JP2009194408A

JP2009194408A - Acoustic tube for speaker and horn type speaker

Info

Publication number: JP2009194408A
Application number: JP2008029850A
Authority: JP
Inventors: Shota Morikawa; 将太森川
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2009-08-27

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-performance acoustic tube capable of improving the directivity without using a sound absorbing material, and to provide a horn type speaker using the same. <P>SOLUTION: The acoustic tube 11 has a throat portion 11A having one end of a diameter smaller than that of the other end, wherein its inner surface is partially or entirely a rough surface portion 11C having a surface roughness of 180 μm-10 mm in terms of arithmetic mean roughness Ra. The horn type speaker 10 is configured in a way that a speaker unit 13 is fixedly provided on the throat portion 11A of the acoustic tube 11. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は音響技術に係わり、特に狭指向性を有するスピーカ用音響管と、これを備えたホーン型スピーカに関する。 The present invention relates to acoustic technology, and more particularly to a speaker acoustic tube having narrow directivity and a horn-type speaker including the same.

従来、指向性を有するスピーカとして、ホーン型スピーカが良く知られる。ホーン型スピーカには、フロントロードホーン型とバックロードホーン型とがあるが、フロントホーン型ではスピーカユニットの前方に音響管（ホーン）が設けられる。このような音響管は、一端から他端に向かって口径が漸次拡大する形態の間接輻射器であり、その一端小径部（スロート部）に対してスピーカユニットの振動板が空気漏れのない状態で取り付けられる。 Conventionally, a horn type speaker is well known as a speaker having directivity. The horn type speaker includes a front load horn type and a back load horn type. In the front horn type, an acoustic tube (horn) is provided in front of the speaker unit. Such an acoustic tube is an indirect radiator in which the diameter gradually increases from one end to the other end, and the diaphragm of the speaker unit has no air leakage with respect to the small diameter portion (throat portion) of the one end. It is attached.

そして、その種のホーン型スピーカによれば、音響管のスロート部に固設したスピーカユニットを駆動することにより、音響管内の空気を動かしてその先端開口部から空中に音波を能率よく放射することができる。 And according to this type of horn type speaker, by driving a speaker unit fixed to the throat portion of the acoustic tube, the air in the acoustic tube is moved and the sound wave is efficiently emitted from the tip opening to the air. Can do.

しかし、再生帯域と指向性は音響管の制約を受け、長さが大きく広がり率が小さい音響管では、再生帯域が広がって低音まで出せるようになるも全体が大型化してしまい、音響管を短くすると強い指向性（狭指向性）が得られなくなる。 However, the playback band and directivity are limited by the acoustic tube, and an acoustic tube with a large length and a low rate of expansion will expand the playback band and output low sound, but the overall size will increase and the acoustic tube will be shortened. Then, strong directivity (narrow directivity) cannot be obtained.

ここに、ホーン型とは別の指向性を有するスピーカとして、スピーカユニットの前方に複数枚の吸音性パネルをその各板面がスピーカユニットによる音波の放射方向に平行するようにして所定の間隔で設けたスピーカ装置が知られている（例えば、特許文献１）。 Here, as a speaker having directivity different from that of the horn type, a plurality of sound-absorbing panels are arranged in front of the speaker unit at predetermined intervals so that each plate surface is parallel to the sound wave radiation direction by the speaker unit. A provided speaker device is known (for example, Patent Document 1).

又、狭指向性を有するホーン型スピーカとして、音響管（ホーン状バッフル）に音を外部に逃す逃孔を形成し、その逃孔をグラスウール等の吸音材料によって外側から覆ったものが知られる（例えば、特許文献２）。 Further, as a horn type speaker having narrow directivity, an acoustic tube (horn-shaped baffle) is formed with an escape hole for releasing sound to the outside, and the escape hole is covered from the outside with a sound absorbing material such as glass wool ( For example, Patent Document 2).

特開平２−２３９７９６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-239796 特開平４−０１０８９９号公報JP-A-4-010899

しかしながら、特許文献１のスピーカによれば、スピーカユニットの中心軸上を伝播する音波成分よりも中心軸から外れた音波成分の方が吸音性パネルを透過する回数が多くなるため、その結果として中心軸から外れた音波成分を減衰して指向性を強める（狭指向性とする）ことができるものの、スピーカユニットから中心軸上に放射された音波成分の多くも吸音性パネルの各端面からその内部に入射するようになるので、スピーカ前方の音圧レベルが大きく低下してしまうという欠点を有する。 However, according to the speaker of Patent Document 1, the number of times that the sound wave component deviating from the central axis passes through the sound absorbing panel is larger than the sound wave component propagating on the central axis of the speaker unit. Although sound components off the axis can be attenuated to increase directivity (narrow directivity), most of the sound components radiated from the speaker unit onto the central axis are also inside each sound absorbing panel from inside. Therefore, the sound pressure level in front of the speaker is greatly reduced.

一方、特許文献２では、音響管（ホーン状バッフル）の周面部に逃孔を形成しているので、音響管が周方向に対して吹き抜け状態となり、その内部による空気の圧縮力が低下してしまう。このため、特許文献２でも指向性を強めることはできてもスピーカ前方の音圧レベルが大幅に低下するという欠点がある。 On the other hand, in Patent Document 2, since the escape hole is formed in the peripheral surface portion of the acoustic tube (horn-shaped baffle), the acoustic tube is blown out in the circumferential direction, and the compression force of the air is reduced. End up. For this reason, even if patent document 2 can strengthen directivity, there exists a fault that the sound pressure level in front of a speaker falls significantly.

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は吸音材を使用せずして指向性を強めることのできる高能率の音響管とこれを備えたホーン型スピーカを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a high-efficiency acoustic tube capable of enhancing directivity without using a sound absorbing material and a horn-type speaker equipped with the same. It is to provide.

本発明は上記目的を達成するため、
一端が他端よりも口径の小さいスロート部１１Ａとされているスピーカ用音響管１１において、
その内面を全面的あるいは部分的に、算術平均粗さＲａで１８０μm〜１０mmの表面粗さを有する粗面部１１Ｃとしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention
In the acoustic tube 11 for a speaker whose one end is a throat portion 11A having a smaller diameter than the other end,
The inner surface is entirely or partially formed as a rough surface portion 11C having an arithmetic average roughness Ra and a surface roughness of 180 μm to 10 mm.

又、スピーカ用音響管１１において、粗面部１１Ｃが前記表面粗さを有するシートを貼着して成ることを特徴とする。 Further, in the speaker acoustic tube 11, the rough surface portion 11C is formed by sticking a sheet having the surface roughness.

更に、本発明に係るホーン型スピーカ１０は、上記のようなスピーカ用音響管１１と、そのスロート部１１Ａに固設した発音装置（スピーカユニット１３）と、を有して構成されることを特徴とする。 Furthermore, the horn type speaker 10 according to the present invention is characterized by including the above-described speaker acoustic tube 11 and a sounding device (speaker unit 13) fixed to the throat portion 11A. And

本発明によれば、音響管の内面に表面粗さが算術平均粗さＲａで１８０μm〜１０mmの粗面部が形成されることにより、音響管の内面が算術平均粗さＲａで１８０μm以下の平滑面とされるものに比べ、音響管の長さを変えずに指向性を強めることができる。 According to the present invention, a rough surface having an arithmetic mean roughness Ra of 180 μm to 10 mm is formed on the inner surface of the acoustic tube, so that the inner surface of the acoustic tube has a smooth surface having an arithmetic average roughness Ra of 180 μm or less. The directivity can be increased without changing the length of the acoustic tube.

又、吸音材を使用しないので、音圧レベルを大きく低下させず、高い能率で外部空気中に音を放射することができる。 Further, since no sound absorbing material is used, sound can be radiated into the external air with high efficiency without greatly reducing the sound pressure level.

よって、その種の音響管を備えたホーン型スピーカでは、所定の一方向（前方）に位置する聴取者の付近にのみ所望の音場を形成し、例えばデスクトップＰＣの横に設置して個人で楽しむリスニングスタイルを想定した場合、他のスピーカと比べた場合に周囲への騒音に配慮しつつ音楽鑑賞をすることができる。しかも、２チャンネルステレオ再生に際し、クロストークを低減できるので音像の定位感が向上する。 Therefore, in a horn type speaker equipped with such an acoustic tube, a desired sound field is formed only in the vicinity of a listener located in a predetermined direction (front), for example, installed on the side of a desktop PC for personal use. Assuming an enjoyable listening style, it is possible to enjoy music while taking into account noise to the surroundings when compared to other speakers. Moreover, since the crosstalk can be reduced during the two-channel stereo reproduction, the sense of localization of the sound image is improved.

以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。図１は本発明に係る音響管を備えたホーン型スピーカ１０を示す斜視図であり、図２には同スピーカの横断面を示す。図１、図２において、１１は口径が漸次拡大する中空角錐状の音響管（ホーン）であり、その小口径側の一端はスロート部１１Ａとされ、これに対向する大口径側の一端は放音口１１Ｂとされている。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a horn type speaker 10 having an acoustic tube according to the present invention, and FIG. 2 shows a cross section of the speaker. In FIGS. 1 and 2, reference numeral 11 denotes a hollow pyramid-shaped acoustic tube (horn) whose diameter gradually increases. One end on the small-diameter side is a throat portion 11A, and one end on the large-diameter side facing this is free. It is referred to as the sound mouth 11B.

本例において、この音響管１１は広葉樹に比べ軽量で強度が強く加工性に富んだ杉や松といった針葉樹から切り出される木材を用いて形成されており、その長さＬ（ホーン長）は９４ｍｍ、壁厚ｔは２０ｍｍ、スロート部１１Ａは縦９１ｍｍ、横９１ｍｍの正方形で、放音口１１Ｂは縦１０２ｍｍ、横９６ｍｍの長方形とされている。 In this example, the acoustic tube 11 is made of wood cut from a coniferous tree such as cedar or pine, which is lighter, stronger, and more workable than hardwood, and its length L (horn length) is 94 mm, The wall thickness t is 20 mm, the throat portion 11A is a square having a length of 91 mm and a width of 91 mm, and the sound outlet 11B is a rectangle having a length of 102 mm and a width of 96 mm.

一方、１２は音響管１１のスロート部１１Ａに連続するキャビネット（スピーカ筐体）であり、そのキャビネット１２には、発音装置として図２のようにスピーカユニット１３が内蔵されている。本例において、スピーカユニット１３は、コーン型フルレンジスピーカであり、その直径（振動板の直径）は５５ｍｍとされている。そして、このスピーカユニット１３は、スロート部１１Ａを覆うようにしてこのスロート部１１Ａに気密的に固設されている。 On the other hand, 12 is a cabinet (speaker housing) continuous to the throat portion 11A of the acoustic tube 11, and the cabinet 12 incorporates a speaker unit 13 as a sound generator as shown in FIG. In this example, the speaker unit 13 is a cone-type full-range speaker, and its diameter (diaphragm diameter) is 55 mm. The speaker unit 13 is airtightly fixed to the throat portion 11A so as to cover the throat portion 11A.

ここに、本発明に係るホーン型スピーカ１０によれば、音響管１１の内面全体が算術平均粗さＲａ（中心線平均粗さ）で１８０μm〜１０mmの表面粗さを有する粗面部１１Ｃとされている。特に、本例において、粗面部１１Ｃは、音響管１１の内面に表面粗さが算術平均粗さＲａで２５０μm、最大高さＲｙで５００μmとされるシートを貼着して形成されている。 Here, according to the horn-type speaker 10 according to the present invention, the entire inner surface of the acoustic tube 11 is the rough surface portion 11C having an arithmetic average roughness Ra (center line average roughness) of 180 μm to 10 mm. Yes. In particular, in this example, the rough surface portion 11C is formed by sticking a sheet having a surface roughness of 250 μm in arithmetic mean roughness Ra and 500 μm in maximum height Ry to the inner surface of the acoustic tube 11.

図３は、上記のように構成されるホーン型スピーカ１０の指向特性（２ｋＨｚ）を示すポーラパターンのグラフである。尚、本例において、粗面部１１Ｃは、ＪＩＳ（Ｒ６２５２）で規定される研磨紙の＃６０（表面粗さが算術平均粗さＲａで２５０μm）を用い、これを音響管１１の内面全体に貼付することにより形成した。 FIG. 3 is a polar pattern graph showing the directivity (2 kHz) of the horn type speaker 10 configured as described above. In this example, as the rough surface portion 11C, polishing paper # 60 (surface roughness is 250 μm in arithmetic mean roughness Ra) defined by JIS (R6252) is used, and this is applied to the entire inner surface of the acoustic tube 11. Was formed.

図３から明らかなように、本例のホーン型スピーカ１０によれば、その正面方向を０度として、左右６０度付近に音圧レベルが−２６dBの大きなディップを有し、狭指向性となっていることが認められる。これは、音響管１１の内面に沿って伝播する音響波面が粗面部１１Ｃにより音響管１１内で屈曲し、放音口１１Ｂを通過後に音響管１１の中心部を通る音響波面との間で位相差を生じ、その両者間にて波面干渉による音響減衰を生じているものと推認される。
（比較例１）
上記ホーン型スピーカ１０と同一のスピーカユニットを用いて比較用のホーン型スピーカＣ１を試作した。尚、音響管については、材質、形状、及び大きさをいずれもホーン型スピーカ１０と同一とし、その内面を音響管１１とは相違する粗面部１１Ｃを有しない平滑面（算術平均粗さＲａで１０μm以下）とした。図４は、その指向特性（２ｋＨｚ）を示すポーラパターンのグラフである。この図で明らかなように、比較例１のホーン型スピーカＣ１では、左右９０度（右回りの角度で９０度および２７０度）付近にディップを有して指向性を有していることが認められるが、ディップ点での音圧レベルは−１５dB程度であり、本発明のホーン型スピーカ１０に比べて指向性が弱くなっている。
（比較例２）
比較例１のホーン型スピーカＣ１に対し、音響管の長さ（約２倍の２００ｍｍ）のみ相違するホーン型スピーカＣ２を試作した。図５は、その指向特性（２ｋＨｚ）を示すポーラパターンのグラフである。この図で明らかなように、比較例２のホーン型スピーカＣ２では、左右１５５度（右回りの角度で１５５度および２０５度）付近にディップを有して比較例１のホーン型スピーカＣ１よりも強い指向性を有していることが認められるが、ディップ点での音圧レベルは−１８dB程度であり、本発明のホーン型スピーカ１０に比べて指向性が弱くなっている。
（比較例３）
比較例１のホーン型スピーカＣ１の音響管の内面片側（正面方向に向かって左側となる内面）に、ＪＩＳ（Ｒ６２５２）で規定される研磨紙の＃８０（表面粗さが算術平均粗さＲａで１８０μm、最大高さＲｙで３００μm）を貼着して、比較用のホーン型スピーカＣ３とした。図６は、その指向特性（２ｋＨｚ）を示すポーラパターンのグラフである。この図で明らかなように、比較例３のホーン型スピーカＣ３では、左６０度（右回りの角度で３００度）付近にディップを有しており、このことから音響管の内面の表面粗さによってディップの位置が変化することが認められるが、そのディップ点での音圧レベルは−１５dB程度であり、比較例１のホーン型スピーカＣ１に比べて指向性に大差は認められない。 As apparent from FIG. 3, according to the horn type speaker 10 of this example, the front direction is 0 degree, and the sound pressure level has a large dip of −26 dB in the vicinity of 60 degrees on the left and right, and the directivity is narrow. It is recognized that This is because the acoustic wave front propagating along the inner surface of the acoustic tube 11 is bent in the acoustic tube 11 by the rough surface portion 11C and passes through the sound emission port 11B and then passes through the central portion of the acoustic tube 11. It is presumed that there is a phase difference and acoustic attenuation occurs between the two due to wavefront interference.
(Comparative Example 1)
A comparative horn-type speaker C1 was prototyped using the same speaker unit as the horn-type speaker 10 described above. As for the acoustic tube, the material, shape and size are all the same as those of the horn type speaker 10, and the inner surface of the acoustic tube is a smooth surface (in terms of arithmetic average roughness Ra) having no rough surface portion 11 C different from the acoustic tube 11. 10 μm or less). FIG. 4 is a polar pattern graph showing the directivity (2 kHz). As is apparent from this figure, it is recognized that the horn type speaker C1 of Comparative Example 1 has directivity with a dip around 90 degrees left and right (90 degrees and 270 degrees in the clockwise direction). However, the sound pressure level at the dip point is about −15 dB, and the directivity is weaker than that of the horn type speaker 10 of the present invention.
(Comparative Example 2)
A horn type speaker C2 which is different from the horn type speaker C1 of the comparative example 1 only in the length of the acoustic tube (about 200 mm, which is about twice) was made as an experiment. FIG. 5 is a polar pattern graph showing the directivity (2 kHz). As is apparent from this figure, the horn type speaker C2 of the comparative example 2 has a dip near 155 degrees to the left and right (155 degrees and 205 degrees in the clockwise direction) and is more than the horn type speaker C1 of the comparative example 1. Although it is recognized that it has strong directivity, the sound pressure level at the dip point is about −18 dB, and the directivity is weaker than that of the horn type speaker 10 of the present invention.
(Comparative Example 3)
On the inner surface side of the acoustic tube of the horn type speaker C1 of Comparative Example 1 (the inner surface on the left side in the front direction), polishing paper # 80 (surface roughness is arithmetic mean roughness Ra) defined by JIS (R6252). 180 μm and a maximum height Ry of 300 μm) were attached to obtain a comparative horn type speaker C3. FIG. 6 is a polar pattern graph showing the directivity (2 kHz). As is apparent from this figure, the horn type speaker C3 of Comparative Example 3 has a dip around 60 degrees to the left (300 degrees in the clockwise direction), and thus the surface roughness of the inner surface of the acoustic tube. However, the sound pressure level at the dip point is about −15 dB, and a large difference in directivity compared to the horn type speaker C1 of Comparative Example 1 is not recognized.

以上の結果から、音響管の内面を算術平均粗さＲａで１８０μm〜１０mmの表面粗さを有する粗面部１１Ｃとすれば、通常のホーン型スピーカに比べて指向性を強めることができる。尚、表面粗さの上限については、音響管の開口部断面積の減少に伴う正面方向における周波数特性のあばれ、及び音響管内面の摩擦抵抗の増大により低下すると思われる音圧レベルを考慮すれば、表面粗さの上限は当業者の技術常識を以ってすれば算術平均粗さＲａで１０ｍｍ程度と考えられる。 From the above results, if the inner surface of the acoustic tube is a rough surface portion 11C having an arithmetic average roughness Ra and a surface roughness of 180 μm to 10 mm, the directivity can be enhanced as compared with a normal horn type speaker. As for the upper limit of the surface roughness, if the sound pressure level that is expected to decrease due to the increase in the frictional resistance of the inner surface of the acoustic tube and the fluctuation of the frequency characteristics in the front direction accompanying the decrease in the sectional area of the opening of the acoustic tube are taken into consideration The upper limit of the surface roughness is considered to be about 10 mm in terms of arithmetic average roughness Ra according to the common technical knowledge of those skilled in the art.

ここで、本発明に係るホーン型スピーカによれば、上記のように狭指向性を有することから、２チャンネルステレオ再生において、クロストークをキャンセルする信号処理を行わずして個々のスピーカから聴取者の両耳に伝わるクロストーク成分を低減することができ、ひいては音像の定位感を向上することができる。 Here, according to the horn type speaker according to the present invention, it has a narrow directivity as described above. Therefore, in 2-channel stereo reproduction, a listener can be heard from each speaker without performing signal processing for canceling crosstalk. The crosstalk component transmitted to both ears can be reduced, and as a result, the sense of localization of the sound image can be improved.

又、図７のように、係るホーン型スピーカ１０を通路上に所定の間隔で配列した場合、通行人に対して前方から音圧レベルの高い音声を伝えながら、背後からの音圧レベルを低減させることができるので、通行人に明瞭な音声情報を提供可能になる。 In addition, when the horn type speakers 10 are arranged at predetermined intervals on the passage as shown in FIG. 7, the sound pressure level from the rear is reduced while transmitting a high sound pressure level from the front to the passerby. Therefore, clear voice information can be provided to passers-by.

以上、本発明の適用例を図面に基づき説明したが、音響管の材質は針葉樹に限らず、広葉樹やその合板を含めた木材ほか、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネートなどのプラスチック、あるいはアルミや鉄などの金属板も好適に使用することができる。 As described above, the application example of the present invention has been described with reference to the drawings. However, the material of the acoustic tube is not limited to softwood, but wood such as hardwood and its plywood, plastics such as polystyrene resin, ABS resin, polycarbonate, aluminum, iron A metal plate such as can also be suitably used.

又、粗面部は算術平均粗さＲａで１８０μm〜１０mmの表面粗さを有していれば、これを音響管の内面全体に施しても部分的に施してもよく、当該粗面部を部分的に設ける場合には、その位置によって指向特性上のディップ点位置を変化させることができる。 Further, if the rough surface portion has an arithmetic average roughness Ra of 180 μm to 10 mm, the rough surface portion may be applied to the entire inner surface of the acoustic tube or may be partially applied. In the case where it is provided, the dip point position on the directivity can be changed depending on the position.

更に、上記例では音響管の内面に研磨紙その他のシートを貼着して粗面部を形成したが、音響管をプラスチップや金属製にした場合、その内面にショットブラスティングなどによって粗面部を一体に形成することもできる。 Furthermore, in the above example, abrasive paper or other sheets are adhered to the inner surface of the acoustic tube to form a rough surface portion. However, when the acoustic tube is made of a plus chip or metal, the rough surface portion is formed on the inner surface by shot blasting or the like. It can also be formed integrally.

本発明に係るホーン型スピーカを示す斜視図The perspective view which shows the horn type speaker which concerns on this invention 同スピーカの横断面図Cross section of the speaker 同スピーカの指向特性を示すポーラパターンのグラフPolar pattern graph showing the directivity of the speaker 比較例１（音響管内面が平滑面）の指向特性を示すポーラパターンのグラフPolar pattern graph showing the directional characteristics of Comparative Example 1 (the inner surface of the acoustic tube is smooth) 比較例２（音響管内面が平滑面で管長が約２倍）の指向特性を示すポーラパターンのグラフPolar pattern graph showing the directional characteristics of Comparative Example 2 (the inner surface of the acoustic tube is smooth and the tube length is about twice) 比較例３（音響管内面のＲａが１８０μm）の指向特性を示すポーラパターンのグラフPolar pattern graph showing the directivity of Comparative Example 3 (Ra on the inner surface of the acoustic tube is 180 μm) 本発明に係るホーン型スピーカの使用例を示す説明図Explanatory drawing which shows the usage example of the horn type speaker which concerns on this invention

符号の説明Explanation of symbols

１０ホーン型スピーカ
１１音響管（ホーン）
１１Ａスロート部
１１Ｂ放音口
１１Ｃ粗面部
１２キャビネット
１３スピーカユニット（発音装置） 10 Horn type speaker 11 Acoustic tube (horn)
11A Throat section 11B Sound outlet 11C Rough surface section 12 Cabinet 13 Speaker unit (sound generator)

Claims

一端が他端よりも口径の小さいスロート部とされているスピーカ用音響管において、
その内面を全面的あるいは部分的に、算術平均粗さＲａで１８０μm〜１０mmの表面粗さを有する粗面部としたことを特徴とするスピーカ用音響管。 In the acoustic tube for a speaker where one end is a throat portion having a smaller diameter than the other end,
An acoustic tube for a speaker, characterized in that the inner surface thereof is a rough surface portion having a surface roughness of 180 μm to 10 mm in arithmetic average roughness Ra in whole or in part.

前記粗面部が前記表面粗さを有するシートを貼着して成ることを特徴とする請求項１記載のスピーカ用音響管。 The acoustic tube for a speaker according to claim 1, wherein the rough surface portion is formed by attaching a sheet having the surface roughness.

請求項１、又は２記載のスピーカ用音響管と、そのスロート部に固設した発音装置と、を有して構成されるホーン型スピーカ。 A horn type speaker comprising: the speaker acoustic tube according to claim 1; and a sound generating device fixed to the throat portion.