JPH0981066A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、音場空間の音圧状態等、直接視認が
困難な空間内の物理量を、実際に各検出点の信号に基づ
いて対応する駆動部を変位操作させて、伸縮自在な弦ま
たは膜による表示体を用いた線形補間表現により模擬表
示することを特徴とする。 【解決手段】マトリクス状に模擬配置された各駆動装置
４，４，…の直線駆動体３，３，…がそれぞれ対応する
マイクロフォン１１，１１，…で検出した音の音圧レベ
ルに従う移動量をもって個別に突出駆動制御される。こ
の各直線駆動体３，３，…の独立した突出駆動に伴い、
隣接する各直線駆動体３，３，…の先端相互間に張架さ
れた表示用の弦１，１，…が各点間に於いてそれぞれ直
線状態を保ちつつ偏移して、音場空間の音圧状態を線形
補間表現により模擬表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば音場空間内
の音圧状態、室内温度分布状態等、直接視認が困難な空
間内の物理量を実際に各検出点の信号量に応じて変位操
作させることにより模擬的に可視表示する表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】直接視認が困難な物理現象として、例え
ば音場空間内の音圧状態等を可視表示するための従来の
技術について、各種の例を挙げて説明する。空気の波動
現象である音を可視化する装置は、例えば騒音原因の把
握、各種音響設備、機器類の開発等に於いて有効に利用
される。

【０００３】その一例を図５及び図６に示している。図
５はパラボラアンテナ（パラボラ面）の焦点にアレイマ
イクを設けて音場の状態をＬＥＤマトリクスにより可視
表示する装置の構成を示す図、図６はその表示例を示す
図である。

【０００４】この装置は、図５に示すように、スピーカ
の出力音をパラボラの焦点に設けたアレイマイク（６×
８のマイクロフォン配列）で検出し、その音響像をアレ
イマイクに対応して別に設けたＬＥＤ（６×８の配列）
の輝度を可変させることで、音場の状態を可視表示して
いる。

【０００５】しかしながら、この装置は、分解能が悪い
という欠点が指摘されている。また良好な結果を得るた
めには、ＬＥＤアレイの個数を増す必要があり、回路の
負担が大きくなるという問題がある。又、測定点の設定
が難しいという問題がある。

【０００６】その他の可視化技術としては、暗室内の音
場空間に於いて音圧レベルに応じＬＥＤの輝度もしくは
色度を変化させ、ＬＥＤの放射光をフィルム上に感光さ
せて音場を可視化する技術がある。

【０００７】この技術による装置は、暗室内の音場空間
に於いて、マイクロフォン及びその出力に従う音圧レベ
ルに応じて輝度もしくは色度が変化するＬＥＤ表示部を
機械的に所定の順序で走査させ、ＬＥＤの光を開放状態
にある写真機のフィルム上に感光させる。通常は空間内
を等間隔で走査させる。装置全体は暗室内に設置されて
おり、ＬＥＤの光は開放状態にある写真機のフィルム上
に感光される。ＬＥＤは音圧レベルに応じて輝度もしく
は色度が変化するので、音圧レベルに対応した音場を測
定できる。

【０００８】この可視化手段は、マイクロフォンを走査
させるだけで、そのまま直接に音場の情報が得られるの
で、測定時間が少ないとされているが、点の集合もしく
は点の走査により線図を構成するために、多くの測定点
を必要とするという欠点を有していた。又、機械的な走
査を必要とするので、結果を得るまでに１時間程度の時
間を必要とし、音場空間全体の一時的な現象を即時に把
握することができないという欠点を有していた。

【０００９】その他の可視化技術として、測定平面内を
格子状に区切って各格子点でのマイクロフォン信号から
等音圧レベル点を補間により求め、等音圧線図をプロッ
タにより描く方法がある。

【００１０】このプロッタによる方法は、マイクロフォ
ンの走査をできるだけ細かくする必要があるため、結果
を得るまでに多大な時間を要するという欠点を有してい
た。更に、等音圧線を求めるための有効な補間法の検討
も必要とされている。

【００１１】上記した以外にも音場を可視化する技術と
しては、測定面に於ける音圧信号と、測定面とは別に設
けられた基準マイク信号との間の相関から音場を同定す
る音響ホログラフィ法による可視化技術等があるが、い
ずれも結果を得るまでに多くの時間を要するという問題
があった。

【００１２】そこで近年ではコンピュータディスプレイ
を用い、少ない測定点と表示点とから良好な可視性を得
るために等高線により音場の状態を表示する技術が研究
されている。この表示技術は、各測定点の物理量に応じ
た鉛直方向の高さの棒の頂点間を互いに結合させた疑似
的な立体形状を計算器のディスプレイ上に生成させる。
しかしながら実際の表示装置で音場の状態を実現するに
は、基本的に二次元表示であるＣＲＴ上に三次元の情報
を表示する必要がある。更に、点間の値を補間して予測
する手続き、それらの各点を結んで平面を生成させる手
続き等が必要となり、表示までに多くの時間と労力を要
する。また、このＣＲＴ上に於ける三次元表示では、立
体感を際だたせるために、所謂シェーディング処理を施
している。この際、一般にはスムーズシェーディング技
法により差異の生ずる測定点間に於いて滑らかな垂れ下
がりのスロープを描くようにして特性表現がなされる。
従ってこのような補助手段により可視特性が大きく変化
して、主観に左右される要素が多くなることから信頼性
に乏しいという問題がある。また正確性を増す補助手段
の開発も必要となり更に多くの労力を要するという問題
がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来で
は、いずれの可視化技術に於いても、空間全体の一時的
な物理現象を正確かつ即時に把握することができない。
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、直接視認が困
難な空間内の物理量を実際に各検出点に対応した駆動点
を変位操作させて迅速かつ正確に模擬表示することので
きる表示装置を提供することを目的とする。

【００１４】又、本発明は、音場を可視表示する際の可
視特性を向上させることができるとともに、測定点位置
に於ける情報のみで補間された音場分布特性を正確に表
現でき、音場の状態を正確かつ迅速にしかも特別な補助
手段等を必要とせずに表現できる表示装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、表示対象とな
る空間内の物理量を模擬表示する表示装置であって、前
記空間を表現する変位可能な表示体と、前記空間に配設
された複数のセンサと、これらセンサの出力に応じて前
記表示体に於ける各センサの配設位置に対応した部位を
変位させる複数の駆動部を備えた駆動手段とを具備し、
前記表示体を前記複数の駆動部の互いに隣接する駆動部
相互の間に張設した伸縮自在な弦又は膜で構成して、空
間内の物理量を線形補間表現により模擬表示することを
特徴とする。

【００１６】又、本発明は、音場空間の音圧状態を模擬
表示する表示装置であって、前記音場空間を表現する変
位可能な表示体と、前記音場空間に配設された複数のマ
イクロフォンと、これらマイクロフォンの出力信号に応
じて前記表示体に於ける各マイクロフォンの配設位置に
対応した部位を変位させる複数の駆動部を備えた駆動手
段とを具備し、前記表示体を前記複数の駆動部の互いに
隣接する駆動部相互の間に張設した伸縮自在な弦又は膜
で構成して、音場空間の音圧状態を線形補間表現により
模擬表示することを特徴とする。

【００１７】即ち本発明は音場の可視化装置を例に挙げ
ると、測定点の音圧レベルに応じて垂直に駆動する複数
の駆動部を平面上に配設してなる駆動機構を設け、この
駆動機構の各駆動部に於いて、隣接する各駆動部相互の
先端に、例えば図１に示すように伸縮自在な表示用の弦
を張設し、又は図２に示すように表示用の膜を被装張設
して、線形補間表現を行なう表示構成とする。

【００１８】このような張設された弦又は膜を表示体と
した線形補間表現による表示構成とすることにより、測
定点位置に於ける情報のみにより補間された音場分布特
性を正確に表現でき、可視特性を向上させることができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態を音場の可視表示を例に説明する。図１は本発明の
一実施形態による表示装置の要部の構成を示す図であ
る。図１に於いて、１乃至５はそれぞれ本発明の一実施
形態による表示装置の構成要素をなすもので、１は表示
体となる伸縮自在な表示用の弦、３は上下方向に直線駆
動される直線駆動体、４は直線駆動体３を該当する測定
点の音圧レベルに応じた距離をもって上下方向に駆動制
御する駆動装置、５は直線駆動体３の現在の位置（突き
出し量）を検出する位置検出器である。

【００２０】直線駆動体３を備えた駆動装置４は、測定
対象となる音場空間に配設されたマイクロフォンに対応
してマトリクス状に配設される。この駆動装置４に支持
された直線駆動体３の先端と、隣接する各直線駆動体
３，３，…の先端との間に、それぞれ伸縮自在な表示用
の弦１，１，…が張架される。

【００２１】１１は測定対象となる音場空間にマトリク
ス状に配設される複数個のマイクロフォンのうちの１個
のマイクロフォンであり、ここでは他の各マイクロフォ
ンを省略して示している。

【００２２】１２はマイクロフォン１１で検出した音の
信号を実効値変換により音圧レベルに変換する前置処理
手段を有し、当該前置処理で得た音圧レベルから直線駆
動体３の駆動距離を算出するレベル−駆動距離演算部で
ある。

【００２３】１３はレベル−駆動距離演算部１２と位置
検出器５の各出力信号を入力して、直線駆動体３の移動
量がレベル−駆動距離演算部１２で求めた駆動距離に達
するまで駆動制御信号を出力する駆動距離判断部であ
る。

【００２４】１４は駆動距離判断部１３の駆動制御信号
に従い直線駆動体３を上下方向に駆動制御する直線駆動
機構制御部１４である。ここで上記実施形態に於ける表
示装置の動作を説明する。

【００２５】測定対象（表示対象）となる音場空間には
複数個のマイクロフォン１１，１１，…が格子状に配置
される。この各点に於いてマイクロフォン１１，１１，
…で検出した音の信号はそれぞれ対応するレベル−駆動
距離演算部１２，１２，…に入力される。

【００２６】レベル−駆動距離演算部１２はマイクロフ
ォン１１で検出した音の信号を実効値変換により音圧レ
ベルに変換して駆動距離を算出し、その信号を駆動距離
判断部１３に送出する。

【００２７】駆動距離判断部１３はレベル−駆動距離演
算部１２より入力した信号と位置検出器５より入力した
信号とに従い、直線駆動体３の移動量がレベル−駆動距
離演算部１２で求めた駆動距離に達するまで直線駆動機
構制御部１４に駆動制御信号を出力する。

【００２８】直線駆動機構制御部１４は駆動距離判断部
１３の駆動制御信号に従い直線駆動体３を駆動制御す
る。このようにして、マトリクス状に模擬配置された各
駆動装置４，４，…の直線駆動体３，３，…がそれぞれ
対応するマイクロフォン１１，１１，…で検出した音の
音圧レベルに従う移動量をもって個別に突出駆動制御さ
れる。

【００２９】この各直線駆動体３，３，…の独立した突
出駆動に伴い、隣接する各直線駆動体３，３，…の先端
相互間に張架された表示用の弦１，１，…が各点間に於
いてそれぞれ直線状態を保ちつつ偏移して、音場空間の
音圧状態を線形補間表現により模擬表示する。

【００３０】ここでマイクロフォン１１，１１，…で検
出した音に従い直線駆動体３，３，…が駆動されるまで
の具体的な動作の一例を説明する。音場空間に於いて複
数個のマイクロフォン１１，１１，…が格子状に配置さ
れる。このマイクロフォン１１，１１，…で検出した音
の信号（振動信号）はそれぞれ対応して設けられるレベ
ル−駆動距離演算部１２，１２，…に入力される。

【００３１】レベル−駆動距離演算部１２はマイクロフ
ォン１１，１１，…で検出した音の信号を実効値変換
し、その音圧レベルに応じた駆動距離に対応する電圧信
号を算出して、その信号を駆動距離判断部１３に送出す
る。

【００３２】即ち、レベル−駆動距離演算部１２は、音
を検出した各点に於ける音圧に対応した例えば電圧等の
電気信号をｒｍｓ値に変換し更に音圧レベルに変換した
後、音圧レベルに従う直線駆動体３の駆動距離に対応す
る電圧信号を演算する。

【００３３】例えば最大音圧レベルでは駆動可能な最大
値、最小音圧レベルでは最小駆動距離もしくは駆動装置
の零（０）点位置とする。駆動距離が演算されると駆動
装置４のモータの電源が入力されて直線駆動体３が一軸
方向に動き始める。この軸には現在の軸位置を検知する
ポテンショメータによる位置検出器５が取り付けてあ
る。

【００３４】そして随時、このポテンショメータ（位置
検出器５）の出力電圧とレベル−駆動距離演算部１２で
演算された駆動距離に対応する電圧とが駆動距離判断部
１３で比較される。

【００３５】駆動距離判断部１３はポテンショメータ
（位置検出器５）の出力電圧がレベル−駆動距離演算部
１２で演算された駆動距離に対応する電圧に等しくなる
と、駆動装置４のモータへの駆動電圧の供給を停止す
る。これに伴い直線駆動体３も演算された距離を移動し
た位置で停止する。

【００３６】この際、直線駆動体３は各測定マイクロフ
ォンに一対一で対応していて、それらの配列は測定平面
と相似な形状にある。直線駆動体３のそれぞれが以上の
動作をすることにより、その先端部は図１に示されるよ
うに測定点の音圧レベルに応じた突き出し量で林立す
る。

【００３７】本発明ではこれらの直線駆動体３の先端間
に弾性をもつ弦１が張られていることを特徴としてい
る。理論解析からも、張られた弦の任意の点に変位を加
えられると弦の各変位量は直線の方程式で表されること
は知られている。

【００３８】図３は上記弦１の変位状態を示す模式図で
ある。図３に於いて、［１］及び［５］で弦の端は固定
されている。この状態で［２］，［３］，［４］の点に
変位が加えられると、弦は直線的に変位することがわか
る。

【００３９】これより、図１において、直線移動した先
端部に張られた弦１は離散的に存在する測定点から恰も
測定点間の値を線形補間した形状に変形する。この構成
によって、測定点間を補間する手続きを考慮する必要が
なくなり、同定が必要なのは測定点の直線駆動部の移動
量だけになる。

【００４０】そして図１の状態は音圧分布の特性そのも
のになる。このときの移動量は音圧レベルに対応した量
が一般的であるが、検知マイクの代わりに他のセンサを
用いることで、例えば加速度や変位量に対応した移動量
としても良い。

【００４１】上記した図１に示す構成は弦１が表示体と
して用いられたが、例えば図２に示すように、弦１に沿
う状態で表示用の膜２を張ることにより、より高い表示
効果を期待できる。

【００４２】即ちこの図２に示す、各弦１，１，…の間
に張られた膜２により、線形補間だけではなく、面補間
も実現できるために可視特性が向上する。この膜２を用
いることにより、音場の音圧分布にほぼ等しい可視特性
を現実の空間に表示させることができる。そしてこの膜
２を用いた表示装置は現実の空間内に設置されているか
ら、どこの観測点からも眺めることが可能となる。

【００４３】したがって騒音対策などで多くの者による
検討が必要なときなどに、一所で同じ表示装置を用いた
観測と検討が可能となるために、作業効率が向上すると
いう利点も有している。尚、膜は弦の変位を妨げない程
度に充分薄いものを用いる。

【００４４】更に上記膜２を種々の色に着色したり、一
定間隔に模様を描くことで、より可視特性を向上させる
こともできる。また、レベル−駆動距離演算部１２と駆
動距離判断部１３との間に、図４に示すように、バッフ
ァ装置１５を介在することにより、瞬時の現象を時間を
引き延ばした状態で観察することも可能となる。

【００４５】例えば、１秒間で現象が終了する衝撃音を
観察するときには、一秒分の測定マイクロフォンの信号
をもとに０．１秒ごとのｒｍｓ値として計算して得た各
駆動距離の信号をそれぞれバッファ装置（ＦＩＦＯバッ
ファ）１５に格納し、時間展開制御部１６の制御によ
り、２秒間隔で駆動距離判断部１３に出力することによ
り、０．１秒の現象を２０秒間に展開した可視表示が可
能となる。

【００４６】このような時間軸を任意に冗長化できる機
能を持つことにより、本発明の実施形態による表示装置
をより有効に活用できる。特に、本発明の実施形態によ
る表示装置は、現実空間に設けられているために、上記
した衝撃音のような単発音の観測には非常に有効とな
る。

【００４７】尚、上記した図４に示す構成では、レベル
−駆動距離演算部１２と駆動距離判断部１３との間にバ
ッファ装置１５が介在される構成であったが、マイクロ
フォン１１とレベル−駆動距離演算部１２との間にバッ
ファ装置を設けて、各マイクロフォン１１，１１，…の
出力信号をそれぞれ固有のバッファ装置に貯え、例えば
０．１秒毎のＲＭＳ値として計算して、２秒毎に出力す
る構成としても、上記同様に０．１秒の現象を２０秒間
に展開した可視表示が可能となる。

【００４８】上記した本発明の構成により、例えば音場
を可視化するときの可視特性を向上させることができ
る。特に少ない測定点から立体表示により音場を表示さ
せることにより、測定点に於ける音響信号だけを用い
て、測定点間の音響信号の大きさを直線補間により自動
的に予想できるために、事前の補間計算が不要である。
また、表示部は実空間に表示されるために、より良好な
現実感が得られ、更に一つの表示装置を多くの観察者が
同一条件下で同時に観測できるという効果も有してい
る。

【００４９】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、直
接視認が困難な空間内の物理量を実際に各検出点に対応
する駆動部を変位操作させて、各検出点間を直線補間表
現により模擬表示する構成としたことにより、迅速かつ
正確に空間内の物理量を模擬表示することのできる表示
装置が提供できる。

【００５０】又、本発明によれば、音場空間の音圧状態
を実際に各検出点に対応する駆動部を変位操作させて、
各検出点間の測定値を線形補間表現により模擬表示する
構成としたことにより、音場を可視表示する際の可視特
性を向上させることができるとともに、測定点位置に於
ける情報のみで補間された音場分布特性を正確に表現で
き、音場の状態を正確かつ迅速にしかも特別な補助手段
等を必要とせずに表現できる表示装置が提供できる。

【００５１】即ち、本発明によれば、表示対象となる空
間内の物理量を模擬表示する表示装置に、前記空間を表
現する変位可能な表示体と、前記空間に配設された複数
のセンサと、これらセンサの出力に応じて前記表示体に
於ける各センサの配設位置に対応した部位を変位させる
複数の駆動部を備えた駆動手段とを設け、前記表示体を
前記複数の駆動部の互いに隣接する駆動部相互の間に張
設した伸縮自在な弦又は膜で構成したことにより、空間
内の物理量を線形補間表現により、正確かつ迅速にしか
も特別な補助手段等を必要とせずに模擬表示することが
できる。

【００５２】又、本発明によれば、音場空間の音圧状態
を模擬表示する表示装置に、前記音場空間を表現する変
位可能な表示体と、前記音場空間に配設された複数のマ
イクロフォンと、これらマイクロフォンの出力信号に応
じて前記表示体に於ける各マイクロフォンの配設位置に
対応した部位を変位させる複数の駆動部を備えた駆動手
段とを設けて、前記表示体を前記複数の駆動部の互いに
隣接する駆動部相互の間に張設した伸縮自在な弦又は膜
で構成したことにより、音場空間の音圧状態を線形補間
表現により、正確かつ迅速にしかも特別な補助手段等を
必要とせずに模擬表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による表示装置の要部の構
成を示す斜視図。

【図２】本発明の他の実施形態による表示装置の要部の
構成を示す斜視図。

【図３】本発明の実施形態に於ける作用を説明するため
の弦の変形特性を示す模式図。

【図４】本発明の実施形態に於ける応用例を示すブロッ
ク図。

【図５】従来の装置の構成例を示すブロック図。

【図６】図５に示す装置の表示出力例を示す図。

【符号の説明】

１…弦（伸縮自在な表示用の弦）、２…膜（伸縮自在な
表示用の膜）、３…直線駆動体、４…駆動装置、５…位
置検出器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示対象となる空間内の物理量を模擬表
   示する表示装置であって、 前記空間を表現する変位可能な表示体と、 前記空間に配設された複数のセンサと、 これらセンサの出力に応じて前記表示体に於ける各セン
   サの配設位置に対応した部位を変位させる複数の駆動部
   を備えた駆動手段とを具備してなることを特徴とする表
   示装置。
2. 【請求項２】 音場空間の音圧状態を模擬表示する表示
   装置であって、 前記音場空間を表現する変位可能な表示体と、 前記音場空間に配設された複数のマイクロフォンと、 これらマイクロフォンの出力信号に応じて前記表示体に
   於ける各マイクロフォンの配設位置に対応した部位を変
   位させる複数の駆動部を備えた駆動手段とを具備してな
   ることを特徴とする表示装置。
3. 【請求項３】 前記表示体は、伸縮自在な弦を含んで構
   成される請求項１又は２記載の表示装置。
4. 【請求項４】 前記表示体は、模擬空間に被装される伸
   縮自在な膜を含んで構成される請求項１又は２記載の表
   示装置。
5. 【請求項５】 前記駆動手段に於ける複数の駆動部それ
   ぞれの駆動信号を所定時間保持する複数のバッファを備
   え、このバッファの出力信号に従い複数の駆動部を駆動
   制御する請求項１又は２又は３又は４記載の表示装置。