JP5011890B2 - 調光器付デジタルアンプシステムおよび照明付スピーカシステム - Google Patents

Description

本発明は、デジタルアンプと調光器とを有する調光器付デジタルアンプシステムおよび照明付スピーカシステムに関する。

オーディオ機器に用いられるアンプは、小型化や省電力化からデジタルアンプを使用することが多い。しかし、スイッチング電源部をデジタルアンプと一体化した場合、それぞれが用いるキャリア周波数やその高調波が互いに接近するとビートが発生し、デジタルアンプの出力信号の品質が悪化する。その対策として、特許文献１では、基準発振器が出力する周波数をデジタルアンプのキャリア周波数として用い、その整数倍または整数分の１をスイッチング電源のキャリア周波数として使用している。
特開２００５−１３６７１７号公報

ところで、大画面テレビやスクリーンに映画などの映像を映し、その高品位な音声の出力装置としてオーディオアンプが用いられることも多い。このような使用に際しては、映像を鑑賞する際には部屋の照明を徐々に暗くしたり、あるいは徐々に明るくしたりする調光装置があると一段と味わいが深くなる。照明器具に調光装置を組み合わせた製品は開発されているが、ユーザにとってはオーディオアンプを用意したり、調光装置を用意したりせねばならず、煩雑であった。また、照明を落とした部屋で音楽を聴くユーザも多いが、このような用途の場合においても、音楽に併せてイルミネーションが変化すると視覚的な楽しみも増える。しかしながら、この場合においても、上述と同様の煩雑さが生じる。
さらに、調光装置において用いられるパルス幅変調（以下、ＰＷＭという）制御のスイッチングノイズが、オーディオアンプの信号系統に混入してしまうので、音質的な劣化を招くという問題があった。

本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、デジタルアンプでオーディオ信号の再生を行うとともに調光制御を行うことができ、しかも、調光回路のスイッチングノイズの影響を受けない調光器付デジタルアンプシステムおよび照明付スピーカシステムを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、オーディオ信号に対して第１のクロック信号に基づくパルス幅変調を行って電力増幅を行うデジタルアンプと、第２のクロック信号に基づくパルス幅変調を行って発光手段への給電電力を制御する調光器とを有し、前記第１のクロック信号および第２のクロック信号の周波数は、共通の発振回路から生成されたクロック信号の周波数を逓倍または分周またはそのまま使用し、互いに整数倍または整数分の１の関係になっていることを特徴とする調光器付デジタルアンプシステムを提供する。

また、本発明は、オーディオ信号に対して第１のクロック信号に基づくパルス幅変調を行って電力増幅を行うデジタルアンプと、第２のクロック信号に基づくパルス幅変調を行って発光手段への給電電力を制御する調光器と、第３のクロック信号に基づくパルス幅変調を行って前記デジタルアンプおよび前記調光器の電源ラインへの給電を制御するスイッチング電源とを有し、前記第１のクロック信号、第２のクロック信号および第３のクロック信号の周波数は、共通の発振回路から生成されたクロック信号の周波数を逓倍または分周またはそのまま使用し、互いに整数倍または整数分の１の関係になっていることを特徴とする調光器付デジタルアンプシステムを提供する。

また、本発明は、オーディオ信号に対して第１のクロック信号に基づくパルス幅変調を行って電力増幅を行うデジタルアンプと、前記デジタルアンプのパルス幅変調の結果に基づいて発光手段への給電電力を制御する調光器と、第３のクロック信号に基づくパルス幅変調を行って前記デジタルアンプおよび前記調光器の電源ラインへの給電を制御するスイッチング電源を有し、前記第１のクロック信号および第３のクロック信号の周波数は、共通の発振回路から生成されたクロック信号の周波数を逓倍または分周またはそのまま使用し、互いに整数倍または整数分の１の関係になっていることを特徴とする調光器付デジタルアンプシステムを提供する。

また、別の好ましい態様において、調光器付デジタルアンプシステムに、前記デジタルアンプにおいて電力増幅されたオーディオ信号が供給されるスピーカと、前記調光器から給電を受ける光源とを有することを特徴とする照明付スピーカシステムを提供してもよい。

本発明によれば、デジタルアンプでオーディオ信号の再生を行うとともに調光制御を行うことができ、しかも、調光回路のスイッチングノイズの影響を受けない調光器付デジタルアンプシステムおよび照明付スピーカシステムを提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る調光器付デジタルアンプシステム１００の構成を示すブロック図である。また、図２は、調光器付デジタルアンプシステム１００を背面から見た外観図である。

図１において、発振回路５００は水晶等の発振子と、それを励振する回路を有し、周波数ｆｏのクロック信号９００を出力する。クロック信号９００は逓倍器６０２、６０３、６０４によって各々所定の逓倍が行われ、周波数ｆａのクロック信号９０２、周波数ｆｂのクロック信号９０３、周波数ｆｃのクロック信号９０４として出力される。なお、周波数ｆｏを逓倍ではなく分周する場合は逓倍器の代わりに分周器を用いればよいし、周波数ｆｏとして使う場合は、逓倍器を用いなくてもよい。

ここで、各々のクロック信号の周波数ｆａ、ｆｂ、ｆｃが、互いに整数倍または整数分の１の関係になるように設定されている。すなわち、ｆａ／ｆｂ、ｆａ／ｆｃ、ｆｂ／ｆｃが、それぞれ整数または整数分の１になっている。

次に、デジタルアンプ２００について説明する。三角波生成回路２０１は、クロック信号９０２の周波数ｆａと同じ周波数の三角波を生成する。ＰＷＭ回路２０２は、三角波およびオーディオ信号Ｓｉｎが入力され、オーディオ信号Ｓｉｎに対して、ＰＷＭ方式の変調を行い、ＰＷＭ信号９２０を生成して増幅回路２０４へ出力する。ここで、ＰＷＭ方式の変調は、図３に示すように、三角波とオーディオ信号Ｓｉｎを比較して、オーディオ信号Ｓｉｎの出力が三角波の出力より大きいときには「ＨＩＧＨ」、小さいときには「ＬＯＷ」となるようにして変調を行っている。

音量可変器２０３は、ボリューム２０８によって設定された音量に応じて、音量を制御するための音量制御信号Ｓａを発生する。増幅回路２０４は、音量可変器２０３からの音量制御信号Ｓａに応じて、ＰＷＭ信号９２０の振幅を増幅する。ローパスフィルタ２０５は、増幅されたＰＷＭ信号９２０を復調することにより、スピーカ接続端子２０６から増幅されたオーディオ信号を出力する。

次に、ＬＥＤ調光器３００について説明する。三角波生成回路３０１は、クロック信号９０３の周波数ｆｂと同じ三角波を生成する。調光可変器３０２は、ボリューム３０７によって設定された調光量に応じて、光量を制御するための光量制御信号Ｓｂを発生する。

ＰＷＭ回路３０３は、三角波および光量制御信号Ｓｂに基づき、光量制御信号ＳｂのＰＷＭ方式の変調を行い、ＰＷＭ信号を生成する。ここで、ＰＷＭ方式の変調は、図４に示すように、三角波と光量制御信号Ｓｂを比較して、光量制御信号Ｓｂの出力が三角波の出力より大きいときには「ＨＩＧＨ」、小さいときには「ＬＯＷ」となるようにして変調を行っている。

定電流源３０４は、ＰＷＭ回路３０３で生成されたＰＷＭ信号に基づいて電流の制御を行い、例えばＰＷＭ信号が「ＨＩＧＨ」のときはＬＥＤ接続端子３０５へ電流を供給するようにし、「ＬＯＷ」のときは、電流の供給を遮断するように制御する。

次にスイッチング電源４００について説明する。三角波生成回路４０１は、クロック信号９０４の周波数ｆｃと同じ三角波を生成する。誤差増幅回路４０６は、整流回路４０５から出力された電圧Ｖｏｕｔと基準電圧Ｖｒｅｆを比較して増幅した誤差信号Ｓｃを生成し、ＰＷＭ回路４０２へ出力する。

ＰＷＭ回路４０２は、三角波および誤差信号Ｓｃに基づいて、誤差信号ＳｃのＰＷＭ方式の変調を行い、ＰＷＭ信号を生成し、スイッチング回路４０３へ出力する。スイッチング回路４０３は、ＰＷＭ信号によりオンオフするトランジスタであり、高周波トランス４０４の１次側のコイルへ入力されている直流電圧Ｖｄｃをトランジスタのオンオフによって交流化する。高周波トランス４０４は、１次側のコイルの交流電圧を２次側のコイルへ伝達する。ここで、トランジスタのオンオフ比（デューティ）に対応して、２次側のコイルへ出力される電圧が変化する。

整流回路４０５は、２次側のコイルへ伝達された交流電圧を直流化した電圧として出力する。ここで、前述したように出力された電圧Ｖｏｕｔと基準電圧Ｖｒｅｆのずれがある場合は、誤差増幅回路４０６によってずれ量に応じた誤差信号Ｓｃが生成され、その結果がＰＷＭ信号のデューティに反映されることにより出力される電圧にフィードバックがかかるため、安定化した電圧出力をもつ電源として利用することができる。そして基準電圧Ｖｒｅｆを持つ電力が、デジタルアンプ２００およびＬＥＤ調光器３００の電源ラインに給電される。

このようにすると、図２に示すような１つのケースに、デジタルアンプ２００とＬＥＤ調光器３００とスイッチング電源４００を一体として配置した調光器付デジタルアンプシステム１００を提供することができ、スピーカ接続端子２０６に増幅したオーディオ信号を出力しながら、ＬＥＤ照明を調光するための信号をＬＥＤ接続端子３０５へ供給することができる。

さらに、デジタルアンプ２００、ＬＥＤ調光器３００、スイッチング電源４００で使われている各々のクロック信号は、各々の周波数ｆａ、ｆｂ、ｆｃが、互いに整数倍または整数分の１の関係になるように設定されているため、ＬＥＤ調光器３００やスイッチング電源から発生する高周波ノイズがデジタルアンプ２００に対して与える影響が少なくなり、ビートの発生を抑制することができるため、スピーカ接続端子２０６から出力されるオーディオ信号を高品位に保つことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。

＜変形例１＞
実施形態においては、発振回路が外付けの他励式のデジタルアンプ２００を用いていたが、図５に示すように、クロック信号を生成する発振回路２０７を自ら有している自励式としてもよい。この場合は、自励式のデジタルアンプ２１０から生成されるクロック信号９２２を逓倍器６０３、６０４に通して周波数を逓倍し、ＬＥＤ調光器３００の三角波生成回路３０１およびスイッチング電源４００の三角波生成回路４０１へ供給すればよい。なお、実施形態と同様に逓倍器の代わりに分周器で周波数を分周してもよいし、クロック信号９２２をそのまま用いてもよい。これにより、実施形態において用いていた発振回路５００を削減することができる。なお、デジタルアンプ２１０を一例として記載したが、デジタルアンプ２１０の代わりに、ＬＥＤ調光器３００またはスイッチング電源４００を自励式としても、同様にクロック信号を供給することができ、発振回路５００を削減することができる。

＜変形例２＞
実施形態においては、調光器付デジタルアンプシステム１００として、デジタルアンプ２００はスピーカ接続端子２０６を有し、ＬＥＤ調光器３００はＬＥＤ接続端子３０５を有していたが、図６に示すように、スピーカ接続端子２０６にはスピーカ２２０が接続され、ＬＥＤ接続端子３０５にはＬＥＤ照明３２０が接続された照明付スピーカシステム１１０としてもよい。また、これらの構成要素をスピーカエンクロージャ内に収納し、ＬＥＤ照明付パワードスピーカとして構成してもよい。そしてステレオ対応の場合は、Ｌ、Ｒのスピーカボックスに分けてもよいし、１つのスピーカボックスにまとめてもよい。

＜変形例３＞
実施形態においては、クロック信号９０３をＬＥＤ調光器３００の三角波生成回路３０１に供給したが、図７に示すように、デジタルアンプ２００のＰＷＭ回路２０２で生成されたＰＷＭ信号９２０をＬＥＤ調光器３１０の制御回路３０６に供給してもよい。制御回路３０６では、供給されたＰＷＭ信号９２０に基づいて信号処理が行われ、その結果に基づいて定電流源３０４の電流が制御されて、ＬＥＤ接続端子３０５に電流が出力される。これにより、ＬＥＤ接続端子８に出力される信号に対して、スピーカ接続端子２０６に出力される信号と相関を持たせることができ、楽音などのオーディオ信号に応じた調光制御を行うことができる。なお、制御回路３０６にＰＷＭ信号９２０を供給する代わりに、音量可変器２０３から出力された音量制御信号Ｓａを供給し、楽音などの音量に応じた調光制御を行ってもよいし、オーディオ信号Ｓｉｎを供給し、楽音などに応じた調光制御を行ってもよい。また、オーディオ信号Ｓｉｎのエンベロープを供給し、楽音などの音量変化に応じた調光制御としてもよい。

＜変形例４＞
実施形態においては、ＬＥＤ調光器３００を用いて、ＬＥＤ照明の調光ができるようになっていたが、蛍光灯の調光や白熱灯の調光をできるようにしてもよい。例えば、蛍光灯の調光を行う場合は、図８に示すような構成の蛍光灯調整器３５０とすればよい。調光制御回路３５４は、ＰＷＭ回路３５３からのＰＷＭ信号に基づいて、インバータ信号を変調することにより発光期間を制御した電力を蛍光灯接続端子３５５に出力する。このようにすれば、蛍光灯接続端子３５５に接続した蛍光灯３５６を調光することができる。この場合は、クロック信号９０３は、三角波生成回路３５１へ供給すればよい。また、白熱灯の調光を行う場合も、蛍光灯と同様にしてＰＷＭ信号に基づいて、白熱灯を調光して発光させることのできる調光器を用いればよい。

＜変形例５＞
実施形態においては、音声の増幅量やＬＥＤ照明の調光量の制御については、それぞれ、音量可変器２０３、調光可変器３０２において、ボリューム２０８、３０７を使って行っていたが、リモコンを使って遠隔操作できるようにしてもよい。この場合は、図１に破線で示したように、受光部８００を設けて、その受光した信号を音量可変器２０３と調光可変器３０２へ送るように構成すればよい。たとえば、図９のように、リモコン８１０には、赤外線送信部８１１と、１つのボリューム８１２と、スイッチ８１３とを設けて、スイッチの切り替えにより音量制御と調光制御を切り替えて制御してもよいし、音量や調光の制御のためにそれぞれボリュームを設けてもよい。また、デジタルアンプには、音量調整、入力切り替え、音場設定など、さまざまな操作を行うリモコンが付属されていることが多いが、図１０のように、さらに、光量調整や調光プログラム制御の操作を行えるようにしたリモコン８２０としてもよい。

＜変形例６＞
実施形態においては、調光器付デジタルアンプシステム１００は、デジタルアンプ２００、ＬＥＤ調光器３００に対して、スイッチング電源４００で生成した電圧を持つ電力を供給していたが、スイッチング電源の代わりに高周波ノイズを発生しにくい電源を用いてデジタルアンプ２００とＬＥＤ調光器３００の電源ラインに給電してもよい。その場合は、クロック信号９０４は必要ないため、残りのクロック信号９０２、９０３の周波数ｆａ、ｆｂが、互いに整数倍または整数分の１の関係になるように設定されていればよい。

本発明の実施形態に係る調光器付デジタルアンプシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る調光器付デジタルアンプシステムの背面を示す外観図である。 デジタルアンプのＰＷＭ回路で生成されるＰＷＭ信号の生成方法を示す説明図である。 ＬＥＤ調光器のＰＷＭ回路で生成されるＰＷＭ信号の生成方法を示す説明図である。 変型例１に係る調光器付デジタルアンプシステムの構成を示すブロック図である。 変型例２に係る照明付スピーカシステムの構成を示すブロック図である。 変型例３に係る調光器付デジタルアンプシステムの構成を示すブロック図である。 変型例４に係る蛍光灯調光器の構成を示すブロック図である。 変形例５に係るリモコンの外観図である。 変形例５に係るリモコンの外観図である。

符号の説明

１００…調光器付デジタルアンプシステム、１１０…照明付スピーカシステム、２００，２１０…デジタルアンプ、２０１，３０１，３５１，４０１…三角波生成回路、２０２，３０３，３５３，４０２…ＰＷＭ回路、２０３…音量可変器、２０４…増幅回路、２０５…ローパスフィルタ、２０６…スピーカ接続端子、２０７，５００…発振回路、２０８，３０７，３５７，８１２…ボリューム、２２０…スピーカ、３００，３１０…ＬＥＤ調光器、３０２，３５２…調光可変器、３０４…定電流源、３０５…ＬＥＤ接続端子、３０６…制御回路、３２０…ＬＥＤ照明、３５０…蛍光灯調光器、３５４…調光制御回路、３５５…蛍光灯接続端子、３５６…蛍光灯、４００…スイッチング電源、４０３…スイッチング回路、４０４…高周波トランス、４０５…整流回路、４０６…誤差増幅回路、６０２，６０３，６０４…逓倍器、８００…受光部、８１０，８２０…リモコン、８１１…赤外線送信部、８１３…スイッチ、９００，９０２，９０３，９０４，９２２…クロック信号、９２０…ＰＷＭ信号

Claims (4)

1. オーディオ信号に対して第１のクロック信号に基づくパルス幅変調を行って電力増幅を行うデジタルアンプと、
   第２のクロック信号に基づくパルス幅変調を行って発光手段への給電電力を制御する調光器とを有し、
   前記第１のクロック信号および第２のクロック信号の周波数は、共通の発振回路から生成されたクロック信号の周波数を逓倍または分周またはそのまま使用し、互いに整数倍または整数分の１の関係になっている
   ことを特徴とする調光器付デジタルアンプシステム。
2. オーディオ信号に対して第１のクロック信号に基づくパルス幅変調を行って電力増幅を行うデジタルアンプと、
   第２のクロック信号に基づくパルス幅変調を行って発光手段への給電電力を制御する調光器と、
   第３のクロック信号に基づくパルス幅変調を行って前記デジタルアンプおよび前記調光器の電源ラインへの給電を制御するスイッチング電源とを有し、
   前記第１のクロック信号、第２のクロック信号および第３のクロック信号の周波数は、共通の発振回路から生成されたクロック信号の周波数を逓倍または分周またはそのまま使用し、互いに整数倍または整数分の１の関係になっている
   ことを特徴とする調光器付デジタルアンプシステム。
3. オーディオ信号に対して第１のクロック信号に基づくパルス幅変調を行って電力増幅を行うデジタルアンプと、
   前記デジタルアンプのパルス幅変調の結果に基づいて発光手段への給電電力を制御する調光器と、
   第３のクロック信号に基づくパルス幅変調を行って前記デジタルアンプおよび前記調光器の電源ラインへの給電を制御するスイッチング電源と
   を有し、
   前記第１のクロック信号および第３のクロック信号の周波数は、共通の発振回路から生成されたクロック信号の周波数を逓倍または分周またはそのまま使用し、互いに整数倍または整数分の１の関係になっている
   ことを特徴とする調光器付デジタルアンプシステム。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の調光器付デジタルアンプシステムと、
   前記デジタルアンプにおいて電力増幅されたオーディオ信号が供給されるスピーカと、
   前記調光器から給電を受ける光源とを有することを特徴とする照明付スピーカシステム。

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