JP2005130192A - オーディオ機器およびオーディオシステム - Google Patents

Abstract

【課題】アンプ及びアンプを動作するための専用電源回路を不要とし、コストダウンを図りながらスピーカを駆動させることが可能なオーディオ機器を実現する。
【解決手段】ΔΣブロック１０１で生成された１ビット信号で出力トランジスタ５０１〜５０４をスイッチング動作させ、１ビット信号を増幅する。ヘッドホン７０１を駆動するときには正相アナログ出力５１１端子と逆相アナログ出力５１２端子とに接続して、第１電源電圧で増幅し、正相信号をコイル５０５およびコンデンサ５０７からなる第１ＬＰＦに通し、逆相信号をコイル５０６およびコンデンサ５０８からなる第２ＬＰＦに通す。スピーカを駆動するときには正相デジタル出力端子５１３と逆相デジタル出力端子５１４とに接続して、第１電源電圧よりも大きい第２電源電圧で増幅し、正相信号および逆相信号を直接出力する。これによりスピーカを駆動させるのに十分な出力を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部電源だけでは駆動能力が不足するスピーカが接続されるオーディオ機器やオーディオシステムに関するものである。

従来から、携帯型のオーディオ機器が存在していた。オーディオ機器とはステレオなどの音響再生装置をいう。ここで、携帯型のオーディオ機器はヘッドホンやイアホンを用いて音を聞くのが普通の使用態様であり、スピーカを用いて音を聞くのは据え置き型のオーディオ機器に委ねられていた。しかし、携帯型のオーディオ機器は持ち運びに便利であり、スピーカに接続し、音を聞くことができれば利用者にとって便利である。

従来型の携帯型オーディオ機器において、スピーカを用いて外部に音声を再生させる場合には、オーディオ機器のヘッドホン端子にスピーカを接続し、スピーカを駆動させて、音を鳴らす方法がある。しかし、この場合、もともと携帯型のオーディオ機器の出力端子はヘッドホン用であり、スピーカを接続した場合、携帯型のオーディオ機器では音声出力レベルが低く、充分にスピーカを鳴らすことができない。そのためヘッドホン端子からの音声出力を一旦アンプに入力して、アンプで音声出力を増幅して、スピーカから音を鳴らしていた。従ってこの場合には、アンプおよびアンプに電源を供給する電源回路が必要であった（例えば、特許文献１）。

図４は、オーディオ機器の具体的な従来例として示した構成であり、「音源機器、携帯型音源機器及び音響システム」（特許文献１）を本願発明の実施例と比較するために一部変更したものである。図４のオーディオ機器１０においては、電源・充電回路６１から電源を供給されたマイコン２１により音源部３１が制御され、音源部３１に設けられたヘッドホン端子４１と接続されたヘッドホン７１により音が鳴っている。

また、図５は、オーディオ機器１０を上記ヘッドホン端子４１で外部のスピーカシステム８０に接続し、スピーカシステム８０に内蔵されたアンプ回路８２により増幅を行ってスピーカ８１を駆動させ、音を鳴らしている状態を示したものである。図５のアンプ回路８２は音声信号を増幅するためのものであり、同時にスピーカシステム８０にはアンプ回路８２に電源を供給する電源回路８３が備えられている。またこのとき、電源・充電回路６１に充電を行うための充電器８５が用いられる。図５に示されているように、オーディオ機器１０、スピーカシステム８０、充電器８５は別々に分離されている。充電器８５を用いないときには、電源・充電回路６１は外部から孤立した内部電源となる。
特開２００１−２７５２６０号公報（平成１３年１０月５日公開） 特開２００２−２４６８５２号公報（平成１４年８月３０日公開）

しかしながら、図４および図５のような従来型のオーディオ機器の構成で、ヘッドホン端子に接続したスピーカをアンプ回路８２のようなアンプを用いずに駆動させる場合には、所望の音を聞くことができない。なぜなら、従来の携帯型オーディオ機器の出力端子は、ヘッドホン若しくはイアホンを接続するために設けられているので出力電圧が低いからである。

ヘッドホン若しくはイアホン用の出力端子の電圧が低い理由は、高くするとヘッドホン若しくはイアホンに負担がかかり故障のおそれがあるからである。また、この種のオーディオ機器では、オーディオ機器の内部電源だけでは、出力や電源供給時間がスピーカを駆動するには不足する。このため携帯型のオーディオ機器にスピーカを接続して音を聞くときは、ヘッドホン端子からの出力を一旦スピーカ用のアンプに入力して、そのアンプで増幅してからスピーカを駆動させる必要があり、さらにはそのアンプに電源を供給しなければならないのでそのための専用電源回路も必要である。図５の電源回路８３はこのための電源回路であり、充電器８５とも別になるように設けられている。従って、スピーカを駆動するためにコストアップするという問題を有していた。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、内部電源だけでは駆動能力が不足するスピーカ用に設けられる外部のアンプ及びアンプを動作させるための専用電源回路を不要とし、コストダウンを図りながらスピーカを駆動させることが可能なオーディオ機器およびオーディオシステムを提供することにある。

本発明に係るオーディオ機器は、上記課題を解決するために、電源から生成された後にローパスフィルタを通過した信号を出力する第１出力端子と、電源から生成された後にローパスフィルタを通過しなかった信号を出力する第２出力端子との二つの出力端子を具備し、前記第１出力端子から信号を出力するときの信号電圧を生成するための電源電圧を第１電源電圧とし、前記第２出力端子から信号を出力するときの信号電圧を生成するための電源電圧を第２電源電圧としたときに、前記第２電源電圧を前記第１電源電圧よりも大きくすることを特徴とする。

本発明に係るオーディオ機器は、上記課題を解決するために、アナログ信号もしくは多ビットで割り当てられて表現されるデジタル信号からなるオーディオ信号を１ビットで割り当てられる１ビット信号に変換する１ビット信号変換手段と、前記１ビット信号の一方の信号を増幅する正相増幅手段および前記１ビット信号の前記一方の信号と逆位相である他方の信号を増幅する逆相増幅手段を備えて前記１ビット信号を増幅するスイッチング増幅手段と、前記正相増幅手段の出力信号の低域成分を通過せしめる第１ローパスフィルタと、前記逆相増幅手段の出力信号の低域成分を通過せしめる第２ローパスフィルタとを具備し、前記第１出力端子は前記第１ローパスフィルタの出力部および前記第２ローパスフィルタの出力部を出力端子とし、前記第２出力端子は前記正相増幅手段の出力部および前記逆相増幅手段の出力部を出力端子とし、前記第１電源電圧は前記第１出力端子から信号を出力するときの信号電圧を前記スイッチング増幅手段により生成するための電源電圧であり、前記第２電源電圧は前記第２出力端子から信号を出力するときの信号電圧を前記スイッチング増幅手段により生成するための電源電圧であることを特徴とする。

本発明に係るオーディオ機器は、上記課題を解決するために、前記第１出力端子にはイアホン若しくはヘッドホンを、前記第２出力端子にはスピーカを接続可能としたことを特徴とする。

本発明に係るオーディオ機器は、上記課題を解決するために、充電池が内蔵可能であり、前記スピーカが前記オーディオ機器に内蔵された前記充電池を充電する充電台に設けられていることを特徴とする。

本発明に係るオーディオ機器は、上記課題を解決するために、前記オーディオ機器が前記充電台にセットされたときに、前記電源電圧を前記第２電源電圧とすることを特徴とする。

本発明に係るオーディオ機器は、上記課題を解決するために、前記オーディオ機器が前記充電台にセットされたことを検出する充電台検出手段を具備し、前記充電台検出手段により前記オーディオ機器が前記充電台にセットされたことが検出されると前記電源電圧を前記第２電源電圧とすることを特徴とする。

本発明に係るオーディオ機器は、上記課題を解決するために、電源から生成された後にローパスフィルタを通過した信号を出力する第１出力端子と、電源から生成された後にローパスフィルタを通過しなかった信号を出力する第２出力端子との二つの出力端子を具備することを特徴とする。

本発明に係るオーディオ機器は、上記課題を解決するために、アナログ信号もしくは多ビットで割り当てられて表現されるデジタル信号からなるオーディオ信号を１ビットで割り当てられる１ビット信号に変換する１ビット信号変換手段と、前記１ビット信号の一方の信号を増幅する正相増幅手段および前記１ビット信号の前記一方の信号と逆位相である他方の信号を増幅する逆相増幅手段を備えて前記１ビット信号を増幅するスイッチング増幅手段と、前記正相増幅手段の出力信号の低域成分を通過せしめる第１ローパスフィルタと、前記逆相増幅手段の出力信号の低域成分を通過せしめる第２ローパスフィルタとを具備し、前記第１出力端子は前記第１ローパスフィルタの出力部および前記第２ローパスフィルタの出力部を出力端子とし、前記第２出力端子は前記正相増幅手段の出力部および前記逆相増幅手段の出力部を出力端子とすることを特徴とする。

本発明に係るオーディオ機器は、上記課題を解決するために、前記第１出力端子および前記第２出力端子から出力する信号の電圧を生成するための電源電圧を、前記電源で可変にすることを特徴とする。

本発明に係るオーディオシステムは、上記課題を解決するために、前記オーディオ機器と、イアホン、ヘッドホン、およびスピーカの少なくともいずれか一つとが組み合わされてなることを特徴とする。

本発明に係るオーディオシステムは、上記課題を解決するために、充電池を内蔵可能な前記オーディオ機器と、前記オーディオ機器に内蔵された前記充電池を充電する充電台とが組み合わされてなることを特徴とする。

本発明に係るオーディオ機器は、以上のように、第１出力端子と、第２出力端子との二つの出力端子を具備し、第２電源電圧を第１電源電圧よりも大きくするので、内部電源だけでは駆動能力が不足するスピーカを駆動させる場合に別途アンプおよび専用電源回路が不要となり、コストダウンを図ることができるという効果を奏する。また、携帯型オーディオ機器であっても、スピーカから所望の音を聞くことが出来るという効果を奏する。

また、本発明に係るオーディオ機器は、以上のように、１ビット信号変換手段と、正相増幅手段および逆相増幅手段を備えるスイッチング増幅手段と、第１ローパスフィルタと、第２ローパスフィルタとを具備し、前記第１出力端子は前記第１ローパスフィルタの出力部および前記第２ローパスフィルタの出力部を出力端子とし、前記第２出力端子は前記正相増幅手段の出力部および前記逆相増幅手段の出力部を出力端子とし、前記第１電源電圧は前記第１出力端子から信号を出力するときの信号電圧を前記スイッチング増幅手段により生成するための電源電圧であり、前記第２電源電圧は前記第２出力端子から信号を出力するときの信号電圧を前記スイッチング増幅手段により生成するための電源電圧である。

これにより、スピーカを駆動させる際、１ビット信号の再生回路を利用することにより、別途専用アンプおよび専用電源回路を不要として、コストダウンを図るようにすることができるという効果を奏する。

また、本発明に係るオーディオ機器は、以上のように、前記第１出力端子にはイアホン若しくはヘッドホンを、前記第２出力端子にはスピーカを接続可能とする。

これにより、イアホン若しくはヘッドホンで音楽を聞く際にはＬＰＦ通過後の信号で十分な出力を得ることができる。また、スピーカはＬＰＦの後から信号をとるのではなく直接接続することによりその電圧を上げれば十分な出力を得ることができる。その結果、一つのオーディオ機器でアンプを用いることなくヘッドホン若しくはイアホンとスピーカとを利用することができるという効果を奏する。

また、本発明に係るオーディオ機器は、以上のように、充電池が内蔵可能であり、前記スピーカが前記オーディオ機器に内蔵された前記充電池を充電する充電台に設けられている。

これにより、スピーカを置くスペースが不要で机等の上で面積をあまり占めることなく簡易的に音楽を聞くことができるという効果を奏する。

また、本発明に係るオーディオ機器は、以上のように、前記オーディオ機器が前記充電台にセットされたときに、前記電源電圧を前記第２電源電圧とする。

従って、オーディオ機器をヘッドホン等よりも大きな音声出力を要するスピーカに接続したとき、充電台から自動的に十分な電源供給を行う状態となってスピーカから出力レベルの高い音声を十分に鳴らすことができるので、利用者の操作が簡略化されるという効果を奏する。

また、本発明に係るオーディオ機器は、以上のように、充電台検出手段により前記オーディオ機器が前記充電台にセットされたことが検出されると前記電源電圧を前記第２電源電圧とする。

これにより、スピーカの接続を、オーディオ機器の充電台への接続によりヘッドホンの接続と区別して、信号電圧を生成するための電源電圧を調整することができるという効果を奏する。

また、本発明に係るオーディオ機器は、以上のように、第１出力端子と第２出力端子との二つの出力端子を具備する。

これにより、信号電圧を生成する第２出力端子用の電源電圧を第１出力端子用と区別して大きくして、スピーカを駆動させる場合に別途アンプおよび専用電源回路を不要としてコストダウンを図ることのできる構成に適したオーディオ機器になるという効果を奏する。

また、本発明に係るオーディオ機器は、以上のように、１ビット信号変換手段と、正相増幅手段および逆相増幅手段を備えるスイッチング増幅手段と、第１ローパスフィルタと、第２ローパスフィルタとを具備し、前記第１出力端子は前記第１ローパスフィルタの出力部および前記第２ローパスフィルタの出力部を出力端子とし、前記第２出力端子は前記正相増幅手段の出力部および前記逆相増幅手段の出力部を出力端子とする。

これにより、１ビット信号の再生回路を利用した、別途専用アンプおよび専用電源回路を不要としてコストダウンを図ることのできる構成に適したオーディオ機器になるという効果を奏する。

また、本発明に係るオーディオ機器は、以上のように、前記第１出力端子および前記第２出力端子から出力する信号の電圧を生成するための電源電圧を、前記電源で可変にする。

これにより、第２出力端子用の電源電圧を第１出力端子用と区別して大きくするのに適したオーディオ機器になるという効果を奏する。

また、本発明に係るオーディオシステムは、以上のように、前記オーディオ機器と、イアホン、ヘッドホン、およびスピーカの少なくともいずれか一つとが組み合わされてなる。

これにより、スピーカを駆動させる場合に別途アンプおよび専用電源回路を不要としてコストダウンを図ることができるオーディオ機器を使用するのに適したシステム形態を提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係るオーディオシステムは、以上のように、充電池を内蔵可能な前記オーディオ機器と、前記オーディオ機器に内蔵された前記充電池を充電する充電台とが組み合わされてなる。

これにより、スピーカを駆動させる場合に別途アンプおよび専用電源回路を不要としてコストダウンを図ることができるオーディオ機器を使用するのに適したシステム形態を提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態について図１ないし図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。
まず、図１を用いて携帯オーディオ機器でヘッドホンを駆動するときの実施形態を説明し、次に図２を用いて携帯オーディオ機器でスピーカを駆動するときの実施形態を説明し、最後に図３のグラフについて説明する。

図１に、本実施の形態に係るオーディオ機器としての携帯オーディオ機器１００の構成、およびこの携帯オーディオ機器１００でヘッドホン７０１を駆動する状態を示す。

まず、図１の破線で囲まれた携帯オーディオ機器１００の内部の構造を説明する。携帯オーディオ機器１００は、音声信号のスイッチング増幅を行うディジタルアンプ（Ｄ級増幅器）を備えたオーディオ機器となっており、ΔΣブロック１０１（図示しないΔΣ変換回路を内蔵している）、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」とする。）２０１、上側ゲートドライブ３０１・３０２、下側ゲートドライブ４０１・４０２、出力トランジスタ５０１〜５０４、コイル５０５・５０６、コンデンサ５０７・５０８、コイル５０５・５０６の抵抗分５０９・５１０、正相アナログ出力端子５１１、逆相アナログ出力端子５１２、正相デジタル出力端子５１３、逆相デジタル出力端子５１４、電源端子５１５、電源・充電回路６０１を備えている。電源・充電回路６０１には充電池が内蔵可能である。さらに、携帯型オーディオ機器１００は、ヘッドホン７０１や後述する充電台８００と組み合わされてオーディオシステムを構成する。

以下それぞれについて説明する。

ΔΣブロック（１ビット信号変換手段）１０１は、図示しないΔΣ変換回路を備えており、ΔΣ変換回路に入力された、アナログ信号またはマルチビットのデジタル信号から１系列の２値信号としてのＰＤＭ信号またはＰＷＭ信号を作成する。さらに、ΔΣブロック１０１は、発生した２値信号（ＰＤＭ信号、ＰＷＭ信号）を基に２系列の１ビット信号（正相信号と逆相信号）を生成する。正相信号は１ビット正相出力端子１０２から、逆相信号は１ビット逆相出力端子１０３からそれぞれ出力される。

マイコン２０１は、本オーディオシステムを制御するために設けられており、電源・充電回路６０１から常に電源を供給されている。また、マイコンとΔΣブロック１０１は制御信号線ＣＬにより接続されている。

上側ゲートドライブ３０１および下側ゲートドライブ４０１の各入力端子には、１ビット正相出力端子１０２から出力された１ビット信号が入力される。上側ゲートドライブ３０２および下側ゲートドライブ４０２の各入力端子には、１ビット逆相出力端子１０３から出力された１ビット信号が入力される。上側ゲートドライブ３０１・３０２、下側ゲートドライブ４０１・４０２には、電源・充電回路６０１から、マイコン２０１のコントロールに従ってそれぞれ電源電圧が与えられる。

ＮチャネルＭＯＳ型トランジスタである出力トランジスタ５０１・５０２のドレインはそれぞれ電源端子５１５に接続されている。出力トランジスタ５０１のソースは出力トランジスタ５０３のドレインに接続され、出力トランジスタ５０２のソースは出力トランジスタ５０４のドレインに接続されている。出力トランジスタ５０３・５０４のソースはそれぞれグランドに接続されている。上記のように出力トランジスタ５０１〜５０４が接続される構成は、フルブリッジ回路である。

上側ゲートドライブ３０１の出力は出力トランジスタ５０１に入力され、上側ゲートドライブ３０２の出力は出力トランジスタ５０２に入力され、下側ゲートドライブ４０１の出力は出力トランジスタ５０４に入力され、下側ゲートドライブ４０２の出力は出力トランジスタ５０３に入力される。上側ゲートドライブ３０１・３０２、下側ゲートドライブ４０１・４０２、および出力トランジスタ５０１〜５０４はスイッチング増幅手段を構成している。また、上側ゲートトライブ３０２、下側ゲートドライブ４０１、および出力トランジスタ５０２・５０４は、正相信号をスイッチング増幅する正相信号増幅手段を構成しており、上側ゲートトライブ３０１、下側ゲートドライブ４０２、および出力トランジスタ５０１・５０３は、逆相信号をスイッチング増幅する逆相信号増幅手段を構成している。

出力トランジスタ５０２と出力トランジスタ５０４との接続点には二つの出力ラインが接続されている。まず、一方の出力ラインにはコイル５０５が接続されている。該コイル５０５の出力トランジスタ５０２・５０４に対して反対側は、コイル５０５の抵抗分５０９を介して正相アナログ出力端子５１１に接続されている。また、他方の出力ラインには正相デジタル出力端子５１３が接続されている。またコイル５０５の負荷側とグランドとの間にはコンデンサ５０７が接続され、コイル５０５およびコンデンサ５０７はＬＰＦ（ローパスフィルタ）を構成している（以下、第１ＬＰＦ（第１ローパスフィルタ）とする）。

一方、出力トランジスタ５０１と出力トランジスタ５０３との接続点にも二つの出力ラインが接続されている。まず、一方の出力ラインにはコイル５０６が接続されている。該コイル５０６の出力トランジスタ５０１・５０３に対して反対側はコイル５０６の抵抗分５１０を介して逆相アナログ出力端子５１２に接続されている。また、他方の出力ラインには逆相デジタル出力端子５１４が接続されている。また、コイル５０６の負荷側とグランドとの間にはコンデンサ５０８が接続され、コイル５０６およびコンデンサ５０８はＬＰＦ（ローパスフィルタ）を構成している（以下、第２ＬＰＦ（第２ローパスフィルタ）とする）。

上記正相アナログ出力端子５１１は第１ＬＰＦの出力部であるコモンモード出力端子に接続されていることになり、上記逆相アナログ出力端子５１２は第２ＬＰＦの出力部であるコモンモード出力端子に接続されていることになる。さらに、正相アナログ出力端子５１１と逆相アナログ出力端子５１２との間には、ヘッドホン７０１が接続されるようになっている。これによって、ヘッドホン７０１に入力される信号はノーマルモードとなる。このように、正相アナログ出力端子５１１と逆相アナログ出力端子５１２とは第１出力端子を構成している。

また、上記正相デジタル出力端子５１３は出力トランジスタ５０２と出力トランジスタ５０４とで構成される回路の出力部であるコモンモード出力端子に接続されていることになり、上記逆相デジタル出力端子５１４は出力トランジスタ５０１と出力トランジスタ５０３とで構成される回路の出力部であるコモンモード出力端子に接続されていることになる。さらに、正相デジタル出力端子５１３と逆相デジタル出力端子５１４との間には、後述するようにスピーカ８０１が接続されるようになっている。これによって、スピーカ８０１に入力される信号はノーマルモードとなる。このように、正相デジタル出力端子５１３と逆相デジタル出力端子５１４とは第２出力端子を構成している。

上記のように構成されるオーディオシステムの動作について説明する。

ΔΣブロック１０１は、入力されたアナログ信号またはマルチビットのデジタル信号から１系列の２値信号としてのＰＤＭ信号またはＰＷＭ信号を作成する。さらに、ΔΣブロック１０１は、発生した２値信号（ＰＤＭ信号、ＰＷＭ信号）を基に２系列の１ビット信号（正相信号と逆相信号）を生成する。その後、ΔΣブロック１０１で生成された１ビットデジタル信号は、１ビット正相出力端子１０２と１ビット逆相出力端子１０３とを通じて上側ゲートドライブ３０１・３０２、下側ゲートドライブ４０１・４０２に入力される。これらの信号は、上側ゲートドライブ３０１・３０２、下側ゲートドライブ４０１・４０２によって、出力フルブリッジ回路を構成する出力トランジスタ５０１・５０２・５０３・５０４を動作させるのに必要な所定の電圧に変換され、これによって出力トランジスタ５０１〜５０４はスイッチング動作する。

このスイッチング動作によって、増幅された１ビット信号が得られるが、この信号は電源から電源端子５１５およびグランドを介して生成された信号である。ヘッドホン７０１を駆動するときにこの信号電圧を得るための電源電圧を第１電源電圧とする。得られる信号のうち、出力トランジスタ５０２と出力トランジスタ５０４との接続点から得られる信号についてはコイル５０５およびコンデンサ５０７からなる第１ＬＰＦを通過させ、出力トランジスタ５０１と出力トランジスタ５０３との接続点から得られる信号についてはコイル５０６およびコンデンサ５０８からなる第２ＬＰＦを通過させる。第１ＬＰＦを通過させた信号である正相アナログ信号を出力する正相アナログ出力５１１端子と、第２ＬＰＦを通過させた信号である逆相アナログ信号を出力する逆相アナログ出力５１２端子とをヘッドホン７０１に接続することにより、ヘッドホン７０１を通して音声を聞くことができる。

次に、図２について説明する。図２は、携帯オーディオ機器１００でスピーカ８０１を駆動する状態を示している。以下では、図１と異なる箇所のみを説明する。

ΔΣブロック１０１ないし電源・充電回路６０１までの携帯オーディオ機器１００の内部構造は図１と同じである。図２では、携帯オーディオ機器１００が、外部の充電台８００と接続されている。充電台８００は、充電・電源回路９０１およびスピーカ８０１を内蔵しており、携帯オーディオ機器１００に電源を供給するとともに、携帯オーディオ機器１００に内蔵された充電池を充電する。

充電・電源回路９０１は携帯オーディオ機器１００内の電源・充電回路６０１に対して充電・電源供給動作する。この充電・電源供給動作は携帯オーディオ機器１００が充電台８００にセットされたときに行なわれる。また、スピーカ８０１を用いて音声を出力するときには、携帯オーディオ機器１００を充電台８００に置くと、図示しないコネクタによって、正相デジタル出力端子５１３と逆相デジタル出力端子５１４とがスピーカ８０１と接続されるようになっている。

また、携帯オーディオ機器１００を充電台８００にセットしたときに、携帯オーディオ機器１００に内蔵された図示しない充電台検出手段が、充電台８００にセットされたことを検出すると、電源・充電回路６０１は電源端子５１５の供給電圧を上げる。すなわち、出力トランジスタ５０１〜５０４のスイッチング動作によって、電源から電源端子５１５およびグランドを介して、増幅された１ビット信号が生成されるが、スピーカ８０１を駆動するときにこの信号電圧を得るための電源電圧を第２電源電圧とすると、第２電源電圧は第１電源電圧よりも大きい。

これにより、携帯オーディオ機器１００をスピーカ８０１に接続したとき、携帯オーディオ機器１００はスピーカ８０１の接続をヘッドホン７０１の接続と区別して、信号電圧を生成するための電源電圧を調整し、充電台８００から自動的に十分な電源供給を行う状態となってスピーカ８０１から出力レベルの高い音声を十分に鳴らすことができるので、利用者の操作が簡略化される。内部電源である電源・充電回路６０１だけでは容量が小さくて、出力や電源供給時間がスピーカ８０１を駆動するのに不足していても、スピーカ８０１を駆動することができる。

上述の通り、正相デジタル出力端子５１３は出力トランジスタ５０２・５０４の接続点に接続され、逆相デジタル出力端子５１４は出力トランジスタ５０１・５０３の接続点に接続されている。この状態でΔΣブロック１０１が動作すると、ΔΣブロック１０１から出力トランジスタ５０１〜５０４までは図１と同様の動作をする。正相デジタル出力端子５１３からの正相デジタル信号と、逆相デジタル出力端子５１４からの逆相デジタル信号とがスピーカ８０１に印加される。これにより、スピーカ８０１が駆動され、スピーカ８０１により音声が再生される。

一般にスピーカを駆動させるためにはある程度の出力電圧が必要である。また、ＬＰＦを構成するコイルは抵抗分５０９・５１０のように直流抵抗成分を有しており、ＬＰＦを通過した出力信号では抵抗による電圧降下によりスピーカで十分に音を鳴らすことができない。また、スピーカに対する信号をＬＰＦの後からとるのではなく、直接接続しても、スピーカに対しての必要な電圧には満たず、さらに電源を上げる必要がある。

しかしながら、前述したように、本実施の形態では正相デジタル出力端子５１３および逆相デジタル出力端子５１４のようにＬＰＦを通過させずに信号を直接出力するようにしている他、電源・充電回路６０１が電源端子５１５の供給電圧を上げるようにしている。すなわち、電源端子５１５への付与電圧を可変とし、正相デジタル出力端子５１３および逆相デジタル出力端子５１４から出力信号が出力されるとき、電源端子５１５への付与電圧を高くするようになっている。従って、スピーカを駆動させるのに十分な電圧が出力され、十分な音量を保つことができる。また、ＬＰＦを通過させずに信号を直接出力していることは、ＬＰＦを構成するコイルに含まれる直流抵抗を小さくするために太い線でコイルを構成することを不要とし、小型の部品を使用する携帯機器に都合がよい。それゆえ、携帯オーディオ機器１００はイアホンまたはヘッドホン用とスピーカ用との２種類の出力端子を備えている。

また、このように２種類の出力端子を備えている構成は、出力ブリッジ回路や電源回路には発生・駆動できる電圧に上限があってＬＰＦを通過させる出力経路の電圧上昇が困難であるということを考慮した構成になっている。無理に電圧の上限を上げようとするとコストアップにつながる。このため、電圧降下を伴うＬＰＦのコイルを、ヘッドホン使用時のように必要なときにのみ使用することにより、コストダウンにもつながる。さらには、スピーカ専用の出力端子のみを設けたのでは、これにヘッドホン若しくはイアホンを接続したときに電圧が高すぎてヘッドホン若しくはイアホンへの負担が大きくなり、ヘッドホン若しくはイアホンの出力回路、電源回路が故障する恐れがあるが、これも回避することができる。

このように、携帯オーディオ機器１００は、正相アナログ出力端子５１１および逆相アナログ出力端子５１２にはイアホン若しくはヘッドホン７０１を、正相デジタル出力端子５１３および逆相デジタル出力端子５１４にはスピーカ８０１を接続可能としている。これにより、イアホン若しくはヘッドホン７０１で音楽を聞く際にはＬＰＦ通過後の信号で十分な出力を得ることができる。また、スピーカ８０１はＬＰＦの後から信号をとるのではなく直接接続することによりその電圧を上げれば十分な出力を得ることができる。その結果、一つのオーディオ機器でアンプを用いることなくヘッドホン若しくはイアホンとスピーカとを利用することができる。

また、スピーカ８０１が充電台８００に設けられているので、スピーカを置くスペースが不要で机等の上で面積をあまり占めることなく簡易的に音楽を聞くことができる。

図３は、パルスから音声が出力される様子を示したものである。図３のパルスは、正相デジタル出力端子５１３とグランドとの間の電圧から逆相デジタル出力端子５１４とグランドとの間の電圧を差し引いて得られ、最大値がＶ_ＣＣ、最小値がＶ_ＥＥとなっている。このパルスから図のように音声波形が取り出される。ここで一般的にスピーカは最高周波数が２０ｋＨｚ程度までの出力の周波数に対して動作することが可能である。これに対して本実施の形態のΔΣブロック１０１から出力される１ビット信号のサンプリング周波数は数百ｋＨｚから数ＭＨｚである。このためパルスの周波数成分にはスピーカは直接応答できず、その中に含まれている低周波成分にのみ応答可能となる。これが図１のコイル５０５およびコンデンサ５０７からなる第１ＬＰＦ、コイル５０６およびコンデンサ５０８からなる第２ＬＰＦと同様の動作をして最高２０ｋＨｚ程度の周波数の音声信号のみスピーカ８０１から出力される。

以上述べたように、本実施の形態に係る携帯オーディオ機器１００によれば、内部電源だけでは駆動能力が不足するスピーカを駆動させる場合に、１ビット信号の再生回路を利用することにより、別途アンプおよび専用電源回路が不要となり、コストダウンを図ることができる。特に、携帯型オーディオ機器でありながら、スピーカから所望の音を聞くことが出来るところに大きな利点がある。

また、電源から生成された後にＬＰＦを通過した信号を出力する第１出力端子と、電源から生成された後にＬＰＦを通過しなかった信号を出力する第２出力端子とを具備するオーディオ機器は、信号電圧を生成する第２出力端子用の電源電圧を第１出力端子用と区別して大きくして、スピーカを駆動させる場合に別途アンプおよび専用電源回路を不要としてコストダウンを図ることのできる、携帯オーディオ機器１００のような構成に適したオーディオ機器である。

また、アナログ信号もしくは多ビットで割り当てられて表現されるデジタル信号からなるオーディオ信号を１ビットで割り当てられる１ビット信号に変換する１ビット信号変換手段と、前記１ビット信号の一方の信号を増幅する正相増幅手段および前記１ビット信号の前記一方の信号と逆位相である他方の信号を増幅する逆相増幅手段を備えて前記１ビット信号を増幅するスイッチング増幅手段と、前記正相増幅手段の出力信号の低域成分を通過せしめる第１ローパスフィルタと、前記逆相増幅手段の出力信号の低域成分を通過せしめる第２ローパスフィルタとを具備し、前記第１出力端子は前記第１ローパスフィルタの出力部および前記第２ローパスフィルタの出力部を出力端子とし、前記第２出力端子は前記正相増幅手段の出力部および前記逆相増幅手段の出力部を出力端子とするオーディオ機器は、１ビット信号の再生回路を利用した、別途専用アンプおよび専用電源回路を不要としてコストダウンを図ることのできる、携帯オーディオ機器１００のような構成に適したオーディオ機器である。

また、前記第１出力端子および前記第２出力端子から出力する信号の電圧を生成するための電源電圧を、前記電源で可変にするオーディオ機器は、携帯オーディオ機器１００のように第２出力端子用の電源電圧を第１出力端子用と区別して大きくする構成に適したオーディオ機器である。

また、携帯オーディオ機器１００と、イアホン、ヘッドホン７０１、およびスピーカ８０１の少なくともいずれか一つとが組み合わされてなるオーディオシステムを構成すれば、携帯オーディオ機器１００を使用するのに適したシステム形態を提供することができる。特に、携帯オーディオ機器１００とスピーカ８０１とを組み合わせれば、スピーカ８０１が従来のようにアンプおよびその専用電源回路を伴わないものであるため、利用者がシステムを組む際に都合がよい。

また、充電池を内蔵可能な携帯オーディオ機器１００と、充電台８００とが組み合わされてなるオーディオシステムを構成すれば、携帯オーディオ機器１００を使用するのに適したシステム形態を提供することができる。

また、スピーカ８０１が充電台８００に設けられていることにより、スピーカを置くスペースが不要で机等の上で面積をあまり占めることなく簡易的に音楽を聞くことができることを前述したが、これはＭＤ（ミニディスク）製品などの携帯オーディオ機器に特にあてはまることである。また、更なる応用としては、音声を出力するという観点でのオーディオ機器である携帯電話が挙げられ、充電台８００にセットしてスピーカ８０１を鳴らすことにより、手離しで（ハンヅフリー）通話が可能となる。

オーディオ機器およびオーディオシステム全般に使用することができ、特に、ＭＤ製品や携帯電話などの携帯型のオーディオ機器およびオーディオシステムに有用である。

本発明の実施の一形態に係る携帯オーディオ機器およびオーディオシステムの構成と、ヘッドホンの駆動状態とを示すブロック図である。 本発明の実施の一形態に係る携帯オーディオ機器およびオーディオシステムの構成と、スピ−カの駆動状態とを示すブロック図である。 パルス入力によってスピーカから音声が出力される様子を示すグラフである。 従来の携帯オーディオ機器でヘッドホンを駆動している状態を示すブロック図である。 従来の携帯オーディオ機器を充電台で充電している状態で外部のスピーカを駆動している状態を示すブロック図である。

符号の説明

１００ 携帯オーディオ機器（オーディオ機器）
１０１ ΔΣブロック（１ビット信号変換手段）
１０２ １ビット正相出力端子
１０３ １ビット逆相出力端子
３０１、３０２ 上側ゲートドライブ
４０１、４０２ 下側ゲートドライブ
５０１〜５０４ 出力トランジスタ
５１１ 正相アナログ出力端子
５１２ 逆相アナログ出力端子
５１３ 正相デジタル出力端子
５１４ 逆相デジタル出力端子
５１５ 電源端子
６０１ 電源・充電回路
７０１ ヘッドホン
８００ 充電台
８０１ スピーカ
９０１ 充電・電源回路

Claims (11)

1. 電源から生成された後にローパスフィルタを通過した信号を出力する第１出力端子と、電源から生成された後にローパスフィルタを通過しなかった信号を出力する第２出力端子との二つの出力端子を具備し、前記第１出力端子から信号を出力するときの信号電圧を生成するための電源電圧を第１電源電圧とし、前記第２出力端子から信号を出力するときの信号電圧を生成するための電源電圧を第２電源電圧としたときに、前記第２電源電圧を前記第１電源電圧よりも大きくすることを特徴とするオーディオ機器。
2. アナログ信号もしくは多ビットで割り当てられて表現されるデジタル信号からなるオーディオ信号を１ビットで割り当てられる１ビット信号に変換する１ビット信号変換手段と、前記１ビット信号の一方の信号を増幅する正相増幅手段および前記１ビット信号の前記一方の信号と逆位相である他方の信号を増幅する逆相増幅手段を備えて前記１ビット信号を増幅するスイッチング増幅手段と、前記正相増幅手段の出力信号の低域成分を通過せしめる第１ローパスフィルタと、前記逆相増幅手段の出力信号の低域成分を通過せしめる第２ローパスフィルタとを具備し、前記第１出力端子は前記第１ローパスフィルタの出力部および前記第２ローパスフィルタの出力部を出力端子とし、前記第２出力端子は前記正相増幅手段の出力部および前記逆相増幅手段の出力部を出力端子とし、前記第１電源電圧は前記第１出力端子から信号を出力するときの信号電圧を前記スイッチング増幅手段により生成するための電源電圧であり、前記第２電源電圧は前記第２出力端子から信号を出力するときの信号電圧を前記スイッチング増幅手段により生成するための電源電圧であることを特徴とした請求項１に記載のオーディオ機器。
3. 前記第１出力端子にはイアホン若しくはヘッドホンを、前記第２出力端子にはスピーカを接続可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載のオーディオ機器。
4. 充電池が内蔵可能であり、前記スピーカが前記オーディオ機器に内蔵された前記充電池を充電する充電台に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のオーディオ機器。
5. 前記オーディオ機器が前記充電台にセットされたときに、前記電源電圧を前記第２電源電圧とすることを特徴とする請求項４に記載のオーディオ機器。
6. 前記オーディオ機器が前記充電台にセットされたことを検出する充電台検出手段を具備し、前記充電台検出手段により前記オーディオ機器が前記充電台にセットされたことが検出されると前記電源電圧を前記第２電源電圧とすることを特徴とする請求項５に記載のオーディオ機器。
7. 電源から生成された後にローパスフィルタを通過した信号を出力する第１出力端子と、電源から生成された後にローパスフィルタを通過しなかった信号を出力する第２出力端子との二つの出力端子を具備することを特徴とするオーディオ機器。
8. アナログ信号もしくは多ビットで割り当てられて表現されるデジタル信号からなるオーディオ信号を１ビットで割り当てられる１ビット信号に変換する１ビット信号変換手段と、前記１ビット信号の一方の信号を増幅する正相増幅手段および前記１ビット信号の前記一方の信号と逆位相である他方の信号を増幅する逆相増幅手段を備えて前記１ビット信号を増幅するスイッチング増幅手段と、前記正相増幅手段の出力信号の低域成分を通過せしめる第１ローパスフィルタと、前記逆相増幅手段の出力信号の低域成分を通過せしめる第２ローパスフィルタとを具備し、前記第１出力端子は前記第１ローパスフィルタの出力部および前記第２ローパスフィルタの出力部を出力端子とし、前記第２出力端子は前記正相増幅手段の出力部および前記逆相増幅手段の出力部を出力端子とすることを特徴とした請求項７に記載のオーディオ機器。
9. 前記第１出力端子および前記第２出力端子から出力する信号の電圧を生成するための電源電圧を、前記電源で可変にすることを特徴とする請求項７または８に記載のオーディオ機器。
10. 請求項１ないし６のいずれかに記載のオーディオ機器と、イアホン、ヘッドホン、およびスピーカの少なくともいずれか一つとが組み合わされてなることを特徴とするオーディオシステム。
11. 充電池を内蔵可能な請求項１ないし６のいずれかに記載のオーディオ機器と、前記オーディオ機器に内蔵された前記充電池を充電する充電台とが組み合わされてなることを特徴とするオーディオシステム。

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