JPS6358182A - 音源探査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業−にの利用分野Ｊ 本発明は、ｒｆ源物体からの発生音を音像化処理し、こ
の音像とＹｆｒＡ物体の物体像とを重ね合わせて可視化
表示するようにした音源探査装置に関するものである。

［従来の技術１ 例えば機械装置や工場等において騒音対策を行う場合や
、音の性質、大きさ等を探査、測定する場合、その騒音
の発生源を正確に検出する必要があるが、この音源の位
置、大きさ、広がり等を簡易に、しかも正確に探査・測
定するために、集音装置を相いた音源探査方式が本発明
者等によって開発されている。

そこで、まずこの音源探査方式の原理を第５図に示す。

即ち、同図に示したように、位置Ｐに音源Ｓを設け、こ
の位置Ｐから距離りだけ離間した位置に回転放物面、凹
球面等の凹曲面形状を有する反射型集音器りを音源Ｓに
向けて配設すると、該音源Ｓからの音はこの集音器りの
反射面ｒで反射してＰ′の位置で音像Ｓ′が結像するこ
とになる。そこで、この音像結像位置Ｐ′に多数のマイ
クロホンをマトリックス状に並設したマイクアレイを反
射面ｒに対向配設すれば、大きな音源物体であっても、
マイクアレイ上における音圧分布に基づ〈音像として出
力することができるようになる。

このようにして得られた音像は、例えばマイクアレイを
構成する各マイクロホンに対応させて発光ダイオードを
配列してなる発光ダイオードアレイにおいて、各発光ダ
イオードの明るさの差としてアナログ的に表示したり、
マイクアレイからの信号をデジタル化処理し、音圧レベ
ル毎の等高線等で表示することによって、音像の可視化
表示を行うことができるようになる。さらに、この音像
を音源物体の物体像に重ね合わせて表示するために、カ
メラやＴＶカメラ等からなる物体像撮像装置を用い、該
物体像撮像装置により音源物体の物体像を撮像し、この
物体像を音像に重ね合わせて表示すれば、音源物体にお
ける騒音の音源位置や丁ｆ用分布が探査対象音源物体の
それぞれの構成部分と対応させて表示することができ、
音源探査を容易に、しかも高精度に行うことができるよ
うになる。

［発明が解決しようとする問題点１ 然るに、前述のようにして音源探査装置を構成してγ？
源物体の音源探査を行う場合においては、音像と物体像
とを正確に対応させる必要があり、例えば音像と物体像
との間における視野範囲がずれていたりす′ると、両像
を正確に重ね合わせることができなくなって、音源探査
精度を低下させることになる。

本発明は叙上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、音像と物体像とを正確に重ね合わせて表
示することができるようにした音源探査装置を提供する
ことにある。

［問題点を解決するための手段］ 前述した目的を達成するために、本発明は、回転放物面
、凹球面等の凹曲面形状の集音器を音源物体に向けて配
設し、該集音器に多数のマイクロホンをマトリックス状
に配列してなるマイクアレイを対向配設し、前記集音器
からの反射音を該マイクアレイに受音させることによっ
て音像を形成すると共に、前記音源物体の物体像を物体
像撮像装置によって撮像し、該物体像と前記音像とを重
ね合わせて表示する音源探査装置において、前記マイク
アレイと前記物体像撮像装置とを前記集音器の鏡軸上に
おいて、マイクアレイを集音器側に向けると共に、物体
像撮像装置を音源物体側に向けて配設し、該物体像撮像
装置の焦点面を前記マイクアレイに近接した位置に設け
る構成としたことをその特徴とするものである。

［作用ｌ 前述した如く、マイクアレイ及び物体像撮像装置は共に
集音器の鏡軸」―に配設されており、しかも、音響レン
ズとして機能する集音器の焦点面と、光学レンズを備え
た物体像撮像装置における焦点面とが近接した位置に配
設されているので、音像と物体像との間の視野範囲を正
確に一致させることができるようになる。従って、集音
器における音像結像面であるマイクアレイのピント合わ
せを行うと共に、物体像撮像装置としてのカメラ、ＴＶ
カメラ等のピント合わせを行えば、音像と物体像との間
が正確に一致させることができ、音源物体における騒音
の位置や音圧分布等をそれぞれの構成部分と正確に対応
させた状態で可視化表示され、音源の探査及びその分析
を高精度に行うことができる。

［実施例１ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

まず、第１図及び第２図において、１は回転放物面、凹
球面等の凹曲面形状となした集音器を示し、該集音器１
の表面側には音源物体からの騒音を反射させる反射面１
ａが形成されており、該反射面１ａには音像を結像させ
るための焦点面を構成するマイクアレイ２が対向配設さ
れている。該マイクアレイ２は、第３図に示したように
、それぞれ反射面１ａに向けて設けた多数のマイクロホ
ン２ａをマトリックス状に配列することによって構成さ
れ、これら各マイクロホン２ａは支持板３に装着され、
各マイクロホン２ａが相互に振動の影響を受けないよう
にするために、吸音材がそれらの間に介装されている。

また、支持板３は各マイクロホン２ａにおける配線を収
納する配線箱４に取付けられており、該配線箱４の背面
にはブラケット５が取り伺けられて、該ブラケット５に
は音源物体に向けてｔ″ｆ源物体を撮像する物体像撮像
装置を構成するＴＶカメラ６が装着されている。このよ
うに、ＴＶカメラ６を配線箱４の背面に取イづけること
によって、音像が結像する焦点面であるマイクアレイ２
とＴＶカメラ６における焦点面とが近接した位置となる
ように配設されている。

集１°ｆ器１は、平面視円形の核部片７と、該核部片７
を囲む円環状の周面部分を半径方向に等間隔に複数部片
に分割してなる周面部片８とから構成され、これら核部
片７及び周面部片８の周縁部には、それぞれ裏面方向に
突出する接合部７ａ、８ａがそれぞれの全周に旦って形
設されている。これら各部片７，８をそれぞれ接合部？
ａ　、　８ａを接合させた状態で、これら接合部７ａ　
、　８ａ間や接合部７ａ、？ａ間に取付けた掛止部材や
ボルト等の連結具で連結することによって組立てること
ができるようになっている。

次に、第４図に示したように、核部片７の表面側には取
伺は部８が４箇所設けられており、該各取イ」け部８に
は支持フレーム１０を構成する４木の脚杆１０ａに連設
したフック１１を係合させることによって、該支持フレ
ーム１０は核部片７に着脱可能に取付けることができる
ように構成されている。

支持フレーム１０は、前述した４木の脚杆１０ａと、該
各脚杆１０ａのうちの」二下各一対のものの間を連結す
る連結杆１０ｂと、該各連結杆１０ｂ間を架は渡す架橋
杆１０ｃとから構成され、連結杆１０ｂにはガイド部利
１２が固着されており、該ガイド部材１２には、マイク
アレイ２．支持板３　、配線箱４及びＴ■カメラ５から
なる受像ユニットを装着した架台１３を集音器１の反射
面１ａにおける鏡軸Ｃに沿って該集音器１に近接・離間
する方向に往復移動させることができるようになってい
る。

そして、この架台１３を移動させるために、該架台１３
にはねじ軸１４が螺挿されている。該ねじ軸１４は核部
片７を貫通して集音器１の裏面側に延在せしめられて、
該集音器１の裏面側からねじ軸１４を螺回することによ
り、受像ユニットを鏡軸Ｃに沿って移動させて、マイク
アレイ２の焦点位置の調整を行うことができるように構
成されている。

さらに、支持フレーム１０における脚杆１０ａは金属パ
イプ等の中空部材からなり、その内部にはマイクアレイ
２及びＴＶカメラ５からの配線ケーブル１５が挿通され
て、この配線ケーブル１５は核部片７に設けた端子接続
部１６に接続される構成となっている。

前述の配線ケーブル１５を介して送られる信号のうち、
マイクアレイ２からの信号は、データ処理装置１７に入
力されて、該マイクアレイ２を構成する各マイクロホン
２ａの受音信号をデジタル化処理して所定範囲の音圧レ
ベル毎の等高線に関する信号に変換されるようになって
いる。そして、この等高線に関する信号はテレビモニタ
等からなる表示装置１８に入力されるように構成されて
おり、該表示装置１８にはＴＶカメラ６からの物体像の
映像信号が入力されるようになっており、これら音像に
関する信号と物体像に関する信号はこの表示装置１８に
おいて重ね合わせた状態で表示されるようになっている
。

なお、図中１９は三脚、２０は該三脚１９に連結した支
持部材をそれぞれ示し、集音器１はこの三脚１８−ヒに
装着した支持部材２０に支持されるように構成されてい
る。

本実施例は前述のように構成されるもので、次に、その
作動について説明する。

まず、第１図及び第２図に示したように、集音器１を組
立て、その核部片７に取付は部９にマイクアレイ２及び
ＴＶカメラ６等からなる受像ユニットを支持する支持フ
レーム１０を装着した状態で支持部相１８に取付け、集
音器ｌの反射面１ａを音源物体に向けるように設置する
。ここで、マイクアレイ２及びＴＶカメラ６は集音器１
の鏡軸Ｃ上に設置されているので、該ＴＶカメラ６にお
ける光軸は該鏡軸Ｃ上に位置することになる。しかも、
ＴＶカメラ６の焦点面はマイクアレイ２に近接した位置
にあるので、音像と物体像との画像視野範囲が一致した
状態に保持されている。そこで、ねじ輔１４を適宜螺回
することによってマイクアレイ２の焦点調整を行うと共
に、ＴＶカメラＢにおける焦点を調整し、音像及び物体
像のピントを合わせる。

そこで、音源物体から音を発生させると、この１″？は
集音器１の反射面１ａに反射してマイクアレイ２を構成
する各マイクロホン２ａにより受音されて、この受音音
圧レベルに応じた電気信号に変換される。この電気信号
は配線ケーブル１５を介して取出され、データ処理装置
１７に入力されて、音像な形成するための信号処理が行
われることになる。この信号処理は、所定レベル範囲毎
の音正に関するデータや音圧のピーク値に関するデータ
等の形成したり、また前述のデータを周波数毎に形成し
たりすることからなる。このようにしてデータ処理する
ことによって、所望の性質を有する音像が形成されて、
この音像は表示装置１８において可視化表示されること
になる。これと同時に、ＴＶカメラ６からの音源物体の
物体像の映像信号が表示装置１日に入力されて、当該音
源物体の物体像が前述の音像に重ね合わせた状態で表示
されることになる。

而して、前述した如く、音源物体からの音像と物体像と
が表示装置１８上において完全に一致した状態にあるの
で、音源物体からの発生音における音圧レベルを該音源
物体の各構成部材に正確に対応させた状態で可視化表示
することができるようになり、高精度な音源探査を行う
ことができるようになる。

而して、集音器１と音源物体との間の距離に応じて′ｒ
ｆ像結像面像面置が異なるために、音像を結像させるマ
イクアレイ２は、鏡軸Ｃに沿って集音器ｌに近接−１１
１１間する方向に移動せしめることによりピント合せを
行う必要があり、このようにマイクアレイ２を移動させ
ると、音像の画角が変化することになるが、物体像結像
用のＴＶカメラＢもこの音源物体とＴＶカメラ６との間
の距離に応じて両角が変化することになり、このＴＶカ
メラ６の焦点面とマイクアレイ６とは近接した位置に配
設されているので、両画角の差は殆ど生じることはなく
、従って探査対象とする音源物体と集音装欝との間の距
離の如何に拘らず、正確に音像と物体像との重ね合わせ
を行わせることができることになる。

［発明の効果］ 以」二詳細に説明したように、本発明に係る音源探査装
置は、音像を結像させるマイクアレイと物体像結像装置
とを集音器の鏡軸上において、相互の焦点面を近接させ
た状態に配設する構成としたので、音像と物体像とを極
めて正確に重ね合せて表示することができるようになり
、音源探査精度が著しく向上することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は音源探査装置の全体構成を示す外観図、第２図は
第１図の正面図、第３図はマイクアレイの正面図、第４
図は受像ユニット外観図、第５図は集音式の音源探査方
式の原理説明図である。 ｌ：集音器、１ａ：反射面、２：マイクアレイ、２ａ：
マイクロホン、６：ＴＶカメラ、１４：ネじ軸、１７：
データ処理装置、１８：表示装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転放物面、凹球面等の凹曲面形状の集音器を音
   源物体に向けて配設し、該集音器に多数のマイクロホン
   をマトリックス状に配列してなるマイクアレイを対向配
   設し、前記集音器からの反射音を該マイクアレイに受音
   させることによって音像を形成すると共に、前記音源物
   体の物体像を物体像撮像装置によって撮像し、該物体像
   と前記音像とを重ね合わせて表示する音源探査装置にお
   いて、前記マイクアレイと前記物体像撮像装置とを前記
   集音器の鏡軸上において、マイクアレイを集音器側に向
   けると共に、物体像撮像装置を音源物体側に向けて配設
   し、該物体像撮像装置の焦点面を前記マイクアレイに近
   接した位置に設ける構成としたことを特徴とする音源探
   査装置。
2. （２）前記マイクアレイと物体像撮像装置とを受像ユニ
   ットに装着する構成となし、該受像ユニットを前記鏡軸
   に沿って往復移動させることによって前記マイクアレイ
   における音像の焦点合せを行うように構成したことを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の音源探査装置
   。