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【発明の名称】 光電圧センサ
【発明者】 【氏名】浜田 英伸
【要約】 【課題】生産性の低下やコストの上昇を抑えつつ温度特性を改善した光電圧センサを提供する。

【解決手段】偏光子１、水晶製のλ／４板２、ＬｉＮｂＯ3 結晶３および検光子４を含むセンサ部と、光ファイバーを介してセンサ部に光ビームを入射する発光部と、センサ部を通過した光ビームを光ファイバーを介して受光する受光部とからなる光電圧センサにおいて、ＬｉＮｂＯ3 結晶３における入射ビームのビーム端での広がり角度または収束角度が０．８°ないし１．４°となるようなコア径を有する光ファイバーを発光部において使用する。これに代えて、ＬｉＮｂＯ3 結晶３に入射するときの広がり角度または収束角度が０．８°ないし１．４°となるような部分ビームのみを受光部で選択的に受光するようなコア径やＮＡを有する光ファイバーを受光部で使用するようにしてもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光ビームを発射する発光部と、前記光ビームの光路に沿って設定された所定の光軸上に偏光子、λ／４板、複屈折を有する電気光学結晶、および検光子が配置されているセンサ部と、前記センサ部を通過した後の前記光ビームを受光する受光部とを備え、前記受光部により受光された前記光ビームに基づき、前記電気光学結晶に印加された電圧を測定する光電圧センサであって、前記受光部により受光される前記光ビームが前記電気光学結晶に入射するときの前記光ビームの中心方向または広がり角度分布もしくは収束角度分布を表すパラメータのうちの少なくとも一つのパラメータと当該光電圧センサの特性との固有の関係に基づき、前記特性を改善するように、前記少なくとも一つのパラメータが予め決められた値に設定されていることを特徴とする光電圧センサ。
【請求項２】 前記光ビームの前記中心方向を表すパラメータは、前記光軸に対する前記中心方向の軸ずれ角度および軸ずれ方向であることを特徴とする、請求項１に記載の光電圧センサ。
【請求項３】 前記λ／４板は水晶で作製されており、前記電気光学結晶は、Ｚ軸を前記光軸に合わせたＬｉＮｂＯ3結晶であり、前記発光部が発射する前記光ビームの中心波長は、０．８μｍないし０．９μｍであり、前記受光部により受光される前記光ビームが前記電気光学結晶に入射するときのビーム端での広がり角度または収束角度が０．８度ないし１．４度であることを特徴とする、請求項１に記載の光電圧センサ。
【請求項４】 前記センサ部を通過して前記受光部に到達する前記光ビームのうち一部のみを前記受光部が選択的に受光することにより、前記少なくとも一つのパラメータが前記予め決められた値に設定されることを特徴とする、請求項１に記載の光電圧センサ。
【請求項５】 前記受光部は、前記センサ部を通過して前記受光部に到達する前記光ビームのうち、前記電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ3 結晶に入射するときの広がり角度または収束角度が０．８度ないし１．４度の範囲にある部分ビームのみを選択的に受光する選択的受光手段を含むことを特徴とする、請求項３に記載の光電圧センサ。
【請求項６】 前記受光部は、前記部分ビームのみを選択的に受光するようなコア径または開口数を有する光ファイバーを前記選択的受光手段として含むことを特徴とする、請求項５に記載の光電圧センサ。
【請求項７】 前記受光部は、前記部分ビームのみを選択的に受光するような径または開口数を有するレンズを前記選択的受光手段として含むことを特徴とする、請求項５に記載の光電圧センサ。
【請求項８】 前記発光部は、前記光ビームが通過する光ファイバーを含み、前記光ファイバーは、前記光ビームが前記電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ3結晶に入射するときのビーム端での広がり角度または収束角度が０．８度ないし１．４度となるようなコア径を有していることを特徴とする、請求項３に記載の光電圧センサ。
【請求項９】 前記発光部は、光源波長で略０．２５ピッチのＧＲＩＮレンズと、コア径が０．１６ｍｍないし０．２８ｍｍである光ファイバーとを含み、前記光ファイバーおよび前記ＧＲＩＮレンズを経て前記光ビームを前記センサ部に発射することを特徴とする、請求項３に記載の光電圧センサ。
【請求項１０】 光ビームを発射する発光部と、前記光ビームの光路に沿って設定された所定の光軸上に偏光子、λ／４板、複屈折を有する電気光学結晶、および検光子が配置されているセンサ部と、前記センサ部を通過した後の前記光ビームを受光する受光部とを備え、前記受光部により受光された前記光ビームに基づき、前記電気光学結晶に印加された電圧を測定する光電圧センサであって、前記偏光子の偏光方向と前記検光子の偏光方向とが互いに平行である場合には、前記発光部における前記光ビームの中心は、前記光ビームの参照面上での前記電気光学結晶の複屈折の進相軸と前記λ／４板の複屈折の進相軸とが互いに垂直となるような第１の方向に所定量だけずれた位置に設定され、前記偏光子の偏光方向と前記検光子の偏光方向とが互いに垂直である場合には、前記発光部における前記光ビームの中心は、前記光ビームの参照面上での前記電気光学結晶の複屈折の進相軸と前記λ／４板の複屈折の進相軸とが互いに平行となるような第２の方向に所定量だけずれた位置に設定されていることを特徴とする光電圧センサ。
【請求項１１】 前記発光部は、前記光ビームが通過する光ファイバーとレンズとを含み、前記光ファイバーのコアの中心軸を前記第１または第２の方向に前記レンズの光軸に対して平行にずれた軸ずれ位置に設定することにより、前記発光部における前記光ビームの中心の位置が設定され、前記軸ずれ位置は、前記受光部における受光光量が極大となる位置であることを特徴とする、請求項１０に記載の光電圧センサ。
【請求項１２】 光ビームを発射する発光部と、前記光ビームの光路に沿って設定された所定の光軸上に偏光子、λ／４板、複屈折を有する電気光学結晶、および検光子が配置されているセンサ部と、前記センサ部を通過した後の前記光ビームを受光する受光部とを備え、前記受光部により受光された前記光ビームに基づき、前記電気光学結晶に印加された電圧を測定する光電圧センサであって、前記受光部は、前記センサ部を通過して前記受光部に到達する前記光ビームの一部である部分ビームを選択的に受光する選択的受光手段を含み、前記選択的受光手段は、前記偏光子の偏光方向と前記検光子の偏光方向とが互いに平行である場合には、前記部分ビームを構成する各ビーム素線の参照面上での前記電気光学結晶の複屈折の進相軸と前記λ／４板の複屈折の進相軸とが互いに略垂直となるように前記部分ビームを選択的に受光し、前記偏光子の偏光方向と前記検光子の偏光方向とが互いに垂直である場合には、前記部分ビームを構成する各ビーム素線の参照面上での前記電気光学結晶の複屈折の進相軸と前記λ／４板の複屈折の進相軸とが互いに略平行となるように前記部分ビームを選択的に受光することを特徴とする光電圧センサ。
【請求項１３】 前記受光部は、前記光ビームが通過するレンズと、前記レンズを通過した後の前記光ビームの一部を選択的に受光する前記選択的受光手段としての光ファイバーとを含み、前記光ファイバーのコアの中心軸は、前記部分ビームが選択的に受光されるような方向に前記レンズの光軸に対して平行にずれた軸ずれ位置に設定され、前記軸ずれ位置は、前記受光部における受光光量が極大となる位置であることを特徴とする、請求項１２に記載の光電圧センサ。
【請求項１４】 前記発光部は、第１レンズと、前記第１レンズを収納する第１ホルダと、前記第１レンズを介して前記センサ部に前記光ビームを導入する第１光ファイバーと、前記第１光ファイバーの先端に取り付けられ、前記第１ホルダに挿入されて固定され、前記第１レンズと前記第１ホルダのいずれにも接しない側面部分に凹部を有する第１フェルールとを含み、前記第１光ファイバーは、前記第１ホルダと前記第１フェルールとの機械精度で前記第１レンズと光軸調整され、前記受光部は、第２レンズと、前記第２レンズを収納する第２ホルダと、前記センサ部を通過した前記光ビームを前記第２レンズを介して導出する第２光ファイバーと、前記第２光ファイバーの先端に取り付けられ、前記第２ホルダに挿入されて固定され、前記第２レンズと前記第２ホルダのいずれにも接しない側面部分に凹部を有する第２フェルールとを含み、前記第２光ファイバーは、前記第２ホルダと前記第２フェルールとの機械精度で前記第２レンズと光軸調整され、前記第１および第２ホルダと前記第１および第２フェルールとを囲み前記第１および第２フェルールにおける前記凹部を含む領域に接着剤を充填して硬化させることにより、前記第１および第２ホルダと前記第１および第２フェルールとが一体化されていることを特徴とする、請求項１に記載の光電圧センサ。
【請求項１５】 前記発光部は、第１レンズと、前記第１レンズを収納し、前記第１レンズと接しない側面部分に貫通孔が設けられた第１ホルダと、前記第１レンズを介して前記センサ部に前記光ビームを導入する第１光ファイバーと、前記第１光ファイバーの先端に取り付けられ、前記第１ホルダに挿入されて固定され、前記第１ホルダにおける前記貫通孔と位置が一致する凹部を側面に有する第１フェルールとを含み、前記第１光ファイバーは、前記第１ホルダと前記第１フェルールとの機械精度で前記第１レンズと光軸調整され、前記受光部は、第２レンズと、前記第２レンズを収納し、前記第２レンズと接しない側面部分に貫通孔が設けられた第２ホルダと、前記センサ部を通過した前記光ビームを前記第２レンズを介して導出する第２光ファイバーと、前記第２光ファイバーの先端に取り付けられ、前記第２ホルダに挿入されて固定され、前記第２ホルダにおける前記貫通孔と位置が一致する凹部を側面に有する第２フェルールとを含み、前記第２光ファイバーは、前記第２ホルダと前記第２フェルールとの機械精度で前記第２レンズと光軸調整され、前記第１ホルダにおける前記貫通孔および前記第１フェルールにおける前記凹部に接着剤を充填して硬化させることにより前記第１ホルダと前記第１フェルールとが一体化されており、前記第２ホルダにおける前記貫通孔および前記第２フェルールにおける前記凹部に接着剤を充填して硬化させることにより前記第２ホルダと前記第２フェルールとが一体化されていることを特徴とする、請求項１に記載の光電圧センサ。
【請求項１６】 前記発光部は、第１レンズと、前記第１レンズを収納し、前記第１レンズと接しない側面部分に貫通孔が設けられた第１ホルダと、前記第１レンズを介して前記センサ部に前記光ビームを導入する第１光ファイバーと、前記第１光ファイバーの先端に取り付けられ、前記第１ホルダに挿入されて固定され、前記第１ホルダにおける前記貫通孔と位置が一致する凹部を側面に有する第１フェルールとを含み、前記第１光ファイバーは、前記第１ホルダと前記第１フェルールとの機械精度で前記第１レンズと光軸調整され、前記受光部は、第２レンズと、前記第２レンズを収納し、前記第２レンズと接しない側面部分に貫通孔が設けられた第２ホルダと、前記センサ部を通過した前記光ビームを前記第２レンズを介して導出する第２光ファイバーと、前記第２光ファイバーの先端に取り付けられ、前記第２ホルダに挿入されて固定され、前記第２ホルダにおける前記貫通孔と位置が一致する凹部を側面に有する第２フェルールとを含み、前記第２光ファイバーは、前記第２ホルダと前記第２フェルールとの機械精度で前記第２レンズと光軸調整され、前記第１および第２ホルダと前記第１および第２フェルールとを囲み前記第１および第２ホルダにおける前記貫通孔と前記第１および第２フェルールにおける前記凹部とを含む領域に接着剤を充填して硬化させることにより、前記第１および第２ホルダと前記第１および第２フェルールとが一体化されていることを特徴とする、請求項１に記載の光電圧センサ。
【請求項１７】 前記接着剤は、無機材料を主成分とする無機質接着剤であり、前記第１および第２ホルダならびに前記第１および第２フェルールのうち前記接着剤と接する部分が無機材料で作製されていることを特徴とする、請求項１４ないし１６のいずれか１項に記載の光電圧センサ。
【請求項１８】 前記接着剤は、硬化後の熱膨張係数が２０×１０-6／℃以下である無機質接着剤であることを特徴とする、請求項１７に記載の光電圧センサ。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、送電線や配電線の電圧またはモータ等の駆動電源電圧の検知に用いられる光電圧センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】図２１は、従来の光電圧センサの概略構造を示す透視正面図である。この光電圧センサは、センサ部と、発光部と、受光部と、発光側および受光側信号処理回路（図示せず）とを備えている。そのセンサ部は、光の入射側から順に同一光軸上に配置された偏光子１、１／４波長板（「λ／４板」とも呼ばれる）２、電気光学結晶３、および検光子４で構成される。また、発光部は、光源としてのＬＥＤ(Light Emitting Diode)等の発光素子を含むＥ／Ｏ回路と、同一光軸上に配置された光ファイバー３２ａ、フェルール３８ａ、ＧＲＩＮレンズ３３ａ、およびホルダ２８ａからなる入力側光学系とで構成されており、その入力側光学系における各光学部品は互いに接する光軸面が接着剤により接着されている。そして受光部は、同一光軸上に配置された光ファイバー３２ｂ、フェルール３８ｂ、ＧＲＩＮレンズ３３ｂおよびホルダ２８ｂからなる出力側光学系と、その出力側光学系から出射される光信号を電気信号に変換する変換素子を含むＯ／Ｅ回路とで構成されており、出力側光学系における各光学部品も互いに接する光軸面で接着剤により接着されている。
【０００３】上記光電圧センサのセンサ部において同一光軸上に配置された上記各光学部品、すなわち偏光子１、λ／４板２、電気光学結晶３、および検光子４は、互いに接する光軸面が全て接着剤で接着されている。ここで、光軸面とは光軸に垂直な面をいい、各光学部品につき光の入射面と出射面との２つが存在する（以下同様）。電気光学結晶３には１対の電極３５が蒸着されており、その１対の電極３５のそれぞれはリード線３４によって１対の電極端子２４のそれぞれに電気的に接続されている。上記光電圧センサの被測定電圧は、１対の電極端子２４の端子間に印加される。
【０００４】発光側および受光側信号処理回路は、それぞれ発光部および受光部によってセンサ部と接続されている。センサ部の偏光子１の入力側光軸面は発光部のＧＲＩＮレンズ３３ａの光軸面と、センサ部の検光子４の出力側光軸面は受光部のＧＲＩＮレンズ３３ｂの光軸面と、それぞれ接着剤により固定される。そして、接着固定されたセンサ部、発光部における入力側光学系、および受光部における出力側光学系は、ケース（図示せず）に機構的に固定される。なお、上記光電圧センサにおける各光学部品のための接着剤としては、エポキシ系あるいはウレタン系等の樹脂が使用される。
【０００５】また、上記光電圧センサにおいて、電気光学結晶３としては、Ｂｉ12ＳｉＯ20（ＢＳＯ）や、ＫＤＰ、自然複屈折を有するＬｉＮｂＯ3およびＬｉＴａＯ3等が使用される。
【０００６】次に、光電圧センサの動作原理を図１を参照して説明する。発光部における光源として、例えば中心波長０．８５μｍのＬＥＤ(Light Emitting Diode)を使用した場合、ＬＥＤの無偏光７は、発光部１０から出射され、センサ部の偏光子１を通過した後、直線偏光となる。この直線偏光はλ／４板２を通過すると円偏光になり、この円偏光は、電気光学結晶３を通過した後、その電気光学結晶３への印加電圧Ｖｍに応じて楕円化する。すなわち、電気光学結晶３の通過光の偏光状態は印加電圧Ｖｍによって変化する。このような楕円偏光は検光子４を通過した後に出射光８として受光部１２で受光される。この出射光８の強度変化である出力強度変化は、電気光学結晶３の通過光の偏光状態に対応する。この偏光状態は印加電圧Ｖｍにより変化するため、受光側の光ファイバー３２ａを介して、受光器において検光子４の出力強度変化をモニターし、光量（強度）の変調度を計算することで、印加電圧Ｖｍを測定することができる。ここで、光量の変調度とは、光量のＡＣ成分と光量のＤＣ成分の比のことである。
【０００７】ところで、光電圧センサは、屋外の厳しい環境下で使用されることが多く、その温度特性には厳しい条件が要求され、−２０℃〜８０℃において変調度変化が±１％以下であることが望まれる。上記従来の光電圧センサにおいて温度特性が生じる要因としては、λ／４板２や電気光学結晶３における接着部の応力による屈折率の変化や、λ／４板の複屈折の温度特性があり、ＬｉＮｂＯ3 など自然複屈折を有する電気光学結晶の場合には入射光の軸ずれによる自然複屈折の温度特性等がある。
【０００８】このような要因のそれぞれに対応した改善方法としては、現在、次のようなものが挙げられる。
（１）電気光学結晶に加わる応力の緩和により電気光学結晶の温度特性を改善する方法この方法では、電気光学結晶を無接着状態で固定することにより、電気光学結晶に加わる応力が緩和される。この方法は、特開平９−１４５７４５号公報に開示されている。
（２）λ／４板の複屈折の温度特性を改善する方法この方法では、温度特性の小さな０次のλ／４板の単板が使用される。
（３）入射光の軸ずれ角度の低減により電気光学結晶の自然複屈折の温度特性を改善する方法この方法では、光学部品自身の機械的な面精度を向上させて電気光学結晶における光の入射角を０．２°以下にすることにより、入射光の軸ずれによる温度特性が改善される。この方法は特開平３−４４５６２号公報に開示されている。
【０００９】（１）の方法は、利用も簡単で効果もある。これに対し、（２）の方法で使用される０次のλ／４板の単板は、高価な上に脆いので取り扱いに熟練を要する。このため、図２２に示すように−２０〜８０℃において変調度に換算された感度の相対的変化（２５℃の時の感度を基準とする相対感度変化）が約±１．５％程度である温度特性を有する安価で取り扱いの容易な多層張合わせλ／４板を使用するのが一般的である。また、（３）の方法は、使用が容易であるが、軸ずれの影響は、軸ずれ角度だけでなく軸ずれ方向にも関係する。このため、軸ずれ角度の低減だけでは安定な特性が得られない。従って、現在、光電圧センサにおける温度特性については、応力による影響は低減されたが、λ／４板の約１．５％程度の温度特性に起因する要因が存在し、また、電気光学結晶における入射光の軸ずれにより光電圧センサの温度特性に不安定性が存在する。
【００１０】上記のように従来の光電圧センサでは、生産性とコストを優先して約１．５％程度の温度特性を有するλ／４板が使用され、ＬｉＮｂＯ3 など自然複屈折を有する電気光学結晶には、軸ずれによる温度特性の不安定性が存在する。その結果、従来の光電圧センサには、約１．５％程度の不安定な温度特性が存在した。
【００１１】これに対し、特開平７−２４８３３９号公報には、光源から受光部までの間に形成される光路にレンズ、偏光子、ポッケルス素子、波長板および検光子を配置してなる光学式センサであって、ポッケルス素子に対する入射光の入射角度を周囲温度に対応して変化させる入射角調整手段を備えた光学式センサが開示されている。この光学式センサによれば、ポッケルス素子（電気光学結晶）における入射光の入射角度が温度変化に対応して変化し、この入射角度の変化による出力変化で温度変化による出力変化が相殺されるので、センサ出力の温度特性が改善される。
【００１２】しかし、上記光光学式センサでは、ポッケルス素子に対する入射光の入射角度を周囲温度に対応して変化させる入射角調整手段を必要とし、これにより構成が複雑化し、生産性の低下やコストの上昇を招く。また、前述のように軸ずれの影響は軸ずれ角度だけでなく軸ずれ方向にも関係するので、入射光の入射角度すなわち軸ずれ角度の調整だけでは安定な温度特性が得られない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであって、生産性の低下やコストの上昇を抑えつつ温度特性を改善した光電圧センサを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の発明は、光ビームを発射する発光部と、前記光ビームの光路に沿って設定された所定の光軸上に偏光子、λ／４板、複屈折を有する電気光学結晶、および検光子が配置されているセンサ部と、前記センサ部を通過した後の前記光ビームを受光する受光部とを備え、前記受光部により受光された前記光ビームに基づき、前記電気光学結晶に印加された電圧を測定する光電圧センサであって、前記受光部により受光される前記光ビームが前記電気光学結晶に入射するときの前記光ビームの中心方向または広がり角度分布もしくは収束角度分布を表すパラメータのうちの少なくとも一つのパラメータと当該光電圧センサの特性との固有の関係に基づき、前記特性を改善するように、前記少なくとも一つのパラメータが予め決められた値に設定されていることを特徴としている。
【００１５】上記第１の発明によれば、受光部により受光される光ビームが前記電気光学結晶に入射するときの光ビームの中心方向または広がり角度分布もしくは収束角度分布を表すパラメータのうち少なくとも一つのパラメータが予め決められた値に設定されることにより光電圧センサの特性が改善されるため、生産性の低下やコストの上昇を抑えつつ特性の改善された光電圧センサを提供することができる。特に、光電圧センサの温度特性と上記パラメータとの固有の関係に基づきパラメータの値を設定することにより温度特性が改善される場合には、温度の影響を受けずに被測定電圧を正確に測定できることに加えて、温度特性管理が容易となるためコストダウンにつながる。また、このようにして温度特性の改善された光電圧センサによれば、温度特性の小さな０次のλ／４板の単板や、温度に応じて軸ずれ角度を調整する手段が不要となり、これにより、温度特性の改善に伴う生産性の低下やコストの上昇が抑えられる。
【００１６】第２の発明は、第１の発明において、前記光ビームの前記中心方向を表すパラメータは、前記光軸に対する前記中心方向の軸ずれ角度および軸ずれ方向であることを特徴とする。
【００１７】上記第２の発明によれば、電気光学結晶に入射する光ビームの軸ずれ角度のみならず軸ずれ方向をも表すパラメータと光電圧センサの特性との固有の関係に基づきその特性を改善することができるため、従来に比べ、温度特性等の改善をより確実に行うことができ、光電圧センサの温度特性などにおける不安定性が低減される。
【００１８】第３の発明は、第１の発明において、前記λ／４板は水晶で作製されており、前記電気光学結晶は、Ｚ軸を前記光軸に合わせたＬｉＮｂＯ3結晶であり、前記発光部が発射する前記光ビームの中心波長は、０．８μｍないし０．９μｍであり、前記受光部により受光される前記光ビームが前記電気光学結晶に入射するときのビーム端での広がり角度または収束角度が０．８度ないし１．４度であることを特徴とする。
【００１９】上記第３の発明によれば、光ビームが電気光学結晶に入射するときのビーム端での広がり角度または収束角度が０．８度ないし１．４度であって、このような光ビームを構成する各ビーム素線はそれぞれ固有の軸ずれ角度および軸ずれ方向を有しており、そのような各ビーム素線に対する光電圧センサの感度等の総和として光電圧センサの特性が決定される。このようにして、受光部で受光される光ビームの電気光学結晶に入射するときの広がり角度または収束角度が０．８度ないし１．４度に限定されることにより、生産性の低下やコストの上昇を抑えつつ光電圧センサの特性を改善することができる。
【００２０】第４の発明は、第１の発明において、前記センサ部を通過して前記受光部に到達する前記光ビームのうち一部のみを前記受光部が選択的に受光することにより、前記少なくとも一つのパラメータが前記予め決められた値に設定されることを特徴とする。
【００２１】上記第４の発明によれば、上記の少なくとも一つのパラメータが上記の予め決められた値となるような光ビームのみが受光部により受光されるため、第１の発明と同様の効果が得られる。
【００２２】第５の発明は、第３の発明において、前記受光部は、前記センサ部を通過して前記受光部に到達する前記光ビームのうち、前記電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ3 結晶に入射するときの広がり角度または収束角度が０．８度ないし１．４度の範囲にある部分ビームのみを選択的に受光する選択的受光手段を含むことを特徴とする。
【００２３】上記第５の発明によれば、電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ3 結晶に入射するときの広がり角度または収束角度が０．８度ないし１．４度の範囲にある部分ビームのみが受光部により受光されるため、上記第３の発明と同様、生産性の低下やコストの上昇を抑えつつ光電圧センサの特性を改善することができる。
【００２４】第６の発明は、第５の発明において、前記受光部は、前記部分ビームのみを選択的に受光するようなコア径または開口数を有する光ファイバーを前記選択的受光手段として含むことを特徴とする。
【００２５】上記第６の発明によれば、光ファイバーのコア径または開口数の選定により、電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ3 結晶に入射するときの広がり角度または収束角度が０．８度ないし１．４度の範囲にある部分ビームのみが受光されるため、生産性の低下やコストの上昇を抑えつつ特性を改善した光電圧センサを簡単な構成で実現することができる。
【００２６】第７の発明は、第５の発明において、前記受光部は、前記部分ビームのみを選択的に受光するような径または開口数を有するレンズを前記選択的受光手段として含むことを特徴とする。
【００２７】上記第７の発明によれば、レンズのコア径または開口数の選定により、電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ3 結晶に入射するときの広がり角度または収束角度が０．８度ないし１．４度の範囲にある部分ビームのみが受光されるため、生産性の低下やコストの上昇を抑えつつ特性を改善した光電圧センサを簡単な構成で実現することができる。
【００２８】第８の発明は、第３の発明において、前記発光部は、前記光ビームが通過する光ファイバーを含み、前記光ファイバーは、前記光ビームが前記電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ3結晶に入射するときのビーム端での広がり角度または収束角度が０．８度ないし１．４度となるようなコア径を有していることを特徴とする。
【００２９】上記第８の発明によれば、発光部における光ファイバーのコア径の選定により、電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ3 結晶に入射する光ビームの広がり角度または収束角度が０．８度ないし１．４度の範囲となるため、生産性の低下やコストの上昇を抑えつつ特性を改善した光電圧センサを簡単な構成で実現することができる。
【００３０】第９の発明は、第３の発明において、前記発光部は、光源波長で略０．２５ピッチのＧＲＩＮレンズと、コア径が０．１６ｍｍないし０．２８ｍｍである光ファイバーとを含み、前記光ファイバーおよび前記ＧＲＩＮレンズを経て前記光ビームを前記センサ部に発射することを特徴とする。
【００３１】第９の発明によれば、発光部における光ファイバーのコア径が０．１６ｍｍないし０．２８ｍｍであることにより、電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ3 結晶に入射する光ビームの広がり角度または収束角度がほぼ０．８度ないし１．４度の範囲となる。したがって、第８の発明と同様、生産性の低下やコストの上昇を抑えつつ特性を改善した光電圧センサを簡単な構成で実現することができる。
【００３２】第１０の発明は、光ビームを発射する発光部と、前記光ビームの光路に沿って設定された所定の光軸上に偏光子、λ／４板、複屈折を有する電気光学結晶、および検光子が配置されているセンサ部と、前記センサ部を通過した後の前記光ビームを受光する受光部とを備え、前記受光部により受光された前記光ビームに基づき、前記電気光学結晶に印加された電圧を測定する光電圧センサであって、前記偏光子の偏光方向と前記検光子の偏光方向とが互いに平行である場合には、前記発光部における前記光ビームの中心は、前記光ビームの参照面上での前記電気光学結晶の複屈折の進相軸と前記λ／４板の複屈折の進相軸とが互いに垂直となるような第１の方向に所定量だけずれた位置に設定され、前記偏光子の偏光方向と前記検光子の偏光方向とが互いに垂直である場合には、前記発光部における前記光ビームの中心は、前記光ビームの参照面上での前記電気光学結晶の複屈折の進相軸と前記λ／４板の複屈折の進相軸とが互いに平行となるような第２の方向に所定量だけずれた位置に設定されていることを特徴とする。
【００３３】第１０の発明によれば、光学的軸ずれの特性による受光光量の低下と電気光学結晶へ入射ビームの軸ずれの特性による受光光量の上昇とが打ち消し合うような方向に発光部における光ビームの中心の位置がずらされるため、部品公差等による受光部による受光量の変動を低減することができる。
【００３４】第１１の発明は、第１０の発明において、前記発光部は、前記光ビームが通過する光ファイバーとレンズとを含み、前記光ファイバーのコアの中心軸を前記第１または第２の方向に前記レンズの光軸に対して平行にずれた軸ずれ位置に設定することにより、前記発光部における前記光ビームの中心の位置が設定され、前記軸ずれ位置は、前記受光部における受光光量が極大となる位置であることを特徴とする。
【００３５】第１１の発明によれば、光ファイバーのコアの中心軸の位置の設定により、光学的軸ずれの特性による受光光量の低下と電気光学結晶へ入射ビームの軸ずれの特性による受光光量の上昇とが打ち消し合うような方向および位置に発光部における光ビームの中心の位置がずらされるため、部品公差等による受光部による受光量の変動を最小にすることができる。
【００３６】第１２の発明は、光ビームを発射する発光部と、前記光ビームの光路に沿って設定された所定の光軸上に偏光子、λ／４板、複屈折を有する電気光学結晶、および検光子が配置されているセンサ部と、前記センサ部を通過した後の前記光ビームを受光する受光部とを備え、前記受光部により受光された前記光ビームに基づき、前記電気光学結晶に印加された電圧を測定する光電圧センサであって、前記受光部は、前記センサ部を通過して前記受光部に到達する前記光ビームの一部である部分ビームを選択的に受光する選択的受光手段を含み、前記選択的受光手段は、前記偏光子の偏光方向と前記検光子の偏光方向とが互いに平行である場合には、前記部分ビームを構成する各ビーム素線の参照面上での前記電気光学結晶の複屈折の進相軸と前記λ／４板の複屈折の進相軸とが互いに略垂直となるように前記部分ビームを選択的に受光し、前記偏光子の偏光方向と前記検光子の偏光方向とが互いに垂直である場合には、前記部分ビームを構成する各ビーム素線の参照面上での前記電気光学結晶の複屈折の進相軸と前記λ／４板の複屈折の進相軸とが互いに略平行となるように前記部分ビームを選択的に受光することを特徴とする。
【００３７】第１２の発明によれば、光学的軸ずれの特性による受光光量の低下と電気光学結晶へ入射ビームの軸ずれの特性による受光光量の上昇とが打ち消し合うように選択された部分ビームが受光部で受光されるため、部品公差等による受光部による受光量の変動を低減することができる。
【００３８】第１３の発明は、第１２の発明において、前記受光部は、前記光ビームが通過するレンズと、前記レンズを通過した後の前記光ビームの一部を選択的に受光する前記選択的受光手段としての光ファイバーとを含み、前記光ファイバーのコアの中心軸は、前記部分ビームが選択的に受光されるような方向に前記レンズの光軸に対して平行にずれた軸ずれ位置に設定され、前記軸ずれ位置は、前記受光部における受光光量が極大となる位置であることを特徴とする。
【００３９】第１３の発明によれば、受光部における光ファイバーのコアの中心軸の位置（軸ずれ位置）の設定により、光学的軸ずれの特性による受光光量の低下と電気光学結晶へ入射ビームの軸ずれの特性による受光光量の上昇とが打ち消し合うように選択された部分ビームが受光部で受光されるため、部品公差等による受光部による受光量の変動を最小にすることができる。
【００４０】第１４の発明は、第１発明において、前記発光部は、第１レンズと、前記第１レンズを収納する第１ホルダと、前記第１レンズを介して前記センサ部に前記光ビームを導入する第１光ファイバーと、前記第１光ファイバーの先端に取り付けられ、前記第１ホルダに挿入されて固定され、前記第１レンズと前記第１ホルダのいずれにも接しない側面部分に凹部を有する第１フェルールとを含み、前記第１光ファイバーは、前記第１ホルダと前記第１フェルールとの機械精度で前記第１レンズと光軸調整され、前記受光部は、第２レンズと、前記第２レンズを収納する第２ホルダと、前記センサ部を通過した前記光ビームを前記第２レンズを介して導出する第２光ファイバーと、前記第２光ファイバーの先端に取り付けられ、前記第２ホルダに挿入されて固定され、前記第２レンズと前記第２ホルダのいずれにも接しない側面部分に凹部を有する第２フェルールとを含み、前記第２光ファイバーは、前記第２ホルダと前記第２フェルールとの機械精度で前記第２レンズと光軸調整され、前記第１および第２ホルダと前記第１および第２フェルールとを囲み前記第１および第２フェルールにおける前記凹部を含む領域に接着剤を充填して硬化させることにより、前記第１および第２ホルダと前記第１および第２フェルールとが一体化されていることを特徴とする。
【００４１】上記第１４の発明によれば、第１および第２ホルダと第１および第２フェルールとを囲む領域に接着剤を充填して硬化させることにより第１および第２ホルダと第１および第２フェルールとを一体的に固定する固定ブロックが形成されており、この固定ブロックの形成の際に、第１および第２フェルールの表面における凹部に接着剤が充填され硬化してその固定ブロックの一部を構成する。これにより、第１および第２フェルールは第１および第２ホルダにそれぞれ挿入された状態で固定されているため、第１および第２フェルールの脱落が防止される。
【００４２】第１５の発明は、第１発明において、前記発光部は、第１レンズと、前記第１レンズを収納し、前記第１レンズと接しない側面部分に貫通孔が設けられた第１ホルダと、前記第１レンズを介して前記センサ部に前記光ビームを導入する第１光ファイバーと、前記第１光ファイバーの先端に取り付けられ、前記第１ホルダに挿入されて固定され、前記第１ホルダにおける前記貫通孔と位置が一致する凹部を側面に有する第１フェルールとを含み、前記第１光ファイバーは、前記第１ホルダと前記第１フェルールとの機械精度で前記第１レンズと光軸調整され、前記受光部は、第２レンズと、前記第２レンズを収納し、前記第２レンズと接しない側面部分に貫通孔が設けられた第２ホルダと、前記センサ部を通過した前記光ビームを前記第２レンズを介して導出する第２光ファイバーと、前記第２光ファイバーの先端に取り付けられ、前記第２ホルダに挿入されて固定され、前記第２ホルダにおける前記貫通孔と位置が一致する凹部を側面に有する第２フェルールとを含み、前記第２光ファイバーは、前記第２ホルダと前記第２フェルールとの機械精度で前記第２レンズと光軸調整され、前記第１ホルダにおける前記貫通孔および前記第１フェルールにおける前記凹部に接着剤を充填して硬化させることにより前記第１ホルダと前記第１フェルールとが一体化されており、前記第２ホルダにおける前記貫通孔および前記第２フェルールにおける前記凹部に接着剤を充填して硬化させることにより前記第２ホルダと前記第２フェルールとが一体化されていることを特徴とする。
【００４３】上記第１５の発明によれば、第１ホルダにおける貫通孔および第１フェルールにおける凹部に接着剤を充填して硬化させることにより第１ホルダと第１フェルールとが一体化されているため、第１フェルールは第１ホルダに挿入された状態で固定され、また、同様にして第２ホルダと第２フェルールとが一体化されているため、第２フェルールは第２ホルダに挿入された状態で固定されている。これにより、第１および第２フェルールの脱落が防止される。
【００４４】第１６の発明は、第１発明において、前記発光部は、第１レンズと、前記第１レンズを収納し、前記第１レンズと接しない側面部分に貫通孔が設けられた第１ホルダと、前記第１レンズを介して前記センサ部に前記光ビームを導入する第１光ファイバーと、前記第１光ファイバーの先端に取り付けられ、前記第１ホルダに挿入されて固定され、前記第１ホルダにおける前記貫通孔と位置が一致する凹部を側面に有する第１フェルールとを含み、前記第１光ファイバーは、前記第１ホルダと前記第１フェルールとの機械精度で前記第１レンズと光軸調整され、前記受光部は、第２レンズと、前記第２レンズを収納し、前記第２レンズと接しない側面部分に貫通孔が設けられた第２ホルダと、前記センサ部を通過した前記光ビームを前記第２レンズを介して導出する第２光ファイバーと、前記第２光ファイバーの先端に取り付けられ、前記第２ホルダに挿入されて固定され、前記第２ホルダにおける前記貫通孔と位置が一致する凹部を側面に有する第２フェルールとを含み、前記第２光ファイバーは、前記第２ホルダと前記第２フェルールとの機械精度で前記第２レンズと光軸調整され、前記第１および第２ホルダと前記第１および第２フェルールとを囲み前記第１および第２ホルダにおける前記貫通孔と前記第１および第２フェルールにおける前記凹部とを含む領域に接着剤を充填して硬化させることにより、前記第１および第２ホルダと前記第１および第２フェルールとが一体化されていることを特徴とする。
【００４５】上記第１６の発明によれば、第１および第２ホルダと第１および第２フェルールとを囲む領域に接着剤を充填して硬化させることにより第１および第２ホルダと第１および第２フェルールとを一体的に固定する固定ブロックが形成されており、この固定ブロックの形成の際に、第１および第２ホルダに設けられた貫通孔ならびに第１および第２フェルールの表面における凹部に接着剤が充填され硬化してその固定ブロックの一部を構成する。これにより、第１および第２フェルールは第１および第２ホルダにそれぞれ挿入された状態で固定されているため、第１および第２フェルールの脱落が防止される。
【００４６】第１７の発明は、第１４ないし第１６の発明のいずれかにおいて、前記接着剤は、無機材料を主成分とする無機質接着剤であり、前記第１および第２ホルダならびに前記第１および第２フェルールのうち前記接着剤と接する部分が無機材料で作製されていることを特徴とする。
【００４７】上記第１７の発明によれば、ホルダとフェルールとを一体化するための接着剤として無機質接着剤が使用されており、かつ、ホルダおよびフェルールのうち接着剤と接する部分が無機材料で作製されているため、接着剤が硬化して形成されるブロックとそのブロックに接するホルダおよびフェルールの部分とは、熱膨張係数が同程度となる。その結果、熱膨張係数の相違に基づく応力の発生を抑えることができ、そのような応力によって好ましくない温度特性が引き起こされるのを防ぐことができる。また、熱応力による光軸ずれ等に起因する温度特性も改善することができる。
【００４８】第１８の発明は、第１７の発明において、前記接着剤は、硬化後の熱膨張係数が２０×１０-6／℃以下である無機質接着剤であることを特徴とする。
【００４９】
【発明の実施の形態】＜０．基礎検討＞本発明の光電圧センサでは、所望の感度の設定や、感度の温度特性の改善などのために、電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ3結晶への入射ビームの光軸に対する軸ずれ角度や軸ずれ方向、広がり角度など、軸ずれに関するパラメータが適切な値に設定されている。この設定には、１つまたは複数の軸ずれに関するパラメータと光電圧センサの特性（感度や感度の温度特性など）との関係（以下「軸ずれ特性」という）を示すデータが必要となる。そこで本願発明者は、本発明の実施形態である光電圧センサを実現するための基礎検討として軸ずれに関するパラメータの適切な値を調べるために、任意の状態の光ビームに対する光電圧センサの出力を求めるためのモデル（以下「光電圧センサ出力算出モデル」という）を考案し、そのモデルに基づく計算機シミュレーション（以下「光電圧センサシミュレーション」という）により上記の軸ずれ特性を示すデータを得ている。以下では、本発明の実施形態を説明する前に、まず、この光電圧センサ出力算出モデルおよび光電圧センサシミュレーションについて説明する。
【００５０】図１は、光電圧センサの動作原理を示す図である。本発明に係る光電圧センサも、図１に示すように、センサ部と、発光部１０と、受光部１２とを備えており、センサ部は、光の入射側から順に同一光軸上に配置された、偏光子１、λ／４板２、電気光学結晶３、および検光子４で構成される。電気光学結晶３には１対の電極が設けられており、その電極対に被測定電圧Ｖｍが印加される。複屈折を有する結晶を電気光学結晶３として使用すると、電気光学結晶３に入射するビームの光軸に対する軸ずれ角度や軸ずれ方向、広がり角度などのビームの状態により、そのビームの参照面上での屈折率楕円体の主軸方向と主軸方向の屈折率とが変化する。ここで、電気光学結晶の屈折率楕円体をビームの参照面で切断した面である楕円の主軸上の主値がそのビームに対する屈折率を表すので、以下では、この楕円を「そのビームに対する屈折率を示す楕円」と呼ぶものとする。電気光学結晶３への入射ビームに対する屈折率が変化すると、電気光学結晶３から出射するビームの偏光状態も変化し、偏光状態の変化は検光子４からの出力光に光量変化をもたらす。
【００５１】＜０.１ 光電圧センサ出力算出モデル＞本光電圧センサシミュレーションでは、光電圧センサにおいて使用されるビームを、広がり角度分布の無いビーム（以下「ビーム素線」という）の集合体とみなす。すなわち、光電圧センサにおいて使用されるビームは、図１においてベクトルｋとして示されているようなビーム素線の集合体であって、ビーム中心とビームの広がり角度分布（または収束角度分布）とで表現でき、任意の状態のビームに対する光電圧センサの出力は、そのビームを構成する各ビーム素線に対する出力の積分値であると仮定する。
【００５２】＜０.２ 光電圧センサの出力の導出＞＜０.２.１ ビーム素線の出力＞図２は、図１に示した光電圧センサの入出力特性を説明するための図である。いま、光電圧センサにおいて電気光学結晶３に入射するビームを、そのビームに対する屈折率を示す楕円の２つの主軸方向のそれぞれに振動する光に分解し、分解されたそれらの光の間での位相差角（以下、単に「位相差角」という）を“Δ”で表すものとする。この位相差角Δはビームの偏光状態に対応するため、電気光学結晶３から出射して検光子４に入射するビームの位相差角Δと検光子４からの出力の光量Ｐとの関係（以下、この関係を「光電圧センサの入出力特性」といい、この関係を示す曲線を「光電圧センサの特性曲線」という）は、図２に示すようになる。電気光学結晶３への入射ビームの位相差角Δは、λ／４板２の通過によりπ／２となっている。電気光学結晶３に被測定電圧Ｖｍが印加されていない場合には、電気光学結晶３を通過した後の位相差角Δはπ／２のままである。一方、被測定電圧Ｖｍが印加されると、その電圧に応じて位相差角Δが変化する。したがって、電気光学結晶３に被測定電圧Ｖｍとして交流電圧が印加されると、Δ＝π／２、Ｐ＝Ｐｏ／２の点を光学バイアス点として変動する光学信号が検光子３からの出力として得られる（以下、この光学信号を「光電圧センサの出力」と呼ぶ）。ただし、電気光学結晶３に入射するビーム素線に軸ずれが無いものとする。
【００５３】上記のように、電気光学結晶３に入射するビーム素線に軸ずれが無い場合には、Δ＝π／２、Ｐ＝Ｐｏ／２の点すなわち特性曲線の線形部分の中心をバイアス点として、電気光学結晶３への印加電圧すなわち被測定電圧Ｖｍで変調された光信号が光電圧センサの出力として得られる。一方、電気光学結晶３に入射するビーム素線に軸ずれが生じると、図２に示すように、光電圧センサの特性曲線上において光学バイアス点が移動する。したがって、電気光学結晶３に入射するビーム素線に軸ずれが存在する場合には、光電圧センサの出力における非線形成分が大きくなる。この場合、光電圧センサの出力Ｐを下記の式で表すことができる。
Ｐ＝（１／２）・Ｐo・（１−sinΔp・sin２Θ） …（１）
ここで、Δｐは、電気光学結晶３に入射するビーム素線に対する屈折率を示す楕円の２つの主軸方向（進相軸方向および遅相軸方向）のそれぞれに振動する光の間の位相差角Δのうち、電気光学結晶において印加電圧Ｖｍによって誘起される位相角である。すなわち、Δｐ＝Δ−π／２＝（２π/λ）（ｎ1−ｎ2）Ｌ …（２）
ここで、ｎ１とｎ２は、それぞれ、電気光学結晶の屈折率を示す楕円の遅相軸方向と進相軸方向に振動している光に対する屈折率であり、Ｌは、光軸方向すなわち光の伝搬方向における電気光学結晶３の長さである。また、Θは、電気光学結晶３に入射するビーム素線に対する屈折率を示す楕円の主軸方向を示す角度であり、「設定角」と呼ばれる。なお、設定角Θは、軸ずれによる複屈折と電圧印加による複屈折とによって決まる。
【００５４】ビーム素線の軸ずれ状態は、図１に示すように、光軸に対する軸ずれ角度αと軸ずれ方向βとによって表現することができる。ここで、軸ずれ角度αは、ビーム素線を表すベクトルｋと光軸（Ｚ軸）とにより形成される角度であり、軸ずれ方向βは、ビーム素線を表すベクトルｋを光軸に垂直な面（光軸面）に射影したベクトルと電気光学結晶３に対する印加電界の方向（Ｘ軸）とで形成される角度である。以下では、ビーム素線の軸ずれ状態を“（α，β）”で示すものとする。軸ずれのあるビーム素線に対する電気光学結晶３による複屈折は、電気光学結晶３へ入射するビーム素線の軸ずれ（α，β）により発生する複屈折（以下「軸ずれによる複屈折」という）と電気光学結晶３への印加電圧である被測定電圧Ｖｍにより発生する複屈折（以下「電圧による複屈折」という）とによって決まる。そして、印加電圧Ｖｍが時間変動する場合、軸ずれによる複屈折は変動しないが、電圧による複屈折は印加電圧Ｖｍに応じて変動する。したがって、位相差角Δｐおよび設定角Θは共に時間ｔの関数であり、それぞれΔｐ(ｔ)、Θ(ｔ)と表現することができる。したがって、印加電圧Ｖｍを次式Ｖｍ＝Ｖo・sinωｔ …（３）
で表現されるものとし、上記式（１）で表される光電圧センサの出力Ｐを、印加電圧Ｖｍの周波数ωを基本波の周波数とするフーリエ級数に展開すると、下記のようになる。
Ｐ＝ｐs0＋ｐs1・sinωｔ＋ｐs2・sin２ωｔ＋… …（４）
【００５５】ところで、式（１）に含まれる位相差角Δｐは、前述の式（２）で表現することができ、式（２）の右辺における屈折率ｎ１およびｎ２は、軸ずれ角度αおよび軸ずれ方向βに加えて温度Ｔにも依存する。また、式（１）に含まれる設定角Θは、前述のように軸ずれによる複屈折と電圧印加による複屈折とによって決まるため、軸ずれ角度α、軸ずれ方向β、印加電圧Ｖｍの振幅Ｖｏ、および温度Ｔに依存する。したがって、上記式（４）におけるフーリエ係数ｐs0、ｐs1、ｐs2、…は、軸ずれ角度α、軸ずれ方向β、印加電圧Ｖｍの振幅Ｖo、および温度Ｔの関数であり、式（４）を下記のように書き直すことができる。
Ｐ＝ｐs0(α,β,Ｖo,Ｔ)＋ｐs1(α,β,Ｖo,Ｔ)・sinωｔ ＋ｐs2(α,β,Ｖo,Ｔ)・sin２ωｔ＋… …（５）
【００５６】ところで、光電圧センサでは、光電圧センサの出力である光量ＰのＡＣ成分とＤＣ成分との比を表す値として定義される変調度を算出することにより、印加電圧が測定される。したがって、ビーム素線に対する光電圧センサの感度ｓは、この変調度ｍであり、次式により与えられる。
【数１】

【００５７】＜０.２.２ ビームの出力＞前述のように、光電圧センサにおいて使用されるビームは、図１においてベクトルｋとして示されているようなビーム素線の集合体であり、光電圧センサの出力は、その集合体における各ビーム素線に対する出力の積分値であると仮定している。さらに、本シミュレーションでは、光電圧センサにおいて使用されるビームを構成するビーム素線の光量は、図３に示すように、αβ平面上において、そのビームの中心方向の軸ずれ角度αｃおよび軸ずれ方向βｃを示す点（αｃ，βｃ）を中心とするガウス分布をしている、と仮定する。
【００５８】いま、軸ずれ角度がビーム中心方向に対してγだけずれていて軸ずれ方向がビーム中心方向に対してθだけずれているビーム素線に注目し、上記ガウス分布の標準偏差をσとすると、注目ビーム素線の光量は、ビーム中心方向の光量の exp(−γ2／(２σ2))倍となる（この倍率 exp(−γ2／(２σ2))はθには無関係であり、当然ながら１よりも小さい）。したがって、注目ビーム素線に対する光電圧センサの出力における各フーリエ係数も、ビーム中心方向のビーム素線に対する光電圧センサの出力におけるフーリエ係数の exp(−γ2／(２σ2))倍となる。すなわち、注目ビーム素線の軸ずれ角度および軸ずれ方向をそれぞれαｄ、βｄとすると、 ｐsk(αd,βd,Ｖo,Ｔ)＝exp(−γ2／(２σ2))・ｐsk(αc,βc,Ｖo,Ｔ) （ｋ＝０，１，２，…） …（７）
である。よって、上記のフーリエ係数ｐsk(αｄ,βｄ,Ｖo,Ｔ)を、γについて０から∞まで積分し、θについて０から２πまで積分することにより、光電圧センサの出力Ｐをフーリエ級数に展開したときのフーリエ係数ｐｋが得られる。すなわち、【数２】

である。上記式（８）よりわかるように、ｐｋは、ビーム中心方向の軸ずれ角度αｃおよび軸ずれ方向βｃと、印加電圧Ｖｍの振幅Ｖoと、温度Ｔと、上記ガウス分布の標準偏差σとの関数となる。ここで、図３に示すように、上記のようにガウス分布しているビーム素線から構成されるビームの中心の光量のｅ-2倍の光量となるγをθcoで表し、「広がり角度」と呼ぶ。この広がり角度θcoはビームスポット径に対応するものであり、θco＝２σである。したがって、上記のフーリエ係数ｐｋは、θcoの関数でもあり、ｐｋ(αc,βc,Ｖo,Ｔ,θco)と表現することができる。
【００５９】以上より、光電圧センサの感度Ｓ（すなわち変調度Ｍ）は次式により与えられる。
【数３】

このようにして得られた上記式（９）を用いることにより、電気光学結晶３に入射するビームの中心方向の軸ずれ角度αｃや軸ずれ方向βｃ、広がり角度θco等のパラメータと、光電圧センサの感度Ｓとの関係を求めることができる。
【００６０】具体的には、温度Ｔや、印加電圧Ｖｍの振幅Ｖｏ、ビーム中心方向の軸ずれ状態（軸ずれ角度αｃおよび軸ずれ方向βｃ）、ビームの広がり角度θcoをパラメータとし、これらのパラメータの種々の値に対して、光電圧センサの感度Ｓ等を求めるための計算すなわち光電圧シミュレーションを上記式を用いて行う。図４は、この光電圧センサシミュレーションの手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートを参照しつつ光電圧センサシミュレーションについて説明する。
【００６１】本シミュレーションでは、まず、温度Ｔ、印加電圧の振幅Ｖｏ、広がり角度θcoの値を指定する（ステップＳ１０）。次に、ビーム中心方向の軸ずれ状態を表すパラメータである軸ずれ角度αｃおよび軸ずれ方向βｃの値を指定し（ステップＳ１２）、さらに、そのビームを構成する一つのビーム素線を指定する（ステップＳ１４）。このビーム素線の指定は、そのビーム素線の軸ずれ角度αｄおよび軸ずれ方向βｄの指定により行われる。以下、このビーム素線の軸ずれ状態を“（αｄ，βｄ）”で示すものとする。
【００６２】このようにして各種のパラメータ値が指定されると、次に、それらのパラメータ値によって特定される条件の下で光電圧センサの出力を計算機シミュレーションによって求める。すなわち、まず、電気光学結晶３への印加電圧Ｖｍとしての正弦波入力Ｖｍ＝Ｖo・sinωｔを与える（ステップＳ１６）。次に、そのようにして与えられた正弦波入力の電圧印加の下での、軸ずれ状態（αｄ，βｄ）のビーム素線に対する光電圧センサの出力を求める（ステップＳ１８）。これにより、そのビーム素線に対する光電圧センサの入出力関数が得られる。そして、そのビーム素線に対する光電圧センサの出力をフーリエ級数に展開したときの各フーリエ係数ｐsk（ｋ＝０，１，２，…）の値を算出する（ステップＳ２０）。
【００６３】上記ステップＳ１６、Ｓ１８、Ｓ２０を、電気光学結晶３に入射するビームを構成する各ビーム素線について実行することにより、各ビーム素線に対する出力における各フーリエ係数ｐsk(αd,βd,Ｖo,Ｔ,θco) の値が得られる。これらの値を用いて式（８）により、各ビーム素線の集合体としての入射ビームに対する光電圧センサの出力におけるフーリエ係数ｐｋを算出する（ステップＳ２４）。このとき、式（８）に基づき、フーリエ係数ｐsk(αd,βd,Ｖo,Ｔ,θco)が各ビーム素線の軸ずれ角度のビーム中心方向に対するずれであるγについては０から∞まで積分され、各ビーム素線の軸ずれ方向のビーム中心方向に対するずれであるθについては０から２πまで積分される。このようなγおよびθについての積分は総和計算により行われ、このうちγについての０から∞までの積分は０からθcoまでの総和計算で近似される（ステップＳ２２）。
【００６４】このようにして、ステップＳ１４〜Ｓ２２により、０≦γ≦θcoおよび０≦θ≦２πを満たすγおよびθの種々の値に対応する軸ずれ状態（αｄ，βｄ）のビーム素線に対する光電圧センサの出力における各フーリエ係数ｐsk(αd,βd,Ｖo,Ｔ)が算出され、ステップＳ２４により、各ビーム素線に対する出力の和（積分値）としての光電圧センサの出力における各フーリエ係数ｐｋ(αｃ,βｃ,Ｖo,Ｔ,θco)が算出される。
【００６５】本シミュレーションでは、中心方向の軸ずれ状態（αｃ，βｃ）が０≦αｃ≦２［°］を満たす各種のビームについての光電圧センサの出力における各フーリエ係数ｐｋ(αｃ,βｃ,Ｖo,Ｔ,θco) を、上記と同様にして算出する（ステップＳ１２〜Ｓ２６）。さらに本シミュレーションでは、温度Ｔ、印加電圧の振幅Ｖｏ、広がり角度θcoという各パラメータ（外部パラメータ）の値を種々変えて、各種のパラメータ値に対する各フーリエ係数ｐｋ(αｃ,βｃ,Ｖo,Ｔ,θco) を算出する（ステップＳ１０〜Ｓ２８）。
【００６６】以上のようにして、パラメータαｃ,βｃ,Ｖo,Ｔ,θcoの各種の値に対する各フーリエ係数ｐｋが得られる。
【００６７】上述の光電圧センサシミュレーションにおいて使用したパラメータの範囲と個数は図５に示す通りである。したがって、以上において説明したステップＳ１０〜Ｓ２８により、この図５に対応するパラメータの各種値に対する各フーリエ係数ｐｋが得られる。この各フーリエ係数ｐｋを用いて、式（９）により光電圧センサの感度Ｓを計算し、ビーム中心の軸ずれ状態（αｃ，βｃ）や広がり角度θcoと光電圧センサの感度Ｓとの関係を求めることができる。同様に、各フーリエ係数ｐｋを用いて、ビーム中心の軸ずれ状態（αｃ，βｃ）や広がり角度θcoと光電圧センサの感度温度特性との関係を求めることもできる。
【００６８】以下、添付図面を参照しつつ本発明の各実施形態について説明する。なお、以下では、上記の広がり角度θcoに対応するパラメータとして電気光学結晶３における入射ビームのビーム端での広がり角度に着目し、これを記号“θCLN ”で表すものとする。
【００６９】＜１．第１の実施形態＞まず、本発明の第１の実施形態である光電圧センサについて説明する。本実施形態の光電圧センサは、前述の図１に示すように、センサ部と、発光部１０と、受光部１２とを備えており、センサ部は、光の入射側から順に同一光軸上に配置された、偏光子１、λ／４板２、電気光学結晶３、および検光子４で構成される。発光部１０は光源および入力側光学系を含み、光源から発射されたビームは入力側光学系を経てセンサ部に入射する。センサ部では、そのビームの光路に上記の偏光子１、λ／４板２、電気光学結晶３、および検光子４が配置されており、そのビームは、これらの光学素子により被測定電圧Ｖｍで変調された後に出射される。受光部１２は、出力側光学系および光電変換素子を含み、センサ部から出射されたビームは出力側光学系を経て光電変換素子で受光されて電気信号に変換される。
【００７０】本実施形態の光電圧センサでは、電気光学結晶３としてＺ軸伝播ＬｉＮｂＯ3結晶が使用されており、電気光学結晶３はそのＺ軸（Ｃ軸）を光軸に合わせるように配置されている。また、本実施形態の光電圧センサは、光電圧センサの感度（変調度）が所望の値または状態となるように、電気光学結晶３への入射ビームの中心方向ｋが適切な方向に設定された設計となっている。ここで、図１に示すように、電気光学結晶３に入射するビームの中心方向ｋは、その中心方向ｋのＺ軸（光軸）に対する軸ずれ状態を示す軸ずれ角度αおよび軸ずれ方向βにより表すことができる。したがって本実施形態では、軸ずれ状態を示すパラメータとしての軸ずれ角度αおよび軸ずれ方向βと光電圧センサの感度（変調度）との関係（以下「感度の軸ずれ特性」という）に基づき、所望の感度が得られるように、軸ずれ状態を示す軸ずれ角度αおよび軸ずれ方向βが設定される。
【００７１】上記のように軸ずれ特性を設定する際に必要となる感度の軸ずれ特性は、前述の光電圧センサシミュレーションにより得られる。図６は、この光電圧シミュレーションにより得られた軸ずれ特性を示す特性図であって、電気光学結晶３に入射するビームが広がり角度分布の無いビームすなわちビーム素線である場合の、本実施形態の光電圧センサの感度（すなわち変調度）の軸ずれ特性を示している。なお、この光電圧センサシミュレーションでは、光源の中心波長は０．８μｍ〜０．９μｍであるとしている。
【００７２】図６において、矩形内に描かれた曲線は、光電圧センサの感度を示す等高線である。また、その矩形の中心は電気光学結晶３の光軸に相当し、その中心からの距離は軸ずれ角度αを表し、その中心の周囲の角度は軸ずれ方向βを表している。したがって、図６に示した矩形領域における位置は、電気光学結晶３へ入射するビームの軸ずれ状態に対応し、（α，β）で表現することができる。なお、図６の特性図における横軸は軸ずれ角度αの印加電界の方向（Ｘ軸方向）の大きさを示し、縦軸は軸ずれ角度αの印加電界に垂直な方向（Ｙ軸方向）の大きさを示している。
【００７３】図６に示した軸ずれ特性、すなわち電気光学結晶３への入射ビームがビーム素線である場合における光電圧センサの感度の軸ずれ特性は、電気光学結晶３の屈折率楕円体で決まり、電気光学結晶３の形状には依存しないが、感度の大きさは電気光学結晶３の形状により変化する。図６によれば、光電圧センサの感度の軸ずれ特性は、軸ずれの無い状態すなわち軸ずれ角度α＝０°の状態を鞍点（サドルポイント）とする特性であって、β＝４５°の方向に平行な軸ずれ方向（β＝２２５°を含む）においては軸ずれ角度αが大きくなるにしたがって感度が増加する傾向を示し、β＝−４５°の方向に平行な軸ずれ方向（β＝１３５°を含む）においては軸ずれ角度αが大きくなるにしたがって感度が減少する傾向を示す。
【００７４】したがって、電気光学結晶３への入射ビームの軸ずれ状態を調整することにより、すなわち軸ずれ角度αおよび軸ずれ方向βを調整することにより、光電圧センサの感度を調整することができる。
【００７５】そこで、本実施形態の光電圧センサを実現する際には、電気光学結晶３への入射ビームの軸ずれ状態（α，β）と光電圧センサの感度との関係（図６）に基づき、すなわち前述の光電圧センサシミュレーションにより得られた軸ずれ特性に基づき、所望の感度を与えるように、軸ずれに関するパラメータの値が決定される。そして、そのパラメータが決定された値になるように、光電圧センサの構造や使用される部品などが選定される。
【００７６】上述の実施形態では、電気光学結晶３への入射ビームの軸ずれ状態と光電圧センサの感度との関係に基づき軸ずれに関するパラメータにより感度を調整できることを利用して、所望の感度を与えるようにパラメータの値を設定していた。しかし、感度以外にも、受光部での受光光量や、光量温度特性、感度温度特性、感度電圧特性などと軸ずれ状態との間に固有の関係がある。したがって、軸ずれ状態（α，β）を調整することにより、受光部での受光光量や、光量温度特性、感度温度特性、感度電圧特性などを調整することも可能である。よって、例えば、軸ずれ角度αおよび軸ずれ方向βを適切な範囲の値に設定することにより、光電圧センサの感度の温度特性を改善することができる。
【００７７】なお、既述の特開平７−２４８３３９号公報に記載の光学式センサは、ポッケルス素子（電気光学結晶）に対する入射光の入射角度の調整により温度特性が改善される点で、本実施形態と共通する。しかし、この光学式センサでは、調整される入射角度は軸ずれ角度αに相当し、軸ずれ方向βの変化による出力変化は認識されておらず、したがって軸ずれ方向βの調整は考慮されていない。このように入射光の入射角度すなわち軸ずれ角度αを調整するのみでは、安定な温度特性が得られない。これに対し、本実施形態では、軸ずれ角度αのみならず軸ずれ方向βをも考慮して軸ずれ状態（α，β）を適切に設定することにより温度特性等が改善される。また本実施形態では、軸ずれ角度αおよび軸ずれ方向βは設計パラメータとして決定されるものであるため、上記の光学式センサとは異なり、温度に応じて軸ずれ角度αなどを調整する機構は不要である。
【００７８】＜２．第２の実施形態＞次に、本発明の第２の実施形態である光電圧センサについて説明する。本実施形態の光電圧センサは、第１の実施形態と同様、図１に示すような構成を有している。本実施形態の光電圧センサにおける構成要素のうち第１の実施形態におけるものと同一の構成要素については、同一の参照番号を付してその説明を省略する。
【００７９】既述のように、光電圧センサにおける電気光学結晶３に入射する実際のビームは、図７に示す如く、ビーム素線１６の集合体であって、そのビーム強度は各ビーム素線の強度の和である、と見なされる。したがって、使用されるビームが軸ずれ状態にある複数のビーム素線を含み、それらのビーム素線の強度すなわち光量が所定の広がり角度分布１５を有する場合、光電圧センサの感度は、各ビーム素線固有の軸ずれ状態での感度を広がり角度分布１５に応じた割合で加算して得られる和で決まる。ところで、図６によれば、感度が低下する軸ずれ方向βの範囲が感度の向上するβの範囲よりも広い。このため、電気光学結晶３における入射ビームの中心方向の軸ずれ角度αｃが０°である状態すなわち入射ビームに軸ずれが無い状態において、ビーム広がりが大きくなると、感度は低下する傾向を示す。よって、ビームの中心方向の軸ずれ角度αｃを０°に固定することによりビームの中心方向を軸ずれの無い状態にしておき、ビームの広がりを調整することにより感度を調整することも可能である。
【００８０】実際に使用されるビームの光量は、伝播中には回折の影響で図８に示すように軸ずれ角度αに関してガウス分布をしており、ビームの中心強度のｅ-2倍の強度に対応する軸ずれ角度θcoがビーム端１７の角度である。また、ビーム形状測定装置は、ビーム断面においてビームの中心強度のｅ-2倍の強度の位置をビーム端とみなしてビームスポット径を決めており、ビーム広がり角度θcoに対応するビーム端とビームスポット径上のビーム端とは一致する。したがって、ビーム端によりビームの広がりを指定することができる。
【００８１】また、使用されるビームにビーム収縮がある場合においても、同様に、光電圧センサの感度を調整することができる。すなわち、ビーム収縮のあるビームに含まれるビーム素線の軸ずれ状態と、その収縮角度と同じ広がり角度を有するビームに含まれるビーム素線の軸ずれ状態とは、軸ずれ特性の観点からは等価である。このため、図６によれば、感度が低下する軸ずれ方向βの範囲が感度の向上するβの範囲よりも広いので、軸ずれ無ビーム（ビーム中心の軸ずれ角度α＝０）のビーム収縮が大きくなると、感度は低下する傾向を示す。したがって、ビーム収縮のあるビームは、その収縮角度と同じ広がり角度を有するビームと同様に扱うことができる。これは、ビーム収縮状態を調整することにより感度を調整できることを意味する。よって、以下では収束角度には特に言及しないが、以下において広がり角度について述べる内容は収束角度についても成立する。
【００８２】上記より、電気光学結晶３における入射ビームの中心方向の軸ずれ角度αｃを０°に固定することによりビームの中心方向を軸ずれの無い状態にしておき、ビームの広がり角度を調整することにより感度を調整することができる。したがって光電圧センサにおいて感度を所望の値とするには、その光電圧センサの設計において、電気光学結晶３における入射ビームのビーム端での広がり角度θCLN を、電気光学結晶３への入射ビームの軸ずれ状態（α，β）と光電圧センサの感度との関係（図６参照）に基づく適切な値に設定すればよい。
【００８３】また、感度以外にも、受光光量や、光量温度特性、感度温度特性、感度電圧特性などと軸ずれ状態との間の固有の関係（軸ずれ特性）があることを利用して、電気光学結晶３における入射ビームの広がり角度θCLN を調整することにより、光電圧センサにおける光量や、光量温度特性、感度温度特性、感度電圧特性などを調整することも可能である。以下、本実施形態の光電圧センサでは、λ／４板２の温度特性に起因する感度温度特性を改善するために、電気光学結晶３における入射ビームの広がり角度θCLN と感度温度特性との関係に基づき、広がり角度θCLN が設定されるものとして説明する。なお、本実施形態では、発光部において中心波長が０．８〜０．９μｍの光源が使用され、λ／４板２は水晶製であるとする。
【００８４】ビームに軸ずれがないものとし（ビーム中心においてα＝０°）、λ／４板２における温度特性を無視すると、光電圧センサの感度温度特性は、図９に示すように、理論的には温度に対して線形で、ビーム端での広がり角度θCLN が大きくなるにしたがって特性直線の傾きが大きくなることが知られている。なお図９において、横軸は温度Ｔを表し、縦軸は２５℃のときの感度を基準とする相対感度変化Ｄsrを表しており、この図に示す関係は前述の光電圧センサシミュレーションにより得られたものである。図１０は、λ／４板２の温度特性を無視した場合の感度温度変化率Ｒstと、電気光学結晶３における入射ビームの中心の軸ずれ状態（αｃ，βｃ）と、ビーム端での広がり角度θCLN との関係を示す図であり、この図に示す関係は、光電圧センサの感度温度特性が線形であることを利用して求められたものである。ここで、感度温度変化率Ｒstとは、温度に対する相対感度変化Ｄsrの変化率すなわち単位温度あたりの相対感度変化Ｄsrの変化をいう。ところで、軸ずれ状態は、軸ずれ角度αと軸ずれ方向βで決まるが、感度温度特性の軸ずれ特性の対称性を考慮すれば、各αに対してβ＝±４５°，１３５°，２２５°の方向が温度特性の極大または極小を示す方向である。したがって、感度温度特性が極大または極小を示す軸ずれ状態を調べるには、β＝±４５°，１３５°，２２５°の方向のみを考慮すればよい。そこで、図１０では、θCLN とαｃの符号の組み合わせでβ＝±４５°,１３５°,２２５°の４方向が表されている。すなわち、θCLN とαｃの符号の組み合わせを、θCLN およびαｃのそれぞれの符号を示す＋または−を順に並べて括弧で囲んだもの“（θCLN の符号，αｃの符号）”で表現するものとすると、（＋，＋）はβ＝４５°に、（＋，−）はβ＝２２５°に、（−，＋）はβ＝−４５°に、（−，−）はβ＝１３５°にそれぞれ対応している。
【００８５】図１０によれば、電気光学結晶３における入射ビームの中心の軸ずれ方向βｃがβ＝＋４５°の方向に平行な方向の場合すなわちθCLN の符号が＋の場合は、ビームの広がりが大きくなるにしたがって温度変化率が−（感度変化率が温度に対して負の相関）から＋（感度変化率が温度に対して正の相関）に変化する。これに対し、軸ずれ方向βｃがβ＝−４５°の方向に平行な方向の場合すなわちθCLN の符号が−の場合は、ビームの広がりが大きくなるにしたがって温度変化率は＋のまま大きくなる。ただし、｜αｃ｜＜０．５°である。
【００８６】図１１は、電気光学結晶３における入射ビームの中心の軸ずれ状態（αｃ，βｃ）と、ビーム端での広がり角度θCLN と、水晶製λ／４板２の温度特性を考慮した感度温度変化率Ｒstとの関係を示す図である。図１１によれば、感度温度変化率Ｒstが概ね０［％／℃］となるビーム状態は、ビーム中心の軸ずれ方向βｃがβ＝＋４５°の方向に平行な方向の場合すなわちθCLN の符号が＋の場合、αｃに関係なくθCLN ＝１．１°付近に集中する。これに対し、ビーム中心の軸ずれ方向βｃがβ＝−４５°の方向に平行な方向の場合すなわちθCLN の符号が−の場合、感度温度変化率Ｒstが概ね０［％／℃］となるビーム状態は、｜αｃ｜＜０．３°の時にはθCLN ＝１．０°付近に存在し、｜αｃ｜≧０．３°のときには存在しない確率が高い。したがって、総合すると、広がり角度θCLN が０．８〜１．４°の範囲にあるビームを使用すると、ビーム中心の軸ずれ状態（αｃ，βｃ）によらず感度温度変化率Ｒstが±０．０２［％／℃］程度以下、すなわち−０．０２≦Ｒst≦０．０２となる確率が高い。感度温度変化率Ｒstが±０．０２［％／℃］程度以下であれば、温度による感度の変動は、−２０℃〜８０℃の動作温度範囲において±１［％］程度以下となる。また、ビーム中心の軸ずれ角度αｃが０°である軸ずれ無しビームを使用する場合には、そのビームの広がり角度θCLN を０．８〜１．４°の範囲に設定すれば、感度温度変化率Ｒstが±０．０１［％／°］以下、すなわち−０．０１≦Ｒst≦０．０１となる確率が高くなる。感度温度変化率Ｒstが±０．０１［％／℃］程度以下であれば、温度による感度の変動は、−２０℃〜８０℃の動作温度範囲において±０．５［％］程度以下となる。
【００８７】そこで、本実施形態の光電圧センサを実現する際には、図１１に示した軸ずれ特性すなわち電気光学結晶３における入射ビームの状態（θCLN ，αｃ，βｃ）と感度温度変化率Ｒstとの関係に基づき、電気光学結晶３における入射ビームの広がり角度θCLN が０．８〜１．４°の範囲の値となるように、光電圧センサの構造や使用される部品などが決定される。このような構成によれば、光電圧センサの温度特性が改善され、温度による感度の変動は、−２０℃〜８０℃の動作温度範囲において±１［％］程度以下となる。特に、電気光学結晶３における入射ビームの中心方向の軸ずれ角度αｃが０°に設定された場合には、温度による感度の変動は、−２０℃〜８０℃の動作温度範囲において±０．５［％］程度以下となる。
【００８８】＜３．第３の実施形態＞次に、本発明の第３の実施形態である光電圧センサについて説明する。本実施形態の光電圧センサは、第１の実施形態と同様、図１に示すように、センサ部と、発光部１０と、受光部１２とを備えており、センサ部は、光の入射側から順に同一光軸上に配置された、偏光子１、λ／４板２、電気光学結晶３としてのＺ軸伝播ＬｉＮｂＯ3 結晶、および検光子４で構成される。本実施形態の光電圧センサにおける構成要素のうち第１の実施形態におけるものと同一の構成要素については同一の参照番号を付すものとする。
【００８９】本実施形態の光電圧センサの概略構造は、図２１に示した従来の光電圧センサと同様である。発光部１０は、光源を含むＥ／Ｏ回路と、同一光軸上に配置された、光ファイバー３２ａ、フェルール３８ａ、ＧＲＩＮレンズ３３ａ、およびホルダ２８ａからなる入力側光学系とで構成され、入力側光学系における各光学部品は互いに接する光軸面で透明接着剤により接着されている。受光部１２は、同一光軸上に配置された光ファイバー３２ｂ、フェルール３８ｂ、ＧＲＩＮレンズ３３ｂおよびホルダ２８ｂからなる出力側光学系と、出力側光学系から出射されるビームを電気信号に変換する変換素子を含むＯ／Ｅ回路とで構成されており、出力側光学系における各光学部品も互いに接する光軸面で透明接着剤により接着されている。
【００９０】図１２は、本実施形態の光電圧センサにおける軸ずれ無ビームを構成する代表のビーム素線である光線の軌跡の概要を示している。図１２に示すように、使用されるビームに軸ずれが無い場合（ビーム中心の軸ずれ角度が０°の場合）、発光部１０の光ファイバー３２ａから出射するビームを構成するビーム素線のうち、その光ファイバー３２ａのコア端面上の出射位置が互いに異なるビーム素線は、レンズ３３ａを介して、異なる軸ずれ角度で電気光学結晶３に入射する。
【００９１】当然、光ファイバー３２ａのコア１９の端面上におけるビーム素線の出射位置がコア１９の中心Ｃａから離れるほど、そのビーム素線の電気光学結晶３における入射角度２３が大きくなる。このため、固有の軸ずれ角度を有するビーム素線１６の集合体であるビームが受光部１２の光ファイバー３２ｂに到達したときの各ビーム素線の到達位置は、発光部１０の光ファイバー３２ａのコア１９の端面上の出射位置がコア１９の中心Ｃａから離れているほど、受光部１２の光ファイバー３２ｂのコア２０の中心Ｃｂからの距離が大きくなる。ここで、受光部１２の光ファイバー３２ｂに到達したビームに含まれるビーム素線のうち、光ファイバー３２ｂのコア２０の径Ｄｂ内に入らないビーム素線は、受光されない。また、光ファイバー３２ｂの開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）で決まる受光角度を満足しないビーム素線１６も受光されない。そして、光電圧センサの特性は、受光されたビーム素線２１の特性のみで決まる。よって、受光部１２の光ファイバー３２ｂのコア２０の径ＤｂとＮＡを調整することで、光電圧センサの特性を変えることができる。
【００９２】なお、図１２には、光軸を含むビーム断面の片半分に対応するビーム素線のみが示されているが、実際には、軸ずれの無いビームは光軸に対して軸対称である。また、受光部１２のレンズ３３ｂにもレンズ径やレンズＮＡによって決まる受光条件があり、レンズ３３ｂの受光条件を調整することによっても光電圧センサの特性を変えることができる。なお、図１２に示したビームは軸ずれが無い（ビーム中心の軸ずれ角度が０°である）ものとしているが、軸ずれの有るビーム場合も同様に、ビーム素線１６を選択的に受光することで、光電圧センサの特性を変えることができる。
【００９３】そこで本実施形態の光電圧センサでは、発光部１０の光ファイバー３２ａを経てＧＲＩＮレンズ３３ａから出射し受光部１２のＧＲＩＮレンズ３３ｂまたは光ファイバー３２ｂに到達するビームのうち、一部のビームのみが、ＧＲＩＮレンズ３３ｂまたは光ファイバー３２ｂの受光条件（すなわちレンズ３３ｂの径や開口数(NA:Numerical Aperture) 、光ファイバー３２ｂのコア径ＤｂやＮＡ）に応じて選択的に受光される構成となっていて、光電圧センサとしての所望の特性を得ることができるようにそれらの受光条件が適切に設定されている。
【００９４】例えば、感度温度特性を改善するために、前述の第１の実施形態では電気光学結晶３における入射ビームの軸ずれ状態（α，β）が適切な範囲に設定されるが、本実施形態では、この軸ずれ状態の設定を直接行う代わりに、電気光学結晶３における軸ずれ状態（α，β）が設定すべき範囲にあるビーム素線のみを受光するように受光部の受光条件が設定される。また、感度温度特性を改善するために、前述の第２の実施形態では電気光学結晶３における入射ビームの広がり角度θCLN が適切な範囲（具体的にはθCLN ＝０．８〜１．４°の範囲）に設定されるが、本実施形態において、この広がり角度θCLN の設定を直接行う代わりに、電気光学結晶３における入射ビームのうち広がり角度θCLN が前記範囲となる部分を構成するビーム素線のみを受光するように受光部の受光条件を設定するようにしてもよい。受光条件の設定は、前述のように、受光部１２における光ファイバー３２ｂのコア径ＤｂやＮＡ、レンズ３３ｂのレンズ径やＮＡのいずれか一つまたは複数を選定することにより行われる。
【００９５】＜４．第４の実施形態＞次に、本発明の第４の実施形態である光電圧センサについて説明する。本実施形態の光電圧センサの構成は、図２１および図１に示した第３の実施形態の構成と同様であり、同一の構成要素には同一の参照番号を付すものとする。上述の第３の実施形態では、光電圧センサとしての所望の特性が得られるように、受光部においてビームが選択的に受光される。これに対し、本実施形態では、光電圧センサとしての所望の特性が得られるように、発光部１０における光ファイバー３２ａのコア径Ｄａが設定される。なお、本実施形態では、発光部１０において中心波長が０．８〜０．９μｍの光源が使用され、レンズ３３ａおよび３３ｂとして光源波長で０．２５ピッチのＧＲＩＮレンズが使用され、電気光学結晶３としてＬｉＮｂＯ3 結晶が使用され、λ／４板２は水晶製である。ただし、光源波長で０．２５ピッチのＧＲＩＮレンズが存在しない場合には、その光源波長の近傍の波長で０．２５ピッチのＧＲＩＮレンズ、すなわち光源波長で概ね０．２５ピッチのＧＲＩＮレンズを使用してもよい。例えば、中心波長が０．８５μｍの光源が使用されている場合に、０．８３μｍの波長で０．２５ピッチのＧＲＩＮレンズを使用してもよい。
【００９６】図１３は、発光部１０における光ファイバー３２ａの端面でのビーム素線の出射位置とそのビーム素線の電気光学結晶３における入射角度２３との関係を示す図であり、この関係は主として上記のＧＲＩＮレンズ３３ａによって決まる。図１３に示す関係は、ＧＲＩＮレンズ３３ａとして、日本板硝子株式会社より入手可能な型番Ｓ２０Ｓ２５ＸＸＸＸのＧＲＩＮレンズを使用するものとして、光線追跡法により求められたものである。本実施形態では、このような関係に基づき、所望の感度温度特性が得られるように、発光部における光ファイバー３２ａのコア径Ｄａが選定される。第２の実施形態に関して述べたように（図１１参照）、電気光学結晶３における入射ビームの広がり角度θCLN が０．８〜１．４°の範囲にあるビームを使用すると、ビーム中心の軸ずれ状態（αｃ，βｃ）によらず、温度による感度の変動は、−２０℃〜８０℃の動作温度範囲において±１［％］程度以下となる。また、ビーム中心の軸ずれ角度αｃが０°に設定された軸ずれ無しビームを使用する場合には、そのビームの広がり角度θCLN を０．８〜１．４°の範囲に設定すれば、温度による感度の変動は、−２０℃〜８０℃の動作温度範囲において±０．５［％］程度以下となる。
【００９７】そこで本実施形態では、電気光学結晶３における入射角２３が０．８〜１．４°の範囲になるビーム素線の光ファイバー３２ａ端面での出射位置の範囲として、光ファイバー３２ａのコア１９の中心Ｃａからの距離が０．０８〜０．１４［ｍｍ］である範囲が選定され、これに対応して、光ファイバー３２ａのコア径Ｄａが決定される（図１２参照）。すなわち、本実施形態におけるＧＲＩＮレンズ３３ａの特性などから導かれる光ファイバーの最適なコア径Ｄａは０．１６〜０．２８［ｍｍ］であるとして、このようなコア径Ｄａの光ファイバーが発光部の光ファイバー３２ａとして使用される。
【００９８】このような本実施形態によれば、発光部１０においてコア径Ｄａが０．１６〜０．２８［ｍｍ］の光ファイバー３２ａが使用されていることから、電気光学結晶３における入射ビームのビーム端の広がり角度θCLN が０．８〜１．４°程度となる。その結果、温度による感度の変動は、−２０℃〜８０℃の動作温度範囲において±１［％］程度以下となる。特に、本実施形態において電気光学結晶３における入射ビームの中心の軸ずれ角度αｃが０°に設定されている場合（軸ずれ無しの場合）には、温度による感度の変動は、−２０℃〜８０℃の動作温度範囲において±０．５［％］程度以下となる。
【００９９】＜５．第５の実施形態＞次に、本発明の第５の実施形態である光電圧センサについて説明する。本実施形態の光電圧センサの構成は、図２１および図１に示した第３の実施形態の構成と同様であり、同一の構成要素には同一の参照番号を付すものとする。本実施形態の光電圧センサは、受光部１２における受光光量の変動ができるだけ小さくなるように、発光部１０における光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸を光軸からずらした位置に設定した設計となっている。なお、本実施形態では、電気光学結晶３としてＺ軸伝播ＬｉＮｂＯ3結晶が使用され、λ／４板２は水晶製であって、その複屈折率の進相軸がＸ軸（電気光学結晶３に対する印加電界の方向）に対して４５°に設定されている。また、偏光子１と検光子４は、偏光方向が互いに平行となるように配置されている。
【０１００】図１４は、本実施形態の光電圧センサのＤＣ出力の軸ずれ特性、すなわち、電気光学結晶３であるＬｉＮｂＯ3結晶における入射ビームの軸ずれ状態（α,β）と光電圧センサのＤＣ出力との関係を示す特性図である。この特性図に示された関係は、既述の光電圧センサシミュレーションにより得られたものである。図１４において、矩形内に描かれた曲線は光電圧センサのＤＣ出力を示す等高線であり、その矩形の中心は電気光学結晶３の光軸に相当し、その中心からの距離は軸ずれ角度αを表し、その中心の周囲の角度は軸ずれ方向βを表している。
【０１０１】図１４によれば、β＝＋４５°の軸ずれ方向において、光電圧センサのＤＣ出力が極小となる軸ずれ角度αが存在し、β＝−４５°の軸ずれ方向において、光電圧センサのＤＣ出力が極大となる軸ずれ角度αが存在する。
【０１０２】ところで図１２から明らかなように、発光部１０における光ファイバー３２ａのコア１９の端面上におけるビーム素線の出射位置と、電気光学結晶３におけるそのビーム素線の入射角度２３（＝α）とは１対１に対応する。したがって、発光部１０における光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸を光軸と平行にβ＝＋４５°の方向にずらしていくと、或る位置において光電圧センサのＤＣ出力が極小となり、コア１９の中心軸を光軸と平行にβ＝−４５°の方向にずらしていくと、或る位置において光電圧センサのＤＣ出力が極大となる。すなわち、β＝±４５°方向にコア１９の中心軸を軸ずれさせたときに光電圧センサのＤＣ出力の変化が最も大きい。したがって、β＝±４５°方向の軸ずれに対するＤＣ出力の変化を調べれば、他の方向の軸ずれに対するＤＣ出力の変化は推測可能である。
【０１０３】図１５は、光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸を光軸と平行にβ＝±４５°の方向にずらした場合における、コア１９の中心軸の軸ずれ位置と受光部１２での受光量との関係（以下「ファイバー軸ずれ特性」という）を示す特性図である。このファイバー軸ずれ特性のうち破線の曲線で表される「ＬｉＮｂＯ3 軸ずれ」の特性は、発光部１０から出射された全ビームが受光部１２で受光されることを前提としており、図１４に示した光電圧センサのＤＣ出力の軸ずれ特性をβ＝±４５°について示したものと見なすことができる。なお、図１５では、光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸をβ＝−４５°方向に平行移動させた場合を＋符号で、β＝＋４５°方向に平行移動させた場合を−符号で表している。
【０１０４】上記のように「ＬｉＮｂＯ3 軸ずれ」の特性は、発光部１０から出射された全ビームが受光部１２で受光されるものとしているが、受光部１２の光ファイバー３２ｂを光軸上に静止させた場合、発光部１０からのビームを全て受光することはできない。すなわち、受光部１２の光ファイバー３２ｂを光軸上に静止させた状態で、発光部１０における光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸を光軸と平行にβ＝±４５°方向にずらしていくと、受光部１２での受光光量は、図１５において点線の曲線で示される「光学軸ずれ」の特性にしたがって低下する。
【０１０５】したがって、「光学軸ずれ」の特性も加味した総合的な光電圧センサのＤＣ出力のファイバー軸ずれ特性は、図１５において「総合軸ずれ」の特性として示される実線の曲線で表される。すなわち、発光部１０における光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸を光軸と平行にβ＝±４５°方向にずらした場合の光ファイバー３２ａの軸ずれ位置と受光部１２の光ファイバー３２ｂでの受光光量との関係は、図１５において「総合軸ずれ」の特性として示されているように、光軸に対して非対称な減衰曲線で表される。
【０１０６】図１５に示した「光学軸ずれ」、「ＬｉＮｂＯ3 軸ずれ」および「総合軸ずれ」の各特性より、「ＬｉＮｂＯ3 軸ずれ」が無ければ、発光部１０の光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸が光軸に一致するときに、受光光量が安定して部品公差等による光量変動が最も小さくなるが、「ＬｉＮｂＯ3 軸ずれ」が有る場合には、光軸からβ＝−４５°の方向に光量安定範囲Ｓtbが存在する。この光量安定範囲Ｓtbは、「光学軸ずれ」による受光光量の低下と「ＬｉＮｂＯ3 軸ずれ」による受光光量の増大とが打ち消し合うことによって生じたものである。β＝−４５°以外の方向にもこのような光量安定範囲が存在するが、図１４より、β＝−４５°以外の方向にコア１９の中心軸を軸ずれさせると光電圧センサのＤＣ出力の変化が小さくなるため、β＝−４５°以外の方向における光量安定範囲は、β＝−４５°方向における光量安定範囲よりも狭い。
【０１０７】以上より、光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸の軸ずれの方向のうちβ＝−４５°の方向に最も広い光量安定範囲Ｓtbが存在する（以下、最も広い光量安定範囲の存在する軸ずれの方向を「光量安定方向」という）。そして図１５の「総合軸ずれ」の特性によれば、コア１９の中心軸がβ＝−４５°の方向に光軸に対して平行に光軸から約０．０１［ｍｍ］だけずれているときに、受光光量が安定して部品公差等による光量変動が最小になる。なお、図１５より、光量安定方向において受光光量が極大となる軸ずれ位置を、光量変動が最小となる位置と見なすこともできる。
【０１０８】上記の光量安定方向は、偏光子と検光子の間の設定角差と、λ／４板２と電気光学結晶３の間の進相軸方向の差との関係で決まり、最適な軸ずれ位置、すなわち部品公差等による光量変動が最小となる軸ずれ位置（以下「光量安定位置」という）は、光ファイバーのコア径およびＮＡや、電気光学結晶３の種類に依存する。光量安定方向は、次のような関係に基づき求めることができる。
【０１０９】（１）偏光子と検光子の偏光方向が互いに平行の場合λ／４板２の複屈折の進相軸と電気光学結晶３の複屈折の進相軸とが互いに垂直となるような方向に光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸を光軸に平行にずらすと、或る軸ずれ位置において部品公差等による光量変動が最小となる。ところで、電気光学結晶３として使用されるＬｉＮｂＯ3 結晶は負の一軸性結晶であるので、光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸をλ／４板２の複屈折の進相軸に垂直な方向へ軸ずれさせると、λ／４板２の複屈折の進相軸とＬｉＮｂＯ3結晶３の複屈折の進相軸とが互いに垂直となる。したがって、λ／４板２の複屈折の進相軸に垂直な方向が光量安定方向である。
（２）偏光子と検光子の偏光方向が互いに垂直の場合λ／４板２の複屈折の進相軸と電気光学結晶３の複屈折の進相軸とが互いに平行となるような方向に光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸を光軸に平行にずらすと、或る軸ずれ位置において部品公差等による光量変動が最小となる。ところで、電気光学結晶３として使用されるＬｉＮｂＯ3 結晶は負の一軸性結晶であるので、光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸をλ／４板２の複屈折の進相軸に平行な方向へ軸ずれさせると、λ／４板２の複屈折の進相軸とＬｉＮｂＯ3結晶３の複屈折の進相軸とが互いに平行となる。したがって、λ／４板２の複屈折の進相軸に平行な方向が光量安定方向である。
【０１１０】前述のように本実施形態では、λ／４板２の進相軸がＸ軸（電気光学結晶３に対する印加電界の方向）に対して４５°の方向に設定されており、偏光子１と検光子４は偏光方向が互いに平行となるように配置されている。そこで本実施形態の光電圧センサは、上記（１）に基づき、電気光学結晶３としてのＬｉＮｂＯ3結晶に入射するビームの参照面上でのそのＬｉＮｂＯ3 結晶の複屈折の進相軸がＸ軸に対して約−４５°の方向となるように、発光部の光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸をＸ軸に対して−４５°方向に光軸に平行にずらした設計となっている。そして、この設計において設定される軸ずれ位置は、図１５に示した「総合軸ずれ特性」より、−４５°方向に光軸から０．０１［ｍｍ］だけずれた位置である。このような光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸の軸ずれ位置の設定は、例えば後述の第７の実施形態におけるように、ホルダ２８ａとフェルール３８ａの機械精度で光ファイバー３２ａをＧＲＩＮレンズ３３ａと光軸調整することにより行うことができる。
【０１１１】このような本実施形態によれば、発光部の光ファイバー３２ａのコアの中心軸が光量安定方向における光量安定位置またはその近傍の位置に設定されるため、受光部における受光光量が安定して部品公差等による光量変動がほぼ最小化される。
【０１１２】＜６．第６の実施形態＞次に、本発明の第６の実施形態である光電圧センサについて説明する。本実施形態の光電圧センサの構成は、図２１および図１に示した第３および第５の実施形態の構成と同様であり、同一の構成要素には同一の参照番号を付すものとする。なお、本実施形態においても、第５の実施形態と同様、電気光学結晶３としてＺ軸伝播ＬｉＮｂＯ3結晶が使用され、λ／４板２は水晶製であって、その複屈折率の進相軸がＸ軸に対して４５°に設定されている。また、偏光子１と検光子４は、偏光方向が互いに平行となるように配置されている。
【０１１３】上述の第５の実施形態では、部品公差等による光量変動ができるだけ小さくなるように、発光部１０における光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸が光軸からずれた位置に設定されている。これに対し、本実施形態では、発光部１０の光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸の位置を光軸に一致させておき、受光部１２の光ファイバー３２ｂのコア２０の中心軸を光軸からずらすことにより、受光部１２に到達するビームの一部を選択的に受光することで、受光光量が安定して部品公差等による光量変動ができるだけ小さくなるようにしている。
【０１１４】上述のように本実施形態では、λ／４板２の進相軸がＸ軸に対して４５°の方向に設定されており、偏光子１と検光子４は偏光方向が互いに平行となるように配置されている。そこで本実施形態の光電圧センサは、上記（１）に基づき、電気光学結晶３としてのＬｉＮｂＯ3 結晶に入射するビームを構成するビーム素線であってそのビーム素線の参照面上でのＬｉＮｂＯ3 結晶の複屈折の進相軸がＸ軸に対して約−４５°の方向となるようなビーム素線のみを選択的に受光するように、受光部１２の光ファイバー３２ｂのコア２０の中心軸を−４５°方向に光軸に平行にずらした設計となっている。このような受光部１２の光ファイバー３２ｂのコア２０の中心軸の軸ずれ位置の設定は、例えば後述の第７の実施形態におけるように、ホルダ２８ｂとフェルール３８ｂの機械精度で光ファイバー３２ｂをＧＲＩＮレンズ３３ｂと光軸調整することにより行うことができる。
【０１１５】発光部１０の光ファイバー３２ａをコア１９の中心軸が光軸に一致するように設定しておき、受光部１２の光ファイバー３２ｂのコア２０の中心軸を上記のように光軸からずらした場合においても、受光部１２の光ファイバー３２ｂのコア２０の中心軸の軸ずれ位置とその光ファイバー３２ｂでの受光量との関係は、前述の図１５において「総合軸ずれ」の特性として示されているものと同様である。ただし、発光部１０の光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸をずらす場合と、受光部１２の光ファイバー３２ｂのコア２０の中心軸をずらす場合とを比較すると、軸ずれの方向と受光量（ＤＣ出力）との関係は一致するが、ビームの広がり分布のため、軸ずれ位置と受光量（ＤＣ出力）との関係は一致しない。なお、図１５より、光量安定方向において受光光量が極大となる軸ずれ位置を、光量変動が最小となる位置と見なすことができる。
【０１１６】上記のような本実施形態によれば、発光部１０の光ファイバー３２ａのコア１９の中心軸は光軸と一致しているが、受光部１２の光ファイバー３２ｂのコア２０の中心軸を上記のように光軸からずらした設定とすることにより、第５の実施形態と同様、受光光量を安定化させ、部品公差による光量変動を最小化することができる。
【０１１７】＜７．第７の実施形態＞次に、本発明の第７の実施形態である光電圧センサについて説明する。図１６は、本実施形態の光電圧センサの概略構造を示す透視正面図である。この光電圧センサも、センサ部と、発光部と、受光部と、発光側および受光側信号処理回路（図示せず）とを備えている。センサ部は、光の入射側から順に光軸ＯＡｈ上に配置された偏光子１、λ／４板２、電気光学結晶３、および検光子４で構成され、偏光子１および検光子４としては直角ＰＢＳ(Polarization Beam Splitter)が使用されている。発光部は、光源を含むＥ／Ｏ回路（図示せず）と、光軸ＯＡｈに垂直な光軸ＯＡｉ上に配置された、光ファイバー３２ａ、フェルール３１ａ、ＧＲＩＮレンズ３３ａ、およびホルダ２８ａからなる入力側光学系とで構成されている。受光部は、光軸ＯＡｈに垂直な光軸ＯＡｏ上に配置された、光ファイバー３２ｂ、フェルール３１ｂ、ＧＲＩＮレンズ３３ｂおよびホルダ２８ｂからなる出力側光学系と、その出力側光学系から出射されるビームを電気信号に変換する変換素子を含むＯ／Ｅ回路（図示せず）とで構成されている。
【０１１８】上記光電圧センサの構成要素のうち、センサ部の各構成要素と、発光部の入力側光学系におけるＧＲＩＮレンズ３３ａ、光ファイバー３２ａ、フェルール３１ａおよびホルダ２８ａと、受光部の出力側光学系におけるＧＲＩＮレンズ３３ｂ、光ファイバー３２ｂ、フェルール３１ｂおよびホルダ２８ｂとは、ヘッド部を構成する。
【０１１９】上記のヘッド部を収納するケース２９の内部は、概ね光軸ＯＡｉおよび光軸ＯＡｏに対して垂直且つ光軸ＯＡｈに対して平行な仕切り板１８によって、センサ領域Ｃｓと光学領域Ｃｏに二分割されている。仕切り板１８には２つの穴ＨｉおよびＨｏが設けられており、入力側光学系のホルダ２８ａおよび出力側光学系のホルダ２８ｂは、仕切り板１８に接触しないようにそれら２つの穴ＨｉおよびＨｏにそれぞれ挿入された状態でケース２９内に収納されている。仕切り板１８の下面、つまりセンサ領域Ｃｓに対向する面には、穴Ｈｉおよび穴Ｈｏのほぼ中間の位置に、光軸ＯＡｉおよび光軸ＯＡｏと概ね平行に延在する固定棒２６が設けられている。入力側光学系のホルダ２８ａには、ＧＲＩＮレンズ３３ａが内蔵されていて、さらに、光ファイバー３２ａの先端に取り付けられたフェルール３１ａが挿入されて固定されている。このフェルール３３ａはＧＲＩＮレンズ３３ａとホルダ２８ａのいずれとも接しない面を有し、その面に凹部３０ａが設けられている。同様に、出力側光学系のホルダ２８ｂには、ＧＲＩＮレンズ３３ｂが内蔵されていて、さらに、光ファイバー３２ｂの先端に取り付けられたフェルール３１ｂが挿入されて固定されている。このフェルール３３ｂも、ＧＲＩＮレンズ３３ｂとホルダ２８ｂのいずれとも接しない面を有し、その面に凹部３０ｂが設けられている。
【０１２０】発光部の入力側光学系における光ファイバー３２ａは、ホルダ２８ａとフェルール３１ａの機械精度でＧＲＩＮレンズ３３ａと光軸調整され、受光部の出力側光学系における光ファイバー３２ｂは、ホルダ２８ｂとフェルール３１ｂの機械精度でＧＲＩＮレンズ３３ｂと光軸調整されている。本実施形態では、第５の実施形態におけるように発光部の入力側光学系における光ファイバー３２ａのコアの中心軸が光量安定位置に設定されるように、光ファイバー３２ａとＧＲＩＮレンズ３３ａとの間で光軸調整されており、出力側光学系における光ファイバー３２ｂとＧＲＩＮレンズ３３ｂとの間ではそれらの中心軸が一致するように光軸調整されている。これに代えて、入力側光学系における光ファイバー３２ａとＧＲＩＮレンズ３３ａとの間ではそれらの中心軸が一致するように光軸調整されていて、出力側光学系における光ファイバー３２ｂとＧＲＩＮレンズ３３ｂとの間では、第６の実施形態の如く、光ファイバー３２ｂのコアの中心軸が−４５°方向に光軸に平行にずれた設定となるように光軸調整されていてもよい。すなわち、電気光学結晶３としてＬｉＮｂＯ3 結晶が使用される場合において、出力側光学系における光ファイバー３２ｂとＧＲＩＮレンズ３３ｂとの間での光軸調整により、電気光学結晶３に入射するビームを構成するビーム素線であってそのビーム素線の参照面上での電気光学結晶３（ＬｉＮｂＯ3 結晶）の複屈折の進相軸が約−４５°の方向となるようなビーム素線のみが選択的に受光されるように、受光部の光ファイバー３２ｂのコアの中心軸が−４５°方向に光軸に平行にずれた設定としてもよい。
【０１２１】発光部および受光部における各光学部品は、互いに接する光軸面で透明接着剤により接合されている。これに対し、センサ部を構成する各光学部品は、接着剤を用いずに、それぞれの接合面間に働く摩擦力で保持されている。すなわち、偏光子１である直角ＰＢＳの出射側光軸面とλ／４板２の入射側光軸面、λ／４板２の出射側光軸面と電気光学結晶３の入射側光軸面、および電気光学結晶３の出射側光軸面と検光子４である直角ＰＢＳの入射側光軸面の３カ所の無接着接合面を介して、λ／４波長板２と電気光学結晶３とが適当な力で挟み込まれている。これら３カ所の無接着接合面に発生する摩擦力で、λ／４波長板２および電気光学結晶３が、入力側光学系に接着された偏光子１と出力側光学系に接着された検光子４との間に、固定且つ保持されている。
【０１２２】ヘッダ部のセンサ領域Ｃｓに収納された電気光学結晶３は、光軸ＯＡｈに平行な二面のそれぞれに電極３５ａおよび３５ｂ（図示せず）が蒸着されている。さらに、電極３５ａはリード線３４ａによって電極端子２４ａに、電極３５ｂはリード線３４ｂによって電極端子２４ｂに、それぞれ電気的に接続されている。電極２４ａおよび２４ｂはケース２９の蓋１６に固定されており、これらの電極２４ａと２４ｂの間には外部の被測定電圧Ｖｍが印加される。
【０１２３】ホルダ２８ａおよび２８ｂと固定棒２６とは、それらの周囲に配置された濾紙２５にセラミックを主成分とする水溶性の無機質接着剤ＡＳを所定の方法で充填した後に硬化させて形成した固定ブロック２７によって、一体的に固定される。この固定ブロック２７の形成の際に、ホルダ２８ａの面に接しないフェルール３１ａの面に設けられた凹部３０ａとホルダ２８ｂの面に接しないフェルール３１ｂの面に設けられた凹部３０ｂとに、無機質接着剤が進入してそれら凹部３０ａおよび３０ｂに充填された後に硬化する。なお、硬化した固定ブロック２７とケース２９の内壁との間には、互いに間隔Ｄｓだけ離間するように間隙１１１が設けられている。この間隙１１１は、温度変化により固定ブロック２７が膨張した時にも、固定ブロック２７がケース２９の内壁に接触してヘッド部の各部材に応力が生じるのを防ぐためのものである。そのため、この間隙１１１の寸法つまり間隔Ｄｓは、固定ブロック２７の熱膨張係数および光電圧センサの使用環境温度範囲に基づいて適切に決定される。
【０１２４】一例として、固定ブロック２７の硬化後の熱膨張係数が２０×１０-6／℃以下で、使用温度範囲が−２０℃〜８０℃の場合、間隔Ｄｓは０．２ｍｍ程度が好ましい。またヘッド部は、例えば、１０−６レベルの膨張率を有するガラスなどの無機材料材質で構成される。そして、ケース２９は、１０−６レベルの膨張率を有する耐熱ＡＢＳ樹脂で構成されるのが好ましい。このように、適正な材質を選ぶと、−２０℃〜８０℃に渡る６０℃の使用温度範囲において、光センサの光学部品がケース２９に干渉することはない。
【０１２５】また、セラミックを主成分とする無機質接着剤により上記のようにホルダ２８ａおよび２８ｂと固定棒２６とを一体的に接着硬化させることによって、ヘッド部は固定棒２６を介して仕切り板１８に固定される。その結果、ヘッド部自体は仕切り板１８に対して非接触に取り付けられることは前述より明らかである。このように、ケース２９とヘッド部が固定棒２６を介して一体化した状態で、電気光学結晶３に蒸着された電圧印加用電極３５ａおよび３５ｂとリード線３４ａおよび３４ｂで接続された電極端子２４ａおよび２４ｂを取り付けた蓋１６がケース２９に嵌合される。
【０１２６】さらに、上述のように、固定ブロック２７はセンサ部を構成する各光学部品と同程度の熱膨張率を有する無機質接着剤ＡＳで形成されているため、固定ブロック２７およびセンサ部の光軸ＯＡｈ方向への熱膨張の差も実質的に無視できる程小さく押さえることができる。その結果、温度変化に伴う固定ブロック２７の熱膨張によって、偏光子１および検光子４がそれぞれ入力側光学系および出力側光学系を経由して押し広げられて、偏光子１、λ／４板２、電気光学結晶３、および検光子４のそれぞれの間の無接着接合面が離反されてしまうことはない。同様に、熱収縮により、入力側光学系および出力側光学系を経由して偏光子１および検光子４が互いに押しつけ合わされて、前記無接着接合面に応力がかかり過ぎることもない。このように、固定ブロック２７とセンサ部との熱膨張係数との相違に基づく応力の発生を抑えることができ、このような応力によって好ましくない温度特性が引き起こされるのを防ぐことができる。また、このような熱膨張係数の相違に基づく応力によるセンサ部における光軸ずれを防止することもできる。これは、例えば第１の実施形態のように電気光学結晶３への入射ビームの軸ずれ状態を特定の状態に設定することにより温度特性を改善している場合には特に重要である。
【０１２７】さらにまた、ホルダ２８ａおよび２８ｂと固定棒２６とを一体的に固定する固定ブロック２７の形成の際に、フェルール３１ａおよび３１ｂの表面における凹部３０ａおよび３０ｂに無機質接着剤ＡＳが充填され硬化して固定ブロック２７の一部を構成する。このため、フェルール３１ａおよび３１ｂはホルダ２８ａおよび２８ｂにそれぞれ挿入された状態で固定され、フェルール３１ａおよび３１ｂの脱落が防止される。
【０１２８】次に、図１７を参照しながら、本実施形態の電圧センサの組立方法を説明する。まず、光軸ＯＡｉおよび光軸ＯＡｈに対する光軸面の直角度を確保した直角ＰＢＳである偏光子１の入射側光軸面と入力側光学系のホルダ２８ａの出射側光軸面とを、光学接着剤、例えばエポキシ系合成樹脂を使用して張り合わせて一体化する。同様に、光軸ＯＡｈおよび光軸ＯＡｏに対する光軸面の直角度を確保した直角ＰＢＳである検光子４の出射面側光軸面とホルダ２８ｂの入射側光軸面とを張り合わせて一体化する。
【０１２９】次に、ＧＲＩＮレンズ３３ａおよび３３ｂがそれぞれ内蔵されたホルダ２８ａおよび２８ｂを上に、つまり偏光子１の天面を下にして、偏光子１、λ／４板２、電気光学結晶３、および検光子４の順番に、これらの光学部品を光軸調整溝１３０上に配置する。これらの光学部品の光軸を合わせた状態で、仮押えばね１２９で押さえられた部品押さえ棒１２８と、その部品押さえ棒１２８の反対側に配置されたブロック壁１３３を用いて、偏光子１と検光子４のそれぞれに、λ／４板２および電気光学結晶３の光軸と平行方向に適当な弾性を有する外力をそれぞれ反平行方向に加える。このようにして、偏光子１とそれに張り合わされたＧＲＩＮレンズ内蔵ホルダ２８ａ、λ／４板２、電気光学結晶３、および検光子４とそれに張り合わされたＧＲＩＮレンズ内蔵ホルダ２８ｂを仮固定して、フェルール３１ａおよび３１ｂと光ファイバ３２ａおよび３２ｂを除くヘッド部が構成される。
【０１３０】組立台１４０に仮固定されたヘッド部の上から、仕切り板１８で仕切られたケース２９を覆い被せて、ＧＲＩＮレンズ内蔵ホルダ２８ａおよび２８ｂを仕切り板１８における２つの穴のそれぞれに通して光学領域Ｃｏ側に突出させる。光学領域Ｃｏのケース２９内壁面に沿って濾紙２５を配する。光軸ＯＡｉおよび光軸ＯＡｏに平行な方向への濾紙２５の長さは、仕切り板１８の下面からＧＲＩＮレンズ内蔵ホルダ２８ａおよび２８ｂにおける凹部３０ａおよび３０ｂまでの長さ並びに固定棒２６の長さよりも長く、かつ仕切り板１８からフェルール３１ａおよび３１ｂの下面までの長さよりも短い。
【０１３１】このように濾紙２５と仕切り板１８により光学領域Ｃｏ中に空間Ｃｐを形成した状態でケース２９を組立台１４０に固定し、セラミック充填器１２４を使用して水溶性のセラミック接着剤ＡＳを空間Ｃｐ中に充填する。充填されたセラミック接着剤ＡＳを自然硬化あるいは加熱硬化させることにより、ＧＲＩＮレンズ内蔵ホルダ２８ａおよび２８ｂを一体的に保持する固定ブロック２７を形成する。
【０１３２】ＧＲＩＮレンズ内蔵ホルダ２８ａおよび２８ｂのそれぞれに光学接着剤で一体的に接合されている偏光子１と検光子４の間に挟まれて各光軸面に働く摩擦力によって保持されるλ／４板２と電気光学結晶３を、光軸調整用溝状ガイド１３０と弾性を有する外力とから解放することにより、ケース２９と固定ブロック２７により一体化されるヘッド部との間に相互作用のない構成が実現される。ＧＲＩＮレンズ内蔵ホルダ２８ａにフェルール３１ａおよび光ファイバ３２ａを接続し、ＧＲＩＮレンズ内蔵ホルダ２８ｂにフェルール３１ｂおよび光ファイバ３２ｂを接続して、ヘッド部を完成させる。その後、電極端子２４ａおよび２４ｂが取り付けられた蓋１６をケース２９に嵌合させ、これにより電圧センサが完成する。
【０１３３】次に、図１８（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を参照して、濾紙２５を使用してケース２９と固定ブロック２７との間に間隙１１１を生じさせるメカニズムについて詳述する。図１８（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、ケース２９の内部をＧＲＩＮレンズ内蔵ホルダ側から光学領域Ｃｏを光軸ＯＡｉおよびＯＡｏに概ね平行に見た平面図を示している。
【０１３４】図１８（ａ）に、光学領域Ｃｏのケース２９内壁面に沿って、間隔Ｄｓ’をもって濾紙２５（太線で表示）を配して仕切り板１８上に形成された空間Ｃｐを示す。この間隔Ｄｓ’は、ゼロより大きい所定の距離である。
【０１３５】図１８（ｂ）に、図１８（ａ）に示した空間Ｃｐ中に、セラミック接着剤ＡＳを充填した状態を示す。濾紙２５はセラミック接着剤ＡＳ中の水分を吸収して、濾紙２５の体積が膨張、つまりその厚みが増す。膨張した濾紙２５（細斜線で表示）は、ケース２９の内壁に接するので、ケース２９とセラミック接着剤ＡＳの間隔は濾紙２５の厚みが増した分だけ大きくなる。そして、濾紙２５の吸水量が飽和した段階で、ケース２９内面とセラミック接着剤ＡＳの間隔Ｄｓ”が決まる。この状態で、濾紙２５の近傍のセラミック接着剤ＡＳは、濾紙２５により水分が吸水されて硬化して、その形状もあらかた決まる。
【０１３６】図１８（ｃ）に、図１８（ｂ）に示した、濾紙２５で形状があらかた決められたセラミック接着剤ＡＳを、加熱硬化あるいは自然硬化させた状態を示す。セラミック接着剤ＡＳを硬化させると、濾紙２５中の水分が乾燥して濾紙２５の厚みＤｓ”が小さくなるが、濾紙２５の内側のセラミック接着剤ＡＳは既にあらかた硬化しているために、セラミック接着剤ＡＳがケース２９の内壁側に膨らむことは無く、内部に向かって硬化が進行していく。セラミック接着剤ＡＳが完全に硬化した時点では、セラミック接着剤ＡＳを充填する前にケース２９の内壁に接していた濾紙２５は、ケース２９の内壁から肌別れして固定ブロック２７に付着するため、濾紙２５（太線で表示）とケース２９の内壁の間に濾紙２５の膨張時の厚みＤｓ”が小さくなった分に相当する距離Ｄｓだけ離間した一様な間隙１１１が形成される。以上より、Ｄｓ”＞Ｄｓ＞Ｄｓ’の関係がある。
【０１３７】以上に、セラミック接着剤ＡＳの、光軸ＯＡｈと平行および垂直な方向の寸法変化のメカニズムについて説明した。なお、光軸ＯＡｉおよび光軸ＯＡｏに平行な方向についても、仕切り板１８上に濾紙２５を付与することによって、上述のメカニズムにより、ケース２９の仕切り板１８と固定ブロック２７の間にも一様な間隙ができる。つまり、濾紙２５が膨張した時に、セラミック接着剤ＡＳが仕切り板１８から濾紙２５の膨張した分（Ｄｓ”）だけ離れ、水分が吸収されたセラミック接着剤ＡＳは、硬化して固定棒２６に固定される。そして、濾紙２５から水分が蒸発して濾紙２５の厚みが小さくなるその分だけ、仕切り板１８と濾紙２５の間に隙間Ｄｓが生じる。
【０１３８】このように、光学部品群を一体化する固定ブロック２７は、結局、固定棒２６とのみケース２９と接するため、ケース２９の変形などの影響を光学部品群が受けることは全く無くなる。
【０１３９】なお、センサ部における電気光学結晶３としては、従来と同様に、Ｂｉ１２ＳｉＯ２０（ＢＳＯ）またはＫＤＰや自然複屈折を有するＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３等が使用される。また、偏光子１および検光子４の光軸面の面だし精度は、３０分以下とし、軸ずれ角を０．２°以下に管理することによって、軸ずれによる温度特性の変動が抑えられている。さらに、ホルダ２８ａおよび２８ｂの材料としては、温度変化による形状変形の小さい無機材料、例えばセラミックが最適である。しかし、少々の特性劣化が深刻な事態を招かないような用途であれば、コストを考慮して、ホルダ２８ａおよび２８ｂの材料として金属材料を使用しても良い。
【０１４０】＜８．第８の実施形態＞次に、本発明の第８の実施形態である光電圧センサについて説明する。図１９は、本実施形態の光電圧センサの概略構造を示す透視正面図である。この光電圧センサも、センサ部と、発光部と、受光部と、発光側および受光側信号処理回路（図示せず）とを備えている。センサ部は、第７の実施形態におけるセンサ部と同様、光の入射側から順に光軸ＯＡｈ上に配置された偏光子１、λ／４板２、電気光学結晶３、および検光子４で構成される。発光部は、光源を含むＥ／Ｏ回路（図示せず）と、光軸ＯＡｈに垂直な光軸ＯＡｉ上に配置された、光ファイバー３２ａ、フェルール３１ｃ、ＧＲＩＮレンズ３３ａ、およびホルダ３６ｃからなる入力側光学系とで構成されている。受光部は、光軸ＯＡｈに垂直な光軸ＯＡｏ上に配置された、光ファイバー３２ｂ、フェルール３１ｄ、ＧＲＩＮレンズ３３ｂおよびホルダ３６ｄからなる出力側光学系と、その出力側光学系から出射されるビームを電気信号に変換する変換素子を含むＯ／Ｅ回路（図示せず）とで構成されている。本実施形態の光電圧センサにおける構成要素のうち第７の実施形態におけるものと同一の構成要素には同一の参照番号が付されている。
【０１４１】本実施形態の上記光電圧センサの構成要素のうち、センサ部の各構成要素と、発光部のＧＲＩＮレンズ３３ａ、光ファイバー３２ａ、フェルール３１ｃおよびホルダ３６ｃと、受光部のＧＲＩＮレンズ３３ｂ、光ファイバー３２ｂ、フェルール３１ｄおよびホルダ３６ｄとは、ヘッド部を構成する。
【０１４２】ヘッド部を収納するケース２９の内部は、第７の実施形態のヘッダ部と同様、概ね光軸ＯＡｉおよび光軸ＯＡｏに対して垂直且つ光軸ＯＡｈに対して平行な仕切り板１８によって、センサ領域Ｃｓと光学領域Ｃｏに二分割されている。仕切り板１８には２つの穴が設けられており、これら２つの穴のそれぞれを入力側光学系のホルダ３６ｃおよび出力側光学系のホルダ３６ｄが貫通するようにして、ヘッダ部がケース２９内に機構的に固定されている。入力側光学系のホルダ３６ｃにはＧＲＩＮレンズ３３ａが内蔵されており、ホルダ３６ｃの側面にはＧＲＩＮレンズ３３ａと接しない位置に側壁を貫通する穴３７ｃが設けられている。ＧＲＩＮレンズ３３ａはフェルール３１ｃを介して光ファイバー３２ａと接続されている。このフェルール３１ｃの側面には、それがホルダ３６ｃに挿入されて固定されたときにホルダ３６ｃの穴３７ｃと一致する位置に凹部３０ｃが設けられている。同様に、出力側光学系のホルダ３６ｄにはＧＲＩＮレンズ３３ｂが内蔵されており、ホルダ３６ｄの側面にはＧＲＩＮレンズ３３ｂと接しない位置に側壁を貫通する穴３７ｄが設けられている。ＧＲＩＮレンズ３３ｂはフェルール３１ｄを介して光ファイバー３２ｂと接続されている。このフェルール３１ｄの側面には、それがホルダ３６ｄに挿入されて固定されたときにホルダ３６ｄの穴３７ｄと一致する位置に凹部３０ｄが設けられている。
【０１４３】入力側光学系における光ファイバー３２ａは、ホルダ３６ｃとフェルール３１ｃの機械精度でＧＲＩＮレンズ３３ａと光軸調整され、出力側光学系における光ファイバー３２ｂは、ホルダ３６ｄとフェルール３１ｄの機械精度でＧＲＩＮレンズ３３ｂと光軸調整されている。このように光軸調整された状態で、入力側光学系においてホルダ３６ｃにおける穴３７ｃおよびフェルール３１ｃにおける凹部３０ｃに接着剤２７ｃを流し込んで穴３７ｃおよび凹部３０ｃに充填して硬化させることにより、ホルダ３６ｃとフェルール３１ｃが一体化されている。同様に、出力側光学系においてホルダ３６ｄにおける穴３７ｄおよびフェルール３１ｄにおける凹部３０ｄに接着剤２７ｄを流し込んで穴３７ｄおよび凹部３０ｄに充填して硬化させることにより、ホルダ３６ｄとフェルール３１ｄが一体化されている。このようにして、入力側光学系と出力側光学系のそれぞれにおいて、別個に、ホルダとフェルールとを固定することができる。なお、この固定化のための接着剤としては、例えば、第７の実施形態において使用される、セラミックを主成分とする水溶性の無機質接着剤を用いるのが好ましい。このような無機質接着剤を使用すれば、その熱膨張係数は樹脂接着剤に比べ小さいため、熱応力による光軸ずれ等に起因する温度特性を改善することができる。
【０１４４】また、上述のように、ホルダ３６ｃの穴３７ｃおよびフェルール３１ｃの凹部３０ｃ、並びに、ホルダ３６ｄの穴３７ｄおよびフェルール３１ｄの凹部３０ｄに、無機質接着剤ＡＳが流れ込んで充填されて硬化するため、フェルール３１ｃおよび３１ｄはホルダ３６ｃおよび３６ｄにそれぞれ挿入された状態で固定され、フェルール３１ｃおよび３１ｄの脱落が防止される。
【０１４５】＜９．第９の実施形態＞次に、本発明の第９の実施形態である光電圧センサについて説明する。図２０は、本実施形態の光電圧センサの概略構造を示す透視正面図である。本実施形態の光電圧センサの構成は、概ね、第７の実施形態の光電圧センサの構成と同様であり、同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【０１４６】本実施形態の光電圧センサは、入力側光学系および出力側光学系におけるホルダおよびフェルールの構造が第７の実施形態におけるものと相違する。すなわち、本実施形態の光電圧センサでは、第８の実施形態と同様（第７の実施形態とは異なり）、入力側光学系において、ＧＲＩＮレンズ３３ａの内蔵されたホルダ３６ｃの側面には、ＧＲＩＮレンズ３３ａと接しない位置に側壁を貫通する穴３７ｃが設けられている。ＧＲＩＮレンズ３３ａはフェルール３１ｃを介して光ファイバー３２ａと接続されている。このフェルール３１ｃの側面には、それがホルダ３６ｃに挿入されて固定されたときにホルダ３６ｃの穴３７ｃと一致する位置に凹部３０ｃが設けられている。出力側光学系においても、同様に、ＧＲＩＮレンズ３３ｂの内蔵されたホルダ３１ｄの側面には、ＧＲＩＮレンズ３３ｂと接しない位置に側壁を貫通する穴３７ｄが設けられており、ＧＲＩＮレンズ３３ｂはフェルール３１ｄを介して光ファイバー３２ｂと接続されている。このフェルール３１ｄの側面には、それがホルダ３６ｄに挿入されて固定されたときにホルダ３６ｄの穴３７ｄと一致する位置に凹部３０ｄが設けられている。
【０１４７】本実施形態においても、第７の実施形態と同様、ホルダ３６ｃおよび３６ｄと固定棒２６とは、それらの周囲に配置された濾紙２５にセラミックを主成分とする水溶性の無機質接着剤ＡＳを所定の方法で充填した後に硬化させて形成した固定ブロック２７によって、一体的に固定される。この固定ブロック２７の形成の際に、入力側光学系において、ホルダ３６ｃとフェルール３１ｃの機械精度で光ファイバー３２ａがＧＲＩＮレンズ３３ａと光軸調整された状態で、無機質接着剤ＡＳがホルダ３６ｃの穴３７ｃおよびフェルール３１ｃの凹部３０ｃに流れ込んで充填され硬化する。同様に、出力側光学系においても、ホルダ３６ｄとフェルール３１ｄの機械精度で光ファイバー３２ｂがＧＲＩＮレンズ３３ｂと光軸調整された状態で、無機質接着剤ＡＳがホルダ３６ｄの穴３７ｄおよびフェルール３１ｄの凹部３０ｄに流れ込んで充填され硬化する。なお、硬化した固定ブロック２７とケース２９の内壁との間には、互いに間隔Ｄｓだけ離間するように間隙１１１が設けられている。この間隙１１１は、温度変化により固定ブロック２７が膨張した時にも、固定ブロック２７がケース２９の内壁に接触してヘッド部の各部材に応力が生じるのを防ぐためのものである。そのため、この間隙１１１の寸法つまり間隔Ｄｓは、固定ブロック２７の熱膨張係数および光電圧センサの使用環境温度範囲に基づいて適切に決定される。
【０１４８】上述のように、固定ブロック２７はセンサ部を構成する各光学部品と同程度の熱膨張率を有する無機質接着剤ＡＳで形成されているため、第７の実施形態ど同様、固定ブロック２７とセンサ部との熱膨張係数との相違に基づく応力の発生を抑えることができ、このような応力によって好ましくない温度特性が引き起こされるのを防ぐことができる。
【０１４９】また、上述のように、ホルダ３６ｃおよび３６ｄと固定棒２６とを一体的に固定する固定ブロック２７の形成の際に、ホルダ３６ｃの穴３７ｃおよびフェルール３１ｃの凹部３０ｃ、並びに、ホルダ３６ｄの穴３７ｄおよびフェルール３１ｄの凹部３０ｄに、無機質接着剤ＡＳが流れ込んで充填され硬化して固定ブロック２７の一部を構成する。このため、第８の実施形態と同様、フェルール３１ｃおよび３１ｄはホルダ３６ｃおよび３６ｄにそれぞれ挿入された状態で固定され、フェルール３１ｃおよび３１ｄの脱落が防止される。
＜１０．変形例＞第３ないし第６の実施形態の光電圧センサは、図２１に示した従来の光電圧センサと同様の概略構造を有しているものとして説明されているが、これに代えて、第７ないし第９の実施形態（図１６ないし図２０参照）のいずれかと同様の構造を有するのが好ましい。第７ないし第９の実施形態の構造が採用された場合には、既述の利点（フェルールの脱落防止や熱応力を抑えることによる温度特性の改善など）が得られる。なお、同様に、第１および第２の実施形態の光電圧センサの概略構造として第７ないし第９の実施形態のいずれかと同様の構造を採用するのが好ましい。
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成１１年７月２９日（１９９９．７．２９）
【代理人】 【識別番号】１０００９８２９１
【弁理士】
【氏名又は名称】小笠原 史朗
【公開番号】 特開２００１−４１９８３（Ｐ２００１−４１９８３Ａ）
【公開日】 平成１３年２月１６日（２００１．２．１６）
【出願番号】 特願平１１−２１５７９８