JP7199957B2 - マイクロホンアレイ - Google Patents

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６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６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、各マイクロホンを被検体の表面に対して一定の距離に配置させることができるマイクロホンアレイを提供することにある。

本発明の一態様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、被検体の表面に沿って配置されるメッシュシートとを有し、複数のマイクロホンが、相互に間隔を空けてメッシュシートに固定されている。
この構成によれば、複数のマイクロホンが固定されたメッシュシートを被検体の表面に沿って配置させることにより、各マイクロホンが被検体の表面に対して一定の距離に配置される。

メッシュシートは、第１磁性部材を含んでおり、着磁された第１磁性部材の磁力によって被検体の表面に取り付け可能であってよい。
この構成によれば、メッシュシートに含まれた第１磁性部材の磁力により、被検体の表面へメッシュシートを取り付け易くなる。

上記マイクロホンアレイは、相互に間隔を空けてメッシュシートに固定された複数のマイクロホンホルダを有してよい。複数のマイクロホンホルダの各々が、１つのマイクロホンを保持してよい。
この構成によれば、メッシュシートに固定されたマイクロホンホルダにおいてマイクロホンが保持されるため、マイクロホンのサイズが小さい場合でも、メッシュシートに対してマイクロホンが確実に固定される。

複数のマイクロホンホルダの各々は、第２磁性部材を含んでおり、着磁された第２磁性部材の磁力によって被検体の表面に取り付け可能であってよい。
この構成によれば、マイクホンホルダに含まれた第２磁性部材の磁力により、被検体の表面へメッシュシート及びマイクロホンホルダを取り付け易くなる。

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。上記マイクロホンアレイは、ケーブルをマイクロホンホルダに固定するための第１ケーブルクランプを有してよい。
この構成によれば、各マイクロホンのケーブルが第１ケーブルクランプによってマイクロホンホルダに固定されることで、メッシュシートの近くにケーブルがまとまり易くなり、マイクロホンによる音の測定結果に対してケーブルが影響を与え難くなる。

マイクロホンは、検出対象の音を導入するための音孔を有してよく、音孔は、被検体の表面に対して反対側に開口してよい。第１ケーブルクランプは、音孔よりも被検体の表面に近い位置でケーブルをマイクロホンホルダに固定してよい。
この構成によれば、マイクロホンの音孔が被検体の表面に対して反対側に開口しており、音孔よりも被検体の表面に近い位置でケーブルがマイクロホンホルダに固定されるため、マイクロホンによる音の測定結果に対してケーブルが影響を与え難くなる。

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。上記マイクロホンアレイは、ケーブルをメッシュシートに固定するための第２ケーブルクランプを有してよい。
この構成によれば、各マイクロホンのケーブルが第２ケーブルクランプによってメッシュシートに固定されることで、メッシュシートの近くにケーブルがまとまり易くなり、マイクロホンによる音の測定結果に対してケーブルが影響を与え難くなる。

第２ケーブルクランプは、第３磁性部材を含んでおり、着磁された第３磁性部材の磁力によって被検体の表面に取り付け可能であってよい。
この構成によれば、第２ケーブルクランプに含まれた第３磁性部材の磁力により、被検体の表面へメッシュシート及び第２ケーブルクランプを取り付け易くなる。

本発明によれば、各マイクロホンを被検体の表面に対して一定の距離に配置させることができるマイクロホンアレイを提供できる。

図１は、第１の実施形態に係るマイクロホンアレイの一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係るマイクロホンアレイの一部をメッシュシートの平面に対して垂直な方向から見た部分拡大図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態に係るマイクロホンアレイにおけるマイクロホン及びマイクロホンホルダの一例を示す図であり、メッシュシートの平面に対して平行な方向からみた部分側面図である。 図４は、第２の実施形態に係るマイクロホンアレイの一例を示す図であり、メッシュシートの平面に対して垂直な方向から見た部分拡大図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、第２の実施形態に係るマイクロホンアレイにおける第２ケーブルクランプの一例を示す図であり、メッシュシートの平面に対して平行な方向から見た部分側面図である。 図６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。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１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。本実施形態に係る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の表面に沿って配置されるメッシュシート２０とを有する。メッシュシート２０には、複数のマイクロホン１０が相互に間隔を空けて固定される。

メッシュシート２０は、柔軟性を有する材料（樹脂など）によって形成された網目状のシートであり、音響抵抗が小さくなるように適度な隙間が形成される。メッシュシート２０の網目の密度や柔軟性は、測定対象の音の性質やマイクロホン１０の数、測定範囲の広さ、被検体９の表面形状（起伏の大きさ）などに合わせて適宜選択される。

例えば、メッシュシート２０の網目を粗くした場合、音響抵抗が小さくなるというメリットや、被検体９の起伏に合わせてメッシュシート２０を沿わせ易くなるというメリットがある一方、メッシュシート２０の変形によってマイクロホン１０の配置パターンが崩れ易くなり、被検体９の表面にマイクロホン１０を配置させる作業が面倒になるというデメリットがある。逆に、メッシュシート２０の網目を細かくした場合、マイクロホン１０の配置パターンが崩れ難くなり、被検体９の表面にマイクロホン１０を配置させる作業が簡単になるというメリットがある一方、音響抵抗が大きくなるため音の測定結果への影響が大きくなるというデメリットや、起伏の大きい被検体９の表面にメッシュシート２０を沿わせ難くなるというデメリットがある。従って、メッシュシート２０の網目の密度や柔軟性を選択する場合には、マイクロホン１０を配置させる作業の効率性、音響抵抗の測定結果への影響、被検体９の形状や起伏の大きさなどが勘案される。

メッシュシート２０は、例えば、着磁された鉄などの磁性部材（第１磁性部材）を含む。この場合、被検体９が磁性材料を含んだものであれば、メッシュシート２０を第１磁性部材の磁力によって被検体９の表面に取り付けることが可能となる。

図２は、第１の実施形態に係るマイクロホンアレイ１の部分拡大図であり、メッシュシート２０の平面に対して垂直な方向から見た図である。図２の例において、マイクロホンアレイ１は、相互に間隔を空けてメッシュシート２０に固定された複数のマイクロホンホルダ３０を有する。複数のマイクロホンホルダ３０は、それぞれ１つのマイクロホン１０を保持する。

図３Ａは、本実施形態に係るマイクロホンアレイ１におけるマイクロホン１０及びマイクロホンホルダ３０の一例を示す図であり、メッシュシート２０の平面に対して平行な方向からみた部分側面図である。
図２及び図３Ａに示すように、マイクロホンホルダ３０は、メッシュシート２０の表面に接着剤等で固定される板状の本体部３１を含む。マイクロホン１０は、本体部３１の表面に接着剤や両面粘着テープなどによって固定される。図２に示すマイクロホンホルダ３０は平面視において概ね矩形であり、その略中央にマイクロホン１０が固定される。

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。この音孔１１は、被検体の表面に対して反対側に開口している。図２及び図３Ａの例において、マイクロホン１０は直方体に近い形状を持っており、この直方体形状の１つの面に音孔１１が開口している。音孔１１が開口した面に対して反対側の面は、マイクロホンホルダ３０の表面に接着される。マイクロホン１０は、例えば無指向性マイクロホンであるため、被検体９の表面に対して反対側に音孔１１が開口していても、被検体９の表面付近の近接音を感度よく検出することができる。

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に接続される。図２及び図３Ａの例において、ケーブル１５は、音孔１１が形成される面とは異なるマイクロホン１０の側面に接続される。ケーブル１５が接続されるマイクロホン１０の側面は、図３Ａに示すように、メッシュシート２０の平面に対して概ね垂直である。これにより、ケーブル１５は、メッシュシート２０の表面に沿って容易に引き回すことができる。

本実施形態に係るマイクロホンアレイ１は、図２及び図３Ａに示すように、マイクロホン１０のケーブル１５をマイクロホンホルダ３０に固定するための第１ケーブルクランプ４０を有する。図２では、マイクロホンホルダ３０ごとに３つの第１ケーブルクランプ４０が設けられている。

第１ケーブルクランプ４０は、図３Ａに示すように、音孔１１よりも被検体９の表面に近い位置でケーブル１５をマイクロホンホルダ３０に固定する。これにより、音孔１１へ導入される音波に対してケーブル１５が影響を与え難くなる。

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、複数のマイクロホン１０が固定されたメッシュシート２０を被検体９の表面に沿って配置させることにより、各マイクロホン１０を被検体９の表面に対して一定の距離に配置させることができる。従って、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、本実施形態に係るマイクロホンアレイ１によれば、着磁された第１磁性部材がメッシュシート２０に含まれることにより、磁性材料を含んだ被検体９とメッシュシート２０との間に磁力が働くため、被検体９の表面へメッシュシート２０を簡単に取り付けることができる。

更に、本実施形態に係るマイクロホンアレイ１によれば、メッシュシート２０にマイクロホンホルダ３０が固定され、そのマイクロホンホルダ３０にマイクロホン１０が保持されるため、マイクロホン１０のサイズが小さい場合でも、メッシュシート２０に対してマイクロホン１０を確実に固定できる。

また、本実施形態に係るマイクロホンアレイ１によれば、各マイクロホン１０のケーブル１５が第１ケーブルクランプ４０によってマイクロホンホルダ３０に固定されることで、メッシュシート２０の近くにケーブル１５がまとまり易くなり、ケーブル１５がメッシュシート２０から離れて浮き上がる状態を生じ難くすることができる。そのため、マイクロホン１０による音の測定結果に対するケーブル１５の影響を低減し、測定精度を高めることができる。

しかも、本実施形態に係るマイクロホンアレイ１によれば、マイクロホン１０の音孔１１が被検体９の表面に対して反対側に開口しており、音孔１１よりも被検体９の表面に近い位置でケーブル１５がマイクロホンホルダ３０に固定されるため、マイクロホン１０による音の測定結果に対するケーブル１５の影響を更に低減できる。

なお、本実施形態に係るマイクロホンアレイ１において、マイクロホンホルダ３０は着磁された磁性部材３２（第２磁性部材）を含んでもよい。図３Ｂは、磁性部材３２を含んだマイクロホンホルダ３０の一例を示す図であり、図３Ａと同様に、メッシュシート２０の平面に対して平行な方向から見た部分側面図である。図３Ｂに示すマイクロホンホルダ３０は、上述した本体部３１に加えて、被検体９と直接接触する板状の磁性部材３２を含む。本体部３１と磁性部材３２とは、メッシュシート２０を間に挟んで接着剤等により固定される。着磁された磁性部材３２がマイクロホンホルダ３０に含まれることによって、磁性材料を含んだ被検体９とマイクロホンホルダ３０との間に磁力が働くため、被検体９の表面へマイクロホンホルダ３０及びメッシュシート２０を簡単に取り付けることができる。

また磁性部材３２と本体部３１は、図３Ｂに示すようにメッシュシート２０を間に挟んで間接的に固定されるのではなく、接着剤等によって互いに直接固定されてもよい。この場合、メッシュシート２０の表面に磁性部材３２が固定され、磁性部材３２と被検体９との間にメッシュシート２０が介在する。本体部３１自体が磁性部材である場合は、磁性部材３２を省略してもよい。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係るマイクロホンアレイ１について説明する。図４は、第２の実施形態に係るマイクロホンアレイ１の部分拡大図であり、メッシュシート２０の平面に対して垂直な方向から見た図である。第２の実施形態に係るマイクロホンアレイ１は、上述した第１の実施形態に係るマイクロホンアレイ１におけるマイクロホンホルダ３０をマイクロホンホルダ３０Ａに変更し、第１ケーブルクランプ４０を第２ケーブルクランプ５０に置換したものであり、他の構成は上述したマイクロホンアレイ１と概ね同じである。

マイクロホンホルダ３０Ａは、第１ケーブルクランプ４０によってケーブル１５が固定されないため、図４に示すように、上述したマイクロホンホルダ３０（図２）に比べてサイズが小さい。マイクロホン１０は、マイクロホンホルダ３０Ａのサイズが小さくなることによって、被検体９の近接音をより精度よく検出することができる。

図５Ａは、第２の実施形態に係るマイクロホンアレイ１における第２ケーブルクランプ５０の一例を示す図であり、メッシュシート２０の平面に対して平行な方向からみた部分側面図である。第２ケーブルクランプ５０は、接着剤等でメッシュシート２０に固定される板状の本体部５１と、本体部５１に設けられたクランプ部５２とを有する。クランプ部５２は、図４に示すように、１以上のケーブル１５を挟持することができる。

本実施形態に係るマイクロホンアレイ１によれば、各マイクロホン１０のケーブル１５が第２ケーブルクランプ５０によってメッシュシート２０に固定されることで、メッシュシート２０の近くにケーブル１５がまとまり易くなり、ケーブル１５がメッシュシート２０から離れて浮き上がる状態を生じ難くすることができる。そのため、マイクロホン１０による音の測定結果に対するケーブル１５の影響を低減し、測定精度を高めることができる。

なお、本実施形態に係るマイクロホンアレイ１において、第２ケーブルクランプ５０は着磁された磁性部材５３（第３磁性部材）を含んでもよい。図５Ｂは、磁性部材５３を含んだ第２ケーブルクランプ５０の一例を示す図であり、図５Ａと同様に、メッシュシート２０の平面に対して平行な方向から見た部分側面図である。図５Ｂに示す第２ケーブルクランプ５０は、上述した本体部５１及びクランプ部５２に加えて、被検体９と直接接触する板状の磁性部材５３を含む。本体部５１と磁性部材５３とは、メッシュシート２０を間に挟んで接着剤等により固定される。着磁された磁性部材５３が第２ケーブルクランプ５０に含まれることによって、磁性材料を含んだ被検体９と第２ケーブルクランプ５０との間に磁力が働くため、被検体９の表面へ第２ケーブルクランプ５０及びメッシュシート２０を簡単に取り付けることができる。

また磁性部材５３と本体部５１は、図５Ｂに示すようにメッシュシート２０を間に挟んで間接的に固定されるのではなく、接着剤等によって互いに直接固定されてもよい。この場合、メッシュシート２０の表面に磁性部材５３が固定され、磁性部材５３と被検体９との間にメッシュシート２０が介在する。本体部５１自体が磁性部材である場合は、磁性部材５３を省略してもよい。

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。

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、１５…ケーブル、２０…メッシュシート、３０，３０Ａ…マイクロホンホルダ、３１…本体部、３２…磁性部材、４０…第１ケーブルクランプ、５０…第２ケーブルクランプ、５１…本体部、５２…クランプ部、５３…磁性部材

Claims (9)

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、
   前記被検体の表面に沿って配置されるメッシュシートとを有し、
   前記複数のマイクロホンは、相互に間隔を空けて前記メッシュシートに固定されており、
   前記メッシュシートは、第１磁性部材を含んでおり、着磁された前記第１磁性部材の磁力によって前記被検体の表面に取り付け可能である、
   マイクロホンアレイ。
2. 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、
   前記被検体の表面に沿って配置されるメッシュシートと、
   相互に間隔を空けて前記メッシュシートに固定された複数のマイクロホンホルダとを有し、
   前記複数のマイクロホンホルダの各々が１つの前記マイクロホンを保持し、
   前記メッシュシートは、第１磁性部材を含んでおり、着磁された前記第１磁性部材の磁力によって前記被検体の表面に取り付け可能である、
   マイクロホンアレイ。
3. 前記複数のマイクロホンホルダの各々は、第２磁性部材を含んでおり、着磁された前記第２磁性部材の磁力によって前記被検体の表面に取り付け可能である、
   請求項２に記載のマイクロホンアレイ。
4. 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、
   前記被検体の表面に沿って配置されるメッシュシートと、
   相互に間隔を空けて前記メッシュシートに固定された複数のマイクロホンホルダとを有し、
   前記複数のマイクロホンホルダの各々が１つの前記マイクロホンを保持し、
   前記複数のマイクロホンホルダの各々は、第２磁性部材を含んでおり、着磁された前記第２磁性部材の磁力によって前記被検体の表面に取り付け可能である、
   マイクロホンアレイ。
5. 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、
   前記ケーブルを前記マイクロホンホルダに固定するための第１ケーブルクランプを有する、
   請求項２～４のいずれか一項に記載のマイクロホンアレイ。
6. 前記マイクロホンは、検出対象の音を導入するための音孔を有し、
   前記音孔は、前記被検体の表面に対して反対側に開口しており、
   前記第１ケーブルクランプは、前記音孔よりも前記被検体の表面に近い位置で前記ケーブルを前記マイクロホンホルダに固定する、
   請求項５に記載のマイクロホンアレイ。
7. 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、
   前記被検体の表面に沿って配置されるメッシュシートと、
   相互に間隔を空けて前記メッシュシートに固定された複数のマイクロホンホルダとを有し、
   前記複数のマイクロホンホルダの各々が１つの前記マイクロホンを保持し、
   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、
   前記ケーブルを前記マイクロホンホルダに固定するための第１ケーブルクランプを有し、
   前記マイクロホンは、検出対象の音を導入するための音孔を有し、
   前記音孔は、前記被検体の表面に対して反対側に開口しており、
   前記第１ケーブルクランプは、前記音孔よりも前記被検体の表面に近い位置で前記ケーブルを前記マイクロホンホルダに固定する、
   マイクロホンアレイ。
8. 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、
   前記ケーブルを前記メッシュシートに固定するための第２ケーブルクランプを有する、
   請求項１～４のいずれか一項に記載のマイクロホンアレイ。
9. 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、
   前記被検体の表面に沿って配置されるメッシュシートとを有し、
   前記複数のマイクロホンは、相互に間隔を空けて前記メッシュシートに固定されており、
   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、
   前記ケーブルを前記メッシュシートに固定するための第２ケーブルクランプを有し、
   前記第２ケーブルクランプは、第３磁性部材を含んでおり、着磁された前記第３磁性部材の磁力によって前記被検体の表面に取り付け可能である、
   マイクロホンアレイ。

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