(57)【要約】【課題】  外乱電磁ノイズの影響を排除して測定することができ、高精度の電流測定を可能にする光プローブ電流センサを提供する、【解決手段】  測定対象である導線に取り付けるセンサヘッド１０と、センサヘッド１０に検出用の光を送出し、センサヘッド１０に設けられた磁気カー効果素子である磁性膜１２ａ、１２ｂからの反射光を検知して導線５の電流値を算出する測定光学系３０とを備え、磁性膜１２ａ、１２ｂは、導線５を断面方向に挟む配置に少なくとも一対、設けられ、センサヘッド１０は、測定光学系３０から送出された光を磁性膜１２ａ、１２ｂに入射させ、磁性膜１２ａ、１２ｂを順次反射した反射光を測定光学系３０に送出する導光光学系を備えることを特徴とする。【選択図】  図３
2013253890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象である導線に取り付けるセンサヘッドと、該センサヘッドに検出用の光を送出し、センサヘッドに設けられた磁気カー効果素子である磁性膜からの反射光を検知して導線の電流値を算出する測定光学系とを備え、
前記磁性膜は、導線を断面方向に挟む配置に少なくとも一対、設けられ、
前記センサヘッドは、前記測定光学系から送出された光を前記磁性膜に入射させ、磁性膜を順次反射した反射光を前記測定光学系に送出する導光光学系を備えることを特徴とする光プローブ電流センサ。
【請求項２】
前記磁性膜が、前記導線を挟んで、互いに対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の光プローブ電流センサ。
【請求項３】
前記導光光学系は、導線を断面方向に挟む配置に設けた各々の磁性膜に対して、磁性膜と入射光との磁気カー効果の作用が同等になるように光路が設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の光プローブ電流センサ。
【請求項４】
前記導線を挟んで配置される磁性膜は、平面に形成されている場合は磁性膜の面方向が、湾曲面に形成されている場合は導線の軸線方向と平行な磁性膜の両端縁を含む平面の面方向が、平行に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の光プローブ電流センサ。
【請求項５】
前記センサヘッドと前記測定光学系とが、光ケーブルを介して接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の光プローブ電流センサ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項記載の光プローブ電流センサに用いられるセンサヘッドであって、
磁気カー効果素子である磁性膜と、測定光学系から送出された光を前記磁性膜に入射させ、磁性膜を順次反射した反射光を前記測定光学系に送出する導光光学系とを備え、前記磁性膜は、測定対象である導線を断面方向に挟む位置に少なくとも一対、設けられていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項７】
前記磁性膜が、前記導線を挟んで、互いに対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項６記載のセンサヘッド。
【請求項８】
少なくとも一対の磁気カー効果素子としての磁性膜が、断面方向に挟む配置に設けられた導線に取り付けて使用する光プローブ電流センサであって、
前記導線に設けられた磁性膜に位置合わせして前記導線に取り付けるセンサヘッドと、
該センサヘッドに検出用の光を送出し、前記磁性膜からの反射光を検知して導線の電流値を算出する測定光学系とを備え、
前記センサヘッドは、前記測定光学系から送出された光を前記磁性膜に入射させ、磁性膜を順次反射した反射光を前記測定光学系に送出する導光光学系を備えることを特徴とする光プローブ電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気光学効果を利用し、光を検知手段として電流の検知に適用される光プローブ電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器や家電製品、電気／ハイブリッド自動車など、電気エネルギーを使用する製品・装置には、電流量を観測するための電流センサが多く利用されている。特に、近年は、外部から伝播する電磁ノイズあるいは機器自体から発生するノイズが問題視されており、S/N比が良い高精度な電流センサが求められている。
電流センサとしては、現在、主としてホール素子が使用されている。しかしながら、ホール素子を使用するセンサの場合は、素子に接続される導線にノイズが誘導されるため、自動車のエンジンルーム内のような、さまざまなノイズ源がある環境下においては正確に電流を測定することができない（非特許文献１）。
【０００３】
本発明者は、外部からの電磁ノイズの影響を排除できる電流センサとして、磁気カー（Kerr）効果を利用した光プローブ電流センサを開発した。この光プローブ電流センサは、検知手段として光を利用するから、劣悪な電磁ノイズ環境下においても高精度の電流センシングが可能である（非特許文献２）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】曽根原誠、他７名、「Fe−Si／Mn−Ir交換結合単磁区磁性薄膜のKerr効果を用いた光プローブ電流センサの基礎検討」、信州大学スピンデバイステクノロジーセンター活動報告書（平成２０年度）、P.27−28
【非特許文献２】Fundamental Study of Optical Probe Current Sensor using Kerr Effectof Single Magnetic Domain Film, IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS INC,Proceedings of the 18th IEEE Conference on Sensors(IEEESensors 2009 Conference,1232-1237 2009(Oct.) Auther:MakotoSonehara,Kazushi Asanuma,NaokiOtani,Takanori Goto,Yusuke Kikuchi,Toshiro Sato,Kiyohito Yamasawa,Yoshimasa Miura
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した光プローブ電流センサは、導線部分に電磁誘導によって重畳される電磁ノイズを拾うことがない点で優れている。しかしながら、光プローブ電流センサは、検知対象である電流によって生じる磁界中に磁気カー効果素子である磁性膜を配置し、直線偏光させた光（レーザ光）を磁性膜に入射させその反射光を検知する構成となるため、外乱電磁ノイズが磁性膜に影響を及ぼすという問題がある。検知用の磁性膜は被測定対象である導線に近接して配置することにより導線の電流に起因する磁界を検知するのであるが、外乱電磁ノイズから完全に遮断されているわけではない。
したがって、光プローブ電流センサを、自動車のエンジンルーム内のような外乱による電磁ノイズの影響を配慮しなければならない測定環境下において使用する場合には、外乱電磁ノイズの影響を排除して測定できるようにすることは重要である。
【０００６】
本発明は、外乱電磁ノイズの影響を排除して測定することを可能にし、より高精度の電流測定を可能にする光プローブ電流センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光プローブ電流センサは、測定対象である導線に取り付けるセンサヘッドと、該センサヘッドに検出用の光を送出し、センサヘッドに設けられた磁気カー効果素子である磁性膜からの反射光を検知して導線の電流値を算出する測定光学系とを備え、前記磁性膜は、導線を断面方向に挟む配置に少なくとも一対、設けられ、前記センサヘッドは、前記測定光学系から送出された光を前記磁性膜に入射させ、磁性膜を順次反射した反射光を前記測定光学系に送出する導光光学系を備えることを特徴とする。なお、磁性膜が導線を断面方向に挟む配置に設けるとは、導線の軸線方向に直交する向きに導線を挟む配置として磁性膜を設けるという意味である。
【０００８】
前記磁性膜が、前記導線を挟んで、互いに対向する位置に設けられている場合は、導光光学系の構成を単純化させることができ、測定精度を向上させることができる。
また、前記導光光学系は、導線を断面方向に挟む配置に設けた各々の磁性膜に対して、磁性膜と入射光との磁気カー効果の作用が同等になるように光路が設定されていることにより、複雑な解析を行うことなく、磁性膜に作用する外乱電磁ノイズを効果的に排除して測定することが可能となる。
【０００９】
また、前記導線を挟んで配置される磁性膜は、平面に形成されている場合は磁性膜の面方向が、湾曲面に形成されている場合は導線の軸線方向と平行な磁性膜の両端縁を含む平面の面方向が、平行に設けられていることにより、磁性膜に作用する外乱磁界の作用を抑えて測定することができる。
また、前記センサヘッドと前記測定光学系とを、光ケーブルを介して接続することにより、測定部位に合わせてセンサヘッドを取り付けることが容易に可能となり、電流センサの取扱い性を向上させることができるとともに、外乱ノイズの影響を抑えて測定することができる。
【００１０】
また、光プローブ電流センサに用いられるセンサヘッドとして、磁気カー効果素子である磁性膜と、測定光学系から送出された光を前記磁性膜に入射させ、磁性膜を順次反射した反射光を前記測定光学系に送出する導光光学系とを備え、前記磁性膜が測定対象である導線を断面方向に挟む位置に少なくとも一対、設けられているセンサヘッドが有効に利用できる。
【００１１】
また、本発明に係る光プローブ電流センサは、少なくとも一対の磁気カー効果素子としての磁性膜が、断面方向に挟む配置に設けられた導線に取り付けて使用する光プローブ電流センサであって、前記導線に設けられた磁性膜に位置合わせして前記導線に取り付けるセンサヘッドと、該センサヘッドに検出用の光を送出し、前記磁性膜からの反射光を検知して導線の電流値を算出する測定光学系とを備え、前記センサヘッドは、前記測定光学系から送出された光を前記磁性膜に入射させ、磁性膜を順次反射した反射光を前記測定光学系に送出する導光光学系を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る光プローブ電流センサによれば、導線を断面方向に挟む配置に少なくとも一対の磁性膜を設け、磁性膜を順次反射した反射光を前記測定光学系に送出して測定することにより、測定信号に影響する外乱磁界の作用を抑え、より高精度の測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】光プローブ電流センサの構成を示すブロック図である。
【図２】センサヘッドを導線に装着した状態での構成を示す図である。
【図３】導線の両面に磁性膜を配置して測定する場合における、磁性膜に対する磁界の作用を示す図（ａ）と、センサ出力のグラフ（ｂ）である。
【図４】導線の片面のみに磁性膜を配置して測定する場合における、磁性膜に対する磁界の作用を示す図（ａ）と、センサ出力のグラフ（ｂ）である。
【図５】断面が矩形状の導線に、センサヘッドを取り付けた状態における磁性膜の配置例を示す図である。
【図６】断面が円形の導線に、センサヘッドを取り付けた状態における磁性膜の配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る光プローブ電流センサの構成を示すブロック図である。光プローブ電流センサは、電流を測定する測定対象である導線５に取り付けるセンサヘッド１０と、直線偏光をセンサヘッド１０に送出し、センサヘッド１０に内蔵されている磁気カー効果素子である磁性膜１２a、１２ｂにより反射されてセンサヘッド１０から送出される光を検知し、導線５の電流値を測定する測定光学系３０とを備える。
【００１５】
測定光学系３０は、レーザ光源３１と、レーザ光源３１から射出された光を直線偏光に変換する偏光子３２と、センサヘッド１０に導入され、磁性膜１２a、１２ｂによって反射されてセンサヘッド１０から送出される光をｐ波成分とs波成分に分離するビームスプリッタ３４と、p波成分とs波成分の光強度をそれぞれ分離して検出する検出器３５と、p波成分とs波成分の検出結果に基づき導線５の電流値を算出する測定部３６とを備える。
【００１６】
直線偏光を磁性膜に入射させると反射光が楕円偏光となることは磁気カー効果として知られている。測定光学系３０は、この磁気カー効果の原理に基づき、磁性膜１２a、１２ｂによる反射光のp波成分とs波成分を検出し、この検出結果に基づいて磁性膜１２a、１２ｂの磁化強度を算出し、磁性膜１２a、１２ｂを磁化させている導線５の電流値を求める。直線偏光を磁性膜に入射させ、磁気カー効果を利用して電流値を算出する方法及びこれに用いる光学系の構成は公知である。
【００１７】
電流値と磁界強度とは互換関係にあるから、測定光学系３０によって導線５の電流値を検知するかわりに、測定光学系３０によって導線５の電流に起因する磁界を検知することもできる。一般的には、特定の導線に流れる電流値をモニターする例が多いと考えられるから、本明細書では光プローブ電流センサと表現するが、用途により、磁界センサとして利用することももちろん可能である。
【００１８】
本実施形態の光プローブ電流センサにおいて特徴とする構成は、センサヘッド１０の構成にある。
図２にセンサヘッド１０を導線５に装着した状態を示す。センサヘッド１０は、筐体２０の内部に、第１ミラー１１〜第７ミラー１７まで７個のミラーを配するとともに、導線５を厚さ方向に挟んで対向配置される一対の磁性膜１２a、１２ｂを備える。磁性膜１２ａ、１２ｂは導線５の電流によって生じる磁界の作用により磁化する磁気カー効果素子である。
第１ミラー１１〜第７ミラー１７のうち、第１、第２、第３ミラー１１、１２、１３を筐体２０の上半部に配置し、導体５に対して対称となる配置に第５、第６、第７ミラー１５、１６、１７を配置する。第４ミラー１４は、筐体２０の上下中央位置で導線５の側方の内側面に配置する。
【００１９】
第１ミラー１１〜第７ミラー１７は、センサヘッド１０に入射したレーザ光を磁性膜１２aに入射させ、磁性膜１２aによる反射光を磁性膜１２ｂへ導き、磁性膜１２bによる反射光をセンサヘッド１０から測定光学系３０へ送出させる配置としたものである。センサヘッド１０に導入されたレーザ光は第１ミラー１１により反射され、導線５の一方の面に略接触した状態にある磁性膜１２aに入射する。磁性膜１２aにより反射された反射光は、第２ミラー１２、第３ミラー１３、第４ミラー１４により反射され、筐体２０の下側に移行し、第５ミラー１５、第６ミラー１６により反射されて導線５の他方の面に略接触した状態にある磁性膜１２ｂに入射する。磁性膜１２ｂの反射光は、第７ミラー１７により反射されセンサヘッド１０から送出され測定光学系３０に導入される。
【００２０】
導線５を挟んで磁性膜１２ａ、１２ｂを対向配置させ、磁性膜１２ａと磁性膜１２ｂに順次レーザ光を入射させ、磁性膜１２ａと磁性膜１２ｂを経由した反射光を測定光学系３０により検出する構成としている理由は、磁性膜１２ａと磁性膜１２ｂの双方の反射光の信号を合成することにより、外乱電磁ノイズによる影響を排除することができるからである。
【００２１】
図３に、導線５の両面に磁性膜１２a、１２ｂを配置して測定する場合の磁性膜１２ａ、１２ｂに対する磁界の作用とセンサ出力のグラフを示す。図４は、比較例として、導線５の片面（上面）のみに磁性膜１２aを配置して測定する従来方法の場合における磁界の作用とセンサ出力のグラフである。
図３（ａ）は、導線５に電流が流れている状態で外乱磁界Ｈｎが作用している状態を示す。外乱磁界はさまざまな方向から導線５に作用するが、ここでは説明上、導線５の断面の長手方向に平行に磁界Ｈｎが作用しているとする。導線５の電流の作用によって右回り（図示例の電流方向）の磁界Ｈｉが生じるから、外乱磁界Ｈｎを考慮すると、導線５の上面の磁性膜１２ａには合成磁界Ｈｉ＋Ｈｎが作用する。また、導線５の下面の磁性膜１２ｂには合成磁界Ｈｉ−Ｈｎが作用する。合成磁界の符号が異なるのは、外乱磁界Ｈｎが、磁性膜１２ａ、１２ｂの位置における電流磁界に対して逆向きに作用するからである。
【００２２】
したがって、図３（ａ）の態様でのセンサ出力は、磁性膜１２ａと磁性膜１２ｂの作用が合成されたものとなり、センサ出力＝（Ｈｉ＋Ｈｎ）+（Ｈｉ−Ｈｎ）＝２Ｈｉとなる。すなわち、磁性膜１２ａ、１２ｂによる合成出力は、外乱磁界Ｈｎよる影響がキャンセルされ、電流磁界Ｈｉの作用のみが測定結果に寄与することになる。
図３（ｂ）は、電流磁界Ｈｉに対して外乱磁界Ｈｎがプラスとマイナスの向きに作用し、センサ出力としては、外乱磁界Ｈｎの作用が相互に打ち消されることを示している。磁性膜１２ａ、１２ｂの出力を合成することにより出力が増強されることは当然であるが、本実施形態のセンサヘッド１０は、センサ出力から外乱電磁ノイズが排除（キャンセル）されて測定されるという顕著な作用効果を有する。
【００２３】
一方、図４（ａ）に示す、導線５の片面（上面）のみに磁性膜１２ａを配置した従来の方法では、外乱磁界Ｈｎの作用により磁性膜１２ａに合成磁界Ｈｉ＋Ｈｎが作用し、センサ出力は電流磁界Ｈｉに外乱磁界Ｈｎがそのままに重畳する。図４（ｂ）は、磁性膜１２ａに作用する合成磁界（Ｈｉ＋Ｈｎ）がセンサ出力になることを示している。したがって、この方法の場合は、電流磁界Ｈｉに対する外乱電磁ノイズの影響が大きい環境下における測定結果の信頼性が必然的に低くなる。
【００２４】
図３では、説明上、外乱磁界Ｈｎが導線５に対し横方向（磁性膜１２ａ、１２ｂの磁化方向と平行方向）に作用する場合について説明した。外乱磁界Ｈｎの影響をキャンセルして、導線５の電流磁界のみに起因する信号のみが得られるという作用は、外乱磁界Ｈｎが磁性膜１２ａ、１２ｂの膜面に平行に作用する場合に限らず、任意の方向から作用する場合であっても同様に機能する。
外乱磁界Ｈｎはベクトル場として作用するから、磁性膜１２ａ、１２ｂに作用する外乱磁界Ｈｎを磁性膜１２ａ、１２ｂの膜面に平行な成分と垂直な成分に分解すれば、平行成分、垂直成分ごとにキャンセルされることからこの作用が理解できる。本実施形態では磁性膜１２ａ、１２ｂの膜面内における磁化強度を磁気カー効果として検出し、膜面に垂直方向の磁化強度を検出するものではないが、膜面の垂直成分についてみても、磁性膜１２ａに対する磁界の垂直成分と磁性膜１２ｂに対する磁界の垂直成分とは検出用のレーザ光に対し逆の極性となり、垂直成分についてもキャンセルされる。
【００２５】
上述したキャンセル作用が生じるのは、磁性膜１２ａ、１２ｂに対して外乱磁界が均一に作用することが前提である。外乱磁界の作用源が導線５から十分に遠方にある場合は、磁性膜１２ａ、１２ｂによる磁界の作用は均一と考えてよいから、この場合は、作用源がどこにあっても、いくつあっても、それぞれの作用源による外乱磁界が測定結果に影響を与えることはない。しかしながら、磁性膜１２ａ、１２ｂにかなり近い位置に外乱磁界の作用源があるような場合には、磁性膜１２ａ、１２ｂに対する外乱磁界の作用が均一にならず、外乱磁界の作用がキャンセルされない場合が生じ得る。このような場合は、近接位置にある外乱磁界の作用源のみを磁気的に遮蔽するといった手段を施せばよい。
【００２６】
本発明に係る光プローブ電流センサは、外乱磁界の影響を排除して測定対象の電流値を測定することができることから、多様な外乱磁界が存在する環境下における電流の検知方法としてきわめて有効に利用できる。また、検知用のツールとして光を利用していることから、検知システムが電磁的外乱ノイズを受けない点においても有効である。
【００２７】
本実施形態では、磁性膜１２ａ、１２ｂの出力を合成した際に外乱磁界による作用を打ち消すため、磁性膜１２ａ、１２ｂにレーザ光を入射させる際には、磁性膜１２ａ、１２ｂの磁化方向を考慮して、磁性膜１２ａ、１２ｂと入射光との磁気カー効果の作用が同等になるように、言い換えれば、磁性膜１２ａに対する入射光の入射角度及び入射方向と、磁性膜１２ｂに対する入射光の入射角度及び入射方向が等しくなるように設定している。磁性膜１２ａと磁性膜１２ｂによる入射光の磁気カー効果の作用が異なると、その作用の差によって外乱磁界を打ち消す作用が損なわれるからである。実施形態のセンサヘッド１０において、磁性膜１２ａ、１２ｂに対する入射光の条件が全く同一になるように筐体２０内における光路を設定しているのはこのためである。
【００２８】
本明細書においては、センサヘッド１０内における光路を設定する光学系を導光光学系という。この導光光学系については、筐体２０の構成や、磁性膜１２ａ、１２ｂの配置によって適宜構成することが可能である。光路を設定する方法としては、ミラーにかえてプリズムを使用したり、導光用として光ファイバを利用したりすることが可能であり、筐体２０の内面を鏡面として反射させるといった方法を利用することもできる。図示例の筐体２０は筐体２０の内部を空間としたものであるが、筐体２０自体をその内部を含めて透明樹脂等の透明体によって形成し、透明体とミラーや磁性膜１２ａ、１２ｂを一体形成したセンサヘッド１０とすることも可能である。
【００２９】
もちろん、磁性膜１２ａ、１２ｂに対する入射光の作用、いいかえれば磁気カー効果の作用が完全に同一になるように光学系を設定しない場合でも、それぞれの磁性膜１２ａ、１２ｂについての磁気カー効果の作用をあらかじめ解析しておき、得られた信号をあらかじめ解析した解析結果に基づいて補正することにより、正しい測定結果を得るようにすることも理論的には可能である。
【００３０】
（他の構成例）
図２及び図３では、導線５を挟む配置として磁性膜１２ａと磁性膜１２ｂとを対向させて配置したが、磁性膜１２ａ、１２ｂは必ずしも対向する配置にしなければならないわけではない。
図５（ａ）は、磁性膜１２ａ、１２ｂを導線５を対向位置から相互に偏位させた配置とした例である。この場合も、外乱磁界の作用源が磁性膜１２ａ、１２ｂから十分に遠方にあれば、磁性膜１２ａ、１２ｂの合成出力を検出する方法により外乱磁界の作用をキャンセルして導線５の電流磁界のみに基づく測定信号を得ることができる。磁性膜１２ａ、１２ｂの面が相互に平行であり、磁性膜１２ａ、１２ｂに作用する外乱磁界の作用が同一であるからである。図５（ａ）では、説明上、導線５に対する磁性膜１２ａ、１２ｂの配置のみを示し、導光光学系の構成は省略している（以下、同様）。
【００３１】
図５（ｂ）は、センサヘッドに複数対の磁性膜を備える例を示す。この例では、導線５にセンサヘッドを取り付けた状態で、導線５の一方の面に磁性膜１２ａ、１２ｂが位置し、他方の面に磁性膜１２ｃ、１２ｄが位置する。センサヘッドに設ける導光光学系は、検出用のレーザ光が、磁性膜１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを経由しながらそれぞれ反射して測定光学系へ送出されるように設定する。レーザ光が磁性膜１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを経由する順は任意に選択できる。この場合も、磁性膜１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは必ずしも導線５を挟んで対向する配置にしなければならない訳ではない。
【００３２】
図６（ａ）は、断面が円形の導線６にセンサヘッドを取り付けて測定する例で、導線６にセンサヘッドを取り付けた状態で、導線６を挟んで磁性膜１２ａ、１２ｂが対向配置されるようにした例である。磁性膜１２ａ、１２ｂは、導線６の外面にならって湾曲していてもよいし、平面状であってもよい。磁性膜１２ａ、１２ｂが湾曲していても、磁性膜１２ａ、１２ｂの導線６の軸線方向と平行な両端縁を含む平面の面方向（図の１点鎖線）が互いに平行であれば、磁性膜１２ａ、１２ｂによる磁気カー効果の合成出力から外乱磁界がキャンセルされる。断面が円形の導線６の場合は、磁性膜１２ａ、１２ｂの面方向を平行として配置するとすれば、磁性膜１２ａ、１２ｂは対向配置される場合に限られる。
【００３３】
図６（ｂ）は、断面が円形の導線６の場合で、複数対に磁性膜１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを配置する例である。図示例では磁性膜１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを周方向に９０度ごと配置しているが、磁性膜１２ａ、１２ｃ、磁性膜１２ｂ、１２ｄがそれぞれ対向配置されるようにすればよい。センサヘッドに設ける導光光学系は、レーザ光がこれらの磁性膜１２ａ〜１２ｄをそれぞれ経由して測定光学系に送出されるように設定する。なお、磁気カー効果素子としての磁性膜を複数対に配置する場合の配置数は二対に限るものではない。
また、センサヘッドを取り付ける導線の形状（断面形状）は矩形状、円形状に限らず、楕円形状あるいはこれらを変形した形状のものについても適用可能である。
【００３４】
センサヘッドを導線に取り付ける際は、導線を断面方向に挟む配置で磁性膜が位置するようにセンサヘッドを取り付ける。センサヘッドの筐体２０には若干の柔軟性を有する素材を使用し、導線を筐体２０によってクランプした状態でセンサヘッドを固定する。センサヘッド（筐体）自体を透明体によって形成する場合は、ある程度の柔軟性を有する透明材料で筐体を形成して、導線をクランプするようにしてセンサヘッドを取り付けるとよい。センサヘッドを透明体によって形成した場合は、透明体の内部にミラー等の導光光学系を一対形成することもできるし、透明体の表面に成膜する方法によって磁性膜１２ａ、１２ｂが形成できるという利点もある。
【００３５】
導線の電流値を測定する際には、１本の導線の複数個所にセンサヘッドを装着して、複数点で電流値を測定するといったことができる。その場合に、導線上におけるセンサヘッドの取り付け向き、たとえば磁性膜が鉛直向きに導線を挟む配置、水平向きに導線を挟む向きといったように、導線を断面方向から見た場合の向きを調節し、外乱ノイズが入り込まないようにして測定することができる。
【００３６】
本発明に係る光プローブ電流センサは、センサヘッドと測定光学系とをセットにして使用する。測定光学系とセンサヘッドとは光ファイバによって相互に接続できるから、自動車のエンジンルーム内のように、複数個所の電流をモニターする必要があるような場合には、測定光学系を共通に使用し、個々の測定対象の導線にセンサヘッドを取り付け、センサヘッドと測定光学系とをそれぞれ光ケーブルで接続すればよい。測定光学系で、各センサヘッドへの検知信号（レーザ光）の切り替えをすることで、各々の測定個所での電流値を測定することができる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
上述した実施の形態の光プローブ電流センサは、磁気カー効果素子である磁性膜を備えるセンサヘッドを測定対象である導線に取り付けて測定する。本実施形態の光プローブ電流センサは、磁気カー効果素子としての磁性膜をあらかじめ設けた導線を使用し、導線に設けた磁性膜に位置合わせしてセンサヘッドを取り付ける方法によって導線の電流値を測定するものである。
本実施形態の光プローブ電流センサに用いるセンサヘッドは、検知用の磁性膜があらかじめ導線に設けられているから、光信号を検知するためのレーザ光を各々の磁性膜に導き、各々の磁性膜からの反射光を測定光学系に送出する導光光学系のみを備える。
【００３８】
導線に磁性膜を形成する場合は、第１の実施の形態と同様に、導線を断面方向から見て挟む配置、すなわち磁性膜の面方向が導線を挟んで互いに平行配置となるように形成する。導線に磁性膜を形成する方法は、導線にじかに成膜する方法の他に、表面に磁性膜を成膜した貼着用シートを用意し、導線の測定位置に磁性膜が形成された貼着シートを貼り着け、磁性膜の配置位置に合わせてセンサヘッドを取り付ければよい。センサヘッドと測定光学系とは光ケーブルを用いて接続する。
【００３９】
本実施形態の光プローブ電流センサは、導線の電流値に合った磁性膜を使用することができ、検出しようとする電流の大きさに合わせてもっとも感度のよい磁性膜を利用することが容易に可能である。導線により、あるいは使用状態によって、電流の変動範囲が異なるような場合は、導線ごとに検知用の磁性膜を変えることができると、より精度の良い測定が可能になる。このような場合に、センサヘッドと別に磁性膜を設ける構成としておけば、たとえば磁性膜を成膜した貼着シートを貼り着ける等により、測定に適した磁性膜を選択することが容易であり、一方、センサヘッドは共通に使用できるという利点がある。
【符号の説明】
【００４０】
５、６  導線
１０  センサヘッド
１２a、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  磁性膜
３０  測定光学系
３１  レーザ光源
３２  偏光子
３４  ビームスプリッタ
３６  測定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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