特開 2015-195419 電気音響変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-195419(P2015-195419A)

(43)【公開日】2015年11月5日

(54)【発明の名称】電気音響変換装置

(51)【国際特許分類】

   H04R 9/00 20060101AFI20151009BHJP

   H04R 3/00 20060101ALI20151009BHJP

【ＦＩ】

   H04R9/00 C

   H04R3/00 310

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-181215(P2012-181215)

(22)【出願日】2012年8月17日

(71)【出願人】

【識別番号】599084980

【氏名又は名称】株式会社プロトロ

(71)【出願人】

【識別番号】593001901

【氏名又は名称】ミカサ商事株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102934

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 彰

(74)【代理人】

【識別番号】100164415

【弁理士】

【氏名又は名称】斉藤 翼

(72)【発明者】

【氏名】奥田 正直

(72)【発明者】

【氏名】吉野 正

【テーマコード（参考）】

5D012

5D220

【Ｆターム（参考）】

5D012AA02

5D012BA03

5D012BA05

5D012BB03

5D220AA37

(57)【要約】

【課題】薄型化が可能な電気音響変換装置、たとえばスピーカーにおいて、複数の磁気回路をフレキシブルに利用できるスピーカーを提供する。
【解決手段】スピーカー１０は、多極磁化された着磁面３３を含む磁石板３１および３２と、着磁面３３と緩衝材４１および４２を挟んで対峙するように配置された振動膜５０とを有する。振動膜５０は、異なる電気信号が印加される独立した複数の配線６１ａ〜６１ｃを含む配線パターン６０を含み、配線パターン６０は、多極磁化された着磁面の着磁境界３６に沿って延びた配列パターンであって、着磁境界を中心とした対称な配列パターン６５を含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

多極磁化された着磁面を含む磁石板と、
前記着磁面と緩衝材を挟んで対峙するように配置された振動膜とを有し、
前記振動膜は、異なる電気信号が印加される独立した複数の配線を含む配線パターンを含み、
前記配線パターンは、前記多極磁化された着磁面の着磁境界に沿って延びた配列パターンであって、前記着磁境界を中心とした対称な配列パターンを含む、電気音響変換装置。

【請求項2】

請求項１において、隣接する前記着磁境界に沿った前記配列パターンに含まれる前記複数の配線の並び順が逆転している、電気音響変換装置。

【請求項3】

請求項１または２において、前記振動膜は両面に前記配線パターンを含む、電気音響変換装置。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記着磁面はストライプ状に多極磁化されている、電気音響変換装置。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれかにおいて、さらに、前記振動膜と一体化した接続片を有し、
前記接続片は、前記複数の配線のそれぞれと外部配線とを電気的に接続する複数の接続端を含む、電気音響変換装置。

【請求項6】

請求項５において、さらに、前記複数の接続端を介して前記複数の配線のそれぞれに対し入力または出力される電気信号をクロック単位で切り替える接続ユニットを有する、電気音響変換装置。

【請求項7】

請求項１ないし４のいずれかにおいて、さらに、前記振動膜と一体化した基板と、
前記基板に搭載された処理ユニットであって、前記複数の配線のそれぞれにデジタル音響信号を供給する処理ユニットとを有する、電気音響変換装置。

【請求項8】

請求項７において、前記振動膜と前記処理ユニットが実装された基板との境界に沿って設けられたスリットを有する、電気音響変換装置。

【請求項9】

請求項７または８において、前記処理ユニットは、前記複数の配線のそれぞれに供給されるデジタル音響信号をクロック単位で切り替える接続機能を含む、電気音響変換装置。

【請求項10】

請求項１ないし９のいずれかに記載の電気音響変換装置と、
前記電気音響変換装置を収納したハウジングとを有するスピーカー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スピーカーおよびマイクロフォンを含む電気音響変換装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、ΔΣ変調器とミスマッチシェーピングフィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と、複数のデジタル信号により駆動される複数のスピーカーによりアナログ音声を直接変換するデジタルスピーカー装置に最適なデジタル音響システムを提案している。特許文献１には、ΔΣ変調器と、後置フィルターと、ｓ個の駆動回路と、ΔΣ変調器、後置フィルター及びｓ個の駆動素子に電源を供給する電源回路とから構成され，ｓ個の駆動回路はｓ個のデジタル信号端子に対応していることを特徴とするデジタルスピーカー駆動装置が記載されている。

【0003】

特許文献２には、小型平面テレビ等に内蔵され得る薄型化を実現しつつ、フルレンジ型の音響変換能力を有する高密度パターンで、前面形状設計の自由度の高い駆動方式を持つ薄型全面駆動スピーカを提供することが記載されている。特許文献２に記載されているスピーカは、それぞれ、フレームをなすヨーク板のほぼ全面に高密度で配置した最大多数の円形の磁気ギャップを形成する磁気回路の同一構成でなる第１と第２の磁気回路群を、互いに磁気回路の各々が同極面で間隔を置いて対向する様に振動板の両側に配置し、振動板が担持するボイスコイルは対向する２群の各磁気回路の円形磁気ギャップの全てを一筆書でたどる最大有効線長の連続パターンで形成されて対向磁気回路間の中性面に円形磁気ギャップについてラジアル状に形成されるメイン磁束ループ内に磁束方向と直交して配置される。ヨーク板は、振動板の振動による広い振幅領域の音圧を外側に放射する貫通孔を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−２８７８５号公報

【特許文献2】特開２０１１−２５００６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

薄型化が可能な電気音響変換装置、たとえばスピーカーにおいて、複数の磁気回路をフレキシブルに利用できる電気音響変換装置が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、多極磁化された着磁面を含む磁石板と、着磁面と緩衝材を挟んで対峙するように配置された振動膜とを有する電気音響変換装置である。振動膜は、異なる電気信号が印加される独立した複数の配線を含む配線パターンを含み、配線パターンは、多極磁化された着磁面の着磁境界に沿って延びた配列パターンであって、着磁境界を中心とした対称な配列パターンを含む。

【0007】

この電気音響変換装置は、磁石板と振動膜とが対峙して配置される面タイプの電気音響変換装置であり、異なる電気信号が印加される独立した複数の配線のそれぞれにより複数の磁気回路を構成できる。さらに、配線パターンに、着磁境界に沿い、着磁境界を中心とした対称な配列パターンを含めることにより、複数の磁気回路が構成されたときの振動膜に平行な力の成分により振動を効率よくキャンセルできる。

【0008】

したがって、この電気音響変換装置においては、複数の配線のそれぞれにより構成される複数の磁気回路の機能をフレキシブルに選択または再構成できる。たとえば、配線パターンに含まれる複数の配線のそれぞれに異なる駆動信号を供給することにより複数のスピーカーとしての機能を１つの面タイプ（フラットタイプ、平板タイプ）の装置で実現することも可能である。また、配線パターンに含まれる複数の配線を適当な組み合わせで接続することにより１または複数の特性の異なるスピーカーとして機能させることが可能である。

【0009】

この電気音響変換装置においては、隣接する着磁境界に沿った配列パターンに含まれる複数の配線の並び順が逆転していることが望ましい。複数の配線のそれぞれに、パターンが偏った異なる電気信号が印加されるような場合であっても、振動膜に平行な力の成分により振動を効率よくキャンセルできる。したがって、振動膜を効率よく、振動膜の面に垂直な方向に振動させることができる。

【0010】

振動膜は両面に配線パターンを含むことが望ましく、より多くの磁気回路を１つの振動膜に構成できる。典型的な着磁面はストライプ状に多極磁化されているものであり、振動膜に設けられる複数の配線パターンの典型的なものはストライプ状に配置（アレンジ）されたものである。典型的には、四角形の磁石板がいずれかの辺に平行な縞状に等ピッチで多極磁化されており、振動膜の配線パターンは、振動膜のいずれかの辺に平行で、磁石板の多極磁化のピッチと同ピッチで配置された配列パターンを含む。

【0011】

電気音響変換装置は、振動膜と一体化した接続片を有し、接続片は、複数の配線のそれぞれと外部配線とを電気的に接続する複数の接続端を含むことが望ましい。複数の配線の接続の組み合わせを複数の接続端を用いて制御でき、１または複数の特性の異なる電気音響変換装置として使用できる。

【0012】

電気音響変換装置は、複数の接続端を介して複数の配線のそれぞれに対し入力または出力される電気信号をクロック単位で切り替える接続ユニットを有することが望ましい。配線パターンに含まれる複数の配線のそれぞれは基本的な特性が共通するとしても、製造上の公差等により微細な音響特性が異なることが多い。したがって、複数の配線の割り当てをクロック単位で切り替えることにより、配線パターンに含まれる複数の配線の音響特性を平均化でき、いっそう音響特性の良好な電気音響変換装置を提供できる。

【0013】

また、電気音響変換装置は、振動膜と一体化した基板と、基板に搭載された処理ユニットであって、複数の配線のそれぞれにデジタル音響信号を供給する処理ユニットとを有することが望ましい。処理ユニットを搭載する基板と振動膜とを一体化することにより、処理ユニットと複数の配線とを端子を介さずに接続できる。このため、処理ユニットを含んだ、省スペースで軽量な電気音響変換装置を提供できる。

【0014】

電機音響変換装置においては、振動膜と基板との境界に沿ってスリットを設けることが有効である。振動膜の振動特性を制御しやすい。また、処理ユニットは、複数の配線パターンのそれぞれに供給されるデジタル音響信号をクロック単位で切り替える接続機能を含むことが望ましい。

【0015】

本発明の異なる形態の１つは、上記の電気音響変換装置と、電気音響変換装置を収納したハウジングとを有するスピーカーである。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】スピーカーの外観を示す図。

【図2】スピーカーの構成を展開して示す図。

【図3】振動膜の表裏の構成を示す図。

【図4】配線の配置を示す断面図。

【図5】ターミナルユニットのブロック図。

【図6】振動膜を含むプリント配線板を示す図。

【図7】デジタル化を説明する図。

【図8】デジタル信号を各配線に分割する様子を示す図。

【図9】各配線に供給される信号を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１に、本発明に係る電子音響変換装置の一例として平板型のスピーカーの外観を示している。図２に、平板型のスピーカー１０の概略構成を展開図により示している。このスピーカー１０は、板状のハウジング２０と、ハウジング２０の内部の上下（前後または左右）に配置された板状の磁石板３１および３２と、磁石板３１および３２に緩衝材（緩衝部材）４１および４２を介して挟まれるように配置された振動膜５０と、振動膜５０と外部配線とを接続するターミナルユニット７０とを含む。

【0018】

ハウジング２０は、金属製、プラスチック製または木製であり、その他の材料、たとえばセラミック、ガラスなどで構成されていてもよい。ハウジング２０は上部ハウジング２１と下部ハウジング２２とを含み、それぞれに複数の開口２３が設けられている。開口２３の形状は円形に限定されず、多角形であっても、網状であっても、スリット状などであってもよい。また、ハウジング２０は、スピーカー１０を単独で構成するものであってもよく、テレビ、パーソナルコンピュータあるいはその他の電気製品または家具の一部であってもよい。さらに、ハウジング２０は車両の内装または部屋の内装の一部であってもよく、ハウジング２０はその他の動産または不動産の一部であってもよい。

【0019】

ハウジング２０の内部に収納された磁石板３１および３２は、共通の構成の永久磁石板であり、着磁により表面および裏面の着磁面３３に帯状のＮ極３５ｎとＳ極３５ｓとが平行縞状に交互に現れている。さらに、帯状のＮ極３５ｎおよびＳ極３５ｓ（以降では極に関わらず着磁領域３５と称することがある）の境界（着磁境界）３６に沿って、複数の貫通孔３４が設けられている。

【0020】

磁石板３１および３２は、焼結磁石板、非焼結磁石板、フレキシブル磁石板またはソリッド構造の磁石板であってもよく、その他の公知の構造の磁石板のいずれかであってもよい。磁性を付加する材質は、フェライト磁石、希土類磁石、ネオジム−鉄−ホウ素系磁石などであってもよい。磁石板３１の厚さや形状（正方形、長方形、円形、楕円形など）、構造（１枚の永久磁石板であるか、複数の永久磁石板を貼り合わせた構造であるかなど）は任意であり、設計上の問題で、特性やコスト、製造上の必要性、使用状態などに応じて適宜選択できる。また、磁極の大きさ（着磁の大きさ）、極ピッチなども任意であり、ハウジング２０の大きさ、要求される音量などの要素に基づき選択できる。

【0021】

以下では、２枚の磁石板３１および３２に振動膜５０が挟まれた構造のスピーカー１０を例に説明するが、１枚の磁石板の一方（片面）のみに振動膜５０を配置してもよく、１枚の磁石板の両側に振動膜５０を配置してもよく、複数の磁石板および振動膜を積層した構成であってもよい。

【0022】

磁石板３１および３２と、振動膜５０との間に配置される緩衝部材４１および４２は、軟質で、音波が自由に通る程度の通気性を有し、振動膜５０とほぼ同じ大きさのシート状の部材である。緩衝部材４１および４２の一例は、薄いシート状の不織布を複数枚（２〜５枚程度）を重ねたものである。緩衝部材４１および４２を複数枚のシート状の部材を重ねて構成する場合は、それらを接着せずに、それぞれ別個に振動（変位）できるように重ねて配置することが望ましい。緩衝部材４１および４２は、動作時に振動膜５０が磁石板３１および３２にぶつかって異音（正常振動音ではない雑音）を発することを防ぎ、振動膜５０自身の分割振動の発生を防ぐ（びびり音の発生を防ぐ）など、音源に忠実な音波以外の発生を制御する作用を含む。

【0023】

振動膜５０は、薄膜の樹脂フィルムであり、たとえば、ポリイミドフィルム（芳香族ポリイミドフィルム）、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどを用いることができ、厚みは１０−５０μｍ程度が好ましく、さらに２０−４０μｍ程度が好ましい。振動膜５０は、複数枚のフィルムを積層したものであってもよい。本例の振動膜５０は、方形（長方形）で一方の辺に小さな接続片５８が設けられた樹脂フィルム（プリント配線板）５９の方形の部分である。振動膜５０には、複数の配線パターン６０が両面５１および５２に形成されている。

【0024】

図３（ａ）および（ｂ）に、振動膜５０の両面（上面および下面、前面および後面、表面および裏面）５１および５２を示している。また、参考のために、対峙する磁石板３０の着磁面３３の着磁領域３５ｎおよび３５ｓの配置を示している。

【0025】

振動膜５０の表面５１には、３本の配線６１ａ、６１ｂおよび６１ｃを含む配線パターン６０が形成されている。振動膜５０の裏面５２には、３本の配線６１ｄ、６１ｅおよび６１ｆを含み、表面５１の配線パターンと同じまたは対称な配置の配線パターン６０が形成されている。また、振動膜５０と一体化した接続片５８には、それぞれの配線６１ａ〜６１ｃおよび６１ｄ〜６１ｆの両端に繋がる接続端子６２が設けられている。したがって、表裏６本の配線６１ａ〜６１ｆは電気的に独立しており、配線６１ａ〜６１ｆのそれぞれに対し接続端子６２を介して異なる電気信号を印加することができる。これらの配線６１ａ〜６１ｆおよび接続端子６２はプリント配線であり、振動膜５０を含む樹脂フィルム５９はフレキシブルタイプのプリント配線板となっている。これらの配線６１ａ〜６１ｆは、フレキシブル銅張プリントフィルムをフォトエッチングすることにより形成できる。表面５１と裏面５２との構成は共通するので、以降では表面５１の配線パターン６０を説明する。

【0026】

振動膜５０は、異なる電気信号が印加される独立した複数の配線６１ａ〜６１ｃを含む配線パターン６０を含む。配線パターン６０は、多極磁化された着磁面３３の着磁境界３６に沿って延びた第１の配列パターン６５と、振動膜５０の縁側に配置され着磁境界３６に対し直交する方向に延びた第２の配列パターン６６とを含む。第１の配列パターン６５は、着磁境界３６を中心とした対称な位置に複数の配線６１ａ〜６１ｃが配置されている。すなわち、この第１の配列パターン６５は、３つの配線６１ａ〜６１ｃを含むので、配線６１ｂが着磁境界３６に沿って配置され、配線６１ａおよび６１ｃが配線６１ｂに対し等しい間隔で平行に配置されている。

【0027】

隣接する第１の配列パターン６５は、第２の配列パターン６６により接続され、第２の配列パターン６６により配線６１ａ〜６１ｃの順番は逆転される。したがって、隣接する第１の配列パターン６５では、配線６１ａ〜６１ｃの並び順が逆転している。

【0028】

図４に、スピーカー１０において、振動膜５０が上下の磁石板３１および３２により挟まれた状態を模式的に断面図により示している。なお、緩衝部材は省略している。磁石板３１および３２の表面（着磁面）３３にはストライプ状に着磁された着磁領域３５（３５ｎおよび３５ｓ）が表れる。着磁領域３５の垂直な磁界成分（絶対値）は、それぞれの着磁領域３５ｎおよび３５ｓの中心付近で最も大きく、着磁領域３５ｎ（Ｎ極）と３５ｓ（Ｓ極）の境界（着磁境界）３６付近では最も小さくなる。これは着磁磁界の成分を垂直方向に見て定義しているためで、境界３６付近では垂直成分の磁界が無いことから、この領域をニュートラルゾーンと呼ぶこともある。一方、これらの着磁領域３５により形成される磁界３７の水平成分（永久磁石板の表面に平行な成分）は、それぞれの着磁領域３５ｎおよび３５ｓの中心付近では最も小さく、着磁境界３６付近で最も大きい。隣接する着磁領域３５ｎ（Ｎ極）から着磁領域３５ｓ（Ｓ極）へ円弧状に磁力線３７が通るためである。

【0029】

振動膜５０の配線６１ａ〜６１ｃに電流を通すと、フレミングの左手の法則にしたがい、磁界３７の方向により振動膜５０を動かす力が働く。磁界３７の水平成分は振動膜５０を厚み方向に振動させるのに寄与する成分であり、配線６１ａ〜６１ｃに信号（電流）を印加することにより振動膜５０を厚み方向に振動させて音響に変換できる。このため、配線６１ａ〜６１ｃは、第１の配列パターン６５により水平成分の最も大きな着磁境界３６に沿って配置される。一方、この第１の配列パターン６５は、複数の配線６１ａ〜６１ｃを含む。したがって、着磁境界３６に垂直な方向にある程度の幅で複数の配線６１ａ〜６１ｃが配置される。このため、両側の配線６１ａおよび６１ｃに電流が流れると、磁界３７の水平成分だけではなく垂直成分と作用し、振動膜５０を厚み方向（本図では上下方向）に動かすとともに、振動膜５０を平行な方向（本図では水平方向）に動かす力が働く可能性がある。

【0030】

本例の振動膜５０に設けられた第１の配列パターン６５においては、両側の配線６１ａおよび６１ｃは、着磁境界３６に対して対称な位置に配置されている。したがって、両側の配線６１ａおよび６１ｃに同位相の信号が供給された場合は、磁界３７の垂直成分により両側の配線６１ａおよび６１ｃでは振動膜５０と平行な方向（水平な方向）で逆方向の力が発生する。このため、配線６１ａおよび６１ｃにより発生する振動膜５０を水平方向に動かす力はキャンセルされ、振動膜５０を安定した状態で上下に振動させて音を発生させることができる。

【0031】

配線６１ａ〜６１ｃには異なる電気信号を独立して供給することができる。したがって、両側の配線６１ａおよび６１ｃには同じ電気信号が同時に供給されるとは限らない。しかしながら、配線６１ａ〜６１ｃを音源として利用する場合、配線６１ａ〜６１ｃに供給される信号強度は時間平均するとほぼ等しくなることが多い。さらに、以下で説明するように、ターミナルユニット７０に、配線６１ａ〜６１ｃをクロックの単位でランダムまたはサイクリックに選択して接続する機能を設けることにより、配線６１ａ〜６１ｃに供給される信号強度をさらに平均化できる。

【0032】

さらに、隣接する第１の配列パターン６５においては、配線６１ａ〜６１ｃの順番が逆転している。また、隣接する第１の配列パターン６５においては各配線６１ａ〜６１ｃに流れる電流の向きは逆転する。したがって、同一の配線、たとえば、配線６１ｃにおいては、磁界３７の垂直成分の方向は同じで、電流の向きが逆転する。このため、各配線６１ａおよび６１ｃにより発生する振動膜５０を水平方向に動かす力は、隣接する第１の配列パターン６５の間でキャンセルされる。したがって、各配線６１ａ〜６１ｃに位相の異なる電気信号や極性の異なる電気信号が供給されるような場合であっても、振動膜５０を安定した状態で上下に振動させて、電気信号を音響信号に変換して出力できる。

【0033】

振動膜５０により出力された音響信号は、磁石板３１および３２に設けられた貫通孔（貫通部）３４を通して外界に出力される。また、振動膜５０および緩衝部材４１および４２の水平方向（面と平行な方向）の動きは、ハウジング２０に適当なストッパとしての構成を設けて規制することも可能である。たとえば、ハウジング２０の側壁で振動膜５０などの動きを規制したり、ハウジング２０のコーナーの形状を斜めにして振動膜５０の動きを規制することができる。さらに、ピンなどの部材により振動膜５０の水平方向の動きを規制することができる。なお、振動膜５０の縁（周端）は、自由に振動できる状態でハウジング２０に収納されていることが望ましい。振動膜５０を自由端状態で振動させることができ、配線６１ａ〜６１ｆに供給される電気信号に応じた振動を振動膜５０に励起することができる。

【0034】

図５に、振動膜５０の表裏の配線６１ａ〜６１ｆを外部、たとえば、ホスト装置となるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）と接続するためのターミナルユニット７０の概略構成を示している。振動膜５０は、表裏合計で６本の配線６１ａ〜６１ｆを含み、振動膜５０と一体になった接続片５８に表裏合計で１２個の接続端子６２が設けられており、６本の配線６１ａ〜６１ｆのそれぞれの両端と接続している。ターミナルユニット７０は、１２個の接続端子６２と接続する１２本の配線を含む第１の配線群７６と、第１の配線群７６と１２本の配線を含む第２の配線群７７とを任意に接続する第１の切替ユニット７１と、第２の配線群７７に含まれる１２本の配線の組み合わせを切り替える第２の切替ユニット７２と、第３の配線群７８により第２の切替ユニット７２に接続された汎用インタフェース、たとえば、ＵＳＢインタフェース７３とを含む。さらに、ターミナルユニット７０は、第１の切替ユニット７１を制御する第１のコントローラ７４と、第２の切替ユニット７２を制御する第２のコントローラ７５とを含む。

【0035】

第１の切替ユニット７１は、セレクターあるいはクロスバースイッチなどにより、振動膜５０の配線６１ａ〜６１ｆと電気的に接続される出力側の第１の配線群７６の配線と、入力側の第２の配線群７７の配線とを接続し、第１のコントローラ７４の制御により第１の配線群７６と第２の配線群７７との接続をランダムまたはサイクリックにクロック単位で切り替える。第１のコントローラ７４は、ランダムまたはサイクリックに切り替える際、振動膜５０の配線６１ａ〜６１ｆのそれぞれの配線の両端は常にペアーを組むようにして切り替える。したがって、入力側の第２の配線群７７を使用する場合は、ランダムまたはサイクリックに切り替えられることを考慮せずに、配線６１ａ〜６１ｆのいずれかに相当する配線を選択するだけでよい。

【0036】

切り替えるタイミングは適当な周期（サイクル）であればよく、１クロック単位であってもよく、数クロック単位あるいは数１０クロック単位であってもよい。振動膜５０の配線６１ａ〜６１ｆにクロック単位のデジタルオーディオ信号が供給される場合は、クロック単位で切り替えるように第１の切替ユニット７１を制御することにより、配線６１ａ〜６１ｆに供給される信号をデジタルオーディオ信号と同じ周期で切り替えることができる。

【0037】

振動膜５０の表裏に形成されている６本の配線６１ａ〜６１ｆは、いずれも基本的には同じ配線長で、縦横方向の長さの組み合わせも同じになるように設計および形成（製造）される。しかしながら、プリント配線板を製造する際の製造公差や膜厚公差などが重なることにより、それぞれの配線６１ａ〜６１ｆの抵抗値や面積が微小に変動することがある。これらにより、同じ電流をそれぞれの配線６１ａ〜６１ｆに供給しても振動膜５０の振幅や周波数が微小に変動する可能性があり、出力される音に微妙な違和感が発生する可能性がある。第１の切替ユニット７１によりランダムに配線６１ａ〜６１ｆを選択し、それを交換する（切り替える）ことにより、振動膜５０の出力を平均化でき、音質を向上できる。また、上述したように、各配線６１ａ〜６１ｆに供給される電気信号をある程度の時間の範囲内で平均化できるので、振動膜５０を水平方向に動かす力をキャンセルでき、安定した状態で振動させることができる。第１の切替ユニット７１は、短い時間単位でサイクリックに配線６１ａ〜６１ｆを選択（切替）してもよい。

【0038】

第２の切替ユニット７２もセレクターやクロスバースイッチなどの接続を切替可能な適当な接続回路要素を含み、接続端子６２を介して６本の配線６１ａ〜６１ｆの接続の組み合わせを変えることができる。たとえば、配線６１ａ〜６１ｆを直列に接続したり、部分的に直列に接続したり、直列と並列とを組み合わせて接続したりすることができる。たとえば、配線６１ａ〜６１ｆのそれぞれの抵抗が４Ωであれば、両端に４Ｖの電圧を加えると、スピーカー１０の配線６１ａ〜６１ｆを、抵抗が４Ωで４Ｗの出力の６つのスピーカーとして使用できる。

【0039】

図５に破線で示しているように、２本の配線の組み合わせ、たとえば、配線６１ａおよび６１ｄ、配線６１ｂおよび６１ｅを直列に接続し、さらにこれらを並列に接続することにより、スピーカー１０を、回路全体の抵抗が４Ωで出力が４Ｗの１つのスピーカーとして使用できる。形式的には６本の配線の内の４本を使用しているが、第１の切替ユニット７１によりランダムまたはサイクリックに切り替えることにより、６本の配線６１ａ〜６１ｆを使用している。

【0040】

また、配線６１ａ〜６１ｆの内の２本を直列に接続することにより、スピーカー１０を抵抗が８Ωで２Ｗの出力の３つのスピーカーとして利用できる。また、配線６１ａ〜６１ｆの内の４本を直列に接続することにより、スピーカー１０を抵抗が１６Ωで１Ｗの出力の１つのスピーカーとして利用できる。このため、スピーカー１０は、第２の切替ユニット７２の設定を変えるだけで、ホスト側の機器の仕様に合わせた抵抗および出力を備えたスピーカーに設定することができる。このため、スピーカー１０は、スマートフォンの出力、オーディオ機器の出力などのさまざまな用途に手軽に使用でき、複数の用途に兼用することも容易である。

【0041】

図６に、振動膜５０を備えた異なるタイプのプリント配線板８０を示している。このプリント配線板８０は、図２に示したプリント配線板（樹脂フィルム）５９に代えてハウジング２０に収納でき、上記の例と同様にスピーカー１０を構成できる。

【0042】

プリント配線板８０は、振動膜５０と、振動膜５０と一体化した基板部分８１とを含む。基板部分８１には、処理ユニット８５が搭載（実装）されており、接続配線８２により、振動膜５０の表裏の配線６１ａ〜６１ｆに接続されている。また、振動膜５０と基板部分８１との間には、振動膜５０と基板部分８１との境界８９に沿って複数のスリット８３が設けられており、基板部分８１を振動体としては振動膜５０から分離されるようにしている。これにより、振動膜５０の振動（音響）に関する性能を劣化させずに、振動膜５０の配線パターン６０と処理ユニット８５とが共通のプリント配線板（回路基板）上に搭載された状態で配線パターン６０と処理ユニット８５とを電気的に接続できる。振動膜５０の構成は上記と同様であり、説明は省略する。

【0043】

処理ユニット８５はチップ（ＬＳＩ、ＡＳＩＣ）として提供されてもよく、プリント配線板８０に直に処理用の回路が形成されていてもよい。処理ユニット８５はデジタルアンプ機能８６を含み、振動膜５０の配線６１ａ〜６１ｆのそれぞれに対し接続配線８２を介してデジタル音響信号を供給する。

【0044】

図７にデジタルレコーディングの原理の一例としてＣＤ方式のデジタル化を示している。横軸は時間（ｔ）、縦軸は音声に対応する電気信号の電圧（ｖ）を示す。この場合のデジタル化は、曲線９８で示されている元の音声シグナルを時間軸でサンプリング周期（たとえば、２２．７μsec）に分割し、その間の電圧値を折れ線９９で示すようにデジタルデータ、たとえば１６ビットの２進数)で表して記録する(量子化)。従来、デジタルデータを音響信号として再生するときは、デジタル信号をアナログコンバータ(Ｄ／Ａコンバータ)でアナログ電圧に戻してスピーカーを駆動する。このとき、Ｄ／Ａコンバータから直接出てくる電圧は、図に折れ線９９で示した量子化されたような階段状（ギザギザ）の電圧で、これがこのままスピー力ーで再現されたら一般的には「ギザギザ」した聞きづらい音になる。

【0045】

スーパーオーディオＣＤ（ＳＡＣＤ）方式は、記録段階で高周波サンプリング(散布リンツ周期０.３５μsec)を行ない、Ａ／Ｄ変換の際にΔΣ変調（１bit、2.8224MHz）のデータをそのままスーパーオーディオＣＤ盤上に記録する。音声信号の大小を１ビットのデジタルパルスの密度(濃淡)で表現する方式であり、ダイナミックレンジ１２０ｄｂ、周波数特性１００ＫＨｚ以上という従来のＣＤとは桁違いの性能を有する。

【0046】

処理ユニット８５のデジタルアンプ機能８６は、デジタル論理回路でスピーカーを駆動する。すなわち、デジタル信号を受け取った後、アナログ変換を行わずに、直接、デジタル信号を振動膜（振動板）５０の配線（回路）６１ａ〜６１ｆに独立に供給することにより音を再現する。たとえば、デジタルアンプ機能８６は、２４ビットのデジタル信号を受信すると、６つの配線（回路）６１ａ〜６１ｆに分解し、一定の時間内に１つの配線で４ビット分の情報を出力するように制御する。１つの配線あたりの時間当たりの分解能は４ビットに限定されることはなく、４ビット以上であればよい。

【0047】

デジタルアンプ機能（デジタルアンプユニット）８６は、１００ＭＨｚ程度の処理能力を備えており、量子化されたサンプリング周期、たとえば、２．８ＭＨｚを時間方向に１６分割する。したがって、デジタルアンプ機能８６は、図８に模式的に示すように、入力された２４ビットのデジタル信号９１を６回路×１６ビット（時間方向に１６分割）の再生信号９２、具体的には６つの信号９２．１〜９２．６に変換してそれぞれの配線６１ａ〜６１ｆに直に供給する。スピーカー１０の振動膜５０においては、配線６１ａ〜６１ｆに対し、それぞれ独立に供給されたデジタル信号（再生信号）９２により上下に振動し、再生信号９２による振動が合成された音が振動膜５０より出力される。

【0048】

再生信号９２は、時間方向に１６ビットに分割されているので、図９（ａ）〜（ｐ）に示すように、０−１５の値を時間方向に分散して出力できる。図９（ａ）は値０を示し、図９（ｂ）は値１を示し、図９（ｃ）は値２を示し、図９（ｄ）は値３を示し、図９（ｅ）は値４を示し、図９（ｆ）は値５を示し、図９（ｇ）は値６を示し、図９（ｈ）は値７を示し、図９（ｉ）は値８を示し、図９（ｊ）は値９を示し、図９（ｋ）は値１０を示し、図９（ｌ）は値１１を示し、図９（ｍ）は値１２を示し、図９（ｎ）は値１３を示し、図９（ｏ）は値１４を示し、図９（ｐ）は値１５を示す。

【0049】

したがって、デジタルアンプ機能８６は、これらの出力から適当な４ビット分を選んで、振動膜５０としてトータル２４ビットの信号が再現されるように、再生信号９２を振動膜５０の各配線（回路）６１ａ〜６１ｆに供給する。

【0050】

上述したように、各配線６１ａ〜６１ｆは回路的には等価であるが、微小な機械的な性能の差がある可能性があり、さらに、配線６１ａ〜６１ｆの間で負荷分散を図ることが望ましい。このため、処理ユニット８５は、配線６１ａ〜６１ｆに対し、ランダムに、または負荷分散を図るようにサイクリックに再生信号９２を切り替えて供給する機能（供給ユニット）８７を含む。

【0051】

このように、プリント配線板８０を含むスピーカー１０においては、デジタル信号があるという前提があれば、論理回路だけでスピーカー１０を駆動できる。このため、デジタル／アナログ変換回路、アナログアンプ回路、およびアンプに必要な電源回路が不要であり、コンパクトで、省電力・大出力のスピーカーを提供できる。また、スピーカーを駆動する処理ユニット８５は、デジタル駆動、すなわち、オン／オフだけのスイッチになるので、回路側での発熱がなく、ヒートシンクなどは不要である。さらに、電源電圧に近い電圧でスピーカーを駆動できるので、アナログ式に比べて低い電力で使用できるというメリットもある。

【0052】

なお、上記では、表裏のそれぞれに３配線（３回路）が形成された振動膜５０を備えたスピーカー１０を例に説明しているが、振動膜５０に設けられる配線の数はこれに限定されず、２配線であってもよく、４配線以上であってもよく、いずれか一方の面だけに配線が設けられている振動膜５０であってもよい。たとえば、配線パターン６０が２配線の場合は、２つの配線は着磁境界３６を中心に対称な位置に配置される。また、上記では、配線パターン６０は振動膜５０の長手方向（縦方向）に折り返しているが、振動膜５０の幅方向（横方向）に折り返してもよい。配線パターン６０が蛇行またはジグザグに曲がっている（ターンしている）数は３つに限定されない。振動膜５０が小さいものであれば、配線パターン６０はストレートであってもよい。配線パターン６０には偶数個の第１の配列パターン６５が含まれていることが望ましく、この場合は、配線パターン６０のターン部分（第２の配線パターン６６）は奇数であることが望ましい。

【0053】

また、磁石板３１および３２に設けられた貫通孔（通気孔）３４の位置は任意であるが、振動膜５０の変位が大きくなる着磁境界３６に沿って配置することが望ましい。また、貫通孔３４の配置は千鳥状であっても格子状であってもよく、円形であっても、長円形であっても、多角形であってもよい。

【0054】

また、上記では電気音響変換装置として音を出力するスピーカーを例に説明しているが、音を電気信号に変換するマイクロフォンであってもよく、この場合、特性をフレキシブルに設定したり、デジタル信号を出力するマイクロフォンを提供できる。

【符号の説明】

【0055】

１０ スピーカー、 ３１、３２ 磁石板、 ５０ 振動膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】