磁場計測装置
【課題】セルにおいて光の散乱や収差の少ない光学面の数を減らすことを目的とする。
【解決手段】磁場計測装置は、光を透過させる第１平板１１１と第２平板１１２とを有する直方体形状のセルユニット１１０に形成された複数のセルＳの内部にはポンプ光によって励起される原子が封入されている。磁場計測装置は、各セルＳに対して第２平板１１２の側からポンプ光Ｐ２を入射させると共に、各セルに入射したポンプ光Ｐ２と交差するようにプローブ光Ｐ１を第２平板の側から入射させ、セルユニット１１０の各セルに入射して第１平板１１１を透過した各プローブ光の偏光面の回転角を検出部１３０において検出する。
【解決手段】磁場計測装置は、光を透過させる第１平板１１１と第２平板１１２とを有する直方体形状のセルユニット１１０に形成された複数のセルＳの内部にはポンプ光によって励起される原子が封入されている。磁場計測装置は、各セルＳに対して第２平板１１２の側からポンプ光Ｐ２を入射させると共に、各セルに入射したポンプ光Ｐ２と交差するようにプローブ光Ｐ１を第２平板の側から入射させ、セルユニット１１０の各セルに入射して第１平板１１１を透過した各プローブ光の偏光面の回転角を検出部１３０において検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓または脳から発生する磁場を測定する装置として、光ポンピングを利用した磁気センサーが利用されている。このような磁気センサーとしては、アルカリ金属原子等のガスが封入された各セルに、円偏光成分を有するポンプ光と直線偏光成分を有するプローブ光とが直交するように照射され、心臓や脳から発せられる磁場をプローブ光によって検出するものがある。下記特許文献１には、そのような光ポンピング原子磁力計が開示されている。特許文献１の技術は、ポンプ光とプローブ光とをセルの別の面から各々入射し、セルを透過したポンプ光をミラーで反射させて再びセルに入射させることで光ポンピングの効率を上げるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３６５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、ポンプ光とプローブ光とをセルの異なる面から入射させる構成のため、プローブ光が出射する面も含めると、セルにおいて光を透過させる面は４面必要となる。そのため、光を透過させる面は、光の散乱や収差の少ない光学面が要求される。
本発明は、セルにおいて光の散乱や収差の少ない光学面の数を減らすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る磁場計測装置は、ポンプ光により励起される原子からなる原子群を内部に収容し、少なくとも対向する２面が光を透過させる平板で構成された第１平板と第２平板とを有するセルユニットと、前記セルユニットの内部空間における複数の各領域に対し前記第２平板の側からポンプ光を入射させると共に、前記各領域に入射した前記ポンプ光と交差するようにプローブ光を前記第２平板の側から入射させる照射手段と、
前記セルユニットの前記各領域に入射して前記第１平板を透過した各プローブ光の偏光面の回転角を検出する検出手段とを備える。この構成によれば、ポンプ光とプローブ光が同一面から入射されるため、従来と比べて光の散乱や収差の少ない光学面の数を減らすことができる。
【０００６】
また、本発明に係る磁場計測装置は、上記磁場計測装置において、前記セルユニットの前記各領域はスペーサーによって仕切られ、仕切られた各領域が一つのセルとして構成されており、前記照射手段は、前記第２平板と対向する第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面との間で前記ポンプ光及び前記プローブ光を反射させて伝播させるアレイイルミネーターを有し、前記第１の面には、前記第１の面に向かう前記ポンプ光及び前記プローブ光の各々の一部を透過させる光分岐手段が設けられていることとしてもよい。この構成によれば、ポンプ光とプローブ光が同一面から入射されるため、従来と比べて光の散乱や収差の少ない光学面の数を減らすことができる。
【０００７】
また、本発明に係る磁場計測装置は、ポンプ光により励起される原子からなる原子群を内部に収容し、少なくとも対向する２面が光を透過させる平板で構成された第１平板と第２平板とを有するセルユニットが複数配列されたセルアレイユニットと、前記各セルユニットの内部空間における複数の各領域に対しポンプ光を前記第２平板の側から入射させると共に、前記各領域に入射した前記ポンプ光と交差するようにプローブ光を前記第２平板の側から入射させる照射手段と、前記各セルユニットの前記各領域に入射して前記第１平板を透過した各プローブ光の偏光面の回転角を検出する検出手段とを備える。この構成によれば、ポンプ光とプローブ光が同一面から入射されるため、従来と比べて光の散乱や収差の少ない光学面の数を減らすことができ、またセルユニットの配列方向における磁場成分の分布を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る磁場計測装置の構成例を示す図である。
【図２】実施形態に係るセルアレイセンサーの断面を表わす模式図である。
【図３】図２に示すセルアレイセンサーのＡ−Ａ断面を表わす模式図である。
【図４】図２に示すセルアレイセンサーを拡大した図である。
【図５】変形例（１）に係るセルアレイセンサーの断面を表わす模式図である。
【図６】変形例（２）に係るセルアレイセンサーを表わす図である。
【図７】変形例（２）に係るセルアレイセンサーを表わす図である。
【図８】変形例（３）に係るセルアレイセンサーを表わす図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜実施形態＞
図１は、本発明に係る実施形態の磁場計測装置の構成例を示すブロック図である。磁場計測装置１は、生体の心臓等から発せられる磁場を測定する装置であり、セルアレイセンサー１０、ポンプ光光源２０、プローブ光光源３０、信号処理部４０を備える。ポンプ光光源２０及びプローブ光光源３０は、無偏光のレーザービームを各々出力する装置である。セルアレイセンサー１０は、ポンプ光光源２０及びプローブ光光源３０から出力されるレーザービームを用いて生体から発せられる磁場を検出して出力する。ここで、セルアレイセンサー１０の構造について図２及び図３を用いて説明する。
【００１０】
図２は、セルアレイセンサー１０の断面を示す模式図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面を示す模式図である。セルアレイセンサー１０は、セルアレイ１１０と、アレイイルミネーター１２０と、検出部１３０とを有する。セルアレイ１１０は、セルユニットの一例である。図２に示すように、セルアレイ１１０は、上板（第１平板）１１１、下板（第２平板）１１２、及び隔壁（スペーサー）１１３とを有する。また、セルアレイ１１０は、図３に示すように、ｘｙ平面に平行な方向に平板１１４，１１５（図３参照）が設けられている。上板１１１の上部には後述する検出部１３０が設けられている。隔壁１１３は、上板１１１及び下板１１２によって挟まれ、隔壁１１３によって、上板１１１と下板１１２と平板１１４，１１５とで囲まれた内部空間が仕切られている。セルアレイ１１０は、隔壁１１３によって仕切られた各領域Ｓを一つ一つのセルとして、ｘ軸方向に複数のセルが配列された構造となっている。この例では、ｘ軸方向に８つのセルＳが配列されているが、複数のセルＳが一次元方向に配列されていればセルＳの数は８つに限らない。
【００１１】
上板１１１及び下板１１２は、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、またはプラスチック等の光を透過する材料で形成される。隔壁１１３及び平板１１４，１１５は、セラミックス等、不透明な材料で形成される。不透明な材料で形成するのは、隣接するセルＳへの光学的なクロストークを防止するためであるが、隔壁１１３及び平板１１４，１１５は、上板１１１及び下板１１２と同様の透明な材料で形成されてもよい。上板１１１、下板１１２、隔壁１１３、平板１１４，１１５は、低融点ガラス、光学接着、または溶着により、セルアレイ１１０と外部との気密性が保たれた状態で接合される。各セルＳには、ポンプ光によって励起される原子群の一例として、気体の状態のアルカリ金属原子（カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、またはセシウム（Ｃｓ）等）が封入されている。
【００１２】
また、セルアレイ１１０の各セルに対応する下板１１２の表面において、ポンプ光及びプローブ光が入射する各位置に、誘電体多層膜や波長板の光学部材で構成された変換部１４０（１４０ａ，１４０ｂ）（図４参照）が設けられている。変換部１４０ｂは、ポンプ光光源２０から出力されたレーザービームＰ２を円偏光成分を有するポンプ光に変換し、変換部１４０ａは、プローブ光光源３０から出力されたレーザービームＰ１を直線偏光成分を有するプローブ光に変換する。ポンプ光光源２０及びプローブ光光源３０から出力された各レーザービームはセルアレイ１０の下板１１２から入射する前に変換部１４０によってポンプ光及びプローブ光に各々変換される。アルカリ金属原子は、ポンプ光の偏光方向に応じてスピン偏極して磁化された状態（光ポンピング）となり、当該セルＳにおける磁場に応じた角周波数で歳差運動を行う。
【００１３】
アレイイルミネーター１２０は、回折格子（光分岐手段）１２１、光カプラー１２２（１２２Ａ，１２２Ｂ）、導光体１２３を有する。上記変換部１４０とアレイイルミネーター１２０は、本発明に係る照射手段の一例として機能するものである。回折格子１２１は、セルアレイ１１０の下板１１２と対向する平板１２４（第１の面）の内側に設けられている。また、光カプラー１２２は平板１２４の上端部に設けられ、導光体１２３は平板１２４と平板１２５（第２の面）との間に設けられている。
ポンプ光光源２０から出射されたレーザービームＰ２と、プローブ光光源３０から出射されたレーザービームＰ１は、光ファイバー等の伝送手段によってアレイイルミネーター１２０に導かれ、光カプラー１２２Ａ，１２２Ｂを介して光結合される。アレイイルミネーター１２０に導かれた光は、回折格子１２１および導光体１２３の下面で繰り返し反射されることにより分岐したビーム（光束）となり、１次元的に広がるビームアレイとなる。
【００１４】
図４は、セルＳの構造の詳細を示す模式図であり、図２の一部を拡大したものである。アレイイルミネーター１２０において、この図の右方向からレーザービームＰ２（実線）が入射され、この図の左方向からレーザービームＰ１（破線）が入射される。レーザービームＰ１は、アレイイルミネーター１２０の上面に設けられた回折格子１２１に達すると、回折格子１２１によってプローブ光の一部が反射され、一部が回折格子１２１を透過する。回折格子１２１で反射されたプローブ光の一部は、アレイイルミネーター１２０の下面で反射されて再び回折格子１２１に向かう。このようにして、レーザービームＰ１は、アレイイルミネーター１２０における回折格子１２１と下面とによって透過と反射とを繰り返し、図中右方向（ｘ軸正方向）に伝播される。レーザービームＰ２もレーザービームＰ１と同様にしてアレイイルミネーター１２０によって図中左方向（ｘ軸負方向）に伝播される。
【００１５】
回折格子１２１を透過したレーザービームＰ１とレーザービームＰ２は、セルアレイ１０の下板１１２の表面において、変換部１４０により円偏光成分を有するポンプ光Ｐ２と直線偏光成分を有するプローブ光Ｐ１に変換される。ポンプ光Ｐ２とプローブ光Ｐ１は、各セルＳ内において略直交するように下板１１２から各セルＳに入射する。各セルＳにポンプ光Ｐ２が入射すると、各セルＳ内のアルカリ金属原子は光ポンピングし、当該セルＳにおける磁場の大きさに応じて歳差運動を行う。各セルＳに入射したプローブ光Ｐ１は、当該セルＳ内のアルカリ金属原子の歳差運動による回転力に応じて偏光面が回転され、当該セルＳの上板１１１の部分を透過する。各セルＳから上板１１１を透過したプローブ光は各検出部１３０に入射する。
【００１６】
各検出部（検出手段）１３０は、ビームスプリッター１３１と、２分割ＰＤ（Photo Detector）１３２とを有する。ビームスプリッター１３１は、反射透過面を有する。ビームスプリッター１３１は、反射透過面に入射した光のうち、ある偏光成分（第１偏光成分）を反射し、それと直交する偏光成分（第２偏光成分）を透過させる。すなわち、ビームスプリッター１３１は、入射したプローブ光Ｐ１を、直交する２つの偏光成分に分離する。ビームスプリッター１３１は、反射透過面が、セルに入射する前のプローブ光Ｐ１の偏光面と４５°で交わるように設置される。２分割ＰＤ１３２は、プローブ光の波長に感度を有する。２分割ＰＤ１３２は、第１偏光成分および第２偏光成分の各光量に応じた電流を出力する。この図の例では、各検出部１３０で検出された第１偏光成分および第２偏光成分の差分を求めることで各セルＳにおけるｙ軸方向の磁場の情報を得ることができる。
【００１７】
図１に戻り、信号処理部４０について説明する。信号処理部４０は、プロセッサーおよびメモリーを有する。信号処理部４０は、各検出部１３０から出力された第１偏光成分および第２偏光成分の差分に基づいてプローブ光の偏光面の回転角度を求め、各セルＳにおける磁場の強さを算出して出力する。なお、算出結果は、磁場測定装置１と接続されたＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置に出力してもよいし、ＰＣ等の他の装置に有線又は無線により送信してもよい。
【００１８】
上述した磁場測定装置１により生体が発する磁場を検出する際は以下のようにして行う。磁場測定装置１は、磁場の測定を指示する操作部（図示略）を介して磁場の測定指示が利用者からなされると、ポンプ光光源２０及びプローブ光光源３０からレーザービームＰ１及びＰ２を照射する。信号処理部４０は、セルアレイ１１０を透過して各検出部１３０から出力されたプローブ光Ｐ１の第１偏光成分及び第２偏光成分の検出結果からプローブ光の偏光面の方位を求め、各セルＳにおける磁場を測定する。
【００１９】
本実施形態では、１次元方向に複数のセルＳが配列されたセルアレイ１０に対し下板１１２からポンプ光及びプローブ光を各セルＳに入射させ、上板１１１から出射したプローブ光を検出することで各セルＳにおける磁場を測定する構成のため、少なくとも上板１１１と下板１１２の２面が光を透過させるように構成されていればよい。そのため、セル毎にセルを製造する場合と比べて、磁場の測定がばらつく要因となる光学面の収差や散乱等の要因が減り、各セルにおける磁場の測定のばらつきが軽減される。
【００２０】
＜変形例＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下のように変形させて実施してもよい。また、以下の変形例を組み合わせてもよい。
【００２１】
（１）上述した実施形態では、隔壁１１３によって各セルＳが仕切られたセルアレイ１１０の例を説明したが、図５に示すように、セルアレイの内部空間を仕切る隔壁を設けず、上板１１１、下板１１２、平板１１４，１１５（図示略）、隔壁１１３ａ，１１３ｂによってセルアレイ１１０Ａを構成してもよい。なお、この図において、検出部１３０及び変換部１４０の図示は省略する。セルアレイ１１０Ａの内部空間には、実施形態と同様のアルカリ金属原子が封入されると共に、ヘリウム（Ｈｅ）あるいはアルゴン（Ａｒ）等の希ガス、または窒素（Ｎ）等の非磁性のガスがバッファーガスとして封入される。このバッファーガスは、アルカリ金属原子が内部空間を移動しないように圧力が調整されて封入されている。内部空間におけるアルカリ金属原子の移動が抑制されている状態において、ポンプ光Ｐ２とプローブ光Ｐ１とを実施形態と同様の方法でセルアレイ１１０Ａに照射し、セルアレイ１１０Ａの上板１１１を透過したプローブ光を検出することで、内部空間においてポンプ光とプローブ光とが交差する各領域ＳＡにおける磁場を測定する。
【００２２】
（２）上述した実施形態では、１次元方向にセルＳが配列されたセルアレイ１１０を有するセルアレイセンサー１０を例に説明したが、図６に示すように、図２に示したセルアレイセンサー１０をｘｙ平面上に複数配列して２次元のセルアレイセンサー１０Ｂを構成するようにしてもよい。なお、図示を省略するが、各セルアレイ１１０とアレイイルミネーター１２０の間には変換部１４０が設けられている。セルアレイセンサー１０がこのように配列されることによって、ｘｚ平面におけるｙ軸方向の磁場成分を測定することができるので、実施形態と比べて広範囲に磁場を測定することができる。また、セルアレイセンサー１０Ｂをｙ軸方向に配列してｙ軸方向の磁場成分の３次元分布を測定するようにしてもよい。配列された各セルアレイ１１０は、本発明に係るセルアレイユニットの一例であり、アレイイルミネーター１２０及び変換部（図示略）は本発明に係る照射手段の一例である。
【００２３】
また、例えば、図７に示すようにセルアレイセンサー１０Ｃを構成してもよい。セルアレイセンサー１０Ｃのセルアレイ１１０Ｃは、実施形態と同様、光を透過させる材料で形成された上板１１１及び下板１１２と、不透明な材料で形成された平板１１４，１１５，１１６，１１７、及び隔壁１１３を有する。セルアレイ１１０Ｃは、隔壁１１３で仕切られた各領域が一つのセルＳとして形成されている。各セルＳの上板１１１の部分には、各セルＳに対応する検出部１３０が設けられている。また、セルアレイ１１０Ｃの下板１１２の下側にはアレイイルミネーター１２０Ａが設けられている。アレイイルミネーター１２０Ｃは、実施形態に係るアレイイルミネーター１２０と同じ構造を有し、アレイイルミネーターの上面及び下面がセルアレイ１１０Ｃの下板１１２と略同じ大きさとなるように形成されている。なお、この図において変換部１４０の図示は省略する。セルアレイセンサー１０Ｃにおいて、図中Ｘ軸負方向の各セルＳに対応する所定位置からレーザービームＰ２を入射し、図中Ｘ軸正方向の各セルＳに対応する所定位置からレーザービームＰ１を入射することにより、セルアレイ１１０Ｃの各セルＳにおけるｙ軸方向の磁場成分を測定することができる。また、このように構成することで、図６に示したセルアレイセンサー１０Ｂと比べて、セルアレイ間の位置合わせが不要になり、セルアレイ及びアレイイルミネーターを構成する部品の数を少なくすることができるので、セルアレイセンサーの構造や製造工程を簡素化することができる。セルアレイ１１０Ｃは、本発明に係るセルアレイユニットの一例であり、アレイイルミネーター１２０及び変換部（図示略）は、本発明に係る照射手段の一例である。
【００２４】
（３）磁場の検出感度を高めるために、セルアレイを生体等の磁場源に近づけると共に、各セル内に入射したポンプ光及びプローブ光を折り返し反射させることによって高感度の磁場検出を行うセルアレイセンサーの例を図８に示す。セルアレイ１１０Ｄは、図８に示すように、磁場源Ｑの上部に配置される。セルアレイ１１０Ｄは、各セルＳの内部に入射したポンプ光及びプローブ光を各々反射させるミラー１１８（１１８ａ，１１８ｂ）が設けられている点以外は実施形態に係るセルアレイ１０と同様の構造である。セルアレイ１１０Ｄの各セルＳに対応する上板１１１の部分には、検出部１３０が設けられている。アレイイルミネーター１２０は、セルアレイ１１０Ｃ及び各検出部１３０の上部に設けられている。また、この図では図示を省略するが、アレイイルミネーター１２０を透過したレーザービームＰ１及びＰ２をポンプ光及びプローブ光に変換する変換部が各セルに対応する上板１１１の各位置に設けられている。
【００２５】
上板１１１を介して各セルＳ内にポンプ光Ｐ２が入射すると、各セルＳ内のアルカリ金属原子はポンプ光によってスピン偏極する。ポンプ光Ｐ２はミラー１１８ａに達するとセルの内部に向けて反射され、入射時とは反対の回転方向の円偏光となって（入射時の偏光が右回り円偏光である場合には、反射時の偏光は左回り円偏光となる）、再びアルカリ金属原子を通過する。光ポンピングしているアルカリ金属原子は、反射したポンプ光によって１回目のポンプ光の入射時と同じ方向にスピン偏極する。各セル内Ｓのアルカリ金属原子は、磁場源Ｑの磁場の強度に応じて歳差運動を行う。上板１１１から各セルＳ内に入射したプローブ光Ｐ１は、歳差運動を行っているアルカリ金属原子を通過することで、プローブ光Ｐ１の偏光面が回転される。偏光面が回転されたプローブ光Ｐ１は各セルＳのミラー１１８ｂによって反射され、再びアルカリ金属原子を通過する。反射されたプローブ光Ｐ１は、入射時とは逆方向にアルカリ金属原子を通過するためファラデー効果の非相反性により１回目の偏向面の回転方向と同じ方向に偏向面が回転されて上板１１１の方向に向かう。各セルＳから上板１１１を透過した各プローブ光Ｐ１は検出部１３０で第１偏光成分と第２偏光成分とに分離されて検出される。
本変形例では、微弱な磁場を発する磁場源Ｑにセルアレイ１１０Ｄを近づけると共に、セルアレイ１１０Ｄの各セルＳ内部にミラー１１８を設けることで、アルカリ金属原子のスピン偏極の緩和時間が長くなると共にプローブ光の偏向面の回転角度が強調され、生体から発せられる微弱な磁場を高感度に検出することができる。
【００２６】
（４）上述した実施形態では、アレイイルミネーター１２０を用いてレーザービームをセルアレイ１０に照射する例を説明したが、光ファイバ等の光導波路を用いて、セルアレイ１０における各セルＳの下板１１２の部分にレーザービームを照射するようにしてもよい。
【００２７】
（５）上述した実施形態に係るセルアレイにおいて、アルカリ金属原子のスピン偏極の緩和時間を長くするため、セルアレイを構成する上板１１１、下板１１２、隔壁１１３、及び平板１１４，１１５の内壁をパラフィン等の非緩和物質でコーティングしてもよい。
また、アルカリ金属原子と共に、変形例（１）で示したバッファーガスが封入されていてもよい。また、アルカリ金属原子は、常時気体の状態である必要はなく、磁場を測定するときに気体の状態であればよい。磁場計測装置１において、測定時にセルアレイを加熱することによりアルカリ金属原子を気体化する加熱・冷却手段を備えるようにしてもよい。さらに、セルにおいて磁性媒体として用いられるガスはアルカリ金属に限定されない。ポンプ光によりスピン偏極するものであれば、どのような原子が用いられてもよい。
【００２８】
（６）上述した実施形態では、ポンプ光光源２０及びプローブ光光源３０から出力されたレーザービームをセルアレイ１０の下板１１２の表面においてポンプ光及びプローブ光に変換する例を説明したが、ポンプ光光源２０及びプローブ光光源３０から出力されたレーザービームをポンプ光及びプローブ光に変換してアレイイルミネーター１２０に入射させるように構成してもよい。
【００２９】
（７）上述した実施形態に係るセルアレイ１１０は直方体の形状である例であったが、セルアレイ１１０の形状は、少なくとも対向する２面が光を透過させる平板で形成されているものであれば直方体以外の多面体の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・磁場計測装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ・・・セルアレイセンサー、２０・・・ポンプ光光源、３０・・・プローブ光光源、４０・・・信号処理部、１１０，１１０Ａ，１１０Ｃ，１１０Ｄ・・・セルアレイ、１１１・・・上板、１１２・・・下板、１１３，１１３ａ，１１３ｂ・・・隔壁、１１４，１１５，１１６，１１７，１２４，１２５・・・平板、１１８，１１８ａ，１１８ｂ・・・ミラー、１２０・・・アレイイルミネーター、１２１・・・回折格子、１２２，１２２Ａ，１２２Ｂ・・・光カプラー、１２３・・・導光体、１４０，１４０ａ，１４０ｂ・・・変換部、Ｓ，ＳＡ・・・セル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓または脳から発生する磁場を測定する装置として、光ポンピングを利用した磁気センサーが利用されている。このような磁気センサーとしては、アルカリ金属原子等のガスが封入された各セルに、円偏光成分を有するポンプ光と直線偏光成分を有するプローブ光とが直交するように照射され、心臓や脳から発せられる磁場をプローブ光によって検出するものがある。下記特許文献１には、そのような光ポンピング原子磁力計が開示されている。特許文献１の技術は、ポンプ光とプローブ光とをセルの別の面から各々入射し、セルを透過したポンプ光をミラーで反射させて再びセルに入射させることで光ポンピングの効率を上げるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３６５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、ポンプ光とプローブ光とをセルの異なる面から入射させる構成のため、プローブ光が出射する面も含めると、セルにおいて光を透過させる面は４面必要となる。そのため、光を透過させる面は、光の散乱や収差の少ない光学面が要求される。
本発明は、セルにおいて光の散乱や収差の少ない光学面の数を減らすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る磁場計測装置は、ポンプ光により励起される原子からなる原子群を内部に収容し、少なくとも対向する２面が光を透過させる平板で構成された第１平板と第２平板とを有するセルユニットと、前記セルユニットの内部空間における複数の各領域に対し前記第２平板の側からポンプ光を入射させると共に、前記各領域に入射した前記ポンプ光と交差するようにプローブ光を前記第２平板の側から入射させる照射手段と、
前記セルユニットの前記各領域に入射して前記第１平板を透過した各プローブ光の偏光面の回転角を検出する検出手段とを備える。この構成によれば、ポンプ光とプローブ光が同一面から入射されるため、従来と比べて光の散乱や収差の少ない光学面の数を減らすことができる。
【０００６】
また、本発明に係る磁場計測装置は、上記磁場計測装置において、前記セルユニットの前記各領域はスペーサーによって仕切られ、仕切られた各領域が一つのセルとして構成されており、前記照射手段は、前記第２平板と対向する第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面との間で前記ポンプ光及び前記プローブ光を反射させて伝播させるアレイイルミネーターを有し、前記第１の面には、前記第１の面に向かう前記ポンプ光及び前記プローブ光の各々の一部を透過させる光分岐手段が設けられていることとしてもよい。この構成によれば、ポンプ光とプローブ光が同一面から入射されるため、従来と比べて光の散乱や収差の少ない光学面の数を減らすことができる。
【０００７】
また、本発明に係る磁場計測装置は、ポンプ光により励起される原子からなる原子群を内部に収容し、少なくとも対向する２面が光を透過させる平板で構成された第１平板と第２平板とを有するセルユニットが複数配列されたセルアレイユニットと、前記各セルユニットの内部空間における複数の各領域に対しポンプ光を前記第２平板の側から入射させると共に、前記各領域に入射した前記ポンプ光と交差するようにプローブ光を前記第２平板の側から入射させる照射手段と、前記各セルユニットの前記各領域に入射して前記第１平板を透過した各プローブ光の偏光面の回転角を検出する検出手段とを備える。この構成によれば、ポンプ光とプローブ光が同一面から入射されるため、従来と比べて光の散乱や収差の少ない光学面の数を減らすことができ、またセルユニットの配列方向における磁場成分の分布を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る磁場計測装置の構成例を示す図である。
【図２】実施形態に係るセルアレイセンサーの断面を表わす模式図である。
【図３】図２に示すセルアレイセンサーのＡ−Ａ断面を表わす模式図である。
【図４】図２に示すセルアレイセンサーを拡大した図である。
【図５】変形例（１）に係るセルアレイセンサーの断面を表わす模式図である。
【図６】変形例（２）に係るセルアレイセンサーを表わす図である。
【図７】変形例（２）に係るセルアレイセンサーを表わす図である。
【図８】変形例（３）に係るセルアレイセンサーを表わす図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜実施形態＞
図１は、本発明に係る実施形態の磁場計測装置の構成例を示すブロック図である。磁場計測装置１は、生体の心臓等から発せられる磁場を測定する装置であり、セルアレイセンサー１０、ポンプ光光源２０、プローブ光光源３０、信号処理部４０を備える。ポンプ光光源２０及びプローブ光光源３０は、無偏光のレーザービームを各々出力する装置である。セルアレイセンサー１０は、ポンプ光光源２０及びプローブ光光源３０から出力されるレーザービームを用いて生体から発せられる磁場を検出して出力する。ここで、セルアレイセンサー１０の構造について図２及び図３を用いて説明する。
【００１０】
図２は、セルアレイセンサー１０の断面を示す模式図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面を示す模式図である。セルアレイセンサー１０は、セルアレイ１１０と、アレイイルミネーター１２０と、検出部１３０とを有する。セルアレイ１１０は、セルユニットの一例である。図２に示すように、セルアレイ１１０は、上板（第１平板）１１１、下板（第２平板）１１２、及び隔壁（スペーサー）１１３とを有する。また、セルアレイ１１０は、図３に示すように、ｘｙ平面に平行な方向に平板１１４，１１５（図３参照）が設けられている。上板１１１の上部には後述する検出部１３０が設けられている。隔壁１１３は、上板１１１及び下板１１２によって挟まれ、隔壁１１３によって、上板１１１と下板１１２と平板１１４，１１５とで囲まれた内部空間が仕切られている。セルアレイ１１０は、隔壁１１３によって仕切られた各領域Ｓを一つ一つのセルとして、ｘ軸方向に複数のセルが配列された構造となっている。この例では、ｘ軸方向に８つのセルＳが配列されているが、複数のセルＳが一次元方向に配列されていればセルＳの数は８つに限らない。
【００１１】
上板１１１及び下板１１２は、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、またはプラスチック等の光を透過する材料で形成される。隔壁１１３及び平板１１４，１１５は、セラミックス等、不透明な材料で形成される。不透明な材料で形成するのは、隣接するセルＳへの光学的なクロストークを防止するためであるが、隔壁１１３及び平板１１４，１１５は、上板１１１及び下板１１２と同様の透明な材料で形成されてもよい。上板１１１、下板１１２、隔壁１１３、平板１１４，１１５は、低融点ガラス、光学接着、または溶着により、セルアレイ１１０と外部との気密性が保たれた状態で接合される。各セルＳには、ポンプ光によって励起される原子群の一例として、気体の状態のアルカリ金属原子（カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、またはセシウム（Ｃｓ）等）が封入されている。
【００１２】
また、セルアレイ１１０の各セルに対応する下板１１２の表面において、ポンプ光及びプローブ光が入射する各位置に、誘電体多層膜や波長板の光学部材で構成された変換部１４０（１４０ａ，１４０ｂ）（図４参照）が設けられている。変換部１４０ｂは、ポンプ光光源２０から出力されたレーザービームＰ２を円偏光成分を有するポンプ光に変換し、変換部１４０ａは、プローブ光光源３０から出力されたレーザービームＰ１を直線偏光成分を有するプローブ光に変換する。ポンプ光光源２０及びプローブ光光源３０から出力された各レーザービームはセルアレイ１０の下板１１２から入射する前に変換部１４０によってポンプ光及びプローブ光に各々変換される。アルカリ金属原子は、ポンプ光の偏光方向に応じてスピン偏極して磁化された状態（光ポンピング）となり、当該セルＳにおける磁場に応じた角周波数で歳差運動を行う。
【００１３】
アレイイルミネーター１２０は、回折格子（光分岐手段）１２１、光カプラー１２２（１２２Ａ，１２２Ｂ）、導光体１２３を有する。上記変換部１４０とアレイイルミネーター１２０は、本発明に係る照射手段の一例として機能するものである。回折格子１２１は、セルアレイ１１０の下板１１２と対向する平板１２４（第１の面）の内側に設けられている。また、光カプラー１２２は平板１２４の上端部に設けられ、導光体１２３は平板１２４と平板１２５（第２の面）との間に設けられている。
ポンプ光光源２０から出射されたレーザービームＰ２と、プローブ光光源３０から出射されたレーザービームＰ１は、光ファイバー等の伝送手段によってアレイイルミネーター１２０に導かれ、光カプラー１２２Ａ，１２２Ｂを介して光結合される。アレイイルミネーター１２０に導かれた光は、回折格子１２１および導光体１２３の下面で繰り返し反射されることにより分岐したビーム（光束）となり、１次元的に広がるビームアレイとなる。
【００１４】
図４は、セルＳの構造の詳細を示す模式図であり、図２の一部を拡大したものである。アレイイルミネーター１２０において、この図の右方向からレーザービームＰ２（実線）が入射され、この図の左方向からレーザービームＰ１（破線）が入射される。レーザービームＰ１は、アレイイルミネーター１２０の上面に設けられた回折格子１２１に達すると、回折格子１２１によってプローブ光の一部が反射され、一部が回折格子１２１を透過する。回折格子１２１で反射されたプローブ光の一部は、アレイイルミネーター１２０の下面で反射されて再び回折格子１２１に向かう。このようにして、レーザービームＰ１は、アレイイルミネーター１２０における回折格子１２１と下面とによって透過と反射とを繰り返し、図中右方向（ｘ軸正方向）に伝播される。レーザービームＰ２もレーザービームＰ１と同様にしてアレイイルミネーター１２０によって図中左方向（ｘ軸負方向）に伝播される。
【００１５】
回折格子１２１を透過したレーザービームＰ１とレーザービームＰ２は、セルアレイ１０の下板１１２の表面において、変換部１４０により円偏光成分を有するポンプ光Ｐ２と直線偏光成分を有するプローブ光Ｐ１に変換される。ポンプ光Ｐ２とプローブ光Ｐ１は、各セルＳ内において略直交するように下板１１２から各セルＳに入射する。各セルＳにポンプ光Ｐ２が入射すると、各セルＳ内のアルカリ金属原子は光ポンピングし、当該セルＳにおける磁場の大きさに応じて歳差運動を行う。各セルＳに入射したプローブ光Ｐ１は、当該セルＳ内のアルカリ金属原子の歳差運動による回転力に応じて偏光面が回転され、当該セルＳの上板１１１の部分を透過する。各セルＳから上板１１１を透過したプローブ光は各検出部１３０に入射する。
【００１６】
各検出部（検出手段）１３０は、ビームスプリッター１３１と、２分割ＰＤ（Photo Detector）１３２とを有する。ビームスプリッター１３１は、反射透過面を有する。ビームスプリッター１３１は、反射透過面に入射した光のうち、ある偏光成分（第１偏光成分）を反射し、それと直交する偏光成分（第２偏光成分）を透過させる。すなわち、ビームスプリッター１３１は、入射したプローブ光Ｐ１を、直交する２つの偏光成分に分離する。ビームスプリッター１３１は、反射透過面が、セルに入射する前のプローブ光Ｐ１の偏光面と４５°で交わるように設置される。２分割ＰＤ１３２は、プローブ光の波長に感度を有する。２分割ＰＤ１３２は、第１偏光成分および第２偏光成分の各光量に応じた電流を出力する。この図の例では、各検出部１３０で検出された第１偏光成分および第２偏光成分の差分を求めることで各セルＳにおけるｙ軸方向の磁場の情報を得ることができる。
【００１７】
図１に戻り、信号処理部４０について説明する。信号処理部４０は、プロセッサーおよびメモリーを有する。信号処理部４０は、各検出部１３０から出力された第１偏光成分および第２偏光成分の差分に基づいてプローブ光の偏光面の回転角度を求め、各セルＳにおける磁場の強さを算出して出力する。なお、算出結果は、磁場測定装置１と接続されたＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置に出力してもよいし、ＰＣ等の他の装置に有線又は無線により送信してもよい。
【００１８】
上述した磁場測定装置１により生体が発する磁場を検出する際は以下のようにして行う。磁場測定装置１は、磁場の測定を指示する操作部（図示略）を介して磁場の測定指示が利用者からなされると、ポンプ光光源２０及びプローブ光光源３０からレーザービームＰ１及びＰ２を照射する。信号処理部４０は、セルアレイ１１０を透過して各検出部１３０から出力されたプローブ光Ｐ１の第１偏光成分及び第２偏光成分の検出結果からプローブ光の偏光面の方位を求め、各セルＳにおける磁場を測定する。
【００１９】
本実施形態では、１次元方向に複数のセルＳが配列されたセルアレイ１０に対し下板１１２からポンプ光及びプローブ光を各セルＳに入射させ、上板１１１から出射したプローブ光を検出することで各セルＳにおける磁場を測定する構成のため、少なくとも上板１１１と下板１１２の２面が光を透過させるように構成されていればよい。そのため、セル毎にセルを製造する場合と比べて、磁場の測定がばらつく要因となる光学面の収差や散乱等の要因が減り、各セルにおける磁場の測定のばらつきが軽減される。
【００２０】
＜変形例＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下のように変形させて実施してもよい。また、以下の変形例を組み合わせてもよい。
【００２１】
（１）上述した実施形態では、隔壁１１３によって各セルＳが仕切られたセルアレイ１１０の例を説明したが、図５に示すように、セルアレイの内部空間を仕切る隔壁を設けず、上板１１１、下板１１２、平板１１４，１１５（図示略）、隔壁１１３ａ，１１３ｂによってセルアレイ１１０Ａを構成してもよい。なお、この図において、検出部１３０及び変換部１４０の図示は省略する。セルアレイ１１０Ａの内部空間には、実施形態と同様のアルカリ金属原子が封入されると共に、ヘリウム（Ｈｅ）あるいはアルゴン（Ａｒ）等の希ガス、または窒素（Ｎ）等の非磁性のガスがバッファーガスとして封入される。このバッファーガスは、アルカリ金属原子が内部空間を移動しないように圧力が調整されて封入されている。内部空間におけるアルカリ金属原子の移動が抑制されている状態において、ポンプ光Ｐ２とプローブ光Ｐ１とを実施形態と同様の方法でセルアレイ１１０Ａに照射し、セルアレイ１１０Ａの上板１１１を透過したプローブ光を検出することで、内部空間においてポンプ光とプローブ光とが交差する各領域ＳＡにおける磁場を測定する。
【００２２】
（２）上述した実施形態では、１次元方向にセルＳが配列されたセルアレイ１１０を有するセルアレイセンサー１０を例に説明したが、図６に示すように、図２に示したセルアレイセンサー１０をｘｙ平面上に複数配列して２次元のセルアレイセンサー１０Ｂを構成するようにしてもよい。なお、図示を省略するが、各セルアレイ１１０とアレイイルミネーター１２０の間には変換部１４０が設けられている。セルアレイセンサー１０がこのように配列されることによって、ｘｚ平面におけるｙ軸方向の磁場成分を測定することができるので、実施形態と比べて広範囲に磁場を測定することができる。また、セルアレイセンサー１０Ｂをｙ軸方向に配列してｙ軸方向の磁場成分の３次元分布を測定するようにしてもよい。配列された各セルアレイ１１０は、本発明に係るセルアレイユニットの一例であり、アレイイルミネーター１２０及び変換部（図示略）は本発明に係る照射手段の一例である。
【００２３】
また、例えば、図７に示すようにセルアレイセンサー１０Ｃを構成してもよい。セルアレイセンサー１０Ｃのセルアレイ１１０Ｃは、実施形態と同様、光を透過させる材料で形成された上板１１１及び下板１１２と、不透明な材料で形成された平板１１４，１１５，１１６，１１７、及び隔壁１１３を有する。セルアレイ１１０Ｃは、隔壁１１３で仕切られた各領域が一つのセルＳとして形成されている。各セルＳの上板１１１の部分には、各セルＳに対応する検出部１３０が設けられている。また、セルアレイ１１０Ｃの下板１１２の下側にはアレイイルミネーター１２０Ａが設けられている。アレイイルミネーター１２０Ｃは、実施形態に係るアレイイルミネーター１２０と同じ構造を有し、アレイイルミネーターの上面及び下面がセルアレイ１１０Ｃの下板１１２と略同じ大きさとなるように形成されている。なお、この図において変換部１４０の図示は省略する。セルアレイセンサー１０Ｃにおいて、図中Ｘ軸負方向の各セルＳに対応する所定位置からレーザービームＰ２を入射し、図中Ｘ軸正方向の各セルＳに対応する所定位置からレーザービームＰ１を入射することにより、セルアレイ１１０Ｃの各セルＳにおけるｙ軸方向の磁場成分を測定することができる。また、このように構成することで、図６に示したセルアレイセンサー１０Ｂと比べて、セルアレイ間の位置合わせが不要になり、セルアレイ及びアレイイルミネーターを構成する部品の数を少なくすることができるので、セルアレイセンサーの構造や製造工程を簡素化することができる。セルアレイ１１０Ｃは、本発明に係るセルアレイユニットの一例であり、アレイイルミネーター１２０及び変換部（図示略）は、本発明に係る照射手段の一例である。
【００２４】
（３）磁場の検出感度を高めるために、セルアレイを生体等の磁場源に近づけると共に、各セル内に入射したポンプ光及びプローブ光を折り返し反射させることによって高感度の磁場検出を行うセルアレイセンサーの例を図８に示す。セルアレイ１１０Ｄは、図８に示すように、磁場源Ｑの上部に配置される。セルアレイ１１０Ｄは、各セルＳの内部に入射したポンプ光及びプローブ光を各々反射させるミラー１１８（１１８ａ，１１８ｂ）が設けられている点以外は実施形態に係るセルアレイ１０と同様の構造である。セルアレイ１１０Ｄの各セルＳに対応する上板１１１の部分には、検出部１３０が設けられている。アレイイルミネーター１２０は、セルアレイ１１０Ｃ及び各検出部１３０の上部に設けられている。また、この図では図示を省略するが、アレイイルミネーター１２０を透過したレーザービームＰ１及びＰ２をポンプ光及びプローブ光に変換する変換部が各セルに対応する上板１１１の各位置に設けられている。
【００２５】
上板１１１を介して各セルＳ内にポンプ光Ｐ２が入射すると、各セルＳ内のアルカリ金属原子はポンプ光によってスピン偏極する。ポンプ光Ｐ２はミラー１１８ａに達するとセルの内部に向けて反射され、入射時とは反対の回転方向の円偏光となって（入射時の偏光が右回り円偏光である場合には、反射時の偏光は左回り円偏光となる）、再びアルカリ金属原子を通過する。光ポンピングしているアルカリ金属原子は、反射したポンプ光によって１回目のポンプ光の入射時と同じ方向にスピン偏極する。各セル内Ｓのアルカリ金属原子は、磁場源Ｑの磁場の強度に応じて歳差運動を行う。上板１１１から各セルＳ内に入射したプローブ光Ｐ１は、歳差運動を行っているアルカリ金属原子を通過することで、プローブ光Ｐ１の偏光面が回転される。偏光面が回転されたプローブ光Ｐ１は各セルＳのミラー１１８ｂによって反射され、再びアルカリ金属原子を通過する。反射されたプローブ光Ｐ１は、入射時とは逆方向にアルカリ金属原子を通過するためファラデー効果の非相反性により１回目の偏向面の回転方向と同じ方向に偏向面が回転されて上板１１１の方向に向かう。各セルＳから上板１１１を透過した各プローブ光Ｐ１は検出部１３０で第１偏光成分と第２偏光成分とに分離されて検出される。
本変形例では、微弱な磁場を発する磁場源Ｑにセルアレイ１１０Ｄを近づけると共に、セルアレイ１１０Ｄの各セルＳ内部にミラー１１８を設けることで、アルカリ金属原子のスピン偏極の緩和時間が長くなると共にプローブ光の偏向面の回転角度が強調され、生体から発せられる微弱な磁場を高感度に検出することができる。
【００２６】
（４）上述した実施形態では、アレイイルミネーター１２０を用いてレーザービームをセルアレイ１０に照射する例を説明したが、光ファイバ等の光導波路を用いて、セルアレイ１０における各セルＳの下板１１２の部分にレーザービームを照射するようにしてもよい。
【００２７】
（５）上述した実施形態に係るセルアレイにおいて、アルカリ金属原子のスピン偏極の緩和時間を長くするため、セルアレイを構成する上板１１１、下板１１２、隔壁１１３、及び平板１１４，１１５の内壁をパラフィン等の非緩和物質でコーティングしてもよい。
また、アルカリ金属原子と共に、変形例（１）で示したバッファーガスが封入されていてもよい。また、アルカリ金属原子は、常時気体の状態である必要はなく、磁場を測定するときに気体の状態であればよい。磁場計測装置１において、測定時にセルアレイを加熱することによりアルカリ金属原子を気体化する加熱・冷却手段を備えるようにしてもよい。さらに、セルにおいて磁性媒体として用いられるガスはアルカリ金属に限定されない。ポンプ光によりスピン偏極するものであれば、どのような原子が用いられてもよい。
【００２８】
（６）上述した実施形態では、ポンプ光光源２０及びプローブ光光源３０から出力されたレーザービームをセルアレイ１０の下板１１２の表面においてポンプ光及びプローブ光に変換する例を説明したが、ポンプ光光源２０及びプローブ光光源３０から出力されたレーザービームをポンプ光及びプローブ光に変換してアレイイルミネーター１２０に入射させるように構成してもよい。
【００２９】
（７）上述した実施形態に係るセルアレイ１１０は直方体の形状である例であったが、セルアレイ１１０の形状は、少なくとも対向する２面が光を透過させる平板で形成されているものであれば直方体以外の多面体の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・磁場計測装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ・・・セルアレイセンサー、２０・・・ポンプ光光源、３０・・・プローブ光光源、４０・・・信号処理部、１１０，１１０Ａ，１１０Ｃ，１１０Ｄ・・・セルアレイ、１１１・・・上板、１１２・・・下板、１１３，１１３ａ，１１３ｂ・・・隔壁、１１４，１１５，１１６，１１７，１２４，１２５・・・平板、１１８，１１８ａ，１１８ｂ・・・ミラー、１２０・・・アレイイルミネーター、１２１・・・回折格子、１２２，１２２Ａ，１２２Ｂ・・・光カプラー、１２３・・・導光体、１４０，１４０ａ，１４０ｂ・・・変換部、Ｓ，ＳＡ・・・セル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ光により励起される原子からなる原子群を内部に収容し、少なくとも対向する２面が光を透過させる平板で構成された第１平板と第２平板とを有するセルユニットと、
前記セルユニットの内部空間における複数の各領域に対し前記第２平板の側からポンプ光を入射させると共に、前記各領域に入射した前記ポンプ光と交差するようにプローブ光を前記第２平板の側から入射させる照射手段と、
前記セルユニットの前記各領域に入射して前記第１平板を透過した各プローブ光の偏光面の回転角を検出する検出手段と
を備えることを特徴とする磁場計測装置。
【請求項２】
前記セルユニットの前記各領域はスペーサーによって仕切られ、仕切られた各領域が一つのセルとして構成されており、
前記照射手段は、前記第２平板と対向する第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面との間で前記ポンプ光及び前記プローブ光を反射させて伝播させるアレイイルミネーターを有し、前記第１の面には、前記第１の面に向かう前記ポンプ光及び前記プローブ光の各々の一部を透過させる光分岐手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁場計測装置。
【請求項３】
ポンプ光により励起される原子からなる原子群を内部に収容し、少なくとも対向する２面が光を透過させる平板で構成された第１平板と第２平板とを有するセルユニットが複数配列されたセルアレイユニットと、
前記各セルユニットの内部空間における複数の各領域に対しポンプ光を前記第２平板の側から入射させると共に、前記各領域に入射した前記ポンプ光と交差するようにプローブ光を前記第２平板の側から入射させる照射手段と、
前記各セルユニットの前記各領域に入射して前記第１平板を透過した各プローブ光の偏光面の回転角を検出する検出手段と
を備えることを特徴とする磁場計測装置。
【請求項１】
ポンプ光により励起される原子からなる原子群を内部に収容し、少なくとも対向する２面が光を透過させる平板で構成された第１平板と第２平板とを有するセルユニットと、
前記セルユニットの内部空間における複数の各領域に対し前記第２平板の側からポンプ光を入射させると共に、前記各領域に入射した前記ポンプ光と交差するようにプローブ光を前記第２平板の側から入射させる照射手段と、
前記セルユニットの前記各領域に入射して前記第１平板を透過した各プローブ光の偏光面の回転角を検出する検出手段と
を備えることを特徴とする磁場計測装置。
【請求項２】
前記セルユニットの前記各領域はスペーサーによって仕切られ、仕切られた各領域が一つのセルとして構成されており、
前記照射手段は、前記第２平板と対向する第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面との間で前記ポンプ光及び前記プローブ光を反射させて伝播させるアレイイルミネーターを有し、前記第１の面には、前記第１の面に向かう前記ポンプ光及び前記プローブ光の各々の一部を透過させる光分岐手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁場計測装置。
【請求項３】
ポンプ光により励起される原子からなる原子群を内部に収容し、少なくとも対向する２面が光を透過させる平板で構成された第１平板と第２平板とを有するセルユニットが複数配列されたセルアレイユニットと、
前記各セルユニットの内部空間における複数の各領域に対しポンプ光を前記第２平板の側から入射させると共に、前記各領域に入射した前記ポンプ光と交差するようにプローブ光を前記第２平板の側から入射させる照射手段と、
前記各セルユニットの前記各領域に入射して前記第１平板を透過した各プローブ光の偏光面の回転角を検出する検出手段と
を備えることを特徴とする磁場計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２０２７５３（Ｐ２０１２−２０２７５３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６０２８（Ｐ２０１１−６６０２８）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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