WO2018225181A1 - スピーカ装置およびスピーカユニット - Google Patents

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WO2018225181A1
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speaker unit
microphone
speaker
signal
sound
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PCT/JP2017/021129
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English (en)
French (fr)
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淳一 岡村
彰 安田
Original Assignee
株式会社 Ｔｒｉｇｅｎｃｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
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    • H04R2209/041—Voice coil arrangements comprising more than one voice coil unit on the same bobbin

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus including a speaker unit.
  • various problems may occur depending on the function used in a device in which a microphone and a speaker unit are combined. Such various problems may be problems to be solved even in a speaker device that does not use a microphone.
  • One of the objects of the present invention is to solve at least one of the various problems arising as described above. Here, an example of the problem will be specifically described.
  • a first example of a problem to be solved will be described.
  • sound from the speaker unit or vibration when generating the sound may be included in the sound input to the microphone.
  • Such sound is added to the sound generated around the apparatus and input to the microphone. Therefore, there is a problem that the sound collecting performance of the microphone is hindered.
  • a second example of a problem to be solved will be described.
  • the coil that drives the diaphragm of the speaker unit generates a lot of heat because it is driven by an electric current. There is a problem that this heat hinders the sound collection performance of the microphone. Note that heat generation in the coil also affects the sound emission performance of the speaker unit. Therefore, the problem according to the second example is an example of what should be solved even in a speaker device that does not use a microphone.
  • the circuit for driving the speaker unit can be reduced in size, so that the distance between the speaker unit and the microphone can be shortened to reduce the size of the speaker device as a whole.
  • the influence of the microphone from the speaker unit is increased by downsizing, the above-mentioned problem appears remarkably.
  • a speaker unit having a plurality of microphones including at least a first microphone and a second microphone and a vibration surface, and a distance between a predetermined position on the vibration surface and the first microphone is set.
  • a speaker device comprising: a speaker unit having a distance equal to the distance between the predetermined position and the second microphone.
  • the vibration surface or sound collection port of the first microphone and the vibration surface or sound collection port of the second microphone may be disposed on a plane substantially parallel to each other.
  • the angle formed by the vibration surface of the first microphone and the vibration surface of the speaker unit is 30 degrees or more, and the angle formed by the vibration surface of the second microphone and the vibration surface of the speaker unit is 30 degrees or more. There may be.
  • the angle formed by the sound collection port of the first microphone and the vibration surface of the speaker unit is 30 degrees or more, and the angle formed by the sound collection port of the second microphone and the vibration surface of the speaker unit is 30 degrees. It may be the above.
  • the speaker unit may be housed in a housing, and the first microphone and the second microphone may be disposed on members connected to the housing, respectively.
  • the vibration surface of the speaker unit has an insulating member and a plurality of metal films disposed on a part of the surface of the insulating member, and the speaker unit includes a coil disposed on the vibration surface, The terminal of the coil may be electrically connected to the metal film.
  • the first sound signal indicating the input sound to the first microphone and the second sound signal indicating the input sound to the second microphone are input, and the correlation between the first sound signal and the second sound signal is used.
  • the signal processing is executed, the collected sound signal generated by the signal processing is output, the third sound signal for driving the speaker unit is input, and the speaker unit is driven based on the third sound signal.
  • the signal processing circuit receives a third sound signal for driving the speaker unit, outputs a drive signal for driving the speaker unit based on the third sound signal, and outputs the correlation and the third sound.
  • the sound collection signal may be output by signal processing using a signal.
  • An input / output terminal for inputting / outputting a digital signal may be provided, the third sound signal may be input to the input / output terminal, and the sound collection signal may be output from the input / output terminal.
  • the signal processing circuit includes an input buffer for temporarily storing the third sound signal input from the input / output terminal, and an output buffer for temporarily storing the collected sound signal output from the input / output terminal. And may be provided.
  • the signal processing circuit may include a ⁇ modulator that receives the third sound signal and modulates it into an n-bit digital signal, and a filter that converts the n-bit digital signal into a plurality of drive signals.
  • the vibration surface of the speaker unit has an insulating surface and a plurality of metal films disposed on the insulating surface, the speaker unit includes a plurality of coils disposed on the vibration surface, and terminals of the coils Are electrically connected to the metal film, and each of the plurality of drive signals may be supplied to the corresponding coil via the metal film.
  • the metal film and the terminal of the coil may be electrically connected on the inner peripheral side of the coil.
  • the vibration surface of the speaker unit may have a heat dissipation film disposed at a position in contact with the coil other than the terminal of the coil.
  • a vibration surface having an insulating surface, a plurality of metal films disposed on the insulating surface, and a terminal disposed on the vibration surface and electrically connected to the metal film.
  • a speaker unit characterized by comprising:
  • the metal film and the terminal of the coil may be electrically connected on the inner peripheral side of the coil.
  • the vibration surface may include a heat dissipation film disposed at a position in contact with the coil other than the terminal of the coil.
  • a plurality of the coils may be arranged on the vibration surface.
  • a microphone, a speaker unit having a vibration surface, and a third sound force signal for driving the speaker unit are input, and the speaker unit is driven based on the third sound signal.
  • Signal processing that outputs a driving signal to be output, a first sound signal indicating an input sound to the microphone is input, and a sound collection signal is output by signal processing using the third sound signal with respect to the first sound signal
  • a speaker device comprising a circuit.
  • a plurality of microphones including at least a first microphone and a second microphone, and a plurality of speaker units each having a vibration surface and including at least a first speaker unit and a second speaker unit.
  • the distance from the first microphone to a predetermined position between the vibration surface of the first speaker unit and the vibration surface of the second speaker unit, and the distance from the second microphone to the predetermined position And a plurality of speaker units that are equal to each other.
  • the first speaker unit and the second speaker unit may be driven by the same signal.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an appearance (mounting surface side) of the speaker device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an appearance (sound emitting surface side) of the speaker device according to the first embodiment.
  • the speaker device 1 includes two microphones 10a and 10b, a speaker unit 30, a signal processing circuit 50, and a connection terminal 80.
  • each component of the speaker device 1 is mounted on the substrate 90.
  • the speaker unit 30 is disposed through the substrate 90.
  • the sound emitting surface 90b of the substrate 90 is a surface on which the vibration surface 351 of the speaker unit 30 is disposed.
  • the mounting surface 90a of the substrate 90 is a surface facing the sound emitting surface 90b.
  • the speaker device 1 performs predetermined signal processing on the sound input from the two microphones 10a and 10b in the signal processing circuit 50 and outputs the sound from the connection terminal 80 as a digital signal.
  • the speaker device 1 performs predetermined signal processing on the digital signal input from the connection terminal 80 to drive the speaker unit 30 to emit sound.
  • the speaker unit 30 is driven by a ternary digital signal of “ ⁇ 1”, “0”, and “+1”.
  • the configuration of the speaker device 1 will be described in detail.
  • the microphone 10a includes a vibration surface 15a.
  • the sound collection port 18a includes an opening disposed on the sound emitting surface 90b side of the substrate 90 and a duct extending from the opening to the vibration surface 15a.
  • the microphone 10a outputs an electrical signal corresponding to the vibration of the vibration surface 15a.
  • it is a digital sound signal Sda indicating an input sound to the microphone 10a.
  • the microphone 10b includes a vibration surface 15b. In this example, it is a digital sound signal Sdb indicating an input sound to the microphone 10b.
  • the sound collection port 18b includes an opening disposed on the sound emitting surface 90b side of the substrate 90 and a duct extending from the opening to the vibration surface 15b.
  • the microphone 10b outputs an electrical signal corresponding to the vibration of the vibration surface 15b.
  • the positions of the sound collection ports 18a and 18b indicate the positions of the openings unless otherwise specified.
  • the vibration surface 15a (or the sound collection port 18a) of the microphone 10a and the vibration surface 15b (or the sound collection port 18b) of the microphone 10b are arranged on the same plane.
  • the vibration surface 15a (or the sound collection port 18a) of the microphone 10a and the vibration surface 15b (or the sound collection port 18b) of the microphone 10b may be arranged on a plane substantially parallel to each other, and are not necessarily on the same plane. It may not be arranged. That is, both the microphone 10a and the microphone 10b have sound collection characteristics oriented in the same direction.
  • the speaker unit 30 is disposed through the substrate 90.
  • the vibration member 35 including the vibration surface 351 of the speaker unit 30 is connected to the sound emitting surface 90 b side of the substrate 90.
  • the yokes 32 and 34 and the magnet 33 of the speaker unit 30 are connected to the mounting surface 90 a side of the substrate 90 by supporting the outer peripheral portion of the yoke 34 and the protruding portions 345 at the four corners by the support member 39.
  • a detailed configuration of the speaker unit 30 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of the speaker unit in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a vibration member that constitutes a vibration surface of the speaker unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure (here, a fracture surface) corresponding to the cross-sectional line A-A ′ in FIG. 2.
  • the vibration member 35 is a plate-like insulating member using resin.
  • the vibration member 35 may not necessarily be an insulating member and may contain the electroconductive member in part.
  • the vibration member 35 includes a vibration surface 351 (vibration region), a support region 353 surrounding the periphery of the vibration surface 351, and a fixed region 355 surrounding the support region 353 at the center portion.
  • Metal films 37 a, 37 b, 37 c, 37 d, 37 e, and 37 f (hereinafter referred to as a metal film 37 if not distinguished from each other) are disposed on the surface (insulating surface) of the vibration member 35 on the substrate 90 side. Yes.
  • the metal film 37 is, for example, aluminum or copper, but may be any material having conductivity. At this time, a material having high thermal conductivity is desirable.
  • the metal film 37 is disposed so as to extend over the vibration surface 351, the support region 353, and the fixed region 355.
  • the fixing region 355 is fixed to the substrate 90 with an adhesive or the like.
  • terminals 95a, 95b, 95c, 95d, 95e, and 95f (hereinafter referred to as terminals 95 when not distinguished from each other) disposed on the substrate 90, and metal films 37a, 37b, 37c, 37d, 37e, 37f is connected to each other.
  • the support region 353 can be bent and deformed as a whole. In this example, the support region 353 can be deformed by having a bent structure. Therefore, even if the fixed region 355 is fixed to the substrate 90, the vibration surface 351 can be displaced with respect to the substrate 90.
  • the coil 38 is disposed on the vibration surface 351 on the side where the metal film 37 is disposed.
  • three coils 38 (which are referred to as a first coil 38a, a second coil 38b, and a third coil 38c when distinguished from each other) are bundled and arranged on the vibration surface 351.
  • the coil 38 is configured using a wiring material covered with an insulator, and the wiring material is exposed at terminals 385 provided at both ends.
  • Terminals 385 provided at both ends of the coil 38 are electrically connected to the metal film 37 by a conductive adhesive 388.
  • Terminals 385a1 and 385a2 of the first coil 38a are connected to the metal films 37a and 37f, respectively.
  • Terminals 385b1 and 385b2 of the second coil 38b are connected to the metal films 37c and 37d, respectively.
  • Terminals 385c1 and 385c2 of the third coil 38c are connected to the metal films 37b and 37e, respectively.
  • the terminal 385 is disposed on the inner peripheral side of the coil 38 and is connected to the region of the vibration surface 351 in the metal film 37.
  • the terminal 385 When the terminal 385 is disposed on the inner peripheral side of the coil 38, there are various advantages over the case where the terminal 385 is disposed on the outer peripheral side. For example, it is easy to adjust the outer dimensions of the coil 38. Further, it is possible to prevent the coil 38 from being destroyed during the transportation and transportation of the coil 38 and the manufacturing process of the speaker device by an automatic mounting machine or the like. Further, since the packing size of the coil 38 in transportation and transportation can be reduced, it contributes to cost reduction. In addition, although there exists said advantage, it does not exclude that the terminal 385 is arrange
  • the region of the coil 38 other than the terminal 385 is in contact with the metal film 37. Since the portion other than the terminal 385 of the coil 38 is covered with an insulator, the coil 38 and the metal film 37 are in contact with each other through the insulator in this region. Therefore, the heat generated in the coil 38 can be released from the region other than the terminal 385 through the metal film 37. Since the metal film 37 is also connected to the substrate 90 via the terminals 95, it is possible to dissipate heat via wiring disposed on the substrate 90.
  • the metal film 37 is formed by forming a thin film on the vibration member 35 by vapor deposition or plating that can be used in a semiconductor process or the like, compared with a wiring material of 60 to 80 ⁇ m used in a normal speaker unit, It can be formed with a thickness of about 2 to 10 ⁇ m. Further, since the width and thickness of the metal film 37 can be easily adjusted at the time of formation, the resistance value and the heat capacity (heat radiation amount) can also be easily adjusted.
  • the entire coil 38 including the terminal 385 moves together with the vibration surface 351.
  • the shape of the wiring material of the coil 38 continues to change as the vibration surface 351 vibrates. . That is, a large mechanical stress is applied to the wiring material of the coil 38.
  • the metal film 37 is used, mechanical stress is generated on the metal film 37 due to the vibration of the vibration surface 351.
  • the characteristic of being a thin film formed along the surface of the vibration member 35 it has resistance to mechanical stress.
  • the terminal 385 may be connected to a conductor disposed outside the vibration surface 351 (for example, the substrate 90).
  • the yoke 32 and the yoke 34 are connected to the magnet 33 and arranged so as to sandwich the coil 38 with the opposite polarity. Therefore, the coil 38 disposed in the magnetic field formed by the yokes 32 and 34 generates a driving force corresponding to the signal (the above-described ternary digital signal) supplied through the metal film 37, and this driving force The vibration surface 351 of the vibration member 35 is moved (vibrated).
  • the positional relationship between the microphones 10a and 10b and the speaker unit 30 will be described with reference back to FIG.
  • the distance Db from the surface 15b or the sound collection port 18b) is equal.
  • the predetermined position C may be any position on the vibration surface 351, and in this example is the center of gravity of the vibration surface 351.
  • the predetermined position C is arranged on a straight line connecting the sound collection port 18a and the sound collection port 18b, but may not be arranged on this straight line. Further, the entire speaker unit 30 may not be arranged on this straight line. For example, the microphones 10 a and 10 b may be disposed on the same side with respect to the speaker unit 30. An example of such a configuration will also be described in the third embodiment.
  • the signal processing circuit 50 is formed as an integrated circuit using semiconductor elements, performs predetermined signal processing on the sound input from the microphones 10a and 10b, and outputs the processed signal to the connection terminal 80 as a digital signal. Further, the signal processing circuit 50 performs predetermined signal processing on the digital signal input from the connection terminal 80 and outputs the above-described ternary digital signal to the coil 38. Thus, the connection terminal 80 can be said to be an input / output terminal for inputting / outputting a digital signal.
  • the configuration of the signal processing circuit 50 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a signal processing circuit in the first embodiment.
  • the signal processing circuit 50 includes a register circuit 501, an input buffer 511, a speaker digital filter 513, a ⁇ modulator 515, a post filter 517, a drive circuit 520 (drive circuits 520a, 520b, and 520c), an output buffer 531, and a microphone. Digital filter 533 and automatic gain control circuit 536.
  • the input buffer 511 is a buffer for temporarily storing the digital sound signal Sa input from the connection terminal 80, and the operation (output timing to the speaker digital filter 513, etc.) is controlled by a signal from the register circuit 501.
  • the speaker digital filter 513 acquires the digital sound signal Sa output from the input buffer 511, performs predetermined filter processing on the digital sound signal Sa, and outputs the digital sound signal Sa.
  • the ⁇ modulator 515 acquires the digital sound signal Sa output from the speaker digital filter 513, performs ⁇ modulation on the digital sound signal Sa, and outputs an n-bit digital modulation signal Sb.
  • the post filter 517 acquires the digital modulation signal Sb output from the ⁇ modulator 515 and converts it into k drive signals Sc (in this example, drive signals Sca, Scb, Scc) corresponding to the digital modulation signal Sb. And output.
  • the drive signal Sc is a ternary digital signal of “ ⁇ 1”, “0”, and “+1” in this example.
  • the k drive circuits 520 (in this example, the drive circuits 520a, 520b, and 520c) obtain the drive signals Sca, Scb, and Scc, and s coils 38 (in this example, the first coil 38a, the second coil 38b, The third coil 38c) is driven according to the drive signals Sca, Scb, Scc.
  • a process for driving the speaker unit with a plurality of coils for example, a process of the ⁇ modulator 515 and the post filter 517 may be performed using a known technique.
  • known techniques for example, detailed processing is disclosed in US Pat. No. 8,423,165, US Pat. No. 8,306,244, US Pat. No. 9219960, and US Pat. No. 9,300,310.
  • noise shaping using a ⁇ modulator and mismatch shaping using a post filter are used.
  • Mismatch shaping is a technique for selecting a coil that distributes drive signals so as to reduce variation.
  • the automatic gain control circuit 536 acquires the digital sound signals Sda and Sdb output from the microphones 10a and 10b, performs automatic gain control on the digital sound signals Sda and Sdb, and outputs them. At this time, it is desirable to perform the same gain control on the digital sound signals Sda and Sdb.
  • the microphone digital filter 533 acquires the digital sound signals Sda and Sdb output from the automatic gain control circuit 536, performs predetermined filter processing, and outputs the digital sound collection signal Se.
  • the digital sound collection signal Se is obtained by executing signal processing using the correlation between the digital sound signal Sda and the digital sound signal Sdb.
  • the digital sound signal Se is obtained by synthesizing the digital sound signal Sda and the digital sound signal Sdb and removing the same phase component of the digital sound signal Sda and the digital sound signal Sdb.
  • the digital sound collection signal Se may be obtained by removing the same phase component from the digital sound signal Sda or the digital sound signal Sdb.
  • the microphones 10a and 10b and the speaker unit 30 have the positional relationship described above. Therefore, if sound emission from the speaker unit 30 and sound collection by the microphones 10a and 10b are performed in the same period, the vibration of the vibration surface 351 of the speaker unit 30 or sound corresponding to the vibration is input to the microphones 10a and 10b almost simultaneously. Is done. Note that most of the sound is input to the microphones 10a and 10b via air. On the other hand, a part of the vibration of the vibration surface 351 propagates through the substrate 90 or the housing (for example, see FIG. 11) and is input to the microphones 10a and 10b.
  • components (sound, vibration) resulting from the vibration of the vibration surface 351 are included as in-phase components in the digital sound signals Sda and Sdb.
  • the microphone digital filter 533 removes the in-phase components of the digital sound signals Sda and Sdb, thereby removing components caused by the vibration of the vibration surface 351 input to the microphones 10a and 10b.
  • the sound input to the microphones 10a and 10b in the state where no sound is emitted from the unit 30 can be extracted from the digital sound signals Sda and Sdb.
  • the distance between the sound source and the microphone 10a When the distance between the sound source and the microphone 10a is different from the distance between the sound source and the microphone 10b, it becomes a different phase component of the digital sound signals Sda and Sdb, so that it can be distinguished from the above in-phase component. it can.
  • the sound generated from the sound source at the equidistant position from the microphone 10a and the microphone 10b is similarly included as an in-phase component in the digital sound signals Sda and Sdb.
  • the sound source is not determined as strictly as the positional relationship between the speaker unit 30 and the microphones 10a and 10b, and therefore often remains as a certain component. .
  • the system is usually configured so that the plurality of speaker devices 1 are arranged in stereo, the sound generated from the sound source in any of the plurality of speaker devices 1 is a different phase component of the digital sound signals Sda and Sdb. Remain as. Therefore, attenuation by the above-described processing can be avoided by using any one of the digital sound collection signals Se of the plurality of speaker devices 1.
  • the output buffer 531 is a buffer that temporarily stores the digital sound collection signal Se output from the microphone digital filter 533, and the operation (output timing to the connection terminal 80, etc.) is controlled by a signal from the register circuit 501. Is done.
  • the signal processing circuit 50 uses the input buffer 511 and the output buffer 531, the same communication path is used with an external device such as a host system connected via the connection terminal 80. Bidirectional communication was possible.
  • the speaker device 1 in which one speaker unit 30 is used for the two microphones 10a and 10b has been described.
  • a speaker device 1A using two speaker units 30 (speaker unit 30a and speaker unit 30b) will be described.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an appearance (sound emitting surface side) of the speaker device according to the second embodiment.
  • speaker units 30a and 30b are disposed between the microphone 10a and the microphone 10b on the substrate 90A.
  • the speaker units 30a and 30b are driven by the same digital sound signal Sa. That is, the coil 38 of the speaker unit 30a and the coil 38 of the speaker unit 30b are driven by being supplied with the same drive signal.
  • the positional relationship between the speaker units 30a and 30b and the microphones 10a and 10b is a positional relationship that satisfies the following conditions.
  • the distance Db from the sound port 18b) is equal.
  • the predetermined position CA may be any position between the vibration surface 351a and the vibration surface 351b.
  • the predetermined position CA is an arrangement center of gravity of the speaker units 30a and 30b, and the center of gravity of the vibration surface 351a and the vibration surface It corresponds to the midpoint of a straight line connecting the center of gravity of 351b.
  • the digital sound signals Sda and Sdb output from the microphones 10a and 10b are substantially the same as in the first embodiment. Can be handled.
  • the microphones 10 a and 10 b are arranged on the substrate 90.
  • a speaker device 1B in which microphones 10a and 10b are arranged on a support plate connected to a substrate 90 will be described.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an appearance (mounting surface side) of the speaker device according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an appearance (sound emitting surface side) of the speaker device according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an appearance (sound collecting surface side) of the speaker device according to the third embodiment.
  • a support plate 98 is disposed on the side surface of the substrate 90B.
  • the support plate 98 has a connection region 99 formed by being partially bent.
  • the support plate 98 is fixed to the substrate 90B through the connection region 99.
  • terminals for electrically connecting the microphones 10 a and 10 b and the signal processing circuit 50 are disposed so as to be electrically connected to the terminals 96 of the substrate 90 ⁇ / b> B.
  • Microphones 10a and 10b are disposed on the support unit 98 on the speaker unit 30 side.
  • the sound collection ports 18 a and 18 b are arranged on the side opposite to the speaker unit 30.
  • the sound collection port 18 a and the vibration surface 15 a are connected via a duct that penetrates the support plate 98.
  • the sound collection port 18 b and the vibration surface 15 b are connected via a duct that penetrates the support plate 98.
  • the microphones 10 a and 10 b are both arranged on the same side with respect to the speaker unit 30.
  • the distance Db from the surface 15b or the sound collection port 18b) is equal.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the positional relationship between the speaker unit and the microphone in the speaker device according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the speaker device 1B viewed along the direction AR1 in FIG.
  • the angle DA formed by the virtual plane SS along the vibration surface 351 and the virtual plane PS along the sound collection port 18a (or the virtual plane MS along the vibration surface 15a) is 90 degrees.
  • the vibration surface 351 of the speaker unit 30 vibrates, the vibration is transmitted as air vibration. That is, many components in the vibration direction of air are the vibration direction of the vibration surface 351.
  • the microphones 10a and 10b and the speaker unit 30 By arranging the microphones 10a and 10b and the speaker unit 30 in such a positional relationship, it is difficult for the sound collection port 18a (or the vibration surface 15a) of the microphone 10a to transmit vibrations of air having different vibration directions. The same applies to the microphone 10b.
  • the angle DA is 90 degrees, but may be less than 90 degrees.
  • the case of 0 degrees is the same as the arrangement example of the microphones 10a and 10b in the first embodiment.
  • the angle DA is preferably 30 degrees or more and 90 degrees or less, and more preferably 45 degrees or more and 90 degrees or less.
  • the support plate 98 on which the microphones 10 a and 10 b are arranged is connected to the substrate 90.
  • a speaker device 1C in which a support plate on which microphones 10a and 10b are arranged is connected to a speaker storage box will be described.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the positional relationship between the speaker unit and the microphone in the speaker device according to the fourth embodiment.
  • the speaker device 1 ⁇ / b> C includes a speaker storage box 70 (housing) that stores the speaker unit 30. In this example, the vibration member 35 is exposed from the speaker storage box 70.
  • a support plate 98 ⁇ / b> C is connected to the end of the speaker storage box 70.
  • microphones 10a and 10b are arranged on the support plate 98C.
  • the angle DA with respect to the virtual plane SS is preferably 30 degrees or more and 90 degrees or less, and more preferably 45 degrees or more and 90 degrees or less.
  • the vibration of the vibration surface 351 may be transmitted to the speaker storage box 70 as well. Therefore, instead of the virtual plane SS, the angle DA based on any surface constituting the speaker storage box 70 is preferably larger than 0 degree, and more preferably 30 degrees or more. It is further desirable that there are a plurality of surfaces satisfying such conditions.
  • Embodiment demonstrates the structure which raises the heat dissipation effect of the vibration member 35 in 1st Embodiment more.
  • FIG. 12 is a diagram showing a vibrating member constituting the vibrating surface of the speaker unit in the fifth embodiment.
  • the vibration member 35D is further provided with heat radiation films 375a and 375b with respect to the vibration member 35 in the first embodiment.
  • the heat dissipation films 375a and 375b are made of the same material as the metal film 37.
  • the heat dissipation films 375 a and 375 b are arranged so as to extend over the vibration surface 351, the support region 353, and the fixed region 355.
  • the heat dissipation films 375a and 375b are in contact with the coil 38.
  • the heat radiation films 375a and 375b and the coil 38 are electrically insulated.
  • the heat generated in the coil 38 is transmitted to the heat dissipation films 375a and 375b. Since the heat dissipating films 375a and 375b are in contact with the substrate 90, heat can be dissipated through the substrate 90. If a metal film for heat dissipation is disposed on the substrate 90 corresponding to the position where the heat dissipation films 375a and 375b are disposed, the heat dissipation effect can be further enhanced.
  • ⁇ Sixth Embodiment> an example of a speaker system in which a plurality of speaker devices in each of the above embodiments (the speaker device 1 in the first embodiment in this example) is connected to the same communication path will be described.
  • the two speaker devices 1 may be used as a stereo speaker system by being used as a speaker device for Lch and a speaker device for Rch.
  • FIG. 13 is a diagram showing a speaker system according to the sixth embodiment.
  • the speaker system 1000 includes a plurality of speaker devices 1.
  • the plurality of speaker devices 1 are all connected to the same communication path 500 and can communicate bidirectionally with the host system.
  • the signal processing circuit 50 in each speaker device 1 includes the input buffer 511 and the output buffer 531, such a configuration can be realized. Also, with these configurations, the devices can be synchronized.
  • the communication path 500 may be wired communication or wireless communication.
  • a speaker device 1E including a signal processing circuit 50E using a digital signal processor instead of the speaker digital filter 513 and the microphone digital filter 533 in the signal processing circuit 50 in the first embodiment will be described. To do.
  • FIG. 14 is a diagram showing a signal processing circuit in the seventh embodiment.
  • a digital signal processor 553 is used instead of the speaker digital filter 513 and the microphone digital filter 533 of the signal processing circuit 50 in the first embodiment.
  • microphones 10a and 10b and speaker units 30a and 30b are used as in the second embodiment, but a speaker device 1F having a different positional relationship will be described.
  • FIG. 15 is a diagram showing an appearance (sound emitting surface side) of the speaker device according to the eighth embodiment.
  • the speaker device 1F includes microphones 10a and 10b, speaker units 30a and 30b, and the like that are arranged with different positional relationships on the substrate 90F as compared to the speaker device 1A in the second embodiment.
  • a distance Da1 between a predetermined position Ca on the vibration surface 351a of the speaker unit 30a and the microphone 10a (specifically, the vibration surface 15a or the sound collection port 18a), and a position Ca and the microphone 10b (specifically, the vibration surface 15b or the sound collection port). 18b) is equal to the distance Db1.
  • the distance Db2 from the sound port 18b) is equal.
  • the relationship between each speaker unit and the microphones 10a and 10b is a positional relationship that satisfies the condition in the first embodiment. .
  • any sound or vibration is input to the microphones 10a and 10b as in-phase components. .
  • the distance Da1 and the distance Db2 may be equal, and the distance Da2 and the distance Db1 may be equal.
  • the microphone digital filter 533 of the signal processing circuit 50 generates the digital sound collection signal Se by removing the same phase component of the digital sound signal Sda and the digital sound signal Sdb.
  • a signal processing circuit 50G that removes a component caused by vibration of the vibration surface 351 from at least one of the digital sound signal Sda and the digital sound signal Sdb will be described.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a signal processing circuit according to the ninth embodiment.
  • the signal processing circuit 50G includes a microphone digital filter 533G and an automatic gain control circuit 536G instead of the microphone digital filter 533 and the automatic gain control circuit 536.
  • the automatic gain control circuit 536G performs automatic gain control and outputs the digital sound signal Sda and the digital sound signal Sd. At this time, the automatic gain control circuit 536G uses the digital sound signal Sa output from the speaker digital filter 513 to adjust the gain according to the magnitude (volume) of the signal. For example, the gain is set small when the volume of the digital sound signal Sa is large. This processing may be applied in the signal processing circuit in each of the above embodiments.
  • the microphone digital filter 533G acquires at least one of the digital sound signals Sda and Sdb output from the automatic gain control circuit 536G, performs a predetermined filter process, and outputs a digital sound collection signal Se.
  • the digital sound collection signal Se is obtained by executing signal processing using the digital sound signal Sa output from the speaker digital filter 513 on at least one of the digital sound signal Sda and the digital sound signal Sdb. can get.
  • the digital sound signal Sa is removed from at least one of the digital sound signal Sda and the digital sound signal Sdb using the digital sound signal Sa.
  • At least one component of the digital sound signal Sda and the digital sound signal Sdb is an observation signal Y
  • a component to be originally observed by the microphones 10a and 10b is a sound signal S
  • a component output from the speaker unit 30 is a sound signal X
  • a microphone The effect of sound sneaking from the speaker unit 30 on 10a and 10b and the influence of vibration is defined as a coefficient C.
  • the processing is performed on the frequency axis.
  • the sound signal S (corresponding to the digital sound collection signal Se) can be obtained by filtering.
  • any one of the digital sound signals Sda and Sdb is sufficient in the microphone digital filter 533G, one of the microphones 10a and 10b may not exist. That is, the structure using one microphone may be sufficient.
  • the digital sound signal Sa is further removed from the digital sound collection signal Se obtained by the microphone digital filter 533 in the first embodiment. May be applied.
  • the speaker digital filter 513 and the microphone digital filter 533G can be used in place of the digital signal processor, as in the seventh embodiment. Thereby, the coefficient C can be calculated more adaptively.
  • the speaker device in each of the above embodiments can be used for a personal computer, a television, a smartphone, a tablet computer, or the like. This is particularly effective in a system that operates a computer by voice recognition.
  • a television that can switch between broadcast stations by voice recognition has conventionally been unable to perform voice recognition properly only after the voice of the television is stopped or the volume is reduced.
  • the speaker device in each embodiment of the present invention it is possible to generate the digital sound collection signal Se in which the user's voice is appropriately extracted even in a state where the sound of the television is continuously output. Therefore, voice recognition is appropriately processed.
  • the speaker device in each of the above embodiments can also be used as a communication device using ultrasonic waves.
  • a microphone capable of generating ultrasonic waves by vibrating the vibration surface of the speaker unit at a frequency higher than the audible range (for example, 20 kHz to 100 kHz) By using a microphone capable of generating ultrasonic waves by vibrating the vibration surface of the speaker unit at a frequency higher than the audible range (for example, 20 kHz to 100 kHz), and using two microphones that can input ultrasonic waves in this frequency band, two speaker devices Can be communicated by ultrasonic waves. According to the digital speaker, driving in such a frequency band can be easily performed.
  • the self-test can be performed by using the microphone and the signal processing circuit in the speaker device for the characteristic test and the noise test of the speaker unit on the production line. This saves investment in test equipment on the production line. In addition, automatic adjustment and customization of speaker frequency characteristics is possible for each customer.
  • the microphones 10a and 10b faced the same direction. That is, the vibration surfaces 15a and 15b (sound collection ports 18a and 18b) are arranged on the same plane (the directivity directions are substantially the same), but are not limited thereto.
  • the vibration surface 15a and the vibration surface 15b may have a predetermined angle. However, with respect to the predetermined position C, it is desirable that the arrangement has symmetry.
  • the number of speaker units is one or two, but may be three or more.
  • the number of microphones is one or two, but may be three or more.
  • the speaker unit is a digital speaker driven by a digital signal, but is not limited thereto.
  • a speaker unit having a voice coil to which an analog signal is supplied may be used.
  • the signal processing circuit may include a circuit for driving the voice coil with an analog signal.
  • the vibration surface of the microphone and the opening of the sound collection port are parallel to each other, but may not be parallel by bending the duct portion.
  • a microphone is mounted on the speaker device, but a speaker device that does not use a microphone may be used.
  • the speaker unit uses the vibration member 35 in which the metal film 37 is disposed on the vibration surface 351.
  • the speaker unit is not limited to the one using such a vibration member 35.
  • a general known speaker unit may be used.
  • the vibration surface 15a (or the sound collection port 18a) of the microphone 10a and the vibration surface 15b (or the sound collection port 18b) of the microphone 10b are arranged on a plane that intersects with each other. May be. That is, the microphone 10a and the microphone 10b may have sound collection characteristics directed in different directions.
  • the speaker unit uses a vibration actuator including a coil and a magnet.
  • the speaker unit is not limited to one using such a vibration actuator.
  • a known speaker unit using a general piezoelectric actuator or electrostatic actuator may be used.
  • substrates 90a ... mounting surfaces, 90b ... sound emitting surfaces, 95, 95a, 95b, 95c, 95d, 95e, 95f ... terminal, 96 ... terminal, 98, 98C ... support plate, 99 ... connection region, 345 ... projection, 35 , 351a, 351b ... vibration surface, 353 ... support region, 355 ... fixing region, 375a, 375b ... heat dissipation film, 385, 385a1, 385a2, 385b1, 385b2, 385c1, 385c2 ... terminal, 388 ... conductive adhesive, 500 ... 501... Register circuit, 511... Input buffer, 513... Speaker digital filter, 515...

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Abstract

本発明の一実施形態におけるスピーカ装置は、少なくとも第１マイクロフォンおよび第２マイクロフォンを含む複数のマイクロフォンと、振動面を有するスピーカユニットであって、前記振動面における所定の位置と前記第１マイクロフォンとの距離が当該所定の位置と前記第２マイクロフォンとの距離に等しいスピーカユニットと、を備える。

Description

スピーカ装置およびスピーカユニット
　本発明は、スピーカユニットを含む装置に関する。
　マイクロフォンを備えたスピーカ装置では、マイクロフォンとスピーカユニットとのそれぞれの機能を実現するだけでなく、これらを連携して得られる機能も実現されている。例えば、マイクロフォンに入力された音信号の位相を１８０度回転し、デジタル信号で駆動されるスピーカユニットから出力することによって、周囲の雑音を打ち消すデジタルスピーカ装置が、米国特許第８４２３１６５号明細書および米国特許第８３０６２４４号明細書に開示されている。なお、スピーカユニットをデジタル信号で駆動するための技術は、米国特許第９２１９９６０号明細書、米国特許第９３００３１０号明細書および米国特許第９６２８９２８号明細書にも開示されている。
米国特許第８４２３１６５号明細書 米国特許第８３０６２４４号明細書 米国特許第９２１９９６０号明細書 米国特許第９３００３１０号明細書 米国特許第９６２８９２８号明細書
　上述のように、マイクロフォンとスピーカユニットとを組合わせた装置において利用する機能によっては、様々な課題が生じる場合がある。また、このような様々な課題は、マイクロフォンを用いないスピーカ装置においても解決すべき課題である場合もある。本発明の目的の一つは、上記のように生じる様々な課題の少なくとも一つを解決することにある。ここでは、課題の一例を具体的に説明する。
　解決すべき課題の第１の例を説明する。スピーカユニットから放音をしつつ、マイクロフォンにおいて集音するという利用形態をとるときには、スピーカユニットからの音またはその音を発生させるときの振動が、マイクロフォンに入力される音に含まれる場合がある。このような音は、装置周囲で発生した音に加えられてマイクロフォンに入力される。そのため、マイクロフォンの集音性能を阻害するという課題がある。
　解決すべき課題の第２の例を説明する。スピーカユニットの振動板を駆動するコイルは、電流によって駆動されるために多くの熱を生じる。この熱がマイクロフォンの集音性能を阻害するという課題がある。なお、コイルでの発熱は、スピーカユニットにおける放音性能にも影響を与えるものである。そのため、この第２の例による課題は、マイクロフォンを用いないスピーカ装置においても解決すべきものの例でもある。
　スピーカユニットがデジタル信号で駆動される場合、スピーカユニットを駆動するための回路の小型化が図れるため、スピーカユニットとマイクロフォンとの距離を短くして、スピーカ装置全体としての小型化をすることができる。一方、小型化により、マイクロフォンがスピーカユニットから受ける影響が大きくなるため、上記の課題は顕著に表れることになる。
　本発明の一実施形態によると、少なくとも第１マイクロフォンおよび第２マイクロフォンを含む複数のマイクロフォンと、振動面を有するスピーカユニットであって、前記振動面における所定の位置と前記第１マイクロフォンとの距離が当該所定の位置と前記第２マイクロフォンとの距離に等しいスピーカユニットと、を備えることを特徴とするスピーカ装置が提供される。
　前記第１マイクロフォンの振動面または集音ポートと前記第２マイクロフォンの振動面または集音ポートとは、互いに略平行な平面上に配置されてもよい。
　前記第１マイクロフォンの振動面と、前記スピーカユニットの振動面とがなす角が３０度以上であり、前記第２マイクロフォンの振動面と、前記スピーカユニットの振動面とがなす角が３０度以上であってもよい。
　前記第１マイクロフォンの集音ポートと、前記スピーカユニットの振動面とがなす角が３０度以上であり、前記第２マイクロフォンの集音ポートと、前記スピーカユニットの振動面とがなす角が３０度以上であってもよい。
　前記スピーカユニットは、筐体に収納され、前記第１マイクロフォンおよび前記第２マイクロフォンは、それぞれ前記筐体に接続された部材に配置されてもよい。
　前記スピーカユニットの振動面は、絶縁性部材および前記絶縁性部材の表面の一部に配置された複数の金属膜を有し、前記スピーカユニットは、前記振動面に配置されたコイルを含み、前記コイルの端子は、前記金属膜に電気的に接続されてもよい。
　前記第１マイクロフォンへの入力音を示す第１音信号および前記第２マイクロフォンへの入力音を示す第２音信号が入力され、当該第１音信号と当該第２音信号との相関関係を利用した信号処理を実行し、当該信号処理によって生成された集音信号を出力し、前記スピーカユニットを駆動するための第３音信号が入力され、当該第３音信号に基づいて前記スピーカユニットを駆動する駆動信号を出力する信号処理回路を備えてもよい。
　前記信号処理回路は、前記スピーカユニットを駆動するための第３音信号が入力され、当該第３音信号に基づいて前記スピーカユニットを駆動する駆動信号を出力し、前記相関関係および前記第３音信号を利用した信号処理によって前記集音信号を出力してもよい。
　デジタル信号が入出力される入出力端子を備え、前記入出力端子には、前記第３音信号が入力され、前記集音信号が前記入出力端子から出力されてもよい。
　前記信号処理回路は、前記入出力端子から入力された前記第３音信号を一時的に記憶する入力用バッファと、前記入出力端子から出力される集音信号を一時的に記憶する出力用バッファと、を備えてもよい。
　前記信号処理回路は、前記第３音信号が入力されｎビットのデジタル信号に変調するΔΣ変調器と、前記ｎビットのデジタル信号を複数の前記駆動信号に変換するフィルタと、を含んでもよい。
　前記スピーカユニットの振動面は、絶縁性表面および前記絶縁性表面に配置された複数の金属膜を有し、前記スピーカユニットは、前記振動面に配置された複数のコイルを含み、前記コイルの端子は、前記金属膜に電気的に接続され、前記複数の駆動信号の各々は、前記金属膜を介して、それぞれ対応する前記コイルに供給されてもよい。
　前記金属膜と前記コイルの端子とは、前記コイルの内周側において電気的に接続されてもよい。
　前記スピーカユニットの振動面は、前記コイルの端子以外で前記コイルと接触する位置に配置された放熱膜を有してもよい。
　本発明の一実施形態によると、絶縁性表面を有する振動面と、前記絶縁性表面に配置された複数の金属膜と、前記振動面に配置され、前記金属膜に電気的に接続された端子を有するコイルと、を備えることを特徴とするスピーカユニットが提供される。
　前記金属膜と前記コイルの端子とは、前記コイルの内周側において電気的に接続されてもよい。
　前記振動面は、前記コイルの端子以外で前記コイルと接触する位置に配置された放熱膜を有してもよい。
　複数の前記コイルが前記振動面に配置されていてもよい。
　本発明の一実施形態によると、マイクロフォンと、振動面を有するスピーカユニットと、前記スピーカユニットを駆動するための第３音力信号が入力され、当該第３音信号に基づいて前記スピーカユニットを駆動する駆動信号を出力し、前記マイクロフォンへの入力音を示す第１音信号が入力され、当該第１音信号に対して前記第３音信号を利用した信号処理によって集音信号を出力する信号処理回路と、を備えることを特徴とするスピーカ装置が提供される。
　デジタル信号が入出力される入出力端子を備え、前記入出力端子には、前記第３音信号が入力され、前記集音信号が前記入出力端子から出力され、前記信号処理回路は、前記入出力端子から入力された前記第３音信号を一時的に記憶する入力用バッファと、前記入出力端子から出力される集音信号を一時的に記憶する出力用バッファと、を備えてもよい。
　本発明の一実施形態によると、少なくとも第１マイクロフォンおよび第２マイクロフォンを含む複数のマイクロフォンと、各々が振動面を有し、少なくとも第１スピーカユニットおよび第２スピーカユニットを含む複数のスピーカユニットであって、前記第１スピーカユニットの前記振動面と前記第２スピーカユニットの前記振動面との間の所定の位置に対する前記第１マイクロフォンからの距離と、当該所定の位置に対する前記第２マイクロフォンからの距離と、が等しい、複数のスピーカユニットと、を備えることを特徴とするスピーカ装置が提供される。
　前記第１スピーカユニットと前記第２スピーカユニットとは同一の信号によって駆動されてもよい。
　本発明の一実施形態によれば、マイクロフォンとスピーカユニットとを組合わせた装置において生じる課題の少なくとも一つを解決することができる。
第１実施形態におけるスピーカ装置の外観（実装面側）を示す図である。 第１実施形態におけるスピーカ装置の外観（放音面側）を示す図である。 第１実施形態におけるスピーカユニットの断面構造を示す模式図である。 第１実施形態におけるスピーカユニットの振動面を構成する振動部材を示す図である。 第１実施形態における信号処理回路を示す図である。 第２実施形態におけるスピーカ装置の外観（放音面側）を示す図である。 第３実施形態におけるスピーカ装置の外観（実装面側）を示す図である。 第３実施形態におけるスピーカ装置の外観（放音面側）を示す図である。 第３実施形態におけるスピーカ装置の外観（集音面側）を示す図である。 第３実施形態におけるスピーカ装置におけるスピーカユニットとマイクロフォンとの位置関係を説明するための図である。 第４実施形態におけるスピーカ装置におけるスピーカユニットとマイクロフォンとの位置関係を説明するための図である。 第５実施形態におけるスピーカユニットの振動面を構成する振動部材を示す図である。 第６実施形態におけるスピーカシステムを示す図である。 第７実施形態における信号処理回路を示す図である。 第８実施形態におけるスピーカ装置の外観（放音面側）を示す図である。 第９実施形態における信号処理回路を示す図である。
　以下、本発明の一実施形態におけるスピーカ装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下に示す複数の実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。すなわち、以下に説明する複数の実施形態に公知の技術を適用して変形をして、様々な態様で実施をすることが可能である。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後にＡ、Ｂ等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
＜第１実施形態＞
［全体構成］
　図１は、第１実施形態におけるスピーカ装置の外観（実装面側）を示す図である。図２は、第１実施形態におけるスピーカ装置の外観（放音面側）を示す図である。スピーカ装置１は、２つのマイクロフォン１０ａ、１０ｂ、スピーカユニット３０、信号処理回路５０および接続端子８０を備える。この例では、スピーカ装置１の各構成は、基板９０に実装されている。スピーカユニット３０は、基板９０を貫通して配置されている。基板９０の放音面９０ｂは、スピーカユニット３０の振動面３５１が配置された面を示す。基板９０の実装面９０ａは、放音面９０ｂに対向する面を示す。スピーカ装置１は、２つのマイクロフォン１０ａ、１０ｂから入力された音を、信号処理回路５０において所定の信号処理を施してデジタル信号として接続端子８０から出力する。また、スピーカ装置１は、接続端子８０から入力されたデジタル信号に対して所定の信号処理を施してスピーカユニット３０を駆動して放音する。この例では、スピーカユニット３０は「－１」、「０」、「＋１」の３値のデジタル信号によって駆動される。以下、スピーカ装置１の構成について、詳細に説明する。
［マイクロフォン］
　マイクロフォン１０ａは、振動面１５ａを備える。集音ポート１８ａは、基板９０の放音面９０ｂ側に配置された開口部と、開口部から振動面１５ａに至るダクトを含む。マイクロフォン１０ａは、集音ポート１８ａを通過した音が振動面１５ａを振動させると、振動面１５ａの振動に応じた電気信号を出力する。この例では、マイクロフォン１０ａへの入力音を示すデジタル音信号Ｓｄａである。マイクロフォン１０ｂは、振動面１５ｂを備える。この例では、マイクロフォン１０ｂへの入力音を示すデジタル音信号Ｓｄｂである。集音ポート１８ｂは、基板９０の放音面９０ｂ側に配置された開口部と、開口部から振動面１５ｂに至るダクトを含む。マイクロフォン１０ｂは、集音ポート１８ｂを通過した音が振動面１５ｂを振動させると、振動面１５ｂの振動に応じた電気信号を出力する。なお、以下の説明において、集音ポート１８ａ、１８ｂの位置といった場合には、特に断りのない限り、開口部の位置を示すものとする。
　マイクロフォン１０ａの振動面１５ａ（または集音ポート１８ａ）とマイクロフォン１０ｂの振動面１５ｂ（または集音ポート１８ｂ）とは、同一の平面上に配置されている。マイクロフォン１０ａの振動面１５ａ（または集音ポート１８ａ）とマイクロフォン１０ｂの振動面１５ｂ（または集音ポート１８ｂ）とは、互いに略平行な平面上に配置されていてもよく、必ずしも同一の平面上に配置されていなくてもよい。すなわち、マイクロフォン１０ａとマイクロフォン１０ｂとは、いずれも同一方向に指向した集音特性を有する。
［スピーカユニット］
　スピーカユニット３０は、上述したように基板９０を貫通して配置されている。スピーカユニット３０の振動面３５１を含む振動部材３５は、基板９０の放音面９０ｂ側に接続されている。スピーカユニット３０のヨーク３２、３４、マグネット３３は、ヨーク３４の外周部および四隅の突出部３４５を支持部材３９に支持されるよって、基板９０の実装面９０ａ側に接続されている。図３および図４を用いてスピーカユニット３０の詳細の構成を説明する。
　図３は、第１実施形態におけるスピーカユニットの断面構造を示す模式図である。図４は、第１実施形態におけるスピーカユニットの振動面を構成する振動部材を示す図である。図３は、図２における断面線Ａ－Ａ’に対応する断面構造（ここでは破断面）を模式的に示した図である。振動部材３５は、樹脂を用いた板状の絶縁性部材である。なお、振動部材３５は、少なくともコイル３８が配置される面において絶縁性表面を備えていれば、必ずしも全体が絶縁性部材でなくてもよく、一部に導電性部材を含んでいてもよい。振動部材３５は、中央部分に振動面３５１（振動領域）と、振動面３５１の周囲を囲む支持領域３５３と、支持領域３５３の周囲を囲む固定領域３５５と、を含む。振動部材３５の基板９０側の面（絶縁性表面）には、金属膜３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆ（以下、それぞれを区別しない場合には、金属膜３７という）が配置されている。金属膜３７は、例えば、アルミニウムまたは銅などであるが、導電性を有する材料であればよい。このとき、熱伝導率が高い材料であることが望ましい。金属膜３７は、いずれも振動面３５１、支持領域３５３および固定領域３５５に拡がって配置されている。
　固定領域３５５は、基板９０に接着剤等で固定される。このとき、基板９０に配置された端子９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄ、９５ｅ、９５ｆ（以下、それぞれを区別しない場合には、端子９５という）と、金属膜３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆとは、それぞれ接続される。振動部材３５のうち、少なくとも支持領域３５３は、全体として曲げ変形が可能となっている。この例では、支持領域３５３は屈曲構造を有することによって変形することができる。したがって、固定領域３５５が基板９０に対して固定されていても、振動面３５１は基板９０に対して変位することができる。
　振動面３５１の金属膜３７が配置された側には、コイル３８が配置されている。この例では、３つのコイル３８（それぞれを区別する場合には第１コイル３８ａ、第２コイル３８ｂ、第３コイル３８ｃという）が束ねられて振動面３５１に配置されている。コイル３８は、絶縁体で覆われた配線材を用いて構成され、両端に設けられた端子３８５において配線材が露出されている。
　コイル３８の両端に設けられた端子３８５は、導電性接着剤３８８により金属膜３７と電気的に接続されている。第１コイル３８ａの端子３８５ａ１、３８５ａ２は、金属膜３７ａ、３７ｆにそれぞれ接続される。第２コイル３８ｂの端子３８５ｂ１、３８５ｂ２は、金属膜３７ｃ、３７ｄにそれぞれ接続される。第３コイル３８ｃの端子３８５ｃ１、３８５ｃ２は、金属膜３７ｂ、３７ｅにそれぞれ接続される。また、この例では、端子３８５は、コイル３８の内周側に配置され、金属膜３７のうち振動面３５１の領域に接続されている。
　端子３８５がコイル３８の内周側に配置されると、外周側に配置される場合よりも様々な利点がある。例えば、コイル３８の外形寸法の調整が容易となる。また、コイル３８の輸送運搬時および自動実装機等でのスピーカ装置の製造工程時において、コイル３８が破壊することを防ぐことができる。さらに、コイル３８の輸送運搬における梱包サイズを小さくすることができるため、コストの圧縮にも寄与する。なお、上記の利点があるものの、端子３８５がコイル３８の外周側に配置されることを排除するものではない。この場合には、端子３８５は、振動面３５１以外の領域で金属膜３７と接続されてもよい。
　コイル３８の端子３８５以外の領域において金属膜３７と接触している。コイル３８の端子３８５以外は絶縁体で覆われているため、この領域ではコイル３８と金属膜３７とは絶縁体を介して接触している。したがって、コイル３８で生じた熱は、端子３８５以外の領域からも、金属膜３７を介して放出することができる。金属膜３７は、端子９５を介して基板９０にも接続されているため、基板９０に配置された配線を介した放熱も可能である。
　金属膜３７は、半導体プロセス等でも用いることができる蒸着法またはメッキ法などにより薄膜を振動部材３５に形成したものであるため、通常のスピーカユニットで用いられる６０～８０μｍの配線材に比べて、２～１０μｍ程度の厚さで形成することができる。また、金属膜３７の幅、厚さは形成時に容易に調整が可能であるため、抵抗値、熱容量（放熱量）も容易に調整することができる。
　また、コイル３８の端子３８５が、振動面３５１に配置された金属膜３７と接続されることにより、端子３８５を含めたコイル３８の全体が振動面３５１とともに移動する。振動面３５１とは別の部分、特に振動部材３５とは別の部材にコイル３８の端子３８５が接続される場合、振動面３５１の振動に伴って、コイル３８の配線材の形状が変化し続ける。すなわち、コイル３８の配線材に大きな機械的ストレスが与えられる。金属膜３７を用いた場合には、振動面３５１の振動により金属膜３７に機械的なストレスが生じることになる。一方、振動部材３５の表面に沿って形成された薄膜形状である特性から、機械的なストレスには耐性を有している。また、金属の種類、厚さ等を適宜選択すると、さらにストレスへの耐性が向上する。これによって、スピーカ装置１としての信頼性が向上することにもなる。なお、上記の利点があるものの、端子３８５が振動面３５１以外（例えば、基板９０）に配置された導電体に接続されてもよい。
　ヨーク３２とヨーク３４とは、マグネット３３と接続され、逆の極性によってコイル３８を挟むように配置されている。したがって、ヨーク３２、３４によって形成された磁界に配置されたコイル３８は、金属膜３７を介して供給される信号（上述した３値のデジタル信号）に応じた駆動力を生じ、この駆動力によって振動部材３５のうち振動面３５１を移動（振動）させる。
［マイクロフォンとスピーカユニットとの位置関係］
　マイクロフォン１０ａ、１０ｂとスピーカユニット３０との位置関係について、図２に戻って説明を続ける。スピーカ装置１においては、スピーカユニット３０の振動面３５１における所定の位置Ｃとマイクロフォン１０ａ（詳細には振動面１５ａまたは集音ポート１８ａ）との距離Ｄａと、位置Ｃとマイクロフォン１０ｂ（詳細には振動面１５ｂまたは集音ポート１８ｂ）との距離Ｄｂとが、等しくなる。所定の位置Ｃは、振動面３５１のいずれかの位置であればよく、この例では、振動面３５１の重心である。また、この例では、所定の位置Ｃは、集音ポート１８ａと集音ポート１８ｂとを結ぶ直線上に配置されているが、この直線上に配置されていなくてもよい。また、この直線上にスピーカユニット３０の全体が配置されていなくてもよい。例えば、マイクロフォン１０ａ、１０ｂが、ともにスピーカユニット３０に対して同じ側に配置されてもよい。なお、このような構成の一例は、第３実施形態においても説明する。
［信号処理回路］
　続いて信号処理回路５０について説明する。信号処理回路５０は、半導体素子を用いた集積回路として形成され、マイクロフォン１０ａ、１０ｂから入力された音に対して、所定の信号処理を施して、デジタル信号として接続端子８０に出力する。また、信号処理回路５０は、接続端子８０から入力されたデジタル信号に対して所定の信号処理を施して、上述した３値のデジタル信号をコイル３８に出力する。このように、接続端子８０は、デジタル信号の入出力を行う入出力端子といえる。信号処理回路５０の構成について図５を用いて説明する。
　図５は、第１実施形態における信号処理回路を示す図である。信号処理回路５０は、レジスタ回路５０１、入力用バッファ５１１、スピーカ用デジタルフィルタ５１３、ΔΣ変調器５１５、後置フィルタ５１７、駆動回路５２０（駆動回路５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ）、出力用バッファ５３１、マイクロフォン用デジタルフィルタ５３３、および自動ゲイン制御回路５３６を備える。
　入力用バッファ５１１は、接続端子８０から入力されるデジタル音信号Ｓａを一時的に記憶するバッファであり、レジスタ回路５０１からの信号によって動作（スピーカ用デジタルフィルタ５１３への出力タイミング等）が制御される。スピーカ用デジタルフィルタ５１３は、入力用バッファ５１１から出力されたデジタル音信号Ｓａを取得し、そのデジタル音信号Ｓａに対して所定のフィルタ処理を施して出力する。ΔΣ変調器５１５は、スピーカ用デジタルフィルタ５１３から出力されたデジタル音信号Ｓａを取得し、そのデジタル音信号Ｓａに対してΔΣ変調を施してｎビットのデジタル変調信号Ｓｂを出力する。後置フィルタ５１７は、ΔΣ変調器５１５から出力されたデジタル変調信号Ｓｂを取得し、そのデジタル変調信号Ｓｂに対応したｋ個の駆動信号Ｓｃ（この例では駆動信号Ｓｃａ、Ｓｃｂ、Ｓｃｃ）に変換して出力する。上述したように駆動信号Ｓｃは、この例では、「－１」、「０」、「＋１」の３値のデジタル信号である。ｋ個の駆動回路５２０（この例では駆動回路５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ）は、駆動信号Ｓｃａ、Ｓｃｂ、Ｓｃｃを取得し、ｓ個のコイル３８（この例では第１コイル３８ａ、第２コイル３８ｂ、第３コイル３８ｃ）を駆動信号Ｓｃａ、Ｓｃｂ、Ｓｃｃに応じて駆動する。
　信号処理回路５０のうち、複数のコイルでスピーカユニットを駆動するための処理、例えば、ΔΣ変調器５１５および後置フィルタ５１７の処理は、公知の技術を使えばよい。公知の技術としては、例えば、米国特許第８４２３１６５号明細書、米国特許第８３０６２４４号明細書、米国特許第９２１９９６０号明細書、米国特許第９３００３１０号明細書に詳細の処理が開示されている。この技術によれば、ΔΣ変調器を用いたノイズシェイピング、および後置フィルタを用いたミスマッチシェイピングが用いられている。なお、ミスマッチシェイピングとは、ばらつきを低減するように駆動信号を振り分けるコイルを選択する技術である。
　自動ゲイン制御回路５３６は、マイクロフォン１０ａ、１０ｂから出力されたデジタル音信号Ｓｄａ、Ｓｄｂを取得し、デジタル音信号Ｓｄａ、Ｓｄｂに対して自動ゲイン制御を行って出力する。このとき、デジタル音信号Ｓｄａ、Ｓｄｂに対しては、同じゲイン制御をすることが望ましい。
　マイクロフォン用デジタルフィルタ５３３は、自動ゲイン制御回路５３６から出力されたデジタル音信号Ｓｄａ、Ｓｄｂを取得し、所定のフィルタ処理を施して、デジタル集音信号Ｓｅを出力する。この例では、デジタル集音信号Ｓｅは、デジタル音信号Ｓｄａとデジタル音信号Ｓｄｂとの相関関係を利用した信号処理を実行することにより得られる。具体的には、デジタル音信号Ｓｄａとデジタル音信号Ｓｄｂとを合成するとともに、デジタル音信号Ｓｄａとデジタル音信号Ｓｄｂとの同位相成分を除去することにより、デジタル集音信号Ｓｅが得られる。なお、デジタル音信号Ｓｄａまたはデジタル音信号Ｓｄｂから、この同位相成分を除去することによって、デジタル集音信号Ｓｅを得てもよい。
　マイクロフォン１０ａ、１０ｂおよびスピーカユニット３０は、上述した位置関係を有している。そのため、スピーカユニット３０からの放音とマイクロフォン１０ａ、１０ｂによる集音とを同期間に行うと、スピーカユニット３０の振動面３５１の振動または振動に応じた音は、ほぼ同時にマイクロフォン１０ａ、１０ｂに入力される。なお、音の大部分は、空気を介してマイクロフォン１０ａ、１０ｂに入力される。一方、振動面３５１の振動は、その一部が基板９０または筐体（例えば図１１参照）を介して伝搬し、マイクロフォン１０ａ、１０ｂに入力される。
　いずれにしても、振動面３５１の振動に起因した成分（音、振動）は、デジタル音信号Ｓｄａ、Ｓｄｂにおいて、同位相成分として含まれることになる。上述のように、マイクロフォン用デジタルフィルタ５３３において、デジタル音信号Ｓｄａ、Ｓｄｂの同位相成分を除去することにより、マイクロフォン１０ａ、１０ｂに入力された振動面３５１の振動に起因した成分を除去し、スピーカユニット３０からの放音がない状態でマイクロフォン１０ａ、１０ｂに入力される音をデジタル音信号Ｓｄａ、Ｓｄｂから抽出することができる。
　発音源とマイクロフォン１０ａとの距離が、発音源とマイクロフォン１０ｂとの距離と異なる場合には、デジタル音信号Ｓｄａ、Ｓｄｂの異位相成分となるため、上記の同位相成分とは区別することができる。一方、マイクロフォン１０ａとマイクロフォン１０ｂとから等距離の位置の発音源から発生した音は、同様に、デジタル音信号Ｓｄａ、Ｓｄｂにおいて、同位相成分として含まれることになる。そのため、上記の処理により減衰されてしまうものの、一般的に発音源はスピーカユニット３０とマイクロフォン１０ａ、１０ｂとの位置関係ほど、厳密に定められるものではないため、一定程度の成分として残る場合が多い。また、通常は複数のスピーカ装置１をステレオ配置になるようにシステムを構成するため、複数のスピーカ装置１のいずれかにおいて、発音源から発生した音がデジタル音信号Ｓｄａ、Ｓｄｂの異位相成分として残る。したがって、複数のスピーカ装置１のいずれかのデジタル集音信号Ｓｅを利用することで、上記の処理による減衰は回避可能である。
　出力用バッファ５３１は、マイクロフォン用デジタルフィルタ５３３から出力されたデジタル集音信号Ｓｅを一時的に記憶するバッファであり、レジスタ回路５０１からの信号によって動作（接続端子８０への出力タイミング等）が制御される。この例では、信号処理回路５０は、入力用バッファ５１１および出力用バッファ５３１を用いているため、接続端子８０を介して接続される上位システム等の外部装置との間で、同じ通信経路を用いた双方向通信が可能である。
　以上が第１実施形態におけるスピーカ装置１についての説明である。続いて、別の実施形態におけるスピーカ装置について説明する。なお、各実施形態において、他の実施形態と同様な機能を有する構成については説明を省略し、異なる構成を主に説明する。
＜第２実施形態＞
　第１実施形態では、２つのマイクロフォン１０ａ、１０ｂに対して１つのスピーカユニット３０が用いられたスピーカ装置１について説明した。第２実施形態では、２つのスピーカユニット３０（スピーカユニット３０ａ、スピーカユニット３０ｂ）が用いられたスピーカ装置１Ａについて説明する。
　図６は、第２実施形態におけるスピーカ装置の外観（放音面側）を示す図である。図６に示すように、基板９０Ａにおいて、マイクロフォン１０ａとマイクロフォン１０ｂとの間には、スピーカユニット３０ａ、３０ｂが配置されている。この例では、スピーカユニット３０ａ、３０ｂは、同一のデジタル音信号Ｓａにより駆動される。すなわち、スピーカユニット３０ａのコイル３８とスピーカユニット３０ｂのコイル３８とは、同じ駆動信号が供給されて駆動される。
　このように２つのスピーカユニット３０ａ、３０ｂが配置されている場合には、スピーカユニット３０ａ、３０ｂおよびマイクロフォン１０ａ、１０ｂのそれぞれの位置関係が、以下の条件を満たす位置関係になっている。それぞれの振動面３５１ａ、３５１ｂの間における所定の位置ＣＡとマイクロフォン１０ａ（詳細には振動面１５ａまたは集音ポート１８ａ）との距離Ｄａと、位置ＣＡとマイクロフォン１０ｂ（詳細には振動面１５ｂまたは集音ポート１８ｂ）との距離Ｄｂとが、等しくなる。所定の位置ＣＡは、振動面３５１ａと振動面３５１ｂとの間のいずれかの位置であればよく、この例では、スピーカユニット３０ａ、３０ｂの配置重心であり、振動面３５１ａの重心と、振動面３５１ｂの重心とを結ぶ直線の中点に対応する。
　スピーカユニット３０ａ、３０ｂおよびマイクロフォン１０ａ、１０ｂのそれぞれの位置関係を上記のように規定することで、マイクロフォン１０ａ、１０ｂから出力されるデジタル音信号Ｓｄａ、Ｓｄｂについては、ほぼ第１実施形態と同様に扱うことができる。
＜第３実施形態＞
　第１実施形態では、基板９０にマイクロフォン１０ａ、１０ｂが配置されていた。第３実施形態では、基板９０に接続された支持板にマイクロフォン１０ａ、１０ｂが配置されたスピーカ装置１Ｂについて説明する。
　図７は、第３実施形態におけるスピーカ装置の外観（実装面側）を示す図である。図８は、第３実施形態におけるスピーカ装置の外観（放音面側）を示す図である。図９は、第３実施形態におけるスピーカ装置の外観（集音面側）を示す図である。スピーカ装置１Ｂは、基板９０Ｂの側面に、支持板９８が配置されている。支持板９８は、一部が折り曲げられて形成された接続領域９９を有する。接続領域９９を介して支持板９８は基板９０Ｂに固定されている。接続領域９９には、基板９０Ｂの端子９６と電気的に接続して、マイクロフォン１０ａ、１０ｂと信号処理回路５０とを電気的に接続するための端子が配置されている。
　支持板９８のスピーカユニット３０側には、マイクロフォン１０ａ、１０ｂが配置されている。この例では、集音ポート１８ａ、１８ｂは、スピーカユニット３０とは反対側に配置されている。集音ポート１８ａと振動面１５ａとは、支持板９８を貫通するダクトを介して接続されている。集音ポート１８ｂと振動面１５ｂとは、支持板９８を貫通するダクトを介して接続されている。
　この例では、マイクロフォン１０ａ、１０ｂが、ともにスピーカユニット３０に対して同じ側に配置されている。一方、第１実施形態と同様に、振動面３５１における所定の位置Ｃとマイクロフォン１０ａ（詳細には振動面１５ａまたは集音ポート１８ａ）との距離Ｄａと、位置Ｃとマイクロフォン１０ｂ（詳細には振動面１５ｂまたは集音ポート１８ｂ）との距離Ｄｂとが、等しくなる。
　図１０は、第３実施形態におけるスピーカ装置におけるスピーカユニットとマイクロフォンとの位置関係を説明するための図である。図１０は、図９における方向ＡＲ１に沿って見たスピーカ装置１Ｂを示した模式図である。振動面３５１に沿った仮想平面ＳＳと、集音ポート１８ａに沿った仮想平面ＰＳ（または振動面１５ａに沿った仮想平面ＭＳ）とがなす角度ＤＡは、この例では、９０度である。ここで、スピーカユニット３０の振動面３５１が振動すると、その振動が空気の振動として伝達される。すなわち、空気の振動方向の多くの成分は、振動面３５１の振動方向である。このような位置関係でマイクロフォン１０ａ、１０ｂとスピーカユニット３０とが配置されることにより、マイクロフォン１０ａの集音ポート１８ａ（または振動面１５ａ）は、振動方向の異なる空気の振動が伝達されにくくなる。マイクロフォン１０ｂについても同様である。
　なお、この例では角度ＤＡは９０度であったが、９０度未満であってもよい。０度の場合は第１実施形態におけるマイクロフォン１０ａ、１０ｂの配置例と同じである。第３実施形態に例示する構造をとる場合には、角度ＤＡは、３０度以上９０度以下であるとよく、４５度以上９０度以下であるとさらに好ましい。これにより、振動面３５１の振動にともなる空気の振動が、振動面１５ａ、１５ｂの振動として伝わりにくくすることができる。
＜第４実施形態＞
　第３実施形態においては、マイクロフォン１０ａ、１０ｂが配置された支持板９８が基板９０に接続されていた。第４実施形態では、マイクロフォン１０ａ、１０ｂが配置された支持板がスピーカ収納箱に接続されたスピーカ装置１Ｃについて説明する。
　図１１は、第４実施形態におけるスピーカ装置におけるスピーカユニットとマイクロフォンとの位置関係を説明するための図である。スピーカ装置１Ｃは、スピーカユニット３０を収納するスピーカ収納箱７０（筐体）を備える。この例では、振動部材３５がスピーカ収納箱７０から露出されている。スピーカ収納箱７０の端部には、支持板９８Ｃが接続されている。支持板９８Ｃは、第３実施形態における支持板９８と同様に、マイクロフォン１０ａ、１０ｂが配置されている。このように、スピーカ収納箱７０を介して支持板９８Ｃが接続されていても、第３実施形態における基板９０Ｂに接続されている場合と大きな違いは無い。したがって、この場合においても、第３実施形態と同様に、仮想平面ＳＳを基準とした角度ＤＡは、３０度以上９０度以下であるとよく、４５度以上９０度以下であるとさらに望ましい。
　なお、振動面３５１の振動は、スピーカ収納箱７０にも伝達される場合がある。したがって、仮想平面ＳＳに代えて、スピーカ収納箱７０の構成するいずれかの面を基準とした角度ＤＡが、０度より大きくなることが望ましく、この角度が３０度以上であることがさらに望ましい。また、このような条件を満たす面が複数存在することがさらに望ましい。
＜第５実施形態＞
　第５実施形態では、第１実施形態における振動部材３５の放熱効果をより高める構成について説明する。
　図１２は、第５実施形態におけるスピーカユニットの振動面を構成する振動部材を示す図である。振動部材３５Ｄは、第１実施形態における振動部材３５に対して、さらに、放熱膜３７５ａ、３７５ｂが配置されている。放熱膜３７５ａ、３７５ｂは、この例では、金属膜３７と同じ材料で形成されている。放熱膜３７５ａ、３７５ｂは、金属膜３７と同様に、振動面３５１、支持領域３５３および固定領域３５５に拡がって配置されている。
　振動面３５１において、放熱膜３７５ａ、３７５ｂは、コイル３８と接触する。上述したようにコイル３８の配線材のうち端子３８５以外の表面には絶縁体が配置されているため、放熱膜３７５ａ、３７５ｂとコイル３８とは、電気的には絶縁されている。一方、コイル３８で生じた熱は、放熱膜３７５ａ、３７５ｂに伝達される。放熱膜３７５ａ、３７５ｂが基板９０に接触するため、基板９０を介して放熱することもできる。放熱膜３７５ａ、３７５ｂが配置される位置に対応して、基板９０において放熱用の金属膜が配置されるとさらに放熱効果を高めることもできる。
＜第６実施形態＞
　第６実施形態では、上記の各実施形態における複数のスピーカ装置（この例では第１実施形態におけるスピーカ装置１）を、同じ通信経路に接続したスピーカシステムの例を説明する。例えば、２つのスピーカ装置１が、Ｌｃｈ用のスピーカ装置、Ｒｃｈ用のスピーカ装置として用いられることによって、ステレオスピーカシステムとして用いられてもよい。
　図１３は、第６実施形態におけるスピーカシステムを示す図である。スピーカシステム１０００は、複数のスピーカ装置１を備える。複数のスピーカ装置１は、いずれも同じ通信経路５００に接続され、上位システムとの間で双方向に通信することができる。上述したように、各スピーカ装置１における信号処理回路５０において、入力用バッファ５１１および出力用バッファ５３１を備えているため、このような構成を実現することができる。また、これらの構成により、各装置間を同期させることもできる。なお、通信経路５００は、有線による通信であってもよいし、無線による通信であってもよい。
＜第７実施形態＞
　第７実施形態においては、第１実施形態における信号処理回路５０において、スピーカ用デジタルフィルタ５１３およびマイクロフォン用デジタルフィルタ５３３に代えて、デジタルシグナルプロセッサを用いた信号処理回路５０Ｅを備えるスピーカ装置１Ｅについて説明する。
　図１４は、第７実施形態における信号処理回路を示す図である。信号処理回路５０Ｅは、第１実施形態における信号処理回路５０のスピーカ用デジタルフィルタ５１３およびマイクロフォン用デジタルフィルタ５３３に代えて、デジタルシグナルプロセッサ５５３が用いられている。このような構成をとることにより、スピーカ用デジタルフィルタ５１３およびマイクロフォン用デジタルフィルタ５３３において実現されていた信号処理だけでなく、さらに複雑な信号処理も行うことができる。
＜第８実施形態＞
　第８実施形態においては、第２実施形態のように、マイクロフォン１０ａ、１０ｂ、スピーカユニット３０ａ、３０ｂが用いられているが、これらの位置関係が異なるスピーカ装置１Ｆについて説明する。
　図１５は、第８実施形態におけるスピーカ装置の外観（放音面側）を示す図である。スピーカ装置１Ｆは、第２実施形態におけるスピーカ装置１Ａと比べて、基板９０Ｆにおける互いの位置関係が異なって配置されたマイクロフォン１０ａ、１０ｂ、スピーカユニット３０ａ、３０ｂ等を備えている。
　スピーカ装置１Ｆにおけるマイクロフォン１０ａ、１０ｂ、スピーカユニット３０ａ、３０ｂの位置関係について説明する。スピーカユニット３０ａの振動面３５１ａにおける所定の位置Ｃａとマイクロフォン１０ａ（詳細には振動面１５ａまたは集音ポート１８ａ）との距離Ｄａ１と、位置Ｃａとマイクロフォン１０ｂ（詳細には振動面１５ｂまたは集音ポート１８ｂ）との距離Ｄｂ１とが、等しくなる。また、スピーカユニット３０ｂの振動面３５１ｂにおける所定の位置Ｃｂとマイクロフォン１０ａ（詳細には振動面１５ａまたは集音ポート１８ａ）との距離Ｄａ２と、位置Ｃａとマイクロフォン１０ｂ（詳細には振動面１５ｂまたは集音ポート１８ｂ）との距離Ｄｂ２とが、等しくなる。
　すなわち、第２実施形態のようにスピーカユニット３０ａ、３０ｂが存在する場合において、各スピーカユニットとマイクロフォン１０ａ、１０ｂとの関係においては、第１実施形態における条件を満たす位置関係になっているともいえる。この場合、スピーカユニット３０ａを駆動する信号とスピーカユニット３０ｂを駆動する信号とが異なっていても、いずれからの音または振動においても、同位相成分としてマイクロフォン１０ａ、１０ｂにそれぞれ入力されることになる。
　なお、スピーカユニット３０ａを駆動する信号とスピーカユニット３０ｂを駆動する信号とが同じである場合には、距離Ｄａ１と距離Ｄｂ２とが等しく、距離Ｄａ２と距離Ｄｂ１とが等しくなっていてもよい。
＜第９実施形態＞
　第１実施形態においては、信号処理回路５０のマイクロフォン用デジタルフィルタ５３３は、デジタル音信号Ｓｄａとデジタル音信号Ｓｄｂとの同位相成分を除去することにより、デジタル集音信号Ｓｅを生成していた。第９実施形態では、デジタル音信号Ｓｄａおよびデジタル音信号Ｓｄｂの少なくとも一方から、振動面３５１の振動に起因した成分を除去する信号処理回路５０Ｇについて説明する。
　図１６は、第９実施形態における信号処理回路を示す図である。信号処理回路５０Ｇは、第１実施形態における信号処理回路５０と比べて、マイクロフォン用デジタルフィルタ５３３および自動ゲイン制御回路５３６の代わりにマイクロフォン用デジタルフィルタ５３３Ｇおよび自動ゲイン制御回路５３６Ｇを備えている。
　自動ゲイン制御回路５３６Ｇは、デジタル音信号Ｓｄａとデジタル音信号Ｓｄに対して、自動ゲイン制御を行って出力する。このとき、自動ゲイン制御回路５３６Ｇは、スピーカ用デジタルフィルタ５１３から出力されたデジタル音信号Ｓａを用いて、その信号の大きさ（音量）に応じてゲインを調整する。例えば、デジタル音信号Ｓａの音量が大きいときにゲインを小さく設定する。この処理は、上記の各実施形態における信号処理回路において適用されてもよい。
　マイクロフォン用デジタルフィルタ５３３Ｇは、自動ゲイン制御回路５３６Ｇから出力されたデジタル音信号Ｓｄａ、Ｓｄｂの少なくとも一方を取得し、所定のフィルタ処理を施して、デジタル集音信号Ｓｅを出力する。この例では、デジタル集音信号Ｓｅは、デジタル音信号Ｓｄａおよびデジタル音信号Ｓｄｂの少なくとも一方に対して、スピーカ用デジタルフィルタ５１３から出力されたデジタル音信号Ｓａを利用した信号処理を実行することにより得られる。具体的には、デジタル音信号Ｓａを用いて、デジタル音信号Ｓｄａおよびデジタル音信号Ｓｄｂの少なくとも一方から、デジタル音信号Ｓａの成分を除去する。ここで、デジタル音信号Ｓｄａおよびデジタル音信号Ｓｄｂの少なくとも一方の成分を観測信号Ｙ、マイクロフォン１０ａ、１０ｂで本来観測したい成分を音信号Ｓ、スピーカユニット３０から出力する成分を音信号Ｘ、およびマイクロフォン１０ａ、１０ｂへのスピーカユニット３０からの音の回り込み、および振動の影響を係数Ｃとする。この場合には、Ｓ＝（Ｙ－ＣＸ）のフィルタ表記で表すことができる。ただし、周波数軸での処理であるものとする。事前に、または適応的に係数Ｃを計算することにより、観測信号Ｙ（デジタル音信号Ｓｄａ、Ｓｄｂに対応）と、音信号Ｘ（スピーカ用デジタルフィルタ５１３から出力されたデジタル音信号Ｓａに対応）とから、音信号Ｓ（デジタル集音信号Ｓｅに対応）をフィルタ処理によって得ることができる。
　上述のように、マイクロフォン用デジタルフィルタ５３３Ｇにおいては、デジタル音信号Ｓｄａ、Ｓｄｂのいずれか一方があればよいから、マイクロフォン１０ａ、１０ｂのいずれかは存在しなくてもよい。すなわち、１つのマイクロフォンを用いる構成であってもよい。デジタル音信号Ｓｄａ、Ｓｄｂの双方を用いる場合には、、第１実施形態におけるマイクロフォン用デジタルフィルタ５３３において得られたデジタル集音信号Ｓｅに対して、さらに、デジタル音信号Ｓａの成分を除去する処理を施してもよい。
　なお、図示は省略するが、第７実施形態と同様に、スピーカ用デジタルフィルタ５１３とマイクロフォン用デジタルフィルタ５３３Ｇとをデジタルシグナルプロセッサに代えて用いることもできる。これによりさらに適応的に係数Ｃを計算することができる。
＜変形例＞
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、上述した各実施形態は、互いに組み合わせたり、置換したりして適用することが可能である。また、上述した各実施形態では、以下の通り変形して実施することも可能である。
　（１）上記の各実施形態におけるスピーカ装置は、パーソナルコンピュータ、テレビ、スマートフォン、タブレット型コンピュータ等に用いることができる。特に、音声認識によりコンピュータを動作させるシステムにおいて効果がある。例えば、音声認識により放送局を切り替えることができるテレビは、従来、テレビの音声を停止、または音量を小さくしてからでないと、音声認識が適切になされなかった。本発明の各実施形態におけるスピーカ装置によれば、テレビの音声を出力し続けた状態であっても、ユーザの声を適切に抽出したデジタル集音信号Ｓｅを生成することができる。したがって、音声認識が適切に処理される。なお、テレビの正面方向等、通常、発音源となりえる位置が、マイクロフォン１０ａ、１０ｂのそれぞれから等距離とならないように、スピーカ装置の位置を適切に配置することが望ましい。
　（２）上記の各実施形態におけるスピーカ装置は、超音波による通信機器として用いることもできる。スピーカユニットにおける振動面を可聴域以上の周波数（例えば、２０ｋＨｚ～１００ｋＨｚ）において振動させて超音波を発生し、また、この周波数帯域の超音波を入力可能なマイクロフォンを用いることにより、２つのスピーカ装置の間で超音波による通信が可能となる。デジタルスピーカによれば、このような周波数帯域での駆動も容易に行うことができる。
　（３）上記の各実施形態によれば、製造ラインでのスピーカユニットの特性テストおよびノイズテストなどを、スピーカ装置におけるマイクロフォンおよび信号処理回路を用いることで、セルフテストが可能となる。そのため、製造ラインでのテスト用機材への投資を節約することができる。また、顧客毎に、スピーカの周波数特性の自動調整、カスタム化も可能となる。
　（４）上記の各実施形態におけるスピーカ装置に、米国特許第９６２８９２８号明細書に開示されているようなデジタル線形補正器を搭載することにより、マイクロフォンからの信号を利用することで、スピーカユニットの非線形性を補正するために必要な逆関数Ｆ－１（ＩＮ）をスピーカ装置において計算することも可能となる。
　（５）上記の各実施形態においては、マイクロフォン１０ａ、１０ｂは、同じ向きを向いていた。すなわち、振動面１５ａ、１５ｂ（集音ポート１８ａ、１８ｂ）が同一平面上に配置されていた（指向方向が略同一）が、これに限られない。例えば、振動面１５ａと振動面１５ｂとが所定の角度を有していてもよい。ただし、所定の位置Ｃに対しては、対称性を有している配置であることが望ましい。
　（６）上記の各実施形態においては、スピーカユニットの数は１つまたは２つであったが、３つ以上であってもよい。
　（７）上記の各実施形態においては、マイクロフォンの数は１つまたは２つであったが、３つ以上であってもよい。
　（８）上記の各実施形態においては、スピーカユニットは、デジタル信号により駆動されるデジタルスピーカであったが、これに限られない。例えば、アナログ信号が供給されるボイスコイルを有するスピーカユニットであってもよい。この場合には、信号処理回路は、アナログ信号でボイスコイルを駆動するための回路を備えればよい。
　（９）上記の各実施形態においては、マイクロフォンの振動面と集音ポートの開口部とは平行であったが、ダクト部分が曲がることによって平行でなくてもよい。
　（１０）上記の各実施形態においては、スピーカ装置にはマイクロフォンが実装されていたが、マイクロフォンを用いないスピーカ装置であってもよい。
　（１１）上記の各実施形態においては、スピーカユニットには、振動面３５１に金属膜３７が配置された振動部材３５を用いていたが、このような振動部材３５を用いたものに限定されない。例えば、一般的な公知のスピーカユニットが用いられてもよい。
　（１２）上記の各実施形態においては、マイクロフォン１０ａの振動面１５ａ（または集音ポート１８ａ）とマイクロフォン１０ｂの振動面１５ｂ（または集音ポート１８ｂ）とは、互いに交差する平面上に配置されていてもよい。すなわち、マイクロフォン１０ａとマイクロフォン１０ｂとは、異なる方向に指向した集音特性を有してもよい。
　（１３）上記の各実施形態においては、スピーカユニットには、コイルとマグネットによる振動アクチュエータを用いていたが、このような振動アクチュエータを用いたものに限定されない。例えば、一般的な圧電アクチュエータや静電アクチュエータを用いいた公知のスピーカユニットが用いられてもよい。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｆ…スピーカ装置、１０ａ，１０ｂ…マイクロフォン、１５ａ，１５ｂ…振動面、１８ａ，１８ｂ…集音ポート、３０，３０ａ，３０ｂ…スピーカユニット、３２…ヨーク、３３…マグネット、３４…ヨーク、３５，３５Ｄ…振動部材、３７，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ，３７ｆ…金属膜、３８…コイル、３８ａ…第１コイル、３８ｂ…第２コイル、３８ｃ…第３コイル、３９…支持部材、５０，５０Ｅ，５０Ｇ…信号処理回路、７０…スピーカ収納箱、８０…接続端子、９０，９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｆ…基板、９０ａ…実装面、９０ｂ…放音面、９５，９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄ，９５ｅ，９５ｆ…端子、９６…端子、９８，９８Ｃ…支持板、９９…接続領域、３４５…突出部、３５１，３５１ａ，３５１ｂ…振動面、３５３…支持領域、３５５…固定領域、３７５ａ，３７５ｂ…放熱膜、３８５，３８５ａ１，３８５ａ２，３８５ｂ１，３８５ｂ２，３８５ｃ１，３８５ｃ２…端子、３８８…導電性接着剤、５００…通信経路、５０１…レジスタ回路、５１１…入力用バッファ、５１３…スピーカ用デジタルフィルタ、５１５…ΔΣ変調器、５１７…後置フィルタ、５２０，５２０ａ，５２０ｂ，５２０ｃ…駆動回路、５３１…出力用バッファ、５３３，５３３Ｇ…マイクロフォン用デジタルフィルタ、５３６，５３６Ｇ…自動ゲイン制御回路、５５３…デジタルシグナルプロセッサ、１０００…スピーカシステム

Claims (22)

  1. 　少なくとも第１マイクロフォンおよび第２マイクロフォンを含む複数のマイクロフォンと、
    　振動面を有するスピーカユニットであって、前記振動面における所定の位置と前記第１マイクロフォンとの距離が当該所定の位置と前記第２マイクロフォンとの距離に等しいスピーカユニットと、
    　を備えることを特徴とするスピーカ装置。
  2. 　前記第１マイクロフォンの振動面または集音ポートと前記第２マイクロフォンの振動面または集音ポートとは、互いに略平行な平面上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
  3. 　前記第１マイクロフォンの振動面と、前記スピーカユニットの振動面とがなす角が３０度以上であり、
    　前記第２マイクロフォンの振動面と、前記スピーカユニットの振動面とがなす角が３０度以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスピーカ装置。
  4. 　前記第１マイクロフォンの集音ポートと、前記スピーカユニットの振動面とがなす角が３０度以上であり、
    　前記第２マイクロフォンの集音ポートと、前記スピーカユニットの振動面とがなす角が３０度以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスピーカ装置。
  5. 　前記スピーカユニットは、筐体に収納され、
    　前記第１マイクロフォンおよび前記第２マイクロフォンは、それぞれ前記筐体に接続された部材に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスピーカ装置。
  6. 　前記スピーカユニットの振動面は、絶縁性部材および前記絶縁性部材の表面の一部に配置された複数の金属膜を有し、
    　前記スピーカユニットは、前記振動面に配置されたコイルを含み、
    　前記コイルの端子は、前記金属膜に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のスピーカ装置。
  7. 　前記第１マイクロフォンへの入力音を示す第１音信号および前記第２マイクロフォンへの入力音を示す第２音信号が入力され、当該第１音信号と当該第２音信号との相関関係を利用した信号処理を実行し、当該信号処理によって生成された集音信号を出力し、前記スピーカユニットを駆動するための第３音信号が入力され、当該第３音信号に基づいて前記スピーカユニットを駆動する駆動信号を出力する信号処理回路を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のスピーカ装置。
  8. 　前記信号処理回路は、前記スピーカユニットを駆動するための第３音信号が入力され、当該第３音信号に基づいて前記スピーカユニットを駆動する駆動信号を出力し、前記相関関係および前記第３音信号を利用した信号処理によって前記集音信号を出力することを特徴とする請求項７に記載のスピーカ装置。
  9. 　デジタル信号が入出力される入出力端子を備え、
    　前記入出力端子には、前記スピーカユニットを駆動するための第３音信号が入力され、
    　前記集音信号が前記入出力端子から出力されることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のスピーカ装置。
  10. 　前記信号処理回路は、
    　前記入出力端子から入力された前記第３音信号を一時的に記憶する入力用バッファと、
    　前記入出力端子から出力される集音信号を一時的に記憶する出力用バッファと、
    　を備えることを特徴とする請求項９に記載のスピーカ装置。
  11. 　前記信号処理回路は、前記スピーカユニットを駆動するための第３音信号が入力されｎビットのデジタル信号に変調するΔΣ変調器と、前記ｎビットのデジタル信号を複数の前記駆動信号に変換するフィルタと、を含むことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載のスピーカ装置。
  12. 　前記スピーカユニットの振動面は、絶縁性表面および前記絶縁性表面に配置された複数の金属膜を有し、
    　前記スピーカユニットは、前記振動面に配置された複数のコイルを含み、
    　前記コイルの端子は、前記金属膜に電気的に接続され、
    　前記複数の駆動信号の各々は、前記金属膜を介して、それぞれ対応する前記コイルに供給されることを特徴とする請求項１１に記載のスピーカ装置。
  13. 　前記金属膜と前記コイルの端子とは、前記コイルの内周側において電気的に接続されていることを特徴とする請求項６または請求項１２に記載のスピーカ装置。
  14. 　前記スピーカユニットの振動面は、前記コイルの端子以外で前記コイルと接触する位置に配置された放熱膜を有することを特徴とする請求項６、請求項１２または請求項１３に記載のスピーカ装置。
  15. 　絶縁性表面を有する振動面と、
    　前記絶縁性表面に配置された複数の金属膜と、
    　前記振動面に配置され、前記金属膜に電気的に接続された端子を有するコイルと、
    　を備えることを特徴とするスピーカユニット。
  16. 　前記金属膜と前記コイルの端子とは、前記コイルの内周側において電気的に接続されていることを特徴とする請求項１５に記載のスピーカユニット。
  17. 　前記振動面は、前記コイルの端子以外で前記コイルと接触する位置に配置された放熱膜を有することを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載のスピーカユニット。
  18. 　複数の前記コイルが前記振動面に配置されていることを特徴とする請求項１５乃至請求項１７のいずれかに記載のスピーカユニット。
  19. 　マイクロフォンと、
    　振動面を有するスピーカユニットと、
    　前記スピーカユニットを駆動するための第３音信号が入力され、当該第３音信号に基づいて前記スピーカユニットを駆動する駆動信号を出力し、前記マイクロフォンへの入力音を示す第１音信号が入力され、当該第１音信号に対して前記第３音信号を利用した信号処理によって集音信号を出力する信号処理回路と、
    　を備えることを特徴とするスピーカ装置。
  20. 　デジタル信号が入出力される入出力端子を備え、
    　前記入出力端子には、前記第３音信号が入力され、
    　前記集音信号が前記入出力端子から出力され、
    　前記信号処理回路は、
    　前記入出力端子から入力された前記第３音信号を一時的に記憶する入力用バッファと、
    　前記入出力端子から出力される集音信号を一時的に記憶する出力用バッファと、
    　を備えることを特徴とする請求項１９に記載のスピーカ装置。
  21. 　少なくとも第１マイクロフォンおよび第２マイクロフォンを含む複数のマイクロフォンと、
    　各々が振動面を有し、少なくとも第１スピーカユニットおよび第２スピーカユニットを含む複数のスピーカユニットであって、前記第１スピーカユニットの前記振動面と前記第２スピーカユニットの前記振動面との間の所定の位置に対する前記第１マイクロフォンからの距離と、当該所定の位置に対する前記第２マイクロフォンからの距離と、が等しい、複数のスピーカユニットと、
    　を備えることを特徴とするスピーカ装置。
  22. 　前記第１スピーカユニットと前記第２スピーカユニットとは同一の信号によって駆動されることを特徴とする請求項２１に記載のスピーカ装置。
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