JP2021022837A - 振動検出装置およびモーショナルフィードバック音響再生装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、発光ダイオードとフォトダイオードを対向して配置し、それらの間の光路にコーン紙と共に動く遮光板が配置された振動検出装置が記載されている。コーン紙が動くとき、同時に遮光板も動く。コーン紙の動きに応じて遮光板が移動すると、フォトダイオードの受光量が変化する。この振動検出装置は、この受光量の変化により、コーン紙の動きを検出する。このため、この振動検出装置は、スピーカの駆動回路に含まれる磁気回路の影響を受けず、また、小型化が容易である。
また、特許文献1に記載の振動検出装置では、フォトダイオードの受光面に外部の光が入ると、フォトダイオードの出力が変化する。このため、発光ダイオードとフォトダイオードの間の光路に外部の光が入ることを防ぐ必要がある。
光を発する光源と、
前記光源が発する光を受光する第1の受光素子と、
前記光源が発する光を受光する第2の受光素子と、
音響再生部において音を発生させる振動部の動きに応じて、前記第1の受光素子の受光量が増加するときに前記第2の受光素子の受光量を減少させ、前記第1の受光素子の受光量が減少するときに前記第2の受光素子の受光量を増加させる受光量調整手段と、
前記第1の受光素子と前記第2の受光素子のペアが差動対として動作し、前記第1の受光素子の受光量と前記第2の受光素子の受光量との差分に応じた再生信号を出力する信号検出部と、
を備える。
前記受光量調整手段が、前記光源が発する光を通過させて前記第1の受光素子と前記第2の受光素子とが当該光を受光することを可能にするスリットを有しており、前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて移動し、前記第1の受光素子の受光量が増加するときに前記第2の受光素子の受光量が減少し、前記第1の受光素子の受光量が減少するときに前記第2の受光素子の受光量が増加するように、前記スリットが配置された振動部材を備える。
前記スリットが、前記光源が発する光を通過させて前記第1の受光素子が当該光を受光することを可能にする第1のスリットと、前記光源が発する光を通過させて前記第2の受光素子が当該光を受光することを可能にする第2のスリットから成る。
前記光源が、第1の発光素子と第2の発光素子から成り、
前記第1の受光素子が、前記第1の発光素子に対向して配置されており、前記第1の発光素子が発する光を受光し、
前記第2の受光素子が、前記第2の発光素子に対向して配置されており、前記第2の発光素子が発する光を受光する。
前記振動部材の横断面が、円弧状である。
前記振動部材が、円柱または中空の円筒である。
前記振動部材が、中空の円筒であり、
前記光源が、球状であって、前記振動部材の内部の空洞に配置される。
前記第1のスリットと前記第2のスリットの形状が前記振動部材の移動方向に長い長方形であって、当該長方形の幅が長さの1/4以下である。
前記光源と前記振動部材との間、または前記振動部材と前記第1の受光素子および前記第2の受光素子との間に配置される遮光部材であって、前記振動部材の第1のスリットと重なる部分において前記光源が発する光を長方形の形状で通過させる第3のスリットと前記振動部材の第2のスリットと重なる部分において前記光源が発する光を長方形の形状で通過させる第4のスリットとを有する当該遮光部材を備える。
前記光源が円形の発光素子から成り、当該発光素子の直径が、前記スリットの長さの2倍以上である。
前記受光量調整手段が、
前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて移動する第1の発光素子と第2の発光素子から成る前記光源と、
前記第1の発光素子に対向して配置されており、前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて移動し、前記第1の発光素子が発する光を受光する前記第1の受光素子と、
前記第2の発光素子に対向して配置されており、前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて移動し、前記第2の発光素子が発する光を受光する前記第2の受光素子と、
前記第1の発光素子が発する光を通過させて前記第1の受光素子が当該光を受光することを可能にする第1のスリットと、前記第2の発光素子が発する光を通過させて前記第2の受光素子が当該光を受光することを可能にする第2のスリットとを有しており、前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて、前記第1の受光素子の受光量が増加するときに前記第2の受光素子の受光量が減少し、前記第1の受光素子の受光量が減少するときに前記第2の受光素子の受光量が増加するように、前記第1のスリットと前記第2のスリットとが配置された固定部材と、
で構成される。
前記受光量調整手段が、前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて移動し、矩形の形状の光を発する前記光源で構成される。
前記受光量調整手段が、
矩形の形状の光を発する前記光源と、
前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて移動する前記第1の受光素子および前記第2の受光素子と、
で構成される。
前記第1の受光素子の受光面の前に第1の集光レンズが配置されており、前記光源が発した光を当該第1の集光レンズが集光して前記第1の受光素子の受光面に入射させ、
前記第2の受光素子の受光面の前に第2の集光レンズが配置されており、前記光源が発した光を当該第2の集光レンズが集光して前記第2の受光素子の受光面に入射させる。
上述した振動検出装置と、
音源から出力される原音信号と前記振動検出装置から出力される再生信号とに基づいて駆動信号を生成する駆動回路と、
前記駆動信号が供給される前記音響再生部と、
を備える。
上述した振動検出装置と、
音源から出力される原音信号と前記振動検出装置から出力される再生信号とに基づいて駆動信号を生成する駆動回路と、
前記駆動信号が供給される前記音響再生部と、
を備え、
前記振動検出装置に含まれる振動部材の長手方向の一端が前記音響再生部の中心軸に沿って前記音響再生部のセンターキャップの表面に固定されており、
前記振動検出装置に含まれる光源と第1の受光素子と第2の受光素子とが前記音響再生部のセンターキャップの表側に配置されている。
上述した振動検出装置と、
音源から出力される原音信号と前記振動検出装置から出力される再生信号とに基づいて駆動信号を生成する駆動回路と、
前記駆動信号が供給される音響再生部と、
を備え、
前記音響再生部に含まれる振動部が、コーン紙を含み、
前記振動検出装置に含まれる振動部材の長手方向の一端が前記音響再生部の中心軸と並行に前記コーン紙に固定されている。
上述した振動検出装置と、
音源から出力される原音信号と前記振動検出装置から出力される再生信号とに基づいて駆動信号を生成する駆動回路と、
前記駆動信号が供給される音響再生部と、
を備え、
前記振動検出装置に含まれる振動部材の長手方向の一端が前記音響再生部の中心軸に沿って前記音響再生部のセンターキャップの裏面に固定されており、
前記振動検出装置に含まれる光源と第1の受光素子と第2の受光素子とが前記音響再生部のセンターキャップの裏側に配置されている。
前記振動検出装置の信号検出部が、再生信号を差動信号として出力し、
前記駆動回路が、
前記再生信号がXLR端子に入力され、前記再生信号を1本の信号に変換し、原音信号と同一のレベルに増幅して出力する第1のオーディオミキサーと、
前記原音信号と前記第1のオーディオミキサーの出力とがXLR端子に入力され、前記原音信号と前記増幅された再生信号の差分をエラー信号として出力する第2のオーディオミキサーと、
前記原音信号と前記エラー信号がXLR端子に入力され、前記原音信号から前記エラー信号が除かれた信号成分を出力する第3のオーディオミキサーと、
を有する。
モーショナルフィードバックスピーカ1は、振動検出装置10Aとスピーカ100とを有する。
スピーカ100は、センターキャップ101と、振動板であるコーン紙102と、エッジ103と、スパイダー104と、ボイスコイル105と、ボイスコイルボビン105Aと、アウターポール106と、マグネット107と、センターポール108と、フレーム109とを有する。スピーカ100は、通常のスピーカである。
なお、センターキャップ101とコーン紙102とは、それぞれ本発明の音響再生部に含まれる振動部の例である。
支持部材30は、スピーカ100のフレーム109の上部に固定されている。発光ダイオード11と発光ダイオード12とフォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14は支持部材30の下部に取り付けられている。再生信号検出部40は、支持部材30の上部に取り付けられている。
発光ダイオード11とフォトトランジスタ13は、対向して配置されている。発光ダイオード12とフォトトランジスタ14も、対向して配置されている。
振動部材20は、チタンのような軽くて固い材料でできている。振動部材20は、長手方向の一端(図1では下端)がスピーカ100の中心軸110に沿ってセンターキャップ101の表面に、接着剤等を用いて垂直に固定されている。センターキャップ101が動くとき、振動部材20はそれと同時に移動する。センターキャップ101は、コーン紙102と連動しているため、振動部材20の動きを検出することにより、コーン紙102の動きを検出することができる。
なお、モーショナルフィードバックスピーカ1は本発明のモーショナルフィードバック音響再生装置の例であり、発光ダイオード11は本発明の第1の発光素子の例であり、発光ダイオード12は本発明の第2の発光素子の例であり、フォトトランジスタ13は本発明の第1の受光素子の例であり、フォトトランジスタ14は本発明の第2の受光素子の例であり、スピーカ100は本発明の音響再生部の例である。
振動部材20は、例えば、長方形の平板である。振動部材20は、スリット21とスリット22を有する。スリット21は、発光ダイオード11が発する光を通過させる。フォトトランジスタ13は、スリット21を通過した光を受光する。また、スリット22は、発光ダイオード12が発する光を通過させる。フォトトランジスタ14は、スリット22を通過した光を受光する。
図2の例では、図2(A)に示すように、コーン紙が負方向の最大位置にあるとき、フォトトランジスタ13の受光量は0であり、フォトトランジスタ14の受光量は最大である。図2(B)に示すように、コーン紙が0の位置(コーン紙が振動していないときの位置)にあるとき、フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14の受光量は等しい。図2(C)に示すように、コーン紙が正方向の最大位置にあるとき、フォトトランジスタ13の受光量は最大であり、フォトトランジスタ14の受光量は0である。
例えば、コーン紙が0の位置(コーン紙が振動していないときの位置)にあるときにフォトトランジスタ13の受光量とフォトトランジスタ14の受光量は、同一であることが好ましいが、異なっていてもよい。
また、例えば、スリット21とスリット22の長手方向(縦方向)の長さはセンターキャップ101の最大振幅以上であってもよい。
また、スリット21とスリット22の短手方法(横方向)の幅Wは、スリット21とスリット22を通過する光の形が矩形に近くなる長さであればよい。幅Wは、H/4より大きくても小さくてもよいが、H/4以下かつH/10以上の長さであることが望ましい。
なお、スリット21は本発明の第1のスリットの例であり、スリット22は本発明の第2のスリットの例である。
信号検出部40Aにおいて、抵抗R1は、一端に電源電圧Vccが入力され、他端が発光ダイオード11のアノードに接続されている。発光ダイオード11のカソードは接地されている。抵抗R2は、一端に電源電圧Vccが入力され、他端が発光ダイオード12のアノードに接続されている。発光ダイオード12のカソードは接地されている。抵抗R3は、一端に電源電圧Vccが入力され、他端がフォトトランジスタ13のコレクタとフォトトランジスタ14のコレクタとに接続されている。フォトトランジスタ13のエミッタは抵抗R4の一端に接続されている。抵抗R4の他端は接地されている。フォトトランジスタ14のエミッタは抵抗R5の一端に接続されている。抵抗R5の他端は接地されている。また、フォトトランジスタ13のエミッタは、差動増幅器41の非反転入力端子(+)に接続されている。フォトトランジスタ14のエミッタは、差動増幅器41の反転入力端子(−)に接続されている。差動増幅器41の出力は出力端子42に接続されている。出力端子42は再生信号を出力する。再生信号は、コーン紙102の振動を示す信号である。
特許文献1に記載の振動検出装置のように受光素子が1個の構成に比べて、図3(A)の構成では出力端子42から2倍の大きさの再生信号が出力される。
このため、再生信号は直流成分を含まない。また、振動検出装置10Aの外部からフォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14に入射する光が変化するとき、フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14の受光量は同様に変化する。従って、図3(A)の振動検出装置10Aでは、再生信号は特許文献1に記載の振動検出装置に比べて2倍の大きさでありながら外部からの光の変化は再生信号に影響を及ぼさない。
信号検出部40Bは、抵抗R3が定電流源43に置き換えられている点、フォトトランジスタ13のエミッタが増幅器44の入力に接続され、増幅器44の出力が出力端子42に接続されている点が信号検出部40Aと異なる。それ以外の点では、信号検出部40Bは信号検出部40Aと同一の構成である。
信号検出部40Bにおいても、信号検出部40Aと同様に、フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14のペアは、差動対として動作する。出力端子42は、フォトトランジスタ13の受光量とフォトトランジスタ14の受光量との差分に比例した再生信号を出力する。
駆動回路50Aは、従来のモーショナルフィードバックを行うスピーカ駆動回路である。駆動回路50Aは、減算器52と、差動増幅器53と、増幅器54とを有する。
入力端子51には、音源から出力される原音信号が入力される。減算器52には、原音信号と振動検出装置10Aからフィードバックされる再生信号とが入力される。減算器52は、原音信号と再生信号の差分をエラー信号として出力する。差動増幅器53の非反転入力端子(+)には原音信号が入力され、反転入力端子(−)にはエラー信号が入力される。差動増幅器53は原音信号からエラー信号が除かれた信号成分を増幅して出力する。増幅器54は、差動増幅器53の出力を増幅して駆動信号を生成する。駆動信号は、スピーカ100のボイスコイル105に供給される。
図5には、図2(B)と同様に、コーン紙が0の位置(コーン紙が振動していないときの位置)にあるときの発光ダイオード11と発光ダイオード12の配置が示されている。振動部材20Aを用いる場合でも発光ダイオード11とフォトトランジスタ13のスリット21に対する相対的な配置は、振動部材20が用いられる場合と同様である。同様に、発光ダイオード12とフォトトランジスタ14のスリット22に対する相対的な配置も、振動部材20が用いられる場合と同様である。結果として、発光ダイオード11とフォトトランジスタ13は、発光ダイオード12とフォトトランジスタ14に対して上方にずらして配置される。
振動部材20Bは、横断面が円弧状である点が振動部材20と異なる。これ以外の点では、振動部材20Bは振動部材20と同一である。
図7は、振動部材の第3の変形例20Cを示す。
振動部材20Cは、円柱または中空の円筒である点が振動部材20と異なる。これ以外の点では、振動部材20Cは振動部材20と同一である。
振動部材20または振動部材20Aのように長方形の平板は、コーン紙が振動すると平板に垂直な方向に横揺れするおそれがある。一方、振動部材20Bのように横断面が円弧状であるか、または振動部材20Cのように円柱または円筒である場合、横揺れしにくくなる。
振動部材20Dは中空の円筒である。光源15は、球状であって、振動部材20Dの内部の空洞に配置される。光源15は、支持部材30の下部に図示しない支持棒を介して取り付けられている。
振動部材20Dのスリット21とスリット22は、円筒の側面において、例えば反対側に配置される。振動部材20Dのスリット21とスリット22の側面上における形と大きさは、図2の振動部材20におけるスリット21とスリット22と同様の形と大きさである。ただし、図2の振動部材20ではスリット21がスリット22の上方に配置されていたが、図8の振動部材20Dではスリット21はスリット22より下側に配置される。従って、図2ではフォトトランジスタ13がフォトトランジスタ14の上方に配置されていたのに対し、図8ではフォトトランジスタ13はフォトトランジスタ14より下側に配置される。スリット22の下端(振動部材20Dが移動する方向においてスピーカ100に近い側の端)とスリット21の上端(振動部材20Dが移動する方向においてスピーカ100から遠い側の端)は同一の平面上に位置する。
すなわち、スリット21は、光源15が発する光を通過させる。フォトトランジスタ13は、スリット21を通過した光を受光する。また、スリット22は、光源15が発する光を通過させる。フォトトランジスタ14は、スリット22を通過した光を受光する。
図8の例では、図8(A)に示すように、コーン紙が負方向の最大位置にあるとき、フォトトランジスタ13の受光量は0であり、フォトトランジスタ14の受光量は最大である。図8(B)に示すように、コーン紙が0の位置(コーン紙が振動していないときの位置)にあるとき、フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14の受光量は等しい。図8(C)に示すように、コーン紙が正方向の最大位置にあるとき、フォトトランジスタ13の受光量は最大であり、フォトトランジスタ14の受光量は0である。
振動部材20Dは、仮に図8(B)に示すコーン紙が0の位置(コーン紙が振動していないときの位置)においてフォトトランジスタ13の受光量とフォトトランジスタ14の受光量とのゼロバランスに差があっても、光源15を上下に移動させることにより、ゼロバランスを調整することができる。
遮光部材23は、発光ダイオード11および発光ダイオード12と振動部材20との間、または振動部材20とフォトトランジスタ13およびフォトトランジスタ14との間に配置される。遮光部材23は、長手方向の一端(図9では上端)が支持部材30の下部に固定される。
遮光部材23は、スリット24とスリット25とを有する。スリット24とスリット25は、例えば長方形であり、同一の形と大きさである。スリット24とスリット25の長手方向(縦方向)の長さはhである。長さhは、発光ダイオード11と発光ダイオード12の発光部の直径Hよりも短い。
なお、スリット24は本発明の第3のスリットの例であり、スリット25は本発明の第4のスリットの例である。
遮光部材23Aは、中空の円筒である。遮光部材23Aは、長手方向の一端(図11では上端)が支持部材30の下部に固定される。
振動部材20Dは、遮光部材23Aの内部の空洞に挿入され、その空洞内で長手方向(図11では上下)に動く。遮光部材23Aのスリット24とスリット25は、円筒の側面において、例えば対向して配置される。この場合、遮光部材23Aの側面は、振動部材20Dとフォトトランジスタ13およびフォトトランジスタ14との間に配置される。そして、遮光部材23Aのスリット24は、振動部材20Dのスリット21と重なる部分において発光素子15が発する光を長方形の形状で通過させる。同様に、遮光部材23Aのスリット25は、振動部材20Dのスリット22と重なる部分において発光素子15が発する光を長方形の形状で通過させる。
なお、振動部材20Dの内部の空洞に遮光部材23Aが挿入される構成とすることもできる。この場合、遮光部材23Aの側面は、発光素子15と振動部材20Dとの間に配置される。そして、遮光部材23Aのスリット24は、振動部材20Dのスリット21と重なる部分において発光素子15が発する光を長方形の形状で通過させる。同様に、遮光部材23Aのスリット25は、振動部材20Dのスリット22と重なる部分において発光素子15が発する光を長方形の形状で通過させる。
同様に、フォトトランジスタ14の受光面の前に集光レンズを配置することができる。
モーショナルフィードバックスピーカ2は、振動検出装置10Bとスピーカ100とを有する。
モーショナルフィードバックスピーカ2のスピーカ100は、モーショナルフィードバックスピーカ1のスピーカ100と同一の構成である。
振動検出装置10Bは、発光ダイオード11と、発光ダイオード12と、フォトトランジスタ13と、フォトトランジスタ14と、振動部材26と、支持部材31と、再生信号検出部40とを有する。
振動検出装置10Bは、振動部材26がコーン紙102に固定されている点が振動検出装置10Aと異なる。この点を除き、振動検出装置10Bは振動検出装置10Aと同一の構成である。なお、発光ダイオード11と発光ダイオード12とフォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14は支持部材31の下部に取り付けられており、再生信号検出部40は支持部材31の上部に取り付けられている。
振動部材26は、長手方向の一端(図13では下端)がスピーカ100の中心軸110と並行に、接着剤等を用いてコーン紙102に固定されている。支持部材31は、コーン紙102が振動しても発光ダイオード12等がコーン紙102に接触しないように、フレーム109の上部に取り付けられる。
なお、モーショナルフィードバックスピーカ2では振動部材26がコーン紙102に固定されているが、バランスを保つために、コーン紙102において振動部材26の位置と対称な位置にダミーの振動部材を取り付けてもよい。
モーショナルフィードバックスピーカ2は本発明のモーショナルフィードバック音響再生装置の例である。
コーン紙102の前方の密閉空間に伝搬した音波は、外耳で反射してコーン紙102に戻る。また、裏面201が開放された構造のヘッドホンの場合、裏面201と側面202とスピーカ100とで囲まれる開放空間に周囲の騒音が侵入する。外耳で反射した音波に加えて開放空間に侵入する騒音も、コーン紙に余分な振動102aを生じさせる。しかし、振動検出装置10Bは周りの騒音を含め、あらゆる音波を拾うので、ノイズキャンセル機能付きヘッドホンとしての動作までも可能になる。
モーショナルフィードバックスピーカ3は、振動検出装置10Cとスピーカ100とを有する。
振動検出装置10Cは、発光ダイオード11と、発光ダイオード12と、フォトトランジスタ13と、フォトトランジスタ14と、振動部材27と、支持部材32と、再生信号検出部40とを有する。
振動検出装置10Aがセンターキャップ101の表側に配置されているのに対し、振動検出装置10Cはセンターキャップ101の裏側に配置される。それ以外の点は、モーショナルフィードバックスピーカ3はモーショナルフィードバックスピーカ1と同一である。
振動部材27は、長手方向の一端(図16では上端)がスピーカ100の中心軸110に沿ってセンターキャップ101の裏面に、接着剤等を用いて垂直に固定される。支持部材32は、例えば、内部が空洞の円筒であり、センターポール108の上面に固定される。支持部材32の内部に発光ダイオード11と発光ダイオード12とフォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14と再生信号検出部40とが配置される。振動検出装置10Cにおける発光ダイオード11と発光ダイオード12とフォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14と再生信号検出部40とは、振動検出装置10Aのものと同一の構成である。
なお、図16では支持部材32の外径が孔111の直径よりも大きい例を示したが、支持部材32の外径と孔111の直径が略同一であって、支持部材32の下部が孔111を貫通し、支持部材32の下端がセンターポール108の下端に達する構成としてもよい。空気を抜くために孔111が設けられたセンターポール108が存在する。そのようなセンターポール108では、その孔111を利用して振動検出装置10Cを設置することができる。例えば、発光ダイオード11と発光ダイオード12とフォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14と支持部材32と一緒に、支持部材32に仮固定された振動部材27を孔111から挿入し、振動部材27をセンターキャップ101に予め付けてある接着部材に接着固定した後、振動部材27と支持部材32の仮止めを解除し(外し)、振動部材27をセンターキャップ101の裏面に固定することにより、振動検出装置10Cを設置することができる。
なお、モーショナルフィードバックスピーカ3は本発明のモーショナルフィードバック音響再生装置の例である。
この構成では、振動検出装置10Cは外光の入りにくい密閉空間に配置される。このため、振動検出装置10Cは、振動検出装置10Aと振動検出装置10Bよりも更に外光の変化の影響を受けずに、センターキャップの振動101aとコーン紙の振動102bを検出することができる。
駆動回路50Bは、オーディオミキサー60と、オーディオミキサー61と、オーディオミキサー62と、パワーアンプ66とを有する。駆動回路50Bは、図4の駆動回路50Aと同様に動作する。
3台のオーディオミキサー60,61,62は、例えばヤマハミキシングコンソールMG06のような通常のオーディオミキサーである。3台のオーディオミキサー60,61,62は、入力用にXLR端子(キャノンコネクター)65を有する。
図3(A)の信号検出部40Aでは、フォトトランジスタ13のエミッタとフォトトランジスタ14のエミッタはそれぞれ差動増幅器41の非反転入力端子(+)と反転入力端子(−)に接続される。そして、信号検出部40Aの出力端子42は差動増幅器41の出力端子に接続される。これに対し、信号検出部40Cは、差動増幅器41を有していない。出力端子44と出力端子45には、それぞれフォトトランジスタ13のエミッタとフォトトランジスタ14のエミッタが接続される。これ以外の点では、信号検出部40Cは信号検出部40Aと同一の構成である。
信号検出部40Cの出力は、キャノンケーブルを用いてオーディオミキサー60のXLR端子65に接続される。信号検出部40Cの出力端子44と出力端子45は、オーディオミキサー60のXLR端子65の2番ピン(HOT)と3番ピン(COLD)にそれぞれ接続される。オーディオミキサー60のXLR端子65の1番ピンは接地される。
オーディオミキサー61は、図4の駆動回路50Aにおける減算器52に相当する。オーディオミキサー61のXLR端子65の2番ピン(HOT)と3番ピン(COLD)には、それぞれ原音信号とオーディオミキサー60の出力が入力される。オーディオミキサー61のXLR端子65の1番ピンは接地される。オーディオミキサー61は、駆動回路50Aの減算器52と同様に、原音信号と再生信号の差分をエラー信号として出力する。
オーディオミキサー62は、図4の駆動回路50Aにおける差動増幅器53に相当する。オーディオミキサー62のXLR端子65の2番ピン(HOT)と3番ピン(COLD)には、それぞれ原音信号とエラー信号が入力される。オーディオミキサー62のXLR端子65の1番ピンは接地される。オーディオミキサー62は、原音信号からエラー信号が除かれた信号成分を出力する。
パワーアンプ66は、図4の駆動回路50Aにおける増幅器54に相当する。パワーアンプ66は、オーディオミキサー62の出力を増幅して駆動信号を出力する。駆動信号は、スピーカ100のボイスコイル105に供給される。
XLR端子65Aの2番ピンは抵抗R6を介して抵抗R3の一端に接続される。また、XLR端子65Aの3番ピンは抵抗R7を介して抵抗R3の一端に接続される。この構成により、抵抗R1と抵抗R2と抵抗R3の接続点に、オーディオミキサーのコンデンサマイク用ファンタム電源(公称+48V)から、XLR端子65Aを介してキャノンケーブル経由で電源電圧Vccが供給される。
図20の信号検出部40Dでは、フォトトランジスタ13のエミッタとフォトトランジスタ14のエミッタから出力される差動信号はコンデンサC1とコンデンサC2を通ってXLR端子65に供給されるため、それらの低周波成分が減衰する。これに対し、図21の信号検出部40Eでは、フォトトランジスタ13のエミッタとフォトトランジスタ14のエミッタから出力される差動信号はXLR端子65に直接供給されるため、その低周波成分は減衰しない。
モーショナルフィードバックスピーカ4は、振動検出装置10Dとスピーカ100とを有する。
振動検出装置10Dは、フォトトランジスタ13と、フォトトランジスタ14と、発光素子17と、振動部材28と、支持部材30と、再生信号検出部40とを有する。
振動検出装置10Dは、発光素子17を1個のみ有する点、および振動部材28が1つのスリット29のみを有する点がモーショナルフィードバックスピーカ1の振動検出装置10Aと異なる。発光素子17は、振動検出装置10Aの発光ダイオード11や発光ダイオード12に比べて巨大である。発光素子17の直径は、スリット29の縦方向(振動部材28が移動する方向)の長さの2倍以上である。その他の点では、振動検出装置10Dは、振動検出装置10Aと同様である。
振動部材28は、例えば、長方形の平板である。ただし、振動部材28は、振動部材20Bと同様に、横断面が円弧状であってもよい。また、振動部材28は、振動部材20Cと同様に、円柱または中空の円筒であってもよい。
発光素子17が発する光は、スリット29を通過し、フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14によって受光される。振動部材28は、センターキャップ101の動きに応じて移動する。
図23の例では、図23(A)に示すように、コーン紙が負方向の最大位置にあるとき、フォトトランジスタ13の受光量は0であり、フォトトランジスタ14の受光量は最大である。図23(B)に示すように、コーン紙が0の位置(コーン紙が振動していないときの位置)にあるとき、フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14の受光量は等しい。図23(C)に示すように、コーン紙が正方向の最大位置にあるとき、フォトトランジスタ13の受光量は最大であり、フォトトランジスタ14の受光量は0である。
振動検出装置10Dにおいて、コーン紙102の動きに応じて、フォトトランジスタ13の受光量が増加するときにフォトトランジスタ14の受光量が減少し、フォトトランジスタ13の受光量が減少するときにフォトトランジスタ14の受光量が増加する点は、モーショナルフィードバックスピーカ1の振動検出装置10Aと同様である。
モーショナルフィードバックスピーカ5は本発明のモーショナルフィードバック音響再生装置の例である。
モーショナルフィードバックスピーカ5は、振動検出装置10Eとスピーカ100とを有する。
振動検出装置10Eは、発光ダイオード11と、発光ダイオード12と、フォトトランジスタ13と、フォトトランジスタ14と、支持部材30と、固定部材33と、再生信号検出部40とを有する。
振動検出装置10Eは、スリット21とスリット22を有する固定部材33が支持部材30の下部に垂直に固定されている点、および発光ダイオード11と発光ダイオード12とフォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14とが支柱を介してセンターキャップ101の表面に固定されている点がモーショナルフィードバックスピーカ1の振動検出装置10Aと異なる。
振動検出装置10Eでは、振動検出装置10Aと異なり、発光ダイオード11とフォトトランジスタ13は、発光ダイオード12とフォトトランジスタ14の下に配置される。
固定部材33のスリット21は、発光ダイオード11が発する光を通過させてフォトトランジスタ13がその光を受光することを可能にする。固定部材33のスリット22は、発光ダイオード12が発する光を通過させてフォトトランジスタ14がその光を受光することを可能にする。
振動検出装置10Eにおいて、コーン紙102の動きに応じて、フォトトランジスタ13の受光量が増加するときにフォトトランジスタ14の受光量が減少し、フォトトランジスタ13の受光量が減少するときにフォトトランジスタ14の受光量が増加する点は、モーショナルフィードバックスピーカ1の振動検出装置10Aと同様である。
モーショナルフィードバックスピーカ5は本発明のモーショナルフィードバック音響再生装置の例である。
モーショナルフィードバックスピーカ6は、振動検出装置10Fとスピーカ100とを有する。
振動検出装置10Fは、フォトトランジスタ13と、フォトトランジスタ14と、光源18と、支持部材30と、再生信号検出部40とを有する。
光源18は、矩形の形状の光を発する。光源18は、例えば、発光ダイオードと矩形のスリットとで構成することができる。光源18は、支柱を介してセンターキャップ101の表面に固定されている。このため、光源18は、センターキャップ101の動きに応じて移動する。センターキャップ101は、コーン紙102と連動しているため、光源18の動きを検出することにより、コーン紙102の動きを検出することができる。
振動検出装置10Fでは、振動検出装置10Aと異なり、振動部材は不要である。
振動検出装置10Fは、これらの点がモーショナルフィードバックスピーカ1の振動検出装置10Aと異なる。
フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14は、光源18が発する光を受光する。
図26の例では、図26(A)に示すように、コーン紙が負方向の最大位置にあるとき、フォトトランジスタ13の受光量は0であり、フォトトランジスタ14の受光量は最大である。図26(B)に示すように、コーン紙が0の位置(コーン紙が振動していないときの位置)にあるとき、フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14の受光量は等しい。図26(C)に示すように、コーン紙が正方向の最大位置にあるとき、フォトトランジスタ13の受光量は最大であり、フォトトランジスタ14の受光量は0である。
振動検出装置10Fにおいて、コーン紙102の動きに応じて、フォトトランジスタ13の受光量が増加するときにフォトトランジスタ14の受光量が減少し、フォトトランジスタ13の受光量が減少するときにフォトトランジスタ14の受光量が増加する点は、モーショナルフィードバックスピーカ1の振動検出装置10Aと同様である。
モーショナルフィードバックスピーカ6は本発明のモーショナルフィードバック音響再生装置の例である。
モーショナルフィードバックスピーカ7は、振動検出装置10Gとスピーカ100とを有する。
振動検出装置10Gは、フォトトランジスタ13と、フォトトランジスタ14と、光源18と、支持部材30と、再生信号検出部40とを有する。
光源18は、振動検出装置10Fと同様に、矩形の形状の光を発する。光源18は、例えば、発光ダイオードと矩形のスリットとで構成することができる。光源18は、支柱を介して支持部材30の下部に固定されている。
フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14は、支柱を介してセンターキャップ101の表面に固定されている。このため、フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14は、センターキャップ101の動きに応じて移動する。センターキャップ101は、コーン紙102と連動しているため、フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14の動きを検出することにより、コーン紙102の動きを検出することができる。
振動検出装置10Gは、これらの点がモーショナルフィードバックスピーカ6の振動検出装置10Fと異なる。
振動検出装置10Gでは、振動検出装置10Fと異なり、フォトトランジスタ13は、フォトトランジスタ14の下に配置される。
フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14は、光源18が発する光を受光する。
図28の例では、図28(A)に示すように、コーン紙が負方向の最大位置にあるとき、フォトトランジスタ13の受光量は0であり、フォトトランジスタ14の受光量は最大である。図28(B)に示すように、コーン紙が0の位置(コーン紙が振動していないときの位置)にあるとき、フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14の受光量は等しい。図28(C)に示すように、コーン紙が正方向の最大位置にあるとき、フォトトランジスタ13の受光量は最大であり、フォトトランジスタ14の受光量は0である。
振動検出装置10Gにおいて、コーン紙102の動きに応じて、フォトトランジスタ13の受光量が増加するときにフォトトランジスタ14の受光量が減少し、フォトトランジスタ13の受光量が減少するときにフォトトランジスタ14の受光量が増加する点は、モーショナルフィードバックスピーカ6の振動検出装置10Fと同様である。
モーショナルフィードバックスピーカ7は本発明のモーショナルフィードバック音響再生装置の例である。
モーショナルフィードバックスピーカ8は、振動検出装置10Hとスピーカ100とを有する。
振動検出装置10Hは、フォトトランジスタ13と、フォトトランジスタ14と、光源19と、挿入部材34と、再生信号検出部40とを有する。
光源19は、球状であって、挿入部材34の一端に固定されている。再生信号検出部40は挿入部材34の内部に設置されている。挿入部材34はセンターポール108の孔111に挿入され、光源19はボイスコイルボビン105Aの内側かつセンターキャップ101の裏側に配置される。
フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14は、ボイスコイルボビン105Aの外側において支柱を介してフレーム109に固定される。
スリット21とスリット22はボイスコイルボビン105Aに設けられる。モーショナルフィードバックスピーカ8では、ボイスコイルボビン105Aは音響再生部に含まれる振動部の一部として機能するとともに本発明の振動部材として機能する。
モーショナルフィードバックスピーカ8では、光源19の位置を変更することによりフォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14に入る光量のバランスを調整することができる。
モーショナルフィードバックスピーカ8は本発明のモーショナルフィードバック音響再生装置の例である。
例えば、スリットの形状を振動部材の移動方向に長い縦長のダイヤ形とすることにより、スリット幅の広い中央部分において通過する光量が大きくなり、上下の端部に近くスリット幅が狭くなるほど通過する光量が小さくなる。図30は、コーン紙が0の位置(コーン紙が振動していないときの位置)にあるときの2つの発光ダイオード11,12と2つのダイヤ形のスリット21,22との配置の一例を示す。スリットの形状がダイヤ形である場合、コーン紙が0の位置の近くに位置するときにはコーン紙がわずかに移動してもスリットを通過する光量は大きく変化する。ダイヤ形のスリットはスリット幅が徐々に変化し、光源は円形であるため、振動検出装置から出力される再生信号にひずみが生じる可能性があるが、このひずみは例えばデジタル信号処理により容易に補正できる。このため、スリット21とスリット22の形状をダイヤ形とすることにより、フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14の受光感度を実質的に向上させることができる。また、これにより、静止していたコーン紙が振動し始めるときの応答性も向上させることができる。スリット29も同様である。
また、例えばスリット21とスリット22の形と大きさが異なっている場合には、コーン紙が0の位置(コーン紙が振動していないときの位置)にあるとき、フォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14の受光量は異なるものとなるが、この差もデジタル信号処理により容易に補正できる。
また、第2の実施形態では、光源18の発光形状をダイヤ形とすることもできる。
また、上述した実施形態では、振動板としてコーン紙の例を示したが、これに限らず、ポリエステル、アラミド、ポリプロピレン、炭素繊維樹脂などの高分子材料でできた膜等を振動板として使用することもできる。
第2の実施形態でも、同様に、光源18を支える支柱やフォトトランジスタ13とフォトトランジスタ14を支える支柱はセンターキャップ101やコーン紙102と一体的に形成することもできる。
光を発する光源と、
前記光源が発する光を受光する第1の受光素子と、
前記光源が発する光を受光する第2の受光素子と、
音響再生部において音を発生させる振動部の動きに応じて、前記第1の受光素子の受光量が増加するときに前記第2の受光素子の受光量を減少させ、前記第1の受光素子の受光量が減少するときに前記第2の受光素子の受光量を増加させる受光量調整手段と、
前記第1の受光素子と前記第2の受光素子のペアが差動対として動作し、前記第1の受光素子の受光量と前記第2の受光素子の受光量との差分を再生信号として出力する信号検出部と、
を備える。
光を発する光源と、
前記光源が発する光を受光する第1の受光素子と、
前記光源が発する光を受光する第2の受光素子と、
前記光源が発する光を通過させて前記第1の受光素子が当該光を受光することを可能にする第1のスリットと、前記光源が発する光を通過させて前記第2の受光素子が当該光を受光することを可能にする第2のスリットとを有しており、音響再生部において音を発生させる振動部の動きに応じて移動し、前記第1の受光素子の受光量が増加するときに前記第2の受光素子の受光量が減少し、前記第1の受光素子の受光量が減少するときに前記第2の受光素子の受光量が増加するように、前記第1のスリットと前記第2のスリットとが配置された振動部材と、
前記第1の受光素子と前記第2の受光素子のペアが差動対として動作し、前記第1の受光素子の受光量と前記第2の受光素子の受光量との差分に応じた再生信号を出力する信号検出部と、
を備える。
音響再生部において音を発生させる振動部の動きに応じて移動する第1の発光素子および第2の発光素子と、
前記第1の発光素子に対向して配置されており、前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて移動し、前記第1の発光素子が発する光を受光する第1の受光素子と、
前記第2の発光素子に対向して配置されており、前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて移動し、前記第2の発光素子が発する光を受光する第2の受光素子と、
前記第1の発光素子が発する光を通過させて前記第1の受光素子が当該光を受光することを可能にする第1のスリットと、前記第2の発光素子が発する光を通過させて前記第2の受光素子が当該光を受光することを可能にする第2のスリットとを有しており、前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて、前記第1の受光素子の受光量が増加するときに前記第2の受光素子の受光量が減少し、前記第1の受光素子の受光量が減少するときに前記第2の受光素子の受光量が増加するように、前記第1のスリットと前記第2のスリットとが配置された固定部材と、
前記第1の受光素子と前記第2の受光素子のペアが差動対として動作し、前記第1の受光素子の受光量と前記第2の受光素子の受光量との差分に応じた再生信号を出力する信号検出部と、
を備える。
光を発する光源と、
前記光源が発する光を受光する第1の受光素子と、
前記光源が発する光を受光する第2の受光素子と、
音響再生部において音を発生させる振動部の動きに応じて、前記第1の受光素子の受光量が増加するときに前記第2の受光素子の受光量を減少させ、前記第1の受光素子の受光量が減少するときに前記第2の受光素子の受光量を増加させる受光量調整手段と、
前記第1の受光素子と前記第2の受光素子のペアが差動対として動作し、前記第1の受光素子の受光量と前記第2の受光素子の受光量との差分に応じた再生信号を出力する信号検出部と、
を備え、
前記受光量調整手段が、
矩形の形状の光を発する前記光源と、
前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて移動する前記第1の受光素子および前記第2の受光素子と、
で構成される。
Claims (19)
- 光を発する光源と、
前記光源が発する光を受光する第1の受光素子と、
前記光源が発する光を受光する第2の受光素子と、
音響再生部において音を発生させる振動部の動きに応じて、前記第1の受光素子の受光量が増加するときに前記第2の受光素子の受光量を減少させ、前記第1の受光素子の受光量が減少するときに前記第2の受光素子の受光量を増加させる受光量調整手段と、
前記第1の受光素子と前記第2の受光素子のペアが差動対として動作し、前記第1の受光素子の受光量と前記第2の受光素子の受光量との差分に応じた再生信号を出力する信号検出部と、
を備える振動検出装置。 - 前記受光量調整手段が、前記光源が発する光を通過させて前記第1の受光素子と前記第2の受光素子とが当該光を受光することを可能にするスリットを有しており、前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて移動し、前記第1の受光素子の受光量が増加するときに前記第2の受光素子の受光量が減少し、前記第1の受光素子の受光量が減少するときに前記第2の受光素子の受光量が増加するように、前記スリットが配置された振動部材を備える請求項1に記載の振動検出装置。
- 前記スリットが、前記光源が発する光を通過させて前記第1の受光素子が当該光を受光することを可能にする第1のスリットと、前記光源が発する光を通過させて前記第2の受光素子が当該光を受光することを可能にする第2のスリットから成る請求項2に記載の振動検出装置。
- 前記光源が、第1の発光素子と第2の発光素子から成り、
前記第1の受光素子が、前記第1の発光素子に対向して配置されており、前記第1の発光素子が発する光を受光し、
前記第2の受光素子が、前記第2の発光素子に対向して配置されており、前記第2の発光素子が発する光を受光する、
請求項3に記載の振動検出装置。 - 前記振動部材の横断面が、円弧状である請求項4に記載の振動検出装置。
- 前記振動部材が、円柱または中空の円筒である請求項4に記載の振動検出装置。
- 前記振動部材が、中空の円筒であり、
前記光源が、球状であって、前記振動部材の内部の空洞に配置される、
請求項3に記載の振動検出装置。 - 前記第1のスリットと前記第2のスリットの形状が前記振動部材の移動方向に長い長方形であって、当該長方形の幅が長さの1/4以下である請求項3ないし7のいずれか1項に記載の振動検出装置。
- 前記光源と前記振動部材との間、または前記振動部材と前記第1の受光素子および前記第2の受光素子との間に配置される遮光部材であって、前記振動部材の第1のスリットと重なる部分において前記光源が発する光を長方形の形状で通過させる第3のスリットと前記振動部材の第2のスリットと重なる部分において前記光源が発する光を長方形の形状で通過させる第4のスリットとを有する当該遮光部材を備える請求項3ないし8のいずれか1項に記載の振動検出装置。
- 前記光源が円形の発光素子から成り、当該発光素子の直径が、前記スリットの長さの2倍以上である請求項2に記載の振動検出装置。
- 前記受光量調整手段が、
前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて移動する第1の発光素子と第2の発光素子から成る前記光源と、
前記第1の発光素子に対向して配置されており、前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて移動し、前記第1の発光素子が発する光を受光する前記第1の受光素子と、
前記第2の発光素子に対向して配置されており、前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて移動し、前記第2の発光素子が発する光を受光する前記第2の受光素子と、
前記第1の発光素子が発する光を通過させて前記第1の受光素子が当該光を受光することを可能にする第1のスリットと、前記第2の発光素子が発する光を通過させて前記第2の受光素子が当該光を受光することを可能にする第2のスリットとを有しており、前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて、前記第1の受光素子の受光量が増加するときに前記第2の受光素子の受光量が減少し、前記第1の受光素子の受光量が減少するときに前記第2の受光素子の受光量が増加するように、前記第1のスリットと前記第2のスリットとが配置された固定部材と、
で構成される請求項1に記載の振動検出装置。 - 前記受光量調整手段が、前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて移動し、矩形の形状の光を発する前記光源で構成される請求項1に記載の振動検出装置。
- 前記受光量調整手段が、
矩形の形状の光を発する前記光源と、
前記音響再生部に含まれる振動部の動きに応じて移動する前記第1の受光素子および前記第2の受光素子と、
で構成される請求項1に記載の振動検出装置。 - 前記第1の受光素子の受光面の前に第1の集光レンズが配置されており、前記光源が発した光を当該第1の集光レンズが集光して前記第1の受光素子の受光面に入射させ、
前記第2の受光素子の受光面の前に第2の集光レンズが配置されており、前記光源が発した光を当該第2の集光レンズが集光して前記第2の受光素子の受光面に入射させる、
請求項1ないし13のいずれか1項に記載の振動検出装置。 - 請求項1ないし14のいずれか1項に記載の振動検出装置と、
音源から出力される原音信号と前記振動検出装置から出力される再生信号とに基づいて駆動信号を生成する駆動回路と、
前記駆動信号が供給される前記音響再生部と、
を備えるモーショナルフィードバック音響再生装置。 - 請求項2ないし10のいずれか1項に記載の振動検出装置と、
音源から出力される原音信号と前記振動検出装置から出力される再生信号とに基づいて駆動信号を生成する駆動回路と、
前記駆動信号が供給される前記音響再生部と、
を備え、
前記振動検出装置に含まれる振動部材の長手方向の一端が前記音響再生部の中心軸に沿って前記音響再生部のセンターキャップの表面に固定されており、
前記振動検出装置に含まれる光源と第1の受光素子と第2の受光素子とが前記音響再生部のセンターキャップの表側に配置されている、
モーショナルフィードバック音響再生装置。 - 請求項2ないし10のいずれか1項に記載の振動検出装置と、
音源から出力される原音信号と前記振動検出装置から出力される再生信号とに基づいて駆動信号を生成する駆動回路と、
前記駆動信号が供給される音響再生部と、
を備え、
前記音響再生部に含まれる振動部が、コーン紙を含み、
前記振動検出装置に含まれる振動部材の長手方向の一端が前記音響再生部の中心軸と並行に前記コーン紙に固定されている、
モーショナルフィードバック音響再生装置。 - 請求項2ないし10のいずれか1項に記載の振動検出装置と、
音源から出力される原音信号と前記振動検出装置から出力される再生信号とに基づいて駆動信号を生成する駆動回路と、
前記駆動信号が供給される音響再生部と、
を備え、
前記振動検出装置に含まれる振動部材の長手方向の一端が前記音響再生部の中心軸に沿って前記音響再生部のセンターキャップの裏面に固定されており、
前記振動検出装置に含まれる光源と第1の受光素子と第2の受光素子とが前記音響再生部のセンターキャップの裏側に配置されている、
モーショナルフィードバック音響再生装置。 - 前記振動検出装置の信号検出部が、再生信号を差動信号として出力し、
前記駆動回路が、
前記再生信号がXLR端子に入力され、前記再生信号を1本の信号に変換し、原音信号と同一のレベルに増幅して出力する第1のオーディオミキサーと、
前記原音信号と前記第1のオーディオミキサーの出力とがXLR端子に入力され、前記原音信号と前記増幅された再生信号の差分をエラー信号として出力する第2のオーディオミキサーと、
前記原音信号と前記エラー信号がXLR端子に入力され、前記原音信号から前記エラー信号が除かれた信号成分を出力する第3のオーディオミキサーと、
を有する、
請求項15ないし18のいずれか1項に記載のモーショナルフィードバック音響再生装置。
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JP2019138403A JP6667186B1 (ja) | 2019-07-27 | 2019-07-27 | 振動検出装置およびモーショナルフィードバック音響再生装置 |
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