特開 2023-158965 磁界センサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023158965

(43)【公開日】2023-10-31

(54)【発明の名称】磁界センサ装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/032 20060101AFI20231024BHJP

   G01R 15/24 20060101ALI20231024BHJP

【ＦＩ】

G01R33/032

G01R15/24 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022069059

(22)【出願日】2022-04-19

(71)【出願人】

【識別番号】000166948

【氏名又は名称】シチズンファインデバイス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100180806

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100160716

【弁理士】

【氏名又は名称】遠藤 力

(72)【発明者】

【氏名】土屋 智春

(72)【発明者】

【氏名】饗場 哲也

(72)【発明者】

【氏名】須江 聡

【テーマコード（参考）】

2G017

2G025

【Ｆターム（参考）】

2G017AA02

2G017AD12

2G017BA05

2G017BA11

2G025AB10

2G025AC06

(57)【要約】

【課題】入射光の光量を制御するために使用される電気信号を生成可能な磁界センサ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】磁界センサ装置１は、入射光を出射する発光部１０と、入射光が導入され、入射光に応じた戻り光を導出する磁界センサ１４と、戻り光をＳ偏光成分及びＰ偏光成分に分離し、Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分に基づいて、戻り光の光量を示す光量信号を生成する信号生成部２０と、光量信号に基づいて入射光の光量を制御する光量制御部１５とを有し、信号生成部２０は、Ｓ偏光成分の光量に応じた第１電流を出力する第１光電変換素子２２と、Ｐ偏光成分の光量に応じた第２電流を出力する第２光電変換素子２３と、第１電流を示す第１電流信号を生成する第１電流信号生成回路２５と、第２電流を示す第２電流信号を生成する第２電流信号生成回路２６と、第１電流信号と第２電流信号とを合成して光量信号を生成する光量信号生成回路２７とを有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入射光を出射する発光部と、
前記入射光が導入され、該入射光に応じた戻り光を導出し、且つ、少なくともその一部が所定の磁界内に配置可能な磁界センサと、
前記戻り光をＳ偏光成分及びＰ偏光成分に分離し、前記Ｓ偏光成分及び前記Ｐ偏光成分に基づいて、前記磁界センサが配置される磁界に応じた検出信号、及び前記戻り光の光量を示す光量信号を生成する信号生成部と、
前記入射光を前記磁界センサへ透過させ、且つ、前記戻り光を前記信号生成部へ分岐する光分岐部と、
前記光量信号に基づいて前記入射光の光量を制御する光量制御部と、を有し、
前記信号生成部は、
前記Ｓ偏光成分を受光して、受光した前記Ｓ偏光成分の光量に応じた第１電流を出力する第１光電変換素子と、
前記Ｐ偏光成分を受光して、受光した前記Ｐ偏光成分の光量に応じた第２電流を出力する第２光電変換素子と、
前記第１電流を示す第１電流信号を生成する第１電流信号生成回路と、
前記第２電流を示す第２電流信号を生成する第２電流信号生成回路と、
前記第１電流信号と前記第２電流信号とを合成して前記光量信号を生成する光量信号生成回路と、
を有する、ことを特徴とする磁界センサ装置。

【請求項2】

前記第１電流信号生成回路は、前記第１光電変換素子に直列接続される第１変換抵抗、及び前記第１変換抵抗に印加される第１変換電圧と絶対値が等しい電圧を前記第１電流信号として抽出する第１電流信号抽出回路を有し、
前記第２電流信号生成回路は、前記第２光電変換素子に直列接続される第２変換抵抗、及び前記第２変換抵抗に印加される第２変換電圧と絶対値が等しい電圧を前記第２電流信号として抽出する第２電流信号抽出回路を有する、請求項１に記載の磁界センサ装置。

【請求項3】

前記第１電流信号抽出回路は、前記第１変換抵抗の一端の電圧から前記第１変換抵抗の他端の電圧を減算する減算回路であり、
前記第２電流信号抽出回路は、前記第２変換抵抗の一端の電圧から前記第２変換抵抗の他端の電圧を減算する減算回路である、請求項２に記載の磁界センサ装置。

【請求項4】

前記第１電流信号生成回路は、前記第１電流と電流値が同一である電流を前記第１電流信号として抽出する第１電流信号抽出回路を有し、
前記第２電流信号生成回路は、前記第２電流と電流値が同一である電流を前記第２電流信号として抽出する第２電流信号抽出回路を有する、請求項１に記載の磁界センサ装置。

【請求項5】

前記第１電流信号抽出回路は、前記第１電流と電流値が同一である電流を前記第１電流信号として出力するカレントミラー回路であり、
前記第２電流信号抽出回路は、前記第２電流と電流値が同一である電流を前記第２電流信号として出力するカレントミラー回路である、請求項４に記載の磁界センサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁界センサ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ファラデー効果により磁界を検出するセンサ装置において、磁界が印加されるファラデー素子に入射される光の光量を、ファラデー素子からの戻り光の光量に基づいてフィードバック制御する磁界センサ装置が知られている（例えば、特許文献１及び２を参照）。特許文献１及び２は、戻り光の光量に基づいて入射光の光量を制御することで、発光素子及び光電変換素子とファラデー素子との間を光学的に接続する光ファイバ等の光路における減衰等のノイズを反映した入射光の光量の制御が可能になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５－１１９１３４号公報

【特許文献2】米国特許第１１０７９４１２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１及び２には、ファラデー素子からの戻り光を、入射光の光量を制御するために使用される電気信号に変換する電気回路の具体的な構成は開示されていない。

【0005】

本発明は、入射光の光量を制御するために使用される電気信号を生成可能な磁界センサ装置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】

【0006】

本発明に係る磁界センサ装置は、入射光を出射する発光部と、入射光が導入され、入射光に応じた戻り光を導出し、且つ、少なくともその一部が所定の磁界内に配置可能な磁界センサと、戻り光をＳ偏光成分及びＰ偏光成分に分離し、Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分に基づいて、磁界センサが配置される磁界に応じた検出信号、及び戻り光の光量を示す光量信号を生成する信号生成部と、入射光を磁界センサへ透過させ、且つ、戻り光を信号生成部へ分岐する光分岐部と、光量信号に基づいて入射光の光量を制御する光量制御部と、を有し、信号生成部は、Ｓ偏光成分を受光して、受光したＳ偏光成分の光量に応じた第１電流を出力する第１光電変換素子と、Ｐ偏光成分を受光して、受光したＰ偏光成分の光量に応じた第２電流を出力する第２光電変換素子と、第１電流を示す第１電流信号を生成する第１電流信号生成回路と、第２電流を示す第２電流信号を生成する第２電流信号生成回路と、第１電流信号と第２電流信号とを合成して光量信号を生成する光量信号生成回路とを有する。

【0007】

さらに、本発明に係る磁界センサ装置では、第１電流信号生成回路は、第１光電変換素子に直列接続される第１変換抵抗、及び第１変換抵抗に印加される第１変換電圧と絶対値が等しい電圧を第１電流信号として抽出する第１電流信号抽出回路を有し、第２電流信号生成回路は、第２光電変換素子に直列接続される第２変換抵抗、及び第２変換抵抗に印加される第２変換電圧と絶対値が等しい電圧を第２電流信号として抽出する第２電流信号抽出回路を有することが好ましい。

【0008】

さらに、本発明に係る磁界センサ装置では、第１電流信号抽出回路は、第１変換抵抗の一端の電圧から第１変換抵抗の他端の電圧を減算する減算回路であり、第２電流信号抽出回路は、第２変換抵抗の一端の電圧から第２変換抵抗の他端の電圧を減算する減算回路であることが好ましい。

【0009】

さらに、本発明に係る磁界センサ装置では、第１電流信号生成回路は、第１電流と電流値が同一である電流を第１電流信号として抽出する第１電流信号抽出回路を有し、第２電流信号生成回路は、第２電流と電流値が同一である電流を第２電流信号として抽出する第２電流信号抽出回路を有することが好ましい。

【0010】

さらに、本発明に係る磁界センサ装置では、第１電流信号抽出回路は、第１電流と電流値が同一である電流を第１電流信号として出力するカレントミラー回路であり、第２電流信号抽出回路は、第２電流と電流値が同一である電流を第２電流信号として出力するカレントミラー回路であることが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る磁界センサ装置は、入射光の光量を制御するために使用される電気信号を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態に係る磁界センサ装置を示すブロック図である。

【図2】図１に示す信号生成部の回路図である。

【図3】第２実施形態に係る磁界センサ装置を示すブロック図である。

【図4】図３に示す信号生成部の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下図面を参照して、本発明に係る磁界センサ装置について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

【0014】

（第１実施形態に係る磁界センサ装置の構成及び機能）
図１は、第１実施形態に係る磁界センサ装置を示すブロック図である。

【0015】

磁界センサ装置１は、発光部１０と、サーキュレータ１１と、第１光学素子１２と、光路部１３と、磁界センサ１４と、光量制御部１５と、信号生成部２０とを有する干渉型光磁界センサ装置である。発光部１０、サーキュレータ１１、第１光学素子１２、光路部１３、磁界センサ１４及び信号生成部２０の間の光路は、ＰＡＮＤＡ（Polarization-maintaining AND Absorption-reducing）ファイバ１６によって形成される。ＰＡＮＤＡファイバ１６の外径は、一例では１２５μｍである。なお、第１光学素子１２、光路部１３、磁界センサ１４及び信号生成部２０の間の光路は、ボウタイ（Bow-tie）ファイバ及び楕円ジャケット（Elliptical Jacket）ファイバ等の偏波保持型の光ファイバによって形成されてもよい。

【0016】

発光部１０は、発光素子１０ａと、アイソレータ１０ｂと、偏光子１０ｃとを有する。発光素子１０ａは、一例では半導体レーザ又は発光ダイオードであり、サーキュレータ１１、第１光学素子１２及び光路部１３を介して磁界センサ１４に入射する入射光を出射する。具体的には、発光素子１０ａとして、ファブリペローレーザー、スーパールミネッセンスダイオード等を好ましく用いることができる。発光素子１０ａから出射される入射光の光量は、光量制御部１５によって制御される。

【0017】

アイソレータ１０ｂは、発光素子１０ａから入射された光をサーキュレータ１１側に透過すると共に、サーキュレータ１１から入射された光を発光素子１０ａ側に透過しないことで、発光素子１０ａを保護する。アイソレータ１０ｂは、一例では偏光依存型光アイソレータであり、偏光無依存型光アイソレータであってもよい。

【0018】

偏光子１０ｃは、発光素子１０ａが発した光を直線偏波光にするための光学素子であり、その種類は特に限定されない。偏光子１０ｃで得られる第１直線偏波光は、サーキュレータ１１を介して第１光学素子１２に入射される。

【0019】

サーキュレータ１１は、発光部１０から出射された第１直線偏波光を第１光学素子１２に透過すると共に、第１光学素子１２から出射された第２直線偏波光を信号生成部２０に分岐する光分岐部である。サーキュレータ１１は、一例ではファラデー回転子、１／２波長板、偏光ビームスプリッタ、及び反射ミラーによって形成される。

【0020】

第１光学素子１２は、一例ではサーキュレータ１１から入射される第１直線偏波光の偏光面に対して方位角が２２．５度になるように配置された１／２波長板である。第１光学素子１２は、サーキュレータ１１から入射される第１直線偏波光の偏光面を４５度回転し、光路部１３に第１直線偏波光を出射する。第１光学素子１２で偏光面が４５度回転した第１直線偏波光は、Ｐ偏光である第１直線偏光ＣＷ１と、第１直線偏光ＣＷ１に直交するＳ偏光である第２直線偏光ＣＣＷ１とを有する。

【0021】

また、第１光学素子１２は、光路部１３から入射される直線偏波光である第２直線偏波光の偏光面を４５度回転し、サーキュレータ１１に出射する。

【0022】

光路部１３は、第１ビームスプリッタ１３ａと、第２ビームスプリッタ１３ｂと、第１光路１３ｃと、第２光路１３ｄと、第２光学素子１３ｅとを有する。

【0023】

第１ビームスプリッタ１３ａは、第１直線偏光ＣＷ１を第１光路１３ｃに出射すると共に、第２直線偏光ＣＣＷ１を第２光路１３ｄに出射する。また、第１ビームスプリッタ１３ａは、第３直線偏光ＣＷ２が第２光路１３ｄから入射されると共に、第４直線偏光ＣＣＷ２が第１光路１３ｃから入射される。第３直線偏光ＣＷ２及び第４直線偏光ＣＷ２は、第１光学素子１２に出射される第２直線偏波光の互いに直交する偏光成分である。

【0024】

第２ビームスプリッタ１３ｂは、第１直線偏光ＣＷ１が第１光路１３ｃから入射されると共に、第２直線偏光ＣＣＷ１が第２光路１３ｄから入射される。また、第２ビームスプリッタ１３ｂは、第３直線偏光ＣＷ２を第２光路１３ｄに出射すると共に、第４直線偏光ＣＣＷ２を第１光路１３ｃに出射する。

【0025】

第１ビームスプリッタ１３ａ及び第２ビームスプリッタ１３ｂは、入射光をＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離し、且つ、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを合成し出射する。第１ビームスプリッタ１３ａ及び第２ビームスプリッタ１３ｂは、一例ではプリズム型ビームスプリッタであるが、平面型ビームスプリッタ又はウェッジ型ビームスプリッタであってもよい。

【0026】

第１光路１３ｃは、第１ビームスプリッタ１３ａから導入された第１直線偏光ＣＷ１を第２ビームスプリッタ１３ｂに導出すると共に、第２ビームスプリッタ１３ｂから導入された第４直線偏光ＣＣＷ２を第１ビームスプリッタ１３ａに導出する。第２光路１３ｄは、第１ビームスプリッタ１３ａから導入された第２直線偏光ＣＣＷ２を第２ビームスプリッタ１３ｂに導出すると共に、第２ビームスプリッタ１３ｂから導入された第３直線偏光ＣＷ２を第１ビームスプリッタ１３ａに導出する。

【0027】

第１光路１３ｃは、一端が第１ビームスプリッタ１３ａに光学的に接続され且つ他端が第２ビームスプリッタ１３ｂに光学的に接続されたＰＡＮＤＡファイバである。第２光路１３ｄは、一端が第１ビームスプリッタ１３ａに光学的に接続され且つ他端が第２ビームスプリッタ１３ｂに光学的に接続されたＰＡＮＤＡファイバである。なお、第１光路１３ｃ及び第２光路１３ｄは、ボウタイファイバ及び楕円ジャケットファイバ等の偏波保持ファイバであってもよい。第２光路１３ｄには、第２光学素子１３ｅが配置される。

【0028】

第２光学素子１３ｅは、第１（１／４）波長板１３ｆと、第２（１／４）波長板１３ｇと、４５度ファラデー回転子１３ｈとを有する。

【0029】

第１（１／４）波長板１３ｆは、第２光路１３ｄを形成するＰＡＮＤＡファイバの遅相軸及び進相軸に対して光学軸が４５度傾斜して配置される１／４波長板である。第１（１／４）波長板１３ｆは、直線偏光を円偏光に変換すると共に、円偏光を直線偏光に変換する。

【0030】

第２（１／４）波長板１３ｇは、第２光路１３ｄを形成するＰＡＮＤＡファイバの遅相軸及び進相軸に対して光学軸が－４５度傾斜して配置される１／４波長板である。第２（１／４）波長板１３ｇは、４５度ファラデー回転子１３ｈから円偏光を直線偏光に変換すると共に、直線偏光を円偏光に変換する。

【0031】

４５度ファラデー回転子１３ｈは、第１（１／４）波長板１３ｆ及び第２（１／４）波長板１３ｇのそれぞれから入射される円偏光の位相を変化させるファラデー回転子である。

【0032】

４５度ファラデー回転子１３ｈは、第２（１／４）波長板１３ｇから出射される第２直線偏光ＣＣＷ１の位相が第１（１／４）波長板１３ｆに入射される直線偏光である第２直線偏光ＣＣＷ１の位相から４５シフトするように、第１（１／４）波長板１３ｆから入射される円偏光の位相を変化させる。また、４５度ファラデー回転子１３ｈは、第１（１／４）波長板１３ｆから出射される第３直線偏光ＣＷ２の位相が第２（１／４）波長板１３ｇに入射される第３直線偏光ＣＷ２の位相から－４５シフトするように、円偏光の位相を変化させる。

【0033】

磁界センサ１４は、ＰＡＮＤＡファイバ１６の先端に配置され、ＰＡＮＤＡファイバ１６を介して第２ビームスプリッタ１３ｂに光学的に接続される。磁界センサ１４は、第２ビームスプリッタ１３ｂとの間を光学的に接続される１／４波長板と、１／４波長板に光学的に接続されるファラデー回転子と、ファラデー回転子に光学的に接続されるミラー素子とを有する。１／４波長板は、ＰＡＮＤＡファイバ１６の遅相軸及び進相軸に対して光学軸が４５度傾斜して配置され、直線偏光である入射光の偏光状態を円偏光に変換すると共に、ファラデー回転子から円偏光として入射される戻り光の偏光状態を直線偏光に変換する。ファラデー回転子は、誘電体と、誘電体から安定的に相分離した状態で誘電体中に分散しているナノオーダの磁性体粒子とを有するグラニュラー膜であり、印加される磁界に応じたファラデー回転角だけ円偏光の位相を変化させる。磁界センサ１４は、発光部１０が出射した直線偏波光が入射光として入射されると共に、光ファイバ１６を介して入射光が入射されたときに、印加される磁界に応じた戻り光を出射する。

【0034】

光量制御部１５は、信号生成部２０から入力される光量信号Ｖ_Lに応じて、ＡＣＣ（Automactic Current Control）方式及びＡＰＣ（Automotic Power Control）方式等の制御手段によりにより発光素子１０ａが出射する入射光の光量をフィードバック制御する。ＡＣＣ方式及びＡＰＣ方式等の発光素子１０ａの制御手段は、よく知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0035】

信号生成部２０は、第３ビームスプリッタ２１と、第１光電変換素子２２と、第２光電変換素子２３と、検出信号生成回路２４と、第１電流信号生成回路２５と、第２電流信号生成回路２６と、光量信号生成回路２７とを有する。信号生成部２０は、サーキュレータ１１で分岐された第２直線偏波光をＳ偏光成分及びＰ偏光成分に分離し、分離したＳ偏光成分及びＰ偏光成分から、磁界センサ１４に印加される磁界に応じた検出信号Ｅｄ、及び戻り光の光量を示す光量信号Ｖ_Lを生成する。

【0036】

第３ビームスプリッタ２１は、プリズム型、平面型、ウェッジ基板型及び光導波路型等の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）であり、サーキュレータ１１で分岐された第２直線偏波光をＳ偏光成分Ｐ_SとＰ偏光成分Ｐ_Pとに分離する。

【0037】

第１光電変換素子２２及び第２光電変換素子２３のそれぞれは、一例ではＰＩＮフォトダイオードである。第１光電変換素子２２はＳ偏光成分Ｐ_Sを受光し、第２光電変換素子２３はＰ偏光成分Ｐ_Pを受光する。第１光電変換素子２２は、Ｓ偏光成分Ｐ_Sを受光して、受光したＳ偏光成分Ｐ_Sの光量に応じた第１電流Ｉ₁を検出信号生成回路２４及び第１電流信号生成回路２５に出力する。第２光電変換素子２３は、Ｐ偏光成分Ｐ_Pを受光して、受光したＰ偏光成分Ｐ_Pの光量に応じた第２電流Ｉ₂を検出信号生成回路２４及び第２電流信号生成回路２６に出力する。

【0038】

図２は、信号生成部２０の回路図である。

【0039】

検出信号生成回路２４は、可変抵抗３０と、検出バッファ回路３１と、検出増幅回路３２と、検出減算回路３３とを有する。可変抵抗３０は、一端が一例では５Ｖである第１電源電圧ＶＤＤに接続され、他端が接地される。検出バッファ回路３１は、第１検出オペアンプ３１ａと、第１検出抵抗３１ｂとを有し、可変抵抗３０の一点に接続され、０Ｖと電源電圧ＶＤＤとの間の電圧を選択して検出減算回路３３に出力する。第１検出オペアンプ３１ａの非反転入力端子は可変抵抗３０の一点を選択可能に接続され、第１検出オペアンプ３１ａの反転入力端子は第１検出抵抗３１ｂを介して第１検出オペアンプ３１ａの出力端子に接続される。

【0040】

検出増幅回路３２は、第２検出オペアンプ３２ａと、第２検出抵抗３２ｂとを有し、第１電流Ｉ₁と第２電流Ｉ₂との差に応じた差動電圧Ｖ_diffを反転増幅して検出減算回路３３に出力する。第２検出オペアンプ３２ａの非反転入力端子は接地され、第２検出オペアンプ３２ａの反転入力端子は第１光電変換素子２２のアノード、第２光電変換素子２３のカソード及び第２検出抵抗３２ｂの一端に接続される。第２検出オペアンプ３２ａの出力端子は、第２検出抵抗３２ｂの他端及び検出減算回路３３に接続され、差動電圧Ｖ_diffを検出減算回路３３に出力する。

【0041】

検出減算回路３３は、第３検出オペアンプ３３ａと、第３検出抵抗３３ｂと、第４検出抵抗３３ｃと、第５検出抵抗３３ｄと、第６検出抵抗３３ｅとを有する。第３検出オペアンプ３３ａの非反転入力端子は第３検出抵抗３３ｂ及び第４検出抵抗３３ｃの一端に接続され、第３検出オペアンプ３３ａの反転入力端子は第５検出抵抗３３ｄ及び第６検出抵抗３３ｅの一端に接続される。第３検出オペアンプ３３ａの出力端子は、第６検出抵抗３３ｅの他端に接続され、検出信号Ｅｄを出力する。第３検出抵抗３３ｂの他端は第２検出オペアンプ３２ａの出力端子の一端に接続され、第４検出抵抗３３ｃの他端は接地され、第５検出抵抗３３ｄの他端は第１検出オペアンプ３１ａの出力端子に接続される。

【0042】

検出減算回路３３は、第２検出オペアンプ３２ａから入力される差動電圧Ｖ_diffから、検出バッファ回路３１によって選択される可変抵抗３０の電圧を減算することで、検出信号Ｅｄを生成し、生成した検出信号Ｅｄを出力する。検出バッファ回路３１によって選択される可変抵抗３０の電圧を、第２検出オペアンプ３２ａにおいて発生するノイズ電圧と一致するように設定することで、第２検出オペアンプ３２ａにおいて発生するノイズ電圧を補償することができる。

【0043】

第１電流信号生成回路２５は、第１基準抵抗４０と、第１変換抵抗４１と、第１電流信号抽出回路４２とを有し、第１光電変換素子２２が受光するＳ偏光成分Ｐ_Sの光量に応じた第１電流Ｉ₁を示す第１電流信号Ｖ₁を生成する。第１基準抵抗４０は、一例では１ｋΩである第１基準抵抗値Ｒ_B1を有し、一端が第１電源電圧ＶＤＤに接続され、他端が第１変換抵抗４１の一端及び第１電流信号抽出回路４２に接続される。第１変換抵抗４１は、一例では１００Ωである第１変換抵抗値Ｒ_C1を有し、他端が第１光電変換素子２２のカソード及び第１電流信号抽出回路４２に接続される。第１基準抵抗４０及び第１変換抵抗４１は、第１光電変換素子２２に直列接続され、Ｓ偏光成分Ｐ_Sを受光することに応じて第１光電変換素子２２に流れる第１電流Ｉ₁に応じた電圧が印加される。第１基準抵抗４０には第１基準抵抗値Ｒ_B1と第１電流Ｉ₁とを乗じた第１基準電圧Ｖ_B1が印加され、第１変換抵抗４１には第１変換抵抗値Ｒ_C1と第１電流Ｉ₁とを乗じた第１変換電圧Ｖ_C1が印加される。

【0044】

第１電流信号抽出回路４２は、第１生成オペアンプ４３と、第１生成抵抗４４と、第２生成抵抗４５と、第３生成抵抗４６と、第４生成抵抗４７とを有する減算回路である。第１電流信号抽出回路４２は、第１変換抵抗４１に印加される第１変換電圧Ｖ_C1を反転した電圧を第１電流信号Ｖ１として抽出する。第１生成抵抗４４、第２生成抵抗４５、第３生成抵抗４６及び第４生成抵抗４７の抵抗値は、一例では１０ｋΩである。第１電流信号抽出回路４２の構成は、検出減算回路３３と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。第１電流信号抽出回路４２は、第１変換抵抗４１の一端の電圧から第１変換抵抗４１の他端の電圧を減算することで、第１変換抵抗４１に印加される第１変換電圧Ｖ_C1を反転した電圧を第１電流信号Ｖ₁として抽出する。

【0045】

第２電流信号生成回路２６は、第２基準抵抗５０と、第２変換抵抗５１と、第２電流信号抽出回路５２とを有し、第２光電変換素子２３が受光するＰ偏光成分Ｐ_Pの光量に応じた第２電流Ｉ₂を示す第２電流信号Ｖ₂を生成する。第２基準抵抗５０は、第１基準抵抗値Ｒ_B1と等しい第２基準抵抗値Ｒ_B2を有し、一端が第２電源電圧ＶＳＳに接続され、他端が第２変換抵抗５１の一端及び第２電流信号抽出回路５２に接続される。第２基準抵抗５０の一端が接続される第２電源電圧ＶＳＳは、一例では－５Ｖである。第２変換抵抗５１は、第１変換抵抗値Ｒ_C1と等しい第２変換抵抗値Ｒ_C2を有し、他端が第２光電変換素子２３のアノード及び第２電流信号抽出回路５２に接続される。第２基準抵抗５０及び第２変換抵抗５１は、第２光電変換素子２３に直列接続され、Ｐ偏光成分Ｐ_Pを受光することに応じて第２光電変換素子２３に流れる第２電流Ｉ₂に応じた電圧が印加される。第２基準抵抗５０には第２基準抵抗値Ｒ_B2と第２電流Ｉ₂とを乗じた第２基準電圧Ｖ_B2が印加され、第２変換抵抗５１には第２変換抵抗値Ｒ_C2と第２電流Ｉ₂とを乗じた第２変換電圧Ｖ_C2が印加される。

【0046】

第２電流信号抽出回路５２は、第２生成オペアンプ５３と、第５生成抵抗５４と、第６生成抵抗５５と、第７生成抵抗５６と、第８生成抵抗５７とを有する減算回路であり、第２変換抵抗５１に印加される第２変換電圧Ｖ_C2を第２電流信号Ｖ２として抽出する。第５生成抵抗５４、第６生成抵抗５５、第７生成抵抗５６及び第８生成抵抗５７の抵抗値は、一例では１０ｋΩである。第２電流信号抽出回路５２の構成は、検出減算回路３３と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。第２電流信号抽出回路５２は、第２変換抵抗５１の一端の電圧から第２変換抵抗５１の他端の電圧を減算することで、第２変換抵抗５１に印加される第２変換電圧Ｖ_C2を第２電流信号Ｖ₂として抽出する。

【0047】

光量信号生成回路２７は、光量減算回路６１と、光量バッファ６２とを有し、第１電流信号Ｖ１と第２電流信号Ｖ２とを合成して光量信号Ｖ_Lを生成し、生成した光量信号Ｖ_Lをする光量制御部１５に出力する。

【0048】

光量減算回路６１は、第１光量オペアンプ６３と、第１光量抵抗６４と、第２光量抵抗６５と、第３光量抵抗６６と、第４光量抵抗６７とを有する減算回路であり、第２電流信号Ｖ２から第１電流信号Ｖ１を減算し、光量信号Ｖ_Lを生成する。第１光量抵抗６４、第２光量抵抗６５、第３光量抵抗６６及び第４光量抵抗６７の抵抗値は、一例では１ｋΩである。光量減算回路６１の構成は、検出減算回路３３と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0049】

光量減算回路６１は、第２電流信号抽出回路５２において第２電流信号Ｖ₂として抽出された第２変換電圧Ｖ_C2から、第１電流信号抽出回路４２において第１電流信号Ｖ₁として抽出された第１変換電圧Ｖ_C1を反転した電圧を減算する。光量減算回路６１は、第２変換電圧Ｖ_C2から第１変換電圧Ｖ_C1を反転した電圧を減算することで、第１変換電圧Ｖ_C1と第２変換電圧Ｖ_C2とを加算して、光量信号Ｖ_Lを生成する。

【0050】

光量バッファ６２は、第２光量オペアンプ６８を有し、光量減算回路６１から入力される光量信号Ｖ_Lを光量制御部１５に出力する。光量制御部１５は、光量信号Ｖ_Lが入力されることに応じて、発光素子１０ａが出射する入射光の光量をフィードバック制御する。

【0051】

（第１実施形態に係る磁界センサ装置の作用効果）
磁界センサ装置１は、第１光電変換素子２２及び第２光電変換素子２３のそれぞれから出力される第１電流Ｉ₁及び第２電流Ｉ₂を示す第１電流信号Ｖ１及び第２電流信号Ｖ２を合成して光量信号Ｖ_Lを生成するので、簡便な構成により光量信号Ｖ_Lを生成できる。

【0052】

磁界センサ装置１は、減算回路である第１電流信号抽出回路４２によって第１変換抵抗４１に印加される第１変換電圧Ｖ_C1を反転した電圧を第１電流信号Ｖ１として抽出する。また、磁界センサ装置１は、減算回路である第２電流信号抽出回路５２によって第２変換抵抗５１に印加される第２変換電圧Ｖ_C2を第２電流信号として抽出する。磁界センサ装置１は、第１電流信号抽出回路４２及び第２電流信号抽出回路５２を簡便な回路構成で実現可能な減算回路により形成するので、簡便な構成により光量信号Ｖ_Lを生成できる。

【0053】

（第２実施形態に係る磁界センサ装置の構成及び機能）
図３は、第２実施形態に係る磁界センサ装置を示すブロック図である。

【0054】

磁界センサ装置２は、信号生成部７０を信号生成部２０の代わりに有することが磁界センサ装置１と相違する。信号生成部７０は、第１電流信号生成回路７１及び第２電流信号生成回路７２を第１電流信号生成回路２５及び第２電流信号生成回路２６の代わりに有することが信号生成部２０と相違する。第１電流信号生成回路７１及び第２電流信号生成回路７２以外の磁界センサ装置２の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された磁界センサ装置１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0055】

図４は、信号生成部７０の回路図である。

【0056】

第１電流信号生成回路７１は、第１基準抵抗７３と、第１電流信号抽出回路７４とを有し第１光電変換素子２２が受光するＳ偏光成分Ｐ_Sの光量に応じた第１電流Ｉ₁を示す第１電流信号Ｉ_O1を生成する。第１基準抵抗７３は、一例では１ｋΩである第１基準抵抗値Ｒ_B1を有し、一端が第１電流信号抽出回路７４に接続され、他端が第１光電変換素子２２のアノードに接続される。

【0057】

第１電流信号抽出回路７４は、ｐＭＯＳＦＥＴである第１トランジスタ７５及び第２トランジスタ７６を有し、第１電流信号Ｉ_O1を抽出する。第１トランジスタ７５及び第２トランジスタ７６のゲート並びに第１トランジスタ７５のドレインは第１基準抵抗７３の一端に接続され、第１トランジスタ７５及び第２トランジスタ７６のソースは第１電源電圧ＶＤＤに接続される。第２トランジスタ７６のドレインは第３光量抵抗６６の一端に接続される。第１トランジスタ７５及び第２トランジスタ７６は、カレントミラー回路を形成する。Ｓ偏光成分Ｐ_Sを受光することに応じて第１光電変換素子２２に第１電流Ｉ₁が流れることに応じて、第１トランジスタ７５のドレイン電流として第１電流Ｉ₁が流れる。第１トランジスタ７５のドレイン電流として第１電流Ｉ₁が流れると、第１電流Ｉ₁と電流量が同一である第１電流信号Ｉ_O1が第２トランジスタ７６のドレイン電流として流れる。

【0058】

第２電流信号生成回路７２は、第２基準抵抗７７と、第２電流信号抽出回路７８とを有し第２光電変換素子２３が受光するＰ偏光成分Ｐ_Pの光量に応じた第２電流Ｉ₂を示す第２電流信号Ｉ_O2を生成する。第２基準抵抗７７は、第１基準抵抗値Ｒ_B1と等しい第２基準抵抗値Ｒ_B2を有し、一端が第２光電変換素子２３に接続され、他端が第２電流信号抽出回路７８に接続される。

【0059】

第２電流信号抽出回路７８は、ｎＭＯＳＦＥＴである第３トランジスタ７９及び第４トランジスタ８０を有し、第２電流信号Ｉ_O2を抽出する。第３トランジスタ７９及び第４トランジスタ８０のゲート並びに第３トランジスタ７９のドレインは第２基準抵抗７７の他端に接続され、第３トランジスタ７９及び第４トランジスタ８０のソースは第２電源電圧ＶＳＳに接続される。第４トランジスタ８０のドレインは第１光量抵抗６４の一端に接続される。第３トランジスタ７９及び第４トランジスタ８０は、第１トランジスタ７５及び第２トランジスタ７６と同様に、カレントミラー回路を形成する。Ｐ偏光成分Ｐ_Pを受光することに応じて第２光電変換素子２３に第２電流Ｉ₂が流れることに応じて、第３トランジスタ７９のドレイン電流として第２電流Ｉ₂が流れる。第３トランジスタ７９のドレイン電流として第２電流Ｉ₂が流れると、第２電流Ｉ₂と電流量が同一であり且つ第１電流Ｉ₁と反対の方向に流れる第２電流信号Ｉ_O2が第４トランジスタ８０のドレイン電流として流れる。

【0060】

光量減算回路６１は、第１電流Ｉ₁と電流値が同一である第１電流信号Ｉ_O1から、第２電流Ｉ₂と電流値が同一であり且つ第１電流Ｉ₁と反対の方向に流れる第２電流信号Ｉ_O2を減算する。光量減算回路６１は、第１電流信号Ｉ_O1から第１電流Ｉ₁と反対の方向に流れる第２電流信号Ｉ_O2を減算することで、第１電流信号Ｉ_O1と第２電流信号Ｉ_O2とを加算して、光量信号Ｖ_Lを生成する。

【0061】

（第２実施形態に係る磁界センサ装置の作用効果）
磁界センサ装置２は、カレントミラー回路である第１電流信号抽出回路７４によって第１電流Ｉ₁と電流量が同一である第１電流信号Ｉ_O1を抽出する。また、磁界センサ装置１は、カレントミラー回路である第２電流信号抽出回路７８によって第２電流Ｉ₂と電流量が同一であり且つ第１電流Ｉ₁と反対の方向に流れる第２電流信号Ｉ_O2を抽出する。磁界センサ装置１は、第１電流信号抽出回路４２及び第２電流信号抽出回路５２を簡便な回路構成で実現可能なカレントミラー回路により形成するので、簡便な構成により光量信号Ｖ_Lを生成できる。

【0062】

（実施形態に係る磁界センサ装置の変形例）
磁界センサ装置１及び２は、干渉型光磁界センサ装置であるが、実施形態に係る磁界センサは、干渉型光磁界センサ装置以外の磁界センサであってもよい。

【0063】

また、磁界センサ装置１及び２では、光量信号生成回路２７は、減算処理を実行する光量減算回路６１を有するが、実施形態に係る磁界センサでは、光量信号生成回路は、第１電流信号及び第２電流信号を加算する加算回路を有してもよい。

【0064】

また、磁界センサ装置２では、第１電流信号抽出回路７４及び第２電流信号抽出回路７８は、ＭＯＳＦＥＴにより形成される。しかしながら、実施形態に係る磁界センサでは、第１電流信号抽出回路及び第２電流信号抽出回路は、バイポーラトランジスタによって形成されてもよい。

【0065】

また、磁界センサ装置１では、第１電流信号抽出回路４２及び第２電流信号抽出回路５２は、減算回路として形成されるが、実施形態に係る磁界センサでは、第１電流信号抽出回路及び第２電流信号抽出回路は、加算回路として形成されてもよい。

【0066】

また、磁界センサ装置２では、第１電流信号抽出回路７４及び第２電流信号抽出回路７８は、ＭＯＳＦＥＴにより形成される。しかしながら、実施形態に係る磁界センサでは、第１電流信号抽出回路及び第２電流信号抽出回路は、バイポーラトランジスタによって形成されてもよい。

【符号の説明】

【0067】

１、２ 磁界センサ装置
１０ 発光部
１１ サーキュレータ
１２ １／２波長板
１３ 光路部
１４ 磁界センサ
１５ 光量制御部
２０、７０ 信号生成部
２１ 第３ビームスプリッタ
２２ 第１光電変換素子
２３ 第２光電変換素子
２４ 検出信号生成回路
２５、７１ 第１電流信号生成回路
２６、７２ 第２電流信号生成回路
２７ 光量信号生成回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】