JP2010124313A - 電気音響変換器および電気音響変換システム - Google Patents
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Abstract
【課題】効率を低下させずに大振幅に対応可能な電気音響変換器および電気音響変換システムを提供する。
【解決手段】マグネットと磁性体とで構成され、磁気ギャップを有する磁気回路と、前記磁気ギャップ中に配置され、振動板に接続されたコイルボビンと、前記コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイル１５０ａ〜１５０ｃと、前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する切替回路２０１，２１０と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】マグネットと磁性体とで構成され、磁気ギャップを有する磁気回路と、前記磁気ギャップ中に配置され、振動板に接続されたコイルボビンと、前記コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイル１５０ａ〜１５０ｃと、前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する切替回路２０１，２１０と、を備える。
【選択図】図１
Description
本発明は電気音響変換器および電気音響変換システムに関する。
スピーカなどの電気音響変換器として、永久磁石と軟磁性体を用いて構成された直流磁気ギャップに振動板と結合されたボイスコイルを配置し、このボイスコイルに音声信号を印加し、該音声信号によってボイスコイルに流れる電流と直流磁束とによってボイスコイルに発生する力で振動板を振動させている。
なお、近年は、小口径でも重低音を再生することが望まれている。ここで、スピーカでは、振動板により空気を振動させて音を生成しているため、低音再生能力は振動板の面積と振動板の振動振幅との積に比例する。従って、小口径のスピーカで低音を再生するためには、振動板の振幅を大きくする必要がある。
ここで、スピーカの振幅を大きくするには、磁気ギャップ部分よりも、ボイスコイルを軸方向に長くロングボイスコイルとして構成しておき、振動板の振幅が大きくなっても磁気ギャップ中にボイスコイルのいずれかの部分が存在するように構成しておくことで、対処が可能となる。
また、このように振動板の振幅が大きくなった場合の対処として、以下の特許文献１に記載がなされている。
特開平１１−１６４３９４号公報
以上のように、ロングボイスコイルの場合、一般的なスピーカよりも大振幅に対処することが可能になる。
ただし、磁気ギャップ部分からはみ出ているボイスコイルの領域は振動発生に寄与していないため、駆動信号の利用効率、すなわち、スピーカとしての効率が低下する問題が存在する。
ただし、磁気ギャップ部分からはみ出ているボイスコイルの領域は振動発生に寄与していないため、駆動信号の利用効率、すなわち、スピーカとしての効率が低下する問題が存在する。
たとえば、従来の３倍の長さを有するロングボイスコイルを用いると、ボイスコイルの２／３の部分がギャップからはみ出していることになり、効率が１／３になることが予想される。
また、以上の特許文献１では、大振幅時におけるボイスコイルのブレーキについての提案であり、効率よく大振幅を実現する手法は示唆されていない。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであって、効率を低下させずに大振幅に対応可能な電気音響変換器および電気音響変換システムを提供することを目的とする。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであって、効率を低下させずに大振幅に対応可能な電気音響変換器および電気音響変換システムを提供することを目的とする。
以上の課題を解決する本発明は、以下に記載するようなものである。
（１）請求項１記載の発明は、マグネットと磁性体とで構成され、磁気ギャップを有する磁気回路と、前記磁気ギャップ中に配置され、振動板に接続されたコイルボビンと、前記コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルと、前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する切替回路と、を備えたことを特徴とする電気音響変換器である。
（１）請求項１記載の発明は、マグネットと磁性体とで構成され、磁気ギャップを有する磁気回路と、前記磁気ギャップ中に配置され、振動板に接続されたコイルボビンと、前記コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルと、前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する切替回路と、を備えたことを特徴とする電気音響変換器である。
（２）請求項２記載の発明は、マグネットと磁性体とで構成され、磁気ギャップを有する磁気回路と、前記磁気ギャップ中に配置され、振動板に接続されたコイルボビンと、前記コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルと、前記ボイスコイルの位置を検知するセンサと、前記センサの検知結果を受け、前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する切替回路と、を備えたことを特徴とする電気音響変換器である。
（３）請求項３記載の発明は、マグネットと磁性体とで構成され、磁気ギャップを有する磁気回路と、前記磁気ギャップ中に配置され、振動板に接続されたコイルボビンと、前記コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルと、前記ボイスコイルに供給される駆動信号のレベルを検知し、該駆動信号に応じて変位する前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する切替回路と、を備えたことを特徴とする電気音響変換器である。
（４）請求項４記載の発明は、前記振動板は、支持手段により非接触状態で支持される、ことを特徴とする請求項１−３のいずれか一項に記載の電気音響変換器である。
（５）請求項５記載の発明は、マグネットと磁性体とで構成されて磁気ギャップを有する磁気回路、該磁気ギャップ中に配置されて振動板に接続されたコイルボビン、該コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルを有する電気音響変換器と、前記ボイスコイルの位置を検知するセンサと、前記センサの検知結果を受け、前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する切替回路と、を備えたことを特徴とする電気音響変換システムである。
（５）請求項５記載の発明は、マグネットと磁性体とで構成されて磁気ギャップを有する磁気回路、該磁気ギャップ中に配置されて振動板に接続されたコイルボビン、該コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルを有する電気音響変換器と、前記ボイスコイルの位置を検知するセンサと、前記センサの検知結果を受け、前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する切替回路と、を備えたことを特徴とする電気音響変換システムである。
（６）請求項６記載の発明は、マグネットと磁性体とで構成されて磁気ギャップを有する磁気回路、該磁気ギャップ中に配置されて振動板に接続されたコイルボビン、該コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルを有する電気音響変換器と、前記ボイスコイルに供給される駆動信号のレベルを検知し、該駆動信号に応じて変位する前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する切替回路と、を備えたことを特徴とする電気音響変換システムである。
（７）請求項７記載の発明は、マグネットと磁性体とで構成されて磁気ギャップを有する磁気回路、該磁気ギャップ中に配置されて振動板に接続されたコイルボビン、該コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルを有する電気音響変換器と、前記ボイスコイルの位置を検知するセンサと、前記ボイスコイルのそれぞれに出力側が接続された複数の増幅回路と、前記センサの検知結果を受け、前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給するよう前記複数の増幅回路のそれぞれの入力に入力信号を選択的に切り替えて接続する切替回路と、を備えたことを特徴とする電気音響変換システムである。
（８）請求項８記載の発明は、マグネットと磁性体とで構成されて磁気ギャップを有する磁気回路、該磁気ギャップ中に配置されて振動板に接続されたコイルボビン、該コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルを有する電気音響変換器と、前記ボイスコイルのそれぞれに出力側が接続された複数の増幅回路と、前記増幅回路への入力信号のレベルを検知し、前記入力信号が前記増幅回路で増幅された駆動信号に応じて変位する前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに前記駆動信号を供給するよう前記複数の増幅回路のそれぞれの入力に入力信号を選択的に切り替えて接続する切替回路と、を備えたことを特徴とする電気音響変換システムである。
（９）請求項９記載の発明は、前記電気音響変換器の前記振動板は、支持手段により非接触状態で支持される、ことを特徴とする請求項５−８のいずれか一項に記載の電気音響変換システムである。
本発明によれば、以下のような効果が得られる。
（１）請求項１記載の発明では、コイルボビン上の軸方向の異なる位置に複数のボイスコイルを備えておき、切替回路により、これら複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する。
（１）請求項１記載の発明では、コイルボビン上の軸方向の異なる位置に複数のボイスコイルを備えておき、切替回路により、これら複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する。
このようにすることで、コイルボビン上の複数のボイスコイルにより振動板の大振幅振動に対処可能になり、さらに、複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに選択的に駆動信号を供給することで、磁気ギャップからはみ出したボイスコイルに駆動信号を供給する必要が無くなり、効率を低下させずに大振幅に対応可能になる。
（２）請求項２記載の発明では、コイルボビン上の軸方向の異なる位置に複数のボイスコイルを備えておき、ボイスコイルの位置を検知するセンサの検知結果を受けた切替回路により、これら複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する。
このようにすることで、コイルボビン上の複数のボイスコイルにより振動板の大振幅振動に対処可能になり、さらに、複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに選択的に駆動信号を供給することで、磁気ギャップからはみ出したボイスコイルに駆動信号を供給する必要が無くなり、効率を低下させずに大振幅に対応可能になる。
（３）請求項３記載の発明では、コイルボビン上の軸方向の異なる位置に複数のボイスコイルを備えておき、駆動信号のレベルを検知する検知部の検知結果を受けた切替回路により、これら複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する。
このようにすることで、コイルボビン上の複数のボイスコイルにより振動板の大振幅振動に対処可能になり、さらに、複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに選択的に駆動信号を供給することで、磁気ギャップからはみ出したボイスコイルに駆動信号を供給する必要が無くなり、効率を低下させずに大振幅に対応可能になる。
（４）請求項４記載の発明では、以上の（１）〜（３）の電気音響変換器において、振動板が支持手段により非接触状態で支持されるため、振動板を大振幅で振動させることが可能になる。
（５）請求項５記載の発明では、コイルボビン上の軸方向の異なる位置に複数のボイスコイルを備えておき、ボイスコイルの位置を検知するセンサの検知結果を受けた切替回路により、これら複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する。
このようにすることで、コイルボビン上の複数のボイスコイルにより振動板の大振幅振動に対処可能になり、さらに、複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに選択的に駆動信号を供給することで、磁気ギャップからはみ出したボイスコイルに駆動信号を供給する必要が無くなり、効率を低下させずに大振幅に対応可能になる。
（６）請求項６記載の発明では、コイルボビン上の軸方向の異なる位置に複数のボイスコイルを備えておき、駆動信号のレベルを検知する検知部の検知結果を受けた切替回路により、これら複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する。
このようにすることで、コイルボビン上の複数のボイスコイルにより振動板の大振幅振動に対処可能になり、さらに、複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに選択的に駆動信号を供給することで、磁気ギャップからはみ出したボイスコイルに駆動信号を供給する必要が無くなり、効率を低下させずに大振幅に対応可能になる。
（７）請求項７記載の発明では、コイルボビン上の軸方向の異なる位置に複数のボイスコイルを備えておき、ボイスコイルの位置を検知するセンサの検知結果を受けた切替回路により、これら複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給するように増幅回路を選択的に使用して、増幅された駆動信号を該当するボイスコイルに供給する。
このようにすることで、コイルボビン上の複数のボイスコイルにより振動板の大振幅振動に対処可能になり、さらに、複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに選択的に駆動信号を供給することで、磁気ギャップからはみ出したボイスコイルに駆動信号を供給する必要が無くなり、効率を低下させずに大振幅に対応可能になる。
（８）請求項８記載の発明では、コイルボビン上の軸方向の異なる位置に複数のボイスコイルを備えておき、駆動信号のレベルを検知する検知部の検知結果を受けた切替回路により、これら複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給するように増幅回路を選択的に使用して、増幅された駆動信号を該当するボイスコイルにように増幅回路を選択的に使用して、増幅された駆動信号を該当するボイスコイルに供給する。
このようにすることで、コイルボビン上の複数のボイスコイルにより振動板の大振幅振動に対処可能になり、さらに、複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに選択的に駆動信号を供給することで、磁気ギャップからはみ出したボイスコイルに駆動信号を供給する必要が無くなり、効率を低下させずに大振幅に対応可能になる。
（９）請求項９記載の発明では、以上の（５）〜（８）の電気音響変換システムにおいて、電気音響変換器の振動板が支持手段により非接触状態で支持されるため、振動板を大振幅で振動させることが可能になる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態）を詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、電気音響変換器１００が左右対称な断面構成である場合において、一方（例えば右半分）の断面を図示しつつ説明を行う。
〔第一実施形態〕
図１は本発明の第一実施形態の電気音響変換器１００の構成を断面で示す断面図である。また、図２は本発明の第一実施形態の電気音響変換器１００と該電気音響変換器を用いた電気音響変換システムの構成を示すブロック図である。
図１は本発明の第一実施形態の電気音響変換器１００の構成を断面で示す断面図である。また、図２は本発明の第一実施形態の電気音響変換器１００と該電気音響変換器を用いた電気音響変換システムの構成を示すブロック図である。
図１（ａ）において、振動板１７０や各部を支える筐体としてのフレーム１１０に対して、振動板１７０の背面方向（音声出力方向と反対方向、ここでは図面下方向）には、
リング状のトッププレート１２０ｂ、リング状（筒状）で軸方向に着磁された永久磁石１３０、底部となるヨーク１２０ａが取り付けられている。なお、ヨーク１２０ａの中央部には、トッププレート１２０ｂの方向に向かって、円柱状のセンターポール１２０ａｃを有している。
リング状のトッププレート１２０ｂ、リング状（筒状）で軸方向に着磁された永久磁石１３０、底部となるヨーク１２０ａが取り付けられている。なお、ヨーク１２０ａの中央部には、トッププレート１２０ｂの方向に向かって、円柱状のセンターポール１２０ａｃを有している。
そして、ヨーク１２０ａの中央部に設けられたセンターポールの先端部付近の外周面は、トッププレート１２０ｂの内周面と向かい合って、磁路における磁気ギャップが形成されている。
また、センターポールの外周面とトッププレート１２０ｂの内周面との間のリング状の空間には、振動板１７０に一端が取り付けられたコイルボビン１４０が配置されており、このコイルボビン１４０にはボイスコイル１５０が巻回されている。そして、振動板１７０とコイルボビン１４０とが接している部分近傍には、外周部がフレーム１１０に取り付けられたダンパー１８０が取り付けられており、振動板１７０とコイルボビン１４０とがセンターポールの軸方向に振動可能な状態になるように支持している。
なお、本発明の第一実施形態では、コイルボビン１４０上の軸方向の異なる位置に、複数のボイスコイルを備えられている。また、そのような複数ボイスコイルに対応できるよう、コイルボビン１４０も従来の一般的なコイルボビンよりも長尺化されている。
この図１（ｂ）に示す具体例では、ボイスコイル１５０として、ほぼ従来のボイスコイル相当のボイスコイル１５０ａ、ボイスコイル１５０ａよりも振動板１７０に近い位置に配置されたボイスコイル１５０ｂ、ボイスコイル１５０ａよりも振動板１７０に遠い位置（センターポールの底部側に近い位置）に配置されたボイスコイル１５０ｃの、３組のボイスコイルが備えられている。なお、複数のボイスコイルとしては、３に限定されず、２であってもよいし、４以上であってもよい。
また、これら複数のボイスコイル１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃを有するボイスコイル１５０は、従来のロングボイスコイルとは異なっており、複数のボイスコイルそれぞれに駆動信号が供給可能に構成されている（図２参照）。
すなわち、スピーカ１００の各ボイスコイル１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃに対して、駆動回路２００の切替回路（制御部２０１とスイッチ部２１０）により、これら複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する。
なお、ボイスコイル１５０のいずれかに供給される駆動信号のレベルを、図２の場合には、増幅器２２０の入力信号から、制御部２０１が求める。この場合駆動信号のレベルは、制御部２０１が、入力信号のレベルに増幅器２２０の増幅率を乗じることで算出できる。そして、制御部２０１は、この駆動信号のレベルから、ボイスコイル１５０の変位を求める。この場合、駆動信号のレベルとボイスコイル１５０の変位とは、予め求めておいたテーブル（図示せず）などから求めることができる。そして、そのボイスコイル１５０の変位に応じて、複数のボイスコイル１５０ａ〜１５０ｃのうちで、磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに、駆動信号を供給するように、増幅器２２０の入力側のスイッチ部２１０の接続状態を切り換える。
たとえば、中小レベルの入力信号は増幅器２２１に入力されて増幅され駆動信号がボイスコイル１５０ａに供給され、＋大レベルの信号は増幅器２２３に入力されて増幅され駆動信号がボイスコイル１５０ｃに供給され、−大レベルの信号は増幅器２２２に入力されて増幅され駆動信号がボイスコイル１５０ｂに供給される。
これにより、複数のボイスコイル１５０ａ〜１５０ｃのうちで、磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに、増幅器２２１〜２２３のいずれかから駆動信号が供給される。
なお、スイッチ部２１０は、増幅器２２０（２２１〜２２３）の出力側で切り換えることも可能であるが、信号レベルの小さい状態で切り換えることでスイッチ部２１０を簡易に構成することが可能になる。また、常時、いずれか一つの増幅器２２１〜２２３のいずれかが使用されるため、電力の無駄も生じない。
また、スイッチ部２１０は、図２のような切替スイッチでもよいが、図３に示されるような複数の独立したスイッチとすることで、切替時間の空白を生じさせないようにすることが可能になる。
以上の図１，図２に示した第一実施形態のスピーカ１００の特性を図４（ａ）に示す。ここで、図４では、従来の磁気ギャップ部分相当の長さの通常のボイスコイルを有する従来通常スピーカと、通常のボイスコイルの３倍の長さのロングボイスコイルを有する従来ロングボイスコイルスピーカと、通常のボイスコイルの３倍の長さのロングボイスコイルと同じ長さであって３分割された本実施形態スピーカ（図１参照）とで、効率がどの様に変化するかを比較する状態で示している。
ここで、図４（ａ）の横軸はボイスコイルの変位であり、図４（ｂ）〜（ｃ）に各変位の状態を示している。
図４（ｂ）はボイスコイルに変位が生じていない中立状態であり、本実施形態の場合には、ボイスコイル１５０ａ（図１（ｂ）参照）が磁気ギャップ中に存在している。この場合、通常のボイスコイルを有する従来通常スピーカと、本実施形態スピーカとが良好な状態であり、この状態を相対効率が１．０であると定める。なお、ロングボイスコイルを有する従来ロングボイスコイルスピーカでは、ボイスコイル全体の１／３の部分のみが磁気ギャップ中に存在するため、相対効率が０．３３程度になる。
図４（ｂ）はボイスコイルに変位が生じていない中立状態であり、本実施形態の場合には、ボイスコイル１５０ａ（図１（ｂ）参照）が磁気ギャップ中に存在している。この場合、通常のボイスコイルを有する従来通常スピーカと、本実施形態スピーカとが良好な状態であり、この状態を相対効率が１．０であると定める。なお、ロングボイスコイルを有する従来ロングボイスコイルスピーカでは、ボイスコイル全体の１／３の部分のみが磁気ギャップ中に存在するため、相対効率が０．３３程度になる。
図４（ｃ）はボイスコイルが上昇した状態であり、本実施形態の場合には、ボイスコイル１５０ｃ（図１（ｂ）参照）が磁気ギャップ中に存在している。このため、相対効率は１。０のままである。また、、ロングボイスコイルを有する従来ロングボイスコイルスピーカでは、ボイスコイル全体の１／３の部分のみが磁気ギャップ中に存在するため、相対効率が０．３３程度のままである。一方、従来通常スピーカでは、ボイスコイルが磁気ギャップ中に全く存在しなくなるため、相対効率はほぼ０となる。
図４（ｄ）はボイスコイルが更に上昇した状態であり、本実施形態の場合には、ボイスコイル１５０ｃ（図１（ｂ）参照）が磁気ギャップから出てしまった状態である。したがって、この状態では本実施形態スピーカも従来ロングボイスコイルスピーカも、ボイスコイルが磁気ギャップ中に全く存在しなくなるため、相対効率はほぼ０となる。
以上のように、本実施形態のスピーカ１００では、コイルボビン１４０上の複数のボイスコイル１５０ａ〜１５０ｃにより、振動板１７０の大振幅振動に対処可能になり、さらに、複数のボイスコイル１５０ａ〜１５０ｃのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに選択的に駆動信号を供給することで、磁気ギャップからはみ出したボイスコイルに駆動信号を供給する必要が無くなり、効率を低下させずに大振幅に対応可能になる。
なお、以上の説明では、増幅器２２０（２２１〜２２３）の入力信号から駆動信号のレベルを求め、この駆動信号によって変位するボイスコイル１５０の位置を制御部２０１が予測していたが、これに限定されるものではない。たとえば、図５に示すように、センサ１９０をコイルボビン１４０の近傍に設け、実際のボイスコイル１５０の変位を検知し、この検知結果に応じて制御部２０１がスイッチ部２１０の切替状態を制御してもよい。
また、以上の説明では、スピーカ１００を駆動する増幅器２２０を有する駆動回路２００で各ボイスコイル１５０ａ〜１５０ｃへの駆動信号の切替を制御していたが、これに限定されるものではない。たとえば、図６に示されるように、スピーカ１００内に、上述した制御部２０１相当の制御部１０１を配置し、また、上述したスイッチ部２１０に相当するスイッチ部１０２を配置することが可能である。このようにすることで、一般的な増幅器に接続しても、スピーカ１００側単体で、切替回路（制御部１０１とスイッチ部１０２）により、これら複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給することができる。そして、このようにすることで、コイルボビン上の複数のボイスコイルにより振動板の大振幅に対処可能になり、さらに、複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに選択的に駆動信号を供給することで、磁気ギャップからはみ出したボイスコイルに駆動信号を供給する必要が無くなり、効率を低下させずに大振幅に対応可能になる。
なお、以上の説明では、駆動信号のレベルを求め、この駆動信号によって変位するボイスコイル１５０の位置を制御部１０１が予測していたが、これに限定されるものではない。たとえば、図５同様に図７に示すように、センサ１９０をコイルボビン１４０の近傍に設け、実際のボイスコイル１５０の変位を検知し、この検知結果に応じて制御部１０１がスイッチ部１０２の切替状態を制御してもよい。
また、図２，図３の場合には入力信号のレベルに応じて制御部２０１がスイッチ部２１０の切替の制御をしていたが、これに限定されず、図８のような振り分け回路２１０’を用いることも可能である。たとえば、この振り分け回路２１０’としては、増幅器２２０のバイアス回路のようなものを用いて、所定のレベルの信号のみが通過して各増幅器２２１〜２２３のいずれかに入力されるように構成しておく。
たとえば、中小レベルの信号は増幅器２２１に到達し駆動信号がボイスコイル１５０ａに供給され、＋大レベルの信号は増幅器２２３に到達し駆動信号がボイスコイル１５０ｃに供給され、−大レベルの信号は増幅器２２２に到達し駆動信号がボイスコイル１５０ｂに供給される。
〔第二実施形態〕
図９は本発明の第二実施形態の電気音響変換器１００の構成を断面で示す断面図である。また、図１０は本発明の第二実施形態の構成を示すブロック図である。上述した第一実施形態ではボイスコイル１５０が３つに分割されたボイスコイル１５０ａ〜１５０ｃで構成されていたが、第二実施形態ではボイスコイル１５０が２つに分割されたボイスコイル１５０ａ〜１５０ｂで構成されている。
図９は本発明の第二実施形態の電気音響変換器１００の構成を断面で示す断面図である。また、図１０は本発明の第二実施形態の構成を示すブロック図である。上述した第一実施形態ではボイスコイル１５０が３つに分割されたボイスコイル１５０ａ〜１５０ｃで構成されていたが、第二実施形態ではボイスコイル１５０が２つに分割されたボイスコイル１５０ａ〜１５０ｂで構成されている。
すなわち、スピーカ１００の各ボイスコイル１５０ａ、１５０ｂに対して、駆動回路２００の切替回路（制御部２０１とスイッチ部２１０）により、これら複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する。
なお、図９（ａ）（ｂ）に示すように、駆動信号を供給していない静止時には、ボイスコイル１５０ａとボイスコイル１５０ｂとの双方が均等に磁気ギャップ中に存在している。そして、いずれかの方向にボイスコイルが変位することで、いずれか一方のボイスコイルが、磁気ギャップ中に多くの巻き線を有するようになる。
なお、ボイスコイル１５０のいずれかに供給される駆動信号のレベルを、図１０の場合には、増幅器２２０の入力信号から、制御部２０１が求める。この場合駆動信号のレベルは、制御部２０１が、入力信号のレベルに増幅器２２０の増幅率を乗じることで算出できる。そして、制御部２０１は、この駆動信号のレベルから、ボイスコイル１５０の変位を求める。この場合、駆動信号のレベルとボイスコイル１５０の変位とは、予め求めておいたテーブル（図示せず）などから求めることができる。そして、そのボイスコイル１５０の変位に応じて、複数のボイスコイル１５０ａ〜１５０ｂのうちで、磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに、駆動信号を供給するように、増幅器２２０の入力側のスイッチ部２１０の接続状態を切り換える。
たとえば、＋レベルの信号は増幅器２２１に入力されて増幅され駆動信号がボイスコイル１５０ａに供給され、−レベルの信号は増幅器２２２に入力されて増幅され駆動信号がボイスコイル１５０ｂに供給される。
これにより、複数のボイスコイル１５０ａ〜１５０ｂのうちで、磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに、増幅器２２１〜２２２のいずれかから駆動信号が供給される。
なお、スイッチ部２１０は、増幅器２２０（２２１〜２２２）の出力側で切り換えることも可能であるが、信号レベルの小さい状態で切り換えることでスイッチ部２１０を簡易に構成することが可能になる。また、常時、いずれか一つの増幅器２２１〜２２２のいずれかが使用されるため、電力の無駄も生じない。
また、スイッチ部２１０は、図１０のような切替スイッチでもよいが、第一実施形態の図３に示されるような複数の独立したスイッチとすることで、切替時間の空白を生じさせないようにすることが可能になる。
なお、以上の説明では、増幅器２２０（２２１〜２２２）の入力信号から駆動信号のレベルを求め、この駆動信号によって変位するボイスコイル１５０の位置を制御部２０１が予測していたが、これに限定されるものではない。たとえば、図１１に示すように、センサ１９０をコイルボビン１４０の近傍に設け、実際のボイスコイル１５０の変位を検知し、この検知結果に応じて制御部２０１がスイッチ部２１０の切替状態を制御してもよい。
また、以上の説明では、スピーカ１００を駆動する増幅器２２０を有する駆動回路２００で各ボイスコイル１５０ａ〜１５０ｂへの駆動信号の切替を制御していたが、これに限定されるものではない。たとえば、図１２に示されるように、スピーカ１００内に、上述した制御部２０１相当の制御部１０１を配置し、また、上述したスイッチ部２１０に相当するスイッチ部１０２を配置することが可能である。このようにすることで、一般的な増幅器に接続しても、スピーカ１００側単体で、切替回路（制御部１０１とスイッチ部１０２）により、これら複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給することができる。そして、このようにすることで、コイルボビン上の複数のボイスコイルにより振動板の大振幅に対処可能になり、さらに、複数のボイスコイルのうちで磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに選択的に駆動信号を供給することで、磁気ギャップからはみ出したボイスコイルに駆動信号を供給する必要が無くなり、効率を低下させずに大振幅に対応可能になる。
なお、以上の説明では、駆動信号のレベルを求め、この駆動信号によって変位するボイスコイル１５０の位置を制御部１０１が予測していたが、これに限定されるものではない。たとえば、図１１同様に図１３に示すように、センサ１９０をコイルボビン１４０の近傍に設け、実際のボイスコイル１５０の変位を検知し、この検知結果に応じて制御部１０１がスイッチ部１０２の切替状態を制御してもよい。
また、図１０の場合には入力信号のレベルに応じて制御部２０１がスイッチ部２１０の切替の制御をしていたが、これに限定されず、図１４のような、＋／−それぞれの波形を増幅する増幅器２２１、２２２を用いることが可能である。
たとえば、＋レベルの信号は増幅器２２１に到達し駆動信号がボイスコイル１５０ａに供給され、−レベルの信号は増幅器２２２に到達し駆動信号がボイスコイル１５０ｂに供給される。この場合の増幅器２２１〜２２２は、一般的なプッシュプル回路と同等な増幅回路を用いることが可能である。
〔第三実施形態〕
ここで、図１５に第三実施形態の構成の一例を示す。この第三実施形態では、従来からのトッププレート１２０ｂとセンターポール先端の外周部との間にある磁気ギャップ（第一の磁気ギャップＧ１）にくわえ、永久磁石１３０と接するヨーク１２０ａ部分を内周側（ボイスコイル側に）に突出させ、センターポールとの間で第二の磁気ギャップＧ２を構成している。
ここで、図１５に第三実施形態の構成の一例を示す。この第三実施形態では、従来からのトッププレート１２０ｂとセンターポール先端の外周部との間にある磁気ギャップ（第一の磁気ギャップＧ１）にくわえ、永久磁石１３０と接するヨーク１２０ａ部分を内周側（ボイスコイル側に）に突出させ、センターポールとの間で第二の磁気ギャップＧ２を構成している。
従って、従来は磁気ギャップ（第一の磁気ギャップＧ１相当）とヨーク１２０ａ底面が磁路であったのに対し、この第三実施形態では、第一の磁気ギャップＧ１〜第二の磁気ギャップＧ２が磁路となっている。
そして、この第三実施形態では、第一の磁気ギャップＧ１〜第二の磁気ギャップＧ２とその前後に渡って、振動板１７０の大振幅に対応できるよう、複数（ここでは６）のボイスコイルが配置されている。
さらに、第一の磁気ギャップＧ１と第二の磁気ギャップＧ２とで、磁気ギャップ中に存在するボイスコイルの巻き線の状態が異なるようにしている。すなわち、ここでは、第一の磁気ギャップＧ１中には、あるボイスコイル１つが存在している。そして、第二の磁気ギャップＧ２中には、２つのボイスコイルが均等に存在している。
このようにすることで、磁気ギャップＧ１と磁気ギャップＧ２とで、ボイスコイルの切替のタイミングがずれるため、駆動力が増すだけでなく、切替による瞬間的な乱れが生じることのない、滑らかな切替による高音質を期待することが可能になる。
なお、ここでは、磁気ギャップを２組設けて切替位相を１８０度としているが、３組の磁気ギャップを設けて切替位相を１２０度として、更に滑らかな切替を実現することも可能である。また、更に多くの磁気ギャップとボイスコイルとを設けて、より一層滑らかな切替を実現することも可能である。
〔その他の実施形態（１）〕
以上の図１に示した構成では、エッジやダンパーを用いて振動板１７０の振動を支持していたが、磁気浮上などの技術を用いて振動板１７０の振動を支持することで、以上の各実施形態による振動板１７０の大振幅を更に円滑に実行することが可能になって望ましい。
以上の図１に示した構成では、エッジやダンパーを用いて振動板１７０の振動を支持していたが、磁気浮上などの技術を用いて振動板１７０の振動を支持することで、以上の各実施形態による振動板１７０の大振幅を更に円滑に実行することが可能になって望ましい。
〔その他の実施形態（２）〕
以上の各実施形態で示した断面図において、複数のボイスコイルの間が空いている状態で示したが、このような間隔を開けずに密着巻きとしてもよい。
以上の各実施形態で示した断面図において、複数のボイスコイルの間が空いている状態で示したが、このような間隔を開けずに密着巻きとしてもよい。
〔その他の実施形態（３）〕
以上の各実施形態で示した構造は具体例として示した一例であり、例えば、トッププレート・永久磁石・ヨークなどの配置を異なる構成とすることも可能である。
以上の各実施形態で示した構造は具体例として示した一例であり、例えば、トッププレート・永久磁石・ヨークなどの配置を異なる構成とすることも可能である。
１００ 電気音響変換器
１１０ フレーム
１２０ ヨーク
１２０ａ ヨーク
１２０ａｃ センターポール
１３０ 永久磁石
１４０ コイルボビン
１５０ ボイスコイル（複数のボイスコイル）
１７０ 振動板
１１０ フレーム
１２０ ヨーク
１２０ａ ヨーク
１２０ａｃ センターポール
１３０ 永久磁石
１４０ コイルボビン
１５０ ボイスコイル（複数のボイスコイル）
１７０ 振動板
Claims (9)
- マグネットと磁性体とで構成され、磁気ギャップを有する磁気回路と、
前記磁気ギャップ中に配置され、振動板に接続されたコイルボビンと、
前記コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルと、
前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する切替回路と、
を備えたことを特徴とする電気音響変換器。 - マグネットと磁性体とで構成され、磁気ギャップを有する磁気回路と、
前記磁気ギャップ中に配置され、振動板に接続されたコイルボビンと、
前記コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルと、
前記ボイスコイルの位置を検知するセンサと、
前記センサの検知結果を受け、前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する切替回路と、
を備えたことを特徴とする電気音響変換器。 - マグネットと磁性体とで構成され、磁気ギャップを有する磁気回路と、
前記磁気ギャップ中に配置され、振動板に接続されたコイルボビンと、
前記コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルと、
前記ボイスコイルに供給される駆動信号のレベルを検知し、該駆動信号に応じて変位する前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する切替回路と、
を備えたことを特徴とする電気音響変換器。 - 前記振動板は、支持手段により非接触状態で支持される、
ことを特徴とする請求項１−３のいずれか一項に記載の電気音響変換器。 - マグネットと磁性体とで構成されて磁気ギャップを有する磁気回路、該磁気ギャップ中に配置されて振動板に接続されたコイルボビン、該コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルを有する電気音響変換器と、
前記ボイスコイルの位置を検知するセンサと、
前記センサの検知結果を受け、前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する切替回路と、
を備えたことを特徴とする電気音響変換システム。 - マグネットと磁性体とで構成されて磁気ギャップを有する磁気回路、該磁気ギャップ中に配置されて振動板に接続されたコイルボビン、該コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルを有する電気音響変換器と、
前記ボイスコイルに供給される駆動信号のレベルを検知し、該駆動信号に応じて変位する前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給する切替回路と、
を備えたことを特徴とする電気音響変換システム。 - マグネットと磁性体とで構成されて磁気ギャップを有する磁気回路、該磁気ギャップ中に配置されて振動板に接続されたコイルボビン、該コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルを有する電気音響変換器と、
前記ボイスコイルの位置を検知するセンサと、
前記ボイスコイルのそれぞれに出力側が接続された複数の増幅回路と、
前記センサの検知結果を受け、前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに駆動信号を供給するよう前記複数の増幅回路のそれぞれの入力に入力信号を選択的に切り替えて接続する切替回路と、
を備えたことを特徴とする電気音響変換システム。 - マグネットと磁性体とで構成されて磁気ギャップを有する磁気回路、該磁気ギャップ中に配置されて振動板に接続されたコイルボビン、該コイルボビン上の軸方向の異なる位置に巻回された複数のボイスコイルを有する電気音響変換器と、
前記ボイスコイルのそれぞれに出力側が接続された複数の増幅回路と、
前記増幅回路への入力信号のレベルを検知し、前記入力信号が前記増幅回路で増幅された駆動信号に応じて変位する前記複数のボイスコイルのうちで前記磁気ギャップ中に最も多くの巻き線が含まれるボイスコイルに前記駆動信号を供給するよう前記複数の増幅回路のそれぞれの入力に入力信号を選択的に切り替えて接続する切替回路と、
を備えたことを特徴とする電気音響変換システム。 - 前記電気音響変換器の前記振動板は、支持手段により非接触状態で支持される、
ことを特徴とする請求項５−８のいずれか一項に記載の電気音響変換システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008296878A JP2010124313A (ja) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | 電気音響変換器および電気音響変換システム |
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| JP2008296878A JP2010124313A (ja) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | 電気音響変換器および電気音響変換システム |
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|---|---|
| JP2010124313A true JP2010124313A (ja) | 2010-06-03 |
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