JP5764691B2 - ヘッドフォン装置及びパーソナルコンピュータ - Google Patents
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Description
図1(e)にΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子からなるデジタルスピーカー装置のシステム形態の第1の実施例を示す。1bitのデジタル入力信号(210)はΔΣ変調器(201)に入力される、ΔΣ変調器(201)でnbitの複数のデジタル信号(211)に変換する。nbitの複数のデジタル信号は後置フィルター(202)でミスマッチシェーピングされたm個のデジタル信号(212)に変換される。m個のデジタル信号は、スピーカー駆動回路(2031〜203s)によりs個の駆動素子(2041〜204s)を駆動してアナログ音声を振動膜(213)により直接変換する。前記ΔΣ変調器(201)と後置フィルター(202)とスピーカー駆動回路(2031〜203s)とそれらの回路に電源を供給する電源回路(205)がデジタルスピーカー装置(200)の構成要素である。
図2bにΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子からなるデジタルスピーカー装置のシステム形態の第2の実施例を示す。本実施例では、デジタルスピーカーの音量の調整をするために、スピーカー駆動回路(2031〜203s)に電源を供給するレギュレータ回路(252a)が供給電圧を可変する手段(254)を持たなくても、デジタルスピーカー装置に入力される1bitのデジタル入力信号(210)からデジタル的に調整している。
図2cにΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子からなるデジタルスピーカー装置のシステム形態の第3の実施例を示す。本実施例では、デジタルスピーカーの音量の調整をするために、スピーカー駆動回路(2031〜203s)に電源を供給するレギュレータ回路(252a)の供給電圧を可変する手段(254)として、デジタルスピーカー装置に入力される1bitのデジタル入力信号(210)の情報をもとにデジタル的に調整している。
ΔΣ変調器と後置フィルター回路と複数のスピーカー駆動回路と駆動素子からなるデジタルスピーカー装置の第4の実施例を、図4a(裏面図)、図4b(側面図)に、ΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路を半導体上に一体形成するか、もしくは同一パッケージに同封したデジタルスピーカー駆動装置(402)と複数のスピーカー駆動素子からなるデジタルスピーカー装置(400)のシステム実施形態として示す。1bitのデジタル入力信号(403)はΔΣ変調器と後置フィルター回路と複数のデジタル信号を駆動回路が内蔵されたデジタルスピーカー駆動装置(402)に入力され、複数のデジタルスピーカー駆動信号(401)が出力される。電源供給線(404)はデジタルスピーカー駆動回路(402)に電源を供給する。複数のデジタルスピーカー駆動信号(401)とスピーカー駆動素子の間の距離が短くなるように、デジタルスピーカー駆動回路(402)はスピーカー駆動素子の近傍に配置する。図4にあるようにスピーカーの真後ろに配置することで配線距離を最短にすることが可能になる。
図5にΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子からなるデジタルスピーカー装置のシステム形態の第5の実施例を示す。1bitのデジタル入力信号(510)はΔΣ変調器(501)に入力され、ΔΣ変調器(501)でnbitの複数のデジタル信号(511)に変換する。nbitの複数のデジタル信号は後置フィルター(502)でミスマッチシェーピングされたm個のデジタル信号(512)に変換される。m個のデジタル信号は、スピーカー駆動回路(5031〜503s)によりs個の駆動素子(5041〜504s)を駆動してアナログ音声を振動膜(513)により直接変換する。前記ΔΣ変調器(501)と後置フィルター(502)とスピーカー駆動回路(5031〜503s)とそれらの回路に電源を供給する電源回路(505)がデジタルスピーカー装置(500)の構成要素である。本実施例では、s個の複数の駆動素子が組み合わさって複数(2個)のスピーカーの振動膜(513a,513b)を駆動している。複数の駆動素子をΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路が複数のスピーカー素子を駆動してアナログ音声を直接変換するのであれば、駆動素子数(s)とスピーカー振動膜の枚数(r)の間に任意の組み合わせが可能である。一般にr≧1でs>1であればよい。
図6にΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子からなるデジタルスピーカー装置のシステム形態の第6の実施例を示す。1bitのデジタル入力信号(610)はΔΣ変調器(601)に入力され、ΔΣ変調器(601)でnbitの複数のデジタル信号(611)に変換する。nbitの複数のデジタル信号は後置フィルター(602)でミスマッチシェーピングされたm個のデジタル信号(612)に変換される。m個のデジタル信号は、スピーカー駆動回路(6031〜603s)によりs個の駆動素子(6041〜604s)を駆動してアナログ音声を振動膜(613)により直接変換する。前記ΔΣ変調器(601)と後置フィルター(602)とスピーカー駆動回路(6031〜603s)とそれらの回路に電源を供給する電源回路(605)がデジタルスピーカー装置(600)の構成要素である。
図7にΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子からなるデジタルスピーカー装置のシステム形態の第7の実施例を示す。1bitのデジタル入力信号(710)はΔΣ変調器(701)に入力され、ΔΣ変調器(701)でnbitの複数のデジタル信号(711)に変換する。nbitの複数のデジタル信号は後置フィルター(702)でミスマッチシェーピングされたm個のデジタル信号(712)に変換される。m個のデジタル信号は、駆動回路(7031〜703s)によりs個の駆動コイル(7041〜704s)を駆動して磁歪素子(713)に磁場を加える。磁歪素子(713)と機械的に接続された駆動部(714)により音声信号を直接変換する。前記ΔΣ変調器(701)と後置フィルター(702)と駆動回路(7031〜603s)とそれらの回路に電源を供給する電源回路(705)がデジタルスピーカー装置(700)の構成要素である。
図8a〜図8cにΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数の静電型スピーカー駆動素子からなるデジタルスピーカー装置のシステム形態の第8の実施例を示す。1bitのデジタル入力信号(810)はΔΣ変調器(801)に入力され、ΔΣ変調器(801)でnbitの複数のデジタル信号(811)に変換する。nbitの複数のデジタル信号は後置フィルター(802)でミスマッチシェーピングされたm個のデジタル信号(812)に変換される。m個のデジタル信号は、駆動回路(8031〜803s)によりs個の静電型素子(8041〜804s)を駆動して音声信号を得る。前記ΔΣ変調器(801)と後置フィルター(802)と駆動回路(8031〜803s)とそれらの回路に電源を供給する電源回路(805)がデジタルスピーカー装置(800)の構成要素である。
図9aにΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子と複数のスピーカーからなるデジタルスピーカー装置のシステム形態の第9の実施例を示す。1bitのデジタル入力信号(910)はΔΣ変調器(901)に入力され、ΔΣ変調器(901)でnbitの複数のデジタル信号(911)に変換する。nbitの複数のデジタル信号は後置フィルター(902)でミスマッチシェーピングされたm個のデジタル信号(912)に変換される。m個のデジタル信号は、デジタル信号(920)で制御されたデジタル遅延制御回路(905)により遅延を個別に制御された後に、駆動回路(9031〜903s)によりs個のスピーカー(9041〜904s)を駆動して音声信号を得る。前記ΔΣ変調器(901)と後置フィルター(902)と駆動回路(9031〜903s)とデジタル遅延制御回路(905)とそれらの回路に電源を供給する電源回路(906)がデジタルスピーカー装置(900)の構成要素である。
図10にΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子と複数のスピーカーからなるデジタルスピーカー装置(1002)に、デジタル信号源(1003)としての 携帯デジタル音源再生装置であるからのデジタル信号を接続(1001)し、入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換することなくアナログ音声に直接変換するデジタルスピーカー装置を使ったデジタル音響システムの第10の実施例を示す。本実施例ではデジタルスピーカー装置に給電する電源として電池(1004)を使っているが、外部から別電源で給電することも可能である。
図11にΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子と複数のスピーカーからなるデジタルスピーカー装置(1102)に、デジタル信号源(1103)としての携帯電話装置からのデジタル信号を接続(1101)し、入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換することなくアナログ音声に直接変換するデジタルスピーカー装置を使ったデジタル音響システムの第11の実施例を示す。本実施例ではデジタルスピーカー装置にヘッドフォン型のデジタルスピーカー装置を使っているが、ヘッドフォン型以外の任意のデジタルスピーカー装置を使うことが可能である。
図12にΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子と複数のスピーカーからなるデジタルスピーカー装置(1202)に、デジタル信号源(1203)としてのパーソナルコンピューター装置からのデジタル信号を接続し、入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換することなくアナログ音声に直接変換するデジタルスピーカー装置を使ったデジタル音響システムの第12の実施例を示す。一つの振動膜に複数のコイルを配置したデジタルスピーカー装置を使っているが、複数のスピーカーを配置したデジタルスピーカー装置を使うことも可能である。
図13にΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子と複数のスピーカーからなるデジタルスピーカー装置(1302)に、デジタル信号源(1303)としてのアクティブ消音用のデジタル音声処理装置からのデジタル信号を接続し、入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換することなくアナログ音声に直接変換するデジタルスピーカー装置を使ったデジタル音響システムの第13の実施例を示す。集音用マイク(1304)からの周囲のノイズを打ち消す信号をデジタル音声処理装置で計算してデジタルスピーカー装置(1302)に入力することで低消費電力のアクティブ消音用のデジタル音響システムが構築可能である。本実施例はテレビ電話や遠隔会議用のエコーキャンセル用のデジタル音響システムにも応用可能である。本実施例は同様にコンサートや球場等の大規模拡声装置の遅延制御用のデジタル音響システムにも応用可能である。
図14にΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子と複数のスピーカーからなるデジタルスピーカー装置(1402)に、デジタル信号源(1403)としての携帯電話装置からのデジタル信号を無線通信技術(Bluetooth(登録商標)等)により接続(1401)し、入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換することなくアナログ音声に直接変換するデジタルスピーカー装置を使ったデジタル音響システムの第14の実施例を示す。本実施例ではデジタルスピーカー装置にヘッドフォン型のデジタルスピーカー装置を使っているが、ヘッドフォン型以外の任意のデジタルスピーカー装置を使うことが可能である。また、本実施例ではデジタル信号源(1403)としての携帯電話装置を使った例を示しているが、本実施例はデジタル信号源から、デジタルスピーカー装置(1402)にデジタル信号を無線通信技術により接続する任意のデジタル音響システムに応用可能である。
図15aにΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子からなるデジタルスピーカー装置のシステム形態の第15の実施例を示す。1bitのデジタル入力信号(1510)はΔΣ変調器(1501)に入力され、ΔΣ変調器(1501)でnbitの複数のデジタル信号(1511)に変換する。nbitの複数のデジタル信号はフォーマッター(1502a)によりm個のデジタル信号(1512a)に変換されフィルター(1502b)でミスマッチシェーピングされたm個のデジタル信号(1512b)に変換される。m個のデジタル信号は、スピーカー駆動回路(15031〜1503s)によりs個の駆動素子(15041〜1504s)を駆動してアナログ音声を振動膜(1513)により直接変換する。前記ΔΣ変調器(1501)とフォーマッター(1502a)とフィルター(1502b)とスピーカー駆動回路(15031〜1503s)とそれらの回路に電源を供給する電源回路(1505)がデジタルスピーカー装置(1500)の構成要素である。
図16にΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子からなるデジタルスピーカー装置のシステム形態の第16の実施例を示す。本実施例で使われるフィルター回路(1602b)の構成要素を示す。ミスマッチシェーピングするために、選択回路(1605)に入力されたm個のデジタル信号(1612a)は、選択回路のm個のデジタル信号の出力を遅延素子と加算器で構成されたn段の積分回路(16061〜1606n)により選択回路のm個のデジタル信号の使用頻度を計算して使用頻度の小さい順に選択するように働いている。本実施例のようにフィルター回路は1段以上の任意の段数の積分回路で構成することが出来る。
図17aにΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と3値のスイッチング増幅器からなる複数のスピーカー駆動素子で構成されたデジタルスピーカー装置のシステム形態の第17の実施例を示す。1bitのデジタル入力信号(1710)はΔΣ変調器(1701)に入力される。ΔΣ変調器(1701)は、そのデジタル入力信号をn bitの複数のデジタル信号(1711)に変換する。n bitの複数のデジタル信号はフォーマッター(1702a)によりm個のデジタル信号(1712a)に変換される。m個のデジタル信号(1712a)は、フィルター(1702b)に入力されてミスマッチシェーピングされ、m個のデジタル信号(1712b)に変換される。スピーカー駆動回路(17031〜1703s)は、それぞれがm個のデジタル信号の一部が入力されるs個の駆動素子(17041〜1704s)を駆動してアナログ音声を振動膜(1713)により直接生成する。なお、駆動素子(17041〜1704s)は、s個の3値のスイッチング増幅器からなる。前記ΔΣ変調器(1701)とフォーマッター(1702a)とフィルター(1702b)と3値のスイッチング増幅器からなるスピーカー駆動回路(17031〜1703s)とそれらの回路に電源を供給する電源回路(1705)がデジタルスピーカー装置(1700)の構成要素である。
図18にΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と3値のスイッチング増幅器からなる複数のスピーカー駆動素子で構成されたデジタルスピーカー装置のシステム形態の第18の実施例を示す。1 bitのデジタル入力信号(1810)はΔΣ変調器(1801)に入力される、ΔΣ変調器(1801)でn bitの複数のデジタル信号(1811)に変換する。n bitの複数のデジタル信号はフォーマッター(1802a)によりm個のデジタル信号(1812a)に変換される。m子のデジタル信号(1812a)は、フィルター(1802b)に入力されてミスマッチシェーピングされ、m個のデジタル信号(1812b)に変換される。スピーカー駆動回路(18031〜1803s)は、それぞれがm個のデジタル信号の一部が入力されるs個の駆動素子(18041〜1804s)を駆動してアナログ音声を振動膜(1813)により直接生成する。なお、駆動素子(18041〜1804s)は、s個の3値のスイッチング増幅器からなる。
図19にΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と3値のスイッチング増幅器からなる複数のスピーカー駆動素子で構成されたデジタルスピーカー装置のシステム形態の第19の実施例を示す。1bitのデジタル入力信号(1910)はシリアルパラレル変換器(1901a)に入力される、シリアルパラレル変換器(1901a)でp bitのデジタル音声信号(1911a)に変換する。例えば1bitのデジタル入力信号(1910)がコンパクトディスク(CD)に記録された音声データの再生により得られる場合には、16 bitのデジタル音声信号に変換されるのが好ましい。p bitのデジタル音声信号(1911a)はΔΣ変調器(1901c)でオーバーサンプリングされる際に不要な高域の折り返し周波数成分を除去するために、補間フィルター(1901b)に入力されq bitのデジタル音声信号(1911b)が出力される。q bitのデジタル音声信号(1911b)はΔΣ変調器(1901c)でオーバーサンプリングされてΔΣ変調器(1901)でn bitの複数のデジタル信号(1911c)に変換される。本実施例では、n<p,q且つn>2の関係が成り立つ。n bitの複数のデジタル信号はフォーマッター(1902a)によりm個のデジタル信号(1912a)に変換される。m個のデジタル信号(1912a)は、フィルター(1902b)に入力され、ミスマッチシェーピングされたm個のデジタル信号(1912b)に変換される。スピーカー駆動回路(19031〜1903s)は、それぞれがm個のデジタル信号の一部が入力されるs個の駆動素子(19041〜1904s)を駆動してアナログ音声を振動膜(1913)により直接変換する。なお、駆動素子(19041〜1904s)は、s個の3値のスイッチング増幅器からなる。前記ΔΣ変調器(1901c)とフォーマッター(1902a)とフィルター(1902b)と3値のスイッチング増幅器からなるスピーカー駆動回路(19031〜1903s)とそれらの回路に電源を供給する電源回路(1905)がデジタルスピーカー装置(1900)の構成要素である。
図20にΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子と複数のスピーカーからなるデジタルスピーカー装置(2001)とデジタル広告表示装置(2002)を組み合わせ、センサ装置(2003)からの信号を前記デジタルスピーカー装置(2001)の指向性を制御する制御装置(2004)に接続したデジタルスピーカー装置を使ったデジタル音響システムの第20の実施例を示す。
きの偏角をθとした場合、SP3に対してSP2の位相を(2πd sin θ)/λsだけ遅らせ
、SP1の位相を(4πd sin θ)/ λs となるようにすることにより、θだけSP1側に
指向特性を持たせることが可能となる。
図21aにΔΣ変調器と後置フィルター回路により複数のデジタル信号を出力する回路と複数のスピーカー駆動素子と複数のスピーカーからなるデジタルスピーカー装置(2103)と表示装置(2102)を組み合わせ、前記デジタルスピーカー装置(2103)の指向性を制御できるデジタルスピーカー装置を使った車載用デジタル音響システムの第21の実施例を示す。本実施例のような車載用途の場合、特に表示装置をリアプロジェクターとして、主に後部座席に座る同乗者へのエンターテーメント装置(DVDやTVの視聴装置)として応用する場合、安全確保のためには、時々の状況に応じて運転者にはなるべく小さな音量にする等の工夫が必要になる。本願のデジタルスピーカーが再生する音声の指向性を動的に制御することが可能になるので、このような車載用途へも広く応用可能である。
106)に容易に接続することが可能である。したがって、車内LAN(2106)に本
願のデジタルスピーカーを接続することにより、運転者と同乗者に快適で安全な車を提供することが可能である。
2031〜203s...スピーカー駆動回路、2041〜204s...駆動素子、205...電源回路、251...電源、254...供給電圧を可変する手段、210...デジタル入力信号、211...デジタル信号、212...デジタル信号、213...振動膜、2521〜252n...レギュレータ回路、2531〜253n...供給線
Claims (9)
- 携帯電子機器をデジタル信号源とするヘッドフォン装置であり、
前記ヘッドフォン装置は、
s個のデジタル入力端子を有するデジタルスピーカーと、
前記携帯電子機器に接続され前記デジタルスピーカーを駆動するデジタルスピーカー駆動装置と、を含み、
前記デジタルスピーカー駆動装置は、
前記携帯電子機器から入力されるデジタル入力信号を変調しnビットのデジタル信号を出力するΔΣ変調器と、
前記ΔΣ変調器に接続され、nビットのデジタル信号をミスマッチシェーピングしたmビットのデジタル信号を出力する後置フィルターと、
それぞれ前記mビットのデジタル信号の一部が入力されデジタル信号を出力するs個の駆動回路と、を有し、
前記s個の駆動回路は前記s個のデジタル入力端子に対応し、
前記sは、前記携帯電子機器から入力されるデジタル入力信号のbit数で表現される振幅階調よりも小さいヘッドフォン装置。 - 前記デジタルスピーカー駆動装置は、前記デジタルスピーカーのコイル群の近傍に配置されている請求項1に記載のヘッドフォン装置。
- 前記携帯電子機器は、携帯デジタル音源再生装置である請求項1または2に記載のヘッドフォン装置。
- 前記携帯電子機器は、携帯電話装置である請求項1または2に記載のヘッドフォン装置。
- 電池を有する電源回路をさらに含み、
前記電源回路は、前記ΔΣ変調器、前記後置フィルター及び前記s個の駆動回路に電源を供給する請求項1から4のいずれかに記載のヘッドフォン装置。 - 外部から、前記ΔΣ変調器、前記後置フィルター及び前記s個の駆動回路の電源が給電される請求項1から4のいずれかに記載のヘッドフォン装置。
- 前記携帯電子機器より、前記デジタル入力信号が無線通信により入力される請求項1から6のいずれかに記載のヘッドフォン装置。
- s個のデジタル入力端子を有するデジタルスピーカーを筐体に有し、前記デジタルスピーカーを駆動するデジタルスピーカー駆動装置を前記筐体内に有するパーソナルコンピュータであり、
前記デジタルスピーカー駆動装置は、
デジタル入力信号を変調しnビットのデジタル信号を出力するΔΣ変調器と、
前記ΔΣ変調器に接続され、nビットのデジタル信号をミスマッチシェーピングしたmビットのデジタル信号を出力する後置フィルターと、
それぞれ前記mビットのデジタル信号の一部が入力されデジタル信号を出力するs個の駆動回路と、を有し、
前記sは、前記デジタル入力信号のbit数で表現される振幅階調よりも小さいパーソナルコンピュータ。 - 前記デジタルスピーカー駆動装置は、前記デジタルスピーカーのコイル群の近傍に配置されている請求項8に記載のパーソナルコンピュータ。
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