(57)【要約】【課題】  全てのスピーカーの物理特性は極めて悪い。特にどの型でも一本のスピーカーで全帯域再生は不可能である。故に高音・中音・低音に分割するが、これでは継ぎ接ぎな音となる。特に歪や周波数特性・指向性特性や位相特性は早急に解決しなければならない。【解決手段】  従来のスピーカーは駆動力で駆動したが、本発明は制動力（ブレーキ力）で駆動する。これは電磁気学のレンツの法則で発生する渦電流により可能である。更にこのレンツの法則により１枚の振動板が無線で空間に浮揚する。これでダンパーとエッジは不要になる。また駆動力とバイアスは高い周波数の電磁パルス波で同時に受け持つ為、ＰＷＭやＰＤＭによる１ビットデジタル（非アナログ）動作が可能となる。更にデジタル動作の為に磁性体を使っても歪みは無く、故に駆動系はノンリニアで良い。又電力効率が良いので少ない消費電力と少ない発熱で済む。重量と大きさはダイナミック型と変わらない。【選択図】図３
2015186256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波の発振器から発振された或る一定の周波数の高周波（音声の最高音域２０ｋｚよりも、少なくとも２倍から１０倍以上の高周波）と一定の出力の正弦波の高周波を整流して（濾波せすに且つ平滑せずに）上半周期すなわちプラス極側と下半周期すなわちマイナス極側の二つに分割し、この分割された上半周期と下半周期の内、下半周期のみを位相はそのままに（すなわち波の位置は移動させずに）、反転処理だけを行なって、それをプラス極側すなわち上半周期側に変え、こうして１８０度位相の異なった、それら二つを既述の高周波に基づく周期で断続する断続波を各々波形整形回路で、三角波（又はこぎり波）と方形波（つまりパルス波）の２つの波形に整形し、合計４つとし、その内、２つの三角波（又はのこぎり波）の方は、直流バイアスを加えたプッシュプルのアナログ音声信号（以後から音声信号と表記）の順方向出力と反転出力と共に２つのコンパレータ（比較器）によって各々パルス幅変調（ＰＷＭ）を施し、残りもう片方の２つの方形波（つまりパルス波）の方は電力増幅して、三角波（又はのこぎり波）が既述の断続波である為、途切れた時だけ、コンパレータ（比較器）の出力がＯＦＦになる様に回路のスィッチイングの役目を受け持たせ、この２つのコンパレータ（比較器）からパルス幅変調（ＰＷＭ）を施された出力を同心円順逆交差円錐状絶縁振動板すなわち多段型全帯域単一振動板（以下、多段型全帯域単一振動板と表記）の前後に或る一定の距離を開いてシンメトリックに設置した各々２つの同心円で円筒形の又は台形の負荷コイル（以下、負荷コイル）に接続し、他方、中央に有る多段型全帯域単一振動板に１回ターンの閉回路を構成したボイスコイルや１回ターンの閉回路を構成したリボン（以下、ボイスコイルやリボンと表記）を同心円状に、可能な限り多数個接着させて成形し、こうして出来た多段型全帯域単一振動板の前後に、先に述べた、或る一定の距離間隔を開いて設置された、同じく２つの群の（後述する多段型全帯域単一振動板の形状に対応させた形状の、大小の同心円で円筒形又は台形に巻いた複数のコイル群を一群とした）２つの負荷コイルを、前後にシンメトリックに対向させ、この２つの負荷コイルに、先のパルス幅変調（ＰＷＭ）出力を加える事によって、一回ターンのボイスコイル群又は又は一回ターンのリボン群が電磁誘導によって起電力を発生し、負荷コイルとボイスコイル又はリボンとの間には「レンツの法則」によって、既に設定した高周波の速度で交互に且つ前後に反発力が発生し、音声信号が無信号の時（すなわち音声出力のみがゼロの時）は５０％デューティ比でバランスを取って中央の空間に何の支えも無く無線で浮揚しながら静止し、音声信号が加わった時には、バランスが破れて何の支えも無く、無線で空間に浮揚しながら、空気中に音波を発生する、音声信号とバイアスを、ひとつの電磁パルス波で兼ね、全面制動力駆動と無線空間浮揚動作を可能にした、多段型全帯域単一振動板による非アナログスピーカーシステム。
【請求項２】
高周波の発振器から発振された或る一定の周波数の高周波（音声の最高音域２０ｋｚよりも、少なくとも２倍から１０倍以上の高周波）と一定の出力の高周波の正弦波を整流して（濾波せすに且つ平滑せずに）上半周期すなわちプラス極側と下半周期すなわちマイナス極側の二つに分割し、この分割された上半周期と下半周期の内、下半周期のみを位相はそのままに（すなわち波の位置は移動させずに）、反転処理だけをして、それをプラス極側すなわち上半周期側に変え、それら二つの波を各々波形整形回路で、方形波（矩形波）に整形し、この各々の方形波を電力増幅して、後に述べるΔΣ変調器の電源とし、他方、直流バイアスを加えたアナログの音声信号出力（以後、音声信号出力）も平等に二つに分割し、その片方のみ位相反転を施し、方形波出力の一方と音声信号出力の一方とを、先の既に作った高周波の発振器とは又別個の、新たなしかも先に既に作った高周波よりも更にもっと高い周波数のオーバーサンプリングによるΔΣ変調器によって、音声信号にパルス密度変調（ＰＤＭ）を施し、残りもう片方の方形波出力と、同じく残りもう片方の位相反転を施した音声信号出力とを、既に述べたと同様の仕様のオーバーサンプリングによるΔΣ変調器によって、音声信号にパルス密度変調（ＰＤＭ）を施し、これ等２つの出力を同じく２つの群の（後述する同心円順逆交差円錐状絶縁振動板の形状に対応させた形状の、大小の同心円で円筒形又は台形に巻いた複数のコイル群を一群とした）負荷コイルに接続し、この２つの群の負荷コイルを或る一定の距離間隔を開いて、前後にシンメトリックに対向させ、他方同心円上に一回ターンの閉回路を構成した大小の巻線又は扁平のリボンつまりボイスコイルやリボンが、可能な限り多数個接着された、先に述べた、同心円順逆交差円錐状絶縁振動板（以下、多段型全帯域単一振動板と表記）を、２つの負荷コイル群の間の中央に相互に接触する事なく配置し、この前後の負荷コイル群には先のパルス密度変調（ＰＤＭ）された音声信号出力を加える事によって、中央の多段型全帯域単一振動板に接着された一回ターンのボイスコイル群又は一回ターンのリボン群が電磁誘導によって起電力を発生し、この発生した起電力によって負荷コイル群とボイスコイル群又はリボン群との間には、「レンツの法則」により先の一番最初に設定した高周波の速度で交互に且つ前後に反発力が発生し、音声信号出力が無信号時（すなわち音声出力のみがゼロの時）にはその反発力がバランスを取って多段型全帯域単一振動板が中央で、何の支えも無く無線で空間に浮揚しながら静止状態となり、音声信号出力が加わった時には、バランスが破れて多段型全帯域単一振動板が、何の支えも無く空間に浮揚しながら、前後に動く事によって空気中に音波を発生する、音声信号とバイアスをひとつの電磁パルス波で兼ね、全面制動力駆動と無線空間浮揚動作を可能にした、多段型全帯域単一振動板による非アナログスピーカーシステム。
【請求項３】
高周波の発振器から発振された或る一定の周波数の高周波（音声の最高音域２０ｋｚよりも、少なくとも２倍から１０倍以上の高周波）と一定の出力の高周波の正弦波を整流して（濾波せすに且つ平滑せずに）上半周期すなわちプラス極側と下半周期すなわちマイナス極側の二つに分割し、この分割された上半周期と下半周期の内、下半周期のみを位相はそのままに（すなわち波の位置は移動させずに）、反転処理だけをして、それをプラス極側すなわち上半周期側に変え、それら二つの波を各々波形整形回路で、方形波（矩形波）に整形し、この各々の方形波を電力増幅して、後に述べる２台のＤ級パワーアンプ（デジタルアンプでＰＷＭ方式又はＰＤＭ方式）の電源として使用し、アナログの音声信号出力（以後、音声信号出力）も平等に二つに分割し、その片方のみ位相反転を施し、２台のＤ級パワーアンプの一方に音声信号出力の一方を、残りもう片方の位相反転を施した音声信号出力を残りのＤ級パワーアンプに入力し、この２台の（出力側のＬＣによるローパスフィルターを除去した）Ｄ級パワーアンプの出力を、２つの群の（後述する同心円順逆交差円錐状絶縁振動板の形状に対応させた形状の、大小の同心円で円筒形又は台形に巻いた複数のコイル群を一群とした）負荷コイルに接続し、この２つの群の負荷コイルを或る一定の距離間隔を開いて、前後にシンメトリックに対向させ、他方同心円上に一回ターンの閉回路を構成した大小の巻線又は扁平のリボンつまりボイスコイルやリボンが、可能な限り多数個接着された、先に述べた、同心円順逆交差円錐状絶縁振動板（以下、多段型全帯域単一振動板と表記）を、２つの負荷コイル群の間の中央に相互に接触する事なく配置し、この前後の負荷コイル群には先の２台のＤ級パワーアンプの出力を加えて、中央の多段型全帯域単一振動板に接着された一回ターンのボイスコイル群又は一回ターンのリボン群が電磁誘導によって起電力を発生し、この発生した起電力によって負荷コイル群とボイスコイル群又はリボン群との間には、「レンツの法則」により先の一番最初に設定した高周波の速度で交互に且つ前後に反発力が発生し、音声信号出力が無信号時（すなわち音声出力のみがゼロの時）にはその反発力がバランスを取って多段型全帯域単一振動板が中央で、何の支えも無く無線で空間に浮揚しながら静止状態となり、音声信号出力が加わった時には、バランスが破れて多段型全帯域単一振動板が、何の支えも無く空間に浮揚しながら、前後に動く事によって空気中に音波を発生する、音声信号とバイアスをひとつの電磁パルス波で兼ね、全面制動力駆動と無線空間浮揚動作を可能にした、多段型全帯域単一振動板による非アナログスピーカーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明はオーディオ用のスピーカーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来のスピーカーは、直流の電磁石や永久磁石を使うダイナミック型（コーン型・リボン型・ドーム型・ホーン型・ダイナミックの全面駆動型・空気運動変換方式型）が主流で、滅びたがスピーカーの初期の頃にはマグネチック型がある。その他に静電気駆動によるコンデンサー型（エレクトレット型含む）、圧電素子によるハイポリマー型やロッシェル塩の結晶を使うクリスタル型や、空中放電を利用したイオン型がある。特に圧電タイプの製品は、全く新しい素材を応用したものが開発されている。また珍しい所では圧縮空気を利用した空気弁型がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  しかし全てのスピーカーは明確に述べて物理的特性はアンプの特性とは比べものならない程、悪かった。例えばダイナミックスピーカーのコーン（円錐）型では、分割振動の歪や中音付近でのエッジ反射により周波数特性は必ずしも平坦ではない。又ダンパーは緩めると最低共振周波数は下がるが制動力は落ち、ダンパーを強めると制動力は良くなるが、最低共振周波数が上がり低音再生が悪化する。ホーン型では動作原理上（その構造上ホーンは喉元を絞る形なので）、空気の圧力と体積の関係で音波は歪むのである。コーン型もホーン型も指向性は音響レンズ等の工夫をしないと、そのままでは良いとは言えない。リボン型では大きなマグネットを必要とし特殊なものの他は高音専用である。ドーム型は中高音専用で低音はコスト高になる。コンデンサー型では、制動力は空気で、構造上指向性は悪いし（特に湿度が多いと）放電雑音の出る可能性が有る。また圧電型ではヘッドホーンか高音専用が多いが、最近では新素材を応用したダイナミック型に代わる全帯域の小型スピーカーも開発されている。イオン型は全く高音専用にしか向かない。【０００４】  しかしどの型でも一本のスピーカーで高音から低音まで全帯域の高忠実度再生は、特に大型スピーカーでは不可能に近い。それ故、高音専用・中音専用・低音専用に分割するのだが、発音体が異なると位相のズレやクロスオーバー付近では２個のスピーカーが同時に鳴り、周波数特性に凹凸が生じ易い。更に一種モザイク的な音（継ぎ接ぎな音）になり違和感は否めない。特に原音に全く無いのは位相のズレである。この位相のズレこそ最も解決しなければならない緊急の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  この発明は、まずスピーカーが非アナログ（後述）のままで動作する事と、その為に原理的には全く歪みの発生しない機構になっている事（すなわち振動系が入力信号の強弱に対してノン・リニアでも後述するコンパレータやΔΣ変調器がリニア＝つまり直線的であれば原理的には歪は発生しない事）と、高音から低音まで全ての可聴帯域（或いはそれ以上の帯域）を平坦に、しかも完全に一枚の振動板で再生する事と、前方の上下１８０度左右１８０度は共にほぼ無指向性である事と、振動板は何の支えも無く無線で空間に浮く事と、制動力が駆動力と一体になっている為にダンパーやエッジが不要である事と、そして全面制動力駆動である事等々で、高現実度（高忠実度に対して）を実現したものである。【０００６】  それには今までのスピーカーの概念を根本かつ全面的に破り、全く新たな概念から出発しなければならない。さて冒頭に述べたスピーカーの非アナログ化とは何であろうか？それはこのスピーカーは多ビットのＰＣＭ（パルス符号変調）ではなくて、１ビットのＰＷＭ（パルス幅変調）か１ビットのＰＤＭ（パルス密度変調＝スーパーオーディオＣＤに採用されているＤＳＤ方式）で行われるからである。つまり２進法（２のｎ乗）による真のデジタルではないので、非アナログと呼んだのである。なおＰＷＭはパルスの幅が無段階に変化するのでアナログとデジタルの中間と言って良い。ＰＤＭはパルスの密度が段階的に変化するのでデシダルである。故にこれ等二つの方式を従来通りデシタル・スピーカーと呼んでも特に問題は無い。【０００７】  そして既に述べた如く、このスピーカーは１ビットの言わばデジタルのままでアナログに全く変換せずに動作をするのが長所である。何故なら後述する様にスピーカーのダイアフラム（振動板）の持つ質量がデジタル信号からアナログの音声信号を取り出すＬＰＦ（ローパス・フィルター）の役目をするからである。又既に述べた様に原理的には歪が発生しないので、能率を上げる為に磁性体を多く使用しても良く、更に磁性体を使用する事で後述する負荷コイルの相互干渉を著しく減少させる事が出来る。又この発明の構造とそれに伴う機能から、何の支えも無く無線で空間に浮揚しながら音波を発生するのも特徴の一つであり、この事でダンパーやエッジは不要になる。では内容に入ろう。【０００８】  このスピーカーは、電磁気学におけるレンツの法則を応用した一種の渦電流スピーカーである。渦電流は承知の如く閉回路を構成した電気の良導体に、一瞬永久磁石を近づけると磁力線の増加を妨げる方向に起電力を発生し、磁気反発力によって磁石から遠ざかる方向に移動する。又この逆に閉回路を構成した電気の良導体に、一瞬永久磁石を遠ざけると磁力線の減少を阻止する方向に起電力を発生し、磁気吸引力によって磁石に近づく方向に移動する。すなわち磁力線が増加すれば、減少させる方向に移動し、磁力線が減少すれば増加する方向に移動する。この性質を応用し、単なる渦電流スピーカーでは交流のみでしか動作しないので、従来のダイナミック・スピーカーが直流から動作したのと同じ動作を持たせる為に、工夫をしたのがこの発明である。【０００９】  先に述べた永久磁石を電磁石に切り換えても同じである。永久���石は磁力線が変化せずに一定なので、渦電流を発生させるには永久磁石の位置を移動させて、磁力線に変化を持たせたが、電磁石の場合は電流量を変化させて、磁力線を変化させる。つまり高い周波数の交流（高周波）を用いる。この原理を応用して約１３００Ｗ位のＩＨ（電磁調理器）の真上に１２ミクロン厚で直径約２５センチ位のアルミ箔を置き電源スイッチを入れるとアルミ箔は約数センチ位空中に浮く。ちなみにＩＨの高周波は２０ＫＨｚから６０ＫＨｚである。基本的にはこのＩＨ（電磁調理器）でアルミ箔が空中に浮くのと同じ原理でこの発明は動作する。
【発明の効果】
【００１０】  では、この発明の動作と効果とを全部まとめて見よう。
まずこの発明はＩ．従来の様に駆動力で駆動するのではなくて、制動力で駆動する。これはレンツの法則による。そしてその制動力のバランスが音声信号に従って崩れた時に空気中に音波を発生すると言う事。２．故にダイアフラム前後の力学的対称性の破れによって音波を空気中に発生するのである。【００１１】  ３．またレンツの法則により、ダイアフラム（振動板又は振動膜）が空間に何の支えも無く、しかも無線で浮揚する事。音声が無信号時には空間に静止状態である。それは同心円順逆交差円錐状絶縁振動板の形状が無線空間浮揚動作を可能にするのである。４．そしてまた同心円順逆交差円錐状絶縁振動板により音声の周波数の違いによる分割振動とピストン・モーションが従来までは両立しない矛盾だったが、この発明は矛盾無く両立するのである。つまり分割振動している部分が同時にピストン・モーションで動作している。【００１２】  ５．それ故にたった１枚のダイアフラムで超高音から超低音までカバー出来る。６．先の３に既に述べた様に、ダイアフラムが無線で空間に浮揚すると言う事で、コーン型ダイナミックスピーカーのエッジとダンパーを全く不必要にしたのである。【００１３】  ６．なお、エッジとダンパーが浮揚する方式に特殊な液体を用いている例が有るが、この発明はそうした特殊な物質は一切使用しない。また、超電導で空間に浮揚させる技術が有るが、そうした技術ではなくて、これはごく普通の技術で可能である。【００１４】  ７．又ダイアフラムが空間に何の支えも無く浮揚するとは言っても、これは完全に無線でありダイアフラムを浮かす為の電源コードが全く不要な事である。これはリボン又はボイスコイルが負荷コイルからの電磁力により非接触で動作するからである。つまり通常はパワーアンプにボイスコイルが接続されるがこれは接続されないで動作する。８．非アナログなので、つまり１ビットのデジタル動作なので、消費電力と発熱は少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】  （ａ）正面図  （ｂ）側面図  （ｃ）電磁力Ｆのベクトル図
【図２】  時分割プッシュプルを時系列で示す図
【図３】  基本のブロックダイアグラム
【図４】  （ａ）動作原理の模式図  （ｂ）構成図
【図５】  交代電磁力によるダイアフラム位置の図
【図６】  ＰＷＭの基本図
【図７】  ５０％５０％デューティ比の図
【図８】  （ａ）ＰＤＭのブロックダイアグラム  （ｂ）ＰＷＭ変調時の動作図
【図９】  無信号時のバルス密度図
【図１０】  三角波によるパルス幅変化の図
【図１１】  時分割プッシュプルによるパルス幅が変化した図
【図１２】  時分割プッシュプルによるパルス密度変化の図
【図１３】  （ａ）ダイアフラム前後でのパルス密度変化の図で位相が順（正）の場合。（ｂ）ダイアフラム前後でのパルス密度変化の図で位相が逆の場合。
【図１４】  （ａ）２バンドのＰＷＭでブロックダイアグラム図。（ｂ）２バンドのＰＷＭで片側クロスオーバーの時。（ｃ）２バンドのＰＷＭでダイアフラムの状態。
【図１５】  （ａ）コーン型での分割振動の図  （ｂ）本発明での分割振動の図
【図１６】  （ａ）従来のクロスオーバーの図。（ｂ）片側クロスオーバーの図で３バンド。（ｃ）片側クロスオーバーで最高音の所の図。（ｄ）３バンド以上の場合の片側クロスオーバーの図。
【図１７】  （ａ）負荷コイルが９０度交差した図  （ｂ）９０度交差の説明図でこれをソレノイド・コイルに見立てた図。
【図１８】  ダイオード２個の図
【図１９】  ダイオード４個の図
【発明を実施する為の形態】
【００１６】  普通のダイナミックスピーカーと変わらなく使用出来る事を目的として、以下に述べる方法で、この発明を実施する。
【実施例】
【００１７】  では図１（ａ）と図１（ｂ）と図１（ｃ）に入ろう。図１はこのスピーカーの心臓部であるダイアラム（振動板）である。この形が同心円順逆交差円錐状絶縁振動板（以下、多段型全帯域単一振動板と表記）の形である。図１（ａ）は正面図で図１（ｂ）は側面図である。そしてこの形が空間浮揚を可能にする形なのである。すなわち後述する様に、電磁力のベクトルが上下左右前後に均等に加わる事で、無線で空間にダイアフラムを浮揚させる事が出来るのである。これが図１（ｃ）である。図１（ｃ）は電磁力のベクトルＦが上下左右前後に、相互に向かい合って打ち消す様に設計されているので、空間浮揚が可能なのである。しかも無線（ワイヤレス）での空間浮揚である。【００１８】  しかし電磁力が全部同時に作用すると打ち消し合って力が消失してしまう。従ってダイアフラムの前方と後方の二つに分けて、交互にしかも高速で作用すれば良いのである。つまり時間を前方、後方、前方、後方と分割して電磁力を作用させれば、無線空間浮揚動作は可能である。これの詳細は後述するがこれを「時分割プッシュプル＝さらに詳細に言うと交代電磁力による時分割プッシュプル」と呼ぶ。もっと厳密に言えば、反発力のバランスを取って空間に浮揚させるので、プッシュプル（押し引き）ではなくてプッシュプッシュ（押すだけ）の動作となる。従って前後の反発力が同じで一定の強さであれば、空間に（無線で）浮揚したまま静止するのは当然である。また前後の電磁力は高速で切り替わるのでダイアフラムの質量では追従出来ず、これがダイアフラムを空間に静止した状態に浮揚させている理由である。【００１９】  そしてこのダイアフラムの形状（同心円順逆交差円錐状）こそ、コーン型ダイナミック・スピーカーでは最も嫌われた、分割振動による歪みを消失させる事の出来る形状なのである。そしてこの形状が分割振動とピストン・モーションの矛盾を無くし、分割振動とピストン・モーションが同時に作用する事を可能にするのである。こうして一枚のタイアフラムで広帯域化が可能になるのである。【００２０】  これが、多角形（＝つまり同心多角順逆交差多角錐状である）であると、円錐に比べて力の加わり方の配分にムラが出来て、力の加わり方の配分にムラの無い最も良い形が、この同心円順逆交差円錐状なのである。つまり多角形は角の所は丈夫だが平面の所は弱いがらである。円錐はこれが均等である。また楕円形で作った円錐にも力の加わり方の配分にムラがある。これが同心円順逆交差円錐状が最も良い理由である。【００２１】  ではこのダイアフラムの前後に電磁力が高速で交互に加わるシステムを説明する。つまり前方に電磁力が加わっている時は、後方には電磁力が加わらず、逆に後方に電磁力が加わっている時は、前方には電磁力が加わらないシステムである。これが高速で繰り返されるシステムである。これを時系列で図示したのが図２である。【００２２】  図３におけるこのブロックダイアグラム図は、すなわちこの出願書類における特許請求の範囲に書いた、請求項１の最初の部分にある様に、高周波の発振器から発振された或る一定の周波数の高周波（音声の最高音域２０ｋｚよりも少なくとも数倍から約１０倍以上の高周波）と一定の出力の正弦波の高周波を整流して（濾波せすに且つ平滑せずに）上半周期すなわちプラス極側と下半周期すなわちマイナス極側の二つに分割し、この分割された上半周期と下半周期の内、下半周期のみを位相はそのままに（すなわち波の位置は移動させずに）、反転処理だけを行なって、それをプラス極側すなわち上半周期側に変え、こうして１８０度位相の異なった、それら二つを既述の高周波に基づく周期で断続する断続波を各々波形整形回路で、方形波（つまりパルス波）の波形に整形する事でこの目的は達成される。【００２３】  また何故根源の高周波を一つにしてそれを上下半周期づつ二つに分割し、それらを波形整形して、その後の全ての回路はこの根源の高周波によって変調され増幅されるのか？その理由は《同期》を取る為である。その同期を取る為には二つに分割された高周波の位相を一致さ、ＩＣチップを始め小物部分品から配線のきめ細かい所に至るまで全て全く同じに作らなければならない。何故なら浮遊容量が邪魔して位相のズレを起こすからである。故に基本の高周波を根源にこの回路全体は同期して動作するのである。なおこれはＰＷＭの場合であって、後述するＰＤＭ（パルス密度変調）の場合は、この根源の高周波の他にもうひとつそれより高い周波数でＰＤＭ（パルス密度変調）を行なう。故にＰＤＭは二段構えなのである。こうしてこの発明は同期を取る事が重要である事が分かる。【００２４】  次に図４（ａ）は後述する動作原理を簡略化した模式図で、図４（ｂ）は実際の構成図である。さてこの時この二つの交互に断続する断続波（＝バースト波）を、それぞれ同心円順逆交差円錐状絶縁振動板の前方と後方に、それぞれ或る一定の距離間隔を空けて、コイル（以後、負荷コイルと表記）に入力出来る様に設計する。他方中央に有る同心円順逆交差円錐状絶縁振動板（以下多段型全帯域単一振動板と表記）に１回ターンの閉回路を構成したボイスコイルや１回ターンの閉回路を構成したリボン（以下リボン又はボイスコイルと表記）を同心円状に、可能な限り多数個接着させて成形した多段型全帯域単一振動板を作成する。そして先の負荷コイルにそれぞれ先に述べた様に断続波を入力する事で、図５の如く前方に電磁力が加わっている時は、後方には電磁力が加わらず、逆に後方に電磁力が加わっている時は、前方には電磁力が加わらないシステムが出来る（無論前方に加わる電磁力の強さと後方に加わる電磁力の強さは同じ強さである）。これが高速で繰り返される。なお図５と図８ａとｂおよび図１５ｂではリボン又はボイスコイル１の図は省略しダイアフラム３と負荷コイル２のみとした。理由は動作の説明の為である。【００２５】  以上、ここ迄が音声信号の加わらない、ダイアフラムが無線で空間に浮揚しながら静止している状態である。これに音声信号を加えて、振動させるにはどうしたら良いか？である。この目的を達成するには二通りの方法が存在する。一つ目は「パルス幅変調＝ＰＷＭ」であり、二つ目は「パルス密度変調＝ＰＤＭ」である。両者共１ビット方式である。
ではまずパルス幅変調から説明しよう。【００２６】  図６がパルス幅変調＝ＰＷＭ方式の基本図である。つまりアナログ音声信号は電力の強弱変化で送られて来るが、この強弱信号を一定出力のパルスに変換して、その強弱変化を時間軸に移行させ、時間の長短（＝パルスの幅）で表現するのがＰＷＭ方式である。従って磁性体の歪みは磁力線の強弱変化の時に発生し、磁力線の強さが一定なら、磁力線が作用している時間の長短には発生しない。これが原理的に歪みが発生しない理由である。【００２７】  また音声が無信号時の場合は前方と後方の二つの負荷コイルに同じ幅の電磁パルスが加わるので、前後双方の負荷コイルのどちらにも偏らずに、無論上下左右のどちらにも偏らずに、無線で空間に静止して浮揚するのである。この場合ＰＷＭ変調の５０％デューティ比が前後の負荷コイルに同等の強さで加わる。図７がその様子を示す。【００２８】  図８（ａ）はＰＤＭ（パルス密度変調）へ導く過程を示したところのブロックダイアグラム図。図８（ｂ）は元に戻ってダイアフラムがＰＷＭ変調で前後に移動する状態を示した図。【００２９】  図９は、音声が無信号時のパルスの密度がダイアフラム前後に存在する負荷コイルで、同等のパルス密度を保ち、この事で無線空間浮揚動作が出来る事を示した図。図７と内容的には同じである。【００３０】  この場合バイアスの役目をするパルスと音声によって変調されたパルスとは、同じパルスである。つまりバイアスも音声信号によって変調されたパルスも一つのパルスに過ぎない。バイアス専用のパルスが有るわけではない。【００３１】  図１０はＰＷＭ（パルス幅変調）が実際に音声信号によって作られていく様子を示した図。図の三角波と音声の正弦波とが重なってパルスの幅を変化させて行く様子が分かる。ここまでは既成（公知）の事実である。これを本発明独自の時分割プッシュプル動作によってパルス幅が変化して行く様子が図１１になる。一見すると、パルス幅変調（ＰＷＭ）が途切れ途切れになっている様に見えるが、反対側の変調は音声信号の位相が１８０度逆なので、同じ動作に寄与している事になる。その意味では途切れ途切れではなくて連続していると言える。【００３２】  図１２は図１１をＰＤＭ（パルス密度変調）に置き換えて説明した場合の図で基本同じ。なお前者のＰＷＭと後者のＰＤＭの違いは、前者の場合はパルスの時間の長短で後者はバルスの密度の濃淡の差だけで、アナログ音声の強弱信号が時間軸に移行したと言う点では双方とも同じである。【００３３】  図１３（ａ）と図１３（ｂ）はダイアフラムの前後にパルスの密度がどの様に変化したかを示した図である。【００３４】  図１４（ａ）と図１４（ｂ）と図１４（ｃ）とはＰＷＭ（パルス幅変調〉を２バンドとした図。従来のＰＷＭではフルレンジ（全帯域）の時の場合で、これは２バンド（従来のオーディオの２ウエイを指す）の場合。２バンドとは低音共通（電気的には直流から共通）で狭帯域と広帯域の二つの帯域（バンド）を持ったパルス幅変調器が使用される場合。より高性能となる。なお図１４（ｂ）と後述する図１６（ｂ）と図１６（ｄ）の横の直線が何本か縦に少しズレているのは、図面の表現上の為で実際には縦のズレは無い。【００３５】  なお従来のマルチ・チャンネル・アンプやマルチ・チャンネル・スピーカーの場合に使われていた、クロスオーバー周波数はこの発明にも存在するが、それはより高い周波数の減衰方式のみの事で、これをこの発明独自に「片側クロスオーバー方式」と呼ぶ。【００３６】  この片側クロスオーバー方式は、コーン型ダイナミック・スピーカーの分割振動を電気的に意図して作り出したものである。承知の如くコーン型ダイナミック・スピーカーは低音域ではコーン紙全体で振動し高音に行くに従ってコーン紙の中央へと振動が移動する。これが分割振動である。それでこの分割振動を容易にする為には、金属コーンは不向きで紙の様に細かい繊維で出来ている材質が最適なのである。この紙の繊維がより高い周波数を吸収してくれるので分割振動が容易になったのである。図１５（ａ）と図１５（ｂ）。【００３７】  かつて分割振動は嫌われたが、それは歪みを発生させるからで、かと言って分割振動が無いと、スピーカーは極端な狭帯域となる。それで、この歪みを発生させない方式が、これまでに述べて来たこの発明のダイアフラムの形状（＝同心円順逆交差円錐状絶縁振動板）とこの駆動方式（＝全面制動力駆動方式）なのである。つまり、分割振動はピストン・モーションを消失させ、ピストン・モーションは分割振動を消失させる。この分割振動とピストン・モーションの矛盾を解決して、分割振動とピストン・モーションを同時に両立させたのがこの発明である。【００３８】  故に、従来のクロスオーバー方式を、この発明の片側クロスオーバー方式とは区別して、あえて両側クロスオーバー方式と呼ぶ事にする。図１６（ａ）と図１６（ｂ）。それは低音専用スピーカーから高音専用スピーカーに切り替わる周波数の所である。つまり低音専用スピーカーに高音が入らない様に、又高音専用スピーカーには低音が入らない様にする為である。すなわち高音専用スピーカーと低音専用スピーカーとは独立したダイアフラムを持っているので、それぞれ独立して動作するのである。【００３９】  しかしこの発明では低音はダイアフラム全体で振動し、高音はダイアフラムの中央部付近で振動するのである。ここで心配になるのは、混変調歪み発生の事である（ダイアフラムが一枚なのでマルチウエイ・スピーカーの様に別々のダイアフラムが振動する方式ではないからである・・・）。しかし現実に耳に到達する音波は、原音であれ、再生音であれ、一体化した形で音波が耳に到達するのである。故に、原音であれ再生音であれ、多少の差は有っても混変調歪みは付きものである。しかもこのスピーカーはレンツの法則によりダイアフラムの前後に同時に掛かる反発力で釣り合いを取り、そのバランスが破れた所で駆動するので、制動力駆動と呼ぶのである。つまりダイアフラムの「力学的対称性の破れ」で音波を発生させる。これで混変調歪みは従来の駆動方式よりも減少する。【００４０】  なおこの発明の片側クロスオーバー方式でも、最高音の所はそのままフラットにして最高音域だけは下降させてはならない。図１６（ｃ）。【００４１】  またこの発明では、帯域幅をそれぞれ低音からより高音にかけて広げて行き、最高音は無限大に広がる事になる（ただし、無限大は理論上の事で現実には有り得な���）。それ故に、この発明ではマルチチャンネルとかマルチウエイとかの用語は使用せず、マルチバンド（＝多段帯域）と呼ぶ。故に図１４（ａ）と図１４（ｂ）と図１４（ｃ）との場合は２ウェイや２チャンネルではなくて、２バンドなのである。無論、３バンドも４バンド以上も可能である。図１６（ｄ）。【００４２】  なお、音声信号が無信号時には音声信号に加えてある直流のバイアスだけがコンパレータに加わるのでパルスのみが出力され、これが負荷コイルに入力される。この時の直流バイアスは、コンパレータにおける三角波（又はのこぎり波）の頂点から半分の所にセットする。つまり５０％デューティ比を得る為である。この無信号時のパルスの出力はダイアフラムの前後に存在する、それぞれの負荷コイルに同時に（ただし時分割プッシュプルの方式で高速に交代するが）しかも同じ幅のパルスが掛かるので、このメカニズムが無線空間浮揚動作を可能にするのである。更にこれがダイアフラムにとってバイアスの働きをして歪み無き動作を保証するのである。【００４３】  なおＰＤＭ（パルス密度変調）の場合は、ダイアフラム前後の負荷コイルには同じ常時一定の密度のパルスが出力されていて、直流バイアスを加えた音声信号が入力された時に、パルスの密度が音声信号無信号時の密度に対して濃くなったり薄くなったり変化する事で動作をするのである。これはプッシュプルなので、ダイアフラム前後の負荷コイルには１８０度逆位相の音声出力が加わる。つまり前方の負荷コイルのパルス密度が濃くなれば、後方の負荷コイルのパルス密度は薄くなり、次はこの逆の動作となる。これを繰り返して音波を発生する。これはＰＷＭ（パルス幅変調）の場合も全く同様である。ＰＷＭの場合はパルスの幅（時間）が変化するだけである。故に全体としての消費電力は無信号時・小出力時・大出力時の全てにおいて理論上一定である。何故か？  それは前後５０％５０％のデューティ比の時はダイアフラムは前後どちらにも偏らず、例えば前方７０％デューティ比の電磁力の時は後方は３０％デューティ比の電磁力となり、ダイアフラムは反発力で後方に偏る（つまり前後の電磁力を足すと常時合計１００％である）。その逆も全く同様である。すなわちダイアフラム前後の電磁力は相互に反比例の関係にある。これが消費電力は無信号時・小出力時・大出力時の全てにおいて理論上一定の理由である。またこの（音声信号が）無信号時に、ダイアフラム前後の負荷コイルに、常時一定密度のパルスの出力が加わる事で無線空間浮揚動作を可能にするのである。【００４４】  図１７（ａ）は同心円状のコイルが相互干渉するのを避ける為にコイルに電磁誘導が相互に掛からない様に、互いのコイルが９０度（直角）に出来るだけ近い角度にセットした図である。これを説明したのが図１７（ｂ）でコイルが平行の時は図５図８図９参照。【００４５】  つまり９０度に近い角度ほど相互干渉は少なくなる。又磁性体の使用により、更に相互干渉は少なくなる（磁性体の存在する方に磁力線は引き付けられる為）。なおＰＷＭでも全帯域の場合にはコイル同志が平行でも差し支え無い。なおＰＤＭでマルチバンドの場合、サンプリング周波数を相互に異ならせる事で相互干渉は解決する為にコイル同志は平行でも良い。なお外部に電磁波が漏れない様にスピーカー本体をシールドするが音波の通り道は網の目状のシールドとする。【００４６】  なお、この明細書の最初に述べた、高周波を整流して上半周期と下半周期に分離する一方法として、ダイオードを使う方法がある。図１８はダイオード２個の場合で、図１９はダイオード４個の場合である。【００４７】  なお、以上の発明を極めて簡略化すれば、２台の（出力側のＬＣによるローパスフィルターを除去した）市販のＤ級アンプ、すなわちデジタルアンプでＰＷＭ方式とＰＤＭ方式が有るが、それをそのまま使用すれば良い。２台のＤ級アンプに音声信号出力を加えるまでのプロセスは特許請求の範囲１と２に書かれて有る通りで、この時の方形波（矩形波・パルス波）に整形された出力は電力増幅して各々の市販のＤ級アンプの電源として加える。ただし出力側のＬＣフィルターは外す必要がある。そして負荷コイル以後の配線は特許請求の範囲１と２に書かれて有る通りで、その後は同じである。
【産業上の利用の可能性】
【００４８】  特に高音質を必要とする大編成の音楽再生用や、テレビ放送の音声用や、音楽大学等のの研究機関用、また放送局やレコード会社のスタジオ・モニター用として利用する。
【符号の説明】
【００４９】  １．リボン又はボイスコイル
２．負荷コイル
３．ダイアフラム
４．コンパレータ
５．（ダイナミックスピーカーの）ボイスコイル
６．ダイオード
７．発振器
８．ダンパー
９．エッジ
１０．コーン紙
１１．（ドームラジエター）センターキャップ
１２．アナログ・プリアンプ
１３．デジタル・パワーアンプ
１４．（粉末）磁性体
１５．負荷抵抗
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１６ｃ】
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【図１６ｄ】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年1月18日(2015.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４ａ】
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