JP3661869B2

JP3661869B2 - Photoelectric magnetic field sensor and photoelectric magnetic field detection device

Info

Publication number: JP3661869B2
Application number: JP2002354562A
Authority: JP
Inventors: 英治鈴木; 賢一荒井
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology; TDK Corp
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology; TDK Corp
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: JP2004184353A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高精度且つ高速に磁界情報及び電界情報を取得する光電磁界センサー及び光電磁界検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の発達に伴って、集積回路基板等から周囲に漏れる磁界及び電界を高精度に測定する必要が生じるようになった。そして、磁界情報や電界情報を取得する為に金属ループを用いた電磁界センサーが既に知られているが、従来の金属ループを用いたものでは、金属ループが磁界情報及び電界情報を同時に拾う為、磁界情報と電界情報が混在することになり、これらを高精度に分離して測定することは困難であった。
【０００３】
さらに、このような電磁界センサーを用いた従来の電磁界検出装置では、平衡／不平衡変換の機能が不十分であることや、例えば電気信号が同軸ケーブル等の金属伝送線路を伝わる途中でノイズを受けることや、同軸ケーブル等の金属部分により周囲の電磁界を乱すという理由等によって、高精度な磁界や電界の測定結果を得ることは困難であった。他方、下記の特許文献１〜４には、磁界情報のみ或いは電界情報のみを検出する為の光ファイバーを用いたセンサーが、開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
実開平５−３４５７９号（実願平３−７９２２７号）
【特許文献２】
特開平８−２１９８２５号公報
【特許文献３】
特開平９−１５９７４２号公報
【特許文献４】
特開平９−１４５８０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電磁界検出装置により広範囲に磁界或いは電界をそれぞれ測定する場合には、センサー部分を多数回移動する必要があるだけでなく、従来のこの電磁界検出装置では、磁界情報と電界情報を高精度に分離することが出来ない為、従来の電磁界検出装置では、高精度且つ高速な磁界及び電界の測定が困難であった。
【０００６】
この一方、上記の特許文献１〜４に記載のセンサーでは磁界情報のみ或いは電界情報のみしか検出できず、磁界及び電界を同時に測定することは困難であった。
本発明は上記事実を考慮し、高精度且つ高速に磁界情報及び電界情報を取得し得る光電磁界センサー及び光電磁界検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１による光電磁界センサーは、一対のギャップを有しつつ導電性材料により環状に形成される導体パターンと、
これら一対のギャップの内の一方に挿入され且つ光学軸方向が複数存在する第１の電気光学結晶と、
これら一対のギャップの内の他方に挿入され且つ光学軸方向が一つ存在する第２の電気光学結晶と、
を有したことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に係る光電磁界センサーによれば、導電性材料により環状に形成される導体パターンに一対のギャップが設けられており、これら一対のギャップに、第１の電気光学結晶及び第２の電気光学結晶がそれぞれ挿入された構成を有している。そして、これら一対の電気光学結晶の内の少なくとも第１の電気光学結晶は、光学軸方向が複数存在する構造になっている。
【０００９】
この為、本請求項に係る光電磁界センサーの第１の電気光学結晶は、光学軸方向が複数存在する構造になっているので、この第１の電気光学結晶の光学軸方向が２つ存在しているとすれば、以下のようになる。
【００１０】
つまり、一対のギャップに一対の電気光学結晶をそれぞれ挿入する際に、例えば第１の電気光学結晶の２つの光学軸方向をそれぞれ導体パターンに沿い且つ相互に逆向きとし、第２の電気光学結晶の光学軸方向を導体パターンに沿う何れかの向きとすれば、光学軸方向が計２つとなる。この為、一対の電気光学結晶の相互間で、光学軸方向を導体パターンの周方向に沿って相互に同一方向とした状態及び、光学軸方向を導体パターンの周方向に沿って相互に逆方向とした状態とする形で、これら一対の電気光学結晶が配置される。
【００１１】
従って、この光電磁界センサーをセンサ本体として被測定対象個所に配置し、これら一対の電気光学結晶に例えばレーザー光等の光を通過させることが考えられるが、この光をこれら一対の電気光学結晶に通過させる際に、第１の電気光学結晶の光学軸方向が相互に異なっている部分を光の照射位置をずらして順次通過させることで、磁界情報及び電界情報を相互に分離した形でほぼ同時に検出可能となる。
【００１２】
これに伴って、本請求項に係る光電磁界センサーは、同軸ケーブル等の金属伝送線路を使用せずに、例えばレーザー光等の光を用いた光信号によって磁界情報及び電界情報を伝送でき、金属部分が導体パターンだけとなるので、測定される被測定対象個所の周囲の電磁界に乱れが生じ難くなる。さらに、光を用いた光信号によって磁界情報及び電界情報を伝送することから、平衡／不平衡変換の機能が不十分となる虞がなくなると共に、金属伝送線路を電気信号が伝わる途中でノイズを受けるような虞がなくなる。
【００１３】
以上の結果として、本請求項に係る光電磁界センサーによれば、被測定対象個所の周囲の電磁界に乱れを生じ難くした状態で、磁界情報及び電界情報を相互に分離してほぼ同時に検出可能となるだけでなく、平衡／不平衡変換の機能が不十分となる虞や、情報の伝送途中でノイズを受ける虞が無くなった。従って、磁界及び電界の高精度且つ高速な測定が可能となると共に磁界情報及び電界情報の高精度なままでの伝送が可能となるのに伴って、高精度且つ高速に磁界情報及び電界情報を分離しつつ取得できるようになる。
【００１４】
請求項２に係る光電磁界センサーによれば、請求項１の光電磁界センサーと同様の構成の他に、導体パターン及び一対の電気光学結晶を有したセンサユニットが、複数並んだ構造とされるという構成を有している。従って、本請求項では、光の照射位置をずらして第１の電気光学結晶の光学軸方向が相互に異なっている部分を順次通過させる形で、一対の電気光学結晶にレーザー光等の光を通過させることを、各センサユニット毎にそれぞれ実行することになる。
【００１５】
つまり、センサユニットが複数並んで配置されるこの光電磁界センサーをプローブアレイとして被測定対象個所に配置し、上記のように各センサユニットの電気光学結晶に光を連続的に通過させることで、磁界情報及び電界情報を相互に分離しつつ広範囲に連続して取得可能となる。
【００１６】
請求項３に係る光電磁界センサーによれば、請求項１及び請求項２の光電磁界センサーと同様の構成の他に、一対の前記電気光学結晶の内の一方の電気光学結晶の端部に、光を反射する為の反射面を設けたという構成になっている。
【００１７】
つまり、これら一対の電気光学結晶に例えばレーザー光等の光を通過させた場合、一方の電気光学結晶の端部に反射面が存在するので、最終的に光をこの反射面で反射して入射方向に戻すようにできる。従って、本請求項に係る光電磁界センサーを用いた光電磁界検出装置として、光を照射すると共に反射した光を受光する形式の装置を採用可能となり、これに伴って光電磁界検出装置の小型化を図ることが可能となった。
【００１８】
請求項４による光電磁界センサーは、一対のギャップを有しつつ導電性材料により環状に形成される導体パターンと、
これら一対のギャップ同士を連結する形で挿入配置され且つ、光学軸方向が複数存在する構造の一つの電気光学結晶と、
を有したことを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係る光電磁界センサーによれば、導電性材料により環状に形成される導体パターンに一対のギャップが設けられており、これら一対のギャップ同士を連結する形で、光学軸方向が複数存在する構造の一つの電気光学結晶が挿入配置されている。この為、本請求項に係る光電磁界センサーでは、光学軸方向が複数存在する構造の電気光学結晶を一つ有するのに伴い、この電気光学結晶の光学軸方向を例えば２つとすれば、以下のようになる。
【００２０】
つまり、一対のギャップにこの電気光学結晶が挿入される際に、一方のギャップに対応する部分の光学軸方向を導体パターンに沿う何れかの向きとし、他方のギャップに対応する部分の光学軸方向を導体パターンに沿い且つ前記の向きと逆の向きにすることができる。
【００２１】
従って、２つの光学軸方向を導体パターンの周方向に沿って相互に同一方向とした状態にしつつ一つの電気光学結晶を導体パターン内に配置することができる。これに伴い、本請求項の光電磁界センサーをセンサ本体として被測定対象個所に配置し、光学軸方向が異なっている電気光学結晶の部分を連続して貫通する形で、電気光学結晶に例えばレーザー光等の光を通過させることにより、磁界情報を検出可能となる。
【００２２】
この際、本請求項に係る光電磁界センサーは、請求項１と同様に被測定対象個所の周囲の電磁界に乱れが生じ難くなり、また、平衡／不平衡変換の機能が不十分となる虞がなくなると共に、金属伝送線路を電気信号が伝わる途中でノイズを受けるような虞がなくなる。
【００２３】
以上の結果として、本請求項に係る光電磁界センサーによれば、請求項１と同様に、被測定対象個所の周囲の電磁界に乱れを生じ難くした状態で磁界情報を検出可能となるだけでなく、平衡／不平衡変換の機能が不十分となる虞や、情報の伝送途中でノイズを受ける虞が無くなった。従って、磁界の高精度な測定が可能となると共に磁界情報の高精度なままでの伝送が可能となるのに伴って、高精度に磁界情報を取得できるようになる。
【００２４】
他方、光学軸方向をそれぞれ一つ有する一対の電気光学結晶を一対のギャップにそれぞれ挿入する場合には、一対の電気光学結晶の光学軸方向を相互に高精度に調整しつつ、それぞれ挿入しなければならず、センサーを小型化するのに伴って一対の電気光学結晶のギャップ内への挿入が特に困難になる。これに対して、本請求項に係る光電磁界センサーによれば、一つの電気光学結晶内に異なる光学軸方向を有しているので、電気光学結晶のギャップ内への挿入時における調整が不要となって、電気光学結晶の挿入が容易になる。
【００２５】
請求項５に係る光電磁界センサーによれば、請求項４の光電磁界センサーと同様の構成の他に、導体パターン及び電気光学結晶を有したセンサユニットが、複数並んだ構造とされるという構成を有している。従って、本請求項は、電気光学結晶の数及び構造が相違するものの請求項２に係る光電磁界センサーとほぼ同様の構成を有していることになる。この為、請求項２と同様に各センサユニットの電気光学結晶に光を連続的に通過させることで、磁界情報を広範囲に連続して取得可能となる。
【００２６】
請求項６に係る光電磁界センサーによれば、請求項４及び請求項５の光電磁界センサーと同様の構成の他に、前記電気光学結晶の端部に光を反射する為の反射面を設けたという構成になっている。従って、本請求項は、電気光学結晶の数及び構造が相違するものの請求項３に係る光電磁界センサーとほぼ同様の構成を有していることになる。この為、請求項３と同様に、本請求項に係る光電磁界センサーを用いた光電磁界検出装置として、光を照射すると共に反射した光を受光する形式の装置を採用可能となり、これに伴って光電磁界検出装置の小型化を図ることが可能となった。
【００２７】
請求項７による光電磁界検出装置は、光を発生する光源と、
一対のギャップを有しつつ導電性材料により環状に形成される導体パターンと、
これら一対のギャップの内の一方に挿入され且つ、光学軸方向が複数存在すると共に光源からの光が通過され得る第１の電気光学結晶と、
これら一対のギャップの内の他方に挿入され且つ、光学軸方向が一つ存在すると共に光源からの光が通過され得る第２の電気光学結晶と、
一対の電気光学結晶をそれぞれ通過した光の状態を検出する光検出部材と、
を有したことを特徴とする。
【００２８】
請求項７に係る光電磁界検出装置によれば、導電性材料により環状に形成される導体パターンに一対のギャップが設けられており、これら一対のギャップに第１の電気光学結晶及び第２の電気光学結晶がそれぞれ挿入されている。また、これら一対の電気光学結晶の内の少なくとも第１の電気光学結晶は光学軸方向が複数存在する構造になっている。そして、光を発生する光源からの光が一対の電気光学結晶をそれぞれ通過し、この通過した光の状態を光検出部材が検出するようになる。
【００２９】
この為、本請求項に係る光電磁界検出装置の第１の電気光学結晶は、請求項１と同様に光学軸方向が複数存在する構造になっているので、この第１の電気光学結晶の光学軸方向が２つ存在しているとすれば、以下のようになる。つまり、一対のギャップにこれら一対の電気光学結晶をそれぞれ挿入する際に、請求項１と同様に光学軸方向が計２つとなるので、一対の電気光学結晶の相互間で、光学軸方向を導体パターンの周方向に沿って相互に同一方向とした状態及び、光学軸方向を導体パターンの周方向に沿って相互に逆方向とした状態とする形で、これら一対の電気光学結晶を配置することができる。
【００３０】
従って、一対の電気光学結晶を挟んだ導体パターンをセンサ本体として被測定対象個所に配置し、これら一対の電気光学結晶に例えばレーザー光等の光を通過させる際に、第１の電気光学結晶の光学軸方向が相互に異なっている部分を光の照射位置をずらして順次通過させることで、請求項１と同様に磁界情報及び電界情報を相互に分離した形でほぼ同時に検出可能となる。
【００３１】
これに伴って、本請求項に係る光電磁界検出装置も、同軸ケーブル等の金属伝送線路を使用せずに、例えばレーザー光等の光を用いた光信号によって磁界情報及び電界情報を伝送でき、金属部分が導体パターンだけとなるので、請求項１と同様に測定される被測定対象個所の周囲の電磁界に乱れが生じ難くなる。さらに、光を用いた光信号によって磁界情報及び電界情報を伝送することから、請求項１と同様に平衡／不平衡変換の機能が不十分となる虞がなくなると共に、金属伝送線路を電気信号が伝わる途中でノイズを受けるような虞がなくなる。
【００３２】
以上の結果として、本請求項に係る光電磁界検出装置によれば、請求項１と同様に磁界及び電界の高精度且つ高速な測定が可能となると共に磁界情報及び電界情報の高精度なままでの伝送が可能となるのに伴って、高精度且つ高速に磁界情報及び電界情報を分離して取得できるようになる。
【００３３】
請求項８に係る光電磁界検出装置によれば、請求項７の光電磁界検出装置と同様の構成の他に、光を発生する光源からの光を受光すると共に走査可能とした光走査部を有し、この光走査部が、一対の電気光学結晶をそれぞれ通過させる形に光源からの光を射出すると共に、光を走査して第１の電気光学結晶の各光学軸方向が存在する部分に光を順次通過させるという構成を有している。
【００３４】
従って、この光走査部が、光源からの光を射出すると共に走査して、第１の電気光学結晶の各光学軸方向が存在する部分に光を順次通過させ、これら一対の電気光学結晶をそれぞれ通過した光の状態を光検出部材が、検出することになるので、請求項７の作用効果がより確実に達成可能となる。
【００３５】
請求項９及び請求項１０に係る光電磁界検出装置によれば、請求項７の光電磁界検出装置と同様の構成の他に、請求項２及び請求項３とそれぞれ同一の構成を有している。この為、これら請求項も、請求項２及び請求項３と同様の作用効果を奏することになる。
【００３６】
請求項１１による光電磁界検出装置は、光を発生する光源と、
一対のギャップを有しつつ導電性材料により環状に形成される導体パターンと、
これら一対のギャップ同士を連結する形で挿入配置され且つ、光学軸方向が複数存在する構造に形成されると共に光学軸方向が複数存在する部分に光源からの光がそれぞれ通過され得る一つの電気光学結晶と、
電気光学結晶を通過した光の状態を検出する光検出部材と、
を有したことを特徴とする。
【００３７】
請求項１１に係る光電磁界検出装置によれば、導電性材料により環状に形成される導体パターンに一対のギャップが設けられており、これら一対のギャップ同士を連結する形で、光学軸方向が複数存在する構造を有する一つの電気光学結晶が挿入配置されている。また、光を発生する光源からの光が、この電気光学結晶の光学軸方向が複数存在する部分をそれぞれ通過し、この通過した光の状態を光検出部材が検出するようになる。
【００３８】
この為、本請求項に係る光電磁界検出装置の電気光学結晶は、請求項４と同様に光学軸方向が複数存在する構造になっているので、この電気光学結晶の光学軸方向が２つ存在しているとすれば、一対のギャップにこの電気光学結晶が挿入される際に、請求項４と同様に２つの光学軸方向を導体パターンの周方向に沿って相互に同一方向とした状態にしつつ、一つの電気光学結晶を導体パターン内に配置することができる。
【００３９】
従って、一つの電気光学結晶を挟んだ導体パターンをセンサ本体として被測定対象個所に配置し、この電気光学結晶に例えばレーザー光等の光を通過させる際に、この電気光学結晶の光学軸方向が相互に異なっている部分を連続して貫通する形で、光を順次通過させることにより、請求項４と同様に磁界情報を検出可能となる。
【００４０】
これに伴って、本請求項に係る光電磁界検出装置は、請求項４と同様に測定される被測定対象個所の周囲の電磁界に乱れが生じ難くなり、また、平衡／不平衡変換の機能が不十分となる虞がなくなると共に、金属伝送線路を電気信号が伝わる途中でノイズを受けるような虞がなくなる。
【００４１】
以上の結果として、本請求項に係る光電磁界検出装置によれば、請求項４と同様に磁界の高精度な測定が可能となると共に磁界情報の高精度なままでの伝送が可能となるのに伴って、高精度に磁界情報を取得できるようになる。他方、本請求項に係る光電磁界検出装置によれば、一つの電気光学結晶内に異なる光学軸方向を有しているので、請求項４と同様に電気光学結晶のギャップ内への挿入時における調整が不要となって、電気光学結晶の挿入が容易になる。
【００４２】
請求項１２に係る光電磁界検出装置によれば、請求項１１の光電磁界検出装置と同様の構成の他に、導体パターン及び電気光学結晶を有したセンサユニットが、複数並んだ構造を有している。さらに、光を発生する光源からの光を受光すると共に走査可能とした光走査部を有し、この光走査部が、電気光学結晶の光学軸方向が複数存在する部分をそれぞれ通過させる形に光源からの光を射出すると共に、光を走査して各センサユニットの電気光学結晶に光を順次通過させるという構成を有している。
【００４３】
従って、導体パターン及び電気光学結晶を有したセンサユニットが、複数並んだ構造とされるだけでなく、光走査部が、光源からの光を射出すると共に走査することで、電気光学結晶の光学軸方向が相互に異なっている部分を連続して通過させる形で、光源からレーザー光等の光を順次通過させることを、各センサユニット毎にそれぞれ実行可能となる。
【００４４】
そして、この電気光学結晶をそれぞれ通過した光の状態を請求項１１の光検出部材が、検出することになる。この為、センサユニットが複数並んで配置されるこの光電磁界センサーをプローブアレイとして被測定対象個所に配置し、上記のように各センサユニットの電気光学結晶に光を連続的に通過させることで、請求項１１の作用効果を有するだけでなく、磁界情報を広範囲且つ高速に連続して取得可能ともなる。
【００４５】
請求項１３に係る光電磁界検出装置によれば、請求項１１の光電磁界検出装置と同様の構成の他に、請求項６と同一の構成を有している。この為、この請求項も請求項６と同様の作用効果を奏することになる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光電磁界センサー及び光電磁界検出装置の第１の実施の形態を図面に基づき説明する。
本実施の形態に係る光電磁界検出装置１０は、図１及び図２に示すように、被測定対象とする電磁界中に配置される光電磁界センサーであるセンサ本体１２及び、レーザー光Ｌを送受光し得る光学系により、構成されている。
【００４７】
そして、このセンサ本体１２の支持部分となるガラスエポキシ製のプリント基板１４上には、環状の内の例えば一辺が１０ｍｍ前後の大きさの長方形に形成された導体パターン１６が、金属等の導電性材料で平面的に設けられている。また、この導体パターン１６には、相互に等しい長さ寸法に導体パターン１６を二分割する一対の隙間であるギャップ１８が設けられている。
【００４８】
図１に示すように、これら一対のギャップ１８を形成する導体パターン１６の端部には、各一対の平行平板電極２０Ａ、２０Ｂが相互に平行になるようにそれぞれ形成されている。これら一対のギャップ１８の内の左側の箇所には、第１の電気光学結晶である第１電気光学素子２１が挿入されて配置されており、また、一対のギャップ１８の内の右側の箇所には、第２の電気光学結晶である第２電気光学素子２２が挿入されて配置されている。
【００４９】
つまり、それぞれ直方体状に形成されたこれら一対の電気光学素子２１、２２は、これら一対の平行平板電極２０Ａ、２０Ｂの相互に対向する側にそれぞれ当接されてギャップ１８内の箇所に挿入される形で、導体パターン１６の中心廻りに対称な位置に配置されることになる。
【００５０】
そして、一対のギャップ１８の内に配置されたこれら第１電気光学素子２１及び第２電気光学素子２２は、電気光学結晶によりそれぞれ形成されているが、この電気光学結晶としては、加わる電圧の変化により屈折率が変化する例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）の結晶が、用いられている。
【００５１】
尚、本実施の形態における第１電気光学素子２１の上側の部分は、図１（Ａ）の上方向に矢印で表す光学軸方向＋Ｚが向くように形成されており、この第１電気光学素子２１の下側の部分は、図１（Ａ）の下方向に矢印で表す光学軸方向＋Ｚが向くように形成されている。つまり、この第１電気光学素子２１は、一つの結晶内に光学軸が複数存在する構造若しくは上下二つの部材を接着等によって接合した構造になっていて、それぞれ部材が、導体パターンの周方向に沿い且つ相互に逆向きとした２つの光学軸方向＋Ｚを有していることになる。
【００５２】
同じく第２電気光学素子２２は、導体パターンの周方向に沿う図１（Ａ）の上方向に矢印で表す光学軸方向＋Ｚが向くように形成されており、この第２電気光学素子２２の図１における右側部分には誘電体反射膜から成る反射面２２Ａが形成されている。
【００５３】
この為、計２つとなる光学軸方向＋Ｚを導体パターン１６内に配置されたこれら一対の電気光学素子２１、２２は有している。また、第１電気光学素子２１の下側の部分の光学軸方向＋Ｚと第２電気光学素子２２の光学軸方向＋Ｚとが導体パターン１６の反時計回りの周方向に沿って相互に同一方向とした状態になっており、第１電気光学素子２１の上側の部分の光学軸方向＋Ｚと第２電気光学素子２２の光学軸方向＋Ｚとが導体パターンの周方向に沿って相互に逆方向とした状態となっている。この結果として、図１の矢印で示す光学軸方向＋Ｚの配置であれば、磁界情報を抽出できる磁界センサ及び電界情報を抽出できる電界センサをそれぞれ有したセンサ本体１２に、本実施の形態ではなっている。
【００５４】
以上より、本実施の形態に係るセンサ本体１２は、プリント基板１４、導体パターン１６及び一対の電気光学素子２１、２２等により、製作できることになる。そして、このセンサ本体１２が、図１に示すように一対の電気光学素子２１、２２が並ぶ方向に対して交差する方向に沿って並ぶ形で、複数連続して配置されており、これによってプローブアレイ２４が形成されている。つまり、本実施の形態では、センサ本体１２を複数集めたこのプローブアレイ２４も、光電磁界センサーを構成することになる。
【００５５】
次に、本実施の形態に係る光電磁界検出装置１０の光学系全体について、図２に基づき説明する。
図２に示すように本実施の形態では、レーザー光Ｌを発生するレーザー光源３０を有しており、このレーザー光源３０に光ファイバ３２の一端側が接続されていて、この光ファイバ３２の他端側は、レーザー光Ｌを分岐する為のサーキュレータ３６に繋がっている。そして、この光ファイバ３２の途中の部分には、レーザー光Ｌの偏光状態を整える為の偏波補償器３４が配置されている。
【００５６】
一方、光の強度の変化を電流量の変化に変換する光検出部材であるフォトレシーバ４８には光ファイバ４４が繋がれており、この光ファイバ４４の端部もサーキュレータ３６に繋がっている。そして、この光ファイバ４４の途中の部分には、偏光状態の変化を光の強度変化に変換する検光子４６が配置されている。
【００５７】
さらに、このサーキュレータ３６には、受発光部となるレンズ４０が、光ファイバ３８を介して繋がっており、このレンズ４０に対向した図１の右側の位置には、内部に複数のミラーを内蔵して光を走査し得るガルバノスキャナであって光走査部を構成する光走査装置４２が配置されている。
【００５８】
また、この光走査装置４２の右側の対向部分にはプローブアレイ２４が配置されており、光走査装置４２からのレーザー光Ｌをこのプローブアレイ２４を構成する各センサ本体１２の図１に示す一対の電気光学素子２１、２２が、順次それぞれ受光すると共に第２電気光学素子２２の反射面２２Ａでそれぞれ反射して、この光走査装置４２にレーザー光Ｌが戻るようにされている。つまり、この第２電気光学素子２２の反射面２２Ａは、レーザー光Ｌの入射方向に対して直交した形に位置していることになる。
【００５９】
以上より、レーザー光源３０がレーザー光Ｌを発生すると、上記の順でこのレーザー光Ｌが光ファイバ３２、３８内をレンズ４０まで通過し、このレンズ４０が、レーザー光源３０から送られたレーザー光Ｌを光走査装置４２側に射出し、これに伴って光走査装置４２がプローブアレイ２４側にレーザー光Ｌを走査しつつ射出する。この為、レーザー光Ｌはプローブアレイ２４の各センサ本体１２を構成する一対の電気光学素子２１、２２内を順次それぞれ通過し、さらに第２電気光学素子２２の反射面２２Ａで反射すると共に、反射して戻ってきたこのレーザー光Ｌを光走査装置４２を介してこのレンズ４０が、受光するようになっている。
【００６０】
そして、このレンズ４０が受光したレーザー光Ｌが光ファイバ３８内を通過し、サーキュレータ３６に入ると、このサーキュレータ３６により光ファイバ４４側に送られ、検光子４６を介してフォトレシーバ４８がこのレーザー光Ｌの状態を検出し得るようになる。さらに、このフォトレシーバ４８には、フォトレシーバ４８で変換された電流量の変化を可視的に表示し得るスペクトラムアナライザ５０が接続されている。つまり、本実施の形態は、レーザー光Ｌが直進しプローブアレイ２４で戻ってくる反射系となっている。
【００６１】
他方、被測定対象個所の電磁界内にこのプローブアレイ２４が配置されれば、導電性のループである図１に示す導体パターン１６内を例えば磁束等が貫通し、これに伴ってこの導体パターン１６に電流が生じる。この結果、この導体パターン１６に設けられた各一対の平行平板電極２０Ａ、２０Ｂに電圧が生じると共に、これら各一対の平行平板電極２０Ａ、２０Ｂ間の一対のギャップ１８内にそれぞれ配置された一対の電気光学素子２１、２２にこの電圧が加わって電界が生じる。
【００６２】
そして、この電圧が加わることによりこれら一対の電気光学素子２１、２２の屈折率が変化する。つまり、磁界情報及び電界情報が、一対の電気光学素子２１、２２の屈折率の変化に変換された形で、センサ本体１２により検出されることになる。
【００６３】
さらに、本実施の形態に係る光電磁界検出装置１０によれば、図２に示す構造より一対の電気光学素子２１、２２の屈折率の変化をこれら一対の電気光学素子２１、２２に打ち込まれたレーザー光Ｌの偏光状態の変化として一旦捉えることができる。また、このレーザー光Ｌが検光子４６を通過することによって、偏光状態の変化をレーザー光Ｌの強度変化に変換し、最後にフォトレシーバ４８によって電流量の変化に変換されることになる。この結果として、このフォトレシーバ４８に接続されるスペクトラムアナライザ５０がこの電流量の変化を検出結果として最終的に表示することにより、センサ本体１２周辺の磁界情報及び電界情報を目視可能になる。
【００６４】
以上のことから、本実施の形態に係る光電磁界検出装置１０の光学系は、レーザー光源３０とプローブアレイ２４との間に配置された偏波補償器３４、サーキュレータ３６、レンズ４０及び光走査装置４２だけでなく、サーキュレータ３６に光ファイバ４４を介して繋がる検光子４６及びフォトレシーバ４８等で、構成されていることになる。
【００６５】
次に、本実施の形態に係る光電磁界検出装置１０の作用を説明する。
本実施の形態に係る光電磁界検出装置１０によれば、図１及び図２に示すように、プリント基板１４上の平面内において導電性材料により環状に形成される導体パターン１６が連続して複数配置されている。各導体パターン１６には、一対のギャップ１８がそれぞれ設けられており、これら各一対のギャップ１８に一対の電気光学素子２１、２２がそれぞれ挿入されている。また、これら一対の電気光学素子２１、２２の内の第１電気光学素子２１は、光学軸方向＋Ｚが２つ存在する構造になっている。従って、本実施の形態の光電磁界検出装置１０は、導体パターン１６及び一対の電気光学素子２１、２２を有したセンサユニットであるセンサ本体１２が、複数並んで配置された構造のプローブアレイ２４を有していることになる。
【００６６】
一方、レーザー光源３０が発生したレーザー光Ｌが、レーザー光源３０と光走査装置４２との間に配置されている偏波補償器３４、サーキュレータ３６及びレンズ４０を順に通過し、このレーザー光Ｌをこの光走査装置４２が受光する。これに伴ってこの光走査装置４２が、図１及び図２に示すように各センサ本体１２の一対の電気光学素子２１、２２をそれぞれ通過させる形でレーザー光源３０からのレーザー光Ｌを射出するだけでなく、レーザー光Ｌを走査して、各第１電気光学素子２１の２つの光学軸方向＋Ｚが存在する各部分に、レーザー光Ｌを順次通過させるようになる。
【００６７】
具体的には、図１及び図２に示すレーザー光Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，…Ｌ_n-1，Ｌ_nの順で、各センサ本体１２を構成する一対の電気光学素子２１、２２にレーザー光Ｌが順次照射されて、レーザー光Ｌがこれら各電気光学素子２１、２２を順次通過するようになる。
【００６８】
そして、このレーザー光Ｌが奥側の第２電気光学素子２２の反射面２２Ａで反射され、この反射したレーザー光Ｌが入射された際と逆の経路を通って光走査装置４２に戻るようになる。さらに光走査装置４２から前述のようにレンズ４０を介してサーキュレータ３６にこのレーザー光Ｌが戻り、このサーキュレータ３６によって受光側の経路の光ファイバ４４に送り込まれ、検光子４６を介してフォトレシーバ４８に入るようになる。以上より、一対の電気光学素子２１、２２を通過したレーザー光Ｌの状態をフォトレシーバ４８が最終的に検出するようになるが、プローブアレイ２４を構成する各センサ本体１２においても、上記の内容が繰り返して実行される。
【００６９】
この際、本実施の形態に係る光電磁界検出装置１０に用いられたセンサ本体１２の第１電気光学素子２１は、光学軸方向＋Ｚを２つ有した構造になっているので、以下のようになる。つまり、一対のギャップ１８に一対の電気光学素子２１、２２をそれぞれ挿入する際に、第１電気光学素子２１の２つの光学軸方向＋Ｚをそれぞれ導体パターン１６に沿い且つ相互に逆向きとし、第２電気光学素子２２の光学軸方向＋Ｚを導体パターン１６に沿う何れかの向きである上方向の向きとするように、計２つとなる光学軸方向＋Ｚが本実施の形態では配置されている。
【００７０】
この為、一対の電気光学素子２１、２２の相互間で光学軸方向＋Ｚを導体パターン１６の周方向に沿って相互に同一方向とした状態及び、同じく一対の電気光学素子２１、２２の相互間で光学軸方向＋Ｚを導体パターン１６の周方向に沿って相互に逆方向とした状態にそれぞれなるように、一対の電気光学素子２１、２２が配置されている。
【００７１】
従って、複数のセンサ本体１２を一つにまとめたプローブアレイ２４を被測定対象個所に配置し、センサ本体１２のこれら一対の電気光学素子２１、２２にレーザー光Ｌを通過させる際に、第１電気光学素子２１の光学軸方向＋Ｚが相互に異なっている部分をレーザー光Ｌの照射位置をずらして順次通過させることで、磁界情報及び電界情報を相互に分離した形でほぼ同時に検出可能となる。そして、このプローブアレイ２４内の他の各センサ本体１２に対しても同様にレーザー光Ｌを通過させると共にレーザー光Ｌの照射位置をずらすことで、同様に磁界情報及び電界情報を相互に分離した形でほぼ同時にそれぞれ検出可能となる。
【００７２】
つまり、図１及び図２に示すレーザー光Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，…Ｌ_n-1，Ｌ_nの順で、一対の電気光学素子２１、２２にレーザー光Ｌが順次照射される際に、第１電気光学素子２１の上側の部分の光学軸方向＋Ｚと第２電気光学素子２２の光学軸方向＋Ｚとの関係から、一つおきのレーザー光Ｌ₁，Ｌ₃，…Ｌ_n-1が電界情報を検出する。また、第１電気光学素子２１の下側の部分の光学軸方向＋Ｚと第２電気光学素子２２の光学軸方向＋Ｚとの関係から、残りのレーザー光Ｌ₂，Ｌ₄，…Ｌ_nが磁界情報を検出するようになる。
【００７３】
これに伴って、本実施の形態に係る光電磁界検出装置１０は、同軸ケーブル等の金属伝送線路を使用せずに、レーザー光Ｌを用いた光信号によって磁界情報及び電界情報を伝送でき、金属部分が導体パターン１６だけとなるので、測定される被測定対象個所の周囲の電磁界に乱れが生じ難くなる。さらに、レーザー光Ｌを用いた光信号によって磁界情報及び電界情報を伝送していることから、平衡／不平衡変換の機能が不十分となる虞がなくなると共に、金属伝送線路を電気信号が伝わる途中でノイズを受けるような虞がなくなる。
【００７４】
以上の結果として、本実施の形態に係る光電磁界検出装置１０によれば、導体パターン１６が検出した磁界情報及び電界情報を一対の電気光学素子２１、２２の電気光学効果を利用して前述のように光信号に変換するので、被測定対象個所の周囲の電磁界に乱れを生じ難くした状態で、磁界情報及び電界情報を相互に分離してほぼ同時に検出可能となるだけでなく、平衡／不平衡変換の機能が不十分となる虞や、情報の伝送途中でノイズを受ける虞が無くなる。
【００７５】
従って、磁界及び電界の高精度且つ高速な測定が可能となると共に磁界情報及び電界情報の高精度なままでの伝送が可能となるのに伴って、フォトレシーバ４８が高精度且つ高速に磁界情報及び電界情報を分離して取得できるようになり、最終的にスペクトラムアナライザ５０によってこの磁界情報及び電界情報を目視可能にすることができる。
【００７６】
一方、本実施の形態に係る光電磁界検出装置１０は、一対の電気光学素子２１、２２の内の第２電気光学素子２２の端部に反射面２２Ａを有したセンサユニットであるセンサ本体１２が、複数並んで配置された構造のプローブアレイ２４を有している。つまり、これら一対の電気光学素子２１、２２にレーザー光Ｌを通過させた場合、第２電気光学素子２２の端部に反射面２２Ａが存在するので、最終的にレーザー光Ｌをこの反射面２２Ａで反射して入射方向に戻すようにできる。
【００７７】
従って、本実施の形態に係るセンサ本体１２を用いた光電磁界検出装置１０として、レーザー光Ｌを照射すると共に反射したレーザー光Ｌを受光する形式の装置を採用可能となり、これに伴って光電磁界検出装置１０の小型化を図ることが可能となった。
【００７８】
ここで、本実施の形態に係るセンサ本体１２によれば、磁界情報と電界情報とを分離してそれぞれ取得できることを、以下に説明する。まず、図３及び図４に示すようにファラデーの電磁誘導の法則により一対の電気光学素子２１、２２に生じる電界Ｅ_Fは、導体パターン１６の周方向に沿って共に例えば反時計回り方向になる。
【００７９】
以下に、本実施の形態に係るセンサ本体１２によって磁界を抽出する場合の例をまず述べる。つまり、第１電気光学素子２１の下側部分の下向きの光学軸方向＋Ｚと第２電気光学素子２２の上向きの光学軸方向＋Ｚとが、導体パターン１６のループに沿った反時計回り方向となっていて、電界Ｅ_Fは共にこれら光学軸方向＋Ｚと同方向になる。但し、図示しないものの電界Ｅ_Fが共に時計回り方向の場合、電界Ｅ_Fは共にこれら光学軸方向＋Ｚと逆方向になる。
【００８０】
次に、磁界情報のみを取得可能な理由を以下に具体的に説明する。
図３に示す外部電界が横方向にある場合は、導体パターン１６のループ形状が上下対称な構造であることから、矢印で示す外部横電界Ｏ_Xにより電気光学素子２１、２２に誘起される横電界Ｅ_Xは図３の点線で示す矢印のように相殺され、電界Ｅ_Fのみが個々の電気光学素子２１、２２に現れる。従って、第１電気光学素子２１の下側部分と第２電気光学素子２２とで、磁界情報のみを電界情報から分離して取得できる磁界センサーとして機能することがわかる。
【００８１】
図４に示す外部電界が縦方向にある場合は、電界Ｅ_Fと、矢印で示す外部縦電界Ｏ_Zにより電気光学素子２１、２２に誘起されて点線の矢印で示される縦電界Ｅ_Zとが、重ね合わされたものが、それぞれの電気光学素子２１、２２の電界となっている。
【００８２】
つまり、図４において反時計回り方向を正とすれば、左側の第１電気光学素子２１に生じる左側電界Ｅ_Lは、
Ｅ_L＝Ｅ_F＋Ｅ_Z
の式により得られる。また、右側の第２電気光学素子２２に生じる右側電界Ｅ_Rは、
Ｅ_R＝Ｅ_F−Ｅ_Z
の式により得られる。この為、これらを下記の式のように加え合わせると、
Ｅ_L＋Ｅ_R＝２Ｅ_F
となる。
【００８３】
そして、縦電界Ｅ_Zの要因が排除されたこの２Ｅ_Fを二等分することで、一対の電気光学素子２１、２２の外部磁界情報を担う平均的な電界Ｅ_Fが得られることになる。この為、上記演算が実行できれば、この場合も磁界情報のみを電界情報から分離して取得できる磁界センサーとして機能することがわかる。
【００８４】
次に、本実施の形態のように導体パターン１６の中心廻りに対称な位置に一対の電気光学素子２１、２２が配置され、これらの光学軸方向＋Ｚが共に反時計回り方向となっている場合、一対の電気光学素子２１、２２のこれら光学軸方向＋Ｚが存在する部分に、図１及び図２に示すようにレーザー光Ｌ₂，Ｌ₄，…Ｌ_nをそれぞれ順に通すことによって、以上の演算に基づいて、磁界情報のみを電界情報から分離して取得できることを説明する。
【００８５】
例えば、図４に示す外部縦電界Ｏ_Zにより電気光学素子２１、２２に誘起される縦電界Ｅ_Zは、左右共に下方向（但し、左右共に上方向となる場合もある）となる。この為、左側の第１電気光学素子２１の下側部分では光学軸方向＋Ｚと縦電界Ｅ_Zとが相互に同一方向であるものの、右側の第２電気光学素子２２では光学軸方向＋Ｚと縦電界Ｅ_Zとが相互に逆方向になるので、一対の電気光学素子２１、２２全体で見れば、上記の演算のように縦電界Ｅ_Zによる電界情報を打ち消すことができる。
【００８６】
そして、図１及び図２に示すレーザー光Ｌ₂，Ｌ₄，…Ｌ_nが左右の電気光学素子２１、２２を順に通過すれば、導体パターン１６上で反時計回り方向に生じている磁界情報を担う電界Ｅ_Fのみの影響を受け偏光状態が変化することで、本実施の形態は、磁界情報のみを電界情報から分離して取得できることになる。
【００８７】
他方、導体パターン１６を構成するループの辺に対して斜め方向の外部電界が存在する場合には、その外部電界を縦方向と横方向に分解して考える事により、上記と同様な議論になる。また、導体パターン１６が形成されたプリント基板１４の面に垂直な外部電界の成分が存在しても、導体パターンが平面で厚みが無視できるため、それによるギャップ部に生ずる電界はない。以上より、いずれの場合でも、磁界情報のみを電界情報から分離して取得できる磁界センサーとして機能していることがわかる。
【００８８】
次に、電界の向きと光学軸方向＋Ｚとの間の関係に基づき電気光学素子２１、２２に生じるレーザー光Ｌの偏光状態の変化について、説明する。
導体パターン１６のギャップ１８に生じる電界は、電気光学素子２１、２２の屈折率の変化をもたらし、電気光学素子２１、２２を通過するレーザー光Ｌの偏光状態の変化として認知できる。そして、この偏光状態の変化は、入射されたレーザー光Ｌが電気光学素子２１、２２の光学軸方向＋Ｚとそれに垂直な方向に分解されて結晶中を進む際における各成分間の位相差に直接関係する。
【００８９】
その位相差変化△Φは、αを定数とし、電界をＥとした時に、光学軸方向＋Ｚと電界Ｅの向きが相互に同方向の場合、
△Φ＝＋αＥ
と表せる。また、光学軸方向＋Ｚと電界Ｅの向きが相互に逆方向の場合、
△Φ＝−αＥ
と表せる。
【００９０】
従って、左右の電気光学素子２１、２２に相互に大きさの等しい電界Ｅが、これらの光学軸方向＋Ｚと同方向にそれぞれ存在している場合は、
△Φ＝＋αＥ＋αＥ＝＋２αＥ
となり、この位相差変化に従ってレーザー光Ｌの偏光状態が変化する。
一方、電界Ｅの向きが光学軸方向＋Ｚと逆方向であっても、左右の電気光学素子２１、２２の光学軸方向＋Ｚが共に逆方向であれば、
△Φ＝−αＥ−αＥ＝−２αＥ
となるので、同様にレーザー光Ｌの偏光状態が変化する。
【００９１】
また、大きさは相互に等しいが、左右の電気光学素子２１、２２の内のどちらか一方の光学軸方向＋Ｚと電界Ｅの向きとが相互に逆方向になっている場合は、△Φ＝＋αＥ−αＥ＝０
となり、位相差変化は打ち消されて偏光状態の変化もなくなる。例えば、図４に示す縦電界Ｅ_Zによる電界情報が打ち消される理由は、このように位相差変化が打ち消されて、縦電界Ｅ_Zによる偏光状態の変化が無くなるからである。
【００９２】
以上、磁界情報のみを電界情報から分離して取得できる理由を通して動作原理を説明したが、第１電気光学素子２１の上側部分の上向きの光学軸方向＋Ｚと第２電気光学素子２２の上向きの光学軸方向＋Ｚとを利用することにより、この逆に電界情報のみを磁界情報から分離して取得することも、上記の理由と同様に可能となる。
【００９３】
次に、本発明に係る光電磁界センサー及び光電磁界検出装置の第２の実施の形態を図面に基づき説明する。尚、第１の実施の形態で説明した部材と同一の部材には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
本実施の形態に係る光電磁界検出装置６０によれば、図５及び図６に示すように、光電磁界センサーであるセンサ本体６２及び、レーザー光Ｌを送受光し得る光学系により、構成されている。そして、このセンサ本体６２のプリント基板６４上には、環状の内の長方形に形成された導体パターン１６が、第１の実施の形態と同様に金属等の導電性材料で平面的に設けられている。
【００９４】
また、一対のギャップ１８が、第１の実施の形態と同様に導体パターン１６に設けられており、これら一対のギャップ１８同士を連結する形で、光学軸方向＋Ｚが２つ存在する構造の一つの電気光学結晶である電気光学素子７０が、挿入配置されている。つまり、この電気光学素子７０は、一つの結晶内に光学軸が複数存在する構造若しくは左右二つの部材を接着等によって接合した構造になっていて、それぞれの部材が相互に逆向きとした２つの光学軸方向＋Ｚを有している。
【００９５】
この為、本実施の形態に係るセンサ本体６２では、光学軸方向＋Ｚが２つ存在する構造の電気光学素子７０を一つ有するので、一対のギャップ１８にこの電気光学素子７０が挿入される際に、一方のギャップ１８に対応する部分の光学軸方向＋Ｚを導体パターン１６に沿う図５において上向きとし、他方のギャップ１８に対応する部分の光学軸方向＋Ｚを導体パターン１６に沿い且つ前記の向きと逆の図５において下向きにすることができる。
【００９６】
次に、本実施の形態に係る光電磁界検出装置６０の光学系全体について、図６に基づき説明する。
図６に示すように本実施の形態では、第１の実施の形態と同様にレーザー光Ｌを発生するレーザー光源３０、偏波補償器３４及びレンズ４０を有し光ファイバ３２でこれらが繋がっており、このセンサ本体６２の電気光学素子７０にレーザー光Ｌを照射できるようになっている。
【００９７】
さらに、センサ本体６２を挟んでこのレンズ４０と対向する位置には、電気光学素子７０を通過したレーザー光Ｌを受光する為のレンズ５２が配置されており、このレンズ５２からフォトレシーバ４８まで光ファイバ４４で繋がっていて、第１の実施の形態と同様にこの光ファイバ４４の途中に検光子４６が配置されている。そして、このフォトレシーバ４８には、スペクトラムアナライザ５０が接続されている。つまり、本実施の形態はレーザー光Ｌが直進する直進系となっている。
【００９８】
以上より、２つの光学軸方向＋Ｚを導体パターン１６の周方向に沿って相互に同一方向とした状態とする形で、一つの電気光学素子７０を導体パターン１６内に配置できるようになる。これに伴って、本実施の形態のセンサ本体６２を被測定対象個所に配置し、光学軸方向＋Ｚが異なっている電気光学素子７０の部分を連続して貫通する形で、電気光学素子７０に例えばレーザー光Ｌを通過させることにより、磁界情報を検出可能となる。
【００９９】
この際、本実施の形態に係るセンサ本体６２によっては、第１の実施の形態と同様に被測定対象個所の周囲の電磁界に乱れが生じ難くなり、また、平衡／不平衡変換の機能が不十分となる虞がなくなると共に、金属伝送線路を電気信号が伝わる途中でノイズを受けるような虞がなくなる。
【０１００】
以上の結果として、本実施の形態に係る光電磁界センサーによれば、第１の実施の形態と同様に、被測定対象個所の周囲の電磁界に乱れが生じ難くなるだけでなく、平衡／不平衡変換の機能が不十分となる虞や、情報の伝送途中でノイズを受ける虞が無くなった状態で磁界情報を検出可能となった。従って、磁界の高精度な測定が可能となると共に磁界情報の高精度なままでの伝送が可能となるのに伴って、高精度に磁界情報を取得できるようになる。
【０１０１】
他方、本実施の形態に係る光電磁界センサーによれば、一つの電気光学素子７０内に異なる２つの光学軸方向＋Ｚを有しているので、光学軸方向＋Ｚをそれぞれ一つ有する一対の電気光学結晶を一対のギャップにそれぞれ挿入するものと異なり、電気光学素子７０のギャップ１８内への挿入時における調整が不要となって、電気光学素子７０の挿入が容易になる。
【０１０２】
尚、上記各実施の形態では、第１の電気光学結晶及び一つの電気光学結晶の光学軸方向がそれぞれ２つとされているが、３つ以上の複数としても良い。また、第１の実施の形態では、レーザー光Ｌがプローブアレイ２４の反射面２２Ａで戻ってくる反射系とされているが、第２の実施の形態のような直進系としても良い。一方、第２の実施の形態では、レーザー光Ｌが直進する直進系となっているが、例えば反射面を用いて反射系に変更しても良く、またこの第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同様にセンサ本体６２をセンサユニットとして複数並べて配置する構造にしても良い。
【０１０３】
さらに、上記実施の形態では、導体パターン１６を長方形としたが、正方形や円形等の他の形状に導体パターン１６を形成しても良く、また、導体パターン１６は本実施の形態のような薄い金属性の導電性材料に限らず、ワイヤー等の部材であっても良い。一方、上記実施の形態では、電気光学結晶として、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）を採用したが、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）等の他の電気光学結晶を採用しても良い。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明によれば、高精度且つ高速に磁界情報及び電界情報を取得し得る光電磁界センサー及び光電磁界検出装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るセンサ本体の図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ矢視線図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る光電磁界検出装置を示す全体図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るセンサ本体による磁界の抽出を説明する説明図であって、外部横電界が生じた場合の図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るセンサ本体による磁界の抽出を説明する説明図であって、外部縦電界が生じた場合の図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るセンサ本体の図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る光電磁界検出装置を示す全体図である。
【符号の説明】
１０光電磁界検出装置
１２センサ本体（光電磁界センサー）
１６導体パターン
１８ギャップ
２１第１電気光学素子（第１の電気光学結晶）
２２第２電気光学素子（第２の電気光学結晶）
３０レーザー光源（光源）
４２光走査装置（走査部）
４８フォトレシーバ（光検出部材）
６０光電磁界検出装置
６２センサ本体（光電磁界センサー）
７０電気光学素子（電気光学結晶）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photoelectric magnetic field sensor and a photoelectric magnetic field detection device that acquire magnetic field information and electric field information with high accuracy and high speed.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the development of electronic devices, it has become necessary to measure magnetic fields and electric fields leaking from an integrated circuit board or the like to the surroundings with high accuracy. An electromagnetic field sensor using a metal loop is already known to acquire magnetic field information and electric field information. However, in the case of using a conventional metal loop, the metal loop picks up magnetic field information and electric field information at the same time. However, magnetic field information and electric field information are mixed, and it is difficult to measure them with high accuracy.
[0003]
Furthermore, in the conventional electromagnetic field detection device using such an electromagnetic field sensor, the function of balanced / unbalanced conversion is insufficient, for example, noise is generated while an electric signal is transmitted through a metal transmission line such as a coaxial cable. It is difficult to obtain a highly accurate magnetic field or electric field measurement result due to the fact that the surrounding electromagnetic field is disturbed by a metal part such as a coaxial cable or the like. On the other hand, the following Patent Documents 1 to 4 disclose sensors using optical fibers for detecting only magnetic field information or only electric field information.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 5-34579 (Japanese Utility Model Application No. 3-79227)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-219825
[Patent Document 3]
JP-A-9-159742
[Patent Document 4]
JP-A-9-145809
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when measuring a magnetic field or an electric field in a wide range by a conventional electromagnetic field detection device, it is not only necessary to move the sensor part many times, but in this conventional electromagnetic field detection device, magnetic field information and electric field information are also required. Therefore, it is difficult to measure the magnetic field and the electric field with high accuracy and high speed with the conventional electromagnetic field detection device.
[0006]
On the other hand, the sensors described in Patent Documents 1 to 4 can detect only magnetic field information or only electric field information, and it is difficult to simultaneously measure the magnetic field and the electric field.
In consideration of the above facts, an object of the present invention is to provide a photoelectric magnetic field sensor and a photoelectric magnetic field detection apparatus that can acquire magnetic field information and electric field information with high accuracy and high speed.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The photoelectric magnetic field sensor according to claim 1 has a conductor pattern formed in a ring shape with a conductive material while having a pair of gaps,
A first electro-optic crystal inserted in one of the pair of gaps and having a plurality of optical axis directions;
A second electro-optic crystal inserted into the other of the pair of gaps and having one optical axis direction;
It is characterized by having.
[0008]
According to the photoelectric magnetic field sensor of the first aspect, a pair of gaps are provided in the conductor pattern formed in a ring shape by the conductive material, and the first electro-optic crystal and the second electric pattern are provided in the pair of gaps. Each of the optical crystals is inserted. In addition, at least the first electro-optic crystal of the pair of electro-optic crystals has a structure in which a plurality of optical axis directions exist.
[0009]
For this reason, since the first electro-optic crystal of the photoelectric magnetic field sensor according to the present invention has a structure in which a plurality of optical axis directions exist, there are two optical axis directions of the first electro-optic crystal. If it is, it will be as follows.
[0010]
That is, when a pair of electro-optic crystals are inserted into a pair of gaps, for example, the two optical axis directions of the first electro-optic crystal are set along the conductor pattern and opposite to each other, so that the second electro-optic crystal If the direction of the optical axis is any direction along the conductor pattern, there are a total of two optical axis directions. Therefore, between the pair of electro-optic crystals, the optical axis direction is the same direction along the circumferential direction of the conductor pattern, and the optical axis direction is opposite to each other along the circumferential direction of the conductor pattern. The pair of electro-optic crystals is arranged in the form of the above.
[0011]
Therefore, it is conceivable that the photoelectric magnetic field sensor is disposed as a sensor body at a measurement target portion and light such as laser light is allowed to pass through the pair of electro-optic crystals. When passing, the portions where the optical axis directions of the first electro-optic crystal are different from each other are sequentially passed while shifting the light irradiation position, so that the magnetic field information and the electric field information are separated from each other almost simultaneously. It can be detected.
[0012]
Accordingly, the photoelectric magnetic field sensor according to the present invention can transmit magnetic field information and electric field information by an optical signal using light such as laser light without using a metal transmission line such as a coaxial cable. Since the portion is only the conductor pattern, the electromagnetic field around the measurement target portion to be measured is less likely to be disturbed. Furthermore, since the magnetic field information and the electric field information are transmitted by an optical signal using light, there is no possibility that the function of balanced / unbalanced conversion becomes insufficient, and noise is received in the middle of the transmission of the electric signal through the metal transmission line. Such a fear disappears.
[0013]
As a result of the above, according to the photoelectric magnetic field sensor according to this claim, magnetic field information and electric field information can be separated from each other and detected almost at the same time in a state in which the disturbance of the electromagnetic field around the measurement target location is difficult to occur. In addition, there is no possibility that the function of balanced / unbalanced conversion becomes insufficient and there is no risk of receiving noise during the transmission of information. Accordingly, the magnetic field information and electric field information can be measured with high accuracy and high speed as the magnetic field information and electric field information can be measured with high accuracy and at high speed and the magnetic field information and electric field information can be transmitted with high accuracy. It can be acquired while separating.
[0014]
According to the photoelectric magnetic field sensor according to claim 2, in addition to the same configuration as the photoelectric magnetic field sensor according to claim 1, a plurality of sensor units each having a conductor pattern and a pair of electro-optic crystals are arranged. It has a configuration. Therefore, in this claim, light such as laser light is passed through the pair of electro-optic crystals in such a manner that the irradiation position of the light is shifted and the portions of the first electro-optic crystal having different optical axis directions are sequentially passed. The passage is executed for each sensor unit.
[0015]
In other words, this photoelectric magnetic field sensor, in which a plurality of sensor units are arranged side by side, is disposed as a probe array at a measurement target location, and light is continuously passed through the electro-optic crystal of each sensor unit as described above, thereby providing a magnetic field. Information and electric field information can be continuously acquired over a wide range while being separated from each other.
[0016]
According to the photoelectric magnetic field sensor according to claim 3, in addition to the same configuration as the photoelectric magnetic field sensor according to claim 1 and claim 2, at the end of one electro-optic crystal of the pair of electro-optic crystals, The reflection surface for reflecting the light is provided.
[0017]
In other words, when light such as laser light is allowed to pass through the pair of electro-optic crystals, there is a reflecting surface at the end of one of the electro-optic crystals, so light is finally reflected by this reflecting surface and incident. It can be returned to the direction. Therefore, as a photoelectric magnetic field detection device using the photoelectric magnetic field sensor according to the present invention, it is possible to adopt a device that irradiates light and receives reflected light, and accordingly, the photoelectric magnetic field detection device can be downsized. It became possible to plan.
[0018]
The photoelectric magnetic field sensor according to claim 4 has a conductor pattern formed in a ring shape with a conductive material while having a pair of gaps,
One electro-optic crystal having a structure in which a plurality of optical axis directions exist and is inserted and arranged to connect the pair of gaps;
It is characterized by having.
[0019]
According to the photoelectric magnetic field sensor according to claim 4, a pair of gaps are provided in a conductor pattern formed in an annular shape by a conductive material, and there are a plurality of optical axis directions in a form of connecting the pair of gaps. One electro-optic crystal having such a structure is inserted and arranged. For this reason, the photoelectric magnetic field sensor according to the present invention has one electro-optic crystal having a structure in which a plurality of optical axis directions exist, and if the number of optical axis directions of the electro-optic crystal is two, for example, It becomes like this.
[0020]
That is, when the electro-optic crystal is inserted into the pair of gaps, the optical axis direction of the portion corresponding to one gap is set to any direction along the conductor pattern, and the optical axis direction of the portion corresponding to the other gap is set. Can be oriented along the conductor pattern and in the opposite direction.
[0021]
Therefore, one electro-optic crystal can be arranged in the conductor pattern while keeping the two optical axis directions in the same direction along the circumferential direction of the conductor pattern. Accordingly, the photoelectric magnetic field sensor according to the present invention is disposed as a sensor body at a measurement target portion, and the electro-optic crystal, for example, a laser is formed on the electro-optic crystal in a form that continuously penetrates the portions of the electro-optic crystal having different optical axis directions. By passing light such as light, magnetic field information can be detected.
[0022]
At this time, the photoelectric magnetic field sensor according to the present invention is less likely to be disturbed in the electromagnetic field around the measurement target portion, and the function of balanced / unbalanced conversion may be insufficient as in the case of the first aspect. And the risk of receiving noise in the middle of the transmission of the electrical signal through the metal transmission line is eliminated.
[0023]
As a result of the above, according to the photoelectric magnetic field sensor according to the present invention, similarly to the first aspect, only the magnetic field information can be detected in a state in which the electromagnetic field around the measurement target portion is hardly disturbed. Therefore, there is no possibility that the function of balanced / unbalanced conversion becomes insufficient and there is no possibility of receiving noise during the transmission of information. Therefore, the magnetic field information can be acquired with high accuracy as the magnetic field can be measured with high accuracy and the magnetic field information can be transmitted with high accuracy.
[0024]
On the other hand, when a pair of electro-optic crystals each having one optic axis direction is inserted into each pair of gaps, the optic axis directions of the pair of electro-optic crystals must be inserted with high accuracy. As the sensor is downsized, it becomes particularly difficult to insert the pair of electro-optic crystals into the gap. On the other hand, according to the photoelectric magnetic field sensor according to the present claim, since there is a different optical axis direction in one electro-optic crystal, adjustment at the time of insertion into the gap of the electro-optic crystal is unnecessary. This facilitates the insertion of the electro-optic crystal.
[0025]
According to the photoelectric magnetic field sensor of the fifth aspect, in addition to the same configuration as the photoelectric magnetic field sensor of the fourth aspect, a configuration in which a plurality of sensor units having conductor patterns and electro-optic crystals are arranged side by side. Have. Therefore, the present claim has substantially the same configuration as the photoelectric magnetic field sensor according to claim 2 although the number and structure of the electro-optic crystals are different. For this reason, magnetic field information can be continuously acquired over a wide range by allowing light to pass continuously through the electro-optic crystal of each sensor unit as in the second aspect.
[0026]
According to the photoelectric magnetic field sensor of claim 6, in addition to the same configuration as the photoelectric magnetic field sensor of claims 4 and 5, a reflection surface for reflecting light is provided at the end of the electro-optic crystal. It is the composition. Therefore, the present claim has substantially the same configuration as the photoelectric magnetic field sensor according to claim 3 although the number and structure of the electro-optic crystals are different. For this reason, as in the third aspect, as a photoelectric magnetic field detecting device using the photoelectric magnetic field sensor according to the present invention, it is possible to adopt a device that irradiates light and receives reflected light. The photoelectric magnetic field detection device can be downsized.
[0027]
A photoelectric magnetic field detection apparatus according to claim 7 comprises a light source that generates light,
A conductor pattern formed in a ring shape with a conductive material while having a pair of gaps;
A first electro-optic crystal that is inserted into one of the pair of gaps and has a plurality of optical axis directions and through which light from the light source can pass;
A second electro-optic crystal inserted into the other of the pair of gaps and having one optical axis direction and allowing light from the light source to pass through;
A light detection member for detecting the state of light respectively passing through the pair of electro-optic crystals;
It is characterized by having.
[0028]
According to the photoelectric magnetic field detection apparatus of the seventh aspect, the pair of gaps are provided in the conductor pattern formed in an annular shape by the conductive material, and the first electro-optic crystal and the second electric pattern are provided in the pair of gaps. Each optical crystal is inserted. In addition, at least the first electro-optic crystal of the pair of electro-optic crystals has a structure in which a plurality of optical axis directions exist. And the light from the light source which generate | occur | produces light each passes a pair of electro-optic crystal, and a photon detection member comes to detect the state of this passed light.
[0029]
For this reason, since the first electro-optic crystal of the photoelectric magnetic field detection device according to the present invention has a structure in which a plurality of optical axis directions exist in the same manner as in the first aspect, the optical properties of the first electro-optic crystal are the same. If there are two axial directions, then: That is, when inserting the pair of electro-optic crystals into the pair of gaps, the total number of optical axis directions is two as in the case of claim 1. Therefore, the optical axis direction is a conductor between the pair of electro-optic crystals. Arranging the pair of electro-optic crystals in a state where they are in the same direction along the circumferential direction of the pattern and in a state where the optical axis directions are opposite to each other along the circumferential direction of the conductor pattern Can do.
[0030]
Therefore, when a conductor pattern sandwiching a pair of electro-optic crystals is disposed as a sensor body at a measurement target location, and when light such as laser light passes through the pair of electro-optic crystals, the first electro-optic crystal By sequentially passing the portions where the optical axis directions are different from each other while shifting the light irradiation position, the magnetic field information and the electric field information can be detected almost simultaneously in the form of being separated from each other as in the first aspect.
[0031]
Along with this, the photoelectric magnetic field detection device according to this claim can also transmit magnetic field information and electric field information by an optical signal using light such as laser light, without using a metal transmission line such as a coaxial cable, Since the metal portion is only the conductor pattern, the electromagnetic field around the measurement target portion measured as in the first aspect is less likely to be disturbed. Further, since the magnetic field information and the electric field information are transmitted by an optical signal using light, there is no possibility that the function of balanced / unbalanced conversion becomes insufficient as in the first aspect, and the electrical signal is transmitted through the metal transmission line. There is no risk of receiving noise during transmission.
[0032]
As a result of the above, according to the photoelectric magnetic field detection apparatus according to the present invention, the magnetic field and the electric field can be measured with high accuracy and high speed as in the case of the first aspect, and the magnetic field information and the electric field information can be maintained with high accuracy. Accordingly, the magnetic field information and the electric field information can be obtained separately with high accuracy and high speed.
[0033]
According to the photoelectric magnetic field detection apparatus of the eighth aspect, in addition to the configuration similar to that of the photoelectric magnetic field detection apparatus of the seventh aspect, there is an optical scanning unit that receives and scans light from a light source that generates light. The optical scanning unit emits the light from the light source so as to pass through the pair of electro-optic crystals, and scans the light so that each optical axis direction of the first electro-optic crystal has light. Are sequentially passed.
[0034]
Therefore, the light scanning unit emits light from the light source and scans it, and sequentially passes the light through the portions where the optical axis directions of the first electro-optic crystal exist, and each of the pair of electro-optic crystals is passed through. Since the light detection member detects the state of the light that has passed, the effect of claim 7 can be achieved more reliably.
[0035]
According to the photoelectric magnetic field detection device according to claims 9 and 10, in addition to the same configuration as the photoelectric magnetic field detection device according to claim 7, each has the same configuration as that of claims 2 and 3. . For this reason, these claims also have the same effects as those of claims 2 and 3.
[0036]
A photoelectric magnetic field detection device according to claim 11 comprises a light source that generates light,
A conductor pattern formed in a ring shape with a conductive material while having a pair of gaps;
One electro-optic that is inserted and arranged in a form that connects the pair of gaps and that has a plurality of optical axis directions and that allows light from the light source to pass through a portion that has a plurality of optical axis directions. Crystals,
A light detection member for detecting the state of light passing through the electro-optic crystal;
It is characterized by having.
[0037]
According to the photoelectric magnetic field detection apparatus of the eleventh aspect, a pair of gaps are provided in a conductor pattern formed in an annular shape by a conductive material, and a plurality of optical axis directions are formed by connecting the pair of gaps. One electro-optic crystal having an existing structure is inserted and arranged. In addition, light from a light source that generates light passes through portions where a plurality of optical axis directions of the electro-optic crystal exist, and the light detection member detects the state of the light that has passed.
[0038]
For this reason, since the electro-optic crystal of the photoelectric magnetic field detection device according to the present invention has a structure in which a plurality of optical axis directions exist as in the case of claim 4, there are two optical axis directions of the electro-optic crystal. If this is the case, when the electro-optic crystal is inserted into the pair of gaps, the two optical axis directions are set in the same direction along the circumferential direction of the conductor pattern as in the fourth aspect. Meanwhile, one electro-optic crystal can be arranged in the conductor pattern.
[0039]
Accordingly, when a conductor pattern sandwiching one electro-optic crystal is arranged as a sensor body at a measurement target location and light such as laser light passes through the electro-optic crystal, the optical axis direction of the electro-optic crystal is changed. The magnetic field information can be detected in the same manner as in the fourth aspect by sequentially passing light in such a manner as to continuously pass through different portions.
[0040]
Accordingly, the photoelectric magnetic field detection apparatus according to the present invention is less likely to be disturbed in the electromagnetic field around the measurement target site measured in the same manner as in the fourth aspect, and has a function of balanced / unbalanced conversion. Is not likely to be insufficient, and there is no possibility of receiving noise in the middle of the transmission of the electric signal through the metal transmission line.
[0041]
As a result of the above, according to the photoelectric magnetic field detection device according to the present invention, the magnetic field can be measured with high accuracy and the magnetic field information can be transmitted with high accuracy as in the case of the fourth aspect. Accordingly, magnetic field information can be acquired with high accuracy. On the other hand, according to the photoelectric magnetic field detection device according to the present invention, since the optical axis direction is different in one electro-optic crystal, the electro-optic crystal is inserted into the gap in the same manner as in the fourth aspect. Adjustment is not necessary, and insertion of the electro-optic crystal is facilitated.
[0042]
According to the photoelectric magnetic field detection device of claim 12, in addition to the same configuration as that of the photoelectric magnetic field detection device of claim 11, a plurality of sensor units having conductor patterns and electro-optic crystals are arranged. Yes. Furthermore, it has an optical scanning section that can receive and scan light from a light source that generates light, and this optical scanning section passes through each of the portions where the optical axis directions of the electro-optic crystal exist. And the light is sequentially scanned and passed through the electro-optic crystal of each sensor unit.
[0043]
Therefore, the sensor unit having the conductor pattern and the electro-optic crystal is not only arranged in a plurality, but also the optical scanning unit emits light from the light source and scans the optical axis of the electro-optic crystal. It is possible for each sensor unit to sequentially pass light such as laser light from the light source in such a manner that portions having different directions are continuously passed.
[0044]
And the light detection member of Claim 11 detects the state of the light which each passed through this electro-optic crystal. For this reason, this photoelectric magnetic field sensor in which a plurality of sensor units are arranged side by side is arranged as a probe array at a measurement target portion, and by continuously passing light through the electro-optic crystal of each sensor unit as described above, In addition to having the operational effect of the eleventh aspect, the magnetic field information can be continuously acquired in a wide range and at a high speed.
[0045]
The photoelectric magnetic field detection device according to claim 13 has the same configuration as that of claim 6 in addition to the same configuration as that of the photoelectric magnetic field detection device according to claim 11. For this reason, this claim also has the same effect as that of the sixth aspect.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of a photoelectric magnetic field sensor and a photoelectric magnetic field detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the photoelectric magnetic field detection apparatus 10 according to the present embodiment transmits a sensor body 12 that is a photoelectric magnetic field sensor arranged in an electromagnetic field to be measured, and a laser beam L. The optical system can receive light.
[0047]
On the printed circuit board 14 made of glass epoxy, which is a supporting part of the sensor body 12, a conductive pattern 16 formed in a rectangular shape with a side of about 10 mm, for example, of an annular shape is made of a conductive material such as metal. The material is provided in a plane. In addition, the conductor pattern 16 is provided with a gap 18 that is a pair of gaps that divide the conductor pattern 16 into two pieces having the same length.
[0048]
As shown in FIG. 1, a pair of parallel plate electrodes 20 </ b> A and 20 </ b> B are formed at the ends of the conductor pattern 16 forming the pair of gaps 18 so as to be parallel to each other. A first electro-optic element 21, which is a first electro-optic crystal, is inserted and arranged in the left portion of the pair of gaps 18, and the right portion of the pair of gaps 18 is disposed. The second electro-optic element 22 which is a second electro-optic crystal is inserted and arranged.
[0049]
That is, the pair of electro-optic elements 21 and 22 each formed in a rectangular parallelepiped shape are brought into contact with the mutually facing sides of the pair of parallel plate electrodes 20A and 20B, respectively, and inserted into the gap 18. In this manner, the conductor pattern 16 is arranged at a symmetrical position around the center of the conductor pattern 16.
[0050]
The first electro-optic element 21 and the second electro-optic element 22 arranged in the pair of gaps 18 are each formed of an electro-optic crystal. As the electro-optic crystal, a change in applied voltage is applied. For example, lithium niobate (LiNbO_Three) Crystals are used.
[0051]
Note that the upper part of the first electro-optical element 21 in the present embodiment is formed so that the optical axis direction + Z indicated by an arrow is directed upward in FIG. 1A, and this first electro-optical element. 21 is formed so that the optical axis direction + Z indicated by an arrow is directed downward in FIG. 1A. That is, the first electro-optic element 21 has a structure in which a plurality of optical axes are present in one crystal or a structure in which two upper and lower members are joined by bonding or the like, and each member is arranged in the circumferential direction of the conductor pattern. It has two optical axis directions + Z along and opposite to each other.
[0052]
Similarly, the second electro-optical element 22 is formed so that the optical axis direction + Z indicated by an arrow is directed upward in FIG. 1A along the circumferential direction of the conductor pattern. 1 is formed with a reflecting surface 22A made of a dielectric reflecting film.
[0053]
For this reason, the pair of electro-optic elements 21 and 22 arranged in the conductor pattern 16 has a total of two optical axis directions + Z. Further, the optical axis direction + Z of the lower portion of the first electro-optical element 21 and the optical axis direction + Z of the second electro-optical element 22 are mutually in the same direction along the counterclockwise circumferential direction of the conductor pattern 16. The optical axis direction + Z of the upper portion of the first electro-optic element 21 and the optical axis direction + Z of the second electro-optic element 22 are opposite to each other along the circumferential direction of the conductor pattern. It is in a state. As a result, in the present embodiment, the sensor main body 12 having the magnetic field sensor capable of extracting magnetic field information and the electric field sensor capable of extracting electric field information, respectively, is arranged in the optical axis direction + Z indicated by the arrow in FIG. ing.
[0054]
As described above, the sensor main body 12 according to the present embodiment can be manufactured using the printed circuit board 14, the conductor pattern 16, the pair of electro-optic elements 21 and 22, and the like. As shown in FIG. 1, a plurality of the sensor main bodies 12 are arranged in a row in a direction that intersects with the direction in which the pair of electro-optic elements 21 and 22 are arranged. An array 24 is formed. That is, in the present embodiment, this probe array 24 in which a plurality of sensor bodies 12 are collected also constitutes a photoelectric magnetic field sensor.
[0055]
Next, the entire optical system of the photoelectric magnetic field detection apparatus 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the present embodiment has a laser light source 30 that generates a laser light L, and one end side of an optical fiber 32 is connected to the laser light source 30, and the other end of the optical fiber 32. The side is connected to a circulator 36 for branching the laser beam L. A polarization compensator 34 for adjusting the polarization state of the laser light L is disposed in the middle of the optical fiber 32.
[0056]
On the other hand, an optical fiber 44 is connected to a photo receiver 48 that is a light detection member that converts a change in light intensity into a change in current amount, and an end of the optical fiber 44 is also connected to the circulator 36. An analyzer 46 that converts a change in polarization state into a change in light intensity is disposed in the middle of the optical fiber 44.
[0057]
Further, the circulator 36 is connected with a lens 40 serving as a light emitting / receiving section via an optical fiber 38, and a plurality of mirrors are incorporated therein at a position on the right side of FIG. An optical scanning device 42 which is a galvano scanner capable of scanning light and constitutes an optical scanning unit is disposed.
[0058]
A probe array 24 is disposed on the right side of the optical scanning device 42, and a pair of sensor bodies 12 constituting the probe array 24 shown in FIG. The electro-optical elements 21 and 22 sequentially receive light and are reflected by the reflecting surface 22A of the second electro-optical element 22 so that the laser beam L returns to the optical scanning device 42. That is, the reflection surface 22A of the second electro-optic element 22 is positioned in a shape orthogonal to the incident direction of the laser light L.
[0059]
As described above, when the laser light source 30 generates the laser light L, the laser light L passes through the optical fibers 32 and 38 to the lens 40 in the order described above, and the lens 40 is sent from the laser light source 30. L is emitted to the optical scanning device 42 side, and the optical scanning device 42 emits the laser light L while scanning the probe array 24 side. For this reason, the laser light L sequentially passes through the pair of electro-optic elements 21 and 22 constituting each sensor body 12 of the probe array 24, and is further reflected and reflected by the reflecting surface 22A of the second electro-optic element 22. Then, the lens 40 receives the laser light L returned through the optical scanning device 42.
[0060]
When the laser light L received by the lens 40 passes through the optical fiber 38 and enters the circulator 36, the laser light L is sent to the optical fiber 44 side by the circulator 36, and the photo receiver 48 passes through the analyzer 46 and the photo receiver 48. The state of the light L can be detected. Further, the photoreceiver 48 is connected to a spectrum analyzer 50 that can visually display a change in the amount of current converted by the photoreceiver 48. That is, this embodiment is a reflection system in which the laser light L travels straight and returns at the probe array 24.
[0061]
On the other hand, if the probe array 24 is arranged in the electromagnetic field of the measurement target location, for example, magnetic flux penetrates the conductor pattern 16 shown in FIG. 1 which is a conductive loop, and this conductor pattern is accordingly accompanied. 16 generates a current. As a result, a voltage is generated in each pair of parallel plate electrodes 20A, 20B provided in the conductor pattern 16, and a pair of gaps 18 disposed between the pair of parallel plate electrodes 20A, 20B, respectively. This voltage is applied to the electro-optic elements 21 and 22 to generate an electric field.
[0062]
When this voltage is applied, the refractive index of the pair of electro-optic elements 21 and 22 changes. That is, the magnetic field information and the electric field information are detected by the sensor body 12 in a form converted into a change in refractive index of the pair of electro-optic elements 21 and 22.
[0063]
Furthermore, according to the photoelectric magnetic field detection apparatus 10 according to the present embodiment, a change in the refractive index of the pair of electro-optic elements 21 and 22 is driven into the pair of electro-optic elements 21 and 22 from the structure shown in FIG. It can be once grasped as a change in the polarization state of the laser beam L. Further, when the laser light L passes through the analyzer 46, a change in polarization state is converted into a change in intensity of the laser light L, and finally, a change in current amount is converted by the photo receiver 48. As a result, the spectrum analyzer 50 connected to the photo receiver 48 finally displays the change in the current amount as a detection result, so that the magnetic field information and electric field information around the sensor body 12 can be visually observed.
[0064]
From the above, the optical system of the photoelectric magnetic field detection apparatus 10 according to the present embodiment has the polarization compensator 34, the circulator 36, the lens 40, and the optical scanning device arranged between the laser light source 30 and the probe array 24. In addition to 42, an analyzer 46, a photo receiver 48, and the like connected to the circulator 36 via the optical fiber 44 are included.
[0065]
Next, the operation of the photoelectric magnetic field detection apparatus 10 according to the present embodiment will be described.
According to the photoelectric magnetic field detection apparatus 10 according to the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of conductor patterns 16 formed in a ring shape with a conductive material in a plane on the printed circuit board 14 are continuously provided. Has been placed. Each conductor pattern 16 is provided with a pair of gaps 18, and a pair of electro-optic elements 21 and 22 are inserted into the pair of gaps 18, respectively. Further, the first electro-optic element 21 of the pair of electro-optic elements 21 and 22 has a structure in which two optical axis directions + Z exist. Therefore, the photoelectric magnetic field detection apparatus 10 of the present embodiment includes a probe array 24 having a structure in which a plurality of sensor bodies 12 that are sensor units each having a conductor pattern 16 and a pair of electro-optic elements 21 and 22 are arranged side by side. Will have.
[0066]
On the other hand, the laser light L generated by the laser light source 30 sequentially passes through the polarization compensator 34, the circulator 36, and the lens 40 disposed between the laser light source 30 and the optical scanning device 42. This optical scanning device 42 receives light. Accordingly, the optical scanning device 42 emits the laser light L from the laser light source 30 so as to pass through the pair of electro-optic elements 21 and 22 of each sensor body 12 as shown in FIGS. In addition, the laser beam L is scanned, and the laser beam L is sequentially passed through each portion of the first electro-optic element 21 where the two optical axis directions + Z exist.
[0067]
Specifically, the laser beam L shown in FIG. 1 and FIG.₁, L₂, L_Three, L_Four, ... L_n-1, L_nIn this order, the pair of electro-optical elements 21 and 22 constituting each sensor body 12 is sequentially irradiated with the laser light L, and the laser light L sequentially passes through each of the electro-optical elements 21 and 22.
[0068]
Then, the laser light L is reflected by the reflection surface 22A of the second electro-optical element 22 on the back side, and returns to the optical scanning device 42 through a path opposite to that when the reflected laser light L is incident. Become. Further, the laser beam L returns from the optical scanning device 42 to the circulator 36 through the lens 40 as described above, and is sent to the optical fiber 44 on the light receiving side by the circulator 36, and a photo receiver 48 through the analyzer 46. Come in. As described above, the photoreceiver 48 finally detects the state of the laser light L that has passed through the pair of electro-optic elements 21 and 22, but each sensor body 12 that constitutes the probe array 24 also has the above contents. Is executed repeatedly.
[0069]
At this time, the first electro-optic element 21 of the sensor main body 12 used in the photoelectric magnetic field detection apparatus 10 according to the present embodiment has a structure having two optical axis directions + Z. Become. That is, when inserting the pair of electro-optic elements 21 and 22 into the pair of gaps 18, the two optical axis directions + Z of the first electro-optic element 21 are set along the conductor pattern 16 and opposite to each other. The two optical axis directions + Z in total are arranged in the present embodiment so that the optical axis direction + Z of the two electro-optical elements 22 is an upward direction that is any direction along the conductor pattern 16.
[0070]
For this reason, the optical axis direction + Z between the pair of electro-optic elements 21 and 22 is set in the same direction along the circumferential direction of the conductor pattern 16, and between the pair of electro-optic elements 21 and 22. Thus, the pair of electro-optic elements 21 and 22 are arranged so that the optical axis direction + Z is in the opposite direction along the circumferential direction of the conductor pattern 16.
[0071]
Therefore, when the probe array 24 in which the plurality of sensor bodies 12 are combined into one is arranged at the measurement target portion and the laser light L is passed through the pair of electro-optic elements 21 and 22 of the sensor body 12, the first By sequentially passing the portions where the optical axis directions + Z of the electro-optic element 21 are different from each other while shifting the irradiation position of the laser light L, the magnetic field information and the electric field information can be detected almost simultaneously in a form separated from each other. . Similarly, by passing the laser light L through the other sensor bodies 12 in the probe array 24 and shifting the irradiation position of the laser light L, the magnetic field information and the electric field information are similarly separated from each other. Each can be detected almost simultaneously.
[0072]
That is, the laser beam L shown in FIGS.₁, L₂, L_Three, L_Four, ... L_n-1, L_nThe optical axis direction + Z of the upper part of the first electro-optic element 21 and the optical axis direction of the second electro-optic element 22 when the pair of electro-optic elements 21 and 22 are sequentially irradiated with the laser light L in this order. Due to the relationship with + Z, every other laser beam L₁, L_Three, ... L_n-1Detects electric field information. Further, from the relationship between the optical axis direction + Z of the lower portion of the first electro-optical element 21 and the optical axis direction + Z of the second electro-optical element 22, the remaining laser light L₂, L_Four, ... L_nDetects magnetic field information.
[0073]
Accordingly, the photoelectric magnetic field detection apparatus 10 according to the present embodiment can transmit magnetic field information and electric field information by an optical signal using the laser light L without using a metal transmission line such as a coaxial cable. Since the portion is only the conductor pattern 16, the electromagnetic field around the measurement target portion to be measured is less likely to be disturbed. Further, since the magnetic field information and the electric field information are transmitted by the optical signal using the laser light L, there is no possibility that the function of the balanced / unbalanced conversion becomes insufficient, and the electrical signal is transmitted along the metal transmission line. There is no risk of receiving noise.
[0074]
As a result of the above, according to the photoelectric magnetic field detection apparatus 10 according to the present embodiment, the magnetic field information and the electric field information detected by the conductor pattern 16 are obtained using the electro-optic effect of the pair of electro-optic elements 21 and 22 described above. In this way, the magnetic field information and the electric field information can be separated from each other and detected almost at the same time in a state in which the disturbance of the electromagnetic field around the measurement target location is difficult to occur. There is no possibility that the function of unbalance conversion becomes insufficient, and there is no possibility of receiving noise during the transmission of information.
[0075]
Therefore, the magnetic field and electric field can be measured with high accuracy and at high speed, and the magnetic field information and electric field information can be transmitted with high accuracy. Thus, the magnetic field information and the electric field information can be finally made visible by the spectrum analyzer 50.
[0076]
On the other hand, in the photoelectric magnetic field detection apparatus 10 according to the present embodiment, the sensor main body 12 that is a sensor unit having a reflecting surface 22A at the end of the second electro-optic element 22 of the pair of electro-optic elements 21 and 22 is provided. A plurality of probe arrays 24 are arranged side by side. That is, when the laser light L is allowed to pass through the pair of electro-optical elements 21 and 22, the reflection surface 22A exists at the end of the second electro-optical element 22, so that the laser light L is finally transmitted to the reflection surface 22A. Can be reflected back to the incident direction.
[0077]
Therefore, as the photoelectric magnetic field detection device 10 using the sensor main body 12 according to the present embodiment, it is possible to employ a device of a type that irradiates the laser light L and receives the reflected laser light L, and accordingly, the photoelectric magnetic field. The detection device 10 can be downsized.
[0078]
Here, it will be described below that according to the sensor body 12 according to the present embodiment, the magnetic field information and the electric field information can be obtained separately. First, as shown in FIGS. 3 and 4, the electric field E generated in the pair of electro-optic elements 21 and 22 by Faraday's law of electromagnetic induction._FAre, for example, counterclockwise along the circumferential direction of the conductor pattern 16.
[0079]
Hereinafter, an example in which a magnetic field is extracted by the sensor body 12 according to the present embodiment will be described first. That is, the downward optical axis direction + Z of the lower portion of the first electro-optic element 21 and the upward optical axis direction + Z of the second electro-optic element 22 are counterclockwise directions along the loop of the conductor pattern 16. And electric field E_FAre both in the same direction as the optical axis direction + Z. However, an electric field E (not shown)_FAre both clockwise, the electric field E_FAre both opposite to the optical axis direction + Z.
[0080]
Next, the reason why only magnetic field information can be acquired will be specifically described below.
When the external electric field shown in FIG. 3 is in the horizontal direction, the loop shape of the conductor pattern 16 has a vertically symmetric structure, so the external horizontal electric field O indicated by the arrow_XThe transverse electric field E induced in the electro-optic elements 21 and 22 by_XIs canceled as indicated by the dotted line in FIG._FOnly appear in the individual electro-optic elements 21,22. Therefore, it can be seen that the lower part of the first electro-optical element 21 and the second electro-optical element 22 function as a magnetic field sensor that can acquire only magnetic field information separately from the electric field information.
[0081]
When the external electric field shown in FIG._FAnd external vertical electric field O indicated by an arrow_ZThe vertical electric field E induced by the electro-optic elements 21 and 22 and indicated by the dotted arrows_ZAre the electric fields of the electro-optical elements 21 and 22.
[0082]
That is, if the counterclockwise direction in FIG. 4 is positive, the left electric field E generated in the left first electro-optical element 21_LIs
E_L= E_F+ E_Z
It is obtained by the following formula. Further, the right electric field E generated in the second electro-optical element 22 on the right side._RIs
E_R= E_F-E_Z
It is obtained by the following formula. For this reason, when these are added together as in the following equation,
E_L+ E_R= 2E_F
It becomes.
[0083]
And the vertical electric field E_ZThis 2E that the factor of was eliminated_FIs divided into two equal parts to obtain an average electric field E carrying external magnetic field information of the pair of electro-optic elements 21 and 22._FWill be obtained. For this reason, if the above calculation can be executed, it can be understood that in this case as well, it functions as a magnetic field sensor that can acquire only magnetic field information separately from electric field information.
[0084]
Next, when the pair of electro-optic elements 21 and 22 are arranged at symmetrical positions around the center of the conductor pattern 16 as in the present embodiment, and both of these optical axis directions + Z are counterclockwise. As shown in FIGS. 1 and 2, the laser beam L is applied to the portion of the pair of electro-optic elements 21 and 22 where the optical axis direction + Z exists.₂, L_Four, ... L_nWill be described in which only magnetic field information can be obtained separately from electric field information based on the above calculation.
[0085]
For example, the external vertical electric field O shown in FIG._ZThe vertical electric field E induced in the electro-optic elements 21 and 22 by_ZIs the downward direction on both the left and right sides (however, both the left and right sides may be upward). Therefore, in the lower portion of the left first electro-optic element 21, the optical axis direction + Z and the longitudinal electric field E_ZAre in the same direction as each other, but in the second electro-optical element 22 on the right side, the optical axis direction + Z and the vertical electric field E_ZAre opposite to each other. Therefore, when viewed as a whole of the pair of electro-optic elements 21 and 22, the vertical electric field E is calculated as in the above calculation._ZCan cancel the electric field information.
[0086]
The laser beam L shown in FIGS.₂, L_Four, ... L_nPasses through the left and right electro-optical elements 21 and 22 in order, the electric field E carrying the magnetic field information generated in the counterclockwise direction on the conductor pattern 16._FIn this embodiment, only the magnetic field information can be separated and acquired from the electric field information.
[0087]
On the other hand, when there is an external electric field in the oblique direction with respect to the sides of the loop constituting the conductor pattern 16, the external electric field is decomposed in the vertical direction and the horizontal direction, and the same discussion as above is made. . Even if there is a component of an external electric field perpendicular to the surface of the printed circuit board 14 on which the conductor pattern 16 is formed, the conductor pattern is flat and the thickness can be ignored, so there is no electric field generated in the gap portion. From the above, it can be seen that in any case, the magnetic field sensor functions as only the magnetic field information can be obtained separately from the electric field information.
[0088]
Next, a change in the polarization state of the laser light L generated in the electro-optical elements 21 and 22 based on the relationship between the direction of the electric field and the optical axis direction + Z will be described.
The electric field generated in the gap 18 of the conductor pattern 16 causes a change in the refractive index of the electro-optic elements 21 and 22 and can be recognized as a change in the polarization state of the laser light L passing through the electro-optic elements 21 and 22. This change in the polarization state is directly related to the phase difference between the components when the incident laser light L is decomposed into the optical axis direction + Z of the electro-optic elements 21 and 22 and the direction perpendicular thereto and travels through the crystal. Involved.
[0089]
The phase difference change ΔΦ is when the direction of the optical axis + Z and the direction of the electric field E are in the same direction when α is a constant and the electric field is E.
△ Φ = + αE
It can be expressed. Further, when the directions of the optical axis direction + Z and the electric field E are opposite to each other,
△ Φ = -αE
It can be expressed.
[0090]
Accordingly, when electric fields E having the same magnitude are present in the left and right electro-optic elements 21 and 22 in the same direction as these optical axis directions + Z,
ΔΦ = + αE + αE = + 2αE
Thus, the polarization state of the laser light L changes according to the change in phase difference.
On the other hand, even if the direction of the electric field E is opposite to the optical axis direction + Z, if the optical axis direction + Z of the left and right electro-optical elements 21 and 22 are both opposite directions,
ΔΦ = -αE-αE = -2αE
Therefore, similarly, the polarization state of the laser light L changes.
[0091]
In addition, when the magnitudes are equal to each other, but one of the left and right electro-optic elements 21 and 22 has the optical axis direction + Z and the direction of the electric field E opposite to each other, ΔΦ = + ΑE−αE = 0
Thus, the change in phase difference is canceled and the change in polarization state is eliminated. For example, the vertical electric field E shown in FIG._ZThe reason why the electric field information is canceled is that the phase difference change is canceled in this way, and the vertical electric field E_ZThis is because there is no change in the polarization state due to.
[0092]
The operation principle has been described above through the reason that only the magnetic field information can be obtained separately from the electric field information. However, the upward optical axis direction + Z of the upper portion of the first electro-optic element 21 and the upward optics of the second electro-optic element 22 are described. On the contrary, by using the axial direction + Z, it is possible to obtain only the electric field information separately from the magnetic field information for the same reason as described above.
[0093]
Next, a second embodiment of the photoelectric magnetic field sensor and the photoelectric magnetic field detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same members as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
As shown in FIGS. 5 and 6, the photoelectric magnetic field detection device 60 according to the present embodiment includes a sensor main body 62 that is a photoelectric magnetic field sensor and an optical system that can transmit and receive laser light L. Yes. On the printed circuit board 64 of the sensor main body 62, the conductor pattern 16 formed in an annular rectangular shape is provided in a planar manner with a conductive material such as metal as in the first embodiment. Yes.
[0094]
In addition, a pair of gaps 18 are provided in the conductor pattern 16 as in the first embodiment, and the pair of gaps 18 are connected to each other so that two optical axis directions + Z exist. The electro-optic element 70 which is one electro-optic crystal is inserted and arranged. In other words, the electro-optic element 70 has a structure in which a plurality of optical axes exist in one crystal or a structure in which two members on the left and right are joined by bonding or the like, and each member has two opposite directions. It has an optical axis direction + Z.
[0095]
For this reason, the sensor main body 62 according to the present embodiment has one electro-optic element 70 having a structure in which there are two optical axis directions + Z, and therefore when the electro-optic element 70 is inserted into the pair of gaps 18. Further, the optical axis direction + Z of the portion corresponding to one gap 18 is upward in FIG. 5 along the conductor pattern 16, and the optical axis direction + Z of the portion corresponding to the other gap 18 is along the conductor pattern 16 and the direction described above. And can be turned downward in FIG.
[0096]
Next, the entire optical system of the photoelectric magnetic field detection apparatus 60 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, a laser light source 30 that generates laser light L, a polarization compensator 34, and a lens 40 are provided, and these are connected by an optical fiber 32. The electro-optical element 70 of the sensor body 62 can be irradiated with the laser light L.
[0097]
Further, a lens 52 for receiving the laser light L that has passed through the electro-optical element 70 is disposed at a position facing the lens 40 with the sensor main body 62 interposed therebetween, and light is transmitted from the lens 52 to the photo receiver 48. They are connected by a fiber 44, and an analyzer 46 is arranged in the middle of the optical fiber 44 as in the first embodiment. A spectrum analyzer 50 is connected to the photo receiver 48. That is, this embodiment is a straight-ahead system in which the laser light L goes straight.
[0098]
As described above, one electro-optical element 70 can be arranged in the conductor pattern 16 in a state where the two optical axis directions + Z are in the same direction along the circumferential direction of the conductor pattern 16. Along with this, the sensor main body 62 of the present embodiment is disposed at the measurement target location, and the electro-optic element 70 is continuously penetrated through the portions of the electro-optic element 70 having different optical axis directions + Z. For example, the magnetic field information can be detected by passing the laser light L.
[0099]
At this time, depending on the sensor main body 62 according to the present embodiment, the electromagnetic field around the measurement target portion is less likely to be disturbed as in the first embodiment, and the function of balanced / unbalanced conversion is provided. There is no risk of being inadequate, and there is no risk of receiving noise during the transmission of electrical signals through the metal transmission line.
[0100]
As a result of the above, according to the photoelectric magnetic field sensor according to the present embodiment, as in the first embodiment, not only is the disturbance of the electromagnetic field around the measurement target portion difficult to occur, but also the balance / Magnetic field information can be detected in a state where there is no possibility that the function of balance conversion becomes insufficient and there is no possibility of receiving noise during transmission of information. Therefore, the magnetic field information can be acquired with high accuracy as the magnetic field can be measured with high accuracy and the magnetic field information can be transmitted with high accuracy.
[0101]
On the other hand, according to the photoelectric magnetic field sensor according to the present embodiment, since one electro-optic element 70 has two different optical axis directions + Z, a pair of electro-optics each having one optical axis direction + Z. Unlike the case in which the crystals are inserted into the pair of gaps, adjustment when inserting the electro-optic element 70 into the gap 18 is not required, and the insertion of the electro-optic element 70 is facilitated.
[0102]
In each of the above embodiments, the first electro-optic crystal and one electro-optic crystal have two optical axis directions, but three or more may be used. In the first embodiment, the laser beam L is a reflection system that returns from the reflection surface 22A of the probe array 24. However, the laser beam L may be a rectilinear system as in the second embodiment. On the other hand, in the second embodiment, the laser beam L is a rectilinear system in which the laser beam L travels straight. However, for example, it may be changed to a reflective system using a reflective surface. In the second embodiment, Similarly to the first embodiment, a plurality of sensor main bodies 62 may be arranged side by side as sensor units.
[0103]
Furthermore, in the above embodiment, the conductor pattern 16 is rectangular, but the conductor pattern 16 may be formed in other shapes such as a square or a circle, and the conductor pattern 16 is thin as in this embodiment. It is not limited to a metallic conductive material, and may be a member such as a wire. On the other hand, in the above embodiment, lithium niobate (LiNbO) is used as the electro-optic crystal._Three), But lithium tantalate (LiTaO)_ThreeOther electro-optic crystals may be employed.
[0104]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the photoelectric magnetic field sensor and photoelectric magnetic field detection apparatus which can acquire magnetic field information and electric field information with high precision and high speed.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams of a sensor main body according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a view taken along line 1B-1B in FIG.
FIG. 2 is an overall view showing the photoelectric magnetic field detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining extraction of a magnetic field by the sensor body according to the first embodiment of the present invention, and is a diagram when an external lateral electric field is generated.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining extraction of a magnetic field by the sensor body according to the first embodiment of the present invention, and is a diagram when an external vertical electric field is generated.
5A and 5B are views of a sensor main body according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a side view.
FIG. 6 is an overall view showing a photoelectric magnetic field detection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Photoelectric field detector
12 Sensor body (photoelectric magnetic field sensor)
16 Conductor pattern
18 gap
21 First electro-optic element (first electro-optic crystal)
22 Second electro-optic element (second electro-optic crystal)
30 Laser light source
42 Optical scanning device (scanning unit)
48 Photoreceiver (light detection member)
60 Photoelectric field detector
62 Sensor body (photoelectric magnetic field sensor)
70 Electro-optic element (electro-optic crystal)

Claims

A conductor pattern formed in a ring shape with a conductive material while having a pair of gaps;
A first electro-optic crystal inserted in one of the pair of gaps and having a plurality of optical axis directions;
A second electro-optic crystal inserted into the other of the pair of gaps and having one optical axis direction;
A photoelectric magnetic field sensor characterized by comprising:

A photoelectric magnetic field sensor comprising a plurality of sensor units each including the conductor pattern according to claim 1 and a pair of the electro-optic crystals.

3. The photoelectric magnetic field sensor according to claim 1, wherein a reflection surface for reflecting light is provided at an end of one of the pair of electro-optic crystals.

A conductor pattern formed in a ring shape with a conductive material while having a pair of gaps;
One electro-optic crystal having a structure in which a plurality of optical axis directions exist and is inserted and arranged to connect the pair of gaps;
A photoelectric magnetic field sensor characterized by comprising:

5. A photoelectric magnetic field sensor comprising a plurality of sensor units each having the conductor pattern and the electro-optic crystal according to claim 4.

6. The photoelectric magnetic field sensor according to claim 4, wherein a reflection surface for reflecting light is provided at an end of the electro-optic crystal.

A light source that generates light;
A conductor pattern formed in a ring shape with a conductive material while having a pair of gaps;
A first electro-optic crystal that is inserted into one of the pair of gaps and has a plurality of optical axis directions and through which light from the light source can pass;
A second electro-optic crystal which is inserted into the other of the pair of gaps and has one optical axis direction and through which light from the light source can pass;
A light detection member for detecting the state of light respectively passing through the pair of electro-optic crystals;
A photoelectric magnetic field detection device comprising:

It has a light scanning part that can scan and receive light from a light source that generates light,
The light scanning unit emits light from the light source so as to pass through the pair of electro-optic crystals, and scans the light to sequentially pass the light to the portions where the respective optical axis directions of the first electro-optic crystal exist. The photoelectric magnetic field detection apparatus according to claim 7, wherein the photoelectric magnetic field detection apparatus is passed.

9. The photoelectric magnetic field detection device according to claim 7, wherein a plurality of sensor units each having the conductor pattern according to claim 7 and a pair of the electro-optic crystals are arranged side by side.

10. The photoelectric magnetic field according to claim 7, wherein a reflection surface for reflecting light is provided at an end of one of the pair of electro-optic crystals. Detection device.

A light source that generates light;
A conductor pattern formed in a ring shape with a conductive material while having a pair of gaps;
One electro-optic that is inserted and arranged so as to connect the pair of gaps and has a structure in which a plurality of optical axis directions exist, and light from the light source can pass through a portion in which a plurality of optical axis directions exist. Crystals,
A light detection member for detecting the state of light passing through the electro-optic crystal;
A photoelectric magnetic field detection device comprising:

A plurality of sensor units having the conductor pattern and the electro-optic crystal according to claim 11 are arranged side by side,
An optical scanning unit that receives and scans light from a light source that generates light, and the optical scanning unit transmits light from the light source in such a way that each of the plurality of optical axis directions of the electro-optic crystal passes therethrough. A photoelectric magnetic field detection apparatus that emits light and scans the light to sequentially pass the light through an electro-optic crystal of each sensor unit.

13. The photoelectric magnetic field detection device according to claim 11, wherein a reflection surface for reflecting light is provided at an end of the electro-optic crystal.