JP2004350001A - Speaker - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はスピーカに係り、特に、スピーカ室にホーンを連通したスピーカに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、スピーカは、音を発するメカニズム部分であるスピーカユニットと、このスピーカユニットを入れる箱、すなわちエンクロージャと、デバイディングネットワークと呼ばれる回路から構成されている。
【0003】
従来、オーディオ用のスピーカと言えば、低音用(ウーハ)、中音用(スコーカ)、及び高音用(ツウィータ)の3種類のスピーカユニットを備えたマルチウエイスピーカが多く用いられてきた。これは、一つのスピーカユニットでは、広い範囲の周波数帯域で音を均一に発生させることができなかったためである。
【0004】
一方で、3種類のスピーカユニットからなるマルチウエイスピーカは一般に広い設置面積を必要とするので、限られたスペースしか確保されない場合には、1つのスピーカユニットで構成可能なフルレンジ型のスピーカが用いられている。
【0005】
フルレンジ型のスピーカとしては、例えばバックローデッドホーン型スピーカがある(非特許文献1を参照)。図7に示すバックローデッドホーン型スピーカ700は、スピーカユニット710が取り付けられるスピーカ室720と、スピーカ室720の音波を前面に導くホーン730を備える。スピーカユニット710から直接放射される音は、200Hz以下の低音域では、振動板(コーン)が実際に振動していてもそれに応じた音波が発生しない。その理由は、振動板の前面の空気が横流れを引き起こすからであり、周波数が低くなるほど、その度合いが大きくなる。そこで、スピーカユニット710からの直接放射音を補うために、ホーン730の開口部733から低音を強調して放射する。特に、基本周波数(f0=c/2L)近辺の音が強調される。ここで、cは音速、Lはホーン730の長さである。例えば、基本周波数を70乃至80Hzに設定しようとすれば、ホーン730の長さLは2m前後にする必要がある。
【0006】
【非特許文献1】
「スピーカ・システム」(第288−297頁)、山本武夫編著、ラジオ技術社出版(1977年)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
スピーカの本来の目的は、電気的入力の波形と本質的に同等な音響波形の音響パワーを空気中に放射することである。これは別の言い方をすれば、「入力信号の再現」であると言える。
【0008】
しかしながら、前述したマルチウエイスピーカでは、デバイディングネットワークとしてLCR回路が必要であり、このようなLCR回路は、エネルギーを損失させるだけでなく、放射音の位相特性が悪くなる。さらに、広い設置面積を必要とし、限られたスペースに設置するのが困難である。
【0009】
一方で、図7に示したバックローデッドホーン型スピーカでは、放射音の周波数特性が悪くなる。このスピーカの周波数特性を図8に示す。図8において、スピーカユニット710からの直接放射音200は低い周波数での音圧レベル(パワー)が低いため、ホーン730の開口部733からの放射音211、212、213、214で低周波数域を補うのであるが、開口部733からの放射音211乃至214は、ピークa1、a2、a3、a4と、これらのピーク間の谷とが並んだものになってしまう。このような開口部733からの放射音211乃至214とスピーカユニット710からの直接放射音200とにより、スピーカ全体の放射音の周波数特性は、基本周波数(f0=c/2L)近辺で最も大きな山が存在する一方で、大きな谷も存在してしまうことになる。このような周波数特性上の谷の存在が、従来のバックローデッドホーン型スピーカの大きな欠点であった。
【0010】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、位相特性や周波数特性を損なうことなく、入力信号を忠実に再現することができるスピーカを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、電気信号を空気振動に変換するスピーカユニットが取り付けられるスピーカ室と、該スピーカ室に連通口を介してその入口部が連通されたホーンとを備えたスピーカにおいて、前記連通口は、前記ホーンの長さLに前記スピーカ室の長さLspを加えた長さ(L+Lsp)に基づいて前記ホーンの開口部から放射される音によりスピーカ全体の放射音の周波数特性上の谷が埋められるように、前記ホーンの入口部よりも小さな開口面積を有し、該入口部に対して狭窄したスリットからなることを特徴としている。
【0012】
本発明によれば、LCR回路が不要なので位相特性を損ねないようにすることができ、また、2種類の長さのホーン(長さLの第1ホーンと長さL+Lspの第2ホーン)が実質的に形成されて、周波数特性上の谷が第2ホーンによって放射される音によって埋まることになり、周波数特性が従来のバックローデッドホーンスピーカと比較して改善される。また、スピーカユニットが1つで済むとともに、2種類のホーンが音道を共有しているので、小型かつ軽量にすることができる。
【0013】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記スピーカ室は、前記スピーカユニットが取り付けられた前面板と該前面板に対向する背面板との間隔よりも、上下で対向する上面板と底面板との間隔が長い縦長形状であり、前記背面板は、前記上面板及び前記底面板の何れかと前記スリットを形成する構成となっている。
【0014】
この構成によれば、スピーカ室が縦長形状であり、また、スピーカ室とホーンとを区画する背面板を利用してスリットが形成されるので、入力信号の忠実な再現が可能なスピーカを、奥ゆきを大きくすることなく製作でき、省スペースになる。
【0015】
前記スリットの幅dと前記ホーンの入口部の幅Dとの比d/Dは、請求項3に示されるように、0.09乃至0.2とするのが好適である。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るスピーカの好ましい実施の形態について詳説する。
【0017】
まず、本発明の原理を、図1及び図2を用いて説明する。
【0018】
図1に示すスピーカ100は、電気信号を空気振動に変換して音を発するスピーカユニット10と、スピーカユニット10が取り付けられる中空のスピーカ室20と、スピーカ室20にその入口部31(一般に「スロート」と呼ばれる)が連通された中空のホーン30を備える。ホーン30は、入口部31から開口部33に向けて開口面積が徐々に大きくなるように形成され、入口部31に対して急激に狭窄されたスリット状の連通口40(以下「スリット」と称する)を介してスピーカ室20に連通している。
【0019】
図1に示すようにスリット40によってスピーカ室20とホーン30とを仕切ると、実質的に2種類の長さのホーン(「バックローデッドダブルホーン」と称する)が形成される。一つは、スリット40から開口部33までのもの(いわゆるホーン30、「第1ホーン」ともいう)、もう一つは、これにスピーカ室20を加えたもの(スピーカ室20及びホーン30からなる「第2ホーン」130)である。
【0020】
このように2種類の長さのホーンが形成されたスピーカ100の周波数特性を図2に示す。図2では、スピーカユニット10からの直接放射音200と、ホーン30の長さLに基づいて開口部33から放射される倍音211、212、213、214(「第1ホーン」の倍音)と、ホーン30の長さLにスピーカ室20の長さLspを加えた長さ(L+Lsp)に基づいて開口部33から放射される倍音221、222、223(「第2ホーン」130の倍音)とに分けて、周波数特性が示されている。
【0021】
「第1ホーン」30の倍音によるピーク列a1、a2、a3、a4(以下「第1ピーク列」と称する)の間隔は、c/2Lである。また、新たに出来た「第2ホーン」130の倍音によるピーク列b1、b2、b3(以下「第2ピーク列」と称する)の間隔は、c/2(L+Lsp)になる。スピーカ室20の長さLspを適当に決めて、第1ピーク列の第1ピークa1と第2ピークa2のほぼ中央に、第2ピーク列の第2ピークb2を位置させる。例えば第1ピーク列の第1ピークa1のピーク周波数(c/2L)に対して第2ピーク列の第2ピークb2の周波数(c/(L+Lsp))を1.4倍乃至1.6倍にするには、スピーカ室20の長さLspをホーン30の長さLに対して1/4倍乃至3/7倍にする。
【0022】
以上の原理を適用した一実施の形態のスピーカについて説明する。図3(a)はそのスピーカ300の断面図、図3(b)はそのスリット40の周辺を示す要部断面図、図3(c)はそのA−A´断面図である。
【0023】
スピーカ室20は、スピーカユニット10が取り付けられた前面板21と前面板21に対向する背面板22との間隔よりも、上下で対向する上面板23と底面板24との間隔が長い縦長形状である。例えば、折り曲がり形状のホーン30の全長Lを2mとした場合、スピーカ室20の長さLspを50cm乃至86cmにする。
【0024】
スピーカ室20の背面板22は、スピーカ室20とホーン30の入口部31とを区画する役割と、上面板23とともにスリット40を形成する役割を担っている。詳細には、スピーカ室20の背面板22の上端面と上面板23とで挟むようにしてスリット40を形成している。なお、図3(c)において、スピーカ室20の右側板25がスリット40の右側面になり、スピーカ室20の左側板26がスリット40の左側面になっている。
【0025】
このようなスピーカ300では、一端をスリット40として他端を開口部33とする「第1ホーン」30と、一端をスピーカ室20の底面板24として他端を開口部33する「第2ホーン」とが、実質的に形成される。
【0026】
また、スリット40の幅dとホーン30の入口部31の幅Dとの比率d/Dによって、「第1ホーン」30から放射される倍音のピーク列の大きさと「第2ホーン」から放射される倍音のピーク列の大きさとの比率をコントロールすることが可能である。図4は、可動板50によってスリット40の一辺をスライド自在に構成した例を示す。可動板50は、スピーカ室の背面板22に沿って、上下方向(背面板22の長手方向)にスライド移動する。このスライド移動は、上面板23等を取り外したときに手動で行ってもよいし、上面板23等を取り外すことなく外部から移動量を指示できるように構成してもよい。
【0027】
ホーン30の長さLを190cm、ホーン30の入口部31の幅Dを34mmにするとともに、スリット40の幅dを変化させて、スピーカ全体の放射音の周波数特性を測定した。その実験データを図5及び図6に示す。
【0028】
図5(a)はスリット幅d=34mm(d/D=1.00)、図5(b)はスリット幅d=29mm(d/D=0.85)、図5(c)はスリット幅d=15mm(d/D=0.44)、図6(a)はスリット幅d=7mm(d/D=0.20)、図6(b)はスリット幅d=3mm(d/D=0.09)、図6(c)はスリット幅d=1mm(d/D=0.03)とした場合のスピーカからの放射音の周波数特性をそれぞれ示す。
【0029】
図5(a)に示すd/D=1.00とした場合及び図5(b)に示すd/D=0.85とした場合では、ピークAと谷Vとの音圧レベルにおける差が20dBを超えるとともに、谷Vの音圧レベルが周辺の周波数(70Hz乃至200Hz)の音圧レベルと比較して極端に落ち込んだものとなる。図6(a)に示すd/D=0.20とした場合及び図6(b)に示すd/D=0.09とした場合では、ピークAと谷Vとの音圧レベルにおける差が小さくなり、谷Vの音圧レベルの落ち込みが他の谷(例えば500Hz近傍の谷)の音圧レベルとあまり変わらなくなる。一方で、図6(c)に示すd/D=0.03とした場合では、スリット幅dを小さくし過ぎたため、低音域(200Hz以下)の音圧レベルが全体的に低くなってしまった(すなわちホーン30による低音補充の効果が弱くなってしまった)。図5及び図6に示す実験データによれば、スリットの幅dとホーンの入口部の幅Dとの比d/Dは、0.09乃至0.2とするのが好適である。
【0030】
以上説明した本実施の形態のスピーカによれば、実質的に2種類の長さのホーンが形成されて、スピーカの放射音における低音域の大きな谷がなくなり、従来のバックローデッドホーンスピーカと比較して周波数特性が改善される。また、マルチウエイスピーカのようなLCR回路が不必要なので、このようなLCR回路によるエネルギー損失がなく、位相特性も損ねることがない。したがって、入力信号を忠実に再現することができる。また、スピーカユニットが1つで済むとともに、2種類のホーンが音道を共有しているため、小型かつ軽量にすることができる。
【0031】
なお、本発明のスピーカは、図3及び図4に示したものに限るものではない。図3では折り曲がり形状のホーン30がスピーカ室20の上部分で連通しているが、例えば、ホーン30がスピーカ室20の下部分で連通するように構成してもよい。また、ホーン30は、折り曲がり形状以外にも螺旋形状等、その他の形状で構成してもよい。また、図3では、スピーカ室20の背面板22の上端面と上面板23とで挟むようにしてスリット40が形成されているが、例えば、ホーン30をスピーカ室20の下部分で連通させるとともに、スピーカ室20の背面板22の下端面と底面板24とで挟むようにしてスリットを形成してもよい。また、図4において、スリット40の下辺をスライド自在としたが、例えば、スリットの上辺をスライド自在にしてもよいし、スリットの上辺及び下辺をともにスライド自在にしてもよい。
【0032】
【発明の効果】
本発明のスピーカによれば、位相特性や周波数特性を損なうことがなく、入力信号を忠実に再現することができる。また、小型かつ軽量で製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスピーカの原理の説明に供する図である。
【図2】本発明に係るスピーカの周波数特性の説明に供する図である。
【図3】(a)は本発明に係る一実施の形態のスピーカの断面図、(b)はそのスリット周辺を示す要部断面図、(c)はそのA−A´断面図である。
【図4】スリットをスライド式にした場合のスリット周辺の断面図である。
【図5】(a)、(b)、(c)は、スリット幅dとホーンの入口部の幅Dとの比d/Dをそれぞれ1.00、0.85、0.44とした場合の放射音の周波数特性を示す。
【図6】(a)、(b)、(c)は、スリット幅dとホーンの入口部の幅Dとの比d/Dをそれぞれ0.20、0.09、0.03とした場合の放射音の周波数特性を示す。
【図7】従来のスピーカを示す断面図である。
【図8】従来のスピーカの周波数特性の説明に供する図である。
【符号の説明】
10…スピーカユニット、20…スピーカ室、21…スピーカ室の前面板、22…スピーカ室の背面板、23…スピーカ室の上面板、24・・・スピーカ室の底面板、30・・・ホーン(第1ホーン)、31・・・ホーンの入口部、33・・・ホーンの開口部、40・・・スリット、50・・・可動板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a loudspeaker, and more particularly to a loudspeaker having a horn communicating with a speaker room.
[0002]
[Prior art]
In general, a speaker is composed of a speaker unit that is a mechanism part that emits sound, a box that houses the speaker unit, that is, an enclosure, and a circuit called a dividing network.
[0003]
Conventionally, as a speaker for audio, a multi-way speaker including three types of speaker units for low-pitched sound (woofer), medium-tone (squawker), and high-pitched sound (tweeter) has been widely used. This is because one speaker unit could not generate sound uniformly in a wide frequency band.
[0004]
On the other hand, a multi-way speaker composed of three types of speaker units generally requires a large installation area. Therefore, when only a limited space is secured, a full-range speaker that can be constituted by one speaker unit is used. ing.
[0005]
As a full-range speaker, for example, there is a backloaded horn speaker (see Non-Patent Document 1). The backloaded
[0006]
[Non-patent document 1]
"Speaker System" (pages 288-297), edited by Takeo Yamamoto, published by Radio Engineering Company (1977)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The original purpose of a loudspeaker is to radiate into the air acoustic power with an acoustic waveform essentially equivalent to the electrical input waveform. In other words, this can be said to be "reproduction of an input signal".
[0008]
However, the above-described multi-way speaker requires an LCR circuit as a dividing network, and such an LCR circuit not only loses energy but also deteriorates phase characteristics of radiated sound. Furthermore, a large installation area is required, and it is difficult to install in a limited space.
[0009]
On the other hand, in the backloaded horn type speaker shown in FIG. 7, the frequency characteristics of the radiated sound deteriorate. FIG. 8 shows the frequency characteristics of this speaker. In FIG. 8, the
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a speaker that can faithfully reproduce an input signal without impairing phase characteristics and frequency characteristics.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a speaker room in which a speaker unit that converts an electric signal into air vibration is mounted, and an entrance portion of the speaker room is connected to the speaker room through a communication port. And a speaker provided with a horn based on a length (L + Lsp) obtained by adding a length Lsp of the speaker chamber to a length L of the horn. The horn has a smaller opening area than the entrance of the horn so as to fill a valley on the frequency characteristic of the entire radiated sound, and is characterized by comprising a slit narrowed with respect to the entrance.
[0012]
According to the present invention, the LCR circuit is unnecessary, so that the phase characteristics can be prevented from being impaired. Further, two types of horns (a first horn having a length L and a second horn having a length L + Lsp) are provided. A substantially formed valley on the frequency characteristic will be filled by the sound radiated by the second horn, and the frequency characteristic will be improved as compared to a conventional backloaded horn speaker. In addition, since only one speaker unit is required and two types of horns share a sound path, the size and weight can be reduced.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the speaker room has a height greater than a distance between a front plate to which the speaker unit is attached and a rear plate facing the front plate. In this case, the distance between the top plate and the bottom plate facing each other is long, and the back plate is configured to form the slit with either the top plate or the bottom plate.
[0014]
According to this configuration, since the speaker room has a vertically long shape and the slit is formed by using the back plate that partitions the speaker room and the horn, the speaker capable of faithfully reproducing the input signal can be provided deeply. Can be manufactured without increasing the size and space is saved.
[0015]
The ratio d / D of the width d of the slit to the width D of the inlet of the horn is preferably set to 0.09 to 0.2, as described in
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a speaker according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0017]
First, the principle of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0018]
The
[0019]
When the
[0020]
FIG. 2 shows the frequency characteristics of the
[0021]
The intervals between the peak strings a1, a2, a3, and a4 (hereinafter, referred to as “first peak strings”) due to the harmonics of the “first horn” 30 are c / 2L. Further, the interval between the peak strings b1, b2, b3 (hereinafter, referred to as “second peak string”) due to the overtone of the newly formed “second horn” 130 is c / 2 (L + Lsp). The length Lsp of the
[0022]
A speaker according to an embodiment to which the above principle is applied will be described. 3A is a cross-sectional view of the
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
In such a
[0026]
The ratio of the width d of the
[0027]
The length L of the
[0028]
5A shows a slit width d = 34 mm (d / D = 1.00), FIG. 5B shows a slit width d = 29 mm (d / D = 0.85), and FIG. 5C shows a slit width. d = 15 mm (d / D = 0.44), FIG. 6A shows a slit width d = 7 mm (d / D = 0.20), and FIG. 6B shows a slit width d = 3 mm (d / D = 0.09), and FIG. 6C shows the frequency characteristics of the sound radiated from the speaker when the slit width d is 1 mm (d / D = 0.03).
[0029]
In the case where d / D = 1.00 shown in FIG. 5A and the case where d / D = 0.85 shown in FIG. 5B, the difference in the sound pressure level between the peak A and the valley V is While exceeding 20 dB, the sound pressure level of the valley V becomes extremely lower than the sound pressure level of the surrounding frequency (70 Hz to 200 Hz). In the case where d / D = 0.20 shown in FIG. 6A and the case where d / D = 0.09 shown in FIG. 6B, the difference in the sound pressure level between the peak A and the valley V is As a result, the drop in the sound pressure level of the valley V is not so different from the sound pressure levels of other valleys (for example, valleys near 500 Hz). On the other hand, in the case of d / D = 0.03 shown in FIG. 6C, the slit width d was too small, so that the sound pressure level in the low frequency range (200 Hz or less) was lowered as a whole. (That is, the effect of the
[0030]
According to the loudspeaker of the present embodiment described above, horns of substantially two kinds of lengths are formed, and there is no large valley in the low frequency range in the radiated sound of the loudspeaker. Thus, the frequency characteristics are improved. Further, since an LCR circuit such as a multi-way speaker is not required, there is no energy loss due to such an LCR circuit, and the phase characteristics are not impaired. Therefore, the input signal can be faithfully reproduced. In addition, since only one speaker unit is required and two types of horns share a sound path, the size and weight can be reduced.
[0031]
Note that the speaker of the present invention is not limited to those shown in FIGS. In FIG. 3, the
[0032]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the speaker of this invention, an input signal can be faithfully reproduced, without impairing a phase characteristic and a frequency characteristic. Also, it can be manufactured small and lightweight.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of a speaker according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram provided for explaining a frequency characteristic of the speaker according to the present invention.
3A is a cross-sectional view of a speaker according to an embodiment of the present invention, FIG. 3B is a cross-sectional view of a main part showing a periphery of a slit, and FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the vicinity of the slit when the slit is a slide type.
FIGS. 5 (a), (b) and (c) show the case where the ratio d / D between the slit width d and the width D of the horn inlet is 1.00, 0.85 and 0.44, respectively. 3 shows the frequency characteristics of the radiated sound.
FIGS. 6 (a), (b) and (c) show the case where the ratio d / D between the slit width d and the width D of the horn inlet is 0.20, 0.09 and 0.03, respectively. 3 shows the frequency characteristics of the radiated sound.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional speaker.
FIG. 8 is a diagram provided for explanation of frequency characteristics of a conventional speaker.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記連通口は、前記ホーンの長さLに前記スピーカ室の長さLspを加えた長さ(L+Lsp)に基づいて前記ホーンの開口部から放射される音によりスピーカ全体の放射音の周波数特性上の谷が埋められるように、前記ホーンの入口部よりも小さな開口面積を有し、該入口部に対して狭窄したスリットからなることを特徴とするスピーカ。In a speaker including a speaker room to which a speaker unit that converts an electric signal into air vibration is attached, and a horn having an entrance portion connected to the speaker room through a communication port,
The communication port is provided with a sound radiated from the opening of the horn based on a length (L + Lsp) obtained by adding a length Lsp of the loudspeaker chamber to a length L of the horn. A speaker having an opening area smaller than an entrance of the horn so as to fill a valley of the horn, and a slit narrowed with respect to the entrance.
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Legal Events
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A02 | Decision of refusal |
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