JPH07168990A - 警告発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人間の聴覚がもつラウドネス特性を補正し
て、全音量域で多くの種類の警告音を操作者に誤解なく
伝達することができる。 【構成】 周波数検知回路７により検知された周波数と
周波数特性記憶手段１０に記憶された特性情報とを比較
参照して第２制御部９が圧電ブザー４に入力される信号
の振幅を制御する構成を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発生音の振幅を制御す
る機能を有する警告発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気的に発生音の振幅を制御する
機能を有する警告発生装置は、通常図１１に示すように
構成されていた。

【０００３】図１１は従来の警告発生装置の構成を説明
するブロック図である。

【０００４】同図において、１は電源、２は振幅制御用
トランジスタで、Ｄ／Ａ変換器５の出力に従って圧電ブ
ザー４等（またはスピーカ等の発音体、以下同様）の出
力の振幅を制御する。３は周波数発生回路６の出力に従
って圧電ブザー４に音を出力する励振用トランジスタ、
Ｄ／Ａ変換器５は振幅制御用電圧を発生する。６は前記
電圧ブザー４等から出力される警告音の周波数に相当す
る電圧波形を発生するための周波数発生回路（通常倍周
回路及び／または分周回路の複合したもの、以下同
様）、１２は前記Ｄ／Ａ変換器５及び周波数発生回路６
を制御し、定められた振幅及び周波数の警告音を発生さ
せるための制御部（通常ワンチップマイコンまたはＣＰ
Ｕで構成される）、３４は操作者が圧電ブザー４等に印
加される電圧、すなわち音量を調節するための音量調節
手段（ボリューム等で構成される）である。

【０００５】このように、従来の警告発生装置において
は、圧電ブザー４等に印加される電圧の振幅は警告の周
波数に因らず、操作者が設定した値に固定される形とな
っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述従
来例においては、圧電ブザー４に印加される電圧の振幅
が、警告の周波数に因らず一定であるため、以下の
（１），（２）に記載される問題点があった。

【０００７】（１）通常圧電ブザー４等は、図１２に示
す様に入力される電圧の振幅と出力される音圧の比が周
波数特性を持っており、警告音の周波数が広範囲に変化
する場合、例えば低音域，高音域での音圧、すなわち音
量が低下してしまうなど音量にムラが発生する原因とな
っていた。

【０００８】（２）人間の聴覚は図１３に示す等ラウド
ネス曲線の通り、感度の周波数特性がうける音圧のレベ
ルによって変化する特性を持っており、上述従来例にお
いて、音量を小さくした場合、特に低音域，高音域にお
いて中音域（１ＫＨｚ近傍）より音量が低下して聞こえ
ることとなり、多くの種類の警告音を周囲環境に整合し
た音量を保ちつつ、かつ操作者に誤解なく伝達する上で
甚だ不都合であった。

【０００９】本発明は、上記の問題点を解消するために
なされたもので、音源に入力される信号の振幅を検知さ
れた音源から発生される音源から周波数とあらかじめ記
憶された特性情報とに基づいて制御することにより、音
源（発音媒体）自体がもつ周波数特性を補正し、警告音
の周波数が広範囲に変換しても音量ムラの発生を防止で
きる。また、人間の聴覚がもつラウドネス特性（小音量
の時、特に高音域，低音域が中音域に比べて聞こえにく
く成る特性）を補正して、全音量域で多くの種類の警告
音を操作者に誤解なく伝達することができる警告発生装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る警告発生装
置は、警告音の周波数を検知する検知手段と、前記音源
から発生する各周波数毎に対応する発生音の特性情報を
記憶する周波数特性記憶手段と、前記検知手段により検
知された周波数と前記周波数特性記憶手段に記憶された
前記特性情報とを比較参照して前記音源に入力される信
号の振幅を制御する振幅制御手段とを有するものであ
る。

【００１１】

【作用】本発明においては、検知手段により検知された
周波数と前記周波数特性記憶手段に記憶された前記特性
情報とを比較参照して振幅制御手段が前記音源に入力さ
れる信号の振幅を制御して、音源の周波数特性及び視覚
のラウドネス特性等、警告音の適切な伝達の障害となる
周波数依存性を補正できるようにしたものである。

【００１２】

【実施例】

〔第１実施例〕図１は本発明の第１実施例を示す警告発
生装置の構成を示すブロック図であり、図１１と同一の
ものには同一の符号を付してある。

【００１３】図において、１は電源、２は振幅制御用ト
ランジスタ、３は励振用トランジスタ、４は圧電ブザー
等、５はＤ／Ａ変換器、６は周波数発生回路、７は前記
周波数発生回路６が発生している周波数を検知するカウ
ンタなどの周波数検知回路、８は警告音の周波数設定及
び鳴動タイミングを周波数発生回路６を用いて制御する
第１制御部、９は音量調節手段３４により操作者が設定
した音量値を基準とし、かつ周波数検知回路７により検
知された周波数に相当する、あらかじめ周波数特性記憶
手段１０に記憶した補正値を乗じた値に音量を制御する
第２制御部、１０は図１２，図１３に示すような視覚や
圧電ブザー等の周波数特性を記憶するための周波数特性
記憶手段、３４は音量調節手段である。

【００１４】この様に構成された警告発生装置におい
て、検知手段（周波数検知回路７）により検知された周
波数と周波数特性記憶手段１０に記憶された特性情報
（図１３に示した等ラウドネス曲線または図１２の圧電
ブザー等の周波数特性またはこれらを総合して算出され
た各音量設定値毎の周波数特性）とを比較参照して振幅
制御手段（本実施例では第２制御部９）が圧電ブザー４
に入力される信号の振幅を制御して、音源の周波数特性
及び視覚のラウドネス特性等、警告音の適切な伝達の障
害となる周波数依存性を補正できるようにしたものであ
る。具体的に各実施例について以下詳述する。

【００１５】第１実施例において、周波数特性記憶手段
１０には、図１３に示した等ラウドネス曲線または図１
２の圧電ブザー等の周波数特性またはこれらを総合して
算出された各音量設定値毎の周波数特性が記憶されてお
り、第２制御部９は周波数検知回路７により検知された
周波数に対応して、該記憶されている周波数特性の逆数
を取ることによって振幅制御の補正パターンを算出し、
これを音量調節手段３４によって操作者により規定され
た音量値に乗じた値に基づいてＤ／Ａ変換器５を制御す
る。

【００１６】図２は、図１に示した周波数特性記憶手段
１０に記憶される周波数特性と補正される振幅制御パタ
ーンとの関係を示す図である。

【００１７】なお、図２においては、上記ラウドネス曲
線及び圧電ブザー等の周波数特性を総合して算出された
周波数特性が各周波数及び各音量毎に十分詳細に記憶さ
れている例を示しているが、記憶容量圧縮のため折れ線
近似及び補間等の方法を用いた場合についても、当然本
発明は、適用可能である。またこのことは、後述の実施
例についても同様である。

【００１８】本実施例では、警告音の発生タイミング及
び周波数を制御する第１制御部８と音量の調節及び周波
数特性の第２制御部９とが独立となっており、例えばＩ
ＢＭ−ＰＣ互換機において市販アプリケーションを動作
させる場合（第１制御部８が互換機のシステムＣＰＵに
相当）にソフトウェア的互換性を損なうことなく、上述
の補正を実現できるという長所がある。

【００１９】なお、図１においては、トランジスタ２，
３としてバイポーラ形トランジスタを用いているが、当
然ながらこれにこだわることなく、例えばＦＥＴや真空
管等ほかの増幅素子を用いた場合、あるいは特段増幅素
子を用いることなくＤ／Ａ変換器５及び周波数発生回路
６を直接接続した場合についても本発明は適用可能であ
る。またこのことは、後述の実施例についても同様であ
る。 〔第２実施例〕図３は本発明の第２実施例を示す警告発
生装置の構成を示すブロック図であり、図１１，図１と
同一のものには同一の符号を付してある。

【００２０】同図において、１１は前記制御部１２が選
択する警告音の周波数値に基づいて周波数特性記憶手段
１０に記憶された対応する周波数の特性値を選択的に読
み出すためのデコーダであり、機能的に図１における周
波数検知回路７に相当する。１２は前記周波数発生回路
６の制御及びデコーダ１１により選択的に読み出された
警告音周波数に対応する特性値からの補正値の算出及び
該補正値を音量調節手段３４により操作者が規定した音
量値に乗じた値に基づいたＤ／Ａ変換器５の制御を司る
制御部であり、図１における第１制御部８及び第２制御
部９の機能を合わせ持ったものに相当する。

【００２１】本実施例においては、制御部１２が１つに
集約されており、第１実施例に比べ、低価格化及び機器
の小型，軽量化の面で有利であるという利点がある。

【００２２】なお、図３において、デコーダ１１は独立
したブロックとして記述されているが、当然ながら制御
部１２がワンチップマイコン等デコーダ機能を内蔵して
いるもの、または出力ポート等を用い該デコーダ機能を
ソフトウェア的に実現した場合についても本発明は適用
可能である。またこのことは後述の実施例についても同
様である。 〔第３実施例〕図４は本発明の第３実施例を示す警告発
生装置の構成を示すブロック図であり、図１１，図３と
同一のものには同一の符号を付してある。

【００２３】同図において、１３は前記圧電ブザー４と
は別個に設置され、操作者に警告音を伝達するためのイ
ヤホン、１４は警告音の発生媒体を圧電ブザー４とイヤ
ホン１３との間で選択的に切り替えるための切替えスイ
ッチ、１５はイヤホン１３の周波数特性（またはラウド
ネス特性またはこの両者を総合したもの）を記憶するイ
ヤホン使用時周波数特性記憶手段、１６は圧電ブザーの
周波数特性（同上）を記憶する圧電ブザー使用時周波数
特性記憶手段である。

【００２４】図４において、１４は切替えスイッチで、
制御部１２の指示によりイヤホン１３または圧電ブザー
４のいずれか一方を選択する。当該指示はデコーダ１１
にも伝達され、イヤホン１３が選択されているときはイ
ヤホン使用時周波数特性記憶手段１５の内容に基づき、
各々の制御部１２による補正が為される。

【００２５】本実施例により、周波数特性の互いに異な
る圧電ブザー４等とイヤホン１３またはスピーカ等との
間で発音媒体を切り替えた場合において、それぞれ最適
な周波数特性の補正が可能となる。 〔第４実施例〕前述の第３実施例においては、圧電ブザ
ー４等とイヤホン１３等とは、背反的に切り替えられた
が、Ｄ／Ａ変換器５及びトランジスタ２をイヤホン１３
駆動用及び圧電ブザー４駆動用にそれぞれ独立に設置す
ることにより、それぞれの発音媒体毎に最適の補正を施
しつつ、かつそれぞれに同時に警告音を発生させること
ができる。 〔第５実施例〕図５は本発明の第４実施例を示す警告発
生装置の構成を示すブロック図であり、図１１，図４と
同一のものには同一の符号を付してある。

【００２６】同図において、１７は外部に警告音発音媒
体を接続するための接続端子、１８はヘッドセット、１
９はヘッドセット自体の周波数特性のみ（ラウドネス特
性を含まず）の記憶手段、２０は同じくイヤホン自体の
周波数特性のみ（同上）の記憶手段、２１は同じく圧電
ブザー自体の周波数特性のみ（同上）の記憶手段、２２
は図１３に示すラウドネス特性のみの記憶手段、２３は
各記憶手段１９〜２１の内容のうち、デコーダ１１によ
り選択された特性値とラウドネス特性記憶手段２２の内
容のうち、制御部１２により選択されている周波数に対
応する値としてデコーダ１１によって選択されている値
との乗算を行う乗算回路である。

【００２７】同図において、接続端子１７にはヘッドセ
ット，イヤホンなど複数種の警告音発音媒体が接続され
ることが想定されており、そのいずれかが接続される
と、イヤホン等検知回路３５が、これを検知し、各対応
する周波数特性記憶手段１９，２０を補正の根拠として
用いるようデコーダ１１に作用する。また、接続端子１
７に何も接続されていない場合には、圧電ブザー周波数
特性記憶手段２１を用いるよう、デコーダ１１に作用す
る。

【００２８】本実施例においては警告発音媒体が複数種
想定される場合に、各媒体の周波数特性を未処理のまま
記憶すれば済み、前処理の簡便化が計れる。

【００２９】また、ラウドネス特性は、操作者の年令，
性別等により個人差があり、後述の第７実施例との組合
わせによりラウドネス特性のみを個別に変更する場合に
容易であるという利点がある。

【００３０】なお、図５においては、２３は乗算回路
で、独立したブロックとして記述されているが、当然な
がら制御部１２の乗算機能により代えた場合について
も、本発明は適用可能である。また、このことは後述の
実施例についても同様である。なお、２４はスイッチで
ある。 〔第６実施例〕図６は本発明の第６実施例を示す警告発
生装置の構成を示すブロック図であり、図１１，図５と
同一のものには同一の符号を付してある。

【００３１】同図において、２５は前記圧電ブザー４等
を音量センサとして利用する場合の電流−電圧変換用抵
抗器、２６は前記圧電ブザー４等を発音体として用いる
か、音量センサとして用いるかを切り替えるためのスイ
ッチ、２７は図７に示すような人間の聴覚の最小弁別レ
ベル特性を記憶するための記憶手段、２８は増幅／検波
回路で、圧電ブザー４を音量センサとして用いた場合の
圧電ブザー４の出力を増幅／検波するための増幅／検波
回路、２９は前記増幅／検波回路２８の出力をディジタ
ルかするためのＡ／Ｄ変換器である。

【００３２】図７は人間の聴覚の最小弁別レベル特性を
示す図であり、特に、騒音及び弁別すべき者が同一周波
数の純音である場合を想定している場合に対応する。

【００３３】この図に示すように、あるレベルの騒音が
ある環境下においては、人間の聴覚が有無を識別できる
最小のレベルは、一般に騒音レベルが高いほど高くなる
が、実際は、周波数依存性及び騒音レベルによる非線形
性を持っている。

【００３４】本実施例によれば、警告音の発音に先立っ
て、スイッチ２６を電流−電圧変換用抵抗器２５側に切
替え、増幅／検波回路２８，Ａ／Ｄ変換器２９を用いる
ことにより警告音の周波数帯（例えば、３００〜３４０
０Ｈｚ）近辺の周囲騒音レベルを検波／測定したのちＡ
／Ｄ変換して、制御部１２に伝えることにより周囲騒音
レベルを制御部１２が測定する。

【００３５】更に、制御部１２は最小弁別レベル記憶手
段２７に記憶された内容に基づき、その騒音下において
も適正に警告音が操作者に伝達するのに必要な音量の逓
倍レベルを算出し、スイッチ２６をトランジスタ２側に
切り替えたのち、Ｄ／Ａ変換器５及び周波数発生回路６
を作動させて、該逓倍レベルをあらかじめ操作者が設定
した音量レベルに上乗せした音量を発音する。

【００３６】例えば、騒音レベルが５ｄＢの場合には、
約３ｄＢの変化をもたらせば人間が識別できるのでＫ
（１０^8/10−１０^5/10）＝３．１４Ｋ（Ｋは定数）の音
圧（騒音との位相ズレは無視して計算）の逓倍レベルで
あるのに対し、騒音レベルが４０ｄＢの場合には、約
０．５ｄＢの変化をもたらせばよいので逓倍レベルはＫ
（１０^40.5/10-１０^40/10 ）＝１２２０Ｋの音圧とな
る。すなわち、騒音レベルが４０ｄＢの場合には、５ｄ
Ｂの場合の約４００倍の音圧を印加しないと操作者が等
しく警告音が伝達されないこととなり、この補正を制御
部が行うこととなる。

【００３７】なお、上述の記述において、警告音の周波
数により、圧電ブザー４等の周波数特性の補正を行うこ
とができることは、第１〜第５実施例と全く同等であ
る。また、図６に示した高速のＡ／Ｄ変換券２９を用い
る等により騒音の周波数レベルを更に細かく分析し、図
７の最小弁別レベルの周波数依存性をも考慮に入れた警
告音レベルの補正を行った例についても本発明は適用可
能である。

【００３８】本実施例により、例えば携帯型端末など外
部環境の騒音レベルが大きく変動する場合においても操
作者に適正に警告音を伝達することが可能となる。 〔第７実施例〕図８は本発明の第７実施例を示す警告発
生装置の構成を示すブロック図であり、図１１，図４と
同一のものには同一の符号を付してある。

【００３９】同図において、３０は外部から周波数特性
記憶手段１０に記憶された内容に変更を加えることを可
能にするための周波数特性入力部である。周波数特性入
力部３０が、例えばキーボードで構成された場合には、
操作者が好みにあった周波数特性または周囲騒音が存在
する場合の逓該レベル等を随時キーボード入力すること
ができ、また周波数特性入力部３０がフロッピーディス
ク・ドライブやモデム，ＬＡＮインタフェースなど、外
部メディアの読取り媒体や通信インタフェースである場
合には、それぞれ外部メディアの内容や通信されたデー
タに基づいて周波数特性記憶手段１０の内容の変更が可
能となる。

【００４０】本実施例により、例えば難聴者が自分に最
適な音量レベル周波数特性による警告音の発音を選択す
るなど、より柔軟な警告音の選択が可能となる。

【００４１】また、本実施例と第５実施例とを組合わせ
ることにより、圧電ブザー４等の発音媒体の周波数特性
とラウドネス特性を独立に変更することが可能となり、
例えばイヤホン，ヘッドホン等の製造者が自らの製品の
周波数特性をフロッピーディスクに入れて供給すること
も可能になる。

【００４２】なお、当然ながら周波数特性入力部３０は
独立したブロックだけでなく、例えばコンピュータシス
テムのキーボード，メディア読取り媒体の機能を利用す
る場合についても本発明は適用可能である。 〔第８実施例〕図９は本発明の第８実施例を示す警告発
生装置の構成を示すブロック図であり、図１１，図３と
同一のものには同一の符号を付してある。

【００４３】同図において、３１は周波数特性等を入力
するためのディジタイザ、３２は前記ディジタイザ３１
と一体として構成される液晶等の表示手段、３３は前記
ディジタル３１上で操作することにより周波数特性等の
入力を行うためのペンである。

【００４４】図１０は、図９に示したディジタル３１，
ペン３３による周波数特性入力動作を説明する図であ
る。

【００４５】本実施例においては、図１０に示す通りグ
ラフィカルな入力が可能であり、ユーザ・インタフェー
スの著しい向上が可能である。

【００４６】また、当然ながら図９のディジタイザ３
１，表示手段３２，ペン３３として、例えばペン入力コ
ンピュータのデジタイザ，表示媒体，ペンを用いた場合
等、他の用途の兼用を行った場合についても本発明は適
用可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
検知手段により検知された周波数と周波数特性記憶手段
に記憶された特性情報とを比較参照して振幅制御手段が
音源に入力される信号の振幅を制御するので、音源の周
波数特性及び視覚のラウドネス特性等、警告音の適切な
伝達の障害となる周波数依存性を補正することができ
る。

【００４８】従って、音源（発音媒体）自体がもつ周波
数特性を補正し、警告音の周波数が広範囲に変換しても
音量ムラの発生を防止できる。また、人間の聴覚がもつ
ラウドネス特性（小音量の時、特に高音域，低音域が中
音域に比べて聞こえにくく成る特性）を補正して、全音
量域で多くの種類の警告音を操作者に誤解なく伝達する
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す警告発生装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】図１に示した周波数特性記憶手段に記憶される
周波数特性と補正される振幅制御パターンとの関係を示
す図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す警告発生装置の構成
を示すブロック図である。

【図４】本発明の第３実施例を示す警告発生装置の構成
を示すブロック図である。

【図５】本発明の第４実施例を示す警告発生装置の構成
を示すブロック図である。

【図６】本発明の第６実施例を示す警告発生装置の構成
を示すブロック図である。

【図７】人間の聴覚の最小弁別レベル特性の一例を示す
図である。

【図８】本発明の第７実施例を示す警告発生装置の構成
を示すブロック図である。

【図９】本発明の第８実施例を示す警告発生装置の構成
を示すブロック図である。

【図１０】図９に示したディジタル，ペンによる周波数
特性入力動作を説明する図である。

【図１１】従来の警告発生装置の構成を説明するブロッ
ク図である。

【図１２】図１１に示した圧電ブザーの周波数特性の一
例を示す図である。

【図１３】音圧レベル対周波数との関係を示す等ラウド
ネス曲線を説明する図である。

【符号の説明】

１ 電源 ２ トランジスタ ３ トランジスタ ４ 圧電ブザー ５ Ｄ／Ａ変換器 ６ 周波数発生回路 ７ 周波数検知回路 ８ 第１制御部 ９ 第２制御部 １０ 周波数特性記憶手段 ３４ 音量調節手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音源に入力される信号の振幅に応じて所
   定周波数の警告音を発生する警告発生装置において、前
   記警告音の周波数を検知する検知手段と、前記音源から
   発生する各周波数毎に対応する発生音の特性情報を記憶
   する周波数特性記憶手段と、前記検知手段により検知さ
   れた周波数と前記周波数特性記憶手段に記憶された前記
   特性情報とを比較参照して前記音源に入力される信号の
   振幅を制御する振幅制御手段とを具備したことを特徴と
   する警告発生装置。