2022-009379

本願は、平成２９年３月１７日の特許出願であって、その手続の経緯の概略は、次のとおりである。

同年 ７月３０日付け：拒絶理由通知書

同年１０月 ４日 ：意見書、手続補正書の提出

（同月２５日 ：原査定の謄本の送達）

同年 ６月２０日 ：審判請求書、手続補正書の提出

原査定の拒絶の理由において引用された文献である特開２０１２－１５００５９号公報（以下「引用文献８」という。）には、次の事項が記載されている。下線は合議体が付した。以下同様である。

ａ 【００１５】～【００２１】

「【００１５】

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。

図１は音源推定システムの構成を示す機能ブロック図である。

本発明の音源推定システムは、音・映像採取ユニット１０と音採取ユニット２０と演算・表示装置３０とを備える。音・映像採取ユニット１０は第１の観測点Ｐ1に設置され、音採取ユニット２０は第１の観測点Ｐ1とは異なる第２の観測点Ｐ２に設置される。

続きを表示（全47行）

音・映像採取ユニット１０は、図２にも示すように、第１の音採取手段１１と、映像採取手段としてのＣＣＤカメラ（以下、カメラという）１２と、マイクロフォン支持台１３と、カメラ支持部材１４と、回転台１５と、基台１６とを備える。

第１の音採取手段１１は複数のマイクロフォンＭ１～Ｍ５を備える。

マイクロフォンＭ１～Ｍ５は、図示しない音源から伝播される音の音圧信号の大きさである音圧レベルをそれぞれ測定する。

マイクロフォンＭ１～Ｍ５の配置は、図７に示したものと同様で、４個のマイクロフォンＭ１～Ｍ４を、互いに直交する２直線上にそれぞれ所定の間隔で配置された２組のマイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ３）及びマイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ４）を構成するように配置するとともに、第５のマイクロフォンＭ５を前記マイクロフォンＭ１～Ｍ４の作る平面上にない位置、詳細には、マイクロフォンＭ１～Ｍ４の作る正方形を底面とする四角錐の頂点の位置に配置する。これにより、更に４組のマイクロフォン対（Ｍ５，Ｍ１）～（Ｍ５，Ｍ４）が構成される。

以下、マイクロフォンＭ１～Ｍ４は水平面上に設置されるものとし、音・映像採取ユニット１０の向きを図２の矢印Ｄの方向（マイクロフォンＭ３からマイクロフォンＭ１に向かう方向）をｘ方向、矢印Ｄに直交する方向をｙ方向という。

【００１６】

マイクロフォン支持台１３は、第１～第３の支持板１３１～１３３と、連結板１３４と、脚部１３５，１３６とを備える。

第１の支持板１３１は、ｘ方向に延長してマイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ３）を搭載する棒状の部材で、マイクロフォンＭ１，Ｍ３は第１の支持板１３１の両端部にそれぞれ固定される。第２の支持板１３２は、ｙ方向に延長してマイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ４）を搭載する棒状の部材で、マイクロフォンＭ２，Ｍ４は第２の支持板１３２の両端部にそれぞれ固定される。連結板１３４は、第１及び第２の支持板１３１，１３２をその中心にて連結する板状の部材で、第１及び第２の支持板１３１，１３２と連結板１３４とは、マイクロフォンＭ１～Ｍ４が水平面上に設置されるように一体に構成される。

連結板１３４の中心、すなわち、マイクロフォンＭ１～Ｍ４の中心点の位置が第１の観測点Ｐ1の位置（ｘ1，ｙ1，ｚ1）である（図２（ｂ）参照）。

第３の支持板１３３は、第２の支持板１３２上で連結板１３４の中心から等距離の位置にそれぞれ立設された脚部１３５，１３６上に取付けられた板状の部材で、この板状の部材の中心に第５のマイクロフォンＭ５が搭載される。

第１の観測点Ｐ1の位置座標をＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1）＝（０，０，０）とすると、マイクロフォンＭ１～Ｍ５はそれぞれ、Ｍ１＝（Ｌ／２，０，０）、Ｍ２＝（０，Ｌ／２，０）、Ｍ３＝（－Ｌ／２，０，０）、Ｍ４＝（０，－Ｌ／２，０，０）、Ｍ５＝（０，０，Ｌ／２）となる。Ｌはマイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ３），（Ｍ２，Ｍ４）のマイクロフォン間隔で、計測する音の最大波長により決定される値で、本例では、周波数帯域が５０Ｈｚ～５００Ｈｚの範囲のいわゆる低周波数帯域の音を含む音源を計測するため、Ｌ＝３００ｍｍとした。

【００１７】

カメラ支持部材１４は、第１の支持板１３１のマイクロフォンＭ１が搭載されている端部側で、かつ、マイクロフォンＭ１が搭載されている側とは反対側の面である裏面側に設けられてカメラ１２を支持する。本例では、カメラ１２の撮影方向を音・映像採取ユニット１０の向きである図２の矢印Ｄの方向とし、カメラ１２により、音・映像採取ユニット１０の向きに応じた映像を採取する。

回転台１５は、図示しないモータを内蔵した固定部１５１とモータの出力に連結された回転軸１５２とを備える。回転軸１５２は連結板１３４の中心に連結されている。

基台１６は３脚から成る支持部材で、この基台１６上に回転台１５が設置されている。

したがって、回転台１５の回転軸１５２を回転させることにより、音採取手段１１とカメラ１２とを一体に回転させることができる。

【００１８】

音採取ユニット２０は、第２の音採取手段２１と、マイクロフォン支持台２３と、回転台２５と、基台２６とを備える。

第２の音採取手段２１は複数のマイクロフォンＭ６～Ｍ９を備える。

マイクロフォンＭ６～Ｍ９は、図示しない音源から伝播される音の音圧信号の大きさである音圧レベルをそれぞれ測定する。

マイクロフォンＭ６～Ｍ９の配置はマイクロフォンＭ１～Ｍ４の配置と同じで、マイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ３）とマイクロフォン対（Ｍ６，Ｍ８）とが対応し、マイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ４）とマイクロフォン対（Ｍ７，Ｍ９）とが対応する。

マイクロフォンＭ６～Ｍ９も水平面上に設置される。音採取ユニット２０の向きは音・映像採取ユニット１０の向きと同じく、図２の矢印Ｄの方向である。

音採取ユニット２０は、第５のマイクロフォンとカメラとを有しないこと以外は音・映像ユニット１０と同構成で、マイクロフォン支持台２３は、第１及び第２の支持板２３１，２３２と連結板２３４とを備えている。すなわち、第３の支持板１３３に相当する部材と脚部１３５，１３６に相当する部材とカメラ支持部材１４に相当する部材はなく、回転台１５に相当する部材が回転台２５で、基台１６に相当する部材が基台２６である。

音採取ユニット２０も回転台２５の回転軸２５２を回転させることにより、マイクロフォンＭ６～Ｍ９を一体に回転させることができる。

連結板２３４の中心、すなわち、マイクロフォンＭ５～Ｍ９の中心点の位置が第２の観測点Ｐ2となる（図２（ｂ）参照）。

本例では、第２の観測点Ｐ2を、第１の観測点Ｐ1から測って、マイクロフォンＭ４からマイクロフォンＭ２に向かう方向（ｙ方向）に距離をＫだけ離れた箇所に設けている。なお、第１の観測点Ｐ1と第２の観測点Ｐ2とは同じ水平面上に設けられる。すなわち、第１の観測点Ｐ1の位置座標をＰ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1）とすると、第２の観測点Ｐ2の位置座標はＰ2（ｘ2，ｙ2，ｚ2）＝（ｘ1，ｙ1＋Ｋ，ｚ1）である。

【００１９】

演算・表示装置３０は、増幅器３１と、Ａ／Ｄ変換器３２と、映像入出力手段３３と、記憶手段３４と、音源方向推定手段３５と、音源距離算出手段３６と、水平投影画像作成手段３７と、音源推定用画像作成手段３８と、表示画像作成手段３９と、表示手段４０とを備える。音源方向推定手段３５から表示画像作成手段３９までの各手段は、例えば、コンピュータのソフトウェアにより構成され、記憶手段３４はコンピュータのハードディスクなどのメモリーが使用される。なお、Ａ／Ｄ変換器３２及び映像入出力手段３３についてもコンピュータに組み込んでもよい。

増幅器３１はローパスフィルタを備え、指令信号が入力されると、マイクロフォンＭ１～Ｍ５で採取した音の音圧信号とマイクロフォンＭ６～Ｍ９で採取した音の音圧信号とからそれぞれ高周波ノイズ成分を除去するとともに、前記各音圧信号を増幅してＡ／Ｄ変換器３２に出力する。

Ａ／Ｄ変換器３２は、前記各音圧信号をＡ／Ｄ変換した音圧波形データを作成し、これを所定時間Ｔp（例えば、Ｔp＝１／３０秒）毎に記憶手段３４に送る。音圧波形データは、第１の観測点Ｐ1で観測された音の音圧波形データＡ１と第２の観測点Ｐ２で観測された音の音圧波形データＡ２とが記憶手段３４の別領域にそれぞれ記憶される。

映像入出力手段３３は、カメラ１２で撮影された映像信号を入力してＡ/Ｄ変換し、このＡ/Ｄ変換されたデータである画像データＧ１を前記所定時間Ｔp毎に記憶手段３４に送る。

記憶手段３４には、音圧波形データＡ１，Ａ２と、画像データＧ１とが前記所定時間Ｔp毎に順次保存される。なお、第１の観測点Ｐ1の位置座標Ｐ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1）と、第２の観測点Ｐ２の位置座標Ｐ2（ｘ2，ｙ2，ｚ2）も記憶手段３４に保存される。

【００２０】

音源方向推定手段３５は、記憶手段３４から、前記所定時間Ｔp毎に音源方向の推定演算を行うための音圧波形データＡ１を取出して各マイクロフォンＭ１～Ｍ５間の位相差を求め、求められた位相差から第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の水平角θ1と仰角φ1とを演算するとともに、音圧波形データＡ２を取出して各マイクロフォンＭ６～Ｍ９間の位相差を求め、求められた位相差から第２の観測点Ｐ2からみた音源方向の水平角θ2を演算する。

第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の水平角θ1と仰角φ1と第２の観測点Ｐ2からみた音源方向の水平角θ2とが音源距離算出手段３６に出力され、前記水平角θ1と仰角φ1とが音源推定用画像作成手段３８に出力される。また、前記水平角θ1は水平投影画像作成手段３７に出力される。

音源距離算出手段３６は水平距離算出部３６ａと音源距離算出部３６ｂとを備える。

水平距離算出部３６ａは、第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の水平角θ1と第２の観測点Ｐ2からみた音源方向の水平角θ2とから音源の位置座標の水平成分（ｘk，ｙk）を求め、求められた水平成分（ｘk，ｙk）と第１の観測点Ｐ1の位置座標の水平成分（ｘ1，ｙ1）とから第１の観測点Ｐ1と音源との水平距離Ｌxyを算出する。水平距離Ｌxyは水平投影画像作成手段３７に出力される。

音源距離算出部３６ｂは、前記水平距離Ｌxyと第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の仰角φ1とから第１の観測点Ｐ1と音源との距離Ｌを算出する。距離Ｌは表示画像作成手段３９に出力される。

【００２１】

水平投影画像作成手段３７は、音源方向推定手段３５で推定された第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の水平角θ1と音源距離算出手段３６の水平距離算出部３６ａで算出された第１の観測点Ｐ1と音源との水平距離Ｌxyとから、水平距離Ｌxyと水平角θ1とを極座標表示した水平投影画像Ｒkを作成して表示画像作成手段３９に出力する。水平投影画像においては、半径方向の長さが水平距離Ｌxyで回転角が水平角θ1である。

音源推定用画像作成手段３８は、記憶手段３４に記憶された画像データＧ１と音源方向推定手段３５で推定された第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の水平角θ1と仰角φ1とから画像中に音源の方向を示す図形が描画された音源推定用画像Ｇkを作成して表示画像作成手段３９に出力する。

表示画像作成手段３９は、音源距離算出手段３６で算出された第１の観測点Ｐ1と音源との距離Ｌを表示する距離表示画像Ｌkを作成するとともに、この距離表示画像Ｌkと水平投影画像Ｒkと音源推定用画像Ｇkとを組み合わせた表示画像Ｍkを表示手段４０に出力する。

表示手段４０は、ディスプレイなどの表示画面４０Ｍを備え、表示画像作成手段３９で作成された表示画像Ｍkを表示画面４０Ｍに表示する。」

ｂ 【図１】

「

［図：0001396999000001.jpg］

」

ｃ 【図２】

「

［図：0001396999000002.jpg］

」

ｄ 【００２２】～【００２８】

「【００２２】

次に、本発明による音源推定方法について、図３のフローチャートを参照して説明する。

まず、音・映像採取ユニット１０を第１の観測点Ｐ1にセットし、音採取ユニット２０を第２の観測点Ｐ2にセットするとともに、第１の観測点Ｐ1の位置座標Ｐ1（ｘ1，ｙ1，ｚ1）と第２の観測点Ｐ2の位置座標Ｐ2（ｘ2，ｙ2，ｚ2）とを演算・表示装置３０に入力して記憶手段３４に記憶させる（ステップＳ１０）。

このとき、音・映像採取ユニット１０と音採取ユニット２０とを、所定距離Ｋだけ離して、同じ水平面上に設置するとともに、音・映像採取ユニット１０の向きと音採取ユニット２０との向きを一致させることが肝要である。マイクロフォンＭ１～Ｍ４の高さと水平度は基台１６の脚の長さを調整して確保し、マイクロフォンＭ６～Ｍ９の高さと水平度は基台２６の脚の長さを調整して確保する。また、音・映像採取ユニット１０の向きと音採取ユニット２０の向きとは回転台１５と回転台２５とをそれぞれ調整して確保する。マイクロフォン支持台１３の第２の支持板１３２とマイクロフォン支持台２３の第２の支持板２３２とを一直線上にかつ同じ方向に配置するにはレーザー墨出し器を用い、音・映像採取ユニット１０と音採取ユニット２０との距離Ｋを確認するにはレーザー距離計を用いると、音・映像採取ユニット１０と音採取ユニット２０とを精度よく配置することができる。なお、カメラ１２はマイクロフォン支持台１３の第１の支持板１３１に取付けられているので、特に調整の必要はない。

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【００２３】

次に、マイクロフォンＭ１～Ｍ５にて第１の観測点Ｐ1に到達した音の音圧信号を採取するとともに、カメラ１２にて第１の観測点Ｐ1から測定場所の映像を採取する。このとき、同時に、マイクロフォンＭ６～Ｍ９にて第２の観測点Ｐ2に到達した音の音圧信号を採取する（ステップＳ１１）。

マイクロフォンＭ１～Ｍ５で採取された音圧信号とマイクロフォンＭ６～Ｍ９で採取された音圧信号は、増幅器３１で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３２でＡ／Ｄ変換される。一方、カメラ１２で採取された映像信号は映像入出力手段３３でＡ／Ｄ変換される（ステップＳ１２）。

Ａ／Ｄ変換された音圧信号と映像信号とは、それぞれ、記憶手段３４に、音圧波形データＡ１，Ａ２、及び、画像データＧ１として保存される（ステップＳ１３）。

次に、音源方向推定手段３５にて音圧波形データＡ１を取出してＦＦＴにて周波数解析し、各マイクロフォンＭ１～Ｍ４間の位相差を求め、求められた位相差から第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の水平角θ1を演算する（ステップＳ１４）とともに、音圧波形データＡ２を取出してＦＦＴにて周波数解析し、各マイクロフォンＭ６～Ｍ９間の位相差を求め、求められた位相差から第２の観測点Ｐ2からみた音源方向の水平角θ2を演算する（ステップＳ１５）。ステップＳ１６では、各マイクロフォンＭ１～Ｍ５間の位相差から第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の仰角φ1を演算する。ステップＳ１４～ステップＳ１６の各処理は並列に行ってもよいし、ステップ順に行ってもよい。なお、本例では、位相差に代えて、位相差に比例する物理量である到達時間差Ｄijを用いて水平角θ及び仰角φを求めている。

このステップＳ１４～ステップＳ１６における水平角θ及び仰角φの計算方法については後述する。

【００２４】

次に、ステップＳ１７で、図４に示すように、第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の水平角θ1と第１の観測点Ｐ1の位置座標の水平成分ｐ1（ｘ1，ｙ1）とを用いて、第１の観測点Ｐ1を通り傾きが水平角θ1に等しい直線ｌ1の式を求め、ステップＳ１８で、第２の観測点Ｐ2からみた音源方向の水平角θ2と第２の観測点Ｐ2の位置座標の水平成分ｐ2（ｘ2，ｙ2）とを用いて、第２の観測点Ｐ2を通り傾きが水平角θ2に等しい直線ｌ2の式を求める。

ステップＳ１９では、直線ｌ1と直線ｌ2との交点ｐkの座標を求めて、第１の観測点Ｐ1と音源Ｐkとの水平距離Ｌxyを算出する。交点ｐkの座標ｐk（ｘk，ｙk）が音源Ｐkの位置座標の水平成分であるので、この音源Ｐkの位置座標の水平成分ｐk（ｘk，ｙk）と第１の観測点Ｐ1の位置座標の水平成分ｐ1（ｘ1，ｙ1）とから、第１の観測点Ｐ1と音源Ｐkとの水平距離Ｌxyを算出することができる。

ステップＳ２０では、図５に示すように、第１の観測点Ｐ1と音源Ｐkとの水平距離ＬxyとステップＳ１６で推定した第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の仰角φ1とを用いて、第１の観測点Ｐ1と音源Ｐkとの距離Ｌを算出する。なお、同図において、Ｐ’kは音源ＰkのマイクロフォンＭ１～Ｍ４の作る平面への正射影である。

【００２５】

ステップ２１では、図６の右下の円形のグラフに示すような、水平投影画像用の極座標画像を作成し、この極座標画像上に、ステップＳ１９で算出した第１の観測点Ｐ1と音源との水平距離ＬxyとステップＳ１４で推定された第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の水平角θ1とを成分とする点（ｒ，θ）＝（Ｌxy，θ1）を描画した水平投影画像Ｒkを作成する。

また、ステップ２２では、ステップＳ１４，Ｓ１６で推定した第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の水平角θ1と仰角φ1、ステップＳ１３で保存した画像データＧ１とを合成し、図６の中央上側に示すような、合成された画像中に網目模様の丸印などの周波数毎の音源の方向を示す図形Ｃが描画された音源推定用画像Ｇkを作成する。この図形Ｃの模様は周波数を示し大きさは音圧信号の大きさを表すので、大きな図形Ｃがある領域で、かつ、図形Ｃの重なりの重心位置を算出し、この重心位置を音源Ｐkの位置とし、音源推定用画像Ｇk上に描画する。図６の映像は、建設現場に導入されたショベルカーを撮影したもので、ショベルカーのエンジン付近での音が最も大きい。なお、図には示していないが、ショベルカーが移動しているときには、キャタピラ近傍の振動音も観測される。

ステップ２１とステップ２２の処理が終了すると、ステップＳ２３に進み、表示画面４０Ｍの水平投影画像表示欄４０ａに水平投影画像Ｒkを表示し、音源推定用画像表示欄４０ｂに音源推定用画像Ｇkを表示するとともに、音源データ表示欄４０ｃに音源Ｐkの位置データである水平角θ1と仰角φ1と距離Ｌとを表示する。

なお、前記処理を保存された音圧波形データＡ１，Ａ２及び画像データＧ１について、所定時間Ｔp毎に行って、水平投影画像Ｒkと音源推定用画像Ｇkとを作成して表示するとともに、水平角θ1と仰角φ1と距離Ｌとを表示するようにすれば、音源Ｐkが移動している場合や音源Ｐkが間欠的に音を発する音源である場合でも、音源Ｐkと観測点との距離をリアルタイムで把握することができる。

【００２６】

ステップＳ１４～ステップＳ１６における水平角θ及び仰角φの計算方法は以下の通りである。

各マイクロフォン対（Ｍｉ，Ｍｊ）のマイクロフォンＭｉとマイクロフォンＭｊとの間の到達時間差をＤijとすると、音の入射方向の水平角θは以下の式（１）で表わせるので、マイクロフォンＭ１～Ｍ４の出力信号、及び、マイクロフォンＭ６～Ｍ９の出力信号をＦＦＴを用いて周波数分析し、対象となる周波数ｆにおける各マイクロフォンＭｉ，Ｍｊ間の到達時間差Ｄijを算出することにより、第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の水平角θ1及び第２の観測点Ｐ2からみた音源方向の水平角θ2を推定することができる。

また、音の入射方向の仰角φは以下の式（２）で表わせるので、マイクロフォンＭ１～Ｍ５の出力信号をＦＦＴを用いて周波数分析し、対象となる周波数ｆにおける各マイクロフォンＭｉ，Ｍｊ間の到達時間差Ｄijを算出することにより、第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の水平角φ1を推定することができる。

【数１】

［図：0001396999000003.jpg］

すなわち、互いに直交する２直線上にそれぞれ所定の間隔で配置された２組のマイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ３）及びマイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ４）を構成するマイクロフォンＭ１，Ｍ３に入力する音圧信号の到達時間差Ｄ13と、前記マイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ４）を構成するマイクロフォンＭ２，Ｍ４に入力する音圧信号の到達時間差Ｄ24との比から、第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の水平角θ1を推定することができる。第２の観測点Ｐ2からみた音源方向の水平角θ2の推定も水平角θ1の推定と同様に行うことができる。

また、マイクロフォンＭ１～Ｍ５間の到達時間差Ｄijから第１の観測点Ｐ1からみた音源方向の仰角φ1を推定することができる。

なお、前記到達時間差Ｄijは、２つのマイクロフォン対（Ｍｉ，Ｍｊ）に入力される信号のクロススペクトルＰij（ｆ）を求め、更に、対象とする前記周波数ｆの位相角情報Ψ（ｒａｄ）を用いて、以下の式（３）を用いて算出される。

【数２】

［図：0001396999000004.jpg］

【００２７】

このように、本実施の形態では、複数のマイクロフォンＭ１～Ｍ５とカメラ１２とを備えた音・映像採取ユニット１０を第１の観測点Ｐ1に配置して音圧信号と映像信号とを採取するとともに、複数のマイクロフォンＭ６～Ｍ９を備えた音採取ユニット２０を第２の観測点Ｐ2に配置して音圧信号を採取し、これらの音圧信号をＡ／Ｄ変換した第１及び第２の観測点Ｐ1，Ｐ2の音圧波形データＡ１，Ａ２を用いて第１の観測点Ｐ1からみた音源Ｐkの水平角θ1及び仰角φ1と第２の観測点Ｐ2からみた音源Ｐkの水平角θ2を求めた後、水平角θ1，θ2と第１及び第２の観測点Ｐ1，Ｐ2の位置座標から音源Ｐkと第１の観測点Ｐ1との水平距離Ｌxyを求め、この水平距離Ｌxyと水平角θ1とを極座標表示した水平投影画像Ｒkを作成するとともに、第１の観測点Ｐ1で採取した映像信号をＡ／Ｄ変換した画像データＧ１と水平角θ1及び仰角φ1とから、画像中に音源Ｐkの方向を示す図形が描画された音源推定用画像Ｇkを作成し、水平投影画像Ｒkと音源推定用画像Ｇkと距離Ｌのデータとを表示手段４０の表示画面４０Ｍに表示するようにしたので、音源Ｐkを確実に把握できるとともに、音源Ｐkが移動している場合や音源Ｐkが間欠的に音を発する音源である場合でも、音源Ｐk及び音源Ｐkと観測点との距離をリアルタイムで把握することができる。

【００２８】

なお、前記実施の形態では、低周波数帯域の音源を計測する音源推定システムについて説明したが、これに限るものではなく、注目する音の周波数帯域により、マイクロフォンの間隔を変更することで、任意の周波数帯域の音を含む音源を計測することが可能である。

また、前記例では、音・映像採取ユニット１０と音採取ユニット２０とを用いたが、２台の音・映像採取ユニット１０を用いてもよい。この場合には、装置の備品点数は増えるが、音源Ｐkが中央に映っている方の画像データを用いて音源推定用画像Ｇkを作成できるという利点がある。また、音源Ｐkが移動している場合には、音源推定用画像Ｇkを切換えるなどできるので、音源Ｐkを確実に把握できる。」

ｅ 【図３】

「

［図：0001396999000005.jpg］

」

ｆ 【図４】

「

［図：0001396999000006.jpg］

」

ｇ 【図５】

「

［図：0001396999000007.jpg］

」

ｈ 【図６】

「

［図：0001396999000008.jpg］

」

原査定の拒絶の理由において引用された文献である特開昭５５－７８２４９号公報（以下「引用文献１」という。）には、次の事項が記載されている。

ａ １頁右欄１行～２頁右上欄２行

「３．発明の詳細な説明

この発明は例えば原子炉圧力容器、石油タンク等の大型構造物の健全性を監視するためのＡＥモニタ装置に関する。

近年、上記した様な大型構造物の健全性を監視するモニタとしてＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）法が適用されている。材料あるいは構造物に塑性変形が生じたり、クラックが発生したりすると衝撃波が発生するが、この衝撃波を測定することにより、構造物等の健全性を監視することを一般にＡＥと言っている。

この様にＡＥ法を適用して構造物の準験監視を行なう場合、衝撃波（以下これをＡＥ波という）の発生位置を標定することは最も重要なことである。この位置標定の原理は構造物に数個のセンサ（以下これをＡＥセンサという）を配置して、ＡＥ波がこれらの各ＡＥセンサに到達する時間差に基ずいて方程式を立て、これを解くことにより発生位置（以下これをＡＥ発生位置という）を求めるものである。例えば、大型圧力容器等の大型構造物に対しては第１図に示す如く、多数のＡＥセンサＳ１，Ｓ２…をある規則を持たせて配置し、これらを幾つかの組に分けて、その組内のＡＥセンサに対するＡＥ波の到達時間差によりＡＥ発生位置標定を行なっているのが一般的である。第１図において、１は構造物、Ｓ１，Ｓ２…はこの構造物１に配設されたＡＥセンサ、２はプリアンプ、３はメイアンプ（当審注：「メインアンプ」の誤記であると認められる。）、４はディスクリミネータ、５１，５２…は位置標定装置である。上記ＡＥセンサＳ１，Ｓ２…は１組が４個で構成され、その形状は３つのＡＥセンサ、例えばＡＥセンサＳ１～Ｓ３が三角形の頂点をなす様に配設され、他の１つのＡＥセンサ、例えばＡＥセンサＳ４がその三角形の中心に位置する様に配設されている。他の組も同様の配列となっている。この様な構成において、例えば今、Ｐの位置がＡＥ発生位置であるとすると、このＰの位置からその組の各ＡＥセンサＳ１～Ｓ４に衝撃波が到達する時間ｔ１～ｔ４はそれぞれ異なるため、その時間差に基ずいて位置標定装置５１によりＡＥ発生位置を標定するものである。」

ｂ 第１図

「

［図：0001396999000010.jpg］

」

原査定の拒絶の理由において引用された文献である米国特許第５５４４１２９号明細書（以下「引用文献５」という。）には、次の事項が記載されている。なお、日本語訳は日本語ファミリー文献である特表平１０－５０９７９３号公報の該当記載をそのまま採用した。

ａ 第４欄４０－４５行

「However, basically, as shown in FIG. 1, each transducer 60, 61 and 62 (three being shown in FIG. 1) is mounted on a support 63 (discussed more fully hereinafter). The transducers may be any acoustical transducer capable of generating a signal in response to pressure on the transducer created by the blast wave encountering the transducer.」

＜日本語訳＞

「しかしながら、基本的に、図１に示されるように、各変換器６０，６１及び６２（三つが図１に示されている）は、（以下により十分に議論される）支持部材６３に取り付けられている。変換器は、変換器に遭遇する爆発波により生ぜしめられる変換器への圧力に対応して、信号を生成し得る、任意の音響変換器であり得る。」

ｂ 図１

「

［図：0001396999000011.jpg］

」

ｃ 第６欄５３行－第７欄１５行

「 In regard to determining from the time relations at least one unit sighting vector from at least one sensor to the origin of the blast wave, or from at least two sensors the distance of the origin of the blast wave, it will be appreciated that, when a blast wave passes a first transducer, the pressure thereof generates a signal in that transducer, e.g. a piezoelectric device. Likewise, a signal will be generated from a second hit transducer by that blast wave, and, likewise, a signal will be generated by a third hit transducer by that blast wave. The time lapse between the hits of the three transducers is proportional to the azimuth and elevation angle of a unit sighting vector pointing in the general direction of the origin of the projectile. When the transducers are in an equilateral triangle configuration, as shown in FIG. 1, the origin of the vector will be at the point 66 of FIG. 1, and, thus, the calculation is considerably simplified. However, the calculation can be made irrespective of the configuration of the transducers for the sensors by geometrical calculations. It should be appreciated that, for example, an automobile may be provided with a plurality of transducers, e.g. 10, 20 or 50, spaced around the automobile and a group of three transducers form a sensor. The three grouped transducers forming a sensor need not be those immediately and sequentially hit by the wave and could be, for example, the first, fifth and tenth, depending on the positions thereof, which are more appropriate to the detected blast wave. The computer can be easily programmed to select a group of three (or groups of three) transducers to form a sensor (or plurality of sensors) by analysis of the blast wave received by all or part of the transducers.」

＜日本語訳＞

「 時間関係から、少なくとも一つのセンサから爆発波の起点までの少なくとも一つの単位照準ベクトルを、または少なくとも二つのセンサから、爆発波の起点の距離を、決定することに関して、爆発波が第一の変換器を通過するとき、その圧力が、その変換器例えば圧電装置内で信号を生成するということが認識されよう。同様に、爆発波による第二のヒットの変換器から信号が生成され、同様に、その爆発波による第三のヒットの変換器により信号が生成される。三つの変換器のヒットの間の時間経過は、投射物の起点の概略方向を示す単位照準ベクトルの方位及び仰角に比例する。変換器が図１に示すように正三角形の外形にあるとき、ベクトルの起点は、図１の点６６に在って、従って計算はかなり単純化される。

しかしながら、計算は、幾何学的計算によるセンサに対する変換器の外形に関係なく、行なわれ得る。例えば、自動車が、複数の変換器例えば自動車の周りに隔置された変換器１０，２０または５０即ち一つのセンサを構成する三つの変換器の一グループを備え得るということが、認識されるべきである。一つのセンサを構成する三つのグループ化された変換器は、波による即時に且つ順次にヒットされる変換器である必要はなく、その位置によって検出された爆発波に対してより適正である例えば第一，第五及び第十であり得る。コンピュータは、変換器のすべてまたは一部によって受けられる爆発波の解析によって、一つのセンサ（または複数個のセンサ）を構成するように、三つ（または三つのグループの）変換器の一グループを選択するために、容易にプログラムされ得る。」

ｄ 第９欄４２－５５行

「 While the apparatus of the invention may be disposed on any particular piece of equipment, such as an automobile, armored personnel carrier, or the like, it may also be disposed on weapons used for protection, such as those shown in FIGS. 3 and 4. As shown in FIG. 3, three sensors 120, 121 and 122 may be mounted on a rifle (only two are required for distance determination), along with the appropriate data processing unit 123, referred to as an acoustical signal processing unit (ASPU). One of the sensors is mounted on the barrel 124 of the rifle, while one or two (as shown in the drawing) are mounted on retractable sensor arms 125 and 126. This provides sensors for determining both the general direction of the origin of the projectile and the general distance of the origin of the projectile.」

＜日本語訳＞

「 本発明の装置は、自動車，装甲兵員輸送車等のような車両の任意の特定部品に配設され得るが、図３及び図４に示されるような防御のために使用される武器に配設されてもよい。図３に示されるように、三つのセンサ１２０，１２１及び１２２（二つのみが距離決定のために必要である）が、音響信号処理ユニット（ＡＳＰＵ）と呼ばれる適宜のデータ処理ユニット１２３と共に、小銃に装着されてもよい。センサの一つは、小銃の銃身１２４に取り付けられ、一つまたは（図面にしめられているように）二つのセンサが、格納式センサアーム１２５及び１２６上に取り付けられる。これは、投射物の起点の概略方向及び投射物の起点の概略距離の双方を決定するためのセンサを備えることになる。」

ｅ 図３

「

［図：0001396999000012.jpg］

」

ｆ 第９欄６４－６７行

「 FIG. 5 shows another application where a portable unit is provided having sensors 140, 141 and 142 such that, for example, a protecting military person may determine the direction of sniper or assassin fire.」

＜日本語訳＞

「 図５は、センサ１４０，１４１及び１４２を有するポータブルユニットが、例えば防御軍兵が狙撃者または暗殺者の方位を決定し得るように、備えられている、他の応用例を示している。」

ｇ 図５

「

［図：0001396999000013.jpg］

」

当審において新たに引用する文献である特開２００３－３１５３１７号公報（以下「引用文献１１」という。）には、次の事項が記載されている。

ａ 【００１０】～【００１８】

「【００１０】なお、上記本発明において言うコンクリート構造物は、緊張材が使用されているプレストレストコンクリート構造物であれば特に限定されるものはないが、道路や鉄道などの橋梁，高層ビル，ダム，トンネルなどが挙げられる。また、上記本発明で言うセンサーとは、固体が変形もしくは破壊する際に開放されるエネルギーによって生じる弾性波を検出するセンサーであって、ＡＥセンサー，超音波センサー，加速度センサー，マイクロフォンなどが挙げられる。更に、上記本発明において行う警告表示は、警告灯の点灯，警告音の発報，モニター画面への警告表示など、その方法は特に限定させるものではない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、上記した本発明にかかるコンクリート構造物の監視システムの一例を、図面に基づいて詳細に説明する。

【００１２】図１及び図２は、本発明にかかるコンクリート構造物の監視システムを、高速道路の橋梁の監視に適用した場合の実施の形態を概念的に示した図である。

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【００１３】同図において、１は橋梁全体を示し、２は橋脚、３は橋脚２，２間に差し渡された橋桁、４は橋桁３，３間に充填された間詰めコンクリート、５は舗装コンクリート板、６は高欄である。上記橋桁３は、経時的な繰り返し荷重に耐えられるよう、緊張材７を複数本（図においては１本のみ表示）埋設したプレストレストコンクリート構造物とされている。

【００１４】上記橋桁３には、図１及び図２に示したように適当な間隔をあけて複数個の測定ユニット１０が設置されている。この測定ユニット１０の各々は、緊張材７が埋設された部位近傍に設置されていると共に、図１～図３に示したようにケーブルＫ、或いは図４に示したようにアンテナＡによって遠く離れた位置に設置されたメイン処理装置２０と電気的に接続されている。

【００１５】上記測定ユニット１０の各々には、図５に示したように橋桁３内を伝播する弾性波を検出するＡＥセンサー１１、該ＡＥセンサー１１の出力を増幅する増幅器１２、該増幅器１２からの出力をデジタル化するＡ／Ｄコンバータ１３、前記デジタル化された弾性波に関するデータを記憶するメモリ（例えば、シフトレジスタ）１４、後記する制御を行う制御部（例えば、プログラマブルコントローラ）１５、前記制御部１５によって制御される警告灯１６及び送受信手段１７が設けられている。

【００１６】

（省略）

【００１７】上記測定ユニット１０に設けられた制御部１５は、上記ＡＥセンサー１１が検出した弾性波に関するデータを、常時比較器（図示せず）において基準値（例えば、緊張材の破断に基づく弾性波に関するデータの最小値）と比較し、該基準値を越える弾性波がＡＥセンサー１１によって検出された場合には、上記警告灯１６を点灯させる制御を行うと共に、上記送受信手段１７を介してその旨をメイン処理装置２０に送信する制御を行う。また、上記制御部１５は、上記送受信手段１７を介してメイン処理装置２０からデータ送信指示を受けた場合には、その前後の所定時間内にメモリ１４に記憶された弾性波に関するデータを、上記送受信手段１７を介してメイン処理装置２０に送信する制御を行う。

【００１８】一方、上記メイン処理装置２０のパーソナルコンピュータ２１は、上記送受信手段２２を介して上記いずれかの測定ユニット１０から基準値を越える弾性波を検出した旨の送信を受けた場合に、該基準値を越える弾性波を検出した測定ユニット１０を中心とした所定範囲内にある各測定ユニット１０に対して、或いは該メイン処理装置２０と電気的に接続された全ての各測定ユニット１０に対してメモリ１４に記憶されたデータを送信する指示を上記送受信手段２２を介して行うと共に、各測定ユニット１０から送信されたデータを上記送受信手段２２を介して受信し、該受信したデータを解析して橋桁３に埋設された緊張材７の破断位置を特定すると共に、上記メイン警告灯２３を点灯させる処理を行う。なお、上記緊張材７の破断位置の特定は、例えば、パーソナルコンピュータ２１が、受信したデータから各測定ユニット１０の各々が緊張材７の破断に基づく弾性波を検知した時間差を求め、該時間差と各測定ユニット１０の設置位置との関係から、どの位置で緊張材７の破断が生じたかを計算する処理を行うことにより特定できる。」

ｂ 【図１】

「

［図：0001396999000014.jpg］

」

ｃ 【図２】

「

［図：0001396999000015.jpg］

」

ｄ 【図３】

「

［図：0001396999000016.jpg］

」

ｅ 【図４】

「

［図：0001396999000017.jpg］

」

ｆ 【図５】

「

［図：0001396999000018.jpg］

」

当審において新たに引用する文献である特開２０１６－６１７０１号公報（以下「引用文献１２」という。）には、次の事項が記載されている。

ａ 【０００９】～【００１１】

「【０００９】

図１はポストテンション方式のプレストレストコンクリート２１の説明図である。プレストレストコンクリート２１は、コンクリート内部に、鉄筋２２及びシース２３を備える。シース２３内には、ＰＣケーブルがグラウトにより固定されている。このＰＣケーブルにより、プレストレストコンクリート２１に所定の圧縮力が付与される。これによりプレストレストコンクリート２１が荷重を受けたときに生じる応力を打ち消すことができるので、プレストレストコンクリート２１にひび割れが生じないようにすることができる。

【００１０】

ここでグラウトの充填不足等によりシース２３内に空隙があると、ＰＣケーブルの腐食や破断等が起こり易くなる。プレストレストコンクリート２１の表面にＡＥセンサを配置することにより、ＰＣケーブルの破断時の音波を検知することができる。具体的には、ＡＥセンサはプレストレストコンクリート２１から発生する音波を検知し、検知された音波を電気信号に変換する。以下、この電気信号をＡＥ信号（検知信号）という。

【００１１】

またプレストレストコンクリート２１の表面にＡＥセンサを複数置くことにより、信号分析の信頼性を上げたり、音波の到達時刻の差等から、ＰＣケーブルの破断位置を特定したりすることができる。」

ｂ 【図１】

「

［図：0001396999000019.jpg］

」

ｃ 【００１９】～【００２０】

「【００１９】

センサモジュール１０はセンサノード１１からＡＥ信号（検知信号）を受信し、ＡＥ信号に基づく処理を行う装置である。センサノード１１はプレストレストコンクリート２１から発生する音波を検知し、検知された音波をＡＥ信号に変換する。センサノード１１は、例えばプレストレストコンクリート２１の表面に設置される圧電素子センサである。

【００２０】

なおセンサモジュール１０の数ｎは任意でよい。またセンサモジュール１０に接続されるセンサノード１１の数は４つに限られず任意でよい。またセンサモジュール１０に接続されるセンサノード１１の数は、センサモジュール１０毎に異なっていてもよい。」

ｄ 【図３】

「

［図：0001396999000020.jpg］

」

ｅ 【００２７】～【００３９】

「【００２７】

次に実施形態のセンサモジュール１０の構成の例について説明する。

【００２８】

図５は実施形態のセンサモジュール１０の構成の例を示す図である。センサモジュール１０は、センサノード１１ａ、センサノード１１ｂ、センサノード１１ｃ、及び、センサノード１１ｄと接続されている。センサモジュール１０は、比較部１２、通信部１３、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）１４ａ、ＡＦＥ１４ｂ、ＡＦＥ１４ｃ、ＡＦＥ１４ｄ、演算部１５及び電源部１６を備える。

続きを表示（全12行）

【００２９】～【００３６】

（省略）

【００３７】

通信部１３は他の機能ブロック又は他の装置と通信する。例えばセンサモジュール１０が第１稼働状態の通信部１３は、比較部１２から復帰信号の送信を要求された場合、演算部１５と、休止状態の他のセンサモジュール１０の通信部１３と、に復帰信号を送信する。休止状態の他のセンサモジュール１０の通信部１３は、復帰信号を受信すると、復帰信号を演算部１５に入力する。なお通信部１３の通信方式は、有線でも無線でもよい。

【００３８】

ＡＦＥ１４は、センサモジュール１０が第２稼働状態のとき、センサノード１１からＡＥ信号を受け付ける。ＡＦＥ１４はＡＥ信号を調整する。ＡＦＥ１４の調整は、例えばＡＥ信号の増幅、及び、ＡＥ信号の雑音成分の除去等である。ＡＦＥ１４は調整されたＡＥ信号を演算部１５に入力する。以下、本実施形態の説明では、調整されたＡＥ信号と、ＡＥ信号との間に本質的な差異はないので、簡単のため、ＡＦＥ１４から出力された信号も単にＡＥ信号という。

【００３９】

演算部１５は演算等の処理を行う。演算部１５は、例えばＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。演算部１５は、例えばセンサモジュール１０が第２稼働状態のとき、ＡＦＥ１４からＡＥ信号を受け付ける。演算部１５はＡＥ信号に所定の演算を行い、演算結果に基づく所定のパラメータ又は警告を、通信部１３を介して後述のサーバ装置に送信する。」

ｆ 【図５】

「

［図：0001396999000021.jpg］

」

本件補正発明と引用発明１、８の相違点については、それぞれ相違点１Ｂ～３Ｂ、相違点１Ａ～３Ａとして検討したとおり、上記相違点に係る本件補正発明の構成とすることは、当業者が容易に想到し得たことであるから、請求人の主張(ア)を採用することはできない。

また、本件補正発明の奏する効果についても、総合評価として検討したとおり、当業者が予測困難で、かつ、格別顕著な効果を認めることはできないから、請求人の主張(イ)も採用することはできない。