(57)【要約】【課題】方向性音響センサ、及びそれを含む電子装置を提供する。【解決手段】方向性音響センサ１００は、音響が入力される音響入力部１３４と、音響入力部１３４を介して入力された音響が出力される音響出力部１３５と、音響入力部１３４と音響出力部１３５との間に、音響入力部１３４に入力される音響の方向により、選択的に、１以上が反応するように配列された複数の振動体１１０＿ｋと、を含む。【選択図】図１
2019103144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響が入力される音響入力部と、
前記音響入力部を介して入力された音響が出力される音響出力部と、
前記音響入力部と前記音響出力部との間に、前記音響入力部に入力される音響の方向により、選択的に、１以上が反応するように配列された複数の振動体と、を含む方向性音響センサ。
【請求項２】
前記複数の振動体は、同一平面上に配列され、前記音響入力部の中心と鉛直に対向する前記平面上の中心点を取り囲む形態に配列されることを特徴とする請求項１に記載の方向性音響センサ。
【請求項３】
前記複数の振動体は、前記中心点に対して、所定対称性を有するように配列されることを特徴とする請求項２に記載の方向性音響センサ。
【請求項４】
前記複数の振動体は、円形、楕円形または多角形の軌跡に沿って配列されたことを特徴とする請求項３に記載の方向性音響センサ。
【請求項５】
前記音響出力部は、前記複数の振動体全体に対向するように形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方向性音響センサ。
【請求項６】
前記音響出力部は、前記複数の振動体それぞれと対向する複数個でもって具備されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方向性音響センサ。
【請求項７】
前記複数の振動体は、同一共振周波数を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方向性音響センサ。
【請求項８】
前記複数の振動体は、互いに異なる共振周波数を有する複数の振動体を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方向性音響センサ。
【請求項９】
前記複数の振動体は、それぞれが互いに異なる方向性を示す複数のサブグループにグルーピングされ、
前記複数のサブグループそれぞれに、互いに異なる共振周波数を有する複数の振動体が具備されることを特徴とする請求項８に記載の方向性音響センサ。
【請求項１０】
前記複数のサブグループ内の複数の振動体は、共振周波数の大きさ順に配列されることを特徴とする請求項９に記載の方向性音響センサ。
【請求項１１】
前記複数のサブグループのうち隣接するサブグループでの複数の振動体配列は、共振周波数サイズによる順序が互いに逆順であることを特徴とする請求項１０に記載の方向性音響センサ。
【請求項１２】
前記複数の振動体配列の中心点に対して互いに対称に配置される振動体は、同じ共振周波数を有するように、前記複数のサブグループが配列されることを特徴とする請求項９に記載の方向性音響センサ。
【請求項１３】
入力される音響の方向により、選択的に、１以上が反応するように配列された複数の振動体を含む振動体アレイを準備する段階と、
前記振動体アレイにターゲット音響が入力されるとき、前記複数の振動体それぞれの出力を互いに比較し、前記ターゲット音響の音源分布プロファイルを推定する段階と、を含む、音響の方向性探知方法。
【請求項１４】
前記振動体アレイに対して、前記複数の振動体それぞれの出力から、入力される音響の方向を推定することができるマッチンググラフを設定する段階をさらに含み、
前記推定する段階は、
前記ターゲット音響に反応した１以上の振動体の振幅と、前記マッチンググラフとを比較し、前記ターゲット音響の方向性を判断することを特徴とする請求項１３に記載の音響の方向性探知方法。
【請求項１５】
前記マッチンググラフを設定する段階は、
前記振動体アレイに含まれる任意の２つの振動体の振幅差と、入力される音響方向との関係を示す複数のマッチンググラフを設定することを特徴とする請求項１４に記載の音響の方向性探知方法。
【請求項１６】
ユーザが提供する音声信号を受信する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方向性音響センサと、
１以上のアプリケーションモジュールが保存されたメモリと、
前記アプリケーションモジュールを実行するプロセッサと、を含む事物インターネット装置。
【請求項１７】
回転自在であったり移動自在であったりする駆動機器と、
前記方向性音響センサで受信した信号を入力変数にして実行された前記アプリケーションモジュールの実行結果により、定められた方向に、前記駆動機器を回転または移動させる制御モジュールと、をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の事物インターネット装置。
【請求項１８】
前記駆動機器は、
前記アプリケーションモジュールの実行結果を出力する出力装置であることを特徴とする請求項１７に記載の事物インターネット装置。
【請求項１９】
前記方向性音響センサで受信した信号が有効な入力信号であるか否かということを、方向性と連繋して学習する学習モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の事物インターネット装置。
【請求項２０】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方向性音響センサと、
前記方向性音響センサで受信した信号をその方向性によって有効な信号であるか否かということを判断し、有効な信号である場合、それを自動車制御モジュールに伝達する有効信号抽出モジュールと、を含む自動車音声インターフェース装置。
【請求項２１】
前記有効信号抽出モジュールは、
運転手の方向以外の方向性を有する音響信号をノイズとして除去し、前記自動車制御モジュールに伝達することを特徴とする請求項２０に記載の自動車音声インターフェース装置。
【請求項２２】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方向性音響センサと、
前記方向性音響センサでセンシングした信号を分析し、前記方向性音響センサに入射された音響の方向性を判断するプロセッサと、
前記プロセッサの信号処理のためのプログラム、及び前記プロセッサの実行結果が保存されるメモリと、を含む空間録音装置。
【請求項２３】
多チャネルスピーカをさらに含み、
前記プロセッサは、前記メモリに保存されたオーディオ信号が方向性に合わせて再生されるように、前記多チャネルスピーカを制御することを特徴とする請求項２２に記載の空間録音装置。
【請求項２４】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方向性音響センサと、
全方向撮影モジュールと、
前記方向性音響センサでセンシングする方向性音響信号と、前記全方向撮影モジュールで撮影する全方向映像信号とが整合するように、前記方向性音響センサと全方向撮影モジュールとを制御するプロセッサと、
前記方向性音響信号及び前記全方向映像信号を保存するメモリと、を含む全方向カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音方向を探知する方向性音響センサ、方向性探知方法、及びそれを含む電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生活家電製品、映像ディスプレイ装置、仮想現実装置、拡張現実装置、人工知能スピーカなどに装着され、音が来る方向を探知して音声を認識することができるセンサの活用性が増大している。
【０００３】
音方向を探知するセンサは、一般的に、複数のマイクロフォン（microphone）に達する音の時間差を利用し、音が来る方向を計算する。複数のマイクロフォンを使用する場合、時間差を感知するためには、複数のマイクロフォン間の距離が十分に離れていなければならない。従って、システム全体の体積が広くて設置が複雑である。また、複数のマイクロフォン間の位相差を常時計算しなければならないという不都合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、音方向を探知する方向性音響センサを提供することである。
【０００５】
本発明が解決しようとする他の課題は、方向性音響センサが具備され、センシングされた音響の方向性情報を多様に活用することができる電子装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一類型によれば、音響が入力される音響入力部（inlet）と、前記音響入力部を介して入力された音響が出力される音響出力部（outlet）と、前記音響入力部と前記音響出力部との間に、前記音響入力部に入力される音響の方向により、選択的に、１以上が反応するように配列された複数の振動体と、を含む方向性音響センサが提供される。
【０００７】
前記複数の振動体は、同一平面上に配列され、前記音響入力部の中心と鉛直に対向する前記平面上の中心点を取り囲む形態にも配列される。
【０００８】
前記複数の振動体は、前記中心点に対して、所定対称性を有するようにも配列される。
【０００９】
前記複数の振動体は、円形、楕円形または多角形の軌跡に沿っても配列される。
【００１０】
前記音響出力部は、前記複数の振動体全体に対向するようにも形成される。
【００１１】
前記音響出力部は、前記複数の振動体それぞれと対向する複数個でもっても具備される。
【００１２】
前記複数の振動体は、同一共振周波数を有することができる。
【００１３】
前記複数の振動体は、互いに異なる共振周波数を有する複数の振動体を含んでもよい。
【００１４】
前記複数の振動体は、それぞれが互いに異なる方向性を示す複数のサブグループにグルーピングされ、前記複数のサブグループそれぞれに、互いに異なる共振周波数を有する複数の振動体が具備されもする。
【００１５】
前記複数のサブグループ内の複数の振動体は、共振周波数の大きさ順にも配列される。
【００１６】
前記複数のサブグループのうち隣接するサブグループでの複数の振動体配列は、共振周波数サイズによる順序が互いに逆順でもある。
【００１７】
前記複数の振動体配列の中心点に対して互いに対称に配置される振動体は、同じ共振周波数を有するように、前記複数のサブグループが配列されもする。
【００１８】
一類型による、音響の方向性探知方法は、入力される音響の方向により、選択的に、１以上が反応するように配列された複数の振動体を含む振動体アレイを準備する段階と、前記振動体アレイにターゲット音響が入力されるとき、前記複数の振動体それぞれの出力を互いに比較し、前記ターゲット音響の音源分布プロファイルを推定する段階と、を含む。
【００１９】
前記方法は、前記振動体アレイに対して、前記複数の振動体それぞれの出力から、入力される音響の方向を推定することができるマッチンググラフを設定する段階をさらに含み、前記推定する段階は、前記ターゲット音響に反応した１以上の振動体の振幅と、前記マッチンググラフとを比較し、前記ターゲット音響の方向性を判断することができる。
【００２０】
前記マッチンググラフを設定する段階は、前記振動体アレイに含まれる任意の２つの振動体の振幅差と、入力される音響方向との関係を示す複数のマッチンググラフを設定することができる。
【００２１】
一類型による、事物インターネット装置は、ユーザが提供する音声信号を受信する、前述のいずれか１つの方向性音響センサと、１以上のアプリケーションモジュールが保存されたメモリと、前記アプリケーションモジュールを実行するプロセッサと、を含む。
【００２２】
前記事物インターネット装置は、回転自在であったり移動自在であったりする駆動機器と、前記方向性音響センサで受信した信号を入力変数にして実行された前記アプリケーションモジュールの実行結果によって定められた方向に、前記駆動機器を回転または移動させる制御モジュールをさらに含んでもよい。
【００２３】
前記駆動機器は、前記アプリケーションモジュールの実行結果を出力する出力装置でもある。
【００２４】
前記事物インターネット装置は、前記方向性音響センサで受信した信号が有効な入力信号であるか否かということを、方向性と連繋して学習する学習モジュールをさらに含んでもよい。
【００２５】
一類型による自動車音声インターフェース装置は、方向性音響センサ、及び前記方向性音響センサで受信した信号をその方向性によって有効な信号であるか否かということを判断し、有効な信号である場合、それを自動車制御モジュールに伝達する有効信号抽出モジュールを含む。
【００２６】
前記有効信号抽出モジュールは、運転手の方向以外の方向性を有する音響信号をノイズとして除去し、前記自動車制御モジュールに伝達することができる。
【００２７】
一類型による方向性録音素子は、方向性音響センサと、前記方向性音響センサでセンシングした信号を分析し、前記方向性音響センサに入射された音響の方向性を判断するプロセッサと、前記プロセッサの信号処理のためのプログラム、及び前記プロセッサの実行結果が保存されるメモリと、を含む。
【００２８】
前記空間録音装置は、多チャネルスピーカをさらに含み、前記プロセッサは、前記メモリに保存されたオーディオ信号が方向性に合わせて再生されるように、前記多チャネルスピーカを制御することができる。
【００２９】
一類型による全方向カメラは、方向性音響センサ、全方向（omnidirectional）撮影モジュール；前記方向性音響センサでセンシングした方向性音響信号と、前記全方向撮影モジュールで撮影した全方向映像信号とが整合するように、前記方向性音響センサと全方向撮影モジュールとを制御するプロセッサ；及び前記方向性音響信号及び前記全方向映像信号を保存するメモリ；を含む。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の方向性音響センサは、互いに異なる方向に対して反応する複数の振動体を具備する小型化された１つのセンサ構造を有し、入射する音響の方向性を高い分解能で知ることができる。
【００３１】
本発明による方向性音響センサは、共振周波数が異なる複数の振動体を具備することができ、その場合、方向性に対する分解能と、周波数帯域幅とを環境によって適切に設定して活用することができる。
【００３２】
本発明による方向性音響センサは、センシングされた方向性音響を活用することができる多様な電子装置にも採用される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一実施形態による方向性音響センサの概略的な構成を示す平面図である。
【図２】図１の方向性音響センサに係わるＡ−Ａ’断面図である。
【図３Ａ】一断面で、図１の方向性音響センサに具備された振動体１つの構造を詳細に示した断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａとは異なる断面で、図１の方向性音響センサに具備された振動体１つの構造を詳細に示した断面図である。
【図４】図１の方向性音響センサに具備された複数の振動体のうち一部を例示し、それぞれの指向性利得曲線を示した図面である。
【図５】複数方向に位置した音源に対して、図１の方向性音響センサでセンシングした音源分布プロファイルを例示的に示した図面である。
【図６】図１の方向性音響センサに具備された２つの振動体を例示し、それぞれの指向性利得曲線を極座標で示した図面である。
【図７】図６の指向性利得曲線を直交座標で示した図面である。
【図８】図７の指向性利得曲線から設定された、入力された音響方向を推定するマッチンググラフを示す図面である。
【図９】一実施形態による音響の方向性探知方法を概略的に説明するフローチャートである。
【図１０】他の実施形態による方向性音響センサの概略的な構造を示す平面図である。
【図１１】図１０の方向性音響センサに係わるＡ−Ａ’断面図である。
【図１２】一実施形態による方向性音響センサと、比較例による方向性音響センサとの性能比較のための実験セットアップを示す図面である。
【図１３】音源の方向変化により、比較例１の２つのマイクロフォンでの出力グラフを示す図面である。
【図１４】音源の方向変化により、比較例２の２つのマイクロフォンでの出力グラフを示す図面である。
【図１５】音源の方向変化により、一実施形態による方向性音響センサに具備された２つの振動体での出力グラフを示す図面である。
【図１６】一実施形態による方向性音響センサが、全方向からの音響を推定することができることを実験するための実験セットアップを示す図面である。
【図１７】音源の方向変化により、一実施形態による方向性音響センサに具備された４つの振動体による出力を示したグラフである。
【図１８】一実施形態による方向性音響センサに具備された複数の振動体の出力から推定された音源方向と、実際音源方向とを比較して示したグラフである。
【図１９】一実施形態による方向性音響センサと、比較例による方向性音響センサとの性能比較のための他の実験セットアップを示す図面である。
【図２０】一実施形態による方向性音響センサと、比較例による方向性音響センサとにおいてセンシングした音響信号を、音源からの音響信号と比較して示している図面である。
【図２１】さらに他の実施形態による方向性音響センサの概略的な構造を示す平面図である。
【図２２】さらに他の実施形態による方向性音響センサの概略的な構造を示す平面図である。
【図２３】さらに他の実施形態による方向性音響センサの概略的な構造を示す平面図である。
【図２４】一実施形態による事物インターネット（internet of things）装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２５】図２４の事物インターネット装置が日常生活に適用される動作を例示的に示す図面である。
【図２６】一実施形態による自動車音声インターフェース装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２７】一実施形態による自動車音声インターフェース装置が自動車に適用された動作を例示的に示す図面である。
【図２８】一実施形態による空間録音（spatial recording）装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２９】一実施形態による全方向カメラの概略的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付された図面を参照し、一実施形態について詳細に説明する。説明される実施形態は、ただ例示的なものに過ぎず、そのような実施形態から多様な変形が可能である。以下の図面において、同一参照符号は、同一構成要素を指し、図面上において、各構成要素の大きさは、説明の明瞭さと便宜さとのために誇張されてもいる。
【００３５】
以下、「上部」または「上」と記載されたところは、接触して真上にあるものだけではなく、非接触で上にあるものも含んでもよい。
【００３６】
第１、第２のような用語は、多様な構成要素についての説明に使用されるが、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけに使用される。そのような用語は、構成要素の物質または構造が異なるということを限定するものではない。
【００３７】
単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特別に反対となり記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。
【００３８】
また、明細書に記載された「…部」、「モジュール」のような用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、それは、ハードウェアまたはソフトウェアによって具現されるか、あるいはハードウェアとソフトウェアとの結合によっても具現される。
【００３９】
「前記」の用語、及びそれと類似した指示用語の使用は、単数及び複数のいずれにも該当するものでもある。
【００４０】
方法を構成する段階は、説明された順に行わなければならないという明白な言及がなければ、適切な順序でも行われる。また、全ての例示的な用語（例えば、など）の使用は、単に技術的思想について、詳細に説明するためのものであり、特許請求の範囲によって限定されない以上、そのような用語によって権利範囲が限定されるものではない。
【００４１】
また、図中の丸数字については、明細書中「丸（数字）」と記載する。
【００４２】
図１は、一実施形態による方向性音響センサの概略的な構成を示す平面図であり、図２は、図１の方向性音響センサに係わるＡ−Ａ’断面図である。図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ異なる断面であり、図１の方向性音響センサに具備された振動体１つの構造を詳細に示した断面図である。  図１及び図２を参照すれば、一実施形態による方向性音響センサ１００は、音響が入力される音響入力部（inlet）１３４、音響入力部１３４を介して入力された音響が出力される音響出力部（outlet）１３５、音響入力部１３４と音響出力部１３５との間に配列された複数の振動体１１０＿ｋを含む。ここで、複数の振動体１１０＿ｋの個数をＮとするとき、ｋは、１からＮまでの整数である。
【００４３】
振動体１１０＿ｋの個数Ｎにより、方向性音響センサ１００の物理的な角度分解能が決定されもする。物理的分解能は、３６０゜／Ｎによっても表現される。一実施形態による方向性音響センサ１００は、複数の振動体１１０＿ｋそれぞれの出力サイズを比較し、入射する音響の方向を探知することができ、相互比較する振動体１１０＿ｋの個数が多くなるほど、さらに高い各分解能の獲得が可能である。
【００４４】
複数の振動体１１０＿ｋは、音響入力部１３４に入力される音響の方向により、選択的に、１以上が反応するように配列される。複数の振動体１１０＿ｋは、音響入力部１３４周囲を取り囲む形態にも配列される。複数の振動体１１０＿ｋは、互いに重なることなしに平面的に配列され、音響入力部１３４に対して、複数の振動体１１０＿ｋ全体が露出されるようにも配列される。複数の振動体１１０＿ｋは、図示されているように、同一平面上に配列され、また、音響入力部１３４の中心と鉛直に対向する前記平面上の中心点Ｃを取り囲む形態にも配列される。図面においては、複数の振動体１１０＿ｋが中心点Ｃを円形に取り囲むように図示されているが、それは、例示的なものである。複数の振動体１１０＿ｋ配列は、それに限定されるものではなく、中心点Ｃに対して、所定対称性を有する多様な形態にも配列される。例えば、複数の振動体１１０＿ｋは、多角形や楕円形の軌跡をなす形態にも配列される。
【００４５】
音響出力部１３５は、複数の振動体１１０＿ｋ個数と同じ複数個でもって具備され、複数の振動体１１０＿ｋそれぞれと対向するようにも配置される。
【００４６】
音響入力部１３４、音響出力部１３５の大きさや形状は、特別に制限されるものではなく、複数の振動体１１０＿ｋを同一程度に露出させることができる任意の大きさと形状とを有することができる。
【００４７】
音響入力部１３４と音響出力部１３５との形成のために、音響入力部１３４と音響出力部１３５との形状に対応する開口が形成されたケース１３０が使用される。
【００４８】
ケース１３０は、音響を遮断することができる、多様な材質からなり、例えば、アルミニウムのような材質が使用される。音響入力部１３４、音響出力部１３５は、図示された形状に限定されるものではない。
【００４９】
ケース１３０内部に、複数の振動体１１０＿ｋを支持し、複数の振動体１１０＿ｋが音響に反応して振動する空間を提供する支持部１２０が配置されてもよい。支持部１２０は、図１に図示されているように、基板に、貫通ホールＴＨを形成してなる。複数の振動体１１０＿ｋは、支持部１２０に一端が支持され、貫通ホールＴＨと対向するようにも配置される。貫通ホールＴＨは、振動体１１０＿ｋが、外力によって振動する空間を提供し、それを満足する限り、形状や大きさは、特別に限定されるものではない。支持部１２０は、シリコン基板など多様な材質からも形成される。
【００５０】
図３Ａ及び図３Ｂに図示されているように、振動体１１０＿ｋは、支持部１２０に固定される固定部１０と、信号に反応して稼動される稼動部３０と、稼動部３０の動きをセンシングする感知部２０と、を含む。振動体１１０＿ｋは、また、稼動部３０に所定の質量（ｍ）を提供するための質量体４０をさらに含んでもよい。
【００５１】
稼動部３０は、弾性フィルムからなる。弾性フィルムは、長さＬ、幅Ｗを有することができ、質量体４０の質量（ｍ）と共に、振動体１１０＿ｋの共振特性を決める要素になる。該弾性フィルムとしては、シリコン、金属、ポリマーなどの材質が使用されてもよい。
【００５２】
感知部２０は、稼動部３０の動きをセンシングするセンサ層を含んでもよい。感知部２０は、例えば、圧電素子を含み、その場合、電極層、圧電物質層、電極層が積層された構造を有することができる。該圧電物質としては、ＺｎＯ、ＳｎＯ、ＰＺＴ、ＺｎＳｎＯ３、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ（フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン）（Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））、ＡｌＮまたはＰＭＮ−ＰＴなどが使用されてもよい。該電極層としては、金属物質以外に、多様な伝導性材質が使用されてもよい。
【００５３】
振動体１１０＿ｋの幅、厚みなどの具体的な数値は、振動体１１０＿ｋに対して所望する共振周波数を考慮して決定することができる。例えば、およそ数μｍから数百までの幅、数μｍ以下の厚み、及びおよそ数ｍｍ以下の長さを有することがでるが、それらに限定されるものではない。そのような微細サイズの振動体１１０＿ｋは、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical system）工程によっても作製される。
【００５４】
振動体１１０＿ｋは、外部信号に反応し、Ｚ方向に沿って上下に振動し、変位ｚに比例する出力を示す。変位ｚは、次の［数１］に示した運動方程式による。
【００５５】
【数１】
2019103144.tif 000003
【００５６】
ここで、ｃは、ダンピング係数（damping coefficient）であり、ｋは、弾性係数であり、Ｆ０ｃｏｓωｔは、外力（driving force）であり、振動体１１０＿ｋに入射される信号による作用を示す。ｋ値は、稼動部３０の物性と形状とによって決定される。
【００５７】
振動体１１０＿ｋは、共振周波数ｆ０を中心にし、所定のバンド幅を有する周波数応答特性を示す。
【００５８】
中心周波数ｆ０は、次の［数２］に示した通りである。
【００５９】
【数２】
2019103144.tif 000004
【００６０】
このように、方向性音響センサ１００に具備された振動体１１０＿ｋは、設計された中心周波数を中心にする所定帯域の周波数を感知することができる。従って、該中心周波数設計において、与えられた環境で活用性が高い周波数帯域を設定し、それに適する形状、物性でもって、振動体１１０＿ｋを具現することができる。
【００６１】
一実施形態による方向性音響センサ１００は、各位置に具備された振動体１１０＿ｋが同じ共振周波数を有するように、同じ長さに設定されている。ただし、それに限定されるものではなく、互いに異なる共振周波数を有するように変形することも可能である。
【００６２】
一実施形態による方向性音響センサ１００は、具備された複数の振動体１１０＿ｋのうち、方向性のある音響が入射される経路に置かれる１以上の振動体１１０＿ｋが、音響に反応しながら振動することになる。例えば、図２に図示されているように、丸（１）の経路で音響が入力されれば、この経路上に置かれた振動体１１０＿１を含み、それと隣接した１以上の振動体が振動することができる。丸（２）の経路で音響が入力されれば、この経路上に置かれた振動体１１０＿９を含み、それと隣接した１以上の振動体が振動することができる。そのように、入射された音響の方向により、選択的に反応した振動体１１０＿ｋの位置及び出力から、入射された音響の方向を知ることができる。
【００６３】
図４は、図１の方向性音響センサに具備された複数の振動体のうち一部を例示し、それぞれの指向性利得曲線を示した図面である。
【００６４】
図４を参照すれば、複数の振動体Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれは、音響入力部１３４を中心にする円の半径方向の指向角を有する音響センサになる。各音響センサの指向性利得曲線は、８字（figure of eight）形になる。そのような指向性利得曲線により、方向性音響センサ１００は、全方向から入力される信号に対して、選択的に反応した振動体１１０＿ｋの出力が重畳（superposition）されて形成された出力を有することになる。
【００６５】
一方、各振動体１１０＿ｋは、その配置位置によって好む角度があり、それを主要方向（principal direction）にし、出力形成において、主要方向の音響に対しては、大きく、それ以外の方向の音響に対しては、小さく寄与する。従って、任意方向に入射された全ての音響に対して、複数の振動体１１０＿ｋそれぞれの出力サイズを単純に比較することにより、入射された音響の方向を推定することができ、周辺に存在する複数の音源についても、同時にマッピングすることが可能である。そのように、方向性音響センサ１００は、周辺全方向の音源分布を推定することができる。
【００６６】
図５は、複数方向に位置した音源について、図１の方向性音響センサでセンシングした音源分布プロファイルを例示的に示した図面である。
【００６７】
３方向に位置した音源１，２，３に対して、それに向かう方向を主要方向にする振動体の出力が最も大きく寄与する形態として、音源分布プロファイルが推定される。
【００６８】
以下、図６ないし図８を参照し、方向性音響センサ１００に具備された複数振動体の出力から、音響方向を知ることができる例示的な方法について説明する。
【００６９】
図６は、図１の方向性音響センサに具備された２つの振動体を例示し、それぞれの指向性利得曲線を極座標で示した図面であり、図７は、図６の指向性利得曲線を直交座標で示した図面であり、図８は、図７の指向性利得曲線から計算された、入力された音響方向を推定するマッチンググラフを示す。
【００７０】
実線で図示された、振動体Ａに係わる指向性利得曲線について述べれば、振動体Ａは、＋４５゜方向の音響については、最大の出力を示し、−４５゜方向の音響については、最小出力を示す。
【００７１】
点線で図示された、振動体Ｂに係わる指向性利得曲線について述べれば、振動体Ｂは、−４５゜方向の音響については、最大の出力を示し、４５゜方向の音響については、最小出力を示す。
【００７２】
図７を参照すれば、振動体Ａの出力と、振動体Ｂの出力とが同じである場合、音響の方向が０゜である場合である。振動体Ａの出力が振動体Ｂの出力より大きい場合は、音響の方向が０゜より大きい場合であり、振動体Ａの出力が振動体Ｂの出力より小さい場合は、音響の方向が０゜より小さい場合である。振動体Ａの出力が振動体Ｂの出力より小さい場合の出力差は、負の符号で、振動体Ａの出力が振動体Ｂの出力より大きい場合の出力差は、正の符号で表示しており、それぞれ負の角度、正の角度に該当することを示している。
【００７３】
丸（１）の方向に入射される音響に対して、振動体Ｂの出力Ｖ３が、振動体Ａの出力Ｖ２より高く示される。丸（１）の方向を角度αとするとき、負の符号で示した、２つの振動体Ａ，Ｂの出力差−ａと角度αは、一対一にマッチングされる関係になる。
【００７４】
丸（２）の方向に入射される音響に対して、振動体Ａの出力Ｖ４が振動体Ｂの出力Ｖ１より高く示される。丸（２）の方向を角度βとするとき、正の符号で示した２つの振動体Ａ，Ｂの出力差（＋ｂ）と角度βは、一対一にマッチングされる関係になる。
【００７５】
そのように、振動体Ａと振動体Ｂとの位置間の任意方向に入射する音響に対して、（振動体Ａの出力−振動体Ｂの出力）を示す値は、−４５゜から４５゜までの角度と一対一にマッチングされる。
【００７６】
図８は、そのようなマッチンググラフであり、縦軸は、［振動体Ａの出力−振動体Ｂの出力］を示す。マッチンググラフが設定されれば、振動体Ａと振動体Ｂとの間の任意方向に入射する音響に対して、［振動体Ａの出力−振動体Ｂの出力］を計算することにより、入射された音響の方向を知ることができる。
【００７７】
該マッチンググラフは、任意位置の２つの振動体間の出力差と、入射された音響の方向との関係として、複数個に設定することができ、それらを活用し、任意方向に入射する音響の多様な方向性を知ることができる。
【００７８】
図９は、一実施形態による音響の方向性探知方法について、概略的に説明するフローチャートである。
【００７９】
まず、入力される音響の方向により、選択的に、１以上が反応するように配列された複数の振動体を含む振動体アレイを準備する（Ｓ１６０）。
【００８０】
そのような振動体アレイとして、図１で説明したような構成が使用されてもよい。ただし、それに限定されるものではなく、入力音響方向に依存し、複数の振動体中の１以上が反応するように、複数の振動体が配列される多様な構成が使用されてもよい。また、図１０以下で説明する、多様な実施形態による方向性音響センサが使用されるということは言うまでもない。
【００８１】
次に、準備された振動体アレイに対して、複数の振動体それぞれの出力から、入力される音響の方向を推定することができるマッチンググラフを設定する（Ｓ１７０）。
【００８２】
該マッチンググラフの設定のために、図６ないし図８で説明した方法が使用されてもよい。また、該振動体アレイに含まれる任意の２つの振動体の振幅差と、入力される音響方向との関係を示す複数のマッチンググラフを設定することができる。
【００８３】
該マッチンググラフが設定され、振動体アレイに方向性判断対象であるターゲット音響が入力されれば、入力されたターゲット音響に反応した１以上の振動体の振幅と、マッチンググラフとを比較し、ターゲット音響の方向性を判断することができる（Ｓ１８０）。
【００８４】
図１０は、他の実施形態による方向性音響センサの概略的な構造を示す平面図であり、図１１は、図１０の方向性音響センサに係わるＡ−Ａ’断面図である。
【００８５】
方向性音響センサ１０１は、音響が入力される音響入力部１３４、音響入力部１３４を介して入力された音響が出力される音響出力部１３７、音響入力部１３４と音響出力部１３７との間に配列された複数の振動体１１０＿ｋを含む。ここで、複数の振動体１１０＿ｋの個数をＮとするとき、ｋは、１からＮまでの整数である。
【００８６】
本実施形態による方向性音響センサ１０１は、音響出力部１３７の形状において、図１の方向性音響センサ１００と違いがあり、残り構成は、実質的に同一である。
【００８７】
音響出力部１３７は、複数の振動体１１０＿ｋに対して個別的に具備されるものではなく、１つの音響出力部１３７が、複数の振動体１１０＿ｋに対して共有される形態である。音響出力部１３７は、複数の振動体１１０＿ｋ全体に対向する形態であり、図示された大きさは、例示的なものであり、音響出力部１３７の大きさは、それより小さくもある。
【００８８】
音響入力部１３４と音響出力部１３７との形成のために、音響入力部１３４と音響出力部１３７との形状に対応する開口が形成されたケース１３１が使用されてもよい。
【００８９】
音響出力部１３７の大きさは、特定されない。例えば、複数の振動体１１０＿ｋに対し、音響入力部１３４対面側の空間がいずれも開かれた形態にもなる。そのように開かれた空間が音響出力部１３７として機能することができる。
【００９０】
以下、図１２ないし図２０を参照し、一実施形態による方向性音響センサの性能について説明する。
【００９１】
図１２は、一実施形態による方向性音響センサと、比較例による方向性音響センサとの性能比較のための実験セットアップを示す図面である。
【００９２】
比較例１の方向性音響センサは、３０ｍｍ間隔で離隔配置された２つのマイクロフォン７０からなり、比較例２の方向性音響センサは、１５０ｍｍ間隔で離隔配置された２つのマイクロフォン７０からなる。
【００９３】
一実施形態による方向性音響センサは、図１０で説明したような方向性音響センサ１０１であり、全体サイズは、約１０ｍｍほどである。
【００９４】
方向性音源として、動くスピーカ（moving speaker）を使用し、スピーカの角度により、各方向性音響センサで受信した出力を調べた。
【００９５】
図１３は、音源の方向変化により、比較例１の２つのマイクロフォンでの出力グラフを示し、図１４は、音源の方向変化により、比較例２の２つのマイクロフォンでの出力グラフを示し、図１５は、音源の方向変化により、実施形態による方向性音響センサに具備された２つの振動体での出力グラフを示す。
【００９６】
離隔配置された２つのマイクロフォンを使用する比較例による方向性音響センサは、各マイクロフォンに達する音の時間差を利用し、音が来る方向を計算する方式を使用する。その場合、２つのマイクロフォン間の距離が遠いほど、時間差を感知することが容易であり、方向性センシング感度が良好になる。
【００９７】
図１３及び図１４のグラフに表示したｄ１、ｄ２は、実施形態１，２による方向性音響センサに具備された２つのマイクロフォンの最大・最小出力差を示す。図１５のグラフに表示したｄ３は、一実施形態による方向性音響センサに具備された２つの振動体の最大・最小出力差を示す。
【００９８】
２つのマイクロフォン間の距離がさらに遠い比較例２の場合、大きいコントラストを示し、方向性センシング感度が高いということが分かる。一実施形態による方向性音響センサの場合、比較例２の場合より大きいコントラストを示している。そのような結果は、一実施形態による方向性音響センサの全体サイズが約１０ｍｍほど、比較例２の全体サイズに比べて小さくありながらも、高いセンシング感度を示すことができるということを示す。
【００９９】
図１６は、一実施形態による方向性音響センサが、全方向からの音響を推定することができるということを実験するための実験セットアップを示す図面である。
【０１００】
一実施形態による方向性音響センサ１０２は、６４個の振動体を含み、６４個のチャネルを形成した場合として例示されている。方向性音源として、動くスピーカ（moving speaker）を、方向性音響センサ１０２の周囲３６０゜回転させ、６４個のチャネルのうち４つのチャネルｃｈ０９，ｃｈ２４，ｃｈ４１，ｃｈ５６を選択して、出力を調べた。
【０１０１】
図１７は、音源の方向変化により、一実施形態による方向性音響センサに具備された４つのチャネル振動体による出力を示したグラフである。
【０１０２】
選択された４つのチャネルを形成する振動体は、概して、音響の入射角が、当該振動体の主要方向（principal axis）に該当するとき、最大出力を形成しているということが分かる。それにより、４つの振動体を利用する場合にも、全方向音響の方位推定が可能であると分析される。
【０１０３】
図１８は、一実施形態による方向性音響センサに具備された複数の振動体の出力から推定された音源方向と、実際音源方向とを比較して示したグラフである。
【０１０４】
グラフにおいて、チャネル別に表示したマークは、縦軸は、測定値（measured value）であり、６４個のチャネルのうち最大出力を示すチャネルに該当する振動体の主要方向を示し、横軸は、実際値（actual value）であり、音響が入射された方向を示す。
【０１０５】
実線表示は、測定値と実際値とを一致させた直線であり、チャネル別マークは、該直線とほぼ一致している。それにより、６４チャネルで具現した実施形態による方向性音響センサが、全方位から入射される音響の方向をほぼ正確に推定することができるということが分かる。
【０１０６】
図１９は、一実施形態による方向性音響センサと、比較例による方向性音響センサとの性能比較のための他の実験セットアップを示す図面であり、図２０は、一実施形態による方向性音響センサと、比較例による方向性音響センサとにおいてセンシングした音響信号を、音源からの音響信号と比較して示している。
【０１０７】
比較例１の方向性音響センサは、３０ｍｍ間隔で離隔配置された２つのマイクロフォン７０からなり、比較例２の方向性音響センサは、１５０ｍｍ間隔で離隔配置された２つのマイクロフォン７０からなる。
【０１０８】
一実施形態による方向性音響センサ１０１は、図１０で説明したような方向性音響センサ１０１であり、全体サイズは、約１０ｍｍほどである。
【０１０９】
互いに異なる方向から異なる種類の音源が入力される場合に係わる実験として、左側のスピーカは音楽（left：music）を、右側のスピーカは、演説（right：speech）を出力している。
【０１１０】
そのように、異種の音響が異なる方向から方向性音響センサに入射されるとき、各方向性音響センサで受信した出力を調べた。
【０１１１】
図２０を参照すれば、比較例１，２による方向性音響センサにおいては、２つの方向での音響が混ざり、互いに異なる音源の方向を区別し難いほどである。
【０１１２】
一方、一実施形態（実施例）による方向性音響センサにおいては、互いに異なる方位に位置する２つの振動体Ａ，Ｂにおいて、互いに異なる種類の音源に該当する出力結果を示している。それにより、一実施形態による方向性音響センサが異なる方向から異種の音響が入射される場合、それを分離して録音する素子として活用されるということが分かる。
【０１１３】
図２１は、さらに他の実施形態による方向性音響センサの概略的な構造を示す平面図である。
【０１１４】
方向性音響センサ１０３は、複数のサブグループＳＧ＿１，ＳＧ＿２，ＳＧ＿３，ＳＧ＿４を含む。複数のサブグループＳＧ＿１，ＳＧ＿２，ＳＧ＿３，ＳＧ＿４は、それぞれ互いに異なる方向性を代表することができるように、方位が隣接した振動体を、所定個数にまとめても形成される。例えば、第１サブグループＳＧ＿１ないし第４サブグループＳＧ＿４は、互いに９０゜ずつ違いがある方向を代表することができる。
【０１１５】
本実施形態の方向性音響センサ１０３は、共振周波数が互いに異なる振動体１１０＿１＿ｋ，１１０＿２＿ｋ，１１０＿３＿ｋ，１１０＿４＿ｋを含む点で、前述の実施形態と違いがある。例えば、図１６に例示されているように、６４個の振動体が、いずれも１つの共振周波数を有するようにする代わりに、一定範囲の周波数を有するように長さに変化を与えたサブグループ（subgroup）に構成し、１つのグループ内の振動体の信号を統合して活用することができる構造である。図示されているように、４個のサブグループを有する素子でもって具現し、６４方位ではなく、物理的４方位を有する代わりに、各グループ内での周波数帯域は、単一共振帯域ではなく、可聴帯域全体に広げることができる。
【０１１６】
以下、差異を中心に説明する。
【０１１７】
第１サブグループＳＧ＿１は、中心角９０゜範囲の円周に沿って配列された複数の振動体１１０＿１＿ｋを含み、第２サブグループＳＧ＿２は、次の中心角９０゜範囲の円周に沿って配列された複数の振動体１１０＿２＿ｋを含み、第３サブグループＳＧ＿３は、その次の中心角９０゜範囲の円周に沿って配列された複数の振動体１１０＿３＿ｋを含み、第４サブグループＳＧ＿４は、その次の中心角９０゜範囲の円周に沿って配列された複数の振動体１１０＿４＿ｋを含む。
【０１１８】
第ｉサブグループＳＧ＿ｉ（ｉは、１から４までの整数）に含まれる振動体１１０＿ｉ＿ｋ（ｋは、１からＮまでの整数）は、所定周波数範囲Δｆの音響を感知するように、それぞれの共振周波数が設定される。隣接した振動体１１０＿ｉ＿ｋの共振周波数間隔は、サブグループＳＧ＿ｉに含まれた振動体１１０＿ｉ＿ｋの個数Ｎ及び周波数範囲Δｆを考慮して決定することができる。
【０１１９】
各サブグループＳＧ＿ｉ内の複数の振動体１１０＿ｉ＿ｋは、共振周波数の大きさ順にも配列される。また、大きさ順に配列される方向は、複数のサブグループＳＧ＿ｉ内において、いずれも同じでもある。例えば、図示されているように、それぞれのサブグループＳＧ＿ｉ内において、時計回り方向に沿って、振動体１１０＿ｉ＿ｋの長さがだんだんと長くなる順序で、振動体１１０＿ｉ＿ｋが配列されもする。ただし、それに限定されるものではなく、反時計回り方向に、振動体１１０＿ｉ＿ｋの長さがだんだんと長くなる順序にも配列され、または、一部サブグループＳＧ＿ｉにおいては、時計回り方向、他のサブグループＳＧ＿ｊ（ｊ≠ｉ）においては、反時計回り方向にも配列されることも可能である。
【０１２０】
前述のように、図１６、図１７の実験を介して、全方位を４つの方向性に区別するように配置された４つの振動体において、比較的正確な方向感知が可能であるということを確認し、それを考慮するとき、本実施形態の方向性音響センサ１０３は、入射する音響の方向を良好に探知することができ、また、共振周波数を多様化させた複数の振動体１１０＿ｉ＿ｋを活用することにより、共振周波数がいずれも同じである振動体１１０＿ｋを含む場合の方向性音響センサ１００，１０１，１０２より広帯域の信号を探知することができるということが分かる。
【０１２１】
図２２は、さらに他の実施形態による方向性音響センサの概略的な構造を示す平面図である。
【０１２２】
方向性音響センサ１０４は、８個のグループにグルーピングされた点において、図２１の方向性音響センサ１０３と違いがあり、残り構成は、実質的に同一である。
【０１２３】
方向性音響センサ１０４は、８個のサブグループＳＧ＿ｉ（ｉは、１から８までの整数）がそれぞれ隣接するように、４５゜ずつ差がある方向を代表することができるように設定される。各サブグループＳＧ＿ｉ内には,共振周波数が互いに異なる振動体１１０＿ｉ＿ｊが配列される。
【０１２４】
そのような方向性音響センサ１０４は、図２１の方向性音響センサ１０３に比べ、高い各分解能を有する代わりに、センシングすることができる周波数帯域幅は、狭くなる。そのような点を考慮し、サブグループの個数を、方向性音響センサが活用される環境に適するように設定することができる。
【０１２５】
図２３は、さらに他の実施形態による方向性音響センサの概略的な構造を示す平面図である。
【０１２６】
本実施形態の方向性音響センサ１０５は、隣接するサブグループＳＧ＿ｉ（ｉは、１から８までの整数）での複数の振動体１１０＿ｉ＿ｊ配列は、共振周波数サイズによる順序が互いに逆順である点において、図２２の方向性音響センサ１０４と違いがある。すなわち、一部サブグループ、例えば、サブグループＳＧ＿１，ＳＧ＿３，ＳＧ＿５，ＳＧ＿７においては、時計回り方向に沿って長さが長くなる順序に、振動体１１０＿ｉ＿ｊが配列され、残りサブグループＳＧ＿２，ＳＧ＿４，ＳＧ＿６，ＳＧ＿８においては、反時計回り方向に沿って長さが長くなる順序に、振動体１１０＿ｉ＿ｊが配列されもする。
【０１２７】
共振周波数が互いに異なる振動体を具備する方向性音響センサ１０３，１０４，１０５の説明において、振動体配列に係わるいくつかの例について説明したが、該振動体配列は、それに限定されるものではない。各サブグループにおいて、振動体の配列間隔、例えば、周波数間隔や空間間隔は、同一ではなく、また、例えば、隣接振動体間のカップリングを考慮した多様な配列方式が適用される。
【０１２８】
前述の実施形態による方向性音響センサは、多様な電子装置にも適用される。方向性音響センサは、チップソリューション（chip solution）形態のセンサに具現され、モバイル機器、ＩＴ、家電、自動車などの分野において、音源追跡、ノイズ除去、空間録音（spatial recording）などを遂行することができ、パノラマ撮影、拡張現実（augmented reality）、仮想現実（virtual reality）の分野などにも活用可能である。
【０１２９】
一実施形態の方向性音響センサを活用する電子装置について説明する。
【０１３０】
図２４は、一実施形態による事物インターネット（IoT:internet of things）装置の概略的な構成を示すブロック図であり、図２５は、図２４の事物インターネット装置が日常生活に適用される動作を例示的に示す。
【０１３１】
事物インターネット装置２００は、ユーザが提供する音声信号を受信する方向性音響センサ２１０、方向性音響センサ２１０で受信した信号を入力変数として使用する１以上のアプリケーションモジュール２３２が保存されたメモリ２３０、アプリケーションモジュール２３２を実行するプロセッサ２２０を含む。事物インターネット装置２００は、また、通信部２５０を含んでもよい。
【０１３２】
事物インターネット装置２００は、回転または移動のような駆動が可能な駆動機器２４０をさらに含んでもよい。駆動機器２４０は、方向性音響センサ２１０で受信した信号を入力変数にして実行されたアプリケーションモジュール２３２の実行結果により、一定方向に、回転移動または移動駆動が制御される。回転や移動の方向は、例えば、方向性音響センサ２１０でセンシングした音響の方向に向かうが、あるいはそれを回避する方向でもある。駆動機器２４０は、アプリケーションモジュール２３２の実行結果をユーザに出力することができる出力機能を有するようにも具現される。駆動機器２４０は、例えば、スピーカやディスプレイのような出力装置でもある。
【０１３３】
方向性音響センサ２１０としては、前述の実施形態による方向性音響センサ１００，１０１，１０２，０３，１０４，１０５のうちいずれか一つ、あるいはそれらが変形されたり組み合わされたりする構造が採用される。
【０１３４】
プロセッサ２２０は、事物インターネット装置２００の全般的な動作を制御することができる。方向性音響センサ２１０、駆動機器２４０、通信部２５０の動作を制御することができ、関連制御信号を活用し、メモリ２３０に保存されたプログラムを実行することができる。
【０１３５】
メモリ２３０には、また、制御信号により、駆動機器２４０を所定方向に回転または移動させるようにプログラムされた駆動機器制御モジュール２３４が具備されもする。駆動機器制御モジュール２３４は、方向性音響センサ２１０でセンシングされた信号、及びそれと連繋されたアプリケーション実行結果を反映させ、駆動機器２４０が、方向性音響センサ２１０でセンシングした音響の方向に向かうように、またはそれを回避する方向に、回転または移動されるように、駆動機器２４０を制御することができる。それは、例示的なものであり、方向性音響センサ２１０でセンシングされた信号を反映させたアプリケーション実行結果による駆動機器制御方向は、多様にも変化されるのである。
【０１３６】
メモリ２３０には、また、方向性音響センサ２１０で受信した信号が有効な入力信号であるか否かということを、方向性と連繋させて学習するようにプログラムされた学習モジュール２３６がさらに具備される。学習モジュール２３６は、例えば、方向性音響センサ２１０でセンシングした音響の方向性と、有効信号であるか否かということとを判断した結果を反復して学習データとして生成して累積し、累積された学習データから、統計的な特徴を抽出することにより、特定方向から入力される音響は、有効信号ではないと処理することができる。
【０１３７】
メモリ２３０には、それ以外にも、事物インターネット装置２００の全般的な動作を、プロセッサ２２０で制御するのに必要な多様なプログラム及びデータが保存される。
【０１３８】
メモリ２３０は、フラッシュメモリタイプ（flash memory type）、ハードディスクタイプ（hard disk type）、マルチメディアカードマイクロタイプ（multimedia card micro type）、カードタイプのメモリ（例えば、ＳＤメモリまたはＸＤメモリなど）、ＲＡＭ（random access memory）、ＳＲＡＭ（static random access memory）、ＲＯＭ（read-only memory）、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read-only memory）、ＰＲＯＭ（programmable read-only memory）、磁気メモリ、磁気ディスク、光ディスクのうち少なくとも１つのタイプの記録媒体を含んでもよい。
【０１３９】
通信部２５０は、ブルートゥース（登録商標）（Bluetooth（登録商標））通信、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） low energy）通信、近距離無線通信（near field communication unit）、ＷＬＡＮ（wireless local area network）（Ｗｉ−Ｆｉ（wireless fidelity））通信、ジグビー（Zigbee）通信、赤外線（ＩｒＤＡ：infrared data association）通信、ＷＦＤ（Ｗｉ−Ｆｉ direct）通信、ＵＷＢ（ultra wideband）通信、Ａｎｔ＋通信、ＷＩＦＩ通信方法を利用し、外部機器と通信することができるが、それらに制限されるものではない。
【０１４０】
図２５を参照すれば、事物インターネット装置２００に具備される駆動機器２４０は、回転自在な構成のスピーカとして例示されている。以下の説明は、駆動機器２４０としてスピーカを例示して説明するが、駆動機器２４０は、それに限定されるものではない。事物インターネット装置２００は、入力される音響信号Ｓ１，Ｓ２の方向性を判断し、それに向かう方向にスピーカを回転させることができる。
【０１４１】
事物インターネット装置２００は、入力される音響信号Ｓ１，Ｓ２のうち、有効信号を識別することができる。例えば、ユーザＵからの音響信号Ｓ１、ユーザではない音源ＮＵからの音響信号Ｓ２を区別することができる。そのような区別は、入力された音響の方向性と連繋し、有効信号いかんを学習することでできる。それにより、例えば、ＴＶ（television）のように、固定された特定位置の方向から、有効ではない信号が持続的に入力されることを、学習を介して判断した後、入力された音響信号Ｓ１，Ｓ２のうち、有効信号であるＳ１の方向にスピーカを回転させることができ、さらに、Ｓ１と係わるアプリケーションを実行することができる。
【０１４２】
事物インターネット装置２００は、人工知能スピーカに活用され、それ以外にも、多様な事物に適用され、当該事物が有する固有機能の活用度を高めることができる。
【０１４３】
図２６は、一実施形態による自動車音声インターフェース装置の概略的な構成を示すブロック図であり、図２７は、一実施形態による自動車音声インターフェース装置が、自動車に適用された動作を例示的に示す。
【０１４４】
自動車音声インターフェース装置３００は、方向性音響センサ３１０及び有効信号抽出モジュール３５０を含む。有効信号抽出モジュール３５０は、有効信号抽出のための処理過程に係わるプログラムが保存されたメモリと、それを実行するプロセッサとによっても具現される。
【０１４５】
方向性音響センサ３１０としては、前述の実施形態による方向性音響センサ１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５のうちいずれか一つ、またはそれらが変形されたり組み合わされたりする構造が採用される。
【０１４６】
有効信号抽出モジュール３５０は、方向性音響センサ３１０で受信した信号を、その方向性によって有効な信号であるか否かということを判断し、有効な信号である場合、それを、自動車制御モジュールに伝達することができる。有効信号抽出モジュール３５０は、多様な方向から入力された音響のうち、運転手の方向以外の方向性を有する音響信号をノイズとして除去し、自動車制御モジュールに伝達することができる。
【０１４７】
図２７を参照すれば、自動車４００に具備された方向性音響センサ３１０は、運転手ＤＲからの音響信号Ｓ１と、乗客ＰＡからの音響信号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４とをセンシングする。方向性音響センサ３１０は、受信された音響信号の方向性を区分し、センシングされた結果を、有効信号抽出モジュール３５０に伝達することができる。有効信号抽出モジュール３５０は、運転手ＤＲによる音響信号Ｓ１のみを自動車制御モジュール４２０に伝達することができる。
【０１４８】
図２８は、一実施形態による空間録音装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【０１４９】
空間録音装置５００は、方向性音響センサ５１０、方向性音響センサ５１０でセンシングした信号を分析し、方向性音響センサ５１０に入射された音響の方向性を判断するプロセッサ５２０、プロセッサ５２０の信号処理のためのプログラム、及び前記プロセッサの実行結果が保存されるメモリ５３０を含む。
【０１５０】
方向性音響センサ５１０としては、前述の実施形態による方向性音響センサ１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５のうちいずれか一つ、またはそれらが変形されたり組み合わされたりする構造が採用される。方向性音響センサ５１０は、周辺音響を、方向性と結び付けて録音することができる。方向性音響センサ５１０は、高い分解能で、音響の入力方向を推定することができる。
【０１５１】
空間録音装置５００は、音響の入力方向を推定した結果を活用して、所望音源に集中する録音や、または、所望音源についてのみ選択的に録音することも可能である。
【０１５２】
空間録音装置５００は、録音された音響を方向性に合わせて再生するように、多チャネルスピーカ５５０をさらに含んでもよい。プロセッサ５２０は、メモリ５３０に保存されたオーディオ信号が、方向性に合わせて再生されるように、多チャネルスピーカ５５０を制御することができる。録音された音源を方向性に合わせて再生することにより、録音されたコンテンツの臨場感を増強させ、没頭感、実際感を向上させることができる。
【０１５３】
空間録音装置５００は、拡張現実または仮想現実装置にも活用される。
【０１５４】
図２９は、一実施形態による全方向カメラの概略的な構成を示すブロック図である。
【０１５５】
全方向（omnidirectional）カメラ６００は、全方向に置かれた客体に対するパノラマ撮影が可能なカメラである。全方向カメラ６００は、方向性音響センサ６１０、全方向撮影モジュール６４０、方向性音響センサ６１０でセンシングした方向性音響信号と、全方向撮影モジュール６４０で撮影した全方向映像信号とが整合するように、方向性音響センサ６１０と全方向撮影モジュール６４０とを制御するプロセッサ６２０、及び前記方向性音響信号及び前記全方向映像信号を保存するメモリ６３０を含む。
【０１５６】
全方向撮影モジュール６４０として、一般的なパノラマ撮影モジュールが使用され、例えば、３６０°回転可能な本体内に、光学レンズやイメージセンサなどの構成が具備された形態が採用される。
【０１５７】
方向性音響センサ６１０は、前述の実施形態による方向性音響センサ１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５のうちいずれか一つであるか、あるいはそれらが変形されたり組み合わされたりする構造を有することができ、全方向からの音響をセンシングして方向性を知ることができる。
【０１５８】
プロセッサ６２０の制御により、方向性音響センサ６１０でセンシングされた信号のうち、全方向撮影モジュール６４０での撮影方向に該当する方向の音響が、選択的にメモリ６３０にも保存される。そのように、全方向カメラ６００により、３６０゜パノラマ映像信号と、映像に整合する音響信号とがメモリ６３０に保存されることができる。そのような映像／音響情報は、多チャネルスピーカが具備されたディスプレイ装置によって再生されて臨場感を極大化することができ、また、拡張現実／仮想現実装置にも活用される。
【０１５９】
前述の実施形態による電子装置は、プロセッサ、プログラムデータを保存して実行するメモリ、ディスクドライブのような永久保存部（permanent storage）、外部装置と通信する通信ポート、タッチパネル・キー（key）・ボタンのようなユーザインターフェース装置などを含んでもよい。
【０１６０】
前述の実施形態による電子装置において、ソフトウェアモジュールまたはアルゴリズムによって具現される方法は、前記プロセッサ上で実行可能なコンピュータで読み取り可能なコードまたはプログラム命令でもって、コンピュータで読み取り可能な記録媒体上にも保存される。ここで、コンピュータで読み取り可能な記録媒体として、マグネチック記録媒体（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フロッピーディスク、ハードディスクなど）、及び光学的判読媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（compact disc read only memory）、ＤＶＤ（digital versatile disc））などがある。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式で、コンピュータで読み取り可能なコードが保存されて実行される。該媒体は、コンピュータによって読み取り可能であり、メモリに保存され、プロセッサで実行される。
【０１６１】
前述の方向性音響センサ、及びそれを含む電子装置は、図面に図示された実施形態を参照して説明したが、それらは、例示的なものに過ぎず、当該分野で当業者であるならば、それらから多様な変形、及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するであろう。従って、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮されなければならない。本明細書の範囲は、前述の説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての差異は、含まれているものであると解釈されなければならないいのである。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明の、方向性音響センサ、及びそれを含む電子装置は、例えば、音源探知関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【０１６３】
１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５  方向性音響センサ
１１０＿ｋ，１１０＿ｉ＿ｋ  振動体
１２０  支持部
１３０，１３１  ケース
１３４  音響入力部
１３５，１３６  音響出力部
２００  事物インターネット装置
３００  自動車音声インターフェース装置
５００  空間録音装置
６００  全方向カメラ
ＳＧ＿ｉ  サブグループ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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