(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラによって撮像した撮像画像を表示する表示手段と、所定間隔を隔てて配置されて音源が発する音波を検出する少なくとも２つのマイクロフォンを有するマイクロフォン群と、前記音波が前記マイクロフォン群に到達する時間差に基づいて、前記音源の位置を算出する音源位置算出手段と、前記表示手段に表示された前記撮像画像内に、前記音源の位置を識別する画像を表示する制御を行う表示制御手段と、
前記少なくとも２つのマイクロフォンから等距離だけ離れた位置に配置して、前記音波として、異なる複数の周波数の音波を含むホワイトノイズを発する試験音波発生手段と、
前記音源位置算出手段によって算出した前記試験音波発生手段の位置に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記マイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記マイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる前記各周波数毎の調整値を、一括して算出する調整値算出手段と、を備えた画像表示装置において、
前記マイクロフォン群は、水平方向において前記所定間隔を隔てて配置された前記２つのマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群と、前記水平方向と交差する垂直方向において前記所定間隔を隔てて配置された他の前記２つのマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群と、を備え、
前記第１のマイクロフォン群及び前記第２のマイクロフォン群によって検出した前記音波の伝搬速度を補正する補正温度を設定する補正温度設定手段を有し、
前記２つのマイクロフォン同士を結ぶ直線と前記他の２つのマイクロフォン同士を結ぶ直線との交点を原点として、前記試験音波発生手段は、前記原点を通る直線上で各マイクロフォンから等距離だけ離れた位置に配置され、
前記音源位置算出手段は、前記異なる複数の周波数の音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差及び前記補正温度設定手段によって設定した前記補正温度に基づいて、前記原点から前記水平方向に対する前記試験音波発生手段への水平角を算出すると共に、前記異なる複数の周波数の音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差及び前記補正温度に基づいて、前記原点から前記垂直方向に対する前記試験音波発生手段への垂直角を算出して、前記水平角及び前記垂直角から前記試験音波発生手段の位置を算出し、
前記調整値算出手段は、前記音源位置算出手段によって算出した前記水平角に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記第１のマイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる各周波数毎の第１の調整値を、一括して算出すると共に、前記音源位置算出手段によって算出した前記垂直角に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記第２のマイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる各周波数毎の第２の調整値を、一括して算出することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記調整値算出手段は、式（１）及び式（２）によって、前記各周波数毎の前記第１の調整値を、式（２）及び式（３）によって、前記各周波数毎の前記第２の調整値をそれぞれ一括して算出することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
Ｐ＝−Ｄ１２＝−（Ｌ／ｃ×ｓｉｎθ）・・・（１）
ｃ＝３３４＋０．６ｔ・・・（２）
Ｑ＝−Ｄ３４＝−（Ｌ／ｃ×ｓｉｎφ）・・・（３）
なおＰは前記第１の調整値であり、Ｑは前記第２の調整値である。またＤ１２は前記音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差であり、Ｄ３４は前記音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差である。さらにθは前記水平角であり、φは前記垂直角である。加えてｃは前記音波の伝搬速度であり、ｔは前記補正温度である。さらに加えてＬは、前記水平方向での前記２つのマイクロフォンの前記所定間隔及び前記垂直方向での前記他の２つのマイクロフォンの前記所定間隔である。
【請求項３】
カメラによって撮像した撮像画像を表示する表示手段と、所定間隔を隔てて配置されて音源が発する音波を検出する少なくとも２つのマイクロフォンを有するマイクロフォン群と、前記音波が前記マイクロフォン群に到達する時間差に基づいて、前記音源の位置を算出する音源位置算出手段と、前記表示手段に表示された前記撮像画像内に、前記音源の位置を識別する画像を表示する制御を行う表示制御手段と、
前記少なくとも２つのマイクロフォンから等距離だけ離れた位置に配置して、前記音波として、異なる複数の周波数の音波を含むホワイトノイズを発する試験音波発生手段と、
前記音源位置算出手段によって算出した前記試験音波発生手段の位置に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記マイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記マイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる前記各周波数毎の調整値を、一括して算出する調整値算出手段と、を備えた画像表示装置において、
前記マイクロフォン群は、水平方向において所定間隔を隔てて配置された前記２つのマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群と、前記水平方向と交差する垂直方向において前記所定間隔を隔てて配置された他の前記２つのマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群と、を備え、
前記第１のマイクロフォン群及び前記第２のマイクロフォン群によって検出した前記音波の伝搬速度を補正する補正温度を設定する補正温度設定手段を有し、
前記２つのマイクロフォン同士を結ぶ直線と前記他の２つのマイクロフォン同士を結ぶ直線との交点を原点として、前記試験音波発生手段は、前記原点を通る直線上で各マイクロフォンから等距離だけ離れた位置に配置され、
前記音源位置算出手段は、前記異なる複数の周波数の音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差に基づいて、前記原点からの距離を前記所定間隔の半分とする極座標系における前記原点から前記試験音波発生手段への水平角を算出すると共に、前記異なる複数の周波数の音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差及び前記補正温度設定手段によって設定した前記補正温度に基づいて、前記極座標系における前記原点から前記試験音波発生手段への垂直角を算出して、前記水平角及び前記垂直角から前記試験音波発生手段の位置を算出し、
前記調整値算出手段は、前記音源位置算出手段によって算出した前記極座標系における前記水平角に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記第１のマイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる各周波数毎の第１の調整値を、一括して算出すると共に、前記音源位置算出手段によって算出した前記極座標系における前記垂直角に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記第２のマイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる各周波数毎の第２の調整値を、一括して算出することを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
前記調整値算出手段は、式（４）ないし式（６）によって、前記各周波数毎の前記第１の調整値を、式（５）及び式（６）によって、前記各周波数毎の前記第２の調整値をそれぞれ一括して算出することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
Ｒ＝−Ｄ１２＝−（Ｄ３４×ｔａｎθ１）・・・（４）
Ｓ＝−Ｄ３４＝−（［Ｌ／ｃ×ｓｉｎφ１］／｛√１＋ｔａｎ２θ１｝）・・・（５）
ｃ＝３３４＋０．６ｔ・・・（６）
なおＲは前記第１の調整値であり、Ｓは前記第２の調整値である。またＤ１２は前記音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差であり、Ｄ３４は前記音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差である。さらにθ１は前記極座標系における前記水平角であり、φ１は前記極座標系における前記垂直角である。加えてｃは前記音波の伝搬速度であり、ｔは前記補正温度である。さらに加えてＬは、前記水平方向での前記２つのマイクロフォンの前記所定間隔及び前記垂直方向での前記他の２つのマイクロフォンの前記所定間隔である。
【請求項５】
前記少なくとも２つのマイクロフォンを、超音波マイクロフォンとして、
前記所定間隔を、前記音源が発する超音波の半波長未満にして、
前記試験音波発生手段は、前記超音波を含む前記ホワイトノイズを発することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項６】
カメラによって撮像した撮像画像を表示する表示手段と、水平方向において所定間隔を隔てて配置されて音源が発する音波を検出する２つのマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群と、前記水平方向と交差する垂直方向において前記所定間隔を隔てて配置された他の２つのマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群と、前記音波が前記２つのマイクロフォン群に到達する時間差に基づいて、前記音源の位置を算出する音源位置算出手段と、前記表示手段に表示された前記撮像画像内に、前記音源の位置を識別する画像を表示する制御を行う表示制御手段と、前記第１のマイクロフォン群及び前記第２のマイクロフォン群によって検出した前記音波の伝搬速度を補正する補正温度を設定する補正温度設定手段とを備えた画像表示装置において、
前記２つのマイクロフォン同士を結ぶ直線と前記他の２つのマイクロフォン同士を結ぶ直線との交点を原点として、異なる複数の周波数の音波を含むホワイトノズルを発する試験音波発生手段を、前記原点を通る直線上で前記２つのマイクロフォン群から等距離だけ離れた位置に配置して、前記ホワイトノイズを発生させる試験音波発生ステップと、
前記音源位置算出手段によって前記試験音波発生手段の位置を算出する位置算出ステップと、
前記位置算出ステップによって算出した前記試験音波発生手段の位置に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記２つのマイクロフォン群にそれぞれ到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記２つのマイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる前記各周波数毎の調整値を、一括して算出する調整値算出ステップと、
前記調整値算出ステップによって算出した前記調整値に基づいて、予め前記異なる複数の周波数毎の前記時間差を零にする調整ステップと、を実行するマイクロフォンの調整方法であって、
前記位置算出ステップでは、前記異なる複数の周波数の音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差及び前記補正温度設定手段によって設定した前記補正温度に基づいて、前記原点から前記水平方向に対する前記試験音波発生手段への水平角を算出すると共に、前記異なる複数の周波数の音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差及び前記補正温度に基づいて、前記原点から前記垂直方向に対する前記試験音波発生手段への垂直角を算出して、前記水平角及び前記垂直角から前記試験音波発生手段の位置を算出し、
前記調整値算出ステップでは、前記位置算出ステップによって算出した前記水平角に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記第１のマイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる各周波数毎の第１の調整値を、一括して算出すると共に、前記位置算出ステップによって算出した前記垂直角に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記第２のマイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる各周波数毎の第２の調整値を、一括して算出することを特徴とする画像表示装置におけるマイクロフォンの調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表示手段の表示領域に、音源の位置を識別する画像を表示する画像表示装置及び画像表示装置におけるマイクロフォンの調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、特許文献１において、複数（例えば５つ）のマイクロフォンを用い、各マイクロフォン間の音の到達時間差に基づいて音源の位置を推定すると共に、推定された音源位置近傍の映像をカメラで採取し、ディスプレイに表示された前記音源位置近傍の映像上に、音源位置を表示する音源探査システムに関する技術を開示した。
【０００３】
本技術によれば、例えば、工場内等の所定の箇所に音源探査システムを設置して、定期的に音源の位置の測定を行うことにより、トランスやモータ等の機器故障に伴って故障音を発する音源を特定できる。これにより機器の異常を効率的に発見できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１１１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで一般に、同種のマイクロフォンであっても、各マイクロフォンの周波数毎の位相が異なることがある。そこで、上記の音源探査システムでは各周波数の位相の違いを縮めるために、音源の位置を推定する前に予め複数のマイクロフォンからそれぞれ等距離だけ離れた位置から試験音波を発生させて、各マイクロフォン間における試験音波の到達時間差を零にするように各マイクロフォンによって検出した音波の音波信号の位相を一致させる調整値を算出していた。
【０００６】
しかしながら、この調整値は、試験音波としての所望の複数の周波数の音波を順番に発生させた上で、各周波数の音波を発生させる度に一つずつ算出する必要があったため、複数の周波数毎の調整値をすべて算出するためには時間がかかるという不都合があった。特に超音波を含めて試験音波を発生させて、各周波数毎の調整値を算出しようとすると、試験音波に含まれる周波数の範囲が広くなる。このような場合には、試験音波に含まれる広範囲の周波数毎に調整値を一つずつ算出すると、すべての周波数毎の調整値を算出するために長時間を要することが懸念されていた。
【０００７】
この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、複数のマイクロフォンで検出した異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる各周波数毎の調整値を、効率的に算出できる画像表示装置及び画像表示装置におけるマイクロフォンの調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明に係る画像表示装置は、カメラによって撮像した撮像画像を表示する表示手段と、所定間隔を隔てて配置されて音源が発する音波を検出する少なくとも２つのマイクロフォンを有するマイクロフォン群と、前記音波が前記マイクロフォン群に到達する時間差に基づいて、前記音源の位置を算出する音源位置算出手段と、前記表示手段に表示された前記撮像画像内に、前記音源の位置を識別する画像を表示する制御を行う表示制御手段と、前記少なくとも２つのマイクロフォンから等距離だけ離れた位置に配置して、前記音波として、異なる複数の周波数の音波を含むホワイトノイズを発する試験音波発生手段と、前記音源位置算出手段によって算出した前記試験音波発生手段の位置に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記マイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記マイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる前記各周波数毎の調整値を、一括して算出する調整値算出手段と、備えた画像表示装置において、前記マイクロフォン群は、水平方向において前記所定間隔を隔てて配置された前記２つのマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群と、前記水平方向と交差する垂直方向において前記所定間隔を隔てて配置された他の前記２つのマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群と、を備え、前記第１のマイクロフォン群及び前記第２のマイクロフォン群によって検出した前記音波の伝搬速度を補正する補正温度を設定する補正温度設定手段を有し、前記２つのマイクロフォン同士を結ぶ直線と前記他の２つのマイクロフォン同士を結ぶ直線との交点を原点として、前記試験音波発生手段は、前記原点を通る直線上で各マイクロフォンから等距離だけ離れた位置に配置され、前記音源位置算出手段は、前記異なる複数の周波数の音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差及び前記補正温度設定手段によって設定した前記補正温度に基づいて、前記原点から前記水平方向に対する前記試験音波発生手段への水平角を算出すると共に、前記異なる複数の周波数の音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差及び前記補正温度に基づいて、前記原点から前記垂直方向に対する前記試験音波発生手段への垂直角を算出して、前記水平角及び前記垂直角から前記試験音波発生手段の位置を算出し、前記調整値算出手段は、前記音源位置算出手段によって算出した前記水平角に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記第１のマイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる各周波数毎の第１の調整値を、一括して算出すると共に、前記音源位置算出手段によって算出した前記垂直角に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記第２のマイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる各周波数毎の第２の調整値を、一括して算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、前記調整値算出手段は、式（１）及び式（２）によって、前記各周波数毎の前記第１の調整値を、式（２）及び式（３）によって、前記各周波数毎の前記第２の調整値をそれぞれ一括して算出することを特徴とする。
Ｐ＝−Ｄ１２＝−（Ｌ／ｃ×ｓｉｎθ）・・・（１）
ｃ＝３３４＋０．６ｔ・・・（２）
Ｑ＝−Ｄ３４＝−（Ｌ／ｃ×ｓｉｎφ）・・・（３）
なおＰは前記第１の調整値であり、Ｑは前記第２の調整値である。またＤ１２は前記音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差であり、Ｄ３４は前記音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差である。さらにθは前記水平角であり、φは前記垂直角である。加えてｃは前記音波の伝搬速度であり、ｔは前記補正温度である。さらに加えてＬは、前記水平方向での前記２つのマイクロフォンの前記所定間隔及び前記垂直方向での前記他の２つのマイクロフォンの前記所定間隔である。
【００１１】
請求項３の発明は、カメラによって撮像した撮像画像を表示する表示手段と、所定間隔を隔てて配置されて音源が発する音波を検出する少なくとも２つのマイクロフォンを有するマイクロフォン群と、前記音波が前記マイクロフォン群に到達する時間差に基づいて、前記音源の位置を算出する音源位置算出手段と、前記表示手段に表示された前記撮像画像内に、前記音源の位置を識別する画像を表示する制御を行う表示制御手段と、
前記少なくとも２つのマイクロフォンから等距離だけ離れた位置に配置して、前記音波として、異なる複数の周波数の音波を含むホワイトノイズを発する試験音波発生手段と、
前記音源位置算出手段によって算出した前記試験音波発生手段の位置に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記マイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記マイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる前記各周波数毎の調整値を、一括して算出する調整値算出手段と、を備えた画像表示装置において、前記マイクロフォン群は、水平方向において所定間隔を隔てて配置された前記２つのマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群と、前記水平方向と交差する垂直方向において前記所定間隔を隔てて配置された他の前記２つのマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群と、を備え、前記第１のマイクロフォン群及び前記第２のマイクロフォン群によって検出した前記音波の伝搬速度を補正する補正温度を設定する補正温度設定手段を有し、前記２つのマイクロフォン同士を結ぶ直線と前記他の２つのマイクロフォン同士を結ぶ直線との交点を原点として、前記試験音波発生手段は、前記原点を通る直線上で各マイクロフォンから等距離だけ離れた位置に配置され、前記音源位置算出手段は、前記異なる複数の周波数の音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差に基づいて、前記原点からの距離を前記所定間隔の半分とする極座標系における前記原点から前記試験音波発生手段への水平角を算出すると共に、前記異なる複数の周波数の音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差及び前記補正温度設定手段によって設定した前記補正温度に基づいて、前記極座標系における前記原点から前記試験音波発生手段への垂直角を算出して、前記水平角及び前記垂直角から前記試験音波発生手段の位置を算出し、前記調整値算出手段は、前記音源位置算出手段によって算出した前記極座標系における前記水平角に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記第１のマイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる各周波数毎の第１の調整値を、一括して算出すると共に、前記音源位置算出手段によって算出した前記極座標系における前記垂直角に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記第２のマイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる各周波数毎の第２の調整値を、一括して算出することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項３において、前記調整値算出手段は、式（４）ないし式（６）によって、前記各周波数毎の前記第１の調整値を、式（５）及び式（６）によって、前記各周波数毎の前記第２の調整値をそれぞれ一括して算出することを特徴とする。
Ｒ＝−Ｄ１２＝−（Ｄ３４×ｔａｎθ１）・・・（４）
Ｓ＝−Ｄ３４＝−（［Ｌ／ｃ×ｓｉｎφ１］／｛√１＋ｔａｎ２θ１｝）・・・（５）
ｃ＝３３４＋０．６ｔ・・・（６）
なおＰは前記第１の調整値であり、Ｑは前記第２の調整値である。またＤ１２は前記音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差であり、Ｄ３４は前記音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差である。さらにθは前記水平角であり、φは前記垂直角である。加えてｃは前記音波の伝搬速度であり、ｔは前記補正温度である。さらに加えてＬは、前記水平方向での前記２つのマイクロフォンの前記所定間隔及び前記垂直方向での前記他の２つのマイクロフォンの前記所定間隔である。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記少なくとも２つのマイクロフォンを、超音波マイクロフォンとして、前記所定間隔を、前記音源が発する超音波の半波長未満にして、前記試験音波発生手段は、前記超音波を含む前記ホワイトノイズを発することを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明に係る画像表示装置におけるマイクロフォンの調整方法は、カメラによって撮像した撮像画像を表示する表示手段と、水平方向において所定間隔を隔てて配置されて音源が発する音波を検出する２つのマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群と、前記水平方向と交差する垂直方向において前記所定間隔を隔てて配置された他の２つのマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群と、前記音波が前記２つのマイクロフォン群に到達する時間差に基づいて、前記音源の位置を算出する音源位置算出手段と、前記表示手段に表示された前記撮像画像内に、前記音源の位置を識別する画像を表示する制御を行う表示制御手段と、前記第１のマイクロフォン群及び前記第２のマイクロフォン群によって検出した前記音波の伝搬速度を補正する補正温度を設定する補正温度設定手段とを備えた画像表示装置において、
前記２つのマイクロフォン同士を結ぶ直線と前記他の２つのマイクロフォン同士を結ぶ直線との交点を原点として、異なる複数の周波数の音波を含むホワイトノズルを発する試験音波発生手段を、前記原点を通る直線上で前記２つのマイクロフォン群から等距離だけ離れた位置に配置して、前記ホワイトノイズを発生させる試験音波発生ステップと、
前記音源位置算出手段によって前記試験音波発生手段の位置を算出する位置算出ステップと、
前記位置算出ステップによって算出した前記試験音波発生手段の位置に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記２つのマイクロフォン群にそれぞれ到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記２つのマイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる前記各周波数毎の調整値を、一括して算出する調整値算出ステップと、
前記調整値算出ステップによって算出した前記調整値に基づいて、予め前記異なる複数の周波数毎の前記時間差を零にする調整ステップと、を実行するマイクロフォンの調整方法であって、
前記位置算出ステップでは、前記異なる複数の周波数の音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差及び前記補正温度設定手段によって設定した前記補正温度に基づいて、前記原点から前記水平方向に対する前記試験音波発生手段への水平角を算出すると共に、前記異なる複数の周波数の音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差及び前記補正温度に基づいて、前記原点から前記垂直方向に対する前記試験音波発生手段への垂直角を算出して、前記水平角及び前記垂直角から前記試験音波発生手段の位置を算出し、
前記調整値算出ステップでは、前記位置算出ステップによって算出した前記水平角に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記第１のマイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記第１のマイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる各周波数毎の第１の調整値を、一括して算出すると共に、前記位置算出ステップによって算出した前記垂直角に基づいて、前記異なる複数の周波数の音波が前記第２のマイクロフォン群に到達する時間差を、各周波数毎に算出して、該時間差を零にするように前記第２のマイクロフォン群によって検出した前記異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる各周波数毎の第２の調整値を、一括して算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明に係る画像表示装置及び請求項６の発明に係る画像表示装置におけるマイクロフォンの調整方法によれば、従来のような試験音波として所望の複数の周波数の音波を一つずつ発生させる度に各周波数毎の調整値を一つずつ算出する場合とは異なり、調整値算出手段あるいは調整値算出ステップによって、試験音波としてのホワイトノイズに含まれる各周波数毎の調整値を一括して算出できる。したがって、複数の周波数毎の調整値を効率的に算出できる。
また、調整値算出手段によって、試験音波としてのホワイトノイズに含まれる各周波数毎の調整値を、第１のマイクロフォン群を配置した水平方向における調整値（第１の調整値）と、第２のマイクロフォン群を配置した垂直方向における調整値（第２の調整値）とに分けて効率的に算出できる。
請求項２及び請求項４の発明によれば、調整値算出手段は、比較的簡単な計算式を用いるだけで第１の調整値及び第２の調整値を容易に算出できる。
請求項３の発明によれば、調整値算出手段によって、試験音波としてのホワイトノイズに含まれる各周波数毎の調整値を、極座標系における原点から試験音波発生手段への水平角に基づいて算出する調整値（第１の調整値）と、前記極座標系における前記原点から前記試験音波発生手段への垂直角に基づいて算出する調整値（第２の調整値）とに分けて効率的に導出できる。
請求項５の発明によれば、少なくとも２つのマイクロフォンの配置間隔を超音波の半波長未満にしたことで、マイクロフォンと向き合う試験音波発生手段が発する超音波の到来方向を検出し易くすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態１の画像表示装置の概略構成図である。
【図２】同画像表示装置を構成するパーソナルコンピュータの概略ブロック図である。
【図３】同画像表示装置が実行する処理に関するフローチャートである。
【図４】同画像表示装置が実行する調整値算出処理の第１説明図である。
【図５】その第２説明図である。
【図６】同画像表示装置の各マイクロフォンによって検出されたホワイトノイズに含まれる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる調整をした後にディスプレイにホワイトノイズを発するスピーカの配置位置を識別する画像を表示した状態を示す図である。
【図７】同ホワイトノイズに含まれる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる調整を行う前に同ディスプレイに同スピーカの配置位置を識別する画像を表示した状態を示す図である。
【図８】実施形態２の画像表示装置が実行する調整値算出処理の第１説明図である。
【図９】その第２説明図である。
【図１０】その第３説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を、図１ないし図６を参照しつつ説明する。本実施形態の画像表示装置１は、測定ユニット１０と、増幅器２０と、バンドパスフィルタ３０と、Ａ／Ｄ変換器４０と、パーソナルコンピュータ５０と、ビデオ入出力ユニット６０と、ディスプレイ７０と、ホワイトノイズ発生器８０と、スピーカ８５とを備えている。
【００１８】
図１に示すように、測定ユニット１０は、支持部材１１〜１３と、基台１６と、ＣＣＤカメラ１７と、載置固定台１８と、マイクロフォン支持台１９と、超音波マイクロフォンＭ１〜Ｍ４とを備えている。基台１６は、支持部材１１〜１３の上部に配置されている。載置固定台１８は、カメラ支持部材によって基台１６上に支持されている。カメラ支持部材にはＣＣＤカメラ１７が前方に向けられた状態で固定されている。マイクロフォン支持台１９には、超音波マイクロフォンＭ１〜Ｍ４が取り付けられている。ここでは、超音波マイクロフォンＭ１〜Ｍ４は全指向性のものを使用した。マイクロフォン支持台１９は、超音波マイクロフォンＭ１〜Ｍ４を前方に向けた状態で載置固定台１８に固着されている。
【００１９】
測定ユニット１０では、一例として外径寸法が５ｍｍの超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２を用いた。両マイクロフォンＭ１、Ｍ２の水平間隔は、検出しようとする超音波の半波長未満に保たれている。ここでは一例として前記水平間隔を０．７ｃｍとして２２．５ｋＨｚの音波の半波長（約０．８ｃｍ）未満にした。なお前記水平間隔は本発明の水平方向での所定間隔の一例であり、両マイクロフォンＭ１、Ｍ２は第１のマイクロフォン群の一例である。また２２．５ｋＨｚの音波は本発明の超音波の一例である。
【００２０】
さらに、超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４の外径寸法は両マイクロフォンＭ１、Ｍ２の外径寸法と同じである。両マイクロフォンＭ３、Ｍ４は、両マイクロフォンＭ１、Ｍ２を結ぶ水平線を２等分する位置で該水平線と交差する垂直線上に垂直間隔を保って配置されている。この垂直間隔は上記の水平間隔（０．７ｃｍ）と同じ間隔にした。なお、前記垂直間隔は本発明の垂直方向での所定間隔の一例であり、両マイクロフォンＭ３、Ｍ４は第２のマイクロフォン群の一例である。
【００２１】
各マイクロフォンＭ１〜Ｍ４は増幅器２０に接続されている。増幅器２０は、各マイクロフォンＭ１〜Ｍ４から送信された音波信号を増幅する。増幅器２０はバンドパスフィルタ３０に接続されている。バンドパスフィルタ３０によって、フィルタを通過する周波数の帯域が制限される。バンドパスフィルタ３０は、Ａ／Ｄ変換器４０に接続されている。Ａ／Ｄ変換器４０は、前記音波信号（アナログ信号）をディジタル信号に変換する。ディジタル信号は、パーソナルコンピュータ５０に送信される。
【００２２】
ＣＣＤカメラ１７はビデオ入出力ユニット６０に接続されている。ビデオ入出力ユニット６０は、ＣＣＤカメラ１７から送信された撮像信号（アナログ信号）をディジタル信号に変換する。ビデオ入出力ユニット６０によって、ディジタル信号（撮像信号）はパーソナルコンピュータ５０に送信される。パーソナルコンピュータ５０はディスプレイ７０に接続されている。図１中の符号７１、７２は、ディスプレイ７０の表示領域である。なお、ディスプレイ７０は本発明の表示手段の一例である。
【００２３】
ホワイトノイズ発生器８０は、試験音波として周波数特性が一様なホワイトノイズを発生可能である。このホワイトノイズには、超音波周波数領域（ここでは２２．５ｋＨｚ）の音波が含まれている。ホワイトノイズ発生器８０はスピーカ８５に接続されている。スピーカ８５は、各マイクロフォンＭ１〜Ｍ４の前方に配置されている。さらにスピーカ８５は、原点位置Ｏ（図４及び図５参照。）を通る直線上で各マイクロフォンＭ１〜Ｍ４から等距離だけ離れた位置に配置されている。この原点位置Ｏは、超音波マイクロフォンＭ１と超音波マイクロフォンＭ２とを結ぶ水平線を２等分する点と、超音波マイクロフォンＭ３と超音波マイクロフォンＭ４とを結ぶ垂直線を２等分する点とが重なる位置である。なお、ホワイトノイズ発生器８０及びスピーカ８５は本発明の試験音波発生手段の一例である。
【００２４】
図２は、パーソナルコンピュータ５０の概略ブロック図である。パーソナルコンピュータ５０は、キーボード５１と、演算処理部５２と、記憶部５３とを備えている。
【００２５】
キーボード５１は、演算処理部５２に接続されている。キーボード５１は、超音波マイクロフォンの数、超音波マイクロフォンＭ１と超音波マイクロフォンＭ２との水平間隔（ここでは０．７ｃｍ）、超音波マイクロフォンＭ３と超音波マイクロフォンＭ４との垂直間隔（同０．７ｃｍ）、バンドパスフィルタ３０を通過させる周波数の設定値等を入力するために用いられる。加えて本実施形態では、画像表示装置１の操作者が、キーボード５１を操作して、スピーカ８５等の音源から発せられた音の伝搬速度を補正するための測定ユニット１０の周囲温度値、後述する水平角度θや垂直角度φの算出間隔、各マイクロフォンＭ１〜Ｍ４によって検出された音波信号の位相を一致させる調整値を入力する。ここでは操作者が、キーボード５１を操作して、温度計で測定した前記周囲温度値（例えば２０℃）を任意に入力したり、水平角度θや垂直角度φの算出間隔（例えば３０回／秒）、後述する第１の調整値Ｐ及びＲ、第２の調整値Ｑ及びＳの算出間隔（例えば３０回／秒）や第１の調整値Ｐ及びＲ、第２の調整値Ｑ及びＳを入力することとした。なお、キーボード５１は本発明の補正温度設定手段の一例であり、測定ユニット１０の周囲温度は本発明の補正温度の一例である。
【００２６】
演算処理部５２は、記憶部５３及びディスプレイ７０にそれぞれ接続されている。記憶部５３は、ディジタル信号演算処理プログラム記憶部５４と、表示画像データ選択処理プログラム記憶部５５と、画像表示制御プログラム記憶部５６と、データ記憶部５７とを備えている。ディジタル信号演算処理プログラム記憶部５４には、図３に示す後述の試験周波数分析処理（Ｓ３）、調整値算出処理（Ｓ４）等を実行するプログラムが記憶されている。表示画像データ選択処理プログラム記憶部５５には、後述の表示領域７１、７２に表示する円形の画像データを選択する処理を実行するプログラムが記憶されている。画像表示制御プログラム記憶部５６には、前記画像データに基づいて表示領域７１、７２に各種の円形画像をそれぞれ表示する処理等を実行するプログラムが記憶されている。
【００２７】
データ記憶部５７には、ＣＣＤカメラ１７からの撮像信号に応じて表示領域７１に表示されるＣＣＤカメラ１７の撮像画像の画像データや、試験周波数分析処理（Ｓ３）、調整値算出処理（Ｓ４）によって算出された各データ等が記憶されている。加えて、データ記憶部５７には、試験周波数分析処理（Ｓ３）によって抽出した選定周波数に対応付けて、互いに色が異なり大きさが同じ円形の画像データが記憶されている。
【００２８】
上述したように各マイクロフォンＭ１〜Ｍ４として同種のものを用いた場合でも、各マイクロフォンＭ１〜Ｍ４の周波数毎の位相が異なることがある。そこで本実施形態の画像表示装置１では、ホワイトノイズ発生器８０とスピーカ８５とを用いてホワイトノイズを発生させて、各マイクロフォンＭ１〜Ｍ４によって検出したホワイトノイズに含まれる異なる複数の周波数の音波の信号の位相を一致させる各周波数毎の調整値を、一括して算出できるようにした。以下に、演算処理部５２が前記調整値を算出する処理を説明する。なお、ホワイトノイズ発生器８０とスピーカ８５とを用いてホワイトノイズを発生させることは本発明の試験音波発生ステップの一例である。
【００２９】
画像表示装置１の電源が投入されると演算処理部５２は、図３に示す初期設定処理（Ｓ１）と、試験信号取得処理（Ｓ２）と、試験周波数分析処理（Ｓ３）と、調整値算出処理（Ｓ４）とをそれぞれ実行する。
【００３０】
初期設定処理（Ｓ１）では、キーボード５１によって入力された超音波マイクロフォンの数（ここでは４個）、前記水平間隔や前記垂直間隔（いずれも０．７ｃｍ）、バンドパスフィルタ３０を通過させる周波数の設定値、周囲温度値、水平角度θや垂直角度φの算出間隔（３０回／秒）、第１の調整値Ｐ及びＲや第２の調整値Ｑ及びＳの算出間隔（３０回／秒）、各表示領域７１、７２の横寸法Ｘ１、Ｘ２（図６、図７参照。）や縦寸法Ｙ１、Ｙ２（同図参照。）の値等に関するデータをデータ記憶部５７に記憶する処理を実行する。
【００３１】
演算処理部５２は、初期設定処理（Ｓ１）の後に試験信号取得処理（Ｓ２）を実行する。試験信号取得処理（Ｓ２）では、スピーカ８５から発せられたホワイトノイズの信号（音圧レベル）を取得する処理を実行する。ここでは、各マイクロフォンＭ１〜Ｍ４によって検出されたホワイトノイズの信号が、図２に示すように、ディジタル信号として演算処理部５２に入力される。その後演算処理部５２は、ホワイトノイズの信号に応じたデータをデータ記憶部５７に記憶させる処理を実行する。
【００３２】
演算処理部５２は、試験信号取得処理（Ｓ２）の後に試験周波数分析処理（Ｓ３）を実行する。試験周波数分析処理（Ｓ３）では、ディジタル信号演算処理プログラム記憶部５４に記憶されたプログラムを用い、試験信号取得処理（Ｓ２）によって取得されたホワイトノイズの信号の音圧レベルを分析し、選定周波数として該音圧レベルが所定の閾値レベルを超える複数の周波数を抽出する処理を実行する。その後試験周波数分析処理（Ｓ３）では、選定周波数のデータをデータ記憶部５７に記憶する処理を実行する。
【００３３】
演算処理部５２は、試験周波数分析処理（Ｓ３）の後に調整値算出処理（Ｓ４）を実行する。調整値算出処理（Ｓ４）では、ディジタル信号演算処理プログラム記憶部５４に記憶されたプログラムを用い以下に説明する手法によって、超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２によって検出した複数の選定周波数の音波の信号の位相を一致させる各選定周波数毎の調整値（第１の調整値Ｐ、第２の調整値Ｑ）を一括して算出する。一例として図４には、超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２の周波数毎の位相が異なることに起因して、ホワイトノイズに含まれる超音波が超音波マイクロフォンＭ１よりも先に超音波マイクロフォンＭ２に到達したような状態になることで、超音波マイクロフォンＭ２によって検出した超音波の信号の位相が、超音波マイクロフォンＭ１によって検出した超音波の信号の位相よりも進んでいるように見える状態を示した。なお図４中の二点鎖線の矢印で示した方向は、２つの超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２によって検出した超音波の信号の位相差から推定されるホワイトノイズの伝搬方向である。
【００３４】
実際にはスピーカ８５が、原点位置Ｏから水平方向（図４中の左右方向）に延びる直線と直交して原点位置Ｏを通る直線上に配置されていることで、原点位置Ｏから水平方向に対するスピーカ８５の配置位置への水平角度θが零度であるにもかかわらず、図４に示す状態では、原点位置Ｏから一定の水平角度θだけ傾けた方向にスピーカ８５が配置されていると推定されることになる。演算処理部５２は、調整値算出処理（Ｓ４）において、下記の式（Ａ）、式（２）を用いて複数の選定周波数毎の水平角度θを一括して算出する。算出した水平角度θのデータは、データ記憶部５７に記憶される。水平角度θの値は、超音波マイクロフォンＭ１と超音波マイクロフォンＭ２との水平間隔Ｌ、スピーカ８５から発せられた音波が２つの超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２に到達する時間差Ｄ１２、音波の伝搬経路の温度ｔによって変化する。ここでは、式（２）中の温度ｔとして、データ記憶部５７に記憶されている測定ユニット１０の周囲温度のデータを用いた。下記の式（Ａ）、式（２）中のｃは音波の伝搬速度である。なお演算処理部５２は本発明の音源位置算出手段の一例であり、調整値算出処理（Ｓ４）は本発明の位置算出ステップの一例である。
θ＝ｓｉｎ−１｛（Ｄ１２×ｃ）／Ｌ｝［°］・・・（Ａ）
ｃ＝３３４＋０．６ｔ［ｍ／ｓ］・・・（２）
【００３５】
続いて演算処理部５２は、調整値算出処理（Ｓ４）において、下記の式（Ｂ）、上記の式（２）を用いて複数の選定周波数毎の時間差Ｄ１２を一括して算出する。算出した時間差Ｄ１２のデータはデータ記憶部５７に記憶される。ここでは、式（Ｂ）中の水平角度θとして、演算処理部５２が上記の式（Ａ）、式（２）を用いて算出してデータ記憶部５７に記憶させた水平角度θのデータを用いた。
Ｄ１２＝Ｌ／ｃ×ｓｉｎθ・・・（Ｂ）
【００３６】
その後演算処理部５２は、調整値算出処理（Ｓ４）において、データ記憶部５７に記憶された各選定周波数毎の時間差Ｄ１２のデータを読み出した上で時間差Ｄ１２を零にするため、下記の式（１）、上記の式（２）を用い、超音波マイクロフォンＭ２によって検出した音波の信号の位相を遅らせる各選定周波数毎の第１の調整値Ｐを一括して算出する。この第１の調整値Ｐとしては、１秒間に算出した３０個の調整値の平均値を採用した。算出した第１の調整値Ｐのデータはデータ記憶部５７に記憶される。なお、演算処理部５２は本発明の調整値算出手段の一例であり、調整値算出処理（Ｓ４）は本発明の調整値算出ステップの一例である。
Ｐ＝−Ｄ１２＝−（Ｌ／ｃ×ｓｉｎθ）・・・（１）
【００３７】
加えて調整値算出処理（Ｓ４）では、ディジタル信号演算処理プログラム記憶部５４に記憶されたプログラムを用い以下に説明する手法によって、超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４によって検出した音波の信号の位相を一致させる各選定周波数毎の第２の調整値Ｑを、一括して算出する。一例として図５には、超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４の周波数毎の位相が異なることに起因して、超音波が超音波マイクロフォンＭ３よりも先に超音波マイクロフォンＭ４に到達したような状態になることで、超音波マイクロフォンＭ４によって検出した超音波の信号の位相が、超音波マイクロフォンＭ３によって検出した超音波の信号の位相よりも進んでいるように見える状態を示した。実際にはスピーカ８５が、原点位置Ｏ（図４、図５参照。）を通って垂直方向（図５中の上下方向）に延びる直線と直交して原点位置Ｏを通る直線上に配置されているにもかかわらず、図５に示す状態では、原点位置Ｏから垂直方向へ一定の垂直角度φだけ傾けた方向にスピーカ８５が配置されていると推定されることになる。
【００３８】
演算処理部５２は、調整値算出処理（Ｓ４）において、下記の式（Ｃ）、上記の式（２）を用いて複数の選定周波数毎の垂直角度φを一括して算出する。算出した垂直角度φのデータは、データ記憶部５７に記憶される。なおＤ３４は、音波が２つの超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４に到達する時間差であり、ｃは音波の伝搬速度である。Ｌは、超音波マイクロフォンＭ３と超音波マイクロフォンＭ４との垂直間隔である。
φ＝ｓｉｎ−１｛（Ｄ３４×ｃ）／Ｌ｝［°］・・・（Ｃ）
【００３９】
続いて演算処理部５２は、調整値算出処理（Ｓ４）において、上記の式（２）及び下記の式（Ｄ）を用いて複数の選定周波数毎の時間差Ｄ３４を一括して算出する。算出した時間差Ｄ３４のデータはデータ記憶部５７に記憶される。ここでは、式（Ｄ）中の垂直角度φとして、演算処理部５２が式（Ｃ）、式（２）を用いて算出してデータ記憶部５７に記憶させた垂直角度φのデータを用いた。
Ｄ３４＝Ｌ／ｃ×ｓｉｎφ・・・（Ｄ）
【００４０】
その後演算処理部５２は、調整値算出処理（Ｓ４）において、データ記憶部５７に記憶された各選定周波数毎の時間差Ｄ３４のデータを読み出した上で時間差Ｄ３４を零にするため、下記の式（３）、上記の式（２）を用い、超音波マイクロフォンＭ４によって検出した音波の信号の位相を遅らせる各選定周波数毎の第２の調整値Ｑを一括して算出する。この第２の調整値Ｑも、第１の調整値Ｐと同様に３０個の調整値の平均値を採用した。算出した第２の調整値Ｑのデータはデータ記憶部５７に記憶される。
Ｑ＝−Ｄ３４＝−（Ｌ／ｃ×ｓｉｎφ）・・・（３）
【００４１】
演算処理部５２は、調整値算出処理（Ｓ４）の後にリセット処理がされたか否かを判断する（Ｓ５）。ここでは、操作者がキーボード５１を操作して、リセット動作を指示するキーが押された否かを判断する。
【００４２】
Ｓ５において演算処理部５２が、リセット動作を指示するキーが押されておらずリセット処理がされていないと判断した場合には、試験信号取得処理（Ｓ２）に戻る。一方Ｓ５において、演算処理部５２が、リセット動作を指示するキーが押されてリセット処理がされたと判断した場合には、各記憶部５４〜５６に記憶されたプログラムの実行を継続するか否かを判断する（Ｓ６）。
【００４３】
Ｓ６において演算処理部５２が、操作者がキーボード５１を操作してプログラムの実行を継続することを選択したと判断した場合には、初期設定処理（Ｓ１）に戻る。一方Ｓ６において、演算処理部５２が、操作者がキーボード５１を操作してプログラムの実行を中止することを選択したと判断した場合には、上述した各処理等（Ｓ１〜Ｓ６）を終了する。
【００４４】
次に、演算処理部５２が各表示領域７１、７２にホワイトノイズを発するスピーカ８５の位置を識別する画像を表示する処理について説明する。スピーカ８５の位置を識別する画像を表示する処理を開始する前に、上述した各調整値Ｐ、Ｑの算出処理を行った場合には、画像表示装置１の操作者は、キーボード５１を操作して、データ記憶部５７に記憶されている各調整値Ｐ、Ｑのデータを、データ記憶部５７の調整値検出用記憶領域に転送する。
【００４５】
演算処理部５２は、スピーカ８５から発せられたホワイトノイズの信号、ＣＣＤカメラ１７からの撮像信号を取得する処理をそれぞれ実行する。ここでは、各マイクロフォンＭ１〜Ｍ４によって検出されたホワイトノイズの信号及び前記撮像信号が、図２に示すように、ディジタル信号として演算処理部５２に入力される。その後演算処理部５２は、ホワイトノイズの信号及び撮像信号に応じたそれぞれのデータをデータ記憶部５７に記憶させる処理を実行する。
【００４６】
演算処理部５２は、ディジタル信号演算処理プログラム記憶部５４に記憶されたプログラムによって、上述した試験周波数分析処理（Ｓ３）と同様に、選定周波数として複数の周波数を抽出する処理、選定周波数のデータをデータ記憶部５７に記憶する処理を実行する。
【００４７】
その後演算処理部５２は、ディジタル信号演算処理プログラム記憶部５４に記憶されたプログラムによって、複数の選定周波数毎の水平角度θを算出する処理を実行する。ここでは最初に演算処理部５２が、上記の式（Ａ）、式（２）と同じ計算式を用いて複数の選定周波数毎の水平角度θ１１を算出する。これに続き演算処理部５２は、データ記憶部５７の調整値検出用記憶領域に第１の調整値Ｐのデータが記憶されていると判断した場合には、前記計算式中の時間差Ｄ１２に、調整値検出用記憶領域に記憶された第１の調整値Ｐのデータを代入して水平角度θ１２を算出する。最終的に演算処理部５２は、水平角度θ１１と水平角度θ１２とを加算した結果を水平角度θとして決定する。水平角度θ１１と水平角度θ１２とは同じ値で互いに符号が異なるものであることから、決定された水平角度θは零度になる。このようにして本実施形態の画像表示装置１では、複数の選定周波数毎の音波が２つの超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２に到達する時間差Ｄ１２をそれぞれ零にする調整が完了する。なお、時間差Ｄ１２を零にする調整を行うことは、本発明の調整ステップの一例である。
【００４８】
加えて演算処理部５２は、ディジタル信号演算処理プログラム記憶部５４に記憶されたプログラムによって、複数の選定周波数毎の垂直角度φを算出する処理を実行する。ここでは最初に演算処理部５２が、上記の式（Ｃ）、式（２）と同じ計算式を用いて複数の選定周波数毎の垂直角度φ１１を算出する。これに続き演算処理部５２は、調整値検出用記憶領域に第２の調整値Ｑのデータが記憶されていると判断した場合には、前記計算式中の時間差Ｄ３４に、調整値検出用記憶領域に記憶された第２の調整値Ｑのデータを代入して垂直角度φ１２を算出する。最終的に演算処理部５２は、垂直角度φ１１と垂直角度φ１２とを加算した結果を垂直角度φとして決定する。決定された垂直角度φも、水平角度θと同様に零度になる。このようにして本実施形態の画像表示装置１では、複数の選定周波数毎の音波が２つの超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４に到達する時間差Ｄ３４をそれぞれ零にする調整が完了する。
【００４９】
続いて演算処理部５２は、画像表示制御プログラム記憶部５６に記憶されたプログラムを実行して以下に説明するように、データ記憶部５７から選択した円形の画像データに基づいて、各種の円形画像Ｚ１〜Ｚ４（図６参照。）等を各表示領域７１、７２に表示する処理を実行する。
【００５０】
例えばスピーカ８５からホワイトノイズを発生させている場合に、演算処理部５２は、データ記憶部５７から４つの選定周波数（ここでは４ｋＨｚ〜２２ｋＨｚ）に対応付けされた４つの画像データ（ここでは互いに色が異なる円形の画像データ）を読み出す。その後演算処理部５２は、読み出した４つの画像データに基づいて、水平角度θや垂直角度φの算出間隔（ここでは３０回／秒）に合わせて１秒あたり画面を３０回書き換えて、各表示領域７１、７２に円形画像Ｚ１〜Ｚ４を表示する。第１の調整値Ｐを用いて算出した水平角度θ、第２の調整値Ｑを用いて算出した垂直角度φはどちらも零度であるため、図６に示すように演算処理部５２は、表示領域７１の横方向において水平角度θが零度の位置で且つ表示領域７１の縦方向において垂直角度φが零度の位置に、円形画像Ｚ１〜Ｚ４を重ねて表示する。このように本実施形態の画像表示装置１では、操作者が、表示領域７１に表示された円形画像Ｚ１等を目視で確認することで、各マイクロフォンＭ１〜Ｍ４によって検出した音波の信号の位相を一致させる調整が確実に行われたことを目で見て確認することが可能になる。加えて演算処理部５２は、表示領域７２の縦方向において選定周波数の値に対応する周波数表示位置にも、円形画像Ｚ１〜Ｚ４を表示する。また図示を省略したが演算処理部５２は、ＣＣＤカメラ１７からの撮像信号に基づいて生成した画像信号をディスプレイ７０に送信することで、表示領域７１に撮像画像を表示する。なお、演算処理部５２は本発明の表示制御手段の一例である。
【００５１】
仮に、各調整値Ｐ、Ｑを用いることなく各マイクロフォンＭ１〜Ｍ４の周波数毎の位相が異なるままの状態で水平角度θ、垂直角度φを算出すると、図４及び図５を用いて説明したように、実際には水平角度θや垂直角度φが零度であるにもかかわらず、演算処理部５２は、水平角度θや垂直角度φとして一定の値を算出することになる。その結果演算表示部５２は、例えば図７に示すように、算出した水平角度θや垂直角度φに基づいて、表示領域７１内で実際にスピーカ８５を配置した位置とは異なる位置に、円形画像Ｚ１〜Ｚ４を表示することになる。
【００５２】
＜実施形態１の効果＞
本実施形態の画像表示装置１では、従来のような試験音波として所望の複数の周波数の音波を一つずつ発生させる度に、各周波数毎に各マイクロフォンＭ１〜Ｍ４によって検出した音波の信号の位相を一致させる調整値を一つずつ算出する場合とは異なり、演算処理部５２は、調整値算出処理（Ｓ４）において、試験音波としてのホワイトノイズに含まれる各選定周波数毎の調整値（第１の調整値Ｐ、第２の調整値Ｑ）を一括して算出できる。したがって、複数の選定周波数毎の調整値を効率的に算出できる。
【００５３】
また演算処理部５２は、調整値算出処理（Ｓ４）において、ホワイトノイズに含まれる各選定周波数毎の調整値を、２つの超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２を配置した水平方向における第１の調整値Ｐと、２つの超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４を配置した垂直方向における第２の調整値Ｑとに分けて効率的に算出できる。
【００５４】
さらに演算処理部５２は、比較的簡単な計算式（１）〜（３）を用いるだけで、第１の調整値Ｐ及び第２の調整値Ｑを容易に算出できる。
【００５５】
加えて２つの超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２の水平間隔Ｌと２つの超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４の垂直間隔Ｌとを、スピーカ８５が発するホワイトノイズに含まれる超音波の半波長未満に保つことで、４つの超音波マイクロフォンＭ１〜Ｍ４と向き合うスピーカ８５から発する超音波の到来方向を検出し易くすることが可能になる。
【００５６】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を図８ないし図１０を参照しつつ説明する。ここでは実施形態１と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。本実施形態の画像表示装置１Ａ（図１参照。）では演算処理部５２は、図３に示す初期設定処理（Ｓ１）において、キーボード５１によって入力された後述の極座標系の水平角度θ１や垂直角度φ１の算出間隔（例えば３０回／秒）、第１の調整値Ｒや第２の調整値Ｓの算出間隔（例えば３０回／秒）に関するデータ等をデータ記憶部５７に記憶する処理を実行する。
【００５７】
演算処理部５２は、図３に示す調整値算出処理（Ｓ４）において、ディジタル信号演算処理プログラム記憶部５４に記憶されたプログラムを用い以下に説明する手法によって選定周波数毎に、原点位置Ｏからの距離を前記水平間隔Ｌや前記垂直間隔Ｌ（いずれも０．７ｃｍ）の半分（Ｌ／２）とする極座標系（図８参照。）における前記原点位置Ｏからスピーカ８５の配置位置への水平角度θ１（図８及び図９参照。）を一括して算出する処理を実行する。この水平角度θ１のデータはデータ記憶部５７に記憶される。一例として図８には、各マイクロフォンＭ１〜Ｍ４の周波数毎の位相が異なることに起因して、実際にはスピーカ８５の配置位置への水平角度θ１が零度であるにもかかわらず、原点位置Ｏから一定の水平角度θ１だけ傾けた方向にスピーカ８５が配置されていると推定された状態を示した。
【００５８】
水平角度θ１は、下記の式（Ｆ）を用いて算出される。なおＤ１２は、スピーカ８５から発せられたホワイトノイズに含まれる音波が２つの超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２に到達する時間差であり、Ｄ３４は、前記音波が２つの超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４に到達する時間差である。
θ１＝ｔａｎ−１（Ｄ１２／Ｄ３４）［°］・・・（Ｆ）
【００５９】
続いて演算処理部５２は、調整値算出処理（Ｓ４）において、下記の式（Ｇ）及び式（６）を用いて極座標系（図８参照。）における原点位置Ｏからスピーカ８５の配置位置への垂直角度φ１（図８及び図１０参照。）を、複数の選定周波数に亘り一括して算出し、垂直角度φ１のデータをデータ記憶部５７に記憶する処理を実行する。本実施形態では、図８に示す極座標系の球面が原点位置Ｏからの距離を同じくすることから、図１０に示すように便宜的に前記球面上に仮想マイクＭを配置することで垂直角度φ１を算出できると考えた。なお、ｃは音波の伝搬速度、Ｌは前記水平間隔及び前記垂直間隔、ｔは音波の伝搬経路の温度である。
φ１＝ｓｉｎ−１｛［√（Ｄ１２２＋Ｄ３４２）］×ｃ／Ｌ｝［°］・・・（Ｇ）
ｃ＝３３４＋０．６ｔ［ｍ／ｓ］・・・（６）
【００６０】
その後演算処理部５２は、調整値算出処理（Ｓ４）において、上記の式（６）、下記の式（Ｈ）、式（Ｉ）を用いて複数の選定周波数毎の時間差Ｄ１２及び時間差Ｄ３４をそれぞれ一括して算出する。算出した各時間差Ｄ１２、Ｄ３４のデータはデータ記憶部５７に記憶される。ここでは、式（Ｈ）中及び式（Ｉ）中の水平角度θ１として、演算処理部５２が式（Ｆ）を用いて算出してデータ記憶部５７に記憶させた水平角度θ１のデータを、式（Ｉ）中の垂直角度φ１として、演算処理部５２が式（Ｇ）、式（６）を用いて算出してデータ記憶部５７に記憶させた垂直角度φ１のデータを、それぞれ用いた。
Ｄ１２＝Ｄ３４×ｔａｎθ１・・・（Ｈ）
Ｄ３４＝［Ｌ／ｃ×ｓｉｎφ１］／｛√１＋ｔａｎ２θ１｝・・・（Ｉ）
【００６１】
さらに演算処理部５２は、調整値算出処理（Ｓ４）において、データ記憶部５７に記憶された各選定周波数毎の各時間差Ｄ１２、Ｄ３４のデータを読み出した上で各時間差Ｄ１２、Ｄ３４を零にするために、下記の式（４）、式（５）、上記の式（６）を用い、各マイクロフォンＭ１〜Ｍ４によつて検出した音波の信号の位相を一致させる各選定周波数毎の第１の調整値Ｒ、第２の調整値Ｓを一括して算出する。各調整値Ｒ、Ｓとしては、１秒間に算出した３０個の調整値の平均値を採用した。算出した各調整値Ｒ、Ｓのデータはデータ記憶部５７に記憶される。
Ｒ＝−Ｄ１２＝−（Ｄ３４×ｔａｎθ１）・・・（４）
Ｓ＝−Ｄ３４＝−（［Ｌ／ｃ×ｓｉｎφ１］／｛√１＋ｔａｎ２θ１｝）・・・（５）
【００６２】
本実施形態においても、演算処理部５２は各表示領域７１、７２にホワイトノイズを発するスピーカ８５の位置を識別する画像を表示する処理を実行可能である。この処理を開始する前に、画像表示装置１の操作者は、キーボード５１を操作して、データ記憶部５７に記憶されている各調整値Ｒ、Ｓのデータを、データ記憶部５７の調整値検出用記憶領域に転送する。
【００６３】
その後演算処理部５２は、ディジタル信号演算処理プログラム記憶部５４に記憶されたプログラムによって、複数の選定周波数毎の水平角度θ１、垂直角度φ１をそれぞれ算出する処理を実行する。ここではまず演算処理部５２が、上記の式（Ｆ）と同様の計算式を用いて複数の選定周波数毎の水平角度θ２１を、上記の式（Ｇ）及び式（６）と同様の各計算式を用いて複数の選定周波数毎の垂直角度φ２１をそれぞれ算出する。
【００６４】
これに続き、演算処理部５２は、データ記憶部５７の調整値検出用記憶領域に第１の調整値Ｒのデータが記憶されていると判断した場合に、下記の式（Ｊ）中の時間差Ｄ１２に第１の調整値Ｒ、式（Ｊ）中の時間差Ｄ３４に第２の調整値Ｓをそれぞれ代入して水平角度θ２２を算出する。水平角度θ２２の算出と共に、演算処理部５２は、前記調整値検出用記憶領域に第２の調整値Ｓのデータが記憶されていると判断した場合に、上記の式（６）を用いると共に、下記の式（Ｋ）中の各時間差Ｄ１２、Ｄ３４に各調整値Ｒ、Ｓを代入して垂直角度φ２２を算出する。
θ２２＝−｛ｔａｎ−１（Ｄ１２／Ｄ３４）｝［°］・・・（Ｊ）
φ２２＝−（ｓｉｎ−１｛［√（Ｄ１２２＋Ｄ３４２）］×ｃ／Ｌ｝）［°］・・・（Ｋ）
【００６５】
そして演算処理部５２は、水平角度θ２１と水平角度θ２２とを加算した結果を水平角度θ１として決定する。水平角度θ２１と水平角度θ２２とは同じ値で互いに符号が異なるものであることから、決定された水平角度θは零度になる。一方演算処理部５２は、垂直角度φ２１と垂直角度φ２２とを加算した結果を垂直角度φ１として決定する。決定された垂直角度φ１も、水平角度θ１と同様に零度になる。その後演算処理部５２は、図６を用いて説明した実施形態１と同様に、表示領域７１の横方向において水平角度θ１が零度の位置で且つ表示領域７１の縦方向において垂直角度φ１が零度の位置に、円形画像Ｚ１ないしＺ４を重ねて表示することが可能になる。
【００６６】
＜実施形態２の効果＞
本実施形態の画像表示装置１Ａでは、演算処理部５２は、調整値算出処理（Ｓ４）において、ホワイトノイズに含まれる各選定周波数毎の調整値を、極座標系における原点位置Ｏからスピーカ８５の配置位置への水平角度θ１に基づいて算出する第１の調整値Ｒと、前記極座標系における原点位置Ｏからスピーカ８５の配置位置への垂直角度φ１に基づいて算出する第２の調整値Ｓとに分けて効率的に導出できる。
【００６７】
また演算処理部５２は、比較的簡単な計算式（４）〜（６）を用いるだけで、第１の調整値Ｒ及び第２に調整値Ｓを容易に算出できる。
【００６８】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施できる。例えば上述した実施形態とは異なり、超音波マイクロフォンＭ１と超音波マイクロフォンＭ２との水平間隔や超音波マイクロフォンＭ３と超音波マイクロフォンＭ４との垂直間隔は、０．７ｃｍに設定することに限らず、検出しようとする超音波の周波数に応じて適宜の値に変更してもよい。さらに、上述した実施形態とは異なり、画像表示装置は４つの超音波マイクロフォンＭ１〜Ｍ４を備えたものに限らず、例えば水平方向に互いに離れて配置された２つの超音波マイクロフォンのみを備えるものや、垂直方向に互いに離れて配置された２つのマイクロフォンのみを備えるものであってもよい。
【００６９】
また上述した実施形態では、ホワイトノイズに含まれる音波を超音波マイクロフォンで検出する例を説明したが、超音波マイクロフォンに代えて、超音波周波数領域よりも低い周波数領域の音波を検出可能なマイクロフォンで、ホワイトノイズに含まれる音波を検出するようにしてもよい。
【００７０】
加えて上述した実施形態では、操作者がキーボード５１を操作して各調整値Ｐ〜Ｓをデータ記憶部５７の調整値検出用記憶領域に転送する例を説明したが、これに代えて演算処理部５２が、各調整値Ｐ〜Ｓを算出した後に自動的に調整値検出用記憶領域へ転送するようにしてもよい。さらに加えて上述した実施形態１では、一方のマイクロフォンで検出した音波の信号の位相を他方のマイクロフォンで検出した音波の信号の位相よりも遅らせるために用いる各調整値Ｐ、Ｑを算出する例を説明したが、これに代えて、一方のマイクロフォンで検出した音波の信号の位相を他方のマイクロフォンで検出した音波の信号の位相よりも進めるために用いる調整値を算出するようにしてもよい。また上述した実施形態１では、音波の伝搬経路の温度を考慮して各調整値Ｐ〜Ｓを算出する例を説明したが、音波の信号の位相差の調整に高い調整精度を要求する必要がない場合には、前記伝搬経路の温度を考慮しないで調整値を算出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１、１Ａ・・画像表示装置、１７・・ＣＣＤカメラ、５１・・キーボード、５２・・演算処理部、７０・・ディスプレイ、８０・・ホワイトノイズ発生器、８５・・スピーカ、Ｍ１〜Ｍ４・・超音波マイクロフォン、θ・・４つの超音波マイクロフォンの原点位置から水平方向に対するスピーカの配置位置への水平角度、φ・・原点位置から垂直方向に対するスピーカの配置位置への垂直角度、θ１・・極座標系における原点位置からスピーカの配置位置への水平角度、φ１・・極座標系における原点位置からスピーカの配置位置への垂直角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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