JPH0435716B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、音源物体からの発生音を音像化処理
し、この音像と音源物体の物体像とを重ね合わせ
て可視化表示するようにした音源探査装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 例えば機械装置や工場等において騒音対策を行
う場合や、音の性質、大きさ等を探査、測定する
場合、その騒音の発生源を正確に検出する必要が
あるが、この音源の位置、大きさ、広がり等を簡
易に、しかも正確に探査・測定するために、集音
装置を用いた音源探査方式が本発明者等によつて
開発されている。

そこで、まずこの音源探査方式の原理を第５図
に示す。即ち、同図に示したように、位置Ｐに音
源Ｓに設け、この位置Ｐから距離Ｌだけ離間した
位置に回転放物面，凹球面等の凹曲面形状を有す
る反射型集音器Ｄを音源Ｓに向けて配設すると、
該音源Ｓからの音はこの集音器Ｄの反射面ｒで反
射してP′の位置で音像S′が結像することになる。
そこで、この音像結像位置P′に多数のマイクロホ
ンをマトリツクス状に並設したマイクアレイを反
射面ｒに対向配設すれば、大きな音源物体であつ
ても、マイクアレイ上における音圧分布に基づく
音像として出力することができるようになる。

このようにして得られた音像は、例えばマイク
アレイを構成する各マイクロホンに対応させて発
光ダイオードを配列してなる発光ダイオードアレ
イにおいて、各発光ダイオードの明るさの差とし
てアナログ的に表示したり、マイクアレイからの
信号をデジタル化処理し、音圧レベル毎の等高線
等で表示することによつて、音像の可視化表示を
行うことができるようになる。さらに、この音像
を音源物体の物体像に重ね合わせて表示するため
に、カメラやTVカメラ等からなる物体像撮像装
置を用い、該物体像撮像装置により音源物体の物
体像を撮像し、この物体像を音像に重ね合わせて
表示すれば、音源物体における騒音の音源位置や
音圧分布が探査対象音源物体のそれぞれの構成部
分と対応させて表示することができ、音源探査を
容易に、しかも高精度に行うことができるように
なる。

［発明が解決しようとする問題点］ 然るに、前述のようにして音源探査装置を構成
して音源物体の音源探査を行う場合においては、
音像と物体像とを正確に対応させる必要があり、
例えば音像と物体像との間における視野範囲がず
れていたりすると、両像を正確に重ね合わせるこ
とができなくなつて、音源探査精度を低下させる
ことになる。

本発明は叙上の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、音像と物体像とを正確に
重ね合わせて表示することができるようにした音
源探査装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前述した目的を達成するために、本発明は、回
転放物面，凹球面等の凹曲面形状の集音器を音源
物体に向けて配設し、該集音器に多数のマイクロ
ホンをマトリツクス状に配列してなるマイクアレ
イを対向配設し、前記集音器からの反射音を該マ
イクアレイに受音させることによつて音像を形成
すると共に、前記音源物体の物体像を物体像撮像
装置によつて撮像し、該物体像と前記音像とを重
ね合わせて表示する音源探査装置において、前記
マイクアレイと前記物体像撮像装置とを前記集音
器の鏡軸上において、マイクアレイを集音器側に
向けると共に、物体像撮像装置を音源物体側に向
けて配設し、該物体像撮像装置の焦点面を前記マ
イクアレイに近接した位置に設ける構成としたこ
とをその特徴とするものである。

［作用］ 前述した如く、マイクアレイ及び物体像撮像装
置は共に集音器の鏡軸上に配設されており、しか
も、音響レンズとして機能する集音器の焦点面
と、光学レンズを備えた物体像撮像装置における
焦点面とが近接した位置に配設されているので、
音像と物体像との間の視野範囲を正確に一致させ
ることができるようになる。従つて、集音器にお
ける音像結像面であるマイクアレイのピント合わ
せを行うと共に、物体像撮像装置としてのカメ
ラ，TVカメラ等のピント合わせを行えば、音像
と物体像との間が正確に一致させることができ、
音源物体における騒音の位置や音圧分布等をそれ
ぞれの構成部分と正確に対応させた状態で可視化
表示され、音源の探査及びその分布を高精度に行
うことができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

まず、第１図及び第２図において、１は回転放
物面，凹球面等の凹曲面形状となした集音器を示
し、該集音器１の表面側には音源物体からの騒音
を反射させる反射面１ａが形成されており、該反
射面１ａには音像を結像させるための焦点面を構
成するマイクアレイ２が対向配設されている。該
マイクアレイ２は、第３図に示したように、それ
ぞれ反射面１ａに向けて設けた多数のマイクロホ
ン２ａをマトリツクス状に配列することによつて
構成され、これら各マイクロホン２ａは支持板３
に装着され、各マイクロホン２ａが相互に振動の
影響を受けないようにするために、吸音材がそれ
らの間に介装されている。また、支持板３は各マ
イクロホン２ａにおける配線を収納する配線箱４
に取付けられており、該配線箱４の背面にはブラ
ケツト５が取り付けられて、該ブラケツト５には
音源物体に向けて音源物体を撮像する物体像撮像
装置を構成するTVカメラ６が装着されている。
このように、TVカメラ６を配線箱４の背面に取
付けることによつて、音像が結像する焦点面であ
るマイクアレイ２とTVカメラ６における焦点面
とが近接した位置となるように配設されている。

集音器１は、平面視円形の核部片７と、該核部
片７を囲む円環状の周面部分を半径方向に等間隔
に複数部片に分割してなる周面部片８とから構成
され、これら核部片７及び周面部片８の周縁部に
は、それぞれ裏面方向に突出する接合部７ａ，８
ａがそれぞれの全周に旦つて形設されている。こ
れら各部片７，８をそれぞれ接合部７ａ，８ａを
接合させた状態で、これら接合部７ａ，８ａ間や
接合部７ａ，７ａ間に取付けた掛止部材やボルト
等の連結具で連結することによつて組立てること
ができるようになつている。

次に、第４図に示したように、核部片７の表面
側には取付け部９が４箇所設けられており、該各
取付け部９には支持フレーム１０を構成する４本
の脚杆１０ａに連設したフツク１１を係合させる
ことによつて、該支持フレーム１０は核部片７に
着脱可能に取付けることができるように構成され
ている。支持フレーム１０は、前述した４本の脚
杆１０ａと、該各脚杆１０ａのうちの上下各一対
のものの間を連結する連結杆１０ｂと、該各連結
杆１０ｂ間を架け渡す架橋杆１０ｃとから構成さ
れ、連結杆１０ｂにはガイド部材１２が固着され
ており、該ガイド部材１２には、マイクアレイ
２，支持板３，配線箱４及びTVカメラ５からな
る受像ユニツトを装着した架台１３を集音器１の
反射面１ａにおける鏡軸Ｃに沿つて該集音器１に
近接・離間する方向に往復移動させることができ
るようになつている。

そして、この架台１３を移動させるために、該
架台１３にはねじ軸１４が螺挿されている。該ね
じ軸１４は核部片７を貫通して集音器１の裏面側
に延在せしめられて、該集音器１の裏面側からね
じ軸１４を螺回することにより、受像ユニツトを
鏡軸Ｃに沿つて移動させて、マイクアレイ２の焦
点位置の調整を行うことができるように構成され
ている。

さらに、支持フレーム１０における脚杆１０ａ
は金属パイプ等の中空部材からなり、その内部に
はマイクアレイ２及びTVカメラ５からの配線ケ
ーブル１５が挿通されて、この配線ケーブル１５
は核部片７に設けた端子接続部１６に接続される
構成となつている。

前述の配線ケーブル１５を介して送られる信号
のうち、マイクアレイ２からの信号は、データ処
理装置１７に入力されて、該マイクアレイ２を構
成する各マイクロホン２ａの受音信号をデジタル
化処理して所定範囲の音圧レベル毎の等高線に関
する信号に変換されるようになつている。そし
て、この等高線に関する信号はテレビモニタ等か
らなる表示装置１８に入力されるように構成され
ており、該表示装置１８にはTVカメラ６からの
物体像の映像信号が入力されようになつており、
これら音像に関する信号と物体像に関する信号は
この表示装置１８において重ね合わせた状態で表
示されるようになつている。

なお、図中１９は三脚、２０は該三脚１９に連
結した支持部材をそれぞれ示し、集音器１はこの
三脚１９上に装着した支持部材２０に支持される
ように構成されている。

本実施例は前述のように構成されるもので、次
に、その作動について説明する。

まず、第１図及び第２図に示したように、集音
器１を組立て、その核部片７に取付け部９にマイ
クアレイ２及びTVカメラ６等からなる受像ユニ
ツトを支持する支持フレーム１０を装着した状態
で支持部材１８に取付け、集音器１の反射面１ａ
を音源物体に向けるように設置する。ここで、マ
イクアレイ２及びTVカメラ６は集音器１の鏡軸
Ｃ上に設置されているので、該TVカメラ６にお
ける光軸は該鏡軸Ｃ上に位置することになる。し
かも、TVカメラ６の焦点面はマイクアレイ２に
近接した位置にあるので、音像と物体像との画像
視野範囲が一致した状態に保持されている。そこ
で、ねじ軸１４を適宜螺回することによつてマイ
クアレイ２の焦点調整を行うと共に、TVカメラ
６における焦点を調整し、音像及び物体像のピン
トを合わせる。

そこで、音源物体から音を発生させると、この
音は集音器１の反射面１ａに反射してマイクアレ
イ２を構成する各マイクロホン２ａにより受音さ
れて、この受音音圧レベルに応じた電気信号に変
換される。この電気信号は配線ケーブル１５を介
して取出され、データ処理装置１７に入力され
て、音像を形成するための信号処理が行われるこ
とになる。この信号処理は、所定レベル範囲毎の
音圧に関するデータや音圧のピーク値に関するデ
ータ等の形成したり、また前述のデータを周波数
毎に形成したりすることからなる。このようにし
てデータ処理することによつて、所望の性質を有
する音像が形成されて、この音像は表示装置１８
において可視化表示されることになる。これと同
時に、TVカメラ６からの音源物体の物体像の映
像信号が表示装置１８に入力されて、当該音源物
体の物体像が前述の音像に重ね合わせた状態で表
示されることになる。

而して、前述した如く、音源物体からの音像と
物体像とが表示装置１８上において完全に一致し
た状態にあるので、音源物体からの発生音におけ
る音圧レベルを該音源物体の各構成部材に正確に
対応させた状態で可視化表示することができるよ
うになり、高精度な音源探査を行うことができる
ようになる。

而して、集音器１と音源物体との間に距離に応
じて音像結像面の位置が異なるために、音像を結
像させるマイクアレイ２は、鏡軸Ｃに沿つて集音
器１に近接・離間する方向に移動せしめることに
よりピント合せを行う必要があり、このようにマ
イクアレイ２を移動させると、音像の画角が変化
することになるが、物体像結像用のTVカメラ６
もこの音源物体とTVカメラ６との間の距離に応
じて画角が変化することになり、このTVカメラ
６の焦点面とマイクアレイ６とは近接した位置に
配設されているので、両画角の差は殆ど生じるこ
とはなく、従つて探査対象とする音源物体と集音
装置との間の距離の如何に拘らず、正確に音像と
物体像との重ね合わせを行わせることができるこ
とになる。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明に係る音源
探査装置は、音像を結像させるマイクアレイと物
体像撮像装置とを集音器の鏡軸上において、相互
の焦点面を近接させた状態に配設する構成とした
ので、音像と物体像とを極めて正確に重ね合せて
表示することができるようになり、音源探査精度
が著しく向上することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示すも
ので、第１図は音源探査装置の全体構成を示す外
観図、第２図は第１図の正面図、第３図はマイク
アレイの正面図、第４図は受像ユニツト外観図、
第５図は集音式の音源探査方式の原理説明図であ
る。 １：集音器、１ａ：反射面、２：マイクアレ
イ、２ａ：マイクロホン、６：TVカメラ、１
４：ねじ軸、１７：データ処理装置、１８：表示
装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転放物面，凹球面等の凹曲面形状の集音器
   を音源物体に向けて配設し、該集音器に多数のマ
   イクロホンをマトリツクス状に配列してなるマイ
   クアレイを対向配設し、前記集音器からの反射音
   を該マイクアレイに受音させることによつて音像
   を形成すると共に、前記音源物体の物体像を物体
   像撮像装置によつて撮像し、該物体像と前記音像
   とを重ね合わせて表示する音源探査装置におい
   て、前記マイクアレイと前記物体像撮像装置とを
   前記集音器の鏡軸上において、マイクアレイを集
   音器側に向けると共に、物体像撮像装置を音源物
   体側に向けて配設し、該物体像撮像装置の焦点面
   を前記マイクアレイに近接した位置に設ける構成
   としたことを特徴とする音源探査装置。 ２ 前記マイクアレイと物体像撮像装置とを受像
   ユニツトに装着する構成となし、該受像ユニツト
   を前記鏡軸に沿つて往復移動させることによつて
   前記マイクアレイにおける音像の焦点合せを行う
   ように構成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の音源探査装置。