(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を収納するキャビネットと、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、固定マグネットとを備え、前記可動マグネットと固定マグネットを、前記スピーカユニットの振動系に対して負のスティフネスを発生させるように構成し、前記固定マグネットをリング状とし、前記固定マグネットの内周側の厚み方向中央位置に前記可動マグネットを同軸状に配置し、前記スピーカユニットの振動系の変位方向の偏りを検出して電気信号を発生する検出手段を備え、前記スピーカユニットを駆動するパワーアンプに前記検出手段からの電気信号を帰還して、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とともに、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。
【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が得られる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】
そしてまたキャビネット内容積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第２，８１０，０２１号（ＬＯＷ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＬＯＵＤＳＰＥＡＫＥＲ，  Ｐａｔｅｎｔｅｄ  Ｏｃｔ．１５，１９５７）に述べられているものであり、図９にこの従来の低音再生スピーカ装置の構造を示す。
【０００５】
図９において、５１は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】
５８は支持体でありキャビネット５２に固定されている。支持体５８の内周部分にはスプリング５９ｂが配置され、レバー５９ｃを内周方向に押している。レバー５９ｃは支点受け溝５９ｄで支えられている。一方スピーカユニット５１のボイスコイル５１ｃの上部にはロッド５９ａが取り付けられ、ロッド５９ａの受け溝５９ｇとレバー５９ｃの受け溝５９ｅとの間には、トグルピン５９ｆが填め込まれている。
【０００７】
またロッド５９ａの上部には、スプリング６０ｃで柔軟に支持された可動電気接点６０ａが設けられている。そして固定電気接点６０ｂが可動電気接点６０ａを挟むように配置されている。これら電気接点には排気ポンプ６０ｄと吸気ポンプ６０ｅが接続されている。
【０００８】
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は次の通りである。スプリング５９ｂはレバー５９ｃを介してトグルピン５９ｆを内周方向に押しているので、ボイスコイル５１ｃが変位してトグルピン５９ｆが平衡状態から外れると、トグルピン５９ｆは変位方向へさらに倒れるようにロッド５９ａを押すことになる。
【０００９】
ボイスコイル５１ｃや振動板５１ｆなどの振動系が変位すると、ダンパ５１ｄやエッジ５１ｅのスティフネスすなわち支持系のスティフネスと、キャビネット５２の中の空気のスティフネスが、振動系を中心位置に引き戻すように働く。しかし上記の５９ａ〜５９ｇのトグル機構が発生する力はこれとは逆方向であり、スピーカユニット５１の振動系を変位方向にさらに押し出そうとするものである。
【００１０】
つまり上記の５９ａ〜５９ｇのトグル機構はスピーカユニット５１の振動系に対して負のスティフネスを与えるものであり、スピーカユニット５１の支持系とキャビネット５２の中の空気とによるスティフネスを打ち消して減少させるので、キャビネット５２の内容積が等価的に増加することになる。そしてこれにより低域再生能力が向上する。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は、本発明の説明のところで詳しく述べることにする。
【００１１】
またこの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よりも大きい場合には、スピーカユニット５１の振動系が本来の変位中心位置にとどまり続けることができず（キャビネット５２などから微量な空気漏れがあるので）、どちらか片方の変位方向に偏ってしまう。電気接点６０ａ，６０ｂとポンプ６０ｄ，６０ｅはこれを補正するためのものである。
【００１２】
つまり例えばスピーカユニット５１の振動系が前方に偏っていくと、可動電気接点６０ａが固定電気接点６０ｂの上側と接触して、排気ポンプ６０ｄが作動する。するとキャビネット５２の中の空気が排出されてスピーカユニット５１の振動系が本来の変位中心位置に引き戻される。逆に振動系が後方に偏っていくと、可動電気接点６０ａが固定電気接点６０ｂの下側と接触して、吸気ポンプ６０ｅが作動する。するとキャビネット５２の中に空気が流入してスピーカユニット５１の振動系が本来の変位中心位置に押し戻される。
【００１３】
従ってこれによって負スティフネスが大きい場合にも、スピーカユニット５１の振動系の変位方向の偏りが補正される。
【００１４】
【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、負スティフネス発生手段が５９ａ〜５９ｇによる機械的なトグル機構方式であるために、スプリング５９ｂに機械疲労が生じる（大振幅動作を長時間続けると破断に至る危険性もある）ので信頼性がない、トグルピン５９ｇとレバー５９ｃとの接触部分から異音や雑音を発生する、といった問題点があった。また構成部品が多いので装置が複雑になることも問題点である。
【００１５】
さらにまた負スティフネスが大きい場合には、振動板の変位方向の偏りを補正するためにポンプ６０ｄ，６０ｅを必要とするので、装置が一層複雑で大掛かりになる、ポンプ６０ｄ，６０ｅから雑音が発生する、といった問題点もあった。
【００１６】
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多くの問題点があり到底実用にならなかった。
【００１７】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、信頼性が高く、雑音等の発生もなく、かつ簡便で実用的な、キャビネット内容積を等価的に大きくした低音再生スピーカ装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は以下の構成とする。
【００１９】
即ち、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を収納するキャビネットと、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、固定マグネットとを備え、前記可動マグネットと固定マグネットを、前記スピーカユニットの振動系に対して負のスティフネスを発生させるように構成し、前記固定マグネットをリング状とし、前記固定マグネットの内周側の厚み方向中央位置に前記可動マグネットを同軸状に配置し、前記スピーカユニットの振動系の変位方向の偏りを検出して電気信号を発生する検出手段を備え、前記スピーカユニットを駆動するパワーアンプに前記検出手段からの電気信号を帰還して、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とともに、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。かかる構成によれば、信頼性が高く雑音等の発生もなくかつ簡便で実用的な、かつ負スティフネスの発生機構を簡単にでき、かつキャビネット内容積を等価的に極めて大きくした、さらに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することができる。
【００２１】
また、上記の構成において、スピーカユニットの振動系の変位が最大変位に達するよりも前に、発生する負のスティフネスが減少するように前記可動マグネットと前記固定マグネットを構成することが好ましい。かかる好ましい構成によれば、過大入力に強い低音再生スピーカ装置を実現できる。
【００２３】
ここで、前記スピーカユニットの振動系の変位方向の偏りを検出する検出手段がホール素子を含むことが好ましい。かかる好ましい構成によれば、スピーカユニットの振動系の変位方向の偏りの検出手段を簡単にすることができる。
【００２５】
また、上記の構成において、前記固定マグネットを電磁石とすることが好ましい。かかる好ましい構成によれば、低域特性を可変することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
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。
【００２７】
（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１ｇから成るスピーカユニット１が、キャビネット２に取り付けられている。そしてボイスコイル１ｃにはリング状の可動マグネット３が取り付けられており、ボイスコイル１ｃや振動板１ｆやダストキャップ１ｇ、すなわち振動系と共に動く。
【００２８】
フレーム１ｂにはリング状の固定マグネット４が取り付けられている。振動系が変位方向中央位置にあるときに、固定マグネット４の内側の厚み方向（振動系の変位方向）中央位置に可動マグネット３が位置するように、両マグネット３，４は同軸状に配置されている。そして可動マグネット３と固定マグネット４は厚み方向に同極性に着磁されており、互いに反発している。従って可動マグネット３と固定マグネット４は振動系が中央位置から逃げようとする力を、つまりスピーカユニット１の振動系に対して負のスティフネスを与えている。
【００２９】
ここで、この低音再生スピーカ装置の構成部品の材質や寸法などについて具体的に説明する。
【００３０】
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１９ｍｍ（実際のボイスコイルボビン部の外径は約２０ｍｍ）である。エッジ１ｅの材質は発泡ウレタンでありアップロール形状である。振動板１ｆは紙の材質のコーンである。ダストキャップ１ｇの材質は紙である。
【００３１】
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。
【００３２】
可動マグネット３の寸法は外径２８ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚み２．５ｍｍで、材質は磁気エネルギー積が３０Ｍ・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４の寸法は外径７０ｍｍ、内径３２ｍｍ、厚み１５ｍｍであり、材質はフェライトである。
【００３３】
以上のように構成したことにより、負のスティフネスの発生を機械的手段によらずまた何らの接触部分もなしに行えるので、機械疲労の発生や雑音等の発生がなく信頼性に優れている。また負のスティフネスの発生手段が僅か２個のマグネット３，４だけで済むので構造が簡単である。
【００３４】
そしてキャビネット内容積の等価的増大化効果と低域再生能力向上については、負のスティフネスの働きにより、本実施の形態においてはキャビネット２の内容積を約２倍に増大させ、最低共振周波数つまり低域再生限界周波数を９６Ｈｚから８１Ｈｚに伸張させることができた。
【００３５】
以下、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考察、説明する。
【００３６】
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、
【００３７】
【数１】
Ｋｓ＝Ｍ×（２πｆ０）２          …式▲１▼
【００３８】
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、
【００３９】
【数２】
Ｋｃ＝ρｃ２（πａ）２／Ｖ      …式▲２▼
【００４０】
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、
【００４１】
【数３】
ｆ１＝（Ｋｓ＋Ｋｃ）１／２／２πＭ１／２          …▲３▼
【００４２】
である。
【００４３】
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、これは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。
【００４４】
図２に、キャビネットに取り付けた状態でのスピーカユニットの振動系に働くスティフネス力（破線）と、負のスティフネス力（一点鎖線）と、これらの合計のスティフネス力（実線）の関係を示す。スティフネスとは簡単に言えばバネ定数のようなものであり、図２の各々の変位〜力のカーブの傾きに相当する。つまりこのカーブの勾配が小さいほどスティフネスが小さく、振動系が動きやすくなることを意味する。
【００４５】
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
【００４６】
【数４】
ｆ１＝（Ｋｓ＋Ｋｃ−Ｋｎ）１／２／２πＭ１／２          …式▲４▼
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
負のスティフネスの大きさＫｎを非常に大きくしていくとＫｎ＞Ｋｓとなるが、この場合にはキャビネットに取り付けないスピーカユニット単体の状態では、振動系は中心位置に静止することができずに即座に片方に偏ってしまう。分かりやすく言えば、スピーカユニットの支持系が負のスティフネスに負けてしまうわけである。キャビネットに取り付けた状態でも完全に空気漏れをなくすことはできないので、スピーカユニットの振動系は徐々に中心位置から外れて偏ってしまう。
【００５０】
従って負のスティフネスＫｎが支持系スティフネスＫｓよりも大きい場合には、振動系の偏りを補正する手段が必要となる。これに対する解決策は、本発明の他の実施の形態で説明することにする。
【００５１】
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。
【００５２】
本実施の形態においてはスピーカユニット１の最低共振周波数（可動マグネット３付き）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に取り付けた状態かつ固定マグネット４がない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である（実測値と同じ）。
【００５３】
負のスティフネスＫｎを与えると最低共振周波数ｆ１は８１Ｈｚになったが、式▲４▼から逆算してＫｓ＋Ｋｃ−Ｋｎ＝３８２０（Ｎ／ｍ）となるので、Ｋｎ＝５４２０−３８２０＝１６００（Ｎ／ｍ）であることが分かる。従ってキャビネット２の中の空気のスティフネスがＫｃ＝３２９０（Ｎ／ｍ）からＫｃ−Ｋｎ＝３２９０−１６００＝１６９０（Ｎ／ｍ）に減少したことに相当する。キャビネット内空気のスティフネスは内容積と反比例するので、これはキャビネット２の内容積が１／３２９０から１／１６９０の比率で増大することと等価である。つまり本実施の形態ではキャビネット２の内容積が等価的に約２倍になっていると言える。
【００５４】
以上説明したように本実施の形態１によれば、信頼性に優れ、実用的、簡便な、かつ優れた低域再生能力の低音再生装置を実現できる。
【００５５】
なお本実施の形態１では、可動マグネット３と固定マグネット４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。図３と図４は別の構成例の一部を示すものである。
【００５６】
図３のスピーカユニット１１においては、ボイスコイル１１ｃに取り付けられたリング状の可動マグネット１３の内周側に、円盤状の２個の固定マグネット１４ａ，１４ｂが厚み方向に対称な位置に（即ち、固定マグネット１４ａ，１４ｂが可動マグネット１３から等距離になるような位置に）配置されている。固定マグネット１４ａ，１４ｂは界磁部１１ａの上部に支持体１１ｈにより取り付けられている。そして各マグネット１３，１４ａ，１４ｂは厚み方向に同極性に着磁されている。固定マグネット１４ａ，１４ｂは可動マグネット１３を中央位置から引き寄せる方向の吸引力を発生し、負のスティフネスが発生する。
【００５７】
図４のスピーカユニット２１においては、ボイスコイル２１ｃに取り付けられたリング状の可動マグネット２３の内周側中央に、リング状の固定マグネット２４が配置されている。固定マグネット２４は界磁部２１ａの上部に支持体２１ｈにより取り付けられている。そしてこの例では可動マグネット２３と固定マグネット２４は、径方向に逆方向に着磁されている。可動マグネット２３と固定マグネット２４は互いに反発する力を発生し、負のスティフネスが発生する。
【００５８】
これらのように固定マグネットを可動マグネットの内周側に配置すれば、使用部品を小さくすることができるなどのメリットがある。一方すでに述べたように図１で示した構成ではマグネットの数が２個だけでよいので最も簡便であることに加え、固定マグネット４のサイズを大きくすることができるので非常に大きな負のスティフネスを得ることも容易にできるというメリットもある。また発生する負のスティフネスの変位〜力特性カーブが比較的リニアであるという特長もある。
【００５９】
なお本実施の形態１の図１では可動マグネット３と固定マグネット４を厚み方向に着磁したが、図４のように径方向に着磁することも可能である。また固定マグネット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。また本実施の形態１では可動マグネット３と固定マグネット４を円形のリング状としたが、円板形、矩形、角形リング、その他の形状としてもよい。
【００６０】
また本実施の形態１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。
【００６１】
また本実施の形態１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。
【００６２】
また本実施の形態１ではキャビネット２を密閉型としたが、ケルトン型、バスレフ型など、その他の方式のキャビネットとすることもできる。
【００６３】
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。
【００６４】
（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は、その構成は図１で説明した実施の形態１と全く同じである。また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も同じである。異なるのは、固定マグネットの寸法と、発生する負のスティフネスの変位〜力特性カーブだけである。よって、ここでは固定マグネット４と負のスティフネスの変位〜力特性カーブ以外についての具体的な説明を省略する。
【００６５】
本実施の形態２においては、固定マグネット４は、寸法が外径６５ｍｍ、内径３２ｍｍ、厚み１０ｍｍであり、材質はフェライトである。
【００６６】
この実施の形態２における負のスティフネスの変位〜力特性カーブなどを図５に示す。キャビネット２に取り付けたスピーカユニット１の振動系に加わるスティフネス力の、つまりスピーカユニット１の支持系のスティフネスとキャビネット２の中の空気のスティフネスを足したものの変位〜力特性カーブを、図中破線で示している。このスピーカユニット１の最大振幅は約±８ｍｍであり、変位が８ｍｍ近くになると支持系がつっぱりを生じるので変位〜力特性カーブの傾きが大きくなっている。
【００６７】
図中の一点鎖線は、発生する負のスティフネスの変位〜力特性カーブを示している。このカーブの直線部の勾配は８（Ｎ）／５（ｍｍ）つまり１６００（Ｎ／ｍ）であり、第１の実施の形態で計算説明した値と同じである。なお固定マグネット４の外径は第１の実施の形態よりも小さいが発生する負のスティフネスは同じであった。これは実験の結果分かったことであるが、この構成の場合、発生する負のスティフネスは固定マグネットの外径が大きいほど大きいが、厚みについては薄い方が発生する負のスティフネスが大きくなる傾向にあることに起因している。
【００６８】
そして図中一点鎖線の負のスティフネスの変位〜力特性カーブは、±５ｍｍ付近がピークでありこれを越えると発生する負のスティフネス力が減少している。この±５ｍｍとはちょうど固定マグネット４の厚みの半分に相当し、固定マグネット４の厚みにほぼ比例してこのピークの変位が決まる。
【００６９】
そして図中の実線は、負のスティフネスを発生させた時の（つまり合計の）スピーカユニット１の振動系に働くスティフネスの変位〜力特性カーブを示す。±５ｍｍ付近を越えるとスティフネスが増大するカーブが得られている。つまりスピーカユニット１の振動系の変位が最大変位に達するよりも前に、発生する負のスティフネスが減少するように可動マグネット３と固定マグネット４を構成したことにより、スピーカユニット１の振動系の最大変位よりも小さい変位領域からスティフネスを増加させることができる。
【００７０】
従って、スピーカユニット１の振動系には最大振幅に達する前にブレーキがかかるので、過大入力がスピーカユニット１に加わった場合に支持系が急激なつっぱりを生じることがなく、過大入力に対して耐久性のある低音再生スピーカ装置を実現できる。
【００７１】
なお、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。
【００７２】
（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６により説明する。
【００７３】
本実施の形態３のスピーカユニット３１（３１ａ〜３１ｇ）とキャビネット３２は、図１で説明した実施の形態１のスピーカユニット１（１ａ〜１ｇ）とキャビネット２にそれぞれ対応し、両者は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。
【００７４】
本実施の形態３では、可動マグネット３３は、寸法が外径２８ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚み３ｍｍで、材質は磁気エネルギー積が４５Ｍ・Ｇ・Ｏｅ（メガガウスエルステッド）の強力なネオジウムである。固定マグネット３４は、寸法が外径７５ｍｍ、内径３２ｍｍ、厚み１５ｍｍであり、材質はフェライトである。可動マグネット３３と固定マグネット３４は厚み方向に同極性に着磁されており、互いに反発している。これにより本実施の形態３において発生する負のスティフネスは２８００（Ｎ／ｍ）であり、スピーカユニット３１の支持系のスティフネス２１３０（Ｎ／ｍ）を上回る大きな値となっている。
【００７５】
そして本実施の形態３では、スピーカユニット３１の振動系の変位方向の偏りを検出して電気信号を発生する手段３５，３５ａを備え、スピーカユニット３１を駆動するパワーアンプ３６にこの検出手段からの電気信号を帰還して、スピーカユニット３１の振動系の変位方向の偏りを補正する構成としている。
【００７６】
この手段３５，３５ａを具体的に説明すると、３５はホール素子であり可動マグネット３３の厚み方向中心の近傍に垂直方向に配置されている。３５ａはホール素子からの出力信号をパワーアンプ３６に帰還する帰還回路である。
【００７７】
ホール素子３５は、可動マグネット３３が内周側へ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３３のＮ極とＳ極の厚み方向の中央位置においては、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３３の厚み方向中心位置とホール素子３５の垂直方向中心位置が一致している場合には、ホール素子３５を水平に通過する磁束がゼロであるので信号は出ない。
【００７８】
可動マグネット３３がどちらかに変位した場合には、ホール素子３５の位置で磁束分布が非対称となり（簡単に言えばＮ極側またはＳ極側のどちらかがホール素子３５に近づくので）、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３５から信号が発生される。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３５がプラスの信号を発生するならば、Ｓ極側が近づいた時には磁束ベクトルの方向が逆になるのでホール素子３５はマイナスの信号を発生する。
【００７９】
スピーカユニット３１の振動系に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３１に加わった時にホール素子３５が発生する電気信号はゼロレベルに対してプラス側信号とマイナス側信号が対称になり、これを積分すれば信号はゼロになる。ところが振動系に偏りを発生した場合には、プラス側信号またはマイナス側信号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、積分しても信号が発生することとなる。
【００８０】
そして本実施の形態３は、例えばスピーカユニット３１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３６からスピーカユニット３１に出力されるように、ホール素子３５と帰還回路３５ａを構成している。
【００８１】
図７に本実施の形態３の検出手段３５，３５ａの回路図を示す。ホール素子（ＨＥ）３５の端子１，３は駆動用電流端子である。端子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。Ｃは積分コンデンサであり、ＯＰ（オペアンプ）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３１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。つまり音楽などの低音の数十Ｈｚ以上の振動系の動きに対しては帰還が発生しないので、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３１の振動系が中心位置にある時に検出電圧をゼロにするなどの調整ができる。
【００８２】
この検出と帰還により本実施の形態３の低音再生スピーカ装置は、発生する負のスティフネスがスピーカユニット３１の支持系のスティフネスを上回っていても安定に動作し、キャビネット３２の内容積を等価的に６．８倍にも増大させ、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。
【００８３】
以上説明したように本実施の形態３によれば、キャビネット内容積を等価的に極めて大きくし、さらに低域再生能力に優れた低音再生スピーカ装置を実現できる。また本実施の形態３では検出手段としてホール素子３５を用いたので、検出手段の構成が簡単にできる。
【００８４】
なお本実施の形態３では検出手段としてホール素子３５を用いたが、例えばＣＤＳやフォトダイオード、フォトトランジスタなどを検出素子とする光学的方式、その他の方式としてもよい。またホール素子３５の代わりにホールＩＣを用いれば帰還回路を省略することもできる。
【００８５】
またホール素子３５は可動マグネット３３の磁束を検出するようにしたが、可動マグネット３３とは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ようにしてもよい。
【００８６】
なお、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。
【００８７】
（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８により説明する。
【００８８】
本実施の形態４のスピーカユニット４１（４１ａ〜４１ｇ）、キャビネット４２、可動マグネット４３、固定マグネット４４、検出手段としてのホール素子４５、帰還回路４５ａは、図６，７で説明した実施の形態３のスピーカユニット３１（３１ａ〜３１ｇ）、キャビネット３２、可動マグネット３３、固定マグネット３４、検出手段としてのホール素子３５、帰還回路３５ａにそれぞれ対応し、両者は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。
【００８９】
本実施の形態４では、低音再生スピーカ装置の非動作時、つまり例えばパワーアンプ４６の電源をオフした場合などに、スピーカユニット４１の振動系を変位方向中心位置付近に保持する手段（振動系保持手段）４７を備えた構成としている。
【００９０】
これを詳しく説明する。４７ａはプランジャであり、本実施の形態４ではスピーカーユニット４１を駆動するパワーアンプ４６を用いて電源供給している。４７ｂはスピーカユニット４１のボイスコイル４１ｃに取り付けられたロッドであり、材質は樹脂である。
【００９１】
ロッド４７ｂにはプランジャ４７ａのアームに嵌合する孔が設けられており、プランジャ４７ａが非通電状態のときにロッド４７ｂをロックしている。プランジャ４７ａが通電状態になると瞬時にアームが吸引されてロッド４７ｂから外れる。
【００９２】
従って本実施の形態４では、低音再生スピーカ装置の非動作時にスピーカユニット４１の振動系が変位方向中心位置付近に保持され、片側に偏って長時間経過することがない。このためエッジ４１ｅやダンパ４１ｄにかかるストレスを小さくできるので、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。
【００９３】
なお、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。
【００９４】
（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は、上記に説明した各実施の形態における固定マグネットを電磁石としたものである。この構成とすることにより、電磁石に流す電流を増減して発生する負のスティフネスを増減できるので、低音再生スピーカ装置の最低共振周波数を可変できる。また低音再生スピーカ装置の非動作時に固定マグネット電磁石の通電をオフにすることができ、非動作時に負スティフネスの発生を止めることもできるので、経時変化の少ない長寿命な低音再生スピーカ装置も実現できる。
【００９５】
なお、この固定マグネットの電磁石を超伝導磁石とすることもできる。
【００９６】
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。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１記載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を収納するキャビネットと、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、固定マグネットとを備え、前記可動マグネットと固定マグネットを、前記スピーカユニットの振動系に対して負のスティフネスを発生させるように構成したことにより、負のスティフネスの発生を機械的手段によらずまた何らの接触部分もなしに行えるので、機械疲労の発生や雑音等の発生がない。従って信頼性に優れた実用的な低音再生スピーカ装置を実現できる。
【００９８】
さらに、前記固定マグネットをリング状とし、前記固定マグネットの内周側の厚み方向中央位置に前記可動マグネットを同軸状に配置したことにより、負のスティフネスを発生させるためのマグネットが２個だけでよいので構造が簡単であり、また固定マグネットのサイズを大きくすることができるので非常に大きな負のスティフネスを得ることも容易にできる。また発生する負のスティフネスの変位〜力特性カーブがリニアである。従って上記に加えて簡便で性能の非常に優れた低音再生スピーカ装置を実現できる。
【０１００】
さらにまた、前記スピーカユニットの振動系の変位方向の偏りを検出して電気信号を発生する検出手段を備え、前記スピーカユニットを駆動するパワーアンプに前記検出手段からの電気信号を帰還して、スピーカユニットの振動系の変位方向の偏りを補正したことにより、発生する負のスティフネスがスピーカユニットの支持系のスティフネスを上回っても安定に動作するので、キャビネットの内容積を等価的に極めて大きくした、上記に加えて一層低域再生能力に優れた低音再生スピーカ装置を実現できる。
【０１０２】
さらにまた、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、非動作時にスピーカユニットの振動系が片側に偏って長時間経過することがないので、エッジやダンパにかかるストレスを小さくできる。従って上記に加え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。
【０１０４】
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造を示した断面図
【図２】本発明の低音再生スピーカ装置の低域再生能力が向上する原理を示すスティフネスの変位〜力特性カーブ図
【図３】本発明の実施の形態１の別の構成を有する低音再生スピーカ装置の可動マグネットと固定マグネット部分の構成を示した断面図
【図４】本発明の実施の形態１のさらに別の構成を有する低音再生スピーカ装置の可動マグネットと固定マグネット部分の構成を示した断面図
【図５】本発明の実施の形態２の低音再生スピーカ装置のスティフネスの変位〜力特性カーブ図
【図６】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
【図７】本発明の実施の形態３の検出手段の回路図
【図８】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
【図９】従来の低音再生スピーカ装置の構造を示した断面図
【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，３１ｂ，４１ｂ                  フレーム
１ｃ，１１ｃ，２１ｃ，３１ｃ，４１ｃ  ボイスコイル
１ｄ，３１ｄ，４１ｄ                  ダンパ
１ｅ，３１ｅ，４１ｅ                  エッジ
１ｆ，３１ｆ，４１ｆ                  振動板
１ｇ，３１ｇ，４１ｇ                  ダストキャップ
２，３２，４２                        キャビネット
３，１３，２３，３３，４３            可動マグネット
４，１４ａ，１４ｂ，２４，３４，４４  固定マグネット
３５，４５                                                        ホール素子
３５ａ，４５ａ                                                帰還回路
３６，４６                                                        パワーアンプ
４７                                                                    振動系保持手段
４７ａ                                                                プランジャ
４７ｂ                                                                ロッド
【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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