(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルオーディオ信号が供給される信号入力端子と、
この信号入力端子に供給されたデジタルオーディオ信号により直接駆動される１個以上のドライバユニットと、
剛性を有するパネル状に形成されるとともに外周部位がほぼ非拘束状態で支持され、上記ドライバユニットが主面に取り付けられたパネル状の振動体とを備え、
上記デジタルオーディオ信号によって直接駆動されるドライバユニットから上記振動体に加えられる振動によりオーディオ再生出力の放音が行われることを特徴とするパネル型スピーカ装置。
【請求項２】
上記信号入力端子と上記ドライバユニットの間にデジタルフィルタを備え、
上記デジタルフィルタによるフィルタリング処理が施されたデジタルオーディオ信号により上記ドライバユニットが駆動されることを特徴とする請求項１記載のパネル型スピーカ装置。
【請求項３】
上記デジタルフィルタは、マルチビット・デジタルオーディオ信号を１ビット・デジタルオーディオ信号に変換する変換フィルタであることを特徴とする請求項２記載のパネル型スピーカ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オーディオ信号を音響出力に変換するスピーカ装置に関し、特に、デジタルオーディオ信号によりドライバユニットを直接駆動して、パネル状の振動体に加えられる振動によりオーディオ再生出力を放音するようにしたパネル型スピーカ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、オーディオ信号を音響出力に変換するスピーカ装置としては、一般にコーン型ダイナミックスピーカやホーン型ダイナミックスピーカ等が知られている。
【０００３】
例えばコーン型ダイナミックスピーカは、円錐形状を呈して形成された振動板と、この振動板を駆動するドライバユニットと、振動板の外周縁部を支持するフレームと、これら各部材を収納したキャビネット等の部材によって構成される。ドライバユニットは、ボイスコイルと、ポールと、プレートと、マグネットと、ダンパー及びセンタキャップ等の部材によって構成されている。
【０００４】
振動板は、軽量で内部損失が大きい素材によって上述した円錐形を基本形状に形成され、その中心部にドライバユニットが配置される。振動板は、一般に内周部から外周部に向かって次第にその厚みが薄くされるとともに、その外周縁部が全周に亘って矢紙を介してフレームに支持されている。フレームは、振動板とドライバユニットとを結合するとともに、振動板を囲ってその保護作用も奏する部材である。フレームには、振動板に対してその振動動作による反作用の影響を及ぼさないように、一般に切欠き窓が形成されている。矢紙は、振動板の外周縁部の押さえと、この振動板が振動動作した際にキャビネットの取付部と接触しないように作用する。
【０００５】
一方、ホーン型ダイナミックスピーカは、ボイスコイルによって駆動される振動板の振動音をホーンによって拡大して放出するようにしたものであり、ホーンを有する以外の基本的な構成については上述したコーン型ダイナミックスピーカと同等とされる。すなわち、ホーン型ダイナミックスピーカにおいても、マグネットと、その先端部に一体に組み付けられたポールと、ポールの周囲を取り囲むヨークと、ポールと対向する開口部を有してヨークに組み付けられたプレートとによってドライバユニットを構成し、このドライバユニットによって振動板が振動動作される。
【０００６】
振動板は、アルミニウム等の軽金属や合成樹脂等によって球面形状を呈して形成されている。振動板は、開口部を閉塞することによってポールと対向するようにしてその外周縁部がプレートに結合されている。振動板は、上述したコーン型ダイナミックスピーカの振動板よりも小さくかつ振動系の共振が再生帯域のほぼ中央領域でよいために機械的剛性が大きい。したがって、振動板は、ダンパーを介することなくプレートに結合されるとともに、その周辺部をドライバユニットによって振動動作される。換言すれば、ホーン型ダイナミックスピーカにおいても、その振動板が、コーン型ダイナミックスピーカの振動板と同様に外周縁部を固定されて支持されている。
【０００７】
上述の如き各種構造の従来のスピーカ装置は、何れもアナログオーディオ信号を入力信号としてドライバユニットに供給して、信号板を駆動することにより、アナログオーディオ信号を音響出力に変換するものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スピーカ装置においては、ボックス等を必要とせず薄型であり、自由な位置に設置することができるいわゆるパネル型スピーカ装置の実現について多くの試みが図られてきた。しかしながら、これらの多くの試みは、いずれも技術上の限界や音響性能の限界等によって理想的なパネル型スピーカ装置を実現するまでには至っていない。
【０００９】
従来のスピーカ装置では、一般に再生入力信号が供給されるとドライバユニットによって振動板がピストンのように動作して出力再生が行われると考えられている。したがって、パネル型スピーカ装置においても、振動板を電磁駆動方式や静電駆動方式により上述した従来型のスピーカ装置の振動板と同様に動作する高精度の平面ダイヤフラムを製作する試みがなされていた。例えば静電駆動方式の振動板においては、所定のテンションをもって外周部が支持されており、ドライバユニットからの駆動力が与えられるとその駆動位置から波動が同心円状に連続して発生する。かかる振動板は、大きな単一位相の振動板として動作することによって、音の集中と制御が不可能な振動とを生じる大面積ピストン動作に起因する種々の問題を解決しなければならない。
【００１０】
一方、パネル型スピーカ装置として、曲げ波動理論に基づいてドライバユニットにより振動板を駆動するようにしたパネル構造を有するスピーカ装置が提案されている。
【００１１】
曲げ波動理論に基づくパネル型スピーカ装置では、機械的剛性が比較的大きな堅いパネル構造の振動板が用いられる。振動板は、ドライバユニットから駆動力が与えられると  その表面全体に複雑な振動モードが生成される。振動モードは、平面パネル（振動板）の動作周波数の範囲に均一に分布された最も複雑で密集した波形の構造となる。このパネル型スピーカ装置は、有限サイズの平面パネル（振動板）に関する曲げ波動の物理的特性と、波動の速度対周波数特性と、駆動点インピーダンス特性との解析により特徴付けられる。
【００１２】
この曲げ波動理論に基づくパネル型スピーカ装置では、想定される用途に応じてパラメータが最適化された曲げ剛性の平面パネルが用いられ、また、一般に平面パネルから最大密度の曲げモードを確保するために、この平面パネルの中心点付近がドライバユニットによって駆動される。平面パネルは、有限要素解析によって均一なモード密度を与える特定の縦横比が数学的なモデリングツールによって実証されている。また、平面パネルは、フーリェ型の分析によって、最良のモードの均一性を実現する駆動力の供給位置が求められる。そして、平面パネルにおいては、フーリェ型分析の拡張によって高周波数帯域において多少の損失が生じるものの、より大きな面積のパネルを駆動することも可能とされる。平面パネルは、波動関数のゼロ周波数限界をとることにより、より一般的な静的梁の曲げ方程式に近似した曲げ剛性の式によって表現される。
【００１３】
このような曲げ波動理論に基づくパネル型スピーカ装置は、平面パネルの曲げ動作を規定する要因、すなわち面密度、曲げ剛性、幾何学的寸法（外形寸法）、表面積、駆動点の位置、及びドライブユニットのパラメータ、コアのシェアモジュール、内部損失、或いはパネルの支持方法のパラメータが最適に設定されることによって製作される。
【００１４】
ところで、近年のオーディオ／ビデオ再生システムでは、いわゆるコンパクトディスク（ＣＤ）やミニディスク（ＭＤ）等のデジタルオーディオディスクやデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）が提供されるようになって、音源としてデジタルソースが主流になりつつある。また、従来のＣＤ等のマルチビット・デジタルオーディオ信号に比べ、より高品位なデジタル録音を可能にする１ビット・デジタルオーディオ信号を用いたデジタル機器の開発が進められている。
【００１５】
しかしながら、アナログオーディオ信号を音響出力に変換するスピーカ装置を用いたオーディオ再生システムでは、デジタル音源を再生する場合、デジタルオーディオ信号をＤ／Ａ変換装置によりアナログオーディオ信号に変換する必要があり、このＤ／Ａ変換装置の性能によって音質が左右されてしまう。
【００１６】
また、１ビット・デジタルオーディオ信号は、従来のＤ／Ａ変換装置を必要とすることなく、ローパスフィルタ処理によって元のアナログオーディオ信号に戻すことができるのであるが、この場合にもローパスフィルタ処理を行うフィルタ装置を必要とする。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、Ｄ／Ａ変換装置やフィルタ装置を必要とすることなく、デジタルオーディオ信号によりドライバユニットを直接駆動して音響出力を得ることができるパネル型スピーカ装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の曲げ波動理論に基づくパネル型スピーカ装置を基本とする。
【００１９】
本発明に係るパネル型スピーカ装置は、デジタルオーディオ信号が供給される信号入力端子と、この信号入力端子に供給されたデジタルオーディオ信号により直接駆動される１個以上のドライバユニットと、剛性を有するパネル状に形成されるとともに外周部位がほぼ非拘束状態で支持され、上記ドライバユニットが主面に取り付けられたパネル状の振動体とを備え、上記デジタルオーディオ信号によって直接駆動されるドライバユニットから上記振動体に加えられる振動によりオーディオ再生出力の放音が行われることを特徴とする。このパネル型スピーカ装置では、デジタルオーディオ信号に基づいてドライバユニットから振動体に加えられる振動によって、オーディオ再生出力の放音が行われる。そして、このパネル型スピーカ装置では、電気音響変換系自体が音響的なローパスフィルタ特性を呈し、デジタルオーディオ信号にあたかもローパスフィルタ処理を施したかのような音響出力が得られる。
【００２０】
本発明に係るパネル型スピーカ装置は、例えば、上記信号入力端子と上記ドライバユニットの間にデジタルフィルタを設けて、上記デジタルフィルタによるフィルタリング処理が施されたデジタルオーディオ信号により上記ドライバユニットを駆動するようにしてもよい。上記デジタルフィルタとして、マルチビット・デジタルオーディオ信号を１ビット・デジタルオーディオ信号に変換する変換フィルタを用いることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
本発明に係るパネル型スピーカ装置は、例えば図１の側面図及び図２の正面図に示すように、１ビット・デジタルオーディオ信号が供給される信号入力端子２と、この信号入力端子２に接続されたドライバユニット３と、このドライバユニット３が取り付けられた振動板４とを備える。
【００２３】
このパネル型スピーカ装置１において、信号入力端子２には、例えば図３に示すような構成の１ビットＡ／Ｄ変換器１０により生成される１ビット・デジタルオーディオ信号が供給される。
【００２４】
この図３に示した１ビットＡ／Ｄ変換器１０は、一般的な高速サンプリング１ビットデルタシグマ変調器であって、信号入力端子１１を介してアナログオーディオ信号が入力される減算器１２と、この減算器１２の減算出力が供給される積分器１３と、この積分器１３の積分出力が供給される１ビット量子化器１４と、この１ビット量子化器１４の量子化出力が供給される遅延器１５とを備え、上記１ビット量子化器１４の量子化出力を遅延器１５を介して上記減算器１２に供給するようになっている。このような構成の１ビットＡ／Ｄ変換器１０では、上記１ビット量子化器１４の量子化出力としてデルタシグマ変調出力が得られ、図４に波形の一例を示すような１ビット・デジタルオーディオ信号を信号出力端子１６から出力することができる。
【００２５】
また、このパネル型スピーカ装置１において、ドライバユニット３は、円盤状に形成された高分子圧電体３１の電歪特性により電気機械変換を行う圧電型ドライバユニットであって、アダプタ３２を介して振動板４の主面４ｂの略中心部に接合固定されている。そして、このドライバユニット３は、信号入力端子２に供給される１ビット・デジタルオーディオ信号により直接駆動されるようになっている。
【００２６】
さらに、このパネル型スピーカ装置１において、振動板４は、主面４ａを放音面として矩形パネル状に形成されたもので、スチレン樹脂によって外形寸法がほぼＢ４サイズ（縦２５．７ｍｍ×横３６．４ｍｍ）、厚みが２ｍｍに形成されてなる。そして、振動板４は、ドライバユニット３を介して主面４ｂの中心部が図示しない指示部材に支持されている。すなわち、振動板４は、従来のスピーカ装置の振動板とは異にしてその外周部４ｃを固定支持されない非拘束状態とされた堅いパネル状部材として構成され、主面４ａが放音面とされるとともに主面４ｂが被駆動面として構成されてなる。勿論、振動板４については、上述した矩形形状が好ましいがこれに限定されるものではなく、例えば円形や楕円形であってもよい。
【００２７】
以上のように構成されたパネル型スピーカ装置１では、１ビット・デジタルオーディオ信号が信号入力端子２を介してドライバユニット３に供給されると、上記高分子圧電体３１の電歪特性により振動板４が駆動され、振動板４の放音面４ａから再生出力の放音が行われる。すなわち、上記高分子圧電体３１がアダプタ３２を介して接合固定された振動板４の主面４ｂの略中心部を駆動点として、振動板４に部分的な曲げ動作を生じさせることにより、再生出力の放音が行われる電気音響変換系が構成されている。
【００２８】
このパネル型スピーカ装置１では、電気音響変換系自体が音響的なローパスフィルタ特性を呈し、１ビット・デジタルオーディオ信号にあたかもローパスフィルタ処理を施したかのような音響出力が得られる。
【００２９】
また、このパネル型スピーカ装置１は、高周波数帯域における指向性が広く、ドライバユニット３として高周波数帯域まで電気機械変換を行うことのできる圧電型ドライバユニットを用いることにより、高周波数帯域の信号の再生に対しても広い指向性を有するものとなる。
【００３０】
なお、上記ドライバユニット３には、ダイナミック型ドライバユニットを用いるようにしてもよい。
【００３１】
また、本発明に係るパネル型スピーカ装置は、例えば図５に示すように構成される。
【００３２】
この図５に示したパネル型スピーカ装置２１は、１ビット・デジタルオーディオ信号が供給される信号入力端子２２と、この信号入力端子２２にデジタルフィルタ２３を介して接続されたドライバユニット２４と、このドライバユニット２４が取り付けられた振動板２５とを備える。上記ドライバユニット２４及び振動板２５には、例えば、上述の図１及び図２に示したパネル型スピーカ装置１におけるドライバユニット３及び振動板４と同様のものが用いられる。
【００３３】
すなわち、このパネル型スピーカ装置２１は、信号入力端子２２とドライバユニット２４の間にデジタルフィルタ２３を設け、信号入力端子２２を介して入力される１ビット・デジタルオーディオ信号にデジタルフィルタ２３によりデジタルフィルタ処理を施して、デジタルフィルタ処理済みのオーディオ信号によりドライバユニット２４を駆動するようにしたものである。
【００３４】
このパネル型スピーカ装置２１では、上記デジタルフィルタ２３を設けることにより、デジタルオーディオ信号をそのまま直接フィルタリングすることができ、処理信号をそのまま再生できるので、いわゆるアナログ的な波形劣化を伴うことなく、スピーカ再生することができる。
【００３５】
さらに、本発明に係るパネル型スピーカ装置は、例えば図６に示すように構成される。
【００３６】
この図６に示したパネル型スピーカ装置３１は、マルチビット・デジタルオーディオ信号が供給される信号入力端子３２と、この信号入力端子３２にデジタルフィルタ３３を介して接続されたドライバユニット３４と、このドライバユニット３４が取り付けられた振動板３５とを備える。上記ドライバユニット３４及び振動板３５には、例えば、上述の図１及び図２に示したパネル型スピーカ装置１におけるドライバユニット３及び振動板４と同様のものが用いられる。
【００３７】
このパネル型スピーカ装置３１では、信号入力端子３２には、ＣＤやＤＡＴ等のデジタルオーディオ信号であるマルチビット・デジタルオーディオ信号が供給される。また、デジタルフィルタ３３として、マルチビット・デジタルオーディオ信号を１ビット・デジタルオーディオ信号に変換する変換フィルタが、信号入力端子３２とドライバユニット３４の間に設けられている。
【００３８】
このような構成のパネル型スピーカ装置３１では、信号入力端子３２に供給されるマルチビット・デジタルオーディオ信号をデジタルフィルタ３３により１ビット・デジタルオーディオ信号に変換して、１ビット・デジタルオーディオ信号でドライバユニット３４を駆動するようにしたものである。
【００３９】
このパネル型スピーカ装置３１では、上記デジタルフィルタ３３を設けることにより、ＣＤやＤＡＴ等のデジタルオーディオ信号であるマルチビット・デジタルオーディオ信号をそのまま信号入力端子３２に供給して、スピーカ再生することができる。
【００４０】
ところで、上述の各パネル型スピーカ装置１，２１，３１においては、振動板４，２５，３５をそれぞれ１個のドライバユニット３，２４，３４で駆動するように構成されているが、本発明はかかる構成に限定されるものではなく、複数個のドライバユニットを用いて振動板を駆動するように構成してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るパネル型スピーカ装置では、電気音響変換系自体が音響的なローパスフィルタ特性を呈し、１ビット・デジタルオーディオ信号にあたかもローパスフィルタ処理を施したかのような音響出力が得られる。
【００４２】
従って、本発明によれば、Ｄ／Ａ変換装置やフィルタ装置を必要とすることなく、デジタルオーディオ信号によりドライバユニットを直接駆動して音響出力を得ることができる。
【００４３】
また、本発明に係るパネル型スピーカ装置では、信号入力端子とドライバユニットの間にデジタルフィルタを設けて、上記デジタルフィルタによるフィルタリング処理が施されたデジタルオーディオ信号で上記ドライバユニットを駆動することにより、デジタルオーディオ信号をそのまま直接フィルタリングすることができ、処理信号をそのまま再生できるので、いわゆるアナログ的な波形劣化を伴うことなく、スピーカ再生することができる。
【００４４】
さらに、本発明に係るパネル型スピーカ装置では、上記デジタルフィルタとして、マルチビット・デジタルオーディオ信号を１ビット・デジタルオーディオ信号に変換する変換フィルタを用いることにより、ＣＤやＤＡＴ等のデジタルオーディオ信号であるマルチビット・デジタルオーディオ信号をそのまま信号入力端子に供給して、スピーカ再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すパネル型スピーカ装置の側面図である。
【図２】上記パネル型スピーカ装置の正面図である。
【図３】上記パネル型スピーカ装置に供給する１ビット・デジタルオーディオ信号を生成する１ビットＡ／Ｄ変換器の構成例を示す図である。
【図４】上記１ビットＡ／Ｄ変換器で生成された１ビット・デジタルオーディオ信号を波形例を示す波形図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示すパネル型スピーカ装置の側面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を示すパネル型スピーカ装置の側面図である。
【符号の説明】
１，２１，３１  パネル型スピーカ装置、２，２２，３２  信号入力端子、３，２４，３４  ドライバユニット、４，２５，３５  振動板、２３，３３  デジタルフィルタ
【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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