JP2004214765A - Headphone - Google Patents

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JP2004214765A JP2002379136A JP2002379136A JP2004214765A JP 2004214765 A JP2004214765 A JP 2004214765A JP 2002379136 A JP2002379136 A JP 2002379136A JP 2002379136 A JP2002379136 A JP 2002379136A JP 2004214765 A JP2004214765 A JP 2004214765A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a headphone capable of performing audio reproduction with high quality without being affected by a power noise, a board pattern, and an external disturbance noise or the like. <P>SOLUTION: The headphone is configured by having: a plug 1 plugged in/removed from an optical output terminal of a digital audio apparatus; an optical fiber 2 acting line a transmission path of an optical digital signal received from the plug 1; an optical signal/1-bit signal converter 3 for generating a 1-bit signal on the basis of the optical digital signal received through the optical fiber 2; and speakers 4L, 4R for outputting sound in response to the 1-bit signal. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルオーディオ機器に接続されて用いられるヘッドホンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
昨今、オーディオ信号の記録媒体として、CD(コンパクトディスク)やMD(ミニディスク)等に代表されるデジタル記録媒体が広く一般に普及している。デジタル記録されたオーディオ信号の再生特性には、アナログ記録媒体(カセットテープ等)の課題とされていた記録媒体の特性に起因する音質劣化がなく、高S/N、高ダイナミックレンジ、低歪率など、様々な面でアナログ記録媒体を凌ぐ高音質化が実現されている。
【0003】
上記のデジタル記録媒体からオーディオ信号を再生するには、CDプレーヤやMDプレーヤ等のデジタルオーディオ機器が用いられる。このとき、オーディオ信号を最終的に音として出力するには、スピーカやヘッドホンが必要となる。なお、スピーカは屋内での再生時に用いられることが多く、ヘッドホンは屋外での再生時や夜間の再生時に用いられることが多い。また、昨今では、外部音を遮断して純粋なオーディオ再生を楽しむために、屋内でもヘッドホンを用いるユーザが増えてきている。
【0004】
図3は一般的なディスク再生装置の要部構成を示すブロック図である。本図に示すディスク再生装置5は、ディスク51(CDやMDに代表されるデジタル記録媒体)からオーディオ信号を読み出してその再生出力を行う装置である。信号処理回路52は、ディスク51から光ピックアップ(不図示)によって抽出されたオーディオデータに一連の信号処理(復調処理や誤り訂正処理、圧縮データの場合にはデータ伸長処理など)を施してPCM[Pulse Code Modulation]信号を生成する。デジタル/アナログ変換器53(以下、D/A[Digital/Analog]変換器53と呼ぶ)は、信号処理回路52で生成されたPCM信号をアナログ信号に変換してヘッドホンジャック54に送出する。
【0005】
ヘッドホンジャック54は、ヘッドホンを着脱するために用いられる3端子のジャックであり、そのグランド線はL/R両チャンネルで共通とされている。デジタル出力変調部55は、信号処理回路52で生成されたPCM信号を所定フォーマット(EIAJ[Electronic Industries Association of Japan]等で規格化されたフォーマット)に変調して光変換器56に送出する。光変換器56は、デジタル出力変調部55で生成された変調デジタル信号を光信号に変換して外部デジタル機器(光デジタル入力端子を有するMD録音再生装置等)に出力する。
【0006】
上記構成から成るディスク再生装置5において、ディスク51から信号処理回路52までの処理は主としてデジタル信号処理であり、生成されたPCM信号には通常L/R両チャンネルで独立した信号処理が施されている。なお、該PCM信号はデジタル信号であるから、電源ノイズや基板パターン等のアナログ的要素による音質劣化の影響をほとんど受けない。
【0007】
図4は従来のヘッドホンの一構成例を示す模式図である。本図に示すように、従来のヘッドホンは、ヘッドホンプラグ6と、ヘッドホンコード7と、ヘッドホン本体8と、を有して成る。ヘッドホンプラグ6は、ディスク再生装置5のヘッドホンジャック54に着脱される端子であり、ヘッドホンジャック54と同様、グランド線がL/R両チャンネルで共通とされている。一方、ヘッドホンコード7には、L/R両チャンネルが分離されたもの(グランド線もL/R両チャンネルで別々とされたもの)が多く用いられる。ヘッドホン本体8は、ユーザの両耳に当てられる一対の小型スピーカとそれらを繋ぐアーム部を有して成る。
【0008】
【特許文献1】
実開平−123633号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
確かに、上記構成から成るヘッドホンを用いれば、屋外でのオーディオ再生や夜間のオーディオ再生を楽しむことが可能である。
【0010】
しかしながら、上記構成から成るヘッドホンは、ヘッドホンコード7を介してディスク再生装置5との間でアナログ信号の伝送を行う構成であるため、その再生音質について、以下に挙げる課題を有していた。
【0011】
第1の課題は、オーディオ信号がステレオ信号である場合、本来ならばL/R各チャンネルでグランド線を分離しておくべきところ、上記構成から成るヘッドホンでは、前述したように、ヘッドホンプラグ6のグランド線がL/R両チャンネル共通であったため、両信号のセパレーションが悪く、クロストークが生じて再生音質が劣化していたことである。また、グランド線が共通であると、ヘッドホン本体を構成する小型スピーカをBTL[Bridged TransLess]駆動方式(グランド電位を固定せず、例えばLチャンネル信号の逆極性信号とする駆動方式;デジタルアンプではフルブリッジ駆動方式とも呼ばれる)で制御できないため、低電圧大出力駆動やスイッチングノイズ低減を図る上でも不利であった。
【0012】
第2の課題は、上記構成から成るヘッドホンでは、通常1[m]以上あるヘッドホンコード7として、そのフレキシビリティ性を確保するために非常に細い導線が用いられていたため、該ヘッドホンコード7を介して伝送されるアナログ信号の抵抗損失が大きく、再生音質に劣化が生じていたことである。
【0013】
第3の課題は、上記構成から成るヘッドホンでは、ヘッドホンコード7を介する伝送信号がアナログ信号であったために、電源ノイズ、基板パターン、外乱ノイズなどのアナログ的要素による再生音質の劣化が生じていたことである。
【0014】
以上のように、上記構成から成るヘッドホンは、従来から様々な手法やノウハウの蓄積によって高音質化が図られているスピーカに比べると、その再生音質向上に関する配慮が欠けたものであり、屋内でもヘッドホンを用いるようなユーザにとっては物足りなさを感じるものであった。
【0015】
なお、従来より、音声信号を光学的に空中伝送する光学式音声伝送システムが種々開示・提案されているが(例えば特許文献1を参照)、このような光学式音声伝送システムは、同一室内などの至近距離に固定配置されたスピーカへの配線省略を主目的として構築されたものであり、ヘッドホンへの適用については何ら考慮・言及されていなかった。
【0016】
本発明は、上記の問題点に鑑み、電源ノイズ、基板パターン、外乱ノイズなどの影響を受けることなく、高品質なオーディオ再生を行うことが可能なヘッドホンを提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るヘッドホンは、デジタルオーディオ機器の光出力端子に着脱されるプラグと、該プラグから入力される光デジタル信号の伝送経路となる光ファイバと、該光ファイバを介して入力される光デジタル信号に基づいてスピーカ駆動信号を生成する光信号/駆動信号変換器と、前記スピーカ駆動信号に応じた音声出力を行うスピーカと、を有して成る構成としている。このような構成とすることにより、伝送される光デジタル信号は殆ど損失しないので、再生音質を向上することが可能となる。また、伝送される信号がデジタル信号であるため、電源ノイズ、基板パターン、外乱ノイズ等のアナログ的要素による劣化が生じず、再生音質を向上することが可能となる。
【0018】
なお、上記構成から成るヘッドホンにおいて、光信号/駆動信号変換器は、前記光デジタル信号を電気信号に変換する受光素子と、該電気信号を復調してPCM信号を生成するデジタル入力復調部と、前記光デジタル信号に同期したクロック信号を生成して前記デジタル入力復調部に送出するPLL回路と、前記PCM信号のサンプリング周波数を変換するサンプリングレートコンバータと、周波数変換された前記PCM信号を2値または多値のPDM信号に変調するΔΣ変調部と、該PDM信号をL/R各チャンネル用のPWM信号に変調するPWM変調部と、各PWM信号を増幅するドライバと、該ドライバの出力信号から不要成分を除去して前記スピーカに送出するフィルタと、を有して成る構成としている。このような構成とすることにより、PWM変調部以降のアナログ信号処理がL/R各チャンネルについて完全に独立して行われることになる。従って、グランド線がL/R両チャンネル共通であった従来構成に比べて両信号のセパレーションが高まるので、クロストークを低減して再生音質を向上することが可能となる。また、グランド線をL/R両チャンネルで独立させたことにより、スピーカをBTL駆動方式で制御することができるようになるため、低電圧大出力駆動やスイッチングノイズ低減を図ることも可能となる。
【0019】
また、上記構成から成るヘッドホンにおいて、光信号/駆動信号変換器は、サンプリングレートコンバータ、ΔΣ変調部、及びPWM変調部における各信号処理に用いられる基準クロック信号を生成する発振回路を有して成る構成としている。このように、サンプリングレートコンバータを光デジタル信号に対して非同期型とすることにより、受光信号のジッタ等によって生じる抽出クロック信号の揺れに依存しない安定した信号処理を行うことができるので、再生音質を向上することが可能となる。
【0020】
また、上記構成から成るヘッドホンにおいて、光信号/駆動信号変換器は、ユーザの両耳に当てられる一対の前記スピーカのいずれか一方、或いはそれらを繋ぐアーム部に組み込まれて成る構成にするとよい。このような構成とすることにより、ヘッドホンの不要な大型化を回避することができるので、ユーザに装着時及び外観上の違和感を与えずに済む。
【0021】
また、上記構成から成るヘッドホンにおいて、光信号/駆動信号変換器は、電池駆動である構成にするとよい。このような構成とすることにより、デジタルオーディオ機器から電源供給線を引き出す必要がなくなる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、ポータブルMD再生装置に接続されて用いられるヘッドホンを例に挙げて本発明の詳細な説明を行う。図1は本発明に係るヘッドホンの一実施形態を示す概略構成図である。本図に示すように、本実施形態のヘッドホンは、ヘッドホンプラグ1と、ヘッドホンコード2と、光信号/1ビット信号変換器3と、ヘッドホン本体4と、を有して成る。
【0023】
ヘッドホンプラグ1は、MD再生装置の光変換器(内部構成については前出の図3と同様)に着脱される端子であり、電気信号ではなく光信号を伝達するプラグ(EIAJ等で規格化されている光入力用プラグと同一規格のもの)である。ヘッドホンコード2は、ヘッドホンプラグ1を介してMD再生装置から入力された光デジタル信号を次段の光信号/1ビット信号変換器3に伝える伝送経路であり、電気信号ではなく光信号を伝達する光ファイバによって形成されている。
【0024】
光信号/1ビット信号変換器3は、ヘッドホンコード2を介して入力された光信号を1ビット信号に変換し、該1ビット信号に基づいてヘッドホン本体4の小型スピーカ4L、4Rを駆動する。ヘッドホン本体4は、ユーザの両耳に当てられる一対の小型スピーカ4L、4Rと、それらを繋ぐアーム部4Aと、を有して成る。なお、光信号/1ビット信号変換器3は、小型化(IC化・LSI化)して、小型スピーカ4L、4Rのいずれか一方、或いはそれらを繋ぐアーム部4Aに組み込んでおくとよい。
【0025】
続いて、光信号/1ビット信号変換器3の内部構成及び動作について詳細に説明する。図2は光信号/1ビット信号変換器3の内部構成を示すブロック図である。本図に示す通り、本実施形態の光信号/1ビット信号変換器3は、電池30aと、電源回路30bと、受光素子31と、デジタル入力復調部32と、PLL[Phase-Locked-Loop]回路33と、非同期サンプリングレートコンバータ34と、ΔΣ(デルタシグマ)変調部35と、PWM[Pulse Width Modulation]変調部36と、水晶発振回路37と、ドライバ38L、38Rと、ローパスフィルタ39L、39R(以下、LPF39L、39Rと呼ぶ)と、を有して成る。
【0026】
電池30aは、光信号/1ビット信号変換器3を駆動するための電源である。なお、電池30aとしては、アーム部4Aへの組込みが容易な小型のボタン電池等が好適である。電源回路30bは、光信号/1ビット信号変換器3の各構成部に電源供給を行う回路であり、レギュレータIC(不図示)等を有して成る。このような電池駆動方式とすることにより、MD再生装置から電源供給線を引き出す必要がなくなる。もちろん、MD再生装置からの電源供給を受けて駆動する方式を採用しても構わない。
【0027】
受光素子31は、ヘッドホンコード2を介して入力された光デジタル信号を電気信号に変換する素子(フォトダイオードやフォトトランジスタ)である。デジタル入力復調部32は、受光素子31で得られた電気信号を復調してPCM信号を生成する。PLL回路33は、上記復調処理に用いられるクロック信号(受光信号に同期したクロック信号)を生成してデジタル入力復調部32に送出する。
【0028】
非同期サンプリングレートコンバータ34は、入力されたPCM信号のサンプリング周波数(32[kHz]、44.1[kHz]、48[kHz]等)を後段処理に適したサンプリング周波数44.1[kHz]に変換する。ΔΣ変調部35は、入力されたPCM信号を多値のPDM[Pulse Density Modulation]信号に変調する。PWM変調部36は、入力されたPDM信号をL/R各チャンネル用のPWM信号、すなわち1ビット(2値)信号に変調する。なお、ΔΣ変調部35で予めPCM信号を2値のPDM信号に変調しておく構成としてもよい。
【0029】
ここまでの信号処理は純粋なデジタル信号処理であり、その動作は水晶発振回路37で生成された基準クロック信号に基づいて制御される。なお、非同期サンプリングレートコンバータ34を同期型に代えてもよいが、その場合には、受光信号のジッタ等によって抽出クロック信号に揺れが生じるおそれがあるため、信号処理の安定化を図るのであれば、本実施形態の構成を採用する方が望ましい。
【0030】
ドライバ38L、38Rは、PWM変調部36から入力されたL/R各チャンネル用のPWM信号を各々スイッチング増幅する。LPF39L、39Rは、ドライバ38L、38Rから各々入力された増幅信号の不要高周波成分(ノイズ成分)を除去して小型スピーカ4L、4Rに送出する。なお、ΔΣ変調回路35からLPF39までの回路は、いわゆる「1ビットデジタルアンプ」と称される。
【0031】
上記した通り、本実施形態のヘッドホンでは、PWM変調部36以降のアナログ信号処理がL/R各チャンネルについて完全に独立して行われる。このような構成とすることにより、グランド線がL/R両チャンネル共通であった従来構成に比べて両信号のセパレーションが高まるので、クロストークを低減して再生音質を向上すること(一実測例としては、従来40[dB]程度であったS/Nを80[dB]程度に改善すること)が可能となる。また、グランド線をL/R両チャンネルで独立させたことにより、小型スピーカ4L、4RをBTL駆動方式で制御することができるようになるため、低電圧大出力駆動やスイッチングノイズ低減を図ること(一実測例としては、従来0.1[%]程度であった歪み率を0.01[%]程度に改善すること)も可能となる。
【0032】
また、本実施形態のヘッドホンでは、ヘッドホンコード2として光ファイバを用いているため、該ヘッドホンコード2を介して伝送される光デジタル信号が殆ど損失せず、再生音質を向上することが可能となる。
【0033】
また、本実施形態のヘッドホンでは、ヘッドホンコード2を介する伝送信号がデジタル信号であるため、電源ノイズ、基板パターン、外乱ノイズ等のアナログ的要素による再生音質の劣化が生じず、再生音質を向上することが可能となる。
【0034】
なお、上記の実施形態では、本発明をポータブルMD再生装置に接続されて用いられるヘッドホンに適用した場合を例に挙げて詳細な説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、デジタルオーディオ機器に接続されて用いられるヘッドホン全般に広く適用することが可能である。
【0035】
【発明の効果】
上記で説明したように、本発明に係るヘッドホンであれば、電源ノイズ、基板パターン、外乱ノイズなどの影響を受けることなく、高品質なオーディオ再生を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るヘッドホンの一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】光信号/1ビット信号変換器3の内部構成を示すブロック図である。
【図3】一般的なディスク再生装置の要部構成を示すブロック図である。
【図4】従来のヘッドホンの一構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
1 ヘッドホンプラグ(光)
2 ヘッドホンコード(光ファイバ)
3 光信号/1ビット信号変換器
30a 電池
30b 電源回路
31 受光素子
32 デジタル入力復調部
33 PLL回路
34 非同期サンプリングレートコンバータ
35 ΔΣ(デルタシグマ)変調部
36 PWM変調部
37 水晶発振回路
38L、38R ドライバ(L/Rチャンネル用)
39L、39R ローパスフィルタ(L/Rチャンネル用)
4 ヘッドホン本体
4L、4R 小型スピーカ
4A アーム部
5 ディスク再生装置
51 ディスク
52 信号処理回路
53 デジタル/アナログ変換器(D/A変換器)
54 ヘッドホンジャック
55 デジタル出力変調部
56 光変換器
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to headphones used by being connected to digital audio equipment.
[0002]
[Prior art]
Recently, digital recording media such as CDs (compact disks) and MDs (mini disks) have been widely and widely used as recording media for audio signals. The reproduction characteristics of the digitally recorded audio signal include no deterioration in sound quality due to the characteristics of the recording medium, which has been a subject of analog recording media (such as a cassette tape), and a high S / N, a high dynamic range, and a low distortion rate. For example, higher sound quality than analog recording media has been realized in various aspects.
[0003]
To reproduce an audio signal from the digital recording medium, a digital audio device such as a CD player or an MD player is used. At this time, a speaker or headphones are required to output the audio signal as sound finally. Note that a speaker is often used at the time of reproduction indoors, and a headphone is often used at the time of reproduction outdoors or at night. In recent years, more and more users use headphones indoors in order to enjoy pure audio reproduction by cutting off external sounds.
[0004]
FIG. 3 is a block diagram showing a main configuration of a general disc reproducing apparatus. The disk reproducing device 5 shown in FIG. 1 is a device that reads an audio signal from a disk 51 (a digital recording medium represented by a CD or an MD) and reproduces and outputs the audio signal. The signal processing circuit 52 subjects the audio data extracted from the disk 51 by an optical pickup (not shown) to a series of signal processing (demodulation processing, error correction processing, data expansion processing for compressed data, etc.) and performs PCM [ Pulse Code Modulation] signal. The digital / analog converter 53 (hereinafter, referred to as a D / A [Digital / Analog] converter 53) converts the PCM signal generated by the signal processing circuit 52 into an analog signal and sends the analog signal to the headphone jack 54.
[0005]
The headphone jack 54 is a three-terminal jack used for attaching / detaching headphones, and its ground line is common to both L / R channels. The digital output modulating section 55 modulates the PCM signal generated by the signal processing circuit 52 into a predetermined format (format standardized by EIAJ [Electronic Industries Association of Japan] or the like) and sends it to the optical converter 56. The optical converter 56 converts the modulated digital signal generated by the digital output modulator 55 into an optical signal and outputs the optical signal to an external digital device (such as an MD recording / reproducing device having an optical digital input terminal).
[0006]
In the disk reproducing apparatus 5 having the above configuration, the processing from the disk 51 to the signal processing circuit 52 is mainly digital signal processing, and the generated PCM signal is usually subjected to independent signal processing in both the left and right channels. I have. Since the PCM signal is a digital signal, the PCM signal is hardly affected by sound quality degradation due to analog elements such as power supply noise and board patterns.
[0007]
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of a conventional headphone. As shown in the figure, the conventional headphones include a headphone plug 6, a headphone cord 7, and a headphone body 8. The headphone plug 6 is a terminal that is attached to and detached from the headphone jack 54 of the disk reproducing device 5, and a ground line is common to both the L and R channels, similarly to the headphone jack 54. On the other hand, a headphone cord 7 in which the L / R channels are separated (the ground line is also separated for the L / R channels) is often used. The headphone body 8 includes a pair of small speakers that are applied to both ears of the user and an arm that connects them.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 123633/1998
[Problems to be solved by the invention]
Certainly, if the headphones having the above configuration are used, it is possible to enjoy outdoor audio reproduction and nighttime audio reproduction.
[0010]
However, since the headphones having the above-described configuration are configured to transmit analog signals to and from the disk playback device 5 through the headphone cord 7, the playback sound quality has the following problems.
[0011]
The first problem is that when the audio signal is a stereo signal, the ground line should be separated for each of the L / R channels, but in the headphone having the above configuration, as described above, the headphone plug 6 Since the ground line is common to both the left and right channels, the separation of the two signals is poor, crosstalk occurs and the reproduced sound quality is degraded. In addition, if the ground line is common, a small speaker constituting the headphone body is driven by a BTL (Bridged TransLess) drive method (a drive method in which the ground potential is not fixed and, for example, a reverse polarity signal of the L channel signal is used; (Also referred to as a bridge drive system), which is disadvantageous in driving low voltage and large output and reducing switching noise.
[0012]
A second problem is that in the headphones having the above-described configuration, a very thin conductive wire is used as the headphone cord 7 having a length of usually 1 [m] or more to ensure flexibility. This means that the analog signal transmitted by the loudspeaker has a large resistance loss and the reproduced sound quality is degraded.
[0013]
A third problem is that in the headphones having the above-described configuration, since the transmission signal via the headphone cord 7 is an analog signal, the reproduced sound quality is deteriorated due to analog elements such as power supply noise, board pattern, and disturbance noise. That is.
[0014]
As described above, the headphones having the above-described configuration lack the consideration for improving the reproduction sound quality as compared with a speaker whose sound quality has been improved by accumulating various methods and know-how, and even in indoors. A user who uses headphones feels unsatisfactory.
[0015]
Heretofore, various optical audio transmission systems for optically transmitting audio signals in the air have been disclosed and proposed (for example, refer to Patent Document 1). It was constructed mainly for the purpose of omitting wiring to speakers that are fixedly arranged at a close distance, and there was no consideration or mention of application to headphones.
[0016]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide headphones capable of performing high-quality audio reproduction without being affected by power supply noise, board patterns, disturbance noise, and the like.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a headphone according to the present invention includes a plug attached to and detached from an optical output terminal of a digital audio device, an optical fiber serving as a transmission path of an optical digital signal input from the plug, and the optical fiber And an optical signal / drive signal converter that generates a speaker drive signal based on an optical digital signal input through the speaker, and a speaker that outputs audio according to the speaker drive signal. With this configuration, the transmitted optical digital signal is hardly lost, so that the reproduced sound quality can be improved. In addition, since the signal to be transmitted is a digital signal, deterioration due to analog elements such as power supply noise, board pattern, disturbance noise, and the like does not occur, and the reproduced sound quality can be improved.
[0018]
In the headphones having the above configuration, the optical signal / drive signal converter includes a light receiving element that converts the optical digital signal into an electric signal, a digital input demodulator that demodulates the electric signal to generate a PCM signal, A PLL circuit that generates a clock signal synchronized with the optical digital signal and sends the clock signal to the digital input demodulation unit; a sampling rate converter that converts a sampling frequency of the PCM signal; ΔΣ modulator for modulating a multi-level PDM signal, PWM modulator for modulating the PDM signal into PWM signals for L / R channels, a driver for amplifying each PWM signal, and unnecessary output signals from the driver And a filter for removing the component and sending it to the speaker. With such a configuration, analog signal processing after the PWM modulator is performed completely independently for each of the L / R channels. Therefore, the separation of both signals is increased as compared with the conventional configuration in which the ground line is common to both the L and R channels, so that it is possible to reduce the crosstalk and improve the reproduced sound quality. In addition, since the ground line is made independent for both the left and right channels, the speaker can be controlled by the BTL driving method, so that low voltage, large output driving and switching noise reduction can be achieved.
[0019]
Further, in the headphone having the above configuration, the optical signal / drive signal converter includes a sampling rate converter, a ΔΣ modulator, and an oscillation circuit that generates a reference clock signal used for each signal processing in the PWM modulator. It has a configuration. As described above, by making the sampling rate converter asynchronous to the optical digital signal, it is possible to perform stable signal processing that does not depend on the fluctuation of the extracted clock signal caused by the jitter of the received light signal, etc. It is possible to improve.
[0020]
Further, in the headphones having the above-described configuration, the optical signal / drive signal converter may be configured to be incorporated into one of the pair of speakers applied to both ears of the user or an arm unit connecting them. With such a configuration, unnecessary increase in the size of the headphones can be avoided, so that the user does not feel uncomfortable when wearing the headphones and in appearance.
[0021]
Further, in the headphones having the above configuration, the optical signal / drive signal converter may be configured to be driven by a battery. With such a configuration, it is not necessary to draw a power supply line from the digital audio device.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail by taking headphones as an example connected to a portable MD playback device. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the headphones according to the present invention. As shown in the figure, the headphones of the present embodiment include a headphone plug 1, a headphone cord 2, an optical signal / 1-bit signal converter 3, and a headphone body 4.
[0023]
The headphone plug 1 is a terminal that is attached to and detached from an optical converter (the internal configuration is the same as that in FIG. 3 described above) of the MD playback device, and is a plug (EIAJ or the like) that transmits an optical signal instead of an electric signal. Of the same standard as the standard optical input plug). The headphone cord 2 is a transmission path for transmitting the optical digital signal input from the MD playback device via the headphone plug 1 to the next-stage optical signal / one-bit signal converter 3, and transmits an optical signal instead of an electric signal. It is formed by an optical fiber.
[0024]
The optical signal / 1-bit signal converter 3 converts the optical signal input via the headphone cord 2 into a 1-bit signal, and drives the small speakers 4L, 4R of the headphone body 4 based on the 1-bit signal. The headphone body 4 includes a pair of small speakers 4L and 4R that are applied to both ears of the user, and an arm 4A that connects them. The optical signal / one-bit signal converter 3 may be miniaturized (integrated into an IC or an LSI) and incorporated in one of the small speakers 4L and 4R or an arm 4A connecting them.
[0025]
Subsequently, the internal configuration and operation of the optical signal / 1-bit signal converter 3 will be described in detail. FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the optical signal / 1-bit signal converter 3. As shown in the figure, the optical signal / one-bit signal converter 3 of the present embodiment includes a battery 30a, a power supply circuit 30b, a light receiving element 31, a digital input demodulation unit 32, and a PLL [Phase-Locked-Loop]. A circuit 33, an asynchronous sampling rate converter 34, a ΔΣ (delta sigma) modulator 35, a PWM (Pulse Width Modulation) modulator 36, a crystal oscillation circuit 37, drivers 38L and 38R, and low-pass filters 39L and 39R ( (Hereinafter, referred to as LPFs 39L and 39R).
[0026]
The battery 30a is a power supply for driving the optical signal / 1-bit signal converter 3. In addition, as the battery 30a, a small button battery or the like that can be easily incorporated into the arm portion 4A is preferable. The power supply circuit 30b is a circuit for supplying power to each component of the optical signal / 1-bit signal converter 3, and includes a regulator IC (not shown) and the like. By adopting such a battery drive system, it is not necessary to draw out a power supply line from the MD playback device. Of course, a method of driving by receiving power supply from the MD playback device may be adopted.
[0027]
The light receiving element 31 is an element (photodiode or phototransistor) that converts an optical digital signal input via the headphone cord 2 into an electric signal. The digital input demodulation unit 32 demodulates the electric signal obtained by the light receiving element 31 to generate a PCM signal. The PLL circuit 33 generates a clock signal (a clock signal synchronized with the light receiving signal) used for the demodulation process and sends the clock signal to the digital input demodulation unit 32.
[0028]
The asynchronous sampling rate converter 34 converts the sampling frequency (32 [kHz], 44.1 [kHz], 48 [kHz], etc.) of the input PCM signal into a sampling frequency 44.1 [kHz] suitable for post-processing. I do. The ΔΣ modulator 35 modulates the input PCM signal into a multi-level PDM (Pulse Density Modulation) signal. The PWM modulator 36 modulates the input PDM signal into a PWM signal for each of the L / R channels, that is, a 1-bit (binary) signal. Note that a configuration may be employed in which the PCM signal is pre-modulated into a binary PDM signal by the ΔΣ modulator 35.
[0029]
The signal processing so far is pure digital signal processing, and its operation is controlled based on the reference clock signal generated by the crystal oscillation circuit 37. It should be noted that the asynchronous sampling rate converter 34 may be replaced with a synchronous type. In that case, however, the extracted clock signal may fluctuate due to the jitter of the received light signal. It is desirable to adopt the configuration of the present embodiment.
[0030]
The drivers 38L and 38R switch and amplify the PWM signals for the respective L / R channels input from the PWM modulator 36. The LPFs 39L and 39R remove the unnecessary high-frequency components (noise components) of the amplified signals input from the drivers 38L and 38R, and send the signals to the small speakers 4L and 4R. The circuits from the ΔΣ modulation circuit 35 to the LPF 39 are called “1 bit digital amplifier”.
[0031]
As described above, in the headphones of the present embodiment, analog signal processing after the PWM modulator 36 is performed completely independently for each of the L / R channels. By adopting such a configuration, the separation of both signals is increased as compared with the conventional configuration in which the ground line is common to both the L and R channels, so that the crosstalk can be reduced and the reproduced sound quality can be improved. As a result, it is possible to improve the S / N from about 40 [dB] to about 80 [dB]. In addition, since the ground lines are made independent for both the left and right channels, the small speakers 4L and 4R can be controlled by the BTL driving method, so that low voltage and large output driving and switching noise reduction can be achieved ( As an actual measurement example, it is possible to improve the distortion rate from about 0.1 [%] to about 0.01 [%].
[0032]
Further, in the headphones according to the present embodiment, since an optical fiber is used as the headphone cord 2, the optical digital signal transmitted via the headphone cord 2 is hardly lost, and the reproduced sound quality can be improved. .
[0033]
Further, in the headphones of the present embodiment, since the transmission signal via the headphone cord 2 is a digital signal, the reproduction sound quality is not deteriorated by analog elements such as power supply noise, board pattern, and disturbance noise, and the reproduction sound quality is improved. It becomes possible.
[0034]
In the above-described embodiment, a detailed description has been given of an example in which the present invention is applied to headphones used by being connected to a portable MD playback device. However, the application target of the present invention is not limited to this. Instead, the present invention can be widely applied to general headphones connected to digital audio equipment.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, with the headphones according to the present invention, high-quality audio reproduction can be performed without being affected by power supply noise, board patterns, disturbance noise, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of headphones according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the optical signal / 1-bit signal converter 3.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a main part of a general disc reproducing apparatus.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of a conventional headphone.
[Explanation of symbols]
1 headphone plug (light)
2 Headphone cord (optical fiber)
3 Optical signal / 1 bit signal converter 30a Battery 30b Power supply circuit 31 Light receiving element 32 Digital input demodulation unit 33 PLL circuit 34 Asynchronous sampling rate converter 35 ΔΣ (delta sigma) modulation unit 36 PWM modulation unit 37 Crystal oscillation circuits 38L, 38R Driver (For L / R channels)
39L, 39R low pass filter (for L / R channels)
4 Headphone body 4L, 4R Small speaker 4A Arm 5 Disk playback device 51 Disk 52 Signal processing circuit 53 Digital / analog converter (D / A converter)
54 Headphone Jack 55 Digital Output Modulator 56 Optical Converter

Claims (5)

デジタルオーディオ機器の光出力端子に着脱されるプラグと、該プラグから入力される光デジタル信号の伝送経路となる光ファイバと、該光ファイバを介して入力される光デジタル信号に基づいてスピーカ駆動信号を生成する光信号/駆動信号変換器と、前記スピーカ駆動信号に応じた音声出力を行うスピーカと、を有して成ることを特徴とするヘッドホン。A plug attached to and detached from an optical output terminal of a digital audio device, an optical fiber serving as a transmission path for an optical digital signal input from the plug, and a speaker drive signal based on the optical digital signal input via the optical fiber A headphone comprising: an optical signal / drive signal converter that generates a signal; 前記光信号/駆動信号変換器は、前記光デジタル信号を電気信号に変換する受光素子と、該電気信号を復調してPCM信号を生成するデジタル入力復調部と、前記光デジタル信号に同期したクロック信号を生成して前記デジタル入力復調部に送出するPLL回路と、前記PCM信号のサンプリング周波数を変換するサンプリングレートコンバータと、周波数変換された前記PCM信号を2値または多値のPDM信号に変調するΔΣ変調部と、該PDM信号をL/R各チャンネル用のPWM信号に変調するPWM変調部と、各PWM信号を増幅するドライバと、該ドライバの出力信号から不要成分を除去して前記スピーカに送出するフィルタと、を有して成ることを特徴とする請求項1に記載のヘッドホン。The optical signal / drive signal converter includes a light receiving element that converts the optical digital signal into an electric signal, a digital input demodulation unit that demodulates the electric signal to generate a PCM signal, and a clock synchronized with the optical digital signal. A PLL circuit that generates a signal and sends the signal to the digital input demodulation unit; a sampling rate converter that converts a sampling frequency of the PCM signal; and modulates the frequency-converted PCM signal into a binary or multi-level PDM signal. A ΔΣ modulator, a PWM modulator for modulating the PDM signal into a PWM signal for each of L / R channels, a driver for amplifying each PWM signal, and removing unnecessary components from an output signal of the driver to the speaker. The headphone according to claim 1, further comprising: a filter for transmitting. 前記光信号/駆動信号変換器は、前記サンプリングレートコンバータ、前記ΔΣ変調部、及び前記PWM変調部における各信号処理に用いられる基準クロック信号を生成する発振回路を有して成ることを特徴とする請求項2に記載のヘッドホン。The optical signal / drive signal converter includes an oscillation circuit that generates a reference clock signal used for each signal processing in the sampling rate converter, the ΔΣ modulation unit, and the PWM modulation unit. The headphones according to claim 2. 前記光信号/駆動信号変換器は、ユーザの両耳に当てられる一対の前記スピーカのいずれか一方、或いはそれらを繋ぐアーム部に組み込まれて成ることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のヘッドホン。4. The optical signal / drive signal converter according to claim 1, wherein the optical signal / drive signal converter is incorporated into one of the pair of speakers applied to both ears of a user or an arm unit connecting the speakers. The headphones according to any of the above. 前記光信号/駆動信号変換器は、電池駆動であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載のヘッドホン。The headphone according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical signal / drive signal converter is driven by a battery.
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