JP2003222664A - Device for estimating current density vector and device for estimating electric conductivity - Google Patents

Device for estimating current density vector and device for estimating electric conductivity

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JP2003222664A
JP2003222664A JP2002106983A JP2002106983A JP2003222664A JP 2003222664 A JP2003222664 A JP 2003222664A JP 2002106983 A JP2002106983 A JP 2002106983A JP 2002106983 A JP2002106983 A JP 2002106983A JP 2003222664 A JP2003222664 A JP 2003222664A
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current density
magnetic field
vector
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Chikayoshi Sumi
親良 炭
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure a magnetic field vector without contacting which is generated in the cases that an electric current field exists inside a sample previously, that electric current flows directly and that eddy current is induced by applying a magnetic field, to determine a distribution of current density vectors in an interested space or an interested region, and thereby to determine a distribution of the conductivity in the interested space or the interested region. <P>SOLUTION: The distribution of current density vectors is determined by solving an integral equation (i.e., Biot-savart law) in the interested space or the interested region being described by data of the magnetic field around the sample which is measured by a non-contact detector such as a device for detecting the magnetic field vector or the like employing detecting elements and array-type elements for detecting magnetism, static magnetic field or electromagnetic wave. Then the relative distribution of conductivity in relation to a referential conductivity being set in the interested space or the interested region is estimated by solving a first spatial partial differential equation being described by current data. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、物体、物質・材料
の非破壊的物性・特性評価・検査技法、生物の非侵襲的
診断・検査技法及び装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a non-destructive physical property / characteristic evaluation / inspection technique for an object, a substance / material, a non-invasive diagnosis / inspection technique for an organism, and an apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の技術としては、磁場ベクトル成分
の内、計測対象物表面上において測定される垂直成分か
らそれ相応の数値解析(たとえば、最小ノルムミニマム
法)を行うことにより電流密度ベクトル空間分布を推定
するものが多く(従来の技術1,図11(a):磁場検
出器のコイル部の模式図参照)、その他、二例ではある
が計測対象物表面上において接線成分から推定するもの
があり、フーリエ解析法及び最小ノルムミニマム法に基
づくものがある(従来の技術2,図11(b):磁場検
出器のセンサー部の模式図参照)。
2. Description of the Related Art As a conventional technique, a current density vector space is obtained by performing a numerical analysis (for example, a minimum norm minimum method) corresponding to a vertical component of a magnetic field vector component which is measured on the surface of an object to be measured. Many estimates the distribution (Prior Art 1, FIG. 11 (a): See the schematic diagram of the coil part of the magnetic field detector), and other two estimates are made from the tangential component on the surface of the measurement target. There is a method based on the Fourier analysis method and the minimum norm minimum method (Prior Art 2, FIG. 11B: See a schematic view of the sensor part of the magnetic field detector).

【0003】なお、従来の技術1に含まれるものとし
て、磁場の測定精度を向上させるべく、1次元あるいは
2次元アレイ型SQUID計を実現した上で開口面合成
を行う技術がある。
As a technique included in the conventional technique 1, there is a technique for realizing a one-dimensional or two-dimensional array type SQUID meter and then performing aperture plane synthesis in order to improve the measurement accuracy of the magnetic field.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術1及び2で
は、3次元関心空間内の3次元電流密度ベクトル分布を
一意に決定することは数理的に不可能であり、数値解析
的に安定化を施したとしても、偽電流密度ベクトルデー
タが得られるに過ぎず、導電率空間分布を推定できるだ
けの精度は得られなかった。
In the prior arts 1 and 2, it is mathematically impossible to uniquely determine the three-dimensional current density vector distribution in the three-dimensional space of interest, and it is stabilized numerically. Even if it did, only the pseudo current density vector data was obtained, and the accuracy enough to estimate the conductivity spatial distribution was not obtained.

【0005】但し、計測対象物が平板や薄膜などの2次
元物体として近似的に扱えるものであれば、従来の技術
2によりその面内の2次元電流密度ベクトル空間分布を
決定することは可能であるが、フーリエ解析法による場
合は有限な2次元関心領域内の電流分布の空間的な周期
性を仮定する必要があり、その関心領域の境界付近での
推定に問題が生じる。
However, if the object to be measured can be approximately treated as a two-dimensional object such as a flat plate or a thin film, it is possible to determine the two-dimensional current density vector space distribution in that plane by the conventional technique 2. However, in the case of the Fourier analysis method, it is necessary to assume the spatial periodicity of the current distribution in the finite two-dimensional region of interest, which causes a problem in estimation near the boundary of the region of interest.

【0006】特に、その2次元物体が絶縁物に囲まれて
おり(たとえば、空気中)、2次元物体の全体を関心領
域とした場合に、その境界付近における推定は不可能と
なる。
In particular, when the two-dimensional object is surrounded by an insulator (for example, in the air) and the entire two-dimensional object is set as the region of interest, it is impossible to estimate the vicinity of the boundary.

【0007】本発明は、基本的には、試料が空間中に任
意の状態で存在した場合、時に1次元、2次元あるいは
3次元開口面合成を行った上で、3次元磁場ベクトル又
は2次元磁場ベクトルの3次元分布又は2次元分布を測
定し、任意に設定した有限の大きさの3次元関心空間内
又は2次元関心領域(3次元物体を明に扱うため、3次
元関心空間内と2次元平面が交差した領域、及び、2次
元物体内に設定する関心領域を総称するものとして使用
する)内の3次元電流密度ベクトル又は2次元電流密度
ベクトル又は3次元電流密度ベクトルの2成分を一意に
決定でき、3次元空間内又は2次元関心領域内の導電率
空間分布の推定を実現する電流密度ベクトル推定装置及
び電気導電率推定装置を得ることを目的とする。
In the present invention, basically, when a sample exists in a space in an arbitrary state, a one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional aperture plane synthesis is sometimes performed, and then a three-dimensional magnetic field vector or two-dimensional The 3D or 2D distribution of the magnetic field vector is measured, and the 3D space of interest or the 2D region of interest of a finite size that has been set arbitrarily (in order to handle 3D objects clearly, The three-dimensional current density vector or the two-dimensional current density vector or the two components of the three-dimensional current density vector in the area where the two-dimensional planes intersect and the area of interest set in the two-dimensional object are collectively used. It is an object of the present invention to obtain a current density vector estimation device and an electrical conductivity estimation device that can estimate the electrical conductivity spatial distribution in a three-dimensional space or a two-dimensional region of interest.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1にかかる電流密度ベクトル推定装置は、
計測対象物の3次元関心空間内又は2次元関心領域内の
電流密度ベクトル分布又は1次元関心領域内の電流密度
分布又はそれらの時系列を推定する電流密度ベクトル推
定装置において、前記計測対象物を設置する試料設置台
と、磁場ベクトルを検出する磁場ベクトル検出手段と、
前記磁場ベクトル検出手段が前記計測対象物を計測する
ように設置されるハウジングと、前記計測対象物の磁場
ベクトルの分布を測定するために前記試料設置台と前記
ハウジングの、少なくともどちらか一方に接続する上下
左右・方向を変えることのできる走査手段と、前記磁場
ベクトル検出手段を駆動し、前記計測対象を計測する前
記磁場ベクトル検出手段の出力を調整する調整手段と、
前記調整手段から出力される計測結果を記録するデータ
記録手段と、電流密度ベクトル分布又はその時系列への
離散近似あるいは有限要素近似の適用を通じて測定した
磁場ベクトルデータからその電流密度ベクトル分布又は
その時系列を推定するデータ処理手段と、前記計測対象
物と前記磁場ベクトル検出手段との距離を調整する距離
調整手段と、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a current density vector estimating device according to a first aspect of the present invention comprises:
A current density vector estimation device for estimating a current density vector distribution in a three-dimensional region of interest or a two-dimensional region of interest of a measurement target, a current density distribution in a one-dimensional region of interest, or a time series thereof, A sample setting table to be installed, a magnetic field vector detecting means for detecting a magnetic field vector,
A housing in which the magnetic field vector detecting means is installed so as to measure the measurement target, and a connection to at least one of the sample installation base and the housing for measuring the distribution of the magnetic field vector of the measurement target. Scanning means capable of changing the vertical and horizontal directions, and adjusting means for driving the magnetic field vector detecting means and adjusting the output of the magnetic field vector detecting means for measuring the measurement target,
Data recording means for recording the measurement results output from the adjusting means, and the current density vector distribution or its time series from the magnetic field vector data measured through the application of discrete approximation or finite element approximation to the current density vector distribution or its time series. Data processing means for estimating and distance adjusting means for adjusting the distance between the measurement object and the magnetic field vector detecting means are provided.

【0009】また、請求項2にかかる電流密度ベクトル
推定装置は、前記計測対象物の前記3次元関心空間内又
は2次元関心領域内の電流密度ベクトル分布又は1次元
関心領域内の電流密度分布又はそれらの時系列を得るた
めに計測した前記磁場ベクトル検出手段の出力、あるい
は前記調整手段の出力を、その測定の位置・時間を示す
位置・時間データと関連付け、前記データ記録手段に記
録することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a current density vector estimation device, wherein a current density vector distribution in the three-dimensional space of interest or a two-dimensional region of interest of the measurement object, or a current density distribution in a one-dimensional region of interest, or The output of the magnetic field vector detecting unit or the output of the adjusting unit, which is measured to obtain those time series, is associated with position / time data indicating the position / time of the measurement and recorded in the data recording unit. Characterize.

【0010】また、請求項3にかかる電流密度ベクトル
推定装置は、さらに、必要に応じて、前記計測対象物の
前記3次元関心空間の外部からその空間内又はその中の
2次元関心領域内又は1次元関心領域内に、少なくとも
一つ以上の電流場を生じせしめることができるように、
電流を直接的に流せる、あるいは、磁界を印加すること
により渦電流を誘起できる電流場発生手段を有すること
を特徴とする。
Further, the current density vector estimation device according to a third aspect of the present invention further includes, from the outside of the three-dimensional space of interest of the measurement object, within the space or within a two-dimensional region of interest therein, as necessary. In order to generate at least one or more electric field in the one-dimensional region of interest,
It is characterized by having a current field generating means capable of inducing an eddy current by allowing a current to flow directly or by applying a magnetic field.

【0011】また、請求項4にかかる電流密度ベクトル
推定装置は、前記磁気ベクトル検出手段は、超伝導量子
干渉素子(SQUID)、ホール素子、ジョセフソン接
合素子、磁気インピーダンス素子、GMR、CMR、S
ETなどを使用することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the current density vector estimating apparatus, the magnetic vector detecting means is a superconducting quantum interference device (SQUID), a Hall device, a Josephson junction device, a magnetic impedance device, GMR, CMR, S.
It is characterized by using ET and the like.

【0012】また、請求項5にかかる電流密度ベクトル
推定装置は、前記磁場ベクトル検出手段として、磁気、
静磁界又は電磁波検出素子を複数個使用し、検出方向を
直交する2方向又は3方向として、時に開口面合成を行
い、磁場ベクトルデータを収集することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the current density vector estimating device, the magnetic field vector detecting means is magnetic,
The present invention is characterized in that a plurality of static magnetic field or electromagnetic wave detection elements are used, the detection directions are set to two directions or three directions orthogonal to each other, and sometimes aperture plane synthesis is performed to collect magnetic field vector data.

【0013】また、請求項6にかかる電流密度ベクトル
推定装置は、前記磁場ベクトル検出手段として、電磁波
検出素子を複数個使用し、検出方向を1方向、直交する
2方向、あるいは3方向とし、かつ、1次元、2次元、
又は3次元アレイを構成して、時に開口面合成を行い、
磁場データの収集を行うことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the current density vector estimating apparatus, a plurality of electromagnetic wave detecting elements are used as the magnetic field vector detecting means, and the detecting direction is one direction, two directions orthogonal to each other, or three directions, and One-dimensional, two-dimensional,
Or, constructing a three-dimensional array and sometimes synthesizing aperture planes,
It is characterized by collecting magnetic field data.

【0014】また、請求項7にかかる電流密度ベクトル
推定装置は、前記磁場ベクトル検出手段を用いて2次元
磁場ベクトルの2次元空間分布又はその時系列を測定
し、測定されたこの磁場ベクトルデータから、電流密度
ベクトル又はその時系列に離散近似あるいは有限要素近
似を適用することに基づいた所定の数値解析を施すこと
によって、3次元関心空間内又は2次元関心領域内の2
次元電流密度ベクトル分布又はその時系列を推定するこ
とを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a current density vector estimating apparatus which measures the two-dimensional spatial distribution of a two-dimensional magnetic field vector or its time series using the magnetic field vector detecting means, and from the measured magnetic field vector data, By performing a predetermined numerical analysis based on the application of the discrete approximation or the finite element approximation to the current density vector or its time series, the 2
It is characterized in that the three-dimensional current density vector distribution or its time series is estimated.

【0015】また、請求項8にかかる電流密度ベクトル
推定装置は、前記磁場ベクトル検出手段を用いて3次
元、又は2次元磁場ベクトルの3次元空間分布又はその
時系列を測定し、測定されたこの磁場ベクトルデータか
ら、電流密度ベクトル又はその時系列に離散近似あるい
は有限要素近似を適用することに基づいた所定の数値解
析を施すことによって、3次元関心空間内の3次元又は
2次元電流密度ベクトルの空間分布又はその時系列を推
定することを特徴とする。
Further, the current density vector estimating device according to the present invention measures the three-dimensional or three-dimensional spatial distribution of the two-dimensional magnetic field vector or its time series using the magnetic field vector detecting means, and measures the measured magnetic field. The spatial distribution of the three-dimensional or two-dimensional current density vector in the three-dimensional space of interest by performing predetermined numerical analysis based on the application of discrete approximation or finite element approximation to the current density vector or its time series from the vector data. Alternatively, it is characterized by estimating its time series.

【0016】また、請求項9にかかる電流密度ベクトル
推定装置は、前記磁場ベクトル検出手段を用いて3次
元、又は2次元磁場ベクトルの3次元空間分布又はその
時系列を測定し、測定されたこの磁場ベクトルデータか
ら、電流密度ベクトル又はその時系列に離散近似あるい
は有限要素近似を適用することに基づいた所定の数値解
析を施すことによって、3次元関心空間内あるいは2次
元関心領域内の3次元又は2次元電流密度ベクトルの空
間分布又はその時系列を推定することを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a current density vector estimating apparatus which measures a three-dimensional or three-dimensional spatial distribution of a two-dimensional magnetic field vector or its time series using the magnetic field vector detecting means, and measures the measured magnetic field. By performing predetermined numerical analysis based on applying discrete approximation or finite element approximation to current density vector or its time series from vector data, three-dimensional or two-dimensional in three-dimensional space of interest or two-dimensional region of interest It is characterized by estimating the spatial distribution of the current density vector or its time series.

【0017】また、請求項10にかかる電流密度ベクト
ル推定装置は、電流密度又はその時系列に離散近似ある
いは有限要素近似を適用することに基づいた所定の数値
解析を施すことによって、前記磁場ベクトル検出手段を
用いて測定された磁場ベクトルの1方向成分の空間分布
又はその時系列データから、これと直交する方向の電流
密度ベクトル成分の空間分布又はその時系列を推定する
ことを特徴とし、その磁場ベクトル成分の3次元空間分
布データからその電流密度ベクトル成分の3次元空間分
布又は2次元空間分布又は1次元空間分布を、又、その
磁場ベクトル成分の2次元空間分布データからその電流
密度ベクトル成分の2次元空間分布又は1次元空間分布
を、又、その磁場ベクトル成分の1次元空間分布データ
からその電流密度ベクトル成分の1次元空間分布を推定
することを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a current density vector estimating device for performing a predetermined numerical analysis based on applying a discrete approximation or a finite element approximation to a current density or a time series thereof to obtain the magnetic field vector detecting means. Is characterized by estimating the spatial distribution of the current density vector component in the direction orthogonal thereto or its time series from the spatial distribution of the one direction component of the magnetic field vector measured using From the three-dimensional spatial distribution data, the three-dimensional spatial distribution or the two-dimensional spatial distribution or the one-dimensional spatial distribution of the current density vector component, or from the two-dimensional spatial distribution data of the magnetic field vector component, the two-dimensional space of the current density vector component Distribution or the one-dimensional spatial distribution, or the current density vector from the one-dimensional spatial distribution data of the magnetic field vector component. It is characterized by estimating the one-dimensional spatial distribution of the cuttle component.

【0018】また、請求項11にかかる電気導電率推定
装置は、計測対象物の3次元関心空間内又は2次元関心
領域内又は1次元関心領域内の電気導電率分布や誘電率
分布又はそれらの時系列を推定するための電気導電率推
定装置において、電流密度ベクトル推定装置において、
前記計測対象物を設置する試料設置台と、磁場ベクトル
を検出する磁場ベクトル検出手段と、前記磁場ベクトル
検出手段が前記計測対象物を計測するように設置される
ハウジングと、前記計測対象物の磁場ベクトルの分布又
はその時系列を測定するために前記試料設置台と前記ハ
ウジングの、少なくともどちらか一方に接続する上下左
右・方向を変えることのできる走査手段と、前記磁場ベ
クトル検出手段を駆動し、前記計測対象を計測する前記
磁場ベクトル検出手段の出力を調整する調整手段と、前
記調整手段から出力される計測結果を記録するデータ記
録手段と、電流密度ベクトル分布又はその時系列(又は
スペクトラム)への離散近似あるいは有限要素近似を適
用を通じて測定した磁場ベクトルデータ又はその時系列
データからその電流密度ベクトル分布又はその時系列
(又はスペクトラム)を推定し、各電流密度ベクトル分
布をそのノルム(大きさ)を用いて正規化した上で、有
限差分近似あるいは有限要素近似を行って、電気導電率
分布や誘電率分布、又、電気導電率分布や誘電率分布の
時系列やそれらの周波数分散を推定するデータ処理手段
と、前記計測対象物と前記磁場ベクトル検出手段との距
離を調整する距離調整手段と、を備えたことを特徴とす
る。
According to the eleventh aspect of the present invention, there is provided an electrical conductivity estimating apparatus, which is an electrical conductivity distribution or a dielectric constant distribution in a three-dimensional space of interest, a two-dimensional region of interest, or a one-dimensional region of interest of a measurement object, or a distribution thereof. In the electric conductivity estimation device for estimating the time series, in the current density vector estimation device,
A sample installation table on which the measurement target is installed, a magnetic field vector detection unit that detects a magnetic field vector, a housing installed so that the magnetic field vector detection unit measures the measurement target, and a magnetic field of the measurement target. In order to measure the vector distribution or its time series, the sample installation table and the housing, a scanning means connected to at least one of the above and below and capable of changing the vertical and horizontal directions, and driving the magnetic field vector detection means, Adjusting means for adjusting the output of the magnetic field vector detecting means for measuring an object to be measured, data recording means for recording the measurement results output from the adjusting means, and current density vector distribution or its time series (or spectrum) discrete The magnetic field vector data measured through the application of the approximation or the finite element approximation or its time series data Estimate the density vector distribution or its time series (or spectrum), normalize each current density vector distribution using its norm (magnitude), and then perform finite difference approximation or finite element approximation to obtain the electrical conductivity distribution. And a dielectric constant distribution, a data processing means for estimating a time series of the electric conductivity distribution and the dielectric constant distribution and frequency dispersion thereof, and a distance adjusting means for adjusting a distance between the measurement object and the magnetic field vector detecting means. And are provided.

【0019】また、請求項12にかかる電気導電率推定
装置は、前記計測対象物の前記3次元関心空間内又は2
次元関心領域内の電流密度ベクトル分布又は1次元関心
領域内の電流密度分布又はそれらの時系列を得るために
計測した前記磁場ベクトル検出手段の出力、あるいは前
記調整手段の出力を、その測定の位置・時間を示す位置
・時間データと関連付け、前記データ記録手段に記録す
ることを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an electric conductivity estimating apparatus in the three-dimensional space of interest of the measuring object or in
The distribution of the current density vector in the three-dimensional region of interest, the distribution of the current density in the one-dimensional region of interest, or the output of the magnetic field vector detection means measured to obtain the time series thereof, or the output of the adjusting means is used as the position of the measurement. It is characterized in that it is recorded in the data recording means in association with position / time data indicating time.

【0020】また、請求項13にかかる電気導電率推定
装置は、さらに、必要に応じて、前記計測対象物の前記
3次元関心空間の外部からその空間内又はその中の2次
元関心領域内又は1次元関心領域内に、少なくとも一つ
以上の電流場を生じせしめることができるように、電流
を直接的に流せる、あるいは、磁界を印加することによ
り渦電流を誘起できる電流場発生手段を有することを特
徴とする。
Further, the electric conductivity estimating apparatus according to the thirteenth aspect of the present invention further includes, as necessary, from outside the three-dimensional space of interest of the measurement object, within the space, or within a two-dimensional region of interest within the space. In order to generate at least one current field in the one-dimensional region of interest, there is provided a current field generation means capable of directly flowing a current or inducing an eddy current by applying a magnetic field. Is characterized by.

【0021】また、請求項14にかかる電気導電率推定
装置は、前記磁場ベクトル検出手段は、超伝導量子干渉
素子(SQUID)、ホール素子、ジョセフソン接合素
子、磁気インピーダンス素子、GMR、CMR、SET
などを使用することを特徴とする。
Further, in the electric conductivity estimating apparatus according to claim 14, the magnetic field vector detecting means is a superconducting quantum interference device (SQUID), a Hall device, a Josephson junction device, a magnetic impedance device, GMR, CMR, SET.
It is characterized by using such as.

【0022】また、請求項15にかかる電気導電率推定
装置は、前記磁場ベクトル検出手段として、磁気、静磁
界又は電磁波検出素子を複数個使用し、検出方向を直交
する2方向又は3方向として、時に開口面合成を行い、
磁場ベクトルデータを収集することを特徴とする。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the electric conductivity estimating apparatus, a plurality of magnetic, static magnetic field or electromagnetic wave detecting elements are used as the magnetic field vector detecting means, and the detecting directions are orthogonal to two directions or three directions. Sometimes aperture plane synthesis is performed,
It is characterized by collecting magnetic field vector data.

【0023】また、請求項16にかかる電気導電率推定
装置は、前記磁場ベクトル検出手段として、磁気、静磁
界又は電磁波検出素子を複数個使用し、検出方向を1方
向、直交する2方向、あるいは3方向とし、かつ、1次
元、2次元、又は3次元アレイを構成して、時に開口面
合成を行い、磁場データの収集を行うことを特徴とす
る。
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided an electric conductivity estimating device, wherein a plurality of magnetic, static magnetic field or electromagnetic wave detecting elements are used as the magnetic field vector detecting means, and the detecting direction is one direction, two directions orthogonal to each other, or The present invention is characterized in that three directions are formed and a one-dimensional, two-dimensional, or three-dimensional array is formed, and sometimes aperture plane synthesis is performed to collect magnetic field data.

【0024】また、請求項17にかかる電気導電率推定
装置は、電流密度ベクトル又はその時系列から、3次元
関心空間内又は2次元関心領域内又は1次元関心領域内
の電気導電率分布又はその時系列やその周波数分散を推
定する場合に、所定の一階の空間偏微分方程式中に表さ
れる電気導電率分布あるいは電流密度ベクトル分布に関
して有限差分近似あるいは有限要素近似(変分法又はガ
ラ−キン法を使用)を適用することに基づいた所定の数
値解法を使用することを特徴とする。
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided an electrical conductivity estimating apparatus which calculates an electric conductivity distribution in a three-dimensional space of interest, a two-dimensional region of interest, or a one-dimensional region of interest or a time series thereof from a current density vector or its time series. Or its frequency dispersion, the finite difference approximation or the finite element approximation (variation method or Galerkin method) is applied to the electric conductivity distribution or the current density vector distribution expressed in the predetermined first-order spatial partial differential equation. Using a predetermined numerical solution method based on applying

【0025】また、請求項18にかかる電気導電率推定
装置は、電流密度ベクトルの時系列から、3次元関心空
間内又は2次元関心領域内又は1次元関心領域内の電気
導電率分布や誘電率分布、又、電気導電率分布や誘電率
分布の時系列やそれらの周波数分散を推定する場合に、
所定の一階の空間偏微分方程式中に表される導電率分布
あるいは電流密度ベクトルのスペクトラムの分布に関し
て有限差分近似あるいは有限要素近似(変分法又はガラ
−キン法を使用)を適用することに基づいた所定の数値
解法を使用することを特徴とする。
The electrical conductivity estimating apparatus according to the eighteenth aspect of the invention is based on the time series of the current density vector, and the electrical conductivity distribution and the dielectric constant in the three-dimensional space of interest, the two-dimensional region of interest, or the one-dimensional region of interest. When estimating the distribution, time series of electrical conductivity distribution or permittivity distribution and their frequency dispersion,
To apply finite difference approximation or finite element approximation (using variational method or Galerkin method) to the distribution of the conductivity distribution or the spectrum of the current density vector expressed in a given first-order spatial partial differential equation It is characterized by using a predetermined numerical solution based on.

【0026】また、請求項19にかかる電気導電率推定
装置は、計測結果として、測定される磁気ベクトル分布
と、計測される電流密度分布、電流密度発散・勾配分
布、導電率や誘電率の分布、導電率や誘電率の勾配分
布、導電率や誘電率のラプラシアン分布、誘電率と導電
率の比の分布、誘電率と導電率の比の勾配分布、誘電率
と導電率の比のラプラシアン分布、それらの周波数分散
や経時的変化そのもの、それらの経時的絶対変化(差分
値)、及び経時的相対変化(比の値)などを画像表示す
る表示手段を設けたことを特徴とする。
The electrical conductivity estimating apparatus according to a nineteenth aspect of the present invention provides, as a measurement result, a measured magnetic vector distribution, a measured current density distribution, a current density divergence / gradient distribution, a conductivity and a dielectric constant distribution. , Conductivity or permittivity gradient distribution, conductivity or permittivity Laplacian distribution, permittivity to conductivity ratio distribution, permittivity to conductivity ratio gradient distribution, permittivity to conductivity ratio Laplacian distribution Further, it is characterized in that display means is provided for displaying an image of their frequency dispersion and their change over time, their absolute change over time (difference value), and their relative change over time (value of ratio).

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる電流密度ベ
クトル推定装置及び電気導電率推定装置の実施の形態を
図面に基づき詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a current density vector estimating device and an electric conductivity estimating device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0028】本実施の形態では、磁気、静磁界、又は、
電磁波検出素子、及び、その1次元、2次元、又は、3
次元アレイ型素子群を使用した磁場ベクトル検出器など
の非接触検出器を用いて、必要に応じて参照物を未知試
料にあてがうことにより設定できる3次元関心空間又は
2次元関心領域又は1次元関心領域内の参照領域内にて
与えられる導電率参照値(たとえば、真値、単位値な
ど)に対する相対的な導電率分布を安定的に再構成でき
るように、適宜、磁場ベクトル又は磁場ベクトル成分を
適切に測定し、考案した数値解析法を用いて必要となる
電流密度ベクトル分布の高精度な推定を可能として、絶
対的な導電率分布、又は、相対的な導電率分布の再構成
を可能とする。
In this embodiment, magnetism, static magnetic field, or
Electromagnetic wave detection element and its one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional
Three-dimensional space of interest or two-dimensional region of interest or one-dimensional region of interest that can be set by applying a reference object to an unknown sample as needed using a non-contact detector such as a magnetic field vector detector that uses a three-dimensional array type element group The magnetic field vector or magnetic field vector component is appropriately set so that the relative conductivity distribution with respect to the conductivity reference value (eg, true value, unit value, etc.) given in the reference area in the area can be stably reconstructed. It is possible to accurately measure the required current density vector distribution using the devised numerical analysis method, and to reconstruct the absolute conductivity distribution or the relative conductivity distribution. To do.

【0029】以下、直交デカルト座標系(x, y, z)を用
いて説明する。
The orthogonal Cartesian coordinate system (x, y, z) will be described below.

【0030】請求項17にて記載した導電率分布を推定
する際に使用する連立一階偏微分方程式は以下の通りで
ある。
The simultaneous first-order partial differential equations used when estimating the conductivity distribution described in claim 17 are as follows.

【数1】 [Equation 1]

【0031】但し、J1 (x,y,z) [ = (J1x(x,y,z),J
1y(x,y,z),J1z(x,y,z))T]とJ2(x,y,z)[= (J2x(x,y,z),J
2y(x,y,z),J2z(x,y,z))T]は3次元関心空間外又は2次
元関心領域外に存在する電流源により生成される任意の
二つの独立した電流場の電流密度ベクトル分布である。
However, J 1 (x, y, z) [= (J 1x (x, y, z), J
1y (x, y, z), J 1z (x, y, z)) T ] and J 2 (x, y, z) [= (J 2x (x, y, z), J
2y (x, y, z), J 2z (x, y, z)) T ] is any two independent current fields generated by a current source outside the 3D space of interest or outside the 2D region of interest. Is a current density vector distribution of.

【0032】これらの方程式は、各々、Each of these equations is

【数2】 と表せる。[Equation 2] Can be expressed as

【0033】電流場が一つである場合は、各(1a)式、
(1b)式、(1c)式、[又は(2a)式、(2b)式、(2c)
式]中の一つの偏微分方程式のみが成立する。避けるべ
きことではあるが、電流場が複数である場合は、この偏
微分方程式がその個数だけ連立することとなる。尚、
(1a)式〜(1c)式及び(2a)式〜(2c)式は、各々、
両辺に、1/σ(x,y,z)及びσ(x,y,z)をかけた上で
扱われることもある。
When there is one current field, each equation (1a),
Formula (1b), Formula (1c), [or Formula (2a), Formula (2b), (2c)
Only one PDE in [Equation] holds. Although it should be avoided, when there are multiple current fields, the partial differential equations are coupled in that number. still,
Formulas (1a) to (1c) and (2a) to (2c) are respectively
It may be handled after multiplying both sides by 1 / σ (x, y, z) and σ (x, y, z).

【0034】以下、各(1a)式、(1b)式、(1c)式
[又は(2a)式、(2b)式、(2c)式]中の電流データセッ
トを、例えば、電流ベクトルJ1(x,y,z)に関して、(J
1x(x,y,z), J1y(x, y, z))T、(J1y(x,y,z), J1z(x, y,
z))T 、( J1z(x, y, z), J1x(x,y,z))T とベクトル表示
し、これら3つのベクトルの各々を電流ベクトルJ1(x,
y, z)の擬似2次元電流密度ベクトルと呼ぶ。
The following are expressions (1a), (1b) and (1c) below.
[Or (2a), (2b), (2c)] in the current data set, for example, for the current vector J 1 (x, y, z), (J
1x (x, y, z), J 1y (x, y, z)) T , (J 1y (x, y, z), J 1z (x, y,
z)) T , (J 1z (x, y, z), J 1x (x, y, z)) T, and each of these three vectors is represented by a current vector J 1 (x,
It is called a pseudo two-dimensional current density vector of y, z).

【0035】例えば、3次元関心空間内の任意z座標z
=Zの2次元平面(x, y, Z)内の導電率を推定するため
には、(1a)式[又は、(2a)式]よりわかる通り、その平面
(x,y,Z)内にて3次元電流密度ベクトルJ1(x, y, z)の擬
似2次元電流密度ベクトル(J 1x(x, y,Z), J1y(x,y, Z))
Tが測定される必要がある。従って、測定される電流密
度ベクトルの次元数及び成分の方向により、任意のx座
標Xの平面(X,y,z)に関する(1b)式[又は(2b)式]、任意の
y座標Yの平面(x, Y, z)に関する(1c)式[又は(2c)式]も
用いることが可能となる。また、計測対象物を2次元物
体として扱う場合はz座標を特定してz=Zとする2次
元物体の位置を2次元座標(x,y,Z)で表すが、この場
合、(1a)式[又は、(2a)式]のみが成立する。
For example, an arbitrary z coordinate z in the three-dimensional space of interest
= To estimate the conductivity in the two-dimensional plane (x, y, Z) of Z
As shown in (1a) [or (2a)], the plane
Three-dimensional current density vector J in (x, y, Z)1pseudo of (x, y, z)
Similar two-dimensional current density vector (J 1x(x, y, Z), J1y(x, y, Z))
TNeeds to be measured. Therefore, the measured current density
Depending on the dimensionality of the degree vector and the direction of the
Equation (1b) [or (2b)] relating to the plane (X, y, z) of the mark X, any
Equation (1c) [or (2c) equation] for the plane (x, Y, z) of y coordinate Y is also
Can be used. In addition, the measurement object is a two-dimensional object
When treated as a body, the z coordinate is specified and z = Z
The position of the original object is represented by two-dimensional coordinates (x, y, Z).
In this case, only the formula (1a) [or the formula (2a)] is satisfied.

【0036】尚、3次元関心空間内又は2次元関心領域
内にて超伝導体を含みうる場合は(1a)〜(1c)式を、導電
率σ(x, y, z)がゼロとなる絶縁体を含みうる場合は(2
a)〜(2c)式を用いる。
When a superconductor can be contained in the three-dimensional space of interest or the two-dimensional region of interest, the electric conductivity σ (x, y, z) becomes zero according to the equations (1a) to (1c). If it may contain an insulator (2
Equations (a) to (2c) are used.

【0037】一方、導電率の推定に必要となる参照導電
率は、初期条件として、一般的には、 lnσ(x, y, Z)=lnσl (x, y, Z)∈wl(l=1〜N) (3) という様に、各z =Zの平面(x, y, Z)内にて導電率分布
を決定する場合は、二つ以上の電流場が測定された場合
にはその平面内の少なくとも一点wlにて参照値が与え
られれば良い。Nは、参照点の数である。また、一つの
場が測定された場合にはその平面内にて電流が支配的に
流れる方向に長く広がる参照領域wlを実現する必要が
ある。この場合、Nは、参照領域の数である。
On the other hand, the reference conductivity required for the conductivity estimation is generally lnσ (x, y, Z) = lnσ l (x, y, Z) εw l (l = 1 ~ N) (3) When determining the conductivity distribution in each z = Z plane (x, y, Z), when two or more current fields are measured, It suffices if the reference value is given at at least one point w l in that plane. N is the number of reference points. Further, when one field is measured, it is necessary to realize a reference region w l that extends in a direction in which a current mainly flows in the plane. In this case, N is the number of reference areas.

【0038】従って、3次元電流密度ベクトル、又は、
その擬似2次元電流密度ベクトルが3次元関心空間内又
は2次元関心領域内にて測定されれば、この関心空間・
領域にわたり、適宜、上記(1a)式、(1b)式、(1c)
式、[又は(2a)式、(2b)式、(2c)式]中の偏微分方程
式が成立し、参照導電率が適切に与えられた範囲内に
て、時に推定された導電率も参照値として用いることが
可能なため冗長的になるが、導電率分布を一意に表現で
きる。しかし、実際には、測定データはエラー(ノイ
ズ)を必ず含み、特に3つの内の一つの擬似2次元電流
密度ベクトル分布のみが測定される場合には参照領域の
広がる方向、大きさ、位置が不適切な状態になり、推定
が不安定になる。そこで、考案した数値解析法(出願中)
を応用して、直接的にその3次元空間内の導電率空間分
布を推定する、又は、2次元関心領域ごとに推定するこ
とにより、3次元関心空間内又は2次元関心領域内の導
電率空間分布を推定する。但し、複数の電流密度ベクト
ル分布が測定された場合は、各擬似2次元電流密度ベク
トル分布データは、その擬似2次元電流密度ベクトルの
関心空間内の各2次元分布のノルム(大きさ)を用いて
正規化される。又、特に、(1a)式の両辺に1/σ(x,y,z)
がかけられて導電率分布1/σ(x,y,z)又は電流密度ベク
トル分布に関して有限差分近似される場合、又、(2a)式
の両辺にσ(x,y,z)がかけられて導電率分布σ(x,y,z)又
は電流密度ベクトル分布に関して有限差分近似される場
合、又、(1a)式の両辺に1/σ(x,y,z)がかけられて1/σ
(x,y,z)に関して有限要素近似(変分法又はガラーキン
法)が適用される場合、又、(2a)式の両辺にσ(x,y,z)
がかけられてσ(x,y,z)に関して有限要素近似(変分法
又はガラーキン法)が適用される場合においては、各擬
似2次元電流密度ベクトル分布データ及びその擬似2次
元電流密度ベクトルの回転の分布データは、擬似2次元
電流密度ベクトルと導電率にかかる勾配作用素との内積
の関心領域内の各2次元分布のパワーと擬似2次元電流
密度ベクトルの回転のその2次元分布のパワーの和の平
方根を用いて正規化されることがある。
Therefore, the three-dimensional current density vector, or
If the pseudo two-dimensional current density vector is measured in the three-dimensional space of interest or the two-dimensional region of interest,
Appropriately over the region, the above formula (1a), formula (1b), (1c)
Equation, [or (2a) equation, (2b) equation, (2c) equation] Partial differential equation is established, reference conductivity also within the range given appropriately, sometimes also estimated conductivity Since it can be used as a value, it becomes redundant, but the conductivity distribution can be uniquely expressed. However, in reality, the measurement data always includes an error (noise), and in particular, when only one of the three pseudo two-dimensional current density vector distributions is measured, the spreading direction, size, and position of the reference region are The state becomes improper and the estimation becomes unstable. Therefore, we devised a numerical analysis method (pending)
Is applied to directly estimate the conductivity space distribution in the three-dimensional space, or by estimating for each two-dimensional region of interest, the conductivity space in the three-dimensional region of interest or the two-dimensional region of interest is calculated. Estimate the distribution. However, when a plurality of current density vector distributions are measured, each pseudo two-dimensional current density vector distribution data uses the norm (size) of each two-dimensional distribution in the interest space of the pseudo two-dimensional current density vector. Is normalized. Also, in particular, 1 / σ (x, y, z) on both sides of equation (1a)
When the conductivity distribution 1 / σ (x, y, z) or the current density vector distribution is approximated by a finite difference, σ (x, y, z) is also applied to both sides of equation (2a). When a finite difference approximation is made for the conductivity distribution σ (x, y, z) or the current density vector distribution, 1 / σ (x, y, z) is applied to both sides of equation (1a) to obtain 1 / σ
When the finite element approximation (variational method or Galerkin method) is applied to (x, y, z), σ (x, y, z) is applied to both sides of the equation (2a).
When the finite element approximation (variation method or Galerkin method) is applied to σ (x, y, z) by multiplying by, each pseudo two-dimensional current density vector distribution data and its pseudo two-dimensional current density vector The rotation distribution data is obtained by calculating the power of each two-dimensional distribution in the ROI of the inner product of the pseudo two-dimensional current density vector and the gradient operator for the conductivity and the power of the two-dimensional distribution of the rotation of the pseudo two-dimensional current density vector. It may be normalized using the square root of the sum.

【0039】2次元電流密度ベクトル分布が測定された
場合を想定し、正則化(出願中, 請求項7, 式5)にお
いてx,y方向の2次元勾配作用素Dを用いることもある
が、3次元関心空間にて成立した方程式を全て連立して
3次元導電率空間分布を求めることも可能であり、その
場合の正則化においては3次元勾配作用素D'を用いるこ
ととなる。以下に、この場合のこの手順を示す。
Assuming that a two-dimensional current density vector distribution is measured, a two-dimensional gradient operator D in the x and y directions may be used in regularization (pending application, claim 7, formula 5). It is also possible to obtain the three-dimensional conductivity space distribution by simultaneous equations established in the three-dimensional space of interest, and in that case, the three-dimensional gradient operator D'is used. The procedure for this case is shown below.

【0040】一階空間偏微分方程式及び初期条件に対
し、離散デカルト座標系(I, J, K)〜(x/Δx, y/
Δy, z/Δz)を用い(但し、Z = K'Δzとする。)、
3次元未知導電率空間分布ln(1/σ(x, y, z))又はln
σ(x, y, z)あるいは電流密度ベクトル分布J(x,y,
z)に関して有限差分近似あるいは有限要素近似[変分原
理又はガラ−キン法を使用。導電率分布ln(1/σ(x,y,
z))又はlnσ(x, y, z)及び電流密度ベクトル分布J
(x,y, z) ( =(Jx(x, y, z), Jy(x,y, z), Jz
(x,y,z))T)を近似する際に使用する3次元基底関数
(有限要素の節点数は略。以下、同様。)φσ(I,J,K,x,
y,z)(ln(1/σ(x,y,z))〜ΣI,J,K φσ(I,J,K,x,y,z)ln
(1/σ(I,J,K))、 lnσ(x,y,z) 〜 ΣI,J,Kφσ(I,J,K,
x,y,z)lnσ(I,J,K)と近似される)及びφJ(I,J,K,x,y,z)
(J(x,y,z)〜 (ΣI,J,KφJ(I,J,K,x,y,z)Jx(I,J,K), Σ
I,J,KφJ(I,J,K,x,y,z)Jy(I,J,K),ΣI,J,K φJ(I,J,K,
x,y,z)Jz(I,J,K))Tと近似される)は、共に、1回以上偏
微分可能であることが必要である。但し、電流密度ベク
トル分布に変分原理(いわゆる、エネルギー最小化の原
理)を使用した場合(汎関数であるエネルギ関数は1/
σ(x,y,z)を用いて表され、関心領域内に絶縁体を含む
場合は使用できない)、および、電流密度ベクトル分布
を近似するための基底関数を重み関数としてガラーキン
法を使用して導電率分布の勾配に部分積分を施した場合
においては、導電率分布の基底関数φσは直流でも構わ
ない。]を適用し、初期条件を代入することにより、有
限差分近似を適用した場合には以下の3次元未知導電率
空間分布に関する連立方程式 JDs=j (4) 但し、s:未知導電率空間分布ln(1/σ(I, J, K)) 又はlnσ(I, J, K)を表すベクトル D:ln(1/σ(x, y, z))又はlnσ(x, y, z)に関する x, y方向の2次元勾配作用素の有限差分近似 (前方差分近似、後方差分近似、など)定数からなる行
列 J:低域通過型フィルタをかけた 擬似2次元電流密度ベクトル分布(Jx(I, J, K), Jy(I,
J, K))T、(Jy(x,y,z), Jz(x, y, z))T、(Jz(x, y, z),
Jx(x,y,z))Tから定まる行列 [但し、複数の電流密度ベクトル分布が測定された場合
は、各擬似2次元電流密度ベクトル分布データは、その
擬似2次元電流密度ベクトルの関心空間内の各2次元分
布のノルム(大きさ)を用いて正規化されたものであ
る。] j:低域通過型フィルタをかけた擬似2次元電流密度ベ
クトル[正規化された]の一階偏微分値からなるベクトル を得る。
For the first-order spatial partial differential equation and initial conditions, the discrete Cartesian coordinate system (I, J, K) to (x / Δx, y /
Δy, z / Δz) (where Z = K′Δz),
Three-dimensional unknown conductivity spatial distribution ln (1 / σ (x, y, z)) or ln
σ (x, y, z) or current density vector distribution J (x, y, z
Finite difference approximation or finite element approximation with respect to z) [Use variational principle or Galerkin method. Conductivity distribution ln (1 / σ (x, y,
z)) or lnσ (x, y, z) and current density vector distribution J
(x, y, z) (= (J x (x, y, z), J y (x, y, z), J z
(x, y, z)) T ) three-dimensional basis function used to approximate
(The number of nodes in the finite element is omitted. The same applies below.) Φ σ (I, J, K, x,
y, z) (ln (1 / σ (x, y, z)) ~ Σ I, J, K φ σ (I, J, K, x, y, z) ln
(1 / σ (I, J, K)), lnσ (x, y, z) ~ Σ I, J, K φ σ (I, J, K,
x, y, z) lnσ (I, J, K)) and φ J (I, J, K, x, y, z)
(J (x, y, z) ~ (Σ I, J, K φ J (I, J, K, x, y, z) J x (I, J, K), Σ
I, J, K φ J (I, J, K, x, y, z) J y (I, J, K), Σ I, J, K φ J (I, J, K,
x, y, z) J z (I, J, K)) T ) are both required to be partially differentiable more than once. However, when the variational principle (so-called energy minimization principle) is used for the current density vector distribution (the energy function which is a functional is 1 /
σ (x, y, z), which cannot be used when an insulator is included in the region of interest), and the Galerkin method is used as the basis function to approximate the current density vector distribution. In the case where the gradient of the conductivity distribution is partially integrated, the basis function φ σ of the conductivity distribution may be DC. ], And substituting the initial conditions, the following simultaneous equations regarding the three-dimensional unknown conductivity spatial distribution JDs = j (4) where s: unknown conductivity spatial distribution ln (1 / σ (I, J, K)) or a vector D representing lnσ (I, J, K): ln (1 / σ (x, y, z)) or x for lnσ (x, y, z) , a matrix J consisting of finite difference approximation (forward difference approximation, backward difference approximation, etc.) constants of a two-dimensional gradient operator in the y direction: a pseudo two-dimensional current density vector distribution (J x (I, J, K), J y (I,
J, K)) T , (J y (x, y, z), J z (x, y, z)) T , (J z (x, y, z),
Matrix determined from J x (x, y, z)) T [However, if multiple current density vector distributions are measured, each pseudo two-dimensional current density vector distribution data is It is normalized using the norm (size) of each two-dimensional distribution in space. ] j: A low-pass filtered pseudo two-dimensional current density vector [normalized] first-order partial differential value vector is obtained.

【0041】有限要素法(変分原理又はガラーキン法)
が使用された場合においても、参照導電率を使用した上
で3次元未知導電率空間分布ln(1/σ(I, J, K))又はln
σ(I,J, K)に関する連立方程式が導出される。従って、
使用される3次元基底関数φ σ(I,J,K,x,y,z)は、上記
にて初期値として与えられる3次元関心空間内の参照領
域wl又は参照点wl内の参照導電率を矛盾なく表すことの
できるものである必要がある。
Finite element method (variational principle or Galerkin method)
Even when used with reference conductivity
3D unknown conductivity spatial distribution ln (1 / σ (I, J, K)) or ln
The simultaneous equations for σ (I, J, K) are derived. Therefore,
Three-dimensional basis function φ used σ(I, J, K, x, y, z) is the above
Reference area in the 3D space of interest given as the initial value in
Area wlOr reference point wlOf the reference conductivity in
It must be possible.

【0042】尚、この3次元関心空間を対象にして有限
要素法が使用される際に、各z座標z=Z(K = K')の2
次元平面(x, y, Z)内の2次元関心領域内にて擬似2次
元電流密度ベクトル分布J(x, y, Z) ( = (Jx(x,y,
Z), Jy(x, y, Z))T)が測定されてこの擬似2次元電流密
度ベクトル分布データのみが使用される場合は、各2次
元関心領域内の、2次元導電率分布ln(1/σ(x,y, Z))
及びlnσ(x, y, Z)は2次元基底関数φσ(I,J,K',x,y,
Z)を用いてln(1/σ(x,y,Z))〜 ΣI,Jφσ(I,J,K',x,y,
Z)ln(1/σ(I,J,K'))、lnσ(x,y,Z) 〜 ΣI,Jφσ(I,J,
K',x,y,Z)lnσ(I,J,K')と近似されることもあり、ま
た、擬似2次元電流密度ベクトル分布J(x,y, Z) (
=(Jx(x, y, Z), Jy(x, y, Z))T)は2次元基底関数
φJ(I,J,K',x,y,Z)を用いてJ(x,y,Z)〜(ΣI,J φJ(I,J,
K',x,y,Z)Jx(I,J,K'), ΣI,JφJ(I,J,K',x,y,Z)Jy(I,J,
K'))Tと近似されることもある。使用されるこれらの2
次元基底関数の微分可能性に関しては3次元基底関数と
同様であり、加えて、2次元基底関数φσ(I,J,K',x,y,
Z)は各2次元関心領域内の参照領域wl又は参照点wl内の
参照導電率を矛盾なく表すことのできるものである必要
がある。これより、各2次元関心領域内の2次元未知導
電率分布ln(1/σ(I,J, K'))又はlnσ(I, J, K')に関す
る連立方程式が導出される。
When the finite element method is used for this three-dimensional space of interest, 2 of each z coordinate z = Z (K = K ').
Pseudo two-dimensional current density vector distribution J (x, y, Z) (= (J x (x, y, Z
Z), J y (x, y, Z)) T ) is measured and only this pseudo two-dimensional current density vector distribution data is used, the two-dimensional conductivity distribution ln in each two-dimensional region of interest is (1 / σ (x, y, Z))
And lnσ (x, y, Z) are two-dimensional basis functions φ σ (I, J, K ', x, y,
Ln (1 / σ (x, y, Z)) ~ Σ I, J φ σ (I, J, K ', x, y,
Z) ln (1 / σ (I, J, K ')), lnσ (x, y, Z) ~ Σ I, J φ σ (I, J,
K ', x, y, Z) lnσ (I, J, K'), and the pseudo two-dimensional current density vector distribution J (x, y, Z) (
= (J x (x, y, Z), J y (x, y, Z)) T ) is a two-dimensional basis function φ J (I, J, K ', x, y, Z) and J ( x, y, Z) ~ (Σ I, J φ J (I, J,
K ', x, y, Z) J x (I, J, K'), Σ I, J φ J (I, J, K ', x, y, Z) J y (I, J,
It may be approximated as K ')) T. These two used
The differentiability of the dimensional basis function is the same as the three-dimensional basis function, and in addition, the two-dimensional basis function φ σ (I, J, K ', x, y,
Z) needs to be able to consistently represent the reference region w l in each two-dimensional region of interest or the reference conductivity in the reference point w l . From this, simultaneous equations regarding the two-dimensional unknown conductivity distribution ln (1 / σ (I, J, K ′)) or lnσ (I, J, K ′) in each two-dimensional region of interest are derived.

【0043】また、z座標z=Z(K = K')の2次元物体
内の2次元関心領域を対象とする場合においても、有限
差分近似される、あるいは、有限要素法が使用される
[2次元導電率分布ln(1/σ(x, y, Z))及びlnσ(x,
y, Z)は2次元基底関数φσ(I,J,K',x,y,Z)を用いてln
(1/σ(x,y,Z))〜ΣI,J φσ(I,J,K',x,y,Z)ln(1/σ
(I,J,K'))、lnσ(x,y,Z)〜 ΣI,Jφσ(I,J,K',x,y,Z)ln
σ(I,J,K')と近似され、2次元電流密度ベクトル分布J
(x, y, Z) ( =(Jx(x, y, Z), Jy(x,y, Z))T)は
2次元基底関数φJ(I,J,K',x,y,Z)を用いてJ(x,y,Z)〜
I,J φJ(I,J,K',x,y,Z)Jx(I,J,K'), ΣI,JφJ(I,J,
K',x,y,Z)Jy(I,J,K'))Tと近似される。使用されるこれ
らの2次元基底関数の微分可能性に関しては3次元基底
関数と同様であり、加えて、2次元基底関数φσ(I,J,
K',x,y,Z)は2次元関心領域内の参照領域wl又は参照点w
l内の参照導電率を矛盾なく表すことのできるものであ
る必要がある。]ことにより、2次元関心領域内の2次
元未知導電率分布ln(1/σ(I, J, K'))又はlnσ(I,J,
K')に関する連立方程式が導出される。
Also, in the case of targeting a two-dimensional region of interest in a two-dimensional object having az coordinate z = Z (K = K '), the finite difference approximation or the finite element method is used.
[Two-dimensional conductivity distribution ln (1 / σ (x, y, Z)) and lnσ (x,
y, Z) is the two-dimensional basis function φ σ (I, J, K ', x, y, Z)
(1 / σ (x, y, Z)) ~ Σ I, J φ σ (I, J, K ', x, y, Z) ln (1 / σ
(I, J, K ')), lnσ (x, y, Z) ~ Σ I, J φ σ (I, J, K', x, y, Z) ln
It is approximated by σ (I, J, K ') and the two-dimensional current density vector distribution J
(x, y, Z) (= (J x (x, y, Z), J y (x, y, Z)) T ) is a two-dimensional basis function φ J (I, J, K ', x, y , Z) using J (x, y, Z) ~
I, J φ J (I, J, K ', x, y, Z) J x (I, J, K'), Σ I, J φ J (I, J,
K ', x, y, Z) J y (I, J, K')) T. The differentiability of these two-dimensional basis functions used is similar to the three-dimensional basis function, in addition to the two-dimensional basis function φ σ (I, J,
K ', x, y, Z) is the reference area w l or the reference point w in the two-dimensional region of interest.
It must be able to represent the reference conductivity in l consistently. ], The two-dimensional unknown conductivity distribution ln (1 / σ (I, J, K ')) or lnσ (I, J,
The simultaneous equations for K ') are derived.

【0044】また、3次元関心空間において、(1a)式
〜(1c)式及び(2a)式〜(2c)式が、各々、両辺に
1/σ(x,y,z)及びσ(x,y,z)がかけられて扱われる
場合においても、同様に、有限差分近似される、あるい
は、有限要素法が使用される[導電率分布1/σ(x,y,z)
及びσ(x,y,z)は3次元基底関数φσ(I,J,K,x,y,z)を
用いて1/σ(x,y,z)〜ΣI,J,Kφσ(I,J,K,x,y,z)(1/σ
(I,J,K))、σ(x,y,z)〜 ΣI,J,Kφσ(I,J,K,x,y,z)σ
(I,J,K)と近似され、電流密度ベクトル分布J(x,y,z)
( =(Jx(x,y,z), Jy(x,y,z), Jz(x,y,z))T)
は3次元基底関数φJ(I,J,K,x,y,z)を用いてJ(x,y,z)〜
I,J,K φJ(I,J,K,x,y,z)Jx(I,J,K), Σ I,J,KφJ(I,
J,K,x,y,z)Jy(I,J,K),ΣI,J,K φJ(I,J,K,x,y,z)Jz(I,
J,K))Tと近似される。使用されるこれらの3次元基底関
数の微分可能性に関しては上記の通りで、加えて、3次
元基底関数φσ(I,J,K,x,y,z)は参照導電率を矛盾なく
表すことのできるものである。]ことにより、各々か
ら、3次元未知導電率分布1/σ(I,J,K)及びσ(I,J,
K)に関する連立方程式が導出される。
In the three-dimensional space of interest, the equation (1a)
~ (1c) and (2a) ~ (2c) on each side
1 / σ (x, y, z) and σ (x, y, z) are multiplied and treated
In the same manner, finite difference approximation is performed or
Uses the finite element method [conductivity distribution 1 / σ (x, y, z)
And σ (x, y, z) are three-dimensional basis functions φσ(I, J, K, x, y, z)
1 / σ (x, y, z) ~ ΣI, J, Kφσ(I, J, K, x, y, z) (1 / σ
(I, J, K)), σ (x, y, z) ~ ΣI, J, Kφσ(I, J, K, x, y, z) σ
Current density vector distribution J (x, y, z) approximated as (I, J, K)
 (= (Jx(x, y, z), Jy(x, y, z), Jz(x, y, z))T)
Is a three-dimensional basis function φJ(I, J, K, x, y, z) J (x, y, z) ~
I, J, KφJ(I, J, K, x, y, z) Jx(I, J, K), Σ I, J, KφJ(I,
J, K, x, y, z) Jy(I, J, K), ΣI, J, KφJ(I, J, K, x, y, z) Jz(I,
J, K))TIs approximated by These three-dimensional basis functions used
The differentiability of numbers is as described above, and in addition to the cubic
Element basis function φσ(I, J, K, x, y, z) is consistent with reference conductivity
It can be represented. ] By each
3D unknown conductivity distribution 1 / σ (I, J, K) and σ (I, J,
The simultaneous equations for K) are derived.

【0045】尚、この3次元関心空間を対象にして有限
要素法が使用される際に、各z座標z=Z(K= K')の2次
元平面(x, y, Z)内の2次元関心領域内にて擬似2次元
電流密度ベクトル分布J(x, y, Z) ( =(Jx(x,y,Z),
Jy(x, y, Z))T)が測定されてこの擬似2次元電流密度ベ
クトル分布データのみが使用される場合は、同様に、各
2次元関心領域内の、2次元導電率分布1/σ(x,y, Z)
及びσ(x, y, Z)は2次元基底関数φσ(I,J,K',x,y,Z)
を用いて1/σ(x,y,Z)〜 ΣI,J φσ(I,J,K',x,y,Z)(1
/σ(I,J,K'))、σ(x,y,Z)〜 ΣI,Jφσ(I,J,K',x,y,Z)
σ(I,J,K')と近似されることもあり、また、擬似2次元
電流密度ベクトル分布J(x,y, Z) (=(Jx(x, y,
Z), Jy(x, y, Z))T)は2次元基底関数φJ(I,J,K',x,
y,Z)を用いてJ(x,y,Z)〜(ΣI,J φJ(I,J,K',x,y,Z)J
x(I,J,K'), ΣI,JφJ(I,J,K',x,y,Z)Jy(I,J,K'))Tと近
似されることもある。
When the finite element method is used for this three-dimensional space of interest, the two-dimensional plane (x, y, Z) of each z coordinate z = Z (K = K ') is used. Pseudo two-dimensional current density vector distribution J (x, y, Z) (= (J x (x, y, Z),
If J y (x, y, Z)) T ) is measured and only this pseudo two-dimensional current density vector distribution data is used, similarly, the two-dimensional conductivity distribution 1 in each two-dimensional region of interest 1 / σ (x, y, Z)
And σ (x, y, Z) are two-dimensional basis functions φ σ (I, J, K ', x, y, Z)
1 / σ (x, y, Z) ~ Σ I, J φ σ (I, J, K ', x, y, Z) (1
/ σ (I, J, K ')), σ (x, y, Z) ~ Σ I, J φ σ (I, J, K', x, y, Z)
It may be approximated by σ (I, J, K '), and the pseudo two-dimensional current density vector distribution J (x, y, Z) (= (J x (x, y,
Z), J y (x, y, Z)) T ) is a two-dimensional basis function φ J (I, J, K ', x,
y (Z,) J (x, y, Z) ~ (Σ I, J φ J (I, J, K ', x, y, Z) J
x (I, J, K '), Σ I, J φ J (I, J, K', x, y, Z) J y (I, J, K ')) T.

【0046】使用されるこれらの2次元基底関数の微分
可能性に関しては上記の通りで、加えて、2次元基底関
数φσ(I,J,K',x,y,Z)は参照導電率を矛盾なく表すこと
のできるものである。これより、各2次元関心領域内の
2次元未知導電率分布1/σ(I,J, K')又はσ(I, J, K')
に関する連立方程式が導出される。また、z座標z=Z
(K = K')の2次元物体内の2次元関心領域を対象とする
場合においても、同様に、有限差分近似される、あるい
は、有限要素法が使用される[2次元導電率分布1/σ
(x,y,Z)及びσ(x,y,Z)は2次元基底関数φσ(I,J,K',x,
y,Z)を用いて1/σ(x,y,Z)〜 ΣI,J φσ(I,J,K',x,y,
Z)(1/σ(I,J,K'))、σ(x,y,Z) 〜ΣI,Jφσ(I,J,K',x,
y,Z)σ(I,J,K')と近似される。使用されるこれらの2次
元基底関数の微分可能性は上記の通りで、加えて、2次
元基底関数φσ(I,J,K',x,y,Z)は参照導電率を矛盾なく
表すことのできるものである。] ことにより、2次元関
心領域内の2次元未知導電率分布1/σ(I,J, K')又は
σ(I, J, K')に関する連立方程式が導出される。
The differentiability of these two-dimensional basis functions used is as described above, and in addition the two-dimensional basis function φ σ (I, J, K ', x, y, Z) is the reference conductivity. Can be expressed without contradiction. From this, the two-dimensional unknown conductivity distribution in each two-dimensional region of interest 1 / σ (I, J, K ') or σ (I, J, K')
A system of equations for is derived. Also, z coordinate z = Z
In the case of targeting a two-dimensional region of interest within a two-dimensional object of (K = K '), similarly, finite difference approximation is performed or the finite element method is used [two-dimensional conductivity distribution 1 / σ
(x, y, Z) and σ (x, y, Z) are two-dimensional basis functions φ σ (I, J, K ', x,
y / Z) 1 / σ (x, y, Z) ~ Σ I, J φ σ (I, J, K ', x, y,
Z) (1 / σ (I, J, K ')), σ (x, y, Z) ~ Σ I, J φ σ (I, J, K', x,
y, Z) σ (I, J, K '). The differentiability of these two-dimensional basis functions used is as described above, and in addition the two-dimensional basis function φ σ (I, J, K ', x, y, Z) represents the reference conductivity consistently. It is possible. By this, simultaneous equations regarding the two-dimensional unknown conductivity distribution 1 / σ (I, J, K ′) or σ (I, J, K ′) in the two-dimensional region of interest are derived.

【0047】次に、3次元関心空間において有限差分近
似が行われたこの場合、この連立方程式を最小二乗法を
用いて解くことになるが、その際に正則化を施すことに
よりJDの逆作用素がjに含まれる高周波数帯のノイズ
を増幅させることを抑圧することがある。また、有限要
素法を用いた場合においても、導出された連立方程式を
最小二乗法を用いて解く際に、同様に、正則化を施すこ
とがあるが、導電率空間分布ln(1/σ(x,y, z))、1/σ
(x, y, z)、lnσ(x, y, z)、又、σ(x,y,z)に関し
て変分原理を適用する場合
Next, in this case, the finite difference approximation is performed in the three-dimensional space of interest. In this case, the simultaneous equations are solved by using the least squares method. At that time, the regular operator is applied to the JD inverse operator. Amplification of high frequency noise included in j may be suppressed. Even when the finite element method is used, when the derived simultaneous equations are solved by the method of least squares, a regularization may be similarly applied, but the conductivity spatial distribution ln (1 / σ ( x, y, z)), 1 / σ
(x, y, z), lnσ (x, y, z), or when the variational principle is applied to σ (x, y, z)

【数3】 には、後述の通り、最小化(変分)を行う際に正則化を
施すこともある。具体的には、正則化パラメータα1及
びα2(正値)を用いて Rs(s)=||j−JDs||2+ α1||D's||2 + α2||D'TD's||2 (7) 但し、D's:未知導電率空間分布ln(1/σ(x, y, z))又
はlnσ(x, y, z)の3次元勾配の近似 D'TD's:ln(1/σ(x, y, z))又はlnσ(x, y, z)の
3次元ラプラシアンの近似 なる汎関数をsに関して最小化する。
[Equation 3] In some cases, as will be described later, regularization may be performed when the minimization (variation) is performed. Specifically, using the regularization parameters α1 and α2 (positive value), R s (s) = || j−JDs || 2 + α 1 || D's || 2 + α 2 || D ' T D's || 2 (7) where D's: spatial distribution of unknown conductivity ln (1 / σ (x, y, z)) or approximation of three-dimensional gradient of lnσ (x, y, z) D' T D's: Minimize the three-dimensional Laplacian approximation of ln (1 / σ (x, y, z)) or lnσ (x, y, z) with respect to s.

【0048】参照領域が不適切である場合においても、
D's及びD'TD'sは正定値であるため、Rs(s)は必ず一つ
の最小値を持つことになる。 Rs(s)の最小化により、正則化された正規方程式 (DTJTJD+α1 D'TD' +α2 D'TD'D'TD')s = DTJTj (8) が得られ、従って、解は s=(DTJTJD+α1 D'TD' +α2 D'TD'D'TD')-1 DTJTj (9) である。
Even when the reference area is inappropriate,
Since D's and D' T D's are positive definite values, R s (s) always has one minimum value. By minimizing R s (s), the regularized regular equation (D T J T JD + α 1 D' T D '+ α 2 D' T D'D' T D ') s = D T J T j (8 ) Is obtained, and the solution is therefore s = (D T J T JD + α 1 D' T D '+ α 2 D' T D'D' T D ') -1 D T J T j (9).

【0049】ここで、D'およびD'TD'の各々は、有限差
分近似された場合は3次元勾配作用素および3次元ラプ
ラシアン作用素の有限差分近似であり、有限要素法が使
用された場合は3次元勾配作用素および3次元ラプラシ
アン作用素の有限差分近似か又は有限要素近似[但し、
この場合、使用される3次元基底関数φσ(I,J,K,x,y,
z)は2回以上偏微分可能である必要があり、上記にて初
期値として与えられる3次元関心空間内の参照領域wl
は参照点wl内の参照導電率を矛盾なく表すことのできる
ものである必要がある。]であり、その2乗ノルムが使
用される。また、有限要素法が使用された場合には、新
たに正則化パラメータα0が導入され、導電率分布sの
二乗ノルムに乗じられた上で汎関数Rs(s)[(7)式に該
当] に加えられ、最小化が行われることがある。その際
に導出されるsに関する正則化された正規方程式 [(8)
式に該当] においては、sには近似的に導出されるα0I
(I:単位行列)か又は厳密に導出されるα0I'(I':3
次元基底関数φσ(I,J,K,x,y,z)を用いて表される行
列)もかかることとなる。
Here, each of D'and D' T D'is a finite difference approximation of a three-dimensional gradient operator and a three-dimensional Laplacian operator when the finite difference approximation is performed, and when the finite element method is used. Finite difference approximation or finite element approximation of 3D gradient operator and 3D Laplacian operator [however,
In this case, the three-dimensional basis function φ σ (I, J, K, x, y,
z) needs to be partially differentiable more than twice, and can consistently represent the reference conductivity in the reference region w l or the reference point w l in the three-dimensional space of interest given as the initial value above. Must be one. ] And its squared norm is used. When the finite element method is used, a regularization parameter α 0 is newly introduced, and the squared norm of the conductivity distribution s is multiplied and then the functional R s (s) [(7) Applicable], and minimization may be performed. Regularized normal equation for s derived at that time [(8)
Corresponding to the expression], α 0 I is derived approximately for s
(I: identity matrix) or exactly derived α 0 I '(I': 3
The dimensional basis function φ σ (matrix represented using I, J, K, x, y, z) will also be applied.

【0050】また、(1a)式〜(1c)式及び(2a)式〜
(2c)式が、各々、両辺に1/σ(x,y,z)及びσ(x,
y,z)がかけられて、有限差分近似される、あるいは、
有限要素法が使用される場合においても、同様に、正則
化が施されることがある。また、z座標z=Z(K = K')
の2次元平面(x, y, Z)内の2次元関心領域そのものを
対象とする上記のいずれの場合においても、同様に、正
則化されることがあるが、その際、有限差分近似された
場合には2次元勾配作用素及び2次元ラプラシアン作用
素の有限差分近似D[(4)式にて使用] 及びDTDが使用さ
れ、有限要素法が使用された場合には同様に2次元勾配
作用素及び2次元ラプラシアン作用素の有限差分近似D
[(4)式にて使用] 及びDTDが使用されるか又は2次元勾
配作用素及び2次元ラプラシアン作用素の有限要素近似
[但し、この場合、使用される2次元基底関数φσ(I,
J,K',x,y,Z)は2回以上偏微分可能である必要があり、
上記にて初期値として与えられる2次元関心空間内の参
照領域wl又は参照点wl内の参照導電率を矛盾なく表すこ
とのできるものである必要がある。]が使用される。ま
た、有限要素法が使用された場合には、同様に、正則化
パラメータα0が導入され、導電率分布sの二乗ノルム
に乗じられた上で汎関数Rs(s)[(7)式に該当]に加えら
れ、最小化が行われることがある。その際に導出される
sに関する正則化された正規方程式 [(8)式に該当] に
おいては、sには近似的に導出されるα0I(I:単位行
列)か又は厳密に導出されるα0I'(I':2次元基底関
数φσ(I,J,K',x,y,Z)を用いて表される行列)がかか
ることとなる。
Further, the formulas (1a) to (1c) and the formula (2a) to
Equation (2c) has 1 / σ (x, y, z) and σ (x,
y, z) and multiplied by finite difference, or
Even when the finite element method is used, regularization may be similarly performed. Also, z coordinate z = Z (K = K ')
In any of the above cases that target the two-dimensional region of interest itself in the two-dimensional plane (x, y, Z) of, there are cases where it is also regularized, but at that time, finite difference approximation is performed. In this case, the two-dimensional gradient operator and the two-dimensional Laplacian operator finite difference approximation D [used in equation (4)] and D T D are used. And the finite difference approximation D of the two-dimensional Laplacian operator
[Used in (4)] and D T D is used, or finite element approximation of 2D gradient operator and 2D Laplacian operator
[However, in this case, the two-dimensional basis function φ σ (I,
(J, K ', x, y, Z) must be partially differentiable more than once,
It is necessary to be able to consistently represent the reference conductivity in the reference region w l or the reference point w l in the two-dimensional space of interest given as the initial value above. ] Is used. In addition, when the finite element method is used, similarly, the regularization parameter α 0 is introduced, and the squared norm of the conductivity distribution s is multiplied, and then the functional R s (s) [(7) formula is obtained. Applicable to] and may be minimized. In the regularized normal equation [corresponding to Eq. (8)] with respect to s, which is derived at that time, α 0 I (I: identity matrix) that is derived approximately for s, or is derived exactly α 0 I '(I': matrix expressed using two-dimensional basis function φ σ (I, J, K ', x, y, Z)) is applied.

【0051】尚、導電率空間分布ln(1/σ(x, y,
z))、1/σ(x, y, z)、lnσ(x, y, z)、又は、σ(x,
y,z)に関して変分原理を施した場合[(5-1)式、(5-2)
式、(6-1)式、(6-2)式]の汎関数は、計測された電流密
度ベクトル分布が一つである場合[J1(x,y,z)(=(J
1x(x,y,z),J1y(x,y,z),J1z(x,y,z))T)]は、
The conductivity spatial distribution ln (1 / σ (x, y,
z)), 1 / σ (x, y, z), lnσ (x, y, z), or σ (x,
When the variation principle is applied to y, z) [Eq. (5-1), (5-2)
[6, (6-1), (6-2)] functional is [J 1 (x, y, z) (= (J
1x (x, y, z), J 1y (x, y, z), J 1z (x, y, z)) T )] is

【数4】 計測された電流密度ベクトル分布が二つである場合[J
1(x,y,z)及びJ2(x,y,z)(=(J2x(x,y,z),J2y(x,y,z),J
2z(x,y,z))T)]は、
[Equation 4] When the measured current density vector distribution is two [J
1 (x, y, z) and J 2 (x, y, z) (= (J 2x (x, y, z), J 2y (x, y, z), J
2z (x, y, z)) T )] is

【数5】 となる。計測された電流密度ベクトル分布が複数個[M
(>1)個、i=1〜M]である場合は、
[Equation 5] Becomes Multiple measured current density vector distributions [M
(> 1), i = 1 to M],

【数6】 である。各汎関数中に表される導電率分布s及び電流密
度ベクトルに関して有限要素近似 [(1a)式に対応する有
限要素の節点導電率ln(1/σ(I,J,K))又1/σ(I,J,K)及び
基底関数φσ(I,J,K,x,y,z)(1回以上偏微分可能)を
用いてln(1/σ(x,y,z)) 〜 ΣI,J,K φσ(I,J,K,x,y,z)
ln(1/σ(I,J,K))又1/σ(x,y,z) 〜 ΣI,J,K φσ(I,J,K,
x,y,z)(1/σ(I,J,K))と内挿される、又、(2a)式に対応
する有限要素の節点導電率lnσ(I,J,K)又σ(I,J,K)及び
基底関数φσ(I,J,K,x,y,z)(1回以上偏微分可能)を
用いてlnσ(x,y,z) 〜 ΣI,J,K φσ(I,J,K,x,y,z)lnσ
(I,J,K)又σ(x,y,z) 〜 ΣI,J,K φσ(I,J,K,x,y,z)σ
(I,J,K)と内挿される、節点電流(J1x(I,J,K),J1y(I,J,
K), J1z(I,J,K))T及び基底関数φJ(I,J,K,x,y,z)(1回
以上偏微分可能)を用いてJ1(x,y,z) 〜 (ΣI,J,K φ
J(I,J,K,x,y,z)J1x(I,J,K),ΣI,J,K φJ(I,J,K,x,y,z)J
1y(I,J,K), ΣI,J,KφJ(I,J,K,x,y,z)J1z(I,J,K))Tと内
挿される。] が適用される(節点数は略。)。但し、使
用される基底関数φ σ(I,J,K,x,y,z)は、上記にて初期
値として与えられる3次元関心空間内の参照領域wl又は
参照点wl内の参照導電率を矛盾なく表すことのできるも
のである必要があり、これを用いて導電率空間分布ln(1
/σ(x, y, z))、1/σ(x,y, z)、lnσ(x, y, z)、
又、σ(x,y,z)が有限要素近似された後に、初期値は規
定値として汎関数に代入される。
[Equation 6] Is. Conductivity distribution s and current density expressed in each functional
Finite element approximation with respect to the degree vector [
Nodal conductivity ln (1 / σ (I, J, K)) or 1 / σ (I, J, K) and
Basis function φσ(I, J, K, x, y, z) (partially differentiable more than once)
Using ln (1 / σ (x, y, z)) ~ ΣI, J, Kφσ(I, J, K, x, y, z)
ln (1 / σ (I, J, K)) or 1 / σ (x, y, z) ~ ΣI, J, K φσ(I, J, K,
x, y, z) (1 / σ (I, J, K)), and also corresponds to equation (2a)
Node conductivity lnσ (I, J, K) or σ (I, J, K) and
Basis function φσ(I, J, K, x, y, z) (partially differentiable more than once)
Using lnσ (x, y, z) ~ ΣI, J, Kφσ(I, J, K, x, y, z) lnσ
(I, J, K) or σ (x, y, z) ~ ΣI, J, Kφσ(I, J, K, x, y, z) σ
(I, J, K), the nodal current (J1x(I, J, K), J1y(I, J,
K), J1z(I, J, K))TAnd basis function φJ(I, J, K, x, y, z) (once
(Partially differentiable)1(x, y, z) ~ (ΣI, J, Kφ
J(I, J, K, x, y, z) J1x(I, J, K), ΣI, J, KφJ(I, J, K, x, y, z) J
1y(I, J, K), ΣI, J, KφJ(I, J, K, x, y, z) J1z(I, J, K))TAnd within
Is inserted. ] Is applied (the number of nodes is omitted). However,
The basis function φ used σ(I, J, K, x, y, z) are initial values above
Reference region w in 3D space of interest given as a valuelOr
Reference point wlIt is possible to express the reference conductivity in
And the spatial distribution of conductivity ln (1
/ σ (x, y, z)), 1 / σ (x, y, z), lnσ (x, y, z),
Also, after σ (x, y, z) is approximated by a finite element, the initial value is
It is assigned to the functional as a constant value.

【0052】また、各z座標z=Z(K = K')の2次元平
面(x,y, Z)内の2次元関心領域内にて擬似2次元電流密
度ベクトル分布J(x, y, Z) ( = (Jx(x, y,Z), J
y(x,y,Z))T)が測定されてこの擬似2次元電流密度ベク
トル分布データのみが使用される場合、及び、z座標z
=Z(K = K')の2次元物体内の2次元関心領域を対象と
する場合は、これらの汎関数中のIi(s)[ (5-1)式、(5-
2)式、(6-1)式、(6-2)式]中の積分は2次元関心領域内
の2重積分で表され、各汎関数中に表される導電率分布
s及び電流密度ベクトルに関して有限要素近似[(1a)式に
対応する有限要素の節点導電率ln(1/σ(I,J,K'))又1/σ
(I,J,K')及び2次元基底関数φσ(I,J,K',x,y,Z)(1回
以上偏微分可能)を用いてln(1/σ(x,y,Z)) 〜 ΣI,J
φσ(I,J,K',x,y,Z)ln(1/σ(I,J,K'))又1/σ(x,y,Z) 〜
ΣI,J φσ(I,J,K',x,y,Z)(1/σ(I,J,K'))と内挿され
る、又、(2a)式に対応する有限要素の節点導電率lnσ
(I,J,K')又σ(I,J,K')及び2次元基底関数φσ(I,J,K',
x,y,Z)(1回以上偏微分可能)を用いてlnσ(x,y,Z) 〜
ΣI,J φσ(I,J,K',x,y,Z)lnσ(I,J,K')又σ(x,y,Z)
〜 Σ I,J φσ(I,J,K',x,y,Z)σ(I,J,K')と内挿され
る、節点電流(J1x(I,J,K'),J1y(I,J,K'))T及び2次元基
底関数φJ(I,J,K',x,y,Z)(1回以上偏微分可能)を用
いてJ1(x,y,Z) 〜 (ΣI,J φJ(I,J,K',x,y,Z)J1x(I,J,
K'),ΣI,J φJ(I,J,K',x,y,Z)J1y(I,J,K'))Tと内挿され
る。] が適用される。但し、使用される2次元基底関数
φσ(I,J,K',x,y,Z)は、2次元関心領域内の参照領域wl
又は参照点wl内の参照導電率を矛盾なく表すことのでき
るものである必要があり、これを用いて導電率空間分布
ln(1/σ(x,y, Z))、1/σ(x, y, Z)、lnσ(x, y,
Z)、又、σ(x,y,Z)が有限要素近似された後に、初期値
は規定値として汎関数に代入される。
In addition, the two-dimensional flatness of each z coordinate z = Z (K = K ')
Pseudo two-dimensional current density in the two-dimensional region of interest in the plane (x, y, Z)
Degree vector distribution J (x, y, Z) (= (Jx(x, y, Z), J
y(x, y, Z))T) Is measured and the pseudo two-dimensional current density
If only Toll distribution data is used, and z-coordinate z
A 2D region of interest in a 2D object of = Z (K = K ')
I in these functionals ifi(s) [Expression (5-1), (5-
2), (6-1), (6-2)]] is the two-dimensional region of interest
Conductivity distribution expressed in each functional by the double integral of
s and the current density vector in the finite element approximation [(1a)
Nodal conductivity ln (1 / σ (I, J, K ')) or 1 / σ of the corresponding finite element
(I, J, K ') and two-dimensional basis function φσ(I, J, K ', x, y, Z) (once
Ln (1 / σ (x, y, Z)) ~ ΣI, J
φσ(I, J, K ', x, y, Z) ln (1 / σ (I, J, K')) or 1 / σ (x, y, Z) ~
 ΣI, Jφσ(I, J, K ', x, y, Z) (1 / σ (I, J, K'))
Also, the nodal conductivity lnσ of the finite element corresponding to equation (2a)
(I, J, K ') or σ (I, J, K') and two-dimensional basis function φσ(I, J, K ',
x, y, Z) (possible partial differentiation more than once) lnσ (x, y, Z) ~
 ΣI, Jφσ(I, J, K ', x, y, Z) lnσ (I, J, K') or σ (x, y, Z)
~ Σ I, Jφσ(I, J, K ', x, y, Z) σ (I, J, K')
Nodal current (J1x(I, J, K '), J1y(I, J, K '))TAnd two-dimensional basis
Base function φJUse (I, J, K ', x, y, Z) (partially differentiable more than once)
Wait J1(x, y, Z) ~ (ΣI, JφJ(I, J, K ', x, y, Z) J1x(I, J,
K '), ΣI, JφJ(I, J, K ', x, y, Z) J1y(I, J, K '))TInterpolated with
It ] Is applied. However, the two-dimensional basis function used
φσ(I, J, K ', x, y, Z) is the reference area w in the two-dimensional region of interest.l
Or reference point wlThe reference conductivity in
It should be something that can be used for conductivity spatial distribution
ln (1 / σ (x, y, Z)), 1 / σ (x, y, Z), lnσ (x, y, Z
Z), or after σ (x, y, Z) is finite element approximated, the initial value
Is assigned to the functional as a specified value.

【0053】さらに、各Ii(s) [(5-1)式、(5-2)式、(6-
1)式、(6-2)式] を用いて表される3次元関心空間を対
象としたこれらの汎関数は3次元未知導電率空間分布に
関して最小化されるが、正則化される場合においては、
前記の有限要素法を用いて3次元導電率空間分布を推定
する他の全ての方法と同様に、3次元導電率空間分布ln
(1/σ(x,y,z))、1/σ(x,y,z)、lnσ(x,y,z)、又、σ(x,
y,z)の、分布そのもの、3次元勾配分布、及び、3次元
ラプラシアン分布の二乗ノルムを加えて使用するべく、
単位行列I、3次元勾配作用素の差分近似D'、及び、3
次元ラプラシアン作用素の差分近似D'TD'を使用する
か、3次元空間において採用された導電率空間分布の3
次元基底関数φσ(I,J,K,x,y,z)を用いて近似される、
行列I'、3次元勾配作用素の有限要素近似、及び、3次
元ラプラシアン作用素の有限要素近似が評価される。こ
の場合、使用される3次元基底関数φσ(I,J,K,x,y,z)
は2回以上偏微分可能である必要があり、上記にて与え
られる初期値はこれらの、導電率分布そのもの、導電率
分布の勾配近似、及び、ラプラシアン近似の二乗ノルム
にも代入される。最終的に、正則化されたこの汎関数は
3次元未知導電率分布ln(1/σ(I,J,K))、1/σ(I,J,K)、
lnσ(I,J,K)、又、σ(I,J,K)に関して最小化され、その
推定結果として、ln(1/σ(x,y,z))= ΣI,J,K φσ(I,J,
K,x,y,z)ln(1/σ(I,J,K))、1/σ(x,y,z) = ΣI,J,K φ
σ(I,J,K,x,y,z)(1/σ(I,J,K))、lnσ(x,y,z)= ΣI,J,K
φσ(I,J,K,x,y,z)lnσ(I,J,K)、又、σ(x,y,z)= Σ
I,J,K φσ(I,J,K,x,y,z)σ(I,J,K)が得られる。
Further, each I i (s) [Equation (5-1), Equation (5-2), (6-
These functionals for the three-dimensional space of interest expressed by the equations (1) and (6-2)] are minimized with respect to the three-dimensional unknown conductivity spatial distribution, but in the case of regularization, Is
Like all other methods for estimating the three-dimensional conductivity spatial distribution using the finite element method described above, the three-dimensional conductivity spatial distribution ln
(1 / σ (x, y, z)), 1 / σ (x, y, z), lnσ (x, y, z), or σ (x,
y, z) to be used by adding the distribution itself, the three-dimensional gradient distribution, and the square norm of the three-dimensional Laplacian distribution,
Identity matrix I, difference approximation D ′ of three-dimensional gradient operator, and 3
Use the difference approximation D' T D'of the three-dimensional Laplacian operator, or
Approximated using the dimensional basis function φ σ (I, J, K, x, y, z),
The matrix I ′, the finite element approximation of the three-dimensional gradient operator, and the finite element approximation of the three-dimensional Laplacian operator are evaluated. In this case, the three-dimensional basis function φ σ (I, J, K, x, y, z) used
Must be partially differentiable more than twice, and the initial values given above are also substituted for the conductivity distribution itself, the gradient approximation of the conductivity distribution, and the square norm of the Laplacian approximation. Finally, this regularized functional is the three-dimensional unknown conductivity distribution ln (1 / σ (I, J, K)), 1 / σ (I, J, K),
lnσ (I, J, K) or σ (I, J, K) is minimized, and the estimation result is ln (1 / σ (x, y, z)) = Σ I, J, K φ σ (I, J,
K, x, y, z) ln (1 / σ (I, J, K)), 1 / σ (x, y, z) = Σ I, J, K φ
σ (I, J, K, x, y, z) (1 / σ (I, J, K)), lnσ (x, y, z) = Σ I, J, K
φ σ (I, J, K, x, y, z) lnσ (I, J, K), or σ (x, y, z) = Σ
I, J, K φ σ (I, J, K, x, y, z) σ (I, J, K) is obtained.

【0054】また、2次元関心領域(z = Z)を対象とし
た汎関数は2次元未知導電率分布に関して最小化される
が、正則化される場合においては、同様に、2次元導電
率分布ln(1/σ(x,y,Z))、1/σ(x,y,Z)、lnσ(x,y,Z)、
又、σ(x,y,Z)の、分布そのもの、2次元勾配分布、及
び、2次元ラプラシアン分布の二乗ノルムを使用するべ
く、単位行列I、2次元勾配作用素D[(4)式にて使用]、
及び、2次元ラプラシアンDTDを使用するか、2次元領
域において採用された導電率分布の2次元基底関数φσ
(I,J,K',x,y,Z)を用いて近似される、行列I'、2次元勾
配作用素の有限要素近似、及び、2次元ラプラシアン作
用素の有限要素近似が評価される。この場合、使用され
る2次元基底関数φσ(I,J,K',x,y,Z)は2回以上偏微分
可能である必要があり、上記にて与えられる初期値はこ
れらの、導電率分布そのもの、導電率分布の勾配近似、
及び、ラプラシアン近似の二乗ノルムにも代入される。
最終的に、正則化されたこの汎関数は2次元未知導電率
分布ln(1/σ(I,J,K'))、1/σ(I,J,K')、lnσ(I,J,K')、
又、σ(I,J,K')に関して最小化され、その推定結果とし
て、ln(1/σ(x,y,Z))= ΣI,J φσ(I,J,K',x,y,Z)ln(1
/σ(I,J,K'))、1/σ(x,y,Z) = ΣI,J φσ(I,J,K',x,
y,Z)(1/σ(I,J,K'))、lnσ(x,y,Z)= ΣI,Jφ σ(I,J,
K',x,y,Z)lnσ(I,J,K')、又、σ(x,y,Z)= ΣI,J φ
σ(I,J,K',x,y,Z)σ(I,J,K')が得られる。
For a two-dimensional region of interest (z = Z),
Functionals are minimized with respect to the two-dimensional unknown conductivity distribution
In the case of
Rate distribution ln (1 / σ (x, y, Z)), 1 / σ (x, y, Z), lnσ (x, y, Z),
Also, the distribution of σ (x, y, Z) itself, the two-dimensional gradient distribution, and
And the square norm of the two-dimensional Laplacian distribution should be used.
Unit matrix I, two-dimensional gradient operator D [used in equation (4)],
And 2D Laplacian DTUse D or 2D area
Two-dimensional basis function φ of the conductivity distribution adopted in the regionσ
Matrix I ', two-dimensional gradient approximated using (I, J, K', x, y, Z)
Finite element approximation of the operator and two-dimensional Laplacian work
The finite element approximation of the element is evaluated. In this case used
Two-dimensional basis function φσ(I, J, K ', x, y, Z) is a partial differential more than twice
It must be possible and the default value given above is
The conductivity distribution itself, the gradient approximation of the conductivity distribution,
It is also assigned to the square norm of the Laplacian approximation.
Finally, this regularized functional has two-dimensional unknown conductivity.
Distribution ln (1 / σ (I, J, K ')), 1 / σ (I, J, K'), lnσ (I, J, K '),
Also, σ (I, J, K ') is minimized and
, Ln (1 / σ (x, y, Z)) = ΣI, Jφσ(I, J, K ', x, y, Z) ln (1
/ Σ (I, J, K ')), 1 / σ (x, y, Z) = ΣI, Jφσ(I, J, K ', x,
y, Z) (1 / σ (I, J, K ')), lnσ (x, y, Z) = ΣI, Jφ σ(I, J,
K ', x, y, Z) lnσ (I, J, K'), or σ (x, y, Z) = ΣI, Jφ
σ(I, J, K ', x, y, Z) σ (I, J, K') is obtained.

【0055】また、特殊な場合として、Ii(s)[i=1〜
M]が、上記のごとく、iの各々において、正則化されて
最小化された上で、未知導電率分布s [ln(1/σ(I,J,
K))、1/σ(I,J,K)、lnσ(I,J,K)、σ(I,J,K)、ln(1/σ
(I,J,K'))、1/σ(I,J,K')、lnσ(I,J,K')、又は、σ(I,
J,K')]に関して最小二乗化されることがある。
As a special case, Ii (s) [i = 1 to 1
M] is regularized and minimized in each of i as described above, and then the unknown conductivity distribution s [ln (1 / σ (I, J, J,
K)), 1 / σ (I, J, K), lnσ (I, J, K), σ (I, J, K), ln (1 / σ
(I, J, K ')), 1 / σ (I, J, K'), lnσ (I, J, K '), or σ (I,
J, K ')] may be least squared.

【0056】この様に、本法によれば、既に3次元関心
空間・2次元関心領域内に電流場が存在する場合は、外
部より強制的に電流を流し込むことなく、従って、その
場を乱すことなく、電流密度ベクトル分布の測定のみか
ら導電率空間分布の評価を行うことが可能である。
As described above, according to the present method, when a current field already exists in the three-dimensional space of interest or the two-dimensional space of interest, the current is not forced to flow from the outside, and therefore the field is disturbed. Without, it is possible to evaluate the conductivity spatial distribution only by measuring the current density vector distribution.

【0057】正則化パラメータα0・α1・α2に関して
は、正則化された正規方程式 [有限差分近似を行った場
合の(8)式に該当]においては、導電率の空間分布を表す
ベクトルsにかかる行列が数値解析的に充分に正定値と
なる様に大きい値に調節される、又は、使用される擬似
2次元電流密度ベクトル分布データの精度(SN比)により
調節される(SN比が高い場合に小さく、SN比が低い場合
に大きく)ことがある。又、特に、(1a)式の両辺に1/σ
(x,y,Z)がかけられて導電率分布1/σ(x,y,Z)又は電流密
度ベクトル分布に関して有限差分近似される場合、又、
(2a)式の両辺にσ(x,y,Z)がかけられて導電率分布σ(x,
y,Z)又は電流密度ベクトル分布に関して有限差分近似さ
れる場合、又、(1a)式の両辺に1/σ(x,y,Z)がかけられ
て1/σ(x,y,Z)に関して有限要素近似(変分法又はガラ
ーキン法)が適用される場合、又、(2a)式の両辺にσ
(x,y,Z)がかけられてσ(x,y,Z)に関して有限要素近似
(変分法又はガラーキン法)が適用される場合において
は、使用される擬似2次元電流密度ベクトルデータと導
電率にかかる勾配作用素との内積の2次元分布データの
パワーとその擬似2次元電流密度ベクトルの回転の2次
元分布データのパワーとの和の平方根の精度(SN比)によ
り調節される(SN比が高い場合に小さく、SN比が低い場
合に大きく)ことがある。これに準じて、例えば、その
SNパワー比に反比例させることがある。これらのパワー
に依存する正則化パラメータα0・α1・α2は、複数の
擬似2次元電流密度ベクトル分布データが使用される場
合には、各擬似2次元電流密度ベクトル分布データのSN
パワー比から評価される正則化パラメータ値の和に比例
する値となる。これに準じて、例えば、各擬似2次元ベ
クトル分布データのSNパワー比に反比例した値の和とす
ることがある。
Regarding the regularization parameters α 0 , α 1, and α 2 , in the regularized normal equation [corresponding to the equation (8) when the finite difference approximation is performed], a vector representing the spatial distribution of conductivity is given. The matrix of s is adjusted to a large value so that it is sufficiently positive definite numerically, or adjusted according to the accuracy (SN ratio) of the pseudo two-dimensional current density vector distribution data used (SN ratio). Is small when it is high and large when the SN ratio is low). Also, in particular, 1 / σ on both sides of equation (1a)
(x, y, Z) multiplied by a conductivity distribution 1 / σ (x, y, Z) or a finite difference approximation with respect to the current density vector distribution, or
Both sides of Eq. (2a) are multiplied by σ (x, y, Z) to obtain the conductivity distribution σ (x,
y, Z) or a finite difference approximation with respect to the current density vector distribution, 1 / σ (x, y, Z) is also applied to both sides of equation (1a) and 1 / σ (x, y, Z) If a finite element approximation (variational method or Galerkin method) is applied to, then both sides of equation (2a) have σ
When (x, y, Z) is applied and the finite element approximation (variational method or Galerkin method) is applied to σ (x, y, Z), the pseudo two-dimensional current density vector data and It is adjusted by the accuracy (SN ratio) of the square root of the sum of the power of the two-dimensional distribution data of the inner product with the gradient operator concerning the conductivity and the power of the two-dimensional distribution data of the rotation of the pseudo two-dimensional current density vector (SN ratio). It is small when the ratio is high, and large when the SN ratio is low). According to this, for example,
It may be inversely proportional to the SN power ratio. These power-dependent regularization parameters α 0 · α 1 · α 2 are SN of each pseudo two-dimensional current density vector distribution data when a plurality of pseudo two-dimensional current density vector distribution data are used.
The value is proportional to the sum of the regularization parameter values evaluated from the power ratio. In accordance with this, for example, it may be the sum of values inversely proportional to the SN power ratio of each pseudo two-dimensional vector distribution data.

【0058】また、正則化パラメータα1・α2に関して
は、勾配作用素およびラプラシアン作用素内にて現れる
偏微分の方向ごとに異なるもの(方向に依存するもの)
として実現することがあり、結果的に、導電率の空間分
布を表すベクトルsにかかる行列が数値解析的に充分に
正定値となる様に大きい値に調節される、又は、使用さ
れる擬似2次元電流密度ベクトルの2方向成分分布デー
タの精度(SN比)により調節される(SN比が高い方向を大
きく、SN比が低い方向を小さく)ことがある。又、特
に、(1a)式の両辺に1/σ(x,y,Z)がかけられて導電率分
布1/σ(x,y,Z)又は電流密度ベクトル分布に関して有限
差分近似される場合、又、(2a)式の両辺にσ(x,y,Z)が
かけられて導電率分布σ(x,y,Z)又は電流密度ベクトル
分布に関して有限差分近似される場合、又、(1a)式の両
辺に1/σ(x,y,Z)がかけられて1/σ(x,y,Z)に関して有限
要素近似(変分法又はガラーキン法)が適用される場
合、又、(2a)式の両辺にσ(x,y,Z)がかけられてσ(x,y,
Z)に関して有限要素近似(変分法又はガラーキン法)が
適用される場合においては、使用される擬似2次元電流
密度ベクトルの2方向成分データとその成分と同一方向
の導電率にかかる1階偏微分作用素との積の各2次元分
布データのパワーとその擬似2次元電流密度ベクトルの
回転を表す同2方向の各1階偏微分成分の2次元分布デ
ータのパワーとの和の平方根の精度(SN比)により調節さ
れる(SN比が高い場合に小さく、SN比が低い場合に大き
く)か、あるいは、使用される擬似2次元電流密度ベク
トルデータと導電率にかかる勾配作用素との内積の2方
向のΔx、Δy間の変化量の各2次元分布データのパワー
とその擬似2次元電流密度ベクトルの回転を表す同2方
向の1階偏微分成分のΔx、Δy間の変化量の各2次元分
布データのパワーとの和の平方根の精度(SN比)により調
節される(SN比が高い場合に小さく、SN比が低い場合に
大きく)ことがある。これに準じて、例えば、その各方
向分布データのSNパワー比に比例させることがある。
Regarding the regularization parameters α 1 and α 2 , those that differ depending on the direction of the partial differential appearing in the gradient operator and the Laplacian operator (the one that depends on the direction).
As a result, the matrix of the vector s representing the spatial distribution of the conductivity is adjusted to a large value so that it is sufficiently positive definite numerically, or the pseudo 2 used. It may be adjusted by the accuracy (SN ratio) of the two-way component distribution data of the dimensional current density vector (the direction with a high SN ratio is large, and the direction with a low SN ratio is small). Also, in particular, when both sides of equation (1a) are multiplied by 1 / σ (x, y, Z) and a finite difference approximation is made regarding the conductivity distribution 1 / σ (x, y, Z) or the current density vector distribution. , Or both sides of the equation (2a) are multiplied by σ (x, y, Z) to approximate the conductivity distribution σ (x, y, Z) or the current density vector distribution by finite difference approximation, or (1a ) Is multiplied by 1 / σ (x, y, Z) on both sides and the finite element approximation (variation method or Galerkin method) is applied to 1 / σ (x, y, Z), and 2a) is multiplied on both sides by σ (x, y, Z) to obtain σ (x, y,
When the finite element approximation (variation method or Galerkin method) is applied to Z), the two-dimensional component data of the pseudo two-dimensional current density vector used and the first-order bias applied to the conductivity in the same direction as that component are used. Accuracy of the square root of the sum of the power of each two-dimensional distribution data of the product with the differential operator and the power of the two-dimensional distribution data of each first-order partial differential component in the same two directions that represents the rotation of the pseudo two-dimensional current density vector ( SN ratio) (small when the SN ratio is high and large when the SN ratio is low), or the inner product of the pseudo two-dimensional current density vector data used and the gradient operator on the conductivity. Power of each two-dimensional distribution data of the amount of change between Δx and Δy in each direction and each two-dimensional amount of change between Δx and Δy of the first-order partial differential component in the same direction that represents the rotation of the pseudo two-dimensional current density vector Sum of power of distribution data It may be adjusted by the precision of the square root (SN ratio) (small when the SN ratio is high, and large when the SN ratio is low). According to this, for example, it may be proportional to the SN power ratio of each direction distribution data.

【0059】これらの方向に依存する正則化パラメータ
α1・α2は、複数の擬似2次元電流密度ベクトル分布デ
ータが使用される場合には、各擬似2次元電流密度ベク
トル分布データの精度(SN比)が考慮される(SN比が高い
場合に小さく、SN比が低い場合に大きく)。また、特に
異なる2方向成分を持つ擬似2次元電流密度ベクトル分
布データを使用する場合においては、使用される各方向
成分分布データの数が考慮されることがあり(数の多い
方向を大きく、数の少ない方向を小さく)、これに準じ
て、例えば、使用する方向成分分布データの数に比例さ
せることがある。これに準じて、同2方向成分を持つ擬
似2次元電流密度ベクトル分布データのみが使用される
場合は、上記のごとく各擬似2次元電流密度ベクトル分
布データにおいて評価される方向依存性の正則化パラメ
ータ値と各擬似2次元電流密度ベクトル分布データその
もののSNパワー比から評価される正則化パラメータ値と
を重要度の重み付けを行った上で算出される積の和に比
例する値とし、また、特に異なる2方向成分を持つ擬似
2次元電流密度ベクトル分布データを使用する場合にお
いては、同様に評価された両正則化パラメータ値の積の
和に方向成分分布データの数から評価される正則化パラ
メータ値を乗じた値に比例する値とすることがある。
When a plurality of pseudo two-dimensional current density vector distribution data are used, the regularization parameters α 1 and α 2 depending on these directions are accurate (SN Ratio) is considered (small when the SN ratio is high, large when the SN ratio is low). In particular, when using pseudo two-dimensional current density vector distribution data having different two-direction components, the number of each direction component distribution data to be used may be taken into consideration (a large number of directions indicates a large number, May be proportional to the number of directional component distribution data used, for example. According to this, when only the pseudo two-dimensional current density vector distribution data having the same two-direction component is used, the direction-dependent regularization parameter evaluated in each pseudo two-dimensional current density vector distribution data as described above. The value and the regularization parameter value evaluated from the SN power ratio of each pseudo two-dimensional current density vector distribution data itself are values proportional to the sum of products calculated by weighting the importance, and particularly, When the pseudo two-dimensional current density vector distribution data having different two-direction components is used, the regularization parameter value evaluated from the number of the direction component distribution data is added to the sum of products of both regularization parameter values evaluated in the same manner. It may be a value proportional to the value multiplied by.

【0060】また、正則化パラメータα0・α1・α2は、
空間的に変化するものとして実現することがあり、結果
的に、各関心点の導電率にかかる局所行列が数値解析的
に充分に正定値となる様に大きい値に調節される、又
は、使用される各関心点の擬似2次元電流密度ベクトル
データの精度(SN比)により調節される(SN比が高い場
合に小さく、SN比が低い場合に大きく)ことがある。
又、特に、(1a)式の両辺に1/σ(x,y,Z)がかけられて導
電率分布1/σ(x,y,Z)又は電流密度ベクトル分布に関し
て有限差分近似される場合、又、(2a)式の両辺にσ(x,
y,Z)がかけられて導電率分布σ(x,y,Z)又は電流密度ベ
クトル分布に関して有限差分近似される場合、又、(1a)
式の両辺に1/σ(x,y,Z)がかけられて1/σ(x,y,Z)に関し
て有限要素近似(変分法又はガラーキン法)が適用され
る場合、又、(2a)式の両辺にσ(x,y,Z)がかけられてσ
(x,y,Z)に関して有限要素近似(変分法又はガラーキン
法)が適用される場合においては、各関心点において使
用される擬似2次元電流密度ベクトルデータと導電率に
かかる勾配作用素との内積データのパワーとその擬似2
次元電流密度ベクトルの回転のパワーとの和の平方根の
精度(SN比)により調節される(SN比が高い場合に小さ
く、SN比が低い場合に大きく)ことがある。これに準じ
て、例えば、そのSNパワー比に反比例させることがあ
る。
Further, the regularization parameters α 0 · α 1 · α 2 are
It may be realized as spatially varying, and as a result, the local matrix for the conductivity of each interest point is adjusted to a large value such that it is sufficiently positive definite numerically, or used. It may be adjusted according to the accuracy (SN ratio) of the pseudo two-dimensional current density vector data of each interest point (small when the SN ratio is high, and large when the SN ratio is low).
Also, in particular, when both sides of equation (1a) are multiplied by 1 / σ (x, y, Z) and a finite difference approximation is made regarding the conductivity distribution 1 / σ (x, y, Z) or the current density vector distribution. , And σ (x, on both sides of equation (2a)
y, Z) and then the conductivity distribution σ (x, y, Z) or the current density vector distribution is approximated by a finite difference, or (1a)
If both sides of the equation are multiplied by 1 / σ (x, y, Z) and the finite element approximation (variation method or Galerkin method) is applied with respect to 1 / σ (x, y, Z), and (2a ) Is multiplied by σ (x, y, Z) to obtain σ
When the finite element approximation (variation method or Galerkin method) is applied to (x, y, Z), the pseudo two-dimensional current density vector data used at each interest point and the gradient operator for the conductivity are Power of inner product data and its pseudo 2
It may be adjusted by the precision of the square root of the sum of the dimensional current density vector and the power of rotation (SN ratio) (small when the SN ratio is high, and large when the SN ratio is low). According to this, for example, it may be inversely proportional to the SN power ratio.

【0061】これらの位置に依存する正則化パラメータ
α0・α1・α2は、同一の関心点において複数の擬似2
次元電流密度ベクトルデータが使用される場合には、各
関心点において使用される擬似2次元電流密度ベクトル
データのSNパワー比から評価される正則化パラメータ値
の和に比例する値となる。これに準じて、例えば、各関
心点の擬似2次元電流密度ベクトルデータのSNパワー比
に反比例する値の和となる。また、特に各関心点におい
て使用する擬似2次元電流密度ベクトルデータの数が異
なる場合は、このデータ数が考慮されることがあり(数
の多い位置では大きく、数の少ない位置では小さく)、
これに準じて、例えば、使用する擬似2次元電流密度ベ
クトルデータの数に比例させることがある。これに準じ
て、各関心点において使用される擬似2次元電流密度ベ
クトルデータのSNパワー比から評価される正則化パラメ
ータ値と各関心点において使用される擬似2次元電流密
度ベクトルデータの数から評価される正則化パラメータ
値とを重要度の重み付けを行った上で算出される積の和
に比例する値とすることがある。
These position-dependent regularization parameters α 0 · α 1 · α 2 are a plurality of pseudo 2 at the same point of interest.
When the dimensional current density vector data is used, the value is proportional to the sum of the regularization parameter values evaluated from the SN power ratio of the pseudo two-dimensional current density vector data used at each interest point. According to this, for example, the sum is a value that is inversely proportional to the SN power ratio of the pseudo two-dimensional current density vector data of each interest point. Also, especially when the number of pseudo two-dimensional current density vector data used at each interest point is different, this number of data may be taken into consideration (large at a position with a large number, small at a position with a small number),
According to this, for example, it may be proportional to the number of pseudo two-dimensional current density vector data to be used. In accordance with this, the regularization parameter value evaluated from the SN power ratio of the pseudo two-dimensional current density vector data used at each interest point and the number of the pseudo two-dimensional current density vector data used at each interest point are evaluated. The value of the regularization parameter to be set may be a value proportional to the sum of products calculated by weighting the importance.

【0062】また、正則化パラメータα1・α2に関して
は、上記の如く空間的に変化するものとして、且つ、勾
配作用素およびラプラシアン作用素内にて現れる偏微分
の方向ごとに異なるもの(方向に依存するもの)として
実現することもあり、結果的に、各関心点の導電率にか
かる局所行列が数値解析的に充分に正定値となる様に大
きい値に調節される、又は、使用される各関心点の擬似
2次元電流密度ベクトルの2方向成分データの精度(SN
比)により調節される(SN比が高い方向を大きく、SN比
が低い方向を小さく)ことがある。又、特に、(1a)式の
両辺に1/σ(x,y,Z)がかけられて導電率分布1/σ(x,y,Z)
又は電流密度ベクトル分布に関して有限差分近似される
場合、又、(2a)式の両辺にσ(x,y,Z)がかけられて導電
率分布σ(x,y,Z)又は電流密度ベクトル分布に関して有
限差分近似される場合、又、(1a)式の両辺に1/σ(x,y,
Z)がかけられて1/σ(x,y,Z)に関して有限要素近似(変
分法又はガラーキン法)が適用される場合、又、(2a)式
の両辺にσ(x,y,Z)がかけられてσ(x,y,Z)に関して有限
要素近似(変分法又はガラーキン法)が適用される場合
においては、各関心点において使用される擬似2次元電
流密度ベクトルの2方向成分データとその成分と同一方
向の導電率にかかる1階偏微分作用素との積のデータの
各パワーとその擬似2次元電流密度ベクトルの回転を表
す同2方向の各1階偏微分成分のパワーとの和の平方根
の精度(SN比)により調節される(SN比が高い場合に小さ
く、SN比が低い場合に大きく)か、あるいは、各関心点
において使用される擬似2次元電流密度ベクトルデータ
と導電率にかかる勾配作用素との内積の2方向のΔx、
Δy間の変化量データの各パワーとその擬似2次元電流
密度ベクトルの回転を表す同2方向の1階偏微分成分の
Δx、Δy間の変化量データの各パワーとの和の平方根の
精度(SN比)により調節される(SN比が高い場合に小さ
く、SN比が低い場合に大きく)ことがある。これに準じ
て、例えば、各関心点のその各方向データのSNパワー比
に比例させることがある。
Regarding the regularization parameters α 1 and α 2 , those that spatially change as described above and that differ depending on the direction of the partial differential appearing in the gradient operator and the Laplacian operator (depending on the direction) As a result, the local matrix for the conductivity of each point of interest is adjusted to a large value so that it is sufficiently positive definite numerically, or each local matrix used is used. Accuracy of two-way component data of pseudo two-dimensional current density vector of interest point (SN
Ratio) (the direction where the SN ratio is high is large and the direction where the SN ratio is low is small). Also, in particular, conductivity distribution 1 / σ (x, y, Z) is obtained by multiplying both sides of equation (1a) by 1 / σ (x, y, Z).
Or, in case of finite difference approximation with respect to current density vector distribution, also, both sides of equation (2a) are multiplied by σ (x, y, Z) to obtain conductivity distribution σ (x, y, Z) or current density vector distribution. In case of finite difference approximation with respect to, 1 / σ (x, y,
Z) is applied and the finite element approximation (variation method or Galerkin method) is applied to 1 / σ (x, y, Z), and σ (x, y, Z is applied to both sides of equation (2a). ) Is applied and the finite element approximation (variational method or Galerkin method) is applied to σ (x, y, Z), the two-way component of the pseudo two-dimensional current density vector used at each interest point. Each power of the data of the product of the data and its component and the first-order partial differential operator concerning the conductivity in the same direction, and the power of each first-order partial differential component in the same two directions representing the rotation of the pseudo two-dimensional current density vector It is adjusted by the precision of the square root of the sum (SN ratio) (small when the SN ratio is high, large when the SN ratio is low), or the pseudo two-dimensional current density vector data used at each interest point. Δx in two directions of the inner product of the gradient operator and the conductivity
Accuracy of the square root of the sum of each power of the variation data between Δy and each power of the variation data between Δx and Δy of the first-order partial differential component in the same two directions that represents the rotation of the pseudo two-dimensional current density vector ( S / N ratio) (small when the S / N ratio is high, and large when the S / N ratio is low). According to this, for example, it may be proportional to the SN power ratio of each direction data of each interest point.

【0063】これらの位置に依存して且つ方向に依存す
る正則化パラメータα1・α2は、同一の関心点において
複数の擬似2次元電流密度ベクトルデータが使用される
場合には、各擬似2次元電流密度ベクトルの精度(SN比)
が考慮される(SN比が高い場合に大きく、SN比が低い場
合に小さく)。また、特に異なる2方向成分を持つ擬似
2次元電流密度ベクトルデータを使用する位置において
は、使用される各方向成分データの数が考慮されること
があり(数の多い方向を大きく、数の少ない方向を小さ
く)、これに準じて、例えば、使用する方向成分データ
の数に比例させることがある。これに準じて、同2方向
成分を持つ擬似2次元電流密度ベクトルのみが使用され
る場合は、上記のごとく各擬似2次元電流密度ベクトル
データにおいて評価される方向依存性の正則化パラメー
タ値と各擬似2次元電流密度ベクトルそのもののSNパワ
ー比から評価される正則化パラメータ値とを重要度の重
み付けを行った上で算出される積の和に比例する値と
し、また、特に異なる2方向成分を持つ擬似2次元電流
密度ベクトルデータを使用する場合においては、同様に
して評価された両正則化パラメータ値の積の和に方向成
分データの数から評価される正則化パラメータ値を乗じ
た値に比例する値とすることがある。
These position-dependent and direction-dependent regularization parameters α 1 and α 2 are used for each pseudo-two-dimensional current density vector data when a plurality of pseudo-two-dimensional current density vector data is used. Accuracy of dimensional current density vector (SN ratio)
Is considered (large when the SN ratio is high, small when the SN ratio is low). In addition, especially at the position where the pseudo two-dimensional current density vector data having different two-direction components is used, the number of each direction component data used may be taken into consideration (a large number of directions is large and a small number of directions is large). The direction may be small), and in accordance with this, for example, it may be proportional to the number of direction component data used. According to this, when only the pseudo two-dimensional current density vectors having the same two-direction components are used, the direction-dependent regularization parameter values and the respective direction-dependent regularization parameter values evaluated in each pseudo two-dimensional current density vector data as described above are used. The value of the regularization parameter evaluated from the SN power ratio of the pseudo two-dimensional current density vector itself is set to a value proportional to the sum of the products calculated by weighting the importance, and particularly, the different two-direction components are set. When using the pseudo-two-dimensional current density vector data that it has, it is proportional to the value obtained by multiplying the sum of products of both regularization parameter values evaluated in the same manner by the regularization parameter value evaluated from the number of direction component data. It may be set to a value.

【0064】ここで、Ii(s)(i=1〜M)そのものに正
則化を施す場合においては、正則化パラメータは負の値
も取りえ、これに準じて、正則化パラメータの絶対値が
調節され、上記のSNパワー比を指標とする場合はその平
方根に反比例する様に調節させることがあることを断っ
ておく。
Here, when Ii (s) (i = 1 to M) itself is subjected to regularization, the regularization parameter can have a negative value, and accordingly, the absolute value of the regularization parameter is It should be noted that when the SN power ratio is adjusted, it may be adjusted so as to be inversely proportional to its square root.

【0065】尚、擬似2次元電流密度ベクトル分布デー
タのSN比を利用する場合は、各要素の節点(I,J,K)にて
計測された擬似2次元電流密度ベクトルデータのSN比、
又は、これより見積もられる要素内の連続座標にて与え
られる擬似2次元電流密度ベクトルデータのSN比が必要
となることがあり、これより、擬似2次元電流密度ベク
トル分布データのSN比が評価されることがある。あるい
は、擬似2次元電流密度ベクトル分布データのSN比が得
られ、各要素内の擬似2次元電流密度ベクトルデータの
SN比、各要素の節点の擬似2次元電流密度ベクトルデー
タのSN比が評価されることもある。これより、空間的に
一様な正則化パラメータα0・α1・α2、又は、空間的
に変化する正則化パラメータα0・α1・α2が調節され
ることがある。
When the SN ratio of the pseudo two-dimensional current density vector distribution data is used, the SN ratio of the pseudo two-dimensional current density vector data measured at the node (I, J, K) of each element,
Or, the SN ratio of the pseudo two-dimensional current density vector data given in continuous coordinates within the element estimated from this may be necessary. From this, the SN ratio of the pseudo two-dimensional current density vector distribution data can be evaluated. Sometimes. Alternatively, the SN ratio of the pseudo two-dimensional current density vector distribution data is obtained, and the pseudo two-dimensional current density vector data of each element is calculated.
The SN ratio and the SN ratio of the pseudo two-dimensional current density vector data of the node of each element may be evaluated. As a result, the spatially uniform regularization parameter α 0 · α 1 · α 2 or the spatially varying regularization parameter α 0 · α 1 · α 2 may be adjusted.

【0066】また、1次元関心領域内の1次元導電率分
布を計測対象とする場合は、直交方向に支配的に流れる
電流密度データのみが使用されて導電率分布が推定され
ることがあり、例えば、x軸方向の導電率分布ln(1/σ
(x))、1/σ(x)、lnσ(x)、又は、σ(x)が推定される場
合、
When the one-dimensional conductivity distribution in the one-dimensional region of interest is to be measured, the conductivity distribution may be estimated by using only the current density data that dominantly flows in the orthogonal direction. For example, the conductivity distribution ln (1 / σ in the x-axis direction
(x)), 1 / σ (x), lnσ (x), or σ (x) is estimated,

【数7】 に、上記のごとく有限差分近似が適用される、あるい
は、有限要素法(変分原理又はガラーキン法)が使用さ
れることにより、未知導電率分布に関する代数方程式が
導出され、正則化が施されて安定的に導電率分布が推定
される。従って、3次元関心領域を対象としてその領域
内に複数の2次元関心領域を設けた場合と同様に、3次
元関心領域内に2次元関心領域だけでなく複数の1次元
関心領域を設け、又、2次元関心領域を対象とする場合
には複数の1次元関心領域を設け、各低次元関心領域に
て未知導電率分布に関する代数方程式を導出し、適宜、
正則化が高次元関心領域又は各低次元関心領域において
行われることがある。
[Equation 7] In the above, the finite difference approximation is applied as described above, or the finite element method (variational principle or Galerkin method) is used to derive an algebraic equation regarding the unknown conductivity distribution and apply regularization. The conductivity distribution can be estimated stably. Therefore, similar to the case where a plurality of two-dimensional regions of interest are provided for a three-dimensional region of interest, not only two-dimensional regions of interest but also a plurality of one-dimensional regions of interest are provided in the three-dimensional region of interest. In the case of targeting a two-dimensional region of interest, a plurality of one-dimensional regions of interest are provided, and an algebraic equation regarding unknown conductivity distribution is derived in each low-dimensional region of interest,
Regularization may be performed in the high dimensional region of interest or in each low dimensional region of interest.

【0067】尚、3次元導電率分布及び2次元導電率分
布への適用は不可能であるが、これらの1次元導電率分
布に変分原理を適用する場合は、1次元導電率分布その
ものではなく、1次元導電率の1階微分の1次元分布s
に変分原理が適用されることも可能であり、例えば、(1
a-1)式において、1次元導電率分布ln(1/σ(x))に変分
原理が適用された場合の1次元分布ln(1/σ(x))のsに関
する汎関数は、(5-1)式と同様、
It is impossible to apply to the three-dimensional conductivity distribution and the two-dimensional conductivity distribution, but when applying the variational principle to these one-dimensional conductivity distributions, the one-dimensional conductivity distribution itself is not used. Without, the one-dimensional distribution s of the first derivative of the one-dimensional conductivity
It is also possible to apply the variational principle to, for example (1
In the equation a-1), the functional concerning s of the one-dimensional distribution ln (1 / σ (x)) when the variational principle is applied to the one-dimensional conductivity distribution ln (1 / σ (x)) is Similar to equation (5-1),

【数8】 であり、又、(1a-1)式の両辺に1/σ(x)がかけられた上
で1次元導電率分布1/σ(x)に変分原理が適用された場
合の1次元分布1/σ(x)のsに関する汎関数は、(5-2)式
と同様、
[Equation 8] And the 1-dimensional distribution when the variational principle is applied to the 1-dimensional conductivity distribution 1 / σ (x) after multiplying 1 / σ (x) on both sides of the equation (1a-1). The functional of 1 / σ (x) with respect to s is the same as equation (5-2).

【数9】 であるが、(1a-1)式において、1次元導電率ln(1/σ
(x))の1階微分の分布d(ln(1/σ(x)))/dxに変分原理
が適用された場合の1次元分布d(ln(1/σ(x)))/dxの
sに関する汎関数は、
[Equation 9] However, in equation (1a-1), the one-dimensional conductivity ln (1 / σ
distribution of first derivative d (ln (1 / σ (x))) / dx when the variational principle is applied to dx d (ln (1 / σ (x))) / The functional of dx with respect to s is

【数10】 又、(1a-1)式の両辺に1/σ(x)がかけられた上で1次元
導電率1/σ(x)の1階微分の分布d(1/σ(x))/dxに変分原
理が適用された場合の1次元分布d(1/σ(x))/dxのsに
関する汎関数は、
[Equation 10] Also, the distribution of the first derivative of the one-dimensional conductivity 1 / σ (x) d (1 / σ (x)) / dx after multiplying 1 / σ (x) on both sides of the equation (1a-1) When the variational principle is applied to

【数11】 である。1次元微分方程式の(2a-1)式、(1c-1)式、(2
c-1)式に関しても同様である。1次元導電率分布そのも
のを推定する場合は、1次元勾配作用素や1次元ラプラ
シアン作用素が使用されることがある。
[Equation 11] Is. One-dimensional differential equation (2a-1), (1c-1), (2
The same applies to equation (c-1). When estimating the one-dimensional conductivity distribution itself, a one-dimensional gradient operator or a one-dimensional Laplacian operator may be used.

【0068】尚、電流密度ベクトル空間分布の時系列が
計測された場合には、複数の電流密度ベクトル空間分布
が計測されたものとして、上記の如く、勾配作用素やラ
プラシアン作用素を用いた正則化を施すことにより未知
導電率空間分布を推定することができる。
When the time series of the current density vector space distribution is measured, it is assumed that a plurality of current density vector space distributions are measured, and the regularization using the gradient operator or the Laplacian operator is performed as described above. By applying it, the unknown conductivity spatial distribution can be estimated.

【0069】また、未知導電率空間分布は時間的に変化
することがあり、この場合においては、参照導電率(分
布)値および位置・大きさ・状態・個数が時間的に変化
しうる参照領域を使用して、電流密度ベクトル空間分布
データの計測された各時間において、上記の如く、勾配
作用素やラプラシアン作用素を用いた正則化を施して未
知導電率空間分布を推定することにより、未知導電率空
間分布の時系列を求めることができる。複数の独立した
電流密度ベクトル空間分布の時系列が計測された場合
は、計測対象物の異なる時系列の同一の状態(時間)の各
々において成立する方程式を全て連立した上で、上記の
如く、勾配作用素やラプラシアン作用素を用いた正則化
を施して未知導電率空間分布を推定することにより、未
知導電率空間分布の時系列を求めることができる。
The unknown conductivity spatial distribution may change with time, and in this case, the reference conductivity (distribution) value and the reference region where the position / size / state / number can change with time. At each measured time of the current density vector spatial distribution data using Time series of spatial distribution can be obtained. When multiple time series of independent current density vector space distributions are measured, after all simultaneous equations that hold in each of the same state (time) of different time series of the measurement target are simultaneous, as described above, The time series of the unknown conductivity spatial distribution can be obtained by estimating the unknown conductivity spatial distribution by performing regularization using a gradient operator or a Laplacian operator.

【0070】また、未知導電率空間分布の時系列を推定
する場合には、各時間において成立する全ての方程式を
連立し、未知導電率空間分布の時系列の時間方向の1階
の偏微分や2階の偏微分の2乗ノルム [各々にかかる
正則化パラメータをα3とα4とする]を用いた正則化を
施すことがある。複数の独立した電流密度ベクトル空間
分布の時系列が計測された場合は、計測対象物の異なる
時系列の同一の状態(時間)の各々において成立する方
程式を全て連立した上で、時系列の時間方向の1階の偏
微分や2階の偏微分の2乗ノルム [各々にかかる正則
化パラメータをα3とα4とする]を用いた正則化を施す
ことがある。これらの導電率空間分布の時系列の時間方
向の1階偏微分や2階の偏微分は、上記の勾配作用素や
ラプラシアン作用素を使用した場合と同様に、3次元関
心領域を対象とする場合にはその領域内に複数の2次元
関心領域や1次元領域を設け、2次元関心領域を対象と
する場合には複数の1次元関心領域を設け、各時間の各
低次元関心領域にて未知導電率分布に関する代数方程式
を導出し、適宜、正則化が高次元関心領域又は各低次元
関心領域において行われることがある。また、この場
合、各時間の未知導電率空間分布の勾配やラプラシアン
の2乗ノルムを用いた正則化も同時に施されることがあ
る。
Further, when estimating the time series of the unknown conductivity spatial distribution, all equations that hold at each time are simultaneous, and the first derivative in the time direction of the time series of the unknown conductivity spatial distribution is calculated. Regularization may be performed using the squared norm of the second-order partial differential [regularization parameters for each are α 3 and α 4 ]. When multiple time series of independent current density vector space distributions are measured, all the equations that are satisfied in each of the same states (time) of different time series of the measurement object are simultaneous, and then the time of the time series is measured. Regularization may be performed using the first-order partial derivative of the direction or the square-norm of the second-order partial derivative [regularization parameters for each are α 3 and α 4 ]. The first-order partial differential and the second-order partial differential in the time direction of the time series of the conductivity spatial distribution are obtained when a three-dimensional region of interest is targeted, as in the case of using the above gradient operator or Laplacian operator. Provides a plurality of two-dimensional regions of interest and one-dimensional regions within that region, and when targeting a two-dimensional region of interest, provides a plurality of one-dimensional regions of interest, and unknown conductivity in each low-dimensional region of interest at each time. An algebraic equation for the rate distribution may be derived and regularization may be performed in the high dimensional region of interest or each low dimensional region of interest, as appropriate. In this case, the regularization using the gradient of the unknown conductivity spatial distribution at each time and the Laplacian squared norm may be performed at the same time.

【0071】尚、導電率空間分布の時系列が推定された
場合は、導電率の時系列データの空間分布の各位置にお
いてスペクトラム解析を行うことにより、導電率の周波
数分散の空間分布を近似的に求めることができる。この
導電率の時系列の周波数分散の空間分布を評価する場合
は、積極的に、電流源の周波数(単一)を変えながら、
電流密度ベクトル空間分布の計測を行う、あるいは、広
帯域の電流源を使用してすることがある。
When the time series of the conductivity spatial distribution is estimated, the spatial distribution of the frequency dispersion of the conductivity is approximated by performing spectrum analysis at each position of the space distribution of the time series data of the conductivity. You can ask. When evaluating the spatial distribution of time-series frequency dispersion of conductivity, positively changing the frequency (single) of the current source,
The current density vector space distribution may be measured, or a broadband current source may be used.

【0072】正則化パラメータα3・α4に関しては、各
時間において、導電率の空間分布を表すベクトルsにか
かる行列が数値解析的に充分に正定値となる様に大きい
値に調節される、又は、使用される擬似2次元電流密度
ベクトル分布の時間方向の変化量データの精度(SN比)に
より調節される(SN比が高い時間に小さく、SN比が低い
時間に大きく)ことがある。又、特に、(1a)式の両辺に
1/σ(x,y,Z)がかけられて導電率分布1/σ(x,y,Z)又は電
流密度ベクトル分布に関して有限差分近似される場合、
又、(2a)式の両辺にσ(x,y,Z)がかけられて導電率分布
σ(x,y,Z)又は電流密度ベクトル分布に関して有限差分
近似される場合、又、(1a)式の両辺に1/σ(x,y,Z)がか
けられて1/σ(x,y,Z)に関して有限要素近似(変分法又
はガラーキン法)が適用される場合、又、(2a)式の両辺
にσ(x,y,Z)がかけられてσ(x,y,Z)に関して有限要素近
似(変分法又はガラーキン法)が適用される場合におい
ては、使用される擬似2次元電流密度ベクトルデータと
導電率にかかる勾配作用素との内積の2次元分布の時間
方向の変化量データのパワーとその擬似2次元電流密度
ベクトルの回転の2次元分布の時間方向の変化量データ
のパワーとの和の平方根の精度(SN比)により調節される
(SN比が高い時間に小さく、SN比が低い時間に大きく)
ことがある。これに準じて、例えば、そのSNパワー比に
反比例させることがある。
The regularization parameters α 3 and α 4 are adjusted to a large value so that the matrix of the vector s representing the spatial distribution of conductivity is sufficiently positive definite numerically at each time. Alternatively, it may be adjusted according to the accuracy (SN ratio) of the variation data in the time direction of the pseudo two-dimensional current density vector distribution used (small when the SN ratio is high, and large when the SN ratio is low). Also, especially on both sides of equation (1a)
When 1 / σ (x, y, Z) is multiplied to obtain a finite difference approximation with respect to the conductivity distribution 1 / σ (x, y, Z) or the current density vector distribution,
Also, if both sides of the equation (2a) are multiplied by σ (x, y, Z) to approximate the conductivity distribution σ (x, y, Z) or the current density vector distribution by finite difference approximation, or (1a) If both sides of the equation are multiplied by 1 / σ (x, y, Z) and the finite element approximation (variation method or Galerkin method) is applied with respect to 1 / σ (x, y, Z), and (2a ) Is applied to both sides of σ (x, y, Z) and the finite element approximation (variation method or Galerkin method) is applied to σ (x, y, Z), the pseudo 2 Power of the two-dimensional distribution data of the inner product of the two-dimensional current density vector data and the gradient operator for the conductivity and the power of the two-dimensional distribution of rotation of the pseudo two-dimensional current density vector Adjusted by the precision of the square root of the sum of power (SN ratio) (small when the SN ratio is high, large when the SN ratio is low)
Sometimes. According to this, for example, it may be inversely proportional to the SN power ratio.

【0073】これらのパワーに依存する正則化パラメー
タα3・α4は、各時間において、複数の擬似2次元電流
密度ベクトル分布データが使用される場合には、各擬似
2次元電流密度ベクトル分布の時間方向の変化量データ
のSNパワー比から評価される正則化パラメータ値の和に
比例する値となる。これに準じて、例えば、各擬似2次
元ベクトル分布の時間方向の変化量データのSNパワー比
に反比例した値の和とすることがある。
These power-dependent regularization parameters α 3 and α 4 are used for each pseudo two-dimensional current density vector distribution when a plurality of pseudo two-dimensional current density vector distribution data are used at each time. The value is proportional to the sum of the regularization parameter values evaluated from the SN power ratio of the variation data in the time direction. According to this, for example, it may be the sum of values inversely proportional to the SN power ratio of the variation data in the time direction of each pseudo two-dimensional vector distribution.

【0074】また、正則化パラメータα3・α4は、各時
間において、空間的に変化するものとして実現すること
があり、結果的に、各関心点の導電率にかかる局所行列
が数値解析的に充分に正定値となる様に大きい値に調節
される、又は、使用される各関心点の擬似2次元電流密
度ベクトルの時間方向の変化量データの精度(SN比)に
より調節される(SN比が高い時間に小さく、SN比が低い
時間に大きく)ことがある。又、特に、(1a)式の両辺に
1/σ(x,y,Z)がかけられて導電率分布1/σ(x,y,Z)又は電
流密度ベクトル分布に関して有限差分近似される場合、
又、(2a)式の両辺にσ(x,y,Z)がかけられて導電率分布
σ(x,y,Z)又は電流密度ベクトル分布に関して有限差分
近似される場合、又、(1a)式の両辺に1/σ(x,y,Z)がか
けられて1/σ(x,y,Z)に関して有限要素近似(変分法又
はガラーキン法)が適用される場合、又、(2a)式の両辺
にσ(x,y,Z)がかけられてσ(x,y,Z)に関して有限要素近
似(変分法又はガラーキン法)が適用される場合におい
ては、各関心点において使用される擬似2次元電流密度
ベクトルデータと導電率にかかる勾配作用素との内積の
時間方向の変化量データのパワーとその擬似2次元電流
密度ベクトルの回転の時間方向の変化量データのパワー
との和の平方根の精度(SN比)により調節される(SN比が
高い時間に小さく、SN比が低い時間に大きく)ことがあ
る。これに準じて、例えば、そのSNパワー比に反比例さ
せることがある。
The regularization parameters α 3 and α 4 may be realized as spatially varying at each time, and as a result, the local matrix relating to the conductivity of each interest point is numerically analyzed. Is adjusted to a sufficiently large positive definite value, or adjusted according to the accuracy (SN ratio) of the variation data in the time direction of the pseudo two-dimensional current density vector of each interest point used (SN ratio). It is small when the ratio is high and large when the SN ratio is low). Also, especially on both sides of equation (1a)
When 1 / σ (x, y, Z) is multiplied to obtain a finite difference approximation with respect to the conductivity distribution 1 / σ (x, y, Z) or the current density vector distribution,
Also, if both sides of the equation (2a) are multiplied by σ (x, y, Z) to approximate the conductivity distribution σ (x, y, Z) or the current density vector distribution by finite difference approximation, or (1a) If both sides of the equation are multiplied by 1 / σ (x, y, Z) and the finite element approximation (variation method or Galerkin method) is applied with respect to 1 / σ (x, y, Z), and (2a ) Is used at each point of interest when σ (x, y, Z) is applied to both sides of the equation and the finite element approximation (variation method or Galerkin method) is applied to σ (x, y, Z). Of the power of the variation data in the time direction of the inner product of the pseudo two-dimensional current density vector data and the gradient operator for the conductivity and the power of the variation data in the time direction of the rotation of the pseudo two-dimensional current density vector It may be adjusted by the precision of the square root of (SN ratio) (small when the SN ratio is high and large when the SN ratio is low). According to this, for example, it may be inversely proportional to the SN power ratio.

【0075】これらの位置に依存する正則化パラメータ
α3・α4、同一の関心点において複数の擬似2次元電流
密度ベクトルデータが使用される場合には、各関心点に
おいて使用される擬似2次元電流密度ベクトルの時間方
向の変化量データのSNパワー比から評価される正則化パ
ラメータ値の和に比例する値となる。これに準じて、例
えば、各関心点の擬似2次元電流密度ベクトルの時間方
向の変化量データのSNパワー比に反比例する値の和とな
る。また、特に各関心点において使用する擬似2次元電
流密度ベクトルデータの数が異なる場合は、このデータ
数が考慮されることがあり(数の多い位置では大きく、
数の少ない位置では小さく)、これに準じて、例えば、
使用する擬似2次元電流密度ベクトルデータの数に比例
させることがある。これに準じて、各関心点において使
用される擬似2次元電流密度ベクトルの時間方向の変化
量データのSNパワー比から評価される正則化パラメータ
値と各関心点において使用される擬似2次元電流密度ベ
クトルデータの数から評価される正則化パラメータ値と
を重要度の重み付けを行った上で算出される積の和に比
例する値とすることがある。
These position-dependent regularization parameters α 3 · α 4 , if a plurality of pseudo two-dimensional current density vector data are used at the same interest point, the pseudo two-dimensional data used at each interest point The value is proportional to the sum of the regularization parameter values evaluated from the SN power ratio of the change amount data of the current density vector in the time direction. According to this, for example, the sum is a value that is inversely proportional to the SN power ratio of the variation data in the time direction of the pseudo two-dimensional current density vector of each interest point. Also, especially when the number of pseudo two-dimensional current density vector data used at each interest point is different, this number of data may be taken into consideration (large at a position with a large number,
(Small in small numbers), according to this, for example,
It may be proportional to the number of pseudo two-dimensional current density vector data used. According to this, the regularization parameter value evaluated from the SN power ratio of the variation data in the time direction of the pseudo two-dimensional current density vector used at each interest point and the pseudo two-dimensional current density used at each interest point The regularization parameter value evaluated from the number of vector data may be a value proportional to the sum of products calculated by weighting the importance.

【0076】ここで、Ii(s)(i=1〜M)そのものに正
則化を施す場合においては、正則化パラメータは負の値
も取りえ、これに準じて、正則化パラメータの絶対値が
調節され、上記のSNパワー比を指標とする場合はその平
方根に反比例する様に調節させることがあることを断っ
ておく。
Here, when Ii (s) (i = 1 to M) itself is subjected to regularization, the regularization parameter can take a negative value, and accordingly, the absolute value of the regularization parameter is It should be noted that when the above SN power ratio is used as an index, it may be adjusted so as to be inversely proportional to its square root.

【0077】次に、誘電率を同時に推定する導電率推定
方法について説明する。前記の導電率推定法によれば、
関心領域内にて測定された電流密度ベクトル分布データ
Ji[i(=1〜M)は測定された独立した電流密度ベク
トル分布Jiを指し、Mは測定された独立した電流密度ベ
クトル分布の数(1以上)である。]及び初期条件とし
て参照領域内又は参照点wl(l=1〜N)にて与えら
れる参照導電率(分布)値、即ち(3)式を用いて、3次元
や2次元関心領域内の導電率分布σ(x,y,z)やσ(x,y)と
を表す1階の空間偏微分方程式である(1a)式、(1b)式、
(1c)式[(2a)式、(2b)式、(2c)式]に有限要素法(変分
原理又はガラ−キン法)又は有限差分法及び正則化法を
用いた所定の数値解法を施すことにより、未知導電率分
布σ(x,y,z)やσ(x,y)やσ(x)を得る。
Next, a conductivity estimating method for simultaneously estimating the permittivity will be described. According to the above conductivity estimation method,
Current density vector distribution data measured in the region of interest
J i [i (= 1 to M) refers to the measured independent current density vector distribution J i , and M is the number (1 or more) of the measured independent current density vector distributions. ] And the reference conductivity (distribution) value given at the reference point or at the reference point w l (l = 1 to N) as the initial condition, that is, using the equation (3), Equations (1a) and (1b), which are first-order spatial partial differential equations expressing the conductivity distribution σ (x, y, z) and σ (x, y),
Formula (1c) [Equation (2a), (2b), (2c)] is given a numerical solution using the finite element method (variation principle or Galerkin method) or finite difference method and regularization method. By applying, the unknown conductivity distribution σ (x, y, z), σ (x, y), and σ (x) are obtained.

【0078】これに対し、本導電率推定法によれば、計
測される電流密度ベクトル分布が時間変化する場合であ
っても、正弦的に単一周波数fiにて変化するのである
のならば、導電率参照値と共に誘電率参照値を使用し
て、導電率分布、誘電率、誘電率と導電率の比等の分布
を計測対象とすることができる。但し、i(=1〜M)
は、扱われる独立した電流密度ベクトル分布の時系列Ji
(t)を表し、Mは、その独立した電流密度ベクトル分布
の時系列の数(1以上)を表し、tは、電流密度ベクト
ル成分分布データの取得を開始してからの時間を表すも
のとする。
On the other hand, according to the present conductivity estimation method, even if the measured current density vector distribution changes with time, if it changes sinusoidally at the single frequency fi, The dielectric constant reference value can be used together with the conductivity reference value to measure the distribution of the conductivity, the dielectric constant, the distribution of the dielectric constant and the conductivity, or the like. However, i (= 1 to M)
Is the time series J i of the independent current density vector distributions treated
(t), M represents the number of independent time series of the current density vector distribution (1 or more), and t represents the time from the start of acquisition of the current density vector component distribution data. To do.

【0079】具体的には、関心領域内の電流密度ベクト
ルの計測された各方向成分の空間分布の時系列データに
対して、各関心点にてFast Fourier's Transform (FFT)
等の離散フーリエ変換によるスペクトラム解析を行い、
例えば、3次元関心領域を対象とする場合は、3次元電
流密度ベクトルの時系列データJi(x,y,z,t)[= (Jix(x,
y,z,t),Jiy(x,y,z,t),Jiz(x,y,z,t))T]のスペクトラ
ム、即ち、単一周波数f i[iに寄らずに一定であること
がある。]のJi(x,y,z,fi)[= (Jix(x,y,z,fi),Jiy
(x,y,z,fi),Jiz(x,y,z,fi))T = (Re[Jix(x,y,z,fi)]
+jIm[Jix(x,y,z,fi)], Re[Jiy(x,y,z,fi)]+jIm[Jiy
(x,y,z,fi)], Re[Jiz(x,y,z,fi)]+jIm[Jiz(x,y,z,f
i)])T](但し、Re[・(fi)]とIm[・(fi)]の各々は、
周波数fiのスペクトラム・(fi)の実数成分と虚数成分
を表し、jは虚数単位である。)の計測された方向成分
分布データに従い、3次元電流密度ベクトル時系列デー
タJi(x,y,z,t)の周波数fi[計測される場合と与えられ
る場合がある。]と導電率分布σi(x,y,z)と誘電率εi
(x,y,z)を用いて表される空間分布Ai(x,y,z)及びBi(x,
y,z)、即ち、
Specifically, the current density vector in the region of interest is
Time-series data of the spatial distribution of each direction component
In contrast, at each point of interest, Fast Fourier's Transform (FFT)
Spectrum analysis by discrete Fourier transform such as
For example, when targeting a 3D region of interest,
Time series data of flow density vector Ji (x, y, z, t) [= (Jix (x,
y, z, t), Jiy (x, y, z, t), Jiz (x, y, z, t))T] Spectra
Or single frequency f i[Constant without depending on i
There is. ] Ji (x, y, z, fi) [= (Jix (x, y, z, fi), Jiy
(x, y, z, fi), Jiz (x, y, z, fi))T= (Re [Jix (x, y, z, fi)]
+ jIm [Jix (x, y, z, fi)], Re [Jiy(x, y, z, fi)] + jIm [Jiy
(x, y, z, fi)], Re [Jiz (x, y, z, fi)] + jIm [Jiz (x, y, z, f
i)])T] (However, Re [• (fi)] and Im [• (fi)] are
Spectrum of frequency fi ・ Real and imaginary components of (fi)
And j is an imaginary unit. ) Measured direction component of
According to the distribution data, 3D current density vector time series data
Frequency Ji (x, y, z, t) frequency fi [measured and given
There is a case. ] And conductivity distribution σi (x, y, z) and permittivity εi
Spatial distributions expressed by (x, y, z) Ai (x, y, z) and Bi (x,
y, z), that is,

【数12】 に関する次の1階の連立空間偏微分方程式[Equation 12] The following simultaneous spatial partial differential equations for

【数13】 即ち、[Equation 13] That is,

【数14】 又は、[Equation 14] Or

【数15】 [Equation 15] When

【数16】 又は、[Equation 16] Or

【数17】 [Equation 17] When

【数18】 又は、[Equation 18] Or

【数19】 のいずれかの空間偏微分方程式又はこれらの内の複数の
空間偏微分方程式から成る連立空間偏微分方程式と、導
電率空間分布σi(x,y,z)と誘電率空間分布εi(x,y,z)に
関する次の初期条件
[Formula 19] , Or a system of spatial partial differential equations consisting of multiple spatial partial differential equations among them, the conductivity spatial distribution σi (x, y, z) and the permittivity spatial distribution εi (x, y , z) for the following initial conditions

【数20】 且つ、[Equation 20] and,

【数21】 [Equation 21] When

【数22】 且つ、[Equation 22] and,

【数23】 (但し、wmσi(t)とwmεi(t)は、同一である、又、互
いに交わることもある。)を用いて、(13a)式と(13b)式
の各々により表されるAi(x,y,z)及びBi(x,y,z)を求め、
各関心点において、導電率分布σi(x,y,z)と誘電率分布
εi(x,y,z)が共に未知である場合には両者を、又、誘電
率εi(x,y,z)が与えられる点である場合にはその値を使
用して未知である導電率σi(x,y,z)を、又、導電率σi
(x,y,z)が与えられる点においてはその値を使用して未
知である誘電率εi(x,y,z)を
[Equation 23] (However, w m σ i (t) and w m ε i (t) are the same or may intersect with each other.), And are expressed by equations (13a) and (13b), respectively. Ai (x, y, z) and Bi (x, y, z)
At each point of interest, if both the conductivity distribution σi (x, y, z) and the permittivity distribution εi (x, y, z) are unknown, they are also unknown, and the permittivity εi (x, y, z) ) Is a given point, its value is used to calculate the unknown conductivity σi (x, y, z), and the conductivity σi
At the point where (x, y, z) is given, its value is used to calculate the unknown permittivity εi (x, y, z).

【数24】 と求めることができる。[Equation 24] Can be asked.

【0080】尚、他の独立した時系列iにおいても、3
次元電流密度ベクトルの計測された方向成分分布データ
に従い、(14a)式、(14b)式、(14c)式[又は、(14a')式、
(14b')式、(14c')式]のいずれかの空間偏微分方程式又
はこれらの内の複数の空間偏微分方程式から成る連立空
間偏微分方程式と、導電率空間分布σi(x,y,z)と誘電率
空間分布εi(x,y,z)に関する初期条件(15a)式且つ(15
a')式や(15b)式且つ(15b')式が与えられ、従って、全て
時系列iから得られる方程式の全てを連立することによ
り、空間分布Ai(x,y,z)及びBi(x,y,z)を求め、各関心点
において、導電率分布σi(x,y,z)と誘電率分布εi(x,y,
z)が共に未知である場合には両者を、又、誘電率εi(x,
y,z)が与えられる場合にはその値を使用して未知である
導電率σi(x,y,z)を、又、導電率σi(x,y,z)が与えられ
る点においてはその値を使用して未知である誘電率εi
(x,y,z)を、(16a)式や(16b)式から求めることができ
る。
It should be noted that even in another independent time series i, 3
According to the measured direction component distribution data of the dimensional current density vector, (14a) equation, (14b) equation, (14c) equation [or, (14a ') equation,
(14b '), (14c')] any of the spatial partial differential equations or simultaneous spatial partial differential equations consisting of a plurality of spatial partial differential equations of these, and the conductivity spatial distribution σi (x, y, z) and the permittivity spatial distribution εi (x, y, z) initial condition (15a) and (15
Equations (a ') and (15b) and (15b') are given, and thus by simultaneous equations of all equations obtained from the time series i, the spatial distributions Ai (x, y, z) and Bi ( x, y, z), and the conductivity distribution σi (x, y, z) and the permittivity distribution εi (x, y,
When both z) are unknown, they are also known, and the permittivity εi (x,
y, z) is used to give the unknown conductivity σi (x, y, z), and at the point where the conductivity σi (x, y, z) is given. Value of unknown dielectric constant εi
(x, y, z) can be obtained from the equations (16a) and (16b).

【0081】又、導電率分布σi(x,y,z)及び誘電率εi
(x,y,z)の両者か、又は、いずれかの一方が時系列iに対
して不変である場合もあり、この場合も、計測された方
向成分分布データに従い、(14a)式、(14b)式、(14c)式
[又は、(14a')式、(14b')式、(14c')式]のいずれかの
空間偏微分方程式又はこれらの内の複数の空間偏微分方
程式から成る連立空間偏微分方程式と、導電率σi(x,y,
z)又はσ(x,y,z)と誘電率εi(x,y,z)又はε(x,y,z)に関
する初期条件(15a)式且つ(15a')式や(15b)式且つ(15b')
式[時系列iに依存する場合と依存しない場合があ
る。]が与えられ、従って、全ての方程式を連立するこ
とにより、空間分布Ai(x,y,z)又はA(x,y,z)及びBi(x,y,
z)又はB(x,y,z)を求め、各関心点において、導電率σi
(x,y,z)又はσ(x,y,z)と誘電率εi(x,y,z)又はεi(x,y,
z)が共に未知である場合には両者を、又、誘電率εi(x,
y,z)又はε(x,y,z)が与えられる場合にはその値を使用
して未知である導電率σi(x,y,z)又はσ(x,y,z)を、
又、導電率σi(x,y,z)又はσ(x,y,z)が与えられる場合
においてその値を使用して未知である誘電率εi(x,y,z)
又はε(x,y,z)を、(16a)式や(16b)式から求めることが
できる。
Further, the conductivity distribution σi (x, y, z) and the permittivity εi
Both (x, y, z) or one of them may be unchanged with respect to the time series i, and in this case also, according to the measured directional component distribution data, equation (14a), ( 14b), (14c) [or (14a '), (14b'), (14c ')] spatial partial differential equation or any of these spatial partial differential equations Simultaneous spatial partial differential equations and conductivity σi (x, y,
z) or σ (x, y, z) and the permittivity εi (x, y, z) or ε (x, y, z) initial conditions (15a) and (15a ') or (15b) and (15b ')
Formula [It may or may not depend on the time series i. ] Therefore, by simultaneous equations of all equations, the spatial distribution Ai (x, y, z) or A (x, y, z) and Bi (x, y,
z) or B (x, y, z), and the conductivity σi at each point of interest
(x, y, z) or σ (x, y, z) and permittivity εi (x, y, z) or εi (x, y,
When both z) are unknown, they are also known, and the permittivity εi (x,
y, z) or ε (x, y, z) is given, and its value is used to calculate the unknown conductivity σi (x, y, z) or σ (x, y, z),
In addition, when the conductivity σi (x, y, z) or σ (x, y, z) is given, the unknown dielectric constant εi (x, y, z) is used by using that value.
Alternatively, ε (x, y, z) can be obtained from the equations (16a) and (16b).

【0082】又、時間的に変化する導電率分布の時系列
σi(x,y,z,t)と誘電率の時系列εi(x,y,z,t)が計測対象
となることもあり、その場合は、参照値そのもの及び参
照領域の大きさや位置や個数が時間t及び時系列iに依
存して変化しうる次の初期条件
In addition, the time series σi (x, y, z, t) of the conductivity distribution which changes with time and the time series εi (x, y, z, t) of the permittivity may be measured. , In that case, the following initial conditions in which the size, position, and number of the reference value itself and the reference region may change depending on the time t and the time series i

【数25】 且つ、[Equation 25] and,

【数26】 [Equation 26] When

【数27】 且つ、[Equation 27] and,

【数28】 の各々が(15a)式且つ(15a')式と(15b)式且つ(15b')式の
代わりに使用されて、さらに、Maximum Entropy Method
(MEM) 等により3次元電流密度ベクトルの時系列の各
短時間スペクトラムの空間分布を得ることにより、各短
時間において、計測された方向成分分布データに従い、
(14a)式、(14b)式、(14c)式[又は、(14a')式、(14b')
式、(14c')式]のいずれかの空間偏微分方程式又はこれ
らの内の複数の空間偏微分方程式から成る連立空間偏微
分方程式が全て連立され、空間分布Ai(x,y,z,t)及びBi
(x,y,z,t)が求められ、各関心点において、その時間の
導電率分布σi(x,y,z,t)と誘電率分布εi(x,y,z,t)が共
に未知である場合には両者が、又、誘電率εi(x,y,z,t)
が与えられる点である場合にはその値を使用して未知で
ある導電率σi(x,y,z,t)が、又、導電率σi(x,y,z,t)が
与えられる点においてはその値を使用して未知である誘
電率εi(x,y,z,t)が(16a)式や(16b)式から求めるられ
る。すなわち、導電率分布の時系列σi(x,y,z,t)や誘電
率分布の時系列εi(x,y,z,t)を得ることができる。
[Equation 28] (15a) and (15a ') and (15b) and (15b') are used in place of the maximum entropy method.
By obtaining the spatial distribution of each short-time spectrum of the time series of the three-dimensional current density vector by (MEM), etc., in each short time, according to the measured direction component distribution data,
(14a) formula, (14b) formula, (14c) formula [or (14a ') formula, (14b')
Equation, (14c ')] any of the spatial partial differential equations or simultaneous spatial partial differential equations consisting of multiple spatial partial differential equations among them are all simultaneous, and the spatial distribution Ai (x, y, z, t ) And Bi
(x, y, z, t) is obtained, and at each interest point, the conductivity distribution σi (x, y, z, t) and the permittivity distribution εi (x, y, z, t) at that time are both If they are unknown, they also have a dielectric constant εi (x, y, z, t).
Is given, the unknown conductivity σi (x, y, z, t) is given, and the conductivity σi (x, y, z, t) is given. In, the unknown permittivity εi (x, y, z, t) can be obtained from Eqs. (16a) and (16b) using that value. That is, the time series σi (x, y, z, t) of the conductivity distribution and the time series εi (x, y, z, t) of the dielectric constant distribution can be obtained.

【0083】尚、他の独立した時系列iにおいても、各
短時間において、3次元電流密度ベクトルの計測された
方向成分分布データに従い、(14a)式、(14b)式、(14c)
式[又は、(14a')式、(14b')式、(14c')式]のいずれか
の空間偏微分方程式又はこれらの内の複数の空間偏微分
方程式から成る連立空間偏微分方程式と、導電率空間分
布の時系列σi(x,y,z,t)と誘電率空間分布の時系列εi
(x,y,z,t)に関する初期条件(17a)式且つ(17a')式や(17
b)式且つ(17b')式が与えられ、従って、全て時系列iか
ら得られる方程式の全てを連立することにより、空間分
布時系列Ai(x,y,z,t)及びBi(x,y,z,t)を求め、各関心点
において、導電率分布σi(x,y,z,t)と誘電率分布εi(x,
y,z,t)が共に未知である場合には両者を、又、誘電率ε
i(x,y,z,t)が与えられる場合にはその値を使用して未知
である導電率σi(x,y,z,t)を、又、導電率σi(x,y,z,t)
が与えられる点においてはその値を使用して未知である
誘電率εi(x,y,z,t)を(16a)式や(16b)式から求めること
ができる。すなわち、導電率分布の時系列σi(x,y,z,t)
や誘電率分布の時系列εi(x,y,z,t)を得ることができ
る。
Even in the other independent time series i, according to the measured direction component distribution data of the three-dimensional current density vector in each short time, equations (14a), (14b), and (14c)
Equation [or (14a '), (14b'), (14c ')] any one of the spatial partial differential equations or simultaneous spatial partial differential equations consisting of a plurality of these spatial partial differential equations, Time series of conductivity spatial distribution σi (x, y, z, t) and time series of permittivity spatial distribution εi
Initial condition (17a) and (17a ') and (17a) for (x, y, z, t)
b) and (17b ′) are given, and therefore, by simultaneous equations of all equations obtained from the time series i, the spatial distribution time series Ai (x, y, z, t) and Bi (x, y, z, t), and the conductivity distribution σi (x, y, z, t) and the permittivity distribution εi (x,
When y, z, t) are both unknown, both
When i (x, y, z, t) is given, its value is used to calculate unknown conductivity σi (x, y, z, t), and conductivity σi (x, y, z , t)
At the point where is given, the unknown permittivity εi (x, y, z, t) can be obtained from the equations (16a) and (16b) by using that value. That is, the time series of conductivity distribution σi (x, y, z, t)
And the time series εi (x, y, z, t) of the permittivity distribution can be obtained.

【0084】又、導電率分布の時系列σi(x,y,z,t)及び
誘電率の時系列εi(x,y,z,t)の両者か、又は、いずれか
の一方が時系列iに対して不変である場合もあり、各短
時間において、この場合も、計測された方向成分分布デ
ータに従い、(14a)式、(14b)式、(14c)式[又は、(14
a')式、(14b')式、(14c')式]のいずれかの空間偏微分
方程式又はこれらの内の複数の空間偏微分方程式から成
る連立空間偏微分方程式と、導電率の時系列σi(x,y,z,
t)又はσ(x,y,z,t)と誘電率の時系列εi(x,y,z,t)又は
ε(x,y,z,t)に関する初期条件(17a)式又は(17a')式や(1
7b)式又は(17b')式[時系列iに依存する場合と依存しな
い場合がある。]が与えられ、従って、全ての方程式を
連立することにより、空間分布時系列Ai(x,y,z,t)又はA
(x,y,z,t)及びBi(x,y,z,t)又はB(x,y,z,t)を求め、各関
心点において、導電率σi(x,y,z,t)又はσ(x,y,z,t)と
誘電率εi(x,y,z,t)又はε(x,y,z,t)が共に未知である
場合には両者を、又、誘電率εi(x,y,z,t)又はε(x,y,
z,t)が与えられる場合にはその値を使用して未知である
導電率σi(x,y,z,t)又はσ(x,y,z,t)を、又、導電率σi
(x,y,z,t)又はσ(x,y,z,t)が与えられる場合においてそ
の値を使用して未知である誘電率εi(x,y,z,t)又はε
(x,y,z,t)を(16a)式や(16b)式から求めることができ
る。さらに、これらの得られる導電率の時系列データと
誘電率の時系列データにフーリエ変換を施すことによ
り、各々の周波数分散を近似的に求めることができる。
Further, both the time series σi (x, y, z, t) of the conductivity distribution and the time series εi (x, y, z, t) of the dielectric constant, or one of them is the time series. In some cases, it is invariable with respect to i, and in each short time also according to the measured direction component distribution data, equation (14a), equation (14b), equation (14c) [or (14
a '), (14b'), (14c ')] spatial partial differential equations or simultaneous spatial partial differential equations consisting of multiple spatial partial differential equations, and time series of conductivity σi (x, y, z,
t) or σ (x, y, z, t) and the time series of permittivity εi (x, y, z, t) or ε (x, y, z, t) Initial condition (17a) or (17a) ') Expression and (1
Expression 7b) or Expression (17b ') [It may or may not depend on the time series i. ], Therefore, by simultaneous equations of all equations, the spatial distribution time series Ai (x, y, z, t) or A
(x, y, z, t) and Bi (x, y, z, t) or B (x, y, z, t) are obtained, and the conductivity σi (x, y, z, t) is obtained at each interest point. ) Or σ (x, y, z, t) and permittivity εi (x, y, z, t) or ε (x, y, z, t) are both unknown, both Rate εi (x, y, z, t) or ε (x, y,
z, t) is used to give unknown conductivity σi (x, y, z, t) or σ (x, y, z, t), and conductivity σi
If (x, y, z, t) or σ (x, y, z, t) is given, the unknown dielectric constant εi (x, y, z, t) or ε is used.
(x, y, z, t) can be obtained from equations (16a) and (16b). Further, by performing Fourier transform on the obtained time series data of conductivity and time series data of permittivity, the respective frequency dispersions can be approximately obtained.

【0085】この様に、空間偏微分方程式の(14)式中
の、関心領域内の、導電率分布の時系列σi(x,y,z,t)、
導電率分布のσi(x,y,z)又はσ(x,y,z)、又、誘電率分
布の時系列のεi(x,y,z,t)、誘電率分布のεi(x,y,z)
又はε(x,y,z) は、測定値、又は、典型値として与えら
れるか、あるいは、計測対象とされ、又、時として、関
心領域の外に、広帯域の電流源を使用する、あるいは、
可変の単一周波数電流源の周波数fiを変えるなどし
て、これら導電率σi(x,y,z,t)や誘電率εi(x,y,z,t)の
周波数分散の空間分布が近似的に求められることがあ
る。
Thus, the time series σi (x, y, z, t) of the conductivity distribution in the region of interest in the equation (14) of the spatial partial differential equation,
Σi (x, y, z) or σ (x, y, z) of conductivity distribution, εi (x, y, z, t) of time series of permittivity distribution, εi (x, of permittivity distribution y, z)
Or ε (x, y, z) is given as a measured value, or a typical value, or is measured, and sometimes a broadband current source is used outside the region of interest, or ,
The spatial distribution of frequency dispersion of these conductivity σi (x, y, z, t) and permittivity εi (x, y, z, t) is approximated by changing the frequency fi of the variable single frequency current source. May be required.

【0086】数値解法そのものは前記の導電率推定法に
従う。即ち、極力、電流源と上記の導電率分布や誘電率
分布の参照領域に関して適切な計測系[即ち、導電率分
布(の時系列)と誘電率分布(の時系列)の各々に関して、
各2次元平面内にて電流が支配的に流れる方向に参照領
域が長く広がる系]を構成した上で、測定された電流密
度ベクトル分布の時系列に空間方向に低域通過型フィル
タをかけ、又、必要に応じて時間方向にも低域通過型フ
ィルタをかけ、上記の短時間スペクトラム解析を行った
上で、空間偏微分方程式中に表される、未知空間分布Ai
(x,y,z,t)又はAi(x,y,z)又はA(x,y,z)及びBi(x,y,z,t)
又はBi(x,y,z)又はB(x,y,z),t)及びBi(x,y,z,t)、ある
いは、3次元電流密度ベクトル分布に関して有限差分近
似あるいは有限要素近似(変分法又はガラ−キン法)を
適用してこれらの未知空間分布Ai(x,y,z,t)[時系列]又
はA(x,y,z,t)[時系列]又はAi(x,y,z)又はA(x,y,z)及びB
i(x,y,z,t)[時系列]又はB(x,y,z,t)[時系列]又はBi(x,
y,z)又はB(x,y,z)に関する代数方程式を導出し、これら
の未知分布の各々に関して、空間分布そのものや勾配分
布やラプラシアン分布の2乗ノルムを用いた正則化を、
又、これらの時系列を計測対象とする場合は、これらの
2乗ノルムに加えて、各短時間スペクトラム解析を行っ
た時間における、時間方向の1階又は2階の偏微分の2
乗ノルムを用いた正則化を施すこととなる。尚、上記の
電流密度ベクトル分布の時系列の時間方向のフィルタリ
ングは、スペクトラム解析を行った上で、周波数領域に
おいて実現されることもある。最終的に、(16a)式と(16
b)式から、未知である導電率分布や未知誘電率分布が求
められる。
The numerical solution itself follows the above-mentioned conductivity estimation method. That is, as much as possible, a current source and an appropriate measurement system with respect to the reference region of the conductivity distribution or the dielectric constant distribution [that is, for each of the conductivity distribution (time series) and the dielectric constant distribution (time series),
In each two-dimensional plane, a system in which the reference region extends long in the direction in which the current predominantly flows] is configured, and the time series of the measured current density vector distribution is low-pass filtered in the spatial direction. Also, if necessary, a low-pass filter is applied also in the time direction, and after performing the above short-time spectrum analysis, the unknown spatial distribution Ai expressed in the spatial partial differential equation is calculated.
(x, y, z, t) or Ai (x, y, z) or A (x, y, z) and Bi (x, y, z, t)
Or Bi (x, y, z) or B (x, y, z), t) and Bi (x, y, z, t), or a finite difference approximation or a finite element approximation (3D) for the current density vector distribution ( Variational method or Galerkin method) is applied to these unknown spatial distributions Ai (x, y, z, t) [time series] or A (x, y, z, t) [time series] or Ai ( x, y, z) or A (x, y, z) and B
i (x, y, z, t) [time series] or B (x, y, z, t) [time series] or Bi (x,
y, z) or B (x, y, z) is derived, and for each of these unknown distributions, regularization using the spatial distribution itself, the gradient distribution, or the square norm of the Laplacian distribution,
In addition, when these time series are to be measured, in addition to these square norms, the two-dimensional partial differential of the first or second floor in the time direction at each time when each short-time spectrum analysis is performed is performed.
Regularization using the power norm will be applied. The time-series filtering of the current density vector distribution in the time direction may be realized in the frequency domain after performing spectrum analysis. Finally, equation (16a) and (16
From equation (b), the unknown conductivity distribution and unknown dielectric constant distribution can be obtained.

【0087】尚、2次元関心領域や1次元関心領域を対
象とする場合も同様に、前記の導電率推定法に従う。こ
れより、上記の3次元関心領域を対象とした場合に、そ
の領域内に複数の2次元関心領域や複数の1次元関心領
域を設け、又、2次元関心領域を対象とする場合に複数
の1次元関心領域を設け、各低次元関心領域にて未知分
布Ai及びBiに関する代数方程式を導出し、適宜、上記
の2乗ノルムを用いた正則化が高次元関心領域又は各低
次元関心領域において施されることがある。
When the two-dimensional region of interest or the one-dimensional region of interest is targeted, the above-described conductivity estimation method is similarly applied. From this, when the above-mentioned three-dimensional region of interest is targeted, a plurality of two-dimensional regions of interest or a plurality of one-dimensional regions of interest are provided in the region, and when the two-dimensional region of interest is targeted, a plurality of A one-dimensional region of interest is provided, an algebraic equation for unknown distributions Ai and Bi is derived in each low-dimensional region of interest, and regularization using the above square norm is appropriately performed in the high-dimensional region of interest or each low-dimensional region of interest. May be given.

【0088】また、未知である3次元分布のAi(x,y,z)
とBi(x,y,z)及び2次元分布のAi(x,y)とBi(x,y)への
適用は不可能であるが、前記の導電率推定法と同様に、
1次元導電率分布や1次元誘電率分布に変分原理を適用
する場合は、それらの1次元分布そのものの代わりに、
1次元導電率や1次元誘電率の1階微分の1次元分布に
変分原理が適用されることも可能である。
Further, the unknown three-dimensional distribution Ai (x, y, z)
And Bi (x, y, z) and the two-dimensional distribution Ai (x, y) and Bi (x, y) cannot be applied, but like the above-mentioned conductivity estimation method,
When applying the variational principle to one-dimensional conductivity distribution or one-dimensional permittivity distribution, instead of those one-dimensional distributions themselves,
It is also possible to apply the variational principle to the one-dimensional distribution of the one-dimensional differential of the one-dimensional conductivity and the one-dimensional permittivity.

【0089】尚、これらの導電率及び誘電率を推定する
際に必要となる、正規化のためのパワー値及び正則化パ
ラメータ値は、いずれも、前記の導電率分布推定法に従
い、これらにかかる電流密度ベクトルの時系列のスペク
トラムの空間分布より決定される。尚、有限要素近似
(変分原理又はガラーキン法)を行う場合の基底関数φ
も、前記のものに従う。
The power value and the regularization parameter value for normalization, which are necessary when estimating the electric conductivity and the dielectric constant, are applied to them according to the above-mentioned electric conductivity distribution estimation method. It is determined from the spatial distribution of the time series spectrum of the current density vector. Finite element approximation
Basis function φ when performing (variational principle or Galerkin method)
Also follows the above.

【0090】次に、導電率空間分布や誘電率空間分布を
推定するために用いる電流密度ベクトル推定法として、
2次元磁場ベクトルの2次元空間分布の測定が可能であ
る場合に使用できる技法1及び、3次元、又は、2次元
磁場ベクトルの3次元空間分布の測定が可能である場合
に使用できる技法2を示す。
Next, as a current density vector estimation method used for estimating the conductivity spatial distribution and the permittivity spatial distribution,
Technique 1 that can be used when the two-dimensional spatial distribution of the two-dimensional magnetic field vector can be measured and technique 2 that can be used when the three-dimensional or three-dimensional spatial distribution of the two-dimensional magnetic field vector can be measured Show.

【0091】技法1(2次元磁場ベクトルの2次元空間
分布の測定が可能である場合に使用する技法)
Technique 1 (a technique used when the two-dimensional spatial distribution of the two-dimensional magnetic field vector can be measured)

【0092】3次元空間(I, J, K)内にある、3次元関
心空間とK座標K=K'にて交差する、又は、2次元関心領
域内をK座標K=K'にて含む、平面内に存在しうる電流密
度ベクトル分布として、3次元電流密度ベクトルの2次
元分布J(I,J, K') [= (Jx (I, J, K'), Jy (I, J, K'),
Jz (I, J, K'))T]、又は、2次元電流密度ベクトルの
2次元分布J(I,J, K') [= (Jx (I, J, K'), Jy (I, J,
K'))T]により、平面z=z0(≠Z)[K=K0(≠K')]に生
成される3次元磁場ベクトルB(I, J, K0;K') [= (Bx
(I, J, K0; K'), By (I, J, K0; K'), Bz (I, J, K0;
K'))T]の2成分Bx(I, J, K0; K')及びBy (I, J, K0;
K')の2次元分布を測定し、連続なデカルト座標系(x,y,
z)にて表されるビオ・サバールの法則
Intersects with a three-dimensional space of interest in the three-dimensional space (I, J, K) at K coordinate K = K ', or includes a two-dimensional region of interest at K coordinate K = K'. , A two-dimensional distribution of three-dimensional current density vector J (I, J, K ') [= (Jx (I, J, K'), Jy (I, J, K '),
Jz (I, J, K ')) T ] or two-dimensional distribution of two-dimensional current density vector J (I, J, K') [= (Jx (I, J, K '), Jy (I, J,
K ')) T ] generates a three-dimensional magnetic field vector B (I, J, K 0 ; K') [= in the plane z = z 0 (≠ Z) [K = K 0 (≠ K ')] (Bx
(I, J, K 0 ; K '), By (I, J, K 0 ; K'), Bz (I, J, K 0 ;;
K ')) T ] two components Bx (I, J, K 0 ; K') and By (I, J, K 0 ;).
K ') two-dimensional distribution is measured, and a continuous Cartesian coordinate system (x, y,
z) the Biot-Savart law

【数29】 但し、μ(x', y', z'):与えられる透磁率 r:(x', y', Z)から(x, y, z0)までの距離ベクトル を考え、この平面内(K = K')の2次元関心領域内にお
ける3次元電流密度ベクトルJ (I, J, K') [= (Jx (I,
J, K'), Jy(I,J, K'), Jz (I, J, K'))T]の擬似2次元
電流密度ベクトル分布(Jx (I, J, K'), Jy (I,J,
K'))T、又は、2次元電流密度ベクトル分布J (I, J,
K') = (Jx (I, J, K'), Jy (I, J,K'))Tを推定する。但
し、電流は平面(x,y, Z)内を支配的に流れていること
を仮定する。
[Equation 29] However, μ (x ', y', z '): Given permeability r: Consider the distance vector from (x', y ', Z) to (x, y, z 0 ), = K ') three-dimensional current density vector J (I, J, K') [= (Jx (I,
J, K '), Jy (I, J, K'), Jz (I, J, K ')) T ] pseudo-two-dimensional current density vector distribution (Jx (I, J, K'), Jy (I , J,
K ')) T , or the two-dimensional current density vector distribution J (I, J,
Estimate K ') = (Jx (I, J, K'), Jy (I, J, K ')) T. However, it is assumed that the electric current is dominantly flowing in the plane (x, y, Z).

【0093】この場合の磁場ベクトルの測定に関して
は、前述の磁場ベクトル検出器を機械的に走査するなど
して、K座標K = K'の2次元関心領域内及びその面内の
十分に広い周辺領域内の電流により生成されると考えら
れる3次元磁場ベクトル分布B(I,J,K0; K')の2成分Bx
(I, J, K0; K')及びBy (I, J, K0;K')を、極力、2次元
関心領域面に対して近距離位置にて測定する必要がある
(すなわち、極力、|K0−K'|を小さく。)。
Regarding the measurement of the magnetic field vector in this case, by mechanically scanning the above-mentioned magnetic field vector detector, a sufficiently wide periphery in the two-dimensional region of interest of K coordinate K = K'and in its plane is obtained. Two-component Bx of three-dimensional magnetic field vector distribution B (I, J, K 0 ; K ') which is considered to be generated by the current in the region
It is necessary to measure (I, J, K 0 ; K ') and By (I, J, K 0 ; K') as close as possible to the 2D region of interest surface.
(That is, make | K 0 −K '| small as much as possible).

【0094】この測定された磁場ベクトルデータに対し
て2次元関心領域外に存在する電流により生成される磁
場成分の低減するべく、平面K=K'内に任意の一方向の
大きさ1の2次元電流密度ベクトルがこの2次元関心領
域内のみに空間的に一様に分布していることを想定し
て、ビオ・サバールの法則[(18)式]を離散デカルト系
(I,J, K)〜(x /Δx, y /Δy, z /Δz)にて電流密度ベク
トル分布を離散化あるいは有限要素近似[電流成分 Jx
(x, y, Z)及びJy (x,y, Z)は、2次元基底関数φJ(I,J,
K',x,y,Z)[節点数は略]を用いて、各々、ΣI,JφJ(I,J,
K',x,y,Z)Jx(I,J,K')及びΣI,JφJ(I,J,K',x,y,Z)Jy(I,
J,K')と内挿される。]した式 B = L J (19) 但し、 B:3次元磁場ベクトルB(I, J, K0; K')の2成分Bx(I,
J, K0; K')及By(I, J, K0; K')の2次元分布からなるベ
クトル J:擬似2次元電流密度ベクトル(Jx (I, J, K'), Jy
(I, J, K'))T、又は、2次元電流密度ベクトルJ(I ,J,
K')の、2成分Jx (I, J, K')及びJy(I,J, K')の2次元
分布からなるベクトル L:B及びJ(I ,J, K')[離散近似]又はJ(x ,y, Z)[有限要
素近似]を関係付けるリード場を表す行列 より、測定の行われた位置(I, J, K0)にて計算される2
次元磁場ベクトルB(I, J, K0; K')の絶対値で表される
窓関数W(I,J,K0; K')を測定された磁場データBx(I, J,
K0; K') 及び By (I, J, K0;K')に掛ける。
In order to reduce the magnetic field component generated by the electric current existing outside the two-dimensional region of interest with respect to the measured magnetic field vector data, 2 of size 1 in any one direction is set in the plane K = K ′. Assuming that the three-dimensional current density vector is spatially and uniformly distributed only within this two-dimensional region of interest, Biot-Savart's law [Eq. (18)] is applied to the discrete Cartesian system.
Discretize the current density vector distribution from (I, J, K) to (x / Δx, y / Δy, z / Δz) or approximate the finite element [current component Jx
(x, y, Z) and Jy (x, y, Z) are two-dimensional basis functions φ J (I, J,
K ', x, y, Z) [the number of nodes is omitted], Σ I, J φ J (I, J,
K ', x, y, Z) Jx (I, J, K') and Σ I, J φ J (I, J, K ', x, y, Z) Jy (I,
J, K ') is interpolated. ] B = LJ (19) where B: two-dimensional component Bx (I, of three-dimensional magnetic field vector B (I, J, K 0 ; K ')
J, K 0 ; K ') and By (I, J, K 0 ; K') vector J: Pseudo two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K '), Jy
(I, J, K ')) T , or a two-dimensional current density vector J (I, J,
K ') vector L: B and J (I, J, K') consisting of a two-dimensional distribution of two components Jx (I, J, K ') and Jy (I, J, K') [discrete approximation] Or, it is calculated at the measured position (I, J, K 0 ) from the matrix representing the lead field that correlates J (x, y, Z) [finite element approximation] 2
Measured magnetic field data Bx (I, J, J, K '; window function W (I, J, K 0 ; K') expressed by absolute value of dimension magnetic field vector B (I, J, K 0 ; K ')
Multiply by K 0 ; K ') and By (I, J, K 0 ; K').

【0095】従って、窓関数の掛けられた磁場測定デー
タW(I, J, K0; K') Bx (I, J, K0;K') 及びW(I,J, K0;
K') By (I, J, K0; K')の空間分布からなるベクトルBW
を用いて、 BW = L J (20) よりベクトルJを推定する。具体的には、最小二乗法に
基づいて推定する際に正則化法を施すことにより、その
推定の安定化を図る。すなわち、正則化パラメータ
αJ1、αJ2、αJ3(正値)を用いて、 RJ (J) = ||BW - LJ||2 + αJ1 ||J||2J2 ||DJ||2 + αJ3 ||DTDJ||2 (21) 但し、D:電流密度ベクトル(Jx (x, y, Z), Jy (x, y,
Z))T成分の2次元分布に関するx, y方向の2次元勾配作
用素の有限差分近似定数又は有限要素近似定数[基底関
数φJ(I,J,K',x,y,Z)(1回以上偏微分可能)より求まる]
から成る行列 DJ:(Jx (x, y, Z), Jy (x, y, Z))Tの2次元勾配の近
似 DTD:電流密度ベクトル(Jx (x, y, Z), Jy (x, y, Z))T
成分の2次元分布に関する2次元ラプラシアンの有限差
分近似定数又は有限要素近似定数[基底関数φJ(I,J,K',
x,y,Z)(2回以上偏微分可能)より求まる]から成る行列 DTDJ:(Jx (x, y, Z), Jy (x, y, Z))Tの2次元ラプラ
シアンの近似 をベクトルJに関して最小化することにより、K座標K =
K' の2次元関心領域内の擬似2次元電流密度ベクトル
(Jx (I, J, K'), Jy (I,J,K'))T又は2次元電流密度ベ
クトル分布J(I,J,K')[=( Jx (I, J, K'), Jy (I, J,
K'))T]が求まる。
Therefore, the magnetic field measurement data W (I, J, K 0 ; K ') Bx (I, J, K 0 ; K') multiplied by the window function and W (I, J, K 0 ;) are obtained.
K ') By (I, J, K 0 ; K') Vector B W consisting of spatial distribution
Is used to estimate the vector J from B W = LJ (20). Specifically, the estimation is stabilized by applying a regularization method when estimating based on the least squares method. That is, using the regularization parameters α J1 , α J2 , α J3 (positive values), R J (J) = || B W -LJ || 2 + α J1 || J || 2 + α J2 || DJ || 2 + α J3 || D T DJ || 2 (21) where D: current density vector (Jx (x, y, Z), Jy (x, y,
Z)) Finite difference approximation constant or finite element approximation constant of the two-dimensional gradient operator in the x and y directions regarding the two-dimensional distribution of the T component [Basis function φ J (I, J, K ', x, y, Z) (1 Can be partially differentiated more than once)
From consisting Matrix DJ: (Jx (x, y , Z), Jy (x, y, Z)) approximation of a two-dimensional gradient of T D T D: current density vector (Jx (x, y, Z ), Jy ( x, y, Z)) T
2D Laplacian finite difference approximation constant or finite element approximation constant [Basis function φ J (I, J, K ',
x, y, Z) (determined from two or more partial differentiations)] D T DJ: (Jx (x, y, Z), Jy (x, y, Z)) Approximation of two-dimensional Laplacian of T By minimizing with respect to the vector J, the K coordinate K =
Pseudo two-dimensional current density vector in the two-dimensional region of interest of K '
(Jx (I, J, K '), Jy (I, J, K')) T or two-dimensional current density vector distribution J (I, J, K ') [= (Jx (I, J, K') , Jy (I, J,
K ')) T ] is obtained.

【0096】この様に、3次元関心空間(I, J, K)内の
各K座標K = K' の2次元関心領域内にて、擬似2次元
電流密度ベクトル分布(Jx (I, J, K'),Jy(I, J, K'))T
又は2次元電流密度ベクトル分布J(I,J,K')[=(Jx (I,
J, K'), Jy (I, J,K'))T]を推定することにより、3次
元関心空間内の擬似2次元電流密度ベクトル(Jx(I, J,
K), Jy (I, J, K))T及び2次元電流密度ベクトル分布J
(I,J,K)[=(Jx(I, J, K), Jy(I, J, K))T]が求まる。
In this way, the pseudo two-dimensional current density vector distribution (Jx (I, J, K K '), Jy (I, J, K')) T
Or two-dimensional current density vector distribution J (I, J, K ') [= (Jx (I,
J, K '), Jy (I, J, K')) T ] by estimating the pseudo two-dimensional current density vector (Jx (I, J, J,
K), Jy (I, J, K)) T and two-dimensional current density vector distribution J
(I, J, K) [= (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K)) T ] is obtained.

【0097】又、3次元関心空間内の擬似2次元電流密
度ベクトル(Jx (I, J, K), Jy (I,J, K))T及び2次元電
流密度ベクトル分布J(I,J,K)[=(Jx(I,J, K), Jy (I, J,
K))T]は、3次元導電率空間分布を求める場合と同様
に、3次元関心領域内の各K座標の2次元関心領域内に
て成立する方程式を全て連立し、2次元電流密度ベクト
ル(Jx(I,J, K), Jy (I, J, K))T成分の3次元空間分布
に関する3次元勾配作用素D'を用いて正則化して推定す
ることも可能である。この場合、(21)式中のD'J及びD'T
D'Jは、各々、(Jx(I, J, K), Jy (I,J, K))Tの2成分の
3次元空間分布の3次元勾配及び3次元ラプラシアンで
ある。
Further, the pseudo two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K)) T and the two-dimensional current density vector distribution J (I, J, K) [= (Jx (I, J, K), Jy (I, J,
K)) T ] is a two-dimensional current density vector that is the same as in the case of obtaining the three-dimensional conductivity spatial distribution, and that all equations that are valid in the two-dimensional region of interest for each K coordinate in the three-dimensional region of interest are simultaneous. (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K)) It is also possible to perform regularization and estimation by using a three-dimensional gradient operator D ′ regarding the three-dimensional spatial distribution of the T component. In this case, D'J and D' T in equation (21)
D′ J is the three-dimensional gradient and the three-dimensional Laplacian of the two-component three-dimensional spatial distribution of (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K)) T , respectively.

【0098】又、各K座標K = K'の2次元関心領域内に
て、擬似2次元電流密度ベクトル分布(Jx (I, J, K'),
Jy (I,J,K'))Tの時系列又は2次元電流密度ベクトル分
布J (I, J, K') = (Jx (I, J, K'), Jy (I, J,K'))T
時系列を推定する場合は、上記の3次元磁場ベクトルB
(I, J, K0; K')の2成分Bx(I, J, K0; K')及By(I, J, K
0; K')の2次元分布の時系列が測定された各時間におい
て成立する方程式を全て連立し、各2次元電流密度ベク
トル(Jx(I,J, K'), Jy (I, J, K'))T成分分布の時系列
に関して、時系列そのものや時系列の時間方向の1階の
偏微分や2階の偏微分の2乗ノルム [各々にかかる正
則化パラメータをαJ4とαJ5とする] を用いた正則化
を施すことがある。この場合、各時間の2次元電流密度
ベクトル(Jx(I,J, K'), Jy (I, J, K'))T成分分布の上
記2次元勾配や2次元ラプラシアンの2乗ノルムが使用
されて正則化されることがある。
In the two-dimensional region of interest at each K coordinate K = K ', the pseudo two-dimensional current density vector distribution (Jx (I, J, K'),
Jy (I, J, K ')) T time series or two-dimensional current density vector distribution J (I, J, K') = (Jx (I, J, K '), Jy (I, J, K') )) When estimating the time series of T , the above three-dimensional magnetic field vector B
(I, J, K 0; K ') 2 component Bx of (I, J, K 0; K')及By (I, J, K
All the equations that hold at each time when the time series of the two-dimensional distribution of 0 ; K ') are measured are simultaneous, and each two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K'), Jy (I, J, K ')) Regarding the time series of the T component distribution, the time series itself or the first-order partial derivative of the time series in the time direction or the square norm of the second-order partial derivative [Regularization parameters for each are α J4 and α J5 To be used]. In this case, the above two-dimensional gradient of the two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K '), Jy (I, J, K')) T distribution of each time and the square norm of the two-dimensional Laplacian are used. It may be made regular.

【0099】又、3次元関心領域内の擬似2次元電流密
度ベクトル(Jx (I, J, K'), Jy (I,J,K'))Tの時系列又
は2次元電流密度ベクトルJ (I, J, K') = (Jx (I, J,
K'),Jy (I, J,K'))Tの時系列を推定する場合は、上記の
3次元磁場ベクトルB(I, J,K0; K)の2成分Bx(I, J,
K0; K)及びBy(I, J, K0; K)の2次元分布の時系列が測
定された各時間において成立する方程式を全て連立し、
各2次元電流密度ベクトル(Jx(I,J, K), Jy (I, J, K))
T成分の3次元空間分布の時系列に関して、時系列その
ものや時系列の時間方向の1階の偏微分や2階の偏微分
の2乗ノルム [各々にかかる正則化パラメータをαJ4
とαJ5とする] を用いた正則化を施すことがある。こ
の場合、各時間の2次元電流密度ベクトル(Jx(I,J,
K'), Jy (I, J, K'))T成分の3次元空間分布の上記3次
元勾配や3次元ラプラシアンの2乗ノルムが使用されて
正則化されることがある。
Further, a pseudo two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K '), Jy (I, J, K')) T in the three-dimensional region of interest or a two-dimensional current density vector J ( I, J, K ') = (Jx (I, J,
K '), Jy (I, J, K')) When estimating the time series of T, the above three-dimensional magnetic field vector B (I, J, K 0 ; 2 -component Bx (I, J of the K),
K 0 ; K) and By (I, J, K 0 ; K) are all simultaneous equations that hold at each time when the time series of the two-dimensional distribution is measured,
Two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K))
With respect time series of three-dimensional spatial distribution of the T component, the regularization parameter according to the square norm [each of first-order partial derivative and second-order partial differential in the time direction of the time series itself or chronological alpha J4
And α J5 ]]. In this case, the two-dimensional current density vector (Jx (I, J,
K ′), Jy (I, J, K ′)) The three-dimensional gradient of the three-dimensional spatial distribution of the T component or the square norm of the three-dimensional Laplacian may be used for regularization.

【0100】正則化パラメータαJ1・αJ2・αJ3は、各
時間において、電流密度ベクトルの分布にかかる行列が
数値解析的に充分に正定値となる様に大きい値に調節さ
れる、又は、測定された磁場ベクトル分布データの精度
(SN比)により調節される(SN比が高い場合に小さく、SN
比が低い場合に大きく)ことがある。これに準じて、例
えば、そのSNパワー比に反比例させることがある。)。
The regularization parameter α J1 , α J2 , α J3 is adjusted to a large value such that the matrix relating to the distribution of the current density vector is sufficiently positive definite numerically at each time, or Accuracy of measured magnetic field vector distribution data
Adjusted by (SN ratio) (small when SN ratio is high, SN
It may be large when the ratio is low). According to this, for example, it may be inversely proportional to the SN power ratio. ).

【0101】正則化パラメータαJ4・αJ5は、各時間に
おいて、電流密度ベクトルの分布にかかる行列が数値解
析的に充分に正定値となる様に大きい値に調節される、
又は、測定された磁場ベクトル分布データの時間方向の
変化量の精度(SN比)により調節される(SN比が高い時間
に小さく、SN比が低い時間に大きく)ことがある。これ
に準じて、例えば、そのSNパワー比に反比例させること
がある。)。
The regularization parameters α J4 and α J5 are adjusted to large values such that the matrix relating to the distribution of the current density vector is sufficiently positive definite numerically at each time.
Alternatively, it may be adjusted by the accuracy (SN ratio) of the amount of change in the measured magnetic field vector distribution data in the time direction (small when the SN ratio is high and large when the SN ratio is low). According to this, for example, it may be inversely proportional to the SN power ratio. ).

【0102】又、正則化パラメータαJ1・αJ2・α
J3は、各時間において、かかる電流密度ベクトル成分の
分布ごとに異なるものとして実現されることがあり、結
果的に、電流密度ベクトルの分布にかかる行列が数値解
析的に充分に正定値となる様に大きい値に調節される、
又は、測定された磁場ベクトルの2成分分布データの精
度(SN比)により調節されることがある(SN比が高い磁場
ベクトル成分分布の方向と直交する方向の電流密度ベク
トル成分の分布に対して小さく、SN比が低い磁場ベクト
ル成分分布の方向と直交する方向の電流密度ベクトル成
分の分布に対して大きく、これに準じて、例えば、磁場
ベクトルの各2成分分布データのSNパワー比に反比例さ
せることがある。)。これに準じて、測定された磁場ベ
クトルの2成分分布データのSNパワー比から評価される
成分依存性の正則化パラメータ値と磁場ベクトル分布そ
のもののSNパワー比から評価される正則化パラメータ値
とを重要度の重み付けを行った上で算出される積に比例
する値とすることがある。
Further, the regularization parameter α J1 · α J2 · α
J3 may be realized as different for each distribution of the current density vector component at each time, and as a result, the matrix for the distribution of the current density vector may have a positive definite value by numerical analysis. Adjusted to a large value,
Or, it may be adjusted by the accuracy (SN ratio) of the measured two-component distribution data of the magnetic field vector (for the distribution of the current density vector component in the direction orthogonal to the direction of the magnetic field vector component distribution with a high SN ratio). It is small and large with respect to the distribution of the current density vector component in the direction orthogonal to the direction of the magnetic field vector component distribution with a low SN ratio. Sometimes.). According to this, the regularization parameter value of the component dependence evaluated from the SN power ratio of the two-component distribution data of the measured magnetic field vector and the regularization parameter value evaluated from the SN power ratio of the magnetic field vector distribution itself are calculated. It may be a value proportional to the product calculated after weighting the importance.

【0103】又、正則化パラメータαJ4・αJ5は、各時
間において、かかる電流密度ベクトル成分の分布ごとに
異なるものとして実現されることがあり、結果的に、電
流密度ベクトルの分布にかかる行列が数値解析的に充分
に正定値となる様に大きい値に調節される、又は、測定
された磁場ベクトルの2成分分布データの時間方向の変
化量の精度(SN比)により調節されることがある(直交す
る方向の電流密度ベクトル成分分布の時系列に対して、
磁場ベクトル成分分布の時間方向の変化量のSN比が高い
時間において小さく、磁場ベクトル成分分布の時間方向
の変化量のSN比が低い時間において大きく、これに準じ
て、例えば、磁場ベクトルの各2成分分布データの時間
方向の変化量のSNパワー比に反比例させることがあ
る。)。これに準じて、測定された磁場ベクトルの2成
分分布データの時間方向の変化量のSNパワー比から評価
される時間及び方向に依存する正則化パラメータ値と磁
場ベクトル分布の時間方向の変化量のSNパワー比から評
価される正則化パラメータ値とを重要度の重み付けを行
った上で算出される積に比例する値とすることがある。
Further, the regularization parameters α J4 and α J5 may be realized as different for each distribution of the current density vector component at each time, and as a result, the matrix relating to the distribution of the current density vector may be obtained. Can be adjusted to a large value so that it becomes a positive definite value numerically, or it can be adjusted according to the accuracy (SN ratio) of the amount of change of the two-component distribution data of the measured magnetic field vector in the time direction. Some (for a time series of current density vector component distribution in the orthogonal direction,
It is small when the SN ratio of the amount of change in the magnetic field vector component distribution in the time direction is high, and is large when the SN ratio of the amount of change in the magnetic field vector component distribution in the time direction is low. It may be inversely proportional to the SN power ratio of the amount of change in the component distribution data in the time direction. ). According to this, the regularization parameter value that depends on the time and the direction evaluated from the SN power ratio of the change amount of the two-component distribution data of the measured magnetic field vector in the time direction and the change amount of the magnetic field vector distribution in the time direction are calculated. The regularization parameter value evaluated from the SN power ratio may be a value proportional to the product calculated by weighting the importance.

【0104】又、正則化パラメータαJ1・αJ2・α
J3は、各時間において、空間的に変化するものとして実
現されることもあり、結果的に、各関心点の電流密度ベ
クトルにかかる局所行列が数値解析的に充分に正定値と
なる様に大きい値に調節される。又、測定された各磁場
ベクトルデータの精度(SN比)により調節され(SN比が
高い場合に小さく、SN比が低い場合に大きく、これに準
じて、例えば、磁場ベクトルデータのSNパワー比に反比
例させることがある。)、且つ、電流密度ベクトルと各
磁場ベクトルとの距離の4乗に比例させることがある。
これに準じて、各関心点の電流密度ベクトルにかかる正
則化パラメータαJ1・αJ2・αJ3は、各磁場ベクトルデ
ータのSNパワー比から評価される正則化パラメータ値と
各磁場ベクトルとの距離で決まる正則化パラメータ値と
を重要度の重み付けを行った上で算出される積に比例す
る値とすることがある。
The regularization parameter α J1 · α J2 · α
J3 may be realized as spatially varying at each time, and as a result, the local matrix of the current density vector at each interest point is numerically sufficiently large so as to be positive definite. The value is adjusted. In addition, it is adjusted according to the accuracy (SN ratio) of each measured magnetic field vector data (small when the SN ratio is high, large when the SN ratio is low, according to this, for example, the SN power ratio of the magnetic field vector data It may be inversely proportional) and may be proportional to the fourth power of the distance between the current density vector and each magnetic field vector.
According to this, the regularization parameter α J1 , α J2 , α J3 applied to the current density vector of each interest point is the distance between the regularization parameter value evaluated from the SN power ratio of each magnetic field vector data and each magnetic field vector. In some cases, the regularization parameter value determined by is weighted with importance and is proportional to the product calculated.

【0105】又、正則化パラメータαJ4・αJ5は、各時
間において、空間的に変化するものとして実現されるこ
ともあり、結果的に、各関心点の電流密度ベクトルにか
かる局所行列が数値解析的に充分に正定値となる様に大
きい値に調節される。又、測定された各磁場ベクトルデ
ータの時間方向の変化量の精度(SN比)により調節され
(SN比が高い時間に小さく、SN比が低い時間に大きく、
これに準じて、例えば、そのSNパワー比に反比例させる
ことがある。)、且つ、電流密度ベクトルと各磁場ベク
トルとの距離の4乗に比例させることがある。これに準
じて、各関心点の電流密度ベクトルにかかる正則化パラ
メータαJ4・αJ5は、各磁場ベクトルデータの時間方向
の変化量のSNパワー比から評価される正則化パラメータ
値と各磁場ベクトルとの距離で決まる正則化パラメータ
値とを重要度の重み付けを行った上で算出される積に比
例する値とすることがある。
Further, the regularization parameters α J4 and α J5 may be realized as spatially varying at each time, and as a result, the local matrix applied to the current density vector of each interest point becomes a numerical value. It is adjusted to a large value so that it will be a positive definite value analytically. Also, it is adjusted by the accuracy (SN ratio) of the amount of change of each measured magnetic field vector data in the time direction (small when the SN ratio is high, large when the SN ratio is low,
According to this, for example, it may be inversely proportional to the SN power ratio. ), And may be proportional to the fourth power of the distance between the current density vector and each magnetic field vector. According to this, the regularization parameter α J4 · α J5 applied to the current density vector of each interest point is the regularization parameter value and each magnetic field vector evaluated from the SN power ratio of the change amount of each magnetic field vector data in the time direction. The regularization parameter value determined by the distance between and may be a value proportional to the product calculated after weighting the importance.

【0106】又、正則化パラメータαJ1・αJ2・α
J3は、各時間において、上記の如く空間的に変化するも
のとして、且つ、かかる電流密度ベクトル成分ごとに異
なるものとして実現されることもあり、結果的に、各関
心点の電流密度ベクトルにかかる局所行列が数値解析的
に充分に正定値となる様に大きい値に調節される、又
は、測定された各磁場ベクトルの2成分データの精度(S
N比)により調節されることがある(SN比が高い磁場ベク
トル成分方向と直交する方向の電流密度ベクトル成分に
対して小さく、SN比が低い磁場ベクトル成分方向と直交
する方向の電流密度ベクトル成分に対して大きく、これ
に準じて、例えば、磁場ベクトルの各2成分データのSN
パワー比に反比例させることがある。)。これに準じ
て、各関心点の各電流密度ベクトル成分にかかる正則化
パラメータαJ1・αJ2・αJ3は、測定された各磁場ベク
トルの2成分データのSNパワー比から評価される成分依
存性の正則化パラメータ値と、各磁場ベクトルとの距離
で決まる正則化パラメータ値と、各磁場ベクトルそのも
ののSNパワー比から評価される正則化パラメータ値と
を、重要度の重み付けを行った上で算出される積に比例
する値とすることがある。
Further, the regularization parameter α J1 · α J2 · α
J3 may be realized as spatially varying at each time as described above and different for each current density vector component. As a result, the current density vector of each interest point The local matrix is adjusted to a large value so that it is positively definite in terms of numerical analysis, or the accuracy of the two-component data of each measured magnetic field vector (S
It may be adjusted by the (N ratio) (current density vector component in the direction orthogonal to the magnetic field vector component direction with a low SN ratio, which is smaller than the current density vector component in the direction orthogonal to the magnetic field vector component direction with a high SN ratio) Is larger than, for example, SN of each two-component data of the magnetic field vector according to this
It may be inversely proportional to the power ratio. ). According to this, the regularization parameter α J1 · α J2 · α J3 for each current density vector component of each interest point is the component dependence evaluated from the SN power ratio of the two component data of each measured magnetic field vector. The regularization parameter value of, the regularization parameter value determined by the distance from each magnetic field vector, and the regularization parameter value evaluated from the SN power ratio of each magnetic field vector are calculated after weighting the importance. It may be a value proportional to the product.

【0107】また、正則化パラメータαJ4・αJ5は、各
時間において、上記の如く空間的に変化するものとし
て、且つ、かかる電流密度ベクトル成分ごとに異なるも
のとして実現されることがあり、結果的に、各関心点の
電流密度ベクトルにかかる局所行列が数値解析的に充分
に正定値となる様に大きい値に調節される、又は、測定
された各磁場ベクトルの2成分データの時間方向の変化
量の精度(SN比)により調節されることがある(直交する
方向の電流密度ベクトル成分の時系列に対して、磁場ベ
クトル成分の時間方向の変化量のSN比が高い時間におい
て小さく、磁場ベクトル成分の時間方向の変化量のSN比
が低い時間において大きく、これに準じて、例えば、磁
場ベクトルの各2成分データの時間方向の変化量のSNパ
ワー比に反比例させることがある。)。これに準じて、
各関心点の各電流密度ベクトル成分にかかる正則化パラ
メータαJ4・αJ5は、測定された各磁場ベクトルの2成
分データの時間方向の変化量のSNパワー比から評価され
る時間及び方向に依存する正則化パラメータ値と、各磁
場ベクトルとの距離で決まる正則化パラメータ値と、各
磁場ベクトルの時間方向の変化量のSNパワー比から評価
される正則化パラメータ値とを、重要度の重み付けを行
った上で算出される積に比例する値とすることがある。
Moreover, the regularization parameters α J4 and α J5 may be realized as spatially varying as described above at each time and different for each current density vector component. Therefore, the local matrix applied to the current density vector of each interest point is adjusted to a large value so as to be sufficiently positive definite numerically, or the measured two-component data of each magnetic field vector is changed in the time direction. It may be adjusted depending on the accuracy of the change amount (SN ratio). (For the time series of the current density vector component in the orthogonal direction, the change amount of the magnetic field vector component in the time direction is small when the SN ratio is high and the magnetic field is small. It is large when the SN ratio of the change amount of the vector component in the time direction is low, and accordingly, for example, it may be inversely proportional to the SN power ratio of the change amount of the two component data of the magnetic field vector in the time direction. There.). According to this,
The regularization parameters α J4 and α J5 for each current density vector component at each interest point depend on the time and direction evaluated from the SN power ratio of the change amount of the two-component data of each measured magnetic field vector in the time direction. The regularization parameter value to be determined, the regularization parameter value determined by the distance from each magnetic field vector, and the regularization parameter value evaluated from the SN power ratio of the change amount of each magnetic field vector in the time direction are weighted with importance. It may be a value proportional to the product calculated by performing the calculation.

【0108】技法2(3次元、又は、2次元磁場ベクト
ルの3次元空間分布の測定が可能である場合に使用する
技法)
Technique 2 (a technique used when the three-dimensional or three-dimensional spatial distribution of the two-dimensional magnetic field vector can be measured)

【0109】技法2-1:3次元関心空間を直接に対象
とする場合 3次元空間(I, J, K')内にある、3次元関心空間(I,J,
K')及びその空間を含み物体表面にまで及ぶ十分に広い
空間内に存在しうる電流密度ベクトル分布として、3次
元電流密度ベクトルJ(I,J, K') [= (Jx (I, J, K'), Jy
(I, J, K'),Jz(I, J, K'))T]の3次元空間分布、又
は、2次元電流密度ベクトルJ(I,J, K') [=(Jx (I, J,
K'), Jy (I, J, K'))T]の3次元空間分布により、任意
z座標z=z 0(≠Z)[K=K0(≠K')]に生成される3次元
磁場ベクトルB(I, J, K0) [= (Bx (I,J, K0),By(I, J,
K0), Bz (I, J, K0))T]の3次元空間分布又はその2成
分Bx(I,J, K0)及びBy (I, J, K0)の3次元分布を測定
し、連続なデカルト座標系(x, y,z)にて表されるビオ・
サバールの法則
Technique 2-1: Directly targeting a 3D space of interest
And when 3D space of interest (I, J, K ') in 3D space (I, J, K')
K ') and its space are wide enough to extend to the surface of the object
As a current density vector distribution that can exist in space, a cubic
Original current density vector J (I, J, K ') [= (Jx (I, J, K'), Jy
 (I, J, K '), Jz (I, J, K'))T] Three-dimensional spatial distribution,
Is the two-dimensional current density vector J (I, J, K ') [= (Jx (I, J,
K '), Jy (I, J, K'))T], 3D spatial distribution
z coordinate z = z 0(≠ Z) [K = K0(≠ K ')] generated in three dimensions
Magnetic field vector B (I, J, K0) [= (Bx (I, J, K0), By (I, J,
K0), Bz (I, J, K0))T3D spatial distribution of
Min Bx (I, J, K0) And By (I, J, K0) 3D distribution is measured
Then, the biot represented by the continuous Cartesian coordinate system (x, y, z)
Savart's law

【数30】 但し、μ(x', y', z'):与えられる透磁率 r:(x', y', z')から(x, y, z0)までの距離ベクトル を考え、3次元電流密度ベクトルJ (I, J, K') [= (Jx
(I, J, K'), Jy (I, J,K'), Jz (I, J, K'))T]、又は、
その擬似2次元電流密度ベクトル(Jx(I,J, K'),Jy (I,
J, K'))T、又は、2次元電流密度ベクトルJ (I, J, K')
[= (Jx (I, J,K'),Jy (I, J, K'))T]の、3次元空間分
布を推定する。基本的には、電流は平面(x, y, Z)内を
支配的に流れていることを仮定する。
[Equation 30] However, μ (x ', y', z '): Given permeability r: Considering the distance vector from (x', y ', z') to (x, y, z 0 ) 3D current density Vector J (I, J, K ') [= (Jx
(I, J, K '), Jy (I, J, K'), Jz (I, J, K ')) T ], or
The pseudo two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K '), Jy (I,
J, K ')) T , or two-dimensional current density vector J (I, J, K')
Estimate the three-dimensional spatial distribution of [= (Jx (I, J, K '), Jy (I, J, K')) T ]. Basically, it is assumed that the current is dominant in the plane (x, y, Z).

【0110】この場合の磁場ベクトルの測定に関して
は、前述の磁場ベクトル検出器を機械的に走査するなど
して、3次元関心空間内及びその空間を含む十分に広い
空間内の電流により生成されると考えられる、3次元磁
場ベクトルB(I,J,K0) [= (Bx(I, J, K0), By (I, J,
K0), Bz(I, J,K0))T]の3次元空間分布、又は、その2
成分Bx (I, J, K0)及びBy(I, J,K0)の3次元空間分布
を、極力、その3次元関心空間に対して近距離位置にて
測定する必要がある (すなわち、極力、|K0−K'|を小さ
く。)。
Regarding the measurement of the magnetic field vector in this case, it is generated by the current in the three-dimensional space of interest and in a sufficiently wide space including the space by mechanically scanning the magnetic field vector detector described above. Three-dimensional magnetic field vector B (I, J, K 0 ) [= (Bx (I, J, K 0 ), By (I, J,
Three-dimensional spatial distribution of K 0 ), Bz (I, J, K 0 )) T ], or 2
It is necessary to measure the three-dimensional spatial distribution of the components Bx (I, J, K 0 ) and By (I, J, K 0 ) at the shortest distance to the three-dimensional space of interest as much as possible (ie, Minimize | K 0 −K '| as much as possible.)

【0111】この測定された磁場ベクトルデータに対し
て、その3次元関心空間外に存在する電流により生成さ
れる磁場成分を低減するべく、任意の一方向の大きさ1
の3次元電流密度ベクトルが、その3次元関心空間内の
みに一様に分布していることを想定して、ビオ・サバー
ルの法則[(22)式]を離散デカルト座標系(I,J, K)〜(x/
Δx, y /Δy, z /Δz)にて電流密度ベクトルに関して離
散化あるいは有限要素近似[電流成分Jx(x,y,Z)、Jy(x,
y,Z)、及び、Jz(x,y,Z)は、3次元基底関数φJ(I,J,K',
x,y,Z)[節点数は略]を用いて、各々、ΣI,J,K'φJ(I,J,
K',x,y,Z)Jx(I,J,K')、ΣI,J,K'φJ(I,J,K',x,y,Z)Jy
(I,J,K')、及び、ΣI,J,K'φJ(I,J,K',x,y,Z)Jz(I,J,
K')と内挿される。]した式 B = L J (23) 但し、 B:3次元磁場ベクトルB(I, J, K0)の3成分Bx (I, J,
K0)、By (I, J, K0)及びBz (I, J, K0)、又は、3次元
磁場ベクトルB(I, J, K0)の2成分Bx(I, J, K0)及びBy
(I, J, K0)、の3次元空間分布からなるベクトル J:3次元電流密度ベクトルJ (I, J, K')の3成分Jx
(I, J, K')、Jy (I,J, K')及びJz (I, J, K')の3次元
空間分布からなるベクトル、又は、その擬似2次元電流
密度ベクトル(Jx (I, J, K'), Jy (I, J,K'))T又は2次
元電流密度ベクトルJ (I, J, K')の2成分Jx (I, J,
K')及びJy (I, J, K')の3次元空間分布からなるベクト
ル L:B及びJ (I, J, K')[離散近似]又はJ (x, y, Z)[有限
要素近似]を関係付けるリード場を表す行列 より、測定の行われた位置(I, J, K0)にて計算される磁
場ベクトルB(I, J, K0)の絶対値で表される窓関数W(I,
J,K0)を測定された磁場データBx (I, J, K0)、By(I, J,
K0)、Bz(I,J, K0)に掛ける。
With respect to the measured magnetic field vector data, in order to reduce the magnetic field component generated by the electric current existing outside the three-dimensional space of interest, the magnitude 1 in any one direction is reduced.
Assuming that the three-dimensional current density vector of is uniformly distributed only in the three-dimensional space of interest, Biot-Savart's law [Equation (22)] is applied to the discrete Cartesian coordinate system (I, J, K) ~ (x /
Δx, y / Δy, z / Δz) Discretization or finite element approximation about the current density vector [current component Jx (x, y, Z), Jy (x,
y, Z) and Jz (x, y, Z) are three-dimensional basis functions φ J (I, J, K ',
x, y, Z) [Number of nodes is omitted], Σ I, J, K ' φ J (I, J,
K ', x, y, Z) Jx (I, J, K'), Σ I, J, K ' φ J (I, J, K', x, y, Z) Jy
(I, J, K ') and Σ I, J, K' φ J (I, J, K ', x, y, Z) Jz (I, J,
K ') is interpolated. ] B = LJ (23) where B: three-dimensional magnetic field vector B (I, J, K 0 ) Bx (I, J,
K 0 ), By (I, J, K 0 ), and Bz (I, J, K 0 ), or the two-component Bx (I, J, K 0 ) of the three-dimensional magnetic field vector B (I, J, K 0 ). ) And By
Vector J consisting of the three-dimensional spatial distribution of (I, J, K 0 ): Three-dimensional current density vector J (I, J, K ') with three components Jx
A vector consisting of the three-dimensional spatial distribution of (I, J, K '), Jy (I, J, K') and Jz (I, J, K '), or its pseudo two-dimensional current density vector (Jx (I , J, K '), Jy (I, J, K')) T or two-dimensional component Jx (I, J, K ') of the two-dimensional current density vector J (I, J, K')
Vector L: B and J (I, J, K ') [discrete approximation] or J (x, y, Z) [finite element] consisting of three-dimensional spatial distribution of K') and Jy (I, J, K ') The window representing the absolute value of the magnetic field vector B (I, J, K 0 ) calculated at the measured position (I, J, K 0 ) from the matrix representing the lead field Function W (I,
J, K 0) to measure the magnetic field data Bx (I, J, K 0 ), By (I, J,
Multiply by K 0 ), Bz (I, J, K 0 ).

【0112】従って、窓関数の掛けられた3つの磁場測
定データW(I, J, K0) Bx (I, J, K0)、 W(I,J,K0) By
(I, J, K0)及びW(I, J, K0) Bz (I, J, K0)、又は、2
つの磁場測定データW(I,J,K0) Bx (I, J, K0)及び W(I,
J, K0) By (I, J, K0)の空間分布からなるベクトルBW
を用いて、 BW = L J (24) よりベクトルJを推定する。具体的には、最小二乗法に
基づいて推定する際に正則化法を施すことにより、その
推定の安定化を図る。すなわち、正則化パラメータ
αJ1、αJ2、αJ3(正値)を用いて、 RJ (J)=||BW - LJ||2J1||J||2J2||D'J||2J3||D'D'J||2 (25) 但し、 D':ベクトルJが3次元電流密度ベクトルJ (x, y, Z) の3成分Jx (x, y, Z)、Jy (x, y, Z)及びJz (x, y, Z)
の3次元空間分布(I, J, K')から成る場合、これら3成
分に関するx, y, z方向の3次元勾配作用素の有限差分
近似定数又は有限要素近似定数[基底関数φJ(I,J,K',x,
y,Z)(1回以上偏微分可能)より求まる]からなる行列、
又、ベクトルJが3次元電流密度ベクトルJ(x, y, Z)の
擬似2次元電流密度ベクトル(Jx (x, y, Z), Jy (x, y,
Z))T又は2次元電流密度ベクトルJ(x,y,Z)の2成分Jx
(x,y, Z)及びJy (x, y, Z)の3次元空間分布(I, J, K')
から成る場合、これら2成分に関するx, y, z方向の
3次元勾配作用素の有限差分近似定数又は有限要素近似
定数[基底関数φJ(I,J,K',x,y,Z)(1回以上偏微分可能)
より求まる]からなる行列 D'TD':ベクトルJが3次元電流密度ベクトルJ (x, y,
Z)の3成分Jx (x, y,Z)、Jy (x, y,Z)及びJz (x, y, Z)
の3次元空間分布(I, J, K')から成る場合、これら3成
分に関する3次元ラプラシアン作用素の有限差分近似定
数又は有限要素近似定数[基底関数φJ(I,J,K',x,y,Z)
(2回以上偏微分可能)より求まる]からなる行列、又、
ベクトルJが3次元電流密度ベクトルJ(x, y, Z)の擬似
2次元電流密度ベクトル(Jx (x, y, Z), Jy (x, y, Z))
T又は2次元電流密度ベクトルJ(x,y,Z)の2成分Jx (x,
y, Z)及びJy (x, y, Z)の3次元空間分布(I, J, K')か
ら成る場合、これら2成分に関する3次元ラプラシアン
作用素の有限差分近似定数又は有限要素近似定数[基底
関数φJ(I,J,K',x,y,Z)(2回以上偏微分可能)より求ま
る]からなる行列をベクトルJに関して最小化することに
より、3次元関心空間内の、3次元電流密度ベクトルJ
(I, J, K') [= (Jx (I, J, K'), Jy(I,J, K'), Jz (I,
J, K'))T]、又は、その擬似2次元電流密度ベクトル(Jx
(I, J, K'), Jy (I,J,K'))T、又は、2次元電流密度ベ
クトルJ (I, J, K') [= (Jx (I, J, K'), Jy (I, J,
K')) T]の3次元空間分布が求まる。
Therefore, the three magnetic field measurements multiplied by the window function
Constant data W (I, J, K0) Bx (I, J, K0), W (I, J, K0) By
(I, J, K0) And W (I, J, K0) Bz (I, J, K0), Or 2
Magnetic field measurement data W (I, J, K0) Bx (I, J, K0) And W (I,
 J, K0) By (I, J, K0) Vector B consisting of the spatial distribution ofW
Using, BW = L J (24) Estimate the vector J from. Specifically, the least squares method
By applying the regularization method when estimating based on
Stabilize the estimation. That is, the regularization parameter
αJ1, ΑJ2, ΑJ3(Positive value) RJ(J) = || BW-LJ ||2+ αJ1|| J ||2+ αJ2|| D'J ||2+ αJ3|| D'D'J ||2  (twenty five) However, D ': Vector J is three-dimensional current density vector J (x, y, Z) 3 components of Jx (x, y, Z), Jy (x, y, Z) and Jz (x, y, Z)
If the three-dimensional spatial distribution (I, J, K ') of
Finite difference of 3D gradient operator in x, y, z directions with respect to minutes
Approximation constant or finite element approximation constant [Basis function φJ(I, J, K ', x,
y, Z) (which can be partially differentiated more than once)]
Vector J is the three-dimensional current density vector J (x, y, Z)
Pseudo two-dimensional current density vector (Jx (x, y, Z), Jy (x, y,
 Z))TOr the two-component Jx of the two-dimensional current density vector J (x, y, Z)
Three-dimensional spatial distribution (I, J, K ') of (x, y, Z) and Jy (x, y, Z)
In the x, y, z directions for these two components
Finite difference approximation constant or finite element approximation of three-dimensional gradient operator
Constant [basis function φJ(I, J, K ', x, y, Z) (Partial differentiation is possible more than once)
Matrix obtained from D 'TD ': Vector J is three-dimensional current density vector J (x, y,
Z) three components Jx (x, y, Z), Jy (x, y, Z) and Jz (x, y, Z)
If the three-dimensional spatial distribution (I, J, K ') of
Finite-Difference Approximation of 3-D Laplacian Operators for Minutes
Number or finite element approximation constant [basis function φJ(I, J, K ', x, y, Z)
Matrix obtained from (can be partially differentiated more than once), or
Vector J is a pseudo of three-dimensional current density vector J (x, y, Z)
Two-dimensional current density vector (Jx (x, y, Z), Jy (x, y, Z))
TOr two-dimensional current density vector J (x, y, Z) two component Jx (x,
y, Z) and Jy (x, y, Z) three-dimensional spatial distribution (I, J, K ')
3D Laplacian for these two components
Finite difference approximation constant of operator or finite element approximation constant [base
Function φJCalculated from (I, J, K ', x, y, Z) (partially differentiable more than once)
To minimize the matrix of
From the three-dimensional space of interest, the three-dimensional current density vector J
(I, J, K ') [= (Jx (I, J, K'), Jy (I, J, K '), Jz (I,
J, K '))T] Or its pseudo two-dimensional current density vector (Jx
 (I, J, K '), Jy (I, J, K'))T, Or two-dimensional current density
Cutle J (I, J, K ') [= (Jx (I, J, K'), Jy (I, J,
K ')) T] The three-dimensional spatial distribution of

【0113】又、3次元関心領域内の、3次元電流密度
ベクトルJ (I, J, K') [= (Jx (I,J, K'), Jy(I,J,
K'), Jz (I, J, K'))T]の時系列、又は、その擬似2次
元電流密度ベクトル(Jx (I, J, K'), Jy (I,J,K'))T
時系列、又は、2次元電流密度ベクトルJ (I, J, K')
[= (Jx (I, J, K'), Jy (I, J, K'))T] の時系列を推定
する場合は、上記の3次元磁場ベクトルB(I, J, K0)の
3成分Bx (I, J, K0)、By(I, J, K0)及びBz (I, J,
K0)、又は、その2成分Bx(I, J, K0)及びBy (I, J,K0)
の3次元空間分布の時系列が測定された各時間において
成立する方程式を全て連立し、各3次元電流密度ベクト
ル(Jx(I,J, K), Jy(I, J, K), Jz(I, J, K))T成分又は
各2次元電流密度ベクトル(Jx(I,J, K), Jy (I, J, K))
T成分の3次元空間分布の時系列に関して、時系列その
ものや時系列の時間方向の1階の偏微分や2階の偏微分
の2乗ノルム [各々にかかる正則化パラメータをαJ4
とαJ5とする] を用いた正則化を施すことがある。こ
の場合、各時間の3次元電流密度ベクトル(Jx(I,J, K),
Jy(I, J, K), Jz(I, J, K))T成分及び2次元電流密度
ベクトル(Jx(I,J, K), Jy (I, J, K))T成分の3次元空
間分布の上記3次元勾配や3次元ラプラシアンの2乗ノ
ルムが使用されて正則化されることがある。
Further, the three-dimensional current density vector J (I, J, K ') [= (Jx (I, J, K'), Jy (I, J,
K '), Jz (I, J, K')) T ] time series or its pseudo two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K '), Jy (I, J, K')) Time series of T or two-dimensional current density vector J (I, J, K ')
When estimating the time series of [= (Jx (I, J, K '), Jy (I, J, K')) T ], the 3D magnetic field vector B (I, J, K 0 ) of Three components Bx (I, J, K 0 ), By (I, J, K 0 ), and Bz (I, J,
K 0 ), or its two components Bx (I, J, K 0 ), and By (I, J, K 0 ).
All the equations that hold at each time when the time series of the three-dimensional spatial distribution of are measured are simultaneous, and each three-dimensional current density vector (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K), Jz ( I, J, K)) T component or each two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K))
With respect time series of three-dimensional spatial distribution of the T component, the regularization parameter according to the square norm [each of first-order partial derivative and second-order partial differential in the time direction of the time series itself or chronological alpha J4
And α J5 ]]. In this case, three-dimensional current density vector (Jx (I, J, K),
Three-dimensional of Jy (I, J, K), Jz (I, J, K)) T component and two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K)) T component The three-dimensional gradient of the spatial distribution or the square norm of the three-dimensional Laplacian may be used for regularization.

【0114】正則化パラメータαJ1・αJ2・αJ3は、各
時間において、電流密度ベクトルの空間分布にかかる行
列が数値解析的に充分に正定値となる様に大きい値に調
節される、又は、測定された磁場ベクトル空間分布デー
タの精度(SN比)により調節されることがある(SN比が高
い場合に小さく、SN比が低い場合に大きく、これに準じ
て、例えば、そのSNパワー比に反比例させることがあ
る。)。
The regularization parameter α J1 , α J2 , α J3 is adjusted to a large value such that the matrix relating to the spatial distribution of the current density vector is sufficiently positive definite numerically at each time, or , It may be adjusted according to the accuracy (SN ratio) of the measured magnetic field vector spatial distribution data (small when the SN ratio is high, large when the SN ratio is low, according to this, for example, the SN power ratio May be inversely proportional to.).

【0115】正則化パラメータαJ4・αJ5は、各時間に
おいて、電流密度ベクトルの空間分布にかかる行列が数
値解析的に充分に正定値となる様に大きい値に調節され
る、又は、測定された磁場ベクトル空間分布の時間方向
の変化量データの精度(SN比)により調節されることがあ
る(SN比が高い時間に小さく、SN比が低い時間に大き
く、これに準じて、例えば、そのSNパワー比に反比例さ
せることがある。)。
The regularization parameters α J4 and α J5 are adjusted to a large value or measured at each time so that the matrix relating to the spatial distribution of the current density vector is sufficiently positive definite numerically. The magnetic field vector space distribution may be adjusted by the accuracy of the amount of change in the time direction (SN ratio) (small when the SN ratio is high, large when the SN ratio is low, and according to this, for example, It may be inversely proportional to the SN power ratio.).

【0116】又、正則化パラメータαJ1・αJ2・α
J3は、各時間において、かかる電流密度ベクトル成分の
空間分布ごとに異なるものとして実現されることがあ
り、結果的に、電流密度ベクトルの空間分布にかかる行
列が数値解析的に充分に正定値となる様に大きい値に調
節される、又は、測定された磁場ベクトルの各方向成分
空間分布データの精度(SN比)により調節されることが
ある(SN比が高い磁場ベクトル成分空間分布の方向と直
交する方向の電流密度ベクトル成分空間分布に対して小
さく、SN比が低い磁場ベクトル成分空間分布の方向と直
交する方向の電流密度ベクトル成分空間分布に対して大
きく、これに準じて、例えば、磁場ベクトルの上記各3
成分又は各2成分空間分布データのSNパワー比に反比例
させることがある。従って、3次元磁場ベクトルデータ
が測定された場合は3つの電流密度ベクトル成分空間分
布に関しては2つの磁場ベクトル成分空間分布のSN比か
ら決定される値の積に、2次元磁場ベクトルデータが測
定された場合は電流密度ベクトルのx、y成分空間分布
に関しては1つの磁場ベクトル成分空間分布のSN比から
決定される値に、z成分空間分布に関しては2つの磁場
ベクトル成分空間分布のSN比から決定される値の積に、
比例する値に設定されることとなる。)。これに準じ
て、測定された磁場ベクトルの上記3成分又は2成分空
間分布データのSNパワー比から評価される成分依存性の
正則化パラメータ値と磁場ベクトル空間分布そのものの
SNパワー比から評価される正則化パラメータ値とを重要
度の重み付けを行った上で算出される積に比例する値と
することがある。
Further, the regularization parameter α J1 · α J2 · α
J3 may be realized as different for each spatial distribution of the current density vector component at each time, and as a result, the matrix relating to the spatial distribution of the current density vector has a numerically sufficiently positive definite value. It may be adjusted to a large value, or may be adjusted depending on the accuracy (SN ratio) of the measured direction component spatial distribution data of the magnetic field vector (direction of the magnetic field vector component spatial distribution with a high SN ratio. It is small for the current density vector component spatial distribution in the orthogonal direction and large for the current density vector component spatial distribution in the direction orthogonal to the direction of the magnetic field vector component spatial distribution with a low SN ratio. Each of the above 3 in vector
It may be inversely proportional to the SN power ratio of the component or each two component spatial distribution data. Therefore, when the three-dimensional magnetic field vector data is measured, the two-dimensional magnetic field vector data is measured as the product of the values determined from the SN ratios of the two magnetic field vector component spatial distributions for the three current density vector component spatial distributions. In case of current density vector, the x and y component spatial distributions are determined by the SN ratio of one magnetic field vector component spatial distribution, and the z component spatial distribution is determined by the SN ratio of two magnetic field vector component spatial distributions. The product of the values
It will be set to a proportional value. ). According to this, the regularization parameter value of the component dependence evaluated from the SN power ratio of the above three component or two component spatial distribution data of the measured magnetic field vector and the magnetic field vector spatial distribution itself
The regularization parameter value evaluated from the SN power ratio may be a value proportional to the product calculated by weighting the importance.

【0117】また、正則化パラメータαJ4・αJ5は、各
時間において、かかる電流密度ベクトル成分の空間分布
ごとに異なるものとして実現されることがあり、結果的
に、電流密度ベクトルの空間分布にかかる行列が数値解
析的に充分に正定値となる様に大きい値に調節される、
又は、測定された磁場ベクトルの各方向成分空間分布デ
ータの時間方向の変化量の精度(SN比)により調節される
ことがある(直交する方向の電流密度ベクトル成分分布
の時系列に対して、磁場ベクトル成分分布の時間方向の
変化量のSN比が高い時間において小さく、磁場ベクトル
成分分布の時間方向の変化量のSN比が低い時間において
大きく、これに準じて、例えば、磁場ベクトルの上記各
3成分又は各2成分空間分布データの時間方向の変化量
のSNパワー比に反比例させることがある。)。これに準
じて、測定された磁場ベクトルの上記3成分又は2成分
の空間分布データの時間方向の変化量のSNパワー比から
評価される時間及び方向に依存する正則化パラメータ値
と磁場ベクトル分布の時間方向の変化量のSNパワー比か
ら評価される正則化パラメータ値とを重要度の重み付け
を行った上で算出される積に比例する値とすることがあ
る。
Further, the regularization parameters α J4 and α J5 may be realized as being different for each spatial distribution of the current density vector component at each time, and as a result, the spatial distribution of the current density vector may be changed. The matrix is adjusted to a large value so that it is positively definite numerically.
Or, it may be adjusted by the accuracy of the amount of change in the time direction of the spatial distribution data of each direction component of the measured magnetic field vector (SN ratio) (for the time series of the current density vector component distribution in the orthogonal direction, It is small when the SN ratio of the amount of change in the magnetic field vector component distribution in the time direction is high, and large when the SN ratio of the amount of change in the magnetic field vector component distribution in the time direction is low. It may be inversely proportional to the SN power ratio of the amount of change in the time direction of the three component or each two component spatial distribution data.). In accordance with this, the regularization parameter value and the magnetic field vector distribution depending on the time and direction evaluated from the SN power ratio of the amount of change in the time direction of the spatial distribution data of the above-mentioned three or two components of the measured magnetic field vector The regularization parameter value evaluated from the SN power ratio of the amount of change in the time direction may be a value proportional to the product calculated after weighting the importance.

【0118】又、正則化パラメータαJ1・αJ2・α
J3は、各時間において、空間的に変化するものとして実
現されることもあり、結果的に、各関心点の電流密度ベ
クトルにかかる局所行列が数値解析的に充分に正定値と
なる様に大きい値に調節される。又、測定された各磁場
ベクトルデータの精度(SN比)により調節され(SN比が
高い場合に小さく、SN比が低い場合に大きく、これに準
じて、例えば、磁場ベクトルデータのSNパワー比に反比
例させることがある。)、且つ、電流密度ベクトルと各
磁場ベクトルとの距離の4乗に比例させることがある。
これに準じて、各関心点の電流密度ベクトルにかかる正
則化パラメータαJ1・αJ2・αJ3は、各磁場ベクトルデ
ータのSNパワー比から評価される正則化パラメータ値と
各磁場ベクトルとの距離で決まる正則化パラメータ値と
を重要度の重み付けを行った上で算出される積に比例す
る値とすることがある。
The regularization parameter α J1 · α J2 · α
J3 may be realized as spatially varying at each time, and as a result, the local matrix of the current density vector at each interest point is numerically sufficiently large so as to be positive definite. The value is adjusted. In addition, it is adjusted according to the accuracy (SN ratio) of each measured magnetic field vector data (small when the SN ratio is high, large when the SN ratio is low, according to this, for example, the SN power ratio of the magnetic field vector data It may be inversely proportional) and may be proportional to the fourth power of the distance between the current density vector and each magnetic field vector.
According to this, the regularization parameter α J1 , α J2 , α J3 applied to the current density vector of each interest point is the distance between the regularization parameter value evaluated from the SN power ratio of each magnetic field vector data and each magnetic field vector. In some cases, the regularization parameter value determined by is weighted with importance and is proportional to the product calculated.

【0119】又、正則化パラメータαJ4・αJ5は、各時
間において、空間的に変化するものとして実現されるこ
ともあり、結果的に、各関心点の電流密度ベクトルにか
かる局所行列が数値解析的に充分に正定値となる様に大
きい値に調節される。又、測定された各磁場ベクトルデ
ータの時間方向の変化量の精度(SN比)により調節され
(SN比が高い時間に小さく、SN比が低い時間に大きく、
これに準じて、例えば、そのSNパワー比に反比例させる
ことがある。)、且つ、電流密度ベクトルと各磁場ベク
トルとの距離の4乗に比例させることがある。これに準
じて、各関心点の電流密度ベクトルにかかる正則化パラ
メータαJ4・αJ5は、各磁場ベクトルの時間方向の変化
量データのSNパワー比から評価される正則化パラメータ
値と各磁場ベクトルとの距離で決まる正則化パラメータ
値とを重要度の重み付けを行った上で算出される積に比
例する値とすることがある。
Further, the regularization parameters α J4 and α J5 may be realized as spatially varying at each time, and as a result, the local matrix applied to the current density vector of each interest point becomes a numerical value. It is adjusted to a large value so that it will be a positive definite value analytically. Also, it is adjusted by the accuracy (SN ratio) of the amount of change of each measured magnetic field vector data in the time direction (small when the SN ratio is high, large when the SN ratio is low,
According to this, for example, it may be inversely proportional to the SN power ratio. ), And may be proportional to the fourth power of the distance between the current density vector and each magnetic field vector. According to this, the regularization parameters α J4 and α J5 applied to the current density vector of each interest point are the regularization parameter value and each magnetic field vector evaluated from the SN power ratio of the change amount data of each magnetic field vector in the time direction. The regularization parameter value determined by the distance between and may be a value proportional to the product calculated after weighting the importance.

【0120】又、正則化パラメータαJ1・αJ2・α
J3は、各時間において、上記の如く空間的に変化するも
のとして、且つ、かかる電流密度ベクトル成分ごとに異
なるものとして実現されることがあり、結果的に、各関
心点の電流密度ベクトルにかかる局所行列が数値解析的
に充分に正定値となる様に大きい値に調節される、又
は、測定された各磁場ベクトルの各方向成分データの精
度(SN比)により調節されることがある(SN比が高い磁
場ベクトル成分方向と直交する方向の電流密度ベクトル
成分に対して小さく、SN比が低い磁場ベクトル成分の方
向と直交する方向の電流密度ベクトル成分に対して大き
く、これに準じて、例えば、磁場ベクトルの上記各3成
分又は各2成分データのSNパワー比に反比例させること
がある。従って、3次元磁場ベクトルデータが測定され
た場合は3つの電流密度ベクトル成分に関しては2つの
磁場ベクトル成分のSN比から決定される値の積に、2次
元磁場ベクトルデータが測定された場合は電流密度ベク
トルのx、y成分に関しては1つの磁場ベクトル成分の
SN比から決定される値に、z成分に関しては2つの磁場
ベクトル成分のSN比から決定される値の積に、比例する
値に設定されることとなる。)。これに準じて、各関心
点の各電流密度ベクトル成分にかかる正則化パラメータ
αJ1・αJ2・αJ3は、測定された各磁場ベクトルの3成
分又は2成分データのSNパワー比から評価される成分依
存性の正則化パラメータ値と、各磁場ベクトルとの距離
で決まる正則化パラメータ値と、各磁場ベクトルそのも
ののSNパワー比から評価される正則化パラメータ値と
を、重要度の重み付けを行った上で算出される積に比例
する値とすることがある。
Further, the regularization parameter α J1 · α J2 · α
J3 may be realized as spatially varying as described above at each time and different for each current density vector component, and as a result, the current density vector of each interest point The local matrix may be adjusted to a large value so as to be sufficiently positive definite numerically, or may be adjusted according to the accuracy (SN ratio) of each direction component data of each measured magnetic field vector (SN ratio). The ratio is small for the current density vector component in the direction orthogonal to the direction of the magnetic field vector component, and the SN ratio is large for the current density vector component in the direction orthogonal to the direction of the magnetic field vector component, and in accordance with this, for example, , It may be inversely proportional to the SN power ratio of each of the above-mentioned three-component or each two-component data of the magnetic field vector.Thus, when three-dimensional magnetic field vector data is measured, three current densities For the vector component, the product of the values determined from the SN ratio of the two magnetic field vector components is used to calculate the x and y components of the current density vector when the two-dimensional magnetic field vector data is measured.
The value determined from the SN ratio and the z component are set to a value proportional to the product of the values determined from the SN ratios of the two magnetic field vector components. ). According to this, the regularization parameters α J1 , α J2 , α J3 for each current density vector component of each interest point are evaluated from the SN power ratio of the measured three-component or two-component data of each magnetic field vector. The importance of the component-dependent regularization parameter value, the regularization parameter value determined by the distance to each magnetic field vector, and the regularization parameter value evaluated from the SN power ratio of each magnetic field vector were weighted. It may be a value proportional to the product calculated above.

【0121】また、正則化パラメータαJ4・αJ5は、各
時間において、上記の如く空間的に変化するものとし
て、且つ、かかる電流密度ベクトル成分ごとに異なるも
のとして実現されることがあり、結果的に、各関心点の
電流密度ベクトルにかかる局所行列が数値解析的に充分
に正定値となる様に大きい値に調節される、又は、測定
された各磁場ベクトルの各方向成分データの時間方向の
変化量の精度(SN比)により調節されることがある(直交
する方向の電流密度ベクトル成分の時系列に対して、磁
場ベクトル成分の時間方向の変化量のSN比が高い時間に
おいて小さく、磁場ベクトル成分の時間方向の変化量の
SN比が低い時間において大きく、これに準じて、例え
ば、磁場ベクトルの上記各3成分又は各2成分データの
時間方向の変化量のSNパワー比に反比例させることがあ
る。)。これに準じて、各関心点の各電流密度ベクトル
成分にかかる正則化パラメータαJ4・αJ5は、測定され
た各磁場ベクトルの3成分又は2成分データの時間方向
の変化量のSNパワー比から評価される時間及び方向に依
存する正則化パラメータ値と、各磁場ベクトルとの距離
で決まる正則化パラメータ値と、各磁場ベクトルの時間
方向の変化量のSNパワー比から評価される正則化パラメ
ータ値とを、重要度の重み付けを行った上で算出される
積に比例する値とすることがある。
The regularization parameters α J4 and α J5 may be realized as spatially varying at each time as described above and different for each current density vector component. Therefore, the local matrix applied to the current density vector of each interest point is adjusted to a large value so that it is sufficiently positive definite numerically, or the time direction of each direction component data of each measured magnetic field vector is adjusted. May be adjusted by the accuracy of the amount of change (SN ratio) (to the time series of the current density vector component in the orthogonal direction, the SN ratio of the amount of change in the time direction of the magnetic field vector component is small, Of the amount of change in the time direction of the magnetic field vector component
When the SN ratio is low, it is large, and in accordance therewith, for example, it may be inversely proportional to the SN power ratio of the amount of change in the time direction of each of the three component data or each two component data of the magnetic field vector. ). According to this, the regularization parameter α J4 · α J5 for each current density vector component of each interest point is calculated from the SN power ratio of the change amount of the measured three-component or two-component data of each magnetic field vector in the time direction. The regularization parameter value that depends on the time and direction to be evaluated, the regularization parameter value that is determined by the distance to each magnetic field vector, and the regularization parameter value that is evaluated from the SN power ratio of the change amount of each magnetic field vector in the time direction And may be values proportional to the product calculated after weighting the importance.

【0122】技法2-2:2次元関心領域を直接に対象
とする場合 3次元空間(I, J, K')内にある、3次元関心空間とK座
標K=K'にて交差する、又は、2次元関心領域内をK座標
K=K'にて含む、平面内に存在しうる電流密度ベクトル
分布として、3次元電流密度ベクトルの2次元分布J(I,
J,K' ) [= Jx (I,J, K'), Jy (I, J, K'), Jz (I, J,
K')]T]、又は、2次元電流密度ベクトルの2次元分布J
(I,J,K') [= (Jx (I, J, K'), Jy (I, J, K'))T]によ
り、平面z=z 0(≠Z)[K=K0(≠K')]に生成される3
次元磁場ベクトルB(I, J, K0; K') [=(Bx (I, J, K0;
K'),By (I, J, K0; K'), Bz (I, J, K0; K'))T]の3次
元空間分布又はその2成分Bx(I,J, K0; K')及びBy (I,
J, K0; K')の3次元分布を測定し、連続なデカルト座標
系(x,y,z)にて表されるビオ・サバールの法則[(18)式]
を考え、この平面内(K = K')の2次元関心領域内にお
ける3次元電流密度ベクトルJ(I,J,K') [= (Jx (I, J,
K'), Jy (I, J, K'), Jz (I, J, K'))T]、又は、その擬
似2次元電流密度ベクトル(Jx(I,J, K'), Jy (I, J,
K'))T、又は、2次元電流密度ベクトルJ(I, J, K') =
(Jx (I, J,K'),Jy (I, J, K'))Tの、2次元分布を推定
する。但し、電流は平面(x, y, Z)内を支配的に流れて
いることを仮定する。
Technique 2-2: Directly target two-dimensional region of interest
And when 3D space of interest and K constellation in 3D space (I, J, K ')
Cross at mark K = K ', or K coordinate in 2D region of interest
Current density vector that can exist in the plane including K = K '
As the distribution, the two-dimensional distribution J (I,
J, K ') [= Jx (I, J, K'), Jy (I, J, K '), Jz (I, J,
K ')]T], Or the two-dimensional distribution J of the two-dimensional current density vector
(I, J, K ') [= (Jx (I, J, K'), Jy (I, J, K '))T]
, Plane z = z 0(≠ Z) [K = K03 generated in (≠ K ')]
Dimensional magnetic field vector B (I, J, K0; K ') [= (Bx (I, J, K0;
K '), By (I, J, K0; K '), Bz (I, J, K0; K '))T] Third
Original spatial distribution or its two components Bx (I, J, K0; K ') and By (I,
J, K0K ') 3D distribution is measured and continuous Cartesian coordinates
Biot-Savart law represented by the system (x, y, z) [Equation (18)]
In the two-dimensional region of interest in this plane (K = K ')
3D current density vector J (I, J, K ') [= (Jx (I, J,
K '), Jy (I, J, K'), Jz (I, J, K '))T], Or its pseudo
Similar two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K '), Jy (I, J,
K '))T, Or two-dimensional current density vector J (I, J, K ') =
(Jx (I, J, K '), Jy (I, J, K'))TThe two-dimensional distribution of
To do. However, the current flows dominantly in the plane (x, y, Z).
It is assumed that

【0123】この場合の磁場ベクトルの測定に関して
は、前述の磁場ベクトル検出器を機械的に走査するなど
して、K座標K = K'の2次元関心領域内及びその面内の
周辺領域内の電流により生成されると考えられる、3次
元磁場ベクトル分布B(I,J,K0;K') [= (Bx (I, J, K0;
K'), By (I, J, K0;K'))T]の3次元空間分布、又は、
その2成分Bx(I, J, K0)及びBy (I, J, K0)の3次元空
間分布を、極力、2次元関心領域面に対して近距離位置
にて測定する必要がある(すなわち、極力、|K0−K'|を
小さく。)。
Regarding the measurement of the magnetic field vector in this case, by mechanically scanning the above-mentioned magnetic field vector detector, etc., in the two-dimensional region of interest of K coordinate K = K'and in the peripheral region in its plane. Three-dimensional magnetic field vector distribution B (I, J, K 0 ; K ') [= (Bx (I, J, K 0 ;;
K '), By (I, J, K 0 ; K')) T ] three-dimensional spatial distribution, or
It is necessary to measure the 3-dimensional spatial distribution of the two components Bx (I, J, K 0 ) and By (I, J, K 0 ) at the shortest distance position to the 2-dimensional region of interest as much as possible ( That is, make | K 0 −K '| as small as possible.)

【0124】この測定された磁場ベクトルデータに対し
て2次元関心領域外に存在する電流により生成される磁
場成分の低減するべく、平面K = K'内に任意の一方向の
大きさ1の2次元電流密度ベクトルがこの2次元関心領
域内のみに空間的に一様に分布していることを想定し
て、ビオ・サバールの法則[(18)式]を離散デカルト系
(I,J, K)〜(x /Δx, y /Δy, z /Δz)にて電流密度ベク
トルを離散化あるいは有限要素近似[電流成分Jx(x,y,
Z)、Jy(x,y,Z)、及び、Jz(x,y,Z)は、2次元基底関数φ
J(I,J,K',x,y,Z)[節点数は略]を用いて、各々、ΣI,Jφ
J(I,J,K',x,y,Z)Jx(I,J,K')、ΣI,JφJ(I,J,K',x,y,Z)J
y(I,J,K')、及び、ΣI,JφJ(I,J,K',x,y,Z)Jz(I,J,K')
と内挿される。]した式 B = L J (26) 但し、 B:3次元磁場ベクトルB(I, J, K0; K')の3成分Bx(I,
J, K0; K')、By(I, J, K0; K')及びBz(I, J, K0;
K')、又は、3次元磁場ベクトルB(I, J, K0; K')の2成
分Bx(I, J, K0; K')及びBy(I, J, K0; K')、の3次元
空間分布からなるベクトル J:3次元電流密度ベクトルJ (I, J, K')の3成分Jx
(I, J, K')、Jy (I,J, K')、Jz (I, J, K')の2次元分
布からなるベクトル、又は、その擬似2次元電流密度ベ
クトル(Jx (I, J, K'), Jy (I, J,K'))T又は2次元電流
密度ベクトルJ(I, J, K')の2成分Jx (I, J, K')及びJy
(I, J, K')の、2次元分布からなるベクトル L:B及びJ (I, J, K')[離散近似]又はJ (x, y, Z)[有限
要素近似]を関係付けるリード場を表す行列 より、測定の行われた位置(I, J, K0)にて計算される
磁場ベクトルB(I, J, K0;K')の絶対値で表される窓関数
W(I,J,K0; K')を測定された磁場データBx(I, J,K0;
K')、By(I, J, K0;K')、Bz(I,J, K0; K')に掛ける。
In order to reduce the magnetic field component generated by the electric current existing outside the two-dimensional region of interest with respect to the measured magnetic field vector data, 2 of size 1 in any one direction is set in the plane K = K '. Assuming that the three-dimensional current density vector is spatially and uniformly distributed only within this two-dimensional region of interest, Biot-Savart's law [Eq. (18)] is applied to the discrete Cartesian system.
Discretization or finite element approximation of the current density vector from (I, J, K) to (x / Δx, y / Δy, z / Δz) [current component Jx (x, y,
Z), Jy (x, y, Z), and Jz (x, y, Z) are two-dimensional basis functions φ
Using J (I, J, K ', x, y, Z) [the number of nodes is omitted], Σ I, J φ
J (I, J, K ', x, y, Z) Jx (I, J, K'), Σ I, J φ J (I, J, K ', x, y, Z) J
y (I, J, K ') and Σ I, J φ J (I, J, K', x, y, Z) Jz (I, J, K ')
Is interpolated. ] B = LJ (26) where B: three-dimensional magnetic field vector B (I, J, K 0 ; K ') Bx (I,
J, K 0 ; K '), By (I, J, K 0 ; K') and Bz (I, J, K 0 ;).
K '), or the two components of the three-dimensional magnetic field vector B (I, J, K 0 ; K') Bx (I, J, K 0 ; K ') and By (I, J, K 0 ; K') , A vector J consisting of the three-dimensional spatial distribution of: the three-component Jx of the three-dimensional current density vector J (I, J, K ')
(I, J, K '), Jy (I, J, K'), Jz (I, J, K ') two-dimensional distribution vector or its pseudo two-dimensional current density vector (Jx (I, K') J, K '), Jy (I, J, K')) T or two-component Jx (I, J, K ') and Jy of the two-dimensional current density vector J (I, J, K')
Associates the vector L: B and J (I, J, K ') [discrete approximation] or J (x, y, Z) [finite element approximation] of two-dimensional distribution of (I, J, K') Window function represented by the absolute value of magnetic field vector B (I, J, K 0 ; K ') calculated at the measured position (I, J, K 0 ) from the matrix representing the lead field
W (I, J, K 0 ; K ') measured magnetic field data Bx (I, J, K 0 ;
K '), By (I, J, K 0 ; K') and Bz (I, J, K 0 ; K ').

【0125】従って、窓関数の掛けられた3つの磁場測
定データW(I, J, K0) Bx(I, J, K0; K')、W(I,J, K0)
By(I, J, K0; K')及びW(I, J, K0) Bz(I,J, K0;K')、
又は、2つの磁場測定データW(I, J, K0) Bx(I, J,
K0;K')及び W(I, J, K0)By(I,J, K0; K')の、空間分布
からなるベクトルBWを用いて、 BW = L J (27) よりベクトルJを推定する。具体的には、最小二乗法に
基づいて推定する際に正則化法を施すことにより、その
推定の安定化を図る。すなわち、正則化パラメータ
αJ1、αJ2、αJ3(正値)を用いて、 RJ (J) = ||BW - LJ||2 + αJ1 ||J||2J2 ||DJ||2 + αJ3 ||DTDJ||2 (28) 但し、D: ベクトルJが3次元電流密度ベクトルJ (x,
y, Z)の3成分Jx (x, y, Z)、Jy (x, y, Z)及びJz (x,
y, Z)の2次元分布(I,J,K')から成る場合、これら3成
分に関するx, y方向の2次元勾配作用素の有限差分近似
定数又は有限要素近似定数[基底関数φJ(I,J,K',x,y,Z)
(1回以上偏微分可能)より求まる]からなる行列、又、
ベクトルJが3次元電流密度ベクトルJ (I, J, K')の擬
似2次元電流密度ベクトル(Jx (x, y, Z), Jy (x, y,
Z))T又は2次元電流密度ベクトルJ(x,y, Z)の2成分Jx
(x, y, Z)及びJy (x, y, Z)の、2次元分布(I, J, K')
から成る場合、これら2成分に関するx, y方向の2次元
勾配作用素の有限差分近似定数又は有限要素近似定数
[基底関数φJ(I,J,K',x,y,Z)(1回以上偏微分可能)より
求まる]からなる行列DTD:ベクトルJが3次元電流密度
ベクトルJ (x, y, Z)の3成分Jx (x,y, Z)、Jy (x, y,
Z)及びJz(x,y, Z)の2次元分布(I,J,K')から成る場合、
これら3成分に関する2次元ラプラシアン作用素の有限
差分近似定数又は有限要素近似定数[基底関数φJ(I,J,
K',x,y,Z)(2回以上偏微分可能)より求まる]からなる行
列、又、ベクトルJが3次元電流密度ベクトルJ (I, J,
K')の擬似2次元電流密度ベクトル(Jx (x, y, Z), Jy
(x, y, Z))T又は2次元電流密度ベクトルJ(x,y, Z)の2
成分Jx (x, y, Z)及びJy (x, y, Z)の、2次元分布(I,
J, K')から成る場合、これら2成分に関する2次元ラプ
ラシアン作用素の有限差分近似定数又は有限要素近似定
数[基底関数φJ(I,J,K',x,y,Z)(2回以上偏微分可能)よ
り求まる]からなる行列をベクトルJに関して最小化す
ることにより、K座標K = K' の2次元関心領域内の3
次元電流密度ベクトルJ (I, J, K') [= (Jx (I,J,K'),
Jy (I, J, K'),Jz(I, J, K'))T]、又は、その擬似2次
元電流密度ベクトル(Jx (I,J,K'), Jy(I, J, K'))T、又
は、2次元電流密度ベクトルJ (I, J, K') [= (Jx (I,
J, K'),Jy (I, J,K'))T]の、2次元分布が求まる。
Therefore, the three magnetic field measurement data W (I, J, K 0 ) Bx (I, J, K 0 ; K '), W (I, J, K 0 ) multiplied by the window function
By (I, J, K 0 ; K ') and W (I, J, K 0 ) Bz (I, J, K 0; K'),
Or, two magnetic field measurement data W (I, J, K 0 ) Bx (I, J,
Using the vector B W consisting of the spatial distribution of K 0 ; K ') and W (I, J, K 0 ) By (I, J, K 0 ; K'), we obtain a vector from B W = LJ (27) Estimate J. Specifically, the estimation is stabilized by applying a regularization method when estimating based on the least squares method. That is, using the regularization parameters α J1 , α J2 , α J3 (positive value), R J (J) = || B W -LJ || 2 + α J1 || J || 2 + α J2 || DJ || 2 + α J3 || D T DJ || 2 (28) where D: vector J is the three-dimensional current density vector J (x,
y, Z) three components Jx (x, y, Z), Jy (x, y, Z) and Jz (x,
y, Z) consisting of a two-dimensional distribution (I, J, K '), a finite difference approximation constant or a finite element approximation constant of the two-dimensional gradient operator in the x and y directions for these three components [base function φ J (I , J, K ', x, y, Z)
Matrix obtained from (can be partially differentiated more than once)], or
If the vector J is a three-dimensional current density vector J (I, J, K '), a pseudo two-dimensional current density vector (Jx (x, y, Z), Jy (x, y,
Z)) T or two component Jx of two-dimensional current density vector J (x, y, Z)
Two-dimensional distribution (I, J, K ') of (x, y, Z) and Jy (x, y, Z)
Finite difference approximation constant or finite element approximation constant of the two-dimensional gradient operator in the x and y directions for these two components
The matrix D T D consisting of [basic function φ J (I, J, K ', x, y, Z) (which can be partially differentiated more than once)] is a three-dimensional current density vector J (x, y , Z) three components Jx (x, y, Z), Jy (x, y,
Z) and Jz (x, y, Z) two-dimensional distribution (I, J, K '),
A finite difference approximation constant or a finite element approximation constant of a two-dimensional Laplacian operator for these three components [basis function φ J (I, J,
K ', x, y, Z) (determined from two or more partial differentiations)], or the vector J is a three-dimensional current density vector J (I, J,
K ') pseudo two-dimensional current density vector (Jx (x, y, Z), Jy
(x, y, Z)) T or 2 of the two-dimensional current density vector J (x, y, Z)
Two-dimensional distribution of the components Jx (x, y, Z) and Jy (x, y, Z) (I,
J, K '), a finite difference approximation constant or a finite element approximation constant of a two-dimensional Laplacian operator for these two components [basic function φ J (I, J, K', x, y, Z) (more than twice ## EQU1 ##] is minimized with respect to the vector J, so that 3 in the 2D region of interest with K coordinate K = K '
Dimensional current density vector J (I, J, K ') [= (Jx (I, J, K'),
Jy (I, J, K '), Jz (I, J, K')) T ] or its pseudo two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K '), Jy (I, J, K) ')) T , or two-dimensional current density vector J (I, J, K') [= (Jx (I,
A two-dimensional distribution of J, K '), Jy (I, J, K')) T ] is obtained.

【0126】又、技法1の場合と同様、3次元関心空間
(I, J, K)内の各K座標K = K' の2次元関心領域内に
て、3次元電流密度ベクトルJ (I, J, K')[=(Jx (I, J,
K'),Jy(I, J, K'), Jz (I, J, K'))T]、又は、その擬
似2次元電流密度ベクトル(Jx(I,J,K'), Jy (I, J,
K'))T、又は、2次元電流密度ベクトルJ (I, J, K') [=
(Jx (I, J,K'),Jy (I, J, K'))T]を推定することによ
り、3次元関心空間内の3次元電流密度ベクトルJ (I,
J, K) [=(Jx (I,J, K), Jy (I, J, K), Jz (I,J,
K)) T]、又は、その擬似2次元電流密度ベクトル(Jx(I,
J, K),Jy (I, J, K))T、又は、2次元電流密度ベクトル
J (I, J, K) [= (Jx (I, J,K), Jy (I, J,K))T]を推定
することもできる。
As in the technique 1, the three-dimensional space of interest
Within the two-dimensional region of interest at each K coordinate K = K'in (I, J, K)
And the three-dimensional current density vector J (I, J, K ') [= (Jx (I, J,
 K '), Jy (I, J, K'), Jz (I, J, K '))T], Or its pseudo
Similar two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K '), Jy (I, J,
K '))T, Or two-dimensional current density vector J (I, J, K ') [=
 (Jx (I, J, K '), Jy (I, J, K'))T] By estimating
The three-dimensional current density vector J (I,
J, K) [= (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K), Jz (I, J,
K)) T] Or its pseudo two-dimensional current density vector (Jx (I,
J, K), Jy (I, J, K))T, Or two-dimensional current density vector
J (I, J, K) [= (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K))TEstimate
You can also do it.

【0127】又、3次元関心空間内の3次元電流密度ベ
クトルJ (I, J, K) [= (Jx (I, J,K), Jy (I, J, K), J
z (I,J,K))T]、又は、その擬似2次元電流密度ベクトル
(Jx(I, J, K), Jy (I, J, K))T及び2次元電流密度ベク
トル分布J(I,J,K)[=(Jx(I,J, K), Jy (I, J, K))T]は、
3次元関心領域内の各K座標の2次元関心領域内にて成
立する方程式を全て連立し、各々、3次元電流密度ベク
トルJ(I,J, K) [= (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K), Jz
(I, J, K))T]の3成分、又は、その擬似2次元電流密度
ベクトル(Jx(I,J, K), Jy (I, J, K))T及び2次元電流
密度ベクトルJ(I, J, K)[=(Jx (I, J, K), Jy(I,J, K))
T]の2成分の3次元空間分布に関する3次元勾配作用素
D'を用いて正則化して推定することも可能である[(28)
式]。
Also, the three-dimensional current density vector J (I, J, K) [= (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K), J in the three-dimensional space of interest)
z (I, J, K)) T ] or its pseudo two-dimensional current density vector
(Jx (I, J, K), Jy (I, J, K)) T and two-dimensional current density vector distribution J (I, J, K) [= (Jx (I, J, K), Jy (I , J, K)) T ] is
All of the equations that hold in the two-dimensional region of interest at each K coordinate in the three-dimensional region of interest are combined, and the three-dimensional current density vector J (I, J, K) [= (Jx (I, J, K ), Jy (I, J, K), Jz
(I, J, K)) T ], or its pseudo two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K)) T and two-dimensional current density vector J (I, J, K) [= (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K))
Three-dimensional gradient operator for two-dimensional three-dimensional spatial distribution of T ]
It is also possible to regularize and estimate using D '[(28)
formula].

【0128】又、各K座標K = K'の2次元関心領域内に
て、3次元電流密度ベクトル分布J (I, J, K')[=(Jx
(I, J, K'), Jy(I, J, K'), Jz (I, J, K'))T]の時系
列、又は、その擬似2次元電流密度ベクトル分布(Jx
(I, J, K'), Jy (I,J,K'))Tの時系列、又は、2次元電
流密度ベクトル分布J (I, J, K') = (Jx (I, J, K'), J
y (I, J,K'))Tの時系列を推定する場合は、上記の3次
元磁場ベクトルB(I, J, K0; K')の3成分Bx(I, J, K0;
K')、By(I, J, K0; K')及びBz(I, J, K0; K')、又は、
その2成分Bx(I, J, K0; K')及びBy(I, J, K0; K')の3
次元空間分布の時系列が測定された各時間において成立
する方程式を全て連立し、各3次元電流密度ベクトル(J
x (I, J, K'), Jy(I, J, K'), Jz (I, J, K'))T成分又
は各2次元電流密度ベクトル(Jx(I,J, K'), Jy (I, J,
K'))T成分分布の時系列に関して、時系列そのものや時
系列の時間方向の1階の偏微分や2階の偏微分の2乗ノ
ルム [各々にかかる正則化パラメータをαJ4とαJ5
する] を用いた正則化を施すことがある。この場合、
各時間の3次元電流密度ベクトル(Jx (I, J, K'), Jy
(I,J, K'), Jz (I, J, K'))T成分又は2次元電流密度ベ
クトル(Jx(I,J, K'), Jy (I, J, K'))T成分分布の上記
2次元勾配や2次元ラプラシアンの2乗ノルムが使用さ
れて正則化されることがある。
In the two-dimensional region of interest at each K coordinate K = K ', the three-dimensional current density vector distribution J (I, J, K') [= (Jx
(I, J, K '), Jy (I, J, K'), Jz (I, J, K ')) T ] time series, or its pseudo two-dimensional current density vector distribution (Jx
(I, J, K '), Jy (I, J, K')) T time series or two-dimensional current density vector distribution J (I, J, K ') = (Jx (I, J, K''), J
y (I, J, K ' )) When estimating the time series of T, the above three-dimensional magnetic field vector B (I, J, K 0 ; K') of the three components Bx (I, J, K 0 ;
K '), By (I, J, K 0 ; K') and Bz (I, J, K 0 ; K '), or
The two components Bx (I, J, K 0 ; K ') and By (I, J, K 0 ; K')
All three-dimensional current density vectors (J
x (I, J, K '), Jy (I, J, K'), Jz (I, J, K ')) T component or each two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K'), Jy (I, J,
K ')) Regarding the time series of the T component distribution, the time series itself or the first-order partial derivative or the square norm of the second-order partial derivative in the time direction of the time series [Regularization parameters for each are α J4 and α J5 To be used]. in this case,
Three-dimensional current density vector (Jx (I, J, K '), Jy at each time
(I, J, K '), Jz (I, J, K')) T component or two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K '), Jy (I, J, K')) T component The above two-dimensional gradient of the distribution or the square norm of the two-dimensional Laplacian may be used for regularization.

【0129】又、3次元関心領域内の、3次元電流密度
ベクトルJ (I, J, K') [= (Jx (I,J, K'), Jy(I,J,
K'), Jz (I, J, K'))T]の時系列、又は、その擬似2次
元電流密度ベクトル(Jx (I, J, K'), Jy (I,J,K'))T
時系列、又は、2次元電流密度ベクトルJ (I, J, K')
[= (Jx (I, J, K'), Jy (I, J, K'))T] の時系列を推定
する場合は、上記の3次元磁場ベクトルB(I, J, K0)の
3成分Bx (I, J, K0)、By(I, J, K0)及びBz (I, J,
K0)、又は、その2成分Bx(I, J, K0)及びBy (I, J,K0)
の3次元空間分布の時系列が測定された各時間において
成立する方程式を全て連立し、各3次元電流密度ベクト
ル(Jx(I,J, K), Jy(I, J, K), Jz(I, J, K))T成分又は
各2次元電流密度ベクトル(Jx(I,J, K), Jy (I, J, K))
T成分の3次元空間分布の時系列に関して、時系列その
ものや時系列の時間方向の1階の偏微分や2階の偏微分
の2乗ノルム [各々にかかる正則化パラメータをαJ4
とαJ5とする] を用いた正則化を施すことがある。こ
の場合、各時間の3次元電流密度ベクトル(Jx(I,J, K),
Jy(I, J, K), Jz(I, J, K))T成分及び2次元電流密度
ベクトル(Jx(I,J, K), Jy (I, J, K))T成分の3次元空
間分布の上記3次元勾配や3次元ラプラシアンの2乗ノ
ルムが使用されて正則化されることがある。
In addition, the three-dimensional current density vector J (I, J, K ') [= (Jx (I, J, K'), Jy (I, J, in the three-dimensional region of interest)
K '), Jz (I, J, K')) T ] time series or its pseudo two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K '), Jy (I, J, K')) Time series of T or two-dimensional current density vector J (I, J, K ')
When estimating the time series of [= (Jx (I, J, K '), Jy (I, J, K')) T ], the 3D magnetic field vector B (I, J, K 0 ) of Three components Bx (I, J, K 0 ), By (I, J, K 0 ), and Bz (I, J,
K 0 ), or its two components Bx (I, J, K 0 ), and By (I, J, K 0 ).
All the equations that hold at each time when the time series of the three-dimensional spatial distribution of are measured are simultaneous, and each three-dimensional current density vector (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K), Jz ( I, J, K)) T component or each two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K))
With respect time series of three-dimensional spatial distribution of the T component, the regularization parameter according to the square norm [each of first-order partial derivative and second-order partial differential in the time direction of the time series itself or chronological alpha J4
And α J5 ]]. In this case, three-dimensional current density vector (Jx (I, J, K),
Three-dimensional of Jy (I, J, K), Jz (I, J, K)) T component and two-dimensional current density vector (Jx (I, J, K), Jy (I, J, K)) T component The three-dimensional gradient of the spatial distribution or the square norm of the three-dimensional Laplacian may be used for regularization.

【0130】正則化パラメータαJ1・αJ2・αJ3は、各
時間において、電流密度ベクトルの分布にかかる行列が
数値解析的に充分に正定値となる様に大きい値に調節さ
れる、又は、測定された磁場ベクトル空間分布データの
精度(SN比)により調節されることがある(SN比が高い場
合に小さく、SN比が低い場合に大きく、これに準じて、
例えば、そのSNパワー比に反比例させることがあ
る。)。
The regularization parameter α J1 , α J2 , α J3 is adjusted to a large value so that the matrix relating to the distribution of the current density vector is sufficiently positive definite numerically at each time, or It may be adjusted by the accuracy of the measured magnetic field vector spatial distribution data (SN ratio) (small when the SN ratio is high, large when the SN ratio is low, according to this,
For example, it may be inversely proportional to the SN power ratio. ).

【0131】正則化パラメータαJ4・αJ5は、各時間に
おいて、電流密度ベクトルの分布にかかる行列が数値解
析的に充分に正定値となる様に大きい値に調節される、
又は、測定された磁場ベクトル空間分布の時間方向の変
化量データの精度(SN比)により調節されることがある(S
N比が高い時間に小さく、SN比が低い時間に大きく、こ
れに準じて、例えば、そのSNパワー比に反比例させるこ
とがある。)。
The regularization parameters α J4 and α J5 are adjusted to a large value so that the matrix relating to the distribution of the current density vector is sufficiently positive definite numerically at each time.
Alternatively, it may be adjusted according to the accuracy (SN ratio) of the variation data of the measured magnetic field vector space distribution in the time direction (S
When the N ratio is high, it is small, and when the SN ratio is low, it is large, and accordingly, for example, it may be inversely proportional to the SN power ratio. ).

【0132】また、正則化パラメータαJ1・αJ2・αJ3
は、各時間において、かかる電流密度ベクトル成分分布
ごとに異なるものとして実現されることがあり、結果的
に、電流密度ベクトル分布にかかる行列が数値解析的に
充分に正定値となる様に大きい値に調節される、又は、
測定された磁場ベクトルの各方向成分空間分布データの
精度(SN比)により調節されることがある(SN比が高い
磁場ベクトル成分空間分布の方向と直交する方向の電流
密度ベクトル成分分布に対して小さく、SN比が低い磁場
ベクトル成分空間分布の方向と直交する方向の電流密度
ベクトル成分分布に対して大きく、これに準じて、例え
ば、磁場ベクトルの上記各3成分又は各2成分空間分布
データのSNパワー比に反比例させることがある。従っ
て、3次元磁場ベクトルデータが測定された場合は3つ
の電流密度ベクトル成分分布に関しては2つの磁場ベク
トル成分空間分布のSN比から決定される値の積に、2次
元磁場ベクトルデータが測定された場合は電流密度ベク
トルのx、y成分分布に関しては1つの磁場ベクトル成
分空間分布のSN比から決定される値に、z成分分布に関
しては2つの磁場ベクトル成分空間分布のSN比から決定
される値の積に、比例する値に設定されることとな
る。)。これに準じて、測定された磁場ベクトルの上記
3成分又は2成分空間分布データのSNパワー比から評価
される成分依存性の正則化パラメータ値と磁場ベクトル
空間分布そのもののSNパワー比から評価される正則化パ
ラメータ値とを重要度の重み付けを行った上で算出され
る積に比例する値とすることがある。
Further, the regularization parameters α J1 · α J2 · α J3
May be realized as different for each current density vector component distribution at each time, and as a result, a large value is obtained so that the matrix related to the current density vector distribution becomes sufficiently positive definite numerically. Adjusted to, or
It may be adjusted by the accuracy (SN ratio) of each direction component spatial distribution data of the measured magnetic field vector (for the current density vector component distribution in the direction orthogonal to the direction of the magnetic field vector component spatial distribution with a high SN ratio) It is small and large with respect to the current density vector component distribution in the direction orthogonal to the direction of the magnetic field vector component spatial distribution with a low SN ratio, and in accordance with this, for example, the above three components of the magnetic field vector or each two component spatial distribution data It may be inversely proportional to the SN power ratio, so when three-dimensional magnetic field vector data is measured, the three current density vector component distributions are the product of the values determined from the SN ratios of the two magnetic field vector component spatial distributions. When two-dimensional magnetic field vector data is measured, the x and y component distributions of the current density vector are determined from the SN ratio of one magnetic field vector component spatial distribution. To the value, the product value with respect to the z-component distribution determined from the SN ratio of the two magnetic field vector components spatial distribution, will be set to a value proportional.). According to this, it is evaluated from the component-dependent regularization parameter value evaluated from the SN power ratio of the measured three-component or two-component spatial distribution data of the magnetic field vector and the SN power ratio of the magnetic field vector spatial distribution itself. The regularization parameter value may be a value proportional to the product calculated after weighting the importance.

【0133】また、正則化パラメータαJ4・αJ5・αJ6
は、各時間において、かかる電流密度ベクトル成分分布
ごとに異なるものとして実現されることがあり、結果的
に、電流密度ベクトル分布にかかる行列が数値解析的に
充分に正定値となる様に大きい値に調節される、又は、
測定された磁場ベクトルの各方向成分空間分布データの
時間方向の変化量の精度(SN比)により調節されることが
ある(直交する方向の電流密度ベクトル成分分布の時系
列に対して、磁場ベクトル成分分布の時間方向の変化量
のSN比が高い時間において小さく、磁場ベクトル成分分
布の時間方向の変化量のSN比が低い時間において大き
く、これに準じて、例えば、磁場ベクトルの上記各3成
分又は各2成分空間分布データの時間方向の変化量のSN
パワー比に反比例させることがある。)。これに準じ
て、測定された磁場ベクトルの上記3成分又は2成分の
空間分布データの時間方向の変化量のSNパワー比から評
価される時間及び方向に依存する正則化パラメータ値と
磁場ベクトル分布の時間方向の変化量のSNパワー比から
評価される正則化パラメータ値とを重要度の重み付けを
行った上で算出される積に比例する値とすることがあ
る。
The regularization parameters α J4 , α J5 , α J6
May be realized as different for each current density vector component distribution at each time, and as a result, a large value is obtained so that the matrix related to the current density vector distribution becomes sufficiently positive definite numerically. Adjusted to, or
It may be adjusted depending on the accuracy (SN ratio) of the change amount in the time direction of the spatial distribution data of each direction component of the measured magnetic field vector (for the time series of the current density vector component distribution in the orthogonal direction, the magnetic field vector It is small when the SN ratio of the variation of the component distribution in the time direction is high, and is large when the SN ratio of the variation of the magnetic field vector component in the time direction is low. Or SN of the amount of change in the time direction of each two-component spatial distribution data
It may be inversely proportional to the power ratio. ). In accordance with this, the regularization parameter value and the magnetic field vector distribution depending on the time and direction evaluated from the SN power ratio of the amount of change in the time direction of the spatial distribution data of the above-mentioned three or two components of the measured magnetic field vector The regularization parameter value evaluated from the SN power ratio of the amount of change in the time direction may be a value proportional to the product calculated after weighting the importance.

【0134】また、正則化パラメータαJ1・αJ2・αJ3
は、各時間において、空間的に変化するものとして実現
されることもあり、結果的に、各関心点の電流密度ベク
トルにかかる局所行列が数値解析的に充分に正定値とな
る様に大きい値に調節される。又、測定された各磁場ベ
クトルデータの精度(SN比)により調節され(SN比が高
い場合に小さく、SN比が低い場合に大きく、これに準じ
て、例えば、磁場ベクトルデータのSNパワー比に反比例
させることがある。)、且つ、電流密度ベクトルと各磁
場ベクトルとの距離の4乗に比例させることがある。こ
れに準じて、各関心点の電流密度ベクトルにかかる正則
化パラメータαJ1・αJ2・αJ3は、各磁場ベクトルデー
タのSNパワー比から評価される正則化パラメータ値と各
磁場ベクトルとの距離で決まる正則化パラメータ値とを
重要度の重み付けを行った上で算出される積に比例する
値とすることがある。
Further, the regularization parameters α J1 · α J2 · α J3
May be realized as spatially varying at each time, and as a result, a large value is obtained so that the local matrix applied to the current density vector of each interest point is sufficiently positive definite numerically. Is adjusted to. In addition, it is adjusted according to the accuracy (SN ratio) of each measured magnetic field vector data (small when the SN ratio is high, large when the SN ratio is low, according to this, for example, the SN power ratio of the magnetic field vector data It may be inversely proportional) and may be proportional to the fourth power of the distance between the current density vector and each magnetic field vector. According to this, the regularization parameter α J1 , α J2 , α J3 applied to the current density vector of each interest point is the distance between the regularization parameter value evaluated from the SN power ratio of each magnetic field vector data and each magnetic field vector. In some cases, the regularization parameter value determined by is weighted with importance and is proportional to the product calculated.

【0135】また、正則化パラメータαJ4・αJ5は、各
時間において、空間的に変化するものとして実現される
こともあり、結果的に、各関心点の電流密度ベクトルに
かかる局所行列が数値解析的に充分に正定値となる様に
大きい値に調節される。又、測定された各磁場ベクトル
データの時間方向の変化量の精度(SN比)により調節さ
れ(SN比が高い時間に小さく、SN比が低い時間に大き
く、これに準じて、例えば、そのSNパワー比に反比例さ
せることがある。)、且つ、電流密度ベクトルと各磁場
ベクトルとの距離の4乗に比例させることがある。これ
に準じて、各関心点の電流密度ベクトルにかかる正則化
パラメータαJ4・αJ5は、各磁場ベクトルデータの時間
方向の変化量のSNパワー比から評価される正則化パラメ
ータ値と各磁場ベクトルとの距離で決まる正則化パラメ
ータ値とを重要度の重み付けを行った上で算出される積
に比例する値とすることがある。
Further, the regularization parameters α J4 and α J5 may be realized as spatially varying at each time, and as a result, the local matrix applied to the current density vector of each interest point becomes a numerical value. It is adjusted to a large value so that it will be a positive definite value analytically. Also, it is adjusted according to the accuracy (SN ratio) of the amount of change of each measured magnetic field vector data in the time direction (small when the SN ratio is high and large when the SN ratio is low, and according to this, for example, It may be inversely proportional to the power ratio) and may be proportional to the fourth power of the distance between the current density vector and each magnetic field vector. According to this, the regularization parameter α J4 · α J5 applied to the current density vector of each interest point is the regularization parameter value and each magnetic field vector evaluated from the SN power ratio of the change amount of each magnetic field vector data in the time direction. The regularization parameter value determined by the distance between and may be a value proportional to the product calculated after weighting the importance.

【0136】また、正則化パラメータαJ1・αJ2・αJ3
は、各時間において、上記の如く空間的に変化するもの
として、且つ、かかる電流密度ベクトル成分ごとに異な
るものとして実現されることがあり、結果的に、各関心
点の電流密度ベクトルにかかる局所行列が数値解析的に
充分に正定値となる様に大きい値に調節される、又は、
測定された各磁場ベクトルの各方向成分データの精度
(SN比)により調節されることがある(SN比が高い磁場
ベクトル成分方向と直交する方向の電流密度ベクトル成
分に対して小さく、SN比が低い磁場ベクトル成分の方向
と直交する方向の電流密度ベクトル成分に対して大き
く、これに準じて、例えば、磁場ベクトルの上記各3成
分又は各2成分データのSNパワー比に反比例させること
がある。従って、3次元磁場ベクトルデータが測定され
た場合は3つの電流密度ベクトル成分に関しては2つの
磁場ベクトル成分のSN比から決定される値の積に、2次
元磁場ベクトルデータが測定された場合は電流密度ベク
トルのx、y成分に関しては1つの磁場ベクトル成分の
SN比から決定される値に、z成分に関しては2つの磁場
ベクトル成分のSN比から決定される値の積に、比例する
値に設定されることとなる。)。これに準じて、各関心
点の各電流密度ベクトル成分にかかる正則化パラメータ
αJ1・αJ2・αJ3は、測定された各磁場ベクトルの3成
分又は2成分データのSNパワー比から評価される成分依
存性の正則化パラメータ値と、各磁場ベクトルとの距離
で決まる正則化パラメータ値と、各磁場ベクトルそのも
ののSNパワー比から評価される正則化パラメータ値と
を、重要度の重み付けを行った上で算出される積に比例
する値とすることがある。
Also, the regularization parameters α J1 · α J2 · α J3
May be realized as spatially varying at each time as described above and different for each of the current density vector components, and as a result, the local of the current density vector of each interest point The matrix is adjusted to a large value so that it is numerically sufficiently positive definite, or
It may be adjusted depending on the accuracy (SN ratio) of each direction component data of each measured magnetic field vector (SNR is small for the current density vector component in the direction orthogonal to the direction of the high magnetic field vector component, and the SN ratio is It is large with respect to the current density vector component in the direction orthogonal to the direction of the low magnetic field vector component, and accordingly, for example, it may be inversely proportional to the SN power ratio of each of the above three component data or each two component data of the magnetic field vector. Therefore, when three-dimensional magnetic field vector data is measured, for three current density vector components, the product of the values determined from the SN ratios of two magnetic field vector components is used to calculate the current when two-dimensional magnetic field vector data is measured. Regarding the x and y components of the density vector, one magnetic field vector component
The value determined from the SN ratio and the z component are set to a value proportional to the product of the values determined from the SN ratios of the two magnetic field vector components. ). According to this, the regularization parameters α J1 , α J2 , α J3 for each current density vector component of each interest point are evaluated from the SN power ratio of the measured three-component or two-component data of each magnetic field vector. The importance of the component-dependent regularization parameter value, the regularization parameter value determined by the distance to each magnetic field vector, and the regularization parameter value evaluated from the SN power ratio of each magnetic field vector were weighted. It may be a value proportional to the product calculated above.

【0137】また、正則化パラメータαJ4・αJ5は、各
時間において、上記の如く空間的に変化するものとし
て、且つ、かかる電流密度ベクトル成分ごとに異なるも
のとして実現されることがあり、結果的に、各関心点の
電流密度ベクトルにかかる局所行列が数値解析的に充分
に正定値となる様に大きい値に調節される、又は、測定
された各磁場ベクトルの各方向成分データの時間方向の
変化量の精度(SN比)により調節されることがある(直交
する方向の電流密度ベクトル成分の時系列に対して、磁
場ベクトル成分の時間方向の変化量のSN比が高い時間に
おいて小さく、磁場ベクトル成分の時間方向の変化量の
SN比が低い時間において大きく、これに準じて、例え
ば、磁場ベクトルの上記各3成分又は各2成分データの
時間方向の変化量のSNパワー比に反比例させることがあ
る。)。これに準じて、各関心点の各電流密度ベクトル
成分にかかる正則化パラメータαJ4・αJ5は、測定され
た各磁場ベクトルの3成分又は2成分データの時間方向
の変化量のSNパワー比から評価される時間及び方向に依
存する正則化パラメータ値と、各磁場ベクトルとの距離
で決まる正則化パラメータ値と、各磁場ベクトルの時間
方向の変化量のSNパワー比から評価される正則化パラメ
ータ値とを、重要度の重み付けを行った上で算出される
積に比例する値とすることがある。
The regularization parameters α J4 and α J5 may be realized as spatially varying at each time as described above and different for each current density vector component. Therefore, the local matrix applied to the current density vector of each interest point is adjusted to a large value so that it is sufficiently positive definite numerically, or the time direction of each direction component data of each measured magnetic field vector is adjusted. May be adjusted by the accuracy of the amount of change (SN ratio) (to the time series of the current density vector component in the orthogonal direction, the SN ratio of the amount of change in the time direction of the magnetic field vector component is small, Of the amount of change in the time direction of the magnetic field vector component
When the SN ratio is low, it is large, and in accordance therewith, for example, it may be inversely proportional to the SN power ratio of the amount of change in the time direction of each of the three component data or each two component data of the magnetic field vector. ). According to this, the regularization parameter α J4 · α J5 for each current density vector component of each interest point is calculated from the SN power ratio of the change amount of the measured three-component or two-component data of each magnetic field vector in the time direction. The regularization parameter value that depends on the time and direction to be evaluated, the regularization parameter value that is determined by the distance to each magnetic field vector, and the regularization parameter value that is evaluated from the SN power ratio of the change amount of each magnetic field vector in the time direction And may be values proportional to the product calculated after weighting the importance.

【0138】また、磁場ベクトルの1方向成分の測定が
可能である場合は、ビオ・サバールの法則[(18)式、(2
2)式]に基づいて、電流の支配的に流れている方向と直
交する接線磁場成分を測定することとし、その接線磁場
成分の3次元分布の測定が可能である場合は、技法2に
基づいてその電流の3次元分布又は2次元分布又は1次
元分布を推定することができ、又、その接線磁場成分の
2次元分布の測定が可能である場合は、技法1に基づい
てその電流の2次元分布又は1次元分布を推定すること
ができ、又、その磁場成分の1次元分布の測定が可能で
ある場合は、同様にして、その電流の1次元分布を推定
することができる。
When the one-direction component of the magnetic field vector can be measured, the Biot-Savart law [(18), (2
2)], the tangential magnetic field component orthogonal to the direction in which the current predominantly flows is to be measured, and if it is possible to measure the three-dimensional distribution of the tangential magnetic field component, then refer to Technique 2. If it is possible to estimate the three-dimensional distribution, the two-dimensional distribution, or the one-dimensional distribution of the current, and if the measurement of the two-dimensional distribution of the tangential magnetic field component is possible, the If the dimensional distribution or the one-dimensional distribution can be estimated, or if the one-dimensional distribution of the magnetic field component can be measured, the one-dimensional distribution of the current can be similarly estimated.

【0139】複数の磁場ベクトル分布又は時系列が測定
された場合は、正則化パラメータα J1・αJ2・αJ3・α
J4・αJ5の各々は、上記の如く、各状態(時間)の磁場
ベクトル分布データにおいて評価される正則化パラメー
タ値の和に比例する値とされる。
Measurement of multiple magnetic field vector distributions or time series
, Then the regularization parameter α J1・ ΑJ2・ ΑJ3・ Α
J4・ ΑJ5Is the magnetic field of each state (time) as described above.
Regularization parameters evaluated in vector distribution data
The value is proportional to the sum of the data values.

【0140】計測結果として、測定された磁気ベクトル
分布に加えて、電流密度分布、電流密度発散・勾配分
布、導電率や誘電率の分布、導電率や誘電率の勾配分
布、導電率や誘電率のラプラシアン分布、誘電率と導電
率の比の分布、誘電率と導電率の比の勾配分布、誘電率
と導電率の比のラプラシアン分布、これらの周波数分散
や経時的変化そのもの、これらの経時的絶対変化(差分
値)、及び経時的相対変化(比の値)などがCRT、液
晶、又は、LEDを用いたもの等を含む表示部画像表示
され、且つ、選択される任意の位置におけるこれらの値
が表示される。
As a measurement result, in addition to the measured magnetic vector distribution, current density distribution, current density divergence / gradient distribution, conductivity or permittivity distribution, conductivity or permittivity gradient distribution, conductivity or permittivity, etc. Laplacian distribution, permittivity-to-conductivity ratio distribution, permittivity-to-conductivity ratio gradient distribution, permittivity-to-conductivity ratio Laplacian distribution, their frequency dispersion and their changes over time, Absolute changes (difference values), relative changes over time (values of ratios), etc. are displayed on the display unit image including those using a CRT, liquid crystal, or LED, and these are displayed at any selected position. The value is displayed.

【0141】図1は、本発明にかかる実施の形態1によ
る計測装置の全体構成図を示している。本装置は計測対
象物4内の3次元関心空間又は2次元関心領域又は1次
元関心領域内の電流密度ベクトル分布(又は電流密度ベ
クトル分布の時系列)を計測するための磁場ベクトル検
出器1とその位置及び検出方向をかえるための走査機構
3と、磁場ベクトル検出器1と計測対象物4の距離を調
整する距離調整手段13と、計測対象物4内に電流場を
生じさせる電流場生成手段5と、磁場ベクトル検出器1
を駆動する駆動装置2と、それらをコントロールする計
測制御手段6と計測データを記憶するデータ記録手段7
と、測定磁場データ(又は測定磁場時系列データ)から
電流密度ベクトル(又は電流密度ベクトル分布の時系
列)及び導電率分布(又は導電率分布の時系列)や誘電
率分布(又は誘電率分布の時系列)を推定するデータ処
理手段8で構成される。
FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. This apparatus is a magnetic field vector detector 1 for measuring a current density vector distribution (or a time series of current density vector distribution) in a three-dimensional space of interest, a two-dimensional space of interest, or a one-dimensional space of interest in a measurement object 4. The scanning mechanism 3 for changing the position and the detection direction, the distance adjusting means 13 for adjusting the distance between the magnetic field vector detector 1 and the measuring object 4, and the current field generating means for generating a current field in the measuring object 4. 5 and magnetic field vector detector 1
Drive device 2 for driving the device, measurement control means 6 for controlling them, and data recording means 7 for storing measurement data.
And the measured magnetic field data (or measured magnetic field time series data) from the current density vector (or current density vector distribution time series) and conductivity distribution (or conductivity distribution time series) or dielectric constant distribution (or dielectric constant distribution). The data processing means 8 estimates the time series).

【0142】ここで、図2に磁場ベクトル検出部器のコ
イル部を模式図にて示す。但し、図2(a)は1素子、
図2(b)は2素子、図2(c)は3素子をそれぞれ示
している。さらに、図3〜図7は、本発明にかかる実施
の形態によるアレイ構成を、それぞれ示している。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the coil portion of the magnetic field vector detecting portion. However, in FIG. 2A, one element,
FIG. 2B shows two elements, and FIG. 2C shows three elements. Further, FIGS. 3 to 7 respectively show array configurations according to the embodiments of the present invention.

【0143】計測制御手段6とデータ記録手段7とデー
タ処理手段8は、一台の装置上で実現することも可能で
あり、或いは、複数の装置に分散させることも可能であ
る。走査機構3と距離調整手段13の位置は逆にするこ
とも可能である。
The measurement control means 6, the data recording means 7, and the data processing means 8 can be realized on one device, or can be distributed to a plurality of devices. The positions of the scanning mechanism 3 and the distance adjusting means 13 can be reversed.

【0144】図8は、磁場ベクトル検出器1の側に走査
機構3と距離調整手段13を設けた実施例である。走査
機構3と距離調整手段13の位置は逆にすることも可能
である。
FIG. 8 shows an embodiment in which the scanning mechanism 3 and the distance adjusting means 13 are provided on the magnetic field vector detector 1 side. The positions of the scanning mechanism 3 and the distance adjusting means 13 can be reversed.

【0145】図9は、磁場ベクトル検出器1側に第一の
走査機構10を設け、計測対象物4側に第二の走査機構
11を設けた実施例である。この実施例では、距離調整
手段13を磁場ベクトル検出器側1に設けているが、計
測対象物4側及び両側でもかまわない。走査機構10、
11と距離調整手段の位置は逆にすることも可能であ
る。
FIG. 9 shows an embodiment in which the first scanning mechanism 10 is provided on the magnetic field vector detector 1 side and the second scanning mechanism 11 is provided on the measurement object 4 side. In this embodiment, the distance adjusting means 13 is provided on the magnetic field vector detector side 1, but it may be provided on the measurement object 4 side or both sides. Scanning mechanism 10,
The positions of 11 and the distance adjusting means can be reversed.

【0146】つぎに、図10のフローチャートに従っ
て、電流密度分布の推定を通じて導電率分布や誘電率分
布を推定する技法について説明する。
Next, a technique for estimating the conductivity distribution and the permittivity distribution by estimating the current density distribution will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0147】まず、導電率や誘電率の値が未知である3
次元関心空間内又は2次元関心領域内又は1次元関心領
域内に参照領域を適切に設定する。参照領域とは導電率
や誘電率が既知である領域である。
First, the values of conductivity and permittivity are unknown. 3
A reference area is appropriately set in a two-dimensional ROI, a two-dimensional ROI, or a one-dimensional ROI. The reference region is a region whose conductivity and dielectric constant are known.

【0148】計測時に独立な電流場が二つ以上設定でき
る場合、すなわち、二つ以上の独立した電流密度ベクト
ル分布(磁場ベクトル分布)、又は、電流密度ベクトル
分布の時系列(磁場ベクトル分布の時系列)の計測が可
能である場合には、参照領域として少なくとも一つの参
照点を設定する。参照点とは導電率や誘電率が既知であ
る点である。
When two or more independent current fields can be set at the time of measurement, that is, two or more independent current density vector distributions (magnetic field vector distributions), or a time series of current density vector distributions (when the magnetic field vector distributions are When it is possible to measure a series, at least one reference point is set as a reference area. The reference point is a point whose conductivity or permittivity is known.

【0149】計測時に電流密度ベクトル分布を一つしか
計測できない場合には、参照領域を電流が支配的に流れ
る方向に広く伸びるように設定する。
When only one current density vector distribution can be measured at the time of measurement, the reference region is set so as to extend widely in the direction in which the current dominantly flows.

【0150】電流場生成装置を用いて生じせしめた二つ
の独立した磁場ベクトル分布(又は磁場ベクトル分布の
時系列)を測定した場合を例に揚げる。関心空間又は関
心領域内に第一の電流場(又は正弦的に時間変化する電
流場)を生じせしめ、関心空間又は関心領域の周囲に磁
場ベクトル分布(又は正弦的に時間変化する磁場ベクト
ル分布)を生じさせる。続いて、第一の電流場とは独立
の第二の電流場(又は正弦的に時間変化する電流場)を
生じせしめ、同様に、第二の磁場ベクトル分布(又は正
弦的に時間変化する磁場ベクトル分布)を生じさせる。
技法1又は技法2により、その都度、関心空間内又は関
心領域内の電流密度ベクトル分布(又は正弦的に時間変
化する電流密度ベクトル分布)を推定するが、これはデ
ータ処理手段により行われる。磁場ベクトル空間分布
(又は磁場ベクトル空間分布の時系列)を測定に関して
は、計測制御手段によって磁場ベクトル検出器駆動装置
と走査機構をコントロールして、データをサンプリング
しながら、磁場ベクトル検出信号及び位置情報をデータ
記録手段に入力する。場合によっては、走査機構を使用
しないこともある。続いて、データ処理手段 ([9]
式、又は、[16a]式と[16b]式)において導電率分布
や誘電率分布や時定数分布(誘電率と導電率に比の分
布)を、又、必要に応じて、これらの時系列や周波数分
散を推定する。
An example will be given of the case where two independent magnetic field vector distributions (or time series of magnetic field vector distributions) generated by using a current field generator are measured. A first current field (or a sinusoidally time-varying current field) is generated in the space of interest or a region of interest, and a magnetic field vector distribution (or a sinusoidally time-varying magnetic field vector distribution) around the space of interest or the region of interest is generated. Cause Subsequently, a second current field (or sinusoidally time-varying current field) independent of the first current field is generated, and similarly, a second magnetic field vector distribution (or sinusoidally time-varying magnetic field). Vector distribution).
According to the technique 1 or the technique 2, a current density vector distribution (or a sinusoidally time-varying current density vector distribution) in the space of interest or the region of interest is estimated in each case, and this is performed by the data processing means. Regarding the measurement of the magnetic field vector spatial distribution (or the time series of the magnetic field vector spatial distribution), the magnetic field vector detection signal and the position information are sampled while controlling the magnetic field vector detector driving device and the scanning mechanism by the measurement control means. Is input to the data recording means. In some cases, the scanning mechanism may not be used. Then, the data processing means ([9]
Equation, or [16a] and [16b]), the conductivity distribution, the permittivity distribution, and the time constant distribution (the distribution of the ratio of the permittivity and the conductivity), and if necessary, these time series And estimate the frequency variance.

【0151】既に電流場が存在する場合は、これにより
生じた磁場ベクトルのみを測定し、その電流ベクトル分
布の推定のみを通じて、導電率分布や誘電率分布を推定
する。尚、磁場や電流の計測データが欠落した場合は、
その時間の点又は領域を関心領域から除外して演算を行
い、その演算後において、関心領域から除外された時間
の点又は領域の誘電率分布、導電率分布、誘電率と導電
率の比の分布、これらの経時的変化や周波数分散を、推
定された誘電率分布、導電率分布、誘電率と導電率の比
の分布、これらの経時的変化や周波数分散を、関心時空
間内において内挿又は外挿補間処理することにより評価
することがある。
When a current field already exists, only the magnetic field vector generated by this is measured, and the conductivity distribution and the permittivity distribution are estimated only by estimating the current vector distribution. If the measurement data of the magnetic field or current is missing,
The calculation is performed by excluding the point or region of the time from the region of interest, and after the calculation, the permittivity distribution, the conductivity distribution, the ratio of the permittivity and the conductivity of the point or region of the time excluded from the region of interest are calculated. The distribution, these changes over time and frequency dispersion are interpolated within the space-of-interest in terms of the estimated permittivity distribution, conductivity distribution, distribution of the ratio of permittivity and conductivity, and these changes over time and frequency dispersion. Or it may be evaluated by extrapolation interpolation processing.

【0152】[0152]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
未知試料内の3次元関心空間又は2次元関心領域又は1
次元関心領域周辺にて磁場ベクトル検出器を用いて測定
された磁場ベクトル分布(又は磁場ベクトル分布の時系
列)から、その関心空間内又は関心領域内の電流密度ベ
クトル分布(電流密度ベクトル分布の時系列)を推定す
ることが可能となり、これより、非接触に、3次元導電
率分布、2次元導電率分布、1次元導電率分布、又、3
次元誘電率分布、2次元誘電率分布、1次元誘電率分布
を推定できる。
As described above, according to the present invention,
3D space of interest or 2D region of interest in unknown sample or 1
From the magnetic field vector distribution (or time series of magnetic field vector distribution) measured using the magnetic field vector detector around the three-dimensional region of interest, calculate the current density vector distribution in the space of interest or in the region of interest (when the current density vector distribution is It is possible to estimate the three-dimensional conductivity distribution, the three-dimensional conductivity distribution, the two-dimensional conductivity distribution, the one-dimensional conductivity distribution, and the three-dimensional distribution.
The one-dimensional permittivity distribution, the two-dimensional permittivity distribution, the one-dimensional permittivity distribution can be estimated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態にかかる計測装置の構成を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態において用いられる磁場ベ
クトル検出器のコイル部を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a coil part of a magnetic field vector detector used in the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態にかかるアレイの構成を示
す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of an array according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態にかかるアレイの構成を示
す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of an array according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態にかかるアレイの構成を示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of an array according to the exemplary embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態にかかるアレイの構成を示
す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of an array according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態にかかるアレイの構成を示
す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a configuration of an array according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図8】磁場ベクトル検出器側に走査機構と距離調整手
段を設けた実施の形態を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment in which a scanning mechanism and distance adjusting means are provided on the magnetic field vector detector side.

【図9】磁場ベクトル検出器側に第1の走査機構を設
け、計測対象物側に第2の走査機構を設けた実施の形態
を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing an embodiment in which a first scanning mechanism is provided on the magnetic field vector detector side and a second scanning mechanism is provided on the measurement target side.

【図10】本発明の実施の形態を表すフローチャートで
ある。
FIG. 10 is a flowchart showing an embodiment of the present invention.

【図11】従来の技術による磁場検出器のセンサー部を
示す模式図である。
FIG. 11 is a schematic view showing a sensor unit of a conventional magnetic field detector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁場ベクトル検出器 2 駆動装置 3 走査機構 4 計測対象物 5 電流場生成装置 6 計測制御手段 7 データ記録手段 8 データ処理手段 9 ハウジング 10 第一の走査機構 11 第二の走査機構 12 電流源 13 距離調整手段 14 試料設置台 1 Magnetic field vector detector 2 drive 3 scanning mechanism 4 Object to be measured 5 Current field generator 6 Measurement control means 7 Data recording means 8 Data processing means 9 housing 10 First scanning mechanism 11 Second scanning mechanism 12 Current source 13 Distance adjustment means 14 Sample stand

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 43/00 H01L 43/00 4M113 43/06 43/06 A U Z 43/08 43/08 A U Z // A61B 5/05 A61B 5/05 A B Z H01L 39/22 H01L 39/22 D Fターム(参考) 2G017 AD32 AD51 AD53 AD55 2G028 CG02 CG09 FK02 GL09 LR07 2G035 AA08 AA21 AC25 AD66 2G053 AA00 AB27 CA05 CA10 CA17 DB02 DB19 4C027 AA06 AA10 CC00 EE01 GG00 HH00 KK00 KK03 4M113 AA01 AC06 AC46 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 43/00 H01L 43/00 4M113 43/06 43/06 AUZ 43/08 43/08 AUZ // A61B 5/05 A61B 5/05 A B Z H01L 39/22 H01L 39/22 DF term (reference) 2G017 AD32 AD51 AD53 AD55 2G028 CG02 CG09 FK02 GL09 LR07 2G035 AA08 AA21 AC25 AD66 2G053 AA00 CA27 CA02 CA02 CA05 DB19 4C027 AA06 AA10 CC00 EE01 GG00 HH00 KK00 KK03 4M113 AA01 AC06 AC46

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 計測対象物の3次元関心空間内又は2次
元関心領域内の電流密度ベクトル分布又は1次元関心領
域内の電流密度分布又はそれらの時系列を推定する電流
密度ベクトル推定装置において、 前記計測対象物を設置する試料設置台と、 磁場ベクトルを検出する磁場ベクトル検出手段と、 前記磁場ベクトル検出手段が前記計測対象物を計測する
ように設置されるハウジングと、 前記計測対象物の磁場ベクトルの分布を測定するために
前記試料設置台と前記ハウジングの、少なくともどちら
か一方に接続する上下左右・方向を変えることのできる
走査手段と、 前記磁場ベクトル検出手段を駆動し、前記計測対象を計
測する前記磁場ベクトル検出手段の出力を調整する調整
手段と、 前記調整手段から出力される計測結果を記録するデータ
記録手段と、 電流密度ベクトル分布又はその時系列への離散近似ある
いは有限要素近似の適用を通じて測定した磁場ベクトル
データからその電流密度ベクトル分布又はその時系列を
推定するデータ処理手段と、 前記計測対象物と前記磁場ベクトル検出手段との距離を
調整する距離調整手段と、 を備えたことを特徴とする電流密度ベクトル推定装置。
1. A current density vector estimation device for estimating a current density vector distribution in a three-dimensional region of interest or a two-dimensional region of interest of a measurement object, a current density distribution in a one-dimensional region of interest, or a time series thereof. A sample installation table on which the measurement target is installed, a magnetic field vector detection unit that detects a magnetic field vector, a housing installed so that the magnetic field vector detection unit measures the measurement target, and a magnetic field of the measurement target. In order to measure the distribution of the vector, the sample installation table and the housing, at least one of the scanning means connected to at least one of the up and down, left and right, the direction can be changed, the magnetic field vector detection means is driven, the measurement target Adjustment means for adjusting the output of the magnetic field vector detection means to be measured, and data for recording the measurement result output from the adjustment means Recording means, data processing means for estimating the current density vector distribution or its time series from the magnetic field vector data measured through the application of discrete approximation or finite element approximation to the current density vector distribution or its time series, the measurement object and the A current density vector estimation device comprising: a distance adjusting unit that adjusts a distance to a magnetic field vector detecting unit.
【請求項2】 前記計測対象物の前記3次元関心空間内
又は2次元関心領域内の電流密度ベクトル分布又は1次
元関心領域内の電流密度分布又はそれらの時系列を得る
ために計測した前記磁場ベクトル検出手段の出力、ある
いは前記調整手段の出力を、その測定の位置・時間を示
す位置・時間データと関連付け、前記データ記録手段に
記録することを特徴とする請求項1に記載の電流密度ベ
クトル推定装置。
2. The magnetic field measured to obtain the current density vector distribution in the three-dimensional region of interest or the two-dimensional region of interest of the measurement target, the current density distribution in the one-dimensional region of interest, or a time series thereof. 2. The current density vector according to claim 1, wherein the output of the vector detecting means or the output of the adjusting means is recorded in the data recording means in association with position / time data indicating the position / time of the measurement. Estimator.
【請求項3】 さらに、必要に応じて、前記計測対象物
の前記3次元関心空間の外部からその空間内又はその中
の2次元関心領域内又は1次元関心領域内に、少なくと
も一つ以上の電流場を生じせしめることができるよう
に、電流を直接的に流せる、あるいは、磁界を印加する
ことにより渦電流を誘起できる電流場発生手段を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の電流密度ベクトル推
定装置。
3. If necessary, at least one or more of the outside of the three-dimensional space of interest of the measurement object is provided within the space or within the two-dimensional region of interest or within the one-dimensional region of interest. 2. The current density according to claim 1, further comprising a current field generating means capable of directly flowing a current or inducing an eddy current by applying a magnetic field so that a current field can be generated. Vector estimator.
【請求項4】 前記磁場ベクトル検出手段は、超伝導量
子干渉素子(SQUID)、ホール素子、ジョセフソン
接合素子、磁気インピーダンス素子、GMR、CMR、
SETなどを使用することを特徴とする請求項1に記載
の電流密度ベクトル推定装置。
4. The magnetic field vector detecting means is a superconducting quantum interference device (SQUID), a Hall device, a Josephson junction device, a magneto-impedance device, a GMR, a CMR,
The current density vector estimation device according to claim 1, wherein SET or the like is used.
【請求項5】 前記磁場ベクトル検出手段として、磁
気、静磁界又は電磁波検出素子を複数個使用し、検出方
向を直交する2方向又は3方向として、時に開口面合成
を行い、磁場ベクトルデータを収集することを特徴とす
る請求項1に記載の電流密度ベクトル推定装置。
5. Magnetic field vector data is collected by using a plurality of magnetic, static magnetic field or electromagnetic wave detection elements as the magnetic field vector detection means, and the detection directions are two directions or three directions orthogonal to each other, and sometimes aperture plane synthesis is performed. The current density vector estimation device according to claim 1, wherein
【請求項6】 前記磁場ベクトル検出手段として、磁
気、静磁界又は電磁波検出素子を複数個使用し、検出方
向を1方向、直交する2方向、あるいは3方向とし、か
つ、1次元、2次元、又は3次元アレイを構成して、時
に開口面合成を行い、磁場データの収集を行うことを特
徴とする請求項1に記載の電流密度ベクトル推定装置。
6. A magnetic field, a static magnetic field, or an electromagnetic wave detecting element is used as the magnetic field vector detecting means, and the detection direction is one direction, two directions orthogonal to each other, or three directions, and one-dimensional, two-dimensional, Alternatively, the current density vector estimation device according to claim 1, wherein a three-dimensional array is configured and aperture plane synthesis is sometimes performed to collect magnetic field data.
【請求項7】 前記磁場ベクトル検出手段を用いて2次
元磁場ベクトルの2次元空間分布又はその時系列を測定
し、測定されたこの磁場ベクトルデータから、電流密度
ベクトル又はその時系列に離散近似あるいは有限要素近
似を適用することに基づいた所定の数値解析を施すこと
によって、3次元関心空間内又は2次元関心領域内の2
次元電流密度ベクトル分布又はその時系列を推定するこ
とを特徴とする請求項1に記載の電流密度ベクトル推定
装置。
7. The magnetic field vector detecting means is used to measure a two-dimensional spatial distribution of a two-dimensional magnetic field vector or its time series, and from this measured magnetic field vector data, a discrete approximation or a finite element is made to a current density vector or its time series. By performing a predetermined numerical analysis based on the application of the approximation, the 2
The current density vector estimation device according to claim 1, wherein the three-dimensional current density vector distribution or its time series is estimated.
【請求項8】 前記磁場ベクトル検出手段を用いて3次
元、又は2次元磁場ベクトルの3次元空間分布又はその
時系列を測定し、測定されたこの磁場ベクトルデータか
ら、電流密度ベクトル又はその時系列に離散近似あるい
は有限要素近似を適用することに基づいた所定の数値解
析を施すことによって、3次元関心空間内の3次元又は
2次元電流密度ベクトルの空間分布又はその時系列を推
定することを特徴とする請求項1に記載の電流密度ベク
トル推定装置。
8. A three-dimensional or three-dimensional spatial distribution of a two-dimensional magnetic field vector or a time series thereof is measured using the magnetic field vector detecting means, and the measured magnetic field vector data is dispersed into a current density vector or a time series thereof. A spatial distribution of a three-dimensional or two-dimensional current density vector in a three-dimensional space of interest or a time series thereof is estimated by performing a predetermined numerical analysis based on applying an approximation or a finite element approximation. Item 1. The current density vector estimation device according to Item 1.
【請求項9】 前記磁場ベクトル検出手段を用いて3次
元、又は2次元磁場ベクトルの3次元空間分布又はその
時系列を測定し、測定されたこの磁場ベクトルデータか
ら、電流密度ベクトル又はその時系列に離散近似あるい
は有限要素近似を適用することに基づいた所定の数値解
析を施すことによって、3次元関心空間内あるいは2次
元関心領域内の3次元又は2次元電流密度ベクトルの空
間分布又はその時系列を推定することを特徴とする請求
項1に記載の電流密度ベクトル推定装置。
9. The magnetic field vector detecting means is used to measure a three-dimensional or three-dimensional spatial distribution of a two-dimensional magnetic field vector or its time series, and from the measured magnetic field vector data, a current density vector or its time series is discrete. Estimate the spatial distribution of the three-dimensional or two-dimensional current density vector in the three-dimensional space of interest or the two-dimensional region of interest or its time series by performing a predetermined numerical analysis based on the application of approximation or finite element approximation The current density vector estimation device according to claim 1, wherein
【請求項10】 電流密度又はその時系列に離散近似あ
るいは有限要素近似を適用することに基づいた所定の数
値解析を施すことによって、前記磁場ベクトル検出手段
を用いて測定された磁場ベクトルの1方向成分の空間分
布又はその時系列データから、これと直交する方向の電
流密度ベクトル成分の空間分布又はその時系列を推定す
ることを特徴とし、その磁場ベクトル成分の3次元空間
分布データからその電流密度ベクトル成分の3次元空間
分布又は2次元空間分布又は1次元空間分布を、又、そ
の磁場ベクトル成分の2次元空間分布データからその電
流密度ベクトル成分の2次元空間分布又は1次元空間分
布を、又、その磁場ベクトル成分の1次元空間分布デー
タからその電流密度ベクトル成分の1次元空間分布を推
定することを特徴とする請求項1に記載の電流密度ベク
トル推定装置。
10. A unidirectional component of a magnetic field vector measured by the magnetic field vector detecting means by performing a predetermined numerical analysis based on applying a discrete approximation or a finite element approximation to the current density or its time series. Of the current density vector component of the current density vector component of the magnetic field vector component is estimated from the spatial distribution or its time series data. Three-dimensional spatial distribution or two-dimensional spatial distribution or one-dimensional spatial distribution, or two-dimensional spatial distribution data of the magnetic field vector component, two-dimensional spatial distribution or one-dimensional spatial distribution of the current density vector component, or its magnetic field The feature is that the one-dimensional spatial distribution of the current density vector component is estimated from the one-dimensional spatial distribution data of the vector component. Current density vector estimating apparatus according to claim 1 that.
【請求項11】 計測対象物の3次元関心空間内又は2
次元関心領域内又は1次元関心領域内の電気導電率分布
や誘電率分布又はそれらの時系列を推定するための電気
導電率推定装置において、 電流密度ベクトル推定装置において、 前記計測対象物を設置する試料設置台と、 磁場ベクトルを検出する磁場ベクトル検出手段と、 前記磁場ベクトル検出手段が前記計測対象物を計測する
ように設置されるハウジングと、 前記計測対象物の磁場ベクトルの分布又はその時系列を
測定するために前記試料設置台と前記ハウジングの、少
なくともどちらか一方に接続する上下左右・方向を変え
ることのできる走査手段と、 前記磁場ベクトル検出手段を駆動し、前記計測対象を計
測する前記磁場ベクトル検出手段の出力を調整する調整
手段と、 前記調整手段から出力される計測結果を記録するデータ
記録手段と、 電流密度ベクトル分布又はその時系列(又はスペクトラ
ム)への離散近似あるいは有限要素近似を適用を通じて
測定した磁場ベクトルデータ又はその時系列データから
その電流密度ベクトル分布又はその時系列(又はスペク
トラム)を推定し、複数の電流密度ベクトル分布又はそ
の時系列を推定した場合には各電流密度ベクトル分布を
そのノルム(大きさ)を用いて正規化した上で有限差分
近似あるいは有限要素近似を行って、電気導電率分布や
誘電率分布、又、電気導電率分布や誘電率分布の時系列
やそれらの周波数分散を推定するデータ処理手段と、前
記計測対象物と前記磁場ベクトル検出手段との距離を調
整する距離調整手段と、 を備えたことを特徴とする電気導電率推定装置。
11. A measurement object in a three-dimensional space of interest or two
In an electric conductivity estimation device for estimating an electric conductivity distribution or a dielectric constant distribution in a one-dimensional region of interest or a one-dimensional region of interest, or a time series thereof, in the current density vector estimation device, the measurement object is installed. A sample installation table, a magnetic field vector detection means for detecting a magnetic field vector, a housing installed so that the magnetic field vector detection means measures the measurement target, and a distribution of the magnetic field vector of the measurement target or a time series thereof. A scanning unit which is connected to at least one of the sample mounting table and the housing for measurement, and which can change the vertical and horizontal directions and directions; and the magnetic field which drives the magnetic field vector detection unit and measures the measurement target. Adjusting means for adjusting the output of the vector detecting means, and a data recording means for recording the measurement results output from the adjusting means. And the current density vector distribution or its time series (or spectrum) is estimated from the magnetic field vector data or its time series data measured by applying discrete approximation or finite element approximation to the current density vector distribution or its time series (or spectrum). , If multiple current density vector distributions or their time series are estimated, each current density vector distribution is normalized using its norm (magnitude) and then finite difference approximation or finite element approximation is performed to determine the electrical conductivity. Distribution and permittivity distribution, data processing means for estimating the time series of electrical conductivity distribution and permittivity distribution and their frequency dispersion, and distance adjustment for adjusting the distance between the measurement target and the magnetic field vector detecting means. An electric conductivity estimation apparatus comprising:
【請求項12】 前記計測対象物の前記3次元関心空間
内又は2次元関心領域内の電流密度ベクトル分布又は1
次元関心領域内の電流密度分布又はそれらの時系列を得
るために計測した前記磁場ベクトル検出手段の出力、あ
るいは前記調整手段の出力を、その測定の位置・時間を
示す位置・時間データと関連付け、前記データ記録手段
に記録することを特徴とする請求項11に記載の電気導
電率推定装置。
12. A current density vector distribution or 1 in the three-dimensional space of interest or the two-dimensional region of interest of the measurement object.
An output of the magnetic field vector detecting means measured to obtain a current density distribution in the dimensional region of interest or a time series thereof, or an output of the adjusting means is associated with position / time data indicating the position / time of the measurement, The electric conductivity estimating apparatus according to claim 11, wherein the electric conductivity is recorded in the data recording unit.
【請求項13】 さらに、必要に応じて、前記計測対象
物の前記3次元関心空間の外部からその空間内又はその
中の2次元関心領域内又は1次元関心領域内に、少なく
とも一つ以上の電流場を生じせしめることができるよう
に、電流を直接的に流せる、あるいは、磁界を印加する
ことにより渦電流を誘起できる電流場発生手段を有する
ことを特徴とする請求項11に記載の電気導電率推定装
置。
13. Further, if necessary, at least one or more of the outside of the three-dimensional space of interest of the measurement object is provided in the space or in the two-dimensional region of interest or in the one-dimensional region of interest. The electric conduction according to claim 11, further comprising a current field generating means capable of directly flowing a current or inducing an eddy current by applying a magnetic field so that a current field can be generated. Rate estimator.
【請求項14】 前記磁場ベクトル検出手段は、超伝導
量子干渉素子(SQUID)、ホール素子、ジョセフソ
ン接合素子、磁気インピーダンス素子、GMR、CM
R、SETなどを使用することを特徴とする請求項11
に記載の電気導電率推定装置。
14. The magnetic field vector detecting means is a superconducting quantum interference device (SQUID), a Hall device, a Josephson junction device, a magneto-impedance device, GMR, CM.
12. Use of R, SET, etc.
The electric conductivity estimating device according to item 1.
【請求項15】 前記磁場ベクトル検出手段として、磁
気、静磁界又は電磁波検出素子を複数個使用し、検出方
向を直交する2方向又は3方向として、時に開口面合成
を行い、磁場ベクトルデータを収集することを特徴とす
る請求項11に記載の電気導電率推定装置。
15. Magnetic field vector data is collected by using a plurality of magnetic, static magnetic field or electromagnetic wave detection elements as the magnetic field vector detection means, and the detection directions are orthogonal to each other in two or three directions. The electrical conductivity estimation device according to claim 11, wherein
【請求項16】 前記磁場ベクトル検出手段として、磁
気、静磁界又は電磁波検出素子を複数個使用し、検出方
向を1方向、直交する2方向、あるいは3方向とし、か
つ、1次元、2次元、又は3次元アレイを構成して、時
に開口面合成を行い、磁場データの収集を行うことを特
徴とする請求項11に記載の電気導電率推定装置。
16. A magnetic field, a static magnetic field or an electromagnetic wave detecting element is used as the magnetic field vector detecting means, and the detection direction is one direction, two directions orthogonal to each other, or three directions, and one-dimensional, two-dimensional, Alternatively, the electrical conductivity estimating apparatus according to claim 11, wherein a three-dimensional array is configured and aperture plane synthesis is sometimes performed to collect magnetic field data.
【請求項17】 電流密度ベクトル又はその時系列か
ら、3次元関心空間内又は2次元関心領域内又は1次元
関心領域内の電気導電率分布又はその時系列やその周波
数分散を推定する場合に、所定の一階の空間偏微分方程
式中に表される電気導電率分布あるいは電流密度ベクト
ル分布に関して有限差分近似あるいは有限要素近似(変
分法又はガラ−キン法を使用)を適用することに基づい
た所定の数値解法を使用することを特徴とする請求項1
1に記載の電気導電率推定装置。
17. A method for estimating an electrical conductivity distribution in a three-dimensional space of interest, a two-dimensional region of interest, or a one-dimensional region of interest, its time series, or its frequency dispersion from a current density vector or its time series. Based on applying finite difference approximation or finite element approximation (using variational method or Galerkin method) to the electric conductivity distribution or the current density vector distribution represented in the first-order spatial partial differential equation The method according to claim 1, wherein a numerical method is used.
1. The electric conductivity estimation device according to 1.
【請求項18】 電流密度ベクトルの時系列から、3次
元関心空間内又は2次元関心領域内又は1次元関心領域
内の電気導電率分布や誘電率分布、又、電気導電率分布
や誘電率分布の時系列やそれらの周波数分散を推定する
場合に、所定の一階の空間偏微分方程式中に表される導
電率分布あるいは電流密度ベクトルのスペクトラムの分
布に関して有限差分近似あるいは有限要素近似(変分法
又はガラ−キン法を使用)を適用することに基づいた所
定の数値解法を使用することを特徴とする請求項11に
記載の電気導電率推定装置。
18. From the time series of the current density vector, the electric conductivity distribution or the dielectric constant distribution in the three-dimensional ROI, the two-dimensional ROI, or the one-dimensional ROI, or the electric conductivity distribution or the dielectric constant distribution. When estimating the time series and their frequency dispersions, the finite difference approximation or finite element approximation (variational variation) is applied to the conductivity distribution or the spectrum distribution of the current density vector expressed in the predetermined first-order spatial partial differential equation. Method or a Galakin method) is used, and a predetermined numerical solution method based on applying the electric conductivity estimation apparatus according to claim 11 is used.
【請求項19】 計測結果として、測定される磁気ベク
トル分布、計測される電流密度分布、電流密度発散・勾
配分布、導電率や誘電率の分布、導電率や誘電率の勾配
分布、導電率や誘電率のラプラシアン分布、誘電率と導
電率の比の分布、誘電率と導電率の比の勾配分布、誘電
率と導電率の比のラプラシアン分布、それらの周波数分
散や経時的変化そのもの、それらの経時的絶対変化、及
び経時的相対変化などを画像表示する表示手段を設けた
ことを特徴とする請求項11に記載の電気導電率推定装
置。
19. The measurement result includes a measured magnetic vector distribution, a measured current density distribution, a current density divergence / gradient distribution, a conductivity or permittivity distribution, a conductivity or permittivity gradient distribution, or a conductivity or The Laplacian distribution of the permittivity, the distribution of the ratio of the permittivity to the conductivity, the gradient distribution of the ratio of the permittivity to the conductivity, the Laplacian distribution of the ratio of the permittivity to the conductivity, their frequency dispersion and their changes over time. The electrical conductivity estimating device according to claim 11, further comprising display means for displaying an absolute change over time, a relative change over time, and the like.
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