(57)【要約】      （修正有）【課題】永久磁石による磁束と入力音響信号の両方に応じた時間変化固定コイル信号を生成することにより、磁路中に磁束を生成する永久磁石を含むハイブリッド型の音響変換器を提供する。【解決手段】時間変化する信号が可動コイル１２０および固定コイル１１８に印加され、音を生成する振動板１１４の運動を制御する。可動コイル１２０に印加される時間変化信号は、少なくとも処理済みの入力音響信号Ｖｉに対応し、少なくとも固定コイル１１８に印加される時間変化信号の一変形に基づいて更新される。ある実施形態では、固定コイル１１８に印加される時間変化信号に対応する磁束の値に応答して処理済みの入力音響信号Ｖｉが更新される。ある実施形態では、フィードバック信号に応答して可動コイル１２０に印加される時間変化信号が更新される。【選択図】図１
2014110629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響変換器の動作方法であって、
入力音響信号を受信し、
固定コイル中に時間変化する固定コイル信号を生成し、ここで、前記時間変化する固定コイル信号は前記入力音響信号に対応し、前記固定コイルは磁路中に磁束を誘起し、前記可動コイルは前記磁路内に配置され、前記時間変化する可動コイル信号は、前記時間変化する固定コイル信号と処理済みの前記入力音響信号との両方に対応し、前記時間変化する可動コイルは、前記時間変化する可動コイル信号に応答して運動する可動振動板に結合されており、
可動コイル中に時間変化する可動コイル信号を生成し、
前記時間変化する固定コイル信号に対応する磁束の大きさに応答する処理済みの入力音響信号を生成する、
ことを含む方法。
【請求項２】
前記処理済みの入力音響信号を更新することがさらに、
前記入力音響信号に応答してターゲット入力音響信号を提供し、
前記磁束の値と前記ターゲット入力音響信号とに対応する、更新された処理済み入力音響信号を生成する、
ことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記処理済みの入力音響信号を更新することがさらに、前記磁束の値に対応する伝達関数とターゲットの入力音響信号とに基づいて前記更新された処理済み入力音響信号を決定することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記処理済み入力音響信号は、前記磁束の値に応答して反復して更新される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記磁束値は、
ルックアップテーブル中に前記磁束値を検索すること、及び
多項式を利用して前記磁束値を決定すること、
から成る群から選択される方法によって確定される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
時間変化する固定コイル信号を生成することがさらに、
前記入力音響信号に対応する固定コイル制御信号を生成し、
前記固定コイル制御信号に対応する時間変化固定コイル信号を生成する、
ことを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
時間変化する可動コイル信号を生成することがさらに、前記処理済みの入力音響信号を前記固定コイル制御信号で割ることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記音響変換器は、前記磁路中に磁束を誘起する永久磁石を含むハイブリッド型音響変換器であり、かつ前記時間変化固定コイル信号は前記永久磁石により誘起された磁束と前記入力音響信号との両者に対応する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
入力音響信号を受信するための音響入力端子と、
可動振動板と、エアーギャップを有する磁性材料と、前記磁性材料と前記エアーギャップ内に磁束を誘起するための固定コイルと、少なくとも一部分が前記エアーギャップ内に配置された、前記振動板に結合された可動コイルと、を備えるドライバと、
制御システムであって、
前記入力音響信号に応答する時間変化する固定コイル信号を前記固定コイル内に生成し、
前記可動コイル内に時間変化する可動コイル信号を生成し、ここで、前記時間変化可動コイル信号は、前記時間変化固定コイル信号と前記処理済み入力音響信号との両者に対応し、前記時間変化可動コイルは、前記時間変化可動コイル信号に応答して運動する前記可動振動板に結合されており、及び、
前記時間変化固定コイル信号に対応する磁束の値に応答して処理済みの前記入力音響信号を生成することに適合した前記制御システムと、
を備える音響変換器。
【請求項１０】
前記制御システムはさらに、
前記入力音響信号に応答してターゲット入力音響信号を提供し、
前記磁束の値と前記ターゲット入力音響信号とに対応する更新された処理済み入力音響信号を生成する、
ように適合された請求項９に記載の音響変換器。
【請求項１１】
前記制御システムはさらに、前記磁束の値に対応する伝達関数と前記ターゲット入力音響信号とに基づいて前記処理済み入力音響信号を反復更新するように適合された、請求項１０に記載の音響変換器。
【請求項１２】
前記磁束値は、ルックアップテーブル中に前記磁束値を検索すること、及び多項式を利用して前記磁束値を決定することから成る群から選択される方法によって決定される、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の音響変換器。
【請求項１３】
前記制御システムはさらに、
前記入力音響信号に対応する固定コイル制御信号を生成し、
前記固定コイル制御信号に対応する時間変化固定コイル信号を生成する、
ように適合された、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の音響変換器。
【請求項１４】
前記制御システムはさらに、前記処理済みの入力音響信号を前記固定コイル制御信号で割るように適合された、請求項１３に記載の音響変換器。
【請求項１５】
前記エアーギャップ内に磁束を誘起するための永久磁石をさらに備え、前記制御システムは、前記入力音響信号と前記永久磁石によってエアーギャップ内に誘起された前記磁束との両者に対応する前記時間変化する固定コイル信号を生成するように適合されている、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の音響変換器。
【請求項１６】
音響変換器の動作方法であって、
入力音響信号を受信し、
可動コイル内に時間変化する可動コイル信号を生成し、ここで、前記可動コイルは磁路内に配置され、前記時間変化する可動コイル信号は少なくとも処理済みの前記入力音響信号に対応し、前記可動コイルは前記時間変化する可動コイル信号に応答して運動する可動振動板に結合されており、
前記時間変化する可動コイル信号を更新するためにフィードバック信号を生成し、
固定コイル内に時間変化する固定コイル信号を印加し、ここで、前記固定コイルは前記磁路内に磁束を誘起し、前記時間変化する固定コイル信号は前記フィードバック信号に対応し、
前記フィードバック信号に応答して前記時間変化する可動コイル信号を更新する、
ことを含む音響変換器の動作方法。
【請求項１７】
前記時間変化する可動コイル信号を更新するためのフィードバック信号を生成することが、
固定コイルにおける損失に対応する固定コイル損失と、可動コイルにおける損失に対応する可動コイル損失とを確定し、
前記固定コイル損失と前記可動コイル損失との差に対応するパワーバランス信号を確定し、
前記パワーバランス信号に基づいて前記フィードバック信号を決定する、
ことをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
時間変化する可動コイル信号を生成することがさらに、前記処理済みの入力音響信号を前記フィードバック信号で割ることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記時間変化する可動コイル信号を更新することがさらに、
前記入力音響信号に対応するターゲット入力音響信号を提供し、
前記ターゲット入力音響信号に基づいて更新された処理済みの前記入力音響信号を生成する、
ことを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
更新された処理済み入力音響信号を生成することがさらに、
前記フィードバック信号に対応するフィードバック磁束値を確定し、
前記フィードバック磁束値に対応する伝達関数と前記ターゲット入力音響信号とに基づいて前記処理済み入力音響信号を反復更新する、
ことを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記磁束値は、ルックアップテーブル中に前記磁束値を検索すること、及び多項式を利用して前記磁束値を確定することから成る群から選択される方法によって決定される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記音響変換器は、前記磁路中に磁束を誘起する永久磁石を含むハイブリッド音響変換器であり、かつ前記時間変化固定コイル信号は前記永久磁石により誘起された磁束と前記入力音響信号との両方に応答する、請求項１６〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
入力音響信号を受信するための音響入力端子と、
可動振動板と、エアーギャップを有する磁性材料と、前記磁性材料と前記エアーギャップ内に磁束を誘起するための固定コイルと、少なくとも一部分が前記エアーギャップ内に配置された、前記振動板に結合された可動コイルと、を備えるドライバと、
制御システムであって、
前記可動コイル内に、時間変化する可動コイル信号を生成し、ここで、前記時間変化可動コイル信号は少なくとも処理済みの前記入力音響信号に対応し、前記可動コイルは前記時間変化可動コイル信号に応答して運動する前記可動振動板に結合されており、
前記時間変化する可動コイル信号を更新するためのフィードバック信号を生成し、
前記フィードバック信号に応答する時間変化する固定コイル信号を前記固定コイル内に印加し、
前記フィードバック信号に応答して前記時間変化する可動コイル信号を更新するように適合された前記制御システムと、
を備える音響変換器。
【請求項２４】
前記制御システムはさらに、
固定コイルにおける損失に対応する固定コイル損失と、可動コイルにおける損失に対応する可動コイル損失とを確定し、
前記固定コイル損失と前記可動コイル損失との差に対応するパワーバランス信号を確定し、
前記パワーバランス信号に基づいて前記フィードバック信号を決定する、
ことをさらに含む、請求項２３に記載の音響変換器。
【請求項２５】
前記制御システムはさらに、前記処理済みの入力音響信号を前記フィードバック信号で割るように適合された、請求項２３に記載の音響変換器。
【請求項２６】
前記制御システムはさらに、
前記入力音響信号に対応するターゲット入力音響信号を提供し、
前記ターゲット入力音響信号に基づいて更新された処理済みの入力音響信号を生成する、
ように適合された、請求項２３に記載の音響変換器。
【請求項２７】
前記制御システムはさらに、
前記フィードバック信号に対応するフィードバック磁束値を確定し、
前記フィードバック磁束値に対応する伝達関数と前記ターゲット入力音響信号とに基づいて前記更新された処理済み入力音響信号を反復更新する、
ように適合された、請求項２６に記載の音響変換器。
【請求項２８】
前記フィードバック磁束値は、ルックアップテーブル中に前記磁束値を検索すること、及び多項式を利用して前記磁束値を確定することから成る群から選択される方法によって決定される、請求項２７に記載の音響変換器。
【請求項２９】
前記エアーギャップ内に磁束を誘起するための永久磁石をさらに備え、前記制御システムは、前記入力音響信号と前記永久磁石によってエアーギャップ内に誘起された前記磁束との両者に対応する前記時間変化する固定コイル信号を生成するように適合されている、請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の実施形態は、音響変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの音響変換器すなわちドライバは音波生成のために可動コイル式ダイナミックドライバを利用する。殆どの変換器の設計においては、磁石によってエアーギャップ内に磁束が生成される。可動コイルがエアーギャップ中の磁束と反応してドライバを動かす。初期においては、電磁石を利用してエアーギャップに一定の磁束が生成された。この電磁石をベースとするドライバは電力消費量が大きいという問題があった。その後音響ドライバが永久磁石で作られてきた。永久磁石は電力を消費しないがＢＨ積に限界があり、大型となり易くまた磁性材料によっては高価となる。これに対し電磁石をベースとするドライバはそのようなＢＨ積の制約を受けない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本明細書で記述する実施形態は一般的に、固定コイルと可動コイルを有する音響変換器及びその音響変換器の動作方法に関する。時間変化する信号が可動コイルおよび固定コイルに印加され、音を生成する振動板の運動を制御する。可動コイルに印加される時間変化信号は、固定コイルに印加される時間変化信号の少なくとも一変形に基づく更新が可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のある実施形態によれば、音響変換器の動作方法が提供される。この方法は入力音響信号を受信し、固定コイル中に時間変化する固定コイル信号を生成することを含む。ここで時間変化する固定コイル信号は入力音響信号に対応し、固定コイルは磁路中に磁束を誘起する。またこの方法は、可動コイルに時間変化する可動コイル信号を生成することを含む。ここで可動コイルは磁路内に配置され、時間変化する可動コイル信号は時間変化する固定コイル信号と処理済みの入力音響信号との両方に対応し、時間変化する可動コイルは時間変化する可動コイル信号に応答して運動する可動振動板に結合されている。また本方法は、時間変化する固定コイル信号に対応する磁束の値に応答して処理済みの入力音響信号を生成することも含む。処理済みの入力音響信号は、磁束の値に応答して繰返し更新されてもよい。
【０００５】
ある場合には音響変換器は、これもまた磁路中に磁束を生成する永久磁石を含むハイブリッド型の音響変換器である。その場合には、その永久磁石による磁束と入力音響信号の両方に応じた時間変化固定コイル信号が生成される。
【０００６】
本発明の別の実施形態によれば、音響変換器が提供される。これは、入力音響信号を受信するための音響入力端子と、可動振動板、エアーギャップを有する磁性材料、磁性材料と前記エアーギャップ中に磁束を誘起するための固定コイル、並びに少なくとも一部分がエアーギャップ内に配置され振動板に結合された可動コイルを備えるドライバと、制御システムとを備えている。この制御システムは、入力音響信号に応答して時間変化する固定コイル信号を固定コイル内に生成し、時間変化する可動コイル信号を可動コイル内に生成し、時間変化する固定コイル信号に対応する磁束の値に応答して処理済みの入力音響信号を更新するように適合されている。ここで、時間変化可動コイル信号は、時間変化固定コイル信号と処理済み入力音響信号との両者に対応し、また時間変化可動コイルは、時間変化可動コイル信号に応答して運動する可動振動板に結合されている。
【０００７】
本発明の別の実施形態によれば、音響変換器の動作方法が提供される。この方法は、入力音響信号を受信し、可動コイル内に時間変化する可動コイル信号を生成し、時間変化する可動コイル信号を更新するためにフィードバック信号を生成し、固定コイル内に時間変化する固定コイル信号を印加し、フィードバック信号に応答して時間変化する可動コイル信号を更新することを含む。ここで、可動コイルは磁路内に配置され、時間変化する可動コイル信号は少なくとも処理済みの入力音響信号に対応し、可動コイルは時間変化する可動コイル信号に応答して運動する可動振動板に結合されており、固定コイルは磁路内に磁束を誘起し、時間変化する固定コイル信号はフィードバック信号に対応している。
【０００８】
本発明の別の実施形態によれば、音響変換器が提供される。これは、入力音響信号を受信するための音響入力端子と、可動振動板、エアーギャップを有する磁性材料、磁性材料とエアーギャップ中に磁束を誘起するための固定コイル、並びに少なくとも一部分がエアーギャップ内に配置され振動板に結合された可動コイルを備えるドライバと、制御システムとを備えている。この制御システムは、可動コイル内に時間変化する可動コイル信号を生成し、時間変化する可動コイル信号を更新するためのフィードバック信号を生成し、フィードバック信号に応答する時間変化する固定コイル信号を固定コイル内に印加し、フィードバック信号に応答して時間変化する可動コイル信号を更新するように適合されている。ここで時間変化する可動コイル信号は少なくとも処理済みの入力音響信号に対応し、可動コイルは時間変化する可動コイル信号に応答して運動する可動振動板に結合されている。
【０００９】
様々な態様及び実施形態の追加的な特徴は以下で説明する。
次に、本発明のいくつかの実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的実施形態による音響変換器の図である。
【図２】別の例示的実施形態による音響変換器の図である。
【図３】別の例示的実施形態による音響変換器の図である。
【図４】別の例示的実施形態による音響変換器の図である。
【図５】例示的実施形態によるフィードバックブロックのブロック図である。
【図６】例示的実施形態によるバランスブロックのブロック図である。
【図７】例示的実施形態による動的等化ブロックのブロック図である。
【図８】例示的実施形態による設計の異なる音響変換器の磁束曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下で説明する実施形態の様々な態様を図示するために、図面の種々の特徴は縮尺どおりにはなっていない。図面においては、対応する要素は一般的に類似または対応する参照番号で識別されている。
【００１２】
先ず図１を参照すると、音響変換器１００の第１の実施形態が示されている。音響変換器１００は、入力端子１０２と制御ブロック１０４とドライバ１０６とを有する。図１は、ドライバ１０６を断面で示し、音響変換器１００のその他の部分をブロック図で示す。
【００１３】
制御ブロック１０４は、固定コイル信号発生ブロック１０８と、可動コイル信号発生ブロック１１０と動的等化ブロック１６０を含んでいる。図１に示すように、動的等化ブロック１６０と固定コイル信号発生ブロック１０８と可動コイル信号発生ブロック１１０のそれぞれは、データの送信及び／又は受信のために相互に連結されている。
【００１４】
動作時には入力音響信号Ｖｉが入力端子１０２において受信される。入力音響信号Ｖｉは、次に制御ブロック１０４内の１つまたは複数のブロックへ送信されてもよい。
【００１５】
ある実施形態においては、以下でさらに説明するように、固定コイル信号発生ブロック１０８と動的等化ブロック１６０はそれぞれ入力端子１０２に連結されている。入力音響信号Ｖｉは固定コイル信号発生ブロック１０８と動的等化ブロック１６０の両方に送信される。固定コイル信号発生ブロック１０８は、入力音響信号Ｖｉに応答してノード１２６において固定コイル電流信号Ｉｓを生成する。動的等化ブロック１６０は入力音響信号の処理済み信号を生成し、これが可動コイル信号発生ブロック１１０へ送信される。次に可動コイル信号発生ブロック１１０は、動的等化ブロック１６０から受信した処理済みの入力音響信号と固定コイル信号発生ブロック１０８から受信した固定コイル制御信号の両者に部分的に応答して、ノード１２８に可動コイル電流信号Ｉｍを生成する。
【００１６】
別のある実施形態においては、これもあとでさらに説明するように動的等化ブロック１６０のみが入力端子１０２に接続されている。入力音響信号Ｖｉは動的等化ブロック１６０へ送信される。動的等化ブロック１６０は入力音響信号の処理済み信号を生成し、これが可動コイル信号発生ブロック１１０へ送信される。次に可動コイル信号発生ブロック１１０は、処理済みの入力音響信号と固定コイル信号発生ブロック１０８から受信した固定コイル制御信号の両者に応答して、ノード１２８に可動コイル電流信号Ｉｍを生成する。可動コイル信号発生ブロック１１０はまた可動コイル制御信号も生成し、これは固定コイル信号発生ブロック１０８に提供される。可動コイル制御信号に基づいて、固定コイル信号発生ブロック１０８は固定コイル電流信号Ｉｓを生成する。
【００１７】
ドライバ１０６は、磁性材料１１２、振動板１１４、可動コイル型１１６、固定コイル１１８、及び可動コイル１２０を含んでいる。ドライバ１０６はまた、スパイダ１２２と縁部１２３を含む任意選択の振動板支持も含んでいる。
【００１８】
磁性材料１１２は一般的にドーナツ型をしており、ドーナツ状の空洞を持っている。固定コイル１１８は空洞の内部に配置される。様々な実施形態において、固定コイル１１８がより簡単に空洞内部に挿入または形成可能となるように、磁性材料１１２は１つまたは複数の部分から構成されていてもよい。磁性材料１１２は固定コイル電流信号Ｉｓに応答して磁化され、磁性材料中に磁束を形成する。磁性材料は磁気回路１３８中に円筒状のエアーギャップ１３６を有し、磁束がエアーギャップ１３６を貫通するかまたはその近傍に流れる。磁束が流れる流路は磁路と呼ばれることが理解されるであろう。
【００１９】
磁性材料１１２は、磁場の存在によって磁化され得る任意の材料で形成されてよい。様々な実施形態において、磁性材料１１２はそのような２つ以上の材料で形成されてよい。ある実施形態では、磁性材料１１２は積層体で形成されてもよい。ある実施形態では、積層体が半径方向に組み立てられてくさび形状を成し、この複合磁性材料が積層体同士の間にギャップを持たないように構成されてもよい。
【００２０】
可動コイル１２０は可動コイル型１１６上に取り付けられる。可動コイル１２０は可動コイル信号発生ブロック１１０に接続されていて、可動コイル電流信号Ｉｍを受信する。振動板１１４は可動コイル型１１６に取り付けられて、可動コイル１２０及び可動コイル型１１６と一緒に振動板１１４が運動する。可動コイル１２０と可動コイル型１１６は、可動コイル電流信号Ｉｍとエアーギャップ１３６内の磁束に応答してエアーギャップ１３６内で動く。可動コイル型１１６と一緒に動く音響変換器の部品は、可動部品と呼ぶことがある。可動コイル型１１６が運動している間に静止している部品を、固定部品と呼ぶことがある。音響変換器１００の固定部品には、磁性材料１１２と固定コイル１１８が含まれる。
【００２１】
様々な実施形態において、音響変換器１００は防塵キャップ１３２と磁性材料１１２の間の空間を通気するようになっていてもよい。例えば、磁性材料内１１２に開口が設けられ、あるいはまた可動コイル型１１６内に複数の開口が設けられて空間に通気し、それによって振動板１１４の運動に対する空気圧の影響を低減または防止するようになっていてもよい。
【００２２】
制御ブロック１０４は入力信号Ｖｉに応じて固定コイル信号及び可動コイル信号を生成し、その結果振動板１１４が入力音響信号Ｖｉに応じた音波を生成する。
【００２３】
固定コイル信号及び可動コイル信号は入力音響信号Ｖｉに対応し、かつまた相互にも対応する。固定コイル信号と可動コイル信号はいずれも時間変化する信号であり、固定コイル信号と可動コイル信号の振幅は音響変換器１００の動作中に１つの振幅に固定されない。固定コイル信号の変化が、磁性材料１１２とエアーギャップ１３６にレベルの異なる磁束を生成する。可動コイル信号の変化は振動板１１４を動かし、入力音響信号Ｖｉに対応する音を生成する。ある実施形態において、固定コイル信号発生ブロック１０８と可動コイル信号発生ブロック１１０はそれぞれ相互に結合されている。
【００２４】
別のある実施形態において、可動コイル信号発生ブロック１１０と固定コイル信号発生ブロック１０８は相互に結合されていなくてもよい。ただし可動コイル信号発生ブロック１１０と固定コイル信号発生ブロック１０８の１つまたは両方が、相手方のブロックで生成された可動コイル電流信号Ｉｍまたは固定コイル電流信号Ｉｓを推定またはモデリングするようになっていて、そのモデリングしたコイル信号と入力音響信号とに応答してそれぞれ自分自身のコイル信号を生成するようになっていてもよい。
【００２５】
本発明による音響変換器の様々な実施形態において、固定コイル発生ブロック１０８と可動コイル発生ブロック１１０は、変換器に対する所望の性能および動作に依存した様々な方式で動作するようになっていてもよい。
【００２６】
次に図２では、音響変換器２００の第２の実施形態の制御ブロック２０４が詳細に図示されている。
【００２７】
制御ブロック２０４は、固定コイル信号発生ブロック２０８と可動コイル信号発生ブロック２１０とを含んでいる。
【００２８】
固定コイル信号発生ブロック２０８は、絶対値ブロック２３０と固定コイル処理ブロック２３２と固定コイル電流調整器２３６を含んでいる。絶対値ブロック２３０は、入力音響信号Ｖｉを受信し、整流された入力音響信号２５０を提供する。入力音響信号Ｖｉの絶対値を利用することで、固定コイル信号を一方向信号とすることができる。従ってある実施形態において、固定コイル信号を常にプラスの信号とすることができる。固定コイル処理ブロック２３２は、整流された入力音響信号２５０に応答して固定コイル制御信号２５２を生成する。
【００２９】
別の実施形態において、固定コイル処理ブロック２３２が様々な要素を持ち、さまざまな様式で動作してもよい。固定コイル処理ブロック２３２のいくつかの例が米国特許第８，１３９，８１６号明細書に記載されている。参照によりこれを本明細書に援用する。例えば、固定コイル処理ブロック２３２はある実施形態において、スケーラと平方根ブロックとリミッタブロックを含んでいてもよい。これとは別に、固定コイル処理ブロック２３２はある実施形態において、ダイオードとコンデンサと抵抗とで構成される減衰ネットワークを持つＲＣＤピークホールドを含んでいてもよい。回路部品は物理的な部品であってもよいし、１つまたは複数のデジタルモジュールであってもよいことは理解されるであろう。また、固定コイル処理ブロック２３２の他の例示的実施形態も利用され得ることも理解されるであろう。固定コイル電流調整器２３６は、固定コイル制御信号２５２に応答して電流として固定コイル信号を生成する。
【００３０】
実際には、固定コイル信号の有効な振幅は限られている。磁性材料１１２には飽和磁束密度があり、これが固定コイル電流信号Ｉｓの有効最大振幅に対応する。このレベルを超えて固定コイル電流信号Ｉｓの振幅を増加させても、エアーギャップ１３６での磁束密度を顕著に増大させることにはならない。固定コイル電流信号Ｉｓの有効最大振幅をＩｓ−ｍａｘと呼ぶことがある。
【００３１】
可動コイル信号発生ブロック２１０には、除算器２２０と可動コイル電圧調整器２２８が含まれる。除算器２２０は、動的等化ブロック１６０で生成された処理済みの入力音響信号２５４をノード２４０から受信する。除算器２２０は、処理済みの入力音響信号２５４を固定コイル制御信号２５２で割って可動コイル制御信号２５６を生成する。可動コイル電圧調整器２２８は、可動コイル制御信号２５６に応答して、可動コイル信号を電圧信号すなわち可動コイル電圧信号Ｖｍとして生成する。可動コイル電圧信号Ｖｍは、次式に基づいて適切な可動コイル電流信号Ｉｍを生成するために導出されてもよい。
Ｉｍ＝Ｖｍ／Ｚｍ    （１）
ここで、Ｚｍは可動コイル１２０のインピーダンスに対応する。ある実施形態において、Ｚｍは抵抗でモデリングされる。
【００３２】
電流源で生成された電流信号とは違って、可動コイル電圧信号Ｖｍから導出される可動コイル電流信号Ｉｍは、適切な制御によって可動コイル１２０における可動部品のインピーダンスの影響を最小化できる利点がある。可動コイル電圧調整器２２８が電圧源の電力増幅器として作用し、入力音響信号を受け取ってその入力音響信号から適切な電圧信号を生成する。
【００３３】
図２において、固定コイル信号は電流信号として供給されるが、可動コイル電流信号Ｉｍは可動コイル電圧信号Ｖｍから生成されてもよい。固定コイル信号が電流信号として提供され、固定コイル１１８が可動コイル１２０に結合されているので、可動コイル１１８から固定コイル１２０への反射電圧が固定コイル電流調整器２３６で生成された信号をクリップ（ｃｌｉｐ）することがある。反射電圧を最小化する一方法は、固定コイル１１８に物理的に隣接させて可動コイル１２０に直列に、ただし可動コイル１２０とは逆位相にバッキングコイルを巻くことである。ただし、バッキングコイルの効果には周波数依存性があり、固定コイル１１８上の反射電圧を常に相殺できるわけではない。また、バッキングコイルの使用は高価となることがある。
【００３４】
振動板１１４は、可動コイル信号及び固定コイル信号に連動して（可動コイル１２０の動きに固定されて）位置を変化させる。任意の時間において、エアーギャップ１３６での磁束は通常固定コイル信号Ｉｓに比例する（固定コイル信号の振幅が急激な変化をしないものとする）。固定コイル電流信号Ｉｓが一定であるとすると、振動板１１４は可動コイル電流信号Ｉｍの変化に比例して動き、特定の音を出力する。固定コイル電流信号Ｉｓが時間変化する場合、同じ音の出力を得るためにはエアーギャップ１３６における磁束変化に適応するために可動コイル電流信号Ｉｍを変調させなければならない。動的等化ブロック１６０がエアーギャップ１３６における磁束Ｂの変化を補償するように作用する。
【００３５】
上に簡単に述べたように、動的等化ブロック１６０は入力音響信号Ｖｉを受信して処理し、処理済み入力音響信号２５４を生成する。電流調整器の代わりに可動コイル電圧調整器２２８を使用することにより、制御ブロック２０４が動的等化ブロック１６０を含んで、可動コイル１２０の電気部品の影響を補償してもよい。その影響には逆起電力（ｅｍｆ）が含まれ、可動コイル１２０のインダクタンス及び／又は可動コイル１２０の抵抗により生成され得る。一般的に、電流調整器は所定の電流信号を生成するように作用して、逆起電力や、可動コイル１２０のインダクタンス及び／又は抵抗に影響されない。その代り、電流調整器により生成される電流信号は一般的に、音響変換器３００の機械的および音響的な効果のみを考慮するようになっている。
【００３６】
動的等化ブロック１６０は、固定コイル制御信号２５２に部分的に基づいて処理済みの入力音響信号２５４を生成する。固定コイル制御信号２５２は一般的にエアーギャップ１３６における磁束Ｂに比例する。従って、動的等化ブロック１６０がエアーギャップ１３６における磁束Ｂの変化を補償するように作用する。すなわち、動的等化ブロック１６０が、固定コイル制御信号２５２から決定されるエアーギャップ１３６における磁束Ｂに基づいて可動コイル電圧信号Ｖｍのフォワード補正を行う。動的等化ブロック１６０の例示的実施形態を、図７を参照して後で説明する。
【００３７】
次に図３には、音響変換器３００の第３の実施形態の制御ブロック３０４が詳細に図示されている。
【００３８】
音響変換器３００は、固定コイル信号発生ブロック３０８と可動コイル信号発生ブロック３１０とを含んでいる。可動コイル信号発生ブロック２１０と同様に、可動コイル信号発生ブロック３１０も除算器３２０と可動コイル電圧調整器３２８を含み、これらは除算器２２０及び可動コイル電圧調整器２２８と同様に作用する。
【００３９】
固定コイル信号発生ブロック３０８は、絶対値ブロック３３０と固定コイル処理ブロック３３２と固定コイル電圧調整器３３６を含んでいる。絶対値ブロック３３０は、入力音響信号Ｖｉを受信し、整流された入力音響信号３５０を提供する。固定コイル処理ブロック３３２は、整流された入力音響信号３５０に応答して固定コイル制御信号３５２を生成する。音響変換器２００の固定コイル電流調整器２３６と違って、固定コイル電流調整器３３６は、固定コイル制御信号３５２に応答する電圧信号として固定コイル信号すなわち固定コイル電圧信号Ｖｓを生成する。固定コイル電圧信号Ｖｓは次式を利用して固定コイル電流信号Ｉｓに変換されてよい。
Ｉｓ＝Ｖｓ／Ｚｓ    （２）
ここで、Ｚｓは固定コイル１１８でのインピーダンスに対応する。ある実施形態において、Ｚｓは抵抗としてモデリングされる。
【００４０】
図２と３に示されているように、固定コイル信号発生ブロック２０８、３０８は、電流調整器または電圧調整器を備えていてもよい。前述したように、電圧調整器が使用されてもよい。これは、電流調整器と違って電圧調整器は双方向の電圧生成を必要としないので実装が容易であるからである。
【００４１】
固定コイル電圧調整器３３６を使用することで、音響変換器３００に問題を生じる場合がある。たとえば、固定コイル電圧調整器３３６は音響変換器３００の効率を落とすことがある。これは、可動コイル１２０から反射した固定コイル１１８内の電流を固定コイル電圧調整器３３６が分路させるからである。固定コイル電圧調整器３３６はまた周波数依存性があり、従って歪みを招く可能性がある。しかし実際には、固定コイル１１８は可動コイル１２０とは弱くしか結合していないのでこの問題は重大ではなく、さらには磁性材料１１２及び／又はエアーギャップ１３６に実用的な幾何形状を適用することにより軽減することもできる。
【００４２】
次に、音響変換器４００の第４の実施形態の制御ブロック４０４が詳細に図示されている図４を参照する。
【００４３】
音響変換器４００は、固定コイル信号発生ブロック４０８と可動コイル信号発生ブロック４１０とを含んでいる。ただし音響変換器２００や３００と異なり、音響変換器４００はフィードバックに基づいて作用する。以下で説明するように固定コイル信号発生ブロック４０８は入力端子１０２には結合されていない。その代り固定コイル信号発生ブロック４０８は、固定コイル電流信号４５８及び／又は固定コイル電流信号の一変形を決定するためのフィードバックブロック４７０を含んでいる。確定された固定コイル電流信号４５８又は確定された固定コイル電流信号の一変形が、次に動的等化ブロック１６０に提供されて、それに応じて可動コイル信号を変形させる。固定コイル電流信号４５８は通常エアーギャップ１３６における磁束に比例する。
【００４４】
ある実施形態においては、音響変換器４００には動的等化ブロック１６０がない場合がある。例えば、可動コイル信号発生器ブロック４１０が入力端子１０２に結合されていて入力音響信号Ｖｉを受信してよいし、フィードバックブロック４７０にも結合されていて固定コイル電流信号４５８を受信してもよい。ある実施形態では、可動コイル電圧調整器４２８が代わりに可動コイル電流調整器であってもよい。ある実施形態では、固定コイル電圧調整器４３８が固定コイル電流調整器で肩代わりされてもよい。
【００４５】
フィードバックブロック４７０は固定コイル電流信号４５８を決定して、音響変換器４００の動作特性制御のために可動コイル信号を変更するように作用してもよい。例えば、固定コイル１１８と可動コイル１２０のそれぞれにおける結合損失を最小化し、可動コイル電流信号Ｉｍのクリッピングを低減し、可動コイル１２０の温度を制御し、音響変換器４００内のノイズ及び／又は歪みを最小化する、などの音響変換器４００の動作最適化のために固定コイル電流信号４５８が決定されてよい。音響変換器４００のその他の動作特性も同様に固定コイル電流信号４５８を利用して変更されてもよい。
【００４６】
可動コイル信号発生ブロック２１０、３１０と同様に、可動コイル信号発生ブロック４１０も除算器４２０と可動コイル電圧調整器４２８を含んでいる。除算器４２０は、（動的等化ブロック１６０から受信した）処理済みの入力音響信号４５４を（固定コイル発生ブロック４０８から受信した）固定コイル電流信号４５８で割って可動コイル制御信号４５６を生成する。可動コイル電圧調整器４２８は、可動コイル制御信号４５６に応答して、可動コイル信号を電圧信号すなわち可動コイル電圧信号Ｖｍとして生成する。可動コイル信号Ｖｍを前述の式（１）を使って可動コイル電流信号Ｉｍに変換してもよい。
【００４７】
ある実施形態において、可動コイル信号発生器ブロック４１０内に圧縮ブロックを設けて、可動コイル電圧調整器４２８により生成される可動コイル信号Ｖｍのクリッピングを低減するために可動コイル制御信号４５６の振幅を小さくしてもよい。たとえば、圧縮ブロックは可動コイル信号発生ブロック４１０内に、可動コイル電圧調整器４２８の前段で一般的にはノード４４４の後段に設けられてもよい。この位置においては、圧縮ブロックが動作している場合には、ノード４４４からフィードバックブロック４７０に供給される信号は、圧縮器が可動コイル電圧調整器４２８に与える信号よりも大きいので、圧縮ブロックは固定コイル電流信号４５８を増加させる効果を持ち得る。また、より大きな固定コイル電流信号４５８が除算器４２０に供給される場合、除算器４２０の作用によって得られる可動コイル電圧信号Ｖｍは減少する。
【００４８】
これとは別に、圧縮ブロックは可動コイル信号発生ブロック４１０内に、可動コイル電圧調整器４２８の前段で一般的にはノード４４４の後段に設けられてもよい。この位置では、圧縮ブロックが作用している場合に、圧縮ブロックは固定コイル１１８と可動コイル１２０の電力消費を均衡させ、その結果固定コイル１１８と可動コイル１２０の結合損失も最小化させるように作用する。ただし、圧縮ブロックがこの位置に配置されている場合には、可動コイル電圧調整器４２８で生成される可動コイル電圧信号Ｖｍはより頻繁にクリッピングされる可能性がある。
【００４９】
ある実施形態において、確定された固定コイル電流信号４５８が増加されることがある。例えば、可動コイル電圧信号Ｖｍのクリッピングを低減するために、または圧縮ブロックが動作している場合に圧縮を低減するために、確定された固定コイル電流信号４５８が増加させられてもよい。確定された固定コイル電流信号４５８を増加させるために、可動コイル電圧信号Ｖｍがクリップされた場合、または圧縮ブロックにより生じる圧縮を低減する必要がある場合、ダイオードとコンデンサと抵抗とで構成される減衰ネットワークを持つＲＣＤピークホールドが作動されてもよい。ＲＣＤピークホールドの出力信号が、確定された固定コイル電流信号４５８に付加されてもよい。上に述べたように、回路部品は物理部品であってもよいし、１つまたは複数のデジタルモジュールであってもよいことは理解されるであろう。
【００５０】
固定コイル発生ブロック４０８は、フィードバックブロック４７０と固定コイル電圧調整器４３８とを含む。フィードバックブロック４７０は、除算器４２０で生成された可動コイル制御信号４５６に応答する固定コイル電流信号４５８を生成する。固定コイル電流信号４５８は動的等化ブロック１６０と可動コイル信号発生ブロック４１０へ提供される。フィードバックブロック４７０は、固定コイル電流信号４５８あるいは固定コイル電流信号４５８の一変形も、固定コイル電圧調整器４３８へ提供する。固定コイル電圧調整器４３８は固定コイル電流信号４５８に応答して、電圧信号すなわち固定コイル電圧信号Ｖｓを生成する。
【００５１】
ある実施形態においては、フィードバックブロック４７０は、固定コイル電流信号４５８の同一変形を動的等化ブロック１６０と可動コイル信号発生ブロック４１０、並びに固定コイル電圧調整器４３８へ提供する。
【００５２】
ある実施形態では、動的等化ブロック１６０と可動コイル信号発生ブロック４１０の間に遅延ブロックが含まれてもよい。遅延ブロックは、フィードバックブロック４７０に十分な応答時間を提供するために備えられてもよい。
【００５３】
図５にはフィードバックブロック４７０の一例のブロック図が示されている。
【００５４】
前述したように、フィードバックブロック４７０は異なる複数の目的で固定コイル電流信号４５８を確定するように作用してもよい。図５に示されたフィードバックブロック４７０の例は、固定コイル１１８と可動コイル１２０における損失を最小化するために、固定コイル電流信号４５８を確定するように作用する。フィードバックブロック４７０は、可動コイル電力ブロック５６２と任意選択の可動コイル平均ブロック５６４と固定コイル電力ブロック５７２とバランスブロック５５０とを含んでいる。
【００５５】
ある実施形態では、バランスブロック５５０は、物理的な回路部品としてあるいは１つまたは複数のデジタルモジュールとして提供されてよい。別のある実施形態ではバランスブロック５５０は、フィードバックブロック４７０内の単なるノードであってもよい。
【００５６】
可動コイル電力ブロック５６２は、可動コイル１２０においてインピーダンスにより生じる損失を決定する。それは次式で与えられる。
【数１】
2014110629.tif 000003
ここで、Ｚｍは可動コイル１２０のインピーダンスを表し、Ｒｍは可動コイル１２０の抵抗を表す。同様に、固定コイル電力ブロック５７２は、固定コイル１１８においてインピーダンスにより生じる損失を決定する。それは次式で与えられる
【数２】
2014110629.tif 000004
ここで、Ｚｓは固定コイル１１８のインピーダンスを表し、Ｒｓは固定コイル１１８の抵抗を表す。
【００５７】
可動コイル１２０のインピーダンスはｓドメインでモデル化することができる。例えば、密閉型システム用の可動コイル１２０のインピーダンスは次のように表すことができる。
【数３】
2014110629.tif 000005
ここで、ＲＥＳは電気側で反射された機械的抵抗であり、ＱＭＳは機械的損失だけを考量した場合の共振点におけるドライバ１０６の減衰を表し、τＡＴは共振時定数を表す。式（５）の逆数は次のようになる。
【数４】
2014110629.tif 000006
ＲＥＳはエアーギャップ１３６内の磁束Ｂとともに変化し、次のように表されることが分かる。
【数５】
2014110629.tif 000007
ここで、ＳＤは振動板１１４の表面積を表し、ＲＡＳはサスペンション損失の音響抵抗を表し、Ｉｅｆｆｅｃｔｉｖｅはエアーギャップ１３６内の磁束中の可動コイル１２０の有効長を表す。
【００５８】
ベント型、バンドパス型、あるいはパッシブラジエータ付き、などの設計の異なるスピーカに関して、対応する方程式を用いて可動コイル１２０のインピーダンスを表すことができる。このことは当業者には周知であろう。
【００５９】
式（６）に双線形変換を適用して、一例として下の式（８）に示すようなｚドメインにおける４次多項式を生成する。そうすると可動コイル１２０のインピーダンスの逆数が離散時間ドメインにシミュレートできる。
【数６】
2014110629.tif 000008
ここで、ａ０、ｂ０は現在の反復の係数を表し、ａ１、ｂ１は以前の反復の係数を表し、ａ２、ｂ２はさらにその前の反復の係数を表す。式（７）から分かるようにＲＥＳの値が磁束Ｂに依存するので、式（８）のある係数は、磁束Ｂに依存する。エアーギャップ１３６内の磁束Ｂは反復ごとに変化するので、式（８）の係数は反復ごとに決定する必要があることは理解されるであろう。反復ごとに決定される係数を使用して、可動コイル１２０のインピーダンスが決定され、かつ可動コイル１２０での損失が次に式（３）を使って決定される。ある実施形態において、係数はルックアップテーブルで決定してもよいし、あるいは双線形変換から直接計算してもよい。別の実施形態において、類似の形式の適切な式が利用されてもよい。
【００６０】
固定コイル１１８と可動コイル１２０におけるインピーダンスにより生じる損失を確定した後、固定コイル１１８と可動コイル１２０での損失を低減することが望ましい。パワーバランス信号が、例えばノード５８２において可動コイル損失（Ｐｏｗｅｒｍ）から固定コイル損失（Ｐｏｗｅｒｓ）を差し引いて生成されてもよい。固定コイル１１８と可動コイル１２０における損失が等しい場合に損失が最小であるので、バランスブロック５５０は損失を最小化できる固定コイル電流信号４５８を判定し、その固定コイル電流信号４５８かあるいはその固定コイル電流信号４５８の一変形を固定コイル電圧調整器４３８へ供給する。バランスブロック５５０の例示的実施形態を、図６を参照して後で説明する。
【００６１】
ある実施形態において、パワーバランス信号を増幅するために、フィードバック利得増幅ブロックが含まれていてもよい。
【００６２】
ある実施形態において、固定コイル電力ブロック５７２と可動コイル電力ブロック５６２のそれぞれは、環境因子の影響を考慮するように設計することも可能である。環境因子としては例えば周囲温度がある。通常ＲｍとＲｓは固定コイル１１８と可動コイル１２０の温度に依存する。ある実施形態において、温度が計測または推定されて、その計測または推定された温度に対応する抵抗を使ってパワーバランス信号が計算されてもよい。
【００６３】
任意選択の可動コイル平均ブロック５６４が備えられて、ノード４４４から受け取った可動コイル制御信号４５６を安定化させてもよい。可動コイル電力ブロック５６２は可動コイル制御信号４５６の２乗値に比例する瞬間的な可動コイル電力信号を生成し、可動コイル電力ブロック５６２で生成されたその可動コイル電力信号を部分的に利用して固定コイル電流信号４５８を決定する。そうして固定コイル電流信号４５８は、可動コイル信号を更新するために少なくとも除算器４２０と動的等化ブロック１６０へ供給される。従って、瞬間的な可動コイル電力信号のために更新された可動コイル制御信号４５６に歪みが導入されることがある。可動コイル平均ブロック５６４を備えることにより、可動コイル制御信号４５６から音響帯域内の歪み成分を除去して可動コイル電力信号を安定化してもよい。一般的に可動コイル平均ブロック５６４は低周波で作動し得る。例えば、この低周波の値は所望の音響周波数帯域の外であってもよいが、この低周波の値は可動コイル損失と固定コイル損失との動的バランスを可能とするものでなければならない。
【００６４】
ある実施形態において、増幅器における損失を判定するために、可動コイル電力ブロック５６２の後段に増幅損失ブロックが備えられていてもよい。増幅器での損失は可動コイル信号に直接関係する。可動コイル平均ブロック５６４で確定される平均可動コイル損失に増幅損失を含めることにより、音響変換器４００のための全体システムの最小損失を確定することができる。
【００６５】
これ以外のフィードバックブロック４７０の構成及び／又は設計が提供され得ることは理解されるであろう。例えば、固定コイル電流信号４５８を決定する目的の違いに応じて、フィードバックブロック４７０の構成が変わってもよい。
【００６６】
次に、バランスブロック５５０の一例のブロック図６００が示された図６を参照する。
【００６７】
ある実施形態では、バランスブロック５５０は、フィードバックブロック４７０内のノードとして提供されてもよい。従ってノード５８２で生成されたパワーバランス信号が固定コイル電流信号４５８として使用され、動的等化ブロック１６０と除算器４２０と固定コイル電圧調整器４３８へ供給されてもよい。
【００６８】
別のある実施形態において、バランスブロック５５０が物理的な回路部品で提供されてもよい。図６の例示的なバランスブロック５５０において、バランスブロックは一例として、ノード５８２から受信したパワーバランス信号に応答して、固定コイル電流信号４５８あるいは固定コイル電流信号４５８の一変形を生成する。
【００６９】
さらに図６に図示されているように、ノード５８２から受信したパワーバランス信号とノード６５４からのバランスフィードバック信号とに基づいてノード６５０において固定コイル電流信号の第１の変形が生成されてもよい。ノード６５４で与えられるバランスフィードバック信号は一般的に固定コイル電流信号４５８のそれ以前の反復に対応している。ノード６５０において、ノード５８２から受信されたパワーバランス信号からバランスフィードバック信号を差し引いて、固定コイル電流信号４５８の第１の変形が生成される。図５に示すように、固定コイル電流信号４５８の第１の変形はノード４４６を経由して固定コイル電力ブロック５７２と固定コイル電圧調整器４３８へ供給される。固定コイル電流信号の第１の変形が固定コイル電圧調整器４３８へ提供されると、固定コイル電力ブロック５７２は固定コイル１１８で生成される損失を確定し得る。
【００７０】
バランスブロック５５０には、固定コイル電流信号４５８の第２の変形を生成するための固定コイルインピーダンスモデル６５２も含まれている。固定コイルインピーダンスモデル６５２は固定コイル１１８のモデルに対応する。固定コイルインピーダンスモデル６５２はノード６５０から固定コイル電流信号の第１の変形を受信し、固定コイル電流信号の第２の変形を生成する。固定コイル電流の第２の変形は、固定コイル電圧調整器４３８で生成された固定コイル信号に対応してもよい。この固定コイル電流信号４５８の第２の変形は次にノード４４２を経由して動的等化ブロック１６０と除算器４２０へ供給されてもよい。
【００７１】
ある実施形態において、固定コイルインピーダンスモデル６５２は１次のローパスフィルタであってよい。別のある実施形態では、固定コイルインピーダンスモデル６５２はインダクタンスとしてモデル化されてもよい。通常、インダクタンス部品はゆっくり作用する。従って緩慢に作用する可動コイル平均ブロック５６４がフィードバックブロック４７０の動作を損なうことはない。
【００７２】
ある実施形態では、固定コイル電流信号の第１の変形と第２の変形とは同じであってよい。別のある実施形態では、固定コイル電流信号の第１の変形は代わりにノード４４２に供給され、固定コイル電流信号の第２の変形は代わりにノード４４６と固定コイル電力ブロック５７２に供給される。
【００７３】
ある実施形態では、フィードバック利得増幅ブロックは、ノード６５０に与えられるパワーバランス信号の一変形を増幅するために、固定コイルインピーダンスモデル６５２より前段に含まれてもよい。パワーバランス信号を増幅することにより、可動コイル損失と固定コイル損失のバランスをよくすることが可能となる。
【００７４】
次に図７においては、動的等化ブロック１６０の一例のブロック図７００が示されている。
【００７５】
動的等化ブロック１６０には、ターゲット信号ブロック７１０と伝達関数ブロック７２０と安定化ブロック７３０が含まれてよい。
【００７６】
ターゲット信号ブロック７１０は、入力音響信号Ｖｉに応答してターゲット入力音響信号を提供する。一般的に、特定の音響変換器に対してより適した入力音響信号の変形を提供するために、ターゲット信号ブロック７１０は、記述された任意の音響変換器の動作特性によって変化してもよい。例えば、ドライバ１０６が再生しようとする低周波情報を低減させるために、ターゲット信号ブロック７１０はハイパスフィルタであってよい。ハイパスフィルタは、ｚドメイン内で動作する１次または２次またはそれより高次のフィルタであってよい。またはアナログフィルタであってもよい。
【００７７】
伝達関数ブロック７２０には固定コイル１１８のモデルと、従ってエアーギャップ１３６の磁束Ｂの関数が含まれる。伝達関数ブロック７２０は従って伝達関数Ｇ（ｓ，Ｂ）に対応する。前に説明したように、エアーギャップ１３６の磁束は一般的に、固定コイル制御信号２５２、３５２と、固定コイル発生ブロック２０８、３０８、４０８から受信する固定コイル電流信号４５８とに比例する。ある実施形態において、固定コイル制御信号２５２、３５２と固定コイル電流信号４５８とは磁束に直接比例すると仮定してよい。ある実施形態においては、伝達関数ブロック７２０もまた環境因子を考慮するモデルを含んでいてもよい。環境因子としては例えば周囲温度がある。
【００７８】
ある実施形態においては、動的等化ブロック１６０と固定コイル信号発生ブロック２０８、３０８または４０８との間に磁束変換ブロックが含まれていて、固定コイル制御信号２５２、３５２と固定コイル電流信号４５８とを対応する磁束の値に関連付けてもよい。例えば、磁束変換ブロックは、ある範囲の固定コイル制御信号２５２、３５２、または固定コイル電流信号４５８に対して対応する磁束の値を含むルックアップテーブルを含んでいてもよい。
【００７９】
安定化ブロック７３０は、伝達関数ブロック７２０で生成される出力信号Ｙ（ｓ，Ｂ）を安定化するように作用する。ある実施形態においては、安定化ブロック７３０もまた、エアーギャップ１３６の磁束の関数であってよい。それは、伝達関数ブロック７２０の作用、すなわちＧ（ｓ，Ｂ）もまたエアーギャップ１３６の磁束の関数であるからである。
【００８０】
従って、伝達関数Ｇ（ｓ，Ｂ）をターゲット入力音響信号すなわちＴへ適用することにより誤差信号Ｅ（ｓ，Ｂ）が決定される。誤差信号Ｅ（ｓ，Ｂ）は、処理済みの入力音響信号２５４、３５４、４５４として、各ノード２４０、３４０、４４０において可動コイル信号発生ブロック２１０、３１０、４１０へ提供される。動的等化ブロック１６０との関係は次式で与えられる。
【数７】
2014110629.tif 000009
式（９）、（１０）により、Ｙ（ｓ，Ｂ）を次のように定義することができる。
【数８】
2014110629.tif 000010
図７に示す動的等化ブロック１６０のような閉ループシステムにおいては、誤差信号Ｅ（ｓ，Ｂ）は次式で決定される。
【数９】
2014110629.tif 000011
【００８１】
ある実施形態においては、記述した任意の音響変換器はｓドメインを利用してモデル化されてよい。例えば、ターゲット入力音響信号Ｔは２次のハイパスフィルタであって、ｓドメイン内で次式の様に表されてよい。
【数１０】
2014110629.tif 000012
ここで、Ｑｈｐは２次のハイパスフィルタの減衰を表し、Ｔｈｐは２次のハイパスフィルタの時定数を表す。
【００８２】
ここでまた、密閉型システムに対する伝達関数Ｇ（ｓ，Ｂ）は、ｓドメイン内で次のように表されてもよい。
【数１１】
2014110629.tif 000013
ここで、Ｑ（Ｂ）ｔｓはドライバ１０６の減衰を表し、ＴＡＴはドライバ１０６の時定数を表す。式（１４）は音響変換器の自然な応答を表す。また、Ｑ（Ｂ）ｔｓは次式で表現される。
【数１２】
2014110629.tif 000014
ここで、ＣＡＴはドライバ１０６の弾性コンプライアンス（スピーカボックスが記載の任意の音響変換器を囲んでいる場合にはスピーカボックスの弾性コンプライアンスも含む）であり、Ｂはエアーギャップ１３６の磁束を表し、Ｉｅｆｆｅｃｔｉｖｅはエアーギャップ１３６において磁束内にある可動コイル１２０の有効長を表す。
【００８３】
ベント型、バンドパス型、あるいはパッシブラジエータ付き、などの設計の異なるスピーカに関して、対応する方程式を用いてそれぞれのドライバ１０６の減衰関数Ｑ（Ｂ）ｔｓや伝達関数Ｇ（ｓ，Ｂ）を表すことができることは理解されるであろう。
【００８４】
式（１２）と（１４）を用いて、誤差信号Ｅは次のように表現される。
【数１３】
2014110629.tif 000015
式（１６）に双線形変換を適用して、次の式（１７）に示すようなｚドメインの４次多項式が生成される。そうすると誤差信号Ｅが離散時間ドメイン内にシミュレートできる。
【数１４】
2014110629.tif 000016
ここで、ａ０、ｂ０は現在の反復の係数を表し、ａ１、ｂ１は以前の反復の係数を表し、ａ２、ｂ２はさらにその前の反復の係数を表す。式（１７）の係数のあるものは磁束Ｂに依存する。エアーギャップ１３６内の磁束Ｂは反復ごとに変化するので、式（１７）の係数は反復ごとに決定する必要があることは理解されるであろう。ある実施形態において、係数はルックアップテーブルで決定してもよいし、あるいは双線形変換から直接計算してもよい。
【００８５】
別のある実施形態においては、記載の音響変換器は直接的な数値手法でモデル化されてもよい。例えば、微分方程式を反復法で利用してもよい。
【００８６】
ある実施形態において、伝達関数ブロック７２０は可動コイル１２０のインダクタンスＬｍの効果も説明可能である。可動コイルのインダクタンスＬｍはドライバの高周波応答に影響を与え、また磁性材料１１２内の磁束に依存することから、これは重要である。一例として、式（１４）の次数、したがって式（１６）の次数が増加する場合がある。別の例では、可動コイルインダクタンスブロックが、ターゲット信号ブロック７１０の前段または後段に、あるいはまた誤差信号Ｅ（ｓ，Ｂ）が確定された後段に含められてもよい。可動コイルインダクタンスブロックは、可動コイルインダクタンスＬｍとエアーギャップ１３６の内の磁束とに対応する少なくとも１つの周波数依存部品を含んでよい。可動コイルインダクタンスブロックの伝達関数はｓドメインにおいて次のように表されてよい。
【数１５】
2014110629.tif 000017
ここでＴＳｈｅｌｆは、シェルフ等化の上端に対する時定数を表し、Ｔ（Ｂ）ＬＲは可動コイル１２０のインダクタンスと抵抗の時定数を表す。可動コイル１２０のインダクタンスと抵抗はＬｍ（Ｂ）／Ｒｍで表現され、ここで可動コイルのインダクタンスＬｍはエアーギャップ１３６における磁束Ｂの関数である。
【００８７】
上で説明したように、式（１８）に双線形変換を適用して、次の式（１９）に示すようなｚドメインの４次多項式が生成される。そうすると可動コイルのインダクタンス信号Ｌｅｑ（ｓ，Ｂ）が離散時間ドメイン内にシミュレートできる。
【数１６】
2014110629.tif 000018
ここで、ａ０、ｂ０は現在の反復の係数を表し、ａ１、ｂ１は以前の反復の係数を表し、ａ２、ｂ２はさらにその前の反復の係数を表す。式（１９）の係数のあるものは磁束Ｂに依存する。エアーギャップ１３６内の磁束Ｂは反復ごとに可動コイルのインダクタンスＬｍを変化させるので、式（１９）の係数は反復ごとに決定する必要があることは理解されるであろう。ある実施形態において、係数はルックアップテーブルで決定してもよいし、あるいは双線形変換から直接計算してもよい。また、可動コイルのインダクタンスＬｍはエアーギャップ１３６内の磁束Ｂの関数であるので、可動コイルインダクタンスＬｍもまたルックアップテーブル、あるいは１次、２次、３次またはそれより高次の多項式を用いて決定することができる。例えば、磁束Ｂの関数としての可動コイルのインダクタンスＬｍは、次式を用いて決定される。
【数１７】
2014110629.tif 000019
【００８８】
上記の音響変換器のある実施形態は、ハイブリッド型の音響変換器であってよい。ハイブリッド型の音響変換器は、永久磁石と１つまたは複数の固定コイル１１８の両方を使用して磁性材料１１２とエアーギャップ１３６を磁化する。固定コイル電流信号Ｉｓが低いレベルにおいて磁束を増大させるためにハイブリッド型変換器を利用することが望ましい場合がある。
【００８９】
次に図８には、異なる設計の音響変換器に対する磁束曲線８００が概略的に示されている。磁束曲線８００は、異なる音響変換器設計に関して、磁性材料１１２内の磁束密度Ｂを固定コイル電流信号Ｉｓに対してプロットしたものである。曲線８１０はこれまで説明した任意の音響変換器などのような磁性材料１１２を磁化するのに固定コイル１１８を利用する音響変換器に対応するものであり、曲線８２０はハイブリッド型音響変換器に対応するものである。曲線８１０と曲線８２０とを比較すると、固定コイル電流信号Ｉｓが小さい時には、エアーギャップ１３６に磁束を生成するためにはハイブリッド型音響変換器の方が効果的である。しかし、固定コイル電流信号Ｉｓが大きい時には、これまで説明した任意の音響変換器とハイブリッド型音響変換器との間の磁束生成に顕著な差はない。
【００９０】
ハイブリッド型音響変換器に対して、固定コイル電流信号Ｉｓは次のように表される。
【数１８】
2014110629.tif 000020
ここで、Ｂはエアーギャップ１３６の磁束を表し、Ｎは固定コイル１１８のターン数を表し、Ｒはハイブリッド型音響変換器（磁気回路には永久磁石と磁性材料１１２とエアーギャップ１３６が含まれる）のリラクタンスを表し、Ａは磁性材料１１２とエアーギャップ１３６の断面積を表し、Ｈｍａｇｎｅｔは永久磁石の起磁力を表し、Ｉｍａｇｎｅｔは磁石の磁束（Ｂｍａｇｎｅｔ）の方向への永久磁石の長さを表す。磁石の起磁力Ｈｍａｇｎｅｔは一般的に次のように表される。
【数１９】
2014110629.tif 000021
ここで、Ｂｍａｇｎｅｔは永久磁石の磁束密度を表し、Ｂｒｅｍａｎｅｎｃｅは永久磁石の残留インダクタンスを表す。Ｂｒｅｍａｎｅｎｃｅの値とパーマネンス係数はハイブリッド型音響変換器に使用される永久磁石に依存する。磁性材料１１２と永久磁石のそれぞれの断面積が等しい場合には、ＢとＢｍａｇｎｅｔの値は等しくなることが理解されるであろう。
【００９１】
再度図８を参照すると、ハイブリッド型音響変換器の磁気回路のリラクタンスＲはＢとともに変化する。これは磁性材料１１２中に誘起される磁束が飽和するからである。曲線８２０に十分に合致する１次、２次、３次またはさらに高次の多項式を用いて、曲線８２０がプロットされてもよい。例えば、下記の固定コイル電流信号Ｉｓの関数としての磁束の表現が用いられてもよい。
【数２０】
2014110629.tif 000022
ここで、係数ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４は曲線８２０に合うように選択される。同様の形式の別の式を用いることもできる。
【００９２】
これまでの様々な実施形態は、ブロック図程度で記述し、いくつかの個別要素を利用して実施形態を説明した。これまでに説明した実施形態も含めて本発明の実施形態はデジタル信号処理を行なう装置、またはアナログとデジタルの信号処理の組合せを行なう装置に実装されてもよい
【００９３】
本発明をここに例示としてのみ説明した。本発明の精神と範囲から逸脱することなしにこれらの例示的実施形態に対して種々の変形と変更を行うことができる。本発明の精神と範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
2014110629.tif 000023
【図２】
2014110629.tif 000024
【図３】
2014110629.tif 000025
【図４】
2014110629.tif 000026
【図５】
2014110629.tif 000027
【図６】
2014110629.tif 000028
【図７】
2014110629.tif 000029
【図８】
2014110629.tif 000030
【外国語明細書】
2014110629000001.pdf