(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカユニットと、前記スピーカユニットの振動系に負のスティフネスを与える手段と、前記スピーカユニットを収納するキャビネットとを備えた低音再生スピーカ装置において、前記スピーカユニットの振動系の変位に応じた電気信号を発生する検出手段と、前記スピーカユニットを駆動するソース信号再生用のパワーアンプに前記検出手段からの電気信号を帰還する帰還回路を備え、前記パワーアンプは、ソース信号電力に加えて前記スピーカユニットの振動系の変位方向の偏りを補正する電力を、前記スピーカユニットに単独で供給し、また、前記低音再生スピーカ装置の非動作時に、前記スピーカユニットの振動系を変位方向中心位置付近に保持する手段を備えたことを特徴とする、低音再生スピーカ装置。
【請求項２】
前記スピーカユニットの振動系に負のスティフネスを与える手段を、前記スピーカユニットの振動系の中心部と前記スピーカユニットの外周部付近との間に、略中心軸対象複数箇所に圧縮されて取り付けられたスプリングとしたことを特徴とする、請求項１に記載の低音再生スピーカ装置。
【請求項３】
前記スピーカユニットの振動系に負のスティフネスを与える手段を、前記スピーカユニットの振動系と共に動く可動マグネットと、前記可動マグネットに対して前記スピーカユニットの振動変位方向の力を与える固定マグネットとし、前記固定マグネットと前記可動マグネットを同じ縦中心位置に配置したことを特徴とする、請求項１に記載の低音再生スピーカ装置。
【請求項４】
非動作時に、前記スピーカユニットの振動系を変位方向中心位置付近に保持する手段として、自己保持型ソレノイドを用いたことを特徴とする、請求項１に記載の低音再生スピーカ装置。
【請求項５】
前記自己保持型ソレノイドの動作電流をコンデンサを介して供給するとともに、前記自己保持型ソレノイドの復帰電流を前記コンデンサの放電により供給したことを特徴とする、請求項４に記載の低音再生スピーカ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型のキャビネットでありながら高い低域再生能力を得るための低音再生スピーカ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にスピーカの低域再生に関しては、キャビネット内容積Ｖと低域再生限界周波数ｆｃと能率μとの間には反比例関係があり、小型キャビネットで能率を低下させずに低い周波数まで再生することは原理的に非常に困難であることが知られている。
【０００３】
そしてまた負のスティフネスを利用してキャビネット内部の空気のスティフネスを減らしてキャビネット内容積Ｖを等価的に大きくできれば、この制約から逃れて低域再生能力の向上が可能であるという概念自体も、古くからあった。しかし実際にこれを具現化する良い方法がなかったのが実状である。
【０００４】
ここで、この概念を具現化するために過去提案されていた従来技術について説明する。この従来技術は米国特許２８１００２１（ＬＯＷ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＬＯＵＤＳＰＥＡＫＥＲ，  Ｐａｔｅｎｔｅｄ  Ｏｃｔ．１５，１９５７）、および米国特許４６０７３８２（ＥＬＥＣＴＲＯＡＣＯＵＳＴＩＣ  ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ  ＵＮＩＴ  ＷＩＴＨ  ＲＥＤＵＣＥＤ  ＲＥＳＯＮＡＮＴ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＡＮＤ  ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＳＰＲＩＮＧ  ＷＩＴＨ  ＮＥＧＡＴＩＶＥ  ＳＰＲＩＮＧ  ＳＴＩＦＦＮＥＳＳ，  ＰＲＥＦＥＲＡＢＬＹ  ＵＳＥＤ  ＩＮ  ＳＵＣＨ  Ａ  ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ  ＵＮＩＴ，  Ｐａｔｅｎｔｅｄ  Ａｕｇ．１９，１９８６）に述べられている。両者とも基本的な原理概念は同じであるが、後者の方が前者よりも進歩した構成となっているので、これについて説明する。
【０００５】
図８と図９にこの従来の低音再生スピーカ装置の構成を示す。図８、図９において、５１は動電型のスピーカユニットであり、界磁部５１ａ、フレーム５１ｂ、ボイスコイル５１ｃ、ダンパ５１ｄ、エッジ５１ｅ、振動板５１ｆを備えている。５２は密閉型のキャビネットであり、スピーカユニット５１が取り付けられている。
【０００６】
５１ｉは振動板５１ｆを補強する補強リングであり、振動板５１ｆの外周部に取り付けられている。５４は上下２枚の弓なりの板バネを対向させた一対のスプリングであり、圧縮されるようにしながらその両端部が、補強リング５１ｉ上の可動側支持部材５１ｇと、フレーム５１ｂに固定された２箇所の固定側支持部材５２ａとに取り付けられている。また本従来例ではこのスプリング５４が振動板５１ｆの振動方向の中心軸対称に三組みほど設けられている。
【０００７】
可動側支持部材５１ｇの両側に固定側支持部材５２ａを配置しているのは、片側だけにすると補強リング５１ｉつまり振動板５１ｆに軸方向回転力が発生して、スピーカユニット５１の支持系にストレスが加わり破損に至るからである。
【０００８】
５８は振動板５１ｆの振動中心位置からのずれを検出する手段であり、この米国特許４６０７３８２の明細書には検出方式として、静電容量検出方式、インダクタンス検出方式、光量検出方式、キャビネット内部空気圧検出方式に言及している。
【０００９】
５９は振動板５１ｆの振動中心位置からのずれを補正するための制御装置であり、検出手段５８からの出力信号により動作する。そして図８においては、６０は吸排気ポンプであり制御装置５９の出力信号により動作する。また図９においては、制御装置５９はソース信号を増幅する通常のパワーアンプとは別個に設けられた大出力の電力増幅器であり、スピーカユニット５１に接続されている。
【００１０】
このように構成された従来の低音再生スピーカ装置の動作について、図１０、図１１も参照しながら説明する。図１０、図１１はスプリング５４による負スティフネスの作用を示すものである。図１０において、５２ａは固定側支持部材、５１ｇは可動側支持部材、５４は両者により圧縮されて取り付けられた一対のスプリングである。つまり図８、図９で示したスプリング５４の一単位を示している。
【００１１】
可動側支持部材５１ｇの位置が振動変位方向ｘのちょうど中心つまりｘ＝０にある場合は、可動側支持部材５１ｇと固定側支持部材５２ａの間に働くスプリング５４の反発力の方向はｘ方向と直角であり、ｘ方向の力ベクトル成分はゼロになるのでｘ方向の力は発生しない。
【００１２】
ところが可動側支持部材５１ｇの位置が中心から外れた場合、つまり図１０において例えば△ｘの位置に来た場合には、可動側支持部材５１ｇと固定側支持部材５２ａの間に働くスプリング５４の反発力の方向はｘ方向と直角ではなくなるのでｘ方向の力ベクトル成分が発生し、可動側支持部材５１ｇを△ｘ方向に押しやる力が発生する。
【００１３】
可動側支持部材５１ｇが△ｘだけ変位した時に、エッジ５１ｅなどのスピーカユニット５１の支持系に加えてキャビネット５２の中の密閉された空気がスピーカユニット５１の振動系に与える力をＦ１とすると、言うまでもなくＦ１の力のスティフネスの極性は、可動側支持部材５１ｇをｘ＝０の中心に引き戻そうとするので正である。
【００１４】
一方、スプリング５４が△ｘだけ変位した時に発生する力をＦ２とすると、Ｆ２は可動側支持部材５１ｇを変位方向に押しやろうとするのでＦ１と方向が逆であり、Ｆ２の力のスティフネスの極性は負である。
【００１５】
従ってスプリング５４により負のスティフネス力が発生する。この負スティフネスの作用を図１１に示す。図１１において、破線はスピーカユニット支持系とキャビネット内部空気の正スティフネスが振動系つまり可動側支持部材５１ｇに与える力とｘ方向変位との関係を、同様に一点鎖線はスプリング５４の負のスティフネスが可動側支持部材５１ｇに与える力とｘ方向変位との関係を、実線はこれらを合計したスティフネスが可動側支持部材５１ｇに与える力とｘ方向変位との関係を示す。
【００１６】
正スティフネスはＦ１／△ｘであり、破線の勾配に相当する。負スティフネスはＦ２／△ｘであり、一点鎖線の勾配に相当する。そして合計のスティフネスはＦｔ／△ｘ、つまり（Ｆ１−Ｆ２）／△ｘであり、実線の勾配に相当する。この勾配は破線の勾配よりも小さく、合計のスティフネスが減少することになる。このようにして可動側支持部材５１ｇに最終的に掛かるスティフネスは負スティフネスの働きにより小さくなるので、キャビネット内部空気のスティフネスが小さくなったのと等価の効果が得られる。従って、キャビネット内部空気のスティフネスはキャビネット内容積に反比例するので、キャビネット５２の内容積が等価的に大きくなった効果が得られる。
【００１７】
この効果を十分に得るためには、スプリング５４の負のスティフネスを大きくしなければならない。ところがそうするとスピーカユニット５１の支持系がこの負のスティフネス力に負けて、スピーカユニット５１の振動系が変位中心位置ｘ＝０から外れた位置に偏りきってしまうので、正常な動作ができなくなってしまう。
【００１８】
なおキャビネット５２の内部空気のスティフネスとスピーカユニット５１の支持系のスティフネスの合計は、負のスティフネスよりも大きいが、キャビネット５２や振動板５１ｆからは微量な空気漏れが必ずある。従って負のスティフネスがスピーカユニット５１の支持系のスティフネスを上回れば、振動系は変位中心位置に止まることができなくなるわけである。
【００１９】
図８、図９の検出手段５８、制御装置５９、吸排気ポンプ６０はこれを防止、補正するために設けられている。例えば図８の構成で説明すると、スピーカユニット５１の振動系の平均的な振動変位中心が本来の中心位置（図１０におけるｘ＝０の位置）よりも前方に偏った場合は、この変位の偏りを検出手段５８が検出して信号を発生し制御装置５９に出力信号を送る。そして制御装置５９は吸排気ポンプ６０を排気動作をさせてキャビネット５２の中の空気を排出し、スピーカユニット５１の振動板５１ｆを本来の変位中心位置に引き戻す。
【００２０】
逆に振動系が後方に偏った場合には、吸排気ポンプ６０が吸気動作をしてキャビネット５２の中に空気を吸入させ、スピーカユニット５１の振動系を本来の変位中心位置に押し戻す。
【００２１】
また図９の構成で説明すると、スピーカユニット５１の振動系が前方に偏った場合は、制御装置５９つまり電力増幅器がスピーカユニット５１のボイスコイル５１ｃに電流を流して振動系を本来の変位中心位置に引き戻す。逆に振動系が後方に偏った場合には、制御装置５９がスピーカユニット５１のボイスコイル５１ｃに逆方向の電流を流して振動系を本来の変位中心位置に押し戻す。
【００２２】
なおボイスコイル５１ｃは、この制御装置５９の電流を流すボイスコイルと、ソース信号を再生するための本来のボイスコイルとの２個、つまりダブルボイスコイル構成とする必要がある。
【００２３】
従って上記説明したような従来の構成の低音再生スピーカ装置により、スピーカユニット５１の振動系の変位方向の偏りを補正しながら、負スティフネスによりキャビネットの内容積を等価的に大きくし、低域再生能力を向上させることができる。なお負スティフネスによるキャビネット内容積の等価的増大化と、低域再生能力向上の原理についてのさらに詳しい説明は、本発明の実施の形態のところで行う。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、スピーカユニット５１の振動系の変位方向の偏りを補正するために、吸排気ポンプやソース信号再生用のパワーアンプとは別の電力増幅器を必要とするために、装置が複雑で大掛かりになりコストが高く付くという問題点があった。またスプリング５４に機械疲労が生じ易いので、信頼性に乏しいといった問題点もあった。
【００２５】
つまり、キャビネット内容積を等価的に大きくして低域再生能力を向上させるという概念はあったものの、従来技術による低音再生スピーカ装置では実用的とは言えなかった。
【００２６】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、簡便な構成でローコストであり信頼性も高い、実用的な、キャビネット内容積を等価的に大きくして優れた低域再生能力をもつ低音再生スピーカ装置を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の低音再生スピーカ装置は、スピーカユニットと、前記スピーカユニットの振動系に負のスティフネスを与える手段と、前記スピーカユニットを収納するキャビネットとを備えた低音再生スピーカ装置において、前記スピーカユニットの振動系の変位に応じた電気信号を発生する検出手段と、前記スピーカユニットを駆動するソース信号再生用のパワーアンプに前記検出手段からの電気信号を帰還する帰還回路を備え、前記パワーアンプはソース信号電力に加えて前記スピーカユニットの振動系の変位方向の偏りを補正する電力を前記スピーカユニットに単独で供給し、また、前記低音再生スピーカ装置の非動作時に、前記スピーカユニットの振動系を変位方向中心位置付近に保持する手段を備えたものである。
【００２８】
また前記スピーカユニットの振動系と共に動く可動マグネットと、前記可動マグネットの磁気を検出するホール素子を、前記検出手段としたものである。
【００２９】
さらにまた前記スピーカユニットの振動系に負のスティフネスを与える手段を、前記スピーカユニットの振動系の中心部と前記スピーカユニットの外周部付近との間の略中心軸対称複数箇所に、圧縮されて取り付けられた板状スプリングとしたものである。あるいはまた前記スピーカユニットの振動系に負のスティフネスを与える手段を、前記スピーカユニットの振動系と共に動く可動マグネットと、前記可動マグネットに対して前記スピーカユニットの振動変位方向の力を与える固定マグネットとし、前記固定マグネットと前記可動マグネットを同じ縦中心位置に配置したものである。
【００３０】
本発明によれば、簡便な構成でローコストであり信頼性も高い実用的な、優れた低域再生能力をもつ低音再生スピーカ装置を実現することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、スピーカユニットと、前記スピーカユニットの振動系に負のスティフネスを与える手段と、前記スピーカユニットを収納するキャビネットとを備えた低音再生スピーカ装置において、前記スピーカユニットの振動系の変位に応じた電気信号を発生する検出手段と、前記スピーカユニットを駆動するソース信号再生用のパワーアンプに前記検出手段からの電気信号を帰還する帰還回路を備え、前記パワーアンプは、ソース信号電力に加えて前記スピーカユニットの振動系の変位方向の偏りを補正する電力を単独で供給し、また、前記低音再生スピーカ装置の非動作時に、前記スピーカユニットの振動系を変位方向中心位置付近に保持する手段を備えたものであり、構成が簡単なローコストで、実用的な優れた低域再生能力を持ち、かつ、経時変化の少ない長寿命な低音再生スピーカ装置を実現できる。
【００３３】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記スピーカユニットの振動系に負のスティフネスを与える手段を、前記スピーカユニットの振動系の中心部と前記スピーカユニットの外周部付近との間の略中心軸対象複数箇所に、圧縮されて取り付けられた板状スプリングとした請求項１に記載の低音再生スピーカ装置としたものであり、信頼性の高い低音再生スピーカ装置を実現できる。
【００３４】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記スピーカユニットの振動系に負のスティフネスを与える手段を、前記スピーカユニットの振動系と共に動く可動マグネットと、前記可動マグネットに対して前記スピーカユニットの振動変位方向の力を与える固定マグネットとし、前記固定マグネットと前記可動マグネットを同じ縦中心位置に配置した請求項１に記載の低音再生スピーカ装置としたものであり、特に信頼性の高い低音再生スピーカ装置を実現できる。
【００３６】
本願発明の請求項４に記載の発明は、非動作時に、前記スピーカユニットの振動系を変位方向中心位置付近に保持する手段として、自己保持型ソレノイドを用いた請求項１に記載の低音再生スピーカ装置としたものであり、素早く動作状態に入れる低音再生スピーカ装置を実現できる。
【００３７】
本願発明の請求項５に記載の発明は、前記自己保持型ソレノイドの動作電流をコンデンサを介して供給するとともに、前記自己保持型ソレノイドの復帰電流を前記コンデンサの放電により供給した請求項４に記載の低音再生スピーカ装置としたものであり、安全性の高い低音再生スピーカ装置を実現できる。
【００４０】
以下、本発明の低音再生スピーカ装置を、具体的な実施の形態に基づいて説明する。
【００４１】
（実施の形態１）
本実施の形態１の低音再生スピーカ装置の構造を図１に示す。図１において、界磁部１ａ、フレーム１ｂ、ボイスコイル１ｃ、ダンパ１ｄ、エッジ１ｅ、振動板１ｆ、ダストキャップを兼ねた可動側支持部材１ｇから成るスピーカユニット１が、密閉型キャビネット２に取り付けられている。ボイスコイル１ｃのボビンには可動マグネット３が取り付けられており、ボイスコイル１ｃや振動板１ｆなどのスピーカユニット１の振動系と共に動く。
【００４２】
ボイスコイル１ｃの長く延長されたボビンの先端には、可動側支持部材１ｇが取り付けられている。キャビネット２のフレーム１ｂよりも外周側には、固定側支持部材２ａが中心軸対称の４箇所に固定されている。固定側支持部材２ａと各々の可動側支持部材１ｇとの間に、弓なりの板バネを向かい合わせた一対のスプリング４が、その両端部から圧縮されるようにして取り付けられている。つまりスプリング４は可動側支持部材１ｇと固定側支持部材２ａに対して反発力を与えており、先に述べた従来例と同じ原理で、可動側支持部材１ｇにつまりスピーカユニット１の振動系に負のスティフネスを与えている。
【００４３】
なお４箇所のスプリング４は全て同じものでありまた対称な位置に取り付けられているので、反発力は水平方向にはバランスが取れており、可動側支持部材１ｇは水平方向中心に保たれている。
【００４４】
可動マグネット３の近傍には、振動系の変位に応じた電気信号を発生する検出手段としてホール素子５が配置されている。スピーカユニット１はソース信号再生用のパワーアンプ６で駆動される。ホール素子５の出力電気信号は帰還回路５ａによりパワーアンプ６に帰還され、スピーカユニット１の振動系の変位方向の偏りを補正する電力がソース信号電力に加えて、パワーアンプ６からボイスコイル１ｃに供給される。
【００４５】
以下、この低音再生スピーカ装置の構成部品の材質や寸法、性能、回路構成などについて具体的に説明する。
【００４６】
スピーカユニット１の口径は１８ｃｍである。界磁部１ａは直径７０ｍｍのフェライトマグネットを使用している。フレーム１ｂは口径１８ｃｍで鉄板製である。ボイスコイル１ｃの口径（呼び径）は２５ｍｍである。エッジ１ｅの材質は発泡ウレタンでありダウンロール形状である。振動板１ｆは紙の材質のコーンである。可動側支持部材１ｇの材質は樹脂である。
【００４７】
キャビネット２は密閉型であり内容積は１０リットルと小型である。固定側支持部材２ａの材質は樹脂である。弓なりの板バネ状のスプリング４は、取り付けられた状態での長さが１０ｃｍとなっている。スプリング４の幅は１ｃｍであり材質は燐青銅板である。
【００４８】
ここで、負スティフネスによるキャビネット内容積の等価的増大化と、低域再生能力向上の原理についてさらに詳しく説明する。スピーカユニット実効振動質量をＭ、単体フリーエア状態での最低共振周波数をｆ０とすると、スピーカユニットの支持系（ダンパやエッジ）のスティフネスＫｓは、Ｋｓ＝Ｍ×（２πｆ０）２…式▲１▼である。またスピーカユニットの実効振動半径をａ、空気音速をｃ、空気密度をρ、キャビネット内容積をＶとすると、キャビネットの中の空気がスピーカユニット振動系に与えるスティフネスＫｃは、Ｋｃ＝ρｃ２（πａ）２／Ｖ…式▲２▼  である。そしてキャビネットに取り付けられた状態では、スピーカユニット振動系にはＫｓ＋Ｋｃのスティフネスが働くことになる。この時の最低共振周波数をｆ１とすると、ｆ１＝（Ｋｓ＋Ｋｃ）１／２／２πＭ１／２…▲３▼である。
【００４９】
ここで負のスティフネスの大きさをＫｎとする。するとスピーカユニットの振動系に働くスティフネスはＫｓ＋Ｋｃ−Ｋｎとなり、キャビネットの中の空気のスティフネスがＫｃからＫｃ−Ｋｎになったことに相当する。キャビネットの中の空気のスティフネスは式▲２▼より内容積と反比例するので、これはキャビネット内容積が１／Ｋｃから１／（Ｋｃ−Ｋｎ）に増大することと等価である。
【００５０】
負のスティフネスが働くことにより、キャビネットに取り付けられたスピーカユニットの最低共振周波数はｆ１＝（Ｋｓ＋Ｋｃ−Ｋｎ）１／２／２πＭ１／２…式▲４▼  となるので、最低共振周波数が｛（Ｋｓ＋Ｋｃ−Ｋｎ）／（Ｋｓ＋Ｋｃ）｝１／２倍に低下、つまりそれだけ低域再生限界周波数が伸張して低域再生能力が向上することとなる。
【００５１】
負のスティフネスの技術を用いない場合には最低共振周波数を下げるためには、実効振動質量を大きくするか実効振動面積を小さくしなければならないので能率の低下を招く。これに対して負のスティフネスを利用すれば、このようなことをせずに最低共振周波数を下げることができるので、能率を低下させることなく低域を伸張することができるわけである。
【００５２】
上で述べた原理に沿って、本実施の形態のキャビネット内容積の等価的増大化と低域再生能力向上の効果について計算説明する。本実施の形態においては、スプリング４の圧縮を緩めて負スティフネスを発生させない時のスピーカユニット１の最低共振周波数は６０Ｈｚ、実効振動質量は１５ｇである。また実効振動半径は７０ｍｍである。つまりスピーカユニットの支持系スティフネスＫｓは式▲１▼より、Ｋｓ＝２１３０（Ｎ／ｍ）である。キャビネット２の中の空気が与えるスティフネスＫｃは式▲２▼より、Ｋｃ＝３２９０（Ｎ／ｍ）である。つまりＫｓ＋Ｋｃ＝５４２０（Ｎ／ｍ）である。そしてキャビネット２に取り付けた状態でのスピーカユニット１の最低共振周波数ｆ１は、式▲３▼よりｆ１＝９６Ｈｚと算出され実測値もこの通りである。
【００５３】
スプリング４を圧縮して取り付けた時に得られた負のスティフネスＫｎは２８００（Ｎ／ｍ）であり、スピーカユニット１の支持系のスティフネスＫｓ＝２１３０（Ｎ／ｍ）を上回っている。そして合計のスティフネスはＫｓ＋Ｋｃ−Ｋｎ＝５４２０−２８００＝２６２０（Ｎ／ｍ）であり、本実施の形態１は最低共振周波数つまり低域再生限界周波数を、９６Ｈｚから６７Ｈｚへと大幅に伸張させることができた。
【００５４】
これはキャビネット内容積が１／３２９０から１／（３２９０−２８００）＝１／４９０に増大することと等価である。つまりキャビネット２の内容積が等価的に数倍にも増大する効果が得られている。
【００５５】
次に、スピーカユニット１の振動系の変位方向の偏りを補正するための構成について詳しく説明する。
【００５６】
可動マグネット３の寸法は縦横５ｍｍ、厚み３ｍｍで、材質はフェライトである。そして可動マグネット３は縦方向、つまり図１における垂直高さ方向に着磁されており、上側がＮ極、下側がＳ極である。ホール素子５は可動マグネット３の縦方向中心の近傍に縦垂直方向に配置されている。両者の距離は３ｍｍ程度である。
【００５７】
ホール素子５は、可動マグネット３が水平方向に発生している磁束ベクトルに応じて、出力信号を発生する。可動マグネット３の縦方向中心位置においては、磁束がＮ極からＳ極に真下垂直方向に通るので、水平方向の磁束ベクトルはゼロになる。従って可動マグネット３の縦方向中心位置とホール素子５の縦方向中心位置が一致している場合には、ホール素子５を水平に通過する磁束がゼロであるので信号は出ない。
【００５８】
可動マグネット３が上下どちらかに変位した場合には、ホール素子５の位置で磁束分布が非対称となり、簡単に言えば可動マグネット３のＮ極側またはＳ極側のどちらかが近づくので、水平方向の磁束ベクトルが発生する。この時にはホール素子５から電気信号が発生される。言うまでもなく例えばＮ極側が近づいた時にホール素子３がプラスの電気信号を発生するならば、Ｓ極側が近づいた時には水平方向磁束ベクトルの向きが逆になるのでマイナスの電気信号を発生する。つまりこの構成により、スピーカユニット１の振動系の変位に応じた電気信号が得られる。
【００５９】
スピーカユニット１の振動系の平均的な振動変位中心が本来の中心位置にある場合、すなわち変位方向の偏りがない場合には、低音の交流電力がスピーカユニット１に加わった時にホール素子５が発生する電気信号はゼロレベルに対してプラス側とマイナス側が対称になり、これを積分すれば電気信号はゼロになる。ところが振動系に変位方向の偏りが発生した場合には、プラス側またはマイナス側のいずれかのレベルが大きくなる（つまりバイアスが生じる）ので、積分しても電気信号が発生することとなる。
【００６０】
そして本実施の形態では、例えばスピーカユニット１の振動系が一方に偏りはじめると、これを逆方向に戻すつまり本来の変位中心位置に戻す方向の電流がパワーアンプ６からスピーカユニット１に供給されるように、ホール素子５と帰還回路５ａを構成している。
【００６１】
図２に本実施の形態の検出手段５、帰還回路５ａ、パワーアンプ６をも含めた帰還回路５ａの回路図の一例を示す。図２において、ホール素子５の端子１，３は駆動用電流供給端子である。２，４は出力用端子であり、この両端に検出電圧が発生する。ＯＰ１はバッファ増幅部オペアンプ、ＯＰ２は積分回路部オペアンプである。Ｐ−ＡＭＰは一般的なオーディオＩＣパワーアンプであり、出力は３０Ｗである。
【００６２】
Ｃ３は積分コンデンサであり、ＯＰ２の増幅ゲインは周波数が高くなるに従い減衰する。これによりスピーカユニット１の振動系の偏りの動きに相当する超低周波成分信号に対してだけ、帰還がかかる。つまり音楽などのオーディオソースの、数十Ｈｚ以上の低音での振動系の動きに対しては帰還がかからないので、低音に悪影響を及ぼすことはない。ＶＲはオフセット調整用ボリウムであり、スピーカユニット１の振動系が本来の中心位置にある時に、帰還回路の出力電圧をゼロにするなどの調整ができる。
【００６３】
帰還回路５ａからＰ−ＡＭＰの＋端子に帰還される超低周波成分信号に応じた電流が、すなわち振動系の変位方向の偏りを補正する電力がスピーカ１に供給できるように、帰還回路５ａとつながるＰ−ＡＭＰ部分はＤＣアンプ構成としている。
【００６４】
ただしソース信号を受ける端子ＩＮとＰ−ＡＭＰとの間には直流カットのコンデンサＣ１を挿入しており、パワーアンプ６全体としては通常のオーディオパワーアンプと同様の動作をする。つまり、一つのパワーアンプ６単独で、オーディオのソース信号電力と振動系の変位方向の偏りを補正する電力の両方を、スピーカユニット１に供給することができる。
【００６５】
このような構成によりスピーカユニット１には、振動系の変位方向の僅かな偏りも常時補正して本来の変位方向中心位置に保持するサーボが掛かることとなり、負スティフネスが大きくても振動系の平均変位中心位置が本来の中心位置に保持された、極めて安定した動作が得られた。
【００６６】
つまり本実施の形態では、振動系の変位方向の偏りを補正するために、従来のような吸排気ポンプや制御用の電力増幅器を別途設ける必要がない。またもちろんスピーカユニット１のボイスコイル１ｃをダブルボイスコイルとする必要もない。また検出手段５、帰還回路５ａの構成も簡単であり、いずれの使用部品も安価なものばかりである。
【００６７】
また図８で説明した従来の構成ではスピーカユニット５１を同じ１８ｃｍ口径とした場合には、可動側支持部材５１ｇと固定側支持部材５２ａとの間に取り付けられるスプリング５４の長さは僅か約５ｃｍしか取れないが、本実施の形態１では、スプリング４をスピーカユニット１の振動系の中心部とフレーム１ｂの外周部との間に取り付けたので、つまり可動側支持部材１ｇと固定側支持部材２ａとの間に取り付けられるスプリング４の長さを１０ｃｍと長くできたので、スプリング４の機械疲労が非常に小さい。
【００６８】
従って以上説明したように本実施の形態によれば、簡便な構成でローコストであり信頼性も高い実用的な、優れた低域再生能力をもつ低音再生スピーカ装置を実現することができる。
【００６９】
なお本実施の形態では、可動マグネット３をボイスコイル１ｃに取り付けたが、スピーカユニット１のその他の振動系の部位に取り付けてもよい。また可動マグネット３とスピーカユニット１の振動系との間には弾性体などを介在させてもよく、低域で可動マグネット３と振動系とが一緒に動けばよい。ただしホール素子５は界磁部１ａに近づけすぎない方が良い。界磁部１ａから漏れる磁束が影響を与えるからである。
【００７０】
また本実施の形態ではスピーカユニット１を通常の動電型としたが、モータドライブ型や電磁型など、その他の電気音響変換方式のスピーカユニットに適用することができる。
【００７１】
また本実施の形態では負のスティフネスを与える手段をスプリングを用いた機械的手段としたが、次の実施の形態２で説明するように磁気的手段としてもよいことは言うまでもない。また同極性の電荷どうしが反発する力を利用した静電的手段も考えられる。
【００７２】
また本実施の形態ではスプリング４を中心軸対称に４個配置したが、３個またはそれ以外の数としてもよい。スプリング４の発生する負スティフネスがあまり大きくない場合には、２個とすることも可能である。
【００７３】
また本実施の形態ではスプリング４を燐青銅を材質とした弓なりの板バネとしたが、その他の材質や形状も可能である。例えば材質を形状記憶合金とすれば金属疲労が少なく信頼性が向上する。
【００７４】
また本実施の形態では固定側支持部材２ａをキャビネット２に固定したが、スピーカユニット１のフレーム１ｂの外周部に取り付けても、スプリング４の長さを十分に確保することができる。
【００７５】
また本実施の形態ではキャビネット２を密閉型としたが、スピーカユニットの後方が密閉されていれば密閉型以外のキャビネット方式、例えばケルトン型などに適用することもできる。
【００７６】
また本実施の形態では検出手段としてホール素子５を用いたが、その他の方式も、例えば次のような方式の検出手段も可能であることは言うまでもない。すなわちＣＤＳやフォトダイオード、フォトトランジスタなどで光量の変化を検出する光学方式、スピーカユニットの振動系に取り付けた可動側電極と固定側電極との間の静電容量を検出する静電方式、スピーカユニットの振動系に取り付けた鉄板とこの近傍に配置されたコイルによりコイルのインダクタンス変化を検出する誘導方式などである。
【００７７】
ただし検出手段にホール素子を用いた場合は、最も簡単な構成とすることができる。なぜならば光学方式、静電方式、誘導方式では、スピーカユニット１の振動系の変位の中心位置からの上下を判別するためには、上下２個に検出素子を配置する必要があるが、本実施の形態１においては可動マグネット３はＮ極とＳ極の２つの極性を有するので、スピーカユニット１の振動系の変位の上下に応じて、ホール素子５はプラスまたはマイナスの電気信号を発生する。つまり１個の検出素子でスピーカユニット１の振動系の変位の上下を判別することができるからである。
【００７８】
また本実施の形態では検出手段としてホール素子５を用いたが、代わりにホールＩＣを用いれば帰還回路を簡略化することもできる。
【００７９】
また本実施の形態１では、帰還回路５ａからパワーアンプ６への信号帰還は純電気的に行ったが、フォトカプラを介して行うなどしてもよい。
【００８０】
また本実施の形態では、パワーアンプ６の帰還信号を受ける部分はＤＣアンプ構成としたが、直流増幅を行うと問題になるような場合には非ＤＣアンプ構成とすることも可能である。例えば図２の回路図の抵抗Ｒ１とグラウンドとの間に大容量のコンデンサを挿入して、完全な直流での増幅は行わないが超低周波での増幅は行えるようにすればよい。
【００８１】
その他、本発明は上記説明した例に限定されるものでないことは、言うまでもない。
【００８２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の低音再生スピーカ装置の構成について図３により説明をするが、界磁部１１ａ、フレーム１１ｂ、ダンパ１１ｄ、エッジ１１ｅ、振動板１１ｆ、キャビネット１２、検出手段１５、パワーアンプ１６については図１で説明した実施の形態１と全く同じであるので、ここではこれらについての具体的な説明を省略する。
【００８３】
本実施の形態では、ボイスコイル１１ｃは実施の形態１と同様に口径２５ｍｍであるが、ボビンは実施の形態１のように延長されておらず通常の長さである。そしてダストキャップ１１ｇが振動板１１ｆに取り付けられている。
【００８４】
そして本実施の形態で大きく異なる点は、スピーカユニット１１の振動系に負のスティフネスを与える手段を、スピーカユニット１１の振動系と共に動く可動マグネット１３と、この可動マグネット１３に対してスピーカユニット１１の振動変位方向に反発力を与える固定マグネット１４としていることである。
【００８５】
可動マグネット１３はリング状であり、ボイスコイル１１ｃに取り付けられてスピーカユニット１１の振動系と共に動く。また可動マグネット１３と同じ縦中心位置の内周側に樹脂製の支持部材１１ｈにより取り付けられて、固定マグネット１４が配置されている。可動マグネット１３は、寸法が外径３０ｍｍ、内径約２５ｍｍ、厚み３ｍｍで、材質は磁気エネルギー積が３２Ｍ・Ｇ・Ｏｅ（メガガウスエルステッド）のネオジウムである。固定マグネット１４は、寸法が直径２２ｍｍ、厚み１０ｍｍの円柱状であり、材質は可動マグネット１３と同じである。
【００８６】
そして可動マグネット１３と固定マグネット１４はどちらも上がＮ極、下がＳ極に着磁されており、互いに反発している。可動マグネット１３と固定マグネット１４の縦中心位置がちょうど一致している場合には、縦方向のつまりスピーカユニット１１の振動系の変位方向の力は発生しない。
【００８７】
ところが可動マグネット１３が変位すると、反発力の方向に縦方向ベクトルを生じるので、可動マグネット１３には変位方向にさらに押し出されるような力、すなわち負のスティフネスを発生する。本実施の形態２の場合に得られた負のスティフネスも、実施の形態１で得られたのとほぼ同等の値である。
【００８８】
また実施の形態１と同様に、固定マグネット１４を外して負のスティフネスがない時のスピーカユニット１１の最低共振周波数は６０Ｈｚ、実効振動質量は１５ｇ程度、実効振動半径は７０ｍｍである。
【００８９】
検出手段であるホール素子１５は、実施の形態１と同様に可動マグネット１３の縦方向中心の近傍に縦垂直方向に配置されている。つまり負のスティフネス発生手段である可動マグネット１３を、検出用として共用している。
【００９０】
本実施の形態では可動マグネット１３は実施の形態１よりも強力なので、ホール素子１５の検出電圧レベルが実施の形態１よりも高い。そこで帰還回路１５ａのゲインは図２で説明した実施の形態１の場合よりも小さくしており、具体的には図２において抵抗Ｒ８の値を実施の形態１の場合よりも小さくしている。帰還ループゲインが高すぎると、発振が起こる危険性が生じるからである。
【００９１】
このように構成された実施の形態２の低音再生装置も、実施の形態１で述べたのと同様の効果が得られた。つまりスピーカユニット１１の振動系の変位方向の偏りを補正しながら、負のスティフネスにより最低共振周波数つまり低域再生限界周波数を、９６Ｈｚから７０Ｈｚ弱へと大幅に伸張させることができた。
【００９２】
さらに本実施の形態では、負のスティフネスの発生が機械的手段でないので機械疲労の発生が全くなく、信頼性が非常に高い。
【００９３】
従って以上説明したように本実施の形態によれば、簡便な構成でローコストであるばかりでなく信頼性が特に高い、実用的な、優れた低域再生能力をもつ低音再生スピーカ装置を実現することができる。
【００９４】
なお本実施の形態では、可動マグネット１３と固定マグネット１４を上記のような構成としたが、その他種々の構成が可能である。例えば固定マグネット１４をリング状として可動マグネット１３の外周側に配置したり（この場合はホール素子１５は可動マグネット１３の内周側に配置すればよい）、固定マグネット４または可動マグネット３に鉄片プレートやヨークなどを取り付けてもよい。
【００９５】
また本実施の形態では、可動マグネット１３と固定マグネット１４の着磁方向を、縦方向つまりマグネットの厚み方向としたが、両者が互いに反発するように径方向に着磁することもできる。
【００９６】
また本実施の形態では、ホール素子１５は負のスティフネスを発生させる可動マグネット１３の磁束を検出するようにしたが、この可動マグネットと別に小型マグネットを振動系に取り付けて、この磁束を検出するなどしてもよい。
【００９７】
その他、本発明は上記説明した例に限定されるものでないことは、言うまでもない。
【００９８】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の低音再生スピーカ装置の構成について図４により説明をするが、界磁部２１ａ、フレーム２１ｂ、ボイスコイル２１ｃ、ダンパ２１ｄ、エッジ２１ｅ、振動板２１ｆ、キャビネット２２、固定側支持部材２２ａ、可動マグネット２３、スプリング２４、検出手段２５、帰還回路２５ａ、パワーアンプ２６については図１で説明した実施の形態１と全く同じであるので、ここではこれらについての具体的な説明を省略する。
【００９９】
本実施の形態の異なる点は、低音再生スピーカ装置の非動作時に、スピーカユニット２１の振動系を変位方向中心位置付近に保持する手段２７ａ、２７ｂ、２１ｇを備えたことである。
【０１００】
２７ａは小型のギャードモータであり中心から回転シャフト２７ｂが突出している。シャフト２７ｂの先端部は、可動側支持部材２１ｇを上下両側から若干のクリアランスをもって挟み込めるように、コの字状に折れ曲がっている。２１ｇはダストキャップを兼ねたスプリング２４を取り付ける可動側支持部材であるが、中心に回転シャフト２７ｂの先端折れ曲がり部の正面周囲寸法よりも若干大きな寸法の、小さな逃げ孔が設けられている。
【０１０１】
低音再生スピーカ装置の動作時には、回転シャフト２７ｂの先端折れ曲がり部の方向は可動側支持部材２１ｇの逃げ孔と一致している。こうして低音再生スピーカ装置の動作時にはスピーカユニット２１の振動系は、可動側支持部材２１ｇが回転シャフト２７ｂの先端折れ曲がり部に接触することなく、動くことができる。
【０１０２】
低音再生スピーカ装置の非動作時、例えば低音再生スピーカ装置の電源を切る場合などには、ギャードモータ２７ａが回転シャフト２７ｂを数十度ほど回転させる。すると図４に示すように回転シャフト２７ｂの先端折れ曲がり部の方向が可動側支持部材２１ｇの逃げ孔から外れ、可動側支持部材２１ｇを上下両側から若干のクリアランスをもって挟み込んで、スピーカユニット２１の振動系を変位方向中心位置付近に保持する。
【０１０３】
このギャードモータ２７ａの動作制御は次のようにして行えばよい。低音再生スピーカ装置の電源を入れた場合には、スピーカユニット２１の振動系が偏った位置から変位方向中心位置に移動した後に回転シャフト２７ｂを回転させて、振動系の保持を解除する。回転シャフト２７ｂが所定の位置まで動いて静止するまでの数秒間は、パワーアンプのソース入力信号をミューティングしておく。この一連の動作は簡単なディレイ回路などで容易に実現できる。
【０１０４】
また低音再生スピーカ装置の電源を切る場合に対処するには、使用者が触れる本体電源スイッチよりも１〜２秒程度遅れて動作するリレーを装置内部に設ければよい。つまり使用者が本体電源を切った瞬間ではパワーアンプ２６に入るソース入力だけを切り、この直後にギャードモータ２７ａを動作させてスピーカユニット２１の振動系を変位方向中心位置付近に保持する。そしてギャードモータ２７ａが止まった後にパワーアンプ２６、帰還回路２５など全体の電源を前記リレーで遮断すればよい。
【０１０５】
このように構成された本実施の形態の低音再生装置は、実施の形態１で述べたのと同様の効果が得られるばかりでなく、低音再生スピーカ装置の非動作時にスピーカユニット２１の振動系が変位方向中心位置付近に保持されるので、片側に偏って長時間経過することがない。このためスピーカユニット２１の支持系つまりダンパ２１ｄやエッジ２１ｅの突っ張りによるストレスをなくすことができるので、支持系の経時変化や劣化が少なくなる。
【０１０６】
またスプリング２４も平衡位置で保持されるので、長時間に渡って変形した状態に留まることで起こりがちなスプリング２４の負スティフネスの上下非対称化、といった心配もない。
【０１０７】
従って以上説明したように本実施の形態によれば、経時変化の少ない長寿命な低音再生スピーカ装置を実現できる。
【０１０８】
なお本実施の形態では、可動側支持部材２１ｇの逃げ孔から僅かながら空気漏れが生じる。可動側支持部材２１ｇの上に密閉カバーを設けるとこれが無くなるのでさらに望ましい。
【０１０９】
また本実施の形態では、可動側支持部材２１ｇの先端部分を用いてスピーカユニット２１の振動系を変位方向中心位置付近に保持したが、その他の部材や部位を用いてもよいことは言うまでもない。
【０１１０】
また本実施の形態では、ギャードモータ２７ａをスピーカユニット２１の振動系を変位方向中心位置付近に保持する手段として用いたが、これを回転ソレノイドやその他の手段としてもよい。
【０１１１】
その他、本発明は上記説明した例に限定されるものでないことは、言うまでもない。
【０１１２】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の低音再生スピーカ装置の構成について図５により説明をするが、界磁部３１ａ、フレーム３１ｂ、ボイスコイル３１ｃ、ダンパ３１ｄ、エッジ３１ｅ、振動板３１ｆ、可動側支持部材３１ｇ、キャビネット３２、固定側支持部材３２ａ、可動マグネット３３、スプリング３４、検出手段３５、帰還回路３５ａ、パワーアンプ３６については図１で説明した実施の形態１と全く同じであるので、ここではこれらについての具体的な説明を省略する。
【０１１３】
本実施の形態も実施の形態３と同様に低音再生スピーカ装置の非動作時に、スピーカユニット３１の振動系を変位方向中心位置付近に保持する手段を備えているが、自己保持型ソレノイド３７ａを用いている点が異なる。自己保持型ソレノイド３７ａの中心部からは、中心軸方向に動くプランジャ３７ｂが突出しておりその先端部が、ボイスコイル３１ｃのボビンに取り付けられた樹脂製の保持嵌合部材３７ｃに勘合するように構成されている。プランジャ３７ｂには復帰スプリング３７ｄが装着されている。
【０１１４】
低音再生スピーカ装置の動作時には、自己保持型ソレノイド３７ａに通電するやいなや瞬間的にプランジャ３７ｂが吸引され、プランジャ３７ｂが保持勘合部材３７ｃから直ちに外れる。そして低音再生スピーカ装置の動作時にはスピーカユニット３１の振動系は、保持勘合部材３７ｃがプランジャ３７ｂの先端部に接触することなく、動くことができる。
【０１１５】
３７ａは自己保持型ソレノイドであるのでプランジャ３７ｂは吸引状態で保たれるため、吸引後すぐに通電を解除することができる。つまり通電は一瞬だけでよい。
【０１１６】
低音再生スピーカ装置の非動作時、例えば低音再生スピーカ装置の電源を切る場合などには自己保持型ソレノイド３７ａに逆方向の通電を行う。いわゆる復帰電流を流すわけである。するとプランジャ３７ｂは吸引状態から解除され、復帰スプリング３７ｄの力により保持勘合部材３７ｃの位置に戻る。このようにしてスピーカユニット３１の振動系を変位方向中心位置付近に保持する。
【０１１７】
この自己保持型ソレノイド３７ａの動作制御を行う回路図の一例を図６に示
すである。ＡＣＤは低音再生スピーカ装置のＡＣ１次側電流検出回路である。自己保持型ソレノイド３７ａのコイルへの通電は大容量のコンデンサＣ２を利用して行われる。この制御回路の動作は以下の通りである。
【０１１８】
低音再生スピーカ装置の電源スイッチを入れると、ＡＣ１次側電流検出回路ＡＣＤが検出電気信号を発生しトランジスタＱのベースに電流が流れ始める。トランジスタＱにはコンデンサＣ１と抵抗Ｒが接続されており、この時定数によりトランジスタＱのエミッタに接続されたリレーＲＲは、電源スイッチを入れてから約１秒後に動作する。約１秒ほど後に動作させるのは、スピーカユニット３１の振動系が偏った位置から変位方向中心位置に移動するのを待つためである。
【０１１９】
するとリレーＲＲがＯＮとなって端子１と端子２がつながり、コンデンサＣ２を通じて電源側から電流が瞬間的に自己保持型ソレノイド３７ａに流れ込み、自己保持型ソレノイド３７ａが動作して吸引状態になる。この電流はコンデンサＣ２の充電電流であるが一瞬だけであり、自己保持型ソレノイド３７ａに無駄な電流を流し続けなくて済む。
【０１２０】
低音再生スピーカ装置の電源スイッチを切った場合には、ＡＣ１次側電流検出回路ＡＣＤからの検出電気信号がなくなるので、トランジスタＱは遮断状態となりリレーＲＲはＯＦＦになる。するとリレーＲＲの端子１と端子３がつながり、自己保持型ソレノイド３７ａに対してコンデンサＣ１が放電をするが、この時の電流の方向は低音再生スピーカ装置の電源スイッチを入れた時と逆になる。このようにして自己保持型ソレノイド３７ａには逆の電流が流れるので、プランジャ３７ｂを復帰させることができる。なおリレーＲＲの端子４，６は時定数コンデンサＣ１を放電させるためのものである。
【０１２１】
このように構成された本実施の形態の低音再生装置は実施の形態３で述べたのと同様の効果が得られるばかりでなく、自己保持型ソレノイド３７ａが瞬間的に動作するため、実施の形態３で用いたギヤードモータのように時間がかからず素早く動作状態に入ることができる。
【０１２２】
なおスピーカユニットの振動系を変位方向中心位置付近に保持する手段をもたない場合には、低音再生スピーカ装置の電源を入れてから素早く動作可能な状態にするのは困難である。なぜなら低音再生スピーカ装置の非動作時には、スプリングの力により変位方向中心位置から遠く離れた位置に振動系が押しやられているので、これが変位方向中心位置まで戻るのにはある程度の時間がかかるからである。
【０１２３】
また本実施の形態では自己保持型ソレノイド３７ａの動作電流をコンデンサＣ２を介して供給するとともに、同じコンデンサを放電させて自己保持型ソレノイド３７ａの復帰電流を供給するようにしたので、復帰電流用の別電源をもつ必要がない。これにより低音再生スピーカ装置の動作中に突然電源が遮断された場合、例えば停電や電源コンセントが事故で抜けた場合などでも、コンデンサＣ２に充電されていた電荷を利用して自己保持型ソレノイド３７ａを復帰動作させられるので、スピーカユニット３１の振動系の変位方向中心位置付近の保持が可能となる。
【０１２４】
従って以上説明したように本実施の形態によれば、経時変化が少なく長寿命であるばかりでなく、素早く動作状態に入ることのできる、また安全性の高い低音再生スピーカ装置を実現できる。
【０１２５】
なお本実施の形態では低音再生スピーカ装置の非動作時に、自己保持型ソレノイド３７ａのプランジャ３７ｂを復帰状態としたが、逆の設計も可能である。
【０１２６】
また本実施の形態では自己保持型ソレノイド３７ａを用いたが、これを通常のソレノイドやその他のタイプのソレノイドとする設計もできる。ただし自己保持型ソレノイドを用いると、動作電流を一瞬流すだけでよく省電力化を図ることができる。
【０１２７】
その他、本発明は上記説明した例に限定されるものでないことは、言うまでもない。
【０１２８】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５の低音再生スピーカ装置の構成について図７により説明をするが、界磁部４１ａ、フレーム４１ｂ、ボイスコイル４１ｃ、ダンパ４１ｄ、エッジ４１ｅ、振動板４１ｆ、可動側支持部材４１ｇ、キャビネット４２、可動マグネット４３、スプリング４４、検出手段４５、帰還回路４５ａ、パワーアンプ４６については図１で説明した実施の形態１と全く同じであるので、ここではこれらについての具体的な説明を省略する。
【０１２９】
本実施の形態の特徴的な点は、固定支持する固定側支持部材４２ａの中に可動するロッド４２ｂを備え、これによりスプリング４４の負のスティフネスを可変できるようにしたことである。
【０１３０】
具体的には図７における４個の固定側支持部材４２ａと可動ロッド４２ｂは、モータとウォームギヤとラックギヤなどによる軸方向推進可動機構を内蔵している。モータの回転が止まれば、可動ロッド４２ｂに対して圧縮力が掛かってもウォームギヤとラックギヤどうしは動かなくなるので、可動ロッド４２ｂは静止した固定端として働く。
【０１３１】
そして低音再生スピーカ装置の非動作時には、可動ロッド４２ｂを後退させてスプリング４４を緩める。低音再生スピーカ装置の動作時には、可動ロッド４２ｂを前進させてスプリング４４に所定の圧縮力を与える。あるいは可動ロッド４２ｂの静止位置を調節することにより、スプリング４４に与える圧縮力を調節できるので、発生する負のスティフネスを可変することができる。
【０１３２】
このように構成された本実施の形態の低音再生装置は実施の形態１で述べたのと同様の効果が得られるばかりでなく、非動作時にスプリング４４の負のスティフネスを減少させることができるので、スピーカユニット４１の支持系つまりダンパ４１ｄやエッジ４１ｅが突っ張ることがなくなり、支持系の経時変化や劣化が少なくなる。
【０１３３】
またスプリング４４の発生する負のスティフネスを調節できるので、低音再生スピーカ装置の最低共振周波数を調節でき、低域特性を可変できる。
【０１３４】
従って以上説明したように本実施の形態によれば、経時変化が少なく長寿命であるばかりでなく、低域特性の可変ができる低音再生スピーカ装置を実現できる。
【０１３５】
なお本実施の形態５では負のスティフネスを与える手段を機械的手段、つまりスプリング４４としたが、これを実施の形態２で説明したような磁気的手段とした場合も考えられる。この場合には例えば固定マグネットを電磁石として、これに供給する電流を調節することで、発生する負のスティフネスを可変できる。
【０１３６】
その他、本発明は上記説明した例に限定されるものでないことは、言うまでもない。
【０１３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の低音再生スピーカ装置によれば、スピーカユニットと、前記スピーカユニットの振動系に負のスティフネスを与える手段と、前記スピーカユニットを収納するキャビネットとを備えた低音再生スピーカ装置において、前記スピーカユニットの振動系の変位に応じた電気信号を発生する検出手段と、前記スピーカユニットを駆動するソース信号再生用のパワーアンプに前記検出手段からの電気信号を帰還する帰還回路を備え、前記パワーアンプは、ソース信号電力に加えて前記スピーカユニットの振動系の変位方向の偏りを補正する電力を、前記スピーカユニットに単独で供給し、また、前記低音再生スピーカ装置の非動作時に、前記スピーカユニットの振動系を変位方向中心位置付近に保持する手段を備えたことにより、
前記スピーカユニットには、振動系の変位方向の僅かな偏りも常時補正して本来の変位方向中心位置に保持するサーボが掛かることとなり、負スティフネスが大きくても振動系の平均変位中心位置が本来の中心位置に保持された極めて安定した動作が得られだけでなく、振動系の変位方向の偏りを補正するために従来のような吸排気ポンプや制御用の電力増幅器を別途設ける必要がない。従って簡便な構成でローコストであり実用的な、優れた低域再生能力をもつ低音再生スピーカ装置を実現することができる。さらにまた、低音再生スピーカ装置の非動作時に、スピーカユニットの振動系が変位方向の片側に偏って長時間経過することがなく、スピーカユニットの支持系やスプリングに長時間のストレスが掛からない。従って経時変化の少ない長寿命な低音再生スピーカ装置を実現できる。
【０１３９】
本発明の請求項２記載の低音スピーカ装置によれば、前記スピーカユニットの振動系に負のスティフネスを与える手段を、前記スピーカユニットの振動系の中心部と前記スピーカユニットの外周部付近との間に、略中心軸対象複数箇所に圧縮されて取り付けられたスプリングとしたことにより、スプリングの長さを長くすることができ機械疲労が小さくなる。従って信頼性の高い低音再生スピーカ装置を実現できる。
【０１４０】
本発明の請求項３記載の低音再生スピーカ装置によれば、前記スピーカユニットの振動系に負のスティフネスを与える手段を、前記スピーカユニットの振動系と共に動く可動マグネットと、前記可動マグネットに対して前記スピーカユニットの振動変位方向の力を与える固定マグネットとし、前記固定マグネットと前記可動マグネットを同じ縦中心位置に配置したことにより、負のスティフネスの発生が機械的手段でないので機械疲労の発生が全くない。従って特に信頼性の高い低音再生スピーカ装置を実現できる。
【０１４２】
本発明の請求項４記載の低音再生スピーカ装置によれば、非動作時に、前記スピーカユニットの振動系を変位方向中心位置付近に保持する手段として、自己保持型ソレノイドを用いたことにより、前記スピーカユニットの振動系を変位方向中心位置付近に保持あるいは保持解除するのが瞬時に行える。従って素早く動作状態に入れる低音再生スピーカ装置を実現できる。
【０１４３】
本発明の請求項５記載の低音再生スピーカ装置によれば、前記自己保持型ソレノイドの動作電流をコンデンサを介して供給するとともに、前記自己保持型ソレノイドの復帰電流を前記コンデンサの放電により供給したことにより、低音再生スピーカ装置の動作中に突然電源が遮断された場合にも、スピーカユニットの振動系の変位方向中心位置付近の保持が可能となる。従って安全性の高い低音再生スピーカ装置を実現できる。
【０１４６】
以上のように、本発明は極めて大きな実用的価値をもつものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の低音再生スピーカ装置の構成を示した断面図と正面図
【図２】本発明の実施の形態１の帰還回路の一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態２の低音再生スピーカ装置の構成を示した断面図と正面図
【図４】本発明の実施の形態３の低音再生スピーカ装置の構成を示した断面図と正面図
【図５】本発明の実施の形態３の別の構成を有する低音再生スピーカ装置の構成を示した断面図と正面図
【図６】同実施の形態のソレノイドの動作を制御する制御回路の一例を示す図
【図７】本発明の実施の形態４の低音再生スピーカ装置の構成を示した断面図と正面図
【図８】従来の低音再生スピーカ装置の構成を示した断面図と正面図
【図９】従来の低音再生スピーカ装置の構成を示した断面図と正面図
【図１０】負スティフネスを与えるスプリングの動作を示した説明図
【図１１】スティフネスの変位〜力特性図
【符号の説明】
１，１１，２１，３１，４１            スピーカユニット
１ａ，１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ  界磁部
１ｂ，１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂ  フレーム
１ｃ，１１ｃ，２１ｃ，３１ｃ，４１ｃ  ボイスコイル
１ｄ，１１ｄ，２１ｄ，３１ｄ，４１ｄ  ダンパ
１ｅ，１１ｅ，２１ｅ，３１ｅ，４１ｅ  エッジ
１ｆ，１１ｆ，２１ｆ，３１ｆ，４１ｆ  振動板
１ｇ，２１ｇ，３１ｇ，４１ｇ          可動側支持部材
１１ｇ                                ダストキャップ
１１ｈ                                                                支持部材
２，１２，２２，３２，４２            キャビネット
２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ          固定側支持部材
４２ｂ                                可動ロッド
３，１３，２３，３３，４３            可動マグネット
４，２４，３４，４４                  スプリング
１４                                  固定マグネット
５，１５，２５，３５，４５                        ホール素子
５ａ，１５ａ，２５ａ，３５ａ，４５ａ    帰還回路
６，１６，２６，３６，４６                        パワーアンプ
２７ａ                                                                ギャードモータ
３７ａ                                                                自己保持型ソレノイド
２７ｂ                                                              回転シャフト
３７ｂ                                                                プランジャ
３７ｃ                                                                保持嵌合部材
３７ｄ                                                                復帰スプリング
【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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