(57)【要約】【課題】  多数のスピーカを使用する場合であっても、装置全体としての価格を比較的低く抑えることができ、かつ、配線の少ない簡素な構成とすることができる音響再生装置を提供する。【解決手段】  デジタル変調部２は、複数チャネルのオーディオ信号により各々変調された複数チャネルのデジタル駆動信号を生成する。多重化処理部３は、複数チャネルのデジタル駆動信号を時分割多重化し、パワーアンプにより増幅して駆動信号線３ａに出力する。この駆動信号線３ａと複数チャネルのスピーカ５−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）の入力部との間には複数のスイッチ４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）が各々介挿されている。スイッチ制御部６は、駆動信号線３ａに出力された複数チャネルのデジタル駆動信号が各々に対応するチャネルのスピーカに供給されるように複数のスイッチ４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）のＯＮ／ＯＦＦ切り換え制御を行う。【選択図】      図１
2006319535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数チャネルのスピーカと、
複数チャネルのオーディオ信号により各々変調された複数チャネルのデジタル駆動信号を生成する変調手段と、
前記複数チャネルのデジタル駆動信号を時分割多重化する多重化部と時分割多重化された複数チャネルのデジタル駆動信号を増幅して駆動信号線に出力するパワーアンプとを有する多重化手段と、
前記駆動信号線と前記複数チャネルのスピーカの入力部との間に介挿された複数のスイッチと、
前記駆動信号線に出力された複数チャネルのデジタル駆動信号が各々に対応するチャネルのスピーカに供給されるように複数のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ切り換え制御を行うスイッチ制御手段と
を具備することを特徴とする音響再生装置。
【請求項２】
前記スイッチ制御手段は、前記多重化手段の多重化動作に同期して前記複数のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ切り換え制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項３】
前記多重化手段は、各チャネルのデジタル駆動信号を当該チャネルの識別子に続けて前記駆動信号線に出力し、前記スイッチ制御手段は、前記駆動信号線に識別子が出力された後の所定期間、当該識別子により特定されるチャネルのスピーカの前段のスイッチをＯＮ状態とすることを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカアレイなど、複数のスピーカを用いて音響再生を行う音響再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スピーカアレイなど、多数チャネルのスピーカを用いる音響再生装置が提供されている。この種の音響再生装置によれば、多くのスピーカからの放音により多彩な音場を形成することができる。また、特にスピーカアレイを用いた音響再生装置では、任意の指向性を持った音響ビームを出力することができ、臨場感に富んだ迫力のある音場を形成することができる。なお、スピーカアレイに関する文献として例えば特許文献１がある。
【特許文献１】特開平９−２３３５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した従来の音響再生装置は、複数チャネルのスピーカを駆動するために複数チャネル分のパワーアンプが必要であるため、装置全体としての価格が嵩み、さらにチャネル毎にパワーアンプとスピーカとを結ぶ信号線が必要であるため構成が煩雑なものになるという問題があった。
【０００４】
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、多数のスピーカを使用する場合であっても、装置全体としての価格を比較的低く抑えることができ、かつ、配線の少ない簡素な構成とすることができる音響再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、複数チャネルのスピーカと、複数チャネルのオーディオ信号により各々変調された複数チャネルのデジタル駆動信号を生成する変調手段と、前記複数チャネルのデジタル駆動信号を時分割多重化する多重化部と時分割多重化された複数チャネルのデジタル駆動信号を増幅して駆動信号線に出力するパワーアンプとを有する多重化手段と、前記駆動信号線と前記複数チャネルのスピーカの入力部との間に介挿された複数のスイッチと、前記駆動信号線に出力された複数チャネルのデジタル駆動信号が各々に対応するチャネルのスピーカに供給されるように複数のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ切り換え制御を行うスイッチ制御手段とを具備することを特徴とする音響再生装置を提供する。
かかる発明によれば、複数チャネル間でパワーアンプを共有し、１本の駆動信号線を介して複数チャネルのスピーカを時分割駆動することができるので、音響再生装置全体としての価格を比較的低く抑え、かつ、簡素な構成とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態である音響再生装置の構成を示すブロック図である。この音響再生装置は、大別して、信号処理部１と、デジタル変調部２と、多重化処理部３と、マルチスピーカユニット７とにより構成されている。
【０００７】
信号処理部１は、指示された音場を形成するための複数チャネル分のオーディオ信号を生成する装置である。ある好ましい態様において、マルチスピーカユニット７は、複数のスピーカをライン状にまたは行列状に並べたスピーカアレイであり、鋭い指向性を持った音響ビームを出力するために用いられる。この態様では、信号処理部１は、図示しないオーディオソースから取得された共通のオーディオ信号から複数チャネル分の遅延オーディオ信号を生成し、デジタル変調部２、多重化処理部３を介してマルチスピーカユニット７に供給する。その際、信号処理部１では、出力すべき音響ビームの方向や指向性の鋭さに合わせて、各チャネルの遅延オーディオ信号の時間遅延または位相および振幅の調整が行われる。
【０００８】
デジタル変調部２は、チャネル毎に、一定のサンプリング周波数のパルスをオーディオ信号により変調して出力する装置である。デジタル変調部２における変調の方法として、ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation；パルス振幅変調）やＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）など各種のものが実施可能であるが、以下では、便宜上、ＰＷＭを用いる場合を例に説明する。
【０００９】
多重化処理部３は、多重化部とパワーアンプとを内蔵している。この多重化処理部３において、多重化部はデジタル変調部２により得られた複数チャネル分のＰＷＭ化パルス列を時分割多重化する。そして、パワーアンプは時分割多重化されたＰＷＭ化パルス列を増幅し、デジタル駆動信号として駆動信号線３ａに出力する。
【００１０】
マルチスピーカユニット７は、ｎチャネル分のスピーカ５−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）と、スピーカ５−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）の各入力部と駆動信号線３ａとの間に各々介挿されたスイッチ４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）と、スイッチ４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）のＯＮ／ＯＦＦ切り換え制御を行うスイッチ制御部６とを有している。スイッチ４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、例えばＭＯＳトランジスタなどにより構成されたアナログスイッチであり、スイッチ制御部６から与えられるゲート電圧によりそのＯＮ／ＯＦＦ切り換えが行われる。本実施形態においてスイッチ制御部６によるスイッチ４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）の切り換え制御は、多重化処理部３からチャネルｋのデジタル駆動信号が出力されるときには、そのチャネルｋに対応したスイッチ４−ｋのみをＯＮ状態する、という具合に、多重化処理部３における多重化処理と同期して行われる。
【００１１】
図２は本実施形態の動作を示すタイムチャートである。本実施形態において、信号処理部１は、１サンプリング周期の間にｎチャネル分のオーディオ信号を生成し、デジタル変調部２は、１サンプリング周期の間に各チャネルのオーディオ信号によりＰＷＭ化されたｎチャネル分のパルスを出力する。そして、多重化処理部３は、図２に示すように、１サンプリング周期をｎ分割し、最初の期間はチャネル１のデジタル駆動信号、次の期間はチャネル２のデジタル駆動信号、という具合に、ｎ分割された各期間を順次使用して、各チャネルのデジタル駆動信号を駆動信号線３ａに順次出力する。
【００１２】
そして、チャネル１のデジタル駆動信号が駆動信号線３ａに出力される期間はスイッチ４−１がＯＮ状態とされ、チャネル２のデジタル駆動信号が駆動信号線３ａに出力される期間はスイッチ４−２がＯＮ状態とされ、という具合に、スイッチ４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）のＯＮ／ＯＦＦ切り換えが、各チャネルのデジタル駆動信号の駆動信号線３ａへの出力と同期して行われる。従って、各チャネルｋのデジタル駆動信号は、各々に対応したスイッチ４−ｋを介してスピーカ５−ｋに供給される。
【００１３】
以上のように、本実施形態によれば、時分割的なスイッチ４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）の切り換え制御により、複数チャネルのデジタル駆動信号を１個のパワーアンプおよび駆動信号線を介して各チャネルに対応したスピーカ５−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）に各々供給することができる。従って、多数のスピーカを使用する場合であっても、装置全体としての価格を比較的低く抑えることができ、かつ、配線の少ない簡素な構成とすることができる。
【００１４】
＜第２実施形態＞
図３はこの発明の第２実施形態である音響再生装置の動作を示すタイムチャートである。本実施形態に係る音響再生装置の構成は、基本的に上記第１実施形態（図１）のものと同様である。ただし、本実施形態と上記第１実施形態との間には次の相違がある。
【００１５】
まず、多重化処理部３は、１サンプリング周期をｎ分割した各期間において、チャネルの識別子を含むヘッダＨを駆動信号線３ａに出力してから、これに続けて、ＰＷＭ化された当該チャネルのデジタル駆動信号Ｄを駆動信号線３ａに出力する。
【００１６】
そして、スイッチ制御部６は、１サンプリング周期をｎ分割した各期間において、ヘッダＨの出力される期間は、全てのスイッチ４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）をＯＦＦ状態とし、駆動信号線３ａを介してヘッダＨを受け取り、後続のデジタル駆動信号Ｄの属するチャネルを判断する。そして、デジタル駆動信号Ｄの出力される期間になると、ヘッダＤから求めたチャネルに対応したスイッチ４−ｋをＯＮ状態とする。これにより駆動信号線３ａに出力されるデジタル駆動信号Ｄが、そのチャネルに対応したスピーカに供給される。
本実施形態においても上記第１実施形態と同様な効果が得られる。
【００１７】
＜第３実施形態＞
次にこの発明の第３実施形態である音響再生装置について説明する。本実施形態は、上記第１または第２実施形態におけるマルチスピーカユニット７に変形を施したものである。図４は本実施形態におけるマルチスピーカユニットの構成例を示すブロック図である。このマルチスピーカユニットは、行列状に配置されたスピーカＳＰ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜ｎ，ｊ＝１〜ｍ）と、これらの各スピーカの入力部に設けられたスイッチＳＷ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜ｎ，ｊ＝１〜ｍ）とを有している。また、このマルチスピーカユニットには、ｎ行の行線ＬＡ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）とこれらと交差するｍ列の列線ＬＢ−ｊ（ｊ＝１〜ｍ）が設けられている。ここで、各行線ＬＡ−ｉには、第ｉ行に属するｍ個のスイッチＳＷ（ｉ，ｊ）（ｊ＝１〜ｍ）の入力端子が接続されている。また、各列線ＬＢ−ｊは、第ｊ列に属するｎ個のスイッチＳＷ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜ｎ）の各ゲート端子に接続されており、列線ＬＢ−ｊはｎ個のスイッチＳＷ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするゲート電圧の供給に用いられる。行選択部７１は、１サンプリング周期をｎ分割し、このｎ分割した各期間を順次使用して、ｎ行の行線ＬＡ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を図１における駆動信号線３ａに順次接続する回路である。また、列選択部７２は、１サンプリング周期をｎ分割した各期間をさらにｍ分割して順次使用し、スイッチＳＷ（ｉ，ｊ）をＯＮ状態とするゲート電圧をｍ列の列線ＬＢ−ｊ（ｊ＝１〜ｍ）に順次出力する回路である。
【００１８】
本実施形態において、図１における信号処理部１は１サンプリング周期の間にｍ×ｎチャネル分のオーディオ信号を生成し、デジタル変調部２は、１サンプリング周期の間に各チャネルのオーディオ信号によりＰＷＭ化されたｍ×ｎチャネル分のパルスを出力する。そして、多重化処理部３は、１サンプリング周期をｍ×ｎ分割し、最初の期間はスピーカＳＰ（１，１）宛てのデジタル駆動信号、次の期間はＳＰ（１,２)宛のデジタル駆動信号、……中略……、最後の期間はスピーカＳＰ（ｎ，ｍ）宛てのデジタル駆動信号、という具合に、ｍ×ｎ分割された各期間を順次使用して、各チャネルのデジタル駆動信号を駆動信号線３ａに順次出力する。
【００１９】
そして、行選択部７１は、１サンプリング周期をｎ分割し、このｎ分割したうちの最初の期間は、駆動信号線３ａを行線ＬＡ−１に接続する。一方、列選択部７２は、１サンプリング周期をｎ分割した期間をさらにｍ分割して順次使用し、ｍ列の列線ＬＢ−ｊ（ｊ＝１〜ｍ）にスイッチＳＰ（ｉ，ｊ）をＯＮ状態とするゲート電圧を順次出力する。このため、１サンプリング周期をｎ分割したうちの最初の期間では、信号駆動線３ａに順次出力されるｍチャネル分のデジタル駆動信号が第１行に属するｍ個のスピーカＳＰ（１，ｊ）（ｊ＝１〜ｍ）に順次供給される。そして、１サンプリング周期をｎ分割したうちの２番目の期間では、行選択部７１により、駆動信号線３ａが行線ＬＡ−２に接続される。この間、１行目と同様なゲート電圧の供給が列選択部７２により行われる。このため、１サンプリング周期をｎ分割したうちの２番目の期間では、信号駆動線３ａに順次出力されるｍチャネル分のデジタル駆動信号が第２行に属するｍ個のスピーカＳＰ（２，ｊ）（ｊ＝１〜ｍ）に順次供給される。以下、同様の動作が行われ、１サンプリング周期の間に、多重化処理部３における１個のパワーアンプおよび１本の駆動信号線３ａが時分割的に使用され、ｍ×ｎチャネル分のデジタル駆動信号がスピーカＳＰ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜ｎ，ｊ＝１〜ｍ）に順次供給される。
【００２０】
なお、行選択部７１および列選択部７２による行線ＬＡ−ｉの選択および列線ＬＢ−ｊの選択には各種の態様が考えられる。ある好ましい態様では、上記第１実施形態のように、多重化処理部３のデジタル駆動信号の出力動作と同期して、行選択部７１および列選択部７２による行線ＬＡ−ｉの選択および列線ＬＢ−ｊの選択が行われる。別の好ましい態様では、上記第２実施形態のように多重化処理部３がチャネルの識別子を含むヘッダとともにデジタル駆動信号を駆動信号線３ａに出力し、行選択部７１および列選択部７２は、駆動信号線３ａ上に出力されたヘッダに基づいて、デジタル駆動信号の属するチャネルを判定し、この判定結果に従って行線ＬＡ−ｉの選択および列線ＬＢ−ｊの選択を行う。
本実施形態においても上記第１および第２実施形態と同様な効果が得られる。
【００２１】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の第１〜第３実施形態について説明したが、本発明にはこれら以外にも各種の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
（１）上記各実施形態では、時分割制御により複数のスピーカを順次駆動する。このため、同一サンプリング周期内であるとはいえ、あるスピーカはサンプリリング周期の開始タイミング付近において駆動され、別のあるスピーカはサンプリング周期の終了タイミング付近において駆動される、という具合に、スピーカ間で駆動タイミングにばらつきが生じる。従って、ある指向性を持った音響ビームをマルチスピーカユニット７から出力させるための複数チャネルの遅延オーディオ信号を信号処理部１において生成する際には、このスピーカ間の駆動タイミングのずれを補償するタイムアライメント処理を各チャネルの遅延オーディオ信号に施すことが好ましい。
【００２２】
（２）上記第２実施形態では、駆動信号線３ａに出力されるヘッダに基づいて、ヘッダの後に続くデジタル駆動信号のチャネルを判定し、ＯＮ状態とするスイッチを選択することができる。従って、この態様では、必ずしも、１サンプリング周期をｎ分割した各期間を順次使用して、各チャネルのヘッダおよびデジタル駆動信号を駆動信号線に出力する必要はない。また、各サンプリング周期において、毎回、必ず全チャネルのヘッダおよびデジタル駆動信号を駆動信号線に出力する必要もない。また、あるサンプリング周期において各チャネルのヘッダおよびデジタル駆動信号がある順序で駆動信号線に出力されたのに対し、その次のサンプリング周期ではこれとは異なる順序で各チャネルのヘッダおよびデジタル駆動信号が駆動信号線に出力されても構わない。
【００２３】
（３）上記第２実施形態において、ヘッダに続くデジタル駆動信号のパルス幅に合わせて、次のチャネルのヘッダの出力タイミングを前後調整するように構成してもよい。ただし、この態様では、各ヘッダの中に、チャネルの識別子に加えて、後続のヘッダまでのインターバル時間を示すデュレーション情報を含めるのが好ましい。このようにすると、マルチスピーカユニット７内のスイッチ制御部６は、ヘッダ内のデュレーション情報により指定される時間だけ同ヘッダ内の識別子により指定されるチャネルのスイッチをＯＮ状態とし、その後は、駆動信号線３ａに出力されるヘッダを読み取る、という動作が可能になるからである。この態様によれば、あるチャネルのデジタル駆動信号のパルス幅を広くすることが必要な場合に、後続チャネルのヘッダの出力タイミングを後方にずらして、パルス幅を広げるための時間を確保するという操作が可能になる。従って、１チャネル当たりのダイナミックレンジを広げることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の第１実施形態で音響再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態の動作を示すタイムチャートである。
【図３】この発明の第２実施形態である音響再生装置の動作を示すタイムチャートである。
【図４】この発明の第３実施形態である音響再生装置のマルチスピーカユニットの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…信号処理部、２…デジタル変調部、３…多重化処理部、７…マルチスピーカユニット、４−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）…スイッチ、５−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）…スピーカ、３ａ…駆動信号線、６…スイッチ制御部、ＳＷ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜ｎ，ｊ＝１〜ｍ）…スイッチ、ＳＰ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜ｎ，ｊ＝１〜ｍ）…スピーカ。
【図１】
2006319535.tif 000003
【図２】
2006319535.tif 000004
【図３】
2006319535.tif 000005
【図４】
2006319535.tif 000006