(57)【要約】【課題】  鋭い指向性を有する周波数帯毎の音を安価なハードウェアで取得できるシステムを実現する。【解決手段】  実施形態によれば、対象物より発せられる音を収集するためのシステムは、第１マイクと、前記第１マイクと第１距離離れた第２マイクと、前記第２マイクと第２距離離れ、かつ、前記第１マイクと第３距離離れた第３マイクとを備える。前記第１及び第２マイクを用いた第１周波数帯の集音の指向性が第１方向であり、前記第２及び第３マイクを用いた第２周波数帯の集音の指向性が第２方向であり、前記第１及び第３マイクを用いた第３周波数帯の集音の指向性が第３方向である。前記対象物の位置が、前記第１及び第２マイクから前記第１方向の方向であって、前記第２及び第３マイクから前記第２方向の方向であって、前記第１及び第３マイクから前記第３方向の方向となるように、前記第１乃至第３マイクと前記対象物の位置関係が定められる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物より発せられる音を収集するためのシステムであって、
第１マイクと、
前記第１マイクと第１距離離れた第２マイクと、
前記第２マイクと第２距離離れ、かつ、前記第１マイクと第３距離離れた第３マイクとを備え、
前記第１マイクと前記第２マイクとを用いた第１周波数帯の集音の指向性が第１方向であり、
前記第２マイクと前記第３マイクとを用いた第２周波数帯の集音の指向性が第２方向であり、
前記第１マイクと前記第３マイクとを用いた第３周波数帯の集音の指向性が第３方向であり、
前記対象物の位置が、
前記第１マイクと前記第２マイクから前記第１方向の方向であって、
前記第２マイクと前記第３マイクから前記第２方向の方向であって、
前記第１マイクと前記第３マイクから前記第３方向の方向となるように、
前記第１マイクと前記第２マイクと前記第３マイクと前記対象物の位置関係が定められ、
前記第２距離は、前記第１距離よりも大きく、
前記第３距離は、前記第２距離よりも大きく、
前記第２周波数帯は、前記第１周波数帯よりも低く
前記第３周波数帯は、前記第２周波数帯よりも低い、システム。
【請求項２】
対象物より発せられる音を収集するためのシステムであって、
第１マイクと、
前記第１マイクと第１距離離れた第２マイクと、
前記第２マイクと第２距離離れ、かつ、前記第１マイクと第３距離離れた第３マイクとを備え、
前記第１マイクと前記第２マイクとを用いた第１周波数帯の集音の指向性と、前記第２マイクと前記第３マイクとを用いた第２周波数帯の集音の指向性と、前記第１マイクと前記第３マイクとを用いた第３周波数帯の集音の指向性とが実質的に同じ第１方向であり、
前記第２距離は、前記第１距離よりも大きく、
前記第３距離は、前記第２距離よりも大きく、
前記第２周波数帯は、前記第１周波数帯よりも低く
前記第３周波数帯は、前記第２周波数帯よりも低い、システム。
【請求項３】
前記第１周波数帯と、前記第２周波数帯と、前記第３周波数帯の少なくとも１つの集音結果を用いて、前記対象物の異常を検知する検知手段をさらに具備する請求項１又は請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記検知手段は、前記第１乃至第３周波数帯のうちのいずれか１つの集音結果を用いて、前記対象物の異常が検知された場合は、前記対象物の第１種別の異常と検知し、
前記第１乃至第３周波数帯のうちの前記いずれか１つとは異なる１つの集音結果を用いて、前記対象物の異常が検知された場合は、前記対象物の前記第１種別とは異なる第２種別の異常と検知する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記検知手段は、
前記第１乃至第３周波数帯のうち最初に前記第１周波数帯により異常が検知された後、前記第２又は第３周波数帯の異常検知がなされた場合に、前記対象物の第３種別の異常と検知し、
前記第１乃至第３周波数帯のうち最初に前記第２又は第３周波数帯により異常が検知された場合に、前記対象物の前記第３種別とは異なる第４種別の異常と検知する請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１乃至第４種別の少なくとも１つは、故障の予兆、故障状態、及び余寿命の長さの違いのいずれか一つを示す請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記第１乃至第４種別の異常の少なくとも１つは、前記対象物の第１部材の故障、前記対象物の第２部材の故障、前記第１部材の故障原因、及び前記第１部材の故障原因の違いのいずれか一つを示す請求項５記載のシステム。
【請求項８】
前記第１乃至第３マイクの内の少なくとも二つのマイクを、高周波数帯のモード又は低周波数帯のモードに設定する設定手段をさらに具備する請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１マイクにより収集された音と、前記第２マイクにより収集された音と、前記第３マイクにより収集された音と、前記第１周波数帯の集音結果と、前記第２周波数帯の集音結果と、前記第３周波数帯の集音結果とのうちの、少なくともいずれか一つを記憶する録音手段をさらに具備する請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１乃至第３マイクのうちの少なくとも一つにより収集された音のパワーと、前記第１乃至第３周波数帯のうちの一つの集音結果についての特定の周波数帯のパワーとスペクトルとのうち、少なくともいずれか一つを画面に表示する表示手段をさらに具備する請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
第１マイクと、前記第１マイクと第１距離離れた第２マイクと、前記第２マイクと第２距離離れ、かつ、前記第１マイクと第３距離離れた第３マイクとを用いる方法であって、
前記第１マイクと前記第２マイクとを用いた第１周波数帯の集音の指向性を第１方向とし、
前記第２マイクと前記第３マイクとを用いた第２周波数帯の集音の指向性を第２方向とし、
前記第１マイクと前記第３マイクとを用いた第３周波数帯の集音の指向性を第３方向とし、
音を発する対象物の位置を、
前記第１マイクと前記第２マイクから前記第１方向の方向であって、
前記第２マイクと前記第３マイクから前記第２方向の方向であって、
前記第１マイクと前記第３マイクから前記第３方向の方向となるように、
前記第１マイクと前記第２マイクと前記第３マイクと前記対象物の位置関係が定めるものであって、
前記第２距離は、前記第１距離よりも大きく、
前記第３距離は、前記第２距離よりも大きく、
前記第２周波数帯は、前記第１周波数帯よりも低く
前記第３周波数帯は、前記第２周波数帯よりも低く、
前記第１マイクと前記第２マイクと前記第３マイクのうちの少なくとも二つを用いて前記対象物の音を検知する、方法。
【請求項１２】
第１マイクと、前記第１マイクと第１距離離れた第２マイクと、前記第２マイクと第２距離離れ、かつ、前記第１マイクと第３距離離れた第３マイクと用いる方法であって、
前記第１マイクと前記第２マイクとを用いた第１周波数帯の集音の指向性と、前記第２マイクと前記第３マイクとを用いた第２周波数帯の集音の指向性と、前記第１マイクと前記第３マイクとを用いた第３周波数帯の集音の指向性とを、実質的に同じ第１方向とし、
前記第２距離は、前記第１距離よりも大きく、
前記第３距離は、前記第２距離よりも大きく、
前記第２周波数帯は、前記第１周波数帯よりも低く
前記第３周波数帯は、前記第２周波数帯よりも低く、
前記第１マイクと前記第２マイクと前記第３マイクのうちの少なくとも二つを用いて前記対象物の音を検知する、方法。
【請求項１３】
前記第１周波数帯と、前記第２周波数帯と、前記第３周波数帯の少なくとも１つの集音結果を用いて、前記対象物の異常を検知することをさらに含む請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１乃至第３周波数帯のうちのいずれか１つの集音結果を用いて、前記対象物の異常が検知された場合は、前記対象物の第１種別の異常と検知し、
前記第１乃至第３周波数帯のうちの前記いずれか１つとは異なる１つの集音結果を用いて、前記対象物の異常が検知された場合は、前記対象物の前記第１種別とは異なる第２種別の異常と検知することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１乃至第３周波数帯のうち最初に前記第１周波数帯により異常が検知された後、前記第２又は第３周波数帯の異常検知がなされた場合に、前記対象物の第３種別の異常と検知し、
前記第１乃至第３周波数帯のうち最初に前記第２又は第３周波数帯により異常が検知された場合に、前記対象物の前記第３種別とは異なる第４種別の異常と検知することをさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
第１マイクと、前記第１マイクと第１距離離れた第２マイクと、前記第２マイクと第２距離離れ、かつ、前記第１マイクと第３距離離れた第３マイクとを用いて、対象物より発せられる音を収集するためのシステムであって、
前記第１マイクと前記第２マイクとを用いた第１周波数帯の集音の指向性が第１方向であり、
前記第２マイクと前記第３マイクとを用いた第２周波数帯の集音の指向性が第２方向であり、
前記第１マイクと前記第３マイクとを用いた第３周波数帯の集音の指向性が第３方向であり、
前記対象物の位置が、
前記第１マイクと前記第２マイクから前記第１方向の方向であって、
前記第２マイクと前記第３マイクから前記第２方向の方向であって、
前記第１マイクと前記第３マイクから前記第３方向の方向となるように、
前記第１マイクと前記第２マイクと前記第３マイクと前記対象物の位置関係が定められ、
前記第２距離は、前記第１距離よりも大きく、
前記第３距離は、前記第２距離よりも大きく、
前記第２周波数帯は、前記第１周波数帯よりも低く
前記第３周波数帯は、前記第２周波数帯よりも低い、システム。
【請求項１７】
第１マイクと、前記第１マイクと第１距離離れた第２マイクと、前記第２マイクと第２距離離れ、かつ、前記第１マイクと第３距離離れた第３マイクとを用いて、対象物より発せられる音を収集するためのシステムであって、
前記第１マイクと前記第２マイクとを用いた第１周波数帯の集音の指向性と、前記第２マイクと前記第３マイクとを用いた第２周波数帯の集音の指向性と、前記第１マイクと前記第３マイクとを用いた第３周波数帯の集音の指向性とが実質的に同じ第１方向であり、
前記第２距離は、前記第１距離よりも大きく、
前記第３距離は、前記第２距離よりも大きく、
前記第２周波数帯は、前記第１周波数帯よりも低く
前記第３周波数帯は、前記第２周波数帯よりも低い、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、音声処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機器の稼動音を採取して、早期に異常検知をしたり、劣化検知をしたりする装置やサービスのニーズがある。マイクを用いて稼動音を録音することで、例えば、振動センサを用いた場合よりも早期に異常を検知できる可能性がある。また、マイクであるので、センサを対象機器に接触させる必要がなく、非接触で稼動音をセンシングすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５４３０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マイクで収集される音には、周囲環境における雑音も含まれることがある。そのため、収集された音に対して、稼働音（目的音）への鋭い指向性を持つビームフォーミング処理を施すことにより、方向性雑音を抑圧する必要がある。一般に、ビームフォーミング処理が鋭い指向性（例えば、０度を中心に±１０度など）を持つためには、マイク数を多くするほどよい。
【０００５】
しかしながら、稼働音の収集のための装置を安価にすることが求められており、マイク数を少なくすることが望まれる。そのため、鋭い指向性を有する周波数帯毎の音を安価なハードウェアで取得できる新たな機能の実現が必要とされる。
【０００６】
本発明の一形態は、鋭い指向性を有する周波数帯毎の音を安価なハードウェアで取得できるシステム及び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】
【０００７】
実施形態によれば、システムは、対象物より発せられる音を収集するためのシステムであって、第１マイクと、前記第１マイクと第１距離離れた第２マイクと、前記第２マイクと第２距離離れ、かつ、前記第１マイクと第３距離離れた第３マイクとを備える。前記第１マイクと前記第２マイクとを用いた第１周波数帯の集音の指向性が第１方向である。前記第２マイクと前記第３マイクとを用いた第２周波数帯の集音の指向性が第２方向である。前記第１マイクと前記第３マイクとを用いた第３周波数帯の集音の指向性が第３方向である。前記対象物の位置が、前記第１マイクと前記第２マイクから前記第１方向の方向であって、前記第２マイクと前記第３マイクから前記第２方向の方向であって、前記第１マイクと前記第３マイクから前記第３方向の方向となるように、前記第１マイクと前記第２マイクと前記第３マイクと前記対象物の位置関係が定められる。前記第２距離は、前記第１距離よりも大きい。前記第３距離は、前記第２距離よりも大きい。前記第２周波数帯は、前記第１周波数帯よりも低い。前記第３周波数帯は、前記第２周波数帯よりも低い。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係るシステムの外観を示す斜視図。
【図２】同実施形態のシステムの筐体内の構造を示す断面図。
【図３】同実施形態のシステムの構成を示すブロック図
【図４】同実施形態のシステムの機能構成を示すブロック図。
【図５】同実施形態のシステムが、対象機器の異常を検知するためのモードを示すモード情報の一構成例を示す図。
【図６】同実施形態のシステムが、一つの周波数帯域の音声データを用いて、一つの種別の異常を判定する例を説明するための図。
【図７】同実施形態のシステムが第１モードである場合に取得される音声信号の指向性の例を示す図。
【図８】同実施形態のシステムが第３モードである場合に取得される音声信号の指向性の例を示す図。
【図９】同実施形態のシステムが第３モードである場合に取得される音声信号の指向性の別の例を示す図。
【図１０】同実施形態のシステムによる異常検知に用いられる機械学習及び識別の例を説明するための図。
【図１１】同実施形態のシステムによる異常検知に用いられる機械学習及び識別の別の例を説明するための図。
【図１２】同実施形態のシステムによって実行される異常検知処理の手順の例を示すフローチャート。
【図１３】同実施形態のシステムが、複数の周波数帯域の音声データを用いて、一つの種別の異常を判定する例を説明するための図。
【図１４】同実施形態のシステムによって実行される異常検知処理の手順の別の例を示すフローチャート。
【図１５】第２実施形態のシステムの機能構成を示すブロック図。
【図１６】同実施形態のシステムで用いられるマイクで切り替え可能な二つのモードを説明するための図。
【図１７】同実施形態のシステムが、対象機器の異常を検知するためのモードを説明するための図。
【図１８】同実施形態のシステムによって実行される異常検知処理の手順の例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１実施形態）  
図１は、第１実施形態に係るシステムの外観を示す斜視図である。このシステムは、対象物より発せられる音を収集するために、少なくとも三つのマイクを備え、それらマイクにより収集された音を処理する機能を有する。システムが音を収集する対象は、例えば、産業ロボット、工作機械、無停電電源装置のような種々の産業機器である。
【００１１】
システムは、例えば、ＩｏＴエッジデバイスとして用いられる各種の電子機器として実現され得る。この電子機器は、例えば、携帯電話機やスマートフォン、ＰＤＡといった携帯情報端末、パーソナルコンピュータ、または各種電子機器に内蔵される組み込みシステムであってもよい。また、システムは、マイクを備え、音を収集する電子機器と、その音を処理する電子機器のように、本システムのための機能を備える複数の電子機器で構成されていてもよい。以下では、本システムが、電子機器１として実現される場合を例示する。
【００１２】
図１に示すように、電子機器１は薄い箱形の筐体１０を有している。筐体１０は基板（ボード）１１を内蔵する。基板１１上には、音声を取得し処理するための各種の部品と、それら部品間の配線とが設けられている。この部品には、少なくとも三つのマイク２１，２２，２３が含まれている。
【００１３】
筐体１０の前面には、マイク２１，２２，２３と同数である、少なくとも三つの開口部１２，１３，１４が設けられている。これら開口部１２，１３，１４の後方に当たる基板１１上の位置に、マイク２１，２２，２３がそれぞれ配置されている。図１には、マイク２１，２２，２３が一列に並べられる例を示しているが、これらマイク２１，２２，２３は三角形を形成するように並べられていてもよい。また、マイク及び開口部は、それぞれ四つ以上であってもよい。マイクが四つである場合、それらマイクは一列に並べられていてもよいし、「コ」の字型に並べられていてもよい。
【００１４】
図２は、電子機器１を側面から見た場合の筐体１０内の構造を示す断面図である。上述したように、開口部１２，１３，１４の後方に当たる基板１１上の位置には、それぞれマイク２１，２２，２３が配置されている。これらマイク２１，２２，２３は、例えば、基板１１の前面に配置されている。マイク２１，２２，２３は、基板１１に組み込まれていてもよいし（ビルトイン）、導線を介して基板１１と接続されていてもよい。また、マイク２１，２２，２３の位置は、ユーザによって移動可能であってもよい。電子機器１は、例えば、音源である対象機器５の正面に配置され、対象機器５が発した音は開口部１２，１３，１４を通過し、各マイク２１，２２，２３によって集音される。
【００１５】
また、第２マイク２２は、第１マイク２１から第１距離だけ離れている。第３マイク２３は、第２マイク２２から第２距離だけ離れ、且つ第１マイクから第３距離だけ離れている。第１距離と第２距離と第３距離とは、それぞれ相違する。例えば、第２距離は第１距離よりも大きく、第３距離は第２距離よりも大きい。図２に示す例のように、マイク２１，２２，２３が一列に並べられている場合には、第１距離（＝Ｘ、例えば１ｃｍ）と第２距離（＝Ｙ、例えば２ｃｍ）との和が第３距離（＝Ｘ＋Ｙ、例えば３ｃｍ）となる。
【００１６】
マイク間の距離と周波数帯毎の集音の指向性とには密接な関連性がある。第１マイク２１と第２マイク２２とを用いた第１周波数帯の集音の指向性は第１方向である。第２マイク２２と第３マイク２３とを用いた第２周波数帯の集音の指向性は第２方向である。また、第１マイク２１と第３マイク２３とを用いた第３周波数帯の集音の指向性は第３方向である。そして、第１マイク２１と第２マイク２２と第３マイク２３と対象機器５の位置関係は、対象機器５の位置が、第１マイク２１と第２マイク２２から第１方向の方向であって、第２マイク２２と第３マイク２３から第２方向の方向であって、第１マイク２１と第３マイク２３から第３方向の方向となるように、定められる。第１周波数帯と第２周波数帯と第３周波数帯とは、それぞれ相違する。例えば、第２周波数帯は第１周波数帯よりも低く、第３周波数帯は第２周波数帯よりも低い。
【００１７】
なお、第１方向と第２方向と第３方向とは実質的に同一であってもよい。例えば、対象機器５と全てのマイク２１，２２，２３とが一つの直線上に一列に並んでいる場合には、第１方向と第２方向と第３方向とは実質的に同一になる。したがって、第１マイク２１と第２マイク２２とを用いた第１周波数帯の集音の指向性と、第２マイク２２と第３マイク２３とを用いた第２周波数帯の集音の指向性と、第１マイク２１と第３マイク２３とを用いた第３周波数帯の集音の指向性とが、実質的に同じ第１方向であってもよい。つまり、第１マイク２１と第２マイク２２と第３マイク２３と対象機器５の位置関係は、対象機器５の位置が、第１マイク２１と第２マイク２２と第３マイク２３とから実質的に同じ第１方向の方向となっている。
【００１８】
基板１１の背面には、ＣＰＵのようなプロセッサが配置されるプロセッサ部１５と、各種のメモリが配置されるメモリ部１６とが設けられている。基板１１には、これらに限らず、様々な部品（例えば、通信や表示のための部品）や配線が配置され得る。
【００１９】
産業機器等の種々の対象機器５の稼働音を録音して、劣化等の異常を検知するためには、対象機器５に応じた様々な周波数帯域の音が取得されることが望まれる。例えば、回転機構を有する機器では、ベアリングが摩耗すると、非可聴の高周波数帯域に劣化の兆候が現れて、徐々に低い周波数帯域にも劣化の兆候が現れた後、機器の振動が生じる。したがって、マイクを用いて稼働音を取得することで、例えば、振動センサを用いた場合よりも、機器の異常を早期に検知できる可能性がある。
【００２０】
そのため、電子機器１は、ある一つの対象機器５の異常を検知するために、例えば、２０〜４０ｋＨｚ、４０〜６０ｋＨｚ、及び８０〜１００ｋＨｚのような複数の周波数帯域の音を取得する。このような電子機器１を安価に作成するためには、電子機器１が、種々の対象機器５に対して汎用なハードウェア及びソフトウェアを有することが望ましい。例えば、使用するソフトウェアに含まれる、二つのマイクでそれぞれ集音された音を用いたビームフォーミング処理を、前述の三つの周波数帯域においてそれぞれ鋭い指向性を有する音を得るためのビームフォーミング処理とするには、マイク間隔が異なるマイク対を三組用意する必要があり、したがってマイクが六個必要になり高価になるという課題がある。
【００２１】
本実施形態では、上述したように、三個のマイク２１，２２，２３を用いて、マイク間距離及び周波数特性が異なる三つのパターンを構成することができる。したがって、鋭い指向性を有する周波数帯毎の音を安価なハードウェアで取得することができる。なお、電子機器１に三個のマイクが設けられる場合、ビームフォーミング処理に用いられる音を取得するためのマイクの組のバリエーションには、二個のマイクペアで取得される音を用いる三つのパターンだけでなく、一個のマイクで取得される音を用いる三つのパターンと、三個のマイクのセットを用いる一つのパターンも含まれ得る。また、電子機器１に四個のマイクが設けられる場合には、ビームフォーミング処理に用いられる音を取得するためのマイクの組のバリエーションには、一個のマイクで取得される音を用いる三つのパターンと、二個のマイクペアで取得される音を用いる六つのパターンと、三個のマイクのセットを用いる四つのパターンと、四個のマイクのセットを用いる一つのパターンとが含まれ得る。
【００２２】
したがって、電子機器１に設けられる三個以上であるＮ個のマイクを用いて取得された音を用いて、ターゲット周波数を選択するようにビームフォーミング処理を行うことにより、Ｎ種類以上の指向性パターン（Ｎ個以上のターゲット周波数）の音を取得できる。ターゲット周波数は、例えば、低周波数帯域と高周波数帯域の二種類、あるいは低周波数帯域と中周波数帯域と高周波数帯域の三種類である。電子機器１は、取得された音を用いて、対象機器５の異常を検知できる。
【００２３】
図３は、電子機器１のシステム構成の例を示す。この電子機器１は、ＣＰＵ１０１、主メモリ１０２、不揮発性メモリ１０３、オーディオコントローラ１０４、ディスプレイコントローラ１０５、通信インターフェース１０６等を備える。
【００２４】
ＣＰＵ１０１は、電子機器１内の様々なコンポーネントの動作を制御する。ＣＰＵ１０１は、ストレージデバイスである不揮発性メモリ１０３から主メモリ１０２にロードされる様々なプログラムを実行する。これらプログラムには、オペレーティングシステム（ＯＳ）１０２Ａ、及び様々なアプリケーションプログラムが含まれている。アプリケーションプログラムには、異常検知プログラム１０２Ｂが含まれている。この異常検知プログラム１０２Ｂは、対象機器５が発する音を収集するための命令群、音に基づいて対象機器５の異常を検知するための命令群、録音のための命令群、収集された音や検知された異常に関する情報を出力するための命令群、等を含む。
【００２５】
オーディオコントローラ１０４は各マイク２１，２２，２３を制御する。オーディオコントローラ１０４は、例えば、各マイク２１，２２，２３のオン又はオフ、あるいは各マイク２１，２２，２３から音声信号を取得するか否かを制御する。また、各マイク２１，２２，２３が、集音特性が異なる複数のモードを有している場合には、使用されるモードを切り替えることもできる。この複数のモードは、例えば、低い周波数を中心（極）とする低周波数帯域の集音に適した低周波数モードと、高い周波数を中心とする高周波数帯域の集音に適した高周波数モードとを含む。
【００２６】
ディスプレイコントローラ１０５はディスプレイ１０５Ａを制御する。このディスプレイコントローラ１０５によって生成される表示信号はディスプレイ１０５Ａに送られる。ディスプレイ１０５Ａは、表示信号に基づいて画面イメージを表示する。ディスプレイ１０５Ａは、電子機器１に内蔵されていてもよいし、各種のインターフェースを介して電子機器１に接続された外部ディスプレイであってもよい。
【００２７】
通信インターフェース１０６は、有線又は無線通信を実行するように構成されたデバイスである。通信インターフェース１０６は、信号を送信する送信部と信号を受信する受信部とを含む。通信インターフェース１０６を介したデータ伝送により、対象機器５から収集された音に関する情報や対象機器５の異常等を管理者が利用する端末等に通知することができる。
【００２８】
図４を参照して、異常検知プログラム１０２Ｂの機能構成について説明する。異常検知プログラム１０２Ｂは、ビームフォーミング（ＢＦ）制御部３１、ビームフォーミング処理部３２、録音部３３、算出部３４、表示制御部３５、及び異常検知部３６を備える。
【００２９】
ビームフォーミング制御部３１は、検知しようとする異常の種別に応じたビームフォーミング処理が行われるように、ビームフォーミング処理部３２を制御する。ビームフォーミング制御部３１は、異常の種別に応じて、動作させるマイクと、ビームフォーミング処理部３２で使用されるチャネル（周波数帯域）を切り替える。
【００３０】
より具体的には、ビームフォーミング制御部３１は、異常の種別に応じて、例えば、マイク２１，２２，２３の内、使用されるマイクを選択するために、各マイク２１，２２，２３のオン又はオフを制御する。なお、ビームフォーミング制御部３１は、各マイク２１，２２，２３による集音で得られる音声データの内、ビームフォーミング処理部３２で使用される音声データを選択するようにしてもよい。
【００３１】
ビームフォーミング制御部３１は、異常の種別に応じて、ビームフォーミング処理部３２によるビームフォーミング処理のターゲット周波数（周波数帯域）を制御する。ビームフォーミング制御部３１は、異常の種別に応じて、ターゲット周波数を、例えば、低周波数帯域と中周波数帯域と高周波数帯域のいずれか一つに設定する。
【００３２】
対象機器５に生じる異常は、一般に、異常の種類や異常が生じている部位のような異常の種別に応じて、異なる周波数特性を有する。このことから、電子機器１は、例えば、ある周波数帯域の音声データを用いて第１種別の異常を検知でき、また別の周波数帯域の音声データを用いて、第１種別の異常とは異なる第２種別の異常を検知できる。つまり、複数の周波数帯域の音声データを、異常の検知に関する異なる用途にそれぞれ利用することができる。
【００３３】
図５は、対象機器５の異常を検知するために電子機器１に設定されるモードに関するモード情報の一構成例を示す。ここでは、各モードにおいて、三つのマイク２１，２２，２３の内の二つのマイクを用いて、ある周波数帯域の音声が検知される場合について例示する。モード情報は、複数のモードに対応する複数のレコードを含む。各レコードは、例えば、第１マイク、第２マイク、第３マイク、マイク間距離、ターゲット周波数、及び用途を含む。
【００３４】
あるモードに対応するレコードにおいて、「第１マイク」は、そのモードにおいて、第１マイク２１がオン状態に設定されるか、それともオフ状態に設定されるかを示す。「第１マイク」がオン状態を示す場合、第１マイク２１は、集音可能であり、したがって、第１マイク２１による集音で得られた音声信号（音声データ）が利用できるように設定される。また、「第１マイク」がオフ状態を示す場合、第１マイク２１は、集音不能であるか、あるいは第１マイク２１による集音で得られた音声信号（音声データ）が利用できないように設定され得る。同様に、「第２マイク」は、そのモードにおいて、第２マイク２２のオン状態に設定されるか、それともオフ状態に設定されるかを示す。また、「第３マイク」は、そのモードにおいて、第３マイク２３がオン状態に設定されるか、それともオフ状態に設定されるかを示す。図５に示す例では、各モードにおいて、「第１マイク」、「第２マイク」、及び「第３マイク」の内のいずれか二つがオン状態に設定されている。
【００３５】
「マイク間距離」は、そのモードで使用されるマイク間の距離を示す。「マイク間距離」は、例えば、そのモードにおいてオン状態に設定された二つのマイク間の距離を示す。
【００３６】
「ターゲット周波数」は、そのモードにおいて、対象機器５の異常検知のために生成される音声データで示される音声信号の周波数帯域を示す。つまり、対象機器５の異常検知のために生成される音声データは、「ターゲット周波数」に示される周波数帯域の信号成分を含むように生成される。例えば、オン状態であるマイクにより取得された音声データに、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）をかけることにより、ターゲットとされる周波数帯域の信号成分を抽出することができる。なお、当該音声データは、対象機器５が存在する方向への指向性を有している。
【００３７】
「用途」は、そのモードの用途を示す。「用途」は、例えば、そのモードにより検知される異常の種別を示す。異常が検知された場合には、例えば、この「用途」に示される内容を管理者等に通知することができる。
【００３８】
ビームフォーミング制御部３１は、例えば、電子機器１をいずれか一つのモードに設定し、そのモードに対応するモード情報のレコードに従って、上述したようにビームフォーミング処理部３２を制御し得る。
【００３９】
ビームフォーミング処理部３２は、ビームフォーミング制御部３１による制御の下、二つ以上のマイクで得られた二つ以上の音声データを用いてビームフォーミング処理を行う。より具体的には、まず、ビームフォーミング処理部３２は、各音声データにバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）をかけることにより、ターゲットの周波数帯域の音声データを抽出する。そして、ビームフォーミング処理部３２は、抽出された音声データを用いて、対象機器５が存在する方向への指向性を有する音声データを生成する。
【００４０】
なお、ビームフォーミング処理部３２は、二つ以上のマイクで得られた二つ以上の音声データを用いて、対象機器５が存在する方向への指向性を有する音声データを生成した後に、その生成された音声データに上述のバンドパスフィルタをかけることにより、ターゲットの周波数帯域の音声データを抽出してもよい。
【００４１】
このような構成により、ビームフォーミング処理部３２は、対象機器５が存在する方向への指向性を有する、ターゲットの周波数帯域の音声データを取得することができる。
【００４２】
録音部３３は、取得された音声データを、波形データを含むファイル（例えば、ＷＡＶ形式のファイル）として、不揮発性メモリ１０３等の記憶媒体に格納することができる。なお、録音部３３は、各マイク２１，２２，２３による集音で得られた音声データをそのまま、波形データを含むファイルとして記憶媒体に格納してもよい。録音部３３は、例えば、第１マイク２１により収集された音と、第２マイク２２により収集された音と、第３マイク２３により収集された音と、高周波数帯の集音結果と、中周波数帯の集音結果と、低周波数帯の集音結果とのうちの、少なくともいずれか一つを記憶媒体に記憶させることができる。
【００４３】
算出部３４は、ビームフォーミング処理部３２により取得された音声データ、又は各マイク２１，２２，２３による集音で得られた音声データを解析することにより、音声データに関する各種のパラメータを算出する。このパラメータには、例えば、第１マイク２１、第２マイク２２、及び第３マイク２３のうちの少なくとも一つにより収集された音のパワーと、高周波数帯、中周波数帯、及び低周波数帯のうちの一つの集音結果についての特定の周波数帯のパワーとスペクトルとが含まれる。より具体的には、パラメータには、少なくとも一つのマイク２１，２２，２３により収集された全周波数帯域での音のパワー、ユーザが指定した特定の周波数帯域（ターゲット周波数）の音のパワー、短時間の周波数スペクトル等が含まれる。算出部３４は、パワーとして、例えば、音声データに含まれる、ある区間の信号の振幅の二乗の累積和のような、振幅に基づく値を算出する。また、算出部３４は、ビームフォーミング処理部３２により取得された音声データに含まれる、ある区間の信号にフーリエ変換（例えば、ＦＦＴ）を施すことにより、周波数スペクトルを算出する。
【００４４】
表示制御部３５は、算出部３４により算出されたパラメータの内、少なくともいずれか一つを、ディスプレイコントローラ１０５を介して、ディスプレイ１０５Ａの画面に表示する。パラメータは、例えば、数値、メータ、グラフ等の様々な表示形態で、リアルタイムで画面に表示される。例えば、パラメータの内、音のパワーが表示されることにより、対象機器５のセンシングが行われていることや対象機器５が動作していることをユーザに通知できる。また、周波数スペクトルは、ビームフォーミング処理部３２により取得された音声データの周波数特性を示すので、その周波数スペクトルが表示されることにより、ターゲット周波数の信号がセンシングできていることをユーザに通知することができる。
【００４５】
異常検知部３６は、ビームフォーミング処理部３２により取得された音声データを用いて、対象機器５の異常を検知する。異常検知部３６は、例えば、事前に集音された、対象機器５の正常稼働時の音声データを学習することにより、ある音声データが、対象機器５の正常な稼働音を示しているか、それとも異常な稼働音を示しているかを識別する識別器を生成する。異常検知部３６は、この識別器を用いて、ビームフォーミング処理部３２により取得された音声データが、対象機器５の正常な稼働音を示しているか、それとも異常な稼働音を示しているかを識別することにより、対象機器５の異常を検知する。機械学習及び識別の例については、図１０及び図１１を参照して後述する。
【００４６】
また、異常検知部３６は、例えば、音声データをフーリエ変換することにより、パワースペクトルを取得し、第１期間における、音声データのパワースペクトルの変化に基づいて、対象機器５の異常を検知してもよい。異常検知部３６は、例えば、パワースペクトルの変化量や特定の周波数帯域の変化量が閾値以上である場合に、対象機器５に異常が発生していると判断する。
【００４７】
異常検知部３６は、検知された異常に関する情報をユーザに通知する。この情報は、検知された異常に応じて異なり、その異常の種別や、その異常への対処等を示す。また、この情報は、表示制御部３５によってディスプレイ１０５Ａの画面に表示されてもよいし、異常検知部３６によって、通信インターフェース１０６を介して管理者が使用するコンピュータ等に送信されてもよい。
【００４８】
図５には、三つの種別の異常を検知するために、第１モードと第２モードと第３モードとが規定される一例が示されている。ここでは、より低い周波数帯域で対象機器５の異常が検知されるほど、その異常が重大であるという特性を有する場合を例示している。
【００４９】
第１モードでは、ビームフォーミング制御部３１及びビームフォーミング処理部３２は、マイク間距離が３ｃｍである第１マイク２１と第３マイク２３とを用いて集音された音声データを用いて、対象機器５への指向性を有する６ｋＨｚから１２ｋＨｚの周波数帯域（低周波数帯域）の音声データを生成する。異常検知部３６は、生成された音声データを用いて対象機器５の異常の有無を判定する。そして、異常がある場合、故障状態の通知や部品交換の早急な実施が促される。
【００５０】
第２モードでは、ビームフォーミング制御部３１及びビームフォーミング処理部３２は、マイク間距離が２ｃｍである第２マイク２２と第３マイク２３とを用いて集音された音声データを用いて、対象機器５への指向性を有する１２ｋＨｚから１８ｋＨｚの周波数帯域（中周波数帯域）の音声データを生成する。異常検知部３６は、生成された音声データを用いて対象機器５の異常の有無を判定する。そして、異常がある場合、故障検知の通知や部品手配が促される。
【００５１】
第３モードでは、ビームフォーミング制御部３１及びビームフォーミング処理部３２は、マイク間距離が１ｃｍである第１マイク２１と第２マイク２２とを用いて集音された音声データを用いて、対象機器５への指向性を有する１８ｋＨｚから２４ｋＨｚの周波数帯域（高周波数帯域）の音声データを生成する。異常検知部３６は、生成された音声データを用いて対象機器５の異常の有無を判定する。そして、異常がある場合、故障の予兆を早期に見つけたことになるので、故障予兆の通知や部品交換の予算化が促される。
【００５２】
このように、異常検知部３６は、低周波数帯域と中周波数帯域と高周波数帯域の少なくとも一つの集音結果を用いて、対象機器５の異常を検知する。異常検知部３６は、低周波数帯域と中周波数帯域と高周波数帯域の内のいずれか一つの集音結果を用いて、対象機器５の異常が検知された場合、対象機器５の第１種別の異常と検知する。また、異常検知部３６は、低周波数帯域と中周波数帯域と高周波数帯域の内の、上記のいずれか一つとは異なる別の一つの集音結果を用いて、対象機器５の異常が検知された場合、対象機器５の、第１種別とは異なる第２種別の異常と検知する。
【００５３】
上述した三つのモードは、例えば、ビームフォーミング制御部３１によって、高い周波数を対象とするモードから順に動的に切り替えられ、ある周波数帯域を対象とするモードで異常が検知された場合には、その周波数帯域よりも低い周波数帯域を対象とするモードに切り替えられる。つまり、高周波数帯域を対象とする第３モードで異常が検知された場合に、中周波数帯域を対象とする第２モードに切り替えられ、さらにこの第２モードで異常が検知された場合に、低周波数帯域を対象とする第１モードに切り替えられる。この場合、例えば、異常検知部３６は、第３モードで異常が検知されたことをビームフォーミング制御部３１に通知し、ビームフォーミング制御部３１は、この通知に応じて、ビームフォーミング処理部３２の動作を第２モードに切り替えるように制御する。また、異常検知部３６は、第２モードで異常が検知されたことをビームフォーミング制御部３１に通知し、ビームフォーミング制御部３１は、この通知に応じて、ビームフォーミング処理部３２の動作を第１モードに切り替えるように制御する。これにより、劣化の重症度が低いモードから順に異常検知の有無を判断することができる。
【００５４】
より具体的には、異常検知部３６は、低周波数帯域と中周波数帯域と高周波数帯域の内、最初に高周波数帯域の音声から異常が検知された後、中周波数帯域又は低周波数帯域の音声から異常が検知された場合、対象機器５の第３種別の異常と検知する。また、異常検知部３６は、低周波数帯域と中周波数帯域と高周波数帯域の内、最初に中周波数帯域又は低周波数帯域の音声から異常が検知された場合、対象機器５の、第３種別の異常とは異なる第４種別の異常と検知する。第１乃至第４種別の少なくとも一つは、例えば、故障の予兆、故障状態、及び余寿命の長さの違いのいずれか一つを示す。また、第１乃至第４種別の異常の少なくとも一つは、対象機器５に設けられる第１部材の故障、対象機器５に設けられる第２部材の故障、第１部材の故障原因、及び第１部材の故障原因の違いのいずれか一つを示していてもよい。
【００５５】
つまり、図６に示すように、一つのターゲット周波数帯域の音声データを用いて、一つの種別の異常を判別することができる。異常の種別は、例えば、劣化の重症度に応じた故障モードとして表される。図６に示す三つの故障モードは、目的音に対して鋭い指向性を持つことが望まれる点で共通しているが、ターゲットとする周波数帯域は異なる。そのため、マイク間距離を変えてビームフォーミング処理を変えることにより、ターゲットとする周波数帯域毎に鋭い指向性の音声データを取得することができる。このような音声データを用いることにより、より精度が高い異常検知を実現することができる。
【００５６】
次いで、図７は、第１モードで、ビームフォーミング制御部３１及びビームフォーミング処理部３２により取得される音声信号（音声データ）の指向性の例を示す。ここでは、マイク間距離が３ｃｍである第１マイク２１と第３マイク２３とを用いて得られた音声信号にビームフォーミング処理を施した場合の６ｋＨｚの音声信号の信号到来方向（角度）とゲインとの関係４１を示している。なお、ビームフォーミング処理には、例えば、遅延和アレー方式が用いられる。
【００５７】
図７に示すように、この音声信号は、目的音（目標信号）の到来方向である０度でゲインが最大となる鋭い指向性を有している、すなわち、０度に、特に感度の高い方向であるビーム（ローブ）を有している。目的音は、例えば、対象機器５の稼働音である。したがって、ビームフォーミング処理により、ビームが目的音方向にステアリングされ、音声信号に含まれる目的音を強調することができている。
【００５８】
このように、第１モードでは、６ｋＨｚを含む低周波数帯域で鋭い指向性を有する音声信号を取得することができる。
【００５９】
次いで、図８及び図９は、第３モードで、ビームフォーミング制御部３１及びビームフォーミング処理部３２により、取得される音声信号の指向性の例を示す。
【００６０】
まず、図８は、マイク間距離が１ｃｍである第１マイク２１と第２マイク２２とを用いて得られた音声信号にビームフォーミング処理を施した場合の１８ｋＨｚの音声信号の信号到来方向（角度）とゲインとの関係４２を示している。図８に示すように、この音声信号は、目的音の到来方向である０度でゲインが最大となる鋭い指向性を有している、つまり、０度に、特に感度の高い方向であるビームを有している。したがって、ビームフォーミング処理により、ビームが目的音方向にステアリングされ、音声信号に含まれる目的音を強調することができている。
【００６１】
次に、図９は、マイク間距離が１ｃｍである第１マイク２１と第２マイク２２とを用いて得られた音声信号にビームフォーミング処理を施した場合の２４ｋＨｚの音声信号の信号到来方向（角度）とゲインとの関係４３を示している。図９に示すように、この音声信号は、目的音の到来方向である０度でゲインが最大となる鋭い指向性を有している、つまり、０度に、特に感度の高い方向であるビームを有している。なお、９０度及び−９０度付近でもゲインが高くなっているが、０度方向の場合のゲインとは差があるので、音声信号に含まれる目的音を十分に強調できていると云える。
【００６２】
このように、第３モードでは、１８ｋＨｚ及び２４ｋＨｚを含む高周波数帯域で鋭い指向性を有する音声信号を取得することができる。
【００６３】
次いで、図１０は、異常検知部３６による異常検知に用いられる機械学習及び識別の例を示す。異常検知部３６は、事前に、対象機器５の正常時の音声データを用いて学習し、対象機器５の異常の有無を識別する識別器を生成する。異常検知部３６は、この学習により、例えば、正常時の音声データに含まれる一つ以上の特徴量を用いて、ある音声が正常音と判定されるべき識別境界面５１を決定する。
【００６４】
この識別境界面５１内に位置する特徴量５２を有する音声が対象機器５から取得された場合、異常検知部３６は対象機器５が正常であると判断する。識別境界面５１の外部に位置する特徴量５３を有する音声が対象機器５から取得された場合、異常検知部３６は対象機器５が異常であると判断する。異常検知部３６は、識別境界面５１からこの特徴量５３までの距離に基づいて、対象機器５の劣化度を推定することもできる。異常検知部３６は、例えば、距離が大きいほど、劣化度（異常の程度）が大きいと推定する。
【００６５】
また、図１１は、異常検知に用いられるオートエンコーダ（Ａｕｔｏ−Ｅｎｃｏｄｅｒ）の例を示す。異常検知部３６は、対象機器５の正常時の音声データを用いて、正常パターンを学習し、正常パターンを再現可能なネットワークが構成されたオートエンコーダ５５を生成する。オートエンコーダ５５は、例えば、入力層と中間層と出力層の三層構造であるネットワークを有している。正常な音声（正常パターン）５４が入力された場合、オートエンコーダ５５は、正常パターンを学習しているため、出力としてその正常な音声５６を再現することができる。一方、異常な音声（異常パターン）５７が入力された場合、オートエンコーダ５５は、異常パターンを学習していないため、出力としてその異常な音声５７を再現することができず、入力とは異なる音声５８を出力する。
【００６６】
このようなオートエンコーダ５５の特性を利用して、異常検知部３６は、入力された音声と出力された音声（すなわち、再現された音声）とのデータの類似度に基づき、対象機器５の異常の有無を判定する。異常検知部３６は、例えば、類似度が閾値以上である場合に、対象機器５が正常であると判断し、類似度が閾値未満である場合に、対象機器５が異常であると判断する。異常検知部３６は、類似度が低いほど、劣化度（異常の程度）が大きいと推定することもできる。
【００６７】
なお、図１０に示した識別器や図１１に示したオートエンコーダは、電子機器１とは別の機器（別のコンピュータ等）で生成されてもよい。電子機器１の異常検知部３６に、その別の機器で生成された識別器やオートエンコーダの機能（命令群）を組み込むことにより、異常検知部３６は、対象機器５の音声から異常の有無を判定することができる。
【００６８】
次いで、図１２のフローチャートを参照して、電子機器１によって実行される異常検知処理の手順の例を説明する。この異常検知処理は、例えば、電子機器１のＣＰＵ１０１が異常検知プログラム１０２Ｂに含まれる命令群を実行することにより実現される。
【００６９】
まず、高周波数帯域の音声を用いて対象機器５の異常を検知するための第３モードにおいて、ＣＰＵ１０１は、第１マイク２１を用いた集音により第１音声データを取得すると共に、第２マイク２２を用いた集音により第２音声データを取得する（ステップＳ１０１）。ＣＰＵ１０１は、これら第１音声データと第２音声データとを用いて、対象機器５が存在する方向への指向性を有する高周波数帯域の音声データを生成する（ステップＳ１０２）。ＣＰＵ１０１は、例えば、第１音声データと第２音声データとを用いたビームフォーミング処理により、対象機器５が存在する方向への指向性を有する高周波数帯域の音声データを生成する。
【００７０】
ＣＰＵ１０１は、取得された高周波数帯域の音声データを用いて、対象機器５の異常の有無を判定する（ステップＳ１０３）。ＣＰＵ１０１は、例えば、対象機器５の正常稼働時の高周波数帯域の音声データを用いた機械学習により生成された、異常の有無を識別する識別器を利用する。ＣＰＵ１０１は、この識別器を用いることにより、取得された高周波数帯域の音声データを用いて、対象機器５の異常の有無を判定する。異常がない場合（ステップＳ１０３のＮＯ）、ＣＰＵ１０１は処理を終了する。
【００７１】
異常がある場合（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、故障予兆や部品交換の予算化を通知する（ステップＳ１０４）。なお、ＣＰＵ１０１は、高周波数帯域で異常が検知されたことを通知してもよい。ＣＰＵ１０１は、ディスプレイ１０５Ａの画面上への表示や、通信インターフェース１０６を介した管理者が利用する端末への情報の送信により、この通知を実現し得る。
【００７２】
そして、ＣＰＵ１０１は、中周波数帯域の音声を用いて対象機器５の異常を検知するための第２モードに移行し、第２マイク２２を用いた集音により第３音声データを取得すると共に、第３マイク２３を用いた集音により第４音声データを取得する（ステップＳ１０５）。ＣＰＵ１０１は、これら第３音声データと第４音声データとを用いて、対象機器５が存在する方向への指向性を有する中周波数帯域の音声データを生成する（ステップＳ１０６）。ＣＰＵ１０１は、例えば、第３音声データと第４音声データとを用いたビームフォーミング処理により、対象機器５が存在する方向への指向性を有する中周波数帯域の音声データを生成する。
【００７３】
ＣＰＵ１０１は、取得された中周波数帯域の音声データを用いて、対象機器５の異常の有無を判定する（ステップＳ１０７）。ＣＰＵ１０１は、例えば、対象機器５の正常稼働時の中周波数帯域の音声データを用いた機械学習により生成された、異常の有無を識別する識別器を利用する。ＣＰＵ１０１は、この識別器を用いることにより、取得された中周波数帯域の音声データを用いて、対象機器５の異常の有無を判定する。異常がない場合（ステップＳ１０７のＮＯ）、ＣＰＵ１０１は処理を終了する。
【００７４】
異常がある場合（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、故障検知や部品手配を通知する（ステップＳ１０８）。なお、ＣＰＵ１０１は、中周波数帯域で異常が検知されたことを通知してもよい。
【００７５】
そして、ＣＰＵ１０１は、低周波数帯域の音声を用いて対象機器５の異常を検知するための第１モードに移行し、第１マイク２１を用いた集音により第５音声データを取得すると共に、第３マイク２３を用いた集音により第６音声データを取得する（ステップＳ１０９）。ＣＰＵ１０１は、これら第５音声データと第６音声データとを用いて、対象機器５が存在する方向への指向性を有する低周波数帯域の音声データを生成する（ステップＳ１１０）。ＣＰＵ１０１は、例えば、第５音声データと第６音声データとを用いたビームフォーミング処理により、対象機器５が存在する方向への指向性を有する低周波数帯域の音声データを生成する。
【００７６】
ＣＰＵ１０１は、取得された低周波数帯域の音声データを用いて、対象機器５の異常の有無を判定する（ステップＳ１１１）。ＣＰＵ１０１は、例えば、対象機器５の正常稼働時の低周波数帯域の音声データを用いた機械学習により生成された、異常の有無を識別する識別器を利用する。ＣＰＵ１０１は、この識別器を用いることにより、取得された低周波数帯域の音声データを用いて、対象機器５の異常の有無を判定する。異常がない場合（ステップＳ１１１のＮＯ）、ＣＰＵ１０１は処理を終了する。
【００７７】
異常がある場合（ステップＳ１１１のＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、故障状態や部品交換の実施を通知する（ステップＳ１１２）。なお、ＣＰＵ１０１は、低周波数帯域で異常が検知されたことを通知してもよい。
【００７８】
以上により、鋭い指向性を有する周波数帯毎の音を安価なハードウェアで取得でき、またその音声を用いて、対象機器５の異常を精度良く検知することができる。なお、上述した例では、一つのターゲット周波数帯域の音声を用いて一つの種別の異常の有無を判定する例を示したが、複数のターゲット周波数帯域の音声を用いて一つの種別の異常の有無を判定してもよい。
【００７９】
図１３は、複数の周波数帯域の音声を用いて一つの種別の異常の有無が判定される例を示す。例えば、異常検知部３６は、低周波数帯域の音声と中周波数帯域の音声とを用いて、対象機器５の歯車の異常の有無を判定する。異常検知部３６は、中周波数帯域の音声と高周波数帯域の音声とを用いて、対象機器５の軸受けの異常の有無を判定する。異常検知部３６は、低周波数帯域の音声と高周波数帯域の音声とを用いて、対象機器５のモータの異常の有無を判定する。また、異常検知部３６は、低周波数帯域の音声と中周波数帯域の音声と高周波数帯域の音声とを用いて、対象機器５のシステムの異常の有無を判定する。
【００８０】
異常検知部３６は、時分割で（例えば、一分間毎に）、判定する異常の種別（故障モード）を切り替える。異常検知部３６は、例えば、システムの異常を判定する故障モードと、モータの異常を判定する故障モードと、軸受けの異常を判定する故障モードと、歯車の異常を判定する故障モードとを、時分割で切り替えることにより、各故障モード（種別）の異常を順に判定する。
【００８１】
このような場合に、電子機器１によって実行される異常検知処理の手順の例を、図１４のフローチャートを参照して説明する。ここでは、異常検知処理の開始時に、電子機器１が異常（故障）を検知するためのある故障モードに設定されていることを想定する。
【００８２】
まず、設定されている故障モードにおいて、ＣＰＵ１０１は、その故障モードに対応するマイクを用いた集音により音声データを取得する（ステップＳ２１）。ＣＰＵ１０１は、例えば、第１マイク２１を用いた集音による第１音声データと、第２マイク２２を用いた集音による第２音声データと、第３マイク２３を用いた集音による第３音声データとの内の少なくとも二つを取得する。
【００８３】
ＣＰＵ１０１は、取得された少なくとも二つの音声データを用いて、対象機器５が存在する方向への指向性を有する、現在の故障モードに対応する一つ以上の周波数帯域の音声データを生成する（ステップＳ２２）。例えば、ＣＰＵ１０１は、第１音声データと第２音声データとを用いたビームフォーミング処理により、対象機器５が存在する方向への指向性を有する高周波数帯域の音声データを生成する。ＣＰＵ１０１は、第２音声データと第３音声データとを用いたビームフォーミング処理により、対象機器５が存在する方向への指向性を有する中周波数帯域の音声データを生成する。また、ＣＰＵ１０１は、第１音声データと第３音声データとを用いたビームフォーミング処理により、対象機器５が存在する方向への指向性を有する低周波数帯域の音声データを生成する。
【００８４】
ＣＰＵ１０１は、生成された周波数帯域毎の音声データの内、現在の故障モードに対応する一つ以上の周波数帯域の音声データを用いて、対象機器５の異常の有無を判定する（ステップＳ２３）。
【００８５】
例えば、図１３に示したシステムの異常を検知するための故障モードでは、ＣＰＵ１０１は、低周波数帯域、中周波数帯域、及び高周波数帯域の各音声データを生成し、それら音声データを用いて対象機器５のシステムの異常の有無を判定する。ＣＰＵ１０１は、例えば、対象機器５の正常稼働時の各周波数帯域の音声データを用いた機械学習により生成された、システムの異常の有無を識別する識別器を利用する。ＣＰＵ１０１は、この識別器を用いることにより、取得された三つの周波数帯域の音声データを用いて、システムの異常の有無を判定する。
【００８６】
また、歯車の異常を検知するための故障モードでは、ＣＰＵ１０１は、低周波数帯域の音声データと中周波数帯域の音声データとを生成し、それら音声データを用いて、対象機器５に設けられた歯車の異常の有無を判定する。ＣＰＵ１０１は、例えば、対象機器５の正常稼働時の低周波数帯域の音声データと中周波数帯域の音声データとを用いた機械学習により生成された、歯車の異常の有無を識別する識別器を利用する。ＣＰＵ１０１は、この識別器を用いることにより、取得された低周波数帯域の音声データと中周波数帯域の音声データとを用いて、歯車の異常の有無を判定する。
【００８７】
異常がある場合（ステップＳ２３のＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、現在の故障モードに対応する異常やその対処法を通知する（ステップＳ２４）。ＣＰＵ１０１は、ディスプレイ１０５Ａの画面上への表示や、通信インターフェース１０６を介した管理者が利用する端末への情報の送信により、この通知を実現し得る。
【００８８】
一方、異常がない場合（ステップＳ２３のＮＯ）、ステップＳ２４の手順がスキップされる。
【００８９】
次いで、ＣＰＵ１０１は、現在の故障モードに移行してから第１時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２５）。第１時間が経過していない場合（ステップＳ２５のＮＯ）、ステップＳ２１の手順に戻る。これにより、現在の故障モードでの異常検知処理が続行される。
【００９０】
第１時間が経過した場合（ステップＳ２５のＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、別の故障モードに移行する（ステップＳ２６）。そして、ＣＰＵ１０１は、移行後の故障モードでの異常の検知に用いられるマイクと周波数帯域とを設定し（ステップＳ２７）、ステップＳ２１の手順に戻る。これにより、その移行後の故障モードでの異常検知処理が開始される。
【００９１】
したがって、ＣＰＵ１０１は、判定する異常の内容がそれぞれ異なる複数の故障モードに対応する複数の異常検知処理を、第１時間毎の時分割で実行できる。異常の内容は、例えば、種類、部品、又は異常の程度、あるいはそれらの組み合わせとして規定され得る。なお、複数の故障モードには、一つのターゲット周波数帯域の音声を用いてある種別の異常の有無を判定するモードと、複数のターゲット周波数帯域の音声を用いて別の種別の異常の有無を判定するモードとが混在していてもよい。
【００９２】
以上の構成により、鋭い指向性を有する周波数帯毎の音を安価なハードウェアで取得することができる。本実施形態の電子機器１は、例えば、三つのマイクで、三つの指向性パターン（三つのターゲット周波数）で、ターゲット周波数を切り替えて、鋭い指向性、且つ高いＳＮ比で、対象機器５の稼働音を収集できる。そして、電子機器１は、このような稼働音を用いて、対象機器５の異常の有無を判断できる。したがって、電子機器１は、安価なハードウェア構成で、対象機器５の方向に対して鋭い指向性を有する周波数帯毎の音声を取得でき、またその音声から精度良く対象機器５の異常を検知することができる。
【００９３】
（第２実施形態）  
図１５は、第２実施形態に係るシステムの機能構成の例を示す。本システムも、第１実施形態と同様に、電子機器１として実現され得る。また、この電子機器１は、第１実施形態において上述した外観、構成、機能等を有し得る。以下では、第１実施形態の電子機器１とは相違する点について主に説明する。
【００９４】
第２実施形態の電子機器１に設けられるマイク２１，２２，２３は、集音する信号の周波数特性を切り替える機能を有している。図１５に示すように、マイク２１，２２，２３には、集音する信号の周波数特性を切り替えるためのマイク設定部２１Ａ，２２Ａ，２３Ａをそれぞれ設けられている。各マイク２１，２２，２３は、集音特性が異なる複数のモードを有する。マイク設定部２１Ａ，２２Ａ，２３Ａは、対応する各マイク２１，２２，２３で使用されるモードを切り替えることができる。複数のモードは、例えば、低い周波数を中心（極）とする低周波数帯域の集音に適した低周波数モードと、高い周波数を中心とする高周波数帯域の集音に適した高周波数モードとを含む。
【００９５】
また、電子機器１上で実行される異常検知プログラム１０２Ｂは、ビームフォーミング（ＢＦ）制御部３１、ビームフォーミング処理部３２、録音部３３、算出部３４、表示制御部３５、及び異常検知部３６に加えて、マイクモード制御部３７を備えている。ビームフォーミング制御部３１は、対象機器５の異常の有無を判定するためのターゲット周波数をマイクモード制御部３７に出力する。マイクモード制御部３７は、このターゲット周波数に応じて、各マイク２１，２２，２３のマイク設定部２１Ａ，２２Ａ，２３Ａに対して、マイク２１，２２，２３により集音される信号の周波数特性を切り替えるように要求する。
【００９６】
例えば、図１６は、マイク２１，２２，２３が、低周波数モード６１と高周波数モード６２とを切り替える機能を有する場合を示す。低周波数モード６１に設定されたマイク２１，２２，２３は、低周波数帯域の音を高いパワーで、すなわち、高い感度で、収集することができる。一方、高周波数モード６２に設定されたマイク２１，２２，２３は、高周波数帯域の音を高いパワーで、すなわち、高い感度で、収集することができる。
【００９７】
この場合、マイクモード制御部３７は、ターゲット周波数に応じて、各マイク２１，２２，２３のマイク設定部２１Ａ，２２Ａ，２３Ａに対して、低周波数モード６１と高周波数モード６２のいずれか一方に設定することを要求する。各マイク設定部２１Ａ，２２Ａ，２３Ａは、この要求に応じて、対応するマイク２１，２２，２３を低周波数モード６１と高周波数モード６２のいずれか一方に設定する。
【００９８】
図１７は、三つの種別の異常を検知するために、第１モードと第２モードと第３モードとが規定される一例を示す。  
【００９９】
第１モードでは、ビームフォーミング制御部３１及びビームフォーミング処理部３２は、マイク間距離が３ｃｍであり、各々が低周波数モードに設定された第１マイク２１と第３マイク２３とを用いて集音された音声データを用いて、対象機器５への指向性を有する１０ｋＨｚの周波数帯域（低周波数帯域）の音声データを生成する。異常検知部３６は、生成された音声データを用いて対象機器５の異常の有無を判定する。そして、異常がある場合、故障状態の通知や部品交換の実施が促される。
【０１００】
第２モードでは、ビームフォーミング制御部３１及びビームフォーミング処理部３２は、マイク間距離が１．８ｃｍであり、各々が高周波数モードに設定された第２マイク２２と第３マイク２３とを用いて集音された音声データを用いて、対象機器５への指向性を有する１５ｋＨｚの周波数帯域（中周波数帯域）の音声データを生成する。異常検知部３６は、生成された音声データを用いて対象機器５の異常の有無を判定する。そして、異常がある場合、故障検知の通知や部品手配が促される。
【０１０１】
第３モードでは、ビームフォーミング制御部３１及びビームフォーミング処理部３２は、マイク間距離が１．２ｃｍであり、各々が高周波数モードに設定された第１マイク２１と第２マイク２２とを用いて集音された音声データを用いて、対象機器５への指向性を有する２０ｋＨｚの周波数帯域（高周波数帯域）の音声データを生成する。異常検知部３６は、生成された音声データを用いて対象機器５の異常の有無を判定する。そして、異常がある場合、故障予兆の通知や部品交換の予算化が促される。
【０１０２】
各マイク２１，２２，２３が、ターゲット周波数に応じた周波数モードに設定されることにより、マイク２１，２２，２３により集音される音声に含まれる、ターゲット周波数の周波数成分のパワーが高くなる。そのため、対象機器５の異常の有無を高精度に判定することができる。なお、ある一つのモードにおいて使用される二つ以上のマイク２１，２２，２３は全て、低周波数モードと高周波数モードのいずれか一方である同一のモードに設定された方がよい。これは、同一のモードに設定されたマイク２１，２２，２３によって集音された音声を用いることで、異常の有無の判定に適した音声（例えば、目的音への鋭い指向性を有する音声）を得やすいためである。
【０１０３】
図１８のフローチャートは、電子機器１によって実行される異常検知処理の手順の例を示す。この異常検知処理では、第１モード、第２モード、及び第３モードにそれぞれ対応する手順の先頭に、マイク２１，２２，２３をターゲット周波数に応じて低周波数モードと高周波数モードのいずれか一方に設定する手順が含まれている。
【０１０４】
より具体的には、第３モードに対応する手順の先頭で、ＣＰＵ１０１は、２０ｋＨｚであるターゲット周波数に応じて、第１マイク２１と第２マイク２２とをそれぞれ高周波数モードに設定する（ステップＳ３０１）。第３モードの以降の手順Ｓ３０２〜Ｓ３０５は、図１２のフローチャートを参照して上述した手順Ｓ１０１〜Ｓ１０４と同様である。
【０１０５】
そして、第２モードに対応する手順の先頭で、ＣＰＵ１０１は、１５ｋＨｚであるターゲット周波数に応じて、第２マイク２２と第３マイク２３とをそれぞれ高周波数モードに設定する（ステップＳ３０６）。第２モードの以降の手順Ｓ３０７〜Ｓ３１０は、図１２のフローチャートを参照して上述した手順Ｓ１０５〜Ｓ１０８と同様である。
【０１０６】
さらに、第１モードに対応する手順の先頭で、ＣＰＵ１０１は、１０ｋＨｚであるターゲット周波数に応じて、第１マイク２１と第３マイク２３とをそれぞれ低周波数モードに設定する（ステップＳ３１１）。第１モードの以降の手順Ｓ３１２〜Ｓ３１５は、図１２のフローチャートを参照して上述した手順Ｓ１０９〜Ｓ１１２と同様である。
【０１０７】
以上説明したように、本実施形態によれば、鋭い指向性を有する周波数帯毎の音を安価なハードウェアで取得することができる。システムは、対象機器５により発せられる音を収集するためのシステムであって、第１マイク２１と、第１マイク２１と第１距離離れた第２マイク２２と、第２マイク２２と第２距離離れ、かつ、第１マイク２１と第３距離離れた第３マイク２３とを備える。第１マイク２１と第２マイク２２とを用いた第１周波数帯の集音の指向性が第１方向である。第２マイク２２と第３マイク２３とを用いた第２周波数帯の集音の指向性が第２方向である。第１マイク２１と第３マイク２３とを用いた第３周波数帯の集音の指向性が第３方向である。対象機器５の位置が、第１マイク２１と第２マイク２２から第１方向の方向であって、第２マイク２２と第３マイク２３から第２方向の方向であって、第１マイク２１と第３マイク２３から第３方向の方向となるように、第１マイク２１と第２マイク２２と第３マイク２３と対象機器５の位置関係が定められる。第２距離は、第１距離よりも大きい。第３距離は、第２距離よりも大きい。第２周波数帯は、第１周波数帯よりも低い。第３周波数帯は、第２周波数帯よりも低い。
【０１０８】
これにより、三つのマイクで、対象機器５への鋭い指向性をそれぞれ有する第１周波数帯の音と第２周波数帯の音と第３周波数帯の音とを取得することができる。
【０１０９】
また、本実施形態に記載された様々な機能の各々は、回路（処理回路）によって実現されてもよい。処理回路の例には、中央処理装置（ＣＰＵ）のような、プログラムされたプロセッサが含まれる。このプロセッサは、メモリに格納されたコンピュータプログラム（命令群）を実行することによって、記載された機能それぞれを実行する。このプロセッサは、電気回路を含むマイクロプロセッサであってもよい。処理回路の例には、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロコントローラ、コントローラ、他の電気回路部品も含まれる。本実施形態に記載されたＣＰＵ以外の他のコンポーネントの各々もまた処理回路によって実現されてもよい。
【０１１０】
また、本実施形態の各種処理はコンピュータプログラムによって実現することができるので、このコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を通じてこのコンピュータプログラムをコンピュータにインストールして実行するだけで、本実施形態と同様の効果を容易に実現することができる。
【０１１１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１２】
１…電子機器、１１…基板、１２，１３，１４…開口部、１５…プロセッサ部、１６…メモリ部、２１，２２，２３…マイク、１０１…ＣＰＵ、１０２…主メモリ、１０２Ａ…ＯＳ、１０２Ｂ…異常検知プログラム、１０３…不揮発性メモリ、１０４…オーディオコントローラ、１０５…ディスプレイコントローラ、１０５Ａ…ディスプレイ、１０６…通信インターフェース、３１…ビームフォーミング制御部、３２…ビームフォーミング処理部、３３…録音部、３４…算出部、３５…表示制御部、３６…異常検知部、５…対象機器。
【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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