JP2020102779A - マイクロホンアレイ及び音計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各マイクロホンと被検体との距離を簡単に変更できるマイクロホンアレイを提供する。【解決手段】マイクロホンアレイ１は、被検体９において発生する音を検出するための複数のマイクロホン１０と、被検体９に対向して配置されるフレーム２０と、フレーム２０に設けられ、１つのマイクロホン１０をそれぞれ支持する複数のマイクロホン支持機構３０とを有する。マイクロホン支持機構３０は、フレーム２０に対向する被検体９に対してマイクロホン１０を進退自在に支持する。【選択図】図５

Description

本発明は、複数のマイクロホンを備えたマイクロホンアレイと、マイクロホンアレイを用いた音計測方法に関するものである。

マイクロホンアレイは、被検体から発生する音を複数の異なる場所で同時に測定することが可能であり、製品から発生する音を測定する装置などに用いられる。下記の特許文献１には、２つのマイクロホンアレイを用いた音響計測装置が記載されている。

特開２００６−２１４７４０号公報

上記特許文献１に示すように、従来のマイクロホンアレイでは、棒状の部材を組み合わせて構成されたフレームの上に複数のマイクロホンが固定されており、複数のマイクロホンは概ね平面状に配置されている。

図９は、被検体９が放射する近接音を測定するためにマイクロホンアレイを被検体９の近くに配置した状態を示す図である。この図において、マイクロホンアレイを構成する各マイクロホン８０はフレーム８５に固定されている。横向きの矢印は、マイクロホン８０の収音部と被検体９との距離を示す。複数のマイクロホン８０が直線的に並んでいるのに対して、被検体９の表面が曲面となっているため、横向きの矢印が示すように、被検体９からの距離がマイクロホン８０ごとに異なっている。マイクロホン８０において測定される音の強さは、被検体９からの距離に応じて変化するため、図９に示すようにマイクロホン８０と被検体９との距離が異なっていると、この距離の違いが音の測定値の誤差となってしまう。その結果、被検体９の近接音を正しく測定できないという問題が生じる。

このような問題を回避するために、被検体９の表面の形状に合わせて各マイクロホン８０のフレーム８５における取り付け位置を移動させることも考えられる。しかしながら、そのような取り付け位置の移動は非常に煩雑な作業であり、測定に携わる作業者の負担が大きいという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、各マイクロホンと被検体との距離を簡単に変更できるマイクロホンアレイを提供すること、並びに、そのようなマイクロホンアレイを用いた音計測方法を提供することにある。

本発明の第１の観点に係るマイクロホンアレイは、被検体において発生する音を検出するための複数のマイクロホンと、被検体に対向して配置されるフレームと、フレームに設けられ、１つのマイクロホンをそれぞれ支持する複数のマイクロホン支持機構とを有する。マイクロホン支持機構は、フレームに対向する被検体に対してマイクロホンを進退自在に支持する。
この構成によれば、フレームに設けられた複数のマイクロホン支持機構に支持される複数のマイクロホンが、フレームに対向する被検体に対して進退自在であるため、各マイクロホンと被検体との距離を簡単に変更できる。

マイクロホン支持機構は、マイクロホンが固定された棒状部材と、棒状部材の長手方向への移動を案内しつつ棒状部材を支持する支持部材とを含んでよい。
この構成によれば、棒状部材に固定されたマイクロホンが棒状部材の長手方向へ移動可能となる。

支持部材は、長手方向に沿って棒状部材が挿入される嵌合孔を持ってよい。マイクロホンは、音の検出信号を伝送するためのケーブルに接続されてよい。棒状部材は、ケーブルを収容可能な、長手方向に伸びた内部空間と、内部空間につながった、長手方向に伸びた開口部とを持ってよい。ケーブルは、内部空間を通って嵌合孔を貫通してよく、開口部から内部空間に導入可能であってよい。
この構成によれば、支持部材の嵌合孔に棒状部材が挿入されることにより、棒状部材が長手方向に沿って移動可能となる。また、長手方向に伸びた棒状部材の内部空間にマイクロホンのケーブルが収容されることにより、ケーブルが被検体に対して隠れた状態になるため、音の測定に対するケーブルの影響が小さくなる。更に、ケーブルが内部空間を通って篏合孔を貫通することから、棒状部材を長手方向に沿って移動させる際に、ケーブルが邪魔になり難くなる。しかも、長手方向に伸びた棒状部材の開口部から内部空間へケーブルを導入可能であるため、内部空間へのケーブルの導入が容易になる。また、内部空間からケーブルを引き出す場所を任意に調節できるため、フレーム上におけるケーブルの引き回しが容易になる。

支持部材は、嵌合孔の一部を形成し、棒状部材を長手方向において移動自在に支持する軸受と、嵌合孔の一部を形成し、棒状部材の外面と摺動して抵抗を付与する抵抗付与部材とを含んでよい。
この構成によれば、軸受を設けることにより、棒状部材が長手方向へスムーズに移動することを許容しつつ棒状部材を安定に支持することが可能となる。また、抵抗付与部材を設けることにより、棒状部材が長手方向へ移動する際の抵抗の大きさを適切に設定し易くなる。

支持部材は、開口部を形成する棒状部材の縁と係合し、棒状部材の長手方向への移動を許容しつつ棒状部材の回転を規制する係合部を含んでよい。
この構成によれば、開口部を形成する棒状部材の縁と支持部材の係合部とが係合することにより、棒状部材の回転が規制されるため、マイクロホンの収音部と被検体の表面との位置関係が棒状部材の回転によって変化することを防止できる。

長手方向における被検体に近い側の棒状部材の端部に、無指向性のマイクロホンが固定されてよい。マイクロホンは、棒状部材を被検体に向かって移動させた場合に被検体と当接可能な端面と、検出対象の音を導入するための音孔とを含んでよい。音孔は、端面とは異なるマイクロホンの外面に形成されていてよい。
この構成によれば、無指向性のマイクロホンの端面を被検体に当接させた状態で、端面とは異なる外面に形成された音孔に検出対象の音が導入される。そのため、各マイクロホンの端面を被検体に当接させるだけの簡単な操作により、各マイクロホンの音孔と被検体との距離を所定の長さに設定することが可能となる。

長手方向における被検体から離れた側の棒状部材の端部に、３次元位置計測用カメラで撮像可能なマーカー部材が設けられていてよい。
この構成によれば、各棒状部材の端部に設けられたマーカー部材を３次元位置計測用カメラで撮像し、各マーカー部材の３次元位置を計測することにより、各棒状部材に固定されたマイクロホンの３次元位置を求めることが可能となる。

複数のマイクロホン支持機構の各々において、支持部材に対する棒状部材の長手方向の位置を検出する複数の位置検出部を有してよい。
この構成によれば、各位置検出部において検出される各棒状部材の位置の検出結果に基づいて、各棒状部材に固定されたマイクロホンの支持部材に対する位置を求めることが可能となる。

本発明の第２の観点は、上記マーカー部材を有するマイクロホンアレイを用いた音計測方法に関する。この音計測方法は、複数のマイクロホンがそれぞれ被検体の表面の近くに位置するように、複数のマイクロホン支持機構における棒状部材をそれぞれ長手方向に移動させる第１工程と、複数のマイクロホンから出力される音の検出信号をサンプリングする第２工程と、第１工程において複数のマイクロホン支持機構の棒状部材を移動させた状態で、複数のマイクロホン支持機構のマーカー部材を３次元位置計測用カメラにより撮像し、当該撮像結果に基づいて各マーカー部材の３次元位置を算出する第３工程と、第３工程において算出した複数のマーカー部材の３次元位置に基づいて、複数のマイクロホンの３次元位置を算出する第４工程とを有する。
この構成によれば、マイクロホンアレイの各マイクロホンを被検体の表面に近い適切な場所に位置させて、被検体の近接音を測定できるとともに、３次元位置計測用カメラの撮像結果に基づいて算出した各マーカー部材の３次元位置に基づいて、各棒状部材に固定されたマイクロホンの３次元位置を算出することができる。

本発明の第３の観点は、上記位置検出部を有するマイクロホンアレイを用いた音計測方法に関する。この音計測方法は、複数のマイクロホンがそれぞれ被検体の表面の近くに位置するように、複数のマイクロホン支持機構における棒状部材をそれぞれ長手方向に移動させる第１工程と、複数のマイクロホンから出力される音の検出信号をサンプリングする第２工程と、第１工程において複数のマイクロホン支持機構の棒状部材を移動させた状態で、複数のマイクロホン支持機構の位置検出部が検出した位置に基づいて、複数のマイクロホンの３次元位置を算出する第３工程とを有する。
この構成によれば、マイクロホンアレイの各マイクロホンを被検体の表面に近い適切な場所に位置させて、被検体の近接音を測定できるとともに、各棒状部材の位置検出部の検出結果に基づいて、各棒状部材に固定されたマイクロホンの３次元位置を求めることが可能となる。

本発明によれば、各マイクロホンと被検体との距離を簡単に変更可能なマイクロホンアレイと、そのようなマイクロホンアレイを用いた音計測方法を提供できる。

図１は、本発明の実施形態に係るマイクロホンアレイの一例を示す斜視図である。 図２は、マイクロホン支持機構の一例を示す斜視図である。 図３は、マイクロホン支持機構の一例を示す分解斜視図である。 図４Ａはマイクロホン支持機構の側面図であり、図４Ｂはマイクロホン支持機構の正面図中央縦断面図である。 図５は、被検体の表面の近くに各マイクロホンを位置させた状態を説明するための図である。 図６は、棒状部材の開口部と係合する係合部が支持部材に設けられた変形例を示す図である。 図７は、棒状部材の端部にマーカー部材が設けられた変形例を示す図である。 図８は、マイクロホン支持機構に位置検出部が設けられた変形例を示す図である。 図９は、従来のマイクロホンアレイを用いて被検体の近接音を測定する場合の各マイクロホンの配置を示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係るマイクロホンアレイ１の一例を示す図である。図１に示すマイクロホンアレイ１は、被検体９において発生する音を検出するための複数のマイクロホン１０と、被検体９に対向して配置されるフレーム２０と、フレーム２０に設けられた複数のマイクロホン支持機構３０とを有する。複数のマイクロホン支持機構３０は、それぞれ１つのマイクロホン１０を支持する。マイクロホン支持機構３０は、フレーム２０に対向する被検体９に対してマイクロホン１０を進退自在に支持する。

本明細書では、図面に表される各要素の相対的な位置関係を説明するため、互いに垂直な３つの方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が規定される。Ｘ方向は互いに逆を向く２つの方向（Ｘ１，Ｘ２）を含み、Ｙ方向は互いに逆を向く２つの方向（Ｙ１，Ｙ２）を含み、Ｚ方向は互いに逆を向く２つの方向（Ｚ１，Ｚ２）を含む。これらの方向は、説明の便宜上与えられたものに過ぎず、マイクロホンアレイ１の使用の態様を限定するものではない。

図１に示すフレーム２０は、Ｚ方向に伸びた２つの縦枠部材２１と、２つの縦枠部材２１の間でＸ方向に伸びた複数の横枠部材２２とを有する。複数の（図１の例では８つの）横枠部材２２は、Ｘ方向においてほぼ同じ長さを持ち、Ｚ方向において等間隔に並んでいる。各横枠部材２２は、一方の端部が一方の縦枠部材２１に固定され、他方の端部が他方の縦枠部材２１に固定されている。

１つの横枠部材２２には複数の（図１の例では９個の）マイクロホン支持機構３０が固定されており、Ｘ方向において等間隔に並んでいる。マイクロホンアレイ１をＹ方向から見ると、複数の横枠部材２２に固定された複数のマイクロホン支持機構３０が行列状に配置されている。複数のマイクロホン支持機構３０によって支持された複数のマイクロホン１０も、Ｙ方向から見て行列状に（図１の例では８行９列の行列状に）配置されている。

音の測定が行われる被検体９は、後述する図５に示すように、フレーム２０のＹ２側に位置する。各マイクロホン支持機構３０は、各マイクロホン１０をＹ２側の被検体９に対して進退自在に支持する。

図２は、マイクロホン支持機構３０の一例を示す斜視図であり、図１と同じ方向から見た１つのマイクロホン支持機構３０の拡大図である。マイクロホン支持機構３０は、例えば図２に示すように、マイクロホン１０が固定された棒状部材３１と、棒状部材３１の長手方向（Ｙ方向）への移動を案内しつつ棒状部材３１を支持する支持部材３５とを有する。支持部材３５は横枠部材２２に固定されており、長手方向（Ｙ方向）に沿って棒状部材３１が挿入される篏合孔３５１を持つ。棒状部材３１がＹ方向へ移動すると、棒状部材３１の端部（図２の例ではＹ２側の端部）に固定されたマイクロホン１０もＹ方向へ移動する。

図３は、マイクロホン支持機構３０の一例を示す分解斜視図である。図４Ａは、マイクロホン支持機構３０をＸ２側から見た側面図である。図４Ｂは、マイクロホン支持機構３０をＸ方向の中央付近でＹ−Ｚ平面に沿って切断した断面図である。これらの図において、マイクロホン１０は、音の検出信号を伝送するためのケーブル１５に接続されている。棒状部材３１は、このケーブル１５を収容可能な内部空間３１０と、内部空間３１０につながった開口部３１１を持つ。内部空間３１０と開口部３１１は、それぞれ棒状部材３１の長手方向に伸びている。ケーブル１５は、図４Ａに示すように、棒状部材３１の内部空間３１０を通って支持部材３５の篏合孔３５１を貫通している。ケーブル１５は、棒状部材３１に形成された開口部３１１から内部空間３１０へ導入することができる。

図３の例において、棒状部材３１は筒状の形状を持つ。開口部３１１が形成された場所における棒状部材３１の長手方向に垂直な断面は、略Ｃ字状の形状を持つ。棒状部材３１の開口部３１１は、棒状部材３１のＹ１側の端部に近い部分を除いて、棒状部材３１の側面を長手方向に伸びている。

マイクロホン１０は、棒状部材３１の長手方向（Ｙ方向）における被検体９に近い側の端部（Ｙ２側の端部）において、棒状部材３１に固定される。マイクロホン支持機構３０は、例えば図３に示すように、棒状部材３１のＹ２側の端部に固定されたマイクロホン保持部材３１２を有する。マイクロホン保持部材３１２は、Ｙ２側の端部において棒状部材３１の内部空間３１０を塞いでおり、マイクロホン１０をＹ２側へ突き出すように保持する。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、マイクロホン１０のケーブル１５は、支持部材３５のＹ２側から棒状部材３１の内部空間３１０を通って支持部材３５のＹ１側に渡っている。ケーブル１５は、支持部材３５のＹ１側で棒状部材３１の開口部３１１より外部に引き出される。

マイクロホン１０は、検出対象の音を導入するための音孔１１を有する。本実施形態において、マイクロホン１０は無指向性マイクロホンであり、音孔１１を被検体９の近くに位置させることによって、被検体９の近接音を収音することができる。

図２及び図３の例において、マイクロホン１０は、棒状部材３１を被検体９に向かってＹ２方向に移動させた場合に被検体９と当接可能な端面１２を有する。端面１２は、マイクロホン１０において最もＹ２側（被検体９に近い側）に位置する。音孔１１は、端面１２とは異なるマイクロホン１０の外面１３に形成されている。図３に示すマイクロホン１０は、概ね直方体状の形状を持っており、その直方体形状における１つの面が端面１２となっている。音孔１１は、端面１２に接した４面のうちの１つに形成されている。

なお、マイクロホン１０の形状は図３に示すような直方体に限定されるものではなく、例えば円筒形でもよい。この場合、円筒形の形状における先端の円形の端面を被検体９に当接可能とし、外周面上に音孔を設けてもよい。

図２及び図３の例において、支持部材３５は、それぞれ篏合孔３５１の一部を形成する軸受３５２と抵抗付与部材３５３とを有する。軸受３５２は、棒状部材３１を長手方向（Ｙ方向）へ移動自在に支持する。抵抗付与部材３５３は、棒状部材３１の外面と摺動し、棒状部材３１の長手方向（Ｙ方向）への移動に対して抵抗を付与する。棒状部材３１は、例えば樹脂や金属などで形成された無給油型の滑り軸受であり、図３の例では、棒状部材３１を貫通させる孔を備えた筒状の形状を持つ。抵抗付与部材３５３は、例えば樹脂等で形成されたＯリングであり、中心の孔に棒状部材３１が挿通される。

図３の例において、支持部材３５は、フレーム２０の横枠部材２２に固定される基部３６０と、軸受３５２を収容する軸受ホルダ３５５とを有する。基部３６０には、Ｙ方向に貫通した円筒状の貫通孔３６１が形成されており、この貫通孔３６１に円筒状の軸受ホルダ３５５が嵌合される。基部３６０の外面から貫通孔３６１へねじ孔３６２が開けられており、このねじ孔３６２に取り付けたネジ（不図示）を締めることにより、貫通孔３６１に嵌合された軸受ホルダ３５５が基部３６０に対して固定される。

なお、図３の例では、基部３６０の貫通孔３６１に軸受ホルダ３５５が着脱可能に固定されており、軸受３５３や抵抗付与部材３５３の交換が容易な構造となっているが、本実施形態の他の例では、基部３６０と軸受ホルダ３５５とを一体化し、基部３６０に対して軸受３５３や抵抗付与部材３５３を直接取り付ける構造にしてもよい。基部３６０と軸受ホルダ３５５を一体化することにより、部品点数を削減することができる。

軸受ホルダ３５５の内部には、図３に示すように、軸受３５２及び抵抗付与部材３５３が収容される。軸受ホルダ３５５のＹ１側の開口部３５７は、Ｙ２側の開口部３５６に比べて径が小さい。Ｙ１側の開口部３５７の径は、棒状部材３１の径より僅かに大きく、Ｙ２側の開口部３５６は、軸受３５２の径に略等しい。Ｙ１側の開口部３５７の近くには、開口部３５７の径と開口部３５６の径との差に相当する段差３５８が存在する。リング状の抵抗付与部材３５３は、図４Ｂに示すように、軸受３５２のＹ１側の端面と段差３５８とに挟まれた状態で、軸受ホルダ３５５の内部に収容される。

図５は、マイクロホンアレイ１の一部をＸ２側から見た図であり、被検体９の表面の近くに各マイクロホン１０を位置させた状態を示す。各マイクロホン１０は、例えば図５に示すように、被検体９の表面と端面１２とが接する位置に配置される。これにより、各マイクロホン１０の音孔１１と被検体９の表面との距離が概ね等しくなる。

以上説明したように、本実施形態に係るマイクロホンアレイ１によれば、フレーム２０に設けられた複数のマイクロホン支持機構３０に支持される複数のマイクロホン１０が、フレーム２０に対向する被検体９に対して進退自在であるため、各マイクロホン１０と被検体９との距離を簡単に変更できる。これにより、被検体９の表面の測定範囲を変更する場合や、被検体９を別のものに取り替える場合であっても、各マイクロホン１０を被検体９に対して適切な位置にセットする作業が非常に簡単になり、測定に携わる作業者の負担を軽減できるとともに、測定作業の効率を大幅に向上できる。

また、長手方向に伸びた棒状部材３１の内部空間３１０にマイクロホン１０のケーブル１５が収容されることにより、ケーブル１５が被検体９に対して隠れた状態になるため、音の測定に対するケーブル１５の影響を低減できる。例えば、マイクロホン１０の音孔１１の近くで外部に露出したケーブル１５により音が反射することや、弛んだケーブル１５が他のマイクロホン１０の音孔１１を遮って収音を阻害することを回避できる。そのため、被検体９から発生する音を精度よく検出できる。

更に、ケーブル１５が棒状部材３１の内部空間３１０を通って篏合孔３５１を貫通することから、棒状部材３１を長手方向に沿って移動させる際に、ケーブル１５が邪魔になり難くなる。

また、長手方向に伸びた棒状部材３１の開口部３１１から内部空間３１０へケーブル１５を導入可能であるため、内部空間３１０へのケーブル１５の導入が容易になる。これにより、マイクロホン支持機構３０におけるマイクロホン１０の組み込み作業や取り外し作業を簡単に行うことができる。

しかも、棒状部材３１において内部空間３１０からケーブル１５を引き出す場所を任意に調節できるため、フレーム２０上における各マイクロホン１０のケーブル１５の引き回しが容易になる。例えば、横枠部材２２のＹ１側の面にケーブル１５を這わせることによって、ケーブル１５のほぼ全体を被検体９から隠れた状態にすることができるため、音の測定に対するケーブル１５の影響を更に低減できる。

また、マイクロホン支持機構３０において棒状部材３１を支持する軸受３５２を設けることにより、棒状部材３１が長手方向へスムーズに移動することを許容しつつ棒状部材３１を安定に支持することが可能となる。この場合、抵抗付与部材３５３を設けることにより、棒状部材３１が長手方向へ移動する際の抵抗の大きさを適切に設定し易くなる。

加えて、本実施形態に係るマイクロホンアレイ１によれば、無指向性のマイクロホン１０の端面１２を被検体９に当接させた状態で、端面１２とは異なる外面１３に形成されたマイクロホン１０の音孔１１に検出対象の音が導入される。そのため、各マイクロホン１０の端面１２を被検体９に当接させるだけの簡単な操作により、各マイクロホン１０の音孔１１と被検体９との距離を所定の長さに設定することが可能となる。従って、マイクロホン１０のセッティング作業が更に簡単となり、測定作業を一層効率化することができる。

次に、本実施形態に係るマイクロホンアレイ１の幾つかの変形例について説明する。

（変形例１）
図６は、棒状部材３１の開口部３１１と係合する係合部３５４ａが支持部材３５に設けられた変形例を示す図である。図６に示す断面は、変形例に係る支持部材３５をＹ１側の端面の近くでＸ−Ｚ平面に沿って切断した断面である。この変形例において、支持部材３５は、開口部３１１を形成する棒状部材３１の縁と係合し、棒状部材３１の長手方向（Ｙ方向）への移動を許容しつつ棒状部材３１の回転を規制する係合部３５４ａを有する。

図６の例において、係合部３５４ａは、軸受ホルダ３５５のＹ１側の開口部３５７において開口部３１１の内側に突出した凸部である。係合部３５４ａが開口部３１１の縁と係合することにより、軸受ホルダ３５５に対する棒状部材３１の回転が規制される。

また図６の例では、軸受ホルダ３５５の外面に係合部３５４ｂが形成されており、この係合部３５４ｂと嵌合する溝３６３が基部３６０の貫通孔３６１の内面に形成されている。例えば係合部３５４ｂは、軸受ホルダ３５５の外面においてＹ方向に伸びた突条であり、基部３６０の溝３６３は、この突条と嵌合するように貫通孔３６１の内面においてＹ方向に伸びている。棒状部材３１に加わる回転力が係合部３５４ａを介して軸受ホルダ３５５に作用しても、軸受ホルダ３５５の係合部３５４ｂが基部３６０の溝３６３と係合することにより、貫通孔３６１内における軸受ホルダ３５５の回転が規制される。そのため、軸受ホルダ３５５が基部３６０に対して回転せず、その結果として、基部３６０に対する棒状部材３１の回転が規制される。

この変形例によれば、開口部３１１を形成する棒状部材３１の縁と支持部材３５の係合部３５４ａとが係合することにより、棒状部材３１の回転が規制されるため、マイクロホン１０の収音部（音孔１１）と被検体９の表面との位置関係が棒状部材３１の回転によって変化することを防止できる。従って、当該位置関係が変化することによる音の測定結果のばらつきを低減できる。

なお、図６の例では、軸受ホルダ３５５の外面に突条が形成され、基部３６０の貫通孔３６１に溝が形成されているが、本実施形態の他の例では、軸受ホルダ３５５の外面に溝が形成され、基部３６０の貫通孔３６１に突条が形成されてもよい。

（変形例２）
図７は、変形例に係るマイクロホンアレイ１の一部をＸ２側から見た図であり、棒状部材３１の端部にマーカー部材４０が設けられた変形例を示す。この変形例に係るマイクロホンアレイ１では、長手方向（Ｙ方向）における被検体９から離れた側の棒状部材３１の端部（Ｙ１側の端部）に、３次元位置計測用カメラで撮像（若しくは検出）可能なマーカー部材４０が設けられている。

３次元位置計測用カメラは、物体の３次元位置を計測するために用いられる１以上の撮像装置（若しくは光検出装置）である。例えば３次元位置計測用カメラは、離れた場所に設置された２台以上の撮像装置を含んでいてよい。その場合、例えば、各撮像装置で撮像された画像における同一物体の位置関係に基づいて当該物体の３次元位置を算出する手法を用いることができる。
また、３次元位置計測用カメラは、物体に照射したレーザー光の反射光を撮像する撮像装置（若しくは反射光を検出する光検出装置）でもよい。その場合、例えば、所定のパターンを持つレーザー光の反射光を撮像（若しくは検出）した結果に基づいて物体の３次元位置を算出する手法や、出射したレーザー光と入射した反射光との位相差に基づいて物体の３次元位置を算出する手法などを用いることができる。

マーカー部材４０を備えたマイクロホンアレイ１による音の計測は、例えば次のような手順で進められる。

まず、マイクロホンアレイ１における複数のマイクロホン１０がそれぞれ被検体９の表面の近くに位置するように、複数のマイクロホン支持機構３０における棒状部材３１がそれぞれ長手方向（Ｙ方向）において移動され、各マイクロホン１０の位置が調節される。

次に、複数のマイクロホン１０から出力される音の検出信号が、図示しないオーディオ信号処理装置に入力され、所定のビットレートでサンプリングされる。これにより、各マイクロホン１０における音の測定値が得られる。

また、検出信号のサンプリングのために複数のマイクロホン支持機構３０の棒状部材３１を移動させた上述の状態において、複数のマイクロホン支持機構３０のマーカー部材４０が３次元位置計測用カメラにより撮像され、当該撮像結果に基づいて各マーカー部材４０の３次元位置が算出される。

各マイクロホン１０の３次元位置は、各マーカー部材４０の３次元位置に基づいて算出される。例えば、マーカー部材４０とマイクロホン１０とのＹ方向における離間距離が全ての棒状部材３１において等しい場合、３次元位置計測により得られた各マーカー部材４０の３次元位置を当該離間距離だけＹ２方向へシフトさせた位置が、各マイクロホン１０の３次元位置として求められる。

上述した変形例によれば、マイクロホンアレイ１の各マイクロホン１０を被検体９の表面に近い適切な場所に位置させて、被検体９の近接音を正確に測定できるとともに、３次元位置計測用カメラの撮像結果に基づいて算出した各マーカー部材４０の３次元位置に基づいて、各マーカー部材４０に固定されたマイクロホン１０の３次元位置を算出することができる。

（変形例３）
図８は、マイクロホン支持機構３０に位置検出部５０が設けられた変形例を示す図である。この変形例に係るマイクロホンアレイ１は、複数のマイクロホン支持機構３０の各々において支持部材３５に対する棒状部材３１の長手方向（Ｙ方向）の位置を検出する複数の位置検出部５０を有する。

図８の例に示す位置検出部５０は、摺動電極部５１と、固定電極部５２と、抵抗検出回路５３とを有する。この例において、棒状部材３１の外面は、比較的抵抗値の高い導電性材料（導電性カーボンなど）によって覆われている。固定電極部５２は、棒状部材３１のＹ１側の端部に固定されており、棒状部材３１の外面と電気的に導通する。摺動電極部５１は、支持部材３５に固定されており、棒状部材３１の外面と電気的に導通するように当該外面を摺動する。抵抗検出回路５３は、摺動電極部５１と固定電極部５２との間の抵抗値を検出する。棒状部材３１の位置が支持部材３５に対してＹ１側にシフトすると、摺動電極部５１と固定電極部５２との間に介在する棒状部材３１の導電性材料の距離が大きくなるため、抵抗検出回路５３により検出される抵抗値が大きくなる。逆に、棒状部材３１の位置が支持部材３５に対してＹ２側にシフトすると、抵抗検出回路５３により検出される抵抗値が小さくなる。従って、抵抗検出回路５３により検出される抵抗値は、支持部材３５に対する棒状部材３１のＹ方向の位置を表す。

なお、図８に示す位置検出部５０は一例であり、抵抗以外の物理量（静電容量、光など）の変化を利用して棒状部材３１のＹ方向の位置を検出してもよい。

位置検出部５０を備えたマイクロホンアレイ１による音の計測は、例えば次のような手順で進められる。

まず、マイクロホンアレイ１における複数のマイクロホン１０がそれぞれ被検体９の表面の近くに位置するように、複数のマイクロホン支持機構３０における棒状部材３１がそれぞれ長手方向（Ｙ方向）において移動され、各マイクロホン１０の位置が調節される。

次に、複数のマイクロホン１０から出力される音の検出信号が、図示しないオーディオ信号処理装置に入力され、所定のビットレートでサンプリングされる。これにより、各マイクロホン１０における音の測定値が得られる。

また、検出信号のサンプリングのために複数のマイクロホン支持機構３０の棒状部材３１を移動させた上述の状態において、複数のマイクロホン支持機構３０の位置検出部５０により棒状部材３１の位置の検出が行われる。すなわち、各マイクロホン支持機構３０に設けられた位置検出部５０において、支持部材３５に対する棒状部材３１の位置の検出値（図８の例では抵抗検出回路５３による抵抗の検出値）が得られる。各マイクロホン１０の３次元位置は、各位置検出部５０において得られた棒状部材３１の位置の検出結果に基づいて算出される。

上述した変形例によれば、マイクロホンアレイ１の各マイクロホン１０を被検体９の表面に近い適切な場所に位置させて、被検体９の近接音を測定できるとともに、各棒状部材３１の位置検出部５０の検出結果に基づいて、各棒状部材３１に固定されたマイクロホン１０の３次元位置を求めることが可能となる。

以上、本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々のバリエーションを含んでいる。

図５，図７に示す例では被検体９の表面に各マイクロホン１０の端面１２を接触させた状態で音の測定を行っているが、本実施形態の他の例では、各マイクロホン１０の端面１２を被検体９の表面から離して音の測定を行ってもよい。例えば、図５，図７に示すように表面に各マイクロホン１０の端面１２を被検体９の表面に接触させた後、フレーム２０の全体をＹ１側へ平行移動させ、各マイクロホン１０の端面１２と被検体９の表面とを一定の距離だけ離間させた状態で音の測定を行ってもよい。なお、各マイクロホン１０の端面１２を被検体９の表面から離間させて音の測定を行う場合は、端面１２に音孔１１を設けてもよい。

上述した実施形態では、被検体において発生する音を検出する複数のマイクロホンを有したマイクロホンアレイの例が挙げられているが、本発明はこれらの例に限定されない。本発明は、上述したように音を検出対象としてもよいし、音以外の種々の物理量（例えば振動、熱、磁気、静電容量、光など）を検出対象としてもよい。すなわち本発明は、所定の物理量を検出する複数のセンサを有したセンサアレイにも適用可能である。この場合、上述した実施形態における「マイクロホン」は「センサ」と読み替え、「音」は「センシング対象の物理量」と読み替えてよい。

１…マイクロホンアレイ、９…被検体、１０…マイクロホン、１１…音孔、１２…端面、１３…外面、１５…ケーブル、２０…フレーム、２１…縦枠部材、２２…横枠部材、３０…マイクロホン支持機構、３１…棒状部材、３１０…内部空間、３１１…開口部、３１２…マイクロホン保持部材、３５…支持部材、３５１…篏合孔、３５２…軸受、３５３…抵抗付与部材、３５４ａ…係合部、３５４ｂ…係合部、３５５…軸受ホルダ、３５６，３５７…開口部、３５８…段差、３６０…基部、３６１…貫通孔、３６２…ねじ孔、３６３…溝、４０…マーカー部材、５０…位置検出部、５１…摺動電極部、５２…固定電極部、
５３…抵抗検出回路

Claims (10)

1. 被検体において発生する音を検出するための複数のマイクロホンと、
   前記被検体に対向して配置されるフレームと、
   前記フレームに設けられ、１つの前記マイクロホンをそれぞれ支持する複数のマイクロホン支持機構とを有し、
   前記マイクロホン支持機構は、前記フレームに対向する前記被検体に対して前記マイクロホンを進退自在に支持する、
   マイクロホンアレイ。
2. 前記マイクロホン支持機構は、
   前記マイクロホンが固定された棒状部材と、
   前記棒状部材の長手方向への移動を案内しつつ前記棒状部材を支持する支持部材とを含む、
   請求項１に記載のマイクロホンアレイ。
3. 前記支持部材は、前記長手方向に沿って前記棒状部材が挿入される嵌合孔を持ち、
   前記マイクロホンは、音の検出信号を伝送するためのケーブルに接続されており、
   前記棒状部材は、
   前記ケーブルを収容可能な、前記長手方向に伸びた内部空間と、
   前記内部空間につながった、前記長手方向に伸びた開口部とを持ち、
   前記ケーブルは、前記内部空間を通って前記嵌合孔を貫通しており、前記開口部から前記内部空間に導入可能である、
   請求項２に記載のマイクロホンアレイ。
4. 前記支持部材は、
   前記嵌合孔の一部を形成し、前記棒状部材を前記長手方向において移動自在に支持する軸受と、
   前記嵌合孔の一部を形成し、前記棒状部材の外面と摺動して抵抗を付与する抵抗付与部材とを含む、
   請求項３に記載のマイクロホンアレイ。
5. 前記支持部材は、前記開口部を形成する前記棒状部材の縁と係合し、前記棒状部材の前記長手方向への移動を許容しつつ前記棒状部材の回転を規制する係合部を含む、
   請求項３又は４に記載のマイクロホンアレイ。
6. 前記長手方向における前記被検体に近い側の前記棒状部材の端部に、無指向性の前記マイクロホンが固定されており、
   前記マイクロホンは、
   前記棒状部材を前記被検体に向かって移動させた場合に前記被検体と当接可能な端面と、
   検出対象の音を導入するための音孔とを含み、
   前記音孔は、前記端面とは異なる前記マイクロホンの外面に形成されている、
   請求項２〜５のいずれか一項に記載のマイクロホンアレイ。
7. 前記長手方向における前記被検体から離れた側の前記棒状部材の端部に、３次元位置計測用カメラで撮像可能なマーカー部材が設けられている、
   請求項２〜６のいずれか一項に記載のマイクロホンアレイ。
8. 前記複数のマイクロホン支持機構の各々において、前記支持部材に対する前記棒状部材の前記長手方向の位置を検出する複数の位置検出部を有する、
   請求項２〜６のいずれか一項に記載のマイクロホンアレイ。
9. 請求項７に記載のマイクロホンアレイを用いた音計測方法であって、
   前記複数のマイクロホンがそれぞれ前記被検体の表面の近くに位置するように、前記複数のマイクロホン支持機構における前記棒状部材をそれぞれ前記長手方向に移動させる第１工程と、
   前記複数のマイクロホンから出力される音の検出信号をサンプリングする第２工程と、
   前記第１工程において前記複数のマイクロホン支持機構の前記棒状部材を移動させた状態で、前記複数のマイクロホン支持機構の前記マーカー部材を３次元位置計測用カメラにより撮像し、当該撮像結果に基づいて各前記マーカー部材の３次元位置を算出する第３工程と、
   前記第３工程において算出した前記複数のマーカー部材の３次元位置に基づいて、前記複数のマイクロホンの３次元位置を算出する第４工程と
   を有する音計測方法。
10. 請求項８に記載のマイクロホンアレイを用いた音計測方法であって、
    前記複数のマイクロホンがそれぞれ前記被検体の表面の近くに位置するように、前記複数のマイクロホン支持機構における前記棒状部材をそれぞれ前記長手方向に移動させる第１工程と、
    前記複数のマイクロホンから出力される音の検出信号をサンプリングする第２工程と、
    前記第１工程において前記複数のマイクロホン支持機構の前記棒状部材を移動させた状態で、前記複数のマイクロホン支持機構の前記位置検出部が検出した位置に基づいて、前記複数のマイクロホンの３次元位置を算出する第３工程と
    を有する音計測方法。
    

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