JPS6114698A - 警報音発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、例えば自動車用の警報器等として使用され
る、電気的に発音制御される圧電発音機構を利用する警
報音発生装置に関する。

［発明の背景技術］ 従来において、例えば自動車用の警報器として使用され
る発音装置にあっては、圧電機構を利用した警報音発生
装置が種々考えられている。しかし、このような圧電ｍ
構を利用する発音装置にあっては、いずれも基本周波数
およびこの基本周波数の倍音スペクトルのみからなる「
単−調和音」の警報音を発生するものである。また、圧
電機構を用いる発音振動板は鋭い共振特性を有するもの
であるため、この振動板に対して例えば複数の周波数成
分を含んだ波形信号を供給して駆動するようにしても、
鋭い音色の音しか発生できないものである。このため、
発生される警報器の音色に豊かさを表現することができ
ないものであり、発振音的な音響となってしまう。

このような発音装置で、発生される警報音に豊かさを表
現させるためには、発生される基本周波数の異なる複数
個、例えば２１１の発音装置と、この発音機構それぞれ
に対して付属する２個の駆動回路とを組み合せ使用する
ように構成し、複数の調和音が同時に発生されるように
している。しかし、このように構成したのでは装置の構
成をいたずらに大形化し、また複雑化するものであり、
例えば自動車等に組み込み設定するために、取付はスペ
ース、コスト等の面で問題が存在する状態となる。

［発明の目的］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、単体
で構成される発音機構から、複数の基本周波数の信号に
よって構成されるような和音合成信号によって発生され
るような良好な音色の警報音が発生されるようにして、
例えば自動車に対して効果的に装備できるような警報音
発生装置を提供しようとするものである。

また、この発明にあっては例えば複数の発音機構を組合
わせ設定して、この複数の発音機構それぞれの調和音が
構成されるような和音合成音のような良好な音響を、単
体で構成される発音機構によって発生されるようにする
警報音発生装置を提供することを目的としている。

［発明の概要］ すなわち、この発明に係る警報音発生装置は、それぞれ
共振周波数が異なる状態で構成される複数の圧電振動板
を備える状態で構成した発音機構を設定するものであり
、この発音機構を構成する複数の圧電振動板は電気的に
並列状態に接続設定する。そして、この並列接続設定さ
れる複数の圧電振動板に対して、この振動板それぞれの
共振周波数と実質的に一致する複数の周波数成分を有す
る電圧信号を駆動信号として供給設定するようにするも
のである。

また、上記駆動信号の発生手段は基本周波数比が自然数
比となる複数の音源信号周波数信号を合成した状態の和
音波形信号を、特定される周期分のサンプリングディジ
タルデータによって記憶設定した和音合成手段を設ける
。そして、この和音合成手段から読み出されるデータ信
号に対応する電圧信号によって、上記発音機構の複数の
圧電振動板を並列的に駆動制御して、この振動板から警
報音が発生されるようにしたものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図は警報音発生装置の概略的な構成状態を示すもの
であって、和音波形合成回路１１は発音機構１２で発生
させる警報音の音源を構成する和音合成信号を発生する
もので、発音機構１２に対する駆動用電圧信号発生手段
を構成するようになる。この回路１１にあっては、発音
させる和音の波形の特定される１つの周期分の波形状態
を、例えば１９６のサンプリングステップによってディ
ジタルデータに変換して記憶設定しているもので、この
記憶されたディジタルデータをクロック信号に対応して
順次読み出し、その読み出しデータに対応する電圧信号
に変換して出力するものであり、この波形合成回路１１
からの出力信号は、増幅回路１３で増幅した後、さらに
トランス１４部分で例えば波高値電圧１００Ｖ程度に昇
圧して上記発音機構１２に対して駆動信号として供給す
るものである。

ここで、上記波形合成回路１１は例えば第２図に示すよ
うにＲＯＭ内蔵の８ビットマイクロコンビュータ１１１
によって構成されているもので、このマイクロコンピュ
ータ１１１のブＯグラム構成は第３図に示すようになっ
ている。すなわち、ステップ２００で読み出しアドレス
データを発生するレジスタを初期化し、次のステップ２
０１でこのレジスタに対してクロック信号に対応して「
＋１」する。

そして、次のステップ２０２でこのレジスタの示すアド
レスデータを出力して、上記和音の波形合成信号をディ
ジタル的に記憶するＲＯＭから波形信号を構成するディ
ジタルデータの１つを読み出し、このマイクロコンピュ
ータ１１１からの出力データはＤ／Ａ変換回路１１２で
アナログ状電圧信号に変換して出力させるようにする。

このようにして１つのデータが読み出された後は、次の
ステップ２０３で時間調節して上記サンプリングステッ
プに対応する時間の経過を確認してステップ２０４に進
み、この信号読み出し周期が上装置つの周期分（特定１
周期分）終了であるか否かを判別して、まだ終了状態で
ない場合には、上記ステップ２０１に戻り、レジスタを
ｒ＋ＩＪして次のディジタルデータの読み出しに進むよ
うになる。また、１周期分終了と判別された時は、上記
ステップ２００に戻る。

このようにプログラム制御されるマイクロコンピュータ
１１に内蔵されるＲＯＭに対しては、前述したように合
成音の波形データが記憶設定されているもので、この波
形データは第４図に示すように例えば１９６個の８ビツ
トデータとして順次アドレス設定して格納設定されてい
る。この第４図で、（１−１）は１６進数で表示されて
いることを示し、また（Ｄ）は１０進数で表示されてい
ることを示している。

この場合、この波形データは次のような式に基づいて計
算されるものである。

ｙ（ｔ）＝ Σ［Ａｎ　ｓｉｎ　　（２πｍｎ　ｆ　ｔ−δＡｎ）＋
Ｂｎｓｉｎ　　（２π（ｍ＋１）ｎｆｔ−δａｎ　　・
・・・・・（１） 但し、ｍｆ、（ｍ＋１）ｆ：各音の基本周波数（ｍは自
然数） ｎ　　　　　　　　；倍音次数 Ａｎ、Ｂｎ　　　　　：各倍音成分の振幅δ八０．δｅ
ｎ　　　ｌ多倍音成分の位相第４図に示したデータは、
上記（１）式において１ｍ−４Ｊ　ｒＡｌ　−Ｂ１　＝
ＩＪ　ｒＡ２　＝８２−ＩＪ　　ｒＡ３−Ｂ３−２Ｊ　
　ｒδ八へ−δＢｎ　−ＯＪ「ｆ−任意」とし、周波数
ｆ　（Ｈｚ　）の１周期分を１９６点でサンプリング計
算し、ｙ（ｔ）の最大値および最少値となるディジタル
値がそれぞれｒ２５５Ｊおよび「１」となるように変換
して得られたものである。

このＲＯＭに記憶設定されたデータの出力手段は、第３
図で示したようにアドレスデータを順次繰返し出力し、
１ループの処理時間（サンプリング周波数）は５０ａ秒
（１１５０ａ秒−２ＯＫＨ２）となるようにステップ２
０３で時間調整を行うようにしているものである。すな
わち、ｆ　（Ｈｚ　）１周期分の時間（周波数）は、 １９６Ｘ５０ａ秒−９．８ｍ秒 （１／９．８ｍ秒”Ｆ１０２Ｈ２ となり、第５図で示すような合成波形信号が得られるよ
うにするものである。

この第５図に示した合成音の波形（第１図の波形合成回
路１１の出力波形に相当する）を周波数分析すると、第
６図に示すようになる。すなわち、４０８Ｈｚを基本周
波数とする４０８．８１６．１２２４Ｈ２の各成分から
なる第１の調和音と、５１０Ｈ２を基本周波数とする５
１０．１０２０１５３０Ｈ２よりなる第２の調和音とか
らなる、基本周波数比が４＝５の和音波形となっている
ものである。

このような波形信号の供給される発音機構１２は例えば
第７図に示すように構成されている。すなわち、この発
音機構１２は第１および第２の圧電振動板２１および２
２を平行状態に設定する状態で備えるもので、この振動
板２１および２２はそれぞれ金属で構成される支持板２
３および２４のそれぞれ両面に対して、板状にした圧電
素子２５ａ　、　２５ｂおよび２６ａ　、２６ｂを接着
して構成される。ここで、第１の圧電振動板２１を構成
する支持板２３および第２の圧電振動板２２を構成する
支持板２４はそれぞれ直径９０ＩＩＩに構成され、第１
の圧電振動板２１の圧電素子２５ａ　、　２５ｂは直径
４２１１１、また第２の圧電撮動板２２の圧電素子２６
ａ　、　２６ｂは直径４８ａｍの大きさで構成される。

すなわち、第１および第２の圧電振動板２１および２２
に対する圧電素子の直径を異ならせることによって、第
１および第２の圧電振動板２１および２２の共振周波数
が異なるように設定している。

そして、この発音機構１２を構成する第１および第２の
圧電撮動板２１の１次共振周波数は、約４００Ｈ２およ
び５００Ｈｚにそれぞれ設定され、２次共振周波数はそ
れぞれ約１２００Ｈｚ　、１５００Ｈｚに設定されるも
のである。

このように構成される第１および第２の圧電振動板２１
および２２は、互いに平行な状態で特定される間隔で対
向設定されるもので、その外周部は樹脂製のリング２７
によって一体的に保持されているものである。このリン
グ２７は複数ケ所例えば４ケ所で保持部材２８を介して
ケース２９の内部に取付は保持設定されている。

上記圧電振動板２１および２２はリード線によって並列
状態に接続設定されているもので、このリード線はケー
ス２９と一体的に形成される収納部３０に設定される、
第１図で示した波形合成回路１１、増幅回路１３、昇圧
トランス１４等を含む回路部に対して接続設定されるも
のである。

尚、上記第１および第２の圧電振動板２１および２２の
分極方向は、すべて上記振動板２１および２２の間の中
空部に対して、図に矢印で示すように外向きとなるよう
に設定している。この分極方向は、周知のように圧電素
子の製造工程で印加される高電圧の印加方向で決定され
るものである。

第８図は、通常のインピーダンスアナライザで測定した
上記第１および第２の圧電振動板２１および２２のイン
ピーダンス特性を示すもので、同図のＡは第１の圧電振
動板２１のインピーダンスを、Ｂは第２の圧電振動板２
２のインピーダンスをそれぞれ示している。前記第６図
に示したこの振動板２１および２２に対する駆動信号の
スペクトルの中で１２２４Ｈ２の成分は、この周波数に
おけるインピーダンスの低い第１の圧電振動板２１を駆
動し、また１５３０Ｈ２の成分は同じくインピーダンス
の低い第２の圧電振動板２２を駆動するようになる。

すなわち、これら２つの音圧主成分となるスペクトルは
、その各々のインピーダンスに応じて自動的にフィルタ
リングされるようになるものであり、上記第１および第
２の圧電振動板２１および２２を並列接続して１つの回
路によって駆動するようにしても、この第１および第２
の圧電振動板２１および２２からは、周波数が異なり、
且つ大きさがほぼ等しい音波が発生されるようになる。

したがって、この発音ｌｌ１１１２からは、２つの音を
合成した状態の和音が発生されるようになるものである
。

この場合、残りのスベク１〜ルは第１および第２の圧電
振動板２１および２２のインピーダンス比に応じた状態
で、この両振動板２１および２２を駆動するようになる
。

また、第７図で示しているように第１および第２の圧電
振動板２１および２２を構成する圧電素子２５ａ　、２
５ｂおよび２６ａ　、２６ｂの分極方向を逆の関係に設
定することによって、圧電素子２５ａ　、　２５ｂおよ
び２６ａ　、　２６ｂからそれぞれ発生される低周波成
分の音波が同位相状態となり、互いに増幅しあう状態と
なる。したがって、よりソフト感のある音色の警報音が
効果的に発生されるようになるものである。

このように構成される警報音発生装置に関して、その発
生音の状態を観測してみた結果数の通りであった。すな
わち、この発音機構１２の正面軸線上で２ｍにおける音
圧を周波数分析した結果、第９図に示すようになった。

この測定結果から明確となったことであるが、この発音
機構１２では１ｇＡで従来の発音機構の２個分に対応す
る音色の警報音が発生されるようになるものであり、充
分に軽量化した状態で且つ省スペースの状態で装填設定
できるようになるものである。

また、この警報音の波形をディジタル的に記憶しこの記
憶手段によって波形合成する状態としたので、通常に用
いられるアナログ発振回路による音源発生手段では困雌
な状態となる、複雑な和音波形を簡単なハードウェアに
よって実現できる。

さらに、上記実施例における合成音の波形合成の過程に
あっては、基本周波数がｍｆＨｚ　　＜例えばｍ＝４、
ｆ＝１０２の４０８Ｈｚ）の調和音、および（ｍ＋１）
ｆＨｚ　　（５１０Ｈｚ　）の調和音を合成した２重和
音波形が同じ波形を繰返すことになる（ｍ＋１）ｆ−ｍ
ｆ＝ｆＨｚ　　（１０２Ｈｚ　）の１周期分（特定１周
期分）のみのデータを１９６ポイントにサンプリングし
て記憶している。そして、この記憶設定された１周期分
のデータを繰返し読み出すことによって、発音機構を駆
動する信号を作成するようにしている。したがって、こ
こで使用されるデータ記憶用の記憶素子の容量は充分小
さなもので構成することができるものである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、例えば実質的に２つの
発音機構に相当する１つの発音機構と、１つの電圧信号
発生手段とによって複数の周波数成分の設定される合成
音を効率的に発生するようになるものであり、充分小形
に構成する状態で音色の良好な警報音発生装置が構成さ
れるようになるものである。またこの場合、上記発音機
構はそれぞれ異なる周波数で共振する例えば２つの圧電
振動板によって構成されているものであり、この圧電振
動板を並列接続設定して１つの電圧信号発生手段から駆
動信号を供給するようにしている。

そして、この電圧信号発生手段にあっては、上記複数の
圧電振動板それぞれの共振周波数に実質的に一致する周
波数成分を含む合成周波数信号を発生するようにしてい
るものであり、したがって上記圧電振動板はそれぞれ自
分の共振周波数（固有振動数）に一致する周波数成分と
共振して、各圧電振動板がそれぞれ異なる振動数で振動
するようになる。このため、この１つの発音＠構からは
例えば２つの警報器を同時吹鳴させたと同じような、全
体として周波数帯域の広いソフトな感じの音色の音響が
発生される。したがって、単一の周波数の耳されすな音
色に比べて聞き易い感じの良い音が得られるようになる
。例えば、このような警報音発生装置は、自動車用のホ
ーンとして効果的に利用できるものであり、騒音公害を
効果的に緩和できるものであり、また駆動回路となる電
圧信号発生手段が１つでよいので、コストの面でも有利
となるものである。

また、複数の圧電振動板それぞれの基本周波数の関係が
連続自然比の状態とすることによって、その基本周波数
同士で和音が形成されるようになり、より自然性に富む
音色の音響が発生されるようになる。

明する構成図、第２図は上記実施例で使用される波形合
成回路部を説明する図、第３図は第２図で示されるマイ
クロコンピュータの動作状態を説明するフローチャート
、第４図は同じく記憶設定される波形データの状態を説
明する図、第５図は波形合成回路で発生される信号の波
形状態を示す図、第６図は第５図で示した信号を波形分
析して示すスペクトル図、第７図は上記実施例で使用さ
れる発音ｉ構を説明する断面構成図、第８図は上記発音
機構に使用される第１および第２の振動板のインピーダ
ンス特性を示す図、第９図は上記発音機構の発音特性の
状態を示す図である。

１１・・・波形合成回路、１２・・・発音１１１１，２
１．２２・・・第１および第２の圧電振動板、２３．２
４・・・金属板、２５ａ　、２５ｂ　、　２６ａ　、　
２８ｂ　＝−・圧電素子。

出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦徊−Δどよ 手続補正書 昭和５９年８月１日 昭和５９年　６月２９日付提出の特許願２発明の名称 警報音発生装置 ３補正をする者 事件との関係　　特許出願人 愛ｍμり谷市昭和町１丁目１番地 ４補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。

５、補正の内容 明細書を以下のｉｌり補正します。

（１）第４頁第９行乃至第１２行に［単体で構成・・・
・・・されるようにして−１とあるのを「発音機構から
、複数の基本周波数の信号を含む合成信号によって発生
される良好な音色の警報音が発生されるようにして、か
つ、この場合に単体の電圧信号発生手段を用いるように
して」に補正します。

（２）第４頁第１５行乃至第１８行に［例えば複数の・
・・・・・発音機構に］とあるのを［和音合成音のよう
な良好な音響を、発音機構と単体の電圧信号発生手段と
に」に補正します。

（３）第５頁第５行に「であり、この」とあるを［であ
り（なお圧電振動板は互いに充分隔離し、場合によって
は、別々のケースに収納しても良い）この」に補正しま
す。

（４）第５頁第１Ｏ行に［して供給Ｊとあるのを「して
単体の電圧信号発生手段から供給」に補正しまず。

（５）第５頁第１３行に「音源信号周波数信号ｊとある
を「調和音波形」に補正します。

（６）第８頁第１７行に［δ８ｎＪとあるを「δＢｎ）
〕」に補正します。

（７）第９頁第１９行にｒ１０２ＨｚＪとあるをｒ１０
２Ｈｚ）Ｊに補正しま１゜ （８）第１５頁第１７行乃至第１８行に「例えば実質的
に・・・・・・１つの」とあるのを［少なくとも２つの
圧電振動板を有する］に補正します。

（９）第１６頁第１行に「充分小形」とあるのを［電圧
信号発生手段が１つで良いので充分小形」に補正します
。

ＯＩ第１６頁第７行乃至第８行に「いる。そして、この
」とあるのを「いるが、このようにしても１つの電圧信
号発生手段から出た駆動信号は、夫々の圧電振動板によ
って自動的にフィルタリングされて各圧電振動板は異な
る音を発することができる。つまり上記」に補正します
。

（１１）第１６頁第１５行乃至第１６行に「この１つの
・・・・・・同じような、」とあるのを「発音機構から
は」に補正します。

（１２）第１７頁第１０行に「になる。」とある次に下
記の文章を加入します。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）それぞれ共振周波数が異なる状態に設定される複
   数の圧電振動板を備えこの圧電振動板を電気的に並列接
   続設定して構成した発音機構と、この発音機構の並列接
   続設定される上記複数の圧電振動板に対して駆動信号と
   して周波数信号を供給する電圧信号発生手段とを具備し
   、この電圧信号発生手段では上記複数の圧電振動板それ
   ぞれの共振周波数と実質的に一致する複数の周波数成分
   を有する合成電圧波形信号を発生するようにしたことを
   特徴とする警報音発生装置。
2. （２）上記電圧信号発生手段は、複数種類の調和音波形
   の合成信号発生手段からなり、この合成信号を構成する
   波形の１つの種類の調和音波形の基本周波数と、他の種
   類の調和音波形の基本周波数とは異なる状態に設定され
   且つこれらの基本周波数の振動音が互いに合成されて和
   音となるように上記基本周波数比が選定されており、さ
   らにこれら基本周波数は略自然数倍の関係の中に存在す
   るようにした特許請求の範囲第１項記載の警報音発生装
   置。
3. （３）上記電圧信号発生手段は、少なくとも２種類の複
   数の調和音を発生する和音合成手段によって構成される
   もので、この和音合成手段は、上記複数の調和音それぞ
   れの基本周波数の差に相当する周波数の１周期分のサン
   プリングディジタルデータを記憶する記憶手段と、この
   記憶手段からの読み出しデータに対応するアナログ状電
   圧信号を発生する手段と、この手段で発生された電圧信
   号で上記複数の圧電振動板を並列的に駆動する手段とを
   備えるようにした特許請求の範囲第１項記載の警報音発
   生装置。