JPS59228500A - モ−シヨナルフイ−ドバツク型スピ−カ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、例えばディジタルオーディオシステム等に
用いて好適なモーショナルフィーにドパツク（以下ＭＦ
Ｂと略す）型スピーカに関する。

背景技術とその問題点 一般にこれまでのオーディオ信号の記録媒体であるＬＰ
レコードやカセットテープ等では、低音域、特に１００
Ｈｚ以下の低い音域の再生が充分にできなかったが、い
わゆるコンパクトディスク等の出現により、例えばｘｏ
ｏＨｚ以下の低音域を含む低域から高域まで平坦な周波
数特性を有し、しかもψ比の良好な再生信号が得られる
ようになってきた。

このために、このような記録媒体からアンプ等を通して
再生されて来た電気信号を音響信号に変換するためのス
ピーカ、特に低音用スピーカであるウーハ等については
一段と高性能なものが要求されつつある。ところが、こ
のような低音用として使用されるウーハ等はその振幅が
通常約１０Ｗ以上と大きいために大振幅の信号時におけ
る直線性の劣化や動作帯域内に共娠周波数ｆＯを有する
ために電気信号と振動板の振動とに誤差を生ずる等電気
−機械−音響変換における精度上の問題があり、この結
果音圧周波数特性が平坦でなくなり、また非直線歪を生
じる等の不都合がある。

そこで、この様な音圧周波数特性の平坦化や非直線歪の
低減を図るため眞、ＭＦＢ方式が従来提案されている。

このＭＦＢ方式はスピーカの撮動系の運動量を検出し、
その検出出力をスピーカの駆動系へ帰還させてスピーカ
の振動系の運動を制御するものである。このＭＦＢ方弐
における検出出力の帰還のやり方としては従来各種のも
のが提案されており、例えばその第１はスピーカの振動
板の速度に比例した電圧をそのまま入力端に帰還する方
法、第２はスピーカの摂動板の加速度に比例した電圧を
帰還する方法、第３は摂動板の変位に比例した電圧を帰
還する方法等でル）る。

これらの内、特に従来多（用いられているのは、第１の
方法で、これは具体的にはスピーカの駆動コイルに流れ
る電流の逆起電力を検出し、入力端に帰還するものであ
る。この方法の場合、スピーカの撮動系の運動量を検出
するのは容易であるが、しかしその検出出力は空気との
界面で音波を発生させているスピーカの振動板の動きに
対応した検出出力ではな（、駆動コイルの動きを実質的
に速度変化として検出しているため、コイルで検出した
信号が必ずしも振動板の動きと対応してないという問題
がある。

そこで良好な音を得るためには、スピーカの撮動板の動
きが電気信号に忠実に対応していることが必要であり、
この点から、上述の３つの方法のうち、第３の方法は最
も好ましいものと思われる。

発明の目的 この発明は斯る点に鑑み、実際に空気を動かすスピーカ
の撮動板の変位を検出し、この変位情報をスピーカの駆
動系に帰還して電気信号と撮動板との忠実度を向上させ
ることができるモーショナルフィー〃ドパツク型スピー
カを提供するものである。

発明の概要 この発明は、スピーカの振動系の撮動方向軸に直角に測
距ミラーを含むレーザ光干渉計を設け、とのレーザ光干
渉計によりスピーカの振動系の変位を検出し、その変位
情報をスピーカの駆動系へ。

帰還させるようにしたことを特徴とするモーショナルフ
ィー矛トノくツク型スピーカであって、音圧周波数特性
の平坦化、非直線歪の低減を図ることができる。　　　
　・ 実施例 以下、この発明の一実施例を第１図乃至第７図に基づい
て詳しく説明する。

この発明では、スピーカの振動系の運動量を検出するの
Ｋそのスピーカの振動系の変位を検出するわけであるが
、その検出手段としては低音用のウーハの振幅中を考慮
して少なくとも約ｌＯ，・腸以上のストロークがあり且
つ記録媒体としてのコンパクトディスクの例えば１６ビ
ツト情報のダイナミックレンジに対応する分解能を有し
、しかも非接触で撮動板に外乱を与えなく１、しかも小
型であること等の諸条件を満足させるものを使用するも
のとする。そこで本実施例では、例えば第１図に示す様
な、いわゆるマイケルソンの光干渉計を用いる。

すなわち、第１図において、光源であるレーザ（１）か
らの所定波長λ０の光は、コリメータ（２１を介してビ
ームスプリッタプリズム（３）に与えられて分割される
。そして、分割された一方の光は、この元の入射方向に
対して直角に固定配置された参照タブリズム（３）に戻
される。また、分割された他方の元は、この光の入射方
向に対して直角にかつ測定物体例えば平板型スピーカの
撮動板（５）に固定的に配置された測距ミラー（６）に
与えられ、同様に反射されてビームスプリッタプリズム
（３）に戻される。

そして、参照ミラー（４）および測距ミラー（６）で夫
々反射された両度射光による干渉波面を光検出器（７）
で検知する。

なお、この場合、光検出器（７）の検出面での光強度は
一様となり、その光強度■は次のようになる。

Ｉ＝ｌＷ１＋Ｗ２μ 参照ミラー（４）カラノ反射光；Ｗ１−Ａ−ｅ２ｉｋＬ
ｌ測距ミラー１６１カラｆ）反射ｊｔ、　”、　Ｗ２　
＝Ｂ−ｅ”ｋＬ”Ｌｌ；　ビームスプリッタプリズム（
３）から参照ミラー（４）までの光路長 Ｌ２；ビームスプリッタプリズム（３）カラ測距ミラー
（６）までの光路長 Ａ、Ｂ　；夫々の車幅 ｋ　：　血 ２π λ０；レーザ光の波長 ＝　Ａ”　＋Ｂ２＋２Ａ−Ｂ−ｃｍ（２に−（Ｌｌ−Ｌ
２））＝ＩＯ十ΔＩ（１−ｃｏｓ（２に−（Ｌｘ　−Ｌ
２））（１ｏ＝Ａ”＋Ｂ２＋　ｊＩＯ＝２Ａ−Ｂ）した
がって、光検出器（力の検出面での光強度は、光路差Ｌ
ｏ　（＝Ｌｔ−Ｌ２）に対して余弦的に一様に変わり、
その周期は１／２λ０となる。

また、参照ミラー（４）は、固定配置されているために
、光路長Ｌ１は変化しない。したがって、光路差Ｌｏの
変化分ΔＬｏは、光路長Ｌ２の変化分ｊＬ２と等しくな
る。故に、光路長Ｌ２の変化により光強度■は、第２図
に示される如く変わる。

これにより、光路長Ｌ２の変化分、つまり振動板（５）
の光路長Ｌ２を変化させるａ方向への移動に−よる位置
は、１／２λＧごとに余弦的に変わる光強度に比例する
光検出器（７）の検出出力にもとづいて１／２λ０を単
位として読取ることにより測定できる。

すなわち、光路長Ｌ２が変化することにより光検出器（
７）の検出面における光強度を一様に変えながら次にと
現れるいわゆる干渉縞を光検出器（７）の検出出力を介
して計数することでもって測定できる。

このよう忙して光検出器（７）に現われる干渉縞は１λ
０毎に得られるので、レーザの波長を、いまλｏ　＝　
０．８μｍとすれば、２１６×−λ、　＝　２６．２細
の測定範囲となり、低音用のウーハの撮幅巾と対応させ
ることができる。

なお、第１図において、（８）は摂動板（５）に取り付
けられた駆動コイル、（９）及び００）はコイル（８）
に対する駆動信号が印加される入力端子である。

第３図は本実施例の回路構成を示すもので、上述の如く
光検出器（７）で検出された振動板（５）の変位情報は
、プリアンプ０１）で増幅された後波形整形用としての
比較回路Ｑ２＋に供給され、ここで正弦波より矩形波に
波形整形された後アップ／ダウンカウンタ（１３）に供
給される。

また、プリアンプ（１１）の出力が方向弁別回路αａに
供給され、ここで振動板（５）の変位がどの方向に変位
しているかが検出され、アップ／ダウンカウンタ０３の
アップ／ダウン制御端子に供給される。なお、方向弁別
回路０４）の変位方向の弁別は、例えばプリアンプ旧）
の出力を成る既知の信号で変調し、両信号の位相差で方
向を識別するか、或いはこの方向弁別回路（１４）を用
いることなく、光検出器（７）として複数個の受光素子
を用い、これ等を干渉縞の変化の一番大きな所例えば干
渉縞の９０位相差の所に夫々配して、干渉縞の移動方向
を検出して行うようにしてもよい。カウンタ（１３１は
方向弁別回路Ｑ４＋からの変位方向情報に基づき、比較
回路α２からの出力をその変位量に応じてアップカウン
ト又はダウンカウントする。そしてカウンタ０からの出
力信号はディジタル／アナログ（以下、Ｄ／Ａと略す）
変換器ａ９でディジタル信号よりアナログ信号に変換さ
れた後比較器としての差動アンプ（１６１の反転入力端
子に供給される。

一方、入力端子（１７）に供給されるディジタルオーデ
ィオ信号がＤ／Ａ変鮎０８でディジタル信号よりアナロ
グ信号に変換され、更に音域制限フィルタ員で１２ｄＢ
１０ｃｔの特性の信号とされた後基準電圧として差動ア
ンプＱ６１の非反転入力端子に供給される。差動アンプ
αｅはこの基準電圧と振動板（５）の変位情報に対応し
たＤ／Ａ変換器ｔｔＳからの出力とを昧する。そして、
差動アンプ（１６１からの比較誤差信号はスピーカの位
相補償フィルタ（イ）及び駆動回路Ｑυを介して駆動コ
イル（８）に供給される。

この結果、摂動板＜５７の変位が入力端子（Ｉηに供給
されるオーディオ信号に忠実に対応するように、つまり
、差動アンプ（１６１の出力ａｌｌが０となるようにサ
ーボがかけられる。

ここで、差動アンプα０の非反転入力端子に供給される
基準電圧と振動板（５）の変位の関係を見ると、第４図
に示す様に、サーボがかかつっていない状態では破線で
示す様な関係にあるも、サーボがかけられると実線で示
す様に直線的な関係とされる。

すなわち、摂動板（５）の変位がオーディオ信号に忠実
に対応するようになり、非直線歪が低減される。

又、ここで振動板（５）の変位と音圧レベルの関係をみ
ると、振動板（５）からの観測点の距離γ（ｍ）のＳ−
Ｘｍ ｐ　＝ｗ２　ｐｏ−６−Ｊｋｒ　　　、　、　−−−（
ｔ＋２πγ 但し、上記（１１式において、ωは角周波数、ρ０は空
気の密度＝　１．２１１［Ｐ／ｉ、Ｓは振動板の面積（
Ｗｌ）、Ｘｍは振動板の変位（第１図におけるａ方向へ
の速度をＶｍとするとＸｍ　＝　ｊａ＋Ｖｍ　）、　ｋ
は波数２π／λである。

そして、ここで可聴限界なＯｄＢとしだ音圧ＰのｄＢ表
示として８ＰＬを使用すると、これは次の（２）で表わ
されるので、 この（２）式において、ｐｏ＝　２　Ｘ　１０−’　Ｎ
にュー）　ン）／？／とすると、 ８ＰＬ　＝　２０　Ｊ！ｏｇｔ□　Ｐ　＋９４　　　争
・・・・（３１Ｓ　Ｐ　Ｌ　＝　２０　Ｑｏｇ、。（・
２ρ。トび凪＋９４−−−　＋４）２πｒ この（４）式より音圧レベル８ＰＬは、周波数、振動板
の面積及び振動板の変位の関数であることがわかる。つ
まり、振動板の変位Ｘｍと音圧レベルＳＰＬの関係は、
振動板の変位すなわち振幅が１２ｄＢ１０ｃｔの特性に
乗るようであれば、音圧レベルを一定にすることができ
る。

そこで振動板（５）Ｋ何にもその変位情報を帰還しない
状態の時の、撮動°板（５）の諸物件を見ると、第５図
に示す様になる。即ち第５図において、Ｇは振動板（５
）の振幅特性、θは振動板（５）の位相特性を表わして
おり、この振幅特性Ｇより、振動板（５）は１２ｄＢ１
０ｃｔの特性より周波数が低くなるに従って外れている
ことがわかる。

ところが、上述の如（振動板（５）の変位情報を帰還し
、差動アンプ（１６１の出力が零となるようにサーボを
かげると、第６図に示す様に、振動板（５）の振幅特性
Ｇは１２ｄＢ１０ｃｔの特性に合致するようになる。従
って、この時の音圧レベル特性を見ると、第７図に示す
様に何にも変位情報が帰還されてない状態では、破線で
示す様に周波数特性の低域、特に１００Ｈｚ以下では音
圧レベルが低下するも、上述の如（変位情報が帰還され
ると音圧レベルは低域の周波数まで伸び、よって音圧周
波数特性が平坦となる。

発明の効果 上述の如（この発明によれば、スピーカの振動系の振動
方向軸に直角にレーザ光干渉計を設け、スピーカの振動
系の変位を検出して、その変位情報をスピーカの駆動系
へ帰還させるようにしたので、音圧周波数特性の平坦化
及び非直線歪の低減を図ることができ、特に低音用のス
ピーカ等に用いて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明で使用される振動板の変位検出手段の
一例を示す構成図、第２図は第１図の動作説明に供する
ための線図、第３図はこの発明の一実施例を示す回路構
成図、第４図乃至第７図は第３図の動作説明に供するた
め特性図である。 （１）はレーザ、（３）はビームスプリッタプリズム、
（４）は参照ミラー、（５）は撮動板、（６）は測距ミ
２−１（７）は光検出器、（８）は駆動コイル、Ｑ３は
比較回路、ｕ３はアップ／ダウンカウンタ、Ｑ４）は方
向弁別回路、（Ｉ！１９．　（＋８はディジタル／アナ
ログ変換器、（１６１は差動アンプ、　（２１）は駆動
回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スピーカの振動系の振動方向軸に直角に測距ミラーを含
   むレーザ光干渉計を設け、該レーザ光干渉計により上記
   スピーカの振動系の変位を検出し、その変位情報を上記
   スピーカの駆動系へ帰還させるようＫしたことを特徴と
   するモーショナルフィーをドパツク型スピーカ。