JP2006238299A

JP2006238299A - パッシブダイナミックイコライザー

Info

Publication number: JP2006238299A
Application number: JP2005053102A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kinoshita; 隆志木下; Hidehiko Fukushima; 英彦福島
Original assignee: BOOZU KK
Current assignee: BOOZU KK
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】簡単な構成で人間の聴覚特性を補償した良好な再生特性が得られるパッシブダイナミックイコライザーを提供する。
【解決手段】流れる電流に比例して抵抗値が増加する抵抗素子と、抵抗素子に直列に接続され、周波数に応じてインピーダンスが変化するリアクタンス素子と、抵抗素子およびリアクタンス素子の直列接続に並列に接続された定抵抗素子とを備えたパッシブダイナミックイコライザーをスピーカーに付加し、スピーカーによって再生される信号の低い周波数あるいは高い周波数の人間の耳の感度が低くなる領域におけるレベルを強化するとともに、スピーカーの再生音圧レベルが小さいほどそれらの領域をより強化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パッシブダイナミックイコライザーに関し、更に詳細には、受動素子から構成され、スピーカーに付加することによって、入力信号レベルに応じて人間の聴覚特性を補償するようにスピーカーの出力周波数特性を変化させることが可能なイコライザーに関する。

一般に、オフィスビル等の建物には種々の建築設備が設けられ、その１つとして各フロアや各部屋に放送設備用のスピーカーが設置されている。そのスピーカーは、例えば音声等による呼び出し放送やＢＧＭ放送を流すために使用されている。

人間の聴覚の周波数感度特性は可聴周波数範囲にわたって平坦ではなく、大きく変化する。そのような特性は、フレッチャー・マンソンやロビンソン・ダットソンの等ラウドネス曲線、あるいは国際的規格のＩＳＯ２２６によって示されている。人間が等しい大きさに感じる音圧レベルを周波数の関数として示す等ラウドネス曲線図によれば、人間の聴覚は低い周波数領域と高い周波数領域で感度が低下する傾向にある。特に、２００Ｈｚ以下の低周波数領域と１０ｋＨｚ以上の高周波領域では、音圧レベルが低くなるほど人間の耳の感度は非常に低下する。しかし、スピーカー単独の出力音圧周波数特性は、等ラウドネス曲線を考慮して設計されていないので、スピーカーが再生する信号の周波数特性と人間がそれを聞いて実際に感じる信号の周波数特性とは異なることになり、特にスピーカーの再生音圧が低くなるとその差異が顕著になる。

従って、例えば音声によるアナウンスをそのままスピーカーから流すと、人間の聴覚の周波数感度特性によって、低音部や高音部はレベルが低くなって聞こえにくくなる。その傾向は、スピーカーの再生音圧レベルが低くなるほど顕著になる。ＢＧＭを流す場合も、同様にスピーカーの再生音圧レベルが低下するに伴って低周波数領域や高周波数領域のレベルが低く聞こえ、良好な音楽再生が難しくなる。

また、前述のような放送設備用のスピーカーは、建物の天井や壁に取り付けられる場合が多く、電源回路を必要とする増幅回路等をスピーカーに付加することは、設備が大がかりとなってコスト高を招くことになり問題がある。

従って、本発明の目的は、簡単な構成をスピーカーに付加するだけで人間の聴覚特性を補償して良好な再生特性が得られるダイナミックイコライザーを提供することである。

本発明によるパッシブダイナミックイコライザーは、流れる電流に応じて抵抗値が増加する手段と、周波数に応じてインピーダンスが変化する手段と、を備え、スピーカーに接続されるとき、スピーカーによって再生される信号の所定の周波数領域における音圧レベルが強化されるとともに、スピーカーの再生音圧レベルが小さいほど所定の周波数領域が強化され、所定の周波数領域において音圧レベルが低くなるほど人間の耳の感度が低下する特性を補償する。電流に応じて抵抗値が増加する手段として、例えばランプやサーミスタを使用可能である。

本発明の一実施例においては、流れる電流に応じて抵抗値が増加する抵抗素子と、抵抗素子に直列に接続され、周波数に応じてインピーダンスが変化するリアクタンス素子と、その直列接続に固定抵抗を並列接続してなるパッシブダイナミックイコライザーを、スピーカーに付加することによって、入力信号レベルに応じてスピーカーの出力周波数特性を変化させるように構成される。

以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明のパッシブダイナミックイコライザーの基本構成を示す概略図である。図１において、パッシブダイナミックイコライザー１００は、ランプ１０とインダクター１１との直列接続に、抵抗１２を並列に接続して構成され、スピーカー２に付加的に接続される。

ランプ１０のフィラメントは一般にタングステンから成り、そこを流れる電流値に比例して発熱し、その抵抗値が大きくなる。従って、入力端子３、４に印加される入力信号レベルに従ってランプ１０の抵抗値が変化することになる。インダクター１１のインピーダンスは、周波数の上昇に比例して増大する。その結果、パッシブダイナミックイコライザー１００を含むスピーカーシステムの総合インピーダンスは、図２に示すように、周波数が高くなるに従って大きくなると同時に、周波数の低い領域のインピーダンスは入力信号レベルが大きくなるに従って高くなる。

スピーカーシステムの総合インピーダンスがこのように変化することによって、スピーカー２に印加される電圧は、図３のように変化する。即ち、スピーカー２によって再生される信号の周波数が低い領域におけるレベルは、高い周波数領域と比較して強化されると同時に、スピーカー２の再生音圧レベルが小さいほど低周波数領域の強化の度合いは大きくなる。

このように、パッシブダイナミックイコライザー１００は受動素子のみを用いて、前述した人間の聴覚の周波数特性を補償するように、スピーカー２からの再生出力を補正することができる。

次に、より具体的な数値例に基づいた実施例について説明する。図４は本発明の第１実施例として、４オームのスピーカーを使用し、低域のみをラウドネス補正する回路を示す。一般に、ランプは電流に比例して発熱し、その抵抗値が大きくなるが、その一例を示すと図５Ａのようになる。その特性からシミュレートすると、ランプの電圧−抵抗特性は図５Ｂのようになると考えられる。ランプと直列に５ｍＨのインダクターを接続し、そこに１５オームの抵抗を並列に接続する。この回路構成において、システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたとき、即ち入力電圧を１［Ｖ］、２［Ｖ］、４［Ｖ］、８［Ｖ］、１６［Ｖ］にしたときのスピーカーシステムのインピーダンス周波数特性を図６に示す。図６から明らかなように、低周波数領域、特に５００Ｈｚ以下の周波数におけるインピーダンスは入力信号レベルが大きくなるに従って高くなる。この結果、システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカー端子間電圧は図７のようになる。図７において、電圧は［ｄＢＶ］（１Ｖ＝０ｄＢＶ）で表している。図７から明らかなように、スピーカーに加わる電圧は、周波数が低い領域の方が高い周波数領域に対して強化されると同時に、システム入力電圧が低い方が高い方よりも強化の度合いが大きくなっている。図４の構成からなるパッシブダイナミックイコライザーを実際にスピーカーに接続したときのスピーカーから出力される音圧レベル周波数特性を図８に示す。

図４において、スピーカーは抵抗値が４オームの定抵抗として表しているが、実際のスピーカーは更にインダクタンス成分とキャパシタンス成分を含んでいる。従って、スピーカー自体も周波数特性を有するが、その特性を考慮してランプとインダクターを選定することによって、望ましいシステムインピーダンスを得ることは可能である。更に、後述するようなデフォルト周波数特性調整回路を追加することによって、より適切な出力周波数特性を得ることができる。

図９は、図４の構成にコンデンサー（キャパシター）Ｃ（１μＦ）を並列接続して、周波数の高い領域のインピーダンスを低下させる第２の実施例を示す。図１０は、図６の特性と同様に、システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカーシステムのインピーダンス周波数特性を示す。図６の特性と比較すると、高い周波数領域においてシステムインピーダンスが低下しているのが分かる。そのときのスピーカー端子間電圧は図１１のようになる。図７の特性と比較すると、高い周波数領域においてスピーカー端子間電圧が一様に増加しているのが分かる。従って、低周波数領域における耳の感度の低下を補償するとともに、高周波領域においては、入力レベルによって強化の度合いは一定ではあるが、耳の感度の低下を補償することができる。

図１２は、高域をラウドネス補正すると同時に周波数の低い領域においては耳の感度の低下を補償する第３の実施例を示す。この実施例では、ランプとキャパシターＣ（２．２μＦ）との直列接続に、抵抗Ｒ（１５Ω）とインダクター（５ｍＨ）がそれぞれ並列に接続される。図１３は、システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカーシステムのインピーダンス周波数特性を示す。図１３において、低い周波数領域においてはシステムインピーダンスが一律に低下しているが、高い周波数領域においては、入力信号レベルが低い程インピーダンスが低下している。その結果、スピーカー端子間電圧は、図１４に示すように、低い周波数領域において一様に増加しているのに対し、高い周波数領域おいては入力信号レベルが低い程電圧増加が強化されているのが分かる。従って、高周波数領域においてはラウドネス補正により入力レベルに応じて耳の感度の低下を補償し、低周波領域においては、入力レベルとは無関係に一律に耳の感度の低下を補償することができる。

図１５は、低周波数領域と同様に高周波領域においても人間の聴覚の周波数特性を補償する本発明の第４の実施例を示す概略回路図である。図１５において、パッシブダイナミックイコライザー２００は、ランプ（ＬＡＭＰ）２０、インダクター２１、抵抗２２に加えて、ＬＡＭＰ２３とコンデンサー２４を備えている。このＬＡＭＰ２３とコンデンサー２４は、高い周波数領域においてスピーカー（ＳＰ）を含むシステムインピーダンスを低下させるとともに、周波数の高い領域のシステムインピーダンスを入力信号レベルが大きくなるに従って高くなるように作用する。図１５に示す具体的数値例に基づいて、システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカーシステムのインピーダンス周波数特性は図１６のようになる。図１６から明らかなように、低周波数領域、特に５００Ｈｚ以下の周波数におけるインピーダンスは入力信号レベルが１［Ｖ］、２［Ｖ］、４［Ｖ］、８［Ｖ］、１６［Ｖ］と大きくなるに従って高くなる。これと同時に、高周波数領域、特に１０ＫＨｚ以上の周波数におけるインピーダンスも入力信号レベルが大きくなるに従って高くなる。

この結果、システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカーの両端に印加される電圧は図１７のようになる。図１７から明らかなように、スピーカーに加わる電圧は、周波数が低い領域と高い領域において電圧増加が強化されると同時に、システム入力電圧が低い程強化の度合いが大きくなっている。ここで、ランプ（ＬＡＭＰ）２０とインダクター２１を省略することによって、高周波領域のみをラウドネス補正する回路構成とすることができる。

図１８は本発明の第５の実施例を示す概略回路図である。図１８において、パッシブダイナミックイコライザー３００は、図１８に示す第４実施例と同一の構成を有するが、スピーカー（ＳＰ）と並列に、インダクター４１、コンデンサー４２、および抵抗４３からなるスピーカーのデフォルト周波数特性調整回路４００を備えている。スピーカーは、一般にそれぞれ固有の出力周波数特性を有しており、不要な周波数で出力の強い部分（ピーク）が生じる場合、良好な再生音品質が得られない。調整回路４００は、その不所望な出力のピークを抑える機能を有する。図１８に示す数値例では、約７００Ｈｚ付近の出力のピークを抑制するように作用する。図１８において、調整回路を複数並列に接続することによって、複数のピークを抑制することも可能である。

図１９は、システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカーシステムのインピーダンス周波数特性を示し、図２０は、そのときスピーカーの両端に印加される電圧を示す。図２０から明らかなように、約７００Ｈｚ付近の出力音圧レベルが抑えられている。

以上の如く、本発明によるパッシブダイナミックイコライザーは、受動素子のみを用いて、特にランプの特性を利用して、音圧レベルが低くなるほど人間の耳の感度が低下する特性を補償するように、スピーカーからの再生出力を補正することができる。これによって、どのような再生音圧レベルでも低音部や高音部が十分聞こえる最適の周波数特性が得られる。また、低音部の再生レベルが上昇したときは、再生出力が抑制されるように機能するので、振動板の振動幅が低減されので、スピーカーの保護になり有益である。また、受動素子のみを用い電源回路を必要としないので、建物の天井や壁に取り付けられるスピーカーに対しても、簡単に取り付けることができ、フラットな周波数特性を有する汎用のパワーアンプで動作させることができる。前述した説明では、流れる電流値に応じて抵抗値が大きくなる特性を有するものとして、ランプを使用したが、そのような特性を有するものであれば、サーミスタや他の素子を使用することが可能である。

図１は、本発明のパッシブダイナミックイコライザーの基本構成を示す概略図である。図１のパッシブダイナミックイコライザーを用いたスピーカーシステムの総合インピーダンス特性を示す図である。図１のパッシブダイナミックイコライザーを用いたスピーカーに印加される電圧特性を示す図である。本発明を利用して、低域のみをラウドネス補正する実施例を示す概略図である。ランプの電流−抵抗特性および電圧−抵抗特性を示す。システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカーシステムのインピーダンス周波数特性を示す。システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカー端子間電圧特性を示す。パッシブダイナミックイコライザーを実際にスピーカーに接続したときのスピーカーの音圧レベル周波数特性を示す。本発明の第２の実施例を示す概略回路図である。図９に示す回路において、システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から３デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカーシステムのインピーダンス周波数特性を示す。図９に示す回路において、システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカー端子間電圧特性を示す。本発明の第３の実施例を示す概略回路図である。図１２に示す回路において、システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカーシステムのインピーダンス周波数特性を示す。図１２に示す回路において、システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカー端子間電圧特性を示す。本発明の第４の実施例を示す概略回路図である。図１５に示す回路において、システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカーシステムのインピーダンス周波数特性を示す。図１５に示す回路において、システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカー端子間電圧特性を示す。本発明の第５の実施例を示す概略回路図である。図１８に示す回路において、システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカーシステムのインピーダンス周波数特性を示す。図１８に示す回路において、システム入力電圧Ｖ_ＩＮを１ボルト［Ｖ］から６デシベル［ｄＢ］ずつ増加させたときのスピーカー端子間電圧特性を示す。

Claims

流れる電流に応じて抵抗値が増加する手段と、
周波数に応じてインピーダンスが変化する手段と、
を備え、スピーカーに接続されるとき、スピーカーによって再生される信号の所定の周波数領域における音圧レベルが強化された周波数特性が得られるとともに、スピーカーの再生音圧レベルが小さいほど所定の周波数領域が強化された周波数特性が得られる、パッシブダイナミックイコライザー。
請求項１記載のイコライザーにおいて、前記電流に応じて抵抗値が増加する手段がランプからなる、パッシブダイナミックイコライザー。
請求項１記載のイコライザーにおいて、前記電流に応じて抵抗値が増加する手段がサーミスタからなる、パッシブダイナミックイコライザー。
請求項１記載のイコライザーにおいて、前記周波数に応じてインピーダンスが変化する手段がインダクターからなり、前記所定の周波数領域が低周波数領域であるパッシブダイナミックイコライザー。
請求項１記載のイコライザーにおいて、前記周波数に応じてインピーダンスが変化する手段がキャパシターからなり、前記所定の周波数領域が高周波数領域であるパッシブダイナミックイコライザー。
流れる電流に応じて抵抗値が増加する抵抗素子と、
前記抵抗素子に直列に接続され、周波数に応じてインピーダンスが増加するリアクタンス素子と、
前記抵抗素子およびリアクタンス素子の直列接続に並列に接続された定抵抗素子と、
を備え、スピーカーに接続されるとき、スピーカーによって再生される信号の周波数が低い領域における音圧レベルが強化された周波数特性が得られるとともに、スピーカーの再生音圧レベルが小さいほど低周波数領域が強化された周波数特性が得られる、パッシブダイナミックイコライザー。
請求項６記載のイコライザーにおいて、前記抵抗素子がランプからなり、前記リアクタンス素子がインダクターからなる、パッシブダイナミックイコライザー。
請求項６記載のイコライザーにおいて、前記定抵抗素子に更にキャパシターが並列に接続されたパッシブダイナミックイコライザー。
流れる電流に応じて抵抗値が増加する抵抗素子と、
前記抵抗素子に直列に接続され、周波数に応じてインピーダンスが低下するリアクタンス素子と、
前記抵抗素子およびリアクタンス素子の直列接続に並列に接続された定抵抗素子と、
を備え、スピーカーに接続されるとき、スピーカーによって再生される信号の周波数が高い領域における音圧レベルが強化された周波数特性が得られるとともに、スピーカーの再生音圧レベルが小さいほど高周波数領域が強化された周波数特性が得られる、パッシブダイナミックイコライザー。
請求項９記載のイコライザーにおいて、前記抵抗素子がランプからなり、前記リアクタンス素子がキャパシターからなる、パッシブダイナミックイコライザー。
請求項９記載のイコライザーにおいて、前記定抵抗素子に更にインダクターが並列に接続されたパッシブダイナミックイコライザー。
流れる電流に応じて抵抗値が増加する第１抵抗素子と、該第１抵抗素子に直列に接続され、周波数に応じてインピーダンスが増加するリアクタンス素子との第１の直列接続と、
流れる電流に応じて抵抗値が増加する第２抵抗素子と、該第２抵抗素子に直列に接続され、周波数に応じてインピーダンスが低下するリアクタンス素子との第２の直列接続と、
前記第１直列接続と第２直列接続が並列に接続され、その並列接続に更に並列に接続された定抵抗素子と、
を備え、スピーカーに直列に接続されるとき、スピーカーによって再生される信号の低周波数領域と高周波数領域における音圧レベルが強化された周波数特性が得られるとともに、スピーカーの再生音圧レベルが小さいほど前記低周波数領域および高周波数領域が強化された周波数特性が得られる、パッシブダイナミックイコライザー。
請求項１２に記載のイコライザーにおいて、前記第１および第２抵抗素子がランプからなり、前記周波数に応じてインピーダンスが増加するリアクタンス素子がインダクターからなり、前記周波数に応じてインピーダンスが低下するリアクタンス素子がキャパシターからなるパッシブダイナミックイコライザー。
請求項１２記載のイコライザーにおいて、更に、スピーカーと並列に接続可能なデフォルト周波数特性調整回路を備えたパッシブダイナミックイコライザー。
請求項１４記載のイコライザーにおいて、前記デフォルト周波数特性調整回路がインダクター、キャパシター、および抵抗からなるパッシブダイナミックイコライザー。