JP3214568U

JP3214568U - 電子ハープ

Info

Publication number: JP3214568U
Application number: JP2017005045U
Authority: JP
Inventors: 晃平藤原
Original assignee: 株式会社スリック
Priority date: 2017-11-06
Filing date: 2017-11-06
Publication date: 2018-01-25
Anticipated expiration: 2027-11-06

Abstract

【課題】任意の曲を自動演奏することができる電子ハープを提供する。【解決手段】本考案の実施形態に係る電子ハープは、音階の異なる複数のスティール弦７０と、複数のスティール弦７０の夫々に対向して配置され、複数のスティール弦７０の夫々を独立に吸引可能な複数の電磁石２０１と、複数の電磁石２０１の夫々に、対応するスティール弦７０の共振周波数と略同一の周波数をもつ周期性信号を印加する制御部１０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本考案は、電子ハープに係り、特に、弦を電磁石で駆動する電子ハープに関する。

従来から、ハープの弦の振動をピエゾ素子等で電気信号に変換し、変換した電気信号を増幅してスピーカ等の各種音響機器に供給するエレクトリックハープが知られている。

一方、任意の曲を演奏することができる電子ハープに関する先行技術文献も知られている。例えば、特許文献１には、音階板の一方の面に対向して複数の電磁石を設け、各電磁石で、音階板の夫々の振動弁を電磁力で駆動する電子ハープが開示されている。

特表２００６−５２２３７３号公報

従来から存在するエレクトリックハープは、あくまでも演奏者が自ら弦を弾いて演奏するものであり、自動演奏を意図したものではない。

本考案が解決しようとする課題は、上記事情を鑑みてなされたものであり、任意の曲を自動演奏することができる電子ハープを提供することである。

上記課題を解決するため、本考案に係る電子ハープは、音階の異なる複数のスティール弦と、前記複数のスティール弦の夫々に対向して配置され、前記複数のスティール弦の夫々を独立に吸引可能な複数の電磁石と、前記複数の電磁石の夫々に、対応する前記スティール弦の共振周波数と略同一の周波数をもつ周期性信号を印加する制御部と、を備えることを特徴とする。

本考案に係る電子ハープによれば、任意の曲を自動演奏することができる。

本考案の実施形態の電子ハープの外観例を示す斜示図。実施形態の電子ハープの正面図及び側面図。実施形態の電子ハープの動作概念の第１の説明図。第１の実施形態の電子ハープのブロック図。実施形態の電子ハープの動作概念の第２の説明図。第２の実施形態の電子ハープのブロック図。

本考案に係る電子ハープの実施形態について、添付図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本考案の実施形態に係る電子ハープ１の外観の一例を示す斜示図である。また、図２（ａ）及び図２（ｂ）は、夫々、電子ハープ１の正面図及び側面図である。図１では、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示した弦７０（スティール弦）の図示を省略している。

図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、電子ハープ１は、下側から、基台４０、ボディ３０、調律ユニット５０を有している。基台４０は、ボディ３０を斜めに支持する支持部と、支持部に連結されている水平台とから構成されている。

水平台の内部には、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、後述する電子部品が搭載された制御部１０が収納される。制御部１０の設置場所は水平台の内部に限らない。制御部１０は、例えば、水平台の上面等に取り付けられてもよい。

調律ユニット５０は、複数の調律ペグ５０１が取り付けられている。調律ペグ５０１はネジ状の部材である。各調律ペグ５０１の先端側には１本の弦７０が巻き付けられている。一方、各調律ペグ５０１の頭部は、指等で挟みやすい扁平な形状に形成されている。

複数の調律ペグ５０１には、複数の弦が夫々対応付けられており、各弦には予め所定の音階が割り当てられている。ユーザが調律ペグ５０１の頭部を回して夫々の弦の張力を調整することにより、夫々の弦の音階を微調する、即ち、弦を調律することができる。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、各弦の一端は調律ペグ５０１に巻き付けられており、各弦の他端は、基台４０の固定されている。各弦の一端と他端との間には、駒板６０が設けられている。弦が張られている方のボディ３０の面を表側の面と呼び、その反対側の面を裏側の面と呼ぶものとすると、駒板６０は、ボディ３０の表側の面から延出するように設けられている。

弦７０を所定の張力で張った場合、各弦７０は駒板６０に強く押し付けられる。したがって、駒板６０と調律ペグ５０１との間にごく短い期間だけ力を加えると（例えば、指で弾いたり、或いは、後述するように、電磁石でパルス状の電磁力を印加したりすると）、各弦は駒板６０と調律ペグ５０１との間で振動することになる。

図１に示すように、ボディ３０の上部には、ボディ３０の表側から裏側に抜ける開口３０１が設けられている。そして、開口３０１の位置に対応するボディ３０の裏側には、調律ユニット２０が配置されている。

調律ユニット２０は、複数の電磁石２０１が、例えば、一枚の基板に装着されて構成されている。電磁石２０１の数は弦７０の数と同じである。複数の電磁石２０１の夫々は、開口３０１のいずれかの位置において、複数の弦７０の内の夫々と対向するように配置されている。言い換えると、特定の１つの電磁石２０１と、特定の１つの弦７０とは、夫々がペアとなって、電磁石２０１の一端（弦７０側の一端）と弦７０とが、互いに近接して対向するように配置されている。

図３は、本実施形態の電子ハープ１の動作を説明する図であり、電磁石２０１と弦７０、及び、これらが取り付けられる各構成品を、図２（ａ）の側方から見た位置関係で模式的に示した図である。

弦７０の数は音階の数に対応して設けられており、これに応じて、弦７０の数と同じ数の電磁石２０１が基板２００に実装されることになる。図２に示した実施形態の例では、１０本の弦７０と１０個の電磁石２０１とが設けられている。但し、図３では、説明の便宜上、１つの電磁石２０１と１本の弦７０からなる１つのペアのみを図示している。夫々の電磁石２０１は、例えば、図３に示すように、ビスとナットによって基板２００に固定される。

電磁石２０１には、後述するように、制御部１０から周期性をもつ電流（例えば、矩形波パルスが所定の周期で繰り返される電流）が印加される。電流の印加期間中は、電磁石２０１の弦７０に対向する極はＮ極又はＳ極の磁石となる。

各弦７０は、鉄（スティール）等の磁石に吸引される材料で形成されている。したがって、電磁石２０１に電流が印加されているオン期間は、弦７０は電磁石２０１の磁力によって吸引されて、電磁石２０１側に変位する。一方、電磁石２０１に電流が印加されていないオフ期間は、電磁石２０１の磁力が無くなるため、弦７０は自らの弾性によって、電磁石２０１の反対側に変位する。

電磁石２０１に周期性の電流を印加することにより、弦７０の変位方向も周期的に変化し、印加電流の周波数に対応した周波数で、弦７０を振動させることができる。

一方、弦７０の夫々は、音階に対応する個別の固有周波数、即ち、共振周波数を有している。そして、電磁石２０１に印加する電流の周波数と、各弦７０の共振周波数が一致したときに、弦７０の振動の振幅は最も大きくなり、各弦７０が発生させる音量を最大化することができる。各電磁石２０１に印加する電流の周波数は、制御部１０で制御する。

図４は、制御部１０の機能ブロック図を示す。図４に示すように、制御部１０は、例えば、外部メモリインタフェース（外部メモリＩ／Ｆ）１１、通信インターフェース（通信Ｉ／Ｆ）１２、プロセッサ１３、メモリ１４、ユーザインタフェース１５、駆動信号生成回路１６、及び、電磁石駆動回路１７を具備する。

外部メモリＩ／Ｆ１１は、ＵＳＢフラッシュメモリ、ＳＤカード等のカード型メモリ、或いは、ＨＤ（ハードディスク）等の外部メモリに記録された楽曲データを入力するためのインターフェース回路である。外部メモリに記録される楽曲データのデータ形式は特に限定するものではないが、例えば、ＭＩＤＩ（ＭｕｓｉｃａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＤｉｇｉｔａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ）規格に基づく楽曲データ（以下、単にＭＩＤＩデータと呼ぶ）を記録している。外部メモリＩ／Ｆ１１は、外部メモリからＭＩＤＩデータを入力し、内部メモリであるメモリ１４に保存する。メモリ１４には、多数の曲、例えば、数百曲以上の種類の曲に対応するＭＩＤＩデータを保存することができる。

通信Ｉ／Ｆ１２は、無線或いは有線を介して、外部のサーバやインターネット等から楽曲データを入力するためのインターフェース回路である。例えば、通信Ｉ／Ｆ１２は、有線ＬＡＮ、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、携帯電話回線等を用いた通信のインターフェース回路である。通信Ｉ／Ｆ１２を介した通信によっても、外部のサーバやインターネット等から、ＭＩＤＩデータをダウンロードし、メモリ１４に保存することができる。

ユーザインタフェース１５は、電子ハープ１のユーザによる操作を行うためのデバイス、或いは操作を支援するためのデバイスである。ユーザインタフェース１５は、例えば、操作スイッチ、操作ボタン、ＬＥＤランプ、ディスプレイ、タッチパネル等を有する。ユーザインタフェース１５により、メモリ１４に保存されている複数の楽曲の表示、所望の楽曲の選択、選択した楽曲の演奏の開始や停止等の操作を行うことができる。また、ユーザインタフェース１５を用いて、外部メモリＩ／Ｆ１１や通信Ｉ／Ｆ１２を介したＭＩＤＩデータの入力操作やダウンロード操作を行うこともできる。

プロセッサ１３は、電子ハープ１の全体の制御を行う他、メモリ１４から読み出したＭＩＤＩデータをデコードして、楽曲を再生するための再生用データを生成する。再生用データは、例えば、「ド」、「ミ」、「ソ」等の楽曲の各音の音階の種類、各音の持続時間、各音の強弱等に関する情報を含むデータである。再生用データは、駆動信号生成回路１６に送られる。

駆動信号生成回路１６は、再生用データに基づいて、電磁石ユニット２０の夫々の電磁石２０１に印加する駆動信号を生成する。駆動信号は、各音の音階に応じて異なる周波数を有する周期性信号である。

前述したように、電子ハープ１の各弦７０は、音階に対応した共振周波数を有している。例えば、中央オクターブの音階「Ａ」（「ラ」の音）の共振周波数は４４０Ｈｚである。また、中央オクターブの音階「Ｃ」（「ド」の音）の共振周波数は５２３．２５Ｈｚである。

そこで、本実施形態の電子ハープ１では、前述したように、夫々の弦７０の共振周波数と同じ周波数の周期性信号を、その弦７０のペアとなっている電磁石２０１に印加するようにしている。弦７０を指等で直接弾くことなく、弦７０をその共振周波数で大きく振動させることができる。

駆動信号生成回路１６が生成する周期性信号は、典型的には矩形波のパルス信号であるが、これに限定されるものではなく、各周期の波形として任意の波形を用いることができる。周期性信号は、例えば、三角波、台形波、鋸歯状歯、或いは正弦波の一部を切り取った波形等を繰り返す信号であってもよい。

駆動信号生成回路１６で生成された周期性信号は、電磁石駆動回路１７に送られる。電磁石駆動回路１７は、入力した周期性信号を所定の電圧値に増幅して、電磁石２０１の夫々に印加する。或いは、電磁石駆動回路１７は、入力された周期性信号（例えば、矩形波パルス信号）に基づいて、所定の電圧値（例えば、＋２４Ｖ）を有する定電圧電源をＦＥＴ等によってスイッチングして、夫々の電磁石２０１に印加してもよい。

図５は、電磁石２０１を駆動する周期性の駆動信号（図５の下段）と、弦７０の振動波形（図５の上段）の一例を示す図である。図の下段に示すように、電磁石２０１の駆動信号（即ち、電磁石２０１に印加する電流）は、オンとオフとを周期的に繰り返す単極性の周期性信号となっている。また、駆動信号の周波数ｆｎ（周期Ｔｎはその逆数）は、弦７０の共振周波数に対応する周波数に設定されている。弦７０の音階が、例えば、中央オクターブの音階「Ａ」（「ラ」の音）に対応する場合は、駆動信号の周波数ｆｎは、４４０Ｈｚに設定される。したがって、駆動信号のオンから次のオンまでの期間（周期）は、その逆数の、２．２７ｍｓｅｃに設定される。また、例えば、弦７０の音階が、中央オクターブの音階「Ｃ」（「ド」の音）に対応する場合は、駆動信号の周波数ｆｎは、５２３．２５Ｈｚに設定され、その周期は、１．９１ｍｓｅｃに設定される。

駆動信号の振幅、即ち、駆動電圧Ｖ_Ｄは、特に限定するものではないが、例えば、＋２４ボルト等に設定される。

図５では、駆動信号（周期性信号）として、デューティ比が５０％の矩形パルス波列を例示しているが、前述したように、夫々の波形は台形波や三角波等の任意の波形を用いても良い。また、デューティ比も５０％に限定されるものではなく、所望の音質や音量が得られるように調整することができる。

上述した第１の実施形態の電子ハープ１によれば、任意の曲を自動演奏することができる。また、電磁石２０１に印加する駆動信号が、各弦７０の共振周波数に調整されているため、各弦７０の振動振幅を最大化することが可能であり、より大きな音量で、楽曲を電子ハープ１に自動演奏させることができる。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態の電子ハープ１の機能ブロック図である。第２の実施形態の電子ハープ１は、マイク８０等の音センサを有しており、また、制御部１０がＡ／Ｄ変換器１８を有している。その他の構成は第１の実施形態（図４）と同じである。

電子ハープ１の各音階は、各弦７０の振動長（即ち、駒板６０から各調律ペグ５０１までの弦７０の長さ）や、各弦７０の太さで基本的に決定されるものの、調律ペグ５０１の回転動作によって各弦７０の張力を演奏者等のユーザが調整することによって、最終的な調律が行われる。

調律後の弦７０の共振周波数と、電磁石２０１の駆動信号の周波数がずれると、弦７０を効率よく駆動することができなくなる。そこで、第２の実施形態の電子ハープ１では、調律を支援する機能を第１の実施形態の電子ハープ１に対して付加している。

調律支援の第１の方法は、ユーザによる調律後の弦７０の共振周波数を基準周波数とし、この基準周波数に電磁石２０１の駆動信号の周波数を一致させる方法である。具体的には、調律後の弦７０の振動音をマイク８０で収集し、収集した振動音をＡ／Ｄ変換器１８でデジタル信号に変換する。その後、プロセッサ１３によって、例えば、ＦＦＴ等の処理によって周波数解析を行い、調律後の弦７０の共振周波数を算出する。そして、算出した共振周波数に合致するように、電磁石２０１の駆動信号の周波数を調整する。

調律支援の第２の方法は、電磁石２０１の駆動信号の周波数を基準周波数とし、この基準周波数に弦７０の共振周波数を合致させる方法である。具体的には、調律期間中に（即ち、ユーザが調律ペグ５０１を回転動作しているときに）、ユーザに対して調律を容易にするための支援情報を表示する機能を制御部１０に持たせる方法である。

例えば、調律期間中における弦７０の振動音をマイク８０で収集し、収集した振動音を周波数解析して、その時点での電磁石２０１の駆動信号の周波数（基準周波数）と比較する。そして、基準周波数に対する弦７０の振動音の周波数の相対関係、例えば、「高い」、「低い」、「合致」等をユーザインタフェース１５のディスプレイやＬＥＤランプ等に表示させる。調律期間中のユーザは、この表示を見ることによって、調律ペグ５０１による調律が容易となる。

以上説明してきたように、本考案の各実施形態の電子ハープ１によれば、高効率で十分な音量を得ることができ、且つ、任意の曲を演奏することができる。

なお、本考案は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の考案を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

１電子ハープ
１０制御部
１３プロセッサ
１４メモリ
１６駆動信号生成回路
１７電磁石駆動回路
２０電磁石ユニット
５０調律ユニット
７０弦
８０マイク
２０１電磁石
５０１調律ペグ

Claims

音階の異なる複数のスティール弦と、
前記複数のスティール弦の夫々に対向して配置され、前記複数のスティール弦の夫々を独立に吸引可能な複数の電磁石と、
前記複数の電磁石の夫々に、対応する前記スティール弦の共振周波数と略同一の周波数をもつ周期性信号を印加する制御部と、
を備えることを特徴とする電子ハープ。
前記スティール弦の振動音を収集する音センサ、をさらに備え、
前記制御部は、前記音センサで収集した前記振動音を解析し、解析した前記振動音の周波数情報を用いて、
ａ）前記複数の電磁石に印加する周期性信号の周波数を調整する、又は、
ｂ）調律を支援するための表示を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子ハープ。