(57)【要約】【課題】  本発明は、音源から発せられる音を受音して得た受音信号に基づいて音源を探査する音源探査装置に関し、カメラ撮影とは無関係に音源を正確に認識させる。【解決手段】  音源探査プローブ３０を、音源探査用に配置される探査位置と、その探査位置から退避した非探査位置との間で移動自在に支持するとともに、光ビームで音源を指し示す指示器４０を、音源探査プローブ３０が探査位置に配置されたときの、その音源探査プローブ３０の代表点３０Ｃに光ビームの出射点を合わせた指示位置と、その指示位置から退避させた非指示位置との間で移動自在に支持する支持部材５０を備えた。【選択図】        図３
2013250112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音センサを有するプローブと、
前記音センサで受音して得た音信号に基づいて音の到来方向を探査する探査部と、
光ビームの出射方向を調整する調整機構を有し該調整機構で調整された方向に光ビームを出射して、該光ビームで、前記到来方向の先にある音源を指し示す指示器と、
前記プローブを、音源探査用に配置される探査位置と、該探査位置から退避した非探査位置との間で移動自在に支持するとともに、前記指示器を、前記プローブが前記探査位置に配置されたときの該プローブの代表点に前記光ビームの出射点を合わせた指示位置と、該指示位置から退避させた非指示位置との間で移動自在に支持する支持部材とを備えたことを特徴とする音源探査装置。
【請求項２】
前記支持部材が、支持柱と、該支持柱に支持されて横に延び、前記指示器を該支持柱から離れた位置に支持する支持梁とを有し、
前記支持柱が、前記指示器を、該支持柱よりも音源に近づいた側に設定された前記指示位置と、該支持柱よりも音源が遠ざけた側に設定された前記非指示位置との間で移動自在に、前記支持梁を介して支持するものであることを特徴とする請求項１記載の音源探査装置。
【請求項３】
前記指示器が、
光ビームを出射して該光ビームの照射点を視認させるポインタと、
前記ポインタを第１の軸の回りに回転自在に支持する第１の回転台と、
前記第１の回転台を前記第１の軸とは方向が異なる第２の軸の回りに回転自在に支持する第２の回転台とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の音源探査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音源から発せられる音を受音して得た受音信号に基づいて音源を探査する音源探査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音が聞こえてきてもその音の発生源（音源）を特定することが困難な場合がある。このような場面に対処するため、例えば装置や機器の開発や故障解析などの分野において、音源、すなわち異音などの音の発生源を特定する技術が知られている。
【０００３】
特許文献１には、配列されたマイクロフォンで受音して演算により音源を特定するとともに音源近傍をカメラで撮影して、音源を示すマークを音源近傍の画像とともに表示する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７７２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上掲の特許文献１に開示された、画像を表示し、その画像上に音源を示すマークを表示して音源を認識させる技術は音源の位置が分かり易く、この点では優れた技術である。
【０００６】
しかしながら、機密保持が厳しい開発環境などではカメラの持ち込み自体が禁止されている場面もある。また、環境の明るさが低く、カメラで十分な明るさの撮影ができない場面もあり、このような場面では、上記の技術をうまく生かせない事態が発生するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、カメラ撮影とは無関係に音源を正確に知らせることができる音源探査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】
上記目的を達成する本発明の音源探査装置は、
音センサを有するプローブと、
音センサで受音して得た音信号に基づいて音の到来方向を探査する探査部と、
光ビームの出射方向を調整する調整機構を有しその調整機構で調整された方向に光ビームを出射して、その光ビームで、音の到来方向の先にある音源を指し示す指示器と、
上記プローブを、音源探査用に配置される探査位置と、その探査位置から退避した非探査位置との間で移動自在に支持するとともに、上記指示器を、プローブが探査位置に配置されたときのそのプローブの代表点に光ビームの出射点を合わせた指示位置と、その指示位置から退避させた非指示位置との間で移動自在に支持する支持部材とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の音源探査装置は、上記指示器を備えたため、カメラ撮影とは無関係に、その指示器から出射される光ビームで音源が直接に指し示される。また、本発明の音源探査装置は、上記の支持部材を備えたため、指示器から出射される光ビームで音源を指し示すにあたっては、その指示器を指示位置に配置することにより、光ビームの出射点を、探査位置に配置されていたプローブの代表点に合わせることができる。このため、音源を正確に指し示すことができる。
【００１０】
ここで、本発明の音源探査装置において、上記支持部材が、支持柱と、その支持柱に支持されて横に延び、上記指示器をその支持柱から離れた位置に支持する支持梁とを有し、
上記支持柱が、上記指示器を、その支持柱よりも音源に近づいた側に設定された指示位置と、その支持柱よりも音源が遠ざけた側に設定された非指示位置との間で移動自在に、支持梁を介して支持するものであることが好ましい。
【００１１】
支持部材を上記の構成とし、非指示位置を支持柱よりも音源から離れた位置に設定することにより、音源探査時に指示器での反射音がプローブに入射して誤差を生じさせることが抑えられ、より正確な音源探査が行なわれる。
【００１２】
また、本発明の音源探査装置において、上記指示器が、
光ビームを出射してその光ビームの照射点を視認させるポインタと、
そのポインタを第１の軸の回りに回転自在に支持する第１の回転台と、
その第１の回転台を上記第１の軸とは方向が異なる第２の軸の回りに回転自在に支持する第２の回転台とを有することが好ましい。
【００１３】
例えば、指示器をこのような構成とすることにより、その指示器から出射する光ビームで音源を正確に指し示すことができる。
【００１４】
尚、本発明の音源探査装置は、上記探査部により探査された音源の位置を表示する表示器を備え、その表示器に表示された音源位置に合わせて指示器の調整機構を手動で調整する構成の装置であってもよい。あるいは、本発明の音源探査装置は、制御信号に基づいて指示器の調整機構を自動で動かして光ビームの出射方向を自動調整する機能を備えるとともに、探査部により探査された音源に基づいて指示器の調整機構を自動で動かすための制御信号を生成する制御器を備えた構成とすることで、音源を自動で正確に指し示す構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上の本発明の音源探査装置によれば、カメラ撮影とは無関係に、音源を正確に指し示すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】プローブの代表点と光ビームの出射点が異なる場合の問題点の説明図である。
【図２】第１実施形態の音源探査装置の概要を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態の音源探査装置の機構部分の構造を示した模式図である。
【図４】図３と比べ支持柱を中心に１８０°回転させた状態を示した模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態の音源探査装置の機構部分の模式図である。
【図６】図５に示す機構部分の姿勢を変更したときの位置関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では先ず、プローブの代表点と光ビームの出射点が異なっている場合の問題点を説明し、その後、本発明の実施形態を説明する。
【００１８】
図１は、プローブの代表点と光ビームの出射点が異なる場合の問題点の説明図である。
【００１９】
音源探査対象物１０は、平面であることは少なく、ほとんどの場合、例えばこの図１に示すような立体的な形状を有する。ここでは、この図１に示すような立体形状を有する音源探査対象物１０のある一点が振動していて音源１１になっているとする。この音源１１から発せられた音は、空中を伝播し代表点２１を含む探査位置に配置された音源探査プローブにより受音され、その受音により得られた信号に基づいて音源１１が正確に探査されたものとする。この音源１１を、代表点２１とは視差Ｄだけ離れた出射点２２から出射された光ビームで指し示すことを考える。
【００２０】
代表点２１で受音して得られた信号に基づいて、視差Ｄを考慮せずに音源を探査した場合は、代表点２１から眺めたときの音源１１の方向が求められる。したがってこの場合、出射点２２から出射された光ビームは、音源１１と代表点２１とを結ぶ線分と平行に進み、音源探査対象物１０上の点１２を指し示すことになる。代表点２１で受音して得られた信号に基づいて、視差Ｄを正確に考慮して、出射点から見たときの音源１１の方向を求めた場合、出射点２２から出射された光ビームは音源１１に向かうが、音源探査対象物１０がこの図１に示すように凹凸を持っている場合は、その光ビームで音源１１が正確に指し示されるとは限られず、この図１に示す場合は点１３が指し示される結果となる。
【００２１】
以下に説明する実施形態は、この図１を参照して説明したような不正確さを取り除き、音源を正確に指し示すことのできる音源探査装置である。
【００２２】
音源探査の手法としては、一般に、ビームフォーミング法（ＢＦ法）、サウンドインテンシティ法（ＳＩ法）、エンベロープインテンシティ法（ＥＩ法）、その他、複数のマイクロホンを使用した方法が知られている。ＳＩ法およびＥＩ法を採用すると直接的に音の到来方向が探査される。ＢＦ法の場合は、音圧の強度分布が分かるため、その音圧の最大位置の方向が音源として求められる。これらの音源探査手法はいずれも広く知られた技術であるとともに、本発明は音源探査の手法自体を問うものではなく、音源探査手法についての詳細説明は省略する。尚、以下に説明する実施形態では、ＥＩ法を採用することを念頭に置いて説明する。
【００２３】
図２は、本発明の第１実施形態の音源探査装置の概要を示すブロック図である。
【００２４】
ここには、音源探査プローブ３０と音源指示器４０が備えられており、それらは支持部材５０を介して互いに連結されている。これら音源探査プローブ３０と音源指示器４０は、支持部材５０の構造により、位置の入れ替えが行なわれる。
【００２５】
音源探査プローブ３０は、ＥＩ法による音源探査に適した、４つのマイクロホンの配置で構成されている。詳細は後述する。それら４つのマイクロホンでの受音で得られた信号は、ＥＩ法に基づく音源探査の演算を行なう音源探査部６０に入力される。
【００２６】
音源探査プローブ３０を構成する４つのマイクロホンそれぞれでの受音で得られた４つの信号は音源探査部６０のＡＤコンバータ６１で４系列のディジタル信号に変換されて、ＥＩ演算部６２に入力される。このＥＩ演算部６２では、それら４系列のディジタル信号に基づいてエンベロープインテンシティ法（ＥＩ法）のアルゴリズムに従った演算が実行され、これにより、音の到来方向が算出される。ここで算出される音の到来方向は、音源探査プローブ３０の中心点３０Ｃ（図３参照）に向かってきた音の到来方向である。この中心点３０Ｃは、本発明にいうプローブの代表点の一例である。
【００２７】
音源探査部６０のＥＩ演算部６２からは音の到来方向を表わす角度データが出力され、その出力された角度データはディスプレイ７０に入力される。このディスプレイでは、入力された角度データがその表示画面上に表示される。
【００２８】
上記のようにして音源の到来方向が判明すると、今度は支持部材５０を回転させて、音源探査プローブ３０と音源指示器４０の配置位置を入れ替える。音源指示器４０はレーザポインタ４１（図３参照）を備えている。このレーザポインタ４１はレーザ光を出射してそのレーザ光を所望の物体の所望の点に照射することにより、その照射点を視認させるための光源である。
【００２９】
この配置位置の入れ替えにあたっては、音源探査時の音源探査プローブ３０の中心点３０Ｃ（図３参照）に音源指示器４０のレーザポインタ４１のレーザ光の出射点を一致させる。本実施形態の場合、レーザ光の出射点は、レーザポインタの回転中心点である。詳細は後述する。この音源指示器４０は、そのレーザポインタ４１からのレーザ光の出射方向を手動で調整する調整機構を備えており、本実施形態では、ディスプレイ７０に表示された角度データを基に、操作者が手動で、レーザポインタ４１（図３参照）から出射されたレーザ光が音源を照射するように、そのレーザポインタ４１からのレーザ光の出射方向が調整される。
【００３０】
図３は、図２に示す第１実施形態の音源探査装置の機構部分の構造を示した模式図である。この図３には、音源探査プローブ３０と、音源指示器４０と、それらを支持する支持部材５０が示されている。
【００３１】
支持部材５０は、支持柱５１と、第１の支持梁５２と、第２の支持梁５３とを有する。支持柱５１は、矢印Ａ，Ｂ方向に回転自在となっている。ただし、ここにはロックピン５１１が備えられており、この支持柱５１は、そのロックピンが図示しないロック穴に差し込まれた状態では回転不能に固定されている。ロックピン５１１を持ち上げると支持柱５１を回転させることができ、Ａ方向又はＢ方向に１８０°回転するともう１つのロック穴にロックピン５１１が入り込み、その１８０°回転した状態で再び回転不能に固定される。
【００３２】
第１の支持梁５２は、支持柱５１に一端が支持されて横方向に延び支持柱５１から離れた側の端部に音源探査プローブ３０が取り付けられている。
【００３３】
また、第２の支持梁５３も支持柱５１に一端が支持されていて、第１の支持梁５２とは１８０°異なる向きに延び、支持柱５１から離れた側の端部で音源指示器４０を支持している。
【００３４】
ここで、支持柱５１の回転中心線を起点としたときの、音源探査プローブ３０の中心点３０Ｃまでの距離Ａと、音源指示器４０に備えられたレーザポインタ４１のレーザ光出射点４０Ｃ、すなわち、この実施形態の構造では、レーザポインタ４１のレーザ光出射方向調整機構によるレーザポインタ４１の回転中心点までの距離Ｂを等距離としている。したがって支持柱５１を中心にして１８０°回転させると、図３に示す状態の音源探査装置３０の中心点３０Ｃに、音源指示器４０の出射点４０Ｃが重なることになる。
【００３５】
音源探査プローブ３０は、正４面体の各頂点に対応した位置に４つのマイクロホン３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが配置されている。ＥＩ法による音の到来方向の探査では、それら４つのマイクロホン３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの配置位置を各頂点とする正４面体の重心位置における、音源６０からの音の到来方向が算出される。すなわち、この音源探査プローブ３０の中心点３０Ｃはこの正４面体の重心位置である。
【００３６】
音源探査時には、音源指示器４０は、支持柱５１よりも音源６０から離れた位置に置かれているため、その音源指示器４０での反射音が音源探査プローブ３０に入射されることはほとんどなく、しがたって高精度な音源探査が行なわれる。
【００３７】
音の到来方向の探査が終了すると、上述のようにして支持柱５１を中心にして１８０°回転させ、音源探査プローブ３０と音源指示器４０の位置を入れ替える。
【００３８】
図４は、図３と比べ支持柱５１を中心に１８０°回転させた状態を示した模式図である。
【００３９】
この配置位置の入れ替えが終わると、操作者により、音源指示器４０を構成するレーザポインタ４１から出射されるレーザ光の出射方向の調整が行なわれる。
【００４０】
この音源指示器４０は、レーザポインタ４１と、第１の回転台４２と、第２の回転台４３を備えている。
【００４１】
レーザポインタ４１は、レーザ光を出射してそのレーザ光の照射点を視認させるツールである。第１の回転台４２は、そのレーザポインタ４１を支持し、水平の回転軸の回りに回転させることができ、そのレーザポインタ４１から出射されるレーザ光の仰角を調整する。また、第２の回転台４３は、第１の回転台４１を支持していて垂直の回転軸の回りに回転させることができる。この第２の回転台４２を回転させることにより、レーザポインタ４１から出射されるレーザ光の水平方向の出射角度が調整される。
【００４２】
操作者は、図２に示すディスプレイ７０に表示された角度データを見て、レーザポインタ４１からのレーザ光の出射角度をその角度データの通りに調整する。すると、レーザポインタ４１から出射したレーザ光は、音源６０（図３参照）に照射されてその音源６０を光らせる。これにより、音源６０の位置が視認される。このとき、音源探査時の音源探査プローブ３０の中心点３０Ｃからレーザ光を出射しているので、その間の視差はゼロであり、図１を参照して説明したような誤差は発生せず、音源６０が正確に指し示される。
【００４３】
図５は、本発明の第２実施形態の音源探査装置の機構部分の模式図である。
【００４４】
尚、この第２の実施形態の音源探査装置は、図５に示す機構部分以外の点、すなわち、図３に示す音源探査部６０およびディスプレイ７０については、第１実施形態と同一であり、ここでの重複した図示および詳細は省略する。
【００４５】
この図５、および後述する図６において、音源探査プローブ３０および音源指示器４０については、図３等に示す第１実施形態における音源探査プローブ３０および音源指示器４０とそれぞれ同一であり、ここでは、同一の符号を付して示し、重複説明は省略する。
【００４６】
この第２実施形態における支持部材８０は、支持柱８１と、第１の支持梁８２と、第２の支持梁８３とを有する。支持柱８１は、上側の第１部分８１１と、下側の第２部分８１２とからなり、第２部分８１２は、矢印Ｃ−Ｄで示すように、第１部分８１１に対し１８０°回転可能となっている。また、この支持柱８１は、第１部分８１１と第２部分８１２が図５に示すように向きが揃った状態において、矢印Ｅ−Ｆに示すように、第１の支持梁８２に対し一体的に上下にスライド可能となっている。
【００４７】
ここで、音源探査プローブ３０は、第１の支持梁８２とは連結されておらず、支持柱８１の第１部分８１１に直接に支持されている。
【００４８】
また、第２の支持梁８３は、その一端が支持柱８１の第２部分８１２に固定され、支持柱８１から離れた側の端部で音源指示器４０を支持している。
【００４９】
この支持部材８０は、第１の支持梁８２が、図示しない固定部材等に不動に固定される。
【００５０】
図５に示す姿勢にあるときは、音源探査プローブ３０の中心点３０Ｃと音源指示器４０の出射点４０Ｃは上下方向にのみずれていて、上から見たときは一致した位置にある。
【００５１】
図６は、図５に示す機構部分の姿勢を変更したときの位置関係を示した図である。
【００５２】
図６（Ａ）は音源探査時の姿勢を示している。音源指示器４０は、その音源指示器４０での反射音が音源探査プローブ３０に入射して誤差を生じないよう、音源（図６の左側）から見て支持柱８１よりも離れた位置におかれている。
【００５３】
図６（Ｂ）は、音源指示時の姿勢を示している。図６（Ａ）の状態から支持柱８１の第２部分８１２を１８０°回転させ、さらに、支持柱８１の全体を上方に移動させて図６（Ａ）の姿勢にあるときの音源探査プローブ３０の中心点３０Ｃに音源指示器４０の出射点４０Ｃを一致させる。
【００５４】
この第２実施形態の支持構造によっても、レーザポインタで音源を正確に指し示すことができる。
【００５５】
尚、ここでは、レーザポインタの角度を手動で調整する機構を備え、操作者がディスプレイ７０（図２参照）に表示された角度データを見てレーザポインタの角度をその角度データ通りに手動調整する例を示したが、本発明は、これに限るものではない。例えば、レーザポインタの角度を制御信号に応じて自動調整する自動調整機構と、図２に示す音源探査部６０で算出された角度データに基づいてその自動調整機構に制御信号を送る制御器とを備え、音源探査プローブ３０と音源指示器４０の位置を移動させる操作は手動で行ない、そのレーザポインタの角度については自動調整する構成としてもよい。さらには、音源探査プローブ３０と音源指示器４０の位置の移動についても自動化し、音源探査が行なわれた後自動的に位置を移動し、さらにレーザ光の出射方向についても自動調整する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０      音源探査対象物
１１，６０      音源
１３      点
２１      代表点
２２，４０Ｃ      出射点
３０      音源探査プローブ
３０Ｃ      中心点
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ      マイクロホン
４０      音源指示器
４１      レーザポインタ
４２      第１の回転台
４３      第２の回転台
５０，８０      支持部材
５１，８１      支持柱
５２，８２      第１の支持梁
５３，８３      第２の支持梁
６０      音源探査部
６１      ＡＤコンバータ
６２      ＥＩ演算部
７０      ディスプレイ
５１１      ロックピン
８１１      第１部分
８１２      第２部分
【図１】
2013250112.tif 000003
【図２】
2013250112.tif 000004
【図３】
2013250112.tif 000005
【図４】
2013250112.tif 000006
【図５】
2013250112.tif 000007
【図６】
2013250112.tif 000008