JPH01229599A - 音響装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、共鳴器を音響放射体として用いた音響装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

音響装置では、共鳴現象が種々の形で利用されている。

第２４図ないし第２７図はその代表例を示している。

第２４図の第１の従来例において、共鳴器１は仕切壁２
によってＡ室とＢ室の２室に区切られ、仕切壁２の穴に
は振動器として、動電形電気音響変換器（ダイナミック
スピーカ）３が取り付けられている。また、Ａ室とＢ室
にはそれぞれ開口ダクト４ａ、４ｂが設けられ、ここか
ら共鳴音響が矢印のように外部へ放射されるようになっ
ている。

Ａ室およびＢ室は、それぞれ空胴の容積や開口ダクト４
ａ、４ｂの寸法などで定まる共鳴周波数ｆ　　　（Ｈｚ
）およびｆ。ｂ　（Ｈｚ　）を持っている。

ａ 従って、スピーカ３が図示しない増幅器などで駆動され
ると、振動板の振動によって共鳴現象が生じ、そのとき
の出力エネルギーは上記の共鳴周波数近傍で最大になる
。その結果、例えば第２５図に示すような音圧の周波数
特性を持った共鳴音響を得ることができる。

第２６図の第２の従来例において、箱体５によって構成
される共鳴室５′には、振動器としての動電形電気音響
変換器（スピーカ）６が取り付けられると共に、共鳴音
響を外部へ放射するための開ロアが形成される。一方、
箱体５には動電形電気音響変換器（スピーカ）８が別個
に設けられ、ここから音響が外部へ直接放射されるよう
になっている。このような音響装置においても、スピー
カ６が図示しない増幅器で駆動されると、振動板の振動
により共鳴室５′で共鳴現象が生じる。従って、開ロア
からは共鳴室５′に固有の共鳴周波数ｆ　近傍の音圧を
ピークとして、第２７図に示すような音響再生がなされ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の音響装置によると、振動器により
音響放射体としての共鳴器の共振のＱ値が低下するとい
う問題があった。これは、振動器としてのスピーカには
固有の内部インピーダンスＺ　があるためであり、これ
が共鳴器の共鳴を制■ 動する要素とな。っているからである。このように共振
のＱ値が低いと、共鳴音響の放射能力は必然的に低くな
り、音響装置としての意義は小さくなる。

また、共鳴器を小形化しながら、共鳴周波数を低くしよ
うとすると、開口ダクトは細くかつ長くなければならな
い。すると、開口ダクトの音響抵抗（機械抵抗）が必然
的に大きくなり、共振のＱ値はますます低下してしまう
。このため、共振のＱ値の低下によって音響放射能力が
更に低下し、音響装置としての現実的な用途には適しな
いものとなる。

その結果、第２４図および第２６図に示す従来装置では
、いずれも十分な音響放射能力を有しておらず、またこ
の能力をある程度確保しようとすると、キャビネットが
極めて大形化することは避けられなかった。

そこで、この発明は、十分な音響放射能力を実現するこ
とができ、しかも小形化が可能な音響装置を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の音響装置は、共鳴による音響を放射するため
の共鳴放射部を有する共鳴器と、この共鳴器の一部を構
成する振動体を有し共鳴器に配設される振動器と、振動
体の動きに対応するモーショナル信号を検出して入力側
へ負帰還するモーショナルフィードバック手段を有し振
動器をモーショナルフィードバックする振動器駆動手段
と、を備えることを特徴とする。

〔作用〕

この発明によれば、振動器駆動手段が有するモーショナ
ルフィードバック手段の働きにより、振動器駆動手段の
駆動状態は、駆動入力に対応する量が常に等価モーショ
ナルインピーダンス側に正確に伝達されるよう追従制御
され、もって振動器固有の内部インピーダンスは見掛は
上低減もしくは無効化される。したがって見掛は主振動
器は電気的な駆動信号入力にのみ応動する要素となる。

このため、振動器は一切過渡応答を生ずることのない理
想的な動作を行なうとともに、この振動器の共振系は実
質的に共振系ではなくなり、単に共鳴器の壁面と等価と
なってしまう。したがって、共鳴器から見たときの振動
器の存在が無効化され、振動器に固有の内部インピーダ
ンスが共鳴器の共振のＱ値を低下させる要因とはならな
くなる。このため、共鳴器の共振のＱ値は極めて高くな
るので、共鳴器を小形化し、かつ共鳴周波数を低くする
ことにより、共鳴器としての音響抵抗が大きくなって通
常の駆動方式では共振のＱ値が非常に小さくなるような
場合でも、この発明では振動器による共振のＱ値の低下
はないので、結果としての共振のＱ値は十分に高い値に
維持することができ、共鳴器として十分な音響放射能力
を確保することができる。

さらには、この内部インピーダンスの低減もしくは無効
化は、本質的には負帰還量の程度に関わっており、例え
ば負帰還量をβとすれば、内部インピーダンスの大きさ
をほぼ１／βに減少させるように行なわれ、この内部イ
ンピーダンスがボイスコイルの発熱等で変動したような
場合でも、上記βがある程度大きければ上記低減もしく
は無効化の程度は目立つほどに大きく異なってしまうこ
とはなく、また負帰還による検出補償ループであるので
、βが無限大の理想状態でも内部インピーダンスの完全
打消どまりであり、内部インピーダンスを過剰に打消し
過ぎて全体として負インピーダンス状態にまで至らしめ
てしまうという、いわゆる過剰補償は原理的に生じ得な
い。

以上のことから、共鳴音響の放射能力の向上と、共鳴器
の小形化とを同時に達成することが可能になる。

〔実施例〕

以下、添付の第１図ないし第２３図を参照して、この発
明の詳細な説明する。なお、図面の説明において同一の
要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第１図は、この発明の一実施例″の基本的構成を示して
いる。同図（ａ）のように、この実施例では音響放射体
である共鳴器として、共鳴放射部をなす開口ポート１１
およびネック１２を宵するヘルムホルツ共鳴器１０を用
いている。このヘルムホルツ共鳴器１０においては、閉
じられた空胴と、開口ポート１１およびネック１２によ
る短い管とによって空気の共鳴現象が生じる。そして、
この共鳴周波数ｆ　は ｐ １／２ ｆ　　　−ｃ　　（Ｓ／！Ｉ　Ｖ）　　　　　／２ｙｒ
　　　　−＝　　（１）ｐ として求められる。ここで、 Ｃ：音速 Ｓ二開ロボート１１の断面積 ｇ：開口ポート１１のネック１２の長さ■＝ヘルムホル
ツ共鳴器１０の空胴の体積である。

この実施例の音響装置では、これに振動板２１および変
換器２２からなる振動器２ｏを取り付けている。そして
、この変換器２２は振動器駆動装置３０に接続され、こ
れの振動器駆動装置３ｏは振動板２１の動きに対応する
モーショナル信号を何らかの手法で検出し、入力側に負
帰還するモーショナルフィードバック（ＭＦＢ）部を具
備している。

この音響装置の電気的等価回路の構成は、第１図（ｂ）
のようになっている。ここで、並列共振回路Ｚ１は振動
器２０の等価モーショナルインピーダンスによるもので
あり、ｒ　は振動系の等価抵抗を示し、Ｓ　は振動系の
等価スチフネスを示し、ｍｏは振動系の等価質量を示し
ている。また、直列共振回路Ｚ２は開口ポート１１を含
むヘルムホルツ共鳴器１０の等価モーショナルインピー
ダンスによるものであり、ｒ　は共振器の空胴の等価抵
抗を示し、Ｓ　は空胴の等価スチフネスを示し、ｒＯは
開口ポートの等価抵抗を示し、ｍΩは開口ポートの等価
質量を示している。また、図中のＡは力係数であり、例
えば振動器が動電形直接放射スピーカであるときには、
Ｂを磁気ギャップ中の磁束密度、ｇをボイスコイル導体
の長さとすると、Ａ−Ｂｆｉとなる。さらに、図中のＺ
　は変■ 換器２２の内部インピーダンスであり、例えば振動器が
動電形直接放射スピーカであるときには、主としてボイ
スコイルの直流抵抗となり、わずかなからインダクタン
スを含んでいる。

この振動器２０の本来のインピーダンス等価回路は電気
等価的に見ると、第２図に示すように、前述の等価モー
ショナルインピーダンスＺＭと、変換器２２固有の内部
インピーダンスＺ　との直■ 列回路から構成されている。等価モーショナルインビー
ダンスＺＭから検出すべきモーショナル信号ＳＭとして
は、この等価モーショナルインピーダンスの両端電圧、
あるいはその微分出力、または積分出力であり、これら
はそれぞれ振動板２１の振動速度、振動加速度、振動変
位（振幅）に対応するものである。振動器駆動装置３０
に設けられるモーショナルフィードバック構成は、上記
のうちいずれかに対応する量をモーショナル信号として
検出するモーショナル信号検出部２４を有するものであ
り、これによるモーショナル信号ＳＭはフィードバック
部２５によって振動器駆動装置３０の入力側に負帰還さ
れる。

次に、第１図に示す構成の音響装置の作用を簡単に説明
する。

モーショナルフィードバック機能を有する振動器駆動装
置３０から振動器２０の変換器２２に駆動信号が与えら
れると、変換器２２はこれを電気機械変換し、振動板２
１を前後（図中の左右）に往復駆動する。ここで、振動
器駆動装置３０はモーショナルフィードバック部を有し
ているが故に、負帰還量が極めて大きいとすれば、この
振動器駆動装置３０の駆動状態は、駆動入力に対応する
量の信号が常に上記の等価モーショナルインピーダンス
の両端電圧、あるいはその微分電圧、または積分電圧と
して正確に伝達されるように追従制御される。言い換え
れば、等価モーショナルインピーダンスに印加されるモ
ーショナル電圧等が、駆動入力と１対１の関係で対応す
るように制御されている。従って、振動器駆動装置３０
は見掛は上で振動器２０の等価モーショナルインピーダ
ンス自体を直接的に線形駆動、あるいは積分駆動また４
よ微分駆動しているのと等価になり、変換器２２に固有
の内部インピーダンスは見掛は上無効化されることにな
る。このため、変換器２２は振動器駆動装置３０からの
駆動信号に忠実に応答して振動板２１を駆動し、かつヘ
ルムホルツ共鳴器１０に対して独立的に駆動エネルギー
を与える。このとき、振動板２１の前面側（図中の右面
側）はへルムホルツ共鳴器１０を駆動するための共鳴器
駆動部をなしており、ここには、ヘルムホルツ共鳴器１
０の空胴内の空気からの反作用が加わるが、振動器駆動
装置はモーシうナルフィードバックによりこの反作用を
打ち消すように振動器２０を駆動する。これは、振動器
２０の変換器２２固有の内部インピーダンスＺ　が実効
的に無効化されて■ いるためであり、従って、振動板２１はヘルムホルツ共
鳴器１０の等制約な壁となり、共振のＱ値は理想的には
無限大となる。

このため、第１図（ａ）中に矢印で示すように振動板２
１によってヘルムホルツ共鳴器１０中の空気が共鳴させ
られて、共鳴放射部から十分な音圧の音響が共鳴放射さ
れる。そして、ヘルムホルツ共鳴器１０における開口ボ
ート１１およびネック１２内の空気等価質量の調整によ
り、この共鳴周波数ｆ　を振動器２０の再生周波数帯域
より低ｐ く設定し、かつ、開口ポート１１およびネック１２の等
価抵抗の調整によるＱ値の適正レベルへの設定により、
開口ボート１１から適切なレベルの音圧が得られること
を条件として、例えば第３図のような音圧の周波数特性
を得ることができる。

なお、図中の点線特性は、振動器自体の周波数特性の一
例を示している。

以下、この事情を第４図の等価回路で説明する。

第４図は第１図（ｂ）をより簡素にした電気的等価回路
である。言い換えれば、共鳴器１０の空胴の等価抵抗ｒ
　と、開口ポート１１およびネツり１２の等価抵抗ｒΩ
は十分に小さく、従ってその逆数分は極めて大きいので
、これらを無視すると共に、内部インピーダンスＺ　が
モーショナル■ フィードバック部によって実効的に無効化（Ｚｖ−〇）
されたとしたときの等価回路図である。図示の通り、並
列共振回路Ｚ１および直列共振回路Ｚ２はそれぞれ共に
交流的にゼロインピーダンスで短絡され、かつ全く独立
した共振系とみなすことができる。第４図において、■
は回路を流れる電流とし、１　およびＩ２はそれぞれ並
列共振回■ 路Ｚ　および直列共振回路Ｚ２を流れる電流であ■ るとするときに、次の（２）、（３）式が成り立つ。

Ｉ　　　−Ｅｏ／Ｚ１　　　　　　　　　・・　（２）
■ １　　−　　Ｅｏ／Ｚ２　　　　　　　　−（３）そこ
で、振動器２０による共振系について、より厳密に考察
してみると、等価モーションナルインピーダンスによる
並列共振回路Ｚ１は、両端が交流的にゼロインピーダン
スで短絡されている。

従って、この並列共振回路Ｚ１は、実質的には、もはや
共振回路ではなくなっている。すなわち、振動器２０は
駆動信号入力に対してリアルタイムで線形応答し、全く
過渡応答することなく、電気信号（駆動信号）を忠実に
音響変換することになる。また、この振動器２０にあっ
ては、単にヘルムホルツ共鳴器１０に振動器２０を取付
けた状態で有していた最低共振周波数ｆ　という概念が
もはやなくなっている。この振動器２０の並列共振回路
Ｚ１は、その両端をゼロインピーダンスで交流的に短絡
されているのであるから当然である。

（以後、振動器２０の最低共振周波数ｆ　相当値と言う
場合には、実質的には無効化されてしまった上記概念を
仮に呼ぶにすぎない。）さらに、振動器２０とへルムホ
ルツ共鳴器１０は互いに無関係であり、しかも、振動器
２０と開口ポート１１も無関係であり、このためへルム
ホルツ共鳴器１０の容積の大小や開口ポート１１の内径
の大小やネック１２の長さなどとは全く無関係に（ボー
ト共振系の等価モーショナルインピーダンスとは全く無
関係に）機能する。

また、並列共振回路Ｚ　と直列共振回路Ｚ２は、共振系
として互いに無関係に独立して並存している。従って、
システムを小形化するためにヘルムホルツ共鳴器１０を
小容積に設計したときにも、また後述のようにボート共
振系のＱ値を下げるために開口ボート１１およびネック
１２を細長く設計したときにも、ユニット振動系の設計
は何ら影響されず、その最低共振周波数ｆ　相当値など
も全く影響されない。このため、相互依存条件にとられ
れない容易な設計が可能になる。

別の見方をすれば、このユニット振動系は実効的には共
振系でなくなっているので、駆動信号入力がゼロボルト
ならば、振動板２１は実質的には共鳴器１０の壁の一部
になってしまう。その結果、ボート共振系を考える際に
は、振動板２１の存在を無視することができる。

さらに別の見方をすれば、この発明の音響装置では、共
振系はボート共振系のみとなり、従来の密閉形と同様の
単峰特性を呈することになるといえる。

さて、ここで、上記の第４図を参照して、ヘルムホルツ
共鳴器１０、開口ボート１１およびネック１２による共
振系（ヘルムホルツ共鳴系）について詳しく検討する。

まず、このヘルムホルツ共鳴器１０の駆動について説明
する。変換器２２に流れる電流Ｉは、前述の（２）、（
３）式より、 ｌ−ｌ１＋■２ −（１／Ｚ　　＋１／Ｚ　　）Ｅ　　　　・・・（４）
となるが、共鳴器の共鳴周波数ｆ　付近（ヘルムｐ ホルツ共鳴をしている状態）においては、Ｚ２→０にな
り（但し、実際には抵抗骨によりダンプされている）、
一方、変換器２２の振動板２１の最低共振周波数ｆ　相
当値は開口ボート１１の共鳴周波数ｆ　より高いから、
共鳴周波数ｆ　付近にｏｐ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　ｏｐおいてはＺｌの値は十
分に大きくなっている。このため、（４）式は １””　Ｉｔ　＋　ＩＱ　”ｘＩ２ となり、変換器２２に流れる電流の大部分は、ヘルムホ
ルツ共鳴器１０の駆動のために寄与していることになる
。また、Ｚ２−０となっているためへルムホルツ共鳴器
１０は大′￥４流かつ小振幅電圧で駆動されることにな
り、これと並列な変換器２２も同様に小振幅電圧で駆動
されることになり、従って振動板２１は小振幅動作とな
る。ここにおいて、振動板２１が小振幅動作である点は
、ダイナミック・コーン・スピーカなどの大振幅動作に
ありがちな非線形な歪を、減少させる効果が大きい。こ
れは、特に重低音域において顕著になる。

次に、ヘルムホルツ共鳴器１０の共鳴周波数について説
明する。この共鳴周波数数とは、すなわち直列共振回路
Ｚ２の共振周波数のことであるが、これは、前述の（１
）式から明らかなように、開口ボート１１の断面積Ｓと
そのネック１２の長さｇとを調整することにより共鳴器
１０の空胴の体積Ｖに無関係に任意設定できる。（もち
ろん体積Ｖを含んで調整することも可能である。）次に
、ヘルムホルツ共鳴器１０が形成する直列共振回路Ｚ２
の共振のＱ値について説明する。この直列共振回路Ｚ２
の両端は交流的にゼロインピーダンスで短絡されている
ため、 （負荷抵抗）／（共振インピーダンス）として表わされ
るＱ値は第４図の等価回路ではＱ値は無限大になる。第
１図の等価回路に基づいて共振のＱ値を正確に算出する
と １／２ Ｑ−（ｍ　　Ｓ　　）　　　／　（ｒｃ＋ｒ、）Ｃ となるが、通常ｒ　　、　　Ｊは極めて小さく、これを
ゼロとみなせば、やはり同様の結果となる。

すなわち、この発明によれば、共鳴器１０の共振のＱ値
が従来に比べて格段に大きくなるということであり、こ
れは共鳴器１０の音響放射能力の余裕度を極めて大きく
しているとも見れる。

一般に、ヘルムホルツ共鳴器１０等の共鳴Ｑ値を必要に
応じて低下させる制御は容易にできる。

例えば、ヘルムホルツ共鳴器１０を小形化する場合、開
口ボート１１の共振系の共鳴周波数ｆ　をｐ 低くすることは、前述の（１）式 ％式％ において、開口ポートの断面積Ｓを小さくし、あるいは
ネックの長さｇを大きくすることにより実現される。こ
のことは、この発明の音響装置では、小形化してかつ重
低音再生しようと設定すること自体が、Ｑ値を適度に下
げる要素となることを意味するのである。すなわち、開
口ボート１１を細長くすることは、空気摩擦による機械
抵抗（音響抵抗）を大きくすることであり、従って、第
１図（ｂ）の等価回路においてＡ２／ｒ　を小さくする
ことになるので、ヘルムホルツ共鳴器１０および開口ボ
ート１１側の直列共振回路Ｚ２のＱ値は低下し、結果と
して適度にダンピング特性が向上する。この点は、第２
４図、第２６図に示す従来装置において装置を小形化す
ると共振系としてのＱ値が極度に小さくなり、ついには
音響放射能力が失われてしまっていたことと比較すると
、極めて好対照といえる。

また、その他に、ヘルムホルツ共鳴器１０内に吸音材な
どを入れることによってＡ　　／　ｒ　ｃを小さくし、
Ｑ値を所望に制御することもできる。そして、いずれの
場合でも、共鳴器（キャビネット）の小形化という条件
の下で、上記のようにヘルムホルツ共鳴系のＱ値を制御
しても、ユニット振動系には何ら影響が及ばない。

このように共鳴周波数、共振Ｑ値が単独設定されたヘル
ムホルツ共鳴器１０は、もはやユニット振動系とは全く
独立して仮想スピーカと見なすべきである。そして、こ
の仮想スピーカは、開口ポート径に相当する小口径で実
現されるにもかかわらず、その低音再生能力から見ると
現実のスピーカとしては極めて大口径のものに該当し、
寸法効率あるいは音源集中化には極めて大きい効果を奏
する。当然、実際のスピーカを使わなくて済むから、そ
の意味でのコスト効率も極めて大きい。また、この仮想
スピーカには現実の振動板は存在せず、しかも空気のみ
で構成される振動板であり、極めて理想的なものといえ
る。

また、この発明において特徴的なことは、いわゆる過剰
補償が全く生じないことである。モーショナルフィード
バックは駆動入力に対応する量の信号が等価モーショナ
ルインピーダンス側に正確に伝達されるよう追従制御す
るものであって、これによって内部インピーダンスは見
掛は上で無効化されるものである。そして、この内部イ
ンピーダンスの低減もしくは無効化は、振動板の動きに
対応するモーショナル信号を検出し、これと駆動入力と
が常に対応するように駆動状態を負帰還制御することで
実現されるものであり、負帰還量をβとしたとき内部イ
ンピーダンスの大きさを１／βに減少させるものである
。すなわち、上記βが無限大という理想状態で内部イン
ピーダンスは完全に打消されるものであり、打消しが過
剰に行なわれすぎて全体として負インピーダンスを呈し
てしまうというような過剰補償は原理的に生じ得ない。

また、内部インピーダンスがボイスコイルの発熱等で変
動したような場合でも、βがある程度大きければ、上記
内部インピーダンスの低減もしくは無効化の程度は大き
く異なったりすることはなく、このため、温度変化に応
じてモーショナルフィードバックの程度を変える（温度
補償する）必要は全くない。

以上の説明から明らかなように、この発明によれば共鳴
器の共振のＱ値が極めて大きく　（理想状態に近ければ
Ｑ？ｏｏ）なり、また、この共鳴器は実際には振動板の
変位によって駆動されるものの、等価回路的には振動器
と全く並列的にかつ独立して駆動源から駆動エネルギー
が供給されているものとみなせ、共鳴器と振動器との相
互依存条件等を全く考慮することなく設計が可能であり
、さらには共鳴器の容積も振動器側には全く影響を与え
ないので、共鳴器の共振周波数をその容積に依存しない
形で独自設定することにより、小形でかつ十分な音圧の
重低音再生が可能となるのである。

例えば、第３図に示すような音圧の周波数特性を容易に
、しかも小形化された装置（キャビネット）で実現する
ことができる。

なお、以上の基本構成の説明では、内部インピーダンス
Ｚ　はモーショナルフィードバック駆動により完全に無
効化（Ｚ　　−０）されると仮定し■ て説明したが、本質的にはＺ　を実効的に減少化■ させることでこの発明の効果が充分に得られる。

なぜなら、ポート共振系の共振のＱ値は、内部インピー
ダンスＺ　の見掛は上の値が減少するに従■ って増加するし、また、ユニット振動系とポートの相関
関係は、内部インピーダンスＺ　の見掛け■ 上の値が減少するに従って減少するからである。

なお、このようなＺ　の減少化は、モーショナ小信号の
共振系負帰還量βが閃以外の有限値であれば、程度の差
こそあれ、ある程度生じているものとなるが、実際には
この負帰還量βをある程度大きくしてやれば、内部イン
ピーダンスを充分低減もしくは無効化することが可能で
ある。

次に、これまで第１図ないし第４図で説明した基本構成
において、適用可能な各種の態様を説明する。

まず、共鳴器については、第１図（ａ）のちのに限られ
ない。例えば、空胴部の形状は球形に限らず直方体、立
方体等としてもよく、また、その容積についても特に限
定されることなく、かつユニット振動系とは独立に設計
できる。このため、小容積としてキャビネットを小形化
することができる。また、共鳴放射部をなす開口ボート
およびネックについても、断面形状などは限定されず、
例えば音道は第１図（ａ）のように外部に突出する形態
でも良いし、また空胴内に収容する形態としてもよい。

さらに、特にネック１２を設けず、単なる開口の存在の
みであってもよい。さらに開口は複数個に分散されてい
てもよい。さらに、共鳴周波数ｆ。ｐは開口ポートの断
面積とネック長さとの相関関係の下で、適宜に設定して
もよい。さらに、開口ボートの断面積をネックの長さと
の関係において適宜設定できるので、ポートの開口を小
さくすることにより低域用の仮想スピーカを小口径にで
き、音源を集中させて定位感を高めることができる。

振動器（電気音響変換器）については、第５図ないし第
１２図に示すように、大別すると動電形、電磁形、圧電
形および静電形など各種の形のものを適用することがで
きる。

動電形スピーカ（ダイナミックスピーカ）の振動板の態
様は、第５図ないし第７図に示すように、コーン形、ド
ーム形、リボン形、全面駆動形およびバイルドライバ形
がある。コーン形ダイナミックスピーカは第５図に示す
ように、振動板として円錐形状のコーン１０１を有し、
このコーン１０１の円錐頂部近傍にはボイスコイル１０
２が固定される。そして、このボイスコイル１０２は磁
気回路１０３に形成された磁気ギャップ中に挿入されて
いる。第６図に示すドーム形ダイナミックスピーカでは
、振動板がドーム１０４となっている点を除けば、第５
図のコーン形ダイナミックスピーカと基本的には同一で
ある。

リボン形ダイナミックスピーカは、第７図のように、磁
気回路１０３の磁気ギャップ中にリボン振動板１０５を
配設して構成される。この形のものでは、駆動電流をリ
ボン１０５の長手方向に流すことにより、前後（図面に
おいて上下）に振動して音波を発生させる。従って、リ
ボン１０５がボイスコイルと振動板を兼ねている。

全面駆動形ダイナミックスピーカは、第８図のように、
音波を放射するための開孔１０３ａを有する磁石板１０
３．１０３を平行に配設し、この間にボイスコイル１０
２付きの振動膜１０６を配設して構成される。ここで、
磁石板１０３は磁力線が振動板１０６とほぼ平行になる
ように着磁され、またボイスコイル１０２は振動膜１０
６上に渦巻き状に固定されている。

第９図に示すバイルドライバ形ダイナミックスピーカに
ついても、ボイスコイル１０２は振動膜１０６上に配設
されている。すなわち、振動膜１０６は蛇腹状に構成さ
れ、ここにボイスコイル１０２がジグザグに固着されて
いる。これによれば、ボイスコイル１０２に駆動電流を
流すことにより振動板１０６の蛇腹は交互に伸縮し、音
波が放射される。

電磁形スピーカとしては、第１０図のようなものがある
。図示のように、振動自在に配設された振動板１０６は
磁性体を含んで構成され、この近傍にはコイル１０７を
巻回した鉄心１０８が設けられる。ここにおいて、コイ
ル１０７に駆動電流を流せば、鉄心１０８からの磁力線
により振動板１０６は振動させられ、図中の上下方向に
音波が放射される。

圧電形スピーカとしては、第１１図に示すようなものが
ある。図示のように、支持体１１０には電歪効果により
振動するバイモルフ１１１の両端が固定され、この中心
部には振動棒１１２が立設して固定される。そして、こ
の振動棒１１２の先端は支持体１１０に固着された振動
膜１１３の、はぼ中心部に当接している。このスピーカ
では、電歪効果によってバイモルフ１１１が屈曲し、こ
れによって中心部が上下に振動すると、これが振動棒１
１２を伝わって振動膜１１３に伝えられる。

従って、駆動電流に応じて振動膜１１３を振動させ、音
波を放射することができる。

静電形スピーカとしては、第１２図に示すようなものが
あり、一般には、同図（ａ）のものがシングルタイプコ
ンデンサ形と呼ばれ、同図（ｂ）のものがプッシュプル
タイプコンデンサ形と呼ばれる。同図（ａ）において、
振動膜１２１はメツシュ状の電極１２２と近接して並設
され、これにバイアスＥを重畳した入力信号が与えられ
る。従って、静電効果により振動膜１２１を振動させ、
音波を放射できる。同図（ｂ）については、振動膜１２
１が２枚のメツシュ状の電極１２２に挾まれている。動
作原理については同図（ａ）と同様である。

モーショナルフィードバックのかけ方およびモーショナ
ル信号の検出方式には、第１３図ないし第１９図に示す
ように、各種のものがある。

モーショナルフィードバック部の基本的構成については
、第２図において既に説明したとおりであるが、このモ
ーショナルフィードバック駆動を行なうためには、振動
体の動きに対応したモーショナル信号を検出することが
必要となる。そして、このモーショナル信号の検出方式
については、前述したように変位検出形、速度検出形お
よび加速度検出形の三方式があり、検出部の構成につい
ては振動器駆動装置の出力からモーショナル信号を電気
回路的に検出するようにしたものとか、振動器の振動体
から検出するようにしたものとかがある。

変位検出方式は振動板の振幅に対応した量、すなわち等
価モーショナルインピーダンスの両端電圧の積分出力に
対応する量のモーショナル信号を得るもので、その機械
的構成については、例えば第１３図のような容量変化形
ＭＦＢスピーカとして知られている。図示の通り、駆動
用マグネット１３１による磁気ギャップに挿入された駆
動コイル１３２が変位すると、コーン１３３が振動して
音響が放射される。ここで、駆動コイル１３２には可動
電極１３４が連結されており、この可動電極１３４の近
傍には固定電極１３５が対向して配設されている。従っ
て、駆動コイル１３２が変位すると可動電極１３４も同
一の量だけ変位するので、振動板であるコーン１３３の
変位量（振幅）に比例した静電容量が電極１３４．１３
５間に現われることになり、これがモーショナル信号と
して検出される。

速度検出方式は振動板の速度、すなわち等価モーショナ
ルインピーダンスの両端電圧に対応する量のモーショナ
ル信号を得るもので、その機械的構成については、例え
ば第１４図のような検出コイル形ＭＦＢスピーカとして
知られている。図示の通り、駆動用マグネット１３１に
よる磁気ギャップに挿入された駆動コイル１３２が変位
すると、コーン１３３が振動して音響が放射される。こ
こで、検出コイル１３６は駆動コイル１３２と連結され
ており、この検出コイル１３６は検出用マグネット１３
７による磁気ギャップに挿入されている。従って、駆動
コイル１３２が変位すると検出コイル１３６も同一の速
度で変位するので、振動板であるコーン１３３の速度に
比例した電圧が検出コイル１３６に流れ、これがモーシ
ョナル信号として検出されることになる。

加速度検出方式は振動板の加速度に対応した量、すなわ
ち等価モーショナルインピーダンスの両端電圧に対応す
る量のモーショナル信号を得るもので、その機械的構成
としては、例えば第１５図のような圧電形ＭＦＢスピー
カが知られている。同図において、駆動コイル１３２は
圧電効果を呈するセラミックス１３８に連結されており
、このセラミックス１３８には錘り１３９からの質量が
加えられる。従って、駆動コイル１３２が変位するとセ
ラミックス１３８には圧力が加えられるので、コーン１
３３の加速度に比例した電圧がセラミックス１３８から
発生し、これがモーショナル信号として検出されること
になる。この加速度検出方式としては、これ以外にも音
圧検出形のマイクロホン等で、スピーカからの音を直接
的に拾う形のものもある。

上記のようにして検知される振幅対応、速度対応および
加速度対応のそれぞれのモーショナル信号は、微分回路
あるいは積分回路を用いて相互に変換することが可能で
ある。例えば、振幅対応の信号を微分すれば速度対応の
信号が得られ、更に速度対応の信号を微分すれば加速度
対応の信号が得られる。逆に、各信号を積分すれば、他
の信号が得られることになる。従って、検出方式として
上記三方式のいずれを採用したかということに制約され
ることなく、振幅、速度および加速度のいずれに対応す
るモーショナル信号でもフィードバックすることができ
、またこれらを適切な割合で混合させてフィードバック
することもできる。

このような三方式の検出にもとづく振幅、速度および加
速度対応のモーショナル信号のフィードバックについて
は、いわゆるモーショナルフィードバックの効果の大き
い周波数帯域が異なることになる。具体的には、振幅対
応のモーショナル信号をフィードバックしたときには、
最低共振周波数ｆ。相当値近傍より低域においてサーボ
効果が強く現れ、速度対応のモーショナル信号をフィー
ドバックしたときには、最低共振周波数ｆ。相当値近傍
においてサーボ効果が強く現れ、加速度対応のモーショ
ナル信号をフィードバックしたときには、最低共振周波
数ｆ。相当値近傍より高域においてサーボ効果が強く現
れる。このため、ヘルムホルツ共鳴器を駆動するときに
は、このサーボ効果の得られる帯域と共鳴器の共鳴する
帯域とを適宜に整合させれば良いことになる。

次に、第１６図を参照して、電気的に構成された検出手
段によりモーショナル信号を検出して負帰還する方式と
して、ブリッジ型モーショナルフィードバックの第１の
例を説明する。図示の通り、増幅器１４０の出力は共鳴
器駆動用のスピーカ１４１に与えられる。ここで、スピ
ーカ１４１の等価モーショナルインピーダンスは３個の
抵抗と共にブリッジ回路１４２を構成しており、振動板
の速度に対応した電圧圧力が帰還回路１４３に与えられ
るようになっている。そして、帰還回路１４３で各種の
変換をされたモーショナル信号は、増幅器１４０の入力
側に負帰還されている。なお、この発明においては、こ
のスピーカ１４１の振動板の前面は共鳴器駆動部をなし
、ここに音響放射体としてのへルムホルツ共鳴器（図示
せず）が配設されている。

このような回路において、ブリッジ回路１４２のモーシ
ョナル検出点ａ、ｂの信号は帰還回路１４３に与えられ
、帰還回路１４３に内蔵のモーショナル検出器（図示せ
ず）によってスピーカ１４１の振動板が動くことによる
逆起電力、すなわち振動板の速度成分が検出される。そ
して、この速度対応の信号はそのままの状態で、あるい
は微分演算ないし積分演算が施された後に負帰還される
。このモーショナル信号の負帰還により、スピーカ１４
１の等価モーショナルインピーダンスには駆動人力に対
応する量の信号が印加されることになり、過渡応答のな
い理想的な動作が可能となる。また、このモーショナル
信号の負帰還により、スピーカ１４１に固有の内部イン
ピーダンスは見掛は上無効化ないし低減化され、従って
共鳴器はスピーカ１４１によって駆動されながらも、独
立に動作するものとなり、結果として小型でありながら
重低音の再生が可能になる。

なお、検出点ａ、ｂにおける信号には、増幅器１４０で
発生した歪みが含まれ、あるいはスピーカ１４１の非線
形性による歪みが含まれているが、これらも負帰還によ
って低減される。また、第１６図に示すブリッジ検出回
路の構成および作用そのものについては、本件出願前に
既に公知であり、例えば特公昭５４−１１７１号公報、
同５４−３８８８９号公報などに開示されている。

次に、第１７図ないし第１９図を参照して、ブリッジ検
出を用いたモーショナルフィードバックの第２の例を説
明する。

第１７図はその回路図である。図中において、バンドパ
スフィルタ（Ｂ　Ｐ　Ｆ）回路２２０は可変抵抗、コン
デンサ、増幅器（いずれも図示せず）などで構成されて
おり、入力端子２０９から信号Ｖ、を入力して信号（Ｖ
　　＋ＶＭ）を出力する。

ここで、■ｘは動電形スピーカ２２３の等価モーショナ
ルインピーダンスに印加されるモーショナル電圧である
。この回路によれば、入力信号Ｖ。

の電圧波形を正確にスピーカ２２３のモーショナルイン
ピーダンスの両端へ伝達することができる。

増幅部２２１は、裸利得の大きい電圧増幅器２２１ａと
パワー段を構成するＮＰＮ型トランジスタ２２１ｂおよ
びＰＮＰ型トランジスタ２２１ｃとから構成されている
。電圧増幅器２２１ａの出力端はトランジスタ２２１ｂ
とトランジスタ２２１ｃの各ベース端子に接続されてい
る。また、トランジスタ２２１ｂとトランジスタ２２１
ｃの各エミッタ端子はそれぞれ共通接続されて出力端と
なっている。

増幅部２２１の出力端はスピーカ２２３の一端に接続さ
れているが、このスピーカ２２３の振動板の前面は共鳴
器駆動部をなし、ここにヘルムホルツ共鳴器（図示せず
）が配設される。

さらに、抵抗２２４（値α・Ｒ）、抵抗■ ２２５（値α・Ｒ／２）および抵抗２２６（値α・Ｒ／
２）を順次に介して接地されている。

■ この場合、抵抗２２５と抵抗２２６との直列接続回路に
は、スピーカ２２３の内部インピーダンス中のインダク
タンス成分Ｌ　に対応するものとし■ て、コンデンサ２２７（値Ｃ）が並列接続され■ ている。また、スピーカ２２３の他端が抵抗２３１（値
Ｒ）を介して接地されている。スピ−カ２２３は電気的
等価回路で表すと、ボイスコイルの内部抵抗２２８（値
Ｒ）と、同じくボイ■ スコイルの内部インダクタンス２２９（値し　）■ と、当該スピーカ２２３の振動系等価回路２３０との直
列接続回路となっている。振動系等価回路２３０すなわ
ち等価モーショナルインピーダンスは、等価抵抗２３Ｏ
Ａ、等価コンデンサ２３０ｂおよび等価インダクタンス
２３０Ｃの並列接続回路として表すことができる。一方
、ヘルムホルツ共鳴系等価回路はこの振動系等価回路２
３０と並列に接続された直列共振回路（第１図（ｂ）図
示）となるが、説明を簡単にするために図示は省略しで
ある。

上述したスピーカ２２３、抵抗２２４〜２２６゜２３１
およびコンデンサ２２７は、モーショナル電圧ＶＭを検
出するためのブリッジ回路２３２を構成する。このブリ
ッジ回路２３２の抵抗２２４〜２２６の合成抵抗値 （αφＲ＋α−Ｒ／２＋α・Ｒ／２） ｖ　　　　　　　　　　　　Ｓ　　　　　　　　　　　
　　　　　　Ｓは、抵抗２２８，２３１の合成抵抗値（
Ｒ＋■ Ｒ）に対して十分大きく、かつ抵抗２３１の抵抗値Ｒは
抵抗２２８の抵抗値Ｒに対して十分Ｓ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｖに小
さい値となるように設定されている。また、抵抗２２４
，２２５．２２６および２３１はスピーカ２２３に対し
て、 α　・　Ｒ／　α　拳　Ｒ−Ｒ／Ｒ・・・　　（５）ｖ
　　　　　　　　　　　　ｓ　　　　　　　ｖ　　　　
　　　ｓなる条件に設定されている。このように各抵抗
の値を決定することで、後に詳述するように、抵抗２２
５と抵抗２２６との接続点Ｐ４と、スピーカ２２３の他
端と抵抗２３１の接続点Ｐ３との間にモーショナル電圧
ＶＭが正確に検出される。

抵抗２２５，２２６の接続点Ｐ４は増幅器２３４の非反
転入力端に接続され、スピーカ２２３と抵抗２３１との
接続点Ｐ２が抵抗２３５（値ｒ）を介して増幅器２３４
の反転入力端に接続されると共に、抵抗２３６（値ｒ）
の一端に接続されている。そして、抵抗２３６の他端は
増幅器２３７の出力端に接続されている。増幅器２３７
は電圧利得が＋１となるように構成されている。また、
増幅器２３７の出力端が抵抗２３８（値β・Ｒ）を介し
て増幅器２３４の出力端に■ 接続されると共に、抵抗２３９（値β・Ｒ）とコンデン
サ２４０（値Ｃ’−Ｌ／β・Ｒ・ｖ　　　　　　　　　
ｖ　　　　　　　　　　　ＳＲ）との並列接続回路を介
して接地されている。

■ これらブリッジ回路２３２、増幅器２３４゜２３７、抵
抗２３５，２３６，２３８，２３９およびコンデンサ２
４０はブリッジ増幅部２４１を構成する。そして、この
ブリッジ増幅部２４１は、等価モーショナルインピーダ
ンスに印加されるモーショナル電圧を検出してモーショ
ナル信号を出力する検出手段に該当する。

増幅器２３４の出力端はコンデンサ２４２（値Ｃｒ）の
一端に接続され、このコンデンサ２４２の他端が抵抗２
４３（値Ｒｒ　）の一端に接続されると共に増幅部２２
１内の増幅器２２１ａの反転入力に接続されている。抵
抗２４３の他端は増幅部２２１の出力端に接続されてい
る。ここで、コンデンサ２４２は直流成分を阻止するた
めのものであり、抵抗２４３は帰還抵抗である。

次に、前述したブリッジ増幅部２４１によるモーショナ
ル電圧■。の検出原理を説明する。

第１８図は第１７図の検出ブリッジを抵抗値、容量値で
示した回路図であり、第１９図はこれを２分割した回路
図である。まず、第１８図に示すブリッジ回路において
、増幅部２２１から供給される電圧値をｖ　１増幅器２
３４の非反転入力端に供給される電圧値をｖ　１接続点
Ｐ２での電圧■ 値をＶ　、増幅器２３７の入出力端での電圧値を■３、
増幅器２３４の出力端での電圧値をＶ４とすると、これ
らの電圧値Ｖ。−Ｖ４の関係は次式％式％ （ただし、Ｃ′纏Ｌ　／β拳Ｒ争Ｒである）Ｖ　　　　
　　　　　　Ｖ　　　　　　　　　　　　　Ｓ　　　　
　　　　Ｖまた、帰還がかかった演算増幅器の特性から
■　　　−（「　帝　■　２　　＋　ｒ　−ｖ　３　）
　／　（「　帝　　ｒ）　　　−Ｖ２＋ｖ３）／２ が与えられるので、 ｖ３−２−ｖｌ−ｖ２　　　　−（７）となる。

次に、第１９図を参照して電圧ｖ　、■　をそれぞれ求
めると、 ２・Ｖ　　−Ｖ　　・　（α・Ｒ／／Ｃｖ）／１　　０
　　　　　　ｓ （α・Ｒ／／Ｃ＋α・Ｒ） Ｓ　　　　　　　　ｖ　　　　　　　　　　　ｖ−Ｖ　
　φＲ／／（Ｒ＋Ｒ＋ Ｏｓ　　　　　ｓ　　　ｖ ｊωＬ　）　　　　　　　　・・・（８）■ （ただし、Ｃ−Ｌ　　／α争Ｒ−Ｒである）ｖ　　　　
　　　ｖ　　　　　　　　　　　　３　　　　　　　ｙ
Ｖ２−１ｌＩ（Ｖｏ−ＶＭ）・Ｒ８／（Ｒ８＋Ｒｖ＋ｊ
ＣＬ）Ｌ　　）　　　　　　　　　　　・・・（９）と
なる。そこで（７）式に（８）、（９）式を代入すると
、 Ｖ　　−Ｖ　　◆Ｒ／（Ｒ＋Ｒ＋ｊωＬ　　）３　　　
Ｍ　　　ｓ　　　　　ｓ　　　ｖ　　　　　　ｖ・・・
（１０） となり、上記（６）式と（１０）式からＶ　４−Ｖ　ｓ
　　　　　　　　　　　　　　・・・（１１）となる。

したがって、増幅器２３４の出力電圧■４からスピーカ
２２３のモーショナル電圧ＶＭが正確に得られることに
なる。

次に、以上の構成における第１７図の回路の動作を説明
する。

まず、信号入力端子２０９に供給される入力信号ｖｉは
、ＢＰＦ回路２２０へ供給され、このＢＰＦ回路２２０
によって入力信号Ｖ１のうちの所定の周波数成分の信号
レベルが増強される。すなわち、モーショナルフィード
バック駆動を行なったためにスピーカ２２３に固有の内
部インピーダンスが見掛は上無効化された結果として、
スピーカ２２３はＱ′ｆＯの動作となり、したがって最
低共振周波数ｆ　相当値近傍での振動特性が低下するの
で、これを補償すべく該当周波数帯の信号レベルを増強
する。言い換えれば、ＢＰＦ回路２２０から出力される
信号（Ｖ　　＋ＶＭ）は、スピー力２２３のインピーダ
ンス特性に略々近似した波形となっている。そして、信
号（Ｖ　　＋Ｖ、）■ は増幅部２２１の増幅器２２１ａの非反転入力端へ供給
され、ここで増幅された後、スピーカ２２３へ供給され
る。

スピーカ２２３が駆動されると、スピーカ２２３の等価
回路２３０の両端にモーショナル電圧ＶＭが発生する。

そして、モーショナル電圧ＶＭはブリッジ増幅部２４１
によって検出され、コンデンサ２４２を介して増幅器２
２１ａの反転入力端へ供給される。ここにおいて、検出
ブリッジにはスピーカ２２３固有の内部インダクタンス
２２９に対応するコンデンサ２２７が設けられているの
で、モーショナル電圧は従来の検出ブリッジに比べては
るかに正確に検知される。従って、増幅部２２１に対し
ては、モーショナル電圧ＶＭが正確にかつ極めて大きい
帰還量で帰還されることになる。

このようにモーショナル電圧ＶＭを増幅部２２１へ極め
て大量に負帰還させるようにしたので、スピーカ２２３
の内部インピーダンスＲ。

■ Ｌ　は共に略々完全に無効化され、従ってスピー■ 力２２３は振動系の過渡応答による歪を全く含むことな
しに、駆動入力に対して忠実に応答して動作する。

したがって、スピーカ２２３の共振系は実質的に共振系
ではなくなり、スピーカ２２３の振動板は図示しないヘ
ルムホルツ共鳴器の壁面と等価になるので、この共鳴系
にはスピーカ２２３の振動系とは全く独立にエネルギー
が供給されることになる。また、内部インピーダンスが
見掛は上無効化されるため、共鳴器から見たときの振動
器の存在が無効化され、したがってこの内部インピーダ
ンスが共鳴器のＱを低下させる要因ではなくなるので、
このスピーカ２２３をヘルムホルツ共鳴器に配設しても
当該ヘルムホルツ共鳴器のＱ値は、それにより何ら低下
することはなく、結果として当該ヘルムホルツ共鳴器の
音響放射能力は充分強大となる。

モーショナル信号の検出手法については、上記の例に限
られず、種々の態様が可能である。

まず、光学的な検出としては、例えばスピーカの振動板
にシャッタを固定し、このシャッタを挾むように発光素
子と受光素子のベアを配設する。

これによると、振動板の動きに応じてシャッタが動き、
受光素子の受光量が変化させられるので、振動板の振幅
などに対応したモーショナル信号が得られることになる
。また、振動板にミラーを取り付け、発光素子からの光
をミラーに当てて反射光を受光素子で受けるようにすれ
ば、振動板の動きに応じて光路が変化するのでモーショ
ナル信号を検出できる。これらの検出は実公昭４２−５
５６１号公報あるいは同４２−１５１１０号公報に示さ
れており、その他にも、スリットによる変調を利用した
実公昭４３−１２６１９号公報や、光ファイバを用いた
特公昭５４−１１１３２７号公報が知られている。

半導体を用いた検出としては、例えばスピーカの磁気ギ
ャップに感磁性の半導体素子を挿入し、振動板の速度に
対応するモーショナル信号を得るもの（実公昭４４−２
８４７２号公報）や、スピーカのポールピースの前方に
ホール素子を配設して振動板の速度に対応するモーショ
ナル信号を得るもの（特開昭４９−１０２３２４号公報
）などがある。

圧電効果を用いた検出としては、例えばコーンスピーカ
のコーン紙の前面に圧電素子を配設し、これによってコ
ーン紙の加速度に対応したモーショナル信号を得るもの
（実公昭４１−２０２４７号公報）などがあり、これに
よればコーン紙への影響を少なくできる。

また、静電的に振動板の振幅を検出するものとしては、
例えば内側固定電極と外側固定電極との間にボビンの可
動電極を配設することでモーショナル信号を検出したも
のがあり（特公昭５４−３６４８６号公報）、これによ
れば可動電極が傾斜してもモーショナル信号を適正に検
出することができる。

一方、電気的構成によってモーショナル信号を検出する
ものでは、ブリッジ検出を差動増幅回路で行なうもの（
実公昭４４−９６３４号公報）、ブリッジ回路の構成要
素にセンタータップ付きの出カドランスを用いたもの（
実公昭４３−２５０２号公報）などがある。

次に、この発明の実施例について、順次に説明する。

第２０図は、直方体のキャビネットに適用した実施例の
構成図である。図示のように、ヘルムホルツ共鳴器とし
ての直方体形状のキャビネ・ソト４１の後面（図中の左
面）には穴があけられ、ここに動電形スピーカ４２が取
り付けられている。

スピーカ４２は円錐形状（コーン状）の振動板４３と、
その円錐頂部近傍に設けられた動電形変換器４４により
構成される。また、キャビネ・ソト４１のスピーカ４２
の前面（右面）側には開口ポート４５が突出したネック
に形成され、これがこの発明における音響放射体として
の共鳴器を形成している。駆動回路４６は裸利得の大き
い駆動部４７ａと、動電形変換器４４の等価モーショナ
ルインピーダンスに印加されるモーショナル電圧を検出
する検出部４７ｂと、この検出部４７ｂの出力に所定の
変換を施してモーショナル信号を出力する帰還部４７ｃ
と、この帰還部４７ｃから出力されるモーショナル信号
を入力側に負帰還する減算器４７ｃを有し、この出力で
動電形変換器４４が駆動される。

ここで、動電形変換器４４は固有の内部インピーダンス
としてボイスコイル直流抵抗Ｒを有し、■ これは駆動回路４６のモーショナルフィードバック駆動
により見掛は上無効化できるようになっている。また、
Ｒ，ＬＭ、ＣＭはそれぞれスピーカ４２を電気的に等価
表現したときのモーショナルインピーダンスである。一
方、キャビネット４１の容積をＶとし、開口ポート４５
の断面積をＳｌそのダクト４６のネック長さをｇとする
と、１／２ ｆ　　−ｃ　（Ｓ／ｆＩＶ）　　　／２πｐ で求められる。

第２０図に示す実施例の等制約動作構成は、第２１図の
ようになる。すなわち、開口ポート４５によって等価的
に形成される仮想のスピーカ４５′は、容積が無限大の
密閉形キャビネット４１′に取り付けられたのと等価と
なる。そして、スピーカ４５′は等価的に形成された低
域通過フィルタ（ＬＰＦ）４８を介して、通常の（アク
ティブサーボ駆動をしない）アンプ４９に接続されてい
る。（なお、フィルタ４８は、通常のネットワーク回路
との類似性を強調するために便宜的に２次ＬＰＦで表現
している。）スピーカ４５′の共振周波数ｆ　は開口ボ
ート４５とダクトのみにｐ よって設定することができ、またそのときの共振のＱ値
は自在に制御することができる。

以上の説明から明らかなように、この第２０図および第
２１図に示す実施例によれば、仮想スピーカが開口ボー
ト４５およびダクトにより等画形成される。そして、こ
れらは容積が無限大の密閉形キャビネットに取り付けた
のと等価になるので、極めて優れた低音域再生特性が実
現される。そして、振動器の仕様と音響放射体としての
キャビネットの仕様は、互いに制約されることなく自由
に設計できるので、キャビネットを小形化することも全
く問題がなくなり、かつキャビネットが形成する共鳴体
の共鳴周波数もキャビネットの容積以外で設定でき、シ
ステムを従来のあらゆる音響装置に比べて著しく小形化
できる。具体的には、へルムホルツ共鳴器の容量を３．
５リツトルとしたときに、第２２図に示すような、優れ
た音圧の周波数特性が得られた。

なお、共鳴器の音圧周波数特性はアンプ側の入力信号の
レベルを増減設定することで任意とすることができる。

共鳴器の音響放射能力は十分であるから、このように入
力信号のレベルを調整するだけで、所望の音圧周波数帯
域の再生力の制御を極めて容易に実現できる。なお、こ
のような調整は第１７図の回路においては、例えばＢＰ
Ｆ回路２２０によって実現されている。

第２３図は、この発明の他の実施例を示している。図示
の通り、ヘルムホルツ共鳴器は第１および第２の共鳴器
５１ａ、５１ｂからなり、これらはそれぞれ開口ポート
５２ａ、５２ｂを有している。そして、共鳴器５１ａ、
５１ｂの間の仕切壁５３には穴があけられ、ここに動電
形スピーカ５４が取り付けられている。そして、スピー
カ５４はモーショナルフィードバック駆動の機能を有す
る駆動制御装置３０によって動作させられ、第１および
第２の共鳴器５１ａ、５１ｂからのそれぞれの反作用に
影響されずその振動板は等制約にこれら共鳴器の壁面の
一部となる。この例では、各ヘルムホルツ共鳴系Ａ、Ｂ
はそれぞれ別個の共鳴周波数ｆ　　　、ｆ　　　を持っ
ている。

ｏｐａ　　　ｏｐｂ 本発明者は、この発明効果と、従来の音響装置の効果と
の比較に関し、次のような結果を得た。

まず、この発明に従った音響装置としては、ヘルムホル
ツ共鳴器の空胴の容量を６リツトルとし、開口ボートの
内径を３．３国とし、そのネック長を２５ｃ１１１とし
た。そして、ダイナミックコーンスピーカを取り付けて
モーショナルフィードバック駆動を行なったところ、ｆ
　−４１ヘルツまでのｐ 重低音再生ができた。これに対し、モーショナルフィー
ドバック駆動等をしない従来の装置では、ダイナミック
コーンスピーカとしてｆ　−５０へルツ、Ｑ−０，５、
口径２０ｃｍのものを用いたときには、キャビネットの
容量を１７６リツトルとしたときに、ｆ−４１ヘルツま
での再生が可能ｐ となった。従って、同一程度の重低音再生において、キ
ャビネットの容量を１／３０倍程度にできることが判明
した。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り、この発明によれば、振動器
駆動手段が有するモーショナルフィードバック手段の働
きにより、振動器駆動手段の駆動状態は、駆動入力に対
応する量が常に等価モーショナルインピーダンス側に正
確に伝達されるよう追従制御され、もって振動器固有の
内部インピーダンスは見掛は上低減もしくは無効化され
る。したがって、見掛は上振勧善は電気的な駆動信号入
力にのみ応動する要素となる。このため、振動器の共振
系は実質的に共振系ではなくなり、単に共鳴器の壁面と
等価となり、振動器の内部インピーダンスが共振のＱ値
の低下の要因とはならなくムる。

このため、共振のＱ値を極めて高くできることになる。

また、共鳴器と振動器とは全く独立した存在となり、共
鳴器の共鳴周波数は共鳴器の容積以外で設定可能である
から該共鳴器を小形化することも容易であり、さらに共
鳴器を小形化し、かつ共鳴周波数を低くすることにより
、共鳴器としての音響抵抗が大きくなって通常の駆動方
式では共振のＱ値が非常に小さくなるような場合でも、
この発明では振動器により共振のＱ値の低下はないので
、結果としての共振のＱ値は十分に高い値に維持するこ
とができ、共鳴器として十分な音響放射能力を確保する
ことができる。

また、上述した振動器固有の内部インピーダンスの見掛
は上の低減もしくは無効化は、基本的に負帰還による効
果であるため、いわゆる過剰打消を生ずることがなく、
発振等の恐れはない。

以上のことから、共鳴音響の放射能力の向上と、共鳴器
の小形化とを同時に達成することが可能になる。この発
明の音響装置はオーディオ用スピーカシステム以外にも
、電子楽器、電気楽器等の発音体あるいは他の発音体と
して幅広く応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の基本構成を説明する図
、 第２図は、モーショナルフィードバックの概念図、 第３図は、音圧の周波数特性図、 第４図は、第１図（ａ）の電気的等価回路図、第５図な
いし第９図は、動電形スピーカのいくつかの例を説明す
る図、 第１０図は、電磁形スピーカの例を説明する側面図、 第１１図は、圧電形スピーカの例を説明する断面図、 第１２図は、静電形スピーカの例を説明する回路図、 第１３図は、変位検出を行なうための容量変化形ＭＦＢ
スピーカの基本構成図、 第１４図は、速度検出のための検出コイル形ＭＦＢスピ
ーカの基本構成図、 第１５図は、加速度検出のための圧電形ＭＦＢスピーカ
の基本構成図、 第１６図および第１７図は、ブリッジ検出を用いたモー
ショナルフィードバックの第１および第２の例の回路図
、 第１８図および第１９図は、第１７図に示すブリッジを
等制約に示す回路図、 第２０図は、実施例に係る音響装置の構成図、第２１図
は、第２０図の装置の等制約動作構成の説明図、 第２２図は、音圧の周波数特性図 第２３図は、他の実施例に係る音響装置の構成図、 第２４図は、従来の音響装置の第１の例の断面図、 ・第２５図は、従来の第１の例による音圧の周波数特性
を説明する図、 第２６図は、従来の音響装置の第２の例の断面図、 第２７図は、従来の第２の例による音圧の周波数特性を
説明する図、 である。 １０・・・ヘルムホルツ共鳴器、１１・・・開口ボート
、１２・・・ネック、２０・・・振動器、２１・・・振
動板、２２・・・変換器、２４・・・モーショナル信号
検出部、２５・・・フィードバック部、Ｚ　・・・内部
インピーダンス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、共鳴による音響を放射するための共鳴放射部を有す
   る共鳴器と、 この共鳴器の一部を構成する振動体を有し、かつ前記共
   鳴器に配設される振動器と、 前記振動体の動きに対応するモーショナル信号を検出し
   て入力側へ負帰還するモーショナルフィードバック手段
   を有し前記振動器をモーショナルフィードバックする振
   動器駆動手段と、 を備えることを特徴とする音響装置。 ２、前記モーショナルフィードバック手段が、前記振動
   器の振動体の振動の変位、速度もしくは加速度のうちの
   少なくともいずれかに対応するモーショナル信号として
   検出するモーショナル信号検出手段と、前記モーショナ
   ル信号を前記振動器駆動手段の入力側に負帰還するフィ
   ードバック手段とを有することを特徴とする請求項１記
   載の音響装置。 ３、前記モーショナルフィードバック手段が、前記振動
   器駆動手段の出力から前記モーショナル信号を電気回路
   的に検出することを特徴とする請求項２記載の音響装置
   。 ４、前記モーショナルフィードバック手段が、前記振動
   器の振動体から前記モーショナル信号を検出することを
   特徴とする請求項２記載の音響装置。