(57)【要約】【課題】磁気センサを用いることなく電磁波としてシールド空間内部に侵入する磁束又はシールド空間外部に放射される不要輻射を確実にシールドできるようにする。【解決手段】キャンセルコイル１２の状態量をブリッジ回路２３等で検出し、検出状態量から算出できる誘導起電力等に基づいてキャンセルコイル１２にキャンセル電流Ｉｃを流すことで、キャンセルコイル１２を通過する磁束をコントロールする。キャンセルコイル１２両端に発生する誘導起電力電圧Ｖｃが０または最小になるように駆動回路１３の回路定数を設定すると、キャンセルコイル１２を通過する磁束を０または最小に保つことができる。【選択図】図２
2006324651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変動磁場中に置かれ、前記変動磁場を打ち消す磁束を発生するキャンセルコイルと、
前記キャンセルコイルに発生する相互誘導起電力に対応するキャンセル電流を前記キャンセルコイルに供給する駆動回路を具備することを特徴とするシールド装置。
【請求項２】
前記駆動回路は、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が所定の値になるように、前記キャンセル電流を制御して前記キャンセルコイルに供給することを特徴とする請求項１に記載のシールド装置。
【請求項３】
前記駆動回路は、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が０又は最小となるように、前記キャンセル電流を制御して前記キャンセルコイルに供給することを特徴とする請求項２記載のシールド装置。
【請求項４】
前記駆動回路は、前記キャンセルコイルの状態量を電気的に検出する検出回路を具備し、前記検出回路で検出された前記状態量に対応して前記キャンセル電流を制御することを特徴とする請求項２または請求項３記載のシールド装置。
【請求項５】
前記駆動回路は、前記検出回路で検出された前記状態量を入力とするオープンループ制御により前記キャンセル電流を制御することを特徴とする請求項４記載のシールド装置。
【請求項６】
変動磁場中に置かれ、前記変動磁場を打ち消す磁束を発生するキャンセルコイルと、
前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力に対応するキャンセル電流を前記キャンセルコイルに供給する駆動回路を具備することを特徴とするシールド装置。
【請求項７】
前記駆動回路は、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が所定の値になるように、前記キャンセル電流を制御して前記キャンセルコイルに供給することを特徴とする請求項６に記載のシールド装置。
【請求項８】
前記駆動回路は、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が０又は最小となるように、前記キャンセル電流を制御して前記キャンセルコイルに供給することを特徴とする請求項７記載のシールド装置。
【請求項９】
前記駆動回路は、前記キャンセルコイルの状態量を電気的に検出する検出回路を具備し、前記検出回路で検出された前記状態量に対応して前記キャンセル電流を制御することを特徴とする請求項７または請求項８記載のシールド装置。
【請求項１０】
前記駆動回路は、前記検出回路で検出された前記状態量を入力とするフィードバック制御により前記キャンセル電流を制御することを特徴とする請求項９記載のシールド装置。
【請求項１１】
前記検出回路は、前記キャンセルコイルを含んで構成されるブリッジ回路を具備することを特徴とする請求項４、請求項５、請求項９、請求項１０の何れかに記載のシールド装置。
【請求項１２】
前記検出回路は、前記キャンセルコイルと直列に接続される電流検出手段を具備することを特徴とする請求項４、請求項５、請求項９、請求項１０の何れかに記載のシールド装置。
【請求項１３】
中心軸が概略直交する複数の前記キャンセルコイルと、
前記複数の前記キャンセルコイルのそれぞれにキャンセル電流を供給する複数の前記駆動回路から構成されることを特徴とする請求項１から請求項１２の何れかに記載のシールド装置。
【請求項１４】
中心軸が概略直交する３つの前記キャンセルコイルと、
前記３つの前記キャンセルコイルのそれぞれにキャンセル電流を供給する少なくとも３つの前記駆動回路から構成されることを特徴とする請求項１３記載のシールド装置。
【請求項１５】
前記キャンセルコイルは、中心軸が概略同一の直線上に位置する複数のコイルから構成されることを特徴とする請求項１から請求項１４の何れかに記載のシールド装置。
【請求項１６】
電気回路の外側に、前記キャンセルコイルが配置されることを特徴とする請求項１から請求項１５の何れかに記載のシールド装置。
【請求項１７】
前記キャンセルコイルの一部または全部と、前記電気回路が、同一の基板上に配置されることを特徴とする請求項１６記載のシールド装置
【請求項１８】
前記キャンセルコイルの一部または全部が、前記電気回路の一部または全部の配線層と異なる配線層に配置されることを特徴とする請求項１７記載のシールド装置
【請求項１９】
前記キャンセルコイルは、着用可能な媒体上に構成されることを特徴とする請求項１から請求項１８の何れかに記載のシールド装置。
【請求項２０】
変動磁場中に置かれたキャンセルコイルに、能動的に制御されたキャンセル電流を供給し、前記変動磁場を打ち消す磁束を発生させるシールド方法であって、
前記キャンセル電流を、前記キャンセルコイルに発生する相互誘導起電力に応じて制御する電流制御ステップを含むことを特徴とするシールド方法。
【請求項２１】
前記電流制御ステップは、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が所定の値になるように、前記キャンセル電流を制御することを特徴とする請求項２０に記載のシールド方法。
【請求項２２】
前記電流制御ステップは、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が０又は最小となるように、前記キャンセル電流を制御することを特徴とする請求項２１記載のシールド方法。
【請求項２３】
前記キャンセルコイルの状態量を検出する状態量検出ステップを含み、
前記電流制御ステップは、前記状態量を入力としたオープンループ制御により、前記キャンセル電流を制御するステップを含むことを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載のシールド方法。
【請求項２４】
変動磁場中に置かれたキャンセルコイルに、能動的に制御されたキャンセル電流を供給し、前記変動磁場を打ち消す磁束を発生させるシールド方法であって、
前記キャンセル電流を、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力に応じて制御する電流制御ステップを含むことを特徴とするシールド方法。
【請求項２５】
前記電流制御ステップは、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が所定の値になるように、前記キャンセル電流を制御することを特徴とする請求項２４に記載のシールド方法。
【請求項２６】
前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が０又は最小となるように、前記キャンセル電流を制御するステップを含むことを特徴とする請求項２５記載のシールド方法。
【請求項２７】
前記キャンセルコイルの状態量を検出する状態量検出ステップを含み、
前記電流制御ステップは、前記状態量を入力としたフィードバック制御により、前記キャンセル電流を制御するステップを含むことを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載のシールド方法。
【請求項２８】
請求項１から請求項１９の何れかに記載のシールド装置を具備することを特徴とする電気電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波としてシールド空間内部に侵入する磁束又はシールド空間外部に放射される不要輻射をシールドする、シールド方法及びシールド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁波としてシールド空間内部に侵入する磁束又はシールド空間外部に放射される不要輻射をシールドする方法としては、通常、シールド空間の周囲に、高透磁率材料又は導電体材料を用いたシールド材料を配置して遮蔽する方法が用いられるが、良好な遮蔽効果を、特に比較的低い周波数の電磁波に対して得るには、高価で比重の大きな高透磁率材料又は導電体材料を多量に必要とするため、装置全体が、高価で重いものになる。また、高透磁率材料によるシールドは、磁束の相対的な迂回路を設けることによるシールドであり、シールド材料の透磁率が高いほどシールド効果が大きく、導電体材料によるシールドは、導電体内に生じる誘導電流によるシールドで、電気伝導度が大きいほどシールド効果が大きい。しかしながら、シールド材料の透磁率や電気伝導度を無限大にすることは事実上困難であり、シールド材料を配置するシールドには限界があった。そこで、シールド空間の周囲にキャンセルコイルを配置し、このキャンセルコイルに能動的に電流を流し磁束を制御することで、電磁波の侵入をシールドするアクティブ磁気シールド装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１記載のシールド装置は、例えば、中心軸を概略一致させた２個のコイルからなるヘルムホルツコイルが、直交するＸ 、Ｙ 、Ｚ の３方向にそれぞれの中心軸方向を一致させて配置されている３組のキャンセルコイルと、磁気センサと、それぞれのキャンセルコルを駆動する電源と磁気センサの出力信号を加工する信号処理部からなる３つの駆動回路から構成される。このシールド装置は、次のように動作する。磁気センサは、直交するＸ 、Ｙ 、Ｚ の３方向各成分を検出する三軸形磁気センサであり、３組のヘルムホルツコイル型キャンセルコイルの内部空間に配置されて、配置位置の磁束密度を検出する。磁気センサは通常、キャンセルコイルによって作られる磁場がほぼ均一となる中央部に設置される。駆動回路は、磁気センサで検出される磁束を打ち消すためのキャンセルコイル駆動電流の強さを信号処理部で算出し、電源から供給する。このキャンセルコイル駆動電流がキャンセルコイルに流れることにより発生するキャンセル磁束が、外部から侵入した磁束を打ち消すことにより、キャンセルコイルの内部空間の磁束密度を非常に低いレベルに保つことが出来る。
【特許文献１】特開２００２−２３２１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記アクティブ磁気シールド装置においては、シールド空間であるキャンセルコイル内部の磁場を、好適にはキャンセルコイルの内部空間に配置される磁気センサで検出する。しかし、シールド空間内部に磁気センサが配置されると、磁気センサの位置並びに磁気センサを保持手段が占有する空間が利用できない問題点があった。この問題は、単に利用できる低磁場空間が狭くなるだけでなく、磁気センサは、実際に利用している空間の磁場を検出できないので、利用空間とセンサ位置との間に磁場の差が生じて、外部から侵入した磁束を確実にシールドできないことも考えられる。加えて、磁気センサあるいは保持手段自身がシールド空間内部の磁場を乱してしまい、正確な磁場検出が出来ないので、外部磁束を確実にシールドすることが出来ないという問題点もあった。そこで、磁気センサによる磁場の乱れを小さくしようとすると、高価な小型で高感度の磁気センサを利用する必要があった。加えて、磁気センサを小型にすると、検出できる磁束の総量も減少するので、検出される信号のＳ／Ｎ比が悪くなり、制御が難しくなる課題もあった。また、利用できる低磁場空間を広げるため、シールドされる空間の中央から外れた位置または外部の空間に磁気センサを配置した場合には、利用空間とセンサ位置との間の磁場の差はさらに大きくなるので、信号処理部にはこれを補正する手段が必要となり、装置が複雑高価なものとなってしまうばかりでなく、外部磁束を確実にシールドすることが出来なくなるという問題点もあった。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電磁波としてシールド空間内部に侵入する磁束又はシールド空間外部に放射される不要輻射を確実にシールドすることができるとともに、構造が簡単で安価に実現できるシールド方法及びシールド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】
請求項１記載のシールド装置は、変動磁場中に置かれ、前記変動磁場を打ち消す磁束を発生するキャンセルコイルと、前記キャンセルコイルに発生する相互誘導起電力に対応するキャンセル電流を前記キャンセルコイルに供給する駆動回路を具備する構成を採る。
【０００７】
この構成によれば、前記キャンセルコイルに供給される前記キャンセル電流は、電磁波発生源と前記キャンセルコイルの両方を通過する磁束の時間変化量である前記キャンセルコイルの相互誘導起電力に対応して供給される。この相互誘導起電力は、前記キャンセルコイルにどのようなキャンセル電流が流れた場合でも、電磁波発生源が変動磁場を発生していれば、打ち消されるべき磁束の総量に比例する電圧としてキャンセルコイルに必ず発生しており、前記キャンセルコイル内の磁束の局所的な偏在や分布に左右されることなく、打ち消されるべき磁束の検出し得る最大の磁束量として検出される。したがって、キャンセル電流を制御する基礎量として前記相互誘導起電力を用いると、シールド空間内の打ち消されるべき磁束を、正確にS/N比が良い状態で、キャンセル電流自身の自己誘導起電力の影響を受けることなく確実に把握できるので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【０００８】
請求項２記載のシールド装置は、請求項１に記載の発明において、前記駆動回路は、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が所定の値になるように、前記キャンセル電流を制御して前記キャンセルコイルに供給する構成を採る。
【０００９】
この構成によれば、前記キャンセルコイルに供給される前記キャンセル電流が制御されることにより、前記キャンセルコイルを通過する総磁束量が所定の値に制御される。したがって、このシールド装置においては、シールド空間内の総磁束量並びにシールド空間から外部に放射される磁束の総量を所定の値に制御できるので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００１０】
請求項３記載のシールド装置は、請求項２記載の発明において、前記駆動回路は、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が０又は最小となるように、前記キャンセル電流を制御して前記キャンセルコイルに供給する構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、前記キャンセルコイルに供給される前記キャンセル電流が制御されることにより、前記キャンセルコイルを通過する総磁束量が０又は最小となるように制御される。したがって、このシールド装置においては、シールド空間内の総磁束量並びにシールド空間から外部に放射される磁束の総量が０又は最小となるように制御できるので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００１２】
請求項４記載のシールド装置は、請求項２から請求項３の何れかに記載の発明において、前記駆動回路は、前記キャンセルコイルの状態量を電気的に検出する検出回路を具備し、前記検出回路で検出された前記状態量に対応して前記キャンセル電流を制御する構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、前記キャンセル電流を制御するために必要な情報は、駆動回路内で電気的に検出される。したがって、シールドされるシールド空間内の磁束を検出する高価な磁気センサを必要としないので装置のコストを抑えることが出来る。また、シールド空間内部には何も配置されないので、シールド空間内部を有効に利用することが出来ることに加えて、磁場検出手段によってシールド空間内部の磁場が乱されることがないので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００１４】
請求項５記載のシールド装置は、請求項４に記載の発明において、前記検出回路で検出された前記状態量を入力とするオープンループ制御により前記キャンセル電流を制御する構成を採る。
【００１５】
この構成によれば、前記キャンセルコイルの状態量から、直接または間接的にキャンセルコイルに発生する相互誘導起電力が算出され、その相互誘導起電力に対応してキャンセル電流が流れる。相互誘導起電力には、キャンセル電流によって発生する自己誘導起電力は含まれないので、キャンセルコイルの誘導起電力を所定の値に制御するために、キャンセル電流が変化しても、相互誘導起電力は変化しない。よって、キャンセル電流は、オープンループでの制御が可能になる。キャンセル電流のオープンループでの制御は、外乱である相互誘導起電力に対して、制御量であるキャンセル電流による自己誘導起電力を加減算して制御することが出来る。したがって、正確な制御量を算出することで、誘導起電圧を０とすることも可能で、精度の良い制御が実施できるので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００１６】
請求項６記載のシールド装置は、変動磁場中に置かれ、前記変動磁場を打ち消す磁束を発生するキャンセルコイルと、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力に対応するキャンセル電流を前記キャンセルコイルに供給する駆動回路を具備する構成を採る。
【００１７】
この構成によれば、前記キャンセルコイルに供給される前記キャンセル電流は、前記キャンセルコイルを通過する総磁束量の時間変化量である前記キャンセルコイルの誘導起電力に対応して供給される。前記誘導起電力は、前記キャンセルコイル内の磁束の局所的な偏在や分布に左右されることがなく、検出し得る最大の磁束量として検出される。したがって、キャンセル電流を制御する基礎量として前記誘導起電力を用いると、シールド空間の実際の磁束を正確にS/N比が良い状態で把握できるので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００１８】
請求項７記載のシールド装置は、請求項６に記載の発明において、前記駆動回路は、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が所定の値になるように、前記キャンセル電流を制御して前記キャンセルコイルに供給する構成を採る。
【００１９】
この構成によれば、前記キャンセルコイルに供給される前記キャンセル電流が制御されることにより、前記キャンセルコイルを通過する総磁束量が所定の値に制御される。したがって、このシールド装置においては、シールド空間内の総磁束量並びにシールド空間から外部に放射される磁束の総量を所定の値に制御できるので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００２０】
請求項８記載のシールド装置は、請求項７記載の発明において、前記駆動回路は、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が０又は最小となるように、前記キャンセル電流を制御して前記キャンセルコイルに供給する構成を採る。
【００２１】
この構成によれば、前記キャンセルコイルに供給される前記キャンセル電流が制御されることにより、前記キャンセルコイルを通過する総磁束量が０又は最小となるように制御される。したがって、このシールド装置においては、シールド空間内の総磁束量並びにシールド空間から外部に放射される磁束の総量が０又は最小となるように制御できるので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００２２】
請求項９記載のシールド装置は、請求項７または請求項８に記載の発明において、前記駆動回路は、前記キャンセルコイルの状態量を電気的に検出する検出回路を具備し、前記検出回路で検出された前記状態量に対応して前記キャンセル電流を制御する構成を採る。
【００２３】
この構成によれば、前記キャンセル電流を制御するために必要な情報は、駆動回路内で電気的に検出される。したがって、シールドされるシールド空間内の磁束を検出する高価な磁気センサを必要としないので装置のコストを抑えることが出来る。また、シールド空間内部には何も配置されないので、シールド空間内部を有効に利用することが出来ることに加えて、磁場検出手段によってシールド空間内部の磁場が乱されることがないので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００２４】
請求項１０記載のシールド装置は、請求項９に記載の発明において、前記検出回路で検出された前記状態量を入力とするフィードバック制御により前記キャンセル電流を制御する構成を採る。
【００２５】
この構成によれば、前記キャンセルコイルの状態量から、直接または間接的にキャンセルコイルに発生する誘導起電力が算出され、その誘導起電力に対応してキャンセル電流が流れる。誘導起電力には、キャンセル電流によって発生する自己誘導起電力が含まれるので、キャンセルコイルの誘導起電力を所定の値に制御するために、キャンセル電流を変化させると、誘導起電力に直接的に変化が表れる。よって、キャンセル電流の制御には、フィードバック制御が有効となる。フィードバック制御を用いると、算出された誘導起電力に対して、キャンセル電流を供給するアンプにおいて１００％のネガティブ・フィードバックをかけることで、誘導起電力を所定の水準に抑えることが出来ると同時に、相互誘導起電力以外の外乱や、装置の特性変化に対してもそれを抑制することが可能である。したがって、フィードバックでの制御は、複雑な伝達関数を算出する必要がなく、簡単で安価な構成で、確実に動作するので、装置のコストを抑えて、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００２６】
請求項１１記載のシールド装置は、請求項４、請求項５、請求項９、請求項１０の何れかに記載の発明において、前記検出回路は、前記キャンセルコイルを含んで構成されるブリッジ回路を具備する構成を採る。
【００２７】
この構成によれば、適当なブリッジ回路の構成素子を用いると、前記キャンセルコイルに発生する相互誘導起電力または誘導起電力を、対角の端子間電圧として、直接、正確に検出できる。したがって、このシールド装置においては、複雑な演算を行うことなく、簡単で安価な構成で、相互誘導起電力または誘導起電力を検出出来るので、装置のコストを抑えて、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００２８】
請求項１２記載のシールド装置は、請求項４、請求項５、請求項９、請求項１０の何れかに記載の発明において、前記検出回路は、前記キャンセルコイルと直列に接続される電流検出手段を具備する構成を採る。
【００２９】
この構成によれば、ブリッジ回路のようにキャンセル電流をバイパスする回路が不用となる。バイパス回路は、駆動回路の発振や制御性の劣化の原因となる不要な磁束の発生源となり得るが、特に、バイパス回路にインダクタがあると、制御すべき磁束と同等の磁束がバイパス回路のインダクタに発生する。したがって、状態量を前記キャンセルコイルと直列に接続される電流検出手段で検出すれば、不要な磁束の発生により、シールド空間内部の磁場が乱されることや駆動回路が発振することがないので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００３０】
請求項１３記載のシールド装置は、請求項１から請求項１２の何れかに記載の発明において、中心軸が概略直交する複数の前記キャンセルコイルと、前記複数の前記キャンセルコイルのそれぞれにキャンセル電流を供給する複数の前記駆動回路を具備する構成を採る。
【００３１】
この構成によれば、前記複数のキャンセルコイルの組み合わせにより、前記複数の前記キャンセルコイルの中心軸を基底とするベクトルで表現されるすべての方向の磁束を検出し、これをキャンセルするキャンセル磁束を発生させることが出来る。したがって、このシールド装置においては、複数の方向の磁場を検出する高価な磁気センサを用いることなく、磁束の方向が変化する場合にも磁束をキャンセルすることが出来るので、装置のコストを抑えてシールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。また、このシールド装置は、キャンセルコイルの設置方向が限定されないので、設計の自由度が大きくなる。
【００３２】
請求項１４記載のシールド装置は、請求項１３記載の発明において、中心軸が概略直交する３つの前記キャンセルコイルと、前記３つのキャンセルコイルのそれぞれにキャンセル電流を供給する少なくとも３つの前記駆動回路を具備する構成を採る。
【００３３】
この構成によれば、中心軸が直交する３つの前記キャンセルコイルによって、任意の方向の磁束を検出し、これをキャンセルするキャンセル磁束を発生させることが出来る。したがって、このシールド装置においては、高価な三軸形磁気センサを用いることなく、任意の方向の磁束に対して磁束をキャンセルすることが出来るので、装置のコストを抑えてシールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。また、このシールド装置は、キャンセルコイルを任意の方向に設置出来るので、設計の自由度が大きくなる。
【００３４】
請求項１５記載のシールド装置は、請求項１から請求項１４記載のいずれかの発明において、中心軸が概略同一の直線上に位置する複数のコイルから構成される前記キャンセルコイルを具備する構成を採る。
【００３５】
この構成によれば、中心軸が概略同一の直線上に位置する前記複数のコイルによって囲まれる三次元空間が、前記三次元空間内部に磁気センサ及び保持手段を配置することなしに、シールド空間として確保できる。したがって、このシールド装置においては、シールドされる三次元シールド空間内の磁束を検出する高価な磁気センサを必要としないので装置のコストを抑えることが出来る。また、三次元シールド空間内部には何も配置されないので、三次元シールド空間内部を有効に利用することが出来ることに加えて、磁場検出手段によって三次元シールド空間内部の磁場が乱されることはない。さらに、前記キャンセルコイルを通過する磁束に基づいてキャンセル電流が供給されるため、磁束の局所的な偏在や分布に左右されることがなく、三次元シールド空間の実際の磁束を正確に検出できるので、三次元シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００３６】
請求項１６記載のシールド装置は、請求項１から請求項１５の何れかに記載の発明において、電気回路の外側に、前記キャンセルコイルが配置される構成を採る。
【００３７】
この構成によれば、前記電気回路への前記キャンセルコイルの外部からの電磁波による信号混入と、前記電気回路からの前記キャンセルコイルの外部への不要輻射を同時に阻止することが出来る。したがって、前記電気回路と外部電気回路とのクロストークを抑えることが出来る。
【００３８】
請求項１７記載のシールド装置は、請求項１６記載のシールド装置において前記キャンセルコイルの一部または全部と、前記電気回路が、同一の基板上に配置される構成を採る。
【００３９】
この構成によれば、前記電気回路から放射される電磁波の放射原点と、前記キャンセルコイルが発生させるキャンセル電磁波の放射原点を、基板上で概略一致させることが出来る。したがって、シールド空間である前記キャンセルコイル内部から遠方場へ伝播する電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００４０】
請求項１８記載のシールド装置は、請求項１７記載のシールド装置において前記キャンセルコイルの一部または全部が、前記電気回路の一部または全部の配線層と異なる配線層に配置される構成を採る。
【００４１】
この構成によれば、前記電気回路の配線パターンに影響を受けずに、キャンセルコイルの配線パターンを基板上に配置できる。したがって、キャンセルコイル並びに前記電気回路の設計自由度が大きくなり、最適なキャンセルコイルの配置が容易になるので、前記電気回路への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００４２】
請求項１９記載のシールド装置は、請求項１から請求項１８の何れかに記載の発明において、着用可能な媒体上に構成される前記キャンセルコイルを具備する構成を採る。
【００４３】
この構成によれば、人体やその他の生物あるいはそれらの擬似物などの移動可能なシールド空間の周囲に前記キャンセルコイルを装着させて共に移動させることが出来るので、前記移動可能なシールド空間内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００４４】
請求項２０記載のシールド方法は、変動磁場中に置かれたキャンセルコイルに、能動的に制御されたキャンセル電流を供給し、前記変動磁場を打ち消す磁束を発生させるシールド方法であって、
前記キャンセル電流を、前記キャンセルコイルに発生する相互誘導起電力に応じて制御する電流制御ステップを含む。
【００４５】
この方法によれば、前記キャンセル電流は、電磁波発生源と前記キャンセルコイルの両方を通過する磁束の時間変化量である前記キャンセルコイルの相互誘導起電力に対応して供給される。この相互誘導起電力は、前記ャンセルコイルにどのようなキャンセル電流が流れた場合でも、電磁波発生源が変動磁場を発生していれば、打ち消されるべき磁束の総量に比例する電圧としてキャンセルコイルに必ず発生しており、前記キャンセルコイル内の磁束の局所的な偏在や分布に左右されることなく、打ち消されるべき磁束の検出し得る最大の磁束量として検出される。したがって、キャンセル電流を制御する基礎量として前記相互誘導起電力を用いると、シールド空間内の打ち消されるべき磁束を、正確にS/N比が良い状態で、キャンセル電流自身の自己誘導起電力の影響を受けることなく確実に把握できるので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００４６】
請求項２１記載のシールド方法は、請求項２０に記載の発明において、前記電流制御ステップは、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が所定の値になるように、前記キャンセル電流を制御する。
【００４７】
この方法によれば、前記キャンセルコイルに供給される前記キャンセル電流が制御されることにより、前記キャンセルコイルを通過する総磁束量が所定の値に制御される。したがって、このシールド方法においては、シールド空間内の総磁束量並びにシールド空間から外部に放射される磁束の総量を所定の値に制御できるので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００４８】
請求項２２記載のシールド方法は、請求項２１記載の発明において、前記電流制御ステップは、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が０又は最小となるように、前記キャンセル電流を制御する。
【００４９】
この方法によれば、前記キャンセルコイルに供給される前記キャンセル電流が制御されることにより、前記キャンセルコイルを通過する総磁束量が０又は最小となるように制御される。したがって、このシールド方法においては、シールド空間内の総磁束量並びにシールド空間から外部に放射される磁束の総量が０又は最小となるように制御できるので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００５０】
請求項２３記載のシールド方法は、請求項２１または請求項２２に記載の発明において、前記キャンセルコイルの状態量を検出する状態量検出ステップを含み、前記電流制御ステップは、前記状態量を入力としたオープンループ制御により、前記キャンセル電流を制御するステップを含む。
【００５１】
この方法によれば、状態量検出ステップで検出される状態量から、直接または間接的にキャンセルコイルに発生する相互誘導起電力が算出され、その相互誘導起電力に対応してキャンセル電流が流れる。相互誘導起電力には、キャンセル電流によって発生する自己誘導起電力は含まれないので、キャンセルコイルの誘導起電力を所定の値に制御するために、キャンセル電流が変化しても、相互誘導起電力は変化しない。よって、キャンセル電流は、オープンループでの制御が可能になる。キャンセル電流をオープンループで制御する方法は、外乱である相互誘導起電力に対して、制御量であるキャンセル電流による自己誘導起電力を加減算して制御することが出来る。したがって、正確な制御量を算出することで、誘導起電圧を０とすることも可能で、精度の良い制御が実施できるので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。  
【００５２】
請求項２４記載のシールド方法は、変動磁場中に置かれたキャンセルコイルに、能動的に制御されたキャンセル電流を供給し、前記変動磁場を打ち消す磁束を発生させるシールド方法であって、
前記キャンセル電流を、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力に応じて制御する電流制御ステップを含む。
【００５３】
この方法によれば、前記キャンセルコイルに供給される前記キャンセル電流は、前記キャンセルコイルを通過する総磁束量の時間変化量である前記キャンセルコイルの誘導起電力に対応して供給される。前記誘導起電力は、前記キャンセルコイル内の磁束の局所的な偏在や分布に左右されることがなく、検出し得る最大の磁束量として検出される。したがって、キャンセル電流を制御する基礎量として前記誘導起電力を用いると、シールド空間の実際の磁束を正確にS/N比が良い状態で把握できるので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００５４】
請求項２５記載のシールド方法は、請求項２４に記載の発明において、前記電流制御ステップは、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が所定の値になるように、前記キャンセル電流を制御する。
【００５５】
この方法によれば、前記キャンセルコイルに供給される前記キャンセル電流が制御されることにより、前記キャンセルコイルを通過する総磁束量が所定の値に制御される。したがって、このシールド方法においては、シールド空間内の総磁束量並びにシールド空間から外部に放射される磁束の総量を所定の値に制御できるので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００５６】
請求項２６記載のシールド方法は、請求項２５記載の発明において、前記電流制御ステップは、前記キャンセルコイルに発生する誘導起電力が０又は最小となるように、前記キャンセル電流を制御する。
【００５７】
この方法によれば、前記キャンセルコイルに供給される前記キャンセル電流が制御されることにより、前記キャンセルコイルを通過する総磁束量が０又は最小となるように制御される。したがって、このシールド方法においては、シールド空間内の総磁束量並びにシールド空間から外部に放射される磁束の総量が０又は最小となるように制御できるので、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００５８】
請求項２７記載のシールド方法は、請求項２５または請求項２６に記載の発明において、前記キャンセルコイルの状態量を検出する状態量検出ステップを含み、前記電流制御ステップは、前記状態量を入力としたフィードバック制御により、前記キャンセル電流を制御するステップを含む。
【００５９】
この方法によれば、状態量検出ステップで検出される状態量から、直接または間接的にキャンセルコイルに発生する誘導起電力が算出され、その相互誘導起電力に対応してキャンセル電流が流れる。誘導起電力には、キャンセル電流によって発生する自己誘導起電力が含まれるので、キャンセルコイルの誘導起電力を所定の値に制御するために、キャンセル電流を変化させると、誘導起電力に直接的に変化が表れる。よって、キャンセル電流の制御には、フィードバック制御が有効となる。フィードバック制御を用いる場合、算出された誘導起電力に対して、キャンセル電流を算出し供給するステップにおいて１００％のネガティブ・フィードバックをかけることで、誘導起電力を所定の水準に抑えることが出来ると同時に、相互誘導起電力以外の外乱や、装置の特性変化に対してもそれを抑制することが可能である。したがって、キャンセル電流をフィードバックで制御する方法は、複雑な伝達関数を算出する必要がなく、簡単な手順で、確実に動作するので、外乱や装置の特性変化を抑えて、シールド空間である前記キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【００６０】
請求項２８記載の電気電子機器は、請求項１から請求項１９の何れかに記載のシールド装置を具備する構成を採る。
【００６１】
この構成によれば、前記シールド装置の前記キャンセルコイル内部の前記電気回路と前記外部電気回路との電磁波によるクロストークを抑えることが出来るので、機器の誤動作やノイズ増加を防ぐことが出来る。
【発明の効果】
【００６２】
以上説明したように、本発明によれば、キャンセルコイル内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
本発明の骨子は、キャンセルコイルに通電するシールド空間の磁場を制御するためのキャンセル電流を、キャンセルコイル自身に発生する誘導起電力または相互誘導起電力を基に生成することである。
【００６４】
（実施の形態１）
以下、本発明のシールド装置の第１の実施形態について図１〜４を参照して説明する。
【００６５】
図１ は、本発明のシールド装置の第１の実施形態に係る全体構成図を示す。この実施の形態１に係るシールド装置９は、概略直方体のシールド空間１０の周囲に、２個のループコイルから構成されるヘルムホルツコイルが、直交するＸ 、Ｙ 、Ｚ の３方向にそれぞれの中心軸方向を一致させて配置されていて、それぞれのコイルを駆動する３個の駆動回路を含んで構成される駆動部１１と接続されている。たとえば、Ｘ軸方向には、ループコイルＣｘ１，Ｃｘ２が中心軸をＸ軸方向と一致させて配置され、キャンセルコイル１２ａを構成している。同様に、それぞれ中心軸がＹ軸方向、Ｚ軸方向になるように配置されたループコイルＣｙ１，Ｃｙ２及びＣｚ１，Ｃｚ２によってキャンセルコイル
１２ｂ及び１２ｃが構成される。これらのキャンセルコイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃは駆動部１１にあるそれぞれの駆動回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃに接続されている。
【００６６】
図２は、実施の形態１に係るシールド装置９の、１軸成分用キャンセルコイルと駆動回路系に関する回路構成図である。キャンセルコイル１２は、概略並行に対面する２つのループコイルＣ１，Ｃ２が直列に結線されることで構成され、駆動回路１３に接続されている。ここでは、通電時に発生する磁束の方向が、２つのループコイルＣ１，Ｃ２で同じになるように結線されている。ループコイルＣ１，Ｃ２は、導線の単線又は縒線を単周または複数回周回させたコイルである。キャンセルコイル１２は、ループコイルＣ１，Ｃ２の間をつなぐ配線並びにキャンセルコイル１２と駆動回路１３を接続する配線は、２本の平行導線又はその縒線を用いている。駆動回路１３には、２つのブリッジ抵抗器２０，２１とインダクタ２２とキャンセルコイル１２とから状態量検出手段であるブリッジ回路２３が構成されている。ブリッジ回路２３は、対角位置にある素子間のインピーダンスの積が等しくなるように回路定数が調整されている。
【００６７】
すなわち、２つの抵抗２０，２１とインダクタ２２並びにキャンセルコイル１２のインピーダンスをそれぞれＺ２０，Ｚ２１，Ｚ２２，Ｚ１２とすると、Ｚ２１×Ｚ２２＝Ｚ２０×Ｚ１２となっている。ブリッジ回路２３のキャンセルコイル側の中点２４とインダクタ２２側の中点２５との間には、ブリッジ回路２３の構成素子のインピーダンスに比べて十分に大きい抵抗値を有する相互誘導起電力検出抵抗２６が配置され、キャンセルコイル側の中点２４は接地点に、インダクタ２２側の中点２５は、位相振幅制御手段２７にそれぞれ接続されている。ブリッジ回路２３からは、キャンセルコイル１２の状態量として、電圧信号Ｖｂｏがブリッジ回路２３の中点間の電位差として検出され、位相振幅制御手段２７に伝達されている。
【００６８】
位相振幅制御手段２７は、相互誘導起電力検出抵抗２６で検出された電圧信号Ｖｂｏの位相並びに振幅を周波数に応じて加工、制御して電流増幅回路２８に伝える。電流増幅回路２８は、キャンセルコイル１２を駆動するのに必要なキャンセル電流Ｉｃを、位相振幅制御手段２７の出力信号に応じて、ブリッジ回路２３のブリッジ抵抗器２０，２１の接続点と、インダクタ２２とキャンセルコイル１２の接続点の間に対して、絶縁トランス２９と保護抵抗３０を介して供給する。絶縁トランス２９は、電流増幅回路２８と負荷であるブリッジ回路２３とのインピーダンスマッチングをとるとともに、ブリッジ回路２３と電流増幅回路２８とを絶縁している。これにより、ブリッジ回路２３の各点の電圧を、キャンセルコイル側の中点２４を接地点として確定できる。尚、図２においては、接地点は主要なもののみを図示し、位相振幅制御手段２７と、電流増幅回路２８と、の内部にある接地点等については省略している。
【００６９】
ここで、キャンセルコイル１２と駆動回路１３の動作を説明するために、図３(a)、(ｂ)、(ｃ)並びに図４に、本実施例のシールド装置のキャンセルコイル１２と駆動回路１３の等価回路図を示す。まず、図３(a)は、ブリッジ回路のみの等価回路を表した図で、キャンセル電流Ｉｃの供給源を交流駆動源Ｅｏｕｔで表し、交流駆動電源Ｅｏｕｔの内部抵抗をＺｏｕｔ、位相振幅制御手段２７の入力インピーダンスをＺｉｎで表している。キャンセルコイル１２には、シールド空間１０の内部又は外部にある電磁波発生源との相互誘導作用により相互誘導起電力が発生しており、これを相互誘導起電力電圧源Ｅｉｎで表し、キャンセルコイル１２に直列に挿入している。このように、ブリッジ回路２３は、相互誘導起電力電圧源Ｅｉｎと、交流駆動電源Ｅｏｕｔの、２つの電源を有する回路と考えることができる。そこで、重ね合わせの理を用いて、それぞれの電源に関する２つの回路に分けて等価回路を考える。すなわち、図３(ｂ)に示す入力側ブリッジ回路２３ｉｎでは、交流駆動電源Ｅｏｕｔを省略した回路を用い、図３(ｃ)に示す出力側ブリッジ回路２３ｏｕｔでは、相互誘導起電力電圧源Ｅｉｎを省略した回路を用いて動作を考える。すると、
入力側図３(ｂ)は、相互誘導起電力電圧源Ｅｉｎを、中点２５ｉｎの電圧信号Ｖｂｏとして検出する回路となり、図３(ｃ)は、交流駆動電源Ｅｏｕｔによって、内部抵抗Ｚｏｕｔを介して出力側ブリッジ回路２３ｏｕｔを駆動する回路になる。実際のブリッジ回路２３の動作は、入力側ブリッジ回路２３ｉｎと出力側ブリッジ回路２３ｏｕｔの重ねあわせで現されることになる。
【００７０】
尚、ブリッジ回路２３はインピーダンスバランスが保たれていることと、相互誘導起電力検出抵抗２６のインピーダンス並びに位相振幅制御手段２７の入力インピーダンスが、ブリッジ回路２３の構成素子のインピーダンスに比べて十分に大きいことを考慮して、相互誘導起電力検出抵抗２６と位相振幅制御手段２７の入力インピーダンスＺｉｎを、図３(ｂ)、(ｃ)の等価回路では省略している。また、本実施例においては、交流駆動電源Ｅｏｕｔとして電圧源を考え、内部抵抗Ｚｏｕｔと交流駆動電源Ｅｏｕｔを直列に配置した等価回路を例示したが、交流駆動電源Ｅｏｕｔは電流源でもよい。その場合には、十分に大きな内部抵抗Ｚｏｕｔと交流駆動電源Ｅｏｕｔは並列に配置されるが、
図３(a)の回路での置き換えができるので、基本の動作は同じである。
【００７１】
ここで、入力側ブリッジ回路２３ｉｎの動作を詳細に解析する。抵抗２０，ブリッジインダクタ２２のインピーダンスを、ｊを虚数単位として、それぞれ  Ｚ２０＝Ｒ，Ｚ２２＝ｊωＬ  と簡略化して考える。比例定数をｋ１とおいて、抵抗２１，キャンセルコイル１２のインピーダンスを  
Ｚ２１＝ｋ１・Ｒ，Ｚ１２＝ｋ１・ｊωＬ  とすると、
Ｚ２１×Ｚ２２＝Ｚ２０×Ｚ１２は成り立つので、ブリッジ回路２３のバランスは保たれる。ここで、内部抵抗Ｚｏｕｔが非常に大きく、Ｚｏｕｔが無視できる場合には、入力側ブリッジ回路２３ｉｎは、２つのブリッジ抵抗器２０ｉｎ，２１ｉｎと２つのインダクタ１２ｉｎ，２２ｉｎで構成されるローパスフィルタとして動作する。相互誘導起電力電圧源Ｅｉｎの相互誘導起電力電圧
Ｖｉｎに対する電圧信号Ｖｂｏをブリッジ回路２３ｉｎのインピーダンスより求めると、下記（数１）となる。
【００７２】
【数１】
2006324651.tif 000003
【００７３】
すなわち、ローパスフィルタの時定数Ｔ１はｋ１の如何に関わらず、一定の値となる。
【００７４】
次に、内部抵抗Ｚｏｕｔに無視できない電流  Ｉｚｏ  が流れる場合を考える。この時、中点２５ｉｎに流入する電流ＩｉｎとＩｚｏの比は、  入力側ブリッジ抵抗器２０ｉｎと入力側ブリッジインダクタ２２ｉｎの直列のインピーダンスと、内部抵抗Ｚｏｕｔを用いて、
Ｉｚｏ／Ｉｉｎ＝（Ｒ＋ｊωＬ）／Ｚｏｕｔ  となる。簡単のため、内部抵抗Ｚｏｕｔと抵抗器２０のインピーダンスＲの比を、Ｚｏｕｔ＝ｋ２・Ｒ  とおいて、キャンセルコイル１２並びに抵抗２１に流れる電流Ｉｉｎｏを求めると、内部抵抗Ｚｏｕｔが非常に大きい場合の電流Ｉｉｎに比べて、下記（数２）に変化する。
【００７５】
【数２】
2006324651.tif 000004
【００７６】
従って、相互誘導起電力電圧源Ｅｉｎによって生じる電流Ｉｉｎｏが流れることでキャンセルコイル１２に発生する自己誘導起電力を考慮して、入力側キャンセルコイル１２ｉｎの両端に発生する誘導起電力電圧Ｖｃｉｎを求めると、次式（数３）のようになる。
【００７７】
【数３】
2006324651.tif 000005
【００７８】
しかし、相互誘導起電力電圧源Ｅｉｎの相互誘導起電力電圧Ｖｉｎに対する電圧信号Ｖｂｏを求めると、最終的にｋ１、ｋ２は消去され、式１と全く同じ式が得られる。すなわち、ブリッジ回路２３ｉｎを用いることにより、相互誘導起電力電圧源Ｅｉｎの電圧Ｖｉｎは、ブリッジ回路の比例定数部ｋ１及び駆動回路の内部抵抗Ｚｏｕｔの如何に関わらず、時定数Ｔ１＝Ｌ／Ｒ  のローパスフィルタを通過した電圧信号Ｖｂｏとして検出される。従って、入力側キャンセルコイル１２ｉｎの理両端に発生する誘導起電力電圧Ｖｃｉｎと、中点２５ｉｎの電圧信号Ｖｂｏとの間は、次式（数４）の伝達関数ｆ（ｊω）で表すことができる。
【００７９】
【数４】
2006324651.tif 000006
【００８０】
次に、入力側ブリッジ回路２３ｉｎと出力側ブリッジ回路２３ｏｕｔを用いて、全体の等価回路を考える。ブリッジ回路２３はインピーダンスバランスが保たれているので、出力側ブリッジ回路２３ｏｕｔでは、中点２４ｏｕｔと中点２５ｏｕｔの間には電位差が生じない。したがって、電流増幅回路２８の出力側から位相振幅制御手段２７の入力側へのフィードバックは考えなくても良いので、全体の等価回路においては、オープンループの回路を考えることが出来る。
【００８１】
図４は、入力側ブリッジ回路２３ｉｎと出力側ブリッジ回路２３ｏｕｔに加えて、位相振幅制御手段２７並びに電流増幅回路２８の内容をさらに詳細に表した、図２に示した実施例の等価回路図である。
【００８２】
位相振幅制御手段２７の等価回路は、位相調整回路４０と、積分回路４１と、オペアンプ４２と入力抵抗Ｒｓ及び周辺抵抗Ｒｆ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３から構成される電圧-電流コンバータ４３から構成される。入力側ブリッジ回路２３ｉｎの中点２５ｉｎは位相調整回路４０の入力に接続される。位相調整回路４０は、伝達関数が前記（数４）で求めたｆ（ｊω）で表されるラプラス演算回路である。位相調整回路４０の出力は、積分回路４１の入力に接続され、積分回路４１の出力は、電圧-電流コンバータ４３の入力抵抗Ｒｓに接続されている。積分回路４１の時定数Ｔ２は、すなわち、積分回路４１のゲインであり、電圧-電流コンバータ４３のオペアンプ４２の出力が、動作時に飽和しない所定の値に設定されている。
【００８３】
電流増幅回路２８の等価回路は、負荷インピーダンス４４と、電圧増幅アンプ４５と内部抵抗４６によって表現される交流電源４７から構成される。電圧-電流コンバータ４３の出力は、負荷インピーダンス４４と、交流電源４７の入力端子に接続されている。交流電源４７からは、絶縁トランス２９と保護抵抗３０を介して出力側ブリッジ回路２３ｏｕｔにキャンセル電流Ｉｃ供給する。負荷インピーダンス４４は、インダクタＬＬと抵抗ＲＬから構成され、時定数Ｔ３＝ＬＬ／ＲＬは、内部抵抗４６と絶縁トランス２９と保護抵抗３０と出力側ブリッジ回路２３ｏｕｔを合成した電圧増幅アンプ４５の負荷インピーダンスＺ４の時定数Ｔ４と等しくなるように設定してある。電圧増幅アンプ４５のゲインは、出力側ブリッジ回路２３ｏｕｔのキャンセルコイル１２ｏｕｔにキャンセル電流Ｉｃによって発生する自己誘導起電力電圧Ｖｏｕｔが、位相調整回路４０の出力電圧Ｖｌｏと等しくなるかあるいは所定の割合になるように調整されている。絶縁トランス２９は、漏れ磁束を小さくするため、トロイダルトランスを用い、キャンセル電流Ｉｃによって発生する自己誘導起電力電圧
Ｖｏｕｔが、位相調整回路の出力電圧Ｖｌｏと逆位相になるように結線されている。
【００８４】
本実施例のシールド装置は次のように動作する。図１のシールド空間１０の内部又は外部にある交番磁束発生源から電磁波が発生している時、シールド空間１０に侵入又はシールド空間１０から放出される磁束のｘ、ｙ、ｚ方向成分の一部又は全部は、それぞれキャンセルコイル１２ａ，１２ｂ、１２ｃを通過する。すると相互誘導作用により、それぞれの方向の磁束の大きさに応じた誘導起電力が発生する。駆動回路駆動回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、それぞれのキャンセルコイル１２ａ，１２ｂ、１２ｃに発生する相互誘導起電力を検出し、これに対応したキャンセル電流をそれぞれのキャンセルコイル１２ａ，
１２ｂ、１２ｃに供給する。この時、それぞれのキャンセルコイルには、相互誘導起電力に起因する電流とキャンセル電流とをあわせた電流が流れ、その電流に対してキャンセルコイルを通過する磁束が発生し、その磁束に応じた自己誘導起電力電圧が発生する。それぞれのキャンセルコイル１２ａ，１２ｂ、
１２ｃを通過するトータルの磁束の大きさは、それぞれのキャンセルコイル
１２ａ，１２ｂ、１２ｃに発生するトータルの誘導起電力に比例する。したがって、たとえば、相互誘導起電力電圧と自己誘導起電力電圧が逆位相で等しい大きさの場合には、キャンセルコイルを通過する磁束はトータルで０となり、シールド空間への磁束の侵入又はシールド空間からの磁束の放出が阻止された状態になる。この状態は、キャンセルコイルに発生する相互誘導起電力電圧と、相互誘導起電力に起因する電流によって発生する自己誘導起電力電圧をあわせた電圧に対して、キャンセル電流によって発生する自己誘導起電力電圧が逆位相で等しい大きさになり、キャンセルコイル両端の電位差が０となった状態である。従って、本実施例のシールド装置では、それぞれのキャンセルコイル
１２ａ，１２ｂ、１２ｃに発生する任意の周波数及び大きさの相互誘導起電力に対して、常にキャンセルコイル１２ａ，１２ｂ、１２ｃの両端の電位差が０となるように、駆動回路駆動回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃから供給されるキャンセル電流を制御している。
【００８５】
シールド空間への磁束の侵入を阻止する場合に、キャンセル電流がシールド空間内部に発生させる磁束分布が正確には一様でない。また、シールド空間からの磁束の放出を阻止する場合に、キャンセル電流がシールド空間外部に発生させる磁束分布が、磁気双極モーメントが発生する磁束分布とは、キャンセルコイル近傍では異なる。従って、シールド空間の内部又は無限遠方を含む外部の特定の位置での磁束密度を０にしたい場合には、相互誘導起電力電圧と自己誘導起電力電圧の比率が所定の割合になるようにすれば良い。本実施例のシールド装置では、前述のキャンセルコイル両端の電位差を０とする場合を含め、駆動回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃにおいて、それぞれのキャンセルコイル１２ａ，１２ｂ、１２ｃに発生する自己誘導起電力電圧と相互誘導起電力電圧が逆位相で等しいかあるいは所定の割合になるようにキャンセル電流を制御している。以下、その制御方法を、図４の等価回路図を用いて１軸方向について説明する。実際には、同様の制御を３軸方向に同時に行うことで、シールド空間１０内外の磁束を制御している。
【００８６】
図４において、電磁波発生源との相互誘導作用により入力側キャンセルコイル１２ｉｎに発生する相互誘導起電力電圧源Ｅｉｎの電圧をＶｉｎとすると、前述した入力側ブリッジ回路２３ｉｎの動作により、中点２５ｉｎの電圧信号Ｖｂｏは、Ｖｉｎが時定数Ｔ１＝Ｌ／Ｒ  のローパスフィルタを通過した電圧信号として検出される。すなわち、本実施例においては、まず、相互誘導起電力電圧源Ｅｉｎを、ブリッジ回路２３を用いて検出する。このときの伝達関数は、前記（数１）に示した通りとなる。
【００８７】
一方、Ｖｉｎに対する入力側キャンセルコイル１２ｉｎの両端に発生する誘導起電力電圧Ｖｃｉｎは、前記（数２）に示した通りになり、前述のとおり、電圧信号Ｖｂｏと誘導起電力電圧Ｖｃｉｎの間の伝達関数が、前記（数１）、前記（数２）から、前記（数３）のようにもとまる。そこで、位相振幅制御手段２７では、まず、電圧信号Ｖｂｏに、前記（数３）の伝達関数を持つ位相調整回路４０を通過させ、誘導起電力電圧Ｖｃｉｎと等しい信号Ｖｌｏを算出する。
【００８８】
出力側ブリッジ回路２３ｏｕｔのキャンセルコイル１２ｏｕｔに発生する自己誘導起電力電圧Ｖｏｕｔは、キャンセル電流Ｉｃに対してすべての周波数において９０度の位相遅れがあることを考慮して、位相調整回路４０の出力電圧Ｖｌｏを積分回路４１に通して、すべての周波数に対して９０度の位相遅れのある信号を作る。しかし、積分回路で得られるのは、電圧信号であって電流信号ではない。そこで、電圧-電流コンバータ４３を通して電圧信号を電流信号に変換する。電流コンバータ４３の出力電流Ｉｃｏは、電流増幅回路２８によって、キャンセル磁束を発生させるのに必要なキャンセル電流Ｉｃに増幅される。
【００８９】
電流増幅回路２８は、広い周波数範囲でダイナミックレンジの広い安定した動作をさせるため、電流増幅の手段として、入力インピーダンスが高く、出力インピーダンスすなわち内部抵抗４６の小さい電圧増幅アンプ４５を用いる。電圧増幅アンプ４５の入力は、電圧信号が必要なので、電圧-電流コンバータ４３の出力電流Ｉｃｏは、内部抵抗４６を含む電圧増幅アンプ４５の負荷インピーダンスＺ４の時定数Ｔ４と等しい時定数Ｔ３＝ＬＬ／ＲＬ＝Ｔ４を持った負荷インピーダンス４４でうける。このようにして、電圧-電流コンバータ４３の出力電流Ｉｃｏとキャンセル電流Ｉｃの間に位相差が生じないようにしている。
【００９０】
このような信号処理によって、出力側ブリッジ回路２３ｏｕｔのキャンセルコイル１２ｏｕｔに発生する自己誘導起電力電圧Ｖｏｕｔは、入力側キャンセルコイル１２ｉｎの両端に発生する誘導起電力電圧Ｖｃｉｎと、逆位相で比例関係に保たれる。従って、積分回路４１の時定数Ｔ２あるいは電圧増幅アンプ４５のゲインを調整することにより、位相調整回路４０の出力電圧Ｖｌｏ、すなわち誘導起電力電圧Ｖｃｉｎと、キャンセル電流Ｉｃによる自己誘導起電力電圧Ｖｏｕｔの振幅は等しいかあるいは所定の割合になるように設定される。例えば、積分回路４１の時定数Ｔ２とキャンセル電流Ｉｃに対する電流ゲインの積が、キャンセルコイルのインダクタンスＬｃの負の逆数−１／Ｌｃと等しくなるように調整すると、キャンセル電流Ｉｃには、
Ｉｃ＝ｊ・Ｖｉｎ／ωＬｃの電流が流れ、ＶｃｉｎとＶｏｕｔは逆位相で等しい振幅の電圧となる。このキャンセル電流は、キャンセルコイル１２の端子間を短絡し、ショートリングとして動作させた場合のキャンセル電流
Ｉｃ０＝−Ｖｉｎ／（ｊωＬｃ＋Ｒｃ）の絶対値よりも大きく、キャンセルコイルの実部抵抗値Ｒｃを０とみなした場合のＩｃ０に等しい。すなわち、パッシブに動作するショートリングではショートリングの内部抵抗によって流すことが出来なかった最適なキャンセル電流が、アクティブに制御される駆動回路１３によって供給できるようになり、Ｖｏｕｔ＝−Ｖｃｉｎが実現されることになる。実際のキャンセルコイル１２では、ＶｃｉｎとＶｏｕｔの和が、シールド空間１０の内部の磁束に比例する誘導起電圧になるので、積分回路４１の時定数Ｔ２あるいは電圧増幅アンプ４５のゲインを調整することにより、キャンセルコイル１２の誘導起電圧を０叉は所定の水準にコントロールすることが出来る。
【００９１】
このように、この実施の形態１に係るシールド装置９によれば、キャンセルコイル１２に電磁波発生源との相互誘導作用により発生する相互誘導起電力電圧Ｖｉｎをブリッジ回路２３によって検出し、これに基づいて、キャンセル電流Ｉｃをキャンセルコイル１２に流すことで、シールド空間１０の内部又は外部の磁束分布を所定の状態にコントロールすることが出来る。
【００９２】
尚、キャンセルコイル１２の実部抵抗値Ｒｃが、キャンセルコイル側ブリッジ抵抗２１の抵抗値Ｚ２１に比べて無視できない場合、ブリッジ回路２３ｉｎの出力電圧Ｖｂｏは、Ｚ２１／（Ｒｃ＋Ｚ２１）倍に減少する。従って、位相調整回路４０の前後にこれを補償する（Ｒｃ＋Ｚ２１）／Ｚ２１倍のゲインの増幅器を挿入するか、積分回路４１の時定数Ｔ２あるいは電圧増幅アンプ４５のゲイン調整において（Ｒｃ＋Ｚ２１）／Ｚ２１倍のゲイン調整を追加する。また、キャンセルコイルのインダクタンスをＬｃとすると、
Ｔ１＝Ｌｃ／（Ｒｃ＋Ｚ２１）となるので、これを基本にその他  Ｔ３、Ｔ４、ＴＡ、ＴＢ  等の時定数を求める。
【００９３】
尚、キャンセルコイル１２に生じる誘導起電圧が０になるようにキャンセル電流Ｉｃが制御されると、キャンセルコイル１２の端子間の電流と電圧は、同位相の比例関係になり、あたかもインダクタンス成分の無い値がＲｃである直流抵抗のようにふるまう。従って、積分回路４１の時定数Ｔ２あるいは電圧増幅アンプ４５のゲインを調整する再には、キャンセルコイル１２の端子間の電流と電圧が、所定の位相関係、比例関係になるように調節することでシールド空間１０の内部又は外部の磁束分布を所定の状態にコントロールすることが出来る。
【００９４】
尚、キャンセルコイル１２が制御する磁束が微小で、キャンセルコイル
１２ｏｕｔを駆動するのに必要なキャンセル電流Ｉｃが小さく、電圧-電流コンバータ４３を構成するオペアンプ４２で駆動可能な範囲にあれば、電流増幅回路２８を省略し、電圧-電流コンバータを用いて直接絶縁トランス２９あるいは出力側ブリッジ回路２３ｏｕｔを駆動しても良い。
【００９５】
尚、シールド空間１０は、物理的な障壁で囲まれない開空間でよいが、シールド効果を高めるために、高透磁率材料又は導電体材料を用いたシールド材料をシールド空間１０の周囲に配置しても良い。この場合、外部からの電磁波の侵入をシールドするためには、キャンセルコイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃの外側にシールド材料を配置し、内部からの電磁波の放射をシールドするためには、キャンセルコイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃの内側にシールド材料を配置すると、シールド効果が上がる。キャンセルコイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃを家屋の外壁又は部屋の内壁に沿って設置すると、家屋屋外に設置された高圧電力線や柱上トランスなどから発生する電磁波に対するシールド効果が期待できる。この場合のように、交番磁束発生源が相対的に移動しない場合には、キャンセルコイルと駆動回路は１組又は２組に減らすことが出来る。
【００９６】
尚、駆動回路１３のたとえばブリッジインダクタ２２あるいは負荷インピーダンス４４のようなインダクタに、オペアンプを用いた合成インダクタンスを使用すると、駆動回路での不要な磁束の発生あるいは磁気ノイズの混入を抑えることが出来るので、シールド装置のシールド性能を向上させることが出来る。また、本実施例では、位相調整回路４０、積分回路４１、電圧-電流コンバータ４３、電圧増幅アンプ４５の順に電気信号が伝達、加工されるが、この順番に制限されるものではない。また、これらの素子の複数の機能を統合した機能を持つ素子を用いても良い。さらに、電磁波発生源の周波数が固定されている場合などでは、これらの素子の一部を除いた回路でシールド効果が得られる場合がある。
【００９７】
尚、本実施の形態１に係るシールド装置９では、キャンセルコイル１２の状態量を、ブリッジ回路２３で検出したが、状態量の検出は、これに制限されるものではない。たとえば、キャンセルコイル１２と直列に抵抗器を接続し、抵抗器の両端電圧を位相も含めて検出して、キャンセルコイル１２の端子間の電流Ｉｃと電圧Ｖｃを検出すると、既知量であるキャンセルコイル１２のインピーダンスＺｃを基に、アナログ回路あるいはデジタル信号処理手段によって実現される複素平面内でのベクトル演算にいよって、キャンセルコイルに発生している誘導起電力、相互誘導起電力が算出できる。すなわち、
Ｖｃ−Ｉｃ・Ｒｃ  が誘導起電力であり、Ｖｃ−Ｉｃ・Ｚｃ  が相互誘導起電力になるので、これらの情報を基に、本実施例と同様のキャンセル電流Ｉｃの制御が可能である。このように、ブリッジ回路を使わない場合、キャンセル電流Ｉｃと平行して駆動回路１３の出力電流が流れる回路が無いので、不要な磁束の発生が抑制される。特に、制御すべき磁束と同等の磁束が発生するブリッジインダクタ２２が不要になるので、不要な磁束の発生により、シールド空間内部の磁場が乱されることや駆動回路が発振することがなくなる。
【００９８】
（実施の形態２）
ところで、駆動回路にトランスを用いると、トランスの周波数の特性によって、シールド可能な磁場の周波数が制限されてしまうことや、トランスからの漏れ磁束で、シールド性能の劣化や発振の原因となる可能性がある。駆動回路は、トランスレスで構成されることが望ましい。
【００９９】
図５は、本発明の実施の形態２に係るシールド装置７０の構成を示す１軸成分用キャンセルコイルと駆動回路系に関する回路構成図である。本実施の形態２に係るシールド装置は、実施の形態１に係るシールド装置９と、駆動回路の構成において相違する。図５に示すように、このシールド装置７０は、駆動回路７３に、ブリッジ回路７４を直接駆動する電流増幅回路７６と、ブリッジ回路７４の中点２４と中点２５の間の電位差を出力する差動増幅器７８と、を具備している。
【０１００】
ブリッジ回路７４は、インダクタ２２とキャンセルコイル１２の接続点が接地され、電流増幅回路７６から保護抵抗３０を介して、ブリッジ抵抗器２０，２１の接続点にキャンセル電流Ｉｃが供給される。ブリッジ回路７４のキャンセルコイル側の中点２４とインダクタ２２側の中点２５は、それぞれ差動増幅器７８の反転入力端子と非反転入力端子に接続され、差動増幅器７８の出力は位相振幅制御手段２７の入力に接続される。なお、その他の構成は、実施の形態１に係るシールド装置９の構成と同様であるので、同様な構成の詳細な説明は省略し、シールド装置９の構成と相違する点のみ説明する。
【０１０１】
ブリッジ回路７４は、実施の形態１に係るシールド装置９のブリッジ回路
２３と動作時の基準電位となる接地点が異なるだけで、実施の形態１に係るブリッジ回路２３と同様に動作し、ブリッジ回路７４の中点２４と中点２５の端子間に電圧信号Ｖｂｏが発生する。これを差動増幅器７８でグランドとの電位差として検出し、位相振幅制御手段２７に送って、実施の形態１に係るシールド装置９と同様の信号処理を行ない、図示しない電流コンバータ４３の出力電流Ｉｃｏを電流増幅回路７６に出力する。電流増幅回路７６は、ブリッジ回路７４並びに保護抵抗３０に対して最適な出力インピーダンスを有していて、入力電流Ｉｃｏに対して比例する出力電流をブリッジ回路に供給する。
電流増幅回路７６とブリッジ回路７４が直結されると、広い周波数範囲のシールド性能が確保できる。また、不要な漏れ磁束の発生も少ない。このように、この実施の形態２に係るシールド装置７０によれば、漏れ磁束の発生により、シールド性能の劣化や発振の原因となり得るトランスを用いることなく駆動回路を構成することが出来る。また、トランスの周波数特性によるシールド可能周波数帯域の制限がなくなるので、シールド可能な周波数帯域が広がり、シールド性能が向上する。
【０１０２】
（実施の形態３）
ところで、駆動回路でキャンセル電流をオープンループで制御すると、正確な伝達関数を求めるために、複雑な手順、回路が必要となる。また、回路にノイズが混入した場合には、ノイズもそのまま増幅されて出力に影響を与える。一方、一般に、フィードバック制御での制御系は、比較的簡単な手順、回路で、ノイズ混入に対しても影響が小さい制御系を作ることが可能である。
【０１０３】
図６は、本発明の実施の形態３に係るシールド装置８０の構成を示す１軸成分用キャンセルコイルと駆動回路系に関する回路構成図である。本実施の形態３に係るシールド装置は、実施の形態１に係るシールド装置９と、駆動回路の構成において相違する。図６に示すように、このシールド装置８０は、駆動回路８３に、電流検出抵抗８４と、差動増幅器８５と、高ゲインアンプ８６と、を具備している。
【０１０４】
電流検出抵抗８４は、キャンセルコイル１２に直列に接続され、高ゲイン電流アンプ８６の出力からキャンセル電流Ｉｃが供給される。電流検出抵抗８４の両端の電位は、差動増幅器８５の反転入力端子並びに、非反転入力端子にそれぞれ接続されている。キャンセルコイル１２の端子の一端は接地され、他端は電流検出抵抗８４と、高ゲインアンプ８６の反転入力端子に接続されていて、高ゲインアンプ８６の負帰還回路を形成している。高ゲインアンプ８６の非反転入力端子には、差動増幅器８５の出力が接続されている。なお、その他の構成は、実施の形態１に係るシールド装置９の構成と同様であるので、同様な構成の詳細な説明は省略し、シールド装置９の構成と相違する点のみ説明する。
【０１０５】
高ゲインアンプ８６の出力からキャンセル電流Ｉｃが供給されると、電流検出抵抗８４には、Ｉｃに比例する電圧が発生する。これを差動増幅器８５で接地点に対する電流検出電圧Ｖｃｒとして取り出す。差動増幅器のゲインＡ３は、キャンセルコイル実部抵抗値をＲｃ、電流検出抵抗抵抗値をＲｋとして  
Ａ３＝Ｒｃ／Ｒｆとなるように設定されているので、電流検出電圧Ｖｃｒは、Ｖｃｒ＝Ｒｃ・Ｉｃとなり、キャンセルコイル１２に生じている電圧Ｖｃの実部電圧と等しい電圧になっている。
【０１０６】
高ゲインアンプ８６は、電圧ゲインがＡ４である増幅器で、非反転入力の電流検出電圧Ｖｃｒと、反転入力のキャンセルコイル１２の端子間電圧Ｖｃとの差をＡ４倍に増幅している。キャンセルコイル１２に生じている電圧Ｖｃと、電流検出電圧Ｖｃｒとの差は、キャンセルコイル１２に生じている電圧Ｖｃの虚部電圧、すなわち誘導起電力に他ならないので、高ゲインアンプ８６は、キャンセルコイル１２の誘導起電力を算出し、これをＡ４倍に反転増幅させて、キャンセル電流Ｉｃを供給する構成になっている。
【０１０７】
ここで、キャンセルコイル１２に生じている電圧Ｖｃを、相互誘導起電力電圧Ｖｉｎの関数として表すと次式（数５）となる。
【０１０８】
【数５】
2006324651.tif 000007
【０１０９】
この式を、キャンセル電流Ｉｃに注目して表現しなおすと、Ｉｃ，Ｖｃは、次式（数６）、（数７）のようになる。
【０１１０】
【数６】
2006324651.tif 000008
【０１１１】
【数７】
2006324651.tif 000009
【０１１２】
ここで、（数７）を見ると、虚数部が無い。従って、この実施の形態３に係るシールド装置８０では、キャンセル電流Ｉｃは、キャンセルコイル１２に生じている電圧Ｖｃと常に同位相で供給されることがわかる。また、（数７）の第１項Ｒｃ・Ｉｃは、キャンセルコイル実部抵抗値による電圧降下で、第２項がキャンセルコイルの誘導起電圧を表している。この式からわかるように、誘導起電力は、高ゲインアンプ８６のゲインＡ４によって変化し、Ａ４を無限大へ増加させると０に近づき、誘導起電力は最小の値に制御される。この時、キャンセル電流Ｉｃは、実施の形態１に係るシールド装置１３の最適なキャンセル電流であるＩｃ＝ｊ・Ｖｉｎ／ωＬｃと同じ値に近づく。したがって、制御周波数帯域において、Ａ４は少なくとも１０以上、好適には、１００以上の値を有することが望ましい。また、シールド装置８０の動作を安定させるため、
Ａ４は出来るだけ大きな値とし、誘導起電力の調整は、Ａ３の値を変化させて行う。
【０１１３】
このように、この実施の形態３に係るシールド装置８０によれば、キャンセルコイル１２に発生する誘導起電力を、電流検出抵抗８４で検出されるキャンセル電流Ｉｃから算出し、これに基づいて、キャンセルコイル１２の端子電圧に対してフィードバック制御がかけられた増幅回路からキャンセル電流Ｉｃをキャンセルコイル１２に流すことで、シールド空間１０の内部又は外部の磁束分布を所定の状態にコントロールすることが出来る。
【０１１４】
尚、電流検出抵抗８４の接続位置は、キャンセルコイル１２の高ゲイン電流アンプ８６側ではなく、接地側であっても良い。この場合、差動増幅器８５は、接地点とキャンセルコイル１２の接地側端子の間の電圧を検出し、差動増幅器８５のゲインＡ３を、電流検出抵抗８４の電圧を加えて、
Ａ３＝（Ｒｃ＋Ｒｆ）／Ｒｆとすると、高ゲインアンプ８６の入力端子間にキャンセルコイル１２に生じる誘導起電力と等しい電圧が生じる。高ゲインアンプ８６の反転入力端子へは、キャンセルコイル１２の高ゲイン電流アンプ８６側の電圧をフィードバックすると、誘導起電力は、高ゲインアンプ８６のゲインＡ４によってコントロールされる。
【０１１５】
尚、本発明の実施の形態３に係るシールド装置８０では、キャンセルコイル１２の状態量を、電流検出抵抗８４を用いて検出したが、状態量の検出は、これに制限されるものではない。例えば、ホール効果やコイルを用いてキャンセル電流の極近傍の磁場を計測する方法や、キャンセルコイル以外はすべて抵抗器で構成されるブリッジ回路の電位からＩｃを類推する方法も可能である。
【０１１６】
（実施の形態４）
ところで、シールド空間が、物体の内部空間であって、物体が移動する場合や、シールド装置を使用しないときには取り外したい場合には、キャンセルコイルが物体に対して着脱可能であることが望ましい。
【０１１７】
図７は、本発明の実施の形態４に係るシールド装置１００の構成を示す斜視図である。本実施の形態４に係るシールド装置は、実施の形態１に係るシールド装置９とシールド空間とキャンセルコイルの構成において相違する。図７に示すように、このシールド装置１００は、袋状媒体１１０と、袋状媒体１１０の表面に配置され、袋状媒体１１０の内部空間１１１をシールド空間とするキャンセルコイル１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃと、を具備している。
【０１１８】
袋状媒体１１０は、布、紙などの密度が小さく柔軟な材料で形成され、キャンセルコイルを形成するループコイルのひとつであるループコイルＣｚ１１を貫通する穴を持つ袋状の形状をしている。ループコイルＣｚ１１と対向するループコイルＣｚ１２は袋状形状の底部に配置され、その他のループコイル
Ｃｘ１１、Ｃｘ１２，Ｃｙ１１、Ｃｙ１２は、袋状形状の側面に、ループコイルＣｘ１１とループコイルＣｘ１２，ループコイルＣｙ１１とループコイル
Ｃｙ１２が、それぞれ対向するように配置されている。すべてのループコイルは、柔軟な線材で構成され、ループコイルＣｘ１１とループコイルＣｘ１２，ループコイルＣｙ１１とループコイルＣｙ１２、ループコイルＣｚ１１とループコイルＣｚ１２は、それぞれ、キャンセルコイル１１２ａ、１１２ｂ、
１１２ｃを形成し、図示しない駆動回路に接続され、キャンセル電流Ｉｃが供給されている。なお、その他の構成は、実施の形態１に係るシールド装置９の構成と同様であるので、同様な構成の詳細な説明は省略し、シールド装置９の構成と相違する点のみ説明する。
【０１１９】
本実施の形態４に係るシールド装置は、袋状媒体１１０の穴１１５を、例えば人体頭部のような突起状の物体に装着して、物体の内部空間をシールド空間とすることができる。従って、物体が移動しても、シールド空間と物体との相対位置が変化しないので、シールド装置の最適な制御状態を維持でき、シールド空間内部または外部の磁束分布を確実にコントロールできる。加えて、使用しないときには、穴１１５から物体を取り出すことで物体の負担を軽減できる。
【０１２０】
袋状媒体１１０を柔軟な材料で構成すると、キャンセルコイルの着脱時等にシールド空間１１１内部の物体を傷つける可能性が小さくなる。一方、袋状媒体１１０の材質として、木材や樹脂材料など、ある程度剛性の大きな材料を用いた場合、キャンセルコイルの変形を小さくできるので、駆動回路の動作を安定させることができる。
【０１２１】
このように、この実施の形態４に係るシールド装置１００によれば、移動可能なシールド空間内部への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【０１２２】
尚、図示しない駆動回路の構成及びキャンセル電流Ｉｃの供給方法は、本発明の実施の形態１に係るシールド装置９の構成及び方法に限定されるものではなく、本発明の実施の形態２に係るシールド装置７０に開示したトランスレスの構成及び方法、または、本発明の実施の形態３に係るシールド装置８０に開示したフィードバック制御回路を用いた構成及び方法、の何れの構成及び方法を用いてもよい。
【０１２３】
（実施の形態５）
ところで、本発明は、外部からの電磁波によって誤動作する恐れのある電気回路や、電磁波を発生し外部の電子機器に悪影響を与える可能性のある電気回路を、磁気的にシールドする場合に有効である。
【０１２４】
図８は、本発明の実施の形態５に係るシールド装置１９０を具備した電気電子機器１９１の構成を示す斜視図である。本実施の形態４に係るシールド装置は、実施の形態１に係るシールド装置９とキャンセルコイルの構成において相違する。図８に示すように、このシールド装置１９０は、電気回路２１０が配置された回路基板２１１と同一の基板上に、単周のループコイルあるいは巻き数が複数回数である渦巻状のループコイルで構成されるキャンセルコイル
２１２が配置されている。回路基板２１１は、筐体２１３の内部に、図示しないその他の電気回路と共に格納されている。ループコイル２１２は、端子
２１４、２１５から、図示しない駆動回路に接続されている。回路基板２１１は、図９（ａ）に示すように、片面のプリント配線基板２１１ａで、キャンセルコイル２１２と電気回路２１０の配線導体２２２ａは、同一の層面上に配置される。尚、その他の構成は、実施の形態１に係るシールド装置９の１軸成分用の構成と同様であるので、同様な構成の詳細な説明は省略し、シールド装置９の構成と相違する点のみ説明する。
【０１２５】
回路基板２１１上の電気回路２１０は、回路基板２１１に対して垂直方向に中心軸を有するインダクタ２２３を含んでいる。また、回路基板２１１上には、ループ状の配線バターンを有している。従って、外部からの電磁波、特に回路基板２１１に垂直な方向に磁束が通過する電磁波によって、誤動作等悪影響を受ける可能性がある。同時に、インダクタ２２０や、ループ状の配線パターンから発生する電磁波によって、電気回路２１０以外の電気回路に悪影響を与える可能性がある。特に、筐体２１３の内部にある図示しないその他の電気回路と相互に影響しあうと、回路が発振する可能性もある。そこで、本発明の実施の形態４に係る電気電子機器１９１は、回路基板２１１上の電気回路２１０を囲うように回路基板２１１上にキャンセルコイル２１２を形成する。キャンセルコイル２１２には、実施の形態１に係るシールド装置９と同様の方法で、図示しない駆動回路からキャンセル電流Ｉｃが供給される。キャンセルコイル
２１２が発生させる磁束は、回路基板２１１上では概回路基板２１１に対して垂直に発生する。従って、インダクタ２２０や、ループ状の配線パターンが最も悪影響を受ける電磁波及び発生する電磁波と同軸方向にキャンセル磁束を発生させる。このキャンセル磁束により、キャンセルコイル２１２を通過する磁束をコントロールすることで、キャンセルコイル内部及び外部の磁束を一定状態に保てるので、キャンセルコイル２１２内部の電気回路２１０を、磁気的シールドし、孤立化させることができる。
【０１２６】
尚、回路基板２１１として、図９（ｂ）に示すような両面のプリント配線基板２１１ｂ、あるいは、図９（ｃ）に示すような多層のプリント配線基板
２１１ｃ、を用いてもよい。この場合、キャンセルコイル２１２ｂあるいはキャンセルコイル２１２ｃは、電気回路２１０の配線導体２２２ｂあるいは
２２２ｃの一部または全部の配線層とは異なる配線層に配置されるので、電気回路２１０の配線パターンに影響を受けずに、キャンセルコイル２１２ｂあるいはキャンセルコイル２１２ｃの配線パターンを基板上に配置できる。したがって、キャンセルコイル２１２ｂあるいはキャンセルコイル２１２ｃ並びに電気回路２１０の設計自由度が大きくなり、最適なキャンセルコイルの配置が容易になるので、電気回路２１０への電磁波の侵入又は外部への電磁波の輻射を確実にシールドすることができる。
【０１２７】
このように、この実施の形態５に係るシールド装置１９０を具備した電気電子機器１９１によれば、回路基板２１１上の電気回路２１０を、容易に磁気シールドできるので、機器の誤動作やノイズ増加を防ぐことが出来る。
【０１２８】
尚、図示しない駆動回路の構成及びキャンセル電流Ｉｃの供給方法は、本発明の実施の形態１に係るシールド装置９の構成及び方法に限定されるものではなく、本発明の実施の形態２に係るシールド装置７０に開示したトランスレスの構成及び方法、または、本発明の実施の形態３に係るシールド装置８０に開示したフィードバック制御回路を用いた構成及び方法、の何れの構成及び方法を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明に係るシールド方法及び装置は、シールド空間外部から内部へ侵入する磁束またはシールド空間内部から外部に放射される不要輻射を確実にシールドすることができるので、あらゆる電子電気機器の電磁波シールド手段として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るシールド装置の全体構成図
【図２】本発明の実施の形態１に係るシールド装置の１軸成分用キャンセルコイルと駆動回路系に関する回路構成図
【図３】図２のシールド装置のブリッジ回路の等価回路図
【図４】図２のシールド装置のキャンセルコイルと駆動回路の等価回路図
【図５】本発明の実施の形態２に係るシールド装置の１軸成分用キャンセルコイルと駆動回路系に関する回路構成図
【図６】本発明の実施の形態３に係るシールド装置の１軸成分用キャンセルコイルと駆動回路系に関する回路構成図
【図７】本発明の実施の形態４に係るシールド装置の全体構成図
【図８】本発明の実施の形態５に係る電気電子機器の全体構成図
【図９】本発明の実施の形態５に係る電気電子機器の回路基板の断面図
【符号の説明】
【０１３１】
９、６０，７０，８０、１００、１９０    シールド装置
１０、１１１    シールド空間
１１    駆動部
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、２１２、２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ    キャンセルコイル
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、７３、８３    駆動回路
２０、２１、２０ｉｎ、２１ｉｎ、２０ｏｕｔ、２１ｏｕｔ    ブリッジ抵抗器
２２、２２ｉｎ、２２ｏｕｔ    ブリッジインダクタ
２３、２３ｉｎ、２３ｏｕｔ、７４    ブリッジ回路
２４、２５、２４ｉｎ、２５ｉｎ、２４ｏｕｔ、２５ｏｕｔ    （ブリッジ）中点
２６    相互誘導起電力検出抵抗
２７    位相振幅制御手段
２８、７６    電流増幅回路
２９    絶縁トランス
３０    保護抵抗
４０    位相調整回路
４１    積分回路
４２、４５、５９    オペアンプ
４３    電圧-電流コンバータ
４４    負荷インピーダンス
４５    電圧増幅アンプ
４６    内部抵抗
４７    交流電源  
７８，８５    差動増幅器
７９    ブリッジ回路インダクタ側端点
８４    電流検出抵抗
８６    高ゲインアンプ
１１０    袋状媒体
１１５    穴
１９１    電気電子機器
２１０    電気回路
２１１、２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ    回路基板
２１３    筐体
２１４、２１５    端子
２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ    配線導体
２２３    インダクタ
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４    ゲイン
Ｃ１、Ｃ２、Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２、Ｃｚ１、Ｃｚ２、Ｃｘ１１、Ｃｘ１２、Ｃｙ１１、Ｃｙ１２、Ｃｚ１１、Ｃｚ１２    ループコイル
Ｅｉｎ    相互誘導起電力電圧源
Ｅｏｕｔ    交流駆動電源
ｆ（ｊω）    伝達関数
Ｉｃ    キャンセル電流
Ｉｃｏ    電圧-電流コンバータ出力電流
Ｉｃ０    キャンセルコイル短絡時のキャンセル電流
Ｉｉｎ、Ｉｚｏ、Ｉｉｎｏ    入力側ブリッジ回路電流
ｊ    虚数単位
ｋ１    ブリッジ回路インピーダンス比
ｋ２    交流駆動電源内部抵抗インピーダンス比
Ｌ    （ブリッジインダクタ）インダクタンス
Ｌｃ    キャンセルコイル  インダクタンス
ＬＬ    （負荷インピーダンス）インダクタンス
Ｒ    ブリッジインダクタ側ブリッジ抵抗抵抗値
Ｒｃ    キャンセルコイル  実部抵抗値
Ｒｋ    電流検出抵抗抵抗値
ＲＬ    負荷インピーダンス抵抗値
Ｒｓ    電圧-電流コンバータ入力抵抗
Ｒｆ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３    電圧-電流コンバータ周辺抵抗
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、ＴＡ、ＴＢ    時定数
Ｖｂｏ    電圧信号
Ｖｃｉｎ    誘導起電力電圧
Ｖｃｒ    電流検出電圧
Ｖｉｎ    相互誘導起電力電圧
Ｖｌｏ    位相調整回路の出力電圧
Ｖｏｕｔ    （キャンセル電流による）自己誘導起電力電圧
【図１】
2006324651.tif 000010
【図２】
2006324651.tif 000011
【図３】
2006324651.tif 000012
【図４】
2006324651.tif 000013
【図５】
2006324651.tif 000014
【図６】
2006324651.tif 000015
【図７】
2006324651.tif 000016
【図８】
2006324651.tif 000017
【図９】
2006324651.tif 000018