(57)【要約】  複数の圧電ピックアップと、一体化された磁気維持システムとを含む、複数の弦楽器用のブリッジピックアップが説明される。
2015534121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弦楽器のストリングの端部を固定すべく、前記弦楽器の表面上に取り付けられるサドルコンポーネントであって、
本体から延びる片持ち構造を有する前記本体を備え、
前記片持ち構造は、前記ストリングを支え、前記弦楽器の前記表面に平行な方向において前記ストリングの第１モード振動で機械的に振動し、
前記片持ち構造は更に、バイモルフ圧電素子の第１面方向が前記弦楽器の前記表面に略直角となり、かつ、前記ストリングに略平行となるように方向付けられた前記バイモルフ圧電素子を含む、サドルコンポーネント。
【請求項２】
前記片持ち構造の中にある永久磁石と、
前記片持ち構造の対応する機械的な動きを引き起こすべく前記永久磁石と相互作用する電磁石と
を更に備える、請求項１に記載のサドルコンポーネント。
【請求項３】
前記サドルコンポーネントに関連する信号処理装置であって、前記バイモルフ圧電素子によって生成される電気信号を受信して、前記電気信号に応答する前記電磁石用の駆動信号を生成する前記信号処理装置を更に備える、請求項２に記載のサドルコンポーネント。
【請求項４】
前記片持ち構造の中にある永久磁石と、
電磁石と
を更に備え、
前記永久磁石の磁場は、前記片持ち構造の機械的な動きの間に前記電磁石と相互作用し、それにより、前記電磁石に電気信号を生成させる、請求項１に記載のサドルコンポーネント。
【請求項５】
前記サドルコンポーネントに関連する信号処理装置であって、前記電磁石によって生成される前記電気信号を受信して、前記電気信号に応答する前記バイモルフ圧電素子用の駆動信号を生成する前記信号処理装置を更に備える、請求項４に記載のサドルコンポーネント。
【請求項６】
前記サドルコンポーネントに関連する信号処理装置であって、前記バイモルフ圧電素子によって生成される電気信号を受信して、前記電気信号に応答する前記バイモルフ圧電素子用の駆動信号を生成し、それにより、前記片持ち構造の対応する機械的な動きを引き起こす前記信号処理装置を更に備える、請求項１に記載のサドルコンポーネント。
【請求項７】
前記バイモルフ圧電素子は、前記片持ち構造における対応する溝の内側に配置される、請求項１から６のいずれか一項に記載のサドルコンポーネント。
【請求項８】
前記バイモルフ圧電素子が前記片持ち構造である、請求項１から６のいずれか一項に記載のサドルコンポーネント。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の前記サドルコンポーネントを複数備える前記弦楽器用のブリッジ。
【請求項１０】
弦楽器のストリングの機械振動を電気信号に変換するためのトランスデューサであって、
本体から延びる片持ち構造を有する前記本体を備え、
前記片持ち構造は、前記ストリングを支え、前記ストリングの第１モード振動で機械的に振動し、
前記片持ち構造は、バイモルフ圧電素子の第１面方向が前記ストリングの前記第１モード振動によって定義される平面に略直角となり、かつ、前記ストリングに略平行となるように方向付けられた前記バイモルフ圧電素子を含み、
前記バイモルフ圧電素子は、前記ストリングおよび前記片持ち構造の前記振動に応じて前記電気信号を生成する、トランスデューサ。
【請求項１１】
前記片持ち構造の中にある永久磁石と、
前記片持ち構造の対応する機械的な動きを引き起こすべく、前記永久磁石と相互作用する電磁石と
を更に備える、請求項１０に記載のトランスデューサ。
【請求項１２】
前記トランスデューサに関連する信号処理装置であって、前記バイモルフ圧電素子によって生成される前記電気信号を受信して、前記電気信号に応答する前記電磁石用の駆動信号を生成し、それにより、前記片持ち構造の前記対応する機械的な動きを引き起こす前記信号処理装置を更に備える、請求項１１に記載のトランスデューサ。
【請求項１３】
前記トランスデューサに関連する信号処理装置であって、前記バイモルフ圧電素子によって生成される前記電気信号を受信して、前記電気信号に応答する前記バイモルフ圧電素子用の駆動信号を生成し、それにより、前記片持ち構造の対応する機械的な動きを引き起こす前記信号処理装置を更に備える、請求項１０に記載のトランスデューサ。
【請求項１４】
前記バイモルフ圧電素子は、前記片持ち構造における対応する溝の内側に配置される、請求項１０から１３のいずれか一項に記載のトランスデューサ。
【請求項１５】
前記バイモルフ圧電素子が前記片持ち構造である、請求項１０から１３のいずれか一項に記載のトランスデューサ。
【請求項１６】
請求項１０から１５のいずれか一項に記載の前記トランスデューサを複数備える前記弦楽器用のブリッジ。
【請求項１７】
弦楽器のストリングの端部を固定すべく、前記弦楽器の表面上に取り付けられる維持コンポーネントであって、
本体から延びる片持ち構造を有する前記本体を備え、
前記片持ち構造は、前記ストリングを支え、前記弦楽器の前記表面に平行な方向において前記ストリングの第１モード振動で機械的に振動し、
前記維持コンポーネントは、
前記片持ち構造の中にある永久磁石と、
前記ストリングの前記第１モード振動を維持する目的で前記片持ち構造の対応する機械的な動きを引き起こすべく、前記永久磁石と相互作用する電磁石と
を更に備える維持コンポーネント。
【請求項１８】
前記維持コンポーネントに関連する信号処理装置であって、前記電磁石によって生成される電気信号を受信して、前記電気信号に応答する前記電磁石用の駆動信号を生成し、それにより、前記片持ち構造の前記対応する機械的な動きを引き起こす前記信号処理装置を更に備える、請求項１７に記載の維持コンポーネント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願データ
本願は、２０１２年１０月９日に出願された米国仮特許出願第61/711,523号、および、２０１３年３月１４日に出願された米国特許出願第13/804,982号の利益および優先権を主張する。これらの出願は、全ての目的のため、それら全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【発明の概要】
【０００２】
複数の実装例の特定の分類によれば、弦楽器のストリング端部を固定すべく、弦楽器の表面上に取り付けられる、サドルコンポーネントが提供される。サドルコンポーネントは、そこから延びる片持ち構造を有する本体を備える。片持ち構造は、ストリングを支え、弦楽器の表面に平行な方向におけるストリングの第１モード振動で機械的に振動すべく構成される。片持ち構造は更に、第１面方向が、弦楽器の表面に略直角となり、かつ、ストリングに略平行となるように方向付けられたバイモルフ圧電素子を含む。
【０００３】
特定の実装例によれば、請求項１のサドルコンポーネントは、片持ち構造内の永久磁石と、片持ち構造の対応する機械的な動きを引き起こすべく永久磁石と相互作用するように構成された電磁石とを含む。更なる特定の実装例によれば、サドルコンポーネントは、バイモルフ圧電素子によって生成される電気信号を受信して、電気信号に応答する電磁石のための駆動信号を生成するように構成された関連信号処理装置を備える。
【０００４】
他の特定の実装例によれば、サドルコンポーネントは、片持ち構造内の永久磁石と、電磁石とを含む。永久磁石の磁場は、片持ち構造の機械的な動きの最中に電磁石と相互作用する。それにより、電磁石に電気信号を生成させる。更なる特定の実装例によれば、サドルコンポーネントは、電磁石によって生成される電気信号を受信して、電気信号に応答するバイモルフ圧電素子のための駆動信号を生成するように構成された関連信号処理装置を備える。
【０００５】
更なる他の特定の実装例によれば、サドルコンポーネントは、バイモルフ圧電素子によって生成される電気信号を受信して、電気信号に応答するバイモルフ圧電素子のための駆動信号を生成するように構成された関連信号処理装置を備える。それにより、片持ち構造の対応する機械的な動きが引き起こされる。
【０００６】
複数の実装例の他の分類によれば、弦楽器のストリングの機械振動を電気信号に変換するためのトランスデューサが提供される。トランスデューサは、そこから延びる片持ち構造を有する本体を備える。片持ち構造は、ストリングを支え、ストリングの第１モード振動で機械的に振動するように構成される。片持ち構造は、第１面方向が、ストリングの第１モード振動によって画定される平面に略直角となり、かつ、ストリングに略平行となるように方向付けられたバイモルフ圧電素子を含む。バイモルフ圧電素子は、ストリングおよび片持ち構造の振動に応じて電気信号を生成するように構成される。
【０００７】
特定の実装例によれば、トランスデューサは、片持ち構造内の永久磁石と、片持ち構造の対応する機械的な動きを引き起こすべく永久磁石と相互作用するように構成された電磁石とを含む。更なる特定の実装例によれば、トランスデューサは、バイモルフ圧電素子によって生成される電気信号を受信して、電気信号に応答する電磁石のための駆動信号を生成するように構成された関連信号処理装置を備える。それにより、片持ち構造の対応する機械的な動きが引き起こされる。
【０００８】
他の特定の実装例によれば、トランスデューサは、バイモルフ圧電素子によって生成される電気信号を受信して、電気信号に応答するバイモルフ圧電素子のための駆動信号を生成するように構成された関連信号処理装置を備える。それにより、片持ち構造の対応する機械的な動きが引き起こされる。
【０００９】
複数の実装例の更に他の分類によれば、弦楽器のストリング端部を固定すべく、弦楽器の表面上に取り付けられる、維持コンポーネントが提供される。維持コンポーネントは、そこから延びる片持ち構造を有する本体を備える。片持ち構造は、ストリングを支え、弦楽器の表面に平行な方向におけるストリングの第１モード振動で機械的に振動するように構成される。維持コンポーネントはまた、片持ち構造内の永久磁石と、ストリングの第１モード振動を維持する目的で片持ち構造の対応する機械的な動きを引き起こすべく、永久磁石と相互作用するように構成された電磁石とを含む。
【００１０】
特定の実装例によれば、維持コンポーネントは、電磁石によって生成される電気信号を受信して、電気信号に応答する電磁石のための駆動信号を生成するように構成された関連信号処理装置を備える。それにより、片持ち構造の対応する機械的な動きが引き起こされる。
【００１１】
明細書および複数の図面の残りの複数の部分を参照することにより、本願発明の本質および複数の利点を更に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】複数の弦楽器用ピックアップを実装するための、サドルコンポーネントの特定の実装例の３つの図を示している。
【図１Ｂ】複数の弦楽器用の結合されたピックアップおよびサステイナを実装するための、サドルコンポーネントの他の特定の実装例の２つの図を示している。
【図２】複数の特定の実装例で使用するためのバイモルフ圧電素子を図示している。
【図３】複数の弦楽器用の結合されたピックアップおよびサステイナの特定の実装例の様々な図を提示している。
【図４】複数の弦楽器用の結合されたピックアップおよびサステイナの他の実装例の様々な図を提示している。
【図５】複数の弦楽器用の結合されたピックアップおよびサステイナの特定の実装例の動作を図示するブロック図である。
【図６】弦楽器のブリッジ上に取り付けられる複数の結合されたピックアップおよびサステイナを図示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
今から、複数の本発明者が本発明を実施する上で最良であると考えた複数の形態を含む、本発明の特定の複数の実施形態を詳細に参照する。これら特定の複数の実施形態の複数の例が、添付の複数の図面の中で図示されている。本発明がこれら特定の複数の実施形態と併せて説明される一方で、本発明をここで説明される複数の実施形態に限定するつもりではないことが理解されるであろう。それとは逆に、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の趣旨および範囲内に含まれ得る、複数の代替案、変更および同等物を包含するつもりである。本願発明全体の理解を提供すべく、以下の説明で特定の複数の詳細が明らかにされる。本願発明は、これら特定の詳細の一部又は全部が無くとも、実施され得る。更に、周知の複数の特徴は、不必要に本発明を不明瞭にするのを避けるべく、詳細に説明されていないかもしれない。
【００１４】
複数の圧電ピックアップと、一体化された磁気維持システムとを含む、複数の弦楽器用のブリッジピックアップが説明される。以下で説明される複数のギター用の特定の実装例は、対応するバイモルフ圧電素子を備える個々のギターストリングの振動を検出し、かき鳴らされた音を維持すべく電磁気フィードバックを使用する個々のストリングを駆動する。いくつかの実装例は、これから明らかになるように、複数のフェンダー・スタイル（Fender-style）のギター（例えば、ストラトキャスター（Stratocasters）およびテレキャスター（Telecasters）。）の改造を許容する寸法を有する。本明細書で説明されるピックアップおよび複数の維持コンポーネントによって表される複数の革新的なものも、これから理解されるように、多種多様な弦楽器に別々に適用されてもよく、組み合わせて適用されてもよい。
【００１５】
複数のギター用の複数の実装例の特定の分類によれば、ギターのブリッジは、（各ストリングに１つずつ、）６つのサドルコンポーネントを備える。夫々は、ストリング振動を電気信号へと変換するように構成された圧電素子を含む。各サドルコンポーネントは独自の圧電素子ピックアップを備えるので、個々のストリングからの複数の信号は電気的に殆ど絶縁され、別々に増幅され得る。これによって、従来の単旋律のエレクトリックギターによるものに比べ、音色の制御、複数の構成を処理する複数のエフェクタ、および信号分析の幅を次々と、より広くすることが可能になり得る。例えば、ギター信号（普通のエフェクタ）を歪ませる場合、単旋律のギターであれば非常に耳障りになり得るＩＭ（混変調(Inter Modulation)）歪を生成するであろう。各ストリングを個々に歪ませることで、この問題を取り除くことができる。ピッチおよび振幅情報に対して１つのストリングを分析することは、この情報を多くのストリングが結合されているピックアップ信号から抽出しようと試みることに比べてより容易である。
【００１６】
各サドルコンポーネントは、それ自体がバイモルフ圧電素子であるか、またはバイモルフ圧電素子を含んでいる片持ち構造（例えば、屈曲梁。）を含む。バイモルフ圧電素子の第１平面は、器具の上表面に対して略直角となり、かつ、対応するギターストリングに略平行となるように方向付けられる。それ自体として、各圧電素子は、ギターの上平面に平行な対応するギターストリングの動きに対して特に感度が良い。それにより、他の複数の方向における動きに対してより低い応答性を示しつつも、第１モードのストリング振動を効率的にキャプチャすることが可能になる。
【００１７】
（同じ方向でストリングを駆動するサステイナを含む複数の実装例に対して、）ストリングの第１モード振動の平面においてブリッジでストリングを「リスニング」することによって、他の複数のピックアップ（および複数のサステイナ）に関連する多くの解決し難い位相問題が取り除かれる。そして、圧電素子の方向が理由で他の複数の方向における振動がかなり減衰されるので、大抵の振動スタイルのブリッジに関連する本体の騒音またはバネの騒音がかなり削減され得る。
【００１８】
これは、各ストリングに対して圧電素子を使用する、従来の複数のブリッジピックアップと対比される。その圧電素子は、平面が器具の上表面に平行であって、それゆえ主にストリング張力の変化に対する感度が良いものである。そのような従来の構成では、ストリングの各サイクルの間に張力が２回変化する。その結果、ピックアップ出力が、かき鳴らされた音の基本周波数を正確にキャプチャせず、それゆえ音が細くて金属的であるか甲高く聞こえる、ということになる。一方で、本明細書で説明されるような複数の実装例は、より効果的にストリングの基音をキャプチャする。それにより、より豊かな音の出力が生成される。
【００１９】
図１Ａは、バイモルフ圧電素子を含むけれど、一体化されたサステイナを含まないように構成されたサドルコンポーネント１００の例の３つの図を示している。図１ＡのＡは、サドルコンポーネント１００を器具のブリッジに固定する複数の貫通穴１０２を示す上面斜視図である。この例においては、図１ＡのＣで示されるように、屈曲梁１０４は、器具のストリングの端部がその内部を通って固定される開口１０８を通るように経路設定される前に、器具のストリングが中に置かれる溝１０６を備える。図１ＡのＢは、その中にバイモルフ圧電素子（図示せず。）が存在する、屈曲梁１０４の下側における溝または空洞１１０を示す、サドルコンポーネント１００の底面斜視図である。
【００２０】
図１Ｂは、バイモルフ圧電素子および一体化されたサステイナを含むように構成された他のサドルコンポーネント１５０の２つの斜視図を示している。図１ＢのＡは、サドルコンポーネント１５０を器具のブリッジに固定する複数の貫通穴１５２を示す上面斜視図である。この例においては、屈曲梁１５４は、器具のストリングの端部がその内部を通って固定される開口１５８を通るように経路設定される前に、ストリングが上方を通るように経路設定される曲線状リップ１５６を備える。図１ＢのＢは、その中にバイモルフ圧電素子（図示せず。）が存在する、屈曲梁１５４の下側における溝または空洞１６０を示す、サドルコンポーネント１５０の底面斜視図である。また、２つのボビン１６２および１６４が、内部で永久磁石１６６が屈曲梁１５４に固定される空洞のいずれか一方の側面にある複数の空洞の中に示されている。ボビン１６２および１６４は、コア１６８および１７０と共に電磁石を形成する巻線（図示せず。）を保持する。複数の電磁石によって生成される複数の磁場は、以下で議論されるように（例えば、図３および図４を参照。）、ストリング振動を維持すべく、および／または、任意の色々な他の複数の機能または効果を助長すべく、永久磁石１６６の磁場と相互作用する。
【００２１】
周知の通り、複数の圧電材料は、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換し、または、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する。バイモルフ圧電素子は、例えば図２で示される片持ちで取り付けられる圧電素子２００のような、２つの圧電層を有する圧電素子である。例えば撓みといった機械的圧力をそのような２層要素に加えることで、力の方向、分極の方向および個々の層の配線に依存して電荷が生成されるという結果がもたらされる。機械的な力によって、適切に分極された２層要素が撓まされた場合、１つの層（例えば、層２０２）は圧縮され、他方（例えば、層２０４）は引張される。押し付けられたひずみに対抗しようとして、電荷が各層を横切って発生する。本明細書で説明される特定の実装例によれば、図２で図示される撓みと同様の圧電素子の撓みを引き起こすのは、第１モードのストリング振動である。
【００２２】
図１Ａおよび図１Ｂに戻って参照すると、屈曲梁１０４および１５４は、それらの最大級の機械的自由度が第１モードのストリング振動方向であるように、かつ、（例えば、図２で示されるように、）この動きによって空洞１１０または１６０の中のバイモルフ圧電素子がその第１面方向からストリングに沿って前後に変形されるように、構成される。それにより、ストリングの第１モード振動をキャプチャすることが可能になる。
【００２３】
図１Ｂにおけるコンポーネント１５０が代表例である複数の実施形態の分類によれば、各ストリング用の各サドルコンポーネントは一体化されたサステイナを含む。より具体的には、各サドルコンポーネントの屈曲梁は、１または複数の電磁石によって駆動される１または複数の永久磁石を含み、または、これらに接続される。サステイナが使用可能にされた場合、（例えば、上記で説明されたような）圧電ピックアップからの電気信号は、（例えば、基音検知、バンドパスフィルタリング、レイテンシ補正、一時的振幅ジェネレータ、コンプレッション、リミッティング等の一部又は全部を含み得る）信号処理チェーンおよびパワーアンプによって経路設定される。結果として生じる信号はそれから、（屈曲梁に関連する、1または複数の電磁石と永久磁石との複数の磁場の相互作用によって、）ストリングを共鳴的に駆動して音を維持する駆動信号として、１または複数の電磁石に送信される。
【００２４】
他の複数のギターサステイナと異なり、このアプローチは、各ストリングを独立して駆動するように使用され得、駆動信号がピックアップ信号と同位相であることを保証する複数の先進的なデジタル信号処理（ＤＳＰ）技術で使用され得る。その結果、最大限に効率的な維持がもたらされ、複数の位相相殺問題が回避される。いくつかの実装例によれば、個々のストリングの複数の信号は、全ての目的のため全体の開示が参照により本明細書に組み込まれている米国特許公報第US 2010/0037755号でその様々な特性が説明されるKeith McMillen Instrumentsからの、複数の多声音楽の器具用のストリングポート（StringPort）、ハードウェアおよびソフトウェアの束を使用することで、処理され得る。更に、サステイナをストリングポート（StringPort）ホストプロセッサ上での処理と統合することで、市場における他の複数の独立型サステイナシステムに比べて、より複雑な音の複数のエフェクタおよび信号変調の実装を容易にすることができる。
【００２５】
図３は、フェンダー・スタイル（Fender-style）パッケージの中でバイモルフ圧電ピックアップとサステイナとを統合するサドルコンポーネント３００の、異なる複数の図および複数のコンポーネントを示している。図１Ａおよび図１Ｂのサドルコンポーネント１００および１５０と同様に、サドルコンポーネント３００は、屈曲梁３０４の内側においてバイモルフ圧電素子３０２を含む。特定の実装例によれば、圧電素子３０２は、層間にある薄い真鍮または他の金属板と共に接着剤でくっつけられた、圧電板材料の２つの層から構成され得る。これらの材料は、多くの製造業者から容易に入手可能である。描かれた実装例においては、圧電素子３０２は、約４ｍｍ×２ｍｍの長方形寸法を有する。
【００２６】
（例えば、ギターストリングである、）器具のストリング３０６は、器具に固定する目的で、（端面図で示されるような）屈曲梁３０４の上方を通り、開口３０８を通じて下方へと経路設定される。改めて、屈曲梁３０４が（それゆえ圧電素子３０２も）、器具の上面に平行な第１モードのストリング振動で動くことが理解されるであろう。サドルコンポーネント３００の主体は、ガラスで充填されたナイロン、または、例えばデルリン（Delrin）のようなエンジニアリング熱可塑性プラスチックから構成され得る。サドルコンポーネント３００は、（本明細書で説明される他の複数のサドルコンポーネントと同様に、）例えばナイロンまたは熱可塑性プラスチックの注入前にサドルコンポーネント用鋳型に投入され得るヒートシンク材で（例えばアルマイト。）、示されるようにコーティングされ得る。
【００２７】
サドルコンポーネント３００はまた、巻線３１０と、サドルコンポーネントの周辺を回って屈曲梁３０４の中にある永久磁石３１４のいずれか一方の側面上を延在する（例えばシリコンスチールコアといった）コア３１２とを有する電磁石も含む。特定の実装例によれば、永久磁石３１４は、屈曲梁３０４のいずれか一方の側面上に設けられた約０．２５ｍｍの複数のエアギャップを備えた、（円柱の平坦な端部上に複数の極を備えることで）約２２００ガウスより大きい磁場を有する２ｍｍ×２ｍｍの円柱である。そして、例えば図３の端面図で示されるように、永久磁石３１４は、コア３１２の対向する複数の要素に隣接する複数の極で方向付けられ得る。代替的に、永久磁石３１４の方向は、電磁石によって生成される場の十分内側に複数の極の１つがある限り、例えば図３の上面図で示されるような方向から９０°回転され得る。
【００２８】
図５を参照して以下で説明されるように、電磁石は、圧電素子３０２から由来する信号で駆動され得る。そして、電磁石と永久磁石３１４との相互作用によって、電磁石は、ストリングにその振動を維持させるような方法で、屈曲梁３０４を振動させ得る。図３で示されるように、コア３１２の特定の実装例は、巻線３１０が表面に巻き付けられたボビンの内側に進む複数のコアセクションを備える２つの部分を含む。当該２つの部分は、ボビンの内側で重複し得るように、残りの複数のコア部分の厚みの半分の厚みを有する。
【００２９】
これから理解されるように、サドルコンポーネントの屈曲梁が、器具の上表面に平行な動きを許容しつつ、ストリングの安定性を最大限に活用するように設計することが望ましい。ストリングを振動させ続けることが要求される動きは、典型的に数百ミクロンの範囲内である。梁がより柔軟になればなるほど、複数の磁気コンポーネントまたは他の複数のアプローチと駆動することがより容易になるであろう。しかしながら、もし梁が柔軟過ぎると、ストリングの倍音を真のものから変化させてしまうという結果をもたらすであろう。（倍音は通常、ストリングの基本周波数の整数比である。）これらの変化は、ストリングのより高い音でより明らかになる。なぜならば、ストリングが梁に対してより短くなり、梁の何らかの異常な動きがより支配的になるからである。サドルコンポーネント３００の特定の実装例によれば、任意のギターストリング用のサステインを持続させるのに十分な屈曲梁３０４の変位は、電磁石に対する駆動に約０．６７５ワット（ｒｍｓ）を要求する、約プラスマイナス９０ミクロンである。この実装例によれば、約プラスマイナス２３０ミクロンの変位は、約１．９４４ワット（ｒｍｓ）の駆動で実現され得る。
【００３０】
器具の上面と主に平行となるように梁の動きを固定することで、ある特定の異常な動きを制限できるであろう。これは、梁断面を設計することによって、および／または、器具の上面に平行な平面においては梁に自由度を与えるが、器具の上面と直角をなす垂直な平面においては動きを制限する複数のスティフナを使用することによって、達成され得る。梁を安定化させる他の複数の方法は、ストリングの基音以下の梁の動きを減少させる複数のソフトダンピング材料の使用を含む。更に他の複数の方法は、梁を安定化させるべく、サステイナの駆動システムを使用することを伴う。例えば、通常の駆動操作は、演奏される音のピッチまたはある倍音で梁を駆動することにフォーカスされる。これに加えて、基音を見つけ、強制的に倍音を整数比に対して殆ど真のままとさせるように梁を駆動すべく、誤った倍音がシステムのＤＳＰによって分析され得る。
【００３１】
図４は、維持機能を実現すべく２つの電磁石４１１ａおよび４１１ｂが内部で永久磁石４１４に働きかける、サドルコンポーネント４００の代替的な実装例を示している。サドルコンポーネント３００と同様に、サドルコンポーネント４００は、ストリング振動を表すピックアップ信号を生成すべく、屈曲梁４０４として、または屈曲梁４０４の中に、バイモルフ圧電素子４０２を含む。特定の実装例によれば、一方の電磁石が永久磁石を引く一方で、それと同時に他方の電磁石に永久磁石を押させるべく、両電磁石のコイルは互いに位相を異にして駆動され得る。それにより、システムの効率が向上する。
【００３２】
特定の実装例によれば、圧電素子４０２は図３を参照して上記で説明されたように構成され得る。永久磁石４１４は、屈曲梁４０４のいずれか一方の側面上に設けられた約０．２５ｍｍのエアギャップを備えた、（円柱の平坦な端部上に複数の極を備えることで）約６０００ガウスより大きい磁場を有する１．５ｍｍ×１．５ｍｍの円柱である。サドルコンポーネント４００のこの実装例によれば、任意のギターストリング用のサステインを持続させるのに十分な屈曲梁４０４の変位は、電磁石に対する駆動に約０．６７５ワット（ｒｍｓ）を要求する、約プラスマイナス９０ミクロンである。この実装例によれば、約プラスマイナス２３０ミクロンの変位は、約１．９４４ワット（ｒｍｓ）の駆動で実現され得る。
【００３３】
また、この実装例によれば、電磁石４１１ａおよび４１１ｂは、巻線４１０およびコア４１２を含む。巻線４１０は、サドルコンポーネント４００の主体の内側に固定されるボビン４１３の周りに４６ＡＷＧ銅ワイヤを約１０００回転させたものである。（例えば、図１Ｂで示される。）コア４１２は、軟らかい焼き鈍し鉄であり得、約１．０ｍｍから１．１５ｍｍの直径を有し得る。
【００３４】
図５は、維持機能、任意の色々な他の機能または効果を提供すべく電磁石を駆動する目的で、（例えば上記で説明されたような）バイモルフ圧電素子によって生成されるピックアップ出力を使用する様々な実装例によって使用され得る、信号処理チェーンの例を示している。図５のダイヤグラムは、器具の１つのストリング用の信号処理チェーンを図示している。しかし、描かれたチェーン用の複数のコンポーネントおよび／または複数の機能ブロックは、器具の各ストリング用に再現され得ることが理解されるであろう。
【００３５】
バイモルフ圧電素子５０２は、高インピーダンス容量源であり、そのため図５においてはキャパシタとして表されている。プリアンプ５０４は、ホストＣＰＵ（Host CPU）５０５で処理する目的で、要素５０２からの信号がアナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）５０６によってデジタルドメインへと変換され得るように、要素５０２からの信号をバッファに入れる。ホストＣＰＵ（Host CPU）５０５は、本明細書で説明される処理能力および機能性を提供するのに適している、任意の多種多様のデジタル信号処理装置またはコントローラであり得る。ホストＣＰＵ５０５は、弦楽器と統合され得、または弦楽器から隔離され得、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせに実装され得る。例えば、ホストＣＰＵ（Host CPU）５０５は上述されたようなストリングポート（StringPort）であり得る。代替的に、１または複数のマイクロプロセッサ、１または複数の特定用途向け集積回路、１または複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ、または任意の適切なタイプのデバイスを使用するホストＣＰＵ（Host CPU）５０５が実装され得る。それらの各々は、弦楽器に搭載され得、または、弦楽器から隔離され得る。
【００３６】
本発明の複数の実施形態と共に実装され得る、任意の複数のコンピュータプログラム命令またはコードが、本発明の範囲から逸脱せずに、任意の多種多様のプログラミング言語、ソフトウェアツール、データフォーマット、または、コーデックに対応し得、任意のタイプの揮発性または不揮発性の非一時的コンピュータ可読記憶媒体またはメモリデバイスに記憶され得、そして、色々なコンピューティングモデルによって実行され得ることも留意すべきである。
【００３７】
改めて図５を参照すると、周波数分析器５０８はストリング振動の基音を決定する。これは、周波数依存性の処理チェーンにおける複数の段階を調節するのに役立つ。そして、これは離散時間システムなので、最後のアナログ出力がピックアップからの信号と同位相になるよう調整され得る伝播遅延が存在する（位相シフト５１０）。ピックアップを受け入れる振動の平面が、ストリングが主に駆動される平面と殆ど同一なので、いくつかの実装例で考えられるように、システムの殆どまたは全体が、伝播遅延が無視され得るアナログである場合には、位相を制御する必要性が無いであろうことが理解されるであろう。
【００３８】
バンドパスフィルター５１２は、基本周波数が周波数分析器５０８によって決定されるので、基本周波数上では中央に置かれる。特定の実装例によれば、バンドパスフィルター５１２は、ストリング基音で主に正弦波を生み出すように設計される。コンプレッサ５１４は、サステイナがストリングを駆動し始めると信号を最小限のレベルに維持するように設計される。駆動信号は、駆動に所望の倍音成分を提供すべく形作られ得る（例えば波形整形５１６）。例えば、更なる２次倍音がよりスムーズな音を提供し得る一方で、更なる３次倍音がよりエッジの効いた音を与えることができる。
【００３９】
特定の複数の効果を実現すべく、駆動信号のレベルを制御することが望ましいかもしれず、そうでなければ、駆動信号を処理することが望ましいかもしれない（例えば振幅包絡線５１８）。例えば、駆動信号の始めに過渡変化を加えることによって、サステインの始まりを助長することができる。他の例では、最初のストリングの音量に基づいて駆動信号を調節することによって、様々なダイナミックレベルでサステインを提供することができる。他の例では、ストリングの「自然な」音がする減衰であるけれど、ストリングが維持メカニズム無く提供できるものよりずっと長い減衰を提供すべく、長期減衰がプログラムされ得る。リミッタ５２０は、ディストーションをクリッピングして、電磁石５２６を駆動するパワーアンプ５２４にディストーションをもたらすことから、デジタル・アナログコンバータ（ＤＡＣ）５２２を保護する。
【００４０】
振動するストリングは、既知の減衰時間を備える駆動が無い場合でさえも振動し続ける高Ｑシステムである。それゆえ、サステインが所望される時間の１００％未満の時間でストリングが駆動される、複数の実装例が考えられる。例えば、その駆動は、１００％以下のデューティサイクルを備える周期的なものであり得る。そのような複数の実装例は、節電することが重要である、例えば複数の電池式システムといった場所では特に望ましい。特定の実装例によれば、振幅変調スキームは、平均消費電流を減少させるべく、駆動信号に実装される。色々なアプローチが使用され得、色々なアプローチは、ストリング周波数に基づいて全ての他の駆動期間を飛ばすことと同じようにシンプルであり得る。あるいは、色々なアプローチは、最大レベルに至るまで駆動期間に傾斜をつけ、最大レベルを維持し、下方に向けて傾斜をつけ、繰り返す前に止める場合には、より精巧なものであり得る。例えばストリング周波数、ギター本体の共鳴性、維持メカニズムの駆動力のような複数のパラメータによって、与えられるアプリケーションに適した複数のアプローチを知らされるであろう。他の実装例によれば、各ストリングの駆動時間は、消費電力のバランスを保つべく同期され得る。例えば、２４０ミリ秒毎に４０ミリ秒間、６本のストリングの各々を駆動する場合は、異なる複数のストリングに対する複数の駆動期間に対して、２つ以上の駆動期間が同時に発生しないように、間隔を置くことができる。それにより、ピーク消費電力を最小化することができる。
【００４１】
図６は、結合されたサステイナおよびピックアップコンポーネント６０２が６つ、ストラトキャスター（Stratocaster）スタイルのエレクトリックギターのブリッジ６０４上に取り付けられる特定の実装例を示している。（例えば、ＤＳＰ、および／または、図５で示されるような信号処理チェーンの複数のコーデックを含む）プリント回路基板組立体ＰＣＢＡ６０６が、ブリッジに直角に方向付けられてギターの本体の中へと延在しているストラトキャスター（Stratocaster）のばね板６０８の、前または後のいずれか一方に取り付けられ得る。そのようなアプローチは、本明細書で説明される複数のピックアップおよび維持機能を別の方法で実現することが要求されるかもしれないギターの外面にある複数のコンダクタの数を減少させ得る点で、有益であり得る。すなわち、いくつかの実装例によれば、各ストリングは、信号処理チェーンに接続されている、結合された複数のコンダクタを４つ、または５つ備え得る。これは、信号処理チェーンが遠く離れて配置された場合に、ギターから離れて経路設定されることを必要とするであろうコンダクタが、最大で３０個となることを意味し得る。対照的に、図６で描かれているアプローチは、ブリッジから離れるコンダクタが４つのみ、すなわち、電力線、接地線、シリアルデータ入力線およびシリアルデータ出力線のみとなるように、実装され得る。
【００４２】
本発明は、その特定の複数の実施形態を参照して特に示されて説明されてきたけれど、その一方で、開示された実施形態の形および詳細は本発明の趣旨または範囲から逸脱せずに変更され得ることが、当業者によって理解されるであろう。例えば、圧電ピックアップおよびサステイナの両方が統合された解決策の一部となっている複数の実装例が説明されてきたけれど、圧電ピックアップおよびサステイナの各々が他方と統合されないで実装される複数の実装例が考えられる。
【００４３】
他の例においては、サステインを生成する目的で電磁石を駆動すべくピックアップ出力が使用される実装例が上記で説明されている。しかしながら、これらトランスデューサの複数の役割が逆転されて、サステインが圧電素子によって駆動される一方で、電磁石がピックアップとして振る舞う複数の実装例が考えられる。また、単体の、圧電トランスデューサまたは電磁気トランスデューサのいずれか一方を使用する複数の実装例が考えられる。それらの実装例においては、トランスデューサが代わりにサンプリングされ、可聴周波数を超える複数の周波数で駆動される。
【００４４】
他の例においては、第１モードのストリング振動が器具の正面または上平面に略平行となり得ない複数の実装例が考えられる。そのような複数の実装例においては、サドルコンポーネントの屈曲梁は、目的の１または複数の振動モードをキャプチャすべく方向付けられ得る。
【００４５】
更に他の例においては、本明細書で説明される複数の技術が、ストリング振動を維持する目的のみでサステイナに対する駆動を提供することに限定されない。すなわち、本明細書で説明されたような複数のサステイナコンポーネントは、任意の多種多様のエフェクタを実現すべく、（例えば、図５を参照して上記で説明されたような信号処理チェーンを使用することで）駆動され得る。上記で与えられる１つの例は、誤った倍音の抑止を実現すべくサステイナコンポーネントを駆動することに関係する。他の複数の例は、ストリング振動を減衰させること、基音および／または倍音の特定の倍音またはディストーションを実現すべくストリング振動を変調すること、または、トレモロスタイルの結果を目的としてストリングの音量を変調することを含む。他の複数の効果は、当業者に明らかとなるであろう。他の複数の効果は、本願の範囲内である。
【００４６】
最後に、本願発明の様々な利点、態様、および、目的が、様々な実施形態を参照して本明細書で議論されてきたけれど、本発明の範囲は、そのような複数の利点、態様、および、目的を参照することで限定されるべきではないことが理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は、添付された特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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