JPH0573178B2 - - Google Patents
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- JPH0573178B2 JPH0573178B2 JP62144984A JP14498487A JPH0573178B2 JP H0573178 B2 JPH0573178 B2 JP H0573178B2 JP 62144984 A JP62144984 A JP 62144984A JP 14498487 A JP14498487 A JP 14498487A JP H0573178 B2 JPH0573178 B2 JP H0573178B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/241—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption
- G01R15/242—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption based on the Pockels effect, i.e. linear electro-optic effect
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
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- G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
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- G01R1/07—Non contact-making probes
- G01R1/071—Non contact-making probes containing electro-optic elements
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、被測定物、例えば電気回路等の所定
部分の電圧を検出するための電圧検出装置に関
し、特に被測定物の所定部分の電圧によつて光の
偏光状態が変化することを利用して電圧を検出す
る型式の電圧検出装置に関する。
部分の電圧を検出するための電圧検出装置に関
し、特に被測定物の所定部分の電圧によつて光の
偏光状態が変化することを利用して電圧を検出す
る型式の電圧検出装置に関する。
従来、電気回路などの被測定物の所定部分の電
圧を検出るのに、種々の電圧検出装置が用いられ
る。この種の電圧検出装置としては被測定物の所
定部分にプローブを接触させて、その部分の電圧
を検出する型式のもの、あるいはプローブを接触
させずに所定部分に電子ビームを入射させること
により所定部分の電圧を検出する型式のものなど
が知られている。
圧を検出るのに、種々の電圧検出装置が用いられ
る。この種の電圧検出装置としては被測定物の所
定部分にプローブを接触させて、その部分の電圧
を検出する型式のもの、あるいはプローブを接触
させずに所定部分に電子ビームを入射させること
により所定部分の電圧を検出する型式のものなど
が知られている。
ところで、当業者間には、構造が複雑でかつ小
型の集積回路のような被測定物の微細な部分の高
速に変化する電圧を、微細な部分の状態に影響を
与えず精度良く検出したいという強い要望があ
る。
型の集積回路のような被測定物の微細な部分の高
速に変化する電圧を、微細な部分の状態に影響を
与えず精度良く検出したいという強い要望があ
る。
しかしながら、プローブを被測定物の所定部分
に接触させる型式の電圧検出装置では、集積回路
等の微細部分にプローブを直接接触させることが
容易でなく、またプローブを接触させることがで
きたとしても、その電圧情報だけに基づき集積回
路の動作を適確に解析するのは困難であつた。さ
らにプローブを接触させることにより集積回路内
の動作状態が変化するという問題があつた。
に接触させる型式の電圧検出装置では、集積回路
等の微細部分にプローブを直接接触させることが
容易でなく、またプローブを接触させることがで
きたとしても、その電圧情報だけに基づき集積回
路の動作を適確に解析するのは困難であつた。さ
らにプローブを接触させることにより集積回路内
の動作状態が変化するという問題があつた。
また電子ビームを用いる型式の電圧検出装置で
は、プローブを被測定物に接触させずに電圧を検
出することができるものの、測定されるべき部分
が真空中に置かれかつ露出されているものに限ら
れ、また電子ビームにより測定されるべき部分を
損傷するという問題があつた。
は、プローブを被測定物に接触させずに電圧を検
出することができるものの、測定されるべき部分
が真空中に置かれかつ露出されているものに限ら
れ、また電子ビームにより測定されるべき部分を
損傷するという問題があつた。
さらに従来の電圧検出装置では、検出器の動作
速度が高速の電圧変化に追従できず、集積回路等
の高速に変化する電圧を精度良く検出することが
できないという問題があつた。
速度が高速の電圧変化に追従できず、集積回路等
の高速に変化する電圧を精度良く検出することが
できないという問題があつた。
このような問題点を解決するために、発明者等
による昭和62年５月30日付の特許出願に記載され
ているような被測定物の所定部分の電圧によつて
光ビームの偏光状態が変化することを利用して電
圧を検出する型式の電圧検出装置が開発された。
による昭和62年５月30日付の特許出願に記載され
ているような被測定物の所定部分の電圧によつて
光ビームの偏光状態が変化することを利用して電
圧を検出する型式の電圧検出装置が開発された。
第３図は、光ビームの偏光状態が被測定物の所
定部分の電圧によつて変化することを利用して被
測定物の電圧を検出する型式の電圧検出装置の構
成図である。
定部分の電圧によつて変化することを利用して被
測定物の電圧を検出する型式の電圧検出装置の構
成図である。
第３図において電圧検出装置５０は、光プロー
ブ５２と、例えばレーザダイオードによる直流光
源５３と、直流光源５３から出力される光ビーム
を集光レンズ６０を介して光プローブ５２に案内
する光フアイバ５１と、光プローブ５２からの参
照光をコリメータ９０を介して光電変換素子５５
に案内する光フアイバ９２と、光プローブ５２か
らの出射光をコリメータ９１を介して光電変換素
子５８に案内する光フアイバ９３と、光電変換素
子５５，５８からの光電変換された電気信号を比
較する比較回路６１とから構成されている。
ブ５２と、例えばレーザダイオードによる直流光
源５３と、直流光源５３から出力される光ビーム
を集光レンズ６０を介して光プローブ５２に案内
する光フアイバ５１と、光プローブ５２からの参
照光をコリメータ９０を介して光電変換素子５５
に案内する光フアイバ９２と、光プローブ５２か
らの出射光をコリメータ９１を介して光電変換素
子５８に案内する光フアイバ９３と、光電変換素
子５５，５８からの光電変換された電気信号を比
較する比較回路６１とから構成されている。
光プローブ５２には、電気光学材料６２、例え
ば光学的一軸性結晶のタンタル酸リチウム
（LiTaO3）が収容されており、電気光学材料６
２の先端部６３は、截頭円錐形状に加工されてい
る。光プローブ５２の外周部には、導電性電極６
４が設けられ、また先端部６３には金属薄膜ある
いは誘電体多層膜の反射鏡６５が被着されてい
る。
ば光学的一軸性結晶のタンタル酸リチウム
（LiTaO3）が収容されており、電気光学材料６
２の先端部６３は、截頭円錐形状に加工されてい
る。光プローブ５２の外周部には、導電性電極６
４が設けられ、また先端部６３には金属薄膜ある
いは誘電体多層膜の反射鏡６５が被着されてい
る。
光プローブ５２内にはさらに、コリメータ９４
と、集光レンズ９５，９６と、コリメータ９４か
らの光ビームから所定の偏光成分をもつ光ビーム
だけを抽出する偏光子５４と、偏光子５４からの
所定の偏光成分をもつ光ビームを参照光と入射光
とに分割する一方、電気光学材料６２からの出射
光を検光子５７に入射させるビームスプリツタ５
６とが設けられている。なお参照光、出射光は、
それぞれ集光レンズ９５，９６を介して光フアイ
バ９２，９３に出力されるようになつている。
と、集光レンズ９５，９６と、コリメータ９４か
らの光ビームから所定の偏光成分をもつ光ビーム
だけを抽出する偏光子５４と、偏光子５４からの
所定の偏光成分をもつ光ビームを参照光と入射光
とに分割する一方、電気光学材料６２からの出射
光を検光子５７に入射させるビームスプリツタ５
６とが設けられている。なお参照光、出射光は、
それぞれ集光レンズ９５，９６を介して光フアイ
バ９２，９３に出力されるようになつている。
このような構成の電圧検出装置５０では、検出
に際して、光プローブ５２の外周部に設けられた
導電性電極６４を例えば接地電位に保持してお
く。次いで、光プローブ５２の先端部６３を被測
定物、例えば集積回路（図示せず）に接近させ
る。これにより、光プローブ５２の電気光学材料
６２の先端部６３の屈折率が変化する。より詳し
くは、光学的一軸性結晶などにおいて、光軸と垂
直な平面内における常光の屈折率と異常光の屈折
率との差が変化する。
に際して、光プローブ５２の外周部に設けられた
導電性電極６４を例えば接地電位に保持してお
く。次いで、光プローブ５２の先端部６３を被測
定物、例えば集積回路（図示せず）に接近させ
る。これにより、光プローブ５２の電気光学材料
６２の先端部６３の屈折率が変化する。より詳し
くは、光学的一軸性結晶などにおいて、光軸と垂
直な平面内における常光の屈折率と異常光の屈折
率との差が変化する。
光源５３から出力された光ビームは、集光レン
ズ６０、光フアイバ５１を介して光プローブ５２
のコリメータ９４に入射し、さらに偏光子５４に
より所定の偏光成分の強度の光ビームとなつ
て、ビームスプリツタ５６を介して光プローブ５
２の電気光学材料６２に入射する。なおビームス
プリツタ５６により分割された参照光、入射光の
強度はそれぞれＩ／２となる。電気光学材料６２
の先端部６３の屈折率は上述のように被測定物の
電圧により変化するので、電気光学材料６２に入
射した入射光は先端部６３のところでその偏光状
態が屈折率変化に依存して変化する。入射光は反
射鏡６５に達し、反射鏡６５で反射され、電気光
学材料６２から出射光として再びビームスプリツ
タ５６に向かう。電気光学材料６２の先端部６３
の長さをｌとすると、入射光の偏光状態は電圧に
よる常光と異常光との屈折率差および長さ2lに比
例して変化する。ビームスプリツタ５６に戻され
た出射光は、検光子５７に入射する。なお検光子
５７に入射する出射光の強度は、ビームスプリツ
タ５６によりＩ／４となつている。検光子５７が
例えば偏光子５４の偏光成分と直光する偏光成分
の光ビームだけを通過させるように構成されてい
るとすると、偏光状態が変化して検光子５７に入
射する強度Ｉ／４の出射光は、検光子５７によ
り、強度が（Ｉ／４）sin2〔（π／２）・Ｖ／V0〕
となつて光電変換素子５８に加わることになる。
ここでＶは被測定物の電圧、V0は半波長電圧で
ある。
ズ６０、光フアイバ５１を介して光プローブ５２
のコリメータ９４に入射し、さらに偏光子５４に
より所定の偏光成分の強度の光ビームとなつ
て、ビームスプリツタ５６を介して光プローブ５
２の電気光学材料６２に入射する。なおビームス
プリツタ５６により分割された参照光、入射光の
強度はそれぞれＩ／２となる。電気光学材料６２
の先端部６３の屈折率は上述のように被測定物の
電圧により変化するので、電気光学材料６２に入
射した入射光は先端部６３のところでその偏光状
態が屈折率変化に依存して変化する。入射光は反
射鏡６５に達し、反射鏡６５で反射され、電気光
学材料６２から出射光として再びビームスプリツ
タ５６に向かう。電気光学材料６２の先端部６３
の長さをｌとすると、入射光の偏光状態は電圧に
よる常光と異常光との屈折率差および長さ2lに比
例して変化する。ビームスプリツタ５６に戻され
た出射光は、検光子５７に入射する。なお検光子
５７に入射する出射光の強度は、ビームスプリツ
タ５６によりＩ／４となつている。検光子５７が
例えば偏光子５４の偏光成分と直光する偏光成分
の光ビームだけを通過させるように構成されてい
るとすると、偏光状態が変化して検光子５７に入
射する強度Ｉ／４の出射光は、検光子５７によ
り、強度が（Ｉ／４）sin2〔（π／２）・Ｖ／V0〕
となつて光電変換素子５８に加わることになる。
ここでＶは被測定物の電圧、V0は半波長電圧で
ある。
比較回路６１では、光電変換素子５５において
光電変換された参照光の強度Ｉ／２と、光電変換
素子５８において光電変換された出射光の強度
（Ｉ／４）・sin2〔（π／２）Ｖ／V0〕とが比較され
る。
光電変換された参照光の強度Ｉ／２と、光電変換
素子５８において光電変換された出射光の強度
（Ｉ／４）・sin2〔（π／２）Ｖ／V0〕とが比較され
る。
出射光の強度（Ｉ／４）・sin2〔（π／２）Ｖ／
V0〕は、電圧変化に伴なう電気光学材料６２の
先端部６３の屈折率の変化によつて変わるので、
これに基づいて被測定物、例えば集積回路の所定
部分の電圧を検出することができる。
V0〕は、電圧変化に伴なう電気光学材料６２の
先端部６３の屈折率の変化によつて変わるので、
これに基づいて被測定物、例えば集積回路の所定
部分の電圧を検出することができる。
このように第３図に示す電圧検出装置５０で
は、光プローブ５２の先端部６３を被測定物に接
近させることで変化する電気光学材料６２の先端
部６３の屈折率の変化に基づき、被測定物の所定
部分の電圧を検出するようにしているので、特に
接触させることが困難で、また接触させることに
より被測定電圧に影響を与えるような集積回路の
微細部分などの電圧を、光プローブ５２を接触さ
せることなく検出することができる。また光源と
してパルス幅の非常に短かい光パルスを出力する
レーザダイオードなどのパルス光源を用いて、被
測定物の高速な電圧変化を非常に短かい時間幅で
サンプリングするかあるいは光源に直流光源を用
い検出器にストリークカメラなどの高速応答検出
器を用いて被測定物の高速な電圧変化を高い時間
分解能で測定することにより、高速な電圧変化を
も精度良く検出することが可能となる。
は、光プローブ５２の先端部６３を被測定物に接
近させることで変化する電気光学材料６２の先端
部６３の屈折率の変化に基づき、被測定物の所定
部分の電圧を検出するようにしているので、特に
接触させることが困難で、また接触させることに
より被測定電圧に影響を与えるような集積回路の
微細部分などの電圧を、光プローブ５２を接触さ
せることなく検出することができる。また光源と
してパルス幅の非常に短かい光パルスを出力する
レーザダイオードなどのパルス光源を用いて、被
測定物の高速な電圧変化を非常に短かい時間幅で
サンプリングするかあるいは光源に直流光源を用
い検出器にストリークカメラなどの高速応答検出
器を用いて被測定物の高速な電圧変化を高い時間
分解能で測定することにより、高速な電圧変化を
も精度良く検出することが可能となる。
ところで従来では、光源５３としてCWレーザ
などの直流光源を用い、検出器にストリークカメ
ラを用いる場合には、ストリークカメラの偏光電
極駆動回路へのトリガ信号をCWレーザから作る
ことができず、ストリークカメラにおいて被測定
物の所定部分の電圧変化をトリガ信号と同期させ
て検出することができないという問題があつた。
などの直流光源を用い、検出器にストリークカメ
ラを用いる場合には、ストリークカメラの偏光電
極駆動回路へのトリガ信号をCWレーザから作る
ことができず、ストリークカメラにおいて被測定
物の所定部分の電圧変化をトリガ信号と同期させ
て検出することができないという問題があつた。
本発明は、光源としてCWレーザの直流光源を
用い検出器としてストリークカメラを用いる場合
にも、被測定物の所定部分の電圧を検出するに適
した安定した電気トリガ信号をストリークカメラ
に加えることの可能な電圧検出装置を提供するこ
とを目的としている。
用い検出器としてストリークカメラを用いる場合
にも、被測定物の所定部分の電圧を検出するに適
した安定した電気トリガ信号をストリークカメラ
に加えることの可能な電圧検出装置を提供するこ
とを目的としている。
本発明は、被測定物の所定部分の電圧によつて
屈折率が変化する電気光学材料を用いた型式の電
圧検出装置において、光ビームを出力する光源
と、光源からの光ビームから所定の偏光成分をも
つ光ビームだけを抽出し第１の参照光と前記電気
光学材料への入射光とに分割する一方、前記電気
光学材料からの出射光から所定の偏光成分を持つ
出射光だけを抽出し、第２の参照光と信号光とに
分割する分割抽出手段と、第１の参照光の強度と
第２の参照光の強度との差により電気トリガ信号
を作成するトリガ作成手段と、前記分割抽出手段
からの信号光を測定するために前記電気トリガ信
号に同期させて掃引する高速応答検出器とを備え
たことを特徴とする電圧検出装置によつて、上記
従来技術の問題点を改善しようとするものであ
る。
屈折率が変化する電気光学材料を用いた型式の電
圧検出装置において、光ビームを出力する光源
と、光源からの光ビームから所定の偏光成分をも
つ光ビームだけを抽出し第１の参照光と前記電気
光学材料への入射光とに分割する一方、前記電気
光学材料からの出射光から所定の偏光成分を持つ
出射光だけを抽出し、第２の参照光と信号光とに
分割する分割抽出手段と、第１の参照光の強度と
第２の参照光の強度との差により電気トリガ信号
を作成するトリガ作成手段と、前記分割抽出手段
からの信号光を測定するために前記電気トリガ信
号に同期させて掃引する高速応答検出器とを備え
たことを特徴とする電圧検出装置によつて、上記
従来技術の問題点を改善しようとするものであ
る。
本発明では、直流光源からの光ビームを分割抽
出手段に入射させる。分割抽出手段では、直流光
源からの光ビームから所定の偏光成分をもつ光ビ
ームだけを抽出して電気光学材料への入射光と第
１の参照光とに分割する。分割抽出手段により分
割された入射光は、電気光学材料に入射して電気
光学材料内を進み反射されて出射光として再び分
割抽出手段に戻る。電気光学材料に被測定物の所
定部分の電圧が可わるときには、出射光は電圧に
対応して偏光状態が変化して分割抽出手段に導か
れる。所定の変化をした偏光状態をもつ出射光
は、分割抽出手段により所定の偏光成分のものだ
けが抽出され、高速応答検出器、例えばストリー
クカメラに導かれる信号光と第２の参照光とに分
割される。これにより、出射光より抽出された信
号光の強度は電圧の大きさを反映したものとなつ
ている。第１の参照光および第２の参照光は、光
電変換されて、それぞれ第１の電気信号と第２の
電気信号になる。ところで、本発明では、第２の
電気信号の強度と第１の電気信号の強度との差を
とり、トリガ作成手段によりこれを電気トリガ信
号としてストリークカメラに加えている。電気光
学材料に電圧が加わると、第１の電気信号の強度
は変化しないが、第２の電気信号の強度は変化す
るので、これらの差をとつた電気トリガ信号は、
信号光の変化と同期したものとなり、これによ
り、ストリークカメラにおいて信号光を電気トリ
ガ信号に同期させて掃引することができる。なお
電気光学材料に電圧が加わつていない場合でも、
光源からの光ビームの変動により、第２の電気信
号の強度が変化することがある。しかしながら、
光源からの光ビームが変動すると第１の電気信号
の強度もそれに比例して変化するので、トリガ作
成手段によりこれらの差はなくなり、電気トリガ
信号として出力されることはない。これによりス
トリークカメラの誤動作を防止している。
出手段に入射させる。分割抽出手段では、直流光
源からの光ビームから所定の偏光成分をもつ光ビ
ームだけを抽出して電気光学材料への入射光と第
１の参照光とに分割する。分割抽出手段により分
割された入射光は、電気光学材料に入射して電気
光学材料内を進み反射されて出射光として再び分
割抽出手段に戻る。電気光学材料に被測定物の所
定部分の電圧が可わるときには、出射光は電圧に
対応して偏光状態が変化して分割抽出手段に導か
れる。所定の変化をした偏光状態をもつ出射光
は、分割抽出手段により所定の偏光成分のものだ
けが抽出され、高速応答検出器、例えばストリー
クカメラに導かれる信号光と第２の参照光とに分
割される。これにより、出射光より抽出された信
号光の強度は電圧の大きさを反映したものとなつ
ている。第１の参照光および第２の参照光は、光
電変換されて、それぞれ第１の電気信号と第２の
電気信号になる。ところで、本発明では、第２の
電気信号の強度と第１の電気信号の強度との差を
とり、トリガ作成手段によりこれを電気トリガ信
号としてストリークカメラに加えている。電気光
学材料に電圧が加わると、第１の電気信号の強度
は変化しないが、第２の電気信号の強度は変化す
るので、これらの差をとつた電気トリガ信号は、
信号光の変化と同期したものとなり、これによ
り、ストリークカメラにおいて信号光を電気トリ
ガ信号に同期させて掃引することができる。なお
電気光学材料に電圧が加わつていない場合でも、
光源からの光ビームの変動により、第２の電気信
号の強度が変化することがある。しかしながら、
光源からの光ビームが変動すると第１の電気信号
の強度もそれに比例して変化するので、トリガ作
成手段によりこれらの差はなくなり、電気トリガ
信号として出力されることはない。これによりス
トリークカメラの誤動作を防止している。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図は本発明に係る電圧検出装置の構成図、
第２図はストリークカメラの構成図である。
第２図はストリークカメラの構成図である。
第１図において、電圧検出装置は、CWレーザ
の直流光源５３と、直流光源５３からの光ビーム
BMから所定の偏光成分をもつ光ビームだけを抽
出、分割し、一方を入射光INとしてレンズ２に
向かわせるとともにこれと直交する偏光成分を有
する他方を第１の参照光RER１として遅延手段
６に向かわせる偏光ビームスプリツタ１と、偏光
ビームスプリツタ１で分割された入射光INを光
プローブ３の電気光学材料４に入射させるととも
に電気光学材料４で反射された出射光OUTを入
射光路とは異なる光路で取出すためのレンズ２
と、レンズ２からの出射光OUTから所定の偏光
成分の出射光だけを抽出、分割し、一方を信号光
SGとしてストリークカメラ７に入射させる偏光
ビームスプリツタ５とを備えている。
の直流光源５３と、直流光源５３からの光ビーム
BMから所定の偏光成分をもつ光ビームだけを抽
出、分割し、一方を入射光INとしてレンズ２に
向かわせるとともにこれと直交する偏光成分を有
する他方を第１の参照光RER１として遅延手段
６に向かわせる偏光ビームスプリツタ１と、偏光
ビームスプリツタ１で分割された入射光INを光
プローブ３の電気光学材料４に入射させるととも
に電気光学材料４で反射された出射光OUTを入
射光路とは異なる光路で取出すためのレンズ２
と、レンズ２からの出射光OUTから所定の偏光
成分の出射光だけを抽出、分割し、一方を信号光
SGとしてストリークカメラ７に入射させる偏光
ビームスプリツタ５とを備えている。
偏光ビームスプリツタ５で分割され信号光SG
と直交する偏光成分を有する他方の出射光は、ス
トリークカメラへの電気トリガ信号TRを作成す
るため光電変換素子８に第２の参照光REF２と
して入力し、そこで光電変換されて差動増幅器１
０に加わるようになつている。また、遅延手段６
からの第１の参照光REF１は、遅延手段６によ
つて所定時間遅延されて光電変換素子９に入力
し、そこで光電変換されて差動増幅器１０に加わ
るようになつている。
と直交する偏光成分を有する他方の出射光は、ス
トリークカメラへの電気トリガ信号TRを作成す
るため光電変換素子８に第２の参照光REF２と
して入力し、そこで光電変換されて差動増幅器１
０に加わるようになつている。また、遅延手段６
からの第１の参照光REF１は、遅延手段６によ
つて所定時間遅延されて光電変換素子９に入力
し、そこで光電変換されて差動増幅器１０に加わ
るようになつている。
差動増幅器１０では、光電変換素子８からの電
気信号と光電変換素子９からの電気信号との差を
とつてこれを電気トリガ信号TRとしてストリー
クカメラ７に加えるようになつている。
気信号と光電変換素子９からの電気信号との差を
とつてこれを電気トリガ信号TRとしてストリー
クカメラ７に加えるようになつている。
ストリークカメラ７は、第２図に示すように、
偏光ビームスプリツタ５からの信号光SGが入射
するスリツト１１と、スリツト１１を介しての信
号光SGが入射するレンズ１２と、レンズ１２に
より集光された信号光SGが入射する光電面１３
と、光電面１３により光電変換された電子ビーム
を横方向に偏向させる偏向電極１４と、偏向され
た電子ビームを増倍するマイクロチヤンネルプレ
ート１５と、マイクロチヤンネルプレート１５か
らの電子ビームが入射する螢光面１６とを備えて
いる。なお第２図では、マイクロチヤンネルプレ
ート１５と螢光面１６とが分離されて示されてい
るが、これらは通常互いに接合したものとなつて
いる。またレンズ１２は円筒形状に示されている
が、通常は円筒形のものとはなつていない。この
ようなストリークカメラ７の偏光電極１４に前述
の電気トリガ信号TR同期した鋸歯状電圧を加え
ることにより、光電面１３に時系列で入射する信
号光SGを螢光面１６上で横方向に掃引すること
ができる。これにより、横方向すなわち掃引方向
を時間軸として、螢光面１６上で被測定物の所定
部分の電圧変化を一次元の光強度分布FGとして
検出することができる。
偏光ビームスプリツタ５からの信号光SGが入射
するスリツト１１と、スリツト１１を介しての信
号光SGが入射するレンズ１２と、レンズ１２に
より集光された信号光SGが入射する光電面１３
と、光電面１３により光電変換された電子ビーム
を横方向に偏向させる偏向電極１４と、偏向され
た電子ビームを増倍するマイクロチヤンネルプレ
ート１５と、マイクロチヤンネルプレート１５か
らの電子ビームが入射する螢光面１６とを備えて
いる。なお第２図では、マイクロチヤンネルプレ
ート１５と螢光面１６とが分離されて示されてい
るが、これらは通常互いに接合したものとなつて
いる。またレンズ１２は円筒形状に示されている
が、通常は円筒形のものとはなつていない。この
ようなストリークカメラ７の偏光電極１４に前述
の電気トリガ信号TR同期した鋸歯状電圧を加え
ることにより、光電面１３に時系列で入射する信
号光SGを螢光面１６上で横方向に掃引すること
ができる。これにより、横方向すなわち掃引方向
を時間軸として、螢光面１６上で被測定物の所定
部分の電圧変化を一次元の光強度分布FGとして
検出することができる。
このような構成の電圧検出装置では、直流光源
５３からの光ビームBMは、偏光ビームスプリツ
タ１により所定の偏光成分だけが抽出され、レン
ズ２に向かう入射光INとこれと直光する偏光成
分の、遅延手段６に向かう第１の参照光REF１
とに分割される。
５３からの光ビームBMは、偏光ビームスプリツ
タ１により所定の偏光成分だけが抽出され、レン
ズ２に向かう入射光INとこれと直光する偏光成
分の、遅延手段６に向かう第１の参照光REF１
とに分割される。
レンズ２は、所定の偏光成分をもつ入射光IN
を光プローブ３内の電気光学材料４に入射させ
る。電気光学材料４に被測定物の電圧が加わつて
いないときには、電気光学材料４には屈折率の変
化が生じていなので、電気光学材料４に入射した
入射光INは偏光状態が変化せずに電気光学材料
４から出射光OUTとして出力されレンズ２を介
して偏光ビームスプリツタ５に入射する。第１の
参照光REF１と電気光学材料４への入射光INと
の光強度が等しい場合において、偏光ビームスプ
リツタ５が入射光INと同じ偏波成分を反射し第
２の参照光REF２を作るよう設定されていると
すると、電気光学材料４からの出射光は偏光ビー
ムスプリツタ５により、全て反射されて第２の参
照光REF２となるので、第２の参照光REF２の
強度は、偏光ビームスプリツタ１で分割される第
１の参照光REF１の強度とほぼ等しくなる。
を光プローブ３内の電気光学材料４に入射させ
る。電気光学材料４に被測定物の電圧が加わつて
いないときには、電気光学材料４には屈折率の変
化が生じていなので、電気光学材料４に入射した
入射光INは偏光状態が変化せずに電気光学材料
４から出射光OUTとして出力されレンズ２を介
して偏光ビームスプリツタ５に入射する。第１の
参照光REF１と電気光学材料４への入射光INと
の光強度が等しい場合において、偏光ビームスプ
リツタ５が入射光INと同じ偏波成分を反射し第
２の参照光REF２を作るよう設定されていると
すると、電気光学材料４からの出射光は偏光ビー
ムスプリツタ５により、全て反射されて第２の参
照光REF２となるので、第２の参照光REF２の
強度は、偏光ビームスプリツタ１で分割される第
１の参照光REF１の強度とほぼ等しくなる。
これに対して電気光学材料４に電圧が加わる
と、電気光学材料４には屈折率の変化が生じるの
で、電気光学材料４に入射した入射光INは偏光
状態が電圧の大きさに対応して変化して電気光学
材料４から出射光OUTとして出力され偏光ビー
ムスプリツタ５に入射する。これにより偏光ビー
ムスプリツタ５で分割されて出力されるそれぞれ
の出射光の強度は、信号光SGの強度がsin2
〔（π／２）Ｖ／V0〕、第２の参照光REF２の強度
がcos2〔（π／２）Ｖ／V0〕となる。このように
して偏光ビームスプリツタ５で分割された一方の
出射光を信号光SGとしてストリークカメラ７に
入射させ、ストリークカメラ７の偏向電極１４に
鋸歯状電圧を加えると、ストリークカメラ７の螢
光面１６上には出射光の強度の時間的変化が観測
されることになる。すなわち、電気光学材料４に
電圧の加わつていないときには、螢光面１６上の
光強度は“０”で、電圧が加わると、光強度は大
きくなる。
と、電気光学材料４には屈折率の変化が生じるの
で、電気光学材料４に入射した入射光INは偏光
状態が電圧の大きさに対応して変化して電気光学
材料４から出射光OUTとして出力され偏光ビー
ムスプリツタ５に入射する。これにより偏光ビー
ムスプリツタ５で分割されて出力されるそれぞれ
の出射光の強度は、信号光SGの強度がsin2
〔（π／２）Ｖ／V0〕、第２の参照光REF２の強度
がcos2〔（π／２）Ｖ／V0〕となる。このように
して偏光ビームスプリツタ５で分割された一方の
出射光を信号光SGとしてストリークカメラ７に
入射させ、ストリークカメラ７の偏向電極１４に
鋸歯状電圧を加えると、ストリークカメラ７の螢
光面１６上には出射光の強度の時間的変化が観測
されることになる。すなわち、電気光学材料４に
電圧の加わつていないときには、螢光面１６上の
光強度は“０”で、電圧が加わると、光強度は大
きくなる。
ところで、ストリークカメラ７により被測定物
の所定部分の電圧を常に安定した状態で検出する
ためには、ストリークカメラ７の偏光電極１４に
加わる鋸歯状電圧の発生タイミングを信号光SG
に同期させるための電気トリガ信号TRを作る必
要がある。
の所定部分の電圧を常に安定した状態で検出する
ためには、ストリークカメラ７の偏光電極１４に
加わる鋸歯状電圧の発生タイミングを信号光SG
に同期させるための電気トリガ信号TRを作る必
要がある。
本実施例では、偏光ビームスプリツタ５で分割
された他方の出射光すなわち第２の参照光REF
２を用いて電気トリガ信号TRを作つている。す
なわち、電気光学材料４に被測定物の所定部分の
電圧が加わると、偏光ビームスプリツタ５で分割
された一方の出射光すなわち信号光SGに検出す
べき強度変化が生ずると同時に、他方の出射光す
なわち第２の参照光REF２にも強度変化が生じ
るので、これを光電変換素子８により電気信号に
変換して偏光電極１４への電気トリガ信号TRと
することで信号光SGの強度変化をストリークカ
メラ７により確実に検出することができる。しか
しながら、直流光源５３自体の特性により、直流
光源５３からの光ビームの強度が変動することが
ある。このような場合には電気光学材料４に電圧
が加わつていなくとも直流光源５３からの光ビー
ムの強度変動に伴なつて出射光OUTの強度に変
化が生じ、電気トリガ信号TRが出力されストリ
ークカメラ７を誤動作させることになる。そこ
で、直流光源５３からの光ビームの強度が変動し
たとしてもこれによる電気トリガ信号TRが出力
されることのないよう、本実施例ではさらに、偏
光ビームスプリツタ１で分割された他方の光ビー
ムすなわち第１の参照光REF１を遅延手段６に
より所定時間遅延させて光電変換素子９に入射さ
せ光電変換し、この電気信号と光電変換素子８か
らの電気信号との差を差動増幅器１０でとつて電
気トリガ信号TRとしている。なお、遅延手段６
は、偏光ビームスプリツタ１で分割された入射光
INが電気光学材料４に入射し反射されてビーム
スプリツタ５を介して光電変換素子８に加わるま
での時間と同じ時間だけ、偏光ビームスプリツタ
１で分割された他方の光ビームすなわち第１の参
照光REF１を遅延させて光電変換素子９に加え
る。
された他方の出射光すなわち第２の参照光REF
２を用いて電気トリガ信号TRを作つている。す
なわち、電気光学材料４に被測定物の所定部分の
電圧が加わると、偏光ビームスプリツタ５で分割
された一方の出射光すなわち信号光SGに検出す
べき強度変化が生ずると同時に、他方の出射光す
なわち第２の参照光REF２にも強度変化が生じ
るので、これを光電変換素子８により電気信号に
変換して偏光電極１４への電気トリガ信号TRと
することで信号光SGの強度変化をストリークカ
メラ７により確実に検出することができる。しか
しながら、直流光源５３自体の特性により、直流
光源５３からの光ビームの強度が変動することが
ある。このような場合には電気光学材料４に電圧
が加わつていなくとも直流光源５３からの光ビー
ムの強度変動に伴なつて出射光OUTの強度に変
化が生じ、電気トリガ信号TRが出力されストリ
ークカメラ７を誤動作させることになる。そこ
で、直流光源５３からの光ビームの強度が変動し
たとしてもこれによる電気トリガ信号TRが出力
されることのないよう、本実施例ではさらに、偏
光ビームスプリツタ１で分割された他方の光ビー
ムすなわち第１の参照光REF１を遅延手段６に
より所定時間遅延させて光電変換素子９に入射さ
せ光電変換し、この電気信号と光電変換素子８か
らの電気信号との差を差動増幅器１０でとつて電
気トリガ信号TRとしている。なお、遅延手段６
は、偏光ビームスプリツタ１で分割された入射光
INが電気光学材料４に入射し反射されてビーム
スプリツタ５を介して光電変換素子８に加わるま
での時間と同じ時間だけ、偏光ビームスプリツタ
１で分割された他方の光ビームすなわち第１の参
照光REF１を遅延させて光電変換素子９に加え
る。
これによつて、直流光源５３からの光ビームの
強度に変動があつた場合でも、光電変換素子８に
加わる第２の参照光REF２の強度は、光電変換
素子９に加わる第１の参照光REF１の強度に比
例して変動するので、差動増幅器歴１０において
光電変換素子８からの電気信号より、直流光源５
３からの光ビームBMの強度変動による電気信号
成分を除去でき、電気トリガ信号TRを出力させ
ないようにすることができる。
強度に変動があつた場合でも、光電変換素子８に
加わる第２の参照光REF２の強度は、光電変換
素子９に加わる第１の参照光REF１の強度に比
例して変動するので、差動増幅器歴１０において
光電変換素子８からの電気信号より、直流光源５
３からの光ビームBMの強度変動による電気信号
成分を除去でき、電気トリガ信号TRを出力させ
ないようにすることができる。
一方、電気光学材料４に被測定物の所定部分の
電圧が加わると、前述のように、光電変換素子８
に加わる第２の参照光REF２の強度は変化する
のに対し、光電変換素子９に加わる第１の参照光
REF１の強度は電圧によつて変化しないので、
差動増幅器１０においてこれらの差を抽出するこ
とができて、被測定物の所定部分の電圧が電気光
学材料４に加わつたときにのみ電気トリガ信号
TRをストリークカメラ７に加えるようにするこ
とができる。これにより、信号光SGの強度変化
を常に安定した状態で検出することができる。
電圧が加わると、前述のように、光電変換素子８
に加わる第２の参照光REF２の強度は変化する
のに対し、光電変換素子９に加わる第１の参照光
REF１の強度は電圧によつて変化しないので、
差動増幅器１０においてこれらの差を抽出するこ
とができて、被測定物の所定部分の電圧が電気光
学材料４に加わつたときにのみ電気トリガ信号
TRをストリークカメラ７に加えるようにするこ
とができる。これにより、信号光SGの強度変化
を常に安定した状態で検出することができる。
また、被測定電圧がかかつていない時、差動増
幅器１０にはいる２つの電気信号強度が等しくな
るように、光電変換素子９と差動増幅器１０の
間、あるいは光電変換素子９と差動増幅器１０、
光電変換素子８と差動増幅器１０の両方の間に可
変利得増幅器を挿入すると、さらにタイミングの
よくあつた電気トリガ信号TRが得られる。
幅器１０にはいる２つの電気信号強度が等しくな
るように、光電変換素子９と差動増幅器１０の
間、あるいは光電変換素子９と差動増幅器１０、
光電変換素子８と差動増幅器１０の両方の間に可
変利得増幅器を挿入すると、さらにタイミングの
よくあつた電気トリガ信号TRが得られる。
なお、電気トリガ信号TRによりストリークカ
メラ７が掃引された時、信号光SGをそのタイミ
ングで検出できるように、信号光SGを例えば所
定長さの光フアイバにに通す必要がある。
メラ７が掃引された時、信号光SGをそのタイミ
ングで検出できるように、信号光SGを例えば所
定長さの光フアイバにに通す必要がある。
なお上述した実施例において、光プローブ３
は、この内壁に入射する光ビームの散乱を防止す
るため黒塗りされているのが良い。
は、この内壁に入射する光ビームの散乱を防止す
るため黒塗りされているのが良い。
また上述の実施例では、電気光学材料の先端を
被測定物に接触させない場合について説明した
が、これを被測定物に接触させても良い。
被測定物に接触させない場合について説明した
が、これを被測定物に接触させても良い。
以上に説明したように、本発明によれば、光源
の光ビームから抽出、反射された第１の参照光
と、電気光学材料からの出射光から所定の偏光成
分をもつ出射光だけを抽出、反射した第２の参照
光との強度差により信号光に同期した電気トリガ
信号を作成しているので、光源にCWレーザなど
の直流光源を用いる場合にもストリークカメラに
おいて被測定物の所定部分の電圧を常に安定した
状態で確実に検出することができる。
の光ビームから抽出、反射された第１の参照光
と、電気光学材料からの出射光から所定の偏光成
分をもつ出射光だけを抽出、反射した第２の参照
光との強度差により信号光に同期した電気トリガ
信号を作成しているので、光源にCWレーザなど
の直流光源を用いる場合にもストリークカメラに
おいて被測定物の所定部分の電圧を常に安定した
状態で確実に検出することができる。
第１図は本発明に係る電圧検出装置の実施例の
構成図、第２図はストリークカメラの構成図、第
３図は従来の電圧検出装置の構成図である。 １，５……偏光ビームスプリツタ、２……レン
ズ、３……光プローブ、４……電気光学材料、６
……遅延手段、７……ストリークカメラ、８，９
……光電変換素子、１０……差動増幅器、BM…
…光ビーム、IN……入射光、OUT……出射光、
REF１……第１の参照光、REF２……第２の参
照光、SG……信号光、TR……電気トリガ信号。
構成図、第２図はストリークカメラの構成図、第
３図は従来の電圧検出装置の構成図である。 １，５……偏光ビームスプリツタ、２……レン
ズ、３……光プローブ、４……電気光学材料、６
……遅延手段、７……ストリークカメラ、８，９
……光電変換素子、１０……差動増幅器、BM…
…光ビーム、IN……入射光、OUT……出射光、
REF１……第１の参照光、REF２……第２の参
照光、SG……信号光、TR……電気トリガ信号。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被測定物の所定部分の電圧によつて屈折率が
変化する電気光学材料を用いた型式の電圧検出装
置において、光ビームを出力する光源と、光源か
らの光ビームから所定の偏光成分をもつ光ビーム
だけを抽出し第１の参照光と前記電気光学材料へ
の入射光とに分割する一方、前記電気光学材料か
らの出射光から所定の偏光成分の出射光だけを抽
出し、第２の参照光と信号光とに分割する分割抽
出手段と、第１の参照光の強度と第２の参照光の
強度との差によりトリガ信号を作成するトリガ作
成手段と、前記分割抽出手段からの信号光を測定
するための前記トリガ信号に同期させて掃引する
高速応答検出器とを備えたことを特徴とする電圧
検出装置。 ２ 前記第１の参照光は、前記第２の参照光と同
時にトリガ作成手段に加わるようになつているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電
圧検出装置。 ３ 前記高速応答検出器は、ストリークカメラで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の電圧検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62144984A JPS63308572A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 電圧検出装置 |
| US07/203,929 US4855591A (en) | 1987-06-10 | 1988-06-08 | Electro-optical voltage detector |
| EP88109295A EP0294836B1 (en) | 1987-06-10 | 1988-06-10 | Voltage detector |
| DE3851654T DE3851654T2 (de) | 1987-06-10 | 1988-06-10 | Spannungsdetektor. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62144984A JPS63308572A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 電圧検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63308572A JPS63308572A (ja) | 1988-12-15 |
| JPH0573178B2 true JPH0573178B2 (ja) | 1993-10-13 |
Family
ID=15374775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62144984A Granted JPS63308572A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 電圧検出装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4855591A (ja) |
| EP (1) | EP0294836B1 (ja) |
| JP (1) | JPS63308572A (ja) |
| DE (1) | DE3851654T2 (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4975635A (en) * | 1987-11-05 | 1990-12-04 | Hironori Takahashi | Voltage detector using a sampling type high-speed photodetector |
| US5025209A (en) * | 1988-06-30 | 1991-06-18 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Apparatus for detecting surface potential distribution |
| US5034903A (en) * | 1989-01-30 | 1991-07-23 | Alfano Robert R | Apparatus and method for measuring the time evolution of carriers propogating within submicron and micron electronic devices |
| US4928058A (en) * | 1989-05-23 | 1990-05-22 | The University Of Rochester | Electro-optic signal measurement |
| DE3924369A1 (de) * | 1989-07-22 | 1991-01-31 | Asea Brown Boveri | Verfahren zur messung eines elektrischen feldes oder einer elektrischen spannung und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
| JP2556910B2 (ja) * | 1989-11-30 | 1996-11-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光強度変化検出装置 |
| US4983911A (en) * | 1990-02-15 | 1991-01-08 | Photon Dynamics, Inc. | Voltage imaging system using electro-optics |
| US5124635A (en) * | 1990-02-15 | 1992-06-23 | Photon Dynamics, Inc. | Voltage imaging system using electro-optics |
| US5097201A (en) * | 1990-02-15 | 1992-03-17 | Photon Dynamics, Inc. | Voltage imaging system using electro-optics |
| US5170127A (en) * | 1991-02-19 | 1992-12-08 | Photon Dynamics, Inc. | Capacitance imaging system using electro-optics |
| US5432461A (en) * | 1991-06-28 | 1995-07-11 | Photon Dynamics, Inc. | Method of testing active matrix liquid crystal display substrates |
| US5444385A (en) * | 1991-09-10 | 1995-08-22 | Photon Dynamics, Inc. | Testing apparatus for liquid crystal display substrates |
| US5406213A (en) * | 1991-09-10 | 1995-04-11 | Photon Dynamics, Inc. | Instrument for testing liquid crystal display base plates |
| US5459409A (en) * | 1991-09-10 | 1995-10-17 | Photon Dynamics, Inc. | Testing device for liquid crystal display base plate |
| US5504438A (en) * | 1991-09-10 | 1996-04-02 | Photon Dynamics, Inc. | Testing method for imaging defects in a liquid crystal display substrate |
| US5465052A (en) * | 1991-09-10 | 1995-11-07 | Photon Dynamics, Inc. | Method of testing liquid crystal display substrates |
| US5543729A (en) * | 1991-09-10 | 1996-08-06 | Photon Dynamics, Inc. | Testing apparatus and connector for liquid crystal display substrates |
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