(57)【要約】【課題】探査対象領域にある音源をより確実に探査することができる音源探査装置を提供する。【解決手段】２次元配列される複数のマイク素子と、第１面および当該第１面と反対の面である第２面を有し、当該第１面に複数のマイク素子を固定するバッフル部１０１と、を備え、バッフル部１０１は、複数のマイク素子に、当該第１面に到達する直接音を収音させ、かつ、当該第２面に到達する直接音を収音させない。【選択図】図２
2017049225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイク素子と、
第１面および前記第１面と反対の面である第２面を有し、前記第１面に２次元配列した前記複数のマイク素子を固定するバッフル部と、
を備え、
前記バッフル部は、前記複数のマイク素子に、前記第１面側にある音源の直接音を収音させ、かつ、前記第２面側にある音源からの直接音を収音させない、
音源探査装置。
【請求項２】
前記複数のマイク素子は、前記バッフル部の外縁より所定長さ以上内側で配列される、
請求項１に記載の音源探査装置。
【請求項３】
さらに、前記バッフル部の前記第１面と、前記音源探査装置が設置される面である設置面とが所定角度を有するように、前記バッフル部を支持する支持部材を備える、
請求項１または２に記載の音源探査装置。
【請求項４】
前記バッフル部は円形の板状部材であり、
前記バッフル部の直径は、前記複数のマイク素子同士の間隔の最大長と、前記所定角度と、に基づいて算出される、
請求項３に記載の音源探査装置。
【請求項５】
前記バッフル部の直径をｄ１、前記最大長をｄ０、前記所定角度をθｃとしたときに、（ｄ０／ＣＯＳ（θｃ））＜ｄ１の関係を満たしている、
請求項４に記載の音源探査装置。
【請求項６】
前記バッフル部は矩形の板状部材であり、
前記バッフル部の辺の長さは、前記複数のマイク素子同士の間隔の最大長と、前記所定角度と、に基づいて算出される、
請求項３に記載の音源探査装置。
【請求項７】
前記バッフル部の辺の長さをｄ１、前記最大長をｄ０、前記所定角度をθｃとしたときに、（ｄ０／ＣＯＳ（θｃ））＜ｄ１の関係を満たす、
請求項６に記載の音源探査装置。
【請求項８】
前記複数のマイク素子は、前記複数のマイク素子の音孔部が前記第１面に露出し、前記第２面には露出しないように、前記バッフル部に埋設されている、
請求項１〜７のいずれか１項に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、音源探査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
同一平面内に配列されたマイクロホンアレイに到達するときに生じる音（音波）の位相差に基づき音源探査を行う音源探査装置が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示されるような音源探査装置は、構造が簡単であり設置性が高いという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２４７４９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、特許文献１に開示されるような従来の音源探査装置では、マイクロホンアレイの配列面に対して、面対称となる音源（正面側の音源および背面側の音源）からの音波の位相差は等しくなるので、区別できないという問題がある。すなわち、従来の音源探査装置では、探査対象領域ではない音源探査装置の背面側の音源の影響を受けてしまい、探査対象領域である音源探査装置の正面側の空間にある音源を探査できない場合がある。
【０００６】
本発明は、上述の事情を鑑みてなされたもので、探査対象領域にある音源をより確実に探査す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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る音源探査装置は、複数のマイク素子と、第１面および前記第１面と反対の面である第２面を有し、前記第１面に２次元配列した前記複数のマイク素子を固定するバッフル部と、を備え、前記バッフル部は、前記複数のマイク素子に、前記第１面側にある音源の直接音を収音させ、かつ、前記第２面側にある音源からの直接音を収音させない。
【０００８】
なお、これらのうちの一部の具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体を用いて実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせを用いて実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、探査対象領域にある音源をより確実に探査することができる音源探査装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態における音源探査装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態における収音装置の一例を示す概観図である。
【図３】図３は、実施の形態における収音装置の設置例と音源探査対象の領域を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態における収音装置の設置例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す収音装置を側面からみた図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施の形態における収音装置の別の設置例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの収音装置を側面からみた図である。
【図６】図６は、図３に示す収音装置１０に到来する音波の位相差が最大になる音源と複数のマイク素子の配置との関係を説明するための図である。
【図７】図７は、図３に示す収音装置１０に到来する音波の位相差が最小になる音源とバッフル部のサイズとの関係を説明するための図である。
【図８】図８は、図３に示す収音装置の探査方向を示す図である。
【図９】図９は、図８に示す収音装置の探査方向と角度分解能との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、比較例における円形配列マイクロホンアレイを示す図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す比較例における円形配列マイクロホンアレイにおける面対称方向の音源から到来する音波の位相差を説明するための図である。
【図１２】図１２は、変形例１における収音装置のマイクロホンアレイの配置例を示す図である。
【図１３】図１３は、変形例２における収音装置のバッフル部の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、変形例３における収音装置のマイクロホンアレイの配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（本発明の基礎となった知見）
上述したように、例えば特許文献１に開示されるような従来の音源探査装置では、マイクロホンアレイの配列面に対して、面対称となる音源（正面側の音源および背面側の音源）からの音波の位相差（到来時間差）は等しくなるので、区別できないという問題がある。換言すると、従来の音源探査装置では、探査対象領域ではない音源探査装置の背面側の音源の影響を受けてしまい、探査対象領域である音源探査装置の正面側の空間にある音源を探査できない場合があるという問題がある。
【００１２】
上記問題を解決する方法として、マイクロホンアレイを構成する複数のマイク素子（マイクロホン）を３次元配置することも考えられる。
【００１３】
しかしながら、複数のマイク素子を３次元配置する場合には、音源探査装置の構造が簡易ではなくなり、設置性が低くなるという新たな問題が生じる。具体的には、例えば、複数のマイク素子を３次元配置する際には、全方向からの音波が位相差を乱さずに各マイク素子に到来するようにマイクロホンアレイの構造を音響的に満足させ、かつ、当該マイクロホンアレイの強度を保つなどの条件を満たす必要がある。しかし、これらの条件を満たすマイクロホンアレイを設置することは煩雑な作業が必要となるため、設置性が低くなる。
【００１４】
本発明は、上述の事情を鑑みてなされたもので、複数のマイク素子で構成されるマイクロホンアレイの背面側から到来する音波の影響を抑制することで、探査対象領域にある音源をより確実に探査す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。
【００１５】
本発明の一態様に係る音源探査装置は、複数のマイク素子と、第１面および前記第１面と反対の面である第２面を有し、前記第１面に２次元配列した前記複数のマイク素子を固定するバッフル部と、を備え、前記バッフル部は、前記複数のマイク素子に、前記第１面側にある音源の直接音を収音させ、かつ、前記第２面側にある音源からの直接音を収音させない。
【００１６】
つまり、バッフル部を備えることで、第２面側にある音源が発する音波の回りこみを起こさせることができ、複数のマイク素子に到達する音波の位相差において、第１面側に対して第２面側の位相差を大きくすることができる。これにより、第２面（背面側）から到来する音波の影響を抑制することができるので、第１面（正面側）の音源すなわち探査対象領域にある音源をより確実に探査することができる。
【００１７】
ここで、例えば、前記複数のマイク素子は、前記バッフル部の外縁より所定長さ以上内側で配列される。
【００１８】
これにより、複数のマイク素子に到達する音波の位相差において、第１面側に対して第２面側の位相差をより確実に大きくすることができる。
【００１９】
また、例えば、さらに、前記バッフル部の前記第１面と、前記音源探査装置が設置される面である設置面とが所定角度を有するように、前記バッフル部を支持する支持部材を備えるとしてもよい。
【００２０】
これにより、複数のマイク素子に到達する音波の位相差において、第１面側に対して第２面側の位相差をより確実に大きくすることができる。
【００２１】
また、例えば、前記バッフル部は円形の板状部材であり、前記バッフル部の直径は、前記複数のマイク素子同士の間隔の最大長と、前記所定角度と、に基づいて算出されるとしてもよい。
【００２２】
ここで、例えば、前記バッフル部の直径をｄ１、前記最大長をｄ０、前記所定角度をθｃとしたときに、（ｄ０／ＣＯＳ（θｃ））＜ｄ１の関係を満たしている。
【００２３】
また、例えば、前記バッフル部は矩形の板状部材であり、前記バッフル部の辺の長さは、前記複数のマイク素子同士の間隔の最大長と、前記所定角度と、に基づいて算出されるとしてもよい。
【００２４】
ここで、例えば、前記バッフル部の辺の長さをｄ１、前記最大長をｄ０、前記所定角度をθｃとしたときに、（ｄ０／ＣＯＳ（θｃ））＜ｄ１の関係を満たす。
【００２５】
また、例えば、前記複数のマイク素子は、前記複数のマイク素子の音孔部が前記第１面に露出し、前記第２面には露出しないように、前記バッフル部に埋設されているとしてもよい。
【００２６】
なお、これらのうちの一部の具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を用いて実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせを用いて実現されてもよい。
【００２７】
以下、本発明の一態様に係る音源探査装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また全ての実施の形態において、各々の内容を組み合わせることもできる。
【００２８】
なお、以下では説明する実施の形態では、音源探査装置が探査する音源の距離は、マイクロホンアレイの大きさに対して十分に遠距離であり、音源からマイクロホンアレイに到達する音波は平面波と見なせる距離関係を想定している。より具体的には、マイクロホンアレイのサイズの約３〜５倍以上の距離を想定している。
【００２９】
（実施の形態）
［音源探査装置１の全体構成］
図１は、本実施の形態における音源探査装置１の構成の一例を示す図である。
【００３０】
音源探査装置１は、収音した音波の強さと位相差とに基づいて、音源を探査して音源の位置などを特定する。本実施の形態では、音源探査装置１は、図１に示すように、収音装置１０と、信号処理部１１と、表示部１２とを備える。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００３１】
［収音装置１０］
図２は、本実施の形態における収音装置１０の一例を示す概観図である。図２の（ａ）は収音装置１０を正面から見た場合、図２の（ｂ）は収音装置１０を側面から見た場合を示している。図３は、実施の形態における収音装置の設置例と音源探査対象の領域を示す図である。
【００３２】
収音装置１０は、図２の（ａ）に示すように、バッフル部１０１と、マイクロホンアレイ１０２とを備える。
【００３３】
マイクロホンアレイ１０２は、音圧に対する感度が高い無指向性の複数のマイク素子で構成される。複数のマイク素子は、バッフル部１０１の外縁より所定長さ以上内側で配列される。ここで、複数のマイク素子は、例えば音センサである。また、複数のマイク素子は、半導体製造技術を用いて製造されるコンデンサ型のマイクロホンチップでもよい。マイクロホンチップは、音圧によって変位する振動板を有して音信号を電気信号に変換する機能を有する。ここで、複数のマイク素子は、複数のマイク素子の音孔部が第１面に露出し、第２面には露出しないように、バッフル部１０１に埋設されているとしてもよい。本実施の形態では、図２に示すように、マイクロホンアレイ１０２は、マイク素子ｍ１〜マイク素子ｍ８（８つのマイク素子）を備え、マイク素子ｍ１〜マイク素子ｍ８がリング状（円環状）になるように配されている。また、マイク素子ｍ１〜マイク素子ｍ８は、マイク素子の音孔部が第１面（正面１０１ａ）に露出し、第２面（背面１０１ｂ）には露出しないように、バッフル部１０１に埋設されている。
【００３４】
なお、以下では、マイクロホンアレイ１０２が８つのマイク素子ｍ１〜マイク素子ｍ８で構成される場合を例に挙げて説明するが、この場合に限らない。マイクロホンアレイ１０２は、少なくとも３つのマイク素子で構成されていればよいが、マイク素子の数が多いほど精度よく収音できる。
【００３５】
バッフル部１０１は、第１面および第１面と反対の面である第２面を有し、当該第１面に２次元配列した複数のマイク素子（マイク素子ｍ１〜ｍ８）を固定する。そして、バッフル部１０１は、複数のマイク素子に、第１面側にある音源の直接音を収音させ、かつ、第２面側にある音源からの直接音を収音させない。バッフル部１０１は、第２面側にある音源が発する音波の回りこみを起こさせることができるので、複数のマイク素子に到達する音波の位相差において第１面側の位相差よりも第２面側の位相差を大きくすることができるからである。また、バッフル部１０１は、バッフル効果により、マイクロホンアレイ１０２の感度を６ｄｂ程度高めることができる。
【００３６】
また、バッフル部１０１は、第１面と、音源探査装置１が設置される面である設置面とが所定角度θｃを有するように配置されるとしてもよい。所定角度を有するように配置されることにより、第１面側の音源の音波の位相差を第２面側の音源の音波の位相差よりもより小さくすることができるからである。
【００３７】
ここで、バッフル部１０１が例えば円形の板状部材で構成されるとすると、バッフル部１０１の直径ｄ１は、複数のマイク素子同士の間隔の最大長ｄ０と、所定角度θｃと、に基づいて算出することができる。詳細は後述するのでここでの説明を省略する。
【００３８】
本実施の形態では、第１面は、図２の（ｂ）に示す正面１０１ａに該当し、第２面は、図２の（ｂ）に示す背面１０１ｂに該当する。バッフル部１０１は、図２の（ａ）に示すように、例えば円形の板状部材で構成され、図３に示すように、例えば地面などの設置面５１と所定角度θｃをなすように設置される。また、バッフル部１０１の第１面側（正面１０１ａの側）は、図３に示すように、音源探査対象の領域Ｘであり、バッフル部１０１の第２面側（背面１０１ｂの側）は、音源探査対象外の領域Ｙである。なお、バッフル部１０１は、音波を通過させない、または、通過しても十分に減衰する金属や木材、樹脂材などの部材で構成されてもよい。また、バッフル部１０１は、例えばパーチクルボード、チップボード、木毛セメント板、アピトン合板など均質な繊維を接着剤で固めて高圧をかけて整形する人工材料からなる板状部材で構成されてもよい。また、バッフル部１０１は、スピーカーユニットを支えるバッフル板と同様の強く（高剛性で）かつ重い（高比重の）板状部材で構成されてもよい。
【００３９】
（設置方法）
以下、バッフル部１０１と設置面５１とが所定角度をなすように収音装置１０を設置する方法について例を挙げて説明する。
【００４０】
図４Ａは、実施の形態における収音装置１０の設置例を示す図である。図４Ｂは、図４Ａに示す収音装置を側面からみた図である。図５Ａは、実施の形態における収音装置の別の設置例を示す図である。図５Ｂは、図５Ａの収音装置を側面からみた図である。
【００４１】
収音装置１０は、例えば図４Ａおよび図４Ｂに示すように、バッフル部１０１を支持する支持部材１０３によりバッフル部１０１と、設置面５１とが所定角度をなすように設置される。なお、バッフル部１０１と設置面５１とが所定角度をなすように設置する方法は、図４Ａおよび図４Ｂに示すようにバッフル部１０１の第２面（背面）を支持する支持部材１０３を用いる場合に限らない。例えば図５Ａおよび図５Ｂに示すような、バッフル部１０１の下端部を支持する支持部材１０３Ａを用いてもよい。つまり、バッフル部１０１と設置面５１とが所定角度をなすように設置することができればどのような支持部材を用いてもよい。
【００４２】
（直径ｄ１の算出方法）
次に、バッフル部１０１の直径ｄ１の算出方法について説明する。まず、図６および図７を用いて、バッフル部１０１の直径ｄ１と、複数のマイク素子同士の間隔の最大長ｄ０と、所定角度θｃとの関係について説明し、その後、バッフル部１０１の直径ｄ１の算出方法について説明する。
【００４３】
図６は、図３に示す収音装置１０に到来する音波の位相差が最大になる音源と複数のマイク素子の配置との関係を説明するための図である。より具体的には、図６には、マイク素子ｍ１とマイク素子ｍ５とに到来する音波の位相差τＡ１５が最大になる音源Ａと、音源Ａから各マイク素子に音波が到来する様子とが模式的に示されている。換言すると、音源探査対象の領域Ｘ内において、複数のマイク素子（マイク素子ｍ１〜マイク素子ｍ８）の配列面（本実施の形態では第１面）と並行な方向に位置する音源Ａから、マイク素子ｍ１とマイク素子ｍ５とに到来する音波の位相差τＡ１５が最大になる。
【００４４】
したがって、音源探査対象の領域Ｘ（正面側）の音源からマイク素子ｍ１とマイク素子ｍ５とに到来する音波の位相差（到来時間差）τＡ１５の最大は、空気中の音の速度Ｃを用いて（式１）のように表すことができる。
【００４５】
τＡ１５＝ｄ０／Ｃ      （式１）
【００４６】
図７は、図３に示す収音装置１０に到来する音波の位相差が最小になる音源とバッフル部のサイズとの関係を説明するための図である。より具体的には、図７には、マイク素子ｍ１とマイク素子ｍ５とに到来する音波の位相差τＢ１５が最小になる音源Ｂと、音源Ｂから各マイク素子に音波が到来する様子とが模式的に示されている。換言すると、音源探査対象外の領域Ｙ内において、マイク素子（マイク素子ｍ１〜マイク素子ｍ８）の配列中心を通り、設置面５１と平行な方向に位置する音源Ｂから、マイク素子ｍ１とマイク素子ｍ５とに到来する音波の位相差τＢ１５が最小になる。
【００４７】
したがって、音源探査対象外の領域Ｙ（背面側）の音源からマイク素子ｍ１とマイク素子ｍ５とに到来する音波の位相差τＢ１５の最小は、（式２）のように表すことができる。
【００４８】
τＢ１５＝ｄ１*ＣＯＳ（θｃ）／Ｃ      （式２）
【００４９】
ここで、以下の（式３）の関係を満たせば、マイクロホンアレイ１０２（複数のマイク素子）の配列面に対して、面対称となる音源であっても区別することが可能となる。位相情報を基に音源を検知する音源探査装置１では、音源探査対象の領域Ｘ（正面側）の音源より音源探査対象外の領域Ｙ（背面側）の音源に対する位相差が常に大きくなるからである。
【００５０】
τＡ１５  ＜  τＢ１５      （式３）
【００５１】
したがって、バッフル部１０１の直径ｄ１は、（式３）に（式１）および（式２）を代入して、解いた（式４）の関係を満たすように算出すればよい。
【００５２】
ｄ０／ＣＯＳ（θｃ）  ＜ｄ１      （式４）
【００５３】
ここで、例えば所定角度θｃが６０°の場合には、ＣＯＳ（θｃ）＝０．５であるので、バッフル部１０１の直径ｄ１は、複数のマイク素子同士の間隔の最大長ｄ０の２倍より大きくなるように算出される。なお、所定角度θｃが０°、９０°である場合も理論上取り得るが、以下に説明する理由から所定角度θｃが０°、９０°である場合は含まなくてよい。
【００５４】
（所定角度θｃ）
図８および図９を用いて、収音装置１０の角度分解能と所定角度θｃとの関係について説明する。図８は、図３に示す収音装置１０の探査方向θｄを示す図である。図９は、図８に示す収音装置１０の探査方向と角度分解能との関係を示す図である。ここで、図８に示すように、収音装置１０の第１面（正面１０１ａ）の法線方向すなわちマイクロホンアレイ１０２（複数のマイク素子）の配列面の法線方向を基準とした角度を探査方向θｄとしている。一方、図９に示すグラフは、マイクロホンアレイ１０２を構成する２つのマイク素子の間隔Δｄ＝４０ｍｍとして、垂直（θ＝０°）の時の角度分解能＝１°の性能があるとした場合の探査方向θｄ毎の角度分解能を示している。すなわち、図９に示す縦軸の角度分解能は、探査方向θｄで離れている対象物体を検出した場合の誤差を示している。なお、マイク素子の間の位相差は一定として計算している。
【００５５】
図９に示されるグラフから、マイクロホンアレイ１０２の配列面の法線方向（グラフの探査方向θｄ＝０°）が最も角度分解能が良く、探査方向θｄ＝６０°を超えると誤差が２倍を超えてしまうので極端に性能が劣化するのがわかる。
【００５６】
つまり、音源探査対象の物体がある方向に対して６０°程度までの傾きでマイクロホンアレイ１０２の配列面を向ければ、精度よく音源探査を行うことができるのがわかる。そのため、設置面５１と垂直方向（真上方向）に、音源探査対象の物体がある場合などを除くと所定角度θｃを０°にする必要がない。
【００５７】
そして、角度分解能のよい収音装置１０を利用するために、所定角度θｃを、音源探査対象の物体の位置により変化させるとよい。例えば音源探査対象の領域Ｘにおいて、音源探査装置１と数１００ｍの距離があり、設置面５１（地面）からの高度が１０ｍの位置にホバリングしている飛行物体が発する音を検知（収音）したい場合があるとする。この場合、飛行物体は、音源探査装置１の設置された地点を基準とすると設置面５１からの角度は１０°〜２０°程度となる。そのため、この角度での音源探査を精度良く行うために、所定角度θｃを４５°〜６０°程度にすればよい。つまり、音源探査装置１から離れた位置にある音源探査対象の物体を精度よく音源探査するために、当該物体の位置する方向にマイクロホンアレイ１０２の配列面の法線方向を向けて、探査方向θｄが３０°程度になるように所定角度θｃを決めればよい。
【００５８】
［信号処理部１１］
信号処理部１１は、複数のマイク素子から出力される信号（図１では８つの信号）の処理を行うことで、音源を識別したり音源の位置を特定したりすることができる。より具体的には、信号処理部１１は、複数のマイク素子から出力される信号をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換し、時間信号または周波数領域信号への変換処理を行った後に複数のマイク素子間の位相差に基づく計算処理を行い、音の到来方向を定位したり識別したりする。信号処理部１１は、収音装置１０の複数のマイク素子と物理的に接続されているＰＣ等の演算装置であってもよく、音源探査装置１を構成する中央演算装置（ＣＰＵ）であってもよい。
【００５９】
本実施の形態では、信号処理部１１は、収音装置１０の背面側（領域Ｙ）の音源からの音の影響を除去することができるので、正面側（領域Ｘ）において収音装置１０から離れた位置にあり、収音装置１０への到来音が小さい音源も識別し位置を特定できる。信号処理部１１は、その処理結果を表示部１２に表示させる。
【００６０】
なお、信号処理部１１は、処理結果として、特定した音源の位置を示す音源画像信号を生成し、その処理結果を表示部１２に表示させてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態では、配列された複数のマイク素子それぞれに入力される音波の位相差に基づいて、音源探査を行っている。ここで、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（ＳＩ法）、エンベロープインテンシティ法（ＥＩ法）などの方法が知られている。ＳＩ法およびＥＩ法では直接的に音の到来方向を探査することができる。ＢＦ法では、音圧の強度分布を利用し、その音圧の最大位置の方向を音源として求めることができる。これらの手法はいずれも広く知られた技術であり、本発明の主旨ではないため、音源探査手法についての詳細説明は省略する。
【００６２】
［表示部１２］
表示部１２は、信号処理部１１の処理結果を表示する。表示部１２は、例えばディプレイであり、信号処理部１１の処理結果として、例えば、領域Ｘと当該領域Ｘ内での音源の位置とを表示する。
【００６３】
［効果等]
以上のように、本実施の形態によれば、第２面（背面側）から到来する音波の影響を抑制することができるので、第１面（正面側）の音源すなわち探査対象領域にある音源をより確実に探査することができる音源探査装置１を実現することができる。
【００６４】
また、本実施の形態における音源探査装置１では、複数のマイク素子がバッフル部１０１の外縁より所定長さ以上内側で配列され、設置面とバッフル部１０１の第１面と設置面とが所定角度を有する。これにより、音源探査装置１は、マイクロホンアレイ１０２（複数のマイク素子）の配列面に対して、面対称となる音源であっても区別することができる。位相情報を基に音源を探査する音源探査装置１において、音源探査対象の領域Ｘ（正面側）の音源より音源探査対象外の領域Ｙ（背面側）の音源に対する位相差が常に大きくなっているからである。
【００６５】
一方、比較例として、従来の音源探査装置では、マイクロホンアレイの配列面に対して、面対称となる音源（正面側の音源および背面側の音源）からの音波の位相差は等しくなるので、区別できない。これについて、図１０および図１１を用いてより具体的に説明する。図１０は、比較例における円形配列マイクロホンアレイ８０２を示す図である。図１１は、図１０に示す比較例における円形配列マイクロホンアレイ８０２における面対称方向の音源から到来する音波の位相差を説明するための図である。図１０に示すように、比較例における円形配列マイクロホンアレイ８０２は、８つのマイク素子（マイク素子ｐ１〜マイク素子ｐ８）で構成され、マイク素子同士の間隔の最大長をＬ０とする。この場合、正面側の音源Ｒおよび背面側の音源Ｓからマイク素子ｐ１とマイク素子ｐ５とに到来する音波の位相差（到来時間差）はそれぞれ、τＲ１５＝Ｌ０*ＣＯＳ（θｒ）／ＣおよびτＳ１５＝Ｌ０*ＣＯＳ（θｓ）／Ｃと表せる。そして、正面側の音源Ｒおよび背面側の音源Ｓは、面対称となる音源であるのでθｒ=θｓとなる。つまり、位相差は等しいので（τＲ１５＝τＳ１５）、比較例における円形配列マイクロホンアレイ８０２は、音源Ｒと音源Ｓの区別をすることができない。
【００６６】
さらに、本実施の形態における音源探査装置１は、音源探査対象の領域Ｘ（正面側）の音源より音源探査対象外の領域Ｙ（背面側）の音源に対する位相差が常に大きくなるので、領域Ｙ（背面側）の音源の影響を除去することができる。これにより、本実施の形態における音源探査装置１は、探査対象領域にある音源であって到達音の小さい音源もより確実に探査することができる。つまり、領域Ｙ（背面側）を音源探査範囲から除外することができ、音源探査対象の領域Ｘ（正面側）の音源であれば、大きな騒音の中でも到達音の小さい音源もより確実に探査することができる。
【００６７】
（変形例１）
図１２は、変形例１における収音装置１０Ａのマイクロホンアレイ１０２Ａの配置例を示す図である。図２と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【００６８】
上述した実施の形態では、マイクロホンアレイ１０２を構成する複数のマイク素子は円環状に配列されたとして説明したが、それに限らない。例えば五角形状でも八角形状に配列されるとしてもよい。２つのマイク素子の間隔が測定可能な周波数（周波数の上限）を決めるからである。また、例えば図１２に示すように、マイクロホンアレイ１０２Ａを構成する複数のマイク素子を配列してもよい。
【００６９】
図１２に示す例では、マイクロホンアレイ１０２Ａを構成する複数のマイク素子のうち、マイク素子ｍ１,ｍ３,ｍ５,ｍ７を円環状に配列し、その他のマイク素子ｎ１,ｎ２,ｎ３,ｎ４をその円環よりも内側に配列している。このように、マイクロホンアレイ１０２Ａを構成する複数のマイク素子の一部についてバッフル部１０１の外縁からの距離を意図的に変化させてもよい。このようにすることで、音源探査対象の領域Ｘ（正面側）の音源から到来する音波と音源探査対象外の領域Ｙ（背面側）の音源から到来する音波の位相差の現われ方に変化を持たせることができる。これにより、第１面（正面側）の音源すなわち探査対象領域にある音源をより確実に探査することができる。
【００７０】
（変形例２）
図１３は、変形例２における収音装置１０Ｂのバッフル部１０１Ｂの一例を示す図である。
【００７１】
上述した実施の形態では、バッフル部１０１は、円形の板状部材であるとして説明したが、必ずしも円形でなくても良く、例えば図１３に示すように、矩形の板状部材であってもよい。
【００７２】
この場合、バッフル部１０１Ｂの辺の長さは、複数のマイク素子同士の間隔の最大長と、所定角度とに基づいて算出することができる。
【００７３】
より具体的には、バッフル部１０１の直径ｄ１をバッフル部１０１Ｂの辺の長さｄ１とすることにより、同様に（式４）の関係を満たすように算出すればよい。すなわち、バッフル部１０１Ｂの辺の長さをｄ１とし、複数のマイク素子同士の間隔の最大長をｄ０、所定角度をθｃとしたときに、（ｄ０／ＣＯＳ（θｃ））＜ｄ１の関係を満たすように算出すればよい。
【００７４】
（変形例３）
図１４は、変形例３における収音装置１０Ｃのマイクロホンアレイ１０２の配置例を示す図である。
【００７５】
上述した実施の形態（例えば図２等）や変形例２（例えば図１３）では、バッフル部の中心位置とマイクロホンアレイ（マイク素子ｍ１〜マイク素子ｍ８）の中心位置とは一致したのを前提に説明したがそれに限らない。図１４に示すように、バッフル部１０１Ｂの中心位置とマイクロホンアレイ１０２（マイク素子ｍ１〜マイク素子ｍ８）の中心位置とは一致しなくてもよい。
【００７６】
（変形例４）
上述した実施の形態では、収音装置１０は、設置面５１にそのまま設置されているとして説明したが、それに限らない。バッフル部１０１の中心位置が設置面５１から１ｍ程度高くなるように設置されてもよい。
【００７７】
以上、本発明の一つまたは複数の態様に係る音源探査装置等について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、これら実施の形態等に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。例えば、以下のような場合も本発明に含まれる。
【００７８】
（１）たとえば、上記の音源探査装置は、さらに、カメラなど撮像撮影手段を備えていてもよい。この場合、上記の音源探査装置は、収音装置のマイクロホンアレイの中央にカメラが配置されていてもよいし、収音装置とは別の位置にカメラを備えるとしてもよい。
【００７９】
より具体的には、カメラで得られた撮影画像は信号処理部に入力され、信号処理部１１は、特定した音源の位置を示す音源画像を、入力された撮影画像に重畳させた画像を、表示部１２に処理結果として表示させてもよい。
【００８０】
（２）上記の信号処理部は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムでもよい。前記ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【００８１】
（３）上記の信号処理部を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Large Scale Integration：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
【００８２】
（４）上記の信号処理部を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、複数のマイク素子を用いた音源探査装置に利用でき、特に、音源探査装置から比較的遠い位置にあるラジコンヘリ、ドローン、ヘリコプター、飛行機など探査対象領域にある到達音の小さい音源を探査可能な音源探査装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１  音源探査装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  収音装置
１１  信号処理部
１２  表示部
５１  設置面
１０１  バッフル部
１０１ａ  正面
１０１ｂ  背面
１０２、１０２Ａ  マイクロホンアレイ
１０３、１０３Ａ  支持部材
８０２  円形配列マイクロホンアレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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