(57)【要約】【課題】  任意のアンプとスピーカにより生じる音の歪みを抑制して音質を改善することができる音声再生システム、このシステムに用いられる音声信号検出装置及び信号処理装置、音声信号補正装置を提供する。【解決手段】  音声再生システム１は、音声信号検出装置１３によりスピーカ１２の出力音の音声信号ＳＢを検出し、信号処理装置１４により、再生用音声信号から音声信号ＳＢを減算して補正信号を生成し、この補正信号ＳＣを再生用音声信号に加算してアンプ１１に供給するようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンプに再生用音声信号を供給してスピーカを駆動する音声再生システムにおいて、
前記スピーカの振動板に光を照射する光照射手段と、前記振動板の振動に応じて前記光の光量が変化する位置にて前記光を受光する受光手段とを備え、前記受光手段の受光レベルに応じた信号を生成することにより、前記スピーカから出力された音を示す出力側音声信号を検出する音声信号検出装置と、
前記再生用音声信号から、前記出力側音声信号を減算し、減算結果に基づいて補正信号を生成する減算手段と、前記補正信号に基づいて前記再生用音声信号を補正する補正手段とを有する信号処理装置と
を備えることを特徴とする音声再生システム。
【請求項２】
前記信号処理装置は、前記出力側音声信号の信号レベルを前記再生用音声信号と同等の信号レベルに調整するレベル調整手段を有し、
前記減算手段は、前記レベル調整手段によりレベル調整された前記出力側音声信号を、前記再生用音声信号から減算することを特徴とする請求項１に記載の音声再生システム。
【請求項３】
前記補正手段は、前記補正信号を前記再生用音声信号に加算することを特徴とする請求項１又は２に記載の音声再生システム。
【請求項４】
アンプに再生用音声信号を供給してスピーカを駆動する音声再生システムに用いられる装置であって、
前記スピーカの振動板に光を照射する光照射手段と、前記振動板の振動に応じて前記光の光量が変化する位置にて前記光を受光する受光手段とを備え、
前記受光手段の受光レベルに応じた信号を生成することにより、前記スピーカから出力された音を示す出力側音声信号を検出する
ことを特徴とする音声信号検出装置。
【請求項５】
アンプに再生用音声信号を供給してスピーカを駆動する音声再生システムに用いられる装置であって、
前記再生用音声信号から、請求項４に記載の音声信号検出装置により生成された前記出力側音声信号を減算し、減算結果に基づいて補正信号を生成する減算手段と、前記補正信号に基づいて前記再生用音声信号を補正する補正手段と
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項６】
スピーカを駆動するアンプに供給される再生用音声信号を補正する音声信号補正装置において、
前記スピーカの振動板に光を照射する光照射手段と、前記振動板の振動に応じて前記光の光量が変化する位置にて前記光を受光する受光手段とを備え、前記受光手段の受光レベルに応じた信号を生成することにより、前記スピーカから出力された音を示す出力側音声信号を検出する音声信号検出手段と、
前記再生用音声信号から前記出力側音声信号を減算し、減算結果に基づいて補正信号を生成する減算手段と、前記補正信号に基づいて前記再生用音声信号を補正する補正手段とを有する信号処理手段と
を備えることを特徴とする音声信号補正装置。
【請求項７】
前記信号処理手段は、前記出力側音声信号の信号レベルを前記再生用音声信号と同等の信号レベルに調整するレベル調整手段を有し、
前記減算手段は、前記レベル調整手段によりレベル調整された前記出力側音声信号を、前記再生用音声信号から減算することを特徴とする請求項６に記載の音声信号補正装置。
【請求項８】
前記補正手段は、前記補正信号を前記再生用音声信号に加算することを特徴とする請求項６又は７に記載の音声信号補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンプに音声信号を供給してスピーカを駆動する音声再生システム、このシステムに用いられる音声信号検出装置及び信号処理装置、並びに、音声信号を補正する音声信号補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、音声再生システムにおいては、アンプやスピーカの非線形特性に起因する音の歪みを低減するために、音量レベル（ボリューム）に応じて低音域や高音域を増強するといった音質調整機能を備えたものがある（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平６−１７７６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、アンプやスピーカの特性はアンプ毎及びスピーカ毎に異なるため、従来の音質調整機能では、全てのアンプとスピーカの組み合わせに対応することが困難で、音の歪みを十分に抑制できない場合が生じてしまう。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、任意のアンプとスピーカにより生じる音の歪みを抑制して音質を改善することができる音声再生システム、このシステムに用いられる音声信号検出装置及び信号処理装置、並びに音声信号補正装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述課題を解決するため、本発明は、アンプに再生用音声信号を供給してスピーカを駆動する音声再生システムにおいて、前記スピーカの振動板に光を照射する光照射手段と、前記振動板の振動に応じて前記光の光量が変化する位置にて前記光を受光する受光手段とを備え、前記受光手段の受光レベルに応じた信号を生成することにより、前記スピーカから出力された音を示す出力側音声信号を検出する音声信号検出装置と、前記再生用音声信号から、前記出力側音声信号を減算し、減算結果に基づいて補正信号を生成する減算手段と、前記補正信号に基づいて前記再生用音声信号を補正する補正手段とを有する信号処理装置とを備えることを特徴とする。この構成によれば、再生用音声信号から出力側音声信号を減算し、減算結果に基づいて補正信号を生成し、この補正信号に基づいて再生用音声信号を補正するので、アンプ及びスピーカの特性に起因する歪みを抑制して音質を改善することができる。
【０００６】
上記構成において、前記信号処理装置は、前記出力側音声信号の信号レベルを前記再生用音声信号と同等の信号レベルに調整するレベル調整手段を有し、前記減算手段は、前記レベル調整手段によりレベル調整された前記出力側音声信号を、前記再生用音声信号から減算することが好ましい。また、前記補正手段は、前記補正信号を前記再生用音声信号に加算することが好ましい。
【０００７】
また、本発明は、アンプに再生用音声信号を供給してスピーカを駆動する音声再生システムに用いられる音声信号検出装置において、前記スピーカの振動板に光を照射する光照射手段と、前記振動板の振動に応じて前記光の光量が変化する位置にて前記光を受光する受光手段とを備え、前記受光手段の受光レベルに応じた信号を生成することにより、前記スピーカから出力された音を示す出力側音声信号を検出することを特徴とする。この構成によれば、スピーカから出力された音の音声信号を光学的に検出することができ、周りの騒音の影響を受けることなく、音声信号を検出することができる。
【０００８】
また、本発明は、アンプに再生用音声信号を供給してスピーカを駆動する音声再生システムに用いられる信号処理装置において、前記再生用音声信号から、音声信号検出装置により生成された前記出力側音声信号を減算し、減算結果に基づいて補正信号を生成する減算手段と、前記補正信号に基づいて前記再生用音声信号を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。この構成によれば、再生用音声信号から出力側音声信号を減算し、減算結果に基づいて補正信号を生成し、この補正信号に基づいて再生用音声信号を補正するので、アンプ及びスピーカの特性に起因する歪みを抑制して音質を改善することができる。
【０００９】
また、本発明は、スピーカを駆動するアンプに供給される再生用音声信号を補正する音声信号補正装置において、前記スピーカの振動板に光を照射する光照射手段と、前記振動板の振動に応じて前記光の光量が変化する位置にて前記光を受光する受光手段とを備え、前記受光手段の受光レベルに応じた信号を生成することにより、前記スピーカから出力された音を示す出力側音声信号を検出する音声信号検出手段と、前記再生用音声信号から前記出力側音声信号を減算し、減算結果に基づいて補正信号を生成する減算手段と、前記補正信号に基づいて前記再生用音声信号を補正する補正手段とを有する信号処理手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、再生用音声信号から出力側音声信号を減算し、減算結果に基づいて補正信号を生成し、この補正信号に基づいて再生用音声信号を補正するので、アンプ及びスピーカの特性に起因する歪みを抑制して音質を改善することができる。
【００１１】
上記構成において、前記信号処理装置は、前記出力側音声信号の信号レベルを前記再生用音声信号と同等の信号レベルに調整するレベル調整手段を有し、前記減算手段は、前記レベル調整手段によりレベル調整された前記出力側音声信号を、前記再生用音声信号から減算することが好ましい。また、前記補正手段は、前記補正信号を前記再生用音声信号に加算することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、任意のアンプとスピーカにより生じる音の歪みを抑制して音質を改善することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
図１は、本実施形態に係る音声再生システム１の装置構成図である。
この音声再生システム１は、例えば、自動車等の車両に配置され、再生装置１０、アンプ１１、スピーカ１２、音声信号検出装置１３及び信号処理装置１４を備えている。
【００１４】
再生装置１０は、ＣＤプレーヤ又はＤＶＤプレーヤ等であり、ＣＤやＤＶＤ等の記録メディアに記録されたデータを再生して音声信号ＳＡを出力する。アンプ１１は、再生装置１０から出力された音声信号ＳＡを信号処理装置１４を介して入力し、入力信号を増幅してスピーカ１２に出力することにより、スピーカ１２を駆動して音声を車内に出力させる。
音声信号検出装置１３は、スピーカ１２の出力音の音声信号を光学的に検出する装置である。図２は、音声信号検出装置１３の構成を示すブロック図である。
【００１５】
音声信号検出装置１３は、この音声信号検出装置１３全体を制御する制御部２０と、発光部２１と、受光部２２とから概略構成されている。発光部（光照射手段）２１は、制御部２０の制御の下、スピーカ１２の振動板１２Ａに向けて光Ｌを照射するものであり、光源となるＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＥＤを駆動する駆動回路等から構成される。また、受光部（受光手段）２２は、発光部２１から照射された光Ｌを受光して受光結果を制御部２０に出力するものであり、受光素子等から構成される。なお、図２において、符号αは振動板１２Ａの振動方向を示している。
【００１６】
詳述すると、図３に示すように、発光部２１と受光部２２とは、発光部２１と受光部２２との間を結ぶ光路Ｌ０の一部をスピーカ１２の振動板１２Ａが横切る位置となるように配置される。さらに詳述すると、図３に振動板１２Ａの最大変位幅βを示すように、振動板１２Ａが最も引っ込んだ位置と最も出っ張った位置のいずれの位置にあっても、光路Ｌ０に振動板１２Ａが侵入するように配置され、これにより、振動板１２Ａの位置に応じて光路Ｌ０の遮蔽量や反射量が変化し、受光部２２の受光量がリニアに変化することとなる。
【００１７】
また、制御部２０は、発光部２１と受光部２２の制御の他、受光部２２の受光結果に応じた信号レベルの信号ＳＢを外部（信号処理装置１４）に出力する。すなわち、この音声信号検出装置１３は、振動板１２Ａの位置を光学的に検出し、検出した振動板１２Ａの位置に応じた信号ＳＢを出力することにより、スピーカ１２の出力音の音声信号（出力側音声信号）を出力することができる。
【００１８】
図４は、信号処理装置１４の構成を示すブロック図である。
信号処理装置１４は、音声信号検出装置１３から出力された音声信号ＳＢに基づいて音声信号ＳＡを補正する信号処理等を行うものであり、この信号処理装置１４全体を制御する制御部３０と、再生信号調整部３１と、レベル調整部３２と、減算器３３と、加算器３４とから概略構成される。
【００１９】
再生信号調整部３１は、制御部３０の制御の下、音声信号ＳＡに対して従来の各種サラウンド効果を付与する処理を施すものであり、図示しない操作部を介してユーザにより指定されたサラウンド効果を付与した音声信号（再生用音声信号）ＳＡ１を出力する。また、再生信号調整部３１は、制御部３０の制御の下、減算器３３等における音声信号ＳＡ１と音声信号ＳＢの演算タイミングが一致するように音声信号ＳＡ１の遅延時間を調整する。
【００２０】
減算器（減算手段）３２は、音声信号ＳＡ１から音声信号ＳＢを減算して、音声信号ＳＡ１と音声信号ＳＢの差信号である補正信号ＳＣを生成するものであり、より具体的には、音声信号ＳＡから、レベル調整部３３を介して入力した音声信号ＳＢを減算して補正信号ＳＣを出力する。
【００２１】
レベル調整部３３は、制御部３０の制御の下、音声信号ＳＢのゲインを調整して出力するものである。ここで、制御部３０は、減算器３２から出力された補正信号ＳＣの信号レベルが最小となるように、レベル調整部３３のゲインをフィードバック制御する。すなわち、制御部３０及びレベル調整部３３は、音声信号ＳＢを、音声信号ＳＡ１の信号レベルと同等の信号レベルに調整するレベル調整手段として機能するようになっている。
【００２２】
加算器３４は、音声信号ＳＡ１を補正する補正手段として機能し、より具体的には、音声信号ＳＡ１に補正信号ＳＣを加算することにより、音声信号ＳＡ１に補正信号ＳＣの信号レベル及び周波数特性を付加して外部（アンプ１１）に出力する。
【００２３】
以上の構成によれば、この音声再生システム１においては、まず、信号処理装置１４によりサラウンド効果が付与された音声信号ＳＡ１がアンプ１１に供給され、スピーカ１２から対応する音が出力される（図１参照）。そして、このスピーカ１２の出力音が、音声信号検出装置１３により音声信号ＳＢとして検出され、信号処理装置１４に出力される。続いて、信号処理装置１４においては、音声信号ＳＢが入力されると、減算器３３により、音声信号ＳＡ１から音声信号ＳＢが減算されて補正信号ＳＣが生成され、加算器３４により、音声信号ＳＡ１に補正信号ＳＣが加算されてアンプ１１に出力される（図４参照）。
【００２４】
ここで、この補正信号ＳＣは、上記したように、アンプ１１に供給される音声信号ＳＡ１と、スピーカ１２の出力音の音声信号ＳＢとの差信号であるため、アンプ１１及びスピーカ１２の非線形特性に起因して失われた音成分を表すこととなる。従って、信号処理装置１４は、この補正信号ＳＣの信号レベル及び周波数特性を音声信号ＳＡ１に付加してアンプ１１に出力することにより、スピーカ１２の出力音の音声信号ＳＢを音声信号ＳＡ１に近づけることができる。
【００２５】
すなわち、この音声再生システム１は、スピーカ１２の出力音の音声信号ＳＢを検出することにより、この音声信号ＳＢに基づいて、音声信号ＳＢを音声信号ＳＡ１に近づけるフィードバック制御を行うことができ、アンプ１１及びスピーカ１２の特性に起因する歪みを抑制して音質を改善することができる。
【００２６】
以上説明したように、この音声再生システム１は、音声信号検出装置１３によりスピーカ１２の出力音の音声信号ＳＢを検出し、信号処理装置１４により、再生用の音声信号ＳＡ１から音声信号ＳＢを減算して補正信号ＳＣを生成し、この補正信号ＳＣを音声信号ＳＡ１に加算してアンプ１１に供給することにより、アンプ１１及びスピーカ１２の特性に起因する歪みを抑制して音質を改善することが可能となる。
【００２７】
また、このように、この音声再生システム１は、スピーカ１２の出力音の音声信号ＳＢを検出し、この音声信号ＳＢが音声信号ＳＡ１に近づくように音声信号ＳＡ１を補正するものであるため、アンプ１１及びスピーカ１２を変更しても、同様の構成のまま、変更後のアンプ１１及びスピーカ１２の特性に起因する歪みを抑制でき、アンプ１１及びスピーカ１２の変更に柔軟に対応することが可能となる。
【００２８】
また、信号処理装置１４においては、音声信号検出装置１３により検出された音声信号ＳＢを、音声信号ＳＡ１の信号レベルと同等の信号レベルに調整した後に、音声信号ＳＡ１から減算して補正信号ＳＣを生成するので、歪んで失われた音成分を効率よく抽出でき、音質を適切に改善することが可能である。
【００２９】
さらに、音声信号検出装置１３は、スピーカ１２の出力音の音声信号ＳＢを光学的に検出するので、周りの騒音の影響を受けることがない。このため、この音声再生システム１を騒音が多い環境に設ける場合でもスピーカ１２の出力音の音声信号ＳＢを正確に検出することが可能である。
【００３０】
上述した実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。さらに、実施例で示した構成はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【００３１】
例えば、上述の実施形態において、音声信号検出装置１３の発光部２１と受光部２２は、スピーカ１２の振動板１２Ａの振動に応じて受光部２２の受光量が変化するように配置すればよく、図５に示すように、発光部２１から照射されて振動板１２Ａで反射された光を受光部２２が受光するように配置してもよい。
【００３２】
また、上述の実施形態において、信号処理装置１４の制御部３０が、さらに、補正信号ＳＣの信号レベルに応じて再生信号調整部３１を制御して、音声信号ＳＡ１の過度の補正を防止するようにしてもよい。具体的には、制御部３０が、補正信号ＳＣの信号レベルが予め設定した設定レベルを超えた場合に、音声信号ＳＡ１の信号レベルを下げる、或いは、音声信号ＳＡ１の周波数特性を変化させ、所定の周波数帯域の音声レベルを下げるようにすればよい。
【００３３】
また、上述の実施形態においては、一つのスピーカ１２に対して音声信号検出装置１３と信号処理装置１４を配置する構成について例示したが、複数のスピーカ１２毎に音声信号検出装置１３と信号処理装置１４を配置してもよい。
【００３４】
さらに、上述の実施形態においては、音声信号検出装置１３と信号処理装置１４とが別々の装置の場合について述べたが、図６に示すように、１台の装置（音声信号補正装置）として構成してもよい。なお、図６において、上述した実施形態と同一の構成は同一の符号を付して示している。
【００３５】
また、上記信号処理装置１４がサラウンド効果を付与する音声処理を行う場合について述べたが、本発明は、サラウンド効果付与処理は必須の処理ではなく、音声信号ＳＢに基づいて音声信号ＳＡを補正する音声処理だけを行うようにしてもよい。この場合、再生信号調整部３１を省略すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態に係る音声再生システムの装置構成図である。
【図２】音声信号検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】音声信号検出装置の説明に供する図である。
【図４】信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図５】変形例に係る音声信号検出装置の説明に供する図である。
【図６】変形例に係る音声再生システムの装置構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  音声再生システム
１０  再生装置
１１  アンプ
１２  スピーカ
１３  音声信号検出装置
１４  信号処理装置
【図１】
2005278000.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005278000.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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