(57)【要約】  マイクロホンモジュールは、ハウジングと、音声バスと、音声バスと通信する第１の複数のマイクロホンとを備える。マイクロホンモジュールは更に、第１の複数のマイクロホン及び音声バスと通信するモジュールプロセッサを備える。モジュールプロセッサは、音声バスと通信するアレイプロセッサの存在を検出し、音声バスと通信する第２のマイクロホンモジュールの存在を検出し、第１の複数のマイクロホン及び第２のマイクロホンモジュールの両方からの音声信号をアレイプロセッサに渡すように音声バスを構成するように構成される。【選択図】図１
2020505862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
音声バスと、
前記ハウジングによって支持され、各々が前記音声バスと通信する第１の複数のマイクロホンと、
前記第１の複数のマイクロホン及び前記音声バスと通信するモジュールプロセッサと、
を備えるマイクロホンモジュールであって、
前記モジュールプロセッサは、
前記音声バスと通信するアレイプロセッサの存在を検出し、
前記音声バスと通信する第２のマイクロホンモジュールの存在を検出し、
（ｉ）前記第１の複数のマイクロホン及び（ｉｉ）前記第２のマイクロホンモジュールの両方からの音声信号を前記アレイプロセッサに渡すように前記音声バスを構成する、
ように構成される、ことを特徴とするマイクロホンモジュール。
【請求項２】
前記モジュールプロセッサは、ＦＰＧＡデバイスを備える、請求項１に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項３】
前記第１の複数のマイクロホンは、前記ハウジングの長さに沿って配列され、前記第１の複数のマイクロホンの各々は、前記長さに対してほぼ横方向に位置決めされる、請求項１に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項４】
前記音声バスは、複数の音声チャネルを有する時分割多重化（ＴＤＭ）バスを備える、請求項１に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項５】
前記複数の音声チャネルは、前記第１の複数のマイクロホンからの第１の複数の音声信号を搬送する、請求項４に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項６】
前記複数の音声チャネルは、前記第２の複数のマイクロホンからの第２の複数の音声信号を搬送する、請求項４に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項７】
前記アレイプロセッサ又は前記モジュールプロセッサの何れかは、前記第１の複数の音声信号と前記第２の複数の音声信号とを時間整列する、請求項１に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項８】
前記第２のマイクロホンモジュールは、第２の複数のマイクロホンを備える、請求項１に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項９】
前記アレイプロセッサは、前記第１の複数のマイクロホンから第１の複数の音声信号を受信し、前記第２の複数のマイクロホンから第２の複数の音声信号を受信する、請求項８に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項１０】
前記アレイプロセッサは、前記第１及び第２の複数の音声信号を処理して、少なくとも１つの誘導可能ビームを形成する、請求項９に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項１１】
前記誘導可能ビームは、前記第１の複数のマイクロホン信号のうちの少なくとも１つ及び前記第２の複数のマイクロホン信号のうちの少なくとも１つからの音声信号を含む、請求項１０に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項１２】
前記音声バスを前記アレイプロセッサに接続する第１のコネクタを更に備える、請求項１に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項１３】
前記音声バスを前記第２のマイクロホンモジュールに接続する第２のコネクタを更に備える、請求項１２に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項１４】
前記第１及び第２のコネクタは、デジタル／シリアルインタフェース、アナログパラレル／シリアルインタフェース、ワイヤレスインタフェース、及び無線インタフェースからなるグループから選択される、請求項１３に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項１５】
前記アレイプロセッサは、前記ハウジング内部に位置する、請求項１に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項１６】
アレイプロセッサと、
マイクロホンモジュールと、
備えるモジュール式アレイマイクロホンシステムであって、
前記マイクロホンモジュールは、
ハウジングと、
前記アレイプロセッサと通信する音声バスと、
前記ハウジングによって支持され、各々が前記音声バスと通信する複数のマイクロホンと、
前記複数のマイクロホン及び前記音声バスと通信するモジュールプロセッサと、
を備え、
前記モジュールプロセッサは、
前記音声バスに接続された前記アレイプロセッサの存在を検出し、
前記音声バスと通信する第２のマイクロホンモジュールの存在を検出し、
（ｉ）前記複数のマイクロホン及び（ｉｉ）前記アレイプロセッサに接続された前記第２のマイクロホンモジュール、の両方からの音声を渡すように前記音声バスを構成する、
ように構成される、ことを特徴とするモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項１７】
前記モジュールプロセッサは、ＦＰＧＡデバイスを備える、請求項１６に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項１８】
前記第１の複数のマイクロホンは、前記ハウジングの長さに沿って配列され、前記複数のマイクロホンの各々は、前記長さに対してほぼ横方向に位置決めされる、請求項１６に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項１９】
前記音声バスは、複数の音声チャネルを有する時分割多重化（ＴＤＭ）バスを備える、請求項１６に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項２０】
前記複数の音声チャネルは、前記複数のマイクロホンからの第１の複数の音声信号及び前記第２のマイクロホンモジュールからの第２の複数の音声信号を前記アレイプロセッサに搬送する、請求項１９に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項２１】
前記アレイプロセッサ又は前記モジュールプロセッサの何れかは、前記第１の複数の音声信号と前記第２の複数の音声信号とを時間整列する、請求項１６に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項２２】
前記アレイプロセッサは、前記マイクロホンモジュールに電気的に接続された制御モジュール内に収容される、請求項１６に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項２３】
前記アレイプロセッサは、前記マイクロホンモジュールのハウジング内部に収容される、請求項１６に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項２４】
前記アレイプロセッサは、前記ハウジング内部に位置する、請求項１６に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項２５】
アレイプロセッサと、
音声バスと、
Ｎが少なくとも２であるＮ個のマイクロホンモジュールと、
を備えるモジュール式アレイマイクロホンシステムであって、
前記Ｎ個のマイクロホンモジュールの各々は、
ハウジングと、
前記ハウジングによって支持された複数のマイクロホンと、
前記複数のマイクロホン及び前記音声バスと通信するモジュールプロセッサと、
を備え、
前記音声バスは、前記Ｎ個のマイクロホンモジュールの各々における前記複数のマイクロホンが前記アレイプロセッサと通信するように、前記アレイプロセッサと前記Ｎ個のマイクロホンモジュールとを接続し、
前記Ｎ個のマイクロホンモジュール内の前記アレイプロセッサ及び前記モジュールプロセッサのうちの１又は２以上は、
（ｉ）前記Ｎ個のマイクロホンモジュールの数量及び接続順序を検出し、
（ｉｉ）前記Ｎ個のマイクロホンモジュールの各々における前記複数のマイクロホンからの音声信号を前記アレイプロセッサに経路設定するように前記音声バスを構成する、
ように構成される、ことを特徴とするモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項２６】
前記アレイプロセッサは、前記音声信号を使用して複数の誘導可能ビームを生成する、請求項２５に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項２７】
前記複数の誘導可能ビームのうちの少なくとも１つは、前記Ｎ個のマイクロホンモジュールのうちの２又は３以上を通じて形成される、請求項２６に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項２８】
前記複数の誘導可能ビームのうちの２つの少なくとも一部分は、前記Ｎ個のマイクロホンモジュールのうちの２又は３以上を通じて形成される、請求項２６に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項２９】
前記複数の誘導可能ビームのうちの第１の１つの少なくとも一部分は、前記複数の誘導可能ビームのうちの第２の１つの少なくとも一部分に重なり合う、請求項２６に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項３０】
前記アレイプロセッサは、前記音声信号を使用して、前記Ｎ個のマイクロホンモジュールの前記複数のマイクロホンからの少なくとも２つのマイクロホンからの音声を選択して組み合わせることによって、なくとも１つの誘導可能ビームを生成する、請求項２５に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項３１】
前記少なくとも２つのマイクロホンについての前記アレイプロセッサの選択は、前記Ｎの値に依存する、請求項３０に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項３２】
前記Ｎ個のマイクロホンモジュールのモジュールプロセッサの各々は、ＦＰＧＡデバイスである、請求項２５に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項３３】
前記音声バスは、複数の音声チャネルを有する時分割多重化（ＴＤＭ）バスを備える、請求項２５に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項３４】
前記アレイプロセッサは、前記Ｎ個のマイクロホンモジュールのうちの１又は２以上の前記ハウジング内部に位置する、請求項２５に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項３５】
長さ、第１の端部、及び第２の端部を有するハウジングと、
音声バスと、
前記ハウジングの長さに沿って配列され、各々が、全体的に前記長さに対して横方向に位置決めされ前記音声バスと通信する複数のマイクロホンと、
前記複数のマイクロホン及び前記音声バスと通信するモジュールプロセッサと、
を備えるマイクロホンモジュールであって、
前記モジュールプロセッサは、
前記音声バスと通信するアレイプロセッサの存在を検出し、
前記音声バスと通信する第２のマイクロホンモジュールの存在を検出し、
（ｉ）前記複数のマイクロホン及び（ｉｉ）前記第２のマイクロホンモジュールの両方からの音声を前記アレイプロセッサに渡すように前記音声バスを構成する、
ように構成される、ことを特徴とするマイクロホンモジュール。
【請求項３６】
前記モジュールプロセッサは、ＦＰＧＡデバイスを備える、請求項３５に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項３７】
前記音声バスは、複数の音声チャネルを有する時分割多重化（ＴＤＭ）バスを備える、請求項３５に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項３８】
前記複数の音声チャネルは、前記複数のマイクロホンからの第１の複数の音声信号を前記アレイプロセッサに搬送する、請求項３７に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項３９】
前記複数の音声チャネルは、前記第２のマイクロホンモジュールからの第２の複数の音声信号を前記アレイプロセッサに搬送する、請求項３７に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項４０】
前記アレイプロセッサ又は前記モジュールプロセッサの何れかは、前記複数の音声チャネルを時間整列する、請求項３５に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項４１】
前記複数のマイクロホンは、前記複数のマイクロホンの第１のクラスタが前記ハウジングの前記長さの中央の近くに形成されるように配列される、請求項３５に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項４２】
前記複数のマイクロホンは、前記複数のマイクロホンの第２のクラスタが前記ハウジングの前記第１の端部の近くに形成されるように配列される、請求項４１に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項４３】
前記複数のマイクロホンは、前記複数のマイクロホンの第３のクラスタが前記ハウジングの前記第２の端部の近くに形成されるように配列される、請求項４２に記載のマイクロホンモジュール。
【請求項４４】
ハウジングと、
音声バスと、
前記ハウジングによって支持され、各々が前記音声バスと通信する複数のマイクロホンと、
前記複数のマイクロホン及び前記音声バスと通信するモジュールプロセッサと、
を備えるマイクロホンモジュールであって、
前記モジュールプロセッサは、前記音声バスと通信するアレイプロセッサの存在を検出して、前記複数のマイクロホンからの音声信号を前記アレイプロセッサに渡すように前記音声バスを構成する、ように構成され、
前記アレイプロセッサは、前記複数のマイクロホンによって検出された前記音声信号のサブセットから形成される少なくとも１つの出力音声ストリームを生成し、前記サブセットは、一連のモジュール内の前記モジュールの位置に基づく、
ことを特徴とするマイクロホンモジュール。
【請求項４５】
第１のマイクロホンモジュールと、
第２のマイクロホンモジュールと、
を備えるモジュール式アレイマイクロホンシステムであって、
前記第１及び第２のマイクロホンモジュールの各々は、
第１の端部、中央部分、第２の端部、及び前記第１の端部から前記第２の端部に延びる長さを有するハウジングと、
音声バスと、
前記ハウジングによって支持され、全体的に前記ハウジングの長さにわたって分散する複数のマイクロホンと、
を備え、前記複数のマイクロホンの各々は、前記音声バスと通信し、前記複数のマイクロホンは、前記第１の端部に近接するマイクロホンの第１のクラスタと、前記第２の端部に近接するマイクロホンの第２のクラスタと、前記中央部分に近接するマイクロホンの第３のクラスタと、
を含む、
ことを特徴とするモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項４６】
前記第１及び第２のマイクロホンモジュールの各々は更に、前記複数のマイクロホン及び前記音声バスと通信するモジュールプロセッサを備え、前記モジュールプロセッサは、前記音声バスと通信するアレイプロセッサの存在を検出して、前記複数のマイクロホンからの音声信号を前記アレイプロセッサに渡すように前記音声バスを構成するように構成される、請求項４５に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項４７】
前記マイクロホンの第１のクラスタは数量Ｘのマイクロホンを備え、前記マイクロホンの第２のクラスタは数量Ｙのマイクロホンを備え、前記マイクロホンの第３のクラスタは数量Ｚのマイクロホンを備える、請求項４５に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項４８】
Ｚは、Ｘよりも大きく、Ｚは、Ｙよりも大きい、請求項４７に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項４９】
Ｘは、Ｙに等しい、請求項４８に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項５０】
Ｘは、Ｙに等しい、請求項４７に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項５１】
第２のマイクロホンモジュールに接続された第１のマイクロホンモジュールを備えるモジュール式アレイマイクロホンシステムであって、
前記第１及び第２のモジュールの各々は、
第１の端部、中央部分、第２の端部、及び前記第１の端部から前記第２の端部に延びる長さを有するハウジングと、
音声バスと、
前記ハウジングによって支持され全体的に前記ハウジングの長さにわたって分散する複数のマイクロホンと、
を備え、
前記複数のマイクロホンの各々は、前記音声バスと通信し、前記複数のマイクロホンは、前記第１の端部に近接するマイクロホンの第１のクラスタと、前記第２の端部に近接するマイクロホンの第２のクラスタと、前記中央部分に近接するマイクロホンの第３のクラスタと、を含み、
前記第１のマイクロホンモジュールの第２の端部は、接続点で前記第２のマイクロホンモジュールの第１の端部に接続されて複合アレイマイクロホンが形成され、前記複合アレイマイクロホンは、第１の複合クラスタ、第２の複合クラスタ、及び第３の複合クラスタを備える、
ことを特徴とする、モジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項５２】
前記第１及び第２のマイクロホンモジュールの各々は更に、前記複数のマイクロホン及び前記音声バスと通信するモジュールプロセッサを備え、前記モジュールプロセッサは、前記音声バスと通信するアレイプロセッサの存在を検出して、前記複数のマイクロホンからの音声信号を前記アレイプロセッサに渡すように前記音声バスを構成するように構成される、請求項５１に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項５３】
前記第１の複合クラスタは、前記第１のマイクロホンモジュールの前記第１のクラスタを備える、請求項５１に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項５４】
前記第２の複合クラスタは、前記第２のマイクロホンモジュールの前記第２のクラスタを備える、請求項５３に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項５５】
前記第３の複合クラスタは、前記第１のマイクロホンモジュールの第２のクラスタと前記第２のマイクロホンモジュールの第１のクラスタとの組み合わせを備える、請求項５４に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【請求項５６】
前記第３の複合クラスタは、前記第１のマイクロホンモジュールと前記第２のマイクロホンモジュールとの接続点に近接して位置する、請求項５５に記載のモジュール式アレイマイクロホンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１月２７日出願の米国特許出願第６２／４５１，４８０号の優先権を主張するものであり、その開示内容全体は、本明細書に組み込まれる。
【０００２】
従って、本出願は、一般に、アレイマイクロホンモジュール及びそのシステムに関する。具体的には、本出願は、他の同様のアレイマイクロホンモジュールと接続して、モジュール式アレイマイクロホンモジュールの構成可能システムを構築することができるアレイマイクロホンモジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
会議室、役員用会議室、ビデオ会議アプリケーションなどの会議環境は、マイクロホンを使用して、このような環境でアクティブな様々な音声ソースからのサウンドを取り込むことを伴うことができる。このような音声ソースは、例えば、人間の会話を含むことができる。取り込まれたサウンドは、増幅スピーカ（拡声のため）を介して環境内の局所的聴衆に、又は当該環境から遠隔の別の場所（テレビ放送及び／又はウェブ放送などを介して）に広めることができる。
【０００４】
従来型マイクロホンは通常、固定の極性パターンを有しており、手動で選択可能な設定をほとんど有していない。会議環境でサウンドを取り込むには、多くの従来型マイクロホンが同時に使用されて、環境内の音声ソースが取り込まれることが多い。しかしながら、従来型マイクロホンは、室内ノイズ、エコー、及び他の望ましくない音声要素などの不要な音声をも取り込む傾向がある。これらの不要なノイズの取り込みは、多くのマイクロホンの使用により悪化する。
【０００５】
アレイマイクロホンは、所望の音声ソースに焦点を合わせて室内ノイズなどの不要な音声を排除することを可能にする誘導可能カバレッジ又はピックアップパターンを有するという点において利点を提供する。音声ピックアップパターンを誘導する能力は、比較的厳密でないマイクロホンの配置を可能にするという利点を提供し、このようにして、アレイマイクロホンはより許容的なものとなる。更に、アレイマイクロホンは、この場合も同様にピックアップパターンを誘導できる能力に起因して、１つのアレイマイクロホン又はユニットを用いて複数の音声ソースをピックアップする能力を提供する。
【０００６】
しかしながら、アレイマイクロホンは、典型的には従来型マイクロホンよりも比較的大きいことを含む、幾つかの欠点を有しており、アレイマイクロホンの固定サイズにより、環境内でアレイマイクロホンを配置できる場所が制限されることが多い。更に、より多くの数のアレイマイクロホンが使用される場合、１つのアレイマイクロホンのマイクロホン要素は、別のアレイマイクロホンのマイクロホン要素と連携して動作しない。アレイマイクロホンからなるシステムは、多くの場合、適切に構成することが困難である可能性がある。また、アレイマイクロホンは、通常、従来型マイクロホンよりも遙かに費用がかかるものである。これらの欠点を考慮すると、アレイマイクロホンは、通常、その用途に適合するようにカスタマイズされ、アレイマイクロホンが、大規模で高度にカスタマイズされ費用のかかる設備で主に使用されることになる。
【発明の概要】
【０００７】
従って、これらの問題に対処するシステムの機会が存在する。より具体的には、取り付け位置が容易に拡張可能であり柔軟性があり、システムが人間の話者などの音声ソースからのサウンドを最適に検出して不要なノイズ及び反射を排除できるように自己構成するアレイマイクロホンモジュールを含むモジュール式システムの機会が存在する。
【０００８】
本発明は、とりわけ、（１）モジュール式で拡張可能であり、他のこのようなモジュールと接続されて容易にカスタマイズされる形状及びサイズのマイクロホンシステムを生成することができるアレイマイクロホンモジュールを提供し、（２）複数のかかるアレイマイクロホンモジュールに接続されたアレイプロセッサを備え、改善された指向性感度を有する自己構成アレイマイクロホンシステムを実現するアレイマイクロホンシステムを提供する、ように設計されたシステム及び方法を提供することによって、上述の問題を解決することを意図している。
【０００９】
一実施形態では、マイクロホンモジュールは、ハウジングと、音声バスと、該ハウジングによって支持された第１の複数のマイクロホンとを備える。第１の複数のマイクロホンの各々は、音声バスと通信する。マイクロホンモジュールは更に、第１の複数のマイクロホン及び音声バスと通信するモジュールプロセッサを備える。モジュールプロセッサは、音声バスと通信するアレイプロセッサの存在を検出し、音声バスと通信する第２のマイクロホンモジュールの存在を検出し、第１の複数のマイクロホン及び第２のマイクロホンモジュールの両方からの音声信号をアレイプロセッサに渡すように音声バスを構成するように構成される。
【００１０】
別の実施形態では、モジュール式アレイマイクロホンシステムは、アレイプロセッサとマイクロホンモジュールとを備える。マイクロホンモジュールは、ハウジングと、アレイプロセッサと通信する音声バスと、ハウジングによって支持された複数のマイクロホンとを備え、複数のマイクロホンの各々は音声バスと通信する。マイクロホンモジュールは更に、複数のマイクロホン及び音声バスと通信するモジュールプロセッサを備え、モジュールプロセッサは、音声バスに接続されたアレイプロセッサの存在を検出し、音声バスと通信する第２のマイクロホンモジュールの存在を検出し、複数のマイクロホン及び第２のマイクロホンモジュールの両方からの音声をアレイプロセッサに渡すように音声バスを構成するように構成される。
【００１１】
更に別の実施形態では、モジュール式アレイマイクロホンシステムは、アレイプロセッサと、音声バスと、Ｎ個のマイクロホンモジュール（Ｎが少なくとも２である）とを備える。Ｎ個のマイクロホンモジュールの各々は、ハウジングと、ハウジングによって支持された複数のマイクロホンと、複数のマイクロホン及び音声バスと通信するモジュールプロセッサとを備える。音声バスは、アレイプロセッサとＮ個のマイクロホンモジュールとを接続して、Ｎ個のマイクロホンモジュールの各々における複数のマイクロホンが、アレイプロセッサと通信するようになる。Ｎ個のマイクロホンモジュール内のアレイプロセッサ及びモジュールプロセッサのうちの１又は２以上は、Ｎ個のマイクロホンモジュールの数量及び接続順序を検出して、Ｎ個のマイクロホンモジュールの各々における複数のマイクロホンからの音声信号をアレイプロセッサに経路設定するよう音声バスを構成するように構成される。
【００１２】
更に別の実施形態では、マイクロホンモジュールは、長さ、第１の端部、及び第２の端部を有するハウジングと、音声バスと、ハウジングの長さに沿って配列された複数のマイクロホンとを備え、複数のマイクロホンの各々は、長さに対してほぼ横方向に位置決めされ、複数のマイクロホンの各々は、音声バスと通信する。マイクロホンモジュールは更に、複数のマイクロホン及び音声バスと通信するモジュールプロセッサを備え、該モジュールプロセッサは、音声バスと通信するアレイプロセッサの存在を検出し、音声バスと通信する第２のマイクロホンモジュールの存在を検出して、複数のマイクロホン及び第２のマイクロホンモジュールの両方からの音声をアレイプロセッサに渡すように音声バスを構成するように構成される。
【００１３】
更に別の実施形態では、マイクロホンモジュールは、ハウジングと、音声バスと、ハウジングによって支持された複数のマイクロホンとを備え、複数のマイクロホンの各々は音声バスと通信する。マイクロホンモジュールは更に、複数のマイクロホン及び音声バスと通信するモジュールプロセッサを備え、モジュールプロセッサは、音声バスと通信するアレイプロセッサの存在を検出して、複数のマイクロホンからの音声信号をアレイプロセッサに渡すように音声バスを構成するように構成され、アレイプロセッサは、複数のマイクロホンによって検出された音声信号のサブセットから形成される少なくとも１つの出力音声ストリームを生成し、サブセットは、一連のモジュール内のモジュールの位置に基づく。
【００１４】
更に別の実施形態では、モジュール式アレイマイクロホンシステムは、第１のマイクロホンモジュールと第２のマイクロホンモジュールとを備える。第１及び第２のマイクロホンモジュールの各々は、第１の端部、中央部分、第２の端部、及び第１の端部から第２の端部に延びる長さを有するハウジングと、音声バスと、ハウジングによって支持され、全体的にハウジングの長さにわたって分散する複数のマイクロホンとを備え、複数のマイクロホンの各々は、音声バスと通信し、複数のマイクロホンは、第１の端部に近接するマイクロホンの第１のクラスタと、第２の端部に近接するマイクロホンの第２のクラスタと、中央部分に近接するマイクロホンの第３のクラスタとを含む。
【００１５】
更に別の実施形態では、モジュール式アレイマイクロホンシステムは、第２のマイクロホンモジュールに接続された第１のマイクロホンモジュールを備える。第１及び第２のモジュールの各々は、第１の端部、中央部分、第２の端部、及び第１の端部から第２の端部に延びる長さを有するハウジングと、音声バスと、ハウジングによって支持され、全体的にハウジングの長さにわたって分散する複数のマイクロホンとを備え、複数のマイクロホンの各々は、音声バスと通信する。複数のマイクロホンは、第１の端部に近接するマイクロホンの第１のクラスタと、第２の端部に近接するマイクロホンの第２のクラスタと、中央部分に近接するマイクロホンの第３のクラスタとを含む。第１のマイクロホンモジュールの第２の端部は、接続点で第２のマイクロホンモジュールの第１の端部に接続されて複合アレイマイクロホンが形成され、複合アレイマイクロホンは、第１の複合クラスタ、第２の複合クラスタ、及び第３の複合クラスタを備える。
【００１６】
これらの及び他の実施形態並びに様々な置換例及び態様は、以下で明らかになり、本発明の原理を使用できる様々な方法を示す例示的な実施形態を提示する以下の詳細な説明及び添付図面からより完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】本発明の実施形態によるマイクロホンモジュールの斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａのマイクロホンモジュールの平面図である。
【図１Ｃ】図１Ａのマイクロホンモジュールの正面図である。
【図１Ｄ】図１Ａのマイクロホンモジュールの端面図である。
【図２】図１Ａのマイクロホンモジュールのブロック図である。
【図３Ａ】モジュール内部のマイクロホンの間隔を示す本発明の単一のマイクロホンモジュールの概略図である。
【図３Ｂ】モジュール内部のマイクロホンの間隔を示す本発明の２つの接続されたマイクロホンモジュールの概略図である。
【図３Ｃ】モジュール内部のマイクロホンの間隔を示す本発明の３つの接続されたマイクロホンモジュールの概略図である。
【図４】制御モジュール及び３つのマイクロホンモジュールを含む本発明のシステムのブロック図である。
【図５】制御モジュール及び３つのマイクロホンモジュールを含むシステムを示す図４のシステムの平面図である。
【図６】図５のシステムの代替の実施形態の平面図である。
【図７】本発明の実施形態によるマイクロホンモジュールからなるシステムの実施例の正面図である。
【図８Ａ】本システムが指向性ビームを形成して環境内の音声をピックアップする場合の本発明の実施形態によるマイクロホンモジュールからなるシステムの平面図である。
【図８Ｂ】代替のビーム形成幾何学的形状を有する、図８Ａのシステムの代替の実施形態の平面図である。
【図８Ｃ】別の代替ビーム形成幾何学的形状を有する、図８Ａのシステムの更に別の代替の実施形態の平面図である。
【図９】会議室環境と会議用テーブルの上面に取り付けられた表面とに展開される、本発明の実施形態によるマイクロホンモジュールからなるシステムの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の説明は、本発明の原理に従う本発明の１又は２以上の特定の実施形態について説明し、図示し、例示するものである。この説明は、本発明を本明細書で説明する実施形態に限定するためではなく、むしろ当業者が、本発明の原理を理解し、その理解の上でこれらの原理を適用して、本明細書で説明する実施形態だけでなく、これらの原理に従って想起し得る他の実施形態も実施できるように、本発明の原理を説明及び教示するために提示される。本発明の範囲は、文言上、又は均等論の下で添付の特許請求の範囲に含まれる可能性のある全てのこのような実施形態をカバーすることが意図されている。
【００１９】
明細書及び図面では、同様の又は実質的に同様の要素には同様の参照数字を付している場合があることに留意されたい。しかしながら、例えば異なる数字を付すことで説明がより明確になる場合には、これらの要素に異なる数字を付す場合がある。更に、本明細書に示す図面は、必ずしも縮尺通りに作図されているものではなく、場合によっては、特定の特徴をより明確に示すために比率が誇張されていることがある。このような表示及び作図手法は、必ずしも基となる本質的な目的に関与するものではない。上述したように、本明細書は、本明細書で教示され当業者に理解される本発明の原理に従って全体として理解されて解釈されるように意図されている。
【００２０】
また、本明細書で説明及び図示される例示的なシステム、構成要素、及びアーキテクチャに関して、本実施形態は、当業者であれば理解できるように、１又は２以上のシステム、ハードウェア、ソフトウェア、又はファームウェア構成もしくは構成要素、或いはこれらの何らかの組み合わせを含む、極めて多くの構成及び構成要素によって具現化され、又はこれらにおいて利用することができる点を理解されたい。従って、図面は、本明細書で意図された実施形態のうちの１又は２以上に関する構成要素を含む例示的なシステムを示すものであり、各実施形態に関して、本システム内の１又は２以上の構成要素が、存在しない場合又は必要でない場合があることを理解されたい。
【００２１】
図１を参照すると、音圧の任意の周波数とすることができ、例えば音声ソースを含む外部音響源からのサウンドを検出するための本発明によるマイクロホンモジュール１００の例示的な実施形態が示されている。マイクロホンモジュール１００は、一般に、第１の端部１１２及び第２の端部１１４を有する細長いハウジング１１０を備える。マイクロホンモジュール１００は、一般に、第１の端部１１２から第２の端部１１４に延びる長さ（Ｌ）を有する。アレイ１２２状に配列された複数のマイクロホン１２０は、モジュール１００のハウジング１１０によって支持される。一実施形態では、マイクロホン１２０は、ハウジング１１０の内側に取り付けられてこのハウジングによって支持されるが、代替の実施形態では、マイクロホン１２０は、ハウジング１１０の外部に、ハウジング１１０の部分的に内部でハウジングの部分的に外側に、又はマイクロホン１２０がハウジング１１０によって構造的に支持されるような他の方法で取り付けることができる。
【００２２】
図１Ａから図１Ｃに示されている実施形態では、２５個のマイクロホン１２０がアレイ１２２状に配列され、ハウジング１１０内に取り付けられる。モジュール１００のマイクロホン１２０がサウンドを受け取ることを可能にするために、１又は２以上の開口部１１６がハウジング１１０に形成されて、サウンドがハウジング１１０を通過できるようになる。図１Ａに示されている実施形態では、単一のスロット形状開口部１１６が、モジュール１００のハウジング１１０に形成され、この開口部は、任意選択で、図示のように、マイクロホン１２０及びモジュール１００の他の内部構成要素が保護されるように多孔質スクリーンで覆われる。別の実施形態では、多数の開口部１１６が、ハウジング１１０に形成されて、外部音声ソースからのサウンドが、モジュール１００のハウジング１１０によって支持されたマイクロホン１２０に到達することが可能になることができる。開口部１１６は、スロット、スリット、穿孔、穴、及びハウジング１１０内の開口部の他の配置を含む様々な形態をとることができる。
【００２３】
図１の実施形態では、マイクロホン１２０は、全体的に線形方式で配列されて、マイクロホンモジュール１００の長さ（Ｌ）に沿って位置決めされた線形アレイ１２２が形成される。マイクロホン１２０は、全体的にモジュール１００の長さ（Ｌ）に沿って位置決めされるが、これらのマイクロホンは、直線に沿って位置決めされる必要はなく、モジュール１００のハウジング１１０全体にわたって様々な構成で位置決めすることができる。一実施形態では、マイクロホン１２０は、全体的に長さ（Ｌ）に対して横方向に位置決めされ、ハウジング１１０内の開口部１１６に近接して位置決めされて、モジュール１００の外側の外部音声ソースからのサウンドを検出することができる。マイクロホン１２０は、互いに平行である必要はないが、一実施形態では、好ましくは、ハウジング１１０の長さ（Ｌ）に対して横方向に位置決めされる。
【００２４】
マイクロホン１２０は、開口部１１６に対してある特定の向きに位置決めされてハウジング１１０の外側の音声ソースを検出する指向性マイクロホンとすることができる。代替的に、マイクロホン１２０は、音波が開口部１１６経由でハウジング１００を介してハウジング１１０を貫通してマイクロホン１２０に到達できる限り、開口部１１６又はハウジング１１０に対して特定の方法で位置決めされる必要がない無指向性又は全方向性マイクロホンとすることができる。別の実施形態では、マイクロホン１２０の代替の幾何学的配置を含む他のアレイ１２２を利用することができる。例えば、アレイ１２２は、円形又は矩形構成で配列の、又は平面にわたってマイクロホン１２０のネスト化同心リングを有するマイクロホン１２０を備えることができる。ハウジング１１０の長さは、モジュール１００の最大寸法である必要はなく、むしろ、それに沿ってマイクロホン１２０が位置決めされるモジュール１００の任意の寸法とすることができる。従って、代替の実施形態では、マイクロホン１２０のレイアウト及び配置は、ハウジング１１０内のマイクロホン１２０の二次元及び三次元配置を含む、任意の様々なパターンとすることができる。これらの配置は、マイクロホン１２０の円弧、円形、方形、矩形、十字形、交差、平行、又は他の形状の配置を含むことができる。
【００２５】
マイクロホンモジュール１００は、モジュールプロセッサ１４０及び音声バス１５０を含み、これら両方は、図１Ａに示されている実施形態において、マイクロホンモジュール１００のハウジング１１０内部に位置決めされる。音声バス１５０は、複数のマイクロホン１２０から音声信号を受信し、バス１５０に沿って他の接続デバイスにこのような音声信号を搬送又は送信するように作用する。このようにして、音声バス１５０は、複数のマイクロホン１２０と通信する。音声バス１５０は、本明細書で説明されるように、音声バス１５０の音声信号を搬送する複数のバスチャネル１５２（図２を参照）を備えることができる。モジュールプロセッサ１４０は、複数のマイクロホン１２０及び音声バス１５０と通信するローカルオンボードプロセッサである。モジュールプロセッサ１４０は、本明細書で説明するように、マイクロホンモジュール１００の様々な構成要素の間の通信を可能にすることにおいて様々な機能を実行する。
【００２６】
マイクロホンモジュール１００は更に、モジュール１００のハウジング１１０によって支持される１又は２以上のコネクタ１３０を含むことができる。図１に示されている実施形態では、マイクロホンモジュール１００は、ハウジング１１０の第１の端部１１２に近接する第１のコネクタ１３２と、ハウジング１１０の第２の端部１１４に近接する第２のコネクタ１３４とを含む。コネクタ１３２、１３４は、外部デバイスがコネクタ１３２、１３４に接続された場合に、音声バス１５０によって搬送される音声信号が、このような外部デバイス（図示せず）との間で送受信できるように、音声バス１５０と電気通信する。
【００２７】
様々な実施形態において、コネクタ１３０は、本明細書で説明されるように、機械的接続デバイス及び電気的接続デバイスの両方とすることができる。例えば、コネクタ１３０は、１つのモジュール１００を別のモジュール２００に機械的にも両方接続することができる（例えば、図５を参照して説明するように）。同時に、コネクタ１３０は、本明細書でより詳細に説明されるように、接続されたモジュール１００、２００間の電気接続を完了する。コネクタ１３０は、例えば、デジタルパラレル／シリアルインタフェース、アナログパラレル／シリアルインタフェース、及び他の有線インタフェースを含む、様々な異なる電気インタフェースの形態をとることができる。更に、コネクタ１３０は、電気信号が、接続された外部デバイスと無線で送受信される無線インタフェース又は接続ポイントとすることができる。このような場合、無線コネクタ１３０は、図１に示されるように、ハウジング１１０の外部に見えるのではなく、マイクロホンモジュール１００のハウジング１１０内に完全に収容することができる。
【００２８】
コネクタ１３０は、本明細書で説明するように、マイクロホンモジュール１００が、１つのモジュール端が次のモジュールに接続された状態で、直列又は「デイジーチェーン」方式で１又は２以上の他のマイクロホンモジュールに接続されることを可能にする。この接続性は、音声バス１５０が、マイクロホンモジュール１００の基板上のマイクロホン１２０からの音声、並びにモジュール１００の下流にありコネクタ１３０経由でモジュール１００に接続された任意の他のマイクロホンモジュールからの音声を搬送する能力をサポートする。同様に、コネクタ１３０は、音声バス１５０が、コネクタ経由で接続された上流の任意の他のデバイス（別のマイクロホンモジュールなど）音声信号を送信することを可能にする。
【００２９】
一実施形態では、モジュールプロセッサ１４０は、フィールドプログラマブルゲートアレイ又はＦＰＧＡデバイスである。しかしながら、別の実施形態では、モジュールプロセッサ１４０は、モジュール１００に対する入力及び出力を制御し音声バス１５０を制御することができるプロセッサの様々な他の形態をとることができる。例えば、モジュールプロセッサ１４０は、多くの適切なマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）及び／又はマイクロコントローラ（ＭＣＵ）のうちの１つとすることができる。モジュールプロセッサ１４０は更に、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は複雑なプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）などのカスタマイズされたハードウェアＡＳＩＣを備えることができる。モジュールプロセッサ１４０は更に、モジュール１００に対する入力及び出力がどのように接続されるかを再構成するための一連のデジタル／アナログバスマルチプレクサ／スイッチを備えることができる。
【００３０】
モジュール１００内のマイクロホン１２０は、音声ソースからのサウンドを検出して、そのサウンドを電気的音声信号に変換することができる任意の好適なタイプのトランスデューサとすることができる。好ましい実施形態では、マイクロホン１２０は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）マイクロホンである。別の実施形態では、マイクロホン１２０は、コンデンサマイクロホン、バランスドアーマチュア型マイクロホン、エレクトレットマイクロホン、ダイナミックマイクロホン、及び／又は他のタイプのマイクロホンとすることができる。
【００３１】
特定の実施形態では、マイクロホンモジュール１００は、ＭＥＭＳマイクロホンの使用により、サウンド周波数範囲にわたってより高い性能を達成することができる。ＭＥＭＳマイクロホンは、極めて低コストで極めて小型とすることができ、それによって、多数のマイクロホン１２０を単一のマイクロホンアレイに近接して配置することが可能になる。従って、利用可能なＭＥＭＳマイクロホンのサイズが極めて小さい場合に、多数のマイクロホン１２０がモジュール１００に含めることができ、このようなより高いマイクロホン密度は、既存のアレイと比較して振動ノイズの排除を高めることができる。更に、既存のアレイは、固定ビーム幅に制限されているのに対し、本アレイのマイクロホン密度は、ビーム幅の制御を異なるものにすることを可能にすることができる。更に別の実施形態では、マイクロホンモジュール１００は、マイクロホン密度が維持される限り、代替の変換機構（例えば、コンデンサ、バランスドアーマチュアなど）を使用して実装することができる。
【００３２】
更に、モジュール１００内のアレイにおいてＭＥＭＳマイクロホン１２０を使用することにより、サウンド信号の処理は、より容易で簡単かつ効率的に行うことができる。具体的には、一部のＭＥＭＳマイクロホンは、デジタル形式で音声信号を生成するので、モジュールプロセッサ１４０は、アナログデジタル変換／変調技術を含む必要がなく、マイクロホン１２０によって取り込まれた音声信号を混合するのに必要な処理の量が削減される。更に、マイクロホンアレイは、ＭＥＭＳマイクロホンが優れた圧力トランスデューサであるが、不十分な機械式トランスデューサであるという事実に起因して、本質的に振動ノイズを排除する能力が高く、他のマイクロホン技術と比較して高い無線周波数耐性を有することができる。
【００３３】
一実施形態では、マイクロホン１２０は、モジュール１００のハウジング１１０内部に取り付けられた基板１５４に結合すること、又はそれに含めることができる。ＭＥＭＳマイクロホンの場合、基板１５４は、１又は２以上のプリント回路基板（本明細書では「マイクロホンＰＣＢ」とも呼ばれる）とすることができる。例えば、図１において、マイクロホン１２０は、マイクロホンＰＣＢ１５４に表面実装され、単一面に含まれる。別の実施形態では、例えば、マイクロホン１２０がコンデンサマイクロホンである場合に、基板１５４は、炭素繊維又は他の好適な材料から作製することができる。
【００３４】
また、モジュール１００の他の構成要素は、基板又はＰＣＢ１５４によって支持すること、又はその内部に形成することもできる。例えば、モジュールプロセッサ１４０は、ＰＣＢによって支持されて、ＰＣＢ１５４に形成された電気経路経由でマイクロホン１２０、音声バス１５０、及びコネクタ１３０と電気通信するようにセットすることができる。また、音声バス１５０、及び音声バス１５０を備える様々なバスチャネル１５２は、ＰＣＢ１５４の内部又はその上に部分的に又は全体的に形成することができる。更に、コネクタ１３０は、ＰＣＢ１５４によって支持することができ、或いはＰＣＢ１５４の内部又はその上に一体化して形成することができる。
【００３５】
例えば、図１で分かるように、モジュール１００の第１の端部１１２にある第１のコネクタ１３２は、複数の電気パッド１３３を含む電気コネクタを備えることができる。同様に、モジュール１００の第２の端部１１４にある第２のコネクタ１３４は、複数の電気接点１３５を含む電気コネクタを備えることができる。図５を参照して説明するように、第２のモジュール２００の第１の端部２１２が第１のモジュール１００の第２の端部１１４に挿入されてそれと結合されて、これらのモジュールのコネクタ２３２、１３４が接続されるようになった場合に、第２のモジュール２００の電気パッド（図示せず）は、第１のモジュール１００の電気接点１３５と電気的に接触するようになり、２つのモジュール１００、２００間の電気接続が完了する。第２のモジュール２００の電気パッドは、第１のモジュール１００の電気パッド１３３と同様であるとすることができる。一実施形態では、電気パッド１３３及び接点１３５の何れか又は両方は、図１における第１のコネクタ１３２などのＰＣＢに形成することができる。
【００３６】
一実施形態では、音声バス１５０は、時分割多重化バス（又はＴＤＭバス）を備える。ＴＤＭバスは、複数の音声チャネル１５２を有しており、これらの音声チャネルは、図２に示される実施形態では、８個の音声チャネル１５２である。代替の実施形態では、モジュール１００に設けられたマイクロホン１２０の数量、及びモジュール１００が使用されると予期される用途に応じて、より多い又はより少ない音声チャネル１５２が、音声バス１５０上に設けることができる。
【００３７】
公知である時分割多重化の使用は、共通の信号経路を通じて独立した信号を送受信することを可能にする。ＴＤＭでは、１つの通信チャネル内のサブチャネルとして同時に現れる複数の音声信号又はビットストリームが転送されるが、これらの信号又はビットストリームには、通信チャネル上で物理的な順番を利用している。従って、音声バス１５０としてＴＤＭバスを使用することにより、音声バス１５０は、音声入力の数よりも少ない音声チャネル１５２を有することができる。例えば、図１及び図２に示されているように、ＴＤＭ音声バス１５０は、２５個のマイクロホン１２０と通信する８個の音声チャネル１５２、並びにコネクタ１３０経由で接続された任意の追加のマイクロホンモジュールからの任意の下流音声を有する。図１及び図２に示されている実施形態では、ＴＤＭバス１５０は、合計で１６８個までのマイクロホンモジュールに対して、各々がチャネルあたり２１個までのマイクロホン信号を搬送できる８個の音声チャネル１５２を有し、６個もの数のマイクロホンモジュールが、一緒に直列接続又は「デイジーチェーン接続」されて、単一の連続音声バスに接続されることが可能になる。別の実施形態では、モジュール１００に存在するマイクロホン１２０の数、及びＴＤＭバス１５０の構成に応じて、更に多くのモジュール１００が、互いに直列接続することができる。
【００３８】
図１のマイクロホンモジュール１００のブロック図が図２に示されている。図１を参照して説明したように、モジュール１００は、モジュール１００の様々な構成要素が収容されるハウジング１１０を含む。モジュール内の複数のマイクロホン１２０ａから１２０ｙは、モジュールプロセッサ１４０及び音声バス１５０と通信する。音声バス１５０は一対のコネクタ１３０と通信し、それによって、モジュール１００を直列エンドツーエンド方式で一緒にデイジーチェーン接続することが可能になる。音声バス１５０は、複数の音声チャネル１５２を備え、モジュール１００のマイクロホン１２０からの音声信号、並びにコネクタ１３２、１３４経由で下流に接続された任意のモジュールから受信した音声信号が、これらの音声チャネルを通じて送信される。
【００３９】
図３Ａを参照すると、マイクロホンモジュール１００内部で使用される線形アレイ１２２内のマイクロホン１２０の好ましい配置が示されている。線形アレイ１２２は、２５個のマイクロホン１２０ａから１２０ｙを備え、これらのマイクロホンは、図３Ａに示される幾何学的配置で互いに間隔をおいて配置される。この実施形態では、マイクロホン１２０ａから１２０ｙは、全体的にアレイの長さ（Ｌ）に沿って位置決めされる。幾つかの実施形態では、マイクロホン１２０ａから１２０ｙは、異なる周波数帯域の音声に対する指向性感度をサポートするために、調和的ネスト化方式でアレイ１２２に沿って間隔を空けて配置されて位置決めされる。調和的ネスト化技術を使用すると、マイクロホン１２０ａから１２０ｙは、動作周波数の範囲内の特定の周波数帯域をカバーするのに使用することができる。調和的ネスト化は、２０１５年４月３０日に出願の米国特許出願第１４／７０１，３７６号、すなわち、現在はＳｈｕｒｅ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｈｏｌｄｉｎｇｓ社に譲渡されている米国特許第９，５６５，４９３号において完全に説明されており、その開示内容全体は、あたかも完全に本明細書で提示されるように組み込まれる。
【００４０】
好ましい実施形態では、５つのマイクロホン１２０ａから１２０ｅからなるグループが、アレイ１２２の第１の端部１２２ａの近くで互いに近接して位置決めされて、マイクロホン１２０の第１のクラスタ１２４が形成される。同様に、５つのマイクロホン１２０ｕから１２０ｙからなる第２のグループが、アレイ１２２の第２の端部１２２ａの近くで互いに近接して位置決めされて、マイクロホン１２０の第２のクラスタ１２６が形成される。同様に、マイクロホン１２０の第３のクラスタ１２８は、アレイ１２２の中心１２２ｃの近くで互いに近接して位置決めされた９個のマイクロホン１２０ｉから１２０ｑからなるグループによって形成される。アレイ１２２の端部１２２ａ、ｂ及び中心１２２ｃの近くのクラスタ１２４、１２６、１２８のこの配置は、マイクロホンモジュール１００が、「モジュール式」である能力又は本明細書で説明するように、可変又は選択可能な長さのマイクロホンアレイが形成されるように他の同様のマイクロホンモジュールと直列又はデイジーチェーン方式で接続可能である能力をサポートする。
【００４１】
クラスタ１２４、１２６、１２８は、マイクロホンモジュール１００が、モジュール１００のマイクロホン１２０を使用して所望の指向性音声を送信し、マイクロホンビームの外側で不要な音声を排除するように、誘導可能なマイクロホンビームを形成する能力をサポートする。具体的には、マイクロホンアレイ１２２によって取り込まれることが求められる音声の周波数範囲に応じて、アレイ１２２の中心１２２ｃにクラスタ１２８を有することが有用である。しかしながら、モジュール１００がアレイ１２２の端部１２２ａ、ｂでなく、アレイ１２２の中心１２２ｃにのみクラスタ１２８を含む場合には、モジュール１００が本明細書で意図されるように直列方式で接続される場合に、問題が生じることになる。
【００４２】
例えば、２つの接続されたモジュール１００、２００からなるシステムが図３Ｂに示されている。モジュール２００は、モジュール１００と同様であり、第１の端部２１２、第２の端部２１４、及び複数のマイクロホン２２０ａから２２０ｙを含むことができる。２つのモジュール１００、２００が、図３Ｂに示されているようにシリアル線形方式で接続又はデイジーチェーン接続される場合に、複合線形アレイ１２２、２２２は、接続された一対のモジュール１００、２００のアレイ１２２、２２２によって形成される。各アレイ１２２、２２２は、アレイ１２２、２２２の物理的な端部に位置するクラスタ１２４、１２６、２２４、２２６を含むので、アレイ１２２、２２２が結合された（２つのモジュール１００、２００の統合により）場合に、統合されたアレイ１２２、２２２は、本システムの端部でクラスタ１２４、２２６の集まりを維持する。更に、組み合わされたクラスタ１２６、２２４は、組み合わされたアレイ１２２、２２２の中央に残り、それによって、組み合わされたアレイ１２２、２２２の中心にマイクロホン１２０のクラスタが維持される。従って、モジュール１００の端部にクラスタ１２４、１２６を含め、更にモジュール１００の中央にクラスタ１２８を含めることは、高いレベルの性能を維持しながら、モジュール１００、２００を一緒にデイジーチェーン接続することをサポートする。
【００４３】
クラスタの位置は更に、図３Ｃに示されているシステムで分かるように、３つのモジュールを有するシステムにおいて実証される。図３Ｃでは、複合アレイ１２２、２２２、３２２は、３つのマイクロホンモジュール１００、２００、３００の直列接続によって形成される。モジュール３００は、モジュール１００、２００と同様であり、ハウジング３１０、第１の端部３１２、第２の端部３１４、及び複数のマイクロホン３２０ａから３２０ｙを含むことができる。このような構成では、第２のモジュール２００のアレイ２２２の中心２２２ｃにあるマイクロホン２２０のクラスタ２２８は、３つのモジュール１００、２００、３００によって形成された複合アレイ１２２、２２２、３２２の全体的中心にも位置する。この構成は、線形方式で形成された奇数個のモジュールを有する任意のシステムに相当する。モジュール３００は、他のクラスタ３２４、３２６、３２８を含むことができる。モジュール３００は更に、第１のコネクタ３３２及び第２のコネクタ３３４を含むことができる。
【００４４】
マイクロホンモジュール１００は、様々な数のモジュールからなるシステムで使用されるように設計されているので、モジュール１００が、上述のように任意の数のモジュールの接続性をサポートするように構成されること、すなわち、奇数又は偶数のモジュール１００が、線形方式で直列に接続又はデイジーチェーン接続されるかに関係なく、アレイ１２２の中心１２２ｃにマイクロホン１２０のクラスタ１２８（並びにアレイ１２２の端部クラスタ）を有することが重要である。一実施形態では、このことは、アレイ１２２の第１の端部１２２ａ及び第２の端部１２２ｂに第１のクラスタ１２４及び第２のクラスタ１２６を含めることによって達成される。これらの端部クラスタ１２４、１２６は、一緒に、偶数個のモジュール１００から形成された複合アレイの中心にクラスタを形成するようになる。
【００４５】
例えば、図３Ｂに戻ると、２つのマイクロホンモジュール１００、２００は、直列方式で一緒に接続されて、複合線形アレイ１２２、２２２が形成される。第１のモジュール１００と第２のモジュール２００とを互いに物理的に近接して位置決めすることにより、第１のモジュール１００のハウジング１１０の第２の端部１１４は、第２のモジュール２００のハウジング２１０の第１の端部２１２に近接する。このようにして、ハウジング１１０、２１０は、システムを形成する個々のモジュール１００、２００のマイクロホン１２０、２２０のセットにより形成されたマイクロホン１２０、２２０の単一のシステムを効果的に形成する。このことは更に、第１モジュール１００のアレイ１２２の第２端部１２２ｂが第２のモジュール２００のアレイ２２２の第１の端部２２２ａに隣接することをもたらし、２つのモジュール１００、２００からなる２つのアレイ１２２、２２２を備える単一の線形複合アレイ１２２、２２２が効果的に形成される。モジュール１００、２００のアレイ１２２、２２２上に端部クラスタ１２４、１２６、２２４、２２６を含めることは、２つのモジュール１００、２００がこのようにして接続された場合に、マイクロホン１２０、２２０のクラスタが形成されることを保証する。具体的には、図３Ｂで分かるように、第１のモジュール１００上のマイクロホン１２０の第２のクラスタ１２６は、第２のモジュール２００のマイクロホン２２０の第１のクラスタ２２４に近接しているため、複合アレイ１２２、２２２は、ここで、これら２つのクラスタ１２６、２２４によって形成されたマイクロホン１２０、２２０の中心クラスタを含むようになる。同様に、直列線形方式で一緒に接続された偶数個のモジュール１００を含む任意のシステムでは、このシステムは、常に、システム内のモジュール１００、２００によって形成された複合アレイ１２２、２２２の中心にマイクロホン１２０のクラスタを含むことになる。
【００４６】
図４を参照すると、モジュール式アレイマイクロホンシステム５０の一実施形態のブロック図が示されている。システム５０は、図１及び図２を参照して説明したモジュール１００、２００、３００などの１又は２以上のマイクロホンモジュール１００を含む。図示の実施形態では、システム５０は、３つのマイクロホンモジュール１００、２００、３００を含む。システム５０は更に、システム５０のモジュール１００、２００、３００と通信するアレイプロセッサ６０を含む。アレイプロセッサ６０は、システム５０を制御するように作用し、接続されたモジュール１００、２００、３００のモジュールプロセッサ１４０、２４０、３４０と連携して動作する。
【００４７】
図４に示されているものなどの実施形態では、本システムは、システム５０内のマイクロホンモジュール１００、２００、３００とは別個のハードウェア要素であり得る制御モジュール６２を含む。制御モジュール６２は、制御モジュール６２の構成要素を収容するハウジング６４を備える。アレイプロセッサ６０は、制御モジュール６２の構成要素であり、制御モジュールハウジング６４内部に配置することができる。制御モジュール６２は、例えば適切なケーブル接続の使用により、マイクロホンモジュール１００、２００、３００などのシステム５０の他の構成要素と電気接続する制御モジュール６２を配置するためのコネクタ６６を含むことができる。
【００４８】
図６を参照して図示され説明される実施形態などの代替の実施形態では、別個の制御モジュール６２が不要になるように、アレイプロセッサ６０が、マイクロホンモジュール１００、２００、３００のうちの１又は２以上の基板上に存在することができる。このような実施形態では、各マイクロホンモジュール１００、２００、３００は、アレイプロセッサ６０を含んで、モジュール１００、２００、３００が、本明細書で説明されるように相互接続された場合に、オンボードアレイプロセッサ６０が、音声バス１５０又はモジュール１００、２００、３００との間の他の電気接続を介して互いに通信することができるようになる。相互接続されると、システム５０のアレイプロセッサ６０のうちの１又は２以上は、アレイプロセッサ６０を参照して本明細書で説明するシステム制御及び処理機能を実行することができる。
【００４９】
一実施形態では、複数のモジュール１００、２００、３００は、これらのモジュールのそれぞれのコネクタ１３０、２３０、３３０経由で直列方式で接続され、次に、図４から図６で分かるように、制御モジュール６２のコネクタ６６経由でアレイプロセッサ６０に接続することができる。より具体的には、制御モジュール６２のコネクタ６６から第１のマイクロホンモジュール１００の第１のコネクタ１３２への電気接続が行われる。第２のマイクロホンモジュール２００を「デイジーチェーン接続」又は直列接続するために、第１のモジュール１００の第２コネクタ１３４から第２のモジュール２００の第１のコネクタ２３２への電気接続が行われる。同様に、第３のマイクロホンモジュール３００は、第２のマイクロホンモジュール２００の第２のコネクタ２３４から第３のモジュール３００の第１のコネクタ３３２への電気接続を完了することによって、チェーンに追加することができる。システム５０は、モジュール１００、２００、３００上の利用可能な接続１３０、２３０、３３０を使用して同様の方法で接続される追加のマイクロホンモジュール１００、２００、３００を含むように増加することができる。
【００５０】
接続されると、アレイプロセッサ６０は、接続されたマイクロホンモジュール１００、２００、３００を通過する音声バス１５０、２５０、３５０と相互作用することによってシステム５０を制御する。音声バス２５０、３５０は、音声バス１５０と同様であり、複数のバスチャネル２５２、３５２を備えることができ、これらのバスチャネルは、それぞれ、音声バス２５０、３５０の音声信号を搬送する。このようにして、アレイプロセッサ６０は、システム５０のマスタコントローラとして作用する。モジュールプロセッサ１４０、２４０、３４０は、アレイプロセッサ６０との間で情報を中継して、システム５０を動作可能に構成することを支援することによって、システム５０をサポートする。接続されると、様々なモジュール１００、２００、３００の音声バス１５０、２５０、３５０は、連携して動作して、システム５０の複合音声バスを形成する。
【００５１】
例えば、図４に示されているものなどの実施形態では、システム５０の構成要素が接続されて電源投入されると、モジュールプロセッサ１４０、２４０、３４０は、アレイプロセッサ６０と連携して動作して、システム５０内の接続された構成要素を特定してそれを識別する。一実施形態では、システム５０は、システム５０内のマイクロホンモジュール１００、２００、３００の数量及び接続順序を含む、システムの接続された構成要素に関する情報を自己検出してそれを認識してそれを共有する。従って、各モジュールプロセッサ１４０、２４０、３４０は、これらのプロセッサが存在するモジュール１００、２００、３００に何が接続されているかを特定でき、相互接続されたモジュール１００、２００、３００は、この接続情報を互いに及びアレイプロセッサ６０と共有することができる。
【００５２】
図４に示されている実施形態では、例えば、モジュールプロセッサ１４０、２４０、３４０は、プロセッサ１４０、２４０、３４０が存在するマイクロホンモジュール１００、２００、３００の接続構成を決定することができる。図示の実施形態では、各マイクロホンモジュール１００、２００、３００は、５つの利用可能な接続構成のうちの１つであるものとして検出される。例えば、第１のマイクロホンモジュール１００が、制御モジュール６２又はアレイプロセッサ６０の何れにも接続されておらず、他の何れのマイクロホンモジュール２００、３００にも接続されていない場合に、このモジュールのモジュールプロセッサ１４０は、マイクロホンモジュール１００が「スタンドアロン」構成であることを検出でき、モジュール１００は、動作中、このような構成にセットすることができる。マイクロホンモジュール１００が、制御モジュール６２に接続されているが、他の何れマイクロホンモジュール２００、３００にも接続されていない場合に、モジュールプロセッサ１４０は、このマイクロホンモジュールが、単にアレイプロセッサ６０及び１つの接続モジュール１００からなるシステム５０からなる「アレイプロセッサを有する単一ブロック」構成であることを検出することができる。
【００５３】
マイクロホンモジュール１００が、制御モジュール６２及び少なくとも１つの他のマイクロホンモジュール２００、３００に接続されている場合に、モジュールプロセッサ１４０は、このマイクロホンモジュール１００が「最初のブロック」構成であることを検出することができる（モジュール１００が、制御モジュール６２に接続された一連の複数のモジュール１００、２００、３００内で最初であることを示す）。マイクロホンモジュール２００が、制御モジュール６２に接続された一連のモジュール１００、２００、３００内の最初のモジュールでなく最後のモジュールでもない場合に、モジュールプロセッサ２４０は、マイクロホンモジュール２００が「中間ブロック」構成にあることを検出することになる。最後に、マイクロホンモジュール３００が、制御モジュール６２に接続された一連のモジュール１００、２００、３００内の最後のモジュール３００である場合に、モジュールプロセッサ３４０は、マイクロホンモジュール３００が「最後のブロック」構成にあることを検出することになる。従って、システム５０の自己検出能力は、システム内の各モジュール１００、２００、３００が、それが５つの構成のどれであるか（スタンドアロン、アレイプロセッサを有する単一のブロック、最初のブロック、中間ブロック、又は最後のブロック）を判定して、このような構成情報をシステム５０の他のモジュール１００、２００、３００、並びにアレイプロセッサ６０と共有して、システム５０を構成することを可能にする。
【００５４】
システム５０は、アレイプロセッサ６０及びマイクロホンモジュールプロセッサ１４０、２４０、３４０のうちの１又は２以上の間の相互作用を通じて、このシステムの構成を検知して決定するようにインテリジェントである。例えば、図４に示されている３つのモジュールのシステムでは、上述のように自己検出プロセスが実行されて完了した後、アレイプロセッサ６０及びモジュールプロセッサ１４０、２４０、３４０の各々は、接続されたマイクロホンモジュール１００、２００、３００の数量（この場合、３つ）、及び接続されたマイクロホンモジュール１００、２００、３００の接続順序（この場合、第１のモジュール１００が最初に接続され、第２のモジュール２００が２番目に接続され、第３のモジュール３００が３番目に接続されること）を認識することになる。プロセッサ６０、１４０、２４０、３４０のうちの１又は２以上は、システム５０が、最初のモジュール１００を「最初のブロック」モード又は構成にセットし、第２モジュール２００を「中間ブロック」モードにセットし、第３モジュール３００を「最後のブロック」モードにセットするように、モジュール１００、２００、３００を構成する。
【００５５】
これらの構成ステップは、統一的に動作するようにシステム５０をセットアップし、モジュールプロセッサ１４０、２４０、３４０が、モジュール１００、２００、３００のオンボードマイクロホン１２０、２２０、３２０からの音声信号、並びに下流モジュール２００、３００からの任意の音声の両方で音声バス１５０、２５０、３５０を適切に埋めるように各モジュール１００、２００、３００を構成することを可能にする。例えば、「最後のブロック」モードにある第３のモジュール３００は、更なるモジュールがこのモジュールに接続されていないため、何れの下流モジュールからも音声信号を全く受信しないことを認識している。従って、システム５０は、そのオンボードマイクロホン３２０からの音声信号で音声バス３５０を埋めるように音声バス３５０を構成する。「中間ブロック」モードにある第２のモジュール２００は、１又は２以上の下流モジュール（この場合、第３のモジュール３００）から音声信号を受信していることを認識している。従って、システム５０は、そのオンボードマイクロホン２２０からの音声信号、並びに第３のモジュール３００などの接続された下流モジュールからの音声信号の両方で音声バス２５０を埋めるように音声バス２５０を構成する。同様に、「最初のブロック」モードにある第１のモジュール１００は、このモジュールが１又は２以上の下流モジュール（この場合、第２及び第３のモジュール２００、３００）から音声信号を受信していることを認識している。従って、システム５０は、オンボードマイクロホン１２０からの音声信号、並びに第２のモジュール２００及び第３のモジュール３００などの、接続された下流モジュールからの音声信号で音声バス１５０を埋めるように音声バス１５０を構成する。
【００５６】
このようにして、システム５０は、制御モジュール６２及び接続されたマイクロホンモジュール１００、２００、３００にわたって、接続されたマイクロホンモジュール１００、２００、３００の音声バス１５０、２５０、３５０から形成された複合音声バスを備える。複合音声バスは、接続されたマイクロホンモジュール１００、２００、３００のマイクロホン１２０、２２０、３２０からの音声信号の全てを搬送し、これらの音声信号を制御モジュール６２に渡し、この制御モジュールにおいて、アレイプロセッサ６０が、この信号を処理して更にこの信号を送信することができる。従って、実施形態において、アレイプロセッサ６０は更に、出力チャネルと通信して、複合音声バス１５０、２５０、３５０を介してアレイプロセッサ６０で受信した音声を送信する。例えば、アレイプロセッサ６０は、アウトバウンドオーディオが更に出力デバイスに送信されることを可能にする制御モジュール６２内の接続を介して出力チャネルと通信することができる。例えば、出力デバイスは、サウンドを送信するための１又は２以上のスピーカ、音声増幅器、サウンドを送信するための電気通信デバイスなどとすることができる。会議環境では、出力チャネルは、サウンド強化のために環境に取り付けられた現地のラウドスピーカに接続することができる。或いは、出力チャネルは、遠隔地、例えば、電話会議に接続している他のユーザに音声を送信するための電話会議ブリッジに接続することができる。
【００５７】
本明細書で説明するように、マイクロホンモジュール１００のモジュール式態様は、システム５０用の「ビルディングブロック」としてモジュール１００を使用して様々なシステム５０の構築及び構成を可能にする。このように、システム５０は、マイクロホンモジュール１００、２００、３００の各々のモジュール性を利用してカスタマイズされたマイクロホンアレイを形成することによって、モジュール１００を使用して「アレイマイクロホンのアレイ」を形成し、このマイクロホンアレイは、システム５０を形成するように一緒に接続されるマイクロホンモジュール１００、２００、３００の数に依存する。次に、アレイプロセッサ６０は、システム内のマイクロホン１２０、２２０、３２０の何れか及び全てからの音声信号を使用して、柔軟なビーム形成計算を実行して、本明細書で更に説明する誘導可能マイクロホンビームを形成することができる。
【００５８】
図５を参照すると、図４のシステム５０の例示的な実施形態が示されている。説明したように、３つのマイクロホンモジュール１００、２００、３００は、一緒に接続されデイジーチェーン接続されて単一のマイクロホンアレイを形成する。第１のモジュール１００は、制御モジュールコネクタ６６を第１のモジュール１００の第１のコネクタ１３２に接続する電気ケーブルを介して制御モジュール６２に接続される。制御モジュールコネクタ６６と第１のコネクタ１３２とを接続する電気ケーブルは、信号がアレイプロセッサ６０と第１のモジュール１００との間で渡されて、これら２つが通信できるようになる限り、２つのコネクタ６６、１３２を直接接続する必要はなく、むしろ、ハードウェア、処理ユニット、又はケーブルの１又は２以上の中間要素がこのような接続に存在できることを理解されたい。
【００５９】
第１のモジュール１００の第２のコネクタ１３４は、第２のモジュールの第１のコネクタ２３２に接続される。同様に、第２のモジュール２００の第２のコネクタ２３４は、第３のモジュール３００の第１のコネクタ３３２に接続される。従って、図５に示されている実施形態では、モジュール１００、２００、３００は、機械的及び電気的に接続されて、３つの相互接続されたモジュール１００、２００、３００からなる単一のアレイを形成する。
【００６０】
図６に示されている代替の実施形態では、システム５０の様々なモジュール１００、２００、３００は、様々なワイヤ又はケーブル１３１によって電気的に接続することができる。従って、第１のケーブルを使用して、第１のモジュール１００の第２のコネクタ１３４を第２のモジュール２００の第１のコネクタ２３２に接続することができる。同様に、第２のケーブルを使用して、第２のモジュール２００の第２のコネクタ２３４を第３のモジュール３００の第１のコネクタ３３２に接続することができる。図示のように、接続ケーブルの使用は、モジュール１００、２００、３００の取り付けをより柔軟にすることができ、それは、この実施形態では、モジュール１００、２００、３００が、互いに機械的に接続されておらず、むしろ、これらのモジュールのそれぞれのコネクタ１３０、２３０、３３０間のケーブルを介して電気的にのみ接続されるためである。従って、様々な長さの接続ケーブルを使用することにより、システム５０のモジュール１００、２００、３００の物理的間隔は、システム５０が展開される環境にカスタマイズされて制御することができる。これらの方法で、モジュール１００、２００、３００を接続又はデイジーチェーン接続する能力は、このようなシステム５０の設計者及び設置者が、本明細書で説明する方法で異なる数のマイクロホンモジュール１００、２００、３００を使用してこれらのマイクロホンモジュールを接続することによって、カスタム長マイクロホンアレイを構築することを可能にする。
【００６１】
更に、図６に示されている実施形態では、システム５０を制御するアレイプロセッサ６０は、システム５０の様々なモジュール１００、２００、３００の基板上に含めることができる（本明細書で説明する別の実施形態のような別個のハードウェア制御モジュール６２内にあるのとは対照的に）。従って、図６において、マイクロホンモジュール１００、２００、３００の各々は、アレイプロセッサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃを含む。第１のモジュール１００を参照すると、アレイプロセッサ６０ａは、モジュールプロセッサ１４０と、音声バス１５０と、コネクタ１３０、１３２、１３４と、マイクロホン１２０とを含むモジュール１００の他の構成要素と通信する。他のモジュール２００、３００は、同様に構成される。従って、様々なアレイプロセッサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、協働して、図５におけるアレイプロセッサ６０と同様の方法でシステムレベル制御及び処理を実行することができる。図６における実施形態では、システム５０は、アレイプロセッサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃのうちの１つが「マスタ」アレイプロセッサであるように、システム自体を構成して、システム５０のシステムレベル処理を制御することができる。代替的に、複数のアレイプロセッサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、又はそれらの全てが、本明細書で説明するように、システムレベル処理要求を処理することができる。
【００６２】
本発明の一実施形態では、システム５０は、複合音声バス１５０、２５０、３５０を介してアレイプロセッサ５０で受信した様々な音声信号における時間シフトを補償する必要がある。従って、システム５０の様々な接続されたマイクロホンモジュール１００、２００、３００の様々なマイクロホン１２０、２２０、３２０は、同時に音声を受信するが、異なる長さの音声バス１５０、２５０、３５０を通じてアレイプロセッサ６０にこのような音声を送信するため、マイクロホン１２０、２２０、３２０で受信した音声信号は、異なる待ち時間及び遅延を有してアレイプロセッサ６０に到達することがある。従って、システム５０は、システム５０内のモジュール１００、２００、３００のマイクロホン１２０、２２０、３２０から受信した音声信号の異なる待ち時間を考慮する必要がある。一実施形態では、アレイプロセッサ６０は、時間整列処理を実行して、モジュール１００、２００、３００の様々なマイクロホン１２０、２２０、３２０から受信した音声を同期する。このことは、アレイプロセッサ６０が更にシステム５０の音声信号を出力デバイスに送信するときのエコー又はノイズなどの望ましくない効果を防止する。アレイプロセッサ６０は、システムレベルで時間整列処理又は同期を実行することができる。代替的に、システムのモジュール１００、２００、３００のモジュールプロセッサ１４０、２４０、３４０のうちの１又は２以上が、この時間整列処理を実行することができる。或いは、プロセッサ６０、１４０、２４０、３４０は、協調して動作することによって、音声信号を時間整列することができる。一実施形態では、システム５０は、音声信号が音声バス１５０、２５０、３５０を介して送信されるときに、タイムスタンプ情報を用いて音声信号を符号化して、このようなタイムスタンプ情報を使用して音声信号時間整列することができる。
【００６３】
図７を参照すると、複数のマイクロホンモジュール１００を含むシステム５０の代替の実施形態が示されている。この実施形態では、１又は２以上のモジュール１００は、各バンク７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄが、特にモジュール６２のコネクタ６６を介して集中制御モジュール６２に接続された状態で、バンク７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄに接続される。コネクタ６６は、単一の電気コネクタ又は接続点とすることができ、或いは代替的に、本明細書に記載の様々なバンク７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄを接続するのに使用される複数のコネクタ又は接続点を備えることができることを理解されたい。
【００６４】
図７で分かるように、会議環境での特定の用途において、マイクロホンモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００からなる４つのバンク７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄは、壁に取り付けられたテレビ８０の周りに接続される。第１のバンク７０ａは、テレビ８０の上に取り付けられ、本明細書で説明するようにデイジーチェーン方式で接続された６つのモジュール１００ａ、２００ａ、３００ａ、４００ａ、５００ａ、６００ａを備える。第１のモジュール１００ａは、図４から図６を参照して説明したように、制御モジュール６２に接続される。同様に、モジュールの第２のバンク７０ｂは、テレビ８０の右側縁部に沿って位置決めされる。第２のバンク７０ｂは、第１のモジュール１００ｂが制御モジュール６２に接続された状態で、デイジーチェーン方式で接続された２つのモジュール１００ｂ、２００ｂを備える。モジュールの第３バンク７０ｄは、テレビ８０の底縁部に沿って取り付けられる。第３のバンク７０ｃは、第１のモジュール１００ｃが制御モジュール６２に接続された状態で、６つのモジュール１００ｃ、２００ｃ、３００ｃ、４００ｃ、５００ｃ、６００ｃを備える。最後に、モジュールの第４のバンク７０ｄが、テレビ８０の左側縁部に沿って位置決めされる。第４バンク７０ｄは、第１のモジュール１００ｄが制御モジュール６２に接続された状態で、デイジーチェーン方式で接続された２つのマイクロホンモジュール１００ｄ、２００ｄを備える。
【００６５】
従って、図７に示されているシステム５０は、アレイプロセッサ６０を有する集中制御モジュール６２に接続された複数のバンク７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄを備える。バンク７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの各々は、複数のモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００を備える。様々なバンク７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄのモジュール１００の全ては、本明細書で説明するように集中制御モジュール６２の制御下にある。従って、システム５０の柔軟性は、様々なバンク７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの長さを各バンク７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄにおける異なる数のモジュール１００でカスタマイズでき、任意の数のバンク７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄを利用して、システム５０によってサウンドが取り込まれて送信される様々な環境でマイクロホンアレイの適切な配置を有するシステム５０を構築できるという点において、このようなシステム５０の設計者及び設置者にとって価値のある資産である。図７に示されているバンク７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ内のモジュール１００の様々な配置は、複数の単一の様々なアレイモジュール１００を用いた高度にカスタマイズ可能な解決策を現場に提供することを可能にし、このようなシステム５０が、容易に設置及び設計されるのに望ましいものとなる。従って、システム５０は、図４から６に示されているシステムなどの１つの一連の直列接続モジュール１００、２００、３００を備えるように構成することができる。或いは、システム５０は、図７に示されているシステム５０などの、バンク７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄに配列された複数の一連の直列接続モジュールを備えるように構成することができる。
【００６６】
図１から図７に示されており他の図に関して説明されるものなどのシステム５０は、本明細書で説明するように、システム５０の指向性感度を最適にするようにマイクロホンピックアップパターン又は「ビーム」を形成するように構成、制御、及び利用することができる。例えば、図８Ａから８Ｃを参照すると、様々な誘導可能ビーム９０ａから９０ｇが、システム５０の様々なモジュール１００、２００、３００のマイクロホンを使用して形成することができる。図８Ａでは、このようなシステム５０は、本明細書で説明されるようにデイジーチェーン方式で接続された３つのマイクロホンモジュール１００、２００、３００を含む。マイクロホンモジュール１００、２００、３００は、接続された制御モジュール（図示せず）の制御下で、様々な形状、サイズ、及び指向性ピックアップパターンを有する様々なビーム９０ａから９０ｇを形成するのに使用することができる。例えば、図８Ａで分かるように、第１のビーム９０ａは、第１のモジュール１００のみを使用するシステム５０によって形成されて、モジュール１００を横切って楕円形方式で延びることができる。同時に、第２のビーム９０ｂは、第２のモジュール２００及び第３のモジュール３００を使用して形成されて、より広い楕円形式で、更にモジュール２００、３００の長さを横切って延びることができる。このようにして、制御モジュール６２は、システム５０のモジュール１００、２００、３００を独立して又は協調して動作させて、様々なビーム９０ａ、９０ｂを形成することができる。ビームは、ビーム９０ａのように、単一モジュール１００内のものとすることができる。或いは、代替的に、ビーム９０は、ビーム９０ｂのように、複数のモジュール２００、３００にわたるものとすることができる。
【００６７】
図８Ｂを参照すると、図８Ａのシステム５０の別の実施形態が示されており、この図において、複数のビーム９０ｃ、９０ｄが、複数のモジュール１００、２００、３００にわたって形成されている。この実施形態では、第１のビーム９０ｃは、第１のモジュール１００と第２のモジュール２００の一部分とにわたって形成される。第２のビーム９０ｄは、第２のモジュール２００の一部分と第３のモジュール３００とにわたって形成される。従って、制御モジュール６２は、３つのマイクロホンモジュール１００、２００、３００を使用して一対の対称ビーム９０ｃ、９０ｄを生成し、このビームは、モジュール１００、２００、３００から延びそれらを横切る楕円形ピックアップパターンである。
【００６８】
図８Ｃに示されている更に別の実施形態では、図８Ａのシステム５０は、重なり合うビーム９０ｆ、９０ｇを生成するように構成される。この実施形態では、第１のビーム９０ｆは、第１のモジュール１００の一部分と第２のモジュール２００の一部分とにわたって形成される。第２のビーム９０ｇは、第２のモジュール２００の一部分と第３のモジュール３００の一部分とにわたって形成される。両方のビーム９０ｆ、９０ｇは、モジュール１００、２００、３００から延びそれらを横切る楕円形ピックアップパターンである。しかしながら、この実施形態では、ビーム９０ｆ、９０ｇは、重なり合って、図８Ｃに示されている所望のピックアップパターンを達成する。
【００６９】
従って、制御モジュール６２は、第１モジュール１００のマイクロホン１２０、第２モジュール２００のマイクロホン２２０、及び第３モジュール３００のマイクロホン３２０を使用して独立ビーム９０ａから９０ｇを生成することができ、このビームは、１つのモジュール１００、２００、３００上で完全に生成されて複数のモジュール１００、２００、３００にわたって延びることができ、互いに異なり互いから切り離すこと（図８Ａ及び図８Ｂにおけるビーム９０ａから９０ｇなど）又は重なり合うこと（図８Ｃにおけるビーム９０ｆ、９０ｇなど）ができる。このようにして、様々なモジュール１００、２００、３００のマイクロホンが、様々な形状、サイズ、及び方向のビーム９０ａから９０ｇを形成するのに使用することができる。更に、モジュール１００のうちの１つに搭載されたマイクロホン１２０で受信した音声信号は、複数のビーム９０ａから９０ｇを形成するのに利用することができる。従って、システム５０の各マイクロホン１２０、２２０、３２０は、図８Ｃに示されている第２のモジュール２００のマイクロホン２２０のように、複数のビーム９０ａから９０ｇの形成に関与することができ、図示の両方のビーム９０ｆ、９０ｇの形成に関与する。
【００７０】
図９を参照すると、本明細書で説明する実施形態によるシステム５０の別の適用例が示されている。図示の適用例では、システム５０は、会議用テーブル８２と、複数の音声ソース、この場合、テーブル８２の周りに位置する話者又は「話し手」８４ａから８４ｆとを含む会議室環境に展開される。図示の構成では、６人の話者８４ａから８４ｆは、３人の話者８４ａ、８４ｂ、８４ｃがテーブル８２の片側に、３人の話者８４ｄ、８４ｅ、８４ｆがテーブル８２の反対側にいる状態で、会議用テーブル８２の周りに位置する。システム５０は、制御モジュール（図示せず）に接続された６つのマイクロホンモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００を含む環境に展開される。６つのモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００は、デイジーチェーン方式で接続されてマイクロホンアレイを構築し、このマイクロホンアレイは、この場合、会議用テーブル８２の上面に位置決めされる。
【００７１】
制御モジュール（図示せず）は、話者８４ａから８４ｆによって生成されたサウンド及び音声をピックアップするために複数のビーム９０ｈ、９０ｉ、９０ｊ、９０ｋを生成するようにシステム５０を構成する。図９に示されているように、３つの高周波ビーム９０ｈ、９０ｉ、９０ｊが、システム５０によって生成され、これらのビーム９０ｈ、９０ｉ、９０ｊの各々は、モジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００から横断的に延びる同様のサイズ及び形状の楕円ピックアップパターンである。第１の高周波ビーム９０ｈは、第１のモジュール１００及び第２のモジュール２００にわたって生成され、このビームは、モジュール１００、２００から反対方向に延びて指向性ピックアップパターンを生成して、会議用テーブル８２の左端に近接して互いに向かい側に着席している２人の話者８４ａ、８４ｄからの音声を最適にピックアップする。第２の高周波ビーム９０ｉは、第３のモジュール３００及び第４のモジュール４００にわたって生成され、このビームは、モジュール３００、４００から反対方向に延びて指向性ピックアップパターンを生成して、会議用テーブル８２の中央に近接して互いに向かい側に着席している２人の話者８４ｂ、８４ｅからの音声を最適にピックアップする。同様に、第３の高周波ビーム９０ｊは、第５のモジュール５００及び第６のモジュール６００にわたって生成され、このビームは、モジュール５００、６００から反対方向に延びて指向性ピックアップパターンを生成して、会議用テーブル８２の右端に近接して互いに向かい側に着席している２人の話者８４ｃ、８４ｆからの音声を最適にピックアップする。
【００７２】
システム５０は更に、モジュール１００から６００の６つ全てにわたって生成され、最初のモジュール１００から最後のモジュール６００まで延びる低周波ビーム９０ｋを含む。高周波波ビーム９０ｈ、９０ｉ、９０ｊと同様に、低周数波ビーム９０ｋは、モジュール１００から６００から反対方向に延びて指向性ピックアップパターンを生成して、会議用テーブル８２の反対側に着席している６人全ての話者８４ａから８４ｆの低周波成分を最適にピックアップする。従って、システム５０は、システムを構築するのに使用されるモジュール１００から６００の異なるサブセット又は一部分を使用して、異なる周波数範囲に対して異なるビーム９０ｈ、９０ｉ、９０ｊ、９０ｋを生成することができる。一実施形態では、低周波音声ソースは、モジュール１００から６００からなるシステムの全長を使用してこのような低周波音声ソースを取り込むことが最適であるように、物理的により長いアレイによってより効果的に取り込まれる。逆に、利用可能なモジュール１００から６００のサブセットにわたるマイクロホンを使用してビーム（最初の２つのモジュール１００、２００にわたって生成されるビーム９０ｈなど）を生成することが最適であるように、より短いアレイによってより高い周波数の音声ソースを取り込むことがより効果的である場合がある。
【００７３】
このようにして、システム５０は、様々な接続モジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００のマイクロホンを使用して、環境内の音声を最適にピックアップするように構成されたビーム９０ｈ、９０ｉ、９０ｊ、９０ｋを生成する。図９のシステム５０では、６つのモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００は、４つのビーム９０ｈ、９０ｉ、９０ｊ、９０ｋを生成して、会議用テーブルの周りに着席した６人の話者８４ａから８４ｆからの音声信号を取り込むのに使用される。しかしながら、システム５０の効率的な構成可能性を考慮すると、制御モジュールは、モジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００のハードウェア構成を切断、移動、又は阻害することを必要とすることなく、より多い又はより少ないビーム９０ｈ、９０ｉ、９０ｊ、９０ｋを生成するように、又はビーム９０ｈ、９０ｉ、９０ｊ、９０ｋの形状及び位置決めを変更して環境の変化に適応するように、システム５０を迅速かつ容易に再構成することができる。この柔軟性は、接続可能なマイクロホンモジュール１００を使用するこのようなシステム５０によって提供される多くの利点のうちの１つである。更に、システム５０は、ビーム９０ｈ、９０ｉ、９０ｊ、９０ｋの軸が、意図された音声ソースとより適切に整列して音声ソースから生じる音声をより最適に取り込むように、ビーム９０ｈ、９０ｉ、９０ｊ、９０ｋを移動、調整、又は誘導することができる。
【００７４】
本明細書で説明する例示的な実施形態から理解できるように、複数のモジュール１００、２００、３００を使用する様々なシステム５０は、様々な環境で構築及び展開することができる。従って、「Ｎ」個のモジュール１００を含むシステム５０では、アレイプロセッサ６０は、システム５０によって使用される誘導可能ビーム９０ａから９０ｋを生成及び形成するのに利用される音声信号を選択することにおいて、様々なＮ個のモジュール１００にわたって利用可能なマイクロホン１２０から選択することができる。一実施形態では、システム５０が選択するマイクロホン１２０、及びこれらのマイクロホン１２０が配置されるモジュール１００は、システム５０のモジュール１００の数、すなわち「Ｎ」に基づく。従って、例えば、３つのモジュール１００を有するシステム５０は、６つのモジュール１００を有するシステム５０の場合よりも、モジュールにわたって異なるマイクロホン１２０を利用して、音声ソースからの指向性サウンドをピックアップするのに最適なビームを形成することができる。従って、一実施形態では、アレイプロセッサ６０は、システム５０に利用可能なモジュール１００の数、すなわち、「Ｎ」、並びにマイクロホン１２０の数を決定して、本明細書で説明するビーム形成においてこのデータを使用する。別の実施形態では、システム５０から他のデータを収集でき、このデータは、マイクロホンビームの数、サイズ、及び形状を構成するのに使用することができる。
【００７５】
本明細書で説明するシステム５０は、一般に、可聴スペクトル（約２０Ｈｚから２０ＫＨｚ）内の音響源からの音声のピックアップに言及する。しかしながら、本明細書で説明するシステム５０は、可聴スペクトル内の音響信号に限定されるものではなく、様々な周波数の音響源をピックアップするように構成することができる。従って、本明細書で使用される「音声ソース」及び「音声バス」は、このような信号の周波数に関して決して制限されないと解釈すべきであり、むしろ、このような用語は、全ての範囲の音響信号の検出を含むことが意図されている。従って、本明細書で説明する様々なモジュール１００及びシステム５０のマイクロホン１２０は、例えば超音波などの、可聴周波数の範囲外の音響信号を検出することができるトランスデューサを含む任意の様々なトランスデューサとすることができる。本明細書で説明する方法と同様の方法で、本発明の開示のシステム５０及びモジュール１００は、このような他の音響信号を検出して、本明細書で説明する音声信号と同様の方法でかかる音響信号を処理してそれを送信するように構成することができる。
【００７６】
様々な実施形態において、モジュール１００及びそれらのハウジング１１０の一般的な形状及び構成を含むモジュール１００は、それ自体、様々な形状をとることができる。例えば、モジュール１００は、本明細書に示される実施形態の一部のように細長い直線状のものとすることができる。代替的に、モジュール１００は、円弧、円形、方形、矩形、十字形、交差、平行、又は他の配置とすることができる。モジュール１００は、このモジュール上に２つより多いコネクタを含んで、これらのモジュールが、互いに機械的に接続されて、様々な形状、サイズ、及び構成のモジュール１００からなるシステム５０を形成できるようになる。例えば、モジュール１００は、互いに接続されて、２次元（モジュールの十字形配置、又は矩形配置など）又は３次元（立方体、球体、又は他の３次元形状で接続されたモジュールなど）に延びるようにことができる。一実施形態では、システム５０は、例えば「シャンデリアのような」方式で天井からシステムを吊り下げることによって、環境に配置できる物体を形成するように互いに相互接続されたモジュール１００の３次元構成を含むことができる。
【００７７】
代替の実施形態では、他の音声バス構成を利用できることを理解されたい。例えば、モジュールからなるシステムは、これらのモジュールが機械的に相互接続されてモジュールのアレイを形成する場合に、音声が各モジュールを通って「上流」に流れるのではなく、むしろ、異なる音声信号経路設定を使用して、使用することができる。１つのこのような実施形態では、システム内の各モジュールからの音声信号は、中心点又はハブに経路設定され、次に、その中心点から上流のアレイプロセッサに経路設定することができる。このような構成は、「ハブ及びスポーク」構成、又は「スタートポロジ」と呼ばれることがある。別の実施形態では、複数のハブを使用することができ、各ハブは、複数の接続モジュールから音声信号を収集し、結合された音声を１又は２以上のアレイプロセッサに渡す。音声経路設定の他の構成が更に可能である。
【００７８】
何らかの処理の説明又は図中のブロックは、処理における特定の論理関数又はステップを実行するための１又は２以上の実行可能命令を含むモジュール、セグメント、又はコードの一部分を表すと理解すべきであり、当業者であれば理解されるように、機能が、関連する機能に応じて、実質的に同時の又は逆の順番を含む、図示又は説明したものと異なる順番で実行できる別の実装形態は、本発明の実施形態の範囲内に含まれる。
【００７９】
本開示内容は、様々な実施形態を本発明の技術に従ってどのように構成して使用するかについて説明することを意図するものであり、本発明の真の、意図した、公正な範囲及び趣旨を限定するものではない。上述の説明は、網羅的であること、又は開示される厳密な形態に限定されることを意図するものではない。上記教示を考慮すると、変更又は変形が可能である。実施形態は、説明した技術の原理及びその実用的な適用例の最適な説明をもたらし、また、当業者が、当技術を、様々な実施形態で、かつ想定される具体的な用途に適した様々な変更を伴って利用できるように、選択されて説明されている。かかる全ての変更例及び変形例は、本特許出願の係属中に補正される可能性のある添付の特許請求の範囲により定められる実施形態、及び、当実施形態が、公正に、慣習法上かつ衡平法上受ける資格のある権利の幅に従って解釈された場合の当実施形態の全ての均等例、の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００８０】
１００  マイクロホンモジュール
１１０  ハウジング
１１２  第１の端部
１１４  第２の端部
１１６  開口部
１２０  マイクロホン
１２２  アレイ
１３０、１３２、１３４  コネクタ
１４０  モジュールプロセッサ
１５０  音声バス
１５２  バスチャネル
１５４  基板
【図１Ａ】
2020505862.tif 000003
【図１Ｂ】
2020505862.tif 000004
【図１Ｃ】
2020505862.tif 000005
【図１Ｄ】
2020505862.tif 000006
【図２】
2020505862.tif 000007
【図３Ａ】
2020505862.tif 000008
【図３Ｂ】
2020505862.tif 000009
【図３Ｃ】
2020505862.tif 000010
【図４】
2020505862.tif 000011
【図５】
2020505862.tif 000012
【図６】
2020505862.tif 000013
【図７】
2020505862.tif 000014
【図８Ａ】
2020505862.tif 000015
【図８Ｂ】
2020505862.tif 000016
【図８Ｃ】
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【図９】
2020505862.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月30日(2019.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ａ】
2020505862.tif 000019
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ｂ】
2020505862.tif 000020
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ｃ】
2020505862.tif 000021
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2020505862.tif 000022
【国際調査報告】
2020505862.tif 000023
2020505862.tif 000024