JP2018037980A - Ultrasonic speaker driving device and ultrasonic speaker driving method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic speaker driving device that reduces a rise in the temperature of an ultrasonic element and thereby restrains the progress of deterioration of the ultrasonic element if the frequency of an ultrasonic wave carrying an audible sound is set high when an ultrasonic speaker is made smaller.SOLUTION: An ultrasonic speaker driving device of the present invention includes: an oscillation unit for generating a pulse signal for generating an ultrasonic wave; a burst signal generation unit for generating a burst signal from the pulse signal in tune with a burst cycle set to a cycle when the ultrasonic wave is radiated as a prescribed audible signal; and an ultrasonic speaker driving unit for driving an ultrasonic speaker by the burst signal, and having the ultrasonic speaker radiate the ultrasonic wave as a burst wave.SELECTED DRAWING: Figure 1

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。   The present invention relates to an ultrasonic speaker driving apparatus and an ultrasonic speaker driving method.

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)。
Usually, when sound is output from a speaker, sound is widely diffused to obtain an acoustic effect. However, when alerting users or providing individual guidance in local locations, if speakers that transmit different information are arranged adjacent to each other, the sound output from each speaker is diffused and overlapped. , It becomes difficult to hear the sound from the speakers arranged in each place.
For this reason, a super-directional parametric speaker has been developed as an ultrasonic speaker that imparts directivity to the propagation direction of the output sound and transmits the sound only to a local location. The super-directional parametric speaker, for example, simultaneously emits a first ultrasonic wave and a modulated ultrasonic wave obtained by performing AM modulation on the second ultrasonic wave from the speaker to the space. And the 1st ultrasonic wave and modulation | alteration ultrasonic wave which were radiated | emitted in space synthesize | combine an audible sound in the area | region which cross | intersects in space (for example, refer nonpatent literature 1).

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Tomoo Kamakura and Shinichi Sakai, “Development of Super-Directional Acoustic System: A Multidisciplinary Study”, Fundamaentals Review Vol.1 No.3, pp.37-43, January 2008

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。
The super-directional parametric speaker described above oscillates ultrasonic waves continuously. An ultrasonic speaker such as a super-directional parametric speaker is configured by arranging a plurality of ultrasonic elements in an array. For this reason, when miniaturizing an ultrasonic element, it is necessary to reduce the number of ultrasonic elements constituting the ultrasonic speaker.
When the number of ultrasonic elements is reduced, it is necessary to maintain the directivity of the ultrasonic speaker with a smaller number of ultrasonic elements.

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。
In order to maintain the directivity of the ultrasonic speaker, it is required to set a high frequency of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic element. Here, in order to drive the ultrasonic element at a higher frequency, it is necessary to apply a higher voltage.
However, the superdirective parametric speaker described above continuously emits ultrasonic waves in order to continuously emit audible sound signals. For this reason, in order to reduce the size of the super-directional parametric speaker, when the ultrasonic frequency is set high, each ultrasonic element constituting the super-directional parametric speaker is more compact than before miniaturization. A high voltage is continuously applied. For this reason, by driving at a higher frequency compared to driving at a frequency before downsizing, the ultrasonic element rises to a higher temperature, and the deterioration of the ultrasonic element proceeds faster.

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。   The present invention has been made in view of such a situation, and when the ultrasonic speaker is miniaturized, the increase in the temperature of the ultrasonic element is reduced even if the frequency of the ultrasonic wave carrying the audible sound is set high. And an ultrasonic speaker driving apparatus and an ultrasonic speaker driving method for suppressing the progress of deterioration of the ultrasonic element.

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。   In order to solve the above-described problems, the ultrasonic speaker driving device of the present invention is set to an oscillation unit that generates a pulse signal for generating an ultrasonic wave, and a cycle in which the ultrasonic wave is radiated as a predetermined audible sound signal. A burst signal generating unit that generates a burst signal from the pulse signal, and an ultrasonic speaker that drives the ultrasonic speaker by the burst signal and emits the ultrasonic wave from the ultrasonic speaker as a burst wave And a drive unit.

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。   In the ultrasonic speaker driving device of the present invention, the burst signal generation unit sets the number of pulses in the burst signal for adjusting the signal waveform of the audible sound signal to be emitted.

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。   In the ultrasonic speaker driving device according to the present invention, the ultrasonic speaker is composed of a plurality of ultrasonic elements, and the burst signal generating unit has the bursts having different burst periods for each of the ultrasonic elements. A signal is generated.

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。   In the ultrasonic speaker driving device of the present invention, the burst signal generation unit adjusts the pulse intensity in the burst signal in units of the burst signal.

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。   The ultrasonic speaker driving method of the present invention corresponds to a process of generating a pulse signal for generating an ultrasonic wave by an oscillating unit and a burst period set to a period in which the ultrasonic wave is emitted as a predetermined audible sound signal. And a process of generating a burst signal from the pulse signal, and a process of driving an ultrasonic speaker by the burst signal and radiating the ultrasonic wave from the ultrasonic speaker as a burst wave.

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。   As described above, according to the present invention, when the ultrasonic speaker is miniaturized, even if the frequency of the ultrasonic wave carrying the audible sound is set high, the temperature rise of the ultrasonic element is reduced, and the ultrasonic wave is reduced. It is possible to provide an ultrasonic speaker driving apparatus and an ultrasonic speaker driving method that suppress the progress of deterioration of elements.

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。It is a figure which shows the structural example of the ultrasonic speaker system using the ultrasonic speaker drive device by the 1st Embodiment of this invention. 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。It is a figure explaining an example of the process in which the burst signal generation part 14 produces | generates a burst signal from a pulse signal. 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。It is a figure which shows the waveform of the ultrasonic wave radiated | emitted as a burst wave from the ultrasonic speaker 2. FIG. 超音波スピーカ2の構成例を示す図である。2 is a diagram illustrating a configuration example of an ultrasonic speaker 2. FIG. 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。It is a figure which shows the structural example of the ultrasonic speaker system using the ultrasonic speaker drive device by the 2nd Embodiment of this invention. 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。It is a figure which shows the structural example of the table memorize | stored in each memory | storage part of the burst period setting part 11A and the pulse number setting part 12A. 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。A plurality of burst signals output from the burst signal generation unit 14A are shown. 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。It is a figure which shows an example of the ultrasonic speaker 2 comprised by the ultrasonic element in this embodiment.

<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。
<First Embodiment>
Hereinafter, an ultrasonic speaker driving apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an ultrasonic speaker system using the ultrasonic speaker driving device according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, an ultrasonic wave including audible sound information is emitted as a burst wave from an ultrasonic speaker to a space, and an audible sound is generated from the burst wave ultrasonic wave in the space. In FIG. 1, an ultrasonic speaker system 100 includes an ultrasonic speaker driving device 1 and an ultrasonic speaker 2.

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。
The ultrasonic speaker driving device 1 includes a burst period setting unit 11, a pulse number setting unit 12, an oscillation unit 13, a burst signal generation unit 14, and an ultrasonic speaker driving unit 15.
The burst period setting unit 11 sets a burst period that is a period of a burst wave radiated from the ultrasonic speaker 2. This burst period is supplied by an input device such as an external device or a keyboard (not shown), and the burst period setting unit 11 writes and stores it in its own internal storage unit. The burst cycle setting unit 11 outputs the burst cycle stored in the internal storage unit to the burst signal generation unit 14.

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。   The pulse number setting unit 12 sets a pulse number (corresponding to the pulse number of the burst signal) indicating the number of ultrasonic pulses included in the burst wave radiated from the ultrasonic speaker 2. This pulse number is supplied by an input device such as an external device or a keyboard (not shown), and the pulse number setting unit 12 writes and stores it in its own storage unit. The pulse number setting unit 12 outputs the number of pulses stored in the internal storage unit to the burst signal generation unit 14.

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。   The oscillating unit 13 oscillates an ultrasonic pulse included in a burst wave radiated from the ultrasonic speaker 2 at a predetermined frequency. That is, the oscillating unit 13 oscillates a pulse signal as a continuous pulse train with a predetermined cycle used for generating a burst wave that propagates an audible sound. The frequency of this pulse signal is supplied from an external device (not shown) or an input means such as a keyboard, and the burst period setting unit 11 writes and stores it as a transmission frequency in its own internal storage unit. And the oscillation part 13 oscillates the pulse signal of the frequency corresponding to the transmission frequency memorize | stored in self. For example, when 400 kHz is set in the internal storage unit, the oscillation unit 13 generates a 400 kHz pulse signal.

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。   The burst signal generation unit 14 generates a burst signal from the pulse signal output from the oscillation unit 13 based on each of the burst cycle supplied from the burst cycle setting unit 11 and the number of pulses supplied from the pulse number setting unit 12. Generate. The burst signal is a signal that serves as a drive signal for driving an ultrasonic element constituting the ultrasonic speaker 2 and causing the ultrasonic element to emit a burst wave. Therefore, the period of the burst signal is the same as the burst period of the burst wave, and the number of pulses of the burst signal is the number of pulses of the ultrasonic pulse in the burst wave (showing the ultrasonic wave included in the burst wave). Are the same. The burst signal generator 14 controls the intensity of the amplitude of the pulse signal in the burst signal in units of burst signals.

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、WPERIOD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。WPULSE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。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a process in which the burst signal generation unit 14 generates a burst signal from a pulse signal. In each of FIG. 2A, FIG. 2B, and FIG. 2C below, the vertical axis indicates the intensity of the pulse waveform (for example, the voltage amplitude value), and the horizontal axis indicates time.
FIG. 2A shows a waveform of a burst cycle pulse for generating a burst signal by taking a logical product with the pulse signal. FIG. 2B shows the waveform of the pulse signal generated by the oscillation unit 13. FIG. 2C shows the waveform of the burst signal generated by taking the logical product of the pulse signal and the burst cycle pulse. W PERIOD indicates the period of the burst period pulse, that is, the burst period. W PULSE indicates the pulse width of the burst period pulse, that is, the width corresponding to the number of pulses supplied from the pulse number setting unit 12.

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(WPERIOD)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(WPULSE)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。 Returning to FIG. 1, the burst signal generation unit 14 has a burst period pulse having a period corresponding to the burst period supplied from the burst period setting unit 11 and the width of the number of pulses constituting the burst signal (FIG. 2A). Is generated. At this time, for example, the burst signal generation unit 14 obtains a burst period (W PERIOD ) by counting pulses in the inverted signal of the pulse signal, and counts the number of pulses set from the start timing of the burst period. The width (W PULSE ) of the periodic pulse is obtained, and a burst periodic pulse is generated and output. Thereby, the burst signal generation unit 14 generates a burst signal having the set burst period and the number of pulses in synchronization with the pulse signal output from the oscillation unit 13.

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。
The ultrasonic speaker driving unit 15 converts the burst signal supplied from the burst signal generating unit 14 into a burst driving signal for driving the ultrasonic element in the ultrasonic speaker 2 and outputs the burst driving signal to the ultrasonic speaker 2.
The ultrasonic speaker 2 is supplied with a burst drive signal to each of the ultrasonic elements constituting the ultrasonic speaker 2 and radiates an ultrasonic burst wave from each of the ultrasonic elements.

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WPERIOD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WPULSE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。
FIG. 3 is a diagram showing a waveform of an ultrasonic wave radiated from the ultrasonic speaker 2 as a burst wave. In FIG. 3, the vertical axis indicates the intensity of the ultrasonic wave in the burst wave, and the horizontal axis indicates time.
The period of the burst wave in FIG. 3 is the same as the period W PERIOD of the burst period pulse in FIG. The number of ultrasonic pulses of the burst wave is the number of pulses included in the width W PULSE of the burst period pulse. The intensity P of the waveform of the burst wave corresponds to the intensity of the pulse waveform of the burst signal that is the basis for generating the burst wave. That is, the intensity of the waveform included in the burst wave is controlled by adjusting the pulse intensity of the burst signal in units of burst signals.

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WPULSE1に対応)、5パルス(幅WPULSE2に対応)、2パルス(幅WPULSE3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WPULSEの幅を、設定されたパルス数となる幅WPULSE1、幅WPULSE2及び幅WPULSE3などとして調整することにより行なう。 FIG. 3A shows an example in which each of the number of pulses and the intensity of the pulse in the burst wave is a constant value. FIG. 3B shows an example in which the intensity of the pulse is changed to intensity P1, intensity P2, intensity P3, etc. for each burst wave. In this example, the case where the intensity of the pulse has a relationship of P2>P3> P1 is illustrated. In the case of FIG. 3B, the burst signal generation unit 14 sets the intensity of the waveform of the pulse signal in units of burst signals so that the intensity of the pulse waveform in each of the burst waves of FIG. P1, intensity P2, intensity P3, etc. are controlled. FIG. 3C shows an example in which either the number of pulses and the intensity of the pulse waveform or both the number of pulses and the intensity of the pulse waveform are changed for each burst wave. Here, the case where the intensity of the pulse has a relationship of P3>P2> P1 is illustrated. The number of pulses of each burst signal is 3 pulses (corresponding to the width W PULSE1 ), 5 pulses (corresponding to the width W PULSE2 ), and 2 pulses (corresponding to the width W PULSE3 ). In the case of FIG. 3C, the burst signal generation unit 14 generates a burst signal unit so that the number of pulses and the intensity of the pulse waveform (P1, P2, and P3) in each of the burst waves in FIG. To control the number of pulse signals and the intensity of the waveform. Here, the burst signal generator 14, the pulse number of the control of the burst signal, the width of W PULSE burst period pulse width W PULSE1 as a number of pulses is set, as such the width W Pulse2 and the width W PULSE3 This is done by adjusting.

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。   In the present embodiment, ultrasonic waves are emitted as a burst wave from the ultrasonic speaker 2 into the space, and an audible sound corresponding to the period (ie, frequency) of the envelope (envelope) of the ultrasonic waveform included in the burst wave is reproduced. The purpose is that. Therefore, the burst period is set in the burst period setting unit 11 within an audible range that is a frequency range that humans can hear. This audible range is a frequency band from 20 Hz to about 20000 (20 k) Hz that humans can recognize as sound by tympanic membrane vibration, although there are individual differences.

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。   In the present embodiment, the timbre of the audible sound signal is controlled by adjusting the number of pulses forming the burst wave. As the pulse of the burst wave increases, the envelope formed by the burst wave (the shape of the waveform emitted by the burst wave) becomes gentler, the higher-order frequency components contained in the envelope are reduced, and a softer tone Audible sound is generated from the burst wave. On the other hand, as the pulse of the burst wave is decreased, the envelope formed by the burst wave becomes steeper, the higher-order frequency components included in the envelope increase, and a harder audible sound is generated from the burst wave. Is done.

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。
With the configuration described above, the present embodiment propagates audible sound information by ultrasonic waves, and in the drive of an ultrasonic speaker that radiates this audible sound signal, the ultrasonic waves that propagate audible sound information are conventionally used. Rather than continuously radiating from the ultrasonic speaker, burst waves are radiated at a cycle corresponding to the cycle of the audible sound signal to be radiated (propagation of audible sound information).
For this reason, according to this embodiment, in order to maintain directivity in proportion to the miniaturization of the ultrasonic speaker, a configuration in which a higher voltage is applied to the ultrasonic elements constituting the ultrasonic speaker; Even in this case, the time during which the ultrasonic element generates heat can be limited to the time width determined by the number of pulses of the burst wave ultrasonic pulse, and the temperature of the ultrasonic element does not generate heat during the burst period. Can be reduced as compared with the continuous wave, and deterioration of the ultrasonic element can be suppressed.

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。   Further, according to the present embodiment, since the audible sound signal is propagated and radiated by intermittent burst waves of ultrasonic waves, the sound pressure due to continuous ultrasonic waves on the human eardrum is reduced, and the interval between compressions that humans feel in hearing Can be suppressed. That is, according to the present embodiment, since the ultrasonic wave that propagates the information of the audible sound is radiated as an intermittent burst wave, the volume of the audible sound is larger than the case where the ultrasonic wave is continuously emitted. (Sound pressure) is lowered, and it is possible to reduce the strange sensation given to hearing.

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。   Further, the burst signal generator 14 generates a burst generated by supplying an adjustment signal for adjusting the volume of the sound from the outside in order to adjust the volume of the audible sound signal to be radiated. A configuration may be used in which the intensity of the pulse of the signal is controlled.

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。
In the present embodiment, the ultrasonic speaker 2 may be configured, for example, by arranging a plurality of ultrasonic elements in an array.
Further, the ultrasonic speaker 2 may be configured by using an ultrasonic element having an ultrasonic radiation surface that is flat so that an ultrasonic burst wave is radiated as a plane wave.
In addition, the ultrasonic speaker 2 may be configured by arranging ultrasonic elements on a curved surface so that ultrasonic burst waves are concentrated and propagated toward the focal point.

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。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the ultrasonic speaker 2. FIG. 4A is a plan view of an ultrasonic speaker 2 configured by arranging a plurality of ultrasonic elements, for example, 16 ultrasonic elements 500 on a substrate 200 in a 4 × 4 array. .
FIG. 4B is a plan view of the ultrasonic speaker 2 in which a plurality of ultrasonic elements 500 are arranged on the concave inner surface of the curved substrate 300. FIG. 4C is a cross-sectional view of the ultrasonic speaker 2 taken along line AA in FIG. The ultrasonic elements 500 are arranged on the inner peripheral surface side of the spherical surface. The substrate 300 has a spherical surface with the center Q. Since each of the ultrasonic elements 500 arranged on the substrate 300 emits a burst wave toward Q that is the center of the sphere, the burst wave of ultrasonic waves is concentrated and propagates toward the focal point that is the center of the sphere. .

<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。
<Second Embodiment>
Next, an ultrasonic speaker driving device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of an ultrasonic speaker system using the ultrasonic speaker driving device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the ultrasonic speaker system 100 </ b> A includes an ultrasonic speaker driving device 1 </ b> A and an ultrasonic speaker 2.
The ultrasonic speaker driving device 1A includes a burst period setting unit 11A, a pulse number setting unit 12A, an oscillation unit 13, a burst signal generation unit 14A, and an ultrasonic speaker driving unit 15A.

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。   The burst period setting unit 11 </ b> A sets a burst period that is a period of a burst wave corresponding to each piece of identification information emitted from the ultrasonic speaker 2. Each of the burst periods is supplied by an input device such as an external device (not shown) or a keyboard, and the burst period setting unit 11A writes in the internal storage unit corresponding to identification information for identifying each burst signal. To remember. The burst cycle setting unit 11A outputs each burst cycle stored in the internal storage unit with identification information added to the burst signal generation unit 14A. In this embodiment, for example, the identification information is a number in the order of records in the table.

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。   The pulse number setting unit 12A sets the number of ultrasonic pulses (corresponding to the number of burst signals) included in the burst wave radiated from the ultrasonic speaker 2 for each piece of identification information. Each of the number of pulses is supplied by an input device such as an external device (not shown) or a keyboard, and the pulse number setting unit 12A writes and stores the pulse number in its own storage unit. Also, the pulse number setting unit 12A outputs each pulse number stored in the internal storage unit with identification information added to the burst signal generation unit 14A. This identification information is the number of the record in the table as in the burst cycle setting unit 11A.

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。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a table stored in each storage unit of the burst cycle setting unit 11A and the pulse number setting unit 12A.
FIG. 6A is a table showing the correspondence between the identification information stored in the storage unit of the burst cycle setting unit 11A and the burst cycle set for this identification information. In the table of FIG. 6A, identification information and a burst cycle are stored for each record for each identification information.
FIG. 6B is a table showing the correspondence between the identification information stored in the storage unit of the pulse number setting unit 12A and the number of pulses set for this identification information. In the table of FIG. 6B, identification information and the number of pulses are stored for each record for each identification information.

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。
The burst signal generation unit 14A uses a pulse signal output from the oscillation unit 13 to combine the burst period supplied from the burst period setting unit 11A and the pulse number corresponding to the identification information supplied from the pulse number setting unit 12A. Each of the burst signals for each identification information is generated based on each of the above.
That is, the burst signal generation unit 14A generates burst period pulses corresponding to the identification information in the same manner as in the first embodiment, corresponding to each combination of the burst period and the number of pulses for each identification information. . Then, the burst signal generation unit 14A generates each burst signal corresponding to the identification information based on each of the pulse signal supplied from the oscillation unit 13 and the burst period pulse for each identification information. The burst signal generation unit 14A outputs each of the generated burst signals for each identification information to the ultrasonic speaker driving unit 15A.

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。
FIG. 7 shows a plurality of burst signals output from the burst signal generation unit 14A. FIG. 7A shows, for example, a burst signal of identification information “1”, where the vertical axis indicates the intensity of the burst signal and the horizontal axis indicates time. FIG. 7B shows a burst signal of identification information “2”, where the vertical axis indicates the intensity of the burst signal and the horizontal axis indicates time. In addition, the burst signal of FIG. 7B has a time width that is ½ of the period of the identification information “1”. FIG. 7C shows a burst signal of identification information “n”, where the vertical axis indicates the intensity of the burst signal and the horizontal axis indicates time. Further, the burst signal of FIG. 7C has a time width of 2/3 of the identification information “1”. Each burst signal is composed of a plurality of pulses as shown in the figure.
Each of the burst signals in FIG. 7A, FIG. 7B, and FIG. 7C is received by the burst signal generation unit 14A, and the burst period of the burst signal, the number of pulses in the burst signal, The intensity of the waveform is adjusted and generated.

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。   The ultrasonic speaker driving unit 15A includes ultrasonic element driving units 15A_1 to 15A_n corresponding to the ultrasonic elements (ultrasonic element 2_1 to ultrasonic element 2_n, which will be described later) constituting the ultrasonic speaker 2. Each is provided, and each is the same as the ultrasonic speaker driving unit 15 in the first embodiment. Here, for example, the ultrasonic element driving unit 15_1 is assigned to the identification information “1”, the ultrasonic element driving unit 15_2 is assigned to the identification information “2”,..., And the ultrasonic element driving unit 15_n is assigned the identification information “n”. Is assigned.

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。   In this configuration, a burst signal corresponding to the identification information “1” is supplied from the burst signal generation unit 14A to the ultrasonic element driving unit 15_1. Further, a burst signal corresponding to the identification information “2” is supplied from the burst signal generation unit 14A to the ultrasonic element driving unit 15_2. Similarly, a burst signal corresponding to the identification information “n” is supplied from the burst signal generation unit 14A to the ultrasonic element driving unit 15_n. Then, the ultrasonic element driving unit 15_1 generates a burst driving signal corresponding to the identification information “1” and outputs the burst driving signal to the ultrasonic speaker 2. Further, the ultrasonic element driving unit 15_2 generates a burst driving signal corresponding to the identification information “2” and outputs the burst driving signal to the ultrasonic speaker 2. Similarly, the ultrasonic element driving unit 15 — n generates a burst driving signal corresponding to the identification information “n” and outputs the burst driving signal to the ultrasonic speaker 2.

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。   The ultrasonic speaker 2 includes ultrasonic elements 2_1 to 2_n formed of piezoelectric elements or the like. A burst driving signal corresponding to the identification information “1” is supplied to the ultrasonic element 2_1 from the ultrasonic element driving unit 15A_1. Further, a burst driving signal corresponding to the identification information “2” is supplied to the ultrasonic element 2_2 from the ultrasonic element driving unit 15A_2. Similarly, a burst driving signal corresponding to the identification information “n” is supplied from the ultrasonic element driving unit 15A_n to the ultrasonic element 2_n.

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。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the ultrasonic speaker 2 including the ultrasonic element according to the present embodiment. In the present embodiment, for example, n indicating the number of ultrasonic elements constituting the ultrasonic speaker is 15, and the ultrasonic speaker 2 includes each of the ultrasonic elements 2_1 to 2_15.
Therefore, in the present embodiment, it is possible to generate burst signals of combinations of 15 types of burst periods, the number of pulses, and the intensity of the pulse waveform from the identification information “1” to the identification information “15”. Then, each of the 15 kinds of burst periods, the number of pulses and the intensity of the pulse waveform, or each combination of burst signals having different burst periods, the number of pulses and the intensity of the pulse waveform, is transmitted to the ultrasonic speaker 2. The ultrasonic element 2_1 is supplied to each of the ultrasonic elements 2_15.

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。
With the above-described configuration, according to the present embodiment, by radiating a plurality of burst waves having different forms by arbitrarily adjusting the intensity and the number of pulses of included pulses, respectively, with different burst periods, By synthesizing the plurality of burst waves in space, a complex audible sound signal can be emitted. For this reason, according to the present embodiment, a wider variety of audible sounds are radiated to the audible sound signal synthesized by the burst wave of the combination of the burst period and the number of pulses described in the first embodiment. be able to.
In addition, according to the present embodiment, as in the first embodiment, since the audible sound signal is radiated using burst waves radiated intermittently, the time during which each of the ultrasonic elements generates heat is The time can be limited to the time corresponding to the burst width of each burst drive signal, the temperature rise of all the ultrasonic elements can be reduced, and the deterioration of the ultrasonic elements can be suppressed.

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。   Moreover, in this embodiment, all the ultrasonic elements which comprise the ultrasonic speaker 2 are driven in parallel in the same time range temporally, and the burst wave of a different form is radiated | emitted from each ultrasonic element. As explained. However, as another configuration, any one of the ultrasonic elements or a combination of a plurality of ultrasonic elements may be sequentially driven in time series corresponding to the audible sound signal to be radiated. For example, in the ultrasonic speaker 2 having the configuration of FIG. 7, the ultrasonic element 2_1 is driven in a predetermined time range, the ultrasonic elements 2_2 to 2_6 are driven in the next time range, and the ultrasonic speaker 2_1 is driven in the next time range. The burst signal generation unit 14 </ b> A may be configured to drive and control the sonic element 2 </ b> _ <b> 14 and the ultrasonic element 2 </ b> _ <b> 15. In this case, a configuration in which a combination of ultrasonic elements to be collectively driven and a time range to be driven are previously written and stored in the storage unit inside the burst signal generation unit 14 and control is performed in that order. It is necessary to add to the burst signal generator 14.

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。
Further, since the sampling frequency of CD (Compact Disc) is 44.1 kHz, a burst signal having the same frequency (period) as this sampling frequency is generated, and each of the burst signals is output at the sampled signal intensity. The audio of the CD may be reproduced.
At this time, the burst signal generation unit 14 is configured to output burst waves to the ultrasonic element driving units corresponding to different ultrasonic elements in the order of arrangement of the ultrasonic elements in the ultrasonic speaker 2. Also good. In the case of this configuration, when radiating intermittent burst waves, the ultrasonic elements in the ultrasonic speaker are used in order, so that the frequency of driving each ultrasonic element is reduced corresponding to the number of ultrasonic elements ( The time interval until driving can be lengthened), and the degree of deterioration of each ultrasonic element can be further reduced.

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。
It is good also as a structure which allocates each ultrasonic element in the ultrasonic speaker 2 for every burst frequency. At this time, the burst frequency corresponds to the analyzed frequency when frequency analysis (for example, Fourier transform) of the audio signal of the audio signal to be reproduced as audible sound is performed. In this case, the number of pulses is preset for each burst period.
Then, information on the spectrum intensity for each burst frequency (identification information) is supplied to the burst signal generation unit 14A from an external device that has performed frequency analysis.
As a result, the burst signal generation unit 14A outputs the intensity of the burst signal corresponding to each piece of identification information to the ultrasonic speaker driving unit 15A in association with the spectral intensity information supplied from the external device.

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。
Each of the ultrasonic element driving unit 15A_1 to the ultrasonic element driving unit 15_n generates a burst driving signal for each identification information based on the burst signal corresponding to the input identification information and outputs the burst driving signal to the ultrasonic speaker 2. To do.
Each of the ultrasonic elements 2_1 to 2_n is driven corresponding to a burst drive signal corresponding to the input identification information, and outputs a burst wave.

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。
It should be noted that a program for realizing the functions of the ultrasonic speaker driving device of FIGS. 1 and 5 in the present invention is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system. , A process of outputting a burst wave that reproduces an audible sound from an ultrasonic speaker may be performed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
The “computer system” includes a WWW (World Wide Web) system having a homepage providing environment (or display environment). The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.

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。   The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.

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。
The embodiment of the present invention has been described so far. However, the above embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented in various forms within the scope of the technical idea. Needless to say, it is good.
In addition, the scope of the present invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, and includes all embodiments that provide the same effects as those intended by the present invention. Furthermore, the scope of the invention is not limited to the combinations of features of the invention defined by the claims, but includes any desired combination of specific features among all the disclosed features.

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic speaker drive device 2 ... Ultrasonic speaker 2_1, 2_2, 2_n ... Ultrasonic element 11, 11a ... Burst period setting part 12, 12a ... Pulse number setting part 13 ... Oscillation part 14, 14a ... Burst signal generation part 15 , 15a ... ultrasonic speaker drive unit 15_1, 15_2, 15_n ... ultrasonic element drive unit 100, 100A ... ultrasonic speaker system

Claims (5)

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。
An oscillator that generates a pulse signal for generating an ultrasonic wave;
A burst signal generation unit that generates a burst signal from the pulse signal, corresponding to a burst period set to a period in which ultrasonic waves are emitted as a predetermined audible sound signal;
An ultrasonic speaker driving device, comprising: an ultrasonic speaker driving unit that drives an ultrasonic speaker by the burst signal and emits the ultrasonic wave from the ultrasonic speaker as a burst wave.
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。
The burst signal generator is
The ultrasonic speaker driving device according to claim 1, wherein the number of pulses in the burst signal for adjusting the signal waveform of the audible sound signal to be radiated is set.
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。
The ultrasonic speaker is composed of a plurality of ultrasonic elements,
The burst signal generator is
The ultrasonic speaker driving device according to claim 1, wherein the burst signal having the different burst period is generated for each of the ultrasonic elements.
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。
The burst signal generator is
The ultrasonic speaker driving device according to any one of claims 1 to 3, wherein the intensity of the pulse in the burst signal is adjusted in units of the burst signal.
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。
A process of generating a pulse signal for generating an ultrasonic wave by an oscillating unit;
A process of generating a burst signal from the pulse signal, corresponding to a burst period set to a period in which ultrasonic waves are emitted as a predetermined audible sound signal;
Driving the ultrasonic speaker with the burst signal, and radiating the ultrasonic wave from the ultrasonic speaker as a burst wave.
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