【発明の詳細な説明】
電気支持体による情報伝達方法
本発明は電気支持体によって（over an electrical support）情報を伝送する
方法に関する。さらに詳しくは、電気支持体によって時系列（time sequence）
で直列に流れるディジタル情報の伝送に関する。電気支持体によって種々の方法
によって直列に情報を伝送することは長年にわたって知られている。たとえば、
MIDI（Musical Instruments Digital Interface）のインターフェース標準によ
って音楽装置（musical instruments）間の情報を伝送することは公知の方法お
よびシステムである。考察されている伝送方法に特有の情報のコード化において
は、しばしばその伝送方法は、電気支持体によって通過させることができる種々
の異なるコード化されたメッセージの量で制限されることが珍しいことではない
。MIDI標準のばあい、たとえば、そのシステムが対処できる種々の異なる装置の
アドレス（チャネルとも称する）が１６であるという絶対限界にすぐにぶつかっ
てしまう。
本発明の目的は、そのシステムが既存のシステムとの両立性を維持しながら伝
達することができる種々の異なるメッセージの量を増大できる方法を提供するこ
とによって、公知の方法の欠点を改善することである。
この目的のために、本発明は、少なくとも二つの装置のあいだの多量の情報を
伝送する方法を扱っており、該方法によれば互いに連続する情報要素（elements
of information）は電気支持体によって通過させられており、
該情報要素は、一つ以上のデータおよび／またはこれらデータを目的とする装置
のアドレスを含む、メッセージを形成している二進遷移ないし二進変化（binary
transitions）のパケット（packet）で形成される。そしてこの方法は電気支持
体によって流れる遷移（変化）の量を増大せず、それにもかかわらず、そのシス
テムが伝達することのできる種々の異なるメッセージの量を増やすことができる
。本発明によれば、オフ状態（off-state）をとることができる少なくとも一つ
の二進遷移（変化）における二状態論理（two-state logic）を三状態論理で代
替することによって、メッセージの内容を豊富にすることを目的として、二進遷
移（変化）の能動状態（active state）の対称遷移（変化）（symmetrical tran
sitions）をそれらのオフ状態に対して生成できるようにするため、二進遷移（
変化）のオフ状態が用いられる。
情報とは、その意味内容をコード化することができるいかなるメッセージをも
意味している。
本発明において、装置とは情報送信機、情報受信機または情報の送信機と受信
機を組み合わせたもの（トランシーバー）である。
本発明よれば、情報要素は電気支持体によって互いに連続している。互いに連
続するということは、情報要素を時系列で一つずつ伝送することと定義するが、
それは、いかなる要素も電気支持体の全情報容量（the whole information capa
city）だけを使用していることによる。電気支持体は、ある場所から別の場所へ
電気信号を伝達することができるいかなる手段をも意味する。それらの支持体は
、通常は、１本以上のワイヤが互いに絶縁され、
末端にコネクタが取りつけられて１本のケーブルに組み立てられた形態の１本以
上の電気的導電体のものによって実現される。電気支持体による情報のコード化
は、公知の方法で行うことができる。たとえば電圧による方法、電流による方法
、位相による方法または電気支持体と両立するいかなる他の方法によっても実施
できる。
本発明によれば、情報要素は互いに連続する一組（aset of）の二進および三
進（ternary）の遷移（変化）で形成されている。情報のコード化が電圧によっ
て行なわれるばあい、二進遷移（変化）は、休止電圧（rest-voltage）からオン
電圧（on-voltage）（能動状態（active state））へ、さもなくばオン電圧から
休止電圧への急激な飛越し（sudden jump）によって行われる。コード化が他の
手段を通じて実現されるときも同様に行われる。何組もの二進と三進の遷移（変
化）は、二進および三進の遷移（変化）パケットとも称されるが、電気支持体に
よって接続された装置に専用のメッセージを形成する。いずれのメッセージにも
、一つ以上の装置に専用の一つ以上のデータが入っている。また、そのメッセー
ジには各装置のアドレスに使われる二進および三進の遷移（変化）が含まれてい
ることもできる。それらアドレスの機能は、個別の装置を特定し、その個別の装
置に専用のメッセージを具体化しうることである。
本発明によれば、情報要素は電気支持体によって互いに連続している。互いに
連続するということは、情報要素が時系列で一つずつ伝送することと定義するが
、それは、いかなる要素も電気支持体の全情報容量だけを使用するということに
よる。電気支持体は、ある場所から別
の場所へ電気信号を伝達することができるいかなる手段をも意味する。これらの
支持体は通常は、１本以上のワイヤが互いに絶縁され、末端にコネクタが取りつ
けられて１本のケーブルに組み立てられた１本以上のワイヤで製造された１本以
上の電気ケーブルによって実現される。電気支持体による情報のコード化は公知
の方法で行うことができる。たとえば、電圧による方法、電流による方法、周波
数による方法、位相による方法、または電気支持体と両立するいかなる他の方法
によっても実現できる。
本発明によれば、情報要素は互いに連続する二進および三進の遷移（変化）の
組合せ（ensemble）で形成されている。情報のコード化が電圧によって行われる
ばあい、二進遷移（変化）は休止電圧からオン電圧（能動状態）へ、さもなくば
、オン電圧から休止電圧への急激な飛越しによって実現される。コード化が他の
手段を通じて実現されるときも同様に行われる。二進と三進の遷移（変化）の組
合せは、二進および三進の遷移（変化）パケットとしても知られているが、その
電気支持体に接続される装置に専用のメッセージを形成する。各メッセージには
一つ以上の装置に専用の一つ以上のデータが入っている。また、そのメッセージ
には、各装置のアドレスに使われる二進および三進の遷移（変化）が含まれてい
てもよい。これらのアドレスは、個別の装置を特定し、かつその個別の装置に専
用のいくつかのメッセージの特性づけを可能ならしめるために存在している。
本発明によれば、二進遷移（変化）の能動状態の、そのオフ状態に関して対称
の一つ以上の遷移（変化）が形成される。対称の遷移（変化）とは、通常の遷移
（変化）
の中立状態（neutral state）に関して対称な変化であると理解されなければな
らない。たとえば電流によるコード化のばあい、通常の二進遷移（変化）は、電
流の活性化（または不活性化）によって行われ、一方、対称の遷移（変化）は、
同じ導電体によって逆方向に流れる電流を活性化（または不活性化）することに
よって行われる。同様に、電圧によってコード化を行うばあい、通常の二進遷移
（変化）は正の電圧ステップ（positive electrical voltage step）によって実
現可能であり、そして対称の遷移（変化）は、同レベルのゼロ電圧に関して負の
電圧ステップによって実現される。メッセージが直列のｍ個の二進遷移（変化）
からなるばあい、ｎ個の対称二進遷移（変化）の生成によって許容される種々の
追加のメッセージの量は、下記の式で表される。
Ｎ sup＝〔３n．２(m-n)〕−２m
ここで、ｎとｍは整数値であり、ｎはｍより小さいかまたは等しい。本発明に
おいて、二状態論理（０および１という２つの状態によって示される）（two-st
ate lagic）にとってかわる三状態論理（three-state logic）とは、各情報要素
が−１、０および１によって表される三つの異なる値のいずれか一つをとること
だけが許容される論理である。
本発明の方法の好ましい実施態様は、アドレスされた装置の存在を検出ことに
ある。この検出は、実現される情報コード化方式に適合されるいかなる方法によ
っても行うことができる。たとえばコード化が電流によって実現されるばあいは
、支持体回路（support circuit）中に直列に挿入された抵抗器における前記電
流による電圧降
下を検出できる。この電圧降下は、たとえばエミッティング装置（emitting dev
ice）に専用の論理肯定応答（logic acknowledge）信号を生成させるのに使用で
きる。
本発明においては、メッセージの流れる周波数（message flowing frequency
）を、装置機構（setup）中に存在するすべての装置が許容する最大周波数に適
合させることがとくに有利である。たとえば、高周波数に転換させることを要求
するメッセージをエミッティング装置から伝送したのち、このメッセージ自体は
いくつかの基本周波数で送られるので、さらに受信機からの肯定応答（acknowle
dge）メッセージを待ち、そののち、すべての肯定応答信号（the totality of t
he acknowledge signals）が受信されなくなるまでこの高い周波数などに転換す
ることが可能である。ついで、その通信を保持するばあいは、えられた周波数を
固定したままにしておく。
前記支持体を流れる二進情報の有利なコード化方式は電流によって行われるコ
ード化である。このコード化方式によれば、二つの二進レベルが、電流が存在し
ているか、または存在していないかによって実現される。二進レベル１が、電流
が存在しないばあいに実現されるか、または電流が存在するばあいに実現される
か、は重要なことではない。実際には、優れた結果を示したのは、二進レベル１
が電流が存在しないばあいに行われ、二進レベル０が電流が存在するばあいに行
われたときである。
本発明は、また、MIDI通信の標準による音楽装置（musical equipment）に関
するデータの通信方法の使用にも関する。この使用によれば、５mAの電流による
コード化が二進レベル０のばあいに用いられ、かつ前記電流は論
理レベル１のばあいに停止される。このようなMIDI通信システムの基本周波数は
、非同期性のプロトコルにしたがって31.25Ｋボー（baud）であり、各メッセー
ジは、メッセージを開始するための一つの二進遷移（変化）（「ビット」）（能
動状態における「スタート−ビット」すなわち状態０）、８個のデータビットお
よびメッセージ終了の一つのビット（休止状態における「ストップ−ビット」す
なわち状態１）を含有している。
MIDIの標準によると、情報支持体（information support）のケーブルの末端
に取りつけられているコネクタは規格化された５ピンDINコネクタ（180゜）であ
る。４および５と表示された（labeled）ピンは情報を運ぶカレントループない
し電流ループ（current loop）を接続するのに使用され、ピン２は接続されない
か（「MIDI In」ポートのばあい）またはケーブルのシールドないしシールディ
ング（shielding）に接続される（「MIDI Out」または「MIDI Thru」のポートの
ばあい）。ピン１と３は接続されない。
本発明の方法の他の実施態様では、第二の支持体によって追加の二進および／
または三進の遷移（変化）を生成させることもまた可能である。第二の支持体は
第一の支持体に並列の電気支持体である。この第二の支持体への情報のコード化
は、第一支持体で利用されたのとは異なる方法で実施することができる。たとえ
ば第一の支持体による情報は電流によってコード化され、そして第二支持体によ
る情報は電圧によってコード化される。しかしながら、ほとんどのばあい、情報
のコード化は二つの支持体で同じ方式で実施することが好ましい。
本発明のこの実施態様の好ましい方法によれば、第二のカレントループは、第
二の情報支持体を実現するため、同じ５ピンDINコネクタの未使用ピン１と３に
接続される。
また本発明は、本発明の方法によって情報通信を行うシステム、およびMIDIの
標準にしたがう音楽装置（musical devices）の操作に関する情報通信を行うの
に本発明の方法を用いるシステムにも関する。
また本発明は情報通信システムにも関しており、該システムによれば、エミッ
ティング装置（emitting device）が支持体によって逆電流を保持し、そして受
信装置がこの電流を変調し、情報をエミッティング装置に戻して、交番の双方向
性通信システム（alternate bidirectional communication system）（「半二重
」システム（“half-duplex”system））を実現している。
図１は従来の技術にかかわる装置を示す。支持体を流れる情報は、ピン４と５
を通じてオプトカプラ（opto-coupler）６に接続された規格化DINコネクタ２（
インと表示）のピン４と５を通じて装置に入っている。つぎに、オプトカプラ６
からでる二進遷移（変化）の流れは、データワード（data words）を組立てるた
めに情報を非直列化（de-serializing）する直並列変換器（serial-parallel co
nverter）８に送られる。データワードは結線９によって処理装置１０に送られ
る。処理装置１０によって生形された情報は、結線１１によって並直列変換器（
parallel-to-serial converter）１２に送られて直列化され、変換器１２はDIN
コネクタ１４（アウト（OUT）と表示）のピン５に結線１３によって接続されて
いる。
DINコネクタ３（スルー（THRU）と表示）は、そのピン５が、オプトカプラ６
からでる信号に結線１５を有して接続されている。
図２は、MIDI標準と適合するリンク（link）によって接続された従来技術にか
かわる二つの装置を示す。第一の装置は、処理装置１０、直並列変換器８、およ
びDINコネクタ２（イン（IN））に接続されたオプトカプラ６を備えている。電
気ケーブル１６は、このコネクタのピン２、４、および５を、第二の装置のDIN
コネクタ１４（アウト（OUT））のピン２、４および５に接続している。第二の
装置の内側にアウトコネクタ（OUT connector）１４が並直列変換器１７に接続
され、この変換器１７自体は処理装置１８に接続されている。
本発明にかかわる通信システムを、その概略図である図３を用いつつ、以下に
詳細に説明する。図３は、三進遷移（変化）を生成させる実際の実施方法を示す
。処理装置１８は、個別の並直列変換器の使用を必要とせずに、それ自体で情報
の並直列変換を実施する。直列化された情報は処理装置１８の出力Ａによって送
られ、線路増幅器（line amplifier）２４に入る。該増幅器２４の出力は抵抗器
２６を通じて電源に接続され、かつ抵抗器２５を通じてアウトの表示をされたDI
Nコネクタ１４のピン５に接続されている。同じ処理装置１８からの第二の出力
Ｂは、線路増幅器２７と抵抗器２８を通じてコネクタ１４のピン４に接続され、
また該増幅器の出力は抵抗器２９を通じて電源にも接続されている。
受信装置側については、二つのオプトカプラ６と２１が、抵抗器２０と２２を
通じて、イン（IN）と表示された
コネクタ２のピン４と５に接続されている。これらオプトカプラの出力は処理装
置１０のＣおよびＤと表示された入力に直接入っている。
処理装置１８は、いつでも、その出力Ｂの信号が、出力Ａが休止状態のときに
送られるだけであるようにプログラムされている。同様に出力Ａが信号を発して
いるとき出力Ｂは休止状態のままであるようにプログラムされる。
図４は、図３に示すエミッティング装置によるメッセージの伝送を示すタイミ
ング図（timing diagram）であり、このメッセージは、「スタート」ビット（“
start”bit）、続く通常ビット（normal bit）、対称ビット（symmetrical bit
）、通常ビット、第二の対称ビット、四つの通常ビット、および「ストップ」ビ
ット（“stop”bit）で形成されている。エミッタの（emitter´s）処理装置の
出力ＡとＢの状態および受信機の処理装置の入力ＣとＤの状態を最初に示してあ
る。最下行は、前記二つの装置を接続するケーブルを流れる電流を時系列（over
time）で示す。
これらの装置はいずれも、必要に応じて、受信装置としてと同様にエミッティ
ング装置としても作動させることができる。万一、事件（occasion）が起こった
ばあいでも、その装置は、先に別個に説明した、エミッティング装置のインター
フェース回路のみならず受信装置のインターフェース回路を備えている。
図５は、追加の第二オプトカプラ３０、および第二の支持体を扱う専用の二つ
の変換器、すなわち直並列変換器３１と並直列変換器３２を含んでいることを除
いて、図１に示す従来技術にかかわる装置に類似している本発明
の装置を示す。その第二支持体は、DINコネクタである２（イン（IN））、１４
（アウト（OUT））および３（スルー（THRU））のピン１と３に接続されている
。
以下に述べる実施例は実際的な方式であり、本発明を説明するための実施例で
あるが本発明の範囲を限定するものではない。
MIDIの標準に適合し、かつ図３に示すスケッチプランに基づいた情報通信シス
テム（使用した要素は下記の特性を有していた）を実現した。
処理装置10および18：マイクロコントローラ
SGS Z86E21
オプトカプラ６および21：ヒューレット−パッカード
6N136
線路増幅器24および27：テキサスインスツルメンツ
SN74ALS541（2/8）
コネクタ２および14：５ピンのDIN180゜の雌コネクタ
抵抗器19、23、26および29：2.2KΩ
抵抗器20、22、25および28：220Ω
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】１９９５年１月１９日
【補正内容】
本発明は電気支持体（electrical support）によって情報を伝送する方法に関
する。さらに詳しくは、電気支持体によって時系列（time sequence）で直列に
流れるディジタル形式（digital-type）の情報の伝送に関する。電気支持体によ
って種々の方法によって直列に情報を伝送することは長年にわたって知られてい
る。たとえば、MIDI（Musical Instruments Digital Interface）のインターフ
ェース標準によって音楽装置（musical instruments）間の情報を伝送すること
は公知の方法およびシステムである。考察されている伝送方法に特有の情報のコ
ード化においては、しばしばその伝送方法は、電気支持体によって通過させるこ
とができる種々の異なるコード化されたメッセージの量で制限されることが珍し
いことではない。MIDI標準のばあい、たとえば、そのシステムが対処できる種々
の異なる装置のアドレス（チャネルとも称する）が１６であるという絶対限界に
すぐにぶつかってしまう。
米国特許第４，６３０，２８７号明細書には単一の通信チャネル中へのクアド
ラチュア振幅変調信号（ＱＡＭ）（quadrature amplitude modulation signal）
に対する第二のチャネルの追加の方法が記載されており、該記載によると前記ク
アドラチュア振幅変調信号は複素平面（complex plane）において該平面中の位
置の一組（a position pair）を決定することにより図表で示され（mapped）て
おり、その結果、かかる位置への元の位置（the origin）からの距離の平方ない
し２乗（square）の合計の１／２が、図表で示された最も離れたデータポイント
の位置（the farthest mapped data point）への元の位置からの
距離の平方より大きくなく、これらの位置のうちの１個におけるデータポイント
の存在に対し、二進値（binary value）の１をわりあてること、他の位置の組に
おけるデータポイントの存在に対し二進値の０をわりあてること、および前記組
の全ての位置をみたし、前記第２のチャネルを定義するために通常の位置におけ
るデータポイントを入れかえ（permutation）ることができ、他のデータポイン
トは通常位置（normal positions）で維持される。
本発明の目的は、そのシステムが既存のシステムとの両立性を維持しながら伝
達することができる種々の異なるメッセージの量を増大できる方法を提供するこ
とによって、公知の方法の欠点を改善することである。
この目的のために、本発明は、少なくとも二つの装置のあいだの多量の情報を
伝送する方法を扱っており、該方法によれば互いに連続する情報要素（elements
of information）は電気支持体によって通過させられており、該情報要素は、
一つ以上のデータおよび／またはこれらデータを目的とする装置のアドレスを含
む、メッセージを形成している二進遷移ないし二進変化（binary transitions）
のパケット（packet）で形成される。そしてこの方法は電気支持体によって流れ
る遷移（変化）の数を増大せず、それにもかかわらず、そのシステムが伝達する
ことのできる種々の異なるメッセージの量を増やすことができる。本発明によれ
ば、オフ状態（off-state）をとることができる少なくとも一つの二進遷移（変
化）における二状態論理（two-state logic）を三状態論理で代替することによ
って、メッセージの内容を豊富にすること
を目的として、二進遷移（変化）の能動状態（active state）の対称遷移（変化
）（symmetrical transition）をそれらのオフ状態に対して生成できるようにす
るため、二進遷移（変化）のオフ状態が用いられる。
請求の範囲
１． 少なくとも二つの装置間（一方の側の１４、１８、２４、２５、２６、２
７、２８および２９ならびに他方の側の２、１０、６、１９、２０、２１、２２
および２３）に多量の情報を伝送する方法において、該方法によって互いに時系
列（図４）で連続する情報の要素が電気支持体によって通過させられ、前記情報
の要素が、１または２以上のデータおよび／またはこれらデータを目的としてい
る装置のアドレスからなるメッセージを形成する二進遷移（図４、Ａ）のパケッ
トで形成され、一方、前記方法は電気支持体を流れる遷移の量を増大させず、し
かも、そのシステムが伝達することができる種々の異なるメッセージの量を増や
すことができる方法であって、
休止状態に入ることができる少なくとも一つの二進遷移の二状態論理を、三状
態論理で置換することによってメッセージの内容を豊富にするべく、前記二進遷
移の能動状態の、オフ状態（図４、Ｂ）に関する対称遷移を生成できるように二
進遷移のオフ状態が用いられることを特徴とする方法。
２． 情報のコード化が電流（図４、電流）によって行われ、三つの状態が、電
流なし、電流あり、および逆電流ありの状態であることを特徴とする請求の範囲
第１項記載の方法。
３． 三進状態１が支持体に電流が存在しないばあいであり、三進状態０が支持
体に電流が存在するばあいであり、そして三進状態１が逆電流が存在するばあい
で
あることを特徴とする請求の範囲第２項記載の方法。
４． 第一支持体に並列の第二支持体が追加の二進遷移および／または三進遷移
を生成させるのに用いられることを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいず
れか一つに記載の方法。
５． MIDIの標準にしたがって音楽装置を操作するのに関して情報通信を行うた
めの、請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一つに記載の方法の使用。
６． ＭＩＤＩ標準にしたがう少なくとも２つの音楽装置間に多量の情報を伝送
し、該システムによって第１の装置２、６、８、１０が電気ケーブル１６を介し
て第２の装置１４、１７、１８に接続され、前記情報が前記２つの装置間を、電
流によってコード化された情報の電気支持体であるケーブル導電体上で時系列で
互いに連続する要素として流れている、情報通信のためのシステムであって、
各装置がエミッタセクションとレシーバセクションとからなり、該エミッタセク
ションはユニット１８によって電力供給される線路増幅器の対２４および２７に
よって実現され、増幅器２４または２７が、他方の増幅器２７または２４が信号
（０信号または休止信号）を受けないときのみ信号を受けることができ、前記レ
シーバセクションはケーブル１６を介してエミッタセクションの増幅器２４およ
び２７に接続され、オプチカルカプラ６および２１の対のまわりに構築されてい
るので、その結果、カプラ６の出力信号Ｃは増幅器２４の入力信号Ａに関係づけ
られ、カプラ２１の出力信号Ｄは増幅器２７の入力信号Ｂに関係づけられるとと
もに、カプラ２１のフォトトランジスタがカプラ６のフォトトランジスタの非導
通期間のあいだのみ活性化され、および逆も同様であり、全ての要素２４、２７
、１６、６、２１がカレントループを実現していることを特徴とするシステム。
７． 既存の支持体に並列である情報の第二の電気支持体が、既存の支持体のカ
レントループに類似し、かつMIDI標準にしたがって使用される５ピンDINコネク
タ中、フリーの番号１、３の二つのピンに接続されている第二のカレントループ
からなることを特徴とする請求の範囲第６項記載の情報通信を行うためのシステ
ム。