JPH09322286A - スピーカ装置および音響再生システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチチャンネルスピーカシステムにおい
て、各チャンネル間の信号伝達特性の違いにより生じる
各チャンネルの出力音声の時間的ずれ、位相のずれを少
なくし、より効果的なデジタルエフェクトを可能とす
る。 【解決手段】 複数のスピーカユニット１５ＬＦ〜１５
ＲＢのそれぞれを、１次コイル２４に流れる電流に応じ
た２次電流を２次コイル２５Ｃに誘起し、この２次電流
と磁気空隙ＧＰ内の磁束との相互作用により２次コイル
に取り付けられる振動板が振動する電磁結合スピーカで
構成する。スピーカユニット１５ＬＦ〜１５ＲＢのそれ
ぞれの１次コイル２４を駆動する信号をモニタして、そ
のモニタ出力信号を出力する複数のモニタ回路１６ＬＦ
〜１６ＲＢを設ける。ＤＳＰ１３は、入力デジタル音声
信号から、スピーカユニット１５ＬＦ〜１５ＲＢを駆動
するためのデジタル音声信号を生成するが、複数のモニ
タ回路１６ＬＦ〜１６ＲＢからのモニタ出力信号を参照
して、対応するデジタル音声信号を最適化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スピーカ装置お
よび音響再生システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】音声信号用のＤＳＰ（Digital Signal P
rocessor；デジタル信号処理回路）を用いて、デジタル
エフェクトと呼ばれる種々の音場再生を行うようにする
音響システムが従来から知られている。

【０００３】この場合、ＤＳＰでは、残響の生成および
コントロール、再生音の周波数特性をコントロールする
イコライジング処理、ピアニッシモの微妙なニュアンス
までも聞き取れるようにするため、小レベルの音を持ち
上げてきわだたせ、全体のダイナミックレンジを圧縮す
るコントロール（ダイナミクスコントロールという）な
どを行う。

【０００４】例えば、残響の生成およびコントロールの
場合であれば、ＤＳＰは、音場感を構成する、その初期
反射音（壁や天井などに数回はねかえってから届く音）
や主残響音（初期反射音よりもさらに複雑な経路を辿っ
てから遅れて届く音）を生成すると共に、初期反射音の
タイミングとレベル、主残響音のタイミングと減衰時間
などのコントロールを行う。そして、ＤＳＰでは、残
響、イコライジンジ、ダイナミクスコントロールとを使
い分け、また、組み合わせることにより、様々な音場を
作り出すことができるようにしている。

【０００５】ところで、このＤＳＰを効果的に用いるも
のとして、複数個のスピーカを用いたマルチチャンネル
スピーカシステムと呼ばれる音響再生システムが知られ
ている。

【０００６】図９に、この種の従来の音響再生システム
の構成例を示す。この例は、左，右２チャンネルのステ
レオ音声信号ＳＬ，ＳＲから、左前、右前、左後ろ、右
後ろ、の４チャンネルの音声を生成して、左前用、右前
用、左後ろ用、右後ろ用の４個のスピーカを駆動するよ
うにするものである。

【０００７】すなわち、図９に示すように、左チャンネ
ルの音声信号ＳＬおよび右チャンネルの音声信号ＳＲ
は、それぞれ入力端子１Ｌおよび１Ｒを通じてＡ／Ｄ変
換回路２Ｌおよび２Ｒに供給され、左チャンネルデジタ
ル音声信号ＤＬと右チャンネルデジタル音声信号ＤＲに
変換される。

【０００８】これら左チャンネルデジタル音声信号ＤＬ
と右チャンネルデジタル音声信号ＤＲは、４チャンネル
（左前・右前・左後ろ・右後ろ）のデジタルエフェクト
の信号処理を行うデジタル信号処理回路であるＤＳＰ３
に入力され、このＤＳＰ３により４チャンネルのデジタ
ル音声信号である左前スピーカ用デジタル音声信号ＤＬ
ｆ、右前スピーカ用デジタル音声信号ＤＲｆ、左後ろス
ピーカ用デジタル音声信号ＤＬｂ、右後ろスピーカ用デ
ジタル音声信号ＤＲｂに変換される。

【０００９】このとき、ＤＳＰ３では、図示しないユー
ザからの指示入力に応じて、前記の４チャンネルのデジ
タル音声信号である左前スピーカ用デジタル音声信号Ｄ
Ｌｆ、右前スピーカ用デジタル音声信号ＤＲｆ、左後ろ
スピーカ用デジタル音声信号ＤＬｂ、右後ろスピーカ用
デジタル音声信号ＤＲｂのそれぞれの残響特性やイコラ
イザ特性が制御されるものである。

【００１０】上記の４チャンネルのデジタル音声信号Ｄ
Ｌｆ，ＤＲｆ，ＤＬｂ，ＤＲｂは、それぞれのチャンネ
ルに対応したＤ／Ａ変換回路４ＬＦ，４ＲＦ，４ＬＢ，
４ＲＢによりアナログ音声信号ＳＬｆ，ＳＲｆ，ＳＬ
ｂ，ＳＲｂにそれぞれ変換され、さらに、それぞれのチ
ャンネルに対応した電力増幅回路５ＬＦ，５ＲＦ，５Ｌ
Ｂ，５ＲＢにより増幅された後、左前用スピーカ６Ｌ
Ｆ、右前用スピーカ６ＲＦ、左後ろ用スピーカ６ＬＢ、
右後ろ用スピーカ６ＲＢを、それぞれ駆動する。

【００１１】これら左前用スピーカ６ＬＦ、右前用スピ
ーカ６ＲＦ、左後ろ用スピーカ６ＬＢ、右後ろ用スピー
カ６ＲＢからは、デジタルエフェクトの効いた４チャン
ネルの音声がそれぞれ出力される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＤＳＰ３で
は、デジタルエフェクトが最適になるように、各種パラ
メータを設定して４チャンネルのデジタル音声信号ＤＬ
ｆ，ＤＲｆ，ＤＬｂ，ＤＲｂを出力するが、これらのデ
ジタル音声信号ＤＬｆ，ＤＲｆ，ＤＬｂ，ＤＲｂは、後
段のデジタル／アナログ変換回路４ＬＦ，４ＲＦ，４Ｌ
Ｂ，４ＲＢ、電力増幅回路５ＬＦ，５ＲＦ，５ＬＢ，５
ＲＢをそれぞれのチャンネルごとに独立に通過するた
め、特に各チャンネルの上記回路内のアナログ回路部分
の伝達特性の違いにより、最終的に４個のスピーカ６Ｌ
Ｆ，６ＲＦ，６ＬＢ，６ＲＢから出力される４チャンネ
ルの音声の間に、時間的ずれ、位相のずれが生じる。

【００１３】これにより、ＤＳＰ３におけるデジタルエ
フェクトの設定が最適とならなくなるという問題があ
る。

【００１４】この発明は、以上の点にかんがみ、上述の
ようなデジタルエフェクト機能付きマルチチャンネルス
ピーカ装置において使用した場合に、各チャンネル間の
信号伝達特性の違いにより生じる各チャンネルの出力音
声の時間的ずれ、位相のずれを少なくし、より効果的な
デジタルエフェクトを可能とするスピーカ装置および音
響再生システムを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明においては、スピーカユニットとして、
デジタル信号により駆動する電磁結合スピーカを用い、
この電磁結合スピーカ内の各コイルを駆動する信号を各
チャンネルごとにデジタルエフェクト用デジタル信号処
理回路にフィードバックし、デジタルエフェクトをより
効果的にする構成を有するスピーカ装置および音響再生
システムとするものである。

【００１６】すなわち、この発明によるスピーカ装置
は、磁気回路中の空隙の近傍に設けられる１次コイル
と、前記空隙内に配されて、前記１次コイルに流れる電
流に応じた２次電流が誘起される２次コイルが形成され
る２次コイルユニットと、前記２次コイルユニットに取
り付けられ、前記２次コイルに誘起される２次電流と前
記空隙内の磁束との相互作用により前記２次コイルユニ
ットが振動することにより振動する振動板とを備えるス
ピーカユニットと、デジタル音声信号により、前記スピ
ーカユニットの前記１次コイルを駆動するデジタル駆動
回路と、前記１次コイルを駆動する信号をモニタし、そ
のモニタ出力信号を出力するモニタ回路と、を備えるこ
とを特徴としている。

【００１７】また、この発明による音響再生システム
は、磁気回路中の空隙の近傍に設けられる１次コイル
と、前記空隙内に配されて、前記１次コイルに流れる電
流に応じた２次電流が誘起される２次コイルが形成され
る２次コイルユニットと、前記２次コイルユニットに取
り付けられ、前記２次コイルに誘起される２次電流と前
記空隙内の磁束との相互作用により前記２次コイルユニ
ットが振動することにより振動する振動板とを備える電
磁結合スピーカでそれぞれが構成される複数のスピーカ
ユニットと、前記複数のスピーカユニットのそれぞれの
前記１次コイルを、デジタル音声信号により駆動する複
数のデジタル駆動回路と、前記複数のスピーカユニット
のそれぞれの前記１次コイルを駆動する信号をモニタし
て、そのモニタ出力信号を出力する複数のモニタ回路
と、入力デジタル音声信号から、前記複数のデジタル駆
動回路のそれぞれに供給する前記デジタル音声信号を生
成すると共に、前記複数のモニタ回路からのモニタ出力
信号を受けて、対応するデジタル駆動回路に供給する前
記デジタル音声信号を適正化するデジタル信号処理回路
とを備えることを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明によるスピーカ装
置および音響再生システムの実施の形態を、図を参照し
ながら説明する。

【００１９】この発明においては、スピーカユニット
は、電磁結合スピーカを用いる。図２は、この発明に用
いる電磁結合スピーカの一実施例の構造の断面図を示す
ものである。

【００２０】図２に示すように、この例の電磁結合スピ
ーカは、円柱状のセンターポール部２１ａと円板状のフ
ランジ部２１ｂとを備える第１のヨーク２１と、第２の
ヨークを構成するドーナツ形状のプレート２２と、第１
のヨーク２１のフランジ部２１ｂとプレート２２との間
に配されるドーナツ形状のマグネット２３と、プレート
２２とセンターポール部２１ａとの間の磁気空隙ＧＰに
より磁気回路が構成される。

【００２１】なお、フランジ部２１ｂには、マグネット
２３と、センターポール部２１ａとの中心位置が一致す
るようにするための段差からなるマグネットガイド３５
が設けられている。また、センターポール部２１ａの中
心と、プレート２２の中心とが一致するように、磁気回
路の組み立てに際しては、ギャップガイドと呼ばれる治
具が用いられ、磁気空隙ＧＰの大きさが、センターポー
ル部２１ａの外周面とプレート２２の内周面との間で一
定となるようにされている。

【００２２】そして、磁気空隙ＧＰを挟んで互いに対向
するセンターポール部２１ａの外周面部と、プレート２
２の内周面部との、どちらか一方あるいは双方に、１次
コイルとしての駆動コイルを配する。この実施例では、
センターポール部２１ａの外周面部に１次コイル２４を
配する。この１次コイル２４を配するため、センターポ
ール部２１ａの頂部近傍には、１次コイル２４の巻幅分
の長さの小径部２１ｃが設けられ、この小径部２１ｃに
１次コイル２４が設けられる。

【００２３】この１次コイル２４は、この例の場合、入
力デジタル信号のビット数に応じた数のコイル群からな
る。例えば、入力デジタル信号が１６ビット／１サンプ
ルであり、最上位ビットＭＳＢがサインビット（正負ビ
ット）とされている折り返し２進符号の場合、１次コイ
ル２４としてはビット数に対応して１５個のコイルが設
けられる。

【００２４】そして、１５個のコイルのそれぞれは、対
応する各ビットの重みに応じたターン数とされる。デジ
タル音声信号が直線量子化されたものであった場合に
は、１５個のコイルのターン数は、最下位ビットＬＳＢ
から最上位ビットＭＳＢまでの各ビットに対応して等比
級数的に変化するものとされる。例えば、ＬＳＢに対応
するコイルが２ターンとした場合には、１５ＳＢに対応
するコイルは４ターン、１４ＳＢに対応するコイルは８
ターン、１３ＳＢに対応するコイルは１６ターン、…と
いうようにターン数が増えるものとされる。

【００２５】１次コイル２４の例を、図３Ａに示す。こ
の例は、１次コイル２４が空芯コイルの構成とされた場
合である。すなわち、図３Ａに示すように、１次コイル
２４は、それぞれターン数の異なる１５個のコイルＬＡ
〜ＬＧ，ＬＩ〜ＬＰからなり、各コイルＬＡ〜ＬＧ，Ｌ
Ｉ〜ＬＰから、その巻き始めおよび巻き終りのリード線
の対３７ａ〜３７ｇ，３７ｉ〜３７ｐが導出される。そ
して、この１次コイル２４は、図３Ｂに示すセンターポ
ール部２１ａの小径部２１ｃに挿入され、接着されて、
図２に示すような状態とされる。

【００２６】なお、１次コイル２４は、磁性体のボビン
に線材を巻回したものであってもよいし、センターポー
ル部２１ａの小径部２１ｃに線財を直接巻回して取り付
けるようにようにしても、もちろんよい。

【００２７】１次コイル２４から導出されたリード線対
３７ａ〜３７ｐは、第１の磁気ヨーク２１のフランジ部
２１ｂに設けられた貫通孔３４を通って、フランジ部２
１ｂの裏側にまで延長される。そして、これらリード線
対３７ａ〜３７ｐ（図では代表番号として３７と記載）
のそれぞれは、フランジ部２１ｂの裏側に設けられた１
５個の入力端子３８ａ〜３８ｐ（図では代表番号として
３８と記載）に、それぞれ接続される。

【００２８】この場合、リード線対３７ａ〜３７ｐから
の放熱のために、リード線対３７ａ〜３７ｐはセンター
ポール部２１ａの外表面に接着されて、第１の磁気ヨー
ク２１のフランジ部２１ｂの方向に導出される。

【００２９】そして、この実施の形態においては、空隙
ＧＰの中に、１次コイル２４と電磁結合するショートコ
イルからなる２次コイル２５Ｃが挿入される。この例の
場合、２次コイル２５Ｃを構成する２次コイルユニット
２５は、以下に説明するように構成され、２次コイル２
５Ｃ（ショートコイル）の幅は、磁気空隙ＧＰの振動方
向の長さよりも、この２次コイル２５Ｃの振動の振幅分
だけ長くしただけの長さとして、必要最小限の長さにさ
れる。

【００３０】図４は、非磁性で、かつ導電性の材料、例
えばアルミニウムのみで２次コイルユニット２５を構成
した例である。この例の２次コイルユニット２５は、図
４Ａに示すように、２次コイルユニット２５として必要
な幅Ｗｈを有すると共に、ショートコイル２５Ｃを構成
すべき突出部２６ａを備えるアルミニウムの板２６を、
前記突出部２６ａの部分で突き合わせて接合したもので
ある。この場合、突出部２６ａの突き合わせ部の幅Ｗｓ
は、前記２次コイルユニット２５として必要な幅Ｗｈよ
りも短く、２次コイル２５Ｃの振動の振幅分の長さに選
定される。突き合わせ部は、例えば半田付けされて接合
される。半田付けではなく、溶接やその他の、接合部分
での電気的抵抗が小さい接合方法を用いて、接合して
も、もちろんよい。

【００３１】図５は、２次コイルユニット２５の他の例
である。この例の２次コイルユニット２５は、２次コイ
ルユニットとして必要な長さＷｈのコイルボビン２７
に、しぼり加工により構成した前記幅Ｗｓのアルミニウ
ムからなる１ターンのショートコイル２５Ｃを構成する
ショートコイル部品２８を接着固定したものである。シ
ョートコイル部品２８は、幅Ｗｓが小さいため、しぼり
加工により比較的容易に量産できる。コイルボビン２７
は、非磁性、かつ非導電性の材料、例えば厚紙により構
成される。

【００３２】また、図５の例のように、コイルボビン２
７は、空隙を空けて突き合わすようにすることにより、
非磁性材料ではあるが、導電性の材料、例えばアルミニ
ウムの矩形板により構成することもできる。

【００３３】このようにして、２次コイルユニット２５
を構成し、ショートコイル２５Ｃをを必要な幅とするこ
とにより、安価で量産に適した加工が可能になる。

【００３４】以上のような構成の２次コイルユニット２
５は、ダンパー３０を介してスピーカフレーム３１に取
り付けられる。また、この２次コイルユニット２５に
は、振動板の例としてのコーン紙２９が取り付けられ
る。コーン紙２９は、可撓性のエッジ２９ｅを介して、
ガスケット３２によりスピーカフレーム３１に取り付け
られる。

【００３５】以上説明した電磁結合スピーカの入力端子
３８ａ〜３８ｇおよび３８ｉ〜３８ｐに、デジタル信号
の各ビットに応じた信号入力を加えれば、１次コイル２
４に流れる電流に応じて、２次コイルとしてのショート
コイル２５Ｃに電流が誘起され、空隙ＧＰ内の磁束との
相互作用により、フレミングの左手の法則によって２次
コイルユニット２５が上下に振動する。この場合、デジ
タル信号の変化周期は、そのサンプリング周波数である
４４．１ｋＨｚまたは４８ｋＨｚであり、２次コイル２
５Ｃと１次コイル２４との誘導結合力は、低下せず、低
音の再生が可能である。

【００３６】次に、この発明による音響再生システムの
一例の構成を、図１に示す。この例も、前述した図９の
例と同様に、左右２チャンネルのステレオ音声信号Ｓ
Ｌ，ＳＲから、左前、右前、左後ろ、右後ろ、の４チャ
ンネルの音声を生成して、左前用、右前用、左後ろ用、
右後ろ用の４個のスピーカを駆動するようにするもので
ある。この場合、４個のスピーカは、上述した電磁結合
スピーカを用いるものである。

【００３７】すなわち、図１に示すように、例えば１６
ビット／１サンプルの左チャンネルの音声信号ＳＬおよ
び右チャンネルの音声信号ＳＲは、それぞれ入力端子１
１Ｌおよび１１Ｒを通じてＡ／Ｄ変換回路１２Ｌおよび
１２Ｒに供給され、左チャンネルのデジタル音声信号Ｄ
Ｌと右チャンネルのデジタル音声信号ＤＲに変換され
る。

【００３８】これら左チャンネルのデジタル音声信号Ｄ
Ｌと右チャンネルのデジタル音声信号ＤＲは、４チャン
ネル（左前・右前・左後ろ・右後ろ）のデジタルエフェ
クトの信号処理を行うデジタル信号処理回路であるＤＳ
Ｐ１３に入力され、このＤＳＰ１３により４チャンネル
のデジタル音声信号である、それぞれ１６ビット／１サ
ンプルの左前スピーカ用デジタル音声信号ＤＬｆ、右前
スピーカ用デジタル音声信号ＤＲｆ、左後ろスピーカ用
デジタル音声信号ＤＬｂ、右後ろスピーカ用デジタル音
声信号ＤＲｂに変換される。

【００３９】ＤＳＰ１３では、前述の例と同様に、図示
しないユーザからの指示入力に応じて、前記の４チャン
ネルのデジタル音声信号ＤＬｆ，ＤＲｆ，ＤＬｂ，ＤＲ
ｂのそれぞれの残響特性やイコライザ特性が制御される
ものである。

【００４０】このＤＳＰ１３からの４チャンネルのデジ
タル音声信号ＤＬｆ，ＤＲｆ，ＤＬｂ，ＤＲｂは、それ
ぞれのチャンネルに対応したデジタル駆動回路１４Ｌ
Ｆ，１４ＲＦ，１４ＬＢ，１４ＲＢに供給される。そし
て、後で詳述するが、このデジタル駆動回路１４ＬＦ，
１４ＲＦ，１４ＬＢ，１４ＲＢにより、左前用スピーカ
ユニット１５ＬＦ、右前用スピーカユニット１５ＲＦ、
左後ろ用スピーカユニット１５ＬＢ、右後ろ用スピーカ
１５ＲＢの１次コイル２４が駆動される。

【００４１】そして、これらスピーカユニット１５Ｌ
Ｆ、１５ＲＦ、１５ＬＢ、１５ＲＢの１次コイル２４に
供給されるデジタル信号に応じた信号が、それぞれモニ
タ回路１６ＬＦ、１６ＲＦ、１６ＬＢ、１６ＲＢに供給
されて、モニタリングされる。このモニタ回路１６Ｌ
Ｆ、１６ＲＦ、１６ＬＢ、１６ＲＢからのモニタ出力信
号ＭＬｆ，ＭＲｆ，ＭＬｂ，ＭＲｂが、それぞれＤＳＰ
１３に帰還される。

【００４２】なお、この図１において、スピーカユニッ
トと、デジタル駆動回路と、モニタ回路とからなる部分
を、１つのスピーカ装置として構成したものを用いるよ
うにすることもできる。

【００４３】デジタル駆動回路１４ＬＦ，１４ＲＦ，１
４ＬＢ，１４ＲＢおよびモニタ回路１６ＬＦ、１６Ｒ
Ｆ、１６ＬＢ、１６ＲＢは、まったく同様の構成を有す
るもので、デジタル駆動回路１４ＬＦおよびモニタ回路
１６ＬＦを代表させて説明すると、図６に示すようにな
る。

【００４４】すなわち、デジタル駆動回路は、シリアル
パラレル変換器６０と、デコーダ７０と、スピーカ駆動
回路４０とからなる。シリアルパラレル変換器６０で
は、これに入力されるＤＳＰ１３からのシリアルデータ
の１６ビットのデジタル音声信号がパラレルデータに変
換され、そのパラレルデータとされた１６ビットのデジ
タル音声信号が、デコーダ７０に供給される。

【００４５】デコーダ７０では、シリアルパラレル変換
器６０からのパラレルデータとされた１６ビットのデジ
タル音声信号から、後述するような制御信号が生成さ
れ、その制御信号がスピーカ駆動回路４０に供給され
て、スピーカ駆動回路４０により、スピーカユニット１
５ＬＦの１次コイル２４が駆動される。

【００４６】この場合、前述したように、１次コイル２
４は、１５個のコイルＬＡ〜ＬＧ，ＬＩ〜ＬＰで構成さ
れており、この１次コイル２４が、１６ビットの折り返
し２進符号で駆動される場合として、以下、説明する。
すなわち、この例のデジタル駆動回路１４ＬＦ，１４Ｒ
Ｆ，１４ＬＢ，１４ＲＢには、ＤＳＰ１３から１６ビッ
トの折り返し２進符号としてデジタル音声信号ＤＬｆ，
ＤＲｆ，ＤＬｂ，ＤＲｂが供給される。

【００４７】この場合、１次コイル２４を構成する１５
個のコイルＬＡ〜ＬＧ，ＬＩ〜ＬＰは、折り返し２進符
号のＭＳＢ（最上位ビット）をサインビットとして、図
７に示すように、コイルＬＡをＬＳＢ（最下位ビット）
に対応させて、例えば２ターンとし、以下、コイルＬ
Ｂ，ＬＣ，ＬＤ，ＬＥ，ＬＦ，ＬＧ，ＬＩ，ＬＪ，Ｌ
Ｋ，ＬＬ，ＬＭ，ＬＮ，ＬＯ，ＬＰを、１５ＳＢ，１４
ＳＢ，１３ＳＢ，１２ＳＢ，１１ＳＢ，１０ＳＢ，９Ｓ
Ｂ，８ＳＢ，７ＳＢ，６ＳＢ，５ＳＢ，４ＳＢ，３Ｓ
Ｂ，２ＳＢに対応させて、それぞれ４ターン、８ター
ン、１６ターン…というように、一つ下位のビットに対
応するコイルのターン数の２倍のターン数としている。

【００４８】なお、アナログ音声信号が非直線量子化さ
れて、デジタル音声信号に変換された場合には、１次コ
イル２４を構成する複数のコイルのターン数は、前記の
ように、等比級数的に変化させるのではなく、当該非直
線量子化の非直線特性に応じて変化させるものとする。

【００４９】図８は、図６に示したデコーダ７０および
スピーカ駆動回路４０の部分の一例を示し、スピーカ駆
動回路４０は、１次コイル２４の１５個のコイルＬＡ〜
ＬＧ，ＬＩ〜ＬＰに対応して１５個のコイル駆動回路４
０Ａ〜４０Ｇ，４０Ｉ〜４０Ｐを有する。

【００５０】そして、それぞれのコイル駆動回路４０Ａ
〜４０Ｇ，４０Ｉ〜４０Ｐは、図示しない定電圧電源回
路からの直流電圧Ｖreg が得られる端子と、接地との間
に、それぞれスイッチング素子としての４個のＦＥＴ５
１〜５４と、対応するコイルとがブリッジ接続されて構
成された電流切換回路と、インピーダンス回路４１Ａ〜
４１Ｇ，４１Ｉ〜４１Ｐとが、１組づつ直列に接続され
て構成されている。

【００５１】そして、コイル駆動回路４０Ａ〜４０Ｇ，
４０Ｉ〜４０Ｐのそれぞれにおいて、インピーダンス回
路４１Ａ〜４１Ｇ，４１Ｉ〜４１Ｐと電流切換回路との
接続点に得られる電圧（以下、モニタ電圧という）ＥＡ
〜ＥＧ，ＥＩ〜ＥＰがモニタ信号として導出され、それ
ぞれ対応するモニタ回路１６ＬＦ，１６ＲＦ，１６Ｌ
Ｂ，１６ＲＢに供給されるように構成されている。

【００５２】この場合、インピーダンス回路４１Ａ〜４
１Ｇ，４１Ｉ〜４１ＰのインピーダンスＺＡ〜ＺＧ，Ｚ
Ｉ〜ＺＰは、１次コイル２４のコイルＬＡ〜ＬＧ，ＬＩ
〜ＬＰのうち、対応するコイルのインピーダンスの和
が、互いに等しくなるような値とされている。これによ
り、コイルＬＡ〜ＬＧ，ＬＩ〜ＬＰに流れる電流は、等
しい値Ｉａとなる。

【００５３】電流切換回路においては、ＦＥＴ５１，５
３がオン、ＦＥＴ５２，５４がオフとされるときには、
電流Ｉａが、対応する１次コイルにプラス方向に流れ、
ＦＥＴ５１，５３がオフ、ＦＥＴ５２，５４がオンとさ
れるときには、電流Ｉａが、対応する１次コイルにマイ
ナス方向に流れるようにされる。同一のコイル駆動回路
において、ＦＥＴ５１〜５４がすべてオフとされるとき
には、対応するコイルに電流は流れない。

【００５４】デコーダ７０は、１次コイル２４の１５個
のコイルＬＡ〜ＬＧ，ＬＩ〜ＬＰに対応して、すなわ
ち、その入力デジタル音声信号のＭＳＢを除く１５ビッ
トに対応して、１５個の制御信号生成回路７０Ａ〜７０
Ｇ，７０Ｉ〜７０Ｐを有し、それぞれの制御信号生成回
路７０Ａ〜７０Ｇ，７０Ｉ〜７０Ｐからは、シリアルパ
ラレル変換器２２０からのパラレルデータとされたデジ
タル音声信号のＭＳＢと、それぞれの制御信号生成回路
７０Ａ〜７０Ｇ，７０Ｉ〜７０Ｐに対応する下位ビット
（ＬＳＢ〜２ＳＢ）とから、それぞれ後述するような４
個の制御信号Ｇ１〜Ｇ４が得られ、その制御信号Ｇ１〜
Ｇ４が、スピーカ駆動回路４０の対応するコイル駆動回
路のＦＥＴ５１〜５４のゲートに供給される。

【００５５】４個の制御信号Ｇ１〜Ｇ４は、入力デジタ
ル音声信号のＭＳＢが０で、対応する下位ビットが１の
ときには、制御信号Ｇ１，Ｇ３がＦＥＴ５１，５３をオ
ンにするレベル、制御信号Ｇ２，Ｇ４がＦＥＴ５２，５
４をオフにするレベルとなり、対応する１次コイルに
は、プラス方向に電流Ｉａが流れ、対応するインピーダ
ンス回路にも電流Ｉａが流れる。

【００５６】一方、デジタル音声信号のＭＳＢが１で、
対応する下位ビットが１のときには、制御信号Ｇ１，Ｇ
３がＦＥＴ５１，５３をオフにするレベル、制御信号Ｇ
２，Ｇ４がＦＥＴ５２，５４をオンにするレベルとな
り、対応する１次コイルには、上記と逆向きのマイナス
方向に電流Ｉａが流れ、このとき、対応するインピーダ
ンス回路には、プラス方向の場合と同様の向きに電流Ｉ
ａが流れる。

【００５７】また、デジタル音声信号のＭＳＢが０また
は１で、対応する下位ビットが０のときには、制御信号
Ｇ１〜Ｇ４がＦＥＴ５１〜５４をオフにするレベルとな
り、１次コイルおよび対応するインピーダンス回路には
電流は流れない。

【００５８】こうして、各スピーカユニット１５ＬＦ，
１５ＲＦ，１５ＬＢ，１５ＲＢの１次コイル２４がデジ
タル音声信号ＤＬｆ，ＤＲｆ，ＤＬｂ，ＤＲｂにより駆
動されることにより、各スピーカユニット１５ＬＦ，１
５ＲＦ，１５ＬＢ，１５ＲＢでは、１サンプルごとに、
各ビットの重みに対応した大きさだけ、振動板であるコ
ーン紙２９が偏位することになり、各スピーカユニット
１５ＬＦ，１５ＲＦ，１５ＬＢ，１５ＲＢからは、ＤＳ
Ｐ１３からのデジタル音声信号ＤＬｆ，ＤＲｆ，ＤＬ
ｂ，ＤＲｂの再生音が出力されることになる。

【００５９】電磁結合スピーカの振動系の駆動力Ｆは、
２次コイルに誘起される２次電流ｉと、磁気回路の空隙
に生じる磁束の密度Ｂと、磁気回路の空隙内にある２次
コイルの長さＬとの積として、Ｆ＝ＢＬｉで表され、磁
束密度Ｂおよび長さＬは一定であるので、振動系の駆動
力Ｆは、２次コイルに誘起される２次電流ｉに比例する
ことになる。そして、２次コイルに誘起される２次電流
ｉは、１次コイルに流れる信号電流の２乗と１次コイル
のターン数との積に比例する。

【００６０】そして、上述した例では、１次コイル２４
の各コイルＬＡ〜ＬＧ，ＬＩ〜ＬＰのターン数が、入力
デジタル音声信号のＭＳＢを除く各ビットの重みに比例
したターン数とされることにより、ある１次コイルに信
号電流として電流Ｉａが流れるとき、２次コイルユニッ
ト２５を構成するショートコイル２５Ｃには、デジタル
音声信号のＭＳＢの値に応じた方向の、その１次コイル
に対応するビットの重みに比例した電流値の２次電流が
誘起される。

【００６１】したがって、２次コイルユニット２５が固
定された振動板であるコーン紙２９が、入力デジタル音
声信号のＭＳＢの値に応じた方向に、その１次コイルに
対応するビットの重みに比例した量だけ振動し、スピー
カユニット１１０において、入力デジタル音声信号に忠
実に音声が再生されることになる。

【００６２】この場合、入力デジタル音声信号は、４
４．１ｋＨｚまたは４８ｋＨｚのサンプリング周波数で
デジタル化されたもので、１次コイル２４の各コイルＬ
Ａ〜ＬＧ，ＬＩ〜ＬＰは、同じサンプリング周波数のデ
ジタル信号で駆動されるので、デジタル化される前の音
声信号の低域成分も、１次コイル２４の各コイルＬＡ〜
ＬＧ，ＬＩ〜ＬＰに流れる信号電流としては２０ｋＨｚ
を超える高い周波数となる。したがって、電磁結合スピ
ーカであるスピーカユニット１１０によって低域までの
再生が可能となる。

【００６３】一般のスピーカと同様に、スピーカユニッ
ト１１０の振動系は、高域には反応しにくく、特に２０
ｋＨｚを超えるような高い周波数の成分はほとんど再生
しない。したがって、１次コイル２４の各コイルＬＡ〜
ＬＧ，ＬＩ〜ＬＰが４４．１ｋＨｚまたは４８ｋＨｚの
サンプリング周波数のデジタル信号で駆動されても、そ
のサンプリング周波数成分はほとんど再生されない。か
りに微小な音圧で再生されても、２０ｋＨｚを超える音
は人間の耳でほとんど聞き取ることができないので、音
楽を聴く時などでも支障を生じない。

【００６４】また、２０ｋＨｚ以上を阻止帯域とするメ
カニカルフィルタを、意図的に形成して、スピーカユニ
ット１１０に組み込むことも容易である。

【００６５】しかも、Ｄ／Ａ変換器およびパワーアンプ
を使用しないで、デジタル音声信号によって直接、音声
を再生する、歪みの小さい、最大出力の大きいスピーカ
装置を実現することができる。

【００６６】なお、コイル駆動回路４０Ａ〜４０Ｇ，４
０Ｉ〜４０Ｐのスイッチング素子としては、ＦＥＴに限
らず、高速で動作する他の素子を用いることができる。

【００６７】次に、モニタ回路の系について説明する。
前述したように、ＭＳＢにより電流の向きは変わるが、
対応するビットが１で、１次コイルに電流Ｉａが流れる
ときは、その１次コイルに対応するインピーダンス回路
にも、電流Ｉａが流れる。このため、そのインピーダン
ス回路の両端電圧としてのモニター電圧は、所定レベル
以上の電圧となる。つまり、１５個のコイル駆動回路４
０Ａ〜４０Ｇ，４０Ｉ〜４０Ｐからのモニタ電圧ＥＡ〜
ＥＧ，ＥＩ〜ＥＰは、デジタル駆動回路の入力デジタル
音声信号のＭＳＢを除く１５ビットのうちの、１が立つ
ビットに対応するものは、所定レベル以上の電圧とな
る。

【００６８】また、対応するビットが０で、１次コイル
に電流Ｉａが流れないときには、その１次コイルに対応
するインピーダンス回路には電流Ｉａが流れないため、
モニタ電圧は、零レベルとなる。つまり、１５個のコイ
ル駆動回路４０Ａ〜４０Ｇ，４０Ｉ〜４０Ｐからのモニ
タ電圧ＥＡ〜ＥＧ，ＥＩ〜ＥＰは、デジタル駆動回路の
入力デジタル音声信号のＭＳＢを除く１５ビットのうち
の、０のビットに対応するものは、零レベルの電圧とな
る。

【００６９】そして、図６にも示すように、デジタル駆
動回路１４ＬＦ，１４ＲＦ，１４ＬＢ，１４ＲＢの各ス
ピーカ駆動回路４０からのモニタ電圧ＥＡ〜ＥＧ，ＥＩ
〜ＥＰは、それぞれモニタ回路１６ＬＦ，１６ＲＦ，１
６ＬＢ，１６ＲＢに供給される。

【００７０】モニタ回路１６ＬＦ，１６ＲＦ，１６Ｌ
Ｂ，１６ＲＢは、それぞれ図６に示すように、２値化回
路８０と、パラレルシリアル変換器９０とからなる。２
値化回路８０は、例えば、モニタ電圧ＥＡ〜ＥＧ，ＥＩ
〜ＥＰと、所定のスレッショールド値とを比較して、モ
ニタ電圧ＥＡ〜ＥＧ，ＥＩ〜ＥＰの電圧値がスレッショ
ールド値より大きいとき１、小さいとき０とする２値化
を行う。

【００７１】こうして、この２値化回路８０から得られ
る１５ビット分のデータは、各デジタル駆動回路１４Ｌ
Ｆ，１４ＲＦ，１４ＬＢ，１４ＲＢの入力デジタル音声
信号ＤＬｆ，ＤＲｆ，ＤＬｂ，ＤＲｂのＭＳＢを除く下
位１５ビットに対応するものとなる。

【００７２】この２値化回路８０から得られる１５ビッ
ト分のパラレルデータは、パラレルシリアル変換器９０
によりシリアルデータに変換される。そして、このシリ
アルデータが、モニタ回路１６ＬＦ，１６ＲＦ，１６Ｌ
Ｂ，１６ＲＢのそれぞれから、モニタ出力信号ＭＬｆ，
ＭＲｆ，ＭＬｂ，ＭＲｂとしてＤＳＰ１３に帰還され
る。

【００７３】以上のように、モニタ回路１６ＬＦ，１６
ＲＦ，１６ＬＢ，１６ＲＢからのモニタ出力信号ＭＬ
ｆ，ＭＲｆ，ＭＬｂ，ＭＲｂのそれぞれは、それぞれス
ピーカユニット１５ＬＦ，１５ＲＦ，１５ＬＢ，１５Ｒ
Ｂの１次コイル２４を駆動するデジタル信号であって、
デジタル駆動回路１４ＬＦ，１４ＲＦ，１４ＬＢ，１４
ＲＢの入力デジタル音声信号ＤＬｆ，ＤＲｆ，ＤＬｂ，
ＤＲｂのそれぞれに応じたデジタル信号である。

【００７４】したがって、ＤＳＰ１３では、このモニタ
出力信号ＭＬｆ，ＭＲｆ，ＭＬｂ，ＭＲｂを参照するこ
とにより、出力したデジタル音声信号ＤＬｆ，ＤＲｆ，
ＤＬｂ，ＤＲｂにより適切にスピーカユニット１５Ｌ
Ｆ，１５ＲＦ，１５ＬＢ，１５ＲＢのそれぞれが駆動制
御されたかを知ることができる。

【００７５】これを利用して、ＤＳＰ１３は、デジタル
駆動回路１４ＬＦ，１４ＲＦ，１４ＬＢ，１４ＲＢのそ
れぞれで生じる各チャンネル間の信号伝達特性の違いに
より生じる各チャンネル音声出力の時間的ずれ、位相ず
れを補正するように、４チャンネルのデジタル音声信号
ＤＬｆ，ＤＲｆ，ＤＬｂ，ＤＲｂの出力タイミングを制
御する。

【００７６】この場合、４チャンネルのデジタル音声信
号ＤＬｆ，ＤＲｆ，ＤＬｂ，ＤＲｂの出力タイミングを
制御して、前記各チャンネル間の信号伝達特性の違いに
より生じる各チャンネル音声出力の時間的ずれをキャン
セルし、音声のスピーカユニット１５ＬＦ，ＲＦ，Ｌ
Ｂ，ＲＢからの音声の放射のタイミングを一致させる場
合だけではなく、チャンネル間に、所定の遅延を設定す
るような制御を行っている場合に、そのチャンネル間の
遅延を目的の値とするような制御も行う。

【００７７】したがって、この実施の形態によれば、前
記各チャンネル間の信号伝達特性の違いにより生じる各
チャンネル音声出力の時間的ずれ、位相ずれが減少し、
より効果的なデジタルエフェクトが可能となる。

【００７８】そして、この発明によれば、上述した４チ
ャンネルスピーカシステムにおいて、例えば、左前スピ
ーカ用および右前スピーカ用のデジタル駆動回路１４Ｌ
Ｆおよび１４ＲＦと、ＤＳＰ１３との間にのみ、例えば
イコライザ回路などの付加回路を設け、左後ろスピーカ
用および右後ろスピーカ用のデジタル駆動回路１４ＬＢ
および１４ＲＢの前段には、付加回路を設けないような
構成の場合であっても、スピーカユニット１５ＬＦ，１
５ＲＦ，１５ＬＢ，１５ＲＢの音声再生タイミングを一
致させるように、前記４チャンネルのデジタル音声信号
ＤＬｆ，ＤＲｆ，ＤＬｂ，ＤＲｂの出力タイミングを制
御することも可能である。

【００７９】また、出力したデジタル音声信号ＤＬｆ，
ＤＲｆ，ＤＬｂ，ＤＲｂと、モニタ出力信号ＭＬｆ，Ｍ
Ｒｆ，ＭＬｂ，ＭＲｂとの各ビットを比較参照すること
により、１５ビットの各ビットに対応したコイル駆動回
路に発生した故障や、対応するコイルの断線などの故障
を、ＤＳＰ１３で判定することもできる。

【００８０】なお、前述もしたように、２次コイルに誘
起される２次電流ｉは、１次コイルに流れる信号電流の
２乗と１次コイルのターン数との積に比例する。したが
って、ビットの重みに応じた目的の２次電流を得るため
に、１次コイルのターン数を重みに応じて変える方法
と、１次コイルに流れる電流を重みに応じて変える方法
と、両者を変える方法の３通りが可能である。

【００８１】すなわち、上述の例では、スピーカユニッ
トは、その１次コイルを構成する複数のコイルＬＡ〜Ｌ
Ｇ，ＬＩ〜ＬＰのターン数を、デジタル信号の各ビット
の重みに対応させて、変化させるように構成したが、前
記複数のコイルＬＡ〜ＬＧ，ＬＩ〜ＬＰのターン数は、
等しくし、対応して設けるインピーダンス回路４１Ａ〜
４１Ｇ，４１Ｉ〜４１ＰのインピーダンスＺＡ〜ＺＧ，
ＺＩ〜ＺＰの値を変えることで、複数コイルＬＡ〜Ｌ
Ｇ，ＬＩ〜ＬＰに流れる電流ＩＡ〜ＩＧ，ＩＩ〜ＩＰの
値を、デジタル信号の各ビットの重みに対応させるよう
にしてもよい。

【００８２】また、複数の１次コイルＬＡ〜ＬＧ，ＬＩ
〜ＬＰのターン数と、各１次コイルに流す電流との積
が、各ビットの重みに対応するように、ターン数と、電
流とを複数の１次コイルＬＡ〜ＬＧ，ＬＩ〜ＬＰの間で
変えるようにしてもよい。

【００８３】また、デジタル駆動回路は、上述したよう
な定電圧により駆動するのではなく、複数個の１次コイ
ルに前述したようなスイッチ回路を介して定電流源から
の電流を供給するような構成とすることもできる。その
例の場合は、定電流源に対して、例えばカレントミラー
回路を接続し、そのカレントミラー回路に流れる電流を
モニタして、モニタ出力信号を形成し、ＤＳＰにフィー
ドバックするように構成する。

【００８４】そして、このように定電流源を用いる場合
も、ビットの重みに応じた２次電流を得るためには、複
数の１次コイルのターン数をビットの重みに応じて変え
る方法、定電流源の電流値を変える方法、両者の組み合
わせの方法がある。

【００８５】さらに、定電流源の電流値を変えることに
よってデジタル音声信号の各ビットの重みの違いを再生
する場合には、１次コイルとしての駆動コイルを、デジ
タル信号のビット数分を設ける必要はなく、ビットの重
みに応じた複数ビット分の電流を一つあるいは数個のコ
イルに重畳して流すように構成することもできる。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、電磁結合スピーカをスピーカユニットとして用い、
その１次コイルを駆動する信号をモニタすることによ
り、実際に駆動される時点での駆動信号をモニタするこ
とができる。そして、このモニタ出力信号をデジタル信
号処理回路であるＤＳＰに帰還することにより、ＤＳＰ
で生成するスピーカの駆動信号を最適化することができ
る。

【００８７】特に、複数のスピーカを用いるマルチチャ
ンネル音響再生システムにおいては、ＤＳＰにより、上
述のスピーカユニットの駆動信号の帰還信号を用いて、
チャンネル間の、時間ずれ、位相ずれを補正して、最適
なマルチチャンネル駆動ができる。したがって、最適な
デジタルエフェクトを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による音響再生システムの一実施の形
態の構造の断面図である。

【図２】この発明に用いられるスピーカユニットの実施
例を示す図である。

【図３】図２のスピーカユニットに用いられる１次コイ
ルの例を示す図である。

【図４】図２のスピーカユニットに用いられる２次コイ
ルの例を示す図である。

【図５】図２のスピーカユニットに用いられる２次コイ
ルの他の例を示す図である。

【図６】図１の音響再生システムに用いられるデジタル
駆動回路の例を示すブロック図である。

【図７】この発明によるスピーカ装置の駆動原理を説明
するための図である。

【図８】図６の一部回路の具体例を示す回路図である。

【図９】従来の音響再生システムの一例を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１３…ＤＳＰ、１４ＬＦ，１４ＲＦ，１４ＬＢ，１４Ｒ
Ｂ…デジタル駆動回路、１５ＬＦ，１５ＲＦ，１５Ｌ
Ｂ，１５ＲＢ…スピーカユニット、１４ＬＦ，１４Ｒ
Ｆ，１４ＬＢ，１４ＲＢ…モニタ回路、２１…第１の磁
気ヨーク、２１ａ…センターポール部、２１ｂ…フラン
ジ部、２２…第２の磁気ヨーク（プレート）、２３…マ
グネット、２４…駆動コイル（１次コイル）、２５…２
次コイルユニット、２５Ｃ…ショートコイル、２７…コ
イルボビン、２８…ショートコイル部品、２９…振動板
の例としてのコーン紙、３０…ダンパー、３１…スピー
カフレーム、３２…ガスケット、３３…キャップ、３４
…貫通孔、３５…マグネットガイド、３７ａ〜３７ｇお
よび３７ｉ〜３７ｐ…リード線対、３８ａ〜３８ｇおよ
び３８ｉ〜３８ｐ…入力端子、ＧＰ…磁気空隙、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｓ 3/00 Ｇ１０Ｋ 15/00 Ｍ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気回路中の空隙の近傍に設けられる１次
   コイルと、 前記空隙内に配されて、前記１次コイルに流れる電流に
   応じた２次電流が誘起される２次コイルが形成される２
   次コイルユニットと、 前記２次コイルユニットに取り付けられ、前記２次コイ
   ルに誘起される２次電流と前記空隙内の磁束との相互作
   用により前記２次コイルユニットが振動することにより
   振動する振動板と、 を備えるスピーカユニットと、 デジタル音声信号により、前記スピーカユニットの前記
   １次コイルを駆動するデジタル駆動回路と、 前記１次コイルを駆動する信号をモニタし、そのモニタ
   出力信号を出力するモニタ回路と、 を備えるスピーカ装置。
2. 【請求項２】磁気回路中の空隙の近傍に設けられる１次
   コイルと、 前記空隙内に配されて、前記１次コイルに流れる電流に
   応じた２次電流が誘起される２次コイルが形成される２
   次コイルユニットと、 前記２次コイルユニットに取り付けられ、前記２次コイ
   ルに誘起される２次電流と前記空隙内の磁束との相互作
   用により前記２次コイルユニットが振動することにより
   振動する振動板と、 を備えるスピーカユニットと、 デジタル音声信号により、前記スピーカユニットの前記
   １次コイルを駆動するデジタル駆動回路と、 前記１次コイルを駆動する信号をモニタし、そのモニタ
   出力信号を出力するモニタ回路と、 前記モニタ回路からのモニタ出力信号を参照して、入力
   デジタル音声信号から、前記デジタル駆動回路に供給す
   る前記デジタル音声信号を生成するデジタル信号処理回
   路とを備える音響再生システム。
3. 【請求項３】磁気回路中の空隙の近傍に設けられる１次
   コイルと、前記空隙内に配されて、前記１次コイルに流
   れる電流に応じた２次電流が誘起される２次コイルが形
   成される２次コイルユニットと、前記２次コイルユニッ
   トに取り付けられ、前記２次コイルに誘起される２次電
   流と前記空隙内の磁束との相互作用により前記２次コイ
   ルユニットが振動することにより振動する振動板とを備
   える電磁結合スピーカでそれぞれが構成される複数のス
   ピーカユニットと、 前記複数のスピーカユニットのそれぞれの前記１次コイ
   ルを、デジタル音声信号により駆動する複数のデジタル
   駆動回路と、 前記複数のスピーカユニットのそれぞれの前記１次コイ
   ルを駆動する信号をモニタして、そのモニタ出力信号を
   出力する複数のモニタ回路と、 入力デジタル音声信号から、前記複数のデジタル駆動回
   路のそれぞれに供給する前記デジタル音声信号を生成す
   ると共に、前記複数のモニタ回路からのモニタ出力信号
   を受けて、対応するデジタル駆動回路に供給する前記デ
   ジタル音声信号を適正化するデジタル信号処理回路とを
   備える音響再生システム。