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(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】P2024147273
(43)【公開日】2024-10-16
(54)【発明の名称】スピーカの歪補正装置
(51)【国際特許分類】
H04R 3/00 20060101AFI20241008BHJP
【ＦＩ】
H04R3/00 310
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023060188
(22)【出願日】2023-04-03
(71)【出願人】
【識別番号】000010098
【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099748
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 克志
(74)【代理人】
【識別番号】100103171
【弁理士】
【氏名又は名称】雨貝 正彦
(74)【代理人】
【識別番号】100105784
【弁理士】
【氏名又は名称】橘 和之
(74)【代理人】
【識別番号】100098497
【弁理士】
【氏名又は名称】片寄 恭三
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 雄二
【テーマコード（参考）】
5D220
【Ｆターム（参考）】
5D220AA24
5D220AA41
5D220AB01
5D220AB08
(57)【要約】
【課題】スピーカの異常の発生を抑止しつつ可及的にスピーカの非線形歪を補正する「スピーカの歪補正装置」を提供する。
【解決手段】非線形歪制御部６１は、スピーカ２の非線形歪と線形歪が無くなるように音源出力信号Siを補正し補正後信号Csとしてセレクタ６３に出力する歪補正動作を行う。アンプ出力判定部６２は、少なくとも音源出力信号Siを用いて、非線形歪制御部６１で音源出力信号Siに対して歪補正動作を行って補正した信号をアンプ４の入力とした場合のアンプ４の出力の最大値であるアンプ出力最大値を算出し、アンプ出力最大値が、スピーカ２の異常が発生しない安全範囲を超えていなければ、セレクタ６３に非線形歪制御部６１が出力する補正後信号Csをアンプ４に出力させ、安全範囲を超えていれば、セレクタ６３に音源出力信号Siをアンプ４に出力させる。
【選択図】図３
【解決手段】非線形歪制御部６１は、スピーカ２の非線形歪と線形歪が無くなるように音源出力信号Siを補正し補正後信号Csとしてセレクタ６３に出力する歪補正動作を行う。アンプ出力判定部６２は、少なくとも音源出力信号Siを用いて、非線形歪制御部６１で音源出力信号Siに対して歪補正動作を行って補正した信号をアンプ４の入力とした場合のアンプ４の出力の最大値であるアンプ出力最大値を算出し、アンプ出力最大値が、スピーカ２の異常が発生しない安全範囲を超えていなければ、セレクタ６３に非線形歪制御部６１が出力する補正後信号Csをアンプ４に出力させ、安全範囲を超えていれば、セレクタ６３に音源出力信号Siをアンプ４に出力させる。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力信号に対するスピーカの出力の歪を補正する、スピーカの歪補正装置であって、
前記スピーカを駆動するアンプと、
前記入力信号を入力とし、出力が前記アンプの入力となる歪補正部とを有し、
前記歪補正部は、
信号を、補正後の信号を前記アンプの入力とした場合に前記スピーカの非線形歪が抑制されるように補正する非線形歪補正処理を、前記入力信号に施した信号である補正信号を生成する非線形歪制御手段と、
少なくとも前記入力信号に基づいて、前記非線形歪制御手段が生成した補正信号を前記アンプの入力とした場合の前記アンプの出力最大値を算定する最大値算定手段と、
前記最大値算定手段が算定した出力最大値が、所定の基準を超えていないときに、前記非線形歪制御手段が生成した補正信号を前記歪補正部の出力とし、所定の基準を超えているときに、前記非線形歪制御手段が前記非線形歪補正処理を施していない入力信号を、前記歪補正部の出力とする切替手段とを有することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
前記スピーカを駆動するアンプと、
前記入力信号を入力とし、出力が前記アンプの入力となる歪補正部とを有し、
前記歪補正部は、
信号を、補正後の信号を前記アンプの入力とした場合に前記スピーカの非線形歪が抑制されるように補正する非線形歪補正処理を、前記入力信号に施した信号である補正信号を生成する非線形歪制御手段と、
少なくとも前記入力信号に基づいて、前記非線形歪制御手段が生成した補正信号を前記アンプの入力とした場合の前記アンプの出力最大値を算定する最大値算定手段と、
前記最大値算定手段が算定した出力最大値が、所定の基準を超えていないときに、前記非線形歪制御手段が生成した補正信号を前記歪補正部の出力とし、所定の基準を超えているときに、前記非線形歪制御手段が前記非線形歪補正処理を施していない入力信号を、前記歪補正部の出力とする切替手段とを有することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
【請求項2】
入力信号に対するスピーカの出力の歪を補正する、スピーカの歪補正装置であって、
前記スピーカを駆動するアンプと、
前記入力信号を入力とし、出力が前記アンプの入力となる歪補正部とを有し、
前記歪補正部は、
信号を、補正後の信号を前記アンプの入力とした場合に前記スピーカの非線形歪が抑制されるように補正する非線形歪補正処理を、前記入力信号に施した信号を前記歪補正部の出力として生成する非線形歪制御手段と、
前記入力信号を減衰して減衰入力信号として出力する、減衰量が可変の減衰手段と、
少なくとも前記入力信号に基づいて、前記非線形歪補正処理を前記入力信号に施した信号を前記アンプの入力とした場合の前記アンプの出力最大値を算定する最大値算定手段と、
前記最大値算定手段が算定した出力最大値が、所定の基準を超えていないときに、前記非線形歪制御手段に、非線形歪補正処理を前記入力信号に施した信号を、前記歪補正部の出力として生成させ、所定の基準を超えているときに、前記減衰手段に、前記減衰入力信号のレベルが所定のレベル以下となる減衰量を設定し、前記非線形歪制御手段に、前記非線形歪補正処理を前記減衰入力信号に施した信号を、前記歪補正部の出力として生成させる切替手段とを有することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
前記スピーカを駆動するアンプと、
前記入力信号を入力とし、出力が前記アンプの入力となる歪補正部とを有し、
前記歪補正部は、
信号を、補正後の信号を前記アンプの入力とした場合に前記スピーカの非線形歪が抑制されるように補正する非線形歪補正処理を、前記入力信号に施した信号を前記歪補正部の出力として生成する非線形歪制御手段と、
前記入力信号を減衰して減衰入力信号として出力する、減衰量が可変の減衰手段と、
少なくとも前記入力信号に基づいて、前記非線形歪補正処理を前記入力信号に施した信号を前記アンプの入力とした場合の前記アンプの出力最大値を算定する最大値算定手段と、
前記最大値算定手段が算定した出力最大値が、所定の基準を超えていないときに、前記非線形歪制御手段に、非線形歪補正処理を前記入力信号に施した信号を、前記歪補正部の出力として生成させ、所定の基準を超えているときに、前記減衰手段に、前記減衰入力信号のレベルが所定のレベル以下となる減衰量を設定し、前記非線形歪制御手段に、前記非線形歪補正処理を前記減衰入力信号に施した信号を、前記歪補正部の出力として生成させる切替手段とを有することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
【請求項3】
入力信号に対するスピーカの出力の歪を補正する、スピーカの歪補正装置であって、
前記スピーカを駆動するアンプと、
前記入力信号を入力とし、出力が前記アンプの入力となる歪補正部とを有し、
前記歪補正部は、
入力信号を帯域毎に複数の帯域毎入力信号に分割する帯域分割手段と、
前記複数の帯域の各々に対応して設けられた、対応する帯域の帯域毎入力信号を入力とする複数の帯域毎歪補正部と、
各帯域毎歪補正部の出力を合成し、前記歪補正部の出力とする合成手段とを有し、
前記各帯域毎歪補正部は、
信号を、補正後の信号を前記アンプの入力とした場合に前記スピーカの非線形歪が抑制されるように補正する非線形歪補正処理を前記帯域毎入力信号に施した信号である補正信号を生成する非線形歪制御手段と、
少なくとも前記帯域毎入力信号に基づいて、前記非線形歪制御手段が生成した補正信号を前記アンプの入力とした場合の前記アンプの出力最大値を算定する最大値算定手段と、
前記最大値算定手段が算定した出力最大値が、所定の基準を超えていないときに、前記非線形歪制御手段が生成した補正信号を前記帯域毎歪補正部の出力とし、所定の基準を超えているときに、前記非線形歪制御手段が前記非線形歪補正処理を施していない帯域毎入力信号を、前記帯域毎歪補正部の出力とする切替手段とを有することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
前記スピーカを駆動するアンプと、
前記入力信号を入力とし、出力が前記アンプの入力となる歪補正部とを有し、
前記歪補正部は、
入力信号を帯域毎に複数の帯域毎入力信号に分割する帯域分割手段と、
前記複数の帯域の各々に対応して設けられた、対応する帯域の帯域毎入力信号を入力とする複数の帯域毎歪補正部と、
各帯域毎歪補正部の出力を合成し、前記歪補正部の出力とする合成手段とを有し、
前記各帯域毎歪補正部は、
信号を、補正後の信号を前記アンプの入力とした場合に前記スピーカの非線形歪が抑制されるように補正する非線形歪補正処理を前記帯域毎入力信号に施した信号である補正信号を生成する非線形歪制御手段と、
少なくとも前記帯域毎入力信号に基づいて、前記非線形歪制御手段が生成した補正信号を前記アンプの入力とした場合の前記アンプの出力最大値を算定する最大値算定手段と、
前記最大値算定手段が算定した出力最大値が、所定の基準を超えていないときに、前記非線形歪制御手段が生成した補正信号を前記帯域毎歪補正部の出力とし、所定の基準を超えているときに、前記非線形歪制御手段が前記非線形歪補正処理を施していない帯域毎入力信号を、前記帯域毎歪補正部の出力とする切替手段とを有することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
【請求項4】
入力信号に対するスピーカの出力の歪を補正する、スピーカの歪補正装置であって、
前記スピーカを駆動するアンプと、
前記入力信号を入力とし、出力が前記アンプの入力となる歪補正部とを有し、
前記歪補正部は、
入力信号を帯域毎に複数の帯域毎入力信号に分割する帯域分割手段と、
前記複数の帯域の各々に対応して設けられた、対応する帯域の帯域毎入力信号を入力とする複数の帯域毎歪補正部と、
各帯域毎歪補正部の出力を合成し、前記歪補正部の出力とする合成手段とを有し、
前記各帯域毎歪補正部は、
信号を、補正後の信号を前記アンプの入力とした場合に前記スピーカの非線形歪が抑制されるように補正する非線形歪補正処理を前記帯域毎入力信号に施した信号を前記帯域毎歪補正部の出力として生成する非線形歪制御手段と、
前記帯域毎入力信号を減衰して減衰入力信号として出力する、減衰量が可変の減衰手段と、
少なくとも前記帯域毎入力信号に基づいて、前記非線形歪制御手段が非線形歪補正処理を前記帯域毎入力信号に施した信号を前記アンプの入力とした場合の、前記アンプの出力最大値を算定する最大値算定手段と、
前記最大値算定手段が算定した出力最大値が、所定の基準を超えていないときに、前記非線形歪制御手段に、非線形歪補正処理を前記帯域毎入力信号に施した信号を、前記帯域毎歪補正部の出力として生成させ、所定の基準を超えているときに、前記減衰手段に、前記減衰入力信号のレベルが所定のレベル以下となる減衰量を設定し、前記非線形歪制御手段に、前記非線形歪補正処理を前記減衰入力信号に施した信号を、前記帯域毎歪補正部の出力として生成させる切替手段とを有することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
前記スピーカを駆動するアンプと、
前記入力信号を入力とし、出力が前記アンプの入力となる歪補正部とを有し、
前記歪補正部は、
入力信号を帯域毎に複数の帯域毎入力信号に分割する帯域分割手段と、
前記複数の帯域の各々に対応して設けられた、対応する帯域の帯域毎入力信号を入力とする複数の帯域毎歪補正部と、
各帯域毎歪補正部の出力を合成し、前記歪補正部の出力とする合成手段とを有し、
前記各帯域毎歪補正部は、
信号を、補正後の信号を前記アンプの入力とした場合に前記スピーカの非線形歪が抑制されるように補正する非線形歪補正処理を前記帯域毎入力信号に施した信号を前記帯域毎歪補正部の出力として生成する非線形歪制御手段と、
前記帯域毎入力信号を減衰して減衰入力信号として出力する、減衰量が可変の減衰手段と、
少なくとも前記帯域毎入力信号に基づいて、前記非線形歪制御手段が非線形歪補正処理を前記帯域毎入力信号に施した信号を前記アンプの入力とした場合の、前記アンプの出力最大値を算定する最大値算定手段と、
前記最大値算定手段が算定した出力最大値が、所定の基準を超えていないときに、前記非線形歪制御手段に、非線形歪補正処理を前記帯域毎入力信号に施した信号を、前記帯域毎歪補正部の出力として生成させ、所定の基準を超えているときに、前記減衰手段に、前記減衰入力信号のレベルが所定のレベル以下となる減衰量を設定し、前記非線形歪制御手段に、前記非線形歪補正処理を前記減衰入力信号に施した信号を、前記帯域毎歪補正部の出力として生成させる切替手段とを有することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
【請求項5】
請求項１、２、３または４記載のスピーカの歪補正装置であって、
前記所定の基準は、スピーカ出力のクリップ、破壊、底当りをスピーカの異常として、前記スピーカの異常が発生しないことが保証される前記アンプの出力の最大値であることを特徴とするスピーカの歪補正装置。
前記所定の基準は、スピーカ出力のクリップ、破壊、底当りをスピーカの異常として、前記スピーカの異常が発生しないことが保証される前記アンプの出力の最大値であることを特徴とするスピーカの歪補正装置。
【請求項6】
請求項２または４記載のスピーカの歪補正装置であって、
前記所定のレベルは、スピーカ出力のクリップ、破壊発、底当りをスピーカの異常として、前記非線形歪制御手段が前記非線形歪補正処理を前記減衰入力信号に施した信号をアンプの入力とした場合に、前記スピーカの異常が発生しないことが保証される前記減衰入力信号のレベルであることを特徴とするスピーカの歪補正装置。
前記所定のレベルは、スピーカ出力のクリップ、破壊発、底当りをスピーカの異常として、前記非線形歪制御手段が前記非線形歪補正処理を前記減衰入力信号に施した信号をアンプの入力とした場合に、前記スピーカの異常が発生しないことが保証される前記減衰入力信号のレベルであることを特徴とするスピーカの歪補正装置。
【請求項7】
請求項１または２記載のスピーカの歪補正装置であって、
前記スピーカの振動系の変位を検出する変位検出手段を有し、
前記非線形歪制御手段は、
前記非線形歪補正処理を施す信号である対象信号を入力とする、当該対象信号に対するスピーカの非線形な特性による歪を補正する伝達特性が設定された非線形部補正フィルタと、
前記非線形部補正フィルタの出力を入力とする線形逆フィルタと、
線形逆フィルタの伝達関数を、前記変位検出手段で検出される変位が前記対象信号に対して歪のない変位となるように適応させる適応手段とを有することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
前記スピーカの振動系の変位を検出する変位検出手段を有し、
前記非線形歪制御手段は、
前記非線形歪補正処理を施す信号である対象信号を入力とする、当該対象信号に対するスピーカの非線形な特性による歪を補正する伝達特性が設定された非線形部補正フィルタと、
前記非線形部補正フィルタの出力を入力とする線形逆フィルタと、
線形逆フィルタの伝達関数を、前記変位検出手段で検出される変位が前記対象信号に対して歪のない変位となるように適応させる適応手段とを有することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
【請求項8】
請求項３または４記載のスピーカの歪補正装置であって、
前記スピーカの振動系の変位を表す変位信号を出力する変位検出手段と、
前記変位信号を帯域毎に複数の帯域毎変位信号に分割し、各帯域に対応する帯域毎歪補正部に出力する帯域分割手段とを備え、
前記非線形歪制御手段は、
前記非線形歪補正処理を施す信号である対象信号を入力とする、当該対象信号に対するスピーカの非線形な特性による歪を補正する伝達特性が設定された非線形部補正フィルタと、
前記非線形部補正フィルタの出力を入力とする線形逆フィルタと、
線形逆フィルタの伝達関数を、前記帯域毎変位信号が前記対象信号に対して歪のない変位信号となるように適応させる適応手段とを有することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
前記スピーカの振動系の変位を表す変位信号を出力する変位検出手段と、
前記変位信号を帯域毎に複数の帯域毎変位信号に分割し、各帯域に対応する帯域毎歪補正部に出力する帯域分割手段とを備え、
前記非線形歪制御手段は、
前記非線形歪補正処理を施す信号である対象信号を入力とする、当該対象信号に対するスピーカの非線形な特性による歪を補正する伝達特性が設定された非線形部補正フィルタと、
前記非線形部補正フィルタの出力を入力とする線形逆フィルタと、
線形逆フィルタの伝達関数を、前記帯域毎変位信号が前記対象信号に対して歪のない変位信号となるように適応させる適応手段とを有することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
【請求項9】
請求項１または２記載のスピーカの歪補正装置であって、
前記最大値算定手段は、前記非線形歪補正処理と同じ処理を前記入力信号に施した信号に前記アンプのゲインを乗じた信号の最大値を、前記出力最大値として算定することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
前記最大値算定手段は、前記非線形歪補正処理と同じ処理を前記入力信号に施した信号に前記アンプのゲインを乗じた信号の最大値を、前記出力最大値として算定することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
【請求項10】
請求項１または２記載のスピーカの歪補正装置であって、
前記最大値算定手段は、前記入力信号の最大値から、予め設定した前記入力信号の最大値と出力最大値との関係に従って、前記出力最大値を算定することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
前記最大値算定手段は、前記入力信号の最大値から、予め設定した前記入力信号の最大値と出力最大値との関係に従って、前記出力最大値を算定することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
【請求項11】
請求項１または２記載のスピーカの歪補正装置であって、
前記最大値算定手段は、前記スピーカの非線形な特性を除外した線形なスピーカの等価モデルに前記入力信号を適用してスピーカの振動系の変位の最大値を求め、求めた変位の最大値から、予め設定した前記変位の最大値と出力最大値との関係に従って、前記出力最大値を算定することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
前記最大値算定手段は、前記スピーカの非線形な特性を除外した線形なスピーカの等価モデルに前記入力信号を適用してスピーカの振動系の変位の最大値を求め、求めた変位の最大値から、予め設定した前記変位の最大値と出力最大値との関係に従って、前記出力最大値を算定することを特徴とするスピーカの歪補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、入力に対するスピーカの出力の歪を補正する技術に関するものである。
【背景技術】
【0002】
入力に対するスピーカの出力の歪を補正する技術としては、音源装置の出力を非線形部補正フィルタと適応フィルタとアンプを通してスピーカに出力する構成において、非線形部補正フィルタに、スピーカの非線形な特性による歪である非線形歪をキャンセルする伝達特性を設定し、適応フィルタの伝達特性を、目標とするスピーカの振動とセンサで検出した実際のスピーカの振動との差分をエラーとして適応させる技術が知られている（たとえば、特許文献１）。
【0003】
また、入力に対するスピーカの出力の歪を補正する技術としては、Mirrorフィルタを用いてスピーカの非線形歪を補正する技術も知られている（たとえば、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開第２０２２-１４３８５５号公報
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】梶川 嘉延（関西大学システム理工学部）著、「信号処理技術によるスピーカシステムの非線形歪補正」、日本音響学会誌６７巻１０号（２０１１）、pp.４７０４７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
スピーカの歪は非線形歪が支配的であり、スピーカを駆動するアンプの出力レベルが大きい領域、したがって、スピーカの振動系の変位が大きい領域では、スピーカにかかる駆動力やスティフネスの非線形性の影響が特に大きい。このため、このような領域においては、上述した非線形歪を補正する技術を適用して、非線形性の大きな影響をキャンセルしようとすると、アンプの出力が顕著に増大してしまう。
【0007】
そして、アンプの出力が過度に増大すると、スピーカのボイスコイルボビンの底あたりやアンプの飽和に伴うスピーカ出力のクリップによる異音の発生や、弾性体の変位が破断領域に達する過振幅により振動系部材が破損する故障の発生等の、スピーカの異常が発生する。
そこで、本発明は、スピーカの異常の発生を抑止しつつ、可及的にスピーカの非線形歪を補正することを課題とする。
そこで、本発明は、スピーカの異常の発生を抑止しつつ、可及的にスピーカの非線形歪を補正することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題達成のために、本発明は、入力信号に対するスピーカの出力の歪を補正する、スピーカの歪補正装置に、前記スピーカを駆動するアンプと、前記入力信号を入力とし、出力が前記アンプの入力となる歪補正部とを備えたものである。
ここで、前記歪補正部は、信号を、補正後の信号を前記アンプの入力とした場合に前記スピーカの非線形歪が抑制されるように補正する非線形歪補正処理を、前記入力信号に施した信号である補正信号を生成する非線形歪制御手段と、少なくとも前記入力信号に基づいて、前記非線形歪制御手段が生成した補正信号を前記アンプの入力とした場合の前記アンプの出力最大値を算定する最大値算定手段と、前記最大値算定手段が算定した出力最大値が、所定の基準を超えていないときに、前記非線形歪制御手段が生成した補正信号を前記歪補正部の出力とし、所定の基準を超えているときに、前記非線形歪制御手段が前記非線形歪補正処理を施していない入力信号を、前記歪補正部の出力とする切替手段とを備えている。
ここで、前記歪補正部は、信号を、補正後の信号を前記アンプの入力とした場合に前記スピーカの非線形歪が抑制されるように補正する非線形歪補正処理を、前記入力信号に施した信号である補正信号を生成する非線形歪制御手段と、少なくとも前記入力信号に基づいて、前記非線形歪制御手段が生成した補正信号を前記アンプの入力とした場合の前記アンプの出力最大値を算定する最大値算定手段と、前記最大値算定手段が算定した出力最大値が、所定の基準を超えていないときに、前記非線形歪制御手段が生成した補正信号を前記歪補正部の出力とし、所定の基準を超えているときに、前記非線形歪制御手段が前記非線形歪補正処理を施していない入力信号を、前記歪補正部の出力とする切替手段とを備えている。
【0009】
また、前記課題達成のために、本発明は、入力信号に対するスピーカの出力の歪を補正する、スピーカの歪補正装置に、前記スピーカを駆動するアンプと、前記入力信号を入力とし、出力が前記アンプの入力となる歪補正部とを備えたものである。
ここで、前記歪補正部は、信号を、補正後の信号を前記アンプの入力とした場合に前記スピーカの非線形歪が抑制されるように補正する非線形歪補正処理を、前記入力信号に施した信号を前記歪補正部の出力として生成する非線形歪制御手段と、前記入力信号を減衰して減衰入力信号として出力する、減衰量が可変の減衰手段と、少なくとも前記入力信号に基づいて、前記非線形歪補正処理を前記入力信号に施した信号を前記アンプの入力とした場合の前記アンプの出力最大値を算定する最大値算定手段と、前記最大値算定手段が算定した出力最大値が、所定の基準を超えていないときに、前記非線形歪制御手段に、非線形歪補正処理を前記入力信号に施した信号を、前記歪補正部の出力として生成させ、所定の基準を超えているときに、前記減衰手段に、前記減衰入力信号のレベルが所定のレベル以下となる減衰量を設定し、前記非線形歪制御手段に、前記非線形歪補正処理を前記減衰入力信号に施した信号を、前記歪補正部の出力として生成させる切替手段とを備えている。
ここで、前記歪補正部は、信号を、補正後の信号を前記アンプの入力とした場合に前記スピーカの非線形歪が抑制されるように補正する非線形歪補正処理を、前記入力信号に施した信号を前記歪補正部の出力として生成する非線形歪制御手段と、前記入力信号を減衰して減衰入力信号として出力する、減衰量が可変の減衰手段と、少なくとも前記入力信号に基づいて、前記非線形歪補正処理を前記入力信号に施した信号を前記アンプの入力とした場合の前記アンプの出力最大値を算定する最大値算定手段と、前記最大値算定手段が算定した出力最大値が、所定の基準を超えていないときに、前記非線形歪制御手段に、非線形歪補正処理を前記入力信号に施した信号を、前記歪補正部の出力として生成させ、所定の基準を超えているときに、前記減衰手段に、前記減衰入力信号のレベルが所定のレベル以下となる減衰量を設定し、前記非線形歪制御手段に、前記非線形歪補正処理を前記減衰入力信号に施した信号を、前記歪補正部の出力として生成させる切替手段とを備えている。
【0010】
また、前記課題達成のために、本発明は、入力信号に対するスピーカの出力の歪を補正する、スピーカの歪補正装置に、前記スピーカを駆動するアンプと、前記入力信号を入力とし、出力が前記アンプの入力となる歪補正部とを備えたものである。
ここで、前記歪補正部は、入力信号を帯域毎に複数の帯域毎入力信号に分割する帯域分割手段と、前記複数の帯域の各々に対応して設けられた、対応する帯域の帯域毎入力信号を入力とする複数の帯域毎歪補正部と、各帯域毎歪補正部の出力を合成し、前記歪補正部の出力とする合成手段とを備えている。
ここで、前記歪補正部は、入力信号を帯域毎に複数の帯域毎入力信号に分割する帯域分割手段と、前記複数の帯域の各々に対応して設けられた、対応する帯域の帯域毎入力信号を入力とする複数の帯域毎歪補正部と、各帯域毎歪補正部の出力を合成し、前記歪補正部の出力とする合成手段とを備えている。
【0011】
また、前記各帯域毎歪補正部は、信号を、補正後の信号を前記アンプの入力とした場合に前記スピーカの非線形歪が抑制されるように補正する非線形歪補正処理を前記帯域毎入力信号に施した信号である補正信号を生成する非線形歪制御手段と、少なくとも前記帯域毎入力信号に基づいて、前記非線形歪制御手段が生成した補正信号を前記アンプの入力とした場合の前記アンプの出力最大値を算定する最大値算定手段と、前記最大値算定手段が算定した出力最大値が、所定の基準を超えていないときに、前記非線形歪制御手段が生成した補正信号を前記帯域毎歪補正部の出力とし、所定の基準を超えているときに、前記非線形歪制御手段が前記非線形歪補正処理を施していない帯域毎入力信号を、前記帯域毎歪補正部の出力とする切替手段とを備えている。
【0012】
また、前記課題達成のために、本発明は、入力信号に対するスピーカの出力の歪を補正する、スピーカの歪補正装置に、前記スピーカを駆動するアンプと、前記入力信号を入力とし、出力が前記アンプの入力となる歪補正部とを備えたものである。
ここで、前記歪補正部は、入力信号を帯域毎に複数の帯域毎入力信号に分割する帯域分割手段と、前記複数の帯域の各々に対応して設けられた、対応する帯域の帯域毎入力信号を入力とする複数の帯域毎歪補正部と、各帯域毎歪補正部の出力を合成し、前記歪補正部の出力とする合成手段とを備えている。
ここで、前記歪補正部は、入力信号を帯域毎に複数の帯域毎入力信号に分割する帯域分割手段と、前記複数の帯域の各々に対応して設けられた、対応する帯域の帯域毎入力信号を入力とする複数の帯域毎歪補正部と、各帯域毎歪補正部の出力を合成し、前記歪補正部の出力とする合成手段とを備えている。
【0013】
また、前記各帯域毎歪補正部は、信号を、補正後の信号を前記アンプの入力とした場合に前記スピーカの非線形歪が抑制されるように補正する非線形歪補正処理を前記帯域毎入力信号に施した信号を前記帯域毎歪補正部の出力として生成する非線形歪制御手段と、前記帯域毎入力信号を減衰して減衰入力信号として出力する、減衰量が可変の減衰手段と、少なくとも前記帯域毎入力信号に基づいて、前記非線形歪制御手段が非線形歪補正処理を前記帯域毎入力信号に施した信号を前記アンプの入力とした場合の、前記アンプの出力最大値を算定する最大値算定手段と、前記最大値算定手段が算定した出力最大値が、所定の基準を超えていないときに、前記非線形歪制御手段に、非線形歪補正処理を前記帯域毎入力信号に施した信号を、前記帯域毎歪補正部の出力として生成させ、所定の基準を超えているときに、前記減衰手段に、前記減衰入力信号のレベルが所定のレベル以下となる減衰量を設定し、前記非線形歪制御手段に、前記非線形歪補正処理を前記減衰入力信号に施した信号を、前記帯域毎歪補正部の出力として生成させる切替手段とを備えている。
【0014】
ここで、以上のスピーカの歪補正装置において、前記所定の基準は、たとえば、スピーカ出力のクリップ、破壊、底当りをスピーカの異常として、前記スピーカの異常が発生しないことが保証される前記アンプの出力の最大値とする。
また、上記の所定のレベルは、たとえば、スピーカ出力のクリップ、破壊発、底当りをスピーカの異常として、前記非線形歪制御手段が前記非線形歪補正処理を前記減衰入力信号に施した信号をアンプの入力とした場合に、前記スピーカの異常が発生しないことが保証される前記減衰入力信号のレベルとする。
また、上記の所定のレベルは、たとえば、スピーカ出力のクリップ、破壊発、底当りをスピーカの異常として、前記非線形歪制御手段が前記非線形歪補正処理を前記減衰入力信号に施した信号をアンプの入力とした場合に、前記スピーカの異常が発生しないことが保証される前記減衰入力信号のレベルとする。
【0015】
また、上述の複数の帯域毎歪補正部を設けていないスピーカの歪補正装置に、前記スピーカの振動系の変位を検出する変位検出手段を設け、前記非線形歪制御手段を、前記非線形歪補正処理を施す信号である対象信号を入力とする、当該対象信号に対するスピーカの非線形な特性による歪を補正する伝達特性が設定された非線形部補正フィルタと、前記非線形部補正フィルタの出力を入力とする線形逆フィルタと、線形逆フィルタの伝達関数を、前記変位検出手段で検出される変位が前記対象信号に対して歪のない変位となるように適応させる適応手段とより構成してもよい。
【0016】
また、上述の複数の帯域毎歪補正部を設けたスピーカの歪補正装置に、前記スピーカの振動系の変位を表す変位信号を出力する変位検出手段と、前記変位信号を帯域毎に複数の帯域毎変位信号に分割し、各帯域に対応する帯域毎歪補正部に出力する帯域分割手段とを備え、前記非線形歪制御手段を、前記非線形歪補正処理を施す信号である対象信号を入力とする、当該対象信号に対するスピーカの非線形な特性による歪を補正する伝達特性が設定された非線形部補正フィルタと、前記非線形部補正フィルタの出力を入力とする線形逆フィルタと、線形逆フィルタの伝達関数を、前記帯域毎変位信号が前記対象信号に対して歪のない変位信号となるように適応させる適応手段とより構成してもよい。
【0017】
上述の複数の帯域毎歪補正部を設けていないスピーカの歪補正装置は、前記最大値算定手段において、前記非線形歪補正処理と同じ処理を前記入力信号に施した信号に前記アンプのゲインを乗じた信号の最大値を、前記出力最大値として算定するように構成してもよい。
【0018】
または、前記最大値算定手段において、前記入力信号の最大値から、予め設定した前記入力信号の最大値と出力最大値との関係に従って、前記出力最大値を算定してもよい。
または、前記最大値算定手段において、前記スピーカの非線形な特性を除外した線形なスピーカの等価モデルに前記入力信号を適用してスピーカの振動系の変位の最大値を求め、求めた変位の最大値から、予め設定した前記変位の最大値と出力最大値との関係に従って、前記出力最大値を算定してもよい。
または、前記最大値算定手段において、前記スピーカの非線形な特性を除外した線形なスピーカの等価モデルに前記入力信号を適用してスピーカの振動系の変位の最大値を求め、求めた変位の最大値から、予め設定した前記変位の最大値と出力最大値との関係に従って、前記出力最大値を算定してもよい。
【0019】
以上のような、スピーカの歪補正装置によれば、入力信号に対して非線形歪制御処理を施して補正した信号を入力とした場合のアンプのスピーカに対する出力最大値が、スピーカの異常を発生させる程に大きくない場合には、入力信号に対して非線形歪制御処理を施して補正した信号をアンプに出力することにより適正なスピーカの歪補正を行うようにすることができる。
【0020】
また、入力信号に対して非線形歪制御処理を施して補正した信号を入力とした場合のアンプのスピーカに対する出力最大値が、スピーカの異常を発生させる程に大きい場合には、入力信号に対して非線形歪制御処理を施すことにより著しく増大した信号に代えて、非線形歪制御処理を施していない入力信号や、減衰した入力信号に非線形歪制御処理を施した信号を、アンプの入力とすることにより、アンプの出力が過剰に増大してスピーカの異常が発生してしまうことを抑制できる。
【0021】
また、複数の帯域毎歪補正部を設けて、帯域毎に、このような制御を行うことにより、全帯域について見た場合のスピーカの歪率を、より低く抑えることができる。
【発明の効果】
【0022】
以上のように、本発明によれば、スピーカの異常の発生を抑止しつつ、可及的にスピーカの非線形歪を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の実施形態に係る音響システムの構成を示す図である。
【図2】本発明の実施形態に係る変位検出の構成を示す図である。
【図3】本発明の実施形態に係る保護機能付非線形歪制御部の構成を示す図である。
【図4】本発明の実施形態に係る非線形歪制御部の構成を示す図である。
【図5】本発明の実施形態に係る非線形制御抑制処理を示すフローチャートである。
【図6】本発明の実施形態に係るアンプ出力最大値検出処理の構成を示す図である。
【図7】本発明の実施形態に係るアンプ出力最大値検出処理の他の構成例を示す図である。
【図8】本発明の実施形態に係るアンプ出力最大値検出処理の他の構成例を示す図である。
【図9】本発明の実施形態に係る保護機能付非線形歪制御部の他の構成例を示す図である。
【図10】本発明の実施形態に係る非線形制御抑制処理の他の例を示すフローチャートである。
【図11】本発明の実施形態に係る保護機能付非線形歪制御部の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に、実施形態に係る音響システムの構成を示す。
図示するように、音響システムは、制御部１、スピーカ２、スピーカ２に設けたセンサ３、出力信号Soでスピーカ２を駆動するアンプ４、音声信号である音源出力信号Siを出力する音源装置５、保護機能付非線形歪制御部６、センサ３の出力からスピーカ２の振動系の変位を測定する変位計測部７を備えている。
図１に、実施形態に係る音響システムの構成を示す。
図示するように、音響システムは、制御部１、スピーカ２、スピーカ２に設けたセンサ３、出力信号Soでスピーカ２を駆動するアンプ４、音声信号である音源出力信号Siを出力する音源装置５、保護機能付非線形歪制御部６、センサ３の出力からスピーカ２の振動系の変位を測定する変位計測部７を備えている。
【0025】
そして、保護機能付非線形歪制御部６は、音源装置５が出力する音源出力信号Siを補正し中間出力信号ISoとしてアンプ４に出力する。
また、制御部１には、音源装置５から、曲再生中/曲非再生中等の再生状態や、再生中のオーディオコンテンツの情報や、出力レベル（ボリューム等）等の情報が入力する。
次に、図２ａに、スピーカ２の構成を示す。
図示するように、スピーカ２は、ヨーク２０１、磁石２０２、トッププレート２０３、ボイスコイルボビン２０４、ボイスコイル２０５、フレーム２０６、ダンパ２０７、振動板２０８、エッジ２０９、ダストキャップ２１０、変位検出用磁石２１１を有する。
今、図における上方をスピーカ２の前方、下方をスピーカ２の後方として、ヨーク２０１は、中央部に前方に突出した凸部２０１１を有し、当該凸部２０１１の外周部に環状の磁石２０２が設けられており、磁石２０２の上には環状のトッププレート２０３が設けられている。そして、このトッププレート２０３は、鉄等の導電性を有する部材によって構成される。そして、これらヨーク２０１、磁石２０２、トッププレート２０３によって磁気回路２２０が形成される。
また、制御部１には、音源装置５から、曲再生中/曲非再生中等の再生状態や、再生中のオーディオコンテンツの情報や、出力レベル（ボリューム等）等の情報が入力する。
次に、図２ａに、スピーカ２の構成を示す。
図示するように、スピーカ２は、ヨーク２０１、磁石２０２、トッププレート２０３、ボイスコイルボビン２０４、ボイスコイル２０５、フレーム２０６、ダンパ２０７、振動板２０８、エッジ２０９、ダストキャップ２１０、変位検出用磁石２１１を有する。
今、図における上方をスピーカ２の前方、下方をスピーカ２の後方として、ヨーク２０１は、中央部に前方に突出した凸部２０１１を有し、当該凸部２０１１の外周部に環状の磁石２０２が設けられており、磁石２０２の上には環状のトッププレート２０３が設けられている。そして、このトッププレート２０３は、鉄等の導電性を有する部材によって構成される。そして、これらヨーク２０１、磁石２０２、トッププレート２０３によって磁気回路２２０が形成される。
【0026】
ボイスコイルボビン２０４は中空の円筒形状を有し、アンプ４からの信号が印加されるボイスコイル２０５が外周に巻かれている。また、ヨーク２０１の凸部２０１１は、ボイスコイルボビン２０４がヨーク２０１に対して前後に移動可能なようにボイスコイルボビン２０４の中空に後方より挿入されており、ボイスコイル２０５はヨーク２０１の凸部２０１１とトッププレート２０３との間の、磁気回路２２０によってトッププレート２０３の内周端間に発生する磁束が通過する位置に配置されている。
【0027】
振動板２０８は、おおよそスピーカ２の前後方向を高さ方向とする円錐台の側面と同様な形状を有し、その外周端部がエッジ２０９でフレーム２０６の前端部に連結されている。また、振動板２０８の内周端部は、ボイスコイルボビン２０４の前端部に固定されている。
【0028】
このようなスピーカ２の構成において、アンプ４からの出力信号Soがボイスコイル２０５に印加されると、磁気回路２２０から発生する磁束と、ボイスコイル２０５を流れる信号との電磁作用によって、出力信号Soの振幅に応じて、ボイスコイルボビン２０４が前後に振動する。そして、ボイスコイルボビン２０４が振動すると、ボイスコイルボビン２０４に連結されている振動板２０８が振動し、アンプ４からの信号に応じた音が発生する。
【0029】
変位検出用磁石２１１は、ボイスコイルボビン２０４と共に上下動するようにボイスコイルボビン２０４の外周側に固定されており、磁気回路２２０が発生する磁束と直交する方向の磁束を発生する。
また、上述したセンサ３は、トッププレート２０３等のスピーカ２の非振動系の、変位検出用磁石２１１に近い位置に固定されている。センサ３は、磁気角度センサであり、図２ｂに示すように、磁気回路２２０から作用する磁束ベクトルQcと、変位検出用磁石２１１から作用する磁束ベクトルQsの合成ベクトルQの角度のアークタンジェントQs/Qcを磁気角度として検出し出力する。ボイスコイルボビン２０４の変位に伴う変位検出用磁石２１１の変位によって、センサ３に作用する変位検出用磁石２１１の発生する磁束ベクトルは変化するので、この磁気角度は、ボイスコイルボビン２０４の変位量に従った値となる。
また、上述したセンサ３は、トッププレート２０３等のスピーカ２の非振動系の、変位検出用磁石２１１に近い位置に固定されている。センサ３は、磁気角度センサであり、図２ｂに示すように、磁気回路２２０から作用する磁束ベクトルQcと、変位検出用磁石２１１から作用する磁束ベクトルQsの合成ベクトルQの角度のアークタンジェントQs/Qcを磁気角度として検出し出力する。ボイスコイルボビン２０４の変位に伴う変位検出用磁石２１１の変位によって、センサ３に作用する変位検出用磁石２１１の発生する磁束ベクトルは変化するので、この磁気角度は、ボイスコイルボビン２０４の変位量に従った値となる。
【0030】
そして、図１に示すように、変位計測部７は、このセンサ３の出力から、スピーカ２の振動系の変位を測定し、変位信号xとして、制御部１と保護機能付非線形歪制御部６に出力する。
次に、図３に保護機能付非線形歪制御部６の構成を示す。
図示するように、保護機能付非線形歪制御部６は、音源出力信号Siを入力とする非線形歪制御部６１、音源出力信号Siと変位信号xが入力するアンプ出力判定部６２、音源出力信号Siと非線形歪制御部６１の出力する補正後信号Csとのうちの一方を選択してアンプ４に中間出力信号ISoとして出力するセレクタ６３を備えている。
非線形歪制御部６１は、センサ３の変位信号xを参照しつつ、スピーカ２の非線形な特性と線形な特性によるスピーカ２の音源出力信号Siに対する出力の歪が無くなるように音源出力信号Siを補正し補正後信号Csとしてセレクタ６３に出力する歪補正動作を行う。
ここで、このような歪補正動作を行う非線形歪制御部６１の構成例を図４に示す。
図示するように、この非線形歪制御部６１は、非線形部補正フィルタ６１１、線形逆フィルタ６１２、適応アルゴリズム実行部６１３、エラー算出部６１４を備えている。
音源装置５が出力する音源出力信号Siは、非線形部補正フィルタ６１１を通って中間補正信号Smとして、線形逆フィルタ６１２に入力し、線形逆フィルタ６１２を通って補正後信号Csとしてセレクタ６３に出力される。
非線形部補正フィルタ６１１の伝達特性（フィルタ係数）は、非線形部補正フィルタ６１１が出力する中間補正信号Smでスピーカ２を駆動した場合に音源出力信号Siに対するスピーカ２の非線形な特性によるスピーカ２の出力の歪がキャンセルされる伝達特性、すなわち、スピーカ２の非線形な特性による歪を補正する伝達特性に設定する。
次に、図３に保護機能付非線形歪制御部６の構成を示す。
図示するように、保護機能付非線形歪制御部６は、音源出力信号Siを入力とする非線形歪制御部６１、音源出力信号Siと変位信号xが入力するアンプ出力判定部６２、音源出力信号Siと非線形歪制御部６１の出力する補正後信号Csとのうちの一方を選択してアンプ４に中間出力信号ISoとして出力するセレクタ６３を備えている。
非線形歪制御部６１は、センサ３の変位信号xを参照しつつ、スピーカ２の非線形な特性と線形な特性によるスピーカ２の音源出力信号Siに対する出力の歪が無くなるように音源出力信号Siを補正し補正後信号Csとしてセレクタ６３に出力する歪補正動作を行う。
ここで、このような歪補正動作を行う非線形歪制御部６１の構成例を図４に示す。
図示するように、この非線形歪制御部６１は、非線形部補正フィルタ６１１、線形逆フィルタ６１２、適応アルゴリズム実行部６１３、エラー算出部６１４を備えている。
音源装置５が出力する音源出力信号Siは、非線形部補正フィルタ６１１を通って中間補正信号Smとして、線形逆フィルタ６１２に入力し、線形逆フィルタ６１２を通って補正後信号Csとしてセレクタ６３に出力される。
非線形部補正フィルタ６１１の伝達特性（フィルタ係数）は、非線形部補正フィルタ６１１が出力する中間補正信号Smでスピーカ２を駆動した場合に音源出力信号Siに対するスピーカ２の非線形な特性によるスピーカ２の出力の歪がキャンセルされる伝達特性、すなわち、スピーカ２の非線形な特性による歪を補正する伝達特性に設定する。
【0031】
エラー算出部６１４は、音源出力信号Siに対して歪の無いスピーカ２の変位（振動）と、センサ３の変位信号xが示す実際のスピーカ２の変位（振動）との差分を算出する。
適応アルゴリズム実行部６１３と線形逆フィルタ６１２は適応フィルタを構成しており、適応アルゴリズム実行部６１３は中間補正信号Smを参照信号r、エラー算出部６１４が算出した差分をエラーeとして、ＬＭＳアルゴリズム等によって、エラーeが最小化するように、FIRフィルタ等である線形逆フィルタ６１２の伝達特性（フィルタ係数）を更新する。
適応アルゴリズム実行部６１３と線形逆フィルタ６１２は適応フィルタを構成しており、適応アルゴリズム実行部６１３は中間補正信号Smを参照信号r、エラー算出部６１４が算出した差分をエラーeとして、ＬＭＳアルゴリズム等によって、エラーeが最小化するように、FIRフィルタ等である線形逆フィルタ６１２の伝達特性（フィルタ係数）を更新する。
【0032】
この更新の結果、前記スピーカ２の線形な特性によるスピーカ２の音源出力信号Siに対する出力の歪を補正する伝達特性が線形逆フィルタ６１２に設定される。
図３に戻り、アンプ出力判定部６２は、音源出力信号Siやセンサ３の変位信号xから、非線形歪制御部６１で音源出力信号Siに対して歪補正動作を行って補正した信号をアンプ４の入力とした場合のアンプ４の出力の最大値であるアンプ出力最大値を算出するアンプ出力最大値算出処理と、非線形制御抑制処理を行う。
図３に戻り、アンプ出力判定部６２は、音源出力信号Siやセンサ３の変位信号xから、非線形歪制御部６１で音源出力信号Siに対して歪補正動作を行って補正した信号をアンプ４の入力とした場合のアンプ４の出力の最大値であるアンプ出力最大値を算出するアンプ出力最大値算出処理と、非線形制御抑制処理を行う。
【0033】
アンプ出力最大値算出処理の詳細については後述することとして、まず、非線形制御抑制処理について説明する。
図５に、この非線形制御抑制処理の手順を示す。
この非線形制御抑制処理は、常時繰り返し行うものであってもよいし、定期的に行うものであってもよい。また、非線形制御抑制処理は、制御部１が、所定の契機でアンプ出力判定部６２に行わせるものであってもよい。所定の契機で行う場合、この契機としては、音響システムの初期化時、音響システムの起動時、音源装置５の出力レベル（ボリューム）の変化時、音源装置５の再生中のコンテンツの変化時などを用いる。
図５に、この非線形制御抑制処理の手順を示す。
この非線形制御抑制処理は、常時繰り返し行うものであってもよいし、定期的に行うものであってもよい。また、非線形制御抑制処理は、制御部１が、所定の契機でアンプ出力判定部６２に行わせるものであってもよい。所定の契機で行う場合、この契機としては、音響システムの初期化時、音響システムの起動時、音源装置５の出力レベル（ボリューム）の変化時、音源装置５の再生中のコンテンツの変化時などを用いる。
【0034】
さて、図示するように、非線形制御抑制処理では、まず、非線形制御抑制モードを設定する（ステップ５０２）。ここで、非線形制御抑制モードは、セレクタ６３に音源出力信号Siを中間出力信号ISoとしてアンプ４に出力させるモードである。
次に、アンプ出力最大値算出処理で算出されたアンプ出力最大値を取得する（ステップ５０４）。
そして、アンプ出力最大値が、スピーカ２において出力のクリップが発生し得るアンプ４の出力の最小値であるクリップ発生出力値以上であるか（ステップ５０６）、スピーカ２において破損が発生し得るアンプ４の出力の最小値であるスピーカ破壊発生出力値以上であるか（ステップ５０８）、スピーカ２において振動系の底当りが発生し得るアンプ４の出力の最小値である底当り発生出力値以上であるか（ステップ５１０）を調べる。
次に、アンプ出力最大値算出処理で算出されたアンプ出力最大値を取得する（ステップ５０４）。
そして、アンプ出力最大値が、スピーカ２において出力のクリップが発生し得るアンプ４の出力の最小値であるクリップ発生出力値以上であるか（ステップ５０６）、スピーカ２において破損が発生し得るアンプ４の出力の最小値であるスピーカ破壊発生出力値以上であるか（ステップ５０８）、スピーカ２において振動系の底当りが発生し得るアンプ４の出力の最小値である底当り発生出力値以上であるか（ステップ５１０）を調べる。
【0035】
ここで、クリップ発生出力値、スピーカ破壊発生出力値、底当り発生出力値は、予め調査し、アンプ出力判定部６２に設定しておく。
そして、アンプ出力最大値が、クリップ発生出力値以上でもスピーカ破壊発生出力値以上でも底当り発生出力値以上でもなければ、非線形制御モードを設定し（ステップ５１２）、処理を終了する。
ここで、非線形制御モードは、セレクタ６３に非線形歪制御部６１が出力する補正後信号Csを中間出力信号ISoとしてアンプ４に出力させるモードである。
一方、アンプ出力最大値が、クリップ発生出力値、スピーカ破壊発生出力値、底当り発生出力値のいずれか以上であれば、非線形制御抑制モードを設定し（ステップ５１４）、処理を終了する。
以上のような、非線形制御抑制処理によれば、非線形歪制御部６１で音源出力信号Siに対して歪補正動作を行って補正した信号をアンプ４の入力とした場合にアンプ４からスピーカ２に出力される出力信号Soの最大値が、スピーカ２の出力のクリップやスピーカ２の破損やスピーカ２の底当りなどのスピーカ２の異常を発生させる程に大きくない場合には、非線形歪制御部６１で音源出力信号Siに対して歪補正動作を行って補正した信号である補正後信号Csを中間出力信号ISoとしてアンプ４に出力することにより適正なスピーカ２の歪補正を行うことができる。
そして、アンプ出力最大値が、クリップ発生出力値以上でもスピーカ破壊発生出力値以上でも底当り発生出力値以上でもなければ、非線形制御モードを設定し（ステップ５１２）、処理を終了する。
ここで、非線形制御モードは、セレクタ６３に非線形歪制御部６１が出力する補正後信号Csを中間出力信号ISoとしてアンプ４に出力させるモードである。
一方、アンプ出力最大値が、クリップ発生出力値、スピーカ破壊発生出力値、底当り発生出力値のいずれか以上であれば、非線形制御抑制モードを設定し（ステップ５１４）、処理を終了する。
以上のような、非線形制御抑制処理によれば、非線形歪制御部６１で音源出力信号Siに対して歪補正動作を行って補正した信号をアンプ４の入力とした場合にアンプ４からスピーカ２に出力される出力信号Soの最大値が、スピーカ２の出力のクリップやスピーカ２の破損やスピーカ２の底当りなどのスピーカ２の異常を発生させる程に大きくない場合には、非線形歪制御部６１で音源出力信号Siに対して歪補正動作を行って補正した信号である補正後信号Csを中間出力信号ISoとしてアンプ４に出力することにより適正なスピーカ２の歪補正を行うことができる。
【0036】
一方、非線形歪制御部６１で音源出力信号Siに対して歪補正動作を行って補正した信号をアンプ４の入力とした場合にアンプ４からスピーカ２に出力される出力信号Soの最大値が、スピーカ２の異常を発生させる程に大きい場合には、音源出力信号Siを中間出力信号ISoとしてアンプ４に出力することにより、非線形歪制御部６１の音源出力信号Siに対する歪補正動作によって著しく増大した補正後信号Csによって、アンプ４の出力が過剰に増大してスピーカ２の異常が発生してしまうことを抑制することができる。
【0037】
なお、ステップ５０２で非線形制御抑制モードを設定するのは、非線形制御抑制処理の完了前に、クリップや、スピーカ２の破損や、底当りが発生しないようにするためである。
また、非線形制御抑制処理のステップ５０６-５１０の判定は、クリップ発生出力値、スピーカ破壊発生出力値、底当り発生出力値のうちの最小のものを参照出力として、アンプ出力最大値が参照出力以上である場合にステップ５１４に進み、そうでない場合にステップ５１２に進む処理としてもよい。
また、以上では非線形制御抑制モードにおいて、セレクタ６３に音源出力信号Siを中間出力信号ISoとしてアンプ４に出力させたが、これは、保護機能付非線形歪制御部６に、音源出力信号Siを、非線形歪の補正以外の何らかの処理を施すフィルタを設け、非線形制御抑制モードでは、セレクタ６３にフィルタで処理した信号を中間出力信号ISoとしてアンプ４に出力させるようにしてもよい。
また、非線形制御抑制処理のステップ５０６-５１０の判定は、クリップ発生出力値、スピーカ破壊発生出力値、底当り発生出力値のうちの最小のものを参照出力として、アンプ出力最大値が参照出力以上である場合にステップ５１４に進み、そうでない場合にステップ５１２に進む処理としてもよい。
また、以上では非線形制御抑制モードにおいて、セレクタ６３に音源出力信号Siを中間出力信号ISoとしてアンプ４に出力させたが、これは、保護機能付非線形歪制御部６に、音源出力信号Siを、非線形歪の補正以外の何らかの処理を施すフィルタを設け、非線形制御抑制モードでは、セレクタ６３にフィルタで処理した信号を中間出力信号ISoとしてアンプ４に出力させるようにしてもよい。
【0038】
次に、アンプ出力判定部６２が行うアンプ出力最大値算出処理について説明する。
アンプ出力最大値算出処理は、アンプ出力判定部６２が非線形制御抑制処理を開始する際に実行され、アンプ出力判定部６２は非線形制御抑制処理のステップ５０４において、アンプ出力最大値算出処理で所定長期間長の音源出力信号Siに対するアンプ出力最大値が算出されるのを待ってアンプ出力最大値算を取得する。
アンプ出力最大値算出処理は、アンプ出力判定部６２が非線形制御抑制処理を開始する際に実行され、アンプ出力判定部６２は非線形制御抑制処理のステップ５０４において、アンプ出力最大値算出処理で所定長期間長の音源出力信号Siに対するアンプ出力最大値が算出されるのを待ってアンプ出力最大値算を取得する。
【0039】
アンプ出力判定部６２は、図６ａに示すように、アンプ出力最大値算出処理において、音源出力信号Siとセンサ３の変位信号xを用いて、非線形歪制御部６１の歪補正動作と同じ動作で音源出力信号Siを補正する非線形歪制御S601を行う。そして、非線形歪制御S601で補正した信号にアンプ４のゲインの値を乗じるアンプゲイン乗算S602を行う。そして、アンプゲイン乗算S602を行った信号の直近過去所定長期間内の最大値をアンプ出力最大値MAXSoとする最大値選択S603を行う。
【0040】
アンプ４のゲインの値は、当該値が設定値や設計値などから既知である場合には、その値を用いる。
アンプ４のゲインの値が既知でない場合には、事前に、アンプ４に所定のテスト信号u（たとえば、20Hzの正弦波）を出力し算定する。アンプ４へのテスト信号uの出力は、非線形制御抑制モードを設定した上で、音源出力信号Siとしてテスト信号uを音源装置５に出力させることにより行うことができる。
また、アンプ４のゲインの算定は、予め設定したスピーカ２の図６ｂに示す等価回路に従った下式を、テスト信号uとセンサ３の変位信号xを用いてゲインの値Ａについて解くことにより行うことができる。但し、下式において、xは時系列データであり、x(i)は変位信号xのi番目のデータを表す。また、テスト信号uは時系列データであり、u(i)はテスト信号uのi番目のデータを表す。また、Fsは時系列データのサンプリング周波数である。
x(n)=-a1x(n-1)-a2x(n-2)-a3x(n-3)+{b0u(n)+b1u(n-1)+b2u(n-2)+b3u(n-3)}A
a0=ReKms+2Fs(ReRms+LeKms+Bl2)+4Fs 2(ReMms+LeRms)+8Fs 3(MmsLe)
a1={3ReKms+2Fs(ReRms+LeKms+Bl2)4Fs 2(ReMms+LeRms)24Fs 3(MmsLe)}/a0
a2={3ReKms2Fs(ReRms+LeKms+Bl2)4Fs 2(ReMms+LeRms)+24Fs 3(MmsLe)}/a0
a3={ReKms2Fs(ReRms+LeKms+Bl2)+4Fs 2(ReMms+LeRms)8Fs 3(MmsLe)}/a0
b0=Bl/a0
b1=3Bl/a0
b2=3Bl/a0
b3=Bl/a0
以上、本発明の実施形態について説明した。
アンプ４のゲインの値が既知でない場合には、事前に、アンプ４に所定のテスト信号u（たとえば、20Hzの正弦波）を出力し算定する。アンプ４へのテスト信号uの出力は、非線形制御抑制モードを設定した上で、音源出力信号Siとしてテスト信号uを音源装置５に出力させることにより行うことができる。
また、アンプ４のゲインの算定は、予め設定したスピーカ２の図６ｂに示す等価回路に従った下式を、テスト信号uとセンサ３の変位信号xを用いてゲインの値Ａについて解くことにより行うことができる。但し、下式において、xは時系列データであり、x(i)は変位信号xのi番目のデータを表す。また、テスト信号uは時系列データであり、u(i)はテスト信号uのi番目のデータを表す。また、Fsは時系列データのサンプリング周波数である。
x(n)=-a1x(n-1)-a2x(n-2)-a3x(n-3)+{b0u(n)+b1u(n-1)+b2u(n-2)+b3u(n-3)}A
a0=ReKms+2Fs(ReRms+LeKms+Bl2)+4Fs 2(ReMms+LeRms)+8Fs 3(MmsLe)
a1={3ReKms+2Fs(ReRms+LeKms+Bl2)4Fs 2(ReMms+LeRms)24Fs 3(MmsLe)}/a0
a2={3ReKms2Fs(ReRms+LeKms+Bl2)4Fs 2(ReMms+LeRms)+24Fs 3(MmsLe)}/a0
a3={ReKms2Fs(ReRms+LeKms+Bl2)+4Fs 2(ReMms+LeRms)8Fs 3(MmsLe)}/a0
b0=Bl/a0
b1=3Bl/a0
b2=3Bl/a0
b3=Bl/a0
以上、本発明の実施形態について説明した。
【0041】
ここで、以上の実施形態におけるアンプ出力判定部６２のアンプ出力最大値算出処理は図７に示すように行っても良い。
すなわち、音源出力信号Siの最大値と、非線形歪制御部６１で音源出力信号Siに対して歪補正動作を行って補正した信号をアンプ４の入力とした場合にアンプ４からスピーカ２に出力される出力信号Soの最大値との関係を予め調査し、当該関係を示す入力最大値-アンプ出力最大値変換テーブルS702を予め用意する。そして、アンプ出力最大値算出処理では、直近過去所定長期間内の音源出力信号Siの最大値を入力最大値として選択する入力最大値選択S701を行うと共に、選択した入力最大値を入力最大値-アンプ出力最大値変換テーブルS702を用いてアンプ出力最大値MAXSoに変換する。
すなわち、音源出力信号Siの最大値と、非線形歪制御部６１で音源出力信号Siに対して歪補正動作を行って補正した信号をアンプ４の入力とした場合にアンプ４からスピーカ２に出力される出力信号Soの最大値との関係を予め調査し、当該関係を示す入力最大値-アンプ出力最大値変換テーブルS702を予め用意する。そして、アンプ出力最大値算出処理では、直近過去所定長期間内の音源出力信号Siの最大値を入力最大値として選択する入力最大値選択S701を行うと共に、選択した入力最大値を入力最大値-アンプ出力最大値変換テーブルS702を用いてアンプ出力最大値MAXSoに変換する。
【0042】
なお、図７に示すようにアンプ出力最大値算出処理を行う場合、アンプ出力判定部６２にセンサ３の変位信号xを入力しなくてよい。
または、以上の実施形態におけるアンプ出力判定部６２のアンプ出力最大値算出処理は図８ａに示すように行っても良い。
すなわち、非線形歪制御部６１の歪補正動作で実現する設計上の音源出力信号Siからスピーカ２の変位までの線形な伝達関数を目標線形伝達関数S801として予め用意する。また、スピーカ２の変位の最大値と、非線形歪制御部６１で音源出力信号Siに対して歪補正動作を行って補正した信号を入力とした場合にアンプ４からスピーカ２に出力される出力信号Soの最大値との関係を予め調査し、当該関係を示す変位最大値-アンプ出力最大値変換テーブルS803を予め用意する。
または、以上の実施形態におけるアンプ出力判定部６２のアンプ出力最大値算出処理は図８ａに示すように行っても良い。
すなわち、非線形歪制御部６１の歪補正動作で実現する設計上の音源出力信号Siからスピーカ２の変位までの線形な伝達関数を目標線形伝達関数S801として予め用意する。また、スピーカ２の変位の最大値と、非線形歪制御部６１で音源出力信号Siに対して歪補正動作を行って補正した信号を入力とした場合にアンプ４からスピーカ２に出力される出力信号Soの最大値との関係を予め調査し、当該関係を示す変位最大値-アンプ出力最大値変換テーブルS803を予め用意する。
【0043】
そして、直近過去所定長期間内の音源出力信号Siに目標線形伝達関数S801を施して変位に変換し、変換した変位の最大値を変位最大値として選択する変位最大値選択S802を行うと共に、選択した変位最大値を変位最大値-アンプ出力最大値変換テーブルS803を用いてアンプ出力最大値MAXSoに変換する。
【0044】
ここで、変位最大値-アンプ出力最大値変換テーブルS803は、たとえば、次のようにして算定してもよい。
アンプ４の出力（W；ワット）毎に、図６ｂに示したスピーカ２の等価回路に従った以下の微分方程式を、当該出力の各周波数の純音を入力u(t)として、変位xについて解くことにより、スピーカ２の変位の周波数特性がアンプ４の出力毎に図８ｂに示すように得られる。
アンプ４の出力（W；ワット）毎に、図６ｂに示したスピーカ２の等価回路に従った以下の微分方程式を、当該出力の各周波数の純音を入力u(t)として、変位xについて解くことにより、スピーカ２の変位の周波数特性がアンプ４の出力毎に図８ｂに示すように得られる。
【0045】
【数1】
【0046】
そして、各アンプ４の出力毎に周波数特性の変位の最大値を求め、各アンプ４の出力（W；ワット）を電圧に換算すると、変位の最大値とアンプ４の出力電圧の関係が図８ｃに示すように求まるので、図８ｃに示す変位の最大値とアンプ４の出力電圧の関係を、変位最大値とアンプ出力最大値の関係として近似的に用いて、この関係を表すように変位最大値-アンプ出力最大値変換テーブルS803を算定する。
【0047】
なお、図８ａに示すようにアンプ出力最大値算出処理を行う場合、アンプ出力判定部６２にセンサ３の変位信号xを入力しなくてよい。
ところで、以上の実施形態で示した図３の保護機能付非線形歪制御部６と図５の非線形制御抑制処理に代えて、図９の保護機能付非線形歪制御部６と図１０の非線形制御抑制処理を用いてもよい。
図９の保護機能付非線形歪制御部６の構成は、図３の保護機能付非線形歪制御の非線形歪制御部６１に、音源出力信号Siをアッテネータ６４を介して入力するようにしたものである。アッテネータ６４は減衰量が０から所定量まで可変な可変アッテネータであり、アンプ出力判定部６２から減衰量を制御可能に設けている。
ところで、以上の実施形態で示した図３の保護機能付非線形歪制御部６と図５の非線形制御抑制処理に代えて、図９の保護機能付非線形歪制御部６と図１０の非線形制御抑制処理を用いてもよい。
図９の保護機能付非線形歪制御部６の構成は、図３の保護機能付非線形歪制御の非線形歪制御部６１に、音源出力信号Siをアッテネータ６４を介して入力するようにしたものである。アッテネータ６４は減衰量が０から所定量まで可変な可変アッテネータであり、アンプ出力判定部６２から減衰量を制御可能に設けている。
【0048】
また、図１０の非線形制御抑制処理は、図５の非線形制御抑制処理の非線形制御モードを設定するステップ５１２の処理を、アッテネータ６４に減衰量０を設定した上で（ステップ１００２）、非線形制御モードを設定する（ステップ１００４）処理に置換したものである。
【0049】
また、図１０の非線形制御抑制処理は、図５の非線形制御抑制処理の非線形制御抑制モードを設定するステップ５１４の処理を、アンプ４の出力Soの最大値がクリップ発生出力値以上でもスピーカ破壊発生出力値以上でも底当り発生出力値以上でも無くなるように、すなわち、アンプ４の出力Soの最大値がスピーカ２の異常が発生しない値となるように、非線形歪制御部６１に入力する音源出力信号Siを減衰させるアッテネータ６４の減衰量を算定し（ステップ１００６）、算定した減衰量をアッテネータ６４に設定し（ステップ１００８）、非線形制御モードを設定する（ステップ１００４）処理に置換したものである。
【0050】
ここで、ステップ１００６のアッテネータ６４の減衰量の算定は、たとえば、音源出力信号Siのレベルを、アンプ４の出力Soの最大値がスピーカ２の異常が発生しない値となることが保証できるレベルとして予め調査して設定した音源出力信号Siのレベルまで減衰させる減衰量として、音源出力信号Siから算定することができる。
【0051】
図９の保護機能付非線形歪制御部６と図１０の非線形制御抑制処理を用いることにより、音源装置５の音源出力信号Siの出力レベルが大きいときも歪率を低く抑えることできるようになる。
また、実施形態で示した図３の保護機能付非線形歪制御部６に代えて、図１１に示す保護機能付非線形歪制御部６を用いるようにしてもよい。
図１１に示す保護機能付非線形歪制御部６は、音源出力信号帯域分割部６５１、変位信号帯域分割部６５２、複数の帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３、ミキサ６５４を備えたものである。
全ての帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３は、図５の非線形制御抑制処理を行う図３の保護機能付非線形歪制御部６と、図１０の非線形制御抑制処理を行う図９の保護機能付非線形歪制御部６の一方と同じ構成を備え、同じ動作を、各帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３毎に独立して行うものである。
各帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３は、音源出力信号Siの全帯域を分割した複数の帯域の各々に対応して設けられており、音源出力信号帯域分割部６５１は、音源装置５が出力する音源出力信号Siを帯域分割し各帯域の音源出力信号Siを、その帯域に対応する帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３に出力し、変位信号帯域分割部６５２は変位計測部７が出力する変位信号xを帯域分割し各帯域の変位信号xを、その帯域に対応する帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３に出力する。
また、実施形態で示した図３の保護機能付非線形歪制御部６に代えて、図１１に示す保護機能付非線形歪制御部６を用いるようにしてもよい。
図１１に示す保護機能付非線形歪制御部６は、音源出力信号帯域分割部６５１、変位信号帯域分割部６５２、複数の帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３、ミキサ６５４を備えたものである。
全ての帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３は、図５の非線形制御抑制処理を行う図３の保護機能付非線形歪制御部６と、図１０の非線形制御抑制処理を行う図９の保護機能付非線形歪制御部６の一方と同じ構成を備え、同じ動作を、各帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３毎に独立して行うものである。
各帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３は、音源出力信号Siの全帯域を分割した複数の帯域の各々に対応して設けられており、音源出力信号帯域分割部６５１は、音源装置５が出力する音源出力信号Siを帯域分割し各帯域の音源出力信号Siを、その帯域に対応する帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３に出力し、変位信号帯域分割部６５２は変位計測部７が出力する変位信号xを帯域分割し各帯域の変位信号xを、その帯域に対応する帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３に出力する。
【0052】
各帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３が出力する、対応する帯域の音源出力信号Siと変位信号xに対して上述の処理を行った信号はミキサ６５４に出力する。
ミキサ６５４は、各帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３から入力する信号を合成し、中間出力信号ISoとしてアンプ４に出力する。
なお、各帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３における、アンプ出力最大値算出処理で用いるテーブルや、非線形制御抑制処理で用いるクリップ発生出力値、スピーカ破壊発生出力値、底当り発生出力値などは、帯域毎に予め当該帯域に適合するように求めて、各帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３に設定する。
ミキサ６５４は、各帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３から入力する信号を合成し、中間出力信号ISoとしてアンプ４に出力する。
なお、各帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３における、アンプ出力最大値算出処理で用いるテーブルや、非線形制御抑制処理で用いるクリップ発生出力値、スピーカ破壊発生出力値、底当り発生出力値などは、帯域毎に予め当該帯域に適合するように求めて、各帯域毎保護機能付非線形歪制御部６５３に設定する。
【0053】
図１１に示したような帯域毎に処理を行う保護機能付非線形歪制御部６を用いることにより、必要な帯域のみ歪補正動作の抑制や、音源出力信号Siの減衰を行え、全帯域で見たときの歪率が低くなることが期待できる。
【符号の説明】
【0054】
１…制御部、２…スピーカ、３…センサ、４…アンプ、５…音源装置、６…保護機能付非線形歪制御部、７…変位計測部、６１…非線形歪制御部、６２…アンプ出力判定部、６３…セレクタ、６４…アッテネータ、２０１…ヨーク、２０２…磁石、２０３…トッププレート、２０４…ボイスコイルボビン、２０５…ボイスコイル、２０６…フレーム、２０７…ダンパ、２０８…振動板、２０９…エッジ、２１０…ダストキャップ、２１１…変位検出用磁石、２２０…磁気回路、６１１…非線形部補正フィルタ、６１２…線形逆フィルタ、６１３…適応アルゴリズム実行部、６１４…エラー算出部、６５１…音源出力信号帯域分割部、６５２…変位信号帯域分割部６５３…帯域毎保護機能付非線形歪制御部、６５４…ミキサ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
