(57)【要約】【課題】アレイ状に配列された負荷を良好な特性で駆動するとともに、駆動回路と負荷との間の配線量を減少させる。【解決手段】スピーカーアレイを構成する複数のスピーカーユニットＳＰ１〜ＳＰｎの各スピーカーユニットごとにパワーアンプＡ１〜Ａｎが設けられており、スピーカーユニットＳＰ１〜ＳＰｎの一方の端子にパワーアンプＡ１〜Ａｎからの駆動信号が供給され、他方の端子は共通線に接続されている。パワーアンプＡ２，Ａ４，…，Ａｎの前段にインバータＩ２，Ｉ４，…，Ｉｎが設けられており、隣接して設置されているスピーカーユニットに供給される駆動信号が逆位相となるようにされている。隣接するスピーカーユニット間の駆動信号の相関は高いため、共通線に流れる電流は非常に少なくなる。ＬＥＤディスプレイパネルも同様の方法で駆動できる。【選択図】  図１
2004266475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ状に配置された複数の負荷を駆動するアレイ駆動装置であって、
前記複数の負荷にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動回路を有し、
前記複数の負荷は、その一方の端子にそれぞれ対応する前記駆動回路の出力が接続されているとともに、その他方の端子が相互に接続されており、
前記複数の負荷には、それぞれ、隣接する負荷と逆位相の駆動信号が供給されるようになされていることを特徴とするアレイ駆動装置。
【請求項２】
複数のスピーカーユニットが配置されたスピーカーアレイを駆動するアレイ駆動装置であって、
前記複数のスピーカーユニットにそれぞれ対応して設けられた複数の増幅器を有し、
前記複数のスピーカーユニットは、隣接するスピーカーユニットが相互に逆極性となるように、その一方の入力端子がそれぞれ対応する前記増幅器の出力に接続されるとともに、その他方の端子が相互に接続されており、
前記複数のスピーカーユニットに対し、隣接するスピーカーユニットと逆位相の駆動信号が供給されるようになされていることを特徴とするアレイ駆動装置。
【請求項３】
複数のＬＥＤが配置されたドットマトリックスディスプレイを駆動するアレイ駆動装置であって、
前記複数のＬＥＤそれぞれに対応して設けられた複数のドライバ回路を有し、
前記複数のＬＥＤは、隣接するＬＥＤのアノードとカソードが交互に共通線に接続されており、
カソードが前記共通線に接続されているＬＥＤのアノードと正電源との間にそのドライバ回路が接続され、
アノードが前記共通線に接続されているＬＥＤのカソードと負電源との間にそのドライバ回路が接続されていることを特徴とするアレイ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカーアレイやＬＥＤドットマトリックスディスプレイなど、アレイ状に配列された負荷を駆動するアレイ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１次元または２次元のアレイ状に配列された負荷を駆動するシステムとして、スピーカーアレイやＬＥＤドットマトリックスディスプレイなどがある。
スピーカーアレイは、音の指向性制御などを目的として、多数、例えば数百個のスピーカーユニットを平面状に配置し、駆動するものである。
このようなスピーカーアレイにおいては、それぞれのスピーカーユニットは異なる信号で駆動する必要があるため、スピーカーユニットの個数と同数のアンプを必要とし、それらのアンプとスピーカーユニットとの間にスピーカーユニットの個数×２本の配線を必要としていた。例えば、縦に１２列、横に２０行、合計２４０個のスピーカーユニットを用いる場合、アンプが２４０個（２４０ｃｈ）必要となり、アンプ−スピーカー間の配線数も非常に多くなってしまう。
【０００３】
そこで、スピーカーが配置されているマトリックスの縦軸と横軸にそれぞれ電力供給機能部を設けたスピーカー駆動方式が提案されている（特許文献１）。
この提案されている方法によれば、ｍ×ｎ行列のｍ・ｎ個のスピーカーをｍ＋ｎ個の電力供給機能部により駆動することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−６１１９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、ｍ×ｎ行列のスピーカーアレイをｍ＋ｎ個の電力供給機能群により駆動することにより、各スピーカーユニットへの配線数を少なくするとともに、パワーアンプの個数を低減することができる。
しかしながら、接地に接続されることとなる各行線には、その行に属する複数のスピーカーからの電流が流れ込み、流れる電流が多くなってしまう。これにより、配線のインピーダンス（理想的には０であるが、実際には微小インピーダンスが存在している）による電位が発生してしまい、良好なスピーカー特性が得られなくなるという問題点があった。また、前記電流を吸い込ませるために大電流を流すことのできる駆動回路が必要であった。
また、同様の事情は、複数のＬＥＤをアレイ状に配置したドットマトリックスディスプレイなどにおいても発生する。すなわち、マトリックス状に配置されたＬＥＤを駆動するときに、各行に属する複数のＬＥＤに流れる電流が行線に流れ込むこととなり、大電流を流すことのできる駆動回路が必要とされていた。
【０００６】
そこで本発明は、アレイ状に配列された負荷を駆動するときに、良好な特性で駆動することができるとともに、大電流を流すことのできる駆動回路を必要としないアレイ駆動装置を提供することを目的としている。
また、アレイ状に配列された負荷がスピーカーユニットである場合に、良好な特性で駆動することができるとともに、大電流を流すことができる駆動回路を必要としないスピーカーアレイ駆動装置を提供することを目的としている。
さらに、アレイ状に配列された負荷がＬＥＤであるときに、大電流を流すことのできる駆動回路を必要としないＬＥＤドットマトリックスディスプレイ駆動装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のアレイ駆動装置は、アレイ状に配置された複数の負荷を駆動するアレイ駆動装置であって、前記複数の負荷にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動回路を有し、前記複数の負荷は、その一方の端子にそれぞれ対応する前記駆動回路の出力が接続されているとともに、その他方の端子が相互に接続されており、前記複数の負荷には、それぞれ、隣接する負荷と逆位相の駆動信号が供給されるようになされているものである。
また、本発明の他のアレイ駆動装置は、複数のスピーカーユニットが配置されたスピーカーアレイを駆動するアレイ駆動装置であって、前記複数のスピーカーユニットにそれぞれ対応して設けられた複数の増幅器を有し、前記複数のスピーカーユニットは、隣接するスピーカーユニットが相互に逆極性となるように、その一方の入力端子がそれぞれ対応する前記増幅器の出力に接続されるとともに、その他方の端子が相互に接続されており、前記複数のスピーカーユニットに対し、隣接するスピーカーユニットと逆位相の駆動信号が供給されるようになされているものである。
【０００８】
さらに、本発明のさらに他のアレイ駆動装置は、複数のＬＥＤが配置されたドットマトリックスディスプレイを駆動するアレイ駆動装置であって、前記複数のＬＥＤそれぞれに対応して設けられた複数のドライバ回路を有し、前記複数のＬＥＤは、隣接するＬＥＤのアノードとカソードが交互に共通線に接続されており、カソードが前記共通線に接続されているＬＥＤのアノードと正電源との間にそのドライバ回路が接続され、アノードが前記共通線に接続されているＬＥＤのカソードと負電源との間にそのドライバ回路が接続されているものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のアレイ駆動装置の一実施の形態であるスピーカーアレイ駆動装置の構成を示すブロック図である。
この図において、ＳＰ１〜ＳＰｎ（ｎは２以上の整数）は１次元又は２次元のアレイ状に配列されているｎ個のスピーカーユニット、Ａ１〜Ａｎは各スピーカーユニットＳＰ１〜ＳＰｎにそれぞれ対応して設けられ、対応するスピーカーユニットＳＰ１〜ＳＰｎに駆動信号を供給するｎ個のパワーアンプである。各スピーカーユニットＳＰ１〜ＳＰｎはその一方の端子が対応する前記パワーアンプＡ１〜Ａｎの出力に接続され、他方の端子が共通に接続されて、接地されている。また、Ｉ２，Ｉ４，…，Ｉｎは前記パワーアンプＡ２，Ａ４，…，Ａｎの入力側に設けられたインバータであり、このインバータが設けられているパワーアンプＡ２，Ａ４，…，Ａｎから対応するスピーカーユニットに出力される駆動信号は、インバータが設けられていない他のパワーアンプＡ１，Ａ３，…から出力される駆動信号と逆位相となるようになされている。
ここで、隣接する添字が付されたスピーカーユニット（ＳＰ１とＳＰ２、ＳＰ３とＳＰ４、…、ＳＰ２ｋ−１とＳＰ２ｋ、…、ＳＰｎ−１とＳＰｎ）は、前記アレイにおいて物理的に隣接した位置に配置されているものとする。
【００１０】
すなわち、本発明においては、物理的に隣接した位置に配置されているスピーカーユニットは、互いに逆位相の駆動信号が供給されるようになされている。そして、最終的な音響出力が同位相となるように、隣接したスピーカーユニットは、その極性が互いに逆相となるように接続されている。すなわち、図示するようにインバータが接続されていないスピーカーユニットＳＰ１，ＳＰ３，…は、そのプラス側端子がそれぞれ対応するパワーアンプＡ１，Ａ３，…の出力に接続され、マイナス側端子が共通に接続されており、インバータが接続されているスピーカーユニットＳＰ２，ＳＰ４，…ＳＰｎは、そのマイナス側端子が対応するパワーアンプＡ２，Ａ４，…，Ａｎの出力に接続され、プラス側端子が共通に接続されている。これにより、逆位相の駆動信号で駆動されるスピーカーユニットから出力される音響信号の位相とその他のスピーカーユニットから出力される音響信号の位相を同位相とすることができる。
【００１１】
周知のように、スピーカーアレイによって音響レンズ効果を狙った指向性制御をする場合は、多数のスピーカーユニットＳＰ１〜ＳＰｎに対し、それぞれ所定の遅延が与えられた駆動信号を印加して、空間中の所望の点に音波を集中させるようにするのであるが、該スピーカーアレイにおいて隣接した位置にあるスピーカーユニットは、物理的に近接しているため、それらの駆動信号間の位相差は小さく、駆動信号間の相関は非常に高いものとなる。
図１に示した構成において、入力端子Ｓ１からの入力信号はパワーアンプＡ１で増幅され、スピーカーユニットＳＰ１のプラス側端子に入力され、ＳＰ１のマイナス側端子を介して接地に流れ（入力信号が正の場合）、スピーカーユニットＳＰ１が駆動される。また、入力端子Ｓ２からの入力信号はインバータＩ２を介してパワーアンプＡ２に供給されるが、逆位相とされているので、接地からスピーカーユニットＳＰ２のプラス側端子、ＳＰ２のマイナス側端子、増幅器Ａ２の方向に電流が流れる。このとき、端子Ｓ１の入力信号と端子Ｓ２の入力信号の相関が高いので、ほとんどの電流が図中の破線で示すように流れ、接地に流れる電流はＳ１の入力信号とＳ２の入力信号の差に相当する電流のみとなる。また、Ｓ３とＳ４、Ｓ５とＳ６、…、Ｓｎ−１とＳｎとの間でも同様となり、結局接地に流れる電流は、隣接するスピーカーユニットにおける駆動信号の差の総和となり、非常に少ないものとなる。したがって、配線インピーダンスにより発生する接地電位も小さくなり、良好な特性を期待することができる。
【００１２】
また、上述のように、接地に流れる電流は非常に少なくなることが期待できるため、図１に破線で示しているように、前記各スピーカーユニットＳＰ１〜ＳＰｎのパワーアンプに接続されていない側の端子を共通に接続する線（共通線）を接地に接続しないようにしても特に問題が生じることはない。そこで、前記複数のスピーカーユニットの他方の端子を共通に接続した共通線を接地に接続しないようにすることもできる。この場合は、パワーアンプとスピーカーユニットとの間の配線がスピーカーユニットの数に対応する本数（ｎ本）ですみ、配線数をさらに少なくすることができる。
【００１３】
以上のように、本発明のアレイ駆動装置によれば、各スピーカーユニットに対して１本の配線で駆動信号を供給し、接地線を全てのスピーカーユニットに共通のものとすることができる。従って、ｎ本のスピーカーに対する配線が（ｎ＋１）本ですみ、配線数を少なくすることができる。
また、各スピーカーユニットを共通に接続する共通線を接地に接続しない場合には、各スピーカーユニット当り１本の配線で済むこととなる。
さらに、隣接するスピーカーユニットを逆位相の駆動信号で駆動するようにしているため、各スピーカーユニットを共通に接続する接地線に流れる電流を非常に少なくすることができ、配線インピーダンスにより発生する接地電位に起因する特性の劣化を防止することができる。
なお、前記複数のスピーカーユニットを金属板を挟んでバッフルに固定することにより、各スピーカーユニットの他方の端子を共通に接続することを簡単に実現することができる。
また、上記においてはｎが偶数であるとして説明したが、ｎが多い（例えば、数百個）場合には、ｎが奇数であっても、十分に効果を期待することができる。
【００１４】
今まで説明した実施の形態はスピーカーアレイにおける複数のスピーカーユニットを駆動するものであったが、本発明のアレイ駆動方法は、ＬＥＤディスプレイパネルにおけるＬＥＤの駆動の場合にも適用することができる。
以下、ＬＥＤディスプレイパネルにおけるＬＥＤを駆動する本発明の実施の形態について説明する。ここでは、ＬＥＤが、ｍ行ｎ列に配置されているものとする。
図２の（ａ）は、本発明のこの実施の形態のＬＥＤアレイ駆動回路の要部構成を示すブロック図である。この図において、１１は入力されるＮＴＳＣ信号などの映像信号を、ｎ×ｍ画素のフレームデータに変換するＡ／Ｄ変換器、１２はＡ／Ｄ変換器１１からのフレームデータを記憶するフレームメモリである。１３はクロック発生回路であり、毎秒３０フレームの画像を表示する場合には、（１／３０×１／（ｍ×ｎ））の周期の読出クロックを発生する。１４は読出し制御回路であり、前記クロック発生回路１３からの読出クロックに応じてフレームメモリ１２の読出アドレスを発生する。この読出制御回路１４から、左上の画素から順次右側の画素のデータを読み出し、その行の右端に達したら次の行の左端の画素のデータを読み出すというように順次画素データを読み出す読出アドレスが発生される。これにより、フレームメモリ１２から対応する画素の画像データが読み出され、ＬＥＤ駆動ドライバ１５における対応するＬＥＤ素子のドライバ回路に供給される。
ＬＥＤ駆動ドライバ１５には、ＬＥＤディスプレイパネル１６に配置されているｍ×ｎ個のＬＥＤそれぞれに対応して駆動電流を供給するドライバ回路が設けられている。各ドライバ回路は、前記フレームメモリ１２から読み出されたその画素に対応する画像データを記憶する記憶素子と、該画像データの値に対応する電流を対応するＬＥＤに供給する駆動回路とを有している。なお、カラー表示させる場合には、ＲＧＢの各色ごとにフレームメモリを設け、各色ごとにそれぞれｍ×ｎ個のＬＥＤを設けるようにすればよい。
【００１５】
図２の（ｂ）は、前記ＬＥＤ駆動ドライバ１５と前記ＬＥＤパネル１６に含まれているＬＥＤとの接続の様子を示す図である。この図に示すように、本発明のＬＥＤアレイ駆動装置においては、隣接するＬＥＤは異なる極性で駆動するようにしている。すなわち、１行１列のＬＥＤ（１６−１１）と該ＬＥＤを駆動するドライバ回路１５−１１、１行３列のＬＥＤ（１６−１３）と該ＬＥＤを駆動するドライバ回路１５−１３、・・・は、正の電源電圧（＋５Ｖ）と接地との間に直列に接続されており、１行２列のＬＥＤ（１６−１２）と該ＬＥＤを駆動するドライバ回路１５−１２、１行４列のＬＥＤ（１６−１４）と該ＬＥＤを駆動するドライバ回路１５−１４、・・・は、接地と負の電源電圧（−５Ｖ）との間に直列に接続されている。
このように、本発明においては、奇数列のＬＥＤ（１５−１１、１５−１３）…は、対応する画像データＤ（１，１）、Ｄ（１，３），…に応じた大きさのプラス電源から接地へ流れる電流により駆動され、偶数列のＬＥＤは、対応する画素データに応じた大きさの接地からマイナス電源へと流れる電流により駆動されるようになされている。すなわち、本発明のＬＥＤアレイ駆動装置においては、隣接したＬＥＤは逆極性で駆動されるようになされている。
【００１６】
このような本発明のＬＥＤアレイ駆動装置の動作について図３を参照して説明する。
一般に、画像データにおいて、画素の値は隣接した画素と無関係ではなく、ほとんどの場合似た値をとる。グレイスケールで表現すると、自然の画像には、濃度の傾斜画像がよくあり、隣り合う画素値は殆ど同じとなる。図３の（ａ）は、１画素を８ビット（＝２５６段階）で表わした例を示している。この例では、時刻ｔ１の画素（ｉ，ｊ）のレベルＤｔ１（ｉ，ｊ）＝１２７、隣接する画素（ｉ、ｊ＋１）のレベルＤｔ１（ｉ，ｊ＋１）＝１２６であり、その次の時刻ｔ２におけるレベルがＤｔ２（ｉ，ｊ）＝１２６、Ｄｔ２（ｉ，ｊ＋１）＝１２６となる場合を示している。
【００１７】
図３の（ｂ）は、このときに、画素（ｉ，ｊ）に対応するドライバ回路が流すＬＥＤ駆動電流と画素（ｉ，ｊ＋１）に対応するドライバ回路が流すＬＥＤ駆動電流の絶対値を示す図である。
この図に示す例では、ｔ１の期間には隣接する画素間の駆動電流の差は画素レベル１に対応する電流であり、ｔ２の期間においては差はなくなっている。ここで、前記読み出し制御回路１４により画素データが読み出しされる時間の差に基づき、ｔ２の開始時刻に、Δｔ＝１／（３０×ｍ×ｎ）秒のズレが生じているが、その影響は微小なものである。
【００１８】
このように、隣接する画素に対応するＬＥＤの駆動電流はその絶対値がほぼ等しく、電流の方向が逆方向となっている。隣接するＬＥＤの全ての組について同様のことが言えるため、結局のところ、図２におけるＬＥＤのカソードとアノードとを共通に接続するとともに接地に接続する線（共通線）に流れる電流は非常に少なくなることが分かる。
なお、この電流が非常に少ないため、この共通線を接地に接続しないようにすることもできる。
また、ここでは、前記ドライバ回路として、記憶素子を有し、デューティ１００％で駆動を行うことのできるものを採用した場合について説明したが、これに限られることはなく、ＰＷＭ（パルス幅変調）方式でＬＥＤを駆動するドライブ回路を使用する場合にも同様に適用することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のアレイ駆動装置によれば、複数の負荷の一方の端子を共通に接続するとともに、隣接する負荷を逆相で駆動するようにしたために、該共通に接続された部分に流れる電流を非常に少なくすることができ、共通インピーダンスに起因する特性の劣化を防止することができる。
また、本発明のスピーカーアレイを駆動するアレイ駆動装置によれば、上述した共通インピーダンスに起因する特性の劣化を防止することができるとともに、アンプとスピーカーユニットを接続する配線数を減少させることができる。
さらに、本発明のＬＥＤマトリックスを駆動するアレイ駆動装置によれば、隣接するＬＥＤを逆相で駆動することが可能となり、接地線に流れる電流を少なくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアレイ駆動装置の第１の実施の形態であるスピーカーアレイ駆動装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明のアレイ駆動装置の第２の実施の形態であるＬＥＤアレイ駆動装置の構成例を示すブロック図であり、（ａ）は全体構成を示す図、（ｂ）はＬＥＤ駆動ドライバとＬＥＤとの接続を説明するための図である。
【図３】図２に示した実施の形態の動作について説明するための図である。
【符号の説明】
Ａ１〜Ａｎ：パワーアンプ、Ｉ２，Ｉ４，…，Ｉｎ：インバータ、ＳＰ１〜ＳＰｎ：スピーカーユニット、１１：Ａ／Ｄ変換器、１２：フレームメモリ、１３：クロック発生回路、１４：読み出し制御回路、１５：ＬＥＤ駆動ドライバ、１５−１１〜１５−１４：ドライバ、１６：ＬＥＤパネル、１６−１１〜１６−１４：ＬＥＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004266475.tif 000005