JP2021113808A - 計測装置、計測方法、及び、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 音波の伝搬距離が未知であっても、空間の空気特性（例えば、温度）の計測結果のＳ／Ｎ比を向上させる。【解決手段】 送信装置から送信された音波が受信装置に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離を、測距センサによる測定結果に基づいて特定する伝搬距離特定手段と、前記送信装置から送信された音波が前記受信装置に到達するまでの伝搬時間を特定する伝搬時間特定手段と、前記伝搬時間特定手段により特定された伝搬時間と前記伝搬距離特定手段により特定された伝搬距離とに基づいて、前記伝搬経路上の位置の空気特性を計測する計測手段と、を有する。【選択図】図８

Description

本発明は、計測装置、計測方法、及び、プログラムに関する。

空気中を伝搬する音波の速度が温度に応じて変化する原理を用いて、音波の伝搬時間から空間の温度を計測することが可能である。
例えば、特許文献１は、超音波を送受信可能な複数のセンサユニットを空間に配置することにより、超音波の伝搬時間から空間の温度を計測する技術を開示している。

特開２０１４−０９５６００号公報

特許文献１では、計測経路が既知であることを前提としている。したがって、計測経路が未知である場合、音波の伝搬距離が未知である。したがって、温度を計測することはできない。

本発明の目的は、音波の伝搬距離が未知であっても、空間の空気特性（例えば、温度）の計測結果のＳ／Ｎ比を向上させることである。

本発明の一態様は、
送信装置から送信された音波が受信装置に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離を、測距センサによる測定結果に基づいて特定する伝搬距離特定手段と、
前記送信装置から送信された音波が前記受信装置に到達するまでの伝搬時間を特定する伝搬時間特定手段と、
前記伝搬時間特定手段により特定された伝搬時間と前記伝搬距離特定手段により特定された伝搬距離とに基づいて、前記伝搬経路上の位置の空気特性を計測する計測手段と、
を有する計測装置である。

本発明によれば、音波の伝搬距離が未知であっても、空間の空気特性の計測結果のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

第１実施形態の計測システムの構成を示すブロック図である。 第１実施形態の計測システムの詳細な構成を示すブロック図である。 第１実施形態の音波送信装置の構成を示す概略図である。 第１実施形態の音波受信装置の構成を示す概略図である。 図１の測距センサの構成を示す概略図である。 図５の測距センサの配置例を示す図である。 第１実施形態の概要の説明図である。 第１実施形態の温度計測の処理のフローチャートである。 図８の受信波形データの説明図である。 図８の処理において表示される画面例を示す図である。 図６Ａの測距センサの配置例における作用効果の説明図である。 第２実施形態の音波送信装置の構成を示す概略図である。 第２実施形態のセンサ配置の一例を示す図である。 第２実施形態の温度の計算の詳細なフローチャートである。 変形例の概要の説明図である。 変形例の温度計測の処理のフローチャートである。 第３実施形態の温度の計算の詳細なフローチャートである。 第３実施形態の検出方法選択処理ルーチンを示すフローチャートである。 位相差による補正の例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（１）第１実施形態
第１実施形態を説明する。

（１−１）計測システムの構成
第１実施形態の計測システムの構成について説明する。図１は、第１実施形態の計測システムの構成を示すブロック図である。図２は、第１実施形態の計測システムの詳細な構成を示すブロック図である。

図１及び図２に示すように、計測システム１は、計測装置１０と、音波送信装置２０と、音波受信装置３０と、空調装置４０と、温度計５０と、測距センサ６０と、を備える。
計測装置１０は、音波送信装置２０、音波受信装置３０、空調装置４０、温度計５０、及び、測距センサ６０に接続されている。
計測装置１０、音波送信装置２０、音波受信装置３０、空調装置４０、温度計５０、及び、測距センサ６０は対象空間ＳＰに配置されている。

計測装置１０は、以下の機能を備える。
・音波送信装置２０を制御する機能
・音波受信装置３０から受信波形データを取得する機能
・対象空間ＳＰの温度分布を計測する機能
・計測された温度分布に基づいて空調装置４０を制御する機能
・温度計５０から対象空間ＳＰの温度の測定結果に関する基準温度情報を取得する機能
計測装置１０は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、又は、パーソナルコンピュータである。

音波送信装置２０は、計測装置１０の制御に従い、指向性を有する超音波ビーム（「音波」の一例）を送信するように構成される。また、音波送信装置２０は、超音波ビームの送信方向を変更するように構成される。

音波受信装置３０は、音波送信装置２０から送信された超音波ビームを受信し、且つ、受信した超音波ビームに応じた受信波形データを生成するように構成される。音波受信装置３０は、例えば、無指向性マイクロフォン又は指向性マイクロフォンである。

空調装置４０は、計測装置１０の制御に従い、対象空間ＳＰの温度を調整するように構成される。

温度計５０は、対象空間ＳＰの温度（以下「基準温度」という）を測定するように構成される。

測距センサ６０は、音波送信装置２０から送信された超音波ビームが音波受信装置３０に到達するまでの間に伝搬した距離（以下「伝搬距離」という）を測定するように構成される。測距センサ６０は、例えば、以下の少なくとも１つである。
・光学センサ
・音波センサ（一例として、超音波センサ）

（１−１−１）計測装置の構成
第１実施形態の計測装置１０の構成について説明する。

図２に示すように、計測装置１０は、記憶装置１１と、プロセッサ１２と、入出力インタフェース１３と、通信インタフェース１４と、を備える。

記憶装置１１は、プログラム及びデータを記憶するように構成される。記憶装置１１は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、ストレージ（例えば、フラッシュメモリ又はハードディスク）の組合せである。

プログラムは、例えば、以下のプログラムを含む。
・ＯＳ（Operating System）のプログラム
・情報処理（例えば、対象空間ＳＰの温度分布を計測するための情報処理）を実行するアプリケーションのプログラム
・空間の温度に対する音波の速度に関する音波速度特性に関するデータ

データは、例えば、以下のデータを含む。
・情報処理において参照されるデータベース
・情報処理を実行することによって得られるデータ（つまり、情報処理の実行結果）

プロセッサ１２は、記憶装置１１に記憶されたプログラムを起動することによって、計測装置１０の機能を実現するように構成される。プロセッサ１２は、コンピュータの一例である。

入出力インタフェース１３は、計測装置１０に接続される入力デバイスからユーザの指示を取得し、かつ、計測装置１０に接続される出力デバイスに情報を出力するように構成される。
入力デバイスは、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル、又は、それらの組合せである。また、入力デバイスは、温度計５０及び測距センサ６０を含む。
出力デバイスは、例えば、ディスプレイである。また、出力デバイスは、空調装置４０を含む。

通信インタフェース１４は、外部装置（例えば、サーバ）との間の通信を制御するように構成される。

（１−１−２）音波送信装置の構成
第１実施形態の音波送信装置２０の構成を説明する。図３は、第１実施形態の音波送信装置の構成を示す概略図である。

図３Ａに示すように、音波送信装置２０は、複数の超音波振動子（「振動素子」の一例）２１と、制御回路２２と、を備える。

図３Ｂに示すように、制御回路２２は、計測装置１０の制御に従って、複数の超音波振動子２１を振動させる。複数の超音波振動子２１が振動すると、送信面（ＸＹ平面）に対して直交する送信方向（Ｚ軸方向）に向かって、超音波ビームが送信される。

（１−１−３）音波受信装置の構成
第１実施形態の音波受信装置３０の構成を説明する。図４は、第１実施形態の音波受信装置の構成を示す概略図である。

図４に示すように、音波受信装置３０は、超音波振動子３１と、制御回路３２と、を備える。

超音波振動子３１は、音波送信装置２０から送信された超音波ビームを受信すると振動する。

制御回路３２は、超音波振動子３１の振動に応じた受信波形データを生成するように構成される。

（１−１−４）測距センサの構成
第１実施形態の測距センサ６０の構成を説明する。図５は、図１の測距センサの構成を示す概略図である。

図５に示すように、測距センサ６０は、発光部６１と、受光部６２と、プロセッサ６３と、を備える。

発光部６１は、光（例えば、赤外光）を発光すると、発光信号を生成するように構成される。

受光部６２は、光（例えば、赤外光）を受光すると、受光信号を生成するように構成される。

プロセッサ６３は、以下の機能を有する。
・発光部６１から発光信号を取得する機能
・受光部６２から受光信号を取得する機能
・対象空間ＳＰ上の伝搬経路（音波送信装置から送信された音波が受信装置に到達するまでに通る経路）の距離（以下「伝搬距離」という）を計算する機能

（１−１−４−１）測距センサの配置例
第１実施形態の測距センサ６０の配置例を説明する。図６は、図５の測距センサの配置例を示す図である。

（１−１−４−１−１）測距センサの配置の第１例
第１実施形態の測距センサ６０の配置の第１例を説明する。

図６Ａに示すように、対象空間ＳＰには、センサユニットＳＵが対象空間ＳＰに配置される。
センサユニットＳＵは、音波送信装置２０と、音波受信装置３０と、測距センサ６０（発光部６１、受光部６２、及び、プロセッサ６３）と、を備える。
センサユニットＳＵは、反射部材ＲＭと対向するように配置される。反射部材ＲＭは、例えば、対象空間ＳＰの壁、天井、及び、床の少なくとも１つを含む。

音波送信装置２０から送信された音波は、伝搬経路ＰＵに沿ってＺ方向に進行し、反射部材ＲＭで反射する。
反射部材ＲＭで反射した音波は、伝搬経路ＰＵに沿ってＺ方向に進行し、音波送信装置２０に到達する。
音波受信装置３０は、反射部材で反射した音波を受信すると、当該音波の受信波形データを生成する。

発光部６１から出力された光は、測距経路ＰＬに沿ってＺ方向に進行し、反射部材ＲＭで反射する。
反射部材ＲＭで反射した光は、測距経路ＰＬに沿ってＺ方向に進行し、受光部６２に到達する。

プロセッサ６３は、発光部６１が発光したタイミング（以下「発光タイミング」という）及び受光部６２が受光したタイミング（以下「受光タイミング」という）の時間差と、光の速度と、を参照して、測距経路ＰＬの伝搬距離を計算する。
音波送信装置２０、音波受信装置３０、及び、測距センサ６０は１つのセンサユニットＳＵに配置されるので、測距経路ＰＬの伝搬距離は、伝搬経路ＰＵの伝搬距離と略同一である。したがって、測距センサ６０によって得られた伝搬距離は、伝搬経路ＰＵの伝搬距離とみなすことができる。

（１−１−４−１−２）測距センサの配置の第２例
第１実施形態の測距センサ６０の配置の第２例を説明する。

図６Ｂに示すように、対象空間ＳＰには、一対のセンサユニットＳＵａ及びＳＵｂ、並びに、プロセッサ６３が配置される。
センサユニットＳＵａ及びＳＵｂは、互いに対向するように配置される。

センサユニットＳＵａは、音波送信装置２０と、発光部６１と、を備える。
センサユニットＳＵｂは、音波受信装置３０と、受光部６２と、を備える。

音波送信装置２０から送信された音波は、伝搬経路ＰＵに沿ってＺ方向に進行し、音波受信装置３０に到達する。
音波受信装置３０は、音波を受信すると、当該音波の受信波形データを生成する。

発光部６１から発光された光は、測距経路ＰＬに沿ってＺ方向に進行し、受光部６２に到達する。

プロセッサ６３は、発光部６１が発光した発光タイミング及び受光タイミングの時間差と、光の速度と、を参照して、伝搬経路ＰＵの伝搬距離を計算する。
センサユニットＳＵａ及びＳＵｂは、互いに対向するように配置されるので、測距経路ＰＬの伝搬距離は、伝搬経路ＰＵの伝搬距離と略同一である。したがって、測距センサ６０によって得られた伝搬距離は、伝搬経路ＰＵの伝搬距離とみなすことができる。

（１−２）実施形態の概要
第１実施形態の概要について説明する。図７は、第１実施形態の概要の説明図である。

図７に示すように、温度計測の対象となる空間（以下「対象空間」という）ＳＰには、計測装置１０と、音波送信装置２０と、音波受信装置３０と、測距センサ６０と、が配置されている。計測装置１０は、音波送信装置２０及び音波受信装置３０と接続可能である。
計測装置１０は、音波を送信させるように、音波送信装置２０を制御する。
計測装置１０は、音波受信装置３０から、受信された音波の波形に関する受信波形データを取得する。
計測装置１０は、測距センサ６０から、音波送信装置２０から送信された音波が音波受信装置３０により受信されるまでの間の音波の伝搬経路の伝搬距離の測定結果を取得する。
計測装置１０は、受信波形データ、及び、測距センサ６０により測定された伝搬経路の組合せを参照して、対象空間ＳＰの温度を計算する。

本実施形態によれば、測距センサ６０によって得られた伝搬距離、及び、音波ビームの伝搬時間の組合せを参照して、対象空間ＳＰの温度を計算する。これにより、音波の伝搬距離（例えば、対象空間ＳＰの構造）が未知であっても、温度の計測結果のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

（１−３）温度計測の処理
第１実施形態の温度計測の処理について説明する。図８は、第１実施形態の温度計測の処理のフローチャートである。図９は、図８の受信波形データの説明図である。図１０は、図８の処理において表示される画面例を示す図である。

計測装置１０は、音波の出力（Ｓ１１０）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、音波送信装置２０に制御信号を送信する。

音波送信装置２０は、計測装置１０から送信された制御信号に応じて音波を送信する。
具体的には、複数の超音波振動子２１は、制御信号に応じて同時に振動する。
これにより、音波送信装置２０から音波受信装置３０に向かって、伝搬経路ＰＵ（図６）に沿って送信方向（Ｚ軸方向）に進行する超音波ビームが送信される。

ステップＳ１１０の後、計測装置１０は、受信波形データの取得（Ｓ１１１）を実行する。
具体的には、音波受信装置３０の超音波振動子３１は、ステップＳ１１０で音波送信装置２０から送信された超音波ビームを受信することにより振動する。
制御回路３２は、超音波振動子３１の振動に応じた受信波形データ（図９）を生成する。
制御回路３２は、生成した受信波形データを計測装置１０に送信する。

プロセッサ１２は、音波受信装置３０から送信された受信波形データを取得する。

ステップＳ１１１の後、計測装置１０は、伝搬距離の取得（Ｓ１１２）を実行する。

具体的には、プロセッサ６３は、発光部６１を発光させるための発光制御信号を生成する。
発光部６１は、プロセッサ６３によって生成された制御信号に応じて発光する。これにより、発光部６１から受光部６２に向かって、測距経路ＰＬ（図６）上を送信方向（Ｚ軸方向）に進行する光が出力される。
受光部６２は、光を受光すると、受光信号を生成する。
プロセッサ６３は、発光制御信号を生成したタイミングから発光タイミングを特定する。
プロセッサ６３は、受光信号を取得したタイミングから受光タイミングを特定する。
プロセッサ６３は、発光タイミング及び受光タイミングの時間差の測定結果と、光の速度と、を参照して、伝搬経路ＰＵの伝搬距離Ｄｓを計算する。
プロセッサ６３は、伝搬距離Ｄｓを示す伝搬距離情報をプロセッサ１２に送信する。

プロセッサ１２は、測距センサ６０から伝搬距離情報を取得する。

ステップＳ１１２の後、計測装置１０は、フィルタリング（Ｓ１１３）を実行する。
具体的には、記憶装置１１には、伝搬距離毎に、所定の標準温度（例えば、０℃〜４０℃）に対応するフィルタ係数が記憶されている。
プロセッサ１２は、記憶装置１１に記憶された複数のフィルタ係数の中から、ステップＳ１１２で得られた伝搬距離Ｄｓに対応するフィルタ係数を選択する。
プロセッサ１２は、選択されたフィルタ係数を受信波形データに適用することにより、受信波形データに含まれる複数の波形成分ＷＦ１〜ＷＦ３の中から、所定の時間ウインドウＷｔに含まれる波形成分ＷＦ２を抽出する。

ステップＳ１１３の後、計測装置１０は、温度の計算（Ｓ１１４）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、ステップＳ１１２で抽出された波形成分ＷＦ２のピーク値に対応する時間（以下「伝搬時間」という）ｔを特定する。伝搬時間ｔは、音波送信装置２０が超音波ビームを送信してから、伝搬経路ＰＵに沿って進行した超音波ビームが音波受信装置３０に到達するまでの所要時間（つまり、伝搬経路ＰＵを超音波ビームが伝搬する伝搬時間）ｔを意味する。
プロセッサ１２は、気温に応じた理論上の音速Ｃと、ステップＳ１１３で得られた伝搬距離Ｄｓと、伝搬時間ｔと、を用いて、伝搬経路ＰＵの経路温度ＴＥＭＰｐｕを計算する。具体的には、伝搬距離Ｄｓを伝搬時間ｔで割ることで音波の伝搬速度ｖを算出し、伝搬速度ｖと音速Ｃとが一致する気温を経路温度ＴＥＭＰｐｕとして特定する。

ステップＳ１１４の後、計測装置１０は、計測結果の提示（Ｓ１１５）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、画面Ｐ１０（図１０）をディスプレイに表示する。

画面Ｐ１０は、表示オブジェクトＡ１０を含む。
表示オブジェクトＡ１０には、画像ＩＭＧ１０が表示される。
画像ＩＭＧ１０は、対象空間ＳＰの伝搬経路ＰＵの経路温度ＴＥＭＰｐｕを示している。

なお、図８に示す例ではＳ１１０からＳ１１１の処理（音波の送受信）の後にＳ１１２の処理（伝搬距離の測定）が行われるものとしてが、これらの処理は逆の順序で行われてもよいし、並行して行われてもよい。
第１実施形態によれば、測距センサ６０によって得られた伝搬距離、及び、音波ビームの伝搬時間の組合せを参照して、対象空間ＳＰの温度を計算する。これにより、対象空間ＳＰの構造（特に、伝搬経路ＰＵの伝搬距離）が未知であっても、空間の温度の計測結果のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

図１１は、図６Ａの測距センサの配置例における作用効果の説明図である。
図１１では、センサユニットＳＵと反射部材ＲＭとの間に反射物ＯＢＪが存在する。反射物ＯＢＪは、例えば、物体及び人の少なくとも１つである。
この場合、音波送信装置２０から送信された音波は、反射物ＯＢＪで反射して、音波受信装置３０に到達する。音波受信装置３０は、反射物ＯＢＪで反射した音波を受信すると、当該音波の受信波形データを生成する。
測距センサ６０は、音波送信装置２０及び音波受信装置３０の近傍に設置され、センサユニットＳＵと反射物ＯＢＪとの間の測距経路ＰＬ上を進行する光を用いて、伝搬経路ＰＵの伝搬距離を測定する。

この場合、計測装置１０は、伝搬経路ＰＵ上を進行する音波の受信波形データ、及び、伝搬経路ＰＵの伝搬距離の組合せを参照して、伝搬経路ＰＵの温度を計算する。
これにより、伝搬経路ＰＵ上に反射物ＯＢＪが存在する場合（例えば、伝搬経路ＰＵ上を人が横切った場合）であっても、空間の温度の計測結果のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
本実施形態では、図１０に示されるように、音波の伝搬経路上の空間の温度を一様に求める場合の例について説明した。ただし、計測装置１０は、超音波の伝搬時間の測定結果に基づいて、対象空間の温度分布をより細かい領域単位で計測してもよい。
例えば、計測装置１０は、音波送信装置２０とは異なる位置の音波送信装置と、音波受信装置３０とは異なる位置の音波受信装置とを用いて、伝搬経路ＰＵと互いに交差する他の伝搬経路ＰＶにおける音波の伝搬時間を測定する。また、計測装置１０は、測距センサを用いて伝搬経路ＰＶの距離を測定する。次に、計測装置１０は、上述した方法と同様の方法により、伝搬経路ＰＶにおける音波の伝搬距離と伝搬時間とに基づいて伝搬経路ＰＶの経路温度ＴＥＭＰｐｖを算出する。そして、計測装置１０は、ＴＥＭＰｐｕとＴＥＭＰｐｖとに基づいて、伝搬経路ＰＵと伝搬経路ＰＶとが交差する領域の温度ＴＥＭＰｘを推定する。例えば、計測装置１０は、ＴＥＭＰｐｕとＴＥＭＰｐｖとの平均値がＴＥＭＰｘであると推定する。ただし、計測装置１０が複数の経路の温度情報からそれらの経路が交差する位置の温度情報を取得する際の計算方法は、これに限定されない。
このような方法により、計測装置１０は、より多数の伝搬経路で超音波の伝搬時間と伝搬距離の測定を行い、それらの測定結果に基づいて、対象空間内のより多くの位置における温度を特定することができる。そして計測装置１０は、対象空間の温度分布をより細かい領域単位で提示することができる。例えば、計測装置１０は、図１０のＩＭＧ１０に含まれるメッシュ（矩形領域）ごとの温度をそれぞれ表示することができる。

（２）第２実施形態
第２実施形態を説明する。第２実施形態は、音波送信装置２０の超音波ビームの送信方向が可変である例である。

（２−１）音波送信装置の構成
音波送信装置２０の構成を説明する。図１２は、第２実施形態の音波送信装置の構成を示す概略図である。

図１２に示すように、音波送信装置２０は、複数の超音波振動子２１と、制御回路２２と、アクチュエータ２３と、を備える。

図１２Ａに示すように、複数の超音波振動子２１は、送信面（ＸＹ平面）上に二次元配列される。つまり、複数の超音波振動子２１は、振動子アレイＴＡを形成する。

図１２Ｂに示すように、アクチュエータ２３は、送信軸（Ｚ軸）に対する送信面（ＸＹ平面）の向きを変更するように構成される。
アクチュエータ２３が送信面を送信軸（Ｚ軸）方向に向けると、超音波ビームＵＳＷ０が送信される。
アクチュエータ２３が送信面を送信軸（Ｚ軸）に対して傾斜させると、超音波ビームＵＳＷ１が送信される。

つまり、音波送信装置２０は、送信面の法線と音波のなす角（以下「放射角」という）を変更可能である。

（２−２）情報処理
第２実施形態の情報処理について説明する。図１３は、第２実施形態のセンサ配置の一例を示す図である。図１４は、第２実施形態の温度の計算の詳細なフローチャートである。

図１３に示すように、対象空間ＳＰには、音波送信装置２０と、音波受信装置３０と、測距センサ６０と、が配置される。

音波送信装置２０は、放射反射せずに音波受信装置３０に到達する経路Ｐ１と、反射して音波受信装置３０に到達する経路Ｐ２〜Ｐ３の何れかに沿った超音波ビームを送信可能である。例えば、音波送信装置２０は、時刻Ｔ１において経路Ｐ１に沿った超音波ビームを送信し、時刻Ｔ２において経路Ｐ２に沿った超音波ビームを送信し、且つ、時刻Ｔ３において経路Ｐ３に沿った超音波ビームを送信可能である。

測距センサ６０は、時刻Ｔ１〜Ｔ３のそれぞれにおいて、経路Ｐ１〜Ｐ３の伝搬距離を測定する。

具体的には、測距センサ６０は、時刻Ｔ１において、経路Ｐ１の伝搬距離を測定する。

測距センサ６０は、時刻Ｔ２において、経路Ｐ２のうち、音波送信装置２０から超音波の反射点までの経路（以下「反射前経路」という）Ｐ２ａの伝搬距離を測定する。
計測装置１０（不図示）は、対象空間ＳＰの構造に関する空間情報（例えば、超音波を反射する反射部材の配置に関する３次元座標の集合）を参照して、反射前経路Ｐ２ａの伝搬距離に基づく経路Ｐ２の伝搬距離を計算する。

測距センサ６０は、時刻Ｔ３において、経路Ｐ３のうち反射前経路Ｐ３ａの伝搬距離を測定する。
計測装置１０（不図示）は、空間情報を参照して、反射前経路Ｐ３ａの伝搬距離に基づく経路Ｐ３の伝搬距離を計算する。

図１４に示すように、計測装置１０は、送信方向の決定（Ｓ２１０）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、計測対象経路を決定する。計測対象経路は、例えば、所定の順番で特定される経路、又は、ユーザによって指定された経路である。
プロセッサ１２は、計測対象経路に沿って超音波ビームを出力するための送信角θを決定する。
プロセッサ１２は、対象音波送信装置２０に音波制御信号を送信する。音波制御信号は、送信角θの値を含む。

対象音波送信装置２０は、計測装置１０から送信された音波制御信号に含まれる送信角θが示す方向に超音波ビームを送信する。
具体的には、アクチュエータ２３は、音波制御信号に含まれる送信角θの値を参照して、送信軸（Ｚ軸）に対する送信面（ＸＹ平面）の向きを変更する。
制御回路２２は、複数の超音波振動子２１を同時に振動させる。
これにより、音波制御信号に含まれる送信角θの値が示す方向に進行する超音波ビームが送信される。

ステップＳ２１０の後、計測装置１０は、図８と同様に、ステップＳ１１０〜Ｓ１１５を実行する。Ｓ１１２おいて、計測装置１０は、Ｓ２１０で決定した音波の送信方向に応じた方向（例えば音波の送信方向と同じ方向）に測距センサ６０から光を発信させることで、計測対象経路の伝搬距離を測定する。具体的には、計測装置１０は、測距センサ６０が備えるアクチュエータに音波送信装置２０からの音波の送信角θの値を入力し、発光部からの光の発信方向と音波送信装置２０からの音波の送信方向とが連動して変化するように制御する。

第２実施形態によれば、音波送信装置２０の送信角θが可変である。これにより、１つの音波送信装置２０から送信される超音波ビームの経路が増える。その結果、対象空間ＳＰの温度の計測に必要な音波送信装置２０の数を低減することができ、且つ、音波送信装置２０及び音波受信装置３０の配置の自由度を向上させることができる。

（３）変形例
本実施形態の変形例について説明する。変形例は、時系列フィルタを用いた温度計測アルゴリズムの例である。

（３−１）変形例の概要
変形例の概要について説明する。図１５は、変形例の概要の説明図である。
図１５に示すように、変形例のプロセッサ１２は、経路温度計算モデルＭｐｔ（ｔ）と、時系列フィルタＦＩＬと、を実行するように構成される。

経路温度計算モデルＭｐｔ（ｔ）は、時刻ｔの受信波形データＲＷ（ｔ｜ｘ，ｙ，ｚ）及び測距センサ６０によって得られた伝搬距離の組合せに応じて、時刻ｔの経路温度ＰＤ（ｔ｜ｘ，ｙ，ｚ）を出力するように構成される。

時系列フィルタＦＩＬは、経路温度計算モデルＭｐｔ（ｔ）の出力（経路温度ＰＤ（ｔ｜ｘ，ｙ，ｚ））、温度計５０によって計測された時刻ｔの基準温度Ｔｒｅｆ（ｔ）、及び、時刻ｔ−１の温度Ｄ（ｔ−１）の組合せに応じて、時刻ｔの温度Ｄｔ（ｔ）を出力するように構成される。
時系列フィルタＦＩＬは、例えば、以下の少なくとも１つを含む。
・カルマンフィルタ
・拡張カルマンフィルタ
・無香カルマンフィルタ
・パーティクルフィルタ

（３−２）温度計測の処理
変形例の温度計測の処理について説明する。図１６は、変形例の温度計測の処理のフローチャートである。

図１６に示すように、変形例の計測装置１０は、図８と同様に、ステップＳ１１０〜Ｓ１１４を実行する。

ステップＳ１１４の後、計測装置１０は、時系列フィルタリング（Ｓ３１０）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、温度計５０から時刻ｔの基準温度Ｔｒｅｆ（ｔ）を取得する。
プロセッサ１２は、ステップＳ１１４で得られた時刻ｔの経路温度Ｔｐ（ｔ｜ｘ，ｙ，ｚ）と、基準温度Ｔｒｅｆ（ｔ）と、時刻ｔ−１の温度Ｄ（ｔ−１）と、を時系列フィルタＦＩＬに入力することにより、時刻ｔの温度Ｄ（ｔ）を計算する。
温度Ｄ（ｔ）は、時刻ｔ＋１の温度Ｄ（ｔ＋１）の計算において参照される。

ステップＳ３１０の後、計測装置１０は、図８と同様に、ステップＳ１１５を実行する。

変形例によれば、時系列フィルタリングを実行することにより、空間の温度の計測結果のＳ／Ｎ比を更に向上させることができる。

なお、変形例の時系列フィルタＦＩＬは、更に、時刻ｔ−１の外部環境情報を参照して、時刻ｔの温度Ｄ（ｔ）を計算しても良い。時刻ｔ−１の外部環境情報は、例えば、以下の情報を含む。
・空調装置４０の熱量に関する情報
・対象空間ＳＰの周辺の外気温に関する情報
・対象空間ＳＰの３次元形状に関する情報
・対象空間ＳＰの断熱性能に関する情報
・対象空間ＳＰ内に存在する人の数に関する情報
・対象空間ＳＰ内に存在する人の動きに関する情報
・空調装置４０の風に関する情報
・対象空間ＳＰ内の風に関する情報

（４）第３実施形態
第３実施形態を説明する。第３実施形態は、取得した伝搬距離に応じて、伝搬経路に沿った音波の伝搬時間の測定方法を選択する例である。以下、第１実施形態との相違点について説明し、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

（４−１）計測システムの構成
計測装置１０は、第１実施形態で説明した機能に加えて、更に、以下の機能を備える。
・測距センサ６０により取得した伝搬距離に応じて、Ｍ系列信号（自己相関信号の一例）のパターン検出による音波の検出方法と、パルス信号のエッジ検出による音波の検出方法と、のうち一方を選択する機能
・測距センサ６０により取得した伝搬距離に応じて、Ｍ系列信号のビット長を変更する機能
・測距センサ６０により取得した伝搬距離に応じて、信号の入力パルス幅を変更する機能
音波送信装置２０は、計測装置１０の制御に従い、Ｍ系列信号又はパルス信号を含む超音波ビームを送信するように構成される。
音波受信装置３０は、音波送信装置２０から送信された超音波ビームを受信し、受信波形データを生成するように構成される。

（４−２）情報処理
第３実施形態の情報処理について説明する。図１７は、第３実施形態の温度の計算の詳細なフローチャートである。
図１７に示すように、計測装置１０は、伝搬距離の取得（Ｓ１１２）を実行する。当該処理は、図８の場合と同様である。

ステップＳ１１２の後、計測装置１０は、検出方法選択処理（Ｓ４００）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、図１８に示す検出方法選択処理を実行する。

図１８に示すように、プロセッサ１２は、Ｓ１１２で取得した伝搬距離と予め定めた閾値との比較（Ｓ４０１）を実行する。
より具体的には、プロセッサ１２は、閾値を設定する。閾値は、例えば、伝搬距離が、Ｍ系列信号を用いるのに適するか否かの境界値とする。この場合、例えば、音波の伝搬速度に、Ｍ系列信号を用いた音波の検出方法を行う際のビット長を乗じた値を閾値とする。ただし、閾値の設定方法はこれに限定されない。例えば、計測装置１０は、ユーザ操作に応じて閾値を設定してもよい。また例えば、計測装置１０は、音波の伝搬時間の測定に失敗したことに応じて閾値を変更してもよい。

Ｓ４０１により、伝搬距離が閾値よりも大きいと判定された場合（Ｓ４０１のＹ）、プロセッサ１２は、Ｍ系列信号のパターン検出による音波の検出方法の選択（Ｓ４０２）を実行する。
Ｓ４０２の後、プロセッサ１２は、Ｍ系列信号のビット長及び入力パルス幅の調整（ステップＳ４０３）を実行する。具体的には、プロセッサ１２は、伝搬距離が長いほど、ビット長及び入力パルス幅の少なくとも１つを長くする。

一方、Ｓ４０１により、伝搬距離が閾値以下と判定された場合（Ｓ４０１のＮ）、プロセッサ１２は、パルス信号のエッジ検出による音波の検出方法の選択（Ｓ４０４）を実行する。
Ｓ４０３又はＳ４０４の後、リターンし、図１７のフローチャートに戻る。

Ｓ４００の後、音波の送信（Ｓ４１０）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、音波送信装置２０に制御信号を送信する。当該制御信号には、Ｓ４００により選択された検出方法の情報が含まれる。
音波送信装置２０は、計測装置１０から送信された制御信号に応じて音波を送信する。Ｍ系列信号を用いた音波の検出方法が選択された場合、音波送信装置２０は、Ｍ系列信号を含む超音波ビームを送信する。送信される超音波ビームに含まれるＭ系列信号のビット長及び入力パルス幅の少なくとも何れかは、Ｓ４０３の処理により、伝搬距離に応じて変化する。また、パルス信号を用いた音波の検出方法が選択された場合、音波送信装置２０は、パルス信号を含む超音波ビームを送信する。

ステップＳ４１０の後、計測装置１０は、受信波形データの取得（Ｓ１１１）を実行する。当該処理は、図８の場合と同様である。
ステップＳ１１１の後、計測装置１０は、受信波形データに基づいて、Ｓ４００において選択された検出方法に応じて受信時刻の特定（Ｓ４１３）を実行する。
具体的には、Ｍ系列信号のパターン検出による音波の検出方法が選択されている場合、計測装置１０は、Ｓ４１０において音波送信装置２０に送信した制御信号に基づいて、音波送信装置２０から送信された超音波ビームに含まれるＭ系列信号のパターンを特定する。そして計測装置１０は、Ｓ１１１において取得した受信波形データから同じ信号パターン抽出し、その信号パターンの受信時刻（例えば、音波の送信時刻を送信波形における所定信号パターンの開始時刻とする場合、受信波形における当該所定信号パターンの開始時刻）を特定する。
パルス信号のエッジ検出による音波の検出方法が選択されている場合、計測装置１０は、Ｓ１１１において取得した受信波形データからパルス信号に対応する波形を抽出し、その波形の受信時刻（例えば、受信波形におけるパルス信号に対応する波形の開始時刻）を特定する。この受信時刻をエッジ検出により特定する方法を、図１９を用いて説明する。
図１９に、音波送信装置２０からパルス信号を含む超音波ビームが送信された場合に、音波受信装置３０から出力される受信波形の一例を示す。プロセッサ１２は、この受信波形の包絡線があらかじめ定められた閾値を超える時間を検出し、その時間における包絡線の傾きから算出される第１時刻（例えば、包絡線の接線と振幅０の直線の交点に相当する時刻）を受信時刻と推定する。
なお、計測装置１０は、受信波形の位相情報を用いて受信時刻をさらに補正する構成としてもよい。具体的には、プロセッサ１２は、検出した受信波形データにＦＦＴ（高速フーリエ変換）を適用することで、各時刻における受信波形の位相を特定する。そしてプロセッサ１２は、上記で求めた第１時刻と受信波形の位相から算出される第２時刻（例えば、位相が０になる時刻のうち第１時刻に最も近い時刻）を受信時刻と推定する。これにより、パルス信号に対応する波形に開始時刻をより高精度に特定することができる。
ステップＳ４１３の後、計測装置１０は、図８と同様に、ステップＳ１１４〜Ｓ１１５を実行する。Ｓ１１４では、計測装置１０は、音波送信装置２０から送信される音波の送信時刻とＳ４１３において推定した受信時刻との差から、音波の伝搬時間を特定し、特定した伝搬時間とＳ１１２において取得した伝搬距離とに基づいて、伝搬経路上の位置の温度を計算する。なお、計測装置１０は、同じ伝搬経路で伝搬時間の測定を複数回行い、それらの統計情報（例えば平均値）を用いて、より高精度に伝搬時間を特定してもよい。

第３実施形態によれば、計測装置１０は、音波の伝搬距離に応じて、音波の伝搬時間の測定方法を選択する。これにより、伝搬距離が長い測定環境でも、伝搬距離が短い測定環境でも、伝搬距離が変化する測定環境でも、精度よく温度分布等の空間内の空気特性を計測することができる。
詳述すると、計測装置１０は、受信波形データから特定される伝搬時間と、測距センサ６０により測定された伝搬経路の距離との組合せを参照して、対象空間ＳＰの温度を計算する。しかし、単一の伝搬時間の測定方法を用いると、参照すべき音波の伝搬時間が精度よく計測できない場合がある。
例えば、Ｍ系列信号を用いる場合、音波を一定期間送信し続けなければならない。そのため、伝搬距離が短距離だと、センサユニットからの音波の送信中に反射波がセンサユニットに到達してしまい、センサユニットが反射波を正常に検知できないおそれがある。また、音波送信装置２０から送信された音波の直接到達波と反射波とが音波受信装置３０において干渉を起こしてしまうおそれがある。Ｍ系列信号のビット長や入力パルス幅を短くすればこれらの現象は抑制できるが、一方で、ノイズの影響を受けやすくなってしまい、計測精度が落ちてしまうおそれがある。
一方、パルス信号を用いる場合、ノイズの影響を受けやすいため、伝搬距離が長くなって音波の振幅が減衰すると、計測精度が低下してしまうおそれがある。
そこで、計測装置１０は、伝搬距離が、所定の閾値以下である場合、パルス信号のエッジを検出する方法を選択し、伝搬距離が所定の閾値よりも大きい場合、音波が含む自己相関信号のパターンを検出する方法を選択することで、伝搬距離が変化しても、精度よく計測することができる。
また、計測装置１０は、上記の閾値を、音波が伝搬する伝搬速度に、自己相関信号に含まれる検出用の信号パターンのビット長を乗じた値とすることで、Ｍ系列信号の干渉が起きる伝搬距離を求める基準を算出するができる。これにより、より適切な検出方法の選択が可能となる。

また、第２実施形態においても、第３実施形態における音波の検出方法を選択することを適用することができる。この場合、図１４のステップＳ１１０〜Ｓ１１３の構成を、図１７のステップＳ１１２〜Ｓ４１３に置き換えればよい。第２実施形態において、音波の検出方法を伝搬距離に応じて選択していくことで、伝搬距離が変化する場合にも、広範囲の空間を精度よく計測することができる。

また、第３実施形態において、自己相関信号としてＭ系列信号を用いる場合を例に説明したが、ゴールド系列、Ｗａｌｓｈ系列等の疑似乱数系列を用いてもよい。また、計測装置１０は、ビット長に応じて異なる複数の閾値を設定し、伝搬距離に応じた最適な信号系列を用いることとしてもよい。また、Ｍ系列信号を固定長にしてもよい。また、音波の伝搬距離の取得を測距センサにより行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、計測装置１０は、記憶装置１１又は外部の装置に記憶されたＢＩＭ（Building Information Modeling）データなど空間の形状を表す情報から音波の伝搬距離を取得してもよいし、その他の任意の方法で伝搬距離を取得してもよい。
また、第３実施形態では、音波の伝搬時間の測定方法として、Ｍ系列信号のパターン検出を用いる方法とパルス信号のエッジ検出を用いる方法の２つの方法の一方を計測装置１０が選択する場合の例について説明した。ただし、選択の候補となる測定方法はこれらに限定されない。また、計測装置１０は、３以上の測定方法の中から使用する方法を伝搬距離に基づいて選択してもよい。

（５）付記
本実施形態の第１態様は、
送信装置２０から送信された音波が受信装置３０に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離を、測距センサ６０による測定結果に基づいて特定する伝搬距離特定手段と、
送信装置２０から送信された音波が受信装置３０に到達するまでの伝搬時間を特定する伝搬時間特定手段と、
伝搬時間特定手段により特定された伝搬時間と伝搬距離特定手段により特定された伝搬距離とに基づいて、伝搬経路上の位置の空気特性を計測する計測手段と、
を有する計測装置１０である。
第１態様によれば、測距センサ６０により測定された伝搬距離を参照して、空気特性を計測する。これにより、音波の伝搬距離が未知であっても、空間の空気特性（例えば、温度）の計測結果のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

本実施形態の第２態様は、
音波の伝搬時間を特定するための複数の方法のうち、伝搬時間特定手段が伝搬時間を特定するために用いる方法を、伝搬距離特定手段により特定された伝搬距離に基づいて決定する決定手段を有する
計測装置１０である。
第２態様によれば、伝搬距離が長い測定環境でも、伝搬距離が短い測定環境でも、伝搬距離が変化する測定環境でも、精度よく温度分布等の空間内の空気特性を計測することができる。

本実施形態の第３態様は、
複数の方法は、送信装置２０から送信された音波に含まれるＭ系列信号のパターンを受信装置３０により受信された音波の受信波形から抽出することで伝搬時間を特定する方法を含む
計測装置１０である。
第３態様によれば、送信装置２０から送信された音波に含まれるＭ系列信号のパターンを受信装置３０により受信された音波の受信波形から抽出することで伝搬時間を特定する方法を含む。これにより、伝搬距離が長い測定環境、又は伝搬距離が変化する測定環境を含む環境であっても、精度よく温度分布等の空間内の空気特性を計測することができる。

本実施形態の第４態様は、
複数の方法は、第１のＭ系列信号を含む音波を送信装置２０から送信させる第１の方法と、第１のＭ系列信号とはビット長及び入力パルス幅の少なくとも何れかが異なる第２のＭ系列信号を含む音波を送信装置２０から送信させる第２の方法とを含む、
計測装置１０である。
第４態様によれば、複数の方法は、第１のＭ系列信号を含む音波を送信装置２０から送信させる第１の方法と、第１のＭ系列信号とはビット長及び入力パルス幅の少なくとも何れかが異なる第２のＭ系列信号を含む音波を送信装置２０から送信させる第２の方法とを含む。これにより、伝搬距離が長い測定環境でも、伝搬距離が短い測定環境でも、伝搬距離が変化する測定環境でも、精度よく温度分布等の空間内の空気特性を計測することができる。

本実施形態の第５態様は、
複数の方法は、送信装置２０から送信された音波に含まれるパルス信号に対応する波形を受信装置３０により受信された音波の受信波形から抽出することで伝搬時間を特定する方法を含む
計測装置１０である。
第５態様によれば、伝搬距離が長い測定環境でも、伝搬距離が短い測定環境でも、伝搬距離が変化する測定環境でも、精度よく温度分布等の空間内の空気特性を計測することができる。

本実施形態の第６態様は、
送信装置２０から音波が送信される送信時刻を特定する送信時刻特定手段と、
受信装置３０が送信装置２０から送信された音波を受信する受信時刻を特定する受信時刻特定手段と、を有し、
伝搬時間特定手段は、送信時刻特定手段により特定された送信時刻と、受信時刻特定手段により特定された受信時刻とに基づいて、送信装置２０から送信された音波が受信装置３０に到達するまでの伝搬時間を特定する、
計測装置１０である。
第６態様によれば、特定された送信時刻と、特定された受信時刻とに基づいて、伝搬時間を特定する。これにより、計測結果のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

本実施形態の第７態様は、
計測手段は、
伝搬時間特定手段により特定された伝搬時間と伝搬距離特定手段により特定された伝搬距離とに基づいて音波の伝搬速度を特定し、
特定された伝搬速度と、空気特性と音速の関係と、に基づいて伝搬経路上の位置の空気特性を計測する、
計測装置１０である。
第７態様によれば、特定された伝搬速度と、空気特性と音速の関係と、に基づいて伝搬経路上の位置の空気特性を計測することにより、計測結果のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

本実施形態の第８態様は、
計測手段は、複数の伝搬経路それぞれについて伝搬時間特定手段により特定された伝搬時間と、複数の伝搬経路それぞれについて伝搬距離特定手段により特定された伝搬時間とに基づいて、送信装置２０と受信装置３０とが設置される計測対象空間の内部に存在する複数の位置の空気特性を計測する、
計測装置１０である。
第８態様によれば、複数の伝搬経路それぞれについて特定された伝搬時間と伝搬距離とに基づいて、空気特性を計測することにより、計測結果のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

本実施形態の第９態様は、
計測手段は、第１の伝搬経路について伝搬時間特定手段により特定された伝搬時間と、第１の伝搬経路について伝搬距離特定手段により特定された伝搬距離と、第１の経路と交差する第２の伝搬経路について伝搬時間特定手段により特定された伝搬時間と、第２の伝搬経路について伝搬距離特定手段により特定された伝搬距離とに基づいて、第１の伝搬経路と第２の伝搬経路とが交差する位置の空気特性を計測する、
計測装置１０である。
第９態様によれば、第１の伝搬経路と、第２の伝搬経路とが交差する位置の空気特性を計測することにより、より多数の伝搬経路で超音波の伝搬時間と伝搬距離の測定を行い、それらの測定結果に基づいて、対象空間内のより多くの位置における空気特性を計測することができる。

本実施形態の第１０態様は、
計測手段により計測された空気特性に基づいて空調装置４０を制御する制御手段を有する、
計測装置１０である。
第１０態様によれば、空間の空調制御を適切に行うことができる。

本実施形態の第１１態様は、
伝搬経路は、送信装置２０から送信された音波が反射部材に反射して受信装置３０に到達するまでに通る経路を含む、
計測装置１０である。
第１１態様によれば、より多数の伝搬経路で超音波の伝搬時間と伝搬距離の測定を行い、それらの測定結果に基づいて、対象空間内のより多くの位置における空気特性を計測することができる。

本実施形態の第１２態様は、
空気特性は、空気の温度、湿度、風向き、風速、及び空気中の所定の物質の濃度の少なくとも１つを含む、
計測装置１０である。
第１２態様によれば、空気の温度、湿度、風向き、風速、及び空気中の所定の物質の濃度の少なくとも１つの計測結果のＳ／Ｎ比を向上させることができる

本実施形態の第１３態様は、
測距センサ６０は、光学センサ、音波センサ、無線通信用の電波を用いるセンサ、電磁波を用いるセンサ、光パターンを用いるセンサ、及び深度情報を計測可能なイメージセンサの、少なくとも何れかを含む、
計測装置１０である。
第１３態様によれば、光学センサ、音波センサ、無線通信用の電波を用いるセンサ、電磁波を用いるセンサ、光パターンを用いるセンサ、及び深度情報を計測可能なイメージセンサの、少なくとも何れかにより、伝搬距離を測定することができる。

本実施形態の第１４態様は、
測距センサ６０は、
送信装置２０の近傍に設置され、送信装置２０から音波が送信される送信方向に応じた方向に光を発する発光部と、
発光部から発された光を受ける受光部と、
を有する、
計測装置１０である。
第１４態様によれば、発光部から発した光を受光部により受講することで、伝搬距離を測定することができる。

本実施形態の第１５態様は、
送信装置２０から音波が送信される送信方向と、発光部から光が発される方向とを、連動して変化させる変化手段を有する、
計測装置１０である。
第１５態様によれば、複数の伝搬経路について伝搬距離を測定することができる。

本実施形態の第１６態様は、
送信装置２０から送信された音波が受信装置３０に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離を特定し、
送信装置２０から送信された音波が受信装置３０に到達するまでの伝搬時間を測定するための測定方法を、複数の測定方法から、特定された伝搬距離に基づいて決定し、
決定された前記測定方法を用いて前記伝搬時間を特定し、
特定された伝搬時間と特定された伝搬距離とに基づいて、伝搬経路上の位置の空気特性を計測する、
計測方法である。
第１６態様によれば、特定した伝搬距離を参照して、空気特性を計測する。これにより、音波の伝搬距離が未知であっても、空間の空気特性（例えば、温度）の計測結果のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

本実施形態の第１７態様は、
複数の測定方法は、送信装置２０から送信された音波に含まれるＭ系列信号のパターンを受信装置３０により受信された音波の受信波形から抽出することで伝搬時間を特定する方法を含む、
計測方法である。
第１７態様によれば、伝搬距離が長い測定環境でも、伝搬距離が短い測定環境でも、伝搬距離が変化する測定環境でも、精度よく温度分布等の空間内の空気特性を計測することができる。

本実施形態の第１８態様は、
複数の測定方法は、送信装置２０から送信された音波に含まれるパルス信号に対応する波形を受信装置３０により受信された音波の受信波形から抽出することで伝搬時間を特定する方法を含む、
計測方法である。
第１８態様によれば、伝搬距離が長い測定環境でも、伝搬距離が短い測定環境でも、伝搬距離が変化する測定環境でも、精度よく温度分布等の空間内の空気特性を計測することができる。

本実施形態の第１９態様は、
伝搬距離は、測距センサ６０による測定結果に基づいて特定される、
計測方法である。
第１９態様によれば、測距センサ６０による測定結果に基づいて伝搬距離を特定することができる。

本実施形態の第２０態様は、
コンピュータ（例えば、プロセッサ１２）に、上記各手段を実現させるためのプログラムである。

（５）その他の変形例
その他の変形例を説明する。

記憶装置１１は、ネットワークＮＷを介して、計測装置１０と接続されてもよい。

図４の例では、超音波振動子３１を備える音波受信装置３０の例を示した。しかし、音波受信装置３０は、音波送信装置２０と同様に、複数の超音波振動子３１を備えても良い。

図１３の例では、１個の音波送信装置２０が複数の経路に沿った超音波ビームを送信し、且つ、１個の音波受信装置３０が複数の経路に沿った超音波ビームを受信する例を示した。しかし、本実施形態はこれに限られない。ｎ（ｎは２以上の整数）個の音波送信装置２０のそれぞれが１本の経路に沿った超音波ビーム（つまり、ｎ個の音波送信装置２０がｎ本の経路に沿った超音波ビーム）を送信し、且つ、ｎ個の音波受信装置３０のそれぞれが各経路に沿った超音波ビームを受信しても良い（つまり、ｎ個の音波受信装置３０がｎ本の経路に沿った超音波ビームを受信しても良い）。

上記の実施形態では、メッシュ温度ＴＥＭＰｍｅｓｈｔの計算に平均値を求める関数を用いる例を示したが、本実施形態のメッシュ温度ＴＥＭＰｍｅｓｈｔの計算方法はこれに限られるものではない。

音波送信装置２０は、自己相関が比較的強い自己相関信号（例えば、Ｍ系列信号）を含む超音波ビームを送信しても良い。これにより、空間の温度の計測結果のＳ／Ｎ比を更に向上させることができる。

複数の音波送信装置２０が個別に異なる自己相関信号を含む超音波ビームを送信することにより、音波受信装置３０が、超音波ビームの発信源となる音波送信装置２０を識別しても良い。
また、音波送信装置２０毎に異なる発振周波数を有する超音波ビームを送信することにより、音波受信装置３０が、超音波ビームの発信源となる音波送信装置２０を識別しても良い。

計測装置１０は、超音波の伝搬距離と伝搬時間とに基づいて、温度分布以外に、以下の空気特性の分布を計測することも可能である。
・空気中の化学物質（例えば、ＣＯ_２）の濃度の分布
・湿度の分布
・臭気の分布
・有毒ガスの分布
・気流の分布（例えば風向きの分布や風速の分布）

本実施形態では、音波送信装置２０及び音波受信装置３０を区別して規定したが、本実施形態の範囲は、これに限られない。本実施形態は、１つの超音波振動子が超音波を送信する機能及び超音波を受信する機能を備えても良い。

本実施形態では、経路温度ＴＥＭＰｐａｔｈｉの計算に用いる式、及び、メッシュ温度ＴＥＭＰｍｅｓｈｔの計算に用いる式の少なくとも１つは、外部環境情報（例えば、外気温、外気の湿度、及び、外気圧の少なくとも１つ）をパラメータとして含んでも良い。この場合、外部環境情報に関わらず、空間の空気特性の計測結果のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

本実施形態では、音波送信装置２０は、指向性を有する超音波ビームを送信する例を示したが、本実施形態は、これに限られない。本実施形態は、音波送信装置２０が可聴音ビーム（つまり、超音波ビームとは異なる周波数を有する音波）を送信する場合にも適用可能である。

本実施形態において、温度分布とは、メッシュ温度ＴＥＭＰｍｅｓｈに限られない。温度分布は、以下の少なくとも１つも含む。
・経路上の複数点の温度
・経路上の平均温度

本実施形態において、計測装置１０は、対象空間ＳＰに配置される例を示したが、計測装置１０の配置はこれに限られるものではない。本実施形態は、計測装置１０が対象空間ＳＰの外部に配置され、且つ、通信を介して、音波送信装置２０、音波受信装置３０、及び、測距センサ６０と接続されてもよい。

本実施形態において、測距センサ６０の一例として、発光部及び受光部を備える光学センサ（つまり、光を用いて測距する例）を示したが、測距センサ６０は、これに限られない。測距センサ６０は、例えば、以下のいずれかであってもよい。
・無線通信（例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network））の電波を用いたセンサ
・電磁波（一例として、マイクロ波、ミリ波、又は、テラヘルツ波）を用いたセンサ
・光パターン（一例として、ストラクチャードライト方式）を用いたセンサ
・深度情報を計測可能なイメージセンサ

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲は上記の実施形態に限定されない。また、上記の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更が可能である。また、上記の実施形態及び変形例は、組合せ可能である。

１ ：計測システム
１０ ：計測装置
１１ ：記憶装置
１２ ：プロセッサ
１３ ：入出力インタフェース
１４ ：通信インタフェース
２０ ：音波送信装置
２０ ：対象音波送信装置
２１ ：超音波振動子
２２ ：制御回路
２３ ：アクチュエータ
３０ ：音波受信装置
３１ ：超音波振動子
３２ ：制御回路
４０ ：空調装置
５０ ：温度計
６０ ：測距センサ
６１ ：発光部
６２ ：受光部
６３ ：プロセッサ

Claims (20)

1. 送信装置から送信された音波が受信装置に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離を、測距センサによる測定結果に基づいて特定する伝搬距離特定手段と、
   前記送信装置から送信された音波が前記受信装置に到達するまでの伝搬時間を特定する伝搬時間特定手段と、
   前記伝搬時間特定手段により特定された伝搬時間と前記伝搬距離特定手段により特定された伝搬距離とに基づいて、前記伝搬経路上の位置の空気特性を計測する計測手段と、
   を有する計測装置。
2. 音波の伝搬時間を特定するための複数の方法のうち、前記伝搬時間特定手段が伝搬時間を特定するために用いる方法を、前記伝搬距離特定手段により特定された伝搬距離に基づいて決定する決定手段を有する、
   請求項１に記載の計測装置。
3. 前記複数の方法は、前記送信装置から送信された音波に含まれるＭ系列信号のパターンを前記受信装置により受信された音波の受信波形から抽出することで伝搬時間を特定する方法を含む、
   請求項２に記載の計測装置。
4. 前記複数の方法は、第１のＭ系列信号を含む音波を前記送信装置から送信させる第１の方法と、前記第１のＭ系列信号とはビット長及び入力パルス幅の少なくとも何れかが異なる第２のＭ系列信号を含む音波を前記送信装置から送信させる第２の方法とを含む、
   請求項３に記載の計測装置。
5. 前記複数の方法は、前記送信装置から送信された音波に含まれるパルス信号に対応する波形を前記受信装置により受信された音波の受信波形から抽出することで伝搬時間を特定する方法を含む、
   請求項２から請求項４の何れか１項に記載の計測装置。
6. 前記送信装置から音波が送信される送信時刻を特定する送信時刻特定手段と、
   前記受信装置が前記送信装置から送信された音波を受信する受信時刻を特定する受信時刻特定手段と、を有し、
   前記伝搬時間特定手段は、前記送信時刻特定手段により特定された送信時刻と、前記受信時刻特定手段により特定された受信時刻とに基づいて、前記送信装置から送信された音波が前記受信装置に到達するまでの伝搬時間を特定する、
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載の計測装置。
7. 前記計測手段は、
   前記伝搬時間特定手段により特定された伝搬時間と前記伝搬距離特定手段により特定された伝搬距離とに基づいて音波の伝搬速度を特定し、
   特定された伝搬速度と、空気特性と音速の関係と、に基づいて前記伝搬経路上の位置の空気特性を計測する、
   請求項１から請求項６の何れか１項に記載の計測装置。
8. 前記計測手段は、複数の伝搬経路それぞれについて前記伝搬時間特定手段により特定された伝搬時間と、前記複数の伝搬経路それぞれについて前記伝搬距離特定手段により特定された伝搬距離とに基づいて、前記送信装置と前記受信装置とが設置される計測対象空間の内部に存在する複数の位置の空気特性を計測する、
   請求項１から請求項７の何れか１項に記載の計測装置。
9. 前記計測手段は、第１の伝搬経路について前記伝搬時間特定手段により特定された伝搬時間と、前記第１の伝搬経路について前記伝搬距離特定手段により特定された伝搬距離と、前記第１の経路と交差する第２の伝搬経路について前記伝搬時間特定手段により特定された伝搬時間と、前記第２の伝搬経路について前記伝搬距離特定手段により特定された伝搬距離とに基づいて、前記第１の伝搬経路と前記第２の伝搬経路とが交差する位置の空気特性を計測する、
   請求項１から請求項８の何れか１項に記載の計測装置。
10. 前記計測手段により計測された空気特性に基づいて空調装置を制御する制御手段を有する、
    請求項１から請求項９の何れか１項に記載の計測装置。
11. 前記伝搬経路は、前記送信装置から送信された音波が反射部材に反射して前記受信装置に到達するまでに通る経路を含む、
    請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の計測装置。
12. 前記空気特性は、空気の温度、湿度、風向き、風速、及び空気中の所定の物質の濃度の少なくとも１つを含む、
    請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の計測装置。
13. 前記測距センサは、光学センサ、音波センサ、無線通信用の電波を用いるセンサ、電磁波を用いるセンサ、光パターンを用いるセンサ、及び深度情報を計測可能なイメージセンサの、少なくとも何れかを含む、
    請求項１から請求項１２の何れか１項に記載の計測装置。
14. 前記測距センサは、
    前記送信装置の近傍に設置され、前記送信装置から音波が送信される送信方向に応じた方向に光を発する発光部と、
    前記発光部から発された光を受ける受光部と、
    を有する、
    請求項１から請求項１３の何れか１項に記載の計測装置。
15. 前記送信装置から音波が送信される送信方向と、前記発光部から光が発される方向とを、連動して変化させる変化手段を有する、
    請求項１４に記載の計測装置。
16. 送信装置から送信された音波が受信装置に到達するまでに通る伝搬経路の長さである伝搬距離を特定し、
    前記送信装置から送信された音波が前記受信装置に到達するまでの伝搬時間を測定するための測定方法を、複数の測定方法から、特定された前記伝搬距離に基づいて決定し、
    決定された前記測定方法を用いて前記伝搬時間を特定し、
    特定された前記伝搬時間と特定された前記伝搬距離とに基づいて、前記伝搬経路上の位置の空気特性を計測する、
    計測方法。
17. 前記複数の測定方法は、前記送信装置から送信された音波に含まれるＭ系列信号のパターンを前記受信装置により受信された音波の受信波形から抽出することで伝搬時間を特定する方法を含む、
    請求項１６に記載の計測方法。
18. 前記複数の測定方法は、前記送信装置から送信された音波に含まれるパルス信号に対応する波形を前記受信装置により受信された音波の受信波形から抽出することで伝搬時間を特定する方法を含む、
    請求項１６又は請求項１７に記載の計測方法。
19. 前記伝搬距離は、測距センサによる測定結果に基づいて特定される、
    請求項１６から請求項１８の何れか１項に記載の計測方法。
20. コンピュータを、請求項１から請求項１５の何れか１項に記載の計測装置の各手段として機能させるためのプログラム。

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