JP2013145193A - 磁界測定装置とその３軸磁界センサを位置決めする方法 - Google Patents

Abstract

【課題】３軸磁界センサを傾斜させた状態で、測定空間中に位置決めする。
【解決手段】測定空間中の第一の直線４８上に第一基準点４４を挟んで等距離にある第一点５２と第二点５４を設定する。次に、第二の直線５０上に第二基準点４６を挟んで等距離にある第三点５６と第四点５８を設定する。第一点５２に磁石を配置して測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値と、第二点５４に磁石を配置して測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値とが等しくなる第一の直線４８上の位置に３軸磁界センサを移動する。第二の直線５０上でも同様の操作をする。そして、第一基準点４４と第二基準点４６を通る直線上に３軸磁界センサを位置決めする。
【選択図】図７

Description

本発明は、高精度に３軸方向の磁界を測定する磁界測定装置とその３軸磁界センサを位置決めする方法に関する。

例えば、永久磁石が設計どおりのバタンに着磁されているかどうかを確認するために、磁気センサが使用される。この磁気センサをプローブ先端に取り付けて、測定対象物近傍の磁界を精密に測定するための装置が開発されている（特許文献１参照）（特許文献２参照）。

特開２００８−２８６７２３号公報 特開２００９−１６８７２４号公報

既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
例えば、３軸方式の磁気センサは一辺が５０ミクロン程度の素子で、数ミリメートル幅の棒状の基板先端付近に搭載されている。この棒状の基板に磁気検出出力取り出し用の電極を取り付け、保護用の樹脂を被覆したものが磁気測定用プローブである。磁界測定機構中でこのプローブの先端を移動させて、測定対象物の近傍磁界を３次元的に測定する。

この磁気センサの取り付け精度には限界があり、磁気センサ全体がプローブに対して傾いて固定されることがある。また、測定対象物の形状が複雑な場合に、プローブを傾斜させて測定をしたいときがある。上記の特許文献１により、プローブを軸にして磁石片を回転させて、鏡像のような磁界を形成しても、磁気センサ全体が傾斜していると、対称性が崩れるため、そのままでは位置決めができない。
上記の課題を解決するために、本発明は次のような磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法を提供することを目的とする。

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成１〉
対象物の発生する磁界を測定するための測定空間を設け、この測定空間中で互いに直交する３軸方向の磁界を測定できる３軸磁界センサを、前記測定空間中に支持して任意の方向に移動させる移動機構を設け、前記測定空間中に前記測定空間の原点に対して特定の関係にある第一基準点を設定し、前記第一基準点を通る第一の直線上に、前記第一基準点を挟んで等距離にある第一点と第二点を設定し、前記第一点と第二点に同一の特性の磁石を配置したとき、前記第一基準点を挟んで点対称または面対称の磁界を形成するように前記磁石を配置する支持体を設けるとともに、前記測定空間中に前記測定空間の原点に対して特定の関係にある前記第一基準点とは異なる第二基準点を設定し、前記第一の直線と交差し前記第二基準点を通る第二の直線上に、前記第二基準点を挟んで等距離にある第三点と第四点を設定し、前記第三点と第四点に同一の特性の磁石を配置したとき、前記第二基準点を挟んで点対称または面対称の磁界を形成するように前記磁石を配置する支持体を設け、前記第一点に磁石を配置して、前記３軸磁界センサにより測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値と、前記第二点に磁石を配置して、前記３軸磁界センサにより測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値とが等しくなる位置に前記３軸磁界センサを移動し、前記第三点に磁石を配置して、前記３軸磁界センサにより測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値と、前記第四点に磁石を配置して、前記３軸磁界センサにより測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値とが等しくなる位置に前記３軸磁界センサを移動して、前記第一基準点と前記第二基準点を通る直線上に、前記３軸磁界センサを位置決めすることを特徴とする磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法。

〈構成２〉
構成１に記載の磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法において、前記第一点と前記第二点に磁石を配置して前記測定をして前記３軸磁界センサを移動する工程と、前記第三点と前記第四点に磁石を配置して前記測定をして前記３軸磁界センサを移動する工程とを、交互に少なくとも２回以上繰り返すことを特徴とする磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法。

〈構成３〉
構成１または２に記載の磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法において、前記第一の直線と前記第二の直線とが同一平面上にあり、前記第一の直線と前記第二の直線の交点を、前記第一基準点および第二基準点とし、前記平面に垂直で前記第一基準点および第二基準点を通る線上に３軸磁界センサを位置決めすることを特徴とする磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法。

〈構成４〉
構成１乃至３のいずれかに記載の磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法において、前記支持体は、前記第一の直線を含む平面と前記第二の直線を含む平面に垂直な軸を回転軸にして、前記磁石の前記回転軸に対する向きを固定したまま当該磁石を前記回転軸の周囲で公転させて、前記磁石を前記第一点、前記第ニ点、前記第三点、または前記第四点に配置する回転体からなることを特徴とする磁界測定装置の３軸磁界センサを前記回転軸上に位置決めする方法。

〈構成５〉
構成１乃至３のいずれかに記載の磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法において、３軸磁界センサを構成するｘセンサとｙセンサとｚセンサの測定値を取得して、これらのうち値が大きい２個のセンサの測定値を選択して、３次元測定磁界ベクトルの絶対値を計算する代わりに、２個のセンサの測定値の絶対値を計算して比較することを特徴とする磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法。

〈構成６〉
対象物の発生する磁界を測定するための測定空間を設け、この測定空間中で互いに直交する３軸方向の磁界を測定できる３軸磁界センサを、前記測定空間中に支持して任意の方向に移動させる移動機構を設け、前記測定空間中に前記測定空間の原点に対して特定の関係にある第一基準点を設定し、前記第一基準点を通る第一の直線上に、前記第一基準点を挟んで等距離にある第一点と第二点を設定し、前記第一点と第二点に同一の特性の磁石を配置したとき、前記第一基準点を挟んで点対称または面対称の磁界を形成するように前記磁石を配置する支持体を設けるとともに、前記測定空間中に前記測定空間の原点に対して特定の関係にある前記第一基準点とは異なる第二基準点を設定し、前記第一の直線と交差し前記第二基準点を通る第二の直線上に、前記第二基準点を挟んで等距離にある第三点と第四点を設定し、前記第三点と第四点に同一の特性の磁石を配置したとき、前記第二基準点を挟んで点対称または面対称の磁界を形成するように前記磁石を配置する支持体を設け、前記支持体が、前記第一点と前記第二点と前記第三点と前記第四点に、それぞれ磁石を配置したときに、前記３軸磁界センサにより測定した３次元測定磁界ベクトルのそれぞれの絶対値を求める演算部と、前記第一点に磁石を配置したとき求めた絶対値と前記第二点に磁石を配置したとき求めた絶対値とが等しくなる位置に前記３軸磁界センサを移動するように前記移動機構を制御し、前記第三点に磁石を配置したとき求めた絶対値と前記第四点に磁石を配置したとき求めた絶対値とが等しくなる位置に前記３軸磁界センサを移動するように前記移動機構を制御して、前記第一基準点と前記第二基準点を通る直線上に、前記３軸磁界センサを位置決めする駆動部を備えたことを特徴とする磁界測定装置。

〈構成１の効果〉
３軸磁界センサを自由に傾斜させた状態で、測定空間中の一定の場所に、３軸磁界センサを正確に位置決めできる。
〈構成２の効果〉
３軸磁界センサを少しずつ移動させて正確に位置決めできる。
〈構成３の効果〉
第一の直線と第二の直線とが同一平面上にあれば、この平面に垂直で基準点を通る線上に３軸磁界センサを位置決めできる。
〈構成４の効果〉
支持体が、磁石の前記回転軸に対する向きを固定したまま、回転軸を中心に磁石を公転させると、第一点から第四点まで、磁石を正確に移動させて、点対称（軸対象）の磁界を形成することができる。
〈構成５の効果〉
３軸磁界センサの３次元測定磁界ベクトルの絶対値を比較する代わりに、２個のセンサの測定値の絶対値を計算して比較してもよいので、演算処理が簡素化され、精度も向上する。

本発明の磁界測定装置の主要部ブロック図である。 対象物の磁界測定方法の一例を示す斜視図である。 既知の磁界センサの位置決め方法の説明図である。 本発明の装置の動作原理を示す説明図である。 センサを貫く磁力線とセンサの傾きとの関係を示す説明図である。 ３軸磁界センサ１８を貫通する磁力線の状態を示す斜視図である。 本実施例による基本的な位置決め方法の説明図である。 磁石の固定状態を説明する説明図である。 本発明の変形例の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。

図１は本発明の磁界測定装置の主要部ブロック図である。
磁界を測定する対象物１２は、マグネットやマグネットを組み込んだり収容したりした構造物や基板等である。図の装置により、対象物１２の周辺に形成される磁界Ｈを精密に測定する。測定空間２０は、対象物１２を固定する台２４の上方に設定する。この台２４を回転軸２８を軸に回転させて、対象物１２の向きを変更しながら、３軸磁界センサ１８を対象物１２の各部に近づけて、周辺磁界を測定する。

３軸磁界センサ１８は、ｘセンサ３０とｙセンサ３２とｚセンサ３４を有する。一軸方向（ｘ又はｙ又はｚ軸方向）の磁界を測定する素子をそれぞれ直行するｘｙｚ軸方向に向けて固定した素子である。これは、測定空間２０中で互いに直交する３軸（ｘｙｚ軸）方向の磁界を測定できる。絶対値演算部３６は、測定磁界のベクトル絶対値を演算処理する部分である。

記憶部３６は、演算結果を比較するために記憶しておく部分である。比較部４０は、測定磁界のベクトル絶対値を比較する部分である。駆動部４２は、比較の対象になった測定磁界のベクトル絶対値が近づくように、移動機構１４を制御する部分である。移動機構１４は、３軸磁界センサ１８をプローブ１６の先端に固定して、これを測定空間２０中に支持して任意の方向に移動させるアクチュエータである。

図の測定空間２０中に、互いに直行するＸＹＺ軸を設定する。測定空間２０中に設定したＸＹＺ軸と、３軸磁界センサ１８固有のｘｙｚ軸とは一致していなくて構わない。３軸磁界センサ１８は任意の傾きを持って、測定空間２０中に支持される。

図２は、対象物の磁界測定方法の一例を示す斜視図である。
図に示すように、対象物１２は様々な形状をしている。プローブ１６の先端に支持した３軸磁界センサ１８を対象物１２の内部まで進入させるために、プローブ１６を傾斜させる必要が生じる。

３軸磁界センサ１８はプローブ１６の先端に配置され、樹脂等で覆われている。従って、外部からその正確な位置を認識できない。３軸磁界センサ１８を構成するｘセンサ、ｙセンサ及びｚセンサの電磁界的に見た正確な位置を、測定空間２０中の特定の位置に位置決めしてから測定を開始する。特許文献１は、ＸＹ平面内でｘｙ２軸センサの位置決め方法を紹介している。

図３は、既知の磁界センサの位置決め方法の説明図である。
まず、図１に示した台２４の上面をＸＹ平面と平行に設定し、台２４に固定した磁石２２を、回転軸２８を軸にして公転させる。特許文献１では、Ｘ軸にほぼ並行に向いたｘセンサとＹ軸にほぼ並行に向いたｙセンサで、磁石２２の形成する磁界を連続測定する。

上記の機構により、図のように、左右の磁石２２によって、台２４上に点対称（回転軸２８から見ると軸対称）の磁界を形成することができる。左側の磁石２２による磁界測定値と右側の磁石２２による磁界測定値とが等しい場所に磁界センサを移動させると、磁界センサを左右の磁石２２の中央に位置決めできる。ＸＹ平面内でこの処理を繰り返すと高い精度で回転軸２８の直上の基準点に磁界センサを位置決めできる。

図４は本発明の装置の動作原理を示す説明図である。
上記の既知の方法は、ＸＹ平面内で磁界を測定する２軸センサの位置決めに最適な方法であった。しかしながら、３軸磁界センサ１８を使用し、３次元の測定空間２０中で、３軸磁界センサ１８に任意の傾斜を持たせて使用する場合の位置決めには必ずしも適切でない。

さらに、図１に示した磁界測定装置では、磁石２２（永久磁石）の形成する磁界を測定して、３軸磁界センサ１８の位置決めをする。磁石２２は、市販されているフェライト等の永久磁石である。図４（ａ）は左右に配置した磁石２２の形成する磁力線（一点鎖線で表示）を台２４の側面から見た状態を示す。図４（ｂ）は、左右に配置した磁石２２の形成する磁力線を台２４の上方から見た状態を示す。

実際には、あまり大型の磁石２２を使用することはできない。その磁石２２により形成される磁界（一点鎖線に示す）は、実際には図３に示すような台２４の面に平行な均一に分布したものではない。磁力線は、磁石２２から離れるほど広がって湾曲する。位置決めをする前の３軸磁界センサ１８は、例えば、図４に示すような場所にある。

図５はセンサを貫く磁力線とセンサの傾きとの関係を示す説明図である。
この図は、ＸＺ平面上の磁力線とセンサの関係を示している。（ａ）はＡ状態と表示し、傾斜したプローブ１６の左側に磁石２２が配置されているところを示す。３軸磁界センサ１８に検出される湾曲した磁力線は、ｘセンサにはほぼ垂直に進入し、ｚセンサには小さい傾きで進入する。

一方、（ｂ）はＢ状態と表示し、傾斜したプローブ１６の右側に磁石２２が配置されているところを示す。３軸磁界センサ１８に検出される湾曲した磁力線は、ｘセンサには小さい傾きで進入し、ｚセンサにはほぼ直角に進入する。従って、各センサによる磁界測定値はいずれも、図３の場合のように、左右の磁石２２の中央で等しくなることはない。

図６は、３軸磁界センサ１８を貫通する磁力線の状態を示す斜視図である。
この図のように、３軸磁界センサ１８は、ｘセンサとｙセンサとｚセンサとを互いにその磁界検出面を直交させて一体化したものである。この素子の寸法は微少なため、素子を貫通する磁力線は全て平行に表示した。

本発明では、図のように、各素子に対して、磁石の位置に応じてそれぞれの傾きを持って磁力線が入射するような場合でも、３軸磁界センサ１８を正確に位置決めする方法を提供する。図５では、ＸＺ平面についてのみ説明したが、ＸＹ平面でも同様のことが生じる。

ここで、図５のＡ状態とＢ状態のときの３軸磁界センサ１８に入射する磁力線に着目する。図１に示した台２４の上方で、回転軸２８の直上に３軸磁界センサ１８が位置しているものとする。このときは、磁石２２がどの位置にあっても、３軸磁界センサ１８と磁石２２の特定の部位との距離は常に一定である。

そして、その特定の部位から発した磁力線が３軸磁界センサ１８に入射するとした場合には、磁界の方向は相違しても距離が一定だから、磁力線の方向に見た磁界強度は一定である。磁界強度は磁路長と透磁率のみに依存するからである。この原理に基づいて、３軸磁界センサ１８と磁石２２との位置関係に関わらず、３軸磁界センサ１８を、例えば、図１の場合には回転軸２８の直上の任意の場所に位置決めする。

図７は本実施例による基本的な位置決め方法の説明図である。
図１に示した磁界測定装置１０を使用して、３軸磁界センサ１８の位置決めをする方法を順に説明する。まず、測定空間２０の原点に対して特定の関係にある基準点４４を設定する。ここにはもう一個の基準点４６が存在するが、図の例では両者が重なっているから、図中の符号を４４（４６）と表示した。基準点４４や４６は（Ｘ＝０，Ｙ＝０，Ｚ＝０）の原点でもよいし、（Ｘ＝ｋ，Ｙ＝ｋ，Ｚ＝ｋ）といった特定の点でもよい。図１の場合にはこれらの基準点４４（４６）は、台２４の上方の、回転軸２８の直上にある点とする。

測定空間２０中に、基準点４４を通る第一の直線４８と、この第一の直線４８と交差し同じく基準点４４を通る第二の直線５０とを設定する。さらに、第一の直線４８上に、基準点４４を挟んで等距離にある第一点５２と第二点５４とを設定する。同様に、第二の直線５０上に、基準点４６を挟んで等距離にある第三点と第四点を設定する。

図１の例では、直上に基準点を配置した回転軸２８を持つ台２４上に、一個の永久磁石２２を固定して、台２４を回転し、永久磁石２２を回転軸２８を中心に公転させて、永久磁石２２を各点上に移動させるように支持体を構成した。この例では、支持体は台２４である。このほかに、回転することのない台上に、磁石を第一点５２〜第四点５８に正確に位置決めする溝やピンを設ける、特許文献２に示したような支持体を採用することができる。

図１に示した支持体は、第一の直線を含む平面と第二の直線を含む平面に垂直な回転軸２８を軸にして、磁石２２の回転軸２８に対する向きを固定したまま当該磁石を回転軸２８の周囲で公転させる。これで、磁石２２を第一点、第ニ点、第三点、または第四点に自由に配置できる。

図１に示した支持体により、第一点５２と第二点５４に、台２４を回転させて同一の特性の磁石２２を配置して、基準点４４を挟んで点対称の磁界を形成することができる。さらに、第三点と第四点に、台２４を回転させて同一の特性の磁石２２を配置したとき、基準点４６を挟んで点対称の磁界を形成することができる。なお、基準点４４や４６を挟んで、基準点に置いた鏡をみるように面対称の磁界を形成しても構わない。

次に、図７を用いて、具体的な位置決め操作を説明する。まず、図７（ａ）に示すように、第一点５２に磁石２２を配置して、３軸磁界センサ１８により測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値を求める。次に、図７（ｂ）に示すように、第二点５４に磁石２２を配置して、３軸磁界センサ１８により測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値を求める。その両者に差がある場合に、両者が等しくなる位置に３軸磁界センサ１８を移動する。これにより、図７（ｂ）に示すように、３軸磁界センサ１８は、第一点５２と第二点５４の中央に移動する。

今度は、図７（ｃ）に示すように、第三点５６に磁石２２を配置して、３軸磁界センサ１８により測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値を求める。次に、第四点５８に磁石２２を配置して、３軸磁界センサ１８により測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値を求める。その両者に差がある場合には、両者が等しくなる位置に３軸磁界センサ１８を移動する。これにより、３軸磁界センサ１８は、第三点５６と第四点５６の中央に移動する。

以上の手順で、基準点４４（４６）を通り、第一の直線４８と第二の直線５０とを含む平面に垂直な軸上に、３軸磁界センサ１８を位置決めすることができる。当初から３軸磁界センサ１８が第一の直線４８と第二の直線５０とを含む平面上にあれば、両者の交点上に３軸磁界センサ１８を位置決めすることができる。

なお、第一点５２から第四点５８の各点に任意の順に磁石２２を配置して、３軸磁界センサ１８により測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値を求める処理を先に実行し、その後、上記のように３次元測定磁界ベクトルの絶対値を比較して３軸磁界センサ１８を移動させてもよい。以上の方法により、３軸磁界センサ１８を自由に傾斜させた状態で、測定空間２０中の一定の場所に、３軸磁界センサ１８を位置決めできる。

図７において、第一点５２に配置した磁石２２と第二点５４に配置した磁石２２の形成する磁界が基準点４４に対して正確に面対称（鏡像関係）にある場合には、図７（ａ）（ｂ）の操作で３軸磁界センサ１８を第二の直線５０を含む面上に移動できる。しかしながら、磁界が基準点４４に対して点対称であっても、面対称でない場合がある。

図８は、磁石の固定状態を説明する説明図である。
図８（ａ）のように、左右に配置された磁石２２が、第一基準点４４を通り第一の直線４８に垂直な面を挟んで、正確に面対称の磁界を形成しているものとする。この場合には、第一の直線４８の中点に第一基準点４４があって、この第一基準点４４を通り第一の直線４８に垂直な面上のどこでも、３軸磁界センサ１８により測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値が左右同一になる。

ところが、図８（ｂ）のように、磁石２２の向きが若干狂っていると、磁界が基準点４４に対して点対称であっても、面対称でない。このとき、３軸磁界センサ１８により測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値が左右同一になるのは、第一基準点４４を通り、若干傾斜した面上になる。

このような場合には、一回で３軸磁界センサ１８を第二の直線５０を通る面上に移動できないから、第一点５２と第二点５４に磁石２２を配置して３軸磁界センサ１８を移動する工程と、第三点５６と第四点５８に磁石２２を配置して３軸磁界センサ１８を移動する工程とを、交互に繰り返す。少なくとも２回以上繰り返せば、３軸磁界センサ１８を、少しずつ、基準点４４を通過する回転軸２８（図１）上の一定の位置に近付けて、最終的に目的の位置に移動できる。

図９は、本発明の変形例の説明図である。
図７の実施例では、３軸磁界センサ１８を台２４の面に平行な面上で、上記の基準点４４（４６）の上方に移動させた。これで、３軸磁界センサ１８を測定空間２０中の特定のＸ座標値とＹ座標値上に位置決めできる。その後、同じ操作を台２４の面に垂直な面上で行えば、３軸磁界センサ１８を測定空間２０中の特定のＺ座標値に位置決めできる。

例えば、図９の（ａ）に示すように、磁石２２を測定空間２０中でＺ軸方向に移動させて、第五点６２に配置する。第一点５２に磁石２２を配置して、３軸磁界センサ１８により測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値を求め、第五点６２に磁石２２を配置して、３軸磁界センサ１８により測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値を求める。その両者に差がある場合には、両者が等しくなる位置に３軸磁界センサ１８を移動する。これにより、３軸磁界センサ１８のＺ座標値が、第一点５２と第五点６２の中央の高さになるまで移動できる。３軸磁界センサ１８がどのように傾いていても構わない。

図９（ｂ）は、実施例１で説明したように、第一の直線４８と第二の直線５０とが同一平面上にあり、第一の直線４８と第二の直線５０の交点を、第一基準点４４（第二基準点４６）とした状態を示す。図の矢印方向に３軸磁界センサ１８を移動させて、第一の直線４８と第二の直線５０とを含む平面に垂直で、第一基準点４４（第二基準点４６）を通る直線上に、３軸磁界センサ１８を位置決めできる。当初から３軸磁界センサ１８が第一の直線４８と第二の直線５０とを含む平面上にあれば、両者の交点上に３軸磁界センサ１８を位置決めすることができる。

図９（ｃ）は、第一の直線４８と第二の直線５０とが別の平面上にある例を示す。
図において、第一の直線４８の両端に配置する磁石と、第二の直線５０の両端に配置する磁石とは、別のもので構わない。この場合でも、図７で説明したのと同様の操作をすると、３軸磁界センサ１８を第一基準点４４と第二基準点４６を通る直線６０上に移動させることができる。

このように、第一の直線４８と第二の直線５０とは必ずしも直交している必要はないが、その場合には、実施例２の方法により、繰り返し操作により、少しずつ３軸磁界センサ１８を移動させて、高精度に３軸磁界センサを位置決めするとよい。また、本発明によれば、例えば、磁石２２が台２４に埋め込まれていて、台２４の面に対して平行な磁力線が存在しないような場合でも、正確に位置決めをすることができる。

以上の実施例では、図９（ａ）に示すように、３軸磁界センサ１８のｘｙｚ軸と測定空間２０のＸＹＺ軸とがいずれも一致せず、磁石２２がどの方向にも均一で平行な磁界を形成しないという状態でも、位置決めができる方法を説明した。第一の直線４８の方向も第二の直線５０の方向も任意で、互いに交差していればよく、両者が同一平面内に無くてもよい。

そして、３軸磁界センサ１８により測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値を比較して位置合わせをした。しかしながら、上記のように磁石２２を回転軸２８（図９では直線６０）を中心に公転させて、第一の直線４８上に直線６０に対して軸対称の位置に磁石を配置する場合には、直線６０と第一の直線４８を含む面を挟んで両側に対称の磁界が形成されるから、直線６０と第一の直線４８を含む面と交差する磁界成分を無視することができる。

即ち、３次元ベクトルでなくて、２次元ベクトルの絶対値を比較しても、同様の結果が得られる。例えば、ｘセンサとｙセンサとｚセンサの測定値を取得して、これらを比較し、値が大きい２個のセンサの測定値を選択して、両者の絶対値を計算する。例えば、磁石を第一点に配置して、ｘセンサの測定値とｚセンサの測定値がｙセンサの測定値よりも大きいときは、ｘセンサの測定値とｚセンサの測定値から、２次元ベクトルの絶対値を求める。

この場合には、磁石を第二点に配置したときにも、ｘセンサの測定値とｚセンサの測定値から、２次元ベクトルの絶対値を求める。そして、他の実施例と同様に絶対値を比較ながら３軸磁界センサ１８を移動する。値が大きい測定値を選択するのは相対的に誤差が少なくなるためである。

このように、２個のセンサの測定値だけを利用して絶対値を計算すると計算が単純化され、誤差も減少するという効果がある。なお、取得した測定値を実際に比較しなくても、値が大きい２個のセンサが予め判明していれば、自動的に該当する測定値を選択するとよい。

１０ 磁界測定装置
１２ 対象物
１４ 移動機構
１６ プローブ
１８ ３軸磁界センサ
２０ 測定空間
２２ 磁石
２４ 台
２８ 回転軸
３０ ｘセンサ
３２ ｙセンサ
３４ ｚセンサ
３６ 絶対値演算部
３８ 記憶部
４０ 比較部
４２ 駆動部
４４ 第一基準点
４６ 第二基準点
４８ 第一の直線
５０ 第二の直線
５２ 第一点
５４ 第二点
５６ 第三点
５８ 第四点
６０ 直線
６２ 第五点

Claims (6)

1. 対象物の発生する磁界を測定するための測定空間を設け、
   この測定空間中で互いに直交する３軸方向の磁界を測定できる３軸磁界センサを、前記測定空間中に支持して任意の方向に移動させる移動機構を設け、
   前記測定空間中に前記測定空間の原点に対して特定の関係にある第一基準点を設定し、
   前記第一基準点を通る第一の直線上に、前記第一基準点を挟んで等距離にある第一点と第二点を設定し、前記第一点と第二点に同一の特性の磁石を配置したとき、前記第一基準点を挟んで点対称または面対称の磁界を形成するように前記磁石を配置する支持体を設けるとともに、
   前記測定空間中に前記測定空間の原点に対して特定の関係にある前記第一基準点とは異なる第二基準点を設定し、
   前記第一の直線と交差し前記第二基準点を通る第二の直線上に、前記第二基準点を挟んで等距離にある第三点と第四点を設定し、前記第三点と第四点に同一の特性の磁石を配置したとき、前記第二基準点を挟んで点対称または面対称の磁界を形成するように前記磁石を配置する支持体を設け、
   前記第一点に磁石を配置して、前記３軸磁界センサにより測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値と、前記第二点に磁石を配置して、前記３軸磁界センサにより測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値とが等しくなる位置に前記３軸磁界センサを移動し、
   前記第三点に磁石を配置して、前記３軸磁界センサにより測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値と、前記第四点に磁石を配置して、前記３軸磁界センサにより測定した３次元測定磁界ベクトルの絶対値とが等しくなる位置に前記３軸磁界センサを移動して、
   前記第一基準点と前記第二基準点を通る直線上に、前記３軸磁界センサを位置決めすることを特徴とする磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法。
2. 請求項１に記載の磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法において、
   前記第一点と前記第二点に磁石を配置して前記測定をして前記３軸磁界センサを移動する工程と、前記第三点と前記第四点に磁石を配置して前記測定をして前記３軸磁界センサを移動する工程とを、交互に少なくとも２回以上繰り返すことを特徴とする磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法。
3. 請求項１または２に記載の磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法において、
   前記第一の直線と前記第二の直線とが同一平面上にあり、前記第一の直線と前記第二の直線の交点を、前記第一基準点および第二基準点とし、前記平面に垂直で前記第一基準点および第二基準点を通る線上に３軸磁界センサを位置決めすることを特徴とする磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法において、
   前記支持体は、前記第一の直線を含む平面と前記第二の直線を含む平面に垂直な軸を回転軸にして、前記磁石の前記回転軸に対する向きを固定したまま当該磁石を前記回転軸の周囲で公転させて、前記磁石を前記第一点、前記第ニ点、前記第三点、または前記第四点に配置する回転体からなることを特徴とする磁界測定装置の３軸磁界センサを前記回転軸上に位置決めする方法。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載の磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法において、
   ３軸磁界センサを構成するｘセンサとｙセンサとｚセンサの測定値を取得して、これらのうち値が大きい２個のセンサの測定値を選択して、３次元測定磁界ベクトルの絶対値を計算する代わりに、２個のセンサの測定値の絶対値を計算して比較することを特徴とする磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法。
6. 対象物の発生する磁界を測定するための測定空間を設け、
   この測定空間中で互いに直交する３軸方向の磁界を測定できる３軸磁界センサを、前記測定空間中に支持して任意の方向に移動させる移動機構を設け、
   前記測定空間中に前記測定空間の原点に対して特定の関係にある第一基準点を設定し、
   前記第一基準点を通る第一の直線上に、前記第一基準点を挟んで等距離にある第一点と第二点を設定し、前記第一点と第二点に同一の特性の磁石を配置したとき、前記第一基準点を挟んで点対称または面対称の磁界を形成するように前記磁石を配置する支持体を設けるとともに、
   前記測定空間中に前記測定空間の原点に対して特定の関係にある前記第一基準点とは異なる第二基準点を設定し、
   前記第一の直線と交差し前記第二基準点を通る第二の直線上に、前記第二基準点を挟んで等距離にある第三点と第四点を設定し、前記第三点と第四点に同一の特性の磁石を配置したとき、前記第二基準点を挟んで点対称または面対称の磁界を形成するように前記磁石を配置する支持体を設け、
   前記支持体が、前記第一点と前記第二点と前記第三点と前記第四点に、それぞれ磁石を配置したときに、前記３軸磁界センサにより測定した３次元測定磁界ベクトルのそれぞれの絶対値を求める演算部と、
   前記第一点に磁石を配置したとき求めた絶対値と前記第二点に磁石を配置したとき求めた絶対値とが等しくなる位置に前記３軸磁界センサを移動するように前記移動機構を制御し、前記第三点に磁石を配置したとき求めた絶対値と前記第四点に磁石を配置したとき求めた絶対値とが等しくなる位置に前記３軸磁界センサを移動するように前記移動機構を制御して、前記第一基準点と前記第二基準点を通る直線上に、前記３軸磁界センサを位置決めする駆動部を備えたことを特徴とする磁界測定装置。

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