JPH0783965A - 非接触型電圧測定装置 - Google Patents
非接触型電圧測定装置Info
- Publication number
- JPH0783965A JPH0783965A JP5224851A JP22485193A JPH0783965A JP H0783965 A JPH0783965 A JP H0783965A JP 5224851 A JP5224851 A JP 5224851A JP 22485193 A JP22485193 A JP 22485193A JP H0783965 A JPH0783965 A JP H0783965A
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- JP
- Japan
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- phase
- laser light
- beam splitter
- separated
- polarization beam
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Abstract
(57)【要約】
【目的】非接触型電気測定装置のＳ／Ｎ比を向上させ
る。 【構成】ＥＯ素子と被測定物の電界により変調のかかっ
たレーザ光の偏光ビームスプリッタで分離した同相、逆
相成分を１／２λ板を回転させることで制御し同量とす
る。また片方の光検出器を移動する事により分離された
レーザ光の位相を調整する。この分離、光量・位相調整
されたレーザ光の差分をとる。 【効果】電気的な付加回路が必要なく、同期をとるため
の参照信号も必要としない。
る。 【構成】ＥＯ素子と被測定物の電界により変調のかかっ
たレーザ光の偏光ビームスプリッタで分離した同相、逆
相成分を１／２λ板を回転させることで制御し同量とす
る。また片方の光検出器を移動する事により分離された
レーザ光の位相を調整する。この分離、光量・位相調整
されたレーザ光の差分をとる。 【効果】電気的な付加回路が必要なく、同期をとるため
の参照信号も必要としない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気回路上の電位をレ
ーザ光を用いて非接触で測定する非接触型電圧測定装置
に関する。
ーザ光を用いて非接触で測定する非接触型電圧測定装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この種のレーザ光を用いた非接触型
電圧測定装置は、例えば特開平３−６４６５号公報に示
されるように、被測定物である電気回路に容量負荷を与
えないため高周波数領域でも正確な波形観測が可能にな
るといった目的で用いられている。
電圧測定装置は、例えば特開平３−６４６５号公報に示
されるように、被測定物である電気回路に容量負荷を与
えないため高周波数領域でも正確な波形観測が可能にな
るといった目的で用いられている。
【０００３】図３は、従来のレーザ光を用いた非接触型
電圧測定装置を示すブロック図である。図３において、
３０５はシュタルク効果を有するガスを封入したマイク
ロセルである。レーザ光源３０１から放射されるレーザ
光の周波数は特定の周波数に安定化されたいる。このレ
ーザ光はミラー３０２で光路を変更され、ビームスプリ
ッタ３０３、凸レンズ３０４、マイクロセル３０５を通
過し、ＩＣ３０６の電極上に集光される。この電極から
の反射光は再度マイクロセル３０５、凸レンズ３０４を
通過し平行光と成った後ビームスプリッタ３０３で反射
され光検出器３１０に入射される。光検出器３１０では
フォトダイオード、水銀カドミテルル検出器等を用いて
光信号を電気信号に変換する。
電圧測定装置を示すブロック図である。図３において、
３０５はシュタルク効果を有するガスを封入したマイク
ロセルである。レーザ光源３０１から放射されるレーザ
光の周波数は特定の周波数に安定化されたいる。このレ
ーザ光はミラー３０２で光路を変更され、ビームスプリ
ッタ３０３、凸レンズ３０４、マイクロセル３０５を通
過し、ＩＣ３０６の電極上に集光される。この電極から
の反射光は再度マイクロセル３０５、凸レンズ３０４を
通過し平行光と成った後ビームスプリッタ３０３で反射
され光検出器３１０に入射される。光検出器３１０では
フォトダイオード、水銀カドミテルル検出器等を用いて
光信号を電気信号に変換する。
【０００４】レーザ光源３０１のレーザ光は発振器３０
８の参照信号によりわずかに周波数変調されていて光検
出器３１０の出力信号はロックイン増幅器３１１で発振
器３０８の参照信号と同期検波され参照信号と同期の取
れた成分のみが検出される。その結果、レーザ光源３０
１の光強度のドリフトが除去できＳ／Ｎ比の良い信号が
検出できる。ロックイン増幅器３１１からの検出信号は
周波数変調されたレーザ光を同期検波しているので光吸
収強度の一次微分となっている。マイクロセル３０５の
凸レンズ３０４よりの面には導電性で光を通す透明薄膜
電極が付けられており、この電極にＩＣ３０６のグラン
ド電位を基準とした電圧が直流増幅器３０７によりかけ
られている。
８の参照信号によりわずかに周波数変調されていて光検
出器３１０の出力信号はロックイン増幅器３１１で発振
器３０８の参照信号と同期検波され参照信号と同期の取
れた成分のみが検出される。その結果、レーザ光源３０
１の光強度のドリフトが除去できＳ／Ｎ比の良い信号が
検出できる。ロックイン増幅器３１１からの検出信号は
周波数変調されたレーザ光を同期検波しているので光吸
収強度の一次微分となっている。マイクロセル３０５の
凸レンズ３０４よりの面には導電性で光を通す透明薄膜
電極が付けられており、この電極にＩＣ３０６のグラン
ド電位を基準とした電圧が直流増幅器３０７によりかけ
られている。
【０００５】直流増幅器３０７の電圧はレーザ光源３０
１の発振周波数との兼ね合いでマイクロセル３０５内の
ガスの光吸収周波数がＩＣ３０６の電極の電圧の変化と
ロックイン増幅器３１１で出力する信号の変化が比例す
る位置に来るように設定されている。ここでＩＣ３０６
上の電極の電圧が変化するとシュタルク効果によりマイ
クロセル３０５内のガスの光吸収周波数が変化し、光検
出器３１０で検出される光強度が変化しロックイン増幅
器３１１の出力は変化する。
１の発振周波数との兼ね合いでマイクロセル３０５内の
ガスの光吸収周波数がＩＣ３０６の電極の電圧の変化と
ロックイン増幅器３１１で出力する信号の変化が比例す
る位置に来るように設定されている。ここでＩＣ３０６
上の電極の電圧が変化するとシュタルク効果によりマイ
クロセル３０５内のガスの光吸収周波数が変化し、光検
出器３１０で検出される光強度が変化しロックイン増幅
器３１１の出力は変化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この従来のレーザ光を
用いた非接触型電圧測定装置では、被測定物である電気
回路（ここではＩＣ）に印加する電圧をロックイン増幅
器の参照信号と同期させている。つまり予め周波数の解
っている信号の電気回路内での波形観測にしか適用でき
ないという課題がある。
用いた非接触型電圧測定装置では、被測定物である電気
回路（ここではＩＣ）に印加する電圧をロックイン増幅
器の参照信号と同期させている。つまり予め周波数の解
っている信号の電気回路内での波形観測にしか適用でき
ないという課題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の非接触型電圧測
定装置は、被試験物の測定点に印加される電圧により電
界が加えられるＥＯ素子と、このＥＯ素子を通過したレ
ーザ光を同相，逆相成分に分離する偏光ビームスプリッ
タと、前記ＥＯ素子を通過したレーザ光の偏光面の前記
偏光ビームスプリッタに対する入射角を調整し前記測定
点の電圧が所定の状態である時の前記偏光ビームスプリ
ッタで分離される同相，逆相成分の光量を同量にする１
／２λ板と、それぞれが前記偏光ビームスプリッタで分
離されたレーザ光の同相及び逆相成分のそれぞれを電気
信号に変換する第１及び第２のフォトディテクタと、こ
の第１及び第２のフォトディテクタの出力の差分をとる
作動増幅器とを備えている。
定装置は、被試験物の測定点に印加される電圧により電
界が加えられるＥＯ素子と、このＥＯ素子を通過したレ
ーザ光を同相，逆相成分に分離する偏光ビームスプリッ
タと、前記ＥＯ素子を通過したレーザ光の偏光面の前記
偏光ビームスプリッタに対する入射角を調整し前記測定
点の電圧が所定の状態である時の前記偏光ビームスプリ
ッタで分離される同相，逆相成分の光量を同量にする１
／２λ板と、それぞれが前記偏光ビームスプリッタで分
離されたレーザ光の同相及び逆相成分のそれぞれを電気
信号に変換する第１及び第２のフォトディテクタと、こ
の第１及び第２のフォトディテクタの出力の差分をとる
作動増幅器とを備えている。
【０００８】本発明の非接触型電圧測定装置は、第１ま
たは第２フォトディテクタを光軸の方向に移動させるこ
とにより前記第１および第２のフォトディテクタそれぞ
れが受光するレーザ光の位相差を調整するようにでき
る。
たは第２フォトディテクタを光軸の方向に移動させるこ
とにより前記第１および第２のフォトディテクタそれぞ
れが受光するレーザ光の位相差を調整するようにでき
る。
【０００９】
【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施例の光学系路を示す
構成図である。
構成図である。
【００１１】図１において、ＥＯ素子１０１は、被試験
物１０２上の測定点１１０の電気信号と導電性で光を通
す透明薄膜電極１１１とで挟み込み電界を印加すること
により、ＥＯ素子１０１に入射し反射側端面の誘電体多
層反射膜１１２で反射されるレーザ光１０８ａの偏光状
態を変調するものである。
物１０２上の測定点１１０の電気信号と導電性で光を通
す透明薄膜電極１１１とで挟み込み電界を印加すること
により、ＥＯ素子１０１に入射し反射側端面の誘電体多
層反射膜１１２で反射されるレーザ光１０８ａの偏光状
態を変調するものである。
【００１２】ＥＯ素子１０１としては、例えば、一軸性
結晶であるニオブ酸リチウムを縦型動作で用いる。この
ＥＯ素子に電界を印加すると、ポッケルス効果により屈
折率変化を起こし、このＥＯ素子を通過するレーザ光は
偏光状態が変化する。つまり、偏光面が印加された電界
に比例して回転することになる。
結晶であるニオブ酸リチウムを縦型動作で用いる。この
ＥＯ素子に電界を印加すると、ポッケルス効果により屈
折率変化を起こし、このＥＯ素子を通過するレーザ光は
偏光状態が変化する。つまり、偏光面が印加された電界
に比例して回転することになる。
【００１３】ミラー１０９はレーザ光１０８ａをＥＯ素
子１０１に導くためのものである。凸レンズ１１３は微
小測定点を測定するため平行光であるレーザ光１０８ａ
を集光し、又、反射され戻ってくるレーザ光を平行光に
戻すためのものである。１／２λ板１０６は、誘導体多
層反射膜１１２で反射され凸レンズ１１３を通った偏光
状態に変調のかかったレーザ光１０８ｂの偏光面を回転
させるものであり、偏光ビームスプリッタ１０３は１／
２λ板１０６で偏光面を回転させられたレーザ光１０８
ｃを同相、逆相（Ｐ偏光、Ｓ偏光）に分離するためのも
のである。フォトディテクタ１０４、１０５は偏光ビー
ムスプリッタ１０３で分離されたレーザ光１０８ｄ、１
０８ｅを電気信号に変換する光変換器であり、差動増幅
器１０７は、フォトディテクタ１０４、１０５からの電
気信号の差分を取ることにより測定点１１０に印加され
た信号成分を検出するためのものである。
子１０１に導くためのものである。凸レンズ１１３は微
小測定点を測定するため平行光であるレーザ光１０８ａ
を集光し、又、反射され戻ってくるレーザ光を平行光に
戻すためのものである。１／２λ板１０６は、誘導体多
層反射膜１１２で反射され凸レンズ１１３を通った偏光
状態に変調のかかったレーザ光１０８ｂの偏光面を回転
させるものであり、偏光ビームスプリッタ１０３は１／
２λ板１０６で偏光面を回転させられたレーザ光１０８
ｃを同相、逆相（Ｐ偏光、Ｓ偏光）に分離するためのも
のである。フォトディテクタ１０４、１０５は偏光ビー
ムスプリッタ１０３で分離されたレーザ光１０８ｄ、１
０８ｅを電気信号に変換する光変換器であり、差動増幅
器１０７は、フォトディテクタ１０４、１０５からの電
気信号の差分を取ることにより測定点１１０に印加され
た信号成分を検出するためのものである。
【００１４】ＥＯ素子１０１を透過し、誘電体多層反射
膜１１２で反射され、被測定物１０２上の測定点１１０
の電気信号により変調されたレーザ光１０８ｂは、１／
２λ板１０６により、その偏光面を回転させられ、偏光
ビームスプリッタ１０３により同相、逆相のレーザ光１
０８ｄ及び１０８ｅに分離され、フォトディテクタ１０
４及び１０５にそれぞれ入射し、電気信号に変換され
る。
膜１１２で反射され、被測定物１０２上の測定点１１０
の電気信号により変調されたレーザ光１０８ｂは、１／
２λ板１０６により、その偏光面を回転させられ、偏光
ビームスプリッタ１０３により同相、逆相のレーザ光１
０８ｄ及び１０８ｅに分離され、フォトディテクタ１０
４及び１０５にそれぞれ入射し、電気信号に変換され
る。
【００１５】これにより、被試験物１０２の測定点１１
０に電気信号が印加されていない状態のレーザ光１０８
ｃの、偏光ビームスプリッタ１０３による、レーザ光１
０８ｄ及び１０８ｅへの分離比を、１／２λ板１０６の
回転により制御することが可能となり、レーザ光１０８
ｄ及び１０８ｅの光量を同量に調整できる。つまり、初
期状態のバイアスを調整して、より検出感度が高く、被
試験物１０２の測定点１１０の電気信号に出力される電
気信号が比例する状態にすることができる。
０に電気信号が印加されていない状態のレーザ光１０８
ｃの、偏光ビームスプリッタ１０３による、レーザ光１
０８ｄ及び１０８ｅへの分離比を、１／２λ板１０６の
回転により制御することが可能となり、レーザ光１０８
ｄ及び１０８ｅの光量を同量に調整できる。つまり、初
期状態のバイアスを調整して、より検出感度が高く、被
試験物１０２の測定点１１０の電気信号に出力される電
気信号が比例する状態にすることができる。
【００１６】図２（ａ）及び（ｂ）は、フォトディテク
タ１０４及び１０５の出力を示し、偏光ビームスプリッ
タ１０３で分離されたレーザ光の同相成分２０１及び逆
相成分２０２からなる。偏光ビームスプリッタ１０３は
入射光に対し分離される出力光量の分離比を、その入射
光の偏光面との位置関係により無段階に調整する事がで
きるものであり、偏光ビームスプリッタ１０３で分離さ
れた同相成分２０１、逆相成分２０２は図２に示すよう
にレーザ光源の光強度のドリフトが同位相で現れ、測定
点１１０の電気信号により変調された信号成分２０３は
逆位相として現れる。
タ１０４及び１０５の出力を示し、偏光ビームスプリッ
タ１０３で分離されたレーザ光の同相成分２０１及び逆
相成分２０２からなる。偏光ビームスプリッタ１０３は
入射光に対し分離される出力光量の分離比を、その入射
光の偏光面との位置関係により無段階に調整する事がで
きるものであり、偏光ビームスプリッタ１０３で分離さ
れた同相成分２０１、逆相成分２０２は図２に示すよう
にレーザ光源の光強度のドリフトが同位相で現れ、測定
点１１０の電気信号により変調された信号成分２０３は
逆位相として現れる。
【００１７】又、片方のフォトディテクタ１０５をレー
ザ光１０８ｅの光軸に平行に移動させることにより光路
差を調整し、偏光ビームスプリッタ１０３でレーザ光１
０８ｃを同相、逆相に分離する際に生ずるレーザ光１０
８ｄ及び１０８ｅの位相差と、フォトディテクタ１０４
及び１０５で光電気変換の際に生ずる電気信号の位相差
を調整する。
ザ光１０８ｅの光軸に平行に移動させることにより光路
差を調整し、偏光ビームスプリッタ１０３でレーザ光１
０８ｃを同相、逆相に分離する際に生ずるレーザ光１０
８ｄ及び１０８ｅの位相差と、フォトディテクタ１０４
及び１０５で光電気変換の際に生ずる電気信号の位相差
を調整する。
【００１８】上述のように分離され、被試験物１０２の
測定点１１０に電気信号が印加されていない状態のレー
ザ光の分離比が同量となるように調整され、位相差を調
整されたレーザ光１０８ｄ及び１０８ｅを、フォトディ
テクタ１０４及び１０５により電気信号に変換し、それ
ぞれ正入力、負入力として差動増幅器１０７に入力して
おき、ここで測定点１１０に電気信号を印加すると、差
動増幅器１０７からは測定点１１０に印加される電気信
号に比例する信号が出力される。しかも、差動増幅器１
０７の出力はレーザ光源の光強度ドリフトが除去され、
偏光面のドリフト及びＥＯ素子の自然複屈折によるレー
ザ光偏光面の回転を補償したＳ／Ｎ比の良い信号となっ
ている。
測定点１１０に電気信号が印加されていない状態のレー
ザ光の分離比が同量となるように調整され、位相差を調
整されたレーザ光１０８ｄ及び１０８ｅを、フォトディ
テクタ１０４及び１０５により電気信号に変換し、それ
ぞれ正入力、負入力として差動増幅器１０７に入力して
おき、ここで測定点１１０に電気信号を印加すると、差
動増幅器１０７からは測定点１１０に印加される電気信
号に比例する信号が出力される。しかも、差動増幅器１
０７の出力はレーザ光源の光強度ドリフトが除去され、
偏光面のドリフト及びＥＯ素子の自然複屈折によるレー
ザ光偏光面の回転を補償したＳ／Ｎ比の良い信号となっ
ている。
【００１９】なお、フォトディテクタとして例えばフォ
トダイオード、光電管等を用いることができる。
トダイオード、光電管等を用いることができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の非接触型
電圧測定装置は、被試験物に対する印加信号を参照信号
として用いることが無いため、被測定信号と同期を取る
必要がなくどのような信号でも測定でき、同期を取るた
めの付加回路も必要がないといった効果がある。
電圧測定装置は、被試験物に対する印加信号を参照信号
として用いることが無いため、被測定信号と同期を取る
必要がなくどのような信号でも測定でき、同期を取るた
めの付加回路も必要がないといった効果がある。
【００２１】又、レーザ光源の光強度ドリフトを除去す
るため被測定信号のＳ／Ｎ比を向上させ、レーザ光源の
偏光面ドリフト及びＥＯ素子の自然複屈折によるレーザ
光偏光面の回転の補償を行うため、被測定信号の検出感
度を向上させるという効果がある。
るため被測定信号のＳ／Ｎ比を向上させ、レーザ光源の
偏光面ドリフト及びＥＯ素子の自然複屈折によるレーザ
光偏光面の回転の補償を行うため、被測定信号の検出感
度を向上させるという効果がある。
【００２２】又、レーザ光の偏光面と、レーザ光を同
相、逆相の両成分に分離する偏光ビームスプリッタとの
位置関係を制御できるようにすることによりレーザ光の
同相、逆相両成分の分離比を容易に制御、調整できる様
にし、又、フォトディテクタを移動させることにより同
相、逆相成分の位相差を容易に制御、調整できる様にし
たため、フォトディテクタによって電気信号に変換され
た同相、逆相両成分を作動増幅器に入力する際に、利得
調整、位相調整する必要がなくなり、そのための電気的
な付加回路が必要なくなるという効果がある。
相、逆相の両成分に分離する偏光ビームスプリッタとの
位置関係を制御できるようにすることによりレーザ光の
同相、逆相両成分の分離比を容易に制御、調整できる様
にし、又、フォトディテクタを移動させることにより同
相、逆相成分の位相差を容易に制御、調整できる様にし
たため、フォトディテクタによって電気信号に変換され
た同相、逆相両成分を作動増幅器に入力する際に、利得
調整、位相調整する必要がなくなり、そのための電気的
な付加回路が必要なくなるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例の光学系路を示す構成図であ
る。
る。
【図２】（ａ）は図１に示すフォトディテクタ１０４の
出力を示す図、（ｂ）は図１に示すフォトディテクタ１
０５の出力を示す図である。
出力を示す図、（ｂ）は図１に示すフォトディテクタ１
０５の出力を示す図である。
【図３】図３は従来の非接触型電圧測定装置の光学系路
を示す構成図である。
を示す構成図である。
１０１ ＥＯ素子 １０２ 被試験物 １０３ 偏光ビームスプリッタ １０４ フォトディテクタ １０５ ヘォトディテクタ １０６ １／２λ板 １０７ 差動増幅器 １０８ａ〜ｅ レーザ光 １０９ ミラー １１０ 測定点 １１１ 透明薄膜電極 １１２ 誘電体多層反射膜 １１３ 凸レンズ ２０１ 同相成分 ２０２ 逆相成分 ３０１ レーザ光源 ３０２ ミラー ３０３ ビームスプリッタ ３０４ 凸レンズ ３０５ マイクロセル ３０６ ウェハー上に形成されたＩＣ ３０７ 直流増幅器 ３０８ 発振器 ３０９ 移動ステージ ３１０ 光検出器 ３１１ ロックイン増幅器
Claims (2)
- 【請求項１】 被試験物の測定点に印加される電圧によ
り電界が加えられるＥＯ素子と、このＥＯ素子を通過し
たレーザ光を同相，逆相成分に分離する偏光ビームスプ
リッタと、前記ＥＯ素子を通過したレーザ光の偏光面の
前記偏光ビームスプリッタに対する入射角を調整し前記
測定点の電圧が所定の状態である時の前記偏光ビームス
プリッタで分離される同相，逆相成分の光量を同量にす
る１／２λ板と、それぞれが前記偏光ビームスプリッタ
で分離されたレーザ光の同相及び逆相成分のそれぞれを
電気信号に変換する第１及び第２のフォトディテクタ
と、この第１及び第２のフォトディテクタの出力の差分
をとる作動増幅器とを含むことを特徴とする非接触型電
圧測定装置。 - 【請求項２】 第１または第２フォトディテクタを光軸
の方向に移動させることにより前記第１および第２のフ
ォトディテクタそれぞれが受光するレーザ光の位相差を
調整する請求項１記載の非接触型電圧測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5224851A JPH0783965A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 非接触型電圧測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5224851A JPH0783965A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 非接触型電圧測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0783965A true JPH0783965A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=16820161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5224851A Pending JPH0783965A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 非接触型電圧測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783965A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0980083A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Nec Corp | プリント基板の信号波形測定装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05164788A (ja) * | 1991-12-18 | 1993-06-29 | Fujitsu Ltd | 信号測定装置 |
-
1993
- 1993-09-10 JP JP5224851A patent/JPH0783965A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05164788A (ja) * | 1991-12-18 | 1993-06-29 | Fujitsu Ltd | 信号測定装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0980083A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Nec Corp | プリント基板の信号波形測定装置 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19960402 |