KR20090013209A

KR20090013209A - 하이브리드 액튜에이터, 스피커 장치 및 음성 출력 방법

Info

Publication number: KR20090013209A
Application number: KR1020087029214A
Authority: KR
Inventors: 노부까즈 스즈끼; 마사루 우류; 요시오 오하시
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2009-02-04
Also published as: CN101422050A; WO2007138886A1; JP2007318586A; EP2023660A1; US20090208039A1

Abstract

하이브리드 액튜에이터(100A)는, 자왜 소자(111)를 갖는 자왜 액튜에이터(110) 및 가동부(132)의 외주에 보이스 코일(131a, 131b)이 부착되어 있는 가동 코일형 액튜에이터(130)를 갖는다. 액튜에이터(110)는, 액튜에이터(130)의 가동부(132)에, 구동 로드(113)의 변위 출력의 방향이 이 가동부의 변위 방향과 동일하게 되도록 고정되어 있다. 구동 로드(113)의 선단에, 액튜에이터(110)에 의한 고역 음성 신호에 따른 변위 출력과 함께, 액튜에이터(110)가 액튜에이터(130)의 가동부(132)에 고정되어 있음으로써, 그 액튜에이터(130)에 의한 저역 음성 신호에 따른 변위 출력도 얻어진다. 구동 로드(113)의 선단을 음향 진동판에 맞닿게 함으로써, 광대역의 음성 출력을 얻을 수 있다.

하이브리드 액튜에이터, 자왜 액튜에이터, 스피커 장치, 음향 진동판

Description

하이브리드 액튜에이터, 스피커 장치 및 음성 출력 방법{HYBRID ACTUATOR, LOUDSPEAKER AND SOUND OUTPUT METHOD}

본 발명은, 예를 들면 음향 진동판에 음성 신호에 기초한 진동을 부여하여 음성 출력을 얻기 위한 하이브리드 액튜에이터, 스피커 장치 및 음성 출력 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은, 자왜 소자의 신축에 의한 변위를 출력하는 변위 전달부를 갖는 자왜 액튜에이터부를, 가동 코일형 액튜에이터의 가동부에, 변위 전달부의 변위 출력의 방향이 이 가동부의 변위 방향과 동일하게 되도록 고정한 하이브리드 구조로 함으로써, 광대역의 음성 출력을 양호하게 얻는 것을 가능하게 한 하이브리드 액튜에이터 등에 관한 것이다.

종래, 예를 들면 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 자왜 액튜에이터에서 진동판을 구동하여 음성 출력을 얻는 스피커 장치가 알려져 있다. 자왜 액튜에이터는, 외부 자계를 부여하면 형상이 변화하는 자왜 소자를 사용한 액튜에이터이다. 최근, 자왜 소자로서, 그 변화량이 종래의 1000배 가까이까지 변화하는 초자왜 소자가 출현되어 있다. 자왜 액튜에이터는 발생 응력이 크기 때문에, 소형이어도, 진동시킬 음향 진동판에 따라서는, 비교적 큰 음성 출력을 얻을 수 있다고 하는 장점이 있다.

이 자왜 액튜에이터는, 자계 변화에 의해 치수 변화를 일으키고, 구동력을 발생시키기 위해서 변위 출력 응답으로 된다. 여기에서, 음성 신호를 취급하는 경우에서의 음압을 고려한다. 또한 여기에서는, 음압이 가속도에 비례하므로, 자왜 액튜에이터의 가속도 출력 응답을 고려한다. 이 자왜 액튜에이터의 가속도 출력 응답은, 도 12의 곡선 a로 나타낸 바와 같이, 우측으로 상승하는 특성으로 된다. 그 결과, 이 자왜 액튜에이터에서는, 저역에서의 음압은 낮고, 이 저역에 관한 왜곡도 비교적 크다고 하는 단점이 있다.

종래, 예를 들면 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 이 자왜 액튜에이터의 단점을 극복하기 위해서, 이 자왜 액튜에이터와 가동 코일형 액튜에이터를 구비한 하이브리드 구성의 스피커 장치가 고려되고 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평4-313999호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2004-363967호 공보

<발명의 개시>

<발명이 해결하고자 하는 과제>

전술한 특허 문헌 2에 기재되는 스피커 장치에서는, 자왜 액튜에이터의 자기 회로에서의 자속 경로와 가동 코일형 액튜에이터의 자기 회로에서의 자속 경로가 나뉘어져 있지 않다. 그 때문에，가동 코일형 액튜에이터의 자기 회로에서의 자속 경로에 투자율이 8 정도로 낮은 자왜 소자가 삽입된 상태로 되어 있으며, 이 가동 코일형 액튜에이터를 저역 음성 신호에 의해 구동하였다고 하여도 그 저역 음성 신호에 대응한 변위 출력을 충분히 얻을 수 없어, 저역의 음성 출력이 약한 것으로 된다.

본 발명의 목적은, 광대역의 음성 출력을 양호하게 얻는 것을 가능하게 하는 것에 있다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명의 개념은, 자왜 소자, 마그네트를 갖고 상기 자왜 소자에 자기적 바이어스를 부여하는 제1 자기 회로, 및 상기 자왜 소자의 신축 방향으로 자계를 발생하는 자계 발생 코일을 가짐과 함께, 상기 자왜 소자의 신축에 의한 변위를 출력하는 변위 전달부를 갖는 자왜 액튜에이터부와, 보이스 코일이 부착된 가동부 및 마그네트를 갖고 상기 보이스 코일에 쇄교하는 자속을 발생하는 제2 자기 회로를 갖는 가동 코일형 액튜에이터를 구비하고，상기 자왜 액튜에이터부는, 상기 가동 코일형 액튜에이터의 가동부에, 상기 변위 전달부의 변위 출력의 방향이 그 가동부의 변위 방향과 동일하게 되도록, 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액튜에이터에 있다.

본 발명에서, 자왜 액튜에이터부는 자왜 소자를 갖는다. 이 자왜 소자에, 마그네트를 갖는 제1 자기 회로에 의해, 자기적 바이어스가 인가된다. 이 경우, 제1 자기 회로에서의 자속 경로에 자왜 소자가 삽입된다. 이 자기적 바이어스에 의해, 자왜 소자는 미리 어느 정도 신장된 상태로 되고, 자계 발생 코일에서 발생되는 자계에 의해, 신장뿐만 아니라 압축도 가능하게 된다.

자계 발생 코일에 의해, 자왜 소자의 신축 방향으로 자계가 발생된다. 이 자계 발생 코일에, 예를 들면 고역(제1 주파수 대역)의 음성 신호에 따른 전류를 흘림으로써, 자왜 소자는 고역 음성 신호에 따라서 신축된다. 이 자왜 소자의 신축에 의한 변위가 변위 전달부로부터 출력된다. 이 경우, 자왜 소자의 신축에 의한 변위는, 직접, 혹은 변위 확대기에 의해 확대되어 변위 전달부에 전해진다.

또한，가동 코일형 액튜에이터는, 보이스 코일이 부착된 가동부를 갖는다. 마그네트를 갖는 제2 자기 회로에 의해, 이 보이스 코일에 쇄교하는 자속이 발생된다. 보이스 코일에, 예를 들면 저역(제1 주파수 대역보다 저역측의 제2 주파수 대역으로서, 그 일부가 제1 주파수 대역과 겹쳐도 됨)의 음성 신호에 의한 전류를 흘림으로써, 가동부는, 로렌츠력에 의해 축 방향으로 변위된다.

전술한 자왜 액튜에이터부는, 이 가동부에, 그 변위 전달부의 변위 출력의 방향이 이 가동부의 변위 방향과 동일하게 되도록, 고정되어 있다. 그 때문에，이 가동부의 축 방향의 변위는, 전술한 자왜 액튜에이터부의 변위 전달부에도 전달된다. 따라서，변위 전달부로부터는, 자왜 소자의 신축에 의한 변위 출력(예를 들면 고역 음성 신호에 따른 변위 출력)이 얻어지는 외에, 이것에 중첩된 상태에서, 가동 코일형 액튜에이터의 가동부의 변위에 대응한 변위 출력(예를 들면 저역 음성 신호에 따른 변위 출력)도 얻어진다.

전술한 자왜 액튜에이터부의 변위 전달부가 직접적 또는 간접적으로 음향 진동판에 맞닿게 되어 스피커 장치가 구성된다. 음향 진동판으로서는, 예를 들면 평면형 진동판, 혹은 통형 진동판이 이용된다. 평면형 진동판이 이용될 때에는, 전술한 변위 전달부가 그 평면형 진동판의 하나의 면에 맞닿게 된다.

또한，통형 진동판이 이용될 때에는, 전술한 변위 전달부가 그 통형 진동판 의 한쪽의 끝면에 맞닿게 된다. 이 경우, 음향 진동판이 면 방향(면에 평행한 방향)의 진동 성분으로 액튜에이터에 의해 가진되기 때문에, 그 음향 진동판을 음성 신호에 기초한 탄성파가 면 방향으로 전파해 간다. 그리고, 이 탄성파가 음향 진동판을 전파할 때에 종파, 횡파, 종파, …의 모드 변환을 반복하고，종파와 횡파의 혼재파로 되어, 이 횡파에 의해 음향 진동판의 면내 방향(면에 수직인 방향)의 진동이 여진되고, 그 음향 진동판의 면으로부터 음파가 외부로 방사되어, 음성 출력이 얻어진다.

음향 진동판을 그 면 방향의 진동 성분으로 가진함으로써, 가진점에 큰 횡파는 발생하지 않아, 이 가진점으로부터 방사되는 음파가 다른 위치로부터 방사되는 음파에 비하여 매우 큰 음으로서 청취된다고 하는 일이 없어, 음향 진동판의 전체에 걸쳐서 음상이 정위하게 되어, 확대감이 있는 음상을 얻는 것이 가능하게 된다.

전술한 바와 같이 자왜 액튜에이터부의 변위 전달부에 전술한 바와 같이 그 자왜 액튜에이터부에 의한 변위 출력 및 가동 코일형 액튜에이터에 의한 변위 출력이 중첩되어 얻어지기 때문에, 음향 진동판은 쌍방의 액튜에이터에 의한 변위 출력에 의해 진동되어, 음성 출력이 얻어진다. 예를 들면, 자왜 액튜에이터부가 고역 음성 신호에 의해 구동되고, 가동 코일형 액튜에이터가 저역 음성 신호에 의해 구동됨으로써, 음향 진동판으로부터는 광대역의 음성 신호가 양호하게 얻어진다. 또한 이 경우, 자왜 액튜에이터부의 변위 전달부라고 하는 단일의 구동점으로부터, 쌍방의 액튜에이터에 의한 변위 출력이 음향 진동판에 전달되는 것으로, 통합성이 좋은 음성 출력이 얻어진다.

또한，자왜 액튜에이터부의 제1 자기 회로 및 가동 코일형 액튜에이터의 제2 자기 회로에서의 자속 경로의 일부가 공통화되도록 하여도 된다. 이 경우, 자왜 소자는 제1 자기 회로의 자속 경로를 구성하도록 되며, 그 자왜 소자에 자기적 바이어스가 인가된다. 이것에 대하여, 자왜 소자는 제2 자기 회로의 자속 경로를 구성하지 않도록 되며, 가동 코일형 액튜에이터의 변위 동작에 투자율이 낮은 자왜 소자가 악영향을 미치지 않도록 된다. 이와 같이 자속 경로의 일부가 공통화됨으로써, 경량, 소형화가 가능하게 된다. 또한，자속 경로의 일부가 공통화됨으로써, 제1 자기 회로 및 제2 자기 회로의 마그네트를 겸용할 수 있어, 염가로 구성하는 것이 가능하게 된다.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면, 자왜 소자의 신축에 의한 변위를 출력하는 변위 전달부를 갖는 자왜 액튜에이터부를, 가동 코일형 액튜에이터의 가동부에, 변위 전달부의 변위 출력의 방향이 이 가동부의 변위 방향과 동일하게 되도록 고정한 하이브리드 구조로 하는 것이며, 광대역의 음성 출력을 양호하게 얻을 수 있다.

도 1은 실시 형태로서의 하이브리드 액튜에이터의 구성을 나타내는 단면도.

도 2는 하이브리드 액튜에이터의 동작을 설명하기 위한 도면.

도 3은 하이브리드 액튜에이터의 구동계의 구성을 나타내는 도면.

도 4는 하이브리드 액튜에이터를 이용한 스피커 장치의 구성을 나타내는 단면도.

도 5는 하이브리드 액튜에이터를 이용한 다른 스피커 장치의 구성을 나타내는 단면도.

도 6은 하이브리드 액튜에이터를 이용한 다른 스피커 장치의 구성을 나타내는 사시도.

도 7은 하이브리드 액튜에이터를 이용한 다른 스피커 장치의 구성을 나타내는 종단면도.

도 8은 하이브리드 액튜에이터를 이용한 다른 스피커 장치의 구성을 나타내는 상면도.

도 9는 하이브리드 액튜에이터를 이용한 다른 스피커 장치의 구성을 나타내는 저면도.

도 10은 하이브리드 액튜에이터의 수납 구멍에의 고정 상태를 나타내는 도면.

도 11은 4개의 하이브리드 액튜에이터 및 스피커 유닛의 구동계의 구성을 나타내는 도면.

도 12는 자왜 액튜에이터, 가동 코일형 액튜에이터 및 하이브리드 액튜에이터의 주파수 특성(가속도 응답 출력)을 비교하여 나타내는 도면.

도 13은 다른 실시 형태로서의 하이브리드 액튜에이터의 구성을 나타내는 단면도.

도 14는 다른 실시 형태로서의 하이브리드 액튜에이터의 구성을 나타내는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100A, 100B, 100C: 하이브리드 액튜에이터

110, 110A, 160: 자왜 액튜에이터

111, 171: 자왜 소자

112: 자계 발생 코일

113: 구동 로드

114: 수납부

115: 스프링

116: 알루미늄 케이스

117, 179: 고정반

118, 133, 180: 링 형상 마그네트

119, 134, 181: 통 형상 요크

120: 개구

131a, 131b, 178a, 178b: 보이스 코일

132: 가동부

135a, 135b, 176a, 176b: 댐퍼

150: CD 플레이어

151: 디지털 시그널 프로세서

152: 앰프

153, 155: 하이패스 필터

154, 157: 로우패스 필터

156: 밴드패스 필터

165: 가동 코일형 액튜에이터

172: 자계 발생 코일

173: 폴 피스

174a, 174b: 원판 형상 요크

175a, 175b: 링 형상 요크

177: 원판 형상 부재

190: 변위 확대기

190a: 변위 전달부

200A∼200C: 스피커 장치

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1에 도시한 단면도는, 실시 형태로서의 하이브리드 액튜에이터(100A)의 구성을 나타낸다. 이 하이브리드 액튜에이터(100A)는, 자왜 액튜에이터부를 구성하는 자왜 액튜에이터(110)와, 가동 코일형 액튜에이터(130)를 구비하고 있다.

자왜 액튜에이터(110)는, 아래와 같이 구성되어 있다. 즉, 이 자왜 액튜에이터(110)는, 길이 방향으로 신축하는 막대 형상의 자왜 소자(111)와, 이 자왜 소자(111)의 신축 방향으로 자계를 발생하는 자계 발생 코일(솔레노이드 코일)(112)과, 자왜 소자(111)의 일단에 연결되고, 이 일단에 얻어지는 변위 출력을 전달하는 가동 부재된 구동 로드(113)와, 자왜 소자(111) 및 자계 발생 코일(112)을 수납하는 수납부(114)와, 자왜 소자(111)에 물리적 바이어스(동적 바이어스)를 부여하는 스프링(115)과, 전체를 덮는 알루미늄 케이스(116)를 갖는다. 여기에서, 구동 로드(113)는, 자왜 소자(111)의 신축에 의한 변위를 출력하는 변위 전달부를 구성하고 있다.

수납부(114)는, 고정반(117), 링 형상 마그네트(영구 자석)(118) 및 통 형상 요크(119)로 구성되어 있다. 고정반(117)에는 자왜 소자(111)의 타단이 고정되어 있으며, 그 고정반(117)에 의해 자왜 소자(111)가 지지되어 있다. 이 자왜 소자(111)의 일단은, 전술한 바와 같이, 구동 로드(113)에 연결되어 있다. 또한，고정반(117) 위에는, 자왜 소자(111)의 주위에 위치하도록, 자계 발생 코일(112)이 고정되어 있다.

또한，이 고정반(117) 위에는, 3개의 링 형상 마그네트(118) 및 2개의 통 형상 요크(119)가, 자왜 소자(111) 및 자계 발생 코일(112)의 주위에 위치하도록, 교대로 적층되어 고정되어 있다. 여기에서, 고정반(117), 링 형상 마그네트(118) 및 통 형상 요크(119)는, 자왜 소자(111) 및 구동 로드(113)와 함께, 자기 회로(제1 자기 회로)를 구성하고 있다.

이 경우, 자왜 소자(111)는, 이 자기 회로에서의 자속 경로에 삽입된 상태로 되어 있다. 이 자기 회로는, 자왜 소자(111)에 자기적 바이어스(정적 바이어스)를 부여하기 위해서 형성되어 있다. 이 자기적 바이어스에 의해, 자왜 소자는, 미리 어느 정도 신장된 상태로 되고, 자계 발생 코일(112)에서 발생되는 자계에 의해, 신장뿐만 아니라 압축도 가능하게 된다. 고정반(117) 및 통 형상 요크(119), 나아가서는 구동 로드(113)를 강자성체로 구성함으로써, 자왜 소자(111)에 효율 좋게 자기적 바이어스를 인가할 수 있다.

　알루미늄 케이스(116)는, 외형이 원주 형상으로 되어 있으며, 그 내부에, 전술한 자왜 소자(111), 자계 발생 코일(112), 구동 로드(113) 및 수납부 (114)(고정반(117), 링 형상 마그네트(118), 통 형상 요크(119))가 수납되어 있다. 또한，알루미늄 케이스(116)의, 전술한 자왜 소자(111)의 일단측의 면의 중심에는, 원형의 개구(120)가 형성되어 있다. 전술한 구동 로드(113)의 선단은, 이 개구(120)를 통하여 외부로 돌출되어 있다.

스프링(115)은, 알루미늄 케이스(116)의 개구(120)가 형성된 면과 구동 로드(113)의 사이에 배치되어 있다. 이 스프링(115)은, 자왜 소자(111)에, 일단측으로부터 타단측을 향하는 방향으로, 소정의 크기의 부세력을, 전술한 물리적 바이어스(동적 바이어스)로서 부여하고 있다. 이것에 의해，자왜 소자(111)의 변위 출력의 선형성이 높아져 있다.

자왜 액튜에이터(110)는 이상과 같이 구성되어 있으며, 자계 발생 코일(112)에, 고역 음성 신호(음성 신호의 고역 성분)에 따른 전류를 흘려서, 자왜 소자(111)의 신축 방향으로 자계를 발생시킴으로써, 이 자왜 소자(111)는 고역 음성 신호에 따라서 신축되며, 그 일단, 따라서 구동 로드(113)의 선단에는, 고역 음성 신호에 따른 변위 출력이 얻어진다.

가동 코일형 액튜에이터(130)는, 보이스 코일(가동 코일)(131a, 131b)이 외 주에 부착된 가동부(132)와, 이 가동부(132)의 외주에 배치된 링 형상 마그네트(133) 및 통 형상 요크(134)를 갖는다. 가동부(132)는, 중심부가 공동으로 된 원통 형상의 강자성체, 예를 들면 철로 형성되어 있다.

링 형상 마그네트(133)는 2개의 통 형상 요크(134) 사이에 끼워진 상태로 되어 있으며, 이들 링 형상 마그네트(133) 및 2개의 통 형상 요크(134)는 적층 상태로 되어 있다. 이들 링 형상 마그네트(133) 및 통 형상 요크(134)는, 전술한 가동부(132)와 함께, 자기 회로(제2 자기 회로)를 구성하고 있다. 이 자기 회로는, 보이스 코일(131a, 131b)에 쇄교하는 자속을 발생한다. 통 형상 요크(134)는, 전술한 자왜 액튜에이터(110)의 통 형상 요크(119)와 마찬가지로，강자성체로 구성함으로써, 그 쇄교 자속을 효율 좋게 발생할 수 있다.

또한，가동 부재(132)의 상단, 하단에 부착된 보이스 코일(131a, 131b)은, 각각의 위치에서의 자속 방향이 역으로 되므로, 서로의 감기 방향은 역으로 되어, 보이스 코일(131a, 131b)에서 발생하는 로렌츠력이 동일 방향으로 되도록 되어 있다.

가동부(132)의 상면 외주부와 상측의 통 형상 요크(134)의 상면 사이에 댐퍼(135a)가 개재하여 장착되고, 또 가동부(132)의 하면 외주부와 하측의 통 형상 요크(134)의 하면 사이에 댐퍼(135b)가 개재하여 장착되어 있다. 이것에 의해，고정부(링 형상 마그네트(133) 및 통 형상 요크(134)의 적층부)에 대하여, 가동부(132)가 변위 가능하게 고정된다.

가동 코일형 액튜에이터(130)는 이상과 같이 구성되어 있으며, 보이스 코 일(131a,131b)에, 저역 음성 신호(음성 신호의 저역 성분)에 관련한 전류를 흘림으로써, 가동부(132)는, 로렌츠력에 의해, 저역 음성 신호에 따라서 축 방향(자왜 액튜에이터(110)의 자왜 소자(111)의 신축 방향과 동일함)으로 변위된다.

전술한, 자왜 액튜에이터(110)는, 이 가동 코일형 액튜에이터(130)의 가동부(132)에, 동축적으로 고정된다. 이것에 의해，구동 로드(113)의 변위 출력의 방향은, 이 가동부(132)의 변위 방향과 동일하게 된다. 이 경우, 가동부(132)의 상면측에, 자왜 액튜에이터(110)의 고정반(117) 측이, 예를 들면 접착 고정된다. 또한，여기서 동축적으로라고 하는 것은, 자왜 액튜에이터(110)의 중심축과, 가동 코일형 액튜에이터(130)의 중심축을 일치, 혹은 거의 일치시켜서라고 하는 의미이다.

자왜 액튜에이터(110)가 가동 코일형 액튜에이터(130)의 가동부(132)에 동축적으로 고정됨으로써, 이 가동부(132)의 축 방향의 변위는, 전술한 자왜 액튜에이터(110)의 자왜 소자(111)에도 전달된다. 그 때문에，이 자왜 소자(111)의 일단, 따라서 구동 로드(113)의 선단에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 전술한 자왜 액튜에이터(110) 자체에서 발생되는 고역 음성 신호에 따른 변위 출력 DPm이 얻어지는 외에, 이것에 중첩된 상태로, 가동 코일형 액튜에이터(130)에 의해 발생되는 저역 음성 신호에 따른 변위 출력 DPv도 얻어진다.

또한，도 2는, 가동 코일형 액튜에이터(130)의 고정부(링 형상 마그네트(133) 및 통 형상 요크(134)로 이루어지는 적층부)가, 고정판(122)을 통하여, 예를 들면 책상에 놓여진 상태를 나타낸다.

도 3은, 전술한 자왜 액튜에이터(110) 및 가동 코일형 액튜에이터(130)의 구 동계를 나타낸다.

음악 신호 소스로서의, 예를 들면 CD(Compact Disc) 플레이어(150)로부터의 음성 신호 SA는 DSP(Digital Signal Processor)(151)에 공급되고, 하이브리드 액튜에이터 보정, 즉 자왜 액튜에이터(110) 및 가동 코일형 액튜에이터(130)의 출력 특성에 관한 보정 처리 등이 행해진다.

DSP(151)에 의해 보정 처리된 후의 음성 신호 SA는 앰프(152)에 의해 증폭된다. 그리고, 이 앰프(152)에 의해 증폭되어 얻어진 신호 전류 중，고역 성분(예를 들면 2㎑∼20㎑의 성분)이 컨덴서 및 코일로 이루어지는 하이패스 필터(HPF)(153)에 의해 추출되고, 자왜 액튜에이터(110)의 자계 발생 코일(112)에 공급된다.

또한，앰프(152)에 의해 증폭되어 얻어진 신호 전류 중，저역 성분(예를 들면 350㎐∼2㎑의 성분)이 코일 및 컨덴서로 이루어지는 로우패스 필터(LPF)(154)에 의해 추출되어, 가동 코일형 액튜에이터(130)의 보이스 코일(131a, 131b)에 공급된다. 또한，고역과 저역은 일부가 겹쳐 있어도 된다. 예를 들면, 고역이 2㎑∼20㎑, 저역이 350㎐∼3㎑ 등이다.

또한，도 3에 도시한 구동계에서는, 1개의 앰프(152)의 출력측에 하이패스 필터(153) 및 로우패스 필터(154)를 배치하여 고역 성분 및 저역 성분으로 분리하여 각 코일에 공급하는 것을 나타내었지만, DSP(151)로부터 고역 성분 및 저역 성분을 분리하여 출력하고, 각각의 성분을 별개의 앰프에 의해 증폭하여 각 코일에 공급하는 구성으로 할 수도 있다. 다음으로，도 1에 도시한 하이브리드 액튜에이터(100A)를 이용한 스피커 장치에 대하여 설명한다. 도 4는, 하이브리드 액튜에이 터(100A)를 이용한 스피커 장치(200A)를 나타낸다. 이 스피커 장치(200A)는, 음향 진동판으로서 평면형 진동판(210)을 이용하고 있다.

이 스피커 장치(200A)에서는, 평면형 진동판(210)의 하나의 면에, 하이브리드 액튜에이터(100A)의 구동 로드(113)의 선단이 접착, 혹은 나사 고정되어 있다. 이 경우, 하이브리드 액튜에이터(100A)가, 자신의 관성력에 의해, 평면형 진동판(210)을 가진한다.

　전술한 바와 같이 자왜 액튜에이터(110)가 고역 음성 신호에 의해 구동되고, 가동 코일형 액튜에이터(130)가 저역 음성 신호에 의해 구동되는 경우, 전술한 바와 같이 자왜 액튜에이터(110)의 구동 로드(113)의 선단에 얻어지는, 고역 음성 신호에 따른 변위 출력 DPm 및 저역 음성 신호에 따른 변위 출력 DPv에 의해 평면형 진동판(210)이 진동하게 되고, 따라서 이 평면형 진동판(210)으로부터 광대역의 음성 출력이 얻어진다.

도 5는, 하이브리드 액튜에이터(100A)를 이용한 스피커 장치(200B)를 나타낸다. 이 스피커 장치(200B)는, 도 4에 도시한 스피커 장치(200A)와 마찬가지로，음향 진동판으로서 평면형 진동판(210)을 이용하고 있다.

이 스피커 장치(200B)에서는, 평면형 진동판(210)의 하나의 면에 하이브리드 액튜에이터(100A)의 구동 로드(113)의 선단이 맞닿은 상태에서, 가동 코일형 액튜에이터(130)의 고정부(링 형상 마그네트(133) 및 통 형상 요크(134)로 이루어지는 적층부)가, 고정 부재(220)로써평면형 진동판(210)의 하나의 면에 고정되어 있다. 이 경우, 가동 코일형 액튜에이터(130)의 고정부에서 보아, 자왜 액튜에이터(110) 의 구동 로드(113)의 선단의 변위에 의해, 평면형 진동판(210)을 가진한다.

이 스피커 장치(200B)에서는，전술한 바와 같이 자왜 액튜에이터(110)가 고역 음성 신호에 의해 구동되고, 가동 코일형 액튜에이터(130)가 저역 음성 신호에 의해 구동될 때, 전술한 바와 같이 자왜 액튜에이터(110)의 구동 로드(113)의 선단에 얻어지는, 고역 음성 신호에 따른 변위 출력 DPm 및 저역 음성 신호에 따른 변위 출력 DPv에 의해 평면형 진동판(210)이 진동하게 되고, 따라서 이 평면형 진동판(210)으로부터 광대역의 음성 출력이 얻어진다.

도 6∼도 9는, 하이브리드 액튜에이터(100A)를 이용한 스피커 장치(200C)를 나타낸다. 이 스피커 장치(200C)는, 음향 진동판으로서 파이프(232)를 이용하고 있다. 도 6은 스피커 장치(200C)의 사시도, 도 7은 스피커 장치(200C)의 종단면도, 도 8은 스피커 장치(200C)의 상면도, 도 9는 스피커 장치(200C)의 저면도이다.

이 스피커 장치(200C)는, 베이스 케이스(231)와, 파이프(232)와, 하이브리드 액튜에이터(100A)(도 1, 도 2 참조)와, 스피커 유닛(234)을 갖는다. 파이프(232)는, 음향 진동판으로서의 통형 진동판을 구성하고 있다.

베이스 케이스(231)는, 예를 들면 합성 수지로 형성되어 있다. 이 베이스 케이스(231)는, 전체적으로 원판 형상으로 형성되어 있지만, 그 중앙부에 원주 형상으로 관통한 개구부(235)가 형성되어 있다. 이 베이스 케이스(231)의 하면 외주측을 따라서 소정 개수, 이 실시 형태에서는 3개의 다리부(236)가 등각 간격으로 꽂아 세워져 있다.

다리부(236)를 3개로 할 때, 이들 3개의 다리부(236)는 설치면에 반드시 접 하기 때문에, 예를 들면 4개의 다리부를 설치하는 경우에 비하여, 안정된 설치가 가능하게 된다. 또한，베이스 케이스(231)의 하면에 다리부(236)를 설치함으로써, 베이스 케이스(231)의 하면을 설치면으로부터 이격시킬 수 있어，이 베이스 케이스(231)의 하면측에 부착되는 스피커 유닛(234)으로부터의 음파가 외부에 방사되는 것을 가능하게 하고 있다.

파이프(232)는, 소정 재료, 예를 들면 투명한 아크릴로 형성되어 있다. 이 파이프(232)는 베이스 케이스(231)에 고정되어 있다. 즉, 이 파이프(232)의 하단부가, 복수 개소, 이 실시 형태에서는 4개소에서, 금속제의 Ｌ자 앵글(237)을 이용하여, 베이스 케이스(231)의 상면에 고정되어 있다. 파이프(232)의 사이즈는, 일례로서, 예를 들면, 길이가 1000㎜, 직경이 100㎜, 두께가 2㎜이다.

이 경우, L자 앵글(237)의 일단 및 타단에는, 도시하지 않았지만, 나사 고정용의 둥근 구멍이 형성되어 있다. 이 Ｌ자 앵글(237)의 일단은 비스(239)를 이용하여 베이스 케이스(231)의 상면에 나사 고정된다. 베이스 케이스(231)에는, 비스(239)의 나사부와 나합하는 나사 홈(도시 생략)이 형성되어 있다. 이 경우, L자 앵글(237)의 일단과 베이스 케이스(231)의 상면 사이에는, 링 형상의 고무재 등으로 구성되는 덤핑재(238)가 개재된다.

또한，L자 앵글(237)의 타단은, 비스(240) 및 너트(241)를 이용하여, 파이프(232)의 하단부에 나사 고정된다. 파이프(232)의 하단부에는, 비스(240)의 나사부를 통과시키기 위한 둥근 구멍(도시 생략)이 형성되어 있다. 이 Ｌ자 앵글(237)의 타단과 파이프(232)의 외면 사이 및 너트(241)와 파이프(232)의 내면 사이에는, 각각, 링 형상의 고무재 등으로 구성되는 덤핑재(242, 243)가 개재된다.

이와 같이, 덤핑재(238, 242, 243)를 개재시킴으로써, 하이브리드 액튜에이터(100A)에 의한 진동(탄성파)이 파이프(232) 및 L자 앵글(237)을 통해서 베이스 케이스(231)에 전파되는 것을 저지할 수 있어, 베이스 케이스(231) 측에의 음상 정위가 방지된다.

복수개, 본 실시 형태에서는 4개의 하이브리드 액튜에이터(100A)가 베이스 케이스(231)에 고정되어 있다. 4개의 하이브리드 액튜에이터(100A)는, 파이프(232)의 하단부측의 원형 끝면을 따라 등간격으로 배치되어 있다. 이 경우, 베이스 케이스(231)에는 하이브리드 액튜에이터(100A)를 수납하기 위한 수납 구멍(244)이 형성되어 있다. 하이브리드 액튜에이터(100A)는 이 수납 구멍(244)에 수납됨으로써, 베이스 케이스(231)에 고정된다.

도 10은, 하이브리드 액튜에이터(100A)의 고정 상태를 나타낸다. 하이브리드 액튜에이터(100A)는, 가동 코일형 액튜에이터(130)의 고정부(링 형상 마그네트(133) 및 통 형상 요크(134)로 이루어지는 적층부)가, 수납 구멍(244)의 내벽에 예를 들면 접착 고정된 상태로 된다. 이것에 의해，가동 코일형 액튜에이터(130)의 가동부(132)는 축 방향으로 변위 가능하게 된다.

하이브리드 액튜에이터(100A)가 베이스 케이스(231)의 수납 구멍(244)에 수납 고정된 상태에서는, 이 하이브리드 액튜에이터(100A)의 구동 로드(113)의 선단은 파이프(232)의 하단부측의 끝면에 맞닿은 상태로 된다. 이 경우, 구동 로드(113)의 변위 방향은, 이 끝면에 직교하는 방향, 따라서 파이프(232)의 축 방향 으로 된다. 이 축 방향은, 파이프(232)의 면 방향(면에 평행한 방향)이기도 하다. 이와 같은 배치 상태로 함으로써, 하이브리드 액튜에이터(100A)는, 파이프(232)의 하단부측의 끝면으로부터, 이 끝면에 직교한 방향의 진동 성분으로써, 파이프(232)를 가진할 수 있게 된다.

파이프(232) 및 하이브리드 액튜에이터(100A)는, 가청 주파수 대역의 중고역측을 담당하는 스피커를 구성하고, 트위터로서 기능한다. 이것에 대하여, 스피커 유닛(234)은, 가청 주파수 대역의 저역측을 담당하는 스피커를 구성하고, 우퍼로서 기능한다.

스피커 유닛(234)은, 베이스 케이스(231)의 하면측의 개구부(235)에 대응한 위치에, 아래쪽으로 전면을 향한 상태에서, 예를 들면 비스(도시 생략)를 이용하여 부착되어 있다.

이 경우, 스피커 유닛(234)은, 파이프(232)와 동축적으로 배치된 상태로 되어 있다. 이 스피커 유닛(234)의 전면으로부터 출력되는 정상의 음파는, 베이스 케이스(231)의 하면측으로부터 외부로 방사된다. 또한，이 스피커 유닛(234)의 배면으로부터 출력되는 역상의 음파는, 개구부(235) 및 파이프(232)를 통하여, 파이프(232)의 상단부측으로부터 외부로 방사된다. 이 경우, 파이프(232)는 공명관으로서 기능한다.

또한，파이프(232)의 하단부측의 끝면과 베이스 케이스(231)의 사이에는, 예를 들면 고무재로 이루어지는 덤핑재(246)가 배설되어 있다. 이것에 의해，자왜 액튜에이터(100)에 의한 진동이 파이프(232)를 통해서 베이스 케이스(231)에 전파 되는 것을 저지하면서, 파이프(232)가 공명관으로서 양호하게 기능하도록 밀폐도를 높일 수 있다.

도 11은, 4개의 하이브리드 액튜에이터(100A) 및 스피커 유닛(234)의 구동계의 구성을 나타낸다. 이 도 11에서, 도 3과 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙여서 나타낸다.

음악 신호 소스로서의, 예를 들면 CD 플레이어(150)로부터의 음성 신호 SA는 DSP(Digital Signal Processor)(151)에 공급되고, 하이브리드 액튜에이터 보정, 즉 자왜 액튜에이터(110) 및 가동 코일형 액튜에이터(130)의 출력 특성에 관한 보정 처리, 스피커 유닛(234)의 출력 특성에 관한 보정 처리 등이 행해진다.

DSP(151)에 의해 보정 처리된 후의 음성 신호 SA는 앰프(152)에 의해 증폭된다. 그리고, 이 앰프(152)에 의해 증폭되어 얻어진 신호 전류의 고역 성분(고역 음성 신호에 따른 전류), 예를 들면 2㎑∼20㎑의 주파수 성분이 하이패스 필터(HPF)(155)에 의해 추출되어, 자왜 액튜에이터(110)의 자계 발생 코일(112)에 공급된다.

또한，앰프(152)에 의해 증폭되어 얻어진 신호 전류의 중역 성분(중역 음성 신호에 따른 전류), 예를 들면 350㎐∼2㎑의 주파수 성분이 밴드패스 필터(BPF)(156)로 추출되어, 가동 코일형 액튜에이터(130)의 보이스 코일(131a, 131b)에 공급된다. 또한，앰프(152)에 의해 증폭되어 얻어진 신호 전류의 저역 성분(저역 음성 신호에 따른 전류), 예를 들면 350㎐ 이하의 주파수 성분이 로우패스 필터(LPF)(157)에 의해 추출되어, 스피커 유닛(234)의 코일에 공급된다.

또한，도 11에 도시한 구동계에서는, 자왜 액튜에이터(110)를 구성하는 자계 발생 코일(112)을 1개만 나타내지만, 도 6∼도 9의 스피커 장치(200C)에서는 하이브리드 액튜에이터(100A)를 4개 이용하고 있으므로, 실제로는 4개의 자계 발생 코일(112)이 존재한다. 그리고, 이들 4개의 자계 발생 코일(112)에, 하이패스 필터(155)에 의해 추출된 고역 음성 신호에 따른 전류가 병렬적으로 공급된다.

마찬가지로, 도 11에 도시한 구동계에서는, 가동 코일형 액튜에이터(130)를 구성하는 보이스 코일(131a, 131b)을 1개만 나타내지만, 도 6∼도 9의 스피커 장치(200C)에서는 하이브리드 액튜에이터(100A)를 4개 이용하고 있으므로, 실제로는 4개의 보이스 코일(131a, 131b)이 존재한다. 그리고, 이들 4개의 보이스 코일(131a, 131b)에, 밴드패스 필터(156)에 의해 추출된 중역 음성 신호에 따른 전류가 병렬적으로 공급된다.

도 6∼도 9에 도시한 스피커 장치(200C)의 동작을 설명한다.

베이스 케이스(231)에 수용 고정된 4개의 하이브리드 액튜에이터(100A)는, 전술한 바와 같이, 각각, 자왜 액튜에이터(110) 및 가동 코일형 액튜에이터(130)에 의해 구성되어 있다. 전술한 바와 같이 자왜 액튜에이터(110)가 고역 음성 신호에 의해 구동되고, 가동 코일형 액튜에이터(130)이 중역 음성 신호에 의해 구동되는 경우, 자왜 액튜에이터(110)의 구동 로드(113)의 선단에는, 고역 음성 신호에 따른 변위 출력 및 중역 음성 신호에 의한 변위 출력이 얻어진다. 이 구동 로드(113)의 변위에 의해, 파이프(232)는, 그 하단부측의 끝면으로부터, 이 끝면에 직교한 방향(면 방향)의 진동 성분으로써, 가진된다.

이 경우, 파이프(232)의 하단부측의 끝면은 종파에 의해 여진되고, 이 파이프(232)를, 탄성파(진동)가 면 방향으로 전파해 간다. 그리고, 이 탄성파가 파이프(232)를 전파할 때에 종파, 횡파, 종파, …의 모드 변환을 반복하고，종파와 횡파의 혼재파로 되어, 횡파에 의해 파이프(232)의 면내 방향(면에 수직인 방향)의 진동이 여진된다. 이것에 의해，파이프(232)로부터는 음파가 방사된다. 즉, 이 파이프(232)의 외면으로부터, 고역 음성 신호 및 중역 음성 신호에 대응한 고역의 음성 출력이 얻어진다.

또한，베이스 케이스(231)의 하면측에 부착된 스피커 유닛(234)은, 저역 음성 신호에 의해 구동된다. 이 스피커 유닛(234)의 전면으로부터 저역의 음성 출력(정상)이 얻어지고, 이 음성 출력은 베이스 케이스(231)의 하면측으로부터 외부로 방사되며, 또한 이 스피커 유닛(234)의 배면으로부터 저역의 음성 출력(역상)이 얻어지고, 이 음성 출력은, 개구부(235) 및 파이프(232)를 통하여, 파이프(232)의 상단부측으로부터 외부로 방사된다.

도 6∼도 9에 도시한 스피커 장치(200C)에서는，고역 및 중역의 음성 신호에 의해 구동되는 하이브리드 액튜에이터(100A)는, 파이프(232)를, 그 하단부측의 끝면으로부터, 이 끝면에 직교한 방향(면 방향)의 진동 성분으로TJ, 가진하는 것이다. 그 때문에，가진점에 큰 횡파는 발생하지 않고, 이 가진점으로부터의 음파가 다른 위치로부터 방사되는 음파에 비교하여 매우 큰 음으로서 청취된다고 하는 일이 없이, 파이프(232)의 길이 방향의 전체에 걸쳐서 음상를 정위시킬 수 있어，확대감이 있는 음상이 얻어진다.

또한，도 6∼도 9에 도시한 스피커 장치(200C)에 의하면, 베이스 케이스(231)의 하면측에 부착된 스피커 유닛(234)의 전면으로부터 얻어지는 저역의 음성 출력(정상)은 베이스 케이스(231)의 하면측으로부터 외부에 방사되고, 또한 이 스피커 유닛(234)의 배면으로부터 얻어지는 저역의 음성 출력(역상)은, 개구부(235) 및 파이프(232)를 통하여, 파이프(232)의 상단부측으로부터 외부로 방사되는 것이다. 그 때문에，저역의 음성 출력에 관해서도, 파이프(232)의 길이 방향의 각 위치에서 균일한 음압을 느낄 수 있고, 파이프(232)의 길이 방향의 전체에 걸쳐 음상을 정위시킬 수 있어，따라서 확대감이 있는 음상이 얻어진다.

도 1에 도시한 하이브리드 액튜에이터(100A)에 의하면, 자왜 액튜에이터(110)를 구성하는 구동 로드(113)의 선단(단일의 구동점)에 전술한 바와 같이 자왜 액튜에이터(110)에 의한 변위 출력 및 가동 코일형 액튜에이터(130)에 의한 변위 출력이 중첩되어 얻어지기 때문에, 이 구동 로드(113)의 선단을 음향 진동판에 맞닿게 함으로써, 그 음향 진동판은 쌍방의 액튜에이터(110, 130)에 의한 변위 출력에 의해 진동되며, 자왜 액튜에이터(110)를 제1 주파수 대역의 음성 신호에 의해 구동하고, 가동 코일형 액튜에이터(130)를 이 제1 주파수 대역보다 낮은 제2 주파수 대역의 음성 신호에 의해 구동함으로써, 광대역의 음성 출력을 얻을 수 있다(도 4, 도 5, 도 6의 각 스피커 장치 참조).

또한，도 1에 도시한 하이브리드 액튜에이터(100A)에 의하면, 전술한 바와 같이 자왜 액튜에이터(110)의 구동 로드(113)의 선단(단일의 구동점)으로부터, 자왜 액튜에이터(110) 및 가동 코일형 액튜에이터(130)의 쌍방에 의한 변위 출력을 음향 진동판에 전달할 수 있어, 쌍방의 변위 출력을 별개의 구동점으로부터 음향 진동판으로 전달하는 것에 비하여, 통합성이 좋은 음성 출력을 얻을 수 있다.

또한，도 1에 도시한 하이브리드 액튜에이터(100A)에 의하면, 자왜 액튜에이터(110)는, 가동 코일형 액튜에이터(130)의 가동부(132)에 동축적으로 고정되어 구성되어 있기 때문에，가동 코일형 액튜에이터(130) 단체보다도 저역 공진 주파수가 내려가서, 저역 재생이 우수한 것으로 된다. 도 12의 곡선 b는 가동 코일형 액튜에이터(130)의 가속도 출력 응답을 나타내고, 저역 공진 주파수가 f0이다. 이것에 대하여, 도 12의 곡선 c는 하이브리드 액튜에이터(100A)의 가속도 출력 응답을 나타내고, 저역 공진 주파수는 f0'로 되며, 전술한 f0보다 내려가 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 하이브리드 액튜에이터(100A)에서 저역 공진 주파수가 저하하는 것은, 가동 코일형 액튜에이터(130)의 가동부(132)에 자왜 액튜에이터(110)의 질량이 가산되기 때문이다.

또한，도 12의 곡선 c로 나타내는 하이브리드 액튜에이터(100A)의 가속도 출력 응답으로부터, 하이브리드 액튜에이터(100A)에서는, 자왜 액튜에이터(110)의 저역에서의 음압(가속도) 부족이, 가동 코일형 액튜에이터(130)에 의해 해소되어 있는 것을 알 수 있다. 도 12의 곡선 a는, 자왜 액튜에이터(110)의 가속도 출력 응답을 나타낸다.

또한，도 4, 도 5, 도 6에 도시한 스피커 장치(200A, 200B, 200C)에서는, 자왜 액튜에이터(110)의 구동 로드(113)의 선단을 음향 진동판(평면형 진동판 (210), 통형 진동판인 파이프(232))에 직접적으로 맞닿게 한 것이지만, 구동 로드(113)의 선단을 음향 진동판에 간접적으로 맞닿게 하여도 된다.

예를 들면, 구동 로드(113)의 선단과 음향 진동판의 사이에 구동 로드(113)의 선단면보다 넓은 면적을 갖는 삽입판을 개재시킬 수 있다. 예를 들면, 음향 진동판으로서 파이프(통형 진동판)를 사용하는 경우, 파이프의 하단면 전체에 맞닿도록 원판 형상의 삽입판을 맞닿게 하고, 이 삽입판의 하단면에 구동 로드(113)의 선단을 맞닿게 하는 것이 고려된다.

또한 예를 들면, 구동 로드(113)의 선단과 음향 진동판의 사이에 다양한 재질의 삽입판을 개재시킬 수 있다. 이 경우, 삽입판의 재질로서는, 예를 들면 목재, 알루미늄, 글래스 등을 사용할 수 있고, 재질에 따른 고유 진동 모드가 서로 다르기 때문에, 재질에 따라 서로 다른 음색을 얻을 수 있다.

다음으로，본 발명의 다른 실시 형태를 설명한다. 도 13에 도시한 단면도는, 다른 실시 형태로서의 하이브리드 액튜에이터(100B)의 구성을 나타낸다. 이 하이브리드 액튜에이터(100B)는, 자왜 액튜에이터부를 구성하는 자왜 액튜에이터(160)와, 가동 코일형 액튜에이터(165)를 구비하고 있다.

하이브리드 액튜에이터(100B)는, 길이 방향으로 신축하는 원통 형상의 자왜 소자(171)와, 이 자왜 소자(171)의 내부에 배치되고, 그 자왜 소자(171)의 신축 방향으로 자계를 발생하는 자계 발생 코일(솔레노이드 코일)(172)과, 이 자계 발생 코일(172)의 내부에 배치되는 원주 형상의 철제의 폴 피스(173)와, 이 폴 피스(173)의 양단에 배치 고정되는 원판 형상의 철제의 요크(174a, 174b)와, 자왜 소자(171)의 양단에 배치 고정되는 링 형상의 철제의 요크(175a, 175b)를 갖는다. 자왜 소자(171) 및 자계 발생 코일(172)은 자왜 액튜에이터(160)를 구성하고 있다.

링 형상의 요크(175b)는, 그 내부에 원판 형상의 요크(174b)가 위치하도록 배치되어 있다. 이들 요크(175b)와 요크(174b)의 사이에는 댐퍼(176b)가 개재하여 장착되어 있으며, 요크(174b)에 대하여 요크(175b)가 변위 가능하게 고정되어 있다. 마찬가지로, 링 형상의 요크(175a)는, 선단측의 소직경부와 이 소직경부에 연접된 대직경부로 이루어져 있다. 이 링 형상의 요크(175a)는, 그 대직경부의 내부에 원판 형상의 요크(174a)가 위치하도록 배치되어 있다. 이들 요크(175a)와 요크(174a)의 사이에는 댐퍼(176a)가 개재하여 장착되어 있으며, 요크(174a)에 대하여 요크(175a)가 변위 가능하게 고정되어 있다.

요크(175a, 175b)는 가동 코일형 액튜에이터(165)의 가동부를 구성하고 있다. 이들 요크(175a, 175b)는 전술한 바와 같이 자왜 소자(171)의 양단에 배치 고정되어 있기 때문에, 결과적으로 자왜 액튜에이터(160)는 가동 코일형 액튜에이터(165)의 가동부에 동축적으로 고정되어 있게 된다.

　또한，요크(175a)는, 자왜 액튜에이터(160)의 구동 로드를 구성하고, 하이브리드 액튜에이터(100B)에서의 변위 출력을 음향 진동판에 전달하기 위한 단일의 구동점을 구성하고 있다. 이 요크(175a)의 소직경측의 선단면에는 구동면을 구성하는, 예를 들면 알루미늄제의 원판 부재(177)가 접착 고정되어 있다. 여기에서, 원판 부재(177)는, 자왜 소자(111)의 신축에 의한 변위를 출력하는 변위 전달부를 구성하고 있다.

또한，하이브리드 액튜에이터(100B)는, 보이스 코일(178a, 178b)과, 알루미 늄제의 고정반(179)과, 링 형상 마그네트(영구 자석)(180)와, 통 형상의 철제의 요크(181)를 갖는다. 보이스 코일(178a, 178b)은, 각각, 가동 코일형 액튜에이터(165)의 가동부를 구성하는 링 형상의 요크(175a, 175b)의 외주에 부착되어 있다. 또한，이들 보이스 코일(178a, 178b)은, 각각의 위치에서의 자속 방향이 역으로 되므로, 서로의 감기 방향은 역으로 되고, 그 보이스 코일(178a, 178b)에서 발생하는 로렌츠력이 동일 방향으로 되도록 되어 있다.

고정반(179)의 중앙에는 원주 형상의 볼록부가 형성되고, 이 볼록부 위에, 전술한 요크(174b)가 접착 고정되어 있다. 이 고정반(179) 위에는, 1개의 링 형상 마그네트(180) 및 2개의 통 형상 요크(181)가, 자왜 소자(171) 및 자계 발생 코일(172)의 주위에 위치하도록, 교대로 적층되어 고정되어 있다. 여기에서, 링 형상 마그네트(180)의 양측에 위치하는 2개의 통 형상 요크(181)는, 각각, 마그네트(180) 측과는 역측으로 직각 방향으로 돌출된 돌출부를 구비하고， 이 돌출부가 보이스 코일(178a, 178b)에 대향한 상태로 되어 있다.

여기에서, 링 형상 마그네트(180) 및 통 형상 요크(181)는, 전술한 링 형상 요크(175a, 175b) 및 자왜 소자(171)와 함께, 자기 회로(제1 자기 회로)를 구성하고 있다. 이 경우, 자왜 소자(171)는, 이 자기 회로에서의 자속 경로에 삽입된 상태로 되어 있다. 이 자기 회로는, 자왜 소자(171)에 자기적 바이어스(정적 바이어스)를 부여하기 위해 형성되어 있다. 이 자기적 바이어스에 의해, 자왜 소자는, 미리 어느 정도 신장된 상태로 되고, 자계 발생 코일(172)에서 발생되는 자계에 의해, 신장뿐만 아니라 압축도 가능하게 된다.

또한，링 형상 마그네트(180) 및 통 형상 요크(181)는, 전술한 링 형상 요크(175a, 175b), 원판 형상 요크(174a, 174b) 및 폴 피스(173)와 함께, 자기 회로(제2 자기 회로)를 구성하고 있다. 이 자기 회로는, 보이스 코일(178a, 178b)에 쇄교하는 자속을 발생한다. 이 제2 자기 회로의 자속 경로에는 자왜 소자(171)가 삽입되어 있지 않으므로, 가동 코일형 액튜에이터(165)의 변위 동작에 투자율이 낮은 자왜 소자(171)가 악영향을 미치는 일은 없다.

하이브리드 액튜에이터(100B)는 이상과 같이 구성되어 있다. 자왜 액튜에이터(160)를 구성하는 자계 발생 코일(172)에, 고역 음성 신호(음성 신호의 고역 성분)에 따른 전류를 흘리고, 자왜 소자(171)의 신축 방향으로 자계를 발생시킴으로써, 이 자왜 소자(171)는 고역 음성 신호에 따라서 신축되고, 그 일단, 따라서 링 형상의 요크(구동 로드)(175)a의 선단(구동면)에는, 고역 음성 신호에 따른 변위 출력이 얻어진다.

또한，가동 코일형 액튜에이터(165)를 구성하는 보이스 코일(178a, 178b)에, 저역 음성 신호(음성 신호의 저역 성분)에 따른 전류를 흘림으로써, 가동부로서의 링 형상의 요크(175a, 175b)는, 로렌츠력에 의해, 저역 음성 신호에 따라서 축 방향(자왜 액튜에이터(160)의 자왜 소자(171)의 신축 방향과 동일함)으로 변위된다.

전술한 바와 같이, 자왜 소자(171)의 양단에 링 형상의 요크(175a, 175b)가 접착 고정되고, 자왜 액튜에이터(160)는 가동 코일형 액튜에이터(165)의 가동부에 동축적으로 고정된 구조로 되어 있다. 그 때문에，가동 코일형 액튜에이터(165)의 가동부로서의 요크(175a, 175b)의 축 방향의 변위는, 전술한 자왜 액튜에이터(160) 의 자왜 소자(171)에도 전달된다. 그 때문에，이 자왜 소자(171)의 일단, 따라서 링 형상의 요크(구동 로드)(175a)의 선단(구동면)에는, 전술한 자왜 액튜에이터(160) 자체에서 발생되는 고역 음성 신호에 따른 변위 출력이 얻어지는 외에, 이것에 중첩된 상태로, 가동 코일형 액튜에이터(165)에 의해 발생되는 저역 음성 신호에 따른 변위 출력도 얻어진다.

도 13에 도시한 하이브리드 액튜에이터(100B)에 의하면, 링 형상의 요크(구동 로드)(175a)의 선단(단일의 구동 점)에 전술한 바와 같이 자왜 액튜에이터(160)에 의한 변위 출력 및 가동 코일형 액튜에이터(165)에 의한 변위 출력이 중첩되어 얻어지기 때문에, 이 링 형상 요크(175a)의 선단을 음향 진동판에 맞닿게 함으로써, 그 음향 진동판은 쌍방의 액튜에이터(160, 165)에 의한 변위 출력에 의해 진동되며, 자왜 액튜에이터(160)를 제1 주파수 대역의 음성 신호에 의해 구동하고, 가동 코일형 액튜에이터(165)를 이 제1 주파수 대역보다 낮은 제2 주파수 대역의 음성 신호에 의해 구동함으로써, 광대역의 음성 출력을 얻을 수 있다(도 4, 도 5, 도 6의 각 스피커 장치 참조).

또한，도 13에 도시한 하이브리드 액튜에이터(100B)에 의하면, 전술한 바와 같이 링 형상의 요크(구동 로드)(175a)의 선단(단일의 구동점)으로부터, 자왜 액튜에이터(160) 및 가동 코일형 액튜에이터(165)의 쌍방에 의한 변위 출력을 음향 진동판에 전달할 수 있어, 쌍방의 변위 출력을 별개의 구동점으로부터 음향 진동판에 전달하는 것에 비해, 통합성이 좋은 음성 출력을 얻을 수 있다.

또한，도 13에 도시한 하이브리드 액튜에이터(100B)에 의하면, 자왜 액튜에 이터(160)는, 가동 코일형 액튜에이터(165)의 가동부에 동축적으로 고정되어 구성되어 있기 때문에，가동 코일형 액튜에이터(165) 단체보다도 저역 공진 주파수가 내려가서, 저역 재생에 우수한 것으로 된다(도 12 참조).

또한，도 13에 도시한 하이브리드 액튜에이터(100B)에 의하면, 자왜 소자 (171)에 자기적 바이어스를 부여하기 위한 제1 자기 회로와, 보이스 코일(178a, 178b)에 쇄교하는 자속을 얻기 위한 제2 자기 회로가, 링 형상 마그네트(180) 및 통 형상 요크(181)의 부분에서 공통화되어 있으므로, 경량, 소형화에 기여할 수 있고, 또한 마그네트(180)의 겸용에 의해 염가로 구성할 수 있다.

다음으로，본 발명의 또 다른 실시 형태를 설명한다. 도 14는, 다른 실시 형태로서의 하이브리드 액튜에이터(100C)의 구성을 나타낸다. 이 도 14에서, 도 1과 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙이고，그 상세 설명은 생략한다.

이 하이브리드 액튜에이터(100C)는, 자왜 액튜에이터부(110A)가, 가동 코일형 액튜에이터(130)의 가동부(132)에 고정된 구성으로 되어 있다. 또한，자왜 액튜에이터부(110A)는, 자왜 액튜에이터(110)(도 1 참조)가, 변위 확대기(190)에 부착된 구성으로 되어 있다.

변위 확대기(190)는, 예를 들면 스프링 재료, 예를 들면 인청동이 사용되어 형성되어 있다. 이 경우, 구동 로드(113)의 Δd의 변위는, 변위 확대기(190)의, 구동 로드(113)의 축 방향과 직교하는 방향의 부분인 변위 전달부 (190a)에, p (> 1)배의 변위로 되어 나타난다.

이 하이브리드 액튜에이터(100C)에서도, 자왜 액튜에이터부(110A)는, 가동 코일형 액튜에이터(130)의 가동부(132)에, 변위 전달부(190a)의 변위 출력의 방향이 가동부(132)의 변위 방향과 동일하게 되도록 고정되어 있는 것으로, 도 1에 도시한 하이브리드 액튜에이터(100A)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은, 광대역의 음성 출력을 양호하게 얻을 수 있는 것으로, 오디오 비주얼 장치에서의 스피커 장치 등에 적용할 수 있다.

Claims

자왜 소자, 마그네트를 갖고 상기 자왜 소자에 자기적 바이어스를 부여하는 제1 자기 회로, 및 상기 자왜 소자의 신축 방향으로 자계를 발생하는 자계 발생 코일을 가짐과 함께, 상기 자왜 소자의 신축에 의한 변위를 출력하는 변위 전달부를 갖는 자왜 액튜에이터부와,

보이스 코일이 부착된 가동부, 및 마그네트를 갖고 상기 보이스 코일에 쇄교하는 자속을 발생하는 제2 자기 회로를 갖는 가동 코일형 액튜에이터를 구비하고,

상기 자왜 액튜에이터부는, 상기 가동 코일형 액튜에이터의 가동부에, 상기 변위 전달부의 변위 출력의 방향이 그 가동부의 변위 방향과 동일하게 되도록, 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액튜에이터.
제1항에 있어서,

상기 자왜 액튜에이터부는 제1 주파수 대역의 음성 신호에 의해 구동되고, 상기 가동 코일형 액튜에이터는 상기 제1 주파수 대역보다 저역측인 제2 주파수 대역의 음성 신호에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액튜에이터.
제1항에 있어서,

상기 자왜 액튜에이터부는, 상기 자왜 소자의 신축에 의한 변위를 확대하여 상기 변위 전달부에 전하는 변위 확대기를 더 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액튜에이터.
제1항에 있어서,

상기 자왜 액튜에이터부의 제1 자기 회로 및 상기 가동 코일형 액튜에이터의 제2 자기 회로에서의 자속 경로의 일부가 공통화되고,

상기 자왜 소자는 상기 제1 자기 회로에서의 자속 경로를 구성함과 함께 상기 제2 자기 회로에서의 자속 경로를 구성하지 않는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액튜에이터.
음향 진동판과,

상기 음향 진동판에 변위 출력을 전달하기 위한 변위 전달부를 갖고, 그 변위 전달부가 상기 음향 진동판에 직접적 또는 간접적으로 맞닿은 상태에서 배설되며, 음성 신호에 기초하여 구동되는 하이브리드 액튜에이터를 구비하고,

상기 하이브리드 액튜에이터는,

자왜 소자, 마그네트를 갖고 상기 자왜 소자에 자기적 바이어스를 부여하는 제1 자기 회로, 및 상기 자왜 소자의 신축 방향으로 자계를 발생하는 자계 발생 코일을 가짐과 함께, 상기 자왜 소자의 신축에 의한 변위를 출력하는 상기 변위 전달부를 갖는 자왜 액튜에이터부와,

보이스 코일이 부착된 가동부, 및 마그네트를 갖고 상기 보이스 코일에 쇄교하는 자속을 발생하는 제2 자기 회로를 갖는 가동 코일형 액튜에이터를 구비하고,

상기 자왜 액튜에이터부는, 상기 가동 코일형 액튜에이터의 가동부에, 상기 변위 전달부의 변위 출력의 방향이 그 가동부의 변위 방향과 동일하게 되도록, 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 스피커 장치.
제5항에 있어서,

상기 음향 진동판은 평면형 진동판이며,

상기 하이브리드 액튜에이터의 변위 전달부는, 상기 평면형 진동판의 하나의 면에 맞닿는 것을 특징으로 스피커 장치.
제5항에 있어서,

상기 음향 진동판은 통형 진동판이며,

상기 하이브리드 액튜에이터의 변위 전달부는, 상기 통형 진동판의 한쪽의 끝면에 맞닿는 것을 특징으로 하는 스피커 장치.
자왜 소자, 마그네트를 갖고 상기 자왜 소자에 자기적 바이어스를 부여하는 제1 자기 회로, 및 상기 자왜 소자의 신축 방향으로 자계를 발생하는 자계 발생 코일을 가짐과 함께, 상기 자왜 소자의 신축에 의한 변위를 출력하는 변위 전달부를 갖는 자왜 액튜에이터부와, 보이스 코일이 부착된 가동부, 및 마그네트를 갖고 상기 보이스 코일에 쇄교하는 자속을 발생하는 제2 자기 회로를 갖는 가동 코일형 액튜에이터를 구비하고，상기 자왜 액튜에이터부는, 상기 가동 코일형 액튜에이터의 가동부에, 상기 변위 전달부의 변위 출력의 방향이 그 가동부의 변위 방향과 동일하게 되도록, 고정되어 있는 하이브리드 액튜에이터를 이용하고,

상기 하이브리드 액튜에이터의 상기 변위 전달부를 음향 진동판에 직접적 또는 간접적으로 맞닿게 하고,

상기 자왜 액튜에이터부를 제1 주파수 대역의 음성 신호에 의해 구동함과 함께 상기 가동 코일형 액튜에이터를 상기 제1 주파수 대역보다 저역측인 제2 주파수 대역의 음성 신호에 의해 구동하는 것을 특징으로 하는 음성 출력 방법.