デジタルスピーカーシステム
【課題】一つの音声チャンネルに複数のスピーカーユニットを使用する構成で、再生能力の向上と構成の簡素化とを両立することができるデジタルスピーカーシステムを提供する。
【解決手段】入力したデジタル音声信号ＳＡを分岐した一方のデジタル音声信号ＳＢ１から複数の駆動用デジタル信号ＳＳ１〜ＳＳ６を生成する第１信号処理部３２Ａと、デジタル音声信号ＳＡを分岐した他方のデジタル音声信号ＳＢ２から単一の駆動用デジタル信号ＳＳ７を生成する第２信号処理部３２Ｂとを備えるとともに、一つの音声チャンネルに対応するスピーカーユニットを、複数の駆動用デジタル信号ＳＳ１〜ＳＳ６が供給される複数のボイスコイルを備えたボイスコイルボビン２３Ａを有するメインスピーカーユニット２２Ａと、単一の駆動用デジタル信号ＳＳ７が供給される単一のボイスコイルを備えたボイスコイルボビン２３Ｂを有するサブスピーカーユニット２２Ｂとで構成するようにした。
【解決手段】入力したデジタル音声信号ＳＡを分岐した一方のデジタル音声信号ＳＢ１から複数の駆動用デジタル信号ＳＳ１〜ＳＳ６を生成する第１信号処理部３２Ａと、デジタル音声信号ＳＡを分岐した他方のデジタル音声信号ＳＢ２から単一の駆動用デジタル信号ＳＳ７を生成する第２信号処理部３２Ｂとを備えるとともに、一つの音声チャンネルに対応するスピーカーユニットを、複数の駆動用デジタル信号ＳＳ１〜ＳＳ６が供給される複数のボイスコイルを備えたボイスコイルボビン２３Ａを有するメインスピーカーユニット２２Ａと、単一の駆動用デジタル信号ＳＳ７が供給される単一のボイスコイルを備えたボイスコイルボビン２３Ｂを有するサブスピーカーユニット２２Ｂとで構成するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル音声信号に基づいてスピーカーを駆動するデジタルスピーカーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル音声信号を複数のデジタル信号（駆動用デジタル信号）に変換し、複数のボイスコイルに直接入力して音声を再生するデジタルスピーカーシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このデジタルスピーカーシステムでは、各ボイスコイルの磁場を加算して合成した磁場を得てスピーカーユニットを駆動するので、低消費・低電圧駆動の実現や高音質化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７１８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構成では、一つの音声チャンネルに使用するスピーカーユニットを、例えば、中・低音域を再生するウーファーと高音域を再生するツイーターの２ｗａｙで構成する場合には、同様の構造を２つ用意しなければならない。この場合、各スピーカーが、複数のボイスコイルを備えるため、振動系が重くなり、特に、ボイスコイル径が小さく振動系の軽さが求められるツィーターにとっては、高域再生能力の低下や製造が非常に難しくなる、といった課題が生じてしまう。また、部品点数が増えて構造の複雑化を招いてしまう、といった課題もある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、一つの音声チャンネルに複数のスピーカーユニットを使用する構成で、再生能力の向上と構成の簡素化とを両立することができるデジタルスピーカーシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、デジタルスピーカーシステムにおいて、デジタル音声信号に対し、ΔΣ変調処理と、複数の駆動用デジタル信号に変換する処理とを行って、複数の駆動用デジタル信号を生成する第１信号処理部と、前記デジタル音声信号に対し、ΔΣ変調処理を行って単一の駆動用デジタル信号を生成する第２信号処理部と、前記第１信号処理部で生成された前記複数の駆動用デジタル信号が供給される複数のボイスコイルを備えるボイスコイルボビンを有する第１スピーカーユニットと、前記第２信号処理部で生成された前記単一の駆動用デジタル信号が供給される単一のボイスコイルを有するボイスコイルボビンを有する第２スピーカーユニットとを備えることを特徴とする。
この構成によれば、第１スピーカーユニットは、第１信号処理部で生成された前記複数の駆動用デジタル信号が供給される複数のボイスコイルを備えるボイスコイルボビンを有するので、高いスピーカー駆動力を得ることができる。また、第２スピーカーユニットは、第２信号処理部で生成された前記単一の駆動用デジタル信号が供給される単一のボイスコイルを有するボイスコイルボビンを有するので、振動系を軽く、かつ、部品点数を低減することができる。これにより、一つの音声チャンネルに複数のスピーカーユニットを使用する構成で、再生能力の向上と構成の簡素化とを両立することができる。
【０００７】
上記構成において、前記第２スピーカーユニットは、前記第１スピーカーユニットよりも高音域を再生するスピーカーユニットであるようにしても良い。この構成によれば、ボイスコイル径が小さく振動系の軽さが求められる第２スピーカーユニットの振動系を軽く、かつ、部品点数を低減することができ、高域再生能力の向上と構成の簡素化とを両立することができる。
また、上記構成において、前記第１信号処理部は、前記複数の駆動用デジタル信号にシェーピング処理を行うシェーピング回路を有するようにしても良い。この構成によれば、第１スピーカーユニットが有する複数のボイルコイルのバラツキによる再生音への影響を抑えることができる。
【０００８】
また、上記構成において、前記第１信号処理部と前記第２信号処理部との処理時間の差を相殺するための遅延回路を有するようにしても良い。この構成によれば、両スピーカーユニットの同期をとることができる。
また、上記構成において、前記第１信号処理部の前段に、前記第１スピーカーユニットの再生周波数域に対応する信号成分を通過帯域に制限する第１フィルターと、前記第２信号処理部の前段に、前記第２スピーカーユニットの再生周波数域に対応する信号成分を通過帯域に制限する第２フィルターとを有するようにしても良い。この構成によれば、第１信号処理部及び第２信号処理部での演算量を低減することができ、各信号処理部の処理負担を軽減することができる。
【０００９】
また、上記構成において、前記第２信号処理部と前記第２スピーカーユニットとの間に、ノイズ除去用のコンデンサを配置するようにしても良い。この構成によれば、ノイズ除去用のコンデンサを多数設ける必要がなく、コストを抑えつつ高音質に有利な構成にすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一つの音声チャンネルに複数のスピーカーユニットを使用する構成で、再生能力の向上と構成の簡素化とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係るデジタルスピーカーシステムの電気的構成を示す図である。
【図２】第１信号処理部のブロック図である。
【図３】第２実施形態に係るデジタルスピーカーシステムの電気的構成を示す図である。
【図４】第３実施形態に係るデジタルスピーカーシステムの電気的構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るデジタルスピーカーシステムの電気的構成を示す図である。
このデジタルスピーカーシステム１０は、例えば、車両に搭載される車載スピーカーシステムに適用され、車両に搭載された車載オーディオ装置（ＣＤプレーヤー、カーナビゲーション装置等の音声出力装置）１１から出力されるデジタル音声信号を入力し、対応する音声を車室内に出力する。一般に、車両には、左右２チャンネル或いは５．１チャンネル（６チャンネル）或いはそれ以上のチャンネル数のスピーカーシステムが搭載されており、例えば、フロントの各音声チャンネルに図１のデジタルスピーカーシステム１０が適用され、他の音声チャンネルには、単一のスピーカーユニットのデジタルスピーカーシステムが適用される。
このデジタルスピーカーシステム１０は、車載オーディオ装置１１から出力されるデジタル音声信号ＳＡに各種の信号処理を行って駆動用デジタル信号を生成出力する信号処理装置２１と、この信号処理装置２１から出力される駆動用デジタル信号ＳＳで駆動されるメインスピーカーユニット２２Ａ及びサブスピーカーユニット２２Ｂとを備えている。
【００１３】
メインスピーカーユニット２２Ａは、中低域再生用のウーファーであり、サブスピーカーユニット（高域再生用サブスピーカーユニット）２２Ｂは、高域再生用のツイーターである。つまり、本実施形態では、２つのスピーカーユニット２２Ａ，２２Ｂで音域をカバーする２ｗａｙ方式が採用され、一つのフルレンジスピーカーで音域をカバーする１ｗａｙ方式よりも音質等に有利な構成となっている。
メインスピーカーユニット２２Ａは、複数（本実施形態では６個）のボイスコイルを備えるボイスコイルボビン２３Ａを有した複数ボイスコイルスピーカー（第１スピーカーユニット）であり、各ボイスコイルに駆動用デジタル信号が各々供給されることによって、複数のボイスコイルによって形成された磁場を加算して十分なスピーカー駆動力を得ることができる。この複数ボイスコイルスピーカーについては、特開２００９−７１８７２号公報等に開示される公知のスピーカーを広く適用可能である。
【００１４】
サブスピーカーユニット２２Ｂは、単一のボイスコイルを備えるボイスコイルボビン２３Ｂを有したスピーカーユニット（第２スピーカーユニット）であり、デジタル音声信号ＳＡに基づいて駆動される点を除いて、一般的なボイスコイルスピーカーと同様の構造である。
【００１５】
信号処理装置２１は、車載オーディオ装置１１から出力されるデジタル音声信号ＳＡを入力する信号入力部３１と、信号入力部３１の出力信号（デジタル音声信号）ＳＢ１，ＳＢ２から駆動用デジタル信号ＳＳを生成する信号処理部３２と、駆動用デジタル信号ＳＳに基づいてメインスピーカーユニット２２Ａ及びサブスピーカーユニット２２Ｂを駆動するドライバー回路３３とを備えている。
同図に示すように、信号入力部３１につながる入力ラインは２つに分岐しており、同じデジタル音声信号ＳＡが２系統で信号入力部３１に入力し、信号入力部３１、信号処理部３２及びドライバー回路３３には、メインスピーカー用の信号ライン（以下、第１信号ラインと言う）Ｌ１と、サブスピーカー用の信号ライン（以下、第２信号ラインと言う）Ｌ２とが独立して設けられている。
【００１６】
信号入力部３１は、第１信号ラインＬ１上に、第１フィルターであるローパスフィルター（ＬＰＦ）３５と第１信号調整回路（ＥＱ／Ｄｅｌａｙ）３６とを有し、第２信号ラインＬ２上に、第２フィルターであるハイパスフィルター（ＨＰＦ）３７と第２信号調整回路（ＥＱ／Ｄｅｌａｙ）３８とを有している。
ローパスフィルター３５は、デジタル音声信号ＳＡから高域の信号成分を遮断し、これによって、メインスピーカーユニット２２Ａの再生周波数域に対応する中・低域の信号成分を通過させる。第１信号調整回路３６は、メインスピーカー用のイコライザ／遅延回路であり、予め設定された音声周波数特性の変更（音質調整）及び遅延を行う。
ハイパスフィルター３７は、デジタル音声信号ＳＡから中・低域の信号成分を遮断し、これによって、サブスピーカーユニット２２Ｂの再生周波数域に対応する高域の信号成分を通過させる。第２信号調整回路３８は、サブスピーカー用のイコライザ／遅延回路であり、予め設定された音声周波数特性の変更（音質調整）及び遅延を行う。
【００１７】
本実施形態では、第１信号調整回路３６のイコライザ機能によってメインスピーカーユニット２２Ａに合わせた音質調整を行い、第２信号調整回路３８のイコライザ機能によってサブスピーカーユニット２２Ｂに合わせた音質調整を行う。これによって、各スピーカーユニット２２Ａ，２２Ｂ固有の特性に応じた音質調整を独立して行うことができる。
さらに、第１及び第２信号調整回路３６，３８の遅延機能は、両スピーカーユニット２２Ａ，２２Ｂの音声出力タイミングの同期をとるために使用される。具体的には、本実施形態では、第１信号ラインＬ１と第２信号ラインＬ２とで独立して信号処理を行うため、ラインＬ１，Ｌ２毎の信号処理時間に差ができ、特に、信号処理部３２では後述するミスマッチシェーピング回路４２の分だけ、第１信号ラインＬ１の方が処理時間が多くなるため、第１信号ラインＬ１の方が第２信号ラインＬ２よりも長い信号処理時間を要する。この信号処理時間の差をなくすように、信号入力部３１における第２信号調整回路３８が第１信号処理回路３６よりも遅延時間が長く設定されている。これによって、信号処理部３２での信号処理時間差を相殺し、両スピーカーユニット２２Ａ、２２Ｂの同期をとることができる。
【００１８】
次に、信号処理部３２について説明する。
信号処理部３２は、各種演算処理を行う演算処理回路で構成されており、大別すると、第１信号ラインＬ１上に設けられる第１信号処理部３２Ａと、第２信号ラインＬ２に設けられる第２信号処理部３２Ｂとを有している。
第１信号処理部３２Ａは、複数コイル用ΔΣ（デルタシグマ）変調回路４１と、ミスマッチシェーピング回路４２とを有して構成され、第２信号処理部３２Ｂは、一コイル用ΔΣ変調回路４３を有して構成されている。
【００１９】
図２は、第１信号処理部３２Ａのブロック図を示している。
複数コイル用ΔΣ変調回路４１は、第１信号ラインＬ１のデジタル音声信号（第１デジタル音声信号）ＳＢ１にΔΣ（デルタシグマ）変調処理を行うものであり、図２に示すように、オーバーサンプリング部４５と、多値ΔΣ変調部４６と、コード変換部４７とを備えている。そして、第１信号ラインＬ１のデジタル音声信号ＳＢ１をオーバーサンプリング部４５でオーバーサンプリングすることによって、再量子化雑音の分布を広い帯域に分布させ、多値ΔΣ変調部４６でΔΣ変調することによって、再量子化雑音を整形する。その後、コード変換部４７が、多値ΔΣ変調部４６の多値ビット出力を、ボイスコイル数に対応したＮビットの温度計コードに変換して出力する。
温度計コードに変換することによって、複数のボイスコイルに対応し、かつ、メインスピーカーユニット２２Ａを直接デジタル信号で駆動可能な複数（本例では６つ）の駆動用デジタル信号ＳＳ１〜ＳＳ６（ＳＳ）を生成する。
なお、この複数コイル用ΔΣ変調回路４１には、特開２００９−７１８７２号公報に開示されるΔΣ変調回路が適用されているが、これに限らず、他のＤＡ変換等に用いる公知のΔΣ変調回路を適用しても良い。
【００２０】
ここで、コード変換部４７から出力される複数の駆動用デジタル信号ＳＳをドライバー回路３３に供給してメインスピーカーユニット２２Ａを駆動すると、メインスピーカーユニット２２Ａの複数のボイスコイルのバラツキ（インピーダンス等のバラツキ）が再生音に悪影響を及ぼしてしまう。
本構成では、コード変換部４７の出力側にミスマッチシェーピング回路４２が設けられており、このミスマッチシェーピング回路４２は、コード変換部４７から出力される複数の駆動用デジタル信号ＳＳにミスマッチシェーピング処理を行うことにより、複数のボイルコイルのバラツキやノイズによる再生音への影響を抑えることができる。このミスマッチシェーピング回路４２には公知のミスマッチシェーピング回路を広く適用可能である。
【００２１】
一コイル用ΔΣ変調回路４３（図１参照）は、第２信号ラインＬ２のデジタル音声信号（第２デジタル音声信号）ＳＢ２にΔΣ（デルタシグマ）変調処理を行うものであり、単一のボイスコイルに対応した駆動用デジタル信号ＳＳ７（ＳＳ）を生成する点が上記複数コイル用ΔΣ変調回路４１と異なり、それ以外は複数コイル用ΔΣ変調回路４１とほぼ同様である。
一コイル用ΔΣ変調回路４３から出力された駆動用デジタル信号ＳＳ７は、ドライバー回路３３に供給され、サブスピーカーユニット２２Ｂの駆動に供される。サブスピーカーユニット２２Ｂは単一のボイスコイルしか備えないため、メインスピーカーユニット２２Ａに存在するような複数のボイスコイルのバラツキがない。このため、一コイル用ΔΣ変調回路４３には、ミスマッチシェーピング回路が不要となっている。
すなわち、この一コイル用ΔΣ変調回路４３では、複数コイル用ΔΣ変調回路４１と比較して、複数の駆動用デジタル信号ＳＳを生成する処理と、ミスマッチシェーピング処理とが省略されており、複数コイル用ΔΣ変調回路４１と比べて簡素な構成となっている。
【００２２】
ところで、メインスピーカーユニット２２Ａとサブスピーカーユニット２２Ｂとを比較すると、高域を再生するサブスピーカーユニット２２Ｂの方が、中低域を再生するメインスピーカーユニット２２Ａよりも早い動作速度が求められる一方、駆動エネルギーはずっと小さい。言い換えれば、中低域を再生するメインスピーカーユニット２２Ａでは、十分な音圧を確保するために、サブスピーカーユニット２２Ｂに比して格段に高い駆動エネルギーが必要となる。
本構成では、メインスピーカーユニット２２Ａを、複数のボイスコイルを有するボイスコイルスピーカーとし、全てのボイスコイルに複数の駆動用デジタル信号ＳＳ１〜ＳＳ６を各々供給して駆動するようにしているため、複数のボイスコイルによって形成された磁場を加算して高いスピーカー駆動力を得ることができる。従って、中低域の再生に十分な駆動エネルギーを確保することができる。
【００２３】
さらに、本構成では、サブスピーカーユニット２２Ｂを、単一のボイスコイルを有するボイスコイルスピーカーとし、このボイスコイルに駆動用デジタル信号ＳＳ７を供給して駆動するようにしたので、高域再生に十分なスピーカー駆動力を満足しながら、ボイスコイルを含むボイスコイルボビン２３Ｂを軽量、かつ、少ない部品点数で構成することができる。
これにより、デジタルスピーカーシステム１０に使用されるサブスピーカーユニット２２Ｂの振動系を軽くすることができ、高域再生能力を向上させることができ、かつ、部品点数を少なくすることができる。従って、再生能力の向上を図りながら構成の簡素化を図ることができ、製造し易くすることができ、低コストを実現することができる。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、デジタル音声信号ＳＡにΔΣ変調処理を行って生成した駆動用デジタル信号ＳＳでスピーカーユニットを駆動するデジタルスピーカーシステム１０において、デジタル音声信号ＳＡを分岐した一方のデジタル音声信号ＳＢ１から複数の駆動用デジタル信号ＳＳ１〜ＳＳ６を生成する第１信号処理部３２Ａと、デジタル音声信号ＳＡを分岐した他方のデジタル音声信号ＳＢ２から単一の駆動用デジタル信号ＳＳ７を生成する第２信号処理部３２Ｂとを備えるとともに、一つの音声チャンネルに対応するスピーカーユニットを、複数の駆動用デジタル信号ＳＳ１〜ＳＳ６が供給される複数のボイスコイルを備えたボイスコイルボビン２３Ａを有するメインスピーカーユニット（第１スピーカーユニット）２２Ａと、単一の駆動用デジタル信号ＳＳ７が供給される単一のボイスコイルを備えたボイスコイルボビン２３Ｂを有するサブスピーカーユニット（第２スピーカーユニット）２２Ｂとで構成したので、両スピーカーユニット２２Ａ，２２Ｂに求められる十分なスピーカー駆動力を確保しながら、サブスピーカーユニット２２Ｂの振動系を軽く、かつ、部品点数を低減することができ、再生能力の向上と構成の簡素化とを両立することができる。これにより、高音質かつ低コストなデジタルスピーカーシステム１０を実現することが可能になる。
【００２５】
しかも、サブスピーカーユニット２２Ｂがメインスピーカーユニット２２Ａよりも高音域を再生するツィーターであるため、ボイスコイル径が小さく振動系の軽さが求められるツィーターの該要求を満足することができ、高域再生能力の向上と構成の簡素化とを両立することができる。
また、第１信号処理部３２Ａは、複数の駆動用デジタル信号ＳＳ１〜ＳＳ６にミスマッチシェーピング処理を行うミスマッチシェーピング回路４２を有するので、メインスピーカーユニット２２Ａが有する複数のボイルコイルのバラツキによる再生音への影響を抑えることができる。一方、第２信号処理部３２Ｂはミスマッチシェーピング回路を備えないので、第２信号処理部３２Ｂの構成を簡素化できる。
【００２６】
さらに、第１信号処理部３２Ａと第２信号処理部３２Ｂとの処理時間の差を相殺するための遅延回路として機能する信号調整回路３６，３８を備えるので、上記のように、第１信号処理部３２Ａにミスマッチシェーピング回路４２があり、第２信号処理部３２Ｂにミスマッチシェーピング回路がない等の理由により互いの信号処理時間が異なる構成であっても、両スピーカーユニット２２Ａ、２２Ｂの同期をとることができる。
なお、本構成では、遅延回路として機能する２つの信号調整回路３６，３８を設ける場合を説明したが、要は、処理時間が短い方である第２信号処理部３２Ｂ側の信号を遅延させればよく、第２信号調整回路３８だけを設けるようにしてもよい。また、信号調整回路３６，３８の位置は適宜変更が可能である。
【００２７】
また、本構成では、第１信号処理部３２Ａの前段にメインスピーカーユニット２２Ａの再生周波数域に対応する信号成分を通過帯域に制限するローパスフィルター（第１フィルター）３５と、第２信号処理部３２Ｂの前段にサブスピーカーユニット２２Ｂの再生周波数域に対応する信号成分を通過帯域に制限するハイパスフィルター（第２フィルター）３７とを有するので、第１信号処理部３２Ａ及び第２信号処理部３２Ｂでの演算量を低減することができ、各信号処理部３２Ａ，３２Ｂの処理負担を軽減することができる。
【００２８】
＜第２実施形態＞
図３は第２実施形態を示す。第２実施形態では、第２信号処理部３２Ｂとサブスピーカーユニット（第２スピーカーユニット）２２Ｂとの間に、ノイズ除去用のコンデンサＣ１が設けられている。このコンデンサＣ１は、第２信号処理部３２Ｂとサブスピーカーユニット２２Ｂとの間の信号ラインＬＳと不図示のグランドラインとの間に設けられ、高周波のノイズ成分を除去することにより、高域再生能力を向上させる。
従来の複数のボイスコイルを備えたデジタルスピーカーシステムにおいては、信号処理部とスピーカーユニットが有する各ボイスコイルとをつなぐ多数の信号ラインが存在するため、上記のようなノイズ除去用のコンデンサＣ１を採用しようとすると、信号ラインの数だけコンデンサＣ１が必要となり、部品点数が増えてコストが高くなってしまう。
これに対し、本構成では、サブスピーカーユニット２２Ｂについては、単一のボイスコイルとしているので、ノイズ除去用のコンデンサＣ１を多数設ける必要がなく、コストを抑えつつ高域再生に有利な構成にすることができる。
【００２９】
＜第３実施形態＞
図４は第３実施形態を示す。第３実施形態では、３ｗａｙのスピーカーシステムに適用した態様を示しており、高域再生用の高域用スピーカーユニット（ツイーターに相当）２２Ｂと、中域再生用の中域用スピーカーユニット（スコーカーに相当）２２Ｃと、低域再生用の低域用スピーカーユニット（ウーファーに相当）２２Ａとを備えている。
なお、高域用スピーカーユニット２２Ｂ及びその周辺構成は、上記実施形態のサブスピーカーユニット２２Ｂ及びその周辺構成とほぼ同じであり、低域用スピーカーユニット２２Ａ及びその周辺回路は、上記実施形態のメインスピーカーユニット２２Ａ及びその周辺回路とほぼ同じであるため、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、それ以外の構成についても、上記実施形態と同様の構成は同一の符号を付して示して重複する説明を省略し、以下、異なる部分を詳述する。
【００３０】
中域用スピーカーユニット２２Ｃは、複数（本実施形態では３個）のボイスコイルを備えるボイスコイルボビン２３Ｃを有した複数ボイスコイルスピーカー（第１スピーカーユニット）に構成されている。
信号処理装置２１において、信号入力部３１につながる入力ラインは３つに分岐しており、同じデジタル音声信号ＳＡが３系統で信号入力部３１に入力する。そして、信号入力部３１、信号処理部３２及びドライバー回路３３には、低域用スピーカーユニット２２Ａに対応する第１信号ラインＬ１と、高域用スピーカーユニット２２Ｂに対応する第２信号ラインＬ２と、中域用スピーカーユニット２２Ｃに対応する第３信号ラインＬ３とが独立して設けられている。
【００３１】
信号入力部３１において、第３信号ラインＬ３には、バンドパスフィルター（ＢＰＦ）５１と、第３信号調整回路（ＥＱ／Ｄｅｌａｙ）５２とが設けられ、バンドパスフィルター５１によって、中域用スピーカーユニット２２Ｃの再生周波数域に対応する信号成分を通過帯域に制限し、第３信号調整回路５２によって、予め設定された音声周波数特性の変更（音質調整）及び遅延を行う。この場合、第３信号調整回路５２は、中域用スピーカーユニット２２Ｃに合わせた音質調整を行うとともに、全てのスピーカーユニット２２Ａ〜２２Ｃの同期をとるように遅延量が設定される。
なお、第２信号ラインＬ２のローパスフィルター３５は、低域用スピーカーユニット２２Ａの再生周波数域に対応する低域の信号成分だけを通過させる。
【００３２】
信号処理部３２において、第３信号ラインＬ３には第３信号処理部３２Ｃが設けられ、第３信号処理部３２Ｃは、複数コイル用ΔΣ（デルタシグマ）変調回路５３と、ミスマッチシェーピング回路５４とを有して構成される。
複数コイル用ΔΣ変調回路５３は、第３信号ラインＬ３のデジタル音声信号（第３デジタル音声信号）ＳＢ３にΔΣ変調処理を行うものであり、第１信号ラインＬ１の複数コイル用ΔΣ変調回路４１では６つの駆動用デジタル信号ＳＳを生成するのに対し、３つの駆動用デジタル信号ＳＳを生成する点が異なり、この点を除いて複数コイル用ΔΣ変調回路４１と同様である。
また、ミスマッチシェーピング回路５４についても、第１信号ラインＬ１のミスマッチシェーピング回路４２では６つの駆動用デジタル信号ＳＳに対してミスマッチシェーピング処理を行うのに対し、３つの駆動用デジタル信号ＳＳに対してミスマッチシェーピング処理を行う点が異なり、この点を除いてミスマッチシェーピング回路４２と同様である。
【００３３】
上記ミスマッチシェーピング回路５４から出力された駆動用デジタル信号ＳＳは、ドライバー回路３３を経由して中域用スピーカーユニット２２Ｃの各ボイスコイルに供給され、各ボイスコイルによって形成された磁場を加算して高いスピーカー駆動力が得られる。
上記したように、本構成では、再生周波数域が高いスピーカーユニットほどボイスコイル数を少なくしているので、再生周波数域が高いスピーカーユニットほど振動系を軽くすることができ、再生周波数域が高いスピーカーユニットほど要求される早い動作速度を満足することができる。また、再生周波数域が低いスピーカーユニットほど多数のボイスコイルで駆動するので、再生周波数域が低いスピーカーユニットほど要求される駆動エネルギーを満足することができる。
【００３４】
このように、本構成では、周波数帯域と駆動エネルギーとに応じてスピーカーユニット２２Ａ〜２２Ｃのボイスコイルの本数を変えているので、各スピーカーユニット２２Ａ〜２２Ｃに望まれる動作速度と駆動エネルギーとを満足することができる。
一般に再生周波数域が高いスピーカーユニットほどボイスコイル径が小さくなるが、本構成では、再生周波数域が高いスピーカーユニットほどボイスコイル数が少ないので、構成の簡素化を図り、製造し易くすることができる。
【００３５】
上述した実施形態は、あくまで本発明の一態様に過ぎず、本発明の範囲内で任意に変形が可能である。例えば、上述の実施形態では、２ｗａｙ又は３ｗａｙのデジタルスピーカーシステムに本発明を適用する場合を説明したが、これに限らず、例えば、４ｗａｙのデジタルスピーカーシステムにも適用でき、要は、一つの音声チャンネルに複数のスピーカーユニットを使用するデジタルスピーカーシステムに広く適用することが可能である。さらに、車載スピーカーシステム以外のデジタルスピーカーシステムに適用することも可能である。
また、上述の実施形態では、ミスマッチシェーピング回路４２を設ける場合を説明したが、これに限らず、ノイズシェーピング回路等の他のシェーピング回路を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０ デジタルスピーカーシステム
１１ 車載オーディオ装置
２１ 信号処理装置
２２Ａ メインスピーカーユニット（低域用スピーカーユニット，第１スピーカーユニット）
２２Ｂ サブスピーカーユニット（高域用スピーカーユニット，第２スピーカーユニット）
２２Ｃ 中域用スピーカーユニット（第１スピーカーユニット）
２３Ａ〜２３Ｃ ボイスコイルボビン
３１ 信号入力部
３２ 信号処理部
３３ ドライバー回路
３５ ローパスフィルター（第１フィルター）
３６ 第１信号調整回路（イコライザ／遅延回路）
３７ ハイパスフィルター（第２フィルター）
３８ 第２信号調整回路（イコライザ／遅延回路）
４１，５３ 複数コイル用ΔΣ変調回路
４２，５４ ミスマッチシェーピング回路
４３ 一コイル用ΔΣ変調回路
Ｃ１ コンデンサ
ＳＡ，ＳＢ１〜ＳＢ３ デジタル音声信号
ＳＳ 駆動用デジタル信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル音声信号に基づいてスピーカーを駆動するデジタルスピーカーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル音声信号を複数のデジタル信号（駆動用デジタル信号）に変換し、複数のボイスコイルに直接入力して音声を再生するデジタルスピーカーシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このデジタルスピーカーシステムでは、各ボイスコイルの磁場を加算して合成した磁場を得てスピーカーユニットを駆動するので、低消費・低電圧駆動の実現や高音質化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７１８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構成では、一つの音声チャンネルに使用するスピーカーユニットを、例えば、中・低音域を再生するウーファーと高音域を再生するツイーターの２ｗａｙで構成する場合には、同様の構造を２つ用意しなければならない。この場合、各スピーカーが、複数のボイスコイルを備えるため、振動系が重くなり、特に、ボイスコイル径が小さく振動系の軽さが求められるツィーターにとっては、高域再生能力の低下や製造が非常に難しくなる、といった課題が生じてしまう。また、部品点数が増えて構造の複雑化を招いてしまう、といった課題もある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、一つの音声チャンネルに複数のスピーカーユニットを使用する構成で、再生能力の向上と構成の簡素化とを両立することができるデジタルスピーカーシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、デジタルスピーカーシステムにおいて、デジタル音声信号に対し、ΔΣ変調処理と、複数の駆動用デジタル信号に変換する処理とを行って、複数の駆動用デジタル信号を生成する第１信号処理部と、前記デジタル音声信号に対し、ΔΣ変調処理を行って単一の駆動用デジタル信号を生成する第２信号処理部と、前記第１信号処理部で生成された前記複数の駆動用デジタル信号が供給される複数のボイスコイルを備えるボイスコイルボビンを有する第１スピーカーユニットと、前記第２信号処理部で生成された前記単一の駆動用デジタル信号が供給される単一のボイスコイルを有するボイスコイルボビンを有する第２スピーカーユニットとを備えることを特徴とする。
この構成によれば、第１スピーカーユニットは、第１信号処理部で生成された前記複数の駆動用デジタル信号が供給される複数のボイスコイルを備えるボイスコイルボビンを有するので、高いスピーカー駆動力を得ることができる。また、第２スピーカーユニットは、第２信号処理部で生成された前記単一の駆動用デジタル信号が供給される単一のボイスコイルを有するボイスコイルボビンを有するので、振動系を軽く、かつ、部品点数を低減することができる。これにより、一つの音声チャンネルに複数のスピーカーユニットを使用する構成で、再生能力の向上と構成の簡素化とを両立することができる。
【０００７】
上記構成において、前記第２スピーカーユニットは、前記第１スピーカーユニットよりも高音域を再生するスピーカーユニットであるようにしても良い。この構成によれば、ボイスコイル径が小さく振動系の軽さが求められる第２スピーカーユニットの振動系を軽く、かつ、部品点数を低減することができ、高域再生能力の向上と構成の簡素化とを両立することができる。
また、上記構成において、前記第１信号処理部は、前記複数の駆動用デジタル信号にシェーピング処理を行うシェーピング回路を有するようにしても良い。この構成によれば、第１スピーカーユニットが有する複数のボイルコイルのバラツキによる再生音への影響を抑えることができる。
【０００８】
また、上記構成において、前記第１信号処理部と前記第２信号処理部との処理時間の差を相殺するための遅延回路を有するようにしても良い。この構成によれば、両スピーカーユニットの同期をとることができる。
また、上記構成において、前記第１信号処理部の前段に、前記第１スピーカーユニットの再生周波数域に対応する信号成分を通過帯域に制限する第１フィルターと、前記第２信号処理部の前段に、前記第２スピーカーユニットの再生周波数域に対応する信号成分を通過帯域に制限する第２フィルターとを有するようにしても良い。この構成によれば、第１信号処理部及び第２信号処理部での演算量を低減することができ、各信号処理部の処理負担を軽減することができる。
【０００９】
また、上記構成において、前記第２信号処理部と前記第２スピーカーユニットとの間に、ノイズ除去用のコンデンサを配置するようにしても良い。この構成によれば、ノイズ除去用のコンデンサを多数設ける必要がなく、コストを抑えつつ高音質に有利な構成にすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一つの音声チャンネルに複数のスピーカーユニットを使用する構成で、再生能力の向上と構成の簡素化とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係るデジタルスピーカーシステムの電気的構成を示す図である。
【図２】第１信号処理部のブロック図である。
【図３】第２実施形態に係るデジタルスピーカーシステムの電気的構成を示す図である。
【図４】第３実施形態に係るデジタルスピーカーシステムの電気的構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るデジタルスピーカーシステムの電気的構成を示す図である。
このデジタルスピーカーシステム１０は、例えば、車両に搭載される車載スピーカーシステムに適用され、車両に搭載された車載オーディオ装置（ＣＤプレーヤー、カーナビゲーション装置等の音声出力装置）１１から出力されるデジタル音声信号を入力し、対応する音声を車室内に出力する。一般に、車両には、左右２チャンネル或いは５．１チャンネル（６チャンネル）或いはそれ以上のチャンネル数のスピーカーシステムが搭載されており、例えば、フロントの各音声チャンネルに図１のデジタルスピーカーシステム１０が適用され、他の音声チャンネルには、単一のスピーカーユニットのデジタルスピーカーシステムが適用される。
このデジタルスピーカーシステム１０は、車載オーディオ装置１１から出力されるデジタル音声信号ＳＡに各種の信号処理を行って駆動用デジタル信号を生成出力する信号処理装置２１と、この信号処理装置２１から出力される駆動用デジタル信号ＳＳで駆動されるメインスピーカーユニット２２Ａ及びサブスピーカーユニット２２Ｂとを備えている。
【００１３】
メインスピーカーユニット２２Ａは、中低域再生用のウーファーであり、サブスピーカーユニット（高域再生用サブスピーカーユニット）２２Ｂは、高域再生用のツイーターである。つまり、本実施形態では、２つのスピーカーユニット２２Ａ，２２Ｂで音域をカバーする２ｗａｙ方式が採用され、一つのフルレンジスピーカーで音域をカバーする１ｗａｙ方式よりも音質等に有利な構成となっている。
メインスピーカーユニット２２Ａは、複数（本実施形態では６個）のボイスコイルを備えるボイスコイルボビン２３Ａを有した複数ボイスコイルスピーカー（第１スピーカーユニット）であり、各ボイスコイルに駆動用デジタル信号が各々供給されることによって、複数のボイスコイルによって形成された磁場を加算して十分なスピーカー駆動力を得ることができる。この複数ボイスコイルスピーカーについては、特開２００９−７１８７２号公報等に開示される公知のスピーカーを広く適用可能である。
【００１４】
サブスピーカーユニット２２Ｂは、単一のボイスコイルを備えるボイスコイルボビン２３Ｂを有したスピーカーユニット（第２スピーカーユニット）であり、デジタル音声信号ＳＡに基づいて駆動される点を除いて、一般的なボイスコイルスピーカーと同様の構造である。
【００１５】
信号処理装置２１は、車載オーディオ装置１１から出力されるデジタル音声信号ＳＡを入力する信号入力部３１と、信号入力部３１の出力信号（デジタル音声信号）ＳＢ１，ＳＢ２から駆動用デジタル信号ＳＳを生成する信号処理部３２と、駆動用デジタル信号ＳＳに基づいてメインスピーカーユニット２２Ａ及びサブスピーカーユニット２２Ｂを駆動するドライバー回路３３とを備えている。
同図に示すように、信号入力部３１につながる入力ラインは２つに分岐しており、同じデジタル音声信号ＳＡが２系統で信号入力部３１に入力し、信号入力部３１、信号処理部３２及びドライバー回路３３には、メインスピーカー用の信号ライン（以下、第１信号ラインと言う）Ｌ１と、サブスピーカー用の信号ライン（以下、第２信号ラインと言う）Ｌ２とが独立して設けられている。
【００１６】
信号入力部３１は、第１信号ラインＬ１上に、第１フィルターであるローパスフィルター（ＬＰＦ）３５と第１信号調整回路（ＥＱ／Ｄｅｌａｙ）３６とを有し、第２信号ラインＬ２上に、第２フィルターであるハイパスフィルター（ＨＰＦ）３７と第２信号調整回路（ＥＱ／Ｄｅｌａｙ）３８とを有している。
ローパスフィルター３５は、デジタル音声信号ＳＡから高域の信号成分を遮断し、これによって、メインスピーカーユニット２２Ａの再生周波数域に対応する中・低域の信号成分を通過させる。第１信号調整回路３６は、メインスピーカー用のイコライザ／遅延回路であり、予め設定された音声周波数特性の変更（音質調整）及び遅延を行う。
ハイパスフィルター３７は、デジタル音声信号ＳＡから中・低域の信号成分を遮断し、これによって、サブスピーカーユニット２２Ｂの再生周波数域に対応する高域の信号成分を通過させる。第２信号調整回路３８は、サブスピーカー用のイコライザ／遅延回路であり、予め設定された音声周波数特性の変更（音質調整）及び遅延を行う。
【００１７】
本実施形態では、第１信号調整回路３６のイコライザ機能によってメインスピーカーユニット２２Ａに合わせた音質調整を行い、第２信号調整回路３８のイコライザ機能によってサブスピーカーユニット２２Ｂに合わせた音質調整を行う。これによって、各スピーカーユニット２２Ａ，２２Ｂ固有の特性に応じた音質調整を独立して行うことができる。
さらに、第１及び第２信号調整回路３６，３８の遅延機能は、両スピーカーユニット２２Ａ，２２Ｂの音声出力タイミングの同期をとるために使用される。具体的には、本実施形態では、第１信号ラインＬ１と第２信号ラインＬ２とで独立して信号処理を行うため、ラインＬ１，Ｌ２毎の信号処理時間に差ができ、特に、信号処理部３２では後述するミスマッチシェーピング回路４２の分だけ、第１信号ラインＬ１の方が処理時間が多くなるため、第１信号ラインＬ１の方が第２信号ラインＬ２よりも長い信号処理時間を要する。この信号処理時間の差をなくすように、信号入力部３１における第２信号調整回路３８が第１信号処理回路３６よりも遅延時間が長く設定されている。これによって、信号処理部３２での信号処理時間差を相殺し、両スピーカーユニット２２Ａ、２２Ｂの同期をとることができる。
【００１８】
次に、信号処理部３２について説明する。
信号処理部３２は、各種演算処理を行う演算処理回路で構成されており、大別すると、第１信号ラインＬ１上に設けられる第１信号処理部３２Ａと、第２信号ラインＬ２に設けられる第２信号処理部３２Ｂとを有している。
第１信号処理部３２Ａは、複数コイル用ΔΣ（デルタシグマ）変調回路４１と、ミスマッチシェーピング回路４２とを有して構成され、第２信号処理部３２Ｂは、一コイル用ΔΣ変調回路４３を有して構成されている。
【００１９】
図２は、第１信号処理部３２Ａのブロック図を示している。
複数コイル用ΔΣ変調回路４１は、第１信号ラインＬ１のデジタル音声信号（第１デジタル音声信号）ＳＢ１にΔΣ（デルタシグマ）変調処理を行うものであり、図２に示すように、オーバーサンプリング部４５と、多値ΔΣ変調部４６と、コード変換部４７とを備えている。そして、第１信号ラインＬ１のデジタル音声信号ＳＢ１をオーバーサンプリング部４５でオーバーサンプリングすることによって、再量子化雑音の分布を広い帯域に分布させ、多値ΔΣ変調部４６でΔΣ変調することによって、再量子化雑音を整形する。その後、コード変換部４７が、多値ΔΣ変調部４６の多値ビット出力を、ボイスコイル数に対応したＮビットの温度計コードに変換して出力する。
温度計コードに変換することによって、複数のボイスコイルに対応し、かつ、メインスピーカーユニット２２Ａを直接デジタル信号で駆動可能な複数（本例では６つ）の駆動用デジタル信号ＳＳ１〜ＳＳ６（ＳＳ）を生成する。
なお、この複数コイル用ΔΣ変調回路４１には、特開２００９−７１８７２号公報に開示されるΔΣ変調回路が適用されているが、これに限らず、他のＤＡ変換等に用いる公知のΔΣ変調回路を適用しても良い。
【００２０】
ここで、コード変換部４７から出力される複数の駆動用デジタル信号ＳＳをドライバー回路３３に供給してメインスピーカーユニット２２Ａを駆動すると、メインスピーカーユニット２２Ａの複数のボイスコイルのバラツキ（インピーダンス等のバラツキ）が再生音に悪影響を及ぼしてしまう。
本構成では、コード変換部４７の出力側にミスマッチシェーピング回路４２が設けられており、このミスマッチシェーピング回路４２は、コード変換部４７から出力される複数の駆動用デジタル信号ＳＳにミスマッチシェーピング処理を行うことにより、複数のボイルコイルのバラツキやノイズによる再生音への影響を抑えることができる。このミスマッチシェーピング回路４２には公知のミスマッチシェーピング回路を広く適用可能である。
【００２１】
一コイル用ΔΣ変調回路４３（図１参照）は、第２信号ラインＬ２のデジタル音声信号（第２デジタル音声信号）ＳＢ２にΔΣ（デルタシグマ）変調処理を行うものであり、単一のボイスコイルに対応した駆動用デジタル信号ＳＳ７（ＳＳ）を生成する点が上記複数コイル用ΔΣ変調回路４１と異なり、それ以外は複数コイル用ΔΣ変調回路４１とほぼ同様である。
一コイル用ΔΣ変調回路４３から出力された駆動用デジタル信号ＳＳ７は、ドライバー回路３３に供給され、サブスピーカーユニット２２Ｂの駆動に供される。サブスピーカーユニット２２Ｂは単一のボイスコイルしか備えないため、メインスピーカーユニット２２Ａに存在するような複数のボイスコイルのバラツキがない。このため、一コイル用ΔΣ変調回路４３には、ミスマッチシェーピング回路が不要となっている。
すなわち、この一コイル用ΔΣ変調回路４３では、複数コイル用ΔΣ変調回路４１と比較して、複数の駆動用デジタル信号ＳＳを生成する処理と、ミスマッチシェーピング処理とが省略されており、複数コイル用ΔΣ変調回路４１と比べて簡素な構成となっている。
【００２２】
ところで、メインスピーカーユニット２２Ａとサブスピーカーユニット２２Ｂとを比較すると、高域を再生するサブスピーカーユニット２２Ｂの方が、中低域を再生するメインスピーカーユニット２２Ａよりも早い動作速度が求められる一方、駆動エネルギーはずっと小さい。言い換えれば、中低域を再生するメインスピーカーユニット２２Ａでは、十分な音圧を確保するために、サブスピーカーユニット２２Ｂに比して格段に高い駆動エネルギーが必要となる。
本構成では、メインスピーカーユニット２２Ａを、複数のボイスコイルを有するボイスコイルスピーカーとし、全てのボイスコイルに複数の駆動用デジタル信号ＳＳ１〜ＳＳ６を各々供給して駆動するようにしているため、複数のボイスコイルによって形成された磁場を加算して高いスピーカー駆動力を得ることができる。従って、中低域の再生に十分な駆動エネルギーを確保することができる。
【００２３】
さらに、本構成では、サブスピーカーユニット２２Ｂを、単一のボイスコイルを有するボイスコイルスピーカーとし、このボイスコイルに駆動用デジタル信号ＳＳ７を供給して駆動するようにしたので、高域再生に十分なスピーカー駆動力を満足しながら、ボイスコイルを含むボイスコイルボビン２３Ｂを軽量、かつ、少ない部品点数で構成することができる。
これにより、デジタルスピーカーシステム１０に使用されるサブスピーカーユニット２２Ｂの振動系を軽くすることができ、高域再生能力を向上させることができ、かつ、部品点数を少なくすることができる。従って、再生能力の向上を図りながら構成の簡素化を図ることができ、製造し易くすることができ、低コストを実現することができる。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、デジタル音声信号ＳＡにΔΣ変調処理を行って生成した駆動用デジタル信号ＳＳでスピーカーユニットを駆動するデジタルスピーカーシステム１０において、デジタル音声信号ＳＡを分岐した一方のデジタル音声信号ＳＢ１から複数の駆動用デジタル信号ＳＳ１〜ＳＳ６を生成する第１信号処理部３２Ａと、デジタル音声信号ＳＡを分岐した他方のデジタル音声信号ＳＢ２から単一の駆動用デジタル信号ＳＳ７を生成する第２信号処理部３２Ｂとを備えるとともに、一つの音声チャンネルに対応するスピーカーユニットを、複数の駆動用デジタル信号ＳＳ１〜ＳＳ６が供給される複数のボイスコイルを備えたボイスコイルボビン２３Ａを有するメインスピーカーユニット（第１スピーカーユニット）２２Ａと、単一の駆動用デジタル信号ＳＳ７が供給される単一のボイスコイルを備えたボイスコイルボビン２３Ｂを有するサブスピーカーユニット（第２スピーカーユニット）２２Ｂとで構成したので、両スピーカーユニット２２Ａ，２２Ｂに求められる十分なスピーカー駆動力を確保しながら、サブスピーカーユニット２２Ｂの振動系を軽く、かつ、部品点数を低減することができ、再生能力の向上と構成の簡素化とを両立することができる。これにより、高音質かつ低コストなデジタルスピーカーシステム１０を実現することが可能になる。
【００２５】
しかも、サブスピーカーユニット２２Ｂがメインスピーカーユニット２２Ａよりも高音域を再生するツィーターであるため、ボイスコイル径が小さく振動系の軽さが求められるツィーターの該要求を満足することができ、高域再生能力の向上と構成の簡素化とを両立することができる。
また、第１信号処理部３２Ａは、複数の駆動用デジタル信号ＳＳ１〜ＳＳ６にミスマッチシェーピング処理を行うミスマッチシェーピング回路４２を有するので、メインスピーカーユニット２２Ａが有する複数のボイルコイルのバラツキによる再生音への影響を抑えることができる。一方、第２信号処理部３２Ｂはミスマッチシェーピング回路を備えないので、第２信号処理部３２Ｂの構成を簡素化できる。
【００２６】
さらに、第１信号処理部３２Ａと第２信号処理部３２Ｂとの処理時間の差を相殺するための遅延回路として機能する信号調整回路３６，３８を備えるので、上記のように、第１信号処理部３２Ａにミスマッチシェーピング回路４２があり、第２信号処理部３２Ｂにミスマッチシェーピング回路がない等の理由により互いの信号処理時間が異なる構成であっても、両スピーカーユニット２２Ａ、２２Ｂの同期をとることができる。
なお、本構成では、遅延回路として機能する２つの信号調整回路３６，３８を設ける場合を説明したが、要は、処理時間が短い方である第２信号処理部３２Ｂ側の信号を遅延させればよく、第２信号調整回路３８だけを設けるようにしてもよい。また、信号調整回路３６，３８の位置は適宜変更が可能である。
【００２７】
また、本構成では、第１信号処理部３２Ａの前段にメインスピーカーユニット２２Ａの再生周波数域に対応する信号成分を通過帯域に制限するローパスフィルター（第１フィルター）３５と、第２信号処理部３２Ｂの前段にサブスピーカーユニット２２Ｂの再生周波数域に対応する信号成分を通過帯域に制限するハイパスフィルター（第２フィルター）３７とを有するので、第１信号処理部３２Ａ及び第２信号処理部３２Ｂでの演算量を低減することができ、各信号処理部３２Ａ，３２Ｂの処理負担を軽減することができる。
【００２８】
＜第２実施形態＞
図３は第２実施形態を示す。第２実施形態では、第２信号処理部３２Ｂとサブスピーカーユニット（第２スピーカーユニット）２２Ｂとの間に、ノイズ除去用のコンデンサＣ１が設けられている。このコンデンサＣ１は、第２信号処理部３２Ｂとサブスピーカーユニット２２Ｂとの間の信号ラインＬＳと不図示のグランドラインとの間に設けられ、高周波のノイズ成分を除去することにより、高域再生能力を向上させる。
従来の複数のボイスコイルを備えたデジタルスピーカーシステムにおいては、信号処理部とスピーカーユニットが有する各ボイスコイルとをつなぐ多数の信号ラインが存在するため、上記のようなノイズ除去用のコンデンサＣ１を採用しようとすると、信号ラインの数だけコンデンサＣ１が必要となり、部品点数が増えてコストが高くなってしまう。
これに対し、本構成では、サブスピーカーユニット２２Ｂについては、単一のボイスコイルとしているので、ノイズ除去用のコンデンサＣ１を多数設ける必要がなく、コストを抑えつつ高域再生に有利な構成にすることができる。
【００２９】
＜第３実施形態＞
図４は第３実施形態を示す。第３実施形態では、３ｗａｙのスピーカーシステムに適用した態様を示しており、高域再生用の高域用スピーカーユニット（ツイーターに相当）２２Ｂと、中域再生用の中域用スピーカーユニット（スコーカーに相当）２２Ｃと、低域再生用の低域用スピーカーユニット（ウーファーに相当）２２Ａとを備えている。
なお、高域用スピーカーユニット２２Ｂ及びその周辺構成は、上記実施形態のサブスピーカーユニット２２Ｂ及びその周辺構成とほぼ同じであり、低域用スピーカーユニット２２Ａ及びその周辺回路は、上記実施形態のメインスピーカーユニット２２Ａ及びその周辺回路とほぼ同じであるため、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、それ以外の構成についても、上記実施形態と同様の構成は同一の符号を付して示して重複する説明を省略し、以下、異なる部分を詳述する。
【００３０】
中域用スピーカーユニット２２Ｃは、複数（本実施形態では３個）のボイスコイルを備えるボイスコイルボビン２３Ｃを有した複数ボイスコイルスピーカー（第１スピーカーユニット）に構成されている。
信号処理装置２１において、信号入力部３１につながる入力ラインは３つに分岐しており、同じデジタル音声信号ＳＡが３系統で信号入力部３１に入力する。そして、信号入力部３１、信号処理部３２及びドライバー回路３３には、低域用スピーカーユニット２２Ａに対応する第１信号ラインＬ１と、高域用スピーカーユニット２２Ｂに対応する第２信号ラインＬ２と、中域用スピーカーユニット２２Ｃに対応する第３信号ラインＬ３とが独立して設けられている。
【００３１】
信号入力部３１において、第３信号ラインＬ３には、バンドパスフィルター（ＢＰＦ）５１と、第３信号調整回路（ＥＱ／Ｄｅｌａｙ）５２とが設けられ、バンドパスフィルター５１によって、中域用スピーカーユニット２２Ｃの再生周波数域に対応する信号成分を通過帯域に制限し、第３信号調整回路５２によって、予め設定された音声周波数特性の変更（音質調整）及び遅延を行う。この場合、第３信号調整回路５２は、中域用スピーカーユニット２２Ｃに合わせた音質調整を行うとともに、全てのスピーカーユニット２２Ａ〜２２Ｃの同期をとるように遅延量が設定される。
なお、第２信号ラインＬ２のローパスフィルター３５は、低域用スピーカーユニット２２Ａの再生周波数域に対応する低域の信号成分だけを通過させる。
【００３２】
信号処理部３２において、第３信号ラインＬ３には第３信号処理部３２Ｃが設けられ、第３信号処理部３２Ｃは、複数コイル用ΔΣ（デルタシグマ）変調回路５３と、ミスマッチシェーピング回路５４とを有して構成される。
複数コイル用ΔΣ変調回路５３は、第３信号ラインＬ３のデジタル音声信号（第３デジタル音声信号）ＳＢ３にΔΣ変調処理を行うものであり、第１信号ラインＬ１の複数コイル用ΔΣ変調回路４１では６つの駆動用デジタル信号ＳＳを生成するのに対し、３つの駆動用デジタル信号ＳＳを生成する点が異なり、この点を除いて複数コイル用ΔΣ変調回路４１と同様である。
また、ミスマッチシェーピング回路５４についても、第１信号ラインＬ１のミスマッチシェーピング回路４２では６つの駆動用デジタル信号ＳＳに対してミスマッチシェーピング処理を行うのに対し、３つの駆動用デジタル信号ＳＳに対してミスマッチシェーピング処理を行う点が異なり、この点を除いてミスマッチシェーピング回路４２と同様である。
【００３３】
上記ミスマッチシェーピング回路５４から出力された駆動用デジタル信号ＳＳは、ドライバー回路３３を経由して中域用スピーカーユニット２２Ｃの各ボイスコイルに供給され、各ボイスコイルによって形成された磁場を加算して高いスピーカー駆動力が得られる。
上記したように、本構成では、再生周波数域が高いスピーカーユニットほどボイスコイル数を少なくしているので、再生周波数域が高いスピーカーユニットほど振動系を軽くすることができ、再生周波数域が高いスピーカーユニットほど要求される早い動作速度を満足することができる。また、再生周波数域が低いスピーカーユニットほど多数のボイスコイルで駆動するので、再生周波数域が低いスピーカーユニットほど要求される駆動エネルギーを満足することができる。
【００３４】
このように、本構成では、周波数帯域と駆動エネルギーとに応じてスピーカーユニット２２Ａ〜２２Ｃのボイスコイルの本数を変えているので、各スピーカーユニット２２Ａ〜２２Ｃに望まれる動作速度と駆動エネルギーとを満足することができる。
一般に再生周波数域が高いスピーカーユニットほどボイスコイル径が小さくなるが、本構成では、再生周波数域が高いスピーカーユニットほどボイスコイル数が少ないので、構成の簡素化を図り、製造し易くすることができる。
【００３５】
上述した実施形態は、あくまで本発明の一態様に過ぎず、本発明の範囲内で任意に変形が可能である。例えば、上述の実施形態では、２ｗａｙ又は３ｗａｙのデジタルスピーカーシステムに本発明を適用する場合を説明したが、これに限らず、例えば、４ｗａｙのデジタルスピーカーシステムにも適用でき、要は、一つの音声チャンネルに複数のスピーカーユニットを使用するデジタルスピーカーシステムに広く適用することが可能である。さらに、車載スピーカーシステム以外のデジタルスピーカーシステムに適用することも可能である。
また、上述の実施形態では、ミスマッチシェーピング回路４２を設ける場合を説明したが、これに限らず、ノイズシェーピング回路等の他のシェーピング回路を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０ デジタルスピーカーシステム
１１ 車載オーディオ装置
２１ 信号処理装置
２２Ａ メインスピーカーユニット（低域用スピーカーユニット，第１スピーカーユニット）
２２Ｂ サブスピーカーユニット（高域用スピーカーユニット，第２スピーカーユニット）
２２Ｃ 中域用スピーカーユニット（第１スピーカーユニット）
２３Ａ〜２３Ｃ ボイスコイルボビン
３１ 信号入力部
３２ 信号処理部
３３ ドライバー回路
３５ ローパスフィルター（第１フィルター）
３６ 第１信号調整回路（イコライザ／遅延回路）
３７ ハイパスフィルター（第２フィルター）
３８ 第２信号調整回路（イコライザ／遅延回路）
４１，５３ 複数コイル用ΔΣ変調回路
４２，５４ ミスマッチシェーピング回路
４３ 一コイル用ΔΣ変調回路
Ｃ１ コンデンサ
ＳＡ，ＳＢ１〜ＳＢ３ デジタル音声信号
ＳＳ 駆動用デジタル信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル音声信号に対し、ΔΣ変調処理と、複数の駆動用デジタル信号に変換する処理とを行って、複数の駆動用デジタル信号を生成する第１信号処理部と、
前記デジタル音声信号に対し、ΔΣ変調処理を行って単一の駆動用デジタル信号を生成する第２信号処理部と、
前記第１信号処理部で生成された前記複数の駆動用デジタル信号が供給される複数のボイスコイルを備えるボイスコイルボビンを有する第１スピーカーユニットと、
前記第２信号処理部で生成された前記単一の駆動用デジタル信号が供給される単一のボイスコイルを有するボイスコイルボビンを有する第２スピーカーユニットとを備えることを特徴とするデジタルスピーカーシステム。
【請求項２】
前記第２スピーカーユニットは、前記第１スピーカーユニットよりも高音域を再生するスピーカーユニットであることを特徴とする請求項１に記載のデジタルスピーカーシステム。
【請求項３】
前記第１信号処理部は、前記複数の駆動用デジタル信号にシェーピング処理を行うシェーピング回路を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のデジタルスピーカーシステム。
【請求項４】
前記第１信号処理部と前記第２信号処理部との処理時間の差を相殺するための遅延回路を有することを特徴とする請求項３に記載のデジタルスピーカーシステム。
【請求項５】
前記第１信号処理部の前段に、前記第１スピーカーユニットの再生周波数域に対応する信号成分を通過帯域に制限する第１フィルターと、
前記第２信号処理部の前段に、前記第２スピーカーユニットの再生周波数域に対応する信号成分を通過帯域に制限する第２フィルターとを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のデジタルスピーカーシステム。
【請求項６】
前記第２信号処理部と前記第２スピーカーユニットとの間に、ノイズ除去用のコンデンサを配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のデジタルスピーカーシステム。
【請求項１】
デジタル音声信号に対し、ΔΣ変調処理と、複数の駆動用デジタル信号に変換する処理とを行って、複数の駆動用デジタル信号を生成する第１信号処理部と、
前記デジタル音声信号に対し、ΔΣ変調処理を行って単一の駆動用デジタル信号を生成する第２信号処理部と、
前記第１信号処理部で生成された前記複数の駆動用デジタル信号が供給される複数のボイスコイルを備えるボイスコイルボビンを有する第１スピーカーユニットと、
前記第２信号処理部で生成された前記単一の駆動用デジタル信号が供給される単一のボイスコイルを有するボイスコイルボビンを有する第２スピーカーユニットとを備えることを特徴とするデジタルスピーカーシステム。
【請求項２】
前記第２スピーカーユニットは、前記第１スピーカーユニットよりも高音域を再生するスピーカーユニットであることを特徴とする請求項１に記載のデジタルスピーカーシステム。
【請求項３】
前記第１信号処理部は、前記複数の駆動用デジタル信号にシェーピング処理を行うシェーピング回路を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のデジタルスピーカーシステム。
【請求項４】
前記第１信号処理部と前記第２信号処理部との処理時間の差を相殺するための遅延回路を有することを特徴とする請求項３に記載のデジタルスピーカーシステム。
【請求項５】
前記第１信号処理部の前段に、前記第１スピーカーユニットの再生周波数域に対応する信号成分を通過帯域に制限する第１フィルターと、
前記第２信号処理部の前段に、前記第２スピーカーユニットの再生周波数域に対応する信号成分を通過帯域に制限する第２フィルターとを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のデジタルスピーカーシステム。
【請求項６】
前記第２信号処理部と前記第２スピーカーユニットとの間に、ノイズ除去用のコンデンサを配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のデジタルスピーカーシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２２７５８９（Ｐ２０１２−２２７５８９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９０８８８（Ｐ２０１１−９０８８８）
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【出願人】（０００００１４８７）クラリオン株式会社 (1,722)
【Ｆターム（参考）】
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