JP2558978B2

JP2558978B2 - 低音再生装置

Info

Publication number: JP2558978B2
Application number: JP3338093A
Authority: JP
Inventors: 祥司田中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1996-11-27
Anticipated expiration: 2011-11-27
Also published as: JPH05176388A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は小型ながら超低音を高い
最大出力音圧レベルで再生する、ＭＦＢ（モーショナル
フィードバック）を利用した低音再生装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、音楽ソースやＡＶソースに入って
いる超低音を一般家庭でも十分な音量で再生することが
重要視され、小型ながら超低音を高い音圧レベルで再生
できる低音再生装置が要望されてきている。

【０００３】以下に、従来の低音再生装置について、図
面を参照しながら説明する。図１４に示すように、ドラ
イバユニット４１がケルトン型キャビネット４２に取り
付けられている。詳しく言うと、キャビネット内部はキ
ャビティ分割部材４２ｂにより第１のキャビティ４２ｃ
と第２のキャビティ４２ｄとに分割され、そのキャビテ
ィ分割部材４２ｂにドライバユニット４１が取り付けら
れている。つまり、ドライバユニット４１の後部は第１
のキャビティ４２ｃで密閉されている。そして、キャビ
ティ２；４２ｄ側にポート４２ａが設けられており、こ
れより低音が放射される（このような形式のキャビネッ
トを通称、ケルトン型キャビネットと呼んでいる。）。

【０００４】また、ドライバユニット４１は電力増幅器
４３により駆動され、電力増幅器４３の前段にはローパ
スフィルタ４４が挿入されている。

【０００５】この従来の低音再生装置の動作を、図１５
に示すケルトン型スピーカシステムの等価回路で説明す
る。

【０００６】低い方のある周波数ｆ₁ ではＭｄ，Ｍｐと
Ｃｄ，Ｃc₁，Ｃc₂とでＶｄとＶｐの位相がほぼ同じにな
るような共振が、高い方のある周波数ｆ₂ ではＭｄ，Ｍ
ｐとＣc₂とでＶｄとＶｐの位相が逆になるような共振が
起こり、この２つの共振周波数より外側の帯域では１２
ｄＢ／ｏｃｔ以上で音圧が減衰する特性が得られる。ま
た、ｆ₁ ，ｆ₂ のほぼ中間の周波数ｆｒ（通称、***振
周波数と呼ぶ）においてはＭｐとＣc₂とで共振が起こ
り、このときＶｄは極小になる。

【０００７】Ｍｄ，Ｃc₁，Ｒed，Ｃc₂，Ｍｐを適当な値
に設計する（通常Ｃｄ≪Ｃc₁、Ｒmd，Ｒc₁，Ｒc₂，Ｒｐ
≪Ｒedなので前記パラメータに着目すればよい。なお、
ポート内空気機械抵抗Ｒｐとは分かりやすく言うと、ポ
ートの中を振動して動く空気とポート管壁内との摩擦抵
抗、およびポート出口で発生する空気流れの乱れによる
抵抗である。）ことにより、つまり、Ｍｄ，Ｃc₁，Ｃ
c₂，Ｍｐの値を適当なバランスにしてｆ₁ ，ｆ₂ の共振
ピークの高さをそろえ、Ｒedを十分大きくして（Ｍｄ，
Ｍｐが大きいほどまたＣc₁，Ｃc₂が小さいほど共振のＱ
が高くなり、Ｒedはより大きな値が必要になる。）各々
の共振ピークをダンプすることにより、ｆ ₁ ，ｆ₂ の間
の１．５〜２．５オクターブの帯域でフラットな音圧周
波数特性を得ることができる。

【０００８】再生周波数帯域を超低域側にシフトさせる
には、Ｍｐ，Ｍｄ，Ｃc₁，Ｃc₂を大きくすることによ
り、ｆ₁ ，ｆ₂ を下げればよい。ただし、Ｍｄ，Ｍｐだ
けを大きくすると共振のＱが高くなるので、Ｃc₁，Ｃc₂
も大きくする必要がある。

【０００９】このケルトン型スピーカシステムは共振を
利用しているので、密閉型スピーカシステムより能率が
高く、かつ、バンドパス特性を有しているので低音再生
用として適している。また音響理論上公知であるが、ド
ライバユニットの後方が密閉されているので、いかに低
い周波数であろうとドライバユニット後方の逆相音圧が
前方に回り込んで干渉することがない。従って他の形式
の共鳴型キャビネット（バスレフ型や、ドライバユニッ
ト後方のキャビティと前方のキャビティの両方にポート
を有するタイプ）で生じるような超低域での著しい音圧
低下がなく、帯域を超低域側にシフトするのに非常に適
している。

【００１０】このケルトン型スピーカシステムを電力増
幅器４３で駆動することにより、超低域を再生する低音
再生装置を構成している。なお、周波数が２００〜３０
０Ｈｚ程度になるとポート４２ａ内の空気の気柱共振が
発生したり、キャビネット内部に定在波がのったりして
特性が乱れることもあり、ローパスフィルタ４４を入れ
て不要な高い周波数を十分減衰させている。

【００１１】なお、電磁制動抵抗Ｒedとはドライバユニ
ットの振動系が振動するときに発生するボイスコイルの
逆起電力による電磁ブレーキを意味し、電磁制動抵抗Ｒ
ed＝（磁気回路の磁束密度×ボイスコイル有効導体長）
²／ボイスコイル直流抵抗であるので、一般的に磁気回
路の強力なドライバユニットほどＲedが大きい。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、小型ながら超低域でフラットな音圧周波数
特性を得るためにはＭｄ，Ｍｐ，Ｃc₁，Ｃc₂，Ｒedを大
きくする必要があるので、ドライバユニットとポート内
空気実効振動質量を大きくし、ドライバユニットの磁気
回路を強力にするとともに、Ｃc₁＝第１のキャビティ４
１の容積／（空気密度×空気音速²×Ｓ１²）、Ｃc₂＝第
２のキャビティ４２の容積／（空気密度×空気音速²×
Ｓ１²）であるので、キャビティを大きくせずにＣc₁，
Ｃc₂を大きくするためには、ドライバユニットの実効振
動面積Ｓ１を小さくせざるを得なかった。

【００１３】従って、昨今大出力な電力増幅器が実現容
易な状況であるにもかかわらず、ドライバユニットの実
効振動面積が小さいがために超低域では最大出力音圧レ
ベルを高くすることができない、ドライバユニットの振
動板の振幅が非常に大きくなるので歪が多い、ドライバ
ユニットの実効振動質量、磁気回路ともに大きくなるの
でドライバユニットの実現が困難であるといった数々の
問題点を有していた。

【００１４】あるいは、逆に超低域での最大出力音圧レ
ベルを高くするためにドライバユニットの実効振動面積
を無理に大きくすると、Ｃc₁，Ｃc₂が小さくなるばかり
でなく、共振周波数が高くならないようにするためにＭ
ｄ，Ｍｐを大きくする必要があるので、上述した２つの
共振周波数ｆ₁ ，ｆ₂ の共振のＱが非常に高くなり、Ｒ
edを少々大きくしてもダンプしきれないほどの大きなピ
ークが発生して、また特にｆ ₁ のピークの方が高くなる
傾向があり、フラットな音圧周波数特性が得られないと
いう問題点も有していた。

【００１５】図１４に従来の低音再生装置の一例を示
す。ドライバユニット４１は実効振動半径７８ｍｍ、実
効振動質量１４．５ｇ、磁気回路の磁束密度０．８テ
スラ（＝８０００ガウス）、ボイスコイルの有効導体長
８ｍ、直流抵抗５Ω、無歪最大振幅±４ｍｍ（一般に、
口径が小さいスピーカほど無歪最大振幅が小さい。）、
最低共振周波数３０Ｈｚなる口径２０ｃｍのスピーカで
あり、このドライバユニット４１がケルトン型キャビネ
ット４２のキャビティ分割部材４２ｂに取り付けられて
いる。ポート４２ａは内径８０ｍｍ，長さ１５０ｍｍで
ある。第１のキャビティ４２ｃは内容積３５リットル、
第２のキャビティ４２ｄは内容積１５リットルである。

【００１６】ドライバユニット４１は出力１００Ｗの電
力増幅器４３で駆動され、その前段にはカットオフ周波
数２５０Ｈｚのローパスフィルタ４４が挿入されてい
る。

【００１７】この従来の低音再生装置の実測した音圧周
波数特性を図１２に示す。図１２から明らかなように、
３０Ｈｚから１２０Ｈｚ程度にわたってほぼフラットな
特性が得られているが、３０Ｈｚにおける無歪最大出力
音圧レベルは約８９ｄＢしかない。最大出力音圧レベル
が低いのは電力増幅器の出力が足りないためではなく、
ドライバユニットの振幅で制限されるためである。

【００１８】最大出力音圧レベルを高くするために、実
効振動半径１２５ｍｍ、実効振動質量４６ｇ、磁気回路
の磁束密度０．８テスラ、ボイスコイルの有効導体長１
０ｍ、直流抵抗５Ω、無歪最大振幅±６ｍｍ、最低共振
周波数３０Ｈｚなる口径３０ｃｍのスピーカを、上記口
径２０ｃｍのスピーカの代わりに取り付けた場合の音圧
周波数特性を図１３に示す。３０Ｈｚと１４０Ｈｚ付近
に磁気回路を少々強力にしてもダンプできないほど高い
ピークが生じており、また特に３０Ｈｚの方のピークが
高くなり、実用にならないことがわかる。

【００１９】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、小型ながら超低音を高い最大出力音圧レベルでフラ
ットに再生する低音再生装置を提供することを目的とす
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の低音再生装置は、ドライバユニットと、前記
ドライバユニットの後方を密閉してこれを取り付けるケ
ルトン型キャビネットと、前記ドライバユニットを駆動
する電力増幅器と、前記電力増幅器と前記ドライバユニ
ットとの間に挿入されて前記ドライバユニットの振動系
速度に比例した電圧を検出する検出回路と、前記検出回
路から前記電力増幅器に帰還して低域の２つの共振周波
数ｆ1，ｆ2のピークのレベルを同じにする量の加速度型
帰還と、さらに前記加速度型帰還をかけた時の前記ピー
クが平坦化される量の速度型帰還とを同時にかける帰還
回路と、を備えている。

【００２１】

【作用】この構成によって、ドライバユニットにＭＦＢ
がかかり、ドライバユニットの電磁制動抵抗と実効振動
質量を等価的に非常に大きくすることができるので、２
つの共振周波数ｆ₁ ，ｆ₂ を下げるだけでなくｆ ₁ ，ｆ
₂ のピークを等しく抑えることができる。またドライバ
ユニットの後方が密閉されているので、いかに低い周波
数であろうとドライバユニット後方の音圧が前方へ回り
込んで干渉することがないので、超低域でフラットな音
圧周波数特性をドライバユニットの実効振動面積が大き
い状態でつまり高い最大出力大音圧で得られる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００２３】図１に本発明の低音再生装置の第１の実施
例を示す。ドライバユニット１は実効振動半径１２５ｍ
ｍ、実効振動質量４６ｇ、磁気回路の磁束密度０．８テ
スラ、ボイスコイルの有効導体長１０ｍ、直流抵抗５Ω
（電磁制動抵抗＝（磁束密度×有効導体長）²／直流抵
抗であるので、このドライバユニットの電磁制動抵抗
は１２．８機械Ωである）、無歪最大振幅±６ｍｍ、最
低共振周波数３０Ｈｚなる口径３０ｃｍのスピーカであ
り、このドライバユニット１がケルトン型キャビネット
２のキャビティ分割部材２ｂに取り付けられている。ポ
ート２ａは内径８０ｍｍ長さ１５０ｍｍである。第１の
キャビティ２ｃは内容積３５リットル、第２のキャビテ
ィ２ｄは内容積１５リットルである。

【００２４】ドライバユニット１は出力２００Ｗの電力
増幅器３で駆動される。検出回路４はＲ１＝３．９Ｋ
Ω、Ｒ２＝２２０Ω、Ｒ３＝０．３３Ω、Ｌ＝０．１ｍ
Ｈおよびドライバユニットのボイスコイルを一辺とする
ブリッジ回路であり、電力増幅器３とドライバユニット
１との間に挿入されている。

【００２５】このブリッジ回路の出力電圧つまり検出回
路４の出力電圧は、ドライバユニット１の振動系の速度
に正比例したものとなる。これは電気音響理論上、周知
ではあるが、今一度図５，図６，図７を参照して説明す
ることにする。

【００２６】図５は一般のスピーカのインピーダンス特
性を示したものであるが、周波数が極めて低いところで
はボイスコイルの直流抵抗Ｒｅとなり、最低共振周波数
Ｆ₀でピークＺmax （磁気回路の強力なスピーカではＺm
ax は１００〜３００Ω程度にもなる。）になり、中低
音域で再びＲｅに近づき、高音域で緩やかに上昇するカ
ーブをもっている。

【００２７】図６はスピーカのボイスコイルのインピー
ダンス成分を示している。Ｚｅはボイスコイルの制動イ
ンピーダンス（スピーカの振動系が動かないよう固定し
た状態でボイスコイルが示すインピーダンス）と呼ばれ
るもので、ボイスコイルの直流抵抗Ｒｅとインダクタン
スが直列につながったものである。（ＢＬ）²／Ｚｍは
ボイスコイルの動インピーダンスと呼ばれるものであ
り、振動系が振動する時に発生するボイスコイルの逆起
電力によるインピーダンスである。ボイスコイルの逆起
電力Ｅ＝ＢＬ×Ｖ（Ｖはボイスコイルの速度）であるの
で動インピーダンスは振動系の速度に正比例したものと
なっている。

【００２８】つまり、図５に示すインピーダンスカーブ
はボイスコイル直流抵抗とインダクタンスに動インピー
ダンスが重畳されたものである。図７にケルトン型スピ
ーカシステムのインピーダンスカーブを示しているが、
これも同様である。

【００２９】さてここで、図１の検出回路４に示すよう
なブリッジ回路の一辺にスピーカつまりドライバユニッ
トのボイスコイルを接続して、Ｒｅ：Ｒ３＝Ｒ１：Ｒ２
およびＬ＝ボイスコイルインダクタンス×（Ｒ３／Ｒ
ｅ）の関係式でブリッジの平衡をとることにより、ブリ
ッジ回路の出力にはボイスコイルの直流抵抗分とインダ
クタンス分による電圧がキャンセルされて出てこない。
そして、動インピーダンス分による電圧だけがブリッジ
回路の出力より出てくる。つまり、このブリッジ回路に
よりドライバユニット１の振動系の速度に正比例した電
圧を検出できることになる。

【００３０】なお、実際にはドライバユニット結線のた
めのリード線の直流抵抗などがあり、また、ボイスコイ
ル制動インピーダンスに僅かながら容量成分が含まれる
ので、上記関係式による各素子の値から微調整が必要で
ある。そういう理由で、本実施例の検出回路４のブリッ
ジ回路の各素子の値は上記関係式によるものとちょうど
同じわけではない。

【００３１】以上説明したように、検出回路４の出力電
圧はドライバユニット１の振動系の速度に比例した電圧
であるが、これを微分回路に通すことにより振動板の加
速度に比例した電圧が得られる。本実施例の帰還回路５
は、ドライバユニット１の実効振動質量が等価的に７６
ｇになるような、つまり２つの共振周波数ｆ ₁ ，ｆ ₂ の
ピークのレベルを同じにする量の加速度型帰還がかかる
ゲインをもつ微分回路と、ドライバユニット１の電磁制
動抵抗が等価的に５１．２機械Ωになるような、つまり
上記の加速度型帰還をかけた時のｆ ₁ ，ｆ ₂ のピークを
平坦化する量の速度型帰還がかかるようなゲイン調整回
路とが合成されたものである。そして検出回路４の出力
電圧は上記の帰還回路５で電力増幅器３に帰還してい
る。なお、約２００Ｈｚ以上では不安定にならないよう
帰還量を減衰させている。

【００３２】また、電力増幅器３の前段にはカットオフ
周波数２００Ｈｚのローパスフィルタ６が挿入され、不
要な帯域を減衰させている。

【００３３】以下、図８，図９および図１５を参照し
て、ＭＦＢによる効果を詳しく説明する。

【００３４】ドライバユニットの振動系の速度は図１５
の等価回路のＶｄで表わされるが、周波数が非常に低い
と等価回路のＣc₁のリアクタンス成分が支配的になり、
周波数が１／２倍になるとＶｄが１／２倍になるという
関係になり、６ｄＢ／ｏｃｔで減衰する特性になる。逆
に、周波数が非常に高いと等価回路のＭｄのリアクタン
ス成分が支配的になり、周波数が２倍になるとＶｄが１
／２になるという関係になりこちらも６ｄＢ／ｏｃｔで
減衰する特性になる。

【００３５】一方、ｆ₁ ，ｆ₂ 付近の周波数において
は、音圧周波数特性にピークがある場合Ｖｄもｆ₁ ，ｆ
₂ においてピークを持ち、***振周波数ｆｒにおいては
極小になる。つまり、音圧周波数特性が図８の（Ａ）の
ようになる時、ドライバユニットの振動系の速度Ｖｄは
図８の（Ｂ）のようになる。

【００３６】ここで、前記構成のようにしてドライバユ
ニットの振動系速度に比例した電圧を検出して速度型帰
還（負帰還）をかけると、ドライバユニットの振動系の
速度を一定にする方向にサーボがかかるので、ｆ ₁ ，ｆ
₂ のピークのレベルが同じである場合、ドライバユニッ
トの振動系の速度はｆ₁ ，ｆ₂ のピークが等しく平らに
なって図８の（Ｄ）のようになる。つまり、音圧周波数
特性はこれに従って図８の（Ｃ）のようになり、ｆ₁ ，
ｆ₂ のピークのとれたフラットなものになる。これはち
ょうど図１５の等価回路のドライバユニットの電磁制動
抵抗Ｒedを大きくしたことと等価であり、ドライバユニ
ットの磁気回路を強力にしたことに相当する。帰還量を
大きくすることにより、ドライバユニットの電磁制動抵
抗Ｒedを等価的に非常に大きくすることができる。

【００３７】また、加速度型帰還（負帰還）をかける
と、ドライバユニットの振動系加速度を一定にする方向
にサーボがかかる。加速度は速度を角周波数で微分した
ものなので、図８の（Ｂ）の特性全体が６ｄＢ／ｏｃｔ
ほど左下がりになる。つまり、振動系加速度は、ｆ₂ 以
上でフラットでｆ₁ 以下で１２ｄＢ／ｏｃｔで減衰する
（Ｅ）のような特性である。これが一定になる方向にサ
ーボがかかるので、より低い周波数まで振動系加速度が
フラットな帯域が広がることとなり、これはちょうど図
１５の等価回路のドライバユニットの実効振動質量Ｍｄ
を大きくしたことと等価であり、ドライバユニットの振
動系を重くしたことに相当する。帰還量を大きくするこ
とによりドライバユニットの実効振動質量Ｍｄを等価的
に非常に大きくすることができる。ただし共振のＱは高
くなるのでｆ ₁ ，ｆ ₂ のピークレベルは高くなり、特に
ｆ ₂ の方が帰還量が大きくなるためピークがより高くな
る。

【００３８】従って、上記のように速度型、加速度型帰
還を併用してかけることにより、ドライバユニットの電
磁制動抵抗と実効振動質量を等価的に非常に大きくする
ことができる。

【００３９】以下、図９を参照しながらドライバユニッ
トの実効振動面積が大きい場合でも、速度型、加速度型
帰還を併用して超低域でフラットな音圧周波数特性が得
られることを説明する。図９の（Ａ）はドライバユニッ
トの実効振動面積が大きい状態で帰還なしの音圧周波数
特性を示すが、ｆ₁ ，ｆ₂ の周波数が高くピークもあ
り、一般的にｆ ₁ のピークの方がレベルが高い。これに
加速度型帰還をかけるとドライバユニットの実効振動質
量が等価的に大きくなる。さらに、ポート内空気実効振
動質量Ｍｐを大きくすることにより（Ａ）の２つの共振
周波数ｆ₁ ，ｆ₂が下がり、またｆ ₂ のピークのレベル
の方がより大きくなり（Ｂ）のように、ｆ ₁ ，ｆ ₂ のピ
ークのレベルが揃った特性になる。

【００４０】実際には、帰還をあまり高い周波数までか
けると動作が不安定になり、発振することもあるので、
ある周波数ｆｃ以上は帰還量を減少させる。従って、
（Ｂ）のようにｆｃ以上でゲインが上がる特性になる。

【００４１】これにさらに速度型帰還をかけることによ
り、ドライバユニットの電磁制動抵抗が等価的に大きく
なり、ｆ ₁ ，ｆ ₂ のピークのレベルが揃っているために
ｆ₁，ｆ₂ のピークを同じように抑えることができる。
さらに、ローパスフィルタで不要なｆｃ以上を減衰させ
ることにより、最終的には（Ｃ）のように超低域でフラ
ットな音圧周波数特性が得られることになるのである。

【００４２】以上のように構成された低音再生装置は、
ドライバユニットにＭＦＢがかかり、ドライバユニット
の電磁制動抵抗と実効振動質量を等価的に非常に大きく
することができる（たとえば、電磁制動抵抗を１２．８
から５１．２機械Ωにすることは磁気回路の磁束密度を
２倍にもすることに相当し、これを従来のように磁気回
路自体で実現することは極めて困難であり、とてつもな
いコストアップを招く。）ので、２つの共振周波数ｆ
₁ ，ｆ₂ を下げるだけでなくピークを抑えることがで
き、超低域でフラットな音圧周波数特性をドライバユニ
ットの実効振動面積が大きい状態で得られる。

【００４３】以上のように構成された低音再生装置の実
測した音圧周波数特性を図１０に示す。図１０から明ら
かなように、３０Ｈｚから１２０Ｈｚ程度にわたってほ
ぼフラットな特性が得られているばかりでなく、キャビ
ネット内容積合計５０リットルという小型でありなが
ら、３０Ｈｚにおいて約１００ｄＢの無歪最大出力音圧
レベルを得ることができる。

【００４４】なお、本実施例においては検出回路４の中
にＬを入れたが、ＬをなくしてそのかわりにＲ２に並列
にコンデンサをいれてもＬがあるのと同様な効果が得ら
れる。またあるいは、ボイスコイルの口径が小さいまた
は磁気回路ヨークに銅ショートリングが付いている等で
ボイスコイルのインダクタンスが無視できるほど小さい
場合には、Ｌを省略してもよい。

【００４５】では次に、本発明の第２の実施例につい
て、図２を参照しながら説明する。ドライバユニット１
１は実効振動半径１７６ｍｍ、実効振動質量８５ｇ、磁
気回路の磁束密度１テスラ、ボイスコイルの有効導体長
１４ｍ、直流抵抗５Ω（電磁制動抵抗＝（磁束密度×有
効導体長）²／直流抵抗であるので、このドライバユニ
ットの電磁制動抵抗は３９．２機械Ωである）、無歪最
大振幅±８ｍｍ、最低共振周波数２０Ｈｚなる口径４０
ｃｍのスピーカであり、このドラバユニット１１がケル
トン型キャビネット１２のキャビティ分割部材１２ｂに
取り付けられている。ポート１２ａは内径１００ｍｍ，
長さ５８０ｍｍであり、空気の激しい動きによりポート
端部で発生する風切り音を抑制するためポート両端部に
ベルマウス状のフランジを設けている。そして、ポート
１２ａは長いので第２のキャビティ１２ｄの側面に取り
付けられている。第１のキャビティ１２ｃは内容積６０
リットル、第２のキャビティ１２ｄは内容積１６リット
ルである。

【００４６】ドライバユニット１１は出力６００Ｗの電
力増幅器１３で駆動される。また、ドライバユニット１
１と電力増幅器１３との間には検出回路１４として値の
小さい抵抗Ｒが挿入されている。この実施例ではＲ＝
０．１Ωである。

【００４７】この抵抗Ｒの両端の電圧はドライバユニッ
ト１１のボイスコイルインピーダンスカーブ（図７参
照）と反比例したものになる。つまり、２つの共振周波
数ｆ₁，ｆ₂ で極小、***振周波数ｆｒで極大になる。

【００４８】本実施例のように、磁気回路の磁束密度Ｂ
とボイスコイル有効導体長Ｌが大きく、積ＢＬが十分大
きくなる場合には、ボイスコイルインピーダンスは低音
域においては動インピーダンスが支配的になり、制動イ
ンピーダンスを無視することができる。つまり、抵抗Ｒ
の両端の電圧すなわち検出回路１４の検出電圧は動イン
ピーダンスと反比例したもの、つまり、ドライバユニッ
ト１１の振動系の速度と反比例したものとみなすことが
できる。

【００４９】したがって、この検出電圧をそのまま位相
を反転せずに正帰還してやることにより速度型帰還がか
かる。分かりやすく説明すると、２つの共振周波数ｆ
₁ ，ｆ ₂ においては検出電圧は極小となり、正帰還して
いても電力増幅器１３の出力はほとんど変わらない。と
ころが、***振周波数Ｆｒやｆ₁ ，ｆ₂ の外側の周波数
では検出電圧が大きくなり、正帰還しているため電力増
幅器１３の出力が増大する。つまり相対的にｆ₁ ，ｆ₂
のピークを抑える方向に帰還がかかるのであり、前述し
た速度型帰還と同じ動作をするものである。

【００５０】また、この検出電圧を微分回路を通すこと
により、ドライバユニット１１の振動系の加速度に反比
例した電圧が得られるので、それをそのまま位相を反転
せずに正帰還してやることにより加速度型帰還がかか
る。

【００５１】以上のようにして、ドライバユニット１１
の実効振動質量が等価的に３７０ｇになるような、つま
り２つの共振周波数ｆ ₁ ，ｆ ₂ のピークのレベルを同じ
にする量の加速度型帰還がかかるゲインをもつ微分回路
と、ドライバユニット１１の電磁制動抵抗が等価的に１
８０機械Ωになるような、つまり上記の加速度型帰還を
かけた時のｆ ₁ ，ｆ ₂ のピークを平坦化する量の速度型
帰還がかかるようなゲイン調整回路とからなる帰還回路
１５で電力増幅器１３に帰還している。なお約２００Ｈ
ｚ以上では不安定にならないよう帰還量を減衰させてい
る。

【００５２】また、電力増幅器１３の前段にはカットオ
フ周波数２００Ｈｚのローパスフィルタ１６が挿入さ
れ、不要な帯域を減衰させている。

【００５３】以上にように構成された低音再生装置は、
ドライバユニットにＭＦＢがかかり、ドライバユニット
の電磁制動抵抗と実効振動質量を等価的に非常に大きく
することができるので、２つの共振周波数ｆ₁ ，ｆ₂ を
下げるだけでなく２つのピークを等しく抑えることがで
きる。またドライバユニットの後方が密閉されているの
で、いかに低い周波数であろうとドライバユニット後方
の音圧が前方へ回り込んで干渉することがないので、超
低域でフラットな音圧周波数特性をドライバユニットの
実効振動面積が大きい状態でつまり高い最大出力大音圧
で得られる。

【００５４】以上のように構成された低音再生装置の実
測した音圧周波数特性を図１１に示す。図１１から明ら
かなように、２０Ｈｚという超低音から１００Ｈｚ程度
にわたってほぼフラットな特性が得られているばかりで
なく、キャビネット内容積合計７６リットルという小型
でありながら、２０Ｈｚにおいて約１００ｄＢの無歪最
大出力音圧レベルを、３０Ｈｚにおいては約１１１ｄＢ
という強大な無歪最大出力音圧レベル得ることができ
る。

【００５５】では次に、本発明の第３の実施例につい
て、図３を参照しながら説明する。ドライバユニット２
１は第１の実施例で説明したのと同じ口径３０ｃｍのス
ピーカである。ケルトン型キャビネット２２も同じでポ
ート２２ａの内径８０ｍｍ，長さ１５０ｍｍ、第１のキ
ャビティ２２ｃは内容積３５リットル、第２のキャビテ
ィ２２ｄは内容積１５リットルである。

【００５６】ドライバユニット２１は出力２００Ｗの電
力増幅器２３で駆動される。また、ドライバユニット２
１の振動板中央には圧電型のセンサ２４が取り付けら
れ、ドライバユニット２１の振動系の振動を検出する。
この検出電圧は圧電型センサの場合はドライバユニット
２１の振動系の加速度に比例した電圧となる。またセン
サ２４の検出電圧を積分回路に通すと振動系の速度に比
例した電圧が得られる。そこで、センサ２４の検出電圧
をそのままゲイン調節してドライバユニット２１の実効
振動質量が等価的に７６ｇになるような、つまり２つの
共振周波数ｆ ₁ ，ｆ ₂ のピークのレベルを同じにする量
の加速度型帰還がかかるようなゲイン調整回路と、ドラ
イバユニット２１の電磁制動抵抗が等価的に５１．２機
械Ωになるような、つまり上記の加速度型帰還をかけた
時のｆ ₁ ，ｆ ₂ のピークを平坦化する量の速度型帰還が
かかるようにゲイン調節された積分回路とを合成した、
帰還回路２５で電力増幅器２３に帰還している。なお、
約２００Ｈｚ以上では不安定にならないよう帰還量を減
衰させている。

【００５７】また、電力増幅器２３の前段にはカットオ
フ周波数２００Ｈｚのローパスフィルタ２６が挿入さ
れ、不要な帯域を減衰させている。

【００５８】以上にように構成された低音再生装置は、
ドライバユニットにＭＦＢがかかり、ドライバユニット
の電磁制動抵抗と実効振動質量を等価的に非常に大きく
することができるので、２つの共振周波数ｆ₁ ，ｆ₂ を
下げるだけでなく２つのピークを等しく抑えることがで
きる。またドライバユニットの後方が密閉されているの
で、いかに低い周波数であろうとドライバユニット後方
の音圧が前方へ回り込んで干渉することがないので、超
低域でフラットな音圧周波数特性をドライバユニットの
実効振動面積が大きい状態でつまり高い最大出力大音圧
で得られる。

【００５９】以上のように構成された低音再生装置の実
測した音圧周波数特性は図１０に示すものと同じものが
得られる。図１０から明らかなように、３０Ｈｚから１
２０Ｈｚ程度にわたってほぼフラットな特性が得られて
いるばかりでなく、キャビネット内容積合計５０リット
ルという小型でありながら、３０Ｈｚにおいて約１００
ｄＢの無歪最大出力音圧レベルを得ることができる。

【００６０】なお、本実施例においてはセンサを圧電型
としたが、ムービングコイル型、光量検出型、静電型等
としてよいことは言うまでもない。たとえばムービング
コイル型センサの場合にはドライバユニット振動系の速
度に比例した電圧が得られるので、帰還回路で微分回路
を通すことにより振動系の加速度に比例した電圧を得る
ことができる。あるいは、光量検出型、静電型センサの
場合には振動系の変位に比例した電圧が得られるので、
帰還回路で一回微分回路を通すことで速度、さらにもう
一回微分回路を通すことで加速度に比例した電圧を得る
ことができる。また、センサをドライバユニットの振動
板中央に取り付けたが、振動板の外周部、ボイスボビン
などの振動系の任意の部分に取り付けてもかまわない。

【００６１】次に、本発明の第４の実施例について、図
４を参照しながら説明する。その構成は図３の第３の実
施例において、振動板に取り付けられていたセンサをマ
イクロホン３４とし、第１のキャビティ３２ｃ内部に設
けたもので、その他はまったく同じである。

【００６２】マイクロホン３４は第１のキャビティ３２
ｃ内部の音圧つまりドライバユニット３１後方を密閉し
たキャビティ内部の音圧を検出するが、第１のキャビテ
ィ３２ｃ内部の音圧は音の波長が第１のキャビティ３２
ｃの各辺の長さよりも十分大きい範囲つまり低音域で
は、ドライバユニットの振動系の変位に比例する。マイ
クロホン３４の検出電圧を帰還回路３５で一回微分回路
を通すことで速度、さらにもう一回微分回路を通すこと
で加速度に比例した電圧を得た後、これらをゲイン調節
して帰還することにより電磁制動抵抗、実効振動質量を
等価的に第３の実施例と同じ値にしている。

【００６３】従って動作、効果も第３の実施例とまった
く同じで、図１０に示すものと同じ音圧周波数特性が得
られるが、センサをマイクロホンとしたことにより、こ
れをドライバユニット３１の振動系に取り付ける必要が
なくなり、センサからのリード線の処理が容易になる、
低音再生装置の組立が容易になるといった効果を有して
いる。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明は、電力増幅器と、ドライバユニットの後方を密閉す
るケルトン型キャビネットに収納されたドライバユニッ
トとの間に挿入した検出回路により、ドライバユニット
の振動系速度に比例した電圧を検出し、その検出出力を
帰還回路により電力増幅器に帰還して低域の２つの共振
周波数ｆ1，ｆ2のピークのレベルを同じにする量の加速
度型帰還と、さらに前記加速度型帰還をかけた時の前記
ピークが平坦化される量の速度型帰還とを同時にかける
構成としたことにより、ドライバユニットの電磁制動抵
抗と実効振動質量を等価的に非常に大きくすることがで
き、２つの共振周波数ｆ ₁ ，ｆ ₂ を下げるだけでなくｆ
₁ ，ｆ ₂ のピークを等しく抑えることができるので、ま
たドライバユニットの後方が密閉されているので、いか
に低い周波数であろうとドライバユニット後方の音圧が
前方へ回り込んで干渉することがないので、超低域でフ
ラットな音圧周波数特性をドライバユニットの実効振動
面積が大きい状態で得られ、小型ながら超低域を高い最
大出力大音圧レベルでフラットに再生できる低音再生装
置を実現できる。

【００６５】また、センサによりドライバユニットの振
動系の振動を検出して電圧を発生させ、センサの出力電
圧を帰還回路により電力増幅器に帰還して速度型帰還と
加速度型帰還をかける構成としても同じ効果が得られ
る。

【００６６】さらにまた、センサをマイクロホンとする
ことにより、これをドライバユニットの振動系に取り付
ける必要がなくなり、センサからのリード線の処理が容
易で、組立の容易な低音再生装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における低音再生装置の
構成を示すブロック図

【図２】本発明の第２の実施例における低音再生装置の
構成を示すブロック図

【図３】本発明の第３の実施例における低音再生装置の
構成を示すブロック図

【図４】本発明の第４の実施例における低音再生装置の
構成を示すブロック図

【図５】同実施例におけるスピーカのボイスコイルのイ
ンピーダンス特性を示す特性図

【図６】同実施例におけるスピーカのボイスコイルのイ
ンピーダンス成分を示す等価回路図

【図７】同実施例を説明するためのケルトン型スピーカ
システムのインピーダンス特性を示す特性図

【図８】同第１の実施例におけるＭＦＢの効果を説明す
るための特性図

【図９】同第１の実施例におけるＭＦＢの効果を説明す
るための特性図

【図１０】本発明の第１の実施例における実測した音圧
周波数特性を示す特性図

【図１１】本発明の第２の実施例における実測した音圧
周波数特性を示す特性図

【図１２】従来の低音再生装置の実測した音圧周波数特
性を示す特性図

【図１３】従来の低音再生装置の実測した音圧周波数特
性を示す特性図

【図１４】従来の低音再生装置の構成を示すブロック図

【図１５】図１４におけるケルトン型スピーカシステム
の等価回路図

【符号の説明】

１ドライバユニット２ケルトン型キャビネット３電力増幅器４検出回路５帰還回路６ローパスフィルタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ドライバユニットと、前記ドライバユニ
ットの後方を密閉してこれを取り付けるケルトン型キャ
ビネットと、前記ドライバユニットを駆動する電力増幅器と、前記電力増幅器と前記ドライバユニットとの間に挿入さ
れて前記ドライバユニットの振動系速度に比例した電圧
を検出する検出回路と、前記検出回路から前記電力増幅器に帰還して低域の２つ
の共振周波数ｆ1，ｆ2のピークのレベルを同じにする量
の加速度型帰還と、さらに前記加速度型帰還をかけた時
の前記ピークが平坦化される量の速度型帰還とを同時に
かける帰還回路と、を備えたことを特徴とする低音再生
装置。
【請求項２】ドライバユニットと、前記ドライバユニ
ットの後方を密閉してこれを取り付けるケルトン型キャ
ビネットと、前記ドライバユニットを駆動する電力増幅器と、前記ドライバユニットの振動系の振動を検出して電圧を
発生するセンサと、前記センサから前記電力増幅器に帰還して低域の２つの
共振周波数ｆ1，ｆ2のピークのレベルを同じにする量の
加速度型帰還と、さらに前記加速度型帰還をかけた時の
前記ピークが平坦化される量の速度型帰還とを同時にか
ける帰還回路と、を備えたことを特徴とする低音再生装
置。
【請求項３】ドライバユニットの振動系の振動を検出
するセンサをマイクロホンとし、前記マイクロホンをケ
ルトン型キャビネットのドライバユニット後方のキャビ
ティの中に設けたことを特徴とする請求項２に記載の低
音再生装置。