(57)【要約】【課題】ボイスコイルの前段に設けられるローパスフィルタの小型化を図ることができるスピーカ装置を提供する。【解決手段】入力デジタル信号を増幅するパルス増幅器１と、スピーカ２とを備えるスピーカ装置であって、スピーカ２が、磁石と、前記磁石によって発生する磁界中に配置されるボイスコイルと、パルス増幅器１の出力に基づく電流を前記ボイスコイルに供給する信号線とを備え、前記信号線が前記磁石に巻きつけられているスピーカであり、前記信号線が前記磁石に巻きつけられていることによって形成される巻線を用いたローパスフィルタがパルス増幅器１と前記ボイスコイルとの間に設けられ、前記ローパスフィルタが前記巻線とコンデンサＣ１、Ｃ２とによって構成されているスピーカ装置。【選択図】図１
2007096578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石と、前記磁石によって発生する磁界中に配置されるボイスコイルと、前記ボイスコイルに電流を供給する信号線とを備え、
前記信号線が前記磁石に巻きつけられていることを特徴とするスピーカ。
【請求項２】
入力デジタル信号を増幅するパルス増幅器と、スピーカとを備えるスピーカ装置において、
前記スピーカが、磁石と、前記磁石によって発生する磁界中に配置されるボイスコイルと、前記パルス増幅器の出力に基づく電流を前記ボイスコイルに供給する信号線とを備え、前記信号線が前記磁石に巻きつけられているスピーカであり、
前記信号線が前記磁石に巻きつけられていることによって形成される巻線を用いたローパスフィルタが前記パルス増幅器と前記ボイスコイルとの間に設けられることを特徴とするスピーカ装置。
【請求項３】
前記ローパスフィルタが、前記巻線と前記ボイスコイルの接続ノードに接続されるコンデンサを備える請求項２に記載のスピーカ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気信号を音響信号に変換するスピーカ及びそれを備えたスピーカ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来レコードプレーヤーなどから出力されたアナログオーディオ信号は、アナログアンプによって増幅され、スピーカに供給されていた。また、ＣＤなどに録音されたデジタルオーディオ信号は、Ｄ／Ａ変換によってアナログ信号に変換され、アナログアンプを通してスピーカに供給されていた。
【０００３】
一方、近年では、例えばＣＤに記録された１６ビットのデジタルオーディオ信号をＰＷＭ信号や１ビットデジタルオーディオ信号に変換して、その変換した信号を制御信号として定電圧をスイッチングすることによりスピーカを駆動するスピーカ装置が開発されている。かかるスピーカ装置の構成例を図７に示す。
【０００４】
図７に示すスピーカ装置は、パルス増幅器１と、ローパスフィルタ４と、従来のスピーカ３とによって構成される。
【０００５】
パルス増幅器１は、ＮＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４と、インバータ回路Ｎ１及びＮ２とを備え定電圧ＶCを駆動電圧とするフルブリッジ回路である。ＰＷＭ信号や１ビットデジタルオーディオ信号の入力デジタル信号ＳINが１の値すなわちＨｉｇｈレベルのとき、ＮＭＯＳトランジスタＱ１及びＱ４がオンになり、ＮＭＯＳトランジスタＱ２及びＱ３がオフになり、ＩAの向きに電流が流れる。逆に入力デジタル信号ＳINが０の値すなわちＬｏｗレベルのとき、ＮＭＯＳトランジスタＱ１及びＱ４がオフになり、ＮＭＯＳトランジスタＱ２及びＱ３がオンになり、ＩBの向きに電流が流れる。このように、パルス増幅器１は、入力デジタル信号ＳINの値に応じて出力電流の向きを変える。
【０００６】
パルス増幅器１から出力されるスイッチング信号はローパスフィルタ４によってアナログ信号に変換され、前記アナログ信号が従来のスピーカ３のボイスコイル（不図示）に供給される。従来のスピーカ３は、電気信号である前記アナログ信号を音響信号に変換する。
【特許文献１】特開平６−２１７３１号公報（３頁３欄１〜３行目）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の技術の発達により、パルス増幅器内のスイッチング素子（例えば、ＮＭＯＳトランジスタ）やその他の受動素子の小型化が実現されている。しかしながら、ローパスフィルタに用いられるチョークコイルは未だかなりのスペースを必要としているのが現状である。
【０００８】
なお、特許文献１には、負荷そのものにローパスフィルタの特性を持たせることでローパスフィルタを省略することができるという記載があるが、その具体的な方法については何ら開示されていなかった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑み、ボイスコイルの前段に設けられるローパスフィルタの小型化を図ることができるスピーカ及びそれを備えたスピーカ装置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】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明に係るスピーカは、磁石と、前記磁石によって発生する磁界中に配置されるボイスコイルと、前記ボイスコイルに電流を供給する信号線とを備え、前記信号線が前記磁石に巻きつけられている構成としている。
【００１１】
このような構成によると、前記信号線が前記磁石に巻きつけられていることによって形成され前記磁石をコアとする巻線をボイスコイルの前段に設けられるローパスフィルタに用いることができるので、前記ローパスフィルタの小型化を図ることができる。
【００１２】
また、上記目的を達成するために本発明に係るスピーカ装置は、入力デジタル信号を増幅するパルス増幅器と、スピーカとを備えるスピーカ装置であって、前記スピーカが、磁石と、前記磁石によって発生する磁界中に配置されるボイスコイルと、前記パルス増幅器の出力に基づく電流を前記ボイスコイルに供給する信号線とを備え、前記信号線が前記磁石に巻きつけられているスピーカであり、前記信号線が前記磁石に巻きつけられていることによって形成される巻線を用いたローパスフィルタが前記パルス増幅器と前記ボイスコイルとの間に設けられる構成としている。
【００１３】
このような構成によると、ボイスコイルの前段に設けられるローパスフィルタの小型化を図ることができる。
【００１４】
また、上記構成のスピーカ装置において、前記ローパスフィルタが、前記巻線と前記ボイスコイルの接続ノードに接続されるコンデンサを備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るスピーカ及びそれを備えたスピーカ装置によると、スピーカのボイスコイルの前段に設けられるローパスフィルタの小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明に係るスピーカ装置の構成例を図１に示す。なお、図１において図７と同一の部分には同一の符号を付す。
【００１７】
図１に示すスピーカ装置は、パルス増幅器１と、本発明に係るスピーカ２と、コンデンサＣ１及びＣ２とによって構成される。
【００１８】
パルス増幅器１は、ＮＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４と、インバータ回路Ｎ１及びＮ２とを備え定電圧ＶCを駆動電圧とするフルブリッジ回路である。ＰＷＭ信号や１ビットデジタルオーディオ信号の入力デジタル信号ＳINが１の値すなわちＨｉｇｈレベルのとき、ＮＭＯＳトランジスタＱ１及びＱ４がオンになり、ＮＭＯＳトランジスタＱ２及びＱ３がオフになり、ＩAの向きに電流が流れる。逆に入力デジタル信号ＳINが０の値すなわちＬｏｗレベルのとき、ＮＭＯＳトランジスタＱ１及びＱ４がオフになり、ＮＭＯＳトランジスタＱ２及びＱ３がオンになり、ＩBの向きに電流が流れる。このように、パルス増幅器１は、入力デジタル信号ＳINの値に応じて出力電流の向きを変える。
【００１９】
パルス増幅器１から出力されるスイッチング信号は、本発明に係るスピーカ２内部のマグネット（図１において不図示）に巻き付けられた信号線（図１において不図示）から成る巻線とコンデンサＣ１及びＣ２とによって構成されるローパスフィルタによってアナログ信号に変換される。前記アナログ信号が本発明に係るスピーカ２のボイスコイル（図１において不図示）に供給される。本発明に係るスピーカ２は、電気信号である前記アナログ信号を音響信号に変換する。
【００２０】
次に、本発明に係るスピーカ２について説明する。本発明に係るスピーカ２の概略構成を図２に示す。本発明に係るスピーカ２は、巻線２Ａ及び２Ｂと、環状のマグネット２Ｃと、ボイスコイル２Ｄと、振動板２Ｅとを備えている。
【００２１】
マグネット２Ｃの二箇所で信号線が巻かれ、それぞれ巻線２Ａ及び２Ｂを構成している。巻線２Ａの一端はパルス増幅器１（図２において不図示）内のＮＭＯＳトランジスタＱ１とＮＭＯＳトランジスタＱ２との接続ノードに接続され、巻線２Ｂの一端はパルス増幅器１（図２において不図示）内のＮＭＯＳトランジスタＱ３とＮＭＯＳトランジスタＱ４との接続ノードに接続される。巻線２Ａの他端はボイスコイル２Ｄを介して巻線２Ｂの他端に接続されている。
【００２２】
入力デジタル信号ＳINが１の値のとき、ＩAの向きに電流が流れ、巻線２Ａの一端に入力された電流は、巻線２Ａを流れ、ボイスコイル２Ｄを通過し、巻線２Ｂを流れ、巻線２Ｂの一端から出力される。またこれとは反対に、入力デジタル信号ＳINが０の値のとき、ＩBの向きに電流が流れ、巻線２Ｂの一端に入力された電流は、巻線２Ｂを流れ、ボイスコイル２Ｄを通過し、巻線２Ａを流れ、巻線２Ａの一端から出力される。
【００２３】
このように入力デジタル信号ＳINが１の値である場合と０の値である場合とでは、ボイスコイル２Ｄにそれぞれ逆方向の電流が流れる。マグネット２Ｃによって発生する磁界中に配置されているボイスコイル２Ｄに電流が流れると、ボイスコイル２Ｄが動き、そのボイスコイル２Ｄの動きによって振動板２Ｅに垂直方向の力が働く。
【００２４】
本発明に係るスピーカ２が上述した動作を行うためには、巻線２Ａの巻き方向と巻線２Ｂの巻き方向が同一でなければならない。なぜなら、巻線２Ａの巻き方向と巻線２Ｂの巻き方向が逆である場合、巻線２Ａと巻線２Ｂに電流が流れると、マグネット２Ｃには相反する方向に磁束が生じ、それらは相殺されてしまうからである。
【００２５】
巻線２Ａの巻き方向と巻線２Ｂの巻き方向が逆である場合の模式図を図３に示す。なお、図３において図２と同一の部分には同一の符号を付す。図３に示すように巻線２Ａの巻き方向と巻線２Ｂの巻き方向が逆である場合、例えば巻線２ＡにＩ1の向きの電流が流れると、巻線２ＢにＩ2の向きの電流が流れる。巻線２Ａと巻線２Ｂには大きさが等しく逆方向の電流が流れるため、巻線２ＡにＩ1の向きの電流が流れることによって発生する磁束Ｍ１と巻線２ＢにＩ2の向きの電流が流れることによって発生する磁束Ｍ２とは大きさが等しく互いに逆方向になる。したがって、磁束Ｍ１及びＭ２は相殺され、巻線２Ａ及び２Ｂはチョークコイルとして機能せず、巻線２Ａ及び２Ｂのインダクタンスは０となる。
【００２６】
ここで、従来のダイナミックスピーカの概略断面図を図４に示す。図４に示す従来のダイナミックスピーカは、オーディオアナログ信号を入力してそのオーディオアナログ信号を後述するボイスコイル７に供給する入力部（不図示）と、マグネット５と、ヨーク６と、ボイスコイル７と、プレート８と、ボイスコイル７を支持するダンパー９と、キャップ１０と、キャップ１０を介してボイスコイル７に連結される振動板（コーン）１１、エッジ１２と、接着剤１３及び１４とによって構成されている。マグネット５とヨーク６の間でボイスコイル７を振動させるギャップを確保するため、マグネット５は接着剤１３によってプレート８に固定され接着剤１４によってヨーク６に固定されている。したがって、図４に示す従来のダイナミックスピーカの構造のままでは、図２に示すようにマグネットに信号線を巻き付けて巻線を構成することは不可能である。
【００２７】
そこで、本発明に係るスピーカにおいては、図５に示す部分断面図のように、マグネット５とプレート８との間の信号線１５が接触していない部分に接着剤１３が介在し、マグネット５とヨーク６との間の信号線１５が接触していない部分に接着剤１４が介在する構造とする。このような構造を実現するためには、例えば、マグネット５に信号線１５を巻き付けた後、マグネット５の信号線１５が巻き付けられていない部位に接着剤を塗布し、このような状態のマグネット５をヨーク６の上に載置し、さらにこのような状態のマグネット５の上にプレート８を載置するとよい。また、本発明に係るスピーカにおいては、マグネット５とヨーク６及びプレート８との接着強度を大きくする観点から、信号線１５の線径は小さい方が望ましい。
【００２８】
次に、図１に示す本発明に係るスピーカ装置の構造例について図６を参照して説明する。図６は本発明に係るスピーカ装置の概略断面図である。なお、図６において図４と同一の部分には同一の符号を付す。
【００２９】
図６に示す構造ではパルス増幅器１が本発明に係るスピーカ２に内蔵され、コンデンサＣ１及びＣ２が本発明に係るスピーカ２に外付けされる（図１を参照）。
【００３０】
図６に示す本発明に係るスピーカ装置は、パルス増幅器（図６において不図示）と、コンデンサＣ１及びＣ２と、マグネット５と、ヨーク６と、ボイスコイル７と、プレート８と、ボイスコイル７を支持するダンパー９と、キャップ１０と、キャップ１０を介してボイスコイル７に連結される振動板（コーン）１１、エッジ１２と、マグネット５をプレート７に固定するための接着剤（図６において不図示）と、マグネット５をヨーク６に固定するための接着剤（図６において不図示）と、アンプ基板１６と、シールド部材１７とによって構成されている。なお、マグネット５は図２中のマグネット２Ｃに対応し、ボイスコイル７は図２中のボイスコイル２Ｄに対応し、振動板（コーン）１１は図２中の振動板２Ｅに対応している。
【００３１】
図６に示す本発明に係るスピーカ装置は、マグネット５及びプレート８を有する磁気回路、アンプ基板１６、並びにコンデンサＣ１及びＣ２をシールド部材１７で覆っているので、外部への漏洩磁束を小さくすることができる。
【００３２】
アンプ基板１６にはパルス増幅器１（図１を参照）が搭載されている。また、アンプ基板１６のグランド層１６Ａとシールド板１７を電気的に接続することによって、アンプ基板１６のグランド層１６Ａをシールド板１７と同電位にしている。
【００３３】
パルス増幅器１に入力される入力デジタル信号ＳINが１の値である場合、アンプ基板１６に搭載されたパルス増幅器１のＮＭＯＳトランジスタＱ１とＮＭＯＳトランジスタＱ２との接続ノードから出力される電流はマグネット５の周りに半周分巻かれている信号線１８を経由してボイスコイル７に到達する。ボイスコイル７を通過した電流は、マグネット５の周りに信号線１８とは反対側に半周分巻かれている信号線１９を経由してアンプ基板１６に搭載されたパルス増幅器１のＮＭＯＳトランジスタＱ３とＮＭＯＳトランジスタＱ４との接続ノードに到達する。パルス増幅器１に入力される入力デジタル信号ＳINが０の値である場合、これとは逆方向に電流が流れる。
【００３４】
また、信号線１８から成りマグネット５をコアとする巻線（図２中の巻線２Ａに対応）とボイスコイル７との接続ノードにコンデンサＣ１の一端が接続され、信号線１９から成りマグネット５をコアとする巻線（図２中の巻線２Ｂに対応）とボイスコイル７との接続ノードにコンデンサＣ２の一端が接続され、コンデンサＣ１の他端及びコンデンサＣ２の他端がシールド部材１７に接続される。これにより、信号線１８から成りマグネット５をコアとする巻線とコンデンサＣ１とによってローパスフィルタが形成され、信号線１９から成りマグネット５をコアとする巻線とコンデンサＣ２とによってローパスフィルタが形成されるので、ボイスコイル７の前段に設けられるローパスフィルタの小型化を図ることができる。
【００３５】
また、図７に示す従来のスピーカ装置において、パルス増幅器１とローパスフィルタ４のチョークコイルを従来のスピーカ３に内蔵する構造を採用した場合、アンプ基板にパルス増幅器１とローパスフィルタ４のチョークコイルを搭載する必要があるため、アンプ基板の小型、薄型化を図ることができなかった。これに対して、図６に示す本発明に係るスピーカ装置は、アンプ基板１６にチョークコイルを搭載する必要がないため、アンプ基板の小型、薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】は、本発明に係るスピーカ装置の構成例を示す図である。
【図２】は、本発明に係るスピーカの概略構成を示す模式図である。
【図３】は、巻線の巻き方向が不適切であるスピーカの模式図である。
【図４】は、従来のダイナミックスピーカの概略断面図である。
【図５】は、本発明に係るスピーカの部分断面図である。
【図６】は、本発明に係るスピーカ装置の概略断面図である。
【図７】は、従来のスピーカ装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    パルス増幅器
２    本発明に係るスピーカ
２Ａ、２Ｂ    巻線
２Ｃ、５    マグネット
２Ｄ、７    ボイスコイル
２Ｅ、１１    振動板
３    従来のスピーカ
４    ローパスフィルタ
６    ヨーク
８    プレート
９    ダンパー
１０    キャップ
１２    エッジ
１３、１４    接着剤
１５、１８、１９    信号線
１６    アンプ基板
１６Ａ    アンプ基板のグランド層
１７    シールド部材
Ｎ１、Ｎ２    インバータ回路
Ｑ１〜Ｑ４  ＮＭＯＳトランジスタ
【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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