JPH04344470A - 光電圧測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、レーザ光を用いた光電圧測定装
置に係り、更に詳しくは、レーザ光を空中伝播させるこ
とにより電圧の遠隔計測を行なうことのできる光電圧測
定装置に関するものである。

【０００２】

【背景技術】近年、人身的に危険な環境下に設置された
電気設備などにおける電圧測定方法として、優れた安全
性と作業能率が得られることから、電気光学素子による
光の変調作用を利用した光電圧測定方法が注目されてお
り、特に、測定光としてレーザ光を用いれば、数十ｍ以
上離れた点からの離隔計測も可能となることから、各種
の分野で、その利用が検討されてきている。

【０００３】ところで、このような光電圧測定は、一般
に、レーザ光を発射する光源を備えた出射装置と、かか
るレーザ光を受ける受光装置との間の光伝送経路上に、
電気光学素子を配置せしめて、該電気光学素子に及ぼさ
れる交流電圧によって変調を受けるレーザ光の変調度か
ら、そこに及ぼされる電圧値を検出することにより、行
なわれることとなる。

【０００４】ところが、このようにレーザ光を用いた光
電圧測定装置においては、その受光装置によって受光さ
れたレーザ光に基づいて得られた信号中に、風や大気の
密度変動の影響によって光伝送経路上での損失が緩やか
に変動することに起因する伝送経路上のノイズ成分のみ
ならず、レーザ光の光源強度のゆらぎに起因するノイズ
成分も、内在することとなり、特に、レーザ光の光源強
度のゆらぎに起因するノイズ成分は、通常の送電線に給
電される交流電圧の周波数（５０Ｈｚ或いは６０Ｈｚ）
など、一般に測定対象とされる交流電圧の周波数域にま
で至る広い周波数範囲において発生するために、その除
去が極めて困難であるという問題を有していたのである
。

【０００５】しかも、かかるレーザ光の光源強度のゆら
ぎに起因するノイズ成分は、特に低電圧の測定時におい
て、Ｓ／Ｎ比を著しく悪化させることとなるために、数
十Ｖ以下の電圧の測定に対しては、充分な精度を確保す
ることが、極めて難しかったのであり、それ故、例えば
、従来から作業の安全性や危険性が問題となっている、
高圧送電線における碍子連の不良を発見するために実施
される、碍子の分担電圧の測定等に対して、上述の如き
レーザ光を用いた光電圧測定方法を適用するには、その
実用化に際して、精度上の大きな問題があったのである
。

【０００６】なお、光源として発光ダイオードを使用す
る光ファイバを用いた光電圧測定装置においては、光源
の発光強度のゆるやかな（信号周波数と比較して充分に
遅い）変動を補正する手段として、受光した光信号のう
ちの略直流の成分で、受光した光信号の周波数成分を補
正することが行なわれているが、このような補正手法で
は、測定信号周波数域にも光源強度のゆらぎが発生する
レーザ光においては、有効な補正を行なうことはできな
い。

【０００７】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
を背景として為されたものであって、その解決課題とす
るところは、光伝送経路上での損失の変動に起因する誤
差と、レーザ光の光源強度のゆらぎに起因する誤差とが
、何れも有利に補正され得、低電圧の遠隔計測に際して
も、好適に用いられ得る光電圧測定装置を提供すること
にある。

【０００８】

【解決手段】そして、かかる課題を解決するために、本
発明にあっては、レーザ光を発射する光源を備えた出射
装置と、かかるレーザ光を受ける受光装置との間の光伝
送経路上に、電気光学素子を配置せしめて、該電気光学
素子に及ぼされる交流電圧を検出するようにした光電圧
測定装置において、（ａ）前記受光装置にて受光された
レーザ光に基づいて得られる測定信号から、前記光伝送
経路上での損失の変動による第一のノイズ信号を取り出
す第一のノイズ信号取出手段と、（ｂ）前記受光装置に
て受光されたレーザ光に基づいて得られた測定信号を、
かかる第一のノイズ信号取出手段にて得られた第一のノ
イズ信号によって割算補正する第一の補正手段と、（ｃ
）前記出射装置から発射されるレーザ光の一部を、前記
電気光学素子への入射前に分岐させ、かかる分岐したレ
ーザ光に基づいて得られる参照信号から、光源強度のゆ
らぎによる第二のノイズ信号を取り出す第二のノイズ信
号取出手段と、（ｄ）前記受光装置にて受光されたレー
ザ光に基づいて得られた測定信号を、かかる第二のノイ
ズ信号取出し手段にて得られた第二のノイズ信号によっ
て割算補正する第二の補正手段とを、有することを、そ
の特徴とするものである。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を更に具体的に明らかにするた
めに、本発明の実施例について、図面を参照しつつ、詳
細に説明することとする。

【００１０】先ず、図１には、本実施例における光電圧
測定装置の全体構成が、概略的に示されている。即ち、
本実施例における光電圧測定装置においては、レーザ光
源１０から発射されるレーザ光が、光部品１２を透過せ
しめられた後、ビームエキスパンダ１４を通じて、大気
中に出射されることとなり、更に、この出射されたレー
ザ光が、反射鏡１５にて反射され、出射光路と同じ反射
光路を通じて、ビームエキスパンダ１４から光部品１２
に入射せしめられた後、該光部品１２において取り出さ
れて、信号変換器１６によって受光されるようになって
いる。また、かかるレーザ光の大気中における伝送経路
上には、電気光学素子１８が配設されており、かかる電
気光学素子１８に印加される電圧によって、レーザ光に
対して位相変調が及ぼされるようになっている。そして
、このような光学系により、信号変換器１６に入射され
た光信号（レーザ光）が、電気信号に変換された後、検
出回路２０に入力され、以て、前記電気光学素子１８に
印加される電圧の大きさに相当する測定出力が得られる
ようになっているのである。

【００１１】なお、このことから明らかなように、本実
施例の光電圧測定装置では、レーザ光源１０、光部品１
２およびビームエキスパンダ１４を含んで、レーザ光の
出射装置が構成されていると共に、ビームエキスパンダ
１４，光部品１２および信号変換器１６を含んで、レー
ザ光の受光装置が構成されている。

【００１２】より詳細には、先ず、かかる光電圧測定装
置における光学系の具体的構成が、図２に、ブロック図
として示されている。そこにおいて、レーザ光源１０と
しては、一般的なレーザ光を発射し得るものであれば、
直線偏光のものやランダム偏光のものが、何れも採用可
能であるが、実際の操作上、可視光であることが望まし
く、本実施例では、Ｈｅ−Ｎｅレーザが用いられている
。

【００１３】また、このレーザ光源１０から発射された
レーザ光が入射される光部品１２にあっては、アイソレ
ータ２２，チョッパ２４，λ／４板２６およびビームス
プリッタ２８によって構成されており、それらが、レー
ザ光の出射光路上に、直列的に配されてなる構造とされ
ている。

【００１４】かかる光部品１２を構成するアイソレータ
２２は、レーザ光源１０に対して戻り光が帰還するのを
阻止するためのものであり、特に、本実施例の装置は、
出射側と反射側との光路を共通にすることから、レーザ
光源１０の作動の安定化を図るために用いられている。 なお、このアイソレータ２２は、本実施例においては、
レーザ光に対する偏光子としての作用も為すものである
。

【００１５】また、チヨッパ２４は、レーザ光を断続し
て所定周波数に変調するものであり、特に、レーザ光源
１０としてＨｅ−Ｎｅレーザを用い、しかも屋外での測
定が主である本実施例の装置では、太陽光などの背景光
の影響を有利に除去するために用いられている。なお、
本実施例では、このチョッパ２４により、レーザ光が１
．６ｋＨｚ　の断続光となるようにした。

【００１６】また、λ／４板２６は、後述する検出回路
２０において、電気光学素子１８に印加される電圧に有
利に対応した出力信号を得るために、レーザ光を位相変
調させるものである。

【００１７】更にまた、ビームスプリッタ２８は、レー
ザ光源１０側から入射されるレーザ光の略半分を出射側
に透過せしめる一方、残りのレーザ光を出射光路から分
岐させて取り出すものである。

【００１８】すなわち、このような光部品１２において
は、レーザ光源１０から発射されたレーザ光が、アイソ
レータ２２を通り、直線偏光とされた後、チョッパ２４
により、１．６ｋＨｚ　の断続光とされ、更に、λ／４
板によって楕円偏光とされた後、ビームスプリッタ２８
を通って、前記レンズ系１４側に出射されることとなる
のである。また一方、かかるビームスプリッタ２８にて
、出射光路から分岐されたレーザ光は、前記信号変換器
１６を構成する第一のフォトダイオード３０に入射せし
められ、以て、この第一のフォトダイオード３０によっ
て、電気信号として取り出されるようになっている。

【００１９】さらに、かかる光部品１２を通過したレー
ザ光は、ビームエキスパンダ１４を通じて、外部空間に
出射されることとなる。このビームエキスパンダ１４は
、レーザ光の照射面積（ビームの直径）を拡大すると共
に、光の平行度を向上させるものである。即ち、このビ
ームエキスパンダ１４の如きレンズ系を用いることによ
り、レーザ光の到達距離の向上と、出射方向合わせの容
易化が図られ得るのである。

【００２０】そして、このようにしてビームエキスパン
ダ１４から出射されたレーザ光は、前記反射鏡１５に照
射されて、該反射鏡１５により反射されることにより、
出射光路と同じ反射光路を通じて、再び、ビームエキス
パンダ１４に入射されることとなる。また、かかるレー
ザ光の外部空間における光路上には、反射鏡１５の前面
に位置して、前記電気光学素子１８が配設されており、
そして、この電気光学素子１８に印加される電圧の大き
さに応じて、それを透過せしめられるレーザ光に対して
、変調が加えられるようになっているのである。

【００２１】そこにおいて、かかる反射鏡１５は、基本
的にはレーザ光を反射し得るものであれば良いが、本実
施例では、レーザ光の入射角の変化に伴う反射方向のず
れを抑えるために、図３に示されている如く、回帰性に
優れたコーナキューブプリズムを用い、またそのハウジ
ング内に、電気光学素子１８を一体的に組み込んで成る
構造のものを用いた。

【００２２】詳細には、かかる図３において、３２は、
ＦＲＰ等を用いて形成された略矩形箱型のハウジングで
あり、その内部に反射鏡としての略円錐形状のコーナキ
ューブプリズム１５が収容配置されている。また、この
ハウジング３２の内部には、コーナキューブプリズム１
５の前面に位置して、電気光学素子１８が配されている
と共に、その開口が、ガラス等の透明な保護カバー３６
にて覆蓋されている。そして、この保護カバー３６から
入射されたレーザ光が、電気光学素子１８を通った後、
コーナキューブプリズム１５にて反射されて、再び電気
光学素子１８を通って、保護カバー３６から出射される
ようになっているのである。

【００２３】なお、上記電気光学素子１８としては、電
気光学効果を有する公知の各種の結晶からなるものが用
いられ得るが、入射角度の変化に対よる発生誤差の大き
さや、温度特性等の点から、ＢＳＯ（Ｂｉ１２ＳｉＯ２
０）やＢＧＯ（Ｂｉ１２ＧｅＯ２０）などが、好適に用
いられる。そして、そのような電気光学素子１８の両側
面上にそれぞれ透明電極が設けられており、それら透明
電極により、電極リード部２０，２２を通じて及ぼされ
る測定電圧が、該電気光学素子１８の両側面間に印加さ
れるようになっている。なお、本実施例の光電圧測定装
置にあっては、周波数が略５０Ｈｚの交流電圧を測定対
象とするものとする。

【００２４】そして、このような電気光学素子１８を通
過せしめられることによって変調が加えられ、更に反射
鏡（コーナキューブプリズム）１５にて反射されたレー
ザ光は、図２に示されている如く、再び、ビームエキス
パンダ１４に入射されて、該ビームエキスパンダ１４に
よりビーム系を縮小せしめられた後、ビームスプリッタ
２８に入射されて、該ビームスプリッタ２８により、か
かるレーザ光が取り出されることとなる。

【００２５】さらに、この取り出されたレーザ光は、検
光子３６により、強度変調に変換された後、前記信号変
換器１６を構成する第二のフォトダイオード３４に入射
せしめられる。そして、この第二のフォトダイオード３
４によって、電気信号として取り出されるようになって
いる。なお、かかる検光子３６としては、一般に偏光子
や検光子として用いられているＰＢＳやグランテイラー
プリズム等を採用することが可能である。

【００２６】すなわち、このような光学系においては、
第一のフォトダイオード３０および第二のフォトダイオ
ード３４により、それぞれ、光信号が電気信号に変換さ
れて取り出され、それらが前記検出回路２０に対して、
信号成分として入力されることとなるのである。そして
、そこにおいて、第二のフォトダイオード３４によって
取り出された測定信号：Ｓ１　は、電気光学素子１８に
及ぼされる測定電圧情報を含むものであるが、それは、
当然に、前述の如く、光伝送経路上での損失のゆるやか
な変動に起因する第一のノイズ信号：Ｎ１　だけでなく
、レーザ光の光源強度のゆらぎに起因する第二のノイズ
信号：Ｎ２　をも含むものである。また一方、第一のフ
ォトダイオード３０によって取り出された参照信号：Ｒ
１　は、外部空間への出射前に取り出されたレーザ光に
基づいて得られたものであることから、レーザ光の光源
強度のゆらぎに起因する第二のノイズ信号：Ｎ２　は含
むが、測定電圧情報や光伝送経路上での損失の変動に起
因する第一のノイズ信号：Ｎ１　は含まないものである
。

【００２７】次に、このようにして第一及び第二のフォ
トダイオード３０，３４にて取り出された測定信号：Ｓ
１　および参照信号Ｒ１　が入力され、それらの信号Ｓ
１　，Ｒ１　から、目的とする電気光学素子１８に及ぼ
される測定電圧に対応した出力を得るための検出回路２
０における回路構成が、ブロック図として、図４に示さ
れている。

【００２８】具体的には、先ず、測定信号：Ｓ１　は、
プリアンプ３８にて増幅された後、通過帯域の中心周波
数が、前記光学系におけるレーザ光のチョッピング周波
数に相当する１．６ｋＨｚ　に設定されたバンドパスフ
ィルタ（以下、１．６ｋＨｚ　−ＢＰＦという）４０か
ら、絶対値回路４２を通じて、通過域の上限周波数が、
レーザ光のチョッピング周波数よりも充分に低く、且つ
測定電圧の周波数よりも充分に高い値である１００Ｈｚ
に設定されたローパスフィルタ（以下、１００Ｈｚ−Ｌ
ＰＦという）４４に入力されることとなる。

【００２９】それによって、測定信号：Ｓ１　に含まれ
る太陽光等の背景光による信号成分が、１．６ｋＨｚ　
−ＢＰＦ４０により除去され、更に、絶対値回路４２お
よび１００Ｈｚ−ＬＰＦ４４にて、平滑変調作用が加え
られることにより、かかる測定信号：Ｓ１　から、背景
光による直流的信号成分が可及的に除かれ、レーザ光に
よる信号成分が取り出される。

【００３０】次いで、この背景光による直流的信号成分
が除去された測定信号：Ｓ２　は、通過域の上限周波数
が、測定電圧の周波数よりも充分に低い値である７Ｈｚ
に設定されたローパスフィルタ（以下、７Ｈｚ−ＬＰＦ
という）４６に入力される。即ち、かかる７Ｈｚ−ＬＰ
Ｆ４６によって、測定信号：Ｓ２　に含まれる測定電圧
情報が除去されることにより、光伝送経路上での損失の
ゆるやかな変動に起因する第一のノイズ信号：Ｎ１　が
、有利に取り出されることとなるのである。なお、本実
施例では、この７Ｈｚ−ＬＰＦ４６によって、第一のノ
イズ信号取出手段が構成されている。

【００３１】そして、この第一のノイズ信号：Ｎ１　は
、第一の割算器４８に入力される。また、かかる第一の
割算器４８には、１００Ｈｚ−ＬＰＦ４４にて出力され
た測定信号：Ｓ２　も、７Ｈｚ−ＬＰＦ４６を経ること
なく、直接に入力される。そうして、かかる第一の割算
器４８において、測定信号：Ｓ２　が、第一のノイズ信
号：Ｎ１　にて割算処理されることとなり、それによっ
て、測定信号：Ｓ２　から、そこに含まれる前記第一の
ノイズ信号：Ｎ１　が、有利に除去され得るのである。

【００３２】また一方、参照信号：Ｒ１　も、上記測定
信号：Ｓ１と同様、プリアンプ４９にて増幅された後、
１．６ｋＨｚ　−ＢＰＦ５０から、絶対値回路５２およ
び１００Ｈｚ−ＬＰＦ５４に入力されることとなり、以
て、測定用電気信号：Ｓ１　と同一の信号処理回路によ
り、チョッピングされた分断光に対して平滑変調作用が
加えられる。即ち、それによって、参照信号：Ｒ１　か
ら、測定電圧情報や第一のノイズ信号：Ｎ１　を含まな
い、レーザ光源のゆらぎに起因する第二のノイズ信号：
Ｎ２　が、有利に取り出されることとなるのである。

【００３３】そして、この第二のノイズ信号：Ｎ２　は
、第二の割算器５６に入力される。また、かかる第二の
割算器５６には、前記第一の割算器４８にて出力された
測定信号：Ｓ３　も、入力される。そうして、かかる第
二の割算器５６において、測定信号：Ｓ３　が、第二の
ノイズ信号：Ｎ２　にて割算処理されることとなり、そ
れによって、測定信号：Ｓ３　から、そこに含まれる前
記第二のノイズ信号：Ｎ２　が、有利に除去され得るの
である。

【００３４】なお、そこにおいて、第二のノイズ信号：
Ｎ２　にあっては、測定電圧情報を含んではいないこと
から、かかる第二の割算器５６での処理によって、測定
信号：Ｓ３　に含まれる測定電圧情報そのものに対して
は、何等の影響も及ぼされるものではない。また、上述
の説明から明らかなように、本実施例では、参照信号：
Ｒ１　から第二のノイズ信号：Ｎ２を得るためのプリア
ンプ４９，１．６ｋＨｚ　−ＢＰＦ５０，絶対値回路５
２，１００ＨｚＬＰＦ５４によって、第二のノイズ取出
手段が構成されているのである。

【００３５】さらに、このようにして得られた測定信号
：Ｓ４　にあっては、通過帯域の中心周波数が、測定電
圧の周波数と略同一の値である５０Ｈｚに設定されたバ
ンドパスフィルタ（以下、５０Ｈｚ−ＢＰＦという）５
８に入力される。即ち、この５０Ｈｚ−ＢＰＦ５８によ
って、測定信号：Ｓ４　中に含まれる直流成分や絶対値
回路４２，５２での領域のノイズ成分を除去することに
より、目的とする測定電圧に対応した信号のみが取り出
されることとなるのである。

【００３６】そして、このようにして得られた信号は、
アンプ６０にて増幅されて、測定出力値として、光電圧
測定装置から外部に出力されて、適当な表示手段により
表示されることとなる。

【００３７】従って、かくの如き検出回路２０によれば
、測定信号：Ｓ１　に含まれている、伝送経路上におけ
る損失のゆるやかな変動に起因する第一のノイズ信号：
Ｎ１　が、第一の割算器４８における処理によって有利
に除去され得ることとなる一方、該測定信号：Ｓ１　に
含まれている、レーザ光源のゆらぎに起因する第二のノ
イズ：Ｎ２　が、第二の割算器５６による処理によって
有利に除去され得ることとなる。

【００３８】そして、それによって、測定信号：Ｓ１　
から、測定電圧情報が、極めて有利に取り出され得て、
高精度な出力値を、有利に得ることが出来るのである。 また、特に、測定信号：Ｓ１　から、レーザ光源のゆら
ぎに起因する第二のノイズ信号：Ｎ２　が有利に除去さ
れ得ることから、低電圧の測定時におけるＳ／Ｎ比が効
果的に向上され得て、出力誤差が有効に抑えられ得るの
であり、それ故、例えば、高電圧送電線における碍子連
の分担電圧の測定等に対しても、充分な精度をもって適
用することが可能となるのである。

【００３９】また、上述の如き光電圧測定装置において
は、ロックインアンプやレーザ光の強度そのものを安定
化するレーザ出力安定化装置等の大がかりな装置を用い
ることなく、測定精度の向上が達成され得るところから
、その小型化と低コスト化も、有利に図られ得るのであ
る。

【００４０】さらに、本実施例にあっては、図４から明
らかなように、第二の割算器５６に至るまでの検出回路
において、測定信号：Ｓの系と、参照信号：Ｒの系とが
、同一の構成要素をもって設計されていることから、そ
れら両方の系における信号の位相合せが有利に為され得
ることとなり、それによって、優れた操作性と精度がよ
り一層有効に発揮され得るのである。

【００４１】更にまた、前記実施例にあっては、その光
学系において、参照信号：Ｒ１　を得るためのレーザ光
が、大気中への出射前に、ビームスプリッタ２８によっ
て取り出されるようになっていることから、大気や温度
等による影響を受けることなく、レーザ光源のゆらぎに
起因するノイズの除去が、より有効に為され得るといっ
た利点をも有しているのである。

【００４２】また、本実施例の装置では、前述の如く、
レーザ光の出射光路と反射光路とを共通させて構成する
と共に、参照信号：Ｒ１　を得るためのレーザ光を、大
気中への出射前に、ビームスプリッタ２８によって取り
出すようにしたことにより、光学系を一層コンパクトに
構成することができると共に、かかる光学系を一つの筐
体に入れたり、単一の物として取り扱うようにすること
も可能となったのである。

【００４３】因みに、上述の如き構造とされた光電圧測
定装置を用い、電気光学素子１８に対して電圧：１０Ｖ
，周波数：５０Ｈｚの交流電圧を印加して測定を実施す
るに際して、レーザ光源１０の光源強度に対して、最大
１．３％のゆらぎ変化を加えた場合における出力値の変
化率を実測した結果を、図５に示すこととする。なお、
かかる図においては、レーザ光源のゆらぎによるノイズ
信号に対する補正の効果を明らかにするために、測定信
号：Ｓ１　に対して第二のノイズ信号：Ｎ２　による割
算処理を行わなかった場合の出力値の変化率を、同一条
件下に測定した結果も、比較例として、併せ示す。

【００４４】かかる図に示された実験結果からも、上述
の如き構成とされた光電圧測定装置における、その優れ
た測定精度が、明らかに認められる。また、本発明者ら
の実験によれば、上述の如き構造とされた光電圧測定装
置においては、印加電圧が１０Ｖである場合のＳ／Ｎ比
が、２０ｄＢとなり、測定信号：Ｓ１に対して第二のノ
イズ信号：Ｎ２　による割算処理を行なわない場合では
１０ｄＢであったのに比して、その精度が著しく向上さ
れ得たことも、確認されている。

【００４５】さらに、図６および図７には、それぞれ、
前記第一の実施例とは別の構造とされた、本発明に係る
光電圧測定装置の実施例が示されている。以下、これら
の図に示された実施例について、説明を加える。なお、
図６は、光学系の別の具体例を、また、図７は、検出回
路の別の具体例を、それぞれ、示すものであり、何れも
、前記第一の実施例と同様な構造とされた部材について
は、それぞれ、同一の符号を付することにより、その詳
細な説明は省略することとする。

【００４６】先ず、図６に示された光学系の実施例にあ
っては、レーザ光の光路から、参照信号：Ｒ１　を得る
ためのレーザ光と測定信号：Ｓ１　を得るためのレーザ
光とを、それぞれ取り出すために、偏光ビームスプリッ
タ６２が採用されていると共に、該偏光ビームスプリッ
タ６２とビームエキスパンダ１４との間にλ／８板６４
が配設されている。なお、本実施例の装置では、チョッ
パ２４と偏光ビームスプリッタ６２との間にλ／４板は
配されていない。

【００４７】そして、このような本実施例における光学
系においては、レーザ光源１０から発射されたレーザ光
が、アイソレータ２２を通り、直線偏光とされた後、チ
ョッパ２４にて断続光とされるのであり、更に、偏光ビ
ームスプリッタ６２により、そのレーザ光の一部が出射
光路から分岐されて第一のフォトダイオード３０に入射
せしめられる一方、該偏光ビームスプリッタ６２を通過
した残りのレーザ光は、λ／８板６４を通って、ビーム
エキスパンダ１４から、外部空間に出射される。また、
この出射されたレーザ光は、前記第一の実施例と同様、
図示しない電気光学素子１８を通って反射鏡１５に導か
れ、該反射鏡１５にて反射されることにより、再び、ビ
ームエキスパンダ１４から入光して、λ／８板６４を通
過させられた後、偏光ビームスプリッタ６２により取り
出されて、第二のフォトダイオード３４に入射せしめら
れることとなる。

【００４８】すなわち、かかる光学系においては、アイ
ソレータ２２によって直線偏光とされたレーザ光が、出
射光路と反射光路とで、λ／８板６４を二回通過するこ
とによって、該λ／８板によって実質的にλ／４だけ位
相変調されることとなると共に、電気光学素子１８によ
って印加電圧に応じた変調が加えられたレーザ光が、偏
光ビームスプリッタ６２によって強度変調に変換された
後、第二のフォトダイオード３４に入射せしめられるこ
ととなるのである。

【００４９】従って、このような構成とされた光学系に
おいても、測定電圧情報を含む測定信号：Ｓ１　と、測
定電圧情報および光伝送経路上での損失の変動に起因す
る第一のノイズ信号：Ｎ１　を含まないが、レーザ光の
光源強度のゆらぎに起因する第二のノイズ信号：Ｎ２　
を含む参照信号：Ｒ１　とを、有利に得ることが出来る
のであり、それ故、かかる光学系を、前記第一の実施例
における光学系に代えて用いても、前記第一の実施例と
、同様な効果が、何れも、有効に発揮され得ることとな
るのである。

【００５０】因みに、前記第一の実施例における光電圧
測定装置であって、その光学系に本実施例のものを採用
した装置を用いて、本発明者らが実験したところによれ
ば、印加電圧が１０Ｖである場合のＳ／Ｎ比が２５ｄＢ
となり、極めて優れた測定精度が発揮され得ることが、
確認されている。

【００５１】次に、図７に示された検出回路の実施例に
あっては、参照信号：Ｒ１　によって得られた第二のノ
イズ信号：Ｎ２　の第二の割算器５６への入力回路上に
おいて、その通過域の下限周波数が、測定信号：Ｓ１　
から取り出される第一のノイズ信号：Ｎ１　の上限周波
数数に略対応する値である７Ｈｚに設定されたハイパス
フィルタ（以下、７Ｈｚ−ＨＰＦという）６６が、配設
されている。

【００５２】すなわち、このような本実施例における検
出回路２０においては、かかる７Ｈｚ−ＨＰＦ６６によ
り、参照信号：Ｒ１　に含まれているレーザ光源のゆら
ぎによる第二のノイズ信号：Ｎ２　のうち、７Ｈｚ以下
のものが、有利に除去されることとなり、そして、この
７Ｈｚ以下のノイズ信号を含まない第二のノイズ信号：
Ｎ２　′が、第二の割算器５６に入力されることとなる
のである。

【００５３】従って、かかる検出回路２０によれば、レ
ーザ光源のゆらぎに起因するノイズ信号のうち、第一の
ノイズ信号：Ｎ１　に含まれる７Ｈｚ以下の低周波数域
のノイズ信号の、過剰補正が有効に回避され得るのであ
り、それによって、測定精度が、より一層有効に向上さ
れ得ることとなるのである。

【００５４】以上、本発明の実施例について詳述してき
たが、これらは文字通りの例示であって、本発明は、か
かる具体例にのみ限定して解釈されるものではない。

【００５５】例えば、前記実施例において光学系を構成
するアイソレータ２２は、レーザ光源１０側へのレーザ
光の逆行を阻止するためのものであり、出射光路と反射
光路とが別光路にて構成されて成る構造の光学系を採用
する場合等においては、必ずしも必要なものではない。

【００５６】また、前記実施例において光学系を構成す
るチョッパ２４は、太陽光などの背景光の影響を有利に
除去するために用いられるものであり、例えば、暗闇で
測定を実施する場合や、或いはレーザ光源１０として、
直接変調が可能である半導体レーザ等を用いる場合には
、必ずしも必要なものではない。

【００５７】更にまた、前記実施例では、参照信号：Ｒ
１　を得るために、レーザ光が外部空間に出射される前
に分光されるようになっていたが、外部空間に出射され
た後、電気光学素子１８に入射される前の光路上で分光
させるようにしても良い。或いはまた、かかる参照信号
：Ｒ１　を得るために、レーザ光を、λ／４板２６やチ
ョッパ２４よりもレーザ光源１０側の光路上で分光させ
ることも可能である。

【００５８】さらに、ビームエキスパンダ１４は、遠隔
測定を行なう場合には有利であるが、本発明において必
須の要件ではない。

【００５９】また、反射鏡１５の構造も、前記実施例に
示されている如きコーナキューブプリズムを用いたもの
に限定されるものではなく、例えばコーナキューブプリ
ズムアレー等の複合して構成された反射装置を用いるこ
とも可能である。

【００６０】更にまた、検出回路２０について、前記実
施例では、電気光学素子１８に印加される測定電圧が、
５０Ｈｚの交流電圧である場合の具体的構成を例示して
説明したが、かかる測定電圧の周波数は、限定されるも
のではない。そして、かかる測定電圧の周波数に応じて
、検出回路２０を構成するＢＰＦやＬＰＦ，ＨＰＦ４０
，４４，４６，５４，５８，６６の周波数特性は、適当
に変更されるべきものである。

【００６１】また、そのような検出回路上に配される電
気フィルタに代えて、或いはそれに加えて、光路上に、
背景光の影響を軽減乃至は除去する等の目的で、光学フ
ィルタを用いることも可能である。

【００６２】さらに、前記第一の実施例では、検出回路
２０において、第二の割算器５６に至るまでの、測定信
号：Ｓ１　の回路と、参照信号：Ｒ１　の回路とが、同
じ構成とされていたが、それらは必ずしも同じ構成とす
る必要はなく、例えば、参照信号：Ｒ１　を得るための
レーザ光を取り出しを、光学系においてチョッパ２４よ
りもレーザ光源１０側で行なう場合には、かかる参照信
号側の回路を、１．６　ｋＨｚ−ＢＰＦ５０や絶対値回
路５２、１００Ｈｚ−ＬＰＦ５４を用いないで構成する
ことも可能である。

【００６３】また、検出回路２０において、第二の割算
器５６に至るまでの、測定信号：Ｓ１　の回路と、参照
信号：Ｒ１　の回路とを、構成的に同一とすることなく
、電気的に位相合せすることも可能である。

【００６４】更にまた、前記実施例における検出回路２
０では、測定信号：Ｓ１　に対して、第一のノイズ信号
：Ｎ１　による補正を加えた後、第二のノイズ信号：Ｎ
２　による補正を加えるようになっていたが、それらの
補正を加える順序は、限定されるものでない。

【００６５】加えて、このような本発明に従って構成さ
れた光電圧測定装置の使用範囲は、何等限定されるもの
でないことは勿論であり、非常に電圧の高い測定場等、
人が近づくことに危険を伴う測定場での電位差や電界測
定、例えば碍子の分担電圧の測定や碍子連間の電位分担
状況の測定などの他、設置抵抗が可能な限り大きいこと
が望ましい測定場での電位差や電界測定、例えば静電気
によるガスタンクや石油タンクの帯電量の測定など、広
い範囲に亘って適用され得ることとなる。

【００６６】その他、一々列挙はしないが、本発明は、
当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等
を加えた態様において実施され得るものであり、また、
そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り
、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは
、言うまでもないところである。

【００６７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従って構成された光電圧測定装置においては、測定信
号に含まれている、光伝送経路上での損失の変動による
第一のノイズ信号が、第一の補正手段にて有利に除去さ
れ得ると共に、レーザ光の光源強度のゆらぎによる第二
のノイズ信号が、第二の補正手段にて有利に除去され得
ることとなるのであり、それによって、測定信号から、
測定電圧情報が、極めて有利に取り出され得て、誤差の
極めて少ない高精度な測定出力を、有利に得ることがで
きるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての光電圧測定装置にお
ける全体構成を概略的に示す説明図である。

【図２】図１に示されている光電圧測定装置における光
学系の具体的構成を説明するためのブロック図である。

【図３】図１に示されている光電圧測定装置において用
いられている反射鏡の構造を示す断面図である。

【図４】図１に示されている光電圧測定装置における検
出回路の具体的構成を説明するためのブロック図である
。

【図５】図１に示されている如き構造とされた光電圧測
定装置を用いた測定結果データを、比較例と共に示すグ
ラフである。

【図６】本発明に係る光電圧測定装置において有利に採
用され得る光学系であって、図２に示されたものとは別
の実施例を示すブロック図である。

【図７】本発明に係る光電圧測定装置において有利に採
用され得る検出回路であって、図４に示されたものとは
別の実施例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０　　レーザ光源 １２　　光部品 １４　　ビームエキスパンダ １５　　反射鏡 １６　　信号変換器 １８　　電気光学素子 ２０　　検出回路 ２２　　アイソレータ ２４　　チョッパ ２６　　λ／４板 ２８　　ビームスプリッタ ３０　　第一のフォトダイオード ３４　　第二のフォトダイオード ３６　　検光子 ４６　　７Ｈｚ−ＬＰＦ ４８　　第一の割算器 ５６　　第二の割算器 ６２　　偏光ビームスプリッタ ６４　　λ／８板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザ光を発射する光源を備えた出射
   装置と、かかるレーザ光を受ける受光装置との間の光伝
   送経路上に、電気光学素子を配置せしめて、該電気光学
   素子に及ぼされる交流電圧を検出するようにした光電圧
   測定装置において、前記受光装置にて受光されたレーザ
   光に基づいて得られる測定信号から、前記光伝送経路上
   での損失の変動による第一のノイズ信号を取り出す第一
   のノイズ信号取出手段と、前記受光装置にて受光された
   レーザ光に基づいて得られた測定信号を、かかる第一の
   ノイズ信号取出手段にて得られた第一のノイズ信号によ
   って割算補正する第一の補正手段と、前記出射装置から
   発射されるレーザ光の一部を、前記電気光学素子への入
   射前に分岐させ、かかる分岐したレーザ光に基づいて得
   られる参照信号から、光源強度のゆらぎによる第二のノ
   イズ信号を取り出す第二のノイズ信号取出手段と、前記
   受光装置にて受光されたレーザ光に基づいて得られた測
   定信号を、かかる第二のノイズ信号取出し手段にて得ら
   れた第二のノイズ信号によって割算補正する第二の補正
   手段とを、有することを特徴とする光電圧測定装置。