JPH10126880A - スピーカシステム - Google Patents
スピーカシステムInfo
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- JPH10126880A JPH10126880A JP27907196A JP27907196A JPH10126880A JP H10126880 A JPH10126880 A JP H10126880A JP 27907196 A JP27907196 A JP 27907196A JP 27907196 A JP27907196 A JP 27907196A JP H10126880 A JPH10126880 A JP H10126880A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周波数特性の補正、音圧歪の低減を確実に行
なうことのできるスピーカシステムを提供する。 【解決手段】 加速度検出部１２はボイスコイル４の加
速度を検出する。帰還経路増幅部１４は加速度検出部１
２の出力を増幅する。目標信号生成部１６は低域遮断角
周波数ωLおよび高域遮断角周波数ωHで表わされる帯域
制限処理を行なうことにより、目標信号を生成する。誤
差増幅部１８は目標信号と帰還信号との差分を増幅す
る。電力増幅部２０は誤差増幅部１８の出力を増幅して
ボイスコイル４を駆動する。負帰還回路のループ周波数
特性ＨLOOP（ｊω）は、｜ＨLOOP（ｊω）｜≧１、か
つ、−３６０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜０°または
０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜３６０°（ただし、ωL
≦ω≦ωH）を満足するよう構成される。したがって、
広い周波数帯域にわたり安定な負帰還を得ることができ
る。
なうことのできるスピーカシステムを提供する。 【解決手段】 加速度検出部１２はボイスコイル４の加
速度を検出する。帰還経路増幅部１４は加速度検出部１
２の出力を増幅する。目標信号生成部１６は低域遮断角
周波数ωLおよび高域遮断角周波数ωHで表わされる帯域
制限処理を行なうことにより、目標信号を生成する。誤
差増幅部１８は目標信号と帰還信号との差分を増幅す
る。電力増幅部２０は誤差増幅部１８の出力を増幅して
ボイスコイル４を駆動する。負帰還回路のループ周波数
特性ＨLOOP（ｊω）は、｜ＨLOOP（ｊω）｜≧１、か
つ、−３６０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜０°または
０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜３６０°（ただし、ωL
≦ω≦ωH）を満足するよう構成される。したがって、
広い周波数帯域にわたり安定な負帰還を得ることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、スピーカシステ
ムに関し、特に、フィードバック処理を伴うスピーカシ
ステムに関する。
ムに関し、特に、フィードバック処理を伴うスピーカシ
ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】フィードバック処理を伴うス
ピーカシステムとして、図２５に示すような、マイクロ
フォンを用いたＭＦＢ（モーショナルフィードバック）
スピーカシステムが考えられている。このシステムで
は、スピーカ２のボイスコイル４に取り付けられたコー
ン紙６の近傍においてマイクロフォン８を用いて再生音
圧を検出し、検出した音圧をフィードバック信号に用い
る。したがって、再生音圧を直接フィードバックするこ
とで、システムの出力音圧を所望の特性に保つことが可
能とも考えられる。
ピーカシステムとして、図２５に示すような、マイクロ
フォンを用いたＭＦＢ（モーショナルフィードバック）
スピーカシステムが考えられている。このシステムで
は、スピーカ２のボイスコイル４に取り付けられたコー
ン紙６の近傍においてマイクロフォン８を用いて再生音
圧を検出し、検出した音圧をフィードバック信号に用い
る。したがって、再生音圧を直接フィードバックするこ
とで、システムの出力音圧を所望の特性に保つことが可
能とも考えられる。
【０００３】しかしながら、上述のシステムでは、発音
源であるコーン紙６からマイクロフォン８までの音波の
伝播に起因する時間遅延が発生し、これに基づく帰還信
号の等価的位相遅れが生ずる。このため、あまり高い周
波数ではフィードバックシステムが安定に保たれない。
さらに、制御・増幅部９の駆動出力とコーン紙６の振動
との位相関係の乱れや、マイクロフォン８の周波数特性
および歪特性等に起因して、帰還周波数帯域の高域制限
周波数の低下や帰還量の低下を招くため、やはり安定な
フィードバックシステムを実現することが困難である。
源であるコーン紙６からマイクロフォン８までの音波の
伝播に起因する時間遅延が発生し、これに基づく帰還信
号の等価的位相遅れが生ずる。このため、あまり高い周
波数ではフィードバックシステムが安定に保たれない。
さらに、制御・増幅部９の駆動出力とコーン紙６の振動
との位相関係の乱れや、マイクロフォン８の周波数特性
および歪特性等に起因して、帰還周波数帯域の高域制限
周波数の低下や帰還量の低下を招くため、やはり安定な
フィードバックシステムを実現することが困難である。
【０００４】ＭＦＢスピーカシステムの他の方式とし
て、ボイスコイル４の他に、検出コイル（図示せず）を
巻き、ボイスコイル４の動きによって検出コイルに発生
する起電力を用いて、ボイスコイル４の速度検出を行な
い、それを帰還信号に使用するという方式が考えられ
る。この方式は、ボイスコイル４の動き自体を検出する
ことから、音波の伝播に起因する時間遅延がない分、マ
イクロフォン８を用いた前述の方式に比較し、高い周波
数域までフィードバックシステムを安定に動作させるこ
とが可能となる。
て、ボイスコイル４の他に、検出コイル（図示せず）を
巻き、ボイスコイル４の動きによって検出コイルに発生
する起電力を用いて、ボイスコイル４の速度検出を行な
い、それを帰還信号に使用するという方式が考えられ
る。この方式は、ボイスコイル４の動き自体を検出する
ことから、音波の伝播に起因する時間遅延がない分、マ
イクロフォン８を用いた前述の方式に比較し、高い周波
数域までフィードバックシステムを安定に動作させるこ
とが可能となる。
【０００５】しかしながら、この方式においては、検出
コイルをボイスコイル４と同じＢｌ積としなければ、ボ
イスコイル４の速度や非線形性が正確に検出されない。
したがって、これら両コイルをバイファイラー巻により
構成するなど、ボイスコイル４と検出コイルとを等価に
近づける必要がある。しかし、これによりボイスコイル
４と検出コイルとの結合度が上昇し、相互インダクタン
スが上昇する。このため、ボイスコイル４に流れる電流
によって、検出コイルに起電力が誘起される。
コイルをボイスコイル４と同じＢｌ積としなければ、ボ
イスコイル４の速度や非線形性が正確に検出されない。
したがって、これら両コイルをバイファイラー巻により
構成するなど、ボイスコイル４と検出コイルとを等価に
近づける必要がある。しかし、これによりボイスコイル
４と検出コイルとの結合度が上昇し、相互インダクタン
スが上昇する。このため、ボイスコイル４に流れる電流
によって、検出コイルに起電力が誘起される。
【０００６】したがって、検出コイルの起電力が、振動
によるものか相互インダクタンスによるものかが区別で
きなくなるという不都合が生ずる。また、周波数が高い
程、起電力も大きくなることから、振動による逆起電力
により駆動電流が低下する最低共振角周波数近辺のみが
速度検出として、信頼できるにすぎないという不都合が
生ずる。このため、フィードバックシステムとしての信
頼性が低い。
によるものか相互インダクタンスによるものかが区別で
きなくなるという不都合が生ずる。また、周波数が高い
程、起電力も大きくなることから、振動による逆起電力
により駆動電流が低下する最低共振角周波数近辺のみが
速度検出として、信頼できるにすぎないという不都合が
生ずる。このため、フィードバックシステムとしての信
頼性が低い。
【０００７】さらにＭＦＢスピーカシステムの他の方式
として、逆起電力によるスピーカインピーダンスの変化
をブリッジ方式により検出して制御する方式もあるが、
周波数特性の制御は期待できても、歪の低域はあまり期
待できない。
として、逆起電力によるスピーカインピーダンスの変化
をブリッジ方式により検出して制御する方式もあるが、
周波数特性の制御は期待できても、歪の低域はあまり期
待できない。
【０００８】この発明は、このような問題点を解決し、
広い周波数帯域にわたり安定な負帰還を可能とすること
で、周波数特性の補正、音圧歪の低減を確実に行なうこ
とのできるスピーカシステムを提供することを目的とす
る。
広い周波数帯域にわたり安定な負帰還を可能とすること
で、周波数特性の補正、音圧歪の低減を確実に行なうこ
とのできるスピーカシステムを提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１のスピーカシス
テムは、ボイスコイルを備えたスピーカ、前記ボイスコ
イルに取り付けられ、当該ボイスコイルの加速度を検出
する加速度検出手段、前記加速度検出手段の出力を増幅
する帰還経路増幅手段、入力信号に基づいて所定の目標
信号を生成する目標信号生成手段、前記目標信号と前記
帰還経路増幅手段の出力との差分を増幅する誤差増幅手
段、前記誤差増幅手段の出力を増幅して前記ボイスコイ
ルを駆動する電力増幅手段、を備えたスピーカシステム
であって、前記目標信号生成手段は、低域遮断角周波数
ωLおよび高域遮断角周波数ωHで表わされる帯域制限処
理を行なうことにより、前記目標信号を生成し、前記ボ
イスコイル、加速度検出手段、帰還経路増幅手段、誤差
増幅手段、電力増幅手段を含む負帰還回路のループ周波
数特性ＨLOOP（ｊω）が、次式 ｜ＨLOOP（ｊω）｜≧１ かつ −３６０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜０° または０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜３６０° ただし ωL≦ω≦ωH を満足するよう構成したことを特徴とする。
テムは、ボイスコイルを備えたスピーカ、前記ボイスコ
イルに取り付けられ、当該ボイスコイルの加速度を検出
する加速度検出手段、前記加速度検出手段の出力を増幅
する帰還経路増幅手段、入力信号に基づいて所定の目標
信号を生成する目標信号生成手段、前記目標信号と前記
帰還経路増幅手段の出力との差分を増幅する誤差増幅手
段、前記誤差増幅手段の出力を増幅して前記ボイスコイ
ルを駆動する電力増幅手段、を備えたスピーカシステム
であって、前記目標信号生成手段は、低域遮断角周波数
ωLおよび高域遮断角周波数ωHで表わされる帯域制限処
理を行なうことにより、前記目標信号を生成し、前記ボ
イスコイル、加速度検出手段、帰還経路増幅手段、誤差
増幅手段、電力増幅手段を含む負帰還回路のループ周波
数特性ＨLOOP（ｊω）が、次式 ｜ＨLOOP（ｊω）｜≧１ かつ −３６０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜０° または０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜３６０° ただし ωL≦ω≦ωH を満足するよう構成したことを特徴とする。
【００１０】請求項２のスピーカシステムは、請求項１
のスピーカシステムにおいて、前記加速度検出手段は、
自己共振角周波数が前記スピーカの最低共振角周波数の
ほぼ５０倍以上であり、低域遮断角周波数が前記最低共
振角周波数のほぼ１／２０以下であり、最大許容加速度
が前記ボイスコイルの最大許容加速度とほぼ同等以上で
ある加速度センサーを備えたことを特徴とする。
のスピーカシステムにおいて、前記加速度検出手段は、
自己共振角周波数が前記スピーカの最低共振角周波数の
ほぼ５０倍以上であり、低域遮断角周波数が前記最低共
振角周波数のほぼ１／２０以下であり、最大許容加速度
が前記ボイスコイルの最大許容加速度とほぼ同等以上で
ある加速度センサーを備えたことを特徴とする。
【００１１】請求項３のスピーカシステムは、請求項２
のスピーカシステムにおいて、前記加速度センサーは、
圧電セラミックスを用いた加速度センサーであり、前記
加速度検出手段は、前記加速度センサーの出力を低イン
ピーダンス電圧出力として取り出すためのインピーダン
ス変換器をさらに備え、前記加速度センサーと前記イン
ピーダンス変換器とを一体的に構成したものであること
を特徴とする。
のスピーカシステムにおいて、前記加速度センサーは、
圧電セラミックスを用いた加速度センサーであり、前記
加速度検出手段は、前記加速度センサーの出力を低イン
ピーダンス電圧出力として取り出すためのインピーダン
ス変換器をさらに備え、前記加速度センサーと前記イン
ピーダンス変換器とを一体的に構成したものであること
を特徴とする。
【００１２】請求項４のスピーカシステムは、請求項１
ないし請求項３のいずれかのスピーカシステムにおい
て、前記帰還経路増幅手段は、前記加速度検出手段の出
力のうち不要な高域信号の振幅を減少させる周波数補償
特性を有することを特徴とする。
ないし請求項３のいずれかのスピーカシステムにおい
て、前記帰還経路増幅手段は、前記加速度検出手段の出
力のうち不要な高域信号の振幅を減少させる周波数補償
特性を有することを特徴とする。
【００１３】請求項５のスピーカシステムは、請求項４
のスピーカシステムにおいて、前記帰還経路増幅手段
は、高域遮断角周波数が前記加速度検出手段の自己共振
角周波数のほぼ１／１０ないし１／２である低域通過フ
ィルタを備えたことを特徴とする。
のスピーカシステムにおいて、前記帰還経路増幅手段
は、高域遮断角周波数が前記加速度検出手段の自己共振
角周波数のほぼ１／１０ないし１／２である低域通過フ
ィルタを備えたことを特徴とする。
【００１４】請求項６のスピーカシステムは、請求項４
ないし請求項５のいずれかのスピーカシステムにおい
て、前記帰還経路増幅手段は、前記加速度検出手段の自
己共振角周波数近傍における減衰量を局部的に大きくし
得るよう構成した低域通過フィルタを備えたことを特徴
とする。
ないし請求項５のいずれかのスピーカシステムにおい
て、前記帰還経路増幅手段は、前記加速度検出手段の自
己共振角周波数近傍における減衰量を局部的に大きくし
得るよう構成した低域通過フィルタを備えたことを特徴
とする。
【００１５】請求項７のスピーカシステムは、請求項１
ないし請求項６のいずれかのスピーカシステムにおい
て、前記誤差増幅手段および電力増幅手段の総合周波数
特性ＨEP（ｊω）が次式 ＨEP（ｊω） ＝Ａ・（１＋ｊω／ω0）／（（１＋ｊω／ωA）（１＋ｊω／ω1）） ただし Ａ ：直流利得 ω0：ωL＜ω0 を満たすスピーカの最低共振角周波数 ωA：ωA＜ω0 を満たす角周波数 ω1：ω0≦ω1＜ωH を満たす角周波数 を満足するよう構成したことを特徴とする。
ないし請求項６のいずれかのスピーカシステムにおい
て、前記誤差増幅手段および電力増幅手段の総合周波数
特性ＨEP（ｊω）が次式 ＨEP（ｊω） ＝Ａ・（１＋ｊω／ω0）／（（１＋ｊω／ωA）（１＋ｊω／ω1）） ただし Ａ ：直流利得 ω0：ωL＜ω0 を満たすスピーカの最低共振角周波数 ωA：ωA＜ω0 を満たす角周波数 ω1：ω0≦ω1＜ωH を満たす角周波数 を満足するよう構成したことを特徴とする。
【００１６】請求項８のスピーカシステムは、請求項１
ないし請求項７のいずれかのスピーカシステムにおい
て、前記誤差増幅手段は、正相入力端子、逆相入力端
子、出力端子を有する演算増幅器を備えるとともに、前
記目標信号を、抵抗を介して前記逆相入力端子に入力
し、前記帰還経路増幅手段の出力を、前記抵抗とは別の
抵抗を介して前記逆相入力端子に入力し、前記出力端子
と前記逆相入力端子とを、コンデンサを含む回路網を介
して接続し、前記正相入力端子を接地するよう構成した
ことを特徴とする。
ないし請求項７のいずれかのスピーカシステムにおい
て、前記誤差増幅手段は、正相入力端子、逆相入力端
子、出力端子を有する演算増幅器を備えるとともに、前
記目標信号を、抵抗を介して前記逆相入力端子に入力
し、前記帰還経路増幅手段の出力を、前記抵抗とは別の
抵抗を介して前記逆相入力端子に入力し、前記出力端子
と前記逆相入力端子とを、コンデンサを含む回路網を介
して接続し、前記正相入力端子を接地するよう構成した
ことを特徴とする。
【００１７】請求項９のスピーカシステムは、請求項１
ないし請求項７のいずれかのスピーカシステムにおい
て、前記誤差増幅手段は、正相入力端子、逆相入力端
子、出力端子を有する演算増幅器を備えるとともに、前
記目標信号を、抵抗値Ｒ1の抵抗を介して前記正相入力
端子に入力し、前記帰還経路増幅手段の出力を、前記抵
抗とは別の、抵抗値Ｒ2の抵抗を介して前記逆相入力端
子に入力し、前記出力端子と前記逆相入力端子とを、コ
ンデンサを含むインピーダンスＺ2の回路網を介して接
続し、前記正相入力端子を、前記回路網とは別の、イン
ピーダンスＺ1の回路網を介して接地するよう構成する
とともに、前記抵抗値Ｒ1，Ｒ2、インピーダンスＺ1，
Ｚ2の関係を Ｒ1／Ｒ2＝Ｚ1／Ｚ2 としたことを特徴とする。
ないし請求項７のいずれかのスピーカシステムにおい
て、前記誤差増幅手段は、正相入力端子、逆相入力端
子、出力端子を有する演算増幅器を備えるとともに、前
記目標信号を、抵抗値Ｒ1の抵抗を介して前記正相入力
端子に入力し、前記帰還経路増幅手段の出力を、前記抵
抗とは別の、抵抗値Ｒ2の抵抗を介して前記逆相入力端
子に入力し、前記出力端子と前記逆相入力端子とを、コ
ンデンサを含むインピーダンスＺ2の回路網を介して接
続し、前記正相入力端子を、前記回路網とは別の、イン
ピーダンスＺ1の回路網を介して接地するよう構成する
とともに、前記抵抗値Ｒ1，Ｒ2、インピーダンスＺ1，
Ｚ2の関係を Ｒ1／Ｒ2＝Ｚ1／Ｚ2 としたことを特徴とする。
【００１８】請求項１０のスピーカシステムは、請求項
８ないし請求項９のいずれかのスピーカシステムにおい
て、前記電力増幅手段の出力を、抵抗値が可変である帰
還用抵抗を介して前記誤差増幅手段の前記逆相入力端子
に帰還させるとともに、定常状態においては、処理すべ
き信号の角周波数が前記低域遮断角周波数ωLより高い
ときは前記帰還経路増幅手段を介した帰還が主となり、
処理すべき信号の角周波数が前記低域遮断角周波数ωL
より低いときは前記帰還用抵抗を介した帰還が主となる
よう、前記帰還用抵抗の抵抗値を設定し、システムの電
源投入時には当該抵抗値を小さくし、その後、当該抵抗
値を漸次増加させ定常状態に至るよう構成したことを特
徴とする。
８ないし請求項９のいずれかのスピーカシステムにおい
て、前記電力増幅手段の出力を、抵抗値が可変である帰
還用抵抗を介して前記誤差増幅手段の前記逆相入力端子
に帰還させるとともに、定常状態においては、処理すべ
き信号の角周波数が前記低域遮断角周波数ωLより高い
ときは前記帰還経路増幅手段を介した帰還が主となり、
処理すべき信号の角周波数が前記低域遮断角周波数ωL
より低いときは前記帰還用抵抗を介した帰還が主となる
よう、前記帰還用抵抗の抵抗値を設定し、システムの電
源投入時には当該抵抗値を小さくし、その後、当該抵抗
値を漸次増加させ定常状態に至るよう構成したことを特
徴とする。
【００１９】請求項１１のスピーカシステムは、請求項
１０のスピーカシステムにおいて、前記帰還用抵抗が、
ＣdＳフォトカプラの抵抗を含むことを特徴とする。
１０のスピーカシステムにおいて、前記帰還用抵抗が、
ＣdＳフォトカプラの抵抗を含むことを特徴とする。
【００２０】請求項１２のスピーカシステムは、請求項
１ないし請求項１１のいずれかのスピーカシステムにお
いて、前記目標信号生成手段は、前記入力信号に対して
振幅制御を行なう振幅制御器をさらに備え、前記振幅制
御器により前記目標信号の振幅を増加させた場合は低域
遮断角周波数を増加させ、前記目標信号の振幅を減少さ
せた場合は低域遮断角周波数を減少させるよう構成した
ことを特徴とする。
１ないし請求項１１のいずれかのスピーカシステムにお
いて、前記目標信号生成手段は、前記入力信号に対して
振幅制御を行なう振幅制御器をさらに備え、前記振幅制
御器により前記目標信号の振幅を増加させた場合は低域
遮断角周波数を増加させ、前記目標信号の振幅を減少さ
せた場合は低域遮断角周波数を減少させるよう構成した
ことを特徴とする。
【００２１】請求項１３のスピーカシステムは、請求項
１ないし請求項１２のいずれかのスピーカシステムにお
いて、前記帰還経路増幅手段の伝達位相を、正逆切換え
可能としたことを特徴とする。
１ないし請求項１２のいずれかのスピーカシステムにお
いて、前記帰還経路増幅手段の伝達位相を、正逆切換え
可能としたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の効果】請求項１のスピーカシステムは、ボイス
コイルに加速度検出手段を取り付けたことを特徴とす
る。したがって、ボイスコイル４の動きを直接検出する
ことができる。このため、音波の伝播に起因する時間遅
延がない分、高い周波数域まで安定な負帰還を得ること
ができる。また、音圧との関連性が高い加速度を検出す
ることにより、再現音圧を直接検出するのに近い効果を
得ることができる。
コイルに加速度検出手段を取り付けたことを特徴とす
る。したがって、ボイスコイル４の動きを直接検出する
ことができる。このため、音波の伝播に起因する時間遅
延がない分、高い周波数域まで安定な負帰還を得ること
ができる。また、音圧との関連性が高い加速度を検出す
ることにより、再現音圧を直接検出するのに近い効果を
得ることができる。
【００２３】また、低域遮断角周波数ωLおよび高域遮
断角周波数ωHで表わされる帯域制限処理を行なうこと
により目標信号を生成するとともに、負帰還回路のルー
プ周波数特性ＨLOOP（ｊω）が、次式 ｜ＨLOOP（ｊω）｜≧１ かつ −３６０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜０° または０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜３６０° ただし ωL≦ω≦ωH を満足するよう構成したことを特徴とする。
断角周波数ωHで表わされる帯域制限処理を行なうこと
により目標信号を生成するとともに、負帰還回路のルー
プ周波数特性ＨLOOP（ｊω）が、次式 ｜ＨLOOP（ｊω）｜≧１ かつ −３６０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜０° または０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜３６０° ただし ωL≦ω≦ωH を満足するよう構成したことを特徴とする。
【００２４】したがって、生成した目標信号の全域にわ
たり、安定な負帰還が可能となる。このため、所定帯域
内において所望の周波数特性を有する目標信号を生成す
るとともに、生成した目標信号を忠実に再現することが
できる。
たり、安定な負帰還が可能となる。このため、所定帯域
内において所望の周波数特性を有する目標信号を生成す
るとともに、生成した目標信号を忠実に再現することが
できる。
【００２５】すなわち、広い周波数帯域にわたり安定な
負帰還を可能とすることで、周波数特性の補正、音圧歪
の低減を確実に行なうことのできるスピーカシステムを
実現することができる。
負帰還を可能とすることで、周波数特性の補正、音圧歪
の低減を確実に行なうことのできるスピーカシステムを
実現することができる。
【００２６】請求項２のスピーカシステムは、自己共振
角周波数がスピーカの最低共振角周波数のほぼ５０倍以
上であり、低域遮断角周波数が最低共振角周波数のほぼ
１／２０以下であり、最大許容加速度がボイスコイルの
最大許容加速度とほぼ同等以上である加速度センサーを
備えたことを特徴とする。
角周波数がスピーカの最低共振角周波数のほぼ５０倍以
上であり、低域遮断角周波数が最低共振角周波数のほぼ
１／２０以下であり、最大許容加速度がボイスコイルの
最大許容加速度とほぼ同等以上である加速度センサーを
備えたことを特徴とする。
【００２７】したがって、スピーカの再生し得る周波数
帯域について、ボイスコイルの加速度を確実に検出する
ことができる。このため、信頼性の高いフィードバック
システムが可能となる。
帯域について、ボイスコイルの加速度を確実に検出する
ことができる。このため、信頼性の高いフィードバック
システムが可能となる。
【００２８】請求項３のスピーカシステムは、圧電セラ
ミックスを用いた加速度センサーと、当該加速度センサ
ーの出力を低インピーダンス電圧出力として取り出すた
めのインピーダンス変換器とを一体的に構成したことを
特徴とする。
ミックスを用いた加速度センサーと、当該加速度センサ
ーの出力を低インピーダンス電圧出力として取り出すた
めのインピーダンス変換器とを一体的に構成したことを
特徴とする。
【００２９】したがって、圧電セラミックスを用いた加
速度センサーの高インピーダンス出力を、低インピーダ
ンス電圧出力に変換して取り出すことで、ノイズの影響
を受けにくくすることができる。このため、より信頼性
の高いフィードバックシステムが可能となる。
速度センサーの高インピーダンス出力を、低インピーダ
ンス電圧出力に変換して取り出すことで、ノイズの影響
を受けにくくすることができる。このため、より信頼性
の高いフィードバックシステムが可能となる。
【００３０】請求項４のスピーカシステムは、加速度検
出手段の出力のうち不要な高域信号の振幅を減少させる
周波数補償特性を有することを特徴とする。したがっ
て、加速度検出手段の出力に不要な高域信号が含まれる
場合には、当該信号の影響を緩和することができる。こ
のため、安定な負帰還を得ることができる周波数帯域
を、より高域まで広げることができる。
出手段の出力のうち不要な高域信号の振幅を減少させる
周波数補償特性を有することを特徴とする。したがっ
て、加速度検出手段の出力に不要な高域信号が含まれる
場合には、当該信号の影響を緩和することができる。こ
のため、安定な負帰還を得ることができる周波数帯域
を、より高域まで広げることができる。
【００３１】請求項５のスピーカシステムは、帰還経路
増幅手段が、高域遮断角周波数が加速度検出手段の自己
共振角周波数のほぼ１／１０ないし１／２である低域通
過フィルタを備えたことを特徴とする。したがって、加
速度検出手段の自己共振角周波数近傍における不要な振
幅を減衰させることができる。このため、安定な負帰還
を得ることができる周波数帯域を、加速度検出手段の自
己共振角周波数より高域まで広げることができる。
増幅手段が、高域遮断角周波数が加速度検出手段の自己
共振角周波数のほぼ１／１０ないし１／２である低域通
過フィルタを備えたことを特徴とする。したがって、加
速度検出手段の自己共振角周波数近傍における不要な振
幅を減衰させることができる。このため、安定な負帰還
を得ることができる周波数帯域を、加速度検出手段の自
己共振角周波数より高域まで広げることができる。
【００３２】請求項６のスピーカシステムは、帰還経路
増幅手段が、加速度検出手段の自己共振角周波数近傍に
おける減衰量を局部的に大きくし得るよう構成した低域
通過フィルタを備えたことを特徴とする。したがって、
加速度検出手段の自己共振角周波数における振幅が鋭い
ピークをもつ場合であっても、当該ピークを効果的に減
衰させることができる。このため、安定な負帰還を得る
ことができる周波数帯域を、より効果的に高域まで広げ
ることができる。
増幅手段が、加速度検出手段の自己共振角周波数近傍に
おける減衰量を局部的に大きくし得るよう構成した低域
通過フィルタを備えたことを特徴とする。したがって、
加速度検出手段の自己共振角周波数における振幅が鋭い
ピークをもつ場合であっても、当該ピークを効果的に減
衰させることができる。このため、安定な負帰還を得る
ことができる周波数帯域を、より効果的に高域まで広げ
ることができる。
【００３３】請求項７のスピーカシステムは、誤差増幅
手段および電力増幅手段の総合周波数特性ＨEP（ｊω）
が次式 ＨEP（ｊω） ＝Ａ・（１＋ｊω／ω0）／（（１＋ｊω／ωA）（１＋ｊω／ω1）） ただし Ａ ：直流利得 ω0：ωL＜ω0 を満たすスピーカの最低共振角周波数 ωA：ωA＜ω0 を満たす角周波数 ω1：ω0≦ω1＜ωH を満たす角周波数 を満足するよう構成したことを特徴とする。
手段および電力増幅手段の総合周波数特性ＨEP（ｊω）
が次式 ＨEP（ｊω） ＝Ａ・（１＋ｊω／ω0）／（（１＋ｊω／ωA）（１＋ｊω／ω1）） ただし Ａ ：直流利得 ω0：ωL＜ω0 を満たすスピーカの最低共振角周波数 ωA：ωA＜ω0 を満たす角周波数 ω1：ω0≦ω1＜ωH を満たす角周波数 を満足するよう構成したことを特徴とする。
【００３４】したがって、スピーカの最低共振角周波数
ω0以下の帯域において振幅を増強するとともに、角周
波数ω1以上の帯域において振幅を減衰させることがで
きる。このため、角周波数ω0、ω1を含む所定帯域内
（ωL≦ω≦ωH）において安定な負帰還が可能となる。
ω0以下の帯域において振幅を増強するとともに、角周
波数ω1以上の帯域において振幅を減衰させることがで
きる。このため、角周波数ω0、ω1を含む所定帯域内
（ωL≦ω≦ωH）において安定な負帰還が可能となる。
【００３５】請求項８および請求項９のスピーカシステ
ムは、誤差増幅手段が演算増幅器を備えたことを特徴と
する。したがって、信頼性の高い周波数特性の設定を容
易に行なうことができる。このため、安定な負帰還を容
易に実現することができる。
ムは、誤差増幅手段が演算増幅器を備えたことを特徴と
する。したがって、信頼性の高い周波数特性の設定を容
易に行なうことができる。このため、安定な負帰還を容
易に実現することができる。
【００３６】請求項１０のスピーカシステムは、電力増
幅手段の出力を、抵抗値が可変である帰還用抵抗を介し
て誤差増幅手段に直接帰還させるとともに、システムの
電源投入時には当該抵抗値を小さくし、その後、当該抵
抗値を漸次増加させ定常状態に至るよう構成したことを
特徴とする。
幅手段の出力を、抵抗値が可変である帰還用抵抗を介し
て誤差増幅手段に直接帰還させるとともに、システムの
電源投入時には当該抵抗値を小さくし、その後、当該抵
抗値を漸次増加させ定常状態に至るよう構成したことを
特徴とする。
【００３７】したがって、電源投入時における直流バイ
アスの安定化を速やかに行なわせることができる。
アスの安定化を速やかに行なわせることができる。
【００３８】また、電源投入時におけるシステムの低域
遮断角周波数を上昇させることができる。また、電源投
入時におけるシステムの信号利得を、周波数帯域全域に
わたり減少させることができる。さらに、電源投入後、
当該抵抗値を漸次増加させることで、システムの低域遮
断角周波数を徐々に降下させるとともに、システムの信
号利得を徐々に増加させることができる。すなわち、電
源投入時におけるフェードイン特性をシステムに持たせ
ることができる。
遮断角周波数を上昇させることができる。また、電源投
入時におけるシステムの信号利得を、周波数帯域全域に
わたり減少させることができる。さらに、電源投入後、
当該抵抗値を漸次増加させることで、システムの低域遮
断角周波数を徐々に降下させるとともに、システムの信
号利得を徐々に増加させることができる。すなわち、電
源投入時におけるフェードイン特性をシステムに持たせ
ることができる。
【００３９】請求項１１のスピーカシステムは、帰還用
抵抗が、ＣdＳフォトカプラの抵抗を含むことを特徴と
する。したがって、ＣdＳフォトカプラの発光側入力電
流を制御することにより、帰還用抵抗の抵抗値を容易に
制御することができる。すなわち、電源投入時における
フェードイン特性を容易に実現することができる。
抵抗が、ＣdＳフォトカプラの抵抗を含むことを特徴と
する。したがって、ＣdＳフォトカプラの発光側入力電
流を制御することにより、帰還用抵抗の抵抗値を容易に
制御することができる。すなわち、電源投入時における
フェードイン特性を容易に実現することができる。
【００４０】請求項１２のスピーカシステムは、入力信
号に対して振幅制御を行なう振幅制御器をさらに備え、
振幅制御器により目標信号の振幅を増加させた場合は低
域遮断角周波数を増加させ、目標信号の振幅を減少させ
た場合は低域遮断角周波数を減少させるよう構成したこ
とを特徴とする。
号に対して振幅制御を行なう振幅制御器をさらに備え、
振幅制御器により目標信号の振幅を増加させた場合は低
域遮断角周波数を増加させ、目標信号の振幅を減少させ
た場合は低域遮断角周波数を減少させるよう構成したこ
とを特徴とする。
【００４１】したがって、目標信号のレベルを上げた場
合には、大出力が必要となる超低域信号を自動的に遮断
することができる。このため、比較的小出力の電力増幅
手段を用いて効率的に楽音信号を再生することができ
る。
合には、大出力が必要となる超低域信号を自動的に遮断
することができる。このため、比較的小出力の電力増幅
手段を用いて効率的に楽音信号を再生することができ
る。
【００４２】請求項１３のスピーカシステムは、帰還経
路増幅手段の伝達位相を、正逆切換え可能としたことを
特徴とする。
路増幅手段の伝達位相を、正逆切換え可能としたことを
特徴とする。
【００４３】したがって、誤差増幅手段、電力増幅手段
の入出力位相関係や、加速度検出手段の取り付け方向に
応じて、帰還経路の伝達位相を正逆選択することができ
る。このため、たとえば、加速度センサー等の取り付け
方向の誤りによる不良品の発生を防止することができ
る。また、加速度センサー等を取り付ける場合、取り付
け方向を考慮することなく取り付けを行ない、取り付け
後に、正しい位相関係となるよう調整することができ
る。この結果、取り付け調整工程全体として所要時間の
短縮を図ることができる。すなわち、周波数特性の補
正、音圧歪の低減を確実に行なうことのできるスピーカ
システムをより経済的に実現することができる。
の入出力位相関係や、加速度検出手段の取り付け方向に
応じて、帰還経路の伝達位相を正逆選択することができ
る。このため、たとえば、加速度センサー等の取り付け
方向の誤りによる不良品の発生を防止することができ
る。また、加速度センサー等を取り付ける場合、取り付
け方向を考慮することなく取り付けを行ない、取り付け
後に、正しい位相関係となるよう調整することができ
る。この結果、取り付け調整工程全体として所要時間の
短縮を図ることができる。すなわち、周波数特性の補
正、音圧歪の低減を確実に行なうことのできるスピーカ
システムをより経済的に実現することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】図１に、この発明の一実施形態に
よるスピーカシステム１０のブロック図を示す。スピー
カシステム１０は、サブウーファースピーカシステム
（低音再生用スピーカシステム）に、この発明を適用し
た場合の一例である。スピーカシステム１０は、ボイス
コイル４を備えたスピーカ２、加速度件検出手段である
加速度検出部１２、帰還経路増幅手段である帰還経路増
幅部１４、目標信号生成手段である目標信号生成部１
６、誤差増幅手段である誤差増幅部１８、電力増幅手段
である電力増幅部２０を備えている。
よるスピーカシステム１０のブロック図を示す。スピー
カシステム１０は、サブウーファースピーカシステム
（低音再生用スピーカシステム）に、この発明を適用し
た場合の一例である。スピーカシステム１０は、ボイス
コイル４を備えたスピーカ２、加速度件検出手段である
加速度検出部１２、帰還経路増幅手段である帰還経路増
幅部１４、目標信号生成手段である目標信号生成部１
６、誤差増幅手段である誤差増幅部１８、電力増幅手段
である電力増幅部２０を備えている。
【００４５】加速度検出部１２は、ボイスコイル４に取
り付けられ、ボイスコイル４の加速度を検出する。帰還
経路増幅部１４は、加速度検出部１２の出力を増幅す
る。目標信号生成部１６は、入力信号に基づいて所定の
目標信号を生成する。誤差増幅部１８は、目標信号と帰
還経路増幅部１４の出力である帰還信号との差分を増幅
する。電力増幅部２０は、誤差増幅部１８の出力を増幅
してボイスコイル４を駆動する。
り付けられ、ボイスコイル４の加速度を検出する。帰還
経路増幅部１４は、加速度検出部１２の出力を増幅す
る。目標信号生成部１６は、入力信号に基づいて所定の
目標信号を生成する。誤差増幅部１８は、目標信号と帰
還経路増幅部１４の出力である帰還信号との差分を増幅
する。電力増幅部２０は、誤差増幅部１８の出力を増幅
してボイスコイル４を駆動する。
【００４６】後述するように、目標信号生成部１６は、
低域遮断角周波数ωLおよび高域遮断角周波数ωHで表わ
される帯域制限処理を行なうことにより、目標信号を生
成する。
低域遮断角周波数ωLおよび高域遮断角周波数ωHで表わ
される帯域制限処理を行なうことにより、目標信号を生
成する。
【００４７】また、ボイスコイル４、加速度検出部１
２、帰還経路増幅部１４、誤差増幅部１８、電力増幅部
２０を含む負帰還回路のループ周波数特性ＨLOOP（ｊ
ω）が、次式 ｜ＨLOOP（ｊω）｜≧１ かつ −３６０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜０° または０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜３６０° ただし ωL≦ω≦ωH ・・・(1) を満足するよう構成されている（図１７参照）。
２、帰還経路増幅部１４、誤差増幅部１８、電力増幅部
２０を含む負帰還回路のループ周波数特性ＨLOOP（ｊ
ω）が、次式 ｜ＨLOOP（ｊω）｜≧１ かつ −３６０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜０° または０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜３６０° ただし ωL≦ω≦ωH ・・・(1) を満足するよう構成されている（図１７参照）。
【００４８】図２〜図５に、図１に示すスピーカシステ
ム１０の具体的な回路の一例を表わす。図３に示すよう
に、加速度検出部１２は、加速度センサー２２およびイ
ンピーダンス変換器２４を備えている。
ム１０の具体的な回路の一例を表わす。図３に示すよう
に、加速度検出部１２は、加速度センサー２２およびイ
ンピーダンス変換器２４を備えている。
【００４９】加速度センサー２２の自己共振角周波数ω
Rは、スピーカ２およびスピーカ２を収容する箱の容積
に基づいて決定される最低共振角周波数ω0のほぼ５０
倍以上であり、加速度センサー２２の低域遮断角周波数
ωCは、スピーカ２の最低共振角周波数ω0のほぼ１／２
０以下である（図１０参照）。
Rは、スピーカ２およびスピーカ２を収容する箱の容積
に基づいて決定される最低共振角周波数ω0のほぼ５０
倍以上であり、加速度センサー２２の低域遮断角周波数
ωCは、スピーカ２の最低共振角周波数ω0のほぼ１／２
０以下である（図１０参照）。
【００５０】この実施形態においては、最大許容加速度
が数１００Ｇ（Ｇ：重力加速度）以上である、圧電セラ
ミックスを用いた加速度センサー２２を使用している。
これは、電力増幅部２０の無歪最大出力、スピーカ可動
部の機械的制限および目標信号の周波数により規定され
るボイスコイル最大加速度とほぼ同等以上の性能が、加
速度センサーとして必要であり、楽音再生時には、ボイ
スコイル４の加速度は最大数１００Ｇ（Ｇ：重力加速
度）にもおよぶからである。
が数１００Ｇ（Ｇ：重力加速度）以上である、圧電セラ
ミックスを用いた加速度センサー２２を使用している。
これは、電力増幅部２０の無歪最大出力、スピーカ可動
部の機械的制限および目標信号の周波数により規定され
るボイスコイル最大加速度とほぼ同等以上の性能が、加
速度センサーとして必要であり、楽音再生時には、ボイ
スコイル４の加速度は最大数１００Ｇ（Ｇ：重力加速
度）にもおよぶからである。
【００５１】インピーダンス変換器２４は、加速度セン
サー２２の出力を低インピーダンス電圧出力として取り
出す。加速度センサー２２とインピーダンス変換器２４
とは一体的に形成され、センサーアッセンブリ２６を構
成している。図６は、センサーアッセンブリ２６の外観
図である。センサーアッセンブリ２６からは、ケーブル
３８が導出されている。
サー２２の出力を低インピーダンス電圧出力として取り
出す。加速度センサー２２とインピーダンス変換器２４
とは一体的に形成され、センサーアッセンブリ２６を構
成している。図６は、センサーアッセンブリ２６の外観
図である。センサーアッセンブリ２６からは、ケーブル
３８が導出されている。
【００５２】なお、この実施形態においては、センサー
アッセンブリ２６として、株式会社富士セラミックスＣ
Ｒ−０３Ｈを用いている。これは、圧電セラミックス加
速度センサーの出力を、ＦＥＴによりインピーダンス変
換するよう構成したものである。
アッセンブリ２６として、株式会社富士セラミックスＣ
Ｒ−０３Ｈを用いている。これは、圧電セラミックス加
速度センサーの出力を、ＦＥＴによりインピーダンス変
換するよう構成したものである。
【００５３】図７は、センサーアッセンブリ２６を取り
付けた状態のスピーカ２の断面図である。スピーカ２
は、通常のムービングコイル型のスピーカであり、ボイ
スコイル４、マグネット２８、コーン３０、ダンパ３２
等を備えている。ポール３４に対し摺動自在に保持され
た円筒状のボイスコイルボビン３６の所定位置に、ボイ
スコイル４、コーン３０、ダンパ３２が取り付けられて
いる。
付けた状態のスピーカ２の断面図である。スピーカ２
は、通常のムービングコイル型のスピーカであり、ボイ
スコイル４、マグネット２８、コーン３０、ダンパ３２
等を備えている。ポール３４に対し摺動自在に保持され
た円筒状のボイスコイルボビン３６の所定位置に、ボイ
スコイル４、コーン３０、ダンパ３２が取り付けられて
いる。
【００５４】センサーアッセンブリ２６は、ボイスコイ
ルボビン３６の頂部３６ａに取り付けられている。図８
に、ボイスコイルボビン３６の頂部３６ａに取り付けら
れた状態のセンサーアッセンブリ２６の斜視図を示す。
ルボビン３６の頂部３６ａに取り付けられている。図８
に、ボイスコイルボビン３６の頂部３６ａに取り付けら
れた状態のセンサーアッセンブリ２６の斜視図を示す。
【００５５】ボイスコイルボビン３６（すなわちボイス
コイル４）にセンサーアッセンブリ２６（すなわち加速
度センサー２２）を取付けたのは、以下の理由による。
すなわち、音圧特性は、振動部の加速度特性と対応があ
るので、ボイスコイル４とコーン３０とが一体となって
振動する、いわゆるピストン運動領域においては、ボイ
スコイル４の加速度と音圧特性がほぼ厳密に対応すると
考えられる。また、ボイスコイル４は、電気／機械変換
を行なう部分であり、リアルタイムで電気的に制御がで
きる唯一の部分である。したがって、ボイスコイル４の
加速度を検出して制御することが、最も安定領域が広く
かつ、音圧特性との対応がよいと考えられるからであ
る。
コイル４）にセンサーアッセンブリ２６（すなわち加速
度センサー２２）を取付けたのは、以下の理由による。
すなわち、音圧特性は、振動部の加速度特性と対応があ
るので、ボイスコイル４とコーン３０とが一体となって
振動する、いわゆるピストン運動領域においては、ボイ
スコイル４の加速度と音圧特性がほぼ厳密に対応すると
考えられる。また、ボイスコイル４は、電気／機械変換
を行なう部分であり、リアルタイムで電気的に制御がで
きる唯一の部分である。したがって、ボイスコイル４の
加速度を検出して制御することが、最も安定領域が広く
かつ、音圧特性との対応がよいと考えられるからであ
る。
【００５６】図３に示すように、帰還経路増幅部１４
は、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）４０を備えている。Ｌ
ＰＦ４０の高域遮断角周波数ωDは、加速度センサー２
２の自己共振角周波数ωRのほぼ１／１０ないし１／２
である。また、ＬＰＦ４０は、加速度センサー２２の自
己共振角周波数ωR近傍における減衰量を局部的に大き
くすることができる調整用抵抗４２（抵抗値ｒ）を備え
ている（図１３参照）。
は、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）４０を備えている。Ｌ
ＰＦ４０の高域遮断角周波数ωDは、加速度センサー２
２の自己共振角周波数ωRのほぼ１／１０ないし１／２
である。また、ＬＰＦ４０は、加速度センサー２２の自
己共振角周波数ωR近傍における減衰量を局部的に大き
くすることができる調整用抵抗４２（抵抗値ｒ）を備え
ている（図１３参照）。
【００５７】また、帰還経路増幅部１４の伝達位相を、
正逆切換えるための位相切換えスイッチ４４を備えてい
る。誤差増幅部１８や電力増幅部２０を構成するアンプ
の入出力間位相（すなわち、正相アンプであるか逆相ア
ンプであるか）や、加速度センサー２２の取付け方向な
どにより、帰還ループの位相を正、逆選べるようにする
ことでシステムに汎用性を持たせるためである。
正逆切換えるための位相切換えスイッチ４４を備えてい
る。誤差増幅部１８や電力増幅部２０を構成するアンプ
の入出力間位相（すなわち、正相アンプであるか逆相ア
ンプであるか）や、加速度センサー２２の取付け方向な
どにより、帰還ループの位相を正、逆選べるようにする
ことでシステムに汎用性を持たせるためである。
【００５８】図２に示すように、目標信号生成部１６
は、入力アンプ４６、振幅制御器である入力レベルコン
トローラ４８、増幅器５０、帯域制限処理部５２を備え
ている。帯域制限処理部５２は、ＨＰＦ（高域通過フィ
ルタ）５４、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）５６を備えて
いる。
は、入力アンプ４６、振幅制御器である入力レベルコン
トローラ４８、増幅器５０、帯域制限処理部５２を備え
ている。帯域制限処理部５２は、ＨＰＦ（高域通過フィ
ルタ）５４、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）５６を備えて
いる。
【００５９】入力レベルコントローラ４８は、入力信号
に対して振幅制御を行なうとともに、入力レベルコント
ローラ４８により目標信号の振幅を増加させた場合は低
域遮断角周波数ωL'を増加させ、目標信号の振幅を減少
させた場合は低域遮断角周波数ωL'を減少させるよう構
成されている（図１５参照）。
に対して振幅制御を行なうとともに、入力レベルコント
ローラ４８により目標信号の振幅を増加させた場合は低
域遮断角周波数ωL'を増加させ、目標信号の振幅を減少
させた場合は低域遮断角周波数ωL'を減少させるよう構
成されている（図１５参照）。
【００６０】誤差増幅部１８は、オペアンプ（演算増幅
器）５８を備えている。オペアンプ５８は、正相入力端
子５８ａ、逆相入力端子５８ｂ、出力端子５８ｃを備え
ている。目標信号は、抵抗Ｒ1を介して逆相入力端子５
８ｂに入力される。帰還信号は、別の抵抗Ｒ2を介して
逆相入力端子５８ｂに入力される。抵抗Ｒ1および抵抗
Ｒ2は、抵抗値が同一となるよう構成されている。出力
端子５８ｃと逆相入力端子５８ｂとは、コンデンサＣ1
を介して接続されている。正相入力端子５８ａは接地さ
れている。
器）５８を備えている。オペアンプ５８は、正相入力端
子５８ａ、逆相入力端子５８ｂ、出力端子５８ｃを備え
ている。目標信号は、抵抗Ｒ1を介して逆相入力端子５
８ｂに入力される。帰還信号は、別の抵抗Ｒ2を介して
逆相入力端子５８ｂに入力される。抵抗Ｒ1および抵抗
Ｒ2は、抵抗値が同一となるよう構成されている。出力
端子５８ｃと逆相入力端子５８ｂとは、コンデンサＣ1
を介して接続されている。正相入力端子５８ａは接地さ
れている。
【００６１】電力増幅部２０の出力を、帰還用抵抗ＲDC
を介してオペアンプ５８の逆相入力端子５８ｂに帰還さ
せるよう構成している。定常状態においては、処理すべ
き信号の角周波数が低域遮断角周波数ωLより高いとき
は帰還経路増幅部１４を介した帰還が主となり、処理す
べき信号の角周波数が低域遮断角周波数ωLより低いと
きは帰還用抵抗ＲDCを介した帰還が主となるよう、帰還
用抵抗ＲDCの抵抗値が設定されている（図２１参照）。
を介してオペアンプ５８の逆相入力端子５８ｂに帰還さ
せるよう構成している。定常状態においては、処理すべ
き信号の角周波数が低域遮断角周波数ωLより高いとき
は帰還経路増幅部１４を介した帰還が主となり、処理す
べき信号の角周波数が低域遮断角周波数ωLより低いと
きは帰還用抵抗ＲDCを介した帰還が主となるよう、帰還
用抵抗ＲDCの抵抗値が設定されている（図２１参照）。
【００６２】帰還用抵抗ＲDCは、一部にＣdＳフォトカ
プラ６０の抵抗ＲZを含むよう構成され、その抵抗値は
可変である。システムの電源投入時には抵抗ＲZの抵抗
値を小さくし、その後、当該抵抗値を漸次増加させ定常
状態に至るよう構成している（図１９参照）。
プラ６０の抵抗ＲZを含むよう構成され、その抵抗値は
可変である。システムの電源投入時には抵抗ＲZの抵抗
値を小さくし、その後、当該抵抗値を漸次増加させ定常
状態に至るよう構成している（図１９参照）。
【００６３】また、誤差増幅部１８および電力増幅部２
０の総合周波数特性ＨEP（ｊω）が次式 ＨEP（ｊω） ＝Ａ・（１＋ｊω／ω0）／（（１＋ｊω／ωA）（１＋ｊω／ω1）） ただし Ａ ：直流利得 ω0：ωL＜ω0 を満たすスピーカの最低共振角周波数 ωA：ωA＜ω0 を満たす角周波数 ω1：ω0≦ω1＜ωH を満たす角周波数 ・・・(2) を満足するよう構成されている（図１６参照）。
０の総合周波数特性ＨEP（ｊω）が次式 ＨEP（ｊω） ＝Ａ・（１＋ｊω／ω0）／（（１＋ｊω／ωA）（１＋ｊω／ω1）） ただし Ａ ：直流利得 ω0：ωL＜ω0 を満たすスピーカの最低共振角周波数 ωA：ωA＜ω0 を満たす角周波数 ω1：ω0≦ω1＜ωH を満たす角周波数 ・・・(2) を満足するよう構成されている（図１６参照）。
【００６４】図４に、スピーカシステム１０の電源部を
示す。図５に、ＣdＳフォトカプラ６０の抵抗ＲZの制御
部を示す。
示す。図５に、ＣdＳフォトカプラ６０の抵抗ＲZの制御
部を示す。
【００６５】つぎに、図９〜図２１を参照しつつ、スピ
ーカシステム１０の動作を説明する。図９に、加速度検
出部１２の回路を示す。図９から明らかなように、加速
度検出部１２の低域カットオフ（遮断）角周波数ω
Cは、次式 ωC＝１／（（Ｃ0+ＣC）・ＲG） ただし、 Ｃ0：加速度センサーの静電容量 ＣC：インピーダンス変換器の入力容量＋浮遊容量 ＲG：インピーダンス変換器の入力抵抗 ・・・(3) で与えられる。
ーカシステム１０の動作を説明する。図９に、加速度検
出部１２の回路を示す。図９から明らかなように、加速
度検出部１２の低域カットオフ（遮断）角周波数ω
Cは、次式 ωC＝１／（（Ｃ0+ＣC）・ＲG） ただし、 Ｃ0：加速度センサーの静電容量 ＣC：インピーダンス変換器の入力容量＋浮遊容量 ＲG：インピーダンス変換器の入力抵抗 ・・・(3) で与えられる。
【００６６】したがって、前述の加速度センサー２２の
自己共振角周波数ωRを考慮すると、加速度を検出し得
る周波数帯域ωは、次式 ωC＜ω＜ωR となる。
自己共振角周波数ωRを考慮すると、加速度を検出し得
る周波数帯域ωは、次式 ωC＜ω＜ωR となる。
【００６７】図１０に、加速度検出部１２の周波数特性
を示す。なお、ωCはできるだけ低く、ωRはできるだけ
高い方が、検出し得る周波数帯域は広くなるので好まし
い。この実施形態においては、ｆC（＝ωC／２π）が数
Ｈz以下、ｆR（＝ωR／２π）は数ｋＨz以上である加速
度センサー２２を用いている。
を示す。なお、ωCはできるだけ低く、ωRはできるだけ
高い方が、検出し得る周波数帯域は広くなるので好まし
い。この実施形態においては、ｆC（＝ωC／２π）が数
Ｈz以下、ｆR（＝ωR／２π）は数ｋＨz以上である加速
度センサー２２を用いている。
【００６８】一方、スピーカ２を一定容積の箱に取り付
けた場合の音圧特性ＨSPは、一般に２次のＨＰＦ特性
（高域通過フィルタ特性）を示し、次式 ただし Ｋ1：定数 Ｑ0：尖鋭度 で近似される。ここで、スピーカの最低共振角周波数ω
0は、スピーカ２の振動系の実効質量や実効スティフネ
ス等に基づいて決められる。尖鋭度Ｑ0は、スピーカ２
の機械系の損失や電磁制動等に基づいて決められる。
けた場合の音圧特性ＨSPは、一般に２次のＨＰＦ特性
（高域通過フィルタ特性）を示し、次式 ただし Ｋ1：定数 Ｑ0：尖鋭度 で近似される。ここで、スピーカの最低共振角周波数ω
0は、スピーカ２の振動系の実効質量や実効スティフネ
ス等に基づいて決められる。尖鋭度Ｑ0は、スピーカ２
の機械系の損失や電磁制動等に基づいて決められる。
【００６９】したがって、加速度センサー２２をボイス
コイル４に取り付けた場合の総合周波数特性は、図１１
のようになる。
コイル４に取り付けた場合の総合周波数特性は、図１１
のようになる。
【００７０】図３に示すように、加速度検出部１２によ
り検出された信号は、帰還経路増幅部１４において増幅
される。このとき、ＬＰＦ４０により、図１１に示す角
周波数ωRにおける共振ピークを減衰させる。図１１の
特性を持つ信号をそのまま負帰還信号として使用する
と、角周波数ωRにおける大振幅、大位相変位により、
帰還量が制限され、ほとんど安定な帰還が望めないから
である。
り検出された信号は、帰還経路増幅部１４において増幅
される。このとき、ＬＰＦ４０により、図１１に示す角
周波数ωRにおける共振ピークを減衰させる。図１１の
特性を持つ信号をそのまま負帰還信号として使用する
と、角周波数ωRにおける大振幅、大位相変位により、
帰還量が制限され、ほとんど安定な帰還が望めないから
である。
【００７１】図１２に、帰還経路増幅部１４のＬＰＦ４
０の回路を示す。図１３は、ＬＰＦ４０の振幅特性を示
す図面である。図１３に示すＬＰＦ４０のカットオフ角
周波数ωDは、加速度センサー２２の自己共振角周波数
ωRの１／２〜１／１０程度に選ばれている。カットオ
フ角周波数ωDは、次式 ωD＝１／（ＣD・（ＲD・（２ｒ＋ＲD））1/2） で表わされる。
０の回路を示す。図１３は、ＬＰＦ４０の振幅特性を示
す図面である。図１３に示すＬＰＦ４０のカットオフ角
周波数ωDは、加速度センサー２２の自己共振角周波数
ωRの１／２〜１／１０程度に選ばれている。カットオ
フ角周波数ωDは、次式 ωD＝１／（ＣD・（ＲD・（２ｒ＋ＲD））1/2） で表わされる。
【００７２】また、調整用抵抗４２（抵抗値ｒ）を調整
することにより、振幅特性にディップ（くぼみ）を設け
ることができる。ディップを、加速度センサー２２の自
己共振角周波数ωRの近傍に設けることにより、角周波
数ωRにおける共振ピークを、局部的に減衰させること
ができる。ディップの位置を角周波数ωEで表わせば、
角周波数ωEは、次式 ωE＝１／（ＣD・（ｒ・ＲD）1/2） で示される。
することにより、振幅特性にディップ（くぼみ）を設け
ることができる。ディップを、加速度センサー２２の自
己共振角周波数ωRの近傍に設けることにより、角周波
数ωRにおける共振ピークを、局部的に減衰させること
ができる。ディップの位置を角周波数ωEで表わせば、
角周波数ωEは、次式 ωE＝１／（ＣD・（ｒ・ＲD）1/2） で示される。
【００７３】このように、ＬＰＦ４０を設けることによ
り、加速度センサー２２の自己共振角周波数ωRにおけ
る共振ピークの影響を緩和することができる。
り、加速度センサー２２の自己共振角周波数ωRにおけ
る共振ピークの影響を緩和することができる。
【００７４】なお、図３に示すように、帰還量の調整が
可変抵抗６２を用いて行なわれ、帰還信号の位相の切換
えは、位相切換えスイッチ４４を用いて行なわれる。ま
た、ＬＰＦ４０に低域補正部６４を設けることにより、
信号伝達経路上随所に設けられたカップリングコンデン
サ等によるカットオフの影響を緩和している。
可変抵抗６２を用いて行なわれ、帰還信号の位相の切換
えは、位相切換えスイッチ４４を用いて行なわれる。ま
た、ＬＰＦ４０に低域補正部６４を設けることにより、
信号伝達経路上随所に設けられたカップリングコンデン
サ等によるカットオフの影響を緩和している。
【００７５】このようにして、加速度検出部１２により
検出された信号は、帰還経路増幅部１４において、増幅
されるとともに角周波数ωRにおける共振ピークが減衰
され、その後、帰還信号として誤差信号増幅部１８（図
２参照）に入力される。
検出された信号は、帰還経路増幅部１４において、増幅
されるとともに角周波数ωRにおける共振ピークが減衰
され、その後、帰還信号として誤差信号増幅部１８（図
２参照）に入力される。
【００７６】一方、図２に示すように、入力信号は、入
力アンプ４６を介して、入力レベルコントローラ４８に
入力される。図１４に、入力アンプ４６、入力レベルコ
ントローラ４８の回路を示す。入力レベルコントローラ
４８は、２つの可変抵抗６６、６８が連動するよう構成
されており、入力信号レベルｖ0／ｅSを増加させれば、
入力信号の低域カットオフ周波数ωL'が上昇する。
力アンプ４６を介して、入力レベルコントローラ４８に
入力される。図１４に、入力アンプ４６、入力レベルコ
ントローラ４８の回路を示す。入力レベルコントローラ
４８は、２つの可変抵抗６６、６８が連動するよう構成
されており、入力信号レベルｖ0／ｅSを増加させれば、
入力信号の低域カットオフ周波数ωL'が上昇する。
【００７７】入力信号の低域カットオフ周波数ωL'は、
次式 ωL'＝ （（２−ｋ）・ＲV＋Ｒl）／（Ｃi・ＲV・（Ｒl＋（１−ｋ）・ＲV）） ・・・(4) で表わされる。
次式 ωL'＝ （（２−ｋ）・ＲV＋Ｒl）／（Ｃi・ＲV・（Ｒl＋（１−ｋ）・ＲV）） ・・・(4) で表わされる。
【００７８】したがって、式(4)より、ｋ＝０のとき ωL'＝（２・ＲV＋Ｒl）／（Ｃi・ＲV・（Ｒl＋ＲV）） となり、ｋ＝１のとき ωL'＝（ＲV＋Ｒl）／（Ｃi・ＲV・Ｒl） となる。
【００７９】入力信号レベルｖ0／ｅSは、次式 ｖ0／ｅS＝ｋ・ｊω／ωL'／（１＋ｊω／ωL'） であらわされる。
【００８０】図１５に、入力レベルコントロール４８に
よりｋを変動させたときの、入力信号レベルｖ0／ｅSと
低域カットオフ周波数ωL'との関係を示す。
よりｋを変動させたときの、入力信号レベルｖ0／ｅSと
低域カットオフ周波数ωL'との関係を示す。
【００８１】このように構成したのは、以下の理由によ
る。再生帯域をスピーカの最低共振角周波数ω0以下ま
で拡大する場合、結果的に電力増幅部２０の出力におい
て、最低共振角周波数ω0以下の帯域をブーストするこ
とになる。たとえば、低域再生帯域をω0／２まで拡大
したとすると、ω0／２の角周波数では、ω0より上の角
周波数に対して、約１２ｄＢのブーストが必要である
（図１１参照）。つまり、仮に、ω0以上の角周波数に
おいて実用時に電力増幅部２０の出力電圧が１０Ｖ必要
であったとすると、ω0／２の各周波数においては４０
Ｖの出力電圧が必要ということになる。楽音再生時、時
間的にわずかである超低域信号を再生するために、最大
４０Ｖの出力の電力増幅部２０を用意するのは、効率と
してはあまりよくない。そこで、入力レベルコントロー
ル４８によって、入力信号レベルｖ0／ｅSを増加させて
ゆくにしたがって、入力信号の低域カットオフ周波数ω
L'を上昇させるよう構成し、実用上、電力増幅部２０の
最大出力をあまり増加させないですむようにしたのであ
る。
る。再生帯域をスピーカの最低共振角周波数ω0以下ま
で拡大する場合、結果的に電力増幅部２０の出力におい
て、最低共振角周波数ω0以下の帯域をブーストするこ
とになる。たとえば、低域再生帯域をω0／２まで拡大
したとすると、ω0／２の角周波数では、ω0より上の角
周波数に対して、約１２ｄＢのブーストが必要である
（図１１参照）。つまり、仮に、ω0以上の角周波数に
おいて実用時に電力増幅部２０の出力電圧が１０Ｖ必要
であったとすると、ω0／２の各周波数においては４０
Ｖの出力電圧が必要ということになる。楽音再生時、時
間的にわずかである超低域信号を再生するために、最大
４０Ｖの出力の電力増幅部２０を用意するのは、効率と
してはあまりよくない。そこで、入力レベルコントロー
ル４８によって、入力信号レベルｖ0／ｅSを増加させて
ゆくにしたがって、入力信号の低域カットオフ周波数ω
L'を上昇させるよう構成し、実用上、電力増幅部２０の
最大出力をあまり増加させないですむようにしたのであ
る。
【００８２】入力レベルコントローラ４８で適当なレベ
ルに調整された入力信号は、図２に示すように、増幅部
５０で増幅され、その後、帯域制限処理部５２において
所定の周波数帯域に制限される。すなわち、ＨＰＦ５４
により低域遮断角周波数ωL以下の周波数成分がカット
され、ＬＰＦ５６により高域遮断角周波数ωH以上の周
波数成分がカットされる。このようにして、入力信号に
基づいて目標信号が生成される。
ルに調整された入力信号は、図２に示すように、増幅部
５０で増幅され、その後、帯域制限処理部５２において
所定の周波数帯域に制限される。すなわち、ＨＰＦ５４
により低域遮断角周波数ωL以下の周波数成分がカット
され、ＬＰＦ５６により高域遮断角周波数ωH以上の周
波数成分がカットされる。このようにして、入力信号に
基づいて目標信号が生成される。
【００８３】なお、自己共振角周波数ωRのできるだけ
高い周波数の加速度センサー２２を用いることで、前述
のようにＬＰＦ４０の高域遮断角周波数ωDも高くで
き、結果的に、ＬＰＦ５６の高域遮断角周波数ωHを高
くすることが可能となる。ただし、振動系がピストン運
動領域を越えた周波数範囲では、ボイスコイル４の加速
度と音圧との相関が低くなってくるので、ボイスコイル
加速度の制御自体に意味がなくなってくる。したがっ
て、ＬＰＦ５６の高域遮断角周波数ωHは、ボイスコイ
ル４のピストン運動領域の上限周波数程度に設定するの
がよい。
高い周波数の加速度センサー２２を用いることで、前述
のようにＬＰＦ４０の高域遮断角周波数ωDも高くで
き、結果的に、ＬＰＦ５６の高域遮断角周波数ωHを高
くすることが可能となる。ただし、振動系がピストン運
動領域を越えた周波数範囲では、ボイスコイル４の加速
度と音圧との相関が低くなってくるので、ボイスコイル
加速度の制御自体に意味がなくなってくる。したがっ
て、ＬＰＦ５６の高域遮断角周波数ωHは、ボイスコイ
ル４のピストン運動領域の上限周波数程度に設定するの
がよい。
【００８４】図２に示すように、目標信号生成手段１６
により生成された目標信号は、誤差増幅部１８に入力さ
れる。誤差増幅部１８は、目標信号と前述の帰還信号と
の差分を増幅し、電流増幅部２０に出力する。電流増幅
部２０は、これを増幅し、スピーカ２を駆動する。
により生成された目標信号は、誤差増幅部１８に入力さ
れる。誤差増幅部１８は、目標信号と前述の帰還信号と
の差分を増幅し、電流増幅部２０に出力する。電流増幅
部２０は、これを増幅し、スピーカ２を駆動する。
【００８５】前述のように、誤差増幅部１８および電力
増幅部２０は、その総合周波数特性ＨEP（ｊω）が、式
(2)を満たすよう構成されている。図１６に、当該総合
周波数特性ＨEP（ｊω）を示す。このように、低域を増
強するとともに、高域を減衰させることで、低域におけ
る位相変位の影響を緩和するとともに、加速度センサー
２２の自己共振角周波数ωRにおける共振ピークによる
大振幅、大位相変位の影響をさらに緩和することができ
る。
増幅部２０は、その総合周波数特性ＨEP（ｊω）が、式
(2)を満たすよう構成されている。図１６に、当該総合
周波数特性ＨEP（ｊω）を示す。このように、低域を増
強するとともに、高域を減衰させることで、低域におけ
る位相変位の影響を緩和するとともに、加速度センサー
２２の自己共振角周波数ωRにおける共振ピークによる
大振幅、大位相変位の影響をさらに緩和することができ
る。
【００８６】この結果、ボイスコイル４、加速度検出部
１２、帰還経路増幅部１４、誤差増幅部１８、電力増幅
部２０を含む負帰還回路のループ周波数特性ＨLOOP（ｊ
ω）が、図１７のようになる。すなわち、ループ周波数
特性ＨLOOP（ｊω）が、前述の式(1)を満たすことにな
る。
１２、帰還経路増幅部１４、誤差増幅部１８、電力増幅
部２０を含む負帰還回路のループ周波数特性ＨLOOP（ｊ
ω）が、図１７のようになる。すなわち、ループ周波数
特性ＨLOOP（ｊω）が、前述の式(1)を満たすことにな
る。
【００８７】この実施形態においては、図１７に示すよ
うに、低域遮断角周波数ωLおよび高域遮断角周波数ωH
におけるループ利得の絶対値がともに１、ωLおよびωH
における位相余裕φL、φHがともに３０゜程度になるよ
う設定している。したがって、角周波数ωL〜ωHの範囲
で、安定な帰還量を得ることができる。つまり、角周波
数ωL〜ωHの範囲内であれば、目標信号生成部１６にお
いて、任意の周波数特性を作ることで、ボイスコイル加
速度の周波数特性を、その特性とほぼ同一にできること
を意味し、また、この帯域内において出力歪特性（ボイ
スコイル加速度歪ひいては音圧歪）の改善が期待できる
ことを意味する。
うに、低域遮断角周波数ωLおよび高域遮断角周波数ωH
におけるループ利得の絶対値がともに１、ωLおよびωH
における位相余裕φL、φHがともに３０゜程度になるよ
う設定している。したがって、角周波数ωL〜ωHの範囲
で、安定な帰還量を得ることができる。つまり、角周波
数ωL〜ωHの範囲内であれば、目標信号生成部１６にお
いて、任意の周波数特性を作ることで、ボイスコイル加
速度の周波数特性を、その特性とほぼ同一にできること
を意味し、また、この帯域内において出力歪特性（ボイ
スコイル加速度歪ひいては音圧歪）の改善が期待できる
ことを意味する。
【００８８】図１８に電力増幅部２０の回路を示す。電
力増幅部２０の周波数特性ＨPWは、次式 ＨPW＝（（ＲF1＋ＲN）／ＲN） ・（１＋ｊω・ＣF・（ＲN＋ＲF1・ＲF2／（ＲN＋ＲF1））） ／（１＋ｊω・ＣF・（ＲF1＋ＲF2）） ・・・(5) で表わされる。
力増幅部２０の周波数特性ＨPWは、次式 ＨPW＝（（ＲF1＋ＲN）／ＲN） ・（１＋ｊω・ＣF・（ＲN＋ＲF1・ＲF2／（ＲN＋ＲF1））） ／（１＋ｊω・ＣF・（ＲF1＋ＲF2）） ・・・(5) で表わされる。
【００８９】また、式(5)において ＣF・（ＲN＋ＲF1・ＲF2／（ＲN＋ＲF1））≒１／ωC とすることで、式(3)に示す加速度センサー２２の低域
カットオフ角周波数ωC以下を、６ｄＢ／ｏｃｔで増強
している。このように構成することで、加速度センサー
２２の低域カットオフの影響を緩和することができ、さ
らに低域まで、位相余裕を持たせることが可能となる。
このようにして低域を増強する部分が、低域補正部７０
である。なお、上述の帰還回路増幅部１４のＬＰＦ４０
に設けられた低域補正部６４も、同様の機能を果たして
いる。
カットオフ角周波数ωC以下を、６ｄＢ／ｏｃｔで増強
している。このように構成することで、加速度センサー
２２の低域カットオフの影響を緩和することができ、さ
らに低域まで、位相余裕を持たせることが可能となる。
このようにして低域を増強する部分が、低域補正部７０
である。なお、上述の帰還回路増幅部１４のＬＰＦ４０
に設けられた低域補正部６４も、同様の機能を果たして
いる。
【００９０】図２０に、誤差増幅部１８および電力増幅
部２０の回路を示す。なお、図２０は、誤差増幅部１８
を構成するオペアンプ５８の出力端子５８ｃと逆相入力
端子５８ｂとの間に挿入する、コンデンサを含む回路網
として、図２に示すコンデンサＣ1の替わりに、回路網
７２を用いた例を示す。
部２０の回路を示す。なお、図２０は、誤差増幅部１８
を構成するオペアンプ５８の出力端子５８ｃと逆相入力
端子５８ｂとの間に挿入する、コンデンサを含む回路網
として、図２に示すコンデンサＣ1の替わりに、回路網
７２を用いた例を示す。
【００９１】この実施形態においては、電力増幅部２０
の出力を、帰還用抵抗ＲDCを介してオペアンプ５８の逆
相入力端子５８ｂに帰還させるよう構成している。すな
わち、誤差増幅部１８における局部直流帰還を行なわせ
ないで、電力増幅部２０から誤差増幅部１８へ直流帰還
を施すよう構成している。
の出力を、帰還用抵抗ＲDCを介してオペアンプ５８の逆
相入力端子５８ｂに帰還させるよう構成している。すな
わち、誤差増幅部１８における局部直流帰還を行なわせ
ないで、電力増幅部２０から誤差増幅部１８へ直流帰還
を施すよう構成している。
【００９２】図２１に、帰還量と角周波数との関係を示
す。前述のように、定常状態においては、処理すべき信
号の角周波数が低域遮断角周波数ωLより高いときは帰
還経路増幅部１４を介した帰還が主となり、処理すべき
信号の角周波数が低域遮断角周波数ωLより低いときは
帰還用抵抗ＲDCを介した帰還が主となるよう、帰還用抵
抗ＲDCの抵抗値が設定されている。
す。前述のように、定常状態においては、処理すべき信
号の角周波数が低域遮断角周波数ωLより高いときは帰
還経路増幅部１４を介した帰還が主となり、処理すべき
信号の角周波数が低域遮断角周波数ωLより低いときは
帰還用抵抗ＲDCを介した帰還が主となるよう、帰還用抵
抗ＲDCの抵抗値が設定されている。
【００９３】また、帰還用抵抗ＲDCは、一部にＣdＳフ
ォトカプラ６０の抵抗ＲZを含むよう構成されている。
図１９ＡにＣdＳフォトカプラ６０の回路を示す。な
お、図１９Ａは、固定抵抗ＲDC0と抵抗ＲZとを並列に接
続することにより帰還用抵抗ＲDCを構成した場合の例で
ある。
ォトカプラ６０の抵抗ＲZを含むよう構成されている。
図１９ＡにＣdＳフォトカプラ６０の回路を示す。な
お、図１９Ａは、固定抵抗ＲDC0と抵抗ＲZとを並列に接
続することにより帰還用抵抗ＲDCを構成した場合の例で
ある。
【００９４】図１９Ｂに、ＣdＳフォトカプラ６０の特
性を示す。図４に示す電源スイッチＰＳＷを投入する
と、図５の制御部の作用により、まずＣdＳフォトカプ
ラ６０のフォトダイオードＰＤに大きな電流ＩFが流れ
てフォトダイオードＰＤが明るく点灯するため、抵抗Ｒ
Zの抵抗値が小さくなる。これにより帰還用抵抗ＲDCの
抵抗値が小さくなり、システムの低域カットオフ周波数
が上昇する。また、図２１に破線で示すように、処理す
べき信号の角周波数が低域遮断角周波数ωLより高いと
きであっても、帰還用抵抗ＲDCによる帰還量が加速度セ
ンサー２２からの帰還量より大きくなっているため、シ
ステムの信号利得が減少する。このため、システムの電
源スイッチＰＳＷを投入すると同時に、速やかにバイア
スが安定し、信号出力も小さくなる。
性を示す。図４に示す電源スイッチＰＳＷを投入する
と、図５の制御部の作用により、まずＣdＳフォトカプ
ラ６０のフォトダイオードＰＤに大きな電流ＩFが流れ
てフォトダイオードＰＤが明るく点灯するため、抵抗Ｒ
Zの抵抗値が小さくなる。これにより帰還用抵抗ＲDCの
抵抗値が小さくなり、システムの低域カットオフ周波数
が上昇する。また、図２１に破線で示すように、処理す
べき信号の角周波数が低域遮断角周波数ωLより高いと
きであっても、帰還用抵抗ＲDCによる帰還量が加速度セ
ンサー２２からの帰還量より大きくなっているため、シ
ステムの信号利得が減少する。このため、システムの電
源スイッチＰＳＷを投入すると同時に、速やかにバイア
スが安定し、信号出力も小さくなる。
【００９５】その後、図５の制御部の作用により、Ｃd
Ｓフォトカプラ６０のフォトダイオードＰＤに流れる電
流ＩFが徐々に減少すると、帰還用抵抗ＲDCの抵抗値が
徐々に大きくなり、やがて定常値になる。したがって、
電源スイッチＰＳＷ投入後、信号利得が徐々に増加する
フェードイン特性を示す。また、帰還用抵抗ＲDCの増加
がゆっくりであれば、バイアスの急激な変動も生じな
い。このため、実用システムとして非常に好ましい動作
を得ることができる。
Ｓフォトカプラ６０のフォトダイオードＰＤに流れる電
流ＩFが徐々に減少すると、帰還用抵抗ＲDCの抵抗値が
徐々に大きくなり、やがて定常値になる。したがって、
電源スイッチＰＳＷ投入後、信号利得が徐々に増加する
フェードイン特性を示す。また、帰還用抵抗ＲDCの増加
がゆっくりであれば、バイアスの急激な変動も生じな
い。このため、実用システムとして非常に好ましい動作
を得ることができる。
【００９６】なお、この実施形態においては、誤差増幅
部１８における局部直流帰還を行なわせないよう構成し
たが（図２、図２０参照）、誤差増幅部において局部直
流帰還を行なわせるよう構成することもできる。図２２
に示す誤差増幅部１０２は、図２または図２０に示す誤
差増幅部１８を一般的に表わしたものであり、誤差増幅
部１０２において局部直流帰還を行なわせる場合には、
回路網Ｚを例えば図２４に示すように構成すればよい。
部１８における局部直流帰還を行なわせないよう構成し
たが（図２、図２０参照）、誤差増幅部において局部直
流帰還を行なわせるよう構成することもできる。図２２
に示す誤差増幅部１０２は、図２または図２０に示す誤
差増幅部１８を一般的に表わしたものであり、誤差増幅
部１０２において局部直流帰還を行なわせる場合には、
回路網Ｚを例えば図２４に示すように構成すればよい。
【００９７】図２３に、誤差増幅部のさらに他の例を示
す。誤差増幅部１１２は、正相入力端子１１４ａ、逆相
入力端子１１４ｂ、出力端子１１４ｃを有するオペアン
プ１１４を備えている。目標信号を、抵抗Ｒ1（抵抗値
Ｒ1）を介して正相入力端子１１４ａに入力し、帰還信
号を、抵抗Ｒ1とは別の抵抗Ｒ2（抵抗値Ｒ2）を介して
逆相入力端子１１４ｂに入力するよう構成している。
す。誤差増幅部１１２は、正相入力端子１１４ａ、逆相
入力端子１１４ｂ、出力端子１１４ｃを有するオペアン
プ１１４を備えている。目標信号を、抵抗Ｒ1（抵抗値
Ｒ1）を介して正相入力端子１１４ａに入力し、帰還信
号を、抵抗Ｒ1とは別の抵抗Ｒ2（抵抗値Ｒ2）を介して
逆相入力端子１１４ｂに入力するよう構成している。
【００９８】また、出力端子１１４ｃと逆相入力端子１
１４ｂとを、コンデンサを含む回路網Ｚ2（インピーダ
ンスＺ2）を介して接続し、正相入力端子１１４ａを、
回路網とＺ2は別の回路網Ｚ1（インピーダンスＺ1）を
介して接地するよう構成するようしている。
１４ｂとを、コンデンサを含む回路網Ｚ2（インピーダ
ンスＺ2）を介して接続し、正相入力端子１１４ａを、
回路網とＺ2は別の回路網Ｚ1（インピーダンスＺ1）を
介して接地するよう構成するようしている。
【００９９】また抵抗値Ｒ1，Ｒ2、インピーダンス
Ｚ1，Ｚ2の関係を Ｒ1／Ｒ2＝Ｚ1／Ｚ2 としている。図２２の場合同様、回路網Ｚ1，Ｚ2は、例
えば図２４に示すように構成すればよい。
Ｚ1，Ｚ2の関係を Ｒ1／Ｒ2＝Ｚ1／Ｚ2 としている。図２２の場合同様、回路網Ｚ1，Ｚ2は、例
えば図２４に示すように構成すればよい。
【０１００】なお、図２２に示す誤差増幅部１０２（図
２、図２０に示す誤差増幅部１８も含む）は足し算回路
であるから、帰還信号と目標信号とを逆位相にしておけ
ばよい。一方、図２３に示す誤差増幅部１１２は引き算
回路であるから帰還信号と目標信号とを同位相にしてお
けばよい。
２、図２０に示す誤差増幅部１８も含む）は足し算回路
であるから、帰還信号と目標信号とを逆位相にしておけ
ばよい。一方、図２３に示す誤差増幅部１１２は引き算
回路であるから帰還信号と目標信号とを同位相にしてお
けばよい。
【０１０１】なお、上述の実施形態においては、図２２
に一般的に示す誤差増幅部１０２における抵抗Ｒ1およ
び抵抗Ｒ2の抵抗値が同一となるよう構成したが、目標
信号と帰還信号との振幅比が同一でない場合には、当該
振幅比に対応させた比率の抵抗Ｒ1と抵抗Ｒ2を用いれば
よい。
に一般的に示す誤差増幅部１０２における抵抗Ｒ1およ
び抵抗Ｒ2の抵抗値が同一となるよう構成したが、目標
信号と帰還信号との振幅比が同一でない場合には、当該
振幅比に対応させた比率の抵抗Ｒ1と抵抗Ｒ2を用いれば
よい。
【０１０２】また、上述の実施形態においては、位相切
換えスイッチ４４により、帰還経路増幅部１４の伝達位
相を正逆切換え可能に構成したが、当該伝達位相を正逆
切換え不能に構成することもできる。
換えスイッチ４４により、帰還経路増幅部１４の伝達位
相を正逆切換え可能に構成したが、当該伝達位相を正逆
切換え不能に構成することもできる。
【０１０３】また、上述の実施形態においては、入力レ
ベルコントローラ４８により、目標信号の振幅と低域遮
断角周波数とを連動するよう構成したが、目標信号の振
幅と低域遮断角周波数とが連動しないよう構成すること
もできる。
ベルコントローラ４８により、目標信号の振幅と低域遮
断角周波数とを連動するよう構成したが、目標信号の振
幅と低域遮断角周波数とが連動しないよう構成すること
もできる。
【０１０４】また、上述の実施形態においては、可変の
帰還用抵抗ＲDCにより、システムにフェードイン特性を
持たせるよう構成したが、システムにフェードイン特性
を持たせないよう構成することもできる。
帰還用抵抗ＲDCにより、システムにフェードイン特性を
持たせるよう構成したが、システムにフェードイン特性
を持たせないよう構成することもできる。
【０１０５】また、上述の実施形態においては、調整用
抵抗４２により、加速度センサー２２の自己共振角周波
数ωR近傍における減衰量を局部的に大きくするよう構
成したが、当該自己共振角周波数ωR近傍における減衰
量を、局部的に大きくすることのないよう構成すること
もできる。
抵抗４２により、加速度センサー２２の自己共振角周波
数ωR近傍における減衰量を局部的に大きくするよう構
成したが、当該自己共振角周波数ωR近傍における減衰
量を、局部的に大きくすることのないよう構成すること
もできる。
【０１０６】また、上述の実施形態においては、スピー
カシステム１０の各機能を、トランジスタ、抵抗、ダイ
オード、コンデンサ等を用いて実現した場合を例に説明
したが、当該各機能の一部を、ＣＰＵ（中央処理装置）
等を用いて実現するよう構成することもできる。
カシステム１０の各機能を、トランジスタ、抵抗、ダイ
オード、コンデンサ等を用いて実現した場合を例に説明
したが、当該各機能の一部を、ＣＰＵ（中央処理装置）
等を用いて実現するよう構成することもできる。
【０１０７】なお、上述の実施形態においては、サブウ
ーファースピーカシステムにこの発明を適用した場合を
例に説明したが、この発明は、サブウーファースピーカ
システムに限定されるものではなく、オーディオ用スピ
ーカシステム等のスピーカシステム一般に適用すること
ができる。
ーファースピーカシステムにこの発明を適用した場合を
例に説明したが、この発明は、サブウーファースピーカ
システムに限定されるものではなく、オーディオ用スピ
ーカシステム等のスピーカシステム一般に適用すること
ができる。
【図１】この発明の一実施形態によるスピーカシステム
１０のブロック図である。
１０のブロック図である。
【図２】図１に示すスピーカシステム１０の具体的な回
路の一例を表わす図面である。
路の一例を表わす図面である。
【図３】図１に示すスピーカシステム１０の具体的な回
路の一例を表わす図面である。
路の一例を表わす図面である。
【図４】図１に示すスピーカシステム１０の具体的な回
路の一例を表わす図面である。
路の一例を表わす図面である。
【図５】図１に示すスピーカシステム１０の具体的な回
路の一例を表わす図面である。
路の一例を表わす図面である。
【図６】センサーアッセンブリ２６の外観図である。
【図７】センサーアッセンブリ２６を取り付けた状態の
スピーカ２の断面図である。
スピーカ２の断面図である。
【図８】ボイスコイルボビン３６の頂部３６ａに取り付
けられた状態のセンサーアッセンブリ２６の斜視図であ
る。
けられた状態のセンサーアッセンブリ２６の斜視図であ
る。
【図９】加速度検出部１２の回路を示す図面である。
【図１０】加速度検出部１２の周波数特性を示す図面で
ある。
ある。
【図１１】加速度センサー２２をボイスコイル４に取り
付けた場合の総合周波数特性を示す図面である。
付けた場合の総合周波数特性を示す図面である。
【図１２】帰還経路増幅部１４のＬＰＦ４０の回路を示
す図面である。
す図面である。
【図１３】ＬＰＦ４０の振幅特性を示す図面である。
【図１４】入力アンプ４６、入力レベルコントローラ４
８の回路を示す図面である。
８の回路を示す図面である。
【図１５】入力レベルコントロール４８によりｋを変動
させたときの、入力信号レベルｖ0／ｅSと低域カットオ
フ周波数ωL'との関係を示す図面である。
させたときの、入力信号レベルｖ0／ｅSと低域カットオ
フ周波数ωL'との関係を示す図面である。
【図１６】誤差増幅部１８および電力増幅部２０の総合
周波数特性ＨEP（ｊω）を示す図面である。
周波数特性ＨEP（ｊω）を示す図面である。
【図１７】負帰還回路のループ周波数特性ＨLOOP（ｊ
ω）を示す図面である。
ω）を示す図面である。
【図１８】電力増幅部２０の回路を示す図面である。
【図１９】ＣdＳフォトカプラ６０の回路および特性を
示す図面である。
示す図面である。
【図２０】誤差増幅部１８および電力増幅部２０の回路
を示す図面である。
を示す図面である。
【図２１】帰還量と角周波数との関係を示す図面であ
る。
る。
【図２２】図２または図２０に示す誤差増幅部１８を一
般的に表わした誤差増幅部１０２を示す図面である。
般的に表わした誤差増幅部１０２を示す図面である。
【図２３】誤差増幅部のさらに他の例を示す図面であ
る。
る。
【図２４】コンデンサを含む回路網の一例を示す図面で
ある。
ある。
【図２５】従来のフィードバック処理を伴うスピーカシ
ステムの構成を示す図面である。
ステムの構成を示す図面である。
４・・・・・・ボイスコイル １２・・・・・加速度検出部 １４・・・・・帰還経路増幅部 １６・・・・・目標信号生成部 １８・・・・・誤差増幅部 ２０・・・・・電力増幅部
Claims (13)
- 【請求項１】ボイスコイルを備えたスピーカ、 前記ボイスコイルに取り付けられ、当該ボイスコイルの
加速度を検出する加速度検出手段、 前記加速度検出手段の出力を増幅する帰還経路増幅手
段、 入力信号に基づいて所定の目標信号を生成する目標信号
生成手段、 前記目標信号と前記帰還経路増幅手段の出力との差分を
増幅する誤差増幅手段、 前記誤差増幅手段の出力を増幅して前記ボイスコイルを
駆動する電力増幅手段、 を備えたスピーカシステムであって、 前記目標信号生成手段は、低域遮断角周波数ωLおよび
高域遮断角周波数ωHで表わされる帯域制限処理を行な
うことにより、前記目標信号を生成し、 前記ボイスコイル、加速度検出手段、帰還経路増幅手
段、誤差増幅手段、電力増幅手段を含む負帰還回路のル
ープ周波数特性ＨLOOP（ｊω）が、次式 ｜ＨLOOP（ｊω）｜≧１ かつ −３６０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜０° または０°＜arg［ＨLOOP（ｊω）］＜３６０° ただし ωL≦ω≦ωH を満足するよう構成したことを特徴とするスピーカシス
テム。 - 【請求項２】請求項１のスピーカシステムにおいて、 前記加速度検出手段は、 自己共振角周波数が前記スピーカの最低共振角周波数の
ほぼ５０倍以上であり、低域遮断角周波数が前記最低共
振角周波数のほぼ１／２０以下であり、最大許容加速度
が前記ボイスコイルの最大許容加速度とほぼ同等以上で
ある加速度センサーを備えたことを特徴とするもの。 - 【請求項３】請求項２のスピーカシステムにおいて、 前記加速度センサーは、圧電セラミックスを用いた加速
度センサーであり、 前記加速度検出手段は、 前記加速度センサーの出力を低インピーダンス電圧出力
として取り出すためのインピーダンス変換器をさらに備
え、 前記加速度センサーと前記インピーダンス変換器とを一
体的に構成したものであることを特徴とするもの。 - 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかのスピ
ーカシステムにおいて、 前記帰還経路増幅手段は、前記加速度検出手段の出力の
うち不要な高域信号の振幅を減少させる周波数補償特性
を有することを特徴とするもの。 - 【請求項５】請求項４のスピーカシステムにおいて、 前記帰還経路増幅手段は、高域遮断角周波数が前記加速
度検出手段の自己共振角周波数のほぼ１／１０ないし１
／２である低域通過フィルタを備えたことを特徴とする
もの。 - 【請求項６】請求項４ないし請求項５のいずれかのスピ
ーカシステムにおいて、 前記帰還経路増幅手段は、前記加速度検出手段の自己共
振角周波数近傍における減衰量を局部的に大きくし得る
よう構成した低域通過フィルタを備えたことを特徴とす
るもの。 - 【請求項７】請求項１ないし請求項６のいずれかのスピ
ーカシステムにおいて、 前記誤差増幅手段および電力増幅手段の総合周波数特性
ＨEP（ｊω）が次式 ＨEP（ｊω） ＝Ａ・（１＋ｊω／ω0）／（（１＋ｊω／ωA）（１＋ｊω／ω1）） ただしＡ ：直流利得 ω0：ωL＜ω0 を満たすスピーカの最低共振角周波数 ωA：ωA＜ω0 を満たす角周波数 ω1：ω0≦ω1＜ωH を満たす角周波数 を満足するよう構成したことを特徴とするもの。 - 【請求項８】請求項１ないし請求項７のいずれかのスピ
ーカシステムにおいて、 前記誤差増幅手段は、 正相入力端子、逆相入力端子、出力端子を有する演算増
幅器を備えるとともに、 前記目標信号を、抵抗を介して前記逆相入力端子に入力
し、 前記帰還経路増幅手段の出力を、前記抵抗とは別の抵抗
を介して前記逆相入力端子に入力し、 前記出力端子と前記逆相入力端子とを、コンデンサを含
む回路網を介して接続し、 前記正相入力端子を接地するよう構成したことを特徴と
するもの。 - 【請求項９】請求項１ないし請求項７のいずれかのスピ
ーカシステムにおいて、 前記誤差増幅手段は、 正相入力端子、逆相入力端子、出力端子を有する演算増
幅器を備えるとともに、 前記目標信号を、抵抗値Ｒ1の抵抗を介して前記正相入
力端子に入力し、 前記帰還経路増幅手段の出力を、前記抵抗とは別の、抵
抗値Ｒ2の抵抗を介して前記逆相入力端子に入力し、 前記出力端子と前記逆相入力端子とを、コンデンサを含
むインピーダンスＺ2の回路網を介して接続し、 前記正相入力端子を、前記回路網とは別の、インピーダ
ンスＺ1の回路網を介して接地するよう構成するととも
に、 前記抵抗値Ｒ1，Ｒ2、インピーダンスＺ1，Ｚ2の関係を Ｒ1／Ｒ2＝Ｚ1／Ｚ2 としたことを特徴とするもの。 - 【請求項１０】請求項８ないし請求項９のいずれかのス
ピーカシステムにおいて、 前記電力増幅手段の出力を、抵抗値が可変である帰還用
抵抗を介して前記誤差増幅手段の前記逆相入力端子に帰
還させるとともに、 定常状態においては、処理すべき信号の角周波数が前記
低域遮断角周波数ωLより高いときは前記帰還経路増幅
手段を介した帰還が主となり、処理すべき信号の角周波
数が前記低域遮断角周波数ωLより低いときは前記帰還
用抵抗を介した帰還が主となるよう、前記帰還用抵抗の
抵抗値を設定し、 システムの電源投入時には当該抵抗値を小さくし、その
後、当該抵抗値を漸次増加させ定常状態に至るよう構成
したことを特徴とするもの。 - 【請求項１１】請求項１０のスピーカシステムにおい
て、 前記帰還用抵抗が、ＣdＳフォトカプラの抵抗を含むこ
とを特徴とするもの。 - 【請求項１２】請求項１ないし請求項１１のいずれかの
スピーカシステムにおいて、 前記目標信号生成手段は、 前記入力信号に対して振幅制御を行なう振幅制御器をさ
らに備え、 前記振幅制御器により前記目標信号の振幅を増加させた
場合は低域遮断角周波数を増加させ、前記目標信号の振
幅を減少させた場合は低域遮断角周波数を減少させるよ
う構成したことを特徴とするもの。 - 【請求項１３】請求項１ないし請求項１２のいずれかの
スピーカシステムにおいて、 前記帰還経路増幅手段の伝達位相を、正逆切換え可能と
したことを特徴とするもの。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27907196A JPH10126880A (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | スピーカシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27907196A JPH10126880A (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | スピーカシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10126880A true JPH10126880A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17606017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27907196A Pending JPH10126880A (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | スピーカシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10126880A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009147871A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-02 | Ihi Corp | 水中音源の音圧安定化方法及び装置 |
-
1996
- 1996-10-22 JP JP27907196A patent/JPH10126880A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009147871A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-02 | Ihi Corp | 水中音源の音圧安定化方法及び装置 |
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