JP3077111B2 - 楽 器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は楽器に関するものであり、さらに詳しくは
弦による発音の減衰を遅延させる電気的なサステナーを
具えた楽器における音響維持機能の改良に関するもので
ある。

技術的背景 音を発生するために弦のような振動する機械的要素を
具えた楽器は従来「ピックアップ」と呼ばれる変換器を
有しており、これが振動要素の運動を検知してその振動
を表す電子的な信号を発生している。ラウドスピーカー
の働きによりこのピックアップ信号は増幅されて音に変
換される。かくしてピックアップ信号から形成された音
は弦、楽器の本体および空気の相互作用によって形成さ
れた音に置き換わる。楽器本体は音響的反応が殆どない
か全くないので、ピックアップ信号から形成された音が
実質的に楽器全体の音を構成することになる。これは電
気ギター、電気バスなどについて共通していえることで
ある。

このようなタイプの楽器によって発生される音は弦が
刺激された後徐々に減衰して行く。これは独立した音響
的反応を持っていないか少ないような楽器において特に
顕著である。非常にパワーレベルの高い増幅およびラウ
ドスピーカシステムを用いて当初の振動を表す強い音響
的波を弦に加えてやれば、音をいくらかは長引かせるこ
とはできる。このような「音響的なフィードバック」は
弦の振動を維持して、ノートを長くする。しかしこのよ
うな手法は、増幅およびラウドスピーカーシステムによ
り発生された音が例外的に高い場合のみに有効である。
またこの音響的なフィードバックは環境の音響的な性質
によって左右される。したがって演奏会場が異なればこ
の効果も異なってくるのである。

サステナーまたは環境からの音響的なフィードバック
から独立にノートを長くすることのできる装置を提供す
べく種々の試みがなされてきた。アメリカ特許第４、24
5、540号に記載されたサステナーの場合には弦に接近し
てラウドスピーカーが設けられている。ピックアップか
らの増幅された音はラウドスピーカに送られ、このラウ
ドスピーカにより発生された音響的振動が直接弦に当る
ようになっている。

アメリカ特許第４、697、491号に記載された例えばギ
ターなどの弦楽器に用いられるサステナーの場合、本体
とこれから突出したネックとから構成されている。この
ネックには電子機械的な変換器が本体から離れて架設さ
れている。ピックアップされた信号はこの電子機械的な
変換器に送られる。変換器はネックを振動させこの振動
が弦にフィードバックされる。

アメリカ特許第３、813、473号の楽器の場合には、電
磁石にリンクされた「ブリッジ」または弦支持体が用い
られている。ピックアップ信号から引き出された電子的
な信号はこの電磁石に印加され、これがブリッジを振動
させかつ弦を振動させる。

アメリカ特許第４、484、508号にも同様なサステナー
が開示されており、その電子機械的な変換器がピックア
ップ信号に応じて楽器を振動させる。また信号の振幅を
徐々に減衰させる回路が設けられていて、減衰状態を制
御している。高周波数信号になるほど減衰の程度が早く
なるようにこの回路が構成されている。

アメリカ特許第４、137、811号および第４、181、058
号に記載されたサステナー動作の場合には、静的な磁界
と弦を横切る電流との間の電磁的な相互作用を利用して
いる。弦の近くには磁石が設けられており、弦と楽器の
フレットはともに導電性になっている。また電気回路に
よりピックアップ信号を表す交番電流フィードバック信
号がフレットを介して弦に通される。各弦の交番電流は
静的な磁場と相互作用して弦に交番電磁駆動力を与え
る。

アメリカ特許第４、236、433号に開示されたサステナ
ーは電磁的に励起される張力装置を有しており、この装
置は弦毎に設けられてかつフィードバック回路に接続さ
れている。各弦のピックアップからの信号はフィードバ
ック回路を介して張力装置に伝えられ、この張力装置が
弦を周期的に緊張させたり弛緩させたりする。この特許
に記載された変化実施態様の場合には電磁石または「ド
ライバー」が各弦と並設されており、電磁石からの磁束
が弦に直接に当るようになっている。各電磁石には弦に
付設されたピックアップからの信号を表す駆動信号が与
えられている。電磁石の磁束に変動があると弦に当る磁
束が変動するようになる。磁束が変動すると弦（強磁性
体ならば）を振動させる。

アメリカ特許第４、075、921号には同様な試みが提案
されており、電磁的なピックアップと強磁性体の弦を直
接刺激する電磁的なドライバーとが使われている。サス
テナーは手で保持できる蓄電池式の装置でピックアップ
とドライバーとを具えており、かつドライバーとが楽器
の弦と一線をなして配置されるようになっている。サス
テナーを楽器組込み式として、弦毎にピックアップとド
ライバーとを別設するようにしてもよい。

アメリカ特許第３、742、113号の場合も各弦毎にピッ
クアップとドライバーとを設けて、これらの間にフィー
ドバック増幅回路を接続している。この特許の場合に
は、フィードバック回路または増幅器に「ゼロ相シフ
ト」を設定して、「ピックアップによって変換された弦
の基本発振周波数と同期した」駆動信号を与えるように
なっており、これにより弦の初期振動が強化されるので
ある。

以上述べたアメリカ特許の場合にはピックアップとド
ライバーとを用いて別個の強磁性体の極片を各弦の下側
に設け、弦の正常な歪んでいない状態において各極片か
ら同心状の磁場を発生させている。各極片には別個のコ
イルが設けられている。

アメリカ特許第４、580、481号および第４、535、668
号に記載されたピックアップは楕円形のコイルと弦列を
横切って延在する強磁性体コアと可動性の永久磁石とを
有している。永久磁石の位置を変えることにより磁場方
向が変動し、各弦によりコイル中に励起される信号間の
位相関係が変化する。

アメリカ特許第３、983、777号の場合には、弦列の横
方向に亘って均一な磁場を有したピックアップが用いら
れており弦の横方向運動によって起こるピックアップ応
答の変動を抑制するようになっている。

またアメリカ特許第４、364、295号および第４、15
1、776号には弦列を横切って延在する強磁性体の極片と
コイルとを有したピックアップが記載されている。

従来からのこのような大きな努力にもかかわらず、そ
れによる改良は不十分なものである。従来入手できるサ
ステナーはそこそこの音響維持効果を得るにはその駆動
コイルに大きな電力を与える必要があった。このように
動力消費が大きいと、楽器に載設された電池からサステ
ナーに電力を供給するような場合には大きな問題とな
る。

加えてサステナー中の電磁的な駆動コイルに大きな電
力を印加すると電磁的な放射が起きる傾向がある。駆動
コイルから放射された磁界はピックアップに当って好ま
しくない信号を発生する。電子楽器に用いられるピック
アップにはこのような電磁的な放射を抑制する機能が組
み込まれてはいるが、これらの手段が常に完全に作用す
るとは限らない。シールドなどを施すことにより駆動コ
イルからの放射はある程度は抑制することはできるがシ
ールドを施すとなると重量や体積やコストが増加するこ
とになる。以上の従来技術の特に磁界形成により弦に駆
動力を印加する形式のドライバー構造にあっては、各弦
毎に個別の小さなロッド状局片が真下に配置されてお
り、局片毎に専属のコイルが付設されている。駆動信号
が各コイルに入力されると、これに接続された局片にコ
イルからの磁束が集束し、対応する弦が正常な位置（す
なわち張弦されたままで演奏者により横方向に調節され
ていない位置）にある限りは、該弦が磁界により駆動さ
れて駆動し、所期の音響維持効果が発揮されるのであ
る。

ところが音響的な調節などの必要から弦が上記の正常
位置から横方向に変位されると、その弦は付設された小
さな局片に集束している磁束の領域から離脱してしま
う。この結果そのように横方向に変位した弦にはドライ
バーによる駆動力が適正に印加されず、所期の音響維持
効果が発揮されないのである。すなわち、従来のドライ
バー構造において音響維持効果を得ようとすると、演奏
者による弦調節の自由度が大きく制約されてしまうこと
になる。

この不都合を回避するには、コイルに与える電力を大
きなものとすればよい。しかし供給電力が大きくなる
と、楽器載設型電池が大型化するとか、ピックアップ動
作に電磁的な悪影響を及ぼすなどの、好ましくない副作
用が出てくるのである。

かかる従来技術の現状に鑑みてこの発明の目的は、ド
ライバーへの入力電力が程々でも強力な音響維持効果を
発揮でき、しかも演奏者自身がその動作を調節して種々
の芸術的効果が得られるような効率的なサステナーを、
提供することにある。

発明の開示 このためこの発明の楽器においては、ピックアップ信
号を出力するピックアップ手段とピックアップ信号に応
じた駆動信号を出力する駆動信号形成手段と駆動信号に
応じた駆動力を弦に印加する駆動手段によりサステナー
が構成されており、該駆動手段が駆動信号に応じて各弦
の横方向運動領域に亘って実質的に均一な変動磁界を与
える変動磁界形成手段を有していることを要旨とするも
のである。

より具体的には上記の変動磁界形成手段が、弦の近く
において弦列を横断するように配置された強磁性体要素
によって、構成されているものである。

ところで上記の構成において重要な点は、弦に印加す
る磁界は「各弦の運動領域に亘って実質的に均一」であ
れば充分である。「弦列を構成する全ての弦に亘って均
一である」ことは必要とされないのである。

例えば弦によって含有する磁性材料の量が異なる場合
には、同一の磁界を作用させても両弦に印加される駆動
力は異なってくるのである。この発明の概念はこのよう
な場合も包含するものである。

ピックアップ手段と駆動手段の少なくとも一方はノン
ゼロ位相シフトを有しており、ピックアップ手段による
信号は振動要素の実際の運動に対して遅れたり進んだり
し、駆動手段により印加される駆動力は駆動信号に対し
て遅れたり進んだりするフィードバック手段による位相
シフトは好ましくはピックアップ手段と駆動手段との組
合せ位相シフトと逆である。したがってサステナー全体
の組合せ位相シフトはゼロに近くなり、駆動力は弦自身
の振動と同期して印加されることになる。

この発明のサステナーは強力な維持動作を発揮して、
駆動手段への動力供給が少なくても、弦などの振動要素
の初期モード振動を長くする。すなわちこの発明によれ
ば、動力供給には内蔵型の電池を用いただけで、環境に
も適合した連続使用に耐えることのできるサステナーが
得られるのである。

このようなこの発明に特有の効果は、それに限定され
る訳ではないが、振動要素に印加される力と振動要素の
実際の基本モード信号との位相マッチングがよいことに
一部を負うところがあるものと考えられる。

上記のフィードバック手段は、ピックアップ手段の少
なくともいくつかの周波数について駆動信号がピックア
ップ信号と位相が異なり、この位相差が周波数に伴なっ
て変わるように、設定する。ピックアップ信号と駆動信
号との間の位相差の変動は、周波数が高くなるとともに
駆動信号の方が進む位相差となるのが最もよい。好まし
くはフィードバック手段が駆動信号を出力して、少なく
ともある周波数については、駆動信号がピックアップ信
号より進むようにする。

制御手段を設けてピックアップ信号の周波数含有量を
決定しかつ、この含有量に応じて、フィードバック手段
または駆動手段または両者の位相変換能力を変更できる
ようにする。この制御手段には調節手段を設けて、ピッ
クアップ信号の最高の（または優勢の）周波数が増加し
たときにフィードバック手段の位相変換能力を駆動信号
先行型に調節するようにする。

駆動手段はコイルとこのコイルによって形成された磁
束に反応して振動要素に駆動力を印加する手段とを具え
ている。駆動手段によって印加された力は駆動信号また
はコイルに印加された電圧より遅れる。この遅れは信号
の周波数とともに増加する。したがって位相差およびフ
ィードバック手段により与えられた周波数の位相差の変
動駆動手段の特性を補償する。

通常の電磁的なピックアップにより与えられたピック
アップ信号は振動要素または弦の実際の運動より遅れよ
うとするとき、この遅れは周波数とともに増加する。し
たがってサステナーのフィードバック手段中の位相差お
よび位相差の変動はやはりピックアップの特性を補償す
るものと考えられる。結局駆動力は振動要素の基本的な
運動と実質的に同期することになる。

最も好ましくはフィードバック手段はピップアップ信
号を受ける入力端と駆動信号を引き出す出力端とこれら
の間に接続された可変値素子とを含んだネットワークを
有している。このネットワークは可変値素子を調節する
ことによりネットワークの位相変換機能が変わるように
設定してあり、ネットワークを通しての位相シフトと周
波数との関係が変わるのである。

制御手段にはピックアップ信号の周波数をモニターし
てピックアップ信号の周波数に反応して可変値素子の値
を調節する手段を有している。これによりネットワーク
の位相変換機能が変えられるのである。

ピックアップ信号は複雑な信号であって種々な周波数
の成分を含んでいる。ピックアップ信号の周波数をモニ
ターする手段は好ましくはピックアップ信号中の優勢な
周波数（最大の振幅の）を検知してこの周波数を表す信
号を出力する。

可変値素子を調節する手段は好ましくは優勢な周波数
を示す信号に反応してこれらの値を調節する手段を含ん
でいる。これにより選別的な維持効果が得られ、サステ
ナーは最適の位相変換を与えて最大の振幅を有した周波
数を強化するのである。またこの発明のサステナーは、
長手方向に緊張されてて互いに並列された弦を具えた楽
器に用いられるものである。これには駆動信号を発生す
る手段とこの駆動信号に反応して弦に駆動力を印加する
駆動手段が用いられており、これにより各弦に印加され
た駆動力は弦の横方向の変位に関係なくなる。したがっ
て、サステナーの反応は弦の横方向の曲げには影響され
ないのである。

駆動手段は好ましくは駆動信号に応じて変化する磁場
を与える手段を有しており、これにより各弦の横方向の
運動の範囲内ではこの変動する磁場が均一となる。この
可変磁場提供手段は強磁性要素とこれを並列されて磁束
を掛けるコイルなどの手段と強磁性要素の架設手段とを
含んでおり、これが弦列を横切って横方向に延在してい
る。弦の方を指向した強磁性要素の面は好ましくは正常
状態の弦によって画定される仮想面と平行である。上記
の強磁性要素は永久磁石であってもよい。

またコイルが弦を取り巻くようにしてもよい。永久磁
石のような１対の強磁性要素を弦の長手方向に互いにに
離間させて弦列の上下に設け、コイルはこれらの要素間
において弦を取り巻くように配置する。

図面の簡単な説明 第１図はこの発明のサステナーの一例を示す斜視図、 第２、３図は第１図中線２−２および３−３に沿ってと
った断面図、 第４図は第１図にサステナーのブロック線図、 第５図は該外サステナーの一部を示す回路図、 第６図は該サステナーの変数を示すグラフ、 第７図はサステナーの他の例の一部を示す回路図、 第８図はサステナーのさらに他の例の一部を示す斜視
図、 第９図は第８図中線９−９に沿ってとった断面図、 第10図はサステナーのさらに他の例を示す斜視図であ
る。

発明の実施例 さて、この発明の楽器は複数の弦を載設した構造体と
サステナーとを含んで構成され、また該サステナーは上
記のようにピックアップ手段と駆動信号形成手段と駆動
手段とから構成され、さらに該駆動手段は変動磁界形成
手段を含んで構成されている。

ここで以下に詳しく説明するように、上記の構造体は
本体とネックとにより構成されるものである。またピッ
クアップ手段はピックアップと永久磁石とを含んで構成
されるものである。さらに駆動信号形成手段はピックア
ップといくつかの増幅器を含む電気回路により構成され
るものである。さらに駆動手段はドライバーとコイルと
強磁性体要素とを含んで構成されるものである。

従来からのギター20は本体22と本体から延在するネッ
ク24とを有した構造である。本体22にはテールストック
26とブリッジ28とが固定されている。ヘッドストック30
は本体22から離れてネック24の一端に固定されている。
フレット25はネック24に沿って配列されている。強磁性
体、典型的には鋼鉄製の６本の弦32はテールストック26
とヘッドストック30とにより緊張支持されている。これ
らの弦はブリッジ28と係合して両ストック間で長手方向
に同方向に延在して、ネック24と本体22の上方で並列さ
れている。すなわちこれらの要素はネックおよび本体の
上面と平行に配列されている。

ここで「幅方向に」および「横方向に」とは弦列の横
断方向を指している。また「上」および「下」とは弦列
を基準としてギター面に対して離間接近する方向を指
す。第２図に示すように図中左右方向は横方向であり、
図の頂点に対して接近離間する方向が上下方向である。

ギター20は「ハムバッキング」と呼ばれる公知のピッ
クアップ34を具えており、これはブリッジ28近傍におい
て本体22に載設されている。ピックアップ34は本体22の
上面に沿って延在する永久磁石36を有しており、この磁
石の北極は後方ヘッドストック30の方を指向し、南極は
前方テールストック26を指向している。

このピックアップは磁石36の北極の近くに強磁性体の
突起38を６個有しており、同様に南極の近くには６個の
突起40を有している。これらの突起は対になっており、
各対は北極近くの突起38と南極近くの突起40とからなっ
ている。各対の各突起は１本の弦32と一線をなしてい
る。これらの突起には弦上の磁石による磁束が集中す
る。

第３図に示すように磁束は各突起38から弦32の列を通
り抜けて上方に放射され、再び弦32の列を通り抜けて下
方に戻り突起40に至る。突起38にはコイル42が第１の所
定の方向に巻かれており、突起40にはコイル44がこれと
反対の方向に巻かれている。コイル42はコイル44と直列
になっている。突起38、40の対を付設した弦32の上下の
運動により弦と突起との間の距離が変化し、突起間の磁
気抵抗を変化させる。弦が突起に接近すると（下方への
運動）抵抗が減少して、突起38を通って上方に向かう磁
束が増加し、突起40を通って下方に向かう磁束も増加す
る。弦が上方に運動すると逆の現象が起きる。

すなわち弦の上下の運動に応じて、逆に巻かれたコイ
ルによる磁束の逆方向の変化が起きて互いに強化し合
い。これにより出力電圧が大となる。全ての弦が同様な
磁束変化を起こすから、ピックアップ34からの出力は弦
32の上下の運動を示す複合信号となる。漂遊電磁信号が
あると突起38、40に反対方向の電圧が発生し、互いに打
ち消し合う結果出力信号は非常に小さいかゼロとなる。

出力またはピックアップ信号は、好ましくはラジオ周
波数リンクなどの自由空間通信リンク50を介して、増幅
器46およびラウドスピーカ48（第４図）に送られる。こ
れらの通信リンクとピックアップとは好ましくは固定さ
れた電源または増幅器46への有線接続なしに作用するも
のを用いる。したがってこの通信リンク50はギター搭載
の電池から動力を受ける。ピックアップ34は好ましくは
サステナーの前置増幅器74を介して通信リンク50に接続
されている。

サステナーのドライバー52は長方形の強磁性体要素54
（第３図）を有してこの強磁性体要素54は例えば“セラ
ミックB"などの表示で市販されているようなセラミック
強磁性体材料からなる永久磁石である。この強磁性体要
素54は、第２図に示すように、複数の弦32の真下に配置
され、かつこれらの弦32により構成される弦列を横断す
る方向に延在している。この強磁性体要素54の磁化の方
向は、北極がその比較的長くて狭い面56に沿って延在し
南極がその反対側の面58に沿って延在するように、行な
う。ドライバー52はまたこの強磁性体要素54を取り巻く
コイル60を有しているこのコイル60は渦巻状で強磁性体
要素54に密着するように変形されており、このコイル60
の軸は強磁性体要素54の極対極の方向、すなわち面56、
58間を、に延在している。このコイル60はアース端子62
とこれと反対側の結線64と中央端子66とを有している。

このドライバー52を弦32の長手方向に沿ってギター20
に架設するにはネジ67など適宜な手段が用いらる。この
ドライバーの位置は好ましくはブリッジ28とヘッドスト
ック30から離れて、ブリッジとヘッドストックの中間の
位置とする。したがって本体22とネック24との接合点近
くになる。このドライバー52は、強磁性体要素54の長辺
Ｚ（第２図）が弦列の横方向に延在しかつその面56の北
極が弦32の方を指向するように、架設される。この長辺
Ｚは弦列の横幅Ｗより大であるので強磁性体要素は弦列
の両側から突出するようになる。

ドライバー52が本体に固定されると、強磁性体要素54
からの磁束が弦32に当る。第３図に示すように、この強
磁性体要素54からの永久磁束はピックアップ34上の後方
突起38の磁束と同方向である。強磁性体要素54と突起38
との磁束は上方を指向している。すなわち強磁性体要素
からの磁束は一番近いピックアップの突起からの磁束と
方向が同じである。

第２図に示すよに、強磁性体要素54の面56はドライバ
ー位置において弦32により画定される仮想面68と平行で
ある。かくしてこの面56はその中央部において若干上方
に湾曲している。この湾曲は第２図に見られるように弦
32により画定される仮想面の湾曲と合致している。した
がって弦列の全幅に亘って強磁性体要素54の面56と弦32
により画定される仮想面68との間の距離は一定となる。

面56は少なくとも弦列の全幅に亘っては表面に凹凸が
なく平滑である。したがって強磁性体要素54から出て弦
32に当る磁束は弦列の全幅に亘って均一であるこの均一
な磁束は弦列の外側にまで及んでいる。

弦32は強磁性体であるので、強磁性体要素54からの磁
束は弦32に対して定常な引力を掛けることになる。コイ
ル60中の電流の流れに応じて、コイル60による磁束は強
磁性体要素54によるそれを減殺したり強化したりする。
すなわちドライバーによって弦に掛かる引力はコイル60
中の電流の量と方向に応じて減少したり増加したりす
る。

強磁性体要素54はコイル60からの磁束を弦列の横方向
に亘って、およびこれをわずかに越えて、分布させる傾
向がある。したがってコイル60に交番電圧を印加するこ
とにより、コイル中には交番電流が流れ、ドライバー54
により弦32に掛かる引力がこれに応じて増減する。換言
すると、コイル60に交番駆動信号を与えると弦には交番
力が作用する。この交番力が強磁性体要素54により与え
られる定常な引力に重なるのである。コイル60からの磁
束は均等に分布されているので、例えばある弦が横方向
に変位しても、その弦に作用する駆動力はその横方向運
動領域の範囲内では実質的に定常となる。

サステナーのフィードバック手段（第４図）70はピッ
クアップ34からの信号を受け取ってピックアップ信号に
応じてドライバー52に駆動信号を与える。このフィード
バック手段70はピックアップ信号を受けるための入力端
子72を有している。この入力端子72はピックアップ34へ
の接続に適したプラグまたはタップの形で与えられる。
この入力端子72は前置増幅器74に接続されており、増幅
器74の出力端子は通信リンク50の入力端子に接続されて
いる。これによりピックアップ信号は増幅器を介してピ
ックアップ34から通信リンク50に送られる。前置増幅器
は入力インピーダンスが高いので、ピックアップ34は通
信リンク50の負荷から切り離される。

増幅器74の出力端子はピックアップ信号入力ノード76
に接続されており、この入力ノード76は直線接続回路78
を経て３点切換えスイッチ84の一端子84aに接続されて
いる。入力ノード76はまた遅延回路80と可変リード回路
82とに接続されており、これらはスイッチ84の他の端子
84b、84cに接続されている。スイッチ84の共通端子84d
は自動ゲイン回路145とブースター増幅器146とオンオフ
スイッチ86とを介して増幅器88に接続されている。

自動ゲイン制御回路145はコンデンサー131（第５図）
と、抵抗133とトランジスター（FET）とを直列に有して
いる。トランジスター135のゲートはポテンシオメータ
ー137のワイパーまたは端子に接続されており、ポテン
シオメーター137はアースとダイオード141との間におい
てコンデンサー139に接続されている。ダイオード141は
増幅器88の出力端子に接続されている（第４図）。

トランジスター135の抵抗、ひいてはブースター増幅
器146に引き出される信号のレベルはポテンシオメータ
ー137の設定とコンデンサー139の電圧により調節され
る。この電圧は増幅器88より引き出される信号のレベル
により定まる。ブースター増幅器146は通常のものでよ
い。オンオフスイッチ86には制御入力端子またはゲート
と信号入力端子と出力端子とを具えた通常の金属酸化半
導体FETまたはMOSFETを用いる。制御端子に印加される
電圧が所定のしきい値を越えない限りは、信号入力出力
間でこの素子は導通しない。出力増幅器88には通常のプ
ッシュプルトランジスター増幅器を用いる。

増幅器88は２点切換えスイッチ90に接続されており、
このスイッチは増幅器をコイル60の端子64、66のいずれ
かに接続するものである。前置増幅器74の出力端にはノ
ード76において信号検知器92が接続されている。この信
号検知器92は増幅器74からの信号の振幅を表す電圧を出
力する。信号検知器92は増幅器とその出力側に接続され
た整流器とその出力側に接続されたコンデンサーとから
構成され、コンデンサーに蓄積された電圧が増幅器の時
間平均整流出力を表している。検知器92からの電圧はス
イッチ86の制御入力端子に印加される。

増幅器74とゲイン制御回路145とブースター増幅器146
とオンオフスイッチ86とは可聴領域において信号に対し
てのゼロ全位相シフトを与えるものである。直線接続回
路78も同様にゼロ位相シフトを与える。前置増幅器が直
線接続回路78介して出力増幅器に接続されると、出力増
幅器によって発生された駆動信号または電圧は増幅器74
に印加されたピックアップ信号と同期する。可聴両域内
のいかなる信号に対してもピックアップ信号が正になろ
うとすると駆動信号も正になろうとする。

ここでピックアップおよび駆動信号について正負とは
それに対応する力や運動についての正負と一致する呼び
方である。特に限定しないかぎりは正のピックアップ信
号とは弦の上方への運動に対応するピックアップ信号で
あり、負のピックアップ信号とは弦の下方への運動に対
応するピックアップ信号である。同様に正の駆動信号と
は弦に上向きの力を掛ける（または下向きの力を減じ
る）駆動信号であり、負の駆動信号とは弦に下向きの力
を掛ける（または上向きの力を減じる）駆動信号であ
る。ピックアップまたは駆動電圧のアースに対する符号
は、コイルの巻き方向や物理的な配列に応じて、ここで
特定した基準に対する符号と異なったり一致したりす
る。したがってここで用いる符号変換と一致するゼロ位
相シフトは従来のアースに対する極性の考えの０または
180度となる。

遅延回路80は入力ノード76に印加された入力信号と回
路80を介して端子84bに伝送される出力信号との間の単
一所定位相変換機能を有している。この遅延回路80はノ
ード76に接続された入力ノード100（第５図）とスイッ
チ端子84bに接続された出力ノード102と演算増幅器104
を有しており、この増幅器は反転入力端子、入力端子
遅延回路80の出力ノード102に接続された出力端子を有
している。またこの遅延回路には入力ノード100と増幅
器104の入力端子間に介装された抵抗106、108を有して
おり、出力ノード102とこれら端子との間にはフィード
バック抵抗110を有している。さらにアースと増幅器104
の反転入力端子との間にはコンデンサー112が設けられ
ている。

遅延回路80の位相変換機能は次の式で表される。

theta₈₀＝2arctan（2pifR₁₀₈C₁₁₂） ここでtheta80とはノード102における出力信号のノー
ド100における入力信号に対する遅れの量であり、R108
とは抵抗108の値であり、C111とはコンデンサー112の値
であり、ｆとは信号の周波数である。

可変リード回路82はノード76に接続された入力端を具
えた減衰器120を有している。この減衰器120のゲインは
１より小であり、典型的には約0.4位である。この減衰
器120の出力側は位相変換回路128のピックアップ信号入
力ノード126に接続されている。この回路128は抵抗132
を介してノード126に接続された反転入力端子を具えた
演算増幅器130を有している。増幅器130の出力側は出力
ノード134に接続されており、出力ノード134と増幅器13
0の反転入力端子との間にはフィードバック抵抗136が接
続されている。コンデンサー138の第１の側はピックア
ップ信号入力ノード126に第２の側は増幅器130の正転入
力端子に接続されている。

コンデンサー138の第２の側とアースとの間には可変
抵抗要素140が介装されている。この可変抵抗要素140は
抵抗142とトランジスター144（FET）とを有しており、
このトランジスター144のソースとドレインは抵抗142と
並列に接続されている。位相変換回路128の出力ノード1
34はスイッチ84の端子84cに接続されている。

トランジスター144のゲートは入力波形スケアラー150
と周波数電圧変換回路154とからなる周波数モニター制
御回路に接続されている。スケアラー150は、ノード60
（ひいては入力ピックアップ信号）に接続された非反転
端子を具えた比較器156を、有している。比較器156の反
転入力端子は抵抗159、160間に接続されており、これら
の抵抗は正電源165とアース間とに接続されて、基準電
圧を与える。

比較器156の出力端子は方形化された波形の出力ノー
ド162に接続されており、このノードはゼナーダイオー
ド166を介してアースされている。ノード162に現われる
電圧は２個のはっきりした値のみを有した方形の波形で
ある。

したがってノード162における波形は方形化されたピ
ックアップ信号を表している。方形化された波形の周波
数は最大振幅を有したピックアップ信号の成分により制
御される。単一の弦の自由振動により発生されたピック
アップ信号中においては、ノード162における方形波形
はその弦の振動の基本周波数に等しい。

周波数電圧変換回路152はマイクロ回路170を有してお
り、これがノード162における方形波形の周波数を検知
するとともに、この周波数の線形関数である出力を発生
するこの電圧は周波数がゼロの時にゼロとなる。マイク
ロ回路170としては例えばカリフォルニア、サンバリー
のEXAR社製の部品番号XR4151番のものを用いる。

この回路の各ピンの接続を第５図に示す。ピン４は直
接アースされており、ピン２は抵抗190を介してアース
されている。ピン３は接続がなく、ピン１はマイクロ回
路170の出力端子として機能する。ピン１とアースとの
間にはポテンシオメーター194と抵抗195とコンデンサー
196とが接続されている。ピン８は正電圧バス172に直接
接続されており、このバスは正電源165に接続されてい
る。ピン５、７はドロップ抵抗174、176、178を介して
同じバス接続されている。またピン５はコンデンサー18
0を介してアースされ、ピン７は抵抗182を介してアース
されている。スケアラー150の出力ノード162はコンデン
サー184を介してピン６に接続され、ピン６とアース間
にはドロップ抵抗186が接続されている。

整形回路174は演算増幅器200を有しており、これは抵
抗202を介して周波数電圧変換器152に接続された正転入
力端子と抵抗206を介して可調節正電源204に接続された
反転入力端子とを有しているアース抵抗208は演算増幅
器200の正転入力端子とアースとの間に接続されてい
る。フィードバック抵抗210は演算増幅器の出力ノード2
12と反転入力端子との間に接続されている。演算増幅器
200とその抵抗は電源204により与えられた基準電圧を変
換器152により与えられる電圧から引き、その後この差
に特定のゲインを乗じこの積が出力ノード212に現われ
る。

出力ノード212は抵抗214を介して演算増幅器216の反
転入力端子に接続されている。この演算増幅器の正転入
力端子は抵抗218を介してアースされ、フィードバック
抵抗220は演算増幅器216の反転入力端子と出力ノード21
7との間に接続されている。

ノード212はまた抵抗222に接続され、この抵抗はノー
ド224において他の抵抗226を介して可変基準電圧電源22
8に接続されている。ノード224は演算増幅器230の反転
入力端子に接続されている。増幅器230の正転入力端子
は抵抗232を介してアースされている。可変フィードバ
ック抵抗234は増幅器230の出力ノード231とノード224と
の間に接続されている。

ノード231はダイオード236と抵抗238とを介して他の
演算増幅器240の一入力端子に接続されている。増幅器2
40の同じ入力端子は抵抗242を介してアースされてい
る。増幅器240の反転入力端子は抵抗243を介して増幅器
216の出力ノード217に接続されている増幅器240の反転
入力端子と出力端子246との間にはフィードバック抵抗2
44が接続されている。増幅器240の出力ノード246は抵抗
247を介して位相変換回路128の可変抵抗要素140のトラ
ンジスター144のゲートに接続されている。抵抗247とア
ースとの間にはダイオード249が接続されている。

サステナーの全ての素子、すなわち増幅器88、前置増
幅器74、遅延回路80および可変リード回路82などは電池
などの内蔵式の電源により電力の供給を受ける（第４
図）。また全てのフィードバック素子、すなわち電源ユ
ニット85、ケース87などはギター20の本体22に適宜な締
結機構89により固定されている。またフィードバック機
構と電力供給機構は本体22内に架設するようしてもい
い。

サステナー全体が内臓式の電源ユニット85により電力
の供給を受けるので、外部からの電力供給は必要ない。
電源ユニット85には9Vトランジスターラジオ電池と呼ば
れる２個のセルを組み合わせたものを用いる。またこの
ユニット85には電圧調節回路を具えて、放電に関係なく
常に出力電圧を一定に保つようにする。したがって電池
を寿命一杯まで使用できる。

動作時にはピックアップ34が弦32の振動を示すピック
アップ信号を入力端子に発生し、これが増幅器74におい
て増幅される。スイッチ84が第４、５図に示す位置に設
定されているとき、増幅された信号は可変リード回路82
に送られる。スケアラー150がこのピックアップ信号を
検知して、ピックアップ信号中の優勢な周波数、すなわ
ち最大振幅の周波数と等しい周波数を有した方形信号を
発生する。

第６図に示すように、ノード162における方形波の電
圧V162がゼロでかつ周波数の増加とともに線形に増加す
るとき、変換回路152により与えられる電圧V152はゼロ
になる。ノード212における電圧V212は、ゼロ周波数に
対して振幅の大きな負の電圧である。この電圧の値は周
波数が増加するとともに線形に減少し、f162が所定の最
大値fmaxになるとゼロとなる。この値fmaxは装置の最大
基本周波数に相当するのが好ましい。ギターの場合通常
この値は約1318Hzである。ノード217における電圧V217
は電圧V212の逆であり、すなわちf162のゼロに対して正
となりf162が減少すると共に徐々に減少する。電圧V212
に反応してノード231に現われる電圧V231はf162がゼロ
の時に正となり、線形に減少してf162が比較的低いfCと
なったときにゼロを横切る。その後f162がより高くなる
と負となる。ギターのばあいこのfCは250〜350Hz位、さ
らに好ましくは約300Hz位である。

ノード246における電圧V246、ひいてはトランジスタ
ー144に印加されるゲート電圧はV231とV217との複合関
数となる。V231が負の時にはダイオード236がV231をブ
ロックする。かくしてこの周波数域においてはV246はV2
17のみの関数となり、 V240＝G240（−V217） である。ここでG240とは演算増幅器240のゲインであ
る。

V231がfC未満の周波数において正の時、ダイオード23
6はV231をブロックせず、したがって V246＝G240（V231−V217） となる。

かくして第６図に示すように、トランジスター144の
ゲートに印加される電圧V246は負となってゼロ方形波周
波数に対してもある程度の値を持つ。方形波f162がfCに
向けて増加する時この電圧値は緩やかに減少し、方形波
がfCを越えるとより速く減少する。

トランジスター144のドレイン抵抗R144のソースはゲ
ート電圧v246の関数となる。第６図に示すようにR144は
V246に応じて広い範囲で変化する。方形波の周波数が低
くかつV246が大きく負であるときには、R144は数百キロ
オームとなる。方形波の周波数がfmaxに近ずいてV246が
ゼロに近ずくと、R144は僅か数キロオームとなる。

可変抵抗要素140の全抵抗R140も同様にf162が増加す
るとともに減少する。方形波は回路82に供給されたピッ
クアップ信号中の優勢なまたは最高の周波数に対応する
ので、要素140の抵抗R140はその優勢な周波数の関数と
なり、その周波数が増加すると減少する。

回路128のノード126とノード134に現われる信号との
間の位相変換関係は下記の式で与えられる。

Theta₁₂₈＝180゜−2arctan（2pifR₁₄₀C₁₃₈） ここでTheta128とはノード134における出力信号中の
周波数ｆの成分がノード126における入力信号の対応す
る成分より進む量であり、ｆは周波数であり、R140は要
素140の抵抗であり、C138はコンデンサー138の容量であ
る。

以上から明らかなようにR140とC138の値が決まれば、
位相進みと周波数との間に所定の関係があるように位相
変換回路128は機能し、周波数が増加すると出力信号対
入力信号の比が減少する。しかしこの位相変換機能は抵
抗R140の値により調節できる。この抵抗値入力するピッ
クアップ信号中の優勢な周波数の関数であるから、この
優勢な周波数に応じて変換機能は変化することになる。

ピックアップ信号中の優勢な周波数が増加して抵抗値
R140が減少すると、変換機能が変化して信号のどの成分
についても出力進みが大となる。この間に特定の曲線関
係はない。位相変換回路128により信号成分に与えられ
る進みは問題となっている特定の成分の周波数とピック
アップ信号中の優勢な成分との両方の関数となる。しか
し信号中の優勢な成分のみを考えると、これらの結合し
た効果により成分の周波数が増加するとその成分に与え
られる進みも増加する。

Theta₁₂₈＝180゜−2arctan（2pifR₁₄₀C₁₃₈） R140はｆの増加よりも速く減少する。ピックアップ信
号が振動している弦の運動を示しているとき、優勢また
は最高の周波数は通常基本振動周波数である。したがっ
て回路128により基本周波数に与えられる進みは基本周
波数成分が増加するとともに増加する。増幅器74と88と
は位相変換には全く寄与しないから、コイル60に増幅器
88から与えられた駆動信号はピックアップ34からのピッ
クアップ信号よりも進み、この進みは回路82によって与
えられる進みである。かくして増幅器88による駆動信号
はピックアップ信号よりも進み、かくして基本周波数成
分の進みの量は基本周波数とともに増加する。

増幅器88からコイル60にあてられる駆動信号はコイル
中に電流を起こし、弦32に駆動力を掛ける。この駆動力
はコイル中の電流に応じて変化する。またこの電流は増
幅器88により与えられる電圧に対して遅れから、駆動力
は駆動信号より遅れることになる。さらにピックアップ
34によるピックアップ信号は弦32の運動より遅れること
もある。これらの遅れは振動の周波数と信号の周波数と
に関係し周波数とともに増加する。

可変リード回路82による増加された進みはこれらの遅
れを補償し、ピックアップ信号に反応したドライバー52
による駆動力は弦32の基本振動と同期する。換言すれば
ピックアップとドライバーとによる組合せ位相変換機能
は駆動力をして弦の運動より遅らせかつこの遅れを周波
数とともに増加させる。可変フィード回路による位相変
換機能は上記の組合せ位相変換機能と逆である。

１本の弦のみが刺激されたときには、ピックアップ信
号中の優勢な周波数はその弦の基本周波数である。可変
リード回路82は基本周波数に応じてそのリード特性を調
節し、その弦と同期した駆動力をその基本周波数におい
て与える。複数の弦が刺激されたときには、回路82は最
大の振幅を有した弦の基本周波数に応じてそのリード特
性を調節する。すなわちその優勢な弦の振動を抑制する
のに最大の効果を上げる最適の位相で駆動力を及ぼすよ
うに回路82はそのリード特性を調節するのである。回路
82により与えられる進みはただ１本の弦について最適と
なっているので、他の弦については次に適切となる。ド
ライバー52は全ての弦に駆動力を及ぼす。１本の弦の基
本周波数における駆動力はその弦の基本振動と同期して
おり、他の弦の基本周波数における駆動力は他の弦の基
本振動とは同期していないので、その弦については駆動
力が他の弦よりも多く振動を強化することになる。いず
れにしても可変リード回路82が動作して複数の弦が刺激
されると、サステナーは最大の振幅の弦の振動を選択的
に強化する。

優勢な周波数の進みと回路92により与えられる優勢な
周波数との関係は、回路152の周波数／電圧比や整形回
路154の特性などにより左右される。これらのパラメー
タを調節することによりこの関係を調節することができ
る。例えば回路154に印加される基準電圧やゲインを決
定する抵抗を変えることにより、整形回路の動作を変え
ることができる。最適の関係はサステナーに供給される
ピックアップ信号の位相特性により左右される。すなわ
ちこの回路の最適位相関係はピックアップ信号が弦の運
動より遅れるか否か、遅れの程度、および周波数に伴な
う遅れの傾向などにより左右される。ドライバーの位相
変換機能にも左右される。

好ましくは回路154の調整可能な要素をサステナーの
使用中に手動調整できるようにし、装置に合わせて特性
関係を最適なものに整調できるようにする。

電気ギターの場合可変リード回路は、オクターブ当り
約35゜の速度で増加するピックアップ信号にたいして駆
動信号中の優勢な周波数を進めるように、設定する。優
勢な周波数が100Hz以下である場合には、すすみは０゜
位となる。装置の最大基本周波数である約1318Hzの優勢
な周波数について、駆動信号の優勢な周波数はピックア
ップ信号に対して130〜150゜程進むようになる。

遅延回路80と直線接続回路78とは交番信号手段を構成
し、可変リード回路82による駆動信号の位相特性とは異
なる位相特性を有した駆動信号を与える。したがってス
イッチ84により適宜サステナーの効果を選択することが
できる。遅延回路80がスイッチ84により励起されると、
駆動信号はピックアップ信号より遅れ駆動力は弦の運動
から遅れる。このようにしてサステナーは基本音よりも
倍音を強化する。

直線接続回路78が関与すると、駆動信号はピックアッ
プ信号と同期し、駆動力はピックアップ34とドライバー
52による遅れと等しい量だけ弦の運動から遅れる。ここ
で弦の基本振動を強化するサステナーの効率は回路82に
よる場合よりも低い。しかしこの効果は高井基本周波数
においては大きくされ、300Hzときには600Hzを越えるこ
ともある。

したがって直線接続回路78が関与した場合には、比較
的低い周波数基本波においてサステナーの機能が発揮さ
れることになる。さらにただ１個の弦に固定されること
もない。この直線接続回路を可変リード回路の代わりに
用いて低基本周波数ノートのコードとして作用させるこ
ともできる。

駆動手段に加えられる駆動力の大きさ、ひいては弦に
加えられる駆動力の大きさは自動ゲイン制御回路により
調節できる。トランジスター135は入力端子72から増幅
器88に通過するフィードバック信号によって横切られる
経路中のインピーダンスを与えて信号を減衰させる。ト
ランジスター135の抵抗は、ひいては減衰度はポテンシ
オメーター137からそのゲートに加えられる電圧により
左右される。ポテンシオメーター137に設定毎に駆動信
号の大きさとゲート電圧との間には所定の関係が成立
し、駆動信号が増加すると減衰度も増加する。かくして
システムは所定の駆動信号レベルに安定化される。この
レベルはポテンシオメーター137の調節により変えるこ
とができ、これにより駆動信号の大きさとと減衰との関
係が変わってくる。

スイッチ90により駆動信号中のパワーレベルを粗調節
できる。スイッチを第４図中の状態にして駆動同信号を
コイル60の端子64に印加すると、コイルの全抵抗と誘導
リアクタンスとが増幅器88の出力端子を横切って接続さ
れる。したがってコイル60を通る電流ひいてはパワーの
放散は比較的低くなる。スイッチ90の状態が変わって端
子64が分離されると、コイルの有効誘導リアクタンスと
抵抗とが減少し、コイル中のパワー放散が増加する。こ
れにより駆動力は大きくなり保持効果が大きくなる。

すなわちスイッチ90を操作することにより低パワー消
費の保持状態と高パワー消費の保持状態とをを適宜選択
することができる。回路145を用いたときにはスイッチ9
0と中央端子66とは省略できる。

従来のやり方では、弦をネック24のいずれかのフレッ
トに押圧することにより、各弦の活動の長さを調節して
各弦の基本周波数を変えている。これだと各弦の基本周
波数は段階的に変化するだけである。さらに弦に横方向
の力を掛けることにより弦を横方向に曲げて基本周波数
を変えることもできる。ブリッジ28とヘッドストック30
とにより弦の端部は横運動に対して歪みを与えられる。

ピックアップ34はブリッジ28の近くに位置しているか
ら、ピックアップの位置における弦の横運動は最小であ
り、弦が一杯に曲げられても弦は突起38、40と一線をな
している。しかしドライバー52はブリッジからもヘッド
ストックからも離れた位置にあるから、演奏中ドライバ
ー上方の位置では弦はかなり横方向に動く。ドライバー
52に位置における中立位置からの弦の両側への横運動の
範囲は列中の弦間の距離に等しく、中立位置の両側に１
インチ位である。列の縁部の弦波中立位置に向けて歪む
だけである。

弦が横方向に動いてもサステナーの作用は損なわれる
ものではない。コイル60からの磁束は弦列の横方向に亘
って連続的に分布しているから、各弦はその横方向の運
動範囲の限りではどのような位置にあっても同じ駆動力
を受けることになる。すなわち弦に掛かる駆動力は弦の
横方向の運動には左右されない。このことは保持効果の
ために弦に自由に横方向に力を掛けることができるとい
う顕著な利点に繋がるのである。

また上記したサステナーに特有の位相変換機能特性も
この利点に寄与している。このような特性の故にコイル
60からの磁束がほどほどであっても、弦の基本振動の強
化が達成されるのである。したがって弦が歪んでいない
状態でコイル60からの磁束を集中させるための突起を強
磁性体要素54などの上に設ける必要はないのである。弦
が横方向に曲げられない限りではこのような磁束集中体
はサステナーの機能を高めるものではあるが、横方向に
曲げられたときには反応を損なうものである。

サステナーの挙動はドライバーに付設された永久磁石
の配列によっても影響を受ける。上記の例の場合永久磁
石による磁束はピックアップの最も近い部分の磁束と同
方向である。これは反対方向である場合に比べて、はる
かに強く弦の基本振動の強化を行なうことになる。した
がって磁束の方向を反対にしてもよいが好ましいことで
はない。また反対方向にした場合には可変リード回路82
の特性曲線を変えて、ピックアップ信号に対して駆動信
号が低い周波数にあっては遅れ高い周波数にあっては進
むようにする。

このような反対方向の場合においての回路82の最適な
特性は上記した場合における最適特性と同じである。し
かし全体の特性曲線はピックアップ信号に対して駆動信
号が遅れる方に移る。しかしこの場合でも可変リード回
路は全体として、ピックアップ信号中の優勢な周波数が
増加するにつれて駆動信号の進みが増加する方に変化す
る。

可変抵抗要素140はトランジスター144（FET）に代え
てフォトトランジスターなどの感光要素を有するように
してもいい。この場合回路150からの信号は感光要素と
並列されたダイオードなどの発光素子に送られる。周波
数／電圧変換回路と発光ダイオードとの間には適宜な整
形回路を設けダイオードにより発生された光の量が所望
のように変化して優勢な周波数に対して所望の位相進み
関係を与えるようにする。

位相変換回路128中の可変要素も抵抗要素でなくてコ
ンデンサー138としてもよい。かくして可変抵抗要素140
に代えて固定抵抗を用いてもよく、コンデンサー138も
周波数／電圧変換回路からの信号に応じて変化するよう
な容量のコンデンサーに代えてもよい。

またコンデンサー138は固定値コンデンサーとこれに
付設したスイッチ要素で置き換えてもよく、ピックアッ
プ信号の周波数成分を表す信号に応じてこれらの要素を
接続したり分離したりする。可変リード回路を可変誘導
要素で置換しても同様な結果が得られる。

可変リード回路82に用いられる位相変換回路128はそ
れぞれが異なる位相変換機能を具えた複数のネットワー
クに置換することができる。スイッチ機構を設けていず
れかのネットワークを選択して、ピックアップ信号の構
成に応じてピックアップ信号を選択されたネットワーク
に通すようにする。このスイッチ機構をピックアップ信
号中の優勢な周波数を表す信号に反応するようにし、ネ
ットワークを切り替えて優勢な周波数の増減に応じてネ
ットワーク全体の変換機能を変えるようにする。

またこのようなスイッチ機構を省略して周波数選択フ
ィルターを設け、ピックアップ信号の種々の成分が各ネ
ットワークに同時に送られるようにして、周波数の高い
成分は入力に対して大きな進みを与えるネットワークに
送るようにする。このようにするとピックアップ信号中
の優勢な周波数に関係なく定常な位相変換機能が得られ
る。しかしこの定常な位相変換機能は成分の周波数が増
加するといかなる成分についても駆動信号の進みが大き
くなる方に変化する傾向がある またこれに代えて同じような位相変換機能の単一のネ
ットワークを用いることもできるし、ピックアップ信号
入力端子と駆動信号出力端子との間にアナログシフトレ
ジスターを設けてもよい。このシフトレジスターの特性
はピックアップ信号の周波数構成に応じて決定し、ピッ
クアップ信号に対する駆動信号の周波数および位相差の
関係を所望のものとしてやる。

以上の例ではピックアップ信号をアナログ信号として
処理して駆動信号を得ている。しかしこれをデジタル信
号処理に代えることも可能である。すなわちピックアッ
プ信号をデジタル信号に変換し、これを処理した後再び
アナログ信号に変換して駆動を得るのである。この場合
のデジタル処理は以上述べたアナログ処理と同様な内容
であり、ピックアップ信号の周波数構成に応じてピック
アップ信号の全ての成分について位相変換処理をした
り、ピックアップ信号のことなる成分を処理してその成
分の周波数に応じて駆動信号中の各成分に異なる進みを
与えたりするのである。

サステナーには装置から離れた信号処理装置を用いて
もよく、自由空間通信装置により処理装置にピックアッ
プ信号を送ってやったり、処理された信号を装置に送り
戻したり、装置上の受信機をドライバーに接続して処理
された信号を受信してこれにより駆動信号を形成するよ
うにもできる。

このような方式は、例えば音に記録または変換する固
定された装置にピックアップを送るようにする。サステ
ナー中の信号処理装置は記録用の信号処理装置と一体と
することもできる。楽器上の素子が全て電池85のような
内蔵型の電源により電力を与えられるようになっていれ
ば楽器の操作が自由に行なえる。

上記したような誘導ピックアップ以外のピックアップ
から信号を受けるようにすることもできる。この場合の
ピックアップは容量型センサーであって、弦の動きがコ
ンデンサーの容量を変えこの変化を検知してピックアッ
プ信号を与えるのである。

ピックアップを光電式として各弦に例えばフォトトラ
ンジスターなどの感光要素を並設し、弦の動きにより感
光要素に入る光の量を変えるようにする。この場合所定
の波長の光源からの光を弦を横切って感光要素に入射さ
せ、感光要素には適宜なフィルターを付設して周囲の光
による影響を小さくする。

また圧電素子などの接触型のピックアップを用いてこ
れを弦に機械的に連結してもよい。ドライバーも電磁的
なものでなくとも、圧電式のものにしてもよい。

これらのピックアップの場合には上記の電磁的なピッ
クアップとは位相変換機能が異なるので、フィードバッ
ク手段の位相変換機能もそれに応じて変えて、加えられ
た駆動力に対する弦の反応が最適なものになるようにす
る必要がある。例えば光学的なピックアップの場合に
は、全ての可聴周波数についてピックアップ信号は弦の
動きと正確に同期する。しかし上記の電磁的なピックア
ップの場合にはピックアップ信号が弦の動きより遅れ
る。したがって光学的のピックアップの場合には基本周
波数における最適の基本反応に必要とされる駆動信号の
進みは同じ周波数において電磁的なピックアップに必要
とされるそれよりも少ないのである、 第７図にこの発明のサステナーの他の例を示す。この
サステナーはピックアップ信号を受ける入力端子372と
これに接続された前置増幅器374とこの増幅器からの信
号レベルを検知する信号検知器392とこの検知器により
制御されるオンオフスイッチ386とを有している。

フィードバック回路は増幅器374からの信号をオンオ
フスイッチ386を介して増幅器388に送る。これらの素子
は第１〜６図に示したサステナーのそれと同じである。
増幅器388の出力する駆動信号は入力端子372に印加され
たピックアップ信号の対応する成分と同期している。増
幅器374には波形スケアラー350が接続されており、この
出力端子には周波数電圧変換回路352が接続されてい
る。これらも第１〜６図の場合と同じである。

周波数電圧変換回路352が与える信号電圧はスケアラ
ー350による方形化された波形の周波数とともに変化す
る。すなわち入力端子372に印加されたピックアップ信
号中の優勢な周波数とともに変化するのである。

回路352の出力端子は増幅器402を介して４個の比較器
404〜410の正入力端子に接続されている。各比較器の負
入力端子は異なる基準電圧電源414〜420に接続されてい
る。電源414〜420は異なる正の基準電圧を与える。例え
ば比較器404に接続された電源414は最低の電圧を、比較
器406に接続された電源416はこれより高い電圧を、比較
器408に接続された電源418はさらに高い電圧を、電源42
0は最高の電圧を比較器410に与えるのである。

比較器404〜410は順序列を構成し、比較器404は列中
の最初の比較器410は列中の最後の比較器となる。これ
らの比較器404〜410の出力端子は４個のORまたはXORゲ
ート424〜430に接続されている。ゲート424〜430は順序
列をなしており、ゲート424が最初のゲートで430が最後
のゲートとなる。

各ゲート424〜430は第１と第２の入力端子を有してお
り、第１の入力端子は比較器404〜420の対応する出力端
子に接続されており、ゲート430以外のゲートの第２の
入力端子は次の高い順序の比較器の出力端子に接続され
ている。例えば第２のゲート426の第１の入力端子は第
２の比較器406の出力端子に、第２のゲート426の第２の
入力端子は第３の比較器408の出力端子に接続されてい
る。最後のゲート430の第２の入力端子はアースされて
いる。

かくして基準電圧電源とゲートとは協働してアナログ
デジタル変換器431を構成する。周波数電圧変換器と増
幅器402による信号電圧が電源414〜420のいずれかから
の基準電圧より低いときには、全比較器からの出力は負
となり、ゲート424〜430からの出力は低いか論理値ゼロ
となる。信号電圧が第１の電圧基準電源414からの電圧
より高いときには、第１の比較器404からの出力は正と
なるが、他の比較器からの出力は全て負のままである。
かくして第１のXOR424ゲートは１個の正の入力と１個の
負の入力とを受けて高いまたは論理値１の出力を出す。

周波数電圧変換器および増幅器402からの信号電圧が
電源416による第２の基準電圧を越えると、第１と第２
の比較器404、406の出力は正となるが、第３と第４の比
較器418、420の出力は負となる。したがって第１のXOR
ゲートは２個の正の入力を受けて低いまたは論理値ゼロ
の出力を出すが、第２のXORゲートは１個の正の入力と
１個の負の入力とを受けて高いまたは論理値１の出力を
出す。

一般的には、信号電圧が対応する比較器に印加された
基準電圧を越えるが次の高位の比較器に印加された基準
電圧を越えないときには、XORゲートは高いかまたは論
理値１の出力を出す。信号電圧が最高の基準電圧より高
いときにはいつでも、最後のXORゲート430は高いまたは
論理値１の出力を出す。

この例で用いられる駆動手段はコイル434と永久的に
磁化された強磁性体要素436（いずれも第１〜７図の例
のものと同じ）とを有している。しかしこの例の場合に
は駆動手段はコイルの一端に接続されたコンデンサー44
2〜450の列を有している。コンデンサー442〜450は順の
列をなしており、最初のコンデンサー442は最大の容量
を最後のコンデンサー450は最小の容量を有している。

この駆動手段432はデジタル論理制御されたスイッチ
回路452を介して増幅器388に接続されている。このスイ
ッチ回路はアナログデジタル変換器431の出力にリンク
された制御入力を有している。スイッチ回路452はアナ
ログデジタル変換器431からの出力に応じていずれかの
コンデンサー442〜450を介して、増幅器368からの出力
をドライバー432に導く。

いずれのXORゲートからも高いまたは論理値１の出力
がないときには、スイッチ回路452は第１のコンデンサ
ー442を介して駆動信号を駆動手段に送る。第１のXORゲ
ート424が１個の論理値１の出力を出したときには、ス
イッチ回路452は第２のコンデンサー444を介して信号を
送る。かくしてスイッチ回路452はアナログデジタル変
換器431からの信号に応じて駆動手段のコンデンサーを
励起したり（動作可能にしたり）不能にしたりする。

動作時にはスケアラー350と周波数電圧変換器352と増
幅器402とが協働してピックアップ信号の優勢な周波数
とともに増加する信号電圧を与える。この優勢な周波数
が低いときには第１のコンデンサー442が励起され、他
のコンデンサー444〜450は不能とされる。優勢な周波数
が増加すると第１のコンデンサー442は不能となり第２
のコンデンサー444が励起される。優勢な周波数が増加
するにしたがって高次のコンデンサーが順番に励起され
て、ある１個の時点においてはただ１個のコンデンサー
のみが励起されている。

かくしてピックアップ信号中の優勢な周波数が低いと
きには、駆動手段432の容量は高くなる。優勢な周波数
の値がだんだんと高くなると、ドライバーの容量は減少
し、より高次のコンデンサーが励起される。ドライバー
432に容量が変化するとその位相変換能力はも変化す
る。ドライバーの容量が減少すると与えられた周波数に
おける駆動力の成分は駆動信号中の対応する成分に対す
る遅れが少なくなる。

フィードバック手段の位相変換能力は変わらないが、
ピックアップ信号中の優勢な周波数に応じて駆動手段の
位相変換能力は変化する。しかし全体としての効果は第
１〜６図の場合の可変リードネットワークのそれと同じ
である。第７図の例の場合にはフィードバック手段と駆
動手段との複合位相変換能力は、優勢な周波数が増加す
ると、ピックアップ信号に対する駆動力の進みが多くな
るように変化する。

ピックアップを別設しないでサステナーに組み込むこ
ともできる。この場合にはピックアップの位相変換能力
を調節する手段を設けて、このサステナーの複合位相変
換能力を変えることができるようにする。例えば第７図
のドライバーの容量と同じように電磁的なピックアップ
の容量を変えてやる。

第８図にこの発明のサステナーのさらに他の例を示
す。このドライバーは第１のバー状の永久的に磁化され
た強磁性体要素502を有しており、この要素が第１の長
い面504に北極を反対の第２の面506に南極を具えてい
る。クリップ508などによりこの要素502をギターの例え
ば本体22上弦32の下側に架設する。従ってこの要素502
はその極面502が上側を指向する。

第２のバー状の永久的に磁化された強磁性体要素はの
その面512に北極をまた他の面514に南極を有している。
支持体516により第２の強磁性体要素510をギター本体に
架設して、弦の上方で第１の強磁性体要素502の後ろに
位置するようにする。すなわち要素510はヘッドストッ
クの近くに要素510はブリッジの近くに位置する。要素5
10の支持手段はその極面が弦列の長手方向に延在しかつ
北極面512がブリッジと要素502の方を指向するように設
けられている。これらの強磁性体要素は弦32の両側に配
設され、弦列の長手方向に互いに離間している。

渦巻状のコイル518がボビン520に巻かれている。この
コイルの支持体は中空状の方形の横断面を有した筒であ
り、その内部開口部の寸法は弦32列の幅よりも若干大き
くなっている。コイル支持体520とコイル518とはネジな
どの架設手段522により楽器に架設されており、強磁性
体要素510、502間の領域においてコイル518が弦32を取
り巻いている。またコイルの軸は弦列の長手方向に延在
している。

動作時には駆動信号または電圧がフィードバック手段
によりコイル518に印加されて磁束が発生される。この
磁束は強磁性体要素502、510からの磁束とともに弦32に
作用する。ここでコイル518による磁束の作用は弦列の
全幅に亘って均一である。したがって駆動作用は弦の横
方向の運動によっては影響を受けないのである。

第10図にこの発明のドライバーのさらに他の例を示
す。このドライバーはスタブ状の強磁性体要素602、604
を有しており、これらの要素はそれぞれ上エッジ面60
6、608を有している。エッジ面は湾曲していて弦32によ
り画定される仮想面に合致するようになっている。

したがってドライバーを楽器上の図示のような動作位
置に架設すると、エッジ面606と608とは弦によって画定
される仮想面平行に延在することになる。要素602と604
とは強磁性体ではあるがそれら自身は永久磁石ではな
い。スタブ状の永久磁石610は要素602と604の下側エッ
ジ間に延在し、要素602と604とは永久磁石とともにＵ字
形のチャンネルを構成する。締結部材612などによりこ
のチャンネル全体をギター本体に架設して、チャンネル
が弦列にたいして横方向に延在するようにする。永久磁
石610はその北極を強磁性体要素604の一端の近くに位置
させ、その南極は反対側の端部近くに位置する。

したがって永久磁石からの磁束は要素604およびその
上面608を通って上向きに走り、弦による仮想面を通
り、要素602とそのうえ面606を通って下向きに走ること
になる。

要素602にはコイル622が巻かれており、同じ巻数のコ
イル624が要素604に逆方向に巻かれている。これらのコ
イルは並列に接続されている。すなわちコイルを横切る
ある極性の電圧がコイル624からは上向きのコイル622か
らは下向きの磁束を発生させ、これにより両方の要素か
らの磁束の強化が行なわれる。また反対極性の電圧は反
対の効果を有し、両方の要素からの磁束が消し合うこと
になる。

このドライバーは第１〜３図のものと同じような利点
を有している。第10図のドライバーからの磁束は弦列の
横方向全体に亘って均一であり、サステナーの動作は弦
の横方向の曲がりによっては影響されないのである。ま
た与えられた電流に対しての磁気的な作用が大きい。コ
イル622と624の巻き数は単一コイルドライバーの場合よ
りも多い。２個のコイルによる磁束は互いに強化し合う
ので、磁気効果も大きくなり、その結果同じ電力消費量
でもサステナー効果が大となる。このドライバーはピッ
クアップとしても使うことができる。この場合には２個
のコイルは直列に接続する。

第10図の例において、Ｕ字形チャンネル全体を永久的
に磁化してもよい。永久磁石610を省略して各強磁性体
要素を永久的に磁化してもよい。この場合には両方の要
素の磁束が同じ方向を指向するようにするすなわち要素
604の北極は上面に沿って位置し要素602の南極も上面に
沿って位置するようにする。

可変リード回路82に用いられる素子変数の一例を挙げ
ると下記のようになる。

抵抗 抵抗値（オーム K;キロ、M;メガ） 132 10K 136 10K 142 2.2K 159 100K 160 47 174 47K 176 5.1K 178 10K 182 10K 186 10K 190 15K 194 100K 195 220K 202 100K 206 100K 208 200K 210 200K 214 20K 218 10K 220 20K 222 33K 226 33K 232 12K 234 100K 238 82K 242 25K 243 25K 244 25K 247 10K コンデンサー 容量（マイクロファラッド） 138 .0082 180 .01 184 .022 196 .47 FET 型式 144 VCR7N 産業上の応用 この発明は楽器に応用されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 ムーア，スティーブン エム. アメリカ合衆国 ワシントン 98007、 ベレービュ、ティー‐205、シックスス ストリート エス．イー．14264 (73)特許権者 999999999 ノッツ，リチャード ダブリュ. アメリカ合衆国 ワシントン 98109、 シートル、ゲラー ＃241、201 (72)発明者 ローズ，フロイド ディー. アメリカ合衆国 ワシントン 98006、 ベレービュ、ワンハンドレッドフィフテ ィフォース アベニュー サウス イー スト 5303 (72)発明者 ムーア，スティーブン エム. アメリカ合衆国 ワシントン 98007、 ベレービュ、ティー‐205、シックスス ストリート エス．イー．14264 (72)発明者 ノッツ，リチャード ダブリュ. アメリカ合衆国 ワシントン 98109、 シートル、ゲラー ＃241、201 (56)参考文献 実開 昭57−90495（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭62−33597（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭60−42477（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭58−15995（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】構造体と、この構造体に載設されて互いに
   並設延在して弦列を形成している複数の弦と、構造体に
   載設されてかつ弦の発音を音響維持させるサステナーと
   から構成されており、 該サステナーが、弦の振動を検知して該振動運動を示す
   ピックアップ信号を出力するピックアップ手段と、この
   ピックアップ信号に反応して駆動信号を出力する駆動信
   号供給手段と、駆動信号に反応して弦に駆動力を印加す
   る駆動手段とを、含んで構成されており、 該駆動手段が、駆動に反応して変動しかつ各弦の横方向
   運動領域に亙って実質的に均一である変動磁界を形成し
   てかつ弦の両端部間の駆動位置において弦に印加する変
   動磁界印加手段を、有しておりかつ 該変動磁界印加手段が、弦列を横断してかつ弦に近接配
   置された第１の強磁性体要素と、該第１の強磁性体要素
   を通して磁界を指向させる磁束指向手段とを、有してい
   る ことを特徴とする楽器。
2. 【請求項２】前記第１の強磁性体要素が、その表面が正
   常状態の弦によって画定される仮想面に平行なように、
   構造体に設けられている ことを特徴とする請求項１に記載の楽器。
3. 【請求項３】前記の変動磁界印加手段が、第１の強磁性
   体要素を取り巻く第１のコイルを、有している ことを特徴とする請求項２に記載の楽器。
4. 【請求項４】変動磁界印加手段が第２の強磁性体要素と
   これを取り巻く第２のコイルを有しており、 構造体上において第２の強磁性体要素が弦の近くを横方
   向に延在し、かつ第２のコイルが第１のコイルとは逆方
   向に巻かれている ことを特徴とする請求項３に記載の楽器。
5. 【請求項５】前記の強磁性体要素が永久磁石を有してお
   り、 強磁性体要素からの磁束がピックアップ手段の最も近い
   部分からの磁束と同方向になるように、ピックアップ手
   段と永久磁石とが配置されている ことを特徴とする請求項１に記載の楽器。
6. 【請求項６】変動磁界印加手段がコイルを有しており、 該コイルが第１の強磁性体要素近傍で弦を取り巻いてい
   る ことを特徴とする請求項１に記載の楽器。
7. 【請求項７】変動磁界印加手段が第２の強磁性体要素を
   有しており、 第１の強磁性体要素（502）は弦のすぐ下に配置され、 第２の強磁性体要素（512）は弦の長手方向に第１の強
   磁性体要素から離間しており、かつ弦の上側に配置さ
   れ、 第１と第２の強磁性体要素間においてコイルが弦を取り
   巻いている ことを特徴とする請求項６に記載の楽器。