JPH09196974A - 光応用測定装置とその製造方法、および光応用電流測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度でしかも長期に亘って安定性を有す
る、実用性の高い光応用測定装置を提供する。 【解決手段】 送信ファイバ３のコリメータ、偏光子
４、センサファイバ５とそのコリメータ、検光子７、お
よび受信ファイバ８のコリメータを含む光学系のうち、
センサファイバ５を除く光学部品を、光学系収納箱２１
内に収納する。各コリメータを構成するファイバコネク
タ１５、送信ファイバ３と受信ファイバ８のコリメータ
を構成する取付部材１６、およびセンサファイバ５のコ
リメータを構成するレンズホルダ２２、調節スリーブ２
３、およびコネクタホルダ２４などの固定部材と、光学
系収納箱２１を、ニッケル含有率が３０〜４０％のニッ
ケル合金鋼で構成する。各固定部材間、および各固定部
材と光学系収納箱２１との間を、レーザ溶接（レーザ溶
接部ＷＬ）によって固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度・電界や磁界
などの物理量の変化によって偏光特性が変化する光学素
子をセンサとして利用して、測定対象となる物理量を求
める光応用測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁界によって偏光の旋光角度が変
化するファラデー効果や、応力によって複屈折が発生す
る光弾性効果などを利用し、偏光を測定することによっ
て磁界・電界・歪・温度などの各種の物理量を測定する
試みが広く行われており、各種の光応用測定装置が提案
されている。

【０００３】［１．従来の光応用電流測定装置］図１６
は、従来の光応用測定装置として、特に、光応用電流測
定装置の代表的な一例を示す構成図である。この図１６
に示すように、レーザダイオードや発光ダイオードから
なる光源１からの光はレンズ２によって集光され、送信
ファイバ３に入射する。この送信ファイバ３を伝播した
光は、レンズ２によって平行ビームとされ、偏光子４を
通って直線偏光に変換される。この光は、レンズ２によ
って集光され、センサファイバ５に入射する。このセン
サファイバ５は、被測定電流の流れる導体６の周囲に巻
回されており、光は、このセンサファイバ５を伝播する
間に、導体６を流れる被測定電流の作る磁界に比例した
ファラデー旋光を受け、角度θだけ回転した直線偏光と
なって出力される。したがって、この旋光角度θを測定
することにより電流値を得ることができる。

【０００４】このような旋光角度θの測定方法として、
図１６においては、偏光子４に対して４５度回転させて
配置されたウォラストンプリズムからなる検光子７を使
用し、直交する２つの偏光線分の光に分けて検出する方
法が採用されている。すなわち、まず、センサファイバ
５から出射した光は、レンズ２によって再び平行ビーム
とされ、ウォラストンプリズムからなる検光子７によっ
て、ｘ，ｙの２成分の光に分けられる。この２成分の光
は、個別のレンズ２を介して２つの受信ファイバ８にそ
れぞれ入射する。この受信ファイバ８をそれぞれ伝播し
たｘ，ｙの２成分の光は、２つの検出器９にそれぞれ導
かれる。

【０００５】次に、ｘ，ｙの２成分の光信号は、２つの
検出器９によってそれぞれ電気信号Ｖｘ，Ｖｙに変換さ
れる。この場合の電気信号Ｖｘ，Ｖｙは、次の式（１）
によって表される。

【数１】

【０００６】このようにして検出器９で得られた電気信
号Ｖｘ，Ｖｙは、さらに、２つのＡＧＣ増幅器１０にそ
れぞれ送られ、次の式（２）によって、直流分成分で規
格化される。

【数２】

【０００７】この電気信号Ｖｘ’，Ｖｙ’は、除算器１
１とＲＯＭテーブル１２によって処理され、次の式
（３）に示すような、和と差のわり算のアークサインを
求める演算によって、電流値Ｉが求められる。

【数３】

【０００８】以上のような光応用電流測定装置において
は、電流信号出力が光信号強度に無関係であるため、ア
ライメントずれや光源の劣化による光量の変化などによ
る誤差を生じることなく、高精度の電流測定を行うこと
ができる。このような光応用電流測定装置は、絶縁特性
に優れており、構成もコンパクトであることから、特
に、電力系統における高圧機器用の電流測定装置とし
て、その一層の高性能化が期待されている。

【０００９】［２．従来の光応用電流測定装置の光学
系］また、以上のような光応用電流測定装置において、
送信ファイバ３から受信ファイバ８に至るまでの光学系
は、例えば、図１７および図１８に示すように構成され
ている。ここで、図１７は、光学系の具体的な構成の一
例を示す平面図、図１８は、図１７の断面図である。

【００１０】図１７に示すように、送信ファイバ３から
２つの受信ファイバ８に至るまでの光学系を構成する複
数の光学部品は、光ファイバ部分を除いて、細長い光学
系取付基板１３上に配置されている。まず、光学系取付
基板１３の長手方向の一端には、被測定電流が流れる導
体６を貫通させる円形の取付部１３ａが設けられ、この
取付部１３ａの周囲にセンサファイバ５が巻回されてい
る。このセンサファイバ５の両端部は、光学系取付基板
１３の長手方向に沿って互いに平行にかつ同じ位置とな
るように配置されている。そして、センサファイバ５の
入射端部の延長線上に、偏光子４、レンズ２、および送
信ファイバ３の出射端部が一列に並べられると共に、セ
ンサファイバ５の出射端部の延長線上に、検光子７、レ
ンズ２、および第１の受信ファイバ８の入射端部が一列
に並べられている。

【００１１】この場合、偏光子４は、その偏光方位が水
平あるいは垂直方向に対して４５度をなすように配置さ
れている。また、検光子７は、任意の方向に偏光してい
る入射光を水平方向と垂直方向に偏光する２つの直線偏
光に分解し、それぞれ異なる方向に出射する光学部品で
あるが、図１７においては、ここでは、光学系取付基板
１３の長手方向と、それに対して９０度をなす方向（偏
光子４側に向かう方向）に出射するように配置されてい
る。

【００１２】さらに、第２の受信ファイバ８の入射端部
は、送信ファイバ３の出射端部と第１の受信ファイバ８
の入射端部との間に、これらと平行に設けられている。
そして、このように配置された第２の受信ファイバ８の
入射端部に対して、前述した検光子７で９０度方向に出
射した光を導くために、この検光子７と偏光子４の間に
は、光路を９０度折り曲げるための折り曲げ鏡１４が配
置されている。

【００１３】一方、このように配置された各ファイバ
３，５，８の各端部には、このファイバ端部を支持する
ためのファイバコネクタ１５がそれぞれ設けられてお
り、各ファイバコネクタ１５と各ファイバ３，５，８に
結合される各レンズ２は、光軸を一致させる一定の位置
関係となるようにして個別の取付部材１６に取り付けら
れている。これらの取付部材１６は、金属製であり、図
１８に示すように、光学系取付基板１３上に、接着剤１
７によって固定されている。また、偏光子４や検光子
７、および折り曲げ鏡１４についても、同様に、接着剤
１７によって光学系取付基板１３上に固定されている。
そして、このように光学部品が固定された光学系取付基
板１３の表面は、その重量が問題とならない程度の軽量
の簡単なカバーによって覆われ、全体として、光学系収
納箱を構成している。

【００１４】以上のような構成を有する図１７および図
１８の光学系の動作は、次の通りである。すなわち、こ
の光学系において、各ファイバ３，５，８の各ファイバ
コネクタ１５と、取付部材１６、およびレンズ２からな
る構造物は、ファイバからの光を平行ビームに変換する
か、あるいは逆に、平行ビームを集光してファイバに入
射させるコリメータとして機能する。

【００１５】したがって、まず、図示していない光源を
出射した光は、送信ファイバ３によって導かれ、その出
射端部のコリメータにより平行ビームとなって偏光子４
に達する。この場合、偏光子４は、前述したように、そ
の偏光方位が水平あるいは垂直方向に対して４５度をな
すように配置されているため、この偏光子４によって、
光は方位４５度の直線偏光に変換される。この光は、セ
ンサファイバ５の入射端部のコリメータにより集光ビー
ムとなってセンサファイバ５に入射する。

【００１６】センサファイバ５に入射した光は、このセ
ンサファイバ５を伝播する間に、導体６に流れる被測定
電流の作る磁界によってファラデー旋光を受けてその方
位が変化した後、センサファイバ５の出射端部のコリメ
ータにより平行ビームとなって検光子７に入射する。こ
の検光子７によって、光は、水平方向に偏光する直線偏
光（ｘ成分）と垂直方向に偏光する直線偏光（ｙ成分）
とに分解される。このように分解された２つの光のう
ち、一方の光はそのままの状態で、また他方の光は折り
曲げ鏡１４を介して、２つの受信ファイバ８の入射端部
のコリメータにそれぞれ入射し、各コリメータで集光ビ
ームとなって各受信ファイバ８にそれぞれ入射する。

【００１７】以上のような光学系の動作において、各光
学部品は、高精度で位置決めされている必要がある。こ
の場合、光学系取付基板１３は、各光学部品を所定の位
置に正確に保持固定するように機能する。この光学系取
付基板１３上における各光学部品の取付は、前述したよ
うに、接着剤１７によって行われているが、このような
取付は、具体的には次のような手順によって行われてい
る。すなわち、光学部品の取付に当たっては、光学部品
の下面に接着剤を塗布し、この状態で、光学部品を微動
装置によって保持しながら光学系取付基板１３上で位置
決めし、その位置に接着固定している。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１６
〜図１８に示したような従来の光応用電流測定装置に
は、次のような問題点がある。 接着剤に起因する光学部品の位置ずれや脱落の可能性 光ファイバとそれに光を入射する集光光学系との間の
位置ずれとそれによる光量変化 温度・湿度や外部磁界などの周囲環境や応力などの影
響による精度低下 光ファイバ端面の異物付着による光量変化 受信ファイバの曲がりによる光損失 これらの問題点〜の具体的な内容について、以下に
説明する。

【００１９】「接着剤に起因する光学部品の位置ずれ
や脱落の可能性」について 図１７と図１８に示したように、従来、光学系の光学部
品は、光学系収納箱の一部である光学系取付基板１３に
対し、取付部材１６などの固定部材を使用して接着剤で
固定されているにすぎない。この場合、接着剤は、一般
的に、金属やガラスに対して膨脹率が１０倍以上大きい
ため、周囲温度が大きく変化した場合には、接着剤が大
きく収縮してしまい、その結果、光学部品同士の位置が
ずれてしまう。また、光学系に温度変化や振動が繰り返
し加わった場合には、前述したような大きな収縮と外部
機械力との相乗的な影響によって接着剤が劣化し、長期
間の後には、光学部品が脱落してしまう可能性がある。

【００２０】「光ファイバとそれに光を入射する集光
光学系との間の位置ずれとそれによる光量変化」につい
て 光ファイバのコア径は極めて小径であるため、特に、こ
のような光ファイバとそれに光を入射する集光光学系と
の間には極めて精度の高いアライメントが要求される。
しかしながら、振動や温度変化が生じた場合、あるい
は、接着剤の収縮を生じた場合には、センサと集光光学
系との間のアライメントが崩れ、センサに入射する光量
が大きく変化する可能性がある。このような光量変化
は、測定精度の低下につながる。

【００２１】特に、センサファイバを構成する光ファイ
バには、偏光情報を伝播することが要求されることか
ら、シングルモード光ファイバが使用されるが、このよ
うなシングルモード光ファイバのコア径は２〜１０μｍ
程度と極めて小径であるため、振動や温度変化、接着剤
の収縮などによって容易にアライメントが崩れ、ひどい
場合にはセンサファイバに光を入射できなくなる可能性
がある。

【００２２】また、光学系の各部で、光量変化を生じた
場合でも、ある程度の光量を確保することができれば、
光学系のうち、検光子までの部分で発生した光量変化分
については、電子回路で補正可能である。しかしなが
ら、検光子以降で発生した光量変化分については、必ず
しもｘ，ｙ成分共に同位相とならないため、電子回路で
補正することは困難であり、誤差の原因となる。

【００２３】この場合、受信ファイバを構成する光ファ
イバには、マルチモード光ファイバを使用することがで
きるため、前述したシングルモード光ファイバを使用し
たセンサファイバに比べれば、比較的容易に光を入射す
ることができる。しかしながら、前述したように、検光
子以降で発生した光量変化分の補正は困難であるため、
受信ファイバの入射時に光量変化が多少でも発生した場
合には、この光量変化分はそのまま誤差の原因となって
しまう。

【００２４】「温度・湿度や外部磁界などの周囲環境
や応力などの影響による精度低下」について 光学部品は、基本的に、温度・湿度や外部磁界などの周
囲環境の影響を受けやすいが、図１７と図１８に示した
ように、光学系取付基板１３上に光学部品を取り付け
て、この光学系取付基板１３を簡単なカバーで覆うだけ
の構造では、これらの周囲環境の影響から光学系を十分
に保護することはできない。そのため、特に、センサフ
ァイバ以外の光学部品の光学特性が周囲環境の影響によ
って変化し、これらの光学部品を通過する光の誤差の原
因となる可能性がある。

【００２５】また、光応用電流測定装置において、セン
サファイバは、図１７と図１８に示したように、被測定
電流の流れる導体の外周に配置された固定部材（図１
７、図１８中では光学系取付基板１３の取付部１３ａ）
に巻回されるが、センサファイバを固定部材に対して強
固に固定した場合には、温度変化により固定部材からセ
ンサファイバに大きな応力が加わり、誤差の原因とな
る。

【００２６】「光ファイバ端面の異物付着による光量
変化」について 光ファイバのコア径は極めて小径であるため、その端面
に異物が付着した場合には光量損失を生じる。特に、セ
ンサファイバを構成するシングルモード光ファイバのコ
ア径は、前述したように、２〜１０μｍ程度と極めて小
径であるため、その端面に極めて微小の異物が付着した
場合でも、大きな光量損失を生じてしまい、誤差の原因
となる。

【００２７】「受信ファイバの曲がりによる光損失」
について 受信ファイバは、入射した光を検出器まで１００％導く
ことが望ましいが、曲り部分においては光の一部がファ
イバの外に逃げてしまい、光損失を生じてしまう。しか
しながら、配設上の都合などから、受信ファイバを全く
曲げずに配設し、その状態を維持することは通常困難で
あるため、このような受信ファイバの曲りによる光損失
の発生は避けられない。

【００２８】なお、以上のような問題点〜は、図１
６〜図１８に示した光応用電流測定装置に限らず、光フ
ァイバを含む光学系を使用して各種の物理量を測定する
光応用測定装置一般に同様に存在している。

【００２９】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その第１の目
的は、高精度でしかも長期に亘って安定性を有する、実
用性の高い光応用測定装置を提供することである。

【００３０】より具体的に、本発明の第２の目的は、光
学系の光学部品を容易かつ確実に固定して十分な耐久性
を与えることが可能であり、高精度でしかも長期に亘っ
て安定性を有する光学系を備えた光応用測定装置を製造
可能な、優れた製造方法を提供することである。

【００３１】本発明の第３の目的は、温度・湿度や外部
磁界などの周囲環境の影響を回避可能であり、高精度で
しかも長期に亘って安定性を有する光学系を備えた光応
用測定装置を提供することである。

【００３２】本発明の第４の目的は、光ファイバに入射
する光量の変化や光ファイバ端面への異物の付着を抑制
可能であり、光量の安定性に優れた高精度の光学系を備
えた光応用測定装置を提供することである。

【００３３】本発明の第５の目的は、受信ファイバの曲
りによる光損失を低減可能であり、光量の安定性に優れ
た高精度の光学系を備えた光応用測定装置を提供するこ
とである。

【００３４】本発明の第６の目的は、センサファイバに
対する応力などの外部影響を低減可能であり、高精度で
かつ小型・簡略なセンサファイバを備えた光応用測定装
置を提供することであり、特に、電力系統に適した光応
用電流測定装置を提供することである。

【００３５】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、請求項１〜８記載の各発明は、光学系の製
造方法とその構成を改良したものである。また、請求項
９〜１３記載の各発明は、光ファイバとこの光ファイバ
に光を入射する集光手段の構成を改良したものであり、
請求項１４〜１７記載の各発明は、受信用光ファイバの
構成を改良したものである。また、請求項１８〜２７記
載の各発明は、センサ用光ファイバの固定構造を改良し
たものであり、請求項２８〜３２記載の各発明は、請求
項１８〜２７記載の各発明を光応用電流測定装置に適用
したものである。以下には、これらの各発明について、
順次説明する。

【００３６】［１．請求項１〜８記載の各発明：光学系
の製造方法とその構成の改良］請求項１〜８記載の各発
明は、センサ用光学素子を含む複数の光学部品から構成
された光学系と、この光学系の前記複数の光学部品の中
で選択された一つ以上の光学部品をそれぞれ取り付ける
複数の固定部材と、この複数の固定部材を取り付けて光
学部品を収納する光学系収納箱とを備え、前記センサ用
光学素子を通過した光の偏光状態を検出することによっ
て測定対象となる物理量を求めるように構成された光応
用測定装置とその製造方法において、次のような特徴を
有するものである。

【００３７】請求項１記載の発明は、前記光応用測定装
置の製造方法において、前記固定部材と前記光学系収納
箱との間を、レーザ溶接によって固定することを特徴と
している。以上のような構成を有する請求項１記載の発
明によれば、レーザ溶接によって光学部品を強固に安定
した状態で固定することができる。また、レーザ溶接
は、非接触加工であり、入熱量も小さいため、光学部品
に力を加えずに組み立てることができ、光学系全体に与
える熱歪みを十分に低減できる。したがって、従来問題
となっていたような、光学部品の位置ずれや脱落などを
発生する可能性がなくなり、高精度を有する光学系を、
長期間に亘って安定した状態で維持することができる。

【００３８】請求項２記載の発明は、前記光応用測定装
置において、前記固定部材と前記光学系収納箱の少なく
とも固定部分が、リンを含まない金属から構成され、レ
ーザ溶接によって固定されていることを特徴としてい
る。

【００３９】請求項３記載の発明は、前記光応用測定装
置において、前記光学系収納箱が、磁性金属から構成さ
れ、かつ、前記固定部材と前記光学系収納箱が、レーザ
溶接によって固定されていることを特徴としている。請
求項４記載の発明は、前記請求項３記載の発明におい
て、前記固定部材と前記光学系収納箱の少なくとも固定
部分が、リンを含まない金属から構成されていることを
特徴としている。

【００４０】請求項５記載の発明は、前記請求項２また
は４記載の発明において、前記リンを含まない金属が、
ニッケル合金鋼であることを特徴としている。請求項６
記載の発明は、前記請求項３記載の発明において、前記
磁性金属が、ニッケル合金鋼であることを特徴としてい
る。請求項７記載の発明は、前記請求項５または６記載
の発明において、前記ニッケル合金鋼のニッケル含有率
が３０〜４０％であることを特徴としている。

【００４１】請求項８記載の発明は、前記請求項２〜７
記載の発明において、前記光学系の前記複数の光学部品
が光ファイバを含み、前記光学系収納箱が、前記光学系
の前記複数の光学部品のうち、前記光ファイバ以外の光
学部品を収納するように構成されていることを特徴とし
ている。

【００４２】以上のような構成を有する請求項２〜８記
載の発明によれば、前記請求項１記載の発明の方法で製
造されているため、請求項１記載の発明と同様の作用効
果が得られることに加えて、さらに、次のような作用効
果が得られる。

【００４３】請求項２，４記載の発明によれば、固定部
材と光学系収納箱の少なくとも固定部分を、リンを含ま
ない金属で構成したことにより、異種材料の介在やひび
割れなどを発生することなしに、信頼性の高い固定部を
形成することができ、光学部品の固定強度とその安定性
を向上することができる。

【００４４】請求項３，４記載の発明によれば、光学系
収納箱を磁性金属で構成したため、その内部に収納され
た光学部品を外部磁界から遮蔽することができ、外部磁
界による誤差やノイズの影響を低減することができる。

【００４５】請求項５〜７記載の発明において使用して
いるニッケル合金鋼は、リンを含まない磁性金属であ
り、レーザ溶接用として適しているが、特に、請求項７
記載の発明においては、ニッケル含有率が３０〜４０％
のニッケル合金鋼を使用しており、このニッケル合金鋼
は熱膨脹率が他の金属に比べて極めて低いため、光学系
全体の温度安定性を確保することができる。

【００４６】請求項８記載の発明においては、光学系の
光学部品のうち、光ファイバを除く光学部品を光学系収
納箱に収納することにより、光学系収納箱を小型・簡略
化することができる。

【００４７】［２．請求項９〜１３記載の各発明：光フ
ァイバとこの光ファイバに光を入射する集光手段の構成
の改良］請求項９〜１３記載の各発明は、光を導く光フ
ァイバと、この光ファイバに光を入射するための集光手
段とを含む複数の光学部品から構成された光学系と、こ
の光学系の一部に設けられたセンサ部とを備え、前記セ
ンサ部を通過した光の偏光状態を検出することによって
測定対象となる物理量を求めるように構成された光応用
測定装置において、次のような特徴を有するものであ
る。

【００４８】請求項９記載の発明は、前記集光手段の、
前記光ファイバの端面における入射光のスポットサイズ
がこの光ファイバのコア径の２^1/2 以上となるように構
成されていることを特徴としている。請求項１０記載の
発明は、前記集光手段の、前記光ファイバの端面におけ
る入射光のスポットサイズがこの光ファイバのコア径の
２^-1/2以下となるように構成されていることを特徴とし
ている。

【００４９】以上のような構成を有する請求項９，１０
記載の各発明によれば、光ファイバに入射する光のファ
イバ端面におけるスポットサイズを光ファイバのコア径
よりも大きくするか、あるいは逆に小さくすることによ
って、アライメントの変化に対するファイバ入射光量の
変化を低減することができる。

【００５０】請求項１１記載の発明は、前記集光手段
が、屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）から構成さ
れていることを特徴としている。以上のような構成を有
する請求項１１記載の発明によれば、光ファイバに入射
する集光手段に屈折率分布型レンズを使用することによ
り、レンズの外周とレンズの光学的中心との同軸度を容
易に得ることができ、レンズ端面とファイバ端面との間
の距離を機械加工で容易に設定できるため、アライメン
ト精度を向上することができる。

【００５１】請求項１２記載の発明は、前記集光手段
が、レンズから構成され、このレンズの焦点位置がレン
ズ端面に位置するように構成されていることを特徴とし
ている。以上のような構成を有する請求項１２記載の発
明によれば、光ファイバに入射する集光手段にレンズを
使用し、このレンズの焦点位置がレンズ端面に位置する
ように設計することにより、光ファイバとレンズとを突
き合わせ配置することができる。そして、このように突
き合わせ配置することにより、光ファイバとレンズを同
一振動条件下に設定することができるため、光量変化を
抑制し、光量の安定性を向上することができる。

【００５２】請求項１３記載の発明は、前記請求項１１
または１２記載の発明において、前記光ファイバの端部
にはこのファイバ端部を支持するファイバコネクタが設
けられ、前記レンズが、前記ファイバコネクタの直径と
等しい直径を有することを特徴としている。以上のよう
な構成を有する請求項１３記載の発明によれば、前記請
求項１１，１２記載の発明の作用効果に加えて、さら
に、ファイバコネクタの直径とレンズの直径を同一にす
ることにより、光ファイバとレンズの同軸度を向上で
き、アライメント精度を一層向上することができる。

【００５３】［３．請求項１４〜１７記載の各発明：受
信用光ファイバの構成の改良］請求項１４〜１７記載の
各発明は、センサ用光学素子と、このセンサ用光学素子
の出射光の偏光状態により透過光量が変化する検光子
と、この検光子を透過した光を導く受信用光ファイバ
と、この受信用光ファイバに光を入射するための集光手
段とを含む複数の光学部品から構成された光学系を備
え、前記受信用光ファイバによって導かれた光の光量を
検出することによって測定対象となる物理量を求めるよ
うに構成された光応用測定装置において、次のような特
徴を有するものである。

【００５４】請求項１４記載の発明は、前記受信用光フ
ァイバが、コア径が１００μｍ以上のマルチモード光フ
ァイバから構成されていることを特徴としている。以上
のような構成を有する請求項１４記載の発明によれば、
受信用光ファイバに、大径のマルチモード光ファイバを
使用することにより、アライメントの変化に対するファ
イバ入射光量の変化を低減することができる。

【００５５】請求項１５記載の発明は、前記受信用光フ
ァイバが、ＮＡが０．２５以上のマルチモード光ファイ
バから構成されていることを特徴としている。以上のよ
うな構成を有する請求項１５記載の発明によれば、受信
用光ファイバに、高ＮＡのマルチモード光ファイバを使
用することにより、ファイバの曲りによる光損失を低減
することができ、検出器への到達光量の変化を低減する
ことができる。

【００５６】請求項１６記載の発明は、請求項１４また
は１５記載の発明において、前記マルチモード光ファイ
バが、多成分ガラスから構成されていることを特徴とし
ている。以上のような構成を有する請求項１６記載の発
明によれば、請求項１４または１５記載の発明の作用効
果に加えて、さらに、受信用光ファイバを、多成分ガラ
スのマルチモード光ファイバを使用することにより、一
層の高ＮＡと低損失を実現することができる。

【００５７】請求項１７記載の発明は、請求項１４また
は１５記載の発明において、前記マルチモード光ファイ
バのコアが石英から構成され、クラッドがプラスチック
から構成されていることを特徴としている。以上のよう
な構成を有する請求項１７記載の発明によれば、請求項
１４または１５記載の発明の作用効果に加えて、さら
に、受信用光ファイバのコアを石英、クラッドをプラス
チックであることから、赤外域での高い透過率と、プラ
スチッククラッドによる高ＮＡを実現することができ
る。

【００５８】［４．請求項１８〜２７記載の各発明：セ
ンサ用光ファイバの固定構造の改良］請求項１８〜２７
記載の各発明は、測定対象となる物理量を検出可能な位
置に配置されたセンサ用光ファイバを備え、このセンサ
用光ファイバを通過した光の偏光状態を検出することに
よって前記物理量を求めるように構成された光応用測定
装置において、次のような特徴を有するものである。

【００５９】請求項１８記載の発明においては、前記検
出可能な位置に円環状取付部材が設けられ、前記センサ
用光ファイバが、この円環状取付部材に沿って巻回され
る。そして、この円環状取付部材は、前記センサ用光フ
ァイバを部分的に固定する固定部を有する。そして、こ
の固定部は、センサ用光ファイバを収納する溝部とを有
し、この溝部は、前記センサ用光ファイバの径よりも大
きい寸法を有する。

【００６０】以上のような構成を有する請求項１８記載
の発明によれば、センサ用光ファイバを円環状取付部材
に対して、緩やかにかつ部分的に固定することができる
ため、外部の影響を受けにくくすることができ、強固に
固定した場合のように大きな応力を生じることがないた
め、そのような応力に起因する複屈折量の増加を抑制す
ることができる。したがって、測定精度を向上すること
ができる。

【００６１】請求項１９記載の発明は、前記請求項１８
記載の発明において、前記円環状取付部材の前記固定部
は、前記円環状取付部材の周方向における複数箇所に分
散配置されていることを特徴としている。請求項２０記
載の発明は、前記請求項１８または１９記載の発明にお
いて、センサ用光ファイバの両端部のみが接着によって
固定されていることを特徴としている。以上のような構
成を有する請求項１９、２０記載の各発明によれば、前
記請求項１８記載の発明の作用効果に加えて、さらに、
構造を簡略化することができ、設計の自由度を向上でき
る。また、センサ用光ファイバをより緩やかに固定する
ことができるため、応力に起因する複屈折量の増加を一
層抑制することができる。

【００６２】請求項２１記載の発明は、前記請求項１８
〜２０記載の発明において、前記センサ用光ファイバ
が、複数のターン数で巻回され、前記円環状取付部材の
前記固定部が、前記センサ用光ファイバの隣接するファ
イバ間を分離する形でこれらを固定するように構成され
ていることを特徴としている。以上のような構成を有す
る請求項２１記載の発明によれば、前記請求項１８〜２
０記載の発明の作用効果に加えて、さらに、複数のター
ン数を有するセンサ用光ファイバを、各ターンのファイ
バを緩やかに配置しながら、しかも互いに干渉すること
なしに、良好に配置することができる。

【００６３】請求項２２記載の発明は、前記請求項１８
〜２１記載の発明において、前記センサ用光ファイバ
が、複数のセンサを構成する複数のセンサ用光ファイバ
であり、前記円環状取付部材の前記固定部が、前記複数
のセンサ用光ファイバの隣接するファイバ間を分離する
形でこれらを一括的に固定するように構成されているこ
とを特徴としている。以上のような構成を有する請求項
２２記載の発明によれば、前記請求項１８〜２１記載の
発明の作用効果に加えて、さらに、複数のセンサを構成
する複数のセンサ用光ファイバを、各ファイバを緩やか
に配置しながら、しかも互いに干渉することなしに、良
好に配置することができる。特に、単一の円環状取付部
材に複数のセンサを一括的に構成することができるた
め、複数のセンサを別に配置した場合に比べて、センサ
全体の構成を小型・簡略化することができる。

【００６４】請求項２３記載の発明は、前記請求項２１
または２２記載の発明において、前記円環状取付部材の
前記固定部が、複数の前記溝部を有し、各溝部に前記セ
ンサ用光ファイバが収納されるように構成されているこ
とを特徴としている。以上のような構成を有する請求項
２３記載の発明によれば、固定部に設けた複数の溝部
に、複数ターンのセンサ用光ファイバの各ターンのファ
イバ、あるいは、複数のセンサを構成する複数のセンサ
用光ファイバを互いに分離して容易に配置することがで
きる。したがって、このような複数ターンあるいは複数
のセンサを構成するセンサ用光ファイバにおける、緩や
かでかつ互いに干渉しないような良好な配置を容易に実
現することができる。

【００６５】請求項２４記載の発明は、前記請求項２１
〜２３記載の発明において、前記円環状取付部材の前記
固定部が、ファイバガイド部を有することを特徴として
いる。このファイバガイド部は、前記溝部内に収納され
て、前記センサ用光ファイバの隣接するファイバ間を分
離する形で各ファイバを個別にガイドするように構成さ
れる。以上のような構成を有する請求項２４記載の発明
によれば、固定部に設けたファイバガイド部により、複
数ターンのセンサ用光ファイバの各ターンのファイバ、
あるいは、複数のセンサを構成する複数のセンサ用光フ
ァイバを互いに分離して容易に配置することができる。
したがって、このような複数ターンあるいは複数のセン
サを構成するセンサ用光ファイバにおける、緩やかでか
つ互いに干渉しないような良好な配置を容易に実現する
ことができる。

【００６６】請求項２５記載の発明は、前記請求項２４
記載の発明において、前記円環状取付部材の前記ファイ
バガイド部が、前記円環状取付部材の周方向における複
数箇所に分散配置されていることを特徴としている。請
求項２６記載の発明は、前記請求項２４または２５記載
の発明において、前記円環状取付部材の前記ファイバガ
イド部は、前記センサ用光ファイバの隣接するファイバ
間にそれぞれ配置された複数の円筒状ガイドであること
を特徴としている。以上のような構成を有する請求項２
５、２６記載の発明によれば、前記請求項２４記載の発
明の作用効果に加えて、さらに、構造を簡略化すること
ができ、設計の自由度を向上できる。また、センサ用光
ファイバをより緩やかに固定することができるため、応
力に起因する複屈折量の増加を一層抑制することができ
る。請求項２７記載の発明は、前記請求項２１または２
２記載の発明において、前記円環状取付部材の前記固定
部が、軸方向に積層配置される複数のディスク状収納部
を有し、各ディスク状収納部が、軸方向の片側の端面に
前記溝部をそれぞれ有することを特徴としている。

【００６７】以上のような構成を有する請求項２７記載
の発明によれば、前記請求項２１または２２記載の発明
の作用効果に加えて、さらに、ディスク状収納部を規格
化することができ、固定部の構造を簡略化することがで
きる。特に、ディスク状収納部の積層数を増減すること
によって、容易に設計変更が可能であるため、実用性に
優れている。

【００６８】［５．請求項２８〜３２記載の各発明：光
応用電流測定装置］請求項２８〜３２記載の各発明は、
被測定電流が流れる導体の近傍に配置されたセンサ用光
ファイバを備え、このセンサ用光ファイバ中を通過した
光の偏光状態を検出することによって前記導体に流れる
電流を求めるように構成された光応用電流測定装置にお
いて、次のような特徴を有するものである。

【００６９】請求項２８記載の発明は、前記請求項１８
から請求項２７に記載の光応用測定装置の中から選択さ
れた光応用測定装置の構成を有し、前記円環状取付部材
が、前記導体を囲むように配置されていることを特徴と
している。以上のような構成を有する請求項２８記載の
発明によれば、前記請求項１８〜２７に記載の各発明と
同様の作用効果を得ることができ、導体に流れる被測定
電流を高精度で測定することができる。

【００７０】請求項２９記載の発明は、前記請求項２８
記載の発明において、前記センサ用光ファイバは、その
電流測定感度低下が１０％以下となるように構成されて
いることを特徴としている。以上のような構成を有する
請求項２９記載の発明によれば、前記請求項２８記載の
発明と同様の作用効果が得られることに加えて、さら
に、センサ用光ファイバの電流測定感度低下を１０％以
下とすることにより、外部の影響を受けにくくすること
ができる。すなわち、測定電流０Ａ限界における光ファ
イバの電流測定感度Ｓは、光ファイバの複屈折をδ（ラ
ジアン）とした場合に、次の式（４）で表される。

【数４】Ｓ ＝ ｓｉｎδ／δ… 式（４） この場合に、電流測定感度Ｓを９０％以上とするために
は、複屈折δを、δ＜０．８０ラジアン、すなわち、４
５度以下にする必要がある。通常、計測用に使用される
光変流器に要求される精度は、定格電流値において±１
％以下である。外部の影響を受けない条件での電流測定
感度Ｓを９１％（δ＝０．７４）とすると、要求される
精度は、複屈折δが０．７０〜０．８０ラジアンの場合
に満足される。前記式（４）の関数は、電流測定感度Ｓ
が小さくなるほどδの変動による影響が大きくなるた
め、電流測定感度Ｓの低下を１０％以下とすることによ
り、センサ用光ファイバの高精度を実現することができ
る。

【００７１】また、より高い精度と安定性を実現するた
めには、許容精度幅が電流測定感度Ｓの幅となるように
し、電流測定感度Ｓを９８％以上とすることが望まし
い。この場合に要求されるδの範囲は、０〜０．３５ラ
ジアンである。

【００７２】なお、ここで説明した電流測定感度Ｓは、
ベルデ定数Ｖで決定されるファラデー旋光角が、Ｓを乗
じた場合に低下することを意味している。すなわち、フ
ァラデー旋光角Φは、導体の周囲の光ファイバのターン
数をｎ、導体に流れる電流値をＩとした場合に、次の式
（５）によって表される。

【数５】Φ ＝ Ｓ・ｍ・ｎＶＩ… 式（５） ここで、ｍは一方向の光路の場合に１であり、往復光路
の場合に２である。

【００７３】請求項３０記載の発明は、前記請求項２８
または２９記載の発明において、前記導体が、絶縁ガス
を封入したタンク内に配置され、前記センサ用光ファイ
バが、前記絶縁ガス領域の外側でかつ前記タンクの電流
路の内側となる部分に配置されていることを特徴として
いる。以上のような構成を有する請求項３０記載の発明
によれば、前記請求項２８または２９記載の発明の作用
効果が得られることに加えて、さらに、センサ用光ファ
イバを、絶縁ガス領域の外側でかつタンクの電流路の内
側に配置することにより、導体からの発熱の影響や被測
定電流以外の電流による影響が少なくなるため、導体に
流れる電流を正確に測定することができる。また、ガス
領域の外側に配置することにより、センサ用光ファイバ
の取り扱いが容易となる。

【００７４】請求項３１記載の発明は、前記請求項２８
〜３０記載の各発明において、前記導体が、絶縁ガスを
封入したタンク内に配置され、前記タンクが、複数のタ
ンクを絶縁スペーサを介して接続して構成され、前記円
環状固定部材が、前記絶縁スペーサであることを特徴と
している。以上のような構成を有する請求項３１記載の
発明によれば、前記請求項２８〜３０記載の発明の作用
効果が得られることに加えて、さらに、タンク間を接続
する絶縁スペーサをセンサ用光ファイバの取付部材とし
て利用することにより、電力系統の小型・簡略化を図る
ことができる。

【００７５】請求項３２記載の発明は、前記請求項２８
〜３１記載の各発明において、前記センサ用光ファイバ
が、石英ファイバから構成されていることを特徴として
いる。以上のような構成を有する請求項３２記載の発明
によれば、前記請求項２８〜３１記載の発明の作用効果
が得られることに加えて、さらに、センサ用光ファイバ
として、石英ファイバを使用することにより、ファイバ
のターン数を１以上の整数倍とし、ファラデー旋光角Φ
を４５度以内とすることによって、通信用ファイバで使
用されている波長領域以下（１．５５μｍ以下）で、電
力系統での測定に必要な最大電流：２×２^1/2 ×６３ｋ
Ａ＝１７８ｋＡまでを測定することができる。すなわ
ち、電力系統で要求される電流計測器の条件を満足する
ことができる。

【００７６】

【発明の実施の形態】以下には、本発明による光応用測
定装置を、図１６〜図１８に示したような光応用電流測
定装置として適用した場合の複数の実施の形態につい
て、図１〜図１５を参照して具体的に説明する。

【００７７】［１．第１の実施の形態］図１は、本発明
による光応用測定装置の第１の実施の形態として、特
に、請求項１〜８に記載の発明を適用した光学系の一つ
の実施の形態を示す構成図である。なお、図１７および
図１８に示した従来例においては、センサファイバ中を
単一方向にのみ光が通過する方式の光学系の構成を示し
たが、本実施の形態においては、センサファイバ中を光
が往復する方式の光学系に適用した場合の構成を示して
いる。このような方式の差異は、設計上の選択にすぎ
ず、本発明の本質に関わるものではないため、ここでは
その説明を省略する。

【００７８】［１−１．構成］図１に示すように、送信
ファイバ３から２つの受信ファイバ８に至るまでの光学
系を構成する複数の光学部品は、光ファイバ部分を除い
て、光学系収納箱２１内に収納されており、レーザ溶接
によって光学系収納箱２１に固定されている。図中ＷＬ
は、このようなレーザ溶接部を示している。以下には、
各部の構成について順次説明する。

【００７９】［１−１−１．光学系収納箱］光学系収納
箱２１は、ニッケル含有率が３０〜４０％のニッケル合
金鋼から構成された３つのブロックをレーザ溶接によっ
て互いに接合して構成されている。これらの３つのブロ
ックは、それぞれに固定する光学部品に合わせてくり抜
いて構成されている。

【００８０】［１−１−２．センサファイバ周辺］光学
系収納箱２１のブロック積層方向における一方のブロッ
クの端部には、センサファイバ５の一方の端部に取り付
けられたファイバコネクタ１５とそれに結合されるレン
ズ２を含むコリメータが、レーザ溶接（レーザ溶接部Ｗ
Ｌ）によって固定されている。このセンサファイバ５の
コリメータは、単一の取付部材１６の代わりに、レンズ
ホルダ２２、調節スリーブ２３、およびコネクタホルダ
２４を使用して組み立てられている。

【００８１】ここで、レンズホルダ２２は、レンズ２を
取り付ける固定部材であり、コネクタホルダ２４は、フ
ァイバコネクタ１５を保持する固定部材であり、調節ス
リーブ２３は、レンズ２とファイバコネクタ１５との間
のアライメントを行うために、レンズホルダ２２とファ
イバホルダ２４との間に設けられた固定部材である。す
なわち、このコリメータの組み立て時には、調節スリー
ブ２３とコネクタホルダ２４との摺動によって光軸方向
のアライメントが行われ、レンズ２とセンサファイバ５
の光軸の一致については、レンズホルダ２２と調節スリ
ーブ４７を光軸と直交方向に摺動させてアライメントが
行われる。これらのアライメントは、別に容易した治具
によって行われ、位置決めされた時点で、各部材間がレ
ーザ溶接によって固定される。

【００８２】これらのレンズホルダ２２、調節スリーブ
２３、およびコネクタホルダ２４とファイバコネクタ１
５は、いずれも、前述した光学系収納箱２１と同一の、
ニッケル含有率が３０〜４０％のニッケル合金鋼から構
成されている。そして、レンズホルダ２２は、光学系収
納箱２１にレーザ溶接（レーザ溶接部ＷＬ）によって固
定されており、また、レンズホルダ２２、調節スリーブ
２３、コネクタホルダ２４、およびファイバコネクタ１
５の各部材間も、それぞれレーザ溶接（レーザ溶接部Ｗ
Ｌ）によって固定されている。なお、センサファイバ５
の他方の端部には、センサファイバ５を伝播してきた往
路光を反射させて復路光として反対方向に伝播させるた
めの反射鏡１８が取り付けられている。

【００８３】［１−１−３．送信ファイバ側］センサフ
ァイバ５のコリメータの延長線上には、ビームスプリッ
タ１９、偏光子４、レンズ２、および送信ファイバ３の
コリメータが一列に配置されている。このうち、ビーム
スプリッタ１９は、偏光子４からの直線偏光の一部を通
過させてセンサファイバ５に入射すると共に、センサフ
ァイバ５からの出射光の一部を９０度方向に反射するた
めに配置されている。このビームスプリッタ１９と偏光
子４は、光学系収納箱２１の中央のブロック内に組み込
まれている。

【００８４】また、送信ファイバ３のファイバコネクタ
１５とそれに結合されるレンズ２を含むコリメータは、
光学系収納箱２１のセンサファイバ５と反対側のブロッ
クの端部に、レーザ溶接（レーザ溶接部ＷＬ）によって
固定されている。この送信ファイバ３のコリメータは、
前記センサファイバ５のコリメータとは異なり、単一の
取付部材（固定部材）１６を使用して組み立てられてい
る。

【００８５】さらに、このコリメータの取付部材１６と
ファイバコネクタ１５は、いずれも、前述した光学系収
納箱２１と同一の、ニッケル含有率が３０〜４０％のニ
ッケル合金鋼から構成されている。そして、取付部材１
６は、光学系収納箱２１にレーザ溶接（レーザ溶接部Ｗ
Ｌ）によって固定されており、この取付部材１６とファ
イバコネクタ１５の間喪、レーザ溶接（レーザ溶接部Ｗ
Ｌ）によって固定されている。

【００８６】［１−１−４．受信ファイバ側］ビームス
プリッタ１９の反射光の光路上には、検光子７および折
り曲げ鏡１４が一列に配置されており、さらに、検光子
７の９０度方向の出射光の光路上には、第１の受信ファ
イバ８のコリメータが配置され、また、折り曲げ鏡１４
の折り曲げ光の光路上には、第２の受信ファイバ８のコ
リメータが配置されている。このうち、検光子７と折り
曲げ鏡１４は、前述したビームスプリッタ１９および偏
光子４と同様に、光学系収納箱２１の中央のブロック内
に組み込まれている。

【００８７】また、２つの受信ファイバ８の各コリメー
タは、前述した送信ファイバ３のコリメータと平行に配
置されている。この２つの受信ファイバ８の各コリメー
タは、前述した送信ファイバ３のコリメータと同様にフ
ァイバコネクタ１５とレンズ２、および取付部材（固定
部材）１６からそれぞれ組み立てられており、同様に、
レーザ溶接（レーザ溶接部ＷＬ）によって光学系収納箱
２１にそれぞれ固定されている。

【００８８】さらに、この２つの受信ファイバ８の各コ
リメータの取付部材１６とファイバコネクタ１５は、い
ずれも、前述した光学系収納箱２１と同一の、ニッケル
含有率が３０〜４０％のニッケル合金鋼から構成されて
いる。そして、取付部材１６は、光学系収納箱２１にレ
ーザ溶接（レーザ溶接部ＷＬ）によって固定されてお
り、この取付部材１６とファイバコネクタ１５の間喪、
レーザ溶接（レーザ溶接部ＷＬ）によって固定されてい
る。

【００８９】［１−２．作用］以上のような構成を有す
る第１の実施の形態の光学系の動作は、次の通りであ
る。すなわち、まず、図示していない光源を出射した光
は、送信ファイバ３によって導かれ、その出射端部のコ
リメータにより平行ビームとなって偏光子４に達する。
この場合、偏光子４は、前述したように、その偏光方位
が水平あるいは垂直方向に対して４５度をなすように配
置されているため、この偏光子４によって、光は方位４
５度の直線偏光に変換される。この光は、ビームスプリ
ッタ１９に入射し、その一部がこのビームスプリッタ１
９を通過した後、センサファイバ５の端部のコリメータ
により集光ビームとなってセンサファイバ５の一端に入
射する。

【００９０】センサファイバ５の一端に入射した光は、
このセンサファイバ５を伝播して他端の反射鏡１８で反
射し、再びコリメータに戻る。このようにセンサファイ
バ５を往復する間に、この光は、導体６に流れる被測定
電流の作る磁界によってファラデー旋光を受けてその方
位が変化した後、センサファイバ５の端部のコリメータ
により平行ビームとなってビームスプリッタ１９に戻
る。ビームスプリッタ１９に戻った光の一部は反射して
検光子７に入射する。この検光子７によって、光は、水
平方向に偏光する直線偏光（ｘ成分）と垂直方向に偏光
する直線偏光（ｙ成分）とに分解される。このように分
解された２つの光のうち、一方の光はそのままの状態
で、また他方の光は折り曲げ鏡１４を介して、２つの受
信ファイバ８の入射端部のコリメータにそれぞれ入射
し、各コリメータで集光ビームとなって各受信ファイバ
８にそれぞれ入射する。このように受信ファイバ８に入
射した光は、従来の技術の項で図１６の光応用電流測定
装置に関して説明したのと同様に、検出器などを含む信
号処理手段によって、同様の手順で処理される。

【００９１】［１−３．効果］以上のように、本実施の
形態においては、ファイバコネクタ１５、取付部材１
６、レンズホルダ２２、調節スリーブ２３、およびコネ
クタホルダ２４などの固定部材と光学系収納箱２１を、
リンを含まないニッケル合金鋼で構成している。このよ
うに、リンを含まない合金で固定部材と光学系収納箱を
作製し、レーザ溶接で組み立てているため、異種材料の
介在やひび割れなどを発生することなしに信頼性の高い
固定部を形成することができ、光学部品を強固に安定し
た状態で固定することが可能となる。その結果、従来問
題となっていたような、各光学部品の位置ずれや脱落な
どを発生する可能性がなくなり、高精度の光学系を長期
間に亘って安定した状態で維持することが可能となる。

【００９２】また、レーザ溶接は、非接触加工であるた
め、光学部品に力を加えずに組み立てることができ、光
学部品の光学特性に影響を与える可能性はない。さら
に、レーザ溶接は、入熱量の小さい溶接方法であるた
め、光学系全体に与える熱歪みを、実用上無視できる程
度まで小さくすることができる。

【００９３】特に、送信ファイバ３、センサファイバ
５、受信ファイバ８などの光ファイバ以外の光学部品を
収納した光学系収納箱２１を磁性金属であるニッケル合
金鋼で構成しているため、その内部に収納された光学部
品を外部磁界から遮蔽することができ、センサファイバ
以外の光学部品における不都合なファラデー旋光の発生
を防止することができる。その結果、外部磁界による誤
差やノイズの影響を低減することができる。また、この
ように、光ファイバを除く光学部品を光学系収納箱２１
に収納しているため、光学系収納箱にセンサファイバ５
を取り付けた図１７および図１８の従来例に比べて、光
学系収納箱２１を小型・簡略化することができる。

【００９４】さらに、本実施の形態において使用してい
るニッケル含有率が３０〜４０％のニッケル合金鋼の熱
膨脹率は、他の金属に比べて１０分の１程度と極めて低
い。したがって、このような熱膨脹率の低いニッケル合
金鋼を、固定部材と光学系収納箱の材料とすることによ
り、光学系全体の温度安定性を確保することができる。

【００９５】［１−４．変形例］なお、前記第１の実施
の形態においては、固定部材と光学系収納箱の材質をニ
ッケル含有率が３０〜４０％のニッケル合金鋼とした
が、他の含有率を有するニッケル合金鋼を使用すること
も可能である。また、ニッケル合金鋼に限らず、別の各
種の磁性金属やリンを含まない金属を同様に使用可能で
あり、その場合にも、材質によって多少の差はあるもの
の、優れた作用効果を得ることができる。

【００９６】さらに、リンを含まない金属は、少なくと
も固定部材と光学系収納箱の固定部分に使用すれば、一
定の作用効果を得ることができる。そしてまた、光学系
収納箱を、磁性金属から構成しないことも可能である。
この場合には、光学系収納箱に比べて、外部磁界からの
遮蔽効果は劣るものの、レーザ溶接で固定することによ
り、前述したような十分な作用効果を得ることができ
る。

【００９７】一方、前記第１の実施の形態においては、
光学系収納箱を、３つのブロックを溶接して構成した
が、光学系収納箱の具体的な構成は自由に変更可能であ
り、例えば、２つのブロックを溶接して構成したり、あ
るいは逆に、４つ以上のブロックを溶接して構成するこ
とも可能である。また、単体のブロックをくり抜いて構
成することも可能である。そしてまた、光学系収納箱
を、板状部材から構成したり、あるいは、板状部材とブ
ロックを組み合わせて構成することなども考えられる。

【００９８】［２．第２の実施の形態］図２は、本発明
による光応用測定装置の第２の実施の形態として、特
に、請求項９に記載の発明を、送信ファイバとセンサフ
ァイバとの間の結合部分に適用した一つの実施の形態を
示す構成図である。

【００９９】［２−１．構成］図２に示すように、送信
ファイバ３の出射端部とセンサファイバ５の入射端部と
の結合部分には、第１のレンズ２ａ、偏光子４、第２の
レンズ２ｂが一列に配置されている。この場合、送信フ
ァイバ３の出射光を、第１のレンズ２ａによって平行ビ
ームにして偏光子４に入射し、偏光子４で直線偏光にし
た光を、第２のレンズ２ｂによって集光してセンサファ
イバ５に入射するように構成されている。また、送信フ
ァイバ３とセンサファイバ５は、コア径の等しいシング
ルモード光ファイバによって構成されている。

【０１００】そして、本実施の形態においては特に、第
１と第２のレンズ２ａ，２ｂが、次のように選択されて
いる。すなわち、第１と第２のレンズ２ａ，２ｂは、第
１のレンズ２ａの焦点距離ｆａと第２のレンズ２ｂの焦
点距離ｆｂが、ｆｂ≧２^1/2ｆａの関係を有するように
選択されている。そして、これらのレンズ２ａ，２ｂの
各焦点位置に、送信ファイバ３の出射端面とセンサファ
イバ５の入射端面がそれぞれ配置されている。このよう
なレンズ２ａ，２ｂの焦点距離ｆａ，ｆｂの関係とファ
イバ３，５の配置によって、センサファイバ５の入射端
面でのビームのスポットサイズは、送信ファイバ３のコ
ア径のｆｂ／ｆａ倍、すなわち、２^1/2倍以上に設定さ
れる。この場合、前述したように、送信ファイバ３とセ
ンサファイバ５のコア径は等しいため、結局、センサフ
ァイバ５の入射端面でのビームのスポットサイズは、セ
ンサファイバ５のコア径の２^1/2 倍以上に設定されるこ
とになる。

【０１０１】［２−２．作用効果］以上のような構成を
有する第２の実施の形態においては、次のような作用効
果が得られる。すなわち、送信ファイバ３からセンサフ
ァイバ５への結合効率は、送信ファイバ３とセンサファ
イバ５がコア径の等しいシングルモード光ファイバであ
る場合には、ｆａ＝ｆｂの時に最大となるが、振動や温
度変化によるアライメントずれに対しては、結合効率が
急激に低下する。これに対して、本実施の形態において
は、センサファイバ５のコア径に対し、センサファイバ
５の入射端面でのビームのスポットサイズを２^1/2 倍以
上と大きく設定しているため、このようなコア径とスポ
ットサイズとの差が、アライメントずれに対する余裕と
なり、アライメントずれに対する光量変化を低減し、光
量の安定性を向上させることができる。特に、本実施の
形態においては、コア径に対してスポットサイズを大き
く設定しているため、アライメントずれに対する余裕度
を大きくとることができる。

【０１０２】したがって、本実施の形態によれば、セン
サファイバ５のコア径に対して入射ビームのスポットサ
イズを大きくしたことにより、センサファイバ５に入射
する光量の安定性を向上し、光学系の精度を向上するこ
とができ、それによって、光応用測定装置の測定精度を
向上することができる。

【０１０３】［２−３．変形例］なお、以上のように、
センサファイバ５の入射端面でのビームのスポットサイ
ズをセンサファイバ５のコア径より大きくするための具
体的な方法は、前記第２の実施の形態のように、焦点距
離の異なるレンズを使用することに限定されない。すな
わち、第２の実施の形態の変形例としては、焦点距離の
同じレンズを使用して、第２のレンズ２ｂの焦点位置か
ら若干ずらした位置にセンサファイバ５の入射端面を配
置することも可能である。このように構成した場合で
も、第２の実施の形態と同様に、センサファイバ５の入
射端面でのビームのスポットサイズを大きくすることが
でき、同様の作用効果を得ることができる。

【０１０４】また、前記第２の実施の形態においては、
請求項９に記載の発明を、センサファイバの入射端部の
コリメータに適用した場合について説明したが、請求項
９に記載の発明は、受信ファイバの入射端部のコリメー
タに適用することも同様に可能である。その場合にも、
前記第２の実施の形態と同様に、アライメントずれに対
する光量変化を低減することができる。

【０１０５】［３．第３の実施の形態］図３は、本発明
による光応用測定装置の第３の実施の形態として、特
に、請求項１０に記載の発明を、送信ファイバとセンサ
ファイバとの間の結合部分に適用した一つの実施の形態
を示す構成図である。

【０１０６】［３−１．構成］図３に示すように、本実
施の形態における基本的な構成は、前記第２の実施の形
態と同様である。すなわち、送信ファイバ３の出射端部
とセンサファイバ５の入射端部との結合部分には、第１
のレンズ２ａ、偏光子４、第２のレンズ２ｂが一列に配
置され、送信ファイバ３の出射光を、第１のレンズ２ａ
によって平行ビームにして偏光子４に入射し、偏光子４
で直線偏光にした光を、第２のレンズ２ｂによって集光
してセンサファイバ５に入射するように構成されてい
る。また、送信ファイバ３とセンサファイバ５は、コア
径の等しいシングルモード光ファイバによって構成され
ている。

【０１０７】そして、本実施の形態においては特に、第
１と第２のレンズ２ａ，２ｂが、次のように選択されて
いる。すなわち、第１と第２のレンズ２ａ，２ｂは、前
記第２の実施の形態とは逆に、第１のレンズ２ａの焦点
距離ｆａと第２のレンズ２ｂの焦点距離ｆｂが、ｆａ≧
２^1/2 ｆｂの関係を有するように選択されている。そし
て、これらのレンズ２ａ，２ｂの各焦点位置に、送信フ
ァイバ３の出射端面とセンサファイバ５の入射端面がそ
れぞれ配置されている。このようなレンズ２ａ，２ｂの
焦点距離ｆａ，ｆｂの関係とファイバ３，５の配置によ
って、センサファイバ５の入射端面でのビームのスポッ
トサイズは、送信ファイバ３のコア径のｆｂ／ｆａ倍、
すなわち、２^-1/2倍以下に設定される。この場合、前述
したように、送信ファイバ３とセンサファイバ５のコア
径は等しいため、結局、センサファイバ５の入射端面で
のビームのスポットサイズは、センサファイバ５のコア
径の２^-1/2倍以下に設定されることになる。

【０１０８】［３−２．作用効果］以上のような構成を
有する第３の実施の形態においては、センサファイバ５
のコア径に対し、センサファイバ５の入射端面でのビー
ムのスポットサイズを２^{-1 /2}倍以下と小さく設定してい
るため、このようなコア径とスポットサイズとの差が、
アライメントずれに対する余裕となる。この場合、セン
サファイバ５のＮＡより大きなＮＡで光が入射すること
となり、損失を生じるが、アライメントずれがコア径の
範囲内であれば、この範囲では光量変化を生じない。

【０１０９】このように、本実施の形態においては、コ
ア径に対してスポットサイズを小さく設定しているた
め、アライメントずれに対する余裕度を、第２の実施の
形態と同程度に大きくとることはできないが、その一方
で、アライメントずれに対する光量変化を生じないとい
う利点がある。すなわち、アライメントずれを生じて
も、ビームの全てをセンサファイバ５のコアに入射する
ことができるため、光量変化を生じることはない。その
ため、本実施の形態は、特に、光量変化を嫌う装置への
適用に有効である。

【０１１０】したがって、本実施の形態によれば、セン
サファイバ５のコア径に対して入射ビームのスポットサ
イズを小さくしたことにより、センサファイバ５に入射
する光量の安定性を高く確保し、光学系の精度を向上す
ることができ、それによって、光応用測定装置の測定精
度を向上することができる。

【０１１１】［３−３．変形例］なお、前記第３の実施
の形態においては、請求項１０に記載の発明を、センサ
ファイバの入射端部のコリメータに適用した場合につい
て説明したが、請求項１０に記載の発明は、受信ファイ
バの入射端部のコリメータに適用することも同様に可能
である。その場合にも、前記第３の実施の形態と同様
に、アライメントずれに対する光量変化を防止すること
ができる。

【０１１２】［４．第４の実施の形態］図４は、本発明
による光応用測定装置の第４の実施の形態として、特
に、請求項１１〜１３に記載の各発明を、送信ファイバ
とセンサファイバとの間の結合部分に適用した一つの実
施の形態を示す構成図である。

【０１１３】［４−１．構成］図４に示すように、第４
の実施の形態においては、送信ファイバ３の出射光を平
行ビームにして偏光子４に入射するためのレンズとし
て、前記第２、第３の実施の形態のレンズ２ａと同様の
レンズ２が配置されている。また、偏光子４で直線偏光
にした光を集光してセンサファイバ５に入射するレンズ
としては、屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）３１
が配置されている。

【０１１４】このＧＲＩＮレンズ３１は、その焦点位置
がレンズ端面に位置するように設計されると共に、その
直径は、センサファイバ５の入射端部に設けられたファ
イバコネクタ１５の直径と等しくされている。さらに、
このＧＲＩＮレンズ３１とセンサファイバ５は、ＧＲＩ
Ｎレンズ３１のレンズ端面とセンサファイバ５のファイ
バ端面とが面接触するように突き合わせ配置されてい
る。この場合、ＧＲＩＮレンズ３１のレンズ端面は、フ
ァイバコネクタ１５の端面に対しても面接触している。
そして、このような状態で、ＧＲＩＮレンズ３１とファ
イバコネクタ１５とは、単一の取付部材１６に取り付け
られている。

【０１１５】［４−２．作用効果］以上のような構成を
有する第４の実施の形態においては、センサファイバ５
への入射光を集光するためのレンズとして、ＧＲＩＮレ
ンズ３１を使用していることから、レンズ外周とレンズ
光軸との間に高い同軸度を得ることができる。そのた
め、このＧＲＩＮレンズ３１とセンサファイバ５との光
軸を光軸調整機構なしで正確に合わせることができ、光
量の安定性を向上することができる。特に、本実施の形
態においては、センサファイバ５の端部を支持するファ
イバコネクタ１５とＧＲＩＮレンズ３１の直径を等しく
しているため、これらを取付部材１６に取り付けること
により、容易に光軸合わせを行うことができる。

【０１１６】また、ＧＲＩＮレンズ３１においては、焦
点位置がレンズ端面に位置するように正確に設計するこ
とができるため、前述したように、このＧＲＩＮレンズ
３１のレンズ端面とセンサファイバ５のファイバ端面と
が面接触するように突き合わせ配置することができる。
このような焦点位置での突き合わせ配置によって、ＧＲ
ＩＮレンズ３１とセンサファイバ５とを同一振動条件下
に設定することができるため、振動による結合効率の低
下を抑制することができ、光量の安定性を向上すること
ができる。

【０１１７】さらに、レンズや光ファイバなどの光学部
品の端面には、反射率低減のために蒸着などの方法によ
って無反射膜を形成する必要があるが、本実施の形態に
おいては、ＧＲＩＮレンズ３１のレンズ端面とセンサフ
ァイバ５のファイバ端面を突き合わせているため、この
ような無反射膜が不要となる利点もある。また、センサ
ファイバ５のファイバ端面は、最もビーム径が小さくな
り、埃や汚れ、結露などの異物付着による光量変化が発
生しやすい部分であるが、本実施の形態においては、Ｇ
ＲＩＮレンズ３１のレンズ端面とセンサファイバ５のフ
ァイバ端面を突き合わせているため、ファイバ端面にお
けるこのような異物の侵入・付着を防止することがで
き、この点からも光量の安定性を向上できる。

【０１１８】したがって、本実施の形態によれば、セン
サファイバ５に光を入射するレンズとしてＧＲＩＮレン
ズ３１を使用し、そのレンズ端面をファイバ端面と突き
合わせたことにより、センサファイバ５に入射する光量
の安定性を向上し、光学系の精度を向上することがで
き、それによって、光応用測定装置の測定精度を向上す
ることができる。

【０１１９】［４−３．変形例］なお、前記第４の実施
の形態においては、センサファイバ５に光を入射するた
めのレンズとしてＧＲＩＮレンズを使用したが、このよ
うにＧＲＩＮレンズを使用する代わりに、球面レンズを
使用することも可能である。図５は、このように球面レ
ンズ３２を使用して、その焦点位置がレンズ端面に位置
するように設計した例を示している。このように構成し
た場合にも、前記第４の実施の形態と同様の作用効果を
得ることができる。なお、この図５の例は、請求項１
２，１３に記載の各発明を適用した一つの実施の形態に
相当する。

【０１２０】また、前記第４の実施の形態においては、
請求項１１〜１３に記載の各発明を、センサファイバの
入射端部のコリメータに適用した場合について説明した
が、請求項１１〜１３に記載の各発明は、受信ファイバ
の入射端部のコリメータに適用することも同様に可能で
ある。その場合にも、前記第４の実施の形態と同様に光
量の安定性を向上することができる。

【０１２１】［５．第５の実施の形態］図６は、本発明
による光応用測定装置の第５の実施の形態として、特
に、請求項１４，１５に記載の各発明を、センサファイ
バと２つの受信ファイバとの間の結合部分に適用した一
つの実施の形態を示す構成図である。

【０１２２】［５−１．構成］図６に示すように、セン
サファイバ５の出射端部と２つの受信ファイバの各入射
端部との結合部分は、センサファイバ５の出射光を、レ
ンズ２によって平行ビームにしてウォラストンプリズム
からなる検光子７に入射し、この検光子７によってｘ，
ｙの２成分に分解された光を２つのレンズ２によってそ
れぞれ集光して２つの受信ファイバ８にそれぞれ入射す
るように構成されている。そして、本実施の形態におい
ては特に、受信ファイバ８として、コア径が１００μｍ
以上でかつＮＡが０．２５以上のステップインデックス
型のマルチモード光ファイバが使用されている。

【０１２３】［５−２．作用効果］以上のような構成を
有する第５の実施の形態においては、次のような作用効
果を得ることができる。

【０１２４】すなわち、受信ファイバ８への結合部にお
ける損失が振動などで変化すると、誤差の原因となるた
め、通常、このような受信ファイバ８としては、マルチ
モード光ファイバが使用されている。しかしながら、通
常使用されている屈折率分布型（ＧＩ型）ファイバは、
そのコア径が５０μｍしかなく、また、コアの中心部に
光を集光させた場合とコアの周辺部に光を集光させた場
合とでは結合効率が異なるため、振動により光量損失が
発生する。また、このような、屈折率分布型（ＧＩ型）
ファイバのＮＡは、０．２程度と低いため、レンズから
の光とファイバとの間の角度にずれがある場合には、損
失が増加し、誤差の原因となる。

【０１２５】これに対して、本実施の形態においては、
コア径が１００μｍ以上の大径のマルチモード光ファイ
バを使用しているため、アライメントずれに起因する結
合効率の変化を抑制することができる。また、ＮＡが
０．２５以上の光ファイバを使用しているため、光ファ
イバの曲りによる光損失を低減することができる。

【０１２６】したがって、本実施の形態によれば、受信
ファイバ８として、コア径とＮＡが高いマルチモード光
ファイバを使用したことにより、受信ファイバ８に入射
する光量の安定性を向上し、光損失を低減して、光学系
の精度を向上することができ、それによって、光応用測
定装置の測定精度を向上することができる。

【０１２７】［５−３．変形例］また、受信ファイバ８
に使用する光ファイバとしては、請求項１６記載の発明
を適用して、多成分ガラスからなるマルチモード光ファ
イバを使用することが考えられる。このように構成した
場合には、一層の高ＮＡと低損失を実現することができ
る。さらに、請求項１７記載の発明を適用して、コアが
石英、クラッドがプラスチックからなるマルチモード光
ファイバを使用することも考えられる。このように構成
した場合には、赤外域での高い透過率と高ＮＡを実現す
ることができる。

【０１２８】［６．第６の実施の形態］図７は、本発明
による光応用測定装置の第６の実施の形態として、特
に、請求項１８、２８、２９、３２に記載の各発明を適
用した光応用電流測定装置の一つの実施の形態を示す構
成図である。本実施の形態においては、前記第１の実施
の形態と同様に、センサファイバ中を光が往復する方式
の光学系に適用した場合の構成を示している。

【０１２９】［６−１．構成］ ［６−１−１．センサファイバ］図７に示すように、本
実施の形態の光応用電流測定装置は、センサとして、セ
ンサファイバ（センサ用光ファイバ）５を使用してい
る。このセンサファイバ５は、被測定電流が流れる導体
６の周囲に配置された円環状取付部材５１に沿って巻回
されており、この円環状取付部材５１によって部分的に
固定されている。より詳細には、円環状取付部材５１
は、その外周面に沿って、センサファイバ５の径より大
きい寸法の溝部とその開口面を閉塞する押さえ部とを含
む固定部（図示していない）を有している。そして、セ
ンサファイバ５は、このような固定部の溝部内に余裕を
持って収納されており、これによって、円環状取付部材
５１に緩やかに固定されている。なお、このセンサファ
イバ５としては、石英ファイバが使用され、外部の影響
を受けにくくするために捻りが加えられている。また、
このセンサファイバ５の電流測定感度低下は１０％以下
となるように構成されている。

【０１３０】［６−１−２．光応用電流測定装置全体］
以上のようなセンサファイバ５を有する本実施の形態の
光応用測定装置は、図７に示すように、大別して、セン
サ光学部４１、信号処理部４２、および伝送ファイバ部
４３から構成されている。このうち、信号処理部４２
は、測定光を発生する光源１、センサ光学部４１からの
２つの光を検出し、その強度に応じた電気信号に変換す
る検出器４４ａ，４４ｂ、この検出器４４ａ，４４ｂで
得られた信号を演算処理する信号処理回路４５、および
処理結果を出力する出力端子４６を備えている。このよ
うな構成を有する信号処理部４２は、センサ光学部４１
から十分に（少なくとも１０ｍ以上）離れた位置に配置
されている。一方、伝送ファイバ部４３は、信号処理部
４２内の光源１からセンサ光学部４１に光を送る送信フ
ァイバ３と、センサ光学部４１から信号処理部４２内の
２つの検出器４４ａ，４４ｂに光を送る２つの受信ファ
イバ８ａ，８ｂを備えている。ここで、光源１は、レー
ザダイオードあるいはスーパールミネセントダイオード
などから構成されている。

【０１３１】また、センサ光学部４１は、前述したセン
サファイバ５と結合光学系４７を備えている。このう
ち、結合光学系４７は、結合光学箱２１と、この結合光
学箱２１内に収納された、複数の光学部品、すなわち、
４つのレンズ２ａ〜２ｄ、偏光子４、２つのビームスプ
リッタ１９ａ，１９ｂ、および２つの検光子７ａ，７ｂ
を備えている。

【０１３２】ここで、レンズ２ａ〜２ｄは、光ファイバ
からの光を平行ビームに変換するかあるいは平行ビーム
を集光して光ファイバに入射するために使用される。偏
光子４は、レンズ２ａからの光を水平方向に関して４５
度方向の直線偏光に変換するために使用される。第１の
ビームスプリッタ１９ａは、偏光子４からセンサファイ
バ５に入射する光およびセンサファイバ５から出射する
光をその入射方向に応じて透過光と反射光とに分割する
ために使用され、第２のビームスプリッタ１９ｂは、第
１のビームスプリッタ１９ａからの反射光を透過光と反
射光とに分割するために使用される。２つの検光子７
ａ，７ｂは、第２のビームスプリッタ１９ｂからの水平
方向及び垂直方向の直線偏光の光をそれぞれ透過させる
ことにより、直交するｘ，ｙの各偏光成分の光を抽出す
るために使用される。

【０１３３】すなわち、この結合光学系４７は、送信フ
ァイバ３からの光を、第１のレンズ２ａ、偏光子４、第
１のビームスプリッタ１９ａ、および第２のレンズ２ｂ
を介してセンサファイバ５の始端部に導くようになって
いる。また、このセンサファイバ５からの出射光は、第
２のレンズ２ｂを透過した後、第１のビームスプリッタ
２４ａで反射して、第２のビームスプリッタ１９ｂに送
られ、２方向の光に分割されるようになっている。そし
て、この一方の分割光は、第１の検光子７ａおよび第３
のレンズ２ｃを介して一方の受信ファイバ８ａに送られ
るようになっている。また、他方の分割光は、第２の検
光子７ｂおよび第４のレンズ２ｄを介して他方の受信フ
ァイバ８ｂに送られるようになっている。なお、センサ
ファイバ５の始端部と反対側の終端部には、反射鏡１８
が設けられている。この反射鏡１８によって、センサフ
ァイバ５内を伝播してきた光を反射して再びセンサファ
イバ５内に戻し、反対方向に伝播させるようになってい
る。

【０１３４】［６−２．作用］以上のような構成を有す
る第６の実施の形態において、導体６を流れる被測定電
流の測定は、次のようにして行われる。すなわち、ま
ず、信号処理部４２の光源１から発した光が、送信ファ
イバ３を通って、センサ光学部４１の結合光学系４７に
送られる。この送信ファイバ３からの光は、第１のレン
ズ２ａによって平行ビームに変換され、偏光子４によっ
て直線偏光に変換された後、第１のビームスプリッタ１
９ａを透過して第２のレンズ２ｂによって集光され、セ
ンサファイバ５の始端部に入射する。

【０１３５】センサファイバ５に入射した光は、このセ
ンサファイバ５内を伝播して終端部の反射鏡１８で反射
された後、再びセンサファイバ５内に戻され、反対方向
に伝播してその始端部から結合光学系４７側に出射す
る。この場合、センサファイバ５内を往復方向に通過す
る光は、導体６を流れる被測定電流によって誘起される
ファラデー効果により、その偏光面が回転する。

【０１３６】そして、センサファイバ５からの出射光
は、結合光学系４７の第２のレンズ２ｂで平行ビームに
変換された後、第１のビームスプリッタ１９ａで反射さ
れ、第２のビームスプリッタ１９ｂで２方向の光に分割
される。このうち、一方の分割光は、第１の検光子７ａ
に送られ、この第１の検光子７ａによってｘ方向の偏光
成分が抽出された後、第３のレンズ２ｃおよび受信ファ
イバ８ａを介して信号処理部４２の一方の検出器４４ａ
に送られる。また、他方の分割光は、第２の検光子７ｂ
に送られ、この第２の検光子７ｂによってｙ方向の偏光
成分が抽出された後、第４のレンズ２ｄおよび受信ファ
イバ８ｂを介して信号処理部４２の他方の検出器４４ｂ
に送られる。

【０１３７】さらに、このようにして、各検出器４４
ａ，４４ｂに送られたｘ方向とｙ方向の偏光成分を表す
各光信号は、各検出器４４ａ，４４ｂで、電気信号に変
換され、増幅される。そして、これらの電気信号は、信
号処理回路４５に送られて、演算処理され、得られた処
理結果、すなわち、測定結果は、出力端子４６によって
出力される。なお、この場合の具体的な信号処理につい
ては、従来の技術の項で説明したのと同様に処理可能で
あるため、ここでは説明を省略する。

【０１３８】［６−３．効果］以上のように、本実施の
形態においては、センサとしてセンサファイバ５を使用
し、このセンサファイバを、円環状取付部材５１に緩や
かに固定しているため、従来のように強固に固定した場
合に比べて、大きな応力を生じることがない。したがっ
て、そのような応力に起因する複屈折量の増加を抑制す
ることができ、測定精度を向上することができる。ま
た、センサファイバ５は、導体６周囲の空きスペースを
利用して設置できるため、装置全体を小型・簡略化する
ことができ、低コスト化の面でも有利である。

【０１３９】一方、本実施の形態においては、センサフ
ァイバ５の固有の複屈折と固定方法に基づく複屈折の和
によって決定される電流測定感度低下が１０％以下とな
るように構成しているため、外部の影響を受けにくくす
ることができ、測定精度を向上することができる。特
に、電流測定感度を９８％以上、すなわち、電流測定感
度低下を２％以内にした場合には、より高い精度と安定
性を実現することができる。この場合には、所定精度を
実現するために必要な外部の影響に伴う複屈折の許容範
囲が広くなる。

【０１４０】さらに、電力系統で要求される電流計測器
として適当なベルデ定数値を有する石英ファイバを使用
しているため、電力系統での測定に必要な最大電流を測
定することができる。この場合、石英ファイバは、光弾
性定数が大きいため、外部の影響を比較的受けやすい
が、本実施の形態のように、円環状取付部材５１に緩や
かに固定することにより、外部の影響から十分に保護す
ることができる。

【０１４１】［７．第７の実施の形態］図８は、本発明
による光応用測定装置の第７の実施の形態として、特
に、請求項１８、２８〜３０、３２に記載の各発明を適
用した光応用電流測定装置のセンサファイバの固定構造
の一つの実施の形態を示す断面図である。なお、この第
７の実施の形態は、センサファイバの固定構造に特徴を
有するものであり、センサファイバ自身については、前
記第６の実施の形態のセンサファイバと同様に構成され
ている。

【０１４２】［７−１．構成］図８に示すように、本実
施の形態のセンサファイバ５は、被測定電流が流れる導
体６の周囲に配置された円環状取付部材５１に沿って巻
回されており、円環状取付部材５１の外周面に固定され
たセンサ固定具（固定部）５２によって固定されてい
る。このセンサ固定具５２は、センサファイバ５の径よ
り大きい寸法の溝部とこの溝部の開口面を閉塞する押さ
え部を備えており、この溝部内に、センサファイバ５が
余裕を持って収納され、緩やかに固定されている。

【０１４３】また、導体６は、電力系統のガス絶縁機器
であり、絶縁ガスを封入したタンク５３内に収納されて
いる。そして、センサファイバ５を取り付けた円環状取
付部材５１は、このタンク５３の対向する端部に設けら
れた２つのタンクフランジ５４ａ，５４ｂの間に配置さ
れている。この場合、円環状取付部材５３のタンクフラ
ンジ５４ａ，５４ｂとの接続面には、オーリング５５
ａ，５５ｂが設けられており、センサファイバ５は、こ
のオーリング５５ａ，５５ｂと円環状取付部材５１によ
って、導体６を含むガス領域５６から隔離されている。

【０１４４】さらに、円環状取付部材５１は、絶縁材料
によって絶縁物フランジとして構成されており、この円
環状取付部材５１のセンサ固定具５２の外側には、タン
クフランジ５４ａ，５４ｂ間を電気的かつ機械的に接続
するための金属フランジ５７が配置されている。この金
属フランジ５７と、タンクフランジ５４ａ，５４ｂと
は、ボルト５８によって強固に接続固定されている。す
なわち、金属フランジ５７は、タンク５３の電流路の一
部を構成しており、この内側に配置されたセンサ固定具
５２内に収納されたセンサファイバ５は、タンク５３の
電流路の内側に配置されていることになる。なお、以上
のような固定構造を除けば、本実施の形態のセンサファ
イバ５は、前述したとおり、前記第１の実施の形態のセ
ンサファイバ５と全く同様に構成されている。

【０１４５】［７−２．作用効果］以上のような構成を
有する本実施の形態によれば、前記第６の実施の形態の
センサファイバ５と同様の作用効果が得られることに加
えて、さらに、次のような作用効果が得られる。

【０１４６】すなわち、センサファイバ５がタンク５３
内のガス領域５６から分離された空間内に配置されてい
るため、導体６の通電に伴ってタンク５３内のガスの温
度が上昇した場合でも、この温度上昇がセンサファイバ
５に影響を及ぼす可能性はほとんどない。しかも、この
センサファイバ５は、タンク５３の電流路の内側に位置
しているため、導体６に流れる被測定電流以外の電流に
よる影響の可能性もほとんどない。さらに、このような
電力系統のタンク５３の密閉性は高いため、外部からの
影響も問題とならない程度に少なくすることができ、水
分などの異物の付着を確実に防止できるなど、センサフ
ァイバ５にとって、好適な気密環境を得ることができ
る。したがって、本実施の形態によれば、センサファイ
バ５に対する外部の影響を十分に低減でき、測定精度を
向上することができる。

【０１４７】［７−３．変形例］なお、前記第７の実施
の形態においては、円環状取付部材５１を絶縁物フラン
ジとして構成したが、円環状取付部材５１を金属フラン
ジとして構成することも可能である。この場合には、円
環状取付部材５１とタンク５３との間に絶縁物を介在さ
せて電流路の形成を回避する必要がある。

【０１４８】また、請求項３１に記載の発明を適用し
て、図９に示すように、電力系統においてタンク５３間
接続やガス区分用として通常使用されている絶縁スペー
サ５９を、円環状取付部材として使用することも可能で
ある。この図９においては、絶縁スペーサ５９の外周面
にセンサ固定具５２が固定され、このセンサ固定具５２
によってセンサファイバ５が前記第７の実施の形態と同
様に固定されている。この場合には、フランジを新たに
増設することなしに、センサ固定具５２やセンサファイ
バ５などを追加するだけで簡単にセンサを構成し、電流
測定が容易に可能となるため、電力系統の小型・簡略化
を図ることができ、また、低コスト化の面でも有利であ
る。

【０１４９】［８．第８の実施の形態］図１０は、本発
明による光応用測定装置の第８の実施の形態として、特
に、請求項１８、２１〜２３、２８、２９、３２に記載
の各発明を適用した光応用電流測定装置のセンサファイ
バの固定構造の一つの実施の形態を示す図であり、
（Ａ）は構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ₁ −Ｘ₂ 線断面
図、（Ｃ）は（Ａ）のＹ₁ −Ｙ₂ 線断面図である。な
お、この第８の実施の形態は、センサファイバの固定構
造に特徴を有するものであり、センサファイバ自身につ
いては、前記第６の実施の形態のセンサファイバと同様
に構成されている。

【０１５０】［８−１．構成］図１０に示すように、本
実施の形態のセンサファイバ５は、円環状取付部材５１
の外周面に固定されたセンサ固定具５２によって固定さ
れている。このセンサ固定具５２は、センサファイバ５
の径より大きい寸法の複数の互いに分離した溝部を有す
る溝付き固定部６１と、この溝付き固定部６１の溝部の
開口面を閉塞する押さえ部６２を備えている。また、円
環状取付部材５１の周方向の一部には、このようなセン
サ固定具５２のない領域６３が設けられている。すなわ
ち、本実施の形態においては、溝部をねじ状に切らず、
複数の溝部を互いに分離して設けているため、センサフ
ァイバ５を複数のターン数で巻回する場合に隣接する溝
部に移行することを可能にするために、このようなセン
サ固定具５２のない領域６３が設けられているのであ
る。なお、溝付き固定部６１と押さえ部６２は、シリコ
ンゴム、絶縁物、アルミなどの金属材料で構成されてい
る。

【０１５１】そして、本実施の形態においては、このよ
うなセンサ固定具５２に対し、２つのセンサを構成する
２つのセンサファイバ５ａ，５ｂが固定されている。す
なわち、第１のセンサファイバ５ａは、４ターンで巻回
されており、各ターンのファイバが、溝付き固定部６１
の４つの溝部に順次収納されている。この第１のセンサ
ファイバ５ａは、その両端に取り付けられた結合光学系
４７ａおよび反射鏡１８ａと共に、第１のセンサを構成
している。また、第２のセンサファイバ５ｂは、１ター
ンのみで巻回されており、溝付き固定部６１の１つの溝
部に収納されている。この第２のセンサファイバ５ｂ
は、その両端に取り付けられた結合光学系４７ｂおよび
反射鏡１８ｂと共に、第２のセンサを構成している。

【０１５２】この場合、センサファイバ５ａ，５ｂは、
その両端部の反射鏡１８ａ，１８ｂと結合光学系４７
ａ，４７ｂで接着によって固定されていると共に、溝付
き固定部６１に対しても接着によって部分的に固定され
ている。このうち、センサファイバ５ａ，５ｂと溝付き
固定部６１との間の接着による固定は、ヤング率が低く
柔らかなシリコンゴムを接着材として行われている。

【０１５３】［８−２．作用効果］以上のような構成を
有する本実施の形態によれば、前記第６の実施の形態の
センサファイバ５と同様の作用効果が得られることに加
えて、さらに、次のような作用効果が得られる。

【０１５４】すなわち、複数の溝部を有する溝付き固定
部６１を使用して、２つのセンサファイバ５ａ，５ｂ
を、各ファイバをそれぞれ緩やかに配置しながら、しか
も互いに干渉することなしに、良好かつ容易に配置する
ことができる。特に、単一の円環状取付部材５１に対し
て、２つのセンサを一括的に構成することができるた
め、複数のセンサを別に配設した場合に比べて、センサ
全体の構成を小型・簡略化することができる。したがっ
て、本実施の形態によれば、２つのセンサを構成する２
つのセンサファイバ５ａ，５ｂを、互いに干渉すること
なく緩やかに配設でき、それぞれの測定精度を向上する
ことができる。

【０１５５】［８−３．変形例］なお、前記第８の実施
の形態のように、溝付き固定部６１に対して接着によっ
て固定した場合には、押さえ部６２を省略することも可
能であり、この場合には、構成をより簡略にすることが
できる。逆に、前記第８の実施の形態のように、押さえ
部６２を使用した場合には、この押さえ部６２によっ
て、センサファイバが溝付き固定部６１から外れること
を防止できる。

【０１５６】そのため、このように押さえ部６２を使用
した場合には、さらに、請求項２０に記載の発明を適用
して、接着による固定部分を、センサファイバの両端部
の反射鏡および結合光学系部分のみとする構成も可能で
ある。このようにセンサファイバの接着による固定部分
を低減することにより、センサファイバを一層緩やかな
状態で固定できる。そしてまた、押さえ部６２を、円環
状取付部材５１の周方向に分散配置することも可能であ
る。いずれの場合も、固定に伴う応力によって生じる複
屈折の増加を抑制することができるため、測定精度をよ
り向上することができる。

【０１５７】一方、図１１は、前記第８の実施の形態の
一つの変形例として、円環状取付部材５１に溝部を直接
設けた構成を示す図であり、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は
（Ａ）のＸ₁ −Ｘ₂ 線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＹ₁ −
Ｙ₂ 線断面図である。このように構成した場合には、前
記第８の実施の形態と同様の作用効果が得られることに
加え、さらに、センサ固定具５２を別に設けた場合に比
べて部材数を低減でき、構成を簡略化することができ
る。

【０１５８】さらに、図１２は、前記第８の実施の形態
の一つの変形例として、特に、請求項１９に記載の発明
をさらに適用して、円環状取付部材５１の周方向にセン
サ固定具５２を分散配置した場合の変形例を示す図であ
り、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ₁ −Ｘ₂ 線断
面図、（Ｃ）は（Ａ）のＹ₁ −Ｙ₂ 線断面図である。こ
のように構成した場合には、センサ固定具５２のない領
域６３を特に設ける必要はなく、センサ固定具５２間の
部分を利用してセンサファイバ５を隣接する溝部に容易
に移行することができる。また、この変形例において
も、前記第８の実施の形態と同様の作用効果が得られ
る。

【０１５９】そしてまた、単一の円環状取付部材５１に
３つ以上のセンサを構成する３つ以上のセンサファイバ
を取り付ける構成や、あるいは逆に、１つのセンサを構
成する１つのセンサファイバのみを取り付ける構成など
も可能であり、その場合にも同様に優れた作用効果を得
ることができる。

【０１６０】［９．第９の実施の形態］図１３は、本発
明による光応用測定装置の第９の実施の形態として、特
に、請求項１８、２１、２２、２４〜２６、２８、２
９、３２に記載の各発明を適用した光応用電流測定装置
のセンサファイバの固定構造の一つの実施の形態を示す
図であり、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ₁ −Ｘ
₂ 線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＹ₁ −Ｙ₂ 線断面図であ
る。なお、この第９の実施の形態は、センサファイバの
固定構造に特徴を有するものであり、センサファイバ自
身については、前記第６の実施の形態のセンサファイバ
と同様に構成されている。

【０１６１】［９−１．構成］図１３に示すように、本
実施の形態において、円環状取付部材５１には、その軸
方向の端面に開口面を有する溝部６４が、軸方向に沿っ
て伸びるように形成されている。そして、この溝部６４
内に、２つのセンサを構成する２つのセンサファイバ５
ａ，５ｂが固定されている。すなわち、第１のセンサフ
ァイバ５ａは、４ターンで巻回され、第２のセンサファ
イバ５ｂは、１ターンのみで巻回されており、溝部６４
内に一括的に収納されている。また、各ターンのファイ
バ間は、この溝部６４内に挿入された複数の円筒状ガイ
ド６５によって互いに分離されている。この複数の円筒
状ガイド６５は、ポリテトラフロロエチレンなどのフッ
素系樹脂やシリコンゴムなどの絶縁物あるいはアルミニ
ウムなどの金属から構成されており、円環状取付部材５
１の周方向に沿って分散配置されている。

【０１６２】また、円環状取付部材５１の一部には、２
つのセンサファイバ５ａ，５ｂの両端部を引き出すため
に、ファイバ出入口６６が設けられている。さらに、溝
部６４の開口面は、押さえ部５２によって閉塞されてい
る。なお、本実施の形態において、センサファイバ５
ａ，５ｂは、その両端部の反射鏡１８ａ，１８ｂと結合
光学系４７ａ，４７ｂにおいてのみ、接着によって固定
されており、それ以外の部分については、接着されてい
ない。

【０１６３】［９−２．作用効果］以上のような構成を
有する本実施の形態によれば、前記第６の実施の形態の
センサファイバ５と同様の作用効果が得られることに加
えて、さらに、次のような作用効果が得られる。

【０１６４】すなわち、円環状取付部材５１に直接設け
た溝部６４とこの溝部６４に部分的に挿入した複数の円
筒状ガイド６５を使用して、２つのセンサファイバ５
ａ，５ｂを、各ファイバをそれぞれ緩やかに配置しなが
ら、しかも互いに干渉することなしに、良好かつ容易に
配置することができる。特に、前記第８の実施の形態と
同様に、単一の円環状取付部材５１に対して、２つのセ
ンサを一括的に構成することができるため、複数のセン
サを別に配設した場合に比べて、センサ全体の構成を小
型・簡略化することができる。

【０１６５】したがって、本実施の形態によれば、前記
第８の実施の形態と同様に、２つのセンサを構成する２
つのセンサファイバ５ａ，５ｂを、互いに干渉すること
なく緩やかに配設でき、それぞれの測定精度を向上する
ことができる。また、接着による固定をセンサファイバ
５ａ，５ｂの両端部のみで行っているため、センサファ
イバ５ａ，５ｂを一層緩やかな状態で固定でき、測定精
度をより向上することができる。さらに、このように、
円筒状ガイド６５などのファイバガイドを使用する構成
は、簡略であり、設計の自由度に優れている。

【０１６６】［９−３．変形例］なお、前記第９の実施
の形態の変形例としては、例えば、円筒状ガイド６５に
よってセンサファイバ５ａ，５ｂを接着によって固定す
ることなども可能である。また、ファイバガイドの構成
は自由に変更可能であり、例えば、単一のファイバガイ
ドによって複数のファイバを一括的にガイドするような
構成も可能である。

【０１６７】［１０．第１０の実施の形態］図１４およ
び図１５は、本発明による光応用測定装置の第１０の実
施の形態として、特に、請求項１８、２１、２３、２７
〜２９、３２に記載の各発明を適用した光応用電流測定
装置のセンサファイバの固定構造の一つの実施の形態を
示す図であり、図１４は断面図、図１５は、センサファ
イバの配設方法を説明する斜視図である。なお、この第
８の実施の形態は、センサファイバの固定構造に特徴を
有するものであり、センサファイバ自身については、前
記第６の実施の形態のセンサファイバと同様に構成され
ている。

【０１６８】［１０−１．構成］図１４に示すように、
本実施の形態の円環状取付部材５１の外周面には、複数
のディスク状収納部６７が、軸方向に積層配置されてい
る。この場合、各ディスク状収納部６７は、軸方向の片
側の端面に、一つの溝部６８をそれぞれ有しており、各
溝部６８に、複数のターン数で巻回されたセンサファイ
バ５の各ターンのファイバがそれぞれ収納されている。

【０１６９】より詳細には、図１５に示すように、各デ
ィスク状収納部６７の周方向の一部には、前記第８の実
施の形態におけるセンサ固定具５２のない領域６３と同
じ目的で、切欠き部６９が設けられている。すなわち、
この切欠き部６９は、一つのディスク状収納部６７の溝
部６８内に配設したセンサファイバ５を、隣接するディ
スク状収納部６７の溝部６８内に移行することを可能に
するために設けられている。また、センサファイバ５
は、前記第９の実施の形態と同様に、その両端部におい
てのみ、接着によって固定されており、それ以外の部分
については、接着されていない。

【０１７０】［１０−２．作用効果］以上のような構成
を有する本実施の形態によれば、前記第６の実施の形態
のセンサファイバ５と同様の作用効果が得られることに
加えて、さらに、次のような作用効果が得られる。

【０１７１】すなわち、複数のディスク状収納部６７を
使用して、図１５に示すように、その各溝部６８に、セ
ンサファイバ５の各ターンのファイバをそれぞれ収納し
ながら、ディスク状収納部６７を順次積層することによ
り、センサファイバ５の各ターンのファイバをそれぞれ
緩やかに配置しながら、しかも互いに干渉することなし
に、良好かつ容易に配置することができる。

【０１７２】したがって、本実施の形態によれば、前記
第８、第９の実施の形態と同様に、センサファイバ５の
各ターンのファイバを、互いに干渉することなく緩やか
に配設でき、測定精度を向上することができる。また、
第９の実施の形態と同様に、接着による固定をセンサフ
ァイバ５の両端部のみで行っているため、センサファイ
バ５を一層緩やかな状態で固定でき、測定精度をより向
上することができる。さらに、このようなディスク状収
納部６７は、規格化することができ、固定構造の簡略化
を図ることができる。特に、ディスク状収納部６７の積
層数を増減することによって、容易に設計変更が可能で
あるため、実用性に優れている。

【０１７３】［１０−３．変形例］なお、前記第１０の
実施の形態の変形例としては、例えば、ディスク状収納
部６７間を接着によって固定することも可能である。ま
た、前記第８、第９の実施の形態と同様に、複数のセン
サを構成する複数のセンサファイバを一括的に取り付け
ることも可能である。

【０１７４】［１１．他の実施の形態］なお、本発明
は、前記各実施の形態に限定されるものではなく、他に
も多種多様の形態を実施することが可能である。例え
ば、前記第１、第６の実施の形態においては、センサフ
ァイバ中を光が往復する方式の光学系に適用した場合に
ついて説明したが、本発明は、センサファイバ中を単一
方向にのみ光が通過する方式の光学系にも同様に適用可
能であり、同様に優れた作用効果を得ることができる。
また、本発明は、光応用電流測定装置に限らず、光ファ
イバを含む光学系を使用して各種の物理量を測定する各
種の光応用測定装置に同様に適用可能であり、同様に優
れた作用効果を得ることができる。

【０１７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学系の製造方法とその構成を改良し、また、光ファイ
バとこの光ファイバに光を入射する集光手段や受信ファ
イバの構成を改良し、あるいは、センサファイバの固定
構造を改良することにより、従来に比べて、高精度でし
かも長期に亘って安定性を有する、実用性の高い光応用
測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施の形態の光学系を示す
構成図。

【図２】本発明による第２の実施の形態の送信ファイバ
とセンサファイバとの間の結合部分を示す構成図。

【図３】本発明による第３の実施の形態の送信ファイバ
とセンサファイバとの間の結合部分を示す構成図。

【図４】本発明による第４の実施の形態の送信ファイバ
とセンサファイバとの間の結合部分を示す構成図。

【図５】図４の結合部分の変形例を示す構成図。

【図６】本発明による第５の実施の形態のセンサファイ
バと２つの受信ファイバとの間の結合部分を示す構成
図。

【図７】本発明による第６の実施の形態の光応用電流測
定装置を示す構成図。

【図８】本発明による第７の実施の形態のセンサファイ
バの固定構造を示す断面図。

【図９】図８の固定構造の変形例を示す断面図。

【図１０】本発明による第８の実施の形態のセンサファ
イバの固定構造を示す図であり、（Ａ）は構成図、
（Ｂ）は（Ａ）のＸ₁ −Ｘ₂ 線断面図、（Ｃ）は（Ａ）
のＹ₁−Ｙ₂ 線断面図。

【図１１】図１０の固定構造の一つの変形例を示す図で
あり、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ₁ −Ｘ₂ 線
断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＹ₁ −Ｙ₂ 線断面図。

【図１２】図１０の固定構造の別の変形例を示す図であ
り、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ₁ −Ｘ₂ 線断
面図、（Ｃ）は（Ａ）のＹ₁ −Ｙ₂ 線断面図。

【図１３】本発明による第９の実施の形態のセンサファ
イバの固定構造を示す図であり、（Ａ）は構成図、
（Ｂ）は（Ａ）のＸ₁ −Ｘ₂ 線断面図、（Ｃ）は（Ａ）
のＹ₁−Ｙ₂ 線断面図。

【図１４】本発明による第１０の実施の形態のセンサフ
ァイバの固定構造を示す断面図。

【図１５】図１４の固定構造におけるセンサファイバの
配設方法を示す斜視図。

【図１６】従来の光応用電流測定装置の一例を示す構成
図。

【図１７】図１６の装置に使用される従来の光学系の具
体的な構成の一例を示す平面図。

【図１８】図１７の断面図。

【符号の説明】

１：光源 ２，２ａ〜２ｄ：レンズ ３：送信ファイバ ４：偏光子 ５，５ａ，５ｂ：センサファイバ ６：導体 ７，７ａ，７ｂ：検光子 ８：受信ファイバ ９：検出器 １０：ＡＧＣ増幅器 １１：除算器 １２：ＲＯＭテーブル １３：光学系取付基板 １４：折り曲げ鏡 １５：ファイバコネクタ １６：取付部材 １７：接着剤 １８，１８ａ，１８ｂ：反射鏡 １９，１９ａ，１９ｂ：ビームスプリッタ ２１：光学系収納箱 ２２：レンズホルダ ２３：調節スリーブ ２４：コネクタホルダ ３１：屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ） ３２：球面レンズ ４１：センサ光学部 ４２：信号処理部 ４３：伝送ファイバ部 ４４ａ，４４ｂ：検出器 ４５：信号処理回路 ４６：出力端子 ４７，４７ａ，４７ｂ：結合光学系 ５１：円環状取付部材 ５２：センサ固定具 ５３：タンク ５４ａ，５４ｂ：タンクフランジ ５５ａ，５５ｂ：オーリング ５６：ガス領域 ５７：金属フランジ ５８：ボルト ５９：絶縁スペーサ ６１：溝付き固定部 ６２：押さえ部 ６３：センサ固定具のない領域 ６４：溝部 ６５：円筒状ガイド ６６：ファイバ出入口 ６７：ディスク状収納部 ６８：溝部 ６９：切欠き部

フロントページの続き (72)発明者 丹羽 景子 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサ用光学素子を含む複数の光学部品
   から構成された光学系と、この光学系の前記複数の光学
   部品の中で選択された一つ以上の光学部品をそれぞれ取
   り付ける複数の固定部材と、この複数の固定部材を取り
   付けて光学部品を収納する光学系収納箱とを備え、前記
   センサ用光学素子を通過した光の偏光状態を検出するこ
   とによって測定対象となる物理量を求めるように構成さ
   れた光応用測定装置の製造方法において、 前記固定部材と前記光学系収納箱との間を、レーザ溶接
   によって固定することを特徴とする光応用測定装置の製
   造方法。
2. 【請求項２】 センサ用光学素子を含む複数の光学部品
   から構成された光学系と、この光学系の前記複数の光学
   部品の中で選択された一つ以上の光学部品をそれぞれ取
   り付ける複数の固定部材と、この複数の固定部材を取り
   付けて光学部品を収納する光学系収納箱とを備え、前記
   センサ用光学素子を通過した光の偏光状態を検出するこ
   とによって測定対象となる物理量を求めるように構成さ
   れた光応用測定装置において、 前記固定部材と前記光学系収納箱の少なくとも固定部分
   は、リンを含まない金属から構成され、レーザ溶接によ
   って固定されていることを特徴とする光応用測定装置。
3. 【請求項３】 センサ用光学素子を含む複数の光学部品
   から構成された光学系と、この光学系の前記複数の光学
   部品の中で選択された一つ以上の光学部品をそれぞれ取
   り付ける複数の固定部材と、この複数の固定部材を取り
   付けて光学部品を収納する光学系収納箱とを備え、前記
   センサ用光学素子を通過した光の偏光状態を検出するこ
   とによって測定対象となる物理量を求めるように構成さ
   れた光応用測定装置において、 前記光学系収納箱は、磁性金属から構成され、 前記固定部材と前記光学系収納箱は、レーザ溶接によっ
   て固定されていることを特徴とする光応用測定装置。
4. 【請求項４】 前記固定部材と前記光学系収納箱の少な
   くとも固定部分は、リンを含まない金属から構成されて
   いることを特徴とする請求項３記載の光応用測定装置。
5. 【請求項５】 前記リンを含まない金属は、ニッケル合
   金鋼であることを特徴とする請求項２または請求項４記
   載の光応用測定装置。
6. 【請求項６】 前記磁性金属は、ニッケル合金鋼である
   ことを特徴とする請求項３記載の光応用測定装置。
7. 【請求項７】 前記ニッケル合金鋼は、ニッケル含有率
   が３０〜４０％であることを特徴とする請求項５または
   請求項６記載の光応用測定装置。
8. 【請求項８】 前記光学系の前記複数の光学部品は、光
   ファイバを含み、 前記光学系収納箱は、前記光学系の前記複数の光学部品
   のうち、前記光ファイバ以外の光学部品を収納するよう
   に構成されていることを特徴とする請求項２から請求項
   ７までのいずれか一つに記載の光応用測定装置。
9. 【請求項９】 光を導く光ファイバと、この光ファイバ
   に光を入射するための集光手段とを含む複数の光学部品
   から構成された光学系と、この光学系の一部に設けられ
   たセンサ部とを備え、前記センサ部を通過した光の偏光
   状態を検出することによって測定対象となる物理量を求
   めるように構成された光応用測定装置において、 前記集光手段は、前記光ファイバの端面における入射光
   のスポットサイズがこの光ファイバのコア径の２^1/2 以
   上となるように構成されていることを特徴とする光応用
   測定装置。
10. 【請求項１０】 光を導く光ファイバと、この光ファイ
    バに光を入射するための集光手段とを含む複数の光学部
    品から構成された光学系と、この光学系の一部に設けら
    れたセンサ部とを備え、前記センサ部を通過した光の偏
    光状態を検出することによって測定対象となる物理量を
    求めるように構成された光応用測定装置において、 前記集光手段は、前記光ファイバの端面における入射光
    のスポットサイズがこの光ファイバのコア径の２^-1/2以
    下となるように構成されていることを特徴とする光応用
    測定装置。
11. 【請求項１１】 光を導く光ファイバと、この光ファイ
    バに光を入射するための集光手段とを含む複数の光学部
    品から構成された光学系と、この光学系の一部に設けら
    れたセンサ部とを備え、前記センサ部を通過した光の偏
    光状態を検出することによって測定対象となる物理量を
    求めるように構成された光応用測定装置において、 前記集光手段は、屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレン
    ズ）から構成されていることを特徴とする光応用測定装
    置。
12. 【請求項１２】 光を導く光ファイバと、この光ファイ
    バに光を入射するための集光手段とを含む複数の光学部
    品から構成された光学系と、この光学系の一部に設けら
    れたセンサ部とを備え、前記センサ部を通過した光の偏
    光状態を検出することによって測定対象となる物理量を
    求めるように構成された光応用測定装置において、 前記集光手段は、レンズから構成され、このレンズは、
    その焦点位置がレンズ端面に位置するように構成されて
    いることを特徴とする光応用測定装置。
13. 【請求項１３】 前記光ファイバの端部にはこのファイ
    バ端部を支持するファイバコネクタが設けられ、 前記レンズは、前記ファイバコネクタの直径と等しい直
    径を有することを特徴とする請求項１１または請求項１
    ２記載の光応用測定装置。
14. 【請求項１４】 センサ用光学素子と、このセンサ用光
    学素子の出射光の偏光状態により透過光量が変化する検
    光子と、この検光子を透過した光を導く受信用光ファイ
    バと、この受信用光ファイバに光を入射するための集光
    手段とを含む複数の光学部品から構成された光学系を備
    え、前記受信用光ファイバによって導かれた光の光量を
    検出することによって測定対象となる物理量を求めるよ
    うに構成された光応用測定装置において、 前記受信用光ファイバは、コア径が１００μｍ以上のマ
    ルチモード光ファイバから構成されていることを特徴と
    する光応用測定装置。
15. 【請求項１５】 センサ用光学素子と、このセンサ用光
    学素子の出射光の偏光状態により透過光量が変化する検
    光子と、この検光子を透過した光を導く受信用光ファイ
    バと、この受信用光ファイバに光を入射するための集光
    手段とを含む複数の光学部品から構成された光学系を備
    え、前記受信用光ファイバによって導かれた光の光量を
    検出することによって測定対象となる物理量を求めるよ
    うに構成された光応用測定装置において、 前記受信用光ファイバは、ＮＡが０．２５以上のマルチ
    モード光ファイバから構成されていることを特徴とする
    光応用測定装置。
16. 【請求項１６】 前記マルチモード光ファイバは、多成
    分ガラスから構成されていることを特徴とする請求項１
    ４または請求項１５記載の光応用測定装置。
17. 【請求項１７】 前記マルチモード光ファイバは、コア
    が石英から構成され、クラッドがプラスチックから構成
    されていることを特徴とする請求項１４または請求項１
    ５記載の光応用測定装置。
18. 【請求項１８】 測定対象となる物理量を検出可能な位
    置に配置されたセンサ用光ファイバを備え、このセンサ
    用光ファイバを通過した光の偏光状態を検出することに
    よって前記物理量を求めるように構成された光応用測定
    装置において、 前記検出可能な位置に円環状取付部材が設けられ、 前記センサ用光ファイバは、前記円環状取付部材に沿っ
    て巻回され、 前記円環状取付部材は、前記センサ用光ファイバを部分
    的に固定する固定部を有し、 前記固定部は、センサ用光ファイバを収納する溝部を有
    し、この溝部は、前記センサ用光ファイバの径よりも大
    きい寸法を有することを特徴とする光応用測定装置。
19. 【請求項１９】 前記円環状取付部材の前記固定部は、
    前記円環状取付部材の周方向における複数箇所に分散配
    置されていることを特徴とする請求項１８記載の光応用
    測定装置。
20. 【請求項２０】 前記センサ用光ファイバは、その両端
    部のみが接着によって固定されていることを特徴とする
    請求項１８または請求項１９記載の光応用測定装置。
21. 【請求項２１】 前記センサ用光ファイバは、複数のタ
    ーン数で巻回され、 前記円環状取付部材の前記固定部は、前記センサ用光フ
    ァイバの隣接するファイバ間を分離する形でこれらを固
    定するように構成されていることを特徴とする請求項１
    ８から請求項２０までのいずれか一つに記載の光応用測
    定装置。
22. 【請求項２２】 前記センサ用光ファイバは、複数のセ
    ンサを構成する複数のセンサ用光ファイバであり、 前記円環状取付部材の前記固定部は、前記複数のセンサ
    用光ファイバの隣接するファイバ間を分離する形でこれ
    らを一括的に固定する構成されていることを特徴とする
    請求項１８から請求項２１までのいずれか一つに記載の
    光応用測定装置。
23. 【請求項２３】 前記円環状取付部材の前記固定部は、
    複数の前記溝部を有し、各溝部に前記センサ用光ファイ
    バが収納されるように構成されていることを特徴とする
    請求項２１または請求項２２記載の光応用測定装置。
24. 【請求項２４】 前記円環状取付部材の前記固定部は、
    前記溝部内に収納されて、前記センサ用光ファイバの隣
    接するファイバ間を分離する形で各ファイバを個別にガ
    イドするファイバガイド部を有することを特徴とする請
    求項２１から請求項２３までのいずれか一つに記載の光
    応用測定装置。
25. 【請求項２５】 前記円環状取付部材の前記ファイバガ
    イド部は、前記円環状取付部材の周方向における複数箇
    所に分散配置されていることを特徴とする請求項２４記
    載の光応用測定装置。
26. 【請求項２６】 前記円環状取付部材の前記ファイバガ
    イド部は、前記センサ用光ファイバの隣接するファイバ
    間にそれぞれ配置された複数の円筒状ガイドであること
    を特徴とする請求項２４または請求項２５記載の光応用
    測定装置。
27. 【請求項２７】 前記円環状取付部材の前記固定部は、
    軸方向に積層配置される複数のディスク状収納部を有
    し、各ディスク状収納部は、軸方向の片側の端面に前記
    溝部をそれぞれ有することを特徴とする請求項２１また
    は請求項２２記載の光応用測定装置。
28. 【請求項２８】 被測定電流が流れる導体の近傍に配置
    されたセンサ用光ファイバを備え、このセンサ用光ファ
    イバ中を通過した光の偏光状態を検出することによって
    前記導体に流れる電流を求めるように構成された光応用
    電流測定装置において、 前記請求項１８から請求項２７に記載の光応用測定装置
    の中から選択された光応用測定装置の構成を有し、 前記円環状取付部材は、前記導体を囲むように配置され
    ていることを特徴とする光応用電流測定装置。
29. 【請求項２９】 前記センサ用光ファイバは、その電流
    測定感度低下が１０％以下となるように構成されている
    ことを特徴とする請求項２８記載の光応用電流測定装
    置。
30. 【請求項３０】 前記導体は、絶縁ガスを封入したタン
    ク内に配置され、 前記センサ用光ファイバは、前記絶縁ガス領域の外側で
    かつ前記タンクの電流路の内側となる部分に配置されて
    いることを特徴とする請求項２８または請求項２９記載
    の光応用電流測定装置。
31. 【請求項３１】 前記導体は、絶縁ガスを封入したタン
    ク内に配置され、 前記タンクは、複数のタンクを絶縁スペーサを介して接
    続して構成され、 前記円環状固定部材は、前記絶縁スペーサであることを
    特徴とする請求項２８から請求項３０までのいずれか一
    つに記載の光応用電流測定装置。
32. 【請求項３２】 前記センサ用光ファイバは、石英ファ
    イバから構成されていることを特徴とする請求項２８か
    ら請求項３１までのいずれか一つに記載の光応用電流測
    定装置。