JP4269883B2 - マイクロホン装置、再生装置及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像された画像の表示及び収音された音響の処理を行うマイクロホン装置、再生装置及び撮像装置に関する。

近年のビデオカメラやデジタルカメラのような携帯型の画像／音声記録再生装置では、撮影モニター用途としてパネル型のファインダーを備える場合がほとんどである。これは従来型の機器内蔵型ファインダー（いわゆる接眼レンズを通して覗く、ビューファインダー）と比較して、離れていても容易に画像が確認できるため視認性がよく、ユーザに受け入れられているためである。

ところで上記画像／音声記録再生装置においてこのパネル型ファインダーが、各種操作キーの入力デバイスを兼ねている機器があり、特にパネルのディスプレイ面上を直接に指やペンで触れることにより、表示された画像や、アイコンなどを選択することで情報を入力することができ、これらはたとえばタッチパネルと呼ばれている。

特にビデオカメラにおいては従来から、ユーザが表示された画像の一部を直接にポインティングすることで、撮影時にはその画像のピントや露出を選択的に最適化にしたり、再生時にはその画像を中心に拡大したりすることができ、目的とする被写体を最適に撮影もしくは再生することができる。これについては本出願人の先願の特許文献１に開示されている。

また、近年、ビデオカメラは益々小型化されるとともに高機能化が実現され、従来からのレンズやファインダー、バッテリー、記録媒体挿入口、リモコン受光部などのほかに多くの操作キー、入出力端子などが機器全面に配置され、当然この中に内蔵マイクロホンも配置されている。

また現在のビデオカメラでは、撮影モニター用途として回転式のパネル型ファインダーを備える場合がほとんどである。これは従来型の機器内蔵型ファインダー（いわゆる接眼レンズを通して覗く、ビューファインダー）と比較して、離れていても容易に画像が確認できるため視認性がよく、回転式であるため撮影アングルに合わせてパネル角度を可変できることが大きなメリットとして、ユーザに受け入れられているためである。

また他社の先願、特許文献２において、撮像装置の大画面表示ユニットにマイクユニットを設置する出願が成されている。先願は開閉式パネルであり、また実施例に示されるように、開閉式パネルの上端（もしくは下端）にマイクロホンが設置され、メカ的に開閉にたいするマイクロホン補正を行っているが、本発明では、開閉式さらに回転式パネルの、背面に設置するところが相違しており、パネル回転に対する指向性の補正を電気的に行っている点が相違する。

特開平9-116792号公報 特開2000-152049号公報

これに対して画像の被写体が発する音もしくは音声を選択的に最適化して撮影もしくは再生することが要求されているがこのような技術は今まで開発されていなかったという不都合があった。

また、ビデオカメラに内蔵されるマイクロホンは、音響効果を良くするために取り付け周辺部には凹凸がなく、ユーザが撮影時に容易に触れたり、音響的な影にならないところに配置されるが、前述の機器小型化によりそのような配置に置くことがスペース上難しくなってきているという不都合があった。

さらにビデオカメラの上面にマイクロホンを配置した場合には、前方の音声感度が低下し、被写体の音声よりも周囲の不要音声が多く記録される不具合が生じてしまい、またビデオカメラの前面にマイクロホンを配置した場合には、レンズ鏡筒などの凹凸が、音響的な陰になり、音響特性を乱す原因になりやすく、またマイクロホンをビデオカメラの本体面に対して、飛び出るように配置すれば、音響特性は良いが小型化や、持ち運びやすさが損なわれてしまうという不都合があった。

したがって本発明は、さらに、このような点を鑑みて成されるものであり、回転式パネル型ファインダーの背面に内蔵マイクロホンを配置することによりこれらの問題を回避するものである。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の撮像装置は、少なくとも撮像素子と撮像光学系からなる撮像手段と、撮像手段により撮影された画像を表示する回転可能な表示手段と、表示手段の画像表示面の背面側に設置されたマイクユニットを有し、前記表示手段とともに回転する収音手段と、表示手段の回転角を検出する検出手段と、検出手段により検出された角度で収音手段により音響を取得する音響指向性信号を生成する指向性生成手段とを備えるものである。

これにより、近年のビデオカメラに標準装備される回転式の液晶パネル型ファインダーの背面に内蔵マイクロホンを設置することで、実装上の制約がなくなり、多くのマイクロホンが設置でき、音響特性も改善され、メカノイズの影響も少なくすることができる。またパネル回転にともなう指向性変化も電気的に補正することができる。

請求項１の発明によれば、小型化されるビデオカメラにあって比較的に大面積である回転式パネルの背面にマイクロホンを設けることで、実装上の制約が少なく、複数を容易に設置でき、音響特性のすぐれた特性が得られる。また回転にともなって指向方向を被写体に向けたり、本体ノイズから離すことができる。また多くのマイクユニットを必要とするアレイマイクロホンによる指向性可変や超指向性マイクロホンも容易に構成可能である。

請求項３の発明によれば、モノラル特性だけでなく、ステレオ特性等の複数の出力が容易に得られる。

請求項２，４の発明によれば、アレイマイクロホンの指向特性を回転式パネルの回転角にともなって電気的に可変することで、パネルが回転しても指向特性の変わらないマイクロホンも構成できる。回転式パネルの背面が平面であることを利用すれば、バウンダリーマイクロホンとしての効果が得られる。（バウンダリー効果とは、机や床等の平面上に直接にマイクロホンを置くと、マイクユニットに直接届く直接音と設置平面からの反射音の距離差が少ないために、干渉による歪や周波数特性の乱れが少なく、特性がよくなることをいう）

以下に、本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しながら説明する。
図１２に示すように現在の家庭用ビデオカメラ１２１においては、ほとんどがズームレンズ１２３の光軸方向に平行な遮蔽位置から光軸方向に垂直な開放位置まで開くことができるパネル型ファインダー１２４を備えており、従来の接眼式ビューファインダー１２２を備えていない場合もある。そしてこのパネル型ファインダー１２４は液晶（ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ））とバックライトなどで構成されており、画面サイズは視認性の点から２．５〜３．５インチのものが多い。

そして近年このパネル型ファインダー１２４にはディスプレイ面上を直接に指やペンで触れることにより、表示された画像や、アイコンなどを選択することで情報を入力することができるタッチパネルを装備している場合がある。特にビデオカメラ１２１においてこのタッチパネルは、ユーザが画像上の被写体を選択するための有効なポインティングデバイスとなっている。そして特許文献１に開示されているように、ユーザが表示された画像の一部を直接にポインティングすることで、その画像のピントや露出を最適にしたり、再生時にはその画像を中心に拡大したりすることができ、目的とする被写体を最適に撮影もしくは再生することができる。

ここで本発明においては、これらポインティングデバイスとマイクロホンの関連付けを行うために、これらの構成技術について説明する。
まずタッチパネルはポインティングされた位置を検出し電圧値などに変換して出力するデバイスであるが、その位置検出方法としては、一般的に抵抗膜式がある。まず図１に抵抗膜式タッチパネルの構造図を示す。

抵抗膜式タッチパネル１１は、対抗配置された２枚の透明な抵抗膜１，２の両端部に平行電極が設けられ、切替えスイッチＳＷ３により交互に電源電圧４が印加される。２組の平行電極は互いに直交配置し、このため抵抗膜１，２は夫々Ｘ及びＹ方向に電位分布をもつ。ここで切替えスイッチＳＷ３により上部抵抗膜１（Ｙ）に電源電圧４が印加されているときに、点Ｐに入力ポイントがあり、２枚の抵抗膜１，２が接触すると上部抵抗膜ＹのＰ点の電位、つまりＹ方向の電位が下部抵抗膜２（Ｘ）を経由して出力Ｖｙから読み出される。

そして瞬時に切替えスイッチＳＷ３で下部抵抗膜２（Ｘ）に電圧を印加し、下部抵抗膜２（Ｘ）のＰ点の電位、つまりＸ方向の電位が上部抵抗膜１（Ｙ）を経由して出力Ｖｘから読み出される。したがって切替えスイッチＳＷ３の切替え時間を、入力ポイントの接触時間よりも十分に短くしておくことで、点ＰのＸ及びＹ電位から入力位置が検出される。

そしてこのような構造のタッチパネル１１を、図12のビデオカメラ１２１などのパネル型ファインダー１２４の表示面上に設置し、ファインダー上の、画像やアイコンと連動させれば、あたかも画像やアイコンを選択しているようにすることができる。

次にビデオカメラにおける、タッチパネルと画角について図２で説明する。
前述のように構成されたパネル型ファインダー１２４に映し出される画像は、ズームレンズ２１等の光学系を介した光学画像をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｓｅ）等の撮像素子により電気信号に変換されたものである。したがってタッチパネル１１上の任意の入力点Ｐは、ズームレンズ２１が広角時画サイズ２２では点Ｐｗに、また望遠時画サイズ２３は点Ｐｔとなり、両者にはズームの移動により画角変化θが生ずる。したがって本発明では、ズーム位置情報から実際のユーザが指し示す被写体の方向を補正している。

次にマイクロホンの指向特性を任意に可変する方法の一例として、図４と図５にアレイマイクロホンの原理図を示し、これを説明する。
図４ではマイク４３−１〜４３−４までの、４本のマイクロホンをいずれも間隔ｄで直線的に並べた場合について説明する。そしてマイク４３−１〜４３−３の出力は夫々遅延器４４−１〜４４−３介して加算器４５に入力され、前記加算器４５では遅延器４４−１〜４４−３の出力とマイク４３−４からの出力をすべて加算して出力４６としている。さらに遅延器４４−１では遅延３Ｔが施され、遅延器４４−２では遅延２Ｔが施され、遅延器４４−３では遅延Ｔが施されている。

ここで間隔ｄに対して十分に遠く、夫々のマイクからほぼ等距離にある音源Ａ４１から振幅Ａの正弦波が入力した場合を考えると、夫々のマイク出力はすべてＡｓｉｎωｔとなり、さらに遅延器４４−１〜４４−３で夫々の遅延が施されて加算器４５にて加算される。したがって加算器４５では夫々の入力が遅延差Ｔをもって加算される。ところで遅延差Ｔをもつ、２つの正弦波が加算された場合を、（数１）式に示す。(但し、振幅Ａは簡単のためＡ＝１とする)

（数１）
ｓｉｎωｔ ＋ ｓｉｎω（ｔ−Ｔ）＝２ｃｏｓ（πｆＴ）・ｓｉｎ（ωｔ−πｆＴ）

（数１）式において振幅項２ｃｏｓ（πｆＴ）の絶対値を縦軸にし、横軸の周波数ｆを遅延差Ｔで正規化した周波数特性例を図６の実線６１に示す。図６によれば周波数が１／（２Ｔ）でゲイン最小値のゼロになり、周波数がゼロと１／Ｔでゲイン最大値の２となり、以降これを繰り返す。たとえば一例でＴ＝５０[μＳ]とすれば、これは音速での距離差で約１７ミリに相当し、周波数をゼロから上げていくと振幅が減少し、１０ｋＨｚで振幅がゼロとなり、２０ｋＨｚでは再び最大値となる。つまり音声帯域のほとんどにおいて振幅Ａの信号を加算しても、振幅はＡの２倍にはならずに減少することになり、さらに加算する信号数が多いほどその減少率は大きくなる。

次に図５はアレイマイクロホン原理図２として、図４と同様に構成されたマイクロホンに、音源Ｂ５１から所定角度をもって振幅Ａの正弦波が入力された場合を示している。

そしてマイク５３−１からはＡｓｉｎωｔが出力され、遅延器５４−１により遅延３Ｔが施される。またマイク５３−２にはマイク５３−１より遅延Ｔ分だけ遅れて音波が到達するため、Ａｓｉｎω（ｔ−Ｔ）が出力され、遅延器５４−２により遅延２Ｔが施される。

同様にマイク５３−３にはマイク５３−１より遅延２Ｔ分だけ遅れて音波が到達するため、Ａｓｉｎω（ｔ−２Ｔ）が出力され、遅延器５４−２により遅延Ｔが施され、マイク５３−４にはマイク５３−１より遅延３Ｔ分だけ遅れて音波が到達するため、Ａｓｉｎω（ｔ−３Ｔ）が出力される。ところで２つの正弦波が同相で加算された場合の振幅は図６の破線６２で示すように全周波数帯域で２倍となり、したがって加算器５５ではこれらの出力５６がすべて同相で加算されるために、振幅はＡの４倍になる。

このように図４及び図５で示したアレイマイクロホンでは、音源Ｂ５１方向からの音波に指向選択性をもたせることができ、遅延Ｔを可変することにより任意の指向角に指向特性をもたせることができる。尚、マイク本数、マイク配置方法は一例であり、この原理を逸脱しない範囲で変更できる。

そしてこのように構成されるアレイマイクロホン用いて、図３に示すようにタッチパネル１１の入力点Ｐの位置と、ズームレンズ２１のズーム位置から算出される望遠時画サイズ３３のＰ１や広角時画サイズ３２のＰ２点に対してマイクロホンアレイ３１の可変指向特性３４を破線の如く可変することにより当初の目的が達せられる。

図７に本発明のポインティングマイクロホン装置例１を示し、これを説明する。
まず映像信号はズームレンズ７０を介したＣＣＤ７１から出力し、カメラ系信号処理７２にて所定の信号に変換される。さらにパネル系駆動処理７３にてタッチパネル付ファインダー７４に必要な、映像信号と同期信号が生成されて、タッチパネル付ファインダー７４に供給される。また前述したタッチパネル付ファインダー７４からはポインティング位置信号７８が出力されて、後述するマイクロホン指向性可変処理７５に入力される。

またこのマイクロホン指向性可変処理７５には、先のズームレンズ７０よりズーム位置信号７７が、またアレイマイクロホン７６より複数のマイクロホン信号が入力されており、ここで処理された信号はＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）７９にて、所定の信号レベルに最適化されて音声信号８０として出力される。

さらに図８で図７のマイクロホン指向性可変処理７５について説明する。
ここでは図４、図５で説明したアレイマイクロホン原理を利用しており、アレイマイクロホン７６からの夫々の出力は可変遅延手段８１に入力され、夫々独立に遅延処理が施されるように成されている。さらにこの遅延処理はズーム位置信号７７及びポインティング位置信号７８から指向角算出手段８３にて算出された指向角に指向特性が最大化されるような遅延時間に可変され、さらに加算器８２によりすべてが加算されることにより音声信号出力８０には、タッチパネルにポインティング入力した指向角に位置する音、もしくは音声が出力される。

次に図９に指向性可変マイクロホン例２を示す。
図８に対して図９では、一組のアレイマイクロホン７６から複数の音声出力、たとえばステレオ出力のＲｃｈ、Ｌｃｈの２出力を得るものである。まず図８と同様のアレイマイクロホン７６からの夫々の出力をＲｃｈ可変遅延手段９０とＬｃｈ可変遅延手段９１に入力する。

そして図８と同様に構成される指向角算出手段８３から得られる指向角に、さらにステレオ角付加手段９４にて左右に夫々新たな指向角を付加し、その指向角に指向特性が最大化されるような遅延時間をＲｃｈ可変遅延手段９０とＬｃｈ可変遅延手段９１に出力する。そして夫々の出力が加算器９２と加算器９３で加算され、夫々Ｒｃｈ出力９５とＬｃｈ出力９６として出力される。

したがって図９によればタッチパネルにポインティング入力した指向角を中心にしたステレオ音、もしくはステレオ音声が得られる。またこの実施の形態例では、２出力の場合を説明したが、さらに多くの出力を得ることも可能である。

ところで今までの実施の形態例では、あくまでもアレイマイクロホンは一組の場合のみを説明した。これは人間の耳が顔の左右にさらに水平方向にあることから垂直の方向感度よりも、水平の方向感度が大きく、普通はアレイマイクロホンによる指向角変化が水平方向のみでも十分に効果がある。この場合には図１のタッチパネルもＸ方向のみ構成すれば良い。しかし垂直方向を加えることで、さらに高精度に指向角を得ることができる。

したがって図１０ではポインティングマイクロホン装置例２として、水平方向のアレイマイクロホン１００と垂直方向のアレイマイクロホン１０１を用意し、マイクロホン指向性可変処理１０２にて処理することで音声信号出力１０３よりタッチパネルにポインティング入力したあらゆる指向角に位置する音、もしくは音声が出力される。なお図７と同機能のブロックは同一参照番号を付し、説明を省略した。

次に図１０のマイクロホン指向性可変処理１０２について図１１で説明する。
水平方向のアレイマイクロホン１００からの出力を可変遅延手段（水平方向）１１０に入力し、垂直方向のアレイマイクロホン１０１をからの出力を可変遅延手段（垂直方向）１１１に入力し、さらにズーム位置信号７７及びポインティング位置信号７８より水平／垂直指向角算出手段１１３にて算出された指向角に指向特性が最大化されるような水平／垂直遅延時間を前記可変遅延手段（水平方向）１１０と可変遅延手段（垂直方向）１１１に入力し、夫々の遅延が施された出力が加算器１１２ですべて加算され音声信号１１４として出力され、目的の信号が得られる。

次に図１３のポインティングマイクロホン装置例３では、再生装置１３０に記録された複数の音声信号１３２と、ズーム位置信号１３７から、同様に指向性を選択する例を説明する。まず再生装置１３０には、たとえばデジタルビデオ（ＤＶ）フォーマットのテープ記録再生装置であれば、４ｃｈまでの音声信号が記録でき、またズーム位置等の補助情報記録エリアも充実している。またＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等のディスクを記録媒体としても同様に、マルチチャンネルの音声記録や補助情報記録が可能である。

したがってあらかじめアレイマイクロホンからの音声信号と、ズーム位置情報を記録しておき、再生装置１３０からこれらを再生することで撮影時と同様な機能が実現できる。まず再生ビデオ信号１３１からパネル系駆動処理１３４でタッチパネル付ファインダー１３５に必要な、映像信号と同期信号が生成されて、タッチパネル付ファインダー１３５に供給される。また前述したタッチパネル付ファインダー１３５からはポインティング位置信号１３８が出力されて、前述と同様に構成されるマイクロホン指向性可変処理１３６に入力される。

またこのマイクロホン指向性可変処理１３６には、先の再生装置１３０よりズーム位置信号１３７が、また再生装置１３０より複数の再生音声信号１３２が入力されており、ここで処理された目的方向の信号はＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）１３９にて、所定の信号レベルに最適化されて音声信号１４０として出力される。このように本発明は、再生時においても利用可能である。

また本発明の実施例において、抽出された任意の指向角の音声信号にＡＧＣを介して出力するようにしているが、このＡＧＣは抽出したい音声信号が周囲の環境音や、音声と比較してレベルが小さな場合に、目的音を抽出後に、適度にレベルを上げることができより一層に、抽出効果を上げることができ、またポインティング位置によるレベル差を吸収するため聞きやすくなる。

次に、アレイマイクロホンの設置位置の例について説明する。
現在の家庭用ビデオカメラにおいては、ほとんどが回転式パネル型ファインダー（以下回転式パネルと呼ぶ）を備えており、従来の接眼式ビューファインダーを備えていない場合もある。そしてこの回転式パネルは液晶（ＬＣＤ）とバックライトなどで構成されており、画面サイズは視認性の点から２．５〜３．５インチのものが多い。そしてこの回転式パネルの背面（ディスプレイ面の裏側）は、平面であり、現在内蔵されるマイクロホンを設置するには、十分な面積を有している。

したがって本発明においては、ここに内蔵マイクロホンを配置することにより、以下のメリットを享受することができる。

第1に、マイクロホンを常にビデオカメラ前面（被写体側）に向けることができ、指向性が良い。
第2に、回転式パネルを開くことで、マイクロホンがビデオカメラ本体から離れるため、音響特性が改善され、また本体から発生するメカノイズの影響も抑えられる。
第3に、回転式パネルを回転することにより、マイクロホンの指向性も容易に変えることができる。
第4に、マイクロホンを配置できる、敷地面積が従来位置よりも広くとれるため、複数のマイクロホンを使用したアレイマイクロホンによる指向性可変や超指向性マイクロホンの実現が容易である。
第5に、従来の位置に配置したマイクロホンと、回転式パネルに配置したマイクロホンの両方を利用した、新たな機能が実現できる。

まず図１４でビデオカメラのマイクロホン設置例について説明する。
レンズ１４３方向を正面として、従来のビデオカメラ１４１においては、ビデオカメラ１４１上面に設置するマイクロホン位置Ａの１４５、ビデオカメラ前面に設置するマイクロホン位置Ｂの１４６が一般的である（これ以外に本体面からスティック状に突き出したタイプがあるが図示はせず）。従来技術の項で述べたように、マイクロホン位置Ａの１４５では、マイクロホンの受音面が上方を向くために、被写体の音声が小さくなる欠点がある。

またマイクロホン位置Ｂの１４６では、上部にあるレンズの音響的な影が影響して音場が乱れてしまう欠点がある。そこで本発明では、回転式パネル１４４の背面に設置するマイクロホン位置Ｃの１４７とすることで、これらの問題を解決するとともに、前述のメリットを得ることができる。

ここで図１の回転式パネル１４４は、一般的に回転軸Ｘを中心に回転するとともに、回転軸Ｙを中心に回転できるようにもなっている。これはビデオカメラ１４１の様々な撮影アングルにも撮影者の視認性を確保できるようにしているためである。

ところでマイクロホン位置Ｃの１４７に設置するマイクロホンは、１つでも良いし、複数でも良い。１つの場合の指向特性例として、図１５にモノラル指向特性例を示す。これはマイクロホン正面方向を０°とした場合に、最もこの方向の感度を高くすることができる。また複数の場合の指向特性例として、図１６にステレオ指向特性例を示す。図１６では２７０°に指向主軸をもつ実線のＬｃｈと、９０°に指向主軸をもつ破線のＲｃｈの特性により、ステレオ特性を得ることができる。

さらに図１７に本発明のマイクロホン設置例２を示す。図１７はステレオマイクロホンを構成する場合の一例であるが、本発明では、回転式パネル１４４が一般的に、２．５インチ型から３．５インチ型の画面サイズであるのに対して、その背面に設置するマイクロホンがφ４ミリからφ６ミリと小型であることを利用して、Ｌｃｈ用とＲｃｈ用のマイクロホン１７２，１７１を十分に離して設置することも可能である。これにより十分なステレオセパレーション特性を得ることができる。

以上に述べてきたマイクロホンの指向特性は、図１４に示した回転式パネル１４４が回転軸Ｘ及びＹにより回転すれば、その指向主軸方向も回転にともなって変化する。これは前述したメリット項目の第１〜第３をもたらすが、従来のマイクロホン位置Ａの１４５、Ｂの１４６のように指向特性を常にビデオカメラ１４１と固定した使い方も想定される。

次は、これを実現するアレイマイクロホン方式について説明する。
図４のアレイマイクロホン原理図１、図６の周波数特性例の実線６１によれば周波数が１／（２Ｔ）でゲイン最小値のゼロになり、周波数がゼロと１／Ｔでゲイン最大値の２となり、以降これを繰り返す。たとえば一例でＴ＝５０[μＳ]とすれば、音速での距離差で約１７ミリに相当し、周波数をゼロから上げていくと振幅が減少し、１０ｋＨｚで振幅がゼロとなり、２０ｋＨｚでは再び最大値となる。

つまり図１９Ｂに示すように音声帯域のほとんどにおいて遅延１９５をもった振幅Ａの信号１９１、１９４を加算しても、信号１９６は振幅は２倍にはならずに減少することになり、さらに加算する信号数が多いほどその減少率は大きくなる。

次に図５のアレイマイクロホン原理図２、図６の破線６２、さらに図１９Ａで示すように全周波数帯域で遅延１９５のない信号１９１、１９２を加算すると、信号１９３は振幅は２倍となり、したがって加算器ではこれらの出力がすべて同相で加算されるために、振幅はＡの４倍になる。

このように図４及び図５で示したアレイマイクロホンでは、音源Ｂの５１方向からの音波に指向選択性をもたせることができ、遅延Ｔを可変することにより任意の指向角に指向特性をもたせることができる。尚、マイク本数、マイク配置方法は一例であり、この原理を逸脱しない範囲で変更できる。

そしてこのアレイマイクロホン原理を利用した可変指向性マイクロホン例１を図２３に示しこれを説明する。アレイマイクロホン２３０からの夫々の出力は可変遅延手段２３１に入力され、夫々独立に遅延処理が施されるように成されている。

さらにこの遅延処理はビデオカメラの回転式パネルの回転角を回転Ｘもしくは回転Ｙ検出手段２３５から検出し、これから指向角算出手段２３４にて算出された指向角に指向特性が最大化されるような遅延時間に可変され、さらに加算器２３２によりすべてが加算されることにより音声信号出力２３３には、回転式パネルが回転しても常に指定方向、たとえば正面方向に位置する音、もしくは音声が出力される。

またこの場合のマイクロホン設置例３として回転式パネル１４４の背面に水平方向にアレイマイクロホン２０１を配置した例を図２０に示すが、設置例はこれに限ったものではない。また回転角検出手段２３５は、回転式パネルの回転部分にホール素子や抵抗体による位置センサを取り付けて回転角を検出する。

次に図２４に可変指向性マイクロホン例２を示す。図２３に対して図２４では、一組のアレイマイクロホン２４０から複数の音声出力、たとえばステレオ出力のＲｃｈ、Ｌｃｈの２出力を得るものである。まず図２３と同様のアレイマイクロホン２４０からの夫々の出力をＲｃｈ可変遅延手段２４１とＬｃｈ可変遅延手段２４２に入力する。

そして図２３と同様に構成される回転角検出手段２３９からの回転Ｘもしくは回転Ｙ回転角をＲｃｈ指向角算出手段２４７とＬｃｈ指向角算出手段２４８に入力し、ここでさらにステレオ効果を得るために左右に夫々新たな指向角を付加し、その指向角に指向特性が最大化されるような遅延時間をＲｃｈ可変遅延手段２４１とＬｃｈ可変遅延手段２４２に出力する。そして夫々の出力が加算器２４３と加算器２４４で加算され、夫々Ｒｃｈ出力２４５とＬｃｈ出力２４６として出力される。

したがって図２４によれば回転式パネルが回転しても常に指定方向、たとえば正面方向を中心にしたステレオ音、もしくはステレオ音声が得られる。このステレオ特性の一例として図１８に特性例２を示す。またこの実施の形態例では、Ｒｃｈ出力２４５とＬｃｈ出力２４６の２出力の場合を説明したが、さらに多くの方向の出力を同時に得ることも可能である。

ところで今までの実施の形態例では、あくまでもアレイマイクロホンは一組の場合のみを説明した。これは一般にユーザは、回転式パネルを遮蔽位置から最大開放位置までの回転範囲のうち一杯に開いた最大開放位置で撮影するため、撮影時は回転Ｘ方向がすでに正面方向を向いている場合がほとんどである。この場合には回転Ｙ方向のみで構成すれば良い。

しかし回転Ｘ方向と回転Ｙ方向を同時に補正することも可能である。この実施の形態例として図２２の可変指向性マイクロホン例３に示すように水平方向のアレイマイクロホン２２０と垂直方向のアレイマイクロホン２２１を用意し、夫々の出力を水平方向可変遅延手段２２２と垂直方向可変遅延手段２２３に入力する。

そして回転Ｘ検出手段２２８及び回転Ｙ検出手段２２９からの回転角を水平指向角算出手段２２６と垂直指向角算出手段２２７に入力し、ここで算出された水平／垂直指向角に指向特性が最大化されるような遅延時間に水平方向可変遅延手段２２２と垂直方向可変遅延手段２２３が可変され、さらに加算器２２４によりすべてが加算されることにより音声信号出力２２５には、回転式パネルがＸ方向及びＹ方向に回転しても常に指定方向、たとえば正面方向に位置する音、もしくは音声が出力される。

またこの場合のマイクロホン設置例４として回転式パネル１４４の背面に水平方向及び垂直方向にアレイマイクロホン２１１を配置した例を図２１に示すが、設置例はこれに限ったものではない。

以上で説明したように、本発明においてはアレイマイクロホンのような多数のマイクユニットを用いた構成を容易に小型化されたビデオカメラにおいても実現することができ、これにより指向性可変や、超指向性マイクロホンも実現でき、前述した第４のメリットを享受することができる。

さらに図１４における、従来からのマイクロホン位置Ａの１４５もしくはＢの１４６における、デメリット（前述したメリットの逆）を補うようにマイクロホン位置Ｃの１４７を追加するようにしても良い。

たとえば従来からのステレオ特性（図１６もしくは図１８）を位置Ａの１４５もしくは位置Ｂの１４６のマイクロホンで構成し、さらに図１５の特性を位置Ｃの１４７のマイクロホンで構成し、両者を合成することで、位置Ｃの１４７のマイクロホンで目的方向の音、もしくは音声と、位置Ａの１４５もしくは位置Ｂの１４６のマイクロホンでステレオ特性による音場臨場感を同時に得ることができ、前述した第５のメリットを享受することができる。

次に、図２５を用いて上述した可変遅延手段の構成例を説明する。ここでは、上述した図８の指向性可変マイクロホン例１の例を説明する。
本発明のアレイマイクロホンにおいて、ポインティングした任意の指向角にマイクロホン指向特性を生成するには、指向角算出手段８３においてズーム位置信号７７とポインティング位置信号７８から算出される指向角信号２５４を可変遅延手段２５２に入力し、目的とする指向方向への最適な遅延を設定する必要がある。

まず、図２５に可変遅延手段２５２の具体的な例を示す。図２５では図８と同様に例えば４本のマイク２５１−１〜マイク２５１−４を、間隔ｄの等間隔にライン上に配置したアレイマイクロホンの例として説明する。まずマイク２５１−１〜〜マイク２５１−４までの夫々の出力を可変遅延手段２５２に入力し、夫々の信号は可変遅延器２５３−１〜可変遅延器２５３−４で夫々に最適な遅延処理が施され、さらに加算器２５５にて全て加算されて出力２５６として出力される。

ここで上述した可変遅延器２５３−１〜可変遅延器２５３−４に対しては指向角／遅延変換演算部２５３−５から独立に遅延量が設定されるようになされており、この指向角／遅延変換演算部２５３−５は、上述のようにズーム位置信号７７とポインティング位置信号７８から算出される指向角信号２５４から夫々に最適な遅延量に変換する。

次に図２５の指向角／遅延変換演算部２５３−５について図２６及び図２７を用いて説明する。ライン上に並べられたマイクを全て含む平面において、マイク正面方向を０度とし、図２６はマイク２６１−１側方向に指向角θがある場合で０度から最大で９０度まで可変する。同様に図２７はマイク２７１−４側方向に指向角θがある場合で０度から最大で−９０度まで可変する。

ここで図２６のように指向角θから音が入射した場合に、マイク２６１−１に対するマイク２６１−２の相対距離差をｔｃ、マイク２６１−１に対するマイク２６１−３の相対距離差を２ｔｃ、マイク２６１−１に対するマイク２６１−４の相対距離差を３ｔｃ、とするとマイク２６１−１〜マイク２６１−４の後段に設けられる可変遅延器２５３−１〜可変遅延器２５３−４で設定される遅延量Ｔ１〜Ｔ４は以下の（数２）のようになる。

（数２）
Ｔ１＝（ｄ・ｓｉｎθ）／ｃ、
Ｔ２＝（ｄ・ｓｉｎθ）／２ｃ、
Ｔ３＝（ｄ・ｓｉｎθ）／３ｃ、
Ｔ４＝０、
ここで、ｄはマイク間距離、ｃは音速である。

同様に、図２７のように指向角−θから音が入射した場合に、マイク２７１−４に対するマイク２７１−１の相対距離差を３ｔｃ、マイク２７１−４に対するマイク２７１−２の相対距離差を２ｔｃ、マイク２７１−４に対するマイク２７１−３の相対距離差をｔｃ、とするとマイク２７１−１〜マイク２７１−４の後段に設けられる可変遅延器２５３−１〜可変遅延器２５３−４で設定される遅延量Ｔ１〜Ｔ４は以下の（数３）のようになる。

（数３）
Ｔ１＝０、
Ｔ２＝（ｄ・ｓｉｎθ）／３ｃ、
Ｔ３＝（ｄ・ｓｉｎθ）／２ｃ、
Ｔ４＝（ｄ・ｓｉｎθ）／ｃ、

一例として、常温において、マイク間隔を１０ｍｍとすれば、代表的な指向角θに対してＴ１〜Ｔ４で設定される遅延量は図２８に示す指向角／遅延変換テーブル２８１から得られるようになる。

図２８の指向角／遅延変換テーブル２８１において、指向角θの２８２が９０度〜−９０度まで可変すると、これに対応して、遅延量Ｔ（μｓ）の２８３は各Ｔ１〜Ｔ４のように変化する。

従って本発明のようなアレイマイクロホンにおいて、上述のような遅延量を設定すれば、ポインティングした任意の指向角θに対して指向性のある出力を得ることができる。なお、本発明の実施の形態例において説明したマイク数、マイク間距離、マイク配置は一例であり、これ以外にも様々な構成及び方法が採りうるが、その場合においても可変遅延手段にて最適な遅延量を設定することで、同様の効果を得ることができる。

また同様のアレイマイクロホンを、水平方向と垂直方向など２方向に設定することで、両者のベクトル和方向の指向角に指向性のある出力を生成することもできる。

抵抗膜式タッチパネルの構造図例を示す図である。 タッチポイントと画角の説明図である。 タッチポイントとマイクロホンの指向特性の説明図である。 アレイマイクロホン原理図１を示す図である。 アレイマイクロホン原理図２を示す図である。 加算における周波数特性例を示す図である。 ポインティングマイクロホン装置例１を示す図である。 指向性可変マイクロホン例１を示す図である。 指向性可変マイクロホン例２を示す図である。 ポインティングマイクロホン装置例２を示す図である。 指向性可変マイクロホン例３を示す図である。 ビデオカメラにおけるパネル型ファインダー例を示す図である。 ポインティングマイクロホン装置例３を示す図である。 ビデオカメラにおけるマイクロホン設置例１を示す図である。 モノラル指向特性例を示す図である。 ステレオ指向特性例１を示す図である。 マイクロホン設置例２を示す図である。 ステレオ指向特性例２を示す図である。 アレイマイクロホン原理図３を示す図であり、図１９Ａは遅延なしで加算、図１９Ｂは遅延ありで加算である。 マイクロホン設置例３を示す図である。 マイクロホン設置例４を示す図である。 可変指向性マイクロホン例３を示す図である。 可変指向性マイクロホン例１を示す図である。 可変指向性マイクロホン例２を示す図である。 可変遅延手段例を示す図である。 指向角／遅延変換の説明図１である。 指向角／遅延変換の説明図２である。 指向角／遅延変換例を示す図である。

符号の説明

１…抵抗膜（Y）、２…抵抗膜（X）、３…切替スイッチ、４…電源電圧、１１…タッチパネル、２１…ズームレンズ／撮像素子、２２…広角時画サイズ、２３…望遠時画サイズ、３１…マイクロホンアレイ、３２…広角時画サイズ、３３…望遠時画サイズ、３４…可変指向特性、４１…音源Ａ、４２−１〜４２−４…音波、４３−１〜４３−４…マイク、４４−１〜４４−３…遅延器、４５…加算器、４６…出力、５１…音源B、５２−１〜５２−４…音波、５３−１〜５３−４…マイク、５４−１〜５４−３…遅延器、…加算器５５…加算器、５６…出力、６１…遅延Ｔ加算、６２…遅延なし加算、７０…ズームレンズ、７１…ＣＣＤ、７２…カメラ系信号処理、７３…パネル系駆動処理、７４…タッチパネル付ファインダー、７５…マイクロホン指向性可変処理、７６…アレイマイクロホン、７７…ズーム位置信号、７８…ポインティング位置信号、７９…ＡＧＣ、８０…音声信号出力、８１…可変遅延手段、８２…加算器、８３…指向角算出手段、９０…Ｒｃｈ可変遅延手段、９１…Ｌｃｈ可変遅延手段、９２、９３…加算器、９４…ステレオ角付加手段、９５…Ｒｃｈ出力、９６…Ｌｃｈ出力、１００、１０１…アレイマイクロホン、１０２…マイクロホン指向性可変処理、１０３…音声信号出力、１１０…水平方向可変遅延手段、１１１…垂直方向可変遅延手段、１１２…加算器、１１３…水平／垂直指向角算出手段、１１４…音声信号出力、１２１…ビデオカメラ、１２２…接眼式ビューファインダー、１２３…ズームレンズ、１２４…パネル型ファインダー、１３０…再生装置、１３１…再生ビデオ信号、１３２…再生ビデオ信号、１３４…パネル系駆動処理、１３５…タッチパネル付ファインダー、１３６…指向性可変処理、１３７…ズーム位置信号、１３８…ポインティング位置信号、１３９…ＡＧＣ、１４０…音声信号出力、１４１…ビデオカメラ、１４２…接眼式ビューファインダー、１４３…レンズ、１４４…回転式パネル、１４５…マイクロホン位置Ａ、１４６…マイクロホン位置B、１４７…マイクロホン位置Ｃ、１７１…マイクロホンＲ、１７２…マイクロホンＬ、１９１〜１９４、１９６…音波、１９５…遅延、２０１、２１１…アレイマイクロホン、２２０…水平方向アレイマイクロホン、２２１…垂直方向アレイマイクロホン、２２２…水平方向可変遅延手段、２２３…垂直方向可変遅延手段、２２４…加算器、２２６…水平指向角算出手段、２２７…垂直指向角算出手段、２２８…回転Ｘ検出手段、２２９…回転Ｙ検出手段、２２５…音声信号出力、２３０…アレイマイクロホン、２３１変遅延手段、２３２…加算器、２３３…音声信号出力、２３４指向角算出手段、２３５…回転Ｘもしくは回転Ｙ検出手段、２４０…アレイマイクロホン、２４１…Ｒｃｈ可変遅延手段、２４２…Ｌｃｈ可変遅延手段、２４３、２４４…加算器、２４５…Ｒｃｈ出力、２４６…Ｌｃｈ出力、２４７…Ｒｃｈ指向角算出手段、２４８…Ｌｃｈ指向角算出手段、２４９…回転Ｘもしくは回転Ｙ検出手段、２５１−１〜２５１−４…マイク、２５２…可変遅延手段、２５３−１〜２５３−４…可変遅延器、２５３−５…指向角／遅延変換演算部、２５４…指向角信号、２５５…加算器、２５６…出力、２６１−１〜２６１−４…マイク、２７１−１〜２７１−４…マイク、２８１…指向角／遅延変換テーブル、２８２…指向角、２８３…遅延量

Claims (10)

1. 少なくとも撮像素子と撮像光学系からなる撮像手段と、
   前記撮像手段により撮影された画像を表示する回転可能な表示手段と、
   前記表示手段の画像表示面の背面側に設置されたマイクユニットを有し、前記表示手段とともに回転する収音手段と、
   前記表示手段の回転角を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された角度で前記収音手段により音響を取得する音響指向性信号を生成する指向性生成手段と、
   を備える撮像装置。
2. 前記収音手段は複数のマイクユニットよりの出力に対し夫々遅延処理を行う可変遅延手段と、前記可変遅延手段の出力を加算する演算手段を備え、前記演算手段の出力は前記表示手段の回転範囲内で位置検出する検出手段からの位置情報により前記可変遅延手段の遅延量を可変して収音特性を変化される
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記収音手段はステレオ特性を有する
   請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記収音手段は複数のマイクユニットよりの出力に対し夫々遅延処理を行う可変遅延手段と、前記可変遅延手段の出力を加算する演算手段を備え、前記演算手段の出力は前記表示手段の回転範囲内で位置検出する検出手段からの位置情報により前記可変遅延手段の遅延量を可変して収音特性を変化される
   請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記収音手段が２つの前記マイクユニットを有し、該２つの前記マイクユニットが所定距離離れて配置されている
   請求項３に記載の撮像装置。
6. 前記収音手段が、複数のマイクユニットを有し、該複数のマイクホンが所定方向にアレイ状に配置されている
   請求項１に記載の撮像装置。
7. 前記収音手段が、複数のマイクユニットを有し、該複数のマイクホンのうちの一部の複数のマイクユニットが所定方向にアレイ状に配置され、且つ、残りの複数のマイクユニットが前記所定方向に直交する方向にアレイ状に配置されている
   請求項１に記載の撮像装置。
8. 前記収音手段が、複数のマイクユニットを有し、該複数のマイクユニットが十字状に配置されている
   請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記指向性生成手段は、前記収音手段の複数のマイクユニットよりの出力に対し夫々遅延処理を行う可変遅延手段と、前記可変遅延手段の出力を加算する演算手段を備え、前記演算手段の出力は前記表示手段の回転範囲内で位置検出する検出手段からの位置情報により前記可変遅延手段の遅延量を可変する
   請求項１に記載の撮像装置。
10. 前記指向性生成手段により抽出された音響指向性信号にレベル制御手段を設け、常に所定レベルに制御して出力する
    請求項１に記載の撮像装置。

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