JPH0961467A - 光応用測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光度低下による影響を低減して、精度の高
い電流の測定を行うことができる光応用測定装置を提供
する。 【解決手段】 同一特性の第１及び第２のＬＤ１ａ，１
ｂ、第１及び第２の偏光子２ａ，２ｂ、第１及び第２の
ファラデー素子列３ａ，３ｂを、同一の条件で配置す
る。第１及び第２のファラデー素子列３ａ，３ｂは、導
体４ａ，４ｂによって同一条件の磁界中におく。第１の
ファラデー素子列３ａの出力光側に、偏光度補正部２２
を介して、第３のファラデー素子１７、ポッケルス素子
１６、導体４ｃによって構成される電流測定部２０を設
ける。第２のファラデー素子列３ｂの出力光側に、回転
グラントムソンプリズム１２、ドライバー１３、フォト
ダイオード１４及び補正演算部１５によって構成される
偏光度測定部２１を設ける。補正演算部１５を偏光度補
正部２２における導体４ｃに接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電流による磁場中
におかれた場合にファラデー効果を示すファラデー素子
を利用して、磁場を発生させている電流を計測する光応
用測定装置に係り、特に、装置内部を伝搬する直線偏光
の偏光度低下を防止する光応用測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁場中におかれた特定媒質にレーザ光を
透過させると、その偏光面が回転するという旋光性を示
す場合があり、このように偏向面が回転する減少をファ
ラデー効果と呼ぶ。かかる特定媒質の旋光性を利用した
測定装置として、光応用測定装置が開発されている。こ
の光応用測定装置は、施光による偏向面の回転角度が、
特定媒質に与えられている磁界又は電流に比例して変化
することを利用して、透過光の回転角度を調べることに
より、磁界又は電流を測定するものである。

【０００３】このような従来の光応用測定装置の一例
を、図６に従って以下に説明する。すなわち、光源とし
ては、レーザダイオード（以下、ＬＤと呼ぶ）１が用い
られている。ＬＤ１のレーザ出力側には、レーザ光を直
線偏光にする偏光子２が設けられている。この偏光子２
には、方解石や水晶などの複屈折性の単結晶をはり合わ
せ、通過する光からある決まった直線偏光を取り出せる
ようにした偏光プリズムが用いられている。偏光子２の
出力光側には、上記の旋光性を有する媒質であるファラ
デー素子３が設けられている。このファラデー素子３
は、導体４に流れる電流Ｉによって形成される磁界内に
配置されている。

【０００４】ファラデー素子３の出力光側には、電流測
定部２０が設けられている。この電流測定部２０は、検
光子５、フォトダイオード６ｘ，６ｙ、ＡＧＣ増幅器７
ｘ，７ｙ、除算器８及びＲＯＭテーブル９によって構成
されている。検光子５は、ファラデー素子３の出力光が
入射される位置に設けられている。この検光子５として
は、偏光子２に対して４５°回転させてセットされたウ
ォラストンプリズムが用いられている。ウォラストンプ
リズムとは、偏光プリズムの一種で、光学軸方向が互い
に垂直な方解石または水晶の直角プリズム２個を張り合
わせたものであり、入射した光を直交する２つの偏光成
分（ｘ成分とｙ成分）に分ける機能を有する。

【０００５】検光子５からの２つの偏光成分の出力側に
は、それぞれフォトダイオード６ｘ，６ｙが設けられて
いる。このフォトダイオード６ｘ，６ｙは、偏光成分の
光を電気信号に変換する光電変換の機能を有する。フォ
トダイオード６ｘ，６ｙの電気信号出力側は、それぞれ
ＡＧＣ増幅器７ｘ，７ｙに接続されている。ＡＧＣ増幅
器７ｘ，７ｙは自動利得調節（ＡＧＣ）を行う増幅器で
あり、入力された電気信号を規格化する機能を有する。
これらのＡＧＣ増幅器７ｘ，７ｙは、除算器８を介して
ＲＯＭテーブル９に接続されている。除算器８は、入力
した電気信号の和と差の割り算を行う機能を有し、ＲＯ
Ｍテーブル９は、入力した電気信号のアークサイン演算
を行う機能を有する。

【０００６】以上のような光応用測定装置の従来例にお
いては、次のような作用により導体４に流れる電流Ｉが
測定される。まず、ＬＤ１からレーザ光が出力され、こ
れが偏光子２において直線偏光にされてファラデー素子
３に入射する。ファラデー素子３に入射した直線偏光
は、導体４を流れる電流Ｉに比例して施光し、角度θだ
け回転した直線偏光となって出力される。従って、この
θを測定することによって電流値を知ることができる。

【０００７】このような回転角度θの測定は以下のよう
に行われる。つまり、偏光は進行方向に垂直な面内で互
いに直角方向に振動する成分が合成されたものと考える
ことができるので、ファラデー素子３からの出力光は、
検光子５によって直交する２つの偏光成分の光に分けら
れる。そして、２つの偏光成分の光はフォトダイオード
６によって光電変換され、次の式１と式２によって表さ
れるような２つの電気信号Ｖｘ，Ｖｙが出力される。な
お、式１，２におけるｂは比例定数である。

【０００８】

【数１】 Ｖｘ＝ｂ・ｓｉｎ² （４５°＋θ）＝ｂ／２（１＋ｓｉｎ２θ）…式１

【数２】 Ｖｙ＝ｂ・ｃｏｓ² （４５°＋θ）＝ｂ／２（１−ｓｉｎ２θ）…式２ 次に、これらの電気信号Ｖｘ，Ｖｙは、ＡＧＣ増幅器７
ｘ，７ｙによって直流分成分で規格化され、次の式３と
式４によって表されるような２つの電気信号Ｖｘ´，Ｖ
ｙ´が出力される。

【０００９】

【数３】

【数４】 続いて、これらの電気信号Ｖｘ′、Ｖｙ′はともに除算
器８に入力され、この除算器８によって電気信号Ｖ
ｘ′、Ｖｙ′の和と差の割り算が行われる。さらに、Ｒ
ＯＭテーブル９によって次の式５に示すようなアークサ
イン演算が行われ、回転角度θが求められる。

【００１０】

【数５】 従って、この回転角度θと次の式６によって示されるよ
うな磁界との関係、及び周知の磁界と電流との関係に基
づいて、導体４を流れる電流Ｉの値を容易に求めること
ができる。

【００１１】

【数６】 θ＝ＶＨＬ …式６ Ｖ：ベルデ定数 Ｈ：磁界強度 Ｌ：ファラデー素子の磁界方向長さ ここで、ベルデ定数とはファラデー素子の材料によって
定まる定数であり、実際に用いられる材料に対してはこ
のベルデ定数が大きいことと、使用する波長のレーザ光
に対して損失の少ないことが要求される。

【００１２】以上のような光応用測定装置によれば、電
流信号出力は光信号の強度に無関係であり、アライメン
トずれやＬＤの劣化で光量が変化しても、検出値に誤差
が発生しにくく、高精度の電流計測を行うことができ
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような光応用測定装置には、以下のような問題点があっ
た。すなわち、装置内における光の伝搬過程において、
理想的な直線偏光が保たれていれば上述のような高精度
の計測が可能となるが、実際には、光学部品の光弾性効
果によって複屈折や光の散乱が発生する場合がある。か
かる場合には、ウォラストンプリズムに対する入射光が
理想的な直線偏光でなく、楕円偏光やランダム偏光成分
の混じったものとなることがある。このように偏光度が
低下すると、ファラデー素子の透過光の回転角を正確に
検出することができなくなり、測定値の誤差を生じるこ
ととなる。

【００１４】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、その目的は、
偏光度低下による影響を低減して、精度の高い電流の測
定を行うことができる光応用測定装置を提供することで
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、直線偏光を出力する光源と、電流による
磁界中に配置され、前記光源から入射される直線偏光の
偏光面を前記電流に比例した角度で回転させるファラデ
ー素子と、前記ファラデー素子からの出力光の偏光面の
回転角度に基づいて、前記磁界を発生させている電流を
測定する電流測定部とを有する光応用測定装置におい
て、以下のような構成上の特徴を有している。

【００１６】すなわち、請求項１記載の発明は、前記フ
ァラデー素子からの出力光の偏光度を測定する偏光度測
定部と、前記偏光度測定部によって測定された偏光度に
基づいて、前記ファラデー素子からの出力光の偏光度を
補正する偏光度補正部とを備えたことを特徴とする。

【００１７】以上のような請求項１記載の発明では、フ
ァラデー素子からの出力光の偏光度が低下している場合
に、偏光度測定部においてその偏光度が測定される。測
定された偏光度に基づいて、偏光度補正部はファラデー
素子からの出力光の偏光度を補正し直線偏光とする。こ
の直線偏光に基づいて、電流測定部による測定が行われ
る。

【００１８】請求項２記載の発明は、前記光源は、互い
に同一の特性を有する第１と第２の光源であり、前記フ
ァラデー素子は、２個のファラデー素子を直列に配置し
てなる第１のファラデー素子列と、２個のファラデー素
子を直列に配置してなる第２のファラデー素子列であ
り、かつ、これらの第１と第２のファラデー素子列の全
てのファラデー素子は、互いに同一の特性を有し、前記
第２のファラデー素子列からの出力光の偏光度を測定す
る偏光度測定部と、前記偏光度測定部により測定された
偏光度に基づいて、前記第１のファラデー素子列からの
出力光の偏光度を補正する偏光度補正部と備えたことを
特徴とする。

【００１９】以上のような請求項２記載の発明では、第
１のファラデー素子列と第２のファラデー素子列とは同
一の特性を有しているので、第１のファラデー素子列に
おける直線偏光の回転作用は第２のファラデー素子列に
おいて模擬され、第２のファラデー素子列からの出力光
の偏光度は、第１のファラデー素子列のものと同一視で
きる。従って、第２のファラデー素子列からの出力光を
偏光度測定部に入力することにより、第１のファラデー
素子列からの出力光と同一の偏光度が測定され、この偏
光度に基づいて、偏光度補正部によって第１のファラデ
ー素子列からの出力光が直線偏光に補正される。そし
て、この直線偏光に基づいて電流測定部による測定が行
われる。

【００２０】請求項３記載の発明は、前記光源は、互い
に同一の特性を有する第１と第２の光源であり、前記フ
ァラデー素子は、２個のファラデー素子を直列に配置し
てなる第１のファラデー素子列と、２個のファラデー素
子を直列に配置してなる第２のファラデー素子列であ
り、かつ、これらの第１と第２のファラデー素子列の全
てのファラデー素子は、互いに同一の特性を有し、前記
第２のファラデー素子においては、磁界を発生させる電
流が鎖交しないように又は鎖交電流の総和が０となるよ
うに構成され、前記第２のファラデー素子列からの出力
光の偏光度を測定する偏光度測定部を備え、前記偏光度
測定部により測定された偏光度に基づいて、測定電流値
を補正する補正部又は前記第１のファラデー素子列から
の出力光の偏光度を補正する偏光度補正部を備えたこと
を特徴とする。

【００２１】以上のような請求項３記載の発明では、第
１のファラデー素子列と第２のファラデー素子列とは同
一の特性を有しているが、前記第２のファラデー素子に
おいては電流が鎖交しないか、あるいは鎖交電流の総和
が０となるように構成されているので、第１のファラデ
ー素子列の旋光の回転角度は第２のファラデー素子列に
よって模擬されない。ただし、第２のファラデー素子列
からの出力光の偏光度は第１のファラデー素子列と同一
視できる。従って、第２のファラデー素子列からの出力
光を偏光度測定部に入力することにより、第１のファラ
デー素子列からの出力光と同一の偏光度が測定される。
そして、この偏光度に基づいて、第１のファラデー素子
列の出力光が補正部により補正されて直線偏光となり、
この直線偏光に基づいて電流測定部による測定が行われ
る。もしくは、偏光度測定部により測定された偏光度に
基づいて、電流測定部による測定電流値が補正部により
補正される。

【００２２】請求項４記載の発明は、前記光源は、互い
に同一の特性を有する第１と第２の光源であり、前記第
１の光源からの出力光は、前記ファラデー素子を介して
前記第１の測定部に入射されるように構成され、前記第
２の光源からの出力光を円偏光に変換して前記ファラデ
ー素子に入射させる円偏光変換部を備え、前記円偏光変
換部からの入射光に対応して、前記ファラデー素子から
出力される出力光の偏光度を測定する偏光度測定部を備
え、前記偏光度測定部により測定された測定電流値を補
正する補正部又は前記第１のファラデー素子列からの出
力光の偏光度を補正する偏光度補正部を備えたことを特
徴とする。

【００２３】以上のような請求項４記載の発明では、第
２の光源からの出力光が円偏光変換部によって円偏光に
されてファラデー素子に入射される。ファラデー素子に
おいては偏光度の低下がある場合には、円偏光が楕円偏
光として出力され、偏光度測定部に入射される。偏光度
測定部においては、出力光の楕円率に基づいて、ファラ
デー素子からの出力光の偏光度を測定して出力する。そ
して、この偏光度に基づいて、ファラデー素子の出力光
が補正部により補正されて直線偏光となり、この直線偏
光に基づいて電流測定部による測定が行われる。もしく
は、偏光度測定部により測定された偏光度に基づいて、
電流測定部による測定電流値が補正部により補正され
る。

【００２４】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれか１項に記載の光応用測定装置において、前記偏光
度補正部は、２個のファラデー素子を直列に配置してな
る第３のファラデー素子列と、この２個のファラデー素
子の間に配置されたポッケルス素子を有することを特徴
とする。

【００２５】以上のような請求項５記載の発明では、フ
ァラデー素子からの出力光に複屈折が生じ、偏光度が低
下した場合に、偏光度測定部によってその偏光度が測定
される。ファラデー素子からの出力光には、第３のファ
ラデー素子の一方によって、複屈折の軸が回転される。
そして、偏光度測定部によって得られた偏光度に基づい
て、第３のファラデー素子の一方からの出力光に、ポッ
ケルス素子によって逆の複屈折が与えられる。さらに、
ポッケルス素子からの出力光は、第３のファラデー素子
の他方によって、偏波面が回転されて元の偏波面に戻さ
れる。従って、偏高度の高い直線偏光が維持される。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明による光応用測定装置の実
施の形態を図面に従って以下に説明する。なお、ＬＤ、
偏光子、ファラデー素子、電流、検光子、フォトダイオ
ード、ＡＧＣ増幅器、除算器、ＲＯＭテーブルは、従来
と同じ機能を有する部材であるので、これら各部材の個
々の機能の説明は省略する。また、請求項に記載された
光源はＬＤと偏光子の組合わせであり、円偏光変換部は
λ／４板とする。

【００２７】（１）第１の実施の形態 請求項１〜２及び請求項５記載の発明に対応する一つの
実施の形態を、図１に従って以下に説明する。

【００２８】（構成）まず、本実施の形態の構成を説明
する。すなわち、本実施の形態においては、第１のＬＤ
１ａ、第１の偏光子２ａ及び第１のファラデー素子列３
ａと、第２のＬＤ１ｂ、第２の偏光子２ｂ及びファラデ
ー素子列３ｂとが、同一の条件で配置されている。第１
及び第２のファラデー素子列３ａ，３ｂは、それぞれ同
一のファラデー素子３を二つずつ直列に配置したもので
あり、導体４ａ，４ｂによって同一条件の磁界中におか
れる構成となっている。

【００２９】第１のファラデー素子列３ａの出力光側に
は、偏光度補正部２２を介して、従来例と同様の構成の
電流測定部２０が設けられている。偏光度補正部２２
は、ポッケルス素子１６を挟んで二つの第３のファラデ
ー素子１７を直列に配置したものである。ポッケルス素
子１６は、屈折率が印可電界に比例して変化する素子で
あり、光軸方向に数ｋＶの電圧をかけると複屈折が生じ
る。第３のファラデー素子１７は、複屈折の軸を回転さ
せるために設けられている。ポッケルス素子１６及び第
３のファラデー素子１７は、導体４ｃによって補正用の
磁界中におかれている。

【００３０】一方、第２のファラデー素子列３ｂの出力
光側には、偏光度測定部２１が配置されている。偏光度
測定部２１は、回転グラントムソンプリズム１２、ドラ
イバー１３、フォトダイオード１４及び補正演算部１５
によって構成されている。回転グラントムソンプリズム
１２は、第２のファラデー素子列３ｂの出力光側に設け
られた偏光子で、ドライバー１３によって駆動可能に設
けられている。フォトダイオード１４は、回転グラント
ムソンプリズム１２の出力光を電気信号に変換するもの
であり、回転グラントムソンプリズム１２の設定角度と
透過光量から偏光度、複屈折の軸方位を演算する補正演
算部１５に接続されている。補正演算部１５は、回転グ
ラントムソンプリズム１２を駆動するドライバー１３に
接続され、さらに、偏光度補正部２２における導体４ｃ
に接続されている。

【００３１】（作用）以上のような構成を有する本実施
の形態の作用は以下の通りである。すなわち、第１及び
第２のＬＤ１ａ，１ｂ、第１及び第２の偏光子２ａ，２
ｂ、第１及び第２のファラデー素子列３ａ，３ｂとは同
一の特性を有し、同一条件下に配置されているので、第
１のファラデー素子列３ａの複屈折による偏光度の低下
は、第２のファラデー素子列３ｂにおいて模擬される。
かかる複屈折によって低下した偏光度を補正するために
は、出射光に逆の複屈折を与えればよい。そこで、第２
のファラデー素子列３ｂからの出力光が、偏光度測定部
１１の回転グラントムソンプリズム１２に入射され、フ
ォトダイオード１４において電気信号に変換される。さ
らに、補正演算部１５において補正信号が算出され、こ
の補正信号が補正演算部１５から偏光度補正部１０の導
体４ｃに送出される。

【００３２】そして、補正信号により導体４ｃを流れる
電流が磁界を発生させるために、ポッケルス素子１６及
びファラデー素子１７が制御される。すなわち、第１の
ファラデー素子列３ａからの出力光は、第３のファラデ
ー素子１７の一方によって、その複屈折の軸が回転され
る。次に、ポッケルス素子１６によって、第１のファラ
デー素子列３ａからの複屈折光と逆の複屈折が与えられ
る。さらに、ポッケルス素子１６からの出射光は偏波面
が回転されているので、第３のファラデー素子１７の他
方によって元の偏波面に戻される。

【００３３】以上のようにして、複屈折による偏光度の
低下が補正され、常に偏光度の高い直線偏光が保持され
る。そして、かかる直線偏光に基づいて、従来例と同様
に、電流測定部２０において電流値が算出される。

【００３４】（効果）以上のような本実施の形態の効果
は以下の通りである。すなわち、電流測定用のファラデ
ー素子列３ａの透過光の偏光度が低くとも、偏光度補正
部２２によって偏光度が補正される。このような補正後
の直線偏光に基づいて、旋光角が正確に測定されるの
で、電流測定部２０における測定電流値が正確となる。

【００３５】（２）第２の実施の形態 請求項３記載の発明に対応する一つの実施の形態を、第
２の実施の形態として図２に従って説明する。

【００３６】（構成）まず、本実施の形態の構成を説明
する。すなわち、本実施の形態においては、第１のＬＤ
１ａ及び第１の偏光子２ａと、これらと同一の特性の第
２のＬＤ１ｂ及び第２の偏光子２ｂが同一の条件で配置
されている。また、第１の偏光子２ａ及び第２の偏光子
２ｂの出力光側には、同一特性のファラデー素子３を二
つずつ直列に配置した第１のファラデー素子列３ａ及び
第２のファラデー素子列３ｂが配置されている。第１及
び第２のファラデー素子列３ａ，３ｂには、導体４ａ，
４ｂによって磁界中におかれる構成となっているが、第
２のファラデー素子列３ｂは、導体４ａによる電流が鎖
交しない。あるいは、鎖交する電流の総和を０にするよ
うに構成されている。

【００３７】第１のファラデー素子列３ａの出力光側に
は、偏光度補正部２２を介して、従来例と同様の構成の
電流測定部２０が設けられ、電流測定部２０は電流演算
部１８に接続されている。一方、第２のファラデー素子
列３ｂの出力光側には、偏光度測定部２１が配置されて
いる。偏光度測定部２１は、回転グラントムソンプリズ
ム１２、ドライバー１３、フォトダイオード１４及び補
正演算部１５によって構成されている。さらに、電流測
定部２０及び補正演算部１５は、電流演算部１８に接続
されている。

【００３８】（作用）以上のような構成を有する本実施
の形態の作用は以下の通りである。すなわち、第２のフ
ァラデー素子３ｂは電流が鎖交しない、あるいは鎖交す
る電流の総和が０となるように構成されているので、第
２のファラデー素子３ｂは、第１のファラデー素子列３
ａのファラデー旋光角は模擬せずに、偏光度のみが模擬
される。このような第２のファラデー素子３ｂからの出
力光は、回転グラントムソンプリズム１２に入射され、
フォトダイオード１４において電気信号に変換される。
さらに、補正演算部１５において補正信号が算出され、
この補正信号が補正演算部１５から電流演算部１８に出
力される。

【００３９】一方、ＬＤ１ａ及び第２の偏光子２ａから
出力される直線偏光は、ファラデー素子列３ａを透過し
た後、電流測定部２０において演算が行われる。そし
て、補正演算部１５からの補正信号に基づいて、電流演
算部１８において電流測定部２０における演算が補正さ
れる。

【００４０】（効果）以上のような本実施の形態の効果
は以下の通りである。すなわち、電流による磁界の強度
によっては、ファラデー施光角が大きくなる場合があ
る。このように旋光角が大きくなると、複屈折による偏
光度を正確に測定できなくなる可能性がある。しかし、
本実施の形態においては、ファラデー施光角が大きくな
った場合であっても、第２のファラデー素子列３ｂでは
旋光角は模擬せずに、偏光度のみを模擬することができ
るので、複屈折による偏光度を正確に測定できる。従っ
て、かかる第２のファラデー素子列３ｂからの出力光に
基づいて算出される補正値は正確なものとなり、最終的
に算出される電流値が正確となる。

【００４１】（３）第３の実施の形態 請求項４記載の発明に対応する一つの実施の形態を、第
３の実施の形態として図３に従って以下に説明する。

【００４２】（構成）まず、本実施の形態の構成を説明
する。すなわち、本実施の形態においては、第１のＬＤ
１ａ及び第１の偏光子２ａと、これらと同一の特性の第
２のＬＤ１ｂ及び第２の偏光子２ｂが同一の条件で配置
されている。第２の偏光子２ｂの出力光側にはλ／４板
１９が配置されている。このλ／４板１９は、その光軸
と４５度の線に偏光面が平行に入射した直線偏光を円偏
光に変えるものである。

【００４３】第１の偏光子２ａの出力光側には、ファラ
デー素子列３ａが配置されている。第１の偏光子２ａか
らの入射光に対応する第１のファラデー素子列３ａの出
力光側には、偏光度補正部２２を介して、従来例と同様
の構成の電流測定部２０が設けられている。一方、λ／
４板１９の出力光側には、λ／４板１９からの出力光が
ファラデー素子列３ａに入射可能となるように、出力光
の進行方向を変えるミラーが配置されている。λ／４板
１９からの入射光に対応するファラデー素子列３ａの出
力光側には、その方向を変えるミラーが配置され、ミラ
ーからの反射光が入射される偏光度測定部２１が設けら
れている。偏光度測定部２１は、検光子５、フォトダイ
オード１４及び補正演算部１５によって構成されてい
る。さらに、電流測定部２０及び補正演算部１５は、電
流演算部１８に接続されている。

【００４４】（作用）以上のような構成を有する本実施
の形態の作用は以下の通りである。すなわち、ＬＤ１ａ
及び第２の偏光子２ａと、ＬＤ１ｂ及び第２の偏光子２
ｂとは同一の特性を有し同一の条件で配置されている。
そして、ファラデー素子列３ａは共用されるので、ＬＤ
１ａ及び第２の偏光子２ａからの直線偏光がファラデー
素子列３ａを透過した場合の偏光度は、ＬＤ１ｂ及び第
２の偏光子２ｂからの直線偏光がファラデー素子列３ａ
を透過した場合の偏光度と同一となる。

【００４５】本実施の形態においては、ファラデー素子
列３ａからの出力光の偏光度の低下による電流測定値の
誤差は、以下のように補正される。すなわち、ＬＤ１ｂ
及び第２の偏光子２ｂから出力される直線偏光は、λ／
４板１９によって円偏光とされ、ミラーにより方向を変
えられてファラデー素子列３ａに入射する。この時、フ
ァラデー素子に直線複屈折があると、ファラデー素子列
３ａを透過する光は楕円偏光となる。本実施の形態にお
いては、この楕円偏光の楕円率を測定することにより、
複屈折を測定する。つまり、楕円偏光はミラーにより方
向を変えられて検光子５に入射する。検光子５を透過し
た光はフォトダイオード１４によって電気信号に変換す
る。この電気信号は被測定電流信号の周波数成分を含
み、この周波数成分の強度はファラデー素子列３ａの直
線複屈折が大きいほど大きくなることから、周波数成分
の強度に基づいて補正演算部１５において補正信号が算
出される。

【００４６】一方、ＬＤ１ａ及び第２の偏光子２ａから
出力される直線偏光は、ファラデー素子列３ａを透過し
た後、電流測定部２０において演算が行われる。そし
て、補正演算部１５からの補正信号に基づいて、電流演
算部１８において電流測定部２０における演算が補正さ
れる。

【００４７】（効果）以上のような本実施の形態の効果
は以下の通りである。すなわち、電流測定用のファラデ
ー素子列３ａの透過光の偏光度が低くとも、楕円偏光の
楕円率を測定することによりその偏光度が測定され、補
正演算部１５によって補正値が算出される。電流演算部
１８では、このような補正値に基づいて電流測定部２０
における測定電流値が補正されるので、最終的に算出さ
れる電流値が正確となる。

【００４８】また、本実施の形態においては、第１の実
施の形態と異なり、電流測定用と補正値測定用の光はど
ちらも同一のファラデー素子列３ａを透過させるため、
電流測定用と補正値測定用の光の偏光度は完全に一致す
る。従って、同一の特性ではあるが別体のファラデー素
子列３ｂを用いることによって、ファラデー素子列３ａ
の偏光度を模擬する第１の実施の形態に比べて、本実施
の形態は偏光度の誤差が少なく、測定値がより正確なも
のとなる。

【００４９】（４）他の実施の形態 本発明は以上のような実施の形態に限定されるものでは
なく、各部材の配置、組合わせ等は適宜変更可能であ
る。

【００５０】例えば、上記第２の実施の形態及び第３の
実施の形態においては、偏光度低下による電流感度の変
化を電流演算部１８により補正する構成となっている
が、図５に示すように、第１の実施の形態と同様に第３
のファラデー素子１７及びポッケルス素子１６から成る
偏光度補正部２１によって、第１のファラデー素子列３
ａの出力光の偏光度を補正する構成とすることも可能で
ある。このような構成にすれは、被測定電流の周波数成
分を最低にするように、ポッケルス素子１６に加える電
圧およびファラデー素子１７に加える電流を制御するこ
とによって、リアルタイムに直線複屈折の補正を行い、
高精度測定を行うことが可能となる。

【００５１】また、第１の実施の形態及び第２の実施の
形態における第１のファラデー素子列３ａと第２のファ
ラデー素子列３ｂとは、全くの同一特性を有することが
理想である。そこで、これらの実施の形態においても、
ファラデー素子の断面積を広くとれる場合には、図４に
示すように、第３の実施の形態と同様にミラーを配置す
ることにより、ファラデー素子列３ａのみに電流測定用
の光と偏光度測定用の光を通し、第２のファラデー素子
列３ｂを省略した構成とすることも可能である。このよ
うな構成にすれば、偏光度の測定がより正確となるとと
もに、部材数の低減を図ることができる。

【００５２】なお、本実施の形態は、最終的にすべて電
流の測定を行う装置として構成されているが、電流によ
り発生している磁界強度を測定することもできる。すな
わち、本実施の形態のように回転角度θを正確に測定で
きれば、上述の式６により、電流を算出する場合よりも
直接的に磁界強度を算出することができる。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、偏光度
測定部及び偏光度補正部を設けることによって、偏光度
低下による影響を低減して、精度の高い電流の測定を行
うことが可能な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】本発明による光応用測定装置の第１の実施の形
態を示す構成図である。

【図２】本発明による光応用測定装置の第２の実施の形
態を示す構成図である。

【図３】本発明による光応用測定装置の第３の実施の形
態を示す構成図である。

【図４】本発明による光応用測定装置の他の実施の形態
を示す構成図である。

【図５】本発明による光応用測定装置の他の実施の形態
を示す構成図である。

【図６】従来の光応用測定装置の一例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１…ＬＤ １ａ…第１のＬＤ ２ａ…第２のＬＤ ２…偏光子 ２ａ…第１の偏光子 ２ｂ…第２の偏光子 ３…ファラデー素子 ３ａ…第１のファラデー素子列 ３ｂ…第２のファラデー素子列 ４，４ａ，４ｂ，４ｃ…導体 ５…検光子 ６ｘ，６ｙ，１４…フォトダイオード ７ｘ，７ｙ…ＡＧＣ増幅器 ８…除算器 ９…ＲＯＭテーブル １２…回転グラントムソンプリズム １３…ドライバー １５…補正演算部 １６…ポッケルス素子 １７…第３のファラデー素子 １８…電流演算部 １９…λ／４板 ２０…電流測定部 ２１…偏光度測定部 ２２…偏光度補正部

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 玉川 徹 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 三浦 宏 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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線偏光を出力する光源と、電流による
   磁界中に配置され、前記光源から入射される直線偏光の
   偏光面を前記電流に比例した角度で回転させるファラデ
   ー素子と、前記ファラデー素子からの出力光の偏光面の
   回転角度に基づいて、前記磁界を発生させている電流を
   測定する電流測定部とを有する光応用測定装置におい
   て、 前記ファラデー素子からの出力光の偏光度を測定する偏
   光度測定部と、 前記偏光度測定部によって測定された偏光度に基づい
   て、前記ファラデー素子からの出力光の偏光度を補正す
   る偏光度補正部とを備えたことを特徴とする光応用測定
   装置。
2. 【請求項２】 直線偏光を出力する光源と、電流による
   磁界中に配置され、前記光源から入射される直線偏光の
   偏光面を前記電流に比例した角度で回転させるファラデ
   ー素子と、前記ファラデー素子からの出力光の偏光面の
   回転角度に基づいて、前記磁界を発生させている電流を
   測定する電流測定部とを有する光応用測定装置におい
   て、 前記光源は、互いに同一の特性を有する第１と第２の光
   源であり、 前記ファラデー素子は、２個のファラデー素子を直列に
   配置してなる第１のファラデー素子列と、２個のファラ
   デー素子を直列に配置してなる第２のファラデー素子列
   であり、かつ、これらの第１と第２のファラデー素子列
   の全てのファラデー素子は、互いに同一の特性を有し、 前記第２のファラデー素子列からの出力光の偏光度を測
   定する偏光度測定部と、前記偏光度測定部により測定さ
   れた偏光度に基づいて、前記第１のファラデー素子列か
   らの出力光の偏光度を補正する偏光度補正部と備えたこ
   とを特徴とする光応用測定装置。
3. 【請求項３】 直線偏光を出力する光源と、電流による
   磁界中に配置され、前記光源から入射される直線偏光の
   偏光面を前記電流に比例した角度で回転させるファラデ
   ー素子と、前記ファラデー素子からの出力光の偏光面の
   回転角度に基づいて、前記磁界を発生させている電流を
   測定する電流測定部とを有する光応用測定装置におい
   て、 前記光源は、互いに同一の特性を有する第１と第２の光
   源であり、 前記ファラデー素子は、２個のファラデー素子を直列に
   配置してなる第１のファラデー素子列と、２個のファラ
   デー素子を直列に配置してなる第２のファラデー素子列
   であり、かつ、これらの第１と第２のファラデー素子列
   の全てのファラデー素子は、互いに同一の特性を有し、 前記第２のファラデー素子においては、磁界を発生させ
   る電流が鎖交しないように又は鎖交電流の総和が０とな
   るように構成され、 前記第２のファラデー素子列からの出力光の偏光度を測
   定する偏光度測定部を備え、 前記偏光度測定部により測定された偏光度に基づいて、
   測定電流値を補正する補正部又は前記第１のファラデー
   素子列からの出力光の偏光度を補正する偏光度補正部を
   備えたことを特徴とする光応用測定装置。
4. 【請求項４】 直線偏光を出力する光源と、電流による
   磁界中に配置され、前記光源から入射される直線偏光の
   偏光面を前記電流に比例した角度で回転させるファラデ
   ー素子と、前記ファラデー素子からの出力光の偏光面の
   回転角度に基づいて、前記磁界を発生させている電流を
   測定する電流測定部とを有する光応用測定装置におい
   て、 前記光源は、互いに同一の特性を有する第１と第２の光
   源であり、 前記第１の光源からの出力光は、前記ファラデー素子を
   介して前記第１の測定部に入射されるように構成され、 前記第２の光源からの出力光を円偏光に変換して前記フ
   ァラデー素子に入射させる円偏光変換部を備え、 前記円偏光変換部からの入射光に対応して、前記ファラ
   デー素子から出力される出力光の偏光度を測定する偏光
   度測定部を備え、 前記偏光度測定部により測定された測定電流値を補正す
   る補正部又は前記第１のファラデー素子列からの出力光
   の偏光度を補正する偏光度補正部を備えたことを特徴と
   する光応用測定装置。
5. 【請求項５】 前記偏光度補正部は、２個のファラデー
   素子を直列に配置してなる第３のファラデー素子列と、
   この２個のファラデー素子の間に配置されたポッケルス
   素子を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか
   １項に記載の光応用測定装置。