(57)【要約】【課題】音源の位置を特定する精度が低下することを抑えつつ、音源の位置の特定に要する時間を短縮した上で音源の位置を可視化できる画像表示装置を提供する。【解決手段】カメラ１７によって撮像した撮像画像を表示領域７１Ａに表示する表示手段と、所定の間隔を隔てて配置された一対のマイクロフォンＭ１、Ｍ２からなる集音手段と、集音手段によって集音した音の伝搬速度を補正する温度を設定する補正温度設定手段と、音が一対のマイクロフォンに到達する時間差及び補正温度設定手段によって設定した補正温度に基づき、音を発する音源の位置を算出する音源位置算出手段と、音源位置算出手段によって算出した音源の位置と、音源の位置に対応させて表示領域に表示する撮像画像内における表示位置とを相関付けする相関手段と、相関手段によって音源の位置と相関付けされた表示位置に、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、を備える。【選択図】図１
2011035472.tif 000002
【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領域に表示する表示手段と、
所定の間隔を隔てて配置された一対のマイクロフォンからなる集音手段と、
前記集音手段によって集音した音の伝搬速度を補正する温度を設定する補正温度設定手段と、
前記音が前記一対のマイクロフォン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、前記音を発する音源の位置を算出する音源位置算出手段と、
前記音源位置算出手段によって算出した前記音源の位置と、該音源の位置に対応させて前記表示領域に表示する撮像画像内における表示位置とを相関付けする相関手段と、
前記相関手段によって前記音源の位置と相関付けされた前記表示位置に、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、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記補正温度設定手段は、季節の違いに応じ、前記補正温度として互いに異なる温度を選択可能としたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記集音手段によって集音した音の信号から所定のカットオフ周波数以下の周波数を除去して所定の周波数帯域に帯域制限した帯域制限信号を出力する帯域制限フィルタを備え、
前記音源位置算出手段は、前記帯域制限フィルタが出力した前記帯域制限信号に応じ、前記音源の位置を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記音源位置算出手段は、前記音源の位置を連続して算出する算出間隔を所定の算出間隔に制限したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記集音手段が設置される位置を移動させて該集音手段を前記音源に追従可能な移動手段を備え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】
前記補正温度設定手段は、前記集音手段の周囲温度を測定する温度センサを備え、
前記音源位置算出手段は、前記温度センサによって測定した前記周囲温度に応じ、前記音源の位置を算出することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記相関手段は、
前記カメラの水平方向における撮影可能範囲と、前記表示領域の横寸法との比に応じ、前記音源の位置と、前記表示領域の横方向における前記表示位置とを相関付けすることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の画像表示装置。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、特許文献１において、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上記の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、上記のような機器の異常を迅速に発見するため、故障音を発する音源を特定するために要する時間を短縮することが望まれている。例えば、音源の位置の特定に要する時間を短縮するため、音源の位置を計算するために用いる情報を少なくすることで、計算を簡素化し、音源の位置の計算を、実環境に即した状態でリアルタイムに追従させることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、上記のように、計算に用いる情報を少なくした場合には、多くの情報を用いて音源の位置を特定する場合に比べて、音源の位置を特定する精度が低下してしまう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、音源の位置を特定する精度が低下することを抑えつつ、音源の位置の特定に要する時間を短縮した上で該音源の位置を可視化できる画像表示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】
【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領域に表示する表示手段と、所定の間隔を隔てて配置された一対のマイクロフォンからなる集音手段と、前記集音手段によって集音した音の伝搬速度を補正する温度を設定する補正温度設定手段と、前記音が前記一対のマイクロフォン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、前記音を発する音源の位置を算出する音源位置算出手段と、前記音源位置算出手段によって算出した前記音源の位置と、該音源の位置に対応させて前記表示領域に表示する撮像画像内における表示位置とを相関付けする相関手段と、前記相関手段によって前記音源の位置と相関付けされた前記表示位置に、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、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、前記補正温度設定手段は、季節の違いに応じ、前記補正温度として互いに異なる温度を選択可能としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記集音手段によって集音した音の信号から所定のカットオフ周波数以下の周波数を除去して所定の周波数帯域に帯域制限した帯域制限信号を出力する帯域制限フィルタを備え、前記音源位置算出手段は、前記帯域制限フィルタが出力した前記帯域制限信号に応じ、前記音源の位置を算出することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記音源位置算出手段は、前記音源の位置を連続して算出する算出間隔を所定の算出間隔に制限したことを特徴とする。
【００１２】
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、前記集音手段が設置される位置を移動させて該集音手段を前記音源に追従可能な移動手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記補正温度設定手段は、前記集音手段の周囲温度を測定する温度センサを備え、前記音源位置算出手段は、前記温度センサによって測定した前記周囲温度に応じ、前記音源の位置を算出することを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記相関手段は、前記カメラの水平方向における撮影可能範囲と、前記表示領域の横寸法との比に応じ、前記音源の位置と、前記表示領域の横方向における前記表示位置とを相関付け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によれば、従来のような５つのマイクロフォンを用いて集音する場合とは異なり、音源の位置を算出するためには、一対のマイクロフォンを用いて集音すればよい。よって、従来に比べて、音源の位置を計算するために必要な音の情報を少なくすることができる。これにより、従来に比べて、音源位置算出手段を用いて音源の位置を算出するために要する時間を短縮できることに伴って、該音源の位置の特定に要する時間を短縮できる。
その上、前記補正温度によって、温度の影響を受ける音の伝搬速度を一定の範囲に収束させることができる。このため、上記のように、音源の位置を算出するために必要な音の情報を少なくした場合であっても、一定の範囲に収束させた音の伝搬速度を用いることで、音源の位置を特定する精度が低下することを抑えることができる。
加えて、音源の位置を画像に置き換えることができる。よって、画像を通じて音源の位置を可視化できる。
請求項２の発明によれば、補正温度設定手段を操作することにより、季節の違いに応じた補正温度を簡単に選択することができる。
請求項３の発明によれば、集音手段が集音した音からカットオフ周波数以下の周波数を除去した帯域制限信号を用い、音源位置算出手段が、音源の位置を算出できる。このため、音源位置算出手段が、カットオフ周波数以下の周波数を除去しない帯域制限信号を用いて音源の位置を算出する場合に比べて、音源位置算出手段が音源の位置を算出するために用いる情報を少なくすることができる。これに伴って、音源位置算出手段が音源の位置を算出するために要する時間を短縮できる。
請求項４の発明によれば、音源位置算出手段が、所定の算出間隔を上回る間隔で、音源の位置を算出する場合に比べて、音源の位置を算出するために必要とする計算能力を抑えることができる。これにより、従来に比べて、音源位置算出手段を簡素化することができるため、該音源位置算出手段の製造コストを削減することや該音源位置算出手段の小型化に寄与することができる。
請求項５の発明によれば、移動手段によって、集音手段を音源に追従させて移動させる最中においては、音源に対して集音手段が設置される位置が様々に変化することで、該集音手段が、音源の位置を算出するために用いる異なる種類の音の情報を連続して取得し易くすることができる。これにより、集音手段によって、可能な限り、音源位置算出手段が音源の位置を計算するために用いる音の情報を多く取得することができる。よって、多くの音の情報を用いれば、実環境に即した状態を音源の位置の算出に反映させることができることに伴って、音源位置算出手段によって特定される音源の位置の精度を向上させることができる。
請求項６の発明によれば、音源位置算出手段は、集音手段の周囲温度を反映させながら、音源の位置を順次算出することができる。したがって、前記周囲温度を用いれば、音源位置算出手段は、実環境に即した条件で音源の位置を算出できる。これにより、音源位置算出手段が音源の位置を算出する精度を高めることができる。
請求項７の発明によれば、カメラの規格に合わせて該カメラの撮像可能範囲を、表示領域の規格に合わせて前記横寸法をそれぞれ一定の値に定めることができるため、前記撮像可能範囲と、前記表示領域の横寸法との比を一定の値に定めることができる。これにより、相関手段は、一定の値に応じ、音源の位置と、表示領域の横方向における前記音源の位置に対応する表示位置とを容易に対応付けることができる。
【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音源位置特定処理の説明図である。
【図５】ディスプレイに図形画像が表示された状態を示す図である。
【図６】同画像表示装置が実行する画像表示座標変換処理の説明図である。
【図７】本発明の実施形態２の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８】本発明の実施形態３の画像表示装置の概略構成図である。
【図９】実施形態３の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１０】他の実施形態の画像表示装置の概略構成図である。
【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。実施形態１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１５Ａ〜１５Ｃと、基台１６と、ＣＣＤカメラ１７と、マイクロフォン支持台１８と、マイクロフォンＭ１、Ｍ２とを備えている。基台１６は、支持部材１５Ａ〜１５Ｃの上部に配置されている。マイクロフォン支持台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が固定されている。マイクロフォン支持台１８には、各マイクロフォンＭ１、Ｍ２が、取り付けられている。
【００１９】
測定ユニット１０では、マイクロフォンＭ１及びマイクロフォンＭ２によって、一対のマイクロフォンを構成する。マイクロフォンＭ１とマイクロフォンＭ２との水平間隔は、所定の距離に保たれている。なお、マイクロフォンＭ１、Ｍ２は、本発明の集音手段の一例である。
【００２０】
各マイクロフォンＭ１、Ｍ２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、Ｍ２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２００Ｈｚないし４ｋＨｚに制限され、所定の周波数未満（ここでは、２００Ｈｚを下回る周波数）の音波信号を除去する。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、上記の音波信号（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。なお、バンドパスフィルタ３０は、本発明の帯域制限フィルタの一例である。２００Ｈｚないし４ｋＨｚは、本発明の所定の周波数帯域の一例であり、２００Ｈｚを僅かに下回る周波数は、本発明のカットオフ周波数の一例である。周波数の帯域を２００Ｈｚから４ｋＨｚに制限してバンドパスフィルタ３０を通過する音波信号は、本発明の帯域制限信号の一例である。
【００２１】
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。符号７１Ａ、７１Ｂ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、マイクロフォンの数、上述したマイクロフォンＭ１とマイクロフォンＭ２との間隔、バンドパスフィルタ３０を通過させる周波数の設定値（ここでは、２００Ｈｚないし４ｋＨｚ）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、音源から発せられた音の伝搬速度を補正する補正温度値、後述する水平角度θの算出間隔を入力する。ここでは、操作者が、キーボード５１を操作して、冬季補正温度値（１０℃）又は夏季補正温度値（３０℃）を入力したり、水平角度θの算出間隔（例えば１０回／秒）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る。
【００２４】
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（音波信号）演算処理プログラム記憶部５３Ａと、表示画像データ選択処理プログラム記憶部５３Ｂと、画像表示制御プログラム記憶部５３Ｃと、データ記憶部５３Ｄとを備えている。ディジタル信号（音波信号）演算処理プログラム記憶部５３Ａには、後述する周波数分析処理（Ｓ４）、音源位置特定処理（Ｓ５）、画像表示座標変換処理（Ｓ６）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５３Ｂには、後述する表示画像データ選択処理（Ｓ７）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５３Ｃには、後述する画像表示処理（Ｓ８）を実行するプログラムが記憶されている。
【００２５】
データ記憶部５３Ｄには、上記の撮像信号に応じて表示領域７１Ａに表示されるＣＣＤカメラ１７の撮像画像の画像データや、周波数分析処理（Ｓ４）、音源位置特定処理（Ｓ５）、画像表示座標変換処理（Ｓ６）によって算出された各データ等が記憶されている。データ記憶部５３Ｄには、後述する周波数分析処理（Ｓ４）によって抽出した選定周波数データに対応付けて、互いに異なる種類の図形画像の画像データが記憶されている。本実施形態では、前記図形画像として、互いに色が異なり大きさが同じ円形の画像を設定した。
【００２６】
演算処理部５２は、後述するように、例えば、機器の故障音を含む音が発生したことに起因して、データ記憶部５３Ｄから、上記の円形の画像データやＣＣＤカメラ１７の撮像画像の画像データを読み出す。その後、演算処理部５２は、前記円形の画像データに基づいて、上記の表示領域７１Ａ、７１Ｂに表示する表示画像の画像信号を生成する。続いて、演算処理部５２は、生成した画像信号や前記撮像画像の画像データに関する撮像信号をディスプレイ７０に送信して表示領域７１Ａに、撮像画像に重ねて故障音を含む音が発せられる音源の位置を識別する画像（上記の円形の画像）を表示する。
【００２７】
次に、演算処理部５２が各表示領域７１Ａ、７１Ｂに音源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。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に示すように、初期設定処理（Ｓ１）と、初期画像表示処理（Ｓ２）と、入力信号取得処理（Ｓ３）と、周波数分析処理（Ｓ４）と、音源位置特定処理（Ｓ５）と、画像表示座標変換処理（Ｓ６）と、表示画像データ選択処理（Ｓ７）と、画像表示処理（Ｓ８）とをそれぞれ実行する。
【００２８】
初期設定処理（Ｓ１）では、上記のキーボード５１によって入力されたマイクロフォンの数（ここでは２個）、上述したマイクロフォンＭ１とマイクロフォンＭ２との間隔、バンドパスフィルタ３０を通過させる周波数の設定値、上記の補正温度値（１０℃又は３０℃）、水平角度θの算出間隔（１０回／秒）、各表示領域７１Ａ、７１Ｂの横寸法Ｘ１、Ｘ２（図５参照。）の値、表示領域７１Ｂの縦寸法Ｙ２（図５参照。）等に関するデータをデータ記憶部５３Ｄに記憶する処理を実行する。
【００２９】
演算処理部５２は、初期設定処理（Ｓ１）の後に、初期画面表示処理（Ｓ２）を実行する。初期画像表示処理（Ｓ２）では、上記の画像表示制御プログラム記憶部５３Ｃに記憶されたプログラムを実行することにより、初期画像として、各表示領域７１Ａ、７１Ｂに、音源の位置を特定する処理を開始することを報知する報知画像を表示する処理を実行する。
【００３０】
演算処理部５２は、初期画面表示処理（Ｓ２）の後に、入力信号取得処理（Ｓ３）を実行する。入力信号取得処理（Ｓ３）では、音源から発せられた音の音波信号（音圧レベル）、上記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、上記のマイクロフォンＭ１、Ｍ２によって検出された音波信号及び上記の撮像信号が、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、音波信号及び撮像信号を、データ記憶部５３Ｄにそれぞれ記憶させる処理を実行する。
【００３１】
演算処理部５２は、入力信号取得処理（Ｓ３）の後に、周波数分析処理（Ｓ４）を実行する。周波数分析処理（Ｓ４）では、上記のディジタル信号（音波信号）演算処理プログラム記憶部５３Ａに記憶されたプログラムを用い、入力信号取得処理（Ｓ３）によって取得された音波信号の音圧レベルを分析し、選定周波数として、該音圧レベルが最大値を示す周波数を抽出する処理を実行する。その後、周波数分析処理（Ｓ４）では、選定周波数のデータを、データ記憶部５３Ｄに記憶する処理を実行する。
【００３２】
演算処理部５２は、周波数分析処理（Ｓ４）の後に、音源位置特定処理（Ｓ５）を実行する。音源位置特定処理（Ｓ５）では、ディジタル信号（音波信号）演算処理プログラム記憶部５３Ａ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、上記の選定周波数毎に、一対のマイクロフォンＭ１、Ｍ２の原点位置Ｏ（図４参照。）と、音源の位置との間の水平角度θ（図４参照。）を算出する処理を実行する。水平角度θのデータは、データ記憶部５３Ｄに記憶される。前記原点位置Ｏは、マイクロフォンＭ１とマイクロフォンＭ２とを結ぶ直線を２等分する点である。図４中に二点鎖線の矢印で示した方向は、音源から発せられた音の伝搬方向である。
【００３３】
水平角度θの値は、マイクロフォンＭ１とマイクロフォンＭ２との間の距離、音源から発せられた音が一対のマイクロフォンＭ１、Ｍ２に到達する時間差、該音の伝搬経路の温度によって変化する。水平角度θは、下記の式（１）、式（２）を用いて算出される。なお、Ｄ１２は、一対のマイクロフォンＭ１、Ｍ２における音の到達時間差であり、ｃは音の伝搬速度である。Ｌは、マイクロフォンＭ１とマイクロフォンＭ２との間の距離であり、ｔは、音の伝搬経路の温度である。
θ＝ｓｉｎ−１｛（Ｄ１２×ｃ）／Ｌ｝［°］・・・（１）
ｃ＝３３４＋０．６ｔ［ｍ／ｓ］・・・（２）
【００３４】
本実施形態では、演算処理部５２は、音源位置特定処理（Ｓ５）によって上記の水平角度θを算出する際に、上記の式（２）中の温度ｔとして、データ記憶部５３Ｄに記憶されている上記の補正温度（１０℃又は３０℃）のデータを用いた。音源位置特定処理（Ｓ５）では、上記のプログラムを用い、一例として、１０回／秒の間隔で連続して水平角度θを算出する。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、１０回／秒の間隔は、本発明の所定の算出間隔の一例である。
【００３５】
演算処理部５２は、音源位置特定処理（Ｓ５）の後に、画像表示座標変換処理（Ｓ６）を実行する。画像表示座標変換処理（Ｓ６）では、音源の位置を、各表示領域７１Ａ、７１Ｂの表示位置に相関付けするための処理を実行する。ここでは、図５に示すように、表示領域７１Ａの横寸法Ｘ１及び表示領域７１Ｂの横寸法Ｘ２を上記の水平角度θと対応付けし、音源の位置に対応する各表示領域７１Ａ、７１Ｂの表示位置を算出する。
【００３６】
具体的には、ＣＣＤカメラ１７の水平画角（ここでは１２０°）と、各表示領域７１Ａ、７１Ｂの横寸法Ｘ１、Ｘ２との比αに基づいて、音源の位置に対応する各表示領域７１Ａ、７１Ｂの表示位置を算出する。以下に、一例として、図６を用い、αの値が０．６の場合に、前記表示位置を算出する方法を説明する。なお、表示領域７１Ａの縦方向Ｙにおける音源の表示位置は、該表示領域７１Ａの縦寸法を２等分する直線上に対応付けた。
【００３７】
上記の音源位置特定処理（Ｓ５）によって算出した水平角度θが２５°の場合には、水平角度θの値とαの値との乗算結果は、１５ｍｍとなる。これにより、音源の位置Ｐ１に対応する各表示領域７１Ａ、７１Ｂの横方向における表示位置は、各表示領域７１Ａ、７１Ｂの中心点から右方へ１５ｍｍ離れた位置Ｐ３に決定される。その後、画像表示座標変換処理（Ｓ６）では、該位置Ｐ３のデータを、データ記憶部５３Ｄに記憶する処理を実行する。なお、演算処理部５２は、本発明の相関手段の一例であり、ＣＣＤカメラ１７の水平画角は、本発明のカメラの水平方向における撮像可能範囲の一例である。
【００３８】
画像表示座標変換処理（Ｓ６）では、上述した音源の位置Ｐ１を、各表示領域７１Ａ、７１Ｂの表示位置に相関付けするための処理に加え、音源が発する音の周波数の値と、該周波数毎に色を異ならせた円形の画像の表示位置とを相関付けするための処理を実行する。ここでは、表示領域７１Ｂの縦寸法Ｙ２に合わせ、該表示領域７１Ｂの縦方向における最下点から最上点に向けて２００Ｈｚから４０００Ｈｚの周波数に対応する周波数表示位置を算出する。この周波数表示位置のデータは、データ記憶部５３Ｄに記憶される。
【００３９】
演算処理部５２は、画像表示座標変換処理（Ｓ６）の後に、表示画像データ選択処理（Ｓ７）を実行する。表示画像データ選択処理（Ｓ７）では、上記の周波数分析処理（Ｓ４）によってデータ記憶部５３Ｄに記憶された選定周波数のデータに応じ、予めデータ記憶部５３Ｄに記憶された円形の画像データを選択する処理を実行する。
【００４０】
表示画像データ選択処理（Ｓ７）では、演算処理部５２が、表示画像データ選択処理プログラム記憶部５３Ｂに記憶されたプログラムを実行し、例えば、選定周波数のデータとして、データ記憶部５３Ｄに６６０Ｈｚが記憶されていると判断した場合には、該データ記憶部５３Ｄから赤色の円形の画像データを選択する。赤色の円形の画像データは、各表示領域７１Ａ、７１Ｂに、赤色の円形画像Ｚ１（図５参照。）を表示するために用いられる。表示画像データ選択処理（Ｓ７）では、選定周波数が異なることに応じ、データ記憶部５３Ｄから、互いに異なる色の円形の画像データを選択する。互いに異なる色の円形の画像データは、互いに異なる色の円形画像Ｚ２〜Ｚ４（図５参照。）を各表示領域７１Ａ、７１Ｂに表示するために用いられる。
【００４１】
続いて、演算処理部５２は、表示画像データ選択処理（Ｓ７）の後に、画像表示処理（Ｓ８）を実行する。画像表示処理（Ｓ８）では、画像表示制御プログラム記憶部５３Ｃに記憶されたプログラムを実行し、以下に説明するように、表示画像データ選択処理（Ｓ７）によって選択された円形の画像データに基づいて、画像表示座標変換処理（Ｓ６）によって決定された各表示領域７１Ａ、７１Ｂの横方向における表示位置、表示領域７１Ｂの周波数表示位置に、各種の円形画像Ｚ１ないしＺ４をそれぞれ表示する処理を実行する。
【００４２】
図６に示す位置Ｐ１において、上記の選定周波数を含む機器の故障音が発生している場合には、画像表示処理（Ｓ８）では、データ記憶部５３Ｄから、該選定周波数（ここでは故障音の周波数である６６０Ｈｚ）に対応付けられた画像データ（ここでは、赤色の円形の画像データ）を読み出す。その後、赤色の円形の画像データに基づいて、上述した水平角度θの算出間隔（例えば、１０回／秒）に合わせ、１秒あたり画面を１０回書き換えて、上記の位置Ｐ３（図６参照。）に対応させた各表示領域７１Ａ、７１Ｂの表示位置に、赤色の円形画像Ｚ１（図５参照。）を表示する。表示画像データ選択処理（Ｓ８）では、表示領域７１Ａの表示位置に、赤色の円形画像Ｚ１（図５参照。）を表示する場合と同様に、音源の位置及び選定周波数に対応させて、各表示領域７１Ａ、７１Ｂに、各円形画像Ｚ２ないしＺ４等を表示する。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。
【００４３】
演算処理部５２は、画像表示処理（Ｓ８）の後に、リセット処理がされたか否かを判断する（Ｓ９）。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。
【００４４】
Ｓ９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、入力信号取得処理（Ｓ３）に戻る。一方、Ｓ９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、上記の各記憶部５３Ａ〜５３Ｃ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（Ｓ１０）。
【００４５】
Ｓ１０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、Ｓ１０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〜Ｓ１０）を終了する。
【００４６】
＜実施形態１の効果＞
実施形態１の画像表示装置１では、演算処理部５２が、音源位置特定処理（Ｓ５）において、式（１）、（２）を用いることにより、一対のマイクロフォンＭ１、Ｍ２における音の到達時間差Ｄ１２に基づいて、原点位置Ｏ（図４参照。）と音源の位置Ｐ１との間の水平角度θを算出した。このため、従来のような５つのマイクロフォンを用いて音源から発せられた音の音波信号を取得する場合とは異なり、水平角度θを算出するためには、一対のマイクロフォンＭ１、Ｍ２を用いて前記音波信号を取得すればよい。よって、従来に比べて、水平角度θを算出するために取得する音波信号を少なくすることができる。これにより、従来に比べて、演算処理部５２が、音源位置特定処理（Ｓ５）によって、水平角度θを算出するために要する時間を短縮できることに伴って、音源の位置Ｐ１の特定に要する時間を短縮できる。
その上、演算処理部５２は、音源位置特定処理（Ｓ５）において、式（２）中の温度ｔとして、操作者が、キーボード５１を操作してデータ記憶部５３Ｄに記憶された補正温度（１０℃又は３０℃）のデータを用い、水平角度θを算出した。このため、補正温度のデータを用いて水平角度θを算出する際には、温度の影響を受ける音の伝搬速度を一定の範囲に収束させることができる。このため、上述したように、水平角度θを算出するために取得する音波情報を少なくした場合であっても、一定の範囲に収束させた音の伝搬速度を用いることで、音源の位置Ｐ１を特定する精度が低下することを抑えることができる。
加えて、演算処理部５２が、画像表示処理（Ｓ８）において、画像表示座標変換処理（Ｓ６）によって決定された各表示領域７１Ａ、７１Ｂの横方向における表示位置、表示領域７１Ｂの縦方向における周波数表示位置に、音源の位置Ｐ１を識別する各種の円形画像Ｚ１ないしＺ４等をそれぞれ表示する処理を実行した。これにより、音源の位置Ｐ１を各種の円形画像Ｚ１ないしＺ４等に置き換えることができる。よって、各種の円形画像Ｚ１ないしＺ４等を通じて音源の位置Ｐ１を可視化できる。
【００４７】
また、演算処理部５２は、音源位置特定処理（Ｓ５）において、バンドパスフィルタ３０を通過した音波信号に基づいて、周波数分析処理（Ｓ４）にて抽出した選定周波数毎に、水平角度θを算出した。このため、各マイクロフォンＭ１、Ｍ２から送信された音波信号から２００Ｈｚを下回る周波数を除去した音波信号に基づいて、音源位置特定処理（Ｓ５）によって、水平角度θを算出できる。このため、演算処理部５２が、音源位置特定処理（Ｓ５）において、各マイクロフォンＭ１、Ｍ２から送信された音波信号から２００Ｈｚを下回る周波数を除去しない音波信号に基づいて、水平角度θを算出する場合に比べて、演算処理部５２が水平角度θを算出するために用いる音波信号を少なくすることができる。これに伴って、演算処理部５２が水平角度θを算出するために要する時間を短縮できる。
加えて、上記のように、バンドパスフィルタ３０によって、各マイクロフォンＭ１、Ｍ２から送信された音波信号から２００Ｈｚを下回る周波数を除去するため、各マイクロフォンＭ１、Ｍ２に要求される周波数特性から、２００Ｈｚを下回る周波数を除くことができる。これにより、２００Ｈｚを下回る周波数の音波信号を取得可能なマイクロフォンを用いる場合に比べて、本実施形態に採用する各マイクロフォンＭ１、Ｍ２の購入価格を安価にすることも可能になる。
【００４８】
さらに、演算処理部５２が、音源位置特定処理（Ｓ５）において、水平角度θを連続して算出する間隔を１０回／秒の間隔に制限した。このため、演算処理部５２が、１０回／秒を上回る間隔で、水平角度θを算出する場合に比べて、該水平角度θを算出するために必要とする計算能力を抑えることができる。これにより、従来に比べて、演算処理部５２を簡素化することができるため、演算処理部５２の製造コストを削減することや該演算処理部５２の小型化に寄与することができる。
【００４９】
加えて、ＣＣＤカメラ１７の規格に合わせて該ＣＣＤカメラ１７の水平画角を、各表示領域７１Ａ、７１Ｂの規格に合わせて上記の各横寸法Ｘ１、Ｘ２をそれぞれ一定の値に定めることができる。このため、水平画角と各横寸法X１、X２とのそれぞれの比を一定の値に定めることができる。これにより、演算処理部５２は、画像表示座標変換処理（Ｓ６）において、一定の値に定められた水平画角と各横寸法X１、X２とのそれぞれの比に応じ、音源の位置Ｐ１と、各表示領域７１Ａ、７１Ｂのそれぞれの横方向における前記位置Ｐ１に対応する表示位置とを容易に対応付けることができる。
【００５０】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を、図３、図５及び図７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では、パーソナルコンピュータ５０Ａが、コントローラ５４を備えている。コントローラ５４は、演算処理部５２に接続されている。コントローラ５４には、冬モード設定ボタン５４Ａと、夏モード設定ボタン５４Ｂとが設けられている。後述するように、操作者は、冬モード設定ボタン５４Ａ又は夏モード設定ボタン５４Ｂのいずれかを選択することにより、冬季又は夏季に対応させて、音の伝搬速度の補正温度を選定できる。なお、各設定ボタン５４Ａ、５４Ｂは本発明の補正温度設定手段の一例である。
【００５１】
データ記憶部５３Ｄには、冬季補正温度（１０℃）及び夏季補正温度（３０℃）の各データが予め記憶されている。データ記憶部５３Ｄは、選定補正温度データ記憶部５３Ｅを備えている。
【００５２】
次に、本実施形態の演算処理部５２が各表示領域７１Ａ、７１Ｂに音源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。演算処理部５２は、実施形態１と同様に、図３に示す各処理（Ｓ１〜Ｓ１０）を実行する。以下では、実施形態１とは異なる処理（Ｓ１、Ｓ５、Ｓ９）について説明する。
【００５３】
演算処理部５２は、操作者によって、冬モード設定ボタン５４Ａが選択されて押された場合に、初期設定処理（Ｓ１）において、データ記憶部５３Ｄから冬季補正温度（１０℃）のデータを読み出し、該冬季補正温度のデータを選定補正温度データ記憶部５３Ｅに記憶する処理を実行する。これに対し、演算処理部５２は、操作者によって、夏モード設定ボタン５４Ｂが選択されて押された場合に、初期設定処理（Ｓ１）において、データ記憶部５３Ｄから夏季補正温度（３０℃）のデータを読み出し、該夏季補正温度のデータを選定補正温度データ記憶部５３Ｅに記憶する処理を実行する。
【００５４】
演算処理部５２は、音源位置特定処理（Ｓ５）において、水平角度θを算出する際に、上記の式（２）中の温度ｔとして、選定補正温度データ記憶部５３Ｅに記憶された補正温度（１０℃又は３０℃）のデータを用いる。その後、実施形態１と同様に、演算処理部５２は、選定周波数毎に算出された水平角度θと対応付けされた各表示領域７１Ａ、７１Ｂの表示位置に、各円形画像Ｚ１ないしＺ４等を表示する。
【００５５】
続いて、演算処理部５２は、Ｓ９において、リセット処理がされたと判断した場合に、初期設定処理（Ｓ１）に戻る。これにより、演算処理部５２は、操作者によって、冬モード設定ボタン５４Ａ又は夏モード設定ボタン５４Ｂのいずれが押されたかを繰り返し確認し、冬季補正温度（１０℃）及び夏季補正温度（３０℃）の各データを選定補正温度データ記憶部５３Ｅに記憶する処理を実行する。
【００５６】
＜実施形態２の効果＞
実施形態２の画像表示装置では、操作者が、冬モード設定ボタン５４Ａ又は夏モード設定ボタン５４Ｂのいずれかによって、音源から発せられた音の伝搬速度を補正する温度として互いに異なる温度（１０℃又は３０℃）を選定可能とした。このため、操作者が、冬モード設定ボタン５４Ａ又は夏モード設定ボタン５４Ｂのいずれかを選択して押すことにより、冬季又は夏季のいずれかに応じた前記伝搬速度の補正温度を簡単に選択することができる。
【００５７】
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を、図３、図８及び図９を参照しつつ説明する。ここでは、実施形態１、２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１Ｂでは、マイクロフォン支持台１８に、温度センサ８０が固定されている。温度センサ８０は、一対のマイクロフォンＭ１、Ｍ２の周囲温度を測定するために用いられる。
【００５８】
温度センサ８０は、Ａ／Ｄ変換器４０に接続されている。Ａ／Ｄ変換器４０は、温度センサ８０から送信された電圧信号に基づいて、実測温度データを生成する。この実測温度データは、パーソナルコンピュータ５０に送信される。
【００５９】
次に、演算処理部５２が各表示領域７１Ａ、７１Ｂに音源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。ここでは、演算処理部５２が実行する処理の内で、実施形態１、２とは異なる処理（Ｓ３、Ｓ５）について説明する。
【００６０】
演算処理部５２は、図３に示す入力信号取得処理（Ｓ３）において、上記の実測温度データを取得する処理を実行する。ここでは、図９に示すように、実測温度データが演算処理部５２に入力される。演算処理部５２は、データ記憶部５３Ｄに実測温度データを記憶する処理を実行する。
【００６１】
さらに、演算処理部５２は、音源位置特定処理（Ｓ５）において、水平角度θを算出する際に、上記の式（２）中の温度ｔとして、データ記憶部５３Ｄに記憶された実測温度データを用いる。その後、演算処理部５２は、実施形態１、２と同様に、各表示領域７１Ａ、７１Ｂに、各円形画像Ｚ１ないしＺ４等を表示する。
【００６２】
＜実施形態３の効果＞
実施形態３の画像表示装置１Ｂでは、演算処理部５２は、音源位置特定処理（Ｓ５）において、温度センサ８０によって測定した一対のマイクロフォンＭ１、Ｍ２の周囲温度（実測温度データ）に応じ、上記の水平角度θを算出した。このため、演算処理部５２は、実測温度データを反映させながら、水平角度θを順次算出できる。したがって、実測温度データを用いれば、演算処理部５２は、実環境に即した条件で水平角度θを算出できる。これにより、演算処理部５２が水平角度θを算出する精度を高めることができる。
【００６３】
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することができる。例えば、上述した実施形態１ないし３とは異なり、円形画像に代えて、各表示領域７１Ａ、７１Ｂに、三角や四角等の画像を表示したり、入力信号取得処理（Ｓ４）によって取得された音波信号の音圧レベルの違いに応じ、演算処理部５２が、各表示領域７１Ａ、７１Ｂに、大きさが異なる円形画像等を表示するようにしてもよい。
【００６４】
また、実施形態２とは異なり、冬モード設定ボタン５４Ａや夏モード設定ボタン５４Ｂに加え、コントローラ５４に春モード設定ボタンや秋モード設定ボタンを設け、冬季や夏季に加えて春季や秋季についても、操作者が、音の伝搬速度の補正温度を簡単に選択できるようにしてもよい。加えて、キーボード５１の他にコントローラ５４を設けずに、キーボード５１の任意のキーに各ボタン５４Ａ、５４Ｂの機能を持たせ、冬季補正温度及び夏季補正温度を選定可能にしてもよい。
【００６５】
さらに、上述した実施形態に限らず、検出しようとする故障音の周波数に合わせて、バンドパスフィルタ３０を通過させる周波数の帯域を適宜の範囲に変更することにより、該バンドパスフィルタ３０によって除去される音波信号の周波数を、２００Ｈｚを下回る値以外に設定してもよい。これにより、上述した水平角度θの算出に不要な周波数の音波信号をノイズとしてカットすることができ、該不要な周波数の音波信号が水平角度θの算出に誤って反映されて、音源の位置Ｐ１を特定する精度が低下することを防ぐことができる。加えて、表示領域７１Ｂに表示される水平角度θは、１２０°に限らず、ＣＣＤカメラ１７の水平画角に対応させて適宜の値（例えば１３０°）に設定してもよい。
【００６６】
さらに加えて、上述した各実施形態とは異なり、図１０に示すように、各支持部材１５Ａ〜１５Ｃにキャスター１９を取り付けた上で、操作者が、測定ユニット１０を押することによりキャスター１９を回転させて、各マイクロフォンＭ１、Ｍ２を音源に追従させて大幅にあるいは小幅に移動可能としてもよい。
このような場合には、各マイクロフォンＭ１、Ｍ２を音源に追従させて移動させる最中においては、音源に対して各マイクロフォンＭ１、Ｍ２が設置される位置が様々に変化することで、各マイクロフォンＭ１、Ｍ２が、上記の水平角度θを算出するために用いる異なる種類（例えば、異なる周波数）の音波信号を連続して取得し易くすることができる。
これにより、各マイクロフォンＭ１、Ｍ２によって、可能な限り、演算処理部５２が、音源位置特定処理（Ｓ５）によって、水平角度θを算出するために用いる音波信号を多く取得することができる。よって、多くの音波信号を用いれば、実環境に即した状態を、リアルタイムで水平角度θの算出に反映させることができることに伴って、音源の位置Ｐ１を特定する精度を向上させることができる。なお、キャスター１９は、本発明の移動手段の一例である。
また、多くの音波信号を用い、実環境に即した状態を、リアルタイムで水平角度θの算出に反映させた上に、上述した実施形態と同様に、演算処理部５２が、音源位置特定処理（Ｓ５）において、水平角度θを連続して算出する間隔を、例えば１０回／秒の間隔に制限してもよい。これによれば、多くの音波信号を用いた場合であっても、演算処理部５２が水平角度θを算出するために要する時間を、該水平角度θを連続して算出する間隔を制限することに合わせて短縮できるという利点も有する。
【００６７】
加えて、上述した各実施形態とは異なり、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とを１チップ化したＭＰＵ（Mｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を用いると共に、ＭＰＵを搭載したケースに小型のカメラ及び一対のマイクロフォンを内蔵又は外付けすることにより、画像表示装置を小型化して携帯可能なものとしてもよい。
【００６８】
また、予め１つのカメラ及び１つのマイクロフォンを備えて携帯可能なゲーム装置に、他の１つのマイクロフォンを外付けすると共に各実施形態における処理を実行可能なプログラムを記憶させることにより、各実施形態の画像表示装置と同様の機能を持たせてもよい。さらに、各実施形態の画像表示装置を、機器の故障音に限らず、昆虫の鳴き声や動物の鳴き声等が発せられる位置を識別するために用いてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１・・画像表示装置、１７・・ＣＣＤカメラ、１９・・キャスター、３０・・バンドパスフィルタ、５１・・キーボード、５２・・演算処理部、５４Ａ・・冬モード設定ボタン、５４Ｂ・・夏モード設定ボタン、７０・・ディスプレイ、７１・・表示領域、８０・・温度センサ、Ｌ・・２つのマイクロフォンの間の距離、Ｍ１、Ｍ２・・マイクロフォン、Ｘ・・表示領域の横寸法、Ｚ１〜Ｚ４・・円形画像
【図１】
2011035472.tif 000003
【図２】
2011035472.tif 000004
【図３】
2011035472.tif 000005
【図４】
2011035472.tif 000006
【図５】
2011035472.tif 000007
【図６】
2011035472.tif 000008
【図７】
2011035472.tif 000009
【図８】
2011035472.tif 000010
【図９】
2011035472.tif 000011
【図１０】
2011035472.tif 000012