JP2004215030A

JP2004215030A - スピーカ制御装置及びスピーカシステム

Info

Publication number: JP2004215030A
Application number: JP2003000496A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Sasaki; 勝弘佐々木
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Priority date: 2003-01-06
Filing date: 2003-01-06
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】安価でかつ高性能なスピーカ制御装置及びスピーカシステムを提供する。
【解決手段】動電型変換器からなる検出部２４は、エンクロージャ２１内の音圧を検出し、当該検出した音圧に対する音圧信号Ｓｐｏを生成する。当該音圧信号Ｓｐｏに基づいて特性補正回路１３ａは最低共振周波数ｆ０以上の周波数帯域に亘って周波数を平坦にする補正を行う。信号処理部１３は帰還用の帰還信号Ｓｆｂを生成し、帰還部１１は放射すべき音に対応する入力信号Ｓｉｎに対して生成された帰還信号Ｓｆｂを帰還し、帰還入力信号Ｓｓｙを生成する。駆動部１２は、当該帰還入力信号Ｓｓｙに基づいてスピーカ装置１に含まれるスピーカユニット２２を駆動して音を放射させる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカ制御装置及びスピーカシステムの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般にスピーカシステムにおいてその周波数特性を改善するためには、平坦な出力値を有する周波数範囲をなるべく低周波数の領域まで広げることが行われる。
【０００３】
そしてこのような低周波数帯域の出力特性を改善するための方法として、スピーカ装置におけるボイスコイル又は振動板の運動状態を、検出部を設けて検出し、これを電気信号に変換して入力信号に帰還するＭＦＢ（ＭｏｔｉｏｎａｌＦｅｅｄｂａｃｋ）方式があり、なかでも、スピーカ装置における振動板からの音圧を電気信号に変換して入力信号に帰還する、いわゆるＡＦＢ（ＡｃｏｕｓｔｉｃＦｅｅｄｂａｃｋ）方式が用いられていた（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
このＭＦＢ方式は、一般にボイスコイル又は振動板の運動状態を用いた制御となるため、スピーカ装置の放射特性が振動板の運動状態にのみ左右される、いわゆる密閉型のスピーカ装置にしか適用できないが、ＡＦＢ方式によれば、振動板からの音圧を検出して帰還に用いるため、振動板からの放射音による音圧とダクトからの放射音による音圧との合成音圧を検出できるようにすれば、いわゆるバスレフ型のスピーカ装置にも適用することができる。
【０００５】
この場合、ＡＦＢにおいては平坦な周波数特性が必要とするため、音圧を検出するマイクとして、コンデンサマイクが用いられていた。
【特許文献１】
特開平８−２３７７８８号公報
【特許文献２】
特開平１０−３２８９５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この場合エンクロージャ内にマイクをセットすることによって十分なＳＮ比を得ることが出来るが、音圧が極端に高いため通常のコンデンサマイクではオーバーロードになってしまう。そのため測定器に用いる高電圧のバイアスを掛けた特殊なコンデンサマイクが必要となり、このようなコンデンサマイクは非常に高価なものとなるため、スピーカ装置全体としてコストがかさんでしまうという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記の問題点を考慮して為されたものであり、その課題の一例としては、安価でかつ高性能なスピーカ制御装置及びスピーカシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載のスピーカ制御装置の発明は、スピーカ装置内の音圧変化により振動する振動材の当該振動速度に応じて発生する電圧に基づいて前記音圧を検出し、当該検出した音圧に対応する音圧信号を生成する動電型変換手段と、前記検出した音圧信号の出力特性を平坦化し、帰還用の帰還信号を生成する生成手段と、放射すべき音に対応する入力信号に対して前記生成された帰還信号を帰還し、帰還入力信号を生成する帰還手段と、前記帰還入力信号に基づいて前記スピーカ装置に含まれるスピーカを駆動して前記音を放射させる駆動手段と、を備えることを特徴として構成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に好適な実施の形態について、図面２乃至４を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、ダクトを備えるスピーカ装置（以下、バスレフ型スピーカ装置と称する）を駆動・制御するスピーカ制御装置に対して本発明を適用した場合の実施の形態である。
【００１０】
最初に、図２を用いて以下に説明する本実施形態に係るスピーカシステムの構成について説明する。なお、図２は本実施形態に係るスピーカシステムの構成を示すブロック図である。
【００１１】
図２に示すように、本実施形態のスピーカシステムＳは、スピーカ制御装置１０と、バスレフ型のスピーカ装置２０と、を含んで構成されている。
【００１２】
このうちスピーカ制御装置１０は、帰還手段としての帰還部１１と、駆動手段としての駆動アンプ１２と、動電型変換手段としての検出部２４と、生成手段としての特性補正回路１３ａを含む信号処理部１３と、を含んで構成される。
【００１３】
なお、特性補正回路１３ａは、例えば図示しないコンデンサ、抵抗、演算増幅器等から構成されるフィルタである。上記音圧の検出に動電型のマイクロフォンを使用しているため、低域の出力が減少することとなることから、特性補正回路１３ａで電気的に補正するものである。
【００１４】
また、スピーカ装置２０は、筐体としてのエンクロージャ２１と、当該エンクロージャ２１における放射方向（図２中右方向）の面に設けられ、ボイスコイル２２ａ及び振動板２２ｂを含むスピーカユニット２２と、スピーカユニット２２の裏面方向（エンクロージャ２１の内側方）に放射された音の位相を反転して上記放射方向に放射するダクト２３と、により構成され、上記の検出部２４がエンクロージャ２１内に設置されている。
【００１５】
次に、この検出部２４について説明する。検出部２４には、コンデンサ型マイクロフォンに比べ一般的に安価であり、また電源が不要なムービングコイル型（ダイナミック型）のマイクロフォンが用いられる。
【００１６】
図３は、このムービングコイルマイクロフォンの構造例について概念的に示した図である。
【００１７】
図３に示すように代表的な動電型変換器としてのムービングコイル型マイクロフォンは、固定されたマグネット３１の周囲にボイスコイル３３を巻きつけたもので、ボイスコイル３３に貼った振動板３２が空気の振動によって動くことで、ボイスコイル３３が磁束を横切るためボイスコイル３３の末端に振動速度に応じた電圧が発生する。
【００１８】
次に動作について説明する。
【００１９】
動電型変換手段としての検出部２４は、エンクロージャ２１内の音圧を検出し、対応する音圧信号Ｓｐｏを生成して信号処理部１３へ出力する。
【００２０】
出力された音圧信号Ｓｐｏは、信号処理部１３内の特性補正回路１３ａに入力され、特性補正回路１３ａにより必要帯域に亘り周波数特性を平坦にする補正が行われ、信号処理部１３は後述の処理を施し帰還信号Ｓｆｂを生成し出力する。
【００２１】
帰還部１１は、出力されてきた帰還信号Ｓｆｂと、外部から入力されてくる入力信号Ｓｉｎとを加算し、帰還入力信号Ｓｓｙを生成する。
【００２２】
駆動アンプ１２は、当該帰還入力信号Ｓｓｙをあらかじめ設定された増幅率により増幅し、駆動信号Ｓｄｒを生成して上記スピーカユニット２２に出力して当該スピーカユニット２２を駆動する。
【００２３】
次に周波数特性について図４を用いて説明する。
【００２４】
図４は周波数特性の一例について示した図である。
【００２５】
駆動アンプ１２から出力される駆動信号Ｓｄｒの周波数特性は、図４（ａ）に示すように全体的に平坦な特性を有している。
【００２６】
また、スピーカユニットから放射される音の音圧周波数特性は、図４（ｂ）に示すようにスピーカ装置２０における最低共振周波数ｆ０以上の周波数帯域に亘って平坦な特性を有している。
【００２７】
さらに検出部２４の周波数特性についても同様に、図４（Ｃ）に示すように最低共振周波数ｆ０以上の周波数帯域に亘って平坦な特性を有している。
【００２８】
なお、信号処理部１３から出力される帰還信号Ｓｆｂの周波数特性は、どのような帰還を行うかにより異なることとなる。帰還の種類としては、例えば加速度負帰還処理、振幅正帰還処理、速度負帰還処理等の任意の処理を施すことが想定される。
【００２９】
例えば、加速度負帰還を施す場合においては、処理信号処理部１３においては、音圧信号Ｓｐｏが２回微分され、さらに当該２回微分された音圧信号Ｓｐｏの極性が反転されたものが上記帰還信号Ｓｆｂとして帰還部１１へ出力される。これによりスピーカユニット２２の振動系における質量を増大させることができることとなり、当該スピーカユニット２２から放射される音の周波数特性における低周波数帯域部分を改善することができる。
【００３０】
また、振幅正帰還処理を施す場合においては、信号処理部１３においては、音圧信号Ｓｐｏがそのまま上記帰還信号Ｓｆｂとして帰還部１１へ出力される。これにより、スピーカユニット２２の振動系における等価スチフネスを減じることができ、当該スピーカユニット２２から放射される音の周波数特性における低周波数帯域部分を改善することができる。
【００３１】
また、速度負帰還処理を施す場合においては、エンクロージャ２１の内側の音圧を検出し、対応する音圧信号Ｓｐｏを１回微分され、さらに当該１回微分された音圧信号Ｓｐｏの極性が反転されたものが上記帰還信号Ｓｆｂとして入力信号Ｓｉｎに帰還してスピーカユニット２２を駆動する。これによりスピーカユニット２２の振動系における機械抵抗が制御できることとなり、共振における制動作用を制御して当該スピーカユニット２２から放射される音の周波数特性における低周波数帯域部分を改善することができる。
【００３２】
またこれらに限らず、信号処理部１３においては、スピーカ装置２０としての目標とする周波数特性を実現するために、加速度正帰還処理、速度正帰還処理、振幅負帰還処理等任意の帰還処理を行うことが可能である。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態におけるスピーカ制御装置１０の動作によれば、バスレフ型のスピーカ装置２０内の音圧を動電型の検出部４により検出して対応する音圧信号Ｓｐｏを生成し、当該音圧信号Ｓｐｏに基づいて特性補正回路１３ａで補正し生成された帰還信号Ｓｆｂを入力信号Ｓｉｎに対して帰還してスピーカユニット２２を駆動するので、スピーカ装置２０の外部に放射される音の周波数特性を改善することができる。
【００３４】
また、従来のコンデンサマイクに比べ安価なムービングコイル型マイクロフォン等の動電型変換器を音圧の検出に使用し、動電型における低域の出力の減少を特性補正回路１３ａで補正し、最低共振周波数ｆ０以上の周波数帯域に亘り平坦な特性を有しているので、スピーカ装置全体としてコストアップを効果的に抑えつつ、高性能なスピーカを実現することができる。
【００３５】
さらに、音圧の検出に動電型を用いており、検出出力が大きくなるため、取り扱いが容易になる。特に小型スピーカのバスレフ方式に適用できるので、スピーカユニットへの負担を軽減することが可能となる。
【００３６】
また、検出部２４はスピーカ装置２０のエンクロージャ内に設置されているので、振動板２２ｂ及びダクト２３からの放射音以外の外部雑音による音圧まで検出してしまうことがなく、周波数特性の制御が容易となる。
【００３７】
なお、本実施形態においてはスピーカ制御装置１０とスピーカ装置２０とを別個のものとして説明したが、当該スピーカ制御装置１０全体がスピーカ装置２０の内部に設けられていても良い。またスピーカ装置２０から離れた位置にスピーカ制御装置１０を配置し、この状態でスピーカ装置２０の動作を制御するように構成することもできる。
【００３８】
さらに、本実施形態においてバスレフ型スピーカ装置について説明したが、これに限られるものではなく、密閉型スピーカ装置についても適用可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術を示す図である。
【図２】実施形態に係るスピーカシステムの構成を示す図である。
【図３】ムービングコイル型マイクロフォンの構成を示す図である。
【図４】周波数特性について示した図である。
【符号の説明】
１・・・帰還部
２・・・駆動アンプ
３・・・スピーカユニット
４・・・コンデンサマイク
５・・・ダクト
６・・・エンクロージャ
７・・・信号処理部
Ｓ・・・スピーカシステム
１０・・・スピーカ制御装置
２０・・・スピーカ装置
１１・・・帰還部
１２・・・駆動アンプ
１３・・・信号処理部
１３ａ・・・特性補正回路
２１・・・エンクロージャ
２２・・・スピーカユニット
２２ａ・・・ボイスコイル
２２ｂ・・・振動板
２３・・・ダクト
２４・・・検出部
３１・・・マグネット
３２・・・振動板
３３・・・ボイスコイル
Ｓｐｏ・・・音圧信号
Ｓｉｎ・・・入力信号
Ｓｆｂ・・・帰還信号
Ｓｓｙ・・・帰還入力信号
Ｓｄｒ・・・駆動信号

Claims

スピーカ装置内の音圧変化により振動する振動材の当該振動速度に応じて発生する電圧に基づいて前記音圧を検出し、当該検出した音圧に対応する音圧信号を生成する動電型変換手段と、
前記検出した音圧信号の出力特性を平坦化し、帰還用の帰還信号を生成する生成手段と、
放射すべき音に対応する入力信号に対して前記生成された帰還信号を帰還し、帰還入力信号を生成する帰還手段と、
前記帰還入力信号に基づいて前記スピーカ装置に含まれるスピーカを駆動して前記音を放射させる駆動手段と、
を備えたスピーカ制御装置。
請求項１に記載のスピーカ制御装置において、
前記動電型変換手段は、前記スピーカ装置におけるエンクロージャの内側の音圧を検出することを特徴とするスピーカ制御装置。
請求項１又は２に記載のスピーカ制御装置において、
前記スピーカ装置における最低共振周波数以上の周波数帯域にわたり前記出力特性の平坦化を行うことを特徴とするスピーカ制御装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスピーカ制御装置において、
前記動電型変換手段はムービングコイル型マイクロフォンであることを特徴とするスピーカ制御装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスピーカ制御装置と、
前記スピーカ装置と、を備えることを特徴とするスピーカシステム。