(57)【要約】  【課題】１つのブザーから和音を発生させるための和音用デジタル信号を生成する。  【解決手段】第１ステップでは、周波数の異なる複数の音源用デジタル信号Ａ（例えば６００ＨＺ）とＢ（例えば５００ＨＺ）のデューティ比がそれぞれ小さくされる（例えば周波数Ａのデューティ比１０％、周波数Ｂのデューティ比８．３％）。第１ステップ後に、第２ステップで、複数の音源用デジタル信号におけるハイ波形同士が重ならないように、複数の音源用デジタル信号ＡとＢの間で位相がずらされる（例えば小さい周波数Ｂの位相を、そのデューティ比８．３％相当の位相分だけ遅らせる）。第２ステップ後に、第３ステップで、複数の音源用デジタル信号同士が合成されて、１つの和音用デジタル信号が生成される。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに周波数の異なる複数の音源用デジタル信号を合成することにより、１つの和音用デジタル信号を生成するようにした和音用デジタル信号の生成方法であって、
前記複数の音源用デジタル信号のデューティ比をそれぞれ小さくする第１ステップと、
前記第１ステップ後に、前記複数の音源用デジタル信号におけるハイ波形同士が重ならないように、該複数の音源用デジタル信号の間で位相をずらす第２ステップと、
前記第２ステップ後に、前記複数の音源用デジタル信号同士を合成する第３ステップと、
を備えていることを特徴とする和音用デジタル信号の生成方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２ステップにおける位相ずらしが、前記複数の音源用デジタル信号におけるハイ波形同士が完全に重なる部分については、該ハイ波形同士が連続して隣合う関係となるように行われる、ことを特徴とする和音用デジタル信号の生成方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記複数の音源用デジタル信号が２つとされている、ことを特徴とする和音用デジタル信号の生成方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１ステップにおいて、周波数の大きい方の音源用デジタル信号のデューティ比が、周波数の小さい方の音源用デジタル信号のデューティ比よりも大きくされる、ことを特徴とする和音用デジタル信号の生成方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１ステップにおいて、前記各音源用デジタル信号のデューティ比が、その周期の比に応じた値として設定される、ことを特徴とする和音用デジタル信号の生成方法
【請求項６】
請求項５において、
前記第１ステップが、
前記２つの音源用デジタル信号の周期の比を求める第４ステップと、
前記第４ステップで得られた周期の比を示す数値を２倍にする第５ステップと、
前記第５ステップにおいて２倍にされた周期の比を示す数値の逆数を演算する第６ステップと、
前記第６ステップで得られた逆数の割合に応じて、前記各音源用デジタル信号のデューティ比を小さくする第７ステップと、
を備えていることを特徴とする和音用デジタル信号の生成方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記第２ステップにおける位相ずらし量が、前記第１ステップ後の一方の周波数でのハイ波形のデューティ比に相当する時間分とされている、ことを特徴とする和音用デジタル信号の生成方法。
【請求項８】
和音用デジタル信号の生成装置であって、
互いに周波数の異なる複数の音源用デジタル信号を発生させる音源用デジタル信号発生手段と、
前記複数の音源用デジタル信号のデューティ比をそれぞれ小さくするデューティ比変更手段と、
前記デューティ比変更手段によりデューティ比が小さくされた前記複数の音源用デジタル信号におけるハイ波形同士が重ならないように、該複数の音源用デジタル信号の間で位相をずらす位相ずらし手段と、
前記位相ずらし手段によって位相がずらされた前記複数の音源用デジタル信号を合成して和音用デジタル信号を生成する合成手段と、
を備えていることを特徴とする和音用デジタル信号の生成装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記合成手段によって合成された和音用デジタル信号が、車両における電磁式の警報装置用とされている、ことを特徴とする和音用デジタル信号の生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、和音用デジタル信号の生成方法および生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車等の車両においては、クラクション等の電磁式のブザー（発音式警報装置）を有している。このブザーは、その電磁コイルに所定周波数の電気信号を付与することにより振動板を振動させて音を発生させるものが一般的となっている。
【０００３】
上記特許文献１には、外気温度に応じてブザーから出力する音圧を変更するものが開示されている。また、特許文献２には、ブザーから出力する周波数に応じて電圧を変更することによりメロディを発音させるものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０１８９５号公報
【特許文献２】特開２０１３−０３７１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ブザーが出力する音が周波数一定の単音であると、聴く者に対して単調で安っぽい感じを与えてしまうことになる。このため、ブザーが出力する音を、周波数の異なる音を合成した和音とすることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、デジタル信号によってブザーを作動させる場合に、１つのブザーから和音を発生させることは難しいものとなる。すなわち、互いに周波数の異なる２つの音源用デジタル信号（例えば４００ＨＺと５００ＨＺのデジタル信号）を単に合成することにより和音用デジタル信号としたのでは、階段状波形（ハイ信号の波形が階段状になること）が多く出現してしまうことになる。この場合、階段状波形の階段部分（中間部分）に相当する中間電圧では、ブザーの振動板を十分に変位させることができないため（階段部分の音圧を十分に確保することができないため）、出力された音は事実上和音とはいえないものになってしまう。
【０００７】
勿論、車両の電源電圧を昇圧する昇圧器を用いたり、音楽用スピーカ等を駆動する場合に採用されているようなデジタル信号をアナログ信号に置換することが考えられるが、この場合は、昇圧器やＤ／Ａ変換器等が別途必要になってしまうことになる。このようなことから、例えば高級な車両でみられるように、２つのブザーを用意して、一方のブザーからある周波数（例えば５００ＨＺ）の音を発生させ、他方のブザーからは別の周波数（例えば６００ＨＺ）の音を発生させて、この発生された２つの音の重なりでもって和音を生成するようにしているのが実情である。
【０００８】
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、電源電圧を昇圧させる昇圧器やＤ／Ａ変換器等を別途必要とすることなく、１つのブザーから和音を発生させることのできるようにした和音用デジタル信号の生成方法および生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明方法にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
互いに周波数の異なる複数の音源用デジタル信号を合成することにより、１つの和音用デジタル信号を生成するようにした和音用デジタル信号の生成方法であって、
前記複数の音源用デジタル信号のデューティ比をそれぞれ小さくする第１ステップと、
前記第１ステップ後に、前記複数の音源用デジタル信号におけるハイ波形同士が重ならないように、該複数の音源用デジタル信号の間で位相をずらす第２ステップと、
前記第２ステップ後に、前記複数の音源用デジタル信号同士を合成する第３ステップと、
を備えているようにしてある。
【００１０】
上記解決手法によれば、生成される和音用デジタル信号は、各音源用デジタル信号のデューティ比を小さくし、その後ハイ波形同士が重ならないように位相をずらした後に合成したものとなっているので、単純にオン（ハイ波形対応）、オフの２値のデジタル信号となり、昇圧器やＤ／Ａ変換器等を別途用いることなく、１つのブザーから和音を発生させることができる。ちなみに、デューティ比を小さくする処理を行わない場合は、ハイ波形の一部重複部分が多数生じて、合成波形が階段波形を多数有するものになってしまう。また、位相ずらしを行わないと、ハイ波形が重なる部分の存在によって和音を精度よく再現できないものになってしまう。
【００１１】
上記解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項２〜請求項７に記載のとおりである。すなわち、
前記第２ステップにおける位相ずらしが、前記複数の音源用デジタル信号におけるハイ波形同士が重なる部分については、該ハイ波形同士が連続して隣合う関係となるように行われる、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、ハイ波形同士が重なる部分においては、位相ずらしによってハイ波形同士が連続して隣り合う関係となるようにされるので、複数のハイ波形に対応した振動があたかも同時に生じたかのように作用して、和音として十分に認識させる上で好ましいものとなる。
【００１２】
前記複数の音源用デジタル信号が２つとされている、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、音源用デジタル信号の数を極力少なくして、制御の簡単化等の上で好ましいものとなる。
【００１３】
前記第１ステップにおいて、周波数の大きい方の音源用デジタル信号のデューティ比が、周波数の小さい方の音源用デジタル信号のデューティ比よりも大きくされる、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、各周波数の音源用デジタル信号でのハイ波形の出力時間を、ほぼ同じに設定する等の上で好ましいものとなる。
【００１４】
前記第１ステップにおいて、前記各音源用デジタル信号のデューティ比が、その周期の比に応じた値として設定される、ようにしてある（請求項５対応）。この場合、各周波数の音源用デジタル信号でのハイ波形の出力時間を同じに設定して、各周波数に応じた音をほぼ等しく出力する上で好ましいものとなる。
【００１５】
前記第１ステップが、
前記２つの音源用デジタル信号の周期の比を求める第４ステップと、
前記第４ステップで得られた周期の比を示す数値を２倍にする第５ステップと、
前記第５ステップにおいて２倍にされた周期の比を示す数値の逆数を演算する第６ステップと、
前記第６ステップで得られた逆数の割合に応じて、前記各音源用デジタル信号のデューティ比を小さくする第７ステップと、
を備えているようにしてある（請求項６対応）。この場合、デューティ比を小さくする具体的な手法が提供される。
【００１６】
前記第２ステップにおける位相ずらし量が、前記第１ステップ後の一方の周波数でのハイ波形のデューティ比に相当する時間分とされている、ようにしてある（請求項７対応）。この場合、請求項２に対応した効果と同様の効果を得ることができる。
【００１７】
前記目的を達成するため、本発明装置にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項８に記載のように、
和音用デジタル信号の生成装置であって、
互いに周波数の異なる複数の音源用デジタル信号を発生させる音源用デジタル信号発生手段と、
前記複数の音源用デジタル信号のデューティ比をそれぞれ小さくするデューティ比変更手段と、
前記デューティ比変更手段によりデューティ比が小さくされた前記複数の音源用デジタル信号におけるハイ波形同士が重ならないように、該複数の音源用デジタル信号の間で位相をずらす位相ずらし手段と、
前記位相ずらし手段によって位相がずらされた前記複数の音源用デジタル信号を合成して和音用デジタル信号を生成する合成手段と、
を備えているようにしてある。上記解決手法によれば、請求項１に対応した方法を実行するための装置が提供される。
【００１８】
上記解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項９に記載のとおりである。すなわち、
前記合成手段によって合成された和音用デジタル信号が、車両における電磁式の警報装置用とされている、ようにしてある（請求項９対応）。この場合、車両用の警報装置において、極力簡便な手法でもって和音を発生させる等の上で好ましいものとなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電源電圧を昇圧させる昇圧器やＤ／Ａ変換器等を別途必要とすることなく、１つのブザーから和音を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の制御系統例を示す図。
【図２】ブザーの一例を示す断面図。
【図３】周波数の異なる２つの音源用デジタル信号の例を示す図。
【図４】図３の音源用デジタル信号のデューティ比を小さくした状態を示す図。
【図５】図４の音源用デジタル信号の位相ずらしの例を示す図。
【図６】図５の音源用デジタル信号を合成して合成波を得る例を示す図。
【図７】位相ずらしの第２の例を示す図。
【図８】位相ずらしの第３の例を示す図。
【図９】位相ずらしの第４の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１において、１は警報装置の音源となる電磁式のブザーであり、実施形態では、自動車のクラクション用とされている。ブザー１は、スイッチング素子２と直列に、バッテリ電源（電源電圧で、実施形態では１２Ｖ）に対して接続されている。スイッチング素子２は、常閉式とされて、常時はブザー１への電源供給が遮断された状態とされている。
【００２２】
図１中、３、４は周波数発生回路である。周波数発生回路３は、周波数Ａ（例えば６００ＨＺ）の矩形波からなる音源用デジタル信号を発生する。また、周波数発生回路４は、周波数Ａとは異なる周波数Ｂ（例えば５００ＨＺ）の矩形波からなる音源用デジタル信号を発生する。
【００２３】
各周波数発生回路３、４で発生された音源用デジタル信号は、それぞれ合成回路５に入力される．合成回路５では、後述するように、周波数Ａの音源用デジタル信号と周波数Ｂの音源用デジタル信号とを合成することにより、和音を発生させるための和音用デジタル信号を生成する。コントローラ５には、運転者によりマニュアル操作されるマニュアルスイッチ６が接続されている。マニュアルスイッチ６は、実施形態では、ステアリングホイールに設けられたホーンスイッチ（クラクションスイッチと称されることもある）とされている。コントローラ５は、マニュアルスイッチ６が運転者によりＯＮ操作（通常は押圧操作）されると、ＯＮ操作されている時間だけ、上記合成された和音用デジタル信号をスイッチング素子に出力する。これにより、ブザー１から和音が発生されることになる。
【００２４】
次に、図２を参照しつつ、ブザー１の一例について説明する。ブザー１は、ケーシング１１を有して、ケーシング１１の底部に設けたヨーク１２上に電磁石１３が固定されている。電磁石１３は、鉄心１３Ａとこれを取り巻くコイル１３Ｂとを有している。ヨーク１２上には、電磁石１３を取り巻くようにして、永久磁石１４が固定されている。永久磁石１４は、電磁石１３の磁力を増大させるために設けられているが、無くてもよいものである。
【００２５】
ケーシング１１内には、電磁石１３を覆うようにして振動板１５が配設され、この振動板１５の外周縁部が、永久磁石１４に固定されている。振動板１５は、十分に弾性変形可能とされて、その中央部には、磁性部材からなる磁片１６が固定されている。電磁石１３のコイル１３Ｂに通電されると、磁片６が電磁石１３に引き寄せられて図中下方に変位され、コイル１３Ｂの通電が遮断されると、振動板１５は図中上方へ変位（復帰）される。コイル１３Ｂの通電と通電遮断とは、和音用デジタル信号に基づくスイッチング素子２のＯＮ、ＯＦＦによって高速で行われることになる。つまり、振動板１５は、上記和音用デジタル信号のうち例えばハイ信号のときに下方へ変位され、ロー信号のときに上方へ変位されることになる。和音用デジタル信号は、周波数Ａの音源用デジタル信号と周波数Ｂの音源用デジタル信号とを合成したもので、振動板１５の信号は、ケーシング１１に設けた開口部１１ａを通して外部へと広がることになる。なお、図示を略すが、ケーシング１１には、開口部１１ａに連なるようにしてホーンが配設されて、このホーンの共鳴効果を受けつつ和音が外部へ広がることになる。
【００２６】
次に、２つの音源用デジタル信号を合成して１つの和音用デジタル信号を生成する点について説明する。なお、合成波の生成は、コントローラ５が有するデューティ比を小さくする手段（機能）と、位相ずらしを行う手段（機能）と、位相ずらし後の周波数を合成する合成手段（機能）との各処理によって行われる。
【００２７】
まず、周波数発生回路３、４での矩形波からなる音源用デジタル信号は、図３に示すように、サイン波に応じてデューティ比が５０％の矩形波とされる。周波数Ａのハイ信号（ハイ波形）と周波数Ｂのハイ信号（ハイ波形）とは、所定の周期で完全に重なるタイミングが存在することになる。図３の例では、ｔ１時点で完全に重なった後、次にｔ２時点で完全に重なった状態となり、ｔ１時点とｔ２時点との間が「重なりの周期」となる。ｔ１時点でのハイ波形を０番目のハイ波形としたとき、ｔ２時点でのハイ波形は、周波数Ａについては６番目のハイ波形となり、周波数Ｂについては５番目のハイ波形となる。
【００２８】
図４は、図３に示す各音源用デジタル信号のデューティ比を、それぞれ小さくした状態が示される。実施形態では、周波数ＡとＢとの比に応じて、周波数が大きい方（周波数Ａ）のデューティ比を周波数が小さい方（周波数Ｂ）のデューティ比よりも大きくしてある。すなわち、各周波数Ａ、Ｂについて、１周期の間でのハイ波形出力時間が互いにほぼ同じになるように設定してある。
【００２９】
具体的には、次のようにしてデューティ比を決定してある。まず、周波数Ａ（６００ＨＺ）の周期は１／６００であり、周波数Ｂ（５００ＨＺ）の周期は１／５００となる。周期の比は、１／６００：１／５００なので、１桁（小数点以下を含む）の比で表すと５：６となる（比を示す数値は、周波数１００ＨＺを「１．０」として換算）。この各値をそれぞれ２倍すると、１０：１２となる。２倍された数値１０と１２の逆数は、０．１と０．０８３となる。この０．１と０．０８３を％で示した数値１０％と８．３％が、各周波数でのデューティ比となる。つまり、周波数Ａ（６００ＨＺ）のデューティ比１０％であり、周波数Ｂ（５００ＨＺ）のデューティ比は８．３％となる。
【００３０】
別の例として、周波数Ａを４００ＨＺ、周波数Ｂを５００ｈｚとしたときは、周期の比が１／４００：１／５００なので５：４となり、この値を２倍にすると１０：８になり、その逆数は１／１０と１／８であり、その％は１０％と１２．５％となる。つまり、４００ＨＺのデューティ比は１０％、５００ＨＺのデューティ比は１２．５％となる。なお、周期の比を示す数値を２倍にしたのは、余裕をもってハイ波形の部分的な重なりが生じないようにするためであり、上記比を示す数値を２倍にしないで小さいデューティ比を算出してもよく、逆にデューティ比が十分に小さくならない（５０％から十分に小さくならない）ときは、上記比を示す数値を３倍にする等、適宜の数でもって周期の比を示す数値を等割合でもって変更することができる。
【００３１】
図４で示すようにデューティ比を小さくした後は、図５に示すように、周波数ＡとＢとのハイ波形同士が完全に重なる部分を生じないように、位相ずらしが行われる。周波数Ｂ（５００ＨＺ）のデューティ比が、前述のように８．３％であることから、周波数Ｂについてデューティ比８．３％に相当する位相分だけ遅らせることにより、ハイ波形同士の重なりが避けられることになる。実施形態では、丁度８．３％分だけ位相を遅らせるようにしてある。具体的には、位相ずらしは、完全に重なるハイ波形同士が連続して隣り合うようにするため、例えば周波数の小さい周波数Ｂ（５００ＨＺ）における１つのハイ波形分の時間だけ行えばよいことになる。周波数Ｂ（５００ＨＺ）における１つのハイ波形の時間は、「デューティ比８．３％（０．０８３）×周期１／５００秒」＝「０．０８３×２．０ｍｓ」＝０．１６６ｍｓ（＝１６６μｓ）となる。つまり、周波数Ｂについて、０．１６６ｍｓ（＝１６６μｓ）分だけ位相を遅らせればよいことになる。
【００３２】
図４のように位相ずらしが行われた後に、周波数ＡとＢとを合成すると、図６に示すような合成波が得られることになる。この合成波が、和音用デジタル信号となり、この和音用デジタル信号でもって図１に示すスイッチング素子２がＯＮ、ＯＦＦされることになる（和音用デジタル信号のハイ信号のときに例えばブザー１の振動板１５が下方へ変位され、ロー信号のときに振動板１５が上方向へ変位される振動）。周波数Ｂが周波数Ａについてわずかに位相ずれを生じたものとなるが、聴く者にとっては和音として十分に認識されることになる。特に、位相ずらしが行われる前段階ではハイ波形同士が完全に重なる部分においては、周波数ＡとＢとのハイ波形同士が途中で途切れることなく連続して出力されるので、周波数Ａのハイ波形と周波数Ｂのハイ波形とがあたかも同時に出力されたようになり、違和感なく和音として聴くことができる。
【００３３】
図７〜図９は、それぞれ、２つの周波数ＡとＢとを１つのハイ波形分だけ位相ずらしする際に、周波数ｆ１についてデューティ比が小さくされた処理に応じて、周波数ｆ２のデューティ比（図７〜図９中Ｔonで示す時間に相当）を設定する例を示すものである。
【００３４】
まず、図７は、周波数ｆ１とｆ２との比が、「２：１」、「３：２」「４：３」「５：４」「６：５」のようなときに好ましい設定例を示すものである。図中、Ｔ1は周波数ｆ１における隣り合う２つのハイ波形間の周期（時間）、Ｔ１offは、この２つのハイ波形の間でのロー波形（ロー信号）の周期である．同様に、Ｔ2は周波数ｆ２における隣り合う２つのハイ波形間の周期（時間）、Ｔ2offは、この２つのハイ波形の間のロー波形の周期であり、Ｔonは周波数ｆ２のデューティ比（に相当する周期）である。以上のことを前提として、Ｔonは、図７中（３）式で示されるように、Ｔon＝（Ｔ1−Ｔ2）／２＝（１／ｆ1−１／ｆ２）／２のように設定すればよいことになる。
【００３５】
図８は、周波数ｆ1とｆ２との比が５：３のような場合に好適な設定例を示す。すなわち、周波数ｆ２についてのＴon＝（Ｔ1−Ｔ2）／４＝（１／ｆ1−１／ｆ２）／４のように設定すればよいことになる。
【００３６】
図９は、周波数ｆ1とｆ２との比が８：５のような場合に好適な設定例を示す。すなわち、周波数ｆ２についてのＴon＝（Ｔ1−Ｔ2）／６＝（１／ｆ1−１／ｆ２）／６のように設定すればよいことになる。
【００３７】
以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。和音を構成する音源用デジタル信号は、２つに限らず３以上であってもよい。デューティ比を小さくする処理に際して、デューティ比の下限値設定を、ブザー１のインダクタンスを考慮して、ハイ波形に応じた電流がきちんと流れる範囲にしておくのが好ましい（デューティ比の下限値を例えば５％以上に設定する等）。位相ずらしは、周波数の小さい方の位相を変更するのではなく、周波数の大きい方の位相を変更することにより行うようにしてもよい）。位相ずらしを、互いに重なるハイ波形同士が連続して隣り合うように行うのではなく、互い重なるハイ波形同士の間に短くロー波形（ロー信号）を存在させるような位相ずらしてあってもよい。位相ずらしの結果として、仮に多数回に１回程度のハイ波形の重なりがあっても、和音用デジタル信号となる合成波においてはこの重なりを無視して合成波を生成することもできる（一方のハイ波形を無視で、ハイ波形の最大値は重なりの無いハイ波形の場合と同じ）。スイッチング素子２を用いることなく、合成回路５からの出力（和音用デジタル信号そのもの）でもって直接的にブザー１の通電制御（駆動制御）行うこともできる（この場合、ハイ波形の最大値に相当する電圧が、車両の電源電圧相当になる−乗用車タイプの自動車では一般的に１２Ｖ）。ブザー１としては、車両におけるクラクション用以外の各種の警報用ブザーのものを適用対象とすることができ、また車両用に限らず、家屋や集合住宅における各種のブザーや工事現場等で用いるブザー等々、適宜の用途のものを適用対象とすることができる。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、例えば車両用警報装置等に適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１：ブザー
２：スイッチング素子
３：周波数発生回路（ある周波数の音源用デジタル信号の発生）
４：周波数発生回路（別の周波数の音源用デジタル信号の発生）
５：合成回路（和音用デジタル信号生成））
６：マニュアルスイッチ
１１：ケーシング
１１ａ：開口部
１２：ヨーク
１３：電磁石
１４：永久磁石
１５：振動板
１６：磁片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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