(57)【要約】【課題】      向きによらず安定した受信感度が得られる交流磁界検出装置を提供する。【解決手段】  互いに軸方向が直交する複数のコイル１，２，３、上記各コイルに接続された共振用コンデンサ７，８，９と抵抗４，５，６、及び上記各コイルを通過する交流磁界を検出する信号検出部１０，１１，１２，１３を備えた交流磁界検出装置において、上記複数のコイルのうちの少なくとも２つのコイル間には相互インダクタンスが存在し、上記２つのコイルのそれぞれに接続される抵抗の抵抗値Ｒが、上記相互インダクタンスの値Ｍに基づいて決定される値となるようにした。【選択図】    図１
2005086348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに軸方向が直交する複数のコイル、上記各コイルに接続された共振用コンデンサと抵抗、及び上記各コイルを通過する交流磁界を検出する信号検出部を備えた交流磁界検出装置において、上記複数のコイルのうちの少なくとも２つのコイル間には相互インダクタンスが存在し、上記２つのコイルのそれぞれに接続される抵抗の抵抗値Ｒが、上記相互インダクタンスの値Ｍに基づいて決定される値となるようにしたことを特徴とする交流磁界検出装置。
【請求項２】
複数のコイルのうちの少なくとも２つのコイル間には、
【数１】
2005086348.tif 000013
より大きな値の相互インダクタンスＭが存在することを特徴とする請求項１記載の交流磁界検出装置。
【請求項３】
複数のコイルのうちの少なくとも２つのコイルは、それぞれソレノイドコイルより構成され、２つの上記ソレノイドコイルはＬ字型に配置されていることを特徴とする請求項２記載の交流磁界検出装置。
【請求項４】
互いに軸方向が直交する３つのコイル間に相互インダクタンスが存在し、上記各コイルには共振用コンデンサと抵抗とが直列に接続され、上記抵抗の抵抗値Ｒが、
【数２】
2005086348.tif 000014
を満たす値となるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の交流磁界検出装置。
【請求項５】
互いに軸方向が直交する３つのコイル間に相互インダクタンスが存在し、上記各コイルには共振用コンデンサと第１の抵抗とが直列に接続されると共に、上記共振用コンデンサに第２の抵抗が並列に接続され、上記第１の抵抗の抵抗値Ｒ1と上記第２の抵抗の抵抗値Ｒ2とが、
【数３】
2005086348.tif 000015
を満たす値となるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の交流磁界検出装置。
【請求項６】
複数のコイルのうち、２つのコイル間の相互インダクタンスが他のコイル間の相互インダクタンスより大きくなるように構成したことを特徴とする請求項１または２記載の交流磁界検出装置。
【請求項７】
各コイルには共振用コンデンサと抵抗とが直列に接続され、上記抵抗の抵抗値Ｒが、
Ｒ＝２πｆＭ
ｆ：使用する交流磁界の周波数
を満たす値となるようにしたことを特徴とする請求項６記載の交流磁界検出装置。
【請求項８】
各コイルには共振用コンデンサと第１の抵抗とが直列に接続されると共に、上記共振用コンデンサに第２の抵抗が並列に接続され、上記第１の抵抗の抵抗値Ｒ1と上記第２の抵抗の抵抗値Ｒ2とが、
【数４】
2005086348.tif 000016
を満たす値となるようにしたことを特徴とする請求項６記載の交流磁界検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流磁界検出装置に関するものであり、特に磁気結合による空間を介する信号伝送系において、磁場方向によらず安定した受信感度が得られる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気結合による空間を介する信号伝送系においては、２つのループアンテナの磁気結合で信号伝送が実現される（例えば、非特許文献１参照。）。ところが、送信アンテナが空間に固定された場合に、受信アンテナの向きが変化すると当然受信信号レベルが変動し、互いに９０度の角度をなした場合に、受信信号が著しく低下する問題が生じる。
また、磁気結合による空間を介する信号伝送系において、互いに軸方向が直交する３方向の磁場を検出するために、３つのアンテナを用いて磁界検出装置を構成していた。この場合、各方向の磁場強度を安定に検出するために、各アンテナは、軸方向が互いに直交するコイルアンテナにより構成され、それぞれのアンテナ間の相互インダクタンスが無視できるように配置されていた。
【０００３】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＳＯＬＩＤ−ＳＴＡＴＥ  ＣＩＲＣＵＩＴＳ，ＶＯＬ．３３，ＮＯ．７，ＪＵＬＹ  １９９８（Ｐ．９３７〜Ｐ．９４６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、３つのアンテナを用いた場合においても、送信アンテナが空間に固定された場合、磁界検出装置の向きが変化すると、ある方向に向いたときに感度が低下し安定な受信ができないという問題があった。
この問題を解決する方法としては、次のような方法が考えられる。即ち、磁場強度Ｈである磁場が受信部を通過するとき、各コイルアンテナで検出される磁場、即ち、軸方向が互いに直交する各方向の磁場成分Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚを、それぞれ二乗し、二乗した各値の和をとれば、常に磁場の二乗値Ｈ2が得られることになる。従って、磁場の方向に依存しない磁場強度を得ることが可能となる。
しかしながら、このような交流磁界検出装置を実現するには、上記演算を行う乗算器や加算器等が必要であり、各演算器を個々に実現することは容易であるが、演算器を個々に設けた場合は大きなスペースが必要となる問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、向きによらず安定した受信感度が得られる交流磁界検出装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る交流磁界検出装置は、互いに軸方向が直交する複数のコイル、上記各コイルに接続された共振用コンデンサと抵抗、及び上記各コイルを通過する交流磁界を検出する信号検出部を備えた交流磁界検出装置において、上記複数のコイルのうちの少なくとも２つのコイル間には相互インダクタンスが存在し、上記２つのコイルのそれぞれに接続される抵抗の抵抗値Ｒが、上記相互インダクタンスの値Ｍに基づいて決定される値となるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、互いに軸方向が直交する複数のコイル、上記各コイルに接続された共振用コンデンサと抵抗、及び上記各コイルを通過する交流磁界を検出する信号検出部を備えた交流磁界検出装置において、上記複数のコイルのうちの少なくとも２つのコイル間には相互インダクタンスが存在し、上記２つのコイルのそれぞれに接続される抵抗の抵抗値Ｒが、上記相互インダクタンスの値Ｍに基づいて決定される値となるようにしたので、向きによらず安定した受信感度が得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態１による交流磁界検出装置の構成を示す図である。本実施の形態１による交流磁界検出装置は、誘導磁界を媒体とする車両用無線伝送装置の一例であり、磁気結合による空間を介する信号伝送系の受信部を構成する。また、本実施の形態１による交流磁界検出装置はカード型受信機であり、図１に示す構成のカード型受信機は名刺大の薄板ケースに収納され、運転者が従来の機械式鍵の代わりに携帯するものである。
【０００９】
図１において、フェライトコア付きソレノイドコイルより構成されたフェライトコイルアンテナ１，２と空芯ループコイルアンテナ３とは互いに軸方向が直交して配置されている。フェライトコイルアンテナ１には抵抗４と共振用コンデンサ７とが直列に接続され、フェライトコイルアンテナ２には抵抗５と共振用コンデンサ８とが直列に接続され、空芯ループコイルアンテナ３には抵抗６と共振用コンデンサ９とが直列に接続されている。さらに、共振用コンデンサ７，８，９にはそれぞれ検出器１０，１１，１２が接続され、共振用コンデンサ７，８，９の端子間電圧を検出することにより、各コイルを通過する交流磁界を検出する。各検出器１０，１１，１２は、信号検出用ＩＣ（信号検出部）のチャンネルＡ、チャンネルＢ、チャンネルＣを構成しており、各チャンネルの信号はＯＲ回路１３に入力される。図１に示す回路においては、各検出器１０，１１，１２は各コンデンサ端の電圧をデジタル信号（電圧がある閾値を超えている場合は１、超えない場合は０）として検出し、これらのデジタル信号をＯＲ回路１３でＯＲを取ることにより、ｘ，ｙ，ｚの方向いずれかの（閾値を超える）磁場があるかないかを検出する。
なお、上記抵抗４，５，６はコイル抵抗とチップ抵抗との合成抵抗である。
【００１０】
本実施の形態においてコイルアンテナ１，２，３の磁界に対する誘起電圧（ゲイン）は、０．０５［ｍＶ／ｎＴ］とし、すべてほぼ同じ値になるようにコイルを設計した。また、各アンテナ１，２，３を構成するコイル（以下、コイル１、コイル２、コイル３と記す）のインダクタンスＬはすべて、６．８［ｍＨ］とした。また、上記各コイルの軸の向きは互いに直交するように配置した。さらに、それぞれコイル間で相互インダクタンスが存在し、各コイル間の結合係数が０．０７８となるように配置した。すなわち、コイル１とコイル２とはＬ字型に配置し、ループコイル３を上記ソレノイドコイル１，２に近接配置することにより、コイル１−２間、コイル１−３間、コイル２−３間の相互インダクタンスＭがすべて０．５３［ｍＨ］となるようにした。
図１の構成において、使用される周波数がｆの場合、共振させるために必要なコンデンサ７，８，９の静電容量Ｃは、
【００１１】
【数１】
2005086348.tif 000003
【００１２】
を満たすように決定される。
また、抵抗４，５，６の抵抗値Ｒは、
【００１３】
【数２】
2005086348.tif 000004
【００１４】
を満たすように決定する。
従って、使用する周波数ｆを１３２．４５ｋＨｚとすれば、コンデンサ７，８，９の容量は、全て１９８．３ｐＦとなるように構成し、抵抗４，５，６の抵抗値Ｒは、全て６２７Ωとなるように構成する。
【００１５】
上記構成の磁界検出装置に対して、４πステラジアンすべての立体角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する検出感度をシミュレーションした結果を図２（ａ）に示す。図２（ｂ）はコイルアンテナ間の相互インダクタンスがほぼゼロである従来の構成のものに対する検出感度を示す。実施の形態１の構成のものに対する最大検出感度と最小検出感度の比は、０．８６５となった。従来の構成では、最大検出感度と最小検出感度の比は０．５７７であった。従って、本実施の形態１による磁界検出装置は、交流磁界ベクトルの向きによらず、安定した受信感度となるため、従来のものより高精度に磁界を測定できる。
【００１６】
本実施の形態の交流磁界検出装置を構成するにあたって生じるコンデンサの容量、抵抗値、相互インダクタンスの値のばらつきの影響を以下に示す。
上記実施の形態の構成に対して、コンデンサの容量値Ｃの通常発生し得る誤差範囲である２％で変化した場合、上記最大検出感度と上記最小検出感度の比は０．８０となった。
また、上記実施の形態の構成に対して、抵抗の値Ｒの通常発生し得る誤差範囲である１０％で変化した場合、上記最大検出感度と上記最小検出感度の比は０．８４となった。
さらに、上記実施の形態の構成に対して、相互インダクタンスの値Ｍの通常発生し得る誤差範囲である１０％で変化した場合、上記最大検出感度と上記最小検出感度の比は０．８５となった。
このように、上記数式の各値に対して、各値が上記誤差範囲にあれば、最大検出感度と最小検出感度の比は高い値を示し、従来のものより高精度に磁界を測定できる。
【００１７】
なお、上記実施の形態において示した数値は一例であり、上記数値に限定されるものではない。前述した誤差範囲（コンデンサの容量値Ｃの誤差範囲２％に対して、最大検出感度と最小検出感度の比が０．８０、抵抗の値Ｒの誤差範囲１０％に対して最大検出感度と最小検出感度の比が０．８４）と、上記数１，数２とを考慮すると、最大検出感度と最小検出感度との比を０．８程度に維持するには、ｆ，Ｒ，Ｃ，Ｍの値は、次の関係式が満たされる範囲であれば、向きに寄らず安定した磁界検出が可能となる。
【００１８】
【数３】
2005086348.tif 000005
【００１９】
なお、上記実施の形態においては、受信信号としてデジタル信号を出力するように構成したが、磁場強度に比例する値を出力するように、信号検出部をアナログ回路で構成しても良い。図３に、このような回路の例を示す。図３（ａ）において、各検出器１０ａ，１１ａ，１２ａは各コンデンサ端の電圧をアナログ信号として検出する。また、各検出器１０ａ，１１ａ，１２ａは、図３（ｂ）のように、コンデンサの片端を接地することでも実現できる。各検出器１０ａ，１１ａ，１２ａで検出されたアナログ信号をＭＡＸ回路１３ａで最大値を取ることによって、磁場をアナログ信号として検出する。このような構成とすることにより、ｘ，ｙ，ｚの方向いずれかを向いた磁場の強度が検出でき、乗算器、加算器を用いるよりも、安価に作成することができる。
【００２０】
また、上記実施の形態においては、コイル１，２をソレノイドコイル，コイル３をループコイルで構成したカード型の受信機の構成を示したが、各コイル１，２，３はソレノイドコイルであっても、ループコイルであってもよく、また、カード型の受信機でなくともよい。
【００２１】
また、上記実施の形態においては、各コイル間に所定の相互インダクタンスが存在するように、ソレノイドコイル１，２をＬ字に配置し、ループコイル３を上記ソレノイドコイル１，２に近接配置したが、このような配置に限らず、他の配置により各コイル間に相互インダクタンスが存在するようにしてもよい。また、Ｌ字の角度が異なるものやＬ字の位置がずれているようなものであってもよい。
【００２２】
各コイル間に相互インダクタンスが存在するように配置する他の配置例を以下に示す。
図４（ａ）はフェライトコイル２，３を空芯ループコイル１に重ねたものであり、磁束を互いに鎖交させ、相互インダクタンスＭを作るようにしたものである。このようにすることにより、各コイル間に容易に相互インダクタンスが存在するようにできると共に、相互インダクタンスの値Ｍに対応する結合定数を０．１程度まで大きくすることが可能となる。また、小さな領域にアンテナを収めることができる。
図４（ｂ）はフェライトコイル２，３の一部を空芯ループコイル１と同心円に重ねて配置したものであり、一部の磁束を互いに鎖交させ、相互インダクタンスＭを作るようにしたものである。このようにすることにより、各コイル間に容易に相互インダクタンスが存在するようにできると共に、相互インダクタンスの値Ｍに対応する結合定数を０．１程度まで大きくすることが可能となる。また、カードに収まるように薄く配置することができる。
図４（ｃ）は空芯ループコイル１の両端を、それぞれフェライトコイル２，３の一部に巻きつけたものであり、一部の磁束を互いに鎖交させ、相互インダクタンスＭを作るようにしたものである。このようにすることにより、各コイル間に容易に相互インダクタンスが存在するようにできると共に、相互インダクタンスの値Ｍに対応する結合定数を０．１程度まで大きくすることが可能となる。また、カードに収まるように薄く配置することができる。
図４（ｄ）は空芯ループコイル１、フェライトコイル２，３の下に、磁性体シート１００を配置するものであり、磁性体シート１００により各コイルを磁気的に結合させ、相互インダクタンスＭを作るようにしたものである。このようにすることにより、各コイル間に容易に相互インダクタンスが存在するようにできると共に、相互インダクタンスの値Ｍに対応する結合定数を０．１程度まで大きくすることが可能となる。また、カードに収まるように薄く配置することができる。また、空芯ループコイル１、またはフェライトコイル２，３を変形させる必要が無いので、加工性が良い。
図４（ｅ）は各コイル１，２，３を空芯ループコイルで構成し、コイル１の片端を一部コイル２の同心に巻き、反対の片端を一部コイル３の同心に巻くことによって、磁束を互いに鎖交させ、相互インダクタンスＭを作るようにしたものである。このようにすることにより、各コイル間に容易に相互インダクタンスが存在するようにできると共に、相互インダクタンスの値Ｍに対応する結合定数を０．１程度まで大きくすることが可能となる。
【００２３】
なお、本実施の形態においては、各コイル間に所定の相互インダクタンスＭが存在するように配置し、抵抗の値ＲをＭの値に基づいた値（前述のような数式２で表される値）となるようにしたが、実際にはコイルの巻線抵抗や渦電流損失などがあり、抵抗値Ｒを１０Ω以下に下げることは困難である。
従って、各コイル間の相互インダクタンスが無視できるように配置された従来の磁場検出装置においても、
【００２４】
【数４】
2005086348.tif 000006
【００２５】
程度の小さな相互インダクタンスが存在すると考えられるが、本実施の形態ではこのような値（Ｍ0）より大きな値の相互インダクタンスＭが各コイル間に存在するようにしたものである。
【００２６】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２による交流磁界検出装置の構成を示す図であり、図１と異なる点は感度調整用抵抗（第２の抵抗）１４，１５，１６を付加したことである。即ち、フェライトコイルアンテナ１には第１の抵抗４と共振用コンデンサ７とが直列に接続されると共に、共振用コンデンサ７に第２の抵抗１４が並列に接続されている。同様に、フェライトコイルアンテナ２には第１の抵抗５と共振用コンデンサ８とが直列に接続されると共に、共振用コンデンサ８に第２の抵抗１５が並列に接続されている。空芯ループコイルアンテナ３も同様に、第１の抵抗６と共振用コンデンサ９とが直列に接続されると共に、共振用コンデンサ９に第２の抵抗１６が並列に接続されている。上記構成において、各検出器１０，１１，１２とＯＲ回路１３とで構成された検出器信号検出用ＩＣは、実施の形態１と同様、各コンデンサ端の電圧をデジタル信号として検出し、これらのデジタル信号をＯＲ回路１３でＯＲを取ることにより、ｘ，ｙ，ｚの方向いずれかの（閾値を超える）磁場があるかないかを検出する。
【００２７】
本実施の形態においてコイルアンテナ１，２，３の磁界に対する誘起電圧（ゲイン）は、０．０５［ｍＶ／ｎＴ］とし、すべて同じ値になるようにコイルを設計した。また、各アンテナ１，２，３を構成するコイル（以下、コイル１、コイル２、コイル３と記す）のインダクタンスＬはすべて、６．８［ｍＨ］とした。また、上記各コイルの軸の向きは互いに直交するように配置した。さらに、それぞれコイル間で相互インダクタンスが存在し、各コイル間の結合係数が０．０８５となるように配置した。すなわち、コイル１とコイル２とはＬ字型に配置され、コイル１−２間、コイル１−３間、コイル２−３間の相互インダクタンスＭがすべて０．５７［ｍＨ］となるようにした。
図５の構成において、使用される周波数がｆの場合、共振させるために必要なコンデンサ７，８，９の静電容量Ｃは、
【００２８】
【数５】
2005086348.tif 000007
【００２９】
を満たすように決定される。
検出器１０，１１，１２のゲイン（電圧の閾値Ｖ0｛Ｖ0以下では０の出力、Ｖ0以上では１の出力｝）を感度調整用抵抗１４，１５，１６を用いて調節した。３ｍＶの電圧で検出器が検出するように、抵抗１４，１５，１６の抵抗値Ｒ2は、１１６ｋΩとした。その結果、１０ｎＴの磁場が検出感度となった。
また、第１の抵抗４，５，６の抵抗値Ｒ1、及び第２の抵抗１４，１５，１６の抵抗値Ｒ2は、
【００３０】
【数６】
2005086348.tif 000008
【００３１】
を満たすように決定する。
従って、使用する周波数ｆを１３２．４５ｋＨｚとすれば、コンデンサ７，８，９の容量は、全て１９７．２ｐＦとなるように構成し、第１の抵抗４，５，６の抵抗値Ｒ1は、全て３４８Ωとなるように構成する。
【００３２】
上記構成の磁界検出装置に対して、４πステラジアンすべての立体角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する検出感度をシミュレーションした結果、最大検出感度と最小検出感度の比は、０．８６０となった。従来の構成では、最大検出感度と最小検出感度の比は０．５７７であり、従って、本実施の形態２による磁界検出装置は、交流磁界ベクトルの向きによらず、安定した受信感度となるため、従来のものより高精度に磁界を測定できる。
また、通常、検出器単体では感度を調節することができない。そのため、感度調整のために、別途、ＩＣのゲイン調節用の抵抗を用いることがある。実施の形態１では、抵抗値Ｒはコイルの配置から決まる相互インダクタンスＭによって制限されるため、抵抗値に自由度がない。本実施の形態２では、感度調整用抵抗Ｒ2を用いることによって、その自由度を持たせているため、検出器のゲイン調整を行うことができる。
【００３３】
なお、上記実施の形態２においても、実施の形態１と同様、上記数式の各値に対して、各値が上記誤差範囲にあれば、最大検出感度と最小検出感度の比は高い値を示し、従来のものより高精度に磁界を測定できる。
また、信号検出部をアナログ回路で構成しても良い。
さらに、各コイルの配置例は図４と同様の配置であっても良い。
【００３４】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３による交流磁界検出装置の構成を示す図である。本実施の形態３の交流磁界検出装置も、実施の形態１と同様、誘導磁界を媒体とする車両用無線伝送装置の一例であり、磁気結合による空間を介する信号伝送系の受信部を構成する。また、本実施の形態３による交流磁界検出装置はカード型受信機であり、図６に示す構成のカード型受信機は名刺大の薄板ケースに収納され、運転者が従来の機械式鍵の代わりに携帯するものである。
【００３５】
図６において、ソレノイドコイルより構成されたフェライトコイルアンテナ１，２と空芯ループコイルアンテナ３とは互いに軸方向が直交して配置されている。フェライトコイルアンテナ１（軸方向がｘ方向）には抵抗４と共振用コンデンサ７とが直列に接続され、フェライトコイルアンテナ２（軸方向がｙ方向）には抵抗５と共振用コンデンサ８とが直列に接続され、空芯ループコイルアンテナ３（軸方向がｚ方向）には抵抗６と共振用コンデンサ９とが直列に接続されている。さらに、共振用コンデンサ７には検出器１０が接続され、共振用コンデンサ７の端子間電圧を検出することにより、コイル１とコイル２との相互インダクタンスを介して、コイル１を通過するｘｙ面内の交流磁界を検出する。また、共振用コンデンサ９には検出器１２が接続され、共振用コンデンサ９の端子間電圧を検出することにより、コイル３を通過するｚ方向の交流磁界を検出する。各検出器１０，１２は、信号検出用ＩＣ（信号検出部）のチャンネルＡ、チャンネルＣを構成しており、各チャンネルの信号はＯＲ回路１３に入力される。各検出器１０，１２とＯＲ回路１３とで構成された検出器信号検出用ＩＣは、いずれかのチャンネルの信号がある閾値を超えると、受信信号（デジタル信号）を出力するように構成されている。
【００３６】
本実施の形態においてコイルアンテナ１，２，３の磁界に対する誘起電圧（ゲイン）は、０．０５［ｍＶ／ｎＴ］とし、すべて同じ値になるようにコイルを設計した。また、各アンテナ１，２，３を構成するコイル（以下、コイル１、コイル２、コイル３と記す）のインダクタンスＬはすべて、６．８［ｍＨ］とした。また、上記各コイルの軸の向きは互いに直交するように配置した。さらに、コイル１−２間で相互インダクタンスが存在し、コイル１−３間、コイル２−３間の相互インダクタンスはコイル１−２間の相互インダクタンスに比べて小さく、結合係数が０．００１以下となるように配置した。本実施の形態ではコイル１−２間の結合係数が例えば０．０７７となるように、コイル１，２をＬ字に配置し、コイル１−２間の相互インダクタンスＭが０．５３［ｍＨ］となるようにした。また、３はコイル１，２と離して配置し、コイル１−３間、コイル２−３間の相互インダクタンスは０．０５［ｍＨ］以下となるようにした。
図６の構成において、使用される周波数がｆの場合、共振させるために必要なコンデンサ７，８，９の静電容量Ｃは、
【００３７】
【数７】
2005086348.tif 000009
【００３８】
を満たすように決定される。
また、磁界に対するコイル１の誘起電圧をｖ１、コイル２の誘起電圧をｖ２、コイル１，２のゲインをａ、検出器１０で検出される共振用コンデンサ７の端子間電圧をＶ、磁界強度をＨ、各コイルの向き（ｘ，ｙ，ｚ方向）と磁界とがなす角度を図７に示すようにθ，φ、抵抗４，５の抵抗値をＲとすると、
Ｖ∝Ｒｖ１＋ｉ２πｆＭｖ２
であり、
ｖ１＝ａＨｃｏｓφ
ｖ２＝ａＨｓｉｎφ
のときに
【００３９】
【数８】
2005086348.tif 000010
【００４０】
となる。上式を満たすために、抵抗４，５の抵抗値Ｒは
Ｒ＝２πｆＭ
を満たすように決定する。
従って、使用する周波数ｆを１３２．４５ｋＨｚとすれば、コンデンサ７，８，９の容量は、全て２１２．４ｐＦとなるように構成し、抵抗４，５の抵抗値Ｒは５００Ωとなるように構成する。また、抵抗６の抵抗値は、ｚ方向の磁界に対して、検出器１２で検出される共振用コンデンサ９の端子間電圧Ｖが、同じ磁界強度のｘｙ方向の磁界に対して検出器１０で検出される共振用コンデンサ７の端子間電圧Ｖとほぼ同じゲインになるように決定する。本実施の形態の場合、抵抗６の値は８００Ωとした。
【００４１】
上記構成の磁界検出装置に対して、４πステラジアンすべての立体角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する検出感度をシミュレーションした結果を図８（ａ）に示す。図８（ａ）において、４πステラジアンすべての立体角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する最大検出感度と最小検出感度の比は０．７０であるが、コイル１とコイル２の面内（ｘｙ面内）の２πラジアン角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する最大検出感度と最小検出感度の比は１となっている。従来の構成では、４πステラジアンすべての立体角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する最大検出感度と最小検出感度の比は０．５７７であり、ｘｙ面内の２πラジアン角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する最大検出感度と最小検出感度の比は０．７０である。従って、本実施の形態３による交流磁界検出装置は、従来のものより、全ての方向においても、ｘｙ面内においても、交流磁界ベクトルの向きによらず、安定した受信感度となり、高精度に磁界を測定できる。また、実施の形態１、２のものと比べると、ｘｙ面内での交流磁界ベクトルの向きの変化に対しては、上記比が１であり、より安定した受信感度となるため、高精度に磁界を測定できる。
さらに、本実施の形態の交流磁界検出装置は、前述のように、名刺大の薄板ケースに収納され、交流磁界検出装置の方向が薄板の面に垂直な面より薄板の面方向に変化しやすいものであるが、薄板の面をｘｙ面とすることにより、交流磁界検出装置の方向の変化に対して、より影響の少ない装置とすることが可能となる。
【００４２】
なお、上記実施の形態においては、図６に示すように、各コイルに共振用コンデンサと抵抗とが直列に接続されたものを示したが、複数のコイルのうち、２つのコイル間の相互インダクタンスが他のコイル間の相互インダクタンスより大きくなるように構成すると共に、各コイルに対する回路構成が、実施の形態２と同様、コイルに共振用コンデンサと第１の抵抗とが直列に接続されると共に、上記共振用コンデンサに第２の抵抗が並列に接続される構成であっても良い。
この場合、共振コンデンサの静電容量Ｃは、
【００４３】
【数９】
2005086348.tif 000011
【００４４】
を満たすように決定され、上記第１の抵抗の抵抗値Ｒ1と上記第２の抵抗の抵抗値Ｒ2とは、
【００４５】
【数１０】
2005086348.tif 000012
【００４６】
を満たすように決定する。
【００４７】
また、上記実施の形態においては、軸方向がｘｙ面内にあるコイル１−２間でのみ相互インダクタンスが存在するように配置したが、軸方向が、ｘｙ面内、ｘｚ面内、ｙｚ面内など任意の面内にある２つのコイル間の相互インダクタンスが他のコイル間の相互インダクタンスより大きくなるように構成してもよい。
図９は６つのコイルを用いて、ｘｙ面内、ｘｚ面内、及びｙｚ面内にそれぞれ軸方向かある２つのコイル間の相互インダクタンスが他のコイル間の相互インダクタンスより大きくなるように構成したものである。
上記構成の磁界検出装置に対して、４πステラジアンすべての立体角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する検出感度をシミュレーションした結果を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）において、４πステラジアンすべての立体角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する最大検出感度と最小検出感度の比は０．７０、ｘｙ面内、ｙｚ面内、ｘｚ面内それぞれの２πラジアン角の方向ベクトルを有する誘導磁界に対する最大検出感度と最小検出感度の比は１となり、上記実施の形態と同じ比の値を示すが、図８（ａ）と図８（ｂ）とを比較すれば明らかなように、図９のものは、検出感度の小さい領域が減少している。従って、より安定した受信感度となるため、高精度に磁界を測定できる。
【００４８】
なお、上記実施の形態３においても、実施の形態１と同様、上記数式の各値に対して、各値が上記誤差範囲にあれば、最大検出感度と最小検出感度の比は高い値を示し、従来のものより高精度に磁界を測定できる。
また、信号検出部をアナログ回路で構成しても良い。
さらに、２つのコイル間にＭ0より大きな所定の相互インダクタンスＭを持たせる配置例としては、図６、及び図９に示す配置でなくともよく、図４に示した例と同様、２つのコイルの一部を重ねたり、巻いたり、磁性体シートを配置したりして実現しても良い。
また、上記実施の形態ではコイル間の相互インダクタンスを０．０５［ｍＨ］以下とするために、コイル間を離したが、Ｔ字型配置等、他の配置により実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１による交流磁界検出装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１による交流磁界検出装置の感度を従来例と比較して示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１による他の交流磁界検出装置を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１による交流磁界検出装置における他のコイル配置例を示す構成図である。
【図５】本発明の実施の形態２による交流磁界検出装置を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態３による交流磁界検出装置を示す構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３による交流磁界検出装置の動作を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態３による交流磁界検出装置の感度を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３による他の交流磁界検出装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，２，３  コイルアンテナ、４，５，６  抵抗、７，８，９  共振用コンデンサ、１０，１１，１２，１０ａ，１１ａ，１２ａ  検出器、１３  ＯＲ回路、１４，１５，１６  感度調整用抵抗、１００  磁性体シート。
【図１】
2005086348.tif 000017
【図２】
2005086348.tif 000018
【図３】
2005086348.tif 000019
【図４】
2005086348.tif 000020
【図５】
2005086348.tif 000021
【図６】
2005086348.tif 000022
【図７】
2005086348.tif 000023
【図８】
2005086348.tif 000024
【図９】
2005086348.tif 000025