特開 2023-64597 スピーカ

(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】P2023064597

(43)【公開日】2023-05-11

(54)【発明の名称】スピーカ

(51)【国際特許分類】

   H04R 9/02 20060101AFI20230501BHJP

【ＦＩ】

H04R9/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021174953

(22)【出願日】2021-10-26

(71)【出願人】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(72)【発明者】

【氏名】江上 勝彦

【テーマコード（参考）】

5D012

【Ｆターム（参考）】

5D012BA06

5D012BB01

5D012BB03

5D012BB04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】振動板を含む可動部の移動状態を検知してフィードバック制御を行うスピーカを提供する。
【解決手段】スピーカは、振動部に、振動板とボイスコイル７を有するボビン６が含まれており、ボビン６の内周面６ａに部分リング形状の可動磁石２１が固定されている。フレームと磁気回路部とで構成されている支持部には、磁気センサ２２が設けられている。磁気センサ２２は、支持部に設けられた固定磁場発生部材（磁気回路部）からの固定磁場成分Ｈ１と、可動磁石２１からの可動磁場成分Ｈ２を検知し、２つの磁場成分Ｈ１，Ｈ２の検知出力から振動部の振動位置を測定する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボイスコイルおよび前記ボイスコイルとともに振動する振動板とを有する振動部と、前記ボイスコイルに磁束を与える磁気回路部が固定された支持部と、が設けられたスピーカにおいて、
前記振動部に、互いに極性が反する２つの磁極端部を有する可動磁場発生部材が設けられ、
前記支持部に、前記支持部に設けられた固定磁場発生部材から発せられる第１方向に向く固定磁場成分と、前記可動磁場発生部材から発せられる第２方向に向く可動磁場成分とを、互いに交差する向きの磁場として検知する磁気センサが設けられており、
前記振動部の振動方向と直交する平面で見たときに、
２つの前記磁極端部は、前記磁気センサを通って第１方向に延びる第１基準線を挟む位置に配置され、それぞれの前記磁極端部が、第２方向に向けて前記第１基準線から等距離に位置していることを特徴とするスピーカ。

【請求項2】

前記振動部に、前記ボイスコイルが巻かれた円筒状のボビンが設けられ、前記可動磁場発生部材が、前記ボビンの内側の空間内に配置されており、
２つの前記磁極端部は、前記第１基準線と前記ボイスコイルの内面との交点よりも、前記ボビンの内側に向けて離れた位置に配置されている請求項１記載のスピーカ。

【請求項3】

２つの前記磁極端部は、前記ボビンの中心を取って第２方向に延びる第２基準線と前記交点との間に位置している請求項２記載のスピーカ。

【請求項4】

２つの前記磁極端部は、前記磁気センサが実装されたセンサ基板の前記交点側の端部を通って第２方向に延びる第３基準線と、前記第２基準線との間に位置している請求項３記載のスピーカ。

【請求項5】

前記可動磁場発生部材は、前記ボビンの内周面に沿う部分リング形状である請求項２ないし４のいずれかに記載のスピーカ。

【請求項6】

前記磁極端部は、ボイスコイルが巻かれたボビンの中心から延びる半径線に沿う磁極端面である請求項１ないし５のいずれかに記載のスピーカ。

【請求項7】

前記磁極端部は、第２方向と平行な磁極端面である請求項１ないし５のいずれかに記載のスピーカ。

【請求項8】

前記磁極端部は、第１方向と平行な磁極端面である請求項１ないし５のいずれかに記載のスピーカ。

【請求項9】

前記可動磁石に、前記磁気センサに向かう湾曲部が形成されており、前記湾曲部の端部に磁極端面が形成されている請求項８記載のスピーカ。

【請求項10】

前記磁極端部となる磁極端面は、ボイスコイルが巻かれたボビンの中心から延びる半径線に沿う向きから、第１方向と平行な向きまでの範囲内のいずれかの向きに設定されている請求項１ないし５のいずれかに記載のスピーカ。

【請求項11】

固定磁場発生部材は、前記磁気回路部と兼用されている請求項１ないし１０のいずれに記載のスピーカ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動板とボイスコイルを有する振動部の動作を磁気センサで検知することができるスピーカに関する。

【背景技術】

【0002】

音響装置における従来のスピーカは、アンプから出力されるオーディオ信号をそのまま受け入れて音圧を再生する処理を行うだけであり、スピーカ自らがオーディオ信号に合わせた制御動作を行っていなかった。そのため、発音に歪が発生しやすく、音質のばらつきが生じやすかった。さらには、振動板の振幅が過大になったときに、振動板やダンパーなどが破損することもあった。

【0003】

上記の問題を解決するために、特許文献１には、磁気センサによって振動板の動きを検知してフィードバック制御を行うスピーカシステムが記載されている。

【0004】

このスピーカシステムは、磁気回路部を構成するプレートを有し、このプレートにおけるボイスコイルとの対向部に磁気センサであるホール素子が支持されている。磁気回路部のギャップ内の有効磁束密度がホール素子により検出され、その検出信号が増幅されてパワーアンプにフィードバックされる。パワーアンプからボイスコイルに駆動電流が与えられボイスコイルとともにボビンが振動すると、ギャップ内の有効磁束密度が、ボイスコイルに流れる電流およびボイスコイルに生じる逆起電力によって変化する。この有効磁束密度の変化をホール素子で検知しパワーアンプにフィードバックすることで、ボイスコイルに与えられる駆動電流の歪分が補正される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開昭５７－１８４３９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載されたスピーカシステムのフィードバック制御には、検知素子として光学検知素子やコイルなどよりも小型の素子であるホール素子が使用されているため、スピーカの寸法が過大になるのを防止でき、消費電力が増大するのも防止することができる。しかしながら、磁気回路部のギャップの有効磁束密度の変化をホール素子で検出する方式は、ボイスコイルやボビンの動きを直接に検知できないため、音の歪や音質のばらつきなどを高精度に補正することが難しい。

【0007】

また、特許文献１のスピーカシステムは、プレートにおけるボイスコイルとの対面部にホール素子を埋め込む構造であるため、ホール素子の取付け構造が複雑であり、組み立て作業も非効率的である。

【0008】

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、振動部に可動磁場発生部材を設け、支持部に設けられた磁気センサで、可動磁場発生部材からの可動磁場成分と固定磁場発生部材からの固定磁場成分とを、互いに交差する方向の磁場として検知することで、振動部の振動を高精度に検知することができるスピーカを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、ボイスコイルおよび前記ボイスコイルとともに振動する振動板とを有する振動部と、前記ボイスコイルに磁束を与える磁気回路部が固定された支持部と、が設けられたスピーカにおいて、
前記振動部に、互いに極性が反する２つの磁極端部を有する可動磁場発生部材が設けられ、
前記支持部に、前記支持部に設けられた固定磁場発生部材から発せられる第１方向に向く固定磁場成分と、前記可動磁場発生部材から発せられる第２方向に向く可動磁場成分とを、互いに交差する向きの磁場として検知する磁気センサが設けられており、
前記振動部の振動方向と直交する平面で見たときに、
２つの前記磁極端部は、前記磁気センサを通って第１方向に延びる第１基準線を挟む位置に配置され、それぞれの前記磁極端部が、第２方向に向けて前記第１基準線から等距離に位置していることを特徴とするものである。

【0010】

本発明のスピーカは、前記振動部に、前記ボイスコイルが巻かれた円筒状のボビンが設けられ、前記可動磁場発生部材が、前記ボビンの内側の空間内に配置されており、
２つの前記磁極端部は、前記第１基準線と前記ボイスコイルの内面との交点よりも、前記ボビンの内側に向けて離れた位置に配置されているものとして構成できる。

【0011】

本発明のスピーカは、２つの前記磁極端部が、前記ボビンの中心を取って第２方向に延びる第２基準線と前記交点との間に位置していることが好ましい。

【0012】

さらに、本発明のスピーカは、２つの前記磁極端部が、前記磁気センサが実装されたセンサ基板の前記交点側の端部を通って第２方向に延びる第３基準線と、前記第２基準線との間に位置していることが好ましい。

【0013】

本発明のスピーカは、前記可動磁場発生部材が、前記ボビンの内周面に沿う部分リング形状である。

【0014】

本発明のスピーカは、前記磁極端部が、前記ボビンの中心から延びる半径線に沿う磁極端面である。

【0015】

または本発明のスピーカは、前記磁極端部が、第２方向と平行な磁極端面である。

【0016】

あるいは本発明のスピーカは、前記磁極端部が、第１方向と平行な磁極端面である。

【0017】

この場合に、前記可動磁石に、前記磁気センサに向かう湾曲部が形成されており、前記湾曲部の端部に磁極端面が形成されていることが好ましい。

【0018】

すなわち、本発明のスピーカは、前記磁極端部となる磁極端面が、ボイスコイルが巻かれたボビンの中心から延びる半径線に沿う向きから、第１方向と平行な向きまでの範囲内のいずれかの向きに設定されていることが好ましい。

【0019】

本発明のスピーカは、例えば、固定磁場発生部材が、前記磁気回路部と兼用されているものとして構成できる。あるいは、固定磁場発生部材を磁気回路部とは別個に設けることも可能である。

【発明の効果】

【0020】

本発明のスピーカは、振動部に設けられた可動磁場発生部材からの可動磁場成分と、磁気回路部などで構成される固定磁場発生部材からの固定磁場成分とを、磁気センサにおいて互いに交差する磁場として検知して、振動部の動きを検知できるようにしている。可動磁場成分と固定磁場成分との相対的な強度変化を検知することで、外部ノイズの影響を受けにくくなり、振動部の動作を補正する高精度な制御が可能になる。

【0021】

また、可動磁場発生部材の２つの磁極端部が、磁気センサに対して第２方向の両側に離れた位置に配置されているため、磁気センサに作用する可動磁場成分の第２方向に向くベクトル成分の比率が高くなり、可動磁場発生部材の実際の位置と、磁気センサの検知出力に基づく可動磁場発生部材の位置の情報との間で直線性（リニアリティ）を高く維持できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態のスピーカの全体構造を示す半断面斜視図、

【図2】（Ａ）は、図１に示されるスピーカに設けられたボビンと可動磁場発生部材を示す分解斜視図、（Ｂ）は、ボビンに固定された可動磁場発生部材と磁気センサとの相対位置を示す斜視図、

【図3】磁極端部の位置が相違する複数種類の可動磁場発生部材と磁気センサとの相対位置を、振動方向と直交する平面で比較して示した平面図、

【図4】図３に示される異なる種類の可動磁場発生部材を使用したときの磁気センサの検知出力の変化を比較して示す線図、

【図5】図３に示される複数種類の可動磁石のうちの磁石Ａ，磁石Ｄ，磁石Ｈを用いたときの磁力線の分布を比較してシミュレーションした説明図、

【図6】磁極端部の向きが相違する複数種の可動磁場発生部材と磁気センサとの相対位置を比較して示す平面図、

【図7】図６に示されたそれぞれの可動磁石を使用したときの磁気センサの検知出力の変化を比較して示す線図、

【図8】図６に示される複数種類の可動磁石を用いたときの磁力線の変化を比較してシミュレーションした説明図、

【図9】可動磁場発生部材の変形例を示す平面図、

【図10】可動磁場発生部材の変形例を示す平面図、

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１に示される本発明の第１実施形態のスピーカ１はＺ１―Ｚ２方向が前後方向であり、Ｚ１方向が前方で、Ｚ２方向が後方である。Ｚ１方向とＺ２方向のいずれかが主な発音方向である。また、Ｚ１－Ｚ２方向は振動部の振動方向である。図１に、前後方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に延びる中心軸Ｏが示されている。スピーカ１の主要部は、中心軸Ｏを中心とするほぼ回転対称な構造である。図１には、中心軸Ｏと直交する平面において互いに直交するＸ軸とＹ軸が示されている。Ｘ方向は第１方向で、Ｙ方向は第２方向である。

【0024】

図１に示されるスピーカ１はフレーム２を有している。フレーム２は、非磁性材料または磁性材料で形成されており、前方（Ｚ１方向）に向けて直径が徐々に広がるテーパ形状である。フレーム２の後方（Ｚ２方向）に磁気回路部１０が接着やねじ止めなどの手段で固定されている。フレーム２と磁気回路部１０とで「支持部」が構成されている。

【0025】

磁気回路部１０は、中心軸Ｏを中心とするリング状の駆動用磁石１１と、駆動用磁石１１の前方に接合されたリング状の対向ヨーク１２と、駆動用磁石１１の後方に接合された後方ヨーク１３を有している。後方ヨーク１３にはセンターヨーク１４が一体に形成されている。センターヨーク１４は、駆動用磁石１１と対向ヨーク１２の内側に位置し、後方ヨーク１３から前方（Ｚ１方向）に隆起して形成されている。なお、センターヨーク１４が後方ヨーク１３と別体に形成され、後方ヨーク１３とセンターヨーク１４とが接合されていてもよい。センターヨーク１４には、前後方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に向けて貫通する穴１５が形成されている。対向ヨーク１２と後方ヨーク１３およびセンターヨーク１４は磁性材料、すなわち軟磁性の金属材料で形成されている。

【0026】

センターヨーク１４は円柱状であり、その外周面と、対向ヨーク１２の内周面との間に、中心軸Ｏを中心とする円周に沿って磁気ギャップＧが形成されている。磁気回路部１０では、駆動用磁石１１から発せられた駆動用磁束Ｆｄが、対向ヨーク１２から磁気ギャップＧを横断してセンターヨーク１４と後方ヨーク１３を周回する。このスピーカ１は、磁気回路部１０が「固定磁場発生部材」として機能し、磁気回路部１０からの洩れ磁界が、後に説明する磁気センサ２２に対して第1方向（Ｘ方向）に作用する固定磁場成分Ｈ１として検知される。

【0027】

フレーム２の前方部分の内側に振動板３が設けられている。振動板３は円錐状のいわゆるコーン形状である。フレーム２の前端周囲部２ａと振動板３の外周端３ａは、弾性変形可能なエッジ部材４を介して接合されている。エッジ部材４と前端周囲部２ａおよびエッジ部材４と外周端３ａとは接着剤で固定されている。フレーム２の中腹部の内面に内周固定部２ｂが形成されており、断面がコルゲート形状の弾性変形可能なダンパー部材５の外周部５ａが内周固定部２ｂに接着剤により固定されている。

【0028】

フレーム２の内部にボビン６が設けられている。ボビン６は、中心軸Ｏを中心とする円筒形状である。振動板３の内周端３ｂはボビン６の外周面に接着剤で固定されており、ダンパー部材５の内周部５ｂも接着剤によってボビン６の外周面に固定されている。振動板３の中心部には前方に向けて隆起するドーム形状のキャップ８が設けられている。キャップ８は、ボビン６の前方の開口部を覆っており、キャップ８の周縁部８ａが振動板３の前面に接着剤を介して固定されている。

【0029】

図２にも示されるように、ボビン６の後方（Ｚ２方向）に向く後端部では、その外周面にボイスコイル７が設けられている。ボイスコイル７を構成する被覆導線は、ボビン６の外周面において所定のターン数で巻かれている。図１に示されるように、ボイスコイル７は、磁気回路部１０の磁気ギャップＧ内に位置している。磁気回路部１０とボイスコイル７とで、磁気駆動部が構成されている。

【0030】

振動板３とボビン６は、エッジ部材４とダンパー部材５の弾性変形により、フレーム２に対して（支持部に対して）前後方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に振動自在に支持されている。振動板３とキャップ８およびボビン６とボイスコイル７が、フレーム２を含む「支持部」に対して前後方向に振動する「振動部」を構成している。Ｚ１－Ｚ２方向は、「振動部」の振動方向である。

【0031】

スピーカ１には、可動部の振動を検知する検知部（振動検知部）が設けられている。検知部は、「振動部」を構成するボビン６の前端部の内側の空間に設けられた可動磁石２１と、「支持部」に設けられた磁気センサ２２と、磁気回路部１０とで構成されている。可動磁石２１が「可動磁場発生部材」として機能し、磁気回路部１０が「固定磁場発生部材」として機能している。固定磁場発生部材である磁気回路部１０からの漏れ磁束が磁気センサ２２に作用する。図１と図２（Ｂ）に示されるように、磁気センサ２２では主に、この漏れ磁束の磁場のうちの第１方向（Ｘ方向）に作用する固定磁場成分Ｈ１の強度が検知される。また、可動磁場発生部材である可動磁石２１からの洩れ磁束が磁気センサ２２に作用する。磁気センサ２２では主に、この洩れ磁束の磁場のうちの第２方向（Ｙ方向）に作用する可動磁場成分Ｈ２の強度が検知される。なお、「固定磁場発生部材」として、磁気センサ２２の直近に磁気回路部１０の駆動用磁石１１とは別個の固定磁石を設け、この固定磁石から発せられる磁場のうち、第１方向（Ｘ方向）に向く成分が、固定磁場成分Ｈ１として、磁気センサ２２で検知されてもよい。

【0032】

図１に示されるように、検知部を構成する磁気センサ２２は、ボビン６の内側の空間内に設けられている。センターヨーク１４の前端面１４ａに基台２７が接着されて固定されている。基台２７は、合成樹脂などの非磁性材料で形成されたブロック形状である。この基台２７の前面にセンサ基板２８が固定されており、センサ基板２８の前面に磁気センサ２２が実装されている。センサ基板２８には、磁気センサ２２に導通する配線ケーブル２５が接続されている。配線ケーブル２５は、基台２７の中心部に形成された穴およびセンターヨーク１４の穴１５の内部を通過して、磁気回路部１０の後方の外部に引き出されている。

【0033】

図２に可動磁場発生部材として機能する可動磁石２１が示されている。可動磁石２１はボビン６の内周面６ａに沿う部分リング形状、すなわちリングの一部を構成する湾曲形状である。可動磁石２１の外周面の曲率は、ボビン６の内周面６ａの曲率にほぼ一致しており、可動磁石２１は内周面６ａに隙間なく接合され、接着剤で固定されている。

【0034】

可動磁場発生部材である可動磁石２１には２つの磁極端部２１ａ，２１ｂが設けられている。図２に示される可動磁石２１は全体が磁石となる材料すなわち硬磁性体で形成されており、磁極端部２１ａ，２１ｂは、着磁された磁極端面すなわち着磁面である。磁極端部２１ａと磁極端部２１ｂは互いに逆極性であり、磁極端部２１ａがＮ極であり、磁極端部２１ｂがＳ極である。図９に、変形例となる可動磁場発生部材２１Ａが示されている。この可動磁場発生部材２１Ａは、部分リング形状である。可動磁場発生部材２１Ａは、永久磁石１２１と２つのヨーク１２２，１２３とを有している。ヨーク１２２，１２３は、鉄、あるいは鉄を主体とした合金である軟磁性体で形成されている。ヨーク１２２は永久磁石１２１のＮ極の着磁面に接合され、ヨーク１２３は永久磁石１２１のＳ極着磁面に接合されている。その結果、ヨーク１２２の他方の端部がＮ極の磁極端部（磁極端面）２１ａで、ヨーク１２３の他方の端部がＳ極の磁極端部（磁極端面）２１ｂとなる。

【0035】

図２（Ａ）（Ｂ）に示されるように、ボビン６の前方の端部の内周面６ａに、可動磁石２１と共にバランサ２３が接着されて固定されている。バランサ２３は非磁性材料であることが好ましい。非磁性材料で形成されたバランサ２３は、可動磁石２１の磁極端部２１ａ，２１ｂとの間に隙間が形成されないように、可動磁石２１に接触している形状であることが好ましい。

【0036】

図２（Ｂ）に、第１基準線Ｌ１が示されている。振動部の振動方向である前後方向（Ｚ１－Ｚ２方向）と直交する平面（Ｘ－Ｙ平面）に投影して見た平面視において、第１基準線Ｌ１は、磁気センサ２２を通って第1方向（Ｘ方向）に延びる仮想線である。第１基準線Ｌ１は、磁気センサ２２の中心、即ち磁気センサ２２の感知部の中心を通過する仮想線として設定されることが好ましい。前記平面視において、可動磁石２１の２つの磁極端部２１ａ，２１ｂは、第１基準線Ｌ１を挟んで両側に位置し、磁極端部２１ａと磁極端部２１ｂは、第１基準線Ｌ１から第２方向（Ｙ方向）に等距離に位置している。

【0037】

図１は、スピーカ１を、中心軸Ｏを含むＸ－Ｚ平面で切断した断面図である。磁気センサ２２の中心および図２（Ｂ）に示される第１基準線Ｌ１は、中心軸Ｏを含む同じ断面内に位置している。磁気回路部１０は固定磁場発生部材を構成しており、磁気回路部１０の内部を周回する駆動用磁束Ｆｄのうちの磁気回路部１０の前方に現れる漏れ磁束の一部が、磁気センサ２２に固定磁場として作用する。また、可動磁場発生部材である可動磁石２１の磁極端部２１ａと磁極端部２１ｂとの間に現れる漏れ磁束の一部が、磁気センサ２２に対して可動磁場として作用する。

【0038】

磁気センサ２２は、Ｘ－Ｙ平面において、第１方向（Ｘ方向）の磁場の強度と、第２方向（Ｙ方向）の磁場の強度変化を検知できる。そのため、磁気センサ２２によって、磁気回路部１０からの漏れ磁束によって第１方向（Ｘ方向）に作用する固定磁場成分Ｈ１の強度と、可動磁石２１からの漏れ磁束によって第２方向（Ｙ方向）に作用する可動磁場成分Ｈ２の強度を検知することができる。磁気センサ２２と磁気回路部１０との相対位置は変化しないため、磁気センサ２２に作用する固定磁場成分Ｈ１の強度は基本的には一定である。一方で、可動磁石２１は振動部に設けられ、発音動作時にボビン６と共にＺ１－Ｚ２方向へ振動するため、可動磁石２１と磁気センサ２２との距離の変化に応じて、磁気センサ２２に作用する可動磁場成分Ｈ２の強度は常に変化する。スピーカ１に付随する制御部による制御動作としては、磁気センサ２２で検知される固定磁場成分Ｈ１の強度と可動磁場成分Ｈ２の強度の比などから、可動磁石２１の位置の変化すなわち振動部の位置の変化を知ることができる。固定磁場成分Ｈ１の強度と可動磁場成分Ｈ２の強度の相対値を使用することで、外部ノイズの影響を受けにくい高精度な振動検知が可能になる。

【0039】

磁気センサ２２は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を有している。磁気抵抗効果素子は、固定磁性層とフリー磁性層を有するＧＭＲ素子またはＴＭＲ素子である。ＧＭＲ素子またはＴＭＲ素子は、固定磁性層の磁化の向きが固定され、フリー磁性層の磁化の向きが外部から作用する磁場に応じて変化し、固定磁性層の固定磁化の向きとフリー磁性層の磁化の向きとの相対角度の変化に応じて電気抵抗値が変化する。図２（Ｂ）に示されるように、磁気センサ２２に固定磁場成分Ｈ１と可動磁場成分Ｈ２が作用すると、フリー磁性層の磁化の向きは、固定磁場成分Ｈ１と可動磁場成分Ｈ２の合成ベクトルである検知磁場Ｈｄの向きに一致するように変化する。固定磁場成分Ｈ１の強度はほぼ一定で、可動磁場成分Ｈ２の強度が可動磁石２１の前後方向（Ｚ１－Ｚ２方向）の位置に応じて変化するため、可動磁石２１の位置の変化に応じて検知磁場Ｈｄの角度θが変化する。磁気抵抗効果素子の電気抵抗値の変化を検知することで、検知磁場Ｈｄの角度θの変化を知ることができ、可動磁石２１の前後方向の位置の変化を知ることができる。磁気センサ２２が磁気抵抗効果素子で構成されている場合には、前記角度θの変化を検知することで、固定磁場成分Ｈ１と可動磁場成分Ｈ２との相対的な強度の比を知ることができる。

【0040】

磁気センサ２２は、第１方向（Ｘ方向）の磁場の強度と第２方向（Ｙ方向）の磁場の強度を検知できるものであれば、磁気抵抗効果素子以外の素子で構成することが可能である。例えば、磁気センサ２２は２個のホール素子を備えたものであってもよい。一方のホール素子が、第１方向（Ｘ方向）の磁場強度の変化を検知できる指向性を有し、他方のホール素子が、第２方向（Ｙ方向）の磁場強度の変化を検知できる指向性を有するものとする。この２つのホール素子により、第１方向に向く固定磁場成分Ｈ１の強度と、第２方向に向く可動磁場成分Ｈ２の強度を検知することができ、２つの強度の比から、可動磁石２１の前後方向での位置の変化を検知することができる。

【0041】

次に、スピーカ１の発音動作を説明する。
発音動作では、オーディオアンプから出力されたオーディオ信号に基づいてボイスコイル７に駆動電流が与えられる。磁気回路部１０から発せられる駆動用磁束Ｆｄがボイスコイル７を横断するため、駆動用磁束Ｆｄと駆動電流とで励起される電磁力により、ボビン６と振動板３を含む振動部が前後方向に振動して、駆動電流の周波数に応じた音圧が発生し、前方または後方に向けて音が発せられる。

【0042】

スピーカ１に併設された制御部では、磁気センサ２２からの検知出力に基づいてフィードバック制御が行われる。磁気センサ２２から検知磁場Ｈｄの平面内での角度θの変化に基づく検知出力を得ることにより、あるいは、固定磁場成分Ｈ１の強度と可動磁場成分Ｈ２の強度の比を得ることにより、制御部では、振動板３を含む振動部の前後方向の位置およびその変化に関する情報を得ることができる。例えば、制御部では、オーディオ信号の印加により想定される振動部の前後方向の理想的な位置およびその変化と、磁気センサ２２の検知出力から判定される振動部の実際の位置およびその変化とのずれ量が演算され、ずれ量がしきい値を超えたら、ずれ量を補正する補正信号(オフセット信号)が生成される。ボイスコイル７に与えられる駆動信号（ボイス電流）に前記補正信号が重畳され、このフィードバック制御により、スピーカ１による発音の歪みや音ずれなどが補正され、さらには、振動板３が前後方向に過振動するのが防止される。

【0043】

磁気センサ２２は、固定磁場発生部材である磁気回路部１０からの洩れ磁束による固定磁場成分Ｈ１と、可動磁場発生部材からの洩れ磁束による可動磁場成分Ｈ２の、相対的な強度の比に基づいて振動部の位置の変化を検知している。そのため、外部ノイズの影響を受けにくい高精度なフィードバック制御を行なうことができる。

【0044】

次に、可動磁石２１の形状すなわち磁極端部２１ａ，２１ｂの位置および向きと磁気センサ２２からの検知出力との関係を説明する。以下では、可動磁場発生部材として可動磁石２１を例として説明するが、磁極端部２１ａ，２１ｂの位置および向きと磁気センサ２２からの検知出力との関係については、図９に示した永久磁石１２１とヨーク１２２，１２３とから構成された可動磁場発生部材２１Ａを用いた場合においても同じである。

【0045】

図３に、寸法が相違する複数種類の可動磁石２１と磁気センサ２２との相対位置が、中心軸Ｏと直交するＸ－Ｙ平面に投影した平面視で示されている。図３には、磁気センサ２２の中心を通って第１方向（Ｘ方向）に延びる第１基準線Ｌ１とボビン６の内周面６ａとの交点Ｐが示されている。図３には、比較例となる磁石Ａが示されている。比較例の磁石Ａは平面形状が矩形状の磁石２２１である。この磁石２２１は、Ｎ極に着磁された着磁面２２１ａとＳ極に着磁された着磁面２２１ｂが、第１方向（Ｘ方向）と平行でありＸ－Ｚ平面と平行な面である。

【0046】

図３に示される磁石Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈは、本発明の実施形態の部分リング状の可動磁石２１であり、それぞれ、円周方向の長さが相違し、磁極端部２１ａ，２１ｂの位置が相違している。図３では、磁石の長さの違いを示すＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの符号が、それぞれの可動磁石２１の磁極端部２１ｂの付近に記されている。磁石Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈは、それぞれの磁極端部２１ａ，２１ｂが、ボビン６の中心に位置する中心軸Ｏを中心として半径方向に延びる半径線Ｒに沿う磁極端面である。すなわち、それぞれの磁極端部２１ａ，２１ｂは、それぞれの半径線ＲとＺ軸とを含む平面に沿って形成された磁極端面である。

【0047】

図３では、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈで分類されるそれぞれの可動磁石２１の磁極端部２１ａ，２１ｂの交点Ｐに向く縁部の位置がｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈで示されている。ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈは、いずれも前記交点Ｐよりも、第１の方向（Ｘ方向）において、ボビン６の内側に向けて離れて位置している。すなわち、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈで分類されるそれぞれの可動磁石２１の磁極端部２１ａ，２１ｂは、いずれも前記交点Ｐよりもボビン６の内側に向けて第１方向へ離れて位置している。また磁極端部２１ａ，２１ｂは、比較例の磁石Ａの着磁面２２１ａ，２２１ｂよりも、第１方向においてボビン６の内側に向けて離れて位置している。そのため、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈで分類されるそれぞれの可動磁石２１の磁極端部２１ａから磁極端部２１ｂに向かう洩れ磁束によって磁気センサ２２に作用する磁場の第２方向（Ｙ方向）のベクトル成分の比率は、比較例となる磁石Ａの着磁面２２１ａから着磁面２２１ｂに向かう洩れ磁束によって磁気センサ２２に作用する磁場の第２方向（Ｙ方向）のベクトル成分の比率よりも高くなる。

【0048】

また、比較例となる磁石Ａの着磁面２２１ａ，２２１ｂは第１基準線Ｌ１と平行な面であるのに対し、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈで分類されるそれぞれの可動磁石２１の磁極端部２１ａは、平面視において磁石Ａの着磁面２２１ａよりも時計方向へ傾いており、磁極端部２１ｂは、磁石Ａの着磁面２２１ｂよりも反時計方向へ傾いている。すなわち、可動磁石２１の磁極端部２１ａ，２１ｂは、ボビン６の円周に沿って回転するように傾いている。これによっても、それぞれの可動磁石２１の磁極端部２１ａから磁極端部２１ｂに向かう洩れ磁束によって磁気センサ２２に作用する磁場の第２方向（Ｙ方向）のベクトル成分の比率が、比較例となる磁石Ａの着磁面２２１ａから着磁面２２１ｂに向かう洩れ磁束によって磁気センサ２２に作用する磁場の第２方向（Ｙ方向）のベクトル成分の比率よりも高くなる。

【0049】

図５には、磁気センサ２２を含むＸ－Ｙ平面で見たときの、磁石からの洩れ磁束による磁力線の向きおよび分布のシミュレーション結果が示されている。（Ａ－１）には、比較例となる磁石Ａが使用されたときの磁力線の分布が示され、（Ａ－２）には、（Ａ－１）の分布における磁気センサ２２の領域が拡大して示されている。（Ｂ－１）には、図３においてＤで示される実施形態の可動磁石２１が使用されたときの磁力線の分布が示され、（Ｂ－２）には、（Ｂ－１）の分布における磁気センサ２２の領域が拡大して示されている。（Ｃ－１）には、図３においてＨで示される実施形態の可動磁石２１が使用されたときの磁力線の分布が示され、（Ｃ－２）には、（Ｃ－１）の分布における磁気センサ２２の領域が拡大して示されている。

【0050】

図５に示されるように、本発明の実施形態の可動磁石２１を使用したスピーカ１では、可動磁石２１の磁極端部２１ａから磁極端部２１ｂに向かう洩れ磁束によって磁気センサ２２に作用する磁場の第２方向（Ｙ方向）のベクトル成分の比率が、比較例の磁石Ａを使用したときよりも高くなる。そのため、磁気センサ２２による検知精度を高くできる。また、振動部と共に可動磁石２１が前後方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に移動したときの、磁気センサ２２の検知出力の変化の直線性（リニアリティ）も高精度に維持できるようになる。

【0051】

図４には、比較例の磁石ＡおよびＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈで分類されるそれぞれの実施形態の可動磁石２１を使用したスピーカ１において、磁石の位置と、磁気センサ２２で検知された磁石の位置の情報との関係を示した線図が示されている。横軸に、ボビン６の支持中立位置をゼロとして、可動磁石が前方へ向けてプラス１０ｍｍまでの移動する距離と、後方へ向けてマイナス１０ｍｍまでの移動する距離が示され、縦軸に磁気センサ２２で検知される可動磁石２１の位置情報が示されている。図４は、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈで分類される各磁石の着磁量を０．２Ｔとし、固定磁場発生部材である磁気回路部１０の駆動用磁石１１の着磁量を０．４Ｔとしたときのシミュレーション結果である。

【0052】

図４のシミュレーション結果によると、比較例となる磁石Ａを使用したときには、実際の磁石の位置の変化と、磁気センサ２２で検知された磁石の位置情報の変化との間で直線性を確保するのが難しいことが解る。一方で、本発明の実施形態の可動磁石２１である磁石Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを使用したスピーカでは、実際の磁石の位置の変化と、磁気センサ２２で検知された磁石の位置情報の変化との間で直線性に関して、比較例の磁石Ａを使用したときに比べて大幅に改善できることが解る。

【0053】

図４のシミュレーション結果によると、Ｇ，Ｈで分類される可動磁石２１を用いたときには、前記直線性に関しては改善されるが、実際の磁石の位置の変化率に対し、磁気センサ２２で検知された磁石の位置情報の変化率が低下し、磁気センサ２２の検知感度が実質的に低下しているのが解る。これは、図５（Ｃ－１），（Ｃ－２）に示されるように、磁極端部２１ａ，２１ｂが、磁気センサ２２から離れた位置で接近するため、磁極端部２１ａと磁極端部２１ｂとの対向部で磁束密度が高く、その分、磁気センサ２２付近での磁束密度が低下するためと予測される。一方で、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆで分類される可動磁石２１を使用したスピーカ１では、検知出力の直線性に優れ、また磁気センサ２２による検知感度も比較的高くなっている。

【0054】

図３に示されるＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆで分類される可動磁石２１を得るためには、磁気センサ２２が、第１基準線Ｌ１とボビン６の内周面との交点Ｐと、ボビン６の中心Ｏとの間に位置していることを前提にして、２つの磁極端部２１ａ，２１ｂが、ボビン６の中心Ｏを通って第２方向（Ｙ方向）に延びる第２基準線Ｌ２と、前記交点Ｐとの間に位置していることが必要である。また、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆで分類される可動磁石２１を得るためには、センサ基板２８の交点Ｐに向く端部を通って第２方向に延びる仮想線を第３基準線Ｌ３とし、あるいは磁気センサ２２の交点Ｐに向く端部を通って第２方向に延びる仮想線を第３基準線Ｌ３としたときに、２つの磁極端部２１ａ，２１ｂが、第２基準線Ｌ２と第３基準線Ｌ３との間に位置していることが必要である。図４によるとＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅで分類される可動磁石２１を使用したスピーカが、検知出力の直線性と感度の双方においてさらに良好になる。Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで分類される可動磁石２１を得るためには、２つの磁極端部２１ａ，２１ｂおよび磁気センサ２２が、共に第２基準線Ｌ２と交点Ｐとの間に位置し、且つ第２方向（Ｙ方向）において、２つの磁極端部２１ａ，２１ｂが、磁気センサ２２とほぼ対向する位置に配置されていることが必要である。

【0055】

図６に、可動磁石２１のさらなる変形例が示されている。図６（Ａ）に磁石Ｄが示されている。この磁石Ｄは図３において分類されたものと同じである。磁石Ｄで示されている可動磁石２１は、磁極端部２１ａ，２１ｂが、ボビン６の中心Ｏから延びる半径線Ｒに沿って形成された磁極端面である。図６（Ｂ）に示されている磁石Ｊは、磁極端部２１ａ，２１ｂと磁気センサ２２との相対位置が磁石Ｄとほぼ同じである。ただし、磁石Ｊでは、磁極端部２１ａ，２１ｂが、第２方向（Ｙ方向）と平行である。すなわち、磁極端部２１ａ，２１ｂは、Ｙ－Ｚ平面と平行な磁極端面である。図６（Ｃ）に示される磁石Ｋおよび図６（Ｄ）に示される磁石Ｌは、共に磁極端部２１ａ，２１ｂが磁気センサ２２に対して第２方向（Ｙ方向）から対向する位置に形成されている。また磁石Ｋと磁石Ｌでは、磁極端部２１ａ，２１ｂが、第１方向（Ｘ方向）と平行である。すなわち、磁極端部２１ａ，２１ｂは、Ｘ－Ｚ平面と平行な磁極端面である。さらに図６（Ｄ）に示されている磁石Ｌでは、部分リング形状の可動磁石２１の両端部に、磁気センサ２２に向けて曲げられた湾曲部２１ｃ，２１ｄが形成されており、磁極端部２１ａ，２１ｂが湾曲部２１ｃ，２１ｄの端面となっている。

【0056】

図７には、Ｄ，Ｊ，Ｋ，Ｌで分類されるそれぞれの可動磁石２１を使用したスピーカ１において、磁石の位置と、磁気センサ２２で検知された磁石の位置の情報とを示した線図が示されている。図７は、図４と同じ線図であるが、図７の縦軸のレンジは、図４の縦軸よりもやや拡大して示されている。図８は、磁気センサ２２を含むＸ－Ｙ平面において、磁気センサ２２に作用する洩れ磁束による磁力線の向きおよび分布をシミュレーションした説明図であり、図５と同様の説明図である。図８（Ａ）は磁石Ｄの磁力線の分布を示し、図８（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、それぞれ磁石Ｊ，Ｋ，Ｌの磁力線の分布を示している。

【0057】

図７のシミュレーション結果では、Ｄ，Ｊ，Ｌで分類される可動磁石２１を使用したスピーカ１は、可動磁石２１の前後方向の位置の変化に対し、磁気センサ２２で検知された可動磁石２１の位置の情報の変化の直線性（リニアリティ）が優れ、検出感度も高いことが解る。磁石Ｋは、可動磁石２１が磁気センサ２２に接近していくときに検知出力が反転する結果となっている。図８（Ｃ）に示されるように、磁石Ｋは、第１の方向（Ｘ方向）に平行な磁極端部２１ａ，２１ｂから可動磁石２１のリング形状部に巻きこむように吸引される磁束の密度が高くなっている。そのため、磁石Ｋが磁気センサ２２に接近すると、リング形状部に巻き込まれて吸引される磁束が磁気センサ２２の検知部に影響を与えるためであると予測できる。

【0058】

図７に示したシミュレーション結果から、磁極端部２１ａ，２１ｂとなる磁極端面の向きは、図６（Ａ）に示される中心Ｏから延びる半径線Ｒと平行な面を起点として、磁気センサ２２に向く方向へ傾いていき、図６（Ｂ）に示される第２方向（Ｙ方向）と平行な向きの面となり、さらには、図６（Ｃ）（Ｄ）に示されるように、第１方向（Ｘ方向）に平行で磁気センサ２２に向けられる面となるまでの回転角度の範囲内で、いずれか任意の角度の向きとなるように設定されることが好ましい。また、磁気端面が第１方向（Ｘ方向）と平行な場合には、図６（Ｄ）に示されるように、可動磁石２１の両端部に湾曲部２１ｃ，２１ｄが形成されることが好ましい。

【0059】

また、本発明では、磁極端部２１ａ，２１ｂの位置や磁極端面の向きが前記各実施の形態の磁石Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｊ，Ｋ，Ｌと同じであれば、可動磁石の平面形状がコの字形状やＶ字形状であってもよい。また、図１０に示されるように、中心軸Ｏに垂直な平面で見た平面視において、磁気センサ２２を挟む両側に対称形状の可動磁石２２１Ａ，２２１Ｂが配置されてもよい。この場合に、第２方向（Ｙ方向）において、可動磁石２２１Ａと可動磁石２２１Ｂとで同じ極性の磁極端部が位置し、可動磁石２２１Ａと可動磁石２２１Ｂは、磁気センサ２２を挟んで第１方向（Ｘ方向）で左右対称に配置される。

【符号の説明】

【0060】

１ スピーカ
２ フレーム
３ 振動板
６ ボビン
７ ボイスコイル
１０ 磁気回路部（固定磁場発生部材）
１１ 駆動用磁石
１２ 対向ヨーク
１３ 後方ヨーク
１４ センターヨーク
２１ 可動磁石（可動磁場発生部材）
２１ａ，２１ｂ 磁極端部
２１Ａ 可動磁場発生部材
２２ 磁気センサ
２８ センサ基板
Ｆｄ 駆動用磁束
Ｈ１ 固定磁場成分
Ｈ２ 可動磁場成分
Ｈｄ 検知磁場
Ｌ１ 第１基準線
Ｌ２ 第２基準線
Ｌ３ 第３基準線
Ｏ 中心軸
Ｐ 交点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】