JP2003332781A - アクティブ磁場キャンセラ - Google Patents
アクティブ磁場キャンセラInfo
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- JP2003332781A JP2003332781A JP2002141242A JP2002141242A JP2003332781A JP 2003332781 A JP2003332781 A JP 2003332781A JP 2002141242 A JP2002141242 A JP 2002141242A JP 2002141242 A JP2002141242 A JP 2002141242A JP 2003332781 A JP2003332781 A JP 2003332781A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気制御空間において広範囲にわたって良好
な磁気シールド特性を有するアクティブ磁場キャンセラ
を提供する。 【解決手段】 磁場制御空間１１の両側に対向配置され
たループコイル１２Ａ，１２Ｂ及び、この各々に流す電
流Ｉ１，Ｉ２を調節する電流調節手段１３Ａ，１３Ｂか
らなる磁場形成部１４を少なくとも一組と、上記磁場形
成部１４におけるループコイル１２Ａ，１２Ｂのそれぞ
れの近くに配置された磁気センサ１５Ａ，１５Ｂと、磁
気センサ１５Ａ，１５Ｂにより検出された磁気の強さを
示す磁気信号を受けて、これに基づき電流調節手段１３
Ａ，１３Ｂに制御信号を出力し、ループコイル１２Ａ，
１２Ｂにおける電流を調節させることにより磁場制御空
間１１の磁場を制御するコントローラ１６とからアクテ
ィブ磁場キャンセラ１が形成されている。
な磁気シールド特性を有するアクティブ磁場キャンセラ
を提供する。 【解決手段】 磁場制御空間１１の両側に対向配置され
たループコイル１２Ａ，１２Ｂ及び、この各々に流す電
流Ｉ１，Ｉ２を調節する電流調節手段１３Ａ，１３Ｂか
らなる磁場形成部１４を少なくとも一組と、上記磁場形
成部１４におけるループコイル１２Ａ，１２Ｂのそれぞ
れの近くに配置された磁気センサ１５Ａ，１５Ｂと、磁
気センサ１５Ａ，１５Ｂにより検出された磁気の強さを
示す磁気信号を受けて、これに基づき電流調節手段１３
Ａ，１３Ｂに制御信号を出力し、ループコイル１２Ａ，
１２Ｂにおける電流を調節させることにより磁場制御空
間１１の磁場を制御するコントローラ１６とからアクテ
ィブ磁場キャンセラ１が形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外乱としての外部
磁場の影響を軽減するためのアクティブ磁場キャンセラ
に関するものである。
磁場の影響を軽減するためのアクティブ磁場キャンセラ
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子顕微鏡、電子ビーム露光装置
等の電子応用機器は、高性能化に伴い電磁ノイズに極め
て敏感になっている。一方で、電磁ノイズの発生源は増
大しつつあり、上記装置の設置空間での外乱による磁場
変動を抑制するための対策が必要となっている。このた
め、従来、例えば図１１に示すように、ヘルムホルツコ
イルを用いた磁気シールド装置２０が提案されている。
この磁気シールド装置２０は、磁場制御空間２１を挟ん
で同軸に対向配置され、同じ大きさの電流Ｉが流される
同じ巻数、同じ寸法の一対のループコイル２２Ａ，２２
Ｂを有しており、このループコイル２２Ａ，２２Ｂは電
流調節手段２３に接続されている。
等の電子応用機器は、高性能化に伴い電磁ノイズに極め
て敏感になっている。一方で、電磁ノイズの発生源は増
大しつつあり、上記装置の設置空間での外乱による磁場
変動を抑制するための対策が必要となっている。このた
め、従来、例えば図１１に示すように、ヘルムホルツコ
イルを用いた磁気シールド装置２０が提案されている。
この磁気シールド装置２０は、磁場制御空間２１を挟ん
で同軸に対向配置され、同じ大きさの電流Ｉが流される
同じ巻数、同じ寸法の一対のループコイル２２Ａ，２２
Ｂを有しており、このループコイル２２Ａ，２２Ｂは電
流調節手段２３に接続されている。
【０００３】一対のループコイル２２Ａ，２２Ｂ間に
は、一つの磁気センサ２４が配置され、この磁気センサ
２４からこれにより検出された磁場強さを示す検出信号
がコントローラ２５に入力されている。即ち、ループコ
イル２２Ａ，２２Ｂ間の磁場制御空間２１には、外乱磁
場が存在する一方、この外乱磁場を遮蔽するようにルー
プコイル２２Ａ，２２Ｂにより磁場制御空間２１に補償
磁場が形成されており、磁気センサ２４により、この外
乱磁場と補償磁場との差である磁場制御誤差が検出され
る。さらに、この磁場制御誤差をできるだけ小さくする
電流Ｉがコントローラ２５により演算され、この演算結
果に基づき、コントローラ２５から電流調節手段２３に
制御信号が出力される。そして、この電流調節手段２３
により、ループコイル２２Ａ，２２Ｂの電流Ｉが調節さ
れ、磁場制御空間２１における補償磁場の強さが制御さ
れる。
は、一つの磁気センサ２４が配置され、この磁気センサ
２４からこれにより検出された磁場強さを示す検出信号
がコントローラ２５に入力されている。即ち、ループコ
イル２２Ａ，２２Ｂ間の磁場制御空間２１には、外乱磁
場が存在する一方、この外乱磁場を遮蔽するようにルー
プコイル２２Ａ，２２Ｂにより磁場制御空間２１に補償
磁場が形成されており、磁気センサ２４により、この外
乱磁場と補償磁場との差である磁場制御誤差が検出され
る。さらに、この磁場制御誤差をできるだけ小さくする
電流Ｉがコントローラ２５により演算され、この演算結
果に基づき、コントローラ２５から電流調節手段２３に
制御信号が出力される。そして、この電流調節手段２３
により、ループコイル２２Ａ，２２Ｂの電流Ｉが調節さ
れ、磁場制御空間２１における補償磁場の強さが制御さ
れる。
【０００４】磁気シールド装置２０の制御系統は図１２
のように表され、図中の各符号の意味は、以下の通りで
ある。 x１，xＰ ：磁気センサ２４及び点Ｐの各位置における外乱磁場の強さ （Ｐは、ループコイル２２Ａ，２２Ｂの中心を結ぶ線上の任意の 点） m１１，m１Ｐ ：ループコイル２２Ａに流れる電流Ｉにより磁気センサ２４及 び点Ｐの各位置に生成される 補償磁場の強さ m２１，m２Ｐ ：ループコイル２２Ｂに流れる電流Ｉにより磁気センサ２４及 び点Ｐの各位置に生成される補償磁場の強さ e１，eＰ ：磁気センサ２４及び点Ｐの各位置における磁場制御誤差（＝ 外乱磁場−補償磁場） F ：電流調節手段２３に制御信号を出力するコントローラ２５の フィードバック伝達関数 i ：コントローラ２５から電流調節手段２３に出力される制御信 号 H１１，H１Ｐ ：ループコイル２２Ａと磁気センサ２４及び点Ｐのそれぞれと の間の電流−磁場変換伝達関数 H２１，H２Ｐ ：ループコイル２２Ｂと磁気センサ２４及び点Ｐのそれぞれと の間の電流−磁場変換伝達関数
のように表され、図中の各符号の意味は、以下の通りで
ある。 x１，xＰ ：磁気センサ２４及び点Ｐの各位置における外乱磁場の強さ （Ｐは、ループコイル２２Ａ，２２Ｂの中心を結ぶ線上の任意の 点） m１１，m１Ｐ ：ループコイル２２Ａに流れる電流Ｉにより磁気センサ２４及 び点Ｐの各位置に生成される 補償磁場の強さ m２１，m２Ｐ ：ループコイル２２Ｂに流れる電流Ｉにより磁気センサ２４及 び点Ｐの各位置に生成される補償磁場の強さ e１，eＰ ：磁気センサ２４及び点Ｐの各位置における磁場制御誤差（＝ 外乱磁場−補償磁場） F ：電流調節手段２３に制御信号を出力するコントローラ２５の フィードバック伝達関数 i ：コントローラ２５から電流調節手段２３に出力される制御信 号 H１１，H１Ｐ ：ループコイル２２Ａと磁気センサ２４及び点Ｐのそれぞれと の間の電流−磁場変換伝達関数 H２１，H２Ｐ ：ループコイル２２Ｂと磁気センサ２４及び点Ｐのそれぞれと の間の電流−磁場変換伝達関数
【０００５】図１１及び図１２から分かるように、コン
トローラ２５は、磁気センサ２４から磁場制御誤差e１
を示す入力信号を受け、電流調節手段２３に制御信号ｉ
を出力し、この結果、磁気センサ２４の位置には、ルー
プコイル２２Ａにより補償磁場m１１（＝ｉ・H１１）
が、ループコイル２２Ｂにより補償磁場m２１（＝ｉ・H
２１）がそれぞれ形成され、点Ｐの位置には、ループコ
イル２２Ａにより補償磁場m１Ｐ（＝ｉ・H１Ｐ）が、ル
ープコイル２２Ｂにより補償磁場m２Ｐ（＝ｉ・H ２Ｐ）
がそれぞれ形成される。そして、磁気センサ２４の位置
では、新たに磁場制御誤差e１（＝x１―m１１―m２１）
が生じ、上述したようにこれを示す信号がコントローラ
２５に入力される一方、点Ｐの位置では、新たに磁場制
御誤差eＰ（＝xＰ―m１Ｐ―m２Ｐ）が生じる。そして、
磁気シールド装置２０としては、常にこの点Ｐでの磁場
制御誤差eＰを零に限りなく近付けることができれば理
想的である。
トローラ２５は、磁気センサ２４から磁場制御誤差e１
を示す入力信号を受け、電流調節手段２３に制御信号ｉ
を出力し、この結果、磁気センサ２４の位置には、ルー
プコイル２２Ａにより補償磁場m１１（＝ｉ・H１１）
が、ループコイル２２Ｂにより補償磁場m２１（＝ｉ・H
２１）がそれぞれ形成され、点Ｐの位置には、ループコ
イル２２Ａにより補償磁場m１Ｐ（＝ｉ・H１Ｐ）が、ル
ープコイル２２Ｂにより補償磁場m２Ｐ（＝ｉ・H ２Ｐ）
がそれぞれ形成される。そして、磁気センサ２４の位置
では、新たに磁場制御誤差e１（＝x１―m１１―m２１）
が生じ、上述したようにこれを示す信号がコントローラ
２５に入力される一方、点Ｐの位置では、新たに磁場制
御誤差eＰ（＝xＰ―m１Ｐ―m２Ｐ）が生じる。そして、
磁気シールド装置２０としては、常にこの点Ｐでの磁場
制御誤差eＰを零に限りなく近付けることができれば理
想的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の磁気シ
ールド装置２０では、コントローラ２５からの単一の制
御信号ｉにより、ループコイル２２Ａ，２２Ｂを流れる
電流を等しく調節しており、構造上、ループコイル２２
Ａ，２２Ｂのそれぞれを流れる電流を異ならせることは
できない。このため、磁束密度に関するシミュレーショ
ンにより得られた図１３に示すように、磁気シールド装
置２０では、ループコイル２２Ａ，２２Ｂ間に生じる磁
束密度は、ループコイル２２Ａ，２２Ｂの中心を結ぶ線
の上下で対称になるだけでなく、ループコイル２２Ａ，
２２Ｂの中心、即ち点Ｏの左右についても対称になる。
そして、ループコイル２２Ａ，２２Ｂの中心を結ぶ線の
近くでは、一方のループコイル２２Ａから他方のループ
コイル２２Ｂまで、磁束密度は略均一で、殆ど変化がな
い。なお、図１３において、矢印の方向は磁束の方向を
示し、矢印の長さは磁束密度の大きさを示している。
ールド装置２０では、コントローラ２５からの単一の制
御信号ｉにより、ループコイル２２Ａ，２２Ｂを流れる
電流を等しく調節しており、構造上、ループコイル２２
Ａ，２２Ｂのそれぞれを流れる電流を異ならせることは
できない。このため、磁束密度に関するシミュレーショ
ンにより得られた図１３に示すように、磁気シールド装
置２０では、ループコイル２２Ａ，２２Ｂ間に生じる磁
束密度は、ループコイル２２Ａ，２２Ｂの中心を結ぶ線
の上下で対称になるだけでなく、ループコイル２２Ａ，
２２Ｂの中心、即ち点Ｏの左右についても対称になる。
そして、ループコイル２２Ａ，２２Ｂの中心を結ぶ線の
近くでは、一方のループコイル２２Ａから他方のループ
コイル２２Ｂまで、磁束密度は略均一で、殆ど変化がな
い。なお、図１３において、矢印の方向は磁束の方向を
示し、矢印の長さは磁束密度の大きさを示している。
【０００７】この結果、本発明との比較において後述す
るように、この磁気シールド装置２０の場合、磁気シー
ルドは一対のループコイル２２Ａ，２２Ｂ間の一点での
みしか行えず、この一点から離れるにつれて磁気シール
ド特性が悪くなるという問題を有している。本発明は、
斯る従来の問題点をなくすことを課題としてなされたも
ので、磁気制御空間において広範囲にわたって良好な磁
気シールド特性を有するアクティブ磁場キャンセラを提
供しようとするものである。
るように、この磁気シールド装置２０の場合、磁気シー
ルドは一対のループコイル２２Ａ，２２Ｂ間の一点での
みしか行えず、この一点から離れるにつれて磁気シール
ド特性が悪くなるという問題を有している。本発明は、
斯る従来の問題点をなくすことを課題としてなされたも
ので、磁気制御空間において広範囲にわたって良好な磁
気シールド特性を有するアクティブ磁場キャンセラを提
供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１発明は、磁場制御空間を挟んで対向配置され、
この磁場制御空間を横切る一軸を中心軸とし、互いに独
立した対をなす二つのループコイル及びこの内の一方の
ループコイルに流す電流を調節する一方の電流調節手段
及び上記二つの内の他方のループコイルに流す電流を調
節する他方の電流調節手段からなる少なくとも一組の磁
場形成部と、上記二つのループコイルから等距離の上記
中心軸上の点と上記一方のループコイルとの間に配置さ
れた一方の磁気センサと、上記点と上記他方のループコ
イルとの間に配置された他方の磁気センサと、上記両磁
気センサから、これらにより検出された磁場の強さを示
す検出信号を受けて、これに基づき、上記両電流調節手
段に対して、上記磁場制御空間における磁場を打消す磁
場を形成する電流を上記両ループコイルに生じさせるた
めの制御信号を別個に出力するコントローラとを備えた
構成とした。
に、第１発明は、磁場制御空間を挟んで対向配置され、
この磁場制御空間を横切る一軸を中心軸とし、互いに独
立した対をなす二つのループコイル及びこの内の一方の
ループコイルに流す電流を調節する一方の電流調節手段
及び上記二つの内の他方のループコイルに流す電流を調
節する他方の電流調節手段からなる少なくとも一組の磁
場形成部と、上記二つのループコイルから等距離の上記
中心軸上の点と上記一方のループコイルとの間に配置さ
れた一方の磁気センサと、上記点と上記他方のループコ
イルとの間に配置された他方の磁気センサと、上記両磁
気センサから、これらにより検出された磁場の強さを示
す検出信号を受けて、これに基づき、上記両電流調節手
段に対して、上記磁場制御空間における磁場を打消す磁
場を形成する電流を上記両ループコイルに生じさせるた
めの制御信号を別個に出力するコントローラとを備えた
構成とした。
【０００９】第２発明は、第１発明の構成に加えて、上
記両ループコイル間の距離を調節可能に形成した。
記両ループコイル間の距離を調節可能に形成した。
【００１０】第３発明は、第１または第２発明の構成に
加えて、上記磁場形成部が複数組設けられ、その各々に
おける上記中心軸が平行である構成とした。
加えて、上記磁場形成部が複数組設けられ、その各々に
おける上記中心軸が平行である構成とした。
【００１１】第４発明は、第１または第２発明の構成に
加えて、上記磁場形成部が少なくとも２組設けられ、そ
の各々における上記中心軸が互いに直交する２方向に延
びている構成とした。
加えて、上記磁場形成部が少なくとも２組設けられ、そ
の各々における上記中心軸が互いに直交する２方向に延
びている構成とした。
【００１２】第５発明は、第１または第２発明の構成に
加えて、上記磁場形成部が少なくとも３組設けられ、そ
の各々における上記中心軸が、直交する３方向に延びて
いる構成とした。
加えて、上記磁場形成部が少なくとも３組設けられ、そ
の各々における上記中心軸が、直交する３方向に延びて
いる構成とした。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
したがって説明する。図１は、本発明の第１実施形態に
係る１方向１軸制御形のアクティブ磁場キャンセラ１を
示し、このアクティブ磁場キャンセラ１は磁場制御空間
１１を挟んで対向配置され、磁場制御空間１１を横切る
一軸であるＸ軸を中心軸とし、同じ形状を有する互いに
独立した対をなす二つのループコイル１２Ａ，１２Ｂを
有している。この内の一方のループコイル１２Ａは一方
の電流調節手段１３Ａに接続され、他方のループコイル
１２Ｂは他方の電流調節手段１３Ｂに接続され、ループ
コイル１２Ａとループコイル１２Ｂのそれぞれに流れる
電流は、それぞれに接続された電流調節手段１３Ａと電
流調節手段１３Ｂにより別個に調節される。そして、こ
の一方のループコイル１２Ａ、電流調節手段１３Ａ及び
他方のループコイル１２Ｂ、電流調節手段１３Ｂにより
一組の磁場形成部１４が形成されている。なお、図１で
は、一対のループコイル１２Ａとループコイル１２Ｂに
同方向の電流を流した状態が例示されている。
したがって説明する。図１は、本発明の第１実施形態に
係る１方向１軸制御形のアクティブ磁場キャンセラ１を
示し、このアクティブ磁場キャンセラ１は磁場制御空間
１１を挟んで対向配置され、磁場制御空間１１を横切る
一軸であるＸ軸を中心軸とし、同じ形状を有する互いに
独立した対をなす二つのループコイル１２Ａ，１２Ｂを
有している。この内の一方のループコイル１２Ａは一方
の電流調節手段１３Ａに接続され、他方のループコイル
１２Ｂは他方の電流調節手段１３Ｂに接続され、ループ
コイル１２Ａとループコイル１２Ｂのそれぞれに流れる
電流は、それぞれに接続された電流調節手段１３Ａと電
流調節手段１３Ｂにより別個に調節される。そして、こ
の一方のループコイル１２Ａ、電流調節手段１３Ａ及び
他方のループコイル１２Ｂ、電流調節手段１３Ｂにより
一組の磁場形成部１４が形成されている。なお、図１で
は、一対のループコイル１２Ａとループコイル１２Ｂに
同方向の電流を流した状態が例示されている。
【００１４】また、二つのループコイル１２Ａ及び１２
Ｂから等距離の上記中心軸、即ちＸ軸上の点Ｏとループ
コイル１２Ａとの間のＸ軸上に一方の磁気センサ１５Ａ
が配置され、点Ｏとループコイル１２Ｂとの間のＸ軸上
に他方の磁気センサ１５Ｂが配置されている。なお、好
ましくはループコイル１２Ａ，１２Ｂ間における磁場制
御目標点を点Ｏとし、一方の磁気センサ１５Ａはループ
コイル１２Ａよりも点Ｏにより近いＸ軸上の位置、他方
の磁気センサ１５Ｂはループコイル１２Ｂよりも点Ｏに
より近いＸ軸上の位置に配置されるのがよい。但し、磁
場制御目標点、磁気センサ１５Ａ，１５Ｂに関して、本
発明は斯かる位置に限定されるものではない。
Ｂから等距離の上記中心軸、即ちＸ軸上の点Ｏとループ
コイル１２Ａとの間のＸ軸上に一方の磁気センサ１５Ａ
が配置され、点Ｏとループコイル１２Ｂとの間のＸ軸上
に他方の磁気センサ１５Ｂが配置されている。なお、好
ましくはループコイル１２Ａ，１２Ｂ間における磁場制
御目標点を点Ｏとし、一方の磁気センサ１５Ａはループ
コイル１２Ａよりも点Ｏにより近いＸ軸上の位置、他方
の磁気センサ１５Ｂはループコイル１２Ｂよりも点Ｏに
より近いＸ軸上の位置に配置されるのがよい。但し、磁
場制御目標点、磁気センサ１５Ａ，１５Ｂに関して、本
発明は斯かる位置に限定されるものではない。
【００１５】さらに、磁気センサ１５Ａ及び１５Ｂによ
り検出された磁場の強さを示す検出信号を受けて、これ
に基づき、上記両電流調節手段１３Ａ及び１３Ｂに対し
て、磁場制御空間１１における磁場を打消す磁場を形成
する電流をループコイル１２Ａ及び１２Ｂに生じさせる
ための制御信号を出力するコントローラ１６が設けられ
ている。
り検出された磁場の強さを示す検出信号を受けて、これ
に基づき、上記両電流調節手段１３Ａ及び１３Ｂに対し
て、磁場制御空間１１における磁場を打消す磁場を形成
する電流をループコイル１２Ａ及び１２Ｂに生じさせる
ための制御信号を出力するコントローラ１６が設けられ
ている。
【００１６】次に、上述したアクティブ磁場キャンセラ
１による磁場の制御について、図１及び図２を参照しつ
つ説明する。ループコイル１２Ａ及び１２Ｂが一辺の長
さが２ａの正方形で、ループコイル１２Ａに電流Ｉ１が
流れ、ループコイル１２Ｂに電流Ｉ２が流れている場
合、ループコイル１２Ａ及び１２Ｂの中心軸であるＸ軸
上の任意の点Ｐにおいて、ループコイル１２Ａにより作
られる磁場Ｂ１ｗ、ループコイル１２Ｂにより作られる
磁場Ｂ２ｗは、次式により表される。
１による磁場の制御について、図１及び図２を参照しつ
つ説明する。ループコイル１２Ａ及び１２Ｂが一辺の長
さが２ａの正方形で、ループコイル１２Ａに電流Ｉ１が
流れ、ループコイル１２Ｂに電流Ｉ２が流れている場
合、ループコイル１２Ａ及び１２Ｂの中心軸であるＸ軸
上の任意の点Ｐにおいて、ループコイル１２Ａにより作
られる磁場Ｂ１ｗ、ループコイル１２Ｂにより作られる
磁場Ｂ２ｗは、次式により表される。
【００１７】
B1w=(2μ0a2NI1/π)/[{(d/2+w)2+a2}・{(d/2+w)2+2a2}1/2] （１）
B２w=(2μ0a2NI２/π)/[{(d/2-w)2+a2}・{(d/2+w)2+2a2}1/2] （２）
ここで、
μ0：真空中の透磁率
w ：Ｘ軸上におけるループコイル１２Ａ及び１２Ｂから等距離の点Ｏと点Ｐ
との間の距離
N ：ループコイル１２Ａ及び１２Ｂの巻数
d ：ループコイル１２Ａとループコイル１２Ｂとの間の距離
【００１８】また、図２における各符号は以下の意味を
表している。 x１，x２，xＰ ：磁気センサ１５Ａ，１５Ｂ及び点Ｐのそれぞれの位置 における外乱磁場の強さ m１１，m１２，m１Ｐ：ループコイル１２Ａに流れる電流Ｉ１により磁気セン サ１５Ａ，１５Ｂ及び点Ｐのそれぞれの位置に生成さ れる補償磁場の強さ（m１１：主帰還量，m１２：干渉 成分，m１Ｐ：目標点帰還量） m２１，m２２，m２Ｐ：ループコイル１２Ｂに流れる電流Ｉ２により磁気セン サ１５Ａ，１５Ｂ及び点Ｐのそれぞれの位置に生成さ れる補償磁場の強さ（m２２：主帰還量，m２１：干渉 成分，m２Ｐ：目標点帰還量） e１，e２，eＰ ：磁気センサ１５Ａ，１５Ｂ及び点Ｐのそれぞれの位置 における磁場制御誤差（＝外乱磁場−補償磁場） F１，F２ ：電流調節手段１３Ａ及び１３Ｂのそれぞれに制御信号 を出力するコントローラ１６における制御部のフィー ドバック伝達関数 i１，i２ ：上記制御部から電流調節手段１３Ａ及び１３Ｂのそれ ぞれに出力される制御信号 H１１，H１２，H１Ｐ：ループコイル１２Ａと磁気センサ１５Ａ，１５Ｂ及び 点Ｐのそれぞれとの間の電流−磁場変換伝達関数 H２１，H２２，H２Ｐ：ループコイル１２Ｂと磁気センサ１５Ａ，１５Ｂ及び 点Ｐのそれぞれとの間の電流−磁場変換伝達関数
表している。 x１，x２，xＰ ：磁気センサ１５Ａ，１５Ｂ及び点Ｐのそれぞれの位置 における外乱磁場の強さ m１１，m１２，m１Ｐ：ループコイル１２Ａに流れる電流Ｉ１により磁気セン サ１５Ａ，１５Ｂ及び点Ｐのそれぞれの位置に生成さ れる補償磁場の強さ（m１１：主帰還量，m１２：干渉 成分，m１Ｐ：目標点帰還量） m２１，m２２，m２Ｐ：ループコイル１２Ｂに流れる電流Ｉ２により磁気セン サ１５Ａ，１５Ｂ及び点Ｐのそれぞれの位置に生成さ れる補償磁場の強さ（m２２：主帰還量，m２１：干渉 成分，m２Ｐ：目標点帰還量） e１，e２，eＰ ：磁気センサ１５Ａ，１５Ｂ及び点Ｐのそれぞれの位置 における磁場制御誤差（＝外乱磁場−補償磁場） F１，F２ ：電流調節手段１３Ａ及び１３Ｂのそれぞれに制御信号 を出力するコントローラ１６における制御部のフィー ドバック伝達関数 i１，i２ ：上記制御部から電流調節手段１３Ａ及び１３Ｂのそれ ぞれに出力される制御信号 H１１，H１２，H１Ｐ：ループコイル１２Ａと磁気センサ１５Ａ，１５Ｂ及び 点Ｐのそれぞれとの間の電流−磁場変換伝達関数 H２１，H２２，H２Ｐ：ループコイル１２Ｂと磁気センサ１５Ａ，１５Ｂ及び 点Ｐのそれぞれとの間の電流−磁場変換伝達関数
【００１９】図２からも分るように、m１１=H１１F１e
１，m２２=H２２F２e２，m２１=H２ １F２e２，m１２=H
１２F１e１，m１Ｐ=H１ＰF１e１，m２Ｐ=H２ＰF２e２で
あるから、磁場制御誤差について以下の（３）〜（５）
式が得られる。 e１=x１-m１１-m２１=x１-H１１F１e１-H２１F２e２ （３） e２=x２-m１２-m２２=x２-H１２F１e１-H２２F２e２ （４） eＰ=xＰ-m１Ｐ-m２Ｐ=xＰ-H１ＰF１e１-H２ＰF２e２ （５） これらの式を簡単にするために、ループコイル１２Ａ及
び１２Ｂのそれぞれについて形成されるフィードバック
ループの働きを同一とし、次式が成立するものとする。 F１=F２(=Fとする) （６） H１１=H２２(=HＡとする) （７） H１２=H２１(=HＢとする) （８）
１，m２２=H２２F２e２，m２１=H２ １F２e２，m１２=H
１２F１e１，m１Ｐ=H１ＰF１e１，m２Ｐ=H２ＰF２e２で
あるから、磁場制御誤差について以下の（３）〜（５）
式が得られる。 e１=x１-m１１-m２１=x１-H１１F１e１-H２１F２e２ （３） e２=x２-m１２-m２２=x２-H１２F１e１-H２２F２e２ （４） eＰ=xＰ-m１Ｐ-m２Ｐ=xＰ-H１ＰF１e１-H２ＰF２e２ （５） これらの式を簡単にするために、ループコイル１２Ａ及
び１２Ｂのそれぞれについて形成されるフィードバック
ループの働きを同一とし、次式が成立するものとする。 F１=F２(=Fとする) （６） H１１=H２２(=HＡとする) （７） H１２=H２１(=HＢとする) （８）
【００２０】（３）及び（４）式より、e１及びe２が算
出され、以下のように表される。 e１=(HＡx１-HＢx２)/{(HＡ ２−HＢ ２)F} （９） e２=(HＡx２-HＢx１)/{(HＡ ２-HＢ ２)F} （１０） ここで、HＡ≠HＢで、フィードバック伝達関数F１，F２
(=F)の絶対値であるそれぞれのゲインを大きくしてあ
り、e１及びe２は０と見なせるようにしてある。また、
（３）〜（５）式より、e１及びe２を消去することによ
り、目標点での磁場制御誤差ePは次式で表される。 eＰ=xＰ-{(HＡH１Ｐ−HＢH２Ｐ)x１+(HＡH２Ｐ-HＢH１Ｐ)x２}/(HＡ ２-HＢ ２) （１１）
出され、以下のように表される。 e１=(HＡx１-HＢx２)/{(HＡ ２−HＢ ２)F} （９） e２=(HＡx２-HＢx１)/{(HＡ ２-HＢ ２)F} （１０） ここで、HＡ≠HＢで、フィードバック伝達関数F１，F２
(=F)の絶対値であるそれぞれのゲインを大きくしてあ
り、e１及びe２は０と見なせるようにしてある。また、
（３）〜（５）式より、e１及びe２を消去することによ
り、目標点での磁場制御誤差ePは次式で表される。 eＰ=xＰ-{(HＡH１Ｐ−HＢH２Ｐ)x１+(HＡH２Ｐ-HＢH１Ｐ)x２}/(HＡ ２-HＢ ２) （１１）
【００２１】さらに、式（１）及び（２）において、ｗ
＝−Ｌ／２（Ｌ：磁気センサ１５Ａ，１５Ｂ間の距離）
とすると、式（１１）における伝達関数HＡ，HＢ，H
１Ｐ，H ２Ｐは次式で表される。 HA=B11/I1 =B1w│w=Ｌ/2/I1 =(2μ0a2N/π)/[{(d/2-L/2)2+a2}・{(d/2-L/2)2+2a2}1/2] （１２） HＢ=B21/I2 =B2w│w=L/2/I2 =(2μ0a2N/π)/[{(d/2+L/2)2+a2}・{(d/2+L/2)2+2a2}1/2] （１３） H1p=B1w/I1 =(2μ0a2N/π)/[{(d/2+w)2+a2}・{(d/2+w)2+2a2}1/2] （１４） H2p=B2w/I2 =(2μ0a2N/π)/[{(d/2-w)2+a2}・{(d/2-w)2+2a2}1/2] （１５）
＝−Ｌ／２（Ｌ：磁気センサ１５Ａ，１５Ｂ間の距離）
とすると、式（１１）における伝達関数HＡ，HＢ，H
１Ｐ，H ２Ｐは次式で表される。 HA=B11/I1 =B1w│w=Ｌ/2/I1 =(2μ0a2N/π)/[{(d/2-L/2)2+a2}・{(d/2-L/2)2+2a2}1/2] （１２） HＢ=B21/I2 =B2w│w=L/2/I2 =(2μ0a2N/π)/[{(d/2+L/2)2+a2}・{(d/2+L/2)2+2a2}1/2] （１３） H1p=B1w/I1 =(2μ0a2N/π)/[{(d/2+w)2+a2}・{(d/2+w)2+2a2}1/2] （１４） H2p=B2w/I2 =(2μ0a2N/π)/[{(d/2-w)2+a2}・{(d/2-w)2+2a2}1/2] （１５）
【００２２】磁場制御誤差eＰは、外乱磁場xＰとループ
コイル１２Ａ及び１２Ｂ間の距離ｄの関数であり、点Ｐ
の位置によりその大きさは変化する。磁場誤差eＰが最
大となる点Ｐの位置を求め、この位置での磁場をできる
限り弱めるようにループコイル１２Ａ及び１２Ｂ間の距
離ｄを決めれば、磁場制御空間１１において外乱磁場に
よる影響を最小限に止めることができる。即ち、上述し
た各位置での実際の外乱磁場の強さを検出し、磁場誤差
eＰに関する（１１）式に基づき、この磁場誤差eＰを最
小にする最適な距離ｄｏｐｔを算出する。また、ループ
コイル１２Ａ及び１２Ｂに両者間の距離の調整を可能と
する駆動機構を設け、上述した演算により最適距離ｄ
ｏｐｔが求められると、上記距離ｄを最適距離ｄｏｐｔ
にする制御信号を上記駆動機構に出力し、自動的に上記
距離ｄの最適化調整をできるようにしてもよい。
コイル１２Ａ及び１２Ｂ間の距離ｄの関数であり、点Ｐ
の位置によりその大きさは変化する。磁場誤差eＰが最
大となる点Ｐの位置を求め、この位置での磁場をできる
限り弱めるようにループコイル１２Ａ及び１２Ｂ間の距
離ｄを決めれば、磁場制御空間１１において外乱磁場に
よる影響を最小限に止めることができる。即ち、上述し
た各位置での実際の外乱磁場の強さを検出し、磁場誤差
eＰに関する（１１）式に基づき、この磁場誤差eＰを最
小にする最適な距離ｄｏｐｔを算出する。また、ループ
コイル１２Ａ及び１２Ｂに両者間の距離の調整を可能と
する駆動機構を設け、上述した演算により最適距離ｄ
ｏｐｔが求められると、上記距離ｄを最適距離ｄｏｐｔ
にする制御信号を上記駆動機構に出力し、自動的に上記
距離ｄの最適化調整をできるようにしてもよい。
【００２３】次に、上述したアクティブ磁場キャンセラ
１についてのシミュレーション結果を図３〜７に示す。
なお、このシミュレーションでは、２ａ＝２ｍ、ｄ＝
１．８ｍとした。図３は、磁束密度に関するシミュレー
ション結果を示し、アクティブ磁場キャンセラ１では、
ループコイル１２Ａ，１２Ｂ間に生じる磁束密度は、ル
ープコイル１２Ａ，１２Ｂの中心を結ぶ線の近傍では、
ループコイル１２Ａからループコイル１２Ｂに向かって
小さくなる磁束密度勾配が生じており、ループコイル１
２Ａにおける電流Ｉ１とループコイル１２Ｂにおける電
流Ｉ２とを調節することにより上記磁束密度勾配を適宜
変え得ることが理解される。なお、上記同様、図３にお
いて、矢印の方向は磁束の方向を示し、矢印の長さは磁
束密度の大きさを示している。
１についてのシミュレーション結果を図３〜７に示す。
なお、このシミュレーションでは、２ａ＝２ｍ、ｄ＝
１．８ｍとした。図３は、磁束密度に関するシミュレー
ション結果を示し、アクティブ磁場キャンセラ１では、
ループコイル１２Ａ，１２Ｂ間に生じる磁束密度は、ル
ープコイル１２Ａ，１２Ｂの中心を結ぶ線の近傍では、
ループコイル１２Ａからループコイル１２Ｂに向かって
小さくなる磁束密度勾配が生じており、ループコイル１
２Ａにおける電流Ｉ１とループコイル１２Ｂにおける電
流Ｉ２とを調節することにより上記磁束密度勾配を適宜
変え得ることが理解される。なお、上記同様、図３にお
いて、矢印の方向は磁束の方向を示し、矢印の長さは磁
束密度の大きさを示している。
【００２４】図４は、外乱磁場発生源が近くに存在する
場合において、外乱磁場での規格化磁束密度及びこれに
対して形成される補償磁場での規格化磁束密度が点Ｏか
らの距離により変化する状態を示したものである（横
軸：点Ｏからの距離（左方向：−，右方向：＋），縦
軸：規格化磁束密度）。そして、図４において、二点鎖
線が外乱磁場、実線が本発明に係るアクティブ磁場キャ
ンセラ１による補償磁場、一点鎖線が従来の上記装置に
よる補償磁場のそれぞれにおける規格化磁束密度を示し
ている。また、図５は、図４に示すデータから得られ、
磁場制御誤差が点Ｏからの距離により変化する状態を示
したもので（横軸：点Ｏからの距離（左方向：−，右方
向：＋），縦軸：磁場制御誤差）、実線が本発明に係る
アクティブ磁場キャンセラ１による場合、一点鎖線が従
来の上記装置による場合を示している。
場合において、外乱磁場での規格化磁束密度及びこれに
対して形成される補償磁場での規格化磁束密度が点Ｏか
らの距離により変化する状態を示したものである（横
軸：点Ｏからの距離（左方向：−，右方向：＋），縦
軸：規格化磁束密度）。そして、図４において、二点鎖
線が外乱磁場、実線が本発明に係るアクティブ磁場キャ
ンセラ１による補償磁場、一点鎖線が従来の上記装置に
よる補償磁場のそれぞれにおける規格化磁束密度を示し
ている。また、図５は、図４に示すデータから得られ、
磁場制御誤差が点Ｏからの距離により変化する状態を示
したもので（横軸：点Ｏからの距離（左方向：−，右方
向：＋），縦軸：磁場制御誤差）、実線が本発明に係る
アクティブ磁場キャンセラ１による場合、一点鎖線が従
来の上記装置による場合を示している。
【００２５】図４及び５から分かるように、外乱磁場発
生源が近くに存在する場合、外乱磁場での規格化磁束密
度の勾配が大きく、従来は点Ｏの一点で磁場制御誤差を
零にすることはできても、点Ｏから離れる程、磁場制御
誤差が大きくなるのに対して、本発明では、点Ｏの左右
両側の広い範囲にわたって磁場制御誤差を非常に小さく
なっている。
生源が近くに存在する場合、外乱磁場での規格化磁束密
度の勾配が大きく、従来は点Ｏの一点で磁場制御誤差を
零にすることはできても、点Ｏから離れる程、磁場制御
誤差が大きくなるのに対して、本発明では、点Ｏの左右
両側の広い範囲にわたって磁場制御誤差を非常に小さく
なっている。
【００２６】図６及び７は、外乱磁場発生源が遠くに存
在する場合において、図４及び５と同様に、規格化磁場
及び磁場制御誤差が点Ｏからの距離により変化する状態
を示したものである。この図６及び７から分かるよう
に、外乱磁場発生源が遠くに存在する場合、外乱磁場で
の規格化磁束密度の勾配が小さく、この場合において
も、従来は点Ｏのごく近傍で磁場制御誤差を小さくする
ことはできても、この近傍から離れる程、磁場制御誤差
が大きくなるのに対して、本発明では、点Ｏの左右両側
の広い範囲にわたって磁場制御誤差を非常に小さくなっ
ている。このように、本発明の場合、外乱磁場に応じて
規格化磁束密度の勾配を適宜変えることができる結果、
常に広範囲にわたって磁場制御誤差を零に近付け得るこ
とが顕著に表れている。
在する場合において、図４及び５と同様に、規格化磁場
及び磁場制御誤差が点Ｏからの距離により変化する状態
を示したものである。この図６及び７から分かるよう
に、外乱磁場発生源が遠くに存在する場合、外乱磁場で
の規格化磁束密度の勾配が小さく、この場合において
も、従来は点Ｏのごく近傍で磁場制御誤差を小さくする
ことはできても、この近傍から離れる程、磁場制御誤差
が大きくなるのに対して、本発明では、点Ｏの左右両側
の広い範囲にわたって磁場制御誤差を非常に小さくなっ
ている。このように、本発明の場合、外乱磁場に応じて
規格化磁束密度の勾配を適宜変えることができる結果、
常に広範囲にわたって磁場制御誤差を零に近付け得るこ
とが顕著に表れている。
【００２７】図８は、本発明の第２実施形態に係る１方
向３軸制御形のアクティブ磁場キャンセラ２を示し、上
述したアクティブ磁場キャンセラ１と互いに共通する部
分については、同一番号を付して説明を省略する。この
アクティブ磁場キャンセラ２では、Ｘ軸に平行な３軸の
それぞれについて、それを中心軸とする一対のループコ
イル１２ＡＸ１，１２ＢＸ１を有する磁場形成部１４
Ｘ１、一対のループコイル１２ＡＸ２，１２ＢＸ２を有
する磁場形成部１４Ｘ２及び一対のループコイル１２Ａ
Ｘ３，１２ＢＸ３を有する磁場形成部１４Ｘ３が設けら
れ、かつこれらの各々にアクティブ磁場キャンセラ１の
場合と同様に、電流調節手段１３ＡＸ１，１３ＢＸ１、
１３ＡＸ２，１３ＢＸ２及び１３ＡＸ３，１３ＢＸ３と
磁気センサ１５ＡＸ１，１５ＢＸ１、１５ＡＸ２，１５
ＢＸ２及び１５ＡＸ３，１５ＢＸ３とが設けられてい
る。そして、上記ループコイルの各々における電流は上
述したコントローラ１６により別個に制御される。斯か
る構成により、一方向に関する限り、広範囲にわたって
外乱磁場に補償磁場をより近似させることが可能とな
り、磁場制御誤差をより小さくすることが可能となる。
向３軸制御形のアクティブ磁場キャンセラ２を示し、上
述したアクティブ磁場キャンセラ１と互いに共通する部
分については、同一番号を付して説明を省略する。この
アクティブ磁場キャンセラ２では、Ｘ軸に平行な３軸の
それぞれについて、それを中心軸とする一対のループコ
イル１２ＡＸ１，１２ＢＸ１を有する磁場形成部１４
Ｘ１、一対のループコイル１２ＡＸ２，１２ＢＸ２を有
する磁場形成部１４Ｘ２及び一対のループコイル１２Ａ
Ｘ３，１２ＢＸ３を有する磁場形成部１４Ｘ３が設けら
れ、かつこれらの各々にアクティブ磁場キャンセラ１の
場合と同様に、電流調節手段１３ＡＸ１，１３ＢＸ１、
１３ＡＸ２，１３ＢＸ２及び１３ＡＸ３，１３ＢＸ３と
磁気センサ１５ＡＸ１，１５ＢＸ１、１５ＡＸ２，１５
ＢＸ２及び１５ＡＸ３，１５ＢＸ３とが設けられてい
る。そして、上記ループコイルの各々における電流は上
述したコントローラ１６により別個に制御される。斯か
る構成により、一方向に関する限り、広範囲にわたって
外乱磁場に補償磁場をより近似させることが可能とな
り、磁場制御誤差をより小さくすることが可能となる。
【００２８】図９は、本発明の第３実施形態に係る２方
向２軸制御形のアクティブ磁場キャンセラ３を示し、上
述したアクティブ磁場キャンセラ１及び２と互いに共通
する部分については、同一番号を付して説明を省略す
る。このアクティブ磁場キャンセラ３では、Ｘ軸及びＹ
軸のそれぞれについて、それを中心軸とする一対のルー
プコイル１２ＡＸ，１２ＢＸを有する磁場形形成部１４
Ｘ、一対のループコイル１２ＡＹ，１２ＢＹを有する磁
場形成部１４Ｙが設けられ、かつこれらの各々にアクテ
ィブ磁場キャンセラ１の場合と同様に、電流調節手段１
３ＡＸ，１３ＢＸ及び１３ＡＹ，１３ＢＹと磁気センサ
１５ＡＸ，１５ＢＸ及び１５ＡＹ，１５ＢＹとが設けら
れている。そして、上記ループコイルの各々における電
流は上述したコントローラ１６により別個に制御され
る。斯かる構成により、一方向限らず直交する二方向に
関し、広範囲にわたって外乱磁場に補償磁場を近似させ
ることが可能となり、磁場制御誤差を零に近付けること
が可能となる。
向２軸制御形のアクティブ磁場キャンセラ３を示し、上
述したアクティブ磁場キャンセラ１及び２と互いに共通
する部分については、同一番号を付して説明を省略す
る。このアクティブ磁場キャンセラ３では、Ｘ軸及びＹ
軸のそれぞれについて、それを中心軸とする一対のルー
プコイル１２ＡＸ，１２ＢＸを有する磁場形形成部１４
Ｘ、一対のループコイル１２ＡＹ，１２ＢＹを有する磁
場形成部１４Ｙが設けられ、かつこれらの各々にアクテ
ィブ磁場キャンセラ１の場合と同様に、電流調節手段１
３ＡＸ，１３ＢＸ及び１３ＡＹ，１３ＢＹと磁気センサ
１５ＡＸ，１５ＢＸ及び１５ＡＹ，１５ＢＹとが設けら
れている。そして、上記ループコイルの各々における電
流は上述したコントローラ１６により別個に制御され
る。斯かる構成により、一方向限らず直交する二方向に
関し、広範囲にわたって外乱磁場に補償磁場を近似させ
ることが可能となり、磁場制御誤差を零に近付けること
が可能となる。
【００２９】図１０は、本発明の第４実施形態に係る３
方向３軸制御形のアクティブ磁場キャンセラ４を示し、
上述したアクティブ磁場キャンセラ１，２及び３と互い
に共通する部分については、同一番号を付して説明を省
略する。このアクティブ磁場キャンセラ４では、Ｘ軸、
Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれについて、それを中心軸とする
一対のループコイル１２ＡＸ，１２ＢＸを有する磁場形
形成部１４Ｘ、一対のループコイル１２ＡＹ，１２ＢＹ
を有する磁場形成部１４ Ｙ及び一対のループコイル１２
ＡＺ，１２ＢＺを有する磁場形成部１４Ｚが設けられ、
かつこれらの各々にアクティブ磁場キャンセラ１の場合
と同様に、電流調節手段１３ＡＸ，１３ＢＸ，１３
ＡＹ，１３ＢＹ及び１３ＡＺ，１３ＢＺと磁気センサ１
５ＡＸ，１５ＢＸ，１５ＡＹ，１５ＢＹ及び１５ＡＺ，
１５ＢＺとが設けられている。そして、上記ループコイ
ルの各々における電流は上述したコントローラ１６によ
り別個に制御される。斯かる構成により、一或いは二方
向限らず直交する三方向に関し、広範囲にわたって外乱
磁場に補償磁場を近似させることが可能となり、磁場制
御誤差を零に近付けることが可能となる。
方向３軸制御形のアクティブ磁場キャンセラ４を示し、
上述したアクティブ磁場キャンセラ１，２及び３と互い
に共通する部分については、同一番号を付して説明を省
略する。このアクティブ磁場キャンセラ４では、Ｘ軸、
Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれについて、それを中心軸とする
一対のループコイル１２ＡＸ，１２ＢＸを有する磁場形
形成部１４Ｘ、一対のループコイル１２ＡＹ，１２ＢＹ
を有する磁場形成部１４ Ｙ及び一対のループコイル１２
ＡＺ，１２ＢＺを有する磁場形成部１４Ｚが設けられ、
かつこれらの各々にアクティブ磁場キャンセラ１の場合
と同様に、電流調節手段１３ＡＸ，１３ＢＸ，１３
ＡＹ，１３ＢＹ及び１３ＡＺ，１３ＢＺと磁気センサ１
５ＡＸ，１５ＢＸ，１５ＡＹ，１５ＢＹ及び１５ＡＺ，
１５ＢＺとが設けられている。そして、上記ループコイ
ルの各々における電流は上述したコントローラ１６によ
り別個に制御される。斯かる構成により、一或いは二方
向限らず直交する三方向に関し、広範囲にわたって外乱
磁場に補償磁場を近似させることが可能となり、磁場制
御誤差を零に近付けることが可能となる。
【００３０】なお、本発明は、上述したアクティブ磁場
キャンセラ１〜４に限定されるものではなく、ループコ
イルの形状は矩形の他、多角形、円形、楕円形等でもよ
く、電流Ｉ１，Ｉ２は交流でも直流でもよい。また、上
述したアクティブ磁場キャンセラ３及び４において、
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各々について、これらに平行な中心軸を
有する複数組の磁場形成部を設けてもよく、かつ一対の
ループコイル間の距離を可変にしておくのが好ましく、
このように複数組の磁場形成部を設けることにより外乱
磁場の影響を一層効率よく無くすことが可能となる。
キャンセラ１〜４に限定されるものではなく、ループコ
イルの形状は矩形の他、多角形、円形、楕円形等でもよ
く、電流Ｉ１，Ｉ２は交流でも直流でもよい。また、上
述したアクティブ磁場キャンセラ３及び４において、
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各々について、これらに平行な中心軸を
有する複数組の磁場形成部を設けてもよく、かつ一対の
ループコイル間の距離を可変にしておくのが好ましく、
このように複数組の磁場形成部を設けることにより外乱
磁場の影響を一層効率よく無くすことが可能となる。
【００３１】さらに、図８に例示されるように、一方向
に平行な複数の中心軸を有する複数組の磁場形成部を設
ける場合、磁場制御空間１１の中心部において、各磁場
形成部により形成される磁場が互いに相殺し合うことが
ないように、各ループコイルに流れる電流の方向を定め
るべきである。さらにまた、対をなす二つのループコイ
ルは、必ずしも同じ形状である必要はなく、磁気センサ
は対をなすループコイルの中心軸上に必ずしも配置され
る必要はない。
に平行な複数の中心軸を有する複数組の磁場形成部を設
ける場合、磁場制御空間１１の中心部において、各磁場
形成部により形成される磁場が互いに相殺し合うことが
ないように、各ループコイルに流れる電流の方向を定め
るべきである。さらにまた、対をなす二つのループコイ
ルは、必ずしも同じ形状である必要はなく、磁気センサ
は対をなすループコイルの中心軸上に必ずしも配置され
る必要はない。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、第１発
明によれば、磁場制御空間を挟んで対向配置され、この
磁場制御空間を横切る一軸を中心軸とし、互いに独立し
た対をなす二つのループコイル及びこの内の一方のルー
プコイルに流す電流を調節する一方の電流調節手段及び
上記二つの内の他方のループコイルに流す電流を調節す
る他方の電流調節手段からなる少なくとも一組の磁場形
成部と、上記二つのループコイルから等距離の上記中心
軸上の点と上記一方のループコイルとの間に配置された
一方の磁気センサと、上記点と上記他方のループコイル
との間に配置された他方の磁気センサと、上記両磁気セ
ンサから、これらにより検出された磁場の強さを示す検
出信号を受けて、これに基づき、上記両電流調節手段に
対して、上記磁場制御空間における磁場を打消す磁場を
形成する電流を上記両ループコイルに生じさせるための
制御信号を別個に出力するコントローラとを備えた構成
としてある。このため、磁気制御空間において外乱磁場
に対応して自由に磁束密度の勾配を生じさせ得るように
なり、広範囲にわたって均一に外乱磁場の影響を零に近
付け、良好な磁気シールド特性を発揮させることが可能
になるという効果を奏する。
明によれば、磁場制御空間を挟んで対向配置され、この
磁場制御空間を横切る一軸を中心軸とし、互いに独立し
た対をなす二つのループコイル及びこの内の一方のルー
プコイルに流す電流を調節する一方の電流調節手段及び
上記二つの内の他方のループコイルに流す電流を調節す
る他方の電流調節手段からなる少なくとも一組の磁場形
成部と、上記二つのループコイルから等距離の上記中心
軸上の点と上記一方のループコイルとの間に配置された
一方の磁気センサと、上記点と上記他方のループコイル
との間に配置された他方の磁気センサと、上記両磁気セ
ンサから、これらにより検出された磁場の強さを示す検
出信号を受けて、これに基づき、上記両電流調節手段に
対して、上記磁場制御空間における磁場を打消す磁場を
形成する電流を上記両ループコイルに生じさせるための
制御信号を別個に出力するコントローラとを備えた構成
としてある。このため、磁気制御空間において外乱磁場
に対応して自由に磁束密度の勾配を生じさせ得るように
なり、広範囲にわたって均一に外乱磁場の影響を零に近
付け、良好な磁気シールド特性を発揮させることが可能
になるという効果を奏する。
【００３３】第２発明によれば、第１発明の構成に加え
て、上記両ループコイル間の距離を調節可能に形成して
ある。このため、上記効果に加えて、外乱磁場発生源の
遠近に応じた適切な磁場制御が容易になるという効果を
奏する。
て、上記両ループコイル間の距離を調節可能に形成して
ある。このため、上記効果に加えて、外乱磁場発生源の
遠近に応じた適切な磁場制御が容易になるという効果を
奏する。
【００３４】第３発明によれば、第１または第２発明の
構成に加えて、上記磁場形成部が複数組設けられ、その
各々における上記中心軸が平行である構成としてある。
このため、上述した第１または第２発明による効果をよ
り顕著なものとし、一方向に関する限り、広範囲にわた
って外乱磁場に補償磁場をより近似させることが可能と
なり、磁場制御誤差をより小さくすることが可能になる
という効果を奏する。
構成に加えて、上記磁場形成部が複数組設けられ、その
各々における上記中心軸が平行である構成としてある。
このため、上述した第１または第２発明による効果をよ
り顕著なものとし、一方向に関する限り、広範囲にわた
って外乱磁場に補償磁場をより近似させることが可能と
なり、磁場制御誤差をより小さくすることが可能になる
という効果を奏する。
【００３５】第４発明によれば、第１または第２発明の
構成に加えて、上記磁場形成部が少なくとも２組設けら
れ、その各々における上記中心軸が互いに直交する２方
向に延びている構成としてある。このため、上述した第
１または第２発明による効果を２次元にまで広げ、一方
向限らず直交する二方向に関し、広範囲にわたって外乱
磁場に補償磁場を近似させることが可能となり、磁場制
御誤差を零に近付けることが可能になるという効果を奏
する。
構成に加えて、上記磁場形成部が少なくとも２組設けら
れ、その各々における上記中心軸が互いに直交する２方
向に延びている構成としてある。このため、上述した第
１または第２発明による効果を２次元にまで広げ、一方
向限らず直交する二方向に関し、広範囲にわたって外乱
磁場に補償磁場を近似させることが可能となり、磁場制
御誤差を零に近付けることが可能になるという効果を奏
する。
【００３６】第５発明によれば、第１または第２発明の
構成に加えて、上記磁場形成部が少なくとも３組設けら
れ、その各々における上記中心軸が、直交する３方向に
延びている構成としてある。このため、上述した第１ま
たは第２発明による効果を３次元にまで広げ、一或いは
二方向限らず直交する三方向に関し、広範囲にわたって
外乱磁場に補償磁場を近似させることが可能となり、磁
場制御誤差を零に近付けることが可能になるという効果
を奏する。
構成に加えて、上記磁場形成部が少なくとも３組設けら
れ、その各々における上記中心軸が、直交する３方向に
延びている構成としてある。このため、上述した第１ま
たは第２発明による効果を３次元にまで広げ、一或いは
二方向限らず直交する三方向に関し、広範囲にわたって
外乱磁場に補償磁場を近似させることが可能となり、磁
場制御誤差を零に近付けることが可能になるという効果
を奏する。
【図１】 本発明の第１実施形態に係る１方向１軸制御
形のアクティブ磁場キャンセラの全体構成を示す図であ
る。
形のアクティブ磁場キャンセラの全体構成を示す図であ
る。
【図２】 図１に示すアクティブ磁場キャンセラにおけ
る制御系統を示すブロックダイヤグラムである。
る制御系統を示すブロックダイヤグラムである。
【図３】 図１に示すアクティブ磁場キャンセラにより
形成される補償磁場での磁束密度についてのシミュレー
ション結果を示す図である。
形成される補償磁場での磁束密度についてのシミュレー
ション結果を示す図である。
【図４】 外乱磁場発生源が近い場合において、外乱磁
場に対して形成される補償磁場が両ループコイルの中心
からの距離とともに変化する状態についてのシミュレー
ション結果を示す図である。
場に対して形成される補償磁場が両ループコイルの中心
からの距離とともに変化する状態についてのシミュレー
ション結果を示す図である。
【図５】 図４から得られる磁場制御誤差が両ループコ
イルの中心からの距離とともに変化する状態を示す図で
ある。
イルの中心からの距離とともに変化する状態を示す図で
ある。
【図６】 外乱磁場発生源が遠い場合において、外乱磁
場に対して形成される補償磁場が両ループコイルの中心
からの距離とともに変化する状態についてのシミュレー
ション結果を示す図である。
場に対して形成される補償磁場が両ループコイルの中心
からの距離とともに変化する状態についてのシミュレー
ション結果を示す図である。
【図７】 図４から得られる磁場制御誤差が両ループコ
イルの中心からの距離とともに変化する状態を示す図で
ある。
イルの中心からの距離とともに変化する状態を示す図で
ある。
【図８】 本発明の第２実施形態に係る１方向３軸制御
形のアクティブ磁場キャンセラの全体構成を示す図であ
る。
形のアクティブ磁場キャンセラの全体構成を示す図であ
る。
【図９】 本発明の第３実施形態に係る２方向２軸制御
形のアクティブ磁場キャンセラの全体構成を示す図であ
る。
形のアクティブ磁場キャンセラの全体構成を示す図であ
る。
【図１０】 本発明の第４実施形態に係る３方向３軸制
御形のアクティブ磁場キャンセラの全体構成を示す図で
ある。
御形のアクティブ磁場キャンセラの全体構成を示す図で
ある。
【図１１】 従来の磁気シールド装置の全体構成を示す
図である。
図である。
【図１２】 図１１に示す磁気シールド装置における制
御系統を示すブロックダイヤグラムである。
御系統を示すブロックダイヤグラムである。
【図１３】 図１１に示す磁気シールド装置により形成
される補償磁場での磁束密度についてのシミュレーショ
ン結果を示す図である。
される補償磁場での磁束密度についてのシミュレーショ
ン結果を示す図である。
１ アクティブ磁場キャンセラ １１ 磁場制御空間
１２Ａ，１２Ｂ ループコイル １３Ａ，１３Ｂ 電
流調節手段 １４ 磁場形成部 １５Ａ，１５Ｂ 磁
気センサ １６ コントローラ
流調節手段 １４ 磁場形成部 １５Ａ，１５Ｂ 磁
気センサ １６ コントローラ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G017 AB01 AC01 AC02 AD01
5E321 GG07
5F056 EA11
Claims (5)
- 【請求項１】 磁場制御空間を挟んで対向配置され、こ
の磁場制御空間を横切る一軸を中心軸とし、互いに独立
した対をなす二つのループコイル及びこの内の一方のル
ープコイルに流す電流を調節する一方の電流調節手段及
び上記二つの内の他方のループコイルに流す電流を調節
する他方の電流調節手段からなる少なくとも一組の磁場
形成部と、上記二つのループコイルから等距離の上記中
心軸上の点と上記一方のループコイルとの間に配置され
た一方の磁気センサと、上記点と上記他方のループコイ
ルとの間に配置された他方の磁気センサと、上記両磁気
センサから、これらにより検出された磁場の強さを示す
検出信号を受けて、これに基づき、上記両電流調節手段
に対して、上記磁場制御空間における磁場を打消す磁場
を形成する電流を上記両ループコイルに生じさせるため
の制御信号を別個に出力するコントローラとを備えたこ
とを特徴とするアクティブ磁場キャンセラ。 - 【請求項２】 上記両ループコイル間の距離を調節可能
に形成したことを特徴とする請求項１に記載のアクティ
ブ磁場キャンセラ。 - 【請求項３】 上記磁場形成部が複数組設けられ、その
各々における上記中心軸が平行であることを特徴とする
請求項１または２に記載のアクティブ磁場キャンセラ。 - 【請求項４】 上記磁場形成部が少なくとも２組設けら
れ、その各々における上記中心軸が互いに直交する２方
向に延びていることを特徴とする請求項１または２に記
載のアクティブ磁場キャンセラ。 - 【請求項５】 上記磁場形成部が少なくとも３組設けら
れ、その各々における上記中心軸が、直交する３方向に
延びていることを特徴とする請求項１または２に記載の
アクティブ磁場キャンセラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002141242A JP4377566B2 (ja) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | アクティブ磁場キャンセラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002141242A JP4377566B2 (ja) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | アクティブ磁場キャンセラ |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003332781A true JP2003332781A (ja) | 2003-11-21 |
| JP2003332781A5 JP2003332781A5 (ja) | 2005-09-22 |
| JP4377566B2 JP4377566B2 (ja) | 2009-12-02 |
Family
ID=29701884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002141242A Expired - Lifetime JP4377566B2 (ja) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | アクティブ磁場キャンセラ |
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| JP (1) | JP4377566B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005252254A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Ims Nanofabrication Gmbh | 動作領域内の磁界補償方法 |
| JP2010118553A (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-27 | Shinjiro Takeuchi | 位相補正型アクティブ磁気シールド装置 |
| JP2011103319A (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-26 | Seiko Epson Corp | アクティブ磁気シールド |
| KR101303095B1 (ko) * | 2011-11-02 | 2013-09-06 | 한국기초과학지원연구원 | 이중센서 자기차폐장치 및 이를 이용한 자기차폐방법 |
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| US9359165B2 (en) | 2014-03-13 | 2016-06-07 | Toshiba Corporation | Sheet processing apparatus |
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| JP2017022272A (ja) * | 2015-07-10 | 2017-01-26 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | アクティブシールド設置位置決定方法及びアクティブシールド設置位置決定装置 |
| WO2018198222A1 (ja) * | 2017-04-26 | 2018-11-01 | 株式会社ニコン | 露光装置、露光方法、及び、デバイス製造方法 |
| WO2022238588A3 (en) * | 2021-05-14 | 2023-02-09 | Magnetic Shields Limited | A magnetic shield |
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| EP2851702A1 (en) | 2013-09-11 | 2015-03-25 | Seiko Epson Corporation | Magnetic shielding apparatus and magnetic shielding method |
-
2002
- 2002-05-16 JP JP2002141242A patent/JP4377566B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
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|---|---|---|---|---|
| JP2005252254A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Ims Nanofabrication Gmbh | 動作領域内の磁界補償方法 |
| JP2010118553A (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-27 | Shinjiro Takeuchi | 位相補正型アクティブ磁気シールド装置 |
| JP2011103319A (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-26 | Seiko Epson Corp | アクティブ磁気シールド |
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| US9024634B2 (en) | 2011-04-01 | 2015-05-05 | Seiko Epson Corporation | Magnetic field measurement apparatus, magnetic field measurement system and magnetic field measurement method |
| KR101303095B1 (ko) * | 2011-11-02 | 2013-09-06 | 한국기초과학지원연구원 | 이중센서 자기차폐장치 및 이를 이용한 자기차폐방법 |
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| WO2018198222A1 (ja) * | 2017-04-26 | 2018-11-01 | 株式会社ニコン | 露光装置、露光方法、及び、デバイス製造方法 |
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