(57)【要約】      （修正有）【課題】一般的な小型で安価なスピーカを用いながら、実用的な音量でより低い周波数まで再生可能であるとともに、歪も少なく音質が良好な音響システムを、容易に安価に提供する。【解決手段】振動板を電気−機械変換手段で振動させて空間１０に音を発生する音響システムであって、有限面積の振動板を含む振動系の質量と弾性に起因するｆｏ共振を有するとともに振動系を駆動する電気信号の入力レベルに対する振動板変位が非線形であるスピーカユニット７と、前記振動板と空間の間に配された音響抵抗によるｆｏ共振抑制手段と、該ｆｏ共振抑制手段により低周波領域での振動板振幅が小さくなったことによる低周波領域の音圧不足を補う電気回路系の周波数対利得調整手段４と、前記電気信号の入力レベルに対する振動板変位の非線形性を線形に近づける方向に働く電気回路系の線形性改善手段５を備える。【選択図】図１
2012134687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板を電気−機械変換手段で振動させて空間に音を発生する音響システムであって、有限面積の振動板を含む振動系の質量と弾性に起因するｆｏ共振を有するとともに振動系を駆動する電気信号の入力レベルに対する振動板変位が非線形であるスピーカユニットと、前記振動板と空間の間に配された音響抵抗によるｆｏ共振抑制手段と、該ｆｏ共振抑制手段の働きにより低周波領域での振動板振幅が小さくなったことによる低周波領域の音圧不足を補う電気回路系の周波数対利得調整手段と、前記スピーカユニットの電気信号の入力レベルに対する振動板変位の非線形性を線形に近づける方向に働く電気回路系の線形性改善手段を備えることを特徴とする音響システム。
【請求項２】
前記スピーカユニットはダイナミック型であって、該スピーカユニットを駆動する電力増幅器は入力される電圧信号に比例する電流を出力するものであることを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件の発明は、スピーカーと該スピーカーを駆動するアンプを含むオーディオ装置、テレビジョン装置、ラジオ装置等の音響システムに係り、その音質を改善しようとするものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の一般的な音響システムは、ダイナミック型と呼ばれるスピーカユニットと、該スピーカユニットを音源信号に基づいて電気的に駆動するアンプの組合せを含んで構成されている。
【０００３】
ダイナミック型のスピーカユニットは、フレームと、振動板と、該振動板をフレームに弾性的に支持する支持系と、該振動板に直結するとともに磁界中に置かれたボイスコイルによる電磁駆動装置により構成されており、該ボイスコイルに電流を流すことで振動板を振動させ空間に音を発生させる構造となっている。
【０００４】
有限面積の振動板を有するスピーカーにおいて、スピーカーの駆動電圧が一定の条件で、目的とする音の再生周波数領域中、低周波領域での音圧をそれ以上の高い周波数領域と同じレベルにするためには、振動板の面積に応じて低周波領域における振動板の振幅がそれ以上の高い周波数領域より大きくなければならないことが周知である。
【０００５】
そのため低周波領域ではスピーカユニットあるいはキャビネットを含むスピーカシステムとして、振動板を含む振動系質量と支持系の弾性による機械的な共振を利用して、入力する電気信号に基づく電磁駆動力より大きく振動板が振動するようにしたり、あるいは音響的な共鳴管のようなものを用いて不足する低周波領域における音圧を補うように構成されている（特許文献１、特許文献２）。
【０００６】
しかし、そのような従来の方法によれば、音響システムで再生可能な低周波側の周波数の下限は、前述のスピーカユニットやスピーカシステムの低周波領域での共振周波数に制限され、通常の音楽を十分に楽しめるまで前述の共振周波数を低くするにはスピーカユニットやキャビネットを大きくする必要があった。また、小さなスピーカユニットやキャビネットを用いて十分な低周波領域の音圧を確保すべく共振を強くしすぎると低音の過渡特性が悪くなり、共振周波数で過渡特性が悪い、いわゆる特定の低い周波数でボンボンと鳴るような悪い傾向の音となってしまう弊害があった。
【０００７】
そこで、発明者は、それらの弊害を改善すべく、スピーカユニットの振動板の片面側と空間の間を通気性のある音響抵抗物質で仕切り、スピーカユニットの機械振動系の共振を抑制するとともに、機械的共振が抑制されることによる低周波領域での振動板の振幅不足による音圧不足を電気信号系の周波数対利得イコライザーで補う方法を提供した（特許文献３、特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１０１４９４号公報
【特許文献２】実開平５−５３３８９号公報
【特許文献３】特願２００４−１０２４３５号公報
【特許文献４】特願２００５−２４４０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この方法によれば、低周波領域での機械振動系の共振周波数いわゆるｆｏが高い小型のスピーカユニットを用いても、特定の周波数の共振強さを抑制し、低音再生で不足する振動板の振幅を電気的に補正できるから、補正する特性によっては小型のスピーカユニットを用いてもｆｏより低い周波数まで再生できるようになるとともに、特定周波数での共振の影響もなくなるので過渡特性の優れた低音を得られるという効果があった。
【００１０】
しかし、低周波領域での音圧を確保するために必要な振動板振幅を機械振動系の共振に依存しているような従来の一般的なスピーカーでは、必然的に共振周波数付近の振動板の振動波形は機械的共振への依存度が高くなり、ボイスコイルに流す電流と磁界の関係によって生じる電磁駆動力と振動板変位の直線性には注意が払われていなかった。
【００１１】
すなわち、スピーカユニットのｆｏ共振付近の周波数では、振動板はボイスコイル電流と磁界の関係による電磁的な駆動力と機械的な共振振動により振動するが、機械的な共振振動への依存度が高い場合、ボイスコイルに流す電流と磁界による電磁駆動力は、機械的な共振振動を引き起こす程度に確保されていれば、振動板の振動は機械的共振によりほぼ正弦波に近い波形で振動するので再生音としての歪みは小さくでき、想定される振動板振幅の最大領域までボイスコイルに流す電流と磁界による電磁駆動力と振動板変位の直線性が担保されていなくてもよく、例えば振動板の想定最大振幅が±３ｍｍ程度の場合、振動板の電磁駆動力に対する変位の直線性が確保されている領域は、せいぜい±０．数ｍｍである。すなわち電流を流すボイスコイルとボイスコイルに加えられる磁束の関係において、電流に対する電磁駆動力が線形に増加するのは、＋と−の振動板振幅のほぼ中心領域のみであり、振動板の変位が＋あるいは−側に大きくなるに従って、磁束は弱くなり、電磁駆動力は小さくなるのである。
【００１２】
また、弾性支持系のばねの非線形性も要因のひとつである。すなわち、弾性支持系は変位と変位に応じた反力によって構成され、いわゆる弾性ばねとしてみなすことができる。該弾性ばねは理想的には変位と反力が線形的に変化する関係が望ましいが、該変位量の最大値はスピーカー毎に有限に設定されており、反力は変位量の最大値に向かって曲線的に増加するいわゆる非線形性を有する。従って、仮にボイスコイルに電流を流すことによって生じる電磁的な駆動力が振動板の変位に対して線形的に増加しても、振動板の変位量は弾性支持系の非線形な反力によって駆動力と振動板変位の関係は非線形となる。
【００１３】
このような従来の一般的なスピーカユニットに前述の特許文献３や特許文献４のような方法を適用すると、振動板に対する音響抵抗の作用で振動板の機械的弾性共振の強さを抑制してしまうので、機械的な共振による振動板の振幅は期待できなくなり、振動板変位は電磁気的な駆動力に依存するようになる。しかし、振動板の変位が大きくなると、前述のようにボイスコイルに流れる駆動電流に比例した駆動力が働かなくなること、また弾性支持系に反力の非線形性があることから、ボイスコイル電流に見合った振動板変位すなわち必要な振幅が得られなくなる、いわゆる頭打ちの振動となって歪が大きくなる、という問題があった。
【００１４】
さらに前述の特許文献３や特許文献４の方法によれば、低周波領域の再生周波数を、使用する小型スピーカユニットのｆｏより低い周波数まで拡大することをも意図しているので、該スピーカーの振動板は一般的使用方法で想定されるより大きく振幅しなければならず、前述の歪みが大きくなる傾向がより顕著に現れる。また、低周波領域の信号により振動板の変位が大きい状態で高周波音の信号が重畳する場合は、同じ理由で混変調歪みも顕著に現れる傾向があった。
【００１５】
このような不具合を解決するためには、振動板の変位量に関わらず、ボイスコイルに均一に磁力が働くようにして、ボイスコイル電流に対する電磁的な駆動力を線形化し、また弾性支持系の変位と反力の関係も線形化した構造のスピーカーを使用しなければならず、このようなスピーカユニットは特殊で高価なため、前述の発明が意図するより低い周波数まで歪みのない良質な音を再生する音響システムを小型に安価に提供することを妨げていた。
【００１６】
そこで本件の発明は、一般的な小型で安価なスピーカユニットを用いながら、実用的な音量でより低い周波数まで再生可能であるとともに、歪も少なく音質が良好な音響システムを、容易に安価に提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
そこで請求項１の発明は、振動板を電気−機械変換手段で振動させて空間に音を発生する音響システムであって、有限面積の振動板を含む振動系の質量と弾性に起因するｆｏ共振を有するとともに振動系を駆動する電気信号の入力レベルに対する振動板変位が非線形であるスピーカユニットと、前記振動板と空間の間に配された音響抵抗によるｆｏ共振抑制手段と、該ｆｏ共振抑制手段により低周波領域での振動板振幅が小さくなったことによる低周波領域の音圧不足を補う電気回路系の周波数対利得調整手段と、前記電気信号の入力レベルに対する振動板変位の非線形性を線形に近づける方向に働く電気回路系の線形性改善手段を備えることを特徴とする音響システムを提供した。
【００１８】
また、請求項２の発明は、前記スピーカユニットはダイナミック型であって、該スピーカユニットを駆動する電力増幅器は入力電圧信号に比例する電流を出力するものであることを特徴とする請求項１に記載の音響システムを提供した。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１乃至請求項２の発明によれば、一般的で安価なスピーカユニットを用いても、 スピーカユニット固有の低域共振周波数より低い周波数の再生が可能になるとともに、振動板変位が大きくなってもスピーカユニット固有の駆動信号と振動板変位の非線形性に基づく歪が発生しにくく良質で安価な音響システムを容易に安価に構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本件発明の音響装置の概念図
【図２】スピーカユニットの構成の説明図
【図３】細管による音響抵抗を付加した説明図
【図４】音響抵抗を付加した他の事例の図
【図５】スピーカユニットの周波数特性とインピーダンス特性を説明した図
【図６】スピーカユニットのボイスコイル電流と振動板変位を説明した図
【図７】周波数対利得イコライザーの事例の図
【図８】直線性改善回路の第一の実施例の図
【図９】直線性改善回路の第二の実施例の図
【図１０】直線性改善回路の第三の実施例の図
【図１１】直線性改善回路の第四の実施例の図
【図１２】本件発明の音響装置の調整を説明した図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本件発明の第一の実施例を図を用いて詳細に説明する。図１は本件請求項１の音響システムの概念図である。図１において、１は信号源で音響信号を電気信号として出力する。２は音響出力の大きさをコントロールするボリューム、４は周波数対利得調整回路、５は７のスピーカユニットの電気信号入力に対する振動板変位の非線形性を改善するための線形性改善回路、６は電力増幅回路である。７はバッフル板８に固定されたスピーカユニットで、図２のようにフレーム７０１、振動板７０２、弾性支持部材７０３、７０４、永久磁石やボイスコイルからなる電磁駆動手段７０５から成る。９はスピーカユニット７のｆｏ共振を抑制する音響抵抗で、通気性がありながら空気の流れを抑制し振動を吸収するような多孔質の発泡ウレタンや不織布などを、振動板の背面側と空間１０を仕切るよう配してある。なお、音響抵抗９は、図３のように細管１１でもよく、また図４のように密閉されたキャビネット内の空間１２と振動板７０２間を音響抵抗物質９で仕切った構造でもよい。
【００２２】
このうち、スピーカユニット７の電磁駆動手段７０５の詳細構造は、図２（ａ）のとおりフレーム７０１に弾性支持部材７０３、７０４によって支えられた振動板７０２に機械的に直結された管７０５６にボイスコイル７０５７が巻回され、該ボイスコイル７０５７は振動板７０２が中央位置で静止している状態で、磁石７０５１が発生する磁束の大部分をヨーク７０５２、７０５３、７０５４を通じて付与されるようになっており、（ｂ）や（ｃ）のように振動板が前後に大きく振動して変位している状態では、ボイスコイル７０５７が磁束の中心部分を外れるため、磁束密度も小さくなり、ボイスコイル７０５７へ流れる電流と磁力による駆動力は振動板が変位するに従って小さくなって、いわゆる非線形性を有する。
【００２３】
また、スピーカユニット７の弾性支持部材７０３、７０４による反力は、スピーカユニット７に設定された最大の振動板変位に振動板が近づくに従って直線的な増加関係から外れて大きく増大し、最大変位位置ではいくら振動板に力を加えてもそれ以上変位しなくなる。
【００２４】
図６は、それらを総合した、スピーカユニット７のボイスコイルに加える電流と振動板変位の関係を説明する図であり、その関係は非線形である。
【００２５】
図５（ａ）イは、スピーカユニット７の周波数−インピーダンス特性で、低域共振周波数ｆｏでは、スピーカユニットの振動板と振動板を介する空気、弾性支持部材による振動系質量と弾性ばねの関係で共振を起こし、振動板が共振振動するためインピーダンスが上昇する。すなわち共振周波数付近の周波数ではスピーカユニットへの電気的な入力信号に対し振動板は機械的共振により相対的により大きく振動する。ロの実線は、そのようなスピーカユニットをバッフルもしくはキャビネットに取り付け振動板背面と前面で空気の干渉を遮った場合の周波数−音圧特性である。
【００２６】
このようなスピーカユニットでは、前述の図６に示すボイスコイル駆動電流と振動板変位の非線形性を有しているものの、共振周波数ｆｏ付近の周波数では、相対的にボイスコイルの小さな電磁駆動力でも機械共振によって歪のない低音がその他の周波数に対しても一様な音圧で得られるので、よく用いられている。
【００２７】
なお、一般的なスピーカユニットでは、スピーカユニットのボイスコイルへ入力する各周波数の電圧を一定にした場合に、前述のように音圧が均一になるよう設計されている。その場合、ボイスコイルに流れる電流が周波数によって変化する。すなわち、共振周波数ｆｏ付近の周波数では、インピーダンスに応じてボイスコイルに流れる電流は小さくなり振動板駆動力も小さくなるが、ｆｏ共振による機械的な振動板の振幅によって周波数に対し音圧が均一化される。
【００２８】
このような特性のスピーカユニット７の振動板７０２に図１のように音響抵抗９を付与した場合、インピーダンス特性は図５（ａ）ハのように共振峰が低くなり共振が抑制されるとともに、ニのように、ｆｏ前後の周波数の音圧は周波数が低くなるに従って低下する。
【００２９】
図７は、図１の周波数対利得調整回路４の一例である。本例では周波数対利得調整回路４はバッファアンプ部４０１とＣＲによるイコライザー回路部４０２から成り、その周波数対利得特性は図５（ｂ）のようになるようＣＲの定数を設定することで、図１に示す音響システムの総合した周波数対音圧特性は図５（ａ）のホのように、スピーカー固有の共振周波数ｆｏより低い周波数まで再生が可能となり、そのときのｆｏ共振峰もハのように小さいから過渡特性も改善される。
【００３０】
しかしながら、その場合、振動系の機械的な共振の強さは抑制されているので、振動板の変位は、ボイスコイルに流れる電流への依存度が大きくなる。ボイスコイル電流は、ボイスコイルに入力される電圧とボイスコイルのインピーダンスによって定まり、図５（ａ）ハのように共振峰が抑制された場合、ｆｏ周波数の近傍のボイスコイル電流はほぼ電圧に比例するようになるが、その際、スピーカユニット７のボイスコイル電流と振動板変位の関係は図６のように非線形であるから、図１の線形性改善回路５がない場合は、図６の大振幅の低周波駆動電圧イや重畳する高周波駆動電圧ロによる振動板振幅は大振幅の領域ではハ、ニのようにもとの信号に対して頭打ち状に小さくなって歪んだ波形になる。
【００３１】
線形性改善回路５は、そのような歪を改善する。図８（ａ）は線形性改善回路部５の第一の実施例である。線形性改善回路５はバッファアンプ５０１と非線形回路５０２で構成してあり、非線形回路は正逆を並列に接続した１組のダイオード５０２１と抵抗５０２２、５０２３で構成してある。このような回路ではバッファアンプ５０１の出力電圧が小さい場合は、抵抗５０２２と５０２３で分圧した電圧が、バッファアンプ５０１の出力電圧が大きい場合は、ダイオード５０２１がｏｎすることによりダイオードの順方向電圧を差し引いた電圧が回路５から出力され、図８（ｂ）のような入出力特性となる。そのような回路の抵抗５０２２、５０２３の値と、電力増幅回路６の利得を適当に組み合わせることで、線形性改善回路５から電力増幅回路６までの入力−出力電圧特性を、図６のスピーカユニット７の非線形特性を改善する特性にすることができる。
【００３２】
すなわち、図８（ｂ）のイの範囲の入出力電圧特性では、線形性改善回路５への入力電圧が小さいときは出力電圧が相対的に小さく、入力電圧が大きいときは相対的に出力電圧が大きくなるから、この範囲の特性を利用して、図６の基本信号イ、ロに対して、ホ、ヘのようにボイスコイル電流を拡大するよう補正し、結果的に振動板変位が図６ト、チのように線形性改善回路５への入力電圧波形イ、ロの波形に近似させることができる。
【００３３】
そのため、図６の振動板変位が飽和する直前のボイスコイル電流が図８のイの範囲の出力電圧で得られるよう、また線形性改善回路５の入力電圧に対しスピーカユニット７の振動板変位ができるだけ線形に近似できるよう電力増幅回路６の利得と抵抗５０２２、５０２３の値を調整する。なお、ダイオード５０２１にはスイッチング特性がなだらかなゲルマニウムダイオードが好適である。
【００３４】
その調整は、図１２のように線形性改善回路５の入力信号にｆｏ共振周波数の近傍の比較的低い周波数の正弦波を用いてスピーカユニットの振動板を最大の変位量近くまで振動させ、そのときの音響出力信号と入力信号とでリサージュ波形を観測し、リサージュ波形の楕円の長軸長さが最も長く楕円の歪みが最も小さくなるよう、電力増幅器６の利得と抵抗５０２２、５０２３の値を設定する。
【００３５】
理想的には、図６の非線形特性を完全に線形化できる逆特性を線形性改善回路が持つことが望ましいが、完全でなくとも歪みが改善できる程度に線形性を近似できれば差し支えない。
【００３６】
図９（ａ）は、線形性改善回路５の第二の実施例である。図９（a）は線形性改善回路をＦＥＴのゲート−ソース間の入力電圧に対するドレイン−ソース間の電流特性の非線形性いわゆる半導体の二乗特性を利用して構成している。図９（ａ）は一般的なプッシュプルの電圧増幅回路と同じである。すなわち、一般的な電圧増幅回路では、プッシュプル回路はＡ級またはＡＢ級動作として図９（ｂ）のイのように、対称的に働く一対のＦＥＴのドレイン−ソース間の電流特性を線形化するようバイアス電圧を設定し更に負帰還を用いて歪みやノイズ特性を改善するが、本実施例では故意に（ｂ）のロように非線形な特性となるようＦＥＴを選定しＡＢ級動作よりもＢ級やＣ級動作側にバイアスを設定し、負帰還もかけない。それにより前述の図８（ｂ）イの範囲に類似の入出力特性を得ることができる。ＦＥＴ以外にトランジスタや真空管などでも同様に容易に構成できることは自明である。図１２の説明のように、適当な低い周波数で線形性改善回路５の入力信号とスピーカユニットの振動板変位による音響出力信号でリサージュ波形を観測し、リサージュ波形の楕円の長軸長さが最も長く歪みが最も小さくなるよう、使用するＦＥＴ等のデバイスを選択し、バイアス、回路の乗数、電力増幅回路６の利得を調整することは同様である。（ｂ）のような入出力特性が得られる範囲で少量の負帰還を使用することは差し支えない。
【００３７】
図１０は、線形性改善回路の第三の実施例である。第三の実施例では、アナログ演算による乗算・割り算回路を利用している。図１０の演算回路では、入力信号の＋側で働く演算回路５０３１と−側で働く演算回路５０３２で構成されており、各演算回路の入力端子ＸとＺには＋側の電圧信号を、入力端子Ｙには−側の電圧信号を入力することで、出力にはＸ×Ｙ／Ｚの信号が現れる。
【００３８】
交流の入力信号Ｖinは、正側の半波整流回路５０３３と負側の半波整流回路５０３８で＋側の信号と−側の信号に分けられる。＋側の信号Ｖin（＋）はその後ボリューム５０３４で１／ａに低減されて＋側の演算回路５０３１のＸ端子に入力される。一方＋側の信号は極性反転回路５０３５により−側の信号に反転されボリューム５０３６により１／ｂに低減された後−側の直流電圧ｃと重畳されて、＋側の演算回路５０３１のＹ端子に入力される。演算回路５０３１のＺ端子には＋側の直流電圧ｄが入力される。その結果、演算回路５０３１の出力には（（Ｖin（＋）／a）×（−c−（Vin（＋）／b））／d＝−（c・Vin（＋）＋Vin（＋）２）／a・b・ｄとなる。
【００３９】
同様に、−側の信号Vin（−）は一旦、極性反転回路５０３９で＋側の信号に極性変換されてボリューム５０４０により１／ａに低減された後、−側の演算回路５０３２のＸ端子に入力される。また−側の信号Vin（−）はボリューム５０４１により１／ｂに低減された後−側の直流電圧ｃと重畳されて、−側の演算回路５０３２のＹ端子に入力される。演算回路５０３２のＺ端子には＋側の直流電圧ｄが入力される。その結果、演算回路５０３２の出力には（Ｖin（−）／a）×（−c−（Vin（−）／b）／d＝−（c・Vin（−）＋Vin（−）２）／a・b・ｄとなる。
【００４０】
その後、演算回路５０３１または５０３２の出力の片方を極性反転回路５０３７で反転して重畳すれば、出力電圧は（ｃ・Vin＋Vin２）／a・b・ｄとなって、Vinの二乗項を式中に含むからa、b、c、ｄを適当に選ぶことで、任意の２次曲線が得られ、図８の（ｂ）や 図９の（b）に類似の入出力特性を得ることができる。
【００４１】
図１１は、線形性改善回路５の第四の実施例である。第四の実施例では、Ａ／Ｄ変換回路５０５１とデジタル演算を行うマイコン演算回路５０５２、Ｄ／Ａ変換回路５０５３により構成している。Ａ／Ｄ変換回路５０５１によりアナログ値はデジタル値に変換され、マイコン演算回路５０５２では、予め使用するスピーカユニットの図６に示すボイスコイル電流と振動板変位の特性から、入力信号を補正する曲線の近似式を記憶させておき、入力信号を該近似式で演算してリアルタイムに出力し、Ｄ／Ａ変換回路５０５３でアナログ信号に変換される。本実施例では補正する曲線の式を使用するスピーカユニットに応じて正確に近似すれば、入力信号に対して振動板を限りなく正確に変位させることができる。
【００４２】
また、マイコン演算回路５０５２では近似式によらず、予め入力信号がいくらのときは出力信号をいくらにするという対応表を記憶させておき、対応表に基づいて、出力値を決めるようなものでもよい。
【００４３】
以上により、音響抵抗９と周波数対利得調整回路４を用い、線形性改善回路５がない場合の音質は、スピーカユニット７のボイスコイルの駆動電流と振動板変位の非線形性の影響を受けて、大振幅時の振動波形の頭がつぶれ、低音歪や高音との混変調歪により濁った音になるが、線形性改善回路５により、音源信号に対して振動板が直線的に比例して振動することができるようになり、歪みがなく伸びやかで良質の音を再生できるようになる。
【００４４】
なお、電力増幅回路６は、該電力増幅回路６の入力信号電圧に比例する電圧を出力する電圧帰還型の増幅器いわゆる電圧アンプを想定して説明を進めてきたが、入力信号電圧に比例する電流を出力する電流帰還型の増幅器いわゆる電流アンプを使用してもよい。電圧アンプの場合のボイスコイル電流は、アンプの出力電圧とボイスコイルインピーダンスによって定まり、本件発明のようにスピーカユニットのｆｏ共振を抑制した場合は前述の図５（a）ハの説明のように共振周波数のインピーダンスの共振峰も小さくなり、共振周波数でのボイスコイル電流はほぼアンプの出力電圧に比例するが、インピーダンスの変化があるかぎり完全とは言えない。従って、振動板変位は入力信号電圧に対し完全には比例していない。しかし、電力増幅器として電流アンプを用いた場合は、増幅器の入力信号電圧に比例する電流を出力するから、図６のボイスコイル電流は、入力信号電圧に一義的に比例した電流とすることができ、入力信号電圧に対する振動板変位をより忠実に再現することが可能になる。さらに電圧アンプの場合、ボイスコイル電流は、アンプの出力電圧とインピーダンスに依存するので、共振峰によるインピーダンスのリアクタンスやコンデンサの成分が変化すれば、入力信号電圧に対する振動板変位の位相も変化するが、電流アンプの場合では、ボイスコイル電流は入力信号電圧の位相と同一とできるから、位相面でも忠実な振動板変位が得られ、本発明に使用する電力増幅器を電流帰還型の電流アンプにすることで、入力電圧信号に対する振動板の変位量と位相をもより高忠実化することができる。なお周波数対利得調整回路４は必要な周波数対利得特性が得られれば図７に示す事例以外のものでよいことは自明である。
【００４５】
以上のように、本件の発明によれば、一般的なｆｏ共振と駆動電流と振動板変位の非線形性を有する安価なスピーカーを用いても、低音域での音圧と歪みを改善した音響システムを小型に容易に構成できる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本件発明は、ミニコンポなどの一般的なオーディオ装置や、ラジオ装置、カーオーディオ装置、近年の薄型テレビジョンシステムなど小型の音響装置しか装備できないような家電製品に利用できるほか、本件発明の可能な再生周波数範囲及び歪みの関係は、用いるスピーカユニットの大きさと相対的な関係にあるので、大型のスピーカユニットを用いた本格的なオーディオ装置としても利用可能である。さらに、周波数帯域毎に専用のスピーカユニットとアンプを用いるマルチチャンネルシステムの低音用など専用帯域にも使用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１  音源信号
４  周波数対利得調整回路
５  線形性改善回路
６  電力増幅回路
７  スピーカユニット
８  バッフル板
９  音響抵抗
１０  空間
１１  細管による音響抵抗
１２  空間
【図１】
2012134687.tif 000003
【図２】
2012134687.tif 000004
【図３】
2012134687.tif 000005
【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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