(57)【要約】【課題】遠隔地の磁界の強度を測定する高感度な磁気センサを供給する。【解決手段】伝送中に偏光面に回転を受けた光をコリメータ・レンズ４１で平行光にした後、複屈折板４２で偏光面の回転状態に関係なく直交する２つの偏光Ｒａ１とＲａ２にし、偏光Ｒａ１とＲａ２を最後段の反射ミラー４４ａ，４４ｂで反射させてファラデー素子４３ａを往復透過させる。このとき、各偏光が互いの往路を復路として通るように光路が変更され、ファラデー素子を透過する両偏光が同一条件のもとで、磁界の強度による偏光面の回転を受けるようにする。【選択図】        図２
2004170173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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であって、光出力手段と、第１光伝送手段を介して光出力手段に接続された光分岐手段と、第２光伝送手段を介して光分岐手段に接続されたセンサヘッドと、第３光伝送手段を介して光分岐手段に接続された光検出手段と、光検出手段の検出信号を与えられる演算手段とを備え、かつセンサヘッドは、第２光伝送手段との接続端側から順に配設された光学手段、複屈折板、ファラデー素子、および反転手段を備え、（Ａ）光出力手段は光を出力し、（Ｂ）光分岐手段は、第１光伝送手段を介して光出力手段から伝送された光を第２光伝送手段に向けて出射し、（Ｃ）センサヘッドの光学手段は、第２光伝送手段を介して光分岐手段から伝送された光を平行光に変換し、（Ｄ）センサヘッドの複屈折板は、光学手段からの平行光を、複屈折板の光学軸を基準とする互いに偏光面が直交する２つの偏光に分離し、（Ｅ）センサヘッドのファラデー素子は、複屈折板からの２つの偏光を透過させて、検出しようとする磁界の強度を２つの偏光の偏光面の回転角に変換し、（Ｆ）センサヘッドの反転手段は、ファラデー素子を透過した２つの偏光を反射し、それぞれの偏光が互いの往路を復路として通るように光路を変更させてファラデー素子に戻し、（Ｇ）センサヘッドの複屈折板は、ファラデー素子から戻ってきた２つの偏光のそれぞれを、各偏光の回転角に応じた振幅レベルをもった、互いに直交する２つの偏光、即ち、合計４つの偏光に分離し、（Ｈ）センサヘッドの光学手段は、複屈折板から出射された４つの偏光のうち、入射光路とほぼ同じ光路を戻ってくる互いに直交する２つの偏光を選択的に透過させ、（Ｉ）光分岐手段は、第２光伝送手段を介して伝送された光学手段からの２つの偏光を第３光伝送手段に向けて分岐し、（Ｊ）光検出手段は、第３光伝送手段を介して伝送された光分岐手段からの２つの偏光の光強度を検出し、（Ｋ）演算手段は、光検出手段で検出された光強度に基づいて磁界の強度を算出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、前記複屈折板と前記ファラデー素子の間、またはファラデー素子と反転手段の間のいずれかに複屈折板で分離された２つの偏光のそれぞれの偏光面に所定の回転角を持たせるための素子を備えたことを特徴とする磁気センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の磁気センサにおいて、偏光のそれぞれの偏光面に所定の回転角を持たせるための前記素子は、ファラデー素子であることを特徴とする磁気センサ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の磁気センサにおいて、前記反転手段が、ミラー、プリズムを利用した反射手段、または光を伝送する光導波路であることを特徴とする磁気センサ。
【請求項５】
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であって、光出力手段と、第１光伝送手段を介して光出力手段に接続された光分岐手段と、第２光伝送手段を介して光分岐手段に接続されたセンサヘッドと、第３光伝送手段を介して光分岐手段に接続された光検出手段と、光検出手段の検出信号を与えられる演算手段とを備え、かつセンサヘッドは、第２光伝送手段との接続端側から順に配設されたビームスプリッタ、ファラデー素子、および反転手段を備え、（ａ）光出力手段は光を出力し、（ｂ）光分岐手段は、第１光伝送手段を介して光出力手段から伝送された光を第２光伝送手段に向けて出射し、（ｃ）センサヘッドのビームスプリッタは、光分岐手段から伝送されてきた光を入射して伝送する光導波路を備え、この光導波路を光が伝送される過程で、偏光面が直交する２つの偏光に分離し、（ｄ）センサヘッドのファラデー素子は、ビームスプリッタからの２つの偏光を透過させて、検出しようとする磁界の強度を２つの偏光の偏光面の回転角に変換し、（ｅ）センサヘッドの反転手段は、ファラデー素子を透過した２つの偏光のそれぞれが互いの往路を復路として通るように光路を変更させてファラデー素子に戻し、（ｆ）センサヘッドのビームスプリッタは、ファラデー素子から戻ってきた２つの偏光のそれぞれを、各偏光の回転角に応じた振幅レベルをもった、互いに直交する２つの偏光、即ち、合計４つの偏光に分離し、４つの偏光のうち入射光路を戻ってくる互いに直交する２つの偏光を選択して第２の光伝送手段に出力し、（ｇ）光分岐手段は、第２光伝送手段を介して伝送された光学手段からの２つの偏光を第３光伝送手段に向けて分岐し、（ｈ）光検出手段は、第３光伝送手段を介して伝送された光分岐手段からの２つの偏光の光強度を検出し、（ｉ）演算手段は、光検出手段で検出された光強度に基づいて磁界の強度を算出することを特徴とする磁気センサ。
【請求項６】
請求項５に記載の磁気センサにおいて、前記ビームスプリッタとファラデー素子の間、またはファラデー素子と反転手段の間のいずれかに、ビームスプリッタで分離された２つの偏光のそれぞれの偏光面に所定の回転角を持たせるための素子を備えたことを特徴とする磁気センサ。
【請求項７】
請求項５に記載の磁気センサにおいて、偏光面に所定の回転角を持たせるための前記素子が、ファラデー素子であることを特徴とする磁気センサ。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の磁気センサにおいて、前記反転手段が、ミラー、プリズムを利用した反射手段、または光を伝送する光導波路であることを特徴とする磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、遠隔地の磁界を測定する場合に、長距離の光ファイバにより伝送されてきた光が外乱により受けた偏波面の変化による影響を除去する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の磁気センサは、小型で、かつ高感度化を図るためにファラデー素子が用いられている。つまり、ファラデー素子を透過したときのに受けた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。
【０００３】
具体的には、光ファイバの伝送過程で外乱の影響を受けた楕円偏光を光磁気センサで受光すると、センサ内のコリメータ・レンズで一旦集光し、複屈折板を透過させる。このとき、光は偏光面の回転状態に関係なく、光強度の総エネルギーは保存した状態で複屈折板の結晶軸を基準とした、互いに直交する２つの光（偏光）に分離される。
【０００４】
分離された２つの偏光は、センサ内の光路終端側に配備したミラーによって反射され、ファラデー素子内を透過した往路と略同一光路を透過する。その過程で磁界の強度により偏光面に回転を受ける。
【０００５】
ファラデー素子を往復透過した２つの偏光は、再び複屈折板に入射および透過し、さらに偏光面の回転角に応じた振幅レベルをもった、互いに直交する２つの偏光に分離される。
【０００６】
分離された計４つの偏光は、入射光路と同一光路を通らない偏光成分はコリメータ・レンズにより省かれる。つまり、ファラデー素子から出射された偏光の偏光面の回転角に応じて、コリメータ・レンズから出射され２つの偏光の光強度が変化する。
【０００７】
このコリメータ・レンズから出力された２つの偏光の光強度を光検出手段で検出して演算手段で演算処理をすることにより、外乱による偏光面の変化の影響を除去した検出結果を得ている（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３４９８７２号公報（第１０頁、図２）
【０００９】
【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。
磁気センサに入射して分離された２つの偏光が、ミラーによって反射してファラデー素子内に戻されたとき、各偏光が往路と略同一光路を復路として透過するので、各偏光が異なる偏光面の回転を受けるといった恐れがある。
【００１０】
すなわち、ファラデー素子は複合結晶であるので、不均一な結晶構造を有することがある、結果、結晶構造の異なる箇所を透過した偏光のそれぞれは、異なる偏光面の回転角を受けることになる。
【００１１】
また、均一な構造に成長させた大形のファラデー素子を得ることが困難なことから、小形のファラデー素子を並列配備して複屈折板で分離された偏光を個別のファラデー素子に往復透過させている場合もある。このような場合には、ファラデー素子の結晶構造のロット間におけるバラツキにより、分離された２つの偏光が異なる偏光面の回転を受けるといった問題もある。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、外乱およびファラデー素子の固体誤差による影響を除去する高感度な磁気センサを提供することを目的とする。
【００１３】
【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に係る発明は、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であって、光出力手段と、第１光伝送手段を介して光出力手段に接続された光分岐手段と、第２光伝送手段を介して光分岐手段に接続されたセンサヘッドと、第３光伝送手段を介して光分岐手段に接続された光検出手段と、光検出手段の検出信号を与えられる演算手段とを備え、かつセンサヘッドは、第２光伝送手段との接続端側から順に配設された光学手段、複屈折板、ファラデー素子、および反転手段を備え、（Ａ）光出力手段は光を出力し、（Ｂ）光分岐手段は、第１光伝送手段を介して光出力手段から伝送された光を第２光伝送手段に向けて出射し、（Ｃ）センサヘッドの光学手段は、第２光伝送手段を介して光分岐手段から伝送された光を平行光に変換し、（Ｄ）センサヘッドの複屈折板は、光学手段からの平行光を、複屈折板の光学軸を基準とする互いに偏光面が直交する２つの偏光に分離し、（Ｅ）センサヘッドのファラデー素子は、複屈折板からの２つの偏光を透過させて、検出しようとする磁界の強度を２つの偏光の偏光面の回転角に変換し、（Ｆ）センサヘッドの反転手段は、ファラデー素子を透過した２つの偏光を反射し、それぞれの偏光が互いの往路を復路として通るように光路を変更させてファラデー素子に戻し、（Ｇ）センサヘッドの複屈折板は、ファラデー素子から戻ってきた２つの偏光のそれぞれを、各偏光の回転角に応じた振幅レベルをもった、互いに直交する２つの偏光、即ち、合計４つの偏光に分離し、（Ｈ）センサヘッドの光学手段は、複屈折板から出射された４つの偏光のうち、入射光路とほぼ同じ光路を戻ってくる互いに直交する２つの偏光を選択的に透過させ、（Ｉ）光分岐手段は、第２光伝送手段を介して伝送された光学手段からの２つの偏光を第３光伝送手段に向けて分岐し、（Ｊ）光検出手段は、第３光伝送手段を介して伝送された光分岐手段からの２つの偏光の光強度を検出し、（Ｋ）演算手段は、光検出手段で検出された光強度に基づいて磁界の強度を算出することを特徴とする。
【００１４】
（作用・効果）請求項１に記載の発明によれば、光出力手段から出力された光は第１および第２の光伝送手段を伝送されてセンサヘッドに入射し、センサヘッド内の光学手段により平行光にされた後に複屈折板を透過する。このとき、平行光は、複屈折板の光学軸を基準とする互いに偏光面が直交して２つの光路を通る偏光に分離されて、ファラデー素子に向けて出射される。
【００１５】
これら２つの偏光は、ファラデー素子を透過する過程で、それぞれの偏光面に磁界の強度に応じた角度の回転を受け、偏光の入射面とは反対側に設けられた反転手段によりファラデー素子中に戻される。このとき、それぞれの偏光が互いの往路を復路として通るように光路が変更されてファラデー素子に戻される。
【００１６】
このファラデー素子に戻されて透過した２つの偏光は、再び複屈折板を透過する。その際に、２つの偏光のそれぞれは、各偏光の回転角に応じた振幅レベルをもった、互いに直交する２つの偏光（合計４つの偏光）に分離されて光学手段に出力される。すなわち、互いに直交する２組の２偏光（合計４つの偏光）が、光学手段に向けて出射される。
【００１７】
出射された２組の２偏光は、光学手段により入射光とほぼ同一光路を戻る互いに直交する２つの偏光が選択されて出力され、検出対象の２つの偏光として第２光伝送手段に伝送され、光分岐手段に入力される。
【００１８】
この光分岐手段により、センサヘッドから戻ってきた検出対象の２つの偏光は第３光伝送手段を介して光検出手段へと出力される。検出対象の２つの偏光を検出した光検出手段は、その光強度を演算手段へと送る。演算手段は、検出された光強度に基づいて磁界の強度を算出する。つまり、光出力手段から出力された光が、光伝送手段を伝送中に外乱（温度、圧力など）の影響を受けて偏光面が変化したとしても、複屈折板を透過させることにより、偏光面の回転状態（位相状態）に関係なく、偏光面が互いに直交する２つの偏光に分離され、いずれの偏光も利用される。
【００１９】
ここで、ファラデー素子を透過する過程で偏光面に回転を受けた偏光成分は、再び複屈折板を透過する過程で分離されて、同一光路を戻らない偏光成分は光学手段により省かれている。つまり、ファラデー素子から出射された偏光の偏光面の回転角に応じて、光学手段から出力される２つの偏光の光強度が変化している。この２つの偏光は、光伝送手段を伝送されて光検出手段に達し、光の総エネルギー（光強度）として検出される。そして、この光強度に基づいて演算処理することにより、外乱による影響を除去した検出結果が得られる。
【００２０】
したがって、光出力手段から出力された直線光が、センサヘッドに伝送される途中で外乱により楕円軸・楕円率ともに不定となった楕円偏光になったとしても、センサヘッド内に設けられた複屈折板を透過させるにより、偏光面の回転状態に関係なく、光強度の総エネルギーは保存した状態で複屈折板の結晶軸を基準とした、互いに直交する２つの偏光に分離して利用することができる。
【００２１】
また、２つの偏光をファラデー素子に往復透過させているので、素子の感度の向上を図ることができる。また、センサヘッドへの入射光とセンサヘッドからの出射光とが、第２光伝送手段を共有するので、装置の小型化を図ることができる。
【００２２】
さらに、ファラデー素子に往復透過する過程で、２つの偏光が互いの往路を復路として通るように光路を変更し、同一条件下でファラデー素子を透過するので、ファラデー素子の結晶分布の不均一により発生する固体誤差の影響を解消することができる。
【００２３】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の磁気センサにおいて、前記複屈折板と前記ファラデー素子の間、またはファラデー素子と反転手段の間のいずれかに複屈折板で分離された２つの偏光のそれぞれの偏光面に所定の回転角を持たせるための素子を備えたことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の磁気センサにおいて、偏光のそれぞれの偏光面に所定の回転角を持たせるための前記素子は、ファラデー素子であることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の磁気センサにおいて、前記反転手段が、ミラー、プリズムを利用した反射手段、または光を伝送する光導波路であることを特徴とする。
【００２６】
（作用・効果）請求項３に記載の発明によれば、光出力手段からの初期の光が外乱や磁界の影響を受けずに検出される条件下で、光を複屈折板とファラデー素子の間、またはファラデー素子と反射手段の間のいずれかに設けられた予め偏光面の回転角を所定の角度にする素子を透過させることにより、光検出手段で与えられる光強度は測定対象の磁界の方向に応じて変化する。
【００２７】
つまり、測定磁界を「０」としたときに検出される光強度を基準値とし、この基準値と実測された検出結果とを比較することにより、磁界の強度だけでなく測定磁界の方向も検出することができる。この素子として、好ましくはファラデー素子である（請求項３）。また、好ましい反転手段としてミラー、プリズムを利用した反射手段、または光導波路が用いられる（請求項４）。
【００２８】
また、請求項５に係る発明は、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であって、光出力手段と、第１光伝送手段を介して光出力手段に接続された光分岐手段と、第２光伝送手段を介して光分岐手段に接続されたセンサヘッドと、第３光伝送手段を介して光分岐手段に接続された光検出手段と、光検出手段の検出信号を与えられる演算手段とを備え、かつセンサヘッドは、第２光伝送手段との接続端側から順に配設されたビームスプリッタ、ファラデー素子、および反転手段を備え、（ａ）光出力手段は光を出力し、（ｂ）光分岐手段は、第１光伝送手段を介して光出力手段から伝送された光を第２光伝送手段に向けて出射し、（ｃ）センサヘッドのビームスプリッタは、光分岐手段から伝送されてきた光を入射して伝送する光導波路を備え、この光導波路を光が伝送される過程で、偏光面が直交する２つの偏光に分離し、（ｄ）センサヘッドのファラデー素子は、ビームスプリッタからの２つの偏光を透過させて、検出しようとする磁界の強度を２つの偏光の偏光面の回転角に変換し、（ｅ）センサヘッドの反転手段は、ファラデー素子を透過した２つの偏光のそれぞれが互いの往路を復路として通るように光路を変更させてファラデー素子に戻し、（ｆ）センサヘッドのビームスプリッタは、ファラデー素子から戻ってきた２つの偏光のそれぞれを、各偏光の回転角に応じた振幅レベルをもった、互いに直交する２つの偏光、即ち、合計４つの偏光に分離し、４つの偏光のうち入射光路を戻ってくる互いに直交する２つの偏光を選択して第２の光伝送手段に出力し、（ｇ）光分岐手段は、第２光伝送手段を介して伝送された光学手段からの２つの偏光を第３光伝送手段に向けて分岐し、（ｈ）光検出手段は、第３光伝送手段を介して伝送された光分岐手段からの２つの偏光の光強度を検出し、（ｉ）演算手段は、光検出手段で検出された光強度に基づいて磁界の強度を算出することを特徴とする。
【００２９】
（作用・効果）請求項５に記載の発明によれば、センサヘッドに入射した光は、ビームスプリッタを透過する過程で偏光面が直交して２つの光路を通る偏光に分離されて、ファラデー素子に向けて出射される。
【００３０】
これら２つの偏光は、ファラデー素子を透過する過程で、それぞれの偏光面に磁界の強度に応じた角度の回転を受け、偏光の入射面とは反対側に設けられた反転手段によりファラデー素子中に戻される。つまり、それぞれの偏光が互い往路を復路として通るように光路を変更されてファラデー素子に戻される。
【００３１】
このファラデー素子を戻されて透過した２つの偏光は、再びビームスプリッタを透過する。その際に、２つの偏光のそれぞれは、各偏光の回転角に応じた振幅レベルをもった、互いに直交する２つの偏光（合計４つの偏光）に分離されされる。この分離された２組のうち、すなわち、入射光とほぼ同一光路を戻る互いに直交する１組の２偏光が光伝送手段に伝送され、光分岐手段に入力される。
【００３２】
この光分岐手段により、センサヘッドから戻ってきた検出対象の２つの偏光は第３光伝送手段を介して光検出手段へと出力される。検出対象の２つの偏光を検出した光検出手段は、その光強度を演算手段へと送る。演算手段は、検出された光強度に基づいて磁界の強度を算出する。つまり、光出力手段から出力された光が、光伝送手段を伝送中に外乱（温度、圧力など）の影響を受けて偏光面が変化したとしても、ビームスプリッタを透過させることにより、偏光面の回転状態（位相状態）に関係なく、偏光面が互いに直交する２つの偏光に分離され、いずれの偏光も利用される。
【００３３】
ここで、ファラデー素子を透過する過程で偏光面に回転を受けた偏光成分は、再びビームスプリッタを透過する過程で分離されて、同一光路を戻らない偏光成分はその時点で省かれる。つまり、ファラデー素子から出射された偏光の偏光面の回転角に応じて、ビームスプリッタから出力される２つの偏光の光強度が変化している。そして、この２つの偏光は、光伝送手段を伝送されて光検出手段に達し、光の総エネルギー（光強度）として検出される。そして、この光強度に基づいて演算処理することにより、外乱による影響を除去した検出結果が得られる。
【００３４】
したがって、光出力手段から出力された直線光が、センサヘッドに伝送される途中で外乱により楕円軸・楕円率ともに不定となった楕円偏光になったとしても、センサヘッド内に設けられたビームスプリッタを透過させるにより、偏光面の回転状態に関係なく、光強度の総エネルギーは保存した状態で、互いに直交する２つの偏光に分離して利用することができる。
【００３５】
また、２つの偏光をファラデー素子に往復透過させているので、素子の感度の向上を図ることができる。さらに、センサヘッドへの入射光とセンサヘッドからの出射光とが、第２光伝送手段を共有するので、装置の小型化を図ることができる。
【００３６】
さらに、ファラデー素子に往復透過する過程で、２つの偏光が同一光路を通るので、ファラデー素子の結晶分布の不均一により発生する固体誤差の影響を解消することができる。
【００３７】
また、請求項６に係る発明は、請求項５に記載の磁気センサにおいて、前記ビームスプリッタとファラデー素子の間、またはファラデー素子と反転手段の間のいずれかに、ビームスプリッタで分離された２つの偏光のそれぞれの偏光面に所定の回転角を持たせるための素子を備えたこと特徴とする。
【００３８】
また、請求項７に係る発明は、請求項５に記載の磁気センサにおいて、偏光面に所定の回転角を持たせるための前記素子が、ファラデー素子であることを特徴とする。
【００３９】
また、請求項８に係る発明は、請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の磁気センサにおいて、前記反転手段が、ミラー、プリズムを利用した反射手段、または光を伝送する光導波路であることを特徴とする。
【００４０】
（作用・効果）請求項５に記載の発明によれば、光出力手段からの初期の光が外乱や磁界の影響を受けずに検出される条件下で、光をビームスプリッタとファラデー素子との間、またはファラデー素子と反転手段の間のいずれかに設けられた予め偏光面の回転角を所定の角度にする素子を透過させることにより、光検出手段で与えられる光強度は測定対象の磁界の方向に応じて変化する。
【００４１】
つまり、測定磁界を「０」としたときに検出される光強度を基準値とし、この基準値と実測された検出結果とを比較することにより、磁界の強度だけでなく測定磁界の方向も検出することができる。この素子として、好ましくはファラデー素子である（請求項７）。また、好ましい反転手段としてミラー、プリズムを利用した反射手段、または光導波路が用いられる（請求項８）。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
＜第１実施例＞
図１は、この発明の磁気センサの第１実施例に係る概略構成図、図２は、センサヘッドの要部構成を示す図である。
【００４３】
本実施例に係る磁気センサは大きく分けて、光を発生させる光源装置１０と、進行方向に応じて光を分岐させるサーキュレータ３０と、磁界の強度を偏光面の回転角に変換するセンサヘッド４０と、検出対象の偏光の光強度を電気信号に変換する光検出器５０と、前記検出された光強度の電気信号に基づいて磁界強度を求める演算装置６０とを備えている。
【００４４】
光源装置１０は光ファイバ２０ａを介して、センサヘッド４０は光ファイバ２０ｂを介して、光検出器５０は光ファイバ２０ｃを介して、それぞれサーキュレータ３０に接続されている。なお、光源装置１０は、本発明の光出力手段に、光ファイバ２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれは光伝送手段に、サーキュレータ３０は光分岐手段に、光検出器５０は光検出手段に、演算装置６０は演算手段に、それぞれ相当する。
【００４５】
以下、各構成および機能について詳細に説明する。
光源装置１０は、例えばレーザダイオードやＬＥＤなどの発光素子から発生する光を、一旦レンズなどにより集光して出力している。
【００４６】
光ファイバ２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、例えばシングルモード光ファイバや偏光面保存光ファイバなどが使用される。
【００４７】
サーキュレータ３０は、光の入力端子Ｔ１  と出力端子Ｔ２  、および光の入力と出力の両方を兼ね備えた端子Ｔ３  をそれぞれ１個ずつ備えている。入力端子Ｔ１には光ファイバ２０ａが、出力端子Ｔ２  には光ファイバ２０ｃが、入力と出力を兼ね備えた端子Ｔ３  には光ファイバ２０ｂがそれぞれ接続されている。
【００４８】
すなわち、光源装置１０から出力されて光ファイバ２０ａを伝送してきた光を、このサーキュレータ３０に一旦入力した後に光ファイバ２０ｂを介してセンサヘッド４０に向けて出力する。
【００４９】
また、後段のセンサヘッド４０から検出対象の偏光が、再び同一光路である光ファイバ２０ｂを戻されて、サーキュレータ３０に入力される。
【００５０】
さらに、サーキュレータ３０内部では、光源装置１０からの初期光と検出対象の偏光とを進行方向に応じて分岐させ、検出対象の偏光のみを光ファイバ２０ｃを介して後段の光検出器５０に出力している。
【００５１】
センサヘッド４０は、図２に示すように、光ファイバ２０ｂから出射された光を平行光に変換して出射するコリメータ・レンズ４１と、このコリメータ・レンズ４１から出射された平行光を透過させて互いに直交する２つの偏光（常光線、異常光線）に分離する複屈折板４２と、この複屈折板４２からの２つの偏光を透過させて、検出しようとする磁界の強度を偏光面の回転角に変化させるファラデー素子４３ａと、このファラデー素子４３ａを透過した２つの偏光を反射させて再びファラデー素子４３ａ中に戻して往復透過させる反射ミラー４４（４４ａ，４４ｂ）とを備えている。なお、コリメータ・レンズ４１は、本発明の光学手段に、ファラデー素子４３ａはファラデー素子に、反射ミラー４４は反転手段に、それぞれ相当する。
【００５２】
コリメータ・レンズ４１は、センサ内に入射した光を集光して平行光として出射するためのものである。具体的には、光ファイバ２０ａ，２０ｂ，サーキュレータ３０を介して長距離を伝送される過程で環境条件（温度、圧力）などの外乱の影響により偏光面の不定となった偏光状態の光を、平行光に変換して出射している。
【００５３】
また、コリメータ・レンズ４１では、センサ内を往復透過して戻された複数の偏光（４つ）から、センサ内に伝送する過程で外乱により受けた異常成分または正常成分のいずれかを選択除去するためのものである。
【００５４】
具体的には、偏光を後段の反射ミラー４４により反射してファラデー素子４３ａを往復透過し、複屈折板４２を再び透過する２つの偏光が複屈折板４２を透過する過程で、さらに互いに直交する２つの偏光（合計４つの偏光）とされ、その４つの偏光から、複屈折板４２の偏光の出射面以降において入射光路と略同一光路を戻ってくる偏光を選択して光ファイバ２０ｂに戻すためにも利用されている。
【００５５】
このとき選択される各偏光は、互いに直交する偏光となっている。つまり、残りの入射光路と別の光路を通る２つの偏光は省かれる。なお、本発明の光学手段はコリメータ・レンズ４１に限定されるものではなく、さらに個数や形状をも限定するものではない。
【００５６】
複屈折板４２は、光を透過させることにより、この入射光の偏光面の状態に関係なく、偏光面が互いに直交する２つの偏光に分離する特性を有している。つまり、複屈折板４２は結晶軸をもっており、この結晶軸に対して同一の偏光面を持った直線偏光が複屈折板４２を透過すると、単一の偏光としてそのままの状態で出射される。
【００５７】
しかし、楕円偏光のように単一の偏光面ではない偏光が複屈折板４２を透過する場合は、互いに直交する２つの偏光として、一方を常光線Ｒａ１に、他方を異常光線Ｒａ２として異なる光路に分離する。つまり平行光は、複屈折板４２を透過する過程で、総合した光強度が保存された状態のまま互いに直交する２つの偏光Ｒａ１，Ｒａ２として分離される。
【００５８】
また、この２つの偏光のうち常光線Ｒａ１は複屈折板４２に対して垂直に透過し、他方の異常光線Ｒａ２は屈折して透過する。
【００５９】
また、後段のファラデー素子４３ａから戻された２つの偏光Ｒｂ１（反射前のＲａ１），Ｒｂ２（反射前のＲａ２）が、ファラデー素子４３ａに磁界が印加されない状態で透過して、偏光面の回転角を受けずに戻された場合は、複屈折板４２を透過するときに分離されることなく、入射光路と略同一の光路を通り光ファイバ２０ｂに戻される。
【００６０】
ファラデー素子４３ａを透過する過程で、ファラデー素子４３ａに印加された磁界により偏光Ｒｂ１，Ｒｂ２が偏光面の回転角を受けて戻された場合には、この複屈折板４２を透過するときに、それぞれの偏光Ｒｂ１，Ｒｂ２は、すでに複屈折板４２の結晶軸とその偏光面とのなす角が平行または垂直な状態から変化しており、それぞれが互いに直交する２つの偏光に分離される。つまり、偏光Ｒｂ１，Ｒｂ２のいずれもが、偏光面に受けた回転角に応じて光強度の比の異なった２つの偏光に分離される。
【００６１】
すなわち、それぞれの偏光Ｒｂ１，Ｒｂ２は、磁界の強度による偏光面の回転角を受けた異常光線（Ｒｂ１）２，（Ｒｂ２）２と、偏光面に回転角を受けておらず、異常光線（Ｒｂ１）２，（Ｒｂ２）２と分離されることにより光強度が減衰された常光線（Ｒｂ１）１，（Ｒｂ２）１とに分離される。つまり、複屈折板４２では、偏光面の受けた回転角に応じて常光線（Ｒｂ１）１，（Ｒｂ２）１と異常光線（Ｒｂ１）２，（Ｒｂ２）２の光強度の比が変化して現れる。
【００６２】
また、複屈折板４２は、最初に分離された２つの偏光Ｒａ１，Ｒａ２が後段のファラデー素子４３ａを透過するように配置されている。この複屈折板４２の厚みは、厚みが増すにつれて２つの偏光Ｒａ１，Ｒａ２の分離幅が広くなる傾向を備えているので、コリメータ・レンズ４１、ファラデー素子４３ａとの配置関係を考慮して決められる。なお、複屈折板４２は、ＴｉＯ２  （ルチル結晶）、ＣａＣＯ３  （方解石）などが使用される。
【００６３】
ファラデー素子４３ａは、その内部を透過する２つの偏光Ｒａ１，Ｒａ２のそれぞれの光路が、測定しようとする磁界の方向と略平行となるように配置されている。なお、ファラデー素子４３ａは、一般的にイットリウム鉄ガーネット（Ｙｔｒｉｕｍ  Ｉｒｏｎ  Ｇａｒｎｅｔ）などが使用される。
【００６４】
反射ミラー４４は、所定の傾斜角を持たせた２枚の反射ミラー４４ａ，４４ｂにより構成されており、ファラデー素子４３ａを透過した２つの偏光Ｒａ１，Ｒａ２を反射し、再度ファラデー素子４３ａ中に２つの偏光を戻すためのものである。具体的には、一方の偏光Ｒａ１は反射ミラー４４ａにより反射ミラー４４ｂに向けて直角に反射される。反射ミラー４４ｂに到達した偏光Ｒａ１は、ファラデー素子４３ａに向けて直角に反射される。
【００６５】
他方の偏光Ｒａ２は、反射ミラー４４ｂにより反射ミラー４４ａに向けて直角に反射される。反射ミラー４４ａに到達した偏光Ｒａ２は、ファラデー素子４３ａに向けて直角に反射される。
【００６６】
したがって、反射ミラー４４ｂで反射してファラデー素子４３ａに戻される偏光Ｒａ１は、偏光Ｒａ２の往路を復路として光路が変更されて通ることになる。反射ミラー４４ａで反射してファラデー素子４３ａに戻される偏光Ｒａ２は、偏光Ｒａ１の往路を復路として光路が変更されて通ることになる。
【００６７】
なお、本発明における反転手段は、上述のような２枚の反射ミラーを用いた形態に限定されるものではく、２つの偏光が互いの往路を復路として通るように１８０度反転させて入射側に戻す形態のものであればよい。例えば、直角プリズムの斜面側をミラー加工したものや、図３に示すように、レンズと凹面ミラーとを組み合わせたもの、光導波路（図５の８２に示す）を利用したものであってもよい。
【００６８】
光検出器５０は、センサヘッド４０で磁界の強度による偏光面の回転角を受け、光ファイバ２０ｂ、サーキュレータ３０、光ファイバ２０ｃの順に伝送された検出対象の２つの偏光の光強度を検出して電気信号に変換し、演算装置６０に出力する。なお、光検出器５０には、フォトダイオードなどが挙げられる。
【００６９】
演算装置６０は、前記光検出器５０からの電気信号に基づいてファラデー素子４３ａの周辺の磁界強度を算出して求める。
【００７０】
次に上述した構成を備えた実施例装置の動作について説明する。
光源装置１０から出射された光は、伝送途中に楕円偏光に変化して光ファイバ２０ｂから出射され、センサヘッド４０に送られる。このときの楕円偏光のジョーンズベクトル成分は次式（１）で表すことができる。
【数式１】
2004170173.tif 000003
【００７１】
なお、θ、δは光ファイバの状態により変化する不定値である。
【００７２】
センサヘッド４０に伝送された楕円偏光は、一旦コリメータ・レンズ４１で平行光に変換されて複屈折板４２に出射される。この平行光は、複屈折板４２を透過する過程で、２つの偏光Ｒａ１とＲａ２に分離されてファラデー素子４３ａに向けて出射される。複屈折板４２の特性（図２の左から右方向への伝送特性）はジョーンズ特性により、次式（２），（３）で表すことができる。すなわち、（２）式は常光線（偏光Ｒａ１），（３）式は異常光線（偏光Ｒａ２）である。
【００７３】
【数２】
2004170173.tif 000004
【００７４】
【数３】
2004170173.tif 000005
【００７５】
２つの偏光Ｒａ１，Ｒａ２は、ファラデー素子４３ａを透過する過程で、磁界の強度よる偏光面の回転角を受けて、ファラデー素子４３ａの端面側の反射ミラー４４ａ，４４ｂで反射され、偏光Ｒａ１，Ｒａ２が互いの往路を復路として光路が変更されて再びファラデー素子内を透過し、さらに偏光面の回転を受けて偏光Ｒｂ１，Ｒｂ２となり、複屈折板４２まで戻される。
【００７６】
このときのファラデー素子４３ａの端面まで透過したときの偏光のベクトル成分は、次式（４ａ）で、反射ミラー４４の反射係数は次式（５）で、さらに反射ミラー４４で反射してファラデー素子４４に戻された偏光のベクトル成分は次式（６ａ）で、それぞれ表すことができる。
【００７７】
【数４】
2004170173.tif 000006
【００７８】
【数５】
2004170173.tif 000007
【００７９】
【数６】
2004170173.tif 000008
【００８０】
なお、上記式（４ａ），（６ａ）において、Ｓはファラデー素子の感度係数、Ｈは磁界である。
【００８１】
２つの偏光Ｒｂ１，Ｒｂ２は、複屈折板４２により、さらにそれぞれが２つの偏光に分離される。すなわち、偏光面の回転角を受けている異常光線（Ｒｂ１）２，（Ｒｂ２）２と偏光面の回転角を受けていない常光線（Ｒｂ１）１，（Ｒｂ２）１とに分離される。
【００８２】
分離された４つの偏光（Ｒｂ１）１，（Ｒｂ２）１，（Ｒｂ１）２，（Ｒｂ２）２のうち、常光線（Ｒｂ１）１と、異常光線（Ｒｂ２）２とがコリメータ・レンズ４１に入射して集光され、光ファイバ２０ｂに戻さてサーキュレータ３０に伝送される。
【００８３】
サーキュレータ３０内部に戻された２つの偏光（Ｒｂ１）１，（Ｒｂ２）２は光源装置１０からの光（初期光）とは区別されて端子Ｔ２  から出力される。このとき、複屈折板４２の特性（図２の右から左方向への伝送特性）は、次式（７），（８）で表すことができる。
【００８４】
常光線（（Ｒｂ１）１）    ：  Ｇ＝（１  ０）        …  （７）
異常光線（（Ｒｂ２）２）  ：  Ｈ＝（０  １）        …  （８）
【００８５】
これら検出対象の２つの偏光（Ｒｂ１）１，（Ｒｂ２）２は、光ファイバ２０ｃを介して光検出器５０に与えられ、電気信号に変換された後に、演算装置６０に入力される。つまり、次に説明する演算処理によって磁界の強度が算出される。
【００８６】
次に、演算装置６０での演算方法について説明する。
仮に、光源装置１０から出射されて光ファイバ２０ａ，２０ｂ，２０ｃを伝送された光が、外乱の影響により楕円偏光にされたとすると、光検出器５０で計測される２つの偏光（Ｒｂ１）１，（Ｒｂ２）２の光強度は、上述の各ベクトル成分の式（１）から（８）までを用いて、ジョーンズ・マトリックス（Ｊｏｎｅｓ    Ｍａｔｒｉｘ）を利用することにより、次式（９ａ），（１０ａ）で表すことができる。
【００８７】
偏光（Ｒｂ１）１
Ｇ・Ｆ・Ｅ・Ｄ・Ｂ・Ａ              …（９ａ）
偏光（Ｒｂ２）２
Ｈ・Ｆ・Ｅ・Ｄ・Ｃ・Ａ              …（１０ａ）
【００８８】
なお、光ファイバの特性として伝送中の光のエネルギー、すなわち、光強度は保存されるので、偏光（Ｒｂ１）１，（Ｒｂ２）２が光ファイバ２０ｂから光検出器５０まで伝送される最中の光強度の損失を考慮する必要がない。
【００８９】
それゆえ、光検出器５０で検出される光強度Ｗは、前記式（９ａ），（１０ａ）のそれぞれを２乗してベクトル成分からエネルギー成分に変換して加算した値に等しい。すなわち光強度Ｗは、次式（１１ａ）で表すことができる。
Ｗ＝１−ｓｉｎ２  （  ２ＳＨ）              …（１１ａ）
【００９０】
例えば、ここで上記演算式において、ｓｉｎ（２ＳＨ）≒２ＳＨが成り立つ微小測定磁界の範囲（２ＳＨ＜＜１）を仮定して、級数展開する。
その結果は、次式（１２ａ  ）で表すことができる。
Ｗ＝１−（２ＳＨ）２                                      …（１２ａ）
【００９１】
すなわち、演算装置６０は、検出した光強度Ｗに基づき（１２ａ）式を使って未知数である測定磁界Ｈを算出することができる。
【００９２】
＜第２実施例＞
図４は、第２実施例のセンサヘッドの要部構成を示す図である。
本実施例の特徴は、図４に示すように、ファラデー素子４３ａと反射ミラー４４ａ（４４ｂでもよい）の間にファラデー素子４３ｂを設けている点である。他の構成は第１実施例と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００９３】
ファラデー素子４３ｂは、複屈折板４２で分離された２つの偏光Ｒａ１，Ｒａ２を、このファラデー素子４３ｂに透過させることにより、２つの偏光Ｒａ１，Ｒａ２のそれぞれの偏光面をコリメータ・レンズ４１から出射された平行光の偏光面に対してπ／８だけ回転させるように予めバイアス磁界が印加されている。このファラデー素子４３ｂは、本発明における偏光面に所定の回転角を持たせる素子に相当する。なお、この素子は、ファラデー素子に限られるものではない。
【００９４】
なお、本実施例においてファラデー素子４３ｂで２つの偏光Ｒａ１，Ｒａ２に予めπ／８の回転角を与えたのは、検出対象である偏光（Ｒａ１）１，（Ｒａ２）２の偏光面の回転方向を感度よく検出するためである。
【００９５】
このときのファラデー素子４３ｂ，４３ａを透過して端面側に配備した反射ミラー４４（４４ａ，４４ｂ）に到達した偏光のベクトル成分は次式（４ｂ）で、反射ミラー４４で反射してファラデー素子４３ａ，４３ｂを透過した偏光のベクトル成分は次式（６ｂ）で表すことができる。
【００９６】
【数７】
2004170173.tif 000009
【００９７】
【数８】
2004170173.tif 000010
【００９８】
上述の偏光面の回転方向を検出する原理は、次の通りである。
ファラデー素子４３ｂ以外の構成および条件は先の第１実施例と同様であるので、センサヘッド４０から出力された互いに直交する２つの偏光（Ｒａ１）１，（Ｒａ２）２は、上述のベクトル成分の式（１）から（３）と、式（５）から（８）と、式（４ｂ），（６ｂ）とを用いて、ジョーンズ・マトリックス（Ｊｏｎｅｓ  Ｍａｔｒｉｘ）  を利用することにより、次式（９ｂ），（１０ｂ）で表すことができる。
【００９９】
偏光（Ｒａ１）１
Ｇ・Ｊ・Ｅ・Ｉ・Ｂ・Ａ          …（９ｂ）
偏光（Ｒａ２）２
Ｈ・Ｊ・Ｅ・Ｉ・Ｃ・Ａ          …（１０ｂ）
【０１００】
光検出器５０で検出される光強度Ｗは、式（９ｂ），（１０ｂ）のそれぞれを２乗してベクトル成分からエネルギー成分に変換して加算した値に等しい。すなわち光強度は、次式（１１ｂ）で表すことができる。
Ｗ＝１／２−１／２ｓｉｎ（４ＳＨ）              …（１１ｂ）
【０１０１】
ここで上記演算式において、ｓｉｎ（４ＳＨ）≒４ＳＨが成り立つ微小磁界の範囲（４ＳＨ＜＜１）を仮定して、２次まで級数展開する。
その結果は、次式（１２ｂ）で表すことができる。
Ｗ＝１／２−２ＳＨ                              …（１２ｂ）
【０１０２】
さらに、上記式（１２ｂ）において、光源装置１０から出力された光（初期光）が、センサヘッド４０まで伝送されるときに外乱の影響を受けることがなく、かつセンサヘッド４０で磁界の影響による偏光面の回転角を受けることがなく出力（Ｈ＝０）されたと仮定すると、初期光の光強度に対して半分（１／２）の値となる。この１／２の値を予め基準値とすることで、実測による検出結果と比較して、基準値に対してプラスまたはマイナスの磁界の強度を確認することにより、偏光面の回転方向、すなわち測定磁界Ｈの方向を検出することができる。
【０１０３】
＜第３実施例＞
図５は、第３実施例のセンサヘッドの要部構成を示す図である。
本実施例の特徴は、図５に示すように、センサヘッド４０の構成が先の第１実施例と異なるので、先の第１実施例と同一構成については同一符号を付すに留め、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１０４】
センサヘッド４０は、光ファイバ２０ｂが接続させたファイバーコネクタ７０側から順にビームスプリッタ８０、ファラデー素子４３ａ、および光導波路８２を備えている。なお、光導波路８２は、本発明の反転手段に相当する。
【０１０５】
ビームスプリッタ８０は、光の偏光面の状態に関係なく、偏光面が互いに直交する２つの偏光に分離する特性を有するものであって、例えば光導波路型の偏光ビームスプリッタが利用される。
【０１０６】
具体的には、図５に示すように、２つの光導波路８１を備えている。この２つの光導波路８１は、光入射側の一方のポートが第２光ファイバ２０ｂを接続する入・出力端子７０と連結されており、他方のポートはセンサヘッド外に向けて取り付けられている。また、これら２つの光導波路８１は、その略中間位置で互いが交差連結し、その交差連結部からさらに分岐している。他方の両他端は、ファラデー素子４３ａに接続されている。
【０１０７】
すなわち、楕円偏光のように単一の偏光面とならない偏光が光導波路８１の交差連結部で、互いに直交する２つの偏光に分離する（ＴＥ−ＴＭモード変換）ようになっている。つまり、一方を常光線Ｒａ１、他方を異常光線Ｒａ２として分離し、その後の分岐された異なる光導波路８１にそれぞれの偏光が伝送される。
【０１０８】
各光導波路８１を通る偏光Ｒａ１，Ｒｂ２のそれぞれは、その後段に配備した単一のファラデー素子４３ａに向けて出力される。
【０１０９】
また、最後段の光導波路８２を通ってファラデー素子４３ａに戻された２つの偏光は、再びビームスプリッタ８０内に設けられて光導波路８１に戻される。
【０１１０】
具体的には、「Ｕ」字状をした光導波路８２の両端部のそれぞれが、ファラデー素子４３ａを透過した偏光が入射できる位置に配備されており、ファラデー素子４３ａを透過した偏光Ｒａ１は、この光導波路８１を通ることにより、偏光Ｒｂ２がファラデー素子４３ａを透過してきた往路に戻されるようになっている。逆に、ファラデー素子４３ａを透過した偏光Ｒｂ２は、この光導波路８１を通ることにより、偏光Ｒａ１がファラデー素子４３ａを透過してきた往路に戻されるようになっている。
【０１１１】
また、ファラデー素子４３ａを透過する過程で、ファラデー素子４３ａに印加された磁界により偏光Ｒｂ１，Ｒｂ２が偏光面の回転角を受けて戻された場合には、このビームスプリッタ８０を透過するときに、それぞれの偏光Ｒｂ１，Ｒｂ２は、すでにビームスプリッタ８０により分離された直交する２つの偏光の偏光面とのなす角が平行または垂直な状態から変化しており、それぞれが、さらに互いに直交する２つの偏光に分離される。つまり、偏光Ｒｂ１，Ｒｂ２のいずれもが、偏光面に受けた回転角に応じて光強度の比の異なった２つの偏光に分離される。
【０１１２】
すなわち、それぞれの偏光Ｒｂ１，Ｒｂ２は、磁界の強度による偏光面の回転角を受けた異常光線（Ｒｂ１）２，（Ｒｂ２）２と、偏光面に回転角を受けておらず、異常光線（Ｒｂ１）２，（Ｒｂ２）２と分離されることにより光強度が減衰された常光線（Ｒｂ１）１，（Ｒｂ２）１とに分離される。つまり、ビームスプリッタ８０では、偏光面の受けた回転角に応じて常光線（Ｒｂ１）１，（Ｒｂ２）１と異常光線（Ｒｂ１）２，（Ｒｂ２）２の光強度の比が変化して現れる。
【０１１３】
さらに、ビームスプリッタ８０は、センサ内に伝送する過程で外乱により受けた異常成分または正常成分のいずれかを選択するようになっている。つまり、ファラデー素子４３ａを透過する過程で磁界の強度を受けてビームスプリッタ内で分離された４つの偏光から、入射光路と同一光路を戻り、かつ互いに直交関係にある２つの偏光（Ｒｂ１）２，（Ｒｂ２）１を選択して光ファイバ２０ｂに戻す。他の２つの偏光は、その端部が外部に向けて接続された光導波路８１を通って省かれる。
【０１１４】
なお、磁界により偏光面の回転角を受けずに戻された２つの偏光Ｒｂ１，Ｒｂ２は、ビームスプリッタ内で分離されることはない。
【０１１５】
また、本実施例の磁気センサにおいても、第１実施例と同様にジョーンズ・マトリックス等の演算式を利用することにより、未知数の測定磁界を求めることができる。
【０１１６】
この発明は、上記実施例の形態に限られることなく、下記のような変形実施することができる。
【０１１７】
（１）上記第１および第２実施例において、センサヘッド４０を小型化するために複屈折板４２の厚みを薄くすることにより、分離された２つの偏光の間隔が狭くなり、検出対象の２つの偏光を抽出することが困難な場合、コリメータ・レンズ４１と複屈折板４２との間に検出対象の２つの偏光のみが通過するようなピンホールを設けた板であるアパーチュアを予め配置してもよい。
【０１１８】
（２）上記第３実施例のおいて、ビームスプリッタ８０とファラデー素子４３ａの間、またはファラデー素子４３ａと光導波路８２の間（図６）に、ビームスプリッタ８０で分離された２つの偏光のそれぞれの偏光面に所定の回転角を持たせる素子、例えばファラデー素子（図６では４３ｂに示す）などを設けてもよい。この場合、第２実施例の磁気センサと同じく、測定磁界の方向を検出することができる。
【０１１９】
なお、ビームスプリッタ８０とファラデー素子４３ａの間にファラデー素子４３ｂを配備する場合、ビームスプリッタ８０とファラデー素子４３ｂ、ファラデー素子４３ａ，４３ｂ同士間、およびビームスプリッタ８０とファラデー素子４３ａ間のそれぞれを光導波路で接続すればよい。
【０１２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、光出力手段から出力された直線光が、センサヘッドに伝送される途中で外乱により楕円軸・楕円率ともに不定となった楕円偏光になったとしても、センサヘッド内に設けた複屈折板やビームスプリッタを透過・伝送させることにより、偏光面の回転状態に関係なく、光強度の総エネルギーは保存した状態で、互いに直交する２つの偏光に分離して利用することができる。
【０１２１】
また、ファラデー素子を透過させて磁界に強度の応じて偏光面に回転を受けた偏光を、さらに複屈折板またはビームスプリッタを透過・伝送させることにより、２つの偏光のそれぞれを分離し、この分離された４つの偏光から入射光路と同一光路を通る互いに直交する２つの偏光を選択して出力することで、外乱による偏光面の変化の影響を除去することができる。
【０１２２】
さらに、分離された２つの偏光をファラデー素子内に往復透過させるとき、互いの偏光の往路を復路として光路を変更させて通るようにすることによって、複合結晶であるファラデー素子ごとのもつ固体誤差の影響を同じ条件で受けることができる。したがって、センサヘッドの固体誤差を除去した精度の高い磁気センサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】各実施例に係る磁気センサのブロック図である。
【図２】第１実施例に係る磁気センサのセンサヘッドの要部構成を示す図である。
【図３】反射手段の変形例を示す図である。
【図４】第２実施例に係る磁気センサのセンサヘッドの要部構成を示す図である。
【図５】第３実施例に係る磁気センサのセンサヘッドの要部構成を示す図である。
【図６】第３実施例のセンサヘッドの変形例を示す図である。
【符号の説明】
１０  …  光源装置
２０ａ〜ｃ  …  光ファイバ
３０  …  サーキュレータ
４０  …  センサヘッド
４１  …  コリメータ・レンズ
４２  …  複屈折板
４３  …  ファラデー素子
４４  …  反射ミラー
５０  …  光検出器
６０  …  演算装置
８０  …  ビームスプリッタ
８１，８２  …  光導波路
【図１】
2004170173.tif 000011
【図２】
2004170173.tif 000012
【図３】
2004170173.tif 000013
【図４】
2004170173.tif 000014
【図５】
2004170173.tif 000015
【図６】
2004170173.tif 000016