JPH0462049B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、音源物体における物体像と、この音
源物体から発生している騒音等の音圧分布に関す
る情報を音像として可視化表示して、この２つの
像を重ね合せて表示する２像重ね合せ表示装置に
関するものである。

［従来の技術］ 例えば、機械装置、工場等における騒音の軽減
を図るためには、騒音の発生源を正確に把握しな
ければならない。この騒音源の位置や大きさを検
出するために、音響ホログラフイ法等が知られて
いるが、この音響ホログラフイ法にあつては、大
規模なマイクロフオン掃引装置や複雑な演算処理
装置等を用いる必要があり、しかもその演算処理
を行うのに多大の時間を必要とする等の難点があ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、集音器を用いることによつて、簡易に
音源位置及び音圧分布を検出することができる方
式が、本発明者によつて提案されている。この音
源の探査を行うには、音響レンズを構成する凹球
面状の集音器を音源に対向させて配設し、この集
音器で集音させることによつて音源音像を結像さ
せるようにしたものである。そして、この音像結
像位置にマイクロフオンアレイ等からなる音像結
像手段を配設すれば、この音像結像手段に音源に
おける音圧レベルに応じた電気信号に変換するこ
とができる。これによつて、音源物体から発生す
る騒音等の音圧分布情報を簡易に取得することが
でき、しかも音圧の変化をリアルタイムにサンプ
リングして、ダイナミツクに表示することができ
る等、種々の利点がある。

ところが、この音像に関する情報はそれ自体独
立に、音源物体の物体像とは切り離されて状態
で、取得されるものである。従つて、何等かの手
法によつてこの音像に関する情報と物体像に関す
る情報とを対比させなければ、正確な音源探査を
行うことができない。また、音像と物体像とを対
比するには、これら２つの像を並列的に表示する
方式が考えられるが、両者を細部にわたつて対応
させることが困難であり、また両者を見比べるの
が面倒である等の問題点がある。一方、これら２
像を重ね合せて表示することも考えられる。しか
しながら、これら２像を重ね合せるには、音像を
取得する装置に、この音像を構成する電気信号に
ついて信号処理する信号処理装置を必要とし、し
かも物体像を撮像するための装置と、これら両像
を重ね合せるための装置、さらに重ね合せ像を表
示する装置とを必要とするが、これら各装置を
別々に設けるようにした場合には、装置構成が極
めて複雑かつ大型化して、騒音が発生している現
場に持ち込むのが困難となる等の欠点がある。

本発明は叙上の点に鑑みてなされたものであつ
て、極めて簡単で、しかも小型かつコンパクトな
な装置構成によつて音像と物体像とを正確に重ね
合せて表示することができるようにした２像重ね
合せ表示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］ 前述の目的を達成するために、本発明は、音源
物体における物体像と光学系を介して結像部に結
像させる物体像結像手段と、この音源物体におけ
る音圧分布情報を光量分布情報に変換して音像と
して表示する発光ダイオード、液晶等の発光素子
をマトリツクス状に配列してなる音像表示手段
と、音像結像用レンズとハーフミラーとを備え、
前記音像を前記物体像と等倍率となるようにして
前記音像を前記結像部に前記物体像と重ね合わせ
て表示する像重ね合せ手段とから構成したことを
特徴とするものである。

［作用］ 観察対象部の物体像は、写真用カメラなど通常
の光学的撮影手段等からなる物体像結像手段によ
つて容易に撮影することができる。また、音像
は、例えば集音器と、この集音器における音像結
像位置にマイクロフオンアレイ等のように音像を
電気信号に変換する手段を配設することによつて
取得することができる。

そこで、前述のように、電気信号として取得し
た音像に関する信号を音像表示手段に伝送して、
この音圧分布に関する情報を、マトリツクス状に
配設した発光素子の光量信号としての光量分布情
報に変換する。これによつて、簡単な手法により
音像を光学的に認識可能な光量分布情報として表
示することができる。そして、このようにして光
学的に認識可能な情報に変換された音像を、これ
とは別個に取得され、通常の光学手段により取得
した物体像に重ね合せる。このために、音像結像
用レンズとハーフミラーからなる像重ね合せ手段
が設けられている。ここで、音像または物体像の
いずれかをハーフミラーに反射させ、他方の像を
このハーフミラーを透過させて、物体像結像手段
における結像部に重ね合せることができる。そし
て、前述した２つの像に倍率の差があるときに
は、音像結像用レンズによつて音像の結像倍率を
調整すればよい。

このように、物体像に音像を等倍率で重ね合せ
ることによつて、音源の位置やその音圧分布を物
体像に重ね合せて、正確に表示することができる
ようになる。

而して、物体像を結像させるために一般に用い
られる写真用カメラに、発光素子をマトリツクス
状に配列した音像表示手段と、レンズ及びハーフ
ミラーを付設するだけの簡単で、極めて小型化、
コンパクトな構成によつて、２像重ね合せ表示装
置を形成することができる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に
説明する。

まず第１図に示した如く、音源物体としての音
源物体１の物体像は写真用カメラ等からなる結像
装置２に結像表示せしめられる。一方、音像を取
得するために、音源物体１には凹湾曲面形状の反
射面を備えた反射型集音器３が対向して配設され
る。この集音器３を音響レンズとして作用させる
ことによつて、その反射面の前方位置に音源物体
１の音像が結像するようになる。そして、この音
像が結像する位置において音像取得手段として多
数のマイクロホンをマトリツクス状に並設してな
るマイクアレイ４が集音器３の反射面に対面させ
て設けられており、このマイクアレイ４における
各マイクロホンによつて音源物体１からの反射音
を受音させて、それぞれの音圧に応じた電圧信号
を出力することができるようになつている。さら
に物体像結像手段２には音像表示手段５が一体的
に設けられており、前述のマイクアレイ４からの
出力信号は増幅器６によつて増幅され、この増幅
信号に基づいて音源物体１から発生する騒音等の
音圧分布は光量分布情報に変換することによつ
て、光学的に認識可能な音像として形像化され
て、表示される。そして、この音像は結像手段２
に導かれて音源物体１の物体像と重ね合せて表示
せしめられる構成となつている。

次に、前述した物体像結像手段２とこれに一体
的に設けた音像表示手段５とからなる２像重ね合
せ装置の断面を第２図に示す。

同図に示した如く、物体像結像手段２は本体ボ
デイ１０の前面に複数のレンズを組合せてなる光
学系１１を鏡胴１２に支持させて設け、該鏡胴１
２を操作することによつて光学系１１における焦
点合せを行うことができるようにすると共に、本
体ボデイ１０には、像重ね合せ手段としてのハー
フミラー１３が前記光学系１１における光軸に対
して45°傾斜させた状態にが取付けられている。
ハーフミラー１３の透過、反射比率は観察条件に
より適当なものを選定する。従つて、音源物体１
の物体像は光学系１１を介して本体ボデイ１０内
に導かれるが、この本体ボデイ１０内への入射光
の光量を調整するために、鏡胴１２には絞り１４
が設けられている。さらに、本体ボデイ１０の上
蓋部には結像部としての焦点板１５が設置され
て、音源物体１の物体光はハーフミラー１３によ
つて分割されて、その反射光によつて焦点板１５
上に結像表示され、該焦点板１５の上部を被う蓋
片１６を開蓋したときに、この像を外部から覗く
ことができるようになつている。また、本体ボデ
イ１０の後方部には暗室１７が連設されており、
該暗室１７と本体ボデイ１０の内部とはシヤツタ
１８により画成され、また暗室１７の内部にはフ
イルム１９が装着されて、シヤツタ１８の開放時
にはハーフミラー１３を通過する物体光により該
フイルム１９が露光されるようになつている。

次に、音像表示手段５は物体像結像手段２の本
体ボデイ１０の底部に連設したハウジング２０内
に配設した発光ダイオードアレイ２１からなるも
ので、この発光ダイオードアレイ２１は前述した
検出装置としてのマイクアレイ４を構成する各マ
イクロホンと対応するように並設した多数の発光
ダイオードを備えている。これらの各発光ダイオ
ードはそれぞれマイクロホンと接続されて、各マ
イクロホンで受音した音源物体１の音圧に応じた
光量で点灯せしめられ、これを発光ダイオードア
レイ２１における光の分布として光学的に認識可
能な音像として形像化して、表示せしめられる。

そして、この発光ダイオードアレイ２１の上方
位置にマスク板２２が取付けられており、該マイ
ク板２２には発光ダイオードアレイ２１の各発光
ダイオードの光を透過させる多数の透孔２３が穿
設されており、これによつて発光ダイオードアレ
イ２１を構成する各発光ダイオードからの光が相
互に影響し合うのを防止して、音像を鮮明に表示
することができるようになつている。ハウジング
２０内にはさらに、フイルタ２４が装脱可能に設
けられて、該フイルタ２４により発光ダイオード
アレイ２１からの光の像を乱反射させることによ
つて、音像としての光の像に平面的な広がりを付
与することができるようになつている。これは観
察要素の種類、内容により必要に応じて使用す
る。さらにまた、この音像は音像結像用レンズ２
５及び絞り２６を介して、本体ボデイ１０の底部
に穿設した開口部２７から本体ボデイ１０内に導
かれ、ハーフミラー１３で分割されて一部は焦点
板１５上において物体像と等しい倍率をもつて結
像表示すると共に、シヤツタ１８の開放時にはフ
イルム１９に物体像と重ね合せた状態で撮影する
ことができるようになつている。

なお、物体像と等しい倍率にするには、物体と
物体像結像手段及び集音器との間の距離関係を調
整することにより対応できる。例えば、音源物体
１と物体像結像手段２との距離を所定距離とした
ときに、集音器３と物体像結像手段２とを常に一
定の位置関係となるように保持し、集音器３によ
つて集音されたマイクアレイ４で受音されて得ら
れる発光ダイオード２１に示される音像Ｓと音像
結像用レンズ２５との合成焦点距離が物体像結像
手段２の光学系１１における焦点距離と同一とな
るように設定しておけばよい。また、音像の解像
度を良好ならしめるには、マイクアレイ４を構成
するマイクロホン及び発光ダイオードアレイ２１
の発光ダイオードの単位面積当りの配置数を多く
すればよい。

このように構成される２像重ね合せ装置を用い
ると、音源物体１のうちのどの部分において、ど
のような音圧レベルの騒音が発生しているかを容
易かつ正確に探査・測定することができる。

即ち、第１図に示したように物体像結像手段２
及び集音器３の位置関係を一定に保ち、音源物体
１に向けて音源物体との距離が所定距離となるよ
うに設置することによつて、物体像及び音像の焦
点が一致する。ここで、前述したような距離関係
に設定された２像重ね合せ装置において前記所定
の範囲の距離における２像を等倍率として表示さ
せるには、まず物体像結像手段２における物体像
の焦点合せは通常のカメラと同様、鏡胴１２を操
作することによつて行うことができ、また必要に
応じてズームレンズ等を鏡胴１２に装着すること
によつてもこれを行うことができる。一方、音像
の焦点合せは検出装置を構成するマイクアレイ４
を集音器３による反射音の音像結像位置に設置す
ることにより行われる。即ちこれはマイクアレイ
４を集音器３の反射面に対して近接・離間する方
向に物体像結像手段２の焦点合わせに伴う移動距
離に応じて移動させて行われる。そこで、この物
体像、音像の焦点合せを連動して行うように構成
しておけば、一方の焦点合せを行うだけで他方の
焦点合せを自動的に行うことができるようにな
る。なお、この場合において、物体像結像手段２
の方の焦点合わせを先に行う用にしているが、こ
れとは反対に音像の焦点合わせを先に行い、次い
でその移動距離に応じて物体像の焦点合わせを行
うことも出来るのはいうまでもない。

而して、物体像は光学系１１を介して本体ボデ
イ１０内に導かれ、ハーフミラー１３で反射して
焦点板１５上で結像表示される。また、音源物体
１の音圧分布は、その検知装置を構成するマイク
アレイ４に受音させることによつて音像として検
出されて、これを電圧信号に変換してこの出力信
号を増幅器６によつて増幅し、これを発光ダイオ
ードアレイ２１に入力することにより、前述のマ
イクアレイ４における各マイクロホンに対応する
状態に設置した発光ダイオードアレイ２１の各発
光ダイオードを発光させる。このように音源物体
１の音圧分布が発光ダイオードアレイ２１の発光
という光学的に認識可能な像として表示される。
このようにして表示される音像は音像結像用レン
ズ２５を介して本体ボデイ１０内にハーフミラー
１３に向けて進行し、該ハーフミラー１３を通過
した光は焦点板１５上で物体像と重ね合せた状態
で表示され、この音源物体１における音源位置を
探査・測定できる。また、物体像結像手段２のシ
ヤツタ１８を開放することによつて、この音像、
物体像の２像の重ね合せ像をフイルム１９に撮影
記録することができる。

而して、この２像重ね合せ装置は、写真用カメ
ラに発光ダイオードアレイ２１及び音像結像用レ
ンズ２５を付設し、さらに本体ボデイ１０内にハ
ーフミラー１３を設けるだけの極めて簡単で、小
型に形成することができるので、騒音が発生して
いる現場に容易に搬入することができるようにな
り、音源探査作業を円滑に行うことができる。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明に係る２像重ね合せ
装置は、一般の写真用カメラ等の物体像結像手段
を用い、音源物体の物体像を通常の光学的手法に
よつて結像表示させると共に、音源物体における
音圧分布情報を、発光ダイオード、液晶等の発光
素子をマトリツクス状に配列してなる音像表示手
段によつて、光学的に認識可能な光量分布情報に
直接変換して音像として表示するようになし、こ
れら物体像と音像との２像を像重ね合せ手段によ
つて重ね合せるようにしたしたので、物体像を結
像させるために一般に用いられる写真用カメラ
に、発光素子をマトリツクス状に配列した音像表
示手段と、レンズ及びハーフミラーを付設するだ
けの簡単で、極めて小型で、コンパクトな状態に
ユニツト化した２像重ね合せ表示装置を形成する
ことができるようになり、騒音の発生現場に持ち
込んで、円滑かつ容易に音源物体における騒音の
位置やその音圧分布に関する情報を取得する音源
探査を行うことができる等の諸効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の２像重ね合せ装置による音源
の探査・測定装置の全体構成を示す構成説明図、
第２図は２像重ね合せ装置の断面図である。 １……音源物体、２……物体像結像手段、４…
…マイクアレイ、６……音像表示手段、１１……
光学系、１３……ハーフミラー、１５……焦点
板、１９……フイルム、２１……発光ダイオード
アレイ、２５……音像結像用レンズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 音源物体における物体像を光学系を介して結
   像部に結像させる物体像結像手段と、この音源物
   体における音圧分布情報を光量分布情報に変換し
   て音像として表示する発光ダイオード、液晶等の
   発光素子をマトリツクス状に配列してなる音像表
   示手段と、音像結像用レンズとハーフミラーとを
   備え、前記音像を前記物体像と等倍率となるよう
   にして前記音像を前記結像部に前記物体像と重ね
   合わせて表示する像重ね合せ手段とから構成した
   ことを特徴とする２像重ね合せ表示装置。