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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-15
(45)【発行日】2024-04-23
(54)【発明の名称】外場応答分布可視化装置及び外場応答分布可視化方法
(51)【国際特許分類】
G01R 33/10 20060101AFI20240416BHJP
G01R 33/16 20060101ALI20240416BHJP
G01R 33/09 20060101ALI20240416BHJP
【ＦＩ】
G01R33/10
G01R33/16
G01R33/09
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2021561538
(86)(22)【出願日】2020-11-27
(86)【国際出願番号】 JP2020044193
(87)【国際公開番号】W WO2021107085
(87)【国際公開日】2021-06-03
【審査請求日】2023-05-30
(31)【優先権主張番号】P 2019215478
(32)【優先日】2019-11-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２９年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、未来社会創造事業「磁場の逆解析理論の開発とスーパーセキュリティゲートの実現」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【識別番号】504150450
【氏名又は名称】国立大学法人神戸大学
(73)【特許権者】
【識別番号】513034154
【氏名又は名称】株式会社 Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ
(74)【代理人】
【識別番号】100109210
【弁理士】
【氏名又は名称】新居 広守
(72)【発明者】
【氏名】木村 建次郎
(72)【発明者】
【氏名】美馬 勇輝
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 章吾
(72)【発明者】
【氏名】木村 憲明
【審査官】永井 皓喜
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－５２３１３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／００２２３３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１７／０８６３２５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２９３１９３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２１８０３６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／２２５０２８（ＷＯ，Ａ２）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｒ ３３／００
Ｇ０１Ｒ ２９／００
Ｇ０１Ｑ ９０／００
Ｇ０１Ｑ ６０／５０
Ｇ０１Ｎ ２７／００
Ｇ０１Ｎ ２７／７２
Ｇ０１Ｆ １７／００
Ｇ０１Ｄ ２１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外場に対する応答の分布である外場応答分布を示す画像を生成する外場応答分布可視化装置であって、物体の外部において前記物体に対して相対的に複数の位置として定められる複数の誘起位置のそれぞれから、第１の場成分を誘起する誘起回路と、
前記第１の場成分によって前記物体から誘起される第２の場成分を含む場の強度を前記物体の外部において前記物体に対して相対的に複数の位置として定められる複数の感知位置のそれぞれで感知することで、前記複数の誘起位置のそれぞれに対して前記複数の感知位置で前記場の強度を感知するセンサと、
前記場の強度の感知結果を取得し、前記感知結果に基づいて前記物体の内部を含む領域の前記外場応答分布を示す前記画像を生成する情報処理回路とを備え、
前記情報処理回路は、
前記感知結果を境界条件として用いて、仮想的な誘起位置及び仮想的な感知位置が入力されて前記仮想的な感知位置における前記場の強度が出力される誘起位置依存場関数を算出し、
画像化対象位置が入力されて前記画像化対象位置の画像強度が出力される画像化関数であって、前記仮想的な誘起位置及び前記仮想的な感知位置として前記画像化対象位置を前記誘起位置依存場関数に入力することで前記誘起位置依存場関数から出力される強度に基づいて定められる画像化関数を算出し、
前記画像化関数に基づいて前記画像を生成する
外場応答分布可視化装置。
【請求項2】
前記情報処理回路は、前記感知結果を前記境界条件として用いて、前記誘起位置依存場関数が満たすラプラス方程式の解を前記誘起位置依存場関数として算出する請求項１に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項3】
前記情報処理回路は、前記誘起位置依存場関数に入力される前記仮想的な誘起位置及び前記仮想的な感知位置を前記画像化対象位置に向かわせる極限演算を前記誘起位置依存場関数に対して行うことで、前記誘起位置依存場関数の極限値を前記画像化関数として算出する請求項１又は２に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項4】
前記複数の誘起位置は、第１の平面上に定められ、前記複数の感知位置は、前記第１の平面と同じ又は異なる第２の平面上に定められる
請求項１～３のいずれか１項に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項5】
前記複数の感知位置は、前記物体に対して、前記複数の誘起位置とは反対側にある請求項１～４のいずれか１項に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項6】
前記複数の感知位置は、前記物体に対して、前記複数の誘起位置と同じ側にある請求項１～４のいずれか１項に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項7】
前記誘起回路は、前記複数の誘起位置のそれぞれに移動して、前記複数の誘起位置のそれぞれから、前記第１の場成分を誘起し、前記センサは、前記複数の感知位置のそれぞれに移動して、前記複数の感知位置のそれぞれで前記場の強度を感知する
請求項１～６のいずれか１項に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項8】
前記誘起回路は、前記複数の誘起位置に配置される複数の誘起回路で構成され、前記センサは、前記複数の感知位置に配置される複数のセンサで構成される
請求項１～６のいずれか１項に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項9】
前記複数の誘起回路は、第１の平面上に配置され、前記複数のセンサは、前記第１の平面と同じ又は異なる第２の平面上に配置される
請求項８に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項10】
前記複数の誘起回路は、第１の直線上に配置され、前記複数のセンサは、前記第１の直線と同じ又は異なる第２の直線上に配置される
請求項８に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項11】
前記物体は、移動し、前記誘起回路は、互いに異なる複数の時間のそれぞれにおいて所定の位置から前記第１の場成分を誘起することにより、移動する前記物体に対して相対的に定められる前記複数の誘起位置のそれぞれから、前記第１の場成分を誘起し、
前記センサは、互いに異なる複数の時間のそれぞれにおいて所定の位置で前記場の強度を感知することにより、移動する前記物体に対して相対的に定められる前記複数の感知位置のそれぞれで前記場の強度を感知する
請求項１～６のいずれか１項に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項12】
前記誘起回路は、第１の壁に含まれ、前記センサは、前記第１の壁と同じ又は異なる第２の壁に含まれる
請求項１～１１のいずれか１項に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項13】
前記誘起回路及び前記センサは、床に含まれる請求項１～１１のいずれか１項に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項14】
前記誘起回路は、第１のポールに含まれ、前記センサは、前記第１のポールと同じ又は異なる第２のポールに含まれる
請求項１～１１のいずれか１項に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項15】
ｘ座標、ｙ座標及びｚ座標で構成される３次元空間において、前記仮想的な誘起位置は、（ｙ１、ｚ１）で表現され、前記仮想的な感知位置は、（ｘ、ｙ２、ｚ２）で表現され、前記誘起回路が存在する位置のｚ座標は、０と定められ、前記センサが存在する位置のｚ座標は、ｚ０と定められ、前記誘起位置依存場関数は、【数1】
【数2】
前記画像化関数は、
【数3】
請求項５に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項16】
ｘ座標、ｙ座標及びｚ座標で構成される３次元空間において、前記仮想的な誘起位置は、（ｙ１、ｚ１）で表現され、前記仮想的な感知位置は、（ｘ、ｙ２、ｚ２）で表現され、前記誘起回路が存在する位置のｚ座標は、０と定められ、前記センサが存在する位置のｚ座標は、ｚ０と定められ、前記誘起位置依存場関数は、【数4】
【数5】
前記画像化関数は、
【数6】
請求項６に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項17】
ｘ座標、ｙ座標及びｚ座標で構成される３次元空間において、前記仮想的な誘起位置は、（ｘ１、ｙ、ｚ１）で表現され、前記仮想的な感知位置は、（ｘ２、ｙ、ｚ２）で表現され、前記誘起回路が存在する位置のｚ座標は、０と定められ、前記センサが存在する位置のｚ座標は、ｚ０と定められ、前記誘起位置依存場関数は、【数7】
【数8】
前記画像化関数は、
【数9】
請求項５に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項18】
ｘ座標、ｙ座標及びｚ座標で構成される３次元空間において、前記仮想的な誘起位置は、（ｘ１、ｙ、ｚ１）で表現され、前記仮想的な感知位置は、（ｘ２、ｙ、ｚ２）で表現され、前記誘起回路が存在する位置のｚ座標は、０と定められ、前記センサが存在する位置のｚ座標は、ｚ０と定められ、前記誘起位置依存場関数は、【数10】
【数11】
前記画像化関数は、
【数12】
請求項６に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項19】
前記情報処理回路は、前記画像に基づいて、前記物体に検知対象物が含まれるか否かを判定し、前記物体に前記検知対象物が含まれると判定された場合、前記検知対象物又は前記物体の位置を示す情報を外部端末へ出力する請求項１～１８のいずれか１項に記載の外場応答分布可視化装置。
【請求項20】
外場に対する応答の分布である外場応答分布を示す画像を生成する外場応答分布可視化方法であって、誘起回路を用いて、物体の外部において前記物体に対して相対的に複数の位置として定められる複数の誘起位置のそれぞれから、第１の場成分を誘起するステップと、
センサを用いて、前記第１の場成分によって前記物体から誘起される第２の場成分を含む場の強度を前記物体の外部において前記物体に対して相対的に複数の位置として定められる複数の感知位置のそれぞれで感知することで、前記複数の誘起位置のそれぞれに対して前記複数の感知位置で前記場の強度を感知するステップと、
前記場の強度の感知結果を取得し、前記感知結果に基づいて前記物体の内部を含む領域の前記外場応答分布を示す前記画像を生成するステップとを含み、
前記画像を生成するステップでは、
前記感知結果を境界条件として用いて、仮想的な誘起位置及び仮想的な感知位置が入力されて前記仮想的な感知位置における前記場の強度が出力される誘起位置依存場関数を算出し、
画像化対象位置が入力されて前記画像化対象位置の画像強度が出力される画像化関数であって、前記仮想的な誘起位置及び前記仮想的な感知位置として前記画像化対象位置を前記誘起位置依存場関数に入力することで前記誘起位置依存場関数から出力される強度に基づいて定められる画像化関数を算出し、
前記画像化関数に基づいて前記画像を生成する
外場応答分布可視化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、外場応答分布を示す画像を生成する外場応答分布可視化装置等に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、測定により場を取得する装置が記載されている。この装置は、試料の上方において、第１の測定面での磁気力の分布を磁気力画像として取得し、第１の測定面から微小距離ｄだけ離れた第２の測定面にて測定を行って補助磁気力画像を取得し、これらの差分を微小距離ｄで除算して磁気力勾配画像を取得する。そして、この装置は、磁気力画像及び磁気力勾配画像をフーリエ変換してラプラス方程式の一般解から導かれる３次元場取得式に代入し、磁気力を示す３次元場を取得する。
【0003】
特許文献１に記載の装置は、３次元場を取得することにより、試料の表面における磁区の様子を高精度に取得することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】国際公開第２００８／１２３４３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載の装置は、試料の表面における磁区の様子を取得することができるに過ぎない。試料の表面よりも深い位置において磁区の様子を取得することは困難である。すなわち、試料の内部の磁化率分布（つまり、外場応答分布）を取得することは困難である。
【0006】
そこで、本開示は、物体の内部を含む領域の外場応答分布を示す画像を高精度に生成することができる外場応答分布可視化装置等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様に係る外場応答分布可視化装置は、外場に対する応答の分布である外場応答分布を示す画像を生成する外場応答分布可視化装置であって、物体の外部において前記物体に対して相対的に複数の位置として定められる複数の誘起位置のそれぞれから、第１の場成分を誘起する誘起回路と、前記第１の場成分によって前記物体から誘起される第２の場成分を含む場の強度を前記物体の外部において前記物体に対して相対的に複数の位置として定められる複数の感知位置のそれぞれで感知することで、前記複数の誘起位置のそれぞれに対して前記複数の感知位置で前記場の強度を感知するセンサと、前記場の強度の感知結果を取得し、前記感知結果に基づいて前記物体の内部を含む領域の前記外場応答分布を示す前記画像を生成する情報処理回路とを備え、前記情報処理回路は、前記感知結果を境界条件として用いて、仮想的な誘起位置及び仮想的な感知位置が入力されて前記仮想的な感知位置における前記場の強度が出力される誘起位置依存場関数を算出し、画像化対象位置が入力されて前記画像化対象位置の画像強度が出力される画像化関数であって、前記仮想的な誘起位置及び前記仮想的な感知位置として前記画像化対象位置を前記誘起位置依存場関数に入力することで前記誘起位置依存場関数から出力される強度に基づいて定められる画像化関数を算出し、前記画像化関数に基づいて前記画像を生成する。
【0008】
なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、又は、コンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、及び、記録媒体の任意の組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【0009】
本開示の一態様によれば、物体の内部を含む領域の外場応答分布を示す画像を高精度に生成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
例えば、本開示の一態様に係る外場応答分布可視化装置は、外場に対する応答の分布である外場応答分布を示す画像を生成する外場応答分布可視化装置であって、物体の外部において前記物体に対して相対的に複数の位置として定められる複数の誘起位置のそれぞれから、第１の場成分を誘起する誘起回路と、前記第１の場成分によって前記物体から誘起される第２の場成分を含む場の強度を前記物体の外部において前記物体に対して相対的に複数の位置として定められる複数の感知位置のそれぞれで感知することで、前記複数の誘起位置のそれぞれに対して前記複数の感知位置で前記場の強度を感知するセンサと、前記場の強度の感知結果を取得し、前記感知結果に基づいて前記物体の内部を含む領域の前記外場応答分布を示す前記画像を生成する情報処理回路とを備え、前記情報処理回路は、前記感知結果を境界条件として用いて、仮想的な誘起位置及び仮想的な感知位置が入力されて前記仮想的な感知位置における前記場の強度が出力される誘起位置依存場関数を算出し、画像化対象位置が入力されて前記画像化対象位置の画像強度が出力される画像化関数であって、前記仮想的な誘起位置及び前記仮想的な感知位置として前記画像化対象位置を前記誘起位置依存場関数に入力することで前記誘起位置依存場関数から出力される強度に基づいて定められる画像化関数を算出し、前記画像化関数に基づいて前記画像を生成する。
【0012】
これにより、外場応答分布可視化装置は、複数の誘起位置のそれぞれと、複数の感知位置のそれぞれとの多様な組み合わせに基づく場の強度の感知結果に基づいて、物体の内部を含む領域の外場応答分布を示す画像を高精度に生成することができる。
【0013】
例えば、前記情報処理回路は、前記感知結果を前記境界条件として用いて、前記誘起位置依存場関数が満たすラプラス方程式の解を前記誘起位置依存場関数として算出する。
【0014】
これにより、外場応答分布可視化装置は、感知結果、及び、静的又は準静的な場における多重経路問題に関するラプラス方程式に基づいて、適切に誘起位置依存場関数を導出することができる。
【0015】
例えば、前記情報処理回路は、前記誘起位置依存場関数に入力される前記仮想的な誘起位置及び前記仮想的な感知位置を前記画像化対象位置に向かわせる極限演算を前記誘起位置依存場関数に対して行うことで、前記誘起位置依存場関数の極限値を前記画像化関数として算出する。
【0016】
これにより、外場応答分布可視化装置は、誘起位置依存場関数に基づいて、適切に画像化関数を導出することができる。
【0017】
また、例えば、前記複数の誘起位置は、第１の平面上に定められ、前記複数の感知位置は、前記第１の平面と同じ又は異なる第２の平面上に定められる。
【0018】
これにより、外場応答分布可視化装置は、誘起回路及びセンサの配置スペースの増大を抑制することができる。また、外場応答分布可視化装置は、演算処理の複雑化を抑制することができる。
【0019】
また、例えば、前記複数の感知位置は、前記物体に対して、前記複数の誘起位置とは反対側にある。
【0020】
これにより、外場応答分布可視化装置は、物体に対して、複数の誘起位置とは反対側の複数の感知位置のそれぞれで場の強度を感知することができる。したがって、外場応答分布可視化装置は、複数の感知位置のそれぞれで場の強度を感知する際、誘起回路が誘起する第１の場成分の影響を抑制することができる。
【0021】
また、例えば、前記複数の感知位置は、前記物体に対して、前記複数の誘起位置と同じ側にある。
【0022】
これにより、外場応答分布可視化装置は、物体に対して、複数の誘起位置と同じ側の複数の感知位置のそれぞれで場の強度を感知することができる。したがって、外場応答分布可視化装置は、誘起回路及びセンサの配置スペースの増大を抑制することができる。
【0023】
また、例えば、前記誘起回路は、前記複数の誘起位置のそれぞれに移動して、前記複数の誘起位置のそれぞれから、前記第１の場成分を誘起し、前記センサは、前記複数の感知位置のそれぞれに移動して、前記複数の感知位置のそれぞれで前記場の強度を感知する。
【0024】
これにより、外場応答分布可視化装置は、複数の誘起位置に対して、１つの誘起回路を適用することができ、複数の感知位置に対して、１つのセンサを適用することができる。したがって、外場応答分布可視化装置は、資源コストの増加を抑制することができる。
【0025】
また、例えば、前記誘起回路は、前記複数の誘起位置に配置される複数の誘起回路で構成され、前記センサは、前記複数の感知位置に配置される複数のセンサで構成される。
【0026】
これにより、外場応答分布可視化装置は、誘起回路及びセンサを移動せずに、複数の誘起位置にそれぞれから、場成分を誘起することができ、複数の感知位置のそれぞれで場の強度を感知することができる。したがって、外場応答分布可視化装置は、複数の誘起位置及び複数の感知位置に対応する感知結果を高速に取得することができる。
【0027】
また、例えば、前記複数の誘起回路は、第１の平面上に配置され、前記複数のセンサは、前記第１の平面と同じ又は異なる第２の平面上に配置される。
【0028】
これにより、外場応答分布可視化装置は、第１の平面上の複数の誘起位置及び第２の平面上の複数の感知位置に対応する感知結果を高速に取得することができる。
【0029】
また、例えば、前記複数の誘起回路は、第１の直線上に配置され、前記複数のセンサは、前記第１の直線とは異なる第２の直線上に配置される。
【0030】
これにより、外場応答分布可視化装置は、複数の誘起回路が配置されるスペース、及び、複数のセンサが配置されるスペースを削減することができる。
【0031】
また、例えば、前記物体は、移動し、前記誘起回路は、互いに異なる複数の時間のそれぞれにおいて所定の位置から前記第１の場成分を誘起することにより、移動する前記物体に対して相対的に定められる前記複数の誘起位置のそれぞれから、前記第１の場成分を誘起し、前記センサは、互いに異なる複数の時間のそれぞれにおいて所定の位置で前記場の強度を感知することにより、移動する前記物体に対して相対的に定められる前記複数の感知位置のそれぞれで前記場の強度を感知する。
【0032】
これにより、外場応答分布可視化装置は、多くの誘起回路及び多くのセンサを配置せず、かつ、誘起回路及びセンサを移動せずに、複数の誘起位置にそれぞれから、場成分を誘起することができ、複数の感知位置のそれぞれで場の強度を感知することができる。
【0033】
また、例えば、前記誘起回路は、第１の壁に含まれ、前記センサは、前記第１の壁と同じ又は異なる第２の壁に含まれる。
【0034】
これにより、外場応答分布可視化装置は、人に気付かれずに、外場応答分布を示す画像を生成することができる。
【0035】
また、例えば、前記誘起回路及び前記センサは、床に含まれる。
【0036】
これにより、外場応答分布可視化装置は、人に気付かれずに、外場応答分布を示す画像を生成することができる。
【0037】
また、例えば、前記誘起回路は、第１のポールに含まれ、前記センサは、前記第１のポールと同じ又は異なる第２のポールに含まれる。
【0038】
これにより、外場応答分布可視化装置は、人に気付かれずに、外場応答分布を示す画像を生成することができる。
【0039】
また、例えば、ｘ座標、ｙ座標及びｚ座標で構成される３次元空間において、前記仮想的な誘起位置は、（ｙ１、ｚ１）で表現され、前記仮想的な感知位置は、（ｘ、ｙ２、ｚ２）で表現され、前記誘起回路が存在する位置のｚ座標は、０と定められ、前記センサが存在する位置のｚ座標は、ｚ０と定められ、前記誘起位置依存場関数は、
【0040】
【数1】
【数2】
【数3】
【0041】
これにより、外場応答分布可視化装置は、上記の式で表現される誘起位置依存場関数、及び、上記の式で表現される画像化関数を用いて、外場応答分布を示す画像を高精度に生成することができる。
【0042】
また、例えば、ｘ座標、ｙ座標及びｚ座標で構成される３次元空間において、前記仮想的な誘起位置は、（ｙ１、ｚ１）で表現され、前記仮想的な感知位置は、（ｘ、ｙ２、ｚ２）で表現され、前記誘起回路が存在する位置のｚ座標は、０と定められ、前記センサが存在する位置のｚ座標は、ｚ０と定められ、前記誘起位置依存場関数は、
で定められ、
は、前記感知結果のフーリエ変換像を示し、ｋｘ、ｋｙ１及びｋｙ２は、それぞれ、ｘ、ｙ１及びｙ２に関する波数であり、前記画像化関数は、
で定められる。
【数4】
【数5】
【数6】
【0043】
これにより、外場応答分布可視化装置は、上記の式で表現される誘起位置依存場関数、及び、上記の式で表現される画像化関数を用いて、外場応答分布を示す画像を高精度に生成することができる。
【0044】
また、例えば、ｘ座標、ｙ座標及びｚ座標で構成される３次元空間において、前記仮想的な誘起位置は、（ｘ１、ｙ、ｚ１）で表現され、前記仮想的な感知位置は、（ｘ２、ｙ、ｚ２）で表現され、前記誘起回路が存在する位置のｚ座標は、０と定められ、前記センサが存在する位置のｚ座標は、ｚ０と定められ、前記誘起位置依存場関数は、
で定められ、
は、前記感知結果のフーリエ変換像を示し、ｋｘ１、ｋｘ２及びｋｙは、それぞれ、ｘ１、ｘ２及びｙに関する波数であり、前記画像化関数は、
で定められる。
【数7】
【数8】
【数9】
【0045】
これにより、外場応答分布可視化装置は、上記の式で表現される誘起位置依存場関数、及び、上記の式で表現される画像化関数を用いて、外場応答分布を示す画像を高精度に生成することができる。
【0046】
また、例えば、ｘ座標、ｙ座標及びｚ座標で構成される３次元空間において、前記仮想的な誘起位置は、（ｘ１、ｙ、ｚ１）で表現され、前記仮想的な感知位置は、（ｘ２、ｙ、ｚ２）で表現され、前記誘起回路が存在する位置のｚ座標は、０と定められ、前記センサが存在する位置のｚ座標は、ｚ０と定められ、前記誘起位置依存場関数は、
で定められ、
は、前記感知結果のフーリエ変換像を示し、ｋｘ１、ｋｘ２及びｋｙは、それぞれ、ｘ１、ｘ２及びｙに関する波数であり、前記画像化関数は、
で定められる。
【数10】
【数11】
【数12】
【0047】
これにより、外場応答分布可視化装置は、上記の式で表現される誘起位置依存場関数、及び、上記の式で表現される画像化関数を用いて、外場応答分布を示す画像を高精度に生成することができる。
【0048】
また、例えば、前記情報処理回路は、前記画像に基づいて、前記物体に検知対象物が含まれるか否かを判定し、前記物体に前記検知対象物が含まれると判定された場合、前記検知対象物又は前記物体の位置を示す情報を外部端末へ出力する。
【0049】
これにより、外場応答分布可視化装置は、特定の検知対象物の位置、又は、特定の検知対象物を含む物体の位置を通知することができる。
【0050】
また、例えば、本開示の一態様に係る外場応答分布可視化方法は、外場に対する応答の分布である外場応答分布を示す画像を生成する外場応答分布可視化方法であって、誘起回路を用いて、物体の外部において前記物体に対して相対的に複数の位置として定められる複数の誘起位置のそれぞれから、第１の場成分を誘起するステップと、センサを用いて、前記第１の場成分によって前記物体から誘起される第２の場成分を含む場の強度を前記物体の外部において前記物体に対して相対的に複数の位置として定められる複数の感知位置のそれぞれで感知することで、前記複数の誘起位置のそれぞれに対して前記複数の感知位置で前記場の強度を感知するステップと、前記場の強度の感知結果を取得し、前記感知結果に基づいて前記物体の内部を含む領域の前記外場応答分布を示す前記画像を生成するステップとを含み、前記画像を生成するステップでは、前記感知結果を境界条件として用いて、仮想的な誘起位置及び仮想的な感知位置が入力されて前記仮想的な感知位置における前記場の強度が出力される誘起位置依存場関数を算出し、画像化対象位置が入力されて前記画像化対象位置の画像強度が出力される画像化関数であって、前記仮想的な誘起位置及び前記仮想的な感知位置として前記画像化対象位置を前記誘起位置依存場関数に入力することで前記誘起位置依存場関数から出力される強度に基づいて定められる画像化関数を算出し、前記画像化関数に基づいて前記画像を生成する。
【0051】
これにより、複数の誘起位置のそれぞれと、複数の感知位置のそれぞれとの多様な組み合わせに基づく場の強度の感知結果に基づいて、物体の内部を含む領域の外場応答分布を示す画像を高精度に生成することが可能である。
【0052】
以下、図面を用いて、実施の形態について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、請求の範囲を限定する主旨ではない。
【0053】
また、ここでは、外場応答分布可視化装置の例として、磁場を用いる磁化率分布可視化装置を主に説明する。また、ここでの説明における磁場成分は、磁場を構成する成分である。磁場成分は、全体の磁場に重畳される複数の磁場のそれぞれであってもよい。
【0054】
（実施の形態）
図１は、本実施の形態における磁化率分布可視化装置の第１の例を示す構成図である。図１に示された磁化率分布可視化装置１００は、誘起回路１１０、誘起回路アクチュエータ１２０、磁気センサ１３０、磁気センサアクチュエータ１４０、情報処理回路１５０、及び、ディスプレイ１６０、及び、試料台１７０を備える。そして、磁化率分布可視化装置１００は、試料台１７０に載置された試料の内部を含む領域の磁化率分布を示す画像を生成する。この画像は、試料に含まれる磁性体、より具体的には強磁性体を示し得る。
図１は、本実施の形態における磁化率分布可視化装置の第１の例を示す構成図である。図１に示された磁化率分布可視化装置１００は、誘起回路１１０、誘起回路アクチュエータ１２０、磁気センサ１３０、磁気センサアクチュエータ１４０、情報処理回路１５０、及び、ディスプレイ１６０、及び、試料台１７０を備える。そして、磁化率分布可視化装置１００は、試料台１７０に載置された試料の内部を含む領域の磁化率分布を示す画像を生成する。この画像は、試料に含まれる磁性体、より具体的には強磁性体を示し得る。
【0055】
誘起回路１１０は、磁場成分を誘起する電気回路である。誘起回路１１０は、コイル又は導線等であってもよい。ここでは、誘起回路１１０が誘起する磁場成分を第１の磁場成分と呼ぶ。図１の例において、誘起回路１１０は、移動する。そして、誘起回路１１０は、複数の誘起位置のそれぞれから、第１の磁場成分を誘起する。第１の磁場成分によって、試料から磁場成分が誘起される。ここでは、試料から誘起される磁場成分を第２の磁場成分と呼ぶ。
【0056】
誘起回路アクチュエータ１２０は、誘起回路１１０を移動させるアクチュエータである。誘起回路アクチュエータ１２０は、誘起回路１１０を複数の誘起位置のそれぞれに移動させる。これにより、誘起回路１１０は、複数の誘起位置のそれぞれから、第１の磁場成分を誘起する。
【0057】
磁気センサ１３０は、磁気を感知するセンサである。磁気センサ１３０は、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子、ＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ）素子、又は、ＭＩ（Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）素子等であってもよい。
【0058】
図１の例において、磁気センサ１３０は、移動する。そして、磁気センサ１３０は、試料から誘起される第２の磁場成分を含む磁場における磁気を複数の感知位置のそれぞれで感知する。これにより、磁気センサ１３０は、複数の誘起位置のそれぞれに対して複数の感知位置で磁気を感知する。
【0059】
磁気センサアクチュエータ１４０は、磁気センサ１３０を移動させるアクチュエータである。磁気センサアクチュエータ１４０は、磁気センサ１３０を複数の感知位置のそれぞれに移動させる。これにより、磁気センサ１３０は、磁気を複数の感知位置のそれぞれで感知する。
【0060】
情報処理回路１５０は、情報処理を行う電気回路である。情報処理回路１５０は、コンピュータ、又は、コンピュータのプロセッサ等であってもよい。情報処理回路１５０は、磁気の感知結果を取得し、試料の内部を含む領域の磁化率分布を示す画像を感知結果に基づいて生成する。
【0061】
具体的には、情報処理回路１５０は、感知結果を境界条件として用いて、誘起位置依存磁場関数を算出する。誘起位置依存磁場関数は、第１の磁場成分の誘起位置及び磁気の感知位置が入力されて感知位置における磁気の強さが出力される関数である。
【0062】
そして、情報処理回路１５０は、画像化関数を算出する。画像化関数は、画像化対象位置が入力されて画像化対象位置の画像強度が出力される関数であって、誘起位置及び感知位置として画像化対象位置を誘起位置依存磁場関数に入力することで誘起位置依存磁場関数から出力される強さに基づいて定められる関数である。そして、情報処理回路１５０は、試料の内部を含む領域の磁化率分布を示す画像を画像化関数に基づいて生成する。
【0063】
また、情報処理回路１５０は、生成された画像をディスプレイ１６０等に出力してもよい。例えば、情報処理回路１５０は、画像をディスプレイ１６０に出力することにより、画像をディスプレイ１６０に表示してもよい。あるいは、情報処理回路１５０は、画像をプリンタ（図示せず）に出力することにより、プリンタを介して画像を印刷してもよい。あるいは、情報処理回路１５０は、有線又は無線の通信によって画像を電子データとして他の装置（図示せず）に送信してもよい。
【0064】
ディスプレイ１６０は、液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置である。なお、ディスプレイ１６０は、任意の構成要素であって、必須の構成要素ではない。また、ディスプレイ１６０は、磁化率分布可視化装置１００を構成しない外部の装置であってもよい。
【0065】
試料台１７０は、試料を載置するための台である。なお、試料台１７０は、任意の構成要素であって、必須の構成要素ではない。磁化率分布可視化装置１００は、試料台１７０等に載置されていない試料について画像を生成してもよい。また、試料台１７０は、磁化率分布可視化装置１００を構成しない外部の構成要素であってもよい。試料は、電気回路であってもよいし、その他の物体であってもよい。
【0066】
磁化率分布可視化装置１００は、試料と誘起位置と感知位置との相対的な位置関係を変えながら、試料から影響を受ける磁気を感知する。これにより、磁化率分布可視化装置１００は、試料の内部を含む領域の磁化率分布に関する十分な情報を取得することができる。そして、磁化率分布可視化装置１００は、取得された十分な情報に基づいて、誘起位置依存磁場関数を算出することができ、算出された誘起位置依存磁場関数に基づいて、磁化率分布を示す画像を高精度に生成することができる。
【0067】
例えば、磁化率分布可視化装置１００は、複数の誘起位置と複数の感知位置との複数の組み合わせに対応する複数の計測値を合成することにより、高精度の画像を生成することができる。
【0068】
図２は、参考例における磁場の再構成を示す概念図である。磁気発生源が存在しない空間の静磁場は、マクスウェルの方程式より、以下の式（１－１）を満たす。
【0069】
【数13】
【0070】
上記の式（１－１）におけるＨｚは、ｘｙｚ直交座標系におけるｚ方向の磁場であり、磁場ベクトルのｚ成分に対応する。Δは、ラプラシアンであり、ラプラス作用素とも呼ばれる。また、上記の式（１－１）の一般解は、ｚ方向に指数関数的に増大する項と、指数関数的に減衰する項との和として次の式（１－２）のように表される。
【0071】
【数14】
【0072】
上記の式（１－２）において、ｋｘ及びｋｙは、それぞれ、ｘ方向の波数及びｙ方向の波数を表している。また、ａ（ｋｘ，ｋｙ）及びｂ（ｋｘ，ｋｙ）は、ｋｘ及びｋｙで表される関数である。例えば、測定によって、ｚ＝０の平面における磁場ベクトルのｚ成分Ｈｚ（ｘ，ｙ，０）、及び、磁場ベクトルのｚ成分のｚ方向の勾配∂／∂ｚＨｚ（ｘ，ｙ，ｚ）｜ｚ＝０が得られる。これらを用いて、式（１－２）のａ（ｋｘ，ｋｙ）及びｂ（ｋｘ，ｋｙ）が、それぞれ、以下の式（１－３）及び式（１－４）のように求められる。
【0073】
【数15】
【0074】
【数16】
【0075】
上記の式（１－３）及び式（１－４）において、ｆ（ｋｘ，ｋｙ）は、Ｈｚ（ｘ，ｙ，０）の２次元フーリエ変換像であり、ｇ（ｋｘ，ｋｙ）は、∂／∂ｚＨｚ（ｘ，ｙ，ｚ）｜ｚ＝０の２次元フーリエ変換像である。式（１－２）に式（１－３）及び式（１－４）を代入することで、Ｈｚが、次の式（１－５）のように得られる。
【0076】
【数17】
【0077】
上記の方法によって、ディリクレ型境界条件であるＨｚ（ｘ，ｙ，０）、及び、ノイマン型境界条件である∂／∂ｚＨｚ（ｘ，ｙ，ｚ）｜ｚ＝０を用いて、磁気発生源が存在しない空間の任意のｚ座標におけるＨｚ（ｘ，ｙ，ｚ）を取得することが可能である。つまり、ｚ＝０のｘｙ平面である測定面における磁場から、試料の表面における磁場を再構成することが可能である。
【0078】
しかしながら、上記の方法において用いられる式は、磁気発生源が存在しない空間において成立する。したがって、上記の方法のみでは、試料の表面よりも深い位置の磁場を再構成することは困難である。つまり、上記の方法のみでは、磁気発生源が存在する試料の内部の磁化率分布を可視化することは困難である。
【0079】
これに対して、本実施の形態における磁化率分布可視化装置１００は、試料と誘起位置と感知位置との相対的な位置関係を変えながら磁気を感知することで得られる感知結果に基づいて、誘起位置依存磁場関数を算出する。そして、磁化率分布可視化装置１００は、誘起位置依存磁場関数に基づいて、磁化率分布を示す画像を生成する。すなわち、磁化率分布可視化装置１００は、試料の表面よりも深い位置の磁場を再構成することができる。
【0080】
【0081】
具体的には、誘起回路１１０は、ｘ軸に平行に電流を流す導線である。したがって、誘起回路１１０の位置は、ＴＬＩＮＥ（ｙ１，ｚ１）と表現される。つまり、誘起位置は、ＴＬＩＮＥ（ｙ１，ｚ１）と表現される。また、磁気センサ１３０は、ｘ座標、ｙ座標及びｚ座標を有し得るため、磁気センサ１３０の位置は、ＲＴＭＲ（ｘ，ｙ２，ｚ２）と表現される。つまり、感知位置は、ＲＴＭＲ（ｘ，ｙ２，ｚ２）と表現される。
【0082】
また、図３の例において、試料の位置は、Ｐで表現されている。試料は、誘導磁気源とも表現され得る。そして、磁場成分は、ＴＬＩＮＥ（ｙ１，ｚ１）→Ｐ→ＲＴＭＲ（ｘ，ｙ２，ｚ２）で伝達される。
【0083】
また、誘起位置ＴＬＩＮＥ（ｙ１，ｚ１）及び感知位置ＲＴＭＲ（ｘ，ｙ２，ｚ２）に対して、感知位置ＲＴＭＲ（ｘ，ｙ２，ｚ２）における磁気の強さは、Φ（ｘ，ｙ１，ｙ２，ｚ１，ｚ２）と表現され得る。Φ（ｘ，ｙ１，ｙ２，ｚ１，ｚ２）は、誘起位置ＴＬＩＮＥ（ｙ１，ｚ１）及び感知位置ＲＴＭＲ（ｘ，ｙ２，ｚ２）が入力されて感知位置ＲＴＭＲ（ｘ，ｙ２，ｚ２）における磁気の強さが出力される誘起位置依存磁場関数である。
【0084】
誘起位置ＴＬＩＮＥ（ｙ１，ｚ１）は、誘起回路１１０の仮想的な位置であってもよい。感知位置ＲＴＭＲ（ｘ，ｙ２，ｚ２）は、磁気センサ１３０の仮想的な位置であってもよい。誘起位置ＴＬＩＮＥ（ｙ１，ｚ１）が誘起回路１１０の実際の位置に一致し、かつ、感知位置ＲＴＭＲ（ｘ，ｙ２，ｚ２）が磁気センサ１３０の実際の位置に一致する場合において、Φ（ｘ，ｙ１，ｙ２，ｚ１，ｚ２）は、実際の感知結果である測定値に一致する。
【0085】
また、図３の例において、誘起回路１１０は、ｚ＝０に位置し、ｙ軸方向へスキャンする。また、磁気センサ１３０は、ｚ＝ｚ０に位置し、ｘｙ平面上においてｘ軸方向及びｙ軸方向へスキャンする。これにより、ｘ、ｙ１及びｙ２の組み合わせ毎に、Φ（ｘ，ｙ１，ｙ２，ｚ１＝０，ｚ２＝ｚ０）が、測定値として得られる。この測定値が、誘起位置依存磁場関数であるΦ（ｘ，ｙ１，ｙ２，ｚ１，ｚ２）の境界条件として用いられる。
【0086】
また、Φ（ｘ，ｙ１，ｙ２，ｚ１，ｚ２）は、誘起位置ＴＬＩＮＥ（ｙ１，ｚ１）に対応するｙ１及びｚ１に関する調和関数であり、かつ、感知位置ＲＴＭＲ（ｘ，ｙ２，ｚ２）に対応するｘ，ｙ２及びｚ２に関する調和関数である。したがって、Φ（ｘ，ｙ１，ｙ２，ｚ１，ｚ２）は、それぞれ、静的又は準静的な場における多重経路問題に関するラプラス方程式である以下の式（２－１）及び式（２－２）を基礎方程式として満たす。
【0087】
【数18】
【0088】
【数19】
【0089】
試料の位置Ｐのｚ座標が誘起回路１１０のｚ座標よりも大きく磁気センサ１３０のｚ座標よりも小さい場合、式（２－１）及び式（２－２）のそれぞれの一般解は、ｚ方向に指数関数的に増大する項と、指数関数的に減衰する項とのうち、一方で表現される。具体的には、式（２－１）の一般解、及び、式（２－２）の一般解は、それぞれ、以下の式（２－３）、及び、式（２－４）のように表現される。
【0090】
【数20】
【0091】
【数21】
【0092】
式（２－３）及び式（２－４）の組み合わせは、以下の式（２－５）のように表現される。
【0093】
【数22】
【0094】
式（２－５）に対して、ｚ１＝０及びｚ２＝ｚ０における測定値を境界条件として適用することで、以下の式（２－６）が得られる。
【0095】
【数23】
【0096】
式（２－６）の逆フーリエ変換によって、以下の式（２－７）が得られる。
【0097】
【数24】
【0098】
ここで、
は、測定値のフーリエ変換像を示す。したがって、誘起位置依存磁場関数は、以下の式（２－８）で表現される。
【数25】
【0099】
【数26】
【0100】
誘起位置依存磁場関数にｘ→ｘ、ｙ２→ｙ１（＝ｙ）及びｚ２→ｚ１（＝ｚ）を適用することにより、（ｘ，ｙ，ｚ）で磁場成分の誘起後にそこで感知される磁気の強さが示されると想定される。そして、磁気が強いほど、磁化率が高いと想定され、この磁気の強さを示す画像は、試料の内部を含む領域の磁化率分布を示すと想定される。このような画像を生成するための画像化関数は、次の式（２－９）で表現される。
【0101】
【数27】
【0102】
式（２－９）で示された画像化関数は、画像化対象位置が入力されて画像化対象位置の画像強度が出力される関数である。画像強度は、画像化対象位置を誘起位置依存磁場関数に入力することで誘起位置依存磁場関数から磁気の強さとして出力される値に対応する。
【0103】
例えば、磁化率分布可視化装置１００の情報処理回路１５０は、測定値である感知結果、及び、式（２－８）に基づいて、誘起位置依存磁場関数を算出する。そして、情報処理回路１５０は、誘起位置依存磁場関数、及び、式（２－９）に基づいて、画像化関数を算出する。そして、情報処理回路１５０は、画像化関数に基づいて、磁化率分布を示す画像を生成する。具体的には、情報処理回路１５０は、各画像化対象位置に対して画像化関数から出力される値で構成される画像を、磁化率分布を示す画像として生成する。
【0104】
これにより、磁化率分布可視化装置１００は、上記の誘起位置依存磁場関数及び画像化関数を用いて、磁化率分布を示す画像を高精度に生成することができる。
【0105】
図３を用いて説明された上記の誘起位置依存磁場関数及び画像化関数等の式は例であって、誘起位置依存磁場関数及び画像化関数等の式は、上記の例に限られない。上記の方法と同種の方法によって、別の条件に基づく別の式が導出され得る。
【0106】
例えば、図３の例では、磁気センサ１３０が、試料に対して、誘起回路１１０とは反対側に位置している。磁気センサ１３０は、試料に対して、誘起回路１１０と同じ側に位置していてもよい。例えば、Ｐのｚ座標が、誘起回路１１０のｚ座標よりも小さく磁気センサ１３０のｚ座標よりも小さい場合、上記の式（２－３）は、以下の式（３－１）に置き換えられる。
【0107】
【数28】
【0108】
したがって、この場合、誘起位置依存磁場関数は、以下の式（３－２）で表現される。
【0109】
【数29】
【0110】
また、この場合、画像化関数は、次の式（３－３）で表現される。
【0111】
【数30】
【0112】
図４は、本実施の形態における誘起位置及び感知位置の別の例を示す概念図である。図３の例と同様に、図４の例では、ｘｙｚ直交座標系における誘起位置及び感知位置が表現されている。図４の例において、誘起回路１１０は、コイルである。また、誘起回路１１０と磁気センサ１３０とは、同じｙ座標に位置し、誘起回路１１０のｙ座標と、磁気センサ１３０のｙ座標とは、一体として変化する。
【0113】
したがって、誘起回路１１０の位置は、ＴＣＯＩＬ（ｘ１，ｙ，ｚ１）と表現される。つまり、誘起位置は、ＴＣＯＩＬ（ｘ１，ｙ，ｚ１）と表現される。また、磁気センサ１３０の位置は、ＲＴＭＲ（ｘ２，ｙ，ｚ２）と表現される。つまり、感知位置は、ＲＴＭＲ（ｘ２，ｙ，ｚ２）と表現される。ｘ１とｘ２とは、互いに独立しており、ｚ１とｚ２とは、互いに独立している。
【0114】
【0115】
また、誘起位置ＴＣＯＩＬ（ｘ１，ｙ，ｚ１）及び感知位置ＲＴＭＲ（ｘ２，ｙ，ｚ２）に対して、感知位置ＲＴＭＲ（ｘ２，ｙ，ｚ２）における磁気の強さは、Φ（ｘ１，ｘ２，ｙ，ｚ１，ｚ２）と表現され得る。Φ（ｘ１，ｘ２，ｙ，ｚ１，ｚ２）は、誘起位置ＴＣＯＩＬ（ｘ１，ｙ，ｚ１）及び感知位置ＲＴＭＲ（ｘ２，ｙ，ｚ２）が入力されて感知位置ＲＴＭＲ（ｘ２，ｙ，ｚ２）における磁気の強さが出力される誘起位置依存磁場関数である。
【0116】
誘起位置ＴＣＯＩＬ（ｘ１，ｙ，ｚ１）は、誘起回路１１０の仮想的な位置であってもよい。感知位置ＲＴＭＲ（ｘ２，ｙ，ｚ２）は、磁気センサ１３０の仮想的な位置であってもよい。誘起位置ＴＣＯＩＬ（ｘ１，ｙ，ｚ１）が誘起回路１１０の実際の位置に一致し、かつ、感知位置ＲＴＭＲ（ｘ２，ｙ，ｚ２）が磁気センサ１３０の実際の位置に一致する場合において、Φ（ｘ１，ｘ２，ｙ，ｚ１，ｚ２）は、実際の感知結果である測定値に一致する。
【0117】
また、図４の例において、誘起回路１１０は、ｚ＝０に位置し、ｘｙ平面上においてｘ軸方向及びｙ軸方向へスキャンする。また、磁気センサ１３０は、ｚ＝ｚ０に位置し、ｘｙ平面上においてｘ軸方向及びｙ軸方向へスキャンする。これにより、ｘ１、ｘ２及びｙの組み合わせ毎に、Φ（ｘ１，ｘ２，ｙ，ｚ１＝０，ｚ２＝ｚ０）が、測定値として得られる。この測定値が、誘起位置依存磁場関数であるΦ（ｘ１，ｘ２，ｙ，ｚ１，ｚ２）の境界条件として用いられる。
【0118】
また、Φ（ｘ１，ｘ２，ｙ，ｚ１，ｚ２）は、誘起位置ＴＣＯＩＬ（ｘ１，ｙ，ｚ１）に対応するｘ１、ｙ及びｚ１に関する調和関数であり、かつ、感知位置ＲＴＭＲ（ｘ２，ｙ，ｚ２）に対応するｘ２，ｙ及びｚ２に関する調和関数である。したがって、Φ（ｘ１，ｘ２，ｙ，ｚ１，ｚ２）は、それぞれ、静的又は準静的な場における多重経路問題に関するラプラス方程式である以下の式（４－１）及び式（４－２）を基礎方程式として満たす。
【0119】
【数31】
【0120】
【数32】
【0121】
試料の位置Ｐのｚ座標が誘起回路１１０のｚ座標よりも大きく磁気センサ１３０のｚ座標よりも小さい場合、式（４－１）及び式（４－２）のそれぞれの一般解は、ｚ方向に指数関数的に増大する項と、指数関数的に減衰する項とのうち、一方で表現される。具体的には、式（４－１）の一般解、及び、式（４－２）の一般解は、それぞれ、以下の式（４－３）、及び、式（４－４）のように表現される。
【0122】
【数33】
【0123】
【数34】
【0124】
式（４－３）及び式（４－４）の組み合わせは、以下の式（４－５）のように表現される。
【0125】
【数35】
【0126】
式（４－５）に対して、ｚ１＝０及びｚ２＝ｚ０における測定値を境界条件として適用することで、以下の式（４－６）が得られる。
【0127】
【数36】
【0128】
式（４－６）の逆フーリエ変換によって、以下の式（４－７）が得られる。
【0129】
【数37】
【0130】
ここで、
は、測定値のフーリエ変換像を示す。したがって、誘起位置依存磁場関数は、以下の式（４－８）で表現される。
【数38】
【0131】
【数39】
【0132】
誘起位置依存磁場関数にｘ２→ｘ１（＝ｘ）、ｙ→ｙ及びｚ２→ｚ１（＝ｚ）を適用することにより、（ｘ，ｙ，ｚ）で磁場成分の誘起後にそこで感知される磁気の強さが示されると想定される。そして、磁気が強いほど、磁化率が高いと想定され、この磁気の強さを示す画像は、試料の内部を含む領域の磁化率分布を示すと想定される。このような画像を生成するための画像化関数は、次の式（４－９）で表現される。
【0133】
【数40】
【0134】
式（４－９）で示された画像化関数は、画像化対象位置が入力されて画像化対象位置の画像強度が出力される関数である。画像強度は、画像化対象位置を誘起位置依存磁場関数に入力することで誘起位置依存磁場関数から磁気の強さとして出力される値に対応する。
【0135】
例えば、磁化率分布可視化装置１００の情報処理回路１５０は、測定値である感知結果、及び、式（４－８）に基づいて、誘起位置依存磁場関数を算出する。そして、情報処理回路１５０は、誘起位置依存磁場関数、及び、式（４－９）に基づいて、画像化関数を算出する。そして、情報処理回路１５０は、画像化関数に基づいて、磁化率分布を示す画像を生成する。具体的には、情報処理回路１５０は、各画像化対象位置に対して画像化関数から出力される値で構成される画像を、磁化率分布を示す画像として生成する。
【0136】
これにより、磁化率分布可視化装置１００は、上記の誘起位置依存磁場関数及び画像化関数を用いて、磁化率分布を示す画像を高精度に生成することができる。
【0137】
図５は、本実施の形態における誘起位置及び感知位置のさらに別の例を示す概念図である。上述した図４の例では、磁気センサ１３０が、試料に対して、誘起回路１１０とは反対側に位置している。これに対して、図５の例では、磁気センサ１３０は、試料に対して、誘起回路１１０と同じ側に位置している。図５の例における他の条件は、図５の４の例と同じである。
【0138】
図５の例のように、Ｐのｚ座標が、誘起回路１１０のｚ座標よりも小さく磁気センサ１３０のｚ座標よりも小さい場合、上記の式（４－３）は、以下の式（５－１）に置き換えられる。
【0139】
【数41】
【0140】
したがって、この場合、誘起位置依存磁場関数は、以下の式（５－２）で表現される。
【0141】
【数42】
【0142】
また、この場合、画像化関数は、次の式（５－３）で表現される。
【0143】
【数43】
【0144】
図６は、本実施の形態における磁化率分布可視化装置の第２の例を示す構成図である。図６に示された磁化率分布可視化装置２００は、複数の誘起回路２１０、誘起回路支持構造物２２０、複数の磁気センサ２３０、磁気センサ支持構造物２４０、情報処理回路１５０、及び、ディスプレイ１６０、及び、試料台１７０を備える。磁化率分布可視化装置２００は、試料台１７０に載置された試料の内部を含む領域の磁化率分布を示す画像を生成する。
【0145】
複数の誘起回路２１０は、図１に示された誘起回路１１０と同種の電気回路である。図６の例では、１つの誘起回路１１０に代えて、複数の誘起回路２１０が用いられる。複数の誘起回路２１０は、移動せず、順次、第１の磁場成分を誘起する。すなわち、複数の誘起回路２１０は、１つずつ、又は、所定単位毎に、第１の磁場成分を誘起する。これにより、複数の誘起回路２１０は、誘起回路１１０と同様に、複数の誘起位置のそれぞれから、第１の磁場成分を誘起することができる。
【0146】
【0147】
複数の磁気センサ２３０は、図１に示された磁気センサ１３０と同種のセンサである。図６の例では、１つの磁気センサ１３０に代えて、複数の磁気センサ２３０が用いられる。複数の磁気センサ２３０は、移動せず、複数の感知位置で磁気を感知することができる。つまり、複数の磁気センサ２３０は、磁気センサ１３０と同様に、複数の感知位置のそれぞれで磁気を感知することができる。
【0148】
【0149】
図６に示された磁化率分布可視化装置２００の複数の誘起回路２１０及び複数の磁気センサ２３０等は、図１に示された磁化率分布可視化装置１００の誘起回路１１０及び磁気センサ１３０等と同じ役割を果たすことができる。したがって、磁化率分布可視化装置２００は、磁化率分布可視化装置１００と同様に、試料と誘起位置と感知位置との相対的な位置関係を変えながら、試料から影響を受ける磁気を感知することができる。
【0150】
これにより、磁化率分布可視化装置２００は、試料の内部を含む領域の磁化率分布に関する十分な情報を取得することができる。そして、磁化率分布可視化装置２００は、取得された十分な情報に基づいて、誘起位置依存磁場関数を算出することができ、算出された誘起位置依存磁場関数に基づいて、磁化率分布を示す画像を高精度に生成することができる。
【0151】
なお、図１の例と、図２の例とが組み合わされてもよい。例えば、移動する誘起回路１１０と、複数の磁気センサ２３０とが用いられてもよいし、複数の誘起回路２１０と、移動する磁気センサ１３０とが用いられてもよい。
【0152】
【0153】
図７に示されたボディスキャナ３００は、複数の誘起回路２１０及び複数の磁気センサ２３０を備える。また、例えば、ボディスキャナ３００は、図６に示された情報処理回路１５０及びディスプレイ１６０を備える。つまり、ボディスキャナ３００は、磁化率分布可視化装置２００であってもよいし、磁化率分布可視化装置２００を含んでいてもよい。そして、ボディスキャナ３００は、磁化率分布を示す画像を生成する。
【0154】
刃物は鉄を成分として有しているため、刃物の磁化率は高い。一方で、アルミケースの磁化率は低い。したがって、磁化率分布を示す画像には、刃物が現れると想定される。すなわち、ボディスキャナ３００は、磁化率分布を示す画像を生成することにより、人がアルミケースの中に有している刃物の画像を生成することができる。
【0155】
図７は、概念図であり、複数の誘起回路２１０の数及びサイズ、並びに、複数の磁気センサ２３０の数及びサイズは、図７の例とは異なっていてもよい。より小さい多数の誘起回路２１０がより高密に配置されていてもよいし、より小さい多数の磁気センサ２３０がより高密に配置されていてもよい。他の概念図も同様である。
【0156】
図７において、例えば、複数の誘起回路２１０が、鉛直方向又は水平方向に１列ずつ、第１の磁場成分を誘起する。第１の磁場成分によって刃物が第２の磁場成分を誘起する。そして、複数の磁気センサ２３０が、第２の磁場成分を含む磁場の磁気を感知する。これにより、複数の磁気センサ２３０は、複数の誘起位置のそれぞれに対して複数の感知位置で磁気を感知することができる。そして、ボディスキャナ３００は、感知結果に基づいて、刃物の画像を高精度に生成することができる。
【0157】
具体的には、複数の誘起回路２１０のうち鉛直方向又は水平方向の一列は、図３に誘起回路１１０として示された導線と同じ役割を果たす。式（２－１）及び式（２－２）等に示された基礎方程式が成立すると想定される。したがって、図３を用いて説明された方法を用いて、式（２－８）及び式（２－９）に示された誘起位置依存磁場関数及び画像化関数が導出され得る。
【0158】
よって、ボディスキャナ３００は、式（２－８）及び式（２－９）に示された誘起位置依存磁場関数及び画像化関数に基づいて、刃物の画像を高精度に生成することができる。特に、アルミケースは、テラヘルツ波及びマイクロ波等を通さない。ボディスキャナ３００は、このようなアルミケースの中の刃物の画像を高精度に生成することができる。
【0159】
なお、複数の誘起回路２１０は、鉛直方向又は水平方向に１列ずつではなく、１つずつ、又は、所定単位毎に、第１の磁場成分を誘起してもよい。この場合、式（２－８）及び式（２－９）とは異なる誘起位置依存磁場関数及び画像化関数が、図３を用いて説明された方法と同種の方法を用いて導出され得る。ボディスキャナ３００は、このような誘起位置依存磁場関数及び画像化関数に基づいて、刃物の画像を生成してもよい。
【0160】
図８は、誘起回路２１０を示す概念図である。図８に示された誘起回路２１０は、図７に示された複数の誘起回路２１０のそれぞれに対応する。具体的には、誘起回路２１０は、コイルである。これにより、第１の磁場成分が誘起される。なお、誘起回路２１０は、コイルに限られず、他の電気回路であってもよい。
【0161】
図９は、磁気センサ２３０を示す概念図である。図９に示された磁気センサ２３０は、図７に示された複数の磁気センサ２３０のそれぞれに対応する。具体的には、磁気センサ２３０は、ＴＭＲ素子又はＭＩ素子等で構成される。これにより、第２の磁場成分を含む磁場における磁気が感知される。
【0162】
【0163】
ＴＭＲ素子では、１０ｎｍから１００ｎｍ程度の厚さを有する磁性体膜で絶縁膜が挟まれている。より具体的には、ＴＭＲ素子は、ソフト層２３１、トンネル層２３２、及び、ＰＩＮ層（磁化固定層）２３３の複数の薄膜で構成される。ソフト層２３１は、外界の磁化の方向に応じて、磁化の方向が変動する磁性体膜である。ＰＩＮ層２３３は、磁化の方向が変動しない磁性体膜である。そして、トンネル層２３２は、絶縁膜である。
【0164】
ソフト層２３１における磁化の方向、及び、ＰＩＮ層２３３における磁化の方向が同じである場合と、それらの方向が異なっている場合とで電気抵抗が異なる。この電気抵抗の変化を利用して磁場成分が感知される。
【0165】
例えば、磁気センサ２３０は、上記のような特性を利用して、磁場成分を感知し測定する。なお、磁気センサ２３０は、ＴＭＲ素子で構成される上記の例に限られず、ＧＭＲ素子、ＳＱＵＩＤ素子又はＭＩ素子等の他の素子で構成されていてもよい。
【0166】
図１１は、図６に示された磁化率分布可視化装置２００を用いるボディスキャナの第２の例を示す概念図である。図１１に示されたボディスキャナ４００は、図７に示されたボディスキャナ３００と基本的に同じであるが、ボディスキャナ４００の複数の誘起回路２１０及び複数の磁気センサ２３０が構造物に含まれている。具体的には、複数の誘起回路２１０及び複数の磁気センサ２３０が、２つの壁に含まれている。
【0167】
より具体的には、複数の誘起回路２１０が、２つの壁のうち一方の壁に含まれており、複数の磁気センサ２３０が、２つの壁のうち他方の壁に含まれている。人が２つの壁の間にいる期間に、複数の誘起回路２１０によって複数の誘起位置のそれぞれから第１の磁場成分が誘起され、複数の磁気センサ２３０によって複数の感知位置で磁気が感知される。これにより、ボディスキャナ４００は、人に気付かれずに、人がアルミケースの中に有する刃物の画像を生成することができる。
【0168】
図１２は、図６に示された磁化率分布可視化装置２００を用いるボディスキャナの第３の例を示す概念図である。図１２に示されたボディスキャナ５００は、図１１に示されたボディスキャナ４００と基本的に同じであるが、ボディスキャナ５００は、複数の誘起回路２１０及び複数の磁気センサ２３０が組み合わされた複数の組み合わせ回路３１０を備える。具体的には、１つの組み合わせ回路３１０は、１つの誘起回路２１０と１つの磁気センサ２３０とを含む。そして、複数の組み合わせ回路３１０が、１つの壁に含まれる。
【0169】
つまり、複数の磁気センサ２３０は、試料に対応する人に対して、複数の誘起回路２１０と同じ側にある。よって、例えば、式（３－２）及び式（３－３）に示された誘起位置依存磁場関数及び画像化関数が適用され得る。そして、ボディスキャナ５００は、刃物の画像を高精度に生成することができる。
【0170】
なお、複数の組み合わせ回路３１０のうち鉛直方向又は水平方向に１列が、第１の磁場成分を誘起する場合、その１列を除く他の複数の列が、磁気を感知してもよい。これにより、組み合わせ回路３１０において、自身が誘起する第１の磁場成分によって、強すぎる磁気を感知することが抑制される。
【0171】
図１３は、組み合わせ回路３１０を示す概念図である。図１３のように、組み合わせ回路３１０は、誘起回路２１０と磁気センサ２３０とを含む。具体的には、誘起回路２１０は、コイルである。磁気センサ２３０は、ＴＭＲ素子で構成され、コイルの内部に含まれる。これにより、組み合わせ回路３１０は、第１の磁場成分を誘起することができ、また、第２の磁場成分を含む磁場における磁気を感知することができる。
【0172】
図１４は、図６に示された磁化率分布可視化装置２００を用いるボディスキャナの第４の例を示す概念図である。図１４に示されたボディスキャナ６００は、図１２に示されたボディスキャナ５００と基本的に同じであるが、ボディスキャナ６００の複数の組み合わせ回路３１０は、床に含まれる。
【0173】
図１２の例と同様に、複数の磁気センサ２３０は、試料に対応する人に対して、複数の誘起回路２１０と同じ側にある。よって、例えば、式（３－２）及び式（３－３）に示された誘起位置依存磁場関数及び画像化関数が適用され得る。そして、ボディスキャナ６００は、刃物の画像を高精度に生成することができる。
【0174】
図１５は、図６に示された磁化率分布可視化装置２００を用いるボディスキャナの第５の例を示す概念図である。図１５に示されたボディスキャナ７００は、図１２に示されたボディスキャナ５００と基本的に同じであるが、ボディスキャナ７００の複数の組み合わせ回路３１０は、ポールに含まれる。このポールは、立ち入り禁止バー等であってもよい。
【0175】
図１５において、例えば、人がポールの近くを通り過ぎる。その際、ポールに含まれる複数の組み合わせ回路３１０が１つずつ第１の磁場成分を誘起する。そして、複数の組み合わせ回路３１０が、磁気を感知する。その際、第１の磁場成分を誘起する組み合わせ回路３１０を除く複数の組み合わせ回路３１０が、磁気を感知してもよい。人がポールの近くを通っている間に、ボディスキャナ７００は、これらの処理を繰り返す。
【0176】
具体的には、ポールに直交する方向に沿ってポールの付近を通り過ぎる人の１次元的な移動によって、ポールに含まれる組み合わせ回路３１０の磁気センサ２３０は、人に対して相対的に１次元の走査を行ったことになる。そして、ポールにおいて１次元に配列された複数の磁気センサ２３０で構成される磁気センサ列から得られるデータを組み合わせて、２次元の画像（２次元の感知結果）が得られる。
【0177】
例えば、人がポールの近くを通り過ぎるため、複数の組み合わせ回路３１０は、人に対して相対的に平面上をスキャンすることができる。すなわち、ボディスキャナ７００は、平面上の複数の誘起位置のそれぞれから第１の磁場成分を誘起することができ、平面上の複数の感知位置のそれぞれで第２の磁場成分を含む磁場の磁気を感知することができる。そして、ボディスキャナ７００は、感知結果に基づいて、人がアルミケースの中に有する刃物等の画像を生成することができる。
【0178】
例えば、図１５の人の進行方向が、図４のｙ軸方向として用いられる場合、進行する人に対して相対的な誘起回路２１０のｙ座標と磁気センサ２３０のｙ座標とが一致する。また、磁気センサ２３０は、試料に対応する人に対して、誘起回路２１０と同じ側にある。よって、例えば、式（５－２）及び式（５－３）に示された誘起位置依存磁場関数及び画像化関数が適用され得る。
【0179】
図１６は、図６に示された磁化率分布可視化装置２００を用いるボディスキャナの第６の例を示す概念図である。図１６に示されたボディスキャナ８００は、図１５に示されたボディスキャナ７００と基本的に同じであるが、ボディスキャナ８００の複数の組み合わせ回路３１０は、複数のポールに含まれる。そして、複数のポールのうちの２つポールの間を人が通る際に、ボディスキャナ８００は、第１の磁場成分を誘起し、第２の磁場成分を含む磁場の磁気を感知する。
【0180】
ボディスキャナ８００は、２つのポールのうち、一方のポールから第１の磁場成分を誘起し、他方のポールで第２の磁場成分を含む磁場の磁気を感知してもよい。その際、一方のポールに含まれる複数の組み合わせ回路３１０が、１つずつ、第１の磁場成分を誘起してもよい。これにより、ボディスキャナ８００は、ボディスキャナ３００と同様に、平面上の複数の誘起位置のそれぞれから第１の磁場成分を誘起することができ、平面上の複数の感知位置のそれぞれで第２の磁場成分を含む磁場の磁気を感知することができる。
【0181】
そして、ボディスキャナ８００は、感知結果に基づいて、人がアルミケースの中に有する刃物等の画像を生成することができる。
【0182】
図１６の例では、各ポールに、複数の組み合わせ回路３１０が含まれている。しかし、１対のポールのうち、一方のポールに、複数の誘起回路２１０が含まれていてもよく、他方のポールに複数の磁気センサ２３０が含まれていてもよい。
【0183】
例えば、図１６において、人は、２つのポールの間の中央線と平行な方向に沿って、２つのポールの間を進行する。この場合の人の進行方向が、図４のｙ軸方向として用いられる場合、進行する人に対して相対的な誘起回路２１０のｙ座標と磁気センサ２３０のｙ座標とが一致する。また、磁気センサ２３０は、試料に対応する人に対して、誘起回路２１０と反対側にある。よって、例えば、式（４－８）及び式（４－９）に示された誘起位置依存磁場関数及び画像化関数が適用され得る。
【0184】
また、ボディスキャナ８００は、生成された画像に基づいて、刃物等を検出してもよい。そして、刃物等が検出された場合、刃物等が検出された位置、又は、刃物等を有する人の位置を示す情報を外部端末等へ通知してもよい。
【0185】
図１７は、図１６に示されたボディスキャナ８００によって外部端末に表示される情報の例を示す概念図である。例えば、ボディスキャナ８００は、複数のポールから得られる感知結果に基づいて、複数の画像を生成する。そして、ボディスキャナ８００は、各画像に基づいて、刃物等を検出し、刃物等に対応する位置を検出する。そして、ボディスキャナ８００は、刃物等に対応する位置を示す情報を外部端末１０００に送信する。
【0186】
上記の動作は、磁化率分布可視化装置２００の情報処理回路１５０等によって行われてもよい。例えば、情報処理回路１５０は、試料に対応する物体に検知対象物が含まれるか否かを判定し、物体に検知対象物が含まれると判定された場合、検知対象物又は物体の位置を示す情報を外部端末１０００へ出力する。外部端末１０００は、検知対象物である刃物等に対応する位置を示す情報を受信し、その情報を図１７のように表示する。
【0187】
また、上記の動作は、ボディスキャナ８００に限らず、ボディスキャナ３００、４００、５００、６００、７００、又は、これらの任意の組み合わせ等によって行われてもよい。
【0188】
なお、上記のボディスキャナ３００、４００、５００、６００、７００及び８００は、磁化率分布可視化装置２００に対応するが、磁化率分布可視化装置１００に対応するように変更されてもよい。つまり、複数の誘起回路２１０の代わりに、移動する誘起回路１１０が用いられてもよいし、複数の磁気センサ２３０の代わりに、移動する磁気センサ１３０が用いられてもよい。
【0189】
【0190】
例えば、図１８に示されたセキュリティ検査システム９００は、磁化率分布可視化装置１００又は２００を備える。より具体的には、セキュリティ検査システム９００は、図１１に示されたボディスキャナ４００を備えていてもよい。そして、セキュリティ検査システム９００は、準静的な磁場を計測し、逆問題を解析的に解き、磁場の画像を再構成する。これにより、セキュリティ検査システム９００は、鞄、衣服、衣服と生体との間、又は、生体内等に隠された刃物又は銃器等の凶器を非侵襲的にリアルタイムに映像化する。
【0191】
さらに、セキュリティ検査システム９００は、気相化学剤分析装置９１０及びパイプ９２０を備え、ガソリン又は毒ガス等をリアルタイムに分析する。例えば、壁面に微細な穴が１次元又は２次元状に形成され、周辺の空気を多チャンネルに吸引する。吸引された空気は、パイプ９２０を介して、気相化学剤分析装置９１０に送られる。
【0192】
例えば、気相化学剤分析装置９１０は、ガスクロマトグラフィ、質量分析装置、イオン移動度分析装置又はこれらのうちの２つ以上の組み合わせで構成され、ガス分類検出器とも表現され得る。気相化学剤分析装置９１０は、気相化学剤分析装置９１０に送られた空気を同定（識別）し、リスクを分析する。
【0193】
気相化学剤分析装置９１０は、上記の刃物又は銃器等の凶器を所持する人と同様に、毒ガス等を所持する人の情報を通信ネットワークにおいて共有する。気相化学剤分析装置９１０は、このような危険人物の情報を警察等の危機管理対策者に通報してもよいし、周辺の市民に対する避難ルートの指示に、このような危険人物の情報を反映させてもよい。
【0194】
【0195】
また、セキュリティ検査システム９００は、セキュリティゲートであってもよい。また、上記のセキュリティ検査システム９００は、ボディスキャナ４００に対応するが、ボディスキャナ３００、５００、６００、７００又は８００に対応するように変更されてもよい。例えば、気相化学剤分析装置９１０及びパイプ９２０は、片側の壁のみに含まれていてもよいし、床に含まれていてもよいし、ポールに含まれていてもよい。
【0196】
図１９は、実施の形態における磁化率分布可視化装置（１００、２００）の動作を示すフローチャートである。
【0197】
例えば、誘起回路（１１０、２１０）は、物体の外部において物体に対して相対的に複数の位置として定められる複数の誘起位置のそれぞれから、第１の磁場成分を誘起する（Ｓ１０１）。
【0198】
そして、磁気センサ（１３０、２３０）は、第１の磁場成分によって物体から誘起される第２の磁場成分を含む磁場における磁気を物体の外部において物体に対して相対的に複数の位置として定められる複数の感知位置のそれぞれで感知する（Ｓ１０２）。これにより、磁気センサ（１３０、２３０）は、複数の誘起位置のそれぞれに対して複数の感知位置で磁気を感知する。
【0199】
そして、情報処理回路（１５０）は、磁気の感知結果を取得し、感知結果に基づいて物体の内部を含む領域の磁化率分布を示す画像を生成する（Ｓ１０３）。そして、例えば、情報処理回路（１５０）は、ディスプレイ（１６０）に画像を表示する（Ｓ１０４）。あるいは、情報処理回路（１５０）は、画像を印刷してもよいし、他の装置へ画像を送信してもよい。
【0200】
情報処理回路（１５０）は、画像を生成する際、感知結果を境界条件として用いて、誘起位置依存磁場関数を算出する。誘起位置依存磁場関数は、第１の磁場成分の仮想的な誘起位置及び磁気の仮想的な感知位置が入力されて仮想的な感知位置における磁気の強さが出力される関数である。
【0201】
そして、情報処理回路（１５０）は、画像化関数を算出する。画像化関数は、画像化対象位置が入力されて画像化対象位置の画像強度が出力される関数であって、仮想的な誘起位置及び仮想的な感知位置として画像化対象位置を誘起位置依存磁場関数に入力することで誘起位置依存磁場関数から出力される強さに基づいて定められる関数である。そして、情報処理回路（１５０）は、画像化関数に基づいて画像を生成する。
【0202】
これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、複数の誘起位置のそれぞれと、複数の感知位置のそれぞれとの多様な組み合わせに基づく磁気の感知結果に基づいて、物体の内部を含む領域の磁化率分布を示す画像を高精度に生成することができる。
【0203】
例えば、情報処理回路（１５０）は、感知結果を境界条件として用いて、誘起位置依存磁場関数が満たすラプラス方程式の解を誘起位置依存磁場関数として算出してもよい。これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、感知結果、及び、静的又は準静的な場における多重経路問題に関するラプラス方程式に基づいて、適切に誘起位置依存磁場関数を導出することができる。
【0204】
また、例えば、情報処理回路（１５０）は、誘起位置依存磁場関数に入力される仮想的な誘起位置及び仮想的な感知位置を画像化対象位置に向かわせる極限演算を誘起位置依存磁場関数に対して行うことで、誘起位置依存磁場関数の極限値を画像化関数として算出してもよい。これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、誘起位置依存磁場関数に基づいて、適切に画像化関数を導出することができる。
【0205】
また、例えば、複数の誘起位置は、第１の平面上に定められてもよい。そして、複数の感知位置は、第１の平面と同じ又は異なる第２の平面上に定められてもよい。言い換えれば、複数の感知位置は、複数の誘起位置が定められる第１の平面上に、又は、その第１の平面とは異なる第２の平面上に定められてもよい。第２の平面は、第１の平面に対して平行な平面であってもよい。
【0206】
これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、誘起回路（１１０、２１０）及び磁気センサ（１３０、２３０）の配置スペースの増大を抑制することができる。また、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、演算処理の複雑化を抑制することができる。
【0207】
また、例えば、複数の感知位置は、物体に対して、複数の誘起位置とは反対側にあってもよい。これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、物体に対して、複数の誘起位置とは反対側の複数の感知位置のそれぞれで磁気を感知することができる。したがって、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、複数の感知位置のそれぞれで磁気を感知する際、誘起回路（１１０、２１０）が誘起する第１の磁場成分の影響を抑制することができる。
【0208】
また、例えば、複数の感知位置は、物体に対して、複数の誘起位置と同じ側にあってもよい。これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、物体に対して、複数の誘起位置と同じ側の複数の感知位置のそれぞれで磁気を感知することができる。したがって、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、誘起回路（１１０、２００）及び磁気センサ（１３０、２３０）の配置スペースの増大を抑制することができる。
【0209】
また、例えば、誘起回路（１１０、２１０）は、複数の誘起位置のそれぞれに移動して、複数の誘起位置のそれぞれから、第１の磁場成分を誘起してもよい。また、磁気センサ（１３０、２３０）は、複数の感知位置のそれぞれに移動して、複数の感知位置のそれぞれで磁気を感知してもよい。
【0210】
これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、複数の誘起位置に対して、１つの誘起回路（１１０、２１０）を適用することができ、複数の感知位置に対して、１つの磁気センサ（１３０、２３０）を適用することができる。したがって、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、資源コストの増加を抑制することができる。
【0211】
また、例えば、誘起回路（１１０、２１０）は、複数の誘起位置に配置される複数の誘起回路（１１０、２１０）で構成されていてもよい。また、磁気センサ（１３０、２３０）は、複数の感知位置に配置される複数の磁気センサ（１３０、２３０）で構成されていてもよい。
【0212】
これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、誘起回路（１１０、２１０）及び磁気センサ（１３０、２３０）を移動せずに、複数の誘起位置にそれぞれから、磁場成分を誘起することができ、複数の感知位置のそれぞれで磁気を感知することができる。したがって、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、複数の誘起位置及び複数の感知位置に対応する感知結果を高速に取得することができる。
【0213】
なお、複数の誘起回路（１１０、２１０）が複数の誘起位置に１対１で対応することに限られず、複数の誘起回路（１１０、２１０）のうちの２つ以上が１つの誘起位置（領域）に対応していてもよい。また、複数の磁気センサ（１３０、２３０）が複数の感知位置に１対１で対応することに限られず、複数の磁気センサ（１３０、２３０）のうちの２つ以上が１つの感知位置（領域）に対応していてもよい。
【0214】
また、例えば、複数の誘起回路（１１０、２１０）は、第１の平面上に配置されてもよい。また、複数の磁気センサ（１３０、２３０）は、第１の平面と同じ又は異なる第２の平面上に配置されてもよい。言い換えれば、複数の磁気センサ（１３０、２３０）は、複数の誘起回路（１１０、２１０）が配置される第１の平面上に、又は、その第１の平面とは異なる第２の平面上に配置されていてもよい。第２の平面は、第１の平面に対して平行な平面であってもよい。
【0215】
これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、第１の平面上の複数の誘起位置及び第２の平面上の複数の感知位置に対応する感知結果を高速に取得することができる。
【0216】
また、例えば、複数の誘起回路（１１０、２１０）は、第１の直線上に配置されてもよい。また、複数の磁気センサ（１３０、２３０）は、第１の直線とは異なる第２の直線上に配置されてもよい。言い換えれば、複数の磁気センサ（１３０、２３０）は、複数の誘起回路（１１０、２１０）が配置される第１の直線上に、又は、その第１の直線とは異なる第２の直線上に配置されていてもよい。第２の直線は、第１の直線に対して平行な直線であってもよい。
【0217】
これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、複数の誘起回路（１１０、２１０）が配置されるスペース、及び、複数の磁気センサ（１３０、２３０）が配置されるスペースを削減することができる。
【0218】
また、例えば、物体は、移動してもよい。そして、誘起回路（１１０、２１０）は、互いに異なる複数の時間のそれぞれにおいて所定の位置から第１の磁場成分を誘起することにより、移動する物体に対して相対的に定められる複数の誘起位置のそれぞれから、第１の磁場成分を誘起してもよい。また、磁気センサ（１３０、２３０）は、互いに異なる複数の時間のそれぞれにおいて所定の位置で磁気を感知することにより、移動する物体に対して相対的に定められる複数の感知位置のそれぞれで磁気を感知してもよい。
【0219】
これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、多くの誘起回路（１１０、２１０）及び多くの磁気センサ（１３０、２３０）を配置せず、かつ、誘起回路（１１０、２１０）及び磁気センサ（１３０、２３０）を移動せずに、複数の誘起位置にそれぞれから、磁場成分を誘起することができ、複数の感知位置のそれぞれで磁気を感知することができる。
【0220】
また、例えば、誘起回路（１１０、２１０）は、第１の壁に含まれていてもよい。また、磁気センサ（１３０、２３０）は、第１の壁と同じ又は異なる第２の壁に含まれていてもよい。言い換えれば、磁気センサ（１３０、２３０）は、誘起回路（１１０、２１０）が含まれる第１の壁に、又は、その第１の壁とは異なる第２の壁に含まれていてもよい。第２の壁は、第１の壁に対して対向する壁であってもよい。また、例えば、誘起回路（１１０、２１０）及び磁気センサ（１３０、２３０）は、床に含まれていてもよい。
【0221】
また、例えば、誘起回路（１１０、２１０）は、第１のポールに含まれていてもよい。また、磁気センサ（１３０、２３０）は、第１のポールと同じ又は異なる第２のポールに含まれていてもよい。言い換えれば、磁気センサ（１３０、２３０）は、誘起回路（１１０、２１０）が含まれる第１のポールに、又は、その第１のポールとは異なる第２のポールに含まれていてもよい。
【0222】
これらにより、誘起回路（１１０、２１０）及び磁気センサ（１３０、２３０）が風景に溶け込む。したがって、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、人に気付かれずに、磁化率分布を示す画像を生成することができる。
【0223】
また、例えば、ｘ座標、ｙ座標及びｚ座標で構成される３次元空間において、仮想的な誘起位置は、（ｙ１、ｚ１）で表現されてもよい。仮想的な感知位置は、（ｘ、ｙ２、ｚ２）で表現されてもよい。誘起回路（１１０、２１０）が存在する位置のｚ座標は、０と定められてもよい。磁気センサ（１３０、２３０）が存在する位置のｚ座標は、ｚ０と定められてもよい。複数の感知位置が、物体に対して、複数の誘起位置とは反対側にある場合、誘起位置依存磁場関数は、以下の式で定められてもよい。
【0224】
【数44】
【0225】
ここで、
は、感知結果のフーリエ変換像を示す。ｋｘ、ｋｙ１及びｋｙ２は、それぞれ、ｘ、ｙ１及びｙ２に関する波数である。また、画像化関数は、以下の式で定められてもよい。
【数45】
【0226】
【数46】
【0227】
これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、上記の式で表現される誘起位置依存磁場関数、及び、上記の式で表現される画像化関数を用いて、磁化率分布を示す画像を高精度に生成することができる。
【0228】
また、例えば、ｘ座標、ｙ座標及びｚ座標で構成される３次元空間において、仮想的な誘起位置は、（ｙ１、ｚ１）で表現されてもよい。仮想的な感知位置は、（ｘ、ｙ２、ｚ２）で表現されてもよい。誘起回路（１１０、２１０）が存在する位置のｚ座標は、０と定められてもよい。磁気センサ（１３０、２３０）が存在する位置のｚ座標は、ｚ０と定められてもよい。複数の感知位置が、物体に対して、複数の誘起位置と同じ側にある場合、誘起位置依存磁場関数は、以下の式で定められてもよい。
【0229】
【数47】
【0230】
ここで、
は、感知結果のフーリエ変換像を示す。ｋｘ、ｋｙ１及びｋｙ２は、それぞれ、ｘ、ｙ１及びｙ２に関する波数である。また、画像化関数は、以下の式で定められてもよい。
【数48】
【0231】
【数49】
【0232】
これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、上記の式で表現される誘起位置依存磁場関数、及び、上記の式で表現される画像化関数を用いて、磁化率分布を示す画像を高精度に生成することができる。
【0233】
また、例えば、ｘ座標、ｙ座標及びｚ座標で構成される３次元空間において、仮想的な誘起位置は、（ｘ１、ｙ、ｚ１）で表現されてもよい。仮想的な感知位置は、（ｘ２、ｙ、ｚ２）で表現されてもよい。誘起回路（１１０、２１０）が存在する位置のｚ座標は、０と定められてもよい。磁気センサ（１３０、２３０）が存在する位置のｚ座標は、ｚ０と定められてもよい。複数の感知位置が、物体に対して、複数の誘起位置とは反対側にある場合、誘起位置依存磁場関数は、以下の式で定められてもよい。
【0234】
【数50】
【0235】
ここで、
は、感知結果のフーリエ変換像を示す。ｋｘ、ｋｙ１及びｋｙ２は、それぞれ、ｘ、ｙ１及びｙ２に関する波数である。また、画像化関数は、以下の式で定められてもよい。
【数51】
【0236】
【数52】
【0237】
これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、上記の式で表現される誘起位置依存磁場関数、及び、上記の式で表現される画像化関数を用いて、磁化率分布を示す画像を高精度に生成することができる。
【0238】
また、例えば、ｘ座標、ｙ座標及びｚ座標で構成される３次元空間において、仮想的な誘起位置は、（ｘ１、ｙ、ｚ１）で表現されてもよい。仮想的な感知位置は、（ｘ２、ｙ、ｚ２）で表現されてもよい。誘起回路（１１０、２１０）が存在する位置のｚ座標は、０と定められてもよい。磁気センサ（１３０、２３０）が存在する位置のｚ座標は、ｚ０と定められてもよい。複数の感知位置が、物体に対して、複数の誘起位置と同じ側にある場合、誘起位置依存磁場関数は、以下の式で定められてもよい。
【0239】
【数53】
【0240】
ここで、
は、感知結果のフーリエ変換像を示す。ｋｘ、ｋｙ１及びｋｙ２は、それぞれ、ｘ、ｙ１及びｙ２に関する波数である。また、画像化関数は、以下の式で定められてもよい。
【数54】
【0241】
【数55】
【0242】
これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、上記の式で表現される誘起位置依存磁場関数、及び、上記の式で表現される画像化関数を用いて、磁化率分布を示す画像を高精度に生成することができる。
【0243】
また、例えば、情報処理回路（１５０）は、画像に基づいて、物体に検知対象物が含まれるか否かを判定し、物体に検知対象物が含まれると判定された場合、検知対象物又は物体の位置を示す情報を外部端末（１０００）へ出力してもよい。これにより、磁化率分布可視化装置（１００、２００）は、特定の検知対象物の位置、又は、特定の検知対象物を含む物体の位置を通知することができる。
【0244】
以上、磁化率分布可視化装置の態様を実施の形態に基づいて説明したが、磁化率分布可視化装置の態様は、実施の形態に限定されない。実施の形態に対して当業者が思いつく変形が施されてもよいし、実施の形態における複数の構成要素が任意に組み合わされてもよい。例えば、実施の形態において特定の構成要素によって実行される処理を特定の構成要素の代わりに別の構成要素が実行してもよい。また、複数の処理の順序が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。
【0245】
また、磁化率分布可視化装置の各構成要素が行うステップを含む磁化率分布可視化方法が任意の装置又はシステムによって実行されてもよい。例えば、磁化率分布可視化方法の一部又は全部が、プロセッサ、メモリ及び入出力回路等を備えるコンピュータによって実行されてもよい。その際、コンピュータに磁化率分布可視化方法を実行させるためのプログラムがコンピュータによって実行されることにより、磁化率分布可視化方法が実行されてもよい。
【0246】
また、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体に、上記のプログラムが記録されていてもよい。
【0247】
また、磁化率分布可視化装置の各構成要素は、専用のハードウェアで構成されてもよいし、上記のプログラム等を実行する汎用のハードウェアで構成されてもよいし、これらの組み合わせで構成されてもよい。また、汎用のハードウェアは、プログラムが記録されたメモリ、及び、メモリからプログラムを読み出して実行する汎用のプロセッサ等で構成されてもよい。ここで、メモリは、半導体メモリ又はハードディスク等でもよいし、汎用のプロセッサは、ＣＰＵ等でもよい。
【0248】
また、専用のハードウェアが、メモリ及び専用のプロセッサ等で構成されてもよい。例えば、専用のプロセッサが、計測データを記録するためのメモリを参照して、上記の磁化率分布可視化方法を実行してもよい。
【0249】
また、磁化率分布可視化装置の各構成要素は、電気回路であってもよい。これらの電気回路は、全体として１つの電気回路を構成してもよいし、それぞれ別々の電気回路であってもよい。また、これらの電気回路は、専用のハードウェアに対応していてもよいし、上記のプログラム等を実行する汎用のハードウェアに対応していてもよい。
【0250】
また、磁化率分布可視化装置は、画像生成装置とも表現され得る。また、磁化率分布可視化装置は、ボディスキャナのようなセキュリティ検査装置であってもよいし、セキュリティ検査装置に含まれていてもよい。また、上記では、ボディスキャナの例が示されているが、適用例は上記の例に限られない。電気回路の検査に用いられてもよいし、鉄筋構造物の検査に用いられてもよい。また、磁性体を含有する造影剤を用いて人体を検査する医療診断に用いられてもよい。
【0251】
また、上記の説明において、磁場が用いられているが、本開示の概念は、静的又は準静的な場における多重経路問題に関するラプラス方程式を満たすあらゆる場に適用可能である。ここで、準静的な場は、実質的に静的な場であって、波動の性質を有さないとみなされ得る１００ｋＨｚ以下の電磁場等であってもよい。具体的には、磁場の代わりに、電場が用いられてもよいし、温度場が用いられてもよいし、圧力場が用いられてもよい。
【0252】
したがって、上記の磁化率分布可視化装置は、外場応答分布可視化装置と表現されてもよい。例えば、外場応答分布可視化装置は、外場に対する応答の分布である外場応答分布を示す画像を生成する。また、上記の磁気センサは、場の強度を感知するセンサであってもよい。そして、磁気の強さの代わりに、場の強度が用いられ得る。また、誘起位置依存磁場関数は、誘起位置依存場関数と表現され得る。
【0253】
つまり、上記の説明における磁場を単に「場」と置き換えることが可能であり、磁化率分布を外場応答分布に置き換えることが可能である。例えば、誘起回路は、複数の誘起位置から第１の場成分を誘起する。これにより、物体から第２の場成分が誘起される。センサは、第２の場成分を含む場の強度を複数の感知位置のそれぞれで感知する。そして、情報処理回路は、強度の感知結果を取得し、感知結果に基づいて物体の内部を含む領域の外場応答分布を示す画像を生成する。
【0254】
その際、情報処理回路は、感知結果を境界条件として用いて、誘起位置依存場関数を算出し、誘起位置依存場関数に基づいて、画像化関数を算出する。そして、情報処理回路は、画像化関数に基づいて、画像を生成する。これにより、外場応答分布可視化装置は、物体の内部を含む領域の外場応答分布を示す画像を高精度に生成することができる。
【産業上の利用可能性】
【0255】
本開示の一態様は、磁化率分布を示す画像を生成する磁化率可視化装置に有用であり、磁場診断装置、電子部品の検査、鉄筋構造物の耐震検査、医療診断、及び、セキュリティ検査システム等に適用可能である。
【符号の説明】
【0256】
１００、２００ 磁化率分布可視化装置（外場応答分布可視化装置）
１１０、２１０ 誘起回路
１２０ 誘起回路アクチュエータ
１３０、２３０ 磁気センサ（センサ）
１４０ 磁気センサアクチュエータ（センサアクチュエータ）
１５０ 情報処理回路
１６０ ディスプレイ
１７０ 試料台
２２０ 誘起回路支持構造物
２３１ ソフト層
２３２ トンネル層
２３３ ＰＩＮ層（磁化固定層）
２４０ 磁気センサ支持構造物（センサ支持構造物）
３００、４００、５００、６００、７００、８００ ボディスキャナ
３１０ 組み合わせ回路
９００ セキュリティ検査システム
９１０ 気相化学剤分析装置
９２０ パイプ
１０００ 外部端末
１１０、２１０ 誘起回路
１２０ 誘起回路アクチュエータ
１３０、２３０ 磁気センサ（センサ）
１４０ 磁気センサアクチュエータ（センサアクチュエータ）
１５０ 情報処理回路
１６０ ディスプレイ
１７０ 試料台
２２０ 誘起回路支持構造物
２３１ ソフト層
２３２ トンネル層
２３３ ＰＩＮ層（磁化固定層）
２４０ 磁気センサ支持構造物（センサ支持構造物）
３００、４００、５００、６００、７００、８００ ボディスキャナ
３１０ 組み合わせ回路
９００ セキュリティ検査システム
９１０ 気相化学剤分析装置
９２０ パイプ
１０００ 外部端末
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】