JPS59140497A - 物体の振動センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は物体の機械的振動と（にギター、ハープ、ピア
ノ等の楽器の弦の振動を、放射源からくる放射を電圧に
変換する変換器によって、機械的振動に応じて脈動する
電圧に変換し、・その際振動する物体の一部が変換器に
当る放射束内に配置され、変換器へ物体の振動に応じて
振動する影を投影する物体の振動センサに関する。

西独公開特許公報第２９１６６８４号から公知のこのセ
ンサの場合、放射束中に配置された振動体の一部は固定
体と共働し、振動体と固定体の間にギャップが形成され
る。振動体の振動に応じてこのギャップは狭くまたは広
くなるので、振動に応じて変換器の照射面の広いまたは
狭いストリップが励起される。変換器の励起された表面
の大きさに応じて変換器内に相当する電圧が発生ずる。

しかしこのセンサによれば振幅が固定体の方向へ向う振
動しか感知できない。

振動体と固定体の間のギャップの縦方向に生じる振動は
とのセンサによれば２つの変換器を使用し、第２変換器
の前に第１の光ギャップに対し直角に配置した第２の光
ギャップを設ける場合にしか感知できない。しかしそれ
によってもｌ平面内の振動しか感知されず、放射束の進
行方向の振動の感知は不可能である。

本発明の目的はこのような欠点が避けられ、放射束の進
行方向の振動も簡単に感知しうる特許請求の範囲第１項
の上位概念に記載のセンサを得ることである。

この目的は本発明により、振動する物体の放射束の幅よ
り小さい細い部分が放射束内に配置され、振動物体の放
射束内に配置された部分によって部分的に影で蔽われる
、変換器の放射束によって励起しうる部分が、励起によ
って影の横方向摺動が生ずる際に、励起しうる表面の影
で蔽われない部分の大きさが変化するような形を有する
ことによって解決される。振動物体は放射束の幅より小
さい細い部分が放射束内に配置さ−れるので、物体が放
射束の進行方向に振動する際１、λ換器に当る影は狭く
または広くなり、この振動も感知可能である。物体が放
射束の進行方向と直角に振動する場合、変換器にそのつ
と影の横方向摺動が生ずるので、この振動も確実に感知
することができる。振動物体の放射束内に配置された部
分によって部分的に影で蔽われる、変換器の放射束によ
って励起しうる部分はこの場合振動によって縁が横にず
れる際、励起しうる表面の影で蔽われない部分の大きさ
が変化し、それによって変換器に電圧変化が生ずるよう
な形を有する。

変換器の放射束によって励起しうる表面は円形でありう
る。それによって変換器の励起しうる表面上で振動によ
ち影が横にずれる際、影は表面の狭（なる部分に達し、
したがって小さくなり、変換器の影で蔽われない励起し
うる表面の割合が太き（なることが簡単に達成される。

それによって変換器の励起しうる表面上の影の横摺動に
より同様簡単に電圧の変化が生ずる。

変換器の励起しうる表面へ当る放射束は同様円形断面を
有しうる。それによって同様簡単に物体の横振動により
変換器に電圧変化が生ずることが達成される。というの
は円形断面を有する放射束内で振動体が横摺動する際、
放射束の小さい部分が遮蔽されるので、振動体の外を通
過する放射束の割合が太き（なり、したがって変換器に
電圧の変化が生ずるからである。

放射束内に独立に振動する多数の物体を配置することが
でき、これらの物体は共通の変換器に重なる影を生ずる
。重なる影は個々の物体が振動する際同様脈動電圧を形
成する。

変換器と振動物体の間に放射束を小さい断面にすると（
に収れんレンズの形の装置を備えることができる。それ
によって変換器は簡単に比較的小さい照射面積を有し、
照射源から変換器へ当る放射束は振動物体の範囲で著し
く大きい断面を有することができる。さらにこのような
収れんレンズは円形の外形を有し、したがって変換器に
当る放射束は円形の断面になる。

変換器と振動物体の間に放射束を大きい断面にするとく
に発散レンズの形の装置を備えることができる。それに
よって簡単に細い放射束によって非常に小さい振幅で振
動する物体を感知することができる。この場合放射束の
断面が大きくなるので、変換器の影の振動は拡大される
。

変換器と放射束の断面を変化する装置の間にと（に可撓
性光ファイノ々の形の放射導体を配置することができる
。それによって簡単に変換器を放射束の断面を変化する
装置の直後に配置する必要がなくなる。放射束の断面を
変化する装置で収束した放射は電磁場によって影響を受
けることなく変換器に導入される。

変換器からくる電圧はもう１つの変換器を介して有効信
号に処理することができる。このような有効信号はニュ
ーマチックまたは可動の調節要素へのパルスである。

変換器からくる電圧は増幅器を介してとくに音楽信号の
形の電気的有効信号に処理することができる。変換器か
らくる電圧は増幅器を介してスピーカに導入されるので
、固体たとえば楽器の弦の振動はスピーカから増幅して
聞（ことができる。

変換器からくる電圧は増幅器を介して少なくとも１つの
スピーカに導入することができる。

ギター、ハープ、ピアノ等の弦の可聴音の振動はそれに
よって簡単かつ確実に増幅される。

ギター、ハープ、ピアノ等の弦の音の振動を感知する場
合、放射束は弦へ直角に当り、その際弦は放射束内に相
前後して配置される。それによってギター、ハープ、ピ
アノ等の相前後するすべての弦は放射束によって簡単に
感知される。

放射束は白熱ランプの光源によって形成することができ
る。したがって放射源として使用する光源は簡単に白熱
ランプによって形成される。

白熱ランプの点灯によって簡単に所要の放射束を光束の
形で得ることができる。

光源を形成する白熱ランプは用前後する弦に対し対称に
光束を調節するため一定範囲で調節可能である。それに
よって簡単に光束を調節しうるので、相前後する弦は光
束内に対称に配置される。

ギター、ハープ、ピアノ等の弦を包囲して光源から収れ
んレンズに当る光束に、弦のための空所を有するほぼＵ
形の力・ζ−を配置することができる。それによって光
束およびとくに変換器に前置される収れんレンズは簡単
に外部光線から遮蔽され、迷光の影響を避けることがで
きる。

次に本発明を図面により説明する。

本発明によるセンサは実施例の図面ではギター２０に装
着して示される。ギター２０は胴２１および指当を有す
る首２２からなる。首の上に拡がる弦２’３’、　２４
　、２５’、　２６　、２７および２８は胴２１に詳細
には図示されていない横木で固定される。弦２３〜２８
の調律は糸巻２９によって行われる。本発明のセンサに
よって聞きとり・うる弦２３〜２８の振動が感知され、
増幅して聞けるようになる。

センサばこの場合白熱ランプ３１によって形成された光
源３ｏの形の放射源を有する。白熱ランプ３１はギター
の胴２１の下面の孔３３に設置したノ々ツテリ３２から
電流が供給される。

ノ々ツテリ３２から白熱ランプ３１への電流供給は白熱
ランプ３１を点滅するスイッチ３４を介して行われる。

光源３ｏによって形成された放射源によって収れんレン
ズ３６へ当る光束３５の形の放射束が発生する。弦２３
〜２８は光源から収れんレンズ３６へ入射する光束３５
内に配置され、その際光束は弦２３〜２８に対し直角に
進行する。弦２３〜２８はこの光束３５内に相前後して
配置される。光束３５内の弦２３〜２８の配置によって
収れんレンズ３６へ当る影が生ずる。弦２３〜２８は光
束３５内に前後に配置されるので、個々の弦２３〜２８
の影は重なる。

ギター２０の目的に応する使用の際、１つまたは多数の
弦２３〜２８は振動し、それによって収れんレンズ３６
上のそれぞれの影も同じ振動数で同様に準動し、そのつ
と多いまたは少ない光線が収れんレンズ３６を通過スル
。

収れんレンズ３６により影を有する光束３５は°小さい
断面にされ、光導体３７へ導入される。

光導体は可撓性光ンアイ／Ｓがらなり、これによって収
れんレンズ３６から（る光線は光を電圧に変換する変換
器３８に送られる。収れんレンズ３６から（る光線を直
接変換器３８に当てることももちろん可能である。しか
しこの場合変換器３８内で発生した小さい電圧は導線を
介して図示されていない増幅器に送らなければならず、
その際導線内で電磁場による妨害が発生する。光導体を
使用する場合、収れんレンズ３６からくる光線のほぼ妨
害なしの伝送が可能なので、変換器３８は増幅器のすぐ
近（に配置することができる。変換器３８から（る非常
に小さい電圧はしたがって妨害に敏感な長い導線を通る
必要なく、図示されていない増幅器に直接送られる。図
示されていない増幅器内で変換器３８から（る電圧は増
幅され、図示されていないスピーカに伝送されるので、
スピーカにそれぞれの弦の音の振動に相当する音が発生
する。

とくに第２図から明らかなように、白熱ランプ゛３１は
調節ねじ４０が貫通するホルダ３９に固定される。ノブ
４１による調節ねじ４０の回転によって白熱ランプ３１
の高さを調節できるので、前後に配置した弦２３〜２８
に対し対称的に光束３５を調節することができる。

光源から出て収れんレンズ３６へ導かれ、ギター２０の
弦２３〜ｚ８を包囲する光束３５に、弦２．３〜２８の
ための空所４３を有するカッ々−４２が配置される。こ
のカッ々−４２によって、収れんレンズ３６へ当って妨
害をひき起こす外部からの迷光の影響が避けられる。

簡単なため第２図には光導体３７は両端４４および４５
のみが示される。光導体３７の前端４４は収れんレンズ
３６の直後に終り、後端４５は変換器３８を有するプラ
グ４６に結合される。

したがってプラグ４６により光導体は図示されていない
増幅器に直接接続することができる。

前述のように本発明にょるセンサはたとえばギターの弦
の音の□電気的増幅に使用される。ギターの弦２３〜２
８は光源からくる光束３５内に相前後して配置されるの
で、相前後する弦２３〜２８の光束３５内に形成される
影は重なる。

意外にも光束３５内で重なる影は変換器で相当する脈動
電圧を発生するために十分であり、この電圧は増幅して
スピーカへ送られ、ギターの個々の弦２３〜２．８の透
明で純粋な音が再生されることが明らかになった。

その理由はギターの個々の弦２３〜２８がそれぞれ固有
の影を形成する−ためと考えられる。

これは第３および４図に弦２４および２７で説明される
。弦２４の直後に光源３０の光線がまった（達し得ない
木彫が発生する。しがし木彫４７は比較的短（、収れん
レンズ３６まで達しない。木彫４７近くの後方に半影の
範囲が形成され、すなわちこの範囲は光源３０の全面で
は照明されない。弦２３〜２８の半影の重なりが多いほ
ど、この範囲は収れんレンズ３６へ当る際暗（なる。第
４図から収れんレンズ３６の中央に、相前後する弦２４
および２７の重なる半影によって形成される水平の暗い
ストリップが生ずることが明らかである。この場合弦２
３゜２５．２６および２８の影は図面では考慮していな
い。この暗い水平のストリップの上下に半影によって形
成される少し明るい広いストリッ第５図には弦２４が弦
の振動により基本位置から下へ動いた位置で示される。

弦２７は基本位置から上へ動いた位置に示される。それ
によって影は収れんレンズ３６上に異なる像を形成する
ので、収れんレンズ３６上に異なる明るさが生じ、変換
器３８に大きい明るさによって大きい電圧が発生する。

変換器３８には多（の光線が入射したとき高い電圧が発
生し、少ない光線が入射したとき、低い電圧が発生する
。この異なる電圧値はその振動数が正確にそれぞれの弦
の振動数に相当するので、弦の振動は電圧の相当す′る
脈動をひき起こす。

第４および６図から光束の進行方向と直角方向の弦２４
および２７の振動によって収れんレンズ３６に当る暗い
ストリップが横にずれたことが明らかである。それによ
って暗いストリップの幅を変化する必要な（、変換器に
異なる高さの電圧が発生する。とい５　（７）は弦２４
または２７が振動しない場合、暗いストリップは円形収
れんレンズの中央に当るけれど、片側へ動いた弦２４ま
たは２７によって暗いストリップは円形収れんレンズ３
６へ中央からはずれて当るからである。第６図に示す暗
いストリップは円形収れんレンズの中央に当る同じ幅の
暗いストリップより収れんレンズ３６の全表面積の小さ
い部分を蔽う。暗いストリップは中央から太き（離れる
ほど、短くなる。

本発明によるセンサはギターの弦２３〜２８が必ずしも
光束３５に対し直角でなく、光束３５の進行方向に全部
または一部振動する場合もそれによって悪影響を受けな
い。これは第５〜１０図に詳細に示される。第１図には
弦２４および２７は弦２４と弦２７の光源３０に対する
距離が拡大した振動の際の位置に示される。第９図には
弦２４および弦２７は弦２４と弦２７の光源３０に対す
る距離が縮小した位置に示される。

弦２４および２７の光束の進行方向と平行のこの振動の
場合も異なる影が発生し、この影は第３図の基本位置に
比しても異なる。第３．７および９図に示す異なる影は
変換器３８に異なる電圧を発生させるので、音の振動の
満足な増幅が保証される。第８図の暗いストリップは第
４図に示す暗いストリップより゛狭いことが明らかであ
る。これは弦２４および２７が光源３０から遠（離れた
ことに基（。第１０図に示す暗いストリップは第４図に
示す暗いストリップより幅が広い。それはこの場合弦２
４および２７が光源３０に近づいているからである。

前記のように図示の実施例は単に本発明の例であり、こ
れに制限されない。さらに多種の実施例および適用が可
能である。たとえば本発明のセンサは他の弦楽器たとえ
ば］・−プ、ピアノ等の音の振動の増幅に使用すること
もできる。

さらに光源から（る光束は他の放射束を使用することも
できる。放射束は眼に見えないように赤外縁または紫外
線を使用することもできる。

さらにレーザ光線、Ｘ線等も考えられる。センサの適用
は楽器の弦のような固体材料に限られない。ガス状およ
び液状物体にもこの物体が影を形成する限り使用するこ
とができる。非常に小さい振幅の振動を感知するため、
放射束を細い放射によって形成することができる。この
場合振動を明らかにするため、振動に応する影を有する
放射束を発散レンズに轟て、照射面積を拡大することが
できる。本発明によるセンサは音の振動として聞えない
他の機械的振動の感知に使用することもできる。この場
合物体の振動およびそれによって発生する脈動電圧を有
効信号としてたとえば周波数測定器、増幅測定器等とし
て使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセンサを備えるギターの平面図、第２
図は第１図ｎ−ｎ線断面図、第：う図。 第５図、第７図および第９図は本発明の原理を示す光路
図、第４図は第３図の、第６図は第５図の、第８図は第
７図の、第１０図は第９図の収れんレンズ上の影を示す
平面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　物体の機械的振動を、放射源からくる放射を電圧
   に変換する変換器によって、機械的振動に応じて脈動す
   る電圧に変換し、その際振動する物体の一部が変換器に
   当る放射束内に配置され、変換器へ物体の振動に応じて
   振動する影を投影する物体の振動センサにおいて、振動
   ず５〜物体（２３〜２８）の放射束（３５）の幅より小
   さい細、い部分が放射束（３５）内に配置され、振動物
   体（２３〜２８）の放射束（３５）内に配置された部分
   によって部分的に影で蔽われる、変換器（３８）の放射
   束（３５）によって励起しうる部分が、振動によって影
   の横方向摺動が生ずる際に、励起しうる表面の影で蔽わ
   れない部分の大きさが変化するような形を有することを
   特徴とする物体の振動センサ。 ２　変換器（３８）の放射束（３５）によって励起しう
   る表面が円形である特許請求の範囲第１項記載のセンサ
   。 ３、　変換器（３８）の励起しうる表面へ当る放射束（
   ３５）が円形断面を有する特許請求の範囲第１項記載の
   センサ。 ４、　放射束（３５）内に多数の互いに独立の振動する
   物体（２３〜２８）が配置され、これらの物体が共通の
   変換器（３８）に重なる影を生ずる特許請求の範囲第１
   項〜第３項のいずれか１項記載のセンサ。 ５、　変換器（３８）と振動物体（２３〜２８）の間に
   放射束を小さい断面積にする装置が配置されている特許
   請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項記載のセンサ
   。 ６、　変換器（３８）と振動物体（２３〜２８）の間に
   放射束を大きい断面積にする装置が配置されている特許
   請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項記載のセンサ
   。 ７　変換器（３８）と放射束（３５）の断面を変化する
   装置（３６）の間に可撓性光ファイ・々（３７）の形の
   光導体が配置されている特許請求の範囲第１項〜第６項
   のいずれが１項記載のセンサ。 ８　変換器（３８）からくる電圧が他の変換器を介して
   有効信号に処理される特許請求の範囲第１項〜第７項の
   いずれか１項記載のセンサ。 ９　変換器（３８）からくる電圧が増幅器を介して電気
   的有効信号に処理される特許請求の範囲第１項〜第８項
   のいずれか１項記載のセンサ。 １０　　変換器（３８）からくる電圧が増幅器を介して
   少なくとも１つのスピーカに導入される特許請求の範囲
   第１項〜第９項のいずれか１項記載のセンサ。 １１、　　ギター（２０）、ハープ、ピアノ等の弦（２
   ３〜２８）の音の振動を感知する際、放射束（３５）が
   弦ン２３〜２８）へほぼ直角に当り、弦（２３〜２８）
   が放射束中に相前後して配置されている特許請求の範囲
   第１項〜第１０項のいずれか１項記載のセンサ。 １２　　放射源（３Ｇ）が白熱ランプ（３１）の光源に
   よって形成されている特許請求の範囲第１項〜第１１項
   のいずれが１゛項記載のセンサ。 １３、放射源（３ｏ）を形成する白熱ランプ（３１）が
   光束によって形成される放射束（３５）を相前後する弦
   （２３〜２８）に対し対称的に調節するため、一定範囲
   内で調節可能である特許請求の範囲第１項〜第１２項の
   いずれが１項記載のセンサ。 １４　　光源（３ｏ）から収れんレンズ（３６）へ導か
   れる、ギター（２ｏ）等の弦（２３〜２８）を包囲する
   光束（３５）に、弦（２３〜２８）のだめの空所（４３
   ）を有するほぼＵ形のカバー（４２）が配置されている
   特許請求の範囲第１項〜第１３１Ｊｊのいｆれが１項記
   載のセンサ。