(57)【要約】【課題】２個の検出器で形成されるダイポール指向特性を信号処理により変形させることで信号音方向と反対側の方向からの妨害雑音を低減させ、真の信号音を精度良く抽出する音響信号処理装置を提供する。【解決手段】音響信号処理装置１０は、検出器１Ｘ，１Ｙによって受信された２つの音響信号のクロススペクトル処理をクロススペクトル演算器２で行い、クロススペクトル演算器２によって得られた位相情報の虚数部を虚数部抽出部３により抽出する。加算器８は抽出された虚数部に位相遅延器６の位相遅延θを加算して重み付け器１４により重み付けを行い、位相遅延された虚数部は乗算処理器４にてクロススペクトル演算器２から出力された振幅情報に次々に乗算処理され、演算された出力が出力器５から出力される。【選択図】図１
2011107084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の方向から到来する音波を受信し、予め決められた方向の音波を抽出する音響信号処理装置において、
予め決められた音波の受信方向に沿って配置された少なくとも２個の検出器と、
各検出器で検出した信号のクロススペクトルから振幅情報と位相情報とを演算するクロススペクトル演算器と、
クロススペクトル演算器から出力された位相情報の虚数部を抽出する第１の虚数部抽出器と、
位相を遅延させる第１の位相遅延器と、
予め決められた位相遅延の値によって第１の位相遅延器を制御する第１の位相制御器と、
抽出された虚数部に位相遅延を加算する第１の加算器と、
位相遅延が加算された虚数部に重み付けをする第１の重み付け器と、
重み付けられた虚数部をクロススペクトルの振幅情報に乗算する第１の乗算器と、
を有することを特徴とする音響信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の音響信号処理装置において、
所望の方向と反対方向の感度を低減した指向性パターンを形成するため、
複数設けられた第２の位相遅延器と、
第２の各位相遅延器に対して位相遅延の値をそれぞれ制御する第２の位相制御器と、
第１の虚数部抽出器から出力された虚数部を予め決められた複数の位相遅延器の数だけ分岐し、分岐された虚数部に複数の位相遅延を加算する第２の加算器と、
各位相遅延が加算された複数の虚数部に重み付けをする第２の重み付け器と、
重ね合わされた各虚数部をクロススペクトルの振幅情報にそれぞれ乗算する第２の乗算器と、
を有することを特徴とする音響信号処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の音響信号処理装置において、
第１又は第２の位相制御器は位相遅延を変更することにより指向性パターンの角度を任意に変更できることを特徴とする音響信号処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の音響信号処理装置において、
任意の角度方向へ各々変更した複数の指向性パターンを乗算することにより、乗算前の指向幅より狭い指向幅を形成することを特徴とする音響信号処理装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の音響信号処理装置において、
少なくとも４個の検出器を３次元的に配置することにより、立体的な指向性の制御を可能にしたことを特徴とする音響信号処理装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の音響信号処理装置において、
検出器の設置場所における媒質が空中、液体中に係わらずあらゆる媒質で適用できることを特徴とする音響信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響信号処理装置に関し、特に、複数の方向から到来する音波・振動波等を変位・振動・圧力等の物理量として検出した後、信号処理することにより予め決められた方向の音波等を抽出する音響信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音波を受信する検出器を２個近接して配置し、音の伝搬方向やその大きさを測定する場合、検出器間隔による音源の波形制限や音源方向の測定精度が低下する場合があった。このような測定精度の低下を防ぐために特許文献１には、２個の検出器で受信した信号をＦＦＴ処理し、位相情報を解析して、相関度の高い周波数帯域において、両信号の位相差の周波数に対する変化率から音源方向を算出する技術が開示されている。
【０００３】
また、音の伝搬方向やその大きさを測定する方法として、無指向性の検出器を２個近接して配置し、ダイポール指向特性を形成して音の伝搬方向やその大きさを測定する音響インテンシティ法がある。この音響インテンシティ法は、周波数軸上でアレイを構成する検出器（マイクロホン等）の入力信号の到達時間差を検出することにより、どの音源から到達した音であるのかを判定して、音響スペクトルの周波数成分を分離するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６６８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような従来の音響インテンシティ法において、対象とする周波数における信号音方向と反対側の方向からの妨害雑音とが混在する場合には信号成分抽出に誤差を生じ、計測結果の精度が悪化することがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、２個の検出器で形成されるダイポール指向特性を信号処理により変形させることで信号音方向と反対側の方向からの妨害雑音を低減させ、真の信号音を精度良く抽出する音響信号処理装置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】
【０００７】
以上のような目的を達成するために、本発明に係る音響信号処理装置は、複数の方向から到来する音波を受信し、予め決められた方向の音波を抽出する音響信号処理装置において、予め決められた音波の受信方向に沿って配置された少なくとも２個の検出器と、各検出器で検出した信号のクロススペクトルから振幅情報と位相情報とを演算するクロススペクトル演算器と、クロススペクトル演算器から出力された位相情報の虚数部を抽出する第１の虚数部抽出器と、位相を遅延させる第１の位相遅延器と、予め決められた位相遅延の値によって第１の位相遅延器を制御する第１の位相制御器と、抽出された虚数部に位相遅延を加算する第１の加算器と、位相遅延が加算された虚数部に重み付けをする第１の重み付け器と、重み付けられた虚数部をクロススペクトルの振幅情報に乗算する第１の乗算器と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る音響信号処理装置において、所望の方向と反対方向の感度を低減した指向性パターンを形成するため、複数設けられた第２の位相遅延器と、第２の各位相遅延器に対して位相遅延の値をそれぞれ制御する第２の位相制御器と、第１の虚数部抽出器から出力された虚数部を予め決められた複数の位相遅延器の数だけ分岐し、分岐された虚数部に複数の位相遅延を加算する第２の加算器と、各位相遅延が加算された複数の虚数部に重み付けをする第２の重み付け器と、重ね合わされた各虚数部をクロススペクトルの振幅情報にそれぞれ乗算する第２の乗算器と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る音響信号処理装置において、第１又は第２の位相制御器は位相遅延を変更することにより指向性パターンの角度を任意に変更できることを特徴とする。指向性パターン角度は注目する信号の周波数により変化することから、信号の周波数に応じた位相遅延を設定することが好適である。
【００１０】
また、本発明に係る音響信号処理装置において、任意の角度方向へ各々変更した複数の指向性パターンを乗算することにより、乗算前の指向幅より狭い指向幅を形成することを特徴とする。具体的には、複数の位相遅延の組み合わせにより形成された指向性パターンを用いて、所望の方位角度に回転させた複数の指向性パターンを形成し、乗算することで方位角と指向幅とを任意に設定することができる。
【００１１】
また、本発明に係る音響信号処理装置において、少なくとも４個の検出器を３次元的に配置することにより、立体的な指向性の制御を可能にしたことを特徴とする。このような構成により、音響インテンシティ法で用いられる検出器でありながら、方位角と指向幅とを任意に設定することにより、従来形式よりも指向性を絞り込むことができる。
【００１２】
また、本発明に係る音響信号処理装置において、検出器の設置場所における媒質が空中、液体中に係わらずあらゆる媒質で適用できることを特徴とする。具体的には、水中、空気中、地中、及び機械構造物中の固体伝播にも適用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る音響信号処理装置を用いることにより、音響インテンシティ法で通常使用されるダイポール指向特性を信号処理により変形させることが可能となり、信号音方向と反対の方向からの妨害雑音を低減させることが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る音響信号処理装置の基本的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を理解する上で参考となる音響信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】２つの検出器と信号到来方位との関係を示す関係図である。
【図４】２つの検出器によって形成される一般的なダイポール指向特性のパターン図である。
【図５】本発明に係る音響信号処理装置の一例を示すブロック図である。
【図６】図５の音響信号処理装置において、位相遅延を変化させた場合における指向性パターン図である。
【図７】図５の音響信号処理装置において、位相遅延を変化させた場合における指向性パターン図である。
【図８】図６の位相遅延５４度付近における指向性パターンの変化を示したパターン図である。
【図９】本実施形態における位相遅延と音波の周波数との関係を示す特性図である。
【図１０】図５の音響信号処理装置において、２つの位相遅延器を用いた指向性パターン図である。
【図１１】図５の音響信号処理装置において、２つの位相遅延器を用いた指向性パターン図である。
【図１２】図５の音響信号処理装置において、２つの位相遅延器を用いた指向性パターン図である。
【図１３】図５の音響信号処理装置において、３つの位相遅延器を用いた指向性パターン図である。
【図１４】図５の音響信号処理装置において、３つの位相遅延器を用いた指向性パターン図である。
【図１５】図５の音響信号処理装置において、４つの位相遅延器を用いた指向性パターン図である。
【図１６】本発明に係る音響信号処理装置のその他の例を示すブロック図である。
【図１７】図１６の音響信号処理装置の統合処理器のブロック図である。
【図１８】図１６の音響信号処理装置においてビームの中心方位とビーム中心からの指向方位幅（指向幅）を変化させた場合の指向性パターン図である。
【図１９】図１８の３つの指向性パターンを掛け合わせて指向方位幅を狭めた場合の指向性パターン図である。
【図２０】図１６の音響信号処理装置において、ビームの中心方位を９０度振った場合の指向性パターン図である。
【図２１】図２０の３つの指向性パターンを掛け合わせて指向幅を狭めた場合の指向性パターン図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１６】
最初に、本実施形態における音響信号処理装置の一例を図１のブロック図を用いて概説する。本発明における特徴的な事項は、抽出すべき音波の周波数に合わせて２つの検出器の一方に時間遅延又は位相遅延を加えることにより、所望の指向性パターンを形成することである。このために、図１の音響信号処理装置１０は位相遅延器６と、位相遅延器６の各位相遅延量を制御する位相制御器７、及び、位相遅延を加えた信号を振幅に乗算する重み付け器１４と、乗算された各信号を乗算する乗算処理器４等を有している。なお、詳細は基本構成を述べたあとに説明する。
【００１７】
図２は本発明を理解する上で参考となる音響信号処理装置２０の参考構成を示している。図２は一般的な音響インテンシティ測定に用いられる音響信号処理装置２０であり、音波を受信する検出器１Ｘ，１Ｙと、検出器１Ｘ，１Ｙによって受信された２つの音響信号のクロススペクトル処理を行うクロススペクトル演算器２と、クロススペクトル演算器２で得られた位相情報の虚数部を取り出す虚数部抽出器３と、虚数部抽出器３で得られた虚数部とクロススペクトル演算器２の振幅情報とを乗算する乗算処理器４と、各種表示等の出力を行う出力器５と、を有している。なお、乗算処理器４は、検出器の設置されている計測環境（水中、空中等）における媒質密度や周波数及び２個の検出器間隔等による乗算を行う。次に、検出器の配置について述べる。
【００１８】
図３には２つの検出器１Ｘ，１Ｙと信号到来方位との関係が示されている。検出器１Ｘと１Ｙは無指向性のマイクロホンであり、検出器１Ｘと１Ｙとの間の距離はΔｒである。また、測定方位は検出器１Ｘと１Ｙとを通る線を基準として設定されている。ここで、信号到来方位をφ、各検出器に到来する信号の時間差をτ、媒質の音速ｃとすると、時間差τによる距離はτ・ｃとなる。検出器１Ｘと１Ｙは無指向性の検出器ではあるが、音響信号が到達する時間関係は、φ＜±９０度の時は検出器１Ｙが１Ｘより先に音響信号を受信し、φ＝±９０度の時は検出器１Ｙと１Ｘの音響信号の受信時間は同時であり、φ＞±９０度の時は１Ｘが１Ｙより先に音響信号を受信する。検出器１Ｘ及び検出器１Ｙが信号到達方位φからの音響信号を捉える時間差τは、
（数１）    τ＝Δｒ・ｃｏｓ（φ）／ｃ      式（１）
の関係で表すことができる。
【００１９】
また、２つの検出器（１Ｘ，１Ｙ）によって形成される指向性パターンは図４に示すようになる。図４の円周方向は信号や雑音が到来する方位φ（度）、指向性パターンの中心部から放射状に伸びる方向は信号の強弱を示すレベル（ｄＢ）を示し、外周に行くほど感度が高くなる。図４の０度及び１８０度付近の方位における感度は高く、反対に９０度及び２７０度付近の方位では２つの検出器の信号が干渉して感度が低下して０に近づくというダイポール指向特性を示している。また、指向性パターンは、紙面上で上下左右対称となる。ここで、指向性パターンを任意に変化させるためには、信号の干渉を制御するために検出器１Ｘと１Ｙとの位相差を設定する必要がある。
【００２０】
そこで、本発明の基本構成における信号の流れを説明する。図１の音響信号処理装置１０は、検出器１Ｘ，１Ｙによって受信された２つの音響信号のクロススペクトル処理をクロススペクトル演算器２で行い、クロススペクトル演算器２によって得られた位相情報の虚数部を虚数部抽出部３により虚数部を抽出する。加算器８は抽出された虚数部に位相遅延器６の位相遅延θを加算して重み付け器１４により重み付けを行い、位相遅延された虚数部は乗算処理器４にてクロススペクトル演算器２から出力された振幅情報に次々に乗算処理され、演算された出力が出力器５から出力される。
【００２１】
位相遅延器６は位相制御器７によって制御され、加算器８は抽出された虚数部に位相遅延を与えて重み付け器１４に出力する。重み付け器１４はダイポール指向特性を変形させることにより指向性を変化させている。乗算処理器４は、クロススペクトルの振幅情報、位相遅延が重み付けられた信号、音響信号の周波数ｆ（Ｈｚ）、媒質密度ρ（ｋｇ／ｍ３）、検出器間距離Δｒ（ｍ）等の物理量を乗算して出力器５に出力する。
【００２２】
ここで、位相遅延器６によって検出器１Ｘの音響信号に加えられた位相遅延を遅延時間ｔとして求めると、位相制御器から指示された遅延θ（度）、音響信号の周波数ｆから式（２）のように表現することができる。
（数２）    ｔ＝θ／（３６０ｆ）      式（２）
上式において、検出器１Ｘと検出器１Ｙの音響信号の時間関係は、それぞれ、時間＝０及び、時間＝τ＋ｔ、となる。実施形態のパラメータである検出器間距離Δｔは、例えば、水中での音響インテンシティ理論によりｆ＝１００Ｈｚから１０ｋＨｚまでの周波数帯域幅で計測許容誤差３ｄＢ以内となるΔｒ＝０．０４５ｍとし、音速ｃはｃ＝１４８０ｍ／ｓとした。
【００２３】
図６〜図７は、図５の音響信号処理装置３０の位相制御器７によって位相遅延θを変化させた場合における指向性形成結果のパターン変化を示している。最初に、方位０度から到来する信号の感度を高め、反射波等の妨害音が到来する方位１８０度からの信号の感度を低下させる目的で位相遅延θを設定した。図６（ａ）は位相遅延θ＝１８度、（ｂ）はθ＝３６度、（ｃ）はθ＝５４度を与えた時の指向性パターンである。位相遅延θが付加されると、紙面上で見て上下対象性はくずれるが左右対称性は維持され、θを大きくするに従い、下方の感度が低下している。図４で示した一般的な指向性パターンと図６の指向性パターンとを比較すると、上方の感度はほとんど変化せず、０度＜方位角＜９０度及び２７０度＜方位角＜３６０度ではほぼ一致する。このことから、θ＝５４度における指向性パターンにより、下方向の妨害音を低減できることがわかる。
【００２４】
次に、方位１８０度から到来する信号の感度を高め、反射波等の妨害音が到来する方位０度からの信号の感度を低減させる目的で位相遅延θを設定した。図７（ｄ）は位相遅延θ＝１６２度、（ｅ）はθ＝１４４度、（ｆ）はθ＝１２６度を与えた時の指向性パターンである。図７に示すように、紙面上で見て上下対象はくずれるが左右対称性は維持されている。同様に、図４で示した一般的な指向パターンと図７の指向性パターンとを比較すると、下方の感度はほとんど変化せず、９０度＜方位角＜１８０度及び１８０度＜方位角＜２７０度ではほぼ一致する。このことから、位相遅延θ＝１２６度における指向性パターンにより、上方向の妨害音を低減できることがわかる。換言すると、位相制御器７により不感度方位を任意に変更できることを意味している。しかし、位相遅延５４度、１２６度が最適であるか不明であったことから、位相遅延５４度付近における指向性パターンの変化についてシミュレーションで計算することにした。
【００２５】
図８は周波数１０ｋＨｚにおける音響信号の指向性をθ＝５０度からθ＝５７度まで、１度刻みで指向性パターンをシミュレーションで計算した結果である。好ましい指向性パターンの条件としては、方位角０度に対して反対方向の方位角１８０度における感度が最も小さくなるパターンを良好なパターンとすることにした。図８中、θ＝５０度から１度刻みに位相遅延を大きくするに従い、方位角１８０度における感度（−２６ｄＢ）が徐々に低下し、θ＝５４度で０となった。さらに位相遅延を大きくするに従い、θ＝５５度にて方位角１８０度における感度が増加し、θ＝５７度では感度は−２６ｄＢとなることがわかった。また、θ＝１２４度においても同様の結果となった。このことから、位相遅延５４度と１２６度は周波数１０ｋＨｚにおいて好ましいことがわかった。
【００２６】
また、指向性パターンは音響信号の周波数にも影響を受けることから、周波数に対する最適な位相遅延をシミュレーションで計算することにした。図９は音波の周波数を１ｋＨｚから１０ｋＨｚまで変化させた場合における位相遅延度の関係を示している。図９中、周波数を１ｋＨｚから１ｋＨｚ刻みに増加させると位相遅延も増加するものの、周波数５ｋＨｚを超える当たりから増加率が低下し、周波数８ｋＨｚで位相遅延が５７度となる。このことから、周波数が１０ｋＨｚの場合は、位相遅延θ＝５４度が好ましく、例えば、周波数５ｋＨｚでは位相遅延θ＝４７度が好ましいことがわかった。
【００２７】
上述したシミュレーションから音響信号の周波数（例えば、１０ｋＨｚ）と位相遅延（例えば、θ＝５４度）の関係を適切に設定することにより、１つの位相遅延を加えるだけでも好ましい指向性パターンが得られた。しかし、例えば、θ＝５４度の場合でも、方位角＝１５０度、２１０度付近では感度差２０ｄＢは確保できるものの、多少の感度を有している。そこで、２つから４つの位相遅延の組み合わせについても調査することのできる音響信号制御装置を製作した。
【００２８】
図５の音響信号処理装置３０は、複数の位相遅延器による指向性形成を容易にするため、位相制御器７によって複数の位相遅延の組み合わせを設定することが可能である。音響信号処理装置３０はクロススペクトル演算器２によって得られた位相情報φ（１２）から虚数部抽出器３のｓｉｎ（φ）演算により虚数部を抽出した後、位相遅延器６をｎ個分だけ分岐させて虚数部に対して複数の位相遅延を加算器８によって加算する。さらに音響信号処理装置３０は、加算された虚数部に対し、複数の重み付け器１４にてｓｉｎ２（ｓｉｎ（φ）＋θ）の重み付け演算を行った後に、乗算処理器４がクロススペクトルの振幅情報（１１）に重み付けられた虚数部を乗算する構成とした。
【００２９】
最初に、図５の音響信号処理装置３０を用いて、２つ（２系列）の位相遅延器を用いて指向性パターンの変化を調査した。図１０〜図１２は図５の音響信号処理装置３０において、２つの位相遅延器（６ａ，６ｂ）を用いた指向性パターンを示している。このような２系列の位相遅延器により、図１０（ａ１）では位相遅延を０度と３６度とした。図１０（ｂ１）の指向性パターンでは、方位角９０度と２７０度の感度が低下するものの、方位角１８０度の感度は低下せず、好ましい特性を得ることができなかった。
【００３０】
図１１（ａ２）では位相遅延を０度と５４度とした。図１１（ｂ２）の指向性パターンでは、図１０の指向性パターンより紙面の下方からの感度はさらに低下し、方位角１８０度では感度０となるが、方位角１０５度、１４５度、２１５度及び２５５度付近では感度が低下しない。そこで、図１２（ａ３）に示すように位相遅延を３６度と５４度とした。図１２（ｂ３）の指向パターンでは、紙面上の下方の感度は大幅に低下し、方位角１２０度、１５０度、２１０度及び２４０度付近でも感度差３０ｄＢが確保できた。このことから、２系列の位相遅延器では位相遅延は３６度と５４度が好ましいことがわかった。
【００３１】
次に、図５の音響信号装置３０を用いて、３つ（３系列）の位相遅延器を用いて指向性パターンの変化を調査した。図１３〜図１４は図５の音響信号処理装置３０において、３つの位相遅延器を用いた指向性を示している。このような３系列の位相遅延器により、図１３（ａ１）では位相遅延を０度、１８度及び３６度とした。図１３（ｂ１）の指向性パターンは、紙面上の下方からの感度は低下するものの、好ましい特性を得ることができなかった。そこで、図１４（ａ２）では位相遅延を１８度、３６度及び５４度とした。図１４（ｂ２）の指向パターンでは、紙面上の下方の感度は大幅に低下し、１５０度、２１０度付近でも感度が低下し、感度差３５ｄＢが確保できた。このことから、３系列の位相遅延器では位相遅延は１８度、３６度及び５４度が好ましいことがわかった。
【００３２】
図１５は図５の音響信号処理装置３０において、４つの位相遅延器を用いた指向性パターンを示している。このような４系列の位相遅延器により、図１５（ａ）では位相遅延を０度、１８度、３６度及び５４度に設定したところ、図１４（ｂ２）の３系列の指向性とほぼ同じ特性が得られたが、図１５（ｂ）の指向パターンでは、位相遅延が０度の信号を用いたことから、方位角９０度と２７０度の感度が０となり、図１４（ｂ２）と比較して更に指向性を絞り込んだ好適な特性が得られた。このことから、乗算する系列数は多いほど精細にパターンを作り出すことができるが、反面、機器量の増加・演算処理の増加など効率的ではない。調査の結果、系列ｎの値はｎ＝２から４の範囲内が好適であった。
【００３３】
上述した一連の調査により、所望の方向と反対方向の感度を低減した指向性パターンを形成することが可能となったが、指向幅（指向方位幅）を絞ったビーム状の指向性を形成できるかどうかをさらに調査することにした。
【００３４】
図１６，１７は、ビーム状の指向性を形成することが可能な音響信号処理装置４０を示している。図１６の音響信号処理装置４０は、検出器１Ｘ，１Ｙと、３つの統合処理器１７と、３つのビーム制御器１６と、乗算処理器４と、出力器５と、を有している。また、統合処理器１７の詳細を図１７に示している。統合処理器１７は図５の構成とほぼ同一であるが、位相制御器７がビーム入力端子を有しているため、位相遅延器固有の位相遅延にオフセットを加えることができる。ビーム制御器１６は、３系列の位相遅延器を有している統合処理器１７に対して、さらに、ビームの中心方位φｃとビームの指向方位幅φｗを入力することができる。
【００３５】
具体的には、ビーム制御器１６ａはφ−φｃ＋φｗを出力し、ビーム制御器１６ｂはφ−φｃを出力し、ビーム制御器１６ｃはφ−φｃ−φｗを各統合処理機に出力する。さらに、φｃ及びφｗを変化させることで、指向性パターンは相似形のまま回転することになる。
【００３６】
図１８は、図５の音響信号処理装置３０において、ビームの中心方位とビーム中心からの隔たり方位角を変化させた場合の指向性パターンを示し、図１８（ａ）の位相制御はφｃ＝０度、φｗ＝６０度であり、図１８（ｂ）の位相制御はφｃ＝０度、φｗ＝０度であり、図１８（ｃ）の位相制御はφｃ＝０度、φｗ＝−６０度である。図１９は図１８の３つの指向性パターンを乗算して指向幅を狭めた場合の指向性パターンを示している。乗算することにより、３つの指向性パターンうちいずれか１つ感度が低い方位があれば、乗算処理によりその方位は感度が低下し、結果としてビーム幅が狭まることになる。図１９に示すように、単独の指向性パターンに比べて乗算した指向性パターンのビーム幅は減少し、方位角０度近傍６０度幅の指向性を持つパターンを形成することが可能となる。
【００３７】
次に、ビームの中心方位角φｃを方位角９０度に回転した指向性パターンの形成について示す。図５の位相制御器７を用いて３系列の位相遅延器６を３組制御することで、ビームの中心方位φｃを９０度、ビームの指向方位幅φｗを６０度幅としたパターンを形成した。
【００３８】
図２０は図５の音響信号処理装置３０において、ビームの中心方位とビーム中心からの隔たり方位を変化させた場合の指向性パターンを示している。図２０（ａ）の位相制御はφｃ＝−９０度、φｗ＝６０度であり、図２０（ｂ）の位相制御はφｃ＝−９０度、φｗ＝０度であり、図２０（ｃ）の位相制御はφｃ＝−９０度、φｗ＝−６０度である。また、図２１は図２０の３つの指向性パターンを掛け合わせて指向幅を狭めた場合の指向性パターンを示している。図１９に示すように、ビーム幅が減少し、方位角６０度近傍６０度幅の指向性を持つパターンを形成することが可能となる。
【００３９】
一方、従来の技術では、図２１のような指向性パターンを得ようとすると、多数の検出器を波長／２（波長＝音速／周波数）の間隔に直線的に並べて加算効果により指向性を狭める必要があり、多くの検出器を必要としていたが、本発明に係る音響信号処理装置を用いることにより、少なくとも２個の検出器を用いて信号処理を行うことにより指向性幅を狭めることが可能となり、信号音源の方位特性を容易に、かつ、ビーム方位以外からの妨害音を排除することが可能となる。
【００４０】
さらに、本発明に係る音響信号処理装置を用いることにより、３次元測定においても、中心部とＸＹＺ軸にそれぞれ検出器を配置して、合計４個の検出器で測定することが可能となる。
【００４１】
以上、上述したように、本実施形態に係る音響信号処理装置を用いることにより、音響インテンシティ法で通常使用されるダイポール指向特性を信号処理により変形させることが可能となり、信号音方向と反対の方向からの妨害雑音を低減させることが可能となる。なお、本実施形態では、位相遅延器により遅延角を制御したが、これに限るものではなく、時間遅延と位相遅延との変換演算を考慮した場合には、時間遅延により制御する方が少ない演算ですむ場合もあり時間遅延器による遅延時間の制御を行っても良い。さらに、本実施形態で説明した数値は、あくまでも一例であり、例えば、検出器自体の指向性パターンにより影響されることから、指向性パターンの補正手段を別途追加しても好適であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４２】
１Ｘ，１Ｙ  検出器、２  クロススペクトル演算器、３，１３  虚数部抽出器、４  乗算処理器、５  出力器、６  位相遅延器、７  位相制御器、８  加算器、１０，２０，３０，４０  音響信号処理装置、１１  振幅情報、１２  位相情報、１４  重み付け器、１６  ビーム制御器、１７  統合処理器。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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