(57)【要約】【課題】不要な高周波電磁波の放射が少なくデジタルアンプに好適なスピーカを提供する。【解決手段】スピーカ１の磁気ギャップ内に配置されたボイスコイル１４ａは、外部のデジタルアンプから入力された再生信号に基づいて振動し、ボイスコイル１４ａと結合しているボイスコイルボビン１４が振動板１６を振動させ、再生信号に応じた音波を放音させる。導電性材料で構成されたトッププレート１３、フレーム１５、振動板１６、ダンパ１７、エッジ１８及びキャップ１９は、接地線２０及び接地端子１５ａを介して外部の接地電位と接続されている。ボイスコイル１４ａに再生信号と共に入力されたスイッチングノイズにより発生した不要な高周波電磁波は、トッププレート１３、フレーム１５、振動板１６、ダンパ１７、エッジ１８及びキャップ１９により吸収されて減衰する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ギャップを有する磁気回路と、該磁気回路に固着されたフレームと、前記磁気ギャップに嵌まり込むボイスコイルをその中心に結合した振動板と、該振動板の中央部に固着されるキャップと、前記フレームに対して前記振動板を振動可能に支持するよう前記振動板と前記フレームとの間に設けられたダンパとを備えたスピーカにおいて、
前記フレーム、エッジ、振動板、キャップ及びダンパは、導電性材料で構成されてある
ことを特徴とするスピーカ。
【請求項２】
前記キャップ及び振動板を構成する導電性材料は、金属薄膜であることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
【請求項３】
前記キャップ及び振動板を構成する導電性材料は、炭素被覆繊維であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスピーカ。
【請求項４】
前記エッジを構成する導電性材料は、導電性繊維シートであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のスピーカ。
【請求項５】
前記エッジを構成する導電性材料は、導電性樹脂発泡体であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のスピーカ。
【請求項６】
前記ダンパを構成する導電性材料は、導電性繊維シートであることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のスピーカ。
【請求項７】
前記フレームを構成する導電性材料は、金属であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不要な高周波電磁波が少なくデジタルアンプに好適なスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタル音声信号をスピーカで再生する場合、デジタル音声信号は、ＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を介してデジタル／アナログ変換回路（以下、Ｄ／Ａ変換回路という）でアナログ音声信号に変換される。アナログ音声信号は、アナログＬＰＦを介して可変利得のアナログアンプで増幅され、スピーカのボイスコイルに入力される。一方、スピーカでは、マグネット、ヨーク及びトッププレート等によって形成される磁気回路中の磁気ギャップに常時直流磁界が発生している。直流磁界と交わるようにして磁気ギャップに挿入されているボイスコイルに、アナログアンプにより増幅されたアナログ音声信号が入力された場合、振動板がファラデーの左手の法則に基づいて発生する力で駆動される。
【０００３】
このような従来の駆動方法では、デジタル音声信号をアナログ音声信号に変換するためのＤ／Ａ変換回路が必要不可欠である。このため、満足しうるアナログ音声信号を得るには、Ｄ／Ａ変換回路の前段にオーバーサンプリング方式のデジタルＬＰＦを設けるとともに、Ｄ／Ａ変換回路の後段に高次のアナログフィルタを設けなければならない。また、Ｄ／Ａ変換されたアナログ音声信号を増幅するアナログアンプから多量の熱が発生し、他の回路の動作を不安定にさせるといった問題、及び消費電力を増大させるといった問題がある。これらの問題を解決すべく、Ｄ／Ａ変換回路を用いずにデジタル信号処理によりスピーカの振動板を安定して駆動させるようスイッチング回路で構成されたデジタルアンプが特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開平５−１７６３８７号公報
【０００４】
図５は、特許文献１に記載のデジタルアンプの概略構成を示すブロック図である。図中５２で示すデジタルアンプに入力部５１を介して入力されたデジタル音声信号は、ΔΣ変調回路５２１によりΔΣ変調される。スイッチング回路５２２は、ΔΣ変調を経たデジタル音声信号に基づいてスピーカ５３に供給する電流をスイッチングすることで、スピーカ５３から再生音を放音させる。スイッチング回路５２２は、スイッチング動作によるスイッチングノイズが不要な高周波電磁波を発生させ、近くに設置されたラジオ受信機又はテレビジョン受像機の受信状態を悪化させる。また、スイッチングノイズは、再生信号と共にスピーカ５３に入力され、スピーカ５３から不要な高周波電磁波を発生させる。そこで、高周波電磁波の発生を抑制するために、スイッチング回路５２２とスピーカ５３との間に高周波電磁波を遮断するＬＰＦを挿入する方法、又はスイッチング回路５２２からスピーカ５３までをシールドボックス内に入れる方法が用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、ＬＰＦを挿入する方法は、デジタルアンプ５２が出力する再生信号にＬＰＦによる損失が生じ、スピーカ５３から再生される音の音圧の低下を引き起こすという問題があった。また、シールドボックス内に入れる方法は、一般にスピーカ５３の前面がシールドボックス外に露出しているため、スピーカ５３の前面から高周波電磁波が放射されるという問題があった。このスピーカ５３の前面からの高周波電磁波の放射を抑制するために、スピーカ５３の前面に位置し、音波が通過する多数の孔を有するシールド板を備えたシールドボックスの場合、スピーカ５３の振動板から放音される音波がシールド板を通過して音場を形成する前に、シールド板によって再生音の高域が減衰するという問題があった。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、再生信号に損失が生じること無く、又スピーカ前面から放音される音波の音質を劣化させること無く、不要な高周波電磁波の放射が抑制されるスピーカ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】
【０００７】
本発明に係るスピーカは、磁気ギャップを有する磁気回路と、該磁気回路に固着されたフレームと、前記磁気ギャップに嵌まり込むボイスコイルをその中心に結合した振動板と、該振動板の中央部に固着されるキャップと、前記フレームに対して前記振動板を振動可能に支持するよう前記振動板と前記フレームとの間に設けられたダンパとを備えたスピーカにおいて、前記フレーム、エッジ、振動板、キャップ及びダンパは、導電性材料で構成されてあることを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、スピーカに備えられた導電性材料で構成されたフレーム、エッジ、振動板、キャップ及びダンパが、再生信号と共にボイスコイルに入力された不要なスイッチングノイズにより発生する高周波電磁波を吸収して減衰させる。
【０００９】
本発明に係るスピーカは、前記キャップ及び振動板を構成する導電性材料は、金属薄膜であることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、金属薄膜で構成された振動板が、入力された再生信号に基づいて振動し再生音を放音する。また、金属薄膜で構成された振動板は、金属薄膜で構成されたキャップと共に、ボイスコイルに入力された不要なスイッチングノイズにより発生する高周波電磁波を吸収して減衰させる。
【００１１】
本発明に係るスピーカは、前記キャップ及び振動板を構成する導電性材料は、炭素被覆繊維であることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、炭素被覆繊維で構成された振動板が、入力された再生信号に基づいて振動し再生音を放音すると共に、ボイスコイルに入力された不要なスイッチングノイズにより発生する高周波電磁波を吸収して減衰させる。炭素被覆繊維で構成されたキャップは、ボイスコイルを備えるボイスコイルボビンへ埃が侵入することを防ぐと共に、ボイスコイルに入力された不要なスイッチングノイズにより発生する高周波電磁波を吸収して減衰させる。
【００１３】
本発明に係るスピーカは、前記エッジを構成する導電性材料は、導電性繊維シートであることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、導電性繊維シートで構成されたエッジが、ボイスコイルに入力された再生信号に基づく振動板の振動を抑制しないよう振動板を支持すると共に、ボイスコイルに入力された不要なスイッチングノイズにより発生する高周波電磁波を吸収して減衰させる。
【００１５】
本発明に係るスピーカは、前記エッジを構成する導電性材料は、導電性樹脂発泡体であることを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、導電性樹脂発泡体で構成されたエッジが、ボイスコイルに入力された再生信号に基づく振動板の振動を抑制しないよう振動板を支持すると共に、ボイスコイルに入力された不要なスイッチングノイズにより発生する高周波電磁波を吸収して減衰させる。
【００１７】
本発明に係るスピーカは、前記ダンパを構成する導電性材料は、導電性繊維シートであることを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、ボイスコイルが再生信号に基づいて振動している場合に、導電性繊維シートで構成されたダンパが、ボイスコイルを備えるボイスコイルボビンの中心軸をスピーカの中心軸に位置させると共に、ボイスコイルに入力された不要なスイッチングノイズにより発生する高周波電磁波を吸収して減衰させる。
【００１９】
本発明に係るスピーカは、前記フレームを構成する導電性材料は、金属であることを特徴とする。
【００２０】
本発明にあっては、金属で構成されたフレームがスピーカ本体の枠組みとして機能すると共に、ボイスコイルに入力された不要なスイッチングノイズにより発生する高周波電磁波を吸収して減衰させる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にあっては、スピーカのフレーム、エッジ、振動板、キャップ及びダンパを導電性材料で構成することにより、再生信号に損失が生じること無く、又スピーカ前面から放音される音波の音質を劣化させること無く、再生信号と共にボイスコイルに入力されたスイッチングノイズにより発生する高周波電磁波の放射を抑制して外部に設置された受信機等に電磁波障害が発生することを防止することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明に係るスピーカの構造を示す模式的縦断面図である。図中１は、本発明におけるスピーカを示し、図中１１は、スピーカ１に設けられたヨークを示す。ヨーク１１は、円板部及び円板部の一面中央から起立する円柱部を具備する。ヨーク１１は、磁性金属を一体成型されている。マグネット１２は、フェライト及び希土類等の永久磁石が所定の厚みを有し中央に孔部を備えた環状円板に形成され、厚み方向に着磁されて両面に着磁面を備える。マグネット１２の孔部は、内径がヨーク１１の円柱部の外径よりも大きくなるよう形成されている。マグネット１２は、孔部にヨーク１１の円柱部が遊嵌し、一方の着磁面をヨーク１１の円板部に密着させて固定されている。
【００２３】
トッププレート１３は、磁性金属がヨーク１１の円柱部の外径よりも大きい内径を有する孔部を備えた環状円板に形成されている。トッププレート１３は、孔部にヨーク１１の円柱部が遊嵌し、一面をマグネット１２の一方の着磁面に密着させて固定されている。ヨーク１１、マグネット１２及びトッププレート１３は、磁気回路を形成しており、マグネット１２から発生した直流磁界は、トッププレート１３の孔部の内周面及びヨーク１１の円柱部の側面との間に位置する間隙からなる磁気ギャップを横切り、ヨーク１１の円柱部の側面と直交する。ボイスコイルボビン１４は、樹脂又は金属等を円筒に形成し、一端近傍の外周面に巻回されたボイスコイル１４ａが磁気ギャップ内に配置されるように、一部が磁気ギャップに遊嵌している。
【００２４】
フレーム１５は、スピーカ１の中心軸を軸とし底部から軸方向に開口するホーン形状となるように非磁性の金属材料がダイキャスト成型されている。トッププレート１３のマグネット１２に密着する面と対向する面の一部に、フレーム１５の底部が接合されている。フレーム１５は、導電性及びスピーカ１の枠組みとして必要な強度を有する。ダンパ１７は、高分子繊維に金属材料を被覆した導電性繊維シート（導電性布）が環状円板に形成されている。ダンパ１７は、内周面がボイスコイルボビン１４の磁気ギャップに遊嵌していない部分の側面を支持するように結合し、外周面がフレーム１５と結合している。ダンパ１７は、導電性を有すると共に、ボイスコイルボビン１４が振動している場合に、ボイスコイルボビン１４の中心軸をスピーカ１の中心軸に位置させることが可能な程度の弾力性を有する。
【００２５】
ボイスコイルボビン１４は、内周面がヨーク１１の円柱部の側面と接触すること無く、また、ボイスコイル１４ａが、マグネット１２の孔部の内周面及びトッププレート１３の孔部の内周面と接触すること無く、スピーカ１の中心軸方向に振動可能に構成されている。振動板１６は、金属薄膜又は炭素被覆繊維がホーン状に形成されている。振動板１６は、底部に形成された開口部の外周縁がボイスコイルボビン１４の磁気ギャップに遊嵌していない端部の内周縁と接合することにより固定されている。キャップ１９は、ドーム状に形成された金属薄膜又は炭素被覆繊維からなり、振動板１６の底部に形成された開口部を塞いでいる。振動板１６を構成する金属薄膜及び炭素被覆繊維は、例えば、夫々、アルミ等の金属を圧延して作成された薄膜及び導電性の炭素粒子で被覆された繊維で構成され、導電性を有すると共に振動により放音が可能となる弾性を有する。
【００２６】
振動板１６の外周部は、ロール状のエッジ１８を介してフレーム１５に支持されている。エッジ１８は、導電性繊維シート又は炭素粒子等の導電性粒子が配合された樹脂発泡体である導電性樹脂発泡体で構成され、導電性を有すると共に、振動板１６の振動を抑制しない程度の柔軟性及び振動板１６を支持することが可能な強度を有する。トッププレート１３、フレーム１５、振動板１６、ダンパ１７、エッジ１８及びキャップ１９は、互いに電気的に接触しており、フレーム１５に設けられた接地端子１５ａに接続された接地線２０を介して外部の図示しない接地電位に接続される。ボイスコイル１４ａには、再生信号を供給する信号線２１が接続されている。信号線２１は、フレーム１５に設けられた孔部１５ｂを貫通してスピーカ１の外部に引き出されており、フレーム１５と電気的に接触することが無いよう絶縁体で被覆されている。
【００２７】
信号線２１を介して外部の図示しないデジタルアンプから与えられた再生信号は、ボイスコイル１４ａに入力される。再生信号が入力されたボイスコイル１４ａには、磁気ギャップを横切る直流磁界からファラデーの左手の法則に基づいたスピーカ１の中心軸方向の駆動力が発生する。また、ダンパ１７で支持されているボイスコイルボビン１４は、ボイスコイル１４ａに発生する駆動力により、ボイスコイル１４ａと共にスピーカ１の中心軸方向に振動する。振動するボイスコイルボビン１４は、ボイスコイルボビン１４に接合されておりエッジ１８で支持された振動板１６を振動させて、再生音を放音させる。外部の図示しないデジタルアンプから信号線２１を介してボイスコイル１４ａに入力される再生信号には、デジタルアンプのスイッチング回路によるスイッチングノイズが含まれている。
【００２８】
ボイスコイル１４ａに入力されたスイッチングノイズは、高周波電磁波を発生し、ボイスコイル１４ａは、輻射源となる。接地線２０を介して電気的に接地されたトッププレート１３、フレーム１５、振動板１６、ダンパ１７、エッジ１８及びキャップ１９は、ボイスコイル１４ａから輻射される不要な高周波電磁波を吸収して減衰することにより、輻射源に対するシールド材料として機能する。
【００２９】
図２は、スピーカボックスの例を示す模式的縦断面図である。図中２で示すスピーカボックスは、内部に空洞を有する縦長直方体であり、前面にスピーカ１が嵌合する円形開口部を有し、背面に接地端子２ａ及び信号端子２ｂを備える。スピーカボックス２に取付けられたスピーカ１は、中心軸がスピーカボックス２の前面と略垂直をなし、スピーカボックス２の前面から略法線方向に向けて再生音を放音する。接地端子２ａ及び信号端子２ｂは、スピーカボックス２の背面からスピーカボックス２の内部へ貫通し、スピーカボックス２の外部から接地端子２ａ及び信号端子２ｂを介して内部に向けて電気的な経路を形成するよう構成されている。スピーカ１の接地線２０及び信号線２１は、スピーカボックス２の内部で、夫々、接地端子２ａ及び信号端子２ｂと接続されている。接地端子２ａ及び信号端子２ｂには、夫々、外部の図示しない接地電位及び図示しないデジタルアンプの出力端子が接続されている。
【００３０】
図３及び図４は、夫々、従来技術に係るスピーカ及び本発明に係るスピーカから放射される高周波電磁波のスペクトルを示す測定データである。図３及び図４に示す測定データは、デジタルアンプから同一の信号強度を有する再生信号を夫々のスピーカに与え、スピーカの放音方向にスピーカから等距離の位置で測定した３０ＭＨｚから２ＧＨｚまでの周波数範囲における電磁波強度を示す。図３及び図４に示す如く、従来技術に係るスピーカと比較して、特に周波数１００ＭＨｚから４００ＭＨｚにおける高周波電磁波が本発明に係るスピーカ１において顕著に減少している。
【００３１】
１００ＭＨｚから４００ＭＨｚまでの周波数域は、ラジオ放送及びテレビ放送等で用いられており、外部の受信機等に高周波電磁波による電磁波障害の発生を防ぐことが可能となる。尚、スピーカボックス２は、シールド効果を有する金属等の導電性材料で構成する必要がなく、スピーカ１の設計等に応じて高品質な再生音が放音されるよう適切な材質を選択すると良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るスピーカの構造を示す模式的縦断面図である。
【図２】スピーカボックスの例を示す模式的縦断面図である。
【図３】従来技術に係るスピーカから放射される高周波電磁波のスペクトルを示す測定データである。
【図４】本発明に係るスピーカから放射される高周波電磁波のスペクトルを示す測定データである。
【図５】特許文献１に記載のデジタルアンプの概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  スピーカ
１１  ヨーク
１２  マグネット
１３  トッププレート
１４  ボイスコイルボビン
１４ａ  ボイスコイル
１５  フレーム
１５ａ  接地端子
１５ｂ  孔部
１６  振動板
１７  ダンパ
１８  エッジ
１９  キャップ
２０  接地線
２１  信号線
【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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