【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスピーカ装置に関し、特に、振動系の運動に比例した振動情報を駆動するアンプに帰還させることにより、振動系の運動を制御するモーショナル・フィードバック（Motional Feed Back：ＭＦＢと以下略記する）方式のスピーカ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スピーカ装置に期待されていた改善の方向、及びスピーカ装置に求められていた技術的課題は、音響特性の改善が主たるものであり、そのため、その技術開発の趨勢は、音源に忠実な音質を追求する方向にある。すなわち、ハイファイ化の方向に向かっている。
【０００３】
スピーカ装置の音質、特に高音域におけるスピーカ装置の歪みを改善して音質を向上する有力な技術としては、従来から、スピーカの振動系の運動に比例した電圧を、駆動系であるアンプに負帰還することにより、前記振動系の運動を制御するＭＦＢ方式のスピーカ装置の制御方法が周知である。
【０００４】
図１は、従来のＭＦＢ方式の制御方法を採用したスピーカ装置の回路構成の一例を示す回路図である（例えば、非特許文献１）。
図１において、ボイスコイル１０１は、音声信号入力を増幅する出力増幅器１０３からの出力電圧により駆動するが、このボイスコイル１０１により生じた機械振動に比例する電圧値は、ピックアップコイル１０４により検出されて、上記の出力増幅器１０３に負帰還される。
【０００５】
従来のＭＦＢ方式のスピーカ装置の場合、特定のスピーカ装置に対する特定のアンプ（スピーカ装置製造メーカの純正アンプ）に対して予め調整された所定の帰還量が入力される構成であるので、ユーザが勝手に非純正アンプに取り替えると、音響特性が変化してしまうという問題があった。
【０００６】
上記問題を解決する技術として、例えば特許文献１では、アンプ及びボイスコイルを二重化し、第１のアンプは入力音声を増幅してスピーカの第１のボイスコイルに出力し、第２のアンプは振動情報検出手段より出力された信号を増幅して、第２のボイスコイルに帰還をかけるスピーカ装置が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２８７２９３号公報（全般）
【０００８】
【非特許文献１】
中島 平太郎著、「ハイファイスピーカ」、日本放送出版協会、昭和５０年５月２０日、第２２６−２２７頁、第９−１１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＭＦＢ方式には、振幅型ＭＦＢ、速度型ＭＦＢ、加速度型ＭＦＢの３種類の制御方式がある。これらの制御方式は各々振幅、速度、加速度に比例した電圧を帰還するものであり、それぞれ特徴ある音圧特性を得ることができる。
【００１０】
ＭＦＢ方式のスピーカ装置の音圧特性として基本となるスピーカ装置の総合利得Ｇｏは、図２に示すように、アンプの利得をＧａとし、スピーカの帰還電圧利得をＧｓとし、帰還回路の利得をβとすると、以下の（１）式で表される。
【００１１】
【数１】
【００１２】
なお、（１）式において、Ｅｖはスピーカへの入力電圧、Ｅｉは入力端子の音声信号入力電圧、Ｅｓはスピーカからの出力電圧である。
【００１３】
次に、上述の各制御方式の特徴を説明する。
速度型ＭＦＢは、Ｑ（肩特性）のみ変化し負帰還量が多いほどＱが低下する。これは機械抵抗が増加したのと同様の効果であり、ダンピングの制御に有効である。
【００１４】
加速度型ＭＦＢは、変化するファクターが多く、ｆ０は１／√負帰還量、Ｑは√負帰還量倍、音圧は１／負帰還量に変化する。すなわち、負帰還量が多くなると音圧は低下し、低音再生限界が広くなる。これは、振動系の質量を帰還量倍にしたのと同様の効果がある。
【００１５】
振幅型ＭＦＢは、ｆ０およびＱがともに変化する方式であり、ともに√負帰還量倍に変化する。これはサスペンションを堅くしたり、キャビネットを小さくしたのと同様の効果があり、正帰還を用いると用いると逆の効果が生じ、ｆ０およびＱが低下し、低音再生限界が広くなる。
【００１６】
上述のように、ＭＦＢの制御方式によってそれぞれ異なった特徴があり、これら３種類のＭＦＢの制御方式を組み合わせて制御することにより、低域再生帯域の拡大、低域肩特性（Ｑ）の制御、低域振幅制限などができ、例えば、ｆ０（最低共振周波数）の肩特性（Ｑ）の制御では、正帰還でＱが大きくなり、負帰還でＱが小さくなる。この変化は、低域での音色の制御に効果的である。
また、低域の再生帯域の拡大には、振幅型ＭＦＢの正帰還と加速度型ＭＦＢの負帰還とを調整することが効果的である。
【００１７】
このため、製造されたスピーカの個体の音響特性をそれぞれの個体の特性に応じて調整する場合など、スピーカ装置の特性の調整においては、ＭＦＢの帰還制御を正帰還および負帰還を連続して行うことができるようにすることが望ましい。
【００１８】
ところが、ＭＦＢ方式の制御方法を採用した従来のスピーカ装置では、ＭＦＢの帰還制御では正帰還あるいは負帰還のいずれか一方に予め設定されているものであり、ＭＦＢの帰還制御を正帰還および負帰還を連続して行うことができなかった。
【００１９】
さらに、音源の種類、曲目等やスピーカ装置の設置された部屋の状態等に合わせて音色（特に低音の音色）を調整可能なように、ユーザの手操作によりＭＦＢの帰還制御を正帰還および負帰還を連続して行うことができるようにすることが望ましい。
【００２０】
本発明が解決しようとする課題としては、ＭＦＢ方式のスピーカ装置において、ＭＦＢの帰還制御を正帰還および負帰還いずれにも連続して自在に調整可能とすることが一例として挙げられる。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明は、振動系の運動に比例した振動情報を、駆動するアンプに帰還させて前記振動系の運動を制御するモーショナル・フィードバック（ＭＦＢ）方式のスピーカ装置において、前記振動情報の帰還量を所定の最大負帰還量から所定の最大正帰還量までの範囲内で任意の値に設定して前記アンプに帰還させる帰還制御手段を有することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のスピーカ装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図３は、本発明に係る実施の形態のスピーカ装置の構成を示すブロック図である。
【００２３】
本実施の形態のスピーカ装置１０は、図３に示すように、外部から入力された音声信号入力５を増幅するアンプ１と、アンプ１の出力信号を音声に変換するスピーカユニット２と、スピーカユニット２に付属してスピーカユニット２の振動系の運動を電圧値として検出する検出器３（検出手段）と、検出器３の出力電圧を調整してアンプ１への帰還量（負帰還量、または正帰還量）を連続可変に設定して出力する帰還制御回路４（帰還制御手段）とからなり、この帰還制御回路４は、検出器３の出力電圧の位相を反転させる位相反転器４１（位相反転手段）と、検出器３の出力電圧を正極（＋）側端子に入力し、かつ位相反転器４１の出力電圧を負極（−）側端子に入力する可変抵抗器４２（帰還量調整手段）とを具備する。
【００２４】
スピーカユニット２としては、磁気回路内でボイスコイルに電磁駆動を与えることにより、ボイスコイルが振動板と一体となった振動系が運動し、音声が再生されるダイナミックスピーカが挙げられる。
【００２５】
図４は、本発明に係る実施の形態のスピーカ装置の可変抵抗器４２の具体的な回路を示す図であり、（ａ）は最大正帰還量が得られる場合を示し、（ｂ）は中立的な帰還量が得られる場合を示し、（ｃ）は最大負帰還量が得られる場合を示す。
以下、図３および図４を参照して、本実施の形態のスピーカ装置の動作を説明する。
【００２６】
アンプ１は、スピーカ装置の外部から入力された音声信号入力５を増幅して出力する。このアンプ１には、上記の音声信号入力５の他に、帰還制御回路４からの所定の帰還量が入力される。
【００２７】
スピーカユニット２にアンプ１の出力が入力されて、その振動系の運動を生じせしめ、音響エネルギーが放射されて音声が再生される。
【００２８】
検出器３は、スピーカユニット２に付属する要素であり、アンプ１に帰還する帰還量の元になる電圧値として、スピーカユニット２の振動系の運動を電圧値として検出するが、この振動系の運動に比例した電圧値の検出を担う構成要素としては、ボイスコイルを使用するスピーカユニットの場合、検出用のコイル、圧電素子、及びマイクロフォン等の使用が可能である。
【００２９】
また、ホーン型のスピーカの場合は、静電形検出器等の使用が可能である。さらに、振動系の運動の物理的な属性としては、ボイスコイルの運動の振幅の他に、ボイスコイルの運動速度や加速度などを検出することが可能である。
【００３０】
帰還制御回路４は、検出器３の出力電圧を調整してアンプ１への所定の帰還量に変換するが、手動で操作可能な可変抵抗器４２の出力点の出力電圧（電位）は、すなわちアンプ１への所定の帰還量となる。
【００３１】
位相反転器４１と可変抵抗器４２を結ぶ閉回路内にはループ電流は流れないが、可変抵抗器４２の外部に流出する電流は零ではないので、可変抵抗器４２の正極（＋）側端子と出力点間、および負極側端子と出力点間で電圧降下が生じ、その出力点では両者の差電圧に相当する電位を示す。
【００３２】
この可変抵抗器４２の出力点が、最上端（すなわち、正極（＋）側端子に近い側）にまで引き上げられた場合は最大正帰還量が（図４（ａ）参照）、また、最上端から最下端に至る中間地点に位置する場合は中立的な帰還量が（図４（ｂ）参照）、さらに、最下端（すなわち、負極（−）側端子に近い側）にまで引き下げられた場合は最大負帰還量が（図４（ｃ）参照）、それぞれアンプ１に与えられる。
【００３３】
この出力点を例えば、ユーザ自身の手操作により、最上端から最下端の範囲内で移動させることにより、アンプ１に与える帰還量を、最大負帰還量から最大正帰還量までの範囲内で連続的に変化させることができる。
【００３４】
すなわち、ユーザは、可変抵抗器４２を手動で操作することにより、アンプ１への帰還量を最大負帰還量から最大正帰還量までの範囲内で任意に選択して設定することが可能となる。
【００３５】
なお、本実施の形態では検出器３が出力する電圧値を、アンプ１に帰還する負帰還量の元になる電圧値としたが、これをアンプ１に帰還する正帰還量の元になる電圧値とすることも可能である。
【００３６】
以上のように、本実施の形態に係るスピーカ装置１０は、振動系の運動に比例した振動情報を、駆動するアンプ１に帰還させて振動系の運動を制御するモーショナル・フィードバック（ＭＦＢ）方式のスピーカ装置１０であり、振動情報の帰還量を所定の最大負帰還量から所定の最大正帰還量までの範囲内で任意の値に設定してアンプ１に帰還させる帰還制御回路４（帰還制御手段）を有するものである。
【００３７】
これにより、アンプ１への帰還量を最大負帰還量から最大正帰還量までの範囲内で任意に選択して設定することができるので、製造されたスピーカの個体の音響特性をそれぞれの個体の特性に応じて調整する等が実現できる。
【００３８】
また、例えばユーザ自身が手操作によりＭＦＢの帰還制御を正帰還および負帰還を連続して行うことができるので、音源の種類、曲目等やスピーカ装置の設置された部屋の状態等に合わせて音色（特に低音の音色）を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態のスピーカ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る実施の形態のスピーカ装置の可変抵抗器の具体的な回路を示す図である。
【図３】従来のＭＦＢ方式のスピーカ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】従来のＭＦＢ方式のスピーカ装置の音圧特性を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ アンプ
２ スピーカユニット
３ 検出器
４ 帰還制御回路
４１ 位相反転器
４２ 可変抵抗器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a loudspeaker device, and in particular, to a motional feedback (MFB) system for controlling motion of a vibration system by feeding back to a driver that drives vibration information proportional to the motion of the vibration system. Related to a speaker device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the direction of improvement expected of the speaker device and the technical problem required for the speaker device are mainly the improvement of acoustic characteristics. Therefore, the trend of the technical development is that the sound quality faithful to the sound source is improved. In the direction of pursuing In other words, it is heading toward hi-fi.
[0003]
As an effective technique for improving the sound quality of a speaker device, especially the distortion of the speaker device in a high frequency range, and improving the sound quality, a voltage proportional to the motion of the vibration system of the speaker is negatively fed back to an amplifier serving as a driving system. Accordingly, a method of controlling an MFB-type speaker device that controls the motion of the vibration system is well known.
[0004]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a speaker device adopting a conventional MFB system control method (for example, Non-Patent Document 1).
In FIG. 1, a voice coil 101 is driven by an output voltage from an output amplifier 103 that amplifies an audio signal input. A voltage value proportional to mechanical vibration generated by the voice coil 101 is detected by a pickup coil 104. Is negatively fed back to the output amplifier 103 described above.
[0005]
In the case of a conventional MFB-type speaker device, a predetermined amount of feedback adjusted in advance is input to a specific amplifier (a genuine amplifier of a speaker device manufacturer) for the specific speaker device. However, there has been a problem that replacing the amplifier with a non-genuine amplifier changes the acoustic characteristics.
[0006]
As a technique for solving the above problem, for example, in Patent Document 1, an amplifier and a voice coil are duplicated, a first amplifier amplifies an input voice and outputs the amplified voice to a first voice coil of a speaker, and a second amplifier vibrates. There has been proposed a speaker device that amplifies a signal output from an information detecting unit and feeds back the signal to a second voice coil.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2000-287293 A (general)
[0008]
[Non-patent document 1]
(Heitaro Nakajima, "Hi-Fi Speaker", Japan Broadcast Publishing Association, May 20, 1975, pp. 226-227, Fig. 9-11)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, there are three types of control systems in the MFB system: an amplitude MFB, a speed MFB, and an acceleration MFB. These control methods feed back a voltage proportional to the amplitude, speed, and acceleration, respectively, and can obtain characteristic sound pressure characteristics.
[0010]
As shown in FIG. 2, the total gain Go of the speaker device, which is the basic sound pressure characteristic of the MFB speaker device, is as follows: the gain of the amplifier is Ga, the feedback voltage gain of the speaker is Gs, and the gain of the feedback circuit is β. Then, it is represented by the following equation (1).
[0011]
(Equation 1)
[0012]
In equation (1), Ev is the input voltage to the speaker, Ei is the audio signal input voltage at the input terminal, and Es is the output voltage from the speaker.
[0013]
Next, the features of each of the above-described control methods will be described.
In the speed type MFB, only Q (shoulder characteristic) changes, and the Q decreases as the amount of negative feedback increases. This is the same effect as an increase in the mechanical resistance, and is effective for controlling damping.
[0014]
The acceleration type MFB has many changing factors, f0 changes to 1 / √ negative feedback amount, Q changes to √ negative feedback amount, and sound pressure changes to 1 / negative feedback amount. That is, as the amount of negative feedback increases, the sound pressure decreases and the bass reproduction limit increases. This has the same effect as increasing the mass of the vibration system by the amount of feedback.
[0015]
The amplitude type MFB is a system in which both f0 and Q change, and both change by √ negative feedback amount. This has the same effect as stiffening the suspension or reducing the size of the cabinet. When positive feedback is used, the opposite effect occurs, f0 and Q are reduced, and the bass reproduction limit is widened.
[0016]
As described above, there are different characteristics depending on the control method of the MFB, and by controlling these three types of control methods of the MFB in combination, expansion of the low-frequency reproduction band, control of the low-frequency shoulder characteristic (Q), For example, in the control of the shoulder characteristic (Q) of f0 (the lowest resonance frequency), Q is increased by positive feedback and Q is decreased by negative feedback. This change is effective in controlling the timbre in the low frequency range.
Adjusting the positive feedback of the amplitude type MFB and the negative feedback of the acceleration type MFB is effective for expanding the low-frequency reproduction band.
[0017]
For this reason, in the adjustment of the characteristics of the speaker device, for example, when the acoustic characteristics of the manufactured individual speaker are adjusted in accordance with the characteristics of each individual speaker, the feedback control of the MFB is continuously performed by the positive feedback and the negative feedback. It is desirable to be able to.
[0018]
However, in the conventional speaker device adopting the control method of the MFB method, the feedback control of the MFB is preset to one of the positive feedback and the negative feedback, and the feedback control of the MFB is performed by the positive feedback and the negative feedback. Could not be performed continuously.
[0019]
Further, the feedback control of the MFB is manually and positively and negatively controlled by the user so that the tone (especially the tone of the low tone) can be adjusted according to the type of the sound source, the music, the state of the room where the speaker device is installed, and the like. It is desirable that the feedback can be performed continuously.
[0020]
An example of the problem to be solved by the present invention is to make it possible to continuously and freely adjust the feedback control of the MFB to both positive feedback and negative feedback in the MFB speaker device.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a motional feedback (MFB) type speaker device for controlling the motion of the vibration system by feeding back vibration information proportional to the motion of the vibration system to a driving amplifier. Feedback control means for setting the feedback amount to an arbitrary value within a range from a predetermined maximum negative feedback amount to a predetermined maximum positive feedback amount and feeding back the feedback to the amplifier.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the speaker device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the speaker device according to the embodiment of the present invention.
[0023]
As shown in FIG. 3, a speaker device 10 according to the present embodiment includes an amplifier 1 that amplifies an audio signal input 5 input from the outside, a speaker unit 2 that converts an output signal of the amplifier 1 into audio, and a speaker unit. A detector 3 (detecting means) attached to the speaker unit 2 for detecting the motion of the vibration system of the speaker unit 2 as a voltage value, and adjusting the output voltage of the detector 3 to adjust the amount of feedback to the amplifier 1 (the amount of negative feedback, or And a feedback control circuit 4 (feedback control means) for setting and outputting the positive feedback amount continuously variable. The feedback control circuit 4 includes a phase inverter 41 (phase) for inverting the phase of the output voltage of the detector 3. Inverting means) and a variable resistor 42 (feedback amount adjusting means) for inputting the output voltage of the detector 3 to the positive (+) terminal and inputting the output voltage of the phase inverter 41 to the negative (-) terminal. And
[0024]
Examples of the speaker unit 2 include a dynamic speaker that reproduces sound by applying an electromagnetic drive to a voice coil in a magnetic circuit so that a vibration system in which the voice coil is integrated with a diaphragm moves.
[0025]
FIG. 4 is a diagram showing a specific circuit of the variable resistor 42 of the speaker device according to the embodiment of the present invention. FIG. 4A shows a case where the maximum positive feedback amount is obtained, and FIG. (C) shows the case where the maximum negative feedback amount is obtained.
Hereinafter, the operation of the speaker device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0026]
The amplifier 1 amplifies and outputs an audio signal input 5 input from outside the speaker device. A predetermined amount of feedback from the feedback control circuit 4 is input to the amplifier 1 in addition to the audio signal input 5.
[0027]
The output of the amplifier 1 is input to the speaker unit 2 to cause movement of the vibration system, and acoustic energy is radiated to reproduce sound.
[0028]
The detector 3 is an element attached to the speaker unit 2, and detects the motion of the vibration system of the speaker unit 2 as a voltage value as a voltage value serving as a source of a feedback amount that returns to the amplifier 1. In the case of a speaker unit using a voice coil, a detection coil, a piezoelectric element, a microphone, or the like can be used as a component for detecting a voltage value proportional to the movement.
[0029]
In the case of a horn type speaker, an electrostatic detector or the like can be used. Further, as the physical attributes of the motion of the vibration system, it is possible to detect the motion speed and acceleration of the voice coil in addition to the amplitude of the motion of the voice coil.
[0030]
The feedback control circuit 4 adjusts the output voltage of the detector 3 and converts it into a predetermined amount of feedback to the amplifier 1. The output voltage (potential) at the output point of the variable resistor 42 that can be manually operated is: A predetermined feedback amount to the amplifier 1 is obtained.
[0031]
The loop current does not flow in the closed circuit connecting the phase inverter 41 and the variable resistor 42, but the current flowing out of the variable resistor 42 is not zero, so the positive (+) side terminal of the variable resistor 42 A voltage drop occurs between the output terminal and the output point, and between the negative terminal and the output point.
[0032]
When the output point of the variable resistor 42 is raised to the uppermost end (that is, the side closer to the positive (+) side terminal), the maximum positive feedback amount becomes (see FIG. 4A). In the case where the neutral feedback amount is located at the intermediate point from to the lowermost end (see FIG. 4 (b)), the feedback amount is further lowered to the lowermost end (that is, the side closer to the negative (-) side terminal). Represents the maximum amount of negative feedback (see FIG. 4C), and is given to the amplifier 1 respectively.
[0033]
The output point is moved within the range from the uppermost end to the lowermost end by, for example, the user's own manual operation, so that the feedback amount given to the amplifier 1 is continuously within the range from the maximum negative feedback amount to the maximum positive feedback amount. Can be changed.
[0034]
That is, by manually operating the variable resistor 42, the user can arbitrarily select and set the feedback amount to the amplifier 1 within the range from the maximum negative feedback amount to the maximum positive feedback amount. .
[0035]
In the present embodiment, the voltage value output from the detector 3 is a voltage value that is a source of a negative feedback amount that is fed back to the amplifier 1. It can be a value.
[0036]
As described above, the speaker device 10 according to the present embodiment uses the motional feedback (MFB) system in which the vibration information proportional to the motion of the vibration system is fed back to the driving amplifier 1 to control the motion of the vibration system. A feedback control circuit 4 (feedback control means) that sets the feedback amount of vibration information to an arbitrary value within a range from a predetermined maximum negative feedback amount to a predetermined maximum positive feedback amount and feeds back to the amplifier 1. ).
[0037]
As a result, the amount of feedback to the amplifier 1 can be arbitrarily selected and set within a range from the maximum negative feedback amount to the maximum positive feedback amount. Adjustment according to characteristics can be realized.
[0038]
Further, for example, the user himself / herself can manually perform the feedback control of the MFB by continuously performing the positive feedback and the negative feedback. (Especially bass tone) can be adjusted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a speaker device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a specific circuit of a variable resistor of the speaker device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional MFB speaker device.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining sound pressure characteristics of a conventional MFB speaker device.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 amplifier 2 speaker unit 3 detector 4 feedback control circuit 41 phase inverter 42 variable resistor
