(57)【要約】【課題】ユーザによる音量調整操作を必要せずに、ヘッドホンに対する出力信号レベルを適切に制御すること。【解決手段】ヘッドホン２０に対する出力信号レベルを制御する出力信号レベル制御装置のインピーダンス検出部１４ｂが、ヘッドホンジャック部１２に接続されたヘッドホン２０のインピーダンスを検出し、出力信号レベル制御部１４ｃが、インピーダンス検出部１４ｂにより検出されたインピーダンスに基づいて、出力信号レベルを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドホンに対する出力信号レベルを制御する出力信号レベル制御装置であって、
ヘッドホンジャック部に接続された前記ヘッドホンのインピーダンスを検出するインピーダンス検出部と、
該インピーダンス検出部により検出されたインピーダンスに基づいて、前記出力信号レベルを制御する出力信号レベル制御部と、
を備えることを特徴とする出力信号レベル制御装置。
【請求項２】
前記ヘッドホンジャック部に接続された抵抗を介して該ヘッドホンジャック部に電圧を印加する電圧印加部をさらに備え、前記インピーダンス検出部は、前記ヘッドホンジャック部に前記ヘッドホンが接続され、前記電圧印加部により前記電圧が印加された場合に、前記ヘッドホンジャック部における電圧を測定し、該電圧に基づいて前記ヘッドホンのインピーダンスを検出することを特徴とする請求項１に記載の出力信号レベル制御装置。
【請求項３】
前記電圧印加部は、さらに時定数回路を介して前記ヘッドホンジャック部に電圧を印加することを特徴とする請求項２に記載の出力信号レベル制御装置。
【請求項４】
前記出力信号レベル制御部は、前記ヘッドホンに対する供給電力が、前回前記ヘッドホンジャック部に接続されたヘッドホンに対する供給電力と同じになるように前記出力信号レベルを制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の出力信号レベル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドホンに対する出力信号レベルを制御する出力信号レベル制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、音響機器には、ヘッドホンで音を聴くことを可能とするヘッドホン端子が設けられている。そして、同じ音量を得るために必要な信号レベルは、ヘッドホン端子に接続されるヘッドホンの特性により異なってくる。
【０００３】
例えば、あるヘッドホンに対して適正な音量が設定されたとしても、別のヘッドホンが接続された場合、音量が大きすぎたり、小さすぎたりしてしまう。そのため、ヘッドホンを接続するたびに、音量を設定し直す必要がある。
【０００４】
特許文献１には、ヘッドホンプラグがヘッドホンジャックから抜き取られた時に、音声信号の振幅レベルが０または低レベルとなるように制御することにより、ヘッドホンプラグがヘッドホンジャックに挿入された時、過大音量となることを防止するオーディオ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１３６７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１の従来技術では、つぎにユーザがヘッドホンプラグをヘッドホンジャックに挿入し、音を聴こうとする場合、音量を再度大きくする必要がある。そのため、ユーザは、ヘッドホンを使用するたびに音量調整操作を行わなければならない。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑み、ユーザによる音量調整操作を必要せずに、ヘッドホンに対する出力信号レベルを適切に制御することができる出力信号レベル制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する為に、本発明の第１の技術手段は、ヘッドホンに対する出力信号レベルを制御する出力信号レベル制御装置であって、ヘッドホンジャック部に接続された前記ヘッドホンのインピーダンスを検出するインピーダンス検出部と、該インピーダンス検出部により検出されたインピーダンスに基づいて、前記出力信号レベルを制御する出力信号レベル制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記ヘッドホンジャック部に接続された抵抗を介して該ヘッドホンジャック部に電圧を印加する電圧印加部をさらに備え、前記インピーダンス検出部は、前記ヘッドホンジャック部に前記ヘッドホンが接続され、前記電圧印加部により前記電圧が印加された場合に、前記ヘッドホンジャック部における電圧を測定し、該電圧に基づいて前記ヘッドホンのインピーダンスを検出することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の技術手段は、第２の技術手段において、前記電圧印加部は、さらに時定数回路を介して前記ヘッドホンジャック部に電圧を印加することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の技術手段は、第１〜第３のいずれか１つの技術手段において、前記出力信号レベル制御部は、前記ヘッドホンに対する供給電力が、前回前記ヘッドホンジャック部に接続されたヘッドホンに対する供給電力と同じになるように前記出力信号レベルを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ヘッドホンジャック部に接続されたヘッドホンのインピーダンスを検出し、検出されたインピーダンスに基づいて、出力信号レベルを制御することとしたので、ユーザによる音量調整操作を必要せずに、ヘッドホンに対する出力信号レベルを適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る出力信号レベル制御装置の一例を示す図である。
【図２】測定電圧とインピーダンスとの間の関係の一例を示す図である。
【図３】図２の関係の計算に用いられたパラメータについて説明する図である。
【図４】ヘッドホンに印加される電圧の時間変化の一例を示す図である。
【図５】ヘッドホン電力とインピーダンスとの間の関係の一例を示す図である。
【図６】補正利得とインピーダンスとの間の関係の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る出力信号レベル制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る出力信号レベル制御装置の一例を示す図である。音声処理部１０は、ヘッドホン２０に出力する音声信号の信号処理を行う。以下では、音声信号は、ステレオ信号であるものとする。信号処理とは、例えば、入力された音声信号のレベル補正などの処理である。音声処理部１０は、信号処理の結果得られた音声信号を、ヘッドホンアンプ部１１に出力する。
【００１５】
ヘッドホンアンプ部１１は、その音声信号を増幅し、右音声信号および左音声信号を、カップリングコンデンサＣ１、Ｃ２、および、出力抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して、ヘッドホンジャック部１２に出力する。
【００１６】
ヘッドホンアンプ部１１により出力される音声信号には、通常、ＤＣバイアスが印加されている。カップリングコンデンサＣ１、Ｃ２は、このＤＣバイアスを除去するために挿入される。なお、ＤＣバイアスが印加されていない場合は、カップリングコンデンサＣ１、Ｃ２は不要であり、この場合はスイッチＳＷ１をヘッドホンアンプ部１１とは別の電源に接続しておけばよい。
【００１７】
また、出力抵抗Ｒ１、Ｒ２は、ヘッドホンアンプ部１１の駆動能力を超える低インピーダンスのヘッドホン２０がヘッドホンジャック部１２に接続された場合に、回路を保護するために挿入される。
【００１８】
接続検出部１３は、ヘッドホン２０がヘッドホンジャック部１２に接続されたか否かを検出する。例えば、ヘッドホン２０が挿入されたことを検出する検出スイッチをヘッドホンジャック部１２が備えるものとする。そして、接続検出部１３は、ヘッドホン２０が挿入されたことを示す信号を検出スイッチから受信することにより、ヘッドホン２０の接続を検出する。
【００１９】
マイコン１４は、出力信号レベル制御装置の各部を制御する。マイコン１４は、記憶部１４ａ、インピーダンス検出部１４ｂ、出力信号レベル制御部１４ｃ、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１４ｄを備える。
【００２０】
記憶部１４ａは、メモリなどの記憶デバイスである。記憶部１４ａは、前回ヘッドホンジャック部１２にヘッドホン２０が接続された際に検出されたヘッドホン２０のインピーダンスの値や、前回ヘッドホンジャック部１２にヘッドホン２０が接続された際に設定されたマスターボリュームの値などを記憶する。
【００２１】
また、記憶部１４ａは、図２のグラフに一例を示す測定電圧とインピーダンスの関係を示すＬＵＴ（Ｌｏｏｋ−ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）、および、図６のグラフに一例を示す補正利得とインピーダンスの関係を示すＬＵＴを記憶する。このように、これらの関係を示すＬＵＴを記憶部１４ａに記憶しておくことにより、以下に説明するように、インピーダンスや補正利得を即座に決定することができる。図２、図６については、後に詳しく説明する。
【００２２】
インピーダンス検出部１４ｂは、ヘッドホン２０がヘッドホンジャック部１２に接続された場合に、ヘッドホン２０のインピーダンスを検出する。例えば、接続検出部１３によりヘッドホン２０がヘッドホンジャック部１２に接続されたことが検出された場合に、インピーダンス検出部１４ｂは、スイッチＳＷ１をオンにし、ヘッドホンアンプ部１１の電圧印加部１１ａに所定の直流電圧をバイアス抵抗Ｒ３に印加するよう指示をする。
【００２３】
そして、インピーダンス検出部１４ｂは、バイアス抵抗Ｒ３や出力抵抗Ｒ２が設けられている回路側のヘッドホンジャック部１２の直流電圧を測定し、ＡＤＣ１４ｄを介して、その電圧の情報を取得する。そして、インピーダンス検出部１４ｂは、その電圧の情報と、記憶部１４ａに記憶された測定電圧とインピーダンスの関係を示すＬＵＴとから、ヘッドホン２０のインピーダンスを検出する。
【００２４】
図２は、測定電圧とインピーダンスとの間の関係の一例を示す図であり、図３は、図２の関係の計算に用いられたパラメータについて説明する図である。なお、図３では、図１に示した時定数回路１５については省略してある。
【００２５】
図３に示すように、この例では、電圧印加部１１ａによりバイアス抵抗Ｒ３に印加される直流電圧が２．５Ｖであり、バイアス抵抗Ｒ３の抵抗値が１ｋΩであり、出力抵抗Ｒ２の抵抗値が１００Ωであるものとする。
【００２６】
ヘッドホンジャック部１２において測定された測定電圧をＶ［Ｖ］、ヘッドホン２０のインピーダンスをＲ［Ω］とすると、測定電圧Ｖは、
Ｖ＝２．５Ｒ／（１０００＋１００＋Ｒ）      ・・・（式１）
となる。この関係を示したものが、図２である。
【００２７】
インピーダンス検出部１４ｂは、図２の関係を用いて、測定電圧Ｖに相当するインピーダンスの値を特定し、その値をヘッドホン２０のインピーダンスとして設定する。なお、ヘッドホン２０のインピーダンスは特定周波数における値として規定されるが、上述したような方法で算出した値とほぼ相関がとれる。そのため、ヘッドホンジャック部１２において測定された測定電圧と、図２に示した関係により、ヘッドホン２０の概略のインピーダンスを知ることができる。
【００２８】
また、図１に示すように、バイアス抵抗Ｒ３と出力抵抗Ｒ２には、時定数回路１５が接続される。時定数回路１５は、電圧の変化に遅延を生じさせる回路である。ヘッドホン２０に対する印加電圧が急激に変化すると、可聴帯域においてポップ音が発生する。時定数回路１５は、そのようなポップ音の発生を抑制するために用いられる。図４は、ヘッドホン２０に印加される電圧の時間変化の一例を示す図である。
【００２９】
図４の時間ｔ２で、スイッチＳＷ１がオンになったものとする。この場合、時定数回路１５があることにより、ヘッドホン２０に対する印加電圧は徐々に上昇し、時間ｔ３〜ｔ４で一定の値となる。
【００３０】
また、図４の時間ｔ４は、スイッチＳＷ１がオフになった時間を示している。この場合も、時定数回路１５の働きにより、ヘッドホン２０に対する印加圧力は０まで徐々に変化する。
【００３１】
ここで、時定数回路１５の時定数は、例えば、時間ｔ３−ｔ２、および、時間ｔ５−ｔ４が１００ｍｓ程度となるように調整される。これにより、ポップ音を人に聞こえないレベルにまで小さくすることができる。なお、時定数回路を用いる代わりに、電圧印加部１１ａの出力を台形状の電圧として、図４に示したような電圧印加を実現することとしてもよい。また、印加電圧の上昇は直線状である必要は無く、時定数回路としてＲＣ時定数回路を用いた場合のように、曲線状であってもよい。
【００３２】
また、ヘッドホン２０の音圧は、ヘッドホン２０に対する供給電力に依存する。そのため、同一レベルの音声信号が入力された場合、ヘッドホンジャック部１２に接続されるヘッドホン２０のインピーダンスによって供給電力が変動すると、音圧も変動する。このような場合、ヘッドホンジャック部１２にヘッドホン２０を接続した瞬間に過大な音圧が発生し、ユーザが鼓膜を痛めたり、不快感が生じたりする可能性がある。
【００３３】
そのため、以下に説明するように、本実施形態では、異なるインピーダンスのヘッドホン２０が接続された場合でも、前回設定した音圧をほぼ同等の音圧が得られるように、音声の出力レベルが制御される。
【００３４】
また、図３の例において、１Ｖ（実効値）の交流電圧が電圧印加部１１ａによりカップリングコンデンサＣ２に印加される場合のヘッドホン２０に供給されるヘッドホン電力Ｐ［ｍＷ］は、
Ｐ＝Ｒ／（１００＋Ｒ）２      ．．．（式２）
となる。図５には、このヘッドホン電力とインピーダンスとの間の関係が示されている。
【００３５】
そして、式２より、インピーダンスが１００［Ω］のときの電力２．５ｍＷを基準として、補正利得Ｇ［ｄＢ］とインピーダンスＲ［Ω］との間の関係を以下のように算出することができる。
Ｇ＝１０  ｌｏｇ（２．５／Ｐ）
＝１０  ｌｏｇ｛２．５（１００＋Ｒ）２／Ｒ）      ．．．（式３）
図６には、この補正利得とインピーダンスとの間の関係が示されている。
【００３６】
出力信号レベル制御部１４ｃは、このような関係を用いて、インピーダンスに相当する補正利得を決定し、その補正利得を用いて出力信号レベルを制御する。
【００３７】
具体的には、出力信号レベル制御部１４ｃは、図６の関係を用いて、前回ヘッドホンジャック部１２に接続されたヘッドホン２０のインピーダンスに対応する補正利得の値を決定する。例えば、インピーダンスが１０Ωであった場合、補正利得は約５ｄＢとなる。このインピーダンスの値は、記憶部１４ａに記憶されていたものである。
【００３８】
同様に、出力信号レベル制御部１４ｃは、図６の関係を用いて、今回ヘッドホンジャック部１２に接続されたヘッドホン２０のインピーダンスに対応する補正利得の値を決定する。例えば、インピーダンスが８００Ωであった場合、補正利得は約３ｄＢとなる。このインピーダンスの値は、インピーダンス検出部１４ｂにより検出されたものである。
【００３９】
そして、出力信号レベル制御部１４ｃは、それらの補正利得の差に応じて、ヘッドホンジャック部１２に出力する信号のレベルを制御する。これにより、前回ヘッドホンジャック部１２に接続されたヘッドホン２０に供給された電力と同等の電力を供給するために必要な利得を算出することができる。
【００４０】
上述した例では、補正利得の差は、−２ｄＢ（＝３ｄＢ−５ｄＢ）となる。そのため、出力信号レベル制御部１４ｃは、前回ヘッドホンジャック部１２にヘッドホン２０が接続された場合に設定されたマスターボリュームの値を記憶部１４ａから読み出し、読み出した値よりも２ｄＢ分だけ小さくなるようマスターボリュームの値を設定する。
【００４１】
あるいは、出力信号レベル制御部１４ｃは、音声処理部１０を制御して、入力された音声信号の信号レベルを２ｄＢ分だけ小さくするようにしてもよい。
【００４２】
つぎに、本発明の実施形態に係る出力信号レベル制御処理の処理手順について説明する。図７は、本発明の実施形態に係る出力信号レベル制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。ここでは、初めに、ヘッドホン２０がヘッドホンジャック部１２に接続され、ユーザが音声をヘッドホン２０で聴いているものとする。
【００４３】
この場合、接続検出部１３は、ヘッドホン２０がヘッドホンジャック部１２から抜かれたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ヘッドホン２０がヘッドホンジャック部１２から抜かれていない場合（ステップＳ１０１においてＮＯの場合）、ステップＳ１０１の判定処理を所定の時間間隔で再び実行する。
【００４４】
ヘッドホン２０がヘッドホンジャック部１２から抜かれた場合（ステップＳ１０１においてＹＥＳの場合）、出力信号レベル制御部１４ｃは、ヘッドホンジャック部１２から抜かれたヘッドホン２０について検出されたインピーダンスの値、および、ヘッドホンジャック部１２からヘッドホン２０が抜かれた際のマスターボリュームの値を記憶部１４ａに記憶する（ステップＳ１０２）。そして、ヘッドホンアンプ部１１は、音声信号の出力を停止するミュート処理を実行する（ステップＳ１０３）。
【００４５】
その後、接続検出部１３は、ヘッドホン２０がヘッドホンジャック部１２に挿入されたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ヘッドホン２０がヘッドホンジャック部１２に挿入されていない場合（ステップＳ１０４においてＮＯの場合）、ステップＳ１０４の判定処理を所定の時間間隔で再び実行する。
【００４６】
ヘッドホン２０がヘッドホンジャック部１２に挿入された場合（ステップＳ１０４においてＹＥＳの場合）、インピーダンス検出部１４ｂは、スイッチＳＷ１をオンにするとともに、電圧印加部１１ａを制御して、ヘッドホンジャック部１２に直流電圧を印加する（ステップＳ１０５）。
【００４７】
そして、インピーダンス検出部１４ｂは、所定の時間待機する（ステップＳ１０６）。この時間は、図４の時間ｔ２〜ｔ３に相当する時間であり、ポップ音の発生を抑制するため、好ましくは、１００ｍｓ程度の時間とされる。その後、インピーダンス検出部１４ｂは、ヘッドホンジャック部１２の直流電圧を測定する（ステップＳ１０７）。
【００４８】
直流電圧の測定後、電圧印加部１１ａは、直流電圧の印加を停止する（ステップＳ１０８）。そして、インピーダンス検出部１４ｂは、記憶部１４ａに記憶された測定電圧とインピーダンスの関係を示すＬＵＴを読み出し、測定した直流電圧に相当するインピーダンスの値を決定する（ステップＳ１０９）。
【００４９】
その後、出力信号レベル制御部１４ｃは、出力信号レベルの設定に用いられる利得を算出する（ステップＳ１１０）。具体的には、出力信号レベル制御部１４ｃは、記憶部１４ａに記憶された補正利得とインピーダンスの関係を示すＬＵＴを読み出し、また、ステップＳ１０２において記憶部１４ａに記憶されたインピーダンスの値を読み出す。
【００５０】
そして、出力信号レベル制御部１４ｃは、ステップＳ１０９で決定されたインピーダンスの値に相当する補正利得、および、ステップＳ１０２において記憶部１４ａに記憶されたインピーダンスの値に相当する補正利得を決定し、それらの差から利得を算出する。
【００５１】
そして、出力信号レベル制御部１４ｃは、算出した利得と、記憶部１４ａに記憶されたマスターボリュームの値に応じて、出力音声のマスターボリュームを決定することにより、信号出力レベルを設定する（ステップＳ１１１）。そして、ヘッドホンアンプ部１１は、所定の時間待機する（ステップＳ１１２）。この時間は、図４の時間ｔ４〜ｔ５に相当する時間であり、ポップ音の発生を抑制するため、好ましくは、１００ｍｓ程度の時間とされる。
【００５２】
その後、ヘッドホンアンプ部１１は、ミュートを解除し（ステップＳ１１３）、ステップＳ１１１で設定された信号レベルに応じて、音声信号をヘッドホンジャック部１２に出力する（ステップＳ１１４）。
【００５３】
そして、出力信号レベル制御部１４ｃは、出力信号レベル制御装置のスイッチがオフにされるなどして、出力信号レベル制御の終了が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１１５）。出力信号レベル制御の終了が指示されていない場合（ステップＳ１１５においてＮＯの場合）、図７のステップＳ１０１以後の処理が継続される。出力信号レベル制御の終了が指示された場合（ステップＳ１１５においてＹＥＳの場合）、この出力信号レベル制御処理は終了する。
【００５４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各種の変形、修正が可能である。例えば、上述した実施形態では、ヘッドホンジャック部１２が１つである場合について説明したが、ヘッドホンジャック部が２つ以上あり、各ヘッドホンジャック部にヘッドホンが接続される場合に本発明を適用することとしてもよい。
【００５５】
この場合も、例えば、各ヘッドホンジャック部に対して図１に示したような回路をそれぞれ設け、各ヘッドホンジャック部に接続されたヘッドホンのインピーダンスを検出することにより、各ヘッドホンに対する出力信号レベルを制御することができる。
【００５６】
例えば、今後４Ｋ２Ｋの高解像度を有する大画面テレビが一般化した場合、１つの画面に複数の番組を同時に表示するようになることが予測される。ユーザは、各番組の音声を、例えば、大画面テレビに接続された複数のヘッドホンで聴くことになる。
【００５７】
この場合、インピーダンスの異なるヘッドホンが大画面テレビに接続される可能性が高くなる。本発明は、このような状況においても、ユーザによる音量調整操作を必要せずに、ヘッドホンに対する出力信号レベルを適切に制御できるという顕著な効果を発揮する。
【００５８】
また、上述した実施形態では、出力信号レベル制御部１４ｃが、前回ヘッドホンジャック部１２に接続されたヘッドホン２０に供給された電力と同等の電力をヘッドホン２０に供給するよう出力信号レベルを制御することとしたが、ヘッドホン２０に供給する電力が予め設定された電力となるよう出力信号レベルを制御することとしてもよい。
【００５９】
この場合、予め設定された電力に相当するインピーダンスの値を図５に示した関係から求めておき、出力信号レベル制御部１４ｃが、そのインピーダンスの値と、インピーダンス検出部１４ｂが検出したインピーダンスの値とから、図６に示した関係を用いる上記実施形態と同様の方法で、出力信号レベルを制御することとすればよい。
【符号の説明】
【００６０】
１０…音声処理部、１１…ヘッドホンアンプ部、１１ａ…電圧印加部、１２…ヘッドホンジャック部、１３…接続検出部、１４…マイコン、１４ａ…記憶部、１４ｂ…インピーダンス検出部、１４ｃ…出力信号レベル制御部、１５…時定数回路、２０…ヘッドホン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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