特開 2022-71944 振動制御装置及び振動制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022071944

(43)【公開日】2022-05-17

(54)【発明の名称】振動制御装置及び振動制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   H04R 3/00 20060101AFI20220510BHJP

   H04R 1/00 20060101ALI20220510BHJP

【ＦＩ】

H04R3/00 310

H04R1/00 310F

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020181087

(22)【出願日】2020-10-29

(71)【出願人】

【識別番号】000001487

【氏名又は名称】フォルシアクラリオン・エレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078880

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100183760

【弁理士】

【氏名又は名称】山鹿 宗貴

(72)【発明者】

【氏名】河野 賢司

(72)【発明者】

【氏名】中島 文彬

【テーマコード（参考）】

5D220

【Ｆターム（参考）】

5D220AA24

(57)【要約】

【課題】振動振幅量が過大になることによる不具合の発生を防ぐ。
【解決手段】アンプより入力されるオーディオ信号に応じて振動体を振動させる音響発生装置の振動を制御する振動制御装置を、オーディオ信号に応じた音響発生装置の振動に対して制動力を作用させる第一の制動信号及び第二の制動信号を生成する生成部と、生成された第一の制動信号及び第二の制動信号をアンプに出力する出力部と、を備える構成とする。この構成において、第一の制動信号と第二の制動信号は、互いに逆極性の信号である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンプより入力されるオーディオ信号に応じて振動体を振動させる音響発生装置の振動を制御する振動制御装置であって、
前記オーディオ信号に応じた前記音響発生装置の振動に対して制動力を作用させる第一の制動信号及び第二の制動信号を生成する生成部と、
生成された第一の制動信号及び第二の制動信号を前記アンプに出力する出力部と、
を備え、
前記第一の制動信号と前記第二の制動信号は、互いに逆極性の信号である、
振動制御装置。

【請求項2】

前記生成部は、前記オーディオ信号を逆相に変換する変換部を含み、
前記第一の制動信号は、前記オーディオ信号の同相信号であり、
前記第二の制動信号は、前記変換部により変換された前記オーディオ信号の逆相信号である、
請求項１に記載の振動制御装置。

【請求項3】

前記生成部は、前記第一の制動信号及び前記第二の制動信号のもととなる前記オーディオ信号を所定の低周波数帯域にフィルタリングするローパスフィルタを含み、
前記第一の制動信号は、前記フィルタリング後のオーディオ信号の同相信号であり、
前記第二の制動信号は、前記フィルタリング後のオーディオ信号の逆相信号である、
請求項２に記載の振動制御装置。

【請求項4】

前記生成部は、前記第一の制動信号及び前記第二の制動信号のもととなる前記オーディオ信号を所定の比率で減衰させる減衰部を含み、
前記第一の制動信号は、前記減衰後のオーディオ信号の同相信号であり、
前記第二の制動信号は、前記減衰後のオーディオ信号の逆相信号である、
請求項２又は請求項３に記載の振動制御装置。

【請求項5】

前記音響発生装置は、入力信号に応じて相対的に振動するボイスコイルと磁石とを有し、
前記音響発生装置に対して入力信号がないときの、前記ボイスコイルに対する磁石の位置を基準位置とし、
前記磁石は、前記オーディオ信号が前記ボイスコイルに流れると、前記基準位置に対して、第一方向と、前記第一方向とは反対の第二方向と、に交互に振動し、
前記減衰部は、前記第一方向への振動振幅と前記第二方向への振動振幅が同じになるように、前記第一の制動信号のもととなる前記オーディオ信号を第一の比率で減衰させ、前記第二の制動信号のもととなる前記オーディオ信号を第二の比率で減衰させる、
請求項４に記載の振動制御装置。

【請求項6】

前記第一の制動信号を前記アンプへ伝送する第一の信号線と、前記第二の制動信号を前記アンプへ伝送する第二の信号線と、を備え
前記変換部は、前記第一の信号線と前記第二の信号線の一方を正相接続し、前記第一の信号線と前記第二の信号線の他方を逆相接続したものである、
請求項２から請求項５の何れか一項に記載の振動制御装置。

【請求項7】

アンプより入力されるオーディオ信号に応じて振動体を振動させる音響発生装置の振動を制御する振動制御プログラムであって、
前記オーディオ信号に応じた前記音響発生装置の振動に対して制動力を作用させる第一の制動信号及び第二の制動信号を生成するステップと、
生成された第一の制動信号及び第二の制動信号を前記アンプに出力するステップと、
を含み、
前記第一の制動信号と前記第二の制動信号は、互いに逆極性の信号である、
コンピュータに実行させる振動制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動制御装置及び振動制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

スピーカやエキサイタ等の音響発生装置において、ダンパ等のサスペンションパーツのスティフネスが大きい場合、ボイスコイルに対する磁石の振動量（別の観点では、磁石に対するボイスコイルの振動量）が抑制されるため、低域の再生限界周波数（すなわち最低共振周波数ｆ０）を低くすることが難しい。そこで、サスペンションパーツの薄型化やサスペンションパーツを低弾性率材で形成してサスペンションパーツのスティフネスを小さくすることによって、ボイスコイルと磁石とを大きく振動させられるように構成することが知られている（例えば特許文献１参照）。このように構成することで、低域の再生限界周波数を低くすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－２２９１７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

サスペンションパーツのスティフネスを小さくした構成において、例えば低域を大音量で再生すると、ボイスコイルと磁石とが過大な振幅で振動する。これにより、例えば、ボイスコイルが巻き付けられたボビンとヨーク等の磁気回路とが接触して損傷するといった不具合が発生する虞がある。

【0005】

本発明は上記の事情に鑑み、振動振幅量が過大になることによる不具合の発生を防ぐことができる、音響発生装置の振動を制御する振動制御装置及び振動制御プログラム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】

【0006】

本発明の一実施形態に係る振動制御装置は、アンプより入力されるオーディオ信号に応じて振動体を振動させる音響発生装置の振動を制御する装置であり、オーディオ信号に応じた音響発生装置の振動に対して制動力を作用させる第一の制動信号及び第二の制動信号を生成する生成部と、生成された第一の制動信号及び第二の制動信号をアンプに出力する出力部とを備える。第一の制動信号と第二の制動信号は、互いに逆極性の信号である。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一実施形態に係る振動制御装置及び振動制御プログラムによれば、振動振幅量が過大になることによる不具合の発生を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係るオーディオシステムの構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るエキサイタの概略構成を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る音響処理装置に備えられるＭＰＵ（Micro Processing Unit）の構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る音響処理装置に備えられるＭＰＵが実行する振動制御プログラムを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明を適用可能な振動制御装置を備えるオーディオシステムについて説明する。なお、以下の説明において、共通の又は対応する要素については、同一又は類似の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0010】

図１は、本発明の一実施形態に係るオーディオシステム１の構成を示すブロック図である。本実施形態において、オーディオシステム１は、例えば車両に設置される。なお、オーディオシステム１は、車両に限らず、住宅等の建物に設置されたものとしてもよい。

【0011】

図１に示されるように、オーディオシステム１は、プレーヤ１０、音響処理装置２０及びエキサイタ３０を備える。なお、図１では、本実施形態の説明に必要な主たる構成要素を図示しており、例えば音響処理装置２０として必須な構成要素である筐体など、一部の構成要素については、その図示を適宜省略する。

【0012】

プレーヤ１０は、音源より取得したオーディオ信号Ｓを再生する。音源は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＳＡＣＤ（Super Audio CD）等のディスクメディアや、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のストレージメディアである。

【0013】

音響処理装置２０は、ＭＰＵ２１（コンピュータ）、パワーアンプ２２及びＨＭＩ（Human Machine Interface）２３を備える。

【0014】

図１に示されるように、プレーヤ１０により再生されたオーディオ信号Ｓは、ＭＰＵ２１に入力される。詳しくは後述するが、ＭＰＵ２１は、パワーアンプ２２より入力されるオーディオ信号に応じて振動体４０を振動させるエキサイタ３０の振動を制御する振動制御装置として動作するものであり、入力されたオーディオ信号Ｓをパワーアンプ２２に出力するとともに、オーディオ信号Ｓをもとに制動信号Ｓ１（第一の制動信号）及び制動信号Ｓ２（第二の制動信号）を生成してパワーアンプ２２に出力する。

【0015】

なお、パワーアンプ２２は、３チャンネルのアンプであり、３本の信号線ＳＬ０～ＳＬ２でＭＰＵ２１と接続されている。信号線ＳＬ０は、オーディオ信号ＳをＭＰＵ２１からパワーアンプ２２へ伝送する。信号線ＳＬ１（第一の信号線）は、制動信号Ｓ１をＭＰＵ２１からパワーアンプ２２へ伝送する。信号線ＳＬ２（第二の信号線）は、制動信号Ｓ２をＭＰＵ２１からパワーアンプ２２へ伝送する。

【0016】

本実施形態では、振動制御装置として動作するＭＰＵ２１は、車両に設置された音響処理装置２０の一部であるが、本発明の構成はこれに限らない。ＭＰＵ２１は、持ち運び可能な装置に内蔵されたものであってもよい。例示として、ＭＰＵ２１は、スマートフォン、フィーチャフォン、ＰＨＳ（Personal Handy phone System）、タブレット端末、ノートＰＣ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ＰＮＤ（Portable Navigation Device）、携帯ゲーム機等の携帯型端末に内蔵された装置であってもよい。この場合、ＭＰＵ２１とプレーヤ１０は、例えば有線ケーブルや無線で接続される。ＭＰＵ２１とパワーアンプ２２も同様に、有線ケーブルや無線で接続される。

【0017】

ＨＭＩ２３は、車両に搭乗するオペレータと音響処理装置２０とが情報をやり取りするためのインタフェースであり、具体的には、タッチパネルディスプレイ及びその周りに配置されたメカニカルキー、リモートコントローラ等である。ＨＭＩ２３は、オペレータがボリューム調整（音量調整）を行うための操作手段を含む。例えば、オペレータは、タッチパネルディスプレイに表示されたボリューム調整用アイコンやリモートコントローラに設けられたボリューム調整用ボタンを操作することによってボリューム設定値を変更することができる。

【0018】

パワーアンプ２２は、例えば増幅率が可変な可変ゲインアンプである。パワーアンプ２２は、ＨＭＩ２３に対する操作によって設定されたボリューム設定値に応じた増幅率でオーディオ信号Ｓ、制動信号Ｓ１及びＳ２を増幅して、エキサイタ３０に出力する。なお、音響処理装置２０の電源オン時には、ボリューム設定値として、音響処理装置２０の前回の電源オフ直前に設定されていた値が設定される。以下、便宜上、パワーアンプ２２にて増幅されたオーディオ信号Ｓ、制動信号Ｓ１、Ｓ２を、それぞれ、オーディオ信号Ｓ’、制動信号Ｓ１’、Ｓ２’と記す。

【0019】

図２は、エキサイタ３０の概略構成を示す図である。エキサイタ３０は、振動体４０にネジ止め等で固定されている。振動体４０は、例えば鉄系材料やアルミニウム系材料で形成された金属製の板であり、車両の構造物にネジ止め等で固定されている。なお、振動体４０の主な役割は、エキサイタ３０の振動を車両の構造物に伝達することである。振動体４０の材料は、エキサイタ３０の振動を車両の構造物に効率よく伝達させられるものであればよく、金属に限定されるものではない。

【0020】

オーディオ信号Ｓ’に応じたエキサイタ３０の振動は、振動体４０及び車両の構造物に伝達されて、振動体４０及び車両の構造物を振動させる。これにより、車両の搭乗者は、音源の楽曲等を聴くことができる。振動体４０が固定される車両の構造物は、例えば、座席の座面やヘッドレスト、ドア、天井、インストルメントパネル、ヘッダパネルである。なお、図２の説明では、便宜上、振動体４０側を上側とし、エキサイタ３０側を下側とする。

【0021】

図２に示されるように、エキサイタ３０は、フレーム３１、ダンパ３２、外側ヨーク３３、永久磁石３４、内側ヨーク３５、ボビン３６、ボイスコイル３７_Ｓ、３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２を備える。

【0022】

外側ヨーク３３及び内側ヨーク３５は、磁性材料を用いて形成されており、エキサイタ３０の駆動時に発生する磁束の通り道である磁気回路を構成する。具体的には、外側ヨーク３３は、円筒状の側壁部３３ａと、側壁部３３ａの下端側の円形開口を塞ぐ底部３３ｂとが一体に形成されたものである。底部３３ｂの上面には、円盤状に形成された永久磁石３４が接着等により固定されている。内側ヨーク３５は、永久磁石３４と同じく円盤状に形成されており、永久磁石３４の上面に接着等により固定されている。永久磁石３４及び内側ヨーク３５は、底部３３ｂ上に配置されることにより、全周に亘り側壁部３３ａの内周面に囲われている。

【0023】

内側ヨーク３５の外径は、側壁部３３ａの内径よりも小さい。そのため、内側ヨーク３５の外周面と側壁部３３ａの内周面との間には、内側ヨーク３５の全周に亘りクリアランスｄがある。クリアランスｄには、円筒状のボビン３６の一部分（ボビン３６の下半部程度）が配置されている。クリアランスｄに位置するボビン３６の一部分には、ボイスコイル３７_Ｓ、３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２が巻き付けられている。

【0024】

各ボイスコイル３７_Ｓ、３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２は、ニクロム線やエナメル線等の導線をボビン３６の外周に螺旋状に巻き付けたものである。本実施形態では、各ボイスコイル３７_Ｓ、３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２は、ボビン３６に２層巻きで巻き付けられている。より詳細には、ボイスコイル３７_Ｓがボビン３６の外周に直に巻き付けられ、ボイスコイル３７_Ｓ１がボイスコイル３７_Ｓの外周に巻き付けられ、ボイスコイル３７_Ｓ２がボイスコイル３７_Ｓ１の外周に巻き付けられている。

【0025】

本実施形態では、３つのボイスコイル３７_Ｓ、３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２をボビン３６の径方向に重ねて配置しているが、本発明の構成はこれに限らない。３つのボイスコイル３７_Ｓ、３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２は、それぞれがボビン３６の軸方向にずれた位置でボビン３６の外周に直に巻き付けられてもよい。すなわち、３つのボイスコイル３７_Ｓ、３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２は、ボビン３６の軸方向に並べて配置されてもよい。本実施形態のように、３つのボイスコイル３７_Ｓ、３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２をボビン３６の径方向に重ねて配置した構成では、側壁部３３ａの高さ寸法やボビン３６の軸方向の長さ寸法を抑えることができる。これに対し、３つのボイスコイル３７_Ｓ、３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２をボビン３６の軸方向に並べて配置した構成では、側壁部３３ａの径方向の寸法を抑えることができる。

【0026】

本実施形態では、各ボイスコイル３７_Ｓ、３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２がボビン３６に２層巻きで巻き付けられているが、本発明の構成はこれに限らない。各ボイスコイル３７_Ｓ、３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２は、１層巻き又は３層巻き以上の構成としてもよい。

【0027】

フレーム３１は、外側ヨーク３３の上方で各部（具体的には、外側ヨーク３３、永久磁石３４、内側ヨーク３５、ボビン３６及びボイスコイル３７_Ｓ、３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２）を覆うように、外側ヨーク３３よりも外径の大きい円形の皿状に形成されている。フレーム３１は、振動体４０にネジ止め等で固定されており、その上面が振動体４０と面接触している。すなわち、エキサイタ３０は、フレーム３１が振動体４０に固定されている。

【0028】

フレーム３１の下面には、下方に突出する円環状の凸部３１ａが形成されている。凸部３１ａの外径は、ボビン３６の内径と略同径となっている。凸部３１ａの外周面にボビン３６の上端部３６ａの内周面が嵌められている。ボビン３６の上端部３６ａは、ボビン３６の内周面又は凸部３１ａの外周面に塗布された接着剤により凸部３１ａに接着されている。

【0029】

フレーム３１の外縁部には、下方に突出する脚部３１ｂが形成されている。脚部３１ｂの先端部には、ダンパ３２が接着等により固定されている。ダンパ３２は、外側ヨーク３３の外周で略渦巻き状に延設されており、全体として外側ヨーク３３の外周を取り巻く円環状となっている。ダンパ３２は、最も内側の渦巻き部分が外側ヨーク３３の外周面に設けられた段部３３ｃに接着等により固定されている。すなわち、ダンパ３２を介して、フレーム３１と外側ヨーク３３とが連結されている。

【0030】

エキサイタ３０の第一部分（外側ヨーク３３、永久磁石３４及び内側ヨーク３５）と第二部分（フレーム３１、ボビン３６、ボイスコイル３７_Ｓ、３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２）とが柔らかいダンパ３２を介して連結されることにより、第一部分と第二部分とが相対的に振動できるようになっている。なお、ダンパ３２の表面は、平坦な面に形成されてもよく、また、波状に形成されてもよい。この表面形状に応じてダンパ３２のスティフネスが変わる。例えば平坦な面よりも波状の面である方がダンパ３２のスティフネスは小さくなる。

【0031】

サスペンションパーツであるダンパ３２は、スティフネスが小さくなるように、上記の如く渦巻き状に延設された形状となっており、また、表面が波状に形成されたり薄型に形成されたりしている。また、ダンパ３２は、スティフネスが小さくなるように、例えば、混紡糸で織った布をフェノール樹脂等の熱硬化性種子を含侵して形成されたものとなっている。ダンパ３２は、混紡糸に代えて、メタ系アラミド繊維のＣＯＮＥＸ（登録商標：帝人株式会社）を用いて形成されてもよい。ＣＯＮＥＸを用いた場合も混紡糸を用いた場合と同様に、ダンパ３２のスティフネスを小さくすることができる。

【0032】

ボイスコイル３７_Ｓにオーディオ信号Ｓ’が流れると、ボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との相互作用により、オーディオ信号Ｓ’の周波数に応じた振動が生じ、この振動がボビン３６を介してフレーム３１に伝達され、更に、フレーム３１の上面に面接触した振動体４０及び振動体４０が固定された車両の構造物に伝達される。振動体４０及び車両の構造物が振動することにより、音源の楽曲等が車室内に流れる。

【0033】

本実施形態では、ＭＰＵ２１により振動が制御される音響発生装置としてエキサイタ３０を例示するが、本発明の構成はこれに限らない。音響発生装置は、入力信号に応じて相対的に振動するコイルと磁石とを有し、この振動でコーン紙等の振動体を振動させるスピーカであってもよい。すなわち、音響発生装置は、エキサイタ３０の如く自身が振動体を備えないものであってもよく、また、コーン紙等の振動体を自身が備えるものであってもよい。

【0034】

本実施形態では、ダンパ３２のスティフネスを小さくしたことにより、例えば低域を大音量で再生すると、ボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４とが過大な振幅で振動する。これにより、例えば、ボイスコイル３７_Ｓが巻き付けられたボビン３６と磁気回路をなす外側ヨーク３３とが接触して損傷するといった不具合が発生する虞がある。また、ボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との振幅量が過大になると、ダンパ３２にかかる負荷が増大するため、ダンパ３２の耐久性が低下するといった不具合も懸念される。

【0035】

そこで、本実施形態では、次に説明する振動制御プログラムを実行することにより、ボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との振動に対して制動信号Ｓ１’及びＳ２’を用いた電気的な制動をかけて、ボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との過大な振動を抑制する。過大な振動を抑制することにより、上記の不具合の発生を防ぐことができる。

【0036】

図３は、ＭＰＵ２１の構成を示すブロック図である。図３に示されるように、ＭＰＵ２１は、ＬＰＦ（Low Pass Filter：ローパスフィルタ）部２１１、逆相変換部２１２及び減衰部２１３を備える。

【0037】

図４は、ＭＰＵ２１が実行する振動制御プログラムを示すフローチャートである。図４に示されるように、ＬＰＦ部２１１は、プレーヤ１０より入力されるオーディオ信号Ｓを所定の低周波数帯域にフィルタリングする（ステップＳ１０１）。逆相変換部２１２は、ＬＰＦ部２１１にてフィルタリングされたオーディオ信号Ｓを逆相に変換する（ステップＳ１０２）。減衰部２１３は、ＬＰＦ部２１１にてフィルタリングされたオーディオ信号Ｓを第一の比率で減衰することによって制動信号Ｓ１を生成するとともに、逆相変換部２１２にて変換された逆相信号を第二の比率で減衰することによって制動信号Ｓ２を生成する（ステップＳ１０３）。すなわち、ＭＰＵ２１は、オーディオ信号Ｓの同相信号である制動信号Ｓ１を生成するとともに、オーディオ信号Ｓの逆相信号である制動信号Ｓ２を生成する。

【0038】

ＭＰＵ２１は、プレーヤ１０より入力されるオーディオ信号Ｓ並びにステップＳ１０３にて生成された制動信号Ｓ１及びＳ２をパワーアンプ２２に出力する（ステップＳ１０４）。なお、各信号Ｓ、Ｓ１、Ｓ２を同期したタイミングで出力するため、ＭＰＵ２１に遅延回路が備えられていてもよい。

【0039】

エキサイタ３０に対して入力信号がないときの、ボイスコイル３７_Ｓに対する永久磁石３４の位置（図２に示される永久磁石３４の位置）を、永久磁石３４の基準位置とする。オーディオ信号Ｓ’がボイスコイル３７_Ｓに流れると、永久磁石３４は、基準位置に対して第一方向（図２の矢印Ａ１方向）と、矢印Ａ１方向とは反対の第二方向（図２の矢印Ａ２方向）とに交互に振動する。

【0040】

なお、別の観点では、上記の振動動作は、オーディオ信号Ｓ’がボイスコイル３７_Ｓに流れると、ボイスコイル３７_Ｓがその基準位置（すなわち、エキサイタ３０に対して入力信号がないときの、ボイスコイル３７_Ｓの位置）に対して矢印Ａ１方向と矢印Ａ２方向とに交互に振動する、と表現してもよい。

【0041】

また、制動信号Ｓ１’、Ｓ２’がそれぞれボイスコイル３７_Ｓ１、３７_Ｓ２に流れる（言い換えると、互いに逆極性の信号が流れる）ことにより、互いに逆向きのローレンツ力が発生して、ボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との相対的な振動を抑制する作用が働く。すなわち、相反する一対の極性の信号を一対のボイスコイルに供給することにより、オーディオ信号Ｓ’に応じたボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との振動に対して制動力が作用する。そのため、ボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との過大な振動を抑制されて、上記の不具合の発生が防がれる。

【0042】

このように、ＭＰＵ２１は、ステップＳ１０２において、オーディオ信号Ｓを逆相に変換する変換部として動作し、ステップＳ１０３において、オーディオ信号Ｓ’に応じたボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との振動に対して制動力を作用させる制動信号Ｓ１’及びＳ２’を生成する生成部として動作し、ステップＳ１０４において、制動信号Ｓ１及びＳ２をパワーアンプ２２に出力する出力部として動作する。

【0043】

本実施形態において、オーディオ信号Ｓはモノラル信号である。これに対し、オーディオ信号ＳがＬとＲの２チャンネルのステレオ信号である場合、制動信号Ｓ１’と制動信号Ｓ２’が異なるチャンネルのオーディオ信号Ｓをもとに生成されると、制動信号Ｓ１’と制動信号Ｓ２’とが逆相にはならない。そのため、この場合は、Ｌチャンネルのオーディオ信号ＳとＲチャンネルのオーディオ信号Ｓとをミックスしたモノラル信号を生成し、このモノラル信号をもとに制動信号Ｓ１’と制動信号Ｓ２’が生成される。同じ信号をもとに制動信号Ｓ１’と制動信号Ｓ２’が生成されるため、制動信号Ｓ１’と制動信号Ｓ２’とが逆相になる。

【0044】

エキサイタ３０は、ある周波数帯域（例えば８００Ｈｚ）までピストンモードで振動し、この周波数帯域を超えると分割振動モードで振動する。ピストンモードでは、ボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との振動の振幅量が大きくなるので、大音量時に上記の不具合が発生しやすい。これに対し、分割振動モードでは、ボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との振動の振幅量が大きくなりにくいので、大音量時であっても上記の不具合が発生しにくい。そのため、振動モードが分割振動モードとなる周波数帯域の振動に対しては、制動信号Ｓ１’及びＳ２’による制動力を作用させる必要性が低い。

【0045】

そこで、ＬＰＦ部２１１は、オーディオ信号Ｓを、振動モードがピストンモードとなる上記の周波数帯域にフィルタリングする。これにより、オーディオ信号Ｓ’により、振動モードがピストンモードとなる周波数に応じた振動が生じたときだけ、制動信号Ｓ１’及びＳ２’による制動力がボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との振動に対して作用する。このように、制動信号Ｓ１’及びＳ２’を全周波数帯域でなく低周波数帯域に制限した信号とすることにより、ボイスコイル３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２へ流れる電流が減り、ボイスコイル３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２の発熱量が減る。

【0046】

本実施形態において、オーディオ信号Ｓを逆相に変換する逆相変換部２１２は、例えば、ＰＫ分割型位相反転回路であり、また、ムラード型位相反転回路であってもよい。

【0047】

なお、逆相変換部２１２は、上記の如くオーディオ信号Ｓを電気的に逆相に変換するものに限らない。別の実施形態では、電気的な手段である逆相変換部２１２に代えて、信号線ＳＬ１と信号線ＳＬ２の一方を正相接続し、信号線ＳＬ１と信号線ＳＬ２の他方を逆相接続した構成を採用してもよい。

【0048】

この構成によれば、ＬＰＦ部２１１でのフィルタリング処理と減衰部２１３での減衰処理が施された信号が信号線ＳＬ１及びＳＬ２に入力される。逆相変換処理が施されていない信号が信号線ＳＬ２に入力されるため、この時点では、両信号線に入力される信号は同相である。正相接続された一方の信号線を伝送された信号は、オーディオ信号Ｓと同相の制動信号としてパワーアンプ２２に入力される。逆相接続された他方の信号線を伝送された信号は、オーディオ信号Ｓと逆相の制動信号としてパワーアンプ２２に入力される。すなわち、機械的な手段により、オーディオ信号Ｓを逆相に変換する変換部が実現されてもよい。

【0049】

減衰部２１３は、ＬＰＦ部２１１にてフィルタリングされたオーディオ信号Ｓを第一の比率で減衰するアッテネータ２１３Ａと、逆相変換部２１２にて変換された逆相信号を第二の比率で減衰するアッテネータ２１３Ｂを有する。

【0050】

ここで、磁気回路は、例えば外側ヨーク３３と内側ヨーク３５とが異なる形状であるため、磁気回路の上部と下部で磁束の流れ方が異なる。また、磁場は自然対流に影響を及ぼす。各ボイスコイル３７_Ｓ、３７_Ｓ１及び３７_Ｓ２に電流が流れると、発生した磁場によって磁気回路の周囲で空気の流れ（言い換えると大気圧）が変わり、例えば磁気回路の上方と下方とで大気圧が異なったものとなる。これらの理由から、基準位置に対する永久磁石３４の、矢印Ａ１方向への振幅量と矢印Ａ２方向への振幅量が同じにはならない。すなわち、振動振幅の対称性がない。振動振幅の対称性がないほど歪を含むような音が再生されてしまう。

【0051】

そこで、アッテネータ２１３Ａとアッテネータ２１３Ｂは異なる比率で信号を減衰する。一例として、基準位置に対する永久磁石３４の、矢印Ａ２方向への振幅量が矢印Ａ１方向への振幅量よりも大きく、制動信号Ｓ１’がボイスコイル３７_Ｓ１に流れたときに矢印Ａ１方向のローレンツ力が発生し、制動信号Ｓ２’がボイスコイル３７_Ｓ２に流れたときに矢印Ａ２方向のローレンツ力が発生するものとする。この場合、アッテネータ２１３Ａの第一の比率がアッテネータ２１３Ｂの第二の比率よりも大きい値に設定される（例えば第一の比率、第二の比率がそれぞれ８０％、６０％）。これにより、制動信号Ｓ１’は、制動信号Ｓ２’よりもレベルが高い信号となり、強い制動力を作用させるものとなる。この結果、基準位置に対する永久磁石３４の、矢印Ａ１方向への振幅量と矢印Ａ２方向への振幅量とを同じにすることができる。

【0052】

なお、上記の第一及び第二の比率は、固定値でなくフィードバック制御で可変してもよい。例えば、通電時におけるボイスコイル３７_Ｓや３７_Ｓ１、３７_Ｓ２の発熱の影響で外側ヨーク３３や内側ヨーク３５の透磁率が変化することがある。この透磁率の変化の影響を受けて磁気回路内の磁束の流れ方が変わると、振動振幅の対称性も変化する。そこで、例えば、温度センサによって外側ヨーク３３や内側ヨーク３５の温度を検出し、検出された温度に基づいて第一の比率と第二の比率の少なくとも一方の値を変更してもよい。

【0053】

オーディオ信号Ｓ’のボリューム（言い換えると、パワーアンプ２２の増幅率）を上げると、ボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との振動の振幅量も大きくなり、ボビン３６と外側ヨーク３３との接触による損傷やダンパ３２にかかる負荷の増大によるダンパ３２の耐久性の低下等の不具合の発生が懸念される。そこで、本実施形態では、オーディオ信号Ｓ’のボリュームを上げると、制動信号Ｓ１’及びＳ２’もパワーアンプ２２にて増幅されるようになっている。すなわち、オーディオ信号Ｓ’のボリュームを上げると、制動信号Ｓ１’及びＳ２’による制動力も強くなるため、ボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との振動が過大になることが防がれる。

【0054】

また、オーディオ信号Ｓ’のボリュームを下げると、制動信号Ｓ１’及びＳ２’に対するパワーアンプ２２の増幅率も下がる。すなわち、オーディオ信号Ｓ’のボリュームが小さい（言い換えると、ボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との振動の振幅量が小さい）場合には、制動信号Ｓ１’及びＳ２’による制動力も弱くなる。そのため、制動力が強すぎることによってボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４とが振動しないといった不都合の発生が避けられる。

【0055】

制動信号Ｓ１’がオーディオ信号Ｓ’の同相信号で制動信号Ｓ２’がオーディオ信号Ｓ’の逆相信号であるため、音が急激に変わる場合（例えば瞬間的な音を出す場合）にも、制動信号Ｓ１’及びＳ２’がこれに追従して瞬間的に変わるため、オーディオ信号Ｓ’に応じた振動に対して適正な制動力が作用する。

【0056】

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施例等又は自明な実施例等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。

【0057】

上記の実施形態では、オーディオ信号Ｓ’の同相信号と逆相信号（すなわち制動信号Ｓ１’と制動信号Ｓ２’）を用いてボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との振動に対して電気的な制動をかけているが、本発明の構成はこれに限らない。別の実施形態では、互いに逆相となる一対の正弦波信号を用いてボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との振動に対して電気的な制動をかけてもよい。また、これら制動信号は振幅が変化する信号に限らない。更に別の実施形態では、極性が互いに逆の０Ｈｚの信号（例えば定電圧＋３Ｖの信号と定電圧－３Ｖの信号）を用いてボイスコイル３７_Ｓと永久磁石３４との振動に対して電気的な制動をかけてもよい。

【0058】

減衰部２１３による減衰率（上記の第一及び第二の比率）を変えることによって制動信号Ｓ１’及びＳ２’による制動力を変えると、この制動力が電磁的なダンパのように作用することから、振動系の支持部分のスティフネスが変わることとなり、結果、低域の再生限界周波数（すなわち最低共振周波数ｆ０）が変わる。すなわち、この減衰率を調整することにより、最低共振周波数ｆ０を任意の値に調整することができる。なお、最低共振周波数ｆ０と振動系の支持部分のスティフネスとの関係は次式により示される。

【0059】

ｓ: 振動系の支持部分のスティフネス
Ｍ： 振動系の等価質量

【0060】

ここで、例えば共振周波数が４０Ｈｚのヘッダパネルにエキサイタ３０及び振動体４０を固定する場合を考える。この場合、最低共振周波数ｆ０が３０Ｈｚや５０Ｈｚでは、エキサイタ３０がヘッダパネルを効率的に振動させることが難しい。そこで、最低共振周波数ｆ０が４０Ｈｚとなるように、減衰部２１３による減衰率を変える。このように減衰率を変えて最低共振周波数ｆ０を４０Ｈｚに調整することにより、エキサイタ３０の振動によってヘッダパネルに共振を発生させることができる。これにより、ヘッダパネルが効率的に振動して高い音圧を確保することができる。

【0061】

エキサイタ３０が固定される構造物の共振周波数は、構造物の種類や車種によって変わる。エキサイタ３０が固定される構造物の共振周波数に合わせて例えばエキサイタ３０のメーカが減衰部２１３による減衰率を変えることにより、一製品のエキサイタ３０を何れの車種の何れの構造物に固定した場合にも、構造物を効率的に振動させることができ、高い音圧を確保することができる。

【符号の説明】

【0062】

１ ：オーディオシステム
１０ ：プレーヤ
２０ ：音響処理装置
２１ ：ＭＰＵ
２２ ：パワーアンプ
２３ ：ＨＭＩ
３０ ：エキサイタ
３１ ：フレーム
３２ ：ダンパ
３３ ：外側ヨーク
３４ ：永久磁石
３５ ：内側ヨーク
３６ ：ボビン
３７_Ｓ、_Ｓ１、_Ｓ２ ：ボイスコイル
４０ ：振動体
２１１ ：ＬＰＦ部
２１２ ：逆相変換部
２１３ ：減衰部
２１３Ａ ：アッテネータ
２１３Ｂ ：アッテネータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】