JPS6311840B2 - - Google Patents
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- JPS6311840B2 JPS6311840B2 JP61204173A JP20417386A JPS6311840B2 JP S6311840 B2 JPS6311840 B2 JP S6311840B2 JP 61204173 A JP61204173 A JP 61204173A JP 20417386 A JP20417386 A JP 20417386A JP S6311840 B2 JPS6311840 B2 JP S6311840B2
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- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 2
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Landscapes
- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ホール、駅構内、グラウンド等、室
内外音響再生における多数の受聴者を対象に均一
な音場を作る場合に受聴位置により、音質や明瞭
度の異らない高忠実性の音響再生が可能なホーン
スピーカに関するものである。[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention provides a method for improving sound quality depending on the listening position when creating a uniform sound field for a large number of listeners in indoor and outdoor sound reproduction such as halls, station premises, and grounds. The present invention relates to a horn speaker capable of reproducing high-fidelity sound with no difference in clarity.
従来の技術
従来のホーンには、ラジアルホーン、コニカル
ホーン等がある。ラジアルホーンは、水平面内で
波面が円弧になるよう設計してあるため、この円
弧状の波面が同心円状にホーンの内部を伝搬して
いくため、開口面からそのまま指向性を持たない
状態で放射され、指向性がすぐれているが、垂直
方向が良くない欠点がある。またコニカルホーン
は、水平、垂直方向の指向性はすぐれているが、
放射インピーダンス特性が乱れる欠点がある。第
8図a,bは特開昭54−12724号公報に開示され
たコニカルホーンを示す。このホーンは、側壁曲
線がストレートで、2つのコニカルホーンの組み
合わせになつている。Prior Art Conventional horns include radial horns, conical horns, and the like. Radial horns are designed so that the wavefront forms an arc in the horizontal plane, and this arc-shaped wavefront propagates concentrically inside the horn, so it radiates directly from the aperture surface without any directivity. Although it has excellent directivity, it has the disadvantage that it is not good in the vertical direction. Also, conical horns have excellent directivity in the horizontal and vertical directions, but
The disadvantage is that the radiation impedance characteristics are disturbed. FIGS. 8a and 8b show a conical horn disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 12724/1983. This horn has a straight sidewall curve and is a combination of two conical horns.
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、上記した従来のホーンは放射イ
ンピーダンスの乱れが大きい欠点がある。Problems to be Solved by the Invention However, the above-described conventional horn has the drawback of large disturbance in radiation impedance.
代表的ホーンであるエクスポネンシヤル、コニ
カル、ベツセルホーンの壁面形状を第9図aに示
し、またその放射インピーダンス特性を第9図b
に示す。これらのホーンは、Websterのベツセル
ホーンの一般式として次式のように表わされる。 Figure 9a shows the wall shapes of typical horns, such as the exponential, conical, and Bessel horns, and Figure 9b shows their radiation impedance characteristics.
Shown below. These horns are expressed as the general formula of Webster's Bessel horn as shown below.
SM=SO(1+αX)n
SM:切り口の断面積
SO:スロートの断面積
α:広がり係数
X:スロートからの距離
上式においてn=1がコニカル、n=∞がエク
スポネンシヤル、その間がベツセルである。 S M = S O (1 + αX) n S M : Cross-sectional area of the cut S O : Cross-sectional area of the throat α: Spreading coefficient In between is Bethusel.
第9図bより明らかなようにnが小さくなる
程、放射インピーダンスの乱れが大きくなつてお
り、コニカルホーンの放射インピーダンスの乱れ
が最も大きくなるという問題点を有していた。 As is clear from FIG. 9b, as n becomes smaller, the disturbance in the radiation impedance becomes larger, and the problem is that the disturbance in the radiation impedance of the conical horn becomes the largest.
本発明は上記従来の問題点に鑑み、放射インピ
ーダンスの乱れを抑え、周波数特性を平坦にする
ことを目的とする。 In view of the above conventional problems, the present invention aims to suppress disturbances in radiation impedance and flatten frequency characteristics.
問題点を解決するための手段
本発明は上記目的を達するため、水平方向の目
標指向角θHと直角方向の目標指向角θVとが異なる
関係にある4個の壁面からなるホーンを具備して
なり、上記ホーンの互に向い合う一方の対向壁面
の各壁面曲線および上記ホーンの互に向い合う他
方の対向壁面のホーンの中心軸上における開口か
らの距離l2までの各壁面曲線が次式で表わされ、
a=a0(1+αX)n
a0:スロートの寸法
a:スロートから距離Xの断面の寸法
α:広がり係数
nの値がホーンの開口側でn1(n1≧2)、スロー
ト側でn2(n2>n1)である関数の結合形であり、
目標指向角を2θとした場合のホーンの開口の接線
角度を1.5θ〜2.0θに設定し、かつ上記ホーンのス
ロートから上記開口からの距離l2点までの断面積
変化を上記スロートから上記開口に向けてストレ
ート形状とし、かつそのストレート形状内に断面
積変化がエクスポネンシヤルとなるような形状の
仕切り壁を平行に配して上記ホーンの一方の対向
壁面に結合した構成となつている。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention includes a horn consisting of four walls in which the target pointing angle θ H in the horizontal direction and the target pointing angle θ V in the orthogonal direction are in different relationships. Then, each wall surface curve of one opposing wall surface of the horn that faces each other and each wall surface curve of the other opposing wall surface of the horn that faces each other up to a distance l 2 from the opening on the central axis of the horn are as follows. It is expressed by the formula, a=a 0 (1+αX) n a 0 : Dimension of throat a : Dimension of cross section at distance ), is a combination of functions with n 2 (n 2 > n 1 ) on the throat side,
When the target pointing angle is 2θ, the tangential angle of the horn aperture is set to 1.5θ to 2.0θ, and the change in cross-sectional area from the throat of the horn to the distance l from the aperture is calculated from the throat of the horn to the aperture. The horn has a straight shape, and within the straight shape, a partition wall having a shape such that the change in cross-sectional area is exponential is arranged in parallel and connected to one opposing wall surface of the horn.
作 用
本発明は上記した構成により、音圧分布が周波
数によつて大きく変動せず、受聴位置によつて音
質が均一となり、さらに放射インピーダンス特性
の乱れが少ないため周波数特性が平坦となるもの
である。Effects The present invention has the above-described configuration, so that the sound pressure distribution does not vary greatly depending on the frequency, the sound quality is uniform depending on the listening position, and the frequency characteristics are flat because there is little disturbance in the radiation impedance characteristics. be.
実施例
以下本発明の一実施例について図面を参照しな
がら説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、側壁曲線がストレートである角形ホーン
の指向性のシミユレーシヨンを行つた。これは、
第4図に示すようにホーンの開口部で等音圧、等
位相で駆動する弧状線音源モデルによりWolb&
Malterの式を使つて行つた。 First, we performed a simulation of the directivity of a rectangular horn with a straight sidewall curve. this is,
As shown in Figure 4, Wolb&
This was done using Malter's formula.
ただし、R〓は角度αの指向性係数、rは曲率
半径、dは(2m+1)分割された線音源の長さ、
K=2πf/cである。 However, R〓 is the directivity coefficient of the angle α, r is the radius of curvature, d is the length of the line sound source divided into (2m + 1),
K=2πf/c.
上式により行つた計算結果を第5図、第6図に
示す。第5図は開口の接線角を変えたもので、第
6図は円弧半径rを変化させたものである。この
結果より、低域においては、
Ka≒1.89/sinθ
となる周波数において、開口角と指向角が一致し
ていることがわかる。また、高域の周波数におい
て指向角は開口角に近づく。指向角の均一化を図
るために、Ka≒450/2θを中心とする低域におけ
る指向角は、約θ/√3となつているが、この帯
域の指向性制御要因であるホーン開口部の接線角
を約√3θとする仮説を立てた。この仮説に基き
ホーンを作成して実測した結果を第7図に示す。
第7図からも明らかなように、ベツセルホーンに
おいては、開口部の接線角を約√3θにすること
により低域での指向角はθとなることがわかり、
仮説が立証出来た。 The calculation results performed using the above formula are shown in FIGS. 5 and 6. FIG. 5 shows the case where the tangential angle of the aperture is changed, and FIG. 6 shows the case where the arc radius r is changed. From this result, it can be seen that in the low range, the aperture angle and the directivity angle match at the frequency where Ka≒1.89/sinθ. Furthermore, the directivity angle approaches the aperture angle at high frequencies. In order to make the directivity angle uniform, the directivity angle in the low range centered around Ka≒450/2θ is approximately θ/√3, but the horn aperture, which is a directivity control factor in this band, We hypothesized that the tangent angle would be approximately √3θ. A horn was created based on this hypothesis and the results of actual measurements are shown in FIG.
As is clear from Fig. 7, in the Besselhorn, by setting the tangent angle of the aperture to approximately √3θ, the directivity angle in the low range becomes θ.
The hypothesis was proven.
尚、ホーン開口部の接線角を1.5θ〜2.0θとし、
ホーンを作成して実測した結果、同様に低域での
指向角はθとなることを確認した。そして、√3
θと設定したとき最とも良いことを見い出した。 In addition, the tangential angle of the horn opening is 1.5θ to 2.0θ,
As a result of making a horn and actually measuring it, it was confirmed that the directivity angle in the low range is θ. And √3
We found that the best results were obtained when θ was set.
本発明の一実施例におけるホーンスピーカのホ
ーン形状を第1図a,bに示す。第1図aは垂直
方向、第1図bは水平方向の形状を示している。 The horn shape of a horn speaker in an embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1a and 1b. FIG. 1a shows the shape in the vertical direction, and FIG. 1b shows the shape in the horizontal direction.
本実施例のホーンは4つの壁面1,2,3,4
と仕切り壁5からなり、水平、垂直方向の指向角
が等しい場合には、ホーン開口での側壁の接続角
度を約√3θとする。ホーンの各側壁曲線は、
a=a0(1+αX)n
a0:スロート寸法
a:スロートから距離Xの断面の寸法
α:広がり係数(n1部分とn2部分とで異なる)
の関数で表わされ、nの値が開口側でn1(n1≧
2)、スロート側でn2(n2>n1)である結合形であ
る。点Aは指向特性の偏差の平坦性により決定さ
れる。 The horn of this embodiment has four wall surfaces 1, 2, 3, 4.
and a partition wall 5, and when the directivity angles in the horizontal and vertical directions are equal, the connecting angle of the side walls at the horn opening is approximately √3θ. Each side wall curve of the horn is expressed as a function of a = a 0 ( 1 + αX) n a 0 : Throat dimension a : Cross - sectional dimension at distance and the value of n is n 1 (n 1 ≧
2) is a combined form with n 2 (n 2 > n 1 ) on the throat side. Point A is determined by the flatness of the deviation of the directional characteristics.
一方、水平方向の指向角θHと垂直方向の指向角
θVが異なる場合には指向角の大きい方が長さが短
くなる。θV<θHとすると、スロートからθH方向の
点Bまでは断面積変化をストレート形状とし、そ
のストレート形状内に断面積変化がエクスポネン
シヤルになるような形状の仕切り壁5を壁面に平
行に配してこれを垂直方向上下壁1,2に結合す
る。そして、点Bから開口側にいたる部分でも点
Cで側壁曲線がn1からn2に変化している。尚、点
Cは指向角特性の偏差の平坦性により決定され
る。 On the other hand, if the horizontal directivity angle θ H and the vertical directivity angle θ V are different, the longer the directivity angle, the shorter the length. If θ V < θ H , the change in cross-sectional area from the throat to point B in the θ H direction is a straight shape, and within that straight shape, a partition wall 5 with a shape such that the change in cross-sectional area is exponential is provided on the wall surface. These are arranged in parallel and connected to the vertical upper and lower walls 1 and 2. Also, in the portion extending from point B to the opening side, the side wall curve changes from n 1 to n 2 at point C. Note that point C is determined by the flatness of the deviation of the directivity angle characteristics.
本発明によるホーンスピーカの指向特性を第2
図a,bに示す。又、放射インピーダンスと周波
数特性を第3図a,bに示す。第3図a,bにお
いて、実線は本発明、破線は従来のコニカルホー
ンを用いたものである。 The directional characteristics of the horn speaker according to the present invention are
Shown in Figures a and b. Furthermore, the radiation impedance and frequency characteristics are shown in FIGS. 3a and 3b. In FIGS. 3a and 3b, solid lines indicate the present invention, and broken lines indicate the conventional conical horn.
この例は、2θV=40゜、2θH=90゜に選定したもの
であり、その範囲内において、音圧分布が周波数
によつて大きく変動せず、受聴位置によつても大
きく変動せず、受聴位置によつて音質が均一であ
ることを示すものである。また、放射インピーダ
ンス特性の乱れが少ない為、周波数特性が平坦で
あることを示すものである。 In this example, 2θ V = 40° and 2θ H = 90° are selected, and within these ranges, the sound pressure distribution does not vary greatly depending on the frequency, nor does it vary greatly depending on the listening position. , which indicates that the sound quality is uniform depending on the listening position. Furthermore, since there is little disturbance in the radiation impedance characteristics, this indicates that the frequency characteristics are flat.
また、第7図bに示すように、ホーンの中心軸
上における開口からの距離l2点の位置からスロー
トまでの側壁形状がストレートであり、対向する
壁面が平行であるためホーン自体を作りやすくな
る。 In addition, as shown in Figure 7b, the side wall shape from the two points on the center axis of the horn to the throat is straight, and the opposing wall surfaces are parallel, making it easy to manufacture the horn itself. Become.
このようにスロート側の断面積変化を開口側の
壁面曲線と異ならせると、ホーンの放射インピー
ダンスは断面積変化がエクスポネンシヤル及びハ
イポボリツク形のものが乱れが少なく、かつカツ
トオフ周波数付近で早く負荷がかかり、音圧周波
数特性の平坦性が良くなる。また、指向性を制御
しているために音圧分布が周波数により大きく変
動せず、受聴位置により音質が均一になる利点を
有するものである。 By making the cross-sectional area change on the throat side different from the wall curve on the opening side in this way, the radiation impedance of the horn will be less disturbed if the cross-sectional area change is exponential or hypobolic, and the load will be faster near the cutoff frequency. This improves the flatness of the sound pressure frequency characteristics. Furthermore, since the directivity is controlled, the sound pressure distribution does not vary greatly depending on the frequency, and the sound quality has the advantage of being uniform depending on the listening position.
発明の効果
以上のように、本発明によれば、音圧分布が周
波数によつて大きく変動せず、受聴位置によつて
音質が均一となり、さらに放射インピーダンス特
性の乱れが少ないため周波数特性が平坦となる利
点を有するものである。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the sound pressure distribution does not vary greatly depending on the frequency, the sound quality is uniform depending on the listening position, and the frequency characteristics are flat because there is little disturbance in the radiation impedance characteristics. This has the following advantages.
また、ホーン開口から所定長さ、側壁形状がス
トレートであり、対向する壁面が平行であるため
ホーン自体の製作が容易となる。 Further, since the side wall shape is straight for a predetermined length from the horn opening, and the opposing wall surfaces are parallel, the horn itself can be manufactured easily.
第1図a,bは本発明の一実施例におけるホー
ンスピーカの垂直断面図および水平断面図、第2
図a,bは同ホーンスピーカの指向特性図、第3
図a,bは同ホーンスピーカの放射インピーダン
ス特性および音圧周波数特性図、第4図は弧状線
音源モデルを示す図、第5図、第6図は第4図に
示す弧状線音源モデルにおける指向角特性図、第
7図a,bはホーンの半断面図および指向角特性
図、第8図a,bはそれぞれ従来のホーンスピー
カのホーンの水平断面図および垂直断面図、第9
図aは各種ホーンの半断面図、第9図bは同各種
ホーンの放射インピーダンス特性図である。
1,2,3,4……壁面、5……仕切り壁。
FIGS. 1a and 1b are vertical and horizontal sectional views of a horn speaker according to an embodiment of the present invention, and FIG.
Figures a and b are directional characteristics diagrams of the same horn speaker.
Figures a and b are radiation impedance and sound pressure frequency characteristic diagrams of the same horn speaker, Figure 4 is a diagram showing the arcuate line sound source model, and Figures 5 and 6 are the directivity in the arcuate line sound source model shown in Figure 4. FIGS. 7a and 7b are a half-sectional view of the horn and a directivity angle characteristic diagram; FIGS. 8a and b are horizontal and vertical sectional views of the horn of a conventional horn speaker, respectively;
Figure a is a half-sectional view of various horns, and Figure 9b is a radiation impedance characteristic diagram of the various horns. 1, 2, 3, 4...Wall surface, 5...Partition wall.
Claims (1)
向角θVとが異なる関係にある4個の壁面からなる
ホーンを具備してなり、上記ホーンの互に向い合
う一方の対向壁面の各壁面曲線および上記ホーン
の互に向い合う他方の対向壁面のホーンの中心軸
上における開口からの距離l2までの各壁面曲線が
次式で表わされ、 a=a0(1+αX)n a0:スロートの寸法 a:スロートから距離Xの断面の寸法 α:広がり係数 nの値がホーンの開口側でn1(n1≧2)、スロー
ト側でn2(n2>n1)である関数の結合形であり、
目標指向角を2θとした場合のホーンの開口の接線
角度を1.5θ〜2.0θに設定し、かつ上記ホーンのス
ロートから上記開口からの距離l2点までの断面積
変化を上記スロートから上記開口に向けてストレ
ート形状とし、かつそのストレート形状内に断面
積変化がエクスポネンシヤルとなるような形状の
仕切り壁を平行に配して上記ホーンの一方の対向
壁面に結合したことを特徴とするホーンスピー
カ。[Claims] 1. A horn comprising four wall surfaces in which the target pointing angle θ H in the horizontal direction and the target pointing angle θ V in the vertical direction have different relationships, and the horns face each other. Each wall surface curve of one opposing wall surface and each wall surface curve of the other opposing wall surface of the horn from the opening to a distance l 2 on the central axis of the horn are expressed by the following formula, a=a 0 (1+αX) n a 0 : Throat dimension a : Cross-sectional dimension at distance X from the throat α : Spreading coefficient >n 1 ),
When the target pointing angle is 2θ, the tangential angle of the horn aperture is set to 1.5θ to 2.0θ, and the change in cross-sectional area from the throat of the horn to the distance l from the aperture is calculated from the throat of the horn to the aperture. A horn characterized in that the horn has a straight shape, and a partition wall having a shape such that the change in cross-sectional area is exponential is arranged in parallel within the straight shape and is connected to one opposing wall surface of the horn. speaker.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61204173A JPS6264196A (en) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | Horn speaker |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61204173A JPS6264196A (en) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | Horn speaker |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56040981A Division JPS57155895A (en) | 1981-03-20 | 1981-03-20 | Horn speaker |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6264196A JPS6264196A (en) | 1987-03-23 |
| JPS6311840B2 true JPS6311840B2 (en) | 1988-03-16 |
Family
ID=16486044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61204173A Granted JPS6264196A (en) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | Horn speaker |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6264196A (en) |
-
1986
- 1986-08-29 JP JP61204173A patent/JPS6264196A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6264196A (en) | 1987-03-23 |
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