(57)【要約】  音声システムは、目標音声信号およびフィードバック信号を受信し、目標音声信号およびフィードバック信号に応じた調整された音声信号を生成するように構成された音声ドライバを含む。ラウドスピーカは、調整された音声信号を音響音に変換するように構成される。試験信号発生器は、目標音声信号よりも高い周波数を有する試験信号を生成するように構成される。試験信号は、試験電流をラウドスピーカに流れさせる。電流検知回路は、ラウドスピーカに流れる試験電流を測定し、試験電流を示す電流センス信号を生成するように構成される。フィードバック回路は、電流センス信号に応じたフィードバック信号を生成するように構成される。
2016510966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声システムであって、前記音声システムは、
目標音声信号およびフィードバック信号を受信し、前記目標音声信号および前記フィードバック信号に応じた調整された音声信号を生成するように構成された音声ドライバと、
前記調整された音声信号を音響音に変換するように構成されたラウドスピーカと、
前記目標音声信号よりも高い周波数を有する試験信号を生成するように構成された試験信号発生器とを備え、前記試験信号は、試験電流を前記ラウドスピーカに流れさせ、前記音声システムはさらに、
前記ラウドスピーカに流れる前記試験電流を測定し、前記試験電流を示す電流センス信号を生成するように構成された電流検知回路と、
前記電流センス信号に応じた前記フィードバック信号を生成するように構成されたフィードバック回路とを備える、音声システム。
【請求項２】
前記電流検知回路に結合され、かつ、前記電流センス信号の振幅を示す電流振幅信号を生成するように構成された振幅検出器をさらに含み、
前記フィードバック回路は、前記電流振幅信号に応じた前記フィードバック信号を生成するように構成されている、請求項１に記載の音声システム。
【請求項３】
前記フィードバック回路は、前記振幅信号の値を前記フィードバック信号の値にマッピングする参照表を含む、請求項２に記載の音声システム。
【請求項４】
前記フィードバック回路は、前記振幅信号に対して非線形の関係を有するように前記フィードバック信号を生成する、請求項２に記載の音声システム。
【請求項５】
前記試験信号は、実質的に一定の電圧振幅を有し、前記試験電流は、前記ラウドスピーカの振動板が変位し、前記調整された音声信号を音響音に変換する際に経時変化する、請求項１に記載の音声システム。
【請求項６】
前記調整された音声信号と前記試験信号とを結合することによって結合信号を生成するように構成された信号コンバイナ回路をさらに含み、
前記ラウドスピーカは、前記調整された音声信号に相当する前記結合信号の部分を音響音に変換し、前記試験信号に相当する前記結合信号の部分は、前記試験電流を前記ラウドスピーカに流れさせる、請求項１に記載の音声システム。
【請求項７】
前記試験信号発生回路は、前記音声ドライバの電源入力に結合され、前記試験信号を用いて前記音声ドライバの電源入力を調整して、前記音声ドライバのために調整された電源入力を生成し、前記調整された電源入力は、前記調整された音声信号に変動を引起し、前記試験電流を前記ラウドスピーカに流れさせる、請求項１に記載の音声システム。
【請求項８】
前記音声ドライバは、前記目標音声信号を前記フィードバック信号と比較して、前記調整された音声信号を生成する、請求項１に記載の音声システム。
【請求項９】
前記音声ドライバは、シングルエンドドライバである、請求項１に記載の音声システム。
【請求項１０】
前記音声ドライバは、差動ドライバである、請求項１に記載の音声システム。
【請求項１１】
前記電流検知回路は、音声周波数を遮断し、前記試験信号の周波数を通過させるように構成されたコンデンサを含む、請求項１に記載の音声システム。
【請求項１２】
音声システムにおける動作方法であって、前記動作方法は、
目標音声信号およびフィードバック信号に応じた調整された音声信号を生成するステップと、
ラウドスピーカを用いて前記調整された音声信号を音響音に変換するステップと、
前記目標音声信号よりも高い周波数を有する試験信号を生成するステップとを含み、前記試験信号は、試験電流を前記ラウドスピーカに流れさせ、前記動作方法はさらに、
前記ラウドスピーカに流れる前記試験電流を測定するステップと、
前記試験電流を示す電流センス信号を生成するステップと、
前記電流センス信号に応じた前記フィードバック信号を生成するステップとを含む、動作方法。
【請求項１３】
前記電流センス信号の振幅を示す電流振幅信号を生成するステップをさらに含み、
前記フィードバック信号を生成するステップは、前記電流振幅信号に応じた前記フィードバック信号を生成するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記フィードバック信号を生成するステップは、
前記フィードバック信号が、参照表を用いて前記振幅信号の値を前記フィードバック信号の値にマッピングすることによって生成されることを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記フィードバック信号は、前記振幅信号に対して非線形の関係を有するように生成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記試験信号は、実質的に一定の電圧振幅を有し、前記試験電流は、前記ラウドスピーカの振動板が変位して、前記調整された音声信号を音響音に変換する際に経時変化する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記調整された音声信号と前記試験信号とを結合することによって結合信号を生成するステップと、
前記調整された音声信号に相当する前記結合信号の部分を音響音に変換するステップとをさらに含み、
前記試験信号に相当する前記結合信号の部分は、前記試験電流を前記ラウドスピーカに流れさせる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記調整された音声信号を生成する音声ドライバの電源入力を調整するステップをさらに含み、前記電源入力は、調整された電源入力を生成するように前記試験信号を用いて調整され、
前記調整された電源入力は、前記調整された音声信号に変動を引起し、前記試験電流を前記ラウドスピーカに流れさせる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記調整された音声信号は、前記目標音声信号を前記フィードバック信号と比較し、前記調整された音声信号を生成することによって生成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記調整された音声信号は、シングルエンド音声ドライバを用いて生成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記調整された音声信号は、差動音声ドライバを用いて生成される、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
１．技術分野
本明細書に開示される実施形態は、音声システムに関し、より特定的には、ラウドスピーカの音声歪を低減するための音声システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
２．関連技術の説明
ラウドスピーカは、電気信号を受信し、この電気信号を可聴音に変換する装置である。ラウドスピーカは、マグネット内部にあり、かつ振動板（たとえば、コーン）に取付けられるボイスコイルを含み得る。電気信号がボイスコイルに印加されると、コイルは磁界を発生し、この磁界により、ボイスコイルおよびそれが取付けられた振動板が動かされる。振動板の運動が周囲空気を押して、音波を発生する。
【０００３】
より良い音の忠実度を得るために、ラウドスピーカによって生成される音波は、ラウドスピーカに印加される電気信号に比例しなければならない。しかし、実際のラウドスピーカでは、振動板の運動は印加電気信号に正確に比例せず、このずれが音響の忠実度の損失を招く。音響の忠実度の損失は、携帯電話、タブレットコンピュータ、ラップトップおよび他の携帯装置に存在するものなど、小型のラウドスピーカの場合に特に顕著である。
【０００４】
電気信号と振動板の運動とのずれにはいくつかの原因がある。第１に、コイルおよびそれに関連付けられる寄生要素はリアクタンスを有し、コイルによって生じる磁界は、印加電気信号の周波数に依存して変化する。この結果、コイルの平坦でない周波数応答が生じる。第２に、マグネットの磁界のコイルに対する影響は、コイルの位置がマグネット内部で変化するため、一定でない。コイルが印加電気信号に応じて前後に動くにつれて、そのマグネットに対する位置が変化する。これにより、コイルの磁界とマグネットの磁界とが相互作用する量が変化し、その結果、振動板の運動は、その運動の範囲がコイルの現在の位置に依存することになる。第３に、振動板を支持するサスペンションの弾力性は、一定でなく、振動板がその基準位置からどれだけ遠くに変位するかに依存して変化する。これらのすべての要因が、ラウドスピーカによって生成される音の歪の増加を招いてしまう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の概要
本明細書に開示される実施形態では、ラウドスピーカの静電容量を測定する手段として、ラウドスピーカに流れる試験電流を測定する音声システムが説明される。試験電流は、ラウドスピーカの振動板の実際の変位を表すフィードバック信号を生成するためにフィードバックとして用いられる。その後、フィードバック信号は、目標音声信号を調整するためにフィードバックループにおいて使用され、その結果、より高い音声忠実度が得られる。
【０００６】
一実施形態では、音声システムは、目標音声信号およびフィードバック信号を受信し、目標音声信号およびフィードバック信号に応じた調整された音声信号を生成するように構成された音声ドライバを含む。ラウドスピーカは、調整された音声信号を音響音に変換するように構成される。試験信号発生器は、目標音声信号よりも高い周波数を有する試験信号を生成するように構成される。試験信号はまた、試験電流をラウドスピーカに流れさせる。電流検知回路は、ラウドスピーカに流れる試験電流を測定し、試験電流を示す電流センス信号を生成するように構成される。フィードバック回路は、電流センス信号に応じたフィードバック信号を生成するように構成される。たとえば、フィードバック回路は、フィードバック信号がラウドスピーカの実際の変位を表すようにフィードバック信号を生成する参照表または非線形回路であってもよい。
【０００７】
一実施形態では、音声システムにおける動作方法が開示される。当該方法は、目標音声信号およびフィードバック信号に応じた調整された音声信号を生成するステップと、ラウドスピーカを用いて調整された音声信号を音響音に変換するステップと、目標音声信号よりも高い周波数を有する試験信号を生成するステップとを含み、試験信号は、試験電流をラウドスピーカに流れさせ、動作方法はさらに、ラウドスピーカに流れる試験電流を測定するステップと、試験電流を示す電流センス信号を生成するステップと、電流センス信号に応じたフィードバック信号を生成するステップとを含む。
【０００８】
本明細書に開示される実施形態の教示は、添付の図面とともに以下の詳細な説明を検討されると容易に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係るラウドスピーカの物理図である。
【図２】一実施形態に係る図１のラウドスピーカ１０の電気モデルである。
【図３】一実施形態に係る高周波数での図２の電気モデルの簡略版である。
【図４】一実施形態に係る音声歪が低減された音声システムのブロック図である。
【図５】一実施形態に係る音声歪が低減された音声システムの回路図である。
【図６】一実施形態に係る音声システムの信号波形を示す図である。
【図７】別の実施形態に係る音声歪が低減された音声システムの回路図である。
【図８】さらに別の実施形態に係る音声歪が低減された音声システムの回路図である。
【図９】別の実施形態に係るラウドスピーカの物理図である。
【図１０】別の実施形態に係る高周波数での図９のラウドスピーカの簡略電気モデルである。
【図１１】さらなる実施形態に係る音声歪が低減された音声システムの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態の詳細な説明
図および以下の説明は、一例としてのみさまざまな実施形態に関する。なお、以下の記載から、本明細書に開示される構造および方法の代替的な実施形態が、本明細書に記載される原則から逸脱せずに採用され得る実施可能な代替物として容易に認識されるであろう。
【００１１】
ここで、いくつかの実施形態を詳しく参照し、これらの例が添付の図に示される。なお、可能なかぎり、図において同様の参照番号が使用され、これらは同様の機能を示し得る。図は、例示目的でのみさまざまな実施形態を図示する。当業者であれば、以下の説明から、本明細書に例示される構造および方法の代替的な実施形態が、本明細書に記載される原則から逸脱せずに採用され得ることを容易に認識されるであろう。
【００１２】
本明細書に開示される実施形態は、ラウドスピーカの静電容量の代わりとしてラウドスピーカを流れる試験電流を測定する音声システムを説明する。試験電流は、ラウドスピーカの振動板の実際の変位を表すフィードバック信号を生成するためにフィードバックとして使用される。その後、フィードバック信号は、目標音声信号を調整するためにフィードバックループにおいて使用され、その結果、より正確に目標音声信号と一致するラウドスピーカの変位が得られ、これにより、音声の忠実度が増大する。
【００１３】
図１は、一実施形態に係るラウドスピーカ１０の物理図である。ラウドスピーカ１０は、マグネット１２と、コイル１４と、コイル１４に取付けられた振動板１６とを含む。電気信号がコイル１４に印加されると、コイル１４に磁界が発生され、この磁界は、マグネット１２の磁界と相互作用する。コイル１４および振動板１６は、前後に動いて音波を生成する。コイル１４がマグネット１２の中心により近い場合、これらの磁界間の相互作用はより強くなる。コイル１４がマグネット１２の中心からより離れている場合、相互作用はより弱くなる。このように変化する磁界によって、一定でない力が生じ、音響歪が引起される。
【００１４】
コイル１４はまた、マグネット１２と相互作用する電界１８を発生する。電界１８は、マグネット１２に対するコイル１４の位置に依存して変わる。磁界と同様に、コイルがマグネット１２の中心にある場合、コイル１４とマグネット１２との間の電界１８の相互作用はより強くなる。コイル１４がマグネット１２から離れて動く場合、電界１８が減少される。
【００１５】
図２は、一実施形態に係る図１のラウドスピーカ１０の電気モデルである。抵抗器Ｒ１およびインダクタＬ１は、ラウドスピーカ１０内部の動くコイル１４をモデル化する。コンデンサＣ２、インダクタＬ２および抵抗器Ｒ２は、組合わされた空気の慣性、振動板１６の弾力性、およびコイル１４の運動によって引起される誘導起電力（ＥＭＦ）をモデル化する。ラウドスピーカ１０はまた、２つのスピーカ端子を含み、これらのスピーカ端子を介して電気音声信号がラウドスピーカに送られ得る。
【００１６】
コンデンサＣ１は、ラウドスピーカ１０内部の電界１８によって引起されるラウドスピーカ１０の自己静電容量を表す。Ｃ１は、コイル１４の運動とともに変化する。正の電圧がコイル１４に印加されると、コイル１４はマグネット１２から離れて動き、マグネット１２との電界１８の相互作用を減少させるとともに、コンデンサＣ１の静電容量を減少させる。負の電圧がコイル１４に印加されると、コイル１４はマグネット１２に向かって動き、マグネット１２との電界１８の相互作用を増加させるとともに、コンデンサＣ１の静電容量を増加させる。したがって、Ｃ１の値は、コイル１４および振動板１６の位置に依存し、ラウドスピーカ１０によって発される音声音に直接結びつけられる。いくつかの実施形態では、Ｃ１は、１０ｐＦ〜１００ｐＦの間である。
【００１７】
図３は、一実施形態に係る高周波数での図２の電気モデルの簡略版である。１０ＭＨｚなどの音声周波数範囲外の高周波数では、Ｃ２は短絡であると想定されるため、Ｃ２、Ｌ２、およびＲ２はすべて回路モデルから取除かれ得る。抵抗器Ｒｓは、ラウドスピーカ１０の高周波数抵抗を表し、図２の抵抗器Ｒ１に相当する。インダクタＬｓは、ラウドスピーカ１０の高周波数インダクタンスを表し、図２のインダクタＬ１に相当する。コンデンサＣｓは、ラウドスピーカ１０の自己静電容量を表し、図２のコンデンサＣ１に相当する。
【００１８】
本開示の実施形態は、コイル１４の静電容量Ｃｓを振動板１６の変位の代わりとして使用する。静電容量Ｃｓは、ラウドスピーカ１０に送られる電気信号のレベルを調整するためにフィードバックとして測定され、使用され得ることにより、電気信号とコイル１４および振動板１６の変位とのずれを補償する。その結果、ラウドスピーカ１０は、歪が低減され、より良い周波数応答を有する。
【００１９】
図４は、一実施形態に係る音声歪が低減された音声システムのブロック図である。音声システムは、正の入力で目標音声信号４０２を、負の入力でフィードバック信号４０８を受信する音声ドライバ４１０を含む。一実施形態では、目標音声信号４０２は、２０〜２０，０００Ｈｚの間の可聴周波数範囲にあり、ラウドスピーカ１０によって生成されるべき音を表す。音声ドライバは、目標音声信号４０２をフィードバック信号４０８と比較し、調整された音声信号４０４を生成する。一実施形態では、音声ドライバ４１０は、音声増幅器であってもよく、または増幅段を含んでいてもよい。
【００２０】
補償回路４０６は、音声ドライバ４１０の出力およびラウドスピーカ１０の端子４３０に結合される。補償回路４０６は、調整された音声信号４０４をラウドスピーカ１０に受渡し、ラウドスピーカ１０は調整された音声信号４０４を音響音に変換する。コンデンサＣｓの静電容量は、調整された音声信号４０４がラウドスピーカ１０によって音響音に変換される際に変化する。補償回路４０６はまた、高周波数試験電流をコンデンサＣｓ内に注入する試験信号発生器（図示せず）を含む。高周波数試験電流の電流レベルがコンデンサＣｓの瞬時値の指標として測定され、使用される。測定された電流は、振動板１６の変位に比例する電圧に変換され、これが音声ドライバ４１０にフィードバック信号４０８として送られる。音声ドライバ４１０のループ利得は、目標音声信号４０２およびフィードバック信号４０８を次第に互いに収束させる。フィードバック信号４０８は、ラウドスピーカ１０によって生成される実際の音響音を正確に表し得るため、これは、発生された音響音が目標音声信号４０２と同様になることを確実にすることにより、ラウドスピーカ１０によって生成される音の忠実度を増大する。
【００２１】
ラウドスピーカ１０の下部端子４３２は、地面に連結されて、上部端子４３０を介してラウドスピーカに入力された信号のための放電経路を与える。他の実施形態では、補償回路４０６はまた、本明細書に説明されるように、ラウドスピーカ１０の下部端子４３２または音声ドライバ４１０の電源入力に結合され得る。他の実施形態では、音声ドライバ４１０は、シングルエンドドライバでなく差動ドライバであり得る。
【００２２】
図５は、一実施形態に係る音声歪が低減された音声システムの回路図である。補償回路４０６は、交流（ＡＣ）試験信号５０８を生成する試験信号発生器５０６を含む。試験信号５０８は、目標音声信号４０２の音声周波数範囲よりも高い周波数で発振する。たとえば、試験信号５０８は、目標音声信号４０２の２０ｈｚ〜２０ｋｈｚの範囲をゆうに超える１０ＭＨｚの周波数を有し得る。一実施形態では、試験信号５０８は、実質的に固定された電圧振幅および実質的に固定された周波数を有し得る。しかし、試験信号５０８の電流は、ラウドスピーカ１０が音響音を生成する際に変化し得る。
【００２３】
コンバイナ回路５１０は、音声ドライバ４１０の出力およびラウドスピーカ１０の端子４３０に結合される。コンバイナ回路５１０は、試験信号５０８を調整された音声信号４０４と結合させ、ラウドスピーカ１０に送られる結合信号５０２を生成する。コンバイナ回路５１０は、インダクタＬ３およびコンデンサＣ３を含み得る。インダクタＬ３は、音声周波数を通過させるが、試験信号５０８の周波数を遮断するように選択される。Ｌ３は、試験信号５０８の電流が音声ドライバ４１０の出力に流れることを防止する。コンデンサＣ３は、音声周波数を遮断するが、試験信号５０８の周波数を通過させるように選択される。コンデンサＣ３は、調整された音声信号４０４が試験信号５０８の現在の測定に影響を与えないようにする。
【００２４】
調整された音声信号部分および試験信号部分の両方を含む結合信号５０２は、ラウドスピーカ１０の上部端子４３０に送られる。調整された音声信号部分は、ラウドスピーカ１０のコイル１４を前後に動かすことにより、リスナーに聞こえる音響音を生成する。結合信号５０２の試験信号部分は、静電容量Ｃｓを流れる試験電流を生成するが、ラウドスピーカには音響音を生成させない。試験信号部分についての試験電流の実質的に全体が、コンデンサＣｓを流れ、インダクタＬｓには流れない。これは、試験信号部分は高周波数で動作し、インダクタＬｓは高周波数では開回路であるためである。
【００２５】
静電容量Ｃｓは、コイル１４が前後に動き、音響音を生成する際に経時変化する。Ｃｓが変化し、試験信号５０８の試験電流がＣｓに流れるため、試験信号５０８の電流レベルはＣｓに依存し、Ｃｓの値が変化する際に変化する。そのため、コイル１４がマグネットから離れて動くと、Ｃｓの静電容量は減少し、試験信号５０８の電流レベルも減少する。コイル１４がマグネットに向かって動く際には、静電容量Ｃｓは増加し、試験信号５０８の電流レベルも増加する。
【００２６】
電流測定回路５２０は、試験信号発生器５０６と信号コンバイナ５１０との間に結合される。電流測定回路５２０は、試験信号５０８（これは、固定の電圧振幅および変動する電流を有し得る）の電流レベルを測定し、試験信号５０８の測定された電流レベルを示す電流センス信号５１２を生成する。電流測定回路５２０は、たとえば、試験電圧発生器５０６と信号コンバイナ５１０との間に結合された直列抵抗器と、抵抗器両端の電圧差を増幅する差動増幅器とを含んでいてもよい。
【００２７】
振幅検出器５１４は、電流センス信号５１２を受信し、電流センス信号５１２の振幅を検出する。その後、振幅検出器５１４は、電流センス信号５１２の経時変化する振幅を表す電流振幅信号５１６を生成する。試験信号５０８の電流レベルは、ラウドスピーカ１０の静電容量Ｃｓと結び付けられるため、電流振幅信号５１６の瞬時値もまた、ラウドスピーカ１０の瞬時静電容量Ｃｓを表す。一実施形態では、振幅検出器５１４は、ダイオードＤ１およびダイオードＤ１の出力に結合されたコンデンサＣ４を含む。ダイオードＤ１は、半波整流器として作用し、コンデンサＣ４は、半波整流された信号を平滑化し、電流振幅信号５１６を生成する。
【００２８】
フィードバック回路５１８は、振幅検出器５１４の出力に結合され、電流振幅信号５１６を受信する。フィードバック回路５１８は、電流振幅信号５１６を、振動板１６の変位の範囲を表すフィードバック信号４０８に変換する。一実施形態では、フィードバック回路５１８は、電流振幅信号５１６の値を振動板１６の変位の範囲を表す変位値にマッピングする参照表を含む。その後、変位値は、フィードバック信号４０８として出力される電圧に変換される。一実施形態では、電流振幅信号５１６と振動板１６の変位とのマッピングは、振動板１６の変位および電流振幅信号５１６を予め実測定し、これらを参照表内に格納しておくことによって決定されてもよい。
【００２９】
他の実施形態では、フィードバック回路５１８は、電流振幅信号５１６を、振動板１６の変位のおおよその範囲を表すフィードバック信号４０８に変換する非線形回路であり得る。
【００３０】
音声ドライバ４１０は、フィードバック信号４０８を受信し、フィードバック信号４０８を目標音声信号４０２と比較して、調整された音声信号４０４のレベルを調整する。音声ドライバ４１０のループ利得が、目標音声信号４０２およびフィードバック信号４０８を次第に互いに収束させることによって、ラウドスピーカ１０の音響出力が目標音声信号４０２の音響出力と一致することが確実になる。
【００３１】
図６は、一実施形態に係る図５の音声システムの信号波形を示す。調整された音声信号４０４、試験信号５０８、電流センス信号５１２、および電流振幅信号５１６についての信号波形が示される。調整された音声信号４０４は、経時変化する電圧信号であり、これは、ボイスコイル１４を前後に動かし、音響音を生成させる。コイル１４の運動は、ラウドスピーカ１０の静電容量Ｃｓに変動を生じる。試験信号５０８は、実質的に一定の周波数および電圧振幅を有する。しかし、電流センス信号５１２によって表される試験信号５０８の電流レベルは、静電容量Ｃｓが変化する際に変化する。試験信号５０８の変化する電流は、電流センス信号５１２の電圧レベルにおいて捕えられる。最後に、電流振幅信号５１６は、電流センス信号５１２の経時変化する振幅であり、試験信号５０８の変化する電流振幅を示し、ラウドスピーカ１０の変化する静電容量Ｃｓを追跡する。
【００３２】
図７は、別の実施形態に係る音声歪が減少された音声システムの回路図である。図７の音声システムは、ここでは電流検出回路５２０がラウドスピーカ１０の他方の端子４３２に結合されていること以外は、図６の音声システムと同様である。電流検出回路５２０は、ここでもコンデンサＣｓを流れる試験電流のレベルを検出するが、若干異なる仕方で測定を行う。
【００３３】
具体的には、電流検出回路５２０は、結合信号５０２の電流を検出する。結合信号５０２の電流は、調整された音声信号４０４の音声周波数成分および試験信号５０８の高周波数成分の両方を含む。音声周波数成分を試験信号５０８の高周波数成分から分離するために、電流検出回路５２０は、直列コンデンサＣ５を含む。コンデンサＣ５は、検出された電流の音声周波数成分を遮断するが、試験信号５０６の周波数成分は通過させるハイパスフィルタとして作用する。その結果、電流センス信号５１２は、試験信号５０８の電流レベルを示すが、調整された音声信号４０４の電流レベルは示さない。他の実施形態では、コンデンサＣ５は、電流検出回路５２０とラウドスピーカ１０との間に配置されて、試験信号５０８の電流レベルを検出する前に音声周波数成分を遮断してもよい。
【００３４】
図８は、さらに別の実施形態に係る音声歪が低減された音声システムの回路図である。図８の音声システムは、ここでは試験信号発生器５０６が音声ドライバ４１０の電源入力に結合され、音声ドライバ４１０への電源入力を変動させることによって、間接的に、高周波数試験電流をラウドスピーカ１０に流れさせること以外は、図７の音声システムと同様である。
【００３５】
図示されるように、音声ドライバ４１０は、バッテリまたは他の電源などのＤＣ電源８０２によって電源供給される。試験信号発生器５０６は、試験信号５０８を生成し、試験信号５０８はコンデンサＣ５を介してＤＣ電源８０２と結合されて、調整された電源電圧８０４を生成する。調整された電源電圧８０４は、ＤＣ電源電圧８０２からのＤＣ成分および試験信号発生器５０６からのＡＣ成分の両方を有する。電源信号８０４のＡＣ成分は、音声ドライバ４１０の出力を変更し、調整された音声信号４０４が、試験信号５０８の周波数と一致する高周波数ＡＣ成分を有するようにする。
【００３６】
調整された音声信号４０４の高周波数ＡＣ成分は、高周波数試験電流をラウドスピーカ１０のコンデンサＣｓに流れさせる。電流検出回路５２０は、試験電流の電流レベルを測定する。この試験電流のレベルが電流センス信号５１２に反映され、振幅が振幅検出回路５１４によって検出されて、電流振幅信号５１６が生成され、その後フィードバック回路５１８によって使用されて、フィードバック信号４０８が生成される。図８の実施形態は、コンバイナ回路５１０およびそれに関連付けられる個別の構成要素が存在しないため、図５および図７の先の実施形態よりも実施が簡単であり得る。
【００３７】
図９は、別の実施形態に係るラウドスピーカ１０の物理図である。図９の物理図は、図１の物理図と同様であるが、ここでは、プリント回路基板（ＰＣＢ）接地平面９０２を含む。ＰＣＢ接地平面９０２は、たとえば、ラウドスピーカ１０が取付けられたＰＣＢ用であり得る。他の実施形態では、ＰＣＢ接地平面９０２の代わりに、ラウドスピーカ１０に隣接する別の接地された物体が使用されてもよい。コイル１４はまた、ＰＣＢの接地平面９０２と相互作用する電界９０４を有する。電界９０４の強度は、コイル１４および振動板１６が前後に動いて音響音を生成する際に変化する。
【００３８】
図１０は、一実施形態に係る高周波数での図９のラウドスピーカ１０の簡略電気モデルである。図１０のラウドスピーカモデルは、図３のラウドスピーカモデルと同様であるが、ここでは、このモデルはコンデンサＣｓの代わりにコンデンサＣｇを含む。コンデンサＣｇは地面につながれ、コイル１４とＰＣＢ接地平面９０２との間の電界９０４を表す。コンデンサＣｇの静電容量はまた、コイル１４および振動板１６が前後に動いて音響音を生成する際に変化する。
【００３９】
図１１は、さらなる実施形態に係る音声歪が減少された音声システムの回路図である。機能的レベルでは、図１１の音声システムは、振動板１６の変位の代わりとして静電容量Ｃｇを使用する。音声システムは、静電容量Ｃｇを流れる電流を測定し、この電流を、調整された音声信号４０４のレベルを調整するためのフィードバック信号４０８を生成するために使用することによって、目標音声信号４０２と振動板１６の実際の変位とのずれを補償する。
【００４０】
回路レベルでは、図１１の音声システムは、図５の音声システムと同様であるが、ここでは、差動調整音声信号１１０４を出力する差動音声ドライバ１１１０を含む。信号コンバイナ１１１２も異なり、ここでは、音声ドライバ１１１０およびラウドスピーカ１０の出力間に結合された２つのインダクタＬ３およびＬ４を含む。インダクタＬ３およびＬ４は、試験信号５０６が音声ドライバ１１１０の出力に逆流することを阻止するチョークコイルである。
【００４１】
信号コンバイナ５１０は、試験信号５０８を差動調整音声信号１１０４と結合させ、差動結合信号１１０２を生成する。結合信号１１０２の調整された音声信号部分は、ラウドスピーカ１０によって音響音に変換される。コンデンサＣｇは、ラウドスピーカ１０が音響音を生成する際に変化する。試験信号５０６はインダクタＬ４およびＬ３によって阻止されるため、試験信号５０６に利用可能な唯一の放電経路は、コンデンサＣｇを介してである。電流検知回路５２０は、コンデンサＣｇを流れる試験電流の量を表す試験電流５０６の電流レベルを測定する。その後、電流検知回路５２０は、試験信号５０６の電流レベルを示す電流センス信号５１２を生成する。
【００４２】
振幅検出器５１４は、電流センス信号５１２の振幅を検出し、電流振幅信号５１６を生成する。フィードバック回路５１８は、電流振幅信号５１６を受信し、電流振幅信号５１６を使用してフィードバック信号４０８を生成する。一実施形態では、フィードバック回路５１８は、フィードバック信号４０８を生成するために使用される電流振幅信号５１６のレベルと変位値とをマッピングした参照表を使用する。図１１におけるフィードバック回路５１８のための参照表は、図５におけるフィードバック回路５１８のための参照表と異なる値を有していてもよい。
【００４３】
音声ドライバ１１１０は、目標音声信号４０２およびフィードバック信号４０８を受信し、その２つの入力信号を比較することによって差動調整音声信号１１０４を生成する。その結果得られた差動調整音声信号１１０４は、目標音声信号４０２とラウドスピーカの振動板１６の実際の運動とのずれを補償する。この結果、ラウドスピーカの振動板１６の変位は、目標音声信号４０２の変位と一致して、音声システムの音声の忠実度が増大される。
【００４４】
本開示を読まれると、当業者であれば、音声システムにおける音声歪を低減するためのさらなる追加の代替的な設計を認識されるであろう。したがって、特定の実施形態および用途について図示し、説明してきたが、本明細書に記載される実施形態は、本明細書に開示される厳密な構成および構成要素に限定されるものではなく、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に開示される方法および装置の配置、動作および詳細において、当業者に明らかとなるさまざまな改良、変更およびバリエーションがなされ得ることが理解されるべきである。
【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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【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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【国際調査報告】
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