JP2019220924A - Wearable sound output device and drive control method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スピーカの振動板の振動制御を行う装着型音響出力装置及び装着型音響出力装置の駆動制御方法に関する。 The present invention relates to a wearable sound output device that controls vibration of a diaphragm of a speaker and a drive control method of the wearable sound output device.
音楽などを気軽に室外で聴くため、装着者の耳介を包み込むように覆う耳覆い形や耳介の上に載せる耳載せ形などのヘッドホン、あるいは耳内部に挿入するイヤホン(外耳道に挿入するカナル型も含む)が用いられている。
上述したヘッドホン及びイヤホン(以下、装着型音響出力装置と示す)は、音響音を出力するスピーカユニットと、このスピーカユニットを覆うハウジング(キャビネット)を備えている(例えば、特許文献1参照)。
In order to easily listen to music and the like outside the room, headphones such as an ear covering type that wraps around the auricle of the wearer or an ear mounting type that is placed on the auricle, or an earphone that is inserted inside the ear (a canal that is inserted into the ear canal) (Including type).
The above-described headphones and earphones (hereinafter, referred to as wearable sound output devices) include a speaker unit that outputs an acoustic sound and a housing (cabinet) that covers the speaker unit (for example, see Patent Document 1).
装着型音響出力装置のハウジングには、吸音性及び音響抵抗を有する板状部材(以下、吸音材と示す)や空気穴などを設けることにより、外部音のノイズや外耳道における気柱共鳴を抑制する目的で、スピーカの振動板に対する音響インピーダンスを形成している。
上述したスピーカにおける振動板の振動を抑制する音響インピーダンスを有する構成により、スピーカユニットのスピーカにおける振動板の振動の抑制を行なうことで、外部音のノイズや気柱共鳴によるスピーカの振動板の異常振動を低減させ、ユーザが聴く音響音の音質を向上させている。
The housing of the wearable acoustic output device is provided with a plate-like member (hereinafter, referred to as a sound-absorbing material) having sound absorbing properties and acoustic resistance, an air hole, and the like, thereby suppressing external noise and air column resonance in the ear canal. For this purpose, the acoustic impedance of the speaker to the diaphragm is formed.
The above-described configuration having an acoustic impedance that suppresses the vibration of the diaphragm in the speaker suppresses the vibration of the diaphragm in the speaker of the speaker unit, thereby causing abnormal vibration of the speaker diaphragm due to noise of external sound and air column resonance. And the sound quality of the acoustic sound heard by the user is improved.
しかしながら、上記音響インピーダンスを用いた振動板の抑制は、ユーザが聴く音楽などの音響信号に対応した駆動による振動をも抑制することになる。
このため、音響インピーダンスにより、振動板において音声信号の所定の周波数領域における駆動に対するレスポンスが悪くなり、ユーザが聴く音響音の音質が低下する虞がある。
However, the suppression of the diaphragm using the acoustic impedance also suppresses vibration caused by driving corresponding to an acoustic signal such as music heard by the user.
For this reason, the response to the driving of the sound signal in the predetermined frequency region on the diaphragm is deteriorated due to the acoustic impedance, and the sound quality of the acoustic sound heard by the user may be reduced.
また、近年、スピーカの振動板における外部音のノイズの影響を高精度に除去するANC(active noise canceling)が備えられた装着型音響出力装置がある。
しかし、上記ANCを用いて振動板に対して外部音のノイズに対応した制振制御を行う際、ANCの制御における振動板の駆動が外部音のノイズや気柱共鳴の影響による異常振動と同様に低減されてしまう。
このため、ANCによる制振制御が不完全となり、外部音のノイズの影響を高精度に除去する効果が低減し、吸音材を備えたために外部音のノイズの影響を逆に受け易くなる虞がある。
In recent years, there is a wearable acoustic output device provided with ANC (active noise canceling) for removing the influence of external sound noise on a diaphragm of a speaker with high accuracy.
However, when performing vibration suppression control corresponding to external noise on the diaphragm using the above-described ANC, driving of the diaphragm in ANC control is similar to abnormal vibration due to external sound noise or air column resonance. To be reduced.
For this reason, the vibration suppression control by the ANC becomes incomplete, the effect of removing the influence of the noise of the external sound with high accuracy is reduced, and the influence of the noise of the external sound is likely to be adversely affected by the provision of the sound absorbing material. is there.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、空気穴や吸音材をハウジングに設けずに、外部音のノイズの影響や気柱共鳴によるスピーカの振動板の異常振動を高精度に除去する装着型音響出力装置及び装着型音響出力装置の駆動制御方法を提供する。 The present invention has been made in view of such a situation, and does not provide an air hole or a sound absorbing material in a housing, and accurately detects abnormal noise of a speaker diaphragm due to noise of external sound or air column resonance. A wearable sound output device to be removed and a drive control method for the wearable sound output device are provided.
上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、スピーカにおける振動板の振動状態を示す計測値を検出する振動計測センサと、前記振動板を振動させる駆動部と、入力信号に対応させた振動を前記振動板に与える駆動信号を、前記駆動部に対して供給する駆動アンプ回路と、前記振動計測センサの計測値から前記振動板の前記振動状態を求め、当該振動状態に対応させて前記駆動信号を補正制御する補正制御部とを備える装着型音響出力装置である。 In order to solve the above-described problem, one embodiment of the present invention provides a vibration measurement sensor that detects a measurement value indicating a vibration state of a diaphragm in a speaker, a driving unit that vibrates the diaphragm, and an input signal. A drive signal for providing the vibration to the vibration plate, a drive amplifier circuit for supplying the driving unit, the vibration state of the vibration plate is obtained from the measurement value of the vibration measurement sensor, corresponding to the vibration state And a correction control unit that corrects and controls the drive signal.
また、本発明の一態様は、前記振動計測センサが、前記駆動信号に対応して前記駆動部におけるコイルに流れる駆動電流の電流値を、前記計測値として検出する電流検出手段であり、前記補正制御部が、前記計測値に対応する補正信号を、前記駆動アンプ回路の入力に対して正帰還させ、等価的に前記駆動アンプ回路の出力インピーダンスを負性インピーダンスとして前記駆動信号を制御する装着型音響出力装置である。 In one aspect of the present invention, the vibration measurement sensor is a current detection unit that detects a current value of a drive current flowing through a coil in the drive unit in response to the drive signal as the measurement value, A control unit, wherein a correction signal corresponding to the measured value is positively fed back to an input of the drive amplifier circuit, and the control unit controls the drive signal equivalently using an output impedance of the drive amplifier circuit as a negative impedance. It is a sound output device.
また、本発明の一態様は、前記振動計測センサが、前記計測値として、前記振動板の振幅状態を検出する振動検出手段であり、前記補正制御部が、前記計測値に対応する補正信号を前記駆動アンプ回路に供給し、前記計測値が前記入力信号に対応した振幅となるよう前記駆動信号を制御する装着型音響出力装置である。 In one aspect of the present invention, the vibration measurement sensor is a vibration detection unit that detects an amplitude state of the diaphragm as the measurement value, and the correction control unit outputs a correction signal corresponding to the measurement value. A wearable sound output device that supplies the drive signal to the drive amplifier circuit and controls the drive signal so that the measured value has an amplitude corresponding to the input signal.
また、本発明の一態様は、前記振動計測センサが、前記駆動部におけるコイルに流れる駆動電流の電流値を検出する電流検出手段と、前記振動板の振幅状態を検出する振動検出手段を含み、前記補正制御部が、前記計測値に対応する補正信号を、前記駆動アンプ回路の入力に対して正帰還させ、等価的に前記駆動アンプ回路の出力インピーダンスを負性インピーダンスとして前記駆動信号を制御とし、かつ前記計測値に対応する補正信号を前記駆動アンプ回路に供給し、前記計測値が前記入力信号に対応した振幅となるよう前記駆動信号を制御する装着型音響出力装置である。 In one aspect of the present invention, the vibration measuring sensor includes a current detecting unit that detects a current value of a driving current flowing through a coil in the driving unit, and a vibration detecting unit that detects an amplitude state of the diaphragm. The correction control unit performs a positive feedback of a correction signal corresponding to the measured value with respect to an input of the drive amplifier circuit, and equivalently sets the output signal of the drive amplifier circuit as a negative impedance to control the drive signal. And a correction signal corresponding to the measured value is supplied to the drive amplifier circuit, and the drive signal is controlled so that the measured value has an amplitude corresponding to the input signal.
また、本発明の一態様は、スピーカにおける振動板の振動状態を示す計測値を、振動計測センサにより検出し、前記振動板を駆動部により振動させ、入力信号に対応させた振動を前記振動板に与える駆動信号を、駆動アンプ回路から前記駆動部に対して供給し、前記振動計測センサの計測値から前記振動板の前記振動状態を補正制御部により求め、当該振動状態に対応させて前記駆動信号を補正制御する、装着型音響出力装置の駆動制御方法である。 Further, according to one embodiment of the present invention, a measurement value indicating a vibration state of a diaphragm in a speaker is detected by a vibration measurement sensor, the diaphragm is vibrated by a driving unit, and vibration corresponding to an input signal is transmitted to the diaphragm. A drive signal supplied to the drive unit from a drive amplifier circuit, the vibration control unit obtains the vibration state of the vibration plate from a measurement value of the vibration measurement sensor, and drives the drive in accordance with the vibration state. This is a drive control method for a wearable audio output device that performs correction control of a signal.
以上説明したように、本発明によれば、空気穴や吸音材をハウジングに設けずに、外部音のノイズの影響や気柱共鳴によるスピーカの振動板の異常振動を高精度に除去する装着型音響出力装置及び装着型音響出力装置の駆動制御方法を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, without providing an air hole or a sound absorbing material in a housing, a mounting type that removes the influence of external noise and abnormal vibration of a speaker diaphragm due to air column resonance with high accuracy. It is possible to provide a drive control method for the sound output device and the wearable sound output device.
<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態による駆動制御装置を用いた装着型音響出力装置について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態による駆動制御装置を用いた装着型音響出力装置の構成例を示す概念図である。本実施形態においては、装着型音響出力装置として、イヤホン及びヘッドホン等があるが、以下、イヤホン(カナル型を含む)を例に、スピーカの振動板に対する、入力される信号による振動以外の余分な振動(異常振動)の抑制制御について説明する。ヘッドホンにおいても、スピーカの振動板に対する異常振動の抑制制御についても、例として説明するイヤホンと同様である。
<First embodiment>
Hereinafter, a wearable sound output device using the drive control device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration example of a wearable sound output device using a drive control device according to a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, there are earphones and headphones as wearable sound output devices. However, in the following, an earphone (including a canal type) will be described as an example. The control for suppressing vibration (abnormal vibration) will be described. Also in the headphones, the control for suppressing the abnormal vibration of the diaphragm of the speaker is the same as that of the earphone described as an example.
図1において、装着型音響出力装置1は、ハウジング101、イヤピース102、振動板103、振動板保持具104、振動板駆動部105、永久磁石106、駆動制御装置20及び振動計測センサ204の各々を備えている。スピーカは、振動板103、振動板保持具104、振動板駆動部105及び永久磁石106を含む構成である。
上述した構成により、振動板103に備えられた振動板駆動部105が、駆動制御装置20から供給される駆動信号により励磁され、振動板駆動部105が永久磁石106の発生する磁界による電磁力に基づき、振動板103が板厚方向に振動して、音響信号に対応した音を発生する。
In FIG. 1, the wearable
With the above-described configuration, the
上記振動板103は、例えば、音を響かせる板状部材であり、例えば、カーボンや硬質プラスチック等の基材からなる薄膜部材である。また、振動板103は、振動板保持具104により振動可能にハウジング101に固定されており、すでに述べたように、駆動制御装置20の制御により、振動板駆動部105の励磁に応じて板厚方向に振動することにより、板面と垂直な方向の空間に音(音響音)を放射する。
The
図2は、図1における第1の実施形態における駆動制御装置20の構成例を説明する概念図である。
図2においては、駆動制御装置20は、駆動アンプ回路201、加算器202、補正制御部203及び振動計測センサ204の各々を備えている。
補正制御部203は、計測値により第1入力信号を補正する機能を有し、増幅回路2031及び電圧検出部2032の各々を備えている。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a configuration example of the
In FIG. 2, the
The
振動板駆動部105は、例えば、図2に示す様に、コイル122が磁性体121に巻き回された構成であり、コイル122に駆動電流を供給することにより、駆動電流に対応した周波数及び振幅値で、図1における永久磁石106に対して、コイル122の磁界方向に変位する。これにより、振動板駆動部105は、コイル122の永久磁石106との相対的な変位による振動を、コイル122の磁性体121が固定されている振動板103に対して伝達させる。これにより、コイル122の振動の振幅に対応させ、振動板103が振動して、板面の振幅量及び振動の周波数に対応した音(音響音)を放出させる。また、抵抗120は、コイル122の有する抵抗成分を示し、抵抗値R1である。
The
振動計測センサ204は、例えば、抵抗値がRCの計測抵抗であり、駆動電流に対応してコイル122に流れる電流の計測値を、自身に電流が流れた際の抵抗値RCに対応した電圧降下の電圧値として出力する。
電圧検出部2032は、振動計測センサ204の計測値を読み込み、計測電圧値として増幅回路2031に出力する。
The
The
増幅回路2031は、伝達利得をβとして計測電圧値の増幅を行う回路であり、計測電圧値に対して伝達利得βを付与して(β倍して)増幅し、計測電圧値V1(請求項2における補正信号)として加算器202に対して出力する。すなわち、増幅回路2031は、計測電圧値に対して正帰還率を調整する伝達利得βを付与し、計測電圧値V1を駆動アンプ201に対して、加算器202を介して正帰還させる。
加算器202は、伝達利得βが付与されて正帰還された計測電圧値V1を、第1入力信号Si1に対して加算し、駆動アンプ回路201に対して加算値V2として出力する。
The amplifying
The
駆動アンプ回路201は、伝達利得がAであり、加算器202の出力する加算値V2に対して伝達利得Aを付与し(A倍し)、駆動信号Voとして振動板駆動部105に供給する。
ここで、駆動制御装置20における駆動信号Voと第1入力信号Si1との関係は、以下の(1)式で表される。
Vo=A・Si1・R1/(R1+(1−A・β)・RC) …(1)
(1)式において、A・β>1とすることにより、駆動アンプ回路201の出力インピーダンスが等価的に(見かけ上において)負性インピーダンスとなる。このため、負性インピーダンスの大きさに対応して、コイル122の抵抗120の抵抗値R1を見かけ上、低減させることができる。
The
Here, the relationship between the drive signal Vo and the first input signal Si1 in the
Vo = A · Si1 · R1 / (R1 + (1-A · β) · RC ) (1)
In the expression (1), by setting A · β> 1, the output impedance of the
このため、R1=−(1−A・β)・RCの場合、理想的には、抵抗値R1の影響をなくし、すなわちコイル122の抵抗成分である抵抗120の抵抗値が「0」となり、A・Si1を駆動信号Voとして、理想的なコイル122に対して出力することができる。
一方、R1<(1−A・β)・RCとなると、補正制御部203が発振するため、R1≧(1−A・β)・RCとなるようにA・βの設定を行う。
Therefore, in the case of R1 = − (1−A · β) · RC , ideally, the influence of the resistance value R1 is eliminated, that is, the resistance value of the
On the other hand, when R1 <(1−A · β) · RC , the
一般的に、イヤホンなどの装着型音響出力装置1において、振動板103に対して印加される外部音のノイズの影響や気柱共鳴による外乱(外力)などによる余分な振動(周波数及び振幅値、すなわち異常振動)が、第1入力信号Si1に対応した振動板103の振動に対し余分な振動成分として加わり、スピーカにおける振動板103が放出する音響出力の音質を低下させる。
In general, in the wearable
しかしながら、上述した本実施形態の構成のように、振動計測センサ204の計測値を所定の伝達利得βを付与して駆動アンプ回路201に対して正帰還させて、駆動アンプ回路201の出力インピーダンスを、等価的に所定の負性インピーダンスとなるように制御することにより、コイル122の抵抗120の抵抗値を見かけ上において低減させることができる。この結果、本実施形態によれば、所定の負性インピーダンス値となるように、駆動アンプ回路201の出力インピーダンスを制御するため、第1入力信号Si1に対応した振動を阻害する余分な振動成分により発生する、振動板駆動部105のコイル122に発生する逆起電力を低減させることができる。
However, as in the configuration of the present embodiment described above, the measured value of the
すなわち、本実施形態によれば、上記逆起電力を低減する負性インピーダンスとなるように、出力インピーダンスを制御するため、逆起電力の原因となる振動板103に対して、外部音のノイズの影響や気柱共鳴による外乱(外力)などにより印加される余分な振動成分を低減させることができる。このため、本実施形態によれば、従来の様に音響インピーダンスを用いる必要が無く、振動板103が振動板駆動部105による駆動に対してレスポンスが良くなり、振動板103の振動の周波数特性が向上し、振動板103が放出する音響出力の音質を向上させることができる。
また、図2においては、振動計測センサ204として抵抗を用いて、コイル122に流れる電流に対応した電圧の検出を行っている。この変形例として、コイル122に流れる電流を、抵抗から計測用のコイルに代えた振動計測センサ204により行う構成としても良い。
That is, according to the present embodiment, since the output impedance is controlled so as to be a negative impedance for reducing the back electromotive force, the noise of the external sound is generated with respect to the
In FIG. 2, a voltage corresponding to the current flowing through the
図3は、本実施形態における駆動制御装置の変形例を説明する概念図である。図3においては、図2の振動計測センサ204を、抵抗からコイルを用いた電流センサに置き換えた構成になっている。
コイル122の一端を接地する配線に対し、例えば、カレント・トランスの電流センサを配設する。そして、電圧検出部2032は、コイル122に流れる電流に対応した電圧、すなわち振動計測センサ204の計測値を読み込み、計測電圧値として増幅回路2031に出力する。
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a modified example of the drive control device according to the present embodiment. FIG. 3 shows a configuration in which the
For example, a current sensor of a current transformer is provided for the wiring that grounds one end of the
また、カレント・トランスではなく、振動計測センサ204としてホール素子を用い、コイル122に流れる電流に対応した電圧を計測しても良い。このとき、ホール素子は、図3におけるコイル122の一端を接地する配線に設けられる磁気コアに配設される。
また、振動計測センサ204としてピックアップコイルを用い、コイル122の近傍に配置し、コイル122の変化する磁界の強さ(磁束密度)により、ピックアップコイルに誘導される電圧を計測しても良い。
Instead of the current transformer, a Hall element may be used as the
Further, a pickup coil may be used as the
<第2の実施形態>
以下、本発明の第2の実施形態による駆動制御装置を用いた装着型音響出力装置について、図面を参照して説明する。図4は、本発明の第2の実施形態による駆動制御装置を用いた装着型音響出力装置の構成例を示す概念図である。
駆動制御装置20Aは、駆動アンプ回路201、加算器202A、補正制御部203、振動計測センサ204、外部音用フィルタ205、内部音用フィルタ206及び信号補正フィルタの各々を備えている。第1の実施形態と異なる点は、外部音用フィルタ205、内部音用フィルタ206及び信号補正フィルタ207の各々が構成に含まれたことである。以下、第2の実施形態による駆動制御装置の構成及び動作について、第1の実施形態と異なる点の説明を行う。
<Second embodiment>
Hereinafter, a wearable sound output device using a drive control device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a configuration example of a wearable sound output device using a drive control device according to a second embodiment of the present invention.
The
図5は、本発明の第2の実施形態による駆動制御装置を用いた装着型音響出力装置の構成例を示す概念図である。第1の実施形態と異なる構成は、マイク25及びマイク26の各々が設けられている点である。
マイク25は、装着型音響出力装置1Aにおけるハウジング101の外部面101Sに設けられている。そして、マイク25は、装着型音響出力装置1A近傍の音(ノイズとなる外部音)の測定データ(音の波形データ)として外部ノイズ信号を取得し、取得した外部ノイズ信号を上記外部音用フィルタ205に対して出力する。
マイク26は、装着型音響出力装置1Aにおけるハウジング101の内部面101Bに設けられている。そして、マイク26は、装着型音響出力装置1Aが出力する外耳内の音の測定データとして内部音響信号を取得し、取得した内部音響信号を上記内部音用フィルタ206に対して出力する。
FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a configuration example of a wearable sound output device using a drive control device according to a second embodiment of the present invention. The configuration different from the first embodiment is that each of the
The
The
図4に戻り、外部音用フィルタ205は、マイク25が出力する外部ノイズ信号を取得する。そして、外部音用フィルタ205は、振動板103に対して影響を与える外部ノイズ信号を除去する(ANCの制御)ため、外部ノイズ信号の逆位相の外部ノイズキャンセル信号を生成する。そして、外部音用フィルタ205は、生成した外部ノイズキャンセル信号に対して、第1入力信号Si1の位相に対応させる位相補正を行う。外部音用フィルタ205は、位相補正を行なった外部ノイズ信号を外部ノイズキャンセル信号として、駆動アンプ回路201に対して加算器202Aを介して負帰還させる。
Referring back to FIG. 4, the
内部音用フィルタ206は、マイク26が出力する内部音響信号を取得する。そして、内部音用フィルタ206は、内部音響信号が入力信号に対応した信号となるように補正する補正信号を生成する。そして、内部音用フィルタ206は、生成した補正信号に対して、第1入力信号Si1の位相に対応させる位相補正を行なう。内部音用フィルタ206は、位相補正を行なった補正信号を駆動アンプ回路201に対して加算器202Aを介して正帰還させる。
信号補正フィルタ207は、外部装置から供給される第1入力信号Si1の周波数特性及び位相の補正(補償)処理などを行うイコライザ機能を有するフィルタである。
The
The
加算器202Aは、伝達利得βが付与されて増幅回路2031から正帰還される計測電圧値V1と、外部音用フィルタ205から供給される外部ノイズキャンセル信号と、内部音用フィルタ206から供給される補正信号との各々を、信号補正フィルタ207に補正された第1入力信号Si1に対して加算し、駆動アンプ回路201に対して加算値V2として出力する。
The
上述した構成により、本実施形態によれば、駆動アンプ回路201の出力インピーダンスを、等価的に所定の負性インピーダンスとなるように制御することにより、外部音のノイズや気柱共鳴による余分な振動成分を抑制しており、従来例のように音響インピーダンスを用いていないため、振動板103の制御信号による駆動制御のレスポンスが向上される。
これにより、本実施形態によれば、余分な振動成分の抑制に対して、音響インピーダンスを用いていないことから、外部音用フィルタ205により行われるANCの処理により、振動板103における外部音のノイズの影響を、リアルタイムに有効に除去することが可能となる。
According to the present embodiment, according to the present embodiment, the output impedance of the
Thus, according to the present embodiment, since no acoustic impedance is used for suppressing the extra vibration component, the noise of the external sound on the
同様に、本実施形態によれば、余分な振動成分の抑制に対して、音響インピーダンスを用いていないことから、内部音用フィルタ206により行われる外耳内における音声が、第1入力信号Si1に対応させるために行う、補正信号による振動板103の制御のレスポンスが向上される。
Similarly, according to the present embodiment, since the acoustic impedance is not used for suppressing the extra vibration component, the sound in the outer ear performed by the
<第3の実施形態>
以下、本発明の第3の実施形態による駆動制御装置を用いた装着型音響出力装置について、図面を参照して説明する。第3の実施形態における駆動制御装置を用いた装着型音響出力装置の構成としては、図1と同様である。図1において、装着型音響出力装置1は、駆動制御装置20Bが備えられている。また、駆動制御装置20Bは、補正制御部203B及び振動計測センサ204Bの各々を備えている。
<Third embodiment>
Hereinafter, a wearable acoustic output device using the drive control device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The configuration of the wearable sound output device using the drive control device in the third embodiment is the same as that in FIG. In FIG. 1, the wearable
振動計測センサ204Bは、振動検出手段であり、第1の実施形態における振動計測センサ204と異なり、振動板103の板面における所定の位置に設置されており、設置されている振動板103の位置の振動による板面の変位量を示す数値を計測値として計測する。この振動計測センサ204Bは、加速度センサ及び速度センサなど、振動板103の板面の所定の位置からの変位量を検出できる機能を有するセンサであれば、いずれを用いても良い。
The
図6は、本発明の第3の実施形態による駆動制御装置を用いた装着型音響出力装置の構成例を示す概念図である。図6において、駆動制御装置20Bは、駆動アンプ回路201Bと、補正制御部203Bと、すでに説明した振動計測センサ204Bとの各々を備えている。
駆動アンプ回路201Bは、伝達利得がAであり、正入力端子(+)に第1入力信号Si1が供給され、負入力端子(−)に振動計測センサ204Bの計測値に対応した計測信号(後述する計測電圧値V3)が供給され、出力端子から駆動信号Voを振動板駆動部105に供給する。
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a configuration example of a wearable sound output device using a drive control device according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 6, the
The
補正制御部203Bは、電圧検出部2032B及び増幅部2031Bの各々を備えている。
電圧検出部2032Bは、振動計測センサ204Bが出力する振動板103の板面の変位量に対応する電圧値を計測電圧値として取得する。
増幅部2031Bは、伝達利得がβであり、計測電圧値の増幅を行う回路であり、計測電圧値に対して伝達利得βを付与して増幅し、計測電圧値V3(請求項3における補正信号)として駆動アンプ回路201Bの負入力端子(−)に対して出力する。
The
The
The amplification unit 2031B is a circuit having a transmission gain of β and amplifying the measured voltage value, amplifying the measured voltage value by adding the transmission gain β to the measured voltage value, and measuring the measured voltage value V3 (the correction signal in claim 3). ) Is output to the negative input terminal (-) of the
これにより、駆動制御装置20Bは、駆動アンプ回路201Bを用いて、供給される第1入力信号Si1の波形に対し、補正制御部203Bからフィードバックされる計測電圧値V3が対応した波形となるように、すなわち第1入力信号Si1に対応して振動板103の板面が振幅するように、計測電圧値V3を正帰還させて、駆動信号Voに対するフィードバック制御を行う。
Accordingly, the
また、第2の実施形態における外部音用フィルタ、内部音用フィルタ及び信号補正フィルタの各々の構成を、第3の実施形態の駆動制御装置20Bに設けても良い。
これにより、第3の実施形態によれば、第2の実施形態と同様に、音響インピーダンスを用いていないため、外部音用フィルタ205により行われるANCの処理により、振動板103における外部音のノイズの影響を、リアルタイムに有効に除去することが可能となる。
同様に、第3の実施形態によれば、第2の実施形態と同様に、音響インピーダンスを用いていないため、内部音用フィルタ206により行われる外耳内における音響音を、第1入力信号Si1に対応させるために行う、補正信号による振動板103の制御のレスポンスが向上される。
Further, the configuration of each of the external sound filter, the internal sound filter, and the signal correction filter in the second embodiment may be provided in the
Thus, according to the third embodiment, since the acoustic impedance is not used as in the second embodiment, the noise of the external sound on the
Similarly, according to the third embodiment, as in the second embodiment, since the acoustic impedance is not used, the acoustic sound in the outer ear performed by the
また、第1の実施形態、第2の実施形態及び第3の実施形態の各々において、補正制御部203あるいは203Bにおいてオブザーバ制御を用いても良い。
例えば、第3の実施形態の場合、補正制御部203Bは、振動板駆動部105により駆動される振動板103の振幅量と、自身内における振動板モデルの振幅量との差分を求め、この差分を低減するように、計測電圧値V3を、駆動アンプ回路201Bの負入力端子(−)に対して出力する。
In each of the first, second, and third embodiments, observer control may be used in the
For example, in the case of the third embodiment, the
上述したように、オブザーバ制御を用いることにより、駆動アンプ回路201Bを用いて、補正制御部203Bからフィードバックされる計測電圧値V3の振幅が第1入力信号Si1の振幅に対応するように、駆動信号Voのフィードバック制御を行うため、振動板103の第1入力信号Si1に基づく振動における、第1の実施形態で説明した余分な振動成分を低減することできる。このため、本実施形態によれば、従来の様に音響インピーダンスを用いる必要が無く、振動板103が振動板駆動部105による駆動に対してレスポンスが良くなり、振動の周波数特性が向上し、振動板103が放出する音響出力(音響音)の音質を向上させることができる。
As described above, by using the observer control, the
また、第1の実施形態、第2の実施形態及び第3の実施形態の各々において、補正制御部(203、203B)にカルマンフィルタを用いても良い。
この場合、例えば、補正制御部(203、203B)は、、直前に観測された計測値と前回供給した計測電圧値V3により予測された計測値との差分に対して、カルマンゲインγを乗算して、乗算結果を駆動アンプ回路201Bの負入力端子(−)に(あるいは加算器に)対して供給する計測電圧値V3とする。
In each of the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, a Kalman filter may be used for the correction control unit (203, 203B).
In this case, for example, the correction control unit (203, 203B) multiplies the difference between the measurement value observed immediately before and the measurement value predicted by the previously supplied measurement voltage value V3 by the Kalman gain γ. Then, the multiplication result is set to a measured voltage value V3 supplied to the negative input terminal (-) of the
また、第1の実施形態、第2の実施形態及び第3の実施形態において、振動計測センサ204、204Bとのそれぞれを設け、振動計測センサ204が振動板駆動部105におけるコイル122に流れる駆動電流の電流値を検出し、振動計測センサ204Bが振動板103の振幅状態を検出する。そして、補正制御部203は、振動計測センサ204の計測値(計測電圧値V1)に対応する補正信号を、駆動アンプ回路201の入力に対して正帰還させ、等価的に駆動アンプ回路201の出力インピーダンスを負性インピーダンスとして駆動信号を制御し、かつ、振動計測センサ204Bの計測値(計測電圧値V3)に対応する補正信号を駆動アンプ回路201に供給し、計測値(計測電圧値V3)が第1入力信号Si1に対応した振幅となるよう駆動信号を制御する構成としても良い。
In the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, each of the
なお、本発明における図2及び図3に示す補正制御部203、図6に示す補正制御部203Bの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、振動板103の余分な振動成分を除去する駆動信号Voの制御処理を行ってもよい。なお、こでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
A program for realizing the functions of the
また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWW(World Wide Web )システムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 The "computer system" also includes a WWW (World Wide Web) system provided with a homepage providing environment (or display environment). The “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, and a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) inside a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, programs that hold programs for a certain period of time are also included.
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 Further, the above program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting a program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. Further, the program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
ここまで、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまで一例であり、本発明は上述した実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
また、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせを含む。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various different forms within the scope of the technical idea. Needless to say, it's good.
Also, the scope of the present invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, but also includes all embodiments that provide equivalent advantages to those aimed at by the present invention. Furthermore, the scope of the present invention is not limited to the combination of features of the invention defined by the claims, but includes any desired combination of the particular features of all disclosed respective features.
1…装着型音響出力装置 20,20B…駆動制御装置 101…ハウジング 101B…内部面 101S…外部面 ハウジング 102…イヤーピース 103…振動板 104…振動板保持具 105…振動板駆動部 106…永久磁石 120…抵抗 121…磁性体 122…コイル 201,201B…駆動アンプ回路 202,202A…加算器 203,203B…補正制御部 204,204B…振動計測センサ 205…外部音用フィルタ 206…内部音用フィルタ 207…信号補正フィルタ 2031,2031B…増幅部 2032,2032B…電圧検出部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記振動板を振動させる駆動部と、
入力信号に対応させた振動を前記振動板に与える駆動信号を、前記駆動部に対して供給する駆動アンプ回路と、
前記振動計測センサの計測値から前記振動板の前記振動状態を求め、当該振動状態に対応させて前記駆動信号を補正制御する補正制御部と
を備える装着型音響出力装置。 A vibration measurement sensor that detects a measurement value indicating a vibration state of the diaphragm in the speaker,
A driving unit that vibrates the diaphragm,
A drive amplifier circuit that supplies a drive signal that provides vibration corresponding to an input signal to the diaphragm, to the drive unit,
A correction control unit that obtains the vibration state of the diaphragm from the measurement value of the vibration measurement sensor and corrects and controls the drive signal in accordance with the vibration state.
前記補正制御部が、前記計測値に対応する補正信号を、前記駆動アンプ回路の入力に対して正帰還させ、等価的に前記駆動アンプ回路の出力インピーダンスを負性インピーダンスとして前記駆動信号を制御する
請求項1に記載の装着型音響出力装置。 The vibration measurement sensor is a current detection unit that detects a current value of a drive current flowing through a coil in the drive unit in response to the drive signal, as the measurement value,
The correction control unit performs a positive feedback of a correction signal corresponding to the measured value with respect to an input of the drive amplifier circuit, and equivalently controls the drive signal with an output impedance of the drive amplifier circuit as a negative impedance. The wearable sound output device according to claim 1.
前記補正制御部が、前記計測値に対応する補正信号を前記駆動アンプ回路に供給し、前記計測値が前記入力信号に対応した振幅となるよう前記駆動信号を制御する
請求項1に記載の装着型音響出力装置。 The vibration measurement sensor is a vibration detection unit that detects an amplitude state of the diaphragm as the measurement value,
The mounting according to claim 1, wherein the correction control unit supplies a correction signal corresponding to the measurement value to the drive amplifier circuit, and controls the drive signal so that the measurement value has an amplitude corresponding to the input signal. Type sound output device.
前記駆動部におけるコイルに流れる駆動電流の電流値を検出する電流検出手段と、前記振動板の振幅状態を検出する振動検出手段を含み、
前記補正制御部が、前記計測値に対応する補正信号を、前記駆動アンプ回路の入力に対して正帰還させ、等価的に前記駆動アンプ回路の出力インピーダンスを負性インピーダンスとして前記駆動信号を制御とし、かつ前記計測値に対応する補正信号を前記駆動アンプ回路に供給し、前記計測値が前記入力信号に対応した振幅となるよう前記駆動信号を制御する
請求項1に記載の装着型音響出力装置。 The vibration measurement sensor,
Current detection means for detecting a current value of a drive current flowing through a coil in the drive unit, and a vibration detection means for detecting an amplitude state of the diaphragm,
The correction control unit performs a positive feedback of a correction signal corresponding to the measured value with respect to an input of the drive amplifier circuit, and equivalently sets the output signal of the drive amplifier circuit as a negative impedance to control the drive signal. The wearable acoustic output device according to claim 1, further comprising: supplying a correction signal corresponding to the measured value to the drive amplifier circuit, and controlling the drive signal so that the measured value has an amplitude corresponding to the input signal. .
前記振動板を駆動部により振動させ、
入力信号に対応させた振動を前記振動板に与える駆動信号を、駆動アンプ回路から前記駆動部に対して供給し、
前記振動計測センサの計測値から前記振動板の前記振動状態を補正制御部により求め、当該振動状態に対応させて前記駆動信号を補正制御する、
装着型音響出力装置の駆動制御方法。 A measurement value indicating a vibration state of the diaphragm in the speaker is detected by a vibration measurement sensor,
Vibrating the diaphragm by a driving unit,
A drive signal for giving a vibration corresponding to an input signal to the diaphragm is supplied from a drive amplifier circuit to the drive unit,
The vibration control unit obtains the vibration state of the diaphragm from the measurement value of the vibration measurement sensor and corrects and controls the drive signal in accordance with the vibration state.
A drive control method for a wearable sound output device.
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WO2024195543A1 (en) * | 2023-03-23 | 2024-09-26 | ソニーグループ株式会社 | Acoustic device, signal processing method, and display method |
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