(57)【要約】【課題】本発明は、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。【解決手段】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１と、プラグ１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２と、光ファイバ２を介して入力される光デジタル信号に基づいて１ビット信号を生成する光信号／１ビット信号変換器３と、１ビット信号に応じた音声出力を行うスピーカ４Ｌ、４Ｒと、を有して成る構成としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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