JPH0361878A - 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】 Ａ０発明の目的 （１）　　産業上の利用分野 本発明は磁界検出装置に関する。前記磁界検出装置は、
沈没船、潜水艦等の探索や資源探査等の分野において磁
界を検出する際等に使用される。

（２）従来の技術 近頃、高精度で磁界を検出する装置には、スクイラド（
Ｓ　Ｑ　Ｕ　Ｉ　Ｄ　、　Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ−ｕｃｔ
ｉｎｇ　ＱｕａｎｔｕｍＩｎｔｅｒｆｅｒｅｃｅ　Ｄｅ
ｖｉｃｅ　％超伝導量子干渉素子）が用いられている。

スクイラドは超伝導状態においてジッセフソン素子に流
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ｒｓＱＵＩ　Ｄについて」、
電子計測学会発行）および電子通信学会論文誌（１９８
２／６ＶＯＬ、Ｊ６５−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スクイラドよびＲＦスクイッ
ドを用いた磁束検出装置が記載されている。

そして、そこに記載された磁束検出装置で検出された磁
束を検出コイルの面積で割ることによって磁界を検出す
ることができる。

このようなスクイラドまたはその他の磁界検出用センサ
を用いた磁界検出装置により３次元空間の磁界を検出す
る方法としては従来から種々の方法が知られており、た
とえば次の（ａ）　、　（ｂ）のような方法が知られて
いる。

（ａ）直交するｘ、ｙ、ｚ軸方向の磁界の大きさまたは
変化量をそれぞれ検出するための合計３個のセンサを用
いて、それらが検出する３方向の各磁界の大きさまたは
変化量を合成する方法。

（ｂ）直交するＸ軸およびＹ軸回りに姿勢制御される制
御台上に直交するχ、Ｙ、Ｚ軸方向の磁界の大きさまた
は変化量をそれぞれ検出するための合計３個のセンサを
支持し、Ｘ、Ｙ軸方向の磁界検出用のセンサの出カモ０
どするように前記制御台の姿勢を制御することによりｚ
軸方向を磁界の方向と一致させる。そして１．ｚ軸方向
の磁界検出用のセンサによって磁界の大きさを検出する
方法。

このような３次元空間の磁界検出装置において、磁界を
高精度で検出したい場合はセンサとしてスクイラドが用
いられ、検出精度を問題としない場合には、前記スクイ
ラドの代わりにフラックスゲートセンサ等の他の磁界検
出用のセンサが使用される場合が多い。

（３）発明が解決しようとする課題 ところで、前記従来の磁界検出方法では、磁界検出用の
センサがＸ、Ｙ、Ｚ方向にそれぞれ１個づつ合計３個必
要であり、また、各磁界検出用のセンサを互いに直角に
配置する必要があった。そＬ７て、前記各センサを幾何
学的に互いに直角に配置することは容易でないという問
題点もあった。

本発明は前述の事情に鑑み、複数の磁界検出用のセンサ
を幾何学的に互いに直角に配置しなくても３次元空間に
おける磁界の大きさまたは変化量を高精度で検出できる
ようにすることを課題とする。

Ｂ１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、本発明の磁界検出装置は、
磁界検出用のセンサが支持された制御台を直交するＸ軸
およびＹ軸回りに姿勢制御して、前記センサを磁界の方
向に対して所定の姿勢に保持する姿勢制御装置を備え、
前記磁界の方向に対して所定の姿勢に保持されたセンサ
の検出信号から前記磁界の大きさを検出するようにした
磁界検出装置において、 前記制御台上に回転シャフトを設け、この回転シャフト
上１こその軸に対してセンサ軸が所定の角度δを有する
ように前記センサを配設し、前記姿勢制御装置は前記セ
ンナの検出信号の交流成分が０となるように前記制御台
の姿勢を制御するようにしたことを特徴とする。

（２）作　用 一般に、検出しようとする磁界を宵、この磁界官を検出
するセンサを垂直に貫通する軸（以下、「センサ軸」と
いう）と前記磁界πの向きとのなす角度をθとした場合
、前記センサで検出される磁界は育ｃｏｓθとなる。

ところで、前述の構成を備えた本発明の磁界検出装置は
、前記Ｘ軸およびＹ軸回りに姿勢制御される制御台上で
回転駆動される回転シャフト上にその軸に対してセンサ
軸が所定の角度δを有するように前記センサを配設した
ので、前記センサは、前記回転シャフトの軸が磁界の方
向と一致している場合には、回転シャフトの回転位置に
関係無く、磁界の方向とセンサ軸の方向とのなす角度θ
は前記所定の角度δに保持される。この場合回転シャフ
トがどの回転位置に在ってもセンサ軸と磁界の方向との
なす角度θは一定（すなわち、θ＝δ）である。したが
って、センサで検出される磁界Ｈｃｏｓθの値は一定で
その検出信号に交流成分が含まれない。しかしながら、
前記回転シャフトの軸が磁界の方向と一致していない場
合には、回転シャフトの回転に伴いセンサ軸と磁界の方
向とのなす角度θは変化する。そして、前記角度θの変
化の周期は前記回転シャフトの回転周期と同じになる。

この場合、センサで検出される磁界Ｈｃｏｓθの値は、
回転シャフトの回転周期に同期して変化し、その検出信
号に交流成分が含まれる。

ところが、前記姿勢制御装置は前記センサの検出信号の
交流成分が０となるように前記テーブルの姿勢を制御す
る。したがって、前記交流成分が０となっている場合に
は、前記センサの検出信号は直流成分だけであり、この
とき、前記センサは、前記磁界の方向から所定角度（回
転シャフトの軸と、前記傾斜面の法線とのなす角度）δ
だけずれた磁界成分Ｈｃｏｓδを検出する。

（３）実施例 次に、本発明の磁界検出装置の一実施例について説明す
る。

第１図において、Ｙ軸方向の軸線を有する円筒状の極低
温容器１は、円筒状のセンサ格納槽１ａと、このセンサ
格納槽１ａを冷却するためにその外側に配設された冷媒
槽１ｂと、これらのセンサ格納槽１ａおよび冷媒槽１ｂ
の外周に配設されて外界との熱伝導を遮断する断熱層Ｉ
Ｃとを備えている。そして、前記冷媒槽ｌｂ内には液体
ヘリウム、液体窒素等の冷媒２が収容されている。

前記センサ格納槽１ａの開口部は蓋３によって閉塞され
ており、この蓋３の内面から内方（第１図中、左方）に
延びる連結ロッド４の先端には、Ｙ軸方向の軸線を有す
る円筒状のセンサ格納ケース５が支持されている。

第２．３図に示すように、前記円筒状のセンサ格納ケー
ス５のＹ軸方向の一対の端壁５ａ、５ｂによって、略方
形のフレーム６に固着されたＹ方向回転軸７．８が回転
可能に支持されている。なお前記フレーム６は中空角柱
部材によって形成されており、また、前記Ｙ方向回転軸
７．８は中空円筒部材によって形成されており、それら
の内部には後述の回転力伝導機構が配設されるようにな
っている。また、前記フレーム６には外側リング９が固
着されており、この外側リング９の一端面にはＹ制御用
ピニオン１０と噛み合うラック９ａ（第３図参照）が形
成されている。前記Ｙｅ制御用ビニオン１０は前記セン
サ格納ケース５の側壁に回転可能に支持されており、フ
レキシブルケーブル１１を介して前記蓋３に支持された
Ｙ制御用超音波モータ１２に連結されている。そして、
Ｙ制御用超音波モータ１２の回転力は、前記フレキシブ
ルケーブル１１、Ｙ制御用ビニオン１０、およびラック
９ａ等を介して外側リング９およびフレーム６に伝達さ
れ、フレーム６をＹ軸回りに姿勢制御するように構成さ
れている。

前記略方形のフレーム６のＸ軸方向に離れて対面する一
対の壁面６ａ、６ｂによって、中空円盤状の制御台１３
に固着された中空のＸ方向回転軸１４．１５がそれぞれ
回転可能に支持されている。

前記制御台１３には内側リング１６が固着されており、
この内側リング１６の一端面にはＸ制御用ピニオン１７
（第３図参照）と噛み合うラック１６ａが形成されてい
る。前記Ｘ制御用ピニオン１７は前記フレーム６の側壁
に回転可能に支持されており、フレキシブルケーブル１
日を介して前記蓋３に支持されたＸ制御用超音波モータ
１９に連結されている。そして、ＸｆｌｔｌＪ御用超音
波上用超音波モータ１９、前記フレキシブルケーブル１
８、Ｙ制御用ピニオン１７、およびラック１６ａ等を介
して内側リング１６および制御台１３に伝達され、制御
台１３をＸ軸回りに姿勢制御するように構成されている
。

前記中空円盤状の制御台１３の中央部には、回転シャフ
ト２０が制御台１３に垂直なシャフト回転軸回りに回転
可能に支持されている。そして、この回転シャフト２０
には、傾斜面２０ａが形成されており、この傾斜面２Ｏ
ａ上には、薄膜技術を用いて絶縁層２１（第６図参照）
で上下に分離されたスクイラド（すなわち、磁界検出用
のセンサ）２２およびコイル２３が形成されている。そ
して、前記回転シャフト２０の軸と前記傾斜面２０ａの
法線（すなわち、センサ軸）とがなす角度は微小な値δ
に設定されている。したがって、たとえば検出しようと
する磁界Ｈの方向が回転シャフト２０の回転軸の方向と
一致した場合には、前記スクイラド２２で検出される磁
界はＨｃｏｓδとなる。したがってその場合には、スク
イラド２２で検出した磁界をｃｏｓδで割ることにより
磁界πの変化量を検出することができる。

第４．５図に示すように、前記回転シャフト２０にはへ
りカルギア２４およびスリップリング２５が設けられて
いる。そして、前記へりカルギア２４は第３図に示され
ているように、中空円盤状の前記制御台１３および中空
角柱から形成された前記フレーム６等の内部に配設され
た伝動機構２６を介して、フレーム６内面に回転自在に
支持されたへりカルギア２７に連結されている。このへ
りカルギア２７は、中空のフレキシブルケーブル２８を
介して前記蓋３に支持された回転シャフト駆動用超音波
モータ２９（第１．　３図参照）に連結されている。な
お、前記ヘリカルギア２７には中央に貫通孔が形成され
ており、この貫通孔および前記中空のフレキシブルケー
ブル２８は前記フレキシブルケーブル１８を貫通させる
ために使用されている。そして、回転シャフト駆動用超
音波モータ２９の回転力は、前記フレキシブルケーブル
２８、へりカルギア２７、伝導機構２６およびへりカル
ギア２４等を介して回転シャフト２０に伝達され、回転
シャフト２０をその軸回りに一定速度で回転駆動するよ
うに構成されている。

第５図に示すように前記スリップリング２５は、第１接
続線３０により前記スクイラド２２と誘導的に結合され
たコイル２３（第６図参照）に接続されており、スリッ
プリング２５に接触するブラシ３１は第２接続線３２の
一端に接続されている。

この第２接続線３２は第３図に示すように、前記フレー
ム６に形成された貫通孔および前記中空のＹ方向回転軸
８を貫通して前記蓋３に設けられた接続端子３３に接続
されている。

再び第１図において、前記接続端子３３は、センサ励磁
器４１および磁界検出回路４２に接続されている。この
センサ励磁器４１、磁界検出回路４２および前記スクイ
ラド２２、コイル２３等の関連と、磁界検出回路４２の
詳細とは第６図に示されている。

第６図において、前記スクイラド２２は、外部磁界百の
スクイラド２２を垂直に貫通する方向（センサ軸方向）
の成分Ｈｃｏｓθ（ただし、θは外部磁界Ｈの方向とス
クイラド２２を貫通する軸の方向との角度）の変化を検
出するための検出コイルとして使用されている。このス
クイラド２２と誘導的に結合するように配置されたコイ
ル２３はコンデンサとともに共振回路を形成している。

この共振回路は前記接続端子３３を介して高周波（たと
えば、２２　ＭＨｚ）を出力するセンサ励磁器４１によ
り微弱高周波電力の供給を受け、２２Ｍｋで共振する。

共振回路の２２ＭＨｚ信号は外部磁界Ｈのスクイラド２
２を貫通する磁界成分Ｈｃｏｓθの変化量に応じて振幅
変調される。この振幅変調された信号すなわち磁界検出
信号は磁界検出回路４２のＲＦアンプおよび検波器４３
により増幅、検波されてロック・イン・アンプ４４に入
力される。

前記ロック・イン・アンプ４４は、バッファアンプ４５
、位相検波器４６、および参照信号発振器４７等から構
成されている。そして、参照信号発振器４７は検出精度
を高めるための参照信号（たとえば５０　ＫＨｚ）を発
生しており、この参照信号は前記コイル２３に印加され
ている。そしてロック・イン・アンプ４４は、前記ＲＦ
アンプおよび検波器４３からの入力信号の中、５０ＫＨ
ｚで変調された信号のみを検波して積分型アンプ４８に
出力する。この積分型アンプ４８の出力する信号はフィ
ードバックライン４９を通り、前記コイル２３でフィー
ドバック磁界を発生させている。

このフィードバック磁界は前記外部磁界Ｈの成分Ｈｃｏ
ｓθの変化量を打消す大きさと向きを有している。した
がって、前記積分型アンプ４８の出力信号は、前記外部
磁界Ｈの成分Ｈｃｏｓθの変化分に対応している。また
、前記積分型アンプ４８の出力信号は、前記回転シャフ
ト２０の軸の方向が外部磁界Ｈの方向に一致していると
きには直流信号のみとなるが、一致していないときには
交流信号を含むことになる。この積分型アンプ４８の出
力信号は直流、交流分離器５０に入力されている。

直流、交流分離器５０は、積分型アンプ４８の出力信号
を直流成分と交流成分とに分離してその中の直流成分の
みを補正演算器５１に出力するとともに、交流成分を振
幅・位相検出器５２に出力する。

振幅、位相検出器５２は、前記交流成分から得られる振
幅、位相情報をＸ、Ｙ制御用モータ駆動信号発生器５３
に出力するとともに、前記振幅情報は前記補正演算器５
１にも出力している。

一方、前記回転シャフト駆動用超音波モータ２９は回転
シャフト用モータ駆動器５４により駆動されるように構
成されている。そして、前記回転シャフト駆動用超音波
モータ２９の回転位置すなわち前記回転シャフト２０の
回転位置は回転角検出器５５で検出され、その検出信号
は前記Ｘ、　Ｙ制御用モータ駆動信号発生器５３に入力
されている。

Ｘ、Ｙ制御用モータ駆動信号発生器５３は、前記振幅・
位相検出器５２および回転角検出器５５からの入力信号
に基づいてＸ制御用モータ制御信号およびＹ制御用モー
タ制御信号をＸ、Ｙ制御用モータ駆動具５６に出力する
。

前記Ｘ、Ｙ制御用モータ駆動器５６は入力信号に応じて
Ｘ制御用モータ駆動信号を前記Ｘ制御用モータ１９に出
力するとともにＹ制御用モータ駆動信号を前記Ｙｌｌｆ
ｉｌ用モータ１２に出力する。

前記符号６〜２０、および５２〜５６で示された構成要
素からこの実施例の姿勢制御装置（センサを磁界の方向
に対して所定の姿勢に保持する姿勢制御装置）が構成さ
れている。また、前記符号１〜５６で示された構成要素
からこの実施例の磁界検出装置が構成されている。

次に、前述の構成を備えた実施例の作用を説明する。

第７図において、ｘ、ｙ、ｚは制御台１３Ｊ：に固定さ
れた直交座標軸であり、Ｘ軸は前記Ｘ方向回転軸１４．
１５（第３図参照）の軸方向に一致しており、Ｚ軸は前
記回転シャフト２０の軸方向に一致している。そして、
ｙ軸は前記Ｘ軸およびＺ軸に直交している。

この第７図において、スクイラド２２が検出する磁界の
単位ベクトル（以下、「センサ方向の単位ベクトルＪと
いう）をｇとし、またスクイラド２２を垂直に貫通する
軸（センサ軸）方向と磁界Ｈの方向とのなす角度をθと
した場合、スクイラド２２に作用する磁界の大きさはＨ
３ｃｏｓθで表される。この値は前記磁界ベクトルＨと
センサ軸方向の単位ベクトルｇとの内積に等しい。前記
各ベクトルをとｇの内積は前記ｘ、ｙ、ｚ軸成分に分け
て計算すると次のようになる。

前記スクイラド２２を垂直に貫通する軸（センサ軸）と
Ｚ軸とのなす角度をδとし、前記センサ方向の単位ベク
トルＳのｘ−ｙ平面への投影部分がＸ軸となす角度をφ
とする。この場合、前記回転シャフト２０が回転したと
きδは一定であるが、φはＯ〜２πの間を周期的に変化
する。この場合のセンサ方向の単位ベクトルｇのｘ、ｙ
、ｚ軸方向の成分をＳｘ、Ｓｙ、Ｓｚで表すと、次のよ
うになる。

５ｘ＝Ｓｓｉｎδｃｏｓφ Ｓ３’＝Ｓｓｉｎδｓｉｎφ ５Ｚ＝Ｓｃｏｓδ ここで、センサ方向の単位ベクトルＳ＝１とおくと、前
記Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚは次のようになる。

５ｘ＝ｓｉｎδｃｏｓφ ５Ｖ＝ｓｉｎδｓｉｎφ Ｓ　　ｚ　＝　　ｃｏｓδ また、前記第７図において、磁界前の前記２軸とのなす
角度をことし、磁界前のｘ−ｙ平面への投影部分がＸ軸
となす角度をψとした場合、磁界好のｘ’、ｙ、ｚ軸方
向の成分をＨｘ、Ｈｙ、Ｈｚで表すと、次のようになる
。

Ｈｘ＝Ｈｓｉｎζｃｏｓψ Ｈｙ＝Ｈ５ｉｎ（ｓｉｎψ Ｈｚ＝Ｈｃｏｓζ したがって、磁界前とセンサ軸方向の単位ベクトルｇと
の内積は次式で表される。

Ｈ・３＝Ｈｘ−３ｘ＋Ｈｙ−３ｙ十Ｈｚ−３ｚ＝Ｈｓｉ
ｎζｃｏｓψｓｉｎδＣｏＳφ＋Ｈｓｉｎζｓｉｎψｓ
ｉｎδｓｉｎφ＋Ｈｃｏｓζｃｏｓδ　−・−−−−−
（１）したがって、磁界検出用のセンサがたとえばフラ
ックスゲートセンサ等のように磁界前の大きさそのもの
を検出できるセンサであれば、そのセンサ出力は前記（
１）式で与えられるが、本実施例では前記センサとして
スクイラド２２を使用しているので、スクイラド２２の
検出信号は磁界前の変化分に対応している。

すなわち、前記第１．６図に示された磁界検出回路４２
は、検出開始時にスクイラド２２を貫通していた磁束に
対応する磁界のからの磁界の変化量を検出する。そこで
、δ（＝一定）とし、時刻Ｌ　＝　ｔ　ｏのときＨ＝　
Ｈｏ　、ζ＝ζ。、ψ＝φ。、φ＝φ。（＝ωｔｏ）と
し、時刻１＝１のときの）（＝Ｈ１ζ＝ζ、ψ＝ψ、φ
＝ωｔ（ωは回転シャフト２０の角周波数）とすると、
磁界検出回路４２の出力信号Ａは次のようになる。

Ａ＝（育・”ｇ）ｖ−ｔ　　（育・３）ｔ−ｔ。

＝　（ｌ（ｓｔｎζｃｏｓψｓｉｎδｃｏｓωｔ＋Ｈ５
ｉｎ（ｓｉｎψｓｉｎδｓｉｎωｔ＋ｆ（ｃｏｓζ　ｃ
ｏｓδ） −（１６ｓｉｎζａｃｏｓψ６ｓｉｎδ　ｃｏｓωｔ。

＋Ｈｏ５ｔｎζｏｓｉｎψ６ｓｉｎδ　ｓｉｎωｔ。

＋　Ｈｏｃｏｓ　（、ｃｏｓδ） ＝　　ｓｉｎδ　（Ｈｓｉｎζ　ｃｏｓψ　ｃｏｓωを
十Ｈ５ｉｎ（ｓｉｎψ５ｉｎａ＋む ＨａＳｉｎζｏｃｏｓψ、　ｃｏｓ　　ωＬ。

Ｈｏ５ｉｎζｏｓｔｎψ６　ｓｉｎ　　ωｔｏ　　）＋
　ｃｏｓδ　（Ｈｃｏｓζ−ＨｏｃＯ５ζＯ）−ｓｉｎ
δ　（Ｈｓｉｎζ　ｃｏｓ（ωｔ−ψ）−Ｈｏｓｉｎζ
６ｃｏｓ　（ω１．−ψｏ））十ｃｏｓδ（Ｈｃｏｓζ
−Ｈ０ＣＯ５ζ０）＝Ｈｓｉｎδ　５ｉｎ（ｃｏｓ　（
（＋１　ｔ−ψ）＋Ｈｃｏｓδ　ｃｏｓζ Ｈｏ５ｉｎ　　δｓｉｎ　　ζ６ＣＯ３（ωＬ　ｏ　　
−ψｏ））Ｈｏｃｏｓ　　δｃｏｓ　　Ｃｏ）　　　−
−−−−−−−＝−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−（２）前記（２）式において、ζ（ｌ、ζ。（ｌの
場合に、ｓｉｎζ＝ζ、　ｃｏｓζ＝ｌ−ζ２／２、　
ｓｉｎζＯ豐ζ。、ｃｏｓζ。＝１−ζ。′／２と近似
すると、前記（２）式で表される磁界検出回路４２の出
力信号Ａは次式で表される。

Ａ　−Ｈζｓｉｎδｃｏｓ（ωｔ−ψ）＋Ｈｃｏｓδ（
１−ζ富／２） ｔＬｏ　ζａｋｉｎ　６　Ｃｏｇ　（０）　Ｌ　ｏ−ψ
ｏ）〕−Ｈ＠Ｃｏ３δ（１−ζ、”／　２　）　）　−
−−−−−−−＝−（３）前記（３）式中、第１項は交
流成分Ａ１であり、磁界検出回路４２から前記振幅・位
相検出器５２に出力される。また前記（３）式中、第２
．３．４項は直流成分であり、磁界検出回路４２から補
正演算器５１に出力される。そして、前記第２項は磁界
Ｈの変化に伴って変化する直流成分Ａｔである。

また、前記第３項および第４項は、時刻１−１゜で初期
設定される直流成分であり、この第３．４項の値は前記
第１，６図の補正演算器５１で除去されるようになって
いる。

前記（３）式で表される磁界検出回路４２の出力信号Ａ
中、交流成分Ａｌは次式で表される。

Ａ、＝Ｈ（ｓｉｎδｃｏｓ　（ωを一ψ）−一−−−−
・・−一−−−・−（４）この（４）式より前記磁界検
出回路４２の検出信号の交流成分Ａ１の振幅値Ｂは次式
で表せる。

Ｂ＝２Ｈζｓｉｎδ　　　　　　　　　　　−−−（５
）この（５）式から、前記磁界検出回路４２の出力信号
の交流成分Ａ１の振幅Ｂは、磁界の方向と回転シャフト
２０の軸とのなす角度ζに比例することが分かる。した
がって、前記交流成分Ａ１は制御台１３の姿勢制御信号
として用いることができる。

また、前記（３）式で表される磁界検出回路４２の検出
信号Ａの直流成分中、磁界Ｈの変化に伴って変化する前
記直流成分Ａ２について考えると、Ａｌ　＝Ｔ（ｃｏｓ
δ（１−ζｚ／２）＝Ｈｃｏｓδ−（Ｈζｔｃｏｓδ）
／２）−・−・・−−−一・−一−−・−一−−−−・
−・−（６）（６）式において、第２項は第１項に比べ
て小さいので、無視できるとすれば、（６）式は次式で
表される。

Ａｘ　＝Ｈｃｏｓδ　−・・・・−・　　　・−・・−
・−曲・・−曲・・−（７）したがって、磁界検出回路
４２の出力信号Ａの前記直流成分Ａｔは磁界πの大きさ
または変化量に比例するので、前記直流成分Ａｚにより
前記磁界Ｈの変化分を検出することができる。

また、前記（６）式において、ζ、ζ。の値が大きくて
前記第２項が無視できないときには、前記（５）式で示
す交流信号Ａ、の振幅Ｂも大きくなるので、前記振幅Ｂ
の値を用いて前記磁界検出回路４２の検出信号の直流成
分を補正すること（すなわち、前記（６）式の第２項を
キャンセルすること）も可能である。

たとえば、補正値Ｃとして次式の値を用いる。

Ｃ＝（Ｂ”ｃｏｓδ）／８Ｈｏｓｉｎ”δ＝　　（４Ｈ
”　　（”　ｓｉｎ”δｃｏｓ　　δ）　　／　８　Ｈ
−ｓｉｎ”δ−−−−・−−−−・・−−−−・−・（
８）この（８）式においてＨＬｉＨ，と近似すると次式
（９）が得られる。

Ｃ−（Ｈ”　ζ”ｃｏｓδ’）　／　２　−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−（９）この式は前
記（６）式に等しい、したがって、前記振幅・位相検出
器５２の出力信号のうち前記振幅Ｂは前記補正演算器５
１に入力され、その補正演算器５１において前記（８）
式の演算を施されてから、前記磁界検出回路４２の出力
信号への直流成分に加えられる。これにより、前記式（
６）の第２項をキャンセルすることができる。

前記振幅・位相検出器５２の出力信号は、前記回転角検
出器５５の出力信号とともに前記Ｘ、　Ｙ制御用モータ
制御信号発生器５３に入力される。

Ｘ、　Ｙ制御用モータ制御信号発生器５３は、前記振幅
・位相検出器５２および回転角検出器５５からの入力信
号に基づいてＨｓｉｎζｓｉｎψ（第７図参照）に比例
するＸｌｌ１ＩＩＩＩ用モ一タ制御信号ＸａおよびＨｓ
ｉｎζｃｏｓψ（第７図参照）に比例するＹ制御用モー
タ制御信号Ｙａを形成し、それらをＸ、　Ｙｆｔ＋ＩＩ
御用モータ駆動器５６に出力する。

前記Ｘ、ＹＩ制御用モータ駆動器５６は入力信号Ｘａ、
Ｙａを増幅してＸ！制制御用モータ駆動信号Ｘ台よびＹ
＠御用モータ駆動信号Ｙｂを形威し、前記Ｘ制御用モー
タ駆動信号ｘｂを前記ＸＮＩｍ用モータ１９に出力する
とともにＹ制御用モータ駆動信号Ｙｂを前記Ｙ制御用モ
ータ１２に出力する。

このとき、Ｘ、ＹＩＩＩ御用モータ１９，１２は、前記
信号Ｘａ、ＹａがＯとなるように前記制御台１３の姿勢
を制御する。

前述の本発明の実施例によれば、スクイラドそのものを
検出コイルとして使用し、従来の検出コイルと、この検
出コイルおよび従来のスクイラド間に設ける磁界伝達部
とが省略されているので、構成が簡素になる。また、ス
クイラド２２のセンサ軸を常時磁界の方向に一致させた
状態で使用するので、磁界の変化分が高精度で検出され
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、種々の変形例が考え
られる。

例えば、磁界を検出するセンサとしてスクイラド２２以
外の種々のセンサを使用することが可能である。その場
合には磁界の変化分だけではなく、磁界の大きさそのも
のを検出することが可能になる。さらに、Ｘ、Ｙ制御用
モータおよび回転シャフト駆動用モータとしては超音波
モータの代わりに、永久磁石を使用しない空心モータ等
の種々のモータを使用することが可能である。

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、制御台
上に回転シャフトを設け、この回転シャフト上にその軸
に対してセンサ軸が所定の角度（たとえば、δ）を有す
るように前記センサを配設し、前記姿勢制御装置は前記
センサの検出信号の交流成分がＯとなるように前記テー
ブルの姿勢を制御するようにしたので、センサは磁界の
方向に対して所定の角度だけずれた方向の磁界成分を常
に検出する。したがって、複数の磁界検出用のセンサを
幾何学的に互いに直角に配置しなくても３次元空間にお
ける磁界を高精度で検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁界検出装置の一実施例の全体構成の
説明図、第２図は同実施例で使用する制御台の説明図、
第３図は同実施例の制御台への駆動力伝達部の説明図、
第４図は同制御台の縦断面図、第５図は第４図の要部拡
大断面図、第６図は同実施例の信号検出部分の詳細説明
図、第７図は同実施例の作用説明図で磁界ベクトルとセ
ンサベクトルを示す図、である。 １３・・・制御台、２０・・・回転シャフト、２２・・
・スクイラド 特許 出 願人 株式会社島津製作所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 磁界検出用のセンサが支持された制御台を直交するＸ軸
   およびＹ軸回りに姿勢制御して、前記センサを磁界の方
   向に対して所定の姿勢に保持する姿勢制御装置を備え、
   前記磁界の方向に対して所定の姿勢に保持されたセンサ
   の検出信号から前記磁界の大きさを検出するようにした
   磁界検出装置において、 前記制御台上に回転シャフトを設け、この回転シャフト
   上にその軸に対してセンサ軸が所定の角度（δ）を有す
   るように前記センサを配設し、前記姿勢制御装置は前記
   センサの検出信号の交流成分が０となるように前記制御
   台の姿勢を制御するようにしたことを特徴とする磁界検
   出装置。