JP2004172151A

JP2004172151A - 環境磁気雑音遮蔽装置

Info

Publication number: JP2004172151A
Application number: JP2002332488A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kato; 和夫加藤; Keita Yamazaki; 慶太山崎; Tomoaki Ueda; 智章上田; Masato Yoshizawa; 正人吉澤
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】軽量で施工性に優れると共に採光性や通気性を備え、かつ、環境磁気雑音遮蔽性能に優れた環境磁気雑音遮蔽装置を得る。
【解決手段】フレーム型環境磁気雑音遮蔽装置１０は、環境磁場の磁束密度の予め定められた所定方向成分を検出する参照用磁気センサ１４と、フレーム型とされ、電流が供給されることでキャンセル磁場を発生させるキャンセル磁場発生コイル１２と、キャンセル磁場発生コイル１２に電流を供給してキャンセル磁場を発生させることで参照用磁気センサ１４の検出値を予め定められた基準値と一致させて環境磁気雑音を遮蔽する遮蔽制御手段１６と、を備えており、参照用磁気センサ１４と蔽制御手段１６とがキャンセル磁場発生コイル１２の配置面に一体的に設けられたことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環境磁気雑音（環境磁場の時間的変動）を遮蔽する、すなわち、環境磁場を時間的に一定にする環境磁気雑音遮蔽装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境磁場は時間的に一定ではなく、常に変化し続けている。約０．５ガウスの地磁気は、太陽の黒点活動の影響や地球内部のマントル流の影響により常に変動して、環境磁気雑音が発生している。また、自動車やエレベーター等の強磁性体材料を部品とする大きな構造体は、その高い比透磁率のために地磁気を局所的に収束させる地磁気収束点となっているが、これら地磁気収束点が空間中を移動することによって、環境磁場の時間的変動を引き起こして環境磁気雑音が発生する原因の一つとなっている。さらに、架線から大電流の供給を受けながら移動する電車や地下鉄もまた、パンタグラフに流れる大電流により強磁界を発生しながら空間中を移動するために、環境磁気雑音源である。発生する磁界強度が小さくても、近接した場所に設置されているモーター機器、電子装置、またはこれらに電力を供給する電力線もまた、環境磁気雑音源である。
【０００３】
一方、脳の電気的活動に伴って発生する脳磁は地磁気の約１０億分の１程度の強度であり、心臓の心筋の電気的活動によって発生する心磁は地磁気の百万分の１程度の大きさである。これら生体が発生する磁界を計測する生体磁気計測システムにおいては、前述した環境磁気雑音が測定の重大障害要因となっており、環境磁気雑音を技術的に遮蔽する必要がある。
【０００４】
また、高集積度の半導体である超ＬＳＩを製作する過程において電子線を用いて露光を行うＥＢ露光装置が存在するが、荷電粒子が環境磁界中で高速に移動すればローレンツ力が発生し、荷電粒子ビームの露光位置は偏移を受ける。環境磁気雑音が存在して環境磁場の磁束密度に時間的変動があると、この荷電粒子の偏移量も時間的に変動することになるため、高精度に露光を行う場合には環境磁気雑音による描画精度が集積率を上げる上でボトルネックとなっており、環境磁気雑音を遮蔽する必要がある。
【０００５】
環境磁気雑音を遮蔽する方式には、例えば所謂磁気シールドルーム方式（磁気シールド方式またはパッシブ方式）及び所謂アクティブ磁気シールド方式（アクティブ磁気キャンセラーまたはアクティブ制御方式）がある。
【０００６】
磁気シールドルーム方式においては、パーマロイ等の強磁性体材料で閉じられた箱状の空間を構成することにより、この箱状空間を構成する強磁性体材料の比透磁率の影響で環境磁場の磁束が強磁性体材料内に引き込まれる結果、箱状空間内の磁束は低密度となり、箱状空間が環境磁場遮蔽空間とされている。
【０００７】
一方、アクティブ磁気シールド方式は、一般に正方形環状のキャンセル磁場発生コイルを６つ組み合わせて立方体状の環境磁気雑音遮蔽空間が形成されると共に、１つ（場合によっては複数）の参照用磁気センサを備えている（例えば、特許文献１参照）。ここで、参照用磁気センサが測定した環境磁気雑音に応じて、キャンセル磁場発生コイルが発生するキャンセル磁場が制御されることで、環境磁気雑音遮蔽空間で環境磁気雑音が打ち消されて、環境磁気雑音が遮蔽される構成である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−２０４６８４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、磁気シールドルーム方式では、強磁性体材料を使用するため高コストであり、しかも、強磁性体材料が大型かつ高重量であるため施工性（搬送性）が悪いという問題がある。
【００１０】
さらに、強磁性体材料は不透明である。また、強磁性体材料に開口を設けると環境磁場遮蔽性能が低下するため、強磁性体材料に開口を設けることは困難である。これにより、磁気シールドルーム方式では圧迫感及び閉塞感があるのみならず、通気性が悪いという問題がある。
【００１１】
また、アクティブ磁気シールド方式では、環境磁気雑音遮蔽空間内に参照用磁気センサを設置できない場合に、参照用磁気センサとキャンセル磁場発生コイルとが離れてしまう（参照用磁気センサの環境磁気雑音測定位置とキャンセル磁場発生コイルのキャンセル磁場発生位置とが離れてしまう）。このため、環境磁気雑音遮蔽空間の近傍で発生した環境磁気雑音（例えば、台車の走行、イスの回転、道路を走行する自動車に起因する環境磁気雑音）のような磁気勾配のある環境磁気雑音に対し環境磁気雑音遮蔽効果が低いという問題がある。
【００１２】
さらに、環境磁気雑音遮蔽空間が大型の立方体状とされる場合には、例えば水平一方向（ｘ方向）の環境磁気雑音を打ち消す制御をする際に、水平他方向（ｙ方向）や垂直方向（ｚ方向）にキャンセル磁場発生コイルからのキャンセル磁場が回り込み易い。これにより、環境磁気雑音遮蔽効果が劣化する要因となるという問題もある。
【００１３】
また、環境磁気雑音遮蔽空間の中心付近の環境磁気雑音を完全に打ち消す（ゼロにする）方式であるため、環境磁気雑音遮蔽空間内に磁性体が存在すると、この磁性体の影響を受けてキャンセル磁場発生コイルからのキャンセル磁場が歪んでしまう。これにより、環境磁気雑音遮蔽効果が劣化するという問題もある。
【００１４】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型で軽量であり、低コストで施工性に優れ、圧迫感や閉塞感の少なく、通気性に優れた環境磁気雑音遮蔽装置を提供することにある。
【００１５】
さらに別の目的は、環境磁気雑音遮蔽空間の近傍で発生する空間勾配を有する環境磁気雑音に対しても高い環境磁気雑音遮蔽性能を達成する環境磁気雑音遮蔽装置を提供することにある。
【００１６】
また、環境磁気雑音遮蔽空間が大型であってもキャンセル磁場発生コイルから回り込んだキャンセル磁場による環境磁気雑音遮蔽率の低下を抑制することである。
【００１７】
さらに、環境磁気雑音遮蔽空間内に磁性体で構成される機器が存在してもキャンセル磁場発生コイルが発生するキャンセル磁場の歪を少なくし、環境磁気雑音遮蔽効果の劣化を抑制することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本願発明者等は、上記目的を達成するために鋭意検討した。その結果、環境磁場を遮蔽するのではなく、環境磁気雑音遮蔽空間の全部または一部を取り囲む取囲面において、環境磁場の磁束密度の成分のうちの取囲面に対する法線方向成分を時間的に一定にすることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１９】
請求項１に記載の環境磁気雑音遮蔽装置は、環境磁場の磁束密度の予め定められた所定方向成分を検出する参照用磁気センサと、フレーム型とされ、電流が供給されることでキャンセル磁場を発生させるキャンセル磁場発生コイルと、前記キャンセル磁場発生コイルに電流を供給して前記キャンセル磁場を発生させることで前記参照用磁気センサの検出値を予め定められた基準値と一致させて環境磁気雑音を遮蔽する（環境磁場を時間的に一定にする）遮蔽制御手段と、を備え、前記参照用磁気センサと前記遮蔽制御手段とを前記キャンセル磁場発生コイルの配置面に一体的に設けた、ことを特徴としている。
【００２０】
請求項１に記載の環境磁気雑音遮蔽装置によれば、参照用磁気センサは、環境磁場の磁束密度の所定方向成分を検出するため、環境磁場の強度を精確に直線性を持って測定する必要はない。このため、参照用磁気センサとして、ＭＲセンサやホール素子等を、直線化回路を用いることなく利用することができ、装置の小型化、軽量化、低価格化に寄与する。
【００２１】
また、遮蔽制御手段は、環境磁場の磁束密度の所定方向成分を時間的に一定にするキャンセル磁場を発生するだけの電流をキャンセル磁場発生コイルに供給すればよい。これにより、遮蔽制御手段は、環境磁場そのものを遮蔽する場合に比して、より小さな電流供給能力しか必要ないため、小型化できる。
【００２２】
さらに、キャンセル磁場発生コイルの大きさに比して参照用磁気センサと遮蔽制御手段とは十分小型に作ることができるため、キャンセル磁場発生コイルの内側に採光と通気を兼ね備えた開口部を設けることができる。
【００２３】
また、キャンセル磁場発生コイルの配置面に参照用磁気センサと遮蔽制御手段とが一体的に設けられている。このため、環境磁気雑音遮蔽装置の施工においては、キャンセル磁場発生コイルの固定後に電源供給の配線を行うのみで良く、施工性に優れた環境磁気雑音遮蔽装置を提供することができる。
【００２４】
さらに、キャンセル磁場発生コイルの配置面に参照用磁気センサを設けたため、例えばキャンセル磁場発生コイルの配置面に垂直な環境磁場の磁束密度成分を完全に時間的に一定にする方式にすることができる。このため、環境磁気雑音遮蔽装置による環境磁気雑音遮蔽空間内に磁性体が存在しても、この磁性体に影響を受けずにキャンセル磁場発生コイルの配置面で環境磁気雑音を完全に遮蔽することができる。これにより、この磁性体によって環境磁気雑音遮蔽効果が劣化することを防止でき、一層優れた環境磁気雑音遮蔽効果を有することができる。
【００２５】
請求項２に記載の環境磁気雑音遮蔽装置は、請求項１に記載の環境磁気雑音遮蔽装置において、前記キャンセル磁場発生コイルに供給する電流を一定に保持した場合の前記参照用磁気センサの検出値を基に前記基準値を設定する基準値決定手段を備えた、ことを特徴としている。
【００２６】
請求項２に記載の環境磁気雑音遮蔽装置であれば、任意時刻における環境磁場の状態や、所定時間内の環境磁場の平均的状態を基準値として、環境磁気雑音遮蔽制御を行うことができる。
【００２７】
請求項３に記載の環境磁気雑音遮蔽装置は、複数個の請求項１または請求項２記載の環境磁気雑音遮蔽装置で任意形状の空間の全部または一部を取り囲み、かつ、環境磁場の磁束密度における前記各キャンセル磁場発生コイル配置面の直交方向成分を前記各キャンセル磁場が前記基準値と一致させることで前記空間内において環境磁気雑音を遮蔽する（前記空間内の環境磁場を時間的に一定にする）、ことを特徴としている。
【００２８】
請求項３に記載の環境磁気雑音遮蔽装置であれば、任意形状空間（環境磁気雑音遮蔽空間）の全部または一部を取り囲むように、請求項１または請求項２に記載の環境磁気雑音遮蔽装置を複数個配置することにより、従来の磁気シールドルーム方式に比して軽量で採光性、通気性に優れ、ひいては、圧迫感及び閉塞感が少ない環境磁気雑音遮蔽空間を提供することができる。
【００２９】
また、環境磁気雑音遮蔽空間が大型であっても、複数個の請求項１または請求項２に記載の環境磁気雑音遮蔽装置で環境磁気雑音遮蔽空間を取り囲むことで、各キャンセル磁場発生コイルから回り込んだキャンセル磁場による環境磁気雑音遮蔽率の低下を抑制することができる。
【００３０】
さらに、環境磁気雑音遮蔽空間の近傍で発生した比較的大きな空間勾配を有する環境磁気雑音が存在しても、各キャンセル磁場発生コイル毎に環境磁場の時間的変動を一定にするため、高い環境磁気雑音遮蔽性能を実現することができる。これは、複数のキャンセル磁場発生コイルを備えているため、複数のキャンセル磁場発生コイルを同一配置面に設けた場合には、互いに隣り合うコイルが発生するキャンセル磁場の相互干渉（打ち消し）により、当該配置面から発生するキャンセル磁場の均一度を高くすることができ、環境磁気雑音遮蔽空間を広くすることができるためである。
【００３１】
また、環境磁気雑音遮蔽空間内部に強磁性体材料を使用した機器が設置される場合においても、環境磁気雑音遮蔽空間を多数の小型キャンセル磁場発生コイルで取り囲むことにより、各キャンセル磁場発生コイルから見た前記機器の立体角を小さくできる。このため、各キャンセル磁場発生コイルで発生するキャンセル磁場が前記機器の強磁性体内に引き込まれることを低減することができ、ひいては、従来技術に比して環境磁気雑音遮蔽性能の劣化を低減することができる。
【００３２】
さらに、複数の小型キャンセル磁場発生コイルに分割して、搬入あるいは搬出を行うことができるので、非常に施工性に優れた環境磁気雑音遮蔽装置を提供することができる。従来の磁気シールドルーム方式では、パーマロイの切り離しを行うと消磁を行う必要があるため、コスト的に分解して移動することは不可能であったので、この効果は特筆に値する。
【００３３】
請求項４に記載の環境磁気雑音遮蔽装置は、請求項３に記載の環境磁気雑音遮蔽装置において、前記各キャンセル磁場発生コイルの内面または外面を網状の導体で覆うことで前記空間内へ到来する電磁波を遮蔽する、ことを特徴としている。
【００３４】
請求項４に記載の環境磁気雑音遮蔽装置であれば、採光性や通気性を損なうことなく、環境磁気雑音と電磁波の両方に対して遮蔽能力を有する装置を提供することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について、説明すれば以下のとおりである。
【００３６】
本発明の構成要素である参照用磁気センサは、特に直線性を持って磁界を検出する磁気センサである必要はなく、磁界検出コイル、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲ：ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）、フラックスゲート、磁気インダクタンス素子（ＭＩ：ＭａｇｎｅｔｉｃＩｎｄｕｃｔａｎｃｅ）、超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ：ＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＱＵａｎｔｕｍＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＤｅｖｉｃｅｓ）、直流励磁型アモルファス磁気センサを含んでいる。
【００３７】
また、本発明の構成要素であるキャンセル磁場発生コイルは、木材や樹脂等の非磁性材料で作られた枠に絶縁性被覆線を巻き付けたコイル、多心ケーブルやフラットケーブルを１周ごとに結線位置を変えることで構成されるコイル、絶縁材料表面に導電性材料で印刷されたコイル、または、絶縁材料に導電性材料のフィルムを貼り付けた後で不要部分をカットして作成されたコイルの何れであっても良い。
【００３８】
また、本発明の構成要素である遮蔽制御手段は、予め定められた基準値に一致するようにキャンセル磁場発生コイルに電流を供給する制御を行う装置であり、アナログまたはディジタルの何れで構成してもよい。また、制御方式としては通常のネガティブフィードバック、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御、シグマデルタ変調、パルス幅変調（ＰＷＭ：ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の何れであっても良い。
【００３９】
また、本発明の遮蔽制御手段の基準値を得るために、環境磁気雑音遮蔽制御をかける前に事前に、基準値決定手段が、キャンセル磁場発生コイルに供給する電流を一定に保持した場合の参照用磁気センサの検出値を基に前記基準値を設定するものであることが好ましい。例えば、キャンセル磁場発生コイルに供給する電流を０に保持した場合の参照用磁気センサの検出値を一定時間計測し、その平均値を基準値として採用することが好ましい。
【００４０】
本発明の環境磁気雑音遮蔽装置の用途としては、例えば、電車の通過によってテレビやパソコンの映像が乱れることが無いように環境磁気雑音を遮蔽する環境磁気雑音遮蔽装置、脳磁あるいは心磁等の生体磁場を計測するシステムのための環境磁気雑音遮蔽装置、または超ＬＳＩ製造のための電子ビーム（ＥＢ）露光装置のための環境磁気雑音遮蔽装置、さらに針状の磁気マーカーを癌患部に打ち込み、このマーカーの位置を磁気的に検出することにより、体動や呼吸によってその位置が変化しても正しく患部に放射線を照射する多軌道照射型放射線治療システムのための環境磁気雑音遮蔽装置等が挙げられる。
【００４１】
［実施例］
次に、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００４２】
〔実施例１〕
図１に、本発明の請求項１及び請求項２の環境磁気雑音遮蔽装置に対応するフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置１０の一実施例を例示する。
【００４３】
実施例１のフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置１０は、キャンセル磁場発生コイル１２と参照用磁気センサ１４と遮蔽制御手段１６（遮蔽制御装置）とを含んで構成されている。
【００４４】
キャンセル磁場発生コイル１２は、フレーム型とされており、各辺５０ｃｍの正方形枠状とされたアクリル樹脂製のフレームに直径０．４ｍｍの絶縁被覆銅線を５３ターン巻いて構成したコイルである。また、キャンセル磁場発生コイル１２の互いに対向する辺間には、長尺板状とされた配置板１８が架け渡されており、配置板１８とキャンセル磁場発生コイル１２との間は開口部とされている。
【００４５】
参照用磁気センサ１４は、配置板１８の長手方向中央部分に固定されており、キャンセル磁場発生コイル１２の配置面（平面）の中央部分に一体的に設けられている。参照用磁気センサ１４は、前記配置面に対して垂直方向（所定方向）における環境磁場の磁束密度の成分を検出し、検出値を時系列信号として遮蔽制御手段１６に供給している。
【００４６】
遮蔽制御手段１６は、参照用磁気センサ１４と同様に配置板１８に固定されており、キャンセル磁場発生コイル１２の配置面に一体的に設けられている。遮蔽制御手段１６は、参照用磁気センサ１４で検出した前記配置面に対して垂直方向における環境磁場の磁束密度成分を時間的に一定にするキャンセル磁場を発生させることを目的とする回路ブロックであり、キャンセル磁場発生コイル１２に対して電流を供給している。
【００４７】
直径Ｌ［ｍ］の円形ソレノイドコイルの中心の磁束密度Ｂ［Ｔ］は、コイルに流れる電流をＩ［Ａ］、コイルの巻き数をＮ［回］とすれば、次式（１）で与えられる。
【００４８】
Ｂ＝ μ０・Ｎ・Ｉ／Ｌ（１）
ここで、μ０は真空透磁率を示し、４π×１０００００００である。
【００４９】
コイルが正方形であれば磁界の強さはやや弱くなるが、次式（２）の関係は保たれる。
【００５０】
Ｂ＝ｋ・μ０・Ｎ・Ｉ／Ｌ（２）
実施例１のキャンセル磁場発生コイル１２の場合は、４００ｍＡの電流によって約０．５ガウスのキャンセル磁場を発生することができる。
【００５１】
実施例１のフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置１０には、調整（開ループ）モードと遮蔽（閉ループ）モードとが存在する。調整モードにおいては、遮蔽制御手段１６は０ｍＡをキャンセル磁場発生コイル１２に対して供給し、１０秒間に渡って参照用磁気センサ１４で検出した環境磁場を毎秒２５０００サンプルの速さで取り込み、加算平均処理を行い、その処理の結果得た値を基準値として記憶する。次に遮蔽モードにおいては、参照用磁気センサ１４から供給される信号を毎秒２５０００サンプルの速さで取り込み、基準値との差分をとり、その差分値を積分し、その積分値に基づいて電流を出力し、キャンセル磁場発生コイル１２に供給することにより、ネガティブフィードバックループ制御を実現している。この制御により参照用磁気センサ１４の検出位置での環境磁場の磁束密度における検出方向成分の時間的変動を０に固定することができる。
【００５２】
図２は、本実施例１の遮蔽制御手段１６の内部をさらに詳細に記述した図である。参照用磁気センサ１４から供給される信号は、基準値決定手段としての加算平均処理回路２０と、差分演算回路２２と、に供給されている。
【００５３】
調整モードにおいては、セレクタ２４は０Ｖ入力を選択し、電圧電流変換回路２６に０Ｖを供給する。これにより、電圧電流変換回路２６は、キャンセル磁場発生コイル１２に０ｍＡを供給する。加算平均処理回路２０では調整モード期間中の参照用磁気センサ１４から供給される信号の加算平均値が演算され、その加算平均値を基準値保持回路２８に供給している。モードが調整モードから遮蔽モードに切り替わるとき、基準値保持回路２８は入力に供給されている加算平均値を保持し、基準値として差分演算回路２２への供給を開始する。
【００５４】
遮蔽モードに切り替わると、セレクタ２４は積分回路３０の出力を選択し、電圧電流変換回路２６に積分回路３０の出力を供給する。差分演算回路２２では、参照用磁気センサ１４から供給される信号から、基準値保持回路２８から供給される基準値を減じることにより、差分演算を行い、積分回路３０に供給する。電圧電流変換回路２６とキャンセル磁場発生コイル１２との接続はネガティブフィードバックループを構成するように接続されているので、常に参照用磁気センサ１４の検出信号成分が基準値に一致するように閉ループが構成される。
【００５５】
その結果、キャンセル磁場発生コイル１２の配置面に直交する環境磁場の磁束密度成分は基準値に固定され、環境磁気雑音遮蔽効果が実現する。
【００５６】
〔実施例２〕
図３は、参照用磁気センサ１４の一実施例である。磁気検出素子３２には、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社製ＨＭＣ１０２１Ｓを採用している。磁気検出素子３２（ＨＭＣ１０２１Ｓ）は、図４に示す入出力特性を有する磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）である。図４からもわかるように、磁気検出素子３２は直線性が良好な磁気センサではない。磁気検出素子３２の差動電圧出力は差動増幅器３４に供給され、１００倍に増幅されている。差動増幅器３４の参照入力には、アクティブグランド回路３６から２．５Ｖの電圧供給を受け、２．５Ｖを中心として±１ガウスの入力で±５００ｍＶの出力変動があるように設計されている。高周波雑音を除去するため、差動増幅器３４の出力はカットオフ周波数８００Ｈｚのローパスフィルター３８に供給されて低域周波数ろ過処理が行われている。
【００５７】
図５に、遮蔽制御手段１６の別の実施例を詳細に記述している。遮蔽制御手段１６は、差動増幅器４０と、ローパスフィルター４２と、１２ビット精度の高速Ａ／Ｄコンバータと同期型シリアルインターフェースとを内蔵した基準値決定手段としてのワンチップマイコン４４と、前記同期型シリアルインターフェースにより接続された２チャンネルのＤ／Ａコンバータ４６、４８と、Ｄ／Ａコンバータ４６、４８が２．５Ｖを中心として±１Ｖを出力するＤ／Ａコンバータであるので２．５Ｖ電圧をシフトして０Ｖを中心として±１Ｖを出力するための２．５Ｖシフト回路５０と、さらに、±１Ｖの電圧入力に対して±１００ｍＡの電流に変換する電圧電流変換回路５２と、により構成されている。
【００５８】
調整モードにおいて、ワンチップマイコン４４は、同期型シリアルインターフェースを介してＤ／Ａコンバータ４８に対して０を設定する。これによってＤ／Ａコンバータ４８は２．５Ｖを出力し、２．５Ｖシフト回路５０に供給する。２．５Ｖシフト回路５０は２．５Ｖの入力を受け、２．５Ｖの下方シフトを行い０Ｖを電圧電流変換回路５２に供給する。電圧電流変換回路５２は、キャンセル磁場発生コイル１２に対して０ｍＡを供給する。
【００５９】
図４の参照用磁気センサ１４で検出された信号は、アクティブグランド回路３６によって２．５Ｖを中心として環境磁場１ガウスに対して５００ｍＶの感度があり、差動増幅器４０の正符号入力に供給される。一方、差動増幅器４０の負符号入力は、Ｄ／Ａコンバータ４６からの供給を受けており、差動増幅器４０で１００倍に増幅された出力は、ローパスフィルター４２において８００Ｈｚの帯域制限を受けた後、ワンチップマイコン４４に内蔵のＡ／Ｄコンバータの入力に供給されている。ワンチップマイコン４４は、内蔵Ａ／Ｄコンバータによるサンプリングを行いながら、Ａ／Ｄ変換結果またはＡ／Ｄ変換結果の所定時間の加算平均値がほぼ０を示す状態になるように、同期型シリアルインターフェースを介してＤ／Ａコンバータ４６への設定値の変更を続け、最適な状態となる設定値を検出したとき、そのＤ／Ａコンバータ４６への設定値を基準値として保持する。
【００６０】
ワンチップマイコン４４は、遮蔽モードに切り替わると内部演算処理を変更し、Ａ／Ｄコンバータの変換値Δｉｎと累積値ｓｕｍを用いてサンプリング毎に次式（３）を実行する。
【００６１】
ｓｕｍ ← ｓｕｍ＋ Δｉｎ（３）
式（３）は積分処理に相等する。
【００６２】
ワンチップマイコン４４は、発振を防止するため、累積値ｓｕｍの下位のビット数ビットを切り捨て、右シフト処理を行ってから、同期型シリアルインターフェースを介してＤ／Ａコンバータ４８への設定を行う。これによって、Ａ／Ｄコンバータの変換値Δｉｎが０となるようにネガティブフィードバックループが構成される。
【００６３】
故に、本実施例２においても、キャンセル磁場発生コイル１２の配置面に直交する環境磁場の磁束密度成分は基準値に固定され、環境磁気雑音遮蔽効果が実現する。
【００６４】
〔実施例３〕
図６に、本発明の請求項３の環境磁気雑音遮蔽装置に対応する立方体形状環境磁気雑音遮蔽装置６０の一実施例を示す。
【００６５】
本実施例においては、各辺１ｍの正方形枠状とされた固定枠６２を６個有しており、６個の固定枠６２は、立方体枠状に組み合わされいる。各固定枠６２には、実施例１または実施例２のフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置１０が、縦横に２個ずつの合計４個固定されている。これにより、合計２４個のフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置１０によって各辺１ｍの立方体形状環境磁気雑音遮蔽装置６０が構成されており、立方体形状環境磁気雑音遮蔽装置６０内に全部がフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置１０に取り囲まれた立方体状の環境磁気雑音遮蔽空間が形成されている。
【００６６】
この立方体形状環境磁気雑音遮蔽装置６０では、環境磁気雑音遮蔽空間内において環境磁場の時間的変動を１／１０程度に低減できる環境磁気雑音遮蔽性能を達成している。
【００６７】
〔実施例４〕
図７は、本発明の請求項３の環境磁気雑音遮蔽装置に対応する筒形状環境磁気雑音遮蔽装置７０の一実施例を示す。
【００６８】
本実施例においては、正８角形筒枠状（略円筒形筒枠状）とされた固定筒枠７２を有しており、固定筒枠７２は、両側部が円枠とされると共に、各円枠間に８個の棒枠が周方向に等間隔に架け渡されている。固定筒枠７２は、軸方向長さが２．５ｍとされており、固定筒枠７２には、棒枠間において、実施例１または実施例２のフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置１０が周方向に８個かつ軸方向に５個の合計４０個固定されている。
【００６９】
固定筒枠７２の両側部には、各辺１．５ｍの正方形枠状とされた固定面枠７４が設けられており、各固定面枠７４には、実施例１または実施例２のフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置１０が、縦横に３個ずつの合計９個固定されている。
【００７０】
これにより、合計５８個のフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置１０によって筒形状環境磁気雑音遮蔽装置７０が構成されており、筒形状環境磁気雑音遮蔽装置７０内に全部がフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置１０に取り囲まれたほぼ円柱状（８角柱状）の環境磁気雑音遮蔽空間が形成されている。
【００７１】
本実施例では、円柱状の環境磁気雑音遮蔽空間を８角柱の環境磁気雑音遮蔽空間で近似した構成であるが、固定筒枠７２に固定された合計４０個のフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置１０のうち、固定筒枠７２の１列（１つの棒枠間）に固定された５個のフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置１０を調整モードのまま残し、固定筒枠７２の他の７列（他の７つの棒枠間）に固定された３５個のフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置１０を遮蔽モードにした方が良好な環境磁気雑音遮蔽特性を示した。
【００７２】
また、従来の磁気シールドルーム方式と比較して、採光性と通気性に優れるとともに、施工性に優れ、フレーム型環境磁気雑音遮蔽装置に分解して搬出・搬入を行うことが容易であるという特徴がある。
【００７３】
〔実施例５〕
図８は、本発明の請求項４の環境磁気雑音遮蔽装置に対応する筒形状環境磁気雑音遮蔽装置８０の一実施例を示す。
【００７４】
本実施例においては、実施例４の筒形状環境磁気雑音遮蔽装置７０の外周全体が金網８２（網状の導体）で覆われており、これにより、全てのフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置１０の外面（反環境磁気雑音遮蔽空間側面）が、金網８２で覆われている。
【００７５】
本実施例では、環境磁気雑音遮蔽空間内へ到来する電磁波をも遮蔽でき、このため、環境磁気雑音と電磁波の両方に対して遮蔽能力を有することができる。
【００７６】
【発明の効果】
請求項１に記載の環境磁気雑音遮蔽装置は、以上のように、環境磁場の磁束密度の予め定められた所定方向成分を検出する参照用磁気センサと、フレーム型とされ、電流が供給されることでキャンセル磁場を発生させるキャンセル磁場発生コイルと、前記キャンセル磁場発生コイルに電流を供給して前記キャンセル磁場を発生させることで前記参照用磁気センサの検出値を予め定められた基準値と一致させて環境磁気雑音を遮蔽する遮蔽制御手段と、を備えた構成である。
【００７７】
それ故、遮蔽制御手段が環境磁場を時間的に一定にする電流供給能力しか必要でないために、小型化かつ軽量にでき、さらに、参照用磁気センサと遮蔽制御手段とをキャンセル磁場発生コイルの配置面に一体的に具備できる特有の効果を奏する。
【００７８】
また、キャンセル磁場発生コイルに比して、参照用磁気センサと遮蔽制御手段は十分小さいために、キャンセル磁場発生コイルの内側に採光性と通気性を兼ね備えた開口部を設けることができるという特有の効果を奏する。
【００７９】
さらに、参照用磁気センサとキャンセル磁場発生コイルと遮蔽制御手段は一体的に構成されるので、従来の磁気シールドルーム方式と比較して、施工性が優れるという特有の効果を奏する。
【００８０】
請求項２に記載の環境磁気雑音遮蔽装置は、以上のように、基準値を環境磁場やその加算平均値に基づいて決定できるので、キャンセル磁場発生コイルに供給する電流容量が従来のアクティブ磁気シールド方式に比して小さくて済むために、より低消費電力での運用が可能であるという特有の効果を奏する。
【００８１】
請求項３に記載の環境磁気雑音遮蔽装置は、以上のように、請求項１または請求項２に記載の複数のフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置により構成されるので、従来の磁気シールドルーム方式に比して、採光性、通気性に優れ、施工性も良好であり、容易にフレーム単位に分解して搬出・搬入が行えるという特有の効果を奏する。
【００８２】
請求項４に記載の環境磁気雑音遮蔽装置は、以上のように、採光性と通気性を維持しながら電磁波に対する遮蔽特性も備えるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のフレーム型環境磁気雑音遮蔽装置の斜視図である。
【図２】実施例１の遮蔽制御手段の詳細なブロック図である。
【図３】実施例２の参照用磁気センサのブロック図である。
【図４】実施例２の参照用磁気センサにおける磁気検出素子（磁気抵抗素子）の入出力特性を示すグラフである。
【図５】実施例２の遮蔽制御手段のブロック図である。
【図６】実施例３の立方体形状環境磁気雑音遮蔽装置の斜視図である。
【図７】実施例４の筒形状環境磁気雑音遮蔽装置の斜視図である。
【図８】実施例５の筒形状環境磁気雑音遮蔽装置の斜視図である。
【符号の説明】
１０フレーム型環境磁気雑音遮蔽装置（環境磁気雑音遮蔽装置）
１２キャンル磁場発生コイル
１４参照用磁気センサ
１６遮蔽制御手段
２０加算平均処理回路（基準値決定手段）
４４ワンチップマイコン（基準値決定手段）
６０立方体形状環境磁気雑音遮蔽装置（環境磁気雑音遮蔽装置）
７０筒形状環境磁気雑音遮蔽装置（環境磁気雑音遮蔽装置）
８０筒形状環境磁気雑音遮蔽装置（環境磁気雑音遮蔽装置）
８２金網（網状の導体）

Claims

環境磁場の磁束密度の予め定められた所定方向成分を検出する参照用磁気センサと、
フレーム型とされ、電流が供給されることでキャンセル磁場を発生させるキャンセル磁場発生コイルと、
前記キャンセル磁場発生コイルに電流を供給して前記キャンセル磁場を発生させることで前記参照用磁気センサの検出値を予め定められた基準値と一致させて環境磁気雑音を遮蔽する遮蔽制御手段と、
を備え、前記参照用磁気センサと前記遮蔽制御手段とを前記キャンセル磁場発生コイルの配置面に一体的に設けた、
ことを特徴とする環境磁気雑音遮蔽装置。
前記キャンセル磁場発生コイルに供給する電流を一定に保持した場合の前記参照用磁気センサの検出値を基に前記基準値を設定する基準値決定手段を備えた、ことを特徴とする請求項１記載の環境磁気雑音遮蔽装置。
複数個の請求項１または請求項２記載の環境磁気雑音遮蔽装置で任意形状の空間の全部または一部を取り囲み、かつ、環境磁場の磁束密度における前記各キャンセル磁場発生コイル配置面の直交方向成分を前記各キャンセル磁場が前記基準値と一致させることで前記空間内において環境磁気雑音を遮蔽する、ことを特徴とする環境磁気雑音遮蔽装置。
前記各キャンセル磁場発生コイルの内面または外面を網状の導体で覆うことで前記空間内へ到来する電磁波を遮蔽する、ことを特徴とする請求項３記載の環境磁気雑音遮蔽装置。