JPH0145192Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、体で感じ取れる機械的な体感振動を
発生させる振動ユニツトを有効に駆動するための
駆動装置に関するものである。

近年、ラジオ、レコード等を用いたオーデイオ
鑑賞に際し、スピーカからの音に加えて音楽の低
音域成分を振動ユニツトを用いて直接に人体へ体
感振動として与え、耳により、聴くスピーカ音と
この体感振動との相乗作用により音楽を一層迫力
感、臨場感のあるものとして楽しむ事が実現され
ている。この場合に用いられる振動ユニツトは、
特願昭53−58518号の明細書の記載にもあるよう
に、電気信号が入力するコイルと永久磁石との相
互の電磁気力の作用によりその電気信号に対応し
て振動板を振動させて体感振動を発生させるもの
である。そして、このような振動ユニツトを駆動
する装置の増幅器としては、(1)体感振動として効
果のあるものは、主として音楽の低音域成分であ
ること、(2)振動ユニツト駆動出力に高音域成分が
含まれていると、振動ユニツトへの出力が増える
ことにより、駆動装置の能率を悪くして大電力増
幅器を必要とし、消費電力の無駄となること、(3)
振動ユニツトの許容電力を大きくしなければなら
なくなること、等の理由により、一般のオーデイ
オアンプは用いられずに音楽の低音域成分のみを
増幅する増幅器を用いられている。

ところが、このような低音域増幅器を用いて振
動ユニツトを駆動すると、次のような問題を生じ
る。すなわち、音の強さに対する聴覚心理特性と
振動心理特性とを比べてみると、音として耳で聴
く聴覚心理特性は対数直線的であることが知られ
ており、耳のダイナミツクレンジは広いものであ
る。これは、音の強さを表す単位の「ホン」や
「デシベル」が対数により表現されること、ある
いは音のピツチの単位である「オクターブ」が対
数目盛上に等間隔に表わされることからも明らか
である。一方、本考案者による研究の結果、体が
振動ユニツトの振動の強さを感じる振動心理特性
は、対数直線的ではなく、むしろ直線的であり、
体感振動としてのダイナミツクレンジは音に比べ
るとだいぶ狭いことが解つた。そして、この聴覚
心理特性と振動心理特性との相違は、次のような
不具合を生じさせるものである。すなわち、スピ
ーカと振動ユニツトとを駆動する出力の調整を一
つの音量調整器により一律に行なうのならば、ス
ピーカ音と振動ユニツトの振動との調和がとれて
いる状態から音量調整器を調整してスピーカの音
量を上げると振動の強さは過大に感じられるよう
になり、反対に音量を下げると過小に感じられる
ようになることである。このため、振動ユニツト
駆動装置に振動量調整器を設けて、スピーカの音
量を調整する度に、該振動調整器によりその音量
に合つた適度な振動の強さに調整することとなる
が、このような駆動装置の操作は、煩雑であり不
便なものである。しかも、音楽は一般に広い範囲
でその音の強さが変動するものであるから上述の
両心理特性の相違は、振動ユニツトを併用して音
楽を楽しんでいるリスナーに大変不自然な感じを
与えることになる。同様に、低音を主成分とする
音と高音を主成分とする音とが頻繁に入れかわる
ような音楽を聴くような場合には、低高音を含む
音全体のレベルが充分にあるにもかかわらず低音
域成分が頻繁に変動して振動の強度を必要以上に
大きく変化させるので、低高音を含む全体の音と
体感振動との間の調和がなくなり不自然感を感じ
ることが解つた。

さらに次のような不具合もある。すなわち、ス
ピーカで音を聴く場合、増幅器に過大入力が入れ
ば、スピーカから過大な音がしたり、あるいは増
幅器が飽和して音が著しく歪んだりするので、リ
スナーは音量調整器を調整してその音のレベルを
適正レベルまで下げるものである。ところが、体
感振動は、それ自体は一般的に快いものであるの
で、入力を過大としたため音量に比べて振動量が
過大となり音と振動とのつながりの自然感がやぶ
られた場合にも、スピーカ音の場合のような過大
音、あるいは著しい歪音というような顕著な弊害
が表れないのでリスナーがあわてて振動の強さを
下げて適正レベルにするということが必ずしも行
なわれない。このため、強振動のままの状態に放
置されることがしばしばあり、この場合には、振
動ユニツト、あるいは駆動装置を破損することと
なり、そこにまで至らない場合にも、駆動装置出
力が歪んで高調波成分を含むこととなり、振動ユ
ニツトから歪音を発生させる原因となる。このた
め、駆動装置出力を何らかの方法で制限する必要
が生じる。

本考案者は、上述の技術諸問題に鑑み鋭意研究
を重ねた結果、駆動装置の出力特性を入力信号が
大きくなるに従つて増幅度が小さくなる圧縮特性
のものにすれば、音と振動とのバランスが大変に
自然なものとなり、また、振動ユニツト、あるい
は駆動装置の破損を防止でき、さらに振動ユニツ
トから発生する歪音の抑制ができることを見出
し、かかる知見に基づき、振動ユニツトの駆動装
置として既に実用新案登録出願されている（実開
昭56−83199号公報参照）。本考案者はこれにさら
に改良を加え、体感振動を得るのに最好適な本考
案の駆動装置を考案するに至つたのである。

以下、本考案に係る装置を、まず原理的なとこ
ろから、図を用いて説明する。

第１図において、可変利得増幅器１は、入力端
子１ａに入力した信号の主として低域成分を増幅
して出力端子１ｂに出力する増幅器であり、その
利得値は、制御端子１ｃに与える制御信号により
可変制御が可能である。この利得制御は、制御信
号値の増大に従つて漸次利得値が減少するように
なつている。そして、制御端子１ｃは、出力端子
１ｂに接続されているので、出力値の増大に伴い
可変利得増幅器１の利得が減少することとなり、
可変利得増幅器１の入出力特性は、第２図に示す
ように入力電圧の増大に伴い出力信号の増大が抑
えられ最終的には、一定値以上増大しなくなつて
しまうような圧縮特性のものとなる。

第３図は、第１図にブロツク図で示したものの
具体的な回路図である。同図において、ステレオ
装置（図示しない）の左右のチヤンネルからの音
声信号は、それぞれミキサー回路２の入力端子
Ｌ，Ｒに入力して抵抗R₁，R₂により混合された
後にレベル調整用の可変抵抗VRIに出力される。
この可変抵抗VRIは、入力した信号を適当な大き
さに調整して次の増幅回路３に出力するためのも
のであり、その可変接点端子は、増幅回路３の入
力端子３ａに接続されている。

増幅回路３は、入力信号の主として抵域成分を
増幅すると共に、制御端子３ｃに印加される直流
電圧によりその利得を可変制御できる機能を有し
ている。これを説明すると、可変抵抗VRIからの
信号は、コンデンサC₁を介して演算増幅器A₁の
非反転入力端子に入力する。演算増幅器A₁の反
転入力端子と出力端子との帰還回路には、抵抗
R₃とコンデンサC₂との並列回路で構成される第
１ローパスフイルタ回路４が接続されており、演
算増幅器A₁にローパスフイルタとしての働きを
持たせている。この第１ローパスフイルタ回路４
の特性は、カツトオフ周波数ccが50Hz程度で
6dB／octの傾斜を持つていて、入力信号のうち
から体感振動として効果のある主として低域成分
のみを増幅するようになつている。

また、演算増幅器A₁の非反転入力端子は、コ
ンデンサC₃及び電界効果トランジスタ（以下単
にFETという）Q₁のドレインθ・ソースＳ間を
介して接地されている。FETQ₁のゲートＧは抵
抗R₄を介して制御端子３ｃに接続されており、
ゲートＧとドレインＤとの間には、歪み補償用の
抵抗R₅、コンデンサC₄が接続されている。この
ように構成された回路によれば制御端子３ｃに印
加する直流電圧により増幅回路３の利得を可変制
御できるものである。すなわち、演算増幅器A₁
の利得は略、 利得≒FETのドレイン・ソース間抵抗＋抵抗R₂とコンデ
ンサC₄との並列インピーダンス／FETのドレイン・ソー
ス間抵抗 で与えられるものであるから、制御端子３ｃに印
加する直流電圧でFETのドレイン・ソース間抵
抗を可変することにより利得値を可変制御でき
る。これを詳しく述べると、制御端子３ｃに印加
する電圧が零から次第に増大させると、ドレイ
ン・ソース間抵抗も次第に増大し、FETQ₁は、
導通状態から遮断状態になる。これにより演算増
幅器A₁の利得、すなわち増幅回路３の利得は漸
次減少して最終的にはほぼ１程度になる。

次に、演算増幅器A₁の出力は、第二ローパス
フイルタ回路５の入力端子５ａに入力する。この
第二ローパスフイルタ回路５は、抵抗R₆，R₇、
コンデンサC₅，C₆、及びボルテイジホロワで使
用されている演算増幅器A₂で構成されている２
次バターワースローパスフイルタである。その特
性は、カツトオフ周波数が100〜500Hz程度の適当
な値であり、12〜18dB／octの傾斜を持つてい
る。（図示のものは12dB／oct）。この第２ローパ
スフイルタ回路５の役目は、第１ローパスフイル
タ回路４で除去しきれなかつた信号の高域成分、
あるいは演算増幅器A₁が飽和するなどして発生
した高域成分等を更に除去して装置出力信号から
高域成分をできるだけ除くためのものである。

演算増幅器A₂の出力は、パワーアンプ６によ
り更に増幅されて振動ユニツト（図示しない）に
与えられると共に、整流回路７を介して増幅回路
３の制御端子３ｃに入力する。整流回路７は、整
流ダイオードD₁、抵抗R₈、平滑コンデンサC₇、
放電抵抗R₉により構成されていて、演算増幅器
A₂の交流出力を直流出力に変換するものである。

このように第３図の回路は、可変利得増幅器１
にローパスフイルタ４を接続してこの可変利得増
幅器１にローパスフイルタ４の機能を持たせると
共に、この可変利得増幅器１の制御端子３ｃにこ
の可変利得増幅器１の出力信号を印加する構成と
したものであるから、ステレオ装置からミキサ回
路に入力する信号が次第に増大し、第２ローパス
フイルタ回路５の出力が増大すると、その出力の
増大は、整流回路７を介して増幅回路３の制御端
子３ｃに伝えられて該増幅回路３の利得を減少さ
せることとなり、結局、装置の出力特性は、入力
信号の増大に従い出力信号が制御される第２図に
示す圧縮特性となる。

以上説明した可変利得用の電圧制御増幅器は、
可変抵抗素子となるFETQ₁を演算増幅器A₁の反
転入力端子とアース間に挿入したが、非反転入力
端子とアース間に挿入する構成も勿論可能であ
る。そして、可変抵抗素子としてはFETに限ら
れることはなく、バイポーラトランジスタ等であ
つてもよい。

以上説明した回路においては、演算増幅器A₁
の入力側にFETQ₁を接続して電子ボリユーム回
路の作用を行なわせるものであつたが、このよう
な回路では、FETの特性上、ゲート・ソース間
の電圧が、最小値と最大値とで開きがありすぎる
ために、これを電子ボリユーム回路に使用した場
合、出力値に生ずるバラツキが大きくなつてしま
うという問題がある。

本考案はこの点についても改良を加えたもので
ある。ここで、その実施例を第４図について説明
する。本考案においては、演算増幅器A₁の入力
側にFETを用いず、これに代えて、NPNトラン
ジスタＱ２とPNPトランジスタＱ３とを並列に
接続することによつて形成した電子ボリユーム回
路を接続するようにしている。すなわち、この電
子ボリユーム回路を、演算増幅器A₁の非反転入
力端子と接地回路との間に接続した回路としてあ
る。この回路により、可変利得増幅器が、入力信
号の主として低域成分を増幅し、前記制御端子に
印加する制御信号を増大することによりその利得
値が連続的に減少することになる。換言すれば、
過大なレベルの入力があつたとき、二つのトラン
ジスタＱ２，Ｑ３の並列回路がこれを適宜圧縮す
ることになるので、歪音を発生したり、振動ユニ
ツトを破損したりすることがなくなるのである。

なお、本実施例の可変利得増幅器は、電圧制御
増幅器と第１ローパスフイルタを兼用したもので
あるが、電圧制御増幅器の後段に第１ローパスフ
イルタを接続した構成のものであつても勿論よ
い。

以上のように本考案の装置は、利得調整点への
帰還をローパスフイルタを通つた後に行なうの
で、入力信号に低域成分が少なくなつた時には利
得が上がり、低域成分が充分ある時には利得が下
がるという圧縮特性となり、入力ソースの差によ
る著しい振動強度の変化を押えることが出来る。
そして、このような圧縮特性にすると、スピーカ
音を聴く聴覚と振動ユニツトの振動を感じる体の
感覚との間にバランスがとれるので振動ユニツト
の使用に不自然感がなくなり、スピーカ音の調整
に伴つていちいち駆動装置の出力を調整する必要
もなくなる。さらに、駆動装置の出力値は、ある
大きさ以下に制限されるので駆動装置、あるいは
振動ユニツトを破損したり、また駆動装置出力が
歪んで振動ユニツトから歪音が発生したりするこ
とがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案のブロツク図、第２図は、駆
動装置の入出力特性図、第３図は、第１図のもの
の具体的な回路を示す回路図、第４図は、本考案
の一実施例の具体的な回路図である。 １……可変利得増幅器、Ｑ２……NPNトラン
ジスタ、Ｑ３……PNPトランジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 演算増幅器の非反転入力端子と接地回路との間
   に、NPNトランジスタとPNPトランジスタとを
   並列に接続することによつて電子ボリユーム回路
   を形成し、該電子ボリユーム回路を、入力端子と
   出力端子と制御端子とを有する可変利得増幅器の
   回路の一部に形成し、該回路により、該可変利得
   増幅器が、入力信号の主として低域成分を増幅
   し、前記制御端子に印加する制御信号を増大する
   ことによりその利得値が連続的に減少するように
   構成し、さらに該可変利得増幅器にローパスフイ
   ルタを接続して該可変利得増幅器にローパスフイ
   ルタの機能を持たせると共に、該可変利得増幅器
   の制御端子に該可変利得増幅器の出力信号を印加
   してなる振動ユニツトの駆動装置。