JP5669337B2 - 比吸収率を測定するためのシステム及び方法 - Google Patents

比吸収率を測定するためのシステム及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、携帯電話等の無線端末の比吸収率（SAR: Specific Absorption Rate）を測定するシステムに関連する。
比吸収率SARは、式（1）で示されるように、電界の2乗(|E|2)に比例した値で定義され、主に人体近傍において携帯電話等の無線端末を使用した際に人体へ吸収される電力量の評価に用いられている。（下記非特許文献1参照）ここで、σは媒質の導電率(S/m)、ρは媒質の密度(kg/m3)、SARの単位は[W/kg]である。
通常SARを測定する際には、微小ダイポールアンテナおよびダイオードを用いた電界検出用プローブにより媒質内に生じている電界が検出され、それが式(1)を用いてSAR値に変換される。
図1には従来のSAR測定システムの一例が示されている。101は、人体を模擬するように所定の電気定数を有する液体（ファントム-phantom-と呼ばれる）、102は人体ファントム容器、103は電界検出用プローブ、104はプローブ走査ロボット、105は信号ケーブル、106は電界検出装置、107は測定制御及びデータ解析処理装置を表す。この測定システムでは、図1の如く被測定携帯電話108は支持装置109により設置され、ファントム内に生じる電界が測定される。プローブ走査ロボット104により電界検出用プローブ103が3次元的に走査され、3次元SAR分布が測定される。
しかしながら、この方法は、測定にかなりの時間を要するため、最近では以下のような高速にSAR測定を行う手法が提案されている。すなわち、電界ひいては比吸収率(SAR)の2次元分布だけを測定し、残りの1次元方向(ファントム深さ方向)のSAR分布を経験的に推定することにより、SAR測定を高速化しようとする方法が提案されている(下記非特許文献2参照)。また、2次元平面とファントム深さ方向の1直線上のみのSAR測定結果から、近似式を用いて3次元のSAR分布を推定する方法も提案されている(下記非特許文献3参照)。更に、2つの異なる2次元平面上の電界もしくは磁界の振幅および位相の測定値を元にして、残りのファントム深さ方向は理論式を用いて計算により算出する方法等も提案されている(下記特許文献1参照)。
特開2006-47297号公報 Thomas Schmid, Oliver Egger, and Niels Kuster, "Automated E-Field Scanning System for Dosimetric Assessment," IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., Vol.44, No.1, pp.105-113, Jan. 1996. M. Y. Kanda, M. G. Douglas, E. D. Mendivil, M. Ballen, A. V. Gessner, and C. K, Chou, "Fast Determination of Mass-Averaged SAR from 2-D Area Scans," IEEE Trans. Microwave Theory and Tech, Vol.52, No.8, pp.2013-2020, August 2004. O. Marckel, J. -Ch. Bolomey, and G. Fleury, "Parametric model approach for rapid SAR measurements," IMTC2004, Instrumentation and Meas. Tech. Comf., pp.178-183, Como, Italy, May 2004
2次元のSAR分布測定結果を基に経験的に又は近似的にファントム深さ方向のSAR分布を推定する手法においては、過去の経験則又は近似式を用いる。従って、被測定携帯電話等の種類によってファントム内に生じる様々なSAR分布を精度良く推定することが困難であり、SAR測定の精度低下の要因となるという問題点がある。また、電界もしくは磁界の振幅と位相の測定結果から測定を行わない方の磁界もしくは電界分布を推定し、それら両者の電磁界を基に理論的に3次元SAR分布を推定する手法においては、電磁界分布の算出のために異なる2つの2次元平面上の電磁界分布の測定を行うことが必要となる。このため、測定点数が増加すること、センサ装置の走査方法や配置方法が非常に複雑になること、およびSAR推定の過程で付加的な磁界又は電界分布の算出が必要になりSAR測定時間が増加すること等のような問題点が懸念される。
本発明の課題は、SAR推定手順を簡易化し、精度良く3次元SAR分布を算出することである。
本発明による比吸収率測定システムは、
所定の閉空間を占める誘電性媒質による携帯電話等の被測定放射源の比吸収率を求める比吸収率測定システムであって、
前記誘電性媒質内部の１つの２次元平面である観測面であって前記所定の閉空間の外に設けられた前記被測定放射源から所定の距離だけ離れた観測面上の電界ベクトルを測定する手段と、
前記電界ベクトルのうち前記観測面に平行な電界成分及び前記観測面の法線ベクトルの外積とグリーン関数の勾配との外積であるベクトルを前記観測面上で面積分し、前記観測面上の電界分布を波源とした場合の電界の３次元分布を計算することで、誘電性媒質内の観測面以外の地点の電界ベクトルを算出する電界算出手段と、
算出された電界ベクトルから前記比吸収率を算出する手段と、
を有することを特徴とする比吸収率測定システムである。
本発明によれば、SAR推定手順および測定系を簡易化し、高速かつ精度良く3次元SAR分布を算出することができる。
本発明の一形態による測定システムは、携帯電話端末等からの比吸収率（SAR)を測定するために、電界の2次元分布測定データから理論的に3次元SAR分布を推定することで、SAR測定の高速化を図る。これにより高速かつ高精度なSAR測定を簡易に行うことができる。
本発明の一形態による高速比吸収率測定システムにおいては、被測定携帯電話等に面する誘電性媒質表面以外からの誘電性媒質への電磁波の入射が十分無視でき、かつ誘電性媒質内部での電磁波の反射も十分無視できるほど大きい誘電性媒質が用意される。本システムは、誘電性媒質内の任意の2次元平面（観測面）上の電界分布の振幅と位相を測定する電界分布測定手段と、測定した2次元電界分布のうち電界の測定を行った2次元平面に平行な電界成分のみを基に誘電性媒質内の他の位置における3次元電界分布を理論式に基づいて推定する電界分布推定手段と、測定した2次元平面上の電界3成分および推定した電界3成分の3次元分布を用いて3次元SAR分布を計算する比吸収率分布計算手段を有する。2次元電界分布の測定平面に平行な電界成分の測定結果のみから3次元SAR分布および体積平均SARが算出可能であり、簡易な測定系構成によって精度良く高速なSAR測定を行うことができる。
本システムにおいては、電気光学(EO)結晶を用いた光プローブまたは微小ダイポールアンテナと導波路型光変調器を用いた電界プローブを用いて2次元電界分布の振幅と位相を測定する電界分布測定手段が用意されてもよい。これにより、非常に簡易な測定構成で2次元電界分布の振幅および位相を同時に測定することができる。
本システムにおいては、複数個の電界検出用プローブを用いて2次元電界分布の振幅と位相の測定を行う電界分布測定手段が用意されてもよい。これにより、単一のプローブを走査することにより2次元電界分布の測定を行う場合と比較して、より測定時間を短縮することができる。
電界分布推定手段は、観測面Ｓ以外の地点の電界ベクトルを算出するために，観測面S上の或る電界ベクトルE2d及び観測面の法線ベクトルｎの外積による第１ベクトル（ｎ×E2d）と或るグリーン関数の勾配ベクトル（▽'φ）との外積による第２ベクトル（ｎ×E2d）×（▽'φ）を観測面S上の全てのE2dについて観測面S上で面積分することで、観測面S以外の地点の電界ベクトルを算出する。
図2Aは本発明の第1実施例による高速SAR測定システムの概略図を示す。図中、201は人体を模擬するように所定の電気定数に合わせて設計された誘電性媒質(ファントム)、202はファントムを入れる容器、203は電界検出用プローブ、204はプローブ走査装置、205は信号ケーブル、206は電界検出装置、207は高速SAR測定処理装置を示す。このシステムにおいて、図2の如く携帯電話208等の被測定無線端末が人体ファントム容器202に配置され、ファントム内に発生する電界が測定される。被測定無線端末は、例えば、無線通信機能及びネットワーク接続機能を有するパーソナルディジタルアシスタント(PDA)、デスクトップパーソナルコンピュータ(PC)、ノート型パーソナルコンピュータ、クレジットカード認証端末、カメラ、衣服縫い込み無線モジュール等でもよいが、これらに限定されない。人体ファントム容器202の形状は図示のものに限定されず、様々なものでよい。例えば被測定携帯電話が人体側頭部近傍で使用される場合、図2Bに示されるように人体の側頭部を摸擬した形状を有する人体ファントム容器が使用されてもよい。
図3は図2Aに示される高速SAR測定システムにおけるSAR測定に関する機能ブロック図を示す。高速SAR測定システム300は、電界分布測定装置301、測定電界分布処理装置302、SAR分布推定装置303、平均SAR算出・結果表示装置304及び被測定端末から構成される。
電界分布測定装置301は、図2Aの201〜207の測定装置が有する機能である。図4の測定詳細図で示されるようにファントム表面(人体ファントム容器の底面)から距離zdの位置における2次元平面(以下、観測面Sと呼ぶ)上の電界の振幅と位相が、電界検出用プローブ403を用いて測定される。距離zdは小さいほど良いが距離zdの具体的寸法はプローブの性能に依存して決定される。一例として、距離zdは5.0mm以内である。使用するプローブは当該技術分野で既知の適切な如何なる手段で構成されてもよい。例えば、プローブは電気光学(EO)結晶を含む光プローブで構成されてもよい。或いはプローブは微小ダイポールアンテナ及び導波路型光変調器を利用する電界プローブで構成されてもよい。
測定電界分布処理装置302は、電界分布測定装置301で測定された2次元電界分布測定値について、SAR分布推定装置303で比吸収率(SAR)分布を算出するのに適切な値になるように事前処理が施される。例えば、測定された電界分布のデータ間隔が、比吸収率を精密に計算するには粗すぎた場合には、3次スプライン補間や線形補間等の各種補間法で内挿補間し、所望の間隔の詳細な電界分布が得られるようにする。ただし、測定電界分布処理装置302は高速SAR測定システム300に必須ではない。電界分布測定装置301によって得られる2次元電界分布のデータ間隔、プローブの個数等によって、測定電界分布処理装置302の要否や動作内容が決定される。
SAR分布推定装置303は、観測面S上の測定された電界ベクトルを用いて3次元SAR分布を推定する。まず、観測面S上の測定された2次元電界分布E2d(x,y)を式(2)に適用することで、3次元電界分布Eest(x,y,z)が計算される。 図4に示されるように、観測面Sをxy平面に、ファントムの深さ方向をz軸にとっている。
ここで、φは次式で定義されるグリーン関数である。
ここで、nは観測面よりzの正方向に向く法線単位ベクトル、Sは深さzdの位置にある観測面を表す。ベクトルrは観測面S上の座標を指す位置ベクトルであり、ベクトルr'は誘電性媒質内の座標を指す位置ベクトルである。すなわち、式(2)は測定した2次元電界分布E2d(x,y)を波源として放射する電界の3次元分布を計算するものである。式(2)から明らかであるように、法線ベクトルnと測定2次元電界分布E2d (x,y)の外積をとることにより、3次元電界分布ひいては3次元SAR分布を算出することができる。また、従来のSAR推定手法とは異なり本実施例では、式(2)に2次元電界分布は含まれているが、磁界分布は含まれていない点に留意を要する。
本実施例による測定方法では、被測定携帯電話等に面するファントム表面(図４ではxy平面)以外の面(yz平面、zx平面)からのファントム内部への電磁波の入射は十分無視でき、かつファントム内部での電磁波の反射も十分無視できるほど大きな体積を占めるファントムが仮定されている。例えば、ファントム表面以外の面からファントム内部へ入る電磁波の最大値が、ファントム表面からの入射波と比較して-20dB以下となり、ファントム奥行き方向が100mm以上ならば、上記の条件を満足するであろう。この条件により、式(2)をSAR測定へ適用することが可能になる。本方法は、携帯電話等のSAR測定において、ファントム内の任意の2次元平面上における電界3成分を測定すること、測定した各電界成分(直交座標系であれば電界のx,y,z成分)から式(2)を用いて3次元電界分布を推定すること、および算出された電界の3次元分布と式(4)を用いることで3次元SAR分布SAR3d(x,y,z)を計算することを行う。
図5は、計算により本推定法の妥当性を示した図である。図5に示されるシミュレーションでは、実際の携帯電話端末の代わりに半波長ダイポールアンテナがファントム近傍に配置され、FDTD法で算出されたSAR計算値と、本実施例によるSAR推定値（2次元平面の電界の計算値より式（2）および式(4)を用いて推定したファントム深さ方向(z方向)のSAR分布）とを示している。ダイポールアンテナの周波数は1950MHzである。図5より、本推定法によって精度良くSAR分布を推定可能であることが分かる。他の周波数帯でも同様な傾向がある。したがって、式(2)および式(4)を用いて2次元電界分布の測定値のみから3次元SAR分布を推定することができる。
平均SAR算出・結果表示装置304はSAR分布推定装置303において推定した3次元SAR分布をもとに体積平均SARを算出し、3次元SAR分布及び体積平均SAR等の測定結果を表示する機能を有する。
図6は、本実施例による高速SAR測定システムの動作を示すフローチャートである。まず、電界の振幅と位相を2次元的(xy平面)にセンサで測定することで、誘電性媒質内の観測面における電界が測定される(S61)。測定された2次元電界分布の測定間隔等を考慮し、必要に応じて各種補間手法を適用し、測定結果の内挿補間が行われてもよい(S62)。これにより詳細な2次元電界分布E2d(x,y)が得られる(S63)。例えば、式(2)及び(4)により高精度に3次元SAR分布を算出するために、電界データ間隔が1.0mm程度を要する場合であって、測定間隔を8.0 mmとして2次元電界分布の測定が行われたとする。この場合、3次スプライン補間等によって1.0 mm間隔で測定データに対して内挿補間を行うことで、詳細な2次元電界分布を取得することができる。次に、取得した2次元電界分布E2d(x,y)を式(2)-(4)に適用することにより、ファントム深さ方向(z方向)をも含む3次元SAR分布SAR3d(x,y,z)が計算される(S64)。最後に、推定した3次元SAR分布を基に体積平均SARが算出される(S65)。
本実施例による高速SAR測定システムにおいては、理論式(2)-(4)に基づいて3次元SAR分布の推定を行うため、従来技術において生じていたSAR推定精度のばらつきを無くすことが可能となり、精度良くかつ短時間で3次元SAR分布および体積平均SAR値を算出することができるようになる。
上記の実施例では波源（携帯電話）が固定され、液状媒質内でプローブを走査することで電界が測定された。しかしながら、センサ側を固定し、携帯電話を2次元的に走査することで2次元電界分布の測定が行われてもよい。
上記の実施例1では、１個の電界センサ（プローブ等）を用いて2次元電界分布の測定が行われるように説明されたが、複数個のセンサをアレー状に配置して測定が行われてもよい。センサのアレーを用意すると、電界センサの走査時間を大きく低減させることが可能となり、より高速にSAR測定を行うことが可能となる。複数個のセンサが同時に使用される場合それら全てを走査させることは非常に困難になるかもしれないので、そのような場合には携帯電話側を可動にすることが有利である。
図7は本発明の第2実施例による高速SAR測定システムを示す。第2実施例ではアレー状に配置された複数のプローブ703で測定が行われる。測定が行われる2次元観測面内に所望の間隔でプローブが複数個配置される。所望の間隔は例えば8.0mm以下でもよい。第1実施例では、波源(被測定装置、即ち携帯電話)が固定され、プローブが走査されたが、本第2実施例ではセンサ(プローブ)側を固定し、波源を動かす方が好ましい。
本実施例は、2次元平面上の電界分布を短時間に正確に測定する観点から好ましい。
図8は、本発明の第3実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。本実施例では、観測面Sに平行な電界成分については振幅及び位相双方が測定され、観測面Sに垂直な電界成分については振幅のみが測定されるように、測定電界情報決定装置806が電界分布測定装置801を制御する。
図9は観測面S及び電界ベクトルの関係を示す。図示の例では、観測面Sがxy面に設定されている。従って本実施例では、観測面に平行な電界成分Ex,Eyについては振幅及び位相の双方が測定されるが(Exejθx，Eyejθy)、観測面に垂直な電界成分Ezについては振幅しか測定されない(Ez)。誘電性媒質内の観測面S以外の点の電界成分は、上記数式(2)及び(3)を用いて算出される。数式(2)の被積分関数は、観測面に垂直な法線ベクトルｎと2次元電界成分との外積を含むため、それらには観測面に平行な電界成分しか寄与しない。また，観測面に垂直な電界成分は数式(2)の計算結果には寄与しないが、数式(4)の計算には必要になる。このため、本実施例では観測面Sに平行な電界成分については振幅及び位相双方が、観測面Sに垂直な電界成分については振幅のみが測定される。
本実施例によれば、観測面における電界成分の内、振幅及び位相双方を全成分について測定しなくてよいので、測定データ数をその分だけ少なくすることができ、測定及び演算の高速化を図ることができる。
図10は、本発明の第4実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。本実施例では、観測面Sに平行な電界成分についてのみ振幅及び位相が測定されるように、測定電界情報決定装置1006が電界分布測定装置1001を制御する。
図11は観測面S、推定面及び電界ベクトルの関係を示す。第3実施例と同様に、観測面Sに平行な電界成分Ex,Eyについては振幅及び位相の双方が測定される。しかしながら、観測面Sに垂直な電界成分Ezについては、振幅も位相も測定されない。上述したように誘電体媒質内の観測面S以外の点の電界成分の算出については、数式(2)が使用される場合、観測面Sに平行な電界成分しか推定結果に寄与しないため，観測面に垂直な電界成分は測定しなくてよい。ただし，本実施例では、SARの算出時に観測面S以外の面(推定面)が考察され、観測面Sでの測定データを基に推定した，推定面での電界成分もしくはSAR値に対してSARデータ処理装置1004により外挿補間を適用することにより，観測面上の観測面に垂直な電界成分もしくはSAR値が算出される。外挿補間の方法自体については当該技術分野で既知の適切な如何なる方法が使用されてもよい。例えば外挿補間法に最小二乗法が使用されてもよい。
本実施例によれば、観測面における電界成分の内、観測面に平行な電界成分しか測定しなくてよいので、電界検出用プローブ数を少なくできる等測定系の簡易化が可能であり，測定データ数をその分だけ少なくすることができ、測定及び演算の高速化を図ることができる。
図12は、本発明の第5実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。本実施例では、SAR推定の行われる領域が、SAR推定領域決定装置1203により適宜調整される。
図13は観測面S、推定面及び電界ベクトルの関係を示す。本実施例では、図13の左側に示されるように、観測面に平行に並ぶ複数の推定面のうち、１つの推定面については観測面と同程度に広い領域にわたってSAR分布が算出され、他の推定面については観測面のものより狭い領域でSAR分布が算出される。推定面におけるSAR分布は、数式(2)乃至(4)を用いて行われる。SAR推定領域決定装置1203は、SAR分布の算出を行う領域を決定する。具体的には、観測面と前記1つの推定面のSAR分布の形状を比較し，観測面と前記推定面のSAR分布形状やSARが最大となる点の位置が同じであった場合，それ以降のファントム深さ方向の推定面については、観測面のSAR分布の最大値付近に、SAR分布計算の範囲が限定される。SAR分布の計算範囲は、用途に応じて適宜変更されてよいが、一例として、SAR分布の最大値付近は１辺が30mmの正方形領域に限定されてもよい。
また，図13右側に示されるように、観測面S上のSAR分布を参考に，観測面S以外の推定面全てについて、SAR分布の計算範囲が限定されてもよい。
SAR分布計算では、最大値近辺が特に重要になるので、重要でない場所の計算をなくすことで、SAR分布計算の効率化を大幅に図ることができる。
図14は、本発明の第6実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。図15は観測面S、推定面、補間面及び電界ベクトルの関係を示す。
本実施例では、観測面Sについては、データ間隔Δmeasureで電界ベクトルの測定が行われる。観測面S以外の推定面については、データ間隔Δmeasureよりも大きな間隔（推定面内Δest，ファントム深さ方向Δz）で電界ベクトルの推定が行われる(Δmeasure＜Δest)。推定面におけるデータ間隔Δestやファントム深さ方向の推定面の間隔Δzは、SAR推定領域決定装置1403により決定される。SARデータ処理装置1405は、上記の粗いデータ間隔で推定されたSAR分布を、所望のデータ間隔ΔmeasureのSAR分布に変換するため、内挿法又は外挿法による補間を行う。単なる一例として、Δestを8.0mm、Δzを5.0mmとし、Δmeasureを1.0mmとしてよい。
上記数式(2)-(4)により3次元領域の電界ベクトル全てを観測面Sと同じデータ間隔で推定した場合(全ての推定面についても観測面と同様にΔmeasureのデータ間隔で電界ベクトルを算出した場合)と、本実施例のようにして算出した場合とで、SAR分布計算に要する時間を比較すると、本実施例の方がSAR分布計算をかなり高速に計算できる。
図16は本発明の第7実施例での観測面及び推定面の関係を示す。観測面Sとそれ以外の推定面との間の距離(図示の例では、ｚ軸座標間の距離)をΔzとする。本実施例では、このΔzが、観測面におけるデータ間隔Δmeasure以上である(Δz≧Δmeasure)。
図17は、観測面でのデータ間隔Δmeasureが、1.0mm、2.0mm、4.0mmのそれぞれ場合に、観測面から1.0mm離れた推定面(Δz=1.0mm)におけるSAR計算結果を示す。また、「計算値」とあるのは、そのような推定によらず計算された理論的な値を示す。Δz≧Δmeasureの条件を満たすのは、Δmeasure=1.0mmの場合だけである。図示されているように、Δmeasure=1.0mmの場合は、理論値に近い結果が得られているが、他の場合には不正確な計算結果しか得られていないことが分かる。
本実施例によれば、観測面におけるデータ間隔Δmeasure及び推定面の位置Δzが、所定の条件を満足するようにすることで、電界分布及びSAR分布の高精度化を簡易に図ることができる。
図18は本発明の第8実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。本実施例では、観測面S内の一部のデータだけを利用して、誘電性媒質内の他の位置における電界成分が算出される。データ面サイズ決定装置1805は、観測面S内のどのデータが使用されるかを決定し、決定内容をSAR分布推定装置1803に通知する。数式(2)は、面積分を行うことで観測面S内の電界ベクトルからの寄与を求め、それに基づいて他の位置での電界ベクトルを推定する。従って測定された電界ベクトルが多いほど、他の位置における電界を求める場合の計算量も増える。
例えば図19に示すように観測面内の電界ベクトルからSAR分布を算出した際に，観測面内のSARの最大値と比較して1/10以上のSAR値を含む破線枠で囲まれている限定された領域S'のみの電界ベクトルを用いて，観測面以外の位置における電界ベクトルを計算することができる．
本実施例によれば、SAR計算に使用する観測面内の測定点数を少なく限定することで、観測面以外の位置における電界を簡易且つ効率的に計算できるようになる。
図20は本発明の第9実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。本実施例では、携帯電話等の放射源からN種類の周波数の電波(f1,...,fN)が同時に放射されている。誘電体媒質内に生じる電界は、周波数毎に別々に測定される。例えば、電気光学(EO)結晶で構成される電界検出用プローブを用いることで、電波の周波数を区別しながら測定を行うことができる。周波数毎に測定され収集された電界ベクトルに基づいて、SAR分布推定装置2003はSAR分布を周波数毎に用意する。なお、図示の例では電界分布測定装置2001の周波数が時間的に変更されることで、電界ベクトルがシリアルに周波数毎に用意されているが、周波数毎に測定部を用意することで、電界ベクトルをパラレルに周波数毎に用意してもよい。SAR分布加算装置2004は、周波数毎に用意されたN種類のSAR分布を重ね合わせることで、全体的なSAR分布が算出される。
本実施例によれば、電波に複数の周波数が含まれていたとしても、簡易な方法で適切なSAR分布を求めることができる。
図21は本発明の第10実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。SAR分布推定部2103でSAR分布を高精度に計算するには、観測面Sでの電界分布の測定データ間隔Δmeasureが適切に設定されることを要する。仮に電界分布測定装置2101におけるデータ間隔Δmeasureが粗かった場合、測定電界分布処理装置2102により補間が行われ、データ間隔を緻密にすることが好ましい。本実施例では、測定電界分布処理装置2102で測定された電界の振幅及び位相が実部と虚部に変換された後（複素数化された後）、図22に示されるように補間される。補間の方法自体については当該技術分野で既知の適切な如何なる方法が使用されてもよい。例えば図22においては線形補間が使用されている。
このように補間を行うことで、誘電性媒質内の観測面以外の電界分布を、高精度に推定することができるようになる。
図23は本発明の第11実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。本実施例では、測定電界分布処理装置2302が、観測面内で得た電界ベクトル測定データをスムージング化し、スムージング後の電界ベクトルを用いてSAR分布が計算される。スムージング（平滑化、平均化等を含む）を行うことで、測定中に生じた瞬時的な電界分布変動の影響を小さくすることができる。
図24は実際の測定電界値及びスムージング後の値を模式的に示す。一例として、スムージングは移動平均法により行われてもよい。スムージングを行うことで、測定データを測定データにばらつきの無い場合の理論値に近づけることができる。
本実施例によれば、スムージングを行うことで瞬時的な測定誤差を平均化し、SAR計算の高精度化を図ることができるようになる。
図25は本発明の第12実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。本実施例では、推定されたSAR分布に対して推定SAR分布処理装置2504によりスムージングを行う。測定中に電界分布が変動すると、それに伴ってSAR推定結果も変動してしまう。本実施例では、推定されたSAR分布がスムージングされるので、そのようなSAR推定結果の変動も平均化される。これによりSAR分布計算の信頼性を向上させることができるようになる。
以上様々な実施例が個々に説明されてきたが、それらが単独で使用されることは必須ではなく、用途に応じて２以上の実施例を適宜組み合わせて使用してもよい。
従来の測定システムを示す図である。 本発明の第1実施例による高速SAR測定システムの概略図である。 別の形状の人体ファントム容器が使用された場合の様子を示す図である。 本発明の第1実施例による高速SAR測定に関する機能ブロック図である。 図2の高速SAR測定システムで電界測定が行われる様子を示す図である。 1950MHz半波長ダイポールアンテナを用いた場合のSAR分布推定結果を示す図である。 本発明の第1実施例による高速SAR測定処理装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第2実施例による高速SAR測定システムの概略図である。 本発明の第3実施例による高速SAR測定に関する機能ブロック図である。 観測面及び電界ベクトルの関係を示す。 本発明の第4実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。 観測面、推定面及び電界ベクトルの関係を示す。 本発明の第5実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。 観測面、推定面及びSAR分布の関係を示す。 本発明の第6実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。 観測面、推定面及び補間面の関係を示す。 本発明の第7実施例での観測面及び推定面の関係を示す。 データ間隔Δmeasure及び推定面の位置Δzの組み合わせのいくつかについて計算されたSAR分布を示す図である。 本発明の第8実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。 観測面SにおけるSAR分布を示す。 本発明の第9実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。 本発明の第10実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。 測定点と補間点との関係を示す図である。 本発明の第11実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。 スムージング前後の測定データの関係を模式的に示す図である。 本発明の第12実施例による高速SAR測定処理に関する機能ブロック図である。 スムージング前後の測定データの関係を模式的に示す図である。
符号の説明
101 人体ファントム
102 人体ファントム容器
103 電界検出用プローブ
104 プローブ走査ロボット
105 信号ケーブル
106 電界検出装置
107 測定制御及びデータ解析処理装置
108 被測定携帯電話
109 支持装置
300 高速SAR測定システム
301 電界分布測定装置
302 測定電界分布処理装置
303 SAR分布推定装置
304 平均SAR算出・結果表示装置
305 被測定端末
701 人体ファントム
702 被測定携帯電話
703 電界検出用プローブアレー
800 高速SAR測定システム
801 電界分布測定装置
802 測定電界分布処理装置
803 SAR分布推定装置
804 平均SAR算出・結果表示装置
805 被測定端末
806 測定電界情報決定装置
1000 高速SAR測定システム
1001 電界分布測定装置
1002 測定電界分布処理装置
1003 SAR分布推定装置
1004 SARデータ処理装置
1005 平均SAR算出・結果表示装置
1006 測定電界情報決定装置
1007 被測定端末
1200 高速SAR測定システム
1201 電界分布測定装置
1202 測定電界分布処理装置
1203 SAR推定領域決定装置
1204 SAR分布推定装置
1205 平均SAR算出・結果表示装置
1206 測定電界情報決定装置
1400 高速SAR測定システム
1401 電界分布測定装置
1402 測定電界分布処理装置
1403 SAR推定領域決定装置
1404 SAR分布推定装置
1405 SARデータ処理装置
1406 平均SAR算出・結果表示装置
1407 被測定端末
1800 高速SAR測定システム
1801 電界分布測定装置
1802 測定電界分布処理装置
1803 SAR分布推定装置
1804 平均SAR算出・結果表示装置
1805 データ面サイズ決定装置
1806 被測定端末
2000 高速SAR測定システム
2001 電界分布測定装置
2002 測定電界分布処理装置
2003 SAR分布推定装置
2004 SAR分布加算装置
2005 平均SAR算出・結果表示装置
2006 被測定端末
2100 高速SAR測定システム
2101 電界分布測定装置
2102 測定電界分布処理装置
2103 SAR分布推定装置
2104 平均SAR算出・結果表示装置
2105 被測定端末
2300 高速SAR測定システム
2301 電界分布測定装置
2302 測定電界分布処理装置
2303 SAR分布推定装置
2304 平均SAR算出・結果表示装置
2305 被測定端末
2500 高速SAR測定システム
2501 電界分布測定装置
2502 測定電界分布処理装置
2503 SAR分布推定装置
2504 推定SAR分布処理装置
2505 平均SAR算出・結果表示装置
2506 被測定端末

Claims (14)

  1. 所定の閉空間を占める誘電性媒質による携帯電話等の被測定放射源の比吸収率を求める比吸収率測定システムであって、
    前記誘電性媒質内部の１つの２次元平面である観測面であって前記所定の閉空間の外に設けられた前記被測定放射源から所定の距離だけ離れた観測面上の電界ベクトルを測定する手段と、
    前記電界ベクトルのうち前記観測面に平行な電界成分及び前記観測面の法線ベクトルの外積とグリーン関数の勾配との外積であるベクトルを前記観測面上で面積分し、前記観測面上の電界分布を波源とした場合の電界の３次元分布を計算することで、誘電性媒質内の観測面以外の地点の電界ベクトルを算出する電界算出手段と、
    算出された電界ベクトルから前記比吸収率を算出する手段と、
    を有することを特徴とする比吸収率測定システム。
  2. 前記電界ベクトルの観測面内成分を求める手段が、電気光学（ＥＯ）結晶を含む光プローブを用いて、前記誘電性媒質中の前記観測面における電界ベクトル各成分の振幅及び位相を測定する
    ことを特徴とする請求項１記載の比吸収率測定システム。
  3. 前記電界ベクトルの観測面内成分を求める手段が、微小ダイポールアンテナ及び導波路型光変調器を利用する電界プローブを用いて、前記誘電性媒質中の前記観測面における電界ベクトル各成分の振幅及び位相を測定する
    ことを特徴とする請求項１記載の比吸収率測定システム。
  4. 前記誘電性媒質中の或る地点における電界ベクトル各成分の振幅及び位相を測定するプローブが複数個用意される
    ことを特徴とする請求項１記載の比吸収率測定システム。
  5. 前記誘電性媒質は、前記被測定放射源に対向する面以外からの電磁波の入射が十分無視できかつ誘電性媒質内部での電磁波の反射も十分無視できるほど小さな大きさである
    ことを特徴とする請求項１記載の比吸収率測定システム。
  6. 前記電界算出手段により導出された前記観測面に平行な推定面における電界ベクトルから前記推定面における比吸収率が算出され、
    前記観測面と所定の距離以内の推定面については、前記観測面における測定地点と同程度に多くの地点の電界ベクトルが算出され、
    前記観測面と所定の距離以内にない推定面については、前記観測面における測定地点より少ない地点の電界ベクトルしか算出されない請求項１記載の比吸収率測定システム。
  7. 前記電界算出手段により導出された前記観測面に平行な推定面における電界ベクトルから前記推定面における比吸収率が算出され、
    前記推定面については、前記観測面における測定地点より少ない地点の電界ベクトルしか前記電界算出手段により算出されないが、
    前記推定面における電界ベクトルもしくは比吸収率の値は、補間により、前記観測面における測定地点同程度に多く用意される請求項１記載の比吸収率測定システム。
  8. 前記観測面における測定地点間の間隔が、前記観測面及び推定面間の間隔以下である請求項１記載の比吸収率測定システム。
  9. 前記電界算出手段が、前記観測面の一部の領域の測定地点における電界ベクトルから、前記観測面以外の地点の電界ベクトルを算出し、前記一部の領域は、比吸収率の最大値に対応する測定地点を含む請求項１記載の比吸収率測定システム。
  10. 電波に周波数の異なる信号が含まれ、前記観測面の電界ベクトルの測定が周波数毎に行われ、周波数毎に算出された比吸収率を合成することで前記電波に対する総合的な比吸収率が導出される請求項１記載の比吸収率測定システム。
  11. 前記観測面で測定される電界ベクトルが複素数で表現され、実部及び虚部各々に対して補間が行われる請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の比吸収率測定システム。
  12. 前記測定面で測定された電界ベクトル個々の測定値が平均化され、平均化された測定値から前記比吸収率が算出される請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の比吸収率測定システム。
  13. 比吸収率個々の値が平均化される請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の比吸収率測定システム。
  14. 所定の閉空間を占める誘電性媒質による携帯電話等の被測定放射源の比吸収率を求める比吸収率測定方法であって、
    前記誘電性媒質内部の１つの２次元平面である観測面であって前記所定の閉空間の外に設けられた前記被測定放射源から所定の距離だけ離れた観測面上の電界ベクトルを測定するステップと、
    前記電界ベクトルのうち前記観測面に平行な電界成分及び前記観測面の法線ベクトルの外積とグリーン関数の勾配との外積であるベクトルを前記観測面上で面積分し、前記観測面上の電界分布を波源とした場合の電界の３次元分布を計算することで、誘電性媒質内の観測面以外の地点の電界ベクトルを算出する電界算出ステップと、
    算出された電界ベクトルから前記比吸収率を算出するステップと、
    を有することを特徴とする比吸収率測定方法。
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