(57)【要約】  ラウドスピーカ等のトランスデューサ（７）の駆動信号（ＶＭ）を生成するように構成された装置である。駆動信号の周波数はトランスデューサの共鳴周波数とほぼ等しく、振幅は外部信号（ＶＥ）により制御されている。本装置は、制御経路（８）を用いて、駆動信号の周波数をトランスデューサの共鳴周波数に自動的に調節するように構成されている。本装置は、オーディオ信号の周波数レンジをトランスデューサ（７）に適合させる周波数適合装置（１）の一部であってもよい。
2007506345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスデューサに駆動信号を供給する装置であって、
前記駆動信号の周波数は前記トランスデューサの共鳴周波数とほぼ等しく、振幅は外部信号により制御され、
前記装置は前記駆動信号の周波数を前記トランスデューサの前記共鳴周波数に自動的に調節する制御手段を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記制御手段は前記トランスデューサにより生じた位相シフトを決定する位相決定手段を有することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、
前記位相決定手段は、前記駆動信号の電圧の位相を表す第１の信号と前記駆動信号の電流を表す第２の信号とを結合し位相差信号を生成する結合部と、
前記位相差信号に基づき周波数制御信号を生成する制御部と、を有することを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、
前記第１の信号は前記駆動信号であることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３に記載の装置であって、
前記第１の信号は補助オシレータ信号であることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、
前記補助オシレータ信号に補償位相シフトを入れて位相シフトされた補助オシレータ信号を生成する位相補償部をさらに有することを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項３に記載の装置であって、
前記トランスデューサと直列に配置され前記駆動電流に応じて前記第２の信号を生成する抵抗をさらに有することを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、
前記トランスデューサの加速度を検出する加速度検出器をさらに有することを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、
前記トランスデューサの変位を検出する変位検出器をさらに有することを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、
周波数が前記トランスデューサの前記共鳴周波数とほぼ等しいオシレーション信号を生成するジェネレータと、
前記オシレーション信号を振幅制御信号と結合し、振幅制御駆動信号を生成するさらに別の結合部とをさらに有することを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置であって、
前記駆動信号を増幅するアンプをさらに有することを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置であって、
前記駆動信号をフィルタリングするローパスフィルタをさらに有することを特徴とする装置。
【請求項１３】
オーディオ信号の周波数をトランスデューサに適合させる周波数適合装置であって、
１つの周波数範囲を選択するフィルタと、
前記選択された周波数レンジ中の信号を検出するディテクタと、
トランスデューサ用の駆動信号を生成する請求項１に記載の装置と、を有することを特徴とする装置。
【請求項１４】
オーディオ信号の周波数レンジをトランスデューサに適合させる周波数適合装置であって、
第１のオーディオ周波数レンジ中の第１の信号成分を検出する検出手段と、
第２のオーディオ周波数レンジ中の第２の信号成分を生成するジェネレータ手段と、
前記第１の信号成分の振幅に応じて前記第２の信号成分の振幅を制御する振幅制御手段と、
トランスデューサの特性に基づいて前記第２のオーディオ周波数レンジを決定する制御手段と、をさらに有し、
前記第２のオーディオ周波数レンジは前記第１の周波数レンジよりも大幅に狭く、
前記トランスデューサは、前記第２のオーディオ周波数レンジにおいて感度が最大となることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置であって、
前記制御手段はトランスデューサの特性に基づいて前記第２の周波数レンジを自動的に制御するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１６】
トランスデューサに駆動信号を供給する方法であって、
前記駆動信号の周波数は前記トランスデューサの共鳴周波数とほぼ等しく、振幅は外部信号により制御され、
前記方法は前記駆動信号の周波数を前記トランスデューサの前記共鳴周波数に自動的に調節するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって、
前記トランスデューサにより生じた位相シフトを決定するステップをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項７に記載の方法であって、
前記駆動信号の電圧の位相を表す第１の信号と前記駆動信号の電流を表す第２の信号とを結合し位相差信号を生成するステップと、
前記位相差信号に基づき周波数制御信号を生成するステップと、を有することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
前記第１の信号は前記駆動信号であることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法であって、
前記第１の信号は補助オシレータ信号であることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、
前記補助オシレータ信号に補償位相シフトを入れて位相シフトされた補助オシレータ信号を生成するステップをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１８に記載の方法であって、
前記駆動電流に応じて前記第２の信号を生成するステップをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１６に記載の方法であって、
前記トランスデューサの加速度を検出するステップをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項１６に記載の方法であって、
前記トランスデューサの変位を検出するステップをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項１６に記載の方法であって、
周波数が前記トランスデューサの前記共鳴周波数とほぼ等しいオシレーション信号を生成するステップと、
前記オシレーション信号を振幅制御信号と結合し、振幅制御駆動信号を生成するステップとをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項１６に記載の方法であって、
前記駆動信号を増幅するステップをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記駆動信号をフィルタリングするステップをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項２８】
オーディオ信号の周波数レンジをトランスデューサに適合させる周波数適合方法であって、
１つの周波数範囲を選択するステップと、
前記選択された周波数レンジ中の信号を検出するステップと、
請求項１６に記載のトランスデューサ用の駆動信号を生成するステップと、を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、高効率オーディオ再生に関する。特に、本発明は、トンランスデューサのために高効率駆動信号を生成できる装置と、それに対応する方法とに関する。本発明は、さらに、オーディオ信号の周波数レンジをトランスデューサに適応させる装置と、それに対応する方法とに関する。
【０００２】
オーディオ周波数は約２０Ｈｚから２０ｋＨｚに及ぶことは周知である。中央レンジ（約１−１０ｋＨｚ）は、通常のラウドスピーカにより信頼性高く再生することができるが、一般的に低周波数レンジと高周波数レンジには特殊なトランスデューサが必要である。ハイファイオーディオシステムは、一般的に、高いオーディオ周波数レンジを再生するための小さなトランスデューサ（ツイータ）と低いオーディオ周波数レンジを再生するための比較的大きなトランスデューサ（ウーファ）を含んでいる。最低可聴周波数（約２０−１００Ｈｚ）を好適な音量で忠実に再生するために必要なトランスデューサは、大きな空間をとる。しかし、小型のオーディオセットの需要が増え続けている。大型のトランスデューサと小型のオーディオ装置に対する要求が相容れないことは明らかである。
【０００３】
「仮想ピッチ」等の音響心理学的現象を用いて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、その低周波数信号成分を実際には再生しないで、それがあると見せかけることができる。
【０００４】
例えば、米国特許出願第ＵＳ６，１３４，３３０号（フィリップス）は、オーディオ信号を強調する強調手段を備えるオーディオシステムを開示している。これらの既知の強調手段は、オーディオ信号の第１の部分の高調波を生成する高調波生成器を有し、知覚したオーディオ信号が、実際に含んでいるよりも低い周波数成分を含んでいると思わせる。
【０００５】
この既知のソリューションは非常によく機能するが、低周波数（バス）信号成分を実際に再生する代わりにはならない。
【０００６】
それゆえ、本発明の目的は、先行技術のこれらの問題を克服し、オーディオ周波数レンジ全体、特に低周波数信号成分のより効率的な再生を可能とする、オーディオ信号再生装置及び方法を提供することである。
【０００７】
本発明のさらに別の目的は、効率が最大となるように、オーディオ信号を自動的にトランスデューサに合わせるオーディオ信号再生装置及び方法を提供することである。
【０００８】
従って、本発明は、トランスデューサに駆動信号を供給する装置であって、前記駆動信号の周波数は前記トランスデューサの共鳴周波数とほぼ等しく、振幅は外部信号により制御され、前記装置は前記駆動信号の周波数を前記トランスデューサの前記共鳴周波数に自動的に調節する制御手段を備えることを特徴とする装置を提供する。
【０００９】
トランスデューサは、その共鳴周波数とほぼ等しい周波数で駆動されることにより、非常に効率的になり、与えられた電気的入力パワーで最大サウンド出力パワーを発揮する。トランスデューサの共鳴周波数に駆動信号の周波数を自動的に調節する制御手段を設けることにより、温度、気圧、その他の要因に拘わらずトランスデューサが最大効率で常に動作することを補償できる。また、トランスデューサの特性からの開きが自動的に補償される。それゆえ、装置をマニュアルでチューニングしなくても、類似するが同一ではない他のトランスデューサに置き換えることが可能である。
【００１０】
制御手段は、（瞬間）インピーダンス等の１つ以上のトランスデューサ特性に基づき駆動信号周波数を制御及び／または調節することができる。トランスデューサのインピーダンスは周波数に依存することが知られている。特に、トランスデューサのインピーダンスは位相シフトを生じるが、この位相シフトはトランスデューサの（主要な）共鳴周波数ではゼロである。本願の発明者は、この位相シフトを決定し、その位相シフトが最小化するように駆動信号の周波数を制御することにより、便利に、駆動信号周波数を共鳴周波数と一致させることができることに気づいた。従って、本発明の装置の好ましい実施形態において、制御手段は、トランスデューサにより生じた位相シフトを決定する位相決定手段を有する。
【００１１】
より具体的に、前記位相決定手段は、前記駆動信号の電圧の位相を表す第１の信号と前記駆動信号の電流を表す第２の信号とを結合し位相差信号を生成する結合部と、前記位相差信号に基づき周波数制御信号を生成する制御部と、を有することが好ましい。このような構成により、駆動信号の位相を用いて同信号の周波数を制御することができる。
【００１２】
第１の実施形態において、第１の信号は駆動信号である。すなわち、駆動信号は第２の信号と結合され、位相差信号となる。
【００１３】
第２の実施形態において、第１の信号は補助オシレータ信号である。この第２の実施形態において、駆動信号が得られる主オシレータ信号に加えて、一般的には９０°（π／２ラジアン）より大きく位相シフトしているが必ずしもその必要はない補助オシレータ信号が供給される。この補助オシレータ信号を用いて、位相検出を改善することができる。
【００１４】
有利な実施形態において、本装置は、前記補助オシレータ信号に補償位相シフトを入れて位相シフトされた補助オシレータ信号を生成する位相補償部をさらに有する。補償位相シフトは、アンプ、フィルタ、その他の構成要素により生じた位相シフトとほぼ同じである。
【００１５】
本装置は、前記トランスデューサと直列に配置され前記駆動電流に応じて前記第２の信号を生成する抵抗をさらに有してもよい。すなわち、抵抗を通る駆動電流が第２の信号を生成する。結果として、第２の信号の位相は、駆動電流の位相と等しい。追加的に、または代替的に、本発明の装置は、トランスデューサの加速度を検出する加速度ディテクタ、及び／またはトランスデューサの変位を検出する変位ディテクタをさらに有してもよい。
【００１６】
本発明による装置は、周波数が前記トランスデューサの前記共鳴周波数とほぼ等しいオシレーション信号を生成するジェネレータと、前記オシレーション信号を振幅制御信号と結合し、振幅制御駆動信号を生成するさらに別の結合部とをさらに有してもよい。
【００１７】
また、本装置は、駆動信号を増幅するアンプ、及び／または駆動信号をフィルタリングするローパスフィルタをさらに有してもよい。
【００１８】
本発明は、オーディオ信号の周波数レンジをトランスデューサに適合させる周波数適合装置であって、第１のオーディオ周波数レンジ中の第１の信号成分を検出する検出手段と、第２のオーディオ周波数レンジ中の第２の信号成分を生成するジェネレータ手段と、前記第１の信号成分の振幅に応じて前記第２の信号成分の振幅を制御する振幅制御手段と、トランスデューサの特性に基づいて前記第２のオーディオ周波数レンジを決定する制御手段と、を有し、前記第２のオーディオ周波数レンジは前記第１の周波数レンジよりも大幅に狭く、前記トランスデューサは、前記第２のオーディオ周波数レンジにおいて効率が最大となることを特徴とする装置を提供する。
【００１９】
第１の周波数レンジより大幅に狭い第２のオーディオ周波数レンジ中に第２の信号成分を生成し、第２の信号成分の振幅を第１の信号成分の振幅に応じて制御することにより、オーディオ信号のエネルギーを第２の周波数レンジに集中する。結果として、第１の周波数レンジの帯域幅を効果的に小さくし、オーディオ信号のエネルギーを大幅に狭い（第２の）レンジに集中する。これは、トランスデューサが特に効率的なレンジにオーディオ信号のエネルギーを集中でき、結果として音声の再生がより効率的になるという利点がある。第２の周波数レンジは非常に狭くでき、トランスデューサが最も効率的な周波数（一般的には共振周波数）のみを有効に有する。第２の周波数レンジは部分的または全体的に第１の周波数レンジに入っていることが好ましい。
【００２０】
好ましい実施形態において、制御手段は、（瞬間）インピーダンス等のトランスデューサ特性に基づき第２の周波数レンジを自動的に制御するように構成されている。
【００２１】
本発明は、また、トランスデューサに駆動信号を供給する方法であって、前記駆動信号の周波数は前記トランスデューサの共鳴周波数とほぼ等しく、振幅は外部信号により制御され、前記方法は前記駆動信号の周波数を前記トランスデューサの前記共鳴周波数に自動的に調節するステップを備えることを特徴とする方法を提供する。
【００２２】
本方法は、有利にも、前記トランスデューサにより生じた位相シフトを決定するステップをさらに有してもよい。好ましい実施形態において、本発明の方法は、前記駆動信号の電圧の位相を表す第１の信号と前記駆動信号の電流を表す第２の信号とを結合し位相差信号を生成するステップと、前記位相差信号に基づき周波数制御信号を生成するステップと、をさらに有する。第１の信号は、駆動信号または補助オシレータ信号である。後者の場合、本発明は、前記補助オシレータ信号に補償位相シフトを入れて位相シフトされた補助オシレータ信号を生成するステップをさらに有する。第２の信号は、トランスデューサの駆動電流に応じて生成される。
【００２３】
さらに別の有利な実施形態において、本方法は、トランスデューサの加速度または変位を検出するステップを追加的または代替的に有する。
【００２４】
本発明は、周波数が前記トランスデューサの前記共鳴周波数とほぼ等しいオシレーション信号を生成するステップと、前記オシレーション信号を振幅制御信号と結合し、振幅制御駆動信号を生成するステップとをさらに有することが好ましい。
【００２５】
本発明は、駆動信号を増幅及び／またはフィルタリングするステップをさらに有してもよい。
【００２６】
また、本発明は、オーディオ信号の周波数レンジをトランスデューサに適合させる周波数適合方法であって、１つの周波数範囲を選択するステップと、前記選択された周波数レンジ中の信号を検出するステップと、上記の方法によりトランスデューサ用の駆動信号を生成するステップと、を有することを特徴とする方法を提供する。
【００２７】
添付した図面に示した実施形態例を参照して、本発明をさらに説明する。
【００２８】
図１に実施例として示した装置１は、本発明を限定するものではなく、第１フィルタ２、ディテクタ３，第２フィルタ４、結合部５、ジェネレータ６、及び制御経路８を有する。トランスデューサ７は結合部５に結合している。
【００２９】
図１の装置１は、オーディオ信号の周波数レンジをトランスデューサに適合させる機能を有し、２つの部分を有する。第１の部分は、第１フィルタ２、ディテクタ３、及び（任意的な）第２フィルタ４により構成され、第２の部分は、結合部５、ジェネレータ６、及び制御経路８により構成されている。第１の部分は、（オーディオ）入力信号の選択された周波数レンジに基づき、振幅制御信号を生成するように機能し、第２の部分は、振幅制御されたトランスデューサ駆動信号を生成するように機能する。
【００３０】
バンドパス（第１）フィルタ２、ディテクタ３、ローパス（第２）フィルタ４は、振幅制御信号は入力信号Ｖｉｎに基づき、振幅制御（すなわち、変調）信号を生成する。この入力信号Ｖｉｎは、一般的にはオーディオ信号であり、特に、オーディオ信号のバス（低周波数）部分である。バンドパスフィルタ２は、実施形態によってはローパスフィルタで代替してもよく、周波数レンジを選択し、限定された周波数レンジ（例えば、２０Ｈｚないし１２０Ｈｚ）を有するオーディオ信号ＶＦを出力する。この選択された周波数レンジの信号成分は、ディテクタ３で検出され、包絡線（すなわち、振幅制御）信号ＶＥになる。ディテクタ３は、好ましくは、既知のエンベロープディテクタであるが、それ自体知られたピークディテクタでもよい。非常に経済的な実施形態において、ディテクタ３はダイオードで構成されていてもよい。注意しておくが、第２の（ローパス）フィルタ４は包絡線信号ＶＥをなめらかにする機能のみを有し、省略してもかまわない。
【００３１】
上で説明したように、（包絡線）ディテクタ３の出力信号ＶＥは、フィルタ２により選択された第１の周波数レンジ（図６のＩ）にある入力信号成分の振幅を表す。この信号ＶＥは、後で、振幅制御信号として使用される。このため、結合部５は、図示した実施形態では乗算器により構成されており、この振幅制御信号ＶＥをジェネレータ（オシレータ）６により生成されたオシレータ信号Ｖ０と結合（乗算）し、トランスデューサ７を駆動するドライバ信号ＶＭを形成する。このドライバ信号ＶＭは、周波数がジェネレータ６により決定されており、振幅は信号ＶＥ′（または、第２フィルタ４がなければＶＥ）により決定される。
【００３２】
図６を参照してより詳しく説明するように、ジェネレータ６の周波数はトランスデューサ７の共鳴周波数とほぼ等しい。このことにより、トランスデューサは最大効率で動作することができる。好適なトランスデューサが、欧州特許出願第０３１０３３９６．２号（ＰＨＮＬ０３１１３５）に記載されている。
【００３３】
トランスデューサ７は、一般的にラウドスピーカにより構成されているが、他のトランスデューサでもよく、例えば、他の物体を振動させるいわゆる「シェイカ」でもよい。単一のトランスデューサ７は、２つ以上の一群のトランスデューサで置き換えてもよい。
【００３４】
制御経路８は、ジェネレータ６の周波数を制御し、特に、ジェネレータ周波数をトランスデューサの選択された共鳴周波数（例えば、６０Ｈｚ）とほぼ一致させる機能を有する（トランスデューサは一般に複数の共鳴周波数を有し、所望のサウンド出力が得られる共鳴周波数を選択することが好ましい）。ジェネレータ６は、この制御経路８により、トランスデューサのパラメータに応じて周波数（及び、好ましくは位相）を調節することができる。トランスデューサのパラメータは、例えば、（瞬間）インピーダンス（またはその絶対値）、トランスデューサの振動面の実際の動き、及び／または音圧等である。
【００３５】
当業者には言うまでもないが、これらのパラメータによりトランスデューサの効率（出力パワーを入力パワーで割った値）を決定することができる。効率は一般的に周波数とともに変化するから、周波数を調節することにより効率を最適化することができる。このため、ジェネレータの周波数を少し（ランダムでもよい）変更できるようにして、現在値の回りのいろいろな周波数で効率を調べる。別の周波数のいずれかにおいて効率がより大きくなれば、その周波数の設定値を変更する。こうすれば、たとえ制御経路８が無くても、ジェネレータ６を自動的にチューニングすることができる。しかし、周波数変更をしないでジェネレータの周波数を直接制御する方が好ましい。
【００３６】
ジェネレータ６の周波数を直接制御するため、制御経路８は、ジェネレータ６に好適な周波数制御信号を供給する。この周波数制御信号は、１つ以上のトランスデューサパラメータに基づいて得られる。好ましい実施形態において、トランスデューサ７を通過する電流ＩＬの位相を用いて、ジェネレータ周波数を制御する。これは図２に概略的に示した通りである。ジェネレータ６は、それ自体知られているＶＣＯ（電圧制御オシレータ）により構成されていることが好ましい。
【００３７】
図２の装置１は、（第１）フィルタ２、エンベロープディテクタ３、結合部（乗算器）５、及びジェネレータ６を有する。第２フィルタ４は取り除かれ、アンプ９が結合部５とトランスデューサ７の間に挿入され、トランスデューサ７に好適な駆動電流ＩＬを供給する。アンプ９及び駆動電流ＩＬは、駆動電圧ＶＭにより制御される。
【００３８】
図２の実施形態例において、図示された制御経路８は抵抗１０、別の（または第２の）結合部１１、及び制御部１２を有する。駆動電流ＩＬは、トランスデューサ７と抵抗１０を通ってグランド（または好適な戻り接続）に流れ、抵抗１０の両端に抵抗電圧ＶＲを生じる。結合部１１は、これも乗算器により構成され、この抵抗電圧ＶＲに駆動電圧ＶＭを結合（乗算）し、結合電圧ＶＤを生成する。この結合電圧ＶＤは、制御部１２に送られる。制御部１２は、ローパスフィルタにより構成されており、結合電圧ＶＤを好適なジェネレータ制御電圧ＶＣに変換する。このジェネレータ制御電圧ＶＣは、ジェネレータ６の周波数を制御する。
【００３９】
上述のように、制御経路は、駆動電流ＩＬの位相を決定する。数学的には以下のように表現することができる。
【００４０】
駆動電圧ＶＭは、ジェネレータ信号Ｖ０と振幅信号ＶＥの積である：
【００４１】
【数１】
2007506345.tif 000003
ここで、ω＝２π・ｆであり、ｆはジェネレータ周波数である。抵抗Ｒの両端の抵抗電圧ＶＲの大きさは、駆動電圧ＶＭの大きさのＣ倍であり、ここでＣはトランスデューサ７のインピーダンス、抵抗１０、及びアンプ９のゲインにより決まる。トランスデューサ７により位相シフトφが生じるので、抵抗電圧ＶＲは次のように表すことができる：
【００４２】
【数２】
2007506345.tif 000004
位相シフトφは周波数に依存し、トランスデューサ７の共鳴周波数ではほぼゼロになる。結合部１１によりこの抵抗信号ＶＲに駆動信号ＶＭが乗算されると、結合信号ＶＤは次のように表すことができる：
【００４３】
【数３】
2007506345.tif 000005
制御部１２におけるローパスフィルタ（電圧関数Ｈ）により、次のようになる：
【００４４】
【数４】
2007506345.tif 000006
これは周波数ω（＝２πｆ）に依存せず、φ＝０で最大となる。ジェネレータ６は、それ故、この実施形態では、制御電圧ＶＣを最大化するように構成されており、これによりジェネレータ周波数を共鳴周波数に等しくする。
【００４５】
注意しておくが、図２の回路構成は実施例であって、本発明の原理は他の回路構成でも等しく適用できる。例えば、抵抗１０は、アンプ９とトランスデューサ７の間に入れてもよい。あるいは、別のトランスデューサ（ピックアップ要素）を用いて、そのトランスデューサを流れる電流（の位相）を決定することもできる。また、別のトランスデューサを用いて、トランスデューサの加速度、速度、及び／または励起を検出して、トランスデューサパラメータ（例えば、トランスデューサ７により生じる位相差）を決定してもよい。例えば、トランスデューサ７がラウドスピーカにより構成されている場合、コーンに取り付けられた加速度検出器を使用したり、例えばレーザ技術を用いた変位検出器を使用することができる。
【００４６】
装置１は、アナログとデジタルの技術のどちらか一方または両方を用いて実施することができることをさらに注意しておく。デジタル技術を用いた場合、当業者には、装置１に好適なＤ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータとＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータが使用されることが分かるであろう。デジタルによる実施形態において、制御部１２はまいくろこんとローラまたはマイクロプロセッサにより構成される。
【００４７】
図３に示した実施形態は、フィルタ２、ディテクタ３、第１結合部５、アンプ９、抵抗１０、第２結合部１１、制御部１２、及びジェネレータ６を有する。しかし、この実施形態では、ジェネレータ６はいわゆる直交ジェネレータであり、周波数は等しいが位相差が９０°（＝π／２ラジアン）の２つの出力信号を生成するように構成されている。これらの信号は、それぞれｓｉｎ（ωｔ）及びｃｏｓ（ωｔ）と書くことができる。図３の実施形態において、この第２のジェネレータ信号Ｖ０′＝ｃｏｓ（ωｔ）は、駆動信号ＶＭではなく、別の結合部（乗算器）１１に入力される。第２の結合部１１の出力信号ＶＤは次のように書くことができる：
【００４８】
【数５】
2007506345.tif 000007
制御部１２によるローパスフィルタリングにより、制御電圧ＶＣが得られる：
【００４９】
【数６】
2007506345.tif 000008
これは周波数ω（＝２π・ｆ）には依存せず、φ＝０の場合ゼロである。ジェネレータ６は、それ故、この実施形態では、制御電圧ＶＣをゼロにするように構成されており、これによりジェネレータ周波数を共鳴周波数に等しくする。
【００５０】
直交オシレータは本技術分野では周知であることを注意しておく。デジタル直交オシレータの特に経済的かつ好適な実施形態は、所望のジェネレータ周波数の４倍の周波数の信号を生成するマルチバイブレータと、その信号を２倍に分割するフリップフロップとを有する。その結果得られる信号（所望の周波数の２倍の周波数を有する）を、デジタル信号の立ち上がりエッジで２分割することにより、第１のジェネレータ信号Ｖ０＝ｓｉｎ（ωｔ）が生成され、立ち下がりエッジで２分割することにより、第２のジェネレータ信号Ｖ０′＝ｃｏｓ（ωｔ）が生成される。マルチバイブレータ信号が対称である必要はないので上記の実施形態は有利であるが、ジェネレータ６の具体的な構成は本発明にとって本質的なことではない。
【００５１】
図４の実施形態は、図３の実施形態と同じところが多い。しかし、（第２）フィルタ４が、ディテクタの出力信号ＶＥをローパスフィルタリングするために加えられている。これは図１と同様である。また、（第３）ローパスフィルタ１３が結合部５とアンプ９の間に挿入され、増幅前に結合部からの結合信号ＶＭ出力をローパスフィルタする。これらの任意的フィルタ４と１３により、不要な信号成分が取り除かれる。
【００５２】
また、位相補償部１４が加えられ、アンプ９（及び／または第３フィルタ）により生じる位相シフトを補償する。この位相補償部１４は、第２のジェネレータ信号Ｖ０′に位相シフトΔφを加え、位相シフトされた第２ジェネレータ信号Ｖ０′′＝ｃｏｓ（ωｔ＋Δφ）を得る。位相シフトΔφの正しい値は、トランスデューサによる位相シフトを取り除くため、トランスデューサ７を一時的に抵抗に置き換えて、実験的に決定することができる。位相補償部１４の付加により、ジェネレータ６をより正確にチューニングすることができる。
【００５３】
全ての実施形態において、それ自体知られているリミッタを、結合部（乗算器）１１と、トランスデューサ７及び抵抗１０の接続部との間に配置することができる。こうすることにより、結合部１１をＥＸＯＲゲートのように非常に経済的に実施することができる。
【００５４】
本発明を化体したオーディオシステムを図５に概略的に示した。図示したオーディオシステム２０は、第１のオーディオ処理部２１と第２のオーディオ処理部１とを有する。第１のオーディオ処理部２１は、例えばＣＤプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＭＰＥＧプレーヤ、ラジオチューナ、テレビジョンチューナ、コンピュータのハードディスク、インターネット、その他の好適な信号源からオーディオ入力信号Ｖａｕｄを受け取る。オーディオ入力信号Ｖａｕｄの低周波数部分は、入力信号Ｖｉｎとして第２のオーディオ処理部２に送られ、一方、中間周波数部分及び高周波数部分は第１のオーディオ処理装置２１で処理され、接続２４を介してトランスデューサ（または複数トランスデューサの組）２２に入力される。第２のオーディオ処理部１は、図１ないし４のいずれかによる装置と同一であり、入力信号Ｖｉｎを処理し、処理した信号を接続２３を介してトランスデューサ７に出力する。本発明によると、オーディオ処理部１のジェネレータ周波数を調節するために、トランスデューサ７から第２のオーディオ処理部１に制御経路８が設けられる。
【００５５】
図６には、オーディオ周波数の分布を示すグラフを概略的に示した。グラフ３０は、周波数ｆ（横軸）におけるオーディオ信号の振幅Ａｍｐ（縦軸）を示している。図示したように、オーディオ信号は、約１０Ｈｚより低い信号成分は事実上含んでいない。以下の説明ではグラフ３０の低周波数部分に焦点を絞るので、図示を明らかにするため、グラフの中間及び高周波数部分は省略した。
【００５６】
本発明による周波数適合装置において、第１の周波数レンジは、好ましくは第１の周波数レンジに含まれる、それより小さい第２の周波数レンジにマップされる。図６に示した限定的でない実施例では、第１の周波数レンジＩは２０Ｈｚから１２０Ｈｚの範囲であり、一方、第２の周波数レンジＩＩは約６０Ｈｚ、例えば５５Ｈｚから６５Ｈｚの範囲である。この第１のレンジＩは、オーディオ信号の「低周波数」部分をほぼカバーするが、これに対して図６の第２のレンジＩＩは、ラウドスピーカ等の特定のトランスデューサに対応するように選択され、そのトランスデューサの特性に依存する。この第２のレンジＩＩは、トランスデューサが最も効率的であり、サウンド生成が最高である周波数に対応している。
【００５７】
言うまでもなく、第２のレンジＩＩの大きさ（帯域幅）もトランスデューサの特性に依存する。トランスデューサまたは複数のトランスデューサの配列の最も効率的な周波数レンジが広い（例えば、複数の共鳴周波数を有する）場合、第２のレンジＩＩが広い方がよい。トランスデューサまたはその配列が単一の周波数（一般的には共鳴周波数）で最も効率が高い場合、第２のレンジＩＩは、その単一周波数の全てのエネルギーが集中するので、きわめて狭くてもよい。
【００５８】
留意すべきことは、図示した実施例において、第２のレンジＩＩは第１のレンジＩの中にあることである。つまり、第１のレンジＩは効率的に圧縮され、第１のレンジ外の周波数には影響がない。
【００５９】
従って、本発明の装置は、振幅変調された信号でトランスデューサを駆動する装置であって、１つの周波数を有する信号を生成する生成手段と、生成した信号を変調信号で振幅変調する変調手段と、トランスデューサから生成手段にフィードバック信号を供給するフィードバック手段と、を有し、フィードバック手段は生成された信号の周波数をトランスデューサの共鳴周波数にほぼ等しいように調節するように構成されていることを特徴とする装置として定義できる。
【００６０】
本発明は、テレビジョンセット、オーディオセット、屋内シネマシステム、カーオーディオシステム、ノートブックコンピュータ、デスクトップコンピュータ等のコンシューマ電子機器に有利に適用可能である。本発明により、特にいわゆるフラットパネルテレビジョンセットにおいては、一般的にはラウドスピーカに使用できる空間が限られているので、サウンド品質が向上する。バススピーカを比較的小さい共鳴トランスデューサで置き換え、本発明により共鳴周波数で駆動することにより、必要とする空間は非常に小さくてもバスサウンドの聞こえ方を大幅に改善することができる。
【００６１】
トランスデューサから駆動信号周波数を決めているジェネレータにフィードバック経路を設けることにより、共鳴トランスデューサの駆動信号周波数を正確にチューニングすることができるとの洞察に基づいている。本発明は、駆動電流の位相を用いて、トランスデューサがその共鳴周波数で操作しているかどうかを効果的に判断することができるとのさらなる洞察に基づいている。
【００６２】
留意すべきことは、本明細書で使用した用語は、本発明の範囲を限定するものとして解釈してはならないことである。特に、「有する」という用語は、特に記載されていないいかなる要素をも排除するものではない。単一の（回路）要素を複数の（回路）要素またはその等価物で置き換えることもできる。
【００６３】
当業者には当然のことながら、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、添付した請求項に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、多くの修正や追加をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明による装置の第１の実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明による装置の第２の実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明による装置の第３の実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明による装置の第４の実施形態を示す概略図である。
【図５】本発明によるオーディオシステムを示す概略図である。
【図６】本発明による第１と第２の周波数レンジを示す概略図である。
【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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【国際調査報告】
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