JP2008522227A - 多声音を生成する方法 - Google Patents

Abstract

異なる周波数の少なくとも２つの矩形周期信号（１２ａ，１２ｂ）の時間多重化の結果としてもたらされ、かつ固定の持続時間のパルスを有し、デューティ・サイクルが０．５より小さい信号（８）がトランスデューサ（６）の端子に印加されることを特徴とする音響圧電トランスデューサ（６）を駆動する方法。この信号は、異なる持続時間の少なくとも２つの波状論理信号の時間的な合計の結果とすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧電タイプの音響トランスデューサによって多声音を生成する方法に関する。

圧電振動子を使用したアラーム音の生成は、特に腕時計分野で周知である。このタイプの振動子のための駆動デバイスは、従来から、増幅トランジスタのコレクタ側に並列に接続された圧電エレメントとブースタ・コイルからなる。電気コントロール信号が、当該トランジスタのベースにそれを導通させるために印加されると、当該トランジスタの閉に応答して、電流が電気コイルを通って流れ、ブースト電圧が圧電エレメントに印加される。トランジスタのベースに印加される電気信号は、通常、方形波状の信号である。この電気信号が再びゼロに降下するとき、圧電エレメントが音響信号を発する。

このシステムの欠点は、実質的に多様性を持たない月並みな音楽性の単声音しか生成できないことである。

この欠点を克服するために、特許文献１は、固定周波数であるが可変パルス持続時間を伴う信号を増幅トランジスタに印加することを提案している。そのようにすることによって、圧電エレメントによって生成された音響信号の音色を変化させること、したがってベルの響きの印象を作り出すことが可能である。生成される音はより高い品質のものであるが、それにもかかわらず単声音のままである。

可変し、減少するデューティ・サイクルのパルス列を増幅トランジスタに印加することを含む方法も特許文献２から知られており、組み立てに使用される部品形状の間の任意の差異とは独立に音圧を生成させることを所望の目的としている。したがって、使用されている方法（パルス持続時間の変化）もまた、多声音の生成を可能するものではなく、可変の音色を伴う音に過ぎず、本質的に単声のままである。

スイス国特許第６３０ ５０３号 スイス国特許第６４９ １８８号

本発明は、特にエネルギを節約する方法を提供し、かつ、圧電タイプの音響トランスデューサによる多声音の生成する方法を提供することによって、上記の欠点などを克服することを目的とする。

したがって本発明は、圧電音響トランスデューサを駆動する方法に関し、デューティ・サイクルが０．５より小さい固定持続時間のパルスを伴う論理タイプの波状信号が当該トランスデューサ端子に印加されることを特徴とする。

これらの特徴によって本発明は、有意のエネルギ節約を達成することを可能にし、そのことが、エネルギ貯蔵容量に限界のある腕時計または携帯電話等の携帯用の器械にこの圧電トランスデューサが組み込まれる場合に特に有利である。圧電トランスデューサの論理コントロール信号のデューティ・サイクルを低減させること、言い換えると信号のアクティブ相を、したがって電力消費を低減させることが、それにもかかわらず許容可能な音響特性（音のレベル、音調）の維持を可能にすることが観察された。

とりわけ、圧電トランスデューサ論理コントロール信号のデューティ・サイクルの低減は、多声音の生成を視野に入れることを可能にする。

したがって、本発明の方法の相補的な特徴によれば、少なくとも２つの異なる周波数の波状論理信号が、圧電トランスデューサ・コントロール・システムの端子に同時に印加される。

したがって、いくつかの独立したサウンドトラックが重合され、多声音が作られる。２つの周波数の使用は同時に生じ、その結果、圧電トランスデューサが周波数の異なる２つの音を同時に生成する。言い換えると、短いパルス長のために、すなわちパルスの持続時間または長さと波状論理信号の周期の長さの間の比として定義されるデューティ・サイクルの低減のために、時間ドメインにおいて少なくとも２つのトラックを多重化すること、したがって、多声音を生成することが可能になる。

本発明のこのほかの特徴および利点は、以下の本発明に従った方法の実装形態の詳細な説明からより明確に明らかとなろうが、この例は、純粋に、付属図面に関連する非限定的な例示として与えられている。

本発明は、パルス持続時間が固定であり、かつそのデューティ・サイクルが０．５より小さい波状タイプの論理信号によって音響圧電トランスデューサをコントロールすることを含む発明を要点とすることから発している。パルスの持続時間を低減させることは、論理信号のアクティブ相、したがって電力消費を低減させるが、許容可能な音響特性を維持する。さらに、０．５より小さいデューティ・サイクルを選択することによって異なる周波数のいくつかのトラックを同時に重合させること、したがって多声音を生成することが可能になる。

図１は、圧電タイプの音響トランスデューサに関する駆動回路の回路図である。包括的な参照番号１によって全体として指定されているこの駆動回路は、並列に接続された圧電エレメント２とブースタ・コイル４が増幅トランジスタ６のコレクタ側に接続されている。電気信号８がトランジスタ６のベースに印加されると、トランジスタが導通し、電流がコイル４を通って流れ、圧電エレメント２の端子間にブースト電圧を生じさせる。トランジスタ６のベースに印加される電気信号８は、一般に矩形波の信号であり、そのデューティ・サイクルは０．５より小さい。したがって、電気信号８が降下してゼロに戻ると、圧電エレメント２が音響信号を発する。アクティブ相が低減されるこのタイプの信号は、電力消費を低減させる一方、圧電エレメント２によって生成される音響信号について許容可能な音響特性を維持することが観察された。

トランジスタ６のベースに印加される電気信号８は、バイナリ加算器タイプの、オア論理ゲートを含むコントロール回路またはシンセサイザ１０によって生成される。シンセサイザ１０は、時間ドメインにおける、異なる周波数の少なくとも２つのトラックを多重化すること、すなわち図２に示されているような少なくとも２つの波状論理信号１２ａ、１２ｂを時間的に合計する能力を有し、トランジスタ６のベースに印加されるコントロール信号８は、これら２つの信号１２ａ、１２ｂの時間的な多重化の結果である。２つの異なる周波数の信号を多重化するために必要な手段は当業者に周知であり、したがってこれ以上はここで説明しない。

論理信号１２ａ、１２ｂは、５０と３００μｓの間を含む、たとえば１００μｓ台の短いパルス持続時間ｔによって、および０．５より小さいデューティ・サイクルによって特徴づけられる。ここで想起されることになろうが、波状タイプの論理信号のデューティ・サイクルは、パルスの持続時間ｔと信号周期の周期Ｔの間の関係によって決定される。したがって、デューティ・サイクルが０．５の論理信号は、時間の５０％がその『１』論理レベル、残りの時間の５０％がその『０』論理レベルとなる信号である。

多重化されることになる論理信号は、固定のパルス持続時間ｔを維持しつつ、かつ周波数ｆを低減して生成されるが、これはデューティ・サイクルＤＣの値を減少させることを意味する。実際、デューティ・サイクルＤＣは、パルスの持続時間ｔと論理信号の周波数ｆの間の積として表すことが可能である。デューティ・サイクルを低減させるほど、圧電エレメントによって発信される周波数のスペクトルが広がる。このスペクトルの拡張は、そのスペクトルの周波数のそれぞれのためのエネルギの再分配を伴い、ベース周波数に関連付けされるエネルギが、より高い周波数を犠牲にして減少する。最終的に、音響エネルギの大半が可調周波数範囲内にとどまるまでデューティ・サイクル値ＤＣを低減させることができる。

言うまでもないことであるが、本発明は上に説明した実施形態に限定されず、付随する特許請求の範囲によって定義されるとおりの本発明の範囲から逸脱することなしに当業者が種々の単純な変更および変形を思いつくことは可能である。

圧電トランスデューサの駆動回路の回路図である。 ２つの異なる周波数のトラックの時間多重を略図的に示した波形図である。

符号の説明

１ 駆動回路、２ 圧電エレメント、４ ブースタ・コイル、６ 増幅トランジスタ、８ コントロール信号、１０ コントロール回路、１２ａ、１２ｂ 波状論理信号

Claims (2)

1. 音響圧電トランスデューサ（６）を駆動する方法であって、異なる周波数の少なくとも２つの矩形周期信号（１２ａ，１２ｂ）の時間的な多重化の結果としてもたらされ、かつ固定の持続時間のパルスを有し、そのデューティ・サイクルが０．５より小さい信号（８）が前記トランスデューサ（６）の端子に印加されることを特徴とする方法。
2. 前記論理信号（８）のパルス持続時間が５０と３００μｓの間に含まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。

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