JP6872723B2 - 音響装置、音響制御装置、及びプログラム - Google Patents

Description

本開示は、一般に音響装置、音響制御装置、及びプログラムに関し、より詳細には、圧電素子を用いた音響装置、音響制御装置、及びプログラムに関する。

特許文献１には、同一周期でＤＵＴＹ比（デューティ比）を切り替えた信号を発音体に与えて音圧を変化させる構成を備えた鳴動装置（音響装置）が開示されている。特許文献１に記載の鳴動装置は、音を発生させる発音体と、発音体を駆動するのに十分なレベルの電流を供給するための発音体駆動ＡＭＰと、音圧制御回路と、を備えている。音圧制御回路は、音圧制御信号にしたがって、音鳴動信号のＤＵＴＹ比を切り替える。

特開平１１−１５３９９４号公報

特許文献１に記載の鳴動装置では、例えば音圧を最大にした状態で発音体（圧電素子）を駆動した場合に、圧電素子の置かれた環境の温度が上昇することにより、圧電素子の発する音の音圧が低下する、という問題が起こり得た。

本開示は、上記の点に鑑みてなされており、音響装置における圧電素子の発する音の音圧が低下しにくい音響装置、音響制御装置、及びプログラムを提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る音響装置は、圧電素子と、制御部と、を備える。圧電素子は、周期的な駆動電圧を受けて振動し、駆動電圧に応じた音圧の音を出力する。制御部は、駆動電圧を制御する。制御部は、第１期間と、第２期間と、を含む一定周期を繰り返すように駆動電圧を制御する。第１期間は、基準となる第１音圧の音を圧電素子が出力する期間である。第２期間は、圧電素子が置かれている環境温度に応じて、第１音圧よりも低い第２音圧の音を圧電素子が出力する期間である。

本開示の一態様に係る音響制御装置は、周期的な駆動電圧を受けて振動し、駆動電圧に応じた音圧の音を出力する圧電素子に印加する駆動電圧を制御する。音響制御装置は、第１期間と、第２期間と、を含む一定周期を繰り返すように駆動電圧を制御する機能を有する。第１期間は、基準となる第１音圧の音を圧電素子が出力する期間である。第２期間は、圧電素子が置かれている環境温度に応じて、第１音圧よりも低い第２音圧の音を圧電素子が出力する期間である。

本開示の一態様に係るプログラムは、周期的な駆動電圧を受けて振動し、駆動電圧に応じた音圧の音を出力する圧電素子に印加する駆動電圧を制御するためのプログラムである。プログラムは、コンピュータシステムに、第１期間と、第２期間と、を含む一定周期を繰り返すように駆動電圧を制御する処理を実行させる。第１期間は、基準となる第１音圧の音を前記圧電素子が出力する期間である。第２期間は、圧電素子が置かれている環境温度に応じて、第１音圧よりも低い第２音圧の音を圧電素子が出力する期間である。

本開示は、音響装置における圧電素子の発する音の音圧が低下しにくい、という利点がある。

図１Ａは、本開示の一実施形態に係る音響装置の概略構成を示すブロック図である。図１Ｂは、同上の音響装置における駆動周波数の変化を表す概念図である。 図２は、同上の音響装置における駆動回路及び圧電素子の概略構成を示す図である。 図３Ａは、同上の音響装置において、第１駆動信号及び第２駆動信号のデューティ比が５０％の場合の駆動電圧の波形を示す図である。図３Ｂは、同上の音響装置において、第１駆動信号及び第２駆動信号のデューティ比が４０％の場合の駆動電圧の波形を示す図である。 図４は、同上の音響装置において、環境温度が第１段階の場合の第１駆動信号及び第２駆動信号の波形図である。 図５Ａは、同上の音響装置において、環境温度が第２段階の場合の第２期間における第１駆動信号及び第２駆動信号の波形図である。図５Ｂは、同上の音響装置において、環境温度が第３段階の場合の第２期間における第１駆動信号及び第２駆動信号の波形図である。 図６Ａは、同上の音響装置において、環境温度が第４段階の場合の第２期間における第１駆動信号及び第２駆動信号の波形図である。図６Ｂは、同上の音響装置において、環境温度が第５段階の場合の第２期間における第１駆動信号及び第２駆動信号の波形図である。 図７は、同上の音響装置において、環境温度が第４段階の場合の第１駆動信号及び第２駆動信号の他の波形図である。

（１）概要
以下、本実施形態の音響装置１の概要について図１Ａ及び図１Ｂを用いて説明する。本実施形態の音響装置１は、音（例えば、警報音）を出力する装置である。音響装置１は、図１Ａに示すように、圧電素子１１と、制御部１４と、を備えている。

圧電素子１１は、周期的な駆動電圧Ｖ１を受けて振動し、駆動電圧Ｖ１に応じた音圧の音を出力する。本実施形態では、圧電素子１１は、後述する駆動回路１３から矩形波状の駆動電圧Ｖ１を受けると、圧電効果により振動し、駆動電圧Ｖ１の大きさ（振幅）及び駆動電圧Ｖ１を受けている時間に応じた音圧の音を出力する。

制御部１４は、駆動電圧Ｖ１を制御する。本実施形態では、制御部１４は、後述する昇圧回路１２を制御することにより、駆動電圧Ｖ１の大きさを制御する。また、制御部１４は、駆動回路１３を制御することにより、駆動電圧Ｖ１のデューティ比、つまり圧電素子１１に駆動電圧Ｖ１を印加する時間を制御する。

そして、制御部１４は、図１Ｂに示すように、第１期間Ｔ１と、第２期間Ｔ２とを含む一定周期Ｔ０を繰り返すように駆動電圧Ｖ１を制御する。第１期間Ｔ１は、基準となる第１音圧の音を圧電素子１１が出力する期間である。本実施形態では、第１音圧は、例えば後述する駆動周波数が一定であると仮定したときの圧電素子１１が出力し得る最大の音圧である。第２期間Ｔ２は、圧電素子１１が置かれている環境温度に応じて、第１音圧よりも低い第２音圧の音を圧電素子１１が出力する期間である。つまり、第２期間Ｔ２では、圧電素子１１が出力する第２音圧は、環境温度に応じて変化する。

本開示でいう「環境温度」は、圧電素子１１自体の温度であってもよい。また、本開示でいう「環境温度」は、例えば圧電素子１１がケースに収容されている場合、ケース内の温度であってもよいし、ケース外の温度であってもよい。つまり、「環境温度」は、圧電素子１１自体の温度を直接的又は間接的に示す温度であればよい。

上述のように、本実施形態では、圧電素子１１は、一定周期Ｔ０における第１期間Ｔ１では第１音圧の音を出力し、第２期間Ｔ２では環境温度に応じて第１音圧よりも低い第２音圧の音を出力する。したがって、本実施形態では、例えば圧電素子１１が出力し得る最大の音圧の音を圧電素子１１が出力し続ける場合と比較して、環境温度の上昇を抑えることができ、結果として圧電素子１１の出力する音が低下しにくい、という利点がある。

（２）詳細
以下、本実施形態の音響装置１について図１Ａ〜図３Ｂを用いて説明する。本実施形態の音響装置１は、圧電素子１１と、昇圧回路１２と、駆動回路１３と、制御部１４と、温度センサ１５と、を備えている。本実施形態では、圧電素子１１、昇圧回路１２、駆動回路１３、制御部１４、及び温度センサ１５は、いずれも共通のケースに収容されている。そして、圧電素子１１の出力する音は、例えばケースに設けられた音孔を通してケースの外部に出力される。

圧電素子１１は、圧電ブザーであり、図２に示すように、振動板１１３の厚さ方向の両面にそれぞれ第１圧電板１１１と第２圧電板１１２とを設けたバイモルフ型の圧電素子である。第１圧電板１１１及び第２圧電板１１２は、後述する駆動回路１３の第１スイッチング素子Ｑ１と第３スイッチング素子Ｑ３との接続点に電気的に接続されている。言い換えれば、第１圧電板１１１及び第２圧電板１１２は、第１スイッチング素子Ｑ１を介して昇圧回路１２の高圧側の一端に電気的に接続されている。振動板１１３は、後述する駆動回路１３の第２スイッチング素子Ｑ２と第２スイッチング素子Ｑ４との接続点に電気的に接続されている。言い換えれば、振動板１１３は、第４スイッチング素子Ｑ４を介して昇圧回路１２の低圧側の一端（基準電位）に電気的に接続されている。また、振動板１１３は、第１圧電板１１１及び第２圧電板１１２と、振動板１１３との間に矩形波状の駆動電圧Ｖ１が印加されることで振動する。そして、圧電素子１１は、駆動電圧Ｖ１に応じて振動板１１３が振動することにより、駆動電圧Ｖ１に応じた音圧の音を出力する。

昇圧回路１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータであって、入力された直流電圧を昇圧し、昇圧した直流電圧を駆動回路１３に出力する。昇圧回路１２は、スイッチング素子を含んでいる。そして、昇圧回路１２は、後述する制御部１４からの制御信号によりスイッチング素子のオン／オフを切り替えることで、制御信号に応じた大きさの直流電圧を出力する。本実施形態では、昇圧回路１２には、音響装置１の電源としての電池からの直流電圧が入力される。

駆動回路１３は、図２に示すように４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４からなるフルブリッジ型のインバータである。以下では、４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を、それぞれ「第１スイッチング素子Ｑ１」、「第２スイッチング素子Ｑ２」、「第３スイッチング素子Ｑ３」、及び「第４スイッチング素子Ｑ４」ともいう。駆動回路１３は、後述する制御部１４からの第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２によりスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオン／オフを切り替えることで、昇圧回路１２の出力電圧を矩形波状の駆動電圧Ｖ１に変換し、駆動電圧Ｖ１を圧電素子１１に印加する。第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２は、いずれもＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号であり、互いに位相が１８０度ずれている。したがって、圧電素子１１には、昇圧回路１２の出力電圧と、この出力電圧の極性を反転した電圧とが交互に印加される。

制御部１４は、例えばプロセッサ及びメモリを主構成とするマイクロコンピュータにて構成されている。つまり、制御部１４は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムで実現されている。そして、プロセッサが適宜のプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御部１４として機能する。プログラムは、メモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。

制御部１４は、昇圧回路１２及び駆動回路１３を制御することにより、駆動電圧Ｖ１を制御する。具体的には、制御部１４は、制御信号Ｓ０を昇圧回路１２に含まれるスイッチング素子に与え、スイッチング素子をオン／オフさせることにより、昇圧回路１２の出力電圧の大きさを制御する。昇圧回路１２の出力電圧の大きさは、駆動電圧Ｖ１の大きさの最大値に略等しい。また、制御部１４は、第１駆動信号Ｓ１を後述する駆動回路１３の第１スイッチング素子Ｑ１及び第４スイッチング素子Ｑ４に与え、かつ、第２駆動信号Ｓ２を後述する駆動回路１３の第２スイッチング素子Ｑ２及び第３スイッチング素子Ｑ３に与える。これにより、制御部１４は、駆動回路１３のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオン／オフさせることにより、矩形波状の駆動電圧Ｖ１を圧電素子１１に印加させる。

図３Ａには、一例として、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比が５０〔％〕の場合の駆動電圧Ｖ１の波形が表されている。図３Ｂには、一例として、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比が４０〔％〕の場合の駆動電圧Ｖ１の波形が表されている。

本実施形態では、駆動電圧Ｖ１の周波数は、駆動回路１３のスイッチング周波数、つまり第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２の周波数に等しい。以下では、駆動電圧Ｖ１の周波数（第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２の周波数）を「駆動周波数」ともいう。また、本実施形態では、「駆動電圧Ｖ１のデューティ比」は、駆動電圧Ｖ１の１周期において駆動電圧Ｖ１が圧電素子１１に印加されている期間（つまり、駆動電圧Ｖ１が零でない期間）が占める割合をいう。駆動電圧Ｖ１のデューティ比は、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比の２倍に相当する。つまり、図３Ａに示す駆動電圧Ｖ１のデューティ比は、５０×２＝１００〔％〕であり、図３Ｂに示す駆動電圧Ｖ１のデューティ比は、４０×２＝８０〔％〕である。本実施形態では、駆動電圧Ｖ１の大きさが一定である場合、駆動電圧Ｖ１のデューティ比が１００〔％〕（つまり、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比が５０〔％〕）となるときに、圧電素子１１の出力する音の音圧が最大となる。

温度センサ１５は、サーミスタであって、ケースに収容される基板に実装されている。この基板には、昇圧回路１２、駆動回路１３、及び制御部１４も実装されている。温度センサ１５は、ケース内の温度を検知することにより、直接的又は間接的に圧電素子１１の置かれる環境温度を検知する。温度センサ１５の検知結果は、制御部１４に与えられる。

本実施形態の音響装置１は、例えば自動車などの車両に設けられる車載デバイスとして用いられる。この場合、音響装置１は、侵入検知システムにおける警報器であり、例えば車両のタイヤハウス（ホイール・ウェル（wheel well））上などの人目に付きにくい場所に設置される。音響装置１は、車両内に設けられた侵入検知センサにて不審者の侵入が検知されると、侵入者を威嚇するため、又は侵入者がいることを周囲に報知するための警報音を発生する。

（３）動作
以下、本実施形態の音響装置１の動作について図１Ｂ、及び図４〜図６Ｂを用いて説明する。本実施形態では、制御部１４は、所定の条件を満たすと、第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ２とを含む一定周期Ｔ０を繰り返すように駆動電圧Ｖ１を制御することで、圧電素子１１から音（ここでは、警報音）を出力させる。本実施形態では、所定の条件は、侵入検知センサにて不審者の侵入が検知されることである。また、本実施形態では、制御部１４は、所定の条件を満たしてから数十秒間、圧電素子１１から音を出力させる。また、本実施形態では、一定周期Ｔ０は、１つの第１期間Ｔ１と、１つの第２期間Ｔ２と、を含む。つまり、本実施形態では、制御部１４は、第１期間Ｔ１と、第２期間Ｔ２とを交互に繰り返すように駆動電圧Ｖ１を制御する。

図１Ｂ及び図４に示すように、制御部１４は、第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２の各々において、駆動周波数を第３期間Ｔ３ごとに変化させることで、駆動周波数を第１周波数ｆ１１から第２周波数ｆ１２まで連続的に変化させている。第３期間Ｔ３は、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２の１周期に相当し、駆動周波数に応じて長さが変化する。つまり、第３期間Ｔ３は、第１周波数ｆ１１から第２周波数ｆ１２まで駆動周波数が大きくなるにつれて短くなる。このように、制御部１４は、圧電素子１１の出力する音を低音から高音まで連続的に変化させる制御を、スイープ期間Ｔ１１ごとに繰り返す。本実施形態では、スイープ期間Ｔ１１は、第１期間Ｔ１に相当し、第２期間Ｔ２にも相当する。また、本実施形態では、第１周波数ｆ１１は例えば２．６〔ｋＨｚ〕であり、第２周波数ｆ１２は例えば３．４〔ｋＨｚ〕である。なお、図１Ｂでは、第３期間Ｔ３において駆動周波数が変化しているように見えるが、駆動周波数の連続的な変化を表すためにこのように表現しているに過ぎず、実際には、第３期間Ｔ３においては駆動周波数は一定である。

上述のように、本実施形態では、圧電素子１１の出力する音を低音から高音まで連続的に変化させているが、これには以下のような利点がある。例えば、音響装置１が車載デバイスである場合、圧電素子１１の出力する音は、車両を構成するボディ等を通して外部に出力される。したがって、駆動周波数が圧電素子１１と車両とで定まる共振周波数に概ね一致するとき、圧電素子１１の出力する音が車両の外部へ最も効率よく出力される。共振周波数は、例えば約３〔ｋＨｚ〕である。

ここで、車両の種類によって共振周波数が異なるため、圧電素子１１の出力する音を単音、つまり一定の駆動周波数の音とする場合、車両によっては圧電素子１１の出力する音が車両の外部へと出力されにくい可能性がある。そこで、本実施形態では、共振周波数よりも低い第１周波数から第２周波数まで駆動周波数を連続的に変化させることで、車両の種類に依らず、圧電素子１１の出力する音を車両の外部へと効率的に出力させやすくしている。

本実施形態では、制御部１４は、メモリに記憶してある以下の表１に示すようなデータに基づいて、昇圧回路１２及び駆動回路１３を制御することにより、駆動電圧Ｖ１を制御する。表１における「駆動電圧」は、第２期間Ｔ２での駆動電圧Ｖ１を表しており、第１期間Ｔ１での駆動電圧Ｖ１は、６５〔Ｖ〕で一定である。なお、表１に示すデータは一例であり、制御部１４は、表１に示すデータとは異なるデータに基づいて駆動電圧Ｖ１を制御してもよい。

第１期間Ｔ１では、制御部１４は、環境温度に依らず、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比が５０〔％〕、駆動電圧Ｖ１の大きさが６５〔Ｖ〕となるように昇圧回路１２及び駆動回路１３を制御する。このため、第１期間Ｔ１では、圧電素子１１は、環境温度に依らず、基準となる音圧（第１音圧）の音を出力する。

第２期間Ｔ２では、制御部１４は、環境温度に応じて、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比、及び駆動電圧Ｖ１の大きさを変化させるように、昇圧回路１２及び駆動回路１３を制御する。このため、第２期間Ｔ２では、圧電素子１１は、環境温度に応じて、第１音圧よりも低い第２音圧の音を出力する。

具体的には、制御部１４は、温度センサ１５にて検知された環境温度が高くなるにつれて、第２期間Ｔ２での第２音圧を低下させる。ここで、環境温度は、表１に示すように複数（ここでは、５つ）の段階に分けられている。

第１段階は、環境温度が−４０〔℃〕〜４０〔℃〕の場合の段階である。第１段階では、制御部１４は、第２期間Ｔ２において、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比が５０〔％〕、駆動電圧Ｖ１の大きさが６５〔Ｖ〕となるように、昇圧回路１２及び駆動回路１３を制御する（図４参照）。つまり、第１段階では、制御部１４は、第２期間Ｔ２においても第１期間Ｔ１での制御と同様の制御を行っている。このため、第１段階では、第２期間Ｔ２での第２音圧は、第１期間Ｔ１での第１音圧と同じである。

第２段階は、環境温度が４１〔℃〕〜５０〔℃〕の場合の段階である。第２段階では、制御部１４は、第２期間Ｔ２において、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比を４０〔％〕に下げるように、駆動回路１３を制御する（図５Ａ参照）。また、第２段階では、制御部１４は、第２期間Ｔ２において、第１段階での駆動電圧Ｖ１の大きさを維持するように、昇圧回路１２を制御する。このため、第２段階では、第１段階と比較して、第２期間Ｔ２での第２音圧が低下する。したがって、第２段階では、第２期間での第２音圧は、第１期間Ｔ１での第１音圧よりも低くなる。

第３段階は、環境温度が５１〔℃〕〜６０〔℃〕の場合の段階である。第３段階では、制御部１４は、第２期間Ｔ２において、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比を３０〔％〕に下げ、かつ、駆動電圧Ｖ１の大きさを５５〔Ｖ〕に下げるように、昇圧回路１２及び駆動回路１３を制御する（図５Ｂ参照）。このため、第３段階では、第２期間Ｔ２での第２音圧は、第１期間Ｔ１での第１音圧よりも低く、かつ、第２段階と比較して第２期間Ｔ２での第２音圧が更に低下する。

第４段階は、環境温度が６１〔℃〕〜７５〔℃〕の場合の段階である。第４段階では、制御部１４は、第２期間Ｔ２において、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比を２０〔％〕に下げるように、駆動回路１３を制御する（図６Ａ参照）。また、第４段階では、制御部１４は、第２期間Ｔ２において、第３段階での駆動電圧Ｖ１の大きさを維持するように、昇圧回路１２を制御する。このため、第４段階では、第２期間Ｔ２での第２音圧は、第１期間Ｔ１での第１音圧よりも低く、かつ第３段階と比較して第２期間Ｔ２での第２音圧が更に低下する。

第５段階は、環境温度が７６〔℃〕以上の場合の段階である。第４段階では、制御部１４は、第２期間Ｔ２において、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比を１０〔％〕に下げ、かつ駆動電圧Ｖ１の大きさを４０〔Ｖ〕に下げるように、昇圧回路１２及び駆動回路１３を制御する（図６Ｂ参照）。このため、第５段階では、第２期間Ｔ２での第２音圧は、第１期間Ｔ１での第１音圧よりも低く、かつ、第４段階と比較して第２期間Ｔ２での第２音圧が更に低下する。

（４）利点
上述のように、本実施形態では、圧電素子１１は、一定周期Ｔ０における第１期間Ｔ１では第１音圧の音を出力し、第２期間Ｔ２では環境温度に応じて第１音圧よりも低い第２音圧の音を出力する。したがって、本実施形態では、例えば圧電素子１１が出力し得る最大の音圧の音を圧電素子１１が出力し続ける場合と比較して、環境温度の上昇を抑えることができ、結果として音響装置１における圧電素子１１の出力する音が低下しにくい、という利点がある。

以下、この利点について具体的に説明する。環境温度は、主として圧電素子１１及び駆動回路１３が発熱することにより、上昇する。そして、環境温度が過度に上昇した状態では、圧電素子１１も過度に温度に上昇しており、熱膨張率の差などに起因して、圧電板（ここでは、第１圧電板１１１及び第２圧電板１１２）にクラックが発生する可能性がある。仮に圧電板にクラックが発生した場合、圧電素子１１が出力する音が低下する可能性がある。

ここで、圧電素子１１は、主として機械的に振動することにより発熱する。そして、圧電素子１１は、振動が大きければ大きい程、高い音圧の音を出力する。つまり、圧電素子１１は、出力する音の音圧が高ければ高いほど発熱する。

また、駆動回路１３は、主として電流が流れることにより発熱する。そして、駆動回路１３には、圧電素子１１が出力する音の音圧が高ければ高いほど大きい電流が流れる。つまり、駆動回路１３は、圧電素子１１が出力する音の音圧が高ければ高いほど発熱する。

そして、本実施形態のように、圧電素子１１及び駆動回路１３がケース内に収容されている場合、ケース内に圧電素子１１及び駆動回路１３が発する熱がこもりやすい。このため、環境温度は、圧電素子１１及び駆動回路１３の発熱量の増大に伴って上昇する。したがって、圧電板にクラックが発生する程に環境温度が過度に上昇しないようにするには、圧電素子１１及び駆動回路１３の発熱量が過度に増大しないように制御する必要がある。

そこで、本実施形態では、基準となる第１音圧を出力する第１期間Ｔ１と、環境温度に応じた第１音圧よりも低い第２音圧を出力する第２期間Ｔ２と、を含む一定周期Ｔ０を繰り返すように駆動電圧Ｖ１を制御している。このため、本実施形態では、ピーク音圧（第１音圧）を減衰させることなく（つまり、一定周期Ｔ０において第１音圧の音を出力する期間を確保しながら）、圧電素子１１及び駆動回路１３の発熱量を抑え、環境温度の上昇を抑えることが可能である。

（５）変形例
上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。例えば、音響装置１は、制御部１４のみを備える音響制御装置１００であってもよい（図１Ａ参照）。つまり、一態様に係る音響制御装置１００は、周期的な駆動電圧Ｖ１を受けて振動し、駆動電圧Ｖ１に応じた音圧の音を出力する圧電素子１１に印加する駆動電圧Ｖ１を制御する。音響制御装置１００は、第１期間Ｔ１と、第２期間Ｔ２と、を含む一定周期Ｔ０を繰り返すように駆動電圧Ｖ１を制御する機能を有する。第１期間Ｔ１は、基準となる第１音圧の音を圧電素子１１が出力する期間である。第２期間Ｔ２は、圧電素子１１が置かれている環境温度に応じて、第１音圧よりも低い第２音圧の音を圧電素子１１が出力する期間である。

また、制御部１４と同様の機能は、コンピュータプログラム、又はコンピュータプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。つまり、一態様に係るプログラムは、周期的な駆動電圧Ｖ１を受けて振動し、駆動電圧Ｖ１に応じた音圧の音を出力する圧電素子１１に印加する駆動電圧Ｖ１を制御するためのプログラムである。プログラムは、コンピュータシステムに、第１期間Ｔ１と、第２期間Ｔ２と、を含む一定周期Ｔ０を繰り返すように駆動電圧Ｖ１を制御する処理を実行させる。第１期間Ｔ１は、基準となる第１音圧の音を圧電素子１１が出力する期間である。第２期間Ｔ２は、圧電素子１１が置かれている環境温度に応じて、第１音圧よりも低い第２音圧の音を圧電素子１１が出力する期間である。

以下、上述の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

本開示における音響装置１は、制御部１４にコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における制御部１４としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１乃至複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。

上述の実施形態において、圧電素子１１は、バイモルフ型の圧電素子に限らず、１枚の振動板の厚さ方向の一面に１枚の圧電板を設けたモノモルフ（ユニモルフ）型の圧電素子であってもよい。この場合、制御部１４は、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のうちいずれか一方の駆動信号のみを、デューティ比を２倍にして駆動回路１３に供給する構成であればよい。

上述の実施形態では、制御部１４は、環境温度に応じて、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比、及び駆動電圧Ｖ１の大きさを変化させることにより、第２期間Ｔ２での第２音圧を変化させているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、制御部１４は、駆動電圧Ｖ１を変化させずに、環境温度に応じて第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比のみを変化させることにより、第２期間Ｔ２での第２音圧を変化させてもよい。また、制御部１４は、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比を変化させずに、環境温度に応じて駆動電圧Ｖ１の大きさのみを変化させることにより、第２期間Ｔ２での第２音圧を変化させてもよい。

上述の実施形態では、制御部１４は、第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２の各々において、駆動周波数を第３期間Ｔ３ごとに変えている。そして、上述の実施形態において、制御部１４は、図７に示すように第３期間Ｔ３に同期して音圧を変化させてもよい。

図７に示す例では、第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２の各々において、１回目の第３期間Ｔ３では第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比が５０〔％〕である。一方、２回目の第３期間Ｔ３では、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比が２０〔％〕である。このように制御部１４は、第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２の各々において、互いに音圧が異なる第３期間Ｔ３を交互に繰り返すように、駆動電圧Ｖ１を制御している。つまり、ここでは、制御部１４は、第３期間Ｔ３ごとに音圧を変化させている。もちろん、制御部１４は、複数の第３期間Ｔ３ごとに音圧を変化させてもよい。

また、上述の実施形態において、制御部１４は、環境温度に応じて、一定周期Ｔ０における第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ２との比率（以下、単に「比率」ともいう）を変化させることにより、第２期間Ｔ２での第２音圧を変化させてもよい。例えば、制御部１４は、環境温度が高くなるにつれて、一定周期Ｔ０における第２期間Ｔ２の占める割合を大きくしてもよい。この場合、制御部１４は、比率だけでなく、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比、及び駆動電圧Ｖ１の大きさも環境温度に応じて変化させてもよい。つまり、制御部１４は、環境温度に応じて、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比、駆動電圧Ｖ１の大きさ、及び比率の少なくとも１つを変化させることにより、第２期間Ｔ２での第２音圧を変化させてもよい。

上述の実施形態において、制御部１４は、第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２の各々において、駆動周波数を第１周波数ｆ１１から第２周波数ｆ１２まで連続的に変化させているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、制御部１４は、第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２の各々において、第３期間Ｔ３を比較的長くすることにより、駆動周波数を第１周波数ｆ１１から第２周波数ｆ１２まで離散的に変化させてもよい。

また、上述の実施形態において、制御部１４は、第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２の各々において、一定の駆動周波数となるように駆動電圧Ｖ１を制御してもよい。つまり、制御部１４は、圧電素子１１が出力する音が単音となるように駆動電圧Ｖ１を制御してもよい。

上述の実施形態において、音響装置１は温度センサ１５を備えているが、これに限定する趣旨ではない。つまり、音響装置１は、温度センサ１５を内蔵していてもよいし、外付けの温度センサから検知信号を受ける構成であってもよい。後者の場合、制御部１４は、外付けの温度センサの検知温度を環境温度として、駆動電圧Ｖ１を制御すればよい。

上述の実施形態において、音響装置１は昇圧回路１２を備えているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、圧電素子１１を駆動するために必要な電圧を駆動回路１３に直接、供給可能であり、かつ、第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２のデューティ比のみで第２期間Ｔ２での第２音圧を変化させる制御を行う場合は、昇圧回路１２は不要である。

上述の実施形態において、駆動回路１３はフルブリッジ型のインバータであるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、上述のように圧電素子１１がモノモルフ型の圧電素子であれば、駆動回路１３はフルブリッジ型のインバータでなくてもよい。

上述の実施形態では、駆動回路１３は、音響装置１のケース内に収容されているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、駆動回路１３は、ケース外に配置されてもよい。この場合、駆動回路１３の発する熱がケース内に伝わりにくくなるので、環境温度の上昇を抑えることが可能である。なお、音響装置１の小型化を図る上では、ケース内に駆動回路１３を配置することが望ましい。

上述の実施形態では、音響装置１は車両に設置されているが、これに限定する趣旨ではない。音響装置１は、例えば気密性の高い場所など、音響装置１の置かれた環境の温度が、音響装置１を駆動することにより上昇しやすい環境に設置されるのが好ましい。

上述の実施形態では、音響装置１を車両用の警報器として用いているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、音響装置１は、電車、リニアモーターカー、自立走行ロボットなどの陸上を走る移動体の他、ドローン、飛行機などの飛行体、又は船舶など、車両以外の移動体用の警報器として用いられてもよい。

（まとめ）
以上述べたように、第１の態様に係る音響装置（１）は、圧電素子（１１）と、制御部（１４）と、を備える。圧電素子（１１）は、周期的な駆動電圧（Ｖ１）を受けて振動し、駆動電圧（Ｖ１）に応じた音圧の音を出力する。制御部（１４）は、駆動電圧（Ｖ１）を制御する。制御部（１４）は、第１期間（Ｔ１）と、第２期間（Ｔ２）と、を含む一定周期（Ｔ０）を繰り返すように駆動電圧（Ｖ１）を制御する。第１期間（Ｔ１）は、基準となる第１音圧の音を圧電素子（１１）が出力する期間である。第２期間（Ｔ２）は、圧電素子（１１）が置かれている環境温度に応じて、第１音圧よりも低い第２音圧の音を圧電素子（１１）が出力する期間である。

この態様によれば、音響装置（１）における圧電素子（１１）の発する音の音圧が低下しにくい、という利点がある。

第２の態様に係る音響装置（１）では、第１の態様において、制御部（１４）は、駆動電圧（Ｖ１）のデューティ比を変えて第２音圧を変化させる。

この態様によれば、駆動電圧（Ｖ１）のデューティ比を変化させるという簡易な制御により、第２音圧を変化させることができる、という利点がある。

第３の態様に係る音響装置（１）では、第１又は第２の態様において、制御部（１４）は、駆動電圧（Ｖ１）の大きさを変えて第２音圧を変化させる。

この態様によれば、駆動電圧（Ｖ１）の大きさを変化させるという簡易な制御により、第２音圧を変化させることができる、という利点がある。

第４の態様に係る音響装置（１）では、第１〜第３のいずれかの態様において、制御部（１４）は、第１期間（Ｔ１）及び第２期間（Ｔ２）の各々において、駆動電圧（Ｖ１）の周波数（駆動周波数）を第３期間（Ｔ３）ごとに変えており、かつ、第３期間（Ｔ３）に同期して音圧を変化させる。

この態様によれば、圧電素子（１１）の出力する音の高さの変化に合わせて、圧電素子（１１）の出力する音の音圧を変化させることができる、という利点がある。

第５の態様に係る音響装置（１）では、第４の態様において、制御部（１４）は、第３期間（Ｔ３）ごとに音圧を変化させる。

この態様によれば、圧電素子（１１）の出力する音の高さの変化に合わせて、圧電素子（１１）の出力する音の音圧を変化させることができる、という利点がある。

第６の態様に係る音響装置（１）では、第１〜第５のいずれかの態様において、制御部（１４）は、環境温度に応じて、一定周期（Ｔ０）における第１期間（Ｔ１）と第２期間（Ｔ２）との比率を変える。

この態様によれば、第２音圧を低下させることなく環境温度の上昇を抑えやすい、という利点がある。

第７の態様に係る音響装置（１）では、第１〜第６のいずれかの態様において、環境温度は、複数の段階に分けられている。制御部（１４）は、環境温度が高くなるにつれて第２音圧を低下させる。

この態様によれば、環境温度の変化に応じて連続的に第２音圧を低下させる場合と比較して、駆動電圧（Ｖ１）の制御が容易になる、という利点がある。

第８の態様に係る音響制御装置（１００）は、周期的な駆動電圧（Ｖ１）を受けて振動し、駆動電圧（Ｖ１）に応じた音圧の音を出力する圧電素子（１１）に印加する駆動電圧（Ｖ１）を制御する。音響制御装置（１００）は、第１期間（Ｔ１）と、第２期間（Ｔ２）と、を含む一定周期（Ｔ０）を繰り返すように駆動電圧（Ｖ１）を制御する機能を有する。第１期間（Ｔ１）は、基準となる第１音圧の音を圧電素子（１１）が出力する期間である。第２期間（Ｔ２）は、圧電素子（１１）が置かれている環境温度に応じて、第１音圧よりも低い第２音圧の音を圧電素子（１１）が出力する期間である。

この態様によれば、音響制御装置（１００）に制御される圧電素子（１１）の置かれた環境の温度が上昇しても、圧電素子（１１）の発する音の音圧が低下しにくい、という利点がある。

第９の態様に係るプログラムは、周期的な駆動電圧（Ｖ１）を受けて振動し、駆動電圧（Ｖ１）に応じた音圧の音を出力する圧電素子（１１）に印加する駆動電圧（Ｖ１）を制御するためのプログラムである。プログラムは、コンピュータシステムに、第１期間（Ｔ１）と、第２期間（Ｔ２）と、を含む一定周期（Ｔ０）を繰り返すように駆動電圧（Ｖ１）を制御する処理を実行させる。第１期間（Ｔ１）は、基準となる第１音圧の音を圧電素子（１１）が出力する期間である。第２期間（Ｔ２）は、圧電素子（１１）が置かれている環境温度に応じて、第１音圧よりも低い第２音圧の音を圧電素子（１１）が出力する期間である。

この態様によれば、プログラムにより制御される圧電素子（１１）の置かれた環境の温度が上昇しても、圧電素子（１１）の発する音の音圧が低下しにくい、という利点がある。

第２〜第７の態様に係る構成については、音響装置（１）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

１ 音響装置
１１ 圧電素子
１４ 制御部
１５ 温度センサ
１００ 音響制御装置
Ｔ０ 一定周期
Ｔ１ 第１期間
Ｔ２ 第２期間
Ｔ３ 第３期間
Ｖ１ 駆動電圧

Claims (9)

1. 周期的な駆動電圧を受けて振動し、前記駆動電圧に応じた音圧の音を出力する圧電素子と、
   前記駆動電圧を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   基準となる第１音圧の音を前記圧電素子が出力する第１期間と、
   前記圧電素子が置かれている環境温度に応じて、前記第１音圧よりも低い第２音圧の音を前記圧電素子が出力する第２期間と、
   を含む一定周期を繰り返すように前記駆動電圧を制御する、
   音響装置。
2. 前記制御部は、前記駆動電圧のデューティ比を変えて前記第２音圧を変化させる、
   請求項１記載の音響装置。
3. 前記制御部は、前記駆動電圧の大きさを変えて前記第２音圧を変化させる、
   請求項１又は２に記載の音響装置。
4. 前記制御部は、前記第１期間及び前記第２期間の各々において、前記駆動電圧の周波数を第３期間ごとに変えており、かつ、前記第３期間に同期して前記音圧を変化させる、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の音響装置。
5. 前記制御部は、前記第３期間ごとに前記音圧を変化させる、
   請求項４記載の音響装置。
6. 前記制御部は、前記環境温度に応じて、前記一定周期における前記第１期間と前記第２期間との比率を変える、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の音響装置。
7. 前記環境温度は、複数の段階に分けられており、
   前記制御部は、前記環境温度が高くなるにつれて前記第２音圧を低下させる、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の音響装置。
8. 周期的な駆動電圧を受けて振動し、前記駆動電圧に応じた音圧の音を出力する圧電素子に印加する駆動電圧を制御する音響制御装置であって、
   基準となる第１音圧の音を前記圧電素子が出力する第１期間と、
   前記圧電素子が置かれている環境温度に応じて、前記第１音圧よりも低い第２音圧の音を前記圧電素子が出力する第２期間と、
   を含む一定周期を繰り返すように前記駆動電圧を制御する機能を有する、
   音響制御装置。
9. 周期的な駆動電圧を受けて振動し、前記駆動電圧に応じた音圧の音を出力する圧電素子に印加する駆動電圧を制御するためのプログラムであって、
   コンピュータシステムに、
   基準となる第１音圧の音を前記圧電素子が出力する第１期間と、
   前記圧電素子が置かれている環境温度に応じて、前記第１音圧よりも低い第２音圧の音を前記圧電素子が出力する第２期間と、
   を含む一定周期を繰り返すように前記駆動電圧を制御する処理を、
   実行させるためのプログラム。

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