JPS63144263A - 光電圧計 - Google Patents
光電圧計Info
- Publication number
- JPS63144263A JPS63144263A JP61292024A JP29202486A JPS63144263A JP S63144263 A JPS63144263 A JP S63144263A JP 61292024 A JP61292024 A JP 61292024A JP 29202486 A JP29202486 A JP 29202486A JP S63144263 A JPS63144263 A JP S63144263A
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- Japan
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- optical
- optical element
- electro
- light beam
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は電気光学効果および旋光性を有する光学素子に
偏光光束を通過させると共に、被測定電圧に対応した電
界を印加し、前記光学素子から出射する偏光光束の偏光
状態の変化から電圧を測定する光電圧計に関する。
偏光光束を通過させると共に、被測定電圧に対応した電
界を印加し、前記光学素子から出射する偏光光束の偏光
状態の変化から電圧を測定する光電圧計に関する。
（従来の技術）
ビスマスシリコンオキサイド（Ｂ ｉＳ ｔ ０２０）
単結晶は電気光学効果を有する電気光学素子として知ら
れており、これを利用して電圧を測定することができる
。電気光学効果とは、印加される電界によって結晶の屈
折率（誘電率）が変化する現象を言うが、その中でも印
加する電界に比例して屈折率が変化する現象を、特にポ
ッケルス効果（ＰＯＣＫＥＬＳ ＥＦＰＥＣＴ）という
。
単結晶は電気光学効果を有する電気光学素子として知ら
れており、これを利用して電圧を測定することができる
。電気光学効果とは、印加される電界によって結晶の屈
折率（誘電率）が変化する現象を言うが、その中でも印
加する電界に比例して屈折率が変化する現象を、特にポ
ッケルス効果（ＰＯＣＫＥＬＳ ＥＦＰＥＣＴ）という
。
第４図はポッケルス効果を利用した従来の光電圧計の概
略構成図である。同図において、電気光学素子３は一対
の透明電極４で挟持されている。
略構成図である。同図において、電気光学素子３は一対
の透明電極４で挟持されている。
透明電極４は電気光学素子３に偏光光束を透過させると
共に、偏光光束と平行に被測定電圧に対応した電界を印
加するようになっており、これに電圧測定用の電源９が
接続されている。また電気光学素子３の前方には、入射
光１を直線偏光にする偏光子２が配置され、さらに、電
気光学素子３の後方には、偏光状態を知るためのｌ／４
波長板５、偏光面の方向を知るための検光子６、この検
光子６を透過した光束を検出するホトダイオード７がこ
の順に配置され、さらに、ホトダイオード７にはその出
力を増幅して電圧値に変換して出力する増幅器８と、こ
の増幅器８の出力を表示する表示装置１０とが接続され
ている。ここで、電気光学素子３の結晶軸は偏光子２の
偏光軸と平行で、１ハ波長板５の光軸は偏光子２の偏光
軸に対して４５度傾けられている。また、検光子６の偏
光軸は偏光子２のそれに対して垂直になっている。
共に、偏光光束と平行に被測定電圧に対応した電界を印
加するようになっており、これに電圧測定用の電源９が
接続されている。また電気光学素子３の前方には、入射
光１を直線偏光にする偏光子２が配置され、さらに、電
気光学素子３の後方には、偏光状態を知るためのｌ／４
波長板５、偏光面の方向を知るための検光子６、この検
光子６を透過した光束を検出するホトダイオード７がこ
の順に配置され、さらに、ホトダイオード７にはその出
力を増幅して電圧値に変換して出力する増幅器８と、こ
の増幅器８の出力を表示する表示装置１０とが接続され
ている。ここで、電気光学素子３の結晶軸は偏光子２の
偏光軸と平行で、１ハ波長板５の光軸は偏光子２の偏光
軸に対して４５度傾けられている。また、検光子６の偏
光軸は偏光子２のそれに対して垂直になっている。
上記構成により、入射光１は偏光子２に入って直線偏光
となる。その偏光光束は電気光学素子３を通過し、ｌ／
４波長板５によって電場ベクトルの位相差が変えられ、
更に、検光子６により偏光方位に応じた光束に変えられ
る。ホトダイオード７はこの光束を検知して光束に応じ
た電流を流す。
となる。その偏光光束は電気光学素子３を通過し、ｌ／
４波長板５によって電場ベクトルの位相差が変えられ、
更に、検光子６により偏光方位に応じた光束に変えられ
る。ホトダイオード７はこの光束を検知して光束に応じ
た電流を流す。
増幅器８はこの電流を電圧に変換すると共に、これを増
幅して表示装置１０に加畝るが、一対の透明電極４間に
電圧が加えられていない時、電圧零が表示される。
幅して表示装置１０に加畝るが、一対の透明電極４間に
電圧が加えられていない時、電圧零が表示される。
次に、電源９の電圧を透明電極４間に印加すると、ポッ
ケルス効果によって偏光成分が変化し、増幅器８に出力
を生ずる。この時、透明電極４間に印加した電圧をＶ、
電気光学素子３の旋光能をθ、半波長電圧をｖ９、光の
進行方向長さをｌ、増幅器８の出力をｌとすれば、電圧
Ｖと出力Ｉとの間に次の関係があることが、例えば、「
応用工学センサ」 （浜崎佑司他著、信学技報、０ＱＥ
８０−４．ＰＰ１９〜２４）に示されている。
ケルス効果によって偏光成分が変化し、増幅器８に出力
を生ずる。この時、透明電極４間に印加した電圧をＶ、
電気光学素子３の旋光能をθ、半波長電圧をｖ９、光の
進行方向長さをｌ、増幅器８の出力をｌとすれば、電圧
Ｖと出力Ｉとの間に次の関係があることが、例えば、「
応用工学センサ」 （浜崎佑司他著、信学技報、０ＱＥ
８０−４．ＰＰ１９〜２４）に示されている。
なお、上式中の旋光能θ≠０のときはこの旋光性が無視
できるように電気光学素子３の厚さ、すなわち、光の進
行方向長さｐをかなり短くして、実際には次式の関係が
成立するように増幅器８の増幅率を決定している。
できるように電気光学素子３の厚さ、すなわち、光の進
行方向長さｐをかなり短くして、実際には次式の関係が
成立するように増幅器８の増幅率を決定している。
■□
かくして、電源９の電圧を測定することができる。
（発明が解決しようとする問題点）
上述した従来の光電圧計にあっては、電気光学素子３の
光の進行方向長さｇを極端に短くしているため、これに
あまり大きな電圧を印加することができず、実際には高
電圧の測定ができないと言う問題点があった。
光の進行方向長さｇを極端に短くしているため、これに
あまり大きな電圧を印加することができず、実際には高
電圧の測定ができないと言う問題点があった。
また、第（４）式から明らかなように、電圧Ｖが大きく
なると、測定系統に逆三角関数特性を持たせなければな
らないと言う問題点もあった。
なると、測定系統に逆三角関数特性を持たせなければな
らないと言う問題点もあった。
なお、第４図には電気光学素子を通過する光束とこれに
印加される電界の方向とが平行な光電圧計について示し
たが、光束と電界とが垂直な光電圧計も開発されており
、この場合もまた上述したと同様な状況にあった。
印加される電界の方向とが平行な光電圧計について示し
たが、光束と電界とが垂直な光電圧計も開発されており
、この場合もまた上述したと同様な状況にあった。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、電気光学素子が旋光性を有している場合でも、測定系
統に逆三角関数特性を持たせずに高電圧を測定すること
のできる光電圧計の提供を目的とする。
、電気光学素子が旋光性を有している場合でも、測定系
統に逆三角関数特性を持たせずに高電圧を測定すること
のできる光電圧計の提供を目的とする。
（問題点を解決するための手段）
この出願の第１の発明は、電気光学効果および旋光性を
有する光学素子に偏光光束を通過させると共に、前記偏
光光束の進行方向と平行に被測定電圧に対応した電界を
印加し、前記光学素子から出射する偏光光束の偏光状態
の変化から電圧を測定する光電圧計において、前記光学
素子は、光の進行方向の長さをｐ１最天測定電圧をｖ
１旋■ａｘ 光電をθ、半波長電圧をＶ としたとき、ｖｌａｘπ ＜２θＮＶ ／πという条件を満たし、且つ、π ２θ、９＞π、５ｉｎ２θｆｌ／２θｇが極大値に近い
という条件を満たしていることを特徴とするものである
。
有する光学素子に偏光光束を通過させると共に、前記偏
光光束の進行方向と平行に被測定電圧に対応した電界を
印加し、前記光学素子から出射する偏光光束の偏光状態
の変化から電圧を測定する光電圧計において、前記光学
素子は、光の進行方向の長さをｐ１最天測定電圧をｖ
１旋■ａｘ 光電をθ、半波長電圧をＶ としたとき、ｖｌａｘπ ＜２θＮＶ ／πという条件を満たし、且つ、π ２θ、９＞π、５ｉｎ２θｆｌ／２θｇが極大値に近い
という条件を満たしていることを特徴とするものである
。
また、この出願の第２の発明は、電気光学効果および旋
光性を有する光学素子に偏光光束を通過させると共に、
前記偏光光束の進行方向と垂直に被測定電圧に対応した
電界を印加し、前記光学素子から出射する偏光光束の偏
光状態の変化から電圧または電界を測定する光電圧計に
おいて、前記光学素子は、光の進行方向の長さをｇ１電
圧を印加する方向の幅をｄ１最大測定電圧をｖ １旋
ａＸ 光電をθ、半波長電圧をＶ としたとき、π Ｖ□Ｘ＜２θＶアｄ／πという条件を満たし、且つ、５
ｉｎ２θＦ−１という条件を満たしていることを特徴と
するものである。
光性を有する光学素子に偏光光束を通過させると共に、
前記偏光光束の進行方向と垂直に被測定電圧に対応した
電界を印加し、前記光学素子から出射する偏光光束の偏
光状態の変化から電圧または電界を測定する光電圧計に
おいて、前記光学素子は、光の進行方向の長さをｇ１電
圧を印加する方向の幅をｄ１最大測定電圧をｖ １旋
ａＸ 光電をθ、半波長電圧をＶ としたとき、π Ｖ□Ｘ＜２θＶアｄ／πという条件を満たし、且つ、５
ｉｎ２θＦ−１という条件を満たしていることを特徴と
するものである。
（作 用）
上記第（３）式において、Ｖ＜２θＮＶ ／πとπ
いう条件が成立すれば、ｇ（Ｖ）−２θｇとなり、第２
式はｆ（Ｖ）＝ｓｉｎ２θＩＩ／２θｇとなる。ここで
、２０１−Ｘとおいた時、５Ｌｎｘ／ｘのグラフは第３
図に示すように、Ｘが零に近いとき略１で、Ｘｍｎπ（
ｎ−１，２，３，・・・）ごとに零線と交差して振動す
ると共に、Ｘの増大につれて極大値が次第に零に近付く
ように変化する。これは電気光学素子が旋光性を有して
いるためであり。
式はｆ（Ｖ）＝ｓｉｎ２θＩＩ／２θｇとなる。ここで
、２０１−Ｘとおいた時、５Ｌｎｘ／ｘのグラフは第３
図に示すように、Ｘが零に近いとき略１で、Ｘｍｎπ（
ｎ−１，２，３，・・・）ごとに零線と交差して振動す
ると共に、Ｘの増大につれて極大値が次第に零に近付く
ように変化する。これは電気光学素子が旋光性を有して
いるためであり。
従来の光電圧２Ｆは電気光学素子を薄くして、すなわち
、５ｉｎｘ／ｘ＝１にしてその影響を除去していたので
高電圧測定ができず、しかも、複雑な測定系を必要とし
た。
、５ｉｎｘ／ｘ＝１にしてその影響を除去していたので
高電圧測定ができず、しかも、複雑な測定系を必要とし
た。
本発明は、この旋光性を積極的に利用するもので、例え
ば、電気光学素子に印加される電界が光の進行方向と平
行である場合には、第３図中のａ点で示した如く、Ｖ
＜２θＮＶ ／πというｌａＸ
π 条件を満たし、且つ、２０ｇ〉π。
ば、電気光学素子に印加される電界が光の進行方向と平
行である場合には、第３図中のａ点で示した如く、Ｖ
＜２θＮＶ ／πというｌａＸ
π 条件を満たし、且つ、２０ｇ〉π。
５ｉｎ２θＮ／２θｇが極大値に近いという条件を満た
すように電気光学素子の長さｇを調整し、電気光学素子
に印加される電界が光の進行方向と垂直の場合には、Ｖ
＜２θＶ ｄ／πというｌａＸ
π 条件を満たし、且つ、ｓ １ｎ２Ｏｆｆ−１という条件
を満たすように電気光学素子の長さｇおよび幅ｄを調整
している。これにより、測定系統の構成を複雑にするこ
となく、高電圧の測定が可能になる。
すように電気光学素子の長さｇを調整し、電気光学素子
に印加される電界が光の進行方向と垂直の場合には、Ｖ
＜２θＶ ｄ／πというｌａＸ
π 条件を満たし、且つ、ｓ １ｎ２Ｏｆｆ−１という条件
を満たすように電気光学素子の長さｇおよび幅ｄを調整
している。これにより、測定系統の構成を複雑にするこ
となく、高電圧の測定が可能になる。
（実施例）
第１図はこの出願の第１の発明に対応する実施例の概略
構成図であり、第４図に示した従来装置と同一の符号を
付したものはそれぞれ同一の要素を示している。そして
、従来装置では光の進行方向長さｇの極めて短い電気光
学素子３を用いているのに対して、ここでは、光の進行
方向長さｇが、第３図中のａ点で示した如く、 Ｖ ＜２θｆＩＶ ／πという条件を満たし、且
ＩａＸ π つ、２θｌ＞Ｗ、５ｋｎ２θＲ／２θｇが極大値に近い
という条件を−たしている電気光学素子３ａを用いてい
る点が異なっている。このように、最大測定電圧ｖ ｗ
ａｘによって光の進行方向長さｇの最低値を定め、さら
に、２０ｇ〉πの範囲内で５ｉｎ２θＩ／２θｇが極大
値に近い電気光学素子３ａを用いた場合の増幅器８の出
力Ｉは、比例定数を１とすれば、 となり、透明電極４間の印加電圧を求めることができる
。
構成図であり、第４図に示した従来装置と同一の符号を
付したものはそれぞれ同一の要素を示している。そして
、従来装置では光の進行方向長さｇの極めて短い電気光
学素子３を用いているのに対して、ここでは、光の進行
方向長さｇが、第３図中のａ点で示した如く、 Ｖ ＜２θｆＩＶ ／πという条件を満たし、且
ＩａＸ π つ、２θｌ＞Ｗ、５ｋｎ２θＲ／２θｇが極大値に近い
という条件を−たしている電気光学素子３ａを用いてい
る点が異なっている。このように、最大測定電圧ｖ ｗ
ａｘによって光の進行方向長さｇの最低値を定め、さら
に、２０ｇ〉πの範囲内で５ｉｎ２θＩ／２θｇが極大
値に近い電気光学素子３ａを用いた場合の増幅器８の出
力Ｉは、比例定数を１とすれば、 となり、透明電極４間の印加電圧を求めることができる
。
この場合、光の進行方向長さｇが従来装置よりも長いの
で、高電圧の測定が可能になる他、逆三角関数の演算が
不要な測定系で済むために測定精度も向上する。
で、高電圧の測定が可能になる他、逆三角関数の演算が
不要な測定系で済むために測定精度も向上する。
第２図はこの出願の第２の発明に対応する実施例の概略
構成図であり、第４図に示した従来装置と同一の符号を
付したものはそれぞれ同一の要素を示している。そして
、従来装置では光の進行方向と印加電圧または電界の方
向とが平行であったが、ここでは、光の進行方向と印加
電圧に対応する電界が垂直で、しかも、電圧または電界
を印加する方向の幅ｄがＶ ＜２θＶ ｄ／πと
いう１１ａＸ π 条件を満たし、且つ、光の進行方向長さｇが５ｉｎ２θ
ｇ−１という条件を満たす電気光学素子３ｂを用いてい
る点が異なっている。光の進行方向と電圧の印加方向と
が垂直な場合の増幅器８の出力Ｉは、比例定数を１とす
れば、次式の一般式で表すことができる。
構成図であり、第４図に示した従来装置と同一の符号を
付したものはそれぞれ同一の要素を示している。そして
、従来装置では光の進行方向と印加電圧または電界の方
向とが平行であったが、ここでは、光の進行方向と印加
電圧に対応する電界が垂直で、しかも、電圧または電界
を印加する方向の幅ｄがＶ ＜２θＶ ｄ／πと
いう１１ａＸ π 条件を満たし、且つ、光の進行方向長さｇが５ｉｎ２θ
ｇ−１という条件を満たす電気光学素子３ｂを用いてい
る点が異なっている。光の進行方向と電圧の印加方向と
が垂直な場合の増幅器８の出力Ｉは、比例定数を１とす
れば、次式の一般式で表すことができる。
・・・・・−（８）
この一般式に、Ｖａ＋ａｘ＜２θＶ ｄ／π、π
ｓ ｉｎ２θｆＩ−１という条件を当はめると、増幅器
８の出力は、 となり、これによって印加電圧を測定することができる
。この場合、電圧を印加する方向の幅ｄが従来装置より
も厚いので、高電圧の測定が可能になる他、逆三角関数
の演算が不要な測定系で済むために測定精度も向上する
。
８の出力は、 となり、これによって印加電圧を測定することができる
。この場合、電圧を印加する方向の幅ｄが従来装置より
も厚いので、高電圧の測定が可能になる他、逆三角関数
の演算が不要な測定系で済むために測定精度も向上する
。
なお、上記実施例では電圧測定について説明したが、増
幅器８の増幅率を適切に設定すれば電界測定器にも応用
することができる。
幅器８の増幅率を適切に設定すれば電界測定器にも応用
することができる。
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、
電気光学素子が旋光性を有している場合でも、測定系統
に逆三角関数特性を持たせずに高電圧を測定することが
できる。
電気光学素子が旋光性を有している場合でも、測定系統
に逆三角関数特性を持たせずに高電圧を測定することが
できる。
第１図はこの出願の第１の発明に対応する実施例の概略
構成図、第２図はこの出願の第２の発明に対応する実施
例の概略構成図、第３図はこれらの実施例の作用を説明
するための説明図、第４図は従来の光電圧計の概略構成
図である。 ２・・・偏光子、３ａ、３ｂ・・・電気光学素子、４・
・・透明電極、５・・・ｌ／４波長板、６・・・検光子
、７・・・ホトダイオード、８・・・増幅器、９・・・
電源、１０・・・表示装置。
構成図、第２図はこの出願の第２の発明に対応する実施
例の概略構成図、第３図はこれらの実施例の作用を説明
するための説明図、第４図は従来の光電圧計の概略構成
図である。 ２・・・偏光子、３ａ、３ｂ・・・電気光学素子、４・
・・透明電極、５・・・ｌ／４波長板、６・・・検光子
、７・・・ホトダイオード、８・・・増幅器、９・・・
電源、１０・・・表示装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電気光学効果および旋光性を有する光学素子に偏光
光束を通過させると共に、前記偏光光束の進行方向と平
行に被測定電圧に対応した電界を印加し、前記光学素子
から出射する偏光光束の偏光状態の変化から電圧を測定
する光電圧計において、前記光学素子は、光の進行方向
の長さをｌ、最大測定電圧をＶ＿ｍ＿ａ＿ｘ旋光能をθ
、半波長電圧をＶ＿πとしたとき、Ｖ＿ｍ＿ａ＿ｘ■２
θｌＶ＿π／πという条件を満たし、且つ、２θｌ＞π
、 ｓｉｎ２θｌ／２θｌが極大値に近いという条件を満た
していることを特徴とする光電圧計。 ２、電気光学効果および旋光性を有する光学素子に偏光
光束を通過させると共に、前記偏光光束の進行方向と垂
直に被測定電圧に対応した電界を印加し、前記光学素子
から出射する偏光光束の偏光状態の変化から電圧を測定
する光電圧計において、前記光学素子は、光の進行方向
の長さをｌ、電圧を印加する方向の幅をｄ、最大測定電
圧をＶ＿ｍ＿ａ＿ｘ旋光能をθ、半波長電圧をＶ＿πと
したとき、Ｖ＿ｍ＿ａ＿ｘ■２θＶ＿πｄ／πという条
件を満たし、且つ、ｓｉｎ２θｌ＝１という条件を満た
していることを特徴とする光電圧計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61292024A JPS63144263A (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 光電圧計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61292024A JPS63144263A (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 光電圧計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63144263A true JPS63144263A (ja) | 1988-06-16 |
Family
ID=17776545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61292024A Pending JPS63144263A (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 光電圧計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63144263A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020153322A1 (ja) * | 2019-01-22 | 2020-07-30 | 横河電機株式会社 | 電界センサ |
-
1986
- 1986-12-08 JP JP61292024A patent/JPS63144263A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020153322A1 (ja) * | 2019-01-22 | 2020-07-30 | 横河電機株式会社 | 電界センサ |
| JP2020118498A (ja) * | 2019-01-22 | 2020-08-06 | 横河電機株式会社 | 電界センサ |
| CN113330320A (zh) * | 2019-01-22 | 2021-08-31 | 横河电机株式会社 | 电场传感器 |
| US12117475B2 (en) | 2019-01-22 | 2024-10-15 | Yokogawa Electric Corporation | Electric field sensor |
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