(57)【要約】【課題】  複数のボイスコイルのいずれかが断線して通電動作しない場合にも良好な音声再生が可能であり、歪音を発生しないデジタルスピーカー装置を提供する。【解決手段】  デジタルスピーカー装置は、複数ｍのボイスコイルを含むスピーカーシステムと、複数ｍの出力端子を有する駆動回路と、を備え、駆動回路が、入力信号をそれぞれのボイスコイルに供給する出力信号に変換して複数ｍの出力端子へ出力する信号変換出力部と、スピーカーシステムの複数ｍのボイスコイルが通電可能か否かを検出する通電検出部と、信号変換出力部および通電検出部を制御する制御部と、を備え、通電検出部が、通電可能であるボイスコイルの数ｎ（≦ｍ）が複数ｍよりも少ないと検出する場合には、制御部が、通電不能なボイスコイルに対応する出力端子を除く数ｎの出力端子へ出力するように信号変換出力部を制御する。【選択図】  図１
2013157972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数ｍのボイスコイルを含むスピーカーシステムと、ボイスコイルにそれぞれ接続する複数ｍの出力端子を有する駆動回路と、を備えるデジタルスピーカー装置であって、
駆動回路が、入力信号をそれぞれのボイスコイルに供給する出力信号に変換して複数ｍの出力端子へ出力する信号変換出力部と、出力端子に接続されているスピーカーシステムの複数ｍのボイスコイルが通電可能か否かを検出する通電検出部と、信号変換出力部および通電検出部を制御する制御部と、を備え、
通電検出部が、通電可能であるボイスコイルの数ｎ（≦ｍ）が複数ｍよりも少ないと検出する場合には、制御部が、通電不能なボイスコイルに対応する出力端子を除く数ｎの出力端子へ出力するように信号変換出力部を制御する、
デジタルスピーカー装置。
【請求項２】
前記通電検出部が、通電可能である前記ボイスコイルの前記数ｎが前記複数ｍよりも少ないと検出する場合には、前記制御部が、前記出力信号の出力電圧を略（ｍ／ｎ）倍して前記数ｎの前記出力端子へ出力するように前記信号変換出力部を制御する、
請求項１に記載のデジタルスピーカー装置。
【請求項３】
前記スピーカーシステムの複数ｍの前記ボイスコイルが、単一のスピーカー振動板に連結する、
請求項１または２に記載のデジタルスピーカー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のボイスコイルを含むスピーカーシステムを用いて音声再生を行なうデジタルスピーカー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可聴音域の音波を再生するスピーカーでは、増幅器で電力増幅した音声信号を磁気回路の磁気空隙内に配置するボイスコイルに供給して、スピーカー振動板を振動させる直接放射型の動電型スピーカーが、一般的に使用される。動電型スピーカーでは、アナログ信号あるいはＰＷＭ変調等が施されたデジタル信号を単一のボイスコイルに供給する場合が主流である一方で、マルチビットデジタル信号のビットに対応するマルチボイスコイルを含むスピーカーシステムならびに専用の駆動回路を用いて、音声再生を行うデジタルスピーカー装置がある。デジタルスピーカー装置のスピーカーシステム、および、その駆動回路の方式には、様々なものがある。
【０００３】
例えば、従来には、デジタル信号の並列デジタル値に対応したボイスコイルタツプを有し、各ボイスコイルタツプは対応するビット数の重みに比例した巻線数を有することを特徴とするダイナミツクスピ−カにおいて、ボイスコイルと磁気結合した音量調節コイルを持ち、この音量調節コイルに流す電流を調節することにより音量調節を行うデジタルスピーカーがある（特許文献１）。
【０００４】
また、従来には、電磁結合スピーカーを用いて、センターポール部とプレートとの間に空隙を有する磁気回路の空隙内において、センターポール部には、プレートの厚みＰの位置よりスピーカーの前方側および後方側に延長した巻き幅Ｌの、駆動コイルである一次コイルを固定し、センターポール部１２は、一次コイルの巻き幅Ｌの位置よりスピーカーの前方側および後方側の位置に、それぞれ磁性体部分を備えて、スピーカーの後方または斜め後方を向いた外周面、およびスピーカーの前方または斜め前方を向いた外周面を有するものとし、空隙内には、コーンに固定して、ショートコイルを構成する二次コイルを配するようにするものがある（特許文献２）。
【０００５】
また、従来には、ｓ組のデジタル信号端子を有するデジタルスピーカーを駆動するデジタルスピーカシステムであって、デジタル入力信号を変調しｎビットのデジタル信号を出力するΔΣ変調器と、前記ΔΣ変調器に接続され、前記ｎビットのデジタル信号をミスマッチシェーピングしたｍビットのデジタル信号を出力する後置フィルタと、前記ｓ組のデジタル信号端子に対応し、前記ｍビットのデジタル信号の一部がそれぞれ入力されデジタル信号を出力するｓ個の駆動回路と、を有し、前記ｓ個の駆動回路それぞれは、それぞれに対応するデジタル信号端子の第１の入力端子に接続される第１の出力回路と、前記デジタル信号端子の前記第１の入力端子と対をなす第２の入力端子に接続される第２の出力回路を有し、前記駆動回路は、前記第１の出力回路に入力される第１のデジタル信号と前記第２の出力回路に入力される第２のデジタル信号との組み合わせに応じて少なくとも３つのデジタル信号出力の状態をとるデジタルスピーカー駆動装置がある（特許文献３）。
【０００６】
【特許文献１】特許第２５２２１８４号公報
【特許文献２】特開平１０−０５１８８８号公報
【特許文献３】特開２０１０−０２８７８４号公報
【０００７】
しかしながら、マルチボイスコイルを含むスピーカーシステムならびに専用の駆動回路を用いるデジタルスピーカー装置では、複数のボイスコイルの全てについて動作が良好であることが前提になっており、いずれかのボイスコイルが断線して通電動作しない場合には、良好な音声再生ができなくなるという問題がある。また、デジタルスピーカー装置では、いずれかのボイスコイルが断線しているにも関わらずに音声再生する場合には、本来の動作が成り立たなくなるので歪音を発生する原因となるという問題がある。いずれかのボイスコイルが通電不能な場合には、スピーカー振動板への駆動力が減少するなどの理由により音波への変換効率が低下し、再生音圧レベルが低下するという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数のボイスコイルを含むスピーカーシステムを用いて音声再生を行なうデジタルスピーカー装置であって、いずれかのボイスコイルが断線して通電動作しない場合にも良好な音声再生が可能であり、歪音を発生しないデジタルスピーカー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のデジタルスピーカー装置は、複数ｍのボイスコイルを含むスピーカーシステムと、ボイスコイルにそれぞれ接続する複数ｍの出力端子を有する駆動回路と、を備えるデジタルスピーカー装置であって、駆動回路が、入力信号をそれぞれのボイスコイルに供給する出力信号に変換して複数ｍの出力端子へ出力する信号変換出力部と、出力端子に接続されているスピーカーシステムの複数ｍのボイスコイルが通電可能か否かを検出する通電検出部と、信号変換出力部および通電検出部を制御する制御部と、を備え、通電検出部が、通電可能であるボイスコイルの数ｎ（≦ｍ）が複数ｍよりも少ないと検出する場合には、制御部が、通電不能なボイスコイルに対応する出力端子を除く数ｎの出力端子へ出力するように信号変換出力部を制御する。
【００１０】
好ましくは、本発明のデジタルスピーカー装置は、通電検出部が、通電可能であるボイスコイルの数ｎが複数ｍよりも少ないと検出する場合には、制御部が、出力信号の出力電圧を略（ｍ／ｎ）倍して数ｎの出力端子へ出力するように信号変換出力部を制御する。
【００１１】
また、好ましくは、本発明のデジタルスピーカー装置は、スピーカーシステムの複数ｍのボイスコイルが、単一のスピーカー振動板に連結する。
【００１２】
以下、本発明の作用について説明する。
【００１３】
本発明のデジタルスピーカー装置は、複数ｍのボイスコイルを含むスピーカーシステムと、ボイスコイルにそれぞれ接続する複数ｍの出力端子を有する駆動回路と、を備えるデジタルスピーカー装置である。このデジタルスピーカー装置を構成するスピーカーシステムは、好ましくは、複数ｍのボイスコイルが、単一のスピーカー振動板に連結するものであればよい。あるいは、スピーカーシステムは、複数ｍのボイスコイルがそれぞれ個別のスピーカー振動板に連結するスピーカーを複数近接して配置するものであってもよい。
【００１４】
本発明のデジタルスピーカー装置では、駆動回路は、入力信号をそれぞれのボイスコイルに供給する出力信号に変換して複数ｍの出力端子へ出力する信号変換出力部と、出力端子に接続されているスピーカーシステムの複数ｍのボイスコイルが通電可能か否かを検出する通電検出部と、信号変換出力部および通電検出部を制御する制御部と、を備える。駆動回路の通電検出部は、音声再生の動作前に、あるいは、音声再生の動作中に、通電可能であるスピーカーシステムのボイスコイルの数ｎ（≦ｍ）を検出する動作を行なうことができる。
【００１５】
したがって、駆動回路の制御部は、通電可能であるボイスコイルの数ｎが、複数ｍよりも少ないと検出する場合には、通電不能なボイスコイルに対応する出力端子を除く数ｎの出力端子へ出力するように信号変換出力部を制御する。その結果、このデジタルスピーカー装置では、スピーカーシステムのいずれかのボイスコイルが断線して通電動作しない場合、あるいは、適切に接続されていない場合にも、良好な音声再生が可能であり、歪音を発生しないようにすることができる。
【００１６】
また、本発明のデジタルスピーカー装置は、通電検出部が、通電可能であるボイスコイルの数ｎが複数ｍよりも少ないと検出する場合には、制御部は、出力信号の出力電圧を略（ｍ／ｎ）倍して数ｎの出力端子へ出力するように信号変換出力部を制御する。したがって、通電不能なボイスコイルが存在する場合にも、再生音圧レベルが低下せずに、良好な音声再生が可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のデジタルスピーカー装置は、複数のボイスコイルのいずれかが断線して通電動作しない場合にも、良好な音声再生が可能であり、歪音を発生しなくなり、再生音圧レベルが低下しないデジタルスピーカー装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるデジタルスピーカー装置１について説明する図である。（実施例１）
【図２】本発明の好ましい実施形態によるデジタルスピーカー装置１における断線検出およびコイル制御について説明する表である。（実施例１）
【図３】本発明の好ましい実施形態によるデジタルスピーカー装置１の制御回路でのフローチャートである。（実施例１）
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態によるデジタルスピーカー装置について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の好ましい実施形態によるデジタルスピーカー装置１について説明する図であり、具体的には、デジタルスピーカー装置１の構成を示すブロック図である。また、図２は、デジタルスピーカー装置１における断線検出およびコイル制御について説明する表であり、図３は、デジタルスピーカー装置１の制御回路でのフローチャートである。なお、説明に不要な一部の構造や、内部構造等は、図示ならびに説明を省略している。
【００２１】
デジタルスピーカー装置１は、スピーカーシステム２と、駆動回路３と、から構成される。デジタルスピーカー装置１は、駆動回路３の入力端子Ｉｎｐｕｔに入力されるデジタル音声信号を、Ｄ／Ａ変換器を介してアナログ音声信号に変換することなくスピーカーシステム２へ出力し、スピーカーシステム２が音声信号を音波に変換して音声再生を行なう音響再生装置である。本実施例のデジタルスピーカー装置１では、スピーカーシステム２は、単一のスピーカー振動板４に複数ｍ＝４のコイル５１〜５４を含むボイスコイル５が連結している。
【００２２】
具体的には、スピーカーシステム２のボイスコイル５は、円筒状のボビン５０にコイル５１〜５４がそれぞれ巻回されて、ボビン５０の一方端側でスピーカー振動板４に連結する。また、コイル５１〜５４は、（図示しない）磁気回路の（図示しない）磁気空隙に振動可能に配置される。したがって、コイル５１〜５４に音声信号による電流が供給されると、スピーカー振動板４ならびにボイスコイル５を振動させる駆動力が発生する。なお、図１では、スピーカーシステム２における磁気回路、ならびに、スピーカー振動板４ならびにボイスコイル５を振動可能に支持する（図示しない）エッジならびにダンパー、等の他の構成部品は、図示並びに説明を省略している。
【００２３】
このスピーカーシステム２に対応する駆動回路３は、入力信号をそれぞれのコイル５１〜５４に供給する出力信号に変換して出力する信号変換出力部６と、信号変換出力部６からの出力信号を電力増幅する増幅部７と、スピーカーシステム２のボイスコイル５に接続する出力端子群１０と、を含む。さらに、駆動回路３は、出力端子群１０に接続されているスピーカーシステム２のボイスコイル５が通電可能か否かを検出する通電検出部８と、信号変換出力部６および通電検出部８を制御する制御部９と、を備える。具体的には、制御部９は、デジタルスピーカー装置１全体を制御するマイコンであり、音量調整などの操作部分を含むものであってもよい。
【００２４】
駆動回路３の信号変換出力部６は、入力信号をそれぞれのコイル５１〜５４に供給する４つの出力信号に変換して出力することができる。信号変換出力部６からの４つの出力信号は、増幅部７の４つの電力増幅器で増幅されて出力端子群１０に出力される。信号変換出力部６は、出力するコイルの数が４つ以下である場合にも、出力数に応じた信号変換を施して信号を出力することができる。増幅部７は、音声信号を増幅する増幅器であればよく、Ｄ級増幅を行なうスイッチングアンプでもよく、信号変換出力部６に含まれていてもよい。また、信号変換出力部６ないし増幅部７は、ＰＷＭ変調器、あるいは、ΔΣ変調器を含むデジタルスピーカー駆動回路であってもよい。
【００２５】
出力端子群１０は、正負の出力端子を一組として、４組の出力端子１１〜１４を含む。具体的には、駆動回路３の信号変換出力部６からの４つの出力信号は、出力端子群１０の４つの出力端子１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａに供給される。出力端子１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａには、スピーカーシステム２のボイスコイル５のコイル５１、５２、５３、５４の一方端がそれぞれに接続する。また、コイル５１、５２、５３、５４の他方端は、出力端子群１０の４つの出力端子１１Ｂ、１２Ｂ、１３Ｂ、１４Ｂに接続される。出力端子１１Ｂ、１２Ｂ、１３Ｂ、１４Ｂには、通電検出部８の電流検出抵抗１５の一方端が接続し、電流検出抵抗１５の他方端は接地される。つまり、電流検出抵抗１５は、コイル５１〜５４の直流抵抗値よりも相対的に十分に小さい抵抗値を有する抵抗であって、それぞれのコイル５１〜５４に対して直列接続されている。なお、増幅部７が２つのスイッチング素子を用いるＢＴＬアンプの場合にも、電流検出抵抗１５は、ＢＴＬ接続するボイスコイル５のコイル５１〜５４に対して直列接続されていればよい。
【００２６】
したがって、通電検出部８では、内部の通電検出回路が、電流検出抵抗１５の両端電圧を検出することで、コイル５１〜５４に流れる電流をそれぞれ検出可能である。音声信号である入力信号、あるいは、テスト信号である出力の小さな直流電圧またはノイズ信号等をコイル５１〜５４に供給すると、コイル５１〜５４がそれぞれ通電可能な場合には、電流検出抵抗１５の両端には所定の電圧を検出することができる。一方、コイル５１〜５４がそれぞれ通電不能な場合には、電流検出抵抗１５の両端には電圧を検出しないことになるので、通電検出部８は、ボイスコイル５のコイル５１〜５４が通電可能か否かを検出することができる。通電不能な場合は、コイル５１〜５４が断線して通電動作しない場合、あるいは、スピーカーシステム２と駆動回路３とが適切に接続されていない場合を含む。本実施例では、通電可能なコイルをｉｘと記し、通電不能なコイルをｉｚと記す。
【００２７】
デジタルスピーカー装置１の制御部９は、音声再生の動作前に、あるいは、音声再生の動作中に、駆動回路３の通電検出部８を動作させて、スピーカーシステム２の通電可能なコイルｉｘの数ｎ（≦ｍ）を検出する動作を行なう。駆動回路３の信号変換出力部６は、上記の通り、出力するコイルの数が４つ以下である場合にも、出力数に応じた信号変換を施して信号を出力することができるので、制御部９は、通電可能であるコイルｉｘの数ｎが、本実施例の上限の場合である４個よりも少ないと検出する場合には、通電不能なコイルｉｚに対応する出力端子を除く数ｎの出力端子群１０へ出力するように信号変換出力部６を制御する。
【００２８】
例えば、図２の表に示すように、コイル５１〜５４の全てが通電可能な場合（○印）には、駆動回路３の信号変換出力部６は、全ての出力端子群１０へ出力する。コイル５１〜５４のいずれか１つが断線して通電不能な場合（×印）には、駆動回路３の信号変換出力部６は、通電可能であるコイルｉｘの数ｎが３個であるとして、通電不能なコイルｉｚに対応する出力端子を除く３組の出力端子群１０へ出力する。同様に、コイル５１〜５４のいずれか２つが断線して通電不能な場合（×印）には、駆動回路３の信号変換出力部６は、通電可能であるコイルｉｘの数ｎが２個であるとして、通電不能なコイルｉｚに対応する出力端子を除く２組の出力端子群１０へ出力する。また、コイル５１〜５４のいずれか３つが断線して通電不能な場合（×印）には、駆動回路３の信号変換出力部６は、通電可能であるコイルｉｘの数ｎが１個であるとして、通電不能なコイルｉｚに対応する出力端子を除く１組の出力端子群１０へ出力する。なお、コイル５１〜５４の全てが通電不能な場合（×印）には、駆動回路３の信号変換出力部６は、全ての出力端子群１０への出力を停止する。
【００２９】
図３は、上記の駆動回路３の制御部９の動作を説明するフローチャートである。制御部９は、例えば、音声再生の動作前に駆動回路３の通電検出部８の動作を開始させる（Ｓ００１）。制御部９は、通電・断線検出に伴ってカウンターｉを初期化する（Ｓ００２）。次に、ｉ番目のコイルの断線検出を行ない（Ｓ００３）、全てのコイル５１〜５４について断線検出が完了するまで順番に行なう（Ｓ００４：Ｎｏ）。全てのコイル５１〜５４について断線検出が完了すると（Ｓ００４：Ｙｅｓ）、制御部９は、通電不能なコイルｉｚを特定すると共に、通電可能であるコイルｉｘの合計の数ｎを得る（Ｓ００５）。通電可能であるコイルｉｘの合計の数ｎが、全コイルの数ｍと等しい場合（Ｓ００６：Ｙｅｓ）は、制御部９は、信号変換出力部６を全ての出力端子群１０へ出力するように設定する（Ｓ００７）。通電可能であるコイルｉｘの合計の数ｎが、全コイルの数ｍよりも少ないと検出する場合（Ｓ００６：Ｎｏ）には、制御部９は、通電可能であるコイルｉｘに対応する出力端子群１０に出力設定する（Ｓ００８）。そして、制御部９は、出力信号の出力電圧を（ｍ／ｎ）倍して数ｎの出力端子へ出力するように信号変換出力部６を制御する（Ｓ００９）。最後に、制御部９は、通電・断線検出を終了しない場合（Ｓ０１０：Ｎｏ）は、初期化するステップに戻り（Ｓ００２）、終了する場合（Ｓ０１０：Ｙｅｓ）は終了する（Ｓ０１１）。
【００３０】
したがって、本実施例のデジタルスピーカー装置１は、スピーカーシステム２のボイスコイル５のいずれかのコイル５１〜５４に、通電不能なコイルｉｚが含まれる場合にも、再生音圧レベルが低下せずに、良好な音声再生が可能になる。例えば、通電不能なコイルｉｚが全４個のうちから２個検出された場合には、信号変換出力部６は、出力信号の出力電圧を２（＝４／２）倍して通電可能である２個のコイルｉｘに出力し、通電不能なコイルｉｚへは出力しない。その結果、歪音を発生しないだけでなく、再生音圧レベルを全４個のコイルが通電可能な場合にほぼ等しくすることができるので、使用者にとって音量感が低下しない。制御部９は、音声信号の再生中に連続的に、あるいは、断続的に上記の通電検出部８を動作させて、ボイスコイル５の通電・断線状況が変化すれば適宜に信号変換出力部６の設定を変更しても良い。
【００３１】
なお、本実施例のデジタルスピーカー装置１では、スピーカーシステム２のボイスコイル５のコイルの数は４つであるが、駆動回路３に対応して２以上の複数であれば良い。また、スピーカーシステム２のボイスコイル５は、円筒状のボビン５０にコイル５１〜５４がそれぞれ巻回されて、ボビン５０の一方端側でスピーカー振動板４に連結しているが、平面状のスピーカー振動板４の背後にボイスコイル５が分散配置されるように連結するものであってもよい。あるいは、スピーカーシステム２は、複数ｍのボイスコイル５がそれぞれ個別のスピーカー振動板４に連結するスピーカーを複数近接して配置するものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明のデジタルスピーカー装置は、デジタル音声信号を再生するステレオ装置、あるいは、マルチチャンネルサラウンド音声再生装置のみならず、ディスプレイ等の映像・音響機器に内蔵するスピーカー、または、音声を再生するスピーカーを内蔵するキャビネットを有するゲーム機、スロットマシン等の遊戯機にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１        デジタルスピーカー装置
２        スピーカーシステム
３        駆動回路
４        スピーカー振動板
５        ボイスコイル
６        信号変換出力部
７        増幅部
８        通電検出部
９        制御部
１０      出力端子群
１１〜１４  出力端子
１５      電流検出抵抗
【図１】
2013157972.tif 000003
【図２】
2013157972.tif 000004
【図３】
2013157972.tif 000005