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発明の名称 デジタルパワーアンプおよびアンプ内蔵スピーカシステム
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−75189
公開日 平成7年(1995)3月17日
出願番号 特願平6−193037
出願日 平成1年(1989)8月5日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 石川 清一
要約 目的
デジタルパワーアンプを手元に置くこと必要がなく、新たに振幅制御入力を行なう必要のないデジタルパワーアンプ、および該アンプを用いたスピーカシステムを提供する。

構成
デジタル信号復調手段6は、デジタルプリアンプで変調されたオーディオ信号と信号変換制御(周波数特性、振幅値)のためのデジタル情報の混合信号から、オーディオ信号とデジタル情報信号を分離復調し、信号変換部7および制御信号解読手段8に出力する。制御信号解読手段8は信号変換に用いられる信号変換係数と振幅変換係数をデジタル情報信号から求め、信号変換制御手段9にこれらの係数を設定するものである。振幅変換手段7cは信号変換制御手段9によって制御されるボリューム等であり、機械的にあるいは電気的に制御されるものである。
特許請求の範囲
【請求項1】デジタルオーディオ信号と、前記デジタルオーディオ信号の周波数特性および振幅値の少なくとも一方を示すデジタル情報信号とが混合変調された変調デジタル信号を入力し、該入力信号からデジタルオーディオ信号とデジタル情報信号を復調するデジタル信号復調手段と、前記デジタル情報信号にもとづいて周波数特性を示す信号変換係数、および振幅値を示す振幅変換係数とを求める制御振幅解読手段と、前記デジタル信号復調手段から出力されるオーディオ信号の周波数特性を前記信号変換係数にしたがって変更する信号変換手段と、前記信号変換手段から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル/アナログ変換手段と、前記デジタル/アナログ変換手段から出力されるオーディオ信号の振幅値を前記振幅変換係数にしたがって変換する振幅変換手段と、前記振幅変換手段から出力される信号を増幅する電力増幅手段と、前記制御信号解読手段によって得られた信号変換係数および振幅変換係数を前記信号変換手段および前記振幅変換手段に設定する信号変換制御手段と、前記電力増幅手段によって電力増幅された信号を出力するスピーカ駆動信号出力手段とを備えたことを特徴とするデジタルパワーアンプ。
【請求項2】請求項1記載のデジタルパワーアンプと、前記デジタルパワーアンプによって電力増幅された信号を高域および低域に分割する帯域分割手段と、前記帯域分割手段によって分割された高域信号を再生する高音用スピーカと、前記帯域分割手段によって分割された低域信号を再生する低音用スピーカとを備えたことを特徴とするアンプ内蔵スピーカシステム。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、デジタルで信号の伝達および信号処理を行なうデジタルパワーアンプ、および該アンプを内蔵したスピーカシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、アナログ・デジタル変換器(以後、A/Dと記す)の出現とデジタルICの普及によってオーディオ分野における信号のデジタル化がめざましく、デジタル信号処理によってオーディオ信号の振幅あるいは位相周波数特性を変化させることのできるデジタルプリアンプ、あるいはデジタル・アナログ変換器(以後、D/Aと記す)を内蔵するデジタルパワーアンプが出現している。
【0003】図2は従来のデジタルパワーアンプを示すものである。図2において、10fは変調デジタル信号入力端子、7bはD/A手段、7cは振幅制御手段、7dは電力増幅手段、4bは振幅入力手段、9は信号変換制御手段である。
【0004】図2に示した従来のデジタルパワーアンプにおいて、振幅入力手段4bは外部から入力された振幅値を実現するための振幅変換係数を信号変換制御手段9に出力し、信号変換制御手段9は振幅変換係数を基に振幅変換手段7cを用いてオーディオ信号の振幅値を変換し、変換後のオーディオ信号は電力増幅されスピーカ駆動信号出力端子10gから出力される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のようなデジタルパワーアンプにおいては、スピーカ駆動信号出力端子からスピーカまでの間をケーブル線で接続する必要があるが、振幅を受聴状態によって様々に変化させたいためにデジタルパワーアンプを手元に置くことが必要とされ、従って、ケーブル線が必然的に長くなるためにケーブルでの電力損失や、ノイズの混入により音質が阻害されるという問題点を有している。
【0006】本発明は上記問題点に艦み、新たに振幅制御入力を行なう必要のないデジタルパワーアンプ、および該アンプを用いたスピーカシステムを提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明のデジタルパワーアンプは、デジタルオーディオ信号と、前記デジタルオーディオ信号の周波数特性および振幅特性の少なくとも一方を示すデジタル情報信号とが混合変調された変調デジタル信号を入力し、該入力信号からデジタルオーディオ信号とデジタル情報信号を復調するデジタル信号復調手段と、前記デジタル情報信号から信号変換係数および振幅変換係数を求める制御振幅解読手段と、前記デジタル信号復調手段から出力されるオーディオ信号の周波数特性を前記信号変換係数にしたがって変更する信号変換手段と、前記信号変換手段から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル/アナログ変換手段と、前記デジタル/アナログ変換手段から出力されるオーディオ信号の振幅値を前記振幅変換係数にしたがって変換する振幅変換手段と、前記振幅変換手段から出力される信号を増幅する電力増幅手段と、前記制御信号解読手段によって得られた信号変換係数および振幅変換係数を前記信号変換手段および前記振幅変換手段に設定する信号変換制御手段と、前記電力増幅手段によって電力増幅された信号を出力するスピーカ駆動信号出力手段とを備えたものである。
【0008】また、本発明のアンプ内蔵スピーカシステムは、上記したデジタルパワーアンプと、前記デジタルパワーアンプによって電力増幅された信号を高域および低域に分割する帯域分割手段と、前記帯域分割手段によって分割された高域信号を再生する高音用スピーカと、前記帯域分割手段によって分割された低域信号を再生する低音用スピーカとを備えたものである。
【0009】
【作用】本発明は、デジタルオーディオ信号と、前記デジタルオーディオ信号の周波数特性および振幅値の少なくとも一方を示すデジタル情報信号とが混合変調された変調デジタル信号を入力し、前記デジタル情報信号から制御信号解読手段にて信号変換係数および振幅変換係数を求め、前記変換係数にもとずいて信号変換を行なうものである。したがって、信号処理していない原オーディオ信号をそのまま後段で得ることができ、またデジタルパワーアンプにおいて新たに特性入力をする必要がないため、受聴者の近くにデジタルパワーアンプを設置することが必要なく、これによりアンプ出力端子からスピーカまでのケーブルを長くする必要がなくなり、音質の劣化がきわめて少ないオーディオ再生が可能となる。
【0010】
【実施例】以下、本発明のデジタルパワーアンプの一実施例について説明する。
【0011】まず、本発明のデジタルパワーアンプの前段に接続されるデジタルプリアンプについて、図面を参照しながら説明する。図1は本発明のデジタルパワーアンプの前段に接続されるデジタルプリアンプの一例を示すブロック図である。図1において、10a,10b,10c,10dは変調デジタル信号入力端子、2は入力信号選択手段、4は信号制御部であり、4aは周波数特性入力手段、4bは振幅入力手段、4cは入力特性変換手段、また3は振幅処理部であり、3aはオーディオ信号復調手段、3bはデジタル信号混合手段、3cはデジタル信号変調手段、さらに、10eは変調デジタル信号出力手段である。
【0012】以上のように構成されたデジタルプリアンプについて、図1と図3を用いて以下その動作を説明する。
【0013】図1において、周波数特性入力手段4aではボリュウムあるいはスイッチなどによって操作者が望む振幅・位相等の周波数特性を入力するものであり、入力された特性に信号変換するための信号変換係数を内蔵する係数テーブルから選択するかあるいは演算によって求める。また、振幅入力手段4bでも同様な手段で再生音の大きさを決める振幅値を入力し、振幅値を実現するための振幅変換係数を求める。求まった係数は両方とも入力特性変換手段4cに送られ、ここで係数がデジタル信号として転送されるに適したデジタル情報信号に変換される。
【0014】図3に情報信号とオーディオ信号が混合されている様子を簡単に示している。サンプリング周期毎に同図に示された様にオーディオ信号と共に情報信号が混合されている。1サンプルデータで送れる係数情報には限りがあり、より複雑な係数を送るためには、例えば図3(b)に示しているように、t0〜t3の4サンプルデータについてb0〜b9のビットデータで上記全ての係数を送るというようなブロックデータ構造を取ることも可能である。
【0015】以下、本発明の一実施例におけるデジタルパワーアンプについて、図面を参照しながら説明する。図4は本発明の一実施例におけるデジタルパワーアンプを示すブロック図である。図4において、6はデジタル信号復調手段、7は信号変換部であり、7aは信号変換手段、7bはD/A変換手段、7cは振幅変換手段、7dは電力増幅手段、8は制御信号解読手段、9は信号変換制御手段である。
【0016】以上のように構成されたデジタルパワーアンプについて、以下その動作を説明する。
【0017】図4において、デジタル信号復調手段6は、デジタルプリアンプで変調されたオーディオ信号と信号変換制御のためのデジタル情報の混合信号から、オーディオ信号とデジタル情報信号を分離復調し、信号変換部7および制御信号解読手段8に出力する。制御信号解読手段8は信号変換に用いられる信号変換係数と振幅変換係数をデジタル情報信号から求め、信号変換制御手段9にこれらの係数を設定するものである。信号変換手段7aは図5(a)に示すように、巡回型あるいは非巡回型のフィルターなどの連続接続で構成されるものであり、信号変換係数はフィルターの係数であり、例えば、図5(b)に示されるような双2次型のフィルターで構成される場合にはそれぞれの双2次型フィルターの係数g1〜g5が信号変換制御手段9から設定される。振幅変換手段7cは図6に概念的に示され、すなわち信号変換制御手段9によって制御されるボリューム等であり、機械的にあるいは電気的に制御されるものである。また、振幅変換手段7cが信号変換手段7aとD/A変換手段7bの間にあってもよく、この場合にはデジタル信号処理による振幅変換制御となる。
【0018】以上のように本実施例によれば、振幅を受聴状態によって様々に変化させるのはデジタルプリアンプで行なっているため、デジタルパワーアンプを手元に置くこと必要なく、従って、ケーブル線が必然的に長くする必要もなくケーブルでの電力損失や、ノイズの混入により音質が阻害されるということもない。
【0019】図7に第2の実施例におけるデジタルパワーアンプのブロック図を示す。同図において、7eは電子帯域分割手段であり、高音用、低音用の2つのスピーカをもつスピーカを駆動するためのパワーアンプ7d0、7d1を独立にもっている。このように、独立した電力増幅器7d0、7d1で低音、高音それぞれのスピーカを駆動することによって、コンデンサやコイルで構成される一般的な帯域分割器を用いたスピーカよりも音質と耐入力が改善される。
【0020】以下、本発明の一実施例におけるデジタルパワーアンプを内蔵したスピーカシステムについて、図面を参照しながら説明する。図8はその一実施例を示すものである。図8において、5は上述した本実施例のデジタルパワーアンプであり、12は帯域分割器、13は低音用スピーカ、14は高音用スピーカである。
【0021】以上のように構成されたデジタルパワーアンプ内蔵スピーカシステムについて、以下その動作を説明する。
【0022】図8において、変調デジタル入力端子10fより入力された、デジタルオーディオ信号と、前記デジタルオーディオ信号の周波数特性および振幅値の少なくとも一方を示すデジタル情報信号とが混合変調された変調デジタル信号は、デジタルパワーアンプ5によって信号変換(周波数特性、振幅値の設定)と電力増幅が成され、増幅された信号は2つのオーディオ帯域に信号を分割する帯域分割器12に出力され、さらにそれぞれの帯域を再生する低音および高音用のスピーカ13,14に入力され、これらのスピーカにて空間上にオーディオ信号が放射される。
【0023】以上のように、本実施例によれば、本実施例のデジタルパワーアンプと、電力増幅された信号を高域および低域に分割する帯域分割手段と、この帯域分割手段によって分割された高域信号を再生する高音用スピーカと、帯域分割手段によって分割された低域信号を再生する低音用スピーカとを設けることにより、パワーアンプの出力端子からスピーカまでの距離を短くでき、ケーブルでの電力損失や、ノイズの混入が大きく改善され、これより再生音質を高めることが可能となる。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明のデジタルパワーアンプは、振幅を受聴状態によって様々に変化させるためのデジタル情報信号と、デジタルオーディオ信号とが混合変調された信号を入力し、このデジタル情報信号にしたがって周波数特性の再現、振幅特性の再現を行なっているため、振幅を受聴状態によって様々に変化させるためにデジタルパワーアンプを手元に置くこと必要がなく、従ってアンプ出力端子からスピーカまでのケーブル線の長さを極力抑えることが可能となり、これによりケーブルでの電力損失や、ノイズの混入により音質が阻害されるということがなくなる。
【0025】さらに、本発明のアンプ内蔵スピーカシステムは、本発明によるデジタルパワーアンプと、デジタルパワーアンプと、電力増幅された信号を高域および低域に分割する帯域分割手段と、この帯域分割手段によって分割された高域信号を再生する高音用スピーカと、帯域分割手段によって分割された低域信号を再生する低音用スピーカとを設けることにより、パワーアンプの出力端子からスピーカまでの距離を短くでき、ケーブルでの電力損失や、ノイズの混入が大きく改善され、これによりスピーカからの再生音質が高められる。




 

 


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