JPWO2017164380A1 - スピーカ動作確認装置及び方法 - Google Patents

Abstract

スピーカ動作確認装置（１０）は、スピーカ（４０）の正常時のインピーダンスの周波数特性を、基準インピーダンス特性として、予め記憶する記憶部１１と、前記スピーカ（４０）の使用中に、該スピーカに供給されているリアルタイムの（任意の）オーディオ信号に基づき、該スピーカの現インピーダンスの周波数特性を、現インピーダンス特性として、検出する検出部（１２）と、前記検出された現インピーダンス特性と前記記憶された基準インピーダンス特性との比較に基づき、前記スピーカ（４０）の異常の有無を判定する判定部（１３）を備える。これにより、専用の検査信号を使用せずに、リアルタイムのオーディオ信号に基づいてスピーカ動作確認を行うことができるので、例えばコンサート本番中にスピーカ（４０）に流れているリアルタイムのオーディオ信号に基づき該スピーカ（４０）の異常の有無を検知できる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、スピーカの動作を確認するための技術に関する。

例えばコンサート会場や劇場等において、スピーカを使用する場合、スピーカの使用前、及び／又は、使用後にスピーカの動作を確認するのが一般的である。スピーカの使用前、及び、使用後とは、例えば、コンサート会場においては、当日の出し物であるコンサート本番開演前（すなわち準備中）、及び、コンサート終演後である。

スピーカの動作確認とは、スピーカに故障、障害等の異常が発生していないかどうかを調べることを含む。スピーカの異常は、例えば断線、短絡、ボイスコイルの温度上昇、コーン紙の破れ、エッジの破れ、経年劣化などを含む。

従来、スピーカの動作確認方法は各種手法がある。例えば、スピーカのインピーダンスを測定することによりスピーカの異常を検出することが知られる。これは、アンプ出力からスピーカの間で出力電圧及び出力電流をセンサで検出し、該検出された出力電圧及び出力電流に基づいてインピーダンスを測定し、測定されたインピーダンスを所定値と比較し、比較結果によりスピーカの異常を検出するように構成される（例えば、特許文献１を参照）。

しかし、前記特許文献１等の従来の技術は、基本的に、スピーカチェック専用の検査信号（例えば高い周波数の雑音）をスピーカに入力して行うものであり、例えばコンサート本番中などスピーカを本格的に使用している最中に該スピーカの動作を確認することには適していなかった。特許文献１には、防災用スピーカシステムにおいて、スピーカに入力する音声信号に上記検査信号を混合することにより、スピーカ使用中にスピーカ動作確認を行う得ることが示唆されている。しかし、そのような検査信号が人の耳には聴き取り難い高い周波数帯域のものであったとしても、コンサートホール等での本格的スピーカシステムなど、スピーカからの発生音の高音質が要求される用途においては、スピーカ使用中にそのような検査信号がスピーカからの発生音に混入することは全く好ましくない。従って、従来は、スピーカからの発生音の高音質が要求される用途等においてスピーカを本格的に使用している最中に、同時並行的に、該スピーカの異常を検知する処理を行うことができなかった。また、従来技術にあっては、スピーカ使用中に故障が実際に生じる前に、故障の発生を予測又は予知することもできなかった。

また、前記特許文献１等の従来の技術では、例えば高音域用スピーカと中低音域用スピーカと２種類のスピーカユニットを１つのエンクロージャに収納した「２ウェイスピーカ」など、複数種類のスピーカユニットを１つのエンクロージャ内に備えるスピーカシステムにおいて、１つのエンクロージャ内の何れかのスピーカユニットのみが故障したことを区別して異常検出することができない。

特開平９‐３０７９８８号公報

この発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、例えばコンサート本番中などスピーカの使用中であっても、スピーカの異常の有無を検知したり、該故障発生の可能性を予知したりできるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明に係るスピーカ動作確認装置は、スピーカの正常時のインピーダンスの周波数特性を、基準インピーダンス特性として、予め記憶しているメモリと、前記スピーカの使用中に、該スピーカに供給されているリアルタイムのオーディオ信号に基づき、該スピーカの現インピーダンスの周波数特性を、現インピーダンス特性として、検出する検出部と、前記現インピーダンス特性と前記基準インピーダンス特性との比較に基づき、前記スピーカの異常の有無を判定する判定部、を備える。

この発明によれば、スピーカの正常時のインピーダンスの周波数特性を基準インピーダンス特性として予め記憶しておく一方で、前記スピーカの使用中に該スピーカに供給されているリアルタイムのオーディオ信号に基づき該スピーカの現インピーダンスの周波数特性を現インピーダンス特性として検出し、前記現インピーダンス特性と前記基準インピーダンス特性との比較に基づき前記スピーカの異常の有無を判定している。このように、基準インピーダンス特性と現インピーダンス特性との間でインピーダンス特性全体を比較するので、リアルタイムのオーディオ信号の特性が動的に変化しても、精度の良い判定を行うことができる。従って、専用の検査信号を使用せずに、リアルタイムのオーディオ信号に基づいてスピーカ動作確認を行うことができるので、例えばコンサート本番中などスピーカの使用中であっても、スピーカの異常発生を検知できる。また、スピーカに実際の故障が発生していない段階であっても、所定の故障発生の可能性（例えば温度上昇）を異常判定条件に含めることにより、スピーカの使用中においてリアルタイムに故障発生の可能性を判定できる。これにより、スピーカの故障発生を予測又は予知することが可能となる。

一実施例において、前記検出部により検出した前記現インピーダンス特性を記憶し、最新に検出された前記現インピーダンス特性によって該記憶が更新されるカレントメモリを更に備え、前記スピーカに供給されているリアルタイムのオーディオ信号のレベルが所定閾値以下のときは、前記カレントメモリに記憶する前記現インピーダンス特性の更新を行わないようにするとよい。これにより、動的に変化するリアルタイムのオーディオ信号のレベルが所定閾値以下になったときは、それに対応して検出される現インピーダンス特性は、スピーカの異常判定にとっては信頼性の低いものであるため、これに応じた現インピーダンス特性の記憶更新を行わないようにすることで、そのような信頼性の低い現インピーダンス特性を除外して、スピーカの異常判定を行うことができる。したがって、リアルタイムのオーディオ信号の特性が動的に変化しても、一層精度の良い判定を行うことができる。

また、この発明は、装置の発明として構成及び実施し得るのみならず、コンピュータにより実装される方法として構成し及び実施することもでき、また、当該方法を実施するために１以上のプロセッサによって実行可能なプログラムを記憶した非一過性のコンピュータ読取り可能な記憶媒体として構成することもできる。

この発明に係るスピーカ動作確認装置を有するパワーアンプ装置の全体構成例を説明するブロック図。 この発明に係るスピーカ動作確認装置の電気的ハードウェア構成例を説明するブロック図。 現インピーダンス特性検出処理の一例を示すフローチャートである。 異常判定処理の一例を示すフローチャート。 基準インピーダンス特性の一例と現インピーダンス特性のいくつかの例とを示すグラフ。

以下、添付図面を参照して、この発明の一実施形態について詳細に説明する。

図１は、この発明に係るスピーカ動作確認装置を組み込んだオーディオアンプ装置の一例を示す。図１において、オーディオアンプ装置２０の入力端子２１には、図示外の音源からアナログのオーディオ信号が入力される。入力されたオーディオ信号は、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）２２でデジタル信号に変換され、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２３に入力される。ＤＳＰ２３は、入力されたデジタルオーディオ信号に対して、ミュート処理、リミット処理、イコライザ処理等を含む種々の処理を施し得る。ＤＳＰ２３は、後述する通り、スピーカの異常が検知された際のスピーカ保護動作を行うために使用される。ＤＳＰ２３から出力されたデジタルオーディオ信号はデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）２４でアナログ信号に変換され、アンプ部２５に入力される。アンプ部２５は、図示外のボリューム制御部によって設定された音量レベルに従ってアナログオーディオ信号のレベルを調整する。アンプ部２５から出力されたアナログオーディオ信号は、スピーカ端子（図示外）に接続されたスピーカ４０に供給され、該スピーカ４０は供給されたアナログオーディオ信号に応じた音を出力する。

スピーカ４０は、例えば、中低音域用（LF）スピーカユニット４１と高音域用（HF）スピーカユニット４２とを１つのエンクロージャに収納した「２ウェイスピーカ」からなる。供給されたアナログオーディオ信号のうち高音域成分は、高音域用スピーカユニット４２から出力され、それ以外の中低音域成分は、中低音域用スピーカユニット４１から出力される。

アンプ部２５の後段には、スピーカ４０に供給されるアナログオーディオ信号をモニタするための電圧センサ２６と電流センサ２７が備わる。電圧センサ２６は、アンプ部２５から出力されたアナログオーディオ信号の電圧レベルを示すアナログ信号を検出する。電圧センサ２６から出力された電圧レベルは、図示外のＡＤＣでデジタル信号に変換され、スピーカ動作確認装置１０に入力される。また、電流センサ２７は、アンプ部２５から出力されたアナログオーディオ信号の電流レベルを検出する。電流センサ２７から出力された電流レベルは、図示外のＡＤＣでデジタル信号に変換され、スピーカ動作確認装置１０に入力される。

スピーカ動作確認装置１０は、スピーカ４０の正常時のインピーダンスの周波数特性を、基準インピーダンス特性として、予め記憶する記憶部１１（図において「基準インピーダンス特性記憶部」）と、前記スピーカ４０の使用中に、該スピーカに供給されているリアルタイムのオーディオ信号に基づき、該スピーカ４０の現インピーダンスの周波数特性を、現インピーダンス特性として、検出する検出部１２（図において「現インピーダンス特性検出部」）と、前記検出された現インピーダンス特性と前記記憶された基準インピーダンス特性との比較に基づき、前記スピーカ４０の異常の有無を判定する判定部１３（図において「比較・判定部」）を備える。

スピーカ動作確認装置１０は、例えば、図１に示す各部１１、１２及び１３の動作を行なうためのプログラムを実行する機能を持つマイクロコンピュータ装置により構成される。図２は、スピーカ動作確認装置１０の電気的ハードウェア構成例を示すブロック図である。スピーカ動作確認装置１０は、ＣＰＵ（中央処理ユニット）１、メモリ２、センサインタフェース３、及び、制御信号インタフェース４を含み、各部が通信バス５により接続される。

ＣＰＵ１は、メモリ２に記憶された各種プログラムを実行してスピーカ動作確認装置１０の動作を制御する。メモリ２は、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）及びＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）を含む。メモリ２には、図１に示す各部１１、１２及び１３の動作を行なうためのプログラムを含む各種プログラムが記憶される。また、メモリ２は、基準インピーダンス特性を記憶する記憶部１１を構成する。センサＩ／Ｆ３は、ＡＤ変喚器を含み、電圧センサ２６により検出された電圧レベル、及び、電流センサ２７から検出された電流レベルを、それぞれデジタル信号に変換して、取り込む。制御信号Ｉ／Ｆ４にはＤＳＰ２３が接続されており、ＣＰＵ１は、制御信号Ｉ／Ｆ４を介してＤＳＰ２３に各種制御信号を供給できる。

記憶部１１（メモリ２）に記憶された基準インピーダンス特性は、スピーカ４０の正常時の当該スピーカ４０のインピーダンスの周波数特性を示す。スピーカ４０の正常時とは、例えば断線、短絡、ボイスコイルの温度上昇、コーン紙の破れ、エッジの破損等が発生しておらず、スピーカが正常に音を出力している状態である。一例として、基準インピーダンス特性は、スピーカ４０のカタログ仕様に基づき作成されたインピーダンス特性のデータである。別の例として、基準インピーダンス特性は、スピーカ４０の正常時に、スピーカ４０の製造元、又は、ユーザにより、例えば特定周波数を持つ正弦波信号など静的な測定用信号を用いて予め測定されたデータである。スピーカ４０の基準インピーダンス特性の測定自体は、例えば、異なる特定周波数からなる複数の測定用信号を順次スウィープさせて、該異なる特定周波数毎のインピーダンスを測定するなど、従来技術により行うことができる。

検出部１２の「現インピーダンス特性を検出する」動作は、ＣＰＵ１によるソフトウェア処理により実現され得る。図３は、ＣＰＵ１によって実行される現インピーダンス特性検出処理の一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ１は、所定の検出処理周期毎に、タイマーインタラプトで、図３の処理を繰り返し実行する。まず、ステップＳ１では、スピーカ４０が使用中であるかどうかを判定する。スピーカ４０が使用中であるとは、コンサートや会議などにおいてスピーカ４０が実際に使用されている状態（稼働中）であることを意味する。例えば、オーディオアンプ装置２０の電源がオンされたことに基づきスピーカ４０が使用中であると判定してもよいし、あるいは、前記アンプ部２５の前記ボリューム制御部が０レベルより大きなボリュームに設定されていることに基づきスピーカ４０が使用中であると判定してもよいし、その他、適宜の判定ロジックを採用してよい。なお、オーディオアンプ装置２０の電源がオンされたことに基づきスピーカ４０が使用中であると判定する場合は、事実上、ステップＳ１は省略可能である。

スピーカ４０が使用中である場合、ステップＳ２に進み、前記電圧センサ２６により検出された電圧レベルのデータ及び電流センサ２７により検出された電流レベルのデータを取得する。次のステップＳ３はオプションとして設けられるものであるため、省略可能であり、詳しくは後述する。次に、ステップＳ４〜Ｓ６の処理により、該取得された電圧レベル及び電流レベルに基づいて、スピーカ４０の現インピーダンス特性を検出（算出）する。検出部１２が取得する電圧レベル及び電流レベルは、スピーカ４０の使用中に、該スピーカ４０に現在供給されているアナログオーディオ信号の電圧レベル及び電流レベルである。スピーカ４０の使用中のアナログオーディオ信号とは、スピーカ４０の通常の使用中に出力される音であり、例えば、コンサート会場であれば当日の出し物であるコンサート本番中の演奏音や、あるいは、演説会場であれば演説音声など、である。この明細書では、通常の使用中に出力される音を「ＰＧＭ信号（プログラム信号の略）」ともいう。

すなわち、検出部１２は、スピーカ４０の使用前又は使用後などに測定用信号を用いてインピーダンス特性を検出するのではなく、スピーカ４０を実際に使用している最中に、動的な現在のＰＧＭ信号（オーディオ信号）に基づいて、スピーカ４０のインピーダンスの周波数特性を検出する点に特徴がある。この明細書では、スピーカ４０の使用中に、現在のＰＧＭ信号（オーディオ信号）を用いて動的に検出されたインピーダンスの周波数特性を「現インピーダンス特性」という。なお、本発明を実施するにあたっては、必ずしもスピーカ４０を実際に使用している全期間にわたって継続的にスピーカ動作確認装置１０を動作させる必要はなく、スピーカ４０を使用している最中における適宜の期間（診断期間）においてスピーカ動作確認装置１０を動作させるようにすればよい。

一例として、検出部１２は、電圧センサ２６から取得されたＰＧＭ信号の電圧レベル、及び、電流センサ２７から取得されたＰＧＭ信号の電流レベルを、それぞれ、例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により周波数分析して、該ＰＧＭ信号に含まれる周波数帯域（周波数成分）毎の電圧レベルを示す周波数スペクトルと、該ＰＧＭ信号に含まれる周波数帯域（周波数成分）毎の電流レベルを示す周波数スペクトルとを得る。すなわち、ＣＰＵ１は、ステップＳ４において、前記取得した電圧レベル及び電流レベルをＦＦＴ分析する。そして、検出部１２は、前記周波数帯域毎の電圧レベルと電流レベルに基づいて、現インピーダンス特性を算出する。すなわち、ＣＰＵ１は、ステップＳ６において、前記ＦＦＴ分析された周波数成分（ｆ）毎にインピーダンスＩ(f)（電圧レベル÷電流レベル）を算出する。なお、ステップＳ６の前のステップＳ５はオプションとして設けられるものであるため、省略可能であり、詳しくは後述する。検出部１２は、算出された現インピーダンス特性を、最新の現インピーダンス特性を示すデータとして所定のカレントメモリ（カレントメモリは例えばメモリ２内に設定されている）に記憶する。すなわち、ＣＰＵ１は、ステップＳ７において、周波数成分（ｆ）毎のインピーダンスＩ(f)をメモリ２に記憶（更新）し、その結果、複数の周波数帯域（周波数成分）のインピーダンスＩ(f)の集合として、現インピーダンス特性が生成される。検出部１２は、前記所定の検出周期毎に、ＰＧＭ信号に基づくスピーカ４０の現インピーダンス特性を算出し、メモリ２に記憶された現インピーダンス特性を更新する。これにより、検出部１２は、例えばコンサート本番中など、スピーカ４０の使用中に、該スピーカ４０に供給されているＰＧＭ信号を用いて現インピーダンス特性を検出できる。

一実施形態において、検出部１２は、電圧センサ２６から取得されたＰＧＭ信号の電圧レベルＶが所定の閾値（最小規定電圧）Ｖthを下回る場合、前記高速フーリエ変換により現インピーダンス特性を算出する処理（Ｓ４）を行わずに、前記カレントメモリ（メモリ２）に記憶されている直前の現インピーダンス特性を引き継ぐ（保持する）ようにしてよい。そのために、前記ステップＳ２とＳ４の間にステップＳ３が設けられる。すなわち、ステップＳ３では、電圧センサ２６から取得されたＰＧＭ信号の電圧レベルＶと所定の閾値（最小規定電圧）Ｖthとを比較し、Ｖ＜Ｖthであれば、前記ステップＳ４に進むことなく、リターンへと分岐する。Ｖ＜Ｖthでなければ、つまり、ＰＧＭ信号の電圧レベルＶが所定の閾値（最小規定電圧）Ｖth以上であれば、前記ステップＳ４に進み、前述のステップＳ４及びＳ５の処理を実行する。

また、一実施形態において、検出部１２は、電圧センサ２６から取得されたＰＧＭ信号の電圧レベルを高速フーリエ変換した結果として得られる周波数帯域（周波数成分（ｆ））毎の電圧レベルＶ(f)のうち、所定の閾値（最小規定電圧）Ｖthを下回る周波数帯域（周波数成分（ｆ））がある場合、その周波数帯域（周波数成分（ｆ））については、インピーダンスＩ(f)の算出を行わずに、前記カレントメモリ（メモリ２）に記憶されている当該周波数成分（ｆ）のインピーダンス値を引き継ぐ（保持する）ようにしてよい。そのために、前記ステップＳ４とＳ６の間にステップＳ５が設けられる。すなわち、ステップＳ５では、ＦＦＴ分析された周波数成分（ｆ）毎の電圧レベルＶ(f)と所定の閾値（最小規定電圧）Ｖthとを比較し、「Ｖ(f)＜Ｖth？」がＹＥＳである、つまり、該周波数成分の電圧レベルＶ(f)が所定の閾値（最小規定電圧）Ｖthを下回る周波数成分（ｆ）については前記ステップＳ６及びＳ７の処理を実行することなく、他方、「Ｖ(f)＜Ｖth？」がＮＯである、つまり、該周波数成分の電圧レベルＶ(f)が所定の閾値（最小規定電圧）Ｖth以上である周波数成分（ｆ）について前記ステップＳ６及びＳ７の処理を実行するよう制御する。言い換えれば、検出部１２は、ＰＧＭ信号のＦＦＴ分析された周波数成分（ｆ）の電圧レベルＶ(f)が所定の閾値（最小規定電圧）Ｖth以上の周波数成分（ｆ）についてのみインピーダンスＩ(f)の算出及び更新を行う。変形例として、前記ステップＳ５の処理をステップＳ６とＳ７の間に移動してもよい。その場合は、前記ステップＳ６において全ての周波数成分（ｆ）についてそのインピーダンスＩ(f)の算出を行うが、ステップＳ５で「Ｖ(f)＜Ｖth？」がＹＥＳと判定された周波数成分（ｆ）については、ステップＳ７においてそのインピーダンスＩ(f)の記憶（更新）を行わない。

ＰＧＭ信号を用いた現インピーダンス特性検出では、インピーダンス特性を正確に測定できない可能性もあり得る。この点、前記ステップＳ３の処理を挿入することにより、現インピーダンス特性の更新条件として、ＰＧＭ信号の電圧レベルが小さい場合、現インピーダンス特性の算出を行わないようにすることで、正確な検出を期待できる場合のインピーダンス特性のみを選択して現インピーダンス特性として採用することができる。これにより、検出部１２は、スピーカ使用中の実質的なＰＧＭ信号（オーディオ信号）に応じたインピーダンス特性を現インピーダンス特性として算出することができ、もって、現インピーダンス特性の算出誤差を防止できる。

また、前記ステップＳ５の処理を挿入することにより、電圧レベルＶ(f)が最小規定電圧以上の周波数帯域（周波数成分）に関してのみ、そのインピーダンスＩ(f)の算出及び更新を行うことにより、正確な検出を期待できる周波数帯域（周波数成分）でのみインピーダンスＩ(f)の算出及び更新が行われる。これにより、多様に変動する周波数成分を含み得る実際のＰＧＭ信号（オーディオ信号）を用いたインピーダンス特性の検出において、或る程度正確なインピーダンス特性を検出できる。また、或る時点においてはその電圧レベルＶ(f)が前記最小規定電圧Ｖthを下回るためにインピーダンスＩ(f)の算出が行われなかった周波数帯域（周波数成分）であっても、実際のＰＧＭ信号（オーディオ信号）は多様に変動する周波数成分を含み得るが故に、別の時点ではその周波数帯域（周波数成分）の電圧レベルＶ(f)が前記最小規定電圧Ｖth以上となることによりインピーダンスＩ(f)の算出が行われるようになる。従って、本実施例に従う現インピーダンス特性の算出及び更新処理が或る程度の時間にわたって繰り返し行われることにより、結果的に、可聴帯域の略全体にわたる現インピーダンス特性を得ることができる。なお、或る程度の時間が経った後もそのインピーダンスの更新されない周波数帯域がある場合、その周波数帯域は、ＰＧＭ信号として実際に出力されていない（すなわち、使用されていない）帯域であるから、現インピーダンス特性において該周波数帯域のインピーダンスが更新されなくても差し支えない。

比較・判定部１３は、検出部１２による現インピーダンス特性の検出（更新）に応じて、該検出された現インピーダンス特性と、記憶部１１に記憶された基準インピーダンス特性を比較し、所定の異常判定条件を充足する場合、スピーカ４０に異常が発生していると判定する。これにより、例えばコンサート本番中など、スピーカ４０の使用中であっても、スピーカ４０の異常を検知できる。

さらに、比較・判定部１３は、前記判定により、スピーカ４０の異常を検知した場合、該異常の種類に応じて必要な対策を講ずるために、ＤＳＰ２３に対して制御信号を出力する。ＤＳＰ２３は、制御信号に基づいて、ミュート処理、リミット処理、イコライザ処理など、スピーカ４０を保護するために必要な処理を行う。

なお、一例として、比較・判定部１３は、現インピーダンス特性と基準インピーダンス特性との比較を行う際に、両者の値のズレ（差）が所定の閾値以下の場合（つまり、ズレが所定の不感帯内の場合）、実質的なズレがないものと看做し、該所定の閾値より大きい場合（つまり、ズレが所定の不感帯を越えた場合）は実質的なズレがあるものと看做すようにしてよい。このように、現インピーダンス特性と基準インピーダンス特性との比較にあたって、両者間のズレに不感帯を設定することにより、測定誤差等による誤判定を防止できる。

比較・判定部１３の動作（異常判定処理）は、ＣＰＵ１によるソフトウェア処理により実現され得る。図４は、ＣＰＵ１によって実行される異常判定処理（比較・判定部１３の動作）の一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ１は、所定の判定処理周期毎に、タイマーインタラプトで、図４の処理を繰り返し実行する。あるいは、図３の処理において検出（更新）される現インピーダンス特性に変化があったときに、図４の処理を行うようにしてもよい。

図５は、スピーカ４０の基準インピーダンス特性５０の一例と、スピーカ４０の異常発生時の現インピーダンス特性の幾つかの例（いくつかの異常の種類に対応する例）５１、５２、５３とを示すインピーダンス対周波数特性のグラフである。図５において、縦軸はインピーダンスを示し、横軸は周波数を示す。

図４及び図５を参照して、ＣＰＵ１によって実行されるスピーカ異常判定処理（比較・判定部１３の動作）及びスピーカ４０に発生し得る幾つかの異常の種類について説明する。まず、図４のステップＳ１１では、メモリ２に予め記憶されている前記基準インピーダンス特性（図４において「Ｉｒｅｆ」で示す）と前記カレントメモリ（メモリ２）に記憶されている最新の前記現インピーダンス特性（図４において「Ｉｃｕｒ」で示す）とを比較する。ステップＳ１２〜Ｓ１７では、ステップＳ１１での比較結果に基づき、複数種類の所定の異常判定条件のいずれかを充足するか否かをチェックする。ステップＳ１２では、現インピーダンス特性（Ｉｃｕｒ）が基準インピーダンス特性（Ｉｒｅｆ）に略一致しているか否かを判定する。スピーカ４０に異常が無い場合には、スピーカ４０の使用中の実際のＰＧＭ信号（オーディオ信号）に基づく現インピーダンス特性は、図５に示すような正常時の基準インピーダンス特性５０と略一致するものとなる。従って、ステップＳ１２でＹＥＳと判定された場合は、スピーカ異常なしと判定し、リターンに分岐して処理を終了する。一方、ステップＳ１２でＮＯと判定された場合は、ステップＳ１３〜Ｓ１６において、所定の異常判定条件を充足するか否かを判定する。

ステップＳ１３〜Ｓ１６においては、スピーカ異常の典型例として、（１）２ウェイスピーカ４０の両帯域（ＬＦ４１とＨＦ４２）で異常が生じている、（２）高域のスピーカ（ＨＦ４２）でのみ異常が生じている、（３）中低域のスピーカ（ＬＦ４１）でのみ異常が生じている、（４）スピーカ４０のボイスコイルに温度上昇が生じている、という４つの種類の異常のいずれかを判定するように構成されている。

ステップＳ１３では、上記（１）の種類の異常の有無を判定する。２ウェイスピーカ４０の両帯域（ＬＦ４１とＨＦ４２）で断線が生じている場合は、現インピーダンス特性が全帯域で異常な特性を示す。例えば、スピーカ４０の全帯域に断線が発生した場合、動的インピーダンス特性を全帯域にわたり検出できないであろう。従って、ステップＳ１３では、現インピーダンス特性（Ｉｃｕｒ）が全帯域で異常を示している、という判定条件を充足しているか否かをチェックし、ＹＥＳであれば、ステップＳ１８に進み、上記（１）の種類の異常が生じている（つまり、２ウェイスピーカ４０の両帯域で故障又は異常が生じている）と判定する。それから、ステップＳ１９において、ＤＳＰ２３に対してミュート処理を命令する制御信号を出力する。ＤＳＰ２３は、この制御信号に基づきミュート処理を行うことにより、スピーカ４０から音が出力されないようにする。

ステップＳ１３がＮＯの場合、ステップＳ１４に分岐する。Ｓ１４では、上記（２）の種類の異常の有無を判定する。２ウェイスピーカ４０の高域スピーカＨＦ４２で異常が生じている場合は、現インピーダンス特性（Ｉｃｕｒ）は、正常な中低域では基準インピーダンス特性と略同様であるが、高域では異常な特性を示す。例えば、高域スピーカＨＦ４２の異常が断線の場合は、現インピーダンス特性（Ｉｃｕｒ）が高域において全体的に高くなる。このように現インピーダンス特性のうち高域のインピーダンス特性が断線による異常を示している（全体的に高くなっている）状態の一例を、図５において符号５２で示す。従って、ステップＳ１４では、現インピーダンス特性（Ｉｃｕｒ）のうち、中低域のインピーダンス特性は基準インピーダンス特性（Ｉｒｅｆ）と略同様であるが、高域のインピーダンス特性は異常を示す、という判定条件を充足しているか否かをチェックし、ＹＥＳであれば、ステップＳ２０に進み、上記（２）の種類の異常が生じている（つまり、高域のスピーカＨＦ４２でのみ故障又は異常が生じている）と判定する。それから、ステップＳ２１において、ＤＳＰ２３に対して高域（高音域）の音量を減衰するイコライザ処理を命令する制御信号を出力する。ＤＳＰ２３は、この制御信号に基づきイコライザ処理を行うことにより、高音域の音量を減衰するか、又は、該高音域の音をカットして、該音が出力されないようにする。

ステップＳ１４がＮＯの場合、ステップＳ１５に分岐する。Ｓ１５では、上記（３）の種類の異常の有無を判定する。２ウェイスピーカ４０の中低域スピーカＬＦ４１で異常が生じている場合は、現インピーダンス特性（Ｉｃｕｒ）は、高域では基準インピーダンス特性と略同様であるが、中低域では異常な特性を示す。例えば、中低域スピーカＬＦ４１の異常が断線の場合は、現インピーダンス特性（Ｉｃｕｒ）が中低域において全体的に上昇する。このような中低域スピーカＬＦ４１の断線時のインピーダンス特性の一例を、図５において符号５３で示す。あるいは、中低域スピーカＬＦ４１の異常がそのボイスコイルのショートの場合は、現インピーダンス特性（Ｉｃｕｒ）は中低域において全体的に低下する。このような中低域スピーカＬＦ４１のショート時のインピーダンス特性の一例を、図５において符号５４で示す。なお、中低域スピーカＬＦ４１は高域スピーカＬＦ４２と比較して大きな電力が投入されることが多いため、そのコーン紙あるいは機構部の破損といった故障も起こり易い。そのような中低域スピーカＬＦ４１の故障の場合はスピーカの機械的特性が変化するため、共振の特性が基準インピーダンスから大きく変化することになる。極端な例としてボイスコイルとコーン紙との結合が完全に外れてしまった場合、機械的共振が失われ現インピーダンス特性（Ｉｃｕｒ）は中低域においてほぼ平坦となる。このように現インピーダンス特性（Ｉｃｕｒ）が中低域においてほぼ平坦となる特性の一例を、図５において符号５５で示す。

従って、ステップＳ１５では、現インピーダンス特性（Ｉｃｕｒ）のうち、高域のインピーダンス特性は基準インピーダンス特性（Ｉｒｅｆ）と略同様であるが、中低域のインピーダンス特性は異常を示す（例えば上述のような各種故障に応じた異常特性（５３，５４，５５等）を示す）、という判定条件を充足しているか否かをチェックし、ＹＥＳであれば、ステップＳ２２に進み、上記（３）の種類の異常が生じている（つまり、中低域のスピーカＬＦ４１でのみ故障又は異常が生じている）と判定する。それから、ステップＳ２３において、ＤＳＰ２３に対して中低域（中低音域）の音量を減衰するイコライザ処理を命令する制御信号を出力する。ＤＳＰ２３は、この制御信号に基づきイコライザ処理を行うことにより、中低音域の音量を減衰するか、又は、中低音域の音をカットして、該音が出力されないようにする。

なお、スピーカ４０のＬＦ４１とＨＦ４２のクロスオーバー周波数（高域と中低域の境界）は、スピーカの仕様などから得ることができるので、ＣＰＵ１によるスピーカ異常判定処理（比較・判定部１３）においては、該クロスオーバー周波数に基づいて、現インピーダンス特性（Ｉｃｕｒ）の異常帯域が中低域（ＬＦ４１）側か高域（ＨＦ４２）側かを判断できる。なお、図５の例においては、クロスオーバー周波数は略１０００Ｈｚのあたりである。なお、図５において符号５４、５５で示したようなショートあるいはコーン紙等のメカ的な故障は、高域のスピーカＨＦ４２においても起こり得るが、その詳細説明は省略する。

ステップＳ１５がＮＯの場合、ステップＳ１６に分岐する。Ｓ１６では、上記（４）の種類の異常の有無を判定する。スピーカ４０のボイスコイルに温度上昇が発生した場合、現インピーダンス特性は、図５において符号５１で示すように、基準インピーダンス特性５０の形状を略同様に保ったまま、温度に応じて全体的にインピーダンスが上がる方向にシフトされる特性を示す。従って、ステップＳ１６では、現インピーダンス特性（Ｉｃｕｒ）が全体的に基準インピーダンス特性（Ｉｒｅｆ）から高い方に所定閾値以上シフトされている、という判定条件を充足しているか否かをチェックし、ＹＥＳであれば、ステップＳ２４に進み、上記（４）の種類の異常が生じていると判定する。それから、ステップＳ２５において、ＤＳＰ２３に対して例えばリミット処理を命令する制御信号を出力する。ＤＳＰ２３は、この制御信号に基づきリミット処理を行うことにより、スピーカ４０に供給するＰＧＭ信号（オーディオ信号）の全帯域の音量（全体的な音量レベル）を下げる。このように、上記（４）の種類の異常判定により、温度上昇によってボイスコイルが切断する故障が発生する可能性があることを事前に検知することができ、この検知に応じてリミット処理を行うことで、全体的に音量レベルを下げることによりボイスコイルの振れ幅を小さくして、切断の可能性を減少させることができる。こうして、故障が発生する可能性に対して、適切な対策を講ずることができる。

ステップＳ１６がＮＯの場合、ステップＳ１７に分岐する。Ｓ１７では、上記以外のその他の異常判定条件について、その異常判定条件を充足するか否かを判定し、該判定した異常の種類に応じた対策を講ずるようにＤＳＰ２３に対して所要の制御信号を出力する。その他の異常判定条件により判定されるべき異常の種類としては、例えばスピーカ配線の短絡発生などがあり得るが、その詳細説明は省略する。

なお、スピーカ４０の異常有りと判定したときに、図４の各ステップＳ１９、Ｓ２１、Ｓ２３、Ｓ２５により行う異常対処策（ＤＳＰ２３に対する制御）の内容は、前述の例に限らない。例えば、スピーカ４０に温度上昇が発生した場合の対策として前記ステップＳ２５が行う処理として、ミュート処理を行うようにしてもよいし、或いは、イコライザ処理により特定帯域を減衰するようにしてもよい。

また、スピーカ４０の異常有りと判定したときに、図４の各ステップＳ１９、Ｓ２１、Ｓ２３、Ｓ２５により行う異常対処策（ＤＳＰ２３に対する制御）の内容は、前述のようにそれぞれ予め決められていてもよいし、或いは、ユーザが適宜に指定できるようになっていてもよい。また、別の例として、例えばスピーカの機種毎に、スピーカ４０の異常種類に応じた対処策の内容（例えば、異常種類に応じた処理内容や、リミッタ処理乃至イコライザ処理を行う際の音量減衰レベルなどを含む）を規定するプリセットデータをメモリ２に保持しておき、図４の各ステップＳ１９、Ｓ２１、Ｓ２３、Ｓ２５（比較・判定部１３）では、スピーカ４０の異常有りと判定したときに、該プリセットデータに基づく制御を行うようにしてもよい。

なお、本発明において、スピーカ４０の異常とは、実際に故障事態が生じていることに限定されるものではなく、故障が発生するまでには至らないが故障が発生する可能性のある状態となっていることを含む。従って、比較・判定部１３（ＣＰＵ１による「スピーカ異常判定処理」）は、現インピーダンス特性を基準インピーダンス特性と比較したときに、スピーカ４０に明らかな故障（断線又は短絡など）が発生しているとは認められないものの、故障が発生する可能性のある相違が両者の間に認められる場合に、スピーカ４０に異常が有る（故障が発生する危険性有り）と判断するように構成されていてよい。これにより、例えばコンサート本番中など、スピーカ４０の使用中であっても、スピーカ４０の故障発生の可能性を予知することができる。スピーカ４０の故障発生の可能性を予知したとき、ＣＰＵ１は、例えば警告表示などを行ってよい。こうして、ユーザは、故障発生の可能性が予知されることにより、スピーカ４０に実際に故障が発生する前に、必要な対応策をとることができる。

このように、この発明のスピーカ動作確認装置１０によれば、例えばコンサート本番中などスピーカの使用中であっても、ＰＧＭ信号を用いてスピーカの異常の有無を検知する（故障発生を検知したり、故障発生の可能性を予知する）ことができる、という優れた効果を奏する。

一例として、スピーカ動作確認装置１０は、例えばコンサート本番中など、スピーカ４０の使用中は、常に、検出部１２により現インピーダンス特性の検出と、比較・判定部１３による異常有無の判定を行うように構成されてよい。別の例として、スピーカ動作確認装置１０は、スピーカ４０の使用中の所定のタイミングで、検出部１２により現インピーダンス特性の検出と、比較・判定部１３による異常有無の判定を行うように構成されてよい。所定のタイミングは、例えば１時間毎など、所定時間毎に動作することや、或いは、所定時刻になったときに動作することを含む。別の例として、スピーカ動作確認装置１０は、スピーカ４０の使用中にユーザにより指示に応じて、検出部１２により現インピーダンス特性の検出と、比較・判定部１３による異常有無の判定を行うように構成されてよい。

また、本発明において利用する基準インピーダンス特性は、測定専用の静的な信号を用いて予め測定したものを用いてもよいが、スピーカが正常であることが判っているときなどは、スピーカ４０の使用開始時に任意のＰＧＭ信号（オーディオ信号）を用いて動的に測定し、記憶部１１に記憶したものを用いてもよい。

以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、スピーカ動作確認装置１０は、オーディオアンプ装置２０に組み込まれたマイクロコンピュータ装置に限らず、図１に示す各部１１、１２及び１３の動作を行なうためのプログラムを実行する機能を持つプロセッサ装置により構成されてよい。あるいは、スピーカ動作確認装置１０は、その動作を実行するように構成された専用ハードウェア装置（集積回路等）からなっていてもよい。例えば、スピーカ動作確認装置１０は、オーディオアンプ装置２０に周辺機器として接続されたパーソナルコンピュータにより構成され得る。

また、オーディオアンプ装置２０は、複数チャンネルのオーディオ信号を扱うように構成されたものであってもよい。その場合、電圧センサ２６及び電流センサ２７を含むスピーカ動作確認装置１０の機能は、チャンネル毎に搭載される。

Claims (10)

1. スピーカの正常時のインピーダンスの周波数特性を、基準インピーダンス特性として、予め記憶しているメモリと、
   前記スピーカの使用中に、該スピーカに供給されているリアルタイムのオーディオ信号に基づき、該スピーカの現インピーダンスの周波数特性を、現インピーダンス特性として、検出する検出部と、
   前記現インピーダンス特性と前記基準インピーダンス特性との比較に基づき、前記スピーカの異常の有無を判定する判定部と
   を備えるスピーカ動作確認装置。
2. 前記判定部は、前記現インピーダンス特性が前記基準インピーダンス特性と略一致していることに基づき前記スピーカに異常が無いと判定する請求項１のスピーカ動作確認装置。
3. 前記判定部は、前記現インピーダンス特性が、前記基準インピーダンス特性と略同一の形状を維持しつつ、全体的に所定閾値以上高い方にシフトされていることに基づき、前記スピーカに温度上昇の異常が発生したと判定する請求項１又は２のスピーカ動作確認装置。
4. 前記判定部は、前記スピーカに温度上昇の異常が発生したとの判定に応じて、前記スピーカに供給される前記オーディオ信号の全体的な音量レベルを下げる命令を発生することを特徴とする請求項３のスピーカ動作確認装置。
5. 前記スピーカは、複数の帯域別のスピーカ部分を含み、
   前記判定部は、前記現インピーダンス特性と前記基準インピーダンス特性との帯域別の比較結果に基づき、前記帯域別のスピーカ部分の異常の有無を判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかのスピーカ動作確認装置。
6. 前記検出部により検出した前記現インピーダンス特性を記憶し、最新に検出された前記現インピーダンス特性によって該記憶が更新されるカレントメモリを更に備え、前記スピーカに供給されているリアルタイムのオーディオ信号のレベルが所定閾値以下のときは、前記カレントメモリに記憶する前記現インピーダンス特性の更新を行わないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかのスピーカ動作確認装置。
7. 前記スピーカに供給されているリアルタイムのオーディオ信号の周波数成分を分析し、該分析された周波数成分毎のレベルが所定閾値以下の特定の周波数成分については、前記カレントメモリに記憶する前記現インピーダンス特性における該特定の周波数成分のインピーダンスの更新を行わないことを特徴とする請求項６のスピーカ動作確認装置。
8. スピーカの正常時のインピーダンスの周波数特性を、基準インピーダンス特性として、メモリに予め記憶するステップと、
   前記スピーカの使用中に、該スピーカに供給されているリアルタイムのオーディオ信号に基づき、該スピーカの現インピーダンスの周波数特性を、現インピーダンス特性として、検出するステップと、
   前記現インピーダンス特性と前記基準インピーダンス特性との比較に基づき、前記スピーカの異常の有無を判定するステップと
   を備えるスピーカ動作確認方法。
9. スピーカの動作を確認する方法を実行するための、１以上のプロセッサによって実行可能な、プログラムを記憶する、コンピュータ読取可能な非一過性記憶媒体であって、前記方法は、
   スピーカの正常時のインピーダンスの周波数特性を、基準インピーダンス特性として、メモリに予め記憶するステップと、
   前記スピーカの使用中に、該スピーカに供給されているリアルタイムのオーディオ信号に基づき、該スピーカの現インピーダンスの周波数特性を、現インピーダンス特性として、検出するステップと、
   前記現インピーダンス特性と前記基準インピーダンス特性との比較に基づき、前記スピーカの異常の有無を判定するステップと
   を備える非一過性記憶媒体。
10. スピーカの正常時のインピーダンスの周波数特性を、基準インピーダンス特性として、予め記憶しているメモリと、
    １以上のプロセッサであって、
    前記スピーカの使用中に、該スピーカに供給されているリアルタイムのオーディオ信号に基づき、該スピーカの現インピーダンスの周波数特性を、現インピーダンス特性として、検出し、
    前記現インピーダンス特性と前記基準インピーダンス特性との比較に基づき、前記スピーカの異常の有無を判定する
    ように構成された前記プロセッサと
    を備えるスピーカ動作確認装置。

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