(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカがボイスコイル表面の上に測定面を有し、前記測定面が単一コンポーネント作業エリアを有し、前記単一コンポーネント作業エリアが前記測定面の線形磁場測定エリア、ＡＣ磁場測定エリア及び信号対雑音比測定エリアによって形成される共通部分である、前記スピーカの電磁信号をオーディオ信号に変換する磁気抵抗オーディオピックアップにおいて、少なくとも１つの線形磁気抵抗センサ、カップリングキャパシタ、ＡＣ増幅器、増幅器、及び、信号処理回路を含むオーディオピックアップ回路と、前記線形磁場測定エリアからの信号をセンシングする少なくとも１つの単軸線形磁気抵抗センサユニットを備える線形磁気抵抗センサとを備え、前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々は電源入力端と信号出力端とをそれぞれ有し、前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々の信号出力端は、それぞれＡＣ信号を出力する前記カップリングキャパシタを通じて前記ＡＣ増幅器に接続され、それから、それらの信号を１つの信号に組み合わせる前記増幅器に接続され、前記信号処理回路を通じてオーディオ信号として出力される磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項２】
更に、磁気スイッチ型制御回路或いはＤＣ出力型制御回路又はこれらの双方である前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々が前記測定面に位置しているか否かを検出する、線形磁場計測エリア制御回路を備える、請求項１記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項３】
前記磁気スイッチ型制御回路は、少なくとも１つの単軸磁気スイッチセンサユニット、比較器及び制御器を有する磁気スイッチセンサを備え、前記単軸磁気スイッチセンサユニットと検出された前記単軸線形磁気抵抗センサユニットとが測定面上の感磁軸方向の磁場を検出する同方向の感磁軸を有し、前記単軸磁気スイッチセンサユニットの信号出力端は前記比較器に接続され、前記比較器は前記単軸磁気スイッチセンサユニットによって検出された前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの信号を前記比較器によって記憶される基準電圧と比較して比較信号を取得し、かつ、前記比較信号を制御器に入力し、前記制御器は前記比較信号に従ってオーディオピックアップ回路を制御し、前記ＤＣ出力型制御回路はフィルタ、前置／差動増幅器、比較器及び制御器を備え、検出された前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々の信号出力端は、ＤＣ出力信号を取得するフィルタを通じて前記増幅器に接続され、前記ＤＣ出力信号は、前記比較信号を取得する前記比較器の基準電圧と比較され、前記比較器は前記制御器に比較信号を入力し、前記制御器は前記比較信号に応じて前記オーディオピックアップ回路を制御する、請求項２記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項４】
前記磁気スイッチセンサは、少なくとも２つの単軸磁気スイッチセンサユニットの別々の素子の組み合わせ、又は、少なくとも２つの単軸磁気スイッチセンサユニットを統合した単一チップ素子である、請求項３記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項５】
前記単軸スイッチセンサユニットの各々は、両極磁気スイッチセンサである、請求項３記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項６】
前記単軸スイッチセンサユニットの各々は、Ｘ軸、Ｙ軸又はＺ軸磁気スイッチセンサである、請求項３記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項７】
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットは、ハーフブリッジ構造であり、前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの信号出力端は、前記フィルタを通じて前記前置増幅器に接続されている、
又は、
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットは、フルブリッジ構造であり、前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの２つの信号出力端は、それぞれ、前記フィルタを通じて差動増幅器に接続されている、請求項３記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項８】
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々の線形磁場の上下限及び飽和磁場の上下限は、前記単軸スイッチセンサユニットの各々の磁場の作動値及び復元値である、又は、ＤＣ電圧型制御回路の比較器の基準信号である、請求項２記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項９】
前記制御回路は、更に、検出された前記単軸線形電磁抵抗センサユニットをＤＣ電源供給又はパルス電源供給にスイッチすること、及び、前記ＡＣ増幅器の電源、前記増幅器の電源、前記信号処理回路の電源、及び、前記磁気標識信号のいずれか１つ以上をターンオン又はターンオフすることを、それぞれ制御する複数の制御信号を出力するために用いられる、請求項２記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項１０】
前記線形磁気抵抗センサは、少なくとも２つの単軸線形磁気抵抗センサユニットの別々の素子の組み合わせ、又は、少なくとも２つの単軸線形磁気抵抗センサユニットを統合した単一チップ素子である、請求項１記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項１１】
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々は、Ｘ軸、Ｙ軸、又は、Ｚ軸のセンサである、請求項１記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項１２】
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットは、ハーフブリッジ構造であり、前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの信号出力端は、前記カップリングキャパシタを通じて前記前置ＡＣ増幅器に接続されている、
又は、
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットは、フルブリッジ構造であり、前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの２つの信号出力端は、それぞれ、カップリングキャパシタを通じて前記差動ＡＣ増幅器に接続されている、請求項１記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの単軸線形磁気抵抗センサ、前記２軸及び前記３軸線形磁気抵抗センサは、対応する単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々の単軸作業エリアの共通部分又は融合部分にそれぞれ位置している、請求項１記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項１４】
前記線形磁気抵抗センサは、ＡＭＲセンサ、ホールセンサ、ＧＭＲセンサ及びＴＭＲセンサの１つである、請求項１記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。 
【請求項１５】
前記測定面は、前記スピーカの前記ボイスコイル表面から０ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内の距離にある、請求項１４記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項１６】
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの感磁軸方向は、前記測定面に対して垂直又は平行である、請求項１記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項１７】
前記線形磁気抵抗センサは、前記スピーカの前記ボイスコイル面に対して平行な計測面に位置し、前記少なくとも１つの単軸線形磁気抵抗センサユニットは、前記測定面上の線形磁場測定エリアに位置している、請求項１記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項１８】
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々は、前記測定面上の対応する単一コンポーネント作業エリアに位置しており、前記測定面上では、永久磁気回路のＤＣ磁場コンポーネントにおける線形磁場測定エリア、非線形磁場測定エリア及び飽和磁場測定エリアが、前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々の線形磁場特性エリア、非線形磁場特性エリア及び飽和磁場特性エリアに対応し、前記測定面上では、前記スピーカの前記ボイスコイルによって生成される様々な軸のＡＣ磁場コンポーネントの振幅が１ｍＧよりも大きい領域は、前記ＡＣ磁場測定エリアであり、かつ、その振幅が１ｍＧ未満である領域は、ＡＣ磁場非測定エリアであり、測定面上では、周波数帯域が１５ｋＨｚの場合に、熱雑音に対する単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々によって出力されるＡＣオーディオ信号の信号雑音比が１よりも大きい領域は、信号雑音比エリアであり、かつ、信号雑音比が１よりも小さい領域は、信号雑音比非測定エリアである、請求項１記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項１９】
前記オーディオピックアップは、丸型、レーストラック形、又は、角型のボイスコイルを有するスピーカに好適である、請求項１記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【請求項２０】
前記オーディオピックアップは、外部磁気スピーカ又は内部磁気スピーカに適している、請求項１記載の磁気抵抗オーディオピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサ技術の分野に関し、特に、磁気抵抗オーディオピックアップに関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオピックアップは、センサを介して、スマートフォン、タブレットコンピュータ、又は、他のスマート電子デバイスのスピーカのオーディオ電磁信号をピックアップし、かつ、他のスピーカで再生するデバイスである。
【０００３】
現時点では、コイル型又はトランス型のオーディオピックアップが主に採用されている。つまり、スピーカのボイスコイルが、オーディオ電磁場転送信号の一次コイルとして用いられ、受信コイルが、トランスの場合と類似する原理の電磁誘導効果を通じてボイスコイルのオーディオ電磁信号を受信する二次コイルとして用いられ、その後、受信信号は、信号処理回路を通じて他のスピーカの音声信号に合わせて再変換される。こうして、無線接続のオーディオ再生機能が、スピーカとオーディオピックアップとの間で達成される。この種のコイル型のオーディオピックアップは、以下の問題を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１）受信コイルによる出力電圧の振幅がコイルの巻数及びコイルのエリアに関連しているので、コイルの巻数及びコイルのエリアを増加させるだけで、大きな受信電圧信号及び高い感度を取得することができるが、その結果、コイルの体積及びコイルのサイズが大きくなる。
【０００５】
２）スピーカのボイスコイルによって生成される電磁場信号は、主として、ボイスコイル近傍の空間領域を囲んでいるが、その距離の増加に伴って速やかに減衰するので、受信コイルは、可能な限りボイスコイル近傍の領域に位置させる必要があり、その結果、コイルの空間的な柔軟性が低下する。
本発明の目的は、この種の既存のオーディオピックアップの多くの問題を解決する磁気抵抗オーディオピックアップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明は、スピーカがボイスコイル表面の上に測定面を有し、前記測定面が単軸作業エリアを有し、単一コンポーネント作業エリアが前記測定面の線形磁場測定エリア、交流（ＡＣ）磁場測定エリア及び信号対雑音比（ＳＮＲ）測定エリアによって形成される共通部分である、前記スピーカの電磁信号をオーディオ信号に変換する磁気抵抗オーディオピックアップにおいて、少なくとも１つの線形磁気抵抗センサ、カップリングキャパシタ、ＡＣ増幅器、増幅器、及び、信号処理回路を含むオーディオピックアップ回路と、前記線形磁場測定エリアからの信号をセンシングする少なくとも１つの単軸線形磁気抵抗センサユニットを含む線形磁気抵抗センサとを含み、前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々は電源入力端と信号出力端とをそれぞれ有し、前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々の信号出力端は、それぞれＡＣ信号を出力する前記カップリングキャパシタを通じて前記ＡＣ増幅器に接続され、それから、前記信号を１つの信号に組み合わせる前記増幅器に接続され、前記信号処理回路を通じてオーディオ信号として出力される。
【０００７】
好ましくは、本発明の磁気抵抗オーディオピックアップは、更に、磁気スイッチ型制御回路或いは直流（ＤＣ）出力型制御回路又はこれらの双方である前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々が前記測定面に位置しているか否かを検出する、線形磁場計測エリア制御回路を含む。
【０００８】
前記磁気スイッチ型制御回路は、少なくとも１つの単軸磁気スイッチセンサユニット、比較器及び制御器を有する磁気スイッチセンサを含み、前記単軸磁気スイッチセンサユニットと検出された前記単軸線形磁気抵抗センサユニットとが測定面上の感磁軸方向の磁場を検出する同方向の感磁軸を有し、前記単軸磁気スイッチセンサユニットの信号出力端は前記比較器に接続され、前記比較器は前記単軸磁気スイッチセンサユニットによって検出された前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの信号を前記比較器によって記憶される基準電圧と比較して比較信号を取得し、かつ、前記比較信号を制御器に入力し、前記制御器は前記比較信号に従ってオーディオピックアップ回路を制御し、前記ＤＣ出力型制御回路はフィルタ、前置／差動増幅器、比較器及び制御器を含み、検出された前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々の信号出力端は、ＤＣ出力信号を取得するフィルタを通じて前記増幅器に接続され、前記ＤＣ出力信号は、前記比較信号を取得する前記比較器の基準電圧と比較され、前記比較器は前記制御器に比較信号を入力し、前記制御器は前記比較信号に応じて前記オーディオピックアップ回路を制御する。
【０００９】
前記磁気スイッチセンサは、少なくとも２つの単軸磁気スイッチセンサユニットの別々の素子の組み合わせ、又は、少なくとも２つの単軸磁気スイッチセンサユニットを統合した単一チップ素子である。
単軸磁気スイッチセンサユニットの各々は、Ｘ軸、Ｙ軸、又は、Ｚ軸の磁気スイッチセンサである。
前記単軸スイッチセンサユニットの各々は、全極型磁気スイッチセンサである。
前記単軸スイッチセンサユニットの各々は、Ｘ軸、Ｙ軸又はＺ軸磁気スイッチセンサである。
【００１０】
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットは、ハーフブリッジ構造であり、前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの信号出力端は、前記フィルタを通じて前記前置増幅器に接続されている、
又は、
【００１１】
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットは、フルブリッジ構造であり、前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの２つの信号出力端は、それぞれ、前記フィルタを通じて差動増幅器に接続されている。
【００１２】
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々の線形磁場の上下限及び飽和磁場の上下限は、前記単軸スイッチセンサユニットの各々の磁場の作動値及び復元値である、又は、ＤＣ電圧型制御回路の比較器の基準信号である。
【００１３】
前記制御回路は、更に、検出された前記単軸線形電磁抵抗センサユニットをＤＣ電源供給又はパルス電源供給にスイッチすること、及び、前記ＡＣ増幅器の電源、前記増幅器の電源、前記信号処理回路の電源、及び、前記磁気的標識信号のいずれか１つ以上をターンオン又はターンオフすることを、それぞれ制御する複数の制御信号を出力するために用いられる。
【００１４】
前記線形磁気抵抗センサは、少なくとも２つの単軸線形磁気抵抗センサユニットの別々の素子の組み合わせ、又は、少なくとも２つの単軸線形磁気抵抗センサユニットを統合した単一チップ素子である。
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々は、Ｘ軸、Ｙ軸、又は、Ｚ軸のセンサである。
【００１５】
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットは、ハーフブリッジ構造であり、前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの信号出力端は、前記カップリングキャパシタを通じて前記前置ＡＣ増幅器に接続されている、
又は、
【００１６】
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットは、フルブリッジ構造であり、前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの２つの信号出力端は、それぞれ、カップリングキャパシタを通じて前記差動ＡＣ増幅器に接続されている。
【００１７】
前記少なくとも１つの単軸線形磁気抵抗センサ、前記２軸及び前記３軸線形磁気抵抗センサは、対応する単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々の単軸作業エリアの共通部分又は融合部分にそれぞれ位置している。
前記線形磁気抵抗センサは、ＡＭＲセンサ、ホールセンサ、ＧＭＲセンサ及びＴＭＲセンサの１つである。 
前記測定面は、前記スピーカの前記ボイスコイル表面から０ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内の距離にある。
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの感磁軸方向は、前記測定面に対して垂直又は平行である。
【００１８】
前記線形磁気抵抗センサは、前記スピーカの前記ボイスコイル面に対して平行な計測面に位置し、前記少なくとも１つの単軸線形磁気抵抗センサユニットは、前記測定面上の線形磁場測定エリアに位置している。
【００１９】
前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々は、前記測定面上の対応する単一コンポーネント作業エリアに位置しており、前記測定面上では、永久磁気回路のＤＣ磁場コンポーネントにおける線形磁場測定エリア、非線形磁場測定エリア及び飽和磁場測定エリアが、前記単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々の線形磁場特性エリア、非線形磁場特性エリア及び飽和磁場特性エリアに対応し、前記測定面上では、前記スピーカの前記ボイスコイルによって生成される様々なＡＣ磁場コンポーネントの振幅が１ｍＧよりも大きい領域は、前記ＡＣ磁場測定エリアであり、かつ、その振幅が１ｍＧ未満である領域は、ＡＣ磁場非測定エリアであり、測定面上では、周波数帯域が１５ｋＨｚの場合に、熱雑音に対する単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々によって出力されるＡＣオーディオ信号の信号雑音比が１よりも大きい領域は、信号雑音比エリアであり、かつ、信号雑音比が１よりも小さい領域は、信号雑音比非測定エリアである。
前記オーディオピックアップは、丸型、レーストラック形、又は、角型のボイスコイルを有するスピーカに好適である。
前記オーディオピックアップは、外部磁気スピーカ又は内部磁気スピーカに適している。
【００２０】
本発明で提供される磁気抵抗オーディオピックアップは、出力用のＡＣ電圧信号にボイスコイルのＡＣ電磁場信号を直接変換するための高感度線形磁気抵抗センサを用いて、上記欠点をうまく解決している。線形磁気抵抗センサはその位置で磁場信号にのみ応答し、それによって占有される空間位置は、線形磁気抵抗センサ自体のサイズにのみ依存し、さらに、線形磁気抵抗センサのサイズは、ピックアップコイルのそれよりはるかに小さい。したがって、線形磁気抵抗センサピックアップは、より大きな測定可能範囲とより大きな空間の柔軟性とを有することになるであろうから、必要とされるその取付サイズも大幅に削減されるであろう。加えて、線形磁気抵抗センサがより高い磁場感度を有しているので、ピックアップコイルのものよりも大きな出力電圧信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】スマートフォンとスマートフォンのスピーカの位置との概略ビューである。
【図２】内部磁気スピーカの２次元の概略構造ビューである。
【図３】外部磁気スピーカの２次元の概略構造ビューである。
【図４】スピードのボイスコイルの幾何学的形状の概略ビューである。
【図５】線形磁気抵抗センサの外部磁場ｖｓ出力電圧の特性曲線である。
【図６】線形磁気抵抗センサの外部磁場ｖｓ出力抵抗の特性曲線である。
【図７】内部磁気スピーカのＤＣ磁場の２次元の磁力線の分布プロットである。
【図８】内部磁気スピーカの測定面の２次元ＤＣ磁場の分布プロットである。
【図９】内部磁気角型スピーカの測定面上のＤＣ磁場Ｂｘの測定エリアのプロファイルである。
【図１０】内部磁気角型スピーカの測定面上のＤＣ磁場Ｂｙの測定エリアのプロファイルである。
【図１１】内部磁気角型スピーカの測定面上のＤＣ磁場Ｂｚの測定エリアのプロファイルである。
【図１２】内部磁気丸型スピーカの測定面上のＤＣ磁場Ｂｘの測定エリアのプロファイルである。
【図１３】内部磁気丸型スピーカの測定面上のＤＣ磁場Ｂｙの測定エリアのプロファイルである。
【図１４】内部磁気丸型スピーカの測定面上のＤＣ磁場Ｂｚの測定エリアのプロファイルである。
【図１５】外部磁気スピーカのＤＣ磁場の２次元磁力線の分布プロットである。
【図１６】外部磁気スピーカの測定面上の２次元ＤＣ磁場の分布プロットである。
【図１７】外部磁気角型スピーカの測定面上のＤＣ磁場Ｂｘの測定エリアのプロフファイルである。
【図１８】外部磁気角型スピーカの測定面上のＤＣ磁場Ｂｙの測定エリアのプロフファイルである。
【図１９】外部磁気角型スピーカの測定面上のＤＣ磁場Ｂｚの測定エリアのプロフファイルである。
【図２０】外部磁気丸型スピーカの測定面上のＤＣ磁場Ｂｘの測定エリアのプロフファイルである。
【図２１】外部磁気丸型スピーカの測定面上のＤＣ磁場Ｂｙの測定エリアのプロフファイルである。
【図２２】外部磁気丸型スピーカの測定面上のＤＣ磁場Ｂｚの測定エリアのプロフファイルである。
【図２３】スピーカのボイスコイルの２次元のＡＣ磁力線の分布プロットである。
【図２４】測定面上の２次元のＡＣ磁場の分布プロットである。
【図２５】角型ボイスコイルの測定面上のＡＣ磁場ｂｘの等電位ビューである。
【図２６】角型ボイスコイルの測定面上のＡＣ磁場ｂｙの等電位ビューである。
【図２７】角型ボイスコイルの測定面上のＡＣ磁場ｂｚの等電位ビューである。
【図２８】丸型ボイスコイルの測定面上のＡＣ磁場ｂｘの等電位ビューである。
【図２９】丸型ボイスコイルの測定面上のＡＣ磁場ｂｙの等電位ビューである。
【図３０】丸型ボイスコイルの測定面上のＡＣ磁場ｂｚの等電位ビューである。
【図３１】Ｘ方向での角型内部磁気スピーカの測定面での線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの信号雑音比の輪郭プロットである。
【図３２】Ｙ方向での角型内部磁気スピーカの測定面での線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの信号雑音比の輪郭プロットである。
【図３３】Ｚ方向での角型内部磁気スピーカの測定面での線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの信号雑音比の輪郭プロットである。
【図３４】Ｘ方向での丸型内部磁気スピーカの測定面上の線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの信号雑音比の輪郭プロットである。
【図３５】Ｙ方向での丸型内部磁気スピーカの測定面上の線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの信号雑音比の輪郭プロットである。
【図３６】Ｚ方向での丸型内部磁気スピーカの測定面上の線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの信号雑音比の輪郭プロットである。
【図３７】Ｘ方向での角型外部磁気スピーカの測定面での線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの信号雑音比の輪郭プロットである。
【図３８】Ｙ方向での角型外部磁気スピーカの測定面での線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの信号雑音比の輪郭プロットである。
【図３９】Ｚ方向での角型外部磁気スピーカの測定面での線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの信号雑音比の輪郭プロットである。
【図４０】Ｘ方向での丸型外部磁気スピーカの測定面での線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの信号雑音比の輪郭プロットである。
【図４１】Ｙ方向での丸型外部磁気スピーカの測定面での線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの信号雑音比の輪郭プロットである。
【図４２】Ｚ方向での丸型外部磁気スピーカの測定面での線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの信号雑音比の輪郭プロットである。
【図４３】Ｘ方向での角型外部磁気スピーカの測定面上の線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの測定エリアの分布プロットである。
【図４４】Ｙ方向での角型外部磁気スピーカの測定面上の線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの測定エリアの分布プロットである。
【図４５】Ｚ方向での角型外部磁気スピーカの測定面上の線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの測定エリアの分布プロットである。
【図４６】Ｘ方向での丸型外部磁気スピーカの測定面上の線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの測定エリアの分布プロットである。
【図４７】Ｙ方向での丸型外部磁気スピーカの測定面上の線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの測定エリアの分布プロットである。
【図４８】Ｚ方向での丸型外部磁気スピーカの測定面上の線形磁気抵抗センサによって検出される磁場コンポーネントの測定エリアの分布プロットである。
【図４９】Ｘ方向で角型内部磁気スピーカの測定面上の線形磁気抵抗センサによって検出された磁場コンポーネントの測定エリアの分布プロットである。
【図５０】Ｙ方向で角型内部磁気スピーカの測定面上の線形磁気抵抗センサによって検出された磁場コンポーネントの測定エリアの分布プロットである。
【図５１】Ｚ方向で角型内部磁気スピーカの測定面上の線形磁気抵抗センサによって検出された磁場コンポーネントの測定エリアの分布プロットである。
【図５２】Ｘ方向で丸型内部磁気スピーカの測定面上の線形磁気抵抗センサによって検出された磁場コンポーネントの測定エリアの分布プロットである。
【図５３】Ｙ方向で丸型内部磁気スピーカの測定面上の線形磁気抵抗センサによって検出された磁場コンポーネントの測定エリアの分布プロットである。
【図５４】Ｚ方向で丸型内部磁気スピーカの測定面上の線形磁気抵抗センサによって検出された磁場コンポーネントの測定エリアの分布プロットである。
【図５５】フルブリッジ線形磁気抵抗センサの概略ビューである。
【図５６】ハーフブリッジ線形磁気抵抗センサの概略ビューである。
【図５７】プッシュプルフルブリッジ線形磁気抵抗センサの概略ビューである。
【図５８】ＤＣ出力型制御回路の単軸線形磁気抵抗センサのオーディオピックアップシステムのビューである。
【図５９】磁気スイッチ型制御回路の単軸線形磁気抵抗センサのオーディオピックアップシステムのビューである。
【図６０】磁気スイッチセンサの出力電圧ｖｓ外部磁場の特性曲線である。
【図６１】２軸線形磁気抵抗センサのオーディオピックアップシステムのプロファイルである。
【図６２】３軸線形磁気抵抗センサのオーディオピックアップシステムのプロファイルである。
【図６３】単軸線形磁気抵抗センサのオーディオピックアップシステムの論理制御信号の表である。
【図６４】２軸線形磁気抵抗センサのオーディオピックアップシステムの論理制御信号の表である。
【図６５】３軸線形磁気抵抗センサのオーディオピックアップシステムの論理制御信号の表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、図面及び実施形態を参照して詳細に以下説明される。
実施形態１
図１は、スマートフォンなどのスマート電子機器におけるスピーカの位置の概略図である。スピーカ２は、スマートフォン１の画面の下に位置している。図２及び図３は、スピーカの構造ビューである。スピーカは、永久磁石回路４又は永久磁石回路４（１）及びボイスコイル３という２つの部分を含む。永久磁石回路４又は永久磁石回路４（１）は、永久磁石５又は永久磁石５（１）と、軟質磁石６又は軟質磁石６（１）及び軟質磁石７又は軟質磁石７（１）と、エアギャップ８又はエアギャップ８（１）とを含む。ボイスコイル３は、エアギャップ８又はエアギャップ８（１）に位置している。永久磁石回路４又は永久磁石回路４（１）は、エアギャップ８又はエアギャップ８（１）に強力な静磁場を発生させるので、オーディオＡＣ信号がボイスコイル３を通過する際に、ボイスコイル３は、エアギャップ８又は８（１）における静磁場の作用下でローレンツ力を発生させ、振動膜から音を出させる。永久磁気回路４又は４（１）における永久磁石５又は５（１）と、軟質磁石６又は６（１）及び軟質磁石７又は７（１）との位置の相違により、スピーカ２は、内部磁気型と外部磁気型とに分類することができる。前者の場合には、図２に示すように、永久磁石５は、ボイスコイル３の内側に位置し、後者の場合には、図３に示すように、永久磁石５（１）は、ボイスコイル３の周辺に位置する。ボイスコイル３及び永久磁気回路４又は４（１）は、図４に示すように、一般的に、角型１２又は丸型１１に類似する幾何学的形状をしている。したがって、スピーカ２は、幾何学的形状の相違と永久磁気回路の種別とに従って、外部磁気丸型、外部磁気角型、内部磁気丸型、内部磁気角型という、４つの典型的な構造に分類することができる。
【００２３】
図２及び図３における線形磁気抵抗センサ１０は、ボイスコイル３及び永久磁気回路４の表面に平行な測定面９に位置している。
【００２４】
測定面は、スピーカのボイスコイル表面から０ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内の距離に位置することが好ましい。
【００２５】
実施形態２
スピーカ２の磁場は、永久磁気回路４又は４（１）からのＤＣ静磁場及びボイスコイル３からのＡＣオーディオ磁場という２つの部分を含む。したがって、測定面９上に位置した線形磁気抵抗センサ１０の場合、バイアスされたＤＣ静磁場Ｈが存在し、かつ、この状態の下では、ＡＣオーディオ磁場ｈ上の測定が実施され、携帯電話機のスピーカの場合には、ＤＣ静磁場Ｈの振幅がＡＣオーディオ磁場ｈのそれよりも非常に大きい。
【００２６】
図５及び図６は、それぞれ、線形磁気抵抗センサ１０の磁場ｖｓ出力信号電圧の特性曲線、及び、線形磁気抵抗センサ１０の磁場ｖｓ抵抗の特性曲線である。これらから、線形磁気抵抗センサ１０は、全体の磁場の範囲では３つの特徴的なエリア、すなわち、線形磁場特性エリア１３、非線形磁場特性エリア１４及び飽和磁場特性エリア１５を有すること、及び、ＤＣ静磁場Ｈが線形磁場特性エリア１３内にある場合にのみ、ＡＣオーディオ磁場信号ｈは、線形磁気抵抗センサ１０の電圧信号に正確に変換されることがわかるであろう。測定面９に対応して、上記ＤＣ静磁場Ｈは、３つの磁場測定エリア、すなわち、線形磁場測定エリア、非線形磁場測定エリア及び飽和磁場計測エリアに分類することもできる。
【００２７】
加えて、線形磁気抵抗センサ１０の場合、ＡＣオーディオ磁場ｈの振幅が１ｍＧよりも大きいことが要求されることによってのみ測定要求を満たすことができ、感度限界及び雑音が存在してこれよりも小さな磁場の場合には、測定を実施することは困難であり、この時点では信号は出力されないであろう。
【００２８】
これに基づき、線形磁場測定エリアにおける線形磁気抵抗センサ１０のＤＣ出力信号及びオーディオ出力信号電圧の分布は、３つの磁場測定エリアにおける測定面９上のＤＣ静磁場Ｈ及びＡＣオーディオ磁場ｈの分布値、及び、線形磁気抵抗センサ１０の磁場ｖｓ線形磁気抵抗センサ１０の出力信号電圧の特性曲線に応じてそれぞれ決定される。さらに、線形磁気抵抗センサ１０のオーディオ出力信号ジョンソン熱雑音比の分布を決定するために、３つの磁場の測定エリアにおけるジョンソン雑音電圧の分布が、線形磁気抵抗センサ１０の磁場ｖｓ線形磁気抵抗センサ１０の抵抗の曲線とＤＣ静磁場Ｈの空間分布とに従って決定され、オーディオ出力信号電圧の分布値に対する分布比が算出される。
【００２９】
図７は、内部磁気スピーカの永久磁気回路４の２次元ＤＣ磁場の分布プロットである。これから、磁力線が、軸対称特性を有しており、永久磁石７から始まり、エアギャップ８を横切り、軟性磁石６及び軟性磁石５を通過して、永久磁石７に戻ることがわかるであろう。図８は、Ｘ方向に沿った内部磁気回路４の上部の測定面９上の２次元、すなわち、磁場Ｂｘ及び磁場ＢｙのＤＣ静磁場の分布プロットである。これから、磁場Ｂｙが中央の磁場０に対して左右対称的な分布特性を有しているのに対して、磁場Ｂｘが中央に対して左右対称的な分布特性を有していないことがわかる。加えて、線形磁気抵抗センサ１０の線形磁場特性エリア１３の分布から、磁場Ｂｘの場合には３つの線形磁場測定エリアがあり、すなわち、中央の磁場０付近の領域１６と、両端に位置している２つの磁場減衰領域１７及び１８がある。磁場Ｂｙの場合には４つの線形磁場測定エリアがあり、すなわち、磁場０付近の左右の領域１９及び２０と、両端の磁場減衰領域２１及び２２とがある。磁場減衰領域は、磁場が磁石から離れる場合に生じる距離の増加を伴う堆積減衰によって引き起こされる。
【００３０】
図９、図１０及び図１１は、角型内部磁気スピーカの測定面９上の３次元磁場Ｂｘ，Ｂｙ及びＢｚの等位線領域の分布プロットである。ここで、２つの標示された等位線は、それぞれ線形磁場特性エリア１３と非線形磁場特性エリア１４との間の磁場の境界値、及び、非線形磁場特性エリア１４と飽和磁場特性エリア１５との間の磁場の境界値を示す。磁場の等位線の分布プロットの１／４のみがＸ軸及びＹ軸の軸対称特性に起因して描かれている。測定面９上の磁場Ｂｘの飽和磁場測定エリア２３、非線形磁場測定エリア２４及び飽和磁場測定エリア２５と、測定面９上の磁場Ｂｙの飽和磁場測定エリア２６、非線形磁場測定エリア２７及び飽和磁場測定エリア２８があり、かつ、図８に示されている２次元線形磁場測定エリア１６，１７，１８に対応する３つの領域が、測定面９上の領域２５又は２８に実際に接続されている２次元の磁場Ｂｘの分布プロットの組み合わせであることがわかる。加えて、３次元の等位線領域の分布プロットでは、図９のＢｘ及び図１０のＢｙは、類似する分布特性を有しているが、これらの位相は、相対的に９０度回転している。図１１の磁場Ｂｚの場合、２つの線形磁場測定エリアを有し、一方の線形磁場測定エリア３２はボイスコイル３の端部に位置し、他方の線形磁場測定エリア３３はボイスコイルの外側に位置する。飽和エリア２９は小さい部分のみを占領し、かつ、ボイスコイルの角部に位置している。例えば、他の領域３０及び３１は非線形磁場測定エリアであり、かつ、図８になぞらえると、２次元線形磁場測定エリア１９及び２０が３次元線形磁場測定エリア３２であり、磁場減衰エリア２１及び２２が線形磁場測定エリア３３である。
【００３１】
図１２，図１３及び図１４は、それぞれ丸型内部磁気スピーカの測定面９上の３次元磁場Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚの等位線領域の分布プロットである。これらから図１２及び図１３における線形磁場測定エリア３６及び３９の分布位置は、角型内部磁気スピーカの領域の分布プロットにおける分布位置に類似しているが、１つの相違としてその領域は円弧状領域であることがわかる。加えて、非線形磁場測定エリア３５及び３８と、飽和磁場測定エリア３４及び３７とについても円弧状である。図１４における磁場Ｂｚの場合、図１１における対応する角型内部磁気スピーカの等位線の分布プロットとは明らかに相違し、図８における２次元磁場Ｂｙの分布プロットに対応する３つの線形磁場測定エリア４４，４３，４２を有し、新たな追加領域は、磁場０の近傍領域における磁場の低い値のエリアに位置し、その磁場の値は、具体的には、永久磁気回路４のサイズと永久磁石５の磁化の強さとに関連し、新たな追加領域は、角型内部磁気スピーカでは、非線形磁場測定エリア内に位置してもよいし、線形磁場測定エリア内に位置してもよく、その値は非線形磁場測定エリアのみ減少されるが、これに対して、丸型内部磁気スピーカでは、その値は線形磁場測定エリアに減少することがわかる。他の相違は、図１４では飽和磁場測定エリアが存在しない点である。
【００３２】
実施形態３
図１５は、外部磁気スピーカの永久磁気回路４（１）の２次元の磁力線の分布プロットである。ここから、磁力線がボイスコイルの周囲の永久磁石５（１）から開始し、軟質磁石７（１）を通過し、エアギャップ８（１）を横切り、軟質磁石６（１）を通過し、永久磁石５（１）に戻る。同様に、その磁場の分布は、軸対称特性を有することがわかる。図１６は、Ｘ方向に沿った測定面９上の２次元の磁場Ｂｘ及び磁場Ｂｙの分布プロットである。これから、磁場Ｂｙが左右対称的な特性を有しているのに対して、磁場Ｂｘは依然として左右対称的な特性を有していないことがわかる。磁場Ｂｘの場合、その曲線の両端が直接ポイント０を横切っているので、線形磁場測定エリア４５，４８，４９に加えて、２つの線形磁場測定エリア４６及び４７が、内部磁気永久磁気回路に対して追加される。磁場Ｂｙの場合、線形磁場測定エリアの数は、５０，５１，５２，５３で、そのまま同じである。
【００３３】
図１７，図１８及び図１９、それぞれ、測定面上の３次元磁場Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚの等位線領域の分布プロットである。これらから、内部磁気永久磁気回路とは異なり、非線形磁場測定エリア５５に加えて、非線形磁場測定エリア５６が追加されていること、及び、非線形磁場測定エリア５５，５６の周囲が非線形磁場測定エリアに対応していることがわかる。２次元の磁場Ｂｘｖｓ磁場Ｘの分布曲線から、追加された領域４６，４７は、実際に、非線形磁場測定領域５６と非線形磁場測定領域５５との間に位置する領域であることがわかる。３次元の視点では、線形磁場測定エリア５７は、実際には全体的である。線形磁場測定エリアの数が２次元の磁場分布の観点からは増加しているが、実際の線形磁場測定エリアの数は、３次元の磁場分布の観点からは減少している。
【００３４】
同様に、線形磁場測定エリア６１、飽和磁場測定エリア５８、及び非線形磁場測定エリア５９，６０を含む、図１８における磁場Ｂｙも類似する特性を有している。
【００３５】
図１９における磁場Ｂｚの場合、ボイスコイルの角部に飽和磁場測定エリア６２が位置する。その上の線形磁場測定エリアは符号６５及び６６である。線形磁場測定エリア６５は、ボイスコイルの狭い領域であり、符号６４及び６３は非線形磁場測定エリアである。
【００３６】
図２０，図２１及び図２２は、それぞれ、丸型外部磁気スピーカの永久磁気回路の測定面９上の３次元磁場Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚの等位線領域の分布プロットである。これらから、円弧状の分布特性に加えて、線形磁場測定エリア７０及び７１と、非線形磁場測定エリア６８及び６９と７２及び７３と、それらの上の飽和磁場測定エリア６７及び７１は、角型外部磁気の永久磁気回路におけるそれらのエリアに非常に類似していることがわかる。図２２における磁場Ｂｚの場合、角型永久磁気回路になぞらえると、飽和磁場測定エリアがなく、線形磁場測定エリア７９，７８及びそれらの上の非線形磁場測定エリア７６，７５に加えて、線形磁場測定エリア７７が追加される。これは、丸型内部磁気の永久磁気回路の測定面９上の磁場の分布特性に非常に類似している。
【００３７】
実施形態４
図２３は、スピーカのボイスコイル３の２次元ＡＣ磁力線の分布プロットである。この磁力線は、中央から開始し、ボイスコイルの端部を横切り、中央に戻り、閉ループを形成する。図２４は、測定面９上の２次元ＡＣ磁場ｂｘ，ｂｚの分布プロットである。これから、磁場ｂｚの左右対称的な分布特性を有しているのに対して、磁場ｂｘは左右対称的な分布特性を有していないことがわかる。
【００３８】
ＡＣ磁場の振幅範囲が１ｍＧよりも大きくなるように要求することによってのみ、十分な信号応答を生成することができる。図２４から、磁場ｂｘの場合、中央領域における磁場０付近にＡＣ磁場非測定エリア８０があり、加えて、ＡＣ磁場非測定エリア８１，８２が、磁場減衰領域の両端のそれぞれに存在する。一方、磁場ｂｚの場合、２つのＡＣ磁場非測定エリア８３，８４が両端の２つの磁場０付近に存在し、加えて、２つのＡＣ磁場非測定エリア８５，８６も磁場減衰領域の両端に存在している。１ｍＧという値は非常に小さいので、その上のＡＣ磁場非測定エリアは、非常に狭いことが分かる。
【００３９】
図２５，図２６，図２７は、角型ボイスコイルの測定面上の３次元ＡＣ磁場ｂｘ，ｂｙ，ｂｚの等位線の分布プロットである。これらから、磁場ｂｘの場合には、それぞれ、左右対称の軸Ｘの付近であって磁場減衰エリアに位置している１ｍＧの２つの等位線８７があることがわかる。これにより、２次元のＡＣ磁場の場合と同じ結果となり、したがって、その上のＡＣ磁場測定エリアは、それらの間の領域となる。磁場ｂｙの場合、この結果も類似しており、１ｍＧの等位線８８がある。磁場ｂｚの場合、ここに示されている磁場０の等位線の近くの狭い領域内であって磁場減衰エリア内に、１ｍＧの等位線８９が位置している。したがって、それらのＡＣ磁場測定エリアは、磁場０の等電位周辺エリアの２つの領域、及び、磁場０と等位線８９との間の領域に位置している。図２８，図２９及び図３０は、それぞれ、丸型ボイスコイルの測定面９の上の３次元のＡＣ磁場ｂｘ，ｂｙ，ｂｚの等位線の分布プロットである。１ｍＧの等位線９０，９１は、それぞれ、磁場０の等位線の近くの領域に位置して閉形状を形成し、それらの上のＡＣ磁場測定エリアは、閉曲線の内側に位置している。図３０に示すｂｚの場合、磁場０の近くに細長い領域９２があり、かつ、その端部を越えた減衰磁場０の近くに１ｍＧの等位線９３がある。したがって、ＡＣ磁場測定エリアは、それぞれ、二つの部分に分類され、領域９２と等位線９３との間、及び、領域９２の内側に位置している。
【００４０】
実施形態５
図３１，図３２及び図３３は、内部磁気角型スピーカの測定面９上の対応する線形磁気抵抗センサ１０の磁場コンポーネントがそれぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に沿っている場合の、ＡＣオーディオ信号とジョンソン熱雑音信号との比の等値線の分布プロットである。信号雑音比が１より大きい場合にのみ、有効な信号検出を実現することができるので、図３１及び図３２から、符号９４及び９５が、それぞれＸ方向及びＹ方向での信号雑音比が１である等位線であることがわかる。ここで、周辺領域が信号雑音比測定エリアであり、加えて、図３３から等値線が１である２つの領域があることがわかる。この領域の一方は周辺の磁場減衰エリア９６に位置し、他方は符号９７の値０の近くにある（これは、一方が磁場減衰エリア９６と符号９７との間にあり、他方が符号９７内にある、２つの信号雑音比計測エリアに対応している。）。
【００４１】
図３４，図３５及び図３６は、それぞれ、Ｘ方向，Ｙ方向及びＺ方向に沿った、対応する内部磁気丸型スピーカの測定面９上の線形磁気抵抗センサ１０の感磁軸の信号雑音比の等値線の分布プロットである。図３４及び図３５から信号雑音比が１である等値線１０２，１０３が磁場０の近くにあり、その中の周囲領域が信号雑音比測定エリアであることがわかる。図３６では、等位線の信号雑音比が１である２つの領域、すなわち、領域１０４及びその周辺の領域１０５がある。したがって、その信号雑音比測定エリアは２つの部分に分類され、一方は領域１０４と領域１０５との間にあり、他方は領域１０４内に位置している。
【００４２】
実施形態６
図３７，図３８及び図３９は、対応する外部磁気角型スピーカの測定面９上の線形磁気抵抗センサ１０の感磁磁場がＸ方向，Ｙ方向及びＺ方向に沿っている場合の、信号雑音比の分布プロットである。これらから、符号１０６及び１０７がそれらの値が１である等位線のそれぞれのプロファイルであり、かつ、それらに囲まれた領域が信号雑音比測定エリアであることがわかる。Ｚ方向の信号雑音比の観点から、それぞれ値が１である２つの等値線１０８，１０９があり、等値線１０８は減衰エリアに位置し、したがって、領域１０９内、及び、領域１０９と領域１０８との間に、２つの信号雑音比測定エリアがある。
【００４３】
図４０，図４１及び図４２は、それぞれ、対応する外部磁気丸型スピーカの測定面９上の線形磁気抵抗センサ１０によって検出される磁場コンポーネントが、Ｘ方向，Ｙ方向及びＺ方向に沿っている場合の信号雑音比の分布プロットである。これらから、Ｘ方向及びＹ方向の信号雑音比が１である等値線１１０，１１１によって囲まれた領域が、対応する外部磁気丸型検出面９上の信号雑音比測定エリアであることがわかる。Ｚ方向の場合には、信号雑音比が１である等位線１１２，１１３が２つの信号雑音比測定エリアを形成し、一方は等位線１１２の内部の領域であり、他方は等位線１１２と等位線１１３との間の領域である。等位線１１３は、磁場減衰エリア内に位置している。
【００４４】
実施形態７
図４３，図４４及び図４５は、それぞれ、内部磁気角型スピーカの測定面９上の線形磁気抵抗センサ１０によって検出される磁場コンポーネントがＸ方向，Ｙ方向及びＺ方向に沿った場合の測定エリアの分布プロットである。ここで、符号１１４は線形磁場測定エリア境界であり、符号１１５はＡＣ磁場測定エリア境界であり、符号１１６は信号雑音比測定エリア境界である。ＡＣ磁場測定エリア境界１１５は、信号雑音比測定エリア境界１１６の内側に位置し、したがって、Ｘ軸の作業エリアは、ＡＣ磁場測定エリア境界１１５と線形磁場測定エリア境界１１４とによって形成された領域内に位置している。同様に、Ｙ軸の作業エリアは、線形磁場測定エリア境界１１７とＡＣ磁場測定エリア境界１１８とによって形成される境界領域内にある。Ｚ軸の作業エリアは、以下のように分類される。すなわち、第１の領域は減衰エリアの線形磁場測定エリア境界１２１とＡＣ磁場測定エリア境界１２４との間に位置し、第２の領域は線形磁場測定エリア境界１２０とＡＣ磁場測定エリア境界１２２との間に位置し、第３の領域は線形磁場測定エリア境界１２３とＡＣ磁場測定エリア境界１２２との間に位置する。なお、ＡＣ磁場測定エリア境界１２２が位置する領域は、非常に狭い。
【００４５】
図４６，図４７及び図４８は、それぞれ、内部磁気角型スピーカの測定面９上の線形磁気抵抗センサ１０によって検出される磁場コンポーネントがＸ方向，Ｙ方向及びＺ方向にそれぞれ沿っている場合の測定エリアの分布のプロットである。同様に、Ｘ軸の作業エリアは、線形磁場測定エリア境界１２５とＡＣ磁場測定エリア境界１２６との間に位置した領域であり、信号雑音比測定エリア境界１２７は、ＡＣ磁場測定エリア境界１２６の外側に位置している。Ｙ軸の作業エリアは、線形磁場測定エリア境界１２８とＡＣ磁場測定エリア境界１２９との間に位置した領域であり、かつ、信号雑音比測定エリア境界１３０は、ＡＣ磁場測定エリア境界１２９の外側に位置している。Ｚ軸の作業エリアは、さらに、４つの部分に分類されている。第１の部分は線形磁場測定エリア境界１３１とＡＣ磁場測定エリア境界１３６との間に位置し、第２の部分は線形磁場測定エリア境界１３５とＡＣ磁場測定エリア１３２との間に位置し、第３の部分は線形磁場測定エリア境界１３５と線形磁場測定エリア境界１３３との間に位置し、第４の部分は線形磁場測定エリア境界１３４内に位置している。
【００４６】
図４９，図５０及び図５１は、それぞれ、外部磁気角型スピーカの測定面９上の線形磁気抵抗センサ１０によって検出される磁場コンポーネントがＸ方向，Ｙ方向及びＺ方向にそれぞれ沿っている場合の測定エリアの分布プロットである。Ｘ軸の作業エリアは、線形磁場測定エリア境界１３７，１３８とＡＣ磁場測定エリア境界１３９との間に位置している領域であり、符号１４０はＡＣ磁場測定エリア境界１３９の外側に位置している信号雑音比測定エリア境界である。Ｙ軸の作業エリアは、線形磁場測定エリア境界１４１，１４２とＡＣ磁場測定エリア境界１４３との間に位置している領域であり、符号１４４はＡＣ磁場測定エリア境界１４３の外側に位置している信号雑音比測定エリア境界である。Ｚ軸の作業エリアは、３つの領域を含む。第１の領域は線形磁場測定エリア境界１４５とＡＣ磁場測定エリア境界１４９との間に位置し、第２の領域は線形磁場測定エリア境界１４５とＡＣ磁場測定エリア境界１４６との間に位置し、第３の領域はＡＣ磁場測定エリア境界１４６と線形磁場測定エリア境界１４８との間に位置している。
【００４７】
図５２，図５３及び図５４は、それぞれ、外部磁気丸型スピーカの測定面９上の線形磁気抵抗センサ１０によって検出された磁場コンポーネントがＸ方向，Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれに沿っている場合の測定エリアの分布プロットである。Ｘ軸の作業エリアは、線形磁場測定エリア境界１５０，１５１とＡＣ磁場測定エリア境界１５２との間に位置している領域であり、符号１５３はＡＣ磁場測定エリア境界１５２の外側に位置している信号雑音比測定エリア境界である。Ｙ軸の作業エリアは、線形磁場測定エリア境界１５４，１５５とＡＣ磁場測定エリア境界１５６との間に位置している領域であり、符号１５７はＡＣ磁場測定エリア境界１５６の外側に位置している信号雑音比測定エリア境界である。Ｚ軸の作業エリアは、３つの領域を含む。第１の領域は線形磁場測定エリア境界１５８と測定領域の外側にあるＡＣ磁場測定エリア境界１６３との間に位置し、第２の領域は線形磁場測定エリア境界１６０と測定領域の外側にあるＡＣ磁場エリア領域１６１との間に位置し、第３の領域は線形磁場測定エリア境界１６２内に位置している。
【００４８】
実施形態８
図５５，図５６及び図５７は、線形磁気抵抗センサ１０の構造ビューである。図５５は、４つの磁気抵抗センサユニットＲ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５を含むフルブリッジ構造１１０１を示している。ここで、Ｒ２及びＲ４は基準ユニットであるのに対し、Ｒ１及びＲ５は感磁ユニットであって感磁軸の方向は同じである。図５６は、２つの磁気抵抗ユニットＲ１，Ｒ２を含むハーフブリッジ構造１１０２を示している。ここで、Ｒ２は基準ユニットであり、Ｒ１は感磁ユニットであり、信号はハーフブリッジの中間から出力される。図５７は、プッシュプルフルブリッジ構造１１０３を示す。同一のブリッジアームにおける２つの隣接する磁気抵抗センサユニットＲ６，Ｒ７及びＲ８，Ｒ９は、磁場感磁軸が反対方向であり、２つのブリッジアームにおける２つの対向する磁気抵抗センサＲ６，Ｒ８は磁場感磁軸の方向が反対であり、２つのブリッジアームにおける２つの対向する磁気抵抗センサＲ７，Ｒ９も磁場感磁軸の方向が反対である。磁気抵抗センサユニットは、ホールセンサ、ＡＭＲセンサ、ＧＭＲセンサ又はＴＭＲセンサのいずれかとすることができる。加えて、線形磁気抵抗センサ１０のフルブリッジ構造１１０１、ハーフブリッジ構造１１０２及びプッシュプルフルブリッジ構造１１０３は、磁場感磁方向がＸ方向，Ｙ方向又はＺ方向に沿う線形磁気抵抗センサ構造とすることができる。
【００４９】
実施形態９
本発明の実施形態は、さらに、磁気抵抗オーディオピックアップを提供し、特に、単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々が測定面上の線形磁場エリアに位置しているか否かを検出し、そして、単軸線形磁気抵抗センサユニットが線形磁場作動エリアにあることが検出された場合に、例えば、検出された単軸線形磁気抵抗センサユニットをＤＣ電源供給にスイッチするように制御したり、ＡＣ増幅器の電源をターンオンしたり、増幅器の電源をターンオンしたり、信号処理回路の電源をターンオンしたり、磁気的標識信号をターンオンしたりする動作の幾つか又は全ての実行する複数の制御信号を出力し、単軸線形磁気抵抗センサユニットが線形磁場作動エリアにないことが検出された場合に、例えば、検出された単軸線形磁気抵抗センサユニットをパルス電源供給に切り替えたり、ＡＣ増幅器の電源をターンオフしたり、増幅器の電源ターンをオフしたり、信号処理回路の電源をターンオフしたり、磁気的標識信号をオフしたりする動作の幾つか又は全ての実行する複数の制御信号を出力するために、制御回路がオーディオピックアップ内に置かれている磁気オーディオピックアップを提供する。
【００５０】
図５８及び図５９は、それぞれ、２つの異なる制御回路型、すなわち、ＤＣ出力型及び磁気スイッチ型の単軸オーディオピックアップの回路システムの概略ビューである。これらは、単軸線形磁気抵抗センサのスマートオーディオピックアップシステムの回路ダイヤグラムとしてもよいし、２軸又は３軸線形磁気抵抗センサのオーディオピックアップシステムにおける各々の単軸線形磁気抵抗センサの回路ダイヤグラムとしてもよい。ここで、２軸又は３軸線形磁気抵抗センサは、複数の単軸線形磁気抵抗センサユニットの別々の素子の組み合わせ、又は、複数の単軸線形磁気抵抗センサユニットを統合した単一チップ素子である。単軸、２軸又は３軸線形磁気抵抗センサの場合、それらに対応する軸方向の各々は、同軸方向の少なくとも１つの線形磁気抵抗センサユニットを含んでもよいことに留意すべきである。
【００５１】
図５８及び図５９は、双方ともに、オーディオピックアップ回路及び制御回路という２つの部分を含む。ここで、オーディオピックアップ回路は、単軸線形磁気抵抗センサユニット１２０６と、カップリングキャパシタ１２０７と、前置／差動ＡＣ増幅器１２０８と、前置／加算増幅器１２０９と、信号処理回路１２１０と含む。単軸線形磁気抵抗センサ１２０６の信号出力端は、カップリングコンデンサ１２０７を通じてＤＣ出力信号を除去して。ＡＣ出力信号を取得する。単軸線形磁気抵抗センサ１２０６がハーフブリッジ構造１１０２である場合には、その一端の信号出力端は、前置増幅器１２０９で増幅される。単軸線形磁気抵抗センサ１２０６がフルブリッジ構造１１０１又はプッシュプル構造１１０３である場合には、２つの信号出力端は、それぞれ、カップリングキャパシタ１２０７を通じて差動増幅器１２０８の２つの入力端に接続され、前置／差動ＡＣ増幅器１２０８の出力信号端は、前置／加算増幅器１２０９の入力端に接続される。単軸線形磁気抵抗センサ１２０６が単軸線形磁気抵抗センサオーディオピックアップシステムである場合、差動増幅器１２０８は前置加算増幅器１２０９の入力端に直接接続され、単軸線形磁気抵抗センサ１２０６が２軸又は３軸線形磁気抵抗センサの単軸線形磁気抵抗センサのいずれかである場合には、差動増幅器１２０８は、加算増幅器１２０９の一方の入力端に接続され、前置／加算増幅器１２０９の信号出力端は、その後にオーディオ信号を出力する信号処理回路１２１０に接続される。
【００５２】
制御回路は、２つのタイプに分けられ、一方は図５８に示されるＤＣ出力型であり、他方は図５９に示される磁気スイッチ型である。図５８は、フィルタ１２１２と、差動／前置増幅器１２１３と、比較器１２１４と、制御器１２０４とを含む。単軸線形磁気抵抗センサユニット１２０６がハーフブリッジ構造１１０２である場合には、その一端である信号出力端は、フィルタ１２１２を通じてＤＣ出力信号が取得されてから前置増幅器１２１３に接続され、その後に、比較器１２１４の基準電圧信号と比較される。基準電圧は、単軸線形磁気抵抗センサユニット１２０６の線形磁場特性エリアの境界に対応しており、比較器は、検出された単軸線形磁気抵抗センサユニット１２０６が線形磁場特性エリアにあるか否かに対応して判断する論理信号１／０を出力し、論理信号は制御器１２０４に入力され、制御器は単軸線形磁気抵抗センサユニット１２０６のＤＣ電源／パルス電源のスイッチングを制御する信号と、ＡＣ前置／差動増幅器１２０８の電源をターンオン及びターンオフする信号と、前置／加算増幅器１２０９及び信号処理回路１２１０の電源をターンオン及びターンオフする信号と、磁気的標識信号をターンオン及びターンオフする信号とを出力する。
【００５３】
図５９は、単軸磁気スイッチセンサ１３０４を含む。この感磁方向は、検出された単軸線形磁気抵抗センサユニット１２０６と同一であり、単軸磁気スイッチセンサは両極スイッチセンサであり、対応する磁場出力特性曲線は図６０に示すように、動作磁場及びそれに対応する復元磁場が単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々の線形磁場と飽和磁場との境界値となる。比較器１３０５を通る基準電圧は、磁気スイッチセンサの出力特性電圧に対応しており、検出された単軸線形磁気抵抗センサユニット１２０６が単一のコンポーネントの作業エリアにあるか否かを判別するために、基準電圧は制御器１２０４に入力される論理信号１／０へ変換される。制御器は、単軸線形磁気抵抗センサユニット１２０６のＤＣ電源／パルス電源のスイッチングを制御する信号を出力し、ＡＣ前置／差動増幅器１２０８の電源をターンオン及びターンオフする信号を出力し、前置／加算増幅器１２０９及び信号処理回路１２１０の電源をターンオン及びターンオフする信号を出力し、磁気標識信号をターンオン及びターンオフする信号を出力する。磁気スイッチセンサは、単軸、２軸又は３軸磁気スイッチセンサであってもよく、２軸又は３軸磁気スイッチセンサは、複数の単軸磁気スイッチセンサユニットの別々の素子の組み合わせ、又は、複数の単軸磁気スイッチセンサユニットを統合した単一チップ素子である。単軸磁気スイッチセンサユニットの各々は、Ｘ軸、Ｙ軸又はＺ軸磁気スイッチセンサである。
【００５４】
単軸線形磁気抵抗センサは、対応する単軸線形磁気抵抗センサに対応する単一コンポーネントの作業エリアに位置している。２軸又は３軸線形磁気抵抗センサは、単軸線形磁気抵抗センサユニットのそれぞれに対応する単軸作業エリアの共通部分に位置しているが、単軸作業エリアの融合部分に位置してもよい。２軸又は３軸線形磁気抵抗センサが共通部分に位置している場合には、複数の単軸線形磁気抵抗センサは同時にオーディオ信号を送信し、したがって、出力オーディオ信号は、線形磁気抵抗センサの各々のオーディオ信号の和となる。２軸又は３軸線形磁気抵抗センサが単軸作業領域との融合部分に位置している場合には、制御回路は、単軸線形磁気抵抗センサの各々が単軸作業エリア内にあるか否かを判別し、単軸作業エリア内の線形磁気抵抗センサをターンオンし、測定面の動作範囲を拡大することができる。
【００５５】
２軸又は３軸線形磁気抵抗センサのオーディオピックアップシステムの回路構造についての説明を簡単にするために、図５８及び図５９では、オーディオピックアップ回路と制御回路とが２つのブロック構造に分けられている。図５８に対応する２つのブロックダイヤグラムは、符号１３００と符号１３５０であり、図５９に対応する２つのブロックダイヤグラムは、符号１４００と符号１３５０である。ここで、符号１３５０は、２つの構造の共通部分であり、さらに、対応する制御器、単軸線形磁気抵抗センサのパルス電源／ＤＣ電源、ＡＣ前置／差動信号増幅器の電源、及び、前置／加算増幅器の電源も共通部分である。
【００５６】
図６３は、図５８又は図５９に対応する単軸線形磁気抵抗センサオーディオピックアップの制御器の論理信号の入出力を示すビューである。制御器の入力端は符号１２１８であり、その出力端は符号１２１９，１２２０，１２２１，１２２２，１２２３である。入力端１２１８が０である場合、すなわち、単軸線形磁気抵抗センサが線形作業エリアにないことを制御回路がモニタする場合には、この時点で出力端１２２０は１であり、すなわち、それはまだパルス化された電源が供給されており、この時点で、出力端１２２１，１２２２，１２２３、１２１９は、すべて０であり、ＡＣ前置／差動増幅器の電源回路、前置／差動増幅器の電源及び信号処理回路の電源は全てターンオフされる。これとは逆に、入力端１２１８が１の場合、すなわち、単軸線形磁気抵抗センサが線形作動エリアにあることを制御回路がモニタする場合、この時点で出力端１２２０は０であり、すなわち、それはこの時点でＤＣ電源供給にスイッチされ、この時点で、出力端１２２１，１２２２，１２２３，１２１９は全て１となり、かつ、この時点で、ＡＣ前置／差動増幅器の電源回路、前置／差動増幅器の電源及び信号処理回路１７０８，１７１０の電源は、全てターンオンされ、オーディオ信号が出力される。単軸線形磁気抵抗センサのオーディオピックアップシステムの制御器の入力端は２つの組合せを有し、その出力端は２つのビットを有していて２つの組み合わせも有している。
【００５７】
実施形態１０
図６１は、図５８及び図５９に示されているブロック構造を用いた、対応する２軸線形磁気抵抗センサのオーディオピックアップシステムのビューである。例えば、パルス電源回路１２００、ＤＣ電源回路１２０１、ＡＣ前置／差動増幅器電源回路１２０２、前置／加算増幅器電源回路１２０３及び制御器１２０４という周辺回路に加えて、ブロックダイヤグラム１３５０とブロックダイヤグラム１５００及びブロックダイヤグラム１６００という３つの部分がさらに含まれている。ここで、ブロックダイヤグラム１５００及びブロックダイヤグラム１６００は、それぞれ２軸線形磁気抵抗センサに対応する２つの単軸線形磁気抵抗センサのオーディオピックアップ回路及び制御回路を表す。図５８及び図５９におけるブロック構造によれば、ブロックダイヤグラム１５００及びブロックダイヤグラム１６００は、ブロックダイヤグラム１３００又はブロックダイヤグラム１４００の構造を有することができ、ブロックダイヤグラム１５００及びブロックダイヤグラム１６００に対応するＡＣ前置／差動増幅器の出力信号端１５２０及び１５２１は、ブロックダイヤグラム１３５０における加算増幅器１２０９に接続される。２軸線形磁気抵抗センサの場合、単軸線形磁気抵抗センサ１５００及び１６００のそれぞれの出力信号の和を算出するために、加算増幅器１２０９を用いることが必要である。加えて、単軸線形磁気抵抗センサ１５００及び１６００の制御回路によって生成される２つの論理信号は、それぞれ制御器の入力端に入力され、単軸線形磁気抵抗センサ１５００及び１６００に対応する単軸線形磁気抵抗センサのＤＣ電源／パルス電源のスイッチングと、ＡＣ前置／差動増幅器の電源及び加算増幅器の電源のターンオン及びターンオフと、信号処理回路とをそれぞれ制御する制御器による信号出力を制御する。
【００５８】
図６４は、図６１に対応する２軸線形磁気抵抗センサオーディオピックアップの制御器の入出力論理信号を示すビューである。制御回路の入力端は符号１５１８及び１５１９である。制御回路の出力端は符号１５０１，１５０２，１５０３，１５０４，１５０５，１５０６，１５０７，１５０９である。入力端１５１８及び１５１９が２ビットの４つの組み合わせを有する場合には、出力端は５ビットの４つの組み合わせを有する。
実施形態１１
【００５９】
図６２は、対応する３軸線形磁気抵抗センサのオーディオピックアップシステムのビューである。これも図５８及び図５９に対応するブロック構造を表している。符号１７００，１８００及び１９００は、それぞれ、単軸線形磁気抵抗センサの各々に対応するオーディオピックアップ回路及び制御回路のブロックダイヤグラムを表している。符号１７００，１８００及び１９００は、ブロックダイヤグラム１３００及び１４００の１つを採用することができる。これらは、ＤＣ出力制御方法を採用してもよいし、磁気スイッチ制御方式を採用してもよい。符号１７００，１８００及び１９００の各々の単軸線形磁気抵抗センサのオーディオピックアップ回路内のＡＣ前置／差動増幅器の入力端は、加算増幅器１３５０に接続されており、信号処理回路を通じて出力オーディオ信号を出力し、符号１７００，１８００及び１９００における各々の単軸線形磁気抵抗センサが線形エリアで動作するか否かをモニタする３つの論理信号は、それぞれ制御器１２０９の入力端に入力され、それぞれ符号１７００，１８００及び１９００における単軸線形磁気抵抗センサのＤＣ電源／パルス電源のスイッチングと、対応するＡＣ前置／差動増幅器の電源及び加算増幅器の電源をターンオン及びターンオフと、信号処理回路とを制御する制御器１２０９の制御信号を出力させる。
【００６０】
図６５は、図６２に対応する３軸線形磁気抵抗センサオーディオピックアップの制御器の論理信号の入出力を示すビューである。制御器の入力端は１８１１，１８１２，１８１３である。制御器の出力端は１７０１，１７０２，１７０３，１７０４，１７０５，１７０６，１７０７，１７０８，１７０９，１７１０，１７１３である。入力端はトータル８つの組み合わせを有しており、出力端は７ビットで８つの組み合わせを有している。
【００６１】
要約すると、本発明は、単一のコンポーネント作業エリアを有する測定面であって、ボイスコイル表面上の測定面を有するスピーカの電磁信号をオーディオ信号に変換する磁気抵抗オーディオピックアップを提供する。単一コンポーネント作業エリアは、測定面上の線形磁場測定エリア、ＡＣ磁場測定エリア及び信号雑音比測定エリアによって形成される共通部分であり、磁気抵抗オーディオピックアップは、少なくとも１つの線形磁気抵抗センサ、カップリングコンデンサ、ＡＣ増幅器、増幅器及び信号処理回路を含んでいるオーディオピックアップ回路を含む。線形磁気抵抗センサは、線形磁場測定エリアからの信号をセンシングする少なくとも１つの単軸線形磁気抵抗センサユニットを含む。
【００６２】
単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々が測定面の線形磁場測定エリア上のＡＣ磁場非測定エリアに位置している場合、関連する信号は測定されず、したがって、この時点で、信号は出力されないことに留意すべきである。
【００６３】
好ましくは、単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々は、電源入力端と信号出力端とを別々に有し、単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々の信号出力端は、それぞれ、ＡＣ信号を出力するカップリングキャパシタを通じてＡＣ増幅器に接続され、それから、これらの信号を１つの信号に組み合わせる増幅器に接続され、それから、信号処理回路を通じてオーディオ信号として出力される。
【００６４】
好ましくは、単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々が測定面上に位置しているか否かを検出する線形磁場計測エリア制御回路は、更に、磁気スイッチ型制御回路若しくはＤＣ出力型制御回路又はこれらの両方の制御回路を含む。
【００６５】
好ましくは、磁気スイッチ型制御回路は、少なくとも一つの単軸磁気スイッチセンサユニット、比較器及びコントローラを有する磁気スイッチセンサを含む。単軸磁気スイッチセンサユニット及び検出された単軸線形磁気抵抗センサユニットは、感知軸が同方向であり、ＤＣ出力型制御回路は、フィルタ、前置／差動増幅器、比較器及び制御器を含み、検出された単軸線形磁気抵抗センサユニットの各々の信号出力端は、ＤＣ出力信号を取得するフィルタを通じて増幅器に接続され、ＤＣ出力信号は、比較信号を取得する比較器の基準電圧と比較され、比較器は、比較信号に応じてオーディオピックアップ回路を制御する制御器に比較信号を入力する。
【００６６】
好ましくは、制御回路は、さらに、検出された単軸線形磁気抵抗センサユニットをＤＣ電源又はパルス電源にスイッチすることをそれぞれ制御し、かつ、ＡＣ増幅器の電源、増幅器の電源、信号処理ユニットの電源及び磁気標識信号のいずれか１つ以上をターンオン又はターンオフする複数の制御信号を出力するために用いられる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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