(57)【要約】      （修正有）【課題】楽器の周波数振動を検出し、音声電気信号を生成する。【解決手段】楽器用の電磁場検出器１０で、電磁信号発生器１２、電磁場変換器１８、およびミキサー２８を含み、電磁信号発生器１２、電磁場変換器１８、およびミキサー２８は、直列に接続し、電磁信号発生器１２はさらに、ミキサー２８に直接接続し、電源が電磁場検出器１０に供給された時、楽器の振動要素２２と同じ音程、抑揚、およびサステインと基本的に同じ音声電気信号が生成される。【選択図】図１
2010204664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の要素
ア．電磁信号発生器
イ．電磁場変換器
ウ．ミキサー
を有する楽器用の電磁場検出器であって、
電磁信号発生器、電磁場変換器、およびミキサーは直列に接続され、
電磁信号発生器は、さらにミキサーに直接接続され、
電源が電磁場検出器に供給されると、第1の電磁信号と第2の電磁信号がそれぞれ電磁信号発生器から電磁場変換器とミキサーに送られるような構造を備え、
第１の電磁信号から導かれた第1の電磁場が、電磁場変換器から楽器の振動要素に向けて送信され、
第1の電磁場の再放射と変調により導かれた第2の電磁場は、電磁場変換器による振動要素から受け、
第2の電磁場から導かれた第3の電磁信号は、ミキサーへの電磁場変換器から送られ、
第3の電磁信号と第2の電磁信号は、ミキサーによって混合され、第4の電磁信号を生み出し、
第４の電磁信号には、実質的に楽器の振動要素からの音の振動と同じ音程、抑揚、およびサステインの楽器周波数音声電気信号である差分信号が含まれることを特徴とする電磁場検出器。
【請求項２】
ミキサーにフィルターが接続する構造を含む請求項１記載の電磁場検出器。
【請求項３】
フィルターに音声アンプが接続する構造を含む請求項２記載の電磁場検出器。
【請求項４】
ミキサーが、ミキサーダイオードの動作範囲の最適な部分の中で動作するようにバイアスされるミキサーである請求項３記載の電磁場検出器。
【請求項５】
電磁場検出器が一連の誘電チップアンテナを含む請求項４記載の電磁場検出器。
【請求項６】
誘電チップアンテナが、第1の誘電チップアンテナから発せられた第1の電磁場が、振動要素と同じ極性を有するように振動要素に方向づけられた請求項５記載の電磁場検出器。
【請求項７】
電磁場変換器が最低1つのスロットを有する導波管アンテナである請求項４記載の電磁場検出器。
【請求項８】
振動要素の弦に対する導波管アンテナの配置は、スロットからの放射される第１の電磁場が弦と同じ極性となるように、弦に対して基本的に直角でスロットに配置し、スロットの中心を基本的に越えて弦を配置する請求項７記載の電磁場検出器。
【請求項９】
以下の手順を含む音楽周波数音声電気信号を生成する方法であって、
ア.電磁信号発生器から、第１の電磁信号と第２の電磁信号を、それぞれ電磁場変換器とミキサーに送り、
イ．電磁場変換器を使用して電磁場信号から第１の電磁場を第１を導き、
ウ．電磁場変換器から第１の電磁場を楽器の振動要素に向け送信し、
エ．電磁場変換器を使用して振動要素から第２の電磁場を受けて、第１の電磁場が振動要素により再放射され変調され第２の電磁場を作り、
オ．電磁場変換器を使用して、第２の電磁場から第３の電磁信号を導き、
カ．電磁場変換器からミキサーに第３の電磁信号を送り、
キ．第３の電磁信号と第２の電磁信号を混合し第４の電磁信号を作り、第４の電磁信号が、楽器の振動要素からの音の振動と実質的に同じ音程、抑揚、およびサステインの音楽周波数音声電気信号である差分信号を有する
ことを特徴とする電磁検出器。
【請求項１０】
フィルターを使い第４の電磁信号の中の音楽周波数音声電気信号と共に含まれている余計な信号をフィルター処理で除去する手順を有する請求項９記載の方法。
【請求項１１】
音声アンプを使用して、音楽周波数音声電気信号を増幅させる手順を有する請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
第１の電磁場の送信が、電磁場変換器を使用して無線周波電磁界の送信を含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
第１の電磁場の送信が、電磁場変換器を使用してマイクロ波の送信を含む請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変換器および電磁場を使用して音楽の分野または電気音源発生器の用途への応用、さらに特定の弦楽器および打楽器への応用が可能である。
【背景技術】
【０００２】
トーマス・エジソンが最初に振動針を使用して回転する蝋の円筒に音楽を刻み、現在の基準に照らして雑で低質の音を再生して以来、多くの科学者、発明家、および実験家たちが、楽器から生み出される音を検出して再生するための「検出器」と呼ばれる機器を使用して、音と音楽の完全な再生と録音を目指して取り組んできた。
【０００３】
電気的な検出器が不完全であり限界があるために、検出器について多くの種類および組み合わせが、音の完全な電気的再生を目指して、生み出されてきた。
【０００４】
多くの楽器から再生される音は、機械的な音楽の振動を増幅および録音可能な電気に変換する検出器変換プロセスを経る。
【０００５】
従来の検出器の種類は以下の要素を有する。
ア.永久磁石の周囲に誘導コイルを有する磁気検出器
イ.振動を感知する水晶材料を有する圧電検出器
ウ.振動感知ダイアフラム付きのマイクロフォンを有する音響検出器
エ.光源とフォトトランジスター検知器を有する光検出器
オ.上記の種類の検出器の組み合わせ
【０００６】
従来技術における一般的な問題点
ア.従来の検出器システムは、主たる機械的音楽振動を検出器の電気信号生成要素に伝えるために中間媒介物が必要である。
イ.従来の検出器は、主たる機械的音楽振動要素を読み込むことができ、その要素の真の音程と抑揚を変容させ、サステインを減らし、再生電気信号の増幅と周波数応答を抑制し制限する。
【０００７】
従来技術における具体的な問題点
ア．磁気検出器は、音声周波数振動を検出し、最終的に振動する弦を記録し最終的な周波数応答を減らす大きな誘導コイルと磁場の中で振動する鋼製の弦を必要とする。
イ．圧電検出器は、少なくとも１つのブリッジおよび共鳴板を有し、低質の周波数応答を示す場合が多い。
ウ．音響マイクロフォンは、音楽振動を伝えるために空気の圧力の違いに左右され、外部ノイズと周波数応答限界に曝される。
エ．光検出器は、楽器の弦の上と下にそれぞれ、楽器の演奏に影響を及ぼすことのないように光源と検知器を必要とし、この光検出器は、弦の影響による一次元のみの移動を受容でき、そうして、光検出器から受けた音についての情報は、三次元の弦の振動として限定され、その結果、音の再生が質的に制限され、物理的要件が光検出器の楽器のブリッジ部分への適用を制限する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
技術的な問題
上述のような一般的な問題と具体的な問題を本質的に解決すること。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
放射される電磁場（第1の電磁場）を音楽楽器の振動要素に伝え、再放射される電磁場（第2の電磁場）をその振動要素から受け、第1の電磁場を生成するために使用される第1の電磁信号を、異なる信号（音声信号）を生成するための第2の電磁場から減じるが、異なる信号が振動の音程、サステイン、および抑揚に関する振動要素の振動を正確に複製し、再放射され変調された電磁信号が、振動要素により引き起こされるドップラー振動シフトを受けるところでこれが行われる。
【００１０】
この解決法は、中間媒介物のない直接的な変換プロセスであって、これが楽器の振動要素から生成される音の正確で正しい電気的再生を実現する。
【発明の効果】
【００１１】
以下の効果が得られる。
ア．楽器から生成される音の全周波数範囲の正確な再生。
イ．各周波数の相対的増幅と時間の保持。
ウ．既存の電気部品を組み合わせて使用して開発と製造の費用を低減。
エ．楽器からの音楽の録音と再生の質の向上。
オ．検出器の構造を単純化することで楽器の融通性と外見の美しさを向上。
カ．寸法を小さくすることで応用の融通性を高め楽器の改良の易化。
キ．低消費電力により内部バッテリーで動作可能。
ク．高い電磁気周波数が使用されている場合には、非金属振動要素を使用可能。
ケ．電磁気信号周波数配置は完全に自動
コ．楽器を使用する演奏者の独創性を向上
サ．楽器の真の音程、抑揚、および優れたサステインを忠実に再生。
シ．振動要素が弦であるときも含み楽器の振動要素に近接している検出器による振動要素への影響が皆無。
ス．本検出器は従来の検出器よりも優れた感度を有し、振動要素から離れたところでも動作可能。
【００１２】
発明の第1の態様において、以下の要素を有する楽器用の電磁場検出器であって、
ア．電磁信号発生器
イ．電磁場変換器
ウ．ミキサー
を含み、
電磁信号発生器、電磁場変換器、およびミキサーはそれぞれ直列に接続され、
電磁信号発生器は、さらにミキサーに直接接続され、
電源が電磁場検出器に供給されると、楽器の振動要素からの音の振動として本質的に同じ音程、抑揚、およびサステインの音声電気信号が生成される。
【００１３】
発明の第1の態様のその他の特徴として、フィルターがミキサーに接続する。
【００１４】
発明の第1の態様のその他の特徴として、オーディオアンプがフィルターに接続する。
【００１５】
発明の第1の態様のその他の特徴として、ミキサーが、ミキサーダイオードの動作範囲のリニア部分の中で動作するようにバイアスされるミキサーダイオードである。
【００１６】
発明の第1の態様のその他の特徴として、電磁場変換器に誘電チップアンテナの配列を有する。
【００１７】
発明の第1の態様のその他の特徴として、誘電チップアンテナが、誘電チップアンテナにより生み出された放射場が振動要素と同じ極性を有するように振動要素に対して向けられる。
【００１８】
発明の第1の態様のその他の特徴として、電磁場変換器が最低１つのスロットを有する導波管アンテナである。
【００１９】
発明の第1の態様のその他の特徴として、振動要素の弦に対する導波管アンテナの配置は、スロットからの放射場が弦と同じ極性となるように、弦に対して基本的に直角でスロットに配置し、スロットの中心を基本的に越えて弦を配置する。
【００２０】
発明の第２の態様は、以下の手順を有する楽器周波数音声電気信号を生成する方法であり、
異なる信号を生成するために、第1の電磁気信号を第２の電磁気信号から減じ、
第1の電磁信号と第２の電磁信号は、実質的に同じ周波数で、
第1の電磁信号は、第2の電磁信号を生成する楽器の振動要素の振動によって変調され、
差分信号とは、楽器の振動要素の音の振動と同じ音程、抑揚、およびサステインの音楽周波数音声電気信号である。
【００２１】
発明の第2の態様の別の特徴には、以下の手順がある。
ア．振動要素に第1の電磁場を送信
イ．振動要素から第２の電磁場を受信
第1の電磁気は、第1の電磁気信号から導かれ、
第2の電磁場が第1の電磁場の再放射と変調によって導かれ、
第2の電磁気信号が第2の電磁気から導かれる。
【００２２】
発明の第２の態様の別の特徴には、別の信号と共に生成された追加の信号をフィルターで除去する手順がある。
【００２３】
発明の第２の態様の別の特徴には、第1の電磁場が無線周波電磁界の送信を含むことがある。
【００２４】
発明の第２の態様の別の特徴には、第1の電磁場がマイクロ波場の送信を含むことがある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】エレキギターでの発明の最良の実施形態を示す。
【図２】発明の最良の実施形態の斜視図を示す。
【図３】鋼弦エレキギターとナイロン弦アコースティックギターを使用した発明の最良の実施形態の使用の斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
最良の形態
定義と用語
「検出」とは、復調とも呼ばれ、合成信号の中に存在する周波数から本来の変調周波数（情報）を再生成する過程である。引用元は、Basic Electronics, Prepared by Bureau of Naval Personnel, Dover, first published 1973, at p 232.
【００２７】
上に引用した「検出」の定義に沿い、「ミキサー」という用語はフィルター処理を含むことができる。
【００２８】
変調とは、無線送信において、搬送波（単一搬送波）の周波数、振幅、または他の要素が、送信される信号の特徴の中の変化に応じて瞬間的な増加または減少が引き起こされることである。引用元は、Chambers Concise Dictionary & Thesaurus, Chambers Harrap Publishers, Edinburgh, 2001.
【００２９】
変換器とは、「エネルギーの１つの形態から別の形態に変換する機器である。電気変換器は、電気エネルギーをエネルギーの他の形態に変換するか、または非電気エネルギーを電気エネルギーに変換する」。引用元は、Microsoft Computer Dictionary, Fifth Edition, Microsoft Press 2002.よって、「変換器」という用語は、電磁エネルギーの受信と送信の目的のための１つの完成した機器をさすことができる。同様に、変換器は、電磁エネルギーの送信のための別の部品と、電磁エネルギーの受信のための別の部品を含むことができる。
【００３０】
ドップラー効果（偏移）という用語は、「波の発信源と観察者との距離が変わっている時に観察できる波長の変化である。例えば、飛行機や車が通過した時に音の変化として感じることができる（１９世紀：オーストリアの物理学者Christian Dopplerから命名されている）」。引用元は、Chambers Compact Dictionary, Chambers Harrap Publishers, Edinburgh, 2005.よって、ドップラー効果（ドップラー偏移）には、全ての電磁波現象に共通し、電磁波の発信源に対して物体が動いて、結果的に物体の動きの周波数に関わる周波数と波長の中で変化を示すドップラー偏移電磁波となる時に、発生する効果についての例が含まれる。
【００３１】
明細書記載の「電磁場」という用語には、楽器での使用におけるドップラー周波数偏移電磁信号を確実に生み出しうるいかなる電磁波放射をも含むことができる。「電磁場」という用語には、超音波、電波、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線といったいかなる電磁波放射をも含むことができる。
【００３２】
「電磁信号」という用語は、信号の生成の過程の例を含むことができる。
【００３３】
よって、楽器の振動要素が電磁場で振動すると、振動要素は、振動要素の振動の周波数に関係する電磁場の周波数の中でドップラー偏移を引き起こす。
【００３４】
以下の電源は、入力電源に関わるフィルター処理を伴う電源を図示しておらず、固有のものであると想定する。
【００３５】
図１に、鋼弦エレキギターでの使用のための最良の実施形態を一般的な形態で示す。
【００３６】
電磁信号生成器１２は、第1の電磁信号１４を2.4GHzで生成し、第1の電磁信号１４は、電磁場変換器１８に送られ、第2の電磁信号１６はミキサー２８に送られる。
【００３７】
電磁場変換器１８は、図２に最良の形態で示されている2.4GHz誘電チップアンテナ４２の配列を有する。電磁場変換器１８は、図１の弦として図示されている楽器振動要素２２に向かい第1の電磁場２０を放射する。
【００３８】
弦は音声周波数で振動し、第1の電磁場２０の中のドップラー周波数偏移を引き起こす。ドップラー偏移の後に、第1の電磁場２０は、再放射され変調され第2の電磁場２４として示される。第2の電磁場２４は、電磁場変換器１８に反映される。
【００３９】
電磁場変換器１８は、第２の電磁場２４を受信し、第3の電磁信号２６はミキサー２８に送られる。ミキサー２８は、リニアのミキサーである。第3の電磁信号２６には、第２の電磁場２４の中に含まれるドップラー偏移の効果を含んでいる。
【００４０】
ミキサー２８は、第3の電磁信号２６と第2の電磁信号１６を合成し、第４の電磁信号３０を作る。第4の電磁信号３０は、さらに第2の電磁場２４の中に含まれるドップラー偏移の効果を含む。
【００４１】
第４の電磁信号３０の要素には、第２の電磁信号１６、第３の電磁信号２６、合算信号、および差分信号（差分信号は、後でフィルター処理にて除去され、第５の電磁信号３４として示される）が含まれる。合算信号は、第2の電磁信号１６と第３の電磁信号２６の加算である。差分信号は、第2の電磁信号１６と第3の電磁信号２６との間の差分である。第4の電磁信号３０はフィルター３２に送られる。
【００４２】
フィルター３２は、第５の電磁信号３４として示される差分信号を除いたすべての電磁信号を除去する。第５の電磁信号３４は、音声周波数信号で、音声信号と呼ばれ、振動要素２２として示されている弦と同じ振動の周波数を有する。第５の電磁信号３４は、その後音声アンプ３６に送られる。
【００４３】
音声アンプ３６は、第５電磁信号３４を増幅して処理し、第６の電磁信号３８として示されている音声周波数信号をさらに作り出す。第６の電磁信号３８は出力接続部４０に送られる。出力接続部４０は、外部機器と接触し接続する。外部機器は主たる増幅ユニットを含んでもよい。他の形態では、外部機器は録音装置を含んでもよい。
【００４４】
電磁場検出器は、能動部品で外部からDC 電源供給を受ける。検出器は内部のバッテリーから電源を受けることもできる。
【００４５】
図２は、発明の最良の実施形態の斜視図である。電磁場検出器１０は、電磁場変換器１８を有し、電磁場変換器１８は、2.4GHzを放射する一連の誘電チップアンテナ４２を有する。誘電チップアンテナ４２は、図１の中に示されている第1の電磁場フィールド２０は、振動要素２２と同じ極性を持つような配置となっている。
【００４６】
発明の形態
図３に、発明の24GHzの形態の斜視図で、ナイロン弦アコースティックギターと鋼弦エレキギターのものである。一般に、図３に示す実施例の動作の形態は、図１と図２のように図示される。
【００４７】
電磁場変換器１８（図１に概要を示す）は、図３に示す６スロットの導波管アンテナという具体的な形態をとる。電磁信号発生器１２（図１に示す）は、第1のチャンバー４６の６スロット導波アンテナの遠端部に装着され、接続部４４を通じて電源を受ける。図３の第1のチャンバー４６に配置された電磁信号発生器１２は、Gunn電磁信号発生器である。
【００４８】
図１に示すミキサー２８は、第２のチャンバー５０の６スロット導波管アンテナの近端部に装着される。第１のチャンバー４６は、第２のチャンバー５０と連続する。図３のミキサー２８は、ミキサーダイオードである。ミキサーダイオードは、接続部５２に供給されるDCバイアス電圧によるミキサーダイオードの動作の範囲の直線状の部分の中で動作するようにバイアスされる。
【００４９】
電磁場変換器１８は、６スロット導波管アンテナとして図３示すが、弦一式として図３に示す楽器の振動要素２２に向け６スロット導波管アンテナの中の各スロットから第１の電磁場２０を放射する。６スロット導波管アンテナは、弦（図１に最良の形態で示す）からさらに第２の電磁場２４を受ける。
【００５０】
６スロット導波管アンテナの中のスロット４８のそれぞれは、弦が基本的にスロットのそれぞれに直角をなし、弦のそれぞれがスロットの1つの中心を越えて置かれるような配置をとる。図１に示す差分信号３４の生成は、図３の中で、図１に示されている同じ過程を使用してなされる。
【００５１】
差分信号３４は、音声信号である。差分信号３４は、実質的に弦の振動の周波数と同じで、接続部５２からのDC遮断コンデンサーを経由して出力される。
【００５２】
24GHzにおいて、電磁場検出器１０は、金属弦、非金属弦の双方の振動と振動表面に非常に敏感に反応する。さらに、手の動きに対して感度を有し、この効果は、楽器で演奏される音楽に演奏者が独創性を加えるために使用される。
【００５３】
産業上の利用性
利用に際して、発明の形態は、ギター、バイオリン、およびハーブなどの弦楽器に適用できる。発明の形態はさらに、ドラムなどの打楽器にも適用できる。加えて、発明の形態は管楽器にも適用できる。発明の形態はナイロンおよび鋼を有する材料からできた弦を備える楽器で使用できる。
【００５４】
非金属の振動音楽表面に適用できる発明の形態は、10GHzを越える周波数の使用において最良の形態で観察される。金属の振動表面に10GHzを越える周波数の使用で適用できる発明の形態は、手の動きによって引き起こされる手の変形を示す。この変形は周波数を下げることで低下させることができる。この変形はまた、芸術的な効果をさらに与えるために使用される。
【００５５】
金属のみの振動音楽表面に適用される発明の形態は、1GHzから10GHzの間の無線周波数信号を最良の形で使用して作用させることで観察される。
【００５６】
発明の形態はさらに使用において完結する。ミキサー２８は、これが、第１の電磁信号と第２の電磁信号が基本的に同じ周波数であるところの差分信号（音声信号）を生成するために、第１の電磁信号（非変調）と第２の電磁信号（変調）を混合する発明の必須の特性を満たす機能を有する場合に、ダイオード、トランジスター、および集積回路などの多くの実施例に導入できる。
【００５７】
電磁信号の実際的な使用において、基本的に同じ周波数の第１の電磁信号（非変調）と第２電磁信号（変調）でそれぞれ第１の電磁場と第２の電磁場に対応する信号を混合することは、低周波数のビートの発生をもたらしうる位相差のために、奨励されない。楽器においては、検出器と振動要素との間の距離が短いことが、低周波ビートが、結果としての差分信号（音声信号）の生成において、問題を生み出すことがないことを意味する。短い距離の中で低周波ビートが実質的に存在しないということは、実質的に同じ周波数の第１の電磁信号（非変調）と第２の電磁信号（変調）の混合は、楽器に適用した時に現実的な使用である。
【００５８】
さらに、使用に際して、音声の増幅は、すべての実施例において発明の運用において重要ではない。多くの使用において、差分信号（音声信号）の増幅レベルは、外部機器へ直接入れる場合でも十分である予測される。
【００５９】
さらに、発明の形態の使用を図２と図３に示す。
【００６０】
使用に際して、図２は2.4GHzを放射する一連の誘電チップアンテナ４２を使用した電磁場検出器１０を示す。図２は、図２の中の弦として図示されている振動要素２２に関する2.4GHzの誘電チップアンテナ４２の位置を示す。
【００６１】
さらに、使用において、図３は電磁場変換器１８としての６スロット導波管アンテナを使用した電磁場検出器１０を示す。図３はさらに、図３の中の弦として図示されている振動要素２２に関わる６スロットの導波管アンテナの位置を示す。
【図１】
2010204664.tif 000003
【図２】
2010204664.tif 000004
【図３】
2010204664.tif 000005