(57)【要約】【課題】デジタルアンプの出力側にローパスフィルタを介することなくスピーカーのボイスコイルを接続して音を出力する構造としても、ノイズの発生を抑制することが可能なスピーカーユニットおよびスピーカーシステムを提供する。【解決手段】スピーカーユニット１２は、ボイスコイル２４を備える。また、Ｄ級アンプ１４を有するアンプモジュール４１を備えている。アンプモジュール４１の出力端子４２と、ボイスコイル２４の巻線の巻き始めの点または巻き終わりの点と、出力端子４２を結ぶ導線３３を含む配線の長さが２０ｃｍ以下となっている。アンプモジュール４１は、スピーカーユニット１２の各部材を支持するフレーム２８に支持されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイスコイルを有するスピーカーユニットであって、
入力される音信号を増幅するデジタルアンプが前記ボイスコイルに直接接続されるとともに、前記デジタルアンプの回路の前記ボイスコイル接続用の端子と、前記ボイスコイルの巻線の巻き始めの点または巻き終わりの点とを繋ぐ配線の長さが２０ｃｍ以下となっていることを特徴とするスピーカーユニット。
【請求項２】
前記ボイスコイルに加えて、前記ボイスコイルを磁界中に配置させている磁石と，前記ボイスコイルに接続されて振動する振動体と、前記磁石を支持するとともに、前記ボイスコイルおよび前記振動体を振動可能に支持する支持体とを備え、
前記デジタルアンプが、前記支持体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスピーカーユニット。
【請求項３】
前記デジタルアンプは、入力される音信号の周波数範囲を規制する周波数範囲規制手段を備え、前記デジタルアンプが所定の周波数範囲の音信号を増幅して前記ボイスコイルに出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスピーカーユニット。
【請求項４】
前記周波数範囲規制手段が前記デジタルアンプに入力される音信号の周波数範囲を規制するとともに出力される音の周波数特性を補正するデジタルシグナルプロセッサであることを特徴とする請求項３に記載のスピーカーユニット。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスピーカーユニットと、前記スピーカーユニットを支持するエンクロージャーとを備えることを特徴とするスピーカーシステム。
【請求項６】
請求項４に記載の複数のスピーカーユニットと、前記スピーカーユニットを支持するエンクロージャーとを備え、前記デジタルシグナルプロセッサの設定により、前記スピーカーユニット毎に出力する音の周波数範囲および周波数特性を決めていることを特徴とするスピーカーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルアンプがボイスコイルに直結されているスピーカーユニットおよびスピーカーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、音楽は、光学ディスクデバイスやフラッシュメモリ等のストレージデバイスに記憶されたり、インターネットのクラウド上に記憶されたり、インターネットを介したストリーミングにより供給されたりしている。
これらの音楽（音）は、デジタル化されて記憶媒体に記憶されている。
【０００３】
また、スピーカーを備える音楽の再生装置においては、アナログまたはデジタルの信号をアンプにより増幅し、増幅した信号を用いてスピーカーを駆動することになる。
アンプとしては、アナログ信号を増幅するアナログアンプ（Ａ級、Ｂ級およびＡＢ級アンプ）と、デジタル信号を増幅するデジタルアンプ（Ｄ級アンプ）が知られている。Ｄ級アンプでは、デジタル信号を増幅するので、上述のようなデジタル音源では、デジタル信号をアナログ化せずに増幅することができる。但し、Ｄ級アンプでは、デジタル信号としてパルス幅変調されたデジタル信号としてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号が増幅されるようになっており、例えば、記憶媒体に記憶されているのが、ＰＣＭ（Ｐｕｌｓｅ  ＣＯＤＥ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のデータである場合にこれをＰＷＭの信号に変換する必要がある。
【０００４】
このようなＤ級アンプには、上述の各アナログアンプに比較して、高効率であることから消費電力が低く、発熱も少なく、小型化が容易であるという長所がある。しかし、Ｄ級アンプ１においては、従来から、ＰＷＭ信号に含まれるノイズ成分の信号の電磁放射に起因して、電磁的な不干渉性もしくは電磁環境適合性（ＥＭＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏ・Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）の確保が阻害される場合があるといった問題が生じていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
すなわち、一般的なＤ級増幅方式におけるＰＷＭ信号には、本来の再生対象となる可聴帯域（２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）の信号（オーディオ信号）の他にも、ノイズ成分の信号が含まれている。すなわち、ＰＷＭ信号のような矩形波には、高調波成分としてのノイズが含まれている。
【０００６】
特許文献１には、デューティが５０％の場合におけるＰＷＭ信号には、ノイズ成分の信号として、基本周波数ｆ１（デューティ５０％の場合のＰＷＭの発振周波数）を有するノイズ成分（１次）（以下、基本周波数成分と称する）の信号と、この基本周波数成分の信号に対する３次、５次および７次等の奇数次高調波成分の信号とが含まれている。なお、一般的に、基本周波数は、４００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの間の周波数とされていることが記載されている。
【０００７】
また、特許文献１には、デューティが５０％以外の場合におけるＰＷＭ信号には、ノイズ成分の信号として、基本周波数成分および奇数高調波成分の信号に加えて、
基本周波数成分の信号に対する２次、４次および６次等の偶数次高調波成分の信号が含まれていることが記載されている。
【０００８】
このようなノイズ成分の信号は、特許文献１に記載されているように、基本的にはＤ級アンプの出力側にローパスフィルタを配置することで除去される。
また、特許文献１に記載されるようにローパスフィルタは、一般的にはコイル（インダクタ）とコンデンサ（キャパシタ）からなるＬＣ型の１次のローパスフィルタであるが、ノイズを十分に除去するために、２次フィルタや、より高次のローパスフィルタを用いてもよい。また、ローパスフィルタは、ＰＷＭ信号を積分してアナログ信号に変換する機能を有する。Ｄ級アンプにおいては、出力側にローパスフィルタを配置しないと、大きなノイズが生じ、当該回路だけでなく周囲の電気製品や電子機器等に大きな影響を与えてしまう。
【０００９】
アンプで増幅された信号が入力されて音を発生させるスピーカーは、例えば、電磁石と、この電磁石の磁界中で上述のようにアンプで増幅された電流が流されるボイスコイルと、磁界中で電流を流されることにより磁界中を移動するボイスコイルにより振動させられて音を発生する振動板（コーン）と、これらを支持するためのフレームを備える。
ここでは、このようなスピーカー単体をスピーカーユニットと称し、エンクロージャー等の筐体（スピーカー専用の筐体だけではなく、各種プレイヤーやラジオやテレビ等と一体のものも含まれる）に１個以上のスピーカーユニットが取り付けられているものをスピーカーシステムと称する。
【００１０】
例えば、一般的なスピーカーシステムでは、エンクロージャーにフルレンジのスピーカーユニットを用いたワンウェイスピーカーシステムや、エンクロージャーにウーファーとトゥイーター等の２つのスピーカーユニットを配置したツーウェイスピーカーシステムや、エンクロージャーにウーファーとスコーカーとトゥイーター等の３つのスピーカーユニットを配置したスリーウェイスピーカーシステム等が知られている。
【００１１】
例えば、一般的なスリーウェイスピーカーシステムでは、アナログアンプを用いる場合に、例えば、ＣＤプレイヤーで読み取られたＰＣＭ信号をＣＤプレイヤーに設けられたデジタルアナログコンバータで、アナログ信号に変換し、アナログアンプでアナログ信号を増幅してスピーカーシステムに増幅されたアナログ信号を出力する。
【００１２】
スピーカーシステムでは、後述のクロスオーバーネットワーク（パッシブネットワーク）等により、増幅されたアナログ信号を、高音域、中音域、低音域に分け、例えば、高音域のアナログ信号をトゥイーターに入力し、中音域のアナログ信号をスコーカーに入力し、低音域のアナログ信号をウーファーに入力するようになっている。
【００１３】
上述のクロスオーバーネットワークとは、受動素子（例えば、キャパシタ（コンデンサ）、インダクタ（コイル）、抵抗等）のみで構成された音域分割用回路であり、単にネットワークと呼ばれる場合がある。
【００１４】
ネットワークは、インダクタと、キャパシタからなるローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ等のフィルタによりアナログ信号を各スピーカーユニットに対応して各音域に分けるチャンネルデバイダと、各音域のスピーカーの能率の違いによるアンバランスを調整する抵抗を用いたアッテネータとを備える。
【００１５】
また、近年のハイエンドオーディオシステムでは、例えば、ＣＤプレイヤーから出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換した後に、このアナログ信号を増幅する前に、チャンネルデバイダで、上述の高音域のアナログ信号、中音域のアナログ信号、低音域のアナログ信号に分離し、それぞれのアナログ信号を別々のアンプで増幅し、各アンプから上述の各スピーカーユニットに増幅された信号を一対一で出力するものが知られている。また、比較的安価なスピーカーシステムにおいては、スピーカーシステムにアンプを内蔵したアクティブスピーカーが知られている。
【００１６】
また、図４に示すように、デジタル信号のまま各音域に分けるのに、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）１が用いられる場合があり、上述のように各スピーカーユニット６にアンプとしてＤ級アンプ２を備える場合に、デジタル信号を、アナログ信号に変換することなく、デジタル信号のままＤ級アンプ２に入力することが可能になる。この場合も、Ｄ級アンプ２の増幅された矩形波を出力する部分にインダクタ４とキャパシタ５とからなるローパスフィルタ３を配置し、このローパスフィルタ３からの出力をスピーカーユニット６に入力する構成とすることによって、ノイズを除去する必要がある。                                                            
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００９−１１１６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところで、デジタル音データの再生において、できるだけ音の劣化を抑えるには、デジタルデータとして記憶媒体に記憶される音（デジタル信号でストリーミングされる音やマイクからデジタル出力される音も含まれる）をスピーカーで再生する場合に、ＣＤプレイヤー等の音データの読み取り装置からデジタルアンプを介してスピーカーシステム（スピーカーユニット）まで、アナログに変換することなく、デジタル信号のまま信号を伝送することが考えられる。なお、Ｄ級アンプを用いる場合に、例えば、ＣＤプレイヤーがアナログ出力だと、ＣＤプレイヤーで、デジタル・アナログ（ＤＡ）変換が行われ、ＤＳＰまたはＤ級アンプでＡＤ変換が行われることになり、音が劣化する。
【００１９】
例えば、デジタルのまま信号を増幅するＤ級アンプの出力側にスピーカーシステムやスピーカーユニットを接続することにより、上述のようにデジタル信号をアナログ信号に変換することなく、スピーカーユニットから音を再生することが可能になる。
【００２０】
この場合に、Ｄ級アンプから出力される矩形波による上述のノイズを除去するローパスフィルタを用いないと、他の機器にノイズによる大きな影響を与えてしまう虞がある。しかし、ローパスフィルタにより、高調波をカットする際に、可聴域の音信号に影響を与える虞がある。すなわち、音が劣化する虞があり、上述のようにデジタル音の再生をフルデジタル化しても、ローパスフィルタによる影響を免れない。
【００２１】
また、マルチウェイのスピーカーシステムの設計においては、上述のネットワーク設計に熟練した作業者と、長い開発期間が必要となり、スピーカーシステムのコスト増の要因となっている。
【００２２】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、デジタルアンプの出力側にローパスフィルタを介することなくスピーカーのボイスコイルを接続して音を出力する構造としても、ノイズの発生を抑制することが可能なスピーカーユニットおよびスピーカーシステ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】
【００２３】
本発明のスピーカーユニットは、ボイスコイルを有するスピーカーユニットであって、
入力される音信号を増幅するデジタルアンプが前記ボイスコイルに直接接続されるとともに、前記デジタルアンプの回路の前記ボイスコイル接続用の端子と、前記ボイスコイルの巻線の巻き始めの点または巻き終わりの点とを繋ぐ配線の長さが２０ｃｍ以下となっていることを特徴とする。
【００２４】
このような構成によれば、ボイスコイルとデジタルアンプとの間の配線が２０ｃｍ以下とされて、十分に短いので、配線からの上述の高調波に係わるノイズの電磁放射を抑制することができる。
【００２５】
上述の増幅された矩形波が流れる配線がある程度長くなると、配線がアンテナとして機能し、高調波によるノイズが放射されてしまうが、配線が短く、アンテナとしての機能が低いことから、放射されるノイズを低減することができる。
【００２６】
また、ボイスコイルは、デジタルアンプに対して振動した状態となるので、配線は、ボイスコイルの振動を許容する長さが必要である。上述の配線の最低限の長さは、ボイスコイルの振動幅により決まり、主にスピーカーユニットのサイズによって決まることになる。
なお、基本的にノイズは、ボイスコイルに矩形波が入力されることにより、コイルを有するローパスフィルタに矩形波が入力された場合と略同様に、除去された状態となる。したがって、距離を規制すべき配線は、ボイスコイルの巻き始めの点または巻き終わりの点からデジタルアンプの回路の端子までの配線である。
【００２７】
また、デジタルアンプは、例えば、集積されてチップ化されたものであり、ボイスコイル用の端子とは、このデジタルアンプを構成するチップの端子である。
基本的には、上述の配線の距離が、従来のデジタルアンプにおいて、増幅された矩形波が出力される端子とローパスフィルタのインダクタおよび／またはキャパシタまでの配線の距離程度とされることが好ましい。また、デジタルアンプは、例えば、ＰＷＭを用いたＤ級アンプである。
【００２８】
このようなスピーカーユニットによれば、各スピーカーユニットにデジタルの音信号を入力することにより、デジタルアンプの出力により直接スピーカーを駆動して音を発生することが可能である。なお、アナログ信号をデジタルアンプでデジタル化した後に増幅することも可能であるが、デジタルアンプにデジタルの音信号を入力することが好ましい。
記憶媒体からのデジタル信号の読み取りからスピーカーへの出力までをデジタル化するとともに、ローパスフィルタを用いない構成とすることにより、音質を向上できる可能性がある。
【００２９】
本発明の前記構成において、前記ボイスコイルに加えて、前記ボイスコイルを磁界中に配置させている磁石と，前記ボイスコイルに接続されて振動する振動体と、前記磁石を支持するとともに、前記ボイスコイルおよび前記振動体を振動可能に支持する支持体とを備え、
前記デジタルアンプが、前記支持体に設けられていることが好ましい。
【００３０】
このような構成によれば、ボイスコイルとデジタルアンプとの距離が短くなり、配線を短くすることが可能になる。これにより配線の長さを上述の範囲内として、ノイズの発生を抑制することができる。また、従来のハイエンドオーディオシステムと同様に各スピーカーユニットにアンプが配置されることになり、各スピーカーユニットでアンプの設定を変更可能になる。また、スピーカーシステムではなく、スピーカーユニットがアクティブなスピーカーになる。
【００３１】
また、本発明の戦記構成において、前記デジタルアンプは、入力される音信号の周波数範囲を規制する周波数範囲規制手段を備え、前記デジタルアンプが所定の周波数範囲の音信号を増幅して前記ボイスコイルに出力することが好ましい。
【００３２】
このような構成によれば、スピーカーユニットをマルチウェイのスピーカーシステムとして使用する場合に、スピーカーユニットに音信号を入力すれば、各スピーカーユニットにおいて、各スピーカーの音域に対応する周波数範囲の信号が用いられることになる。したがって、音域が異なる各スピーカーユニットを組み合わせることで、スピーカーシステムを構築することができ、マルチウェイのスピーカーシステムの製造コストの低減を図ることができる。
但し、記録媒体の読み取り装置（または、ストリーミングされたデジタルの音信号やマイクから出力されるデジタルの音信号）からスピーカーまでデジタルで音信号を伝送する上で、周波数範囲規制手段は、ローパスフィルタ等を有するネットワークではなく、デジタルのままで周波数の範囲を規制するものが好ましい。
【００３３】
また、本発明の前記構成において、前記周波数範囲規制手段が前記デジタルアンプに入力される音信号の周波数範囲を規制するとともに出力される音の周波数特性を補正するデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）であることが好ましい。
【００３４】
このような構成によれば、ＤＳＰのより音の周波数範囲だけではなく、その周波数範囲におけるスピーカーユニットの周波数特性も補正することが可能になる。したがって、マルチウェイのスピーカーシステムを複数のスピーカーユニットで組む場合に、例えば、出力される音を測定しながら設計された周波数特性となるように各スピーカーユニットのＤＳＰを設定することにより、設計された周波数特性等に近い音に設定することができる。
【００３５】
したがって、同じスピーカーユニットでも、固体差によって周波数特性が異なってしまうような場合でも、各スピーカーユニットを同様の周波数特性とすることができ、量産時にスピーカーユニットの固体差により歩留まりが悪化するのを防止できる。
また、同じスピーカーユニットを、その周波数特性を変えて、異なるスピーカーシステムに用いることが可能になり、例えば、優れたスピーカーユニットを多くのスピーカーシステムで使用可能になり、コストの低下を図ることができる。
【００３６】
本発明のスピーカーシステムは、前記構成のスピーカーユニットと、前記スピーカーユニットを支持するエンクロージャーとを備えることを特徴とする。
【００３７】
このような構成よれば、上述の各スピーカーユニットと同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
本発明のスピーカーシステムは、上述のＤＳＰを備える複数のスピーカーユニットと、前記スピーカーユニットを支持するエンクロージャーとを備え、前記デジタルシグナルプロセッサの設定により、前記スピーカーユニット毎に出力する音の周波数範囲および周波数特性を決めていることを特徴とする。
【００３９】
このようなスピーカーシステムによれば、設計時にネットワークの設定を行う必要はなく、エンクロージャーや各スピーカーユニット等のハード構成を設計した後に、ネットワークの設計を行うのではなく、例えば、スピーカーシステムの周波数特性等を決定し、音を測定しながら各スピーカーユニットのＤＳＰの設定（プログラミング）を行うことで、スピーカーシステムを設定された音を出力する状態とすることができる。
【００４０】
したがって、ネットワークの設計に長期間要するようなことが無くなり、スピーカーシステムの開発コストを低減することにより、スピーカーシステムのコストを低減することができる。また、ＤＳＰの設定をスピーカーシステムのユーザが変更できるようにしたり、設定を追加できるようにすることにより、ユーザの好みや、使用環境に合わせた周波数特性の音を出力したり、音場を設定したりすることも可能である。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、Ｄ級アンプとしてのデジタルアンプとスピーカーユニットのボイスコイルとの間にローパスフィルタ等のフィルタを配置することなく、デジタルアンプをボイスコイルに直結して音を発生させても、矩形波に基づくノイズの発生を抑制することが可能になり、ローパスフィルタによりフィルタリングされていないデジタル信号の音をスピーカーユニットで再生可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態のスピーカーユニットの概略を示すブロック図である。
【図２】前記スピーカーユニットを示す概略断面図である。
【図３】前記スピーカーユニットを複数備えたスピーカーシステムを示す概略図である。
【図４】従来の一般的なオーディオシステムの一例の概略を示すブロック図である。
【図５】実験においてボイスコイルの代わりとしてのローパスフィルタへの接続用配線の距離を変えた場合のノイズの電界強度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
この実施の形態のスピーカーユニット１２は、図１に概略を示すように、スピーカーユニット本体１１にＤＳＰ（周波数規制手段）１３と、Ｄ級アンプ（デジタルアンプ）１４とを備える。但し、Ｄ級アンプ１４の出力側に従来のローパスフィルタは設けられておらず、Ｄ級アンプ１４の出力端子からの配線が後述のスピーカーユニット本体１１のボイスコイル２４（図２図示）に直結されている。
【００４４】
図２に示すように、スピーカーユニット本体１１は、一般的なスピーカーユニットであり、例えば、マグネット（磁石）２１と、ヨークとしてのトッププレート２２およびバックプレート２３と、ボイスコイル２４と、センターキャップ２５と、コーン（振動体）２６、ダンパー２７とフレーム（支持体）２８とを備える。
【００４５】
この実施の形態のスピーカーユニット本体１１においては、円筒状のマグネット２１の前（音を出す方向）に、円筒状のトッププレート２２が配置され、これらマグネット２１とトッププレート２２が同軸上に配置されるとともに、バックプレート２３に備えられた円柱状のセンターポール（ポールピース）３０が、円筒状のマグネット２１と円筒状のトッププレート２２とを貫通した状態となっている。バックプレート２３は、マグネット２１の後に配置される円板状の本体の中央部から上述のセンターポール３０が前に向かって延出している。これらマグネット２１、トッププレート２２、バックプレート２３は、固定的にフレーム２８に支持されている。
【００４６】
ボイスコイル２４は、円筒状に導線を巻いた巻線であり、円筒状のトッププレート２２の内側で、センターポール３０の外側に配置される。すなわち、ボイスコイル２４は、トッププレート２２内に挿入された状態で、このボイスコイル２４内にセンターポール３０が挿入された状態となっている。ヨークとしてのトッププレート２２とバックプレート２３によりマグネット２１の磁束が導かれてボイスコイル２４が配置される位置に好適な磁界を形成している。
【００４７】
ボイスコイル２４は、上述の配置位置にフレーム２８に接続されたダンパー２７により支持されている。ダンパー２７に支持されたボイスコイル２４は、音の信号である電流が入力することにより、例えば、マグネット２１、トッププレート２２、バックプレート２３の軸方向に振動する。
コーン２６は、振動体であり、ボイスコイル２４に接続されて振動するとともに空気を振動させて音を発生する。略円錐形状の筒状に形成されたコーン２６は、その外周縁側がエッジ（図示略）によりフレーム２８に支持されている。
【００４８】
この実施の形態において、ボイスコイル２４の巻線の巻き始めの点と、巻き終わりの点に連続して導線（配線）３２，３３が設けられており、これらの導線３２，３３は、スピーカーユニット１２の外部に導かれるのではなく、一方の導線３３がフレーム２８に設けられた端子３４に接続されている。他方の導線３２がアースとしてフレームに接続されている。
【００４９】
フレーム２８の端子３４の近傍に、アンプモジュール４１が設けられている。アンプモジュール４１は、例えば、図１に示すＤ級アンプ（デジタルアンプ）１４と、ＤＳＰ１３
を備えるものである。アンプモジュール４１は、例えば、プリント配線基板上にＤ級アンプ１４の集積回路と、ＤＳＰ１３の集積回路とを備えている。なお、Ｄ級アンプ１４とＤＳＰ１３を１つの集積回路としてもよい。
【００５０】
Ｄ級アンプ１４の集積回路（ＤＳＰ１３とＤ級アンプ１４を合わせた集積回路）の増幅された音信号の出力端子４２と前記フレーム２８に設けられた導線３３が接続された端子３４とが配線により接続されている。なお、出力端子４２と導線３３を直接接続するものとしてもよい。
【００５１】
アンプモジュール４１（Ｄ級アンプ１４）の出力端子４２からは矩形波の音信号として、例えばＰＷＭ信号を増幅したデジタル音信号が出力されており、この出力端子４２に接続された配線からは、上述の高調波に基づくノイズが電磁放射される。この場合に、導線３３がアンテナとして機能することにより、ノイズが電磁放射されることになり、ノイズの電磁放射を低減するためには、導線３３等を短くする必要がある。
【００５２】
すなわち、フレーム２８に設けられたボイスコイル２４の端子３４および導線３３を介して出力端子４２からボイスコイル２４の巻線の巻き始めの点または巻き終わりの点までの距離をできるだけ短くする必要がある。ここでは、アンプモジュール４１の出力端子４２からボイスコイル２４の巻線の巻き始めの点または巻き終わりの点までの配線（導線３３を含む）の長さを２０ｃｍ以下としている。このようにすることで、ノイズの低減を図ることができ、ローパスフィルタを介すことなく、スピーカーユニット本体１１を駆動することが可能になる。
【００５３】
なお、アンプモジュール４１の出力端子４２からボイスコイル２４の巻線の巻き始めの点または巻き終わりの点までの配線（導線３３を含む）の長さを上述のように２０ｃｍ以下としたが、ノイズをさらに低減するために１５ｃｍ以下としてもよいし、さらに、１０ｃｍ以下としてもよい。
【００５４】
なお、導線３３は、ボイスコイル２４の振動を妨げない長さが必要であり、この長さは、例えば、スピーカーユニットのサイズや、発生する音の周波数帯域（音域）等により決まるものである。すなわち、スピーカーユニットの機種によって異なるものとなる。
また、この配線の長さは、ノイズを低減する上では、短ければ短いほど好ましく、例えば、ボイスコイル２４の振動幅に基づく配線の最低限必要とされる長さまたはその長さより少しだけ長い長さとしてもよい。
また、従来のＤ級アンプにおいては、ノイズを抑制するために、出力端子側にローパスフィルタが設けられているが、例えば、この実施の形態で用いられるＤ級アンプと、同等の従来のＤ級アンプにおけるＤ級アンプとしてのチップの端子からローパスフィルタまでの基板上の配線（プリント配線）の長さと、略同様の長さの配線によりＤ級アップの端子と、ボイスコイル２４とを繋ぐものとしてもよい。
【００５５】
アンプモジュール４１には、電源（Ｖｃｃ）端子４３、Ｄａｔａ端子４４、ＧＮＤ（アース）端子４５が設けられており、基本的にＤａｔａ端子４４から音信号が入力されて電源端子４３から入力される電力により増幅されて上述のようにボイスコイル２４に増幅されたデジタル信号が入力される。アンプモジュール４１への入力はデジタル信号であることが好ましいが、アンプモジュール４１にＡＤコンバータを設けて、入力されたアナログ信号をデジタルに変換するものとしてもよい。
【００５６】
ＣＤやその他の記憶媒体に記憶されたデジタル信号がデジタルのままアンプモジュール４１に入力するようになっていることが好ましい。なお、記憶媒体から読み取られたデジタルの音信号だけではなく、マイクで取り込まれた音信号がデジタル化されてアンプモジュール４１に入力するものとしてもよい。
【００５７】
また、Ｄ級アンプ１４では、デジタル信号としてＰＷＭ信号が用いられるようになっており、アンプモジュール４１に入力するデジタル信号が例えばＰＣＭの場合に、アンプモジュール４１でＰＷＭ信号に変換する必要がある。なお、近年音楽用のデジタル信号としてＤＳＤ信号が用いられる場合が増えている。ＤＳＤ信号は、ＳＡＣＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ａｕｄｉｏ  ＣＤ）で用いられている方式であるが、レーコディング等においても用いられる。
【００５８】
このＤＳＤ信号は、ＰＷＭ信号と同様の矩形波の信号であり、ＰＤＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を用いたものである。ＤＳＤ（ＰＤＭ）信号は、ＰＷＭ信号と同様にＤ級アンプ１４で増幅できる可能性があり、このＤＳＤ信号をアンプモジュール４１に入力するものとしてもよい。
【００５９】
アンプモジュール４１には、Ｄ級アンプ１４だけではなくＤＳＰ１３も含まれており、スピーカーユニット本体１１に入力される音信号の周波数範囲（音域）を制限したり、この周波数範囲内を複数の帯域に分けるとともに、各帯域にゲインを減衰または増幅したりするようになっている。すなわち、ＤＳＰ１３は、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ等として機能することができ、Ｄ級アンプ１４に入力される音信号の周波数範囲を制限する。また、イコライジングしてスピーカーユニット本体１１の周波数特性を調整することが可能である。さらに、音場等を設定することも可能である。
すなわち、ＤＳＰ１３を有することにより、従来のネットワークや、各種フィルタとしての機能を有するとともに、イコライジングによる周波数特性の補正を行うことが可能になる。
【００６０】
なお、ＤＳＰ１３では、プログラムやプログラム用のデータを変更することにより、容易に上述の機能を変更することが可能であり、スピーカーユニット本体１１の特性に合わせて、周波数特性等の変更が可能である。なお、アンプモジュール４１のＤａｔａ端子４４においては、音信号の入力だけではなく、コマンド入力によりＤＳＰ１３のプログラムやプログラム用のデータを変更することが可能となっている。
【００６１】
ここで、ＤＳＰ１３用の入力装置をアンプモジュール４１のＤａｔａ端子４４に接続可能になっており、各種設定を変更したり、プログラムによる新機能を追加したりするなどのことが可能である。
すなわち、スピーカーユニット１２においては、ローパスフィルタを介さずにＤ級アンプ１４をボイスコイル２４に接続可能なだけではなく、ＤＳＰ１３を設けることにより、プログラミング可能なインテリジェントスピーカーユニットとなる。
【００６２】
なお、スピーカーユニット１２におけるアンプモジュール４１のＤａｔａ端子４４に対して無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の装置を接続し、音信号や各種コマンド、プログラム、データ等を無線で入力するものとしてもよい。この場合に、スマートフォンやタブレット等のための専用のアプリケーション（アプリ）を作成し、スマホやタブレットを上述の入力装置として使用可能としてもよい。
【００６３】
このようなスピーカーユニット１２によれば、Ｄ級アンプ１４とボイスコイル２４とを繋ぐ導線（配線）の距離が短いので、導線をアンテナとして電磁放射される矩形波の高調波に基づくノイズを低減することができる。したがって、Ｄ級アンプ１４とボイスコイル２４との間に、ＰＷＭ信号をアナログ信号に変換してしまうローパスフィルタを配置せずに、デジタル信号でスピーカーユニット１２を駆動することができる。
【００６４】
この場合に、例えば、ＣＤプレイヤー等のデジタルの音信号を出力する装置からＤ級アンプ１４への入力までデジタル信号とすることにより、スピーカーにＤ級アンプからデジタル信号が入力されるので、最初から最後まで音信号がアナログに変換されることがなく、オーディオシステム全体でデジタルの音信号が取り扱われる本当のフルデジタルを実現することができる。
【００６５】
図３に示すように、この実施の形態のスピーカーユニット１２を備えたスピーカーシステムにおいては、エンクロージャー５１に３つのスピーカーユニット１２が取り付けられ、マルチウェイ（スリーウェイ）のスピーカーシステムとなっている。
例えば、スピーカーシステムは、高音域用スピーカーユニット１２ａ（１２）と、中音域用スピーカーユニット１２ｂ（１２）と、低音域用スピーカーユニット１２ｃ（１２）とを備える。
【００６６】
従来、このようなスピーカーシステムにおいて、アナログの各種フィルタ回路等を備えたネットワークにより、各スピーカーが出力する音の周波数範囲等が設定されていた。それに対して、このスピーカーシステムにおいては、上述のように各スピーカーユニット１２がＤＳＰ１３とＤ級アンプ１４を有するので、例えば、Ｄ級アンプ１４による増幅前の段階でデジタルの音信号の周波数範囲を制限したり、この周波数範囲の各帯域においてゲインの減衰や増幅を行いスピーカーユニット１２の周波数特性を調整したりすることが可能である。
【００６７】
この場合に、例えば、実際にスピーカーシステムの各スピーカーユニット１２ａ〜１２ｃで音を出してそれを測定するとともに、設定を変更するようなことを自動化して行うことが可能であり、従来のようにアナログの回路からなるネットワークを設計する場合に比較して、スピーカーシステムの開発時間を大幅に短縮することができる。
【００６８】
また、スピーカーシステムにおいて、各スピーカーユニット１２に周波数特性や、周波数範囲を変更可能であるため、例えば、同じ製品となるスピーカーシステムにおいて、固体差等により、使用されるスピーカーユニット１２の特性等がスピーカーシステムによって、異なるような場合でも、異なるスピーカーユニット１２の特性をＤＳＰ１３により補正することで、他のスピーカーシステムと差がつくような状態とならず、製品として出荷可能な状態となり、歩留まりの向上を図ることができる。
【００６９】
また、エンクロージャー５１や各スピーカーユニット１２において、仕様変更が有ったり、仕入れ先が変わることにより製品自体が変更されたりする場合があっても、ＤＳＰ１３により、各スピーカーユニット１２の特性を変更することにより、同じような音がでる設定とすることが可能である。また、上述のように各スピーカーユニット１２や各エンクロージャー５１の固体差が大きな場合であっても、各スピーカーシステムの周波数特性が略同様になるように補正することを容易に行うことができる。
【００７０】
上述のネットワークの設計では、基本的に同じ製品となるスピーカーシステムにおいて同じネットワークが使用されることになり、個々に音を調整することが難しいが、この実施の形態のスピーカーシステムによれば、スピーカーシステム個々で、スピーカーユニット１２個々に音の調整を行うことが可能になる。
また、スピーカーシステムを出荷した後に、ユーザによって上述の周波数範囲や周波数特性等のＤＳＰ１３の設定を変更可能としてもよい。たとえば、スピーカーシステムにＤＳＰ１３の入力装置を設けてもよい。また、Ｄ級アンプ１４による音量の調整用の入力装置が必要である。
【００７１】
なお、上述の実施の形態においては、各スピーカーユニット１２にＤＳＰ１４を設けるものとしたが、例えば、スピーカーシステムや他の機器にＤＳＰ１３を設けたり、単独の装置としてＤＳＰ１３を設けたりするものとしてもよい。しかし、スピーカーユニット１２にＤ級アンプ１４とともにＤＳＰ１３を設けることにより、上述のようにインテリジェントなスピーカーユニット１２を設けることが可能になり、各スピーカーユニット１２を個々に設定変更することで、スピーカーシステムとして詳細な調整が可能になる。
【００７２】
いずれにしろ、ハイエンドなオーディオシステムで各スピーカーユニットにアンプを接続する構成と同様に、各スピーカーユニット１２にＤ級アンプ１４が設けられており、ハイエンドなオーディオシステムと同様にスピーカーユニット１２をコントロールすることが可能になる。
【００７３】
また、スピーカーシステムに搭載されるスピーカーユニット１２の数は、３つに限られるものではなく、１つや２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。この場合に、同じ音域用のスピーカーユニット１２が２台以上あってもよい。
【実施例】
【００７４】
以下に、実施例を記載する。
実施例として以下の実験を行った。
この実験は、Ｄ級アンプ１４の端子と、ノイズを除去するためのコイルを有するローパスフィルタとを繋ぐ配線の距離を延長することによるノイズの電界強度の変化を調べたものである。ここで、上述のようにボイスコイル２４は、ローパスフィルタのコイルと同様にノイズを抑制する効果を有するものであり、この実験でのローパスフィルタをボイスコイルに代えた場合に、ローパスフィルタの場合と近似する結果を得られる可能性が高く、少なくとも配線の距離の増加によるノイズの電界強度の変化がローパスフィルタとボイスコイル２４とで同様の傾向となる。
【００７５】
したがって、この実験では、ローパスフィルタをボイスコイル２４の代わりに使用し、Ｄ級アンプ１４の出力端子とローパスフィルタとを繋ぐ配線の距離を、製品の元々の長さの場合と、延長した長さの場合とで、ノイズの電界強度を測定した。
【００７６】
具体的な実験条件を以下に記載する。
ａ、Ｄ級アンプ:Ｔｒｉｐａｔｈ社２０ＷクラスＤ級アンプ ＴＡ２０２０
ｂ、電界強度測定器：秋月電子通商の電界強度計キット組立品
【００７７】
このＤ級アンプ１４は、アナログ入力・アナログ出力のＤ級アンプであり、プリント回路板の出力端子側にローパスフィルタの回路が実装されており、プリント回路板上でこのローパスフィルタに繋がる配線の距離が約２ｃｍとなっている。
【００７８】
また、Ｄ級アンプ１４には、ステレオ用に左のチャネルと右のチャネルとにそれぞれプラスの出力端子と、マイナスの出力端子が設けられており、それぞれにローパスフィルタが配置されているが、今回の実験では、Ｄ級アンプ１４の左と右の各チャネルの各プラスとマイナス端子にそれぞれ設けられた計４回路のローパスフィルタのうちの片チャンネルのマイナス端子側だけ、すなわち１回路のローパスフィルタだけを用いて実験を行った。実験に際しては、Ｄ級アンプ１４をオンとするとともに片方のチャンネルの入力端子に音楽のアナログ信号を入力した。
【００７９】
また、Ｄ級アンプ１４から約３０ｃｍ離れた位置に電界強度計を配置して電界強度の測定を行った。
測定結果を以下に記載する。
【００８０】
（１）環境電界の測定
Ｄ級アンプ１４をＯＦＦとした状態で、電界強度の測定を行った結果、電界強度は、２２ｄＢμＶであった。
【００８１】
（２）Ｄ級アンプの元々の状態での測定（参考例）
Ｄ級アンプのプリント回路板のローパスフィルタ回路の片方のチャンネルのマイナス端子の配線接続を利用し、上述のようにプリント回路上の配線距離が２ｃｍの状態で、Ｄ級アンプをオンとして１Ｗ出力で音楽を再生した状態で電界強度の測定を行った結果、電界強度は、２４ｄＢμＶであった。
【００８２】
（３）ローパスフィルタの配線を１０ｃｍに延長した場合の測定（実施例）
プリント回路板上のローパスフィルタ回路への配線を切り離し、１０ｃｍの導線を用いて、ローパスフィルタ回路を接続する配線を延長し、（２）の場合と同様に音楽を再生して電界強度を測定した結果、電界強度は２４ｄＢμＶであった。
（４）ローパスフィルタの配線を２０ｃｍに延長した場合の測定（実施例）
プリント回路板上のローパスフィルタ回路への配線を切り離し、２０ｃｍの導線を用いて、ローパスフィルタ回路を接続する配線を延長し、（２）の場合と同様に音楽を再生して電界強度を測定した結果、電界強度は２５ｄＢμＶであった。
【００８３】
（５）ローパスフィルタの配線を３５ｃｍに延長した場合の測定
プリント回路板上のローパスフィルタ回路への配線を切り離し、３５ｃｍの導線を用いて、ローパスフィルタ回路を接続する配線を延長し、（２）の場合と同様に音楽を再生して電界強度を測定した結果、電界強度は２８ｄＢμＶであった。
（６）ローパスフィルタの配線を５０ｃｍに延長した場合の測定
プリント回路板上のローパスフィルタ回路への配線を切り離し、５０ｃｍの導線を用いて、ローパスフィルタ回路を接続する配線を延長し、（２）の場合と同様に音楽を再生して電界強度を測定した結果、電界強度は３２ｄＢμＶであった。
【００８４】
実験結果として、上述のローパスフィルタへ接続される配線の距離（２ｃｍ〜５０ｃｍ）と、ノイズの電界強度（ｄＢμＶ）との関係を示すグラフを図５に示す。図５に示すグラフにおいて、縦軸がノイズの電界強度（ｄＢμＶ）であり、横軸がＤ級アンプとしてのチップの端子と、ローパスフィルタ（インダクタまたはキャパシタ）の端子との間の配線の長さ（ｃｍ）である。
【００８５】
上述の結果から、配線を５０ｃｍまで延長することにより、少なくとも８ｄＢμＶの漏洩電波(ノイズ)の増大が確認されたが、１０ｃｍの延長では、配線を延長していない元々のプリント回路板（市販のアナログ出力のＤ級アンプ１４）と同じ値となり、配線の延長による電界強度の増加は測定器の読み取り精度以下であった。
【００８６】
ここで、Ｄ級アンプ１４による音量（出力）に応じて漏洩電波も増減することと、モノラルに対してステレオとしたり、ワンウェイスピーカーシステムに対してマルチウェイスピーカーシステムとしたりすることにより、同時に使用するスピーカーユニットの数が増加し、各スピーカーユニットにＤ級アンプ１４を接続した場合に、ノイズの発生原となるＤ級アンプ１４（ノイズとなる漏洩電波のアンテナとなる配線）の数が増えることなどを考慮した場合に、トータルの漏洩電波の増加量は、さらに拡大される。
【００８７】
したがって、このような実験条件において、漏洩電波の増加量が８ｄＢμＶより小さいことが望まれ、Ｄ級アンプ１４とボイスコイル２４とを接続する配線の長さは、５０ｃｍより短い必要がある。また、配線の長さが１０ｃｍでは、ローパスフィルタが用いられた市販のアナログ出力のＤ級アンプ１４と同じノイズレベルであることから、配線の長さを１０ｃｍより長く伸ばしても、市販のアナログ出力のＤ級アンプ１４と略同等のノイズレベルとすることが可能である。
以上のことから、配線の長さは、２０ｃｍ以下であることが好ましく、１５ｃｍ以下であることがより好ましく、１０ｃｍ以下であることがさらに好ましい。
【符号の説明】
【００８８】
１１      スピーカーユニット本体
１２      スピーカーユニット
１３      ＤＳＰ（周波数規制手段：デジタルシグナルプロセッサ）
１４      Ｄ級アンプ（デジタルアンプ）
２１      マグネット（磁石）
２４      ボイスコイル
２６      コーン（振動体）
２８      フレーム（支持体）
３３      導線（配線の一部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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