体５に接続されているが、人体５は一般に電位がゆっくりと変動していると言われており、この変動による雑音が増幅器２５の入力に混入されることを防止するために、コンデンサ２９をハイパスフィルタとして増幅器２５の入力に接続している。従って、人体５のゆっくりと変動する電位による雑音は、コンデンサ２９で除去されて増幅器２５には入力されず、送信器３からの高い周波数の有効なデータ信号のみがコンデンサ２９を通過して増幅器２５に入力され、増幅器２５からは雑音の混入しない正常な信号のみが出力される。
【００２７】
なお、人体５の電位変動の周波数成分は１ｋＨｚ以下であると予想され、送信器３から出力されるデータ信号は一般に広い周波数成分を有するも、実際には１００ｋＨｚ以上の信号成分を検出すれば通信が成立することが多いと考えて、コンデンサ２９による遮断周波数ｆｃの上限を１００ｋＨｚ程度と考えると、コンデンサ２９は１μＦ以上の容量のものであればよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受信電極で受信した電界を増幅器で増幅して、電気光学結晶の電極間に印加するので、電気光学結晶の電極間には増幅された充分に大きな電圧が印加され、電界センサとしての感度を著しく向上することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、増幅器に作動電力を供給する第２電源回路は、第１電源回路の回路グランドに対して絶縁されているので、増幅器は回路グランドの変動により影響されることなく、受信電極からの電界を増幅することができる。
【００３０】
更に、本発明によれば、ハイパスフィルタにより所定の低い周波数成分を除去し、所定の高い周波数のみを増幅器に入力するので、人体の電位変動による雑音が増幅器の入力に混入することが防止され、増幅器からは正常な有効信号のみが出力される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる電界センサを適用した受信端末器の構成を送信器とともに示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係わる電界センサを適用した図１と同様な受信端末器に使用されている電界処理部を示す図である。
【図３】従来の電界センサを適用した受信端末器の構成を送信器とともに示す図である。
【符号の説明】
１  受信端末器
３  送信器
５  人体
１１  電気光学結晶
１３  レーザ光源
１５  第１光学系
１７  第２光学系
１９  光検出器
２１  第１電源回路
２３  回路グランド
２５  増幅器
２７  第２電源回路
２９  コンデンサ
４３  受信電極
【図１】
2004354331.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004354331.tif 000005