(57)【要約】  本発明に係る振動装置は、振動板と、振動板を振動可能に支持する支持系部材と、振動板に取り付けられた筒状のボイスコイルボビンと、ボイスコイルボビンの内周側および外周側の少なくとも一方に配置され、振動板の振動方向に着磁されてボイスコイルボビンと対向する側に磁気ギャップを形成するマグネットと、磁気ギャップ内に配置されるようにボイスコイルボビンに取り付けられ、入力電気信号が入力されて発生した駆動力により振動板およびボイスコイルボビンを振動させるボイスコイルと、磁気ギャップ内における平衡位置に配置されるようにボイスコイルボビンに取り付けられ、ボイスコイルボビンとともに振動したとき、平衡位置から離れる方向に磁気的吸引力が作用する磁性体部材とを備える。
2009011108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電気信号に応じて振動する振動装置であって、
振動板と、
前記振動板を振動可能に支持する支持系部材と、
前記振動板に取り付けられた筒状のボイスコイルボビンと、
前記ボイスコイルボビンの内周側および外周側の少なくとも一方に配置され、前記振動板の振動方向に着磁されて前記ボイスコイルボビンと対向する側に磁気ギャップを形成するマグネットと、
前記磁気ギャップ内に配置されるように前記ボイスコイルボビンに取り付けられ、前記入力電気信号が入力されて発生した駆動力により前記振動板および前記ボイスコイルボビンを振動させるボイスコイルと、
前記磁気ギャップ内における平衡位置に配置されるように前記ボイスコイルボビンに取り付けられ、前記ボイスコイルボビンとともに振動したとき、前記平衡位置から離れる方向に磁気的吸引力が作用する磁性体部材とを備える、振動装置。
【請求項２】
前記マグネットが有する２つの磁極面のうちの少なくとも一方面に取り付けられた、磁性体からなるプレートをさらに備える、請求項１に記載の振動装置。
【請求項３】
前記マグネットは、前記ボイスコイルボビンの内周側および外周側それぞれに配置されており、
前記内周側に配置されたマグネットの着磁方向は、前記外周側に配置されたマグネットの着磁方向と反対であることを特徴とする、請求項１に記載の振動装置。
【請求項４】
前記内周側に配置されたマグネットにおける前記振動板の振動方向の厚みは、前記外周側に配置されたマグネットにおける前記振動板の振動方向の厚みよりも大きいことを特徴とする、請求項３に記載の振動装置。
【請求項５】
キャビネットと、
前記キャビネットに取り付けられた請求項１に記載の振動装置とを備える、音響システム。
【請求項６】
前記磁性体部材の振動中心を前記平衡位置とするように制御するための制御信号を、前記入力電気信号として前記ボイスコイルへ出力する制御手段をさらに備える、請求項５に記載の音響システム。
【請求項７】
前記制御手段は、
前記磁性体部材の振動変位を検出し、検出した振動変位を示す変位信号を出力する検出部と、
前記検出手段から出力される変位信号のうち、可聴帯域よりも低い周波数を有する変位信号のみを通過させるロ−パスフィルタと、
前記ロ−パスフィルタを通過した変位信号を所定のゲインで増幅する増幅部と、
前記増幅部において増幅された変位信号の位相を反転させ前記制御信号として前記ボイスコイルへ出力する位相反転部とを有する、請求項６に記載の音響システム。
【請求項８】
前記ボイスコイルは、複数設けられており、
各前記ボイスコイルは、前記磁気ギャップ内であって前記振動板の振動方向において互いに離れた位置に配置されるように前記ボイスコイルボビンに取り付けられており、
前記位相反転部は、前記制御信号を各前記ボイスコイルへ出力することを特徴とする、請求項７に記載の音響システム。
【請求項９】
前記所定のゲインをＧａとし、前記ボイスコイルの直流抵抗をＲｅとし、前記振動板に作用するスティフネスをＳｍとし、前記磁気ギャップ内の磁束密度をＢとし、前記ボイスコイルのコイル長をｌとし、前記検出部のゲインをＧｘとしたとき、Ｇａ＞（Ｒｅ・Ｓｍ）／（Ｂ・ｌ・Ｇｘ）の関係が成り立つことを特徴とする、請求項７に記載の音響システム。
【請求項１０】
前記キャビネット内部に配置され、前記キャビネット内部の気体を物理吸着することによって前記キャビネット内部の容積を等価的に拡大する効果を有する気体吸着体をさらに備える、請求項５に記載の音響システム。
【請求項１１】
キャビネットと、
前記キャビネット内部の空室を第１および第２の空室に仕切るように前記キャビネット内部に設けられた仕切板と、
前記第１の空室と接するように前記キャビネットに取り付けられ、入力される音響信号に応じた音を発生させるスピーカユニットと、
前記仕切板に取り付けられた請求項１に記載の振動装置とを備える、音響システム。
【請求項１２】
前記第１の空室と接するように前記キャビネットに取り付けられ、前記第１の空室と前記キャビネット外部とを音響的に連結するドロンコーンおよび音響ポートのいずれか一方をさらに備える、請求項１１に記載の音響システム。
【請求項１３】
前記磁性体部材の振動中心を前記磁気ギャップ内の平衡位置とするように制御するための制御信号を、前記入力電気信号として前記ボイスコイルへ出力する制御手段をさらに備える、請求項１１に記載の音響システム。
【請求項１４】
前記制御手段は、
前記磁性体部材の振動変位を検出し、検出した振動変位を示す変位信号を出力する検出部と、
前記検出手段から出力される変位信号のうち、可聴帯域よりも低い周波数を有する変位信号のみを通過させるロ−パスフィルタと、
前記ロ−パスフィルタを通過した変位信号を所定のゲインで増幅する増幅部と、
前記増幅部において増幅された変位信号の位相を反転させ前記制御信号として前記ボイスコイルへ出力する位相反転部とを有する、請求項１３に記載の音響システム。
【請求項１５】
前記ボイスコイルは、複数設けられており、
各前記ボイスコイルは、前記磁気ギャップ内であって前記振動板の振動方向において互いに離れた位置に配置されるように前記ボイスコイルボビンに取り付けられており、
前記位相反転部は、前記制御信号を各前記ボイスコイルへ出力することを特徴とする、請求項１４に記載の音響システム。
【請求項１６】
前記所定のゲインをＧａとし、前記ボイスコイルの直流抵抗をＲｅとし、前記振動板に作用するスティフネスをＳｍとし、前記磁気ギャップ内の磁束密度をＢとし、前記ボイスコイルのコイル長をｌとし、前記検出部のゲインをＧｘとしたとき、Ｇａ＞（Ｒｅ・Ｓｍ）／（Ｂ・ｌ・Ｇｘ）の関係が成り立つことを特徴とする、請求項１４に記載の音響システム。
【請求項１７】
前記第２の空室内に配置され、前記第２の空室内の気体を物理吸着することによって前記第２の空室内の容積を等価的に拡大する効果を有する気体吸着体をさらに備える、請求項１１に記載の音響システム。
【請求項１８】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動装置と、
内部に前記振動装置を配置する車体とを備える、車両。
【請求項１９】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動装置と、
内部に前記振動装置を配置する機器筐体とを備える、映像機器。
【請求項２０】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動装置と、
内部に前記振動装置を配置する装置筐体とを備える、携帯型情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動装置及び音響システムに関し、より特定的には、キャビネットが呈する音響スティフネスを減少させる負スティフネスを発生させる振動装置、及び当該振動装置を用いることによって小型のキャビネットであっても大型のキャビネットを有する場合と同じ効果が得られる音響システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スピ−カユニットをスピーカシステムである音響システムとして利用するとき、一般的には、スピ−カユニットの背面にキャビネットによる囲いを設ける。これは、スピ−カ振動板の前面からの放射音が、その背面から放射される逆位相音によって打ち消されるのを防ぐためである。しかしながらこの場合、キャビネット内部の空気圧によるスティフネス（以下、音響スティフネスと称す）により、スピーカ振動板が動きにくくなってしまう。その結果、音響システム全体のｆｏが上昇し、低域再生が阻害されるという問題があった。【０００３】
そこで従来において、キャビネットが呈する音響スティフネスを減少させるべく、マグネットによる磁気的吸引力を利用して負スティフネスを発生させる振動装置が提案されている（例えば、特許文献１など）。図３０は、負スティフネスを発生させる従来の振動装置９１の構造を示す図である。図３０おいて、振動装置９１は、ボイスコイルボビン９１０、ボイスコイル９１１、支持部材９１２、磁極９１３ａおよび９１３ｂ、磁極片９１４、振動板９１５、エッジ９１６、ダンパー９１７、フレーム９１８、ヨーク９１９、マグネット９２０、およびプレート９２１を備える。図３１は、振動装置９１を用いた密閉方式の音響システム９の構造を示す図である。図３１において、音響システム９は、振動装置９１と、当該振動装置９１が取り付けられたキャビネット９３を備える。【０００４】
図３０において、ヨーク９１９は、フレーム９１８の底面に固着される。マグネット９２０は、ヨーク９１９に固着され、その上面にはプレート９２１が固着される。プレート９２１とヨーク９１９との間には磁気ギャップが形成される。ボイスコイルボビン９１０は筒状の部材であり、ボイスコイルボビン９１０の外周にはボイスコイル９１１が設けられる。ボイスコイル９１１は、磁気ギャップ内に配置される。支持部材９１２は、プレート９２１の上面であってボイスコイルボビン９１０の内周側に設けられる。磁極９１３ａおよび９１３ｂは、マグネットである。磁極９１３ａは支持部材９１２の外周上部に設けられ、磁極９１３ｂは支持部材９１２の外周下部に設けられる。磁極片９１４は、鉄などの磁性体からなり、磁極９１３ａおよび９１３ｂによって挟み込まれるようにボイスコイルボビン９１０の内周に設けられる。振動装置９１が非動作状態のとき、磁極片９１４は、通常、磁極９１３ａおよび９１３ｂによる磁気的吸引力が釣り合う平衡位置に配置される。そして磁極片９１４は、当該平衡位置を中心として振動する。エッジ９１６の外周はフレーム９１８に固着され、内周は振動板９１５の外周に固着される。振動板９１５の内周は、ボイスコイルボビン９１０に固着される。ダンパー９１７の外周はフレーム９１８に固着され、内周はボイスコイルボビン９１０の外周に固着される。【０００５】
以下、以上のように構成された振動装置９１の動作について説明する。オーディオ信号などの音響信号がボイスコイル９１１に入力されると、ボイスコイル９１１が上下に振動し、振動板９１５から音が放射される。ボイスコイル９１１の振動とともに、磁極片９１４も振動する。このとき、磁極片９１４には、平衡位置から離れる方向に磁極９１３ａおよび９１３ｂによる磁気的吸引力が作用する。一方、図３１に示すように、振動装置９１がキャビネット９３に取り付けられた場合、振動板９１５にはキャビネット９３内部の音響スティフネスが作用する。音響スティフネスは、磁極片９１４に作用する磁気的吸引力とは逆の方向に作用する。このように磁極片９１４に作用する磁気的吸引力は、音響スティフネスを減少させる力であり、負スティフネスと称される力となる。【０００６】
エッジ９１６やダンパー９１７などの支持系スティフネスをＳｍｓ、磁気的吸引力による負スティフネスをＳｍｓ、キャビネット９３内部の音響スティフネスをＳｍｂ、振動板９１５などの振動系重量をＭｍｔとすると、音響システム９全体の最低共振周波数ｆｏ１は式（１）のようになる。これに対し、負スティフネスを発生させない通常のスピーカユニットを用いた音響システム全体の最低共振周波数ｆｏ２は、式（２）のようになる。
【数１】
2009011108.tif 000003
【数２】
2009011108.tif 000004
式（１）および式（２）により、音響システム９の最低共振周波数ｆｏ１の方が、最低共振周波数ｆｏ２よりも低くなることがわかる。なお、振動板９１５の有効面積をＳｄ、空気の密度をρ、音速をｃ、キャビネット９３の内部容積をＶｂとすると、キャビネット９３内部の音響スティフネスＳｍｂは、内部容積Ｖｂに逆比例し、式（３）のようになる。
【数３】
2009011108.tif 000005
【０００７】
ここで、式（１）と式（２）において、支持系スティフネスＳｍｓや、キャビネット９３内部の音響スティフネスＳｍｂは、同じ値である。このため、式（１）の最低共振周波数ｆｏ１は、式（２）の最低共振周波数ｆｏ２に対して、負スティフネスＳｍｎの分だけ減少していることになる。これは、音響スティフネスＳｍｂが減少していることと同じ意味をもち、キャビネット９３の内部容積が拡大したのと同じ意味をもつことになる。なお、振動板９１５の有効面積をＳｄ、空気の密度をρ、音速をｃ、負スティフネスＳｍｎが作用したときの見かけ上のキャビネット９３の内部容積をＶｂｎとすると、内部容積Ｖｂｎと振動板９１５に作用するスティフネスとの関係は、式（４）のようになる。
【数４】
2009011108.tif 000006
さらに、式（３）および式（４）により、負スティフネスによる内部容積の変化率は式（５）のように表される。
【数５】
2009011108.tif 000007
【０００８】
式（５）に示すように、音響スティフネスＳｍｂは、当該音響スティフネスＳｍｂを減少させるように作用する負スティフネスＳｍｎによって、見かけ上小さくなる。その結果、キャビネット９３の内部容積は、見かけ上（つまり等価的に）拡大する。これにより、密閉方式を採用した音響システム９では、小型のキャビネットであっても、大型キャビネットなみの低音域の再生を実現できる。
【特許文献１】特開２００２−１１２３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の振動装置９１では、磁極９１３ａおよび９１３ｂが、磁極片９１４が振動したときに当該磁極片９１４と接触する位置に配置されている。このため、従来の振動装置９１では、大きな振幅を確保することができなかった。【００１０】
さらに、磁極片９１４に作用する磁気的吸引力は、磁極９１３ａまたは９１３ｂと磁極片９１４との間の距離の二乗に逆比例して大きくなる。このため、一旦、磁極片９１４が磁極９１３ａまたは９１３ｂに接触してしまうと、その強い磁気的吸引力により、接触したまま振動自体できないという問題があった。【００１１】
それ故、本発明は、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることが可能な振動装置、および当該振動装置を用いた音響システム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】
【００１２】
本発明に係る振動装置は、上記課題を解決するものであり、本発明に係る振動装置は、入力電気信号に応じて振動する振動装置であって、振動板と、振動板を振動可能に支持する支持系部材と、振動板に取り付けられた筒状のボイスコイルボビンと、ボイスコイルボビンの内周側および外周側の少なくとも一方に配置され、振動板の振動方向に着磁されてボイスコイルボビンと対向する側に磁気ギャップを形成するマグネットと、磁気ギャップ内に配置されるようにボイスコイルボビンに取り付けられ、入力電気信号が入力されて発生した駆動力により振動板およびボイスコイルボビンを振動させるボイスコイルと、磁気ギャップ内における平衡位置に配置されるようにボイスコイルボビンに取り付けられ、ボイスコイルボビンとともに振動したとき、平衡位置から離れる方向に磁気的吸引力が作用する磁性体部材とを備える。【００１３】
本発明に係る振動装置によれば、マグネットのボイスコイルボビンと対向する側に磁気ギャップが形成され、当該磁気ギャップ内に磁性体部材が配置されるので、マグネットと磁性体部材が接触し得ない構造にすることができる。これにより、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることができる。さらに、本発明に係る振動装置によれば、磁気ギャップは１つのマグネットにより形成されており、当該磁気ギャップ内にボイスコイルを配置することでボイスコイルに駆動力を発生させ、当該磁気ギャップ内に磁性体部材を配置することで磁性体部材に磁気的吸引力を作用させて負スティフネスを発生させる。このように、本発明に係る振動装置によれば、ボイスコイルを駆動するためのマグネットと、負スティフネスを発生させるためのマグネットとを１つのマグネットで実現している。これにより、負スティフネスを発生させるためのマグネットを別途用意する必要があった従来と比べて、マグネット数を削減することができる。【００１４】
より好ましくは、マグネットが有する２つの磁極面のうちの少なくとも一方面に取り付けられた、磁性体からなるプレートをさらに備えるとよい。【００１５】
より好ましくは、マグネットは、ボイスコイルボビンの内周側および外周側それぞれに配置されており、内周側に配置されたマグネットの着磁方向は、外周側に配置されたマグネットの着磁方向と反対であるとよい。さらに、内周側に配置されたマグネットにおける振動板の振動方向の厚みは、外周側に配置されたマグネットにおける振動板の振動方向の厚みよりも大きいとよい。【００１６】
また本発明は、音響システムにも向けられており、本発明に係る音響システムは、キャビネットと、キャビネットに取り付けられた請求項１に記載の振動装置とを備える。【００１７】
より好ましくは、磁性体部材の振動中心を平衡位置とするように制御するための制御信号を、入力電気信号としてボイスコイルへ出力する制御手段をさらに備えるとよい。さらに、制御手段は、制御手段は、磁性体部材の振動変位を検出し、検出した振動変位を示す変位信号を出力する検出部と、検出手段から出力される変位信号のうち、可聴帯域よりも低い周波数を有する変位信号のみを通過させるロ−パスフィルタと、ロ−パスフィルタを通過した変位信号を所定のゲインで増幅する増幅部と、増幅部において増幅された変位信号の位相を反転させ制御信号としてボイスコイルへ出力する位相反転部とを有するとよい。さらに、ボイスコイルは、複数設けられており、各ボイスコイルは、磁気ギャップ内であって振動板の振動方向において互いに離れた位置に配置されるようにボイスコイルボビンに取り付けられており、位相反転部は、制御信号を各ボイスコイルへ出力するとよい。また、所定のゲインをＧａとし、ボイスコイルの直流抵抗をＲｅとし、振動板に作用するスティフネスをＳｍとし、磁気ギャップ内の磁束密度をＢとし、ボイスコイルのコイル長をｌとし、検出部のゲインをＧｘとしたとき、Ｇａ＞（Ｒｅ・Ｓｍ）／（Ｂ・ｌ・Ｇｘ）の関係が成り立つとよい。【００１８】
より好ましくは、キャビネット内部に配置され、キャビネット内部の気体を物理吸着することによってキャビネット内部の容積を等価的に拡大する効果を有する気体吸着体をさらに備えるとよい。【００１９】
また本発明は、音響システムにも向けられており、本発明に係る音響システムは、キャビネットと、キャビネット内部の空室を第１および第２の空室に仕切るようにキャビネット内部に設けられた仕切板と、第１の空室と接するようにキャビネットに取り付けられ、入力される音響信号に応じた音を発生させるスピーカユニットと、仕切板に取り付けられた請求項１に記載の振動装置とを備える。【００２０】
より好ましくは、第１の空室と接するようにキャビネットに取り付けられ、第１の空室とキャビネット外部とを音響的に連結するドロンコーンおよび音響ポートのいずれか一方をさらに備えるとよい。【００２１】
より好ましくは、第２の空室内に配置され、第２の空室内の気体を物理吸着することによって第２の空室内の容積を等価的に拡大する効果を有する気体吸着体をさらに備えるとよい。【００２２】
また本発明は、車両にも向けられており、車両は、上記振動装置と、内部に上記振動装置を配置する車体とを備える。また本発明は、映像機器にも向けられており、映像機器は、上記振動装置と、内部に上記振動装置を配置する機器筐体とを備える。また本発明は、携帯型情報処理装置にも向けられており、携帯型情報処理装置は、上記振動装置と、内部に上記振動装置を配置する装置筐体とを備える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることが可能な振動装置、および当該振動装置を用いた音響システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、振動装置１０の構造断面図である。
【図２】図２は、音響システム１の構造断面図である。
【図３】図３は、振動装置１０単体での磁気的吸引力Ｆｎおよび振動変位ｘの関係と、支持力Ｆｓおよび振動変位ｘとの関係を示す図である。
【図４】図４は、振動系部材がｘｎに偏ったときの振動装置１０の構造断面図である。
【図５】図５は、音響システム１でのキャビネット１１の音響スティフネスによる力と振動変位ｘとの関係、振動装置１０で発生する総合力と振動変位ｘとの関係を示す図である。
【図６】図６は、マグネット１０１ａを用いた振動装置１０の構造断面図である。
【図７】図７は、マグネット１０１の上側の磁極面のみにプレ−ト１１１ａを固着した場合の振動装置１０の構造断面図である。
【図８】図８は、マグネット１０１の上下の磁極面の両方にプレ−ト１１１ａおよび１１１ｂを固着した場合の振動装置１０の構造断面図である。
【図９】図９は、振動装置２０の構造断面図である。
【図１０】図１０は、外周側マグネット１０１ａの高さ（振動方向の厚み）を変化させた場合の磁性体部材１０５に作用する磁気的吸引力の特性を示す図である。
【図１１】図１１は、内周側マグネット１０１の上側の磁極面のみにプレ−ト１１１ａを固着した場合の振動装置２０の構造断面図である。
【図１２】図１２は、内周側マグネット１０１の下側の磁極面のみにプレ−ト１１１ｂを固着した場合の振動装置２０の構造断面図である。
【図１３】図１３は、内周側マグネット１０１の上下の磁極面にプレ−ト１１１ａおよび１１１ｂが固着されない場合の振動装置２０の構造断面図である。
【図１４】図１４は、外周側マグネット１０１ａの上側の磁極面のみにプレ−ト１１２ａを固着した場合の振動装置２０の構造断面図である。
【図１５】図１５は、外周側マグネット１０１ａの下側の磁極面のみにプレ−ト１１２ｂを固着した場合の振動装置２０の構造断面図である。
【図１６】図１６は、外周側マグネット１０１ａの上下の磁極面にプレ−ト１１２ａおよび１１２ｂを固着した場合の振動装置２０の構造断面図である。
【図１７】図１７は、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂを省略した場合の振動装置２０の構造断面図である。
【図１８】図１８は、第２のボイスコイルボビン１０４ａおよび１０４ｂに分割した場合の振動装置２０の構造断面図である。
【図１９】図１９は、音響システム２の構造断面図である。
【図２０】図２０は、図１９に示した音響システム２の機械系等価回路を示す図である。
【図２１】図２１は、図１９に示した音響システム２の低域での動作を表す機械系等価回路を示す図である。
【図２２】図２２は、音響システム３の構造断面図である。
【図２３】図２３は、図２２に示した音響システム３の機械系等価回路を示す図である。
【図２４】図２４は、図２２に示した音響システム３の低域での動作を表す機械系等価回路を示す図である。
【図２５】図２５は、ドロンコーン１６を用いた音響システム３の構造断面図である。
【図２６】図２６は、音響システム３の第２の空室Ｒ２内に気体吸着体１７を配置した例を示す図である。
【図２７】図２７は、薄型テレビを示した図である。
【図２８】図２８は、携帯電話の外観図である。
【図２９】図２９は、自動車のドアを示した図である。
【図３０】図３０は、従来の振動装置９１の構造を示す図である。
【図３１】図３１は、振動装置９１を用いた密閉方式の音響システム９の構造を示す図である。
【図３２】図３２は、従来の振動装置９１を用いたバスレフ方式の音響システム９ａの構造断面図である。
【図３３】図３３は、図３２に示した音響システム９ａの機械系等価回路を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１〜３    音響システム
１０〜２０    振動装置
１１    キャビネット
１２、１２ａ    制御部
１３    スピーカユニット
１４    仕切板
１５    音響ポート
１６    ドロンコーン
１７    気体吸着体
１０１、１０１ａ    マグネット
１０２ａ、１０２ｂ    ボイスコイル
１０３ａ、１０３ｂ    第１のボイスコイルボビン
１０４    第２のボイスコイルボビン
１０５    磁性体部材
１０６ａ、１０６ｂ    ダンパー
１０７ａ〜１０７ｄ    入力端子
１０８    振動板
１０９    エッジ
１１０    フレーム
１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂ    プレート
１１３ａ、１１３ｂ    支持部材
１２１    検出部
１２２    ローパスフィルタ
１２３    加算器
１２４    増幅部
１２５    位相反転部
５０    薄型テレビ
５０１    液晶画面
５０２    機器筐体
５１    携帯電話
５１１    装置筐体
５１２    ヒンジ部
５１３    液晶画面
５１４    アンテナ
５２    自動車のドア
５２１    窓部
５２２    ドア本体
５２３    パンチングネット
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。【００２７】
（第１の実施形態）
図１を参照して、第１の実施形態に係る振動装置１０の構造について説明する。図１は、振動装置１０の構造断面図である。図１では、方向説明の便宜上、Ｘ軸を記載している。図１において、振動装置１０は、マグネット１０１、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂ、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂ、第２のボイスコイルボビン１０４、磁性体部材１０５、ダンパー１０６ａおよび１０６ｂ、入力端子１０７ａ〜１０７ｄ、振動板１０８、エッジ１０９、フレーム１１０を備える。なお、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂ、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂ、第２のボイスコイルボビン１０４、磁性体部材１０５、入力端子１０７ａ〜１０７ｄ、振動板１０８は、入力される電気信号に応じて振動する部材であり、以下の説明では、これらをまとめて振動系部材と称す場合がある。また、ダンパー１０６ａおよび１０６ｂ、エッジ１０９は、上記振動系部材を振動可能に支持する部材であり、以下の説明では、これらをまとめて支持系部材と称す場合がある。【００２８】
図１において、第２のボイスコイルボビン１０４は筒状の部材であり、その内周上部には第１のボイスコイルボビン１０３ａが設けられ、その内周下部には第１のボイスコイルボビン１０３ｂが設けられる。第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂは筒状の部材である。第１のボイスコイルボビン１０３ａの外周にはボイスコイル１０２ａと入力端子１０７ａおよび１０７ｂとが設けられる。第１のボイスコイルボビン１０３ｂの外周にはボイスコイル１０２ｂと入力端子１０７ｃおよび１０７ｄとが設けられる。入力端子１０７ａ〜１０７ｄは、外部からの電気信号を、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂに入力するためのものである。第２のボイスコイルボビン１０４の上端には、振動板１０８が固着される。振動板１０８の外周はエッジ１０９の内周と固着され、エッジ１０９の外周はフレーム１１０と固着される。第２のボイスコイルボビン１０４の外周はダンパー１０６ａおよび１０６ｂの内周と固着され、ダンパー１０６ａおよび１０６ｂの外周はフレーム１１０と固着される。第２のボイスコイルボビン１０４の外周であってダンパー１０６ａおよび１０６ｂの間には、磁性体部材１０５が設けられている。磁性体部材１０５は、鉄や磁石などの強磁性体で構成される。第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂの内周側には、フレーム１１０に固着されたマグネット１０１が配置される。マグネット１０１は、振動板１０８の振動方向（Ｘ軸方向）に着磁される。図１の例では、マグネット１０１の上面がＮ極を有する磁極面となり、下面がＳ極を有する磁極面となっている。なお、振動装置１０が非動作状態のとき、磁性体部材１０５は、マグネット１０１の両磁極面による磁気的吸引力が釣り合う平衡位置に配置される。そして磁性体部材１０５は、当該平衡位置を中心として振動する。【００２９】
次に、図１に示した振動装置１０の動作について説明する。マグネット１０１は振動方向（Ｘ軸方向）に着磁されているので、マグネット１０１は図１に示すＡのような磁束を発生させ、磁気ギャップを形成する。この磁気ギャップは、マグネット１０１の側方、つまり、第２のボイスコイルボビン１０４と対向する側に形成される。図１からもわかるように、磁気ギャップ中には、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂが配置される。このため、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂに電気信号が入力されると駆動力が発生し、当該駆動力によって振動系部材が振動する。ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂにオーディオ信号などの音響信号を入力すれば、振動装置１０は通常のスピ−カユニットと同様の動作を行う。【００３０】
また、磁気ギャップ中には磁性体部材１０５が配置される。したがって、振動系部材が振動したとき、磁性体部材１０５には、平衡位置から離れる方向に磁束Ａによる磁気的吸引力が作用する。具体的には、磁性体部材１０５が上方に変位した場合、磁気的吸引力は上方に作用し、磁性体部材１０５が下方に変位した場合、磁気的吸引力は下方に作用する。このように、磁気的吸引力は、後述する音響スティフネスを減少させる方向に作用する力であり、負スティフネスと称される力となる。【００３１】
以上のように、本実施形態に係る振動装置１０では、マグネット１０１の側方に形成された磁気ギャップ内に磁性体部材１０５が配置されており、磁性体部材１０５が振動しても、磁性体部材１０５とマグネット１０１とが接触し得ない構造となっている。このような構造により、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることができる。【００３２】
また、本実施形態に係る振動装置１０では、磁気ギャップは１つのマグネット１０１により形成されており、当該磁気ギャップ内にボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂを配置することでボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂに駆動力を発生させ、当該磁気ギャップ内に磁性体部材１０５を配置することで磁性体部材１０５に磁気的吸引力を作用させて負スティフネスを発生させる。このように振動装置１０では、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂを駆動するためのマグネットと、負スティフネスを発生させるためのマグネットとを１つのマグネット１０１で実現している。これにより、負スティフネスを発生させるためのマグネットを別途用意する必要があった従来と比べて、マグネット数を削減することができる。【００３３】
次に、図２を参照して、振動装置１０を用いた音響システム１について説明する。図２は、音響システム１の構造断面図である。図２の例では、音響システムとして密閉方式のスピーカシステムを採用している。図２において、音響システム１は、振動装置１０、キャビネット１１、および制御部１２を備える。振動装置１０は、キャビネット１１に取り付けられる。図２に示す振動装置１０は、図１に示した振動装置１０と同じものであり、以下では詳細な説明を省略する。【００３４】
図２において、制御部１２は、音響信号と、磁性体部材１０５の振動中心を平衡位置とするように制御するための制御信号とを、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂへ出力する。具体的には、制御部１２は、検出部１２１、ローパスフィルタ１２２、加算器１２３、増幅部１２４、および位相反転部１２５を備える。検出部１２１は、磁性体部材１０５の振動変位を検出し、検出した振動変位を示す変位信号をローパスフィルタ１２２へ出力する。なお、検出部１２１は、磁性体部材１０５の振動変位を直接検出しなくても、磁性体部材１０５の振動変位として振動板１０８の振動変位を検出してもよい。検出部１２１は、位置を検出できるセンサで構成され、例えばレ−ザ−変位計や光センサ（ＰＳＤ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などで構成される。なお、検出部１２１は、速度センサなどで構成されてもよい。この場合、検出部１２１の変位信号を積分して位置情報に変換する必要がある。【００３５】
ローパスフィルタ１２２は、検出部１２１からの変位信号のうち、直流に近い周波数帯域の変位信号のみを通過させ、加算器１２３へ出力する。直流に近い周波数帯域とは、磁性体部材１０５の振動中心の位置変動がもつ周波数のみを含む周波数帯域である。磁性体部材１０５の振動中心の位置変動については、後述にて詳細に説明する。なお、実際には、ローパスフィルタ１２２には、カットオフ周波数として少なくとも可聴帯域よりも低い周波数が設定されればよい。この理由についても、後述にて説明する。また、図２では、ロ−パスフィルタ１２２は検出部１２１の後段に設けられているが、増幅部１２４の後段に設けられてもよい。【００３６】
加算器１２３には、ローパスフィルタ１２２を通過した変位信号と、オーディオ信号などの音響信号とが入力され、それらを加算して増幅部１２４へ出力する。増幅部１２４は、加算器１２３からの出力信号を所定のゲインで増幅して位相反転部１２５へ出力する。【００３７】
位相反転部１２５は、増幅部１２４からの出力信号の位相を反転させ、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂへ出力する。位相反転部１２５からの出力信号のうち、ローパスフィルタ１２２を通過した変位信号を反転させた信号が、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂに平衡位置へ向かう方向の駆動力を発生させる制御信号に相当することになる。【００３８】
次に、以上のように構成された音響システム１の動作について説明する。振動装置１０では、上述したように、動作状態（振動系部材が振動した状態）において、マグネット１０１と磁性体部材１０５によって負スティフネスが発生する。これにより、キャビネット１１の呈する音響スティフネスが減少する。その結果、音響システム１では、キャビネット１１内部の容積は等価的に拡大し、小型のキャビネット１１であっても、大型キャビネットなみの低音域の再生を実現できる。【００３９】
しかしながら、振動装置１０が負スティフネスを常に安定して発生させることができるとは限らない。以下、この理由について具体的に説明する。まず、振動装置１０単体で考える。磁性体部材１０５に作用する負スティフネスである磁気的吸引力をＦｎ、支持系スティフネスである支持力をＦｓとすると、振動装置１０単体での磁気的吸引力Ｆｎおよび振動変位ｘの関係と、支持力Ｆｓおよび振動変位ｘとの関係は、図３に示す関係になる。図３は、振動装置１０単体での磁気的吸引力Ｆｎおよび振動変位ｘの関係と、支持力Ｆｓおよび振動変位ｘとの関係を示す図である。図３では、振動変位ｘの正方向を図１に示したＸ軸正方向とし、Ｘ軸正方向に作用する力を「−」で表現し、Ｘ軸負方向に作用する力を「＋」で表現している。また、図３において変位ｘ＝０は平衡位置である。【００４０】
図３において、振動系部材が振動変位ｘの正方向に移動すると、磁気的吸引力Ｆｎは振動変位ｘの正方向に作用し、支持力Ｆｓは振動変位ｘの負方向に作用する。図３において、ｘ＝０〜ｘｎの範囲においては｜Ｆｎ｜＞｜Ｆｓ｜となっている。このため、振動系部材がｘ＝０の位置からほんのわずかにずれると、｜Ｆｎ−Ｆｓ｜の力で振動変位ｘの正方向に引き寄せられ始める。そして、ｘ＝ｘｎまで移動すると、｜Ｆｎ｜＝｜Ｆｓ｜となり、振動系部材には外力が加わらなくなるので静止する。なお、平衡位置（ｘ＝０）においても｜Ｆｎ｜＝｜Ｆｓ｜＝０となり、振動系部材には外力が加わらない。しかし、実際には、支持系部材には経年変化やクリ−プ現象が生じるので、Ｆｓ＝０となるｘが常に変動してしまう。さらに、磁気的吸引力Ｆｎは平衡位置（ｘ＝０）からほんのわずかにずれても発生し始める。これらにより、平衡位置（ｘ＝０）でＦｎとＦｓの両方が０になることは殆どありえず、振動系部材が平衡位置（ｘ＝０）で静止することは実際にはあまりない。したがって、振動装置１０が非動作状態のとき、振動系部材は、平衡位置から｜Ｆｎ｜＝｜Ｆｓ｜となるｘｎの位置に偏って静止してしまう。このため、振動装置１０が動作状態のとき、振動系部材は、ｘｎの位置を中心として振動してしまう。【００４１】
振動系部材がｘｎに偏ったときの振動装置１０の構造断面は図４に示すようになる。図４は、振動系部材がｘｎに偏ったときの振動装置１０の構造断面図である。図４に示すように振動系部材がｘｎに偏った場合、十分な負スティフネスが得られないという問題がある。【００４２】
次に、図１の振動装置１０が、図２に示す密閉方式の音響システム１として使用される場合を考える。キャビネット１１は、振動装置１０の背面を密閉するものである。ここで、上述した特許文献１では、図３１に示したキャビネット９３が完全に密閉であればＳｍｓ＋Ｓｍｂ＞Ｓｍｎが成り立ち、磁極片９１４が平衡位置がずれることはない旨が記載されている。Ｓｍｂは音響スティフネスであり、Ｓｍｓは振動装置９１の支持系スティフネスであり、Ｓｍｎは振動装置９１の負スティフネスである。しかしながら、実際には、振動装置９１の取り付け部分やエッジ９１６などから少しずつ空気漏れが発生する。このことは、本実施形態についてもいえることであり、実際には振動装置１０の取り付け部分やエッジ１０９などから少しずつ空気漏れが発生し、キャビネット１１によっては完全に密閉されない。このため、振動装置１０が非動作状態のときのキャビネット１１の音響スティフネスは小さくなる。つまり、実際には、Ｓｍｓ＋Ｓｍｂ＞Ｓｍｎの関係を満たさず、振動装置１０が非動作状態のとき、上述のように振動系部材が図３のｘｎの位置に偏って静止してしまうことになる。【００４３】
図５を参照してこの現象について詳細に説明する。図５は、音響システム１でのキャビネット１１の音響スティフネスによる力と振動変位ｘとの関係、振動装置１０で発生する総合力と振動変位ｘとの関係を示す図である。図５では、振動変位ｘの正方向を図１に示したＸ軸正方向とし、Ｘ軸正方向に作用する力を「−」で表現し、Ｘ軸負方向に作用する力を「＋」で表現している。また、図５において変位ｘ＝０は平衡位置である。【００４４】
図５において、振動装置１０で発生する総合力は、図３に示した支持力Ｆｓと磁気的吸引力Ｆｎの合計したＦｓ＋Ｆｎとなる。また、振動装置１０を構成する振動板１０８に作用するキャビネット１１の音響スティフネスによる力Ｆｂは、キャビネット１１が完全な密閉状態であるとき、図５に示すように振動変位ｘに比例するものとなる。図５に示されるＦｂとＦｓ＋Ｆｎとを総合したＦｂ＋Ｆｓ＋Ｆｎは、図５に示すように、Ｆｂよりも力が減少している。しかしながら、実際には、キャビネット１１を完全な密閉状態とすることは難しい。このため、振動装置１０が非動作状態のとき、実際の音響スティフネスによる力Ｆｂはほぼ０となる。その結果、振動装置１０が非動作状態のとき、振動装置１０を構成する振動板１０８に作用する力は、図５に示す総合力（Ｆｎ＋Ｆｓ）のみとなる。なお、上述したように、支持系部材の経年変化やクリ−プ現象などによりｘ＝０とはなり得ないので、振動系部材は、平衡位置から｜Ｆｎ｜＝｜Ｆｓ｜となるｘｎの位置に偏って静止してしまう。このため、振動装置１０が密閉方式の音響システム１に使用された場合であっても、振動系部材は、ｘｎの位置を中心として振動してしまう。【００４５】
このように、振動装置１０が密閉方式の音響システム１に使用された場合であっても、振動系部材は、非動作状態のときはｘｎの位置で静止し、動作状態のときはｘｎの位置を中心として振動してしまう。その結果、振動装置１０において十分な負スティフネスが発生せず、音響システム１において十分な容積拡大効果が得られない。そこで音響システム１では、制御部１２を用いて振動系部材の偏りを元の平衡位置に戻している。【００４６】
まず、振動装置１０が非動作状態である場合を考える。検出部１２１が例えばレ−ザ−変位計で構成される場合、変位信号の電圧は振動変位ｘに比例した電圧となる。したがって、振動系部材がｘｎの位置で静止している場合、検出部１２１で検出した変位信号を増幅して反転させ、振動装置１０を構成するボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂへ制御信号として出力すれば、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂにおいて平衡位置に戻ろうとする復帰力が発生する。この復帰力によって、振動装置１０の非動作状態において、振動系部材を平衡位置（ｘ＝０）に復帰させることができる。なお、平衡位置（ｘ＝０）においては、検出部１２１の変位信号の電圧は０となるから、復帰力も０となる。一方、振動系部材が平衡位置（ｘ＝０）から少しでも変動すると、その変動量（振動変位）に比例した復帰力がボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂにおいて発生する。その結果、振動装置１０の非動作状態において、制御部１２によって振動系部材の位置を常に平衡位置（ｘ＝０）に保つことができる。なお、振動装置１０が非動作状態で、かつ振動系部材が偏った位置にある場合、検出部１２１の検出信号は、直流となる。したがって、増幅部１２４は、直流から増幅できるパワーアンプで構成されるのが望ましい。【００４７】
ここで再度図４を参照して、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂにおいて発生する復帰力について説明する。図４の例では、ボイスコイル１０２ａは、磁束密度の大きいマグネット１０１の上端に近い位置で静止している。つまり、ボイスコイル１０２ａは、復帰力として強力な駆動力を得ることができる位置で静止している。したがって図４の場合、ボイスコイル１０２ａに発生する強力な駆動力によって、振動系部材を平衡位置に容易に復帰させることができる。なお、図４において振動系部材が下向き（Ｘ軸負方向）に偏って静止する場合、ボイスコイル１０２ｂに発生する強力な駆動力によって、振動系部材を平衡位置に容易に復帰させることができる。【００４８】
また、マグネット１０１の上端よりさらに上方の磁束密度が小さい位置でボイスコイル１０２ａが静止した場合、ボイスコイル１０２ａでは強い駆動力を得ることができない。しかしながら、ボイスコイル１０２ｂが磁気ギャップ内に位置するので、ボイスコイル１０２ｂにおいて強い駆動力を得ることができる。このように、振動装置１０は、ボイスコイルとしてボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂの２つを備えている。これにより、振動系部材がどの位置に偏ったとしても、いずれか一方のボイスコイルが磁気ギャップ内に位置することとなり、有効な復帰力を得ることができる。なお、振動装置１０が、ボイスコイルとしてボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂの２つではなく、３つ以上備えていてもよいことは言うまでもない。また、制御部１２は、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂのうち、より有効な駆動力が得られるいずれか一方のボイスコイルのみに制御信号を出力するようにしてもよい。【００４９】
次に、振動装置１０が動作状態である場合を考える。制御部１２によって振動装置１０の振動系部材の位置が平衡位置（ｘ＝０）に保った状態が得られると、音響信号を入力して振動装置１０をスピ−カユニットとして動作させる。音響信号は、図２に示すように、加算器１２３に入力される。この際、負スティフネスによる容積拡大効果を得るためには、当然ながら、振動系部材の位置が平衡位置（ｘ＝０）に固定されることなく、振動系部材が音響信号に追随して振動する必要がある。一方で、振動系部材の振動中心は常に平衡位置（ｘ＝０）とする必要がある。【００５０】
ここで、振動系部材の振動中心の位置変動は、キャビネット１１の空気漏れに起因するものであり、緩やかな変動である。したがって、周波数で例えると、振動系部材の振動中心の位置変動は、直流に近いかなり低い周波数を有することになり、一般的な音響信号のもつ周波数（２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚ）と区別することができる。このことより、振動系部材の振動中心を常に平衡位置（ｘ＝０）とするには、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂに対して、直流に近いかなり低い周波数帯域では平衡位置（ｘ＝０）にしようとする制御信号を出力し、それ以上の周波数帯域では音響信号を出力するようにすればよいことがわかる。したがって、制御部１２には、直流に近い周波数帯域の変位信号のみを通過させるロ−パスフィルタ１２２が設けられ、位相反転部１２５において反転した制御信号をボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂへ出力している。これにより、振動系部材の振動中心を常に平衡位置（ｘ＝０）とするように制御することができる。【００５１】
なお、ローパスフィルタ１２２のカットオフ周波数は、振動系部材の振動中心の位置変動がもつ周波数よりも大きな周波数であればよい。また、振動系部材の振動中心の位置変動と一般的な音響信号とを区別すればいいので、ローパスフィルタ１２２のカットオフ周波数は、少なくとも可聴帯域よりも低い周波数が設定されればよい。また、カットオフ周波数以上の周波数帯域におけるフィルタ特性は、−６ｄＢ／ｏｃｔの緩やかな特性であってもよいし、−６ｄＢ／ｏｃｔよりも小さい急峻な特性であってもよい。カットオフ周波数が一定である場合において、フィルタ特性を急峻な特性にする場合、より低い周波数帯域まで振動系部材を音響信号に応じて振動させることができる。その結果、当該振動によって発生する負スティフネスもより低い周波数帯域まで発揮させることができる。なお、フィルタ特性を急峻な特性にする場合、位相回転による制御系への影響を考慮する必要がある。【００５２】
以上のように、図２に示した音響システム１によれば、振動装置１０および制御部１２を備えることにより、振動装置１０の状態に関わらず、振動系部材の振動中心を常に平衡位置に保つことができる。その結果、振動装置１０において十分な負スティフネスを発生せることができ、音響システム１において十分な容積拡大効果が得ることができる。【００５３】
なお、上述した制御部１２の増幅部１２４で必要な所定のゲインは、以下のようにして求めることができる。ボイスコイル１０２ａまたは１０２ｂに作用する力係数は、磁束密度Ｂとコイル長ｌの積Ｂｌとなる。このとき、ボイスコイル１０２ａまたは１０２ｂの直流抵抗をＲｅ、ボイスコイル１０２ａまたは１０２ｂに加える電圧をＥｖとすると、復帰力Ｆｒは式（６）のようになる。
【数６】
2009011108.tif 000008
また、振動変位ｘにおける総合力Ｆｎｔ（＝Ｆｓ＋Ｆｎ）は、検出部１２１の変位信号の電圧をＶｘ、支持系スティフネスをＳｍｓ、磁気的吸引力による負スティフネスをＳｍｎ、検出部１２１のゲインをＧｘとすると、式（７）のようになる。
【数７】
2009011108.tif 000009
制御部１２において、式（６）のＥｖは、検出部１２１の出力が増幅部１２４で増幅されたものである。したがって、増幅部１２４に必要な所定のゲインをＧａとすると、式（６）は式（８）のようになる。
【数８】
2009011108.tif 000010
ここで、Ｆｒ＞Ｆｎｔであれば、振動系部材の振動の中心位置を常に平衡位置に復帰させることができる。したがって、式（７）および式（８）から、増幅部１２４に必要な所定のゲインＧａの条件を求めると、その条件は式（９）に示された条件となる。
【数９】
2009011108.tif 000011
【００５４】
なお、図１では、ダンパーが１０６ａおよび１０６ｂの２つ設けられていたが、これに限定されない。ダンパーは、１つだけ設けられてもよいし、３つ以上設けられてもよい。【００５５】
また、図１では、マグネット１０１は第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂの内周側に配置されるとしたが、これに限定されない。振動装置１０において負スティフネスを発生させるには、図１の磁束Ａと同様の磁束を発生させればよい。このため、図６に示すように、マグネット１０１の代わりに、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂの外周側にマグネット１０１ａを配置してもよい。図６は、マグネット１０１ａを用いた振動装置１０の構造断面図である。マグネット１０１ａは、マグネット１０１と同様、振動板１０８の振動方向（Ｘ軸方向）に着磁される。また、図６の場合、フレーム１１０がフレーム１１０ａに入れ代わっている。【００５６】
また、図７や図８に示すように、マグネット１０１の上下の磁極面の両方またはいずれか一方に鉄板などのプレ−ト１１１ａおよび１１１ｂを固着してもよい。図７は、マグネット１０１の上側の磁極面のみにプレ−ト１１１ａを固着した場合の振動装置１０の構造断面図である。図８は、マグネット１０１の上下の磁極面の両方にプレ−ト１１１ａおよび１１１ｂを固着した場合の振動装置１０の構造断面図である。図７や図８の場合、磁気ギャップ内の磁束密度分布が変わるので、磁性体部材１０５に作用する磁気的吸引力と、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂで発生する復帰力とのバランスを整えることができる。【００５７】
（第２の実施形態）
図９を参照して第２の実施形態に係る振動装置２０について説明する。図９は、振動装置２０の構造断面図である。振動装置２０は、図１に示した振動装置１０と構造が異なるものである。具体的には、振動装置２０は、振動装置１０に対して、フレーム１１０がフレーム１１０ａに入れ代わった点と、プレ−ト１１１ａおよび１１１ｂ、マグネット１０１ａがさらに追加された点で異なる。それ以外の構成については、振動装置１０と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。以下、異なる点を中心に説明する。【００５８】
図９において、マグネット１０１ａは、フレーム１１０ａによって第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂの外周側に配置される。なお、以下では、説明を分かり易くするために、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂの内周側に配置されたマグネット１０１を、内周側マグネット１０１と称し、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂの外周側に配置されたマグネット１０１ａを、外周側マグネット１０１ａと称す。外周側マグネット１０１ａは、振動方向（Ｘ軸方向）に着磁されるが、その着磁方向は内周側マグネット１０１と反対である。内周側マグネット１０１の上側の磁極面（Ｎ極を有する磁極面）に鉄板などのプレ−ト１１１ａが固着され、下側の磁極面（Ｓ極を有する磁極面）に鉄板などのプレ−ト１１１ｂが固着される。【００５９】
次に、図９に示した振動装置２０の動作について説明する。内周側マグネット１０１は振動方向（Ｘ軸方向）に着磁されているので、マグネット１０１は図９に示すＢのような磁束を発生させ、磁気ギャップを形成する。この磁気ギャップは、内周側マグネット１０１の側方、つまり、第２のボイスコイルボビン１０４と対向する側に形成される。外周側マグネット１０１ａは、内周側マグネット１０１と反対方向に着磁されているので、磁束Ｂを補強するように作用する。磁気ギャップ中には、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂが配置される。このため、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂに電気信号が入力されると駆動力が発生し、当該駆動力によって振動系部材が振動する。ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂに音響信号を入力すれば、振動装置１０は通常のスピ−カユニットと同様の動作を行う。【００６０】
また、磁気ギャップ中には磁性体部材１０５が配置される。したがって、振動系部材が振動したとき、磁性体部材１０５には、平衡位置から離れる方向に磁束Ｂによる磁気的吸引力が作用する。具体的には、磁性体部材１０５が上方に変位した場合、磁気的吸引力は上方に作用し、磁性体部材１０５が下方に変位した場合、磁気的吸引力は下方に作用する。このように、磁気的吸引力は、キャビネットが呈する音響スティフネスを減少させる方向に作用する力であり、負スティフネスと称される力となる。【００６１】
次に、図９に示す振動装置２０がもつ構成上の効果、つまり本実施形態での効果について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、外周側マグネット１０１ａの高さ（振動方向の厚み）を変化させた場合の磁性体部材１０５に作用する磁気的吸引力の特性を示す図である。図１０の横軸は振動変位ｘを示し、振動変位ｘの正方向を図９に示すＸ軸正方向とする。図１０の縦軸は磁気的吸引力を示し、Ｘ軸正方向に作用する磁気的吸引力を「＋」で表現している。【００６２】
図１０において、特性Ｆｎ１は、外周マグネット１０１ａが配置されない場合の磁気的吸引力の特性を示している。特性Ｆｎ２〜Ｆｎ４は、外周マグネット１０１ａが配置される場合の磁気的吸引力の特性であり、特性Ｆｎ２〜Ｆｎ４の順に外周マグネット１０１ａの高さも高くなっている。このうち、特性Ｆｎ２は、外周マグネット１０１ａの高さが図９に示した高さの場合の特性を示し、特性Ｆｎ４は、外周マグネット１０１ａの高さが内周側マグネット１０１の高さ（振動方向の厚み）と同じ場合の特性を示している。特性Ｐ１は、特性Ｆｎ１の傾きと最も近い傾きを用いて特性Ｆｎ１を線形化した特性である。特性Ｐ２は、特性Ｆｎ２の傾きと最も近い傾きを用いて特性Ｆｎ２を線形化した特性である。特性Ｐ３は、特性Ｆｎ３の傾きと最も近い傾きを用いて特性Ｆｎ３を線形化した特性である。特性Ｐ４は、特性Ｆｎ４の傾きと最も近い傾きを用いて特性Ｆｎ４を線形化した特性である。特性Ｆｎ１と特性Ｐ１との離れ具合を見ることで、特性Ｆｎ１と特性Ｐ１とが離れていない範囲の振動変位ｘについては、線形性が高いということがわかる。これは、特性Ｆｎ２と特性Ｐ２、特性Ｆｎ３と特性Ｐ３、特性Ｆｎ４と特性Ｐ４についても同様のことが言える。【００６３】
図１０において、特性Ｆｎ１と特性Ｐ１との離れ具合と、特性Ｆｎ２〜特性Ｆｎ４と特性Ｐ２〜特性Ｐ４との離れ具合とを比較すると、特性Ｆｎ２〜特性Ｆｎ４の方が特性Ｐ２〜特性Ｐ４との離れ具合が小さい。このことから、外周マグネット１０１ａを配置した場合、磁気的吸引力の線形性が改善されることがわかる。さらに、外周マグネット１０１ａを配置していない特性Ｆｎ１は、そもそも傾きが小さく磁気的吸引力が小さいため、得られる容積拡大効果も小さい。一方、外周マグネット１０１ａを配置した特性Ｆｎ２〜特性Ｆｎ４は、振動変位ｘが小さい範囲内で傾きが大きく磁気的吸引力が大きいため、得られる容積拡大効果も大きい。また、特性Ｆｎ１〜特性Ｆｎ４によれば、振動変位ｘが或る程度大きくなると、磁気的吸引力が減少していくことがわかる。また、特性Ｆｎ１〜特性Ｆｎ４からもわかるように、外周側マグネット１０１ａを追加したり、追加した外周側マグネット１０１ａの厚みを変更することによって、磁気的吸引力の特性を自由にコントロールすることができるといえる。【００６４】
また、図１０では、特性Ｆｎ２は、外周マグネット１０１ａの高さが図９に示した高さの場合の特性を示し、特性Ｆｎ４は、外周マグネット１０１ａの高さが内周側マグネット１０１の高さ（振動方向の厚み）と同じ場合の特性を示している。ここで、磁気的吸引力が最大となるまでの振動変位ｘの範囲において、特性Ｐ２および特性Ｆｎ２の離れ具合と、特性Ｐ４および特性Ｆｎ４の離れ具合とを比較すると、特性Ｆｎ２の方が線形性に優れていることがわかる。このことから、外周側マグネット１０１ａの高さを小さくした方が、線形性の改善には効果的であることがわかる。さらに、外周側マグネット１０１ａの高さを小さくした方が、小振幅時（つまり、振動変位ｘが小さいとき）に大きな磁気的吸引力が得られ、得られる容積拡大効果も大きくなることがわかる。【００６５】
なお、図９では、内周側マグネット１０１の上下の磁極面それぞれにプレ−ト１１１ａおよび１１１ｂを固着していたが、これに限定されない。図１１や図１２に示すように、内周側マグネット１０１の上下の磁極面のいずれか一方に鉄板などのプレ−ト１１１ａおよび１１１ｂを固着してもよい。図１１は、内周側マグネット１０１の上側の磁極面のみにプレ−ト１１１ａを固着した場合の振動装置２０の構造断面図である。図１２は、内周側マグネット１０１の下側の磁極面のみにプレ−ト１１１ｂを固着した場合の振動装置２０の構造断面図である。なお、図１３に示すように、プレート１１１ａおよび１１１ｂが無くてもよい。図１３は、内周側マグネット１０１の上下の磁極面にプレ−ト１１１ａおよび１１１ｂが固着されない場合の振動装置２０の構造断面図である。【００６６】
なお、図１４〜図１６に示すように、外周側マグネット１０１ａの上下の磁極面の両方またはいずれか一方に鉄板などのプレ−ト１１２ａおよび１１２ｂを固着してもよい。図１４は、外周側マグネット１０１ａの上側の磁極面のみにプレ−ト１１２ａを固着した場合の振動装置２０の構造断面図である。図１５は、外周側マグネット１０１ａの下側の磁極面のみにプレ−ト１１２ｂを固着した場合の振動装置２０の構造断面図である。図１６は、外周側マグネット１０１ａの上下の磁極面にプレ−ト１１２ａおよび１１２ｂを固着した場合の振動装置２０の構造断面図である。プレ−ト１１２ａおよび１１２ｂを固着することで、磁気ギャップ内の磁束密度分布が変わるので、磁性体部材１０５に作用する磁気的吸引力と、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂで発生する復帰力とのバランスを整えることができる。【００６７】
また、図９では、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂが設けられていたが、図１７に示すように省略されてもよい。図１７は、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂを省略した場合の振動装置２０の構造断面図である。図１７に示す構造にすることで、振動系部材の重量を軽くすることができる。なお、図１に示した第１の実施形態に係る振動装置１０についても、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂを省略するようにしてもよい。【００６８】
また、図９に示した第２のボイスコイルボビン１０４を、図１８に示すように、第２のボイスコイルボビン１０４ａおよび１０４ｂに分割してもよい。図１８は、第２のボイスコイルボビン１０４ａおよび１０４ｂに分割した場合の振動装置２０の構造断面図である。この場合、振動装置２０は、支持部材１１３ａおよび１１３ｂをさらに備える。第２のボイスコイルボビン１０４ａの外周はダンパー１０６ａの内周と固着され、第２のボイスコイルボビン１０４ｂの外周はダンパー１０６ｂの内周と固着される。第２のボイスコイルボビン１０４ａの下部は支持部材１１３ａと固着され、第２のボイスコイルボビン１０４ｂの上部は支持部材１１３ｂと固着される。支持部材１１３ａの内周側に第１のボイスコイルボビン１０３ａが設けられ、第１のボイスコイルボビン１０３ａの外周にはボイスコイル１０２ａが設けられる。支持部材１１３ｂの内周側に第１のボイスコイルボビン１０３ｂが設けられ、第１のボイスコイルボビン１０３ｂの外周にはボイスコイル１０２ｂが設けられる。磁性体部材１０５は、支持部材１１３ａおよび１１３ｂに挟み込まれて、磁気ギャップ内の平衡位置に配置される。このような構造にすることで、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂへの通電方法や磁性体部材１０５のサイズを設計する上で自由度が増す。なお、図１に示した第１の実施形態に係る振動装置１０についても、第２のボイスコイルボビン１０４を、図１８に示すように、第２のボイスコイルボビン１０４ａおよび１０４ｂに分割してもよい。【００６９】
（第３の実施形態）
図１９を参照して第３の実施形態に係る音響システム２について説明する。図１９は、第３の実施形態に係る音響システム２の構造断面図である。図１９の例では、音響システムとして密閉方式のスピーカシステムを採用している。図１９において、音響システム２は、振動装置１０、キャビネット１１、制御部１２ａ、スピーカユニット１３、および仕切板１４を備える。音響システム２において図１に示した音響システム１と異なる点は、振動装置１０を負スティフネスを発生させるためだけに用いている点である。具体的には、音響システム２は、図１に示した音響システム１に対して、制御部１２が制御部１２ａに入れ代わった点、スピーカユニット１３および仕切板１４をさらに備える点で異なる。それ以外の構成については、音響システム１と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。以下、異なる点を中心に説明する。【００７０】
スピーカユニット１３は、例えば動電型のスピーカであり、キャビネット１１に取り付けられる。スピーカユニット１３には、オーディオ信号などの音響信号が入力され、当該音響信号に応じた音が発生する。仕切板１４は、キャビネット１１内部を第１の空室Ｒ１と第２の空室Ｒ２とに仕切るように、キャビネット１１内部に取り付けられる。振動装置１０は、仕切板１４に取り付けられる。制御部１２ａは、検出部１２１、ローパスフィルタ１２２、増幅部１２４、および位相反転部１２５を備える。制御部１２ａは、図１に示した制御部１２に対して、加算器１２３が省略されている点のみ異なる。それ以外の構成については、制御部１２と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。【００７１】
以上のように構成された音響システム２の動作について説明する。スピ−カユニット１３に音響信号を入力すると、スピ−カユニット１３の振動板が振動し、音響信号に応じた音が発生する。この音は、第１の空室Ｒ１を介して振動装置１０の振動板１０８を振動させる。振動板１０８の振動変位に応じて、第１の実施形態で説明したように、負スティフネスが発生する。また、制御部１２ａは、加算器１２３が無いだけで、第１の実施形態で説明したように、振動系部材の振動中心を常に平衡位置に保つように振動装置１０の振動を制御する。【００７２】
ここで、図１９に示した音響システム２を機械系等価回路で表現すると図２０に示すようになる。図２０は、図１９に示した音響システム２の機械系等価回路を示す図である。図２０において、３００はスピ−カユニット１３全体を示す等価回路であり、３０１は第１の空室Ｒ１の音響スティフネスを示す容量成分であり、３０２は振動装置１０全体を示す等価回路であり、３０３は振動装置１０の支持系スティフネスを示す容量成分であり、３０４は振動装置１０の負スティフネスを示す容量成分であり、３０５は第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分であり、３０６は支持系スティフネスと負スティフネスを合わせた振動装置１０の総合吸引力による負スティフネス（以下、総合の負スティフネスと称す）であり、３０７〜３０９は機械−音響変換を表す変成器である。なお、図２０において、負スティフネスを示す容量成分３０４は、通常の容量成分と異なり「−」の値をとるので、○をつけて区別してある。【００７３】
さらに、低域での動作を表す機械系等価回路は図２１に示すようになる。図２１は、図１９に示した音響システム２の低域での動作を表す機械系等価回路を示す図である。低域では、スティフネス成分を表す容量成分が支配的となる。このため、機械系等価回路は、スピ−カユニット１３全体を示す等価回路３００、第１の空室Ｒ１の音響スティフネスを示す容量成分３０１、第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分３０５、総合の負スティフネスの容量成分３０６のみで表現されることとなる。また、図２１に示すように、変成器３０８および３０９をスピ−カユニット１３全体を示す等価回路３００から見た負荷としてまとめると、変成器３０８および３０９はそれらの変成比を各容量成分に含めることで省略される。したがって、図２１では、変成比を考慮した第１の空室Ｒ１の音響スティフネスを示す容量成分３０１を３０１ａとし、第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分３０５を３０５ａとし、総合の負スティフネスの容量成分３０６を３０６ａとし、支持系スティフネスを示す容量成分３０３を３０３ａとし、負スティフネスを示す容量成分３０４を３０４ａとしている。【００７４】
図２１から、振動装置１０の負スティフネスを示す容量成分３０４ａは、第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分３０５ａを下げるように接続されていることがわかる。このことから、振動装置１０の負スティフネスは第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを減少させることがわかり、音響システム２において容積拡大効果が得られることがわかる。【００７５】
以上のように、本実施形態に係る音響システム２では、音響信号に応じた音を発生させるスピーカユニット１３と負スティフネスを発生させる振動装置１０とが別々になっている。このため、スピ−カユニット１３としては、従来のスピーカユニットをそのまま用いることができ、図３０に示した従来のように、スピ−カユニット１３に負スティフネスを発生させるための新たな機構を組み込む必要がないという利点がある。【００７６】
（第４の実施形態）
図２２を参照して第４の実施形態に係る音響システム３について説明する。図２２は、第４の実施形態に係る音響システム３の構造断面図である。図２２の例では、音響システムとして音響ポートを用いたバスレフ方式のスピーカシステムを採用している。図２２において、音響システム３は、振動装置１０、キャビネット１１、制御部１２ａ、スピーカユニット１３、仕切板１４、および音響ポート１５を備える。音響システム３において図１９に示した音響システム２と異なる点は、音響ポート１５をさらに備えている点である。それ以外の構成については、音響システム２と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。以下、異なる点を中心に説明する。【００７７】
音響ポート１５は、第１の空室Ｒ１と接するようにキャビネット１１に取り付けられ、第１の空室Ｒ１とキャビネット１１の外部とを音響的に連結する。【００７８】
以上のように構成された音響システム３の動作について説明する。スピ−カユニット１３に音響信号を入力すると、スピ−カユニット１３の振動板が振動し、音響信号に応じた音が発生する。この音は、第１の空室Ｒ１を介して振動装置１０の振動板１０８を振動させる。振動板１０８の振動変位に応じて、第１の実施形態で説明したように、負スティフネスが発生する。また、制御部１２ａは、第３の実施形態で説明したように、振動系部材の振動中心を常に平衡位置に保つように振動装置１０の振動を制御する。また、音響ポート１５によって、第１の空室Ｒ１を形成するキャビネット１１の一部は通常の位相反転型のキャビネットとして作用する。その結果、音響システム３は、低音域がさらに拡大されたスピーカシステムとなる。【００７９】
ここで、図２２に示した音響システム３を機械系等価回路で表現すると図２３に示すようになる。図２３は、図２２に示した音響システム３の機械系等価回路を示す図である。図２３において、４００はスピ−カユニット１３全体を示す等価回路であり、４０１は第１の空室Ｒ１の音響スティフネスを示す容量成分であり、４０２は音響ポ−ト１５を示すインダクタンス成分であり、４０３は振動装置１０全体を示す等価回路であり、４０４は振動装置１０の支持系スティフネスを示す容量成分であり、４０５は振動装置１０の負スティフネスを示す容量成分であり、４０６は第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分であり、４０７は支持系スティフネスと負スティフネスを合わせた振動装置１０の総合の負スティフネスであり、４０８〜４１０は機械−音響変換を表す変成器である。なお、図２３において、負のスティフネスを示す容量成分４０５は、通常の容量成分と異なり「−」の値をとるので、○をつけて区別してある。【００８０】
さらに、低域での動作を表す機械系等価回路は図２４に示すようになる。図２４は、図２２に示した音響システム３の低域での動作を表す機械系等価回路を示す図である。低域では、スティフネス成分を表す容量成分が支配的となる。このため、機械系等価回路は、スピ−カユニット１３全体を示す等価回路４００、第１の空室Ｒ１の音響スティフネスを示す容量成分４０１、音響ポ−ト１５を示すインダクタンス成分４０２、第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分４０６、総合の負スティフネスの容量成分４０７のみで表現されることとなる。また、図２４に示すように、変成器４０９および４１０をスピ−カユニット１３全体を示す等価回路４００から見た負荷としてまとめると、変成器４０９および４１０はそれらの変成比を各容量成分またはインダクタンス成分に含めることで省略される。したがって、図２４では、変成比を考慮した第１の空室Ｒ１の音響スティフネスを示す容量成分４０１を４０１ａとし、音響ポ−ト１５を示すインダクタンス成分４０２を４０２ａとし、支持系スティフネスを示す容量成分４０４を４０４ａとし、負スティフネスを示す容量成分４０５を４０５ａとし、第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分４０６を４０６ａとし、総合の負スティフネスの容量成分４０７を４０７ａとしている。【００８１】
図２４から、振動装置１０の負スティフネスを示す容量成分４０５ａは、第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分４０６ａを下げるように接続されていることがわかる。ここで、音響システム３の共振周波数ｆｂｎは、図２３の機械系等価回路から、第１の空室Ｒ１の音響スティフネスをＳｂ１とし、第２の空室Ｒ２の音響スティフネスをＳｂ２とし、負スティフネスをＳｎとし、音響ポ−ト１５の質量成分をＭｐとすると、式（１０）のようになる。
【数１０】
2009011108.tif 000012
式（１０）より、負スティフネスＳｎが第２の空室Ｒ２の音響スティフネスＳｂ２に作用することによって、共振周波数ｆｂｎは低下し、低域再生限界を低く伸ばすことができることがわかる。【００８２】
これに対し、図３０に示した従来の振動装置９１をバスレフ方式の音響システムに用いるとすると、図３２のようになる。図３２は、従来の振動装置９１を用いたバスレフ方式の音響システム９ａの構造断面図である。図３２において、音響システム９ａは、キャビネット９３、振動装置９１、および音響ポ−ト９４を備える。キャビネット９３内部の空室の体積が図２２の第１の空室Ｒ１と第２の空室Ｒ２とを合計したものと同じであるとすると、キャビネット９３内部の空室による音響スティフネスＳｂはＳｂ＝Ｓｂ１＋Ｓｂ２となる。このときの機械系等価回路は図３３のようになる。図３３は、図３２に示した音響システム９ａの機械系等価回路を示す図である。図３３において、７００は振動装置９１全体を示す等価回路であり、７０１はキャビネット９３内部の空室の音響スティフネスを示す容量成分であり、７０２は音響ポ−ト９４を示すインダクタンス成分であり、７０３は振動装置９１の支持系スティフネスを示す容量成分であり、７０４は振動装置９１の負スティフネスを示す容量成分であり、７０５は機械−音響変換を表す変成器である。なお、図３３において、負スティフネスを示す容量成分７０４は、通常の容量成分と異なり「−」の値をとるので、○をつけて区別してある。【００８３】
図３３より、負スティフネスを示す容量成分７０４は、キャビネット９３内部の空室の音響スティフネスを示す容量成分７０１に作用しないことがわかる。ここで、音響システム９ａの共振周波数ｆｂは、図３３の機械系等価回路から、キャビネット９３内部の空室の音響スティフネスをＳｂとし、音響ポ−ト９４の質量成分をＭｐとすると、式（１１）のようになる。
【数１１】
2009011108.tif 000013
式（１１）より、負スティフネスＳｎはキャビネット９３内部の空室の音響スティフネスＳｂに作用せず、共振周波数ｆｂｎは負スティフネスＳｎよっては低下しないことがわかる。したがって、従来の音響システム９ａの構成では、通常のバスレフ型スピ−カと同じ動作となり、低域再生限界を伸ばす効果が得られない。【００８４】
以上のように、音響システム３は、スピーカユニット１３と振動装置１０とをそれぞれ用いてバスレフ方式のスピーカシステムを実現している。これにより、バスレフ方式において、負スティフネスを第２の空室Ｒ２の音響スティフネスに作用させることができる。その結果、負スティフネスによる更なる低域再生限界の低域への拡大を図ることができる。【００８５】
なお、本実施形態では、バスレフ方式にするために音響ポート１５を用いていたが、これに限定されない。例えば図２５に示すように、バスレフ方式にするためにドロンコーン１６を用いてもよい。図２５は、ドロンコーン１６を用いた音響システム３の構造断面図である。図２５において、ドロンコーン１６は、第１の空室Ｒ１と接するようにキャビネット１１に取り付けられ、第１の空室Ｒ１とキャビネット１１の外部とを音響的に連結する。【００８６】
なお、上述した音響システム１〜３において、キャビネット１１内部に気体吸着体がさらに配置されてもよい。気体吸着体は、活性炭などであり、キャビネット１１内部の気体を物理吸着することによってキャビネット１１内部の容積を等価的に拡大する効果を有する材料で構成される。図２６は、音響システム３の第２の空室Ｒ２内に気体吸着体１７を配置した例を示す図である。図２６に示すように、気体吸着体１７を用いることで、第２の空室Ｒ２の容積が等価的に拡大するので、低域再生限界をさらに低域へ拡大させることができる。なお、気体吸着体１７は、湿気などの空気以外の分子を吸着すると容積を拡大させる効果が小さくなるため、密閉された空室内で用いるのが望ましい。これに対し、図２６の構造では、第２の空室Ｒ２が密閉されている。このため、図２６の構造によれば、気体吸着体１７の容積を拡大させる効果を維持しつつ、バスレフ方式による更なる低域再生限界の低域への拡大を図ることができる。【００８７】
なお、上述した振動装置１０および２０や音響システム１〜３は、電子機器である、パソコンや薄型テレビ等の映像機器に搭載することも可能である。これらは、映像機器に設けられた機器筐体の内部に配置される。以下、一例として、振動装置１０を薄型テレビに搭載した例について説明する。図２７は、薄型テレビを示した図である。【００８８】
図２７において、薄型テレビ５０は、液晶画面５０１、機器筐体５０２、および２つの振動装置１０を備える。液晶画面５０１は、機器筐体５０２に取り付けられる。機器筐体５０２には、複数の開口部５０２ｈが形成されている。各振動装置１０は、図２７の点線で示されるように、液晶画面５０１の下側であって機器筐体５０２の内部にそれぞれ配置される。【００８９】
例えば、薄型テレビ５０内のオーディオ回路（図示なし）から各振動装置１０に音響信号が印加されると、各振動装置１０から音響信号に応じた音が放射される。各振動装置１０から放射された音は、複数の開口部５０２ｈを介して、機器筐体５０２外部にそれぞれ放射される。【００９０】
以上のように、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることが可能な振動装置１０を映像機器に搭載することで、映像機器において十分な低音再生が実現される。【００９１】
また、上述した振動装置１０および２０や音響システム１〜３は、電子機器である、携帯電話やＰＤＡなどの携帯型情報処理装置に搭載することも可能である。携帯型情報処理装置としては、携帯電話やＰＤＡの他に、携帯ラジオ、携帯テレビ、ＨＤＤプレーヤ、半導体メモリープレーヤなどのポータブル機器が挙げられる。以下、一例として、振動装置１０を携帯電話に搭載した例について説明する。図２８は、携帯電話の外観図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。【００９２】
図２８において、携帯電話５１は、装置筐体５１１、ヒンジ部５１２、液晶画面５１３、アンテナ５１４、および２つの振動装置１０を備える。液晶画面５１３は、装置筐体５１１に取り付けられている。図２８（ｃ）に示すように、装置筐体５１１の背面には、複数の開口部５１１ｈが形成されている。各振動装置１０は、図２８（ｃ）の点線で示されるように、装置筐体５１１内部の背面側にそれぞれ配置される。【００９３】
例えば、携帯電話５１がアンテナ５１４から受信信号を受け取ると、当該受信信号が信号処理部（図示なし）などで適宜処理され、振動装置１０に入力される。この受信信号が例えば受信呼び出し用のメロディ信号の場合、振動装置１０からメロディ音が放射される。各振動装置１０から放射されたメロディ音は、複数の開口部５１１ｈを介して、装置筐体５１１外部にそれぞれ放射される。【００９４】
以上のように、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることが可能な振動装置１０を携帯型情報処理装置に搭載することで、携帯型情報処理装置において十分な低音再生が実現される。【００９５】
また、上述した振動装置１０および２０や音響システム１〜３は、自動車などの車両に搭載されることも可能である。振動装置１０および２０や音響システム１〜３は、車体の内部に配置される。以下、一例として、振動装置１０を自動車のドアに搭載した例について説明する。図２９は、自動車のドアを示した図である。【００９６】
図２９において、自動車のドア５２は、窓部５２１、ドア本体５２２、パンチングネット５２３、および振動装置１０を備える。振動装置１０は、図２９の点線で示されるように、ドア本体５２２内部に配置される。パンチングネット５２３は、振動装置１０の前面に配置されるように、ドア本体５２２に取り付けられる。【００９７】
例えば、車両内に配置されたＣＤプレーヤ等のオーディオ装置（図示なし）から振動装置１０に音響信号が印加されると、振動装置１０から音響信号に応じた音が放射される。振動装置１０から放射された音は、パンチングネット５２３を介して車両内へ放射される。【００９８】
以上のように、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることが可能な振動装置１０を車両に搭載することで、車両内において十分な低音再生が実現される。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明に係る振動装置は、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることができ、小型薄型化が進む液晶テレビやＰＤＰなどの映像機器、または、ステレオ装置や車載用装置などに利用され得る。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2009011108.tif 000027
【図１５】
2009011108.tif 000028
【図１６】
2009011108.tif 000029
【図１７】
2009011108.tif 000030
【図１８】
2009011108.tif 000031
【図１９】
2009011108.tif 000032
【図２０】
2009011108.tif 000033
【図２１】
2009011108.tif 000034
【図２２】
2009011108.tif 000035
【図２３】
2009011108.tif 000036
【図２４】
2009011108.tif 000037
【図２５】
2009011108.tif 000038
【図２６】
2009011108.tif 000039
【図２７】
2009011108.tif 000040
【図２８】
2009011108.tif 000041
【図２９】
2009011108.tif 000042
【図３０】
2009011108.tif 000043
【図３１】
2009011108.tif 000044
【図３２】
2009011108.tif 000045
【図３３】
2009011108.tif 000046
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月15日(2009.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動装置及び音響システムに関し、より特定的には、キャビネットが呈する音響スティフネスを減少させる負スティフネスを発生させる振動装置、及び当該振動装置を用いることによって小型のキャビネットであっても大型のキャビネットを有する場合と同じ効果が得られる音響システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スピ−カユニットをスピーカシステムである音響システムとして利用するとき、一般的には、スピ−カユニットの背面にキャビネットによる囲いを設ける。これは、スピ−カ振動板の前面からの放射音が、その背面から放射される逆位相音によって打ち消されるのを防ぐためである。しかしながらこの場合、キャビネット内部の空気圧によるスティフネス（以下、音響スティフネスと称す）により、スピーカ振動板が動きにくくなってしまう。その結果、音響システム全体のｆｏが上昇し、低域再生が阻害されるという問題があった。
【０００３】
そこで従来において、キャビネットが呈する音響スティフネスを減少させるべく、マグネットによる磁気的吸引力を利用して負スティフネスを発生させる振動装置が提案されている（例えば、特許文献１など）。図３０は、負スティフネスを発生させる従来の振動装置９１の構造を示す図である。図３０おいて、振動装置９１は、ボイスコイルボビン９１０、ボイスコイル９１１、支持部材９１２、磁極９１３ａおよび９１３ｂ、磁極片９１４、振動板９１５、エッジ９１６、ダンパー９１７、フレーム９１８、ヨーク９１９、マグネット９２０、およびプレート９２１を備える。図３１は、振動装置９１を用いた密閉方式の音響システム９の構造を示す図である。図３１において、音響システム９は、振動装置９１と、当該振動装置９１が取り付けられたキャビネット９３を備える。
【０００４】
図３０において、ヨーク９１９は、フレーム９１８の底面に固着される。マグネット９２０は、ヨーク９１９に固着され、その上面にはプレート９２１が固着される。プレート９２１とヨーク９１９との間には磁気ギャップが形成される。ボイスコイルボビン９１０は筒状の部材であり、ボイスコイルボビン９１０の外周にはボイスコイル９１１が設けられる。ボイスコイル９１１は、磁気ギャップ内に配置される。支持部材９１２は、プレート９２１の上面であってボイスコイルボビン９１０の内周側に設けられる。磁極９１３ａおよび９１３ｂは、マグネットである。磁極９１３ａは支持部材９１２の外周上部に設けられ、磁極９１３ｂは支持部材９１２の外周下部に設けられる。磁極片９１４は、鉄などの磁性体からなり、磁極９１３ａおよび９１３ｂによって挟み込まれるようにボイスコイルボビン９１０の内周に設けられる。振動装置９１が非動作状態のとき、磁極片９１４は、通常、磁極９１３ａおよび９１３ｂによる磁気的吸引力が釣り合う平衡位置に配置される。そして磁極片９１４は、当該平衡位置を中心として振動する。エッジ９１６の外周はフレーム９１８に固着され、内周は振動板９１５の外周に固着される。振動板９１５の内周は、ボイスコイルボビン９１０に固着される。ダンパー９１７の外周はフレーム９１８に固着され、内周はボイスコイルボビン９１０の外周に固着される。
【０００５】
以下、以上のように構成された振動装置９１の動作について説明する。オーディオ信号などの音響信号がボイスコイル９１１に入力されると、ボイスコイル９１１が上下に振動し、振動板９１５から音が放射される。ボイスコイル９１１の振動とともに、磁極片９１４も振動する。このとき、磁極片９１４には、平衡位置から離れる方向に磁極９１３ａおよび９１３ｂによる磁気的吸引力が作用する。一方、図３１に示すように、振動装置９１がキャビネット９３に取り付けられた場合、振動板９１５にはキャビネット９３内部の音響スティフネスが作用する。音響スティフネスは、磁極片９１４に作用する磁気的吸引力とは逆の方向に作用する。このように磁極片９１４に作用する磁気的吸引力は、音響スティフネスを減少させる力であり、負スティフネスと称される力となる。
【０００６】
エッジ９１６やダンパー９１７などの支持系スティフネスをＳｍｓ、磁気的吸引力による負スティフネスをＳｍｎ、キャビネット９３内部の音響スティフネスをＳｍｂ、振動板９１５などの振動系重量をＭｍｔとすると、音響システム９全体の最低共振周波数ｆｏ１は式（１）のようになる。これに対し、負スティフネスを発生させない通常のスピーカユニットを用いた音響システム全体の最低共振周波数ｆｏ２は、式（２）のようになる。
【数１】
2009011108.tif 000047
【数２】
2009011108.tif 000048
式（１）および式（２）により、音響システム９の最低共振周波数ｆｏ１の方が、最低共振周波数ｆｏ２よりも低くなることがわかる。なお、振動板９１５の有効面積をＳｄ、空気の密度をρ、音速をｃ、キャビネット９３の内部容積をＶｂとすると、キャビネット９３内部の音響スティフネスＳｍｂは、内部容積Ｖｂに逆比例し、式（３）のようになる。
【数３】
2009011108.tif 000049
【０００７】
ここで、式（１）と式（２）において、支持系スティフネスＳｍｓや、キャビネット９３内部の音響スティフネスＳｍｂは、同じ値である。このため、式（１）の最低共振周波数ｆｏ１は、式（２）の最低共振周波数ｆｏ２に対して、負スティフネスＳｍｎの分だけ減少していることになる。これは、音響スティフネスＳｍｂが減少していることと同じ意味をもち、キャビネット９３の内部容積が拡大したのと同じ意味をもつことになる。なお、振動板９１５の有効面積をＳｄ、空気の密度をρ、音速をｃ、負スティフネスＳｍｎが作用したときの見かけ上のキャビネット９３の内部容積をＶｂｎとすると、内部容積Ｖｂｎと振動板９１５に作用するスティフネスとの関係は、式（４）のようになる。
【数４】
2009011108.tif 000050
さらに、式（３）および式（４）により、負スティフネスによる内部容積の変化率は式（５）のように表される。
【数５】
2009011108.tif 000051
【０００８】
式（５）に示すように、音響スティフネスＳｍｂは、当該音響スティフネスＳｍｂを減少させるように作用する負スティフネスＳｍｎによって、見かけ上小さくなる。その結果、キャビネット９３の内部容積は、見かけ上（つまり等価的に）拡大する。これにより、密閉方式を採用した音響システム９では、小型のキャビネットであっても、大型キャビネットなみの低音域の再生を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１１２３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の振動装置９１では、磁極９１３ａおよび９１３ｂが、磁極片９１４が振動したときに当該磁極片９１４と接触する位置に配置されている。このため、従来の振動装置９１では、大きな振幅を確保することができなかった。
【００１１】
さらに、磁極片９１４に作用する磁気的吸引力は、磁極９１３ａまたは９１３ｂと磁極片９１４との間の距離の二乗に逆比例して大きくなる。このため、一旦、磁極片９１４が磁極９１３ａまたは９１３ｂに接触してしまうと、その強い磁気的吸引力により、接触したまま振動自体できないという問題があった。
【００１２】
それ故、本発明は、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることが可能な振動装置、および当該振動装置を用いた音響システム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】
【００１３】
本発明に係る振動装置は、上記課題を解決するものであり、本発明に係る振動装置は、入力電気信号に応じて振動する振動装置であって、振動板と、振動板を振動可能に支持する支持系部材と、振動板に取り付けられた筒状のボイスコイルボビンと、ボイスコイルボビンの内周側および外周側の少なくとも一方に配置され、振動板の振動方向に着磁されてボイスコイルボビンと対向する側に磁気ギャップを形成するマグネットと、磁気ギャップ内に配置されるようにボイスコイルボビンに取り付けられ、入力電気信号が入力されて発生した駆動力により振動板およびボイスコイルボビンを振動させるボイスコイルと、磁気ギャップ内における平衡位置に配置されるようにボイスコイルボビンに取り付けられ、ボイスコイルボビンとともに振動したとき、平衡位置から離れる方向に磁気的吸引力が作用する磁性体部材とを備える。
【００１４】
本発明に係る振動装置によれば、マグネットのボイスコイルボビンと対向する側に磁気ギャップが形成され、当該磁気ギャップ内に磁性体部材が配置されるので、マグネットと磁性体部材が接触し得ない構造にすることができる。これにより、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることができる。さらに、本発明に係る振動装置によれば、磁気ギャップは１つのマグネットにより形成されており、当該磁気ギャップ内にボイスコイルを配置することでボイスコイルに駆動力を発生させ、当該磁気ギャップ内に磁性体部材を配置することで磁性体部材に磁気的吸引力を作用させて負スティフネスを発生させる。このように、本発明に係る振動装置によれば、ボイスコイルを駆動するためのマグネットと、負スティフネスを発生させるためのマグネットとを１つのマグネットで実現している。これにより、負スティフネスを発生させるためのマグネットを別途用意する必要があった従来と比べて、マグネット数を削減することができる。
【００１５】
より好ましくは、マグネットが有する２つの磁極面のうちの少なくとも一方面に取り付けられた、磁性体からなるプレートをさらに備えるとよい。
【００１６】
より好ましくは、マグネットは、ボイスコイルボビンの内周側および外周側それぞれに配置されており、内周側に配置されたマグネットの着磁方向は、外周側に配置されたマグネットの着磁方向と反対であるとよい。さらに、内周側に配置されたマグネットにおける振動板の振動方向の厚みは、外周側に配置されたマグネットにおける振動板の振動方向の厚みよりも大きいとよい。
【００１７】
また本発明は、音響システムにも向けられており、本発明に係る音響システムは、キャビネットと、キャビネットに取り付けられた振動装置とを備える。
【００１８】
より好ましくは、磁性体部材の振動中心を平衡位置とするように制御するための制御信号を、入力電気信号としてボイスコイルへ出力する制御手段をさらに備えるとよい。さらに、制御手段は、磁性体部材の振動変位を検出し、検出した振動変位を示す変位信号を出力する検出部と、検出手段から出力される変位信号のうち、可聴帯域よりも低い周波数を有する変位信号のみを通過させるロ−パスフィルタと、ロ−パスフィルタを通過した変位信号を所定のゲインで増幅する増幅部と、増幅部において増幅された変位信号の位相を反転させ制御信号としてボイスコイルへ出力する位相反転部とを有するとよい。さらに、ボイスコイルは、複数設けられており、各ボイスコイルは、磁気ギャップ内であって振動板の振動方向において互いに離れた位置に配置されるようにボイスコイルボビンに取り付けられており、位相反転部は、制御信号を各ボイスコイルへ出力するとよい。また、所定のゲインをＧａとし、ボイスコイルの直流抵抗をＲｅとし、振動板に作用するスティフネスをＳｍとし、磁気ギャップ内の磁束密度をＢとし、ボイスコイルのコイル長をｌとし、検出部のゲインをＧｘとしたとき、Ｇａ＞（Ｒｅ・Ｓｍ）／（Ｂ・ｌ・Ｇｘ）の関係が成り立つとよい。
【００１９】
より好ましくは、キャビネット内部に配置され、キャビネット内部の気体を物理吸着することによってキャビネット内部の容積を等価的に拡大する効果を有する気体吸着体をさらに備えるとよい。
【００２０】
また本発明は、音響システムにも向けられており、本発明に係る音響システムは、キャビネットと、キャビネット内部の空室を第１および第２の空室に仕切るようにキャビネット内部に設けられた仕切板と、第１の空室と接するようにキャビネットに取り付けられ、入力される音響信号に応じた音を発生させるスピーカユニットと、仕切板に取り付けられた振動装置とを備える。
【００２１】
より好ましくは、第１の空室と接するようにキャビネットに取り付けられ、第１の空室とキャビネット外部とを音響的に連結するドロンコーンおよび音響ポートのいずれか一方をさらに備えるとよい。
【００２２】
より好ましくは、第２の空室内に配置され、第２の空室内の気体を物理吸着することによって第２の空室内の容積を等価的に拡大する効果を有する気体吸着体をさらに備えるとよい。
【００２３】
また本発明は、車両にも向けられており、車両は、上記振動装置と、内部に上記振動装置を配置する車体とを備える。また本発明は、映像機器にも向けられており、映像機器は、上記振動装置と、内部に上記振動装置を配置する機器筐体とを備える。また本発明は、携帯型情報処理装置にも向けられており、携帯型情報処理装置は、上記振動装置と、内部に上記振動装置を配置する装置筐体とを備える。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることが可能な振動装置、および当該振動装置を用いた音響システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】振動装置１０の構造断面図
【図２】音響システム１の構造断面図
【図３】振動装置１０単体での磁気的吸引力Ｆｎおよび振動変位ｘの関係と、支持力Ｆｓおよび振動変位ｘとの関係を示す図
【図４】振動系部材がｘｎに偏ったときの振動装置１０の構造断面図
【図５】音響システム１でのキャビネット１１の音響スティフネスによる力と振動変位ｘとの関係、振動装置１０で発生する総合力と振動変位ｘとの関係を示す図
【図６】マグネット１０１ａを用いた振動装置１０の構造断面図
【図７】マグネット１０１の上側の磁極面のみにプレ−ト１１１ａを固着した場合の振動装置１０の構造断面図
【図８】マグネット１０１の上下の磁極面の両方にプレ−ト１１１ａおよび１１１ｂを固着した場合の振動装置１０の構造断面図
【図９】振動装置２０の構造断面図
【図１０】外周側マグネット１０１ａの高さ（振動方向の厚み）を変化させた場合の磁性体部材１０５に作用する磁気的吸引力の特性を示す図
【図１１】内周側マグネット１０１の上側の磁極面のみにプレ−ト１１１ａを固着した場合の振動装置２０の構造断面図
【図１２】内周側マグネット１０１の下側の磁極面のみにプレ−ト１１１ｂを固着した場合の振動装置２０の構造断面図
【図１３】内周側マグネット１０１の上下の磁極面にプレ−ト１１１ａおよび１１１ｂが固着されない場合の振動装置２０の構造断面図
【図１４】外周側マグネット１０１ａの上側の磁極面のみにプレ−ト１１２ａを固着した場合の振動装置２０の構造断面図
【図１５】外周側マグネット１０１ａの下側の磁極面のみにプレ−ト１１２ｂを固着した場合の振動装置２０の構造断面図
【図１６】外周側マグネット１０１ａの上下の磁極面にプレ−ト１１２ａおよび１１２ｂを固着した場合の振動装置２０の構造断面図
【図１７】第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂを省略した場合の振動装置２０の構造断面図
【図１８】第２のボイスコイルボビン１０４ａおよび１０４ｂに分割した場合の振動装置２０の構造断面図
【図１９】音響システム２の構造断面図
【図２０】図１９に示した音響システム２の機械系等価回路を示す図
【図２１】図１９に示した音響システム２の低域での動作を表す機械系等価回路を示す図
【図２２】音響システム３の構造断面図
【図２３】図２２に示した音響システム３の機械系等価回路を示す図
【図２４】図２２に示した音響システム３の低域での動作を表す機械系等価回路を示す図
【図２５】ドロンコーン１６を用いた音響システム３の構造断面図
【図２６】音響システム３の第２の空室Ｒ２内に気体吸着体１７を配置した例を示す図
【図２７】薄型テレビを示した図
【図２８】携帯電話の外観図
【図２９】自動車のドアを示した図
【図３０】従来の振動装置９１の構造を示す図
【図３１】振動装置９１を用いた密閉方式の音響システム９の構造を示す図
【図３２】従来の振動装置９１を用いたバスレフ方式の音響システム９ａの構造断面図
【図３３】図３２に示した音響システム９ａの機械系等価回路を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（第１の実施形態）
図１を参照して、第１の実施形態に係る振動装置１０の構造について説明する。図１は、振動装置１０の構造断面図である。図１では、方向説明の便宜上、Ｘ軸を記載している。図１において、振動装置１０は、マグネット１０１、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂ、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂ、第２のボイスコイルボビン１０４、磁性体部材１０５、ダンパー１０６ａおよび１０６ｂ、入力端子１０７ａ〜１０７ｄ、振動板１０８、エッジ１０９、フレーム１１０を備える。なお、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂ、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂ、第２のボイスコイルボビン１０４、磁性体部材１０５、入力端子１０７ａ〜１０７ｄ、振動板１０８は、入力される電気信号に応じて振動する部材であり、以下の説明では、これらをまとめて振動系部材と称す場合がある。また、ダンパー１０６ａおよび１０６ｂ、エッジ１０９は、上記振動系部材を振動可能に支持する部材であり、以下の説明では、これらをまとめて支持系部材と称す場合がある。
【００２８】
図１において、第２のボイスコイルボビン１０４は筒状の部材であり、その内周上部には第１のボイスコイルボビン１０３ａが設けられ、その内周下部には第１のボイスコイルボビン１０３ｂが設けられる。第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂは筒状の部材である。第１のボイスコイルボビン１０３ａの外周にはボイスコイル１０２ａと入力端子１０７ａおよび１０７ｂとが設けられる。第１のボイスコイルボビン１０３ｂの外周にはボイスコイル１０２ｂと入力端子１０７ｃおよび１０７ｄとが設けられる。入力端子１０７ａ〜１０７ｄは、外部からの電気信号を、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂに入力するためのものである。第２のボイスコイルボビン１０４の上端には、振動板１０８が固着される。振動板１０８の外周はエッジ１０９の内周と固着され、エッジ１０９の外周はフレーム１１０と固着される。第２のボイスコイルボビン１０４の外周はダンパー１０６ａおよび１０６ｂの内周と固着され、ダンパー１０６ａおよび１０６ｂの外周はフレーム１１０と固着される。第２のボイスコイルボビン１０４の外周であってダンパー１０６ａおよび１０６ｂの間には、磁性体部材１０５が設けられている。磁性体部材１０５は、鉄や磁石などの強磁性体で構成される。第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂの内周側には、フレーム１１０に固着されたマグネット１０１が配置される。マグネット１０１は、振動板１０８の振動方向（Ｘ軸方向）に着磁される。図１の例では、マグネット１０１の上面がＮ極を有する磁極面となり、下面がＳ極を有する磁極面となっている。なお、振動装置１０が非動作状態のとき、磁性体部材１０５は、マグネット１０１の両磁極面による磁気的吸引力が釣り合う平衡位置に配置される。そして磁性体部材１０５は、当該平衡位置を中心として振動する。
【００２９】
次に、図１に示した振動装置１０の動作について説明する。マグネット１０１は振動方向（Ｘ軸方向）に着磁されているので、マグネット１０１は図１に示すＡのような磁束を発生させ、磁気ギャップを形成する。この磁気ギャップは、マグネット１０１の側方、つまり、第２のボイスコイルボビン１０４と対向する側に形成される。図１からもわかるように、磁気ギャップ中には、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂが配置される。このため、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂに電気信号が入力されると駆動力が発生し、当該駆動力によって振動系部材が振動する。ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂにオーディオ信号などの音響信号を入力すれば、振動装置１０は通常のスピ−カユニットと同様の動作を行う。
【００３０】
また、磁気ギャップ中には磁性体部材１０５が配置される。したがって、振動系部材が振動したとき、磁性体部材１０５には、平衡位置から離れる方向に磁束Ａによる磁気的吸引力が作用する。具体的には、磁性体部材１０５が上方に変位した場合、磁気的吸引力は上方に作用し、磁性体部材１０５が下方に変位した場合、磁気的吸引力は下方に作用する。このように、磁気的吸引力は、後述する音響スティフネスを減少させる方向に作用する力であり、負スティフネスと称される力となる。
【００３１】
以上のように、本実施形態に係る振動装置１０では、マグネット１０１の側方に形成された磁気ギャップ内に磁性体部材１０５が配置されており、磁性体部材１０５が振動しても、磁性体部材１０５とマグネット１０１とが接触し得ない構造となっている。このような構造により、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることができる。
【００３２】
また、本実施形態に係る振動装置１０では、磁気ギャップは１つのマグネット１０１により形成されており、当該磁気ギャップ内にボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂを配置することでボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂに駆動力を発生させ、当該磁気ギャップ内に磁性体部材１０５を配置することで磁性体部材１０５に磁気的吸引力を作用させて負スティフネスを発生させる。このように振動装置１０では、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂを駆動するためのマグネットと、負スティフネスを発生させるためのマグネットとを１つのマグネット１０１で実現している。これにより、負スティフネスを発生させるためのマグネットを別途用意する必要があった従来と比べて、マグネット数を削減することができる。
【００３３】
次に、図２を参照して、振動装置１０を用いた音響システム１について説明する。図２は、音響システム１の構造断面図である。図２の例では、音響システムとして密閉方式のスピーカシステムを採用している。図２において、音響システム１は、振動装置１０、キャビネット１１、および制御部１２を備える。振動装置１０は、キャビネット１１に取り付けられる。図２に示す振動装置１０は、図１に示した振動装置１０と同じものであり、以下では詳細な説明を省略する。
【００３４】
図２において、制御部１２は、音響信号と、磁性体部材１０５の振動中心を平衡位置とするように制御するための制御信号とを、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂへ出力する。具体的には、制御部１２は、検出部１２１、ローパスフィルタ１２２、加算器１２３、増幅部１２４、および位相反転部１２５を備える。検出部１２１は、磁性体部材１０５の振動変位を検出し、検出した振動変位を示す変位信号をローパスフィルタ１２２へ出力する。なお、検出部１２１は、磁性体部材１０５の振動変位を直接検出しなくても、磁性体部材１０５の振動変位として振動板１０８の振動変位を検出してもよい。検出部１２１は、位置を検出できるセンサで構成され、例えばレ−ザ−変位計や光センサ（ＰＳＤ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などで構成される。なお、検出部１２１は、速度センサなどで構成されてもよい。この場合、検出部１２１の変位信号を積分して位置情報に変換する必要がある。
【００３５】
ローパスフィルタ１２２は、検出部１２１からの変位信号のうち、直流に近い周波数帯域の変位信号のみを通過させ、加算器１２３へ出力する。直流に近い周波数帯域とは、磁性体部材１０５の振動中心の位置変動がもつ周波数のみを含む周波数帯域である。磁性体部材１０５の振動中心の位置変動については、後述にて詳細に説明する。なお、実際には、ローパスフィルタ１２２には、カットオフ周波数として少なくとも可聴帯域よりも低い周波数が設定されればよい。この理由についても、後述にて説明する。また、図２では、ロ−パスフィルタ１２２は検出部１２１の後段に設けられているが、増幅部１２４の後段に設けられてもよい。
【００３６】
加算器１２３には、ローパスフィルタ１２２を通過した変位信号と、オーディオ信号などの音響信号とが入力され、それらを加算して増幅部１２４へ出力する。増幅部１２４は、加算器１２３からの出力信号を所定のゲインで増幅して位相反転部１２５へ出力する。
【００３７】
位相反転部１２５は、増幅部１２４からの出力信号の位相を反転させ、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂへ出力する。位相反転部１２５からの出力信号のうち、ローパスフィルタ１２２を通過した変位信号を反転させた信号が、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂに平衡位置へ向かう方向の駆動力を発生させる制御信号に相当することになる。
【００３８】
次に、以上のように構成された音響システム１の動作について説明する。振動装置１０では、上述したように、動作状態（振動系部材が振動した状態）において、マグネット１０１と磁性体部材１０５によって負スティフネスが発生する。これにより、キャビネット１１の呈する音響スティフネスが減少する。その結果、音響システム１では、キャビネット１１内部の容積は等価的に拡大し、小型のキャビネット１１であっても、大型キャビネットなみの低音域の再生を実現できる。
【００３９】
しかしながら、振動装置１０が負スティフネスを常に安定して発生させることができるとは限らない。以下、この理由について具体的に説明する。まず、振動装置１０単体で考える。磁性体部材１０５に作用する負スティフネスである磁気的吸引力をＦｎ、支持系スティフネスである支持力をＦｓとすると、振動装置１０単体での磁気的吸引力Ｆｎおよび振動変位ｘの関係と、支持力Ｆｓおよび振動変位ｘとの関係は、図３に示す関係になる。図３は、振動装置１０単体での磁気的吸引力Ｆｎおよび振動変位ｘの関係と、支持力Ｆｓおよび振動変位ｘとの関係を示す図である。図３では、振動変位ｘの正方向を図１に示したＸ軸正方向とし、Ｘ軸正方向に作用する力を「−」で表現し、Ｘ軸負方向に作用する力を「＋」で表現している。また、図３において変位ｘ＝０は平衡位置である。
【００４０】
図３において、振動系部材が振動変位ｘの正方向に移動すると、磁気的吸引力Ｆｎは振動変位ｘの正方向に作用し、支持力Ｆｓは振動変位ｘの負方向に作用する。図３において、ｘ＝０〜ｘｎの範囲においては｜Ｆｎ｜＞｜Ｆｓ｜となっている。このため、振動系部材がｘ＝０の位置からほんのわずかにずれると、｜Ｆｎ−Ｆｓ｜の力で振動変位ｘの正方向に引き寄せられ始める。そして、ｘ＝ｘｎまで移動すると、｜Ｆｎ｜＝｜Ｆｓ｜となり、振動系部材には外力が加わらなくなるので静止する。なお、平衡位置（ｘ＝０）においても｜Ｆｎ｜＝｜Ｆｓ｜＝０となり、振動系部材には外力が加わらない。しかし、実際には、支持系部材には経年変化やクリ−プ現象が生じるので、Ｆｓ＝０となるｘが常に変動してしまう。さらに、磁気的吸引力Ｆｎは平衡位置（ｘ＝０）からほんのわずかにずれても発生し始める。これらにより、平衡位置（ｘ＝０）でＦｎとＦｓの両方が０になることは殆どありえず、振動系部材が平衡位置（ｘ＝０）で静止することは実際にはあまりない。したがって、振動装置１０が非動作状態のとき、振動系部材は、平衡位置から｜Ｆｎ｜＝｜Ｆｓ｜となるｘｎの位置に偏って静止してしまう。このため、振動装置１０が動作状態のとき、振動系部材は、ｘｎの位置を中心として振動してしまう。
【００４１】
振動系部材がｘｎに偏ったときの振動装置１０の構造断面は図４に示すようになる。図４は、振動系部材がｘｎに偏ったときの振動装置１０の構造断面図である。図４に示すように振動系部材がｘｎに偏った場合、十分な負スティフネスが得られないという問題がある。
【００４２】
次に、図１の振動装置１０が、図２に示す密閉方式の音響システム１として使用される場合を考える。キャビネット１１は、振動装置１０の背面を密閉するものである。ここで、上述した特許文献１では、図３１に示したキャビネット９３が完全に密閉であればＳｍｓ＋Ｓｍｂ＞Ｓｍｎが成り立ち、磁極片９１４が平衡位置がずれることはない旨が記載されている。Ｓｍｂは音響スティフネスであり、Ｓｍｓは振動装置９１の支持系スティフネスであり、Ｓｍｎは振動装置９１の負スティフネスである。しかしながら、実際には、振動装置９１の取り付け部分やエッジ９１６などから少しずつ空気漏れが発生する。このことは、本実施形態についてもいえることであり、実際には振動装置１０の取り付け部分やエッジ１０９などから少しずつ空気漏れが発生し、キャビネット１１によっては完全に密閉されない。このため、振動装置１０が非動作状態のときのキャビネット１１の音響スティフネスは小さくなる。つまり、実際には、Ｓｍｓ＋Ｓｍｂ＞Ｓｍｎの関係を満たさず、振動装置１０が非動作状態のとき、上述のように振動系部材が図３のｘｎの位置に偏って静止してしまうことになる。
【００４３】
図５を参照してこの現象について詳細に説明する。図５は、音響システム１でのキャビネット１１の音響スティフネスによる力と振動変位ｘとの関係、振動装置１０で発生する総合力と振動変位ｘとの関係を示す図である。図５では、振動変位ｘの正方向を図１に示したＸ軸正方向とし、Ｘ軸正方向に作用する力を「−」で表現し、Ｘ軸負方向に作用する力を「＋」で表現している。また、図５において変位ｘ＝０は平衡位置である。
【００４４】
図５において、振動装置１０で発生する総合力は、図３に示した支持力Ｆｓと磁気的吸引力Ｆｎの合計したＦｓ＋Ｆｎとなる。また、振動装置１０を構成する振動板１０８に作用するキャビネット１１の音響スティフネスによる力Ｆｂは、キャビネット１１が完全な密閉状態であるとき、図５に示すように振動変位ｘに比例するものとなる。図５に示されるＦｂとＦｓ＋Ｆｎとを総合したＦｂ＋Ｆｓ＋Ｆｎは、図５に示すように、Ｆｂよりも力が減少している。しかしながら、実際には、キャビネット１１を完全な密閉状態とすることは難しい。このため、振動装置１０が非動作状態のとき、実際の音響スティフネスによる力Ｆｂはほぼ０となる。その結果、振動装置１０が非動作状態のとき、振動装置１０を構成する振動板１０８に作用する力は、図５に示す総合力（Ｆｎ＋Ｆｓ）のみとなる。なお、上述したように、支持系部材の経年変化やクリ−プ現象などによりｘ＝０とはなり得ないので、振動系部材は、平衡位置から｜Ｆｎ｜＝｜Ｆｓ｜となるｘｎの位置に偏って静止してしまう。このため、振動装置１０が密閉方式の音響システム１に使用された場合であっても、振動系部材は、ｘｎの位置を中心として振動してしまう。
【００４５】
このように、振動装置１０が密閉方式の音響システム１に使用された場合であっても、振動系部材は、非動作状態のときはｘｎの位置で静止し、動作状態のときはｘｎの位置を中心として振動してしまう。その結果、振動装置１０において十分な負スティフネスが発生せず、音響システム１において十分な容積拡大効果が得られない。そこで音響システム１では、制御部１２を用いて振動系部材の偏りを元の平衡位置に戻している。
【００４６】
まず、振動装置１０が非動作状態である場合を考える。検出部１２１が例えばレ−ザ−変位計で構成される場合、変位信号の電圧は振動変位ｘに比例した電圧となる。したがって、振動系部材がｘｎの位置で静止している場合、検出部１２１で検出した変位信号を増幅して反転させ、振動装置１０を構成するボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂへ制御信号として出力すれば、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂにおいて平衡位置に戻ろうとする復帰力が発生する。この復帰力によって、振動装置１０の非動作状態において、振動系部材を平衡位置（ｘ＝０）に復帰させることができる。なお、平衡位置（ｘ＝０）においては、検出部１２１の変位信号の電圧は０となるから、復帰力も０となる。一方、振動系部材が平衡位置（ｘ＝０）から少しでも変動すると、その変動量（振動変位）に比例した復帰力がボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂにおいて発生する。その結果、振動装置１０の非動作状態において、制御部１２によって振動系部材の位置を常に平衡位置（ｘ＝０）に保つことができる。なお、振動装置１０が非動作状態で、かつ振動系部材が偏った位置にある場合、検出部１２１の検出信号は、直流となる。したがって、増幅部１２４は、直流から増幅できるパワーアンプで構成されるのが望ましい。
【００４７】
ここで再度図４を参照して、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂにおいて発生する復帰力について説明する。図４の例では、ボイスコイル１０２ａは、磁束密度の大きいマグネット１０１の上端に近い位置で静止している。つまり、ボイスコイル１０２ａは、復帰力として強力な駆動力を得ることができる位置で静止している。したがって図４の場合、ボイスコイル１０２ａに発生する強力な駆動力によって、振動系部材を平衡位置に容易に復帰させることができる。なお、図４において振動系部材が下向き（Ｘ軸負方向）に偏って静止する場合、ボイスコイル１０２ｂに発生する強力な駆動力によって、振動系部材を平衡位置に容易に復帰させることができる。
【００４８】
また、マグネット１０１の上端よりさらに上方の磁束密度が小さい位置でボイスコイル１０２ａが静止した場合、ボイスコイル１０２ａでは強い駆動力を得ることができない。しかしながら、ボイスコイル１０２ｂが磁気ギャップ内に位置するので、ボイスコイル１０２ｂにおいて強い駆動力を得ることができる。このように、振動装置１０は、ボイスコイルとしてボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂの２つを備えている。これにより、振動系部材がどの位置に偏ったとしても、いずれか一方のボイスコイルが磁気ギャップ内に位置することとなり、有効な復帰力を得ることができる。なお、振動装置１０が、ボイスコイルとしてボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂの２つではなく、３つ以上備えていてもよいことは言うまでもない。また、制御部１２は、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂのうち、より有効な駆動力が得られるいずれか一方のボイスコイルのみに制御信号を出力するようにしてもよい。
【００４９】
次に、振動装置１０が動作状態である場合を考える。制御部１２によって振動装置１０の振動系部材の位置が平衡位置（ｘ＝０）に保った状態が得られると、音響信号を入力して振動装置１０をスピ−カユニットとして動作させる。音響信号は、図２に示すように、加算器１２３に入力される。この際、負スティフネスによる容積拡大効果を得るためには、当然ながら、振動系部材の位置が平衡位置（ｘ＝０）に固定されることなく、振動系部材が音響信号に追随して振動する必要がある。一方で、振動系部材の振動中心は常に平衡位置（ｘ＝０）とする必要がある。
【００５０】
ここで、振動系部材の振動中心の位置変動は、キャビネット１１の空気漏れに起因するものであり、緩やかな変動である。したがって、周波数で例えると、振動系部材の振動中心の位置変動は、直流に近いかなり低い周波数を有することになり、一般的な音響信号のもつ周波数（２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚ）と区別することができる。このことより、振動系部材の振動中心を常に平衡位置（ｘ＝０）とするには、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂに対して、直流に近いかなり低い周波数帯域では平衡位置（ｘ＝０）にしようとする制御信号を出力し、それ以上の周波数帯域では音響信号を出力するようにすればよいことがわかる。したがって、制御部１２には、直流に近い周波数帯域の変位信号のみを通過させるロ−パスフィルタ１２２が設けられ、位相反転部１２５において反転した制御信号をボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂへ出力している。これにより、振動系部材の振動中心を常に平衡位置（ｘ＝０）とするように制御することができる。
【００５１】
なお、ローパスフィルタ１２２のカットオフ周波数は、振動系部材の振動中心の位置変動がもつ周波数よりも大きな周波数であればよい。また、振動系部材の振動中心の位置変動と一般的な音響信号とを区別すればいいので、ローパスフィルタ１２２のカットオフ周波数は、少なくとも可聴帯域よりも低い周波数が設定されればよい。また、カットオフ周波数以上の周波数帯域におけるフィルタ特性は、−６ｄＢ／ｏｃｔの緩やかな特性であってもよいし、−６ｄＢ／ｏｃｔよりも小さい急峻な特性であってもよい。カットオフ周波数が一定である場合において、フィルタ特性を急峻な特性にする場合、より低い周波数帯域まで振動系部材を音響信号に応じて振動させることができる。その結果、当該振動によって発生する負スティフネスもより低い周波数帯域まで発揮させることができる。なお、フィルタ特性を急峻な特性にする場合、位相回転による制御系への影響を考慮する必要がある。
【００５２】
以上のように、図２に示した音響システム１によれば、振動装置１０および制御部１２を備えることにより、振動装置１０の状態に関わらず、振動系部材の振動中心を常に平衡位置に保つことができる。その結果、振動装置１０において十分な負スティフネスを発生せることができ、音響システム１において十分な容積拡大効果が得ることができる。
【００５３】
なお、上述した制御部１２の増幅部１２４で必要な所定のゲインは、以下のようにして求めることができる。ボイスコイル１０２ａまたは１０２ｂに作用する力係数は、磁束密度Ｂとコイル長ｌの積Ｂｌとなる。このとき、ボイスコイル１０２ａまたは１０２ｂの直流抵抗をＲｅ、ボイスコイル１０２ａまたは１０２ｂに加える電圧をＥｖとすると、復帰力Ｆｒは式（６）のようになる。
【数６】
2009011108.tif 000052
また、振動変位ｘにおける総合力Ｆｎｔ（＝Ｆｓ＋Ｆｎ）は、検出部１２１の変位信号の電圧をＶｘ、支持系スティフネスをＳｍｓ、磁気的吸引力による負スティフネスをＳｍｎ、検出部１２１のゲインをＧｘとすると、式（７）のようになる。
【数７】
2009011108.tif 000053
制御部１２において、式（６）のＥｖは、検出部１２１の出力が増幅部１２４で増幅されたものである。したがって、増幅部１２４に必要な所定のゲインをＧａとすると、式（６）は式（８）のようになる。
【数８】
2009011108.tif 000054
ここで、Ｆｒ＞Ｆｎｔであれば、振動系部材の振動の中心位置を常に平衡位置に復帰させることができる。したがって、式（７）および式（８）から、増幅部１２４に必要な所定のゲインＧａの条件を求めると、その条件は式（９）に示された条件となる。
【数９】
2009011108.tif 000055
【００５４】
なお、図１では、ダンパーが１０６ａおよび１０６ｂの２つ設けられていたが、これに限定されない。ダンパーは、１つだけ設けられてもよいし、３つ以上設けられてもよい。
【００５５】
また、図１では、マグネット１０１は第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂの内周側に配置されるとしたが、これに限定されない。振動装置１０において負スティフネスを発生させるには、図１の磁束Ａと同様の磁束を発生させればよい。このため、図６に示すように、マグネット１０１の代わりに、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂの外周側にマグネット１０１ａを配置してもよい。図６は、マグネット１０１ａを用いた振動装置１０の構造断面図である。マグネット１０１ａは、マグネット１０１と同様、振動板１０８の振動方向（Ｘ軸方向）に着磁される。また、図６の場合、フレーム１１０がフレーム１１０ａに入れ代わっている。
【００５６】
また、図７や図８に示すように、マグネット１０１の上下の磁極面の両方またはいずれか一方に鉄板などのプレ−ト１１１ａおよび１１１ｂを固着してもよい。図７は、マグネット１０１の上側の磁極面のみにプレ−ト１１１ａを固着した場合の振動装置１０の構造断面図である。図８は、マグネット１０１の上下の磁極面の両方にプレ−ト１１１ａおよび１１１ｂを固着した場合の振動装置１０の構造断面図である。図７や図８の場合、磁気ギャップ内の磁束密度分布が変わるので、磁性体部材１０５に作用する磁気的吸引力と、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂで発生する復帰力とのバランスを整えることができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
図９を参照して第２の実施形態に係る振動装置２０について説明する。図９は、振動装置２０の構造断面図である。振動装置２０は、図１に示した振動装置１０と構造が異なるものである。具体的には、振動装置２０は、振動装置１０に対して、フレーム１１０がフレーム１１０ａに入れ代わった点と、プレ−ト１１１ａおよび１１１ｂ、マグネット１０１ａがさらに追加された点で異なる。それ以外の構成については、振動装置１０と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。以下、異なる点を中心に説明する。
【００５８】
図９において、マグネット１０１ａは、フレーム１１０ａによって第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂの外周側に配置される。なお、以下では、説明を分かり易くするために、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂの内周側に配置されたマグネット１０１を、内周側マグネット１０１と称し、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂの外周側に配置されたマグネット１０１ａを、外周側マグネット１０１ａと称す。外周側マグネット１０１ａは、振動方向（Ｘ軸方向）に着磁されるが、その着磁方向は内周側マグネット１０１と反対である。内周側マグネット１０１の上側の磁極面（Ｎ極を有する磁極面）に鉄板などのプレ−ト１１１ａが固着され、下側の磁極面（Ｓ極を有する磁極面）に鉄板などのプレ−ト１１１ｂが固着される。
【００５９】
次に、図９に示した振動装置２０の動作について説明する。内周側マグネット１０１は振動方向（Ｘ軸方向）に着磁されているので、マグネット１０１は図９に示すＢのような磁束を発生させ、磁気ギャップを形成する。この磁気ギャップは、内周側マグネット１０１の側方、つまり、第２のボイスコイルボビン１０４と対向する側に形成される。外周側マグネット１０１ａは、内周側マグネット１０１と反対方向に着磁されているので、磁束Ｂを補強するように作用する。磁気ギャップ中には、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂが配置される。このため、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂに電気信号が入力されると駆動力が発生し、当該駆動力によって振動系部材が振動する。ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂに音響信号を入力すれば、振動装置１０は通常のスピ−カユニットと同様の動作を行う。
【００６０】
また、磁気ギャップ中には磁性体部材１０５が配置される。したがって、振動系部材が振動したとき、磁性体部材１０５には、平衡位置から離れる方向に磁束Ｂによる磁気的吸引力が作用する。具体的には、磁性体部材１０５が上方に変位した場合、磁気的吸引力は上方に作用し、磁性体部材１０５が下方に変位した場合、磁気的吸引力は下方に作用する。このように、磁気的吸引力は、キャビネットが呈する音響スティフネスを減少させる方向に作用する力であり、負スティフネスと称される力となる。
【００６１】
次に、図９に示す振動装置２０がもつ構成上の効果、つまり本実施形態での効果について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、外周側マグネット１０１ａの高さ（振動方向の厚み）を変化させた場合の磁性体部材１０５に作用する磁気的吸引力の特性を示す図である。図１０の横軸は振動変位ｘを示し、振動変位ｘの正方向を図９に示すＸ軸正方向とする。図１０の縦軸は磁気的吸引力を示し、Ｘ軸正方向に作用する磁気的吸引力を「＋」で表現している。
【００６２】
図１０において、特性Ｆｎ１は、外周マグネット１０１ａが配置されない場合の磁気的吸引力の特性を示している。特性Ｆｎ２〜Ｆｎ４は、外周マグネット１０１ａが配置される場合の磁気的吸引力の特性であり、特性Ｆｎ２〜Ｆｎ４の順に外周マグネット１０１ａの高さも高くなっている。このうち、特性Ｆｎ２は、外周マグネット１０１ａの高さが図９に示した高さの場合の特性を示し、特性Ｆｎ４は、外周マグネット１０１ａの高さが内周側マグネット１０１の高さ（振動方向の厚み）と同じ場合の特性を示している。特性Ｐ１は、特性Ｆｎ１の傾きと最も近い傾きを用いて特性Ｆｎ１を線形化した特性である。特性Ｐ２は、特性Ｆｎ２の傾きと最も近い傾きを用いて特性Ｆｎ２を線形化した特性である。特性Ｐ３は、特性Ｆｎ３の傾きと最も近い傾きを用いて特性Ｆｎ３を線形化した特性である。特性Ｐ４は、特性Ｆｎ４の傾きと最も近い傾きを用いて特性Ｆｎ４を線形化した特性である。特性Ｆｎ１と特性Ｐ１との離れ具合を見ることで、特性Ｆｎ１と特性Ｐ１とが離れていない範囲の振動変位ｘについては、線形性が高いということがわかる。これは、特性Ｆｎ２と特性Ｐ２、特性Ｆｎ３と特性Ｐ３、特性Ｆｎ４と特性Ｐ４についても同様のことが言える。
【００６３】
図１０において、特性Ｆｎ１と特性Ｐ１との離れ具合と、特性Ｆｎ２〜特性Ｆｎ４と特性Ｐ２〜特性Ｐ４との離れ具合とを比較すると、特性Ｆｎ２〜特性Ｆｎ４の方が特性Ｐ２〜特性Ｐ４との離れ具合が小さい。このことから、外周マグネット１０１ａを配置した場合、磁気的吸引力の線形性が改善されることがわかる。さらに、外周マグネット１０１ａを配置していない特性Ｆｎ１は、そもそも傾きが小さく磁気的吸引力が小さいため、得られる容積拡大効果も小さい。一方、外周マグネット１０１ａを配置した特性Ｆｎ２〜特性Ｆｎ４は、振動変位ｘが小さい範囲内で傾きが大きく磁気的吸引力が大きいため、得られる容積拡大効果も大きい。また、特性Ｆｎ１〜特性Ｆｎ４によれば、振動変位ｘが或る程度大きくなると、磁気的吸引力が減少していくことがわかる。また、特性Ｆｎ１〜特性Ｆｎ４からもわかるように、外周側マグネット１０１ａを追加したり、追加した外周側マグネット１０１ａの厚みを変更することによって、磁気的吸引力の特性を自由にコントロールすることができるといえる。
【００６４】
また、図１０では、特性Ｆｎ２は、外周マグネット１０１ａの高さが図９に示した高さの場合の特性を示し、特性Ｆｎ４は、外周マグネット１０１ａの高さが内周側マグネット１０１の高さ（振動方向の厚み）と同じ場合の特性を示している。ここで、磁気的吸引力が最大となるまでの振動変位ｘの範囲において、特性Ｐ２および特性Ｆｎ２の離れ具合と、特性Ｐ４および特性Ｆｎ４の離れ具合とを比較すると、特性Ｆｎ２の方が線形性に優れていることがわかる。このことから、外周側マグネット１０１ａの高さを小さくした方が、線形性の改善には効果的であることがわかる。さらに、外周側マグネット１０１ａの高さを小さくした方が、小振幅時（つまり、振動変位ｘが小さいとき）に大きな磁気的吸引力が得られ、得られる容積拡大効果も大きくなることがわかる。
【００６５】
なお、図９では、内周側マグネット１０１の上下の磁極面それぞれにプレ−ト１１１ａおよび１１１ｂを固着していたが、これに限定されない。図１１や図１２に示すように、内周側マグネット１０１の上下の磁極面のいずれか一方に鉄板などのプレ−ト１１１ａおよび１１１ｂを固着してもよい。図１１は、内周側マグネット１０１の上側の磁極面のみにプレ−ト１１１ａを固着した場合の振動装置２０の構造断面図である。図１２は、内周側マグネット１０１の下側の磁極面のみにプレ−ト１１１ｂを固着した場合の振動装置２０の構造断面図である。なお、図１３に示すように、プレート１１１ａおよび１１１ｂが無くてもよい。図１３は、内周側マグネット１０１の上下の磁極面にプレ−ト１１１ａおよび１１１ｂが固着されない場合の振動装置２０の構造断面図である。
【００６６】
なお、図１４〜図１６に示すように、外周側マグネット１０１ａの上下の磁極面の両方またはいずれか一方に鉄板などのプレ−ト１１２ａおよび１１２ｂを固着してもよい。図１４は、外周側マグネット１０１ａの上側の磁極面のみにプレ−ト１１２ａを固着した場合の振動装置２０の構造断面図である。図１５は、外周側マグネット１０１ａの下側の磁極面のみにプレ−ト１１２ｂを固着した場合の振動装置２０の構造断面図である。図１６は、外周側マグネット１０１ａの上下の磁極面にプレ−ト１１２ａおよび１１２ｂを固着した場合の振動装置２０の構造断面図である。プレ−ト１１２ａおよび１１２ｂを固着することで、磁気ギャップ内の磁束密度分布が変わるので、磁性体部材１０５に作用する磁気的吸引力と、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂで発生する復帰力とのバランスを整えることができる。
【００６７】
また、図９では、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂが設けられていたが、図１７に示すように省略されてもよい。図１７は、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂを省略した場合の振動装置２０の構造断面図である。図１７に示す構造にすることで、振動系部材の重量を軽くすることができる。なお、図１に示した第１の実施形態に係る振動装置１０についても、第１のボイスコイルボビン１０３ａおよび１０３ｂを省略するようにしてもよい。
【００６８】
また、図９に示した第２のボイスコイルボビン１０４を、図１８に示すように、第２のボイスコイルボビン１０４ａおよび１０４ｂに分割してもよい。図１８は、第２のボイスコイルボビン１０４ａおよび１０４ｂに分割した場合の振動装置２０の構造断面図である。この場合、振動装置２０は、支持部材１１３ａおよび１１３ｂをさらに備える。第２のボイスコイルボビン１０４ａの外周はダンパー１０６ａの内周と固着され、第２のボイスコイルボビン１０４ｂの外周はダンパー１０６ｂの内周と固着される。第２のボイスコイルボビン１０４ａの下部は支持部材１１３ａと固着され、第２のボイスコイルボビン１０４ｂの上部は支持部材１１３ｂと固着される。支持部材１１３ａの内周側に第１のボイスコイルボビン１０３ａが設けられ、第１のボイスコイルボビン１０３ａの外周にはボイスコイル１０２ａが設けられる。支持部材１１３ｂの内周側に第１のボイスコイルボビン１０３ｂが設けられ、第１のボイスコイルボビン１０３ｂの外周にはボイスコイル１０２ｂが設けられる。磁性体部材１０５は、支持部材１１３ａおよび１１３ｂに挟み込まれて、磁気ギャップ内の平衡位置に配置される。このような構造にすることで、ボイスコイル１０２ａおよび１０２ｂへの通電方法や磁性体部材１０５のサイズを設計する上で自由度が増す。なお、図１に示した第１の実施形態に係る振動装置１０についても、第２のボイスコイルボビン１０４を、図１８に示すように、第２のボイスコイルボビン１０４ａおよび１０４ｂに分割してもよい。
【００６９】
（第３の実施形態）
図１９を参照して第３の実施形態に係る音響システム２について説明する。図１９は、第３の実施形態に係る音響システム２の構造断面図である。図１９の例では、音響システムとして密閉方式のスピーカシステムを採用している。図１９において、音響システム２は、振動装置１０、キャビネット１１、制御部１２ａ、スピーカユニット１３、および仕切板１４を備える。音響システム２において図１に示した音響システム１と異なる点は、振動装置１０を負スティフネスを発生させるためだけに用いている点である。具体的には、音響システム２は、図１に示した音響システム１に対して、制御部１２が制御部１２ａに入れ代わった点、スピーカユニット１３および仕切板１４をさらに備える点で異なる。それ以外の構成については、音響システム１と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。以下、異なる点を中心に説明する。
【００７０】
スピーカユニット１３は、例えば動電型のスピーカであり、キャビネット１１に取り付けられる。スピーカユニット１３には、オーディオ信号などの音響信号が入力され、当該音響信号に応じた音が発生する。仕切板１４は、キャビネット１１内部を第１の空室Ｒ１と第２の空室Ｒ２とに仕切るように、キャビネット１１内部に取り付けられる。振動装置１０は、仕切板１４に取り付けられる。制御部１２ａは、検出部１２１、ローパスフィルタ１２２、増幅部１２４、および位相反転部１２５を備える。制御部１２ａは、図１に示した制御部１２に対して、加算器１２３が省略されている点のみ異なる。それ以外の構成については、制御部１２と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。
【００７１】
以上のように構成された音響システム２の動作について説明する。スピ−カユニット１３に音響信号を入力すると、スピ−カユニット１３の振動板が振動し、音響信号に応じた音が発生する。この音は、第１の空室Ｒ１を介して振動装置１０の振動板１０８を振動させる。振動板１０８の振動変位に応じて、第１の実施形態で説明したように、負スティフネスが発生する。また、制御部１２ａは、加算器１２３が無いだけで、第１の実施形態で説明したように、振動系部材の振動中心を常に平衡位置に保つように振動装置１０の振動を制御する。
【００７２】
ここで、図１９に示した音響システム２を機械系等価回路で表現すると図２０に示すようになる。図２０は、図１９に示した音響システム２の機械系等価回路を示す図である。図２０において、３００はスピ−カユニット１３全体を示す等価回路であり、３０１は第１の空室Ｒ１の音響スティフネスを示す容量成分であり、３０２は振動装置１０全体を示す等価回路であり、３０３は振動装置１０の支持系スティフネスを示す容量成分であり、３０４は振動装置１０の負スティフネスを示す容量成分であり、３０５は第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分であり、３０６は支持系スティフネスと負スティフネスを合わせた振動装置１０の総合吸引力による負スティフネス（以下、総合の負スティフネスと称す）であり、３０７〜３０９は機械−音響変換を表す変成器である。なお、図２０において、負スティフネスを示す容量成分３０４は、通常の容量成分と異なり「−」の値をとるので、○をつけて区別してある。
【００７３】
さらに、低域での動作を表す機械系等価回路は図２１に示すようになる。図２１は、図１９に示した音響システム２の低域での動作を表す機械系等価回路を示す図である。低域では、スティフネス成分を表す容量成分が支配的となる。このため、機械系等価回路は、スピ−カユニット１３全体を示す等価回路３００、第１の空室Ｒ１の音響スティフネスを示す容量成分３０１、第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分３０５、総合の負スティフネスの容量成分３０６のみで表現されることとなる。また、図２１に示すように、変成器３０８および３０９をスピ−カユニット１３全体を示す等価回路３００から見た負荷としてまとめると、変成器３０８および３０９はそれらの変成比を各容量成分に含めることで省略される。したがって、図２１では、変成比を考慮した第１の空室Ｒ１の音響スティフネスを示す容量成分３０１を３０１ａとし、第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分３０５を３０５ａとし、総合の負スティフネスの容量成分３０６を３０６ａとし、支持系スティフネスを示す容量成分３０３を３０３ａとし、負スティフネスを示す容量成分３０４を３０４ａとしている。
【００７４】
図２１から、振動装置１０の負スティフネスを示す容量成分３０４ａは、第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分３０５ａを下げるように接続されていることがわかる。このことから、振動装置１０の負スティフネスは第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを減少させることがわかり、音響システム２において容積拡大効果が得られることがわかる。
【００７５】
以上のように、本実施形態に係る音響システム２では、音響信号に応じた音を発生させるスピーカユニット１３と負スティフネスを発生させる振動装置１０とが別々になっている。このため、スピ−カユニット１３としては、従来のスピーカユニットをそのまま用いることができ、図３０に示した従来のように、スピ−カユニット１３に負スティフネスを発生させるための新たな機構を組み込む必要がないという利点がある。
【００７６】
（第４の実施形態）
図２２を参照して第４の実施形態に係る音響システム３について説明する。図２２は、第４の実施形態に係る音響システム３の構造断面図である。図２２の例では、音響システムとして音響ポートを用いたバスレフ方式のスピーカシステムを採用している。図２２において、音響システム３は、振動装置１０、キャビネット１１、制御部１２ａ、スピーカユニット１３、仕切板１４、および音響ポート１５を備える。音響システム３において図１９に示した音響システム２と異なる点は、音響ポート１５をさらに備えている点である。それ以外の構成については、音響システム２と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。以下、異なる点を中心に説明する。
【００７７】
音響ポート１５は、第１の空室Ｒ１と接するようにキャビネット１１に取り付けられ、第１の空室Ｒ１とキャビネット１１の外部とを音響的に連結する。
【００７８】
以上のように構成された音響システム３の動作について説明する。スピ−カユニット１３に音響信号を入力すると、スピ−カユニット１３の振動板が振動し、音響信号に応じた音が発生する。この音は、第１の空室Ｒ１を介して振動装置１０の振動板１０８を振動させる。振動板１０８の振動変位に応じて、第１の実施形態で説明したように、負スティフネスが発生する。また、制御部１２ａは、第３の実施形態で説明したように、振動系部材の振動中心を常に平衡位置に保つように振動装置１０の振動を制御する。また、音響ポート１５によって、第１の空室Ｒ１を形成するキャビネット１１の一部は通常の位相反転型のキャビネットとして作用する。その結果、音響システム３は、低音域がさらに拡大されたスピーカシステムとなる。
【００７９】
ここで、図２２に示した音響システム３を機械系等価回路で表現すると図２３に示すようになる。図２３は、図２２に示した音響システム３の機械系等価回路を示す図である。図２３において、４００はスピ−カユニット１３全体を示す等価回路であり、４０１は第１の空室Ｒ１の音響スティフネスを示す容量成分であり、４０２は音響ポ−ト１５を示すインダクタンス成分であり、４０３は振動装置１０全体を示す等価回路であり、４０４は振動装置１０の支持系スティフネスを示す容量成分であり、４０５は振動装置１０の負スティフネスを示す容量成分であり、４０６は第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分であり、４０７は支持系スティフネスと負スティフネスを合わせた振動装置１０の総合の負スティフネスであり、４０８〜４１０は機械−音響変換を表す変成器である。なお、図２３において、負のスティフネスを示す容量成分４０５は、通常の容量成分と異なり「−」の値をとるので、○をつけて区別してある。
【００８０】
さらに、低域での動作を表す機械系等価回路は図２４に示すようになる。図２４は、図２２に示した音響システム３の低域での動作を表す機械系等価回路を示す図である。低域では、スティフネス成分を表す容量成分が支配的となる。このため、機械系等価回路は、スピ−カユニット１３全体を示す等価回路４００、第１の空室Ｒ１の音響スティフネスを示す容量成分４０１、音響ポ−ト１５を示すインダクタンス成分４０２、第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分４０６、総合の負スティフネスの容量成分４０７のみで表現されることとなる。また、図２４に示すように、変成器４０９および４１０をスピ−カユニット１３全体を示す等価回路４００から見た負荷としてまとめると、変成器４０９および４１０はそれらの変成比を各容量成分またはインダクタンス成分に含めることで省略される。したがって、図２４では、変成比を考慮した第１の空室Ｒ１の音響スティフネスを示す容量成分４０１を４０１ａとし、音響ポ−ト１５を示すインダクタンス成分４０２を４０２ａとし、支持系スティフネスを示す容量成分４０４を４０４ａとし、負スティフネスを示す容量成分４０５を４０５ａとし、第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分４０６を４０６ａとし、総合の負スティフネスの容量成分４０７を４０７ａとしている。
【００８１】
図２４から、振動装置１０の負スティフネスを示す容量成分４０５ａは、第２の空室Ｒ２の音響スティフネスを示す容量成分４０６ａを下げるように接続されていることがわかる。ここで、音響システム３の共振周波数ｆｂｎは、図２３の機械系等価回路から、第１の空室Ｒ１の音響スティフネスをＳｂ１とし、第２の空室Ｒ２の音響スティフネスをＳｂ２とし、負スティフネスをＳｎとし、音響ポ−ト１５の質量成分をＭｐとすると、式（１０）のようになる。
【数１０】
2009011108.tif 000056
式（１０）より、負スティフネスＳｎが第２の空室Ｒ２の音響スティフネスＳｂ２に作用することによって、共振周波数ｆｂｎは低下し、低域再生限界を低く伸ばすことができることがわかる。
【００８２】
これに対し、図３０に示した従来の振動装置９１をバスレフ方式の音響システムに用いるとすると、図３２のようになる。図３２は、従来の振動装置９１を用いたバスレフ方式の音響システム９ａの構造断面図である。図３２において、音響システム９ａは、キャビネット９３、振動装置９１、および音響ポ−ト９４を備える。キャビネット９３内部の空室の体積が図２２の第１の空室Ｒ１と第２の空室Ｒ２とを合計したものと同じであるとすると、キャビネット９３内部の空室による音響スティフネスＳｂはＳｂ＝Ｓｂ１＋Ｓｂ２となる。このときの機械系等価回路は図３３のようになる。図３３は、図３２に示した音響システム９ａの機械系等価回路を示す図である。図３３において、７００は振動装置９１全体を示す等価回路であり、７０１はキャビネット９３内部の空室の音響スティフネスを示す容量成分であり、７０２は音響ポ−ト９４を示すインダクタンス成分であり、７０３は振動装置９１の支持系スティフネスを示す容量成分であり、７０４は振動装置９１の負スティフネスを示す容量成分であり、７０５は機械−音響変換を表す変成器である。なお、図３３において、負スティフネスを示す容量成分７０４は、通常の容量成分と異なり「−」の値をとるので、○をつけて区別してある。
【００８３】
図３３より、負スティフネスを示す容量成分７０４は、キャビネット９３内部の空室の音響スティフネスを示す容量成分７０１に作用しないことがわかる。ここで、音響システム９ａの共振周波数ｆｂは、図３３の機械系等価回路から、キャビネット９３内部の空室の音響スティフネスをＳｂとし、音響ポ−ト９４の質量成分をＭｐとすると、式（１１）のようになる。
【数１１】
2009011108.tif 000057
式（１１）より、負スティフネスＳｎはキャビネット９３内部の空室の音響スティフネスＳｂに作用せず、共振周波数ｆｂｎは負スティフネスＳｎよっては低下しないことがわかる。したがって、従来の音響システム９ａの構成では、通常のバスレフ型スピ−カと同じ動作となり、低域再生限界を伸ばす効果が得られない。
【００８４】
以上のように、音響システム３は、スピーカユニット１３と振動装置１０とをそれぞれ用いてバスレフ方式のスピーカシステムを実現している。これにより、バスレフ方式において、負スティフネスを第２の空室Ｒ２の音響スティフネスに作用させることができる。その結果、負スティフネスによる更なる低域再生限界の低域への拡大を図ることができる。
【００８５】
なお、本実施形態では、バスレフ方式にするために音響ポート１５を用いていたが、これに限定されない。例えば図２５に示すように、バスレフ方式にするためにドロンコーン１６を用いてもよい。図２５は、ドロンコーン１６を用いた音響システム３の構造断面図である。図２５において、ドロンコーン１６は、第１の空室Ｒ１と接するようにキャビネット１１に取り付けられ、第１の空室Ｒ１とキャビネット１１の外部とを音響的に連結する。
【００８６】
なお、上述した音響システム１〜３において、キャビネット１１内部に気体吸着体がさらに配置されてもよい。気体吸着体は、活性炭などであり、キャビネット１１内部の気体を物理吸着することによってキャビネット１１内部の容積を等価的に拡大する効果を有する材料で構成される。図２６は、音響システム３の第２の空室Ｒ２内に気体吸着体１７を配置した例を示す図である。図２６に示すように、気体吸着体１７を用いることで、第２の空室Ｒ２の容積が等価的に拡大するので、低域再生限界をさらに低域へ拡大させることができる。なお、気体吸着体１７は、湿気などの空気以外の分子を吸着すると容積を拡大させる効果が小さくなるため、密閉された空室内で用いるのが望ましい。これに対し、図２６の構造では、第２の空室Ｒ２が密閉されている。このため、図２６の構造によれば、気体吸着体１７の容積を拡大させる効果を維持しつつ、バスレフ方式による更なる低域再生限界の低域への拡大を図ることができる。
【００８７】
なお、上述した振動装置１０および２０や音響システム１〜３は、電子機器である、パソコンや薄型テレビ等の映像機器に搭載することも可能である。これらは、映像機器に設けられた機器筐体の内部に配置される。以下、一例として、振動装置１０を薄型テレビに搭載した例について説明する。図２７は、薄型テレビを示した図である。
【００８８】
図２７において、薄型テレビ５０は、液晶画面５０１、機器筐体５０２、および２つの振動装置１０を備える。液晶画面５０１は、機器筐体５０２に取り付けられる。機器筐体５０２には、複数の開口部５０２ｈが形成されている。各振動装置１０は、図２７の点線で示されるように、液晶画面５０１の下側であって機器筐体５０２の内部にそれぞれ配置される。
【００８９】
例えば、薄型テレビ５０内のオーディオ回路（図示なし）から各振動装置１０に音響信号が印加されると、各振動装置１０から音響信号に応じた音が放射される。各振動装置１０から放射された音は、複数の開口部５０２ｈを介して、機器筐体５０２外部にそれぞれ放射される。
【００９０】
以上のように、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることが可能な振動装置１０を映像機器に搭載することで、映像機器において十分な低音再生が実現される。
【００９１】
また、上述した振動装置１０および２０や音響システム１〜３は、電子機器である、携帯電話やＰＤＡなどの携帯型情報処理装置に搭載することも可能である。携帯型情報処理装置としては、携帯電話やＰＤＡの他に、携帯ラジオ、携帯テレビ、ＨＤＤプレーヤ、半導体メモリープレーヤなどのポータブル機器が挙げられる。以下、一例として、振動装置１０を携帯電話に搭載した例について説明する。図２８は、携帯電話の外観図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。
【００９２】
図２８において、携帯電話５１は、装置筐体５１１、ヒンジ部５１２、液晶画面５１３、アンテナ５１４、および２つの振動装置１０を備える。液晶画面５１３は、装置筐体５１１に取り付けられている。図２８（ｃ）に示すように、装置筐体５１１の背面には、複数の開口部５１１ｈが形成されている。各振動装置１０は、図２８（ｃ）の点線で示されるように、装置筐体５１１内部の背面側にそれぞれ配置される。
【００９３】
例えば、携帯電話５１がアンテナ５１４から受信信号を受け取ると、当該受信信号が信号処理部（図示なし）などで適宜処理され、振動装置１０に入力される。この受信信号が例えば受信呼び出し用のメロディ信号の場合、振動装置１０からメロディ音が放射される。各振動装置１０から放射されたメロディ音は、複数の開口部５１１ｈを介して、装置筐体５１１外部にそれぞれ放射される。
【００９４】
以上のように、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることが可能な振動装置１０を携帯型情報処理装置に搭載することで、携帯型情報処理装置において十分な低音再生が実現される。
【００９５】
また、上述した振動装置１０および２０や音響システム１〜３は、自動車などの車両に搭載されることも可能である。振動装置１０および２０や音響システム１〜３は、車体の内部に配置される。以下、一例として、振動装置１０を自動車のドアに搭載した例について説明する。図２９は、自動車のドアを示した図である。
【００９６】
図２９において、自動車のドア５２は、窓部５２１、ドア本体５２２、パンチングネット５２３、および振動装置１０を備える。振動装置１０は、図２９の点線で示されるように、ドア本体５２２内部に配置される。パンチングネット５２３は、振動装置１０の前面に配置されるように、ドア本体５２２に取り付けられる。
【００９７】
例えば、車両内に配置されたＣＤプレーヤ等のオーディオ装置（図示なし）から振動装置１０に音響信号が印加されると、振動装置１０から音響信号に応じた音が放射される。振動装置１０から放射された音は、パンチングネット５２３を介して車両内へ放射される。
【００９８】
以上のように、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることが可能な振動装置１０を車両に搭載することで、車両内において十分な低音再生が実現される。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明に係る振動装置は、大きな振幅を確保しつつ負スティフネスを発生させることができ、小型薄型化が進む液晶テレビやＰＤＰなどの映像機器、または、ステレオ装置や車載用装置などに利用され得る。
【符号の説明】
【０１００】
１〜３    音響システム
１０〜２０    振動装置
１１    キャビネット
１２、１２ａ    制御部
１３    スピーカユニット
１４    仕切板
１５    音響ポート
１６    ドロンコーン
１７    気体吸着体
１０１、１０１ａ    マグネット
１０２ａ、１０２ｂ    ボイスコイル
１０３ａ、１０３ｂ    第１のボイスコイルボビン
１０４    第２のボイスコイルボビン
１０５    磁性体部材
１０６ａ、１０６ｂ    ダンパー
１０７ａ〜１０７ｄ    入力端子
１０８    振動板
１０９    エッジ
１１０    フレーム
１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂ    プレート
１１３ａ、１１３ｂ    支持部材
１２１    検出部
１２２    ローパスフィルタ
１２３    加算器
１２４    増幅部
１２５    位相反転部
５０    薄型テレビ
５０１    液晶画面
５０２    機器筐体
５１    携帯電話
５１１    装置筐体
５１２    ヒンジ部
５１３    液晶画面
５１４    アンテナ
５２    自動車のドア
５２１    窓部
５２２    ドア本体
５２３    パンチングネット
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電気信号に応じて振動する振動装置であって、
振動板と、
前記振動板を振動可能に支持する支持系部材と、
前記振動板に取り付けられた筒状のボイスコイルボビンと、
前記ボイスコイルボビンの内周側および外周側の少なくとも一方に配置され、前記振動板の振動方向に着磁されて前記ボイスコイルボビンと対向する側に磁気ギャップを形成するマグネットと、
前記磁気ギャップ内に配置されるように前記ボイスコイルボビンに取り付けられ、前記入力電気信号が入力されて発生した駆動力により前記振動板および前記ボイスコイルボビンを振動させるボイスコイルと、
前記磁気ギャップ内における平衡位置に配置されるように前記ボイスコイルボビンに取り付けられ、前記ボイスコイルボビンとともに振動したとき、前記平衡位置から離れる方向に磁気的吸引力が作用する磁性体部材とを備える、振動装置。
【請求項２】
前記マグネットが有する２つの磁極面のうちの少なくとも一方面に取り付けられた、磁性体からなるプレートをさらに備える、請求項１に記載の振動装置。
【請求項３】
前記マグネットは、前記ボイスコイルボビンの内周側および外周側それぞれに配置されており、
前記内周側に配置されたマグネットの着磁方向は、前記外周側に配置されたマグネットの着磁方向と反対であることを特徴とする、請求項１に記載の振動装置。
【請求項４】
前記内周側に配置されたマグネットにおける前記振動板の振動方向の厚みは、前記外周側に配置されたマグネットにおける前記振動板の振動方向の厚みよりも大きいことを特徴とする、請求項３に記載の振動装置。
【請求項５】
キャビネットと、
前記キャビネットに取り付けられた請求項１に記載の振動装置とを備える、音響システム。
【請求項６】
前記磁性体部材の振動中心を前記平衡位置とするように制御するための制御信号を、前記入力電気信号として前記ボイスコイルへ出力する制御手段をさらに備える、請求項５に記載の音響システム。
【請求項７】
前記制御手段は、
前記磁性体部材の振動変位を検出し、検出した振動変位を示す変位信号を出力する検出部と、
前記検出部から出力される変位信号のうち、可聴帯域よりも低い周波数を有する変位信号のみを通過させるロ−パスフィルタと、
前記ロ−パスフィルタを通過した変位信号を所定のゲインで増幅する増幅部と、
前記増幅部において増幅された変位信号の位相を反転させ前記制御信号として前記ボイスコイルへ出力する位相反転部とを有する、請求項６に記載の音響システム。
【請求項８】
前記ボイスコイルは、複数設けられており、
各前記ボイスコイルは、前記磁気ギャップ内であって前記振動板の振動方向において互いに離れた位置に配置されるように前記ボイスコイルボビンに取り付けられており、
前記位相反転部は、前記制御信号を各前記ボイスコイルへ出力することを特徴とする、請求項７に記載の音響システム。
【請求項９】
前記所定のゲインをＧａとし、前記ボイスコイルの直流抵抗をＲｅとし、前記振動板に作用するスティフネスをＳｍとし、前記磁気ギャップ内の磁束密度をＢとし、前記ボイスコイルのコイル長をｌとし、前記検出部のゲインをＧｘとしたとき、Ｇａ＞（Ｒｅ・Ｓｍ）／（Ｂ・ｌ・Ｇｘ）の関係が成り立つことを特徴とする、請求項７に記載の音響システム。
【請求項１０】
前記キャビネット内部に配置され、前記キャビネット内部の気体を物理吸着することによって前記キャビネット内部の容積を等価的に拡大する効果を有する気体吸着体をさらに備える、請求項５に記載の音響システム。
【請求項１１】
キャビネットと、
前記キャビネット内部の空室を第１および第２の空室に仕切るように前記キャビネット内部に設けられた仕切板と、
前記第１の空室と接するように前記キャビネットに取り付けられ、入力される音響信号に応じた音を発生させるスピーカユニットと、
前記仕切板に取り付けられた請求項１に記載の振動装置とを備える、音響システム。
【請求項１２】
前記第１の空室と接するように前記キャビネットに取り付けられ、前記第１の空室と前記キャビネット外部とを音響的に連結するドロンコーンおよび音響ポートのいずれか一方をさらに備える、請求項１１に記載の音響システム。
【請求項１３】
前記磁性体部材の振動中心を前記磁気ギャップ内の平衡位置とするように制御するための制御信号を、前記入力電気信号として前記ボイスコイルへ出力する制御手段をさらに備える、請求項１１に記載の音響システム。
【請求項１４】
前記制御手段は、
前記磁性体部材の振動変位を検出し、検出した振動変位を示す変位信号を出力する検出部と、
前記検出部から出力される変位信号のうち、可聴帯域よりも低い周波数を有する変位信号のみを通過させるロ−パスフィルタと、
前記ロ−パスフィルタを通過した変位信号を所定のゲインで増幅する増幅部と、
前記増幅部において増幅された変位信号の位相を反転させ前記制御信号として前記ボイスコイルへ出力する位相反転部とを有する、請求項１３に記載の音響システム。
【請求項１５】
前記ボイスコイルは、複数設けられており、
各前記ボイスコイルは、前記磁気ギャップ内であって前記振動板の振動方向において互いに離れた位置に配置されるように前記ボイスコイルボビンに取り付けられており、
前記位相反転部は、前記制御信号を各前記ボイスコイルへ出力することを特徴とする、請求項１４に記載の音響システム。
【請求項１６】
前記所定のゲインをＧａとし、前記ボイスコイルの直流抵抗をＲｅとし、前記振動板に作用するスティフネスをＳｍとし、前記磁気ギャップ内の磁束密度をＢとし、前記ボイスコイルのコイル長をｌとし、前記検出部のゲインをＧｘとしたとき、Ｇａ＞（Ｒｅ・Ｓｍ）／（Ｂ・ｌ・Ｇｘ）の関係が成り立つことを特徴とする、請求項１４に記載の音響システム。
【請求項１７】
前記第２の空室内に配置され、前記第２の空室内の気体を物理吸着することによって前記第２の空室内の容積を等価的に拡大する効果を有する気体吸着体をさらに備える、請求項１１に記載の音響システム。
【請求項１８】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動装置と、
内部に前記振動装置を配置する車体とを備える、車両。
【請求項１９】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動装置と、
内部に前記振動装置を配置する機器筐体とを備える、映像機器。
【請求項２０】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動装置と、
内部に前記振動装置を配置する装置筐体とを備える、携帯型情報処理装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009011108.tif 000058
【図２】
2009011108.tif 000059
【図３】
2009011108.tif 000060
【図４】
2009011108.tif 000061
【図５】
2009011108.tif 000062
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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