JPH0333669A - 磁界検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ９発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明はスクイッド（Ｓ　Ｑ　Ｕ　Ｉ　Ｄ　、　Ｓｕｐ
ｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｉｎｔｅ
ｒｆｅｒｅｃｅ　Ｄｅｖｉｃｅ　、超伝導量子干渉素子
）を用いた磁界検出装置に関する。この種の磁界検出装
置は、医療や資源探査等の分野において磁界を高精度に
検出する際等に使用される。

（２）従来の技術 スクイッドは超伝導状態においてジョセフソン素子に流
れる電流が磁界の変化に極めて高感度に依存するという
現象を利用するものであり、従来、電子計測（１９７４
年２月号、第１９〜２５頁ｒｓＱＵＩＤについて」、電
子計測学会発行）および電子通信学会論文誌（１９０２
／　６　ＶＯＬ。

Ｊ５５−ＣＮ０．６、第４７５〜４８２頁「ニオブ薄膜
ブリッジを用いた５ＱＵＩＤ磁束計とその性能評価」）
等に紹介されている。これらの刊行物にはＤＣＣスクイ
ッドよびＲＦスクイッドを用いた磁束検出装置が記載さ
れている。そこに記載された磁束検出装置は、スクイッ
ドに誘導的に結合された検出コイルに入っている磁束を
検出している。前記検出コイルが置かれている場所の磁
界は、検出された磁束を検出コイルの面積で割ることに
よって得られる。

次に第１９図により、前記刊行物に記載された従来のＲ
Ｆスクイッドを用いた磁界検出装置の一例について説明
する。

第１９図において、Ｘ方向の外部磁束Φ８の変化を検出
するための検出コイル０１は磁束伝達部０２を介してイ
ンプットコイル０３と接続され、それらは閉回路を構成
している。このインプットコイル０３はスクイッド０４
と誘導的に結合するように配置されている。このスクイ
ッド０４は一部にジョセフソン接合部０４ａを有する超
伝導体からなるリングである。前記スクイッド０４と誘
導的に結合するように配置されたＲＦコイル０５はコン
デンサ０６とともに共振回路０７を構成している。また
、前記スクイッド０４と誘導的に結合するようにフィー
ドバックコイル０８が配置されている。前記符号０１〜
０８で示された構成要素は一点鎖線で示した低温槽０９
内に収納され臨界温度以下に保たれている。また、前記
符号０３〜０８で示された権威要素は一点鎖線で示した
シールドケース０９ａ内に収納されて外部磁界から遮蔽
されている。

前記共振回路０７は高周波（たとえば、２２ＭＨｚ）で
発振するＲＦバイアス電流源０１０により微弱高周波電
力の供給を受け、２２ＭＨｚで共振する。共振回路０７
の２２ＭＨｚ信号は前記インプツトコイル０３およびフ
ィードバックコイル０８の磁束の和の値に従いスクイッ
ド０４により振幅変調される。この振幅変調された信号
すなわち磁束検出信号はＲＦアンプおよび検波器０１１
により増幅、検波されてロック・イン・アンプ０１２に
入力される。

前記ロック・イン・アンプ０１２は、バッファアンプ０
１３、位相検波器０１４、および参照信号発振器０１５
等から構成されている。そして、参照信号発振器０１５
は検出精度を高めるための参照信号（たとえば５０ＫＨ
ｚ）を発生しており、この参照信号は前記フィードバッ
クコイル０８に印加されている。そしてロック・イン・
アンプ０１２は、前記ＲＦアンプおよび検波器０１１か
らの入力信号の中、５０ＫＨｚで変調された信号のみを
検波して積分型アンプ０１６に出力する。この積分型ア
ンプ０１６の出力する直流信号はフィードバンクライン
０１７を通り、前記フィードバックコイル０８でフィー
ドバック磁束Φ８′を発生させている。このフィードバ
ック磁束Φ８′は前記外部磁束Φ８を打消す大きさと向
きを有している。

また、前記積分型アンプ０１６の出力信号は抵抗Ｒｏの
両端から磁束検出信号■。として取り出されている。

次に、前述の第１９図に示した従来の磁束検出装置の作
用を説明する。

先ず第１９図において、スクイッド０４に作用する全磁
束をΦとし、この磁束Φが変化した場合について考える
。この場合、スクイッド０４内部の磁束は磁束量子Φ。

（＝２．　０７Ｘ　Ｉ　Ｏ−’Ｓ　Ｗｂ）の整数倍しか
とり得ないので、もともとスクイッド０４内にあった磁
束の値を保つために、前記磁束Φの変化分がスクイッド
０４内に入るのを打ち消すように遮蔽電流Ｉ５　（第２
０図参照）が流れる。

この遮蔽電流Ｉｓは、スクイッド０４の臨界電流１ｃに
達するまでは超伝導で流れるが、臨界電流ＩＣに達する
と常伝導となってスクイッド０４内に磁束が出入する。

この遮蔽電流Ｉｓの大きさはΦ／Φ。の値に対して第２
０図のような関係にあり、磁束量子Φ。を単位とする周
期関数となっている。

ところで、前記スクイッド０４に作用する磁束のうち、
前記フィードバック磁束Φ８′をＯとし、検出精度を上
げるための前記５０ＫＨｚの参照信号による交流磁束を
無視した場合、すなわち、スクイッド０４に作用する磁
束としてＲＦバイアス電流源０１０によりＲＦトコイル
０５流れる高周波電流で発生する交流磁束Φ、　ｓｉｎ
ωｔと前記外部磁束（直流磁束）Φ８のみが作用する場
合について考える。この場合、前記交流磁束Φイｓｉｎ
ωｔの振幅Φ１を変化させたときの誘導電圧■は、前記
磁束Φや一〇（およびΦＸ＝ｎΦ。、ｎ＝１゜２、・・
・）の場合に第２１図の実線のようになり、前記磁束Φ
、　−（１／２）Φ。（およびΦｘ＝ｎΦ。＋（１／２
）Φｏ、ｎ＝１．２．・・・）の場合）に第２１図の破
線のようになる。

この第２１図においてΦイ＝Φ０に固定した場合、イン
プットコイル０３で発生ずる磁束Φ８が変化すると、前
記共振回路０７の誘導電圧Ｖは次のようになる。すなわ
ち、 Φ、＝ｌ’ｌΦ。のときｖ−ＶＡ Φｘ　−（ｎ＋１／２）Φ。のときＶ＝Ｖ。

ｎΦ。〈Φｘ　＜　（ｎ　＋　１　／　２　）Φ。のと
きまたは（ｎ　＋１　／　２　）Φ０〈ΦＸ　＜　（ｎ
　＋　１　）Φ０のときＶ、＜Ｖ＜ＶＡ 但し、ｎ＝０．１，２．　　・・・ １０ この場合、インプットコイル０３で発生する磁束Φ×す
なわち前記検出コイル０１で検出された外部磁束に対し
て、前記共振回路０７の誘導電圧■は、第２２図に示す
ように磁束量子Φ。ｔ１′【位でＶＡと■おとの間を周
期的に変化し、三角波パターンを描くことになる。

ところで実際はフィードバックコイル０８には、前記イ
ンプットコイル０３で発生ずる磁束Φ８の変化を打ち消
す大きさのフィードバック磁束Φ８′が発生するように
帰還電流が流れる。

したがって、前記積分型アンプ０１６の出力信号および
前記磁束検出信号■。は常時前記インプットコイル０３
の磁束ΦＸの変化に対応して変化する。

そして前記磁束検出信号■。を高精度で検出することに
より、磁束量子Φ。単位の１／１０００〜１１５０００
程度の精度で磁束の変化を検出することかできる。この
場合、磁束量子Φ。を検出コイルの面積Ｓで割って得ら
れる磁界の大きさをその検出装置の「単位磁界」と定義
すれば単位磁界の１／１０００〜１１５０００程度の精
度で外部磁界の変化を検出することができる。なお、前
記単位磁界はスフイツトの面積Ｓを大きくする程小さな
値となるので、前記面積Ｓを大きくすることにより磁界
の検出精度を高めることができる。

なおまた、磁束量子Φ。単位よりも高精度で磁束Φ８を
検出する必要が無い場合すなわち磁束Φ８の変化を磁束
量子Φ。単位で検出する場合（すなわち、外部磁界の変
化を単位磁界の精度で検出する場合）には、第１９図に
示す積分型アンプ０１６の出力信号をフィードバックコ
イル０８にフィードバックさせる必要はない。この場合
の磁束検出信号は第２２図に示すＶと同じ形になる。す
なわち、第２２図から分かるように、前記検出コイル０
１に入っている外部磁束Φ８が変化した場合、前記磁束
検出信号は、検出コイル０１内の磁束がｎΦ。となる度
にＶＡ　　（三角波パターンの山の値）となり、（ｎ＋
１／２）Φ。となる度に■８（三角波パターンの谷の値
）となるので、磁束検出信号をレコーダ等により記録し
て前記三角波パターンの山または谷の数を計数すること
により検出コイル０１を貫通する磁束数の変化を磁束量
子Φ。単位で（すなわち外部磁界の変化を前記単位磁界
の精度）で計測することができる。

（３）発明が解決しようとする課題 ところで、前記第１９図に示す従来の磁束検出装置では
、検出を開始したときにすでに検出コイルＯＩ内に外部
磁束にΦ。（第２２図参照）が入っていた場合には、そ
の状態からの検出コイル０１内の磁束の変化しか検出す
ることができない。

この場合（第２２図の（ｋ＋１）Φ。から（ｋ＋３ ｍ）Φ。までの三角波の山の個数ｍを計測した場合）、
検出コイル０１が置かれている場所の磁束の変化分が検
出できるだけで０を基準とする磁束の大きさｎΦ。（こ
こでｎ＝に＋ｍ）を検出することはできない（すなわち
、０を基準とする磁界の大きさを検出することはできな
い）という問題点がある。

以上は、ＲＦスクイッドを用いた磁束検出装置に関する
説明であるが、ＤＣＣスクイッド用いた磁束検出装置も
同様に、検出を開始したときにすでに検出コイル内に外
部磁束が入っていた場合には、その状態からの検出コイ
ル内の磁束の変化しか検出することができない。そして
やはりこの場合、検出コイルが置かれている場所の０を
基準とする磁束の大きさｎΦ０を検出することはできな
い（すなわち０を基準とする磁界の大きさを検出するこ
とはできない）という問題点がある。

４ そこで本出願人は先に、磁束の変化分を高感度で検出で
きる前述のスクイッドを用いた高精度磁束検出装置と、
感度は低いが０を基準とする磁束の大きさを検出できる
粗磁束検出装置とを組み合わせて使用し、それらの磁束
検出装置から得られた磁束検出信号から０を基準とする
外部磁界の大きさを高精度で検出できるようにした磁界
検出装置を発明し、すでに特許出願している。このすで
に特許出願している磁界検出装置では、磁束量子Φ。単
位の検出精度で外部磁束Φ×の大きさを検出する粗磁束
検出装置を用いて外部磁束ΦつがｎΦ。と（ｎ＋１）Φ
。との間にあることを検出し、その間のどの値であるか
は前記高精度磁束検出装置によって検出している。

しかしながら、前記磁界検出装置では、スクイッドを外
部磁界から完全に遮蔽することが容易でなく、シールド
ケース０９ａ内に侵入する外部磁界により検出精度が低
下するという問題点があった。また、検出コイル０１、
インプットコイル０３等が超伝導状態になる瞬間にそれ
らの内部に存在する磁束がオフセット磁束として保持さ
れ、スクイッド０４はこのオフセット磁束からの変化分
を検出することになる。前記オフセット磁束は不定であ
るので、外部磁束の正確な値を検出することができない
という問題点すなわち外部磁界の正確な値を検出するこ
とができないという問題点もあった。

本発明は前述の事情に鑑み、前記不定なオフセット磁束
の影響を受けない高精度の磁界検出装置を提供すること
を課題とする。

Ｂ０発明の構成 （１）課題を解決するための手段 前記課題を解決するために、本出願の第１発明の磁界検
出装置は、低温槽内に配置されたスクイッドを有し磁束
量子（Φ０）を前記スクイッドのループの面積で割った
値として定義される前記スクイッドの単位磁界（Ｂ０）
の整数倍からの磁界の変化を高精度で検出する精密磁界
検出装置と、０を基準とする外部磁界の大きさを前記単
位磁界（Ｂ０）の整数倍の精度で検出する祖磁界検出装
置とを備え、前記祖磁界検出装置および精密磁界検出装
置の出力から、０を基準とする外部磁界の大きさを前記
精密磁界検出装置の精度で検出するようにした磁界検出
装置であって、 前記スクイッドに外部磁界が直接作用するように前記ス
クイッドを配置し、このスクイッドにより外部磁界を直
接検出するようにしたことを特徴とする。

また、本出願の第２発明の磁界検出装置は、低温槽内に
配置されたループ面積の大きな大面積スクイッドを有し
磁束量子（Φ０）を前記大面積ス７ クイツトのループ面積で割った値として定義される前記
大面積スクイッドの単位磁界（Ｂ０）の整数倍からの磁
界の変化を高精度で検出する超精密磁界検出装置と、低
温槽内に配置されたループ面積の小さな小面積スクイッ
ドを有し磁束量子（Φ０）を前記小面積スクイッドのル
ープの面積で割った値として定義される前記小面積スク
イッドの単位磁界（ＢＯ）の整数倍からの磁界の変化を
高精度で検出する精密磁界検出装置と、０を基準とする
外部磁界の大きさを前記小面積スクイッドの単位磁界（
Ｂｅ　）の整数倍の精度で検出する祖磁界検出装置と、
前記祖磁界検出装置および精密磁界検出装置の出力から
、０を基準とする精密な外部磁界の大きさを前記精密磁
界検出装置の精度で算出する精密磁界算出手段と、この
精密磁界算出手段の出力信号を前記大面積スクイッドの
単位磁界Ｂｌの整数倍の値と単位磁界Ｂ１に満たない値
８ との和に換算する換算手段と、この換算手段の出力と前
記超精密磁界検出装置の出力から、０を基準とする精密
な外部磁界の大きさを前記超精密磁界検出装置の精度で
算出する超精密磁界算出手段と、を備えた磁界検出装置
であって、 前記大面積スクイッドおよび小面積スクイッドに外部磁
界が直接作用するようにそれらのスクイッドを配置し、
これらのスクイッドにより外部磁界を直接検出するよう
にしたことを特徴とする。

（２）作　用 前記本出願の第１発明の磁界検出装置は、前記スクイッ
ドに外部磁界が直接作用するように前記スクイッドを配
置し、このスクイッドにより外部磁界を直接検出するよ
うにしたので、前記不定のオフセット磁束からの外部磁
束の変化分でばなく、磁束量子の整数倍の値からの外部
磁束の変化分を検出する。したがって、前記精密磁界検
出装置では、外部磁界をＢＸ、磁束量子Φ。を前記外部
磁界を検出するスクイッドの面積で割って得られる磁界
の大きさとして定義される単位磁界をＢ。、Ｐを整数と
した場合、β−Ｂｘ　　ＰＢｏ　　（ただし、β＜　（
１／２）Ｂ、ｌとなるβの値が高精度で検出される。ま
た、前記整数Ｐの値は、前記０を基準とする外部磁界Ｂ
Ｘの大きさを前記単位磁界Ｂｏの整数倍の精度で検出す
る祖磁界検出装置の検出信号および前記βの値を参照し
て決定される。

したがって、本発明の磁界検出装置は、外部磁界ＢＸの
精密な値ＰＢ、＋βを高精度で検出する。

また、前記本出願の第２発明の磁界検出装置は、前記祖
磁界検出装置および精密磁界検出装置の出力から、前記
第１発明と同様にして、０を基準とする精密な外部磁界
の大きさを前記精密磁界検出装置の精度で算出する。さ
らに、この精密磁界算出手段の出力信号を前記大面積ス
クイッドの単位磁界Ｂ１の整数倍の値と単位磁界Ｂｏに
満たない値との和に換算する換算手段の出力と前記超精
密磁界検出装置の出力から、０を基準とする精密な外部
磁界の大きさを前記超精密磁界検出装置の精度で検出す
る。したがって、前記第１発明よりもさらに高精度で外
部磁界が検出される。

（３）実施例 次に、本発明の磁界検出装置の実施例について説明する
。

第１図は本発明の磁界検出装置の第１実施例の説明図で
、磁界検出装置Ｕは、Ｘ方向の外部磁界ＢｏＩを検出す
る装置である。

第１図において、円筒状の絶縁基板１の上面には外部磁
界検出用のスクイッド２が配設されている。このスクイ
ッド２は１個のジョセフソン接合を有する超伝導体のリ
ングにより形成されたＲＦ１ スクイッドであり、薄膜技術により形成されている。

前記スクイッド２と誘導的に結合するように配置された
ＲＦコイル３はコンデンサ４とともに共振回路５を構成
している。また、前記スクイッド２と誘導的に結合する
ようにフィードバックコイル６が配置されている。前記
ｌ〜６で示された構成要素は一点鎖線で示される低温槽
７内に置かれ臨界温度以下に保たれている。

第１図において符号１０〜１７およびＲｏで示した構成
要素はそれぞれ、前記第１９図において符号０１０〜０
１７およびＲｏで示した従来の構成要素と変わりがない
ので、説明は省略する。

なお、この第１図に示した実施例においても、前記第１
９図に示した従来例と同様に、積分型アンプ１６の出力
信号は抵抗Ｒ８の両端から精密磁束検出信号Ｖ。として
取り出されている。

第１図において、精密磁界算出回路１８は前記２ 精密磁束検出信号■。（−ｍΦ。＋ΔΦ０）をスクイッ
ド２のループの面積Ｓで割って得られる単位面積当りの
精密磁束検出信号すなわち精密磁界検出信号Ｆ　＝　ｍ
　Ｂ　ｏ　＋　ｆのデジタル信号をマイコンＭに出力す
る。

ただし、 Ｂ、−Φ。／Ｓ ＝　（２，０７ｘｌ　Ｏ−”　／５）（Ｗｂ／ｃＪ）、
ｆ−ΔΦ。／Ｓ。

である。そして、前記磁束量子Φ。をスクイッド２の面
積で割って得られる値Ｂｏはスクイッド２の「単位磁界
」であり、前記ｆは単位磁界Ｂ。に満たない大きさの磁
界である。

前述の符号１〜７，１０〜１８で示された構成要素から
本実施例の精密磁界検出装置Ｕｌが構成されている。

また、粗磁界検出装置Ｕ２ば、前記スクイッド２と同一
方向の磁束を検出するフラックスゲートセンサから構成
された祖磁束検出センサ２１および祖磁界算出回路２２
から構成され、前記粗磁界算出回路２２は検出された粗
磁束信号から単位面積当りの粗磁束検出信号すなわち粗
磁界検出信号Ｃ＝ｎＢ、＋ｃを算出してそのデジタル信
号をマイコンＭに出力している。なお、一般に祖磁界検
出装置Ｕ２の検出誤差ｅは約（１／１０）Ｂ、程度であ
る。

マイコンＭは、中央処理装置ｃｐｕ、ランダムアクセス
メモリＲＡＭ、プログラムを格納されたリードオンリー
メモリＲＯＭおよび入出力ポートＩ１０等から構成され
ており、前記精密磁界検出信号Ｆ　（−ｍ　Ｂｏ　十ｆ
　）および祖磁界検出信号Ｃ−ｎＢｏ　＋ｃのデジタル
信号が入力されたとき、第２図のフローチャートに示す
処理を行って外部磁界（すなわち外部磁束Φ８の単位面
積当りの大きさ）ＢＸの精密な値を算出するように構成
されている。

次に、第１〜９図を参照しながら前記第１実施例の作用
を説明する。

まず第４図（Ａ）、（Ｂ）に示すように、前記祖磁界検
出信号Ｃ＝ｎＢ、＋ｃのＣが０≦Ｃ≦ｅの範囲にある場
合について考える。この祖磁界検出信号Ｃ＝ｎＢｏ＋ｃ
は±ｅの検出誤差を含んでおり、検出誤差がＯから＋ｅ
の間にある場合には正確な外部磁界ＢＸは第４図（Ａ）
に示す祖磁界検出信号Ｃ（−ｎ　Ｂｏ　十ｃ　）とそれ
よりもｅだけ小さい信号Ｃ−ｅ　（＝ｎＢｏ　＋ｃ−ｅ
）との間の値となるはずである。また、検出誤差が０か
らｅの間にある場合には正確な外部磁界Ｂｘは第４図（
Ｂ）に示す祖磁界検出信号Ｃ（＝　ｎ　Ｂｏ　＋Ｃ）と
それよりもｅだけ大きい信号Ｃ十ｅ　（＝ｎＢ、＋ｃ＋
ｅ）との間の値となるはずである。

５ ところで、前記第４図（Ａ）の場合について考察すると
、精密磁界検出信号Ｆは実線で示す値Ｆ−（ｍ　　１）
Ｂｏ　＋ｆ　（ｆ＞０）が検出されている場合と点線で
示す値Ｆ＝ｍＢｏ　十ｆ’　　（ｆ’　＜０）が検出さ
れている場合とがある。実線で示す値が検出されている
場合には、正確な外部磁界Ｂ８の値は（ｎ　　１）Ｂｏ
＋ｒであり、点線で示す値が検出されている場合には、
正確な外部磁界Ｂつの値はｎＢｏ＋ｆ’である。このよ
うに現在検出されている精密磁界検出信号Ｆが実線で示
される状態にあるのか点線で示される状態にあるのかに
応じて前記Ｂｏの計数が異なるので、外部磁界Ｂ、の正
確な値すなわちＦの値を求めるためには前記Ｂｏの計数
の値が（ｎ−１）であるのか、ｎであるのかを決定する
必要がある。

ところで、第４図（Ａ）において実線および点線で示さ
れた精密磁界検出信号Ｆの先端のｎＢ。

６ からの磁界の大きさをβ（βは右向きを正とする）とす
れば正確な外部磁界ＢＸの値は前記実線および点線いず
れの場合も大きさはｎＢｏ十βとなる。

この実施例では、前記βと後で説明するαとによって前
記外部磁界Ｂ、の正確な４ｆｔ　（すなわち、Ｂｏの計
数の値）を決定している。

次に、第２図に示すフローチャートのステップ５Ｌ−３
３について説明する。

ステップＳｌにおいて、祖磁界検出信号Ｃ＝ｎＢｏ＋ｃ
に対してＩＣＮＢｏ　　ｌ　＜Ｂｏ　／２となるＮを求
めるとともに、前記精密磁界検出信号Ｆ−（ｍ　　１）
　Ｂｏ　＋　ｆ　（前記第４図実線に対応）またはＦ＝
ｍΦ。＋ｆ’　　（前記第４図点線に対応）に対してＩ
Ｆ−ＭＢｏ　ｌ　＜Ｂｏ　／２となるＭを算出する。

このステップＳｌを第４図（Ａ）の場合について説明す
ると、Ｎ＝ｎとなる。そして、精密磁界検出信号Ｆが実
線で示す状態（Ｆ＝（ｍ−１）Ｂ。十ｆ）および点線で
示ず状態（Ｆ　＝　ｍ　Ｂ　ｏ　＋　ｆｆ’　＜Ｑ）の
とき共にＭ＝ｍとなる。

次に、ステップＳ２で前記Ｎ、　Ｍを記憶してから、ス
テップＳ３においてα−Ｃ−ＮＢ、およびβ−Ｆ−ＭＢ
ｏを算出する。

このステップＳ３を第４図（Ａ）の場合について説明す
ると、前述のようにＮ＝ｎであるから、α−ＣＮＢｏ　
＝ＣｎＢｏ　−ｃとなる。そして、精密磁界検出信号Ｆ
が実線で示す状態（Ｆ＝　（ｍ１）Ｂ、＋ｆ）または点
線で示す状態（Ｆ＝ｍＢＯｆｆ’　）のいずれの場合に
も前述のようにＭ−ｍであるから、Ｆ−Ｆ　　ＭＢｏ　
＝Ｆ　　ｍＢｏとなり、第４図（Ａ）においてβで示さ
れる。

すなわち、ステップＳ３で算出したβは精密磁界検出信
号Ｆが第４図（Ａ）の実線の状態（Ｆ−（ｍ　　１　）
　Ｂｏ　＋　ｆ　、ｆ　＞　Ｏ）であっても点線の状態
（Ｆ＝ｍＢｏ　＋Ｖ　、ｆ’　＜０）であっても同し値
となり、第４図（Ａ）の場合は負（図中左向き）となる
。

そしてこの場合、正確な外部磁界Ｂ、の値ば、ＢＸ＝Ｎ
Ｂ、＋βとなる。

以上、第４図（Ａ）の場合にα、βに応して正確な外部
磁界ＢＸがどのように求まるかについて説明したが、次
に、前記祖磁界検出信号Ｃ＝ｎＢ。十Ｃが１周期すなわ
ちＣが０〜Ｂ、まで変化する間に、前述のαおよびβが
どのように変化するかについて説明し、そのときのα、
βΦ値に応して正確な外部磁束ＢＸがどのように求まる
かについて説明する。

（ａ）０≦Ｃ≦ｅ１すなわら、０≦α≦０１の場合（第
４図（Ａ）、（Ｂ）参照）、 第４図（Ａ）、（Ｂ）に示すように、０≦Ｃ≦９ ｅのときには、０≦α≦ｅとなる。このとき、精密磁界
検出信号ＦはＣ±ｅの範囲にあるはずである。したがっ
て、精密磁界検出信号Ｆは第４図（Ａ）に示すようにβ
≦０となる場合と、第４図（Ｂ）に示すようにβ〉０と
なる場合とがある。

第４図（Ａ）の場合、外部磁界ＢＸの正確な値がＢ、＝
ＮＢ、＋βとなることは既に説明したので、ここでは、
第４図（Ｂ）の場合について説明する。。

この第４図（Ｂ）の場合、前記ステップＳ１においてＮ
＝ｎとなる。そして、精密磁界検出信号Ｆが実線で示す
状態（Ｆ＝ｍＢｏ＋ｆ）のときにはＭ＝ｍとなり、点線
で示す状態（Ｆ−（ｍ＋１）Ｂ、＋ｆ’　）のときにも
Ｍ＝ｍとなる。

次に、前記ステップＳ２で前記Ｎ、Ｍを記憶してから、
ステップＳ３においてα−Ｃ−ＮＢ、およびβ−Ｆ−Ｍ
Ｂｏを算出する。

０ いまの場合前述のようにＮ＝ｎであるから、α＝ＣＮＢ
ＩＩ　−ＣｎＢｏ　＝ｃとなる。そして、精密磁界検出
信号Ｆが実線で示す状態（Ｆ＝ｍＢ。＋ｆ）または点線
で示す状態（Ｆ−（ｍ＋１）ＢＯ＋　ｒ　’　）のいず
れの状態にある場合でも前述のようにＭ＝ｍであるから
、β−Ｆ−ＭＢ、＝ＦｍＢｏ　＝ｆ　（＞０）となり、
第４図（Ｂ）においてβで示される。

すなわち、ステップＳ３で算出したβは精密磁界検出信
号Ｆが第４図（Ｂ）の実線の状態（Ｆ＝ｍΦ。＋ｆ）で
あっても点線の状態（Ｆ＝　（ｍ＋１）Φｏ　＋ｒ’　
）であっても同し値となり、第４図（Ｂ）の場合は正（
図中右向き）となる。

そしてこの場合、正確な外部磁界Ｂ、の値は、ＢＸ＝Ｎ
Ｂｏ＋βとなる。

（ｂ）　　ｅ≦Ｃ≦（１／２）Ｂｏ　　ｅ、すなわち、
ｅ≦α≦（１／２）Ｂｏ−ｅ、の場合（第５図参照）、 第５図に示すように、ｅ≦Ｃ≦（１／２）Ｂ。

ｅのときにはｅ≦α≦（１／２）Ｂｏ　　ｅとなる。こ
のとき、精密磁界検出信号ＦはＣ±ｅの範囲にあるはず
である。この第５図以降では前述の第４図（Ａ）、　　
（Ｂ）の点線の場合の表示を省略しているが、同様の検
討を行う。そうすると詳細な説明を省略するが、前記ス
テツプＳ１においてＮ＝ｎとなり、また、ステップＳ３
で算出したβは第５図で示される。

そしてこの場合、正確な外部磁界ＢＸＯ値は、ＢＸ＝Ｎ
Ｂｏ＋βとなる。

（ｃ）（１／２）Ｂｏ　−ｅｔｃ≦（１／２）Ｂｏ。

すなわち、（１／２）Ｂｏ　　ｅ≦α≦（１／２）Ｂｏ
、の場合（第６図（Ａ）、（Ｂ）参照）、第６図（Ａ）
、　　（Ｂ）に示すように、（１／２）ＢＯｅ≦Ｃ≦（
１／２）ＢＯのときには（１／２）Ｂ、−ｅ≦α≦（１
／２）ＢＯとなる。

このとき、精密磁界検出信号ＦはＣ＋ｅの範囲にあるは
ずである。したがって、精密磁界検出信号Ｆは第６図（
Ａ）に示すようにβ〉０となる場合と、第６図（Ｂ）に
示すようにβく０となる場合がある。

この第６図（Ａ）において、前記第４図と同様の検討を
行う。そうすると、前記ステップＳ１においてＮ＝ｎと
なり、また、ステップＳ３で算出したβ（〉０）は第６
図（Ａ）で示される。

そしてこの場合、正確な外部磁界Ｂ、の値は、Φ８−Ｎ
Φ０＋βとなる。

また第６図（Ｂ）において、前記第４図と同様の検討を
行う。そうすると、前記ステップＳ１においてＮ＝ｎと
なり、また、ステップＳ３で算出したβ（〈０）は第６
図（Ｂ）で示される。

そしてこの場合、正確な外部磁界ＢＸＯ値は、３ ＢＸ−（Ｎ＋１）Ｂｏ十βとなる。

（ｄ）　　（１／２）Ｂ、　　≦Ｃ≦（１／２）Ｂｏ　
　＋　ｅ。

すなわち、−（１／２）１３．≦α≦−（１／２）Ｂ、
＋ｅ、の場合（第７図（Ａ）、（Ｂ）参照）、第７図（
Ａ）、（Ｂ）に示すように、（１／２）Ｂ０≦Ｃ≦（１
／２）Ｂｏ＋ｅのときには（１／２）Ｂ、、≦α≦−（
１／２）Ｂｏ＋ｅとなる。このとき、↑１１密磁界検出
信号ＦはＣ：ｉ：ｅの範囲にあるはずである。したがっ
て、精密磁界検出信号Ｆは第７図（Ａ）に示すようにβ
〉０となる場合と、第７図（Ｂ）に示すようにβ〈０と
なる場合がある。

この第７図（Ａ）において、前記第４図と同様の検討を
行う。そうすると、前記ステップＳ１においてＮ＝ｎ＋
１となり、また、ステップＳ３で算出したβ（〉０）は
第７図（Ａ）で示される。

そしてこの場合、正確な外部磁界Ｂｘの値は、４ Ｂｘ　〒（Ｎ　　１）Ｂｏ＋βとなる。

また第７図（Ｂ）において、前記第４図と同様の検討を
行う。そうすると、前記ステップＳ１においてＮ＝ｎ＋
１となり、また、ステップＳ３で算出したβ（〈０）は
第７図（Ｂ）で示される。

そしてこの場合、正確な外部磁界Ｂｘの値むよ、ＢＸ＝
ＮＢＯ＋βとなる。

（ｅ）　　（１／　２　）　Ｂｏ　＋　ｅ≦Ｃ≦Ｂｏ−
ｅ、すなわち、−（１／２）Ｂ、　十ｅ≦α≦−ｅ１の
場合（第８図参照）、 第８図に示すように、（１／２）Ｂ、＋ｅ≦Ｃ≦Ｂ０−
ｅのときには−（１／２）Ｂｏ＋ｅ≦α≦−ｅとなる。

このとき、精密磁界検出信号ＦはＣ＋ｅの範囲にあるは
ずである。

この第８図において、前記第４図と同様の検討を行う。

そうすると、前記ステップＳ１においてＮ＝ｎ＋１とな
り、また、ステップＳ３で算出したβ（〈０）は第８図
で示される。

そしてこの場合、正確な外部磁界Ｂ８の値は、ＢウーＮ
Ｂ、＋βとなる。

（ｆ）Ｂｏ　　ｅ≦Ｃ≦Ｂｏ、ずなわち、−ｅ≦α≦０
、の場合（第９図（Ａ）、（Ｂ）参照）、第９図（Ａ）
、　　（Ｂ）に示すように、Φ。−ｅ≦Ｃ≦Φ。のとき
には−ｅ≦α≦０となる。このとき、精密磁界検出信号
ＦはＣ±ｅの範囲にあるはずである。したがって、精密
磁界検出信号Ｆは第９図（Ａ）に示すようにβく０とな
る場合と、第９図（Ｂ）に示すようにβ〉０となる場合
がある。

この第９図（Ａ）において、前記第４図と同様の検討を
行う。そうすると、前記ステツプＳ１においてＮ＝ｎ＋
１となり、また、ステップＳ３で算出したβ（〈０）は
第９図（Ａ）で示される。

そしてこの場合、正確な外部磁界ＢＸの値は、Ｂ、＝Ｎ
Ｂ、＋βとなる。

また第９図（Ｂ）において、前記第４図と同様の検討を
行う。そうすると、前記ステップＳ１においてＮ＝ｎ＋
１となり、また、ステップＳ３で算出したβ（〉０）は
第９図（Ｂ）で示される。

そしてこの場合、正確な外部磁界Ｂｘの値ば、Φｘ＝Ｎ
Φ０＋βとなる。

前述の第４〜９図に示した粗磁界検出信号Ｃ−ｎＢｏ　
＋ｃの変化の１周期分についての検討の結果、前記αは
第３図に示すように−（１／２）Ｂ。

≦α＜　（１／２）Ｂｏの間で変化することが分かる。

そして、外部磁界Ｂ、の正確な値は一般に式ＢＸ＝ＰＢ
ｏ＋βで表され、Ｐの値は前記αの値に応じて第３図の
表のように定まることが分かる。

したがって、前記マイコンＭは、外部磁界ＢＸの正確な
値を検出するために、第２図に示ずフ１コーチヤードの
ステップ３４〜Ｓ１３のに示す処理７ を行っている。

すなわち、ステップＳ４において、−（ｌ／２）Ｂｏ≦
α≦−（１／２）Ｂｏ＋ｅかどうかが判断される。イエ
スの場合（第７図（Ａ）、（Ｂ）に示す場合）はステッ
プＳ５に移る。

ステップＳ５においてβ〉０かどうかが判断される。

ステップＳ５においてイエスの場合（第７図（Ａ）に示
す場合）はステップＳ６においてＰ＝Ｎ−１とする。そ
して、ステップＳ１３においてＢＸ＝ＰＢ、＋βを算出
する。この場合、Ｐ＝Ｎｌであるから、外部磁束ＢＸ−
（Ｎ−１）Ｂｅ＋βとなる。

ステップＳ５においてノーの場合（第７図（Ｂ）に示す
場合）はステップＳ７においてＰ＝Ｎとする。そして、
ステップＳ１３においてＢＸ＝ＰＢ、＋βを算出する。

この場合、Ｐ＝Ｎである８ から、外部磁界ＢＸ＝ＮＢ、＋βとなる。

前記ステップＳ４においてノーの場合にはステップＳ８
において（１／２）Ｂｅ　　　ｅ≦α≦（１／２）Ｂ、
かどうかが判断される。イエスの場合（第６図（Ａ）、
（Ｂ）に示す場合）はステップＳ９に移る。

ステップＳ９においてβ〈０かどうかが判断される。

ステップＳ９においてノーの場合（第６図（Ａ）に示す
場合）はステツプＳ９ＯにおいてＰ＝Ｎとする。そして
、ステップＳ１３においてＢＸ＝ＰＢ、＋βを算出する
。この場合、Ｐ＝Ｎであるから、外部磁界Ｂ、＝ＮＢ、
＋βとなる。

ステップＳ９においてイエスの場合（第６図（Ｂ）に示
す場合）はステツプＳ９ｌにおいてＰ＝Ｎ＋１とする。

そして、ステップＳ１３においてＢ、＝ＰＢ、＋βを算
出する。この場合、Ｐ−Ｎ＋１であるから、外部磁界Ｂ
ウー（Ｎ＋１）Ｂ。

＋βとなる。

前記ステップＳ８においてノーの場合、これは第３図に
おいて、　　（１／　２　）　Ｂ　ｏ　＋　ｅ　＜　α
＜（１／２）Ｂｏ　　ｅの場合、すなわち、第４．５゜
８．９図に示す場合である。この場合はステップＳ１２
においてＰ＝Ｎとする。そして、ステップＳ１３におい
てＢ、＝ＰＢ、＋βを算出する。この場合、Ｐ＝Ｎであ
るから、外部磁束Ｂ、＝ＮＢ’。

＋βとなる。

前述の第１実施例において精密磁界検出装置Ｕｌにより
単位磁界Ｂ。の１０００分の１程度の精度で外部磁界Ｂ
、＝ＰＢ、十βを検出することができる。

次に、第１０図により、本発明で使用するスクイッドの
他の例について説明する。

第１０図において、円筒状の絶縁基板１の周側面には磁
束検出用のスクイッド２′が配設されている。このスク
イッド２′は１個のジョセフソン接合を有する超伝導体
のリングにより形成されたＲＦスクイッドであり、前記
第１図に示したスクイッド２の代わりに使用することが
できる。

次に、第１１図により本発明の第２実施例について説明
する。

この第２実施例は、前記第１実施例の磁界検出装置を直
交する３軸方向にそれぞれ配置して３次元空間の磁界を
検出するようにしたもので、外部磁界Ｂの直交するＸ、
ＹおよびＺ軸方向の成分Ｂｘ、ＢｙおよびＢｚをそれぞ
れ検出するＸ方向精密磁界検出装置Ｕ＋ｘ、Ｙ方向精密
磁界検出装置Ｕ目およびＺ方向精密磁界検出装置Ｕ、□
と、Ｘ方向祖磁界検出装ＷＵｚｘ、Ｙ方向視磁界検出装
置ＵＺＶおよびＺ方向祖磁界検出装置Ｕ２□とを備えて
いる。

そして、Ｘ方向精密磁界検出装置ＵＩＸの出力す４す るデジタル精密磁界検出信号ＦＸおよびＸ方向粗磁界検
出装置Ｕ２にの出力する粗磁界検出信号ＣｘはＸ成分磁
界算出手段Ｍｘに入力される。Ｘ成分磁界算出手段Ｍｘ
は前記第１実施例のマイコンＭと同様の処理を行ってＸ
方向の磁界成分Ｂｘの正確な値を算出する。同様に、Ｙ
、Ｚ方向精密磁界検出装置ＵＩＹ＋　Ｕｌ□の出力する
デジタル精密磁界検出信号Ｆｙ、ＦｚおよびＹ、Ｚ方向
粗磁界検出装ＷＵ２ｙ、Ｕ２ｚの出力する祖磁界検出信
号Ｃｙ、ＣｚはＹ、Ｚ成分磁界算出手段Ｍｙ　＋　Ｍ　
ｚに人力される。

Ｙ、Ｚ成分磁界算出手段Ｍ　ｙ　＋　Ｍ　ｚは前記第１
実施例のマイコンＭと同様の処理を行ってＹ、　　Ｚ方
向の磁界成分Ｂｙ、Ｂｚの正確な値を算出する。

前記各成分磁束算出手段Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚで算出された
磁界成分Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚは合成演算手段ＭＡで台底さ
れて外部磁界Ｂの正確な値が算出される。

なお、前記各成分磁界算出手段Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚおよ２ び合成演算手段ＭＡはマイコンＭ′により構成すること
ができる。

次に、第１２．１３Ａ、１３Ｂ図により本発明の磁界検
出装置の第３実施例を説明する。

第１２図に示す磁界検出装置Ｕは、Ｘ方向の外部磁界Ｂ
、を検出する装置であり、超精密磁界検出信号Ｈ（−ｑ
Ｂ＋　十ｈ）を出力する超精密磁界検出装置Ｕｌｌ、精
密磁界検出信号Ｆ　（−ｍＢｏ　十ｆ）を出力する精密
磁界検出装置Ｕｌ２、および粗磁界検出信号Ｃ（＝ｎ　
Ｂｏ　十ｆ　）を出力する粗磁界検出装置ＵＩ３を備え
ている。

前記超精密磁界検出装置Ｕ、および精密磁界検出装置Ｕ
ｌ２は、いずれも前記第１実施例の精密磁界検出装置Ｕ
ｌと同様に外部磁界ＢＸを直接検出するスクイッドを有
している。ただし、超精密磁界検出装置Ｕ、のスクイッ
ドのループの面積は精密磁界検出装置Ｕ１□のスクイッ
ドのループの面積よりも約５００倍大きく形成されてい
る。したがって、前記超精密磁界検出装置Ｕ、の単位磁
界をＢ１とし、精密磁界検出装置Ｕｌ２の単位磁界をＢ
。とした場合、Ｂ、−（１１５００）Ｂｏである。

そして、超精密磁界検出信号Ｈは、Ｈ＝ｑＢ、＋ｈと表
され、精密磁界検出信号Ｆは、Ｆ＝ｍＢ。

＋ｆで表される。

この実施例の場合、前記超精密磁界検出装置Ｕ■は、単
位磁界Ｂ、が約ＩＴ（１γ−１ガンマ−ＩＸＩＯ−９テ
スラ）、前記りの測定精度が０．００１Ｔに設定され、
前記精密磁界検出装置Ｕ１□は、単位磁界Ｂ。が約５０
０　Ｔ、前記ｆの測定精度が０．１γに設定されている
。したがって、精密磁界検出装置Ｕ１□は、０．１γ単
位の測定精度を有しているので、超精密磁界検出装置Ｕ
、の単位磁界Ｂ（ＩＴ）の精度で充分な余裕を持って外
部磁界ＢＸを検出することができる。すなわち、精密磁
界検出装置Ｕｌ２の検出誤差は超精密磁界検出装置０１
１の単位磁界Ｂ、の約ｌ／１０である。

前記粗磁界検出装置Ｕ１３は、前記第゛ｌ実施例の粗磁
界検出装置Ｕ２と同様に構成されており、フラックスゲ
ートセンサを有している。この粗磁界検出装ＷＵ　Ｉ　
３の出力する粗磁界検出信号Ｃは、Ｃ−ｎＢｏ　＋ｃと
表される。そして、この実施例の場合、粗磁界検出信号
Ｃは、５０ｒの精度で外部磁界を検出できるものを使用
している。したがって、粗磁界検出装置Ｕ１３は、５０
ｒ単位の測定精度を有しているので、精密磁界検出装置
Ｕ、□の単位磁界Ｂ。（５００’ｒ）の精度では充分な
余裕を持って外部磁界ＢＸを検出することができる。す
なわち、粗磁界検出装置ＵＩ３の検出誤差は精密磁界検
出装置Ｕｌ２の単位磁界Ｂ。の約１／１０である。

前記超精密磁界検出信号Ｈ（−ｑＢ１＋ｌ１）、５ 精密磁界検出信号Ｆ　（−ｍＢｏ　＋　ｆ　）　、およ
び粗磁界検出信号Ｃ（−ｎ　Ｂｏ　＋　ｃ　）は、前記
第１図と略同様のマイコンＭ、に入力されている。この
マイコンＭ、は第１３Ａ、１３Ｂ図のフローチャートに
示す処理を行って外部磁界ＢＸの精密な値を算出するよ
うに構成されている。

次に、前述の構成を備えた第３実施例の作用を説明する
。

まず、粗磁界検出信号Ｃ（−ｎＢｏ　＋ｃ）と精密磁界
検出信号Ｆ　（−ｍ　Ｂ　ｏ　ｆ　ｆ　）に対して第１
３Ａ図のフローチャートに示す処理を行い、そのステッ
プＳ１３の「Ｄ」を求める。この第１３Ａ図は前記第２
図に示した第１実施例のフローチャートと略同−である
。ただし、第２図におけるステップ３１３のｒＢ、Ｊが
第１３Ａ図のステップ３１３では「Ｄ」と記載されてい
る点で相違している。すなわち、この第３実施例では、
第１３Ａ６ 図のフローチャートの処理を行ってステップＳ１３で得
られたＤは、まだ外部磁束Ｂ８の最終的な精密な検出値
ではなく、検出過程の途中で得られた中精度の値である
。

第１３Ａ図のステップＳ１３で得られた前記中精度の磁
界Ｄ　（−ＰＢｏ＋β）は精密磁界検出装置Ｕｌ。の単
位磁界Ｂｏの整数倍ＰＢｏとその余りβとの和で表され
ている。この中精度の磁界りを第１３Ｂ図のステップ３
．２０において精密磁界検出装置Ｕ、の単位磁界Ｂ１の
整数倍ｑ［３＋　とその余りｄとの和に換算する。

第１３Ｂ図のステップＳ２０において得られたＤ　（＝
ｑＢ、＋ｄ）と、前記超精密磁界検出信号Ｈ（−ｒ　Ｉ
３＋　＋　ｈ　）とを用いて第１３Ｂ図のフローチャー
トのステップ５２１−３３３に示ず処理を行う。

ステップＳ２１において、前記中間的に得られた磁界信
号Ｄ　（−ｑ　Ｂ＋　＋ｄ）に対してＩＤＱＢＩ　　ｌ
＜Ｂ、／２となるＱを求めるとともに、前記超精密磁界
検出信号Ｈ（−ｒ１３＋　＋ｈ）に対してｌ　Ｈ−ＲＢ
、ｌ　＜Ｂ、／２となるＲを算出する。

次に、ステップＳ２２で前記Ｑ、　　Ｒを記憶してから
、ステップＳ２３においてδ−〇−ＱＢ、およびη−Ｈ
−ＲＢ　、を算出する。

すなわち、第１３Ｂ図のり、Ｈはそれぞれ第１３Ａ図の
Ｃ，Ｆに対応し、同様にＢ１はＢｏに対応し、Ｑ、　Ｒ
はＮ、、Ｍに対応し、δ、ηはα、βに対応している。

そして、第１３Ａ図のｅに対応する第１３Ｂ図のεは、
精密磁界検出装置Ｕｌ。の検出誤差で約（１／Ｉ　Ｏ）
　＋３．である。また、第１３Ｂ図のＴは第１３Ａ図の
Ｐに対応している。

次のステップ３２４〜３３．３に示す処理は、前記第２
図に示したステップ３４〜Ｓ１３と同しであるので、説
明を省略する。

前記第１３Ｂ図のフローチャートに示す処理を行うと、
ステップＳ３３においてＯを基準とする外部磁界Ｂｘの
正確な値ＴＢ、＋ηが求まる。

前述の第３実施例のように、きわめて精度の高い超精密
磁界検出装置Ｕｌｌの検出精度で外部磁界Ｂ、を検出し
ようとすると、その単位磁界Ｂｏの値が小さいので、０
を基準とする外部磁界Ｂ、の大きさを前記単位磁界Ｂｏ
の精度で検出するフラックスゲートセンサを得るのは難
しい。そこで、前記第３実施例のように精密磁界検出装
置Ｕｌ２を設けると、その単位磁界Ｂ。の精度でＯを基
準とする外部磁界Ｂ、の大きさを検出するフラックスゲ
ートセンサを得ることが容易になる。

次に、第１４図により本発明の第４実施例について説明
する。

９ この第４実施例は、外部磁界Ｂｘを検出する祖磁界検出
装置ｉ　Ｕ　＋　３　’が、スクイッドを用いて構成さ
れた点で、前記第１２図に示すフラックスゲートセンサ
を用いて構成された第３実施例と相違している。しかし
ながら、その他の点では前記第３実施例と同様に構成さ
れている。

この第４実施例の祖磁界検出装置Ｕ１３゛で用いたスク
イッドは、その単位磁界が７０００Ｏｒ、検出精度が５
０γ程度に設定されている。前記単位磁界７ｏｏｏｏｒ
のスクイッドはループの直径を約５μｍ程度にすること
により構成することができる。地球上の日本近辺の地磁
気による磁界の大きさは４６００Ｏｒ程度であるので、
通常の使用状態では前記単位磁界７００００γのスクイ
ッドを貫通する磁束は０となる。したがって、前記単位
磁界７００００ｒのスクイッドを用いた祖磁界検出装置
ＵＩ３’により０を基準とする外部磁界０ ＢＸの大きさを５Ｏｒの精度で検出することができる。

前述のように地磁気の大きさによる磁界よりも大きな磁
界を単位磁界とするスクイッドを用いることにより０を
基準とする地球上の磁界を検出することができる。

この５０γの精度で外部磁界ＢＸを検出する祖磁界検出
装置Ｕｌｆｆ″は前記第３実施例の粗磁界検出装置ＵＩ
３の代わりに使用することができる。

次に、第１５図により本発明の第５実施例について説明
する。

この第５実施例は、前記第３実施例の磁界検出装置を直
交する３軸方向にそれぞれ配置して３次元空間の磁界を
検出するようにしたもので、外部磁界Ｂの直交するＸ、
ＹおよびＺ軸方向の成分Ｂに＋ＢＹおよびＢｚをそれぞ
れ検出するＸ方向超精密磁界検出装置Ｕ＋＋ｘ、Ｙ方向
超精密磁界検出装置ＬＬ＋ｖおよびＺ方向超精密磁界検
出装置Ｕ　Ｉ　Ｉ　Ｚと、Ｘ方向精密磁界検出装置Ｕ＋
ｚｘ、Ｙ方向精密磁界検出装置Ｕ、２７およびＺ方向精
密磁界検出装置Ｕ１□２と、Ｘ方向視磁界検出装置０１
３Ｘ　、　Ｙ方向視磁界検出装置Ｕ１３．およびＺ方向
？Ｊｌ磁界検出装置Ｕ１３２　とを備えている。

そして、Ｘ方向超精密磁界検出装置ＵＩＩＸの出力する
デジタル超精密磁界検出信号ＨＸ、Ｘ方向精密磁界検出
装置ＵＩ２）ｌの出力する精密磁界検出信号Ｆｘ、およ
び祖磁界検出装置Ｕ１３８の出力する粗磁界検出信号Ｃ
ｘはＸ成分磁界算出手段Ｍｘに入力される。Ｘ成分磁界
算出手段Ｍｘは前記第３実施例のマイコンＭ１と同様の
処理を行ってＸ方向の磁界成分Ｂｘの正確な値を算出す
る。同様に、ｙ、　　ｚ方向超精密磁界検出装置ＵＩＩ
Ｙ　Ｕ１１２の出力するデジタル超精密磁界検出信号Ｈ
ｙ、Ｈｚ、ｙ、ｚ方向精密磁界検出装置Ｕ１□ｖ、Ｕｌ
ｚｚの出力するデジタル精密磁界検出信号Ｆｙ、Ｆｚお
よびｙ、　　ｚ方向粗磁界検出装置ＵＢ、Ｕ、、□の出
力するデジタル祖磁界検出信号Ｃｙ、Ｃｚは、それぞれ
Ｙ、Ｚ成分磁界算出手段Ｍｙ、Ｍｚに入力される。

Ｙ、　　Ｚ成分磁界算出手段Ｍｙ、Ｍｚは前記第３火施
例のマイコンＭ、　と同様の処理を行ってＹ、Ｘ方向の
磁界成分Ｂｙ、Ｂｚの正確な値を算出する。

前記各成分磁束算出手段Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚで算出された
磁界成分Ｂｘ＋　Ｉ３Ｓ’＋　Ｂ　２は合成演算手段Ｍ
Ａで台底されて外部磁界Ｂの正確な値が算出される。

なお、前記各成分磁界算出手段Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚおよび
合成演算手段ＭＡはマイコンＭ１’により構成すること
ができる。

次に、第１６図により本発明の磁界検出装置の第６実施
例を説明する。

この第６実施例は、前記第４実施例の磁界検出装置を直
交する３軸方向にそれぞれ配置して３次元空間の磁界を
検出するようにしたものである。

３ この第６実施例は、外部磁界Ｂのｘ、ｙ、ｚ方向成分Ｂ
Ｘ、Ｂｙ、Ｂｚをそれぞれ検出する祖磁界検出装置Ｕ＋
＋ｘ、　ＵＩ３Ｖ、　Ｕｌｌ□が、スクイッドを用いて
構成された点で、前記第１５図に示すフラックスゲート
センサを用いて構成された第５実施例と相違している。

しかしながら、その他の点では前記第５実施例と同様に
構成されている。

第１７図および第１８図は、３次元空間の磁界を検出す
るためのスクイッドの配置例を示す図で、第１７図（Ａ
）は直交する３軸方向に三叉状に延びる円筒状セラ１フ
９部材の外周面にスクイッドが形成された例であり、第
１７図（Ｂ）は前記直交する３軸方向に三叉状に延びる
円筒状セラミック部材の端面にスクイッドが形成された
例である。

また、第１８図（Ａ）は円筒状セラミックの周側面に形
成された互いに垂直な２つの切り落とし面と、これらの
両切り落とし面に垂直な上端面とに４ スクイッドを形成した例であり、第１８図（Ｂ）は円筒
状セラミックの周側面の９０°ずれた２つの位置と上端
面とにスクイッドを形成した例である。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は前記
実施例に限定されるものではなく、種りの変形例が考え
られる。

例えば絶縁基板１は円柱状ではなく角柱状にすることも
可能であり、また、絶縁基板ｌの代わりに金属板の表面
に絶縁層を形成した基板を使用することも可能である。

Ｃ０発明の効果 前述のように、本発明の磁界検出装置によれば、スクイ
ッドそのものを検出コイルとして使用し、従来の検出コ
イルおよびインプットコイルと、それらの間の磁束伝達
部とを省略したので、構成が簡素になるとともに、それ
らにトラップされたオフセラ）ｍ束の影響を除くことが
できる。したがって外部磁束または外部磁界の大きさを
高精度に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁界検出装置の第１実施例の構成図、
第２図は同第１実施例で使用するマイコンＭのフローチ
ャート、第３〜９図は同実施例の作用を説明するための
図、第１０図は同第１実施例で使用するスクイッドの変
形例を示す図、第１１図は本発明の第２実施例の構成図
、第１２図は本発明の第３実施例の構成図、第１３Ａ、
１３Ｂ図は同第１実施例で使用するマイコンＭのフロー
チャート、第１４図は本発明の第４実施例の構成図、第
１５図は本発明の第５実施例の構成図、第１６図は本発
明の第６実施例の構成図、第１７図および第１８図は、
３次元空間の磁界を検出するためのスクイッドの配置例
を示す図、第１９図は従来例の構成図、第２０〜２２図
は同従来例の作用説明図、である。 Ｂ、ＢＸ−・・外部磁界、ＢＯ、Ｂｌ　　（＝Φ０／Ｓ
）・・・単位磁界、Ｕｌｌ、　　ＵＩＩＸ、　Ｕｘｖ、
　Ｕｌｌ２・・・超精密磁界検出装置、ｕｌ、　Ｕ＋ｘ
、　　Ｕ＋ｙ、　　ＵＩＺ、　　Ｕ１２・・・精密磁界
検出装置、Ｕ２．　Ｕ２Ｘ、　　Ｕｚｖ、　　Ｕ２゜、
Ｕ１３＋　　Ｕ１３′・・・粗磁界検出装置、Φ、ΦＸ
・・・外部磁束、Φ。・・・磁束量子、 ２・・・スクイッド、７・・・低温槽

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）低温槽内に配置されたスクイッドを有し磁束量子
   （Φ＿０）を前記スクイッドのループの面積で割った値
   として定義される前記スクイッドの単位磁界（Ｂ＿０）
   の整数倍からの磁界の変化を高精度で検出する精密磁界
   検出装置と、０を基準とする外部磁界の大きさを前記単
   位磁界（Ｂ＿０）の整数倍の精度で検出する粗磁界検出
   装置とを備え、前記祖磁界検出装置および精密磁界検出
   装置の出力から、０を基準とする外部磁界の大きさを前
   記精密磁界検出装置の精度で検出するようにした磁界検
   出装置であって、 前記スクイッドに外部磁界が直接作用するように前記ス
   クイッドを配置し、このスクイッドにより外部磁界を直
   接検出するようにしたことを特徴とする磁界検出装置。
2. （２）低温槽内に配置されたループ面積の大きな大面積
   スクイッドを有し磁束量子（Φ＿０）を前記大面積スク
   イッドのループ面積で割った値として定義される前記大
   面積スクイッドの単位磁界（Ｂ＿１）の整数倍からの磁
   界の変化を高精度で検出する超精密磁界検出装置と、低
   温槽内に配置されたループ面積の小さな小面積スクイッ
   ドを有し磁束量子（Φ＿０）を前記小面積スクイッドの
   ループの面積で割った値として定義される前記小面積ス
   クイッドの単位磁界（Ｂ＿０）の整数倍からの磁界の変
   化を高精度で検出する精密磁界検出装置と、０を基準と
   する外部磁界の大きさを前記小面積スクイッドの単位磁
   界（Ｂ＿０）の整数倍の精度で検出する粗磁界検出装置
   と、前記祖磁界検出装置および精密磁界検出装置の出力
   から、０を基準とする精密な外部磁界の大きさを前記精
   密磁界検出装置の精度で算出する精密磁界算出手段と、
   この精密磁界算出手段の出力信号を前記大面積スクイッ
   ドの単位磁界Ｂ＿１の整数倍の値と単位磁界Ｂ＿１に満
   たない値との和に換算する換算手段と、この換算手段の
   出力と前記超精密磁界検出装置の出力から、０を基準と
   する精密な外部磁界の大きさを前記超精密磁界検出装置
   の精度で算出する超精密磁界算出手段と、を備えた磁界
   検出装置であって、前記大面積スクイッドおよび小面積
   スクイッドに外部磁界が直接作用するようにそれらのス
   クイッドを配置し、これらのスクイッドにより外部磁界
   を直接検出するようにしたことを特徴とする磁界検出装
   置。