JPH0772228A - 光学式磁界測定装置 - Google Patents
光学式磁界測定装置Info
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- JPH0772228A JPH0772228A JP21930093A JP21930093A JPH0772228A JP H0772228 A JPH0772228 A JP H0772228A JP 21930093 A JP21930093 A JP 21930093A JP 21930093 A JP21930093 A JP 21930093A JP H0772228 A JPH0772228 A JP H0772228A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光電変換器の利得変動の影響を受けない高精
度の磁界測定を可能にすること。 【構成】 直線偏光の平行光線を出射する発光手段６，
７と、この平行光線が入射され直線偏光波を出射するフ
ァラデ―効果材１と、このファラデ―効果材を透過した
直線偏光波の透過光として、特定の偏波面方位角成分の
直線偏光波を抽出する検光子２と、この検光子を前記透
過光の光軸を中心に回転させる回転機構８と、前記検光
子の透過光を入射し第１の電気信号に変換する受光手段
３，５ａと、前記検光子が１回転する度にパルス状の第
２の電気信号を出力する基準パルス発生手段４と、前記
第１の電気信号と前記第２の電気信号からファラデ―回
転角を検出する位相検出手段５ｂとを備えたもの。
度の磁界測定を可能にすること。 【構成】 直線偏光の平行光線を出射する発光手段６，
７と、この平行光線が入射され直線偏光波を出射するフ
ァラデ―効果材１と、このファラデ―効果材を透過した
直線偏光波の透過光として、特定の偏波面方位角成分の
直線偏光波を抽出する検光子２と、この検光子を前記透
過光の光軸を中心に回転させる回転機構８と、前記検光
子の透過光を入射し第１の電気信号に変換する受光手段
３，５ａと、前記検光子が１回転する度にパルス状の第
２の電気信号を出力する基準パルス発生手段４と、前記
第１の電気信号と前記第２の電気信号からファラデ―回
転角を検出する位相検出手段５ｂとを備えたもの。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はファラデ―効果（磁気光
学効果）を利用して磁界強度の測定を行う光学式磁界測
定装置に関する。
学効果）を利用して磁界強度の測定を行う光学式磁界測
定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のファラデ―効果を利用した光学式
磁界測定装置を図８に示して説明する。電界ベクトル成
分Ｅ0 の直線偏光波（以下直線偏光波Ｅ0 という）を出
射する光源71の光軸上にファラデ―効果材72が配設さ
れ、ファラデ―効果材72が強度Ｈの磁界中に置かれる
と、ファラデ―効果材72を透過する光の偏波面がこの磁
界の影響を受けてファラデ―回転角θだけ回転した直線
偏光波Ｅ1 になる。この直線偏光波Ｅ1 の光軸上に、偏
波面が直交する２つの直線偏光波Ｅx ，Ｅy に分離する
検光子73を配設する。検光子73は偏光ビ―ムスプリッタ
あるいはウオストンプリズム等から成る。直線偏光波Ｅ
x ，Ｅy の夫々の光軸上には直線偏光波Ｅx ，Ｅy を電
気信号に変換する受光器74ａ，74ｂを配設し、夫々の電
気信号を増幅する増幅器75ａ，75ｂを備え、第１の光電
変換器76ａと第２の光電変換器76ｂを構成する。光電変
換器76ａ，76ｂの出力Ｉx ，Ｉy は演算回路77に入力さ
れる。
磁界測定装置を図８に示して説明する。電界ベクトル成
分Ｅ0 の直線偏光波（以下直線偏光波Ｅ0 という）を出
射する光源71の光軸上にファラデ―効果材72が配設さ
れ、ファラデ―効果材72が強度Ｈの磁界中に置かれる
と、ファラデ―効果材72を透過する光の偏波面がこの磁
界の影響を受けてファラデ―回転角θだけ回転した直線
偏光波Ｅ1 になる。この直線偏光波Ｅ1 の光軸上に、偏
波面が直交する２つの直線偏光波Ｅx ，Ｅy に分離する
検光子73を配設する。検光子73は偏光ビ―ムスプリッタ
あるいはウオストンプリズム等から成る。直線偏光波Ｅ
x ，Ｅy の夫々の光軸上には直線偏光波Ｅx ，Ｅy を電
気信号に変換する受光器74ａ，74ｂを配設し、夫々の電
気信号を増幅する増幅器75ａ，75ｂを備え、第１の光電
変換器76ａと第２の光電変換器76ｂを構成する。光電変
換器76ａ，76ｂの出力Ｉx ，Ｉy は演算回路77に入力さ
れる。
【０００３】このような従来の光学式磁界測定装置の動
作原理について説明する。光源71から出射された直線偏
光波Ｅ0 はファラデ―効果材72を透過することによって
偏波面がファラデ―回転角θだけ回転した直線偏光波Ｅ
1 となる。磁界の強度Ｈとファラデ―回転角θの間には
式（１）の関係がある。
作原理について説明する。光源71から出射された直線偏
光波Ｅ0 はファラデ―効果材72を透過することによって
偏波面がファラデ―回転角θだけ回転した直線偏光波Ｅ
1 となる。磁界の強度Ｈとファラデ―回転角θの間には
式（１）の関係がある。
【０００４】
【数１】θ＝Ｖe ・Ｈ・Ｌ ……（１） ここで、Ｖe はヴェルデ定数と呼ばれ、物質により異な
るファラデ―効果の感度を表す定数、Ｌはファラデ―効
果材72の磁界方向の長さである。直線偏光波Ｅ1 と偏波
面が直交する２つの直線偏光波Ｅx ，Ｅy の間には、夫
々
るファラデ―効果の感度を表す定数、Ｌはファラデ―効
果材72の磁界方向の長さである。直線偏光波Ｅ1 と偏波
面が直交する２つの直線偏光波Ｅx ，Ｅy の間には、夫
々
【０００５】
【数２】Ｅx ＝Ｅ1 sinθ Ｅy ＝Ｅ1 cosθ ……（２） の関係が成立する。直線偏光波Ｅx ，Ｅy は光電変換器
76ａ，76ｂによって夫々出力Ｉx ，Ｉy に変換される。
Ｋx ，Ｋy を夫々の光電変換器76ａ，76ｂの利得とする
と、出力Ｉx ，Ｉy と直線偏光波Ｅx ，Ｅy の間には、
夫々
76ａ，76ｂによって夫々出力Ｉx ，Ｉy に変換される。
Ｋx ，Ｋy を夫々の光電変換器76ａ，76ｂの利得とする
と、出力Ｉx ，Ｉy と直線偏光波Ｅx ，Ｅy の間には、
夫々
【０００６】
【数３】 Ｉx ＝Ｋx ｜Ｅx ｜2 ＝Ｋx ｜Ｅ1 ｜2 sin2 θ Ｉy ＝Ｋy ｜Ｅy ｜2 ＝Ｋy ｜Ｅ1 ｜2 cos2 θ ……（３） の関係が成立する。式（３）より以下に示す式（４）が
導かれる。
導かれる。
【０００７】
【数４】 θ＝ tan-1（Ｋy ／Ｋx ）・（Ｉx ／Ｉy ） ……（４） 即ち、第１の光電変換器76ａの出力Ｉx と第２の光電変
換器76ｂの出力Ｉy を演算回路77に入力し、式（４）の
演算を行うことによってファラデ―回転角θが求められ
る。式（４）から明らかなように、光源71から出射され
る直線偏光波Ｅ0 の光強度が変動しても出力比（Ｉx ／
Ｉy ）は一定であるため、光源の光強度とは無関係にフ
ァラデ―回転角θを求めることができる。求められたフ
ァラデ―回転角θを式（１）に代入して磁界の強度Ｈが
得られる。
換器76ｂの出力Ｉy を演算回路77に入力し、式（４）の
演算を行うことによってファラデ―回転角θが求められ
る。式（４）から明らかなように、光源71から出射され
る直線偏光波Ｅ0 の光強度が変動しても出力比（Ｉx ／
Ｉy ）は一定であるため、光源の光強度とは無関係にフ
ァラデ―回転角θを求めることができる。求められたフ
ァラデ―回転角θを式（１）に代入して磁界の強度Ｈが
得られる。
【０００８】しかしながらこのような従来の光学式磁界
測定装置において、正確な磁界測定を行うためには、２
つの光電変換器76ａ，76ｂの利得の比（Ｋy ／Ｋx ）を
一定にしなければならない。光電変換器76ａ，76ｂの利
得Ｋx ，Ｋy は検光子73から受光器74ａ，74ｂまでの光
ファイバ―などによる光損失、受光器74ａ，74ｂの経年
変化による感度のバラツキ、増幅器75ａ，75ｂの利得変
化またドリフト等の影響を受けて不規則に変化する。こ
のため光電変換器の利得の変化によって測定精度が低下
するという問題があった。
測定装置において、正確な磁界測定を行うためには、２
つの光電変換器76ａ，76ｂの利得の比（Ｋy ／Ｋx ）を
一定にしなければならない。光電変換器76ａ，76ｂの利
得Ｋx ，Ｋy は検光子73から受光器74ａ，74ｂまでの光
ファイバ―などによる光損失、受光器74ａ，74ｂの経年
変化による感度のバラツキ、増幅器75ａ，75ｂの利得変
化またドリフト等の影響を受けて不規則に変化する。こ
のため光電変換器の利得の変化によって測定精度が低下
するという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の光
学式磁界測定装置は光電変換器の利得が変化すると測定
精度が低下するという問題があった。そこで本発明の目
的は、光電変換器の利得変動の影響を受けず、高精度の
磁界測定が可能な光学式磁界測定装置を提供することに
ある。
学式磁界測定装置は光電変換器の利得が変化すると測定
精度が低下するという問題があった。そこで本発明の目
的は、光電変換器の利得変動の影響を受けず、高精度の
磁界測定が可能な光学式磁界測定装置を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は次の構成とする。請求項１の発明とし
て、直線偏光の平行光線を出射する発光手段と、この平
行光線が入射され直線偏光波を出射するファラデ―効果
材と、このファラデ―効果材を透過した直線偏光波を直
線偏光の反射光と直線偏光の透過光とに分離し、この透
過光は特定の偏波面方位角成分の直線偏光波を抽出する
検光子と、この検光子を前記透過光の光軸を中心に回転
させる回転機構と、前記検光子の透過光を入射し第１の
電気信号に変換する第１の受光手段と、前記検光子が１
回転する度に前記反射光を入射して第２の電気信号に変
換する第２の受光手段と、前記第１の電気信号と前記第
２の電気信号からファラデ―回転角を検出する位相検出
手段とを備える更に、前記発光手段は、発光ダイオ―ド
とコリメ―タレンズと偏光子とを組み合せて構成する。
めに、本発明は次の構成とする。請求項１の発明とし
て、直線偏光の平行光線を出射する発光手段と、この平
行光線が入射され直線偏光波を出射するファラデ―効果
材と、このファラデ―効果材を透過した直線偏光波を直
線偏光の反射光と直線偏光の透過光とに分離し、この透
過光は特定の偏波面方位角成分の直線偏光波を抽出する
検光子と、この検光子を前記透過光の光軸を中心に回転
させる回転機構と、前記検光子の透過光を入射し第１の
電気信号に変換する第１の受光手段と、前記検光子が１
回転する度に前記反射光を入射して第２の電気信号に変
換する第２の受光手段と、前記第１の電気信号と前記第
２の電気信号からファラデ―回転角を検出する位相検出
手段とを備える更に、前記発光手段は、発光ダイオ―ド
とコリメ―タレンズと偏光子とを組み合せて構成する。
【００１１】また、請求項３の発明として、直線偏光の
平行光線を出射する発光手段と、この平行光線が入射さ
れ直線偏光波を出射するファラデ―効果材と、このファ
ラデ―効果材を透過した直線偏光波の特定の偏波面方位
角成分の直線偏光波を透過光として抽出する検光子と、
この検光子を前記透過光の光軸を中心に回転させる回転
機構と、前記検光子の透過光を入射し第１の電気信号に
変換する受光手段と、前記回転機構の回転部を一定速度
で回転させると共に１回転する度にパルス状の第２の電
気信号を出力する駆動回路と、前記第１の電気信号と前
記第２の電気信号からファラデ―回転角を検出する位相
検出手段とを備える。
平行光線を出射する発光手段と、この平行光線が入射さ
れ直線偏光波を出射するファラデ―効果材と、このファ
ラデ―効果材を透過した直線偏光波の特定の偏波面方位
角成分の直線偏光波を透過光として抽出する検光子と、
この検光子を前記透過光の光軸を中心に回転させる回転
機構と、前記検光子の透過光を入射し第１の電気信号に
変換する受光手段と、前記回転機構の回転部を一定速度
で回転させると共に１回転する度にパルス状の第２の電
気信号を出力する駆動回路と、前記第１の電気信号と前
記第２の電気信号からファラデ―回転角を検出する位相
検出手段とを備える。
【００１２】
【作用】請求項１の構成において、発光手段から出射し
た直線偏光の平行光線Ｅ0 は磁界中に置かれたファラデ
―効果材を透過すると、偏波面が前記式（１）のファラ
デ―回転角θだけ回転した直線偏光波Ｅ1 に変換されて
検光子に入射する。検光子は入射光線を直線偏光の透過
光Ｅa と直線偏光の反射光Ｅb に分離すると共に回転機
構により一定角速度ωで回転されるので、検光子が抽出
する偏波面方位角成分の透過光Ｅa は入射光Ｅ1 の偏波
面に対し相対的に角速度ωで回転する直線偏光波にな
る。従って、検光子の透過光Ｅa は直線偏光波Ｅ1 の電
界ベクトルの余弦成分を振幅とする式（５）に示す直線
偏光波Ｅa となる。
た直線偏光の平行光線Ｅ0 は磁界中に置かれたファラデ
―効果材を透過すると、偏波面が前記式（１）のファラ
デ―回転角θだけ回転した直線偏光波Ｅ1 に変換されて
検光子に入射する。検光子は入射光線を直線偏光の透過
光Ｅa と直線偏光の反射光Ｅb に分離すると共に回転機
構により一定角速度ωで回転されるので、検光子が抽出
する偏波面方位角成分の透過光Ｅa は入射光Ｅ1 の偏波
面に対し相対的に角速度ωで回転する直線偏光波にな
る。従って、検光子の透過光Ｅa は直線偏光波Ｅ1 の電
界ベクトルの余弦成分を振幅とする式（５）に示す直線
偏光波Ｅa となる。
【００１３】
【数５】 Ｅa ＝｜Ｅ1 ｜・cos （ωｔ−θ） ……（５） この透過光Ｅa の光強度Ｐa は式（６）で表わされる。
【００１４】
【数６】 Ｐa ＝｜Ｅa ｜2 ＝Ｅ1 2 ｛１＋sin ２（ωｔ−θ）｝／２……（６） 第１の受光手段は光電変換利得をＫとして、式（７）の
ように透過光Ｅa を第１の電気信号Ｖa に変換する。
ように透過光Ｅa を第１の電気信号Ｖa に変換する。
【００１５】
【数７】 Ｖa ＝ｋＰa ＝ｋＥ1 2 ｛１＋sin ２（ωｔ−θ）｝／２ ……（７） 従って、第１の電気信号Ｖa は周期ω／πで位相が２θ
だけ遅れた正弦波となる。磁界が逆方向になればファラ
デ―回転も逆方向となるので、式（７）におけるθの符
号はプラス（＋）に変わり進み位相となる。
だけ遅れた正弦波となる。磁界が逆方向になればファラ
デ―回転も逆方向となるので、式（７）におけるθの符
号はプラス（＋）に変わり進み位相となる。
【００１６】一方、反射光Ｅb は検光子が１回転する度
に第２の受光手段に入射され、パルス状の第２の電気信
号に変換される。位相検出手段は、第２の電気信号を基
準位相とし、その立ち上がり時点に対する第１の電気信
号Ｖa のゼロクロス時点の位相を比較することにより、
２つの電気信号の位相差２θを検出する。この位相差２
θはファラデ―回転角θの２倍であることから、式
（１）により磁界の強さＨを求めることができる。
に第２の受光手段に入射され、パルス状の第２の電気信
号に変換される。位相検出手段は、第２の電気信号を基
準位相とし、その立ち上がり時点に対する第１の電気信
号Ｖa のゼロクロス時点の位相を比較することにより、
２つの電気信号の位相差２θを検出する。この位相差２
θはファラデ―回転角θの２倍であることから、式
（１）により磁界の強さＨを求めることができる。
【００１７】請求項２の構成では、検光子の反射光は存
在せず、駆動回路から検光子が１回転する度にパルス状
の第２の電気信号が出力され、位相検出手段により前述
と同様にして磁界の強さＨが求められる。
在せず、駆動回路から検光子が１回転する度にパルス状
の第２の電気信号が出力され、位相検出手段により前述
と同様にして磁界の強さＨが求められる。
【００１８】
【実施例】本発明の請求項１による光学式磁界測定装置
の第１実施例を図１に示して説明する。半導体レ―ザ等
から成る直線偏光光源６の出射光の光軸上に、この出射
光を平行光線Ｅ0 に偏向するコリメ―タレンズ７を配設
する。平行光線の光軸上には磁界の強さＨに応じて直線
偏光波Ｅ0 を偏波面がファラデ―回転角θだけ回転した
直線偏光波Ｅ1 に変換するファラデ―効果材１を配設す
る。ファラデ―効果材１を透過した直線偏光波Ｅ1 の光
軸上に駆動回路により一定の角速度で回転される中空軸
モ―タ等から成る回転機構８を備えた検光子２を配設す
る。検光子２は直線偏光波Ｅ1 を直線偏光の透過光Ｅa
と直線偏光の反射光Ｅb に分離し、図２に示すようにこ
の透過光Ｅa の光軸を中心に回転機構８によって一定の
角速度ωで回転させられ、透過光Ｅa は前述した式
（５）式（６）の値となる。透過光Ｅaの光軸上には、
直線偏光波Ｅa を電気信号Ｖa に変換する光電変換器３
を配設し、前述した式（７）の電気信号Ｖa を出力す
る。波形成形回路５ａは電気信号Ｖa の交流成分のゼロ
クロス信号ＳＩＧを出力する。波形成形回路５ａは図３
に示すようにＡＣ増幅器51、ゼロクロス・コンパレ―タ
52及び単安定マルチバイブレ―タ53を直列に接続して構
成されている。
の第１実施例を図１に示して説明する。半導体レ―ザ等
から成る直線偏光光源６の出射光の光軸上に、この出射
光を平行光線Ｅ0 に偏向するコリメ―タレンズ７を配設
する。平行光線の光軸上には磁界の強さＨに応じて直線
偏光波Ｅ0 を偏波面がファラデ―回転角θだけ回転した
直線偏光波Ｅ1 に変換するファラデ―効果材１を配設す
る。ファラデ―効果材１を透過した直線偏光波Ｅ1 の光
軸上に駆動回路により一定の角速度で回転される中空軸
モ―タ等から成る回転機構８を備えた検光子２を配設す
る。検光子２は直線偏光波Ｅ1 を直線偏光の透過光Ｅa
と直線偏光の反射光Ｅb に分離し、図２に示すようにこ
の透過光Ｅa の光軸を中心に回転機構８によって一定の
角速度ωで回転させられ、透過光Ｅa は前述した式
（５）式（６）の値となる。透過光Ｅaの光軸上には、
直線偏光波Ｅa を電気信号Ｖa に変換する光電変換器３
を配設し、前述した式（７）の電気信号Ｖa を出力す
る。波形成形回路５ａは電気信号Ｖa の交流成分のゼロ
クロス信号ＳＩＧを出力する。波形成形回路５ａは図３
に示すようにＡＣ増幅器51、ゼロクロス・コンパレ―タ
52及び単安定マルチバイブレ―タ53を直列に接続して構
成されている。
【００１９】一方反射光Ｅb の光軸は検光子２の回転に
従って回転し、反射光Ｅb は検光子２が１回転する度に
光電変換器４にパルス状に入射され、パルス状の電気信
号ＲＥＦに変換される。位相検出回路５ｂはこの電気信
号ＲＥＦと前述したゼロクロス信号ＳＩＧからファラデ
―回転角θの２倍の信号を検出する構成とする。
従って回転し、反射光Ｅb は検光子２が１回転する度に
光電変換器４にパルス状に入射され、パルス状の電気信
号ＲＥＦに変換される。位相検出回路５ｂはこの電気信
号ＲＥＦと前述したゼロクロス信号ＳＩＧからファラデ
―回転角θの２倍の信号を検出する構成とする。
【００２０】上記構成の作用について図４を用いて説明
する。検光子２で抽出された直線偏光波Ｅa とファラデ
―効果材２を透過した直線偏光波Ｅ1 との間には式
（５）、（６）の関係が成立し、直線偏光波Ｅa を光電
変換して得られた電気信号Ｖa は式（７）の関係が成立
し、その交流成分は周期π／ωで位相が２θ遅れた正弦
波となる。
する。検光子２で抽出された直線偏光波Ｅa とファラデ
―効果材２を透過した直線偏光波Ｅ1 との間には式
（５）、（６）の関係が成立し、直線偏光波Ｅa を光電
変換して得られた電気信号Ｖa は式（７）の関係が成立
し、その交流成分は周期π／ωで位相が２θ遅れた正弦
波となる。
【００２１】この電気信号Ｖa は、図３に示すＡＣ増幅
器51に入力され、交流成分のみが抽出され、電気信号Ａ
Ｃとして出力される。電気信号ＡＣはゼロクロス・コン
パレ―タ52に入力され、正極性期間の信号のみが方形波
に変換され電気信号ＣＭＰとなる。電気信号ＣＭＰは単
安定マルチバイブレ―タ53に入力され、単安定マルチバ
イブレ―タ53は電気信号ＣＭＰの立ち上がり時に幅の狭
いパルスの電気信号ＳＩＧを出力する。即ち、電気信号
ＳＩＧは電気信号ＡＣのゼロクロス信号に該当する。
器51に入力され、交流成分のみが抽出され、電気信号Ａ
Ｃとして出力される。電気信号ＡＣはゼロクロス・コン
パレ―タ52に入力され、正極性期間の信号のみが方形波
に変換され電気信号ＣＭＰとなる。電気信号ＣＭＰは単
安定マルチバイブレ―タ53に入力され、単安定マルチバ
イブレ―タ53は電気信号ＣＭＰの立ち上がり時に幅の狭
いパルスの電気信号ＳＩＧを出力する。即ち、電気信号
ＳＩＧは電気信号ＡＣのゼロクロス信号に該当する。
【００２２】電気信号ＲＥＦと電気信号ＳＩＧはフリッ
プフロップ回路で構成される位相検出回路５ｂに入力さ
れる。位相検出回路５ｂは、電気信号ＲＥＦの入力で出
力が立ち上がり、電気信号ＳＩＧの入力で出力が立ち下
がる。電気信号ＲＥＦ，ＳＩＧの位相差は２θであるか
ら、位相検出回路５ｂの出力信号である電気信号ＯＵＴ
のパルス幅も図４に示すように２θとなる。
プフロップ回路で構成される位相検出回路５ｂに入力さ
れる。位相検出回路５ｂは、電気信号ＲＥＦの入力で出
力が立ち上がり、電気信号ＳＩＧの入力で出力が立ち下
がる。電気信号ＲＥＦ，ＳＩＧの位相差は２θであるか
ら、位相検出回路５ｂの出力信号である電気信号ＯＵＴ
のパルス幅も図４に示すように２θとなる。
【００２３】このように位相検出回路５ｂの出力信号Ｏ
ＵＴのパルス幅からファラデ―回転角θを求めることが
でき、さらに、式（１）から磁界の強さＨが求められ
る。以上のように本実施例によれば検光子２を透過光Ｅ
a の光軸を中心に回転させ、基準電気信号ＲＥＦに対す
る変調電気信号ＳＩＧの位相差からファラデ―回転角θ
を求める構成としたため光電変換器３、４の利得変動に
は影響されずに磁界の強度を正確に測定できる。また、
従来の光学式磁界測定装置では出力が sin２θとして検
出されるので、測定精度を必要とする場合には検出範囲
が狭くなり、その対策として逆三角関数の演算回路が必
要であったが、本実施例では、出力信号ＯＵＴのパルス
幅がファラデ―回転角θに比例するので、演算回路は不
要となる。
ＵＴのパルス幅からファラデ―回転角θを求めることが
でき、さらに、式（１）から磁界の強さＨが求められ
る。以上のように本実施例によれば検光子２を透過光Ｅ
a の光軸を中心に回転させ、基準電気信号ＲＥＦに対す
る変調電気信号ＳＩＧの位相差からファラデ―回転角θ
を求める構成としたため光電変換器３、４の利得変動に
は影響されずに磁界の強度を正確に測定できる。また、
従来の光学式磁界測定装置では出力が sin２θとして検
出されるので、測定精度を必要とする場合には検出範囲
が狭くなり、その対策として逆三角関数の演算回路が必
要であったが、本実施例では、出力信号ＯＵＴのパルス
幅がファラデ―回転角θに比例するので、演算回路は不
要となる。
【００２４】次に本発明の請求項１の第２実施例を図５
に示す。この実施例は光源として発光ダイオ―ドを用い
たもので、他は図１の構成と同一のものである。
に示す。この実施例は光源として発光ダイオ―ドを用い
たもので、他は図１の構成と同一のものである。
【００２５】図５において、11は無偏光の広がりビ―ム
を放射する発光ダイオ―ド、12は光源11の放射光を平行
光線に偏向するためのコリメ―タレンズ、13はコリメ―
タレンズ12で形成された無偏光の平行光線を特定の偏波
面方位角成分のみをもつ直線偏光波に変換するための偏
光子である。偏光子13は偏光板、偏光ビ―ムスプリッタ
等が用いられる。偏光子13を出射した直線偏光波Ｅ0 は
磁界中に配設されたファラデ―効果材１に入射され、そ
れ以降は図１による実施例と同じ作用をする。この実施
例によれば、光源として使用する発光ダイオ―ドは半導
体レ―ザに比べて高い光強度を得やすく、また低価格で
あるという利点がある。
を放射する発光ダイオ―ド、12は光源11の放射光を平行
光線に偏向するためのコリメ―タレンズ、13はコリメ―
タレンズ12で形成された無偏光の平行光線を特定の偏波
面方位角成分のみをもつ直線偏光波に変換するための偏
光子である。偏光子13は偏光板、偏光ビ―ムスプリッタ
等が用いられる。偏光子13を出射した直線偏光波Ｅ0 は
磁界中に配設されたファラデ―効果材１に入射され、そ
れ以降は図１による実施例と同じ作用をする。この実施
例によれば、光源として使用する発光ダイオ―ドは半導
体レ―ザに比べて高い光強度を得やすく、また低価格で
あるという利点がある。
【００２６】更に、本発明の請求項３の第３実施例を図
６に示す。図６において、９は検光子２を回転させるた
めの回転機構８を一定角速度ωで駆動するための駆動回
路である。図７は回転機構８の駆動モ―タとしてステッ
ピングモ―タを使用した場合の駆動回路９の具体的構成
図で、９ａは一定の周波数でクロックパルス信号ＣＰを
出力するパルス発生器、９ｂはクロックパルス信号ＣＰ
を入力し、ステッピングモ―タを所定の速度で回転させ
るための駆動パルス信号Ｍd を出力するための第１の分
周器、９ｃはクロックパルス信号ＣＰを入力し、ステッ
ピングモ―タが１回転する毎に１個のパルスを出力する
ように入力信号を分周するための第２の分周器、９ｄは
第２の分周器９ｃの出力信号の立ち上がり時の何れかで
幅の狭いパルス信号ＲＥＦを出力するための単安定マル
チバイブレ―タである。いま、基本ステップ角がｃ〔度
／パルス〕のステッピングモ―タをｎ〔回転／秒〕で駆
動する場合は、第１の分周器９ｂの出力信号Ｍd が３６
０×ｎ／ｃ〔パルス／秒〕となるように、また第２の分
周器９ｃの出力信号ＲＥＦが１〔パルス／回転〕となる
ように、２つの分周器９ｂ，９ｃの分周比が夫々設定さ
れる。この実施例によれば、検光子反射光は不要となっ
て透過光だけとなり、光学系を簡素化できる利点があ
る。
６に示す。図６において、９は検光子２を回転させるた
めの回転機構８を一定角速度ωで駆動するための駆動回
路である。図７は回転機構８の駆動モ―タとしてステッ
ピングモ―タを使用した場合の駆動回路９の具体的構成
図で、９ａは一定の周波数でクロックパルス信号ＣＰを
出力するパルス発生器、９ｂはクロックパルス信号ＣＰ
を入力し、ステッピングモ―タを所定の速度で回転させ
るための駆動パルス信号Ｍd を出力するための第１の分
周器、９ｃはクロックパルス信号ＣＰを入力し、ステッ
ピングモ―タが１回転する毎に１個のパルスを出力する
ように入力信号を分周するための第２の分周器、９ｄは
第２の分周器９ｃの出力信号の立ち上がり時の何れかで
幅の狭いパルス信号ＲＥＦを出力するための単安定マル
チバイブレ―タである。いま、基本ステップ角がｃ〔度
／パルス〕のステッピングモ―タをｎ〔回転／秒〕で駆
動する場合は、第１の分周器９ｂの出力信号Ｍd が３６
０×ｎ／ｃ〔パルス／秒〕となるように、また第２の分
周器９ｃの出力信号ＲＥＦが１〔パルス／回転〕となる
ように、２つの分周器９ｂ，９ｃの分周比が夫々設定さ
れる。この実施例によれば、検光子反射光は不要となっ
て透過光だけとなり、光学系を簡素化できる利点があ
る。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光軸を中
心に回転する検光子の透過光を電気信号に変換し、基準
信号との位相差からファラデ―回転角を求める構成とし
たため光電変換器の利得変動に左右されず、高精度の磁
界測定を行うことができる光学式磁界測定装置が得られ
る。
心に回転する検光子の透過光を電気信号に変換し、基準
信号との位相差からファラデ―回転角を求める構成とし
たため光電変換器の利得変動に左右されず、高精度の磁
界測定を行うことができる光学式磁界測定装置が得られ
る。
【図１】本発明の第１実施例を示す光学式磁界測定装置
の構成図
の構成図
【図２】図１における直線偏光波の偏波面方位角の関係
を示すベクトル図
を示すベクトル図
【図３】図１の波形成形回路５ａ及び位相検出回路５ｂ
の具体例を示す構成図
の具体例を示す構成図
【図４】上記第１実施例の作用を説明するための波形図
【図５】本発明の第２実施例の構成図
【図６】本発明の第３実施例の構成図
【図７】図６の駆動回路９の具体例を示す構成図
【図８】従来の光学式磁界測定装置の構成図
１…ファラデ―効果材、２…検光子、３，４…光電変換
器、５ａ…波形成形回路、５ｂ…位相検出回路、６，11
…光源、７，12…コリメ―タレンズ、８…回転機構、９
…モ―タ駆動回路、13…偏光子。
器、５ａ…波形成形回路、５ｂ…位相検出回路、６，11
…光源、７，12…コリメ―タレンズ、８…回転機構、９
…モ―タ駆動回路、13…偏光子。
Claims (3)
- 【請求項１】 直線偏光の平行光線を出射する発光手段
と、この平行光線が入射され直線偏光波を出射するファ
ラデ―効果材と、このファラデ―効果材を透過した直線
偏光波を直線偏光の反射光と直線偏光の透過光とに分離
し、この透過光は特定の偏波面方位角成分の直線偏光波
を抽出する検光子と、この検光子を前記透過光の光軸を
中心に回転させる回転機構と、前記検光子の透過光を入
射し第１の電気信号に変換する第１の受光手段と、前記
検光子が１回転する度に前記反射光を入射して第２の電
気信号に変換する第２の受光手段と、前記第１の電気信
号と前記第２の電気信号からファラデ―回転角を検出す
る位相検出手段とを備えたことを特徴とする光学式磁界
測定装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光学式磁界測定装置に
おいて、前記発光手段は、発光ダイオ―ドとコリメ―タ
レンズと偏光子とを組み合わせて構成することを特徴と
する光学式磁界測定装置。 - 【請求項３】 直線偏光の平行光線を出射する発光手段
と、この平行光線が入射され直線偏光波を出射するファ
ラデ―効果材と、このファラデ―効果材を透過した直線
偏光波の特定の偏波面方位角成分の直線偏光波を透過光
として抽出する検光子と、この検光子を前記透過光の光
軸を中心に回転させる回転機構と、前記検光子の透過光
を入射し第１の電気信号に変換する第１の受光手段と、
前記回転機構の回転部を一定速度で回転させると共に１
回転する度にパルス状の第２の電気信号を出力する駆動
回路と、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号から
ファラデ―回転角を検出する位相検出手段とを備えたこ
とを特徴とする光学式磁界測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21930093A JPH0772228A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 光学式磁界測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21930093A JPH0772228A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 光学式磁界測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0772228A true JPH0772228A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=16733341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21930093A Pending JPH0772228A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 光学式磁界測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0772228A (ja) |
-
1993
- 1993-09-03 JP JP21930093A patent/JPH0772228A/ja active Pending
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