(57)【要約】【課題】従来より、オーディオ機器の中で音質に最も大きな影響を与えているスピーカーの、小振幅信号時の歪率を低減する有効な方法がなかった。これは、電気信号を音響出力に変換する際非常に複雑な動きをしている電気音響変換部に於いて、小振幅信号に対して特にその影響が顕著に現れる弾性特性や振動板駆動力の非線形特性の影響で発生する歪を低減する有効な方法が無かったからである。【解決手段】スピーカーに印加されるオーディオ信号に可聴帯域外の高域信号を重畳することにより、電気音響変換時の歪を高域信号による変換特性の平均化作用で低減するようにしたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカーに代表される電気音響変換器の電気信号を音響信号に変換する際に発生する歪を低減するため、オーディオ信号に重畳して可聴周波数帯域外の高い周波数の高域信号を電気音響変換器に印加する手段を備えることを特徴とする電気音響変換時の歪低減方式。
【請求項２】
高域信号をスピーカー駆動増幅器の音量調節器の前段で印加する事により、スピーカーに重畳される高域信号の大きさが、音量調節器によるオーディオ信号の大きさの調節と同時に変わるように構成した［請求項１］の方式。
【請求項３】
高域信号として、高域ディザ信号（ノイズ成分が可聴帯域外の高域に分布しているディザ信号）を用いた［請求項１］の方式。
【請求項４】
オーディオ信号用とは別に設けた高域信号用のボイスコイルに高域信号を印加するように構成した、［請求項１］の方式。
【請求項５】
高域信号発生器をスピーカー駆動パワーアンプに組み込んだ［請求項１］の方式。
【請求項６】
オーディオ信号レベルの大きさに追従して、高域信号のレベルを自動コントロールするように構成した［請求項１］の方式。
【請求項７】
スピーカーの前面に布等による高域遮断音響フイルターを設け、重畳した高域信号の音響出力成分を遮断するように構成した［請求項１］の方式。
【請求項８】
パワーアンプの出力とスピーカー間に、ＬＣ回路等により構成されるディバイディングネットワーク回路を持つマルチウエイスピーカー方式において、高域スピーカー側には重畳信号を低減する回路を、低域スピーカー側には重畳信号がディバイディングネットワークにより減衰される量を低減する回路を設けた構成の［請求項１］の方式。
【請求項９】
現在使用中のオーディオ装置にも［請求項１］の方式による歪低減が容易に導入出来るようにするため、パワーアンプやコントロールアンプの入力端子に接続して高域信号が印加出来るよう構成した、アダプター形式の高域信号印加装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はスピーカーに代表される電気音響変換器の持つ歪の低減を、入力信号に重畳して印加した高域信号による変換特性の平均化作用で図った、オーディオ再生方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来のスピーカーには、ボイスコイルの形状を長くして歪の低減を図ったもの（例えば、図１２参照。）や、磁気回路の一部に特殊磁性材料を使用しているものもある（例えば、図１１参照。）。
また、オーディオ信号に高域信号を加え、音質改善をはかる方式の提案もある（例えば、特許文献１参照。）。【０００３】以下、図１０、図１１、図１２により従来のスピーカーに於ける歪低減方法について説明する。図１０はスピーカーの断面図であり、図１１は磁気回路部分の断面図、図１２はボイスコイル部分の断面図である。図において、２７は振動板で、ダンパー２８とエッジ２９によりフレーム３３に保持されている。また振動板２７の一端にはボイスコイル２６が取り付けられている。【０００４】  ３０は磁気回路を構成するヨークで、３１はマグネット、３２はポールピースであり、３４は磁束密度を均一にして歪を低減するために取り付けられた珪素鋼板等の特殊磁性材料である。【０００５】  ボイスコイル２６の長さを磁気ギャップの幅より長くし、ボイスコイルの振幅が大きくなっても、振動板に伝達される力の変化を少なくしたボイスコイルである。【０００６】
【特許文献１】特開平０２−６８７７３号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  以上述べた従来のスピーカーの歪低減方法は、大振幅の信号に対する対策が主であったため、音質に与える影響の大きい小振幅時の歪率増加の主要因と考えられる、振動板や、ダンパー、エッジ等の媒体内を振動が伝達する時に起きる媒体の非線形弾性特性に起因する歪や磁性材料の内部不均一性、加工精度、ボイスコイルの巻きムラに起因する振動板駆動力の変化による歪み発生に対しては顕著な効果は無かった（図８、図９はスピーカーの印加電圧に対する音響出力の特性を、横軸に印加電圧、縦軸に音響出力をとって表した説明図で、変換特性は１８が示すようにマクロにはリニアな特性であるが、ミクロには１９の部分拡大部の例のような特性を示していると考えられる。）。このため小振幅印加電圧２１に対しては、図８の部分拡大部２０が示すような音響出力特性になり、歪の発生に対する効果はあまり無かった【０００８】  本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、スピーカーの小振幅時に発生する歪を効果的に低減し、忠実度の高い音楽再生を可能にするスピーカーの歪低減方式である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  そして、本発明は上記目的を達成するためにオーディオ信号に重畳して可聴帯域周波数外の高域信号を電気音響変換器に印加する手段を設けたものである。【００１０】    また、第２の課題解決手段は、重畳する高域信号をスピーカー駆動増幅器の音量調節器の前段で印加する構成としたものである。【００１１】  第３の課題解決手段は、重畳する高域信号に高域ディザ信号を用いる構成としたものである。【００１２】  第４の課題解決手段は、スピーカーにオーディオ信号用とは別に高域信号印加用のボイスコイルを設け、高域信号をこの別に設けたボイスコイルから印加する構成としたものである。【００１３】  第５の課題解決手段は、高域信号発生器をスピーカー駆動パワーアンプに組み込む構成としたものである。【００１４】  第６の課題解決手段は、オーディオ信号のレベルや周波数を検出して、高域信号のレベルを自動的にコントロールするよう構成したものである。【００１５】  第７の課題解決手段は、スピーカーの前面に布等による高域遮断音響フイルターを設けるよう構成したものである。【００１６】  第８の課題解決手段は、ディバイディングネットワーク回路を持つマルチウエイスピーカー方式の場合で、高音用スピーカーのネットワーク回路には高域信号低減回路を、低音用スピーカーのネットワーク回路には高域信号通過回路を設ける構成としたものである。【００１７】  第９の課題解決手段は、現在使用中のオーディオ装置にも本発明の歪低減が容易に導入出来るようにするための、アダプター方式の高域信号印加装置の構成である。【００１８】  上記第１の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわちオーディオ信号に高域信号を重畳した電気音響変換器への入力信号は図９の２１、２２のようになる。この入力信号をミクロな部分で非線形な電気音響変換特性を持つ変換器に入力した場合の出力波形は２３で表されるように、重畳した高域信号２２の出力波形２３に大きな歪を発生するが、音響フイルターや耳の高域遮断特性２４で、歪成分を含めた高域信号が除去され、２５で示されたような歪成分の無いオーディオ信号の再生が可能になる。【００１９】  また、第２の課題解決手段による作用は、高域信号を音量調節器の前段で印加したことにより、オーディオ信号に対する高域信号レベルの比率を、音量調節器の調節レベルに関係なく一定に出来るので、常に良好な印加状態が保てる。【００２０】  また、第３の課題解決手段による作用は、高域信号をノイズ成分が高域に分布する高域ディザ信号とすることにより、オーディオ信号との干渉を防止する事ができる。【００２１】  また、第４の課題解決手段による作用は、高域信号をスピーカーに別に設けた専用ボイスコイルで印加することにより、アンプ内でのオーディオ信号と高域信号の干渉を防止すると共に、独立した回路による高域信号の印加を可能にする。【００２２】  また、第５の課題解決手段による作用は、高域信号発生器をパワーアンプに組み込んだことにより、パワーアンプ単独で高域信号の印加を可能にしたものである。【００２３】  また、第６の課題解決手段による作用は、オーディオ信号のレベルや周波数に合わせて自動的に高域信号のレベルをコントロールすることによ���、常に最適な高域信号の印加を可能にしたものである。【００２４】  また、第７の課題解決手段による作用は、スピーカー前面に布等による高域遮断音響フイルターを設置する事により、重畳した高域信号の音響出力成分が聴覚に影響を及ぼすのを防ぐようにしたものである。【００２５】  また、第８の課題解決手段による作用は、ディバイディングネットワーク回路を持つ、マルチウエイスピーカー方式に高域信号を印加するに際し、ネットワーク回路による悪影響を取り除き、各スピーカーに対して最適な高域信号の印加を可能にしたものである。【００２６】  また、第９の課題解決手段による作用は、現在使用中のオーディオ装置のパワーアンプや、コントロールアンプの入力に接続する事により高域信号が印加出来るように構成したアダプター方式の高域信号印加装置によるものである。
【発明の効果】
【００２７】  上述したように、本発明によるスピーカーの歪低減方式では、従来の歪低減対策では殆ど効果が無かった、音質に与える影響の大きい小振幅時の歪率増加の要因と考えられる、振動板やダンパー、エッジ等の媒体内を振動が伝達する時に起きる媒体の非線形弾性特性に起因する歪や、磁性材料の内部不均一性、加工精度、ボイスコイルの巻きムラに起因する振動板駆動力の変化による歪を、オーディオ信号に可聴帯域外の高域信号を印加することによる平均化作用で低減し、従来の方式では味わえなかった余韻の美しい透明感のある音楽再生を可能にする効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】  以下、本発明の実施の形態を図１〜図７で説明する。
図において、１は入力選択回路でコントロールアンプへの入力を選択する。２はコントロールアンプで一般には音量調整回路やバランス調整回路等により構成されている。３はパワーアンプでスピーカーに音声パワーを供給するアンプである。４は本発明の歪低減のために組み込んだオーディオ信号に重畳する高域信号の発生器で、可聴帯域外の高い周波数の信号、一般的には２０ＫＨｚ以上で、ディジタルオーディオのサンプリング周波数と干渉を起こし難い３０ＫＨｚ、６５ＫＨｚ、１３０ＫＨｚ近辺の高周波信号発生器で構成され、重畳信号の振幅としては、小振幅の信号でも効果はあるが、より大きな効果を得るためには大振幅信号の印加が望ましい反面、アンプ、スピーカーに対する負荷も大きくなるので、それぞれのシステムに合った周波数、振幅を選択するのがよい。
【実施例１】
【００２９】  図１は本発明装置の第１の実施例の構成を示したブロック図で、高域信号発生器４の出力をコントロールアンプ２の前段でオーディオ信号に重畳する構成により、重畳信号の大きさはオーディオ信号の大きさと同時にコントロールアンプの音量調節器で変わるので、オーディオ信号に対する重畳信号のレベルの比率を一定に出来る。
【実施例２】
【００３０】  図２は本発明装置の第２の実施例の構成を示したブロック図で、スピーカー６に高域信号重畳用の独立したボイスコイルを設け、独立した回路による高域信号の印加を可能にしたものである。
【実施例３】
【００３１】  図３は本発明装置の第３の構成を示したブロック図で、高域信号発生部をパワーアンプ７に内蔵させ、パワーアンプ単独での印加を可能にしたものである。
【実施例４】
【００３２】  図４は本発明装置の第４の構成を示したブロック図で、オーディオ信号のレベルや周波数を検出する検出器９とレベルコントロール器１０により、高域信号発生器の出力をコントロールする構成とし、検出されたオーディオ信号のレベルや周波数によって自動的に重畳される高域信号のレベルを常に最適な値にコントロール出来るようにしたものである。
【実施例５】
【００３３】  図５は本発明装置の第５の構成を示すブロック図で、重畳した高域信号の音響出力成分が聴覚に影響を及ぼすのを防止するため、布等による高域遮断音響フィルター１１を設置したものである。
【実施例６】
【００３４】  図６は本発明装置の第６の構成を示すブロック図で、ディバイディングネットワーク回路１２を持つマルチウエイスピーカー方式に対して本発明の効果を最大限発揮させるために、ネットワーク回路に、高域信号低減回路１３及び高域信号通過回路１４を設置した例である。
【実施例７】
【００３５】  図７は本発明装置の第７の構成を示すブロック図で、パワーアンプやコントロールアンプの入力に接続することにより、高域信号の印加を可能にするアダプター形式の高域信号重畳装置１５の接続例である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】  本発明の第１の実施形態を示すブロック図
【図２】  本発明の第２の実施形態を示すブロック図
【図３】  本発明の第３の実施形態を示すブロック図
【図４】  本発明の第４の実施形態を示すブロック図
【図５】  本発明の第５の実施形態を示すブロック図
【図６】  本発明の第６の実施形態を示すブロック図
【図７】  本発明の第７の実施形態を示すブロック図
【図８】  従来方式のスピーカーの歪発生説明図
【図９】  本発明のスピーカーの歪低減説明図
【図１０】  スピーカーの断面図
【図１１】  スピーカーの磁気回路部分の断面図
【図１２】  ボイスコイル部分の断面図
【符号の説明】
【００３７】１．  入力選択回路
２．  コントロールアンプ
３．  パワーアンプ
４．  高域信号発生器
５．  電気音響変換器
６．  高域信号用ボイスコイルの有るスピーカー
７．  高域信号発生器を内臓したパワーアンプ
８．  スピーカー
９．  レベル検出器
１０．レベルコントロール器
１１．高域遮断音響フィルター
１２．ディバイディングネットワーク
１３．高域信号低減回路
１４．高域信号通過回路
１５．高域信号重畳アダプター
１６．高音用スピーカー
１７．低音用スピーカー
１８．スピーカーの電気音響変換特性
１９．電気音響変換特性の部分拡大図
２０．音響出力の部分拡大図
２１．小振幅印加電圧波形
２２．高域信号波形
２３．高域信号印加時の音響出力波形
２４．音響フィルターの高域遮断特性
２５．音響出力再生波形
２６．ボイスコイル
２７．振動板
２８．ダンパー
２９．エッジ
３０．ヨーク
３１．マグネット
３２．ポールピース
３３．フレーム
３４．特殊磁性材料
【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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【図１１】
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【図１２】
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