音響再生装置

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【発明の名称】	音響再生装置
【発明者】	【氏名】大西将秀【氏名】今野文靖【氏名】長谷川昭典
【要約】	【課題】周囲騒音とスピーカユニットから発生する信号との合成音から、スピーカユニットから発生する信号を除去し、正確に周囲騒音を抽出し、より自然なマスキング補正ができる音響再生装置を提供することを目的とする。【解決手段】スピーカユニット１３のボビン１６に検出コイル１７を設け、更にスピーカユニット１３の周辺にマイクロフォン１５を配置し、検出コイル１７、マイクロフォン１５のそれぞれの出力信号をフィルタ等による処理後に加算処理した信号にもとづき入力信号の大きさを調整するように構成したものである。

【特許請求の範囲】
【請求項１】入力信号を増幅する電力増幅器と、この電力増幅器の出力信号を再生するバッフルに取り付けられたスピーカユニットと、このスピーカユニットのボイスコイルの運動を検出する検出手段と、上記スピーカユニットの周辺に配置されたマイクロフォンと、上記検出手段からの出力信号を増幅する増幅器と、この増幅器からの出力信号の帯域通過手段と、この帯域通過手段からの出力信号を入力する移相器と、この移相器からの出力信号と周囲騒音及び上記スピーカユニットの再生信号を含む上記マイクロフォンからの出力信号の低域成分と電気的に加算する加算手段と、この加算手段からの交流信号を直流信号に変換する変換手段と、上記電力増幅器の入力側に設けられ、上記スピーカユニットの周囲騒音によって上記スピーカユニットからの再生音がマスキングされないように上記変換手段からの直流信号に応じて上記入力信号の大きさを自動的に調整する制御手段とを備えた音響再生装置。
【請求項２】検出手段は、スピーカユニットのボイスコイルが巻かれたボビンに設けられた検出コイルである請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項３】帯域通過手段は、低域通過フィルタと高域通過フィルタとからなる請求項１または２に記載の音響再生装置。
【請求項４】加算手段の入力側とマイクロフォンの出力側の間に低域通過フィルタを備えた請求項１乃至３のいずれかに記載の音響再生装置。
【請求項５】変換手段は、整流回路である請求項１乃至４のいずれかに記載の音響再生装置。
【請求項６】制御手段は、変換手段からの直流信号により入力信号の増幅度を制御する利得可変回路である請求項１乃至５のいずれかに記載の音響再生装置。
【請求項７】マイクロフォンは、スピーカユニットの前方に配置される請求項１記載の音響再生装置。
【請求項８】マイクロフォンは、スピーカユニットの後方に配置される請求項１記載の音響再生装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は周辺騒音の比較的大きな場所で良好な再生信号を得られる音響再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８に従来の音響再生装置のブロック図を示す。図８において、入力端子１から入力された信号は利得可変回路２を介して電力増幅器３に入力されて電力増幅され、上記電力増幅器３からの出力信号はバッフル５に取り付けられたスピーカユニット４に入力されて再生される。一方、上記スピーカユニット４の周辺に配置されたマイクロフォン６はスピーカユニット４から放射される信号とバッフル５の周囲の騒音との和を集音する。このマイクロフォン６からの出力信号は上記電力増幅器３の出力信号とともに減算器７に入力され、上記マイクロフォン６で集音されたスピーカユニット４から放射される信号と周囲の騒音との和から入力信号成分を減算処理し、周囲の騒音成分を抽出する。上記減算器７の周囲騒音に比例した出力信号は低域通過フィルタ８を介して周囲騒音の帯域を制限し、低域通過フィルタ８の出力信号は整流回路９で交流から直流へ変換され、上記電力増幅器３の前段に設けられた利得可変回路２に加えられる。これにより、スピーカユニット４の周囲の騒音の大小に応じて入力信号に対する増幅度を利得可変回路２で自動的に変化させ、周囲の騒音にスピーカユニット４から放射される信号がマスキングされないように作用する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の音響再生装置においては、スピーカユニット４から放射される信号成分と、電力増幅器３から出力される信号成分とに差があり、減算器７でスピーカユニット４からの放射される信号成分を除去しきれず、スピーカユニット４の周囲騒音成分を抽出する事が困難で、ごく限られた帯域の騒音のみで制御しなければならないという問題があった。
【０００４】本発明は、スピーカユニットからの放射信号を正確に除去し、周囲騒音に適応して利得を変化させる音響再生装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するために本発明の音響再生装置は、周囲騒音成分の抽出を、スピーカユニットの周辺に配設したマイクロフォンと、スピーカユニットのボイスコイルの運動を検出する検出手段とで行なう構成としたものである。これにより、正確にスピーカユニット周囲の騒音成分の抽出が可能となり、マスキングに対して自然な補正ができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明は、入力信号を増幅する電力増幅器と、バッフルに取り付けられた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ボイスコイルの運動を検出する検出手段と、上記スピーカユニットの周辺に配置されたマイクロフォンと、上記検出手段からの出力信号を増幅する増幅器と、この増幅器からの出力信号の帯域通過手段と、この帯域通過手段からの出力信号を入力する移相器と、この移相器からの出力信号と周囲騒音及び上記スピーカユニットの再生信号を含む上記マイクロフォンからの出力信号の低域成分とを電気的に加算する加算手段と、この加算手段からの交流信号を直流信号に変換する変換手段と、上記電力増幅器の入力側に設けられ、上記スピーカユニットの周囲騒音によって上記スピーカユニットからの再生音がマスキングされないように上記変換手段からの直流信号に応じて入力信号の大きさを自動的に調整する制御手段とを備えているため、スピーカ周囲の騒音成分を正確に抽出可能となり、マスキングに対する自然な補正ができるという作用を有する。
【０００７】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、検出手段は、スピーカユニットのボイスコイルが巻かれたボビンに設けられた検出コイルであるため、スピーカユニットのボイスコイルの運動を正確に検出でき、スピーカユニットから放射される信号成分をより忠実に摘出し、マスキングに対する補正精度が向上するという作用を有する。
【０００８】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、帯域通過手段は低域通過フィルタと高域通過フィルタから構成されているため、マスキング補正に使用するためのスピーカユニットから放射される信号成分の中から所望の帯域通過信号を抽出しやすいという作用を有する。
【０００９】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、加算手段の入力側とマイクロフォンの出力側の間に低域通過フィルタを備えているため、マスキング補正のための騒音成分を抽出しやすいという作用を有する。
【００１０】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、変換手段は整流回路であるため、入力信号の大きさを自動的に調整する制御手段への制御信号として最適となるという作用を有する。
【００１１】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、制御手段は利得可変回路である音響再生装置であり、直流成分である制御信号にもとづく利得制御に有利であるという作用を有する。
【００１２】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、マイクロフォンはスピーカユニットの前方に配置されているため、騒音源がスピーカユニットの前方にある場合に正確に騒音成分を抽出でき、より自然にマスキングに対して補正ができるという作用を有する。
【００１３】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、マイクロフォンはスピーカユニットの後方に配置されているため、騒音源がスピーカユニットの後方にある場合に正確に騒音成分を抽出でき、より自然にマスキングに対して補正ができるという作用を有する。
【００１４】以下、本発明の実施の形態について図１から図７を用いて説明する。
【００１５】（実施の形態）図１は本発明の音響再生装置の実施の形態におけるブロック図を示す。図１において、入力端子１０に入力された信号は利得可変回路１１に加えられており、この利得可変回路１１は後述する周囲騒音に応じた信号により制御される。上記利得可変回路１１の出力は電力増幅器１２に入力され、電力増幅器１２の出力信号はバッフル１４に取り付けられたスピーカユニット１３に接続される。このスピーカユニット１３の前方周辺にマイクロフォン１５を配置し、スピーカユニット１３から放射される信号とスピーカユニット１３の前方周囲の騒音との和を集音する。さらにスピーカユニット１３のボイスコイルが巻かれているボビン１６には検出コイル１７が設けられており、ボイスコイルの振動速度に比例した信号を出力する。この検出コイル１７の出力は増幅器１８で増幅された後、高域通過フィルタ１９と第１の低域通過フィルタ２０によりスピーカユニットから放射された信号成分の中からマスキング補正に使用するための所望の帯域通過信号が得られる。また、マイクロフォン１５の出力から第２の低域通過フィルタ２２により騒音成分が抽出される。次に、第１の低域通過フィルタ２０の出力を移相器２１を通過させ、第２の低域通過フィルタ２２の出力と互いに逆位相にする。この移相器２１の出力と、第２の低域通過フィルタ２２の出力を加算手段としての加算器２３に入力するとスピーカユニット１３から放射される信号成分は除去され、マイクロフォン１５で集音したスピーカユニット１３の前方周囲の騒音のみを取り出すことができる。この加算器２３の出力で得られたスピーカユニット１３の前方周囲の騒音成分を整流回路２４に加え交流信号から直流信号に変換し、この整流回路２４の直流出力信号を利得可変回路１１に加えることで、スピーカ周囲の騒音に応じて自動的に利得を変化させることが可能となり、より自然なマスキング補正ができる。以下により具体例を用いて説明する。
【００１６】図２は検出コイル１７の出力信号の周波数及び位相特性を示す。検出コイル１７の出力信号はボイスコイルが巻かれたボビン１６の振動速度に比例した特性を示す。図２において、位相が０°となる周波数は８７Ｈｚである。次に、遮断周波数が８７Ｈｚである２次の高域通過フィルタ１９を通過させた後の検出コイル１７の出力信号の周波数及び位相特性を図３に示す。図３において、位相が４５°となる周波数は１１８Ｈｚである。次に、遮断周波数が１１８Ｈｚである１次の第１の低域通過フィルタ２０を通過させた後の検出コイル１７の出力信号の周波数及び位相特性を図４に示す。
【００１７】図５は、マイクロフォン１５の出力信号の周波数及び位相特性を示す。図５に示すようにスピーカユニット１３から放射される信号は２次の高域通過フィルタと同様な特性となる。次に、遮断周波数が１１８Ｈｚである１次の第２の低域通過フィルタ２２を通過させたマイクロフォン１５の出力信号の周波数及び位相特性を図６に示す。図６において、位相特性が－１８０°となる周波数は１００Ｈｚである。次に、１００Ｈｚで位相が０°となるように設定した移相器２１を通過させた後の検出コイル１７の出力信号の周波数及び位相特性を図７に示す。図６，図７にそれぞれ示すように検出コイル１７の出力信号とマイクロフォン１５の出力信号の周波数特性はほぼ同じ帯域通過特性となり、位相は互いに逆位相の関係となる。これらの信号を加算手段である加算器２３に入力することにより、スピーカユニット１３から放射される信号成分は除去され、マイクロフォン１５で集音したスピーカユニット１３の前方周囲の騒音のみを取り出すことができる。
【００１８】尚、本実施の形態においては騒音源がスピーカユニット前方にあると仮定してマイクロフォン１５をスピーカユニット１３の前方周辺に配置した場合について説明したが、騒音源がスピーカユニット１３の後方にある場合はマイクロフォン１５をスピーカユニット１３の後方周辺に配置した方が騒音に対してより正確にマスキング補正ができることは言うまでもない。この場合には、検出コイル１７の接続方法や増幅器１８の種類の選択によってそれぞれの信号が電気的に逆位相の関係が成立するように設定することで同様の効果を奏する。
【００１９】尚、本実施の形態においては、検出手段として検出コイルを用いる例について説明したが、ボイスコイルの動きに応じて電荷を発生する圧電ピックアップやボイスコイルの動きによる応力変化を抵抗変化に変える素子であっても構わない。この場合にも、検出手段からの出力とマイクロフォン１５からの出力が同じ帯域通過特性、逆位相の関係が成立するように、高域通過フィルタ１９、第１の低域通過フィルタ２０、移相器２１、第２の低域通過フィルタ２２を適宜調整することで同様の効果を奏する。
【００２０】
【発明の効果】以上の様に本発明によれば、スピーカユニットのボイスコイルの運動の検出手段と、スピーカユニットの周辺に配置したマイクロフォンのそれぞれの出力にフィルタ処理を施してスピーカユニットから出力される信号成分を除去し、スピーカの周囲騒音のみを正確にとり出して整流回路で直流に変換後に入力段に設けられた利得可変回路に加え、スピーカの周囲騒音に応じて利得を自動的に変化させ、周囲の騒音にマスキングされない音響再生が可能となる。

【出願人】	【識別番号】０００００５８２１【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】	平成１０年７月１日（１９９８．７．１）
【代理人】	【識別番号】１０００７８２０４【弁理士】【氏名又は名称】滝本智之（外１名）
【公開番号】	特開２０００－２３２８２（Ｐ２０００－２３２８２Ａ）
【公開日】	平成１２年１月２１日（２０００．１．２１）
【出願番号】	特願平１０－１８５９７３