JP3208684B2 - ズームマイクロホン装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ズームマイクロホン
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、カメラ一体型ＶＴＲにおいて
は、一般的にズームレンズが使用され、望遠から広角ま
で、撮影者の希望に応じた画角での撮影が可能である。
しかも、最近は、ズームレンズの高倍率化が進んでい
る。これに対して、音声の収音手段が一定の指向性のま
まであると、映像との整合性が悪くなる場合がある。そ
こで、映像の倍率に応じてマイクロホンの指向性を変え
ることが考えられる。

【０００３】このためには、指向性の広い状態から狭い
状態にまで渡って指向特性を可変にすることができるズ
ームマイクロホンが用いられる。このズームマイクロホ
ンとしては、従来から種々提案されているが、一般的に
は、大型のものとなってしまい、カメラ一体型ＶＴＲの
ような小型のシステムには不適当である。

【０００４】これに対して、複数個のマイクロホンユニ
ットの出力信号を、遅延や重み付けを行った後に、演算
手段に入力し、この演算手段で複数個の信号を演算処理
することによりズーム特性を得ることができるようにす
る方法も提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法の場合には、構成が複雑になると共に、所望の指向
性を得るための調整が非常に厄介であった。

【０００６】この発明は、以上の点にかんがみ、小型で
あって、しかも、構成が簡単で、所望の指向性を容易に
設定することができるズームマイクロホン装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明によるズームマイクロホン装置は、後述の
実施例の参照符号を対応させると、主要入力用マイクロ
ホン１１と、参照入力用マイクロホン２１と、参照入力
用マイクロホン２１からの音声信号から主要入力用マイ
クロホン１１の出力音声信号中の不要信号成分に近似す
る信号を形成するための適応フィルタ手段２４と、主要
入力用マイクロホン１１の出力音声信号から、適応フィ
ルタ手段２４の出力信号を用いて前記不要信号を低減な
いし除去するための合成手段１４と、合成手段１４の出
力パワーが最小化されるように適応フィルタ手段２４を
調整する手段とを備え、適応フィルタ手段２４では、合
成手段１４の出力パワーを最小化する適応処理をオン・
オフすることが可能であって、この適応処理のオフ時に
は、適応フィルタ手段２４で使用する係数値を、所定の
固定値に選択的に設定するようにしたことを特徴とす
る。

【０００８】また、適応フィルタ手段２４で適応処理の
オン時には、適応処理のステップゲインが可変に設定さ
れるようにしたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記の構成においては、適応処理のオフのとき
に、加重係数が所定の固定値に設定されることで、主要
入力と参照入力とが前記加重係数値に応じた合成比で合
成され、指向特性が可変とされる。

【００１０】適応処理のオンのときには、参照入力用マ
イクロホンで収音される音声を主要入力用マイクロホン
の出力音声から除去するようにシステムが動作するの
で、参照入力用マイクロホンの感度の高い方向に感度を
有しない鋭い指向性が得られる。そして、ステップゲイ
ンが変えられることにより、その指向特性が可変され
る。

【００１１】

【実施例】以下、この発明によるズームマイクロホン装
置の一実施例を図を参照しながら説明するが、この発明
においては、適応雑音低減処理の考えを使用するので、
この発明の一実施例を説明する前に、この適応雑音低減
処理について説明する。

【００１２】図３は、適応雑音低減処理システムの基本
的構成のブロック図で、１は主要入力端子、２は参照入
力端子であって、主要入力端子１を通じて入力された主
要入力信号は遅延回路３を介して合成回路４に供給され
る。遅延回路３は、主要入力端子１に入力される主要入
力信号と、参照入力端子２に入力される参照入力信号と
の間に時間遅延が無いとした場合に、適応フィルタ回路
５での時間遅延分を補正するためのものであり、この遅
延回路３は設けなくてもよい。

【００１３】そして、参照入力端子２を通じて入力され
た信号は適応フィルタ回路５を介して合成回路４に供給
され、遅延回路３からの信号から減算される。そして、
この合成回路４の出力は、適応フィルタ回路５に帰還さ
れると共に、出力端子６に導出される。

【００１４】この雑音低減装置においては、主要入力端
子１には、希望信号ｓと、これと無相関の雑音ｎ0 とが
加算されたものが入力される。一方、参照入力端子２に
は、雑音ｎ1 が入力される。この参照入力の雑音ｎ1
は、希望信号とは無相関であるが、雑音ｎ0 とは相関が
あるようにされる。

【００１５】適応フィルタ回路５は、参照入力雑音ｎ1
をフィルタリングして、雑音ｎ0 に近似する信号、すな
わち、雑音ｎ0 と同相、等振幅の信号ｙを出力する。こ
の適応フィルタ回路５の出力信号として、雑音ｎ0 と逆
相、等振幅の信号−ｙを得るようにすることもできる。
合成回路４では、遅延回路３の出力信号から適応フィル
タ回路５の出力信号を減算（出力信号が、雑音ｎ0 と逆
相の信号−ｙの場合には加算）する処理が行なわれる。

【００１６】適応フィルタ回路５における適応のアルゴ
リズムは、合成回路４の出力である減算出力（残差出
力）ｅを最小にするように働く。すなわち、今、ｓ，ｎ
0 ，ｎ1 ，ｙが統計的に定常であり、平均値が０である
と仮定すると残差出力ｅは、 ｅ＝ｓ＋ｎ0 −ｙ となる。これを二乗したものの期待値は、ｓがｎ0 と、
また、ｙと無相関であるから、 Ｅ［ｅ² ］＝Ｅ［ｓ² ］＋Ｅ［（ｎ0 −ｙ）² ］ ＋２Ｅ［ｓ（ｎ0 −ｙ）］ ＝Ｅ［ｓ² ］＋Ｅ［（ｎ0 −ｙ）² ］ となる。適応フィルタ回路５が収束するものとすれば、
適応フィルタ回路５は、Ｅ［ｅ² ］が最小になるように
調整されるものである。このとき、Ｅ［ｓ² ］は影響を
受けないので、 Ｅmin ［ｅ² ］＝Ｅ［ｓ² ］＋Ｅmin ［（ｎ0 −ｙ）² ］ となる。すなわち、Ｅ［ｅ² ］が最小化されることによ
ってＥ［（ｎ0 −ｙ）²］が最小化され、適応フィルタ
回路５の出力ｙは、雑音ｎ0 の推定量になる。そして、
合成回路４からの出力の期待値は、希望信号ｓのみとな
る。すなわち、適応フィルタ回路５を調整して全出力パ
ワーを最小化することは、減算出力ｅが、希望音声信号
ｓの最小二乗推定値になることに等しい。

【００１７】なお、適応フィルタ回路５はアナログ信号
で実現する場合とデジタル信号処理回路で実現する場合
の、いずれでも可能である。適応フィルタ回路５を、デ
ジタルフィルタを用いて実現した場合の例を図４に示
す。この例は、適応のアルゴリズムとして、いわゆるＬ
ＭＳ（最小平均自乗）法を使用した場合の例である。

【００１８】図４に示すように、この例では、ＦＩＲフ
ィルタ型の適応線形結合器３００を使用する。これは、
それぞれ単位サンプリング時間の遅延時間Ｚ^-1を有する
複数個の遅延素子ＤＬ１，ＤＬ２，……ＤＬｍ（ｍは正
の整数）と、入力雑音ｎ1 及び各遅延素子ＤＬ１，ＤＬ
２，…，ＤＬｍの出力信号と加重係数との掛け算を行う
加重回路ＭＸ０，ＭＸ１，ＭＸ２，…，ＭＸｍと、加重
回路ＭＸ０〜ＭＸｍの出力を加算する加算回路３１０を
備える。加算回路３１０の出力はｙ（あるいは−ｙ）で
ある。

【００１９】加重回路ＭＸ０〜ＭＸｍに供給する加重係
数は、例えばマイクロコンピュータからなるＬＭＳ演算
回路３２０で、合成回路４からの残差信号ｅに基づいて
形成される。このＬＭＳ演算回路３２０で実行されるア
ルゴリズムは、次のようになる。

【００２０】今、時刻k における入力ベクトルＸ_k を、
図４にも示すように、 Ｘ_k ＝［ｘ_0k ｘ_1k ｘ_2k ・・・ｘ_mk］^T とし、出力をｙ_k 、加重係数をｗ_jk（j=0,1,2,…m ）と
すると、入出力の関係は、次の数１に示すようになる。

【００２１】

【数１】 そして、時刻k における加重ベクトルＷ_k を、 Ｗ_k ＝［ｗ_0k ｗ_1k ｗ_2k ・・・ｗ_mk］^T と定義すれば、入出力関係は、 ｙ_k ＝Ｘ_k ^T ・Ｗ_k で与えられる。ここで、希望の応答をｄ_k とすれば、残
差ｅ_k は次のように表される。 ｅ_k ＝ｄ_k −ｙ_k＝ｄ_k −Ｘ_k ^T ・Ｗ_k ＬＭＳ法では、加重ベクトルの更新を、 Ｗ_k+1 ＝Ｗ_k ＋２μ・ｅ_k ・Ｘ_k ……（ａ） なる式により順次行っていく。ここで、μは適応の速度
と安定性を決める利得因子（ステップゲイン）である。

【００２２】次に、以上説明した適応雑音低減処理を使
用したこの発明によるズームマイクロホン装置の一実施
例のブロック図を図１に示す。この例では、適応フィル
タ回路は、デジタルフィルタを用いたものを使用する
が、特にそのタップ数を１としている。また、合成回路
４としては、減算回路が用いられる。

【００２３】図１において、１１は希望音声を収音する
ための主要入力用マイクロホン、２１は雑音として除去
したい方向の不要音声を収音するための参照入力用マイ
クロホンである。この例の場合には、主要入力用マイク
ロホン１１及び参照入力用マイクロホン２１は、共に、
図２に示すように、単一指向性のマイクロホンで構成さ
れ、その指向特性の感度の低い部分が互いに向き合うよ
うに、近接して配置される。

【００２４】そして、主要入力用マイクロホン１１によ
り収音され、電気信号に変換されて得られた音声信号
は、アンプ１２を介してＡ／Ｄコンバータ１３に供給さ
れて、デジタル信号に変換され、減算回路１４に供給さ
れる。

【００２５】また、参照入力用マイクロホン２１により
収音され、電気信号に変換されて得られた音声信号は、
アンプ２２を介してＡ／Ｄコンバータ２３に供給され
て、デジタル信号に変換される。このＡ／Ｄコンバータ
２３からのデジタル信号は、適応フィルタ回路２４に供
給される。適応フィルタ回路２４は、ＦＩＲフィルタ２
４１と、ＬＭＳ法などの演算を行う演算回路２４２とか
らなるが、この例では、ＦＩＲフィルタ２４１は、１タ
ップの構成であるので、図示のように、１個の加重回路
ＭＸで構成される。この適応フィルタ回路２４は、マイ
クロコンピュータにより構成することができる。この例
の場合、適応フィルタ回路２４における適応処理は、端
子２５からの制御信号により後述するように制御され
る。この制御信号は、例えばカメラ一体型ＶＴＲの場合
には、ズームレンズのズーム操作に応じた信号とされ
る。

【００２６】そして、この適応フィルタ回路２４の出力
信号が減算回路１４に供給される。減算回路１４の出力
信号は、適応フィルタ回路２４に帰還されると共に、Ｄ
／Ａコンバータ１５によりアナログ信号に戻され、出力
端子１６に導出される。

【００２７】適応フィルタ回路２４では、前述したよう
に、主要入力音声中に含まれる雑音としての不要音声
に、参照入力音声が近似するように制御される。これに
より、主要入力用マイクロホン１１で収音された音声中
の希望音声と、参照入力（雑音）とが無相関であるとす
ると、減算回路１４では、参照入力用マイクロホン２１
で収音された雑音信号が主要入力用マイクロホン１１か
らの音声信号から減算されて除去され、減算回路１４か
らは、希望音声のみが得られるように制御される。

【００２８】以上の構成は、主要入力用マイクロホン１
１の出力音声信号が主要入力として入力され、参照入力
用マイクロホン２１の出力音声信号が参照入力雑音とし
て供給された適応型雑音低減システムにおいて、適応処
理が端子２５からの制御信号により制限及び制御される
構成となっている。このシステムの適応処理の制限及び
制御について次に説明する。

【００２９】先ず、この例では、制御信号により適応処
理のオン・オフが行なわれる。適応処理のオンのときに
は、前述したように、減算回路１４の残差出力が最小に
なるように、適応フィルタ回路２４において、加重係数
の更新が行なわれる。適応処理のオフは、加重係数を更
新せずに、加重係数を所定の値に固定することで、実現
される。この適応処理のオフ時には、加重係数を更新し
ないので、前述した（ａ）式のステップゲインμは、ど
のような値を取っても差し支えないが、この例では、図
６に示すように、例えばμ＝０とする。

【００３０】前述したように、制御信号はカメラのズー
ムレンズのズーム操作に応じた信号とされる。この例の
ズーム操作は、広角の短焦点側から所定の中間的な焦点
位置である標準、さらに、標準よりも長焦点の望遠まで
変えられるようにされている。そして、広角側のときに
は、適応処理はオフとされる。

【００３１】そして、図５に示すように、適応処理がオ
フのときにおいては、前記所定の値に固定される加重係
数値は、制御信号に応じて−１から０まで可変設定され
るようにされている。すなわち、最も広角側で、加重係
数値が−１とされ、順次、標準に近づくにしたがって加
重係数値が０に近づき、標準のときには、加重係数値が
０とされる。そして、この固定の加重係数値を変えるこ
とで、システム出力を無指向性から単一指向性の間で特
性を変えることができる。

【００３２】すなわち、適応処理がオフで、加重係数値
が−１に設定された場合には、減算回路１４では、主要
入力と参照入力とが加算されることになる。これは、特
性的にも、図２の向かい合わせの単一指向性を合成した
もので、装置の出力の特性は図７に示すような無指向性
（全指向性）となる。

【００３３】また、適応処理がオフで、加重係数値が０
に設定された場合には、適応フィルタ回路２４の出力信
号は０（無信号）になるので、この装置の出力の特性
は、主要入力用マイクロホン１１の特性となり、図８に
示すような単一指向性を示すものとなる。適応処理がオ
フで、加重係数値が０から−１までの間の値に設定され
た場合には、無指向性と単一指向性の間の特性となり、
−１に近いほど、指向性が広く、０に近いほど、単一指
向性に近づく。こうして、標準より広角側でズーム操作
したときは、無指向性から単一指向性の範囲で指向特性
が可変にされて、レンズ焦点距離に応じた比較的広い指
向特性が得られる。

【００３４】次に、標準よりも望遠側にされると、適応
処理がオンとされる。適応処理がオンとされると、図１
の装置は、参照入力音声を主要入力音声から除去・低減
するように動作する。したがって、装置は、等価的に単
一指向性よりもさらに鋭い指向性を示すようになる。こ
のときの、適応フィルタ回路２４は、加重係数を瞬時に
更新して変更するので、常に装置の出力の特性は変化し
ている。この適応処理オン時の代表的な特性を図９に示
す。なお、図５においては、加重係数値の適応処理オン
のときの変化を点線で示したのは、適応動作中は、加重
係数値は更新されて、瞬時、瞬時で異なり、不定となる
ためである。

【００３５】この適応処理オンのときにおいては、ステ
ップゲインμは、予め定めた一定値としてもよいが、こ
の例においては、図６に示すように、ステップゲインμ
は、０から次第に大きくなるようにする。ステップゲイ
ンμが大きくなるにしたがって、等価的に、より鋭い指
向性になる。

【００３６】こうして、カメラの広角から望遠までのズ
ーム操作にしたがって、無指向性から単一指向性、さら
により鋭い指向性へと、マイクロホンの指向特性を変え
ることができる。

【００３７】なお、上記の例においては、適応処理オフ
時の固定の加重係数は、図５に示したように、広角から
標準に行くにしたがって、すなわち、無指向性から単一
指向性に向かうにしたがって、直線的に変更するように
したが、用途に応じて曲線的に変化させても良い。同様
に、適応処理オン時のステップゲインも図６の例では直
線的に変化させるようにしたが、曲線的に変化させるよ
うにしても良い。

【００３８】以上の例は、主要入力用マイクロホン１１
及び参照入力用マイクロホン２１は、指向特性が単一指
向性のマイクロホンユニット単体を使用した場合である
が、これらのマイクロホン１１，２１としては、複数個
の無指向性マイクロホンユニットを用いて、希望する指
向性のマイクロホンを実現するタイプのものを使用する
ことができる。無指向性のマイクロホンユニットは、安
価であり、装置に取り付けても特性の変化が少ない利点
がある。

【００３９】図１０及び図１１を用いて、無指向性のマ
イクロホンユニットを２個用いて単一指向性のマイクロ
ホンを実現する例を説明する。図１０に示すように、こ
の例では、無指向性のマイクロホンユニット３０及び３
１は、距離ｄだけ離れて配置される。そして、図１１に
示すように、一方のマイクロホンユニット３０の出力音
声信号は、図示を省略したアンプを介して減算回路３２
に供給される。他方のマイクロホンユニット３１の出力
音声信号は、同様に図示を省略したアンプ及びフィルタ
回路３３を介して減算回路３２に供給される。フィルタ
回路３３は、この例では、抵抗器３４とコンデンサ３５
とから構成される。そして、抵抗器３４の抵抗値をＲ1
、コンデンサ３５の容量をＣ1 としたとき、 Ｃ1 ・Ｒ1 ＝ｄ／ｃ （ただし、ｃは音速である）となるように抵抗値Ｒ1 及
び容量Ｃ1 が選定されている。

【００４０】そして、この例では、減算回路３２の出力
は、周波数特性を平坦にするための積分器など周波数特
性補正回路３６を介して出力端子３７に出力音声信号が
導出される。後述するように、この周波数特性補正回路
３６は、必要に応じて設けられるものであって、これは
設けなくてもよい。

【００４１】この例のマイクロホンの動作について説明
する。図１０に示すように、音源が２個のマイクロホン
ユニット３０，３１の配列方向に対してθなる角度の方
向にあって、これら２個のマイクロホンユニット３０，
３１に入射しているとした場合に、各ユニット３０，３
１の出力をＰ0 ，Ｐ1とすると、出力Ｐ1 は、 Ｐ1 ＝Ｐ0 ε^{−ｊω（ｄ／ｃ）ｃｏｓθ} となる。なお、ωは角周波数である。

【００４２】マイクロホンユニット３１の出力はフィル
タ回路３３を通じて減算回路３２に供給されるので、減
算回路３２の出力信号Ｐａは、次の数２に示すようなも
のとなる。

【００４３】

【数２】 なお、上記（１）式において、Ａはフィルタ回路３３の
フィルタ関数を表わし、また、ω・ｄ／ｃ＜＜１であ
る。

【００４４】そして、数２において、次の数３を満足す
れば、出力Ｐａは単一指向性を示すものとなる。

【００４５】

【数３】 つまり、上記（２）式を満足すると、前記（１）式は、 Ｐａ≒Ｐ0 ・ｊω（ｄ／ｃ）（１＋ｃｏｓθ） となり、角度θに関して単一指向性となる。

【００４６】ところで、フィルタ回路３３のフィルタ関
数Ａは、上記の例の場合、 Ａ＝１／（１＋ｊωＣ1 ・Ｒ1 ） で表され、Ｃ1 ・Ｒ1 ＝ｄ／ｃとなるように構成されて
いるので、 Ａ＝１／（１＋ｊωｄ／ｃ） となり、数３の式から図１１の実施例のマイクロホンは
単一指向性になることは明らかである。ただし、このマ
イクロホンの周波数特性は右上がり（高域ほどレスポン
スが大）の特性になる。この例では、周波数特性補正回
路３６が、この右上がりの特性を平坦に補正するために
設けられている。

【００４７】なお、図１１の例において、フィルタ回路
３３、減算回路３２、さらには周波数特性補正回路３６
は、デジタルフィルタや処理プログラム（ソフトウエ
ア）によっても実現することができる。例えば、フィル
タ回路３３は、図１２のように、加算器４１と、遅延回
路４２と、伝達関数Ａの帰還アンプ４３とからなるデジ
タルフィルタで構成することができる。

【００４８】以上の例では、主要入力用マイクロホン１
１と、参照入力用マイクロホン２１とは、共に単一指向
性のマイクロホンユニットを用いるようにしたが、これ
に限定されるものではなく、例えば主要入力用マイクロ
ホン１１に無指向性マイクロホンユニットを使用し、参
照入力用マイクロホン２１に、前記と同様の単一指向性
マイクロホンユニットを使用するようにしてもよい。

【００４９】また、両マイクロホン１１，２１を、共に
無指向性マイクロホンユニットにより構成することもで
きる。図１３は、その場合のこの発明によるズームマイ
クロホン装置の一実施例である。この例の場合には、２
個の無指向性マイクロホン１１，２１は、図１４に示す
ように、距離ｄだけ隔てて配置される。そして、図１３
に示すように、Ａ／Ｄコンバータ２３と、適応フィルタ
回路２４との間に遅延回路２６を挿入する。

【００５０】この例の場合、遅延回路２６の遅延量と、
適応フィルタ回路２５における線形結合器３００での最
大遅延量（遅延素子の単位遅延量τ×単位遅延素子の数
＝τ×（タップ数−１））との和は、２つのマイクロホ
ン１１，２１間の距離ｄを音が伝播する時間と等しく選
定されている。適応フィルタ回路２４が１タップの構成
であれば遅延はないので、遅延回路２６の遅延量がｄ／
ｃに選定される。その他の構成は、制御信号入力端子２
５からの制御信号による適応フィルタ回路２４の制御が
異なることを除けば、図１の例と同様に構成されてい
る。

【００５１】この例においても、入力端子２５からの制
御信号により適応処理動作は、オン・オフされると共
に、オフ時には、加重係数が固定値に設定され、かつ、
その固定値が焦点位置に応じて変えられる。また、オン
時には、ステップゲインμが焦点位置に応じて変えられ
るのは、図１の例と同様である。

【００５２】この場合において、図１４において矢印Ａ
Ｒで示す方向から到来する音声ＳＡは主要入力用マイク
ロホン１１と、参照入力用マイクロホン２１との両方に
収音されるが、両マイクロホン１１，２１間の距離ｄ分
の遅延時間（距離ｄを音が伝播する時間であって、音の
伝播速度をｃとすると、ｄ／ｃ）だけ、主要入力用マイ
クロホン１１に入力される音声ＳＡに対して、参照入力
用マイクロホン２１に入力される音声ＳＡは遅延され
る。

【００５３】また、この参照入力用マイクロホン２１の
出力音声信号は、遅延回路２６及び適応フィルタ回路２
４により、さらに、遅延されるので、主要入力用マイク
ロホン１１の出力音声中の音声ＳＡの成分とは無相関に
なる。

【００５４】したがって、減算回路１４で、主要入力用
マイクロホン１１の出力音声信号から適応フィルタ回路
２５の出力信号を減算しても、方向ＡＲから到来する音
声ＳＡがキャンセルされてしまうことはない。

【００５５】一方、方向ＡＲとは逆方向から到来する音
声ＳＢも参照入力用マイクロホン２１と、主要入力用マ
イクロホン２１とで収音されるが、主要入力用マイクロ
ホン１１と、参照入力用マイクロホン２１とは距離ｄだ
け離れて配置されているので、この音声ＳＢの到来方向
に応じた遅延時間だけ、主要入力用マイクロホン１１に
入力される音声ＳＢは、参照入力用マイクロホン２１の
音声ＳＢの入力に対して遅延される。しかし、参照入力
用マイクロホン２１の出力音声信号は、遅延回路２６及
び適応フィルタ回路２４により遅延される。

【００５６】前述したように、遅延回路２６と、適応フ
ィルタ回路２４との遅延量の和は、ｄ／ｃに等しいの
で、主要入力中の信号ＳＢ成分と、参照入力中の信号Ｓ
Ｂ成分との時間ずれが無くなる。

【００５７】次に、音声ＳＢが、方向ＡＲに対して斜め
後方から到来する場合には、そのときの音声ＳＢの音声
方向ＡＲに対する入射角度をθとすると、不要音声がマ
イクロホン２１に到達してからマイクロホン１１に到達
するまでの時間は、ｄ・ｃｏｓθ／ｃであるので、方向
ＡＲと全く逆の場合より短くなる。このため、信号ＳＢ
成分の主要入力と参照入力との間には、到来方向に応じ
てタイミングずれが生じる。

【００５８】以上の点を考慮して、この例の動作につい
て説明すると、適応処理がオフで、加重係数が０に設定
されたときには、出力の指向特性は無指向性になる。ま
た、加重係数が負の値に設定されたときには、無指向性
であるが、方向ＡＲと逆方向の指向性が高くなるような
特性となる。

【００５９】これに対して、加重係数が１とされると、
方向ＡＲとは正反対の方向にヌル（感度０）を有する単
一指向性を示す。加重係数が正の値であって、１以下で
あるときには、その値に応じて方向ＡＲとは反対方向の
感度が低くなる特性になる。

【００６０】また、適応処理動作がオンのときには、単
一指向性、あるいは、等価的に、より鋭い指向性であっ
て、方向ＡＲと反対側から到来する音声の方向をヌルと
する指向性となる。

【００６１】したがって、この例の場合においても、ズ
ーム操作に応じて、適応処理動作をオン・オフされると
共に、オフ時には、加重係数値を設定し、オン時には、
ステップゲインを変えることにより、ズームレンズの焦
点距離に応じた音声入力を得ることができる。

【００６２】図１４の例において、遅延回路２６の遅延
量と、適応フィルタ回路２４の全タップ数に応じた最大
遅延量との和は、好ましくは、２個のマイクロホン１
１，２１間の距離ｄを音が伝播する時間ｄ／ｃの２倍以
下であればよい。もっとも、前記遅延量の和は、時間ｄ
／ｃの２倍以上であっても差し支えない。

【００６３】なお、上述の例において、適応フィルタ回
路２４のＦＩＲフィルタ２４１は、１タップのフィルタ
の構成でなく、複数タップのフィルタの構成を用いても
よいことはいうまでもない。

【００６４】上記の例では適応フィルタ回路２４はデジ
タル回路で構成したので、全体としてデジタル回路の構
成としたが、適応フィルタ回路２４をアナログ回路の構
成として、全体としてアナログ回路の構成とすることも
可能である。

【００６５】図１５は、アナログ構成とした場合の一実
施例のブロック図で、図１の例の１タップの適応フィル
タ回路の例に対応している。この例においては、主要入
力用マイクロホン１１の出力音声信号は、差動アンプか
らなる減算回路５１の一方の入力端子に供給される。ま
た、参照入力用マイクロホン２１の出力音声信号は、電
圧制御アンプ５２を介して減算回路５１の他方の入力端
子に供給され、主要入力用マイクロホン１１の出力音声
信号から減算される。

【００６６】減算回路５１の出力信号は、出力端子５６
に導出されると共に、乗算器５３に供給される。この乗
算器５３には、また、参照入力用マイクロホン２１の出
力音声信号が供給される。そして、この乗算器５３の乗
算出力が積分器５４及びアンプ５５を介して電圧制御ア
ンプ５２に、その制御電圧として供給され、電圧制御ア
ンプ５２のゲインが制御される。

【００６７】このゲインコントロールの動作は、前述し
たＬＭＳアルゴリムの加重係数の更新式（ａ）にしたが
って行われている。ここで、加重係数は、電圧制御アン
プ５２の利得であり、この式（ａ）の右辺の第２項が、
いわば更新する量を表し、ある時点の加重係数と１サン
プル後の加重係数との差分を表しているので、これをア
ナログ回路で実現するため、積分器５４が挿入されるの
である。アンプ５５は、式（ａ）の第２項中のステップ
ゲイン（２μ）を定めるもので、この例では電圧制御ア
ンプで構成される。

【００６８】そして、この例においては、制御回路６０
が設けられ、ズーム操作に応じた制御信号が、入力端子
６１を介してこの制御回路６０に供給される。この制御
回路６０は、前述の例と同様に、広角から標準までは、
すなわち、無指向性から単一指向性までの間では、乗算
器５３の乗算動作を停止させると共に、積分器５４の積
分動作を停止させ、乗算器５３からは制御信号に応じた
所定の出力電圧が得られる。そして、アンプ５５のゲイ
ンＧは、例えばＧ＝１とされる。ここまでの動作は、前
述の例において、適応処理オフ、加重係数を更新しない
が、その係数値をズーム量に応じて変化させる動作に対
応している。

【００６９】また、制御回路６０は、標準から望遠まで
は、すなわち、単一指向性からより鋭い指向性の間で
は、乗算器５３の乗算動作を行わせ、また、積分器５４
の積分動作を行わせる。さらに、制御回路６０は、アン
プ５５のゲイン、すなわちステップゲインを、ズーム量
に応じて設定する。この動作も、図１の例の場合と同様
である。

【００７０】以上のようにして、アナログ処理により、
この発明のズームマイクロホンを実現することができる
が、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、デジタルシ
グナルプロセッサ、遅延回路などが不要になって、シス
テム全体のコストをさげることができる。しかも、アナ
ログ回路の構成とすることにより、比較的高速の処理が
実現できるものである。

【００７１】なお、以上の例では、ズーム操作に応じ
て、この発明のズームマイクロホンの指向特性を自動的
に変更するようにしたが、例えば指向性選択つまみを設
け、このつまみを回動させるなどのマニュアル操作によ
り、無指向性、単一指向性、より鋭い指向性、これらの
中間の指向性を、適宜、選択できるように構成すること
もできる。

【００７２】また、以上の例は、カメラ一体型ＶＴＲの
収音マイクロホン装置の場合として、この発明のズーム
マイクロホン装置を説明したが、この発明は、この例に
限らず、単体のマイクロホン装置はもちろんのこと、業
務用ビデオカメラや、測定用マイクロホン装置など、す
べてのマイクロホン装置に適用可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、適応処理を用いて、簡単な構成で、無指向性の広い
指向性から単一指向性よりも狭い指向性までに渡って指
向性を可変にできるズームマイクロホン装置を構成する
ことができる。しかも、小型に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるズームマイクロホン装置の一実
施例のブロック図である。

【図２】図１の例に使用する２個のマイクロホンの配置
及び指向性を説明するための図である。

【図３】適応雑音低減システムを説明するためのブロッ
ク図である。

【図４】適応雑音低減システムに用いる適応フィルタ回
路の一例のブロック図である。

【図５】この発明の一実施例の要部の動作の説明のため
の図である。

【図６】この発明の一実施例の要部の動作の説明のため
の図である。

【図７】この発明の一実施例で実現される指向特性の一
例を示す図である。

【図８】この発明の一実施例で実現される指向特性の一
例を示す図である。

【図９】この発明の一実施例で実現される指向特性の一
例を示す図である。

【図１０】この発明に使用するマイクロホンユニットの
他の例の構成を説明するための図である。

【図１１】この発明に使用するマイクロホンユニットの
他の例の構成を示す図である。

【図１２】図１１の一部の回路の他の例のブロック図で
ある。

【図１３】この発明の他の実施例のブロック図である。

【図１４】図１３の例に用いるマイクロホンの説明のた
めの図である。

【図１５】この発明の他の実施例のブロック図である。

【符号の説明】

１１ 主要入力用マイクロホン １４ 減算回路 ２１ 参照入力用マイクロホン ２４ 適応フィルタ回路 ２５ 制御信号入力端子 ２４１ 加重回路 ２４２ ＬＭＳ演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 行徳 薫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−238778（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−192797（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−62500（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10K 11/18 H04R 3/00 320

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主要入力用マイクロホンと、 参照入力用マイクロホンと、 前記参照入力用マイクロホンからの音声信号から前記主
   要入力用マイクロホンの出力音声信号中の不要信号成分
   に近似する信号を形成するための適応フィルタ手段と、 前記主要入力用マイクロホンの出力音声信号から、前記
   適応フィルタ手段の出力信号を用いて前記不要信号を低
   減ないし除去するための合成手段と、 前記合成手段の出力パワーが最小化されるように前記適
   応フィルタ手段を調整する手段とを備え、 前記適応フィルタ手段では、前記合成手段の出力パワー
   を最小化する適応処理をオン・オフすることが可能であ
   って、この適応処理のオフ時には、適応フィルタ手段で
   使用する係数値を、所定の固定値に選択的に設定するよ
   うにしたズームマイクロホン装置。
2. 【請求項２】 前記適応フィルタ手段で適応処理のオン
   時には、適応処理のステップゲインが可変に設定される
   ようにした請求項１記載のズームマイクロホン装置。
3. 【請求項３】 指向性の広いものから狭いものにまで渡
   って指向性を可変にするズームマイクロホン装置であっ
   て、出力特性が単一指向性となる近傍において、前記適
   応フィルタ手段での適応処理動作のオン・オフを切り換
   えるようにした請求項１記載のズームマイクロホン装
   置。