JP2959132B2 - 弦振動検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は弦振動検出装置に関し、
張設した弦の下方に、弦に照光する発光素子を配設する
とともに、弦との距離変化に応じて出力信号が単調に変
化する一対の受光素子を弦振動方向に沿って弦を中心と
して線対称位置に配置し、これらの受光素子の各出力値
の差に基づいて弦振動を検出することにより、光学的に
弦振動を検出する場合の検出精度を高め、検出の信頼性
を高めたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より弦振動検出装置、例えば楽器の
弦の振動を光学的に検出する装置としては、特開昭５９
−１４０４９７号公報に示すものや、米国特許第４７３
０５３０号明細書に開示されたものが知られている。

【０００３】前者は、物体の振動センサであって、ギタ
ーのボディにおいて、６本の弦を横方向から照射する白
熱ランプを、外側の弦の横に配設し、６本の弦を挟んで
反対側の弦の側方に収れんレンズを配置したものであ
る。

【０００４】白熱ランプによって張弦方向と略直交方向
から弦に光を放射し、この光の放射束内に配置された弦
の振動を、振動に応じて投影される影に基づいて電圧に
変換するものである。

【０００５】後者の装置は、ギターの各弦の下方に赤外
線放射素子を配設し、この弦の上方に２個のフォトダイ
オードを弦配列方向（横方向）に並べて設置している。

【０００６】したがって、弦の下側から照光し、弦上側
に並ぶ１対のフォトダイオードでこの光を受光し、弦の
振動に応じた各フォトダイオードの出力信号の強度変化
に基づいて弦の振動を検出するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の弦振動検出装置にあっては、以下の課題が生
じていた。

【０００８】前者にあっては、光源と受光部との間に６
本の弦が並設される構成となっていたため、これらの光
源および受光部の組立には高精度が要求されていた。ま
た、弦の振動が光学的に有効とされる光路から外れるこ
とが多く、検出値に対する信頼性が不充分なものとなっ
ていた。

【０００９】一方、後者にあっては、弦の上下に、発光
源とこれに対向する１対のフォトダイオードとを配置し
なくてはならず、装置全体として構造が複雑なものにな
るとともに、高い組立精度が要求されていた。

【００１０】また、いずれの従来装置も、弦による光路
の遮断を利用する透過光方式のため、特に高音側の細い
線径の弦では、光の回折による影響を受け易く、検出精
度が未だ充分なものではなかった。

【００１１】さらに、これらの装置は、例えば舞台上で
演奏する場合の照明、屋外で演奏する場合の自然光など
の外来光の影響を受け易く、検出信頼性の低下を招致し
ていた。

【００１２】そこで、本発明は、張弦方向と直交する平
面内での弦振動を、高い信頼性で、高精度に検出するこ
とができる弦振動検出装置を提供することを、その目的
としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、支持体上に張
設された弦と、この弦に対して上記支持体側から照光す
る発光手段と、この弦からの反射光を受光してその反射
光の強度に応じて変化する検出信号を出力する受光部を
複数有するとともに、これらの受光部は少なくとも光の
強度に対して略同一の検出信号の出力特性を有して上記
支持体上で張弦方向と直交する方向に沿ってこの弦を中
心として対称な位置に配設された受光手段と、上記各受
光部が出力する検出信号の出力値の差を算出する演算手
段とを備えた弦振動検出装置である。

【００１４】

【作用】本発明に係る弦振動検出装置は、発光手段によ
り支持体側から弦に対して照光する。この照光された弦
からの反射光を支持体上に配設された各受光部が受光す
る。各受光部はその反射光の強度に応じて変化する検出
信号を出力する。

【００１５】ここで、これらの受光部の検出信号の出力
特性は略同一であり、かつ、これらの受光部は、支持体
上で張弦方向と略直交方向において弦を中心として線対
称位置に配設されている。

【００１６】これらの結果、弦が振動した場合にはこれ
らの受光部は弦振動に対して位相の異なる検出信号をそ
れぞれ出力する。

【００１７】そして、演算手段は、これらの検出信号の
出力値の差を算出し、この算出値が弦振動を反映するも
のである。この弦振動は例えば楽音信号として使用する
ことができる。

【００１８】以上の結果、弦振動の検出に際して外来光
の影響は完全に排除することができる。検出精度が高く
なり、検出の信頼性も高まる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２０】図１〜図７は本発明の一実施例に係る弦振
動検出装置を説明するための図である。

【００２１】図１〜図５において示すように、ギター１
１のボディ１２およびネック１３には６本の弦１４Ａ，
１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆが互いに平行
に張設されている。

【００２２】そして、これらの弦１４Ａ〜１４Ｆの下方
にあってボディ１２の上面には、弦の振動を検出するた
めの光ピックアップ（以下、検出ユニット）１５が埋
設、固定されている。この検出ユニット１５は、各弦１
４Ａ〜１４Ｆに対応して設けられた６個の発光素子１６
Ａ〜１６Ｆと、各弦１４Ａ〜１４Ｆについて各々２個ず
つ配設された受光素子１７Ａ₁、１７Ａ₂〜１７Ｆ₁、１
７Ｆ₂と、を有して構成されている。

【００２３】これらの発光素子１６Ａ〜１６Ｆと、受光
素子１７Ａ₁、１７Ａ₂〜１７Ｆ₁、１７Ｆ₂とは、それぞ
れ発光素子１個について２個の受光素子が対をなしてフ
ォトリフレクタを構成している。また、これらのフォト
リフレクタは上記各弦１４Ａ〜１４Ｆにそれぞれ対応し
て配置され、これらの弦１４Ａ〜１４Ｆの動き（弦振
動）を検出するものである。

【００２４】そして、図３、図４に詳示するように、こ
れらの発光素子１６Ａ（〜１６Ｆ）は、各弦１４Ａ（〜
１４Ｆ）の直下に配設されている。また、これらの発光
素子１６Ａ（〜１６Ｆ）を挟むように近接して、一対の
受光素子１７Ａ₁、１７Ａ₂（〜１７Ｆ₁、１７Ｆ₂）は配
設されている。すなわち、これらの発光素子１６Ａ（〜
１６Ｆ）と受光素子１７Ａ₁、１７Ａ₂（〜１７Ｆ₁、１
７Ｆ₂）とは張弦方向と直交する方向に沿って並設され
ているものである。そして、これらの受光素子１７
Ａ₁、１７Ａ₂（〜１７Ｆ₁、１７Ｆ₂）同士は、弦１４Ａ
（〜１４Ｆ）を中心として線対称に配置されている。

【００２５】また、これらの発光素子１６Ａ〜１６Ｆ、
例えば発光ダイオードは、図５に示すように、それぞれ
定電流回路１８から一定の値の電流が供給されると発光
し、弦１４Ａ〜１４Ｆを照光するものである。図４に示
すように、発光素子１６Ａからの発光は、一定の距離に
ある弦１４Ａの下面に反射して反射光として受光素子１
７Ａ₁、１７Ａ₂に入光するものである。

【００２６】各受光素子１７Ａ₁、１７Ａ₂〜１７Ｆ₁、
１７Ｆ₂は、例えばフォトダイオード等により形成され
ている。また、各発光素子１６Ａ〜１６Ｆからの光が弦
１４Ａ〜１４Ｆにより反射し、これらの受光素子１７Ａ
₁、１７Ａ₂〜１７Ｆ₁、１７Ｆ₂に入射すると、この反射
光の強度に比例した光電流を生成する。この反射光の強
度は振動する弦１４Ａ（〜１４Ｆ）と各受光素子１７Ａ
₁、１７Ａ₂（〜１７Ｆ₁、１７Ｆ₂）との間の距離に基づ
いて変化する。

【００２７】そして、これらの受光素子１７Ａ₁、１７
Ａ₂からの光電流は、図５に示すように、それぞれ電流
電圧変換回路１９Ａ₁、１９Ａ₂〜１９Ｆ₁、１９Ｆ₂（１
９Ａ₁、１９Ａ₂のみ図示している）において電圧に変換
され、差分回路２０Ａ〜２０Ｆ（２０Ａのみ図示してい
る）に入力され、さらに、電圧増幅回路２１Ａ〜２１Ｆ
（２１Ａのみ図示している）を介して増幅されて例えば
外部のスピーカアンプなどに出力されているものであ
る。この差分回路２０Ａ（〜２０Ｆ）は、２つの電流電
圧変換回路１９Ａ₁、１９Ａ₂からの出力電圧値Ｖ₁、Ｖ₂
の差を算出するものである。

【００２８】なお、これらの発光素子１６Ａ〜１６Ｆお
よび受光素子１７Ａ₁、１７Ａ₂〜１７Ｆ₁、１７Ｆ₂は、
それぞれ一定範囲について一定強度の光を発光、受光す
る指向性を有するように構成されている。

【００２９】受光素子１７Ａ₁、１７Ａ₂（〜１７Ｆ₁、
１７Ｆ₂）は、図６、図７に示すような検出信号の出力
特性（横方向の弦変位に対する出力特性）を有してい
る。すなわち、受光素子１７Ａ₁は弦１４Ａの静止時の
位置に対して左側に位置しているため弦が左右方向に振
動した場合曲線ｘで示す出力特性を呈する。これに対し
て、受光素子１７Ａ₂は、受光素子１７Ａ₁に対してこの
弦１４の静止位置を中心として（弦１４を挟んで）右側
に線対称に配置されているため、そして、これらの受光
素子１７Ａ₁、１７Ａ₂は略同一の出力特性を示すように
構成されているため、曲線ｙで示す出力特性を呈する。
これらの曲線ｘ、ｙは略線対称（弦振動に対して逆位
相）となる。

【００３０】なお、図６において、各曲線ｘ、ｙのピー
ク出力間Ｗで弦１４Ａは振動するものである。また、図
７において破線ｘ0、ｙ0で示すように、受光素子１７Ａ
₁、１７Ａ₂については実際の出力値は、外部からの光で
ある外来光をも検出して、この外来光分だけ高くなる
（Ｉ₁＋ａ、Ｉ₂＋ａ）。

【００３１】以上のように構成しているため、この実施
例に係る弦振動検出装置にあっては、受光素子１７
Ａ₁、１７Ａ₂（〜１７Ｆ₁、１７Ｆ₂）は、弦１４Ａ（〜
１４Ｆ）の左右方向の振動の変化に対応して変化する光
電流Ｉ₁、Ｉ₂をそれぞれ発生する。このようにして発生
した電流Ｉ₁、Ｉ₂は、電流電圧変換回路１９Ａ₁、１９
Ａ₂によりそれぞれ電圧値Ｖ₁、Ｖ₂に変換され、差分回
路２０Ａに入力される。

【００３２】そして、この差分回路２０Ａではこれらの
出力電圧の間で減算がされ（Ｖ₁−Ｖ₂）、その差が算出
される。このとき、外来光による出力値の増加分（ａ）
は、減算により相殺されている。そして、この算出値
（Ｖ₁−Ｖ₂）は増幅回路２１Ａにおいて増幅されて（ｋ
（Ｖ₁−Ｖ₂））、例えばスピーカーアンプ等（図示して
いない）に出力される。そして、これらの振動はスピー
カーアンプ等にあって増幅された音として発音されるこ
ととなる。

【００３３】なお、図７は、外来光の影響がある場合で
もその影響は各受光素子１７Ａ₁、１７Ａ₂に等しく作用
することを示している。このため、その出力値（ｘ0、
ｙ0で示す）は、その差を演算することにより相殺され
ることを示すものである。すなわち、本装置では、外来
光の影響の強さの如何に拘らず、弦振動を正確に検出す
ることができるものである。

【００３４】また、上記実施例では、１本の弦１４に対
してその下に１個の発光素子１６と２個の受光素子１７
とからなるフォトリフレクタをユニット化した光ピック
アップ１５を配設したため、その取付が簡単になってい
るとともに、弦毎に独立して振動を検出可能なため、そ
の検出精度も高められている。

【００３５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
弦振動検出装置によれば、検出信号にノイズが含まれる
ことがなく、検出の信頼性が高められている。また、微
量の反射光によっても正確に弦振動を検出することがで
き、信頼性が高くなっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る弦振動検出装置
を実装したギターを示す正面図である。

【図２】図２は一実施例に係る弦振動検出装置の光ピッ
クアップ（検出ユニット）の概略構成を示す断面図であ
る。

【図３】図３は一実施例に係る光ピックアップの配置を
示す平面図である。

【図４】図４は一実施例に係る発光素子と受光素子の張
弦方向と垂直な平面方向での配置を示す断面図である。

【図５】図５は一実施例に係る弦振動検出装置の回路構
成の一部を示すブロック図である。

【図６】図６は一実施例に係る各受光素子の弦の横方向
振動に対する出力特性を示すグラフである。

【図７】図７は同じく一実施例に係る受光素子の弦の横
方向振動に対する出力特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１２ ボディ（支持体） １４Ａ〜１４Ｆ 弦 １５ 光ピックアップ（検出ユニット） １６Ａ〜１６Ｆ 発光素子（発光手段） １７Ａ₁、１７Ａ₂〜１７Ｆ₁、１７Ｆ₂ 受光素子（受光
手段） １８ 定電流回路（発光手段） ２０Ａ〜２０Ｆ 差分回路（演算手段） ２１Ａ〜２１Ｆ 電圧増幅回路

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭46−2631（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−178299（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−27796（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−46994（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−140497（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−84197（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4730530（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G10H 3/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体上に張設された弦と、 この弦に対して上記支持体側から照光する発光手段と、 この弦からの反射光を受光してその反射光の強度に応じ
   て変化する検出信号を出力する受光部を複数有するとと
   もに、これらの受光部は少なくとも光の強度に対して略
   同一の検出信号の出力特性を有して上記支持体上で張弦
   方向と直交する方向に沿ってこの弦を中心として対称な
   位置に配設された受光手段と、 上記各受光部が出力する検出信号の出力値の差を算出す
   る演算手段と、を備えたことを特徴とする弦振動検出装
   置。