(57)【要約】  【課題】  ３次元空間上に分布した音源の音圧分布を正確に測定できる、簡便、且つ、コンパクトなマイクロホンアレイを提供すること。  【解決手段】  ３次元空間上に分布する音源から発せられる音を検知するマイクロホンアレイ２であって、音源を有する測定対象物８からの音圧を検知するセンサ部を略同一方向に向けて配列された複数のマイクロホン２０と、複数のマイクロホン２０を平面又は曲面に沿って配列するフレーム３０と、を備え、複数のマイクロホン２０のそれぞれに、音源とセンサ部との距離を調整する位置調整手段を備えている。  【選択図】  図1
2005091263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元空間上に分布する音源から発せられる音を検知するマイクロホンアレイに用いられるマイクロホンであって、
前記音源からの音圧を検知するセンサ部と、
前記音源と前記センサ部との距離を調整する位置調整手段と、
を備えることを特徴とするマイクロホン。
【請求項２】
前記位置調整手段は、
前記センサ部を先端に保持し、当該センサ部を前後方向に移動させる棒状部材と、
前記棒状部材の動作抵抗を調整するロック機構部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のマイクロホン。
【請求項３】
前記ロック機構部は、
前記棒状部材を摺動可能に保持する保持部と、
前記棒状部材の後端部に取り付けられた操作部と、
前記保持部に接触し、一端を前記センサ部と直接又は他の部材を介して接続し、且つ、他端を前記操作部と接続するワイヤと、を備える
ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロホン。
【請求項４】
前記センサ部により検知された信号を伝送するケーブルを備え、前記ケーブルは、前記棒状部材に沿って、長手方向に配線されることを特徴とする請求項２に記載のマイクロホン。
【請求項５】
３次元空間上に分布する音源から発せられる音を検知するマイクロホンアレイであって、
前記音源からの音圧を検知するセンサ部を略同一方向に向けて配列された複数のマイクロホンと、
前記複数のマイクロホンを平面又は曲面に沿って配列するフレームと、を備え、
前記複数のマイクロホンのそれぞれに、前記音源と前記センサ部との距離を調整する位置調整手段を有することを特徴とするマイクロホンアレイ。
【請求項６】
前記位置調整手段は、前記音源が含まれる筺体の形状に応じて、前記マイクロホンを押し出すことを特徴とする請求項５に記載のマイクロホンアレイ。
【請求項７】
前記マイクロホンは、当該マイクロホンを前記フレームに取り付け、且つ、前記センサ部を前後移動させる棒状部材を摺動可能に保持する保持部を有することを特徴とする請求項６に記載のマイクロホンアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロホンアレイ等に関し、より詳しくは、複数のマイクロホンを配列し、複数の位置で音を検知するマイクロホンアレイ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のマイクロホンを平面または曲面に沿って並べ、複数の位置で音圧を測定するマイクロホンアレイの技術は、多くの場面で用いられている。例えば、機器の騒音対策を行う場合に、複数の位置に音源を有する機器の音圧分布を特定する必要がある。マイクロホンアレイの技術は、このような機器の音圧分布の測定に特に有効である（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】松下テクノトレーディング、電子計測、ＳＶソリューション、“ＢＫ社製品”、［ｏｎｌｉｎｅ］、[平成１５年０９月１２日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｔｃ．ｃｏ．ｊｐ／ｍｓｍ／ｓｖ／ｂｋ／ｓｔｓｆ／ｓｔｓｆ．ｈｔｍｌ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、機器の音源は、３次元空間上に分布し、マイクロホンが並べられた面（以下、アレイ面と記すことがある。）迄の距離が異なる場合がある。このように、音源からマイクロホン迄の距離が不均一な状態で音圧を測定すると、音の伝搬経路に違いが生じ、音圧分布を正確に測定することができない場合がある。もっとも、伝搬経路が異なることにより、単に減衰量が変化するだけであれば、数学的にこれを補正することができる。しかし、伝搬経路に違いが生じると、音の拡散範囲の変化、干渉の問題等が起こり、音圧分布の推定が非常に難しくなる。
【０００５】
我々は、このような音源からマイクロホン迄の距離が不均一であることにより、音源とマイクロホンとの間の距離に生じる差を補正するために、予め、複数のスライド可能に取り付けたマイクロホンが並べられたアレイ面を、音圧分布を測定する対象物に押し当て、対象物の形状に応じてスライドさせたマイクロホンの位置を一度に調整し、その後、音圧測定を行う方法について報告した（特願２００２−３６９３７２号）。この方法においては、複数のマイクロホンは、スライドさせた後、ロック機構により一括して固定される。
【０００６】
しかし、さらに検討を進めると、この方法は、スライド可能に取り付けた複数のマイクロホンの位置を一度に調整するため、例えば、マイクロホンアレイを斜め又は下向きにして対象物に押し当てる際は、スライド可能に取り付けられたマイクロホンが、急激にスライドし、センサを破損するおそれがある。また、スライド可能な複数のマイクロホンを対象物に押し当てる方法では、対象物に空隙部分がある場合、空隙部分からの音漏れを、仮想的に音源とみなして測定しようとしても、マイクロホンが空隙に入り込む場合がある。
【０００７】
さらに、マイクロホンに接続されたケーブルが、マイクロホンをスライドさせるスライダーの内部を貫通する構造となっていることから、スライダー部分の容積が大きくなる傾向がある。そのため、対象物の音圧を測定する際に、音場を乱すおそれがある。また、スライダーの内部に収容されたケーブルに不具合が生じた場合に、ケーブルの交換が難しいという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、３次元空間上に分布した音源の音圧分布を正確に測定できる、簡便、且つ、コンパクトなマイクロホンアレイ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】
【０００９】
かかる課題を解決するために、本発明においては、スライド可能に取り付けられた複数のマイクロホンに、各マイクロホンの位置を個別に固定するロック機構が取り付けられている。即ち、本発明が適用されるマイクロホンは、３次元空間上に分布する音源から発せられる音を検知するマイクロホンアレイに用いられるマイクロホンであって、音源からの音圧を検知するセンサ部と、音源とセンサ部との距離を調整する位置調整手段と、を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明が適用されるマイクロホンにおいては、位置調整手段は、センサ部を先端に保持し、このセンサ部を前後方向に移動させる棒状部材と、棒状部材の動作抵抗を調整するロック機構部と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明が適用されるマイクロホンにおいては、ロック機構部は、棒状部材を摺動可能に保持する保持部と、棒状部材の後端部に取り付けられた操作部と、保持部に接触し、一端をセンサ部と直接又は他の部材を介して接続し、且つ、他端を操作部と接続するワイヤと、を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、本発明が適用されるマイクロホンにおいては、センサ部により検知された信号を伝送するケーブルを備え、このケーブルは、棒状部材に沿って、長手方向に配線されることを特徴とすれば、マイクロホンの容積の増大を低減することができる。
【００１３】
次に、本発明は、３次元空間上に分布する音源から発せられる音を検知するマイクロホンアレイであって、音源からの音圧を検知するセンサ部を略同一方向に向けて配列された複数のマイクロホンと、これらの複数のマイクロホンを平面又は曲面に沿って配列するフレームと、を備え、複数のマイクロホンのそれぞれに、音源とセンサ部との距離を調整する位置調整手段を有することを特徴とするマイクロホンアレイとして捉えることができる。
【００１４】
本発明が適用されるマイクロホンアレイにおける位置調整手段は、音源が含まれる筺体の形状に応じて、複数のマイクロホンのそれぞれを、押し出すことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明が適用されるマイクロホンアレイにおけるマイクロホンは、このマイクロホンをフレームに取り付け、且つ、センサ部を前後移動させる棒状部材を摺動可能に保持する保持部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、３次元空間上に分布した音源の音圧分布を正確に測定できる、簡便、且つ、コンパクトなマイクロホンアレイを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（以下、発明の実施の形態という。）について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用されるマイクロホンアレイを用いた音圧分布解析システムを説明する図である。図１に示した音圧分布解析システム１は、フレーム３０に複数のマイクロホン２０を保持したマイクロホンアレイ２と、マイクロホンアレイ２から入力された音信号を増幅させるアンプ４と、アンプ４により増幅された音信号に基づいて音圧分布を解析する解析端末６と、音圧分布を測定するための測定対象物８と、が配置されている。
【００１８】
マイクロホンアレイ２は、複数のマイクロホン２０と、マイクロホン２０を保持するフレーム３０とを有し、音源である測定対象物８から発せられる音圧を検知して、電気的な信号（以下、音信号）としてアンプ４に対して出力する。
【００１９】
アンプ４は、多チャンネル信号の増幅が可能な増幅器であり、解析端末６により設定された増幅率で音信号を増幅し、解析端末６に対して出力する。
【００２０】
解析端末６は、音場解析ソフトウェアがインストールされたコンピュータであり、アンプ４から入力された音信号をＡ／Ｄ変換し、時間波形として記録する。さらに、解析端末６は、記録された時間波形に基づいて、時間的および空間的に変化する音圧分布を画像表示する。例えば、解析端末６は、利用者に指定された時点における音の分布、または、利用者に指定された期間における音の時間平均の分布を、等高線図で表示する。
【００２１】
なお、以下の説明において、マイクロホンアレイ２から見て、測定対象物８の方向を前方、測定対象物８から離れる方向を後方と呼ぶ。
【００２２】
図２は、フレーム３０を説明する図である。図２に示したフレーム３０は、マイクロホン２０を保持する保持フレーム３１０と、保持フレーム３１０を立てて保持するスタンドフレーム３２０とを有する。保持フレーム３１０は格子状の形状を有し、各マイクロホン２０は、保持フレーム３１０の各格子の角にはめ込むことで固定される。
【００２３】
なお、本実施の形態において、保持フレーム３１０の格子間隔は、約１００ｍｍである。互いに近接する保持フレーム３１０の距離は、音圧測定時におけるマイクロホン２０の先端から測定対象物８までの測定距離のほぼ３倍であることが望ましいことから、本実施の形態における音圧測定時におけるマイクロホン２０の先端から測定対象物８までの測定距離は、３０ｍｍから４０ｍｍの間であることが望ましい。
【００２４】
図３は、マイクロホン２０を説明する図である。図３に示したマイクロホン２０は、音圧を検知するセンサ２１０と、センサ２１０から入力された音信号を増幅するプリアンプ２２０と、プリアンプ２２０を着脱可能に保持する着脱部２３０と、着脱部２３０と前端部で接合されたスライド部２４０（棒状部材）と、着脱部２３０に接合された保護部材２５０と、プリアンプ２２０から入力された音信号をアンプ４（図１）に伝送する信号ケーブル２６０と、操作部２８０及び着脱部２３０に接続され、保持部２９０の周囲を１周するワイヤー２７０と、ワイヤー２７０に接続され、ワイヤー２７０の張力を変化させる操作部２８０と、操作部２８０に接続され、信号ケーブル２６０を把持するケーブルクリップ２８５と、保持フレーム３１０（図２）にはめ込まれ、スライド部２４０が摺動可能な状態で貫通する保持部２９０と、を有する。
【００２５】
図３に示すマイクロホン２０において、センサ２１０は、例えば、音圧を電気的な信号（音信号）に変換し、プリアンプ２２０に対して出力する。センサ２１０の中心は、スライド部２４０の回転による位置ズレを回避するため、スライド部２４０における摺動部分の中心が通る軌跡の延長線（摺動線）上に来るように配置する。プリアンプ２２０は、音信号を信号ケーブル２６０に流すことができるレベルに増幅し、信号ケーブル２６０を介してアンプ４に出力する。
【００２６】
スライド部２４０は、保持部２９０を摺動可能な状態で貫通し、ワイヤー２７０及び操作部２８０から構成されるロック機構により、保持部２９０との動作抵抗が調整される。
【００２７】
図３に示すように、信号ケーブル２６０は、プリアンプ２２０後部より摺動線より外れて後方に引き回される。この際、スライド部２４０後部の操作部２８０に接続されたケーブルクリップ２８５で信号ケーブル２６０を把持することで信号ケーブル２６０のたるみを無くすことができる。このような構成により、スライド部２４０内部に信号ケーブル２６０を通すことによるスライド部２４０の容積増大を避けることができる。また、信号ケーブル２６０へのアクセスが容易なので、信号ケーブル２６０の不具合時にも容易に交換が可能である。
【００２８】
図４は、保持部２９０を説明する図である。図４（ａ）は、保持部２９０の全体図であり、図４（ｂ）は、保持部２９０の断面図及び側面図である。図４に示した保持部２９０は、ワイヤー巻き溝２９１と、フレーム取り付け溝２９２と、スライド穴２９３と、を有している。
【００２９】
図４に示すように、スライド穴２９３には、スライド部２４０（図３）が貫通しており、スライド穴２９３の内側とスライド部２４０（図３）との摩擦は、滑らかな表面仕上げ又は潤滑剤の塗布によって容易に摺動できるようになっている。ワイヤー２７０（図３）は、ワイヤー巻き溝２９１に沿って一周巻かれており、この巻きと、ワイヤー２７０（図３）への張力によりスライド部２４０（図３）に動作抵抗が生じる。ワイヤー２７０（図３）の張力は、操作部２８０の操作によってゆるむようになっており、この操作を行うと、ワイヤー２７０（図３）による締め付け力が小さくなりスライド部２４０（図３）の動作抵抗が減少する。
【００３０】
図４（ｂ）の断面図に示すように、フレーム取り付け溝２９２は、保持部２９０をフレーム３０（図２）に取り付けるように、保持部２９０の一方の側面及び下側に形成されている。保持部２９０をフレーム３０（図２）に固定する場合は、フレーム取り付け溝２９２を保持フレーム３１０（図２）の各格子の角にはめ込み、保持部２９０が固定される。保持部２９０を、例えば、熱可塑性樹脂等で形成し、フレーム取り付け溝２９２の幅を保持フレーム３１０（図２）の径よりも若干狭くすることで、自重又は不意の接触等に耐えるに十分な固定力を得ることができる。
【００３１】
図５は、板バネによる保持部２９０の固定方法を説明する図である。図５には、保持フレーム３１０の１つと、保持フレーム３１０に固定された保持部２９０と、保持部２９０の固定を補強するための板バネ３３０と、が示されている。
【００３２】
図５に示すように、板バネ３３０は、保持部２９０の側面に当接させる二股に分かれた部分を有している。保持部２９０を保持フレーム３１０に固定する場合は、板バネ３３０の二股に分かれた部分を保持部２９０の側面に当接させ、板バネ３３０の片方を、保持フレーム３１０の保持部２９０を固定する側とは反対側の角に押し当て、バネの弾性を利用して保持部２９０を保持フレーム３１０に押し付ける。板バネ３３０を用いることにより、保持部２９０を保持フレーム３１０に固定する場合の固定力を増強することができる。
【００３３】
図６は、操作部２８０を説明する図である。図６（ａ）は、操作部２８０の全体図であり、図６（ｂ）は、操作部２８０の断面図である。図６に示す操作部２８０は、ストッパー２８１と、操作ボタン２８２と、指かけ２８３と、操作ボタン２８２に結合したワイヤー２７０と、ストッパー２８１と操作ボタン２８２との間に設けたバネ２８４と、を有している。
【００３４】
図６に示すように、ストッパー２８１は、スライド部２４０の端に接続され、スライド部２４０の脱落を防止するとともに、操作部２８０の各部品を取り付ける基盤となっている。操作ボタン２８２は、ストッパー２８１を貫通しており、また、バネ２８４を介してストッパー２８１と接続されている。操作ボタン２８２がバネ２８４を介して接続されていることにより、操作後は自動的に張力が高い状態に戻るので、使用者はスライド部２４０を摺動させたい時のみ操作ボタン２８２を押せばよく、多数のマイクロホン２０（図１）を操作する際にも手際よく行うことができる。指かけ２８３は、ストッパー２８１に接続され、使用者が操作ボタン２８２を押すことを容易にする。このような構成をとることにより、使用者は、スライド部２４０の動作抵抗の調整を手元で行うことが可能になり、多数のマイクロホン２０（図１）の位置あわせについても、次々とスムーズに行うことが可能となる。
【００３５】
このマイクロホン２０が音場を乱さないためには、音の進行方向に対して、音の通過を妨げ得る大きさを有する部分が存在しないことが必要である。通常、音圧計で測定する周波数は１２ｋＨｚ程度であり、この場合の波長は２８ｍｍ程度である。したがって、音源の進行方向である正面から見た場合、マイクロホン２０の形状が、直径２８ｍｍの円を含まなければ、音場を乱さずに音圧測定ができる。
【００３６】
次に、マイクロホンアレイ２を測定対象物８の形状に応じて変形させる方法について説明する。先ず、総てのマイクロホン２０について、操作部２８０を調整してワイヤー２７０をゆるめた後、マイクロホン２０を後方に引く。次いで、マイクロホンアレイ２を対象物に近接させる。各マイクロホン２０について、操作部２８０を調整してワイヤー２７０をゆるめ、スライド部２４０を必要なだけ前方に押し出す。各マイクロホン２０を測定対象物８に最も近接させたい場合は、マイクロホン２０の先端に設けた保護部材２５０が、測定対象物８に当接する位置までスライド部２４０を押し出す。尚、保護部材２５０を測定対象物８に当接させたままでは、不要なびびり等が発生するおそれがある場合は、最後にマイクロホンアレイ２全体を後方に引く。
【００３７】
このように方法により、マイクロホンアレイ２を変形させると、測定対象物８の凹凸に応じて、各マイクロホン２０から測定対象物８までの距離をほぼ均一にすることができる。このため、マイクロホンアレイ２を用いた音圧分布解析システム１は、測定対象物８に凹凸形状を有する場合であっても、音圧分布を正確に解析することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の活用例としては、例えば、複数の振動源及び騒音発生源を有する画像形成装置の音圧分布の測定に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】マイクロホンアレイを用いた音圧分布解析システムを説明する図である。
【図２】フレームを説明する図である。
【図３】マイクロホンを説明する図である。
【図４】保持部を説明する図である。図４（ａ）は、保持部の全体図であり、図４（ｂ）は、保持部の断面図及び側面図である。
【図５】板バネによる保持部の固定方法を説明する図である。
【図６】操作部を説明する図である。図６（ａ）は、操作部の全体図であり、図６（ｂ）は、操作部の断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…音圧分布解析システム、２…マイクロホンアレイ、４…アンプ、６…解析端末、８…測定対象物、２０…マイクロホン、３０…フレーム、２１０…センサー、２２０…プリアンプ、２３０…着脱部、２４０…スライド部、２５０…保護部材、２６０…信号ケーブル、２７０…ワイヤー、２８０…操作部、２８１…ストッパー、２８２…操作ボタン、２８３…指かけ、２８４…バネ、２８５…ケーブルクリップ、２９０…保持部、２９１…ワイヤー巻き溝、２９２…フレーム取り付け溝、２９３…スライド穴、３１０…保持フレーム、３２０…スタンドフレーム、３３０…板バネ
【図１】
2005091263.tif 000003
【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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