JP6719129B2

JP6719129B2 - 超音波スピーカ駆動装置及び超音波スピーカ駆動方法

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Publication number: JP6719129B2
Application number: JP2016171742A
Authority: JP
Inventors: 晃寛奈良
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Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2020-07-08
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Description

本発明は、超音波スピーカ駆動装置及び超音波スピーカ駆動方法に関する。

通常、スピーカから音声を出力する場合、広く音声を拡散させて音響効果を得ている。しかし、局所的な場所において、利用者に対して注意喚起や個別案内を行なう際、異なる情報を伝達するスピーカが隣接して配置されている場合、各スピーカから出力される音声が拡散して重なり、それぞれの場所に配置されたスピーカからの音声が聞き取り難くなる。
このため、出力する音声の伝搬方向に指向性を持たせ、局所的な場所のみに音声を伝達する超音波スピーカとして、超指向性パラメトリックスピーカが開発されている。超指向性パラメトリックスピーカは、例えば、第１の超音波と、第２の超音波に対してＡＭ変調をかけた変調超音波とを同時にスピーカから空間に放射する。そして、空間に放射された第１超音波と変調超音波が、空間において交差する領域で可聴音を合成する（例えば、非特許文献１参照）。

鎌倉友男，酒井新一、「超指向性音響システムの開発−多方面からの検討−」、Fundamaentals Review Vol.1 No.3，pp.37-43，2008年1月

上述した超指向性パラメトリックスピーカは、超音波を連続して発振している。また、超指向性パラメトリックスピーカなどの超音波スピーカは、複数の超音波素子をアレイ状に並べて構成されている。このため、超音波素子を小型化する場合、超音波スピーカを構成する超音波素子数を低減する必要がある。
超音波素子数を低減した際には、より少ない超音波素子数で超音波スピーカの指向性を維持する必要がある。

超音波スピーカの指向性を維持するためには、超音波素子から放出される超音波の周波数を高く設定することが要求される。ここで、超音波素子をより高い周波数で駆動するためには、より高い電圧を印加する必要がある。
しかしながら、上述した超指向性パラメトリックスピーカは、可聴音信号を連続して放射するために、超音波を連続して放射している。このため、超指向性パラメトリックスピーカを小型化するために、超音波の周波数を高く設定した場合、超指向性パラメトリックスピーカを構成する超音波素子の各々に対し、小型化する前に比較してより高い電圧が連続的に印加されることになる。このため、小型化する前の周波数における駆動に比較して、より高い周波数で駆動することで、超音波素子がより高い温度まで上昇し、超音波素子の劣化の進行が早く進むことになる。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、超音波スピーカを小型化した際、可聴音を搬送する超音波の周波数を高く設定しても、超音波素子の温度の上昇を低減し、超音波素子の劣化の進行を抑制する超音波スピーカ駆動装置及び超音波スピーカ駆動方法を提供する。

上述した課題を解決するために、本発明の超音波スピーカ駆動装置は、超音波を発生するためのパルス信号を生成する発振部と、超音波が所定の可聴音信号として放射される周期に設定されたバースト周期に対応させ、前記パルス信号からバースト信号を生成するバースト信号生成部と、前記バースト信号により超音波スピーカを駆動し、超音波をバースト波として当該超音波スピーカから放射させる超音波スピーカ駆動部とを備えることを特徴とする。

本発明の超音波スピーカ駆動装置は、前記バースト信号生成部が、放射される前記可聴音信号の信号波形を調整する前記バースト信号におけるパルス数を設定することを特徴とする。

本発明の超音波スピーカ駆動装置は、前記超音波スピーカが複数の超音波素子から構成されており、前記バースト信号生成部が、前記超音波素子の各々に対し、それぞれ異なる前記バースト周期の前記バースト信号を生成することを特徴とする。

本発明の超音波スピーカ駆動装置は、前記バースト信号生成部が、前記バースト信号におけるパルス強度を、前記バースト信号単位で調整することを特徴とする。

本発明の超音波スピーカ駆動方法は、超音波を発生するためのパルス信号を発振部により生成する過程と、超音波が所定の可聴音信号として放射される周期に設定されたバースト周期に対応させ、前記パルス信号からバースト信号を生成する過程と、前記バースト信号により超音波スピーカを駆動し、超音波をバースト波として当該超音波スピーカから放射させる過程とを含むことを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、超音波スピーカを小型化した際、可聴音を搬送する超音波の周波数を高く設定しても、超音波素子の温度の上昇を低減し、超音波素子の劣化の進行を抑制する超音波スピーカ駆動装置及び超音波スピーカ駆動方法を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態による超音波スピーカ駆動装置を用いた超音波スピーカシステムの構成例を示す図である。バースト信号生成部１４がパルス信号からバースト信号を生成する処理の一例について説明する図である。超音波スピーカ２からバースト波として放射される超音波の波形を示す図である。超音波スピーカ２の構成例を示す図である。本発明の第２の実施形態による超音波スピーカ駆動装置を用いた超音波スピーカシステムの構成例を示す図である。バースト周期設定部１１Ａ及びパルス数設定部１２Ａの各々の記憶部に記憶されるテーブルの構成例を示す図である。バースト信号生成部１４Ａが出力する複数のバースト信号を示している。本実施形態における超音波素子により構成された超音波スピーカ２の一例を示す図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態による超音波スピーカ駆動装置について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による超音波スピーカ駆動装置を用いた超音波スピーカシステムの構成例を示す図である。本実施形態においては、可聴音の情報を含む超音波をバースト波として超音波スピーカから空間に放射し、空間においてバースト波の超音波から可聴音を生成する。この図１において、超音波スピーカシステム１００は、超音波スピーカ駆動装置１と超音波スピーカ２とを備えている。

超音波スピーカ駆動装置１は、バースト周期設定部１１と、パルス数設定部１２と、発振部１３と、バースト信号生成部１４と超音波スピーカ駆動部１５との各々を備えている。
バースト周期設定部１１は、超音波スピーカ２から放射されるバースト波の周期であるバースト周期が設定される。このバースト周期は、図示しない外部装置あるいはキーボードなどの入力手段により供給され、バースト周期設定部１１が自身の内部の記憶部に対して書き込んで記憶させる。また、バースト周期設定部１１は、内部の記憶部に記憶されているバースト周期をバースト信号生成部１４に対して出力する。

パルス数設定部１２は、超音波スピーカ２から放射されるバースト波に含まれる超音波バルスの数を示すパルス数（バースト信号のパルス数に対応）が設定される。このパルス数は、図示しない外部装置あるいはキーボードなどの入力手段により供給され、パルス数設定部１２が自身の内部の記憶部に対して書き込んで記憶させる。また、パルス数設定部１２は、内部の記憶部に記憶されているパルス数をバースト信号生成部１４に対して出力する。

発振部１３は、超音波スピーカ２から放射されるバースト波に含まれる超音波のパルスを、所定の周波数にて発振する。すなわち、発振部１３は、可聴音を伝搬するバースト波の生成に用いる、予め設定された所定の周期で連続したパルス列としてパルス信号を発振する。このパルス信号の周波数は、図示しない外部装置あるいはキーボードなどの入力手段により供給され、バースト周期設定部１１が自身の内部の記憶部に発信周波数として書き込んで記憶させる。そして、発振部１３は、自身に記憶された発信周波数に対応する周波数のパルス信号を発振する。例えば、４００ｋＨｚが内部の記憶部に設定されている場合、発振部１３は、４００ｋＨｚのパルス信号を生成する。

バースト信号生成部１４は、発振部１３から出力されるパルス信号から、バースト周期設定部１１より供給されるバースト周期及びパルス数設定部１２より供給されるパルス数の各々に基づいて、バースト信号を生成する。バースト信号は、超音波スピーカ２を構成する超音波素子を駆動させ、この超音波素子にバースト波を放射させる駆動信号となる信号である。このため、バースト信号の周期はバースト波のバースト周期と同一であり、かつバースト信号のパルス数はバースト波における超音波パルス（バースト波に含まれる超音波の波を示している）のパルス数と同一である。また、バースト信号生成部１４は、バースト信号におけるパルス信号の振幅の強度を、バースト信号単位で制御する。

図２は、バースト信号生成部１４がパルス信号からバースト信号を生成する処理の一例について説明する図である。以下の図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）の各々において、縦軸がパルス波形の強度（例えば、電圧の振幅値）を示し、横軸が時間を示している。
図２（ａ）は、パルス信号と論理積をとってバースト信号を生成するためのバースト周期パルスの波形を示している。図２（ｂ）は、発振部１３が生成するパルス信号の波形を示している。図２（ｃ）は、パルス信号とバースト周期パルスとの論理積を取ることで生成されたバースト信号の波形を示している。また、Ｗ_{ＰＥＲＩＯＤ}は、バースト周期パルスの周期、すなわちバースト周期を示している。Ｗ_{ＰＵＬＳＥ}は、バースト周期パルスのパルス幅、すなわちパルス数設定部１２から供給されたパルス数に対応した幅を示している。

図１に戻り、バースト信号生成部１４は、バースト周期設定部１１から供給されるバースト周期に対応した周期、かつバースト信号を構成するパルス数の幅を有するバースト周期パルス（図２（ａ））を生成する。このとき、バースト信号生成部１４は、例えば、パルス信号の反転信号におけるパルスをカウントしてバースト周期（Ｗ_{ＰＥＲＩＯＤ}）を求め、このバースト周期の開始タイミングから設定させたパルス数をカウントすることでバースト周期パルスの幅（Ｗ_{ＰＵＬＳＥ}）を求め、バースト周期パルスを生成して出力する。これにより、バースト信号生成部１４は、発振部１３の出力するパルス信号に同期させて、設定されたバースト周期及びパルス数のバースト信号を生成する。

超音波スピーカ駆動部１５は、バースト信号生成部１４から供給されるバースト信号を、超音波スピーカ２における超音波素子を駆動するバースト駆動信号に変換し、超音波スピーカ２に対して出力する。
超音波スピーカ２は、自身を構成する超音波素子の各々にバースト駆動信号が供給され、超音波素子それぞれから超音波のバースト波を放射する。

図３は、超音波スピーカ２からバースト波として放射される超音波の波形を示す図である。図３において、縦軸はバースト波における超音波の強度を示し、横軸は時間を示している。
図３におけるバースト波の周期は、図２（ａ）のバースト周期パルスの周期Ｗ_{ＰＥＲＩＯＤ}と同様である。また、バースト波の超音波パルスのパルス数は、バースト周期パルスの幅Ｗ_{ＰＵＬＳＥ}に含まれるパルス数である。バースト波の波形の強度Ｐは、バースト波を生成する基となるバースト信号のパルスの波形の強度に対応している。すなわち、バースト信号のパルスの強度を、バースト信号単位で調整することにより、バースト波に含まれる波形の強度が制御される。

図３（ａ）は、バースト波におけるパルス数及びパルスの強度の各々が一定値の例を示している。図３（ｂ）は、バースト波毎にパルスの強度を、強度Ｐ１、強度Ｐ２及び強度Ｐ３などに変化させた例を示している。この例においては、パルスの強度は、Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ１の関係である場合が図示されている。この図３（ｂ）の場合、バースト信号生成部１４は、図３（ｂ）のバースト波の各々におけるパルスの波形の強度となるように、バースト信号単位でパルス信号の波形の強度を、強度Ｐ１、強度Ｐ２、強度Ｐ３などのように制御する。図３（ｃ）は、バースト波毎にパルス数及びパルスの波形の強度のいずれか、またはパルス数及びパルスの波形の強度の双方を変化させた例を示している。ここでは、パルスの強度は、Ｐ３＞Ｐ２＞Ｐ１の関係である場合が図示されている。また、バースト信号の各々のパルス数は、それぞれ３パルス（幅Ｗ_{ＰＵＬＳＥ１}に対応）、５パルス（幅Ｗ_{ＰＵＬＳＥ２}に対応）、２パルス（幅Ｗ_{ＰＵＬＳＥ３}に対応）である。この図３（ｃ）の場合、バースト信号生成部１４は、図３（ｃ）のバースト波の各々におけるパルス数及びパルスの波形の強度（Ｐ１、Ｐ２及びＰ３）となるように、バースト信号単位でパルス信号の数と波形の強度とを制御する。ここで、バースト信号生成部１４は、バースト信号のパルス数の制御を、バースト周期パルスの幅Ｗ_{ＰＵＬＳＥ}の幅を、設定されたパルス数となる幅Ｗ_{ＰＵＬＳＥ１}、幅Ｗ_{ＰＵＬＳＥ２}及び幅Ｗ_{ＰＵＬＳＥ３}などとして調整することにより行なう。

本実施形態においては、超音波をバースト波として超音波スピーカ２から空間に放射し、バースト波が含む超音波の波形の包絡線（エンベロープ）の周期（すなわち周波数）に対応した可聴音を再生することを目的としている。したがって、バースト周期は、人間の聞き取れる周波数の範囲である可聴域内でバースト周期設定部１１に設定される。この可聴域は、個人差はあるが、人間が鼓膜振動により音として認知できる２０Ｈｚから２００００（２０ｋ）Ｈｚ程度までの周波数帯域である。

また、本実施形態においては、バースト波を形成するパルス数を調整することにより、放射される可聴音信号の音色を制御している。バースト波のパルスを増加させるに従い、バースト波により形成される包絡線（バースト波により放射される波形の形状）が緩やかになり、包絡線に含まれる高次の周波数成分が低減され、より柔らかい音色の可聴音がバースト波から生成される。一方、バースト波のパルスを減少させるに従い、バースト波により形成される包絡線が急峻になり、包絡線に含まれる高次の周波数成分が増加して、より硬い音色の可聴音がバースト波から生成される。

上述した構成により、本実施形態は、超音波により可聴音の情報を伝搬させ、この可聴音信号を放射する超音波スピーカの駆動において、従来のように、可聴音の情報を伝搬させる超音波を連続して超音波スピーカから放射するのではなく、放射したい可聴音信号の周期（可聴音の情報の伝搬）に対応した周期で、バースト波を放射する。
このため、本実施形態によれば、超音波スピーカの小型化に比例して、指向性を維持するために、超音波スピーカを構成する超音波素子に対して、より高い電圧を印加する構成とした場合においても、超音波素子が発熱する時間をバースト波の超音波パルスのパルス数で決定する時間幅に制限することができ、かつバースト周期の間には発熱しないため、超音波素子の温度の上昇を連続波に比較して低減することができ、超音波素子の劣化を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、可聴音信号を間欠した超音波のバースト波により伝搬させて放射するため、人間の鼓膜に対する連続した超音波による音圧を低減し、人間が聴覚に感じる圧迫間を抑制することができる。すなわち、本実施形態によれば、可聴音の情報を伝搬させる超音波を間欠的なバースト波として放射するため、超音波が連続して放射される場合に対して、可聴音の音の大きさ（音圧）が下がり、さらに、聴覚に与えられる異様な感覚を低減させることが可能となる。

また、バースト信号生成部１４は、放射される可聴音信号の音の大きさを調整することを可能とするため、外部から音の大きさを調整する調整信号を供給することにより、生成するバースト信号のパルスの強度を制御する構成としても良い。

本実施形態において、超音波スピーカ２は、例えば、複数の超音波素子をアレイ状に配列して構成しても良い。
また、超音波スピーカ２は、超音波のバースト波が平面波として放射されるように、超音波の放射面が平面状の超音波素子を用いて構成しても良い。
また、超音波スピーカ２は、超音波のバースト波が焦点に向かって集中して伝搬するように、超音波素子を曲面上に配置して構成しても良い。

図４は、超音波スピーカ２の構成例を示す図である。図４（ａ）は、複数の超音波素子、例えば１６個の超音波素子５００が４×４のアレイ状に、基板２００に対して配置して構成された超音波スピーカ２の平面図である。
また、図４（ｂ）は、曲面型の基板３００に対して、凹形状の内側の面に複数の超音波素子５００を配列させた超音波スピーカ２の平面図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）の線Ａ−Ａにおける超音波スピーカ２の線視断面図である。超音波素子５００は、球面の内周面側に配列される。基板３００は、中心をＱとした球面となっている。基板３００に配列された超音波素子５００の各々は、球の中心であるＱに向かってバースト波を放射するため、超音波のバースト波が球の中心である焦点に向かって集中して伝搬する。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態による超音波スピーカ駆動装置について、図面を参照して説明する。図５は、本発明の第２の実施形態による超音波スピーカ駆動装置を用いた超音波スピーカシステムの構成例を示す図である。この図５において、超音波スピーカシステム１００Ａは、超音波スピーカ駆動装置１Ａと超音波スピーカ２とを備えている。
超音波スピーカ駆動装置１Ａは、バースト周期設定部１１Ａと、パルス数設定部１２Ａと、発振部１３と、バースト信号生成部１４Ａと超音波スピーカ駆動部１５Ａとの各々を備えている。

バースト周期設定部１１Ａは、超音波スピーカ２から放射される、識別情報毎に対応したバースト波の周期であるバースト周期が設定される。このバースト周期の各々は、図示しない外部装置あるいはキーボードなどの入力手段により供給され、バースト周期設定部１１Ａが自身の内部の記憶部に対して、それぞれバースト信号を識別する識別情報に対応して書き込んで記憶させる。また、バースト周期設定部１１Ａは、内部の記憶部に記憶されているバースト周期の各々を、バースト信号生成部１４Ａに対してそれぞれ識別情報を付与して出力する。本実施形態において、例えば、識別情報はテーブルのレコードの順番の番号とする。

パルス数設定部１２Ａは、超音波スピーカ２から放射されるバースト波に含まれる、識別情報毎の超音波パルスのパルス数（バースト信号のパルス数に対応）が設定される。このパルス数の各々は、図示しない外部装置あるいはキーボードなどの入力手段により供給され、パルス数設定部１２Ａが自身の内部の記憶部に対してそれぞれ書き込んで記憶させる。また、パルス数設定部１２Ａは、内部の記憶部に記憶されているパルス数の各々を、バースト信号生成部１４Ａに対してそれぞれ識別情報を付与して出力する。この識別情報は、バースト周期設定部１１Ａと同様にテーブルのレコードの順番の番号とする。

図６は、バースト周期設定部１１Ａ及びパルス数設定部１２Ａの各々の記憶部に記憶されるテーブルの構成例を示す図である。
図６（ａ）は、バースト周期設定部１１Ａの記憶部に記憶される識別情報と、この識別情報に対して設定されたバースト周期との対応を示すテーブルである。この図６（ａ）のテーブルにおいて、識別情報毎のレコード毎に、識別情報とバースト周期とが記憶されている。
また、図６（ｂ）は、パルス数設定部１２Ａの記憶部に記憶される識別情報と、この識別情報に対して設定されたパルス数との対応を示すテーブルである。この図６（ｂ）のテーブルにおいて、識別情報毎のレコード毎に、識別情報とパルス数とが記憶されている。

バースト信号生成部１４Ａは、発振部１３から出力されるパルス信号から、バースト周期設定部１１Ａより供給されるバースト周期及びパルス数設定部１２Ａより供給される、識別情報に対応したパルス数の組合わせの各々に基づいて、識別情報毎のバースト信号それぞれを生成する。
すなわち、バースト信号生成部１４Ａは、識別情報毎のバースト周期とパルス数との組合わせの各々に対応して、それぞれ識別情報に対応したバースト周期パルスを、第１の実施形態と同様に生成する。そして、バースト信号生成部１４Ａは、発振部１３から供給されるパルス信号と、識別情報毎のバースト周期パルスとの各々により、識別情報に対応したバースト信号それぞれを生成する。また、バースト信号生成部１４Ａは、生成した識別情報毎のバースト信号の各々を、超音波スピーカ駆動部１５Ａに対して出力する。

図７は、バースト信号生成部１４Ａが出力する複数のバースト信号を示している。図７（ａ）は、例えば識別情報「１」のバースト信号であり、縦軸がバースト信号の強度を示し、横軸が時間を示している。図７（ｂ）は、識別情報「２」のバースト信号であり、縦軸がバースト信号の強度を示し、横軸が時間を示している。また、図７（ｂ）のバースト信号は、周期が識別情報「１」の１／２の時間幅である。図７（ｃ）は、識別情報「ｎ」のバースト信号であり、縦軸がバースト信号の強度を示し、横軸が時間を示している。また、図７（ｃ）のバースト信号は、周期が識別情報「１」の２／３の時間幅である。それぞれのバースト信号は、図示されているように、複数のパルスから構成されている。
図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）の各々のバースト信号は、バースト信号生成部１４Ａにより、それぞれがバースト信号のバースト周期と、バースト信号におけるパルス数と、パルス信号の波形の強度とが調整されて生成されている。

超音波スピーカ駆動部１５Ａは、超音波スピーカ２を構成する超音波素子（後述する超音波素子２＿１から超音波素子２＿ｎ）の各々に対応した超音波素子駆動部１５Ａ＿１から超音波素子駆動部１５Ａ＿ｎの各々を備え、それぞれが第１の実施形態における超音波スピーカ駆動部１５と同様である。ここで、例えば、超音波素子駆動部１５＿１は識別情報「１」に割り当てられ、超音波素子駆動部１５＿２は識別情報「２」に割り当てられ、…、超音波素子駆動部１５＿ｎは識別情報「ｎ」に割り当てられている。

この構成において、超音波素子駆動部１５＿１には、識別情報「１」に対応するバースト信号がバースト信号生成部１４Ａから供給される。また、超音波素子駆動部１５＿２には、識別情報「２」に対応するバースト信号がバースト信号生成部１４Ａから供給される。同様に、超音波素子駆動部１５＿ｎには、識別情報「ｎ」に対応するバースト信号がバースト信号生成部１４Ａから供給される。そして、超音波素子駆動部１５＿１は、識別情報「１」に対応したバースト駆動信号を生成し、超音波スピーカ２に対して出力する。また、超音波素子駆動部１５＿２は、識別情報「２」に対応したバースト駆動信号を生成し、超音波スピーカ２に対して出力する。同様に、超音波素子駆動部１５＿ｎは、識別情報「ｎ」に対応したバースト駆動信号を生成し、超音波スピーカ２に対して出力する。

超音波スピーカ２は、圧電素子などにより形成された超音波素子２＿１から超音波素子２＿ｎの各々を備えている。超音波素子２＿１には超音波素子駆動部１５Ａ＿１から識別情報「１」に対応したバースト駆動信号が供給される。また、超音波素子２＿２には超音波素子駆動部１５Ａ＿２から識別情報「２」に対応したバースト駆動信号が供給される。同様に、超音波素子２＿ｎには超音波素子駆動部１５Ａ＿ｎから識別情報「ｎ」に対応したバースト駆動信号が供給される。

図８は、本実施形態における超音波素子により構成された超音波スピーカ２の一例を示す図である。本実施形態においては、例えば、超音波スピーカを構成する超音波素子の数を示すｎが１５であり、超音波スピーカ２が超音波素子２＿１から超音波素子２＿１５の各々を備えている。
したがって、本実施形態においては、識別情報「１」から識別情報「１５」までの、１５種類のバースト周期、パルス数及びパルスの波形の強度の組合わせのバースト信号を生成することができる。そして、この１５種類のバースト周期、パルス数及びパルスの波形の強度の各々あるいはバースト周期、パルス数及びパルスの波形の強度の全てが異なる組合わせのバースト信号の各々を、超音波スピーカ２における超音波素子２＿１から超音波素子２＿１５のそれぞれに供給する。

上述した構成により、本実施形態によれば、含まれるパルスの波形の強度及びパルス数が任意に調整することで形態を異ならせた複数のバースト波を、それぞれ異なるバースト周期で放射することで、空間でこの複数のバースト波が合成されることにより、複雑な可聴音信号が放射可能となる。このため、本実施形態によれば、第１の実施形態で記載した種類のバースト周期及びパルス数の組合わせによるバースト波で合成される可聴音信号に対して、より多彩な可聴音を放射することができる。
また、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、間欠して放射されるバースト波を用いて可聴音信号を放射する構成のため、超音波素子の各々が発熱する時間を、それぞれのバースト駆動信号のバースト幅に対応した時間に制限することができ、全ての超音波素子の温度の上昇を低減することができ、超音波素子の劣化を抑制することができる。

また、本実施形態においては、超音波スピーカ２を構成する超音波素子の全てを、時間的に同一の時間範囲において並列に駆動させ、それぞれの超音波素子から異なる形態のバースト波を放射する構成として説明した。しかしながら、他の構成として、いずれかの超音波素子あるいは複数の超音波素子の組合わせを、放射したい可聴音信号に対応して、時系列に順番に駆動させるように構成しても良い。例えば、図７の構成の超音波スピーカ２において、所定の時間範囲に超音波素子２＿１を駆動させ、次の時間範囲に超音波素子２＿２から超音波素子２＿６を駆動させ、次の時間範囲に超音波素子２＿１４及び超音波素子２＿１５を駆動させ、などのように制御するように、バースト信号生成部１４Ａを構成しても良い。この場合、バースト信号生成部１４の内部の記憶部に、一括して駆動させる超音波素子の組み合わせと、駆動させる時間範囲とを予め外部から書き込んで記憶させ、その順番に制御を行なわせる構成を、バースト信号生成部１４に対して加える必要がある。

また、ＣＤ（Compact Disc）のサンプリング周波数が４４．１ｋＨｚであるため、このサンプリング周波数と同一の周波数（周期）のバースト信号を生成し、このバースト信号の各々をサンプリングした信号強度で出力することにより、ＣＤの音声を再生するように構成しても良い。
このとき、バースト信号生成部１４は、超音波スピーカ２における超音波素子の配列順に、バースト波を順番に、異なる超音波素子に対応する超音波素子駆動部に対して出力するように構成しても良い。この構成の場合、間欠したバースト波を放射する際、超音波スピーカにおける超音波素子を順番に使用するため、各超音波素子が駆動する頻度を、超音波素子の数に対応して低減する（駆動するまでの時間間隔を長くする）ことができ、より超音波素子それぞれの劣化の程度を低減させることができる。

超音波スピーカ２における超音波素子の各々をバースト周波数毎に割り当てる構成としても良い。このとき、上記バースト周波数は、可聴音として再生したい音声信号の音声信号の周波数解析（例えば、フーリエ変換）を行なった際の、解析した周波数に対応している。この場合、バースト周期毎に、パルス数は予め設定されている。
そして、バースト信号生成部１４Ａには、バースト周波数（識別情報）毎のスペクトル強度の情報が、周波数解析を行なった外部装置から供給される。
これにより、バースト信号生成部１４Ａは、識別情報の各々に対応するバースト信号の強度を、外部装置から供給されるスペクトル強度の情報に対応させて超音波スピーカ駆動部１５Ａに対して出力する。

超音波素子駆動部１５Ａ＿１から超音波素子駆動部１５＿ｎの各々は、それぞれ入力される識別情報に対応するバースト信号に基づき、識別情報毎のバースト駆動信号を生成して超音波スピーカ２に対して出力する。
超音波素子２＿１から超音波素子２＿ｎの各々は、入力される識別情報に対応したバースト駆動信号に対応して駆動され、それぞれバースト波を出力する。

なお、本発明における図１及び図５の超音波スピーカ駆動装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより可聴音を再生するバースト波を超音波スピーカから出力させる処理を行ってもよい。なお、こでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷ（World Wide Web ）システムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

ここまで、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまで一例であり、本発明は上述した実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
また、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせを含む。

１…超音波スピーカ駆動装置
２…超音波スピーカ
２＿１，２＿２，２＿ｎ…超音波素子
１１，１１ａ…バースト周期設定部
１２，１２ａ…パルス数設定部
１３…発振部
１４，１４ａ…バースト信号生成部
１５，１５ａ…超音波スピーカ駆動部
１５＿１，１５＿２，１５＿ｎ…超音波素子駆動部
１００，１００Ａ…超音波スピーカシステム

Claims

超音波を発生するためのパルス信号を生成する発振部と、
超音波が所定の可聴音信号として放射される周期に設定されたバースト周期に対応させ、前記パルス信号からバースト信号を生成するバースト信号生成部と、
前記バースト信号により超音波スピーカを駆動し、超音波をバースト波として当該超音波スピーカから放射させる超音波スピーカ駆動部と
を備えることを特徴とする超音波スピーカ駆動装置。
前記バースト信号生成部が、
放射される前記可聴音信号の信号波形を調整する前記バースト信号におけるパルス数を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波スピーカ駆動装置。
前記超音波スピーカが複数の超音波素子から構成されており、
前記バースト信号生成部が、
前記超音波素子の各々に対し、それぞれ異なる前記バースト周期の前記バースト信号を生成する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波スピーカ駆動装置。
前記バースト信号生成部が、
前記バースト信号におけるパルスの強度を、前記バースト信号単位で調整する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の超音波スピーカ駆動装置。
超音波を発生するためのパルス信号を発振部により生成する過程と、
超音波が所定の可聴音信号として放射される周期に設定されたバースト周期に対応させ、前記パルス信号からバースト信号を生成する過程と、
前記バースト信号により超音波スピーカを駆動し、超音波をバースト波として当該超音波スピーカから放射させる過程と
を含むことを特徴とする超音波スピーカ駆動方法。