具有输出特性可调的发光元件光检测元件的光变换器系统技术方案

利用光变换器系统（１８）来监控合并在自动演奏钢琴（１）中的键（１０ａ、１０ｂ）；光变换器系统（１８）包括在键轨迹的两侧提供的传感头（２２１、２２２）、通过光纤（２４）连接到预定传感头（２２１）的ＬＥＤ（２２４－１－２２４－１２）、通过光纤（２５）连接到其它传感头（２２２）的ＬＤＤ（２２５－１－２２５－８）、和控制单元（１９）；发光控制器（１４０）连接到ＬＥＤ（２２４－１－２２４－１２），用于使发光度（ｌｅｄ（ｘ））最优化，并且偏置控制器（２３０－１－２３０－８）分别连接到ＬＤＤ（２２５－１－２２５－８）；发光控制器（１４０）和偏置控制器（２３０－１－２３０－８）使所发射的光的发光度（ｌｅｄ（ｘ））和电信号（ＣＨＯ（Ｙｎ））的偏置电平最优化，使得光变换器系统（１８）免受组成部件的个体特征和老化衰退的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光变换器系统，特别涉及一种用于将物理量转换为电信号的光变换器系统。
技术介绍
光变换器(transducer)合并在诸如例如自动演奏钢琴和静音钢琴(mutepiano)的混合键盘乐器中。在日本专利申请公开第Hei 9-54584号中公开了现有技术光变换器的典型示例。该日本专利中请公开对应于日本专利申请第Hei 7-270322号，其提供了对美国序列号第08/658700号的公约优先权。取得了该美国专利申请的专利权，并且，将美国专利第5824930号分配给该美国专利申请。优先权光变换器安装在原声钢琴(acoustic piano)内，并且包括12个发光二极管、8个光检测二极管、传感头、遮光盘(shutter plate)和光纤。将遮光盘和一对传感头分配给每一个黑/白键。每个遮光盘连接到黑/白键之一的下表面，并且将每对传感头分配给黑/白键。传感头布置在遮光盘的轨迹的两侧，并且，光从传感头中的一个穿过遮光盘的轨迹而发射到另一个传感头。88个黑/白键有选择地属于12个键组，并且，将12个发光二极管分别分配给该12个键组。8个或少于8个键形成如图1所示的12个键组之一。12列代表键组，而音高(pitch)名称表示12个键组的黑/白键。例如，被分配了音高名称C1至C8的键形成一个键组，而被分配了音高名称C#1至C#8的键形成另一个键组。所述12个发光二极管的每一个都通过光纤光学地耦接到相关键组的黑/白键下面的传感头。这样，同时从每个发光二极管将光提供给8个传感头。8个光检测二极管通过光纤分别连接到每个键组的黑/白键下面的其它传感头。由于每个键组的黑/白键最大是8个，因此光通过8个通道ch1至ch8同时传播到8个光检测二极管。当现有技术的光变换器正在监控黑/白键时，如箭头AR1所示，利用驱动信号来重复地给所述12个发光二极管供电，并且，将光从所述12个发光二极管顺次提供给与12个键组相关的传感头。当利用驱动信号给分配给最左边的键组的发光二极管供电时，光同时被提供给白键C1至C8下面的传感头，并且同时发出8个光束穿过遮光盘的轨迹到达相关的传感头。随后，分配给最左边的列右侧的键组的发光二极管，并且同时发出8个光束穿过遮光盘的轨迹到达相关的传感头。这样，重复分别分配给所述12个发光二极管的12个时隙，并且在每个时隙内，光通过8个通道ch1至ch8同时返回8个光检测二极管。当黑/白键停留在静止位置时，遮光盘使光检测二极管处的光量最大。在从静止位置行进到末端(end)位置期间，光检测二极管处的光量逐渐减小。光电流充当表示从静止位置起测量的当前键位置的电信号，并且数据处理器根据入射到光检测二极管上的光量来确定所述88个键的当前键位置。如果现有技术的光变换器不受老化衰退和污损的影响，则数据处理器将请求音调发生器以适当的响度来产生表示将被产生的音调的音频信号。然而，在实际的光变换器中不满足该前提。实际上，发光二极管的电流-光特性随时间一起变化，并且经过很长的年月，传感头由于灰尘而变脏。在此情形中，数据处理器不可能准确地确定当前键位置。在日本专利申请公开第2000-155571号中提出了对策。该日本专利申请公开对应于日本专利申请第Hei 11-59445号，其提供了对美国序列09/396097的公约优先权。取得了该美国专利申请的专利权，并将美国专利第6229081B1分配给它。在日本专利申请公开第2000-155571号中公开的现有技术光变换器系统基于在上文中描述的现有技术光变换器，并包括电流调整电路、放大器、模拟-数字转换器和中央处理单元。电流调整电路连接到发光二极管，并在中央处理单元的控制下改变提供给发光二极管的驱动电流的量。放大器和模拟-数字转换器连接在光检测二极管与中央处理单元之间，并且，将光电流的量作为数字键位置信号从模拟-数字转换器报告给中央处理单元。中央处理单元检验光电流的量，以查看光和电特性是否无意地变化。如果答案给出为肯定的，则中央处理单元请求电流调整电路逐步增大驱动电流，以便强劲地给发光二极管供电。这样，在现有技术光变换器系统中补偿了发光二极管的个体特征和老化衰退。现在假设中央处理单元注意到在某个时隙内光电流量减小，则中央处理单元请求电流控制电路增大提供给分配了该时隙的发光二极管的驱动电流。然后，发光二极管增大亮度，并且大量的光被发送到相关的传感头。这导致光检测二极管同时增大光电流的量。这样，电流控制电路使键位置信号准确地表示当前键位置。然而，在现有技术光变换器系统中遇到了键位置信号或检测信号的精度问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的重要目的是提供一种光变换器系统，其产生准确表示移动物体的物理量的检测信号。本专利技术人考虑了现有技术光变换器系统中的内在问题，并注意到在调整提供给发光二极管的驱动电流之后，在数字键位置信号中仍然留有无规律性。本专利技术人指出了此无规律性的起因。尽管通过电流控制电路调整了发光元件，但由于光检测元件的个体特征和老化衰退，光检测元件仍然将无规律性引入检测信号。本专利技术人断定应对诸如光检测元件的最后的光元件进行调整。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于监控轨迹上的至少一个移动物体的光变换器系统，包括电流-光转换单元，给其提供电流，用于以一定的发光度向所述轨迹发射光；光-电流转换单元，接收所述光，并产生表示物理量的电信号，其中所述物理量表示至少一个移动物体在轨迹上的运动，并且，该电信号根据运动和发光度而变化；偏置控制器，其连接到光-电流转换单元，并响应表示目标偏置电平的偏置控制信号，以便将电信号调整到目标偏置电平；以及数据处理器，其将偏置控制信号提供给偏置控制器，并接收电信号，以便确定所述物理量。附图说明根据结合附图的下列描述，光变换器系统的特征和优点将理解得更加清楚，其中图1是示出现有技术光变换器的操作的视图，图2是示出根据本专利技术的自动演奏钢琴的示意图，图3是示出合并在自动演奏钢琴中的控制单元的系统结构的方框图， 图4是示出合并在自动演奏钢琴中的用于电流-光转换器的控制器的电路结构的电路图，图5是示出用于光-电流转换器的控制器的电路结构的电路图，图6是示出根据本专利技术的用于使光变换器系统最优化的方法的流程图，图7A至7F是示出最优化时的数字键位置信号的状态的视图，图8是示出根据本专利技术的用于使合并在另一自动演奏钢琴中的光变换器系统最优化的另一方法的流程图，图9A至9D是示出最优化时数字键位置信号的状态的视图，以及图10是示出根据本专利技术的另一自动演奏钢琴的示意图。具体实施例方式在下列描述中，术语“前面”表示比用“后面”修饰的位置更接近演奏者的位置，该演奏者正坐在凳子上用手指弹奏。在前面的位置与对应的后面位置之间画的线沿“纵向”延伸，并且该纵向与横向以直角相交。第一实施例参考附图的图2，实施本专利技术的自动演奏钢琴主要包括原声钢琴1和电子系统2。钢琴家在原声钢琴1上用手指弹奏一首乐曲，并且从原声钢琴1发出原声钢琴音调。电子系统2安装在原声钢琴1中，并给用户两个选择。当用户指示电子系统2通过原声钢琴音调演奏一首乐曲时，电子系统2产生原声钢琴音调，而没有人类钢琴家的任何手指演奏。另一方面，当用户采取其它选择时，电子系统2产生电子音调，而也没有任何手指演奏。原声钢琴1包括键盘10、动作单元1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监控轨迹上的至少一个移动物体（１０ａ、１０ｂ）的光变换器系统，包括：电流－光转换单元（２２４、２４、２２１），被提供电流，用于以一定的发光度（ｌｅｄ（ｘ））向所述轨迹发射光；光－电流转换单元（２２２、２５、２２５），接收所述光，并产生代表物理量的电信号（ＣＨＯ（Ｙｎ）），其中所述物理量表示所述至少一个移动物体（１０ａ、１０ｂ）在所述轨迹上的运动，并且该电信号（ＣＨＯ（Ｙｎ））根据所述运动和所述发光度（ｌｅｄ（ｘ））而变化；以及数据处理器（１９），接收所述电信号（ＣＨＯ（Ｙｎ）），以便确定所述物理量，其特征在于还包括：偏置控制器（２３０），连接到所述光－电流转换单元（２２２、２５、２２５），并响应于代表目标偏置电平的偏置控制信号（ＣＬ３），将所述电信号（ＣＨＯ（Ｙｎ））调整到所述目标偏置电平，并且在于：所述数据处理器（１９）将所述偏置控制信号（ＣＬ３）提供给所述偏置控制器（２３０）。

【技术特征摘要】
JP 2004-1-6 1235/041.一种用于监控轨迹上的至少一个移动物体(10a、10b)的光变换器系统，包括电流-光转换单元(224、24、221)，被提供电流，用于以一定的发光度(led(x))向所述轨迹发射光；光-电流转换单元(222、25、225)，接收所述光，并产生代表物理量的电信号(CHO(Yn))，其中所述物理量表示所述至少一个移动物体(10a、10b)在所述轨迹上的运动，并且该电信号(CHO(Yn))根据所述运动和所述发光度(led(x))而变化；以及数据处理器(19)，接收所述电信号(CHO(Yn))，以便确定所述物理量，其特征在于还包括偏置控制器(230)，连接到所述光-电流转换单元(222、25、225)，并响应于代表目标偏置电平的偏置控制信号(CL3)，将所述电信号(CHO(Yn))调整到所述目标偏置电平，并且在于所述数据处理器(19)将所述偏置控制信号(CL3)提供给所述偏置控制器(230)。2.如权利要求1所述的光变换器系统，其中，如果在所述轨迹上，所述至少一个移动物体(10a、10b)停止在所述光的外部，则所述数据处理器(19)检验所述物理量，以查看所述偏置电平是否最佳。3.如权利要求2所述的光变换器系统，其中，当所述电信号(CHO(Yn))显示出小于高阈值(REF)的电势电平时，所述数据处理器(19)将所述偏置电平确定为最佳，其中所述高阈值(REF)接近于所述光-电流转换单元(222、25、225)的最大输出电势电平。4.如权利要求3所述的光变换器系统，其中，在所述电势电平小于所述高阈值(REF)的范围内，所述数据处理器(19)将所述目标偏置电平确定为尽可能低。5.如权利要求4所述的光变换器系统，其中，在所述尽可能低的目标偏置电平处，在所述电信号(CHO(Yn))显示出小于所述高阈值(REF)的所述电势电平的范围内，所述电流-光转换单元(224、24、221)以尽可能高的所述发光度(led(d))发射所述光。6.如权利要求2所述的光变换器系统，其中，当所述电信号显示出在高阈值(REF)与低阈值(UR)之间的电势电平时，所述数据处理器(19)将所述偏置电平确定为最佳，其中所述高阈值(REF)接近所述光-电流转换单元(222、25、225)的最大输出电势电平，所述低阈值(UR)接近所述光-电流转换单元(222、25、225)的最小输出电势电平。7.如权利要求6所述的光变换器系统，其中，在发现所述电势电平处于所述高阈值(REF)与所述低阈值(UR)之间的范围内，所述数据处理器(19)将所述目标偏置电平确定为尽可能低。8.如权利要求7所述的光变换器系统，其中，所述电流-光转换单元(224、24、221)以尽可能低的所述发光度(led(x))发射所述光，并且其中，在发现所述电势电平处于所述高阈值(REF)与所述低阈值(UR)之间的范围内，所述数据处理器(19)尽可能高地确定所述目标偏置电平。9.如权利要求1所述的光变换器系统，其中所述偏置控制器(230)包括分压器(RS)，连接到所述光-电流转换单元(222、25、225)，并具有多个输出节点(P0-P7)，用于输出被不同偏置的多个初级电信号(CHO(0)-CHO(7))，以及多路复用器(12)，具有分别连接到所述分压器(RS)的所述多个输出节点(P1-P7)的多个输入节点(1-7)，并响应所述偏置控制信号(CL3)，以便有选择地将所述初级电信号(CHO(0)-CHO(7))从所述多个输入节点(1-7)传递到所述输出节点(COM)，以产生所述电信号(CHO(Yn))。10.如权利要求9所述的光变换器系统，其中，所述偏置控制器(230)...

【专利技术属性】
技术研发人员：浦智行，佐佐木力，大场保彦，桥本政久，
申请(专利权)人：雅马哈株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]