专利名称：光学变换器以及使用该光学变换器的乐器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光学变换器，更具体地说是涉及一种具有通过光纤连接的光学装置的光学变换器以及使用这种光学变换器的乐器。
背景技术：
光学变换器是一种通过光线将非电参数例如位置、声音或压力转换成电信号的装置。光学变换器的应用广泛。可适用的技术领域之一是乐器。举例来说光学变换器可以安装到混合键盘乐器中。自动演奏钢琴和静音钢琴是混合键盘乐器的典型例子，并且光学变换器将移动物体例如琴键和/或音锤的当前位置转换成电信号。这种电信号被提供给数据处理系统，并且通过分析由电信号传输的音乐数据段来确定将要产生的乐音。
在日本专利申请公开平9-152525中公开了一种光学变换器的典型例子。这种现有技术的光学变换器包括一些光线发射头、一些光线接收头、一多端口光线发射装置、一多端口光线检测装置、一些光纤保持架、一连结件以及一些光纤。在琴键下方设置有托架，并且在托架上每隔一定间距形成有用于琴键的狭槽。光线发射头和光线接收头被悬挂在托架的相反表面，并且光线发射头和光线接收头交替设置。每个狭槽都位于光线发射头和相关的光线接收头之间区域的中间。多端口光线发射装置和多端口光线接收装置通过连结件固接到托架的外表面。插头和插座组成了连结件。
多端口光线发射装置通过光纤与光线发射头光学连接，光线接收头通过另外的光纤与多端口光线检测装置的相关端口光学连接。虽然光线发射头/光线接收头与相关光纤的末端表面分隔开，但是固定于托架相反表面上的光纤保持架保持着末端表面与光线发射头/光线接收头之间的相对位置不变。光纤分别被粘接于相关的光纤保持架上。
数根光纤被分配给形成在插头中的每一个孔，并且以如下方式被粘接到插头上。首先光纤的另一末端部分被插入到相关孔中，并且被暂时固定到插头上。光固化液体粘接复合物被注射到这些孔中，并且通过可见光而被固化。于是，光纤就被粘接到插头的内表面。插头被固定到托架上。另一方面，光线发射装置和光检测二极管被固定到插座上。当插座与插头装配到一起时，发光二极管和光检测二极管就正好与相关光纤相对。
光纤在光纤保持架和插头之间不是被事先确定路线，而是在光纤保持架和发光二极管/光检测二极管之间独立地连接。
闸板分别连接到琴键的下表面，并且通过狭槽移入和移出托架。光束从每个光线发射头发射到光线发射头两侧的光线接收头，并且在相关琴键的向下运动中与闸板相交。入射到多端口光线接收头上光量随着琴键的当前位置而逐渐减少，并且相应地，光电流量也与入射光量成比例地减少。因此，现有技术的光学变换器将当前的琴键位置转换成光电流即电信号。
现有技术的光学变换器所遇到的一个问题是光纤容易脱落。如上所述，当前的琴键位置通过电信号被报告给数据处理系统，数据系统通过分析由电信号传输的数据段来产生声频信号，该声频信号代表着将要产生的乐音。如果光纤从插头脱落，则现有技术的光学变换器就不能将相关琴键运动告知给数据处理系统，从而数据处理系统就不能产生出代表着将要发出的乐音的声频信号。
为得到相关技术申请人已经检索过数据库。尽管有几个文件已经引起了申请人的注意，但是这些文件都没有提到上述的问题，并且相应地，在其中也没有发现任何的对策。
这些文件中的一个是Yamamoto的美国专利5,909,028。Yamamoto公开了一种无接触型的位置变换器，这种类型的变换器具有连接在光线发射块/光线检测块和光线发射元件/光线检测元件之间的光纤。Yamamoto的目的是简化这种无接触型位置变换器并且提高光线的利用因数，但是没有关注到应如何确定光纤的路线。尽管光纤被聚集成多个束，但这多束光纤仍保持分离。每一束光纤被分配给光线发射元件中的一个或者光线检测元件中的一个，并且与多于一个光线发射元件或者多于一个光线检测元件光学连接的光纤没有被困扎在一起。Yamamoto没有提及这些光纤束在光纤发射块/光线检测块和光线发射元件/光线检测元件之间应如何确定路线。
另一个文件是审查中的专利申请US2003/0202753A1。其中公开的光学变换器包括连接在光线发射传感器头/光检测传感器头和光线发射单元/光线检测单元之间的多束光纤。然而，这些光纤束仍保持分离，并且Kato-这个已经公开申请的发明人之一—没有提及这些光纤束在光线发射传感器头/光检测传感器头和光线发射单元/光线检测单元之间应如何确定路线。而且，Kato等人也没有关于任意一束夹持在预定路线上的光纤的教导。光纤与发光二极管/光线检测元件之间的关系与美国专利5,909,028中公开的相同。
又一篇文件是审查中的专利申请US2003/0202754A1。其中公开的光学变换器在系统构造上与US2003/0202753A1中公开的光学变换器相似，多束光纤连接在光线发射传感器头/光线检测传感器头和光线发射单元/光线检测单元之间。然而，这些光纤束同样保持分离，并且Kato等人没有提及这些光纤束在光线发射传感器头/光检测传感器头和光线发射单元/光线检测单元之间应如何确定路线。而且，Kato等人也没有关于任意一束夹持在预定路线上的光纤的教导。光纤与发光二极管/光线检测元件之间的关系与美国专利5,909,028中公开的相似。
实用新型内容因此本实用新型的一个重要目的是提供一种其光纤更不容易脱落的光学变换器。
本实用新型还有一个重要目的是提供一种装配有这种光学变换器的乐器。
本实用新型的设计人认真思考了现有技术中的光学变换器固有的问题，并且注意到一根光纤或某个束的一些光纤是直接插入到插头的孔中。该一根或者一些直接插入到孔中的光纤，非常容易脱落。另一个方面，另一些光纤在靠近插头的地方被弯曲并且坚固地粘接到插头的内表面。本设计人考虑了这两组光纤后并得出如下结论在工人将光纤固定到内表面上时，弹力通过加强的摩擦力作用将弯曲的光纤稳定地保持在内表面上。
在几个光线发射传感器头/光线检测传感器头中也观察到相同的现象。一根光纤被直接插入到光线发射传感器头/光线检测传感器头中，另一根光纤在靠近光线发射传感器头/光线检测传感器头的地方被稍稍弯曲。本设计人发现直接插入的光纤和稍稍弯曲的光纤都很容易脱落。
本设计人研究了引起直的或稍稍弯曲的光纤的原因，并且注意到光纤束可以自由地移动。即使光纤初始已经被弯曲，光纤的弹性还是会导致光纤束改变位置和/或改变光纤的分叉点。这将得到直的和稍稍弯曲的光纤。
为了实现所述目的，本实用新型提出将光纤夹持在固定路线上。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种将物体的状况转换成电信号的光学变换器，包括用于发射光线的光线发射单元，用于将入射光线转换成所述电信号的光线检测单元，选择性连接到所述光线发射单元和所述光线检测单元的多个光学传感器头，以所述光线桥接分别分配给所述物体的间隙，从而将代表所述状况的所述入射光线提供给所述光线检测单元，具有关于所述光线发射单元、所述光线检测单元和所述多个光学传感器头不可移动的路线的支架，连接在所述光线发射单元、所述光线检测单元和所述多个光学传感器头之间的多根光纤，并且该光纤具有各自的弯曲末端部分，该弯曲末端部分至少连接到所述光线发射单元和光线检测单元、所述多个光学传感器头两者之一上，以及将所述多根光纤稳定地保持在所述路线上的紧固件。
根据本实用新型的另一个方面，提供了一种用于产生乐音的乐器，包括独立地移动以规定乐音的属性的多个操纵器，监测所述多个操纵器以查看所述操纵器是否改变了状况从而产生代表所述状况的状况数据段的光学变换器，光学变换器包括用于发射光线的光线发射单元，基于入射光线确定所述状况的光线检测单元，选择性连接到所述光线发射单元和所述光线检测单元的多个光学传感器头，以所述光线桥接分别分配给所述操纵器的间隙从而将所述入射光线提供给所述光线检测单元，以及具有关于所述光线发射单元、所述光线检测单元和所述多个光学传感器头不可移动的路线的支架，连接在所述光线发射单元、所述光线检测单元和所述多个光学传感器头之间的多根光纤，并且该光纤具有各自的弯曲末端部分，该弯曲末端部分至少连接到所述光线发射单元和光线检测单元、所述多个光学传感器头两者之一上，将所述多根光纤稳定地保持在所述路线上的紧固件，以及连接到所述光学变换器并且在所述状况数据段的基础上产生乐音的乐音产生系统。
通过下面的描述并结合附图可以更为清楚地理解光学变换器以及乐器的特征和优点。
图1是一个平面图，表示出了本实用新型的光学变换器零部件的布置；图2是一个平面图，表示出了作为光学变换器零件的四个光学传感器头；图3是一个透视图，表示出了同样作为光学变换器一个零件的光线发射单元的零部件；图4是一个横截面图，表示出了光线发射单元的零部件；图5是一个横截面图，表示出了光线发射单元的结构；图6A到图6D是示意性横截面图，表示出了插入到光线发射单元中的光纤次束(minor bundles)；图7是一个侧视图，表示出了根据本实用新型的自动演奏钢琴的结构；图8是一个侧视图，表示出了根据本实用新型的静音钢琴的结构；图9是一个横截面图，表示出了通过拉带连接到支架的次束；图10是一个横截面图，表示出了通过一张浸渍纸连接到支架的主束；图11是一个横截面图，表示出了通过一片双面胶带连接到支架的主束。
具体实施方式
在下面的描述中，词“前方”和“后方”指的是安装有光学变换器的键盘乐器上的位置。词“前方”是指，相对于词“后方”而言，更靠近坐在凳子上进行弹奏的钢琴弹奏者的位置。在前方位置和相应的后方位置之间所画出的方向被称作“前后方向”，“侧向”方向垂直于所说的前后方向。尽管在安装之前，词“前方位置”和“后方位置”所表示的光学变换器上的位置与键盘乐器上的那些位置不相关联，但是在下文中以词“前方”和“后方”来修饰光学变换器上的位置，就好像光学变换器已经被安装在键盘乐器上一样。
光学变换器参照图1，用于实施本实用新型的光学变换器大体上包括一些光纤2/3、一光线发射单元10、一光线检测单元19、一些光线发射传感器头20、一些光线接收传感器头30、一支架40和一紧固件41。将支架40翻过来，光线发射传感器头20、光线接收传感器头30和光纤2/3布置在支架40的反面。在这种情况下，光线发射单元10和光线检测单元19位于光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30的前方。
光线发射传感器头20和光线接受传感器头30被固定在支架40上，并且远离光线发射单元10和光线检测单元19。光线发射单元10和光线检测单元19被固定在支架40上，并且分别通过光纤2和3连接到光线发射传感器头20和光线接收传感器头30。光纤2/3在反面的预定路线上延伸，并且通过紧固件41紧固在支架40上。换句话说，光纤2/3依靠紧固件41而被夹持在预定路线上，并且不能脱离该路线。该路线以这种方式来确定光纤2/3中的每一个都具有弯曲(warp)的末端部分，从而可以向相关的光学装置即光线发射单元10、光线检测单元19、光线发射传感器头20和光线接收传感器头30的一定表面施加弹力。当工人将末端部分固定到光学装置上时，该弹力大到足以将末端部分稳定地保持在所说的一定表面上。
现在假定两点在一个平面上彼此分离，则在这两点之间仅能沿着一条路线画出具有预定长度的弧线。就两点中的一点在平面上没有移动的情况而论，该路线是不变的。换句话说，如果在平面上给定了弧线的长度和两点的坐标，则平面上该弧线的路线是唯一的。当在光纤2/3的两端施加一定的力时，光纤2/3将沿着一定的路线弯曲。光纤2/3由一定的材料制成，其性能已经是公知的，并且横截面的尺寸也是已知的。施加于弧线两端的一定的力就可以在这些数据的基础上被确定出来。如果该一定的力所产生的摩擦大到足以将光纤2/3稳定地保持在所说的表面上，则光纤2/3在将末端部分安装到光学装置的工作过程中就不会脱落。通过上面的分析，只要光纤2/3从所说路线转向的点、光学装置的位置和该点与末端表面之间的光纤2/3长度都被准确地确定下来，是有可能将光纤2/3稳定地保持在光学装置的表面上的。
来看实施例，光学装置10/19/20/30在支架40的反面上是不可移动的，光纤2/3被夹持在预定路线上。在这种情况下，就很容易确定弯曲部分的长度以及光纤2/3从预定路线转向的点。
下面对组成零部件2/3、10/19、20/30、40和41的布置进行更为详细的描述。光线发射传感器头20和光线接收传感器头30在侧向上以一定间距交替排列，并且远离光线发射单元10和光线检测单元19。光线发射单元10在前后方向上稍稍偏离光线检测单元19，并且侧向地与光线检测单元19分隔开。
在这种情况下，支架40侧向地伸长并且被分成三部分，它们是中部40a，前部42和后部43。前部42和后部43分别被分配给光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30和光线发射单元/光线检测单元10/19。尽管数据处理模块也被分配给前部42，但是数据处理模块位于光线检测单元19的左侧，并且在图1中没有示出。光线发射传感器头20和光线接收传感器头30以一定间距布置在后部43的反面上，并且狭槽43a以一定间距形成于后部43上。每个狭槽43a都位于光线发射传感器头20和相邻的光线接收传感器头30之间的区域。光线发射单元10和光线检测单元19设置于最右边的光线发射传感器头20(R)和最左边的光线发射传感器头(未示出)之间的空间内。
中部40a与后部43邻接，并且从前/后部42/43的右侧缩进。前部42和后部43之间的间隙由中部40a右侧的连接板40b桥接起来，连接板40b被安装在前部42的前端部分和后部43的后端部分上。从而，前部42通过最右边的光线发射传感器头20(R)右侧的连接板40b连接到后部43。
光纤2/3在光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30后面的后部43上横向延伸，并且在后部43的右部转向。光纤2/3从接板40b上经过。光纤2/3在前部42的右部转向，并且于光线发射装置/光线检测装置10/19后面在前部42上横向延伸。因此，光纤2/3在连接板40b的后面和前面有两次急剧的弯曲。光纤2/3通过合成树脂带41a紧固在后部/连接板/前部43/40b/42上，该合成树脂带41a使得光纤2/3在路线上不能移动，这些合成树脂带组合形成紧固件41。
合成树脂带41a中的一条穿过形成于后部43的右部上的一对孔，合成树脂带41a将光纤2/3牢系在该右部上。另一条合成树脂带41a穿过形成于连接板40b上的一个孔，将光纤2/3绑在连接板40b上。此外还有多对孔形成于前部42上，并且以一定间距横向排列。其它一些合成树脂带41a被分配给这多对孔，并且穿过相关的孔对从而将光纤2/3绑在前部42上。因此，光纤2/3通过合成树脂带41a被沿着预定路线绑在支架40上。
尽管急剧弯曲的光纤2/3由于其弹力的作用趋向于使它们自己变直，但是合成树脂带41a将克服弹力来使光纤2/3保持急剧弯曲。
光纤2/3由透明的合成树脂例如丙烯酸树脂制成。光纤2/3具有圆形的横截面，其直径数量级为0.5毫米。在下面的描述中，术语“次束”是指一个含有几根光纤2或3的光纤束，而术语“主束”指的是次束组成的束。光纤2/3的主束被标示为“AFB”。主束AFB在后部43最右边的合成树脂带41a和前部42最右边的合成树脂带41a之间具有弯曲部分AFBa。弯曲部分AFBa在光线发射单元10的光线侧表面10a的右侧侧向伸出。光纤2的次束被标示为“FB(2)”，光纤3的次束被标示为“FB(3)”。次束FB(2)/FB(3)的直径在1.1毫米到1.55毫米的范围内变化。在这种情况下，所有的次束FB(2)/FB(3)由防护层41c包裹起来，并且由环41b锁定住。光纤2/3从主束AFB拉出连到光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30，并且次束FB(2)/FB(3)在靠近光线发射单元/光线检测单元10/19的位置从主束AFB分离。
光线发射单元10具有12个光线输出端口A/B/C/D/E/F/G/H/I/J/K/L，并且依序从12个光线输出端口A-L发射出光线。另一方面，光线检测单元19具有8个输入端口17a，并且同时将入射到8个光线输入端口17a的光线转换成电信号。光纤2被分成12个次束FB(2)，并且这12个光纤2的次束FB(2)以一定间距从光纤2/3的主束AFB分支。在相关光线输出端口A至L的右侧具有分叉点。12个次束FB(2)分别被分配给12个光线输出端口A至L。从分叉点到光线输入末端表面测量的束FB(2)长为10-12毫米。束FB(2)的光线输入末端部分分别插入到光线输出端口A至L中，并且分别被固定到限定出了光线输出端口A至L的内表面。在这种情况下，光线输出端口A至L为7毫米深，并且光线输入末端部分通过粘接复合物粘接到内表面上。束FB(2)的3到5毫米长的剩余末端部分被暴露于光线输出端口A至L的外部，并且长于分叉点和相关光线输出端口A至L之间的距离。
在工人将束FB(2)与光线发射单元10进行装配时，该工人就会将束FB(2)弯曲以引导光线输入末端部分朝向光线输出端口A-L，并且将光线输入末端部分插入到光线输出端口A-L之中。由于主束AFB被夹持在路线上即在路线上不能移动，因此光线输入末端部分被压到内表面上并且相互之间被压紧。接着，工人将液体粘接复合物注射到光线输出端口A至L中。在液体粘接复合物固化的过程中，束FB(2)的弹性将光线输入末端部分稳定地保持在内表面上。因此，每一束FB(2)的光纤2都牢固地相互粘接并且牢固地粘接到光线发射单元10的内表面上。任何一个光纤2都不会从光线发射端口A、B......或L中脱落。
8个光线输入端口17a被分别分配给8个光纤3的次束FB(3)。主束AFB以一定间距分支成8个光纤3的次束FB(3)，并且分叉点是在相关光线输入端口17a的右侧。光线输入端口17a也是7毫米深，并且束FB(3)的光线输出末端部分测量长度同样为10到12毫米。暴露于光线输入端口17a外部的剩余部分的长度大于分叉点与相关光线输入端口17a之间的距离。束FB(3)被弯曲以引导光线输出末端部分朝向光线输入端口17a，并且光线输出末端部分分别插入到光线检测单元19的光线输入端口17a中。光线输出末端部分通过粘接复合物而被粘接到光线检测单元19的内表面。与光线输入末端部分相似，在粘接复合物的固化过程中光线输出末端部分被弹性地压到光线检测单元19的内表面，并且牢固地相互粘接和牢固地粘接到光线检测单元19的内表面上。因此，光纤3就不会从光线输入端口17a中脱落。
主束AFB在光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30列后面于后部43上横向延伸，并且光纤2和光纤3以一定间距交替地从主束AFB分支出来。分叉点位于相关的光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30的右侧，并且在分叉点和光线输入/输出端面之间光纤2/3具有各自的末端部分2a/3a。在这种情况下，末端部分2a/3a长度数量级为20毫米。光线发射传感器头2和光线检测传感器头3形成有后孔，并且该后孔为7毫米深。光纤2/3单独地插入到后孔中，并且通过粘接复合物固定到相关的光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30上。
再来看图2，其中光线发射传感器头20和光线接收传感器头30被放大示出。光线发射传感器头和光线接收传感器头20/30由透明的材料例如丙烯酸树脂制成，并且彼此的外形都相同。该透明材料可以通过塑模加工制成光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30。
每个光线发射传感器头20可以假想地分成头部20a和主体20b，并且具有对称线20c。光纤2被固定到主体20b，并且将光线发射给头部20a。头部20a将光线分成两个光束，并且朝着在其两侧的光线接收传感器头30侧向地输出所说的光束。
主体20b上形成有孔22a，并且孔22a朝着凹槽(pit)22b开口。孔22a具有与对称线22c重合的中心线。光纤2穿过孔22a和凹槽22b，并且与限定出了凹槽22b的一部分的末端表面22c保持紧密接触。为此，光线从光纤2沿对称线20c朝着头部20a发射。光纤2被安装到主体20b上从而可以与末端表面20c保持面对面的接触。尽管在图2中没有表示出来，但在主体20b中还形成朝着孔22a开口的注射孔。
头部20a包括一对凸透镜21L/21R以及一对棱镜23b/23c。棱镜23b/23c具有各自的反射表面23a，并且该反射表面23a彼此成90度相交于对称线20c上。换句话说，反射表面23a从对称线20c倾斜45度。反射表面23a形成V形空间23。凸透镜21L/21R从棱镜23b/23c侧向伸出，并且与相邻的光线接收光学传感器头30相对。凸透镜21L/21R的光轴与反射表面23a之间的相交线相交。
光线通过光纤2从光线输出端口A、B......或L中一个传播到光线发射传感器头20，并且入射到末端表面22c。输出光线沿对称线20c朝着反射表面23a前进。输出光线在反射表面20a上被反射并分成两个光束。该光束侧向前进，并且通过凸透镜21L/21R的作用成为平行光束。因此，平行光束从光线发射传感器头20朝着相邻的光线接收传感器头30而被输出。
光线接收传感器头30也被分成头部30a和主体30b，并且具有对称线30c。头部30a和主体30b与头部20a和主体20b相同。为此，分别与孔22a、凹槽22b、末端表面22c、反射表面23a、棱镜23b/23c、凸透镜21L/21R以及V形空间23相对应的孔、凹槽、末端表面、反射表面、棱镜、凸透镜以及V形空间被标记为32a、32b、32c、33a、33b/33c、31L/31R以及33，并且因为简明的缘故而不再赘述。
光纤2/3以如下所述方式被安装到光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30上。光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30的位置是已知的，并且主束AFB的路线已经被确定下来。将要施加于主体20b/30b内表面的力也可以用实验方法确定下来。于是，转向点和光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30之间的路线可以计算出来，并且光纤2/3转向的点和光线输出末端部分/光线输入末端部分的长度可以确定下来。工人在预定的点处将主束AFB分支成光纤2/3，并且将光线输出末端部分和光线输入末端部分插入到孔22a/32a中。光线输出末端部分和光线输入末端部分被压紧到主体20b/30b的内表面，并且由于光纤2/3的弹性而稳定地保持于其上。工人将光固化液体粘接复合物注射到注射孔(未示出)内，并且将该液体粘接复合物暴露于光线下。粘接复合物被固化，并且使得光纤2/3被牢固地固定在主体20b/30b的内表面上。当液体粘接复合物在光线中固化时，光线输出末端部分/光线输入末端部分被压紧到内表面并且稳定地保持于其上。这使得光纤2/3不会从光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30上脱落。
平行光束入射到相邻的光线接收传感器头30的凸透镜31R/31L上，并且在反射表面33a上被反射。光束入射到光纤3的光线输入末端表面。输入光线通过光纤传播并且到达光线检测单元19的不同光线输入端口17a。
附图标记1指代的是移动物体。该移动物体沿着轨道移动，并且穿透狭槽43a进入装有光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30的空间。每个移动物体逐渐地穿过平行光束中相关的一个，并且部分地与平行光束相交。为此，入射到凸透镜31L或31R上的光量与移动物体的当前位置一起变化。
光线发射单元10包括光纤插头11，发光二极管插座12以及发光元件13。光线输出端口A至L形成于光纤插头11之中，并且可由发光二极管来实现的发光元件13被保持在发光二极管插座12内。光纤插头11与发光二极管插座12装配到一起从而发光元件13分别与光线输出端口A至L相对。光纤2被捆束成12个次束FB(2)，并且该12个次束FB(2)终止于光线输出端口A至L。尽管在附图中没有示出，驱动电路以电驱动脉冲信号持续给发光元件13供能，于是光脉冲从发光元件13被发射到光线输出端口A到L。驱动电路以驱动脉冲信号反复扫描发光元件13，从而将光脉冲通过光纤2的次束FB(2)分配给光线发射传感器头20。
在下文中将根据图3、4和5来更加详细地描述光线发射单元10。如上所述，光线发射单元10包括光纤插头11、发光二极管插座12以及12个发光二极管13。此外光线发射单元10还包括12个在图1和2中看不到的瞄准仪透镜单元(collimator lens units)15。
在下面根据图3、4和5的描述中，“前方”指的是相对于“后方”位置而言更加靠近光纤2的束FB(2)的位置。例如，光纤插头11位于发光二极管插座12的前方，这个“前方”比图4和5中的“后方”更加靠近纸片的右侧。
光纤插头11具有通常为长方体的形状，并且一对插口11d从后末端部分侧向伸出。也就是，光纤插头11具有象倒置的字母T一样的横截面。在这种情况下，光纤插头11由透明的合成树脂例如聚碳酸脂制成。12个圆柱通孔11a以一定间距形成于光纤插头11上，并且具有与相关次束FB(2)的横截面相对应的圆形横截面。圆柱通孔11a在前端朝着凹陷处11e开口，并且直通到后末端表面11c。圆柱通孔11a的中心轴在图4中以CL1标示。圆柱通孔11a分别被分配给光纤2的束FB(2)，束FB(2)的中心轴以CL2标示。当束FB(2)被插入到圆柱通孔11a内时，如图5所示中心轴CL1与中心轴CL2重合。
此外12个注射孔11b形成于光纤插头11中。注射孔11b分别被分配给圆柱通孔11a，并且从光纤插头11的侧表面延伸到相关的通孔11a，这在图4中可以更为清楚地看出来。
插口11d沿着光纤插头11的侧表面平行延伸。然而，该插口11d被分成左部分和右部分。间隙11e2形成于左部分和右部分之间。间隙11e2在装配中用作光纤插头11与发光二极管插座12之间的定位器，这将在下文中具体描述。
发光二极管插座12具有通常为长方体的形状，并且与光纤插头11一样长。在这种情况下，发光二极管插座12由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物即ABS树脂制成。12个通孔12a以一定间距形成于发光二极管插座12中，该间距等于圆柱通孔11a的间距。通孔12a在其前端朝着插座12c开口，并且直通到后末端表面。通孔12a的中心线以CL3标示。通孔12a被分成后区12aa和前区12ab。后区12aa的直径大于前区12ab，为此在后区12aa和前区12ab之间形成了肩部12e。前区12ab的直径小于插座12c的宽度，从而前区12ab通过底壁朝着插座12c开口。后区12aa在后末端部分发散并且朝着外部开口。
插座12c象一个凹槽一样在发光二极管插座12的纵向上延伸，并且具有近似等于插口11d末端表面之间距离的恒定宽度。为此，一对插口11d贴身地容纳于插座12c中，并且后表面11c与底部表面接触。插头12c的深度小于后表面11c和注射孔11b之间的距离。如图5所示，当光纤插头11与发光二极管插座12装配到一起时，后末端表面11c与底部表面12b接触，并且注射孔11b被留在插座12c的外部。因此，一对插口11d贴身地容纳于插座12c中，并且中心线CL3延伸的假想平面与中心线CL1延伸的假想平面共面。
在装配工作中，次束FB(2)被分别插入到圆柱通孔11a中。次束FB(2)可以从后表面11c出来。次束FB(2)的弹性迫使光线输入末端部分被压紧到光纤插座11的内表面，并且将光纤2稳定地保持于圆柱通孔11a中。将光固化液体粘接复合物注射到注射孔11b中。该光固化液体粘接复合物透入到内表面和次束FB(2)之间的边界区域中，并进一步进入到光纤2的束FB(2)中。再将注射的光固化液体粘接复合物暴露于光线中从而使光纤2相互粘接并且粘接到光纤插头11的内表面。当使用光线来固化液体粘接复合物时，光纤2由于摩擦力的作用而不可移动，并且牢固地相互粘接和粘接到内表面上。如果次束FB(2)从后表面11c伸出，则将该次束FB(2)切掉，使得光线输入末端表面与后表面11c共面。
发光二极管插座设置有一对凸块(lug)12d1/12d2。凸块12d1/12d2伸入到插座12c中(见图3)，并彼此面对。凸块12d1/12d2距离发光二极管插座12的右表面预定的距离，并且间隙11e2同样距离右表面预定的距离。凸块12d1/12d2的宽度近似等于间隙11e2的宽度从而凸块12d1/12d2贴身地容纳于间隙11e2中。当凸块12d1/12d2容纳于间隙11e2中时，光纤插头11的左右表面分别与发光二极管插座12的左右表面共面，并且中心线CL1分别与中心线CL3自动对齐。因此，插口11d/插座12c和间隙11e2/凸块12d1/12d2使得中心线CL1与中心线CL3自动对齐。
瞄准仪透镜单元15通常为圆柱形，并且具有各自的圆柱形主体15f和各自的可变形尾部15h。瞄准仪透镜单元15由透明的合成树脂例如丙烯酸树脂制成。圆柱形凹处15a形成于瞄准仪透镜单元15中，并且具有中心轴CL4。圆柱形凹处15a从后末端表面15g经过尾部15h穿透到圆柱形主体15f内，并且狭槽15d形成于尾部15h中。换句话说，每个尾部15h被分成四片。当这四片被向外压时，它们以增加圆柱形凹处15a直径的方式变形。
圆柱形主体15f的直径近似等于通孔12a的后区12aa的直径，并且大于前区12ab的直径。为此，当瞄准仪透镜单元15被插入到通孔12a中时，前表面15c与肩部12e接触，并且中心轴CL4分别与中心轴CL3重合。
瞄准仪透镜15b限定出圆柱形凹处15a的底部，并且从前末端表面15c稍稍回缩。换句话说，防护部分15e形成于圆柱形主体15f中，防止瞄准仪透镜15b受到不希望的污染和物理伤害。瞄准仪透镜15b分别具有与中心轴CL4重合的光轴。瞄准仪透镜15b的直径小于前区12ab的直径，大于次束FB(2)的直径。瞄准仪透镜15b将光线聚集到光纤2的次束FB(2)上，并且将大量的光入射到光纤2的次束FB(2)的末端表面上。
发光二极管13的结构彼此相似。每个发光二极管13包括圆盘形基片16、圆盘形基片16上的半导体发光二极管(未示出)、半椭圆体覆盖片14以及电极13a。半导体发光二极管(未示出)安装于圆盘形基片16的前表面16a上，并且由半椭圆体覆盖片14覆盖。电能通过电极13a提供给半导体发光二极管，导致半导体发光二极管发射出激光。半椭圆体覆盖片14具有中心轴CL15，并且该中心轴CL15用作从半导体发光二极管发射出的光线的光轴。半椭圆体覆盖片14可以透过从半导体发光二极管发射出的光线。圆盘形基片16的直径大于圆柱形凹处15a的直径，并且半椭圆体覆盖片14朝着圆盘形基片16直径逐渐增加。半椭圆体覆盖片14的直径在前表面16a处达到最大，并且该最大直径稍大于圆柱形凹处15a的直径。当发光二极管13被推入到圆柱形凹处15a中时，半椭圆体覆盖片14与瞄准仪透镜15b接触，并且后表面15g与前表面16a的外围区域接触。外围表面14a向外推动分离的尾部15h，于是该分离的片变形。为此，弹力被施加于外围表面14a上，并且半椭圆体覆盖片被分离的尾部15h夹紧。中心轴CL5与中心轴CL4重合。
光线检测单元19同样包括光纤插头17，插座18和8个光线检测元件19a例如光电检测晶体管。光纤插头17形成有8个光线输入端口17a，光线检测元件19a被保持在插座18内。插头17与插座18被装配到一起从而光线输入端口17a与光线检测元件19a相对。光线检测元件19a将入射光线转换成光电流，并且光电流量与入射光量成比例。光线检测单元19的结构与光线发射单元10的结构相似，为了简明的缘故下文不再作进一步描述。
扫描的方法公开在日本专利申请公开平9-152871中。可以将开关矩阵连接到光线发射单元10和光线检测单元19之间。在这种情况下，开关选择性的开闭从而为移动物体1顺序地检查光线检测元件19a。由12个时隙组成的时帧可以重复以进行扫描。12个发光元件13分别被分配给12时隙，在这12个时隙中发光元件13被选择性地以驱动脉冲信号供给能量。通过次束FB(2)光学连接到发光元件13中一个的8个光线发射传感器头20，在给其分配的时隙中朝着两侧的相邻光线接收传感器头30同时发射平行光束对。由于光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30按照这种方式布置光束不是同时入射到任意一个光线接收传感器头30的两个透镜31L/31R上，因此8个光束被引导朝向8根光纤3，并且光线从8个光线接收传感器头30通过组成一个次束FB(3)的光纤3传播到8个光线输入端口17a。入射光线通过8个光线检测元件19a转换成光电流。在下一个时隙中，下一个发光元件13被供给驱动脉冲信号，并且另外8个光线发射传感器头20同时朝着相邻的光线接收传感器头30发射光束。因此，在每个时隙中，8对光束同时从8个光线发射传感器头20发射出来，并且这8个光束被导向相关的一个次束FB(3)的光纤3。96个移动物体1被分配给96个12个时隙和8个光线输入端口17a之间的组合，数据处理模块在时隙和光线输入端口17的基础上可以确定任意一个移动物体1。
图6A到6C示出了次束FB(2)的几个例子。光线从每个发光元件13被分配给多根光纤2，并且该光线将均匀地入射到多根光纤2的末端表面。如果如图6D所示将7根光纤2X和2Y布置于一个圆柱形通孔11a中，则入射到中间光纤2Y的光量为最大，并且大于入射到其它光纤2X上的光量。这需要对光线检测单元19进行复杂的校准。然而，当光纤2如图6A到6C一样布置时，则光线均匀地入射到多个光纤2上，因此避免了复杂的校准工作。
在图6A到6C中，参考标记P1指的是通孔11a的中心轴，参考标记P2指的是每根光纤2的中心轴。通孔11a具有曲率半径“R”，光纤2具有曲率半径“r”。“n”是光纤2的数量。中心轴P1和每个中心轴P2之间的距离用“A”表示。
r＝Asin(/n) 方程1方程1可以改写为A＝r/sin(/n)方程1’曲率半径R可以表示为R＝A+r方程2替代方程1’中的A，可以得到R＝r+r/sin(/n)如果光纤2和它们束FB(2)的边界满足方程3，则所有的光纤2都与限定出通孔11a的内表面11aa保持接触，每根光纤2还与相邻的光纤2保持接触，并且所有光纤2的轴P2都在一个假想的圆Q上。假想圆Q具有与光轴重合的中心P1。尽管瞄准仪透镜15b设置于发光二极管13和光纤2的束FB(2)之间，但是光强度以二项式分布从中心轴P1开始减少。换句话说，光强度关于与中心轴P1重合的光轴各向同性地变化。光轴CL5与中心轴P1对齐从而中心轴P2处的光强度彼此相等，因为所有的中心轴P2都在一个假想圆Q上。与假想圆Q重叠的光纤2的横截面面积彼此相等。为此，入射到每个光纤2的光量近似等于入射到其它光纤2上的光量。
即使中心轴P2稍稍偏离假想圆Q，入射光量的波动也是可以忽略不计的，因为中心轴P2与中心轴P1是隔开的。
由于光纤2保持着与内表面11aa以及相邻光纤2的接触，它们之间的摩擦是较大的，并且相应地，光纤2趋于停留在圆柱形通孔11a中。如前面所述的，弹力被施加到内表面11aa和相邻光纤2上，从而使摩擦力大到足以将光纤2稳定地保持在圆柱形通孔11a内。因此，在粘接复合物固化的过程中，由于较大摩擦力的作用光纤2很难被从光纤插头11中拔出来。
优选地从3、4和5中来选择n，因为在通孔11a中光纤2被自动地安排成图5A、5B或5C所示的图案。换句话说，可以预料到装配工人会简单地将3根、4根或者5根光纤2插入到每个通孔11a中。中间区域的空间太窄而不能容纳一根光纤2。为此，3根、4根或5根光纤2以一种满足方程3的方式占据了每个通孔11a的外围区域。
如果n为6，6根光纤2X保持着与限定出通孔11a的内表面以及相互之间的接触，并且相应地满足方程3。然而，在中间区域仍然剩余宽度与一根光纤相同的空间。如果没有任何假光纤(dummy fiber)来占据这个空间，则6根光纤2X中的一个就会落入该空间内，并且这些光纤2X会丧失前述图案。为了将6根光纤2X保持为一定图案，有必要在该空间内插入一根假光纤2Y。如果n大于6，对于光纤2X需要至少一根假光纤2Y。当光纤2X与假光纤2Y一起被插入到通孔11a中时，装配工人应保持光纤2X围绕着假光纤2Y。如果假光纤误被一根光纤2X替代，则光学变换器将由于假光纤2Y的原因而不能检测到移动物体的当前位置。因此，装配工人应该更加仔细地进行装配工作，并且需要减慢工作的进程。
从前面的描述可以理解到，光纤2/3沿着光学装置和它们转向点之间的唯一路线弯曲，并且在将光纤2/3安装到光学装置的工作过程中对光学装置的表面施加力。该力在光纤和所说表面之间产生较大的摩擦力，将光纤2/3保持在该表面上不可移动。由此，光纤2/3被牢固地固定到光学装置上。换句话说，光纤不会脱落，光学变换器可以准确地将移动物体的当前位置转换成电信号。即使光纤2/3没有被粘接到光学装置上，该弹力仍然被施加到所说表面上从而使光纤2/3继续被压紧于其上。摩擦力将光纤2/3保持在光学装置内从而光纤2/3不会脱落。
从工人能容易地将光纤2/3夹持在预定路线上的角度来看，主束AFB是合乎要求的。主束AFB的另一个优点是沿光纤2/3的光线传播损失的均匀度。因为弯曲部分AFBa中的光纤2/3具有彼此近似相等的曲率半径值。
从减少光线传播损失的角度来看，光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30的布置是合乎要求的。具体而言，如果光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30被引导成与图1示出的那些布置相反，则主束AFB将在前后部42/43的右端部急剧地弯曲。与之相反，头部20a/30a被引导朝向光线发射单元/光纤检测单元10/19，从而使得主束AFB的路线具有一个较大的曲率半径。这实现了相对缓和的弯曲，并且减少了光纤传播损失。
在前面描述的实施例中，后部43上的主束AFB的中心轴与前部42上光线检测单元19附近的主束AFB的中心轴间隔开7厘米，并且弯曲部分AFBa的曲率半径大约为3.5厘米。在现有技术中，相应的距离为4.5-5.0厘米，曲率半径的范围为2.25厘米到2.50厘米。由于主束直径大约为1厘米，因此在现有技术中该束被急剧地弯曲。另一方面，主束AFB在连接板40b的两侧缓和地弯曲，从而使得工人在装配工作中可以容易地处理主束AFB。因此。连接板40b优于现有技术的支架。
乐器自动演奏钢琴根据本实用新型的光学变换器可用于乐器上。图7示出了实施了本实用新型的自动演奏钢琴。自动演奏钢琴大体上包括大钢琴51和自动演奏系统52。自动演奏系统52安装于大钢琴51中，并且不用任何手指弹奏就可以在大钢琴51上演奏音乐片段。在这种情况下，自动演奏系统不仅可以用于再现大钢琴51上的演奏，还以在信息保存价质中记录所做的演奏。
大钢琴51包括一键盘51a，一些动作单元51b、一些音锤51c、一些制音器51d和一些琴弦51e。键盘51a包括按照已知模式布置的黑色琴键51f和白色琴键51h，并且它们可以在静止位置(rest position)和末端位置之间独立地移动。黑/白琴键51f/51h在绞盘螺钉(capstan screws)处与动作单元51b连接并且在最后部分连接到制音器51d，音锤51c在琴弦51e的下方连接到动作单元51b。
当黑/白琴键51f/51h被压下时，被压下的琴键51f/51h向上推动制音器51d，并且启动动作单元51b。于是，制音器51d离开琴弦51e，从而琴弦51e准备开始振动。另一方面，动作单元51b脱离音锤51c。于是，音锤51c开始朝着琴弦51e自由转动。音锤51c在琴弦51e上反弹从而引起琴弦51e的振动，然后动作单元51b接收音锤51c。当压下的琴键51f/51h被松开时，动作单元51b和音锤51c返回到各自的静止位置，制音器51d再次与琴弦51e接触。因此，大钢琴51按照与标准大钢琴相似的方式运作。
自动演奏系统52包括光学变换器52a，数据处理模块52b以及螺线管操作的琴键致动件52c。光学变换器52a设置于黑/白琴键51f/51h之下，并且监测从黑/白琴键51f/51h的下表面伸出的闸板51j。光学变换器52a与图1到5中示出的光学变换器相似，为避免不必要的重复在下文中没有对其作进一步的描述。闸板51j对应于移动物体1，并且在相关黑/白琴键51f/51h的向下运动中逐渐的遮断平行光束。光学变换器52a将入射光量转换成代表相关黑/白琴键51f/51h当前琴键位置的电信号。电信号从光学变换器52a提供给数据处理模块52b。
螺线管操作的琴键致动器52c被部分地嵌入到键床(key bed)51k中，并且被选择性地以驱动脉冲信号供给能量。当数据处理模块52b为螺线管操作的琴键致动器52c供能时，活塞52e从螺线管(未示出)中伸出，并且向上推动相关黑/白琴键51f/51h的后部。在朝着末端位置的过程中，音锤51d与琴弦51e分离，并且动作单元51b脱离音锤51c。因此，不需要演奏者的弹奏就可以顺序地驱动黑/白琴键51f/51来使其它零部件动作，演奏通过自动演奏系统而被回放。
数据处理模块52b具有重放模式和记录模式。当数据处理模块进入重放模式时，数据处理模块顺序读取代表演奏的音乐数据编码，并且分析读取的数据编码以观察哪个或哪些琴键51f/51h应当被移动。数据处理模块52b进一步确定这个或这些琴键应当被移动的时间。当时间来临，象上面所描述的一样，数据处理模块52b将驱动脉冲信号提供给螺线管操作的琴键致动器52c，并促使活塞52e向上推动琴键51f/51h的后部。
另一方面，当自动弹奏钢琴被设定为记录模式时，数据处理模块定期地检查电信号以观察黑/白琴键51f/51h中的任一个是否被弹奏者压下或者松开。假定弹奏者压下了黑琴键51f。数据处理模块52b确定该压下的琴键51f，并且计算琴键速度。数据处理模块52b产生代表该压下的琴键51f、琴键速度和从演奏开始到琴键-打开事件发生所流逝时间的音乐数据编码。相似地，当弹奏者松开被压下的琴键51f时，数据处理模块52b产生代表该松开的琴键和到琴键-关闭事件发生所流逝时间的音乐数据编码。数据处理模块52b为压下的琴键和松开的琴键重复进行上述的工作，直到演奏的结束。可以理解，光学变换器52a是自动演奏系统52的一个组成系统部件。
光学变换器52a应该向数据处理模块52b准确地报告琴键的动作。在键盘51a中通常包含88个黑/白琴键51f/51h，相应地有88个闸板51j被光学变换器所监测。如果任何一个光纤2/3从光学装置10/19/20/30上脱落，则在重放中相应的电子乐音就会丢失。然而，本实用新型的光学变换器52a将光纤2/3牢固地固定到光学装置10/19/20/30上。为此，本实用新型的自动演奏钢琴具有较高的可靠性。
静音钢琴来看附图8，静音钢琴大体上包括大钢琴61、音锤制动器62和电子乐音产生系统63。大钢琴61的结构与大钢琴51相似。大钢琴61与大钢琴51相应的各零部件被标示以相同的附图标记，为了简明的缘故不再赘述。
音锤制动器62在音锤51c上横向延伸，并且可关于杆62a的中心轴转动。减震器(a shock absorber)62b从杆62伸出，并且移入和移出音锤51c的轨道。当音锤制动器62将减震器62b保持在所说轨道之外时，与标准大钢琴相似琴弦51e被音锤51c敲击以产生乐音。当钢琴演奏者转动杆62a时，减震器62b被移动到音锤51c的轨道中。当钢琴演奏者在键盘51a上弹奏时，压下的琴键51f/51h使得相关动作单元51b从音锤51c脱离，并引起音锤自由转动。然而，在到达琴弦51e之前音锤51c从减震器62b反弹回来。从而，从琴弦51e上没有产生任何声学钢琴乐音。作为替代，电子乐音产生系统63象下面所述的一样以声学钢琴乐音的音高产生出电子乐音。
电子乐音产生系统63包括一组琴键传感器63a、一组音锤传感器63b、一数据处理/乐音产生模块63c和一头戴型耳机63d。图1到5示出的光学变换器被用作所述的这组琴键传感器63a和音锤传感器63b。闸板51j用作被琴键传感器组63a监测的移动物体。其它的闸板51n分别连接到音锤51c的音锤柄，并且用作被音锤传感器组63b监测的其它移动物体1。
假定钢琴演奏者将减震器62b移动入音锤51c的轨道内。当钢琴演奏者在键盘51a上弹奏一段音乐时，他或她压下黑琴键51f，并且在其后松开该压下的黑琴键51f。琴键的动作从琴键传感器组63a通过琴键位置信号被报告给数据处理/乐音产生模块63c。然后数据处理/乐音产生模块63c确定该压下的黑琴键51f，并且计算出琴键速度。该压下的黑琴键51f使得动作单元51b脱离音锤51c从而音锤51c开始自由转动。音锤传感器63b在从减震器62b回弹之前立即检测闸板51n，并且将抵达报告给数据处理乐音产生模块63c。然后数据处理单元将代表音符-打开、琴键编码和琴键速度的音乐数据编码提供给乐音产生器，乐音产生器从存储于其中的波形数据段中产生出声频信号。该声频信号被提供给头戴型耳机63d，并且被转换成电子乐音。
因此，这组琴键传感器63a和音锤传感器63b是电子乐音产生系统63的组成零部件，并且应当准确地将琴键动作和音锤动作报告给数据处理/乐音产生模块63c。在键盘51a中通常包含88个黑/白琴键51f/51h，并且相应地有88个闸板51j被琴键传感器组63a监测。相似地，在大钢琴中包含有88个音锤51c，有88个闸板51n被音锤传感器组63b所监测。如果任何一根光纤2/3从光学装置10/19/20/30中脱落，则在演奏中相应的电子乐音就会丢失。然而本实用新型的光学变换器52a将光纤2/3牢固地固定到光学装置10/19/20/30上。为此，本实用新型的静音钢琴具有较高的可靠性。
尽管已经示出和描述了本实用新型的特殊实施例，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本实用新型范围和实质的情况下可以对本实用新型做出各种变化和修改。
本实用新型的技术范围并不局限于合成树脂带41a。主束AFB可以通过如图9中示出的拉带固定到支架40上。拉带81是Hellermann Tyton公司制造的“Insulok”(商标)产品。一张浸渍纸83(见图10)可以用于该光学变换器。将一张纸在合成树脂中浸渍，并且将主束AFB用这张树脂浸渍纸83绑到支架40上。另外，主束AFB还可以通过如图11所示的一片双面胶纸85固定到支架上。
本实用新型的技术范围并不局限于12个光线输出端口A到L和8个光线输入端口17a。光线输出端口的数量和光线输入端口的数量取决于移动物体的数量和每个时帧中可确定的时隙数量。如果移动物体多于96，则光线输入端口/光线输出端口中的任意一个或者二者都将增加。另一方面，如果移动物体少于88，则可将11个具有8个光线输入端口17a的光线检测单元19和一个具有11个光线输出端口的光线发射单元一起使用。
光线接收传感器头和光线接收传感器头可以由美国专利5,909,028中公开的光线发射块、光线检测块所替换。单个光束可以从另一类光线发射传感器头发射到相邻的光线接收传感器头。这些种类的传感器头可以用于本实用新型的光学变换器。
图3到5示出的结构是可用于本实用新型光学变换器的光线发射单元的例子。光纤插头11和发光二极管插座可以由整体式盒体替换。
本实用新型的技术范围不局限于图1示出的零部件布置。如果移动物体的位置与图1和2中示出的那些不同，则光线发射传感器头/光线接收传感器头20/30将被移动到与移动物体1相邻的其它区域。而且，光线发射单元10可以隔开和偏离光线检测单元19较宽的距离。此外，光线接收传感器头30可以设置在与光线发射传感器头20相同的一侧来接收移动物体1上的反射光。
本实用新型的技术范围不局限于支架40。前部42、后部43和连接板40b可以相互分离，只要它们的相对位置没有改变即可。
光纤2/3可以捆扎成多于一个主束。如前所述，将光纤2/3捆扎成主束AFB的原因是主束AFB可以容易地夹持在预定路线上。如果多于一个主束比单个主束AFB更能提高工作效率的话，则次束FB(2)/FB(3)可以被捆扎成多于一个主束。在光线发射单元10和光线检测单元19位于彼此隔开的区域中的情况下，次束FB(2)和次束FB(3)可以被捆扎成不同的主束以夹持在不同的路线上。
次束FB(2)/FB(3)可以被捆扎成不带防护层41c的主束AFB。在这种情况下，主束AFB就要求在较短的间距上使用环41b。
本实用新型的技术范围不局限于丙烯酸树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和聚碳酸酯。光纤2/3可以由另外种类的透明材料制成，只要这种材料具有弹性即可。光纤插头11、发光二极管12可以由另外种类的透明材料和另外种类的丙烯酸树脂制成。
本实用新型的技术范围不局限于光线固化粘接复合物。任意种类的粘接复合物都可用来进行装配。而且，主束FB(2)/FB(3)和光纤2/3可以通过机械连接来连接到插头11/17和传感器头20/30。
丙烯酸树脂带41a可以由细绳、夹子或粘接到反面的夹具替换。
本实用新型所适用的乐器不局限于自动演奏钢琴和静音钢琴。本实用新型的光学变换器可用于任意种类的电子乐器，例如电子弦乐器、电子打击乐器和电子管乐器。
权利要求中的用语与实施例中的零部件按下述方式相互对应。移动物体1的当前位置对应于“物体”的“状况”。光线发射传感器头20和光线接收传感器头在整体上构成“多个光学传感器头”。前部42、后部43和连接板40b组合构成“支架”。环41a对应于“多个连接件”。
黑/白琴键51f/51h用作“操纵器”，数据处理/乐音产生模块63c用作“乐音产生系统”。在数据处理模块52b以实时的方式将音乐数据编码提供给另一远离自动演奏钢琴的另一键盘乐器的螺线管操作琴键致动器52c的情况下，数据处理模块52b和所说另一键盘乐器的螺线管操作琴键致动器52c、键盘51a、动作单元51b、音锤51c、制音器51d和琴弦51e在整体上构成“乐音产生系统”。音高就是乐音的“属性”。动作单元51b、音锤51c和琴弦51e组合构成每个“机械乐音产生单元”。
权利要求1.一种将物体(1；51j；51n)的状况转换成电信号的光学变换器，包括用于发射光线的光线发射单元(10)；用于将入射光线转换成所述电信号的光线检测单元(19)；选择性连接到所述光线发射单元(10)和所述光线检测单元(19)的多个光学传感器头(20，30)，以所述光线桥接分别分配给所述物体(1；51j；51n)的间隙，从而将代表所述状况的所述入射光线提供给所述光线检测单元(19)；以及多根光纤(2，3)，该多根光纤(2，3)连接在所述光线发射单元(10)、所述光线检测单元(19)和所述多个光学传感器头(20，30)之间以在其之间传播所述光线和所述入射光线，其特征在于，还包括支架(40)，该支架(40)具有关于所述光线发射单元(10)、所述光线检测单元(19)和所述多个光学传感器头(20，30)不可移动的路线，以及紧固件(41)，该紧固件(41)将所述多根光纤(2，3)稳定地保持在所述路线上，从而所述多根光纤(2，3)具有各自的弯曲末端部分(2a，3a)，该弯曲末端部分(2a，3a)至少连接到所述光线发射单元(10)和光线检测单元(19)、所述多个光学传感器头(20、30)之一上。
2.根据权利要求1所述的光学变换器，其中所述多根光纤(2，3)被捆扎成至少一个主束(AFB)。
3.根据权利要求2所述的光学变换器，其中所述的至少一个主束(AFB)被包裹在防护层(41c)中。
4.根据权利要求3所束的光学变换器，其中所述多根光纤(2，3)由多个连接件(41b)锁定在所述防护层(41c)中。
5.根据权利要求1所述的光学变换器，其中所述光线发射单元(10)、所述光线检测单元(19)和所述多个光学传感器头(20，30)被安装到所述支架(40)上。
6.根据权利要求5所述的光学变换器，其中所述光线发射单元(10)和所述光线检测单元(19)被分配给所述支架(40)表面上的区域(42)，并且所述多个光学传感器头(20，30)被分配给所述表面上的另外区域(43)，该另外区域在一定方向上与所述区域分隔开。
7.根据权利要求6所述的光学变换器，其中所述多根光纤(2，3)被插入到所述光学传感器头(20，30)的孔(11a)中，其中所述孔在与所述光线发射单元(10)和所述光线检测单元(19)相反的一侧朝其外部开口，从而使得所述路线在所述表面上被缓和地弯曲。
8.根据权利要求1所述的光学变换器，其中所述光线发射单元(10)和光线检测单元(19)分别形成有多个光线输出端口(A-L)和多个光线输入端口(17a)，并且所述多根光纤(2，3)组成多个次束(FB(2)，FB(3))，该次束具有选择性地插入到所述多个光线输出端口(A-L)和所述多个光线输入端口(17a)中的所述弯曲末端部分。
9.根据权利要求8所述的光学变换器，其中所述次束(FB(2)，FB(3))被粘接到限定出所述多个光线输入端口(A-L)和所述多个光线输入端口(17a)的内表面上，并且每个次束(FB(2)，FB(3))的光纤(2，3)还相互粘接。
10.根据权利要求8所述的光学变换器，其中所述次束(FB(2)，FB(3))聚集成至少一个主束(AFB)，并且所述光纤(2，3)以一定间距从所述至少一个主束(AFB)转向从而使其具有其它弯曲末端部分(2a，3a)，该其它弯曲末端部分被分别插入到孔(22b，32b)中，所述孔(22b，32b)分别形成于所述多个光学传感器头(20，30)上。
11.根据权利要求10所述的光学变换器，其中所述至少一个主束通过多个连接件(41b)锁定在防护层(41c)中。
12.根据权利要求10所述的光学变换器，其中所述多个光学传感器头(20，30)在一定方向上以一定间距排列在所述支架(40)的区域(43)中，并且所述光线输出端口(A-L)和所述光线输入端口(17a)在与所述一定方向平行的方向上以一定间距排列在所述支架(40)的另外区域(42)上，从而使得所述至少一个主束(AFB)具有沿着所述光线输出端口(A-L)和所述光线输入端口(17a)延伸的末端部分、沿着所述光学传感器头(20，30)延伸的另外末端部分以及在所述区域(43)和所述另外区域(42)之间弯曲的弯曲部分(AFBa)。
13.根据权利要求12所述的光学变换器，其中所述多个光学传感器头(20，30)的所述孔(22b，32b)在与所述光线发射单元(10)和所述光线检测单元(19)相反的一侧朝着外部开口，从而使得所述弯曲部分(AFBa)被缓和地弯曲。
14.根据权利要求10所述的光学变换器，其中所述至少一个主束(AFB)以一定间距通过所述紧固件(41)固定到所述支架(40)上。
15.一种用于产生乐音的乐器，包括多个操纵器(51f，51h)，该多个操纵器(51f，51h)独立地移动以规定乐音的属性；光学变换器(52a，63a)，该光学变换器(52a，63a)监测所述多个操纵器(51f，51h)以查看所述操纵器(51f，51h)是否改变了状况从而产生代表所述状况的状况数据段，该光学变换器(52a，63a)包括用于发射光线的光线发射单元(10)；基于入射光线确定所述状况的光线检测单元(19)；选择性连接到所述光线发射单元(10)和所述光线检测单元(19)的多个光学传感器头(20，30)，以所述光线桥接分别分配给所述物体(1；51j；51n)的间隙，以将所述入射光线提供给所述光线检测单元(19)；以及多根光纤(2，3)，该多根光纤(2，3)连接在所述光线发射单元(10)、所述光线检测单元(19)和所述多个光学传感器头(20，30)之间以在其之间传播所述光线和所述入射光线；以及乐音产生系统(52，63)，该乐音产生系统(52，63)连接到所述光学变换器(52a，63a)并且在所述状况数据段的基础上产生所述乐音，其特征在于所述光学变换器还包括支架(40)，该支架(40)具有关于所述光线发射单元(10)、所述光线检测单元(19)和所述多个光学传感器头(20，30)不可移动的路线，以及紧固件(41)，该紧固件(41)将所述多根光纤(20，30)稳定地保持在所述路线上，从而所述多根光纤(2，3)具有各自的弯曲末端部分，该弯曲末端部分至少连接到所述光线发射单元(10)和光线检测单元(19)、所述多个光学传感器头(20、30)两者之一上。
16.根据权利要求15所述的乐器，其中所述乐音产生系统(52)还包括多个被选择性地供给能量来移动所述多个操纵器(51f，51h)的致动器(52c)。
17.根据权利要求15所述的乐器，进一步包括多个机械乐音产生单元(51b，51c；51d)，该机械乐音产生单元分别与所述多个操纵器(51f，51h)相连接并且被选择性地致动以引起琴弦(51e)的振动来得到声学乐音，以及移入和移出所述多个机械乐音产生单元(51b，51c；51d)的制动件(62)，该制动件(62)在移入所述多个机械乐音产生单元(51b，51c；51d)时阻止所述琴弦(51e)产生所述的振动。
18.根据权利要求15所述的乐器，其中所述多根光纤(2，3)被聚集成至少一个主束(AFB)，该主束通过所述紧固件(41)固定到所述支架(40)上。
19.根据权利要求15所述的乐器，其中所述多根光纤(2，3)还具有其它弯曲末端部分，并且所述弯曲末端部分和所述其它弯曲末端部分分别被连接到所述光线发射单元(10)和光线检测单元(19)以及所述多个光学传感器头(20，30)。
20.根据权利要求19所述的乐器，其中所述多根光纤(2，3)的弹性将所述弯曲末端部分和所述其它弯曲末端部分压迫到所述光线发射单元(10)、所述光线检测单元(19)和所述光学传感器头(20，30)的表面上，从而阻止所述弯曲末端部分和所述其它弯曲末端部分从所述表面分离。
专利摘要一种光学变换器包括光线发射单元(10)、光线检测单元(19)、光线发射传感器头(20)和光线接收传感器头(30)，光线发射传感器头(20)和光线接收传感器头(30)以一定间距交替排列，移动物体(1)以与传感器头(20，30)之间的光束相交的方式穿过所述间隔；由于光线发射单元(10)和光线检测单元(19)远离传感器头(20，30)，因此光线发射单元(10)和光线检测单元(19)通过光纤(20，30)与传感器头(20，30)光学连接；光纤束(AFB)被夹持在预定路线上，光纤(2，3)从束(AFB)的预定点转向从而确保光纤(2，3)被弯曲以将弹力施加到光学装置(10，19，20，30)的内表面上，因而在其间的粘接过程中可以保持稳定。
文档编号G01J1/04GK2747592SQ200420104809
公开日2005年12月21日 申请日期2004年9月20日 优先权日2003年9月18日
发明者加藤忠晴 申请人:雅马哈株式会社