(57)【要約】【課題】汎用部品のみで構成し、低コスト化を図る事のできる、周波数変調及び前置増幅器と電力増幅部、超音波送信器を備えた超音波音響装置を提供する。 【解決】超音波音響装置は、入力に例えば音声信号が入力された場合に、超音波送信器から超音波を送波するための駆動パルス電圧を生成する駆動パルス電圧生成に、前記音声信号に基づく交流信号を入力し、駆動パルスのＯＮ／ＯＦＦを決定する周期を変化させ駆動パルス電圧を周波数変調し、周波数変調された駆動パルス電圧により前記超音波送信器から超音波を送波する。前記各機能は汎用タイマー、汎用ロジック、汎用トランジスタ、汎用ＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用いて容易に達成することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送波する超音波送信器と、電源から供給された電圧から前記超音波送波器により超音波を送波するための駆動パルス電圧を生成する電力増幅部と、情報の入力を受け付けると共に入力された情報に基づく交流信号を前記電力増幅部に入力する前置増幅器と、前記駆動パルス電圧を生成する際に、該駆動パルス電圧のＯＮ／ＯＦＦを決定する周期を前期入力部から入力された前記交流信号に基づいて変化させて前記前置増幅器により生成される前記駆動パルス電圧を周波数変調する周波数変調部を備え、徴とする超音波音響装置。
【請求項２】
請求項１の超音波音響装置において、前記入力された情報を前記周波数変調部で変調した占有帯域幅内に、前記超音波送信器の第一共振周波数を含む事を特徴とする超音波音響装置。
【請求項３】
請求項１の超音波音響装置において、前記周波数変調部の搬送周波数を任意の周波数に可変する送波周波数可変部を備え、前記周波数変調部は前記超音波送信器の第一共振周波数の中心と異なる搬送周波数で変調し、前記周波数変調部により変更された任意の搬送周波数によって前記超音波送信器から出力される情報の音質に変化を加える事を特徴とする超音波音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波送信器を用いて音声信号等のアナログ信号を可聴音とする超音波音響装置に関し、詳しくは、超音波に音声信号等のアナログ信号を含めて送波することにより、音声等の情報を可聴音として提供する超音波音響装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記装置は一般的にはパラメトリックスピーカとも呼ばれる装置であり、情報としての音声信号等を超音波が送波可能な超音波送信器を用いて空中などの媒質に送波することで情報伝達できる音響装置であり、該パラメトリックスピーカから音声信号等で変調された超音波を送波する場合の信号処理にはデジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ:Digital Signal Processor）により信号処理を行い、超音波帯の周波数で変調後、電力増幅器で所定の電力レベルまで増幅し、超音波送信器から送波する超音波音響装置がある。
【０００３】
この場合、音声信号等を超音波の周波数に変調する一般的な方式は振幅変調方式である（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特表２００５―５１６５１６    補正 平成１８年（２００６年）３月９日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この音響装置では、入力される音声信号等のアナログ信号に対してＤＳＰと言われる半導体集積回路（ＬＳＩ:Large Scale Integration）を用いて信号処理を行わねばならず、そのため装置全体の構成が複雑で高価になるという問題点がある。
【０００５】
あるメーカの超音波音響装はＤＳＰを使用し、音声入力部とＤＳＰと振幅変調部及び前置増幅部には数百点に上る電子部品を使用し、これらの部品を実装したプリント基板のサイズは１５０×２００[ｍｍ]とであり、物理的に大きく、電子部品のコストも高価であった、本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で且つＤＳＰを用いることなく音声情報等の各種情報を超音波送信器から送波できる超音波音響装置であり、基本機能を満足するために必要な電子部品点数は数十点、プリント基板サイズは４０×４０[ｍｍ]であり、小型低コストで超音波音響装置を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の超音波音響装置は超音波を送波する超音波送信器と、電源から供給された電圧から前記超音波送波器により超音波を送波するための駆動パルス電圧を生成する電力増幅部と、情報の入力を受け付けると共に入力された情報に基づく交流信号を前記電力増幅部に入力する前置増幅器と、前記駆動パルス電圧を生成する際に、該駆動パルス電圧のＯＮ／ＯＦＦを決定する周期を前期入力部から入力された前記交流信号に基づいて変化させて前記前置増幅器により生成される前記駆動パルス電圧を周波数変調する周波数変調部を備え、前記周波数変調部の搬送周波数が、前記超音波送信器の第一共振周波数の中心と異なる周波数であることを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の超音波音響装置は、請求項１の超音波音響装置において、前記入力された情報を前記周波数変調部で変調した占有帯域幅内に、前記超音波送信器の第一共振周波数を含むことを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の超音波音響装置は、請求項１の超音波音響装置において、前記周波数変調部の搬送周波数を任意の周波数に可変する送波周波数可変部を備え、前記周波数変調部は前記超音波送信器の第一共振周波数の中心と異なる搬送周波数で変調し、前記周波数変調部により変更された任意の搬送周波数によって前記超音波送信器から出力される情報の音質に変化を加える事を特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の超音波音響装置によれば、例えば音声信号などの情報が入力された場合に、情報を発信するための駆動パルスを生成するためにＤＳＰを用いることなく、超音波送信器から送波することができ、基本機能を満足するために必要な電子部品点数は数十点、プリント基板サイズは４０×４０[ｍｍ]であり、小型低コストで超音波音響装置を提供できる。
【００１０】
請求項２記載の超音波音響装置によれば、例えば音声信号などの情報が入力された場合に、情報の強調したい音域と、前記超音波送信器の第一共振周波数を一致させる事で任意の周波数帯のみ強調することがができる。
【００１１】
請求項３記載の超音波音響装置によれば、例えば音声信号などの情報が入力された場合に、情報に対し複雑な信号処理を行うことなく、可変抵抗器などの簡易な構成で且つ安価に前記超音波送信器から出力される情報の音質に変化を加えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態に係る超音波音響装置について図面に基づいて説明する。この超音波音響装置は、図１にしめすように、音声信号入力部１、周波数変調部２、前置増幅器３、電力増幅器４、超音送信器５を備えており、入力された音声信号を超音波送信器から可聴帯の音声として送波できるよう接続されている。
【００１３】
従来、この種の変調及び駆動回路としては図２に示す形態で実施され、音声信号入力６、ＤＳＰ７、振幅変調８、前置増幅器９、電力増幅器１０、超音波送信器１１で構成され、入力された音声信号を超音波送信器から可聴音の音声とし送波できるよう接続されている。
【００１４】
図３は、周波数変調部の搬送周波数と、超音波送信器の第一共振周波数の中心となる周波数の関係を示し、ここで、超音波送信器の周波数特性１２は、効率よく超音波を送波できる第一共振周波数（例えば４０[ＫＨｚ]１３、周波数変調回路の搬送波周波数１４、周波数変調における占有帯域幅１５がある。
【００１５】
本発明の電気的な全体構成は、図４に示す構成であり、音声信号入力部１６は、周波数変調部１７、で周波数変調が行われ、同時に周波数変調部は可変抵抗器により搬送周波数調整部１８、を任意に調整可能である。周波数変調部で生成された変調信号出力は前置増幅部１９、へ供給され、電力増幅部２０、で所定の電力に増幅された後、超音波送信器２１から送波することができる、この場合、周波数変調部は汎用タイマーＩＣ（ＩＣ：Inte-grated Circuit）のほか、ＯＰアンプ、コンパレーター、汎用ロジックＩＣなどで構成することも可能である。
また、同様に前置増幅部、電力増幅部も同種の汎用部品で構成できることが考えられる。
【００１６】
この超音波音響装置は音声入力部に信号が入力された場合、入力に基づいた音声信号１６が周波数変調部１７のタイマー５５５のＣｏｎｔｒｏｌに入力される。このように周波数変調部１７に音声信号１６が入力されると、周波数変調部１６は、搬送周波数１４を中心として占有帯域幅１５の周波数シフト領域で周波数変調されたパルス信号を生成し前置増幅器１９へ送り、前置増幅器１９は次段の電力増幅部２０が電気的に動作し、同時に超音波送信器２１を駆動できる信号の生成を行い、電力増幅部２０は前置増幅器１９から供給された周波数変調された駆動パルスを所定の電圧まで増幅し、超音波送信器２１は周波数変調され増幅された駆動パルスにより送波を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を実施するための最良の形態に係る超音波音響装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の形態に係る超音波音響装置の構成を示すブロック図
【図３】超音波送信器の第一共振周波数と周波数変調部の周波数特性を示した図
【図４】本発明の超音波音響装置の回路構成の一部を示した図
【符号の説明】
【００１８】
１  音声信号入力
２  周波数変調
３  前置増幅器
４  電力増幅器
５  超音波送信器
６  音声信号入力
７  DSP
８  振幅変調
９  前置増幅器
１０  電力増幅器
１１  超音波送信器
１２  超音波送信器の周波数―音圧特性
１３  超音波送信器の第一共振周波数
１４  周波数変調の搬送波周波数
１５  周波数変調の占有帯域幅
１６  音声信号入力部
１７  周波数変調部
１８  搬送波周波数調整部
１９  前置増幅器
２０  電力増幅部
２１  超音波送信器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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