(57)【要約】【課題】多チャンネルの磁場計測装置において、チャンネル間の磁場情報を正確に比較することができる磁場計測装置を提供する。【解決手段】第１光の互いに異なる偏光成分を受光する第１受光素子および第２受光素子と、第２光の互いに異なる偏光成分を受光する第３受光素子および第４受光素子と、前記第１受光素子の出力信号と前記第２受光素子の出力信号との差に基づく第１差信号を出力する状態と、前記第１受光素子の出力信号と前記第２受光素子の出力信号との和に基づく第１和信号を出力する状態と、を切り替える第１切替部と、前記第３受光素子の出力信号と前記第４受光素子の出力信号との差に基づく第２差信号を出力する状態と、前記第３受光素子の出力信号と前記第４受光素子の出力信号との和に基づく第２和信号を出力する状態と、を切り替える第２切替部と、前記第１増幅部および前記第２増幅部の増幅率を制御する制御部と、を含む。【選択図】図１
2018132398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する光源と、
前記光源から射出された光を分岐する光分岐素子と、
前記光分岐素子で分岐された光のうちの第１光が入射し、磁場の大きさに応じて光の光学特性を変化させる媒体を収容する第１セルと、
前記光分岐素子で分岐された光のうちの第２光が入射し、磁場の大きさに応じて光の光学特性を変化させる媒体を収容する第２セルと、
前記第１セルを通過した前記第１光を偏光分離する第１偏光分離素子と、
前記第２セルを通過した前記第２光を偏光分離する第２偏光分離素子と、
前記第１偏光分離素子で偏光分離された前記第１光の互いに異なる偏光成分を受光する第１受光素子および第２受光素子と、
前記第２偏光分離素子で偏光分離された前記第２光の互いに異なる偏光成分を受光する第３受光素子および第４受光素子と、
前記第１受光素子の出力信号と前記第２受光素子の出力信号との差に基づく第１差信号を出力する状態と、前記第１受光素子の出力信号と前記第２受光素子の出力信号との和に基づく第１和信号を出力する状態と、を切り替える第１切替部を有する第１演算部と、
前記第３受光素子の出力信号と前記第４受光素子の出力信号との差に基づく第２差信号を出力する状態と、前記第３受光素子の出力信号と前記第４受光素子の出力信号との和に基づく第２和信号を出力する状態と、を切り替える第２切替部を有する第２演算部と、
前記第１演算部の出力信号を増幅する第１増幅部と、
前記第２演算部の出力信号を増幅する第２増幅部と、
前記第１和信号および前記第２和信号に基づいて、前記第１増幅部の増幅率および前記第２増幅部の増幅率を制御する制御部と、
を含む、磁場計測装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御部は、
前記第１切替部を制御して前記第１和信号を取得し、取得した前記第１和信号の大きさに基づき前記第１増幅部の増幅率を求め、
前記第２切替部を制御して前記第２和信号を取得し、取得した前記第２和信号の大きさに基づき前記第２増幅部の増幅率を求める、磁場計測装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１セル、前記第２セル、・・・、第ｎセルと（ｎは２以上の整数）、
前記第１偏光分離素子、前記第２偏光分離素子、・・・、第ｎ偏光分離素子と、
前記第１受光素子、前記第２受光素子、前記第３受光素子、前記第４受光素子、・・・、第２ｎ−１受光素子、第２ｎ受光素子と、
前記第１演算部、前記第２演算部、・・・、第ｎ演算部と、
を備え、
前記第ｎ演算部は、前記第２ｎ−１受光素子の出力信号と前記第２ｎ受光素子の出力信号との和に基づく第ｎ和信号を出力し、
前記制御部は、
前記第１和信号の大きさが所定値以下か否かを判定する処理と、
前記第１和信号の大きさが前記所定値以下と判定した場合に、前記第１セルに異常が生じたと判断する処理と、
前記第ｎ和信号の大きさが前記所定値以下か否かを判定する処理と、
前記第ｎ和信号の大きさが前記所定値以下と判定した場合に、前記第ｎセルに異常が生じたと判断する処理と、
前記第１和信号の大きさが前記所定値以下と判定し、前記第２和信号の大きさが前記所
定値以下と判定し、・・・、かつ、前記第ｎ和信号の大きさが前記所定値以下と判定した場合に、前記光源に異常が生じたと判断する処理と、
を行う、磁場計測装置。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記第１セル、前記第２セル、・・・、第ｎセルと（ｎは２以上の整数）、
前記第１偏光分離素子、前記第２偏光分離素子、・・・、第ｎ偏光分離素子と、
前記第１受光素子、前記第２受光素子、前記第３受光素子、前記第４受光素子、・・・、第２ｎ−１受光素子、第２ｎ受光素子と、
前記第１演算部、前記第２演算部、・・・、第ｎ演算部と、
前記第１増幅部、前記第２増幅部、・・・、第ｎ増幅部と、
を備え、
前記第ｎ演算部は、前記第２ｎ−１受光素子の出力信号と前記第２ｎ受光素子の出力信号との和に基づく第ｎ和信号を出力し、
前記制御部は、
前記第１増幅部の増幅率が第１の値以上か否かを判定する処理と、
前記第１増幅部の増幅率が前記第１の値以上と判定された場合に、前記第１セルに異常が生じたと判断する処理と、
前記第ｎ増幅部の増幅率が第ｎの値以上か否かを判定する処理と、
前記第ｎ増幅部の増幅率が前記第ｎの値以上と判定された場合に、前記第ｎセルに異常が生じたと判断する処理と、
前記第１増幅部の増幅率が前記第１の値以上と判定され、前記第２増幅部の増幅率が第２の値以上と判定され、・・・、かつ、前記第ｎ増幅部の増幅率が前記第ｎの値以上と判定された場合に、前記光源に異常が生じたと判断する処理と、
を行う、磁場計測装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記第１受光素子および前記第２受光素子は、フォトダイオードであり、
前記第１切替部は、
前記第１演算部が前記第１差信号を出力する状態では、前記第１受光素子のアノードと前記第２受光素子のカソードとを接続し、
前記第１演算部が前記第１和信号を出力する状態では、前記第１受光素子のアノードと前記第２受光素子のアノードとを接続する、または、前記第１受光素子のカソードと前記第２受光素子のカソードとを接続する、磁場計測装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、
環境磁場がシールドされた空間を形成する磁気シールド装置を含み、
前記第１受光素子、前記第２受光素子、前記第３受光素子、および前記第４受光素子は、前記空間内に配置され、
前記第１切替部および前記第２切替部は、前記空間の外に配置されている、磁場計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地磁気に比べて微弱な心臓の磁場（心磁場）や脳の磁場（脳磁場）などの生体磁場を計測するための磁場計測装置が知られている。磁場計測装置は、非侵襲であるため、被検体（生体）に負荷をかけずに臓器の状態を計測することができる。
【０００３】
このような磁場計測装置として、アルカリ金属原子を封入した容器（セル）を用いた光ポンピング式の磁場計測装置が知られている。光ポンピング式の磁場計測装置では、セルにレーザー光（直線偏光）を照射する。レーザー光は、セルにおいて磁場の方向と強さに応じた偏光面回転作用を受けて偏光面が回転する（非線形磁気光学回転）。そのため、セルを透過したレーザー光を偏光分離器により２つの偏光成分に分離し、分離された２つの偏光成分を２つの受光素子で電気信号に変換し演算回路で差動出力することにより、磁場に応じた偏光面の回転角、すなわち磁場の強さを計測することができる。
【０００４】
光ポンピング式の磁場計測装置として、特許文献１には、セルを複数個配列した多チャンネルの磁場計測装置が開示されている。多チャンネルの磁場計測装置では、測定対象である臓器全体の磁場を各セルにより同時に捉え、出力波形の振幅の大きさや出現時間を比較することで異常部位を特定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１０２４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の磁場計測装置では、セルを透過して２つの受光素子に入射する光の合計の光量Ｐｔに応じて、演算回路の出力信号の大きさ（出力波形の振幅Ｖ）が変動する場合がある。そのため、特許文献１の磁場計測装置では、各セルが同じ強さと方向を持つ磁場を検出したとしても、各チャンネルから出力される出力信号の大きさ（振幅Ｖ）が異なるため、チャンネル間、すなわち、計測点間における磁場情報の正確な比較ができないという問題がある。
【０００７】
光量Ｐｔは、セルの透過率α、セルに入射する光の光量をＰｉとすると、
Ｐｔ＝α×Ｐｉ
と表せる。
【０００８】
光量Ｐｉは、光源からの光を分岐する光分岐素子の影響を受ける。例えば、特許文献１に記載された光分岐素子（光分岐装置）において、一般的な蒸着技術で光分岐層となる誘電体多層膜を形成すると、分岐比の設計値に対して製造時に±２％以上のばらつきが生じてしまう。例えば、光源からの光を光分岐素子で１６（４×４）分岐させた場合、分岐比の設計値に対する製造時のばらつきが±２％とすると、各セルに入射する光の光量に±２０％程度の差が生じてしまう。セルに入射する光の光量Ｐｉと振幅Ｖが比例する領域では、この光量Ｐｉの差が振幅Ｖの差になってしまう。
【０００９】
また、透過率αは、主としてセル内のアルカリ金属原子密度、セル内壁の表面状態（付
着物、コーティング膜の膜厚など）に関係する。これらは、セルの作製時におけるアルカリ金属原子やコーティング材料の封入量や温度などの製造条件の微妙な違いによっても大きく変化し、個体差が生じやすい。
【００１０】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、多チャンネルの磁場計測装置において、チャンネル間の磁場情報を正確に比較することができる磁場計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る磁場計測装置は、
光を射出する光源と、
前記光源から射出された光を分岐する光分岐素子と、
前記光分岐素子で分岐された光のうちの第１光が入射し、磁場の大きさに応じて光の光学特性を変化させる媒体を収容する第１セルと、
前記光分岐素子で分岐された光のうちの第２光が入射し、磁場の大きさに応じて光の光学特性を変化させる媒体を収容する第２セルと、
前記第１セルを通過した前記第１光を偏光分離する第１偏光分離素子と、
前記第２セルを通過した前記第２光を偏光分離する第２偏光分離素子と、
前記第１偏光分離素子で偏光分離された前記第１光の互いに異なる偏光成分を受光する第１受光素子および第２受光素子と、
前記第２偏光分離素子で偏光分離された前記第２光の互いに異なる偏光成分を受光する第３受光素子および第４受光素子と、
前記第１受光素子の出力信号と前記第２受光素子の出力信号との差に基づく第１差信号を出力する状態と、前記第１受光素子の出力信号と前記第２受光素子の出力信号との和に基づく第１和信号を出力する状態と、を切り替える第１切替部を有する第１演算部と、
前記第３受光素子の出力信号と前記第４受光素子の出力信号との差に基づく第２差信号を出力する状態と、前記第３受光素子の出力信号と前記第４受光素子の出力信号との和に基づく第２和信号を出力する状態と、を切り替える第２切替部を有する第２演算部と、
前記第１演算部の出力信号を増幅する第１増幅部と、
前記第２演算部の出力信号を増幅する第２増幅部と、
前記第１和信号および前記第２和信号に基づいて、前記第１増幅部の増幅率および前記第２増幅部の増幅率を制御する制御部と、
を含む。
【００１２】
このような磁場計測装置では、制御部が第１和信号および第２和信号に基づいて、第１増幅部の増幅率および第２増幅部の増幅率を制御することにより、第１和信号の大きさおよび第２和信号の大きさの差を所望の範囲内に収めることができる。そのため、第１セルおよび第２セルにおいて同じ強さの磁場が存在した場合に、第１差信号の大きさおよび第２差信号の大きさの差を所望の範囲内に収めることができる。したがって、このような磁場計測装置では、第１差信号に基づく磁場情報（第１チャンネルの磁場情報）と第２差信号に基づく磁場情報（第２チャンネルの磁場情報）とを正確に比較することができる。
【００１３】
本発明に係る磁場計測装置において、
前記制御部は、
前記第１切替部を制御して前記第１和信号を取得し、取得した前記第１和信号の大きさに基づき前記第１増幅部の増幅率を求め、
前記第２切替部を制御して前記第２和信号を取得し、取得した前記第２和信号の大きさに基づき前記第２増幅部の増幅率を求めてもよい。
【００１４】
このような磁場計測装置では、第１和信号の大きさおよび第２和信号の大きさを所望の
範囲内に収めることができる。
【００１５】
本発明に係る磁場計測装置において、
前記第１セル、前記第２セル、・・・、第ｎセルと（ｎは２以上の整数）、
前記第１偏光分離素子、前記第２偏光分離素子、・・・、第ｎ偏光分離素子と、
前記第１受光素子、前記第２受光素子、前記第３受光素子、前記第４受光素子、・・・、第２ｎ−１受光素子、第２ｎ受光素子と、
前記第１演算部、前記第２演算部、・・・、第ｎ演算部と、
を備え、
前記第ｎ演算部は、前記第２ｎ−１受光素子の出力信号と前記第２ｎ受光素子の出力信号との和に基づく第ｎ和信号を出力し、
前記制御部は、
前記第１和信号の大きさが所定値以下か否かを判定する処理と、
前記第１和信号の大きさが前記所定値以下と判定した場合に、前記第１セルに異常が生じたと判断する処理と、
前記第ｎ和信号の大きさが前記所定値以下か否かを判定する処理と、
前記第ｎ和信号の大きさが前記所定値以下と判定した場合に、前記第ｎセルに異常が生じたと判断する処理と、
前記第１和信号の大きさが前記所定値以下と判定し、前記第２和信号の大きさが前記所定値以下と判定し、・・・、かつ、前記第ｎ和信号の大きさが前記所定値以下と判定した場合に、前記光源に異常が生じたと判断する処理と、
を行ってもよい。
【００１６】
このような磁場計測装置では、各セルの異常および光源の異常を検出することができる。
【００１７】
本発明に係る磁場計測装置において、
前記第１セル、前記第２セル、・・・、第ｎセルと（ｎは２以上の整数）、
前記第１偏光分離素子、前記第２偏光分離素子、・・・、第ｎ偏光分離素子と、
前記第１受光素子、前記第２受光素子、前記第３受光素子、前記第４受光素子、・・・、第２ｎ−１受光素子、第２ｎ受光素子と、
前記第１演算部、前記第２演算部、・・・、第ｎ演算部と、
前記第１増幅部、前記第２増幅部、・・・、第ｎ増幅部と、
を備え、
前記第ｎ演算部は、前記第２ｎ−１受光素子の出力信号と前記第２ｎ受光素子の出力信号との和に基づく第ｎ和信号を出力し、
前記制御部は、
前記第１増幅部の増幅率が第１の値以上か否かを判定する処理と、
前記第１増幅部の増幅率が前記第１の値以上と判定された場合に、前記第１セルに異常が生じたと判断する処理と、
前記第ｎ増幅部の増幅率が第ｎの値以上か否かを判定する処理と、
前記第ｎ増幅部の増幅率が前記第ｎの値以上と判定された場合に、前記第ｎセルに異常が生じたと判断する処理と、
前記第１増幅部の増幅率が前記第１の値以上と判定され、前記第２増幅部の増幅率が第２の値以上と判定され、・・・、かつ、前記第ｎ増幅部の増幅率が前記第ｎの値以上と判定された場合に、前記光源に異常が生じたと判断する処理と、
を行ってもよい。
【００１８】
このような磁場計測装置では、各セルの異常および光源の異常を検出することができる。
【００１９】
本発明に係る磁場計測装置において、
前記第１受光素子および前記第２受光素子は、フォトダイオードであり、
前記第１切替部は、
前記第１演算部が前記第１差信号を出力する状態では、前記第１受光素子のアノードと前記第２受光素子のカソードとを接続し、
前記第１演算部が前記第１和信号を出力する状態では、前記第１受光素子のアノードと前記第２受光素子のアノードとを接続する、または、前記第１受光素子のカソードと前記第２受光素子のカソードとを接続してもよい。
【００２０】
このような磁場計測装置では、第１差信号を生成するための演算回路、および第１和信号を生成するための演算回路が不要であり、装置の構成を簡素化できる。
【００２１】
本発明に係る磁場計測装置において、
環境磁場がシールドされた空間を形成する磁気シールド装置を含み、
前記第１受光素子、前記第２受光素子、前記第３受光素子、および前記第４受光素子は、前記空間内に配置され、
前記第１切替部および前記第２切替部は、前記空間の外に配置されていてもよい。
【００２２】
このような磁場計測装置では、第１切替部および第２切替部が発生させる磁場が、計測に与える影響を低減できる（または無くすことができる）。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る磁場計測装置の構成の一例を示す図。
【図２】演算回路の構成を説明するための図。
【図３】演算回路の構成を説明するための図。
【図４】偏光面の回転角の変化量を測定する手法の一例を説明するための図。
【図５】制御部の処理の流れの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２５】
１．  磁場計測装置の構成
まず、本実施形態に係る磁場計測装置の構成を、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る磁場計測装置１００の構成の一例を示す図である。
【００２６】
磁場計測装置１００は、例えば、非線形磁気光学回転（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｏｔａｔｉｏｎ、ＮＭＯＲ）を用いた磁場計測装置である。磁場計測装置１００は、計測対象物としての被検体（生体）の心臓から発せられる心磁場や被検体（生体）の脳から発せられる脳磁場等の微弱な磁場（計測対象の磁場）を計測するためのものであり、例えば心磁計や脳磁計等として用いられる。
【００２７】
磁場計測装置１００は、複数のセル３０（複数の検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）を有する多チャンネルの磁場計測装置である。磁場計測装置１００は、ｎ個（ｎは２以上の整数）の検出ユニットを有するｎチャンネルの磁場計測装置である。図示の例では、磁場計測装置１００は、４つの検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを有する４チャンネルの磁場計測装置である。以下では、磁場計測装置１００が、４チャンネル（ｎ＝４）の磁場計測装置である場合について説明する。
【００２８】
磁場計測装置１００は、光源１０と、レンズ１２と、偏光板１４と、光分岐素子２０と、セル３０と、偏光分離素子４０と、受光素子５０、受光素子６０と、演算回路７０と、増幅回路８０と、信号処理回路９０と、表示装置１１０と、制御部１２０と、を含む。
【００２９】
光源１０は、例えば、セシウム（Ｃｓ）の吸収線に応じた波長のレーザー光Ｌを射出（出力）する。光源１０から射出されるレーザー光Ｌの波長は、特に限定されないが、本実施形態では、例えば、Ｄ１線に相当する８９４ｎｍの波長に設定している。光源１０は、例えば、チューナブルレーザーであり、光源１０から出力されるレーザー光Ｌは一定の光量を有する連続光である。
【００３０】
光源１０から射出されたレーザー光Ｌは、レンズ１２で集光された後、偏光板１４に入射する。偏光板１４を通過したレーザー光Ｌは、直線偏光となる。そして、レーザー光Ｌは、光分岐素子２０に入射する。なお、光源１０から射出されるレーザー光Ｌが直線偏光の場合、偏光板１４は設けられなくてもよい。
【００３１】
光分岐素子２０は、光源１０から射出されたレーザー光Ｌを分岐する。光分岐素子２０は、入射したレーザー光Ｌを複数（図示の例では４つ）の光路に分岐している。
【００３２】
光分岐素子２０は、複数の（図示の例では３つ）のビームスプリッター２２，２４，２６と、１つの反射ミラー２８と、を有している。ビームスプリッター２２，２４，２６は、レーザー光Ｌの一部を反射させ、レーザー光Ｌの一部を通過させる。反射ミラー２８は、入射したレーザー光Ｌの全部を反射させる。光分岐素子２０に入射したレーザー光Ｌは、ビームスプリッター２２、ビームスプリッター２４、ビームスプリッター２６、反射ミラー２８の順で入射する。
【００３３】
光分岐素子２０の分岐比は、Ｌ１の光量：Ｌ２の光量：Ｌ３の光量：Ｌ４の光量＝２５：２５：２５：２５（＝１：１：１：１）に設定されている。すなわち、光分岐素子２０の分岐比は、レーザー光Ｌから分岐されたレーザー光Ｌ１（第１光の一例）、レーザー光Ｌ２（第２光の一例）、レーザー光Ｌ３、レーザー光Ｌ４の光量が等しくなるように設定されている。具体的には、ビームスプリッター２２の分岐比は、透過光量：反射光量＝７５：２５であり、ビームスプリッター２４の分岐比は、透過光量：反射光量＝６７：３３であり、ビームスプリッター２６の分岐比は、透過光量：反射光量＝５０：５０である。また、反射ミラー２８は、入射した光の全部を反射させる（透過光量：反射光量＝０：１００）。
【００３４】
光分岐素子２０で分岐されたレーザー光のうちのレーザー光Ｌ１は第１検出ユニット２ａのセル３０に入射し、レーザー光Ｌ２は第２検出ユニット２ｂのセル３０に入射し、レーザー光Ｌ３は第３検出ユニット２ｃのセル３０に入射し、レーザー光Ｌ４は第４検出ユニット２ｄのセル３０に入射する。
【００３５】
磁場計測装置１００は、４つの検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを有している。各検出ユニットは、セル３０、偏光分離素子４０、受光素子５０、受光素子６０、演算回路７０、および増幅回路８０を含んで構成されている。以下では、レーザー光Ｌ１を用いて磁場の計測を行う第１検出ユニット２ａについて説明する。
【００３６】
セル３０は、内部に空隙を有する箱であり、内部に磁場の強さに応じて光の光学特性を変化させる媒体（例えばアルカリ金属）が収容されている。収容されるアルカリ金属は、特に限定されず、例えば、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）等を用いる。本実施形態では、アルカリ金属にセシウムを用いている。
【００３７】
セル３０の内壁には、パラフィン膜などの有機膜（コーティング膜）が形成されている。セル３０の内壁にパラフィン膜などの有機膜が形成されることにより、アルカリ金属原子がセル３０の内壁に衝突したときの挙動の変化（例えばスピンの変化）を抑制または低減することができる。セル３０を通過（透過）したレーザー光Ｌ１は、偏光分離素子４０に入射する。
【００３８】
偏光分離素子４０は、入射したレーザー光Ｌ１を偏光分離する。本実施形態では、偏光分離素子４０は、入射したレーザー光Ｌ１を、互いに異なる２つの偏光成分（例えば互いに直交する２つの偏光成分）に分離する。偏光分離素子４０は、２つの偏光成分のうちの一方（第１偏光成分）を通過させ、２つの偏光成分のうちの他方（第２偏光成分）を反射させる。偏光分離素子４０には、例えば、ウォラストンプリズム、偏光ビームスプリッター等を用いることができる。
【００３９】
偏光分離素子４０を通過したレーザー光Ｌ１の第１偏光成分は受光素子５０に入射し、レーザー光Ｌ１の第２偏光成分は受光素子６０に入射する。
【００４０】
受光素子５０は、入射したレーザー光Ｌ１の第１偏光成分を受光し、入射したレーザー光Ｌ１の第１偏光成分の光量に応じた出力信号（電流）を演算回路７０に出力する。また、受光素子６０は、入射したレーザー光Ｌ１の第２偏光成分を受光し、入射したレーザー光Ｌ１の第２偏光成分の光量に応じた出力信号（電流）を演算回路７０に出力する。受光素子５０および受光素子６０は、例えば、フォトダイオードである。受光素子５０および受光素子６０が磁場を発生すると測定に影響を与える可能性があるので、受光素子５０および受光素子６０は、非磁性の材料で構成されることが望ましい。
【００４１】
演算回路７０は、受光素子５０の出力信号と受光素子６０の出力信号との差に基づく差信号を出力する状態と、受光素子５０の出力信号と受光素子６０の出力信号との和に基づく和信号を出力する状態と、を切り替える切替回路７２（図２および図３参照）を有している。すなわち、演算回路７０は、差信号を生成することもできるし、和信号を生成することもできる。磁場計測装置１００では、差信号に基づき磁場の計測が行われ、和信号に基づき増幅回路８０の増幅率が制御される。切替回路７２は、制御部１２０によって制御される。
【００４２】
図２および図３は、演算回路７０の構成を説明するための図である。図２は、演算回路７０が受光素子５０の出力信号と受光素子６０の出力信号との差に基づく差信号を出力する状態を示している。図３は、演算回路７０が受光素子５０の出力信号と受光素子６０の出力信号との和に基づく和信号を出力する状態を示している。
【００４３】
演算回路７０は、図２および図３に示すように、切替回路７２と、電流電圧変換回路７４と、を含んで構成されている。切替回路７２は、第１スイッチ７２０と、第２スイッチ７２２と、を含んで構成されている。
【００４４】
図２および図３に示す例では、受光素子５０および受光素子６０は、フォトダイオードである。受光素子５０のカソードは接地電圧（ＧＮＤ）に接続され、受光素子５０のアノードは切替回路７２の出力端子に接続されている。受光素子６０のカソードは第１スイッチ７２０の第１端子に接続され、受光素子６０のアノードは第２スイッチ７２２の第１端子に接続されている。
【００４５】
第１スイッチ７２０の第２端子は接地電圧（ＧＮＤ）に接続され、第１スイッチ７２０の第３端子は切替回路７２の出力端子に接続されている。また、第２スイッチ７２２の第
２端子は切替回路７２の出力端子に接続され、第２スイッチ７２２の第３端子は接地電圧（ＧＮＤ）に接続されている。
【００４６】
切替回路７２は、演算回路７０が差信号を出力する場合、受光素子５０のアノードと受光素子６０のカソードとを接続する。また、切替回路７２は、受光素子６０のアノードを接地電圧（ＧＮＤ）に接続する。
【００４７】
演算回路７０が差信号を出力する場合、図２に示すように、第１スイッチ７２０の第１端子と第３端子とが接続され、第２スイッチ７２２の第１端子と第３端子とが接続される。これにより、受光素子６０のカソードが切替回路７２の出力端子に接続され、受光素子６０のアノードが接地電圧（ＧＮＤ）に接続される。この結果、受光素子５０のアノードと受光素子６０のカソードとが接続され、受光素子５０の出力信号と受光素子６０の出力信号との差をとることができる。
【００４８】
切替回路７２は、演算回路７０が和信号を出力する場合、受光素子５０のアノードと受光素子６０のアノードとを接続する。また、切替回路７２は、受光素子６０のカソードを接地電圧（ＧＮＤ）に接続する。
【００４９】
演算回路７０が和信号を出力する場合、図３に示すように、第１スイッチ７２０の第１端子と第２端子とが接続され、第２スイッチ７２２の第１端子と第２端子とが接続される。これにより、受光素子６０のカソードが接地電圧（ＧＮＤ）に接続され、受光素子６０のアノードが切替回路７２の出力端子に接続される。この結果、受光素子５０のアノードと受光素子６０のアノードとが接続され、受光素子５０の出力信号と受光素子６０の出力信号との和をとることができる。
【００５０】
なお、図２および図３に示す接地電圧（ＧＮＤ）は、接地電圧に限らず一定電圧であってもよい。また、図３に示す例では、受光素子５０のアノードと受光素子６０のアノードとを接続して和信号を得ていたが、図示はしないが、受光素子５０のカソードと受光素子６０のカソードとを接続して、和信号を得てもよい。
【００５１】
電流電圧変換回路７４は、受光素子５０の出力信号と受光素子６０の出力信号との和に基づく電流の差信号を、電圧の差信号に変換する。また、電流電圧変換回路７４は、受光素子５０の出力信号と受光素子６０の出力信号との和に基づく電流の和信号を、電圧の和信号に変換する。電流電圧変換回路７４は、例えば、オペアンプを含んで構成されている。
【００５２】
ここで、磁場計測装置１００は、図２および図３に示すように、磁気シールド装置１４０を備えている。磁気シールド装置１４０は、外部磁場などの環境磁場がシールドされた空間１４２を形成する。磁気シールド装置１４０が形成する空間１４２は、例えば、磁気シールドとして機能する容器（例えばパーマロイなどの強磁性体、アルミニウムなどの高伝導率の導体によって形成された容器）で囲まれた空間である。磁場計測装置１００で心磁場の計測を行う際には、空間１４２には、計測対象物としての被検体が収容される。
【００５３】
受光素子５０および受光素子６０は、空間１４２内に配置されている。切替回路７２および電流電圧変換回路７４は、磁場を発生させるおそれがあるため、空間１４２の外に配置されている。空間１４２内に配置された受光素子５０と空間１４２の外に配置された演算回路７０とを接続するための信号線（例えば同軸ケーブルなど）は１本である。空間１４２内に配置された受光素子６０と空間１４２の外に配置された演算回路７０（切替回路７２）とを接続するための信号線は２本である。
【００５４】
増幅回路８０は、演算回路７０の出力信号を増幅して信号処理回路９０に出力する。増幅回路８０は、演算回路７０から差信号が出力された場合には差信号を増幅し、演算回路７０から和信号が出力された場合には和信号を増幅する。増幅回路８０は、例えば、オペアンプと抵抗素子とで構成された増幅回路である。増幅回路８０における差信号の増幅率（増幅回路８０の増幅率）は、制御部１２０で制御される。
【００５５】
なお、電流電圧変換回路７４が増幅回路８０の役割を兼ねていてもよい。その場合、例えば、電流電圧変換回路７４のオペアンプのフォードバック抵抗（図示せず）の値を制御部１２０により制御してもよい。
【００５６】
信号処理回路９０は、増幅回路８０で増幅された差信号（増幅信号）、すなわち第１検出ユニット２ａの出力信号を受け取る。信号処理回路９０は、受け取った第１検出ユニット２ａの出力信号に基づいて、レーザー光Ｌ１の偏光面の回転角を計測する。信号処理回路９０は、レーザー光Ｌ１の偏光面の回転角からレーザー光Ｌ１の伝播方向における磁場の強さを求める。
【００５７】
以下、第１検出ユニット２ａにおける磁場計測の手法について説明する。
【００５８】
第１検出ユニット２ａにおいて、セル３０内のセシウムは、加熱されてガス状態になっている。そして、直線偏光のレーザー光Ｌ１をセシウムガスに照射することにより、セシウム原子が励起され磁気モーメントの向きが揃えられる。この状態でセル３０を測定対象物が発する磁気ベクトルが通過するとき、セシウム原子の磁気モーメントが磁気ベクトルの磁場により歳差運動する。この歳差運動をラーモア歳差運動と称する。
【００５９】
ラーモア歳差運動の大きさは、磁気ベクトルの磁場の強さと正の相関を有している。ラーモア歳差運動は、レーザー光Ｌ１の偏光面を回転させる。ラーモア歳差運動の大きさとレーザー光Ｌ１の偏光面の回転角の変化量とは、正の相関を有する。したがって、磁場の強さとレーザー光Ｌ１の偏光面の回転角の変化量とは、正の相関を有している。
【００６０】
図４は、偏光面の回転角φの変化量を測定する手法の一例を説明するための図である。セル３０を通過したレーザー光Ｌ１は、偏光分離素子４０により２つの偏光成分に分離される。図４に示す例では、これら２つの偏光成分は、第１検出軸および第２検出軸の２つの軸に沿った成分に分離される。第１検出軸は、偏光面の回転がない場合（φ＝０）の偏光面に対して＋４５°傾いている。第２検出軸は、偏光面の回転がない場合の偏光面に対して−４５°傾いている。受光素子５０および受光素子６０は、それぞれ第１検出軸および第２検出軸に沿った偏光成分の光量を検出する。セル３０を通過したレーザー光Ｌ１の電場ベクトルＥ０の第１検出軸成分はＥ０ｃｏｓ（π／４−φ）であり、第２検出軸成分はＥ０ｓｉｎ（π／４−φ）である。この構成によれば、偏光面の回転がほぼゼロの場合（φ≒０）、受光素子５０および受光素子６０に入射するレーザー光Ｌ１の光量はほぼ同じである。逆にいうと、受光素子５０および受光素子６０に入射する光の光量に差がある場合、偏光面が回転していることが示される。これは、磁場が存在することを意味する。受光素子５０および受光素子６０に入射するレーザー光Ｌ１の光量の差は、偏光面の回転角φの関数である。そのため、受光素子５０の出力信号と受光素子６０の出力信号の差を取ることにより、回転角φの情報が得られる。回転角φは、レーザー光Ｌ１の伝播方向の磁場の強さに基づく関数で表されるため、回転角φから、磁場の情報が得られる。
【００６１】
上記では、第１検出ユニット２ａを構成する、セル３０（第１セルの一例）、偏光分離素子４０（第１偏光分離素子の一例）、受光素子５０（第１受光素子の一例）、受光素子６０（第２受光素子の一例）、第１差信号を出力する状態と第１和信号を出力する状態とを切り替える切替回路７２（第１切替部の一例）を有する演算回路７０（第１演算部の一
例）、および第１差信号を増幅する増幅回路８０（第１増幅部の一例）について説明したが、第２検出ユニット２ｂを構成する、セル３０（第２セルの一例）、偏光分離素子４０（第２偏光分離素子の一例）、受光素子５０（第３受光素子の一例）、受光素子６０（第４受光素子の一例）、第２差信号を出力する状態と第２和信号を出力する状態とを切り替える切替回路７２（第２切替部の一例）を有する演算回路７０（第２演算部の一例）、および第２差信号を増幅する増幅回路８０（第２増幅部の一例）の構成も、第１検出ユニット２ａと同様でありその説明を省略する。また、第ｎ検出ユニットを構成する、セル３０（第ｎセルの一例）、偏光分離素子４０（第ｎ偏光分離素子の一例）、受光素子５０（第２ｎ−１受光素子の一例）、受光素子６０（第２ｎ受光素子の一例）、第ｎ差信号を出力する状態と第ｎ和信号を出力する状態とを切り替える切替回路７２（第ｎ切替部の一例）を有する演算回路７０（第ｎ演算部の一例）、および第ｎ差信号を増幅する増幅回路８０（第ｎ増幅部の一例）の構成も、第１検出ユニット２ａと同様でありその説明を省略する。
【００６２】
信号処理回路９０は、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの出力信号（増幅回路８０で増幅された差信号）を受け取る。信号処理回路９０は、第１検出ユニット２ａの出力信号に基づいて、セル３０を通過したレーザー光Ｌ１の偏光面の回転角を求め、偏光面の回転角からレーザー光Ｌ１の伝播方向における磁場の強さを求める。信号処理回路９０は、第２〜第４検出ユニット２ｂ，２ｃ，２ｄの出力信号についても同様の処理を行う。このようにして、信号処理回路９０は、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで計測された磁場の情報を取得する。
【００６３】
表示装置１１０は、信号処理回路９０から各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで計測された磁場の情報（磁場情報）を受け取り、これらの磁場情報を所定の形式で表示する。表示装置１１０は、例えば、これらの磁場情報に基づき解析を行い、解析結果を表示してもよい。
【００６４】
制御部１２０は、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから出力される和信号に基づいて、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの増幅回路８０の増幅率を制御する。以下、制御部１２０における増幅回路８０の増幅率を制御する処理について説明する。
【００６５】
まず、第１検出ユニット２ａの増幅回路８０の増幅率を求めるための処理について説明する。
【００６６】
制御部１２０は、まず、切替回路７２を制御して和信号を取得する。具体的には、制御部１２０は、切替回路７２を制御して演算回路７０を和信号を出力する状態とする。制御部１２０は、演算回路７０を和信号を出力する状態に切り替えるための制御信号をドライバ１２２に出力する。これにより、切替回路７２が図３に示す状態となり、演算回路７０から和信号が出力される。演算回路７０から出力された和信号は、増幅回路８０を介して制御部１２０に入力される。
【００６７】
制御部１２０は、取得した和信号の大きさと、設定された目標値（増幅回路８０から出力される和信号の大きさの目標値）と、に基づいて、増幅回路８０の増幅率を求める。制御部１２０は、増幅回路８０から出力される和信号の大きさが設定された目標値となるように、増幅回路８０の増幅率を求める。
【００６８】
このとき、増幅回路８０から出力される和信号の大きさの目標値は、任意の値に設定できる。また、制御部１２０は、第１検出ユニット２ａの増幅回路８０から出力される和信号だけでなく、第２〜第４検出ユニット２ｂ，２ｃ，２ｄの増幅回路８０から出力される和信号も取得するが、この第１〜第４検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの増幅回路８
０から出力された和信号のうちの最大の和信号の大きさを、目標値に設定してもよい。また、目標値として、上限および下限が設定されてもよい（すなわち目標値が所定の範囲を持ってもよい）。
【００６９】
以上の処理により、第１検出ユニット２ａの増幅回路８０の増幅率を求めることができる。
【００７０】
第２〜第４検出ユニット２ｂ，２ｃ，２ｄの増幅回路８０の増幅率を求める処理も、上述した第１検出ユニット２ａの増幅回路８０の増幅率を求める処理と同様に行われる。
【００７１】
すなわち、制御部１２０は、第２検出ユニット２ｂの切替回路７２を制御して和信号（第２和信号）を取得し、和信号（第２和信号）の大きさと設定された目標値とに基づき増幅回路８０の増幅率を求める。同様に、制御部１２０は、第３検出ユニット２ｃの切替回路７２を制御して和信号を取得し、和信号の大きさと設定された目標値とに基づき増幅回路８０の増幅率を求める。同様に、制御部１２０は、第４検出ユニット２ｄの切替回路７２を制御して和信号を取得し、和信号の大きさと設定された目標値とに基づき増幅回路８０の増幅率を求める。なお、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの増幅回路８０の増幅率を求める処理において目標値は、すべて同じ値に設定される。
【００７２】
制御部１２０は、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの増幅回路８０の増幅率を、求めた増幅率に変更するための処理を行う。制御部１２０は、例えば、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの増幅回路８０の増幅率を求めた増幅率とするための制御信号を、ドライバ１２４に出力する。これにより、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの増幅回路８０の増幅率を制御することができる。例えば、増幅回路８０がオペアンプと抵抗素子で構成された増幅回路である場合、ドライバ１２４が制御信号を受けて抵抗素子の抵抗値を変化させることで、増幅回路８０の増幅率を制御することができる。
【００７３】
このようにして制御部１２０が各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの増幅回路８０の増幅率を制御することにより、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから出力される和信号の大きさの差を所望の範囲内に収めることができる（より好ましくは各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの出力信号を同じ大きさにする）。各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから出力される和信号の大きさの差を所望の範囲内に収めることにより、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで同じ強さの磁場を検出した場合に、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから出力される差信号の大きさ（出力波形の振幅）の差を所望の範囲内に収めることができる。したがって、磁場計測装置１００では、検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ間（チャンネル間）の磁場情報を正確に比較することができる。
【００７４】
磁場計測装置１００では、上述した制御部１２０が各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの増幅回路８０の増幅率を制御する処理が、例えば、磁場の計測の前に行われる。具体的には、磁場計測装置１００では、ユーザーが磁場の計測を開始する指示を行った場合、制御部１２０が切替回路７２を制御して演算回路７０を和信号を出力する状態（図３参照）にして上記の増幅回路８０の増幅率を制御する処理を行って増幅率の制御を行う。その後、制御部１２０が切替回路７２を制御して演算回路７０を差信号を出力する状態（図２参照）にし、磁場の計測が行われる。
【００７５】
なお、制御部１２０が増幅回路８０の増幅率を制御する処理を行うタイミングは特に限定されず、ユーザーの指示に応じて当該処理を行ってもよい。
【００７６】
制御部１２０は、上述した各増幅回路８０の増幅率を制御する処理の他に、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから出力される和信号に基づいて、各セル３０の異常、光源
１０の異常を検出する処理を行う。具体的には、制御部１２０は、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの和信号の大きさが所定値以下か否かを判定する処理を行い、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの和信号の大きさが所定値以下と判定した場合に、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのセル３０に異常が生じたと判断する。一方、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの和信号の大きさが所定値以下ではないと判断した場合、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのセル３０に異常が生じていないと判断する（すなわち正常と判断する）。
【００７７】
また、制御部１２０は、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから出力された和信号の大きさが、すべて所定値以下と判定した場合に、光源１０に異常が生じたと判断する。これは、すべての検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのセル３０に異常が生じることは極めてまれであるためである。
【００７８】
なお、所定値は、例えば、所望の精度で磁場を計測することができない程度にセル３０を透過したレーザー光の光量が低下したときに各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから出力される和信号の大きさに設定される。
【００７９】
制御部１２０は、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのセル３０に異常が生じたと判断した場合や、光源１０に異常が生じたと判断した場合には、ユーザーにセル３０や光源１０に異常が生じたことを通知する処理を行う。制御部１２０は、異常を通知する処理として、例えば、セル３０（または光源１０）に異常が生じたことを通知するためのメッセージを表示装置１１０に表示させる処理を行う。ユーザーに対する通知は、例えば、表示装置１１０へのメッセージの表示、警告灯（図示せず）の点灯、ブザー等の音による通知等によって行われる。通知の方法は特に限定されない。なお、制御部１２０は、セル３０に異常が生じたと判断した場合や、光源１０に異常が生じたと判断した場合に、ユーザーに通知する処理を行わずに、計測を停止する処理などを行ってもよい。
【００８０】
制御部１２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサーと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置を含む。記憶装置には上記処理や制御を行うための各種プログラム、データ等が記憶されている。また、記憶装置は各種処理の処理中のデータ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。制御部１２０の機能は、ＣＰＵが記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより実現できる。なお、制御部１２０の機能の少なくとも一部を専用回路によって実現してもよい。
【００８１】
２．  制御部の処理
図５は、制御部１２０の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００８２】
まず、制御部１２０は、ユーザーが磁場の測定を開始する指示（測定開始指示）を行ったか否かを判断し（ステップＳ１００）、測定開始指示が行われるまで待機する（ステップＳ１００のＮ）。制御部１２０は、例えば、測定開始ボタンの押下操作が行われた場合や、入力装置等から測定開始指示が入力された場合に、ユーザーが測定開始指示を行ったと判断する。
【００８３】
制御部１２０は、ユーザーが測定開始指示を行ったと判断した場合（ステップＳ１００のＹ）、第１検出ユニット２ａの切替回路７２を制御して受光素子５０の出力信号と受光素子６０の出力信号との和に基づく和信号（第１和信号Ｓ１）を取得する。さらに、制御部１２０は、第２検出ユニット２ｂの切替回路７２を制御して受光素子５０の出力信号と受光素子６０の出力信号との和に基づく和信号（第２和信号Ｓ２）を取得する。さらに、制御部１２０は、第３検出ユニット２ｃの切替回路７２を制御して受光素子５０の出力信
号と受光素子６０の出力信号との和に基づく和信号（第３和信号Ｓ３）を取得する。さらに、制御部１２０は、第４検出ユニット２ｄの切替回路７２を制御して受光素子５０の出力信号と受光素子６０の出力信号との和に基づく和信号（第４和信号Ｓ４）を取得する（ステップＳ１０２）。
【００８４】
次に、制御部１２０は、取得した第１和信号Ｓ１の大きさが所定値Ａ（Ａは任意の値）以下か否かを判定する（ステップＳ１０３）。制御部１２０は、取得した第１和信号Ｓ１の大きさが所定値Ａ以下と判断した場合（ステップＳ１０３のＹ）、第１検出ユニット２ａのセル３０に異常が生じたと判断する（ステップＳ１２７〜ステップＳ１３３）。また、制御部１２０は、取得した第１和信号Ｓ１の大きさが所定値Ａ以下ではないと判断した場合（ステップＳ１０３のＮ）、第１検出ユニット２ａのセル３０に異常が生じていないと判断する（ステップＳ１２０〜ステップＳ１２６）。
【００８５】
次に、制御部１２０は、取得した第２和信号Ｓ２の大きさが所定値Ａ以下か否かを判定する（ステップＳ１０４，ステップＳ１０５）。制御部１２０は、取得した第２和信号Ｓ２の大きさが所定値Ａ以下と判断した場合（ステップＳ１０４のＹ，ステップＳ１０５のＹ）、第２検出ユニット２ｂのセル３０に異常が生じたと判断する（ステップＳ１２３〜ステップＳ１２６、ステップＳ１３１〜ステップＳ１３３）。また、制御部１２０は、取得した第２和信号Ｓ２の大きさが所定値Ａ以下ではないと判断した場合（ステップＳ１０４のＮ，ステップＳ１０５のＮ）、第２検出ユニット２ｂのセル３０に異常が生じていないと判断する（ステップＳ１２０〜ステップＳ１２２，ステップＳ１２７〜ステップＳ１３０）。
【００８６】
次に、制御部１２０は、取得した第３和信号Ｓ３の大きさが所定値Ａ以下か否かを判定する（ステップＳ１０６〜ステップＳ１０９）。制御部１２０は、取得した第３和信号Ｓ３の大きさが所定値Ａ以下と判断した場合（ステップＳ１０６〜ステップＳ１０９のＹ）、第３検出ユニット２ｃのセル３０に異常が生じたと判断する（ステップＳ１２１，Ｓ１２２，Ｓ１２５，Ｓ１２６，Ｓ１２９，Ｓ１３０，Ｓ１３３）。また、制御部１２０は、取得した第３和信号Ｓ３の大きさが所定値Ａ以下ではないと判断した場合（ステップＳ１０６〜ステップＳ１０９のＮ）、第３検出ユニット２ｃのセル３０に異常が生じていないと判断する（ステップＳ１２０，Ｓ１２３，Ｓ１２４，Ｓ１２７，Ｓ１２８，Ｓ１３１，Ｓ１３２）。
【００８７】
次に、制御部１２０は、取得した第４和信号Ｓ４の大きさが所定値Ａ以下か否かを判定する（ステップＳ１１０〜ステップＳ１１７）。制御部１２０は、取得した第４和信号Ｓ４の大きさが所定値Ａ以下と判断した場合（ステップＳ１１０〜ステップＳ１１７のＹ）、第４検出ユニット２ｄのセル３０に異常が生じたと判断する（ステップＳ１２０，Ｓ１２２，Ｓ１２４，Ｓ１２６，Ｓ１２８，Ｓ１３０，Ｓ１３２）。また、制御部１２０は、取得した第４和信号Ｓ４の大きさが所定値Ａ以下ではないと判断した場合（ステップＳ１１０〜ステップＳ１１７のＮ）、第４検出ユニット２ｄのセル３０に異常が生じていないと判断する（ステップＳ１２１，Ｓ１２３，Ｓ１２５，Ｓ１２７，Ｓ１２９，Ｓ１３１，Ｓ１３３）。
【００８８】
制御部１２０は、第１和信号Ｓ１の大きさが所定値Ａ以下と判定し（ステップＳ１０３のＹ）、第２和信号Ｓ２の大きさが所定値Ａ以下と判定し（ステップＳ１０５のＹ）、第３和信号Ｓ３の大きさが所定値Ａ以下と判定し（ステップＳ１０９のＹ）、かつ、第４和信号Ｓ４の大きさが所定値Ａ以下と判定した場合（ステップＳ１１７のＹ）、光源１０に異常が生じたと判断する。
【００８９】
制御部１２０は、第１〜第４検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのセル３０のうちの
少なくとも１つに異常が生じたと判断した場合には、ユーザーに対して異常と判断した内容を通知する処理を行う（ステップＳ１３５）。例えば、制御部１２０は、第４検出ユニット２ｄのセル３０に異常が生じたと判断した場合（ステップＳ１２０）、ユーザーに対して第４検出ユニット２ｄのセル３０に異常が生じたことを通知する処理を行う（ステップＳ１３５）。また、例えば、制御部１２０は、光源１０に異常が生じたと判断した場合（ステップＳ１３４）、ユーザーに対して光源１０に異常が生じたことを通知する処理を行う（ステップＳ１３５）。そして、制御部１２０は処理を終了する。
【００９０】
制御部１２０は、第１和信号Ｓ１の大きさが所定値Ａ以下ではないと判定し（ステップＳ１０３のＮ）、第２和信号Ｓ２の大きさが所定値Ａ以下ではないと判定し（ステップＳ１０４のＮ）、第３和信号Ｓ３の大きさが所定値Ａ以下ではないと判定し（ステップＳ１０６のＮ）、かつ、第４和信号Ｓ４の大きさが所定値Ａ以下ではないと判定した場合（ステップＳ１１０のＮ）、第１〜第４和信号に基づいて、第１〜第４検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの増幅回路８０の増幅率を求める。次に、制御部１２０は、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの増幅回路８０の増幅率を、求めた増幅率にするための制御信号を生成し、ドライバ１２４に出力する（ステップＳ１３６）。この結果、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの増幅回路８０の増幅率が、求められた増幅率に設定される。
【００９１】
次に、制御部１２０は、第１〜第４検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの切替回路７２を制御して、演算回路７０を、和信号を出力する状態から差信号を出力する状態に切り替える（ステップＳ１３７）。この結果、磁場計測装置１００は、磁場の計測をできる状態となり、磁場の計測が開始される。
【００９２】
磁場計測装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００９３】
磁場計測装置１００では、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの演算回路７０が差信号を出力する状態と和信号を出力する状態とを切り替える切替回路７２を有し、制御部１２０が各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから出力される和信号に基づいて、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの増幅回路８０の増幅率を制御する。そのため、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで同じ強さの磁場を検出した場合に、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから出力される差信号の大きさ（出力波形の振幅）の差を所望の範囲内に収めることができる。すなわち、磁場計測装置１００では、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの増幅回路８０の増幅率を制御することにより、各セル３０に入射するレーザー光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の光量の差、および各セル３０の透過率の差に起因する各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの出力信号（差信号）の大きさの差を低減できる。
【００９４】
したがって、磁場計測装置１００では、検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ間（チャンネル間）の磁場情報を正確に比較することができる。
【００９５】
磁場計測装置１００では、制御部１２０が切替回路７２を制御して和信号を取得し、取得した和信号の大きさに基づき増幅回路８０の増幅率を求める。そのため、磁場計測装置１００では、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから出力される和信号の大きさを所望の範囲内に収めることができる（または各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから出力される和信号の大きさを同じ大きさにすることができる）。
【００９６】
磁場計測装置１００では、制御部１２０が、第１検出ユニット２ａの和信号を取得し、第１検出ユニット２ａの和信号の大きさが所定値以下か否かを判定する処理を行う。そして、第１検出ユニット２ａの和信号の大きさが所定値以下と判定した場合に、第１検出ユニット２ａのセル３０に異常が生じたと判断する。そのため、磁場計測装置１００では、
第１検出ユニット２ａのセル３０の異常を検出することができる。また、磁場計測装置１００では、第１検出ユニット２ａのセル３０に異常が生じたと判断した場合には、ユーザーに第１検出ユニット２ａのセル３０に異常が生じたことを通知する処理を行う。そのため、第１検出ユニット２ａのセル３０に異常が生じたことを、ユーザーが容易に把握できる。
【００９７】
さらに、磁場計測装置１００では、制御部１２０は、第２〜第４検出ユニット２ｂ，２ｃ，２ｄの和信号を取得して、同様に、セル３０の異常を検出する処理を行う。そのため、磁場計測装置１００では、各セル３０の異常を検出することができる。
【００９８】
また、磁場計測装置１００では、第１検出ユニット２ａの和信号の大きさが所定値以下と判定し、第２検出ユニット２ｂの和信号の大きさが所定値以下と判定し、第３検出ユニット２ｃの和信号の大きさが所定値以下と判定し、かつ、第４検出ユニット２ｄの和信号の大きさが所定値以下と判定した場合に、光源１０に異常が生じたと判断する。そのため、磁場計測装置１００では、光源１０の異常を検出することができる。また、磁場計測装置１００では、光源１０に異常が生じたと判断した場合には、光源１０に異常が生じたことを通知する処理を行う。そのため、光源１０に異常が生じたことを、ユーザーが容易に把握できる。
【００９９】
磁場計測装置１００では、受光素子５０および受光素子６０は、フォトダイオードであり、切替回路７２は、演算回路７０が差信号を出力する状態では、受光素子５０のアノードと受光素子６０のカソードとを接続する。また、演算回路７０が和信号を出力する状態では、受光素子５０のアノードと受光素子６０のアノードとを接続する、または受光素子５０のカソードと受光素子６０のカソードとを接続する。そのため、磁場計測装置１００では、差信号を生成するための演算回路、および和信号を生成するための演算回路が不要であり、装置の構成を簡素化できる。
【０１００】
また、磁場計測装置１００では、切替回路７２が、環境磁場がシールドされた空間１４２の外に配置されている。そのため、切替回路７２が発生させる磁場が、計測に与える影響を低減できる（または無くすことができる）。
【０１０１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１０２】
例えば、上述した実施形態では、制御部１２０は、第１検出ユニット２ａの和信号を取得し、第１検出ユニット２ａの和信号の大きさが所定値以下か否かを判定する処理を行って、第１検出ユニット２ａのセル３０の異常を検出したが、和信号に基づき求められる増幅回路８０の増幅率からも同様にセル３０の異常を検出できる。
【０１０３】
具体的には、制御部１２０は、第１検出ユニット２ａの増幅回路８０の増幅率が第１の値以上か否かを判定する処理と、第１検出ユニット２ａの増幅回路８０の増幅率が第１の値以上と判定された場合に、第１検出ユニット２ａのセル３０に異常が生じたと判断する処理と、を行ってもよい。
【０１０４】
制御部１２０は、同様に、第２検出ユニット２ｂの増幅回路８０の増幅率が第２の値以上か否かを判定する処理と、第２検出ユニット２ｂの増幅回路８０の増幅率が第２の値以上と判定された場合に、第２検出ユニット２ｂのセル３０に異常が生じたと判断する処理と、を行う。また、制御部１２０は、同様に、第３検出ユニット２ｃの増幅回路８０の増幅率が第３の値以上か否かを判定することで、第３検出ユニット２ｃのセル３０の異常を検出し、第４検出ユニット２ｄの増幅回路８０の増幅率が第４の値以上か否かを判定する
ことで、第４検出ユニット２ｄのセル３０の異常を検出する。
【０１０５】
なお、第１〜第４の値は、任意の値に設定できる。第１〜第４の値は、例えば、各検出ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにおいて所望の精度で磁場を計測することができない程度にセル３０を透過したレーザー光の光量が低下したときの増幅回路８０の増幅率に設定される。
【０１０６】
また、制御部１２０は、第１検出ユニット２ａの増幅回路８０の増幅率が第１の値以上と判定され、第２検出ユニット２ｂの増幅回路８０の増幅率が第２の値以上と判定され、第３検出ユニット２ｃの増幅回路８０の増幅率が第３の値以上と判定され、かつ、第４検出ユニット２ｄの増幅回路８０の増幅率が第４の値以上と判定された場合に、光源１０に異常が生じたと判断する。このように、制御部１２０は、増幅回路８０の増幅率から、各セル３０の異常や光源１０の異常を検出できる。
【０１０７】
また、上述した実施形態では、制御部１２０は増幅回路８０から出力される和信号（増幅された和信号）を取得して、増幅回路８０の増幅率を制御する処理を行ったが、制御部１２０は、演算回路７０から出力された和信号（増幅前の和信号）を取得して、増幅回路８０の増幅率を制御する処理を行ってもよい。
【０１０８】
また、上述した実施形態では、図１に示すように、セル３０が一例に配列されていたが、セル３０が２次元的（例えばアレイ状）に配置されていてもよい。
【０１０９】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。
【０１１０】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１１１】
２ａ…第１検出ユニット、２ｂ…第２検出ユニット、２ｃ…第３検出ユニット、２ｄ…第４検出ユニット、１０…光源、１２…レンズ、１４…偏光板、２０…光分岐素子、２２…ビームスプリッター、２４…ビームスプリッター、２６…ビームスプリッター、２８…反射ミラー、３０…セル、４０…偏光分離素子、５０…受光素子、６０…受光素子、７０…演算回路、７２…切替回路、７４…電流電圧変換回路、８０…増幅回路、９０…信号処理回路、１００…磁場計測装置、１１０…表示装置、１２０…制御部、１２２…ドライバ、１２４…ドライバ、１４０…磁気シールド装置、１４２…空間、７２０…第１スイッチ、７２２…第２スイッチ
【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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