JPH1010223A - 方向指示計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサ部により検知した音波の到来方向を携
帯者が容易に認識することができる方向指示計を提供す
る。 【解決手段】 音波の到来方向を指示するための方向指
示計において、センサ部（１０）は、中心軸に対して互
いに対称に等角度間隔で配置され、音波を検知して複数
の検知信号を出力する少なくとも３個のセンサ（１１〜
１３）を含む。処理部（２０）は複数の検知信号を処理
して、音波の到来方向を求める。表示器（３０）は、処
理部（２０）を内蔵し、センサ部（１０）と同軸にしか
も位相を合わせて設置され、音波の到来方向を表示す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は方向指示計に関し、
特に、潜水作業中に潜水作業者（ダイバー）が水中にて
母船等から発射された超音波ビーコンの到来方向を知る
ために用いる方向指示計に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、水中における方向指示計として
は地磁気を利用するコンパスが使用される。しかしなが
ら、磁気コンパスでは方角を知ることができても、潜水
作業で重要な帰路方向を求めるには十分ではない。

【０００３】また、磁気コンパスと異なる方向指示計が
提案されている。例えば、特開平２−２８４０８４号公
報（以下、先行技術１と呼ぶ）に『水中探知情報伝達シ
ステム』が開示されている。この先行技術１に開示され
た水中探知情報伝達システムでは、超音波信号を母機か
ら発信し、子機に２系統の超音波信号を可聴音波信号に
変換する手段とスピーカとを備えて、人間の両耳の位相
差識別能力を使って母機の方向を知るようにしている。
しかしながら、先行技術１では、方向を知るための位相
差検出に両耳を使うため装着が面倒であり、その上、た
びたび方向を知りたいとき、周囲の音に対する注意がお
ろそかになるという欠点がある。更に、水中の音速は、
空気中の音速の約４倍であるから、位相差が小さくなる
ので、位相差零の弁別しかできない。つまり、空気中な
ら頭を動かさなくても、音源方向が（前後どちらかを別
にすれば）特定できるが、水中では位相差が空気中での
それの約４分の１になるため、音像が中央に寄ってしま
い、頭を音源に向けて位相差零にしないと正確に音源方
向を判明することができないという煩雑さがある。

【０００４】この問題を解決するために、本発明者は、
既に、特開平７−２０９４０３号公報（以下、先行技術
２と呼ぶ）において、簡単が手段によって潜水作業者か
ら発信源への少なくとも２次元の方向を確実に知ること
ができる『水中方向計』を提案した。この先行技術２で
は、中心点に対して等角度（１２０°）間隔で配置され
た３個のセンサで受信された信号の時間差から信号（超
音波ビーコン）の到来方向を知るようにしている。

【０００５】以下、図３乃至図５を参照して、先行技術
２に開示された水中方向計について説明する。

【０００６】図３に示されるように、水中方向計は、セ
ンサ部１０と処理部２０とから構成されている。センサ
部１０は第１乃至第３のマイクロホン（センサ）１１，
１２，１３から構成される。処理部２０は、それぞれ第
１乃至第３のマイクロホン１１〜１３に接続された第１
乃至第３の検波器４１，４２，４３と、それぞれ第１乃
至第３の検波器４１〜４３に接続された第１乃至第３の
零交差位置検出器５１，５２，５３と、これら第１乃至
第３の零交差位置検出器５１〜５３に接続された１つの
演算部６０とから構成されている。

【０００７】第１乃至第３のマイクロホン１１〜１３は
入力した音波をそれぞれ第１乃至第３の電気信号に変換
する。換言すれば、第１乃至第３のマイクロホン１１〜
１３は入力した音波を検知してそれぞれ第１乃至第３の
検知信号を出力する。第１乃至第３の検波器４１〜４３
は、それぞれ、第１乃至第３の電気信号（検知信号）を
検波して第１乃至第３の検波した信号を出力する。第１
乃至第３の零交差位置検出器５１〜５３は、それぞれ、
第１乃至第３の検波した信号から第１乃至第３の零交差
位置を検出して第１乃至第３の零交差位置検出信号を出
力する。これら検出された第１乃至第３の零交差位置に
より３系統のマイク系に入った第１乃至第３の音波の到
着時間差が表される。演算部６０は、これら第１乃至第
３の零交差位置検出信号から音波の到来方向を演算す
る。

【０００８】以下に、図４および図５を参照して、演算
部６０の演算内容について説明する。図５に示されるよ
うに、第１乃至第３のマイクロホン１１〜１３が中心点
Ｏを中心に対称に、等角度（１２０°）間隔で、点Ａ，
Ｂ，Ｃにそれぞれ配置されているとする。また、第１乃
至第３の零交差位置が図４のようになったものとする。
最初に音波が到着したのは、点Ａであり、続いて点Ｂ、
点Ｃの順に到着したことが判明する。このときの点Ａと
点Ｂとの時間差をａとし、点Ａと点Ｃとの時間差をｂと
すると、図５において、線分ＡＣをａ：ｂの比率で内分
する点Ｄを定め、線分ＢＤにＡの方向に垂線を立てる
と、それが音波の到来方向である。

【０００９】また、計算で求める場合は、点Ａの方向を
０°、時計回りに点Ｃを１２０°、点Ｂを２４０°とす
れば、ＡＢＣの到着順から求める方向は、２４０°〜３
６０°の範囲にあることが判明し、その間をａ：ｂで分
割するので、結局、 ２４０°＋１２００°×ａ／ｂ が、求める音波の到来方向である。

【００１０】また、実開平２−１０９２８３号公報（以
下、先行技術３と呼ぶ）には、磁石と受波器とスリップ
リングとからなる『自己方位保持機能付受波器』が開示
されている。先行技術３では、受波器の音響中心軸を、
磁石により知り得る磁北にスリップリングを用いてあわ
せ、受波器出力を磁北にあわせた方位角で出るようにし
ている。すなわち、先行技術３は、受波器出力を受波器
音響中心軸に磁北からのずれで補正している。このよう
に、先行技術３では、受波器本体の上部に磁石を取り付
け、その磁北に対する指向力を利用し、受波器を常に磁
北に向けることにより、磁気コンパスが不要となり、さ
らに、磁気コンパスの信号を電気信号に変換するための
変換回路を不要にしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た先行技術２および３のいずれもその音波（入射音）の
到来方向を表示する表示器に関して記載がされていな
い。換言すれば、表示器をセンサ部１０や受波器などの
検出器のそばに設置していることを想定していない。つ
まり、表示器と検出器とが一体となっていないので、携
帯性に劣るという欠点がある。また、先行技術３では、
入射音の入射方位を方位角として表示するので、入射音
の到来方向を、潜水作業者（ダイバー）がすぐに認識す
ることができないという欠点がある。

【００１２】本発明の課題は、上記の問題を解決し、セ
ンサ部により検知した音波の到来方向を潜水作業者など
の携帯者が容易に認識することができる方向指示計を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明に係る方向指示計は、音波の到来方向を指示
するための方向指示計において、中心軸に対して互いに
対称に等角度間隔で配置され、音波を検知して複数の検
知信号を出力する少なくとも３個のセンサを含むセンサ
部と；前記複数の検知信号を処理して、前記音波の到来
方向を求める処理部と；当該処理部を内蔵し、前記セン
サ部と同軸にしかも位相を合わせて設置され、前記音波
の到来方向を表示する表示器と；を有すること、を特徴
とする。

【００１４】

【作用】本発明では、センサ部の中心軸と表示器の中心
軸とを一致させ、それらを一体とすることにより、セン
サ部を回転、移動すると、表示器もそれにつれて回転、
移動するので、方向指示があいまいにならず、方向指示
計の携帯者は音波の到来方向を直感的に認識することが
可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１６】図１は本発明の一実施の形態に係る方向指
示計の外観を示す図で、（ａ）は方向指示計を構成する
センサ部と表示器との位置関係を示す概略平面図、
（ｂ）はセンサ部と表示器とを分離して示す斜視図であ
る。また、図２に方向指示計の構成を示す。

【００１７】図示の方向指示計は、表示器３０を備えて
いる点を除いて、図３に示したものと同様の構成を有す
る。センサ部１０は円環状のセンサ本体１５を持ち、セ
ンサ本体１５内に第１乃至第３のセンサ１１〜１３が中
心軸に対して対称に等角度（１２０°）間隔で配置され
ている。また、センサ本体１５の表面には、音響中心軸
の方向を示すセンサマーク１０ａが付けられている。

【００１８】一方、表示器３０はセンサ本体１５の中空
部にすっぽり嵌まるように円板形状の表示器本体３１を
持つ。表示器本体３１には、図２に示した処理部２０が
内蔵されている。また、表示器本体３１の表面は表示画
面３２を形成し、表示器本体３１には表示器３０の真上
方向を示す表示器マーク３０ａが付けられている。

【００１９】センサ部１０と表示器３０とは、図１
（ａ）に示されるように、センサ本体１５と表示器本体
３１との互いの中心軸が一致するように、同軸に設置さ
れ、センサ部１０と表示部３０とをを一体とする。この
とき、センサ部１０と表示器３０との位相を合わせるた
めに、センサマーク１０ａと表示器マーク３０ａとを一
致させる。このようにすることにより、センサ部１０を
回転、移動すると、表示部３０もそれにつれて回転、移
動するので、方向指示があいまいにならず、方向指示計
の携帯者は音波の到来方向を直感的に認識することが可
能となる。

【００２０】図１（ｂ）に示されるように、表示器３０
はセンサ部１０から分離可能であるが、表示器３０とセ
ンサ部１０とはコード（接続線）１６により電気的に接
続されている。表示器３０とセンサ部１０とを分離した
とする。この場合には、センサマーク１０ａが北の方向
を向くようにセンサ部１０を設置することにより、表示
器３０は、表示画面３２上に、表示器マーク３０ａを北
とした方位角を表示する。

【００２１】とにかく、表示器３０はセンサ部１０に対
して着脱自在であり、図１（ａ）に示すように表示器３
０をセンサ部１０に結合したとき、表示器３０は音波の
到来方向をグラフィックに表示し、図１（ｂ）に示すよ
うに表示器３０をセンサ部１０から分離したとき、表示
器３０は音波の到来方向を方位角として表示する。セン
サ部１０に対する表示器３０の着脱を検出するために、
表示器３０の外壁面にはスイッチ３３が設けられてい
る。すなわち、スイッチ３３のオン／オフに応じて、処
理部２０は表示器３０の表示モードを上述のように切り
換える。

【００２２】以上、本発明を好ましい実施の形態によっ
て説明したが、本発明は上記実施の形態に限定せず、種
々の変形・変更が可能である。例えば、センサの数は３
個に限定せず４個以上でも良く、中心点に対して等角度
間隔で配置されていれば良い。また、センサ部および表
示部の外形は円環状および円板状のものに限定しない。
例えば、センサ部が三角環状であれば、表示部を三角板
状にすれば良く、センサ部が四角環状であれば、表示部
を四角板状にすれば良い。さらに、センサ部は有底形状
をしていても良いのは勿論である。とにかく、センサ部
および表示部とは、互いの中心軸を一致させることが可
能な形状であれば良い。また、センサ部と表示部との位
相を合わせるための位置決め手段も、マークに限定しな
いの勿論である。さらに、着脱検出用スイッチをセンサ
部側に設けても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、表示器を
センサ部と同軸にしかも位相を合わせて設置しているの
で、携帯者は音波の到来方向を容易に知ることが可能で
ある。また、表示器をセンサ部から分離した場合、セン
サ部をそのマーク位置が北の方向を向くように設置する
ことにより、表示器に方位角を表示させることも可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る方向指示計の外観
を示す図で、（ａ）は方向指示計を構成するセンサ部と
表示器との位置関係を示す概略平面図、（ｂ）はセンサ
部と表示器とを分離して示す斜視図である。

【図２】図１に示した方向指示計の構成を示すブロック
図である。

【図３】先行技術３（特開平７−２０９４０３号公報）
に開示された水中方向計の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】図３に示した水中方向計の動作を説明するため
の零交差位置を示すタイミング図である。

【図５】図３に示した水中方向計の演算部の演算内容を
説明するための図である。

【符号の説明】

１０ センサ部 １０ａ センサマーク １１〜１３ センサ（マイクロホン） １５ センサ本体 １６ コード（接続線） ２０ 処理部 ３０ 表示器 ３０ａ 表示器マーク ３１ 表示器本体 ３２ 表示画面 ３３ 着脱検出用スイッチ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音波の到来方向を指示するための方向指
   示計において、中心軸に対して互いに対称に等角度間隔
   で配置され、前記音波を検知して複数の検知信号を出力
   する少なくとも３個のセンサ（１１〜１３）を含むセン
   サ部（１０）と、 前記複数の検知信号を処理して、前記音波の到来方向を
   求める処理部（２０）と、 当該処理部（２０）を内蔵し、前記センサ部（１０）と
   同軸にしかも位相を合わせて設置され、前記音波の到来
   方向を表示する表示器（３０）と、を有することを特徴
   とする方向指示計。
2. 【請求項２】 前記センサ部と前記表示器とは着脱式で
   あり、前記表示器を前記センサ部に結合する際の前記位
   相を合わせるための位置決め手段を含むことを特徴とす
   る請求項１に記載の方向指示計。
3. 【請求項３】 前記位置決め手段は前記センサ部および
   前記表示器にそれぞれ付けられたマーク（１０ａ，３０
   ａ）であることを特徴とする請求項２に記載の方向指示
   計。
4. 【請求項４】 前記センサ部に付けられたマーク（１０
   ａ）は前記センサ部の音響中心軸の方向を示し、前記表
   示器に付けられたマーク（３０ａ）は前記表示器の真上
   方向を示すこと、を特徴とする請求項３に記載の方向指
   示計。
5. 【請求項５】 前記センサ部と前記表示器とは着脱式で
   あり、前記センサ部に対する前記表示器の着脱を検出す
   るためスイッチ（３３）を含むことを特徴とする請求項
   １に記載の方向指示計。
6. 【請求項６】 前記スイッチのオン／オフに応じて、前
   記処理部は、前記表示器が前記センサ部に結合したと判
   断したとき、前記表示器に対して前記音波の到来方向を
   グラフィックに表示させ、前記表示器が前記センサ部か
   ら分離されたと判断とき、前記表示器に対して前記音波
   の到来方向を方位角として表示させることを特徴とする
   請求項５に記載の方向指示計。