JPS61221687A - 光磁界センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は光磁界センサに関し、特にたとえば、ファラ
デイー回転素子の磁気光学効果を利用して磁界の強度を
検出する光磁界センサに関する。

〔従来の技術〕

光磁界センサに関する従来の技術文献としては、たとえ
ば「光フアイバ応用磁界センサ」久間他、電気学会、光
量子デバイス研究会資料０ＱＤ−８２−７１、「ＢＳＯ
磁界センサ・電圧センサの開発」井原他、住友電気第１
２２号Ｐ３３〜Ｐ４１．８５８、「光方式磁束計の緒特
性」岡田他、電子技術第２５号第６号Ｐ５５〜Ｐ５９、
「提案が相次ぐ光ファイノく利用センサ」松材、日経エ
レクトロニクス’８１−７，６Ｐ１５４〜Ｐ１８７など
を挙げることができる。

一方、第４図は従来の光磁界センサの一例ｔ　示す図で
ある。この第４図において、通信用高輝度発光ダイオー
ド（図示せず）の光は石英系光ファイバ１ａによって光
コネクタ２ａの中に装着されたロッドレンズ３ａに導か
れ、このロッドレンズ３ａによって平行光線とされる。

次いで、偏光子４によって直線偏光とされ、ファラデイ
ー回転素子５により磁界の強さに応じてその偏光方向が
回転する。このファラデイー回転素子５は印加される磁
界の強度に応じてその偏光方向が回転する素子であり、
たとえば鉛ガラスやビスマスゲルマニウム酸化物結晶な
どが用いられる。続いて、偏光子４と偏光方向が７傾け
られた検光子６によって、ファラデイー回転素子５の偏
光方向の回転角が光の強さに変換される。

検光子６を通った光は直角プリズム７によってその進行
方向が９０度曲げられ、ロッドレンズ３ｂによって石英
系光ファイバ１ｂに導かれ、この石英系ファイバ１ｂの
他端に設けた光電変換素子（図示せず）で光電変換され
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光磁界センサは以上のように石英系光ファイバｌ
ａ、ｌｂ（コア径１００μｍ程度）を使っているので、
光源として発光面の面積が小さく、輝度が高い通信用高
輝度発光ダイオードを使う必要がある。実験によれば、
コア径５０μｍのステップインデックス型石英系ファイ
バと表示用発光ダイオード（波長９５０ｎｍ）との結合
効率は、同じ石英系光ファイバと通信用高輝度発光ダイ
オード（波長８３０ｎｍ）との結合効率の１／１００程
度である。

−したがって、ＳＮ比が充分とれるような光パワーを得
ようとすれば、高価な通信用高輝度発光ダイオードを使
う必要がある。

また、従来の光磁界センサは、光源と石英系光ファイバ
との結合部分および石英系光ファイバとセンサとの結合
部分の寸法精度は１０μｍのオーダが要求され、組立調
整が難しく生産性が悪いという欠点があった。

さらに、検光子６は組立の容易性からある面に垂直に入
射した光は、その面が正方形の場合、その面の対角線方
向に偏光面をもつ直線偏光となる特殊な偏光ビームスプ
リッタからなり加工が難しかった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、組立調整が容易で生産性の高い光磁界センサを得
ることを目的とする。

〔問題点を解決する丸めの手段〕

この発明に係る光磁界センサは、光源として我示用高出
力発光ダイオードを使用するとともに、光ファイバとし
て大口径の光ファイバを使用したものである。

〔作用〕

この発明においては、表示用高出力発光ダイオードで発
生した光を大口径の光ファイバを通してセンサに導き、
センサの出力光を大口径の光７アイパを通して取り出す
。

〔実施例〕

以下、この発明の光磁界センサの実施例について図面に
基づき説明する。第１図はその一実施例の構成を示す図
である。この第１図において、第４図と同一部分には同
一符号を付して説明する。

図中の８は表示用高出力発光ダイオードであり、光源と
して使用されている。

この表示用高出力発光ダイオード８に対向してコア径０
．５ｍ〜１ｆｌ程度の大口径光ファイバ９ａ（プラスチ
ックファイバなど）の一端が対向している。大口径光フ
ァイバ９ａの他端は平凸レンズ１０ａに対向している。

平凸レンズ１０ｍは偏光子４に取り付けられている。

偏光子４に隣接してファラデイー回転素子５が配設され
ている。このファラデイー回転素子５に隣接して検光子
１１が配設されている。検光子１１は偏光ビームスプリ
ッタをその偏光方向が偏光子４の偏光方向と４５度をな
すように配置されている。また、１０ｂは直角プリズム
７に取り付けられた平凸レンズである。この平凸レンズ
ｌｏｂに大口径光ファイバ９ｂの一端が対向している。

第２図は検光子１１の取付方法を示す図で、絶縁物を加
工し九検光子台１２の上に偏光方向が偏光子４の偏光方
向と４５度をなすように取り付けられている・ なお、検光子１１の中心線はファラデイー素子５、偏光
子４などの中心線に一致させるように構成することは勿
論である。

次に、以上のように構成されたこの発明の光磁界センサ
の実施例について図面に基づき説明する。

光源として表示用高出力発光ダイオード８を用い、その
光を大口径の光ファイバ９ａに入射し、センサ部まで導
く。センサ部の大口径光ファイバ９ａの端面より出射さ
れた光を平凸レンズ１０ａで平行光束とし、偏光子４で
直線偏光にすると同時にその進行方向を９０”変える。

このファラデイー回転素子５を通過後、前記偏光子４と
偏光方向が７傾けられた検光子１１により磁界の強さに
応じて光の強さが変化することになる。直角プリズム７
で進行方向が９０”変えられ、平凸レンズ１０ｂにより
大口径光ファイバ９ｂの端面に集光され、光フアイバ内
に入射した光は光電変換素子（図示せず）に導かれる。

したがって、この発明は閉鎖配電盤やしゃ断器などに適
用できるものである。

第３図はこの発明の他の実施例を示すもので、ファラデ
イー回転素子５から出てき九光を直角プリズム７でその
進行方向を９０度曲げた後、検光子１１．平凸レンズ１
０ｂを通すもので、上記実施例と同様の効果があり、さ
らにセンサの長手方向の長さが短かくできるという効果
がある。

また、表示用高出力発光ダイオードとして、赤色発光ダ
イオード（発光波長６６０ｎｍ）を使えば、ファラデイ
ー回転素子５の感度が上がる効果がある。

さらに、検光子１１として、偏光子４と同じ偏向ビーム
スプリッタを使用することが可能となり、センサが安価
なものとなる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、光源として表示用高出
力発光ダイオードを使用するとともに、光ファイバとし
て大口径のファイバを使用したため、表示用高出力発光
ダイオードおよびレンズとともにセンサを構成でき、安
価で組立調整が容易で生産性の高いものが得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光磁界センサの一実施例の構成を示
す図、第２図は同上光磁界センサにおける検光子の構成
を示す図、第３図はこの発明の光磁界センサの他の実施
例の断面図、第４図は従来の光磁界センサの構成を示す
図である。 ４・・・偏光子、５・・・ファラデイー回転素子、７・
・・直角プリズム、８・・・表示用高出力発光ダイオー
ド、９　ａ　、　９　ｂ−大口径光ファイバ、１０ａ、
１０ｂ・・・平凸レンズ、１１・・・検光子。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示すＯ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）表示用高出力発光ダイオード、この表示用高出力
   発光ダイオードの発する光を導く大口径の光フアイバ、
   この光フアイバより出射した光を平行光束とする第１の
   レンズ、この第１のレンズの透過光を直線偏光する偏光
   素子、この偏光素子で偏光された光の進行方向を９０度
   変えるフアラデイー回転素子、上記偏光素子に対して偏
   光方向をπ／４傾けて配置され磁界の強さに応じて光の
   強度を変化させる検光子、この検光子の出力光を集束し
   て大口径の光フアイバに導く第２のレンズを備えてなる
   光磁界センサ。
2. （２）光フアイバとしてプラスチツクフアイバを使用す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光磁界
   センサ。
3. （３）光源は表示用高出力赤色発光ダイオードを使用す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光磁界
   センサ。
4. （４）検光子として偏光ビームスプリツタをその偏光方
   向が偏光子の偏光方向と４５度をなすように配置したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項および第２項また
   は第３項記載の光磁界センサ。