(57)【要約】【課題】均一磁場成分ノイズ及び傾斜磁場成分ノイズに加えて、非線形ノイズについても低減を行うことが可能な磁気シールドシステムを提供すること。【解決手段】磁気検出対象空間４を挟んで相互に対向する位置に並設された磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２と、磁気低減対象空間５に対して磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２を介することなく磁気を印加する補償コイル２と、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２の相互間の加算成分及び差分成分と、磁気検出コイルＺ１、Ｚ２の相互間の加算成分及び差分成分と、これら磁気検出コイルＸ１、Ｘ２と磁気検出コイルＺ１、Ｚ２の相互間の加算成分及び差分成分を算定し、当該算定した各加算成分及び各差分成分に基づいて、補償コイル２の内部に設定した評価点の磁場が最小となるように、補償コイル２を用いて、磁気低減対象空間５に対して磁気を印加させる制御装置３を備える。【選択図】図１
2010093242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気検出対象空間を挟んで相互に対向する位置に並設された一対の磁気検出コイルを、その中心軸が相互に非平行となるように複数組設け、
磁気低減対象空間に対して、前記磁気検出コイルを介することなく磁気を印加する磁気印加手段と、
前記複数組の一対の磁気検出コイルの出力に基づいて、各組における前記一対の磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記複数組の磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分を算定し、当該算定した各加算成分及び各差分成分に基づいて、前記磁気低減対象空間の磁場が最小となるように、前記磁気印加手段を用いて、前記磁気低減対象空間に対して磁気を印加させる制御手段と、
を備えることを特徴とする磁気シールドシステム。
【請求項２】
前記複数組の一対の磁気検出コイルとして、Ｘ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第１磁気検出コイルと、前記Ｘ軸に直交するＺ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第２磁気検出コイルとを備え、
前記制御手段は、前記一対の第１磁気検出コイルと前記一対の第２磁気検出コイルの出力に基づいて、前記一対の第１磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記一対の第２磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記第１磁気検出コイルと前記第２磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分を算定すること、
を特徴とする請求項１に記載の磁気シールドシステム。
【請求項３】
前記複数組の一対の磁気検出コイルとして、Ｘ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第１磁気検出コイルと、前記Ｘ軸に直交するＺ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第２磁気検出コイルと、前記Ｘ軸及び前記Ｚ軸に直交するＹ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第３磁気検出コイルとを備え、
前記制御手段は、前記一対の第１磁気検出コイル、前記一対の第２磁気検出コイル、及び前記一対の第３磁気検出コイルの出力に基づいて、前記一対の第１磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記一対の第２磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記一対の第３磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記第１磁気検出コイル、前記第２磁気検出コイル、及び前記第３磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分を算定すること、
を特徴とする請求項１に記載の磁気シールドシステム。
【請求項４】
前記磁気検出対象空間を、前記磁気低減対象空間を囲繞するように設定したこと、
を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の磁気シールドシステム。
【請求項５】
前記磁気印加手段の中心軸を、前記複数組の一対の磁気検出コイルの中心軸に一致させたこと、
を特徴とする請求項４に記載の磁気シールドシステム。
【請求項６】
磁気検出対象空間を挟んで相互に対向する位置に並設された一対の磁気検出コイルであって、その中心軸が相互に非平行となるように複数組設けられた一対の磁気検出コイルからの出力を取得する出力取得工程と、
前記出力取得工程において取得した出力に基づいて、各組における前記一対の磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記複数組の磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分を算定する算定工程と、
磁気低減対象空間に対して前記磁気検出コイルを介することなく磁気を印加する磁気印加手段を用いて、前記算定工程において算定した各加算成分及び各差分成分に基づいて、前記磁気低減対象空間の磁場が最小となるように磁気を印加する磁気印加工程と、
を含むことを特徴とする磁気シールド方法。
【請求項７】
前記出力取得工程において、前記複数組の一対の磁気検出コイルとしての、Ｘ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第１磁気検出コイルと、前記Ｘ軸に直交するＺ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第２磁気検出コイルとから、出力を取得し、
前記算定工程において、前記一対の第１磁気検出コイルと前記一対の第２磁気検出コイルの出力に基づいて、前記一対の第１磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記一対の第２磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記第１磁気検出コイルと前記第２磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分を算定すること、
を特徴とする請求項６に記載の磁気シールド方法。
【請求項８】
前記出力取得工程において、前記複数組の一対の磁気検出コイルとしての、Ｘ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第１磁気検出コイルと、前記Ｘ軸に直交するＺ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第２磁気検出コイルと、前記Ｘ軸及び前記Ｚ軸に直交するＹ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第３磁気検出コイルとから、出力を取得し、
前記算定工程において、前記一対の第１磁気検出コイル、前記一対の第２磁気検出コイル、及び前記一対の第３磁気検出コイルの出力に基づいて、前記一対の第１磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記一対の第２磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記一対の第３磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記第１磁気検出コイル、前記第２磁気検出コイル、及び前記第３磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分を算定すること、
を特徴とする請求項６に記載の磁気シールド方法。
【請求項９】
前記磁気検出対象空間を、前記磁気低減対象空間を囲繞するように設定したこと、
を特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の磁気シールド方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁気を低減するための磁気シールドシステム及び磁気シールド方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子線描画装置やＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）装置に対する磁気ノイズ（環境磁気ノイズ）の影響を低減するために、アクティブ磁気シールドを構築することが提案されていた。このアクティブ磁気シールドは、フィードバック方式とフィードフォワード方式に大別される。
【０００３】
フィードバック方式のアクティブ磁気シールドは、磁気ノイズの影響を低減したい空間（例えば電子線描画装置やＭＲＩを配置する室内。以下「磁気低減対象空間」）の内部にピックアップセンサを配置すると共に、磁気低減対象空間の近傍に補償コイルを配置して構成されていた（例えば特許文献１参照）。そして、磁気低減対象空間の磁場をピックアップセンサで計測し、この磁場と逆相の磁場を補償コイルによって生成することで、磁気ノイズを低減していた。この際、磁場の計測と、逆相の磁場の生成は、直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸について相互に独立して行っていた。
【０００４】
一方、フィードフォワード方式のアクティブ磁気シールドは、磁気低減対象空間から離れた位置にピックアップセンサを配置すると共に、磁気低減対象空間の近傍に補償コイルを配置して構成されていた（例えば特許文献２参照）。そして、遠方のノイズ源から磁気低減対象空間に向かう磁場をピックアップセンサで計測し、この磁場と逆相の磁場を補償コイルによって生成することで、磁気ノイズを低減していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７８５２９号公報
【特許文献２】特願２００２−２５７９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、遮蔽の対象である磁気ノイズには、１）磁気低減対象空間から遠方に存在するノイズ源（例えば、電車や自動車）から発せられるものであって、空間的に均一で線形の磁気ノイズ（以下「均一磁場成分ノイズ」）、２）磁気低減対象空間からある程度離れて存在するノイズ源（例えば、ファン、空調器、電気幹線、エレベータ）から発せられるものであって、空間的に不均一であるが線形の磁気ノイズ（以下「傾斜磁場成分ノイズ」）、及び、３）磁気低減対象空間の近傍や内部に存在するノイズ源（例えば、電線や、電子線描画装置及びＭＲＩ以外の装置のファン）から発せられるものであって、空間的に非線形なノイズ（以下「非線形ノイズ」）がある。
【０００７】
上記従来のアクティブ磁気シールド装置の中で、フィードバック方式のものは、直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸について独立した制御を行う一方で、磁気を制御したい空間内（補償コイルにて囲繞された空間内）にピックアップセンサを配置していたので、補償コイルで生成された特定の軸方向の磁場が、他の軸方向に入射して干渉を引き起こしてしまう。このため、このアクティブ磁気シールド装置では、均一磁場成分ノイズの低減には有効であるものの、傾斜磁場成分ノイズや非線形ノイズについては、磁場の干渉が生じるために十分な低減効果を得ることができず、他軸のノイズを増幅してしまう可能性が大きかった。
【０００８】
また、これらの問題点を解決すべく、補償コイルの３軸全てに流す電流を統合的に調整した上で、各軸方向の補償磁場を決定するフィードバック方式のアクティブ磁気シールド装置も提案されていた。しかし、このような方式においても、補償コイルの磁気によってピックアップセンサの出力が変動するため、補償コイルに流すための電流値を実際に決定することは困難であり、また、仮に電流値を決定できた場合であっても、非線形ノイズを低減することはできなかった。
【０００９】
一方、上記従来のアクティブ磁気シールド装置の中で、フィードフォワード方式のものは、ピックアップセンサに入射する磁気ノイズと、補償コイルの位置における磁気ノイズとが相互に一致する場合にのみ、磁気ノイズを適切に低減することが可能になる。従って、均一磁場成分ノイズの低減には有効であるものの、傾斜磁場成分ノイズや非線形ノイズを低減することはできなかった。
【００１０】
さらに、このようなフィードフォワード方式に対して、傾斜磁場成分ノイズの低減を可能としたフィードフォワード方式も提案されていた。この方式のアクティブ磁気シールド装置は、磁気ノイズ検出器と補償コイルを備えて構成されており、磁気ノイズ検出器は、磁気低減対象空間を挟むように対向配置した１組（例えばＺ軸）又は２組（例えばＺ軸とＸ軸）の誘導コイルと、低周波増幅器を備えて構成されていた。そして、各誘導コイルの出力に基づいて、各軸毎の均一磁場成分ノイズ及び傾斜磁場成分ノイズを算定し、これら均一磁場成分ノイズ及び傾斜磁場成分ノイズを打ち消すための磁場を補償コイルにて生成していた。
【００１１】
図９には、特定の一平面（ここではＸ軸−Ｚ軸面）における磁気ノイズを示す。ここでは、誘導コイルＸ１から誘導コイルＸ２に至る方向又はその逆方向と、誘導コイルＺ１から誘導コイルＺ２に至る方向又はその逆方向に対して、磁気ノイズが入射している状態を示す。図１０には、従来のフィードフォワード方式のアクティブ磁気シールド装置にて低減可能なノイズ成分を示す。従来のアクティブ磁気シールド装置では、Ｘ軸方向の均一磁場成分ノイズを、誘導コイルＸ１の出力と誘導コイルＸ２の出力との加算成分（Ｘ１＋Ｘ２）、Ｚ軸方向の均一磁場成分ノイズを、誘導コイルＺ１の出力と誘導コイルＺ２の出力との加算成分（Ｚ１＋Ｚ２）、Ｘ軸方向の傾斜磁場成分ノイズを、誘導コイルＸ１の出力と誘導コイルＸ２の出力との差分成分（Ｘ１−Ｘ２）、Ｚ軸方向の傾斜磁場成分ノイズを、誘導コイルＺ１の出力と誘導コイルＺ２の出力との差分成分（Ｚ１−Ｚ２）として算定し、これら均一磁場成分ノイズ及び傾斜磁場成分ノイズを打ち消すための磁場を補償コイルにて生成していた。この構成によれば、図９に示す磁気ノイズを低減することが可能となる。
【００１２】
しかしながら、このようなフィードフォワード方式のアクティブ磁気シールド装置は、均一磁場成分ノイズ及び傾斜磁場成分ノイズを低減できるものの、各軸において対向する誘導コイルの両方で検出できるノイズ成分しか低減できないため、一方の誘導コイルでしか検知できないような非線形ノイズに対しては低減効果を得ることができなかった。図１１には、特定の一平面（ここではＸ軸−Ｚ軸面）における非線形ノイズを含む磁気ノイズを示す。ここでは、図９と同じ磁気ノイズに加えて、誘導コイルＺ１から誘導コイルＸ１、Ｘ２に至る方向と、誘導コイルＺ２から誘導コイルＸ１、Ｘ２に対して、非線形ノイズが入射している状態を示す。このような非線形ノイズは、従来のアクティブ磁気シールド装置では低減することができなかった。
【００１３】
実際には、電子線描画装置やＭＲＩが設置された磁気低減対象空間では、これらの装置の近傍の電線や他の装置に起因する非線形ノイズが大きく分布していたり、あるいは、電子線描画装置は本体が磁性体であるため、均一磁場成分ノイズでさえも電子線描画装置の影響で非線形ノイズになる等、非線形ノイズを低減することが要望されていた。
【００１４】
本発明は、均一磁場成分ノイズ及び傾斜磁場成分ノイズに加えて、非線形ノイズについても低減を行うことが可能な磁気シールドシステム及び磁気シールド方法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】
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に記載の磁気シールドシステムは、磁気検出対象空間を挟んで相互に対向する位置に並設された一対の磁気検出コイルを、その中心軸が相互に非平行となるように複数組設け、磁気低減対象空間に対して、前記磁気検出コイルを介することなく磁気を印加する磁気印加手段と、前記複数組の一対の磁気検出コイルの出力に基づいて、各組における前記一対の磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記複数組の磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分を算定し、当該算定した各加算成分及び各差分成分に基づいて、前記磁気低減対象空間の磁場が最小となるように、前記磁気印加手段を用いて、前記磁気低減対象空間に対して磁気を印加させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に記載の磁気シールドシステムは、請求項１に記載の磁気シールドシステムにおいて、前記複数組の一対の磁気検出コイルとして、Ｘ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第１磁気検出コイルと、前記Ｘ軸に直交するＺ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第２磁気検出コイルとを備え、前記制御手段は、前記一対の第１磁気検出コイルと前記一対の第２磁気検出コイルの出力に基づいて、前記一対の第１磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記一対の第２磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記第１磁気検出コイルと前記第２磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分を算定することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に記載の磁気シールドシステムは、請求項１に記載の磁気シールドシステムにおいて、前記複数組の一対の磁気検出コイルとして、Ｘ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第１磁気検出コイルと、前記Ｘ軸に直交するＺ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第２磁気検出コイルと、前記Ｘ軸及び前記Ｚ軸に直交するＹ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第３磁気検出コイルとを備え、前記制御手段は、前記一対の第１磁気検出コイル、前記一対の第２磁気検出コイル、及び前記一対の第３磁気検出コイルの出力に基づいて、前記一対の第１磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記一対の第２磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記一対の第３磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記第１磁気検出コイル、前記第２磁気検出コイル、及び前記第３磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分を算定することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に記載の磁気シールドシステムは、請求項１から３のいずれか一項に記載の磁気シールドシステムにおいて、前記磁気検出対象空間を、前記磁気低減対象空間を囲繞するように設定したことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に記載の磁気シールドシステムは、請求項４に記載の磁気シールドシステムにおいて、前記磁気印加手段の中心軸を、前記複数組の一対の磁気検出コイルの中心軸に一致させたことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６に記載の磁気シールド方法は、磁気検出対象空間を挟んで相互に対向する位置に並設された一対の磁気検出コイルであって、その中心軸が相互に非平行となるように複数組設けられた一対の磁気検出コイルからの出力を取得する出力取得工程と、前記出力取得工程において取得した出力に基づいて、各組における前記一対の磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記複数組の磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分を算定する算定工程と、磁気低減対象空間に対して前記磁気検出コイルを介することなく磁気を印加する磁気印加手段を用いて、前記算定工程において算定した各加算成分及び各差分成分に基づいて、前記磁気低減対象空間の磁場が最小となるように磁気を印加する磁気印加工程とを含むことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７に記載の磁気シールド方法は、請求項６に記載の磁気シールド方法において、前記出力取得工程において、前記複数組の一対の磁気検出コイルとしての、Ｘ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第１磁気検出コイルと、前記Ｘ軸に直交するＺ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第２磁気検出コイルとから、出力を取得し、前記算定工程において、前記一対の第１磁気検出コイルと前記一対の第２磁気検出コイルの出力に基づいて、前記一対の第１磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記一対の第２磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記第１磁気検出コイルと前記第２磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分を算定することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項８に記載の磁気シールド方法は、請求項６に記載の磁気シールド方法において、前記出力取得工程において、前記複数組の一対の磁気検出コイルとしての、Ｘ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第１磁気検出コイルと、前記Ｘ軸に直交するＺ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第２磁気検出コイルと、前記Ｘ軸及び前記Ｚ軸に直交するＹ軸方向に沿った中心軸を有する一対の第３磁気検出コイルとから、出力を取得し、前記算定工程において、前記一対の第１磁気検出コイル、前記一対の第２磁気検出コイル、及び前記一対の第３磁気検出コイルの出力に基づいて、前記一対の第１磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記一対の第２磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記一対の第３磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分と、前記第１磁気検出コイル、前記第２磁気検出コイル、及び前記第３磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分を算定することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項９に記載の磁気シールド方法は、請求項６から８のいずれか一項に記載の磁気シールド方法において、前記磁気検出対象空間を、前記磁気低減対象空間を囲繞するように設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１に記載の磁気シールドシステム及び請求項６に記載の磁気シールド方法によれば、磁気検出対象空間に入射する磁気ノイズの成分の中で、相互に非平行な複数の中心軸に関する全ての磁気ノイズ成分、すなわち、均一磁場成分ノイズ及び傾斜磁場成分ノイズに加えて、非線形ノイズについて、それぞれ低減することが可能となるため、磁気低減対象空間の磁気ノイズを効果的に低減することができる。また、各磁気検出コイルの相対的な位置を固定的に限定することなく磁気ノイズを低減でき、各磁気検出コイルの組み立て精度が低くてもよいため、磁気シールドシステムの構成が容易である。
【００２５】
また、請求項２に記載の磁気シールドシステム及び請求項７に記載の磁気シールド方法によれば、相互に直交する２軸に関する全ての磁気ノイズ成分、すなわち、均一磁場成分ノイズ及び傾斜磁場成分ノイズに加えて、非線形ノイズについて、それぞれ低減することが可能となるため、磁気ノイズを効果的に低減することができる。
【００２６】
また、請求項３に記載の磁気シールドシステム及び請求項８に記載の磁気シールド方法によれば、相互に直交する３軸に関する全ての磁気ノイズ成分、すなわち、均一磁場成分ノイズ及び傾斜磁場成分ノイズに加えて、非線形ノイズについて、それぞれ低減することが可能となるため、磁気ノイズを効果的に低減することができる。
【００２７】
また、請求項４に記載の磁気シールドシステム及び請求項９に記載の磁気シールド方法によれば、磁気低減対象空間を、磁気検出対象空間を囲繞するように設定したので、磁気低減対象空間に実際に入射している磁気ノイズを磁気検出手段によって正確に検出することができ、磁気低減対象空間の磁気ノイズを一層効果的に低減することができる。
【００２８】
また、請求項５に記載の磁気シールドシステムによれば、磁気印加手段の中心軸を、磁気検出コイルの中心軸に一致させたので、磁気印加手段にて印加した磁気が磁気検出コイルの磁気検出に与える影響を低減でき、磁気ノイズを効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る磁気シールドシステムの斜視図である。
【図２】図１の制御装置における制御回路の回路図である。
【図３】加算成分及び差分成分を示す図である。
【図４】補償コイルに入力される電流値を決定するための算定式である。
【図５】実施の形態２に係る磁気シールドシステムの斜視図である。
【図６】加算成分及び差分成分（Ｘ軸−Ｙ軸平面）を示す図である。
【図７】加算成分及び差分成分（Ｚ軸−Ｙ軸平面）を示す図である。
【図８】補償コイルに入力される電流値を決定するための算定式である。
【図９】特定の一平面（Ｘ軸−Ｚ軸面）における磁気ノイズを示す図である。
【図１０】従来のフィードフォワード方式のアクティブ磁気シールド装置にて低減可能なノイズ成分を示す図である。
【図１１】特定の一平面（Ｘ軸−Ｚ軸面）における非線形ノイズを含む磁気ノイズを示す図である。
【図１２】（ａ）は正１２面体となるように磁気検出コイルを組み合わせた変形例を示す図、（ｂ）は正２０面体となるように磁気検出コイルを組み合わせた変形例を示す図である。
【図１３】変形例に係る磁気検出コイルと補償コイルの相互の位置関係を示す斜視図である。
【図１４】さらなる変形例に係る磁気検出コイルと補償コイルの相互の位置関係を示す斜視図である。
【図１５】さらなる変形例に係る磁気検出コイルと補償コイルの相互の位置関係を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る磁気シールドシステム及び磁気シールド方法の各実施の形態を詳細に説明する。まず、〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念を説明した後、〔II〕各実施の形態の具体的内容について説明し、〔III〕最後に、各実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３１】
〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念
まず各実施の形態に共通の基本的概念について説明する。各実施の形態に係る磁気シールドシステム及び磁気シールド方法は、フィードフォワード方式のアクティブ磁気シールドを構築するシステムであり、例えば電子線描画装置やＭＲＩを含む任意の機器が配置された磁気低減対象空間における磁気ノイズを低減することを目的とするものである。この磁気シールドシステムは、磁気検出対象空間を挟むように配置された複数組の磁気検出コイル（誘導コイル）と、磁気低減対象空間に対して磁気を印加する磁気印加手段と、磁気検出コイルの出力に基づいて磁気印加手段を制御して磁気低減対象空間に磁気を印加させる制御手段を備える。ここで、磁気検出対象空間とは、磁気低減対象空間における磁気ノイズを検出するために、磁気検出コイルによる磁気検出の対象とされる空間であって、磁気低減対象空間と同一の空間である場合と、磁気低減対象空間とは異なる空間である場合があり、この点の詳細については後述する。なお、磁気検出コイルの設置組数は任意であるが、以下では、実施の形態１においてＸ軸とＺ軸の２組、実施の形態２においてＸ軸とＺ軸とＹ軸の３組の磁気検出コイルを設けた例について説明する。
【００３２】
このような構成において、本実施の形態の特徴の一つは、各軸毎の加算成分及び差分成分に加えて、各軸相互間の加算成分及び差分成分を算定し、当該算定した各加算成分及び各差分成分に基づいて、補償コイル内部の評価点の磁場が最小となるように、補償コイルを用いて磁気を印加させる点にある。この構成によれば、均一磁場成分ノイズ及び傾斜磁場成分ノイズに加えて、非線形ノイズについても低減を行うことが可能になる。また、各磁気検出コイルの相対的な位置を固定的に限定することなく磁気ノイズを低減でき、各磁気検出コイルの組み立て精度が低くてもよいため、磁気シールドシステムの構成が容易である。
【００３３】
〔II〕各実施の形態の具体的内容
次に、各実施の形態に係る磁気シールドシステム及び磁気シールド方法の具体的内容について説明する。
【００３４】
〔実施の形態１〕
最初に、実施の形態１について説明する。この形態は、２組（例えばＸ軸とＺ軸）の磁気検出コイルを備えた形態である。
【００３５】
（構成）
最初に磁気シールドシステムの構成について説明する。図１は本実施の形態１に係る磁気シールドシステムの斜視図である。この磁気シールドシステム１は、一対の磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、一対の磁気検出コイルＺ１、Ｚ２、補償コイル２、及び制御装置３を備えて構成されている。なお、以下の説明において、磁気検出対象空間４及び磁気低減対象空間５の座標（Ｘ−Ｙ−Ｚ軸）は、図１に示すように設定するものとする。
【００３６】
磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２は、磁気検出対象空間４に入射する磁気ノイズを検出する磁気検出手段である。このうち、一対の磁気検出コイルＸ１、Ｘ２は、磁気検出対象空間４を挟んで相互に対向する位置に並設されるもので、各々の中心軸がＸ軸に沿うように、かつ、各々の中心軸が相互に一致するように配置された第１磁気検出コイルである。他の一対の磁気検出コイルＺ１、Ｚ２は、磁気検出対象空間４を挟んで相互に対向する位置に並設されるもので、各々の中心軸がＺ軸に沿うように、かつ、各々の中心軸が相互に一致するように（一対の磁気検出コイルＸ１、Ｘ２の中心軸に対して直交する中心軸を有するように）配置された第２磁気検出コイルである。これら各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２の具体的構成は任意であるが、例えば、各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２は、木製やアルミニウム製の角材から形成した方形環状のフレームに銅線を巻き付けることで構成される。
【００３７】
好ましくは、各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２は相互に同一の正方形状に構成され、一対の磁気検出コイルＸ１、Ｘ２の相互間隔と一対の磁気検出コイルＺ１、Ｚ２の相互間隔とは相互に等しく、かつ、一対の磁気検出コイルＸ１、Ｘ２の相互の中心位置と一対の磁気検出コイルＺ１、Ｚ２の相互の中心位置とが相互に一致するように配置される。すなわち、正六面体の４面を形成するように、一対の磁気検出コイルＸ１、Ｘ２と一対の磁気検出コイルＺ１、Ｚ２が配置される。
【００３８】
なお、図１には、磁気検出コイルＸ１からの出力（電圧Ｅｘ１）、磁気検出コイルＸ２からの出力（電圧Ｅｘ２）、磁気検出コイルＺ１からの出力（電圧Ｅｚ１）、及び磁気検出コイルＺ２からの出力（電圧Ｅｚ２）を示す。また、図１では、図示の便宜上、各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２を相互に離れた位置に図示しているが、各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２を相互に近接させてもよい。また、図１では、磁気検出対象空間４の外形線を省略するが、これら各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２によって囲繞された空間を、磁気検出対象空間４とすることができる。
【００３９】
補償コイル２は、磁気低減対象空間５に入射する磁気ノイズを低減するための補償用の磁気を、各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２を介することなく、磁気低減対象空間５に対して印加するための磁気印加手段である。この実施の形態１では、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２の内側の全域を磁気低減対象空間５に設定しており、つまりは磁気検出対象空間４と磁気低減対象空間５を相互に同一空間に設定しているので、補償コイル２も、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２の内側（磁気検出対象空間４の内部）に配置されている。この補償コイル２の具体的構成は任意であるが、補償コイル２は、Ｘ−Ｚ軸に均一な磁場を形成できるコイルであることが好ましく、例えば、立方体あるいはヘルムホルツコイル、メリットコイルを用いて構成される。図１の例では、中心軸がＸ軸に沿う一対のコイルと、中心軸がＺ軸に沿う一対のコイルを備える場合を示し、前者に対する入力電流をＩｘ、後者に対する入力電流をＩｚとして示す。
【００４０】
さらに好ましくは、補償コイル２は、当該補償コイル２によって生成される磁場が、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２に干渉しないように配置されることが好ましく、その中心軸が各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２の中心軸に一致するように配置される。
【００４１】
制御装置３は、一対の磁気検出コイルＸ１、Ｘ２と一対の磁気検出コイルＺ１、Ｚ２の出力に基づいて、補償コイル２を制御して磁気低減対象空間５に対して磁気を印加させる制御手段である。図２は、制御装置３における制御回路の回路図である。この制御装置３は、低雑音増幅器３ａ及び積分器３ｂによって構成される磁場−電圧変換回路３ｃと、この磁場−電圧変換回路３ｃによって変換された電圧信号を加算及び差分する演算回路３ｄ、３ｅと、この演算回路による加算及び差分に基づいて補償コイル２を駆動する可変抵抗器（ポテンショメータ）３ｆ及び電流増幅器（ＣＢ：Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｂｏｏｓｔｅｒ）３ｇをそれぞれ複数個ずつ図示のように接続して構成されている。特に、ここでは、磁気ノイズの加算成分と差分成分を相互に独立して調整できるように、各加算成分及び各差動成分毎に、２組の可変抵抗器３ｆ及び電流増幅器３ｇを並列に配置している。
【００４２】
（磁気シールド方法）
次に、このように構成された磁気シールドシステム１を用いて行われる磁気シールド方法について説明する。図１において、磁気ノイズの磁束が各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２に鎖交することにより、電磁誘導によって各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２から当該磁束の時間変化に応じた電圧Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｚ１、Ｅｚ２が出力される（出力取得工程）。この電圧Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｚ１、Ｅｚ２は、図２の制御装置３の低雑音増幅器３ａに入力され、この低雑音増幅器３ａにおいて増幅された後、積分器３ｂで積分されることで磁束密度に応じた出力に変換される。
【００４３】
この出力は、演算回路３ｄ、３ｅによって加算及び差分され、可変抵抗器３ｆによる調整（重み付け）を経た後、電流増幅器３ｇに入力において電流増幅が行われる。図２の回路図において、最上方に示す電流増幅器３ｇからは加算成分（Ｘ１＋Ｘ２）に応じた電流Ｉｘが出力され、その一つ下に示す電流増幅器３ｇからは差分成分（Ｘ１−Ｘ２）に応じた電流Ｉｚが出力され、以降、下方に至る順に、加算成分（Ｘ１＋Ｚ１）、差分成分（Ｘ１−Ｚ１）、加算成分（Ｘ１＋Ｚ２）、差分成分（Ｘ１−Ｚ２）、加算成分（Ｘ２＋Ｚ１）、差分成分（Ｘ２−Ｚ１）、加算成分（Ｘ２＋Ｚ２）、差分成分（Ｘ２−Ｚ２）、加算成分（Ｚ１＋Ｚ２）、差分成分（Ｚ１−Ｚ２）に応じた電流Ｉｘ、Ｉｚが出力される（算定工程）。
【００４４】
図３には、このように算定される加算成分及び差分成分を示す。加算成分（Ｘ１＋Ｘ２）、（Ｚ１＋Ｚ２）は均一磁場成分ノイズに対応し、差分成分（Ｘ１−Ｘ２）、（Ｚ１−Ｚ２）は傾斜磁場成分ノイズに対応し、加算成分（Ｘ１＋Ｚ１）、（Ｘ１＋Ｚ２）、（Ｘ２＋Ｚ１）、（Ｘ２＋Ｚ２）及び差分成分（Ｘ１−Ｚ１）、（Ｘ１−Ｚ２）、（Ｘ２−Ｚ１）（Ｘ２−Ｚ２）は非線形ノイズに対応する。
【００４５】
このように、均一磁場成分ノイズ、傾斜磁場成分ノイズ、及び非線形ノイズに対応して出力された各々の電流Ｉｘ、Ｉｚが、補償コイル２に入力される。具体的には、図２に示す複数の電流Ｉｘは、相互に加算された上で、中心軸がＸ軸に沿う一対のコイルに入力され、複数の電流Ｉｚは、相互に加算された上で、中心軸がＺ軸に沿う一対のコイルに入力される。この結果、補償コイル２において、磁気ノイズによる磁場と同一強度で逆向きの磁場（電流Ｉｘに応じたＸ軸方向の磁場と、電流Ｉｚに応じたＺ軸方向の磁場）が形成され、磁気ノイズが低減される（磁気印加工程）。
【００４６】
次に、可変抵抗器３ｆの抵抗値の決定方法（補償コイル２に入力すべき電流値Ｉｘ、Ｉｚの決定方法）について説明する。図４において、式（１）には補償コイル２に入力される電流値Ｉｘを決定するための算定式、式（２）には補償コイル２に入力される電流値Ｉｚを決定するための算定式を示す。式（１）に示すように、電流値Ｉｘは、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２の各々及び相互間の各加算成分及び各差分成分に対して相関係数α１〜α１２を乗じた数値の総和として算定され、電流値Ｉｚは、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２の各々及び相互間の各加算成分及び各差分成分に対して相関係数β１〜β１２を乗じた数値の総和として算定される。これら相関係数α１〜α１２及びβ１〜β１２は、行列を用いた公知の計算によって算定できるため、その具体的算定方法については省略する。
【００４７】
そして、このように算定した相関係数α１〜α１２及びβ１〜β１２に合致するように、図２の可変抵抗器３ｆの抵抗値を調整する。例えば、図２の回路図において、最上方に示す可変抵抗器３ｆは、加算成分（Ｘ１＋Ｘ２）を調整するための抵抗値であり、図４の式（１）の相関係数α１と式（２）の相関係数β１に対応する。このため、算定した相関係数α１、β１に基づいて最上方の可変抵抗器３ｆの抵抗値を求め、この抵抗値になるように当該可変抵抗器３ｆを調整する。同様に、全ての可変抵抗器３ｆを調整することで、相関係数α１〜α１２及びβ１〜β１２に合致した制御装置３を構成でき、図４の式（１）、（２）に合致した電流値Ｉｘ、Ｉｚを持つ電流を生成して補償コイル２に入力することができる。
【００４８】
ただし、可変抵抗器３ｆの調整は、必ずしも相関係数α１〜α１２及びβ１〜β１２を数学的に算定した上で行う必要はなく、磁気低減対象空間５における磁気をモニタリングしながら、この磁気が最小になるように、可変抵抗器３ｆを手動で調整してもよい。例えば、モニタリング用の磁気検出手段としての磁束計（例えばフラックスゲート磁束計）を、補償コイル２の内部であって、その中心軸が各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２の中心軸と一致する評価点（例えば補償コイル２の中央）に配置する。そして、Ｘ軸とＺ軸の各方向で商用周波数成分（５０Ｈｚ）について、磁束計の出力が最小となるように（評価点の磁場が最小となるように）、加算成分を調整するための各可変抵抗器３ｆを調整し、次いで、磁束計の出力が最小となるように、差分成分を調整するための各可変抵抗器３ｆを調整すればよい。なお、上述のように計算式によって電流値Ｉｘ、Ｉｚを求めた場合にも、評価点の磁場が最小となる電流値Ｉｘ、Ｉｚを求めたことになる。
【００４９】
（実施の形態１の効果）
このように実施の形態１によれば、磁気検出対象空間４に入射する磁気ノイズの成分の中で、直交する２軸に関する全ての磁気ノイズ成分、すなわち、均一磁場成分ノイズ（Ｘ１＋Ｘ２）、（Ｚ１＋Ｚ２）及び傾斜磁場成分ノイズ（Ｘ１−Ｘ２）、（Ｚ１−Ｚ２）に加えて、非線形ノイズ（Ｘ１＋Ｚ１）、（Ｘ１−Ｚ１）、（Ｘ１＋Ｚ２）、（Ｘ１−Ｚ２）、（Ｘ２＋Ｚ１）、（Ｘ２−Ｚ１）、（Ｘ２＋Ｚ２）、（Ｘ２−Ｚ２）について、それぞれ低減することが可能となるため、磁気ノイズを効果的に低減することができる。
【００５０】
また、各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２の相対的な位置を固定的に限定することなく磁気ノイズを低減でき、各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２の組み立て精度が低くてもよいため、磁気シールドシステム１の構成が容易である。
【００５１】
また、磁気低減対象空間５を、磁気検出対象空間４と同一空間として設定したので、磁気低減対象空間５に実際に入射している磁気ノイズを各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２によって正確に検出することができ、磁気低減対象空間５の磁気ノイズを一層効果的に低減することができる。
【００５２】
また、補償コイル２の中心軸を、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２の中心軸及び磁気検出コイルＺ１、Ｚ２の中心軸に一致させたので、補償コイル２にて印加した磁気が磁気検出コイルＸ１、Ｘ２及び磁気検出コイルＺ１、Ｚ２の磁気検出に与える影響を低減でき、磁気ノイズを一層効果的に低減することができる。
【００５３】
〔実施の形態２〕
最初に、実施の形態２について説明する。この形態は、３組（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の磁気検出コイルを備えた形態である。ただし、実施の形態１の構成及び方法と同様の構成及び方法については、実施の形態１で使用したものと同一の符号を付して説明を省略し、あるいは単に説明を省略する。
【００５４】
（構成）
最初に磁気シールドシステムの構成について説明する。図５は本実施の形態２に係る磁気シールドシステムの斜視図である。この磁気シールドシステム１０は、一対の磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、一対の磁気検出コイルＺ１、Ｚ２、一対の磁気検出コイルＹ１、Ｙ２、補償コイル２、及び制御装置３を備えて構成されている。
【００５５】
磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２は、磁気検出対象空間４に入射する磁気ノイズを検出する磁気検出手段である。このうち、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２は、実施の形態１と同様に構成される。一対の磁気検出コイルＹ１、Ｙ２は、磁気検出対象空間４を挟んで相互に対向する位置に並設されるもので、各々の中心軸がＹ軸に沿うように、かつ、各々の中心軸が相互に一致するように（磁気検出コイルＸ１、Ｘ２の中心軸及び磁気検出コイルＺ１、Ｚ２の中心軸に対して直交する中心軸を有するように）配置された第３磁気検出コイルである。この磁気検出コイルＹ１、Ｙ２の具体的構成は任意であるが、例えば、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２及び磁気検出コイルＺ１、Ｚ２と同様に、木製やアルミニウム製の角材から形成した方形環状のフレームに銅線を巻き付けることで構成される。
【００５６】
なお、図５では、図示の便宜上、磁気検出コイルＹ１からの出力（電圧Ｅｙ１）及び磁気検出コイルＹ２からの出力（電圧Ｅｙ２）のみを示すが、電圧Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｚ１、Ｅｚ２についても、図１と同様に出力される。また、図５では、各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２を相互に離れた位置に図示しているが、各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２を相互に近接させてもよい。また、図５では、磁気検出対象空間４の外形線を省略するが、これら各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２によって囲繞された空間を、磁気検出対象空間４とすることができる。
【００５７】
補償コイル２は、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸に均一な磁場を形成できるコイルであることが好ましく、例えば、立方体あるいはヘルムホルツコイル、メリットコイルを用いて構成される。図５の例では、中心軸がＸ軸に沿う一対のコイルと、中心軸がＺ軸に沿う一対のコイルと、中心軸がＹ軸に沿う一対のコイルと、を備える場合を示す。なお、図５では、図示の便宜上、中心軸がＹ軸に沿う一対のコイルに対する入力電流のみをＩｙとして示すが、入力電流Ｉｘ、Ｉｚについても、図１と同様に入力される。
【００５８】
制御装置３は、一対の磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、一対の磁気検出コイルＺ１、Ｚ２、及び一対の磁気検出コイルＹ１、Ｙ２の出力に基づいて、補償コイル２を制御して磁気低減対象空間５に対して磁気を印加させる制御手段である。この制御装置３における制御回路は、図２に示した制御回路を、出力電圧Ｅｙ１、Ｅｙ２及び入力電流Ｉｙに応じて拡張することにより同様に構成できるため、その図示は省略する。
【００５９】
（磁気シールド方法）
次に、このように構成された磁気シールドシステム１０を用いて行われる磁気シールド方法について説明する。制御装置３の電流増幅器３ｇからは、加算成分（Ｘ１＋Ｘ２）、（Ｙ１＋Ｙ２）、（Ｚ１＋Ｚ２）、（Ｘ１＋Ｙ１）、（Ｘ１＋Ｙ２）、（Ｘ１＋Ｚ１）、（Ｘ１＋Ｚ２）、（Ｘ２＋Ｙ１）、（Ｘ２＋Ｙ２）、（Ｘ２＋Ｚ１）、（Ｘ２＋Ｚ２）、（Ｙ１＋Ｚ１）、（Ｙ１＋Ｚ２）、（Ｙ２＋Ｚ１）、（Ｙ２＋Ｚ２）と、差分成分（Ｘ１−Ｘ２）、（Ｙ１−Ｙ２）、（Ｚ１−Ｚ２）、（Ｘ１−Ｙ１）、（Ｘ１−Ｙ２）、（Ｘ１−Ｚ１）、（Ｘ１−Ｚ２）、（Ｘ２−Ｙ１）、（Ｘ２−Ｙ２）、（Ｘ２−Ｚ１）、（Ｘ２−Ｚ２）、（Ｙ１−Ｚ１）、（Ｙ１−Ｚ２）、（Ｙ２−Ｚ１）、（Ｙ２−Ｚ２）に応じた電流Ｉｘ、Ｉｚ、Ｉｙが出力される（出力取得工程）。
【００６０】
図６には、このように算定される加算成分及び差分成分（Ｘ軸−Ｙ軸平面）を示し、図７には、加算成分及び差分成分（Ｚ軸−Ｙ軸平面）を示す。なお、加算成分及び差分成分（Ｘ軸−Ｚ軸平面）は図３と同様であるために省略する。加算成分（Ｘ１＋Ｘ２）、（Ｚ１＋Ｚ２）、（Ｙ１＋Ｙ２）は均一磁場成分ノイズに対応し、差分成分（Ｘ１−Ｘ２）、（Ｚ１−Ｚ２）、（Ｙ１−Ｙ２）は傾斜磁場成分ノイズに対応し、加算成分（Ｘ１＋Ｙ１）、（Ｘ１＋Ｙ２）、（Ｘ１＋Ｚ１）、（Ｘ１＋Ｚ２）、（Ｘ２＋Ｙ１）、（Ｘ２＋Ｙ２）、（Ｘ２＋Ｚ１）、（Ｘ２＋Ｚ２）、（Ｙ１＋Ｚ１）、（Ｙ１＋Ｚ２）、（Ｙ２＋Ｚ１）、（Ｙ２＋Ｚ２）及び差分成分（Ｘ１−Ｙ１）、（Ｘ１−Ｙ２）、（Ｘ１−Ｚ１）、（Ｘ１−Ｚ２）、（Ｘ２−Ｙ１）、（Ｘ２−Ｙ２）、（Ｘ２−Ｚ１）、（Ｘ２−Ｚ２）、（Ｙ１−Ｚ１）、（Ｙ１−Ｚ２）、（Ｙ２−Ｚ１）、（Ｙ２−Ｚ２）は非線形ノイズに対応する（算定工程）。
【００６１】
このように、均一磁場成分ノイズ、傾斜磁場成分ノイズ、及び非線形ノイズに対応して出力された各々の電流Ｉｘ、Ｉｚ、Ｉｙが、補償コイル２に入力される。具体的には、複数の電流Ｉｘは、相互に加算された上で、中心軸がＸ軸に沿う一対のコイルに入力され、複数の電流Ｉｚは、相互に加算された上で、中心軸がＺ軸に沿う一対のコイルに入力され、複数の電流Ｉｙは、相互に加算された上で、中心軸がＹ軸に沿う一対のコイルに入力される。この結果、補償コイル２において、磁気ノイズによる磁場と同一強度で逆向きの磁場（電流Ｉｘに応じたＸ軸方向の磁場と、電流Ｉｚに応じたＺ軸方向の磁場と、電流Ｉｙに応じたＹ軸方向の磁場）が形成され、磁気ノイズが低減される（磁気印加工程）。
【００６２】
図８において、式（３）には補償コイル２のＸ軸に入力される電流値Ｉｘを決定するための算定式を示す。式（３）に示すように、電流値Ｉｘは、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２の各々及び相互間の各加算成分及び各差分成分に対して相関係数α１〜α３０を乗じた数値の総和として算定される。なお、補償コイル２のＺ軸に入力される電流値Ｉｚを決定するための算定式は、式（３）の相関係数α１〜α３０をβ１〜β３０に置換したものとあり、補償コイル２のＹ軸に入力される電流値Ｉｙを決定するための算定式は、式（３）の相関係数α１〜α３０をγ１〜γ３０に置換したものとなる。これら相関係数α１〜α３０、β１〜β３０、及びγ１〜γ３０は、行列を用いた公知の計算によって算定できるため、その具体的算定方法については省略する。
【００６３】
そして、このように算定した相関係数α１〜α３０、β１〜β３０、及びγ１〜γ３０に合致するように、可変抵抗器３ｆの抵抗値を調整する。ただし、可変抵抗器３ｆの調整は、必ずしも相関係数α１〜α３０、β１〜β３０、及びγ１〜γ３０を数学的に算定した上で行う必要はなく、磁気低減対象空間５における磁気をモニタリングしながら、補償コイル２の内部に設定した評価点における磁気が最小になるように、可変抵抗器３ｆを手動で調整してもよい。なお、上述のように計算式によって電流値Ｉｘ、Ｉｚ、Ｉｙを求めた場合にも、評価点の磁場が最小となる電流値Ｉｘ、Ｉｚ、Ｉｙを求めたことになる。
【００６４】
（実施の形態２の効果）
このように実施の形態２によれば、磁気検出対象空間４に入射する磁気ノイズの成分の中で、直交する３軸に関する全ての磁気ノイズ成分、すなわち、均一磁場成分ノイズ（Ｘ１＋Ｘ２）、（Ｙ１＋Ｙ２）、（Ｚ１＋Ｚ２）、及び傾斜磁場成分ノイズ（Ｘ１−Ｘ２）、（Ｙ１−Ｙ２）、（Ｚ１−Ｚ２）に加えて、非線形ノイズ（Ｘ１＋Ｙ１）、（Ｘ１＋Ｙ２）、（Ｘ１＋Ｚ１）、（Ｘ１＋Ｚ２）、（Ｘ２＋Ｙ１）、（Ｘ２＋Ｙ２）、（Ｘ２＋Ｚ１）、（Ｘ２＋Ｚ２）、（Ｙ１＋Ｚ１）、（Ｙ１＋Ｚ２）、（Ｙ２＋Ｚ１）、（Ｙ２＋Ｚ２）、（Ｘ１−Ｙ１）、（Ｘ１−Ｙ２）、（Ｘ１−Ｚ１）、（Ｘ１−Ｚ２）、（Ｘ２−Ｙ１）、（Ｘ２−Ｙ２）、（Ｘ２−Ｚ１）、（Ｘ２−Ｚ２）、（Ｙ１−Ｚ１）、（Ｙ１−Ｚ２）、（Ｙ２−Ｚ１）、（Ｙ２−Ｚ２）について、それぞれ低減することが可能となるため、磁気ノイズを一層効果的に低減することができる。
【００６５】
また、各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２の相対的な位置を固定的に限定することなく磁気ノイズを低減でき、各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２の組み立て精度が低くてもよいため、磁気シールドシステム１の構成が容易である。
【００６６】
また、補償コイル２の中心軸を、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２の中心軸、磁気検出コイルＺ１、Ｚ２の中心軸、及び磁気検出コイルＹ１、Ｙ２の中心軸に一致させたので、補償コイル２にて印加した磁気が磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、磁気検出コイルＺ１、Ｚ２、及び磁気検出コイルＹ１、Ｙ２の磁気検出に与える影響を低減でき、磁気ノイズを効果的に低減することができる。
【００６７】
〔III〕各実施の形態に対する変形例
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
【００６８】
（解決しようとする課題や発明の効果について）
また、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。
【００６９】
（磁気検出コイルの配置について）
実施の形態１では、２組の磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２を配置した例を示し、実施の形態２では、３組の磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２を配置した例を示したが、４組以上の磁気検出コイルを配置してもよい。すなわち、複数組の一対の磁気検出コイルによって囲繞される磁気検出対象空間４の形状は、６面体に限定されず、多面体であればよく、例えば２０面体や３２面体等の各面が軸間で干渉する形状の多面体でも可能であり、この磁気検出対象空間４が球に近い形状になるほど、磁気検出精度が向上し、磁気ノイズの低減効果を高めることが可能となる。図１２（ａ）には正１２面体となるように磁気検出コイルを組み合わせた変形例、図１２（ｂ）には正２０面体となるように磁気検出コイルを組み合わせた変形例を示す。また、複数組の一対の磁気検出コイルを配置する場合には、各一対の磁気検出コイルの中心軸が相互に直交する必要はなく、少なくとも相互に非平行であればよい。
【００７０】
また、上記各実施の形態では、一つの軸に沿う中心軸を有する磁気検出コイルとして、一対の磁気検出コイルを設けた場合のみを示しているが、一対の磁気検出コイルに限定されるものではなく、少なくとも一対の磁気検出コイルを設けた上でさらに１つ又は複数の磁気検出コイルを付加してもよい。すなわち、一つの軸に沿う中心軸を有する磁気検出コイルとして、合計で３つ又はそれ以上の磁気検出コイルを設けてもよい。例えば、実施の形態１において、３つの磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｘ３を、磁気検出対象空間４を挟んで相互に対向する位置に並設されるもので、各々の中心軸がＸ軸に沿うように、かつ、各々の中心軸が相互に一致するように配置してもよい。この場合には、磁気ノイズの磁束が各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２に鎖交することにより、電磁誘導によって各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｚ１、Ｚ２から当該磁束の時間変化に応じた電圧Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｘ３、Ｅｚ１、Ｅｚ２が出力される。この電圧Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｘ３、Ｅｚ１、Ｅｚ２は、制御装置３の低雑音増幅器３ａで増幅され積分器３ｂで積分されることで磁束密度に応じた出力に変換され、この出力が演算回路３ｄ、３ｅによって加算及び差分され、可変抵抗器３ｆによる調整（重み付け）を経た後、電流増幅器３ｇに入力において電流増幅が行われる。ここでは、加算成分（Ｘ１＋Ｘ２）、（Ｘ１＋Ｘ３）、（Ｘ２＋Ｘ３）、（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３）、（Ｚ１＋Ｚ２）は均一磁場成分ノイズに対応し、差分成分（Ｘ１−Ｘ２）、（Ｘ１−Ｘ３）、（Ｘ２−Ｘ３）、（Ｘ１＋Ｘ２―Ｘ３）、（Ｘ１−Ｘ２＋Ｘ３）、（Ｘ１−Ｘ２−Ｘ３）、（Ｚ１−Ｚ２）は傾斜磁場成分ノイズに対応し、加算成分（Ｘ１＋Ｚ１）、（Ｘ１＋Ｚ２）、（Ｘ２＋Ｚ１）、（Ｘ２＋Ｚ２）、（Ｘ３＋Ｚ１）、（Ｘ３＋Ｚ２）及び差分成分（Ｘ１−Ｚ１）、（Ｘ１−Ｚ２）、（Ｘ２−Ｚ１）、（Ｘ２−Ｚ２）（Ｘ３−Ｚ１）、（Ｘ３−Ｚ２）は非線形ノイズに対応する。この場合、電流値Ｉｘは、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｚ１、Ｚ２の各々及び相互間の各加算成分及び各差分成分に対して相関係数α１〜α２４を乗じた数値の総和として算定され、電流値Ｉｚは、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｚ１、Ｚ２の各々及び相互間の各加算成分及び各差分成分に対して相関係数β１〜β２４を乗じた数値の総和として算定される。これら相関係数α１〜α２４及びβ１〜β２４は、行列を用いた公知の計算によって算定できる。従って、実施の形態１と同様に、相関係数α１〜α２４及びβ１〜β２４に合致するように、可変抵抗器３ｆの抵抗値を調整することで、相関係数α１〜α２４及びβ１〜β２４に合致した制御装置３を構成でき、電流値Ｉｘ、Ｉｚを持つ電流を生成して補償コイル２に入力することができる。なお、この場合における制御装置３の構成は、実施の形態１の制御装置３を上記理論に基づいて変形することにより当業者であれば自明的に構成することができるので、その説明は省略する。このように、一つ又はそれ以上の軸に関して、３つ又はそれ以上の磁気検出コイルを、その中心軸が磁気検出対象空間４を挟んで相互に対向する位置に並設されるもので、各々の中心軸がＸ軸に沿うように、かつ、各々の中心軸が相互に一���するように配置することができる。
【００７１】
（磁気検出対象空間４と磁気低減対象空間５の位置関係について）
上記各実施の形態では、磁気検出対象空間４と磁気低減対象空間５を相互に同一空間として設定したが、これらは全部又は一部が相互に異なる空間として設定することもでき、磁気検出対象空間４を磁気低減対象空間５を囲繞するように設定したり、後述する図１５に示すように磁気低減対象空間５の外部に磁気検出対象空間４を設定してもよい。例えば、図１３の斜視図に示すように、補償コイル２の内部領域のみを、磁気低減対象空間４（図１３において斜線領域として示す）として設定することがより好ましい。
【００７２】
また、上記各実施の形態では、補償コイル２の中心軸を各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２の中心軸に一致させるものとして説明したが、補償コイル２の位置は、磁気低減対象空間４に対して、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、（Ｙ１、Ｙ２）を介することなく磁気を印加させることができる位置であればよい。ここで、「磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、（Ｙ１、Ｙ２）を介することなく」とは、補償コイル２にて生成した磁気が磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、（Ｙ１、Ｙ２）を通過することなく磁気低減対象空間５に到達することを意味しており、一旦磁気低減対象空間５に到達した磁気が、その後に磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、（Ｙ１、Ｙ２）に入射する場合までを除外する意味ではない。
【００７３】
例えば、図１４の斜視図に示すように、これら中心軸を相互に一致しない位置に配置してもよく、この場合においても、相互の相関が求められる限り、補償コイル２による補償を行うことが可能である。
【００７４】
さらには、図１５の斜視図に示すように、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、（Ｙ１、Ｙ２）によって囲繞された空間の外部（磁気検出対象空間４の外部）に補償コイル２（及び磁気低減対象空間５）を配置してもよい。ただし、いずれの場合においても、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、（Ｙ１、Ｙ２）と補償コイル２は相互に干渉しない位置及び距離で配置することが好ましい。
【００７５】
（制御装置の構成について）
制御装置３の構成としては、上記各実施の形態に示した構成以外にも、種々の構成を取り得る。例えば、図２の制御回路は公知の技術を用いて適宜変更可能である。また、アナログ回路に代えて、ソフトウェアを用いて補償コイル２の制御を行ってもよい。例えば、制御装置３を、図示しない入力部、出力部、記憶部、及び制御部を備えたコンピュータとして構成する。入力部には各磁気検出コイル（２軸の場合には、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、３軸の場合には、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２）の出力電圧を入力し、出力部から補償コイル２に対する電流出力を行う。記憶部には、制御装置３の各種機能に必要な情報を記憶させる。制御部は、デジタル信号処理装置と、このデジタル信号処理装置上で解釈実行されるプログラムにて構成する。
【００７６】
そして、各実施の形態１、２に係る磁気シールド方法をコンピュータとしての制御装置３に実行させるための磁気シールドプログラムを、任意のネットワークや記憶媒体を介して制御装置３にインストールする。その後、入力部に入力された出力電圧に基づいて、上述した算定式に基づく電流値を算定し、この電流値に応じた電流が出力されるように出力部を制御してもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１、１０  磁気シールドシステム
Ｘ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２  磁気検出コイル
２  補償コイル
３  制御装置
３ａ  低雑音増幅器
３ｂ  積分器
３ｃ  磁場−電圧変換回路
３ｄ、３ｅ  演算回路
３ｆ  可変抵抗器
３ｇ  電流増幅器
４  磁気検出対象空間
５  磁気低減対象空間
出力電圧  Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｚ１、Ｅｚ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２
入力電流  Ｉｘ、Ｉｚ、Ｉｙ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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