JP2658542B2

JP2658542B2 - 光変流器

Info

Publication number: JP2658542B2
Application number: JP2247913A
Authority: JP
Inventors: 英延小出
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1990-09-18
Publication date: 1997-09-30
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: JPH0472576A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、ガラス内を通る光が磁界の影響で偏光方
向が回転するファラデー効果を利用してガス絶縁開閉装
置などの高電圧導体に流れる比較的大きな電流の測定に
使用される光変流器に関する。

〔従来の技術〕

磁界内における偏光面の回転現象すなわちファラデー
効果を利用して電流を測定することができる。その原理
は、電流により生成された磁界中に置かれた鉛ガラスな
どのファラデー効果を示すガラス（以下、ファラデー効
果ガラスと称する）中を偏光光が通過する際に、偏光面
が角度θ＝Ｖ・Ｈ・Ｌ（ただし、V;ヴェルデ定数、H;光
の進行方向の磁界強度、Ｌ進行方向のガラス長）だけ回
転するのを周知の方法で検出して磁界強度Ｈを求めるこ
とによりファラデー効果ガラス近傍に流れる電流を測定
するものである。

通常の電流計測現場では複数本の導体が設置されてい
る場合が多く、測定しようとする導体の電流以外の電流
による磁界の影響を受けてしまう。そのため、測定の対
象となる導体以外の導体の電流の影響をなくす方法とし
て、単一のファラデー効果ガラスの中央部に貫通孔を設
け、この貫通孔に電流測定の対象となる導体を貫通さ
せ、この導体を一周してファラデー効果ガラス内を通過
する光路を設定した光変流器が知られている（特開昭58
−153174号公報）。

第11図はこの公報による発明の一実施例を示す光変流
器のファラデー効果ガラスとこれを貫通する導体の斜視
図である。この図において、略正方形をした板状のファ
ラデー効果ガラス１の中央部に貫通孔11が設けられてお
り、この貫通孔11に導体100が貫通した構造である。フ
ァラデー効果ガラス１はその右下に光を入れまた取り出
す入出片部16があり、直線偏光された入光17が下から上
に向かって入り、後述する光路を経てファラデー効果ガ
ラス１の周辺近くを一周してきた出光18が外部に取り出
される。入光17の生成装置や出光18の出光後の処理を行
う装置の図示は省略してある。ファラデー効果ガラス１
の周囲の辺は例えば上の水平の辺では厚みの半分の部分
が45度に削り取られて斜面12が形成された構成となって
おり、これらは後述するように他の３辺にも設けられて
いる。

第12図はファラデー効果ガラス１の投影図であり、第
13図（Ａ）は第11図と略同じ方向から見た正面図であ
り、その側面図を三角法に基づいてその周辺に図示して
ある。すなわち、第12図（Ｂ）は第12図（Ａ）を右から
みた図であり、第12図（Ｃ）は上から、第12図（Ｄ）は
左から、第12図（Ｅ）は下からそれぞれ見た側面図であ
る。各辺には前述のように厚みの半分を45度に削り取っ
て斜面が形成されている。これらの斜面はそれぞれ第12
図（Ａ）の上辺が斜面12、左辺が斜面13、下辺が斜面1
4、右辺が斜面15である。これらの図で光路は二点鎖線
で図示してあり、入出光及び反射部には英小文字を付し
てある。入光ａは第11図の入光17と同じであり、この入
光ａは斜面になっていない位置から入光しているので、
入光ａの方向はファラデー効果ガラス１の面に垂直にな
っており、屈折による方向の変化はなく境界面での反射
も最小になっている。

入光ａはファラデー効果ガラス１内を図の上に向かっ
て右上の頂点部に向かって直進し斜面12上の点ｂで反射
する。斜面12に対する光の侵入角度は45度であり、ファ
ラデー効果ガラス１を構成する鉛ガラスの屈折率は大き
いものでは1.8程度あり、小さくても1.5程度なのでガラ
ス内を45度の角度で表面に当たった光は全反射する。し
たがって、斜面12のｂ点にあたった光は全反射してその
方向を直角に曲げてファラデー効果ガラス１の厚み方向
に向きを変える。この光は第12図（Ｂ）に明らかなよう
に斜面15の点ｃに当たってもう一度向きを変えて第12図
（Ａ），（ｃ）に示すように上の辺に平行な向きになっ
て左上の頂点部に向かう。以後は右上の頂点部と同じよ
うに左上頂点部において斜面13の点ｄと斜面12の点ｅで
２回全反射して下方向に向きを変え、左下頂点部で斜面
14の点ｆと斜面13の点ｇでそれぞれ全反射してその向き
を右方向に向かう水平に変えて出光ｈとなる。

このように、光は正方形をしたファラデー効果ガラス
１の１つの頂点部から入光させ、それぞれの頂点部ごと
に２回直角に方向を変える全反射をさせて結果的にそれ
ぞれの辺に沿って周辺近くを１周回して入光位置に近い
位置から出光することにより貫通孔11を一周するように
構成されている。貫通孔11を貫通している導体に流れる
電流によって生成される磁界の周回積分はその周回経路
に無関係に導体を流れる電流に一致するという関係があ
るから、前述のように光路を一周させることによって光
が受ける偏光方向の回転角度は導体の電流に比例するこ
とになる。また、それぞれの頂点部で２回全反射させる
のは直線偏光された光が楕円偏光になるのを抑制するた
めであり、１回の全反射では入光が理想的な直線偏光光
であっても反射光は楕円偏光になってしまうという現象
があり、これを回避するためには適当な組み合わせの全
反射を２回させることによって偏光の歪みが打ち消しあ
って結果的に反射後も直線偏光光が得られる。前述の頂
点部における２回の全反射はこのような理由のために採
用されているものである。この場合、１回目の全反射と
２回目の全反射の間では楕円偏光となっているので、こ
の間で磁界による偏光角の回転が生ずると２回目の全反
射後の偏光は直線偏光にならず、僅かであっても楕円偏
光になってしまうという問題がある。したがって、例え
ば第12図（Ｂ）での点ｂとｃとの間の距離はなるべく小
さいのが望ましい。しかし光路の設定精度の点からこの
距離の最少寸法に制約が生じているのが実際である。な
お、光変流器を設置する装置によっては複数本の導体の
電流の方向がいずれも一方方向のために、ファラデー効
果ガラス１の厚み方向の磁界成分は無視できる程度に僅
かなものもあり、このような装置では前述のような現象
は問題にする必要はなくなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述から明らかなように、１つの傾斜12,13,14,15で
全反射に関与するのはその両端部だけであり、その中央
部はなんの役目も果たしていない。したがって、全反射
が有効に行われるための反射面を鏡面に仕上げるための
研磨は斜面の両端部だけでよい。しかし、実際の研磨作
業においては１つの平面の一部だけを研磨するというの
は困難な面があり、必ずその平面全体を研磨することに
なる。また、研磨される表面の周辺部が中央部よりもよ
り多く研磨されるという現象があるために、通常研磨さ
れる面に面を合わせたヤトイと称されているダミーのガ
ラスを周囲に配置して、これらを一緒に研磨することに
よって必要とする研磨面が一様に研磨されることにな
る。

前述のように、斜面12,13,14,15を設けるためにはこ
れら車面を全面にわたって研磨する必要があり、しかも
前述のようにヤトイを設けることになるが、大電流導体
の電流測定のための光変流器のファラデー効果ガラスで
は、導体断面寸法が増大することから貫通孔11の寸法も
大きくなり、これにともなってファラデー効果ガラス１
の寸法が増大することになる。したがって、４つの斜面
12,13,14,15を形成するための研磨はファラデー効果ガ
ラスの寸法増大に比例して研磨面が増大することによっ
て研磨に要する時間と費用が増大するという問題があ
る。光変流器が変圧器と同じ原理に基づく通常の計器用
変流器の代わりに使用されて効果があるのはガス絶縁開
閉装置などの高電圧機器であり、これらはまた容量も大
きいのが普通でその電流も千アンペア程度の大きな値の
ものが多いことから、前述のように、ファラデー効果ガ
ラス１の寸法は大きなものが必要になる。したがって、
前述のような研磨面の寸法増大による研磨時間、費用の
増大はなおのこと重要になるという問題がある。また、
研磨に多くの時間を要することはファラデー効果ガラス
を大量に製作する上での障害になるという問題もある。

この発明はこのような問題を解決し、研磨面が小さく
てすみ、研磨時間、費用が低減され、かつ量産にも適し
たファラデー効果ガラスを備えた光変流器を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するためにこの発明によれば、中央部
に導体を貫通させる貫通孔が設けられたファラデー効果
ガラスを備え、このファラデー効果ガラスの中に前記貫
通孔を周回する光路か設けられてなる光変流器におい
て、前記ファラデー効果ガラス内に前記貫通孔を周回す
る長方形状の光路を仮定し、この仮定光路の４つの頂点
部に光路を直角に曲げるための反射面としての４つの斜
面を前記ファラデー効果ガラスに設け、この斜面のうち
の３つにこの斜面に接着される接着面を持つ反射片を接
着し、残りの１つの斜面に直角プリズムからなる入出光
片を接着してなり、前記反射片が前記仮定光路の辺に沿
う光路を厚み方向に変える反射面と、この厚み方向に曲
げられた光路を前記辺に直角な隣の辺に平行に光路を変
える反射面との２つの反射面を有するものとし、また、
中央部に導体を貫通させる貫通孔が設けられたファラデ
ー効果ガラスを備え、このファラデー効果ガラスの中に
前記貫通孔を周回する光路か設けられてなる光変流器に
おいて、前記ファラデー効果ガラス内に前記貫通孔を周
回する長方形状の光路を仮定し、この仮定光路の３つの
頂点部にそれぞれの頂点を含み切り欠き面が前記仮定光
路に直交する切欠部を３つ設けてこれらの切欠部を互い
に直交する２つの接着面を持つ反射片を接着し、残り１
つの頂点部に光路を直角に曲げるための反射面としての
斜面を設けてこの斜面に直角プリズムからなる入出光片
を接着してなり、前記反射片が、前記仮定光路の辺に沿
う光路を厚み方向に変える反射面と、この厚み方向に曲
げられた光路を前記辺に直角な隣の辺に平行に光路を変
える反射面との２つの反射面を有するものとし、あるい
は、前述の光変流器において、ファラデー効果ガラス
が、円形板からなるものとし、又は、ファラデー効果ガ
ラスが、長方形板からなりこの長方形板の辺と仮定光路
の長方形の辺とが互いに平行であるものとし、また、前
述の光変流器において、反射片がファラデー効果ガラス
と異なる材料のガラスであるものとする。

〔作用〕

この発明の構成において、ファラデー効果ガラス内に
長方形の光路を仮定し、この仮定光路の４つの頂点部に
光路が直角に曲がる反射面としての斜面をそれぞれ設け
てこの斜面のうち３つにこの斜面に接着される接着面を
持つ反射片を接着し、残りの１つの斜面に直角プリズム
を入出光片として接着した構成とし、前述の反射片が、
仮定光路の辺に沿う光路を厚み方向に変える反射面と、
この厚み方向に変えられた光路を前述の辺に直角な隣の
辺に平行に光路を変える反射面との２つの反射面を備え
ることにより、入出片から１つの辺に平行に入光した光
は次の頂点部の斜面を通過してこの斜面に接着されてい
る反射片に入光し、この光はファラデー効果ガラスの厚
み方向に変える反射面にあたって全反射して厚み方向に
向きを変え、この光が隣の辺に平行に変えられる反射面
にあたって全反射してこの隣の片に平行に変えられて次
の隣の頂点部の方向に向かう。同じようにした次の頂点
部、更にその次の頂点部で反射片の中で２回ずつ直角に
曲がる全反射をして、結果的に電流が流れる導体が貫通
する貫通孔の周りを一周して入出片を通過してファラデ
ー効果ガラスから出光する。それぞれ３つの頂点部で２
回反射させる反射片はファラデー効果ガラスとは別に製
作することができるとともに、ファラデー効果ガラスの
寸法には無関係にその寸法形状を設定することができる
ので、寸法や形状の異なるファラデー効果ガラスに対し
て同じ寸法形状の反射片とすることができる。また、フ
ァラデー効果ガラスの斜面や反射片の反射面は全反射さ
せるために研磨して鏡面仕上げをする必要があるが、い
ずれも限定された小さな面が研磨面になるので研磨に要
する時間や費用が小さくて済む。

また、ファラデー効果ガラス内に設けた仮定光路の３
つの頂点部を直角に切り欠き、この切欠部に互いに直交
する２つの接着面を持つ反射片を接着し、残りの１つの
頂点部を前述の斜面と同様の斜面を設けて直角プリズム
からなる入出片片を接着した構成とし、反射片が、仮定
光路の辺に沿う光路を厚み方向に変える反射面と、この
厚み方向に変えられた光路を前記辺に直角の隣の辺に平
行に光路を変える反射面との２つの反射面を備えたこと
により、前述の頂点部に斜面を設けた場合と同じように
入出片を通って入光した光はそれぞれの反射片内で２回
ずつ全反射してからファラデー効果ガラスの周囲近くを
一周して入出片から出光する。直角に切り欠いた切欠部
や反射片の寸法はファラデー効果ガラスの寸法とは無関
係に設定できることから、前述の場合と同様に反射片を
標準化することができる。また、この反射片は２つの直
角プリズムを密着させることによって形成することがで
きるので、市販の直角プリズムを使用することにより光
変流器の価格低減を計ることができる。

ファラデー効果ガラスは長方形の仮定光路をその内部
に設定できその頂点部に斜面を設けた直角の切欠部を設
けたりすることが可能な限りどのような形状のものでも
よい。

ファラデー効果ガラスに円形板状を採用すれば、斜面
や切欠部を設ける際に研磨量が比較的少なくてすむ。ま
た、ファラデー効果ガラスの形状を正方形を含む長方形
板状にすれば、長方形の仮定光路をファラデー効果ガラ
スの形状に合わせて効率よく設定することができるの
で、ファラデー効果ガラスの材料使用量も少なくてす
む。

前述の切欠部とその部分に接着する反射片の形状が異
なる２種類の構成の異なる光変流器のいずれの場合で
も、反射片の材料をファラデー効果ガラスの材料と異な
るものを使用することができる。その場合、それぞれの
材料の屈折率は等しいことが理想的であり、かつ反射片
のファラデー効果の強さを決めるヴェルデ定数の小さな
材料が望ましい。特に特角の切欠部を設ける場合には反
射片とファラデー効果ガラスの接着面は全て光路に直交
しているので両者の屈折率が異なっても屈折による光路
の方向は変わらないので屈折率の違いの影響は小さい。
したがって、ヴェルデ定数が小さくしかも市販の直角プ
リズムを採用することが容易になる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図は
この発明の第１の実施例を示すファラデー効果ガラスの
斜視図である。この図においては、中央部に貫通孔21が
設けられた正方形状のファラデー効果ガラス２は、その
４つの頂点部がそれぞれ45度に切り欠かれて斜面22,23,
24,25を形成している。斜面22には後述する反射片26
が、斜面23には反射片27が、斜面24には反射片28がそれ
ぞれ接着され、斜面25には入出片29が接着される。この
図では反射片26,27,28及び入出片29はいずれも接着前の
状態を示してある。反射片26と28とは同一寸法形状であ
り、反射片27はこれらに対し面対称形状をしている。ま
た、入出片29は直角プリズムからなっている。

第２図はファラデー効果ガラス２及びこれに接着され
た反射片26,27,28及び入出片29の中を通る光路を第12図
と同様に図示した投影図であり、第12図と同様に正面図
である第２図（Ａ）とその周辺に４つの側面図を配置し
てあり、これらの図の関係は第12図と同じなので説明を
省略する。入光ａは入出片29を介してファラデー効果ガ
ラス２内に入り斜面22に取付けられた反射片26によって
２回全反射しその向きを水平方向に変え斜面23に向か
う。斜面23の反射片27、斜面24の反射片28でいずれも２
回全反射するとともに光路の向きを変えて結果的に出光
ｈが入出片29を介して出光してくる。

第３図は第２図の反射片26だけを取り出してその光路
とその反射の状況を示す投影図であり、それぞれ３つの
図の付属符号は第２図のそれに合わせてある。接着面26
3がファラデー効果ガラス２の斜面に接着される面であ
り、この面から侵入してきた入光ａに対して反射面261
は45度の角度を持っておりこの反射面261上の点ｂで光
は全反射して直角に曲げられた後の光の方向に45度の角
度を持つ反射面262の点ｃが再び全反射して直角に曲が
りこの２回の全反射で結果的に入光ａに対してこの図で
の出光ｄの向きが直角だけ変化して出光してゆく。この
ような光路は基本的には第12図の従来の光変流器のファ
ラデー効果ガラス１と同じである。

この反射片26の研磨が必要な面は反射面261,262及び
接着面263の３つの面である。また、ファラデー効果ガ
ラス２の研磨を必要とする面は４つの斜面22,23,24,25
である。これら４つの斜面22,23,24,25の寸法はファラ
デー効果ガラス２の縦横の寸法に無関係であり、ファラ
デー効果ガラス２の寸法が大きくなって研磨面の寸法の
不変である。また、反射片26,27,28及び入出片29もファ
ラデー効果ガラス２の寸法に無関係でよいから、反射片
の寸法や材料を標準化し同じ寸法形状のものを大量に生
産し数量効果による価格の低減が可能である。また、研
磨面はファラデー効果ガラス２も含めて限定された小さ
な面でよいので光変流器全体としての研磨を必要とする
面の数は増加するが研磨面積の総和が減少するので、１
つの光変流器を製作する際の研磨時間も減少する。ま
た、ファラデー効果ガラス２の斜面22,23,24,25や反射
片26,27,28は必要とする最少寸法は、光路の精度に関係
するものであり、光路の精度が高いと実際の光路が反射
片26,27,28の反射面から外れてしまわない範囲で反射片
26,27,28や斜面22,23,24,25寸法を小さくできることか
ら、光路の設定の技術の向上にともなって、これらの寸
法を縮小することによる光変流器の価格低減も期待でき
る。

反射片26,27,28の材料はファラデー効果ガラス２のそ
れと同じとするのが一般的である。一方、ファラデー効
果ガラス２と反射片26,27,28との接着面は光路に対して
45度の角度を持っているので、屈折率が異なるとこの接
着面で屈折が起こって光路が変えられることになって正
確な光路の設定が困難になるという問題がある。したが
って、反射片26,27,28の材料は屈折率はファラデー効果
ガラス２の材料と実質的に同じでしかもヴェルデ定数の
小さなガラスが最適となる。ファラデー効果ガラス２に
通常使用される鉛ガラスでも、ヴェルデ定数の小さな鉛
ガラス以外のガラスでもその屈折率は種々の値のものが
あるので、入射角が45度の光に対して全反射するに必要
な値の屈折率を有するものである範囲内において、前述
の最適の組み合わせとなる材料を選択することは可能で
ある。

第４図はこの発明の第２の実施例を示すファラデー効
果ガラスの斜視図であり、貫通孔21、斜面25及び入出片
29は第１図のそれと同じなので説明を省略する。斜面25
を設けた右下の頂点部を除く３つの頂点部はいずれも正
方形に切り欠かれて切欠部32,33,34を形成しており、こ
れら切欠部32,33,34に反射片36,37,38がそれぞれ取付け
られる。この図では取付け前の状態を示している。反射
片36,37,38は後述のように直角プリズム２つを合わせる
ことによって得られる形状になっている。

第５図と第４図のファラデー効果ガラス３と反射片3
6,37,38などにおける光路を示す投影図であり、５つの
図は関係は第２図と同じである。切欠部32は対称性が考
慮されて正方形になるように切り欠かれており、その内
角部に反射片36が嵌まるように取付けられており、その
接着面を介してファラデー効果ガラス３と反射片36との
間で光が出入りする。この図の場合も第１の実施例にお
ける第２図の場合と類似であり、入出片29を介して入光
ａが入光し、反射片36,37,38でそれぞれ２回ずつ反射す
ることにより貫通孔21の周りを一周した上で入出片29を
介し外部に出光孔ｈとして出光する。

第６図は第４図や第５図の反射片36だけを取り出して
その光路とその反射の状況を示す投影図であり、それぞ
れ３つの図の付属符号は第４図のそれと合わせてある。
反射片36は直角プリズム365,366を２つの接着した形状
をしており、ファラデー効果ガラス３とは接着面363,36
4が接着される。反射面361はファラデー効果ガラス３か
らの入光ａに対して45度の角度をしており、入光ａはこ
の反射面361の点ｂで全反射してその方向を直角に曲
げ、曲がった方向の光に45度の角度を持つ反射面362の
点ｃでもう一度全反射して再度直角に方向を変えこの図
での出光ｄとしてファラデー効果ガラス３に戻る。

反射片36の研磨を必要とする面は反射面361,362と接
着面363,364の４面である。また、２つの直角プリズム3
645,366を別々に製作し接着して反射片36を製作する場
合にはその接着面も研磨する必要がある。直角プリズム
を接着して反射片を製作する方法を採用することによっ
て、安価な市販の直角プリズムを使用できるという特長
がある。この場合、ファラデー効果ガラス３と反射片36
との材料の屈折率が異なる場合には接着面で一部の光が
反射するが、接着面と光の角度は直角なので屈折率が生
ずることはない。したがって、この実施例では屈折率が
接近している材料であるならばファラデー効果ガラス３
と異なる材料の反射片36,37,38を使用することが可能で
あり、前述のような市販のものを使用することによる効
果を上げることができる。

なお、前述ファラデー効果ガラス2,3ではいずれも貫
通孔は円形でこれにともなってファラデー効果ガラスの
形状も正方形としたが、貫通孔を貫通する導体の形状は
必ずしも円筒であるとは限らず断面が正方形の平角バー
の場合もあり得る。一方、光変流器を設置するための空
間はどのような機器であっても充分に確保できるとは限
らず、必要最少限に制約されるのが普通なので、貫通導
体が平角バーの場合は貫通孔を一方に長い形状にし、こ
れにともなって、ファラデー効果ガラスも長方形にする
ことになる。このようにファラデー効果ガラスの形状が
長方形の場合は１つの頂点部から次の頂点部に光が通過
する距離が異なるだけで頂点部の切欠部や反射片などの
形状は同じでよく、この発明を適用する上での制約には
ならない。ファラデー効果ガラスが長方形の場合は辺の
長さが長くなるので、この発明の効果がより大きくなる
という点が異なるのみである。

第７図はこの発明の第３の実施例を示す斜視図であ
り、第１図と共通の部材については同一の参照符号を付
けて詳細な説明を省略する。第７図の第１図との違いは
ファラデー効果ガラス４の形状を円板状にしたいことで
ある。第２図に二点鎖線と英小文字で示す光路は本来反
射片26,27,28及び入出片29によって決まるものであって
ファラデー効果ガラス４の形状は光路を阻害しない限り
影響しないのでこのように円板状であっても差し支えな
い。円板状にすると、斜面42,43,44,45の研磨量が少な
くなるという特長がある。

第８図はこの発明の第４の実施例を示す斜視図であ
り、ファラデー効果ガラス５が任意の形状の板でもよい
ことを示すものである。

第９図はこの発明の第５の実施例を示す斜視図であ
り、第４図と共通の部材については同一の参照符号を付
けて詳細な省略する。第９図の第４図のとの違いはファ
ラデー効果ガラス６の形状を第７図と同様に円板状にし
たことである。第５図に二点鎖線と英小文字で示す光路
は本来反射片36,373,38及び入出片29によって決まるも
のであって、第７図と同様にファラデー効果ガラス６は
光路を阻害しない限りその形状の影響はないのでこのよ
うに円板状であっても差し支えない。

第10図はこの発明の第６の実施例を示す斜視図であ
り、第８図と同様に切欠部を設けた光変流器の場合もフ
ァラデー効果ガラス７が任意の形状の板でもよいことを
示すものである。

なお、ファラデー効果ガラスの形状はいずれも厚みが
一定の板状のものとして図示してあるが、この厚みは一
定である必要はなく反射片や入出片の寸法以上でありさ
えすればよく、厚み寸法が位置によって変わるものであ
ってもよい。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、ファラデー効果ガラス内に
長方形の光路を仮定し、この仮定光路の４つの頂点部に
光路が直角に曲がる反射面としての斜面をそれぞれ設け
てこの斜面のうちの３つの反射片を接着し、残りの１つ
の斜面に直角プリズムを入出光片として接着した構成と
し、前述の反射片が、仮定光路の辺に沿う光路を厚み方
向に変える反射面と、この厚み方向に変えられた光路を
前述の辺に直角な隣の辺に平行に光路を変える反射面と
の２つの反射面を備えることにより、入出片から仮定光
路の１つの辺に平行に入光した光は次の頂点部の斜面を
通過してこの斜面に接着されている反射片に入光し、こ
の光はファラデー効果ガラスの厚み方向に方向を変える
反射面にあたって全反射して厚み方向に向きを変え、こ
の光が隣の片に平行に変えられる反射面にあたって全反
射してこの隣の片に平行に変えられて次の隣の頂点部の
方向に向かう。同じようにして次の頂点部、更にその次
の頂点部で反射片の中で２回ずつ直角に曲がる全反射を
して、結果的に電流が流れる導体が貫通する貫通孔の周
りを一周して入出片を通過してファラデー効果ガラスか
ら出光する。ファラデー効果ガラスの斜面や反射片の反
射面は研磨して鏡面仕上げをする必要があるが、いずれ
も限定された小さなが研磨面になるので研磨に要する時
間や費用が小さくてすむという効果が得られる。また、
それぞれ３つの頂点部で２回反射させる反射片はファラ
デー効果ガラスとは別に製作することができるととも
に、ファラデー効果ガラスの寸法には無関係にその寸法
形状を設定することができるので、寸法の異なるファラ
デー効果ガラスに対して同じ寸法形状に標準化できる。
したがって、同じ寸法形状の反射片を大量に製作するこ
とができることから数量効果に基づく価格低減を図るこ
とができる。更に、光路の寸法精度が向上すれば切欠部
や反射片の寸法を縮小することができるので、光路設定
精度の技術向上に伴ってこれらの寸法を縮小することに
よる研磨面積と材料使用量の低減か可能になる。

また、ファラデー効果ガラス内に設けた仮定光路の３
つの頂点部を直角に切り欠き、この切欠部を互いに直交
する２つの接着面を持つ反射片を接着し、残りの１つの
頂点部に前述の斜面と同様の斜面を設けて直角プリズム
からなる入出片片を接着した構成とし、反射片が、仮定
光路の辺に沿う光路を厚み方向に変える反射面と、この
厚み方向に変えられた光路をこの辺に直角な隣の辺に平
行に光路を変える反射面との２つの反射面を備えたこと
により、前述の頂点部に斜面を設けた場合と同じように
入出片を通って入光した光はそれぞれの反射片内で２回
ずつ全反射してからファラデー効果ガラスの周囲近くを
一周して入出片から出光する。直角に切り欠いた切欠部
や反射片の寸法はファラデー効果ガラスの寸法とは無関
係に設定できることから、前述の場合と同様に反射片を
標準化することができる。このように、前述の斜面を形
成するファラデー効果ガラスと同様に、研磨面積の縮
小、反射片の標準化及び光路設定精度の向上に基づく光
変流器の価格低減という効果が得られる。更に、この反
射片は２つの直角プリズムを合わせた形状になっている
ので、実際に市販の直角プリズムを２つの接着して反射
片を製作することができることから、なお一層の価格低
減が可能になるという効果が得られる。

ファラデー効果ガラスは長方形の仮定光路がその内部
に設定できその頂点部に斜面を設けたり直角の切欠部を
設けたりすることが可能な限りどのような形状のもので
もよい。ファラデー効果ガラスに円板状のものを採用す
れば、斜面や切欠部を設ける際に研磨量が比較的少なく
てすむという特長がある。また、ファラデー効果ガラス
の形状を正方形を含む長方形板状にしてその辺に平行に
なりように仮定光路の辺を設定することによりファラデ
ー効果ガラスの材料使用量とが最も少なくてすみ、これ
にともなって光変流器の重量も最小にすることができ
る。

前述の構成の異なるファラデー効果ガラスを持つ光変
流器のいずれの場合でも、反射片の材料をファラデー効
果ガラスの材料と異なるものを使用することができる。
その場合、それぞれの材料の屈折率は等しいことが理想
的であり、かつ反射片のファラデー効果の強さを決める
ヴェルデ定数の小さな材料が望ましい。特に直角の切欠
部を設ける場合には反射片とファラデー効果ガラスとの
接着面は全て光路に直交しているので両者の屈折率が異
なっても屈折による光路の変わりは生じないので屈折率
の違いの影響は小さい。したがって、ヴェルデ定数が小
さくしかも市販の直角プリズムを採用することが容易に
なるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１図の実施例を示すファラデー効
果ガラスの斜視図，第２図は第１図のファラデー効果ガ
ラスとその光路を示す投影図、第３図は第２図の１つの
反射片だけを取り出して示す投影図、第４図はこの発明
の第２の実施例を示すファラデー効果ガラスの斜視図、
第５図は第４図のファラデー効果ガラスとその光路を示
す投影図、第６図は第５図の１つの反射片だけを取り出
して示す投影図、第７図はこの発明の第３の実施例を示
すファラデー効果ガラスの斜視図，第８図はこの発明の
第４の実施例を示すファラデー効果ガラスの斜視図，第
９図はこの発明の第５の実施例を示すファラデー効果ガ
ラスの斜視図、第10図はこの発明の第６の実施例を示す
ファラデー効果ガラスの斜視図、第11図は従来の光変流
器のファラデー効果ガラスとこれを貫通する導体の斜視
図、第12図は第11図のファラデー効果ガラスとその光路
を示す投影図である。 1,2,3,4,5,6,7……ファラデー効果ガラス、 11,21,31,41,51,61,71……貫通孔、 100……貫通導体、 12,13,14,15,22,23,24,25,42,43,44,45,52,53,54,55…
…斜面、 26,27,28,36,37,38……反射片、29……入出片、 32,33,34,62,63,64,72,73,73……切欠部、 261,262,361,362……反射面、 263,363,364……接着面、 365,366……直角プリズム。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】中央部に導体を貫通させる貫通孔が設けら
れたファラデー効果ガラスを備え、このファラデー効果
ガラスの中に前記貫通孔を周回する光路か設けられてな
る光変流器において、前記ファラデー効果ガラス内に前記貫通孔を周回する長
方形状の光路を仮定し、この仮定光路の４つの頂点部に
光路を直角に曲げるための反射面としての４つの斜面を
前記ファラデー効果ガラスに設け、この斜面のうちの３
つにこの斜面に接着される接着面を持つ反射片を接着
し、残りの１つの斜面に直角プリズムからなる入出光片
を接着してなり、前記反射片が前記仮定光路の辺に沿う
光路を厚み方向に変える反射面と、この厚み方向に曲げ
られた光路を前記辺に直角な隣の辺に平行に光路を変え
る反射面との２つの反射面を有することを特徴とする光
変流器。
【請求項２】中央部に導体を貫通させる貫通孔が設けら
れたファラデー効果ガラスを備え、このファラデー効果
ガラスの中に前記貫通孔を周回する光路か設けられてな
る光変流器において、前記ファラデー効果ガラス内に前記貫通孔を周回する長
方形状の光路を仮定し、この仮定光路の３つの頂点部に
それぞれの頂点を含み切り欠き面が前記仮定光路に直交
する切欠部を３つ設けてこれらの切欠部を互いに直交す
る２つの接着面を持つ反射片を接着し、残り１つの頂点
部に光路を直角に曲げるための反射面としての斜面を設
けてこの斜面に直角プリズムからなる入出光片を接着し
てなり、前記反射片が、前記仮定光路の辺に沿う光路を
厚み方向に変える反射面と、この厚み方向に曲げられた
光路を前記辺に直角な隣の辺に平行に光路を変える反射
面との２つの反射面を有することを特徴とする光変流
器。
【請求項３】ファラデー効果ガラスが、円形板からなる
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光変流器。
【請求項４】ファラデー効果ガラスが、長方形板からな
りこの長方形板の辺と仮定光路の長方形の辺とが互いに
平行であることを特徴とする請求項１又は２記載の光変
流器。
【請求項５】反射片がファラデー効果ガラスと異なる材
料のガラスであることを特徴とする請求項１、２、３又
は４記載の光変流器。