(57)【要約】【課題】超低周波数の磁気ノイズに対しても、従来より高い遮蔽効果を得る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】第１〜第３磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２の各々を、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し、所定周波数以下の周波数の磁気ノイズを検出する磁気センサ６と、磁気低減対象空間５に磁気を印加する補償コイル２と、磁気低減対象空間５に対して磁気を印加させる第１制御装置３及び第２制御装置７とを備える。第１制御装置３及び第２制御装置７は、第１〜第３磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２の加算成分及び各差分成分に基づいて磁気低減対象空間５の磁場が最小となるように、かつ、磁気センサ６にて検出された所定周波数以下の周波数の磁気ノイズを低減するように、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。【選択図】図１
2012049200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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磁気検出コイルとの各々を、磁気検出対象空間を挟んで相互に対向する位置に並設し、
所定周波数以下の周波数の磁気ノイズを検出する磁気ノイズ検出手段と、
磁気低減対象空間に対して、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磁気検出コイルを介することなく、磁気を印加する磁気印加手段と、
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、
前記制御手段は、
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磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分とを算定し、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、かつ、
前記磁気ノイズ検出手段にて検出された前記所定周波数以下の周波数の磁気ノイズを低減するように、
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、
磁気シールドシステム。
【請求項２】
前記磁気ノイズ検出手段を、前記磁気低減対象空間の外部に配置した、
請求項１に記載の磁気シールドシステム。
【請求項３】
前記磁気ノイズ検出手段を、前記磁気低減対象空間の内部に配置した、
請求項１に記載の磁気シールドシステム。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、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る。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。
【０００５】
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。
【０００６】
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、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。
【０００７】
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。
【０００８】
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、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。
【０００９】
そこで、本願発明者は、傾斜磁場成分ノイズや非線形ノイズの低減を可能としたフィードフォワード方式の磁気シールドシステムを提案した（例えば特許文献３参照）。図１４には、この従来の磁気シールドシステムの斜視図を示す。この磁気シールドシステム１００は、磁気低減対象空間１０１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、Ｙ１、Ｙ２と、磁気低減対象空間１０１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する補償コイル１０２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、磁気検出コイルＹ１、Ｙ２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、磁気検出コイルＺ１、Ｚ２、磁気検出コイルＹ１、Ｙ２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１０２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１０２を用いて、磁気低減対象空間１０１に対して磁気を印加させる制御装置１０３を備えて構成されていた。このような磁気シールドシステム１００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となることが期待されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−７８５２９号公報
【特許文献２】特開２００２−２５７９１４号公報
【特許文献３】特開２０１０−０９３２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ここで、本願発明者は、上記従来の磁気シールドシステム１００による磁気ノイズの遮蔽効果の確認試験を行った。この確認試験では、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２の各々の１辺を約１．４ｍとし、その内部に配置した補償コイルの１辺を３４ｃｍとし、この磁気シールドシステム１００をビルの４階に配置した。そして、このビルとは別棟のビルに設置されたエレベータを２階から６階の間で昇降させて、エレベータ及びその他の各種のノイズ源（例えば、電線、空調器、ファン等）に起因する磁気ノイズの遮蔽効果を確認した（具体的な実験状況は、後述する図１０、１１と同じ）。この測定結果を図１５に示す。この図１５において、横軸は時間、縦軸は磁気ノイズの検出レベル（磁気センサの出力電圧値）であり、補償コイルの外部（磁気ノイズ低減前）で測定した磁気ノイズの検出レベルと、補償コイルの内部（磁気ノイズ低減後）で測定した磁気ノイズの検出レベルとを、それぞれプロットした。この図１５によれば、同一時刻において、補償コイルの外部で測定した磁気ノイズのレベル、補償コイルの内部で測定した磁気ノイズのレベルが小さくなっている場合には、磁気ノイズを遮蔽できていることが分かる。
【００１２】
この測定結果に基づいて、本願発明者は、以下の事象を見出した。すなわち、１）磁気シールドシステムに対してある程度離れた距離にあるノイズ源に起因する、空間的に不均一なノイズ（傾斜磁場成分）と、空間的に非線形なノイズ（非線形ノイズ）については、補償コイルにより検出することができ、十分な遮蔽能力を有するが、２）磁気シールドシステムに対して遠方に存在するノイズ源（例えば、電車や自動車）に起因する超低周波の磁気ノイズ（均一磁場成分）に対しては、２／３程度しか遮蔽できず、３）さらに、空間的に不均一な磁気ノイズ（傾斜磁場成分）であっても、磁気シールドシステムに対して比較的近傍に位置するノイズ源に起因する超低周波の磁気ノイズについては、遮蔽能力が低下することが明らかになった。
【００１３】
このように磁気ノイズの遮蔽能力が低下する原因として、本願発明者は、以下のことを定量的に明らかにした。つまり、この磁気シールドシステムにおいては、磁気検出コイルに印加される磁場強度の時間当たりの変化率（Ｖcoil＝ｄφ／ｄｔ）が大きい程、磁気ノイズの検出感度が高くなるが、磁気シールドシステムに対して遠方に存在するノイズ源に起因する超低周波の磁気ノイズ（均一磁場成分）や、磁気シールドシステムに対して比較的近傍に位置するノイズ源に起因する超低周波の磁気ノイズ（傾斜磁場成分）に関しては、周波数変化分が低く（ｄｔが大きく）、磁場強度変化分が小さい（ｄφが小さい）ため、磁気ノイズの検出感度が低いものと考えられる。
【００１４】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、磁気シールドシステムよる遮蔽対象である実際の環境磁気ノイズに含まれ得る様々な磁気ノイズ（均一磁場成分ノイズ、傾斜磁場成分ノイズ、非線形ノイズ）のいずれに対しても、高い遮蔽効果を得ることが可能な、磁気シールドシステム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、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磁気検出コイルとの各々を、磁気検出対象空間を挟んで相互に対向する位置に並設し、所定周波数以下の周波数の磁気ノイズを検出する磁気ノイズ検出手段と、磁気低減対象空間に対して、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磁気検出コイルを介することなく、磁気を印加する磁気印加手段と、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、前記制御手段は、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磁気検出コイルの相互間の加算成分及び差分成分とを算定し、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、かつ、前記磁気ノイズ検出手段にて検出された前記所定周波数以下の周波数の磁気ノイズを低減するように、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。
【００１６】
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、前記磁気ノイズ検出手段を、前記磁気低減対象空間の外部に配置した。
【００１７】
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、前記磁気ノイズ検出手段を、前記磁気低減対象空間の内部に配置した。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の磁気シールドシステムによれば、所定周波数を超える周波数の磁気ノイズに対しては、従来と同様の遮蔽効果を維持しつつ、所定周波数以下の周波数の磁気ノイズ（例えば、１Ｈｚ以下の超低周波数の磁気ノイズであって、磁場強度変化分ｄφが小さく周波数変化分ｄｔが大きい磁気ノイズ）に対しては、当該磁気ノイズを他の磁気ノイズとは切り離して磁気ノイズ検出手段によって正確に検出した上で遮蔽することができるので、超低周波数の磁気ノイズに対する遮蔽効果を向上させることが可能になる。これらのことから、磁気シールドシステムよる遮蔽対象である実際の環境磁気ノイズに含まれ得る様々な磁気ノイズ（均一磁場成分ノイズ、傾斜磁場成分ノイズ、非線形ノイズ）のいずれに対しても、高い遮蔽効果を得ることが可能になる。
【００１９】
また、請求項２に記載の磁気シールドシステムによれば、前記磁気ノイズ検出手段を、前記磁気低減対象空間の外部に配置したので、所定周波数以下の周波数の磁気ノイズのノイズ源が、磁気低減対象空間から十分に離れた位置にある場合には、磁気低減対象空間の内部における所定周波数以下の周波数の磁気ノイズ（均一磁場成分）を正確に検出することが可能になる。特に、磁気ノイズ検出手段を磁気低減対象空間の外部に配置することにより、磁気低減対象空間の内部に配置した場合に比べて、磁気低減対象空間の内部に各種の磁性体が存在する場合であっても当該磁性体の影響を受けることなく磁気ノイズを検出することが可能となり、さらに、磁気低減対象空間を利用する上で、磁気ノイズ検出手段が邪魔になることがない。また同時に、空間的に不均一な非線形な電源周波数のノイズについては、従来の検出コイルにより空間的にノイズを捕捉することができる。
【００２０】
請求項３に記載の磁気シールドシステムによれば、前記磁気ノイズ検出手段を、前記磁気低減対象空間の内部に配置したので、超低周波数の磁気ノイズのノイズ源が、磁気低減対象空間に対して比較的近傍の位置にある場合には、磁気低減対象空間の内部における超低周波数の磁気ノイズ（傾斜磁場成分。例えば、磁気低減対象空間の近傍を走行する台車や自動車に起因する磁気ノイズ）を正確に検出することが可能になる。特に、磁気低減対象空間の内部スペースを有効に活用することができるので、磁気低減対象空間の外部の磁気センサの設置スペースを省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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】ノイズ源との距離が十分に離れている場合における、磁気低減対象空間の外部近傍の磁場と、磁気低減対象空間の内部の磁場との関係を示す説明図である。
【図４】加算成分及び差分成分（Ｘ軸−Ｚ軸平面）を示す図である。
【図５】加算成分及び差分成分（Ｘ軸−Ｙ軸平面）を示す図である。
【図６】加算成分及び差分成分（Ｚ軸−Ｙ軸平面）を示す図である。
【図７】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８】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９】ノイズ源との距離が比較的近接している場合における、磁気低減対象空間の外部近傍の磁場と、磁気低減対象空間の内部の磁場との関係を示す説明図である。
【図１０】実験状況を概念的に示す平面図である。
【図１１】実験状況を概念的に示す縦断面図である。
【図１２】測定結果を示す表である。
【図１３】ノイズ源の種類や位置に応じて最適と考えられる遮蔽方法を示す表である。
【図１４】従来の磁気シールドシステムの斜視図である。
【図１５】従来の磁気シールドシステムにおける測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
〔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、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。
【００２４】
この磁気シールドシステムでは、特許文献３に記載の磁気シールドシステムと同様に、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。
【００２５】
このように構成された磁気シールドシステムの特徴の一つは、所定周波数以下の周波数の磁気ノイズを検出する磁気ノイズ検出手段を備え、この磁気ノイズ検出手段にて検出された所定周波数以下の周波数の磁気ノイズを低減するように、磁気印加手段を用いて、磁気低減対象空間に対して磁気を印加させる点にある。ここで、「所定周波数以下の周波数」とは、従来の磁気シールドシステム（例えば、特許文献３に記載の磁気シールドシステム）において、他の周波数の磁気ノイズに比べて磁気遮蔽効果が低い磁気ノイズの周波数を意味し、例えば、「所定周波数＝１Ｈｚ〜０．１Ｈｚ」以下の周波数である。以下、所定周波数以下の周波数を「超低周波数」、超低周波数以外の周波数（所定周波数を超える周波数）を「通常周波数」と称する。この構成によれば、通常周波数の磁気ノイズに対しては、従来と同様の遮蔽効果を維持しつつ、超低周波数の磁気ノイズに対しては、当該磁気ノイズを他の磁気ノイズとは切り離して正確に検出した上で遮蔽することができるので、超低周波数の磁気ノイズ（均一磁場成分）に対する遮蔽効果を向上させることが可能になる。
【００２６】
〔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の具体的内容について説明する。
【００２７】
〔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、磁気ノイズ検出手段を、磁気低減対象空間の外部に配置した形態である。
【００２８】
（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、特許文献３の実施の形態２に記載の磁気シールドシステム１と同様に、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、及び第１制御装置３（特許文献３の実施の形態２における制御装置３に相当）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。さらに、この磁気シールドシステム１は、磁気センサ６、及び第２制御装置７を備えて構成されている。
【００２９】
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、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。また、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。また、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。これら各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２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、Ｙ１、Ｙ２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。
【００３０】
好ましくは、各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２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、一対の磁気検出コイルＺ１、Ｚ２の相互間隔、及び一対の磁気検出コイルＹ１、Ｙ２の相互間隔は、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、一対の磁気検出コイルＺ１、Ｚ２の相互の中心位置、及び一対の磁気検出コイルＹ１、Ｙ２の相互の中心位置は、相互に一致するように、配置される。すなわち、正六面体の六面を形成するように、各磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２が配置される。
【００３１】
なお、図１には、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についても同様に出力される。また、図１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、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。
【００３２】
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、Ｙ１、Ｙ２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、Ｙ１、Ｙ２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、Ｙ１、Ｙ２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−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１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についても同様に入力される。
【００３３】
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、Ｙ１、Ｙ２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、Ｙ１、Ｙ２の中心軸に一致するように配置される。ただし、補償コイル２の中心軸と磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２の中心軸とは、通常のフィードフォワード制御のように必ず一致する必要はなく、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。
【００３４】
第１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、磁気低減対象空間５の磁場が最小となるように、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、第１制御装置３における制御回路の回路図である。この第１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。なお、図２では、図示の便宜上、出力電圧Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｚ１、Ｅｚ２が入力され、入力電流Ｉｘ、Ｉｚが出力される回路部分のみを図示するが、実際には、さらに出力電圧Ｅｙ１、Ｅｙ２が入力され、入力電流Ｉｙが出力されるものであり、これら出力電圧Ｅｙ１、Ｅｙ２及び入力電流Ｉｙに応じた回路部分が、図２と同様に構成されているが、当該回路部分の図示は省略する。
【００３５】
図１において、磁気センサ６は、超低周波数の磁気ノイズを検出する磁気ノイズ検出手段である。特に、この磁気センサ６は、Ｘ軸とＺ軸とＹ軸の３つの軸方向における磁気ノイズを検出可能な３軸磁気センサとして構成されており、例えば、半導体磁気センサ、光ファイバー磁気センサ、ＳＱＵＩＤ（超伝導量子干渉素子：Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｉｎｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｄｅｖｉｃｅ）、フラックスゲート型磁力計、ホール素子型磁力計、ＭＩセンサ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）、あるいは、ＭＲセンサ（強磁性体磁気抵抗素子センサ）により構成される。
【００３６】
この磁気センサ６は、磁気低減対象空間５の外部に配置されている。このような位置に磁気センサ６を配置する理由について説明する。図３は、ノイズ源との距離が十分に離れている場合における、磁気低減対象空間５の外部近傍の磁場と、磁気低減対象空間５の内部の磁場との関係を示す説明図である。磁気ノイズのノイズ源（例えば、電車、自動車、又はエレベータ）が、磁気低減対象空間５から十分に離れた位置にある場合（後述する磁場Ｂｒと磁場Ｂｎが相互にほぼ等しいと言える程度の位置にある場合であって、例えば、磁性体の場合、エレベータなら約５〜１０ｍ以上、自動車なら約１０〜１５ｍ以上、磁気低減対象空間５から離れた位置にある場合）には、磁気低減対象空間５に対して、超低周波数で空間的に均一な磁気ノイズ（均一磁場成分）が印加される。この場合の磁気ノイズにより形成される磁場として、磁気低減対象空間５の外部近傍の磁場Ｂｒと、磁気低減対象空間５の内部の磁場Ｂｎ（これら磁場Ｂｒ、Ｂｎは、いずれも、各方向の磁気ノイズ成分による合成磁場。以下同じ）とを想定すると、ノイズ源が磁気低減対象空間５から十分に離れた位置にあるため、これら磁場Ｂｒ、Ｂｎは相互にほぼ等しいと考えることができる。
【００３７】
従って、磁気センサ６を磁気低減対象空間５の外部に配置した場合であっても、磁気低減対象空間５の内部の超低周波数の磁気ノイズを正確に検出することが可能になる。特に、磁気センサ６を磁気低減対象空間５の外部に配置した場合には、磁気低減対象空間５の内部に配置した場合に比べて、磁気低減対象空間５の内部に各種の磁性体が存在する場合であっても当該磁性体の影響を受けることなく磁気ノイズを検出することが可能であり、さらに、磁気低減対象空間５を利用する上で、磁気センサ６が邪魔になることがないといった利点を有する。そこで、本実施の形態１においては、図１に示すように、磁気センサ６を磁気低減対象空間５の外部に配置し、超低周波数で空間的に均一な磁気ノイズ（均一磁場成分）についてはこの磁気センサ６の検出出力に基づいてフィードフォワード制御による補償を行い、他の磁気ノイズ（均一傾斜成分及び非線形ノイズ成分）については、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２の検出出力に基づいてフィードフォワード制御による補償を行う。
【００３８】
ここで、磁気低減対象空間５の外部における磁気センサ６の具体的な位置は、超低周波数の磁気ノイズを正確に検出できる限りにおいて任意であるが、例えば、磁気低減対象空間５の内部の各種の磁性体の影響を受けない範囲において、当該磁気低減対象空間５に最も近い位置（例えば、磁気低減対象空間５から、２ｍ以内の位置、あるいはノイズ源と磁気低減対象空間５との離隔距離の１／１０以内の位置）に配置される。この磁気センサ６からは、Ｘ軸方向の磁気ノイズの検出出力、Ｚ軸方向の磁気ノイズの検出出力、及びＹ軸方向の磁気ノイズの検出出力がそれぞれ個別的に出力され、第２制御装置７に入力される。
【００３９】
第２制御装置７は、磁気センサ６にて検出された超低周波数の磁気ノイズを低減するように、磁気低減対象空間５に対して補償コイル２を介して磁気を印加させる制御手段である。この第２制御装置７は、例えば、Ｘ軸用の信号処理回路、Ｚ軸用の信号処理回路、及びＹ軸用の信号処理回路（いずれも図示を省略する）を備えて構成されており、これら各信号処理回路は、低雑音増幅器、低域通過フィルタ、積分器、及び低周波位相反転手段としての増幅度調整回路を、任意の順番で、直列に接続して構成されている。そして、磁気センサ６から出力されたＸ軸方向の磁気ノイズの検出出力が、Ｘ軸用の信号処理回路に入力され、この信号処理回路の低域通過フィルタによって超低周波数（均一磁場成分）の信号のみが抽出され、当該抽出された低周波信号が積分器により積分された後、増幅度調整回路により増幅度調整及び位相反転が行われて入力電流Ｉｘとして出力される。このように第２制御装置７から出力された入力電流Ｉｘは、第１制御装置３から出力された入力電流Ｉｘと、図示しない加算器で合成された上で、補償コイル２に入力される。同様に、磁気センサ６から出力されたＺ軸方向の磁気ノイズの検出出力が第２制御装置７に入力されることにより、第２制御装置７から入力電流Ｉｚが出力され、この入力電流Ｉｚが第１制御装置３から出力された入力電流Ｉｘと図示しない加算器で合成された上で、補償コイル２に入力される。また、磁気センサ６から出力されたＹ軸方向の磁気ノイズの検出出力が第２制御装置７に入力されることにより、第２制御装置７から入力電流Ｉｙが出力され、この入力電流Ｉｙが第１制御装置３から出力された入力電流Ｉｙと図示しない加算器で合成された上で、補償コイル２に入力される。このことにより、磁気センサ６にて検出されたＸ軸方向、Ｚ軸方向、及びＹ軸方向のぞれぞれの磁気ノイズが、補償コイル２によって打ち消される。
【００４０】
（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、Ｙ１、Ｙ２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、Ｙ１、Ｙ２から当該磁束の時間変化に応じた電圧Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｚ１、Ｅｚ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２が出力される（出力取得工程）。この電圧Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｚ１、Ｅｚ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２は、図２の第１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。
【００４１】
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が出力される。このような構成により、図２の回路図（及び省略した回路部分）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）。
【００４２】
図４には、このように算定される加算成分及び差分成分（Ｘ軸−Ｚ軸平面）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。同様に、図５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６には、加算成分及び差分成分（Ｚ軸−Ｙ軸平面）を示す。
【００４３】
ここで、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）。
【００４４】
このように、通常周波数の磁気ノイズの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と、第２制御装置７から出力された超低周波数の磁気ノイズの電流Ｉｘ、Ｉｚ、Ｉｙとが、図示しない加算器で合成された後、補償コイル２に入力される。具体的には、合成後の電流Ｉｘは、補償コイル２において中心軸がＸ軸に沿う一対のコイルに入力され、合成後の電流Ｉｚは、補償コイル２において中心軸がＺ軸に沿う一対のコイルに入力され、合成後の電流Ｉｙは、補償コイル２において中心軸が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、通常周波数及び超低周波数の磁気ノイズが低減される（磁気印加工程）。
【００４５】
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、Ｉｙの決定方法）について説明する。図７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（１）を示す。この式（１）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（１）の相関係数α１〜α３０をβ１〜β３０に置換したものとなり、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（１）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。
【００４６】
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。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、相関係数α１と相関係数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〜α３０、β１〜β３０、及びγ１〜γ３０に合致した第１制御装置３を構成でき、上述の計算式に合致した電流値Ｉｘ、Ｉｚ、Ｉｙ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。
【００４７】
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における磁気を調整中のみ設置する磁気センサ（図示せず）により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当該磁気センサ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、Ｙ１、Ｙ２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、Ｚ軸、Ｙ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、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。
【００４８】
（実施の形態１の効果）
このように実施の形態１によれば、通常周波数の磁気ノイズに対しては、従来と同様の遮蔽効果を維持しつつ、超低周波数の磁気ノイズ（例えば、１Ｈｚ以下の超低周波数の磁気ノイズであって、磁場強度変化分ｄφが小さく周波数変化分ｄｔが大きい磁気ノイズ）に対しては、当該磁気ノイズを他の磁気ノイズとは切り離して正確に検出した上で遮蔽することができるので、超低周波数の磁気ノイズに対する遮蔽効果を向上させることが可能になる。
【００４９】
また、磁気センサを、磁気低減対象空間の外部に配置したので、超低周波数の磁気ノイズのノイズ源が、磁気低減対象空間から十分に離れた位置にある場合には、磁気低減対象空間の内部における超低周波数の磁気ノイズ（均一磁場成分）を正確に検出することが可能になる。特に、磁気センサを磁気低減対象空間の外部に配置することにより、磁気低減対象空間の内部に配置した場合に比べて、磁気低減対象空間の内部に各種の磁性体が存在する場合であっても当該磁性体の影響を受けることなく磁気ノイズを検出することが可能となり、さらに、磁気低減対象空間を利用する上で、磁気センサが邪魔になることがない。また同時に、空間的に不均一な非線形な電源周波数のノイズについては、従来の検出コイルにより空間的にノイズを捕捉することができる。
【００５０】
〔実施の形態２〕
次に、実施の形態２について説明する。この形態は、磁気ノイズ検出手段を、磁気低減対象空間の内部に配置した形態である。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。
【００５１】
（構成）
最初に、磁気シールドシステム１０の構成について説明する。図８は本実施の形態２に係る磁気シールドシステム１０の斜視図である。この磁気シールドシステム１０は、本実施の形態１に係る磁気シールドシステム１とほぼ同様に構成されているが、磁気センサ６が、磁気低減対象空間５の内部に配置されている点で異なる。
【００５２】
このような位置に磁気センサ６を配置する理由について説明する。図９は、ノイズ源との距離が比較的近傍に位置している（十分に離れていない）場合における、磁気低減対象空間５の外部近傍の磁場と、磁気低減対象空間５の内部の磁場との関係を示す説明図である。磁気ノイズのノイズ源が、磁気低減対象空間５に比較的近傍に位置している場合（後述する磁場Ｂｒと磁場Ｂｎが相互にほぼ等しいと言えない程度の位置にある場合であって、例えば、エレベータや自動車なら約５〜２０ｍ以内、磁気低減対象空間５から近接した位置にある場合）には、磁気低減対象空間５に対して、超低周波数で空間的に傾斜を有する磁気ノイズ（傾斜磁場成分）が印加される。この場合の磁気ノイズにより形成される磁場として、磁気低減対象空間５の外部近傍の磁場Ｂｒと、磁気低減対象空間５の内部の磁場Ｂｎとを想定すると、ノイズ源が磁気低減対象空間５に比較的近接した位置にあるため、これら磁場Ｂｒ、Ｂｎは相互に異なる。
【００５３】
従って、実施の形態１のように磁気センサ６を磁気低減対象空間５の外部に配置したのでは、磁気低減対象空間５の内部の超低周波数の磁気ノイズを正確に検出することができない。そこで、本実施の形態２においては、磁気センサ６を磁気低減対象空間５の内部に配置し、超低周波数で空間的に傾斜を有する磁気ノイズ（傾斜磁場成分）については、この磁気センサ６の検出出力に基づいてフィードバック制御による補償を行う。また、磁気ノイズのノイズ源が、磁気低減対象空間５から十分に離れた位置にある場合における超低周波数で空間的に均一な磁気ノイズ（均一磁場成分）についても、この磁気センサ６の検出出力に基づいてフィードバック制御による補償を行う。一方、他の磁気ノイズ（非線形ノイズ成分）については、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２の検出出力に基づいてフィードフォワード制御による補償を行う。
【００５４】
ここで、磁気低減対象空間５の内部における磁気センサ６の具体的な位置は、超低周波数の磁気ノイズを正確に検出できる限りにおいて任意であるが、例えば、磁気低減対象空間５の内部におけるＸ、Ｚ、Ｙ方向の中心位置に配置することが好ましい。この磁気センサ６からは、Ｘ軸方向の磁気ノイズの検出出力、Ｚ軸方向の磁気ノイズの検出出力、及びＹ軸方向の磁気ノイズの検出出力がそれぞれ個別的に出力され、磁気低減対象空間５の外部に配置された第２制御装置７に入力される。
【００５５】
第２制御装置７は、実施の形態１と同様に構成されるが、各信号処理回路の低域通過フィルタとしては、均一磁場成分に加えて傾斜磁場成分についても通過させる周波数特性を持ったフィルタを使用する。その他の構成及び方法については、実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。
【００５６】
（実施の形態２の効果）
このように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、通常周波数の磁気ノイズに対しては、従来と同様の遮蔽効果を維持しつつ、超低周波数の磁気ノイズ（例えば、１Ｈｚ以下の超低周波数の磁気ノイズであって、磁場強度変化分ｄφが小さく周波数変化分ｄｔが大きい磁気ノイズ）に対しては、当該磁気ノイズを他の磁気ノイズとは切り離して正確に検出した上で遮蔽することができるので、超低周波数の磁気ノイズに対する遮蔽効果を向上させることが可能になる。
【００５７】
また、磁気センサを、磁気低減対象空間の内部に配置したので、超低周波数の磁気ノイズのノイズ源が、磁気低減対象空間に対して比較的近傍の位置にある場合には、磁気低減対象空間の内部における超低周波数の磁気ノイズ（傾斜磁場成分。例えば、磁気低減対象空間の近傍を走行する台車や自動車に起因する磁気ノイズ）を正確に検出することが可能になる。特に、磁気低減対象空間の内部スペースを有効に活用することができるので、磁気低減対象空間の外部の磁気センサの設置スペースを省略することができる。
【００５８】
〔実施例〕
次に、本発明の実施例（実験結果）について説明する。図１０は、実験状況を概念的に示す平面図、図１１は、実験状況を概念的に示す縦断面図である。これら図１０、１１に示すように、磁気低減対象空間として１辺が約１．４ｍの立方空間を想定してプロトタイプの磁気シールドシステム１、１０を製作し、この磁気シールドシステム１、１０をビルの４階に配置した。この磁気シールドシステム１、１０における磁気低減対象空間の中心位置に設定した評価点には、評価センサとフィードバック制御用の磁気センサ６を配置し、磁気低減対象空間５の中心位置から水平距離で約２．８ｍ離れた外部位置にフィードフォワード制御用の磁気センサ６を配置した。また、このビルとは別棟のビルに設置されたエレベータであって、磁気シールドシステムから図示のように離れた位置に設置されたエレベータを、２階から６階の間で昇降させて、エレベータに起因する磁気ノイズ（低周波磁気ノイズ）と、各種の電線、空調器、ファン等に起因する磁気ノイズを測定した。
【００５９】
図１２は、測定結果を示す表である。この表には、評価センサで検出した磁気ノイズの変動幅（ｎＴ）であって、磁気シールドシステム１、１０による磁気遮蔽制御の条件を変えて測定した変動幅を示す。磁気ノイズとしては、超低周波数の磁気ノイズ（ノイズ源がエレベータであると考えられるもの）と、通常周波数（ここでは数十Ｈｚ程度の周波数）の磁気ノイズ（ノイズ源が電線等と考えられるもの）を測定した。遮蔽方法としては、磁気遮蔽制御を全く行わない方法（以下、第１の方法）、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２のみで磁気ノイズを検出してフィードフォワード制御を行う方法（特許文献３の実施の形態２に対応する方法。以下、第２の方法）、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２で磁気ノイズを検出してフィードフォワード制御を行うと共に、磁気低減対象空間の外部に配置した磁気センサ６で磁気ノイズを検出してフィードフォワード制御を行う方法（実施の形態１に対応する方法。以下、第３の方法）、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２で磁気ノイズを検出してフィードフォワード制御を行うと共に、磁気低減対象空間の内部に配置した磁気センサ６で磁気ノイズを検出してフィードバック制御を行う方法（実施の形態２に対応する条件。以下、第４の方法）、磁気低減対象空間の内部に配置した磁気センサ６で磁気ノイズを検出してフィードバック制御のみを行う方法（以下、第５の方法）の全５通りを採用した。
【００６０】
この結果、第１の方法に比べて第２の方法では、通常周波数の磁気ノイズは大幅に遮蔽されているが、超低周波数の磁気ノイズは遮蔽効果が低いことが確認された。また、第２の方法に比べて第３の方法では、超低周波数の磁気ノイズの遮蔽効果が向上し、さらに、第３の方法に比べて第４の方法では、超低周波数の磁気ノイズの遮蔽効果が一層向上したことが確認された。なお、第５の方法では、第４の方法に比べて、超低周波数の磁気ノイズの遮蔽効果がさらに向上するが、通常周波数の磁気ノイズの遮蔽効果が低減してしまうことが確認された。
【００６１】
このように図１２により確認された結果を含め、ノイズ源の種類や位置に応じて最適と考えられる遮蔽方法を図１３に示す。例えば、ノイズ源＝電車やエレベータであり、磁気低減対象空間に対するノイズ源の位置＝遠方（例えば、電車の場合には２０ｍ以上、エレベータの場合には１０ｍ以上）、磁気ノイズの種類＝均一磁場成分、かつ、磁気ノイズの周波数帯＝超低周波数（０．１Ｈｚ以下）である場合には、遮蔽方法として、第３の方法又は第４の方法が最適である。この図１３に示すように、第２の方法から第４の方法を適宜組み合わせることで、いずれの条件の場合でも、高い磁気ノイズの遮蔽効果を得ることが可能となる。
【００６２】
〔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。
【００６３】
（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。
【００６４】
（磁気検出コイルの配置について）
各実施の形態では、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。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。
【００６５】
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、第１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に合致した第１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、この場合における第１制御装置３の構成は、実施の形態１の第１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���心軸が相互に一致するように配置することができる。
【００６６】
（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、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、補償コイル２の内部領域のみを、磁気低減対象空間５として設定することがより好ましい。
【００６７】
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５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。
【００６８】
例えば、補償コイル２は、その中心軸が、磁気検出コイルＸ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２の中心軸に一致しないような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。
【００６９】
さらには、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。
【００７０】
（制御装置の構成について）
第１制御装置３や第２制御装置７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、第１制御装置３や第２制御装置７を別々の制御装置として説明したが、これらを１つの制御装置に統合してもよい。また、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、第１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、第１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。
【００７１】
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第１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第１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】
【００７２】
１、１０、１００  磁気シールドシステム
Ｘ１、Ｘ２、Ｚ１、Ｚ２、Ｙ１、Ｙ２  磁気検出コイル
２、１０２  補償コイル
３  第１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、１０１  磁気低減対象空間
６  磁気センサ
７  第２制御装置
１０３  制御装置
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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