JP5867254B2

JP5867254B2 - 音量調節装置

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Publication number: JP5867254B2
Application number: JP2012089373A
Authority: JP
Inventors: 浩志大野
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2032-04-10
Also published as: JP2013219596A

Description

本発明は、外部から供給される電源の電圧に応じて音量を調節する音量調節装置に関する。

スピーカを駆動する音声増幅素子（トランジスタ、ＦＥＴなど）が知られている。音声増幅素子は、スピーカを介して音を出力する制御を行う様々な機器に搭載される。機器の一例として、音声による遠隔会議を行うための音響装置が挙げられる。

音声増幅素子に供給される電源に異常が発生した場合、音声増幅素子はスピーカから音を適切に出力させることができなくなる可能性がある。例えば、音声増幅素子の電源の異常として過電流や過電圧を検出した場合に、スピーカの音量が抑制されるように音声増幅素子への入力信号を制御し、音途切れの発生を防止する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６−１７４２６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術を音量調節装置に適用するためには、音声増幅素子への入力信号を制御する機能を音量調節装置に実装する必要がある。このため、音量調節装置の構成が複雑化し、音量調節装置の処理負荷が増大するという問題点がある。

本発明の目的は、実装する機能を抑制して構成を簡素化することによって、処理負荷を軽減させることが可能な音量調節装置を提供することである。

本発明に係る音量調節装置は、スピーカから出力される音の音量を調節するために操作部が操作されたことを検出し、前記操作に応じて電気状態を所定の検出状態に変化させる検出回路と、前記検出回路の前記電気状態が前記検出状態である場合に、前記スピーカを駆動して前記音の音量を変化させる駆動部と、前記駆動部の電源の電圧と所定のしきい値とを比較し、比較結果を示す信号を出力する比較器と、前記比較器から出力された前記信号に基づいて、前記操作部に対する操作の有無に関わらず、前記検出回路の前記電気状態を、前記操作部が操作されたときと同じ前記電気状態である前記検出状態に切り替える切り替え回路とを備え、前記駆動部は、前記切り替え回路によって前記電気状態が前記検出状態に切り替えられた場合、前記スピーカを駆動して前記音量を変化させることを特徴とする。

本発明によれば、比較器は、駆動部の電源の電圧と所定のしきい値とを比較することによって、駆動部の電源の状態を特定する。切り替え回路は、特定された電源の状態に応じて、検出回路の電気状態を検出状態に切り替える。駆動部は、操作部の操作を検出する機能を利用し、駆動部の電源の電圧と所定のしきい値との関係に基づいてスピーカを制御することによって、音量を制御することができる。音量調節装置は、実装する機能を抑制して構成を簡素化しつつ、スピーカの音量を駆動部の電源の状態に応じて制御することが可能となる。従って、音量調節装置の処理負荷を軽減させることが可能となる。

本発明において、前記切り替え回路は、前記電源の電圧の方が前記しきい値よりも小さいことを示す信号が前記比較器から出力された場合に、前記検出回路の前記電気状態を前記検出状態に切り替え、前記駆動部は、前記切り替え回路によって、前記検出回路の前記電気状態が前記検出状態に切り替えられた場合に、前記スピーカから出力される音の音量が小さくなるように前記スピーカを駆動してもよい。駆動部の電源の電圧が所定のしきい値よりも小さい場合、駆動部はスピーカから音を適切に出力できない可能性がある。このような場合に切り替え回路は、スピーカの音量を小さくするための操作が操作部に対して行われた場合と同様の電気状態となるように、検出回路の電気状態を切り替える。駆動部は、スピーカの音量を小さくする。このため音量調節装置は、常に適切な音量でスピーカから音が出力されるように制御できる。

本発明において、前記切り替え回路は、前記電源の電圧の方が前記所定電圧よりも小さいことを示す信号が前記比較器から出力された場合に、前記検出回路の前記電気状態を前記検出状態に切り替え、前記駆動部は、前記検出回路の前記電気状態が前記検出状態である場合に、前記スピーカからの前記音の出力が停止するように前記スピーカを制御してもよい。駆動部の電源の電圧が所定のしきい値よりも小さい場合、駆動部はスピーカから音を適切に出力できない可能性がある。このような場合に切り替え回路は、スピーカからの音の出力を停止させるための操作が操作部に対して行われた場合と同様の電気状態となるように、検出回路の電気状態を切り替える。駆動部は、スピーカからの音の出力を停止させる。これによって音量調節装置は、駆動部の電源の電圧が低下した場合にスピーカを消音することで、不適切な音量の音がスピーカから出力される問題を解消できる。

本発明において、前記検出回路は、前記操作部を操作することによって指定された前記音量に応じた異なる複数の電気状態である複数の検出状態に変化し、前記駆動部は、前記複数の検出状態に基づき、前記操作部を操作することによって指定された音量の前記音が前記スピーカから出力されるように前記スピーカを駆動し、前記切り替え回路は、前記電源の電圧の方が前記所定電圧よりも小さいことを示す信号が前記比較器から出力された場合に、前記検出回路の状態を、前記信号が出力される前の音量よりも小さい音量が前記操作部を介して指定された場合の前記検出状態に切り替え、前記駆動部は、前記切り替え回路によって前記検出回路の状態が前記検出状態に切り替えられた場合に、前記比較器から前記信号が出力される前の音量よりも小さい音量の音が前記スピーカから出力されるように前記スピーカを駆動してもよい。このようにして音量調節装置は、複数の音量を指定することが可能な操作部（例えばボリュームスイッチなど）が音量調節装置に適用された場合でも、駆動部の電源の電圧が低下した場合にスピーカの音量を小さくすることが可能となる。

本発明において、前記切り替え回路が前記検出回路の前記電気状態を前記検出状態に繰り返し切り替えるように、前記切り替え回路を制御する制御部を備えてもよい。音量調節装置は、検出回路の電気状態を繰り返し切り替えることによって、駆動部の電源の電圧としきい値との関係を駆動部に繰り返し通知することができる。このため駆動部は、スピーカの音量の変化を繰り返し検出することが可能となる。

遠隔会議システム１を示す模式図である。音響装置１０の電気的構成を示すブロック図である。音量調節装置１０６の回路図である。音量調節装置１０６の各部位における電気状態を示すグラフである。音量調節装置２０６の回路図である。音量調節装置２０６の各部位における電気状態を示すグラフである。音量調節装置３０６の回路図である。音量調節装置３０６の各部位における電気状態を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１を参照し、遠隔会議システム１について説明する。遠隔会議システム１は、音響装置１０およびＰＣ２０を備える。音響装置１０およびＰＣ２０は、ＵＳＢ（登録商標）ケーブル２によって接続される。ＰＣ２０はネットワーク４に接続される。ＰＣ２０は、他の拠点に設置された他のＰＣ２０と、ネットワーク４を介して通信を行う。遠隔会議システム１は、音響装置１０のユーザと、他のＰＣ２０に接続された他の音響装置１０のユーザとの間で、音声による遠隔会議を行うために使用される。

音響装置１０は、スピーカ１１、マイク１２、および操作部１３を備える。音響装置１０は、ＵＳＢケーブル２を介してＰＣ２０から受信した音のデータに基づき、スピーカ１１から音を出力する。音響装置１０は、マイク１２を介して集音した音のデータを、ＵＳＢケーブル２を介してＰＣ２０に送信する。操作部１３は、音響装置１０に対して各種設定を行うためのボタンである。操作部１３は、Upボタン１３１、Downボタン１３２、およびMuteボタン１３３を備える。Upボタン１３１は、スピーカ１１の音量を大きくするためのボタンである。Downボタン１３２は、スピーカ１１の音量を小さくするためのボタンである。Upボタン１３１およびDownボタン１３２が長押しされた場合、スピーカ１１の音量は段階的に変化する。Muteボタン１３３は、スピーカ１１を消音するためのボタンである。

ＰＣ２０は、他の拠点に設置された他のＰＣ２０から、ネットワーク４を介して音のデータを受信した場合、ＵＳＢケーブル２を介して音響装置１０に音のデータを送信する。ＰＣ２０は、ＵＳＢケーブル２を介して音のデータを受信した場合、ネットワーク４を介して他のＰＣ２０に対して音のデータを送信する。これによって音響装置１０のユーザは、他の拠点に設置された他の音響装置１０のユーザの音声を聴くことができる。またＰＣ２０は、ＵＳＢケーブル２を介して音響装置１０に電源を供給する。音響装置１０は、供給される電源によって駆動する。

図２を参照し、音響装置１０の電気的構成について説明する。音響装置１０は、音響装置１０全体の制御を司るＣＰＵ１０１を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、フラッシュメモリ１０４、通信部１０５、音量調節装置１０６、およびマイクインタフェース回路１０８と電気的に接続する。操作部１３およびスピーカ１１は、音量調節装置１０６と電気的に接続する。マイク１２は、マイクインタフェース回路１０８と電気的に接続する。ＲＯＭ１０２には、ブートプログラムやＢＩＯＳ等が記憶される。ＲＡＭ１０３には、タイマやカウンタ、一時的なデータが記憶される。フラッシュメモリ１０４には、ＣＰＵ１０１の制御プログラムが記憶される。通信部１０５は、ＵＳＢケーブル２を介してＰＣ２０（図１参照）と通信を行う。音量調節装置１０６は、スピーカ１１を駆動することによってスピーカ１１から音を出力させる。また音量調節装置１０６は、操作部１３に対する操作に応じ、スピーカ１１の音量を調節する。マイクインタフェース回路１０８は、マイク１２が集音した音の信号を増幅した後デジタル化し、ＣＰＵ１０１に送信する。

音響装置１０の電源は、ＵＳＢケーブル２を介してＰＣ２０から供給される。ＰＣ２０から供給された電源は、二つの電源ＶｓｐおよびＶｃｃに分けられる。電源Ｖｓｐは、音量調節装置１０６が備える駆動部３３（図３参照）を駆動するための電源である。電源Ｖｃｃは、駆動部３３以外のデバイスを駆動するための電源である。電源Ｖｓｐは、最大電流制限回路１０９の出力端子に接続する。最大電流制限回路１０９の入力端子は、ＵＳＢケーブル２のピンのうち、電源を供給するＶｂｕｓに接続する。最大電流制限回路１０９は、Ｖｂｕｓを介して供給された電圧をそのまま出力端子に出力しつつ、Ｖｂｕｓを介して供給される電流の最大値を制限する。電源Ｖｃｃは、電源制御部１０７の出力端子に接続する。電源制御部１０７の入力端子は、Ｖｂｕｓに接続する。電源制御部１０７は、Ｖｂｕｓを介して供給された電圧を、駆動部３３以外のデバイスが駆動可能な電圧に降圧し安定化する。例えば電源Ｖｓｐの電圧は５．０Ｖであり、電源Ｖｃｃの電圧は３．３Ｖである。

なお音響装置１０は、ＵＳＢケーブル２を介して供給される電源ではなく、図示外のＡＣアダプタを介して供給される電源に基づいて駆動できるようにしてもよい。例えば音響装置１０は、ＡＣアダプタが接続されているか否かを検出してもよい。音響装置１０は、ＡＣアダプタが接続されている場合、ＡＣアダプタを介して供給される電源に基づいて駆動するように制御してもよい。また例えば音響装置１０は、ＡＣアダプタが接続されていない場合であってＵＳＢケーブル２が接続されている場合には、ＵＳＢケーブル２を介して供給される電源に基づいて駆動するように制御してもよい。

ＵＳＢケーブル２を介して音響装置１０に供給することが可能な電力は、規格によって制限されている。ＵＳＢケーブル２を介して音響装置１０に安定的に供給することが可能な電力の上限は２．５Ｗ（電圧の上限５Ｖ、電流の上限５００ｍＡ）である。音響装置１０の消費電流が増加する主な原因として、スピーカ１１の音量が大きくなることが挙げられる。理由は、スピーカ１１から音が出力される場合に駆動部３３（図３参照）によって消費される消費電流は、他のデバイスの消費電流と比較して非常に大きいためである。音響装置１０が、上述した電力制限の範囲内で駆動するためには、大電流を消費するデバイスに対して電流制限の回路を設けることが有効である。このため音響装置１０では、スピーカ１１を駆動する駆動部３３の電源Ｖｓｐに最大電流制御回路１０９が設けられる。最大電流制御回路１０９は、駆動部３３に供給される電流を制限する。反面、駆動部３３に供給される電流が最大電流制限回路１０９によって制限された場合、電流が制限されることによって電荷が枯渇する可能性がある。この場合、電源Ｖｓｐの電圧は低下する。

電源Ｖｓｐの電圧が、駆動部３３の消費電流の増加に伴い低下した場合、スピーカ１１の音量が不安定になる可能性がある。理由は、電源Ｖｓｐの電圧の低下によって、スピーカ１１から出力される音の振幅が不安定になるためである。特に、スピーカ１１から出力される音の振幅が駆動部３３の電源Ｖｓｐの電圧よりも大きい場合、駆動部３３は、スピーカ１１から適切な音量の音を出力させることができない。これに対して本実施形態では、駆動部３３の電源Ｖｓｐの電圧が所定のしきい値（電圧値Ｖｔｈ、後述）よりも小さくなった場合、スピーカ１１の音量を音量調節装置１０６が自動的に調整する。これによって音量調節装置１０６は、駆動部３３に供給される電圧が低下した場合でも、適切な音量の音が常にスピーカ１１から出力されるように制御する。以下詳説する。

図３を参照し、音量調節装置１０６の回路構成について説明する。音量調節装置１０６は、比較器３１、トランジスタ３２、駆動部３３、および検出部３４を備える。比較器３１は、二つの入力電圧を比較し、比較結果を示す信号を出力する。比較器３１は周知のコンパレータである。検出部３４は、Downボタン１３２の押下を検出した場合に電気状態を変化させる回路部分である。駆動部３３は、（１）ＣＰＵ１０１（図２参照）から受信した音のデータをアナログ信号に復号する機能、（２）復号したアナログ信号を増幅し、スピーカ１１に出力することによってスピーカ１１から音を出力させる機能、（３）検出部３４の電気状態に応じ、スピーカ１１の音量を調整する機能、を備える。駆動部３３の一例として、周知のスピーカアンプが挙げられる。トランジスタ３２は、Downボタン１３２への操作の有無に関わらず、比較器３１から出力される信号に応じて検出部３４の電気状態を切り替える。

比較器３１、トランジスタ３２、駆動部３３、検出部３４、および周辺デバイスの接続状態について説明する。比較器３１は、電源Ｖｃｃによって駆動する。比較器３１の−側の入力端子に、抵抗３６１、３６２の一端側、およびコンデンサ３６３の一端側が接続する。抵抗３６２およびコンデンサ３６３の他端側にグランドが接続する。抵抗３６１の他端側に電源Ｖｓｐが接続する。抵抗３６２およびコンデンサ３６３は、電源Ｖｓｐに重畳するノイズをカットするためのフィルタを構成する。比較器３１の＋側の入力端子に、抵抗３７１、３７２の一端側、およびコンデンサ３７３の一端側が接続する。抵抗３７２およびコンデンサ３７３の他端側にグランドが接続する。抵抗３７１の他端側に電源Ｖｃｃが接続する。抵抗３７２およびコンデンサ３７３は、電源Ｖｃｃに重畳するノイズをカットするためのフィルタを構成する。比較器３１の出力端子に抵抗３２１の一端側が接続する。抵抗３２１の他端側に、トランジスタ３２のベースが接続する。

トランジスタ３２のエミッタに、Downボタン１３２の接点３４３、およびグランドが接続する。トランジスタ３２のコレクタに、Downボタン１３２の接点３４２、抵抗３４１の一端側、および駆動部３３の入力端子Ｌｉｎが接続する。抵抗３４１の他端側に電源Ｖｃｃが接続する。接点３４２、３４３は、Downボタン１３２が押下されていない場合に非導通状態であり、Downボタン１３２が押下された場合に導通する。トランジスタ３２のコレクタ−エミッタ間が非導通状態であり、且つ、Downボタン１３２が押下されていない場合、入力端子Ｌｉｎの電気状態はＨｉ（電源Ｖｃｃの電圧（単位／Ｖ））が供給されている状態）になる。Downボタン１３２が押下された場合、入力端子Ｌｉｎの電気状態はＬｏｗ（電圧０（単位／Ｖ））になる。以下、Downボタン１３２の押下によって電気状態が変化する上述の回路部分、即ち、抵抗３４１、接点３４２、および入力端子Ｌｉｎ間を結ぶ回路部分を、検出部３４という。Downボタン１３２が押下されていない場合、検出部３４の電気状態はＨｉになり、Downボタン１３２が押下された場合、検出部３４の電気状態はＬｏｗになる。

駆動部３３は、電源Ｖｓｐによって駆動する。駆動部３３の入力端子ＳｉｎにＣＰＵ１０１（図２参照）が接続する。駆動部３３の出力端子にスピーカ１１が接続する。

音量調節装置１０６の駆動原理について説明する。ＵＳＢケーブル２を介して供給される電圧（以下、「供給電圧」という。）は、後述する電圧値Ｖｔｈ以上であることを想定する。駆動部３３は、ＣＰＵ１０１（図２参照）から送信された音のデータを、入力端子Ｓｉｎを介して受信する。駆動部３３は、受信した音のデータをアナログ信号に復号する。駆動部３３はアナログ信号を増幅し、デフォルトの音量でスピーカ１１から音が出力されるように振幅を調整する。駆動部３３は、増幅されたアナログ信号をスピーカ１１に出力することによって、スピーカ１１を駆動する。スピーカ１１から、デフォルトの音量で音が出力される。なおこの状態では、Downボタン１３２は押下されていないので、検出部３４の電気状態はＨｉである。

ユーザがスピーカ１１の音量を下げるために、Downボタン１３２を押下したとする。接点３４２、３４３が導通し、検出部３４の電気状態は、ＨｉからＬｏｗに変化する。駆動部３３は、入力端子Ｌｉｎを介し、検出部３４の電気状態がＨｉからＬｏｗに変化したことを検出する。駆動部３３は、スピーカ１１に出力しているアナログ信号の増幅率を所定率分低下させることによって、アナログ信号の振幅を所定電圧分小さくする。これによって、スピーカ１１の音量は所定量分小さくなる。

ユーザがDownボタン１３２を長押ししたとする。検出部３４の電気状態は、Downボタン１３２が押下されている間継続してＬｏｗになる。駆動部３３は、所定周期で入力端子Ｌｉｎの電気状態を繰り返し監視し、検出部３４の電気状態がＬｏｗであることを繰り返し検出する。駆動部３３は、検出部３４の電気状態がＬｏｗであることを検出する毎に、増幅率を所定率分ずつ徐々に低下させる。アナログ信号の振幅は、所定電圧分ずつ小さくなる。これによってスピーカ１１の音量は、所定量分ずつ段階的に小さくなる。

供給電圧が低下した場合における音量調節装置１０６の駆動原理について、図３および図４を参照して説明する。Downボタン１３２は押下されないことを想定する。図４のうちグラフ４１は、駆動部３３が入力端子Ｓｉｎを介して受信した音のデータを復号したアナログ信号の波形（以下、「入力波形」という。）を示す。グラフ４３は、電源Ｖｓｐの電圧、即ち供給電圧を示す。グラフ４５は、比較器３１の出力端子の電圧を示す。グラフ４７は、検出部３４の電圧（電気状態）を示す。グラフ４９は、駆動部３３が復号したアナログ信号を増幅する場合の増幅率を示す。グラフ５１は、駆動部３３からスピーカ１１に対して出力されるアナログ信号の波形（以下、「出力波形」という。）を示す。

比較器３１は、抵抗３６１、３６２によって分圧された電源Ｖｓｐの電圧を、抵抗３７１、３７２によって分圧された電源Ｖｃｃの電圧と比較する。ここで電源Ｖｓｐの電圧は供給電圧と同値である。また電源Ｖｃｃは、電源制御部１０７（図２参照）によって供給電圧が降圧され安定化されたものである。このため、供給電圧が電源Ｖｃｃ以上である限り、供給電圧が低下した場合でも電源Ｖｃｃの電圧は安定的に推移する。このため比較器３１は、抵抗３７１、３７２によって分圧された電源Ｖｃｃの電圧を、基準電圧として取り扱うことができる。比較器３１は、抵抗３６１、３６２によって分圧された電源Ｖｓｐの電圧（以下、「被モニタ電圧」という。）と基準電圧とを比較する。比較器３１は、被モニタ電圧が基準電圧以上である場合、出力端子にＬｏｗを出力する。比較器３１は、被モニタ電圧が基準電圧よりも小さい場合、出力端子にＨｉを出力する。

なお、抵抗３６１、３６２、３７１、３７２の抵抗値は、それぞれ、電源Ｖｓｐの電圧と所定のしきい値である電圧値Ｖｔｈとが比較器３１によって比較されるように調整される。このため比較器３１は、電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈ以上である場合、出力端子にＬｏｗを出力し、電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈよりも小さい場合、出力端子にＨｉを出力することになる。以下、比較器３１が被モニタ電圧と基準電圧とを比較することを、「電源Ｖｓｐの電圧と電圧値Ｖｔｈとを比較する。」と言い換える。

図４に示すように、電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈ以上である矢印６１の間（グラフ４３）、比較器３１は出力端子からＬｏｗを出力する（グラフ４５）。抵抗３２１およびトランジスタ３２のベースの電圧はＬｏｗになる。ベースの電圧がＬｏｗである場合、コレクタ−エミッタ間に電流は流れず、非導通状態となる。コレクタ−エミッタ間が非導通状態である場合、検出部３４の電気状態は、Downボタン１３２の操作状態に依存する。Downボタン１３２が押下されていないので、検出部３４の電気状態はＨｉになる（グラフ４７）。駆動部３３の入力端子Ｌｉｎの電気状態はＨｉになるので、駆動部３３は増幅率を変化させない（グラフ４９）。このためスピーカ１１からは、デフォルトの音量で音が出力される（グラフ５１）。

矢印６３の間、入力波形の振幅が徐々に大きくなったとする（グラフ４１）。スピーカ１１の音量が増加することに伴い、スピーカ１１の消費電流は増加し、供給電圧は徐々に低下する。このため電源Ｖｓｐの電圧も徐々に低下する（グラフ４３）。但し、電源Ｖｓｐの電圧は電圧値Ｖｔｈ以上であるため、比較器３１は出力端子からＬｏｗを継続して出力する（グラフ４５）。検出部３４の電気状態はＨｉになり（グラフ４７）、駆動部３３の入力端子Ｌｉｎの電気状態もＨｉになるので、駆動部３３は増幅率を変化させない（グラフ４９）。

入力波形の振幅がさらに大きくなり（グラフ４１）、供給電圧がさらに低下したとする。そしてｔ１時点で、電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈよりも小さくなったとする（グラフ４３）。比較器３１は出力端子からＨｉを出力する（グラフ４５）。トランジスタ３２のベースの電圧がＨｉになり、コレクタ−エミッタ間に電流が流れ、導通する。検出部３４の電気状態は、Downボタン１３２が押下された状態と同じ状態になる。Downボタン１３２が押下されているか否かに関わらず、検出部３４の電気状態はＬｏｗに変化する（グラフ４７）。駆動部３３の入力端子ＬｉｎもＬｏｗになるので、駆動部３３は増幅率を低下させる（グラフ４９）。これによって出力波形の振幅は小さくなる（グラフ５１）。

電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈよりも小さい矢印６５の間（グラフ４３）、比較器３１は出力端子からＨｉを継続して出力する（グラフ４５）。トランジスタ３２のコレクタ−エミッタ間は導通し、検出部３４の電気状態は継続してＬｏｗになる（グラフ４７）。駆動部３３の入力端子Ｌｉｎも継続してＬｏｗになる。駆動部３３は、入力端子Ｌｉｎの電気状態を周期的に監視し、検出部３４の電気状態がＬｏｗであることを検出する毎に、増幅率を所定率分ずつ徐々に低下させる（グラフ４９）。出力波形の振幅は所定電圧分ずつ小さくなる（グラフ５１）。スピーカ１１の音量は、所定量分ずつ段階的に小さくなる。

スピーカ１１の音量が小さくなったことに伴い、供給電圧の低下傾向は緩慢になる（グラフ４３）。そして矢印６５の間で、供給電圧は逆に上昇し始める。供給電圧の上昇に伴い、電源Ｖｓｐの電圧も上昇する。そしてｔ２時点で、電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈ以上になったとする（グラフ４３）。比較器３１は出力端子からＬｏｗを出力する（グラフ４５）。トランジスタ３２のベースの電圧もＬｏｗになり、コレクタ−エミッタ間は非導通状態になる。検出部３４の電気状態は、Downボタン１３２が押下されない状態と同じ状態になる。検出部３４の電気状態はＨｉに変化する（グラフ４７）。駆動部３３の入力端子ＬｉｎもＨｉになるので、駆動部３３は増幅率の変化を停止させ、ｔ２時点の増幅率を保持する（グラフ４９）。矢印６７の間、駆動部３３は増幅率を低い状態で保持するので、出力波形の振幅は、小さい状態のまま推移する（グラフ５１）。

以上説明したように、音量調節装置１０６では、比較器３１が駆動部３３の電源Ｖｓｐの電圧と電圧値Ｖｔｈとを比較することによって、駆動部３３の電源Ｖｓｐの状態を特定する。トランジスタ３２は、電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈよりも小さくなった場合、検出部３４の電気状態をＨｉからＬｏｗに切り替える。検出部３４の電気状態がＬｏｗの状態は、Downボタン１３２が押下された場合の検出部３４の電気状態と同一である。トランジスタ３２は、Downボタン１３２が押下されているか否かに関わらず、検出部３４の電気状態を、Downボタン１３２が押下されていると同一の状態に切り替えることができる。このため音量調節装置１０６は、駆動部３３がDownボタン１３２の押下時に増幅率を低下させる機能を利用し、電源Ｖｓｐの電圧が低下した場合に増幅率を低下させ、スピーカ１１の音量を小さくすることができる。このように音量調節装置１０６は、電源Ｖｓｐの電圧低下に応じてスピーカ１１の音量を抑制する機能を、実装する機能を簡素化しつつ実現している。このため音量調節装置１０６は、処理負荷を軽減させることができる。また、音量調節装置１０６のコストを抑制することが可能となる。

なお、電源Ｖｓｐの電圧低下に応じて駆動部３３が増幅率を低下させる理由は、このような場合に駆動部３３はスピーカ１１を安定的に駆動することができず、スピーカ１１から適切な音量の音が出力されない可能性があるためである。また、過電流の発生によって電源Ｖｓｐの電圧が低下している可能性もある。これに対して音量調節装置１０６は、駆動部３３の電源Ｖｓｐの電圧がＶｔｈよりも小さくなった場合、増幅率を低下させることによってスピーカ１１から大きな音量の音が出力されないように制御する。供給電圧および電源Ｖｓｐの電圧は、スピーカ１１の消費電流が大きくなる程小さくなる傾向があるため、スピーカ１１の音量を小さくし、スピーカ１１の消費電流を抑制することによって、電源Ｖｓｐの低下傾向は抑制される。また、スピーカ１１から出力される音の振幅が電源Ｖｓｐの電圧よりも大きくなる状態は解消されやすくなる。これらによって音量調節装置１０６は、駆動部３３の電源Ｖｓｐの電圧が低下することによって適切な音量の音がスピーカから出力されない問題を解消できる。また音量調節装置１０６は、過電流の発生が電源Ｖｓｐの電圧低下の要因である場合には、スピーカ１１の音量を小さくすることによって、渦電流である場合に発生する可能性のある音途切れを防止することが可能となる。

なお、駆動部３３の例としてスピーカアンプが挙げられる。比較器３１の例として、コンパレータの他、オペアンプ等が挙げられる。このように音量調整装置１０６は、スピーカ１１を駆動して音量を調節する機能を、ＣＰＵを用いることなく簡単な回路構成で実現することが可能となる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。図３では、接点３４３はグランドに接続した。Downボタン１３２が押下された場合、接点３４２、３４３は導通し、検出部３４の電気状態はＬｏｗとなった。これに対し、Downボタン１３２周辺回路は、キースキャンと呼ばれる入力方式に基づいた構成であってもよい。この場合、接点３４２、３４３の両端にトランジスタが接続されてもよい。比較器３１は、接点３４２、３４３の両端に接続されたトランジスタのコレクタ−エミッタ間の導通／非導通を切り替えてもよい。これによって、Downボタン１３２周辺回路がキースキャン入力方式に基づいた構成であっても、上述の実施形態と同様の機能を実現できる。

上述の実施形態において音量調節装置１０６は、電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈよりも小さい場合に検出部３４の電気状態を切り替え、スピーカ１１の音量が小さくなるように駆動部３３を制御した。これに対して音量調節装置１０６は、別の方法で制御を行なっても良い。例えば音量調節装置１０６は、電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈよりも大きい場合に検出部３４の電気状態を切り替え、スピーカ１１の音量が大きくなるように駆動部３３を制御してもよい。これによって音量調節装置１０６は、駆動部３３の電源Ｖｓｐの電圧に余裕がある場合にスピーカ１１の音量を大きくすることができるので、供給電圧を有効的に利用しつつスピーカ１１から音を出力させることができる。

また例えば音量調節装置１０６は、電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈよりも大きい場合に検出部３４の電気状態を切り替え、スピーカ１１の音量が小さくなるように駆動部３３を制御してもよい。これによって音量調節装置１０６は、駆動部３３の電源Ｖｓｐの異常として過電圧を検出した場合にスピーカ１１の音量を小さくすることができる。これによって音量調節装置１０６は、駆動部３３の電源Ｖｓｐが過電圧となった場合において発生する可能性のある音途切れを防止することが可能となる。

上述の実施形態では、検出部３４の電気状態を切り替える切り替え部としてトランジスタ３２を用いた。検出部３４の電気状態を切り替えるデバイスは、トランジスタに限定されない。例えば、トランジスタ３２の代わりにＦＥＴやフォトカプラを用いても良い。上述の実施形態では、駆動部３３は音声のデータを復号する機能を有していた。駆動部３３は、スピーカ１１を駆動する機能およびスピーカ１１の音量を調節する機能のみを有していてもよい。駆動部３３は、音声のデータを復号したアナログ信号を受信して増幅し、スピーカ１１に出力することによってスピーカ１１を駆動してもよい。

Downボタン１３２の代わりに、Muteボタン１３３が接点３４２、３４３に接続されてもよい。接点３４２、３４３は、Muteボタン１３３が押下されていない場合に非導通状態となり、Muteボタン１３３が押下された場合に導通状態となってもよい。この場合、Muteボタン１３３が押下されていない状態で、検出部３４の電気状態はＨｉになり、Muteボタン１３３が押下された状態で、検出部３４の電気状態はＬｏｗになる。また比較器３１は、電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈよりも小さい場合に、Muteボタン１３３が押下されているか否かに関わらず、検出部３４の電気状態をＬｏｗに切り替えてもよい。駆動部３３は、入力端子Ｌｉｎを介して検出部３４の電気状態を検出し、Ｌｏｗを検出した場合、スピーカ１１へのアナログ信号の出力を停止することによって、スピーカ１１を消音してもよい。

以上によって音量調節装置１０６は、駆動部３３の電源Ｖｓｐの電圧が電圧Ｖｓｐよりも小さい場合、Muteボタン１３３が押下されているか否かに関わらず、スピーカ１１を消音させることができる。このため音量調節装置１０６は、不適切な音量の音がスピーカ１１から出力されることを抑止できる。また音量調節装置１０６は、駆動部３３がMuteボタン１３３の押下時にスピーカ１１を消音させる機能を利用し、電源Ｖｓｐの電圧が低下した場合もスピーカ１１を消音させることができる。これによって音量調節装置１０６は、実装する機能を簡素化しつつ、電源Ｖｓｐの電圧低下時にスピーカ１１を消音する機能を実現することができる。

上述の実施形態では、遠隔会議に使用される音響装置１０に音量調節装置１０６が適用された。音量調節装置１０６が適用される装置は、音響装置１０以外の他の装置であってもよい。例えば音量調節装置１０６は、ＵＳＢケーブル２等の通信ケーブルを介して他の機器から供給される電源によって駆動する様々な装置に適用することが可能である。通信ケーブルを介して他の機器から電源が供給される場合、供給される電力には制限が設けられる場合が多いためである。

＜第一変形例＞
以下、本発明の第一変形例における音量調節装置２０６（図５参照）について説明する。音量調節装置２０６が音量調節装置１０６と異なる点は、操作部１３（図２参照）として可変抵抗７４２（図５参照）が音量調節装置２０６に接続される点である。可変抵抗７４２は、スピーカ１１の音量を連続的に調整するためのボリュームスイッチである。

音量調節装置２０６の回路構成について説明する。トランジスタ３２のコレクタに一端側が接続する抵抗３４１の他端側に、Ａ／Ｄコンバータ７３の入力端子および可変抵抗７４２の可変端子が接続される。可変抵抗７４２の一端側に電源Ｖｃｃが接続し、他端側にグランドが接続する。Ａ／Ｄコンバータ７３は、電源Ｖｃｃによって駆動する。Ａ／Ｄコンバータ７３の出力端子は、駆動部３３の入力端子Ｌｉｎに接続する。可変抵抗７４２が調節された場合、抵抗３４１、可変抵抗７４２の可変端子、およびＡ／Ｄコンバータ７３の入力端子間を結ぶ回路部分の電圧は、０〜Ｖｃｃの間で変化する。可変抵抗７４２を調節することによって電気状態が変化する回路部分、即ち、抵抗３４１、可変抵抗７４２の可変端子、およびＡ／Ｄコンバータ７３の入力端子間を結ぶ回路部分が、検出部７４に相当する。その他の回路構成は、音量調節装置１０６と同一である。

Ａ／Ｄコンバータ７３は、入力端子を介して検出部７４の電圧を検出する。Ａ／Ｄコンバータ７３は、検出した電圧をデジタル化し、出力端子からデジタル信号を出力する。駆動部３３は、入力端子Ｌｉｎから入力されるデジタル信号に基づいて検出部７４の電圧を検出する。駆動部３３は、検出した電圧の大きさに比例して音量が大きくなるように、増幅率を決定する。駆動部３３は、復号したアナログ信号を、決定した増幅率で増幅する。駆動部３３は、増幅したアナログ信号をスピーカ１１に出力する。スピーカ１１から音が出力される。

供給電圧が低下した場合における音量調節装置２０６の駆動原理について、図５および図６を参照して説明する。電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈ以上である矢印６１、６３の間（グラフ４３）、比較器３１は出力端子からＬｏｗを出力する（グラフ４５）。トランジスタ３２のベースの電圧はＬｏｗになり、コレクタ−エミッタ間は非導通状態となる。コレクタ−エミッタ間が非導通状態である場合、検出部７４の電圧（電気状態）は、可変抵抗７４２に対する操作の程度に応じて連続的に変化する（グラフ４７）。Ａ／Ｄコンバータ７３は、検出部７４の電圧をデジタル化し、デジタル信号を駆動部３３の入力端子Ｌｉｎに出力する。駆動部３３は、入力端子Ｌｉｎを介して検出部７４の電圧を検出し、電圧に応じた増幅率を決定する（グラフ４９）。

入力波形の振幅が大きくなり（グラフ４１）、供給電圧が低下したとする。そしてｔ１時点で、電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈよりも小さくなったとする（グラフ４３）。比較器３１は出力端子からＨｉを出力する（グラフ４５）。トランジスタ３２のベースの電圧がＨｉになり、コレクタ−エミッタ間に電流が流れ、導通する。可変抵抗７４２の抵抗成分のうち、グランドに接続する側の抵抗成分は、抵抗３４１と並列状態になる。このため、検出部７４に対してグランド側に接続する抵抗成分は、電源Ｖｃｃ側に接続する抵抗成分電圧よりも小さくなる。従って検出部７４の電圧は、コレクタ−エミッタ間が非導通状態の場合と比較して小さくなり、電圧Ｖｍとなる（グラフ４７）。駆動部３３は、入力端子Ｌｉｎを介して検出した検出部７４の電圧Ｖｍに応じて増幅率Ｇｍを決定する。検出部７４の電圧Ｖｍは、ｔ１以前よりも小さくなっているので、増幅率Ｇｍも、ｔ１以前と比べて小さくなる（グラフ４９）。これによって出力波形の振幅は小さくなる（グラフ５１）。

電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈよりも小さい矢印６５の間（グラフ４３）、比較器３１は出力端子からＨｉを継続して出力する（グラフ４５）。トランジスタ３２のコレクタ−エミッタ間は導通した状態を維持する。検出部７４の電圧は、継続してＶｍとなる。駆動部３３は、入力端子Ｌｉｎの電気状態を周期的に監視し、検出部７４の電圧がＶｍであることを繰り返し検出する。駆動部３３は、増幅率を継続してＧｍに決定する（グラフ４９）。出力波形の振幅は小さい状態のまま推移する（グラフ５１）。

矢印６５の間では、スピーカ１１の音量が小さくなったことに伴い、供給電圧は逆に上昇し始める（グラフ４３）。供給電圧の上昇に伴い、電源Ｖｓｐの電圧も上昇する。そしてｔ２時点で、電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈ以上になったとする（グラフ４３）。比較器３１は出力端子からＬｏｗを出力し（グラフ４５）、トランジスタ３２のコレクタ−エミッタ間は非導通状態になる。検出部７４の電圧は、可変抵抗７４２に対する調節状態にのみ依存することになり、Ｖｍよりも大きくなる（グラフ４７）。増幅率はＧｍよりも大きくなる（グラフ４９）。出力波形の振幅は大きくなる（グラフ５１）。

以上説明したように、音量調節装置２０６は、駆動部３３の電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈよりも小さくなった場合、電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈ以上である場合よりも小さい音量でスピーカ１１から音を出力させることができる。これによって、スピーカ１１の音量を操作する操作部１３として可変抵抗７４２が用いられた場合でも、音量調節装置２０６は、駆動部３３の電源Ｖｓｐの電圧が低下した場合にスピーカ１１の音量を抑制できる。このため音量調節装置２０６は、上述の実施形態における音量調節装置１０６と同様、駆動部３３の電圧Ｖｓｐが低下した場合でも適切な音量の音を常にスピーカ１１から出力させることが可能となる。

また音量調節装置２０６は、駆動部３３が可変抵抗７４２の調整時に増幅率を変化させる機能を利用し、電源Ｖｓｐの電圧が低下した場合に増幅率を低下させ、スピーカ１１の音量を小さくできる。従って音量調節装置２０６は、電源Ｖｓｐの電圧低下に応じてスピーカ１１の音量を抑制する機能を、実装する機能を簡素化しつつ実現することが可能となる。

＜第二変形例＞
以下、本発明の第二変形例における音量調節装置３０６（図７参照）について説明する。音量調節装置３０６が音量調節装置１０６と異なる点は、パルスジェネレータ（以下、「ＰＧ」という。）８１およびＡＮＤ回路８２を備える点である。ＰＧ８１は、所定の周期でパルスを出力する。所定の周期は、一般にチャタリングと呼ばれる高速な周期ではなく、Downボタン１３２が複数回押下されたと駆動部８３（後述）が判定可能な周期に設定される。ＡＮＤ回路８２は周知の演算回路である。

また、駆動部３３の代わりに駆動部８３が用いられるという点で、音量調節装置３０６は音量調節装置１０６と異なる。駆動部８３は駆動部３３と異なり、所定周期で入力端子Ｌｉｎの電気状態を監視しない。駆動部８３は、入力端子Ｌｉｎの電気状態がＨｉからＬｏｗに変化したことを検出し、Downボタン１３２が押下されたと判断する。このためDownボタン１３２が長押しされ、検出部３４の電気状態が継続してＬｏｗになった場合、駆動部８３は、検出部３４の電気状態が最初にＨｉからＬｏｗに変化したことのみを検出し、増幅率を所定率分低下させる。このため駆動部８３は、駆動部３３のように、検出部３４の電気状態がＬｏｗであることを所定周期で繰り返し検出し、増幅率を所定率分ずつ徐々に低下させない。

音量調節装置３０６の回路構成について説明する。比較器３１の出力端子に、ＡＮＤ回路８２の一方の入力端子が接続する。ＰＧ８１は、電源Ｖｃｃによって駆動する。ＰＧ８１の出力端子に、ＡＮＤ回路８２の他方の入力端子が接続する。ＡＮＤ回路８２の出力端子に、抵抗３２１の一端側が接続する。駆動部８３の入力端子ＳｉｎおよびＬｉｎ、およびその他の回路構成は、音量調節装置１０６と同一である。

供給電圧が低下した場合における音量調節装置３０６の駆動原理について、図７および図８を参照して説明する。Downボタン１３２は押下されないことを想定する。図８のうちグラフ４６は、ＰＧ８１の出力端子の電圧を示す。ＰＧ８１は、所定の周期でパルスを継続的に出力している（グラフ４６）。

電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈ以上である矢印６１、６３の間（グラフ４３）、比較器３１は出力端子からＬｏｗを出力する（グラフ４５）。ＡＮＤ回路８２は、比較器３１の出力端子の電圧とＰＧ８１の出力端子とのＡＮＤ演算を行い、結果を出力端子に出力する。このためＡＮＤ回路８２は、比較器３１の出力端子がＬｏｗである間はＬｏｗを出力端子に出力する。トランジスタ３２のベースの電圧はＬｏｗになり、トランジスタ３２のコレクタ−エミッタ間は非導通状態となる。検出部３４の電気状態はＨｉになる（グラフ４７）。駆動部８３の入力端子Ｌｉｎの電気状態はＨｉになるので、駆動部８３は増幅率を変化させない（グラフ４９）。

入力波形の振幅が大きくなり（グラフ４１）、供給電圧が低下した結果、ｔ１時点で電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈよりも小さくなったとする（グラフ４３）。比較器３１は出力端子からＨｉを出力する（グラフ４５）。矢印６５の間、ＡＮＤ回路８２は、ＰＧ８１の出力端子から出力されるパルスがＨｉである間は出力端子の電圧をＨｉとし、ＰＧ８１の出力端子から出力されるパルスがＬｏｗである間は出力端子の電圧をＬｏｗとする。このためトランジスタ３２は、ＰＧ８１から出力されるパルスに同期して、コレクタ−エミッタ間を導通状態／非導通状態に切り替える。検出部３４の電気状態は、ＰＧ８１の出力端子の電圧に同期し、Ｈｉ（ＰＧ８１の出力端子Ｌｏｗ）およびＬｏｗ（ＰＧ８１の出力端子Ｌｏｗ）に繰り返し変化する（グラフ４７）。

駆動部８３は、入力端子Ｌｉｎを介して検出される検出部３４の電気状態がＨｉからＬｏｗに変化するそれぞれのタイミングｔ１１、ｔ１３、ｔ１５、ｔ１７（グラフ４７）で、入力波形の増幅率を所定率分低下させる。増幅率は、ＰＧ８１の出力端子から出力されるパルスの周期で、所定率分ずつ徐々に小さくなる（グラフ４９）。出力波形の振幅も徐々に小さくなり（グラフ５１）、スピーカ１１の音量は、所定量分ずつ段階的に小さくなる。

供給電圧の上昇に伴い、電源Ｖｓｐの電圧が上昇し、電源Ｖｓｐの電圧が電圧値Ｖｔｈ以上になったとする（ｔ２、グラフ４３）。比較器３１は出力端子からＬｏｗを出力する（グラフ４５）。ＡＮＤ回路８２の出力端子からＬｏｗが出力されるので、コレクタ−エミッタ間は非導通状態になり、検出部３４の電気状態はＨｉに変化する（グラフ４７）。矢印６７の間、駆動部３３は増幅率を低い状態で保持するので（グラフ４９）、出力波形の振幅は、小さい状態のまま推移する（グラフ５１）。

以上説明したように、音量調節装置３０６では、所定周期で入力端子Ｌｉｎの電気状態を監視する機能を有しない駆動部８３が使用される場合でも、駆動部８３の電源Ｖｓｐの電圧低下に応じて、スピーカ１１の音量を徐々に低下させることができる。このため音量調節装置３０６は、駆動部８３の電圧Ｖｓｐが低下した場合でも、スピーカ１１から出力される音が安定化するレベルまで音量を段階的に小さくすることができる。従って音量調節装置３０６は、適切な音量の音を常に常にスピーカ１１から出力させることが可能となる。

なお、トランジスタ３２が本発明の「切り替え部」に相当する。ＰＧ８１およびＡＮＤ回路８２が本発明の「制御部」に相当する。

２ＵＳＢケーブル
４ネットワーク
１０音響装置
１１スピーカ
１２マイク
１３操作部
３１比較器
３３、８３駆動部
３４、７４検出部
１０６、２０６、３０６音量調節装置
１３２ Downボタン

Claims

スピーカから出力される音の音量を調節するために操作部が操作されたことを検出し、前記操作に応じて電気状態を所定の検出状態に変化させる検出回路と、
前記検出回路の前記電気状態が前記検出状態である場合に、前記スピーカを駆動して前記音の音量を変化させる駆動部と、
前記駆動部の電源の電圧と所定のしきい値とを比較し、比較結果を示す信号を出力する比較器と、
前記比較器から出力された前記信号に基づいて、前記操作部に対する操作の有無に関わらず、前記検出回路の前記電気状態を、前記操作部が操作されたときと同じ前記電気状態である前記検出状態に切り替える切り替え回路と
を備え、
前記駆動部は、
前記切り替え回路によって前記電気状態が前記検出状態に切り替えられた場合、前記スピーカを駆動して前記音量を変化させることを特徴とする音量調節装置。
前記切り替え回路は、
前記電源の電圧の方が前記しきい値よりも小さいことを示す信号が前記比較器から出力された場合に、前記検出回路の前記電気状態を前記検出状態に切り替え、
前記駆動部は、
前記切り替え回路によって、前記検出回路の前記電気状態が前記検出状態に切り替えられた場合に、前記スピーカから出力される音の音量が小さくなるように前記スピーカを駆動することを特徴とする請求項１に記載の音量調節装置。
前記切り替え回路は、
前記電源の電圧の方が前記所定電圧よりも小さいことを示す信号が前記比較器から出力された場合に、前記検出回路の前記電気状態を前記検出状態に切り替え、
前記駆動部は、
前記検出回路の前記電気状態が前記検出状態である場合に、前記スピーカからの前記音の出力が停止するように前記スピーカを制御することを特徴とする請求項１に記載の音量調節装置。
前記検出回路は、前記操作部を操作することによって指定された前記音量に応じた異なる複数の電気状態である複数の検出状態に変化し、
前記駆動部は、
前記複数の検出状態に基づき、前記操作部を操作することによって指定された音量の前記音が前記スピーカから出力されるように前記スピーカを駆動し、
前記切り替え回路は、
前記電源の電圧の方が前記所定電圧よりも小さいことを示す信号が前記比較器から出力された場合に、前記検出回路の状態を、前記信号が出力される前の音量よりも小さい音量が前記操作部を介して指定された場合の前記検出状態に切り替え、
前記駆動部は、
前記切り替え回路によって前記検出回路の状態が前記検出状態に切り替えられた場合に、前記比較器から前記信号が出力される前の音量よりも小さい音量の音が前記スピーカから出力されるように前記スピーカを駆動することを特徴とする請求項１に記載の音量調節装置。
前記切り替え回路が前記検出回路の前記電気状態を前記検出状態に繰り返し切り替えるように、前記切り替え回路を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の音量調節装置。