(57)【要約】【課題】スピーカの特性の変動やばらつきが生じた場合でも発振を防ぎ、制御信号を連続的に変化させることにより歪みを抑え、コストを低減する。【解決手段】駆動装置１００は、入力信号Ｖ１と帰還信号Ｖ２とを加算する加算部１０と、加算信号Ｖ３を増幅してスピーカ１２を駆動する増幅部１１と、スピーカ１２に流れる電流Ｉに応じた検出信号１３ａを出力する電流検出部１３と、検出信号１３ａが入力されるバンドパスフィルタ１４と、出力信号１４ａに係数を乗算して帰還信号Ｖ２を生成する帰還信号生成部１５と、入力信号Ｖ１に対する加算信号Ｖ３のゲインが基準値を越えると、係数を減少させる減少処理を実行する制御部１６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号と帰還信号とを加算する加算部と、
前記加算部の出力信号を増幅してスピーカを駆動する増幅部と、
前記スピーカに流れる電流に応じた検出信号を出力する電流検出部と、
前記検出信号が入力されるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタの出力信号に係数を乗算して前記帰還信号を生成する帰還信号生成部と、
前記入力信号に対する前記加算部の出力信号のゲインが基準値を越えると、前記係数を減少させる減少処理を実行する制御部と、
を備える駆動装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ゲインが前記基準値以下である場合、前記減少処理によって初期値から減少した前記係数を前記初期値に向けて増加させるか又は前記係数を減少させることを中止して前記係数を維持する解除処理を実行する請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記入力信号と前記帰還信号とに基づいて前記ゲインを算出し、前記ゲインが前記基準値を超えるか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果が肯定である場合に前記減少処理を実行し、前記判定部の判定結果が否定である場合に前記解除処理を実行する係数制御部と、
を備える、ことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記解除処理が、前記減少処理によって初期値から減少した前記係数を前記初期値に向けて増加させる場合、前記係数制御部は、前記減少処理において前記係数を減少させる単位時間当たりの変化量が、前記解除処理において前記係数を増加させる単位時間当たりの変化量を上回るように制御する、ことを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スピーカを駆動する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スピーカを駆動する従来の駆動装置として、スピーカのボイスコイルに検出抵抗を直列に接続し、検出抵抗の電圧を計測することによって、スピーカを流れる電流を検出し、当該電流の大きさに応じた信号を入力に正帰還する技術が知られている（特許文献１参照）。この駆動装置によれば、スピーカから低音を効率よく放音することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２０１５−２０４６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スピーカの製造バラツキにより、ボイスコイルの抵抗値が標準よりも小さくなることがある。また、検出抵抗に電流が流れることによって、検出抵抗が自己発熱して、その抵抗値が上昇することがある。
ボイスコイルの抵抗値のバラツキ及び検出抵抗の温度特性を考慮すると、検出抵抗の電圧の検出から帰還信号を出力するまでの正帰還系のゲインは、駆動装置が発振しないように、余裕を見込んで設定する必要があった。このため、低音を十分に増強できないといった問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、駆動装置を安定して動作させつつ、スピーカから低音を増強した音を放音させることを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係る駆動装置は、入力信号と帰還信号とを加算する加算部と、前記加算部の出力信号を増幅してスピーカを駆動する増幅部と、前記スピーカに流れる電流に応じた検出信号を出力する電流検出部と、前記検出信号が入力されるバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタの出力信号に係数を乗算して前記帰還信号を生成する帰還信号生成部と、前記入力信号に対する前記加算部の出力信号のゲインが基準値を越えると、前記係数を減少させる減少処理を実行する制御部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係るスピーカの駆動装置を示すブロック図である。
【図２】同装置の動作を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１に実施形態に係るスピーカ１２を駆動する駆動装置１００の構成を示す。駆動装置１００は、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)又はＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサＰと、メモリＭと、スピーカ１２に駆動信号Ｖoutを供給する増幅部１１と、スピーカ１２のボイスコイルに流れる駆動電流Ｉを検出して検出信号１３ａを出力する電流検出部１３とを備える。
【０００９】
プロセッサＰはメモリＭに格納されているプログラムを実行することによって、加算部１０、バンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦと称する）１４、帰還信号生成部１５、及び制御部１６として機能する。メモリＭは、例えば、半導体記録媒体、磁気式記録媒体又は光学式記録媒体等の公知の任意の形式の記録媒体、又は、これらの記録媒体が組み合わされた記録媒体である。なお、本明細書中において、「非一過性」の記録媒体は、一過性の伝搬信号（transitory, propagating signal）を一時的に記憶する伝送線等の記録媒体を除く全てのコンピュータ読み取り可能な記録媒体を含み、揮発性の記録媒体を除外するものではない。
【００１０】
加算部１０は、入力信号Ｖ１と帰還信号Ｖ２とを加算して加算信号Ｖ３を出力する。この例の入力信号Ｖ１はデジタル信号である。増幅部１１は、加算信号Ｖ３をデジタル信号からアナログ信号に変換するＤＡコンバータ（以下、ＤＡＣと称する）１１１と、ＤＡＣ１１１の出力信号を増幅して駆動信号Ｖoutを出力するパワーアンプ１１２を有する。
電流検出部１３は、駆動電流Ｉが流れる検出抵抗１３１と、検出抵抗１３１の両端電圧を増幅して出力するプリアンプ１３２と、プリアンプ１３２の出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤコンバータ（以下、ＡＤＣと称する）１３３とを備える。
【００１１】
ＢＰＦ１４は、検出信号１３ａの周波数成分のうち、所定の周波数帯域の周波数成分を通過させて出力信号１４ａを出力する。ＢＰＦ１４の通過帯域が増強される音の帯域となる。低音を増強する場合、ＢＰＦ１４の通過帯域を例えば５０Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下に設定すればよい。
【００１２】
帰還信号生成部１５は、ＢＰＦ１４の出力信号１４ａに係数Ｋを乗算して帰還信号Ｖ２
を生成する。帰還信号生成部１５は、減衰器１５１と乗算器１５２とを備える。減衰器１５１は出力信号１４ａに係数Ｋ１を乗算して出力する。また、乗算器１５２は減衰器１５１の出力信号に係数Ｋ２を乗算して出力する。係数Ｋ１は可変である一方、係数Ｋ２は固定である。係数Ｋは、係数Ｋ１と係数Ｋ２との積で与えられる。
【００１３】
スピーカ１２の抵抗値（ボイスコイルの抵抗値）をＲＬ、検出抵抗１３１の抵抗値をＲＳ、増幅部１１のゲインをＡ、電流検出部１３から帰還信号生成部１５までのゲインをβとし、総合ゲインＧをＶ３／Ｖ１とすると、総合ゲインＧは以下の式１で与えられる。
Ｇ＝Ｖ３／Ｖ１＝（ＲＬ+ＲＳ）／｛ＲＬ+ＲＳ（１−Ａβ）｝…式１
式１から明らかなように駆動装置１００が発振しないためには、（ＲＬ+ＲＳ）／ＲＳ＞Ａβを充足する必要がある。本実施形態では、入力信号Ｖ１と帰還信号Ｖ２とに基づいて総合ゲインＧを監視し、総合ゲインＧが基準値Ｇmaxを超えると、βを下げるように制御する。
【００１４】
制御部１６は、帰還信号Ｖ２のレベルを検出する帰還レベル検出部１６１と、入力信号Ｖ１のレベルを検出する入力レベル検出部１６２と、総合ゲインＧが基準値Ｇmaxを超えるか否かを所定周期で繰り返し判定する判定部１６３と、判定部１６３の判定結果に基づいて係数Ｋ１を制御する係数制御部１６４とを備える。
【００１５】
判定部１６３は、総合ゲインＧを（Ｖ１＋Ｖ２）／Ｖ１を演算することによって算出する。また、基準値Ｇmaxは、許容される総合ゲインＧの最大値である。基準値Ｇmaxは、発振を未然に防止することは勿論こと、低域でのゲインが過大にならないように定められている。通常の総合ゲインＧを「４」とした場合、基準値Ｇmaxは、例えば、「６」以上「８」以下の範囲となるように設定する。基準値Ｇmaxは予めメモリＭに格納されており、判定部１６３はメモリＭから基準値Ｇmaxを読み出して判定に用いる。
【００１６】
次に、係数制御部１６４は、判定部１６３の判定結果に応じて、係数Ｋ１を減少させる減少処理又は減少処理によって初期値ｋiniから減少した係数Ｋ１を初期値ｋiniに向けて増加させる解除処理を実行する。係数制御部１６４は、減少処理において、所定の傾き（−Ｘ）で係数Ｋ１を減少させる。一方、係数制御部１６４は、解除処理において、所定の傾き（Ｙ）で係数Ｋ１を初期値ｋiniに戻すように制御する。係数Ｋ１は、減衰器１５１で用いられる。このため初期値ｋiniは「１」である。なお、解除処理において、係数Ｋ１が初期値ｋiniに戻ると、その後の判定結果が否定であっても係数Ｋ１は初期値ｋiniを維持する。
【００１７】
また、減少処理における傾き（係数Ｋ１の単位時間当たりの変化量）の絶対値（Ｘ）は、解除処理における傾きの絶対値（Ｙ）よりも大きい。これは、総合ゲインＧが基準値Ｇmaxを超える場合には、発振を抑制する観点より応答性を高める必要がある一方、解除処理では緩やかに応答すればよいからである。
【００１８】
判定部１６３は所定周期で判定を実行する。減少処理における係数Ｋ１の傾きは、例えば、肯定の判定結果がＱ（Ｑは任意の自然数）回連続した場合に、現在の係数Ｋ１を所定値Ｚ１だけ減少させることにより実現してもよい。所定周期をＴｘとしたとき、所定の傾き「−Ｘ」は、−Ｚ１／（Ｑ*Ｔｘ）となる。一方、解除処理における係数Ｋ１の傾きは、例えば、否定の判定結果がＪ（Ｊは任意の自然数）回連続した場合に、現在の係数Ｋ１を所定値Ｚ２だけ増加させることにより実現してもよい。所定の傾き「Ｙ」は、Ｚ２／（Ｊ*Ｔｘ）となる。
【００１９】
図２に、判定結果と係数Ｋ１の関係の一例を示す。この例では、期間Ｔ１、期間Ｔ３、及び期間Ｔ４において、判定部１６３の判定結果が否定となり、期間Ｔ２において、判定部１６３の判定結果が肯定となる。そして、期間Ｔ１の開始時点において、係数Ｋ１は初期値ｋiniとなっている。このため、期間Ｔ１では係数Ｋ１は初期値ｋiniを維持する。次に、期間Ｔ２では判定部１６３の判定結果が肯定となり、傾き−Ｘで係数Ｋ１が減少する。そして、期間Ｔ３では判定部１６３の判定結果が否定となり、傾きＹで係数Ｋ１が増加する。係数Ｋ１が初期値ｋiniまで回復すると、期間Ｔ４では初期値ｋiniを維持する。
【００２０】
このように本実施形態においては、総合ゲインＧを監視して、正帰還する帰還信号Ｖ２の大きさを制御するので、検出抵抗１３１の抵抗値ＲＳ及びスピーカ１２の抵抗値ＲＬのバラツキや変動に制約されず、総合ゲインＧを所望の値に設定することができる。
さらに、スピーカ１２の仕様が変更され抵抗値ＲＬが大きく変更されたり、検出抵抗１３１に想定外の定数の部品を装着された場合でも、総合ゲインＧが無限大になることを回避できる。
【００２１】
＜変形例＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、以下に述べる各種の変形が可能である。また、実施形態と各種の変形例は適宜組み合わせることができる。
（１）上述した実施形態において、解除処理は減少処理によって初期値ｋiniから減少した係数Ｋ１を初期値ｋiniに向けて増加させるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、解除処理は係数Ｋ１を減少させることを中止して係数Ｋ１を維持する処理を含んでもよい。
例えば、電源オンで係数Ｋ１は初期値ｋiniとなる。そして、総合ゲインＧが基準値Ｇmaxを超えると、減少処理が実行される。この結果、総合ゲインＧが基準値Ｇmax以下になると係数Ｋ１を減少させることを中止して係数Ｋ１を維持する解除処理が実行される。この後、電源オフで駆動装置１００は動作を停止する。そして、再び電源オンになると、係数Ｋ１は初期値ｋiniにリセットされる。
ところで、減少処理は発振を抑圧して安定した動作のために必要であった。動作が不安定になる原因は、ボイスコイルの抵抗値のバラツキ及び検出抵抗の温度特性に起因している。このうち、ボイスコイルの抵抗値のバラツキは、動的に変化するものではなく固定的なものである。上述したように解除処理は係数Ｋ１を減少させることを中止して係数Ｋ１を維持するので、ボイスコイルの抵抗値のバラツキを固定的に取り除くことができる。
【００２２】
（２）上述した実施形態において、入力レベル検出部１６２は、入力信号Ｖ１のレベルを検出したが、総合ゲインＧは、（Ｖ１＋Ｖ２）／Ｖ１によって算出される。この場合、入力信号Ｖ１がゼロクロスに近づくと、演算精度が低下する。その結果、入力信号Ｖ１が真の値よりも小さくなり、総合ゲインＧは真の値よりも大きく誤検出されてしまうことがある。そこで、入力レベル検出部１６２は、入力信号Ｖ１をピークホールドした値を入力信号Ｖ１のレベルとして出力してもよい。この場合、帰還レベル検出部１６１は、帰還信号Ｖ２の瞬時値を帰還信号Ｖ２のレベルとして出力することが好ましい。
【００２３】
（３）上述した実施形態において、制御部１６は、入力信号Ｖ１と帰還信号Ｖ２とに基づいて、総合ゲインＧ（＝（Ｖ１＋Ｖ２）／Ｖ１）を算出したが、本発明はこれに限定されるものではなく、入力信号Ｖ１と加算信号Ｖ３とに基づいて総合ゲインＧ（＝Ｖ３／Ｖ１）を算出してもよい。この場合、帰還レベル検出部１６１の替わりに、加算信号Ｖ３のレベルを検出する加算レベル検出部を用いて、加算信号Ｖ３のレベルを判定部１６３に供給すればよい。
【００２４】
上述した実施形態及び変形例から以下の発明が把握される。
本発明に係る駆動装置の一態様は、入力信号と帰還信号とを加算する加算部と、前記加算部の出力信号を増幅してスピーカを駆動する増幅部と、前記スピーカに流れる電流に応じた検出信号を出力する電流検出部と、前記検出信号が入力されるバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタの出力信号に係数を乗算して前記帰還信号を生成する帰還信号生成部と、前記入力信号に対する前記加算部の出力信号のゲインが基準値を越えると、前記係数を減少させる減少処理を実行する制御部と、を備える。
この態様によれば、ゲインが基準値を超えると減少処理を実行するので、電流検出部、バンドパスフィルタ、及び帰還信号生成部からなる正帰還経路のゲインを減少させることができる。この結果、発振を防ぎつつ駆動装置の動作を安定させると共に、スピーカから低音を増強した音を放音することが可能となる。
【００２５】
上述した駆動装置の一態様において、前記制御部は、前記ゲインが前記基準値以下である場合、前記減少処理によって初期値から減少した前記係数を前記初期値に向けて増加させる又は前記係数を減少させることを中止して前記係数を維持する解除処理を実行することが好ましい。
この態様によれば、ゲインが基準値以下となれば、係数を初期値に向けて増加させるか又は係数の減少を中止して維持するので、駆動装置が安定して動作する状態で、低音を再び増強することが可能となる。
【００２６】
上述した駆動装置の一態様において、前記制御部は、前記入力信号と前記帰還信号とに基づいて前記ゲインを算出し、前記ゲインが前記基準値を超えるか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果が肯定である場合に前記減少処理を実行し、前記判定部の判定結果が否定である場合に前記解除処理を実行する係数制御部と、を備えることが好ましい。この態様によれば、入力信号と帰還信号に基づいてゲインを算出することができる。
【００２７】
上述した駆動装置の一態様において、前記解除処理が、前記減少処理によって初期値から減少した前記係数を前記初期値に向けて増加させる場合、前記係数制御部は、前記減少処理において前記係数を減少させる単位時間当たりの変化量が、前記解除処理において前記係数を増加させる単位時間当たりの変化量を上回るように制御することが好ましい。この態様によれば、減少処理では動作の安定性を優先させる観点から解除処理と比較して応答性を高めることができる一方、解除処理では緩やかに応答するので、音が急に変化することを抑制できる。
【符号の説明】
【００２８】
１０…加算部、１１…増幅部、１２…スピーカ、１３…電流検出部、１４…ＢＰＦ、１５…帰還信号生成部、１６…制御部、１６１…帰還レベル検出部、１６２…入力レベル検出部、１６３…判定部、１６４…係数制御部、１５１…減衰器、１００…駆動装置。
【図１】
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【図２】
2018107696.tif 000004