JP2001208818A

JP2001208818A - 磁気センサ

Info

Publication number: JP2001208818A
Application number: JP2000021362A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ihara; 正博井原; Naoji Moriya; 直司森谷
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】単一のファラデー素子を用いた高感度な磁気
センサを供給する。【解決手段】この発明の磁気センサは、単一のファラ
デー素子１１の光の入射側の端面１１Ａと、出射端面１
１Ｂに設置した端面に反射膜が施されプリズム１２、１
３を用いてファラデー素子１１中を透過してきた光の光
路変更を両プリズム内部で行い、ファラデー素子１１中
には磁界Ｈに沿って互いの光路がほぼ平行、かつ分離さ
れて複数回の光の往復透過が繰り返され、この光は入射
端面１１Ａの入射位置Ｒ_INとは異なった出射位置Ｒ_OUT
から出射される。すなわち、光は測定磁界Ｈのみに沿っ
てファラデー素子１１中を複数回の透過を繰り返すの
で、他の磁界による影響を受けず、かつ素子感度が向上
されているので高感度な検出結果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ファラデー素子
中を進行する光の偏光面が磁界の強度に応じて回転する
現象を利用した磁気センサに係り、特に、この種の磁気
センサの感度を向上させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ファラデー効果を利用した磁気
センサは、ファラデー素子の入射端面側から入射された
光が素子を透過して入射側とは反対側の出射端面から出
射される。そして、この出射光の情報の変化、具体的に
は光の偏光面の回転角を知ることにより磁界の強度を検
出している。検出したい磁界の強度に対して素子の感度
が十分である場合には、この素子に光を一回透過させて
いる。しかし、素子感度が十分でない場合は、十分な感
度を得るために、素子の作用長を長くする手法を用いて
感度の向上を図っている。例えば、第１の手法として、
複数個の素子を直列に並べて光を透過させるものがあ
る。

【０００３】また、第２の手法として、素子の光の入射
端面側とは反対側の光の出射端面に反射膜を施して同一
光路で光を反射往復させるものがある。この入射光と出
射光の分離には、ハーフミラーを用いている。

【０００４】さらに、光を反射させて感度を上げる第３
の手法の構成およびその動作について説明する。図６に
示すように、直方体の素子３０の長手方向の上側面の両
端に、光の入射用および出射用のプリズムをそれぞれ配
置している。そして、光ファイバ１０ａから伝送されて
ロッドレンズ１１ａを通して出射された光が、入射用の
プリズム２０ａを通して素子３０内に斜めの方向から入
射する。この斜めの入射光が、素子３０中を透過して素
子３０の光の入射側面の対面に施された反射膜３１ｂに
到達する。この光は、反射膜３１ｂで斜め方向に反射し
て光の入射側面へ向かう。また、この光の入射側の側面
にも反射膜３１ａが施されており、この側面に到達した
光は、さらに反射して対面の反射膜３１ｂへ向かう。す
なわち、光は、両側面に施された反射膜３１ａ、３１ｂ
を斜め方向に交互に複数回の反射を繰り返しながら素子
を透過して出射用のプリズム２０ｂから出射される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。複数個の素子を直列に並べて光を透過させる第１
の手法においては、センサ自体が大きくなるという問題
がある。また、素子が高価であるので複数個の素子を使
うことは経済的ではない。

【０００６】光の入射端面側とは反対側の光の出射端面
に反射膜を施した素子を用いて光を同一光路上で往復反
射させる第２の手法の場合は、入射光と出射光との分離
にハーフミラーなどを用いることとなり、入射時および
出射時に、光の一部がこのハーフミラーにより損失して
ＳＮ比（Signal-to-Noise ratio ）が悪くなる。また、
光源にコヒーレント光を用いる場合には、光が同一光路
を通るので、干渉の効果が問題となる。

【０００７】また、第３の手法では次のような問題点が
ある。すなわち、図７に示すように第３の手法では、測
定磁界Ｈに対して光が斜め方向に進行する。光の直交２
成分Ｌ、Ｌ’のうち、測定磁界Ｈと同方向の光の成分Ｌ
は測定磁界Ｈの強さを反映して偏光面が回転する。一
方、測定磁界Ｈと直交する光の成分Ｌ’は、測定磁界Ｈ
と直交する磁界Ｈ’の強さを反映して偏光面が回転す
る。その結果、素子３０を透過した光の偏光面の回転
は、測定磁界Ｈだけではなく別方向の磁界Ｈ’の影響を
受け、それだけ検出誤差が大きくなるという問題があ
る。

【０００８】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、検出感度が高く、しかも検出誤差が
小さい磁気センサを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、このような
目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の発明は、光を発生する光源と、こ
の光を透過させて、検出しようとする磁界の強度を前記
光の偏光面の回転角である光の特性変化に変換するファ
ラデー素子と、前記特性変換された光を受光する受光部
とを備えた磁気センサであって、前記ファラデー素子の
光の入射端面側とは反対側の光の出射端面側に、前記フ
ァラデー素子から出射された光を複数回反射して前記フ
ァラデー素子に戻す第１光学手段を備え、前記第１光学
手段は、前記ファラデー素子中の反射光の光路が入射光
の光路とほぼ平行で、かつ前記両光路が分離するように
前記光を反射する。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の磁気センサにおいて、さらに光の入射端面側に、前記
ファラデー素子の光の入射端面から出射された光を複数
回反射して前記ファラデー素子に戻す第２光学手段を備
え、前記第２光学手段は、前記ファラデー素子中の反射
光の光路が入射光の光路とほぼ平行で、かつ前記両光路
が分離するように前記光を反射する。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の磁気センサにおいて、第１光学手段お
よび第２光学手段は、反射膜が施されたプリズムを備え
ている。

【００１２】

【作用】この発明の作用は次のとおりである。すなわ
ち、請求項１に記載の発明によれば、ファラデー素子に
入射した光が、ファラデー素子を磁界に沿って透過し、
入射面側とは反対側の出射端面側から出射される。この
出射された光は、出射端面に設置された第１光学手段中
で複数回反射を繰り返してファラデー素子中に戻され
る。この戻された光は、入射端面側に向かう。この入射
端面側に戻る光の光路は、入射光の光路とほぼ平行、か
つ干渉することのないように分離されて戻される。この
光は、入射面の入射位置とは異なった位置から出射され
る。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載のファラデー素子の光の入射端面側に、さらに第
２光学手段を設置している。そのため、上述のようにフ
ァラデー素子を透過して第１光学手段により反射して再
度ファラデー素子に戻されて入射端面側に向かった光
は、入射端面を出射して入射端面に設置された第２光学
手段中で複数回反射を繰り返しファラデー素子に戻され
る。この光は、入射光と出射端面から戻された先の２光
路とほぼ平行で、かつ干渉することのないように分離さ
れて再び出射端面へ向かう。この一連の動作を複数回繰
り返して素子感度を向上させた後に、光は入射端面の入
射位置とは異なった位置から出射される。

【００１４】請求項３に記載の発明によれば、第１光学
手段および第２光学手段にプリズムを用いることで光の
反射と光路設計が容易に実施される。

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
一実施例を説明する。まず、図１は、この発明に係る磁
気センサの一実施例の要部を示した斜視図である。

【００１５】本実施例の要部である素子部は、物理量で
ある磁気の変化を偏光面の回転として光の特性変化に変
換させるファラデー素子１１と、ファラデー素子１１に
入射した光が、ファラデー素子１１中で磁界に沿って複
数回往復透過するように、ファラデー素子１１を挟むよ
うに配置した大型のプリズム１２と小型のプリズム１３
とから構成されている。なお、大型のプリズム１２はこ
の発明の第１光学手段に、小型のプリズム１３はこの発
明の第２光学手段に相当するものである。

【００１６】ファラデー素子１１は、光の入射端面１１
Ａと、出射端面１１Ｂとを備えた円柱の形状であり、素
子感度を稼ぐためにファラデー素子１１の長手方向の一
方の端面１１Ａから光を入射させるように配置されてい
る。例えばそのサイズは、直径が２ｍｍ、長さが５ｍｍ
である。なお、この形状は、角柱などであってもよい。
また、材料には、一般的に使用されるイットリウム鉄ガ
ーネット（Ytrium Iron Garnet）などが用いられる。

【００１７】大型のプリズム１２は、光をプリズム１２
の内部で複数回反射させてファラデー素子１１中に戻す
ように、端面１２Ａと１２Ｂに反射膜が施された直角プ
リズムである。すなわち、この大型のプリズム１２は、
ファラデー素子１１を透過して出射された光を入射し
て、このプリズム１２の内部でコの字を描くように直角
な２回の反射を繰り返す。また、この反射された反射光
は、ファラデー素子１１中に戻されて他の光路とほぼ平
行で、かつ干渉することのないように分離された光路を
通って再度入射端面１１Ａ側に戻すように構成されてい
る。また、このプリズム１２の形状は、ファラデー素子
１１の出射端面１１Ｂを全て覆うようなサイズに設計さ
れている。また、入射端面１１Ａに設置されたプリズム
１３で光の反射光路の調整および設計を行なっているの
で、このプリズム１２は、ファラデー素子１１の中心軸
Ｙ方向に対して頂点の軸が平行になるように固定配置さ
れている。

【００１８】小型のプリズム１３は、前記大型のプリズ
ム１２と同様に端面１３Ａと１３Ｂに反射膜が施された
直角プリズムである。すなわち、この小型のプリズム１
３も前記大型のプリズム１２からファラデー素子１１に
戻されて入射端面１１Ａから出射された光を入射して、
内部でコの字を描くように直角な２回の反射を繰り返
す。また、この反射された光は、再びファラデー素子１
１中に戻されて他の光路とほぼ平行で、かつ干渉するこ
とのないように分離されてた光路を通って端面１１Ｂ側
に戻すように構成されている。また、この小型のプリズ
ム１３を設置する位置は、ファラデー素子１１中を複数
回透過した光路が重ならず、光の出射位置と入射光の入
射位置とが異なった位置になるように設定されている。
すなわち、プリズム１１は、図１に示すように、ファラ
デー素子１１の光の入射端面１１Ａを全て覆うことな
く、入射面１１Ａの垂直Ｙ軸方向上部および下部の一部
づつを弓形状の面積で開放するようなサイズに構成さ
れ、さらにファラデー素子１１の光の入射端面１１Ａの
中心軸Ｙ方向に対して角度θだけ傾けられて配置されて
いる。

【００１９】なお、このプリズム１３の傾き角度θは、
ファラデー素子１１中で複数回往復透過を繰り返す光が
互いに平行で、かつ干渉することがないように分離され
た光路を通るように設定されている。さらに、ファラデ
ー素子１１の素子感度の向上を図るために、十分な作用
長を確保するように決められている。しかしながら、光
は、作用長が長くなるにつれてビーム径が広がる特性を
有しているので、ファラデー素子１１中を複数回往復透
過させて作用長を長くしすぎると、互いの光路が干渉し
たり、重なり合うといった問題が生じる。よって、この
点を十分に考慮して作用長が決められている。

【００２０】次に、一巡の動作について説明する。図示
しない光源から照射された光は、レンズなどにより平行
光に変えられた後にファラデー素子１１へ送られる。

【００２１】この光は、ファラデー素子１１の光の入射
端面１１Ａに設けられた入射位置Ｒ _INから入射する。入
射した光は、ファラデー素子１１中を磁界Ｈに沿ってＺ
軸方向に透過する。

【００２２】透過した光は、ファラデー素子１１の他方
の端面１１Ｂから出射されて、この端面１１に設置され
た大型のプリズム１２に入射する。この光は、プリズム
１２の反射膜１２ＡによりＸ軸方向に直角に反射され
る。この反射光は、同プリズム１２の反射膜を施した他
の端面１２Ｂに到達すると、さらにマイナスＺ軸方向に
直角に反射してファラデー素子１１中に戻される。すな
わち、この光は、ファラデー素子１１中を入射光の光路
と平行で、かつ干渉することのないように分離された別
の光路を通り、かつ磁界Ｈに沿いながら光の入射端面１
１Ａに向かってファラデー素子１１中を透過する。

【００２３】前記ファラデー素子１１中を透過してきた
光は、ファラデー素子１１の端面１１Ａから出射されて
端面１１Ａに設置された小型のプリズム１３に入射す
る。この入射した光は、プリズム１３の端面に施された
反射膜１３Ａに到達すると、この反射膜１３Ａによりマ
イナスＸＹ軸方向に直角に反射する。この反射した光
は、同プリズム１３の反射膜１３Ｂに到達すると、さら
にＺ軸方向に直角に反射してファラデー素子１１中に戻
される。すなわち、この光は、上述した先行の２光路と
平行で、かつ干渉することのないように分離されてファ
ラデー素子１１中を磁界Ｈに沿いながら、再度出射端面
１１Ｂに向かって透過する。

【００２４】上述の一連の動作を繰り返すしてファラデ
ー素子１１中を透過する光は、少しずつマイナスＹ軸方
向にずれてゆき、最終的に光の入射端面１１Ａに設けら
れた出射位置Ｒ_OUTから出射される。

【００２５】なお、上述一巡の動作を行なった結果、フ
ァラデー素子１１の内部で散乱光が発生する場合もあり
得る。この場合は、図２に示すように、光の出射光路を
設計段階で予め決めておき、出射光の光路上にピンホー
ル１４Ａを設けた板１４を配置し、そのピンホール１４
Ａに出射光を通過させることで必要な光だけを分離する
ことが可能である。また、出射光をミラーなどを用いて
さまざまな方向に取り出すことも可能である。

【００２６】この実施例において、光をファラデー素子
１１に透過させて磁界の変化を光の偏光面の回転角とし
て光の特性変化に変換された物理量の検出は、ファラデ
ー素子１１に入射した光を磁界Ｈに沿って複数回往復透
過させてた偏光面の回転角のみを検出する。すなわち、
光をファラデー素子１１中を複数回往復させる際に、フ
ァラデー素子１１の端面１１Ｂに設置した大型のプリズ
ム１２と、端面１１Ａに設置し小型のプリズム１３の内
部で直角な反射を繰り返して光路変更を行ない、ファラ
デー素子１１中には磁界Ｈに沿った光として戻される。
その結果、磁界Ｈと直交する磁界Ｈ’が存在していて
も、従来技術の第３の手法のように磁界Ｈ’によって影
響していたノイズ成分を除去することができる。さら
に、単一のファラデー素子１１中を互いの光路が干渉す
ることのないように分離して光を複数回往復透過させて
いるので、素子感度が高く、高感度な検出結果を得ると
ができる。

【００２７】次に光がファラデー素子中を２回往復する
４パス方式について、図３を用いて説明する。この実施
例は、大きく分けてファラデー素子１１と、このファラ
デー素子１１の長手方向の両端から挟み込むように設置
された大型のプリズム１２と、小型のプリズム１３とか
ら構成されている。

【００２８】ファラデー素子１１は、光の入射端面１１
Ａと、出射端面１１Ｂを備えた円柱の形状であり、素子
感度を稼ぐためにファラデー素子１１の長手方向の一方
の端面１１Ａから光を入射させるように配置されてい
る。

【００２９】ファラデー素子１１の端面１１Ｂに設置さ
れた大型のプリズム１２は、端面１２Ａ、１２Ｂに反射
膜が施された直角プリズムである。その形状は、ファラ
デー素子１１の直径と同じ４辺を持ち、正方な設置面で
ある四角錐の形状をした直角プリズムである。

【００３０】ファラデー素子１１の端面１１Ａに設置さ
れた小型のプリズム１３は、前記大型のプリズム１２と
同様に端面１３Ａ、１３Ｂに反射膜が施された直角プリ
ズムである。その形状は、ファラデー素子１１の光の入
射端面１１Ａへの設置面が長方形である四角錐の形状を
した直角プリズムである。すなわち、プリズム１３の設
置面の長手方向がファラデー素子１２の直径と同じであ
り、短手方向は半径と同じ長さとしている。このプリズ
ム１３は、図示するファラデー素子１１の光の入射側か
ら向かって中心線Ｙ軸より右半分を覆うように設置され
ている。

【００３１】前記プリズム１３は、ファラデー素子１１
の端面１１Ｂに設置されたプリズム１２に対してθ＝９
０゜傾けられ状態で設置されている。すなわち、ファラ
デー素子１１の端面１１Ｂに設置されたプリズム１２の
頂点の軸が、ファラデー素子１２のＹ軸方向に平行であ
るのに対し、プリズム１３の頂点の軸はファラデー素子
１２のＸ軸方向に平行に設置されている。

【００３２】次に、一巡の動作について説明する。図示
しないが、光源からの光をレンズで平行光に変えられた
光は、ファラデー素子１１の端面１１Ａの左上４分の１
に設けられた入射位置Ｒ_INから入射する。この入射した
光は、ファラデー素子１１中を磁界Ｈに沿ってＺ軸方向
に透過し、図示する光の進行方向よりプリズム１２の左
上４分の１の位置に到達する。

【００３３】この到達した光は、反射膜が施された端面
１２ＡによりＸ軸方向に直角に反射されて同プリズム１
２の他の反射膜の施された端面である１２Ｂの右上４分
の１の位置に到達する。この光は、端面１２Ｂでマイナ
スＺ軸方向に再度直角に反射してファラデー素子１１に
戻される。この戻された光は、入射光と平行で、かつ干
渉することのないように分離されてファラデー素子１１
中を透過し、プリズム１３の上部の位置に到達する。

【００３４】この到達した光は、プリズム１３の反射膜
を施した端面１３ＡによりマイナスＹ軸方向に直角に反
射し、同プリズム１３の他の反射膜の施された端面１３
ＢでＺ軸方向に再度直角に反射されてファラデー素子１
１中に戻される。この光は、先行の２光路と平行で、か
つ干渉することのないように分離されてファラデー素子
１１中を透過する。

【００３５】この透過した光は、再度プリズム１２に到
達し、このプリズム１２の右下４分の１の位置で反射膜
の施された端面１２ＢによりマイナスＸ軸方向に直角に
反射されて同プリズム１２内の端面１２Ａの左下４分の
１の位置に到達する。この光は、反射膜の施された端面
１２ＡによりマイナスＺ軸方向に再度直角に反射されて
ファラデー素子１１中に戻される。この光は、先行の３
光路と平行で、かつ干渉することのにように分離されて
ファラデー素子１１中を透過すし、光の入射端面１１Ａ
の左下４分の１に設けられた光の出射位置Ｒ_OUTから出
射される。

【００３６】通常、ファラデー回転角は作用長に比例す
る。そのため、この実施例の場合は、ファラデー素子１
１中を４回透過しているので、ファラデー素子１１中を
１回透過すものに比べ感度が４倍向上することになる。

【００３７】次に４パス方式を用いた磁気センサの一実
施例を示す。図４に示すようにこの実施例は、大きく分
けて光を発生する光源部１と、磁界の変化を偏光面の回
転として光の特性変化に変換する素子部１０と、素子部
１０から出射された光を受光する受光部２０とから構成
されている。以下、それぞれの構成について説明する。

【００３８】光源部１は、光を発生する光源２と、この
光を直線偏光に変えて出射する偏光子３とから構成され
ている。

【００３９】また、素子部１０は、前記直線偏光を入射
して透過させるファラデー素子１１と、この直線光を複
数回反射させてファラデー素子中を複数回往復させるた
めに、端面に反射膜を施した大小２つのプリズム１２、
１３と、ファラデー素子１１中を複数回往復透過して出
射された反射光の方向を変えるためのミラー１４とから
構成されている。また、受光部２０は、前記出射された
光を受光して偏光の有無もしくは方位を調べて各成分に
分光するために、直線偏光に対して４５度傾けて設置さ
れた偏光子２１（以下、「検光子」という。）と、分光
された２つの偏光ａ、ｂのそれぞれを集光するためのレ
ンズ２２ａ、２２ｂと、その集光された偏光のそれぞれ
を受光して電気信号に変換するための光電変換手段であ
るフォトダイオード２３ａ、２３ｂとから構成されてい
る。

【００４０】次に一巡の動作について説明する。光源２
から発生された光は、偏光子３を通過することにより直
線光に変換されてファラデー素子１１に向けて出射され
る。

【００４１】この出射された直線光は、ファラデー素子
１１のプリズム１３で覆われていない図３における左側
の部分から入射する。この入射した光は、ファラデー素
子１１中を磁界Ｈに沿って透過し、ファラデー素子１１
の両端面に設置されたプリズム１２、１３の反射膜でそ
れぞれ複数回反射されて光路変更がされる。すなわち、
この光路変更された光は、ファラデー素子１１中に戻さ
れて磁界Ｈに沿って互いに平行で、かつ干渉しないよう
に分離された光路を通り２往復の透過を繰り返す。この
透過を繰り返した光は、ファラデー素子１１の光の入射
端面でプリズムにより覆われていない右の部分から出射
される。すなわち、この方式は、ファラデー素子１１中
を４回の透過を繰り返す４パス方式である。出射された
光は、出射光路前方に設置されたミラー１４により光路
の変更される。

【００４２】光路変更された光は、検光子２１で受光さ
れて偏光の有無もしくは方位を調べられる。調べられた
結果、偏光の有るものａと、偏光の無いものｂの２つの
成分に分光して、偏光ａをレンズ２２ａに、偏光ｂをレ
ンズ２２ｂにそれぞれ送る。偏光成分ａ、ｂはレンズ２
２ａ、２２ｂで一旦集光された後に光電変換手段（Ｆ
Ｄ）であるフォトダイオード２３ａ、２３ｂで受光され
る。この受光された偏光成分ａ、ｂは、それぞれの光量
を電気信号Ａ、Ｂに変換される。その結果、変換された
偏光成分Ａ、Ｂの電気信号を用いて、演算により磁気強
度を計測する。

【００４３】前記演算は、時系列に検出された隣接する
電気信号Ａ、Ｂを用いると、磁界の変化に対し（１）式
の検出結果を得ることができる。（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）＝ｓｉｎ（２θ） … （１）ここで、微小なファラデー回転（２θ≪１）において
は、ｓｉｎ（２θ）≒２θと近似でき、（１）式は次式
（１）’となりリニアな検出結果を得ることができる。（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）＝２θ … （１）’ また、この式（１）’は、ファラデー効果のθ＝ＶＨＬ
の関係より次式（２）のように表すことができる。この
（２）式から磁界の強さＨを求めることができる。（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）＝２ＶＨＬ … （２）ここで、θは偏光面の回転角、Ｖはベルデ定数、Ｈは磁
界の強さ、Ｌはファラデー素子の長さである。この発明
において、光を単一のファラデー素子中で複数回の透過
を繰り返しているので、前記パラメータＬは光の光路長
に相当する。

【００４４】この発明は、上記の実施例に限らず、次の
ように変形実施することもできる。（１）図５に示すよ
うに、ファラデー素子１１の光の入射側の端面とは反対
側の光の出射面側に反射膜１２Ａ、１２Ｂを施した直角
プリズム１２を配置する。入射した光は、ファラデー素
子１１中を磁界Ｈに沿った光路を通りながら透過する。
透過した光は、出射端面に設置されたプリズム１２の反
射膜１２Ａ、１２Ｂで図示するマイナスＹ軸方向と、マ
イナスＸ軸方向に直角な２回の反射を繰り返してファラ
デー素子１１中に戻される。この光は、ファラデー素子
１１中を入射光と平行で、かつ干渉しないように分離さ
れた光路を通り入射面側に送り返され、入射光の入射位
置とは異なった位置から出射される。この出射された光
は、光路設計により予め設置されたミラー１３により光
路を変更されてレンズ１４で集光される。この集光され
た光は、フォトダイオード１５に出力される。このよう
な２パス方式により光をファラデー素子１１中で１往復
させる場合は、光を複数回往復透過させる手法よりも、
光路の確保および光の分離が容易である。

【００４５】なお、本実施例においては直接的に磁気の
強度を検出しているが、間接的に電流値の検出を行なう
ことができる。例えば電線に電流を流したときに発生す
る磁界に対して平行にファラデー素子を配置し、このと
きに検出された磁気の強度と、電線からファラデー素子
までの距離とから電流値を求めることができる。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、ファラデー素子中を磁界の方
向に沿って透過した光が、入射面側とは反対側の出射端
面に設置された光学手段中で複数回反射を繰り返してフ
ァラデー素子中に戻される。この入射面側に戻される光
も磁界の方向に沿って入射光の光路とほぼ平行で、かつ
入射光と干渉することなく分離されて戻される。さら
に、この光は、入射位置とは異なった位置から出射され
る。その結果、ファラデー素子中の光路が全て磁界方向
に沿っているので、測定磁界以外のノイズ成分による影
響を受けない高感度な検出結果を得ることができる。ま
た、単一のファラデー素子を用いて、光をそのファラデ
ー素子中で複数回透過させて素子の感度の向上を行なっ
ているので、経済的である。

【００４７】請求項２に記載の発明によれば、光の入射
端面にも光学手段を設けることにより、ファラデー素子
に入射した光が、入射面側とは反対側の出射端面から戻
されて、さらに入射面側の光学手段中で反射を繰り返し
てファラデー素子中に戻すことができる。このときの複
数本の光もまた互いに平行、かつ干渉することがないよ
うに分離された光路でファラデー素子中を透過する。こ
の一巡の動作を繰り返すことで、光をファラデー素子中
で複数回往復透過させて光路長を稼ぐことができる。す
なわち、素子感度をさらに高めることができる。また、
光の入射位置と出射位置とが異なるために、ハーフミラ
ーなどを用いて光の分離を行なう必要もなく、次の過程
への移行を容易に行なうことができる。

【００４８】請求項３に記載の発明によれば、光学手段
にプリズムを用いることにより、ファラデー素子の外側
で光路変更を容易に行なうことができる。

【００４９】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る磁気センサの一実施例の素子部
を示した斜視図である。

【図２】光の出射光路上に設けたピンホール板の断面図
である。

【図３】光の４パス方式を用いた素子部の斜視図であ
る。

【図４】４パス方式を用いた磁気センサのブロック図で
ある。

【図５】変形例の２パス方式のブロック図である。

【図６】従来例の斜視図である。

【図７】従来例の素子中を透過する光の光路および磁界
を示した図である。

【符号の説明】

１１ … ファラデー素子１２ … 大型のプリズム１２Ａ … 反射膜を施したプリズムの端面１２Ｂ … 反射膜を施したプリズムの端面１３ … 小型のプリズム１３Ａ … 反射膜を施したプリズムの端面１３Ｂ … 反射膜を施したプリズムの端面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を発生する光源と、この光を透過させ
て、検出しようとする磁界の強度を前記光の偏光面の回
転角である光の特性変化に変換するファラデー素子と、
前記特性変換された光を受光する受光部とを備えた磁気
センサであって、前記ファラデー素子の光の入射端面側
とは反対側の光の出射端面側に、前記ファラデー素子か
ら出射された光を複数回反射して前記ファラデー素子に
戻す第１光学手段を備え、前記第１光学手段は、前記フ
ァラデー素子中の反射光の光路が入射光の光路とほぼ平
行で、かつ前記両光路が分離するように前記光を反射す
ることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】請求項１に記載の磁気センサにおいて、
さらに光の入射端面側に、前記ファラデー素子の光の入
射端面から出射された光を複数回反射して前記ファラデ
ー素子に戻す第２光学手段を備え、前記第２光学手段
は、前記ファラデー素子中の反射光の光路が入射光の光
路とほぼ平行で、かつ前記両光路が分離するように前記
光を反射することを特徴とする磁気センサ。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の磁気セ
ンサにおいて、第１光学手段および第２光学手段は、反
射膜が施されたプリズムであることを特徴とする磁気セ
ンサ。