(57)【要約】  装置は、筐体（２２）内に収容された少なくとも１つの変換器（２１）を有する変換器装置（２０）を駆動するよう構成される。装置は、第１の音声周波数範囲を有する入力信号成分を第２の音声周波数範囲に割り付ける割付手段を有する。第２の音声周波数範囲は第１の音声周波数範囲より狭い。また第２の周波数範囲は変換器装置（２０）のヘルムホルツ周波数を含む。装置と共に用いられる変換器装置（２０）は、ヘルムホルツ周波数（ｆＨ）で又はその近傍で狭い周波数範囲で動作するよう最適化される。
2009509377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、少なくとも１つの変換器と前記少なくとも１つの変換器が収容される筐体とを有する変換器装置を駆動し、前記装置は、入力信号成分を第１の音声周波数範囲から第２の音声周波数範囲へ割り付ける割付手段、を有し、
前記第２の音声周波数範囲は前記第１の音声周波数範囲より狭く、及び前記第２の周波数範囲は前記変換器装置のヘルムホルツ周波数を含む、装置。
【請求項２】
前記狭い周波数範囲はヘルムホルツ周波数の５％以内、望ましくは２％以内に存在する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記割付手段は、
−前記第１の音声周波数範囲内の第１の信号成分を検出する検出装置、
−前記第２の音声周波数範囲内の第２の信号成分を生成する生成装置、及び
−前記第１の信号成分の振幅に依存して前記第２の信号成分の振幅を制御する振幅制御手段、を有する、請求項１記載の装置。
【請求項４】
処理装置を更に有し、前記処理装置は、前記第１の変換器装置の音圧が前記第２の変換器装置の音圧とほぼ等しくなるように前記第２の変換器装置へ供給される信号を遅延する遅延素子を有する、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記変換器装置は、少なくとも１つの変換器と前記少なくとも１つの変換器が取り付けられる筐体とを有し、前記筐体は端の開放された管を有する、請求項１記載の装置と共に用いられる変換器装置。
【請求項６】
前記筐体は前記変換器と前記管との間の容積を定め、前記容積は少なくとも
【数１】
2009509377.tif 000012
をほぼ満たし、
ここで、ｃは空気中の音速、Ｓは前記管の内部断面表面積、ｆＷは前記第２の音声周波数範囲の中心周波数、ηは
【数２】
2009509377.tif 000013
で与えられる量、ｒは前記管の内半径、ＴはＴ＝ｔａｎ（２π・Ｌ・ｆＷ／ｃ）で与えられる量、Ｌは前記管の長さである、請求項５記載の変換器装置
【請求項７】
前記変換器は少なくとも
【数３】
2009509377.tif 000014
を満たす力係数を有し、
ここで、ＲＥは前記変換器の電気抵抗、ＲＭは前記変換器の機械抵抗、Ｓは前記変換器の有効放射表面、ρは空気密度、ｃは空気中の音速、ＴはＴ＝ｔａｎ（２π・Ｌ・ｆＨ／ｃ）で与えられ、Ｌは前記管の長さ、
ηは
【数４】
2009509377.tif 000015
で与えられ、ｍは前記変換器の移動質量、ｆＨは前記変換器装置のヘルムホルツ周波数、ｆ０は、前記変換器と外気との間に延在する筐体がない場合の前記変換器の共振周波数である、請求項５記載の変換器装置。
【請求項８】
前記筐体は追加容積を定め、前記追加容積は実質的に閉鎖され、前記容積及び前記追加容積は望ましくは前記変換器の相対する側に位置付けられる、請求項５記載の変換器装置。
【請求項９】
如何なる端も実質的に丸みがある、請求項５記載の変換器装置。
【請求項１０】
実質的に如何なる制振材も存在しない、請求項５記載の変換器装置。
【請求項１１】
前記管の開放端は縁を設けられる、請求項５記載の変換器装置。
【請求項１２】
請求項１記載の装置を更に有する請求項５記載の変換器装置。
【請求項１３】
音声システムであって、音声増幅器、少なくとも１つの変換器、及び少なくとも１つの請求項１記載の装置、を有し、前記音声システムは望ましくは音源を更に有する、音声システム。
【請求項１４】
方法であって、端の開放された管を設けられた筐体内に収容された少なくとも１つの変換器を有する変換器装置を駆動し、前記方法は、前記変換器装置のヘルムホルツ周波数を含む狭い周波数範囲に入力信号を割り付ける段階、を有する方法。
【請求項１５】
前記狭い周波数範囲はヘルムホルツ周波数の５％以内、望ましくは２％以内に存在する、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記割り付ける段階は：
−前記第１の音声周波数範囲内の第１の信号成分を検出する段階、
−前記第２の音声周波数範囲内の第２の信号成分を生成する段階、及び
−前記第１の信号成分の振幅に依存して前記第２の信号成分の振幅を制御する段階、を有する、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
コンピュータープログラムであって、請求項１４記載の方法を実行するコンピュータープログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高効率音声変換器に関する。より詳細には、本発明は、特定周波数で変換器を駆動する装置及び方法、並びに特定周波数で駆動されるよう設計された変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
拡声器のような音声変換器は、限られた周波数範囲で、特定の最小音響レベルで音声を忠実に再生できることが良く知られている。ハイファイ音声システムは標準的に、高周波数範囲を再生する比較的小さい変換器（高音拡声器）、及び低周波数範囲を再生する比較的大きい変換器（低音拡声器）を有する。最も低い可聴周波数（約２０−１００Ｈｚ）を適切な音声レベルで再生するために必要な変換器は、相当量の空間を占める。しかしながら、顧客はしばしば必然的に小さい変換器を有するオーディオ・セットを好む。
【０００３】
「仮想ピッチ」のような心理音響現象を用いこの問題を解決することが提案されている。低周波数信号成分の高調波を生成することにより、このような信号成分を再生せずに実際に当該成分の存在を示唆することが可能である。しかしながら、この解決策は実際の低周波数（「低音」）信号成分の生成の代わりにならない。
【０００４】
特許文献１（フィリップス社）は、拡声器のような変換器の駆動信号を生成する装置を開示している。駆動信号は変換器の共振周波数と実質的に等しい周波数を有する。変換器を共振周波数で駆動することにより、低周波数で非常に高効率な音声再生が達成できる。しかしながら、特定周波数で高音レベルを達成するために、変換器の変位が非常に大きく、場合によっては極めて大きくなることが分かっている。
【特許文献１】国際公開第２００５／０２７５６９号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願第２００４／００２８２４６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、比較的小さい変換器及び比較的小さい変換器の変位を用い高音レベルを提供するよう構成された変換器を駆動する装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って本発明は装置を提供する。前記装置は、少なくとも１つの変換器と前記少なくとも１つの変換器が収容される筐体とを有する変換器装置を駆動し、前記装置は、第１の音声周波数範囲からの入力信号成分を第２の音声周波数範囲へ割り付ける割付手段、を有し、前記第２の音声周波数範囲は前記第１の音声周波数範囲よりも狭く、及び前記第２の音声周波数範囲は前記変換器装置のヘルムホルツ周波数を含む。
【０００７】
第１の周波数範囲を第２の、より狭い周波数範囲に割り付けることにより、第１の周波数範囲の周波数成分は、変換器が最も効率的である周波数で再生され得る。
【０００８】
変換器装置を当該変換器装置のヘルムホルツ周波数で駆動することにより、変換器変位（拡声器の場合にはコーン変位）が最小化されると同時に、音声レベルは高くなる。留意すべき点は、本願明細書で参照されるヘルムホルツ周波数が筐体に収容される場合には変換器の「反共振」周波数であること、及び筐体の寸法と特徴が変換器の特性と共にヘルムホルツ周波数を決定することである。
留意すべき点は、特許文献２が、内部に拡声器が取り付けられる音響室と結合された音響パイプを有する拡声器装置を開示していることである。パイプ及び室はヘルムホルツ共振器を構成する。しかしながら、この知られている装置は、ヘルムホルツ共振周波数から音響パイプの共振周波数までの連続した周波数帯を提供するよう設計される。一方で、本発明はヘルムホルツ周波数を含む比較的狭い周波数帯で駆動されるよう設計された変換器装置を提供する。
【０００９】
望ましくは、狭い周波数範囲はヘルムホルツ周波数の５％以内、より望ましくは２％以内に存在する。つまり、第２の周波数範囲はヘルムホルツ周波数の９５％乃至１０５％に、望ましくはヘルムホルツ周波数の９８％乃至１０２％のみに存在する。
【００１０】
本発明の駆動装置の好適な実施例では、割付手段は、
−前記第１の音声周波数範囲内の第１の信号成分を検出する検出装置、
−前記第２の音声周波数範囲内の第２の信号成分を生成する生成装置、及び
−前記第１の信号成分の振幅に依存して前記第２の信号成分の振幅を制御する振幅制御手段、を有する。このような駆動装置は、第１の周波数範囲を第２の周波数範囲へ効率的に割り付けることを可能にする。
【００１１】
本発明はまた変換器装置を提供する。前記変換器装置は、上述の装置と共に用いられ、少なくとも１つの変換器と前記少なくとも１つの変換器が取り付けられる筐体とを有し、前記筐体は端の開放された管を有する。留意すべき点は、本発明で用いられる管は一端に少なくとも１つの開口を有するが、特定の形状の開口及び特定の形状の管が必須ではないことである。管は一定の直径を有することが望ましいが、円錐管も用いられて良い。
【００１２】
本発明の好適な実施例では、変換器装置の容量と他の特性との間に明確な関係がある。更に詳細には、前記筐体は望ましくは前記変換器と前記管との間の容積を定め、前記容積は少なくとも次式をほぼ満たし、
【数５】
2009509377.tif 000003
ここで、ｃは空気中の音速、Ｓは管の内部断面表面積、ｆＷは前記第２の音声周波数範囲の中心周波数（つまり変換器装置の動作周波数であり、動作周波数は変換器のヘルムホルツ周波数にほぼ等しい）、ηは
【数６】
2009509377.tif 000004
で与えられ、ｒは前記管の内半径、ＴはＴ＝ｔａｎ（２π・Ｌ・ｆＷ／ｃ）で与えられ、Ｌは前記管の長さである。このように、非常に高効率な変換器装置が達成され得る。
【００１３】
更に好適な実施例では、力係数Ｂｌと他の特性との間に明確な関係がある。より詳細には、変換器は望ましくは少なくとも次式をほぼ満たす力係数Ｂｌを有する。
【００１４】
【数７】
2009509377.tif 000005
ここで、ＲＥは前記変換器の電気抵抗値、ＲＭは前記変換器の機械抵抗、Ｓは前記変換器の有効放射表面、ρは空気密度、ｃは空気中の音速、ＴはＴ＝ｔａｎ（２π・Ｌ・ｆＨ／ｃ）で与えられ、Ｌは前記管の長さ、
【数８】
2009509377.tif 000006
で与えられ、ｍは前記変換器の移動質量、ｆＨは前記変換器装置のヘルムホルツ周波数、ｆ０は、前記変換器と外気との間に存在する筐体がない場合の前記変換器の共振周波数である。変換器装置がこの要件を満たす場合、効率は更に向上される。
【００１５】
代案の実施例では、前記筐体は追加容積Ｖ２を定め、前記追加容積は実質的に閉鎖され、前記容積Ｖ１及びＶ２は望ましくは前記変換器の相対する側に位置付けられる。留意すべき点は、容積Ｖ２内の圧力を均一にするために小さい漏れ口が存在して良いこと、及び容積Ｖ１及びＶ２が変換器の相対する側に位置付けられる代わりに更なる管により音響的に結合されて良いことである。
【００１６】
有利なことに、筐体の又は関連付けられた管の如何なる端も実質的に丸みがある。これは如何なる効率損失も防ぐ。更に、望ましくは実質的に如何なる制振材も存在しない。更に、管の開放端は有利なことに縁に設けられて良い。
【００１７】
本発明はまた、上述の駆動装置を更に有する変換器装置を提供する。
【００１８】
本発明は音声システムを更に提供する。前記音声システムは、音声増幅器、少なくとも１つの変換器、及び少なくとも１つの上述の装置、を有し、前記音声システムは望ましくは音源を更に有する。
【００１９】
本発明はまた方法を提供する。前記方法は、端の開放された管を設けられた筐体内に収容された少なくとも１つの変換器を有する変換器装置を駆動し、前記方法は、前記変換器装置のヘルムホルツ周波数を含む狭い周波数範囲に入力信号を割り付ける段階、を有する。望ましくは、狭い周波数範囲はヘルムホルツ周波数の５％以内、望ましくは２％以内に存在する。
【００２０】
本発明は、以上に定められた方法を実施するコンピュータープログラムを更に提供する。コンピュータープログラムは、ＣＤ又はＤＶＤのようなデータ担体に格納された、コンピューターが実行可能な命令のセットを有して良い。コンピューターが実行可能な命令のセットは、プログラム可能なコンピューターに以上に定められた方法を実行させ、またリモートサーバーからの、例えばインターネットを介したダウンロードに利用可能であって良い。
【００２１】
本発明は図面に示された例である実施例を参照し以下に更に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１に単なる非限定的な例として示された変換器装置２０は、拡声器のような変換器２１が取り付けられる筐体２２を有する。図１の実施例では、筐体２２は、それぞれ第１の容積Ｖ１及び第２の容積Ｖ２を定める２つの室、及び管２３を有する。容積Ｖ１及びＶ２は変換器２１を支持する隔壁２６により分割される。容積Ｖ１は開かれ管２３と通信する。一方、第２の容積は閉じられる。示された実施例では、管２３は筐体２２と一体の部分を形成し、如何なる室にも突きでない。また変換器は管２３の方を向いている。理解されるべき点は、他の配置、例えば変換器２１が管２３から離れた方を向いている配置が可能なことである。
【００２３】
管２３は、開放端２７を有し、長さＬ及び内部断面表面積Ｓを有する。これらは後に更に詳細に説明されるように変換器のヘルムホルツ周波数と整合するよう選択される。表面積Ｓは変換器２１の高効率放射表面を定める。留意すべき点は、示された実施例が必ずしも縮尺通りに示されていないことである。
【００２４】
図２の代替の実施例では、筐体２２は単一の容積Ｖ１を定める単一の室のみを有する。更に、変換器２１（標準的に拡声器のコーン）の正面は管２３からそれた外側を向いている。しかしながら、変換器は管２３の方を向いても良い。
【００２５】
両方の示された実施例では、如何なる制振材も筐体内に存在せず、管２３は比較的長く、（第１の）容量Ｖ１は比較的小さい。いくつかの実施例では、しかしながら、少量の制振材が存在し、管の及び容量Ｖ１の相対寸法は示されたものと異なって良い。
【００２６】
上述のように、筐体２２の寸法は、変換器の動作周波数ｆＷが変換器装置２０のヘルムホルツ周波数ｆＨとほぼ等しくなるよう選択される。数学的に表すと次式の通りである。
【００２７】
【数９】
2009509377.tif 000007
望ましくは等式からの変位は５％より小さい。
【００２８】
ヘルムホルツ周波数は図３に示される。変換器（図１及び２の２１）の電気インピーダンスＺｉは周波数ｆの関数として示される（共に対数尺である）。見て分かるように、電気インピーダンスは第１の共振周波数ｆ１及び第２の共振周波数ｆ２で最大に達する。これらの共振周波数ｆ１及びｆ２の間で、電気インピーダンスＺｉは周波数ｆＨで最小に達する。この周波数ｆＨは変換器装置のヘルムホルツ周波数である。所謂、反共振が変換器装置２０で生じる周波数は、結果として変換器２１の（局所的）最小変位を生じる。
【００２９】
電気インピーダンスは更なる共振周波数で更なる最大値に達し得るが、これらは説明を簡単にするために図３には示されない。
【００３０】
留意すべき点は、ヘルムホルツ周波数は、本発明では、変換器の共振周波数にほぼ等しい。つまり、
０．４・ｆＨ＜ｆ０＜２．５・ｆＨ    （２）
ここで、ｆＨは変換器装置２０のヘルムホルツ周波数、ｆ０は容積Ｖ１及び管２３がない場合の変換器２１の共振周波数である（図１の実施例では、ｆ０は容積Ｖ１がある場合の共振周波数である）。従来の構成では、共振周波数ｆ０は標準的にヘルムホルツ周波数ｆＨと一致する。本発明の装置では、共振周波数ｆ０及びヘルムホルツ周波数ｆＨは有意に異なる。
【００３１】
本発明の特徴は、変換器装置２０の動作周波数が上述の（１）式で表されるように変換器装置２０のヘルムホルツ周波数とほぼ等しいことである。本発明の別の態様によると、（１）式を満たすために特定条件が筐体２２及び管２３の寸法に課せられる。数学的に表現すると少なくともほぼ次式に従う。ここで第１の容積Ｖ１は変換器２１と管２３との間に位置付けられる。
【００３２】
【数１０】
2009509377.tif 000008
（３）式において以下の通りである。
−ｃは空気中の音速
−Ｓは管２３の内部断面表面積
−ｆＷは変換器装置２０の動作周波数
−ηは
【数１１】
2009509377.tif 000009
で与えられる量
−ｒは管２３の内半径
−ＴはＴ＝ｔａｎ（２π・Ｌ・ｆＷ／ｃ）で与えられる量
−Ｌは管２３の長さ
以下に図８及び９を参照して議論されるように、動作周波数ｆＷは、第１の周波数範囲が割り付けられる第２の周波数範囲（図９のＩＩ）の中心周波数とほぼ等しい。
【００３３】
（３）式が満たされる又は少なくともほぼ満たされる場合、（１）式も満たされ、非常に高効率な音声再生が達成される。変換器の力係数Ｂｌが少なくとも次式を満たす場合、効率は更に向上され得る。
【００３４】
【数１２】
2009509377.tif 000010
（４）式において、
−ＲＥは変換器装置２１の電気抵抗
−ＲＭは変換器装置の機械抵抗
−Ｒｐは管２３の機械抵抗
−Ｓは管２３の内部断面表面
−ρは空気密度
−ｃは空気中の音速
−ＴはＴ＝ｔａｎ（２π・Ｌ・ｆＨ／ｃ）で与えられる量
−ｆＨは変換器装置のヘルムホルツ周波数
−Ｌは管２３の長さ
−ηは
【数１３】
2009509377.tif 000011
で与えられる量
−ｍは変換器の移動質量
−ｆ０は、上述のように変換器と外気との間に延在する筐体が内場合の変換器の共振周波数
長さはメートル［ｍ］で、面積は平方メートル［ｍ２］で、体積は立方メートル［ｍ３］で、速度はメートル毎秒［ｍ／ｓ］で、及び周波数はヘルツ［Ｈｚ］で表される。
【００３５】
電気抵抗はオーム［Ω］で、機械抵抗はニュートン・秒／メートル［Ｎｓ／ｍ］で、及び力係数Ｂｌはニュートン／アンペア［Ｎ／Ａ］で表される。
【００３６】
留意すべき点は、力係数Ｂｌが当業者に良く知られた量であることである。この力係数は、拡声器の空隙内の磁界の磁束密度Ｂと拡声器の音声コイル線の有効長との積である。
【００３７】
変換器２１の電気抵抗ＲＥは拡声器コイルのＤＣ抵抗（Ωで測定される）と等しい。また機械抵抗ＲＭ（Ｎｓ／ｍで測定される）は、拡声器（又は別の種類の変換器が用いられる場合には拡声器の等価物）のコーンの緩衝装置により引き起こされる。機械抵抗ＲＰ（Ｎｓ／ｍで測定される）は、放射抵抗を含む管２３の総機械抵抗であり、管２３の端２７で集中定数として見える。
【００３８】
変換器の高効率放射表面Ｓは、標準的に管２３の断面（内部）表面積と等しい。管２３の長さは、望ましくはλ０／８乃至λ０／４の範囲である。ここでλ０は上述の共振周波数ｆ０に対応する波長であり、λ０＝ｃ／ｆ０、ｃは空気中の音速である。
【００３９】
（４）式が厳密に満たされる場合、結果として最適条件Ｂｌｏｐｔを得る。次式の場合に満足のいく結果が得られることが分かっている。
０．５・Ｂｌｏｐｔ＜Ｂｌ＜２・Ｂｌｏｐｔ    （５）
しかしながら、望ましくはＢｌは以下に示す範囲に含まれる。
０．７５・Ｂｌｏｐｔ＜Ｂｌ＜１.５・Ｂｌｏｐｔ    （６）
換言すると、力係数Ｂｌは望ましくは上述の（４）式により与えられる値の３／４より大きく、且つ当該値の１と１／２より小さい。
【００４０】
本発明の手段の効果は、図４、５及６を参照し以下に説明される。図４は変換器装置（図１及び２の２０）の音圧レベル（ＳＰＬ）を周波数ｆの関数として示す。ＳＰＬはデシベル［ｄＢ］で示され、周波数は対数尺を有する。グラフＡは変換器装置（つまり図１及び２に示されるように、管を有する筐体に取り付けられた変換器）のＳＰＬを示す。またグラフＢは、Ｖ１、Ｖ２、及び管２３の内部容積の合計に等しい単一の閉じられた容積を有する基準室のＳＰＬを示す。同一の変換器（図１及び２の２１）は基準室に取り付けられている。グラフＣは、無限バッフルに取り付けられ変換器（図１及び２の２０）内と同じ周波数の関数である変位を有する変換器のＳＰＬを示す。留意すべき点は、管を設けられた筐体で得られるのと同一の変位が得られるように変換器を（周波数に依存して）駆動することにより、グラフＣが得られることである。
【００４１】
変換器（グラフＣ）の音圧レベル（ＳＰＬ）は約５５Ｈｚ、つまり変換器装置のヘルムホルツ周波数ｆＨで、変換器装置のコーン変位が減少するので急降下する。適正に設計された筐体に取り付けられる場合は、しかしながら、音圧レベルはこの周波数で急上昇する。換言すると、グラフＡに示されるように、この周波数で非常に大きいＳＰＬが得られる。
【００４２】
図５は対応する変換器インピーダンスＺｉの絶対値｜Ｚｉ｜を示す。図５は｜Ｚｉ｜が２つのピーク及びこれらピークの間に谷を有することを示す。谷はヘルムホルツ周波数ｆＨで生じる。
【００４３】
図６は変換器の対応するコーン変位を示す。コーン変位ｄ（ミリメートルで測定される）は周波数ｆの関数として示される。グラフＥは、バッフルに取り付けられた変換器が、（この例では）約５５Ｈｚの周波数ｆＨで、図４のグラフＡと同一の音圧レベル（ＳＰＬ）（約８４ｄＢ）を得るために必要な変位を示す。グラフＡによると、要求されるコーン変位は約１４ｍｍであり、比較的高価な変換器を必要とする。本発明の装置では、しかしながら、ヘルムホルツ周波数に合わせられ、グラフＦに示されるように要求されるコーン変位は２ｍｍより少ない。換言すると、本発明は最小のコーン変位で高い音圧レベルを得ることを可能にする。
【００４４】
本発明の更に別の態様によると、筐体２２及び／又は管２３は丸みのある端を有する。これは図７に示される、図７は管２３の一部を示す。図６に示される実施例では、管２３の端２７は縁又はバッフル２５を設けられる。この縁２５は筐体の総機械抵抗ＲＰを低下するよう機能する。この量ＲＰは機械抵抗であり、管の端２７での集中定数として見える。管２３から縁２５へ至る変化は、丸みのある端２４のために滑らかである。
【００４５】
上述のように、本発明の好適な実施例では、実質的に如何なる音響制振材も筐体２２及び関連する管２３内に存在しない。
【００４６】
図８に、音声周波数分布を示すグラフが示される。グラフ３０は特定周波数ｆ（横軸）に対する音声信号の振幅Ａｍｐ（縦軸）を示す。示されるように、音声信号は実質的に約１０Ｈｚより下の如何なる信号成分も含まない。以下の議論はグラフ３０の低周波数部分に焦点を当てるので、説明の明確化のため、グラフの中及び高周波数部分は省略されている。
【００４７】
本発明によると、第１の周波数範囲は第２の、より狭い周波数範囲に割り付けられる。第２の周波数範囲は望ましくは第１の周波数範囲に含まれる。図８の非限定的な例では、第１の周波数範囲Ｉは２０Ｈｚ乃至１２０Ｈｚであり、第２の周波数範囲ＩＩは６０Ｈｚ近傍の範囲、例えば５５−６５Ｈｚである。この第１の範囲Ｉは実質的に音声信号の「低周波数」部分を網羅する。一方、図８の第２の範囲ＩＩは、拡声器装置のような特定の変換器装置に対応するよう選択され、変換器装置の特性に依存する。本発明の重要な態様によると、この第２の範囲ＩＩは望ましくは変換器装置が最も効率的であり、結果として最も高い音声再生を行う周波数に対応する。
【００４８】
第２の範囲ＩＩの大きさ（帯域幅）も、変換器の特性に依存して良いことが理解される。変換器が最も効率的である更に広い周波数範囲（場合によっては複数の共振周波数）を有する変換器又は変換器の配列は、更に広い第２の範囲ＩＩの利益を享受する。ヘルムホルツ周波数ｆＨのような最も効率的である単一の周波数を有する変換器又は変換器の配列は、全てのエネルギーを当該単一の周波数に集中させるので、極めて狭い第２の範囲ＩＩの利益を享受し得る。留意すべき点は、示された例では、第２の範囲ＩＩは第１の範囲Ｉ内に位置付けられる。これは、第１の範囲Ｉが効率的に圧縮され、第１の範囲外の如何なる周波数も影響されないことを意味する。
【００４９】
図９に単なる非限定的な例として示された本発明による装置１０は、帯域通過フィルター１１、検出器１２、（光学）低域通過フィルター１３、乗算器１４、及び生成器１５を有する。フィルター１１は、第１の範囲Ｉに対応する通過帯域を有し、従って第１の範囲以外の全周波数を除去する。検出器１２はフィルター１１から受信した信号ＶＦを検出する。検出器１２は望ましくはそれ自体知られているピーク検出器であるが、それ自体知られている包絡線検出器であっても良い。非常に経済的な実施例では、この検出器はダイオードにより構成されて良い。
【００５０】
検出器１２により生成される信号ＶＥは、第１の範囲Ｉ（図８を参照）内に存在する結合信号の振幅を表す。乗算器１４はこの信号に周波数ｆＷを有する信号Ｖ０を乗算する。この信号Ｖ０は適切な生成器１５により生成されて良い。乗算器１４の出力信号ＶＭはｆＷにほぼ等しい平均周波数を有する。また出力信号ＶＭの振幅は第１の範囲Ｉに含まれる信号に依存する。生成器の周波数ｆＷを変化することにより、平均周波数、従って第２の音声周波数範囲ＩＩの位置は変化し得る。
【００５１】
図１０は本発明による音声システムを図示する。変換器を駆動する装置１は、並列に配置された周波数割付装置１０及び処理装置１９を有するとして示される。音源２により生成された入力信号Ｖｉｎは、装置１０及び処理装置１９の両方へ供給される。図９に示されるように、周波数割付装置１０は周波数範囲、例えば低音周波数範囲を選択し、そして当該周波数範囲を（図示された）第１の変換器装置２０のヘルムホルツ周波数へ割り付ける。処理装置１９は増幅器を有し、全ての周波数を増幅し、そして結果として生じた信号を（図示された）第２の変換器装置２９へ供給して良い。更に又は代案として、処理装置１９は特定周波数をフィルタリングするフィルターを有して良い。
【００５２】
好適な実施例では、処理装置１９は遅延素子を有し、第２の変換器装置２９へ供給される信号を遅延し、特に特定の時刻に第１の変換器装置２０の音圧が第２の変換器装置２９の音圧とほぼ等しくなるようにする。この実施例では、処理装置１９は遅延を導入し、装置１０により導入される如何なる遅延も等しくする。
【００５３】
第１の変換器装置２０は望ましくは、変換器装置のヘルムホルツ周波数で動作するよう設計された本発明による変換器装置である。また、第２の変換器装置２９は１又は複数の変換器を有する従来の変換器装置であって良い。
【００５４】
音源２は、ラジオ・チューナー、ＣＤ若しくはＤＶＤプレーヤー、ＭＰ３若しくはＡＡＣプレーヤー、インターネット端末、及び／又は適切な音声格納手段を有するコンピューターのような如何なる適切な音源により構成されても良い。
【００５５】
本発明は、変換器が当該変換器のヘルムホルツ周波数で駆動された場合に最小コーン変位で最大音量を生成し得るという見識に基づく。本発明は、周波数範囲が、元の周波数範囲を最大効率で再生するために、ヘルムホルツ周波数を含む別の狭い周波数範囲に割り付けられ得るという更なる見識の利益を享受する。
【００５６】
本発明は磁石、コイル、及びコーンを有する従来の電磁気拡声器に限られず、静電気拡声器のような他の音声変換器にも適用されて良い。
【００５７】
留意すべき点は、本願明細書で用いられた如何なる語も、本発明の範囲を限定するものと見なされるべきでないことである。特に、「有する」の語は、詳細に記載されない如何なる要素も排除することを意味しない。単数の（回路）要素は、複数の（回路）要素又はそれらの等価物で代用されて良い。
【００５８】
当業者には、本発明は以上に説明された例である実施例に限定されず、複数の変形及び変更が請求の範囲に定められた本発明の範囲内で可能であることが明らかであろう。この状況で、留意すべき点は、請求項に定められた特徴の種々の組み合わせが本発明の範囲内で可能なことである。従って、本発明はこれらの組み合わせも包含する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明による変換器の第１の実施例を図示する。
【図２】本発明による変換器の第２の実施例を図示する。
【図３】変換器の電気インピーダンスを周波数の関数として図示する。
【図４】変換器装置の音圧レベルを入力信号の周波数の関数として図示する。
【図５】図４の変換器装置の電気入力インピーダンスを周波数の関数として図示する。
【図６】図４の変換器装置のコーン変位を周波数の関数として図示する。
【図７】本発明の変換器装置で望ましくは用いられる管の端を図示する。
【図８】本発明による第１の及び第２の周波数範囲を図示する。
【図９】本発明による変換器を駆動する装置を図示する。
【図１０】本発明による音声システムを図示する。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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