(57)【要約】【課題】音質を向上させつつ小型化することができるスピーカ装置を提供する。【解決手段】スピーカシステム１０は、ＭＦＢ（Motional Feedback）スピーカ１００と、制御回路１９０とを備える。ＭＦＢスピーカ１００は、コーン紙１１０と、コイル部１２０と、磁気回路１３０と、遮光板１４０と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１５０と、フォトトランジスタ１６０とを含む。フォトトランジスタ１６０は、ＬＥＤ１５０から出力される光を受信するように、対向して設置される。ＬＥＤ１５０とフォトトランジスタ１６０とを結ぶ光路は、管その他の閉じた部材によって覆われる。遮光板１４０は、当該光路上に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に基づいて音声を出力するスピーカ部と、
前記スピーカ部の音の出力側に配置される発光ダイオードと、
前記発光ダイオードの発光部に対向するように配置されるフォトダイオードと、
前記発光ダイオードから前記フォトダイオードまでの光路を形成する光路形成部と、
前記スピーカ部の振動部に接続されて、前記光路を遮断する遮光部と、
前記スピーカ部に入力される信号を、前記フォトダイオードからの出力に基づいて制御する制御部とを備える、スピーカ装置。
【請求項２】
入力信号に基づいて音声を出力するスピーカ部と、
前記スピーカ部の音の出力側に配置される発光手段と、
前記発光手段の発光部に対向するように配置される受光手段と、
前記スピーカ部の振動部に接続されて、前記発光手段から前記受光手段に対する光路を遮断する遮光手段と、
前記スピーカ部に入力される信号を、前記受光手段からの出力に基づいて制御する制御部とを備える、スピーカ装置。
【請求項３】
前記発光手段は、発光ダイオードを含む、請求項２に記載のスピーカ装置。
【請求項４】
前記受光手段は、フォトダイオードを含む、請求項２に記載のスピーカ装置。
【請求項５】
前記発光手段から前記受光手段までの光路を形成する光路形成手段をさらに備える、請求項２に記載のスピーカ装置。
【請求項６】
前記遮光手段が移動する方向の前記光路の幅は、前記遮光手段の最大の振幅値を上回る、請求項５に記載のスピーカ装置。
【請求項７】
前記光路の前記遮光手段の移動方向の断面形状は、矩形である、請求項５に記載のスピーカ装置。
【請求項８】
前記光路形成手段は、前記スピーカ部のフレームに結合されている、請求項５に記載のスピーカ装置。
【請求項９】
前記スピーカ部による振動の振幅がゼロのとき、前記遮光手段の先端部の位置は、前記光路の中心である、請求項２に記載のスピーカ装置。
【請求項１０】
前記スピーカ部は、
前記制御部から出力された信号の入力を受けるコイルと、
前記コイル部が発生する駆動力によって駆動される振動板とを含む、請求項２に記載のスピーカ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低音用スピーカの音質向上のために、コーン紙の動きを検出して、信号を制御する手法が知られている。この手法を実現する一方法として、スピーカに帰還を与えるＭＦＢ（Motional Feedback：モーショナル・フィードバック）がある。
【０００３】
ＭＦＢを実現するために、検出コイルがスピーカに設けられる。検出コイルからの出力は、フィードバック信号として制御回路に帰還される。制御回路は、その出力を用いて目標値を補正し、補正後の信号をスピーカに与える。これにより、コーン紙の動きが制御され、低音が忠実に再生可能となる。
【０００４】
スピーカ装置の音質を向上させるために、たとえば、特開昭５８−１１４６９５号公報（特許文献１）は、スピーカの非線形性に基づく歪みの低減と、低域周波数における周波数特性の補償とが同時に実現されるスピーカ装置を開示する。
【０００５】
また、特開２００５−２７８０００号公報（特許文献２）は、音質を改善することができる音声再生システムを開示する。
【特許文献１】特開昭５８−１１４６９５号公報
【特許文献２】特開２００５−２７８０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＭＦＢにおいてコーン紙の動きを検出するために検出コイルを設けると、以下のような問題点がある。
【０００７】
第１に、検出コイルと検出コイル用の磁石とが必要になる。そのため、スピーカ装置が大きくなる場合がある。また、スピーカ装置を小型化することが困難になる。
【０００８】
第２に、スピーカが小型になると、ボイスコイルと当該検出コイルとが接近することになる。ボイスコイルを流れる電流による磁束によって検出コイルに起電力が発生する。その結果、検出コイルからの出力値が変動し、ＭＦＢにおける精度が低下する可能性もある。
【０００９】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、音質を向上しつつ小型化することができるスピーカ装置を提供することである。他の目的は、フィードバック制御の制度の低下を防止できるスピーカ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明のある局面に従うスピーカ装置は、入力信号に基づいて音声を出力するスピーカ部と、スピーカ部の音の出力側に配置される発光ダイオードと、発光ダイオードの発光部に対向するように配置されるフォトダイオードと、発光ダイオードからフォトダイオードまでの光路を形成する光路形成部と、スピーカ部の振動部に接続されて、光路を遮断する遮光部と、スピーカ部に入力される信号を、フォトダイオードからの出力に基づいて制御する制御部とを備える。
【００１１】
この発明の他の局面に従うスピーカ装置は、入力信号に基づいて音声を出力するスピーカ部と、スピーカ部の音の出力側に配置される発光手段と、発光手段の発光部に対向するように配置される受光手段と、スピーカ部の振動部に接続されて、発光手段から受光手段に対する光路を遮断する遮光手段と、スピーカ部に入力される信号を、受光手段からの出力に基づいて制御する制御部とを備える。
【００１２】
好ましくは、発光手段は、発光ダイオードを含む。
好ましくは、受光手段は、フォトダイオードを含む。
【００１３】
好ましくは、スピーカ装置は、発光手段から受光手段までの光路を形成する光路形成手段をさらに備える。
【００１４】
好ましくは、遮光手段が移動する方向の光路の幅は、遮光手段の最大の振幅値を上回る。
【００１５】
好ましくは、光路の遮光手段の移動方向の断面形状は、矩形である。
好ましくは、光路形成手段は、スピーカ部のフレームに結合されている。
【００１６】
好ましくは、スピーカ部による振動の振幅が０のとき、遮光手段の先端部の位置は、光路の中心である。
【００１７】
好ましくは、スピーカ部は、制御部から出力された信号の入力を受けるコイルと、コイル部が発生する駆動力によって駆動される振動板とを含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、振動部の動きを検出するために検出コイルが不要になる。その結果、振動部の動きを正確に検出できるため、フィードバック制御を正確に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００２０】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係るスピーカシステム１０について説明する。図１は、スピーカシステム１０の構成の概略を表わす図である。スピーカシステム１０は、ＭＦＢ（Motional Feedback）スピーカ１００と、制御回路１９０とを備える。ＭＦＢスピーカ１００は、コーン紙１１０と、コイル部１２０と、磁気回路１３０と、遮光板１４０と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１５０と、フォトトランジスタ１６０とを含む。フォトトランジスタ１６０は、ＬＥＤ１５０から出力される光を受信するように、対向して設置される。ＬＥＤ１５０とフォトトランジスタ１６０とを結ぶ光路は、管その他の閉じた部材（図示しない）によって覆われる。これにより、外部の光が光路に入ることが防止される。
【００２１】
遮光板１４０は、光路上に配置される。遮光板１４０は、たとえば、樹脂であるが、その他の材質が使用されてもよい。また、遮光板１４０が全て同一の材質である必要はない。すなわち、ＬＥＤ１５０から発せられた光が通る可能性がある部分のみ遮光するものであればよい。
【００２２】
フォトトランジスタ１６０からの出力は、制御回路１９０に入力される。制御回路１９０からの出力は、コイル部１２０に入力される。制御回路１９０は、目標値と検出値との差を新たな目標値にフィードバックする機能と、コイル部１２０に与える信号を増幅する機能とを有する。
【００２３】
より具体的には、制御回路１９０は、フォトトランジスタ１６０からの出力に基づいて、ＭＦＢスピーカ１００に対して与える信号を生成し、磁気回路１３０にその信号を送出する。詳細には、制御回路１９０は、遮光板１４０の位置に応じて変化する受光量に従って、コーン紙１１０の動きを検出する。制御回路１９０は、その検出値と、コイル部１２０に与えた目標値との差を算出する。制御回路１９０は、その差を考慮して、コイル部１２０に与える信号のレベルを新たに算出する。制御回路１９０は、そのレベルに基づいて信号値を増幅し、コイル部１２０に増幅後の信号を送出する。これにより、振動板としてのコーン紙１１０の動きが補正される。たとえば、低音域において、目標値に対してコーン紙１１０の動きが小さい場合、目標値と検出値との差異を考慮した信号がコイル部１２０に入力される。この場合、目標値に応じた信号よりも差異（目標値に対する減衰率）を反映させた信号が、コイル部１２０に与えられる。
【００２４】
ＬＥＤ１５０とフォトトランジスタ１６０との間には、外部からの光が入ることを防止するために、閉じられた空間である光路が形成されている。遮光板１４０は、ＭＦＢスピーカ１００を構成するスピーカ部の振動部（たとえばコーン紙１１０）に接続されている。当該スピーカ部は、コイル部１２０と磁石とを含む。コーン紙１１０が、コイル部１２０に入力された電流に基づいて生じた駆動力によって振動すると、遮光板１４０はその振動に応じて移動する。ＬＥＤ１５０から出力される光が全て、遮光板１４０によって遮られる場合には、フォトトランジスタ１６０は光を受信しない。この場合、フォトトランジスタ１６０からの出力値は、受光量が殆どゼロを表わす信号値となる。
【００２５】
一方、当該光路が遮光板１４０によって遮られない場合には、当該光は、フォトトランジスタ１６０によって受信される。また、一部の光路が遮光板１４０によって遮られる場合には、遮られない部分の光路を透過した光がフォトトランジスタ１６０によって受信される。この場合、受光量に応じた値の信号がフォトトランジスタ１６０から出力される。
【００２６】
なお、本実施の形態においては、ＬＥＤ１５０が、発光手段として使用されていたが、発光手段は、ＬＥＤ１５０に限られない。同様に、フォトトランジスタ１６０が受光手段として使用されていたが、受光手段はフォトトランジスタ１６０に限られない。これら発光手段および受光手段は、スピーカシステム１０の筐体（図示しない）に備え付けられるものであればよい。
【００２７】
また、本実施の形態に係るスピーカシステム１０は、ＭＦＢスピーカ１００のフィードバックを実現するためのハードウェアとして、制御回路１９０を備える。しかしながら、フィードバック処理は、プロセッサがメモリに格納されているソフトウェアを実行することによって、ハードウェアとソフトウェアの協働としても実現可能である。また、本実施の形態において、制御回路１９０は、フィードバック機能と信号増幅機能とを有しているが、各機能が別個の回路素子によって実現されてもよい。
【００２８】
次に、図２を参照して、本実施の形態に係る光検出機構のスピーカ部に対する取り付け態様について説明する。図２は、ＭＦＢスピーカ１００のスピーカ部におけるＬＥＤ１５０とフォトトランジスタ１６０との取り付け構造を表わす図である。
【００２９】
ＬＥＤ１５０とフォトトランジスタ１６０とは、一体に形成された保持部材２１０に取り付けられる。保持部材２１０は、たとえば樹脂によって成形されている。保持部材２１０は、ＬＥＤ１５０とフォトトランジスタ１６０とが配置される位置の間に遮光板１４０がスライドするための空孔部２２０を有する。保持部材２１０の両端は、当該スピーカ部の非振動部（たとえば、フランジ部２３０あるいはバッフル面）に接続される。空孔部２２０は、センタキャップ２４０の上に来るように位置決めされる。
【００３０】
次に、図３を参照して、保持部材の構成についてさらに説明する。図３は、保持部材２１０を水平方向から表わす図である。保持部材２１０は、ＬＥＤ１５０とフォトトランジスタ１６０とが配置される部位の間に、光路３１０を含む。光路３１０は、外部からの光を防ぐように閉じられている。空路３１０は、たとえば、保持部材２１０を射出成型することにより形成される。空孔部２２０は、光路３１０の途中に形成されている。遮光板１４０は、光路３１０を遮るように空孔部２２０を移動する。この移動は、スピーカ部の振動部（たとえばコーン紙１１０）の振動によって変化する。この変化は、音の振動パターンに対応する。
【００３１】
図４は、保持部材２１０を上面から表わす図である。空孔部２２０において、摺動板１４０と空孔部２２０の側面とは、遮光板１４０がその側面に接することなくスライドするように十分な隙間が設けられる。その側面の途中には、フォトトランジスタ１６０に対する光が透過する光路が形成されている。
【００３２】
図５を参照して、保持部材２１０とスピーカ部との位置関係についてさらに説明する。図５は、スピーカ部を水平方向から表わす図である。保持部材２１０は、スピーカ部のフランジ部２３０に接着される。遮光板１４０は、センターキャップ２４０に取り付けられている。取り付け方法は、特に限られない。たとえば、接着剤によって取り付けられてもよい。あるいは、他の局面において、センターキャップ２４０と一体に成型されていてもよい。
【００３３】
コーン紙１１０が磁気回路１３０によって発生される磁力に従って振動すると、センターキャップ２４０も振動し、センターキャップ２４０に接着されている遮光板１４０もそれに応じて振幅動作を行なう。この間、ＬＥＤは電力の供給を受けて予め規定された強度を有する光を出力し続ける。遮光板１４０がフォトトランジスタ１６０に対する光路を遮断したりあるいは開放すると、そのような動作に応じてフォトトランジスタ１６０によって受信される光量が変化する。各綱領に応じた信号がフォトトランジスタ１６０からの出力として制御回路１９０に入力される。制御回路１９０は、その入力信号に基づいて、スピーカ部に対して音を出力するために与えた信号値とフォトトランジスタ１６０からの出力値との差異を算出する。制御回路１９０は、その差異に応じたフィードバック制御を実行し、目標値を再度算出する。制御回路１９０は、アンプとしてその目標値に応じた信号を出力し、コイル部１２０に送出する。
【００３４】
次に、図６を参照して、遮光板１４０と保持部材２１０との位置関係について説明する。図６は、保持部材２１０に形成される光路３１０と遮光板１４０との位置関係を表わす図である。光路３１０は、遮光板１４０の移動方向に対してその移動量に応じて決定される幅６１０を有している。幅６１０は、たとえばＭＦＢスピーカ１００のスピーカ部の最大振幅以上の長さである。さらに、遮光板１４０の先端部は、スピーカ部（より特定的には、センターキャップ２４０あるいはコーン紙１１０）が振動していない場合に幅６１０の中心に位置するように位置決めされる。このようにすると、遮光板１４０の正方向の振れと負方向の振れとについてそれぞれ光量の変化を線形に検知することができる。なお、正方向とは、センターキャップ２４０から遮光板１４０に向かう方向をいう。負方向は、その逆方向である。
【００３５】
図７を参照して、本実施の形態に係るスピーカシステム１０における振幅と受光量との関係について説明する。図７は、ＭＦＢスピーカ１００のスピーカ部の振幅とフォトトランジスタ１６０によって受信される光量との関係を表わす図である。
【００３６】
振幅の値が０である場合、遮光板１４０は、前述のように光路３１０を形成する幅６１０の中心に位置する。したがって、ＬＥＤ１５０から発せられた光のうち半分がフォトトランジスタ１６０によって受信される。そこで、ＬＥＤ１５０が出力した光量の最大値をＬｍａｘとすると、振幅が０であるときに受信される光量の値は、その最大値の半分（０．５Ｌｍａｘ）となる。そして、振幅が正方向に大きくなるにつれて、遮光板１４０が光路３１０を遮るため、受光量は減少する。
【００３７】
一方、振幅が０である位置から遮光板１４０が負方向に移動すると（コーン紙１１０が負方向に移動したとき）、光路３１０はさらに大きくなる。フォトトランジスタ１６０によって受信される光量は、増加する。
【００３８】
次に、図８を参照して、本実施の形態に係るスピーカシステム１０の特性について説明する。図８は、制御回路１９０から出力される信号値の変化を表わす図である。なお、本願発明の特徴を明確にするために、図８に示される曲線は、簡略化された例示として使用されている。
【００３９】
図８（Ａ）に示されるように、制御回路１９０は、ＭＦＢスピーカ１００に対する初期の命令として曲線８１０によって表わされるような信号値を出力する。ＭＦＢスピーカ１００がその信号値に応じて作動すると、振動部の位置は、フォトトランジスタ１６０によって受信される光量によって特定される。この場合、遮光板１４０の位置が初期の信号値である曲線８１０よりも低いレベルである曲線８２０として表わされる。すなわち、遮光板１４０は入力された信号に追随していないことになる。
【００４０】
そこで、制御回路１９０は、曲線８１０に対応する値と曲線８２０に対応する値との差異（すなわち当初与えられた指令値と実際に検出された位置との差）を算出することにより、ＭＦＢスピーカ１００に対してフィードバック制御するための信号値を決定する。具体的には、制御回路１９０は、実際に与えた命令に対して追随しない差異を補償するために、その分を考慮した信号値を算出する（図８（Ｂ）における曲線８３０）。ある局面においては、補償値は、たとえば、目標値に対する検出値の割合の逆数が使用される。その他の補償値が使用されてもよい。この場合、補償値の算出は、ＭＦＢスピーカ１００を構成する要素の特性（たとえば音声出力特性、コーン紙１１０、センターキャップ２４０の材質など）を考慮して決定され得る。
【００４１】
このように算出された信号値が制御回路１９０からＭＦＢスピーカ１００に対して与えられると、遮光板１４０は、所定の減衰量だけ反映した値で振動する（曲線８４０）。この所定の減衰量は、すなわち、図８（Ａ）によって特定された目標値との差異（曲線８１０と曲線８２０との差）である。その結果、本実施の形態に係るスピーカシステム１０によると与えられた信号値に対する追随の遅れが補償されるため、より忠実な音（特に低音域）を出力することができる。
【００４２】
ここで、図９を参照して、他の局面におけるスピーカシステム９０について説明する。図９は、スピーカシステム９０の構成の概略を表わす図である。なお、図１におけるスピーカシステム１０と同一の構成には同一の番号を付してある。それらの機能も同じである。したがって、ここではそれらについての説明は繰り返さない。
【００４３】
スピーカシステム９０は、制御回路１９０とＭＦＢスピーカ９００とを備える。ＭＦＢスピーカ９００は、コーン紙９１０と、コイル部９２０と、磁気回路９３０と、検出コイル９５０と、磁石９４０とを含む。制御回路１９０からの出力は、ボイスコイル９３０に入力される。検出コイル９５０からの出力は、制御回路１９０に入力される。
【００４４】
この構成を有するスピーカシステム９０は、検出コイル９５０の重量によってＭＦＢのための信号を精度よく検出できなくなる。その結果、たとえば、低音域を忠実に再生することができなくなる。
【００４５】
これに対して、本実施の形態に係るスピーカシステム１０によると、コーン紙１１０の動きは、重量を無視し得る遮光板１４０によって行なわれる。したがって、遮光板１４０による検出信号への影響が殆どないため、検出精度の低下が防止され得る。
【００４６】
以上詳述したスピーカシステム１０は、ある局面において、単体の装置として、音楽用のスピーカ装置に適用される。また、他の局面において、テレビその他の映像音声出力装置にも適用可能である。テレビは、ブラウン管のテレビ、薄型テレビのいずれにも適用可能である。薄型テレビは、たとえば、液晶テレビ、プラズマテレビ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイを有するテレビ、ＦＥＤ（Field Emission Display）ディスプレイを有するテレビ、ＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）テレビなどを含む。
【００４７】
なお、上記の説明では、ＭＦＢスピーカ１００は、振動板としてコーン紙１１０を有する、いわゆるコーン型のスピーカに相当する。しかしながら、振動板はコーン紙１１０に限られない。また、本発明に係るスピーカ装置は、平面型あるいはドーム型のスピーカであってもよい。
【００４８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、スピーカ装置単体に加えて、スピーカ装置を有する他の機器、たとえばテレビその他の映像音声出力装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態に係るスピーカシステム１０の構成の概略を表わす図である。
【図２】ＭＦＢスピーカ１００のスピーカ部におけるＬＥＤ１５０とフォトトランジスタ１６０との取り付け構造を表わす図である。
【図３】保持部材２１０を水平方向から表わす図である。
【図４】保持部材２１０を上面から表わす図である。
【図５】スピーカ部を水平方向から表わす図である。
【図６】保持部材２１０に形成される光路３１０と遮光板１４０との位置関係を表わす図である。
【図７】ＭＦＢスピーカ１００のスピーカ部の振幅とフォトトランジスタ１６０によって受信される光量との関係を表わす図である。
【図８】制御回路１９０から出力される信号値の変化を表わす図である。
【図９】他の局面におけるスピーカシステム９０の構成の概略を表わす図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０，９０  スピーカシステム、１００，９００  ＭＦＢスピーカ、１１０，９１０  コーン紙、１２０  コイル部、１３０  磁気回路、１４０  遮光板、１５０  ＬＥＤ、１６０  フォトトランジスタ、１９０  制御回路、２１０  保持部材、２２０  空孔部、２３０  フランジ部、２４０  センターキャップ、３１０  光路、６１０  幅、８１０，８２０，８３０，８４０  曲線、９３０  ボイスコイル、９４０  磁石、９５０  検出コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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