JP5259591B2 - 電気音響的トランスデューサー - Google Patents

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Description

本発明は、概して電気音響トランスデューサーに関する。さらに詳しくは、複数の音響的に結合した電気音響トランスデューサーを用いて電気音響変換するための、新しい装置及び技術に関する。
背景技術として、特許文献１および特許文献２がある。
米国特許第4,146,745号明細書 米国特許第4,146,744号明細書
本発明は、少なくとも音響的に結合(acoustically coupled)した第１・第２電気音響ドライバーを有する。前記第１・第２電気音響ドライバーは、第１・第２電気ドライブ信号(electrical drive signals)のそれぞれを受信するために第１・第２入力をそれぞれ具備している。電気回路網は、前記第１・第２入力と相互に結合されるとともに、前記第１電気ドライブ信号が前記第１入力に印加された場合に、前記第１電気音響ドライバーから前記第２電気音響ドライバーへの音響結合の影響を減少させるために、前記第１入力の第１電気ドライブ信号に対して逆相となる前記第２入力の第１逆相信号を提供するように構成され設置されている。前記第１・第２電気音響ドライバーは共通のキャビネット筐体で囲まれていてもよい。前記第１・第２電気音響ドライバーは、同じデザインでも異なるデザインでもよい。前記電気回路網は、前記第２電気ドライブ信号が前記第２入力に印加される場合の前記第２電気音響ドライバーから前記第１電気音響ドライバーへの音響結合の影響を減少させるために、前記第２入力の第２電気ドライブ信号に対して逆相となる前記第１入力の第２逆相信号を提供するように構成し配置してもよい。
添付の図面とあわせて読むことで、他の機能、目的、および利点が以下の詳細な説明から明白になる。
本発明における一実施形態の図面とブロック図を組み合わせたものである。 図１に示した実施形態を改良した実施形態の図面とブロック図を組み合わせたものである。 エクスカーション伝達関数X_21においてフィルタH_22がある場合とない場合におけるグラフ表示である。 純エクスカーション減衰のグラフ表示である。 市販のボーズ(登録商標)コンパニオン５サテライトスピーカの斜視図である フィルタ16及び16’並びに加算回路17及び17’を備えた一実施例のブロック図である。
図面に関し、より具体的には図１は、本発明における一実施形態の図面とブロック図を組み合わせたものを図示している。電気音響トランスデューサー1(11)及び電気音響トランスデューサー2(12)は、筐体13内にあるとともに、第１・第２電気ドライブ信号V1及びV2のそれぞれを受信するための第１・第２入力14及び15をそれぞれ具備する。伝達特性H22を備える第１フィルタ16は、入力14を加算回路17のマイナス入力に接続する。前記加算回路17のプラス入力は第２入力信号Viiを受信するとともに電気ドライブ信号V2出力を提供する。
前記実施形態の物理的装置について説明したが、その動作モードについて説明する。トランスデューサー1のコーンの運動による音響結合に起因する前記電気ドライブ信号V1に応じたトランスデューサー2のコーンの機械的エクスカーションを、V1単位当たりX21とし、電気ドライブ信号V2に応じたその機械的エクスカーションをV2単位当たりX22とするのが都合がよい。回路16及び17がない場合における前記入力信号Vi及びViiに応じたトランスデューサー2のコーンの合成(resultant)エクスカーションX2は以下のようになる。
X2 = V1 * X21 + V2 * X22 (1)
= Vi * X21 + Vii * X22 (1a)
最初の２つの伝達関数に基づくフィルタを以下のように定義するのが都合がよい。
H22 = X21 / X22 (2)
伝達特性H22のフィルタ16からの出力信号は、前記入力信号Viに伝達特性H22を乗じたものと一致する。加算回路17を介して位相を反転させたこの出力信号を印加することにより、トランスデューサー2に印加される電気ドライブ信号V2のコンポーネントを生成する。前記コンポーネントは、筐体13内のトランスデューサー1による音響結合に起因するトランスデューサー2の共振をキャンセルする。
トランスデューサー2の変更後のエクスカーションX2'は、以下のように示される。
X2’= X2 - Vi * H22 * X22 (3)
X2及びH22に方程式(1a)及び(2)をそれぞれ代入すると以下のようになる。
X2’= Vi * X21 + Vii * X22 - Vi * (X21 / X22) * X22 (4)
方程式(4)の第１項と第３項が、キャンセルされることに気付けば残るものは、
X2’= Vii * X22 (5)
したがって、トランスデューサー2のコーンの、前記入力Viへの機械的応答は、完全に(identically) 0である。
図２を参照すると、第２フィルタ16'を具備する本発明における他の実施形態が示されている。第２フィルタ16'は、加算回路17'のマイナス入力へ供給する出力を提供するとともに、伝達特性H'22を有している。加算回路17'は信号V2に応じたトランスデューサー1の共振をキャンセルするコンポーネントを有する信号V1を提供するために入力信号Viをプラス入力で受信する。
図３を参照すると、フィルタ16がある場合とない場合のそれぞれの周波数の関数であるエクスカーション伝達関数X21のグラフ表示が図示されている。
図４を参照すると、フィルタがある場合からフィルタがない場合のエクスカーションを引いた純エクスカーションアッテネーション(attenuation)のグラフ表示が図示されている。
図５を参照すると、ボーズ(登録商標)コンパニオン5サテライトのキャビネット筐体に、密閉された筐体内のトランスデューサー1，2を示す本発明における商用の実施形態の斜視図が図示されている。本発明における特定の実施形態では、密閉されたキャビネット筐体内のトランスデューサー1，2は50ミリメートルドライバー、角度５１度(degrees)であり、容積11.3立方インチである筐体を具備する。
図６を参照すると、フィルタ16，16'および加算回路17，17'を組み合わせた一実施形態におけるブロック図を図示している。
本発明の特定の形態である、添付のテキストファイルにある16進コードのASCII表現を搭載しているテキサスインスツルメンツ社のDA708E001RFP250 DSPチップは、共振キャンセレーションを実装している。
本発明を２つの電気音響ドライバーによって示してきたが、本発明の原理は、より多くの複数のドライバーにも拡張しうる。
本発明は多くの利点を有する。共通の筐体内の複数のドライバーがそれぞれ異なる信号を受信するシステムでは、前記ドライバーのいずれかと他のドライバー間の音響結合に起因して生成された音響出力中のひずみは、かなり減少する。可聴歪みのない十分なレベルで音を再生することを容易にすることは、トランスデューサーの線形領域内でのドライバーコーンのエクスカーションを維持するのを助ける。当業者にとって、本明細書で開示された特定の実施形態から逸脱することなく多数の用法や改良が本発明のコンセプトを逸脱することなく可能であることは明白である。したがって、本発明は、本明細書で開示された装置および技術に含まれる機能や備えている機能の、あらゆる新しい機能および新しい組み合わせを包含していると解釈され、添付の特許請求の範囲の精神と範囲にのみ限定される。
１１ 電気音響トランスデューサー1
１２ 電気音響トランスデューサー2
１３ 筐体
１４ 第１入力
１５ 第２入力
１６ 第１フィルタ
１７ 加算回路

Claims (5)

  1. キャビネット筐体(13)と、
    少なくとも前記キャビネット筐体(13)内で音響的に結合した第１・第２電気音響ドライバー(1，2)と、
    を具備し、
    前記第１・第２電気音響ドライバー(1，2)は、各電気信号を受信するための第１・第２ドライバー入力をそれぞれ備え、
    前記第１ドライバー入力は、第１入力信号が、第１電気ドライブ信号として直接入力され、
    前記第２ドライバー入力は、前記第１入力信号が第１伝達特性を有する第１フィルタを通過した信号と逆位相である信号と、第２入力信号と、が加算された第２電気ドライブ信号が入力され、
    前記第１伝達特性は、前記第１・第２電気音響ドライバー(1，2)のそれぞれの機械的エクスカーションに基づいて決定され、
    前記第１電気ドライブ信号が前記第１ドライバー入力に印加される場合に、音響結合による筐体内の前記第１電気音響ドライバーから第２電気音響ドライバーへの共振は実質的にキャンセルされることを特徴とする電気音響装置。
  2. 第２電気ドライブ信号が第２ドライバー入力(15)に印加される場合に、音響結合による筐体内の前記第２電気音響ドライバーから第１電気音響ドライバーへの共振を実質的にキャンセルする第２逆相信号が、前記第１ドライバー入力(14)上に提供されることを特徴とする請求項１に記載の電気音響装置。
  3. 前記第１・第２電気音響ドライバーは、同じ構成であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気音響装置。
  4. 前記第１・第２電気音響ドライバーは、異なる構成であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気音響装置。
  5. 前記筐体(13)は密閉されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電気音響装置。
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