(57)【要約】【課題】超音波の到来方向の検出に有益な集音手段、超音波を発する音源位置を特定し可視化した画像表示装置を提供する。【解決手段】カメラの撮像画像を表示する表示手段と、少なくとも２つのマイクロフォンＭ３、Ｍ４を有する集音手段１５と、音源が発する超音波が少なくとも２つのマイクロフォンに到達する時間差に基づき音源位置を算出する音源位置算出手段と、表示手段に表示された撮像画像内に音源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た画像表示装置で、集音手段は、少なくとも２つのマイクロフォンをそれぞれ覆い、基端Ｃ、Ｄを閉塞して先端に各マイクロフォンの集音方向へ開口する集音孔Ｈ３、Ｈ４を形成し、基端から先端に向けて先細りする形状の筒状部材１７Ｃ、１７Ｄを有し、少なくとも２つの筒状部材を、先端が互いに接近するように配置することで、集音孔同士の間隔Ｙを超音波の半波長未満にした。【選択図】図３
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【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、互いに離れて配置された少なくとも２つのマイクロフォンを有する集音手段と、音源が発する超音波が前記少なくとも２つのマイクロフォン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、を備えた画像表示装置において、
前記集音手段は、前記少なくとも２つのマイクロフォンをそれぞれ覆い、基端を閉塞して先端に各マイクロフォンの集音方向へ開口する集音孔を形成し、前記基端から前記先端に向けて先細りする形状からなる筒状部材を有し、
少なくとも２つの前記筒状部材を、前記先端が互いに接近するように配置することで、前記集音孔同士の間隔を前記超音波の半波長未満にしたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記集音手段に、前記集音孔を開放した状態で、前記少なくとも２つの筒状部材を覆って前記集音孔以外からの前記超音波の伝搬を遮断する遮断部材を備える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】
前記遮断部材は、可塑性材料によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記筒状部材は前記集音孔を開口させた単一体からなる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５】
前記筒状部材内で、前記基端と前記マイクロフォンとの間に吸音部材を介在させた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】
表示手段に、カメラによって撮像した撮像画像を表示し、音源位置算出手段が、音源が発する超音波が互いに離れて配置された少なくとも２つのマイクロフォンに到達する時間差に基づいて、前記音源の位置を算出して、表示制御手段が、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画像表示装置に用いられ、前記少なくとも２つのマイクロフォンを有する集音手段であって、
前記少なくとも２つのマイクロフォンをそれぞれ覆い、基端を閉塞して先端に各マイクロフォンの集音方向へ開口する集音孔を形成し、前記基端から前記先端に向けて先細りする形状からなる筒状部材を有し、
少なくとも２つの前記筒状部材を、前記先端が互いに接近するように配置することで、前記集音孔同士の間隔を前記超音波の半波長未満にしたことを特徴とする集音手段。
【請求項７】
前記集音孔を開放した状態で、前記少なくとも２つの筒状部材を覆って前記集音孔以外からの前記超音波の伝搬を遮断する遮断部材を備えることを特徴とする請求項６に記載の集音手段。
【請求項８】
前記遮断部材は、可塑性材料によって形成されていることを特徴とする請求項７に記載の集音手段。
【請求項９】
前記筒状部材は、前記集音孔を開口させた単一体からなることを特徴とする請求項６に記載の集音手段。
【請求項１０】
前記筒状部材内で、前記基端と前記マイクロフォンとの間に吸音部材を介在させたことを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の集音手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、音源が発する音を検出する集音手段、該集音手段を備えて表示手段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】
しかしながら上記の音源探査システムのように、集音手段として、２つのマイクロフォンを水平方向に所定の間隔をおいて一対にした上で二対のマイクロフォンを同一平面に直交配置する場合には、各マイクロフォンの外形寸法に制約されて前記所定の間隔を狭めることに限度があった。一般に故障音を発する音源の位置を推定するためには、前記所定の間隔を音源から発生する音の半波長よりも短くしなければならないことから、前記間隔を狭めることが制限されると、集音手段が機器故障に伴って音源から発せられる波長が短い超音波の到来方向を検出できず、ひいては超音波を発する音源を特定できないという問題があった。
【０００６】
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、超音波の到来方向の検出に有益な集音手段、超音波を発する音源の位置を特定して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】
【０００７】
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、互いに離れて配置された少なくとも２つのマイクロフォンを有する集音手段と、音源が発する超音波が前記少なくとも２つのマイクロフォン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、を備えた画像表示装置において、前記集音手段は、前記少なくとも２つのマイクロフォンをそれぞれ覆い、基端を閉塞して先端に各マイクロフォンの集音方向へ開口する集音孔を形成し、前記基端から前記先端に向けて先細りする形状からなる筒状部材を有し、少なくとも２つの前記筒状部材を、前記先端が互いに接近するように配置することで、前記集音孔同士の間隔を前記超音波の半波長未満にしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記集音手段に、前記集音孔を開放した状態で、前記少なくとも２つの筒状部材を覆って前記集音孔以外からの前記超音波の伝搬を遮断する遮断部材を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２において、前記遮断部材は、可塑性材料によって形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１において、前記筒状部材は前記集音孔を開口させた単一体からなることを特徴とする。
【００１１】
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、前記筒状部材内で、前記基端と前記マイクロフォンとの間に吸音部材を介在させたことを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明に係る集音手段は、表示手段に、カメラによって撮像した撮像画像を表示し、音源位置算出手段が、音源が発する超音波が互いに離れて配置された少なくとも２つのマイクロフォンに到達する時間差に基づいて、前記音源の位置を算出して、表示制御手段が、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画像表示装置に用いられ、前記少なくとも２つのマイクロフォンを有する集音手段であって、前記少なくとも２つのマイクロフォンをそれぞれ覆い、基端を閉塞して先端に各マイクロフォンの集音方向へ開口する集音孔を形成し、前記基端から前記先端に向けて先細りする形状からなる筒状部材を有し、少なくとも２つの前記筒状部材を、前記先端が互いに接近するように配置することで、前記集音孔同士の間隔を前記超音波の半波長未満にしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項６において、前記集音孔を開放した状態で、前記少なくとも２つの筒状部材を覆って前記集音孔以外からの前記超音波の伝搬を遮断する遮断部材を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項７において、前記遮断部材は、可塑性材料によって形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項６において、前記筒状部材は、前記集音孔を開口させた単一体からなることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項６ないし９のいずれかにおいて、前記筒状部材内で、前記基端と前記マイクロフォンとの間に吸音部材を介在させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明に係る画像表示装置及び請求項６の発明に係る集音手段によれば、筒状部材の先端に集音方向へ開口する集音孔が形成されることで、音源が発する超音波を、集音孔を通じて集音方向のみから筒状部材内に取り込んで各マイクロフォンに向けて伝搬させることができる。しかも、基端から先端に向けて先細りする形状をなす少なくとも２つの筒状部材を、先端が互いに接近するように配置して、集音孔同士の間隔を超音波の半波長未満にしたことで、少なくとも２つのマイクロフォンを用いて超音波の到来方向を検出できる。よって、集音手段が超音波の到来方向を検出するために有益なものとなる。
加えて、請求項１の発明に係る画像表示装置によれば、音源位置算出手段は、前記超音波が少なくも２つのマイクロフォンに到達する時間差に基づいて、前記音源の位置を特定きる。さらに表示制御手段により、音源の位置を画像に置き換えることができる。よって、音源の位置を画像を通じて可視化できる。
請求項２及び請求項７の発明によれば、遮断部材によって、音源が発する超音波が集音孔以外から筒状部材内に取り込まれることを防止できる。よって、マイクロフォンは、集音方向のみからの超音波を検出することが可能になる。
請求項３及び請求項８の発明によれば、遮断部材を、外力によって変形させて筒状部材の集音孔を除く外周に対して密着させることができる。これにより、超音波が集音孔以外から筒状部材内に取り込まれることを効果的に防止できる。
請求項４及び請求項９の発明によれば、筒状部材が集音孔を開口させた単一体からなることで、筒状部材は集音孔以外に内部と外部とを連通させる部分を有しない。よって、超音波を集音孔のみから筒状部材内に取り込むことが可能になる。
請求項５及び請求項１０の発明によれば、集音孔から筒状部材に取り込まれた超音波を、基端に到達する前に吸音部材に吸収させることが可能になる。これにより、超音波が基端に反射してマイクロフォンに向けて伝搬することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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集音装置の斜視図である。
【図３】同集音装置の要部縦断面図である。
【図４】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５】同画像表示装置が実行する音源の位置を算出する処理の第１説明図である。
【図６】その第２説明図である。
【図７】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８】実施形態２の画像表示装置を構成する集音装置の要部縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を、図１ないし図７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。
【００２０】
図１に示すように、測定ユニット１０は、支持部材１１Ａ〜１１Ｃと、基台１２と、載置固定台１３と、ＣＣＤカメラ１４と、集音装置１５とを備えている。基台１２は、支持部材１１Ａ〜１１Ｃの上部に配置されている。載置固定台１３は、カメラ支持部材によって基台１２上に支持されている。カメラ支持部材にはＣＣＤカメラ１４が前方に向けられた状態で固定されている。
【００２１】
図１ないし図３に示すように集音装置１５は、筒状部材支持台１６と、筒状部材１７Ａ〜１７Ｄと、超音波マイクロフォンＭ１〜Ｍ４と、遮断部材１８とを備えている。この集音装置１５は本発明の集音手段の一例である。筒状部材支持台１６は、正面視で同一円周上に等間隔で形成された４つの貫通孔を有する円盤状のアクリル板で形成されている。この筒状部材支持台１６は貫通孔が前方に向けられた状態で載置固定台１３に固着されている。この筒状部材支持台１６は、該筒状部材支持台１６の後方で載置固定台１３に固着された筒状部材固定台Ｋにボルト（図示せず。）で固定されている。ここでは筒状部材固定台Ｋも、円盤状のアクリル板で形成した。なお図３中の符号１６Ｃ、１６Ｄは貫通孔を示し、他の２つの貫通孔の図示を省略した。
【００２２】
各筒状部材１７Ｃ、１７Ｄはプラスチック製であって、各筒状部材１７Ｃ、１７Ｄの基端Ｃ、Ｄには、接着剤によってプラスチック製の閉塞部材１７Ｇ、１７Ｈが固着されている。このため、基端Ｃ、Ｄは閉塞部材１７Ｇ、１７Ｈによって閉塞されている。各筒状部材１７Ｃ、１７Ｄの先端には集音孔Ｈ３、Ｈ４が形成されている。各筒状部材１７Ｃ、１７Ｄは、前方部が筒状部材支持台１６の中心側へ折曲した形状で、かつ基端側から先端側に向けて先細りする形状をなしている。筒状部材１７Ｃ、１７Ｄは、後方部が貫通孔１６Ｃ、１６Ｄを貫通し折曲した部分が筒状部材支持台１６より前方に突出し集音孔Ｈ３、Ｈ４を集音装置１５の前方に向けて筒状部材支持台１６に支持されている。本実施形態では、集音装置１５の前方を各超音波マイクロフォンＭ１〜Ｍ４の集音方向とした。両筒状部材１７Ｃ、１７Ｄは、折曲した部分が互いに接近する側へ配置されることで、両集音孔Ｈ３、Ｈ４が互いに接近する。その結果、両集音孔Ｈ３、Ｈ４の垂直方向における間隔Ｙ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、一例として間隔Ｙ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２２．５ｋＨｚの音波は本発明の超音波の一例である。
【００２３】
一方図示を省略したが、各筒状部材１７Ａ、１７Ｂ（図２参照。）の基端も、各筒状部材１７Ｃ、１７Ｄの基端Ｃ、Ｄと同様にして閉塞されている。図２に示すように、各筒状部材１７Ａ、１７Ｂの先端には集音孔Ｈ１、Ｈ２が形成されている。両筒状部材１７Ａ、１７Ｂも折曲した部分を筒状部材支持台１６の中心側へ配置することで、図２の如く両集音孔Ｈ１、Ｈ２が互いに接近する。両集音孔Ｈ１、Ｈ２は、両集音孔Ｈ３、Ｈ４を結ぶ垂直線を２等分する位置で交差する水平線上に０．７ｃｍの間隔を保って配置されている。
【００２４】
図３に示した各超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４は、全指向性を有するものでプラスチック製の環状部材１９Ｃ、１９Ｄにそれぞれ嵌着されている。各筒状部材１７Ｃ、１７Ｄには、環状部材１９Ｃ、１９Ｄがそれぞれ嵌着されることで各超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４が収容されている。このため、各超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４を、基端Ｃ、Ｄが閉塞された各筒状部材１７Ｃ、１７Ｄで覆うことができる。各超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４は、集音孔Ｈ３、Ｈ４から各筒状部材１７Ｃ、１７Ｄ内に取り込まれた音の超音波信号を検出可能である。両超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４は、貫通孔１６Ｃ、１６Ｄの形成位置に対応させて垂直方向に所定間隔をおいて互いに離れて配置されている。各超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４に接続された信号線Ｓ３、Ｓ４は、各筒状部材１７Ｃ、１７Ｄの貫通孔（図示せず。）から各筒状部材１７Ｃ、１７Ｄの外部に引き出されている。
【００２５】
さらに、各筒状部材１７Ｃ、１７Ｄ内で、各環状部材１９Ｃ、１９Ｄと各基端Ｃ、Ｄとの間には吸音部材８０Ｃ、８０Ｄがそれぞれ介在されている。ここでは、一例として吸音部材８０Ｃ、８０Ｄを発泡ウレタンで形成した。集音孔Ｈ３、Ｈ４から各筒状部材１７Ｃ、１７Ｄ内に取り込まれた音は、基端Ｃ、Ｄに到達する前に吸音部材８０Ｃ、８０Ｄに吸収される。
【００２６】
一方、各筒状部材１７Ａ、１７Ｂにも、各筒状部材１７Ｃ、１７Ｄと同様な状態で超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２がそれぞれ収容されている。このため、各超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２を、基端が閉塞された各筒状部材１７Ａ、１７Ｂで覆うことができる。各超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２は、集音孔Ｈ１、Ｈ２から各筒状部材１７Ａ、１７Ｂ内に取り込まれた音の超音波信号を検出可能である。両超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２も、上記の他の２つの貫通孔の形成位置に対応させて水平方向に所定間隔をおいて互いに離れて配置されている。各筒状部材１７Ａ、１７Ｂ内でも、各超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２を嵌着させた環状部材と各基端との間に吸音部材が介在されている。集音孔Ｈ１、Ｈ２から各筒状部材１７Ａ、１７Ｂ内に取り込まれた音も、各筒状部材１７Ａ、１７Ｂの基端に到達する前に吸音部材に吸収される。また、各超音波マイクＭ１、Ｍ２に接続された信号線Ｓ１、Ｓ２（図１参照。）についても、信号線Ｓ３、Ｓ４と同様にして各筒状部材１７Ａ、１７Ｂの外部に引き出されている。
【００２７】
遮断部材１８は、音波の伝搬を遮断するもので可塑性材料によって形成されている。ここでは、一例として遮断部材１８を粘土で形成した。図２及び図３に示すように、遮断部材１８は、集音孔Ｈ１〜Ｈ４を開放させた状態で外力を加えて成形することで、筒状部材１７Ａ〜１７Ｄ、閉塞部材１７Ｇ、１７Ｈや各筒状部材１７Ａ、１７Ｂの基端を閉塞する部材を覆って圧接する。これにより遮断部材１８は、集音孔Ｈ１〜Ｈ４を除く筒状部材１７Ａ〜１７Ｄの外周や閉塞部材の外周に密着する。各超音波マイクＭ１〜Ｍ４に接続された信号線Ｓ１〜Ｓ４は遮断部材１８から引き出されている。信号線Ｓ１〜Ｓ４が遮断部材１８から引き出される部分には遮断部材１８を密着させた。
【００２８】
図１に示すように各超音波マイクロフォンＭ１〜Ｍ４は、信号線Ｓ１〜Ｓ４を介して増幅器２０に接続されている。増幅器２０は、各超音波マイクロフォン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。
【００２９】
ＣＣＤカメラ１４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１４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。
【００３０】
図４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。
【００３１】
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、集音孔Ｈ１と集音孔Ｈ１との水平間隔（ここでは０．７ｃｍ）、集音孔Ｈ３と集音孔Ｈ４との垂直間隔Ｙ（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。加えて画像表示装置１の操作者は、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ための測定ユニット１０の周囲温度値（例えば２０℃）、後述する水平角度θや垂直角度φの算出間隔（例えば３０回／秒）を任意に入力できる。
【００３２】
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、音波信号の音圧レベルを分析して選定周波数として音圧レベルが最大値を示す周波数を選定する処理、超音波を発する音源の位置を算出する処理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、後述の表示領域７１Ａ、７１Ｂ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５３Ｃには、前記画像データに基づいて表示領域７１Ａ、７１Ｂ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。
【００３３】
データ記憶部５３Ｄには、ＣＣＤカメラ１４からの撮像信号に応じて表示領域７１Ａに表示されるＣＣＤカメラ１４の撮像画像の画像データ、前記選定周波数のデータ、音源の位置データ（水平角度θ、垂直角度φの各データ）等が記憶されている。加えて、データ記憶部５３Ｄには、前記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。
【００３４】
本実施形態の画像表示装置１では、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、演算処理部５２が、データ記憶部５３Ｄから、円形の画像データやＣＣＤカメラ１４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、円形の画像データに基づいて、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（円形の画像）を表示する。以下に、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。
【００３５】
演算処理部５２は、音源から発せられた音の音波信号（音圧レベル）、ＣＣＤカメラ１４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、超音波マイクロフォンＭ１〜Ｍ４によって検出された音波信号及び前記撮像信号が、図４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。
【００３６】
さらに演算処理部５２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、２つの集音孔Ｈ１、Ｈ２の原点位置０（図５参照。）から水平方向（図５中の左右方向）に対する音源の位置への水平角度θ（図５参照。）を算出する処理を実行する。原点位置０は、集音孔Ｈ１の中心点と集音孔Ｈ２の中心点とを結ぶ水平線を２等分する点と、集音孔Ｈ３の中心点と集音孔Ｈ４の中心点とを結ぶ垂直線を２等分する点とが重なる位置である。また図５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。
【００３７】
水平角度θは、集音孔Ｈ１と集音孔Ｈ２との水平間隔、音源から発せられた音が２つの超音波マイクロフォン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）を用いて算出できる。本実施形態では、音が各集音孔Ｈ１、Ｈ２から各筒状部材１７Ａ、１７Ｂ内に取り込まれて各超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２に向けて伝搬する距離は同じであると考えられることから、便宜的に超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２の位置は集音孔Ｈ１、Ｈ２の位置と一致するものとした。なお、Ｄ１２は、２つの超音波マイクロフォン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、集音孔Ｈ１と集音孔Ｈ２との水平間隔であり、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）
【００３８】
加えて演算処理部５２は、式（２）及び下記の式（３）を用いて垂直角度φ（図６参照。）を算出する。この垂直角度φは、原点位置０（図５、図６参照。）から垂直方向（図６中の上下方向）に対する音源の位置への角度を意味する。ここでも、音が各集音孔Ｈ３、Ｈ４から各筒状部材１７Ｃ、１７Ｄ内に取り込まれて各超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４に向けて伝搬する距離は同じであると考えられることから、便宜的に超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４の位置は集音孔Ｈ３、Ｈ４の位置と一致するものとした。なおＤ３４は、２つの超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４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。Ｙは、集音孔Ｈ３と集音孔Ｈ４との垂直間隔である。
φ＝ｓｉｎ−１｛（Ｄ３４×ｃ）／Ｙ｝［°］・・・（３）
【００３９】
本実施形態では演算処理部５２は、水平角度θや垂直角度φを算出する際に、式（２）中の温度ｔとして測定ユニット１０の周囲温度のデータを用いた。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る。
【００４０】
続いて演算処理部５２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て以下に説明するように、データ記憶部５３Ｄ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、Ｚ２（図７参照。）等を各表示領域７１Ａ、７１Ｂに表示する処理を実行する。
【００４１】
具体的には、音源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、演算処理部５２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２２ｋＨｚ）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。その後演算処理部５２は、赤色の円形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７１Ａ、７１Ｂに赤色の円形画像Ｚ１（図７参照。）を表示する。加えて演算処理部５２は、各表示領域７１Ａ、７１Ｂに赤色の円形画像Ｚ１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に円形画像Ｚ２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。
【００４２】
＜実施形態１の効果＞
実施形態１の集音装置１５及び画像表示装置１では、筒状部材１７Ａ〜１７Ｄの先端に集音方向へ開口する集音孔Ｈ１〜Ｈ４が形成されることで、音源が発する超音波を、集音孔Ｈ１〜Ｈ４を通じて集音方向のみから筒状部材１７Ａ〜１７Ｄ内に取り込んで各超音波マイクロフォンＭ１〜Ｍ４に向けて伝搬させることができる。しかも、筒状部材１７Ａの先端と筒状部材１７Ｂの先端、筒状部材１７Ｃの先端と筒状部材１７Ｄの先端とをそれぞれ互いに接近するように配置して、集音孔Ｈ１と集音孔Ｈ２との水平間隔、集音孔Ｈ３と集音孔Ｈ４との垂直間隔Ｙをそれぞれ検出しようとする超音波の半波長未満にしたことで、２つ超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２、２つの超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４をそれぞれ用いて超音波の到来方向を検出できる。よって、集音装置１５が超音波の到来方向を検出するために有益なものになる。
加えて画像表示装置１では、演算処理部５２が、２つの超音波マイクロフォンＭ１、Ｍ２における超音波の到達時間差Ｄ１２や、２つの超音波マイクロフォンＭ３、Ｍ４における超音波の到達時間差Ｄ３４に基づいて、超音波（例えば２２ｋＨｚの音波）を発する音源の位置を算出することで該音源の位置を特定できる。さらに、演算処理部５２は、音源の位置を円形画像Ｚ１等に置き換えることができる。よって、各種の円形画像Ｚ１等を通じて音源の位置を可視化できる。
【００４３】
また、遮断部材１８は、集音孔Ｈ１〜Ｈ４を除く筒状部材１７Ａ〜１７Ｄの外周や閉塞部材１７Ｇ、１７Ｈ等の外周に密着することで、音源が発する超音波が、集音方向へ開口した集音孔Ｈ１〜Ｈ４以外から筒状部材１７Ａ〜１７Ｄの内部に取り込まれることを防止できる。よって、筒状部材１７Ａ〜１７Ｄに収容された超音波マイクロフォンＭ１〜Ｍ４は、集音方向のみからの超音波を検出することが可能になる。
【００４４】
さらに、遮断部材１８を、外力によって変形させて集音孔Ｈ１〜Ｈ４を除く筒状部材１７Ａ〜１７Ｄの外周や閉塞部材１７Ｇ、１７Ｈ等の外周に密着させることで、超音波が集音孔Ｈ１〜Ｈ４以外から筒状部材１７Ａ〜１７Ｄ内に取り込まれることを効果的に防止できる。
【００４５】
加えて、集音孔Ｈ１〜Ｈ４から筒状部材１７Ａ〜１７Ｄ内に取り込まれた超音波を、基端Ｃ、Ｄ等に到達する前に吸音部材８０Ｃ、８０Ｄ等に吸収させることが可能になる。これにより、超音波が基端Ｃ、Ｄ等に反射して超音波マイクロフォンＭ１〜Ｍ４に向けて伝搬することを抑制できる。
【００４６】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を図８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。実施形態２の画像表示装置１Ａは、実施形態１の集音装置１５に代えて集音装置１５Ａを備えている。集音装置１５Ａは、実施形態１の筒状部材１７Ｃ、１７Ｄに代えて筒状部材１７Ｃ１、１７Ｄ１を備えている。各筒状部材１７Ｃ１、１７Ｄ１は粘土で成形されて基端Ｃ１、Ｄ１が閉塞された単一体とされている。加えて信号線Ｓ３、Ｓ４が各筒状部材１７Ｃ１、１７Ｄ１から引き出される部分には、粘土で成形された各筒状部材１７Ｃ１、１７Ｄ１が密着する。これにより、各筒状部材１７Ｃ１、１７Ｄ１は、集音孔Ｈ１３、Ｈ１４以外には各筒状部材１７Ｃ１、１７Ｄ１の内部と外部とを連通させる部分を有しない。
【００４７】
一方図示を省略したが、集音装置１５Ａは、実施形態１の筒状部材１７Ａ、１７Ｂに代えて、各筒状部材１７Ｃ１、１７Ｄ１と同様に成形された単一体からなる２つの筒状部材を備えている。この２つの筒状部材についても、集音孔以外には各筒状部材の内部と外部とを連通させる部分を有しない。
【００４８】
＜実施形態２の効果＞
本実施形態の画像表示装置１Ａ及び集音手段１５Ａでは、各筒状部材１７Ｃ１、１７Ｄ１は、集音孔Ｈ１３、Ｈ１４のみを通じて外部と連通することから、超音波信号は、集音孔Ｈ１３、Ｈ１４のみから各筒状部材１７Ｃ１、１７Ｄ１内に取り込み可能となる。
【００４９】
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１、２とは異なり、集音装置は、４つの筒状部材に限らず、例えば水平方向又は垂直方向に集音孔同士を０．７ｃｍの間隔をおいて互いに離れて配置した２つの筒状部材のみを備えるものであってもよい。加えて前記水平間隔や前記垂直間隔は、０．７ｃｍに設定することに限らず、検出しようとする故障音の周波数に応じて適宜の値に変更してもよい。さらに加えて各筒状部材を、前方部を折曲させずに基端側から先端側に向けて先細りする形状にした上で、少なくとも２つの筒状部材を、水平方向又は垂直方向に所定間隔をおいて平行に配置した状態で、集音孔同士の間隔を前記適宜の値に設定してもよい。これ以外にも、前方部を折曲させずに基端側から先端側に向けて先細りする形状にした少なくとも２つの筒状部材が、先端が互いに筒状部材支持台１６の中心側へ向くように傾斜させた状態で筒状部材支持台１６に支持させることで、集音孔同士の間隔を前記適宜の値に設定してもよい。
【００５０】
また筒状部材１７Ａ〜１７Ｄや各筒状部材１７Ａ〜１７Ｄの基端を閉塞する部材の材質は、プラスチックに限らずアルミニウム等の金属や合成ゴム等であってもよい。さらに上述した実施形態とは異なり、各筒状部材１７Ａ〜１７Ｄに代えて、２つ以上の短尺で先細り形状の環状部材を円筒状に組み合わせて筒状部材を形成した上で、遮断部材１８が、この筒状部材の集音孔を除いて各筒状部材の外周や閉塞部材の外周に密着するようにしてもよい。さらに加えて筒状部材１７Ｃ１、１７Ｄ１は、粘土で成形されたものに限らず合成樹脂等で成形された単一体としてもよい。  
【００５１】
上記以外にも、超音波マイクロフォンＭ１〜Ｍ４を、環状部材１９Ｃ、１９Ｄに嵌着せずに筒状部材１７Ａ〜１７Ｄ、１７Ｃ１、１７Ｄ１に直接収容したり、筒状部材支持台１６や筒状部材固定台Ｋを、円盤状のアクリル板に代えて例えば貫通孔１６Ｃ、１６Ｄ等を設けた正方形の金属板等で形成してもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１（１Ａ）・・画像表示装置、１４・・ＣＣＤカメラ、１５・・集音装置、１７Ａ〜１７Ｄ、１７Ｃ１、１７Ｄ１・・筒状部材、１８・・遮断部材、５２・・演算処理部、７０・・ディスプレイ、８０Ｃ、８０Ｄ・・吸音部材、Ｃ、Ｄ・・筒状部材の基端、Ｈ１〜Ｈ４、Ｈ１３、Ｈ１４・・集音孔、Ｍ１〜Ｍ４・・超音波マイクロフォン、Ｙ・・集音孔同士の間隔、Ｚ１、Ｚ２・・円形画像。
【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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