JP2005130328A - 電子カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 画像記録と音声記録とが可能な電子カメラにおいて、マイク出力する音声信号から電子カメラ固有のノイズを除去するノイズ除去機能を有する電子カメラを提供する。
【解決手段】 電子カメラには、マイク３１が出力する音声信号を記録する音声記録回路を備え、この音声記録回路には、ズ−ム機構４０が駆動している間ＯＮさせ、ズ−ム機構４０が発生するノイズの周波数成分を上記音声信号から除去する第１ＢＰＦ３３と、オ−トフォ−カス機構４２が駆動している間ＯＮさせ、オ−トフォ−カス機構４２が発生するノイズの周波数成分を上記音声信号から除去する第２ＢＰＦ３４と、ズ−ム機構４０とオ−トフォ−カス機構４２との駆動制御に応じて第１ＢＰＦ３３と第２ＢＰＦ３４を選択的にＯＮ制御する切換手段を含む制御回路３８とを設けて構成してある。
【選択図】 図３

Description

この発明は、画像記録と音声記録とが可能な電子カメラ（デジタルカメラ）に関し、具体的には、光学系のズ−ム機構やオ−トフォ−カス機構の駆動によって生じる電子カメラ固有のノイズやディスクメディア、テ−プメディアに記録を行なう電子カメラにおけるディスク機構やテ−プ機構の駆動によって生じる除去機能を備えた電子カメラに関する。

最近の電子カメラには、動画撮影機能付の撮影機構の他に、動画撮影時の音声を記録する音声記録機能を備えたカメラがある。
この種の電子カメラは、マイク（電気音響変換器）を備え、撮影時に被写体音声をマイクによって収音し、その音声信号を信号処理して記録媒体に記録する。

また、上記の電子カメラは、被写体音声の他に、その他のいろいろな雑音がマイクに収音されるために、雑音が混入した音声信号が録音される。
例えば、ズ−ム機構やオ−トフォ−カス機構の各歯車などの機械構成部から発生するノイズ（メカノイズ音）が音声と共にマイクによって収音されるために、音声信号にノイズ信号が混入する。

このことから、記録の再生に際してノイズが混入した音声が再生され、不快感のある音声となってしまう。
このような問題を解決するため、音声の記録時又は再生時にノイズを取り除くためのノイズ低減回路を備えた電子カメラがある。（例えば、特許文献１〜３参照）

このノイズ低減回路は、想定されるノイズ信号を予めサンプリングして擬似ノイズ波形としてメモリに記憶しておき、マイクから出力される音声信号からそのノイズ信号を減算することによってノイズ低減を行なうようになっている。

また、不特定の周波数の外来ノイズを低減するものとして、マイクの音声出力をバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を通してノイズ低減する録音装置がある。（例えば、特許文献４、５参照）

さらに、マイクの風切り音を除去するものとして、マイクから出力される音声出力をハイパスフィルタ（ＨＰＦ）とロ−パスフィルタ（ＬＰＦ）からなるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を通してノイズ低減するビデオカメラがある。（例えば、特許文献６参照）

特開２０００−２９３９６５号公報 特開２０００−２９３８０６号公報 特開２００３−１１６０９２号公報 特開平１０−１１６０９９号公報 特開平１１−１５５００号公報 特開平５−１７６２１１号公報

上記した電子カメラに備えられたノイズ低減回路は、音声信号に混入したノイズを可成り高い精度で取り除くことができて有利であるが、ただ、ノイズ低減回路を特別に用意しなければならない上に、このノイズ低減回路の構成を簡単化することが難しい。

したがって、高級の電子カメラについては備えることができても、コンパクトな電子カメラ、特に低価格でコンパクトな電子カメラに実装することには組み込みスペ−ス、コストなどの点で問題となる。

また、上記した風切り音などの外来ノイズを低減するものは、その外来ノイズ自体が不特定の周波数を有するものであるから、録音機器固有のノイズの周波数が音声帯域にある場合にそのノイズを効果的に除去することができない。

本発明は、上記した実情にかんがみ、電子カメラ固有のノイズを簡易な構成で充分に低減することができるノイズ除去機能を備えた電子カメラを実現することを目的とする。

上記した目的を達成するため、本発明では第１の発明として、画像記録と音声記録とが可能な電子カメラにおいて、マイクと、マイクによる音声信号を記録する記録回路と、機構と、該機構を駆動する駆動回路と、前記機構の駆動によって生じるノイズの周波数と略一致する周波数成分を前記音声信号から除去する前記記録回路に設けた除去フィルタと、前記除去フィルタをＯＮ、ＯＦＦ切換えする切換手段と、この切換手段と前記駆動回路とを制御する制御手段とを備え、前記記録回路による音声信号の記録の際、前記駆動回路が前記機構を駆動している場合、前記制御手段が前記除去フィルタをＯＮ状態にするように前記切換手段を制御する電子カメラを提案する。
ここで機構とは、光学系のズ−ム機構、オ−トフォ−カス機構、更には、ディスク機構、テ−プ機構など電子カメラに備えられる機構の全てを含むものとする。

第２の発明として、画像記録と音声記録とが可能な電子カメラにおいて、マイクと、マイクによる音声信号を記録する記録回路と、光学系のズ−ム機構と、このズ−ム機構を駆動するズ−ム駆動回路と、前記ズ−ム機構の駆動によって生じるノイズの周波数と略一致する周波数成分を前記音声信号から除去する前記記録回路に設けた第１の除去フィルタと、オ−トフォ−カス機構と、このオ−トフォ−カス機構を駆動するオ−トフォ−カス駆動回路と、前記オ−トフォ−カス機構の駆動によって生じるノイズの周波数と略一致する周波数成分を前記音声信号から除去する前記記録回路に設けた第２の除去フィルタと、前記第１及び第２の除去フィルタを各々ＯＮ、ＯＦＦ切換えする切換手段と、この切換手段と前記ズ−ム駆動回路及びオ−トフォ−カス駆動回路を制御する制御手段とを備え、前記記録回路による音声信号の記録の際、前記ズ−ム駆動回路及び前記オ−トフォ−カス駆動回路の駆動に応じて、前記制御手段が前記第１及び第２の除去フィルタを選択的にＯＮ状態にするように前記切換手段を制御する電子カメラを提案する。

第３の発明として、上記した第２の発明の電子カメラにおいて、前記ズ−ム機構及び／又は前記オ−トフォ−カス機構の歯車の材料を設定することにより、前記ズ−ム機構及び／又は前記オ−トフォ−カス機構の駆動によって生ずるノイズの周波数を肉声周波数の上限を越える方向にシフトさせる電子カメラを提案する。

第４の発明として、上記した第３の発明の電子カメラにおいて、歯車の材料を設定する諸要件として、歯車材料、歯車回転数、歯車のモ−メント、歯車の歯数、歯車の形状を要件とし、それらの全部又は一部を変える構成とした電子カメラを提案する。

第５の発明として、上記した第３の発明の電子カメラにおいて、モ−タ−ピニオンと、このモ−タ−ピニオンに直接噛合する歯車について材料を設定する構成とした電子カメラを提案する。

第１の発明の電子カメラは、機構を駆動している間、除去フィルタがＯＮし、機構の動作音を多く含むノイズが音声信号からカットされる。
また、機構を駆動していない間は除去フィルタがＯＦＦとなるので、良好な音声信号を記録することができる。

第２の発明の電子カメラは、ズ−ム機構を駆動している間、第１の除去フィルタがＯＮし、オ−トフォ−カス機構が駆動している間、第２の除去フィルタがＯＮする。
したがって、ズ−ム機構の動作音とオ−トフォ−カス機構の動作音を多く含むノイズが音声信号から除去される。

このように第１、第２の発明の電子カメラによれば、電子カメラ固有のノイズであるズ−ム機構の動作音、オ−トフォ−カス機構の動作音、ディスク機構の動作音又はテ−プ機構の動作音等が音声信号より除去される。

第３の発明の電子カメラは、ズ−ム機構やオ−トフォ−カス機構から発生するノイズが肉声周波数を越えた周波数のものとなる。
したがって、肉声周波数以上のノイズがズ−ム機構及び／又はオ−トフォ−カス機構から発生するが、このノイズが上記した第１、第２の除去フィルタによって除去されるため、記録音声の品質を向上させることができる。

第４の発明の電子カメラは、ノイズ周波数を肉声周波数外にシフトさせるための具体的な設定要件を示したものである。

第５の発明の電子カメラでは、モ−タ−ピニオンと、このモ−タ−ピニオンに直接に噛合する歯車との機械的連動部から発生するノイズが大きなノイズ要素となることから、これらピニオンと歯車について構成要件を設定し、ノイズ周波数を肉声周波数外にシフトさせるようにしてある。

次に、本発明の一実施形態について図面に沿って説明する。
図１は本発明を実施した電子カメラの正面図、図２は同電子カメラの平面図である。

この電子カメラは、撮影レンズ１１をズ−ミングにより繰り出すズ−ム機構と撮影レンズ１１を焦点調節するオ−トフォ−カス機構とを備え、さらに、被写体の静止画撮影の他に動画撮影を行なう撮影機能を有している。

また、この電子カメラは、主に被写体音声を録音する音声記録回路を備え、そのための収音窓１２をカメラ上面に設け、この収音窓１２の内部にマイク（マイクロホン）が配設してある。

上記した電子カメラは、撮影レンズ１１より入射した被写体像光を撮像素子で光電変換し、光電変換信号を信号処理してメモリカ−ドに画像記録する画像記録手段と、また、マイクによって収音した音声は、マイクより出力された音声信号を信号処理して上記したメモリカ−ドに画像と共に記録する音声記録手段とを備えている。

その他、図１、図２の参照符号１３はシャッタボタン、１４はメインスイッチ、１５はファインダ−窓、１６はフラッシュユニット、１７はモ−ド切換レバ−、１８は選択・決定ボタン、１９は調光窓、２０はセルフ窓を各々示す。
なお、この電子カメラは、背面に設けた液晶モニタ２１によって、撮影準備時又は撮影後に被写体像を映し出すことができるようになっている。

図３は、上記電子カメラに備えた音声記録回路の構成例を示すブロック図である。
この音声記録回路は、マイク３１から出力される音声信号をＡ／Ｄ変換器３２によってデジタル変換した後、第１ＢＰＦ（第１バンドパスフィルタ）３３又は第２ＢＰＦ（第２バンドパスフィルタ）３４を通してノイズ除去しエンコ−ダ−３５に送り、このエンコ−ダ−３５によってコ−ド化し、続いて、信号処理回路３６により信号処理して音声デ−タとして音声記録部３７に送りメモリカ−ドに記録する。

上記した第１ＢＰＦ３３と第２ＢＰＦ３４は電気回路手段からなるノイズ除去フィルタで、これら第１ＢＰＦ３３と第２ＢＰＦ３４とが制御回路３８に含む切換回路によって選択的にＯＮ、ＯＦＦ制御される。
すなわち、制御回路３８が駆動回路３９を制御してズ−ム機構４０を駆動させている間、この制御回路３８が第１ＢＰ３３をＯＮ、第２ＦＢＰＦ３４をＯＦＦさせるように動作する。

また、制御回路３８が駆動回路４１を制御してオ−トフォ−カス機構（ＡＦ機構）４２を駆動させている間、この制御回路が第１ＢＰＦ３３をＯＦＦ、第２ＢＰＦ３４をＯＮさせるように動作する。
なお、上記のように第１ＢＰＦ３３と第２ＢＰＦ３４を切換える切換回路は制御回路３８とは別途に設け、制御回路３８によって制御するようにしてもよい。

具体的には、ズ−ム機構４０を動作させてズ−ム撮影する際に、音声記録する場合は、第１ＢＰＦ３３をＯＮさせ、この第１ＢＰＦ３３によってズ−ム機構の動作音の周波数と略一致する周波数成分を除去する。
同様に、オ−トフォ−カス機構の動作の間は、第２ＢＰＦ３４をＯＮさせ、この第２ＢＰＦ３４によってオ−トフォ−カス機構の動作音の周波数と略一致する周波数成分を音声信号から除去する。

図４は、上記した制御回路３８の動作を示すフロ−チャ−トである。
図示するように、この制御回路３８は音声記録中であることを確認したときのみ、第１ＢＰＦ３３と第２ＢＰＦ３４の制御ステップに進む。（ステップＳＴ１０１、ＳＴ１０４、ＳＴ１０８）

そして、音声記録中であれば、次のステップＳＴ１０２においてズ−ム機構４０の駆動を判断し、駆動していれば第１ＢＰＦ３３をＯＮさせ、駆動していなければＯＦＦ状態を保つ。（ステップＳＴ１０２、ＳＴ１０３、ＳＴ１０６）

ズ−ム機構４０が駆動されていれば、その動作音であるノイズが第１ＢＰＦ３３によってマイク出力である音声信号から除去される。

続いて、オ−トフォ−カス機構４２の駆動確認ステップＳＴ１０４に進み、駆動中であれば第２ＢＰＦ３４をＯＮさせ、駆動していなければＯＦＦを保つ。（ステップＳＴ１０４、ＳＴ１０５、ＳＴ１０７）

オ−トフォ−カス機構４２が駆動されておれば、その動作音であるノイズが第２ＢＰＦ３４によってマイク出力である音声信号から除去される。

上記したように、ズ−ム機構４０の駆動に合せて第１ＢＰＦ３３をＯＮさせ、また、オ−トフォ−カス機構４２の駆動に合せて第２ＢＰＦ３４をＯＮさせることにより、記録する音声信号からズ−ム動作音とフォ−カス動作音であるノイズ周波数成分を除去する。

したがって、ズ−ム動作中やフォ−カス動作中はノイズを除去し、動作していない時は除去フィルタの帯域中の音声信号も良好に記録することができる。
また、除去フィルタをこのように間欠的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、電池電力の消費も軽減できる。

マイク３１に収音する音には、肉声の他にズ−ム機構４０やオ−トフォ−カス機構４２の機械構成部から発生するノイズ、その他被写界の様々な音が雑音として混入するが、特に、不快感を与える雑音はズ−ム機構４０とオ−トフォ−カス機構４２から発生するノイズである。
特に、動画撮影ではズ−ミングをすることが多いことから、そのノイズが音声に混入して記録される。

このようなノイズの大きさ（周波数）は、駆動系のモ−タ−定格、モ−タ−ピニオンや連動歯車の歯数、固有振動数などによって決まることから、一律には定まらないが、上記したように第１ＢＰＦ３３、第２ＢＰＦ３４を設けることによって構成簡単にしてノイズ除去できる電子カメラとなる。

図５、図６は上記した電子カメラに備えたオ−トフォ−カス機構４２の簡略構成図を示す。
このオ−トフォ−カス機構４２は、連動歯車の歯車材料、歯車回転数、歯車のモ−メント、歯車の歯数、歯車の形状（歯抜き、肉盛り、歯幅）を構成の設定要件とし、それらの全部又は一部の要件を変えることにより、ノイズの周波数を肉声の上限周波数を越える方向にシフトさせてノイズを低減させる他の実施形態である。

このオ−トフォ−カス機構４２は、ステッピングモ−タ−４３のピニオン４４、ピニオン４４に噛合させた減速歯車４５、減速歯車４５に噛合させた中間歯車４６、リ−ドスクリュ４７に設けて上記中間歯車４６に噛合させた連動歯車４８より構成してある。

このように構成したオ−トフォ−カス機構４２は、フォ−カス信号にしたがってステッピングモ−タ−４３を回転駆動させることにより、ピニオン４４、減速歯車４５、中間歯車４６を介して連動歯車４８が回転駆動されることから、リ−ドスクリュ４７が回転する。

したがって、フォ−カスリング４９がリ−ドスクリュ４７によってねじ送りされることから、撮影レンズ１１が光軸方向に移動してフォ−カシングが行なわれる。
なお、図５、図６において、５０はフォ−カスベ−ス、５１はベ−スカバ−
５２、５３はガイドシャフトを示す。

上記したオ−トフォ−カス機構４２は、ズ−ミングの各ズ−ム位置でフォ−カス駆動するため、その駆動系の歯車構成部から発生するノイズがマイク３１に入り音声信号に混入する。
なお、動画撮影によりズ−ミングする場合にもズ−ム機構４０の歯車構成部から発生するノイズがマイク３１に入り音声信号に混入する。

図７、図８は、上記した電子カメラに従来から備えられているオ−トフォ−カス機構４２が発生するノイズの測定結果を示す。
この測定によれば、ノイズの発生する大きな要素としてピニオン４４と減速歯車４５との連動部にあることが判明したため、次の条件で測定を行なった。

ステッピングモ−タ−４３の定格、
５００ｐｐｓ／２０パルス／１回転＝２５ｒｐｓ
ピニオン（金属材）歯数Ｚ＝９ｍ０．２５
減速歯車（合成樹脂材）歯数Ｚ＝１８ｍ０．２５
この条件より、カミアイ周波数は、
２５ｒｐｓ×９歯（又は２５×１／２×１８）＝２２５Ｈｚ
となり、カミアイ周波数としてはノイズが極めて小さい。

上記の駆動条件で材質が持つ固有振動数を測定したところ、図７、図８より分かるように１０００〜１５０００Ｈｚとなり、この固有振動数によってノイズが大きくなることが判明した。

なお、図７はワイドのズ−ム位置でオ−トフォ−カス駆動させたときに発生するノイズの強さ（又は大きさ）を示し、１０００Ｈｚでピ−ク値となっている。
また、図８はテレのズ−ム位置でオ−トフォ−カス駆動させたときに発生するノイズの強さを示し、約１５０００Ｈｚでピ−ク値となっている。

このことから、ノイズとなる上記の固有振動数を肉声周波数帯（２００〜４０００Ｈｚ）外にシフトさせれば、肉声信号にはノイズがほとんど混入しないことになる。

本実施形態ではこの点に着目し、ズ−ム機構４０及び／又はオ−トフォ−カス機構４２の歯車について、構成する設定要件を変えることにより上記した固有振動数を肉声の上限周波数を越える方向にシフトさせることが特徴となっている。

具体的には、歯車材料、歯車回転数、歯車のモ−メント、歯車の歯数、歯車の形状（歯抜き、肉盛り、歯幅）を設定要件とし、それらの全部又は一部を変えることによって固有振動数をシフトさせる。

図９、図１０はピニオン４４と減速歯車４５とを真鍮（Ｃ３６０２）で構成して上記同様にノイズを測定した測定結果を示す。
なお、図９はワイドのズ−ム位置でのフォ−カス駆動によって発生するノイズ、図１０はテレのズ−ム位置でのフォ−カス駆動によって発生するノイズである。

図７と図９、図８と図１０とを比較すると、ピニオン４４と減速歯車４５の材質を変えることにより、ノイズのピ−ク値が肉声周波数の上限（４０００Ｈｚ）を大きく越えるようにシフトすることが分かる。

図１１、図１２はピニオン４４と減速歯車４５とをアルミニユム材で構成して上記同様にノイズを測定した測定結果を示す。
このようにピニオン４４と減速歯車４５の材質を変えてもノイズのピ−ク値が肉声周波数の上限を大きく越えるようにシフトする。

上記の測定はピニオン４４と減速歯車４５の材料を変えて行なった実験例を示したが、材料の他に歯車回転数、歯車のモ−メントなど上記したところの設定要件を変えることにより、さらに有効にノイズをシフトさせることができる。

また、ピニオン４４と減速歯車４５にかぎらず、オ−トフォ−カス機構４２のその他の歯車について設定要件を変えることによってさらに好ましい効果を得ることができ、また、ズ−ム機構４２の歯車についても同様に実施することができる。
なお、ズ−ム機構及び／又はオ−トフォ−カス機構の歯車の設定要件を変えてノイズ除去するノイズ除去手段を備えることにより、音声信号のノイズを可成り除去できるから、第１ＢＰＦ３３、第２ＢＰＦ３４を備えないでそのノイズ除去手段のみを備える構成としてもよい。

また、他の実施形態としては、電子カメラがディスク機構やテ−プ機構を備えていて、これらの機構が駆動されることに応じ、これら機構の駆動によって生じるノイズ周波数成分を除去するフィルタをＯＮ状態にするようにしてもよい。
また、本実施形態ではＢＰＦを用いているが、これをノッチフィルタ等で構成してもよい。

本発明を実施した一例を示す電子カメラの正面図である。 上記電子カメラの平面図である。 上記電子カメラに備えた音声記録機構の構成例を示すブロック図である。 上記した音声記録機構に備える制御回路の動作を示すフロ−チャ−トである。 上記電子カメラに備えるオ−トフォ−カス機構の簡略構成図である。 図５に示すオ−トフォ−カス機構の一部拡大断面図である。 電子カメラに備えられた従来のオ−トフォ−カス機構のノイズの測定結果を示し、同図はワイドのズ−ム位置のノイズを示す特性図である。 テレのズ−ム位置のノイズを示す図７同様の特性図である。 モ−タ−ピニオンと減速歯車を真鍮材で構成して実験し、ノイズの周波数シフトを確認した図で、同図はワイドのズ−ム位置のノイズの特性図である。 テレのズ−ム位置のノイズを示す図９同様の特性図である。 モ−タ−ピニオンと減速歯車をアルミニウム材で構成して実験し、ノイズの周波数シフトを確認した図で、同図はワイドのズ−ム位置のノイズの特性図である。 テレのズ−ム位置のノイズを示す図１１同様の特性図である。

符号の説明

１１ 撮影レンズ
１２ 収音窓
３１ マイク
３２ Ａ／Ｄ変換器
３３ 第１ＢＰＦ
３４ 第２ＢＰＦ
３５ エンコ−ダ−
３６ 振動処理回路
３７ 音声記録部
３８ 制御回路
３９ 駆動回路
４０ ズ−ム機構
４１ 駆動回路
４２ オ−トフォ−カス機構

Claims (5)

1. 画像記録と音声記録とが可能な電子カメラにおいて、
   マイクと、マイクによる音声信号を記録する記録回路と、機構と、該機構を駆動する駆動回路と、
   前記機構の駆動によって生じるノイズの周波数と略一致する周波数成分を前記音声信号から除去する前記記録回路に設けた除去フィルタと、
   前記除去フィルタをＯＮ、ＯＦＦ切換えする切換手段と、この切換手段と前記駆動回路とを制御する制御手段とを備え、
   前記記録回路による音声信号の記録の際、前記駆動回路が前記機構を駆動している場合、前記制御手段が前記除去フィルタをＯＮ状態にするように前記切換手段を制御する電子カメラ。
2. 画像記録と音声記録とが可能な電子カメラにおいて、
   マイクと、マイクによる音声信号を記録する記録回路と、光学系のズ−ム機構と、このズ−ム機構を駆動するズ−ム駆動回路と、
   前記ズ−ム機構の駆動によって生じるノイズの周波数と略一致する周波数成分を前記音声信号から除去する前記記録回路に設けた第１の除去フィルタと、
   オ−トフォ−カス機構と、このオ−トフォ−カス機構を駆動するオ−トフォ−カス駆動回路と、
   前記オ−トフォ−カス機構の駆動によって生じるノイズの周波数と略一致する周波数成分を前記音声信号から除去する前記記録回路に設けた第２の除去フィルタと、
   前記第１及び第２の除去フィルタを各々ＯＮ、ＯＦＦ切換えする切換手段と、この切換手段と前記ズ−ム駆動回路及びオ−トフォ−カス駆動回路を制御する制御手段とを備え、
   前記記録回路による音声信号の記録の際、前記ズ−ム駆動回路及び前記オ−トフォ−カス駆動回路の駆動に応じて、前記制御手段が前記第１及び第２の除去フィルタを選択的にＯＮ状態にするように前記切換手段を制御する電子カメラ。
3. 請求項２に記載した電子カメラにおいて、
   前記ズ−ム機構及び／又は前記オ−トフォ−カス機構の歯車の材料を設定することにより、前記ズ−ム機構及び／又は前記オ−トフォ−カス機構の駆動によって生ずるノイズの周波数を肉声周波数の上限を越える方向にシフトさせる電子カメラ。
4. 請求項３に記載した電子カメラにおいて、
   歯車の材料を設定する諸要件として、歯車材料、歯車回転数、歯車のモ−メント、歯車の歯数、歯車の形状を要件とし、それらの全部又は一部を変える構成とした電子カメラ。
5. 請求項３に記載した電子カメラにおいて、
   モ−タ−ピニオンと、このモ−タ−ピニオンに直接噛合する歯車について材料を設定する構成とした電子カメラ。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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