[发明专利]光学换能器系统、光学调制器及使用其的乐器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学换能器系统，更具体地，涉及一种可用于乐器的光学换能器系统，该乐器具有受监测的可移动部件，以及涉及一种结合到该光学换能器系统中的光学调制器。

背景技术

当演奏者在例如钢琴等声学乐器上演奏音乐乐音时，演奏者选择性地按压和释放琴键，并且琴键使击弦机单元驱动弦槌朝向琴弦旋转，并且该弦槌在碰撞琴弦时引发琴弦的振动。因此，仅通过声学乐器中的机械联动的作动而产生声学乐音。但是，电系统和/或电子系统通过电子乐器和混合乐器参与了乐音的产生。某些机械组成部件的运动被转换为电信号，并且表示一定机械组成部件的运动的性能数据经分析和处理，来产生表示压要被产生的乐音的音频信号。该音频信号通过音响系统被转换为乐音。因此，合适的换能器系统在电子乐器和混合乐器中是必不可少的。

静音钢琴(或无声钢琴“mute piano”)是混合乐器的典型例子。静音钢琴包括声学钢琴、弦槌止动器和电子乐音发生系统。当弦槌止动器位于弦槌轨迹以外时，弦槌止动器不会与弦槌干涉，并且演奏者在声学钢琴上手指弹奏，按照音乐章节的产生声学钢琴乐音。当演奏者想要演奏没有声学钢琴乐音的音乐时，演奏者将弦槌止动器移动到弦槌轨迹上。虽然演奏者通过在声学钢琴上进行手指弹奏产生了弦槌的旋转，但是弦槌在敲击琴弦之前从弦槌止动器上弹回，并且在声学钢琴中没有产生任何声学钢琴乐音。取而代之的是，电子乐音发生系统产生音频信号，该音频信号表示由演奏者通过手指弹奏而指定的电子乐音，并且该音频信号通过耳麦转换为电子乐音。这样，电子乐音发生系统将琴键的运动和弦槌的运动转换为电信号，并且分析处理用于产生电子乐音的性能数据。

光学位置换能器系统被使用在混合乐器中。该光学位置换能器系统包括发光元件、光检测元件和遮光板。发光元件和光检测元件相对于声学钢琴的中盘静止，并且产生横跨琴键轨迹和弦槌轨迹的光束。遮光板连接于琴键和弦槌，并且与琴键和弦槌一起运动。该遮光板改变光检测元件接收的光的量，取决于光束通过的面积。

当琴键和弦槌在轨迹上移动时，该面积发生变化，使入射在光检测元件上的、取决于当前琴键在琴键轨迹上的位置和当前弦槌在弦槌上的位置的光的量发生变化。该入射光被转换为光电流(photo current)，以使光电流的量能表示当前琴键位置和当前弦槌位置。

一种遮光板或光学调制器在日本专利申请特开No.2001-228862中公开。公开在该日本特开专利申请中的该现有技术的光学调制器在后文中被称为第一现有技术光学调制器。第一现有技术光学调制器被制造在透明板上，并且在该透明板上以这样的方式印有黑色的点图案：在乐器的组成部件随第一现有技术光学调制器的移动而移动的预定方向上点的密度变化。光束落在黑色圆点图案上，并且在该组成部件的移动过程中，光点沿预定方向在第一现有技术光学调制器上移动。该光被黑色圆点图案部分地遮挡，并且部分从透明片透过。由于圆点密度在预定方向上变化，入射在光检测元件上的光的量随组成部件的移动而变化。因而，组成部件在轨迹上的当前位置被转换为光电流量。

另一种遮光板或光学调制器在日本专利申请特开No.2003-44051中公开。公开在该日本特开专利申请中的该现有技术光学调制器在后文中被称为第二现有技术光学调制器。第二现有技术光学调制器制作于透明的片上，并且以这样的方式印有黑色楔形图案：，在乐器的组成部件随第二现有技术光学调制器移动而移动的预定方向上黑色区域变化。光束落在黑色楔形图案上，并且在该组成部件的移动过程中，光点沿预定方向在第二现有技术光学调制器上移动。该光被黑色楔形图案部分地遮挡，并且部分地从透明片透过。由于黑色区域在预定方向发生变化，入射在光检测元件上的光的量随组成部件的移动而变化。因而，组成部件在轨迹上的当前位置也被转换为光电流量。

在对第一和第二现有技术光学调制器的改进中，黑色圆点图案和黑色楔形图案被印刷在透明可挠的薄膜薄片上，并且印刷图案的薄片粘贴在透明片上。

第三现有技术光学调制器由金属制成。在遮光(photo shield)金属片中以这样的方式形成通孔：该通孔在乐器组成部件移动的预定方向上具有不同的直径。当该组成部件在轨迹上运动时，光点在不透明的金属片上移动。光束被遮光金属片部分地遮挡，并且部分地从通孔透过。由于通孔直径在预定方向变化，入射在光检测元件上的光的量随组成部件的当前位置一起变化。因而，组成部件的当前位置被转换为根据组成部件的移动而变化的光的量。