(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
減算器を介して入力信号が入力される電力増幅器と、この電力増幅器の出力信号を再生するスピーカユニットと、このスピーカユニットの音波を導く前面に結合された音響管と、このスピーカユニットから放射される音響出力を検出する上記音響管内に装着されたマイクロフォンと、このマイクロフォンで検出した音響出力信号を増幅するマイクロフォン増幅器と、このマイクロフォン増幅器の出力信号を減算器に接続するとともに上記マイクロフォン増幅器の出力信号を高域通過フィルタを介して上記減算器に接続して負帰還回路を構成したスピーカ装置であって、上記高域通過フィルタを２次高域通過フィルタとしカットオフ周波数を上記音響管の共振周波数としたスピーカ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種音響機器、テレビジョン受像機に使用されるスピーカ装置であって、特にスピーカユニットの前面に音響管を結合し、この音響管内にスピーカユニットからの再生音を検出するマイクロフォンを設け、この検出信号により上記スピーカユニットの再生音を補正するスピーカ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術について、図７、図８（ａ）、（ｂ）により説明する。図７は従来の音響管型音響帰還形のスピーカ装置のブロック図、図８（ａ）は同マイク出力信号特性図、（ｂ）は同音響出力特性図であり、ａは音圧特性、ｂは位相特性を示している。
【０００３】
同図によると、１は音波を発生するスピーカユニットであり、このスピーカユニット１は音響管２に結合されている。この音響管２の両サイドには共振を抑えるために吸音材（図示せず）が配置されている。音響管２の内部には、音響出力信号を検出するマイクロフォン４がスピーカユニット１の近傍に配置されている。
【０００４】
このスピーカユニット１に減算器６、電力増幅器３を介して信号が入力されると、スピーカユニット１より音響出力が放射され、音響出力が音響管２を通って音響管２の開口部から放射される。この時、音響管２の内部の音響管２の長さで発生する定在波や内部に発生する定在波によってスピーカ装置としてピークディップの激しい再生音圧周波数特性を有することを防止するために、この定在波を吸音材で抑えることになるが、不十分であり、この抑えることができない定在波である音響出力をマイクロフォン４で検出し、マイクロフォン増幅器５を介して減算器６に帰還させることで音響管２に発生する定在波を抑制し平坦な再生音圧周波数特性を実現した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
スピーカの前面に音響管を結合した場合、管共振が発生することが知られており、発生する共振周波数ｆは
ｆ＝（ｎ＋１）Ｃ／４Ｌ
（ｆ：管共振周波数、ｎ：ｎ次共振、Ｃ：音速、Ｌ：管長）
で表される。
【０００６】
しかしながら、上記従来のスピーカ装置では、スピーカユニット１に入力される電気信号とスピーカユニット１から放射される音響出力信号との位相差により音響管２の長さで発生する１次共振（ｎ＝１）を補正した場合、補正後の音響出力特性において共振成分がシフトしピークが現れ、音響出力特性において平坦化が困難であった。また、低域成分から高域成分までを帰還制御するため、任意の周波数成分のみを制御することができなかった。
【０００７】
また出・入力の関係は、
Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ＝Ａ／（１＋Ａ・Ｔ（Ｓ））
（Ｖｏｕｔ：出力電圧、Ｖｉｎ：入力電圧、Ａ：増幅器総合の増幅度、Ｔ（Ｓ）：伝達関数）
となり、マイクロフォン４の特性がほぼフラットであるためにＴ（Ｓ）はほとんどスピーカユニット１の伝達関数と仮定すると、スピーカユニット１および音響管２の２次または３次の管共振による位相変化でＴ（Ｓ）がマイナス１になる。
【０００８】
即ち、分母が０となり発振する条件となる場合があった。このことより、発振余裕を考えても大きな帰還ができず、また、低域から管共振までを効率良く制御することが困難であった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するもので、安定した特性を発揮することが可能なスピーカ装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のスピーカ装置は、減算器を介して入力信号が入力される電力増幅器と、この電力増幅器の出力信号を再生するスピーカユニットと、このスピーカユニットの音波を導く前面に結合された音響管と、このスピーカユニットから放射される音響出力を検出する上記音響管内に装着されたマイクロフォンと、このマイクロフォンで検出した音響出力信号を増幅するマイクロフォン増幅器と、このマイクロフォン増幅器の出力信号を減算器に接続するとともに上記マイクロフォン増幅器の出力信号を高域通過フィルタを介して上記減算器に接続して負帰還回路を構成して音圧周波数特性のピークディップを抑制することでスピーカ装置として安定した特性を得ることができるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のスピーカ装置の請求項１に記載のものは、減算器を介して入力信号が入力される電力増幅器と、この電力増幅器の出力信号を再生するスピーカユニットと、このスピーカユニットの音波を導く前面に結合された音響管と、このスピーカユニットから放射される音響出力を検出する上記音響管内に装着されたマイクロフォンと、このマイクロフォンで検出した音響出力信号を増幅するマイクロフォン増幅器と、このマイクロフォン増幅器の出力信号を減算器に接続するとともに上記マイクロフォン増幅器の出力信号を高域通過フィルタを介して上記減算器に接続して負帰還回路を構成し、マイクロフォン出力信号を高域通過フィルタを介して帰還させるとともに、マイクロフォン出力信号を直接帰還させることによって位相補正を行い、位相変化による共振周波数成分のシフトによるピークを抑制するとともに、マイクロフォン出力信号を直接帰還させることで低域周波数成分の増強を可能とし、出力周波数特性の平坦化、低音再生の向上が実現でき、優れた音響特性のスピーカ装置の提供ができるものである。
なお、更に、上記高域通過フィルタを２次高域通過フィルタとし、そのカットオフ周波数を上記音響管の管共振の周波数に合わすことにより、音圧周波数特性のピークディップを抑制することでスピーカ装置として更に安定した特性を得ることができるものである。
【００１５】
以下に本発明のスピーカ装置の一実施の形態について図１から図６により説明する。なお、説明にあたっては従来技術と同一部分は同一番号を付して説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態１による音響回路のブロック図であり、図２は同音響出力特性図であり、ａは音圧特性、ｂは位相特性を示している。まず、スピーカ装置の全体構成を図１により説明する。
【００１７】
同図によると、１はスピーカユニットであり、２はスピーカユニット１の前面に結合された音響管であり、４は音響管２内に装着されたマイクロフォンであり、スピーカユニット１から放射された音波は音響管２内のマイクロフォン４で検出され、高域通過フィルタ７を経て減算器６に入力されるとともに、マイクロフォン４で検出された信号が直接減算器６に入力され外部からの入力信号と混合して入力信号の補正を行い、電力増幅器１３で増幅してスピーカユニット１に入力する構成となっている。
【００１８】
スピーカユニット１と音響管２の関係は、スピーカボックス（図示せず）に取り付けられたスピーカユニット１の前面に音波を導く音響管２を結合し、狭い矩形状のスリットにした開口部から音を出すようにしたものであり、この音響管２に発生する管共振を、マイクロフォン４により検出し、この検出した音響出力信号を２次高域（−１２ｄＢ／ｏｃｔ）通過フィルタ７を経て減算器６に帰還すると共にマイクロフォン４で検出された信号が直接減算器６に帰還させるものである。
【００１９】
図２は本実施の形態の音響出力特性を示したものであり、図８（ｂ）の従来の技術に比較して共振成分の位相変化によりシフトによるピークは現れていない。図２の本実施の形態のものにおいては、共振成分のシフトもなく周波数特性の平坦化が図られている。
【００２０】
以上のように音響管２に発生する管共振をこのマイクロフォン４により検出し、この検出した音響出力信号を２次（−１２ｄＢ／ｏｃｔ）高域通過フィルタ７を経て減算器６に帰還させるとともに、マイクロフォン４で検出された信号を直接減算器６に帰還させ、上記２次（−１２ｄＢ／ｏｃｔ）高域通過フィルタ７のカットオフ周波数を管共振の周波数に合わすことにより、位相補正をさせて優れたスピーカ装置を提供することができるものである。
【００２１】
（実施の形態２）
図３は本発明の他の実施の形態の音響回路のブロック図であり、図４（ａ）はマイク出力信号特性図、図４（ｂ）は同音響出力特性図であり、ａは音圧特性、ｂは位相特性を示している。実施の形態１との構成上の相違点のみ説明すると、マイクロフォン４で検出した音響出力信号を２つの並列接続される高域通過フィルタ７，８を介して減算器６に接続して負帰還回路を構成したものであり、７は２次（−１２ｄＢ／ｏｃｔ）高域通過フィルタであり、８は１次（６ｄＢ／ｏｃｔ）高域通過フィルタである。
【００２２】
図８（ａ）の従来のマイク信号の周波数特性によると、低域成分まで帰還されることになり、低域成分の増強が行われてしまう。しかし、本実施の形態のものでは図４（ａ）に示すごとく、低域成分のレベルが低下する特性となっており、低域周波数成分の増強が行われない。
【００２３】
また、従来のものの出力音響特性（図８（ｂ））と本実施の形態２による出力音響特性（図４（ｂ））の出力音響特性を比較しても、従来の技術では低域特性が増強されているが、本実施の形態では低域特性の増強がないことがわかる。
【００２４】
以上のようにマイクロフォン４で検出した音響出力信号をこのマイクロフォン増幅器５の出力信号を２つの並列接続される１次および２次高域通過フィルタ８，７を接続し、上記出力信号を減算器６に接続して負帰還回路を構成したことによって、共振周波数成分近傍のみのマイクロ出力信号を帰還することができ、低域成分の増強を抑えることができ、出力周波数特性の平坦化、補正が実現できる優れた音響特性のスピーカ装置の提供が行えるものである。
【００２５】
（実施の形態３）
図５は本発明の他の実施の形態の音響回路のブロック図であり、図６（ａ）はマイク出力信号特性図、図６（ｂ）は同音響出力特性図であり、ａは音圧特性、ｂは位相特性を示している。実施の形態１との相違点のみ説明すると、マイクロフォン４で検出した出力信号を処理する２次高域通過フィルタ７を接続し出力信号を減算器６に接続するとともに、上記マイクロフォン４の出力信号を処理する−１２ｄＢ／ｏｃｔまたは−６ｄＢ／ｏｃｔの低域通過フィルタ９を減算器６に接続して負帰還回路を構成したものである。
【００２６】
この低域通過フィルタ９によって低域成分のみを取りだし、かつ位相補正をすることにより低域成分のみによる出力音響特性の補正ができるとともに、２次高域通過フィルタ７によって管共振の補正も独立して任意に制御することが可能となり、出力周波数特性の平坦化、補正が任意かつ容易に実現でき優れた音響特性のスピーカ装置の提供が可能となるものである。
【００２７】
図６（ｂ）の本実施の形態の音響出力特性と従来のもの（図８（ｂ））を比較しても明らかなように、低域特性と管共振の制御を同時に行うことが可能であることが認められ、任意の音響出力特性の制御が可能となることが確認された。
【００２８】
また、上記各実施の形態では夫々高域通過フィルタを２次管共振の制御を行うものとして説明したがｎ次（ｎは正の整数）にした場合も管共振分の制御を実現することができ、本発明に適用可能なものである。
【００２９】
なお、音響管結合されるバックカバーがバスレフになった場合、バックカバーがない場合においても本発明は適用可能なものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、音響管に発生する管共振をマイクロフォンにより検出し、この検出した音響出力信号を高域通過フィルタを経て減算器に帰還すると共にマイクロフォンで検出した信号を直接減算器に帰還させ、上記高域通過フィルタのカットオフ周波数を管共振の周波数に合わすことにより、音圧周波数特性のピークディップを抑制することでスピーカ装置として安定した特性を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスピーカ装置の実施の形態１のブロック図
【図２】同音響出力特性図
【図３】同他の実施の形態のブロック図
【図４】（ａ）同マイク出力信号特性図
（ｂ）同音響出力特性図
【図５】同他の実施の形態のブロック図
【図６】（ａ）同マイク出力信号特性図
（ｂ）同音響出力特性図
【図７】従来スピーカ装置のブロック図
【図８】（ａ）同マイク出力信号特性図
（ｂ）同音響出力特性図
【符号の説明】
１  スピーカユニット
２  音響管
４  マイクロフォン
５  マイクロフォン増幅器
６  減算器
７  高域通過フィルタ（２次）
８  高域通過フィルタ（１次）
９  低域通過フィルタ（１次または２次）
１３  電力増幅器
【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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