(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で電源と音声信号との重畳／分離が可能であり、高効率な電源重畳型のスピーカシステムを提供する。【解決手段】電源重畳装置２０に入力された音声信号は、ＰＷＭ変換器２２によりＰＷＭ信号に変調され、重畳回路２３により双極性のＰＰＭ信号に変換されると共に電源電圧に重畳され、重畳信号として出力される。重畳信号はアンプ内蔵スピーカ３０に入力され、分離及びＰＷＭ再生回路３１によって元のＰＷＭ信号と電源電圧とに分離される。当該ＰＷＭ信号は、ＰＷＭドライバ３２により増幅され、ローパスフィルタ３３を介してスピーカ３４に入力され、音声として出力される。【選択図】図１
2007049437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号をＰＷＭ（Pulsed Wave Modulation）信号に変調するＰＷＭ変調器と、
前記ＰＷＭ信号を双極性のＰＰＭ（Pulse Position Modulation）信号に変換して電源電圧に重畳した重畳信号を生成する重畳回路と、
前記重畳信号から前記ＰＷＭ信号を分離する分離回路と、
前記分離回路が得た前記ＰＷＭ信号に基づいて音声を出力するスピーカとを備える
ことを特徴とするスピーカシステム。
【請求項２】
請求項１記載のスピーカシステムであって、
前記分離回路が得た前記ＰＷＭ信号を増幅するアンプをさらに備え、
前記スピーカは、
前記アンプにより増幅された前記ＰＷＭ信号により駆動される
ことを特徴とするスピーカシステム。
【請求項３】
請求項１記載のスピーカシステムであって、
前記分離回路が得た前記ＰＷＭ信号をアナログ音声信号に復調する復調回路と、
前記アナログ音声信号を増幅するＰＷＭ方式のアンプとをさらに備え、
前記スピーカは、
前記アンプにより増幅された前記アナログ音声信号により駆動される
ことを特徴とするスピーカシステム。
【請求項４】
請求項３記載のスピーカシステムであって、
前記アナログ音声信号の音質補正を行うイコライザをさらに備える
ことを特徴とするスピーカシステム。
【請求項５】
電源電圧に双極性のＰＰＭ信号が重畳した重畳信号を受け、当該重畳信号から前記ＰＰＭ信号に対応するＰＷＭ信号を分離する分離回路と、
前記分離回路が得た前記ＰＷＭ信号に基づいて音声を出力するスピーカとを備える
ことを特徴とするスピーカ装置。
【請求項６】
請求項５記載のスピーカ装置であって、
前記ＰＷＭ信号を増幅するアンプをさらに備え、
前記スピーカは、
前記アンプにより増幅された前記ＰＷＭ信号により駆動される
ことを特徴とするスピーカ装置。
【請求項７】
請求項５記載のスピーカ装置であって、
前記ＰＷＭ信号をアナログ音声信号に復調する復調回路と、
前記アナログ音声信号を増幅するＰＷＭ方式のアンプとをさらに備え、
前記スピーカは、
前記アンプにより増幅された前記アナログ音声信号により駆動される
ことを特徴とするスピーカ装置。
【請求項８】
請求項７記載のスピーカ装置であって、
前記アナログ音声信号の音質補正を行うイコライザをさらに備える
ことを特徴とするスピーカ装置。
【請求項９】
音声信号をＰＷＭ信号に変調するＰＷＭ変調器と、
前記ＰＷＭ信号を双極性のＰＰＭ信号に変換して電源電圧に重畳した重畳信号を生成する重畳回路とを備える
ことを特徴とする電源重畳装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音声出力のためのスピーカシステムに関するものであり、特に、アンプ内蔵型のスピーカを有するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的なオーディオ装置では、アンプとスピーカは個別の筐体に収容されていたが、携帯タイプのポータブルプレーヤやパーソナルコンピュータの普及に伴い、それらに接続可能なアンプ内蔵型スピーカの需要が増加している（例えば、特許文献１）。
【０００３】
アンプ内蔵スピーカを動作させるためには、音声信号を入力するだけでなく、スピーカ内のアンプに電源を供給する必要がある。そのため、従来のアンプ内蔵スピーカには、電源ラインと信号ラインの２系統の入力ラインが必要であった。このようにスピーカの入力ラインが複数必要になると、スピーカを配置するのが不自由になるだけでなく、美観を損なう要因となる。
【０００４】
そこで近年では、電源電圧に音声信号を重畳させて、電源と音声信号とを単一の配線でスピーカに伝送することによって、アンプ内蔵スピーカが有すべき電源ラインと信号ラインとを共用化した電源重畳型のスピーカシステムが開発されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２２９２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電源重畳型スピーカシステムでは、音声信号の送信側で音声信号と電源電圧とを重畳させるための回路や、スピーカ側で両者を再び分離する回路が複雑であり、コスト上昇の原因となっていた。
【０００７】
本発明は以上の課題を解決するためになされたものであり、簡単な回路構成で電源と音声信号との重畳／分離が可能であり、高効率な電源重畳型のスピーカシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るスピーカシステムは、音声信号をＰＷＭ（Pulsed Wave Modulation）信号に変調するＰＷＭ変調器と、前記ＰＷＭ信号を双極性のＰＰＭ（Pulse Position Modulation）信号に変換して電源電圧に重畳した重畳信号を生成する重畳回路と、前記重畳信号から前記ＰＷＭ信号を分離する分離回路と、前記分離回路が得た前記ＰＷＭ信号に基づいて音声を出力するスピーカとを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、音声信号をＰＰＭ信号のインパルスに変換して電源電圧に重畳するので、アナログ信号を電源重畳する場合のような特殊な変調／復調回路を用いる必要がなく、比較的簡単な構成で音声信号と電源電圧とを重畳／分離させることができ、スピーカシステムのコスト削減に寄与できる。また、パルス信号（ＰＷＭ信号）の状態で電力増幅してスピーカを駆動するので、従来のアナログアンプを用いたスピーカシステムに比べ電力効率が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係るスピーカシステムの構成を示す図である。同図の如く、このスピーカシステムは、音声信号源１０、電源重畳装置２０、アンプ内蔵スピーカ３０とから構成されている。
【００１１】
音声信号源１０は、ポータブルプレーヤやパーソナルコンピュータなど、音声信号を出力する装置である。
【００１２】
電源重畳装置２０は、所定の電源ラインから供給される電源に、音声信号源１０が出力する音声信号を重畳してアンプ内蔵スピーカ３０に伝送する装置であり、電源回路２１、ＰＷＭ（Pulsed Wave Modulation）変換器２２、重畳回路２３を備えている。電源回路２１は、電源ラインから供給される電源から、アンプ内蔵スピーカ３０を駆動するための所定の電源電圧を生成する回路である。ＰＷＭ変換器２２は、音声信号をＰＷＭ変調してＰＷＭ信号として出力する回路である。重畳回路２３は、ＰＷＭ信号を双極性（２極性）のＰＰＭ（Pulse Position Modulation）信号に変換し、それを電源電圧に重畳した重畳信号を生成する回路である。
【００１３】
ここで、双極性のＰＰＭ信号は、正および負のパルスを有するＰＰＭ信号である。ＰＷＭ信号をＰＰＭ信号に変換する場合には、例えばＰＷＭ信号の各パルスの立上りエッジを正のパルスに変換し、立下りエッジが負のパルスにそれぞれ変換する。その場合には、変換後のＰＰＭ信号における正のパルスから次の負のパルスまでのピッチが、変換元のＰＷＭ信号の各パルス幅に対応することになる。
【００１４】
アンプ内蔵スピーカ３０は、電源重畳装置２０から伝送される重畳信号に基づいて音声を出力するスピーカ装置であり、分離及びＰＷＭ再生回路３１、ＰＷＭドライバ３２、ローパスフィルタ３３、スピーカ３４を備えている。分離及びＰＷＭ再生回路３１は、電源重畳装置２０からの重畳信号を受け、当該重畳信号から、元の電源電圧およびＰＷＭ信号を分離する回路である。ＰＷＭドライバ３２は、ＰＷＭ信号を増幅するアンプ回路である。ローパスフィルタ３３は、ＰＷＭ信号に含まれる不要な高周波成分を除去する回路であり、スピーカ３４へはこのローパスフィルタ３３を通して信号が入力される。
【００１５】
以下、このスピーカシステムの動作を説明する。音声信号源１０が出力した音声信号は、電源重畳装置２０のＰＷＭ変換器２２に入力される。ＰＷＭ変換器２２は、入力された音声信号をＰＷＭ変調し、ＰＷＭ信号として重畳回路２３に入力する。重畳回路２３は、ＰＷＭ信号を双極性（２極性）のＰＰＭ信号に変換すると共に、図２に示すように、当該ＰＰＭ信号を電源回路２１が生成した電源電圧に重畳させた重畳信号を生成する。図２においては、ＰＷＭ信号の立上りエッジが正のインパルスに、立下りエッジが負のインパルスにそれぞれ変換されるＰＰＭ変換が行われる例が示されている。重畳回路２３は、生成した重畳信号を、アンプ内蔵スピーカ３０へと送信する。
【００１６】
電源重畳装置２０（重畳回路２３）からアンプ内蔵スピーカ３０に入力された重畳信号は、分離及びＰＷＭ再生回路３１に入力される。分離及びＰＷＭ再生回路３１は、重畳信号の高周波成分であるＰＰＭ信号（正および負のインパルス）を分離して元のＰＷＭ信号を再生し、ＰＷＭドライバ３２に入力する。それと共に、重畳信号の直流成分を電源電圧としてＰＷＭドライバ３２に供給する。その結果、図２に示すように、重畳信号から、電源電圧およびＰＷＭ信号がぞれぞれ分離される。
【００１７】
ＰＷＭドライバ３２は分離及びＰＷＭ再生回路３１が得たＰＷＭ信号を増幅する。それにより当該ＰＷＭ信号はスピーカ３４を駆動可能な電力を持つことになる。増幅されたＰＷＭ信号は、ローパスフィルタ３３で不要な高周波成分が除去された後、スピーカ３４に入力され音声として出力される。即ち、本実施の形態に係るスピーカ３４は、ＰＷＭドライバ３２により増幅されたＰＷＭ信号により駆動されている。
【００１８】
本実施の形態によれば、音声信号をＰＰＭ信号のインパルスに変換して電源電圧に重畳するので、アナログ信号を電源重畳する場合のような特殊な変調／復調回路を用いる必要がなく、比較的簡単な構成で音声信号と電源電圧とを重畳／分離させることができ、スピーカシステムのコスト削減に寄与できる。また、パルス信号（ＰＷＭ信号）の状態で電力増幅してスピーカを駆動するので、従来のアナログアンプを用いたスピーカシステムに比べ電力効率が高い。
【００１９】
本実施の形態では、ＰＷＭドライバ３２とスピーカ３４との間に、ローパスフィルタ３３が介在しているが、このローパスフィルタ３３は、ＰＷＭ変調に伴うノイズ成分を除去するだけでなく、いわゆる不要輻射（ＥＭＣ：Electro Magnetic Compatibility）を除去するよう機能する。この不要輻射は、例えば増幅後のＰＷＭ信号を伝送する配線（いわゆる“スピーカコード”）などで生じるので、本実施の形態のようにアンプ内蔵スピーカ３０がＰＷＭドライバ３２を搭載し、ＰＷＭ信号の増幅をスピーカ３４の間近で行うようにすれば、不要輻射の低減される。不要輻射が低減されると、本実施の形態のアンプ内蔵スピーカ３０から、ローパスフィルタ３３を省略することも可能になることが期待でき、その場合さらにコストの低減を図ることができる。なお、ローパスフィルタ３３が省略された場合、スピーカ３４にはＰＷＭドライバ３２が増幅したＰＷＭ信号が直接入力されることとなるが、スピーカの特性上、ある程度以上高い周波数の成分は出力不可能なため、結果として正常な音声を出力することは可能である。
【００２０】
また、ＰＷＭドライバ３２においても、ＰＷＭ信号の増幅時に高速で大電力をスイッチングするため不要輻射が発生する恐れがあるが、本実施の形態に係るシステムでは、ＰＷＭドライバ３２がアンプ内蔵スピーカ３０に搭載されており、他の回路（電源重畳装置２０や音声信号源１０の回路）から隔離された構造となる。従って、ＰＷＭドライバ３２単独に不要輻射対策を施すことができ、システム全体の不要輻射対策が容易になるという利点もある。
【００２１】
さらに、電源重畳装置２０からアンプ内蔵スピーカ３０への電源電圧および音声信号の伝送が重畳信号によって行われるので、両者の伝送を単一の配線によって行うことが可能である。従って、電源重畳装置２０とアンプ内蔵スピーカ３０とをそれぞれ別個の筐体に収めた場合に、アンプ内蔵スピーカ３０の配置の自由度が向上すると共に、スピーカシステムの美観の低下を抑えることができる。
【００２２】
＜実施の形態２＞
図３は、本発明の実施の形態２に係るスピーカシステムの構成を示す図である。同図の如く、このスピーカシステムは、音声信号源１０、電源重畳装置２０、アンプ内蔵スピーカ４０から構成される。なお、音声信号源１０および電源重畳装置２０は、実施の形態１で示したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００２３】
アンプ内蔵スピーカ４０は、電源重畳装置２０から伝送された重畳信号に基づいて音声を出力するスピーカ装置であり、分離及びＰＷＭ再生回路４１、ローパスフィルタ４２、イコライザ４３、ＰＷＭ方式アンプ４４、スピーカ４５を備えている。分離及びＰＷＭ再生回路４１は、電源重畳装置２０が出力した重畳信号を受け、当該重畳信号から、元の電源電圧およびＰＷＭ信号を分離する回路である。ローパスフィルタ４２は、ＰＷＭ信号から高周波成分を除去する回路であり、本実施の形態では、ＰＷＭ信号をアナログの音声信号に復調する復調回路として機能する。イコライザ４３は、音声信号の全体的な周波数特性を調節して音質を補正する回路である。またＰＷＭ方式アンプ４４は、音声信号を増幅する回路であり、スピーカ４５はＰＷＭ方式アンプ４４で増幅された音声信号により駆動される。
【００２４】
ＰＷＭ方式のアンプは、従来のアナログ方式のアンプとは動作原理が異なっている。即ちＰＷＭ方式のアンプでは、入力された音声信号は一旦ＰＷＭ信号に変調されてから増幅され、その後、ローパスフィルタによりスピーカ駆動に適したアナログの音声信号に復調されて出力される。このように増幅動作がパルス信号（ＰＷＭ信号）に対して行われるため、高効率な増幅が可能である。
【００２５】
以下、このスピーカシステムの動作を説明する。音声信号源１０が出力した音声信号は、実施の形態１と同様に、電源重畳装置２０のＰＷＭ変換器２２によりＰＷＭ信号に変換される。そして重畳回路２３によって、双極性のＰＰＭ信号に変換されると共に電源電圧に重畳され、重畳信号として電源重畳装置２０から出力される。
【００２６】
電源重畳装置２０からアンプ内蔵スピーカ４０に伝送された重畳信号は、分離及びＰＷＭ再生回路４１に入力される。分離及びＰＷＭ再生回路４１は、重畳信号の高周波成分であるＰＰＭ信号（正および負のインパルス）を分離して元のＰＷＭ信号を再生し、ローパスフィルタ４２に入力する。それと共に、重畳信号の直流成分を電源電圧としてイコライザ４３並びにＰＷＭ方式アンプ４４に供給する。
【００２７】
分離及びＰＷＭ再生回路４１で得られたＰＷＭ信号は、ローパスフィルタ４２によりアナログの音声信号に復調され、イコライザ４３に入力される。イコライザ４３は、入力された音声信号の全体的な周波数特性を調節し、調整後の音声信号をＰＷＭ方式アンプ４４に入力する。ＰＷＭ方式アンプ４４は、その音声信号を増幅する。それにより当該音声信号はスピーカ４５を駆動できる電力をもつことになる。増幅された音声信号はスピーカ４５を駆動し、スピーカ４５から音声が出力される。
【００２８】
本実施の形態においても、音声信号をＰＰＭ信号のインパルスに変換して電源電圧に重畳するので、比較的簡単な構成で音声信号と電源電圧とを重畳／分離させることができ、スピーカシステムのコスト削減に寄与できる。
【００２９】
また本実施の形態では、増幅に先立ってＰＷＭ信号をアナログの音声信号に復調しているが、音声信号の増幅はＰＷＭ方式のアンプによって行われるため、実施の形態１と同様に、従来のアナログアンプを用いたスピーカシステムに比べ電力効率が高い。また、増幅よりも前にＰＷＭ信号を音声信号に復調するため、イコライザ４３を介在させることができ、音質の向上を図ることができるという利点が得られる。
【００３０】
さらに、電源重畳装置２０からアンプ内蔵スピーカ４０への電源電圧および音声信号の伝送が重畳信号によって行われるので、両者の伝送を単一の配線によって行うことが可能である。従って、電源重畳装置２０とアンプ内蔵スピーカ４０とをそれぞれ別個の筐体に収めた場合に、アンプ内蔵スピーカ４０の配置の自由度が向上すると共に、スピーカシステムの美観の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態１に係るスピーカシステムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係るスピーカシステムの動作を説明するための図である。
【図３】実施の形態２に係るスピーカシステムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
３  音声信号源、２０  電源重畳装置、２１  電源回路、２２  ＰＷＭ変換器、２３  重畳回路、３０  アンプ内蔵スピーカ、３１  分離及びＰＷＭ再生回路、３２  ＰＷＭドライバ、３３  ローパスフィルタ、３４  スピーカ、４０  アンプ内蔵スピーカ、４１  分離及びＰＷＭ再生回路、４２  ローパスフィルタ、４３  イコライザ、４４  ＰＷＭ方式アンプ、４５  スピーカ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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