▶ アスク インダストリーズ ソシエイタ´ パー アゾーニの特許一覧
特表2023-545961マイクロフォンユニット、マイクロフォンメタアレイ、及びマイクロフォンメタアレイを伴うネットワーク
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-01
(54)【発明の名称】マイクロフォンユニット、マイクロフォンメタアレイ、及びマイクロフォンメタアレイを伴うネットワーク
(51)【国際特許分類】
H04R 3/00 20060101AFI20231025BHJP
H04R 1/40 20060101ALI20231025BHJP
【ＦＩ】
H04R3/00 320
H04R1/40 320A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023519808
(86)(22)【出願日】2021-10-04
(85)【翻訳文提出日】2023-05-09
(86)【国際出願番号】 EP2021077233
(87)【国際公開番号】W WO2022078791
(87)【国際公開日】2022-04-21
(31)【優先権主張番号】102020000024052
(32)【優先日】2020-10-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】517164914
【氏名又は名称】アスク インダストリーズ ソシエイタ´ パー アゾーニ
【氏名又は名称原語表記】ＡＳＫ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ ＳＯＣＩＥＴＡ‘ ＰＥＲ ＡＺＩＯＮＩ
(74)【代理人】
【識別番号】100091683
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄
(74)【代理人】
【識別番号】100179316
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 寛奈
(72)【発明者】
【氏名】カッターニ，ルカ
(72)【発明者】
【氏名】ファリーナ，アンジェロ
(72)【発明者】
【氏名】ピナルディ，ダニエル
(72)【発明者】
【氏名】ニリ，ティツィアーノ
(72)【発明者】
【氏名】トスカーニ，アンドレア
【テーマコード（参考）】
5D018
5D220
【Ｆターム（参考）】
5D018BB22
5D220BA06
5D220BC05
(57)【要約】
マイクロフォンユニット（１）は、１つのみのＰＣＢ（２）と、ＰＣＢ（２）の裏側に取付けられたデジタル出力部を伴う、音響電気タイプの複数の変換器（３）と、各変換器（３）に対応してＰＣＢ（２）に設けられた貫通穴（２０）と、ＰＣＢの裏側（２ａ）に取付けられ、かつ変換器（３）に電気接続された、Ａ２Ｂ音響インターフェース（４）と、ＰＣＢの裏側（２ａ）に取付けられ、かつＡ２Ｂ音響インターフェース（４）に電気接続された、入力／出力電気コネクタ（５、１０５）と、を備える。複数の変換器（３）は、中央の変換器（３０）と、中央の変換器（３０）から同じ径方向距離（ｒ）で配設され、かつ同じ角度で離された、少なくとも３つの周縁の変換器（３１）と、を備える。マイクロフォンメタアレイ（１００）は、１つまたは複数のＡ２ｂネットワークによって接続された、複数のマイクロフォンユニット（１）を備える。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロフォンユニット（１）であって、音源に向けて方向付けるために好適な表側（２ｂ）、及び裏側（２ａ）を伴う、１つのみのＰＣＢ（２）と、
前記ＰＣＢの前記裏側（２ａ）に取付けられ、各々はデジタル出力部を用いた音響電気タイプで、音信号をデジタルタイプの電気信号に変換するために好適な、複数の変換器（３）と、
前記音源から発せられた音波が前記ＰＣＢ（２）を通過して前記変換器（３）にぶつかるよう、各変換器（３）に対応して前記ＰＣＢ（２）に設けられた、貫通穴（２０）と、
前記ＰＣＢの前記裏側（２ａ）に取付けられ、かつ前記変換器（３）に電気接続された、Ａ２Ｂ音響インターフェース（４）であって、デジタル信号を前記変換器（３）から受け取るために好適なトランシーバであり、前記デジタル信号を、Ａ２Ｂ音響バスに送るために好適なＡ２Ｂフォーマットに変換する、Ａ２Ｂ音響インターフェース（４）と、
前記ＰＣＢの前記裏側（２ａ）に取付けられ、かつ前記Ａ２Ｂ音響インターフェース（４）に電気接続された、入力電気コネクタ（５）及び出力電気コネクタ（１０５）であって、単一のツイストペアを使用するそれぞれのＡ２Ｂ音響バス（６）に接続するために好適で、そのため前記マイクロフォンユニット（１）を、１つまたは２つの隣接したマイクロフォンユニット（１）にデイジーチェーン構成で接続することができ、ホストプロセッサ（８）を有するＡ２Ｂネットワーク（３００）に接続されるために好適なメタアレイ（１００）を形成し、前記ホストプロセッサ（８）は、前記メタアレイ（１００）の前記マイクロフォンユニット（１）における全ての前記変換器（３）からの信号のビーム形成を実施するよう構成される、入力電気コネクタ（５）及び出力電気コネクタ（１０５）と、
を備え、
単一のマイクロフォンユニットにおける複数の前記変換器（３）は、中央の変換器（３０）、及び前記中央の変換器（３０）から同じ径方向距離（ｒ）で、かつ等角度で離されて配設された、少なくとも３つの周縁の変換器（３１）、を備える、マイクロフォンユニット（１）。
【請求項2】
前記変換器（３）は、前記ＰＣＢ（２）のトラック（２１）によって、前記Ａ２Ｂ音響インターフェース（４）に電気接続され、前記入力及び出力電気コネクタ（５、１０５）は、前記ＰＣＢ（２）のトラック（２２、１２２）によって、前記Ａ２Ｂ音響インターフェース（４）に電気接続される、請求項１に記載のマイクロフォンユニット（１）。
【請求項3】
各変換器（３）は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ（メムス））カプセルで構成される、請求項１または２に記載のマイクロフォンユニット（１）。
【請求項4】
正三角形配置で４つの変換器（３）を備え、前記中央の変換器（３０）は、前記正三角形の中心に配設され、前記周縁の変換器（３１）は、前記正三角形の３つの頂点に対応して配設される、請求項１～３の内いずれか一項に記載のマイクロフォンユニット（１）。
【請求項5】
前記ＰＣＢ（２）は、前記変換器（３）の正三角形配置を囲む三角形状を有する、請求項４に記載のマイクロフォンユニット（１）。
【請求項6】
正多角形配置に配設された５つ以上の変換器（３）を備え、前記中央の変換器（３０）は、正多角形の中心に配設され、前記周縁の変換器（３１）は、正多角形の頂点に対応して配設される、請求項１～３の内いずれか一項に記載のマイクロフォンユニット（１）。
【請求項7】
前記ＰＣＢ（２）は、前記変換器（３）の正多角形配置を囲む正多角形状を有する、請求項６に記載のマイクロフォンユニット（１）。
【請求項8】
ツイストペアを使用するＡ２Ｂ音響バス（６）によってデイジーチェーン構成でカスケードで電気接続された、請求項１～７の内いずれか一項に記載の複数のマイクロフォンユニット（１）を備えた、マイクロフォンメタアレイ（１００）であって、前記メタアレイ（１００）の前記マイクロフォンユニット（１）における全ての変換器（３）からの信号の、ビーム形成を実施するよう構成されたホストプロセッサ（８）を有するＡ２Ｂネットワーク（３００）に、接続されるために好適である、マイクロフォンメタアレイ（１００）。
【請求項9】
前記マイクロンユニットの前記ＰＣＢ（２）は、平坦な二次元形状または三次元形状を有する小型のメタアレイ（２００）を得るように、固定手段（９）によって互いに固定された側方縁部を有する、請求項８に記載のマイクロフォンメタアレイ（１００）。
【請求項10】
Ａ２Ｂネットワーク（３００）であって、請求項８または９に記載の、少なくとも１つのマイクロフォンメタアレイ（１００）と、
Ａ２Ｂバス（６）によって前記マイクロフォンメタアレイ（１００）の第１のマイクロフォンユニット（１ａ）に接続され、かつ前記マイクロフォンメタアレイにおける全ての前記マイクロフォンユニット（１）を制御するよう、及び全てのマイクロユニットの前記変換器（３）から来る信号を同期させるよう構成された、少なくとも１つのＡ２Ｂマスター（７）と、
前記マイクロフォンメタアレイの前記マイクロフォンユニットに電力を供給するために、前記Ａ２Ｂマスター（７）に接続された、電気電源（Ｐ）と、
前記マスターＡ２Ｂ（７）に接続され、前記メタアレイ（１００）の前記マイクロフォンユニット（１）における全ての前記変換器（３）からの信号の、ビーム形成を実施するよう構成された、ホストプロセッサ（８）と、
を備える、Ａ２Ｂネットワーク（３００）。
【請求項11】
請求項１０に記載のＡ２Ｂネットワークを備えた車両（Ｖ）であって、マイクロフォンメタアレイ（１００）が車両に搭載配置される、車両（Ｖ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は音響工学に関し、詳細には、少なくとも４つのマイクロフォンカプセルを有するマイクロフォンユニットと、マイクロフォンユニットを接続することで得られるマイクロフォンアレイ（以降「メタアレイ」）と、１つまたは複数のマイクロフォンユニット及び／もしくはメタアレイを備えたネットワークと、に関する。
【背景技術】
【0002】
複数の音響電気変換器を連続して接続することによって得られた、マイクロフォンアレイが公知である。このマイクロフォンアレイは、三次元形状（球形状、円筒形状、四面体形状、もしくは他の形状）、または平坦な形状など、様々な幾何学的形状を有し、かつ様々な物理的構造（硬質もしくは柔軟）を有し得る。
【0003】
米国特許出願公開第２０１９／０３７９９６９号明細書は、平坦なマイクロフォンアレイを開示している。そこで変換器は、円形、径方向、またはランダムな配分で配置されており、マイクロフォンアレイのビーム形成を最適化する課題に取り組んでいない。このアレイの変換器は、Ｉ２Ｓバスを介して接続されたＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ（メムス））タイプのデジタル変換器から構成される。このようなＭＥＭＳデジタル変換器は小型で安価であるが、接続の課題によって機能が損なわれる。実際、デジタルデータの送信中に、Ｉ２Ｓバスの使用による、信号における電磁ノイズの重要な課題に、しばしば直面する。なぜならＩ２Ｓバスは、以下の課題を有するからである：
－Ｉ２Ｓインターフェースは、最大で数センチメートル程の非常に短い距離を伴って作動するよう設計される；
－ＭＥＭＳ変換器の電力供給は、Ｉ２Ｓバスから分離した配線によって提供されなければならない；
－特定の数のＭＥＭＳ変換器を超えて、同じＩ２Ｓインターフェースを共有するための能力は限定され（最大２つ）、そのため、大きいマイクロフォンアレイの場合に、不必要に複雑な配線をもたらす。
－Ｉ２Ｓインターフェースは、最大で数センチメートル程の非常に短い距離を伴って作動するよう設計される；
－ＭＥＭＳ変換器の電力供給は、Ｉ２Ｓバスから分離した配線によって提供されなければならない；
－特定の数のＭＥＭＳ変換器を超えて、同じＩ２Ｓインターフェースを共有するための能力は限定され（最大２つ）、そのため、大きいマイクロフォンアレイの場合に、不必要に複雑な配線をもたらす。
【0004】
中国実用新案第２０１０９５８７９３号明細書は、ＰＣＢを備えたマイクロフォンユニットを開示しており、その上に、Ａ２Ｂデジタル出力部を有するＭＥＭＳカプセルで構成された変換器が、取付けられる。追加として、これらの変換器は、ＰＣＢ上にランダムに配置される。したがって、このようなマイクロフォンユニットは、変換器からの信号の最適なビーム形成には好適ではない。１つの電気コネクタのみがＰＣＢに取付けられ、電気ケーブルを介してマイクロフォンユニットを外部デバイスに接続する。したがって、１つの電気コネクタのみを有し、このようなマイクロフォンユニットを、別のマイクロフォンユニットに接続して、デイジーチェーン構成でマイクロフォンユニットのメタアレイを作り出すことはできない。
【0005】
中国実用新案第２０１０５１８８２０号明細書は、周縁において１列に、または矩形に配置され、かつＡ２ＢバスまたはＩＮＩＣＮＥＴで動作する変換器を伴う、マイクロフォンアレイを構成するマイクロフォンユニットを開示している。しかし、このようなマイクロフォンユニットは、マイクロフォンを中央に備えないか、または入力及び出力コネクトをマイクロフォンユニットのＰＣＢに備えない。したがって、このようなマイクロフォンユニットは、最適なビーム形成を実現できず、デイジーチェーン構成において、マイクロフォンユニットのメタアレイを作り出すために使用することはできない。
【0006】
特開昭６１―７２５００号公報は、アナログマイクロフォンの円形配分を開示しており、「円形会議用テーブル」用途のための、中央マイクロフォンを伴う。このような解決策は、変換器アレイではない。なぜなら、変換器の個々の信号が検出され、かつ個々に処理されて、全てで共にビーム形成を実現しないからである。実際、このようなマイクロフォンの配分は、単一の音響出力信号を提供し、それは、マイクロフォン信号のアナログの組み合わせによって実現される。したがって、このような解決策は、いかなるビーム形成も実施できない。この書類は、ＰＣＢにおける変換器アレイを備えたマイクロフォンユニットを記載しておらず、むしろ部屋内に配分された複数マイクロフォンシステムを説明している。
【0007】
英国特許出願公開第２５４５３５９号明細書は、音響を捕捉かつ出力するためのデバイスを開示しており、それは、特に２～８つのアナログマイクロフォンの円形アレイに、スピーカを加えたものから構成された、独立型システムである。したがって、それは、変換器が取付けられたＰＣＢを備えたマイクロフォンユニットではない。この書類は、インターフェースもしくはＡ２Ｂバス、またはデイジーチェーン接続を可能にするＰＣＢの電気コネクタ、には言及していない。この書類は、付随的に、マイクロフォンが中央位置に配置され得ることに言及しているが、ビーム形成の点ではいかなる利点も記載していない。
【0008】
韓国登録特許第１０１４０３３７２号公報は、三角形、正方形、及び正五角形、の多角形構成で配置されたＭＥＭＳカプセルのアレイを伴う、マイクロフォンユニットを開示している。このマイクロフォンユニットは、多角形の頂点においてマイクロフォンカプセルを提供し、加えてマイクロフォンカプセルを中央に提供するが、カプセルが中央に存在する技術的正当性、及びいかにしてビーム形成が改善されるか、を提供していない。各マイクロフォンユニットは、単一のコネクタを、マイクロフォンユニットを中央制御ユニットに接続するために提供する。したがって、マイクロフォンユニットは、入力コネクタ及び出力コネクタを提供しない。したがって、このような解決策は、マイクロフォンユニットをデイジーチェーン構成に接続して、メタアレイを形成することを可能にしない。実際、マイクロフォンユニットは、星形構成で中央制御ユニットに接続され、連続して接続されない。このような星形構成のため、配線は冗長で、かさばり、複雑で、高価であり、よりノイズが発生する傾向がある。さらに、この書類はＡ２Ｂバスに言及していない。なぜなら、これらのマイクロフォンユニットは、アナログ信号によって外部のデバイスに接続されるからであり、そのためシステムは、本質的にノイズを発生させる傾向にあり、ノイズが拾われるのを制限するために非常に短いケーブルを採用することを要する。
【0009】
独国特許出願公開第１０２０１３０１９１９４号明細書は、複数のＰＣＢを開示しており、各々は全方向性の、２つのアナログマイクロフォンカプセルのみを有する。全方向性のアナログマイクロフォンカプセルの、各対の組み合わせは、カージオイド指向性である単一のマイクロフォン信号を提供する。ＰＣＢは、Ａ２Ｂバスを介して連続して互いに接続され、かつ車両の内側で離隔される。アナログマイクロフォンの各対は、ＰＣＢが位置されたポイントの近くで、音を捕捉する。個々のＰＣＢは、互いには全く相互作用しない。したがって、それらは集中したメタアレイを構成せず、ビーム形成のために共に利用することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０１９／０３７９９６９号明細書
【特許文献2】中国実用新案第２０１０９５８７９３号明細書
【特許文献3】中国実用新案第２０１０５１８８２０号明細書
【特許文献4】特開昭６１―７２５００号公報
【特許文献5】英国特許出願公開第２５４５３５９号明細書
【特許文献6】韓国登録特許第１０１４０３３７２号公報
【特許文献7】独国特許出願公開第１０２０１３０１９１９４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明の目的は、マイクロフォンユニットを提供することによって、従来技術の欠点を排除することであり、このマイクロフォンユニットは、信頼でき、信号のノイズを最小に抑えるのに好適で、単一のマイクロフォンユニットのビーム形成を最適化し、デイジーチェーン構成で他のマイクロフォンユニットに接続されることで、ホストプロセッサを有するネットワークに接続されるのに好適なメタアレイを形成する。このホストプロセッサは、メタアレイのマイクロフォンユニットにおける変換器の信号の、ビーム形成を実施するよう構成される。
【0012】
本発明の別の目的は、多様性があり、マイクロフォンのメタアレイを実現するために構成するのに容易な、マイクロフォンユニットを提供することである。
【0013】
本発明の別の範囲は、多様性があり、自動車産業におけるものなど、様々なタイプの適用において有用な、マイクロフォンユニットまたはマイクロフォンメタアレイを提供することである。マイクロフォンメタアレイは、車両において複数位置（乗員）で役立ち得る。
【0014】
本発明の別の目的は、製造及び設定が簡単で、かつＡ２Ｂネットワークに容易に統合された、マイクロフォンユニットまたはマイクロフォンメタアレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0015】
これらの目的は、独立請求項１のマイクロフォンユニットと、このマイクロフォンユニットを用いて得られたマイクロフォンメタアレイと、を伴う本発明に従って実現される。
【0016】
本発明の有利な実施形態は、従属請求項から明らかになる。
【0017】
本発明によるマイクロフォンユニットは、請求項１によって定義される。
【0018】
従来技術のマイクロフォンアレイに対して顕著な利点を実現するために、以下の課題が、本発明によるマイクロフォンユニットの設計で解決される：
－堅牢なビーム形成（中央のカプセルの存在）を実現するために、変換器の位置を最適化すること；
－メタアレイの創設を簡略化するために、マイクロフォンユニットの形状を最適化すること；
－マイクロフォンユニット間の、信頼できてノイズのない電気インターフェース（Ａ２Ｂバス）；
－マイクロフォンユニット間の、実用的、簡単、かつ安価な電気接続システム（ＵＴＰケーブル）。
－堅牢なビーム形成（中央のカプセルの存在）を実現するために、変換器の位置を最適化すること；
－メタアレイの創設を簡略化するために、マイクロフォンユニットの形状を最適化すること；
－マイクロフォンユニット間の、信頼できてノイズのない電気インターフェース（Ａ２Ｂバス）；
－マイクロフォンユニット間の、実用的、簡単、かつ安価な電気接続システム（ＵＴＰケーブル）。
【0019】
本発明によるマイクロフォンユニットは、単一のＰＣＢ上における変換器の最適な配分によって特徴付けられ、このＰＣＢは、中央の変換器と、この中央の変換器から同じ径方向距離で、かつ互いから等角度で配置された、少なくとも３つの周縁における変換器と、を備える。中央に位置された変換器は、最も重要である。なぜならそれは、非常に堅牢なビーム形成を提供するからである。
【0020】
マイクロフォンユニットの変換器は、Ａ２Ｂインターフェースに接続される。このように、マイクロフォンユニットを、マイクロフォンアレイを実現するように、簡単な非シールドのツイストペア（ＵＴＰケーブル）を使用したＡ２Ｂデジタルバスを介して、カスケード（デイジーチェーン構成）で接続することができる。
【0021】
Ａ２Ｂデジタルバスによって、多くのチャネルを、単一のツイストペアを通して、遅延が非常に少なく、かつ特にノイズに対して堅牢な伝達を伴い、送信することが可能である。
【0022】
有利には、マイクロフォンユニットにおける変換器の配分は、正三角形の形状を有することができる。ここで中央の変換器は、三角形の中心に配置され、周縁の変換器は、三角形の頂点に配置される。同様に、マイクロフォンユニットのＰＣＢは、変換器を囲む正三角形のように形状付けられる。
【0023】
マイクロフォンユニットの、このような三角形状は、外形の制限なく、より大きいマイクロフォンメタアレイを作るのを可能にし、その一方で可能な限り均一な変換器の全体的配分を保つ。このような三角形のマイクロフォンユニットの使用における柔軟性は、マイクロフォンアレイの、無制限の数の外形を可能にし、それは数分間で再構成され、かつ常に同じマイクロフォンユニットを再使用できる。
【0024】
本発明のさらなる特徴は、添付の図に示される、単に例示であり非限定の実施形態を参照した以下の詳細な説明から、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】平坦な三角形状の、本発明によるマイクロフォンユニットの裏側を示す図である。
【図2A】本発明によるマイクロフォンユニットの４つの異なる実施形態のうち、正方形の実施形態における前面を示す図である。
【図2B】本発明によるマイクロフォンユニットの４つの異なる実施形態のうち、五角形の実施形態における前面を示す図である。
【図2C】本発明によるマイクロフォンユニットの４つの異なる実施形態のうち、六角形の実施形態における前面を示す図である。
【図2D】本発明によるマイクロフォンユニットの４つの異なる実施形態のうち、円形の実施形態における前面を示す図である。
【図3】７つのマイクロフォンユニットを伴うマイクロフォンメタアレイに接続されたＡ２Ｂマスターを備えた、Ａ２Ｂネットワークを示す電気回路図である。
【図4】１つまたは複数のメタアレイに編成された合計２１のマイクロフォンユニットを伴う、３つのＡ２Ｂマスターを備えた、Ａ２Ｂネットワークを示す電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
【0027】
マイクロフォンユニット（１）は、ＰＣＢ（２）、及びＰＣＢに取付けられた複数の変換器（３）を備える。
【0028】
【0029】
貫通穴（２０）は、音源から発せられた音波がＰＣＢ（２）を通過して変換器（３）にぶつかるよう、各変換器（３）に対応してＰＣＢ（２）に切り開けられる。
【0030】
各変換器（３）は、音響電気変換器であり、デジタル出力部を有する。すなわち変換器（３）は、音信号をデジタルタイプの電気信号に変換するのに好適である。
【0031】
各変換器（３）は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ（メムス））カプセルから構成され、それは良好なコスト／性能の比率、及び長期の安定性を提供する。ＭＥＭＳカプセルは、例えばＰＤＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（パルス密度変調））タイプの、デジタル出力部を有する。
【0032】
有利には、変換器（３）のデジタル出力部は、ＰＣＢ（２）のそれぞれのトラック（２１）によって、Ａ２Ｂ音響インターフェース（４）に接続される。音響インターフェースＡ２Ｂ（Ｂ）は、変換器（３）のデジタル信号を受け取るために、及びこのデジタル信号を、Ａ２Ｂ音響バスにおいて送るよう好適なフォーマットに変換するために、好適なトランシーバである。このＡ２Ｂ音響バスは、長い接続におけるノイズ耐性、及び接続の信頼性の点で、十分な利点を有する。
【0033】
Ａ２Ｂ音響インターフェース（４）は、ＰＣＢ（２）におけるそれぞれのトラック（２２、１２２）によって、電気入力コネクタ（５）及び電気出力コネクタ（１０５）に接続される。電気コネクタ（５、１０５）は、簡単なツイストペア（ＵＴＰケーブル）を使用するＡ２Ｂ音響バスを接続するのに好適である。
【0034】
複数の変換器（３）は、中央の変換器（３０）と、中央の変換器（３０）から同じ径方向距離（ｒ）で、かつ等角度で離されて配置された、少なくとも３つの周縁の変換器（３１）と、を備える。このように、周縁の変換器は、同じ距離（Ｌ）だけ、２つの最も近い周縁の変換器から離される。
【0035】
図１及び図１Ａは、４つの変換器（３）の三角形配置を例示する。中心の変換器（３０）は、正三角形の中央に配置され、周縁の変換器（３１）は、正三角形の３つの頂点に配置され、それによって３つの周縁の変換器（３１）は、１２０°の角度で等しく離される。すなわち１つの周縁の変換器は、正三角形の側部と等しい、同じ距離（Ｌ）だけ、２つの最も近い周縁の変換器から離される。このような場合、ＰＣＢ（２）は、変換器の三角形配置を可能な限り効果的に囲むために、三角形状を有する。
【0036】
変換器（３）、Ａ２Ｂ音響インターフェース（４）、及び電気コネクタ（５、１０５）は、ＰＣＢの裏側（２ａ）に取付けられる。したがって、音場に面することになるＰＣＢの表側（２ｂ）は、完璧に平坦、円滑で、いかなる障害物もない。これは、多くのマイクロフォンユニットを横並びに配置された、特に大きい平坦なマイクロフォンメタアレイを実現するときに、非常に重要な音響特性である。
【0037】
マイクロフォンユニット（１）は、正多角形配置で配設された、４つよりも多い数の変換器（３）を有し得る。中心の変換器（３０）は、正多角形の幾何学的中心に配置され、周縁の変換器（３１）は、正多角形の頂点に配置される。
【0038】
図２Ａは、５つの変換器（３）の正方形配置を例示し、中央の変換器（３０）は、正方形の中心に配置され、周縁の変換器（３１）は、４つの頂点に配置され、それによって正方形の４つの周縁の変換器（３１）は、９０°の角度で角度的に等距離となる。この場合、ＰＣＢ（２）は正方形状である。
【0039】
図２Ｂは、６つの変換器（３）の五角形配置を例示し、中央の変換器（３０）は、五角形の中心に配置され、周縁の変換器（３１）は、五角形の５つの頂点に配置され、それによって５つの周縁の変換器（３１）は、７２°の角度で角度的に等距離となる。この場合、ＰＣＢ（２）は五角形状である。
【0040】
図２Ｃは、７つの変換器（３）の六角形配置を例示し、中央の変換器（３０）は、六角形の中心に配置され、周縁の変換器（３１）は、六角形の６つの頂点に配置され、それによって６つの周縁の変換器（３１）は、６０°の角度で角度的に等距離となる。この場合、ＰＣＢ（２）は六角形状である。
【0041】
同様に、変換器の配置、及びＰＣＢの形状を、６辺よりも多い正多角形によって提供することができる。
【0042】
図２Ｄは、８つの変換器（３）の七角形配置を例示し、中央の変換器（３０）は、七角形の中心に配置され、周縁の変換器（３１）は、七角形の７つの頂点で、５１．４°の角度で角度的に等距離であり、それによって７つの周縁の変換器（３１）は、５１．４°の角度で角度的に等距離である。この場合、ＰＣＢ（２）は円形状である。
【0043】
変換器が正多角形に従って配置されたとき、明らかにＰＣＢ（２）は、常に多角形を囲む円形状を有することができる。
【0044】
中央の変換器（３０）は、基準マイクロフォンとして使用され、非常に堅牢なビーム形成を提供する。
【0045】
Ａ２Ｂ音響インターフェース（４）は、特に堅牢かつ効果的なデジタルフォーマットで、音響信号を得ることが可能であり、それは、長い距離（４０ｍより長い距離）でも、高いノイズ排除能力と、たった５０μｓまで減少された遅延とを伴って、送信することができる。
【0046】
図３を参照すると、各マイクロフォンユニット（１）を、カスケードで接続された複数のマイクロフォンユニット（１）を備えたマイクロフォンメタアレイ（１００）を得るよう、Ａ２Ｂバス（６）によって別のマイクロフォンユニット（１）に接続することができる。上記を鑑みると、第１のマイクロフォンユニット（１ａ）及び最後のマイクロフォンユニット（１ｎ）を備えた、オープンのデイジーチェーンが実現される。
【0047】
バスＡ２Ｂ（６）は、ツイストペアで構成され、変換器（３）によって検出されたデジタル信号、及びマイクロフォンユニット（１）の電源、の両方を伝えるのに好適である。
【0048】
特定の数のマイクロフォンユニット、特に各々が４つのチャネルを伴う最大７つのマイクロフォンユニット（１）を、同じバスＡ２Ｂ（６）に接続することができる。第１のマイクロフォンユニット（１ａ）は、一方の側でＡ２Ｂマスター（７）に接続され、他方の側で次のマイクロフォンユニット（１ｂ）に接続される。各中間のマイクロフォンユニット（１ｂ、１ｃ、１ｄ、～１ｎ－１）は、２つのマイクロフォンユニット間、すなわちその前及びその後ろのマイクロフォンユニットに接続され、その一方で最後のマイクロフォンユニット（１ｎ）は、その前のマイクロフォンユニット（１ｎ－１）のみに接続される。
【0049】
２つの隣接したマイクロフォンユニット（１）を接続するＡ２Ｂバス（６）は、最大で１５メートルの長さを有することができる。Ａ２Ｂバス（６）は、デジタル音響信号及び電源の両方を伝える。Ａ２Ｂバス（６）は、マイクロフォンユニットの電気コネクタ（５、１０５）に挿入された導体で作られた、端子を有する。マイクロフォンユニットの電気コネクタ（５、１０５）は、安価であり、かつ組立てが簡単である。
【0050】
マイクロフォンメタアレイ（１００）は、Ａ２Ｂネットワーク（２００）に一体化させることができる。マイクロフォンメタアレイにおける第１のマイクロフォンユニット（１ａ）は、マイクロフォンメタアレイの全てのマイクロフォンユニット（１）を管理するＡ２Ｂマスター（７）に接続され、それによってマイクロフォンメタアレイにおける全てのマイクロフォンユニット（１）は、ネットワークにおけるスレーブとして動作する。第１のマイクロフォンユニット（１ａ）は、Ａ２Ｂバス（６）によって、Ａ２Ｂマスター（７）に接続される。
【0051】
Ａ２Ｂマスター（７）は、マイクロフォンユニット（１）における変換器（３）の動作を完全に同期で保つために、ネットワークにおける全ての信号のためのデジタルクロックを提供する。Ａ２Ｂマスター（７）は、マイクロフォンユニットから、２８までの信号を受け取ることができる。
【0052】
Ａ２Ｂマスター（７）は、全てのマイクロフォンユニットに電力を供給するために、電源（Ｐ）に接続される。
【0053】
Ａ２Ｂマスター（７）は、ＴＤＭ－１６タイプの２つのデジタルインターフェース（７０）によって、ホストプロセッサ（８）に接続される。
【0054】
Ａ２Ｂマスター（７）が、ネットワーク構成に依拠して、特定の数のスレーブユニットを管理できることを、考慮しなければならない。それによって、４つのマイクロフォンを各々が伴うマクロフォンユニット（１）の場合に、マイクロフォンメタアレイ（１００）は、最大７つのマイクロフォンユニット（１）を備えることができる。
【0055】
ホストプロセッサ（８）が、３つ以上の入って来るＴＤＭ－１６インターフェースを有する場合、複数のＡ２Ｂマスター（７）を使用することができ、それによって、より多くのマイクロフォンユニット（１）を伴う、１つまたは複数のマイクロフォンメタアレイ（１００）を、接続することができる。
【0056】
各マイクロフォンユニット（１）の変換器（３）によって検出された音響信号は、デジタル同期フォーマットで、マスターＡ２Ｂ（７）に送られ、マスターＡ２Ｂ（７）は、それらをホストプロセッサ（８）に送る。次に、ホストプロセッサ（８）によって受け取られた信号は、同期的に獲得され、ホストプロセッサ（８）によって分析される。ホストプロセッサ（８）は、この信号を処理して、任意のビーム形成アルゴリズム（例えば「正規化Ｋｉｒｋｅｂｙ反転（ｒｅｇｕｌａｒｉｚｅｄ Ｋｉｒｋｅｂｙ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）」または「ＭＶＤＲ（ｍｉｎｉｍｕｍ ｖａｒｉａｎｃｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｌｅｓｓ ｒｅｓｐｏｎｓｅ（最小分散無歪応答法））」など）によって、この信号のビーム形成を実現するよう構成される。
【0057】
図４は、Ａ２Ｂネットワーク（３００）を例示する。ここでは、３つのＡ２Ｂマスター（７）が、ホストプロセッサ（８）に接続される。各Ａ２Ｂマスター（７）は、マイクロフォンメタアレイ（１００）に接続される。同じネットワーク（２００）の一部である、このような場合、同じネットワークの一部であるいくつかのマイクロフォンメタアレイか、または全てのマイクロフォンユニット（１）を備えた単一のマイクロフォンメタアレイか、を備えたマイクロフォングループ（３００）を得るように、３つのマイクロフォンメタアレイ（１００）を、閉じた配置で物理的に組み合わせることができる。
【0058】
各マイクロフォンメタアレイ（１００）が、４つの変換器（３）を備えた７つのマイクロフォンユニット（１）を有する場合、図４のネットワーク（２００）は、８４の変換器（３）を備え、最小音量を伴う音信号の、非常に精確な再構築をもたらす。
【0059】
柔軟な配線及び組立てを伴う、信頼できるマイクロフォンメタアレイのネットワークを実現できることは、明白である。マイクロフォンユニット（１）間には硬質の接続を必要とせず、大きい空間でも、マイクロフォンユニット（１）を自由に位置付けることによって、大きい音量を網羅できるか、または目的に従って最適化されたマイクロフォンメタアレイ（１００）の任意の構成に、配置することができる。
【0060】
マイクロフォンメタアレイ（１００）を実現するために、予め決められた任意の外形を採用する必要はない。しかし、マイクロフォンメタアレイ（１００）のいくつかの特定の外形は、音響性能を改善するために最適となり得る。
【0061】
メタアレイを得るために、マイクロフォンユニット（１）は、Ａ２Ｂバス（６）によって電気接続されなければならない。コンパクトなマイクロフォンメタアレイを得るために、マイクロフォンユニットのＰＣＢ（２）を、隣接位置に配置して、ハンダ付けで接続するか、または硬質もしくは柔軟なコネクタを使用して共に保持させることができる。
【0062】
Ａ２Ｂバス（６）による柔軟な配線は、機械、車両、人体、または壁など、任意の対象の表面を、マイクロフォンユニット（１）で覆うのを可能にする。このような使用の柔軟性は、様々な方法で利用され得る：
－マイクロフォンユニット（１）を単独で使用して、それらを衣服、帽子、及び他の装身具などの、対象及び本体の内側または外側に位置付けることができる；
－いくつかのマイクロフォンユニット（１）を、大きい空間に位置付けることによって、各マイクロフォンユニット（１）は、特定の方向から来る音を捕捉することができる；
－いくつかのマイクロフォンユニット（１）を使用して、平坦状、円筒形状、またはドーム形状のアレイなど、任意のタイプのマイクロフォンアレイを、様々なサイズ及び数の変換器を用いて実現することができる。
－マイクロフォンユニット（１）を単独で使用して、それらを衣服、帽子、及び他の装身具などの、対象及び本体の内側または外側に位置付けることができる；
－いくつかのマイクロフォンユニット（１）を、大きい空間に位置付けることによって、各マイクロフォンユニット（１）は、特定の方向から来る音を捕捉することができる；
－いくつかのマイクロフォンユニット（１）を使用して、平坦状、円筒形状、またはドーム形状のアレイなど、任意のタイプのマイクロフォンアレイを、様々なサイズ及び数の変換器を用いて実現することができる。
【0063】
図５は、コンパクトタイプのマイクロメタアレイ（１００）が設定された車両（Ｖ）を例示する。このマイクロフォンメタアレイ（１００）は、Ａ２Ｂバス（６）によってカスケードに接続された複数のマイクロフォンユニット（１）を備える。マイクロフォンメタアレイ（１００）は、Ａ２Ｂネットワーク（２００）の一部であり、第１のマイクロフォンユニットは、Ａ２Ｂマスター（７）に接続され、同様にＡ２Ｂマスター（７）は、ホストプロセッサ（８）に接続される。
【0064】
マイクロフォンメタアレイ（１００）のマイクロフォンユニット（１）における変換器（３）から来る信号において、ホストプロセッサ（８）によって実施されるビーム形成は、特定の方向から来る音を強調し、かつ他の方向から来る音を受入れない。これは、ハンドフリー通信、ＩＬＺ（Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｉｚｅｄ Ｌｉｓｔｅｎｉｎｇ Ｚｏｎｅ（個別化されたリスニングゾーン））、またはＡＮＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｎｏｉｓｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ（能動型ノイズ消去））など、様々な用途で、特に有用である。
【0065】
図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃは、ドーム形状のマイクロフォンメタアレイ（１００）の、３つの異なるレイアウトを例示する。各々は、３つ、４つ、及び５つの三角形マイクロフォンユニットを備え、したがって１２、１６、及び２０の変換器（３）を備える。ＰＣＢ（２）の側方縁部は、それぞれ三角形ベース、正方形ベース、五角形ベースを伴うピラミッド構造を実現するよう、ハンダ付け、接着剤、相互連結、コネクタなど、固定手段（９）によって固定される。
【0066】
このような場合、マイクロフォンユニット（１）の数は、７つ未満であり、マイクロフォンメタアレイ（１００）は、図３に例示されるもののように、１つのみのＡ２Ｂマスターを有するＡ２Ｂネットワーク（２００）に挿入することができる。マイクロフォンメタアレイのドーム形状構成は、ビデオ会議用途のために、特に興味深い。すなわち、マイクロフォンアレイをテーブルの中央に位置付けなければならないとき、ビーム形成によって得られた仮想マイクロフォンは、参加者の口に向けて方向付けられる。
【0067】
図７は、４つの三角形マイクロフォンユニット（１）及び１６の変換器（３）を伴う、三次元マイクロフォンメタアレイ（１００）を例示する。マイクロフォンユニットのＰＣＢ（２）における側方縁部は、正四面体を実現するよう、固定手段（９）によって固定される。この場合、マイクロフォンユニット（１）の数が７つ未満であるので、マイクロフォンメタアレイ（１００）は、図３に例示されるもののように、１つのみのＡ２Ｂマスターを有するＡ２Ｂネットワーク（２００）の中に挿入することができる。
【0068】
正四面体の外形は従来技術のマイクロフォンアレイの典型であり、それは、四面体の頂点に配置された４つの変換器のみを備える。その代わりに、図７のマイクロフォンメタアレイ（１００）は、各側部に１つの、４つの三角形マイクロフォンユニットを備え、各々のマイクロフォンユニットには４つの変換器が設けられるので、このような解決策の性能は、従来技術の四面体マイクロフォンアレイよりも大幅に高い。
【0069】
図８は、６つの三角形マイクロフォンユニット（１）及び２４の変換器（３）を伴う、平坦なマイクロフォンメタアレイ（１００）を例示する。マイクロフォンユニットのＰＣＢ（２）における側方縁部は、固定手段（９）によって固定される。このような外形は、空間的情報が半空間に囲まれたときに好ましい。この場合、マイクロフォンユニット（１）の数が７つ未満であるので、マイクロフォンメタアレイ（１００）は、図３に例示されるように、１つのみのＡ２Ｂマスターを有するＡ２Ｂネットワーク（２００）に挿入することができる。
【0070】
図９は、合計３２の変換器を伴う８つの三角形マイクロフォンユニット（１）を備えた、三次元マイクロフォンメタアレイ（１００）を例示する。マイクロフォンユニットのＰＣＢ（２）における側方縁部は、正八面体を実現するよう、固定手段（９）によって固定される。
【0071】
このような場合、マイクロフォンユニット（１）の数が７つより多いので、図４で例示するもののような、２つのマスター（７）を伴うＡ２Ｂネットワーク（２００）を使用する必要がある。
【0072】
八面体の頂点に配置された８つの変換器のみを備えた、正八面体のマイクロフォンアレイが公知である。その代わりに、図９のマイクロフォンメタアレイ（１００）は、各側部に１つの、８つの三角形マイクロフォンユニットを備え、各々のマイクロフォンユニットには４つの変換器が設けられるので、このような解決策の性能は、従来技術の八面体マイクロフォンアレイよりも大幅に高い。
【0073】
【0074】
図１０Ａのマイクロフォンメタアレイ（３００）は、合計３２の変換器を伴う８つの三角形マイクロフォンユニット（１）を備える。マイクロフォンユニットのＰＣＢ（２）における側方縁部は、実質的に円筒形状を実現するよう、固定手段（９）によって固定される。このような場合、マイクロフォンユニット（１）の数が７つより多いので、図４で例示するもののような、２つのＡ２Ｂマスター（７）を伴うＡ２Ｂネットワーク（２００）を使用する必要がある。
【0075】
図１０Ｂのマイクロフォンメタアレイ（３００）は、合計６４の変換器を伴う１６の三角形マイクロフォンユニット（１）を備える。このような場合、マイクロフォンユニット（１）の数が１４より多いので、図４で例示するもののような、３つのＡ２Ｂマスター（７）を伴うＡ２Ｂネットワーク（２００）を使用する必要がある。
【0076】
この円筒形マイクロフォンアレイは、空間情報が主に１つの面に位置され、かつ上方から来る音と下方から来る音との関連が少ないとき、特に有用である。
【0077】
図１１は、合計８０の変換器を伴う２０の三角形マイクロフォンユニット（１）を備えた、三次元マイクロフォンメタアレイ（３００）を例示する。
【0078】
マイクロフォンユニットのＰＣＢ（２）における側方縁部は、正二十面体を実現するよう、固定手段（９）によって固定される。
【0079】
このような場合、マイクロフォンユニット（１）の数１４より多いので、図４で例示するもののような、３つのＡ２Ｂマスター（７）を伴うＡ２Ｂネットワーク（２００）を使用する必要がある。
【0080】
図１２は、合計５２の変換器を伴う１３の三角形マイクロフォンユニット（１）を備えた、平坦なマイクロフォンメタアレイ（３００）を例示する。マイクロフォンユニットのＰＣＢ（２）における側方縁部は、固定手段（９）によって固定される。
【0081】
このような場合、マイクロフォンユニット（１）の数は、７～１４の間で構成されるので、図４で例示するもののような、２つのＡ２Ｂマスター（７）を伴うＡ２Ｂネットワーク（２００）を使用する必要がある。
【0082】
このようなマイクロフォンメタアレイ（３００）は、空間的情報が、図８のマイクロフォンメタアレイ（１００）のように半空間に囲まれたときに、使用することができる。しかし明白に、図１２のマイクロフォンメタアレイ（３００）は、図８のマイクロフォンメタアレイ（１００）よりも大幅に高い性能を有する。なぜなら、変換器（３）の数が２倍より多いからである。
【図1】
【図1A】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】