(57)【要約】【課題】  スピーカユニットの構造を変えずに出力音圧レベルを確保しながら小型キャビネットで低音再生の可能なスピーカ装置を提供する。【解決手段】  キャビネット２０の内部を２つの空室Ｗｂ１およびＷｂ２に分割し、仕切板２２にリング状の磁性板２９ａおよび２９ｂを固設した振動板２３をエッジ２４で取り付け、磁性板２９ａおよび２９ｂに対向するリング状の固定マグネット２５および２７を配置する。そして、スピーカユニット２１の音圧で振動する振動板２３の振動をマグネット２５および２７の吸引力で増強して、キャビネットの音響スティフネスを減少させて、等価的にキャビネット容積を大きくし、小型キャビネットでの低音再生を実現する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビネットと、
前記キャビネットの内部空間を第１の空室および第２の空室に分割する仕切板と、
前記第１の空室を形成する前記キャビネットにその前面を外部空間に向けて配置したスピーカユニットと、
前記仕切板に配置され、前記第２の空室の音響スティフネスを減少させる負のスティフネス発生機構とを備えることを特徴とする、スピーカ装置。
【請求項２】
前記負のスティフネス発生機構は、
前記第１の空室と前記第２の空室との境界に配置される振動板と、
前記仕切板に対して前記振動板を支持する少なくとも１つのサスペンションと、
前記サスペンションで支持された前記振動板の振動方向における平衡位置を基準として、当該平衡位置から離れる方向に当該振動板に離反力を加える離反力発生部とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項３】
前記離反力発生部は、
前記振動板の少なくとも一部に固設した磁性体と、
前記磁性体の前記振動板の振動方向前後にそれぞれ所定の空隙を形成し、当該磁性体と対向して固定的に配置した複数の固定マグネットとを含むことを特徴とする、請求項２に記載のスピーカ装置。
【請求項４】
前記振動板および前記磁性体が一体に成形されていることを特徴とする、請求項３に記載のスピーカ装置。
【請求項５】
前記離反力発生部は、
前記振動板の少なくとも一部に固設した磁性体と、
その中央部にセンターポールが形成され、前記磁性体の前記振動板の振動方向前後にそれぞれ所定の空隙を形成し、当該磁性体と対向して固定的に配置した複数のプレートと、
前記プレートにそれぞれ固設され、前記センターポールを中心としてリング状に固定される複数のマグネットとを含むことを特徴とする、請求項２に記載のスピーカ装置。
【請求項６】
前記離反力発生部は、
前記振動板の少なくとも一部に固設した磁性体と、
前記磁性体の前記振動板の振動方向前後にそれぞれ所定の空隙を形成し、当該磁性体と対向して固定的に配置した複数のヨークと、
前記ヨークの中央部にそれぞれ固設された複数のマグネットとを含むことを特徴とする、請求項２に記載のスピーカ装置。
【請求項７】
前記離反力発生部は、
前記振動板の少なくとも一部に固設したマグネットと、
前記マグネットの前記振動板の振動方向前後にそれぞれ所定の空隙を形成し、当該マグネットと対向して固定的に配置した複数の磁性体とを含むことを特徴とする、請求項２に記載のスピーカ装置。
【請求項８】
前記離反力発生部は、
前記振動板の少なくとも一部に固設した振動板側マグネットと、
前記振動板側マグネットの外周側に所定の空隙を形成して固定的に配置されたリング状の固定マグネットとを含むことを特徴とする、請求項２に記載のスピーカ装置。
【請求項９】
前記振動板側マグネットおよび前記固定マグネットの着磁方向は、前記平衡位置において同極であることを特徴とする、請求項８に記載のスピーカ装置。
【請求項１０】
前記離反力発生部は、前記固定マグネットの両磁極面にそれぞれ固設されたリング状の磁性プレートを、さらに含むことを特徴とする、請求項８に記載のスピーカ装置。
【請求項１１】
前記振動板は、コーン形状であることを特徴とする、請求項２に記載のスピーカ装置。
【請求項１２】
前記サスペンションは、その外周部の全周が前記仕切板に接合され、その内周部の全周が前記振動板の外周部を支持する密閉性を確保した材質で構成されたエッジであり、
前記第２の空室は、前記キャビネット、前記仕切板、前記エッジ、および前記振動板によって、その密閉が保たれていることを特徴とする、請求項２に記載のスピーカ装置。
【請求項１３】
前記サスペンションは、さらに、
前記振動板の中央に前記振動方向に向けて立設したシャフトと、
前記シャフトを前記振動方向に摺動させ、固定的に配置した軸受とを含むことを特徴とする、請求項１２記載のスピーカ装置。
【請求項１４】
前記サスペンションは、さらに、前記振動板の前記振動方向前後にそれぞれ一方を接合され、他方を固定的に配置した当該振動方向に対して伸縮する複数の弾性体を含むことを特徴とする、請求項１２記載のスピーカ装置。
【請求項１５】
前記サスペンションは、さらに、前記振動板にその内周側を接合し、その外周側を固設した少なくとも１つのダンパーを含むことを特徴とする、請求項１２記載のスピーカ装置。
【請求項１６】
さらに、前記第１の空室を形成する前記キャビネットに配置され、当該第１の空室の音響スティフネスとの間で共振して低音を増強する音響共振部を備えることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項１７】
前記キャビネットに固設され、前記スピーカユニットの前面に第３の空室を形成する板状部材と、
前記板状部材に所定の開口部を形成することによって、前記スピーカユニットの高音域を音響的にカットするハイカットフィルタとを、さらに備えることを特徴とする、請求項１６に記載のスピーカ装置。
【請求項１８】
前記第１の空室の容積は、前記第２の空室の容積よりも小さいことを特徴とする、請求項１６に記載のスピーカ装置。
【請求項１９】
前記音響共振部は、前記第１の空室と外部空間とを連結する中空の管で構成されるバスレフポートであることを特徴とする、請求項１６に記載のスピーカ装置。
【請求項２０】
前記音響共振部は、その外周がエッジで支持され、前記キャビネットに取り付けられたパッシブラジエーターであることを特徴とする、請求項１６に記載のスピーカ装置。
【請求項２１】
前記振動板の中央には、所定の開口部が形成され、
前記離反力発生部は、
前記振動板と同じ開口部が形成され、それぞれの開口部を一致させて前記振動板に固設される磁性体と、
前記磁性体の前記振動板の振動方向に対する前記第２の空室側に所定の空隙を形成し、当該磁性体と対向して固定的に配置した第１の磁気回路と、
その一方端が前記第１の磁気回路の中央部に固定され、前記振動板および前記磁性体の開口部に対して所定の間隙を開けて貫装される連結棒と、
前記磁性体の前記振動板の振動方向に対する前記第１の空室側に所定の空隙を形成し、当該磁性体と対向して前記連結棒の他方端とその中央部が固定されて配置される第２の磁気回路とを含み、
前記負のスティフネス発生機構は、その外周部を前記振動板と接合して前記第１の空室側から少なくとも前記第１の磁気回路および前記振動板の開口部を覆うダストキャップを、さらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のスピーカ装置。
【請求項２２】
スピーカ装置の内部に配置される低音増強装置であって、
所定の開口部を形成したキャビネットと、
前記キャビネットの開口部に固設され、当該キャビネットで形成される空室の音響スティフネスを減少させる負のスティフネス発生機構とを備えることを特徴とする、低音増強装置。
【請求項２３】
前記負のスティフネス発生機構は、
前記開口部に設けられ、前記空室と外部空間との境界に配置される振動板と、
前記キャビネットに対して前記振動板を支持する少なくとも１つのサスペンションと、
前記サスペンションで支持された前記振動板の振動方向における平衡位置を基準として、当該平衡位置から離れる方向に当該振動板に離反力を加える離反力発生部とを含むことを特徴とする、請求項２２に記載の低音増強装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカ装置に関し、より特定的には、小型のキャビネットで低音再生を実現するスピーカ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、オーディオ機器のデジタル化が進み、ポータブルタイプのＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤなどの小型機器で、音楽ソースに含まれる低音域の信号を容易に再生できるようになってきている。しかしながら、最終的な音の再生機器となるスピーカ装置では、低音域の再生には大きなキャビネット容積が必要であり、小型で低音再生が可能なスピーカ装置を実現することは困難であった。
【０００３】
これまで、小型キャビネットで低音域を再生するスピーカ装置として、様々な方式が用いられてきた。例えば、スピーカユニットが取り付けられたキャビネットに音響ポートを設けて、キャビネット容積の呈する音響スティフネスと音響ポートの音響質量とで決定される音響共振を利用して、低音再生域の拡大を図るバスレフ方式は、現状では最も一般的な低音再生方式である。しかしながら、このバスレフ方式でも低音再生のためには、上記キャビネットの呈する音響スティフネスを小さく、すなわちキャビネット容積を大きくしなければ低音域の再生は困難であった。
【０００４】
このようなキャビネット容積で決定される低音再生限界を改良したスピーカ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。以下、図１１を用いて、上記特許文献１で開示されたスピーカ装置について説明する。なお、図１１は、当該スピーカ装置の断面構造図である。
【０００５】
図１１において、従来のスピーカ装置は、大略的にスピーカキャビネット１およびスピーカユニット２で構成される。スピーカユニット２は、センターポール３、マグネット４、プレート５、ボイスコイル６、ボイスコイルボビン７、フレーム８、ダンパー９、コーン型振動板１０、エッジ１１、ダストキャップ１２、可動マグネット１３、および固定マグネット１４を有する。プレート５は、その一方主面がマグネット４の上面（振動板１０側の主面）に固着される。ボイスコイル６は、ボイスコイルボビン７の外周面に巻かれ、センターポール３の外周面とプレート５の内周面との間の磁気空隙に挿入される。フレーム８は、プレート５の上面（振動板１０側の他方主面）に固着される。ダンパー９は、その外周がフレーム８に固着されボイスコイルボビン７の外周を支持する。コーン型振動板１０は、ボイスコイルボビン７の上端部に固着される。エッジ１１は、振動板１０の外周部をフレーム８との間で支持する。ダストキャップ１２は、振動板１０の上部に固着されている。可動マグネット１３は、リング形状であり、その内周面がボイスコイルボビン７の外周面に固着される。固定マグネット１４は、リング形状であり、その内周面と可動マグネット１３の外周面とが空隙を形成して対向して配置され、可動マグネット１３と厚み方向で同極に着磁されている。
【０００６】
次に、このように構成された従来のスピーカ装置の動作を説明する。ボイスコイル６に電気信号が印加されると、駆動力が発生する。この駆動力は、ボイスコイルボビン７に接合されたコーン型振動板１０を振動させて音を発生するもので、この動作は通常のスピーカの動作である。通常のスピーカと大きく異なるのは、ボイスコイルボビン７の外周に固着された可動マグネット１３と、これと対向して配置された固定マグネット１４との間の作用である。コーン型振動板１０は、ボイスコイル６に発生した駆動力により振動するが、このとき、ボイスコイルボビン７に取り付けられた可動マグネット１３も一体となって、固定マグネット１４の内周部で振動する。可動マグネット１３と固定マグネット１４とは、厚み方向に同極性に着磁しており、互いに反発しているので、可動マグネット１３が固定マグネット１４の中央位置、すなわち磁気的に釣り合っている位置から外れると、可動マグネット１３は、中央位置から逃れようとする力、すなわちスピーカユニット２の振動系に対して負のスティフネスを与えるように作用するものである。これにより、可動マグネット１３に生じる磁気力の効果で、負のスティフネスとして作用する力がキャビネット１の音響スティフネスのバネ力を減少させるように作用する。この結果、スピーカ装置は、小型のキャビネットでありながら、あたかも大きなキャビネットにスピーカユニットを搭載したような低音再生が可能となる。
【特許文献１】特開２０００−３０８１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１で開示されたスピーカ装置では、スピーカユニット２の内部に負のスティフネス発生機構となる可動マグネット１３および固定マグネット１４を設けている。したがって、スピーカユニット２の構造が複雑となるとともに、ボイスコイルボビン７に可動マグネット１３を取り付けるため、振動系重量が増大してスピーカユニット２の出力音圧レベルを低下させるという課題があった。
【０００８】
また、負のスティフネスは、キャビネット１内の容積の呈する音響スティフネスを減少させるように設定される。したがって、上記スピーカ装置では、キャビネット１を空気の漏れがない密閉方式とする必要があり、密閉方式より低い周波数帯域に再生限界を拡大する手段として用いられるバスレフ方式とすることが困難であった。
【０００９】
それ故に、本発明の目的は、スピーカユニットの構造を変えずに出力音圧レベルを確保しながら小型キャビネットで低音再生の可能なスピーカ装置を提供することである。さらに、本発明の目的は、上記目的に加えてバスレフ方式等の音響共振を利用した低音再生手段が利用可能なスピーカ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。
第１の発明は、キャビネットと、キャビネットの内部空間を第１の空室および第２の空室に分割する仕切板と、第１の空室を形成するキャビネットにその前面を外部空間に向けて配置したスピーカユニットと、仕切板に配置され、第２の空室の音響スティフネスを減少させる負のスティフネス発生機構とを備える、スピーカ装置である。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明において、負のスティフネス発生機構は、第１の空室と第２の空室との境界に配置される振動板と、仕切板に対して振動板を支持する少なくとも１つのサスペンションと、サスペンションで支持された振動板の振動方向における平衡位置を基準として、その平衡位置から離れる方向にその振動板に離反力を加える離反力発生部とを含む。
【００１２】
第３の発明は、上記第２の発明において、離反力発生部は、振動板の少なくとも一部に固設した磁性体と、磁性体の振動板の振動方向前後にそれぞれ所定の空隙を形成し、その磁性体と対向して固定的に配置した複数の固定マグネットとを含む。
【００１３】
第４の発明は、上記第３の発明において、振動板および磁性体が一体に成形されている。
【００１４】
第５の発明は、上記第２の発明において、離反力発生部は、振動板の少なくとも一部に固設した磁性体と、その中央部にセンターポールが形成され、磁性体の振動板の振動方向前後にそれぞれ所定の空隙を形成し、その磁性体と対向して固定的に配置した複数のプレートと、プレートにそれぞれ固設され、センターポールを中心としてリング状に固定される複数のマグネットとを含む。
【００１５】
第６の発明は、上記第２の発明において、離反力発生部は、振動板の少なくとも一部に固設した磁性体と、磁性体の振動板の振動方向前後にそれぞれ所定の空隙を形成し、その磁性体と対向して固定的に配置した複数のヨークと、ヨークの中央部にそれぞれ固設された複数のマグネットとを含む。
【００１６】
第７の発明は、上記第２の発明において、離反力発生部は、振動板の少なくとも一部に固設したマグネットと、マグネットの振動板の振動方向前後にそれぞれ所定の空隙を形成し、そのマグネットと対向して固定的に配置した複数の磁性体とを含む。
【００１７】
第８の発明は、上記第２の発明において、離反力発生部は、振動板の少なくとも一部に固設した振動板側マグネットと、振動板側マグネットの外周側に所定の空隙を形成して固定的に配置されたリング状の固定マグネットとを含む。
【００１８】
第９の発明は、上記第８の発明において、振動板側マグネットおよび固定マグネットの着磁方向は、平衡位置において同極である。
【００１９】
第１０の発明は、上記第８の発明において、離反力発生部は、固定マグネットの両磁極面にそれぞれ固設されたリング状の磁性プレートを、さらに含む。
【００２０】
第１１の発明は、上記第２の発明において、振動板は、コーン形状である。
【００２１】
第１２の発明は、上記第２の発明において、サスペンションは、その外周部の全周が仕切板に接合され、その内周部の全周が振動板の外周部を支持する密閉性を確保した材質で構成されたエッジであり、第２の空室は、キャビネット、仕切板、エッジ、および振動板によって、その密閉が保たれている。
【００２２】
第１３の発明は、上記第１２の発明において、サスペンションは、さらに、振動板の中央に振動方向に向けて立設したシャフトと、シャフトを振動方向に摺動させ、固定的に配置した軸受とを含む。
【００２３】
第１４の発明は、上記第１２の発明において、サスペンションは、さらに、振動板の振動方向前後にそれぞれ一方を接合され、他方を固定的に配置したその振動方向に対して伸縮する複数の弾性体を含む。
【００２４】
第１５の発明は、上記第１２の発明において、サスペンションは、さらに、振動板にその内周側を接合し、その外周側を固設した少なくとも１つのダンパーを含む。
【００２５】
第１６の発明は、上記第１の発明において、さらに、第１の空室を形成するキャビネットに配置され、その第１の空室の音響スティフネスとの間で共振して低音を増強する音響共振部を備える。
【００２６】
第１７の発明は、上記第１６の発明において、キャビネットに固設され、スピーカユニットの前面に第３の空室を形成する板状部材と、板状部材に所定の開口部を形成することによって、スピーカユニットの高音域を音響的にカットするハイカットフィルタとを、さらに備える。
【００２７】
第１８の発明は、上記第１６の発明において、第１の空室の容積は、第２の空室の容積よりも小さい。
【００２８】
第１９の発明は、上記第１６の発明において、音響共振部は、第１の空室と外部空間とを連結する中空の管で構成されるバスレフポートである。
【００２９】
第２０の発明は、上記第１６の発明において、音響共振部は、その外周がエッジで支持され、キャビネットに取り付けられたパッシブラジエーターである。
【００３０】
第２１の発明は、上記第２の発明において、振動板の中央には、所定の開口部が形成され、離反力発生部は、振動板と同じ開口部が形成され、それぞれの開口部を一致させて振動板に固設される磁性体と、磁性体の振動板の振動方向に対する第２の空室側に所定の空隙を形成し、その磁性体と対向して固定的に配置した第１の磁気回路と、その一方端が第１の磁気回路の中央部に固定され、振動板および磁性体の開口部に対して所定の間隙を開けて貫装される連結棒と、磁性体の振動板の振動方向に対する第１の空室側に所定の空隙を形成し、その磁性体と対向して連結棒の他方端とその中央部が固定されて配置される第２の磁気回路とを含み、負のスティフネス発生機構は、その外周部を振動板と接合して第１の空室側から少なくとも第１の磁気回路および振動板の開口部を覆うダストキャップを、さらに含む。
【００３１】
第２２の発明は、スピーカ装置の内部に配置される低音増強装置であって、所定の開口部を形成したキャビネットと、キャビネットの開口部に固設され、そのキャビネットで形成される空室の音響スティフネスを減少させる負のスティフネス発生機構とを備える。
【００３２】
第２３の発明は、上記第２２の発明において、負のスティフネス発生機構は、開口部に設けられ、空室と外部空間との境界に配置される振動板と、キャビネットに対して振動板を支持する少なくとも１つのサスペンションと、サスペンションで支持された振動板の振動方向における平衡位置を基準として、その平衡位置から離れる方向にその振動板に離反力を加える離反力発生部とを含む。
【発明の効果】
【００３３】
上記第１の発明によれば、第２の空室の音響スティフネスを減少させる負のスティフネス発生機構によって、スピーカユニット背面のキャビネット空室の音響スティフネスを減少させキャビネット容積を等価的に大きくして、小型キャビネットのスピーカ装置で低音再生を実現する。また、当該スピーカ装置は、スピーカユニットと負のスティフネス発生機構とを分離してキャビネット内に設けるため、音の再生用としては汎用スピーカユニットをそのまま用いることが可能で、スピーカユニットの構造を変えずにスピーカユニットの振動系重量の増加による音圧レベルの低下を防止して出力音圧レベルを確保しながら低音再生が可能となる。
【００３４】
上記第２の発明によれば、離反力発生部は振動板が平衡位置から離れる方向に離反力を加えるため、この離反力により、振動板の振幅が増大されて、キャビネットの音響スティフネスを減少させることができる。
【００３５】
上記第３の発明によれば、振動板の磁性体に固定されたマグネットから交互に磁気的吸引力を加えることによって、振動板に上記離反力を加えることができ、負のスティフネスを発生することができる。
【００３６】
上記第４の発明によれば、振動板および磁性体が一体の構成とすれば、振動板に別部材である磁性体を固設する製造工程が不要となり、より安定した寸法精度が確保され、性能の安定化が図れる。
【００３７】
上記第５および第６の発明によれば、センターポールが形成されたプレートやヨークを用いることによって、マグネットに発生する磁束を集中させることが可能となり、磁気効率が向上してより小型の磁気回路で必要な負のスティフネスを得るための磁気吸引力が得られる。
【００３８】
上記第７の発明によれば、振動板のマグネットに固定された磁性体から交互に磁気的吸引力を加えることによって、振動板に上記離反力を加えることができ、負のスティフネスを発生することができる。
【００３９】
上記第８および第９の発明によれば、振動板のマグネットに固定されたマグネットから受ける磁気的反発力によって、振動板に上記離反力を加えることができ、負のスティフネスを発生することができる。
【００４０】
上記第１０の発明によれば、リング状の固定マグネットの両磁極面にリング状の磁性プレートを設けることにより、当該マグネットの動作点が上がってより大きな磁気力が得られる。
【００４１】
上記第１１の発明によれば、振動板をコーン形状とすることにより平面振動板よりも形状効果で剛性が高くなり、振動板の材厚を薄くすることが可能となる。つまり、振動板の軽量化が図れて、低音域の能率がさらに向上する。
【００４２】
上記第１２の発明によれば、キャビネットの内部が、仕切板、エッジ、および振動板によって２つの空室に分離され、第２の空室が独立して密閉されているため、スピーカユニットの背面に形成される第１の空室と負のスティフネス発生機構の背面に形成される第２の空室とを音響的に分離することが可能となる。例えば、スピーカユニットの背面容積の音響共振を利用するバスレフ方式やドロンコーン方式を構成することが可能となり、小型キャビネットでより低音域を再生できるスピーカ装置が実現できる。
【００４３】
上記第１３の発明によれば、振動板は、シャフトおよび軸受によって振動する方向が安定するためローリング運動をすることがない。したがって、振動板がより安定した振動を行うことができる。
【００４４】
上記第１４の発明によれば、振動板がスピーカユニットからの高い音圧で駆動されて大きな振幅となった場合でも、弾性体を配置することにより、振動板が他の部材に直接衝突することがないため、振動板の破損や衝突音の発生を防止することができる。
【００４５】
上記第１５の発明によれば、振動板がローリング振動することを抑制して、より安定な負のスティフネスの効果を実現する。
【００４６】
上記第１６の発明によれば、音響共振部の作用でより低音再生能力に優れたスピーカ装置を実現できる。
【００４７】
上記第１７の発明によれば、第３の空室および板状部材の開口部は、スピーカユニットの高音域を音響的にカットするハイカットフィルタとして動作する。つまり、一般的に低音再生用のスピーカ装置として用いる場合、高音域をカットする電気的なフィルタが不要となる。
【００４８】
上記第１８の発明によれば、より低音再生能力の優れたスピーカ装置が実現できる。
【００４９】
上記第１９の発明によれば、音響共振部が中空の管よりなるバスレフポートであり、バスレフポートの音響共振で低音再生域の拡大が図れる。
【００５０】
上記第２０の発明によれば、音響共振部がエッジで支持されたパッシブラジエーターで構成されるドロンコーン方式であり、音響共振で低音再生域の拡大が図れる。
【００５１】
上記第２１の発明によれば、第２の磁気回路が連結棒を介して第１の磁気回路と直接連結されている。これにより、第２の磁気回路を固定するためのフレームなどが不用となり、負のスティフネス発生機構の構成を大幅に簡略化することができる。
【００５２】
上記第２２の発明によれば、従来のスピーカ装置の内部に低音増強装置を配置することによって、手軽に当該スピーカ装置の低音域の再生限界を拡大することができる。つまり、ユーザが所有しているスピーカ装置の内部に本発明の低音増強装置を配置するだけで、現存のスピーカシステムに対する低音増強が図れる。
【００５３】
上記第２３の発明によれば、離反力発生部は振動板が平衡位置から離れる方向に離反力を加えるため、この離反力により、振動板の振幅が増大されて、キャビネットの音響スティフネスを減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係るスピーカ装置について説明する。なお、図１は当該スピーカ装置の構造断面図である。
【００５５】
図１において、スピーカ装置は、キャビネット２０、スピーカユニット２１、仕切板２２、振動板２３、エッジ２４、第１の固定マグネット２５、第１の支持部材２６、第２の固定マグネット２７、第２の支持部材２８、第１の磁性板２９ａ、および第２の磁性板２９ｂを有している。なお、大略的に、仕切板２２、振動板２３、エッジ２４、第１の固定マグネット２５、第１の支持部材２６、第２の固定マグネット２７、第２の支持部材２８、第１の磁性板２９ａ、および第２の磁性板２９ｂによって、第１の実施形態における負のスティフネス発生機構を構成する。
【００５６】
スピーカユニット２１は、コーン型振動板を有しており、キャビネット２０の前面に形成された所定の開口部に取り付けられる。仕切板２２は、キャビネット２０の内部空間を仕切ることによって第１の空室Ｗｂ１および第２の空室Ｗｂ２を構成し、仕切板２２の略中央部に円形状の開口部が形成されている。なお、スピーカユニット２１が配置される空室を、第１の空室Ｗｂ１とする。振動板２３は、プラステック等の非磁性体より構成され、仕切板２２の円形状開口部に配置される。エッジ２４は、仕切板２２の開口部に対して振動板２３の外周を支持するサスペンションであり、空気の漏れのないエラストマー材料や金属箔等より形成される。そして、エッジ２４は、その外周部の全周が仕切板２２の開口部近傍に接合され、その内周部の全周が振動板２３の外周部を支持する。つまり、第１の空室Ｗｂ１と第２の空室Ｗｂ２との間の境界は、仕切板２２、振動板２３、およびエッジ２４によって形成され、第２の空室Ｗｂ２の密閉が保たれる。
【００５７】
第１の固定マグネット２５は、第１の支持部材２６を介して仕切板２２に対して固定され、その厚さ方向に着磁されたリング状のマグネットである。そして、第１の固定マグネット２５は、その一方主面を振動板２３に対向して第１の空室Ｗｂ１側に配置される。第１の支持部材２６は、第１の固定マグネット２５の他方主面と接合され、仕切板２２に固定されて第１の固定マグネット２５を支持する。そして、第１の支持部材２６は、第１の固定マグネット２５のリング開口部と合うように第１の支持部材２６の略中央部に開口部が形成されている。第２の固定マグネット２７は、第２の支持部材２８を介してキャビネット２０の背面に対して固定され、その厚さ方向に着磁されたリング状のマグネットである。そして、第２の固定マグネット２７は、その一方主面を振動板２３に対向して第２の空室Ｗｂ２側に配置される。第２の支持部材２８は、第２の固定マグネット２７の他方主面の一部と接合され、キャビネット２０の背面に固定されて第２の固定マグネット２７を支持する。
【００５８】
第１の磁性板２９ａおよび第２の磁性板２９ｂは、鉄やパーマロイ等のリング状の磁性体である。第１の磁性板２９ａは、振動板２３の第１の空室Ｗｂ１側主面に固着され、第１の固定マグネット２５と所定の空隙を開けて対向する。一方、第２の磁性板２９ｂは、振動板２３の第２の空室Ｗｂ２側主面に固着され、第２の固定マグネット２７と所定の空隙を開けて対向する。
【００５９】
次に、第１の実施形態に係るスピーカ装置の動作について説明する。スピーカユニット２１に音楽信号などの電気信号が印加されると、ボイスコイルに駆動力が発生しコーン型振動板を振動させて音が発生する。例えば、スピーカユニット２１は動電型スピーカであり、その動作は周知であるためここでは詳細な説明を省略する。
【００６０】
スピーカユニット２１のコーン型振動板で発生した音圧は、キャビネット２０の前方部、仕切板２２、振動板２３、エッジ２４、スピーカユニット２１の背面によって形成される第１の空室Ｗｂ１に伝えられる。そして、第１の空室Ｗｂ１に伝えられた音圧は、仕切板２２にエッジ２４を介して支持された振動板２３を振動させる。
【００６１】
振動板２３の両面には、それぞれ第１の磁性板２９ａおよび第２の磁性板２９ｂが固着されており、振動板２３の振動に伴って第１の磁性板２９ａおよび第２の磁性板２９ｂもそれぞれ振動方向に振動する。また、第１の磁性板２９ａおよび第２の磁性板２９ｂは、それぞれ所定の空隙を開けて第１の固定マグネット２５および第２の固定マグネット２７と対向しており、第１の固定マグネット２５および第２の固定マグネット２７から吸引力を受ける。ここで、第１の磁性板２９ａおよび第１の固定マグネット２５の空隙間隔と、第２の磁性板２９ｂおよび第２の固定マグネット２７の空隙間隔とが等しく、それぞれの吸引力が釣り合う中立状態を基準位置（以下、平衡位置と記載する）とする。この場合、第１の磁性板２９ａおよび第２の磁性板２９ｂは、第１の固定マグネット２５および第２の固定マグネット２７から吸引力によって平衡位置から離反する離反力を受けることになる。
【００６２】
上記離反力は、振動板２３の振幅を抑制するバネ力を減少させる方向に作用する。つまり、上記離反力は、キャビネット２０の後方部、仕切板２２、振動板２３、およびエッジ２４によって形成される第２の空室Ｗｂ２の音響スティフネスを減少させる負のスティフネスとして作用する。そして、上記離反力は、スピーカユニット２１からの音圧で音響的に間接的に振動する振動板２３の振動を容易にするものである。これによって、スピーカユニット２１のコーン型振動板は、キャビネット２０の空室の呈する音響スティフネスによって受けるバネ力が緩和され、あたかもキャビネット容積が大きくなったように動作する。
【００６３】
このように、第１の実施形態に係るスピーカ装置では、負のスティフネスを発生させる離反力発生機構によって、スピーカユニット背面のキャビネット空室の音響スティフネスを減少させキャビネット容積を等価的に大きくして、小型キャビネットで低音再生を実現する。また、当該スピーカ装置は、スピーカユニットと離反力発生機構とを分離してキャビネット内に設けるため、スピーカユニットの構造を変えずに出力音圧レベルを確保しながら低音再生が可能となる。
【００６４】
なお、第１の実施形態では、振動板２３を非磁性体としたが、これによって振動板２３自体の振動系重量を抑えることができる。このような効果を期待しない場合、振動板２３自体を磁性体としてもかまわない。これによって、第１の磁性板２９ａおよび第２の磁性板２９ｂを振動板２３に固着する必要はなく、振動板２３自体が第１の固定マグネット２５および第２の固定マグネット２７の吸引力を受けて同様の動作を行う。
【００６５】
また、上述した説明では、可動側を磁性体（第１の磁性板２９ａおよび第２の磁性板２９ｂ）および固定側をマグネット（第１の固定マグネット２５および第２の固定マグネット２７）としたが、可動側をマグネットとし固定側を磁性体としても互いの間には磁気的吸引力が発生するので、同様な効果が得られる。
【００６６】
なお、上述した説明では、スピーカユニットを動電型方式としたが、圧電型や静電型等の他の変換器方式であっても、キャビネットの空室が呈する音響スティフネスの影響で低音再生限界が上昇するため、負のスティフネスにより同様な効果が得られる。
【００６７】
（第２の実施形態）
図２を参照して、本発明の第２の実施形態に係るスピーカ装置について説明する。なお、図２は当該スピーカ装置の構造断面図である。
【００６８】
図２において、スピーカ装置は、キャビネット３０と、スピーカユニット３１と、仕切板３２と、振動板３３と、エッジ３４と、固定マグネット３５と、プレート３６および３７と、支持部材３８と、ボビン３９と、可動マグネット４０と、ダンパー支持部材４１と、第１のダンパー４２と、第２のダンパー４３と、バスレフポート４４とを有している。なお、大略的に、仕切板３２と、振動板３３と、エッジ３４と、固定マグネット３５と、プレート３６および３７と、支持部材３８と、ボビン３９と、可動マグネット４０と、ダンパー支持部材４１と、第１のダンパー４２と、第２のダンパー４３とによって、第２の実施形態における負のスティフネス発生機構を構成する。
【００６９】
スピーカユニット３１は、コーン型振動板を有しており、キャビネット３０の前面に形成された所定の開口部に取り付けられる。仕切板３２は、キャビネット３０の内部空間を仕切ることによって第１の空室Ｗｂ３および第２の空室Ｗｂ４を構成し、仕切板３２の略中央部に円形状の開口部が形成されている。なお、スピーカユニット３１が配置される空室を、第１の空室Ｗｂ３とする。振動板３３は、プラステック等の非磁性体より構成され、仕切板３２の円形状開口部に配置される。エッジ３４は、仕切板３２の開口部に対して振動板３３の外周を支持するサスペンションであり、空気の漏れのないエラストマー材料や金属箔等より形成される。そして、エッジ３４は、その外周部の全周が仕切板３２の開口部近傍に接合され、その内周部の全周が振動板３３の外周部を支持する。つまり、第１の空室Ｗｂ３と第２の空室Ｗｂ４との間の境界は、仕切板３２、振動板３３、およびエッジ３４によって形成され、第２の空室Ｗｂ４の密閉が保たれる。
【００７０】
固定マグネット３５は、その厚さ方向に着磁されたリング状のマグネットであり、その両主面にそれぞれプレート３６および３７が設けられる。そして、固定マグネット３５は、その一方主面の一部を支持する支持部材３８を介してキャビネット３０の背面に対して固定され、第２の空室Ｗｂ４内に配置される。プレート３６および３７は、固定マグネット３５と同様のリング状の磁性体であり、それぞれの開口部が合うように固定マグネット３５の両面に固定される。支持部材３８は、キャビネット３０の背面に固定されて、一体となった固定マグネット３５とプレート３６および３７とを支持する。また、固定マグネット３５の他方主面（振動板３３側）の外周近傍には、筒状のダンパー支持部材４１が固設されている。
【００７１】
振動板３３における第２の空室Ｗｂ４側主面の中央には、筒状のボビン３９が立設される。可動マグネット４０は、その厚さ方向に着磁されたリング状のマグネットであり、可動マグネット４０の内周面がボビン３９の側面に固着される。つまり、振動板３３、ボビン３９、および可動マグネット４０は、一体となっている。そして、ボビン３９および可動マグネット４０は、一体となった固定マグネット３５とプレート３６および３７の開口部に貫装され、固定マグネット３５の内周面と可動マグネット４０の外周面とが所定の空隙を開けて対向して配置される。そして、可動マグネット４０の着磁方向が固定マグネット３５の着磁方向と同じになるように配置される。ボビン３９は、その側面に固着された第１のダンパー４２および第２のダンパー４３によって支持されている。第１のダンパー４２は、ダンパー支持部材４１の内側面に固定され、ボビン３９の振動板３３近傍を支持する。第２のダンパー４３は、支持部材３８の内側面に固定され、ボビン３９の先端近傍を支持する。したがって、一体の振動板３３、ボビン３９、および可動マグネット４０は、エッジ３４、第１のダンパー４２、および第２のダンパー４３によってその位置が支持され、振動板３３の振動方向に安定して支持される。
【００７２】
バスレフポート４４は、キャビネット３０に取り付けた中空の音響管である。バスレフポート４４は、第１の空室Ｗｂ３と外部空間とを連結する位置に設置され、例えば、キャビネット３０の前面に設けられる。
【００７３】
次に、第２の実施形態に係るスピーカ装置の動作について説明する。スピーカユニット３１に音楽信号などの電気信号が印加されると、ボイスコイルに駆動力が発生しコーン型振動板を振動させて音が発生する。例えば、スピーカユニット３１は動電型スピーカであり、その動作は周知であるためここでは詳細な説明を省略する。
【００７４】
スピーカユニット３１のコーン型振動板で発生した音圧は、キャビネット３０の前方部、仕切板３２、振動板３３、エッジ３４、スピーカユニット３１の背面によって形成される第１の空室Ｗｂ３に伝えられる。そして、第１の空室Ｗｂ３に伝えられた音圧は、仕切板３２にエッジ３４を介して支持された振動板３３を振動させる。
【００７５】
振動板３３の第２の空室Ｗｂ４側主面には、第１のダンパー４２および第２のダンパー４３で振動方向に安定に支持されたボビン３９および可動マグネット４０が固着されており、振動板３３の振動に伴って可動マグネット４０も同じ振動方向に振動する。また、可動マグネット４０の外周面には、所定の空隙を開けて固定マグネット３５が対向して配置されており、可動マグネット４０と固定マグネット３５とは同方向に着磁している。したがって、可動マグネット４０は、固定マグネット３５から反発力を受ける。ここで、可動マグネット４０が固定マグネット３５の中央位置にある中立状態を基準位置（以下、平衡位置と記載する）とする。この場合、可動マグネット４０は、固定マグネット３５から反発力によって、振動板３３の振動方向に対してその振動を増幅する方向、すなわち平衡位置から離反する離反力を受けることになる。
【００７６】
上記離反力は、振動板３３の振幅を抑制するバネ力を減少させる方向に作用する。つまり、上記離反力は、キャビネット３０の後方部、仕切板３２、振動板３３、およびエッジ３４によって形成される第２の空室Ｗｂ４の音響スティフネスを減少させる負のスティフネスとして作用する。そして、上記離反力は、スピーカユニット３１からの音圧で音響的に間接的に振動する振動板３３の振動を容易にするものである。これによって、スピーカユニット３１のコーン型振動板は、キャビネット３０の空室の呈する音響スティフネスによって受けるバネ力が緩和され、あたかもキャビネット容積が大きくなったように動作する。
【００７７】
さらに、第２の実施形態では、キャビネット３０にバスレフポート４４が設けられている。このバスレフポート４４は、キャビネット３０の内容積に作用する音響スティフネスとの間で音響共振を生じ、バスレフ方式のスピーカ装置として作用する。一方、第２の空室Ｗｂ４は、上述した負のスティフネスの効果で等価的に容積が拡大されている。つまり、バスレフポート４４は、キャビネット３０における実際の内容積となる第１の空室Ｗｂ３＋第２の空室Ｗｂ４よりも等価的に大きな容積として作用する音響スティフネスとの間で音響共振を生じる。したがって、スピーカユニット３１を大きなキャビネットに入れたバスレフ方式のスピーカ装置と同様の動作をするため、さらに低い周波数帯域の再生が可能なスピーカ装置が実現できる。なお、このような効果を効率的に得るために、第１の空室Ｗｂ３の容積が第２の空室Ｗｂ４の容積よりも小さい方が望ましい。
【００７８】
このように、第２の実施形態に係るスピーカ装置では、第１の実施形態と同様の効果に加えて、さらにバスレフ方式の音響共振を利用した低音再生手段が利用可能なスピーカ装置を実現する。
【００７９】
なお、第２の実施形態では、低音再生手段としてバスレフ方式を用いたが、低音再生手段は他の方式でもかまわない。例えば、外周をサスペンション（エッジ）で支持した振動板（パッシブラジエーター）をキャビネットに取り付けるドロンコーン方式でも、キャビネットの音響スティフネスとドロンコーンの振動板の共振とで同様の低音増強効果が得られる。
【００８０】
また、上述した説明では、可動マグネットと固定マグネットとの間で作用する磁気力を利用して負のスティフネスを発生させる離反力発生機構を構成し、バスレフ方式の低音増強効果を得たが、第１の実施形態で説明した負のスティフネスを発生させる離反力発生機構でも、バスレフ方式またはドロンコーン方式の低音増強効果を得ることが可能であることは言うまでもない。
【００８１】
（第３の実施形態）
図３を参照して、本発明の第３の実施形態に係るスピーカ装置について説明する。なお、図３は当該スピーカ装置の構造断面図である。
【００８２】
図３において、スピーカ装置は、キャビネット５０、スピーカユニット５１、仕切板５２、第１のフレーム５３、第２のフレーム５６、第１の磁気回路６０、第２の磁気回路６１、振動板６２、エッジ６３、磁性板６４、ダンパー６５、およびバスレフポート６６を有している。なお、大略的に、仕切板５２、第１のフレーム５３、第２のフレーム５６、第１の磁気回路６０、第２の磁気回路６１、振動板６２、エッジ６３、磁性板６４、およびダンパー６５によって、第３の実施形態における負のスティフネス発生機構を構成する。
【００８３】
スピーカユニット５１は、コーン型振動板を有しており、キャビネット５０の前面に形成された所定の開口部に取り付けられる。仕切板５２は、キャビネット５０の内部空間を仕切ることによって第１の空室Ｗｂ５および第２の空室Ｗｂ６を構成し、仕切板５２の略中央部に円形状の開口部が形成されている。なお、スピーカユニット５１が配置される空室を、第１の空室Ｗｂ５とする。
【００８４】
第１のフレーム５３は、その外周が仕切板５２の開口部近傍に固設され、第２の空室Ｗｂ６側が中凸形状となった円形板である。そして、第１のフレーム５３には、複数個の音孔１５０が形成されている。第２のフレーム５６は、その外周が仕切板５２の開口部近傍に固設され、第１の空室Ｗｂ５側が中凹形状となった円形板である。そして、第２のフレーム５６には、複数個の音孔１５１が形成されている。図３に示すように、第１のフレーム５３および第２のフレーム５６が仕切板５２の開口部近傍に固設されることによって、第１のフレーム５３および第２のフレーム５６に挟まれる空間が形成され、当該空間は第２の空室Ｗｂ６側に中凸形状となる。
【００８５】
振動板６２は、コーン状の非磁性体より構成され、第１のフレーム５３および第２のフレーム５６に挟まれる空間内に配置される。エッジ６３は、第１のフレーム５３および第２のフレーム５６の外周近傍に対して振動板６２の外周を支持するサスペンションであり、空気の漏れのないエラストマー材料や金属箔等より形成される。そして、エッジ６３は、その外周部の全周が第１のフレーム５３および第２のフレーム５６の外周部近傍に接合され、その内周部の全周が振動板６２の外周部を支持する。つまり、第１の空室Ｗｂ５と第２の空室Ｗｂ６との間の境界は、仕切板５２、第１のフレーム５３および第２のフレーム５６の外周部、振動板６２、およびエッジ６３によって形成され、第２の空室Ｗｂ６の密閉が保たれる。振動板６２は、その中央部が平坦に形成され、鉄やパーマロイ等の磁性体である磁性板６４が当該平坦面に接合される。また、振動板６２の第２の空室Ｗｂ６側中央部は、ダンパー６５によって支持される。ダンパー６５は、振動板６２の中央部と接合され、その外周が第２のフレーム５６に固定されて振動板６２を支持するサスペンションである。
【００８６】
第１の磁気回路６０は、プレート５４およびマグネット５５によって構成される。プレート５４は、第１のフレーム５３の第２のフレーム５６側中央部に固定され、プレート５４の第２のフレーム５６側中央部にセンターポールを有する。マグネット５５は、プレート５４上に固着されたリング状のマグネットである。第２の磁気回路６１は、プレート５７およびマグネット５８によって構成される。プレート５７は、第２のフレーム５６の第１のフレーム５３側中央部に固定され、プレート５７の第１のフレーム５３側中央部にセンターポールを有する。マグネット５８は、プレート５７上に固着されたリング状のマグネットである。第１の磁気回路６０と第２の磁気回路６１との間には、振動板６２が配置される。そして、振動板６２の磁性板６４は、第１の磁気回路６０（プレート５４、マグネット５５）および第２の磁気回路６１（プレート５７、マグネット５８）と、それぞれ所定の空隙を開けて対向する。
【００８７】
バスレフポート６６は、キャビネット５０に取り付けた中空の音響管である。バスレフポート６６は、第１の空室Ｗｂ５と外部空間とを連結する位置に設置され、例えば、キャビネット５０の前面に設けられる。
【００８８】
次に、第３の実施形態に係るスピーカ装置の動作について説明する。スピーカユニット５１に音楽信号などの電気信号が印加されると、ボイスコイルに駆動力が発生しコーン型振動板を振動させて音が発生する。例えば、スピーカユニット５１は動電型スピーカであり、その動作は周知であるためここでは詳細な説明を省略する。
【００８９】
スピーカユニット５１のコーン型振動板で発生した音圧は、キャビネット５０の前方部、仕切板５２、振動板６２、エッジ６３、スピーカユニット５１の背面などによって形成される第１の空室Ｗｂ５に伝えられる。そして、第１の空室Ｗｂ５に伝えられた音圧は、第２のフレーム５６に形成された複数個の音孔１５１を通って、第１および第２のフレーム５３および５６にエッジ６３を介して支持された振動板６２を振動させる。
【００９０】
振動板６２の中央部は、磁性板６４が接合され、ダンパー６５によって支持されており、振動板６２の振動に伴って磁性板６４も同じ振動方向に振動する。また、振動板６２は、第１の磁気回路６０および第２の磁気回路６１と、それぞれ所定の空隙を開けて対向しており、磁性板６４が第１の磁気回路６０および第２の磁気回路６１の間で安定に振動する。したがって、振動板６２の磁性板６４は、振動板６２の振動に伴ってその振幅方向に対して第１の磁気回路６０および第２の磁気回路６１から交互に吸引力を受ける。ここで、磁性板６４が第１の磁気回路６０および第２の磁気回路６１の間隙における中央に位置する中立状態を基準位置（以下、平衡位置と記載する）とする。この場合、磁性板６４は、第１の磁気回路６０および第２の磁気回路６１から交互に受ける吸引力によって、振動板６２の振動方向に対してその振動を増幅する方向、すなわち平衡位置から離反する離反力を受けることになる。
【００９１】
上記離反力は、振動板６２の振幅を抑制するバネ力を減少させる方向に作用する。つまり、上記離反力は、キャビネット５０の後方部、仕切板５２、振動板６２、およびエッジ６３などによって形成される第２の空室Ｗｂ６の音響スティフネスを減少させる負のスティフネスとして作用する。そして、上記離反力は、スピーカユニット５１からの音圧で音響的に間接的に振動する振動板６２の振動を容易にするものである。これによって、スピーカユニット５１のコーン型振動板は、キャビネット５０の空室の呈する音響スティフネスによって受けるバネ力が緩和され、あたかもキャビネット容積が大きくなったように動作する。
【００９２】
さらに、第３の実施形態では、キャビネット５０にバスレフポート６６が設けられている。このバスレフポート６６は、キャビネット５０の内容積に作用する音響スティフネスとの間で音響共振を生じ、バスレフ方式のスピーカ装置として作用する。一方、第２の空室Ｗｂ６は、上述した負のスティフネスの効果で等価的に容積が拡大されている。つまり、バスレフポート６６は、キャビネット５０における実際の内容積となる第１の空室Ｗｂ５＋第２の空室Ｗｂ６よりも等価的に大きな容積として作用する音響スティフネスとの間で音響共振を生じる。したがって、スピーカユニット５１を大きなキャビネットに入れたバスレフ方式のスピーカ装置と同様の動作をするため、さらに低い周波数帯域の再生が可能なスピーカ装置が実現できる。
【００９３】
さらに、第３の実施形態に係るスピーカ装置では、第１の磁気回路６０および第２の磁気回路６１を構成しており、それらから所定の空隙を開けてコーン形状の振動板６２に固設した磁性板６４を対向させている。したがって、振動板６２をコーン形状とすることにより第１および第２の実施形態で用いた平面振動板よりも形状効果で剛性が高くなり、振動板６２の材厚を薄くすることが可能となる。つまり、振動板６２の軽量化が図れて、低音域の能率がさらに向上する。また、第１の磁気回路６０および第２の磁気回路６１では、それぞれ磁性体であるプレート５４および５７を用いることによって、マグネット５５および５８に発生する磁束を集中させることが可能となり、磁気効率が向上してより小型の磁気回路で必要な負のスティフネスを得るための磁気吸引力が得られる。
【００９４】
このように、第３の実施形態に係るスピーカ装置では、第１および第２の実施形態と同様の効果に加えて、さらに振動板６２の軽量化による低音域の能率が向上と、より小型の磁気回路で必要な負のスティフネスを得るための磁気吸引力が得ることができる。
【００９５】
なお、上述した説明では、図３に示すように、負のスティフネス発生機構部に含まれる第１の磁気回路６０および第２の磁気回路６１の構成を、プレート５４および５７の外側にそれぞれマグネット５５および５８を配置する外磁型としたが、内磁型で構成してもかまわない。例えば、図４に示すように、第１の磁気回路８４の構成をヨーク８０の中央部にマグネット８１を配置する内磁型とする。また、第２の磁気回路８５の構成は、ヨーク８２の中央部にマグネット８３を配置する。このような構成の場合、マグネット８１および８３の磁束が磁気回路の外側に漏れることが少ないため、マグネットの利用効率がさらに向上して、第１の磁気回路６０および第２の磁気回路６１の小型化が可能となる。
【００９６】
また、上述した説明では、図３に示すように、負のスティフネス発生機構部に含まれる振動板６２、エッジ６３、および磁性板６４をそれぞれ個別の部品を組み合わせて構成したが、一体型で構成してもかまわない。例えば、図５に示すように、振動板７０の外周を薄肉として当該振動板７０と一体でエッジ７１を構成し、振動板７０の中央内部にリング状の磁性板７２を一体で成形加工した構成とすれば、振動板７０に別部材であるエッジや磁性体を固設する製造工程が不要となり、より安定した寸法精度が確保され、性能の安定化が図れる。
【００９７】
また、上述した説明では、図３に示すように、負のスティフネス発生機構部に含まれる振動板６２の中央部をダンパー６５で支持し、振動板６２が第１の磁気回路６０および第２の磁気回路６１の間で安定に振動する構成としていたが、他の構成で安定に振動させてもかまわない。例えば、第１の例として、図６で示すように、振動板６２の中央部と第１の磁気回路６０および第２の磁気回路６１とで、それぞれ弾性体９０および９１を挟持するように配置して振動板６２を支持する。例えば、弾性体９０および９１は、発砲ゴム材や金属などのバネによって構成される。この場合、振動板６２がスピーカユニット５１の高い音圧で駆動されて大きな振幅となった場合でも、弾性体９０および９１を挟持することにより、振動板６２および磁性板６４が第１の磁気回路６０および第２の磁気回路６１に直接衝突することがないため、振動板６２の破損や衝突音の発生を防止することができる。
【００９８】
また、第２の例として、図７に示すように、振動板１００の第２の空室Ｗｂ６側中央部にシャフト１０１を設け、第１の磁気回路６０のプレート５４中央に設けた軸受１０２でシャフト１０１を振動板１００の振動方向にスライドするように支持する。例えば、シャフト１０１や軸受１０２は、摩擦抵抗の少ないテフロン(登録商標）樹脂などで構成される。この場合、振動板１００は、シャフト１０１および軸受１０２で振動する方向が安定するためローリング運動をすることがない。したがって、振動板１００に固設された磁性板６４は、第１の磁気回路６０および第２の磁気回路６１との間を並進運動して、より安定した振動を行うことができる。
【００９９】
（第４の実施形態）
図８を参照して、本発明の第４の実施形態に係るスピーカ装置について説明する。なお、図８は当該スピーカ装置の構造断面図である。
【０１００】
図８において、スピーカ装置は、キャビネット５０、スピーカユニット５１、仕切板５２、バスレフポート６６、フレーム１１０、連結棒１１５、振動板１１６、エッジ１１７、磁性板１１８、ダンパー１１９、第１の磁気回路１２０、第２の磁気回路１２１、およびダストキャップ１２３を有している。なお、第４の実施形態のスピーカ装置が有するキャビネット５０、スピーカユニット５１、仕切板５２、およびバスレフポート６６は、それぞれ第３の実施形態と同様であるため、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。また、大略的に、仕切板５２、バスレフポート６６、フレーム１１０、連結棒１１５、振動板１１６、エッジ１１７、磁性板１１８、ダンパー１１９、第１の磁気回路１２０、第２の磁気回路１２１、およびダストキャップ１２３によって、第４の実施形態における負のスティフネス発生機構を構成する。
【０１０１】
フレーム１１０は、その外周が仕切板５２の開口部近傍に固設され、第２の空室Ｗｂ６側が中凸形状となった円形板である。そして、フレーム１１０には、複数個の音孔１５２が形成されている。
【０１０２】
振動板１１６は、コーン状の非磁性体より構成され、第２の空室Ｗｂ６側を凸にして配置される。エッジ１１７は、フレーム１１０の外周近傍に対して振動板１１６の外周を支持するサスペンションであり、空気の漏れのないエラストマー材料や金属箔等より形成される。そして、エッジ１１７は、その外周部の全周がフレーム１１０の外周部近傍に接合され、その内周部の全周が振動板１１６の外周部を支持する。つまり、第１の空室Ｗｂ５と第２の空室Ｗｂ６との間の境界は、仕切板５２、フレーム１１０の外周部、振動板１１６、およびエッジ１１７によって形成され、第２の空室Ｗｂ６の密閉が保たれる。振動板１１６は、その中央部が平坦に形成され、鉄やパーマロイ等の磁性体である磁性板１１８が当該平坦面に接合される。なお、振動板１１６および磁性板１１８の中央部には、連結棒１１５を所定の間隙を開けて接触しないように貫通させるための開口部が形成される。また、振動板１１６の第２の空室Ｗｂ６側中央部近傍は、ダンパー１１９によって支持される。ダンパー１１９は、振動板１１６の中央部と接合され、その外周がフレーム１１０に固定されて振動板１１６を支持するサスペンションである。
【０１０３】
第１の磁気回路１２０は、プレート１１１およびマグネット１１２によって構成される。プレート１１１は、フレーム１１０の第１の空室Ｗｂ５側中央部に固設される。マグネット１１２は、プレート１１１上に固着されたリング状のマグネットである。そして、プレート１１１の中央には連結棒１１５の一方端が固定され、第１の空室Ｗｂ５に向けて連結棒１１５が立設されている。例えば、連結棒１１５は非磁性体であり、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂）等の樹脂材料や黄銅およびアルミ等の金属材料で構成される。第２の磁気回路１２１は、プレート１１３およびマグネット１１４によって構成される。マグネット１１４は、プレート１１３上に固着されたリング状のマグネットである。プレート１１３の中央には連結棒１１５の他方端が固定される。つまり、プレート１１１とプレート１１３とは、連結棒１１５の両端に固定され、連結棒１１５を介して互いの位置が固定される。また、連結棒１１５は、振動板１１６および磁性板１１８の中央部に形成された開口部と所定の間隙を開けて接触しないように貫通するように配置される。そして、第１の磁気回路１２０と第２の磁気回路１２１との間には、振動板１１６が配置される。したがって、振動板１１６の磁性板１１８は、第１の磁気回路１２０（プレート１１１、マグネット１１２）および第２の磁気回路１２１（プレート１１３、マグネット１１４）と、それぞれ所定の空隙を開けて対向する。そして、ダストキャップ１２３は、ドーム状の板部材であり、第２の磁気回路１２１を覆うようにその外周部が振動板１１６の第１の空室Ｗｂ５側に固定される。ダストキャップ１２３は、連結棒１１５と振動板１１６の中央部の開口部との間隙から第２の空室Ｗｂ６の空気が第１の空室Ｗｂ５へ漏れないようにするものである。
【０１０４】
次に、第４の実施形態に係るスピーカ装置の動作について説明する。スピーカユニット５１に音楽信号などの電気信号が印加されると、ボイスコイルに駆動力が発生しコーン型振動板を振動させて音が発生する。例えば、スピーカユニット５１は動電型スピーカであり、その動作は周知であるためここでは詳細な説明を省略する。
【０１０５】
スピーカユニット５１のコーン型振動板で発生した音圧は、キャビネット５０の前方部、仕切板５２、振動板１１６、エッジ１１７、スピーカユニット５１の背面などによって形成される第１の空室Ｗｂ５に伝えられる。そして、第１の空室Ｗｂ５に伝えられた音圧は、フレーム１１０にエッジ１１７を介して支持された振動板１１６を振動させる。
【０１０６】
振動板１１６の中央部は、磁性板１１８が接合され、ダンパー１１９によって支持されており、振動板１１６の振動に伴って磁性板１１８も同じ振動方向に振動する。また、振動板１１６は、第１の磁気回路１２０および第２の磁気回路１２１と、それぞれ所定の空隙を開けて対向しており、磁性板１１８が第１の磁気回路１２０および第２の磁気回路１２１の間で安定に振動する。したがって、振動板１１６の磁性板１１８は、振動板１１６の振動に伴ってその振幅方向に対して第１の磁気回路１２０および第２の磁気回路１２１から交互に吸引力を受ける。ここで、磁性板１１８が第１の磁気回路１２０および第２の磁気回路１２１の間隙における中央に位置する中立状態を基準位置（以下、平衡位置と記載する）とする。この場合、磁性板１１８は、第１の磁気回路１２０および第２の磁気回路１２１から交互に受ける吸引力によって、振動板１１６の振動方向に対してその振動を増幅する方向、すなわち平衡位置から離反する離反力を受けることになる。
【０１０７】
上記離反力は、振動板１１６の振幅を抑制するバネ力を減少させる方向に作用する。つまり、上記離反力は、キャビネット５０の後方部、仕切板５２、振動板１１６、エッジ１１７、およびダストキャップ１２３などによって形成される第２の空室Ｗｂ６の音響スティフネスを減少させる負のスティフネスとして作用する。そして、上記離反力は、スピーカユニット５１からの音圧で音響的に間接的に振動する振動板１１６の振動を容易にするものである。これによって、スピーカユニット５１のコーン型振動板は、キャビネット５０の空室の呈する音響スティフネスによって受けるバネ力が緩和され、あたかもキャビネット容積が大きくなったように動作する。
【０１０８】
また、第４の実施形態では、キャビネット５０にバスレフポート６６が設けられている。このバスレフポート６６は、キャビネット５０の内容積に作用する音響スティフネスとの間で音響共振を生じ、バスレフ方式のスピーカ装置として作用する。一方、第２の空室Ｗｂ６は、上述した負のスティフネスの効果で等価的に容積が拡大されている。つまり、バスレフポート６６は、キャビネット５０における実際の内容積となる第１の空室Ｗｂ５＋第２の空室Ｗｂ６よりも等価的に大きな容積として作用する音響スティフネスとの間で音響共振を生じる。したがって、スピーカユニット５１を大きなキャビネットに入れたバスレフ方式のスピーカ装置と同様の動作をするため、さらに低い周波数帯域の再生が可能なスピーカ装置が実現できる。
【０１０９】
さらに、第４の実施形態に係るスピーカ装置では、第１の磁気回路１２０および第２の磁気回路１２１を構成しており、それらから所定の空隙を開けてコーン形状の振動板１１６に固設した磁性板１１８を対向させている。したがって、振動板１１６をコーン形状とすることにより第１および第２の実施形態で用いた平面振動板よりも形状効果で剛性が高くなり、振動板１１６の材厚を薄くすることが可能となる。つまり、振動板１１６の軽量化が図れて、低音域の能率がさらに向上する。また、第１の磁気回路１２０および第２の磁気回路１２１では、それぞれ磁性体であるプレート１１１および１１３を用いることによって、マグネット１１２および１１４に発生する磁束を集中させることが可能となり、磁気効率が向上してより小型の磁気回路で必要な負のスティフネスを得るための磁気吸引力が得られる。
【０１１０】
また、第４の実施形態に係るスピーカ装置では、第２の磁気回路１２１が連結棒１１５を介して第１の磁気回路１２０と直接連結されている。これにより、第４の実施形態に係るスピーカ装置では、第１〜第３の実施形態と同様の効果に加えて、第３の実施形態で第２の磁気回路６１を固着するために用いられていた第２のフレーム５６が不用となり、負のスティフネス発生機構の構成を大幅に簡略化することができる。
【０１１１】
なお、上述した説明では、図８に示すように、負のスティフネス発生機構部に含まれる第１の磁気回路１２０および第２の磁気回路１２１の構成を、プレート１１１および１１３の外側にそれぞれマグネット１１２および１１４を配置する外磁型としたが、内磁型で構成してもかまわない。この場合、マグネットがそれぞれヨークの中央に配置され、連結棒の両端がそれぞれのマグネットの中央に固設される。
【０１１２】
（第５の実施形態）
図９を参照して、本発明の第５の実施形態に係るスピーカ装置について説明する。なお、図９は当該スピーカ装置の構造断面図である。
【０１１３】
図９において、スピーカ装置は、キャビネット１３０、スピーカユニット５１、負のスティフネス発生機構１３１、第１の仕切板１３２、第２の仕切板１３３、およびバスレフポート１３５を有している。なお、第５の実施形態のスピーカ装置が有するスピーカユニット５１は第３の実施形態と同様であるため、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。また、負のスティフネス発生機構１３１は、第３の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【０１１４】
スピーカユニット５１は、キャビネット１３０の前面に形成された所定の開口部に取り付けられる。第１の仕切板１３２は、キャビネット１３０の内部空間を仕切ることによって第１の空室Ｗｂ７および第２の空室Ｗｂ８を構成し、第１の仕切板１３２に円形状の開口部が形成されている。そして、第１の仕切板１３２の開口部に負のスティフネス発生機構１３１が固定される。なお、キャビネット１３０の前部、第１の仕切板１３２、負のスティフネス発生機構１３１、およびスピーカユニット５１の背面などで形成される空室を第１の空室Ｗｂ７とし、キャビネット１３０の後部、第１の仕切板１３２、および負のスティフネス発生機構１３１などで形成される空室を第２の空室Ｗｂ８とする。
【０１１５】
キャビネット１３０の前面（スピーカユニット５１の前面）には、さらに第２の仕切板１３３が設けられる。第２の仕切板１３３は、キャビネット１３０の前面に固設されることによって、スピーカユニット５１の前面に第３の空室Ｗｂ９を形成する。なお、キャビネット１３０の前面、第２の仕切板１３３、およびスピーカユニット５１の前面などで、第３の空室Ｗｂ９が形成される。また、第２の仕切板１３３の、スピーカユニット５１正面付近には、音孔１３４が形成され、音孔１３４を介して第３の空室Ｗｂ９が外部空間に開放されている。
【０１１６】
バスレフポート１３５は、キャビネット１３０に取り付けた中空の音響管である。バスレフポート１３５は、第１の空室Ｗｂ７と外部空間とを連結する位置に設置され、例えば、キャビネット１３０の前面から第３の空室Ｗｂ９を通って、第２の仕切板１３３の前面に設けられる。
【０１１７】
次に、第５の実施形態に係るスピーカ装置の動作について説明する。スピーカユニット５１に音楽信号などの電気信号が印加されると、ボイスコイルに駆動力が発生しコーン型振動板を振動させて音が発生する。そして、第３の実施形態で説明したように、負のスティフネス発生機構１３１が、第２の空室Ｗｂ８の音響スティフネスを減少させる負のスティフネスとして作用する。これによって、スピーカユニット５１のコーン型振動板は、キャビネット１３０の空室の呈する音響スティフネスによって受けるバネ力が緩和され、あたかもキャビネット容積が大きくなったように動作する。
【０１１８】
また、第３の実施形態で説明したように、第１の空室Ｗｂ７に設けられたバスレフポート１３５により、キャビネット１３０における実際の内容積となる第１の空室Ｗｂ７＋第２の空室Ｗｂ８よりも等価的に大きな容積として作用する音響スティフネスとの間で音響共振を生じる。したがって、スピーカユニット５１を大きなキャビネットに入れたバスレフ方式のスピーカ装置と同様の動作をするため、さらに低い周波数帯域を再生している。
【０１１９】
さらに、第５の実施形態に係るスピーカ装置では、スピーカユニット５１の前面に第２の仕切板１３３などにより構成される第３の空室Ｗｂ９および音孔１３４が付加されている。ここで、第３の空室Ｗｂ９および音孔１３４は、スピーカユニット５１の高音域を音響的にカットするハイカットフィルタとして動作する。つまり、一般的に低音再生用のスピーカ装置として用いる場合、高音域が不要となり電気的なフィルタで高音域をカットするが、当該スピーカ装置ではこのような電気的なフィルタが不要となる。
【０１２０】
このように、第５の実施形態に係るスピーカ装置では、第１〜第４の実施形態と同様の効果に加えて、音響的フィルタでハイカットフィルタを構成することが可能であり、システムが簡略化される。また、カットする周波数は、音孔１３４の大きさで決定することができるため、容易に高音域の調整を行うことができる。
【０１２１】
（第６の実施形態）
図１０を参照して、本発明の第６の実施形態に係るスピーカ装置について説明する。第６の実施形態では、一般的な従来の小型スピーカ装置の内部に低音増強装置を配置して、当該スピーカ装置の小型キャビネットで低音再生を可能とする。つまり、従来のスピーカ装置の内部に本発明の低音増強装置を配置することによって、当該スピーカ装置の低音再生を増強するものである。なお、図１０は当該スピーカ装置および当該スピーカ装置に配置された低音増強装置の構造断面図である。
【０１２２】
図１０において、スピーカ装置は、キャビネット５０およびスピーカユニット５１を有しており、キャビネット５０の内部に低音増強装置２００が配置されている。そして、低音増強装置２００は、キャビネット２０１および負のスティフネス発生機構１３１を有している。なお、負のスティフネス発生機構１３１は、第３および第５の実施形態と同様であるため、その内部についての詳細な説明を省略する。
【０１２３】
スピーカユニット５１は、キャビネット５０の前面に形成された所定の開口部に取り付けられる。そして、キャビネット５０の内部およびスピーカユニット５１の背面によって、第１の空室Ｗｂ１０が形成されている。この第１の空室Ｗｂ１０を形成し、キャビネット５０およびスピーカユニット５１を有する構成は、従来の一般的なスピーカ装置であり、他のスピーカ装置であってもかまわない。
【０１２４】
第１の空室Ｗｂ１０の内部には、低音増強装置２００が配置される。キャビネット２０１には、円形状の開口部が形成されている。そして、キャビネット２０１の開口部に負のスティフネス発生機構１３１が固定される。そして、キャビネット１３０の内部および負のスティフネス発生機構１３１によって、第２の空室Ｗｂ１１が形成される。なお、スピーカ装置に対して低音増強装置２００を固定する必要はなく、またその位置も第１の空室Ｗｂ１０内で負のスティフネス発生機構１３１の振動板が第１の空室Ｗｂ１０に開放されていればどこでもよい。
【０１２５】
次に、第６の実施形態に係るスピーカ装置の動作について説明する。スピーカユニット５１に音楽信号などの電気信号が印加されると、ボイスコイルに駆動力が発生しコーン型振動板を振動させて音が発生する。例えば、スピーカユニット５１は動電型スピーカであり、その動作は周知であるためここでは詳細な説明を省略する。
【０１２６】
スピーカユニット５１のコーン型振動板で発生した音圧は、キャビネット５０およびスピーカユニット５１の背面などによって形成される第１の空室Ｗｂ１０に伝えられる。そして、第１の空室Ｗｂ１０に伝えられた音圧は、負のスティフネス発生機構１３１の振動板を振動させる。そして、第３の実施形態で説明したように、負のスティフネス発生機構１３１が、第２の空室Ｗｂ１１の音響スティフネスを減少させる負のスティフネスとして作用する。これによって、スピーカユニット５１のコーン型振動板は、キャビネット５０の空室の呈する音響スティフネスによって受けるバネ力が緩和され、あたかもキャビネット容積が大きくなったように動作する。
【０１２７】
このように、第６の実施形態によれば、従来のスピーカ装置の内部に低音増強装置を配置することによって、手軽に当該スピーカ装置の低音域の再生限界を拡大することができる。つまり、ユーザが所有しているスピーカ装置の内部に本発明の低音増強装置を配置するだけで、現存のスピーカシステムに対する低音増強が図れる。
【０１２８】
なお、上述した説明では、密閉方式のスピーカ装置に本発明の低音増強装置を配置する例を説明したが、バスレフ方式またはドロンコーン方式のスピーカ装置に対しても同様の効果を得ることが可能である。また、低音増強装置を負のスティフネス発生機構１３１を設けて構成したが、他の負のスティフネス発生機構を設けても同様の効果が得られる。例えば、上述した第３の実施形態で説明した負のスティフネス発生機構の変形例や、第１、第２、および第４の実施形態で説明した負のスティフネス発生機構を低音増強装置に設けても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明にかかるスピーカ装置は、負のスティフネスを用いてキャビネットのスティフネスを低減させることができ、小型スピーカシステム、ＰＤＰや液晶ＴＶ等のオーディオ・ビジュアル機器用スピーカ、車載用のスピーカシステム等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るスピーカ装置の構造断面図
【図２】本発明の第２の実施形態に係るスピーカ装置の構造断面図
【図３】本発明の第３の実施形態に係るスピーカ装置の構造断面図
【図４】図３のスピーカ装置における第１の変形例を示す構造断面図
【図５】図３のスピーカ装置における第２の変形例を示す構造断面図
【図６】図３のスピーカ装置における第３の変形例を示す構造断面図
【図７】図３のスピーカ装置における第４の変形例を示す構造断面図
【図８】本発明の第４の実施形態に係るスピーカ装置の構造断面図
【図９】本発明の第５の実施形態に係るスピーカ装置の構造断面図
【図１０】本発明の第６の実施形態に係るスピーカ装置の構造断面図
【図１１】従来のスピーカ装置の構造断面図
【符号の説明】
【０１３１】
２０、３０、５０、１３０、２０１…キャビネット
２１、３１、５１…スピーカユニット
２２、３２、５２…仕切板
２３、３３、６２、７０、１００、１１６…振動板
２４、３４、６３、７１、１１７…エッジ
２５…第１の固定マグネット
２６…第１の支持部材
２７…第２の固定マグネット
２８…第２の支持部材
２９、６４、７２、１１８…磁性板
３５…固定マグネット
３６、３７、５４、５７、１１１、１１３…プレート
３８…支持部材
３９…ボビン
４０…可動マグネット
４１…ダンパー支持部材
４２…第１のダンパー
４３…第２のダンパー
４４、６６、１３５…バスレフポート
５３…第１のフレーム
５５、５８、８１、８３、１１２、１１４…マグネット
５６…第２のフレーム
６０、８４、１２０…第１の磁気回路
６１、８５、１２１…第２の磁気回路
６５、１１９…ダンパー
８０、８２…ヨーク
９０、９１…弾性体
１０１…シャフト
１０２…軸受
１１０…フレーム
１１５…連結棒
１２３…ダストキャップ
１３１…負のスティフネス発生機構
１３２…第１の仕切板
１３３…第２の仕切板
１３４、１５０、１５１、１５２…音孔
２００…低音増強装置
【図１】
2005027286.tif 000003
【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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