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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024062619
(43)【公開日】2024-05-10
(54)【発明の名称】勾配磁界センサ、及び磁性物検出装置
(51)【国際特許分類】
G01R 33/02 20060101AFI20240501BHJP
【ＦＩ】
G01R33/02 B
G01R33/02 Z
G01R33/02 V
【審査請求】未請求
【請求項の数】23
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022170585
(22)【出願日】2022-10-25
(71)【出願人】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100163496
【弁理士】
【氏名又は名称】荒 則彦
(74)【代理人】
【識別番号】100114937
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 裕幸
(72)【発明者】
【氏名】松田 篤史
(72)【発明者】
【氏名】長久保 洋介
【テーマコード（参考）】
2G017
【Ｆターム（参考）】
2G017AA02
2G017AB07
2G017AC07
2G017AD02
2G017BA05
2G017BA15
2G017BA18
2G017CC02
(57)【要約】
【課題】検出対象物の検出感度をより向上させることができる勾配磁界センサを提供する。
【解決手段】第１磁気コアと、第２磁気コアと、前記第１磁気コアに配置される第１コイルと、前記第２磁気コアに配置される第２コイルと、集磁機構と、を備え、前記第２コイルは、前記第１コイルと差動接続され、前記集磁機構は、高透磁率材と、低透磁率材とを含み、前記高透磁率材は、予め決められた第１閾値以上の透磁率を有し、前記低透磁率材は、予め決められた第２閾値未満の透磁率を有し、前記第２閾値は、前記第１閾値以下である、勾配磁界センサ。
【選択図】図２
【解決手段】第１磁気コアと、第２磁気コアと、前記第１磁気コアに配置される第１コイルと、前記第２磁気コアに配置される第２コイルと、集磁機構と、を備え、前記第２コイルは、前記第１コイルと差動接続され、前記集磁機構は、高透磁率材と、低透磁率材とを含み、前記高透磁率材は、予め決められた第１閾値以上の透磁率を有し、前記低透磁率材は、予め決められた第２閾値未満の透磁率を有し、前記第２閾値は、前記第１閾値以下である、勾配磁界センサ。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１磁気コアと、
第２磁気コアと、
前記第１磁気コアに配置される第１コイルと、
前記第２磁気コアに配置される第２コイルと、
集磁機構と、
を備え、
前記第２コイルは、前記第１コイルと差動接続され、
前記集磁機構は、高透磁率材と、低透磁率材とを含み、
前記高透磁率材は、予め決められた第１閾値以上の透磁率を有し、
前記低透磁率材は、予め決められた第２閾値未満の透磁率を有し、
前記第２閾値は、前記第１閾値以下である、
勾配磁界センサ。
第２磁気コアと、
前記第１磁気コアに配置される第１コイルと、
前記第２磁気コアに配置される第２コイルと、
集磁機構と、
を備え、
前記第２コイルは、前記第１コイルと差動接続され、
前記集磁機構は、高透磁率材と、低透磁率材とを含み、
前記高透磁率材は、予め決められた第１閾値以上の透磁率を有し、
前記低透磁率材は、予め決められた第２閾値未満の透磁率を有し、
前記第２閾値は、前記第１閾値以下である、
勾配磁界センサ。
【請求項2】
前記集磁機構は、第１集磁機構と、第２集磁機構とを含み、
前記第１集磁機構は、前記第１磁気コアに対して予め決められた第１配置位置に配置され、
前記第２集磁機構は、前記第２磁気コアに対して予め決められた第２配置位置に配置される、
請求項１に記載の勾配磁界センサ。
前記第１集磁機構は、前記第１磁気コアに対して予め決められた第１配置位置に配置され、
前記第２集磁機構は、前記第２磁気コアに対して予め決められた第２配置位置に配置される、
請求項１に記載の勾配磁界センサ。
【請求項3】
前記第１集磁機構は、直線形状の部分を有し、
前記第２集磁機構は、直線形状の部分を有し、
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第１集磁機構の直線形状の部分と略平行である、
請求項２に記載の勾配磁界センサ。
前記第２集磁機構は、直線形状の部分を有し、
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第１集磁機構の直線形状の部分と略平行である、
請求項２に記載の勾配磁界センサ。
【請求項4】
前記第１磁気コアは、直線形状の部分を有し、
前記第２磁気コアは、直線形状の部分を有し、
前記第１コイルは、前記第１磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第２コイルは、前記第２磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第１集磁機構の直線形状の部分は、前記第１磁気コアの直線形状の部分と略平行であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第２磁気コアの直線形状の部分と略平行である、
請求項３に記載の勾配磁界センサ。
前記第２磁気コアは、直線形状の部分を有し、
前記第１コイルは、前記第１磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第２コイルは、前記第２磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第１集磁機構の直線形状の部分は、前記第１磁気コアの直線形状の部分と略平行であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第２磁気コアの直線形状の部分と略平行である、
請求項３に記載の勾配磁界センサ。
【請求項5】
前記第２磁気コアの直線形状の部分は、前記第２磁気コアの直線形状の部分と直交する方向において、前記第１磁気コアの直線形状の部分と対向しており、
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第２集磁機構の直線形状の部分と直交する方向において、前記第１集磁機構の直線形状の部分と対向しており、
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面は、前記第１磁気コアの直線形状の部分と、前記第２磁気コアの直線形状の部分とを含む仮想的な平面と略平行である、
請求項４に記載の勾配磁界センサ。
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第２集磁機構の直線形状の部分と直交する方向において、前記第１集磁機構の直線形状の部分と対向しており、
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面は、前記第１磁気コアの直線形状の部分と、前記第２磁気コアの直線形状の部分とを含む仮想的な平面と略平行である、
請求項４に記載の勾配磁界センサ。
【請求項6】
前記第１集磁機構は、前記高透磁率材を第１高透磁率材として、Ｎ個の前記第１高透磁率材を含み、且つ、前記低透磁率材を第１低透磁率材として、Ｍ個の前記第１低透磁率材を含み、
前記第２集磁機構は、前記高透磁率材を第２高透磁率材として、Ｎ個の前記第２高透磁率材を含み、且つ、前記低透磁率材を第２低透磁率材として、Ｍ個の前記第２低透磁率材を含み、
前記第１集磁機構では、前記第１高透磁率材と前記第１低透磁率材とが交互に配列され、
前記第２集磁機構では、前記第２高透磁率材と前記第２低透磁率材とが交互に配列され、
前記第２集磁機構における前記高透磁率材と前記低透磁率材との配列は、前記第１集磁機構における前記高透磁率材と前記低透磁率材との配列と同じであり、
Ｎは、１以上の整数であり、
Ｍは、１以上の整数である、
請求項５に記載の勾配磁界センサ。
前記第２集磁機構は、前記高透磁率材を第２高透磁率材として、Ｎ個の前記第２高透磁率材を含み、且つ、前記低透磁率材を第２低透磁率材として、Ｍ個の前記第２低透磁率材を含み、
前記第１集磁機構では、前記第１高透磁率材と前記第１低透磁率材とが交互に配列され、
前記第２集磁機構では、前記第２高透磁率材と前記第２低透磁率材とが交互に配列され、
前記第２集磁機構における前記高透磁率材と前記低透磁率材との配列は、前記第１集磁機構における前記高透磁率材と前記低透磁率材との配列と同じであり、
Ｎは、１以上の整数であり、
Ｍは、１以上の整数である、
請求項５に記載の勾配磁界センサ。
【請求項7】
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する第１方向において、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸と、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸とは、略重なっており、
前記第１方向において、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１集磁機構の中心は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第１磁気コアの中心と略一致しており、
前記第１方向において、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸と、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸とは、略重なっており、
前記第１方向において、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２集磁機構の中心は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第２磁気コアの中心と略一致している、
請求項６に記載の勾配磁界センサ。
前記第１方向において、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１集磁機構の中心は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第１磁気コアの中心と略一致しており、
前記第１方向において、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸と、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸とは、略重なっており、
前記第１方向において、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２集磁機構の中心は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第２磁気コアの中心と略一致している、
請求項６に記載の勾配磁界センサ。
【請求項8】
前記第１高透磁率材の数と、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１高透磁率材の長さと、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１低透磁率材の長さとのそれぞれは、前記第１磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第３閾値と、前記第１集磁機構の直線形状の部分に占める前記第１高透磁率材の割合へ前記第１高透磁率材の比透磁率を乗じた第１比透磁率割合とに基づいて決められ、
前記第２高透磁率材の数と、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２高透磁率材の長さと、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２低透磁率材の長さとのそれぞれは、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第４閾値と、前記第２集磁機構の直線形状の部分に占める前記第２高透磁率材の割合へ前記第２高透磁率材の比透磁率を乗じた第２比透磁率割合とに基づいて決められる、
請求項７に記載の勾配磁界センサ。
前記第２高透磁率材の数と、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２高透磁率材の長さと、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２低透磁率材の長さとのそれぞれは、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第４閾値と、前記第２集磁機構の直線形状の部分に占める前記第２高透磁率材の割合へ前記第２高透磁率材の比透磁率を乗じた第２比透磁率割合とに基づいて決められる、
請求項７に記載の勾配磁界センサ。
【請求項9】
前記第１比透磁率割合と前記第２比透磁率割合とのそれぞれは、前記高透磁率材の比透磁率の０．１倍以上、前記高透磁率材の比透磁率の０．９倍以下の範囲内の値である、
請求項８に記載の勾配磁界センサ。
請求項８に記載の勾配磁界センサ。
【請求項10】
前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１集磁機構の直線形状の部分の長さは、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第１磁気コアの直線形状の部分の長さと、前記第１磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第５閾値とに基づいて決められ、
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２集磁機構の直線形状の部分の長さは、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第２磁気コアの直線形状の部分の長さと、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第６閾値とに基づいて決められる、
請求項９に記載の勾配磁界センサ。
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２集磁機構の直線形状の部分の長さは、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第２磁気コアの直線形状の部分の長さと、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第６閾値とに基づいて決められる、
請求項９に記載の勾配磁界センサ。
【請求項11】
前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１集磁機構の直線形状の部分の長さは、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第１磁気コアの直線形状の部分の長さの０．９以上であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２集磁機構の直線形状の部分の長さは、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第２磁気コアの直線形状の部分の長さの０．９以上である、
請求項１０に記載の勾配磁界センサ。
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２集磁機構の直線形状の部分の長さは、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第２磁気コアの直線形状の部分の長さの０．９以上である、
請求項１０に記載の勾配磁界センサ。
【請求項12】
第１磁気コア直径に対する第１集磁機構幅の割合は、前記第１磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第７閾値に基づいて決められ、
前記第１磁気コア直径は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第１集磁機構幅は、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と平行な方向であり、且つ、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向と直交する方向における前記第１集磁機構の長さであり、
第２磁気コア直径に対する第２集磁機構幅の割合は、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第８閾値に基づいて決められ、
前記第２磁気コア直径は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第２集磁機構幅は、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と平行な方向であり、且つ、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向と直交する方向における前記第２集磁機構の長さである、
請求項７に記載の勾配磁界センサ。
前記第１磁気コア直径は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第１集磁機構幅は、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と平行な方向であり、且つ、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向と直交する方向における前記第１集磁機構の長さであり、
第２磁気コア直径に対する第２集磁機構幅の割合は、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第８閾値に基づいて決められ、
前記第２磁気コア直径は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第２集磁機構幅は、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と平行な方向であり、且つ、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向と直交する方向における前記第２集磁機構の長さである、
請求項７に記載の勾配磁界センサ。
【請求項13】
前記第１磁気コア直径に対する前記第１集磁機構幅の割合と、前記第２磁気コア直径に対する前記第２集磁機構幅の割合とのそれぞれは、０．５以上６０以下の範囲内の値である、
請求項１２に記載の勾配磁界センサ。
請求項１２に記載の勾配磁界センサ。
【請求項14】
第１磁気コア直径に対する第１集磁機構高さの割合は、前記第１磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第９閾値に基づいて決められ、
前記第１磁気コア直径は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第１集磁機構高さは、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における前記第１集磁機構の長さであり、
第２磁気コア直径に対する第２集磁機構高さの割合は、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第１０閾値に基づいて決められ、
前記第２磁気コア直径は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第２集磁機構高さは、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における前記第２集磁機構の長さである、
請求項７に記載の勾配磁界センサ。
前記第１磁気コア直径は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第１集磁機構高さは、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における前記第１集磁機構の長さであり、
第２磁気コア直径に対する第２集磁機構高さの割合は、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第１０閾値に基づいて決められ、
前記第２磁気コア直径は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第２集磁機構高さは、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における前記第２集磁機構の長さである、
請求項７に記載の勾配磁界センサ。
【請求項15】
前記第１磁気コア直径に対する前記第１集磁機構高さの割合と、前記第２磁気コア直径に対する前記第２集磁機構高さの割合とのそれぞれは、０．５以上５０以下の範囲内の値である、
請求項１４に記載の勾配磁界センサ。
請求項１４に記載の勾配磁界センサ。
【請求項16】
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における第１コイル外周と前記第１集磁機構との間の最短距離は、前記第１集磁機構高さと、前記第１磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第１１閾値とに基づいて決められ、
前記第１コイル外周は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１コイルを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の円周のことであり、
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における第２コイル外周と前記第２集磁機構との間の最短距離は、前記第２集磁機構高さと、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第１２閾値とに基づいて決められ、
前記第２コイル外周は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２コイルを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の円周のことである、
請求項１４に記載の勾配磁界センサ。
前記第１コイル外周は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１コイルを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の円周のことであり、
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における第２コイル外周と前記第２集磁機構との間の最短距離は、前記第２集磁機構高さと、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第１２閾値とに基づいて決められ、
前記第２コイル外周は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２コイルを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の円周のことである、
請求項１４に記載の勾配磁界センサ。
【請求項17】
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における前記第１コイル外周と前記第１集磁機構との間の最短距離は、０以上であり、且つ、前記第１集磁機構高さの４倍以下の範囲内の値であり、
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における前記第２コイル外周と前記第２集磁機構との間の最短距離は、０以上であり、且つ、前記第２集磁機構高さの４倍以下の範囲内の値である、
請求項１６に記載の勾配磁界センサ。
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における前記第２コイル外周と前記第２集磁機構との間の最短距離は、０以上であり、且つ、前記第２集磁機構高さの４倍以下の範囲内の値である、
請求項１６に記載の勾配磁界センサ。
【請求項18】
前記第１磁気コアは、直線形状の部分を有し、
前記第２磁気コアは、直線形状の部分を有し、
前記第１コイルは、前記第１磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第２コイルは、前記第２磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第１集磁機構の直線形状の部分は、前記第１磁気コアの直線形状の部分と非平行であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第２磁気コアの直線形状の部分と非平行である、
請求項３に記載の勾配磁界センサ。
前記第２磁気コアは、直線形状の部分を有し、
前記第１コイルは、前記第１磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第２コイルは、前記第２磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第１集磁機構の直線形状の部分は、前記第１磁気コアの直線形状の部分と非平行であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第２磁気コアの直線形状の部分と非平行である、
請求項３に記載の勾配磁界センサ。
【請求項19】
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１集磁機構を切断した場合の断面の形状は、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１集磁機構を切断した場合の断面の形状と略同じである、
請求項３に記載の勾配磁界センサ。
請求項３に記載の勾配磁界センサ。
【請求項20】
前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１集磁機構を切断した場合の断面の形状は、四角形であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２集磁機構を切断した場合の断面の形状は、四角形である、
請求項１９に記載の勾配磁界センサ。
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２集磁機構を切断した場合の断面の形状は、四角形である、
請求項１９に記載の勾配磁界センサ。
【請求項21】
前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１集磁機構を切断した場合の断面の形状は、正方形であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２集磁機構を切断した場合の断面の形状は、正方形である、
請求項２０に記載の勾配磁界センサ。
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２集磁機構を切断した場合の断面の形状は、正方形である、
請求項２０に記載の勾配磁界センサ。
【請求項22】
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸は、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸と略一致している、
請求項３に記載の勾配磁界センサ。
請求項３に記載の勾配磁界センサ。
【請求項23】
勾配磁界センサを備え、
前記勾配磁界センサは、
第１磁気コアと、
第２磁気コアと、
前記第１磁気コアに配置される第１コイルと、
前記第２磁気コアに配置される第２コイルと、
集磁機構と、
を備え、
前記第２コイルは、前記第１コイルと差動接続され、
前記集磁機構は、高透磁率材と、低透磁率材とを含み、
前記高透磁率材は、予め決められた第１閾値以上の透磁率を有し、
前記低透磁率材は、予め決められた第２閾値未満の透磁率を有し、
前記第２閾値は、前記第１閾値以下である、
磁性物検出装置。
前記勾配磁界センサは、
第１磁気コアと、
第２磁気コアと、
前記第１磁気コアに配置される第１コイルと、
前記第２磁気コアに配置される第２コイルと、
集磁機構と、
を備え、
前記第２コイルは、前記第１コイルと差動接続され、
前記集磁機構は、高透磁率材と、低透磁率材とを含み、
前記高透磁率材は、予め決められた第１閾値以上の透磁率を有し、
前記低透磁率材は、予め決められた第２閾値未満の透磁率を有し、
前記第２閾値は、前記第１閾値以下である、
磁性物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、勾配磁界センサ、及び磁性物検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
２つの異なる地点それぞれにおける磁界の強さの勾配を検出する勾配磁界センサについての研究、開発が行われている。ここで、当該勾配は、当該２つの異なる地点それぞれにおける磁界の強さの差分のことである。
【0003】
勾配磁界センサは、２つの異なる地点それぞれにおける磁界の強さを検出するため、２つのセンサヘッドを備える。勾配磁界センサでは、これら２つのセンサヘッドのうちの一方が、これら２つの異なる地点のうちの一方における磁界の強さを検出する。また、勾配磁界センサでは、これら２つのセンサヘッドのうちの他方が、これら２つの異なる地点のうちの他方における磁界の強さを検出する。そして、勾配磁界センサは、これら２つのセンサヘッドから出力される信号に応じて、これら２つの異なる地点における磁界の強さの勾配を検出する。これら２つの異なる地点における磁界の強さの勾配は、磁界を変化させることが可能な物体の有無によって変化する。これを利用し、勾配磁界センサは、このような物体を検出対象物とし、検出対象物を検出することができる。
【0004】
これに関し、交流電源が有する第１電源端子が接続される交流電源接続端子と、交流電源接続端子とグラウンドとの間に接続される第１磁気コアと、交流電源接続端子とグラウンドとの間において第１磁気コアと並列に接続される第２磁気コアと、交流電源接続端子と、第１磁気コアと第２磁気コアとの少なくとも一方との間に接続され、第１磁気コアと第２磁気コアとの少なくとも一方に流れる交流電流を制御する交流電流制御部と、第１磁気コアに巻回される第１検出コイルと、第２磁気コアに巻回され、且つ、第１検出コイルと差動接続される第２検出コイルと、第１検出コイルから出力される第１電圧と、第２検出コイルから出力される第２電圧との差分に応じた電圧を検出する検出回路と、を備える勾配磁界センサが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２２－０１９１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に記載されたような勾配磁界センサは、第１磁気コアによる検出対象物の検出感度と、第２磁気コアによる検出対象物の検出感度とを略一致又は一致させることによってノイズを低減し、検出対象物の検出感度を向上させることができる。しかしながら、当該勾配磁界センサでは、検出対象物が小さくなるほど、又は、磁化された検出対象物の磁力が弱いほど、検出対象物の検出感度が十分ではなくなり、その結果、検出対象物の検出に失敗してしまう場合があった。
【0007】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、検出対象物の検出感度をより向上させることができる勾配磁界センサ、及び磁性物検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様は、第１磁気コアと、第２磁気コアと、前記第１磁気コアに配置される第１コイルと、前記第２磁気コアに配置される第２コイルと、集磁機構と、を備え、前記第２コイルは、前記第１コイルと差動接続され、前記集磁機構は、高透磁率材と、低透磁率材とを含み、前記高透磁率材は、予め決められた第１閾値以上の透磁率を有し、前記低透磁率材は、予め決められた第２閾値未満の透磁率を有し、前記第２閾値は、前記第１閾値以下である、勾配磁界センサである。
【0009】
また、本発明の一態様は、勾配磁界センサを備え、前記勾配磁界センサは、第１磁気コアと、第２磁気コアと、前記第１磁気コアに配置される第１コイルと、前記第２磁気コアに配置される第２コイルと、集磁機構と、を備え、前記第２コイルは、前記第１コイルと差動接続され、前記集磁機構は、高透磁率材と、低透磁率材とを含み、前記高透磁率材は、予め決められた第１閾値以上の透磁率を有し、前記低透磁率材は、予め決められた第２閾値未満の透磁率を有する、磁性物検出装置である。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、検出対象物の検出感度をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】磁性物検出装置１の構成の一例を示す図である。
【図3】検出対象物ＤＭから発生した磁束のうち第１磁気コアＣＲ１と鎖交する磁束の量を第１集磁機構ＣＭ１が増加させている様子の一例を示す図である。
【図4】勾配磁界センサ１２が第１集磁機構ＣＭ１を備えていない場合において、検出対象物ＤＭから発生した磁束のうちの一部が第１磁気コアＣＲ１と鎖交している様子の一例を示す図である。
【図6】ノイズとなる磁束が第１磁気コアＣＲ１及び第２磁気コアＣＲ２のそれぞれと鎖交せずに第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２を通る経路を流れる様子の一例を示す図である。
【図7】勾配磁界センサ１２が第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２を備えていない場合において、図６に示したノイズとなる磁束が第１磁気コアＣＲ１及び第２磁気コアＣＲ２と鎖交する様子の一例を示す図である。
【図8】第１集磁機構ＣＭ１における第１高透磁率材の数Ｎと、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向における第１高透磁率材の長さｔと、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向における第１低透磁率材の長さｔ’とのそれぞれの決め方を説明するための図である。
【図9】対象状態の勾配磁界センサ１２において第１比透磁率割合ｍａｇの値を変化させた場合の、第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す図である。
【図10】第１磁気コアＣＲ１の中心軸方向における第１磁気コアＣＲ１の長さＬｃｏｒｅに対する、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向における第１集磁機構ＣＭ１の長さＬｔｏｔａｌの割合の決め方を説明するための図である。
【図11】対象状態の勾配磁界センサ１２において長さＬｃｏｒｅに対する長さＬｔｏｔａｌの割合の値を変化させた場合の、第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す図である。
【図12】第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構幅ｗ１の割合の決め方を説明するための図である。
【図13】対象状態の勾配磁界センサ１２において第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構幅ｗ１の割合の値を変化させた場合の、第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す図である。
【図14】第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構高さｈ１の割合の決め方を説明するための図である。
【図15】対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構高さｈ１の割合の値を変化させた場合の、第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す図である。
【図16】第１集磁機構高さｈ１に対する第１離間距離ｇ１の割合の決め方を説明するための図である。
【図17】対象状態の勾配磁界センサ１２において第１集磁機構高さｈ１に対する第１離間距離ｇ１の割合の値を変化させた場合の、第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す図である。
【図18】勾配磁界センサ１２の検出感度の一例を示す図である。
【図19】勾配磁界センサ１２が検出するノイズの一例を示す図である。
【図20】勾配磁界センサ１２により検出されたノイズについてのノイズ・フロアの一例を示す図である。
【図21】２つの磁気シールドが設けられた勾配磁界センサ１２の様子の一例を示す斜視図である。
【図22】勾配磁界センサ１２の回路構成の一例を示す図である。
【図23】複数の磁性体を含む第１磁気コアＣＲ１の構成の一例を示す図である。
【図24】第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２の構成の変形例を示す図である。
【図25】勾配磁界センサ１２Ａの回路構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【0013】
＜磁性物検出装置の概要＞
まず、本実施形態に係る磁性物検出装置の概要について説明する。
まず、本実施形態に係る磁性物検出装置の概要について説明する。
【0014】
実施形態に係る磁性物検出装置は、実施形態に係る勾配磁界センサを備え、勾配磁界センサは、第１磁気コアと、第２磁気コアと、第１磁気コアに配置される第１コイルと、第２磁気コアに配置される第２コイルと、集磁機構を備える。ここで、第２コイルは、第１コイルと差動接続される。集磁機構は、高透磁率材と、低透磁率材を含む。高透磁率材は、予め決められた第１閾値以上の透磁率を有する。低透磁率材は、予め決められた第２閾値未満の透磁率を有する。そして、第２閾値は、第１閾値以下である。
【0015】
これにより、実施形態に係る勾配磁界センサ、及び実施形態に係る磁性物検出装置は、検出対象物の検出感度をより向上させることができる。
【0016】
以下では、実施形態に係る磁性物検出装置と、実施形態に係る勾配磁界センサとのそれぞれの構成について、詳しく説明する。
【0017】
＜磁性物検出装置の構成＞
以下、実施形態に係る磁性物検出装置の一例として磁性物検出装置１を例に挙げて、実施形態に係る磁性物検出装置の構成について説明する。ここで、実施形態では、直流電力に応じた電気信号、又は交流電力に応じた電気信号を伝送する導体のことを、伝送路と称して説明する。伝送路は、例えば、基板上にプリントされた導体であってもよく、導体が線状に形成された導線であってもよく、他の導体であってもよい。また、実施形態では、電圧と称した場合、所定の基準となる電位からの電位差を意味し、基準となる電位についての図示及び説明を省略する。ここで、基準となる電位は、如何なる電位であってもよい。実施形態では、一例として、基準となる電位がグラウンド電位である場合について説明する。また、実施形態では、グラウンドと称した場合、同一のグラウンドを示す。
以下、実施形態に係る磁性物検出装置の一例として磁性物検出装置１を例に挙げて、実施形態に係る磁性物検出装置の構成について説明する。ここで、実施形態では、直流電力に応じた電気信号、又は交流電力に応じた電気信号を伝送する導体のことを、伝送路と称して説明する。伝送路は、例えば、基板上にプリントされた導体であってもよく、導体が線状に形成された導線であってもよく、他の導体であってもよい。また、実施形態では、電圧と称した場合、所定の基準となる電位からの電位差を意味し、基準となる電位についての図示及び説明を省略する。ここで、基準となる電位は、如何なる電位であってもよい。実施形態では、一例として、基準となる電位がグラウンド電位である場合について説明する。また、実施形態では、グラウンドと称した場合、同一のグラウンドを示す。
【0018】
図１は、磁性物検出装置１の構成の一例を示す図である。ここで、三次元座標系ＴＣは、三次元座標系ＴＣが描かれた図における方向を示す三次元直交座標系である。以下では、説明の便宜上、三次元座標系ＴＣにおけるＸ軸を、単にＸ軸と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、三次元座標系ＴＣにおけるＹ軸を、単にＹ軸と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、三次元座標系ＴＣにおけるＺ軸を、単にＺ軸と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、Ｚ軸の正方向を上又は上方向と称し、Ｚ軸の負方向を下又は下方向と称して説明する。
【0019】
磁性物検出装置１は、検出対象物を磁界により検出する装置である。検出対象物は、磁界を変化させることが可能な物体のことであり、例えば、磁化された磁性体のことである。
【0020】
磁性物検出装置１は、例えば、枠体ＣＳと、第１ローラＲＬ１と、第２ローラＲＬ２と、着磁装置１１と、勾配磁界センサ１２と、情報処理装置２０を備える。そして、勾配磁界センサ１２は、第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２との２つのセンサヘッドを備える。なお、図１では、図が煩雑になるのを防ぐため、磁性物検出装置１における情報処理装置２０と他の部材とを接続するケーブルについては、省略している。また、磁性物検出装置１は、枠体ＣＳと、第１ローラＲＬ１と、第２ローラＲＬ２と、着磁装置１１と、情報処理装置２０とのうちの一部又は全部を備えない構成であってもよい。また、磁性物検出装置１は、枠体ＣＳと、第１ローラＲＬ１と、第２ローラＲＬ２と、着磁装置１１と、情報処理装置２０とのうちの一部又は全部に代えて、他の部材、他の装置等を、勾配磁界センサ１２とともに備える構成であってもよい。また、磁性物検出装置１は、枠体ＣＳと、第１ローラＲＬ１と、第２ローラＲＬ２と、着磁装置１１と、情報処理装置２０との全部に加えて、他の部材、他の装置等を、勾配磁界センサ１２とともに備える構成であってもよい。
【0021】
枠体ＣＳには、磁性物検出装置１の各部材が取り付けられる。枠体ＣＳは、主として、図示しない天板と、図示しない底板と、天板と底板とを接続する複数の支柱とから構成される。図１に示した例では、枠体ＣＳの外形状は、ほぼ直方体形状である。なお、枠体ＣＳの外形状は、如何なる形状であってもよい。
【0022】
枠体ＣＳの内部には、第１ローラＲＬ１と、第２ローラＲＬ２とが設けられている。
【0023】
第１ローラＲＬ１は、検出対象物の付着の有無を検査される対象となるシート部材ＳＴがロール状に巻かれたローラのことである。第２ローラＲＬ２は、第１ローラＲＬ１から引き出されたシート部材ＳＴを所定の経路に沿って搬送させながら巻き取るローラのことである。第２ローラＲＬ２は、図示しないサーボモータ等により回転させられる。これにより、第２ローラＲＬ２は、第１ローラＲＬ１から引き出されたシート部材ＳＴを巻き取ることができる。すなわち、第２ローラＲＬ２は、駆動ローラである。そして、第１ローラＲＬ１は、第２ローラＲＬ２の回転に応じてシート部材ＳＴが巻き取られながら回転する受動ローラである。なお、当該サーボモータは、例えば、情報処理装置２０により制御される。
【0024】
シート部材ＳＴは、第１ローラＲＬ１から引き出されて第２ローラＲＬ２により巻き取られるまでの間に、着磁装置１１により発生させられた磁界の中を搬送させられる。これにより、シート部材ＳＴに付着した磁性体は、磁化する。すなわち、図１に示した例では、磁性物検出装置１は、着磁装置１１により磁化された磁性体を、検出対象物として検出する。シート部材ＳＴは、当該磁界の中を搬送させられた後、勾配磁界センサ１２が検出対象物の有無を検出可能な所定の検出領域を搬送させられる。そして、シート部材ＳＴは、第２ローラＲＬ２に巻き付けられる。
【0025】
ここで、着磁装置１１は、所定の磁化領域に所定の強さの磁界を発生させ、磁化領域内に入った磁性体を磁化する装置である。着磁装置１１については、既知の装置であるため、これ以上の詳細な説明を省略する。
【0026】
勾配磁界センサ１２は、前述の検出領域における２つの異なる地点のそれぞれに配置されたセンサヘッド、すなわち、第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２とにより、当該２つの異なる地点における磁界の強さの勾配を検出する。これにより、勾配磁界センサ１２から出力される検出信号を取得する情報処理装置２０は、検出信号に基づいて、検出領域を搬送されたシート部材ＳＴに検出対象物が付着していたか否かを判定することができる。なお、以下では、説明の便宜上、第１センサヘッドＳ１が配置された地点と第２センサヘッドＳ２が配置された地点との２つの地点における磁界の強さの勾配を、単に勾配と称して説明する。
【0027】
ここで、図２は、図１に示した勾配磁界センサ１２の斜視図である。なお、図２に示した矢印Ａ１は、勾配磁界センサ１２に対してシート部材ＳＴが動く方向を示す。また、図２に示した検出対象物ＤＭは、勾配磁界センサ１２が検出する検出対象物の一例である。検出対象物ＤＭは、実際にはシート部材ＳＴに付着している。しかしながら、図２では、図が煩雑になるのを防ぐため、シート部材ＳＴを省略し、検出対象物ＤＭのみを示している。このため、図２では、矢印Ａ１は、検出対象物ＤＭが動く方向を示している。
【0028】
勾配磁界センサ１２は、第１センサヘッドＳ１、第２センサヘッドＳ２とともに、第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２とが接続される本体部と、集磁機構ＣＭを備える。ここで、勾配磁界センサ１２の本体部には、勾配磁界センサ１２を制御する各種の回路を含む基板が搭載されている。第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２とのそれぞれは、これらの各種の回路のうちの少なくとも一部に、電気的に接続される。そして、第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２とのそれぞれは、勾配磁界センサ１２の本体部により支持される。なお、図２では、図を簡略化するため、勾配磁界センサ１２の本体部が省略されている。
【0029】
第１センサヘッドＳ１は、予め決められた第１位置の磁界の強度を検出する。第２センサヘッドＳ２は、第１位置と異なる第２位置の磁界の強度を検出する。第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２とのそれぞれは、直線形状の部分を有する。以下では、一例として、図２に示したように、第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２とのそれぞれが、全体として略直線形状のセンサヘッドである場合について説明する。このため、図２に示した例では、第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２とは、Ｘ軸と平行な方向に向かって延伸する直線形状の物体として描かれている。そして、当該例では、第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２は、第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２を含む平面が、ＸＹ平面と平行になるように配置されている。ＸＹ平面は、Ｘ軸とＹ軸とによって張られる仮想的な平面のことである。また、当該例では、第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２とは、互いに対向し、且つ、互いに平行に並んで配置されている。これにより、勾配磁界センサ１２は、磁界を検出する方向を同じ方向とすることができ、その結果、地磁気、遠方一様時間等のノイズとなる磁界に対しての検出感度を、第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２とのそれぞれにおいて互いに略同じにすることができる。なお、第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２とは、当該平面がＸＹ平面と非平行になるように配置されてもよい。また、第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２とは、互いに非平行に並んで配置されてもよい。また、第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２とは、同軸上に配置されてもよい。なお、第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２とのうちのいずれか一方又は両方は、略直線形状のセンサヘッドに代えて、直線形状を有する他の形状のセンサヘッドであってもよく、直線形状を有さない他の形状のセンサヘッドであってもよい。また、本実施形態において全体が略直線形状の各種の部材（例えば、第１センサヘッドＳ１、第２センサヘッドＳ２のそれぞれ等）についての説明は、それらの各種の部材が部分的に直線形状であった場合、それらの各種の部材それぞれの直線形状の部分に対して適用される。
【0030】
また、第１センサヘッドＳ１は、図２に示したように、第１磁気コアＣＲ１と、第１コイルＣＬ１を備える。
【0031】
第１磁気コアＣＲ１は、直線形状の部分を有する。ここで、この一例において、第１センサヘッドＳ１は、全体として略直線形状のセンサヘッドである。この場合、第１磁気コアＣＲ１も、図２に示したように、第１磁気コアＣＲ１が全体として略直線形状の磁気コアである。また、以下では、一例として、略直線形状の第１磁気コアＣＲ１が延伸する方向と直交する仮想的な平面によって第１磁気コアＣＲ１を切断した場合の断面の形状が、円形状である場合について説明する。すなわち、この場合、第１磁気コアＣＲ１は、円柱形状の磁気コアである。ここで、図２に示した例では、第１磁気コアＣＲ１が延伸する方向は、Ｘ軸と平行な方向である。以下では、説明の便宜上、当該断面を、第１磁気コアＣＲ１の断面と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、第１磁気コアＣＲ１が延伸する方向へ向かって当該断面の中心（すなわち、図心、重心等）を通る軸を、第１磁気コアＣＲ１の中心軸と称して説明する。そして、以下では、説明の便宜上、第１磁気コアＣＲ１が延伸する方向を、第１磁気コアＣＲ１の中心軸方向と称して説明する。なお、第１磁気コアＣＲ１の断面の形状は、円形状に代えて、楕円形状であってもよく、矩形状であってもよく、他の形状であってもよい。
【0032】
第１コイルＣＬ１は、第１磁気コアＣＲ１に配置される。より具体的には、第１コイルＣＬ１は、第１磁気コアＣＲ１の周囲にソレノイドコイルとして配置された（巻回された）導体である。このため、第１コイルＣＬ１には、第１磁気コアＣＲ１に磁束が鎖交した場合、鎖交した磁束の変化に応じた電流が流れる。そして、第１コイルＣＬ１に流れる電流の値は、第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量が増加するほど大きくなり、第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量が減少するほど小さくなる。
【0033】
第２磁気コアＣＲ２は、直線形状の部分を有する。ここで、この一例において、第２センサヘッドＳ２は、全体として略直線形状のセンサヘッドである。この場合、第２磁気コアＣＲ２も、図２に示したように、第２磁気コアＣＲ２が全体として略直線形状の磁気コアである。また、以下では、一例として、略直線形状の第２磁気コアＣＲ２が延伸する方向と直交する仮想的な平面によって第２磁気コアＣＲ２を切断した場合の断面の形状が、製造誤差等によるずれを除いて第１磁気コアＣＲ１の断面の形状と略同じ形状、すなわち、円形状である場合について説明する。すなわち、この場合、第２磁気コアＣＲ２は、円柱形状の磁気コアである。ここで、図２に示した例では、第２磁気コアＣＲ２が延伸する方向は、Ｘ軸と平行な方向である。以下では、説明の便宜上、当該断面を、第２磁気コアＣＲ２の断面と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、第２磁気コアＣＲ２が延伸する方向へ向かって当該断面の中心（すなわち、図心、重心等）を通る軸を、第２磁気コアＣＲ２の中心軸と称して説明する。そして、以下では、説明の便宜上、第２磁気コアＣＲ２が延伸する方向を、第２磁気コアＣＲ２の中心軸方向と称して説明する。なお、第２磁気コアＣＲ２の断面の形状は、円形状に代えて、楕円形状であってもよく、矩形状であってもよく、他の形状であってもよい。
【0034】
第２コイルＣＬ２は、第２磁気コアＣＲ２に配置される。より具体的には、第２コイルＣＬ２は、第２磁気コアＣＲ２の周囲にソレノイドコイルとして配置された（巻回された）導体である。このため、第２コイルＣＬ２には、第２磁気コアＣＲ２に磁束が鎖交した場合、鎖交した磁束の変化に応じた電流が流れる。そして、第２コイルＣＬ２に流れる電流の値は、第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量が増加するほど大きくなり、第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量が減少するほど小さくなる。
【0035】
ここで、第２コイルＣＬ２は、第１コイルＣＬ１と差動接続される。なお、第１コイルＣＬ１及び第２コイルＣＬ２を含む勾配磁界センサ１２の回路構成については、後述する。
【0036】
勾配磁界センサ１２は、センサヘッド領域の直下を通過する検出対象物を検出する。センサヘッド領域は、このような構成の第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２とのそれぞれを対向する辺として有する仮想的な四角形の領域のことである。なお、第１センサヘッドＳ１の一部が非直線形状であり、且つ、第２センサヘッドＳ２の一部が非直線形状である場合、センサヘッド領域は、第１センサヘッドＳ１が有する直線形状の部分と、第２センサヘッドＳ２が有する直線形状の部分とのそれぞれを対向する辺として有する仮想的な四角形の領域のことである。
【0037】
集磁機構ＣＭは、検出対象物から発生する磁束のうち第１磁気コアＣＲ１と鎖交する磁束の量を増加させるとともに、検出対象物から発生する磁束のうち第２磁気コアＣＲ２と鎖交する磁束の量を増加させる部材である。以下では、一例として、図２に示したように、集磁機構ＣＭが、第１集磁機構ＣＭ１と、第２集磁機構ＣＭ２を含む場合について説明する。なお、集磁機構ＣＭは、第１集磁機構ＣＭ１と第２集磁機構ＣＭ２に加えて、他の１以上の集磁機構を備える構成であってもよい。また、集磁機構ＣＭは、第１集磁機構ＣＭ１と第２集磁機構ＣＭ２とのうちの一方を含み、第１集磁機構ＣＭ１と第２集磁機構ＣＭ２とのうちの他方を含まない構成であってもよい。
【0038】
第１集磁機構ＣＭ１は、検出対象物から発生する磁束のうち第１磁気コアＣＲ１と鎖交する磁束の量を増加させる部材である。第１集磁機構ＣＭ１は、直線形状の部分を有する。以下では、一例として、図２に示したように、第１集磁機構ＣＭ１が全体として略直線形状の部材である場合について説明する。また、以下では、一例として、図２に示したように、第１集磁機構ＣＭ１が延伸する方向と直交する仮想的な平面によって第１集磁機構ＣＭ１を切断した場合の断面の形状が、正方形状である場合について説明する。すなわち、この場合、第１集磁機構ＣＭ１の形状は、断面が正方形の四角柱形状である。ここで、図２に示した例では、第１集磁機構ＣＭ１が延伸する方向は、Ｘ軸と平行な方向である。以下では、説明の便宜上、当該断面を、第１集磁機構ＣＭ１の断面と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、第１集磁機構ＣＭ１が延伸する方向へ向かって当該断面の中心（すなわち、図心、重心等）を通る軸を、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸と称して説明する。そして、以下では、説明の便宜上、第１集磁機構ＣＭ１が延伸する方向を、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向と称して説明する。なお、第１集磁機構ＣＭ１の断面の形状は、正方形状に代えて、円形状であってもよく、楕円形状であってもよく、長方形状であってもよく、他の形状であってもよい。
【0039】
第１集磁機構ＣＭ１は、第１磁気コアＣＲ１に対して予め決められた第１配置位置に配置される。この際、第１集磁機構ＣＭ１は、第１集磁機構ＣＭ１から第１磁気コアＣＲ１へ向かう方向における第１集磁機構ＣＭ１の磁気抵抗が最も低くなるように、第１配置位置に配置される。例えば、この一例のように第１集磁機構ＣＭ１の断面が正方形状である場合、第１集磁機構ＣＭ１は、第１集磁機構ＣＭ１の断面の形状である正方形が有する２つの辺が、第１磁気コアＣＲ１と第２磁気コアＣＲ２とを含む仮想的な平面と、組み付け誤差等によるずれを除いて略平行になるように、第１配置位置に配置される。これは、第１集磁機構ＣＭ１の断面の形状である正方形状である場合、当該正方形が有する各辺と平行な方向における第１集磁機構ＣＭ１の磁気抵抗が、製造誤差等によるずれを除いて略等しくなり、且つ、当該正方形が有する各辺と非平行な方向における第１集磁機構ＣＭ１の磁気抵抗が、当該正方形が有する各辺と平行な方向における第１集磁機構ＣＭ１の磁気抵抗と比べて高いためである。また、例えば、第１集磁機構ＣＭ１の断面が長方形状である場合、第１集磁機構ＣＭ１は、第１集磁機構ＣＭ１の断面の形状である長方形が有する２つの短辺が、第１磁気コアＣＲ１と第２磁気コアＣＲ２とを含む仮想的な平面と、組み付け誤差等によるずれを除いて略平行になるように、第１配置位置に配置される。これは、第１集磁機構ＣＭ１の断面の形状である長方形状である場合、当該長方形が有する長辺と平行な方向における第１集磁機構ＣＭ１の磁気抵抗が、他の方向における第１集磁機構ＣＭ１の磁気抵抗がと比べて低いためである。
【0040】
図２に示した例では、第１配置位置は、略直線形状の第１磁気コアＣＲ１と略直線形状の第１集磁機構ＣＭ１とが、組み付け誤差等によるずれを除いて略平行になり、且つ、第１磁気コアＣＲ１と第１集磁機構ＣＭ１とが第１磁気コアＣＲ１、第１集磁機構ＣＭ１の順に上から下へ並ぶ位置である。また、当該例では、第１配置位置は、上から下に向かって勾配磁界センサ１２を見た場合、第１磁気コアＣＲ１の中心軸方向における第１磁気コアＣＲ１の中心と、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向における第１集磁機構ＣＭ１の中心とが、組み付け誤差等によるずれを除いて略一致する位置である。この場合、上下方向において、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸は、第１磁気コアＣＲ１の中心軸と、組み付け誤差等によるずれを除いて、略重なっている。なお、第１配置位置は、検出対象物が通過する領域と、第１磁気コアＣＲ１との間の位置であれば、他の位置であってもよい。このため、第１集磁機構ＣＭ１は、第１磁気コアＣＲ１と非平行であってもよい。また、このため、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸の一部又は全部は、上下方向において、第１磁気コアＣＲ１の中心軸と重なっていなくてもよい。また、第１集磁機構ＣＭ１は、第１磁気コアＣＲ１に配置された第１コイルＣＬ１と接触していてもよく、離間していてもよい。ただし、第１集磁機構ＣＭ１と第１コイルＣＬ１とが接触している場合、第１集磁機構ＣＭ１は、第１コイルＣＬ１として巻回された導体表面の絶縁被膜等によって第１コイルＣＬ１と電気的に絶縁される。以下では、説明の便宜上、上下方向における第１コイルＣＬ１と第１集磁機構ＣＭ１との間の距離を、第１離間距離ｇ１と称して説明する。
【0041】
ここで、第１集磁機構ＣＭ１は、高透磁率材ＨＭを第１高透磁率材とし、低透磁率材ＬＭを第１低透磁率材として、Ｎ個の第１高透磁率材と、Ｍ個の第１低透磁率材を含む。Ｎは、１以上の整数であれば、如何なる整数であってもよい。また、Ｍは、１以上の整数であれば、如何なる整数であってもよい。なお、図２に示した例では、Ｎは、１５である。また、当該例では、Ｍは、Ｎ－１、すなわち、１４である。また、図２では、図が煩雑になるのを防ぐため、１５個の第１高透磁率材のうち２個の第１高透磁率材のみをＨＭによって示している。また、図２では、図が煩雑になるのを防ぐため、１４個の第１低透磁率材のうち２個の第１低透磁率材のみをＬＭによって示している。
【0042】
高透磁率材ＨＭは、予め決められた第１閾値以上の透磁率を有する部材であり、例えば、フェライト等の磁性体製の部材である。
【0043】
低透磁率材ＬＭは、予め決められた第２閾値未満の透磁率を有する部材であり、例えば、ファインセラミック等の非磁性体である。ここで、第２閾値は、第１閾値以下の値であれば、如何なる値であってもよい。なお、低透磁率材ＬＭは、非磁性体に代えて、例えば、第２閾値未満の透磁率を有する磁性体であってもよく、空気であってもよい。
【0044】
第１集磁機構ＣＭ１では、第１高透磁率材と第１低透磁率材とは、図２に示したように、交互に配列される。このため、第１集磁機構ＣＭ１は、図３に示したように、検出対象物ＤＭから発生する磁束のうち第１磁気コアＣＲ１と鎖交する磁束の量を増加させることができる。図３は、検出対象物ＤＭから発生した磁束のうち第１磁気コアＣＲ１と鎖交する磁束の量を第１集磁機構ＣＭ１が増加させている様子の一例を示す図である。また、図３は、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸、及び第１磁気コアＣＲ１の中心軸と直交する方向のうち、センサヘッド領域と平行な方向から第１集磁機構ＣＭ１及び第１センサヘッドＳ１を見た場合の第１集磁機構ＣＭ１及び第１センサヘッドＳ１の側面図の一例を示す図でもある。図３に示した例では、図２に示した検出対象物ＤＭは、第１集磁機構ＣＭ１の直下に位置している。そして、図３に示した矢印は、検出対象物ＤＭから発生した磁束が通る経路の一部の一例を示している。図３に示したように、検出対象物ＤＭから発生した磁束は、第１低透磁率材よりも磁気抵抗が低い第１高透磁率材を通って、第１磁気コアＣＲ１と鎖交する。ここで、第１集磁機構ＣＭ１において第１高透磁率材と第１低透磁率材とが交互に配置されているため、第１高透磁率材を通る磁束は、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向への拡がりが抑制される。このため、第１高透磁率材を通る磁束のほとんどは、図３に示したように、第１磁気コアＣＲ１と鎖交する。このような理由により、第１集磁機構ＣＭ１は、検出対象物ＤＭから発生した磁束のうち第１磁気コアＣＲ１と鎖交する磁束の量を増加させることができる。なお、図３では、図が煩雑になるのを防ぐため、第１磁気コアＣＲ１と鎖交した後の磁束の流れについては、省略されている。
【0045】
一方、図４は、勾配磁界センサ１２が第１集磁機構ＣＭ１を備えていない場合において、検出対象物ＤＭから発生した磁束のうちの一部が第１磁気コアＣＲ１と鎖交している様子の一例を示す図である。この場合、検出対象物ＤＭから発生した磁束の多くは、図４に示したように、第１磁気コアＣＲ１と鎖交することなく、検出対象物ＤＭへ戻る磁気回路を形成する。このため、当該場合、検出対象物ＤＭから発生した磁束のうち第１磁気コアＣＲ１と鎖交する磁束の量は、勾配磁界センサ１２が第１集磁機構ＣＭ１を備えている場合と比較して、少なくなる。換言すると、これは、勾配磁界センサ１２が第１集磁機構ＣＭ１を備える場合、勾配磁界センサ１２が第１集磁機構ＣＭ１を備えていない場合と比較して、検出対象物ＤＭから発生した磁束のうち第１磁気コアＣＲ１と鎖交する磁束の量が多くなることを示している。
【0046】
図５は、図３に示した第１磁気コアＣＲ１と、図４に示した第１磁気コアＣＲ１とのそれぞれと鎖交する磁束の量を比較するための図である。ここで、図３に示した第１磁気コアＣＲ１は、すなわち、第１集磁機構ＣＭ１を備えた第１センサヘッドＳ１の第１磁気コアＣＲ１のことである。また、図４に示した第１磁気コアＣＲ１は、すなわち、第１集磁機構ＣＭ１を備えていない第１センサヘッドＳ１の第１磁気コアＣＲ１のことである。図５に示したグラフの横軸は、検出対象物ＤＭを、第１磁気コアＣＲ１の中心軸と平行な方向に第１磁気コアＣＲ１の直下を移動させた場合における検出対象物ＤＭの位置を示している。このため、当該横軸の原点は、第１磁気コアＣＲ１の中心軸方向における第１磁気コアＣＲ１の中心の位置を示している。また、当該グラフの縦軸は、第１磁気コアＣＲ１と鎖交した磁束の量を示している。また、当該グラフにプロットされた曲線Ｆ１は、図３に示した第１磁気コアＣＲ１の直下を当該方向へ向かって検出対象物ＤＭが移動した場合において、検出対象物ＤＭから発生した磁束のうち、当該第１磁気コアＣＲ１と鎖交した磁束の量の変化の一例を示す。また、当該グラフにプロットされた曲線Ｆ２は、図４に示した第１磁気コアＣＲ１の直下を当該方向へ向かって検出対象物ＤＭが移動した場合において、検出対象物ＤＭから発生した磁束のうち、当該第１磁気コアＣＲ１と鎖交した磁束の量の変化の一例を示す。図５に示したように、当該グラフにおいて、曲線Ｆ１のピークの高さは、曲線Ｆ２のピークの高さよりも高い。このように、勾配磁界センサ１２が第１集磁機構ＣＭ１を備える場合、勾配磁界センサ１２は、第１磁気コアＣＲ１と鎖交する磁束の量を増加させることができる。
【0047】
第２集磁機構ＣＭ２は、検出対象物から発生する磁束のうち第２磁気コアＣＲ２と鎖交する磁束の量を増加させる。第２集磁機構ＣＭ２の構成は、第１集磁機構ＣＭ１の構成と同様の構成である。このため、本実施形態では、第２集磁機構ＣＭ２の構成についての詳細な説明を省略する。なお、第２集磁機構ＣＭ２の形状は、第１集磁機構ＣＭ１の形状と異なる構成であってもよい。また、以下では、説明の便宜上、略直線形状の第２集磁機構ＣＭ２が延伸する方向を、第２集磁機構ＣＭ２の中心軸方向と称して説明する。ここで、図２に示した例では、第２集磁機構ＣＭ２の中心軸方向は、Ｘ軸と平行な方向である。また、以下では、説明の便宜上、第２集磁機構ＣＭ２の中心軸方向と直交する仮想的な平面によって第２集磁機構ＣＭ２を切断した場合の断面を、第２集磁機構ＣＭ２の断面と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、第２集磁機構ＣＭ２の中心軸方向に向かって当該断面の中心（すなわち、図心、重心等）を通る軸を、第２集磁機構ＣＭ２の中心軸と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、第２集磁機構ＣＭ２に含まれるＮ個の高透磁率材ＨＭのそれぞれを、第２高透磁率材と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、第２集磁機構ＣＭ２に含まれるＭ個の高透磁率材ＨＭのそれぞれを、第２低透磁率材と称して説明する。このように第１集磁機構ＣＭ１の構成と同様の構成の第２集磁機構ＣＭ２は、検出対象物から発生する磁束のうち第２磁気コアＣＲ２と鎖交する磁束の量を増加させることができる。
【0048】
第２集磁機構ＣＭ２は、第２磁気コアＣＲ２に対して予め決められた第２配置位置に配置される。この際、第２集磁機構ＣＭ２は、第２集磁機構ＣＭ２から第２磁気コアＣＲ２へ向かう方向における第２集磁機構ＣＭ２の磁気抵抗が最も低くなるように、第２配置位置に配置される。例えば、この一例のように第２集磁機構ＣＭ２の断面が正方形状である場合、第２集磁機構ＣＭ２は、第２集磁機構ＣＭ２の断面の形状である正方形が有する２つの辺が、第１磁気コアＣＲ１と第２磁気コアＣＲ２とを含む仮想的な平面と、組み付け誤差等によるずれを除いて略平行になるように、第２配置位置に配置される。また、例えば、第２集磁機構ＣＭ２の断面が長方形状である場合、第２集磁機構ＣＭ２は、第２集磁機構ＣＭ２の断面の形状である長方形が有する２つの短辺が、第１磁気コアＣＲ１と第２磁気コアＣＲ２とを含む仮想的な平面と、組み付け誤差等によるずれを除いて略平行になるように、第２配置位置に配置される。ここで、第２集磁機構ＣＭ２の断面の形状が第１集磁機構ＣＭ１の断面の形状と、製造誤差等によるずれを除いて略同じ形状である場合、勾配磁界センサ１２は、第１磁気コアＣＲ１と第２磁気コアＣＲ２との両方から等距離にある検出対象物から発生した磁束について、第１磁気コアＣＲ１へ流入する磁束の量と、第２磁気コアＣＲ２へ流入する磁束の量とを略同じ量にすることができる。その結果、勾配磁界センサ１２は、第１コイルＣＬ１と第２コイルＣＬ２との差動接続によって、第１センサヘッドＳ１により検出されたノイズと、第２センサヘッドＳ２により検出されたノイズとを精度よく相殺させることができる。また、第１集磁機構ＣＭ１の断面の形状と、第２集磁機構ＣＭ２の断面の形状とが四角形状（すなわち、正方形状、長方形状等）である場合、検出対象物から発生する磁束を、他の形状の断面を有する第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２と比べて、効率よく第１磁気コアＣＲ１及び第２磁気コアＣＲ２へ流すことができる。
【0049】
図２に示した例では、第２配置位置は、略直線形状の第２磁気コアＣＲ２と略直線形状の第２集磁機構ＣＭ２とが、組み付け誤差等によるずれを除いて略平行になり、且つ、第２磁気コアＣＲ２と第２集磁機構ＣＭ２とが第２磁気コアＣＲ２、第２集磁機構ＣＭ２の順に上から下へ並ぶ位置である。また、当該例では、第２配置位置は、上から下に向かって勾配磁界センサ１２を見た場合、第２磁気コアＣＲ２の中心軸方向における第２磁気コアＣＲ２の中心と、第２集磁機構ＣＭ２の中心軸方向における第２集磁機構ＣＭ２の中心とが、組み付け誤差等によるずれを除いて略一致する位置である。この場合、上下方向において、第２集磁機構ＣＭ２の中心軸は、第２磁気コアＣＲ２の中心軸と、組み付け誤差等によるずれを除いて、略重なっている。ここで、このような中心の一致と中心軸の一致とのそれぞれが、第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２において実現している場合、勾配磁界センサ１２は、第１磁気コアＣＲ１及び第２磁気コアＣＲ２それぞれの全体による磁界の検出感度を向上させることができる。なお、第２配置位置は、検出対象物が通過する領域と、第２磁気コアＣＲ２との間の位置であれば、他の位置であってもよい。このため、第２集磁機構ＣＭ２は、第２磁気コアＣＲ２と非平行であってもよい。また、このため、第２集磁機構ＣＭ２の中心軸の一部又は全部は、上下方向において、第２磁気コアＣＲ２の中心軸と重なっていなくてもよい。また、第２集磁機構ＣＭ２は、第２磁気コアＣＲ２に配置された第２コイルＣＬ２と接触していてもよく、離間していてもよい。ただし、第２集磁機構ＣＭ２と第２コイルＣＬ２とが接触している場合、第２集磁機構ＣＭ２は、第２コイルＣＬ２として巻回された導体表面の絶縁被膜等によって第２コイルＣＬ２と電気的に絶縁される。以下では、説明の便宜上、上下方向における第２コイルＣＬ２と第２集磁機構ＣＭ２との間の距離を、第２離間距離ｇ２と称して説明する。
【0050】
なお、以下では、一例として、図２に示したように、第１集磁機構ＣＭ１と第２集磁機構ＣＭ２とを含む仮想的な平面は、センサヘッド領域（又は、第１磁気コアＣＲ１と第２磁気コアＣＲ２とを含む仮想的な平面）と、組み付け誤差等によるずれを除いて、略平行である場合について説明する。この場合、センサヘッド領域がＸＹ平面と略平行であるため、第１集磁機構ＣＭ１と第２集磁機構ＣＭ２とを含む仮想的な平面も、ＸＹ平面と略平行である。なお、勾配磁界センサ１２において、これら２つの平面は、非平行であってもよい。
【0051】
ここで、以上のような構成の第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２は、第１磁気コアＣＲ１及び第２磁気コアＣＲ２のそれぞれと鎖交する磁束の量を増加させることに加えて、ノイズとなる磁束が第１磁気コアＣＲ１及び第２磁気コアＣＲ２それぞれと鎖交してしまうことを抑制することができる。図６は、ノイズとなる磁束が第１磁気コアＣＲ１及び第２磁気コアＣＲ２のそれぞれと鎖交せずに第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２を通る経路を流れる様子の一例を示す図である。また、図６は、第１磁気コアＣＲ１の中心軸方向、及び、第２磁気コアＣＲ２の中心軸方向のそれぞれと平行な方向から勾配磁界センサ１２を見た場合の第１センサヘッドＳ１、第２センサヘッドＳ２、第１集磁機構ＣＭ１、第２集磁機構ＣＭ２のそれぞれを示す正面図である。図６に示した矢印は、ノイズとなる磁束の流れの一例を示している。すなわち、図６に示した例では、ノイズとなる磁束は、Ｙ軸の負方向側からＹ軸の正方向側に向かって流れている。このようなノイズとなる磁束は、第１センサヘッドＳ１の周囲に、第１センサヘッドＳ１よりも相対的に磁気抵抗が低い部材が存在する場合、第１センサヘッドＳ１を避けて当該部材へ流れようとする。第１集磁機構ＣＭ１に含まれる第１高透磁率材は、第１センサヘッドＳ１よりも相対的に磁気抵抗が低い部材の一例である。
【0052】
この一例において、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向と第１磁気コアＣＲ１の中心軸方向とが略平行であり、且つ、第１磁気コアＣＲ１の直下に第１集磁機構ＣＭ１が位置しているため、ノイズとなる磁束の多くは、図６に示したように、第１集磁機構ＣＭ１から第２集磁機構ＣＭ２へ向かう方向へ向かって、第１集磁機構ＣＭ１の第１高透磁率材に流れようとする。また、この一例において、第１高透磁率材の断面は、正方形である。このため、図６に示した例では、第１高透磁率材の中を流れる磁束は、途中で流れる方向を変えるよりも直進した方がエネルギーの損失が低いため、第２集磁機構ＣＭ２に向かって流れている。これと同様の理由により、第１集磁機構ＣＭ１から第２集磁機構ＣＭ２に流れ込んだ磁束は、図６に示したように、第２磁気コアＣＲ２に向かって流れることなく、第２集磁機構ＣＭ２から第１集磁機構ＣＭ１へ向かう方向と反対の方向に向かって流れている。
【0053】
このような事情は、ノイズとなる磁束がＹ軸の正方向側からＹ軸の負方向側に向かって流れる場合においても、同様である。すなわち、この場合、ノイズとなる磁束は、第２センサヘッドＳ２の周囲に、第２センサヘッドＳ２よりも相対的に磁気抵抗が低い部材が存在する場合、第２センサヘッドＳ２を避けて当該部材へ流れようとする。第２集磁機構ＣＭ２に含まれる第２高透磁率材は、第２センサヘッドＳ２よりも相対的に磁気抵抗が低い部材の一例である。そして、第２高透磁率材の中を流れる磁束は、途中で流れる方向を変えるよりも直進した方がエネルギーの損失が低いため、第１集磁機構ＣＭ１に向かって流れる。これと同様の理由により、第２集磁機構ＣＭ２から第１集磁機構ＣＭ１に流れ込む磁束は、第１磁気コアＣＲ１に向かって流れることなく、第１集磁機構ＣＭ１から第２集磁機構ＣＭ２へ向かう方向と反対の方向に向かって流れる。
【0054】
図６に示したように、ノイズとなる磁束の少なくとも一部が、第１磁気コアＣＲ１及び第２磁気コアＣＲ２のそれぞれと鎖交せずに、第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２を通るため、勾配磁界センサ１２は、第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２を備えることにより、ノイズとなる磁束が第１磁気コアＣＲ１及び第２磁気コアＣＲ２それぞれと鎖交してしまうことを抑制することができる。これはすなわち、勾配磁界センサ１２が第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２を備える場合、検出対象物から発生した磁束のうち第１磁気コアＣＲ１及び第２磁気コアＣＲ２のそれぞれと鎖交する磁束の量を増加させることができ、且つ、勾配磁界センサ１２がノイズとなる磁界を検出してしまうことを抑制することができることを意味している。これにより、勾配磁界センサ１２は、検出対象物から発生した磁界の第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２それぞれによる検出についてのＳ（Signal）／Ｎ（Noise）比を改善することができ、その結果、検出対象物の検出感度を向上させることができる。
【0055】
なお、ノイズとなる磁束は、第１センサヘッドＳ１の周囲に、第１センサヘッドＳ１よりも相対的に磁気抵抗が低い部材が存在しない場合、図７に示したように、第１センサヘッドＳ１の第１磁気コアＣＲ１と鎖交する。図７は、勾配磁界センサ１２が第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２を備えていない場合において、図６に示したノイズとなる磁束が第１磁気コアＣＲ１及び第２磁気コアＣＲ２と鎖交する様子の一例を示す図である。図７に示した矢印は、ノイズとなる磁束の流れの一例を示している。
【0056】
また、集磁機構ＣＭが第１集磁機構ＣＭ１と第２集磁機構ＣＭ２とのいずれか一方のみを含む場合、集磁機構ＣＭ（すなわち、第１集磁機構ＣＭ１と第２集磁機構ＣＭ２とのいずれか一方）は、上から下に向かって勾配磁界センサ１２を見た場合、略直線形状の第１センサヘッドＳ１と、略直線形状の第２センサヘッドＳ２とのそれぞれと直交又は斜交している。この場合であっても、勾配磁界センサ１２は、集磁機構ＣＭを備えることにより、検出対象物から発生した磁界の第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２それぞれによる検出についてのＳ／Ｎ比を改善することができ、その結果、検出対象物の検出感度を向上させることができる。
【0057】
また、以上のような第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２のより詳細な構成方法については、後述する。なお、上記において説明したＮ個の第１高透磁率材のうちの一部又は全部は、互いに異なる種類の高透磁率材であってもよい。また、上記において説明したＮ個の第２高透磁率材のうちの一部又は全部は、互いに異なる種類の高透磁率材であってもよい。また、上記において説明したＭ個の第１低透磁率材のうちの一部又は全部は、互いに異なる種類の低透磁率材であってもよい。また、上記において説明したＭ個の第２低透磁率材のうちの一部又は全部は、互いに異なる種類の低透磁率材であってもよい。
【0058】
図１に戻る。情報処理装置２０は、勾配磁界センサ１２と通信可能に接続される。そして、前述した通り、情報処理装置２０は、勾配磁界センサ１２から出力された検出信号に基づいて、検出領域を搬送されたシート部材ＳＴに検出対象物が付着していたか否かを判定する。
【0059】
情報処理装置２０は、例えば、検出領域を搬送されたシート部材ＳＴに検出対象物が付着していたと判定した場合、前述のサーボモータを制御して第２ローラＲＬ２によるシート部材ＳＴの巻き取りを停止させるとともに、シート部材ＳＴに検出対象物が付着していたことを報知する報知処理を行う。報知処理は、例えば、情報処理装置２０のディスプレイに、シート部材ＳＴに検出対象物が付着していたことを示す情報を表示させる処理である。これにより、磁性物検出装置１のユーザは、シート部材ＳＴから検出対象物を除去すること、シート部材ＳＴを不良品として特定すること等を行うことができる。なお、報知処理は、このような表示処理に代えて、当該情報を示す音声、振動、光等を出力する処理であってもよい。
【0060】
情報処理装置２０は、例えば、ノートＰＣ（Personal Computer）、タブレットＰＣ、デスクトップＰＣ、ワークステーション、多機能携帯電話端末（スマートフォン）、携帯電話端末、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等である。なお、情報処理装置２０は、マイコン等の他の情報処理装置であってもよい。
【0061】
なお、磁性物検出装置１において、着磁装置１１と、勾配磁界センサ１２と、情報処理装置２０とのうちの一部又は全部は、一体に構成されてもよい。
【0062】
また、検出対象物の付着の検査を磁性物検出装置１が行う対象は、シート部材ＳＴに代えて、検出対象物の有無の検査を行うことが可能な他の物体であってもよい。例えば、勾配磁界センサ１２を備えた磁性物探知機は、地中における磁性物の有無を検出する。この場合、当該磁性物探知機は、磁性物検出装置１の一例である。また、地中における磁性物は、当該場合における検出対象物の一例である。
【0063】
＜第１集磁機構及び第２集磁機構のより詳細な構成方法＞
以下、第１集磁機構及び第２集磁機構のより詳細な構成方法について説明する。なお、以下では、説明の便宜上、第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２を取り外した勾配磁界センサ１２を、第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２を取り外していない勾配磁界センサ１２と区別するため、勾配磁界センサ１２Ｘと称して説明する。勾配磁界センサ１２Ｘは、従来の勾配磁界センサに相当する。
以下、第１集磁機構及び第２集磁機構のより詳細な構成方法について説明する。なお、以下では、説明の便宜上、第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２を取り外した勾配磁界センサ１２を、第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２を取り外していない勾配磁界センサ１２と区別するため、勾配磁界センサ１２Ｘと称して説明する。勾配磁界センサ１２Ｘは、従来の勾配磁界センサに相当する。
【0064】
まず、第１集磁機構ＣＭ１における第１高透磁率材の数Ｎと、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向における第１高透磁率材の長さｔと、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向における第１低透磁率材の長さｔ’とのそれぞれの決め方について説明する。図８は、第１集磁機構ＣＭ１における第１高透磁率材の数Ｎと、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向における第１高透磁率材の長さｔと、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向における第１低透磁率材の長さｔ’とのそれぞれの決め方を説明するための図である。また、図８は、第１磁気コアＣＲ１の中心軸と直交する方向のうちセンサヘッド領域と平行な方向から第１センサヘッドＳ１及び第１集磁機構ＣＭ１のそれぞれを見た場合の第１センサヘッドＳ１及び第１集磁機構ＣＭ１の側面図である。図８には、長さｔと長さｔ’とのそれぞれが視覚的に分かるように示されている。数Ｎ、長さｔ、長さｔ’のそれぞれは、以下に示した式（１）及び式（２）によって、第１集磁機構ＣＭ１に占める第１高透磁率材の割合へ第１高透磁率材の比透磁率μｒを乗じた第１比透磁率割合ｍａｇと関係付けられる。
【0065】
【数1】
【0066】
【数2】
【0067】
ここで、上記の式（１）及び式（２）におけるｄは、長さｔと長さｔ’との総和に対する長さｔの割合を示す。
【0068】
一方、勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に対して予め決められた位置Ｘ１に検出対象物ＤＭを配置した場合において第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量は、第１比透磁率割合ｍａｇの値に応じて変化する。以下では、説明の便宜上、勾配磁界センサ１２の状態のうち、位置Ｘ１に検出対象物ＤＭが配置された状態を、対象状態と称して説明する。ここで、当該磁束の量は、第１比透磁率割合ｍａｇの値毎に、シミュレーション、実験等によって得ることができる。図９は、対象状態の勾配磁界センサ１２において第１比透磁率割合ｍａｇの値を変化させた場合の、第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す図である。なお、図９に示したグラフは、シミュレーションによって得られたグラフである。図９に示したグラフの横軸は、第１比透磁率割合ｍａｇの値を示す。また、当該グラフの縦軸は、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交した磁束の量を示す。また、当該グラフ上に描かれた直線ＳＨ１は、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１内における総鎖交磁束量（すなわち、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量）について予め決められた第３閾値を示している。第３閾値は、例えば、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量であるが、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量について予め決められた他の値であってもよい。図９に示した例では、当該グラフ上に黒丸としてプロットされた９個の点を見ると、勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量は、第１比透磁率割合ｍａｇの値が０．１以上０．９以下の範囲内の値であれば、第３閾値を超えることが分かる。すなわち、勾配磁界センサ１２を製造する製造者は、第１比透磁率割合ｍａｇの値が０．１以上０．９以下の範囲内の値を選択し、選択した値と、上記の式（１）及び式（２）とに基づいて、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量よりも、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量が多くなるように、数Ｎ、長さｔ、長さｔ’のそれぞれを決定することができる。換言すると、数Ｎ、長さｔ、長さｔ’のそれぞれは、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量よりも、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量が多くなるように、このようにして選択された第１比透磁率割合ｍａｇの値と、上記の式（１）及び式（２）とに基づいて決められる。なお、第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の当該グラフにおけるピークは、長さｔと長さｔ’とが同じ長さである場合において現れたピークである。これは、長さｔが長さｔ’よりも短いと、第１高透磁率材の中を第１磁気コアＣＲ１に向かって磁束が通り辛くなり、長さｔが長さｔ’よりも長いと、第１高透磁率材の中において第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向へ磁束が拡がってしまうために現れるピークであると考えられる。すなわち、勾配磁界センサ１２では、長さｔと長さｔ’とを、製造誤差等によるずれを除いて略同じ長さとすることにより、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量よりも、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量を、より確実に多くすることができる。
【0069】
ここで、第２集磁機構ＣＭ２における第２高透磁率材の数Ｎと、第２集磁機構ＣＭ２の中心軸方向における第２高透磁率材の長さｔと、第２集磁機構ＣＭ２の中心軸方向における第２低透磁率材の長さｔ’とのそれぞれの決め方については、第１集磁機構ＣＭ１における第１高透磁率材の数Ｎと、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向における第１高透磁率材の長さｔと、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向における第１低透磁率材の長さｔ’とのそれぞれの決め方と同様であるため、説明を省略する。ただし、第２集磁機構ＣＭ２における第２高透磁率材の数Ｎと、第２集磁機構ＣＭ２の中心軸方向における第２高透磁率材の長さｔと、第２集磁機構ＣＭ２の中心軸方向における第２低透磁率材の長さｔ’とのそれぞれの決め方では、上記の第３閾値に代えて、対象状態の勾配磁界センサ１２の第２磁気コアＣＲ２内における総鎖交磁束量（すなわち、対象状態の勾配磁界センサ１２の第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量）について予め決められた第４閾値が用いられる。第４閾値は、第３閾値と異なっていてもよく、第３閾値と同じであってもよい。第４閾値は、例えば、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量であるが、対象状態の勾配磁界センサ１２の第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量について予め決められた他の値であってもよい。
【0070】
次に、第１磁気コアＣＲ１の中心軸方向における第１磁気コアＣＲ１の長さＬｃｏｒｅに対する、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向における第１集磁機構ＣＭ１の長さＬｔｏｔａｌの割合の決め方について説明する。図１０は、第１磁気コアＣＲ１の中心軸方向における第１磁気コアＣＲ１の長さＬｃｏｒｅに対する、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向における第１集磁機構ＣＭ１の長さＬｔｏｔａｌの割合の決め方を説明するための図である。図１０も、第１磁気コアＣＲ１の中心軸と直交する方向のうちセンサヘッド領域と平行な方向から第１センサヘッドＳ１及び第１集磁機構ＣＭ１のそれぞれを見た場合の第１センサヘッドＳ１及び第１集磁機構ＣＭ１の側面図である。図１０には、長さＬｃｏｒｅと、長さＬｔｏｔａｌとのそれぞれが視覚的に分かるように示されている。
【0071】
対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量は、長さＬｃｏｒｅに対する長さＬｔｏｔａｌの割合の値に応じて変化する。ここで、当該磁束の量は、当該割合の値毎に、シミュレーション、実験等によって得ることができる。図１１は、対象状態の勾配磁界センサ１２において長さＬｃｏｒｅに対する長さＬｔｏｔａｌの割合の値を変化させた場合の、第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す図である。なお、図１１に示したグラフは、シミュレーションによって得られたグラフである。図１１に示したグラフの横軸は、長さＬｃｏｒｅに対する長さＬｔｏｔａｌの割合の値を示す。また、当該グラフの縦軸は、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交した磁束の量を示す。また、当該グラフ上に描かれた直線ＳＨ２は、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１内における総鎖交磁束量（すなわち、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量）について予め決められた第５閾値を示している。第５閾値は、例えば、第３閾値と同じ値であるが、第３閾値と異なる値であってもよい。また、当該グラフ上にプロットされた曲線Ｆ３は、上記の式（２）に示した割合ｄの値が０．１である場合、且つ、長さＬｃｏｒｅに対する長さＬｔｏｔａｌの割合の値を変化させた場合の、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す。また、当該グラフ上にプロットされた曲線Ｆ４は、割合ｄの値が０．９である場合、且つ、長さＬｃｏｒｅに対する長さＬｔｏｔａｌの割合の値を変化させた場合の、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す。また、当該グラフ上にプロットされた曲線Ｆ５は、割合ｄの値が０．２５である場合、且つ、長さＬｃｏｒｅに対する長さＬｔｏｔａｌの割合の値を変化させた場合の、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す。また、当該グラフ上にプロットされた曲線Ｆ６は、割合ｄの値が０．７５である場合、且つ、長さＬｃｏｒｅに対する長さＬｔｏｔａｌの割合の値を変化させた場合の、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す。また、当該グラフ上にプロットされた曲線Ｆ７は、割合ｄの値が０．５である場合、且つ、長さＬｃｏｒｅに対する長さＬｔｏｔａｌの割合の値を変化させた場合の、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す。図１１に示した例では、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量は、以下の式（３）に示したように、長さＬｔｏｔａｌが長さＬｃｏｒｅの０．９倍以上であれば、割合ｄの値が０．１～０．９の範囲内において、第５閾値を超えることが分かる。
【0072】
【数3】
【0073】
すなわち、勾配磁界センサ１２を製造する製造者は、長さＬｃｏｒｅと、第５閾値とに基づいて、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量よりも、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量が多くなるように、長さＬｔｏｔａｌを長さＬｃｏｒｅの０．９以上の値に決定することができる。換言すると、長さＬｃｏｒｅに対する長さＬｔｏｔａｌの割合の値は、第５閾値に基づいて、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量よりも、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量が多くなるように、０．９以上の値に決められる。そして、当該製造者は、当該割合の値を決定した後、決定した値と、予め決められた長さＬｃｏｒｅとに基づいて、長さＬｔｏｔａｌを決定することができる。
【0074】
ここで、第２磁気コアＣＲ２の中心軸方向における第２磁気コアＣＲ２の長さＬｃｏｒｅに対する、第２集磁機構ＣＭ２の中心軸方向における第２集磁機構ＣＭ２の長さＬｔｏｔａｌの割合の決め方については、第１磁気コアＣＲ１の中心軸方向における第１磁気コアＣＲ１の長さＬｃｏｒｅに対する、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向における第１集磁機構ＣＭ１の長さＬｔｏｔａｌの割合の決め方と同様であるため、説明を省略する。ただし、第２磁気コアＣＲ２の中心軸方向における第２磁気コアＣＲ２の長さＬｃｏｒｅに対する、第２集磁機構ＣＭ２の中心軸方向における第２集磁機構ＣＭ２の長さＬｔｏｔａｌの割合の決め方では、上記の第５閾値に代えて、対象状態の勾配磁界センサ１２の第２磁気コアＣＲ２内における総鎖交磁束量（すなわち、対象状態の勾配磁界センサ１２の第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量）について予め決められた第６閾値が用いられる。第６閾値は、第５閾値と異なっていてもよく、第５閾値と同じであってもよい。第６閾値は、例えば、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量であるが、対象状態の勾配磁界センサ１２の第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量について予め決められた他の値であってもよい。
【0075】
次に、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構幅ｗ１の割合の決め方について説明する。ここで、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１は、第１磁気コアＣＲ１の断面の形状に外接する外接円の直径のことである。この一例において、第１磁気コアＣＲ１の断面の形状は、円形状である。このため、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１は、第１磁気コアＣＲ１の断面の直径である。また、第１集磁機構幅ｗ１は、第１集磁機構ＣＭ１と、第２集磁機構ＣＭ２とを含む仮想的な平面と平行な方向であり、且つ、第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向と直交する方向における第１集磁機構ＣＭ１の長さのことである。この一例において、第１集磁機構ＣＭ１の断面の形状は、正方形である。このため、第１集磁機構幅ｗ１は、この正方形が有する４つの辺のうち第１集磁機構ＣＭ１の中心軸方向と平行な２つの辺それぞれの長さのことである。図１２は、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構幅ｗ１の割合の決め方を説明するための図である。図１２は、第１磁気コアＣＲ１の中心軸方向から第１センサヘッドＳ１及び第１集磁機構ＣＭ１のそれぞれを見た場合の第１センサヘッドＳ１及び第１集磁機構ＣＭ１の正面図である。図１２には、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１と第１集磁機構幅ｗ１とのそれぞれが視覚的に分かるように示されている。
【0076】
対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量は、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構幅ｗ１の割合の値に応じて変化する。ここで、当該磁束の量は、当該割合の値毎に、シミュレーション、実験等によって得ることができる。図１３は、対象状態の勾配磁界センサ１２において第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構幅ｗ１の割合の値を変化させた場合の、第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す図である。なお、図１３に示したグラフは、シミュレーションによって得られたグラフである。図１３に示したグラフの横軸は、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構幅ｗ１の割合の値を示す。また、当該グラフの縦軸は、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交した磁束の量を示す。また、当該グラフ上に描かれた直線ＳＨ３は、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１内における総鎖交磁束量（すなわち、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量）について予め決められた第７閾値を示している。第７閾値は、例えば、第３閾値と同じ値であるが、第３閾値と異なる値であってもよい。また、当該グラフ上にプロットされた曲線Ｆ８は、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構幅ｗ１の割合の値を変化させた場合の、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す。図１３に示した例では、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量は、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構幅ｗ１の割合の値が０．５以上６０以下の範囲内の値であれば、第７閾値を超えることが分かる。すなわち、勾配磁界センサ１２を製造する製造者は、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量よりも、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量が多くなるように、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構幅ｗ１の割合の値を、以下の式（４）に示した０．５以上６０以下の範囲内の値に決定することができる。換言すると、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構幅ｗ１の割合の値は、第７閾値に基づいて、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量よりも、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量が多くなるように、０．５以上６０以下の範囲内の値に決められる。そして、当該製造者は、当該割合の値を決定した後、決定した値と、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１とに基づいて、第１集磁機構幅ｗ１を決定することができる。
【0077】
【数4】
【0078】
なお、上記の式（４）に示したｗは、第１集磁機構幅ｗ１が代入される変数である。
【0079】
ここで、第２磁気コア直径φｃｏｒｅ２に対する第２集磁機構幅ｗ２の割合の決め方については、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構幅ｗ１の割合の決め方と同様であるため、説明を省略する。ただし、第２磁気コア直径φｃｏｒｅ２は、第２磁気コアＣＲ２の断面の形状に外接する外接円の直径のことである。この一例において、第２磁気コアＣＲ２の断面の形状は、円形状である。このため、第２磁気コア直径φｃｏｒｅ２は、第２磁気コアＣＲ２の断面の直径である。第２集磁機構幅ｗ２は、第１集磁機構ＣＭ１と、第２集磁機構ＣＭ２とを含む仮想的な平面と平行な方向であり、且つ、第２集磁機構ＣＭ２の中心軸方向と直交する方向における第２集磁機構ＣＭ２の長さのことである。この一例において、第２集磁機構ＣＭ２の断面の形状は、正方形である。このため、第２集磁機構幅ｗ２は、この正方形が有する４つの辺のうち第２集磁機構ＣＭ２の中心軸方向と平行な２つの辺それぞれの長さのことである。また、第２磁気コア直径φｃｏｒｅ２に対する第２集磁機構幅ｗ２の割合の決め方では、上記の式（４）のｗは、第２集磁機構幅ｗ２が代入される変数として扱われる。また、第２磁気コア直径φｃｏｒｅ２に対する第２集磁機構幅ｗ２の割合の決め方では、上記の第７閾値に代えて、対象状態の勾配磁界センサ１２の第２磁気コアＣＲ２内における総鎖交磁束量（すなわち、対象状態の勾配磁界センサ１２の第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量）について予め決められた第８閾値が用いられる。第８閾値は、第７閾値と異なっていてもよく、第７閾値と同じであってもよい。第８閾値は、例えば、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量であるが、対象状態の勾配磁界センサ１２の第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量について予め決められた他の値であってもよい。
【0080】
次に、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構高さｈ１の割合の決め方について説明する。ここで、第１集磁機構高さｈ１は、第１集磁機構ＣＭ１と、第２集磁機構ＣＭ２とを含む仮想的な平面と直交する方向における第１集磁機構ＣＭ１の長さのことである。この一例において、第１集磁機構ＣＭ１の断面の形状は、正方形である。このため、第１集磁機構高さｈ１は、この正方形が有する４つの辺のうち当該平面と直交する２つの辺それぞれの長さのことである。図１４は、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構高さｈ１の割合の決め方を説明するための図である。図１４も、第１磁気コアＣＲ１の中心軸方向から第１センサヘッドＳ１及び第１集磁機構ＣＭ１のそれぞれを見た場合の第１センサヘッドＳ１及び第１集磁機構ＣＭ１の正面図である。図１４には、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１と第１集磁機構高さｈ１とのそれぞれが視覚的に分かるように示されている。
【0081】
ここで、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量は、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構高さｈ１の割合の値に応じて変化する。ここで、当該磁束の量は、当該割合の値毎に、シミュレーション、実験等によって得ることができる。図１５は、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構高さｈ１の割合の値を変化させた場合の、第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す図である。なお、図１５に示したグラフは、シミュレーションによって得られたグラフである。図１５に示したグラフの横軸は、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構高さｈ１の割合の値を示す。また、当該グラフの縦軸は、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交した磁束の量を示す。また、当該グラフ上に描かれた直線ＳＨ４は、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１内における総鎖交磁束量（すなわち、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量）について予め決められた第９閾値を示している。第９閾値は、例えば、第３閾値と同じ値であるが、第３閾値と異なる値であってもよい。また、当該グラフ上にプロットされた曲線Ｆ９は、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構高さｈ１の割合の値を変化させた場合の、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す。図１５に示した例では、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量は、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構高さｈ１の割合の値が０．５以上５０以下の範囲内の値であれば、第９閾値を超えることが分かる。すなわち、勾配磁界センサ１２を製造する製造者は、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量よりも、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量が多くなるように、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構高さｈ１の割合の値を、以下の式（５）に示した０．５以上５０以下の範囲内の値に決定することができる。換言すると、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構高さｈ１の割合の値は、第９閾値に基づいて、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量よりも、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量が多くなるように、０．５以上５０以下の範囲内の値に決められる。そして、当該製造者は、当該割合の値を決定した後、決定した値と、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１とに基づいて、第１集磁機構高さｈ１を決定することができる。
【0082】
【数5】
【0083】
なお、上記の式（５）に示したｈは、第１集磁機構高さｈ１が代入される変数である。
【0084】
ここで、第２磁気コア直径φｃｏｒｅ２に対する第２集磁機構高さｈ２の割合の決め方については、第１磁気コア直径φｃｏｒｅ１に対する第１集磁機構高さｈ１の割合の決め方と同様であるため、説明を省略する。ただし、第２集磁機構高さｈ２は、第１集磁機構ＣＭ１と、第２集磁機構ＣＭ２とを含む仮想的な平面と直交する方向における第２集磁機構ＣＭ２の長さのことである。この一例において、第２集磁機構ＣＭ２の断面の形状は、正方形である。このため、第２集磁機構高さｈ２は、この正方形が有する４つの辺のうち当該平面と直交する２つの辺それぞれの長さのことである。また、第２磁気コア直径φｃｏｒｅ２に対する第２集磁機構幅ｗ２の割合の決め方では、上記の式（５）のｈは、第２集磁機構高さｈ２が代入される変数として扱われる。また、第２磁気コア直径φｃｏｒｅ２に対する第２集磁機構高さｈ２の割合の決め方では、上記の第９閾値に代えて、対象状態の勾配磁界センサ１２の第２磁気コアＣＲ２内における総鎖交磁束量（すなわち、対象状態の勾配磁界センサ１２の第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量）について予め決められた第１０閾値が用いられる。第１０閾値は、第９閾値と異なっていてもよく、第９閾値と同じであってもよい。第９閾値は、例えば、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量であるが、対象状態の勾配磁界センサ１２の第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量について予め決められた他の値であってもよい。
【0085】
次に、第１集磁機構高さｈ１に対する、前述の第１離間距離ｇ１の割合の決め方について説明する。図１６は、第１集磁機構高さｈ１に対する第１離間距離ｇ１の割合の決め方を説明するための図である。図１６も、第１磁気コアＣＲ１の中心軸方向から第１センサヘッドＳ１及び第１集磁機構ＣＭ１のそれぞれを見た場合の第１センサヘッドＳ１及び第１集磁機構ＣＭ１の正面図である。図１６には、第１集磁機構高さｈ１と第１離間距離ｇ１とのそれぞれが視覚的に分かるように示されている。
【0086】
ここで、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量は、第１集磁機構高さｈ１に対する第１離間距離ｇ１の割合の値に応じて変化する。ここで、当該磁束の量は、当該割合の値毎に、シミュレーション、実験等によって得ることができる。図１７は、対象状態の勾配磁界センサ１２において第１集磁機構高さｈ１に対する第１離間距離ｇ１の割合の値を変化させた場合の、第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す図である。なお、図１７に示したグラフは、シミュレーションによって得られたグラフである。図１７に示したグラフの横軸は、第１集磁機構高さｈ１に対する第１離間距離ｇ１の割合の値を示す。また、当該グラフの縦軸は、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交した磁束の量を示す。また、当該グラフ上に描かれた直線ＳＨ５は、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１内における総鎖交磁束量（すなわち、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量）について予め決められた第１１閾値を示している。第１１閾値は、例えば、第３閾値と同じ値であるが、第３閾値と異なる値であってもよい。また、当該グラフ上にプロットされた曲線Ｆ１０は、第１集磁機構高さｈ１に対する第１離間距離ｇ１の割合の値を変化させた場合の、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量の変化の一例を示す。図１７に示した例では、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量は、第１集磁機構高さｈ１に対する第１離間距離ｇ１の割合の値が０以上４以下の範囲内の値であれば、第１１閾値を超えることが分かる。すなわち、勾配磁界センサ１２を製造する製造者は、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量よりも、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量が多くなるように、第１集磁機構高さｈ１に対する第１離間距離ｇ１の割合の値を、以下の式（６）に示した０以上４以下の範囲内の値に決定することができる。換言すると、第１集磁機構高さｈ１に対する第１離間距離ｇ１の割合の値は、第１１閾値に基づいて、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量よりも、対象状態の勾配磁界センサ１２の第１磁気コアＣＲ１に鎖交する磁束の量が多くなるように、０以上４以下の範囲内の値に決められる。そして、当該製造者は、当該割合の値を決定した後、決定した値と、第１集磁機構高さｈ１とに基づいて、第１離間距離ｇ１を決定することができる。すなわち、これは、第１離間距離ｇ１が、第１１閾値と、第１集磁機構高さｈ１とに基づいて、０以上であり、且つ、第１集磁機構高さｈ１の４倍以下の範囲内の値として決められることを意味する。
【0087】
【数6】
【0088】
なお、上記の式（６）に示したｈは、第１集磁機構高さｈ１が代入される変数である。また、式（６）に示したｇは、第１離間距離ｇ１が代入される変数である。
【0089】
ここで、第２集磁機構高さｈ２に対する第２離間距離ｇ２の割合の決め方については、第１集磁機構高さｈ１に対する第１離間距離ｇ１の割合の決め方と同様であるため、説明を省略する。また、第２集磁機構高さｈ２に対する第２離間距離ｇ２の割合の決め方では、上記の式（６）のｈは、第２集磁機構高さｈ２が代入される変数として扱われる。また、第２集磁機構高さｈ２に対する第２離間距離ｇ２の割合の決め方では、上記の式（６）のｇは、第２離間距離ｇ２が代入される変数として扱われる。第２集磁機構高さｈ２に対する第２離間距離ｇ２の割合の決め方では、上記の第１１閾値に代えて、対象状態の勾配磁界センサ１２の第２磁気コアＣＲ２内における総鎖交磁束量（すなわち、対象状態の勾配磁界センサ１２の第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量）について予め決められた第１２閾値が用いられる。第１２閾値は、第１１閾値と異なっていてもよく、第１１閾値と同じであってもよい。第１２閾値は、例えば、対象状態の勾配磁界センサ１２Ｘの第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量であるが、対象状態の勾配磁界センサ１２の第２磁気コアＣＲ２に鎖交する磁束の量について予め決められた他の値であってもよい。
【0090】
＜勾配磁界センサの検出感度について＞
以下、勾配磁界センサ１２の検出感度について説明する。
以下、勾配磁界センサ１２の検出感度について説明する。
【0091】
図１８は、勾配磁界センサ１２の検出感度の一例を示す図である。図１８に示したグラフの横軸は、検出対象物ＤＭを、第１磁気コアＣＲ１と第２磁気コアＣＲ２との両方から等距離に位置するように、第１磁気コアＣＲ１の中心軸と平行な方向へセンサヘッド領域の直下を移動させた場合における検出対象物ＤＭの位置を示している。このため、当該横軸の原点は、第１磁気コアＣＲ１の中心軸方向における第１磁気コアＣＲ１の中心の位置（又は、第２磁気コアＣＲ２の中心軸方向における第２磁気コアＣＲ２の中心の位置）を示している。当該グラフの縦軸は、勾配磁界センサ１２の検出感度を示す。ここで、図１８に示した例では、勾配磁界センサ１２の検出感度は、第２コイルＣＬ２と差動接続された第１コイルＣＬ１から出力される差動信号の電圧を、検出対象物ＤＭの磁気モーメントで除した値によって示している。また、当該グラフにプロットされた曲線Ｆ１１は、センサヘッド領域の直下を当該方向へ向かって検出対象物ＤＭが移動した場合における勾配磁界センサ１２の感度の変化の一例を示す。また、当該グラフにプロットされた曲線Ｆ１２は、センサヘッド領域の直下を当該方向へ向かって検出対象物ＤＭが移動した場合における勾配磁界センサ１２Ｘの検出感度の変化の一例を示す。曲線Ｆ１１と曲線Ｆ１２とを比較することにより、勾配磁界センサ１２の検出感度のピークは、勾配磁界センサ１２Ｘの検出感度のピークと比較して、約１．４倍向上していることが分かる。すなわち、勾配磁界センサ１２は、第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２を備えることにより、検出対象物の検出感度をより向上させることができる。
【0092】
ここで、第１集磁機構ＣＭ１及び第２集磁機構ＣＭ２を備えることによって勾配磁界センサ１２の検出感度が向上している場合、検出対象物ＤＭから発生した磁界の第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２それぞれによる検出についてのＳ／Ｎ比は、改善していると予想される。このため、勾配磁界センサ１２によるノイズの検出は、抑制されていると予想される。図１９は、勾配磁界センサ１２が検出するノイズの一例を示す図である。図１９に示したグラフは、勾配磁界センサ１２により検出されたノイズをフーリエ変換した場合に得られる周波数スペクトルを示すグラフである。当該グラフの横軸は、ノイズの周波数を示す。当該グラフの縦軸は、周波数毎のノイズの強さを示す。また、当該グラフにプロットされた曲線Ｆ１３は、勾配磁界センサ１２により検出されたノイズの周波数スペクトルの一例を示す。また、当該グラフにプロットされた曲線Ｆ１４は、勾配磁界センサ１２Ｘにより検出されたノイズの周波数スペクトルの一例を示す。曲線Ｆ１３と曲線Ｆ１４とを比較することにより、勾配磁界センサ１２により検出されるノイズの強さは、前述の予想通り、勾配磁界センサ１２Ｘにより検出されるノイズの強さと比較して、全体として低減されていることが分かる。なお、勾配磁界センサ１２により検出されるノイズの低減は、図２０に示したノイズ・フロアにも現れている。図２０は、勾配磁界センサ１２により検出されたノイズについてのノイズ・フロアの一例を示す図である。図２０に示した上段のノイズ・フロアは、勾配磁界センサ１２により検出されたノイズについてのノイズ・フロアの一例を示す。また、図２０に示した下段のノイズ・フロアは、勾配磁界センサ１２Ｘにより検出されたノイズについてのノイズ・フロアの一例を示す。これら２つのノイズ・フロアを比較することによっても、勾配磁界センサ１２により検出されるノイズの強さは、前述の予想通り、勾配磁界センサ１２Ｘにより検出されるノイズの強さと比較して、全体として低減されていることが分かる。
【0093】
なお、勾配磁界センサ１２により検出されるノイズは、図２１に示したように、勾配磁界センサ１２に磁気シールドを設けることにより、更に低減することができる。図２１は、２つの磁気シールドが設けられた勾配磁界センサ１２の様子の一例を示す斜視図である。なお、図２１においても、図が煩雑になるのを防ぐため、勾配磁界センサ１２の本体部は、省略されている。
【0094】
図２１に示した例では、勾配磁界センサ１２は、第１磁気シールド部ＳＤ１と、第２磁気シールド部ＳＤ２を更に備える。
【0095】
第１磁気シールド部ＳＤ１は、磁性体製の部材である。そして、第１磁気シールド部ＳＤ１は、第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２に印加される磁界のうち、検出対象物ＤＭ以外の部材から発生した磁界の少なくとも一部を遮蔽する部材である。図２１に示した例では、第１磁気シールド部ＳＤ１は、矩形平板形状の部材である。なお、第１磁気シールド部ＳＤ１の形状は、矩形状に代えて、円形状、楕円形状等の他の形状であってもよい。また、第１磁気シールド部ＳＤ１の形状は、平板形状に代えて、円柱形状、半球体形状、多層形状等の他の立体的な形状であってもよい。また、第１磁気シールド部ＳＤ１の形状は、凹凸を有する形状であってもよく、他の形状であってもよい。
【0096】
第１磁気シールド部ＳＤ１は、センサヘッド領域の直上に配置される。このため、下方向に向かって第１磁気シールド部ＳＤ１を見た場合における第１磁気シールド部ＳＤ１の輪郭内には、センサヘッド領域が含まれている。
【0097】
第１磁気シールド部ＳＤ１が有する面のうちのセンサヘッド領域側の面は、センサヘッド領域と平行又は略平行な面である。これにより、第１磁気シールド部ＳＤ１は、磁化された検出対象物ＤＭから発生する磁界が、第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２を避けて、第１磁気シールド部ＳＤ１へ直接侵入してしまうことを抑制することができる。その結果、第１磁気シールド部ＳＤ１は、センサヘッド領域の直下を通過する検出対象物ＤＭの、第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２による検出感度を低下させてしまうことを抑制することができる。図２１に示した例では、第１磁気シールド部ＳＤ１は、第１磁気シールド部ＳＤ１の形状が矩形平板形状である。このため、当該例では、第１磁気シールド部ＳＤ１が有する面のうちのセンサヘッド領域側の面、すなわち、第１磁気シールド部ＳＤ１の下面は、センサヘッド領域と平行又は略平行な面である。勾配磁界センサ１２は、センサヘッド領域の直上に配置される第１磁気シールド部ＳＤ１を備えることにより、センサヘッド領域よりも上の領域から第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２に印加される磁界を遮蔽することができる。その結果、勾配磁界センサ１２は、当該磁界をノイズとして検出してしまうことを抑制することができる。ここで、第１磁気シールド部ＳＤ１は、磁性体製であるため、空気よりも磁気抵抗が小さい。このため、当該磁界の磁束は、第１磁気シールド部ＳＤ１と第２磁気シールド部ＳＤ２との間の空間に進入し辛い。その結果、第１磁気シールド部ＳＤ１は、センサヘッド領域よりも上の領域から当該磁界が第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２に印加されてしまうことを抑制することができる。
【0098】
第２磁気シールド部ＳＤ２は、磁性体製の部材である。そして、第２磁気シールド部ＳＤ２は、第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２に印加される磁界のうち、検出対象物ＤＭ以外の部材から発生した磁界の少なくとも一部を遮蔽する部材である。図２１に示した例では、第２磁気シールド部ＳＤ２は、矩形平板形状の部材である。なお、第２磁気シールド部ＳＤ２の形状は、矩形状に代えて、円形状、楕円形状等の他の形状であってもよい。また、第２磁気シールド部ＳＤ２の形状は、平板形状に代えて、円柱形状、半球体形状、多層形状等の他の立体的な形状であってもよい。また、第２磁気シールド部ＳＤ２の形状は、凹凸を有する形状であってもよく、他の形状であってもよい。また、当該例では、第２磁気シールド部ＳＤ２の形状は、第１磁気シールド部ＳＤ１の形状と同じ形状である。しかしながら、第２磁気シールド部ＳＤ２の形状は、第１磁気シールド部ＳＤ１の形状と異なる形状であってもよい。
【0099】
第２磁気シールド部ＳＤ２は、センサヘッド領域の直下に配置される。このため、上方向に向かって第２磁気シールド部ＳＤ２を見た場合における第２磁気シールド部ＳＤ２の輪郭内には、センサヘッド領域が含まれている。
【0100】
第２磁気シールド部ＳＤ２が有する面のうちのセンサヘッド領域側の面は、センサヘッド領域と平行又は略平行な面である。これにより、第２磁気シールド部ＳＤ２は、磁化された検出対象物ＤＭから発生する磁界が、第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２を避けて、第２磁気シールド部ＳＤ２へ直接侵入してしまうことを抑制することができる。その結果、第２磁気シールド部ＳＤ２は、センサヘッド領域の直下を通過する検出対象物ＤＭの、第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２による検出感度を低下させてしまうことを抑制することができる。図２１に示した例では、第２磁気シールド部ＳＤ２は、第２磁気シールド部ＳＤ２の形状が矩形平板形状である。このため、当該例では、第２磁気シールド部ＳＤ２が有する面のうちのセンサヘッド領域側の面、すなわち、第２磁気シールド部ＳＤ２の上面は、センサヘッド領域と平行又は略平行な面である。勾配磁界センサ１２は、センサヘッド領域の直下に配置される第２磁気シールド部ＳＤ２を備えることにより、センサヘッド領域よりも下の領域から第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２に印加される磁界を遮蔽することができる。その結果、勾配磁界センサ１２は、当該磁界をノイズとして検出してしまうことを抑制することができる。ここで、第２磁気シールド部ＳＤ２は、磁性体製であるため、空気よりも磁気抵抗が小さい。このため、当該磁界の磁束は、第１磁気シールド部ＳＤ１と第２磁気シールド部ＳＤ２との間の空間に侵入し辛い。その結果、第２磁気シールド部ＳＤ２は、センサヘッド領域よりも下の領域から当該磁界が第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２に印加されてしまうことを抑制することができる。
【0101】
以上のように、勾配磁界センサ１２では、第１磁気シールド部ＳＤ１と第２磁気シールド部ＳＤ２とは、第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２が、第１磁気シールド部ＳＤ１と第２磁気シールド部ＳＤ２との間の空間に位置するように配置される。その結果、勾配磁界センサ１２は、第１磁気シールド部ＳＤ１と第２磁気シールド部ＳＤ２とのそれぞれを備えない場合と比較して、検出対象物から発生した磁束のうち第１磁気コアＣＲ１及び第２磁気コアＣＲ２のそれぞれと鎖交する磁束の量を、より確実に増大させることができるとともに、ノイズとなる磁界を検出してしまうことを、より確実に抑制することができる。すなわち、勾配磁界センサ１２は、第１磁気シールド部ＳＤ１と第２磁気シールド部ＳＤ２とを備えることにより、検出対象物の検出感度を、より確実に向上させることができる。なお、第１磁気シールド部ＳＤ１と第２磁気シールド部ＳＤ２とのそれぞれは、例えば、勾配磁界センサ１２の本体部により支持されてもよく、第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２との少なくとも一方により支持されてもよい。
【0102】
なお、図２１に示した例では、前述のシート部材ＳＴは、センサヘッド領域と、第２磁気シールド部ＳＤ２との間の空間を動くが、これに代えて、センサヘッド領域と、第１磁気シールド部ＳＤ１との間の空間を動く構成であってもよい。この場合、勾配磁界センサ１２は、センサヘッド領域の直上を通過する検出対象物ＤＭを検出する。
【0103】
また、勾配磁界センサ１２は、第１磁気シールド部ＳＤ１と、第２磁気シールド部ＳＤ２とのいずれか一方を備える構成であってもよい。ただし、勾配磁界センサ１２により検出されるノイズは、勾配磁界センサ１２が第１磁気シールド部ＳＤ１を備え、且つ、第２磁気シールド部ＳＤ２を備えない場合、勾配磁界センサ１２が第１磁気シールド部ＳＤ１を備えず、且つ、第２磁気シールド部ＳＤ２を備える場合と比較して、より低減される。
【0104】
【0105】
勾配磁界センサ１２は、交流電源接続端子ＣＴ１と、第１センサヘッドＳ１と、第２センサヘッドＳ２と、第０移相回路ＰＳ０と、交流電流制御部ＣＣ１と、検出回路ＤＴと、検出信号出力端子ＣＴ２と、直流電源接続端子ＣＴ３と、直流電流制御部ＣＣ２を備える。また、第１センサヘッドＳ１は、第１磁気コアＣＲ１と、第１コイルＣＬ１を備える。また、第２センサヘッドＳ２は、第２磁気コアＣＲ２と、第２コイルＣＬ２を備える。また、第０移相回路ＰＳ０は、入力端子ＰＳ０１と、出力端子ＰＳ０２との２つの端子を有する。また、交流電流制御部ＣＣ１は、第１入力端子ＣＣ１１と、第２入力端子ＣＣ１２と、第１出力端子ＣＣ１３と、第２出力端子ＣＣ１４を有する。また、交流電流制御部ＣＣ１は、第１移相回路ＰＳ１と、第１可変抵抗ＶＲ１１と、第１コンデンサＣ１、第２移相回路ＰＳ２と、第２可変抵抗ＶＲ１２と、第２コンデンサＣ２を備える。また、検出回路ＤＴは、第１入力端子ＤＴＴ１と、第２入力端子ＤＴＴ２と、出力端子ＤＴＴ３を有する。また、検出回路ＤＴは、位相検波回路ＰＤと、ローパスフィルタＬＦと、誤差アンプＥＡと、抵抗Ｒ１と、第３コンデンサＣ３を備える。また、位相検波回路ＰＤは、第１入力端子ＰＤ１と、第２入力端子ＰＤ２と、出力端子ＰＤ３を有する。また、直流電流制御部ＣＣ２は、入力端子ＣＣ２１と、第１出力端子ＣＣ２２と、第２出力端子ＣＣ２３を有する。また、直流電流制御部ＣＣ２は、第１可変抵抗ＶＲ２１と、第１インダクタＬ１と、第２可変抵抗ＶＲ２２と、第２インダクタＬ２を備える。
【0106】
また、勾配磁界センサ１２は、伝送路を介して、交流電源Ｐ１と、直流電源Ｐ２とのそれぞれと接続される。より具体的には、勾配磁界センサ１２の交流電源接続端子ＣＴ１は、伝送路を介して、交流電源Ｐ１が有する２つの電源端子のうちの一方である第１電源端子Ｐ１１と接続される。そして、交流電源Ｐ１が有する２つの電源端子のうちの他方である第２電源端子Ｐ１２は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。また、勾配磁界センサ１２の直流電源接続端子ＣＴ３は、伝送路を介して、直流電源Ｐ２が有する正極電源端子と接続される。そして、直流電源Ｐ２が有する負極電源端子は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。ここで、交流電源Ｐ１は、如何なる交流電源であってもよい。また、直流電源Ｐ２は、如何なる直流電源であってもよい。なお、交流電源接続端子ＣＴ１と第１電源端子Ｐ１１との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第２電源端子Ｐ１２とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、直流電源接続端子ＣＴ３と当該正極電源端子との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、当該負極電源端子とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。
【0107】
また、勾配磁界センサ１２は、伝送路を介して、情報処理装置２０と接続される。より具体的には、勾配磁界センサ１２の検出信号出力端子ＣＴ２は、伝送路を介して、情報処理装置２０と接続される。なお、検出信号出力端子ＣＴ２と情報処理装置２０との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。
【0108】
また、交流電源接続端子ＣＴ１は、伝送路を介して、第０移相回路ＰＳ０が有する入力端子ＰＳ０１と、検出回路ＤＴが有する第１入力端子ＤＴＴ１とのそれぞれと接続される。そして、第０移相回路ＰＳ０が有する出力端子ＰＳ０２は、伝送路を介して、交流電流制御部ＣＣ１が有する第１入力端子ＣＣ１１と、交流電流制御部ＣＣ１が有する第２入力端子ＣＣ１２とのそれぞれと接続される。なお、交流電源接続端子ＣＴ１と入力端子ＰＳ０１との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、交流電源接続端子ＣＴ１と第１入力端子ＤＴＴ１との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、出力端子ＰＳ０２と第１入力端子ＣＣ１１との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、出力端子ＰＳ０２と第２入力端子ＣＣ１２との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。
【0109】
また、直流電源接続端子ＣＴ３は、伝送路を介して、直流電流制御部ＣＣ２が有する入力端子ＣＣ２１と接続される。なお、直流電源接続端子ＣＴ３と入力端子ＣＣ２１との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。
【0110】
また、交流電流制御部ＣＣ１において、第１入力端子ＣＣ１１と第１出力端子ＣＣ１３との間には、伝送路を介して、第１移相回路ＰＳ１と、第１可変抵抗ＶＲ１１と、第１コンデンサＣ１とが直列に接続される。また、交流電流制御部ＣＣ１において、第２入力端子ＣＣ１２と第２出力端子ＣＣ１４との間には、伝送路を介して、第２移相回路ＰＳ２と、第２可変抵抗ＶＲ１２と、第２コンデンサＣ２とが直列に接続される。なお、第１入力端子ＣＣ１１と第１出力端子ＣＣ１３との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、第１移相回路ＰＳ１と、第１可変抵抗ＶＲ１１と、第１コンデンサＣ１とともに、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第１入力端子ＣＣ１１と第１出力端子ＣＣ１３との間において、第１移相回路ＰＳ１と、第１可変抵抗ＶＲ１１と、第１コンデンサＣ１とは、如何なる順で直列に接続される構成であってもよい。また、第２入力端子ＣＣ１２と第２出力端子ＣＣ１４との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、第２移相回路ＰＳ２と、第２可変抵抗ＶＲ１２と、第２コンデンサＣ２とともに、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第２入力端子ＣＣ１２と第２出力端子ＣＣ１４との間において、第２移相回路ＰＳ２と、第２可変抵抗ＶＲ１２と、第２コンデンサＣ２とは、如何なる順で直列に接続される構成であってもよい。
【0111】
また、交流電流制御部ＣＣ１が有する第１出力端子ＣＣ１３とグラウンドとの間には、伝送路を介して、第１センサヘッドＳ１の第１磁気コアＣＲ１が接続される。また、交流電流制御部ＣＣ１の第２出力端子ＣＣ１４とグラウンドとの間には、伝送路を介して、第２センサヘッドＳ２の第２磁気コアＣＲ２が接続される。以下では、説明の便宜上、第１出力端子ＣＣ１３から第１磁気コアＣＲ１に流れる交流電流を、図２２に示したように、第１交流励磁電流ＡＣ１と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、第２出力端子ＣＣ１４から第２磁気コアＣＲ２に流れる交流電流を、図２２に示したように、第２交流励磁電流ＡＣ２と称して説明する。なお、交流電流制御部ＣＣ１が有する第１出力端子ＣＣ１３とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、第１磁気コアＣＲ１とともに、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、交流電流制御部ＣＣ１が有する第２出力端子ＣＣ１４とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、第２磁気コアＣＲ２とともに、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。
【0112】
また、直流電流制御部ＣＣ２において、入力端子ＣＣ２１と第１出力端子ＣＣ２２との間には、伝送路を介して、第１可変抵抗ＶＲ２１と、第１インダクタＬ１とが直列に接続される。また、直流電流制御部ＣＣ２において、入力端子ＣＣ２１と第２出力端子ＣＣ２３との間には、伝送路を介して、第２可変抵抗ＶＲ２２と、第２インダクタＬ２とが直列に接続される。なお、入力端子ＣＣ２１と第１出力端子ＣＣ２２との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、第１可変抵抗ＶＲ２１と、第１インダクタＬ１とともに、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、入力端子ＣＣ２１と第２出力端子ＣＣ２３との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、第２可変抵抗ＶＲ２２と、第２インダクタＬ２とともに、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、入力端子ＣＣ２１と第１出力端子ＣＣ２２との間において、第１可変抵抗ＶＲ２１と、第１インダクタＬ１とは、如何なる順で直列に接続される構成であってもよい。また、入力端子ＣＣ２１と第２出力端子ＣＣ２３との間において、第２可変抵抗ＶＲ２２と、第２インダクタＬ２とは、如何なる順で直列に接続される構成であってもよい。
【0113】
また、直流電流制御部ＣＣ２の第１出力端子ＣＣ２２は、交流電流制御部ＣＣ１が有する第１出力端子ＣＣ１３と第１磁気コアＣＲ１とを接続する伝送路と、他の伝送路を介して接続されている。なお、第１出力端子ＣＣ２２と、交流電流制御部ＣＣ１が有する第１出力端子ＣＣ１３と第１磁気コアＣＲ１とを接続する伝送路との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。
【0114】
また、直流電流制御部ＣＣ２の第２出力端子ＣＣ２３は、交流電流制御部ＣＣ１が有する第２出力端子ＣＣ１４と第２磁気コアＣＲ２とを接続する伝送路と、他の伝送路を介して接続されている。なお、第２出力端子ＣＣ２３と、交流電流制御部ＣＣ１が有する第２出力端子ＣＣ１４と第２磁気コアＣＲ２とを接続する伝送路との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。
【0115】
また、検出回路ＤＴにおいて、第１入力端子ＤＴＴ１は、伝送路を介して、位相検波回路ＰＤが有する第１入力端子ＰＤ１と接続される。また、位相検波回路ＰＤが有する出力端子ＰＤ３は、伝送路を介して、ローパスフィルタＬＦが有する図示しない入力端子と接続される。また、ローパスフィルタＬＦが有する図示しない出力端子は、伝送路を介して、誤差アンプＥＡが有する反転入力端子と接続される。また、誤差アンプＥＡが有する非反転入力端子は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。また、誤差アンプＥＡが有する出力端子は、伝送路を介して、検出回路ＤＴが有する出力端子ＤＴＴ３と、抵抗Ｒ１が有する２つの端子のうちの一方とのそれぞれと接続される。また、抵抗Ｒ１が有する２つの端子のうちの他方は、伝送路を介して、位相検波回路ＰＤが有する第２入力端子ＤＴＴ２と、第３コンデンサＣ３が有する２つの端子のうちの一方と接続される。また、第３コンデンサＣ３が有する２つの端子のうちの他方は、伝送路を介して、位相検波回路ＰＤが有する第２入力端子ＰＤ２と接続される。このように、検出回路ＤＴは、ＰＳＤ（Phase Sensitive Detector）回路である。なお、第１入力端子ＤＴＴ１と第１入力端子ＰＤ１との間には、検出回路ＤＴが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、出力端子ＰＤ３とローパスフィルタＬＦが有する入力端子との間には、検出回路ＤＴが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、ローパスフィルタＬＦが有する出力端子と誤差アンプＥＡが有する反転入力端子との間には、検出回路ＤＴが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、誤差アンプＥＡが有する非反転入力端子とグラウンドの間には、検出回路ＤＴが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、誤差アンプＥＡが有する出力端子と出力端子ＤＴＴ３との間には、検出回路ＤＴが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、誤差アンプＥＡが有する出力端子と抵抗Ｒ１との間には、検出回路ＤＴが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、抵抗Ｒ１と第３コンデンサＣ３との間には、検出回路ＤＴが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第３コンデンサＣ３と第２入力端子ＰＤ２との間には、検出回路ＤＴが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、抵抗Ｒ１と第３コンデンサＣ３とを接続する伝送路と第２入力端子ＤＴＴ２との間には、検出回路ＤＴが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。
【0116】
また、検出回路ＤＴが有する第２入力端子ＤＴＴ２は、伝送路を介して、第１コイルＣＬ１が有する２つの端子のうちの一方と接続される。また、第１コイルＣＬ１が有する２つの端子のうちの他方は、伝送路を介して、第２コイルＣＬ２が有する２つの端子のうちの一方と接続される。そして、第２コイルＣＬ２が有する２つの端子のうちの他方は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。ただし、第２コイルＣＬ２は、第１コイルＣＬ１と差動接続される。なお、第２入力端子ＤＴＴ２と第１コイルＣＬ１との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第１コイルＣＬ１と第２コイルＣＬ２との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第２コイルＣＬ２とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。
【0117】
＜実施形態に係る勾配磁界センサの動作＞
次に、勾配磁界センサ１２の動作について説明する。
次に、勾配磁界センサ１２の動作について説明する。
【0118】
上記のような回路構成の勾配磁界センサ１２において、交流電源Ｐ１は、交流電源接続端子ＣＴ１に交流電流を入力する。交流電源接続端子ＣＴ１に入力された交流電流は、２つに分岐される。２つに分岐された交流電流の一方は、交流励磁電流として第０移相回路ＰＳ０に入力される。また、２つの分岐された交流電流の他方は、参照信号として検出回路ＤＴが有する第１入力端子ＤＴＴ１に入力される。
【0119】
第０移相回路ＰＳ０に入力された交流励磁電流は、第０移相回路ＰＳ０により移相された後、第１交流励磁電流ＡＣ１と第２交流励磁電流ＡＣ２との２つの交流励磁電流に分岐される。
【0120】
第１交流励磁電流ＡＣ１は、第１移相回路ＰＳ１、第１可変抵抗ＶＲ１１、第１コンデンサＣ１を介して第１磁気コアＣＲ１に流れる。このため、第１交流励磁電流ＡＣ１は、第１移相回路ＰＳ１により移相され、第１可変抵抗ＶＲ１１により振幅が調整される。そして、第１交流励磁電流ＡＣ１は、第１出力端子ＣＣ１３から第１磁気コアＣＲ１に入力する。なお、第１コンデンサＣ１は、ＡＣカップリングのためのコンデンサである。第１コンデンサＣ１の存在により、勾配磁界センサ１２では、直流電流が第１出力端子ＣＣ１３から第１入力端子ＣＣ１１へ流れてしまうことを抑制することができる。
【0121】
一方、第２交流励磁電流ＡＣ２は、第２移相回路ＰＳ２、第２可変抵抗ＶＲ１２、第２コンデンサＣ２を介して第２磁気コアＣＲ２に流れる。このため、第２交流励磁電流ＡＣ２は、第２移相回路ＰＳ２により移相され、第２可変抵抗ＶＲ１２により振幅が調整される。そして、第２交流励磁電流ＡＣ２は、第２出力端子ＣＣ１４から第２磁気コアＣＲ２に入力する。なお、第２コンデンサＣ２は、ＡＣカップリングのためのコンデンサである。第２コンデンサＣ２の存在により、勾配磁界センサ１２では、直流電流が第２出力端子ＣＣ１４から第２入力端子ＣＣ１２へ流れてしまうことを抑制することができる。
【0122】
上記のような回路構成の勾配磁界センサ１２において、直流電源Ｐ２は、直流電源接続端子ＣＴ３に直流電流を入力する。直流電源接続端子ＣＴ３に入力された直流電流は、直流励磁電流として直流電流制御部ＣＣ２に入力される。
【0123】
直流電流制御部ＣＣ２に入力された直流励磁電流は、第１直流励磁電流ＤＣ１と第２直流励磁電流ＤＣ２との２つの直流励磁電流に分岐される。
【0124】
直流電流制御部ＣＣ２において、第１直流励磁電流ＤＣ１は、第１可変抵抗ＶＲ２１により大きさが調整される。そして、第１直流励磁電流ＤＣ１は、第１出力端子ＣＣ２２から第１磁気コアＣＲ１に入力する。これにより、第１コイルＣＬ１には、第１磁気コアＣＲ１に流れた第１交流励磁電流ＡＣ１と、第１磁気コアＣＲ１に流れた第１直流励磁電流ＤＣ１と、第１コイルＣＬ１に印加された磁界の強さとに応じた電圧が誘起される。すなわち、勾配磁界センサ１２においても、当該電圧は、外部から第１コイルＣＬ１に印加された磁界の強さに応じて変化する。以下では、説明の便宜上、当該電圧を、第１誘起電圧と称して説明する。なお、第１インダクタＬ１は、ＤＣカップリングのためのインダクタである。第１インダクタＬ１の存在により、勾配磁界センサ１２では、交流電流が第１出力端子ＣＣ２２から入力端子ＣＣ２１へ流れてしまうことを抑制することができる。
【0125】
一方、直流電流制御部ＣＣ２において、第２直流励磁電流ＤＣ２は、第２可変抵抗ＶＲ２２により大きさが調整される。そして、第２直流励磁電流ＤＣ２は、第２出力端子ＣＣ２３から第２磁気コアＣＲ２に入力する。これにより、第２コイルＣＬ２には、第２磁気コアＣＲ２に流れた第２交流励磁電流ＡＣ２と、第２磁気コアＣＲ２に流れた第２直流励磁電流ＤＣ２と、第２コイルＣＬ２に印加された磁界の強さとに応じた電圧が誘起される。すなわち、勾配磁界センサ１２においても、当該電圧は、外部から第２コイルＣＬ２に印加された磁界の強さに応じて変化する。以下では、説明の便宜上、当該電圧を、第２誘起電圧と称して説明する。なお、第２インダクタＬ２は、ＤＣカップリングのためのインダクタである。第２インダクタＬ２の存在により、勾配磁界センサ１２では、交流電流が第２出力端子ＣＣ２３から入力端子ＣＣ２１へ流れてしまうことを抑制することができる。
【0126】
勾配磁界センサ１２では、このようにして誘起された第１誘起電圧及び第２誘起電圧に応じた信号が、差動信号Ｖｏｕｔとして検出回路ＤＴが有する第２入力端子ＤＴＴ２に入力する。検出回路ＤＴの位相検波回路ＰＤは、このようにして入力された差動信号Ｖｏｕｔと、交流電源Ｐ１から入力された参照信号とのずれに応じた信号を、検波信号としてローパスフィルタＬＦに入力する。ローパスフィルタＬＦは、位相検波回路ＰＤから入力された検波信号から所定の周波数以上の成分を除去した出力信号を誤差アンプＥＡの反転入力端子に出力する。誤差アンプＥＡは、誤差アンプＥＡの反転入力端子に入力された出力信号の電位とグラウンド電位との電位差に応じた信号を検出信号として、検出信号出力端子ＣＴ２と抵抗Ｒ１とのそれぞれに出力する。なお、第３コンデンサＣ３は、ＡＣカップリングのためのコンデンサである。また、第３コンデンサＣ３が有する端子のうち位相検波回路ＰＤと接続された端子と反対側の端子には、バッファ回路（例えば、ボルテージフォロワ等）が接続される。このバッファ回路については、図を簡略化するため、図示を省略している。
【0127】
抵抗Ｒ１に入力された検出信号は、図示しないバッファ回路の存在により、第３コンデンサＣ３へ入力されることなく、帰還電流として第２入力端子ＤＴＴ２から第１コイルＣＬ１に向かって流れていく。
【0128】
このような動作を行う検出回路ＤＴには、調整を行うことにより、差動信号Ｖｏｕｔの信号レベルが０［Ｖ］である場合、信号レベルが０［Ｖ］の検出信号を検出信号出力端子ＣＴ２から出力させ、差動信号Ｖｏｕｔの信号レベルが０［Ｖ］ではない場合、信号レベルが０［Ｖ］ではない検出信号を検出信号出力端子ＣＴ２から出力させることができる。なお、検出回路ＤＴの調整については、既知であるため、これ以上の詳細な説明を省略する。
【0129】
以上のような動作により、勾配磁界センサ１２は、勾配を検出する。
【0130】
なお、実施形態に係る勾配磁界センサ１２は、第０移相回路ＰＳ０を備えない構成であってもよい。
【0131】
また、実施形態に係る勾配磁界センサ１２は、第１移相回路ＰＳ１と第２移相回路ＰＳ２とのいずれか一方を備えない構成であってもよい。
【0132】
また、実施形態に係る勾配磁界センサ１２は、第１可変抵抗ＶＲ１１と第２可変抵抗ＶＲ１２とのいずれか一方を備えない構成であってもよい。
【0133】
また、実施形態に係る勾配磁界センサ１２は、第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２との少なくとも一方を備えない構成であってもよい。ただし、これらはＡＣカップリングのためのコンデンサである。このため、当該勾配磁界センサ１２は、第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２との両方を備えている方が望ましい。
【0134】
また、実施形態に係る勾配磁界センサ１２では、交流電流制御部ＣＣ１は、第１可変抵抗ＶＲ１１に代えて、又は、第１可変抵抗ＶＲ１１に加えて、第１交流励磁電流ＡＣ１の振幅を増幅する第１増幅回路を備える構成であってもよい。
【0135】
また、実施形態に係る勾配磁界センサ１２では、交流電流制御部ＣＣ１は、第２可変抵抗ＶＲ１２に代えて、又は、第２可変抵抗ＶＲ１２に加えて、第２交流励磁電流ＡＣ２の振幅を増幅する第２増幅回路を備える構成であってもよい。
【0136】
勾配磁界センサ１２は、以上のような動作を行う回路構成を有する。これにより、勾配磁界センサ１２は、第１センサヘッドＳ１と第２センサヘッドＳ２との２つのセンサヘッドにより、２つの異なる地点それぞれにおける磁界の強さの勾配を検出することができる。そして、勾配磁界センサ１２は、前述した通り、第１磁気シールド部ＳＤ１及び第２磁気シールド部ＳＤ２を備えることにより、ノイズとなる磁界を検出してしまうことを抑制することができる。
【0137】
なお、図２２に示した回路構成を有する勾配磁界センサ１２は、第１可変抵抗ＶＲ２１と第２可変抵抗ＶＲ２２とのいずれか一方を備えない構成であってもよい。また、当該勾配磁界センサ１２は、第１可変抵抗ＶＲ２１と第２可変抵抗ＶＲ２２とのいずれか一方に代えて、抵抗値を変化させることができない抵抗素子を備える構成であってもよい。
【0138】
また、図２２に示した回路構成を有する勾配磁界センサ１２は、事前の試験等の結果を踏まえた上で、上記において説明した第１可変抵抗ＶＲ２１及び第２可変抵抗ＶＲ２２それぞれの抵抗値と同じ抵抗値の抵抗素子を用意できる場合、第１可変抵抗ＶＲ２１と第２可変抵抗ＶＲ２２とのいずれか一方又は両方に代えて、抵抗値を変化させることができない抵抗素子を備える構成であってもよい。
【0139】
また、図２２に示した回路構成を有する勾配磁界センサ１２は、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２との少なくとも一方を備えない構成であってもよい。ただし、前述した通り、これらはＤＣカップリングのためのコンデンサである。このため、当該勾配磁界センサ１２は、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２との両方を備えている方が望ましい。
【0140】
なお、上記において説明した第１磁気コアＣＲ１は、直列に接続された２以上の磁性体を含む構成であってもよい。この場合、第１磁気コアＣＲ１は、これら２以上の磁性体のうちの一部又は全部は、非磁性の導体によって直列に接続される構成であってもよい。ここで、図２３は、複数の磁性体を含む第１磁気コアＣＲ１の構成の一例を示す図である。図２３に示した例では、第１磁気コアＣＲ１は、２つの磁性体を含んでいる。より具体的には、当該例では、第１磁気コアＣＲ１は、磁性体ＣＲ１Ａと、磁性体ＣＲ１Ｂと、非磁性の導体ＣＲ１Ｃと、端子ＣＲ１Ｄと、端子ＣＲ１Ｅを有する。そして、磁性体ＣＲ１Ａと磁性体ＣＲ１Ｂとは、導体ＣＲ１Ｃによって接続されている。また、磁性体ＣＲ１Ａが有する端部のうち導体ＣＲ１Ｃと接続されている端部と反対側の端部には、端子ＣＲ１Ｄが設けられている。端子ＣＲ１Ｄは、例えば、図２２において、交流電流制御部ＣＣ１の第１出力端子ＣＣ１３と接続されている端子である。また、磁性体ＣＲ１Ｂが有する端部のうち導体ＣＲ１Ｃと接続されている端部と反対側の端部には、端子ＣＲ１Ｅが設けられている。端子ＣＲ１Ｅは、例えば、図２２において、グラウンドに接地されている端子である。
【0141】
また、上記において説明した第２磁気コアＣＲ２は、直列に接続された２以上の磁性体を含む構成であってもよい。この場合、第２磁気コアＣＲ２は、これら２以上の磁性体のうちの一部又は全部は、非磁性の導体によって直列に接続される構成であってもよい。なお、複数の磁性体を含む第２磁気コアＣＲ２の構成については、複数の磁性体を含む第１磁気コアＣＲ１の構成と同様の構成であるため、図示による説明を省略する。
【0142】
また、上記において説明した第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２は、図２４に示したように、第１コイルＣＬ１及び第２コイルＣＬ２のそれぞれが複数のコイルにより構成されていてもよい。図２４は、第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２の構成の変形例を示す図である。また、図２４は、第１磁気コアＣＲ１の中心軸ＡＸ１と、第２磁気コアＣＲ２の中心軸ＡＸ２との両方を含む平面において勾配磁界センサ１２を切断した場合における勾配磁界センサ１２の断面図でもある。
【0143】
図２４に示した例では、第１コイルＣＬ１は、第１コイルＣＬ１１と、第１コイルＣＬ１２と、第１コイルＣＬ１３と、第１コイルＣＬ１４との４つのコイルにより構成されている。また、当該例では、第２コイルＣＬ２は、第２コイルＣＬ２１と、第２コイルＣＬ２２と、第２コイルＣＬ２３と、第２コイルＣＬ２４との４つのコイルにより構成されている。この場合、勾配磁界センサ１２の回路構成は、例えば、図２５に示したような回路構成である。図２５は、勾配磁界センサ１２の回路構成の他の例を示す図である。以下では、説明の便宜上、図２５に示した回路構成を有する勾配磁界センサ１２を、勾配磁界センサ１２Ａと称して説明する。
【0144】
図２５に示した例では、勾配磁界センサ１２Ａは、検出回路ＤＴに代えて、検出回路ＤＴ１～検出回路ＤＴ４のそれぞれを備える。また、勾配磁界センサ１２Ａは、信号処理部ＰＲを更に備える。
【0145】
検出回路ＤＴ１は、交流電源接続端子ＣＴ１と接続される入力端子ＤＴＴ１１と、入力端子ＤＴＴ１２と、出力端子ＤＴＴ１３との３つの端子を有する。
【0146】
検出回路ＤＴ２は、交流電源接続端子ＣＴ１と接続される入力端子ＤＴＴ２１と、入力端子ＤＴＴ２２と、出力端子ＤＴＴ２３との３つの端子を有する。
【0147】
検出回路ＤＴ３は、交流電源接続端子ＣＴ１と接続される入力端子ＤＴＴ３１と、入力端子ＤＴＴ３２と、出力端子ＤＴＴ３３との３つの端子を有する。
【0148】
検出回路ＤＴ４は、交流電源接続端子ＣＴ１と接続される入力端子ＤＴＴ４１と、入力端子ＤＴＴ４２と、出力端子ＤＴＴ４３との３つの端子を有する。
【0149】
信号処理部ＰＲは、入力端子ＰＲ１と、入力端子ＰＲ２と、入力端子ＰＲ３と、入力端子ＰＲ４と、出力端子ＰＲ５との５つの端子を有する。
【0150】
また、検出回路ＤＴ１が有する入力端子ＤＴＴ１２は、伝送路を介して、第１コイルＣＬ１１が有する２つの端子のうちのホット側の端子と接続される。また、第１コイルＣＬ１１が有する２つの端子のうちのコールド側の端子は、伝送路を介して、第２コイルＣＬ２１が有する２つの端子のうちのコールド側の端子と接続される。そして、第２コイルＣＬ２１が有する２つの端子のうちのホット側の端子は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。すなわち、第１コイルＣＬ１１と第２コイルＣＬ２１とは、差動接続される。なお、入力端子ＤＴＴ１２と第１コイルＣＬ１１との間には、勾配磁界センサ１２Ａが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第１コイルＣＬ１１と第２コイルＣＬ２１との間には、勾配磁界センサ１２Ａが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第２コイルＣＬ２１とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ１２Ａが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、図２５では、第１コイルＣＬ１１から出力される差動信号Ｖｏｕｔを、差動信号Ｖｏｕｔ１によって示している。
【0151】
また、検出回路ＤＴ２が有する入力端子ＤＴＴ２２は、伝送路を介して、第１コイルＣＬ１２が有する２つの端子のうちのホット側の端子と接続される。また、第１コイルＣＬ１２が有する２つの端子のうちのコールド側の端子は、伝送路を介して、第２コイルＣＬ２２が有する２つの端子のうちのコールド側の端子と接続される。そして、第２コイルＣＬ２２が有する２つの端子のうちのホット側の端子は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。すなわち、第１コイルＣＬ１２と第２コイルＣＬ２２とは、差動接続される。なお、入力端子ＤＴＴ２２と第１コイルＣＬ１２との間には、勾配磁界センサ１２Ａが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第１コイルＣＬ１２と第２コイルＣＬ２２との間には、勾配磁界センサ１２Ａが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第２コイルＣＬ２２とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ１２Ａが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、図２５では、第１コイルＣＬ１２から出力される差動信号Ｖｏｕｔを、差動信号Ｖｏｕｔ２によって示している。
【0152】
また、検出回路ＤＴ３が有する入力端子ＤＴＴ３２は、伝送路を介して、第１コイルＣＬ１３が有する２つの端子のうちのホット側の端子と接続される。また、第１コイルＣＬ１３が有する２つの端子のうちのコールド側の端子は、伝送路を介して、第２コイルＣＬ２３が有する２つの端子のうちのコールド側の端子と接続される。そして、第２コイルＣＬ２３が有する２つの端子のうちのホット側の端子は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。すなわち、第１コイルＣＬ１３と第２コイルＣＬ２３とは、差動接続される。なお、入力端子ＤＴＴ３２と第１コイルＣＬ１３との間には、勾配磁界センサ１２Ａが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第１コイルＣＬ１３と第２コイルＣＬ２３との間には、勾配磁界センサ１２Ａが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第２コイルＣＬ２３とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ１２Ａが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、図２５では、第１コイルＣＬ１３から出力される差動信号Ｖｏｕｔを、差動信号Ｖｏｕｔ３によって示している。
【0153】
また、検出回路ＤＴ４が有する入力端子ＤＴＴ４２は、伝送路を介して、第１コイルＣＬ１４が有する２つの端子のうちのホット側の端子と接続される。また、第１コイルＣＬ１４が有する２つの端子のうちのコールド側の端子は、伝送路を介して、第２コイルＣＬ２４が有する２つの端子のうちのコールド側の端子と接続される。そして、第２コイルＣＬ２４が有する２つの端子のうちのホット側の端子は、伝送路を介して、グラウンドに接地される。すなわち、第１コイルＣＬ１４と第２コイルＣＬ２４とは、差動接続される。なお、入力端子ＤＴＴ４２と第１コイルＣＬ１４との間には、勾配磁界センサ１２Ａが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第１コイルＣＬ１４と第２コイルＣＬ２４との間には、勾配磁界センサ１２Ａが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、第２コイルＣＬ２４とグラウンドとの間には、勾配磁界センサ１２Ａが有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、図２５では、第１コイルＣＬ１４から出力される差動信号Ｖｏｕｔを、差動信号Ｖｏｕｔ４によって示している。
【0154】
なお、検出回路ＤＴ１１～検出回路ＤＴ１４それぞれの回路構成は、例えば、検出回路ＤＴの回路構成と同様である。このため、検出回路ＤＴ１１～検出回路ＤＴ１４それぞれの回路構成については、詳細な説明を省略する。
【0155】
また、信号処理部ＰＲが有する入力端子ＰＲ１は、伝送路を介して、検出回路ＤＴ１が有する出力端子ＤＴＴ１３と接続される。また、信号処理部ＰＲが有する入力端子ＰＲ２は、伝送路を介して、検出回路ＤＴ２が有する出力端子ＤＴＴ２３と接続される。また、信号処理部ＰＲが有する入力端子ＰＲ３は、伝送路を介して、検出回路ＤＴ３が有する出力端子ＤＴＴ３３と接続される。また、信号処理部ＰＲが有する入力端子ＰＲ４は、伝送路を介して、検出回路ＤＴ４が有する出力端子ＤＴＴ４３と接続される。また、信号処理部ＰＲが有する出力端子ＰＲ５は、伝送路を介して、検出信号出力端子ＣＴ２と接続される。なお、入力端子ＰＲ１と出力端子ＤＴＴ１３との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、入力端子ＰＲ２と出力端子ＤＴＴ２３との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、入力端子ＰＲ３と出力端子ＤＴＴ３３との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、入力端子ＰＲ４と出力端子ＤＴＴ４３との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。また、出力端子ＰＲ５と検出信号出力端子ＣＴ２との間には、勾配磁界センサ１２が有する機能を損なわない範囲内において、他の回路素子、他の装置等が接続される構成であってもよい。
【0156】
信号処理部ＰＲは、検出回路ＤＴ１～検出回路ＤＴ４のそれぞれから入力された検出信号に対して、各種の信号処理を行い、勾配を検出する。なお、信号処理部ＰＲの回路構成は、検出回路ＤＴ１～検出回路ＤＴ４のそれぞれから入力された検出信号に基づいて勾配を検出可能な構成であれば、如何なる構成であってもよい。
【0157】
以上のような構成の勾配磁界センサ１２Ａが集磁機構ＣＭを備えた場合であっても、勾配磁界センサ１２Ａは、検出対象物から発生した磁界の第１センサヘッドＳ１及び第２センサヘッドＳ２それぞれによる検出についてのＳ／Ｎ比を改善することができ、その結果、検出対象物の検出感度を向上させることができる。
【0158】
なお、上記において説明した事項は、如何様に組み合わされてもよい。
【0159】
以上のように、実施形態に係る勾配磁界センサ（上記において説明した例では、勾配磁界センサ１２）は、第１磁気コア（上記において説明した例では、第１磁気コアＣＲ１）と、第２磁気コア（上記において説明した例では、第２磁気コアＣＲ２）と、第１磁気コアに配置される第１コイル（上記において説明した例では、第１コイルＣＬ１）と、第２磁気コアに配置される第２コイル（上記において説明した例では、第２コイルＣＬ２）と、集磁機構（上記において説明した例では、集磁機構ＣＭ）と、を備え、第２コイルは、第１コイルと差動接続され、集磁機構は、高透磁率材（上記において説明した例では、高透磁率材ＨＭ）と、低透磁率材（上記において説明した例では、低透磁率材ＬＭ）とを含み、高透磁率材は、予め決められた第１閾値以上の透磁率を有し、低透磁率材は、予め決められた第２閾値未満の透磁率を有し、第２閾値は、第１閾値以下である。これにより、勾配磁界センサは、検出対象物の検出感度をより向上させることができる。
【0160】
＜付記＞
［１］
第１磁気コアと、
第２磁気コアと、
前記第１磁気コアに配置される第１コイルと、
前記第２磁気コアに配置される第２コイルと、
集磁機構と、
を備え、
前記第２コイルは、前記第１コイルと差動接続され、
前記集磁機構は、高透磁率材と、低透磁率材とを含み、
前記高透磁率材は、予め決められた第１閾値以上の透磁率を有し、
前記低透磁率材は、予め決められた第２閾値未満の透磁率を有し、
前記第２閾値は、前記第１閾値以下である、
勾配磁界センサ。
［２］
前記集磁機構は、第１集磁機構と、第２集磁機構とを含み、
前記第１集磁機構は、前記第１磁気コアに対して予め決められた第１配置位置に配置され、
前記第２集磁機構は、前記第２磁気コアに対して予め決められた第２配置位置に配置される、
［１］に記載の勾配磁界センサ。
［３］
前記第１集磁機構は、直線形状の部分を有し、
前記第２集磁機構は、直線形状の部分を有し、
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第１集磁機構の直線形状の部分と略平行である、
［２］に記載の勾配磁界センサ。
［４］
前記第１磁気コアは、直線形状の部分を有し、
前記第２磁気コアは、直線形状の部分を有し、
前記第１コイルは、前記第１磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第２コイルは、前記第２磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第１集磁機構の直線形状の部分は、前記第１磁気コアの直線形状の部分と略平行であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第２磁気コアの直線形状の部分と略平行である、
［３］に記載の勾配磁界センサ。
［５］
前記第２磁気コアの直線形状の部分は、前記第２磁気コアの直線形状の部分と直交する方向において、前記第１磁気コアの直線形状の部分と対向しており、
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第２集磁機構の直線形状の部分と直交する方向において、前記第１集磁機構の直線形状の部分と対向しており、
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面は、前記第１磁気コアの直線形状の部分と、前記第２磁気コアの直線形状の部分とを含む仮想的な平面と略平行である、
［４］に記載の勾配磁界センサ。
［６］
前記第１集磁機構は、前記高透磁率材を第１高透磁率材として、Ｎ個の前記第１高透磁率材を含み、且つ、前記低透磁率材を第１低透磁率材として、Ｍ個の前記第１低透磁率材を含み、
前記第２集磁機構は、前記高透磁率材を第２高透磁率材として、Ｎ個の前記第２高透磁率材を含み、且つ、前記低透磁率材を第２低透磁率材として、Ｍ個の前記第２低透磁率材を含み、
前記第１集磁機構では、前記第１高透磁率材と前記第１低透磁率材とが交互に配列され、
前記第２集磁機構では、前記第２高透磁率材と前記第２低透磁率材とが交互に配列され、
前記第２集磁機構における前記高透磁率材と前記低透磁率材との配列は、前記第１集磁機構における前記高透磁率材と前記低透磁率材との配列と同じであり、
Ｎは、１以上の整数であり、
Ｍは、１以上の整数である、
［５］に記載の勾配磁界センサ。
［７］
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する第１方向において、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸と、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸とは、略重なっており、
前記第１方向において、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１集磁機構の中心は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第１磁気コアの中心と略一致しており、
前記第１方向において、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸と、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸とは、略重なっており、
前記第１方向において、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２集磁機構の中心は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第２磁気コアの中心と略一致している、
［６］に記載の勾配磁界センサ。
［８］
前記第１高透磁率材の数と、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１高透磁率材の長さと、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１低透磁率材の長さとのそれぞれは、前記第１磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第３閾値と、前記第１集磁機構の直線形状の部分に占める前記第１高透磁率材の割合へ前記第１高透磁率材の比透磁率を乗じた第１比透磁率割合とに基づいて決められ、
前記第２高透磁率材の数と、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２高透磁率材の長さと、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２低透磁率材の長さとのそれぞれは、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第４閾値と、前記第２集磁機構の直線形状の部分に占める前記第２高透磁率材の割合へ前記第２高透磁率材の比透磁率を乗じた第２比透磁率割合とに基づいて決められる、
［７］に記載の勾配磁界センサ。
［９］
前記第１比透磁率割合と前記第２比透磁率割合とのそれぞれは、前記高透磁率材の比透磁率の０．１倍以上、前記高透磁率材の比透磁率の０．９倍以下の範囲内の値である、
［８］に記載の勾配磁界センサ。
［１０］
前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１集磁機構の直線形状の部分の長さは、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第１磁気コアの直線形状の部分の長さと、前記第１磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第５閾値とに基づいて決められ、
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２集磁機構の直線形状の部分の長さは、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第２磁気コアの直線形状の部分の長さと、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第６閾値とに基づいて決められる、
［９］に記載の勾配磁界センサ。
［１１］
前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１集磁機構の直線形状の部分の長さは、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第１磁気コアの直線形状の部分の長さの０．９以上であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２集磁機構の直線形状の部分の長さは、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第２磁気コアの直線形状の部分の長さの０．９以上である、
［１０］に記載の勾配磁界センサ。
［１２］
第１磁気コア直径に対する第１集磁機構幅の割合は、前記第１磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第７閾値に基づいて決められ、
前記第１磁気コア直径は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第１集磁機構幅は、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と平行な方向であり、且つ、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向と直交する方向における前記第１集磁機構の長さであり、
第２磁気コア直径に対する第２集磁機構幅の割合は、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第８閾値に基づいて決められ、
前記第２磁気コア直径は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第２集磁機構幅は、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と平行な方向であり、且つ、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向と直交する方向における前記第２集磁機構の長さである、
［７］から［１１］のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
［１３］
前記第１磁気コア直径に対する前記第１集磁機構幅の割合と、前記第２磁気コア直径に対する前記第２集磁機構幅の割合とのそれぞれは、０．５以上６０以下の範囲内の値である、
［１２］に記載の勾配磁界センサ。
［１４］
第１磁気コア直径に対する第１集磁機構高さの割合は、前記第１磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第９閾値に基づいて決められ、
前記第１磁気コア直径は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第１集磁機構高さは、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における前記第１集磁機構の長さであり、
第２磁気コア直径に対する第２集磁機構高さの割合は、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第１０閾値に基づいて決められ、
前記第２磁気コア直径は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第２集磁機構高さは、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における前記第２集磁機構の長さである、
［７］から［１３］のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
［１５］
前記第１磁気コア直径に対する前記第１集磁機構高さの割合と、前記第２磁気コア直径に対する前記第２集磁機構高さの割合とのそれぞれは、０．５以上５０以下の範囲内の値である、
［１４］に記載の勾配磁界センサ。
［１６］
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における第１コイル外周と前記第１集磁機構との間の最短距離は、前記第１集磁機構高さと、前記第１磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第１１閾値とに基づいて決められ、
前記第１コイル外周は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１コイルを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の円周のことであり、
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における第２コイル外周と前記第２集磁機構との間の最短距離は、前記第２集磁機構高さと、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第１２閾値とに基づいて決められ、
前記第２コイル外周は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２コイルを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の円周のことである、
［１４］又は［１５］に記載の勾配磁界センサ。
［１７］
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における前記第１コイル外周と前記第１集磁機構との間の最短距離は、０以上であり、且つ、前記第１集磁機構高さの４倍以下の範囲内の値であり、
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における前記第２コイル外周と前記第２集磁機構との間の最短距離は、０以上であり、且つ、前記第２集磁機構高さの４倍以下の範囲内の値である、
［１６］に記載の勾配磁界センサ。
［１８］
前記第１磁気コアは、直線形状の部分を有し、
前記第２磁気コアは、直線形状の部分を有し、
前記第１コイルは、前記第１磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第２コイルは、前記第２磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第１集磁機構の直線形状の部分は、前記第１磁気コアの直線形状の部分と非平行であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第２磁気コアの直線形状の部分と非平行である、
［３］から［１７］のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
［１９］
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１集磁機構を切断した場合の断面の形状は、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１集磁機構を切断した場合の断面の形状と略同じである、
［３］から［１８］のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
［２０］
前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１集磁機構を切断した場合の断面の形状は、四角形であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２集磁機構を切断した場合の断面の形状は、四角形である、
［１９］に記載の勾配磁界センサ。
［２１］
前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１集磁機構を切断した場合の断面の形状は、正方形であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２集磁機構を切断した場合の断面の形状は、正方形である、
［２０］に記載の勾配磁界センサ。
［２２］
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸は、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸と略一致している、
［３］に記載の勾配磁界センサ。
［２３］
勾配磁界センサを備え、
前記勾配磁界センサは、
第１磁気コアと、
第２磁気コアと、
前記第１磁気コアに配置される第１コイルと、
前記第２磁気コアに配置される第２コイルと、
集磁機構と、
を備え、
前記第２コイルは、前記第１コイルと差動接続され、
前記集磁機構は、高透磁率材と、低透磁率材とを含み、
前記高透磁率材は、予め決められた第１閾値以上の透磁率を有し、
前記低透磁率材は、予め決められた第２閾値未満の透磁率を有し、
前記第２閾値は、前記第１閾値以下である、
磁性物検出装置。
［１］
第１磁気コアと、
第２磁気コアと、
前記第１磁気コアに配置される第１コイルと、
前記第２磁気コアに配置される第２コイルと、
集磁機構と、
を備え、
前記第２コイルは、前記第１コイルと差動接続され、
前記集磁機構は、高透磁率材と、低透磁率材とを含み、
前記高透磁率材は、予め決められた第１閾値以上の透磁率を有し、
前記低透磁率材は、予め決められた第２閾値未満の透磁率を有し、
前記第２閾値は、前記第１閾値以下である、
勾配磁界センサ。
［２］
前記集磁機構は、第１集磁機構と、第２集磁機構とを含み、
前記第１集磁機構は、前記第１磁気コアに対して予め決められた第１配置位置に配置され、
前記第２集磁機構は、前記第２磁気コアに対して予め決められた第２配置位置に配置される、
［１］に記載の勾配磁界センサ。
［３］
前記第１集磁機構は、直線形状の部分を有し、
前記第２集磁機構は、直線形状の部分を有し、
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第１集磁機構の直線形状の部分と略平行である、
［２］に記載の勾配磁界センサ。
［４］
前記第１磁気コアは、直線形状の部分を有し、
前記第２磁気コアは、直線形状の部分を有し、
前記第１コイルは、前記第１磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第２コイルは、前記第２磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第１集磁機構の直線形状の部分は、前記第１磁気コアの直線形状の部分と略平行であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第２磁気コアの直線形状の部分と略平行である、
［３］に記載の勾配磁界センサ。
［５］
前記第２磁気コアの直線形状の部分は、前記第２磁気コアの直線形状の部分と直交する方向において、前記第１磁気コアの直線形状の部分と対向しており、
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第２集磁機構の直線形状の部分と直交する方向において、前記第１集磁機構の直線形状の部分と対向しており、
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面は、前記第１磁気コアの直線形状の部分と、前記第２磁気コアの直線形状の部分とを含む仮想的な平面と略平行である、
［４］に記載の勾配磁界センサ。
［６］
前記第１集磁機構は、前記高透磁率材を第１高透磁率材として、Ｎ個の前記第１高透磁率材を含み、且つ、前記低透磁率材を第１低透磁率材として、Ｍ個の前記第１低透磁率材を含み、
前記第２集磁機構は、前記高透磁率材を第２高透磁率材として、Ｎ個の前記第２高透磁率材を含み、且つ、前記低透磁率材を第２低透磁率材として、Ｍ個の前記第２低透磁率材を含み、
前記第１集磁機構では、前記第１高透磁率材と前記第１低透磁率材とが交互に配列され、
前記第２集磁機構では、前記第２高透磁率材と前記第２低透磁率材とが交互に配列され、
前記第２集磁機構における前記高透磁率材と前記低透磁率材との配列は、前記第１集磁機構における前記高透磁率材と前記低透磁率材との配列と同じであり、
Ｎは、１以上の整数であり、
Ｍは、１以上の整数である、
［５］に記載の勾配磁界センサ。
［７］
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する第１方向において、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸と、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸とは、略重なっており、
前記第１方向において、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１集磁機構の中心は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第１磁気コアの中心と略一致しており、
前記第１方向において、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸と、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸とは、略重なっており、
前記第１方向において、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２集磁機構の中心は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第２磁気コアの中心と略一致している、
［６］に記載の勾配磁界センサ。
［８］
前記第１高透磁率材の数と、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１高透磁率材の長さと、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１低透磁率材の長さとのそれぞれは、前記第１磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第３閾値と、前記第１集磁機構の直線形状の部分に占める前記第１高透磁率材の割合へ前記第１高透磁率材の比透磁率を乗じた第１比透磁率割合とに基づいて決められ、
前記第２高透磁率材の数と、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２高透磁率材の長さと、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２低透磁率材の長さとのそれぞれは、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第４閾値と、前記第２集磁機構の直線形状の部分に占める前記第２高透磁率材の割合へ前記第２高透磁率材の比透磁率を乗じた第２比透磁率割合とに基づいて決められる、
［７］に記載の勾配磁界センサ。
［９］
前記第１比透磁率割合と前記第２比透磁率割合とのそれぞれは、前記高透磁率材の比透磁率の０．１倍以上、前記高透磁率材の比透磁率の０．９倍以下の範囲内の値である、
［８］に記載の勾配磁界センサ。
［１０］
前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１集磁機構の直線形状の部分の長さは、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第１磁気コアの直線形状の部分の長さと、前記第１磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第５閾値とに基づいて決められ、
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２集磁機構の直線形状の部分の長さは、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第２磁気コアの直線形状の部分の長さと、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第６閾値とに基づいて決められる、
［９］に記載の勾配磁界センサ。
［１１］
前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第１集磁機構の直線形状の部分の長さは、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第１磁気コアの直線形状の部分の長さの０．９以上であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向における前記第２集磁機構の直線形状の部分の長さは、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸方向における前記第２磁気コアの直線形状の部分の長さの０．９以上である、
［１０］に記載の勾配磁界センサ。
［１２］
第１磁気コア直径に対する第１集磁機構幅の割合は、前記第１磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第７閾値に基づいて決められ、
前記第１磁気コア直径は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第１集磁機構幅は、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と平行な方向であり、且つ、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向と直交する方向における前記第１集磁機構の長さであり、
第２磁気コア直径に対する第２集磁機構幅の割合は、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第８閾値に基づいて決められ、
前記第２磁気コア直径は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第２集磁機構幅は、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と平行な方向であり、且つ、前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸方向と直交する方向における前記第２集磁機構の長さである、
［７］から［１１］のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
［１３］
前記第１磁気コア直径に対する前記第１集磁機構幅の割合と、前記第２磁気コア直径に対する前記第２集磁機構幅の割合とのそれぞれは、０．５以上６０以下の範囲内の値である、
［１２］に記載の勾配磁界センサ。
［１４］
第１磁気コア直径に対する第１集磁機構高さの割合は、前記第１磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第９閾値に基づいて決められ、
前記第１磁気コア直径は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第１集磁機構高さは、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における前記第１集磁機構の長さであり、
第２磁気コア直径に対する第２集磁機構高さの割合は、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第１０閾値に基づいて決められ、
前記第２磁気コア直径は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２磁気コアを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の直径であり、
前記第２集磁機構高さは、前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における前記第２集磁機構の長さである、
［７］から［１３］のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
［１５］
前記第１磁気コア直径に対する前記第１集磁機構高さの割合と、前記第２磁気コア直径に対する前記第２集磁機構高さの割合とのそれぞれは、０．５以上５０以下の範囲内の値である、
［１４］に記載の勾配磁界センサ。
［１６］
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における第１コイル外周と前記第１集磁機構との間の最短距離は、前記第１集磁機構高さと、前記第１磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第１１閾値とに基づいて決められ、
前記第１コイル外周は、前記第１磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１コイルを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の円周のことであり、
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における第２コイル外周と前記第２集磁機構との間の最短距離は、前記第２集磁機構高さと、前記第２磁気コア内における総鎖交磁束量について予め決められた第１２閾値とに基づいて決められ、
前記第２コイル外周は、前記第２磁気コアの直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２コイルを切断した場合の断面の形状に外接する外接円の円周のことである、
［１４］又は［１５］に記載の勾配磁界センサ。
［１７］
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における前記第１コイル外周と前記第１集磁機構との間の最短距離は、０以上であり、且つ、前記第１集磁機構高さの４倍以下の範囲内の値であり、
前記第１集磁機構の直線形状の部分と、前記第２集磁機構の直線形状の部分とを含む仮想的な平面と直交する方向における前記第２コイル外周と前記第２集磁機構との間の最短距離は、０以上であり、且つ、前記第２集磁機構高さの４倍以下の範囲内の値である、
［１６］に記載の勾配磁界センサ。
［１８］
前記第１磁気コアは、直線形状の部分を有し、
前記第２磁気コアは、直線形状の部分を有し、
前記第１コイルは、前記第１磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第２コイルは、前記第２磁気コアの直線形状の部分に配置され、
前記第１集磁機構の直線形状の部分は、前記第１磁気コアの直線形状の部分と非平行であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分は、前記第２磁気コアの直線形状の部分と非平行である、
［３］から［１７］のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
［１９］
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１集磁機構を切断した場合の断面の形状は、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１集磁機構を切断した場合の断面の形状と略同じである、
［３］から［１８］のうちいずれか一項に記載の勾配磁界センサ。
［２０］
前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１集磁機構を切断した場合の断面の形状は、四角形であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２集磁機構を切断した場合の断面の形状は、四角形である、
［１９］に記載の勾配磁界センサ。
［２１］
前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第１集磁機構を切断した場合の断面の形状は、正方形であり、
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸と直交する仮想的な面によって前記第２集磁機構を切断した場合の断面の形状は、正方形である、
［２０］に記載の勾配磁界センサ。
［２２］
前記第２集磁機構の直線形状の部分の中心軸は、前記第１集磁機構の直線形状の部分の中心軸と略一致している、
［３］に記載の勾配磁界センサ。
［２３］
勾配磁界センサを備え、
前記勾配磁界センサは、
第１磁気コアと、
第２磁気コアと、
前記第１磁気コアに配置される第１コイルと、
前記第２磁気コアに配置される第２コイルと、
集磁機構と、
を備え、
前記第２コイルは、前記第１コイルと差動接続され、
前記集磁機構は、高透磁率材と、低透磁率材とを含み、
前記高透磁率材は、予め決められた第１閾値以上の透磁率を有し、
前記低透磁率材は、予め決められた第２閾値未満の透磁率を有し、
前記第２閾値は、前記第１閾値以下である、
磁性物検出装置。
【0161】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。
【符号の説明】
【0162】
１…磁性物検出装置、１１…着磁装置、１２、１２Ｘ…勾配磁界センサ、２０…情報処理装置、Ｃ１…第１コンデンサ、Ｃ２…第２コンデンサ、Ｃ３…第３コンデンサ、ＣＣ１…交流電流制御部、ＣＣ２…直流電流制御部、ＣＣ３…交流電流制御部、ＣＬ１…第１コイル、ＣＬ２…第２コイル、ＣＭ…集磁機構、ＣＭ１…第１集磁機構、ＣＭ２…第２集磁機構、ＣＲ１…第１磁気コア、ＣＲ１Ａ…磁性体、ＣＲ１Ｂ…磁性体、ＣＲ１Ｃ…導体、ＣＲ１Ｄ…端子、ＣＲ１Ｅ…端子、ＣＲ２…第２磁気コア、ＣＳ…枠体、ＤＣ１…第１直流励磁電流、ＤＣ２…第２直流励磁電流、ＤＭ…検出対象物、ＤＴ…検出回路、ＥＡ…誤差アンプ、ＨＭ…高透磁率材、Ｌ１…第１インダクタ、Ｌ２…第２インダクタ、ＬＦ…ローパスフィルタ、ＬＭ…低透磁率材、ｍａｇ…第１比透磁率割合、Ｐ１…交流電源、Ｐ２…直流電源、ＰＤ…位相検波回路、ＰＳ０…第０移相回路、ＰＳ１…第１移相回路、ＰＳ２…第２移相回路、Ｒ１…抵抗、ＲＬ１…第１ローラ、ＲＬ２…第２ローラ、ＲＶＣ…反転回路、Ｓ１…第１センサヘッド、Ｓ２…第２センサヘッド、ＳＤ１…第１磁気シールド部、ＳＤ２…第２磁気シールド部、ＳＴ…シート部材、ＳＷＣ１…第１切替回路、ＳＷＣ２…第２切替回路、ＴＣ…三次元座標系、ＶＲ１１…第１可変抵抗、ＶＲ１２…第２可変抵抗、ＶＲ２１…第１可変抵抗、ＶＲ２２…第２可変抵抗
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】