JP4186745B2

JP4186745B2 - マイクロホン装置、ノイズ低減方法および記録装置

Info

Publication number: JP4186745B2
Application number: JP2003285294A
Authority: JP
Inventors: 一彦小沢
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2023-08-01
Also published as: NL1026748A1; NL1026748C2; US20050063553A1; KR20050016090A; CN1602116A; JP2005057437A

Description

本発明は、例えばカメラ一体型記録装置に使用して好適なマイクロホン装置およびノイズ低減方法ならびに記録装置に関する。

本出願人は、先願の特願２００２‐３６７２３４号にて、複数のマイクユニットを対向に配置した、マイクロホン装置および振動依存ノイズ低減方法及び装置を提案した。これは音声信号をピックアップするマイクロホンが、振動センサを兼ねるために、いわばセンサレスのノイズ低減手法であった。

しかしこの低減手法で使用するマイクユニットには、以下のマイクユニットの条件が必要であった。第１に、指向性を持たない無指向性マイクユニットを使用すること、第２に、マイクユニットを互いに近接させ、受音面を面対抗配置する必要があること、第３に、必ず複数のマイクユニットが必要であることである。

また、特許文献１には、騒音に相関の深い信号を検出するセンサと、検出された信号を基に騒音と逆位相かつ同一音圧の音となるキャンセル信号を生成する適応ＦＩＲフィルタと、生成されたキャンセル信号と内蔵マイクロホンからの騒音信号とを合成する加算器と、この加算器による合成の結果生じた残存信号を基に騒音の低減量が最大となるように適応ＦＩＲフィルタの係数を逐次算出し更新する係数更新手段とを備えた騒音低減装置が開示されている。

特開平８−２７２３７７号公報

したがって、特願２００２‐３６７２３４号のマイクユニット条件に当てはまらないような場合、一例では単一指向性等の有指向性マイクユニットを使用する場合や、単独マイクユニットを使用するモノラルマイク構成の機器、また近接して面対向配置できないような、マイク間隔を広く取る構造を有する機器などには使用することができなかったという不都合があった。

また、特許文献１では、センサにより除去すべき騒音に相関の深い信号を検出し、この検出信号を基に適応フィルタでキャンセル信号を生成し騒音低減を行う点が開示されているが騒音低減効果が低いのに対して、本発明では、センサからの信号とマイクからの騒音信号の相関性をさらに上げて、騒音低減効果を高めるために、マイクとセンサの振動検出感度方向と、またはこれに加えてマイクのノイズ波形と振動検出センサの振動信号の出力波形極性と遅延時間を一致させている点が相違する。

また、本発明では、図１３に示すように、適応フィルタ９５に入力する騒音に相関の深い参照信号９７を、センサ９３からではなく、複数のマイク９２の差信号から得て、センサ９３はその騒音除去手段９４による騒音低減処理のオンまたはオフ信号９９にのみを使用して処理する点が相違する。

このように適応フィルタ９５に入力する参照信号９７をセンサ９３からではなく、マイク９２より抽出することのメリットは、除去すべき騒音信号９１と、参照信号９７が同位置に取り付けたマイク９２から取得できるために、両者に遅延差がなく、信号の相関性も比較的に高いため風雑音などは減算回路により相殺できるだけでなく、適応フィルタ９５で容易に擬似騒音信号９８を生成できる。《逆にマイク９２とセンサ９３が別々の場合には、取り付け位置が異なることからノイズ発生源９１からの伝達特性に違いが発生し、遅延差の補正が必要になるなど適応フィルタ９５の構成が複雑になり、また両者の相関性も劣る場合が多く、低減効果を上げにくいこととなることを本出願人は実験により調べている。

本発明は、この点を鑑みて成されるもので、音声信号をピックアップするマイク（マイクロホン）と、さらにセンサ（振動検出センサ）を設けることにより、特に。マイクロホン装置や記録装置から発生する振動依存ノイズを低減させることを課題とするものである。

また近年においては、センサは衝撃センサもしくは、ショックセンサと称するものが、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）装置や、ＤＶＤ（ディジタルバーサタイルディスク）、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＣＲ−Ｒ（ライトワンス）等のディスク装置における耐振動性を高める目的で、これらの装置に内蔵されるようになり、今後主流となるこれらＨＤＤ装置を記録再生装置に内蔵したカメラ一体型ビデオ記録再生装置においては、これらＨＤＤ装置に内蔵する衝撃センサやショックセンサを振動検出センサとして兼用して使用することで、新たなセンサを設けることなく、容易にこれら装置から発生する振動ノイズを検出し、低減することができるメリットがある。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のマイクロホン装置は、複数のマイクと、１つ以上の振動検出センサと、複数のマイクの出力信号の差成分を出力する第１の演算手段と、第１の演算手段からの出力信号のノイズ帯域を抽出するノイズ抽出手段と、ノイズ抽出手段の出力信号を参照入力信号とする、マイク夫々に対応する適応フィルタと、これらのマイク夫々の出力信号から適応フィルタの出力信号を減算する第２の演算手段を有するマイクロホン装置において、マイクと振動検出センサの振動検出感度方向と、またはこれに加えてマイクのノイズ波形と振動検出センサの振動信号の出力波形極性と遅延時間を一致させ、振動検出センサからの信号レベルが所定のレベル以下では第２の演算手段による減算を遮断し、ノイズ低減を行わないようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、複数のマイクユニットに、振動センサを併用すれば、ターゲットとする振動ノイズのみを正確にセンサでピックアップして利用できるため、先願のようにマイクユニットを面対向化しなくても振動に依存するノイズがマイクロホンの音声信号からキャンセルできる。

また、本発明のノイズ低減方法は、複数のマイクと、１つ以上の振動検出センサと、複数のマイクの出力信号の差成分を出力する第１の演算手段と、第１の演算手段からの出力信号のノイズ帯域を抽出するノイズ抽出手段と、ノイズ抽出手段の出力信号を参照入力信号とする、マイク夫々に対応する適応フィルタと、マイク夫々の出力信号から適応フィルタの出力信号を減算する第２の演算手段を有し、マイクと振動検出センサの振動検出感度方向と、またはこれに加えてマイクのノイズ波形と振動検出センサの振動信号の出力波形極性と遅延時間を一致させるように、マイクと振動検出センサを構成配置したマイクロホン装置を用いて、複数のマイクの出力信号の差成分を第１の演算手段により出力し、第１の演算手段の出力信号からノイズ帯域をノイズ抽出手段により抽出し、さらに適応フィルタによりノイズ抽出手段の出力信号を参照入力信号としてマイク夫々に対応する擬似騒音信号を出力し、マイク夫々の出力信号から適応フィルタの出力信号を第２の演算手段により減算し、振動検出センサからの信号レベルが所定のレベル以下では第２の演算手段により減算を遮断し、ノイズ低減を行わないようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、複数のマイクユニットに、振動センサを併用すれば、ターゲットとする振動ノイズのみを正確にセンサでピックアップしてノイズの低減処理ができるため、先願のようにマイクユニットを面対向化しなくても振動に依存するノイズがマイクロホンの音声信号からキャンセルできる。

また、本発明の記録装置は、複数のマイクと、１つ以上の振動検出センサと、複数のマイクの出力信号の差成分を出力する第１の演算手段と、第１の演算手段からの出力信号のノイズ帯域を抽出するノイズ抽出手段と、ノイズ抽出手段の出力信号を参照入力信号とする前記マイク夫々に対応する適応フィルタと、マイク夫々の出力信号から適応フィルタの出力信号を減算する第２の演算手段を有する前記マイクロホン装置の出力信号を記録する記録装置において、マイクロホン装置のマイクと振動検出センサの振動検出感度方向と、またはこれに加えてマイクのノイズ波形と振動検出センサの振動信号の出力波形極性と遅延時間を一致させ、振動検出センサからの信号レベルが所定のレベル以下では第２の演算手段による減算を遮断し、ノイズ低減を行わないようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、複数のマイクユニットに、振動センサを併用すれば、ターゲットとする振動ノイズのみを正確にセンサでピックアップして利用できるため、先願のようにマイクユニットを面対向配置できないような構造を有する記録装置においても、振動に依存するノイズがマイクロホンの音声信号からキャンセルして音声信号のみを記録することができる。

例えば、本発明の記録装置を、ＨＤＤ装置や、ＤＶＤ、ＣＤ、ＣＲ−Ｒ等のディスク装置における耐振動性を高める目的で内蔵される、振動センサ、もしくは衝撃センサ、ショックセンサを共通に使用することで、新たなセンサを設けることなく、容易にこれら装置から発生する振動ノイズを検出し、低減することができる。

本発明のマイクロホン装置は、振動を電気信号に変換するセンサを使用するノイズ低減手法であり、これによりセンサをマイクと併用して振動依存ノイズを低減するにより、マイクユニットや、センサの配置条件に制約がないため、より広範囲の電子機器に本発明のマイクロホン装置を使用することができる。またマイクユニットとセンサの振動検出感度方向と、またはこれに加えてマイクのノイズ波形と振動検出センサの振動信号の出力波形極性と遅延時間を合わせることにより両者の相関性を上げ、適応フィルタの収束特性を改善することで、少ないタップ数でもノイズ低減効果を得ることができる。

さらに、センサからの信号レベルが所定のレベル以下では第２の演算手段による減算を遮断したので、回路の簡略化が図られ、ターゲットとする振動ノイズのみを正確にセンサでピックアップして低減することができる。

また、本発明のノイズ低減方法は、センサをマイクと併用して振動依存ノイズを低減することにより、マイクユニットや、センサの配置条件に制約がないため、より広範囲の電子機器に本発明のマイクを配設して、電子機器からの伝達振動ノイズを低減することができる。またマイクユニットとセンサの振動検出感度方向と、またはこれに加えてマイクのノイズ波形と振動検出センサの振動信号の出力波形極性と振動時間を合わせることにより両者の相関性を上げ、適応フィルタの収束特性を改善することで、少ないタップ数のフィルタ処理でも振動ノイズの低減効果を上げることができる。

また、さらにセンサからの信号レベルが所定のレベル以下では第２の演算手段による減算を行わないようにオン、オフ制御するのみなので、回路の簡略化が図れて、ターゲットとする振動ノイズのみを正確にセンサでピックアップして低減することができる

また、本発明の記録装置は、振動を電気信号に変換するセンサを使用するノイズ低減手法であり、これによりセンサをマイクと併用して振動依存ノイズを低減することにより、マイクユニットや、センサの配置条件に制約がないため、より広範囲の記録装置にノイズ低減を行うマイクロホン装置を使用して、振動ノイズをキャンセルして振動ノイズを除去し、音声信号のみを記録することができる。またマイクユニットとセンサの振動検出感度方向と、またはこれに加えてマイクのノイズ波形と振動検出センサの振動信号の出力波形極性と遅延時間を合わせることにより両者の相関性を上げ、適応フィルタの収束特性を改善することで、少ないタップ数でも振動依存ノイズの低減効果を上げることができる。

さらに、センサからの信号レベルが所定のレベル以下では第２の演算手段による減算を行わないようにオン、オフ制御するのみなので、回路の簡略化が図れて、ターゲットとする振動ノイズのみを正確にセンサでピックアップして低減して、ノイズをキャンセルして音声信号だけを記録することができる

例えば、家庭用デジタルビデオカメラ等のビデオカメラでは、音声は内蔵されるマイクロホン装置より収音される場合がほとんどであり、さらに近年は機器の小型化が進み、機器に内蔵するＶＴＲやディスク装置等の記録装置と内蔵マイクは近接し、記録装置より発生する振動ノイズや音響ノイズが容易にマイクに入力してしまう問題がある。また同様に小型化により、撮影者はカメラ撮影中のズーム、フォーカス操作やカメラ機能ＳＷ等の操作時に、不用意に内蔵マイク付近に触れてしまい、キャビネットを伝播したノイズがマイクに混入し、再生時に聞き苦しいタッチノイズが発生してしまう場合が多い。

また周囲が比較的に静かな場所で撮影する場合には、内部ＡＧＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｏｒｏｌ）回路によりマイク感度が上がるため、わずかなタッチノイズでも非常に耳障りになり、さらにビデオカメラでは、一般的に無指向性マイクユニットを演算回路により有指向特性をもたせて使用しているため、有指向特性特有の近接効果により、これらのノイズ周波数帯域が持ち上がってしまい、目的とする音声信号よりも目立ってしまうことがあり、問題が多かった。

そして従来はこれらのノイズを低減するために、内蔵マイクのマイクユニットをキャビネットからゴムダンパー等のインシュレータで浮かせる構造やゴムワイヤー等でマイクユニットを中空に浮かすような構造をとることで、キャビネットから伝わる振動を吸収しマイクユニットにこれらのノイズが伝わらないようにしていた。しかしこの方法においてもすべての振動を抑えることは出来ず、強振動や振動周波数によってはインシュレータの効果がなく、逆に固有の周波数で共振振動する場合もあり、構造設計が難しく、コストダウンや小型化の阻害要因になっていた。

さらに前述したタッチノイズにより発生するノイズは、キャビネットを伝わる振動によるものだけでなく、振動とともに空気中を音として伝播する音響ノイズも同時に発生しており、これによりマイクユニットへのノイズ伝達経路は複雑化し、従来のパッシブな方法では低減に限界が有り、撮影者が満足できるレベルには達していなかった。

したがって本発明の目的とするところは、マイクユニットの構造的な隔離対策が不要であり、むしろ積極的に振動ノイズをピックアップして、その発生する振動ノイズを回路的にキャンセルし、さらにピックアップした振動ノイズを参照入力信号とする適応フィルタで、同時タイミングに発生した音響ノイズもキャンセルすることにより、上記問題点を解決するものである。

このように本発明では、振動に依存して発生しているノイズをすべてターゲットにしたノイズ低減処理が行われる。
ここで図１に本発明によるマイクロホン装置例１のブロック図を示し、本発明の特徴を説明する。

本発明においては、先願の特願２００２‐３６７２３４号（ノイズ低減装置及び方法）のように、音声入力用に複数のマイクを必要とせず、単体のマイクでも良い。さらに無指向性マイクのみでなく単一指向性、双指向性等の指向性マイクも使用可能である。
そして図１は振動入力用にセンサを使用する。このセンサは任意の位置に取り付けて機械的な振動を電気信号に変換し、振動信号として振動ノイズ低減処理回路に入力される。

図１のマイクロホン装置例１を説明する。マイク１は任意のマイクロホンユニットであり、出力の−側端子は回路のＧＮＤに接地されており、＋側端子が増幅器ＡＭＰ３に接続されて、出力信号が取り出される。またセンサ２は、その−側端子が回路のＧＮＤに接地されており、＋側端子が増幅器ＡＭＰ４に接続され、その出力信号が、さらにノイズ抽出手段６に供給されてノイズ帯域成分が抽出される。このノイズ抽出手段６はＬＰＦ（ローパスフィルタ）やＢＰＦ（バンドパスフィルタ）で構成され、比較的に音声帯域の低域に集中する振動ノイズ帯域を抽出するものである。そしてその振動成分を後述する適応フィルタ７に参照入力Ｘとして入力し、所定のアルゴリズムにより擬似ノイズ信号Ｙを生成し加算器８の−側端子に出力する。

またＡＭＰ３からの音声信号は遅延器５により、前記ノイズ抽出手段６と適応フィルタ７による処理遅延相当の遅延を施し、加算器８の＋側端子に入力し、−側端子に入力された前記擬似ノイズ信号Ｙと位相を合わされてマイクロホン装置の出力端子９から出力される。さらにこの出力信号は適応フィルタ７に誤差信号Ｅとして帰還され、この誤差信号が常に最小化されるように、適応フィルタ７が動作することで出力端子９には、振動成分が低減された音声信号が得られる。

次に図２（１）、（２）でマイク振動板とセンサの関係について説明する。まず図２（２）に示す、センサ２は前述したように機械的な振動に比例した電気信号が得られる素子であるが、一例では圧電セラミックスや、またマイクユニットの受音面を塞いだもの等が使用される。そしてセンサ２には検出する感度が最も高い振動方向が存在し、取り付け位置に対して種々の振動検出感度方向１５をもつものが開発され、その目的に合わせて使用できるようになっている。

本発明においては使用するマイク１とセンサ２で、この振動検出感度方向１３，１５を合わせることにより両者の出力信号の相関性を高め、後段の適応処理で効率よく振動成分を低減することを特徴としている。

図２（１）においてマイク１は振動板１１に対して直角方向（図の左右方向）に最も強い振動検出感度方向１３を持つため、発生する振動信号も同じ振動検出感度方向１３の成分が最も大きくなる。したがって使用するセンサ２の振動検出感度方向１５もこれに合わせ、またはこれに加えて両者が実線の振動検出感度方向１３，１５に振動した場合にはその＋と−端子１２、１４間には実線１Ａ、２Ａの極性に信号波形が出力され、破線の振動検出感度方向１３，１５に振動した場合には破線１Ｂ、２Ｂの極性に信号波形が出力されるようにマイク１およびセンサ２を構成配置すれば、両者の出力信号はさらに相関性の強いものとすることができる。

また本発明の場合には、必ずしもマイクとセンサを近接させて設置する必要はない。たとえば図３では、一例でＨＤＤ装置１６内部にセンサ２０を取り付けた例を示しているが、この場合には内部の図示しないスピンドルモータの駆動による回転ディスク１７の振動、及びボイスコイルモータ１９の駆動による磁気ヘッド１８の移動時に発生する振動をセンサ２０によりピックアップできる。

ここで、この時に発生する機械的な振動、及び音響的な振動音がマイクに入力された場合には、図１のマイクロホン装置例１を用いることにより同様にこれらの振動を低減可能である。また近年、このようなＨＤＤ等のディスク装置が小型化され、持ち運び可能になると予期せぬような衝撃が、これら装置に加わり、たとえばデータをディスクの所定のアドレスへ書き込み中に衝撃が加われば、その衝撃により磁気ヘッド１８が移動し、すでにデータが書き込まれたアドレス位置に再び書き込みを行い、データを破壊する場合もありうる。したがってこのような場合のデータプロテクトのために衝撃を検出するセンサが内蔵され、衝撃を検知して書き込み動作を停止するようになっている。本発明ではこれらの衝撃センサの出力をセンサ２０の目的で使用すると共に本発明のセンサ２として兼用で使用することができる。

以下に、センサの構造よび動作について説明する。
図４はセンサの構造例１を示す図である。また、図６はセンサの出力感度を示す図である。
まず、図４は、センサ２の内部に圧電セラミック２１を使用した振動センサの構造例１であり、圧電セラミック２１に対して互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸を考える。ここでＸ軸方向の振動に対して最も感度が高くなるとし、Ｘ軸からＹ軸方向もしくはＺ軸方向に実際の加振方向２２をとり、そのＸ軸と加振方向２２のなす角をθとする。

このときの、角度θに対するセンサ２の相対出力感度特性を図６に示す。
図６によればＸ軸と加振方向２２が一致したときに最大で相対感度１とすれば、角度θが大きくなるにつれて感度が低下し、Ｙ軸とＺ軸を含む平面方向の振動では感度がゼロとなることがわかる。

図５はセンサの構造例２を示す図である。
また、図５にマイクを使用した振動センサの構造例２を示す。マイク１を振動センサとして用いることは、マイク１の受音面を塞ぐことで実現することができる。そしてこの場合にもマイク１内の振動板１１に対して互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸を考えるとき、Ｘ軸方向の振動に対して最も感度が高くなり、Ｘ軸からＹ軸方向もしくはＺ軸方向に実際の加振方向２３の角度θが向くに従って相対感度が低下するため、図６と同様の相対出力感度特性を示す。

従って、図２に示すように、音声用マイク１の振動検出感度方向１３を、図４および図５に示したセンサの加振方向２２，２３に合わせ、さらに加振方向２２，２３が図６に示した最も感度が高くなる方向になるようにセンサ２を取り付けることにより、音声用マイク１に含まれるノイズとセンサ出力の相関性を向上させることができる。

図７はセンサの出力極性と遅延時間を示す図であり、図７（１）は音声マイクに発生するノイズ、図７（２）はセンサ出力である。さらにこのとき、図７（１）に示すように音声マイクに発生するノイズ波形と図７（２）に示すようにセンサ出力波形の極性と遅延時間が一致するようにすることで、さらに波形相関性も向上する。なお、遅延時間は、図１のマイクロホン装置例１では遅延器５で合わせることができる。

次に図１で示した適応フィルタ７について図８を用いて詳細に説明する。この適応フィルタ７のアルゴリズムとしては種々の方法が提案されている。一般に比較的収束スピードが速く、演算回路規模が少ないことからＬＭＳ（ＬｅａｓｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）法がよく使用され、回路構成のすべてがＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）、デジタルＬＳＩ（大規模集積回路）によるハードウェアやマイクロコンピュータによるソフトウェアで処理可能である。

まず図８の参照入力Ｘには、除去ターゲットノイズと相関性の高い信号を入力し、破線で囲まれる適応フィルタ７とＬＭＳ演算処理部３５に入力される。適応フィルタ７は一般的にはタップ数が数百タップ程度のＦＩＲ（有限長インパルス応答）デジタルフィルタで構成されており、それぞれのタップにあるフィルタ係数ＷをＬＭＳアルゴリズムにしたがって適応的に更新していく。ここでは（ｍ＋１）タップのＦＩＲフィルタを示しており、
３１−１〜３１−ｍは単位サンプリング時間の遅延Ｚｅｘｐ（−１）であり、Ｘ０〜Ｘｍはそれぞれの遅延が施された信号であり、３２−０〜３２−ｍは係数乗算用の乗算器であり、Ｗ０〜Ｗｍは乗算器の係数である。それぞれの乗算器の出力は加算器３３にてすべて加算されて適応フィルタ出力Ｙとして出力される。したがって適応フィルタ出力Ｙは以下に示す数１式のように畳み込み演算で表わされる。

さらにＬＭＳ演算処理部３５は、参照入力Ｘと残差信号Ｅから以下に示す数２式にしたがってそれぞれの適応フィルタ係数Ｗ０〜Ｗｍを演算して更新していく。

ここで数２式においてそれぞれの小文字ｋはサンプリング時間経過を表わしており、ｋサンプリング目のＷｋが現在の適応フィルタ係数とすれば、Ｗｋ−１はｋ−１サンプリング目、つまり１サンプリング過去の適応フィルタ係数を表わしている。またμはステップゲインもしくはステップサイズと呼ばれ、ＬＭＳアルゴリズムにおける収束スピードを決定するパラメータであり、大きいと収束が早くなるが収束後の精度が落ち、逆に小さいと収束は遅くなるが収束後の精度が上がるため、使用する適応システム条件により最適化して設定される。また残差信号Ｅには後述するエラー信号が入力される。

そしてＬＭＳ演算処理部３５は前記適応フィルタ係数Ｗを、残差信号Ｅに含まれる参照入力Ｘに相関の高い信号を常に最小にするように数２式で更新する。

次に図９に本発明によるマイクロホン装置例２を示し説明する。
図９は図１に対して、マイクを複数化したもので、たとえばステレオ２ｃｈ入力の場合を示している。本発明の場合には、先願のように、複数のマイクユニットを入力音声波長よりも近接させ、または面対向化させる必要がなく、マイク間隔は任意であり自由配置が可能である。また指向性マイクロホンも自由に選択できるため、先願には必要な後段の有指向性演算処理も不要になる。

まずマイク４１、４２は夫々、ＲｃｈとＬｃｈのマイクユニットであり、図１のマイク１と同様に音声入力用に、センサ４３は図１のセンサ２と同様に振動入力用に使用され、夫々図１と同様の回路構成で処理されるが、適応フィルタ５０、５１が独立して動作するために、Ｌｃｈ、Ｒｃｈで異なる振動依存ノイズを夫々最適化して低減できる。またここではＬｃｈ、Ｒｃｈのステレオ２ｃｈの場合を示して説明したが、さらに多チャンネル化した場合にも同様に、１つのセンサで適応動作が可能である。尚、詳細な動作は図１と同様であるため割愛する。

次に図１０で本発明によるマイクロホン装置例３を示し説明するが、図９の装置例２と同機能ブロック名については説明を割愛する。マイク６１、６２は夫々、ＲｃｈとＬｃｈのマイクユニットであり、夫々の出力信号が増幅器ＡＭＰ６４、６５を介して加算器６９の−側端子と＋側端子に接続され、両者の差分出力が、ノイズ抽出手段７０に入力される。またセンサ６３の出力は増幅器ＡＭＰ６６を介してコンパレータ（比較器）６７に入力され、別途設定されるＲＥＦ（基準）入力６８からのレベルと比較され、その結果がコンパレータ６７から、前述のノイズ抽出手段７０へ出力される。

ここで前述の加算器６９から出力される、マイク６１とマイク６２の出力信号の差成分には、夫々のマイク取り付け位置の違いによる、音声信号とさらに振動信号の差信号が多く含まれる。これは音声信号では音源からの空間距離差に、また振動信号では振動発生源からの伝達関数の違いに起因して発生している。ところでカメラ一体型ビデオ記録装置の場合を考えると、音源はマイク取り付け間隔よりも十分に遠い場合がほとんどであるが、逆に振動発生源はカメラ一体型ビデオ記録装置本体から発生しているために、マイク取り付け間隔相当の距離から伝播している。したがってマイク６１とマイク６２に入力する音声信号は、音源に対して比較的等距離に位置しているため、相関性が高く、振動信号は音声信号よりも相関性が低いと言え、前述の加算器６９で両者を減算すると音声信号に対して振動信号が多く得られることになる。

さらに前述のコンパレータ６７では、たとえばＲＥＦ入力６８で設定されるレベルよりもセンサ６３から出力される振動信号が大きい場合にはＯＮ信号が出力され、逆に小さい場合にはＯＦＦ信号が出力されるようにすれば、このＯＮ／ＯＦＦの２値信号が前記ノイズ抽出手段７０に入力され、ＯＮ時はノイズ抽出し、振動信号成分を出力し、ＯＦＦ時はゼロ信号を出力して、振動信号のみ抽出して適応フィルタ７３、７４に入力することができる。尚、詳細な動作は図１と同様であるため省略する。これにより、一定の基準レベルを超えたノイズに対してノイズ除去を行うことができる。

なお図１０の装置例３では、マイク６１、６２を先願のように、面対向化しても良い。またさらにマイクを追加して多チャンネル化も容易に可能である。

また図１、図９、図１０の装置例１、２、３においてセンサは、１個で説明したが、さらに複数のセンサ出力を使用し、夫々の出力を加算してノイズ抽出手段に入力するようにしてもよく、この場合には複数箇所の振動を入力、もしくは検出することができる。また複数のセンサを使用した場合に、ノイズ抽出手段の出力を各適応フィルタへ共通に入力する必要もなく、夫々のセンサに合わせた複数のノイズ抽出手段から任意の適応フィルタに入力するようにしても良い。

次に図１１で本発明によるマイクロホン装置例４を示し説明するが図１０の装置例３と同一機構ブロックは同一参照番号を付し、差分機能ブロックのみを説明する。
まず、図１１は、図１０の装置例３に対して、コンパレータ６７のＯＮ信号を切り替えスイッチＳＷ７９、８０に接続している。切り替えスイッチＳＷ７９、８０は、可動接点ａが固定接点ｂまたはｃと選択的に切り替えて接続することにより、夫々Ｌｃｈ、Ｒｃｈのノイズ低減処理を行った出力と、行わない出力とを選択できるようにしており、ＯＮ信号時は可動接点ａが固定接点ｃと接続してノイズ低減された出力をＲｃｈ端子７７、Ｌｃｈ端子７８に出力する。ＯＦＦ信号時は可動接点ａが固定接点ｂと接続してノイズ低減されない出力をＲｃｈ端子７７、Ｌｃｈ端子７８に出力する。これにより、さらに一定の基準レベルを超えたノイズのみを選択してノイズ除去を行うことができる。

なお、図１０では適応フィルタ７３，７４に入力する参照信号をＯＮ／ＯＦＦして、適応フィルタ７３，７４の出力をＯＮ／ＯＦＦするが、図１１の場合は、ノイズ抽出手段７０からは常に振動信号成分が出力され、常に適応フィルタ７３，７４は動作している点が異なっている。従ってセンサ出力は、全く適応フィルタ７３，７４の動作に関与していない。

さらに図１２で本発明によるマイクロホン装置例５を示し説明するが、図１２は、振動検出用センサを新たに設けずに、振動発生源となるモータとして、例えば、ＨＨＤ装置に内蔵された磁気ヘッドを駆動するボイスコイルモータ８４や、回転ディスクを駆動するスピンドルモータであるディスクモータ８５を制御する各種ドライブ装置８１より直接にＯＮ／ＯＦＦ信号を得て、切り替えスイッチＳＷ８２，８３にて適応フィルタ７３，７４の出力をＯＮ／ＯＦＦし、ＯＮ信号時は接点が接続されてノイズ低減された出力をＲｃｈ端子７７、Ｌｃｈ端子７８に出力する。ＯＦＦ信号時は接点が開放されてノイズ低減されない出力をＲｃｈ端子７７、Ｌｃｈ端子７８に出力する。これにより、さらに一定の基準レベルを超えたノイズのみを選択してノイズ除去されたマイク信号を記録装置における記録媒体である回転ディスクに磁気ヘッドにより記録の動作を行うことができる。

一般にこれらのモータには回転、および位相サーボ用に各種センサを内蔵しており、実際の回転数や回転位相情報が目的に応じて各種ドライブ装置８１に読み出され、これにより最適値にドライブされる。従って、各種ドライブ装置８１からは振動発生源であるモータ８４，８５のドライブ信号に一致したＯＮ／ＯＦＦ信号が得られるため、これを切り替えスイッチＳＷ８２，８３の制御端子に供給することにより、同様にしてノイズ低減機能をＯＮ／ＯＦＦすることができる。また、図１２では適応フィルタ７３，７４の出力に切断または開放の切換をする切り替えスイッチＳＷ８２，８３を接続しているが、図１１のようにノイズ低減処理系と非ノイズ低減処理系とを切り替えるようにしても良い。

本発明は、例えばカメラ一体型記録装置に内蔵されるＨＤＤ装置や、ＤＶＤ、ＣＤ、ＣＲ−Ｒ等のディスク装置における駆動モータのノイズ低減処理に使用することができる。

本発明におけるマイクロホン装置例１を示すブロック図である。マイク振動板とセンサ出力波形を示す図であり、図２（１）はマイク振動板とマイク出力波形、図２（２）はセンサとセンサ出力波形である。ＨＤＤにおけるセンサ取り付け例を示す図である。センサの構造例１を示す図である。センサの構造例２を示す図である。センサの出力感度を示す図である。センサの出力極性と遅延時間を示す図であり、図７（１）は音声マイクに発生するノイズ、図７（２）はセンサ出力である。ＬＭＳ適応フィルタを示すブロック図である。本発明におけるマイクロホン装置例２を示すブロック図である。本発明におけるマイクロホン装置例３を示すブロック図である。本発明におけるマイクロホン装置例４を示すブロック図である。本発明におけるマイクロホン装置例５を示すブロック図である。本発明と先行技術との相違を説明する図であり、図１３（１）は本発明の請求項１の略図、図１３（２）は本発明の請求項２の略図である。

符号の説明

１…マイク、２、２０…振動検出センサ、３、４…増幅器ＡＭＰ、５…遅延器、６…ノイズ抽出手段、７…適応フィルタ、８…加算器、９、１２、１４…端子、１１…振動板、１３、１５…振動検出感度方向、１６…ＨＤＤ装置、１７…回転ディスク、１８…磁気ヘッド、１９…ボイスコイルモータ、２１…圧電セラミック、２２，２３…加振方向。

Claims

複数のマイクと、１つ以上の振動検出センサと、前記複数のマイクの出力信号の差成分を出力する第１の演算手段と、前記第１の演算手段からの出力信号のノイズ帯域を抽出するノイズ抽出手段と、前記ノイズ抽出手段の出力信号を参照入力信号とする前記マイク夫々に対応する適応フィルタと、前記マイク夫々の出力信号から前記適応フィルタの出力信号を減算する第２の演算手段を有するマイクロホン装置において、
前記マイクと前記振動検出センサの振動検出感度方向と、
またはこれに加えて前記マイクのノイズ波形と前記振動検出センサの振動信号の出力波形極性と遅延時間を一致させ、
前記振動検出センサからの信号レベルが所定のレベル以下では第２の演算手段による減算を遮断し、
ノイズ低減を行わないようにしたことを特徴とするマイクロホン装置。
複数のマイクと、１つ以上の振動検出センサと、前記複数のマイクの出力信号の差成分を出力する第１の演算手段と、前記第１の演算手段からの出力信号のノイズ帯域を抽出するノイズ抽出手段と、前記ノイズ抽出手段の出力信号を参照入力信号とする前記マイク夫々に対応する適応フィルタと、前記マイク夫々の出力信号から前記適応フィルタの出力信号を減算する第２の演算手段を有し、前記マイクと前記振動検出センサの振動検出感度方向と、またはこれに加えて前記マイクのノイズ波形と前記振動検出センサの振動信号の出力波形極性と遅延時間を一致させるように前記マイクと前記振動検出センサを構成配置したマイクロホン装置を用いて、
前記複数のマイクの出力信号の差成分を第１の演算手段により出力し、
前記第１の演算手段の出力信号からノイズ帯域をノイズ抽出手段により抽出し、
さらに適応フィルタにより前記ノイズ抽出手段の出力信号を参照入力信号として前記マイク夫々に対応する擬似騒音信号を出力し、
前記マイク夫々の出力信号から前記適応フィルタの出力信号を第２の演算手段により減算し、
前記振動検出センサからの信号レベルが所定のレベル以下では第２の演算手段により減算を遮断し、ノイズ低減を行わないようにしたことを特徴とするノイズ低減方法。
複数のマイクと、１つ以上の振動検出センサと、前記複数のマイクの出力信号の差成分を出力する第１の演算手段と、前記第１の演算手段からの出力信号のノイズ帯域を抽出するノイズ抽出手段と、前記ノイズ抽出手段の出力信号を参照入力信号とする前記マイク夫々に対応する適応フィルタと、前記マイク夫々の出力信号から前記適応フィルタの出力信号を減算する第２の演算手段を有する前記マイクロホン装置の出力信号を記録する記録装置において、
前記マイクロホン装置の前記マイクと前記振動検出センサの振動検出感度方向と、
またはこれに加えて前記マイクのノイズ波形と前記振動検出センサの振動信号の出力波形極性と遅延時間を一致させ、
前記振動検出センサからの信号レベルが所定のレベル以下では第２の演算手段による減算を遮断し、ノイズ低減を行わないようにしたことを特徴とする記録装置。