JP3644433B2 - 打撃検出装置及び電子打楽器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子打楽器等において打撃を検出する打撃検出装置、及び該打撃検出装置を適用した電子打楽器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子打楽器（電子ドラム）において、ヘッド中央部にセンサを配設し、ヘッドへの打撃を検出するものがあった。しかし、このような構成では、スティックでヘッド中央部を打撃した場合、打撃の強さに対応する均一な打撃信号が得られなかった。また、スティックでヘッド中央部を強打すると、センサが破損するおそれがあった。さらに、打撃時、ヘッド中央部はたわみが大きいので、破損を防ぐためには、センサとヘッドの間に大きな緩衝材を介挿させ、ヘッドとの距離を大きく取る必要があった。
【０００３】
また、ヘッドの端部にセンサ（振動ピックアップ）を配設して、該センサでヘッドへの打撃を検出するものがあった。また、リムショットの打撃を検出できるものがあった。しかし、このセンサはヘッドに配設したものであり、このセンサによってリムショット時の正確な打撃信号を得ることはできず、リム部に、別途、リムショット専用のセンサを必要としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、一つの打撃センサでヘッドへの打撃時の打撃信号とリムへの打撃時の打撃信号を正確に検出できる打撃検出装置を提供することを課題とする。また、該打撃検出装置を適用した電子打楽器を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の打撃検出装置は、被打撃体であるヘッドと該ヘッドの外周に配設されたリムとを有する装置本体と、前記装置本体に結合して装着されたセンサ保持部と、前記センサ保持部と前記ヘッドとの間で該センサ保持部側に配設された打撃センサと、前記打撃センサと前記ヘッドとの間に介挿され該ヘッドの振動を該打撃センサに伝達する緩衝部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項１の打撃検出装置によれば、ヘッドへの打撃時に該ヘッドの振動が緩衝部材を介して打撃センサに伝達され、該打撃センサで打撃信号が得られる。また、センサ保持部が装置本体に結合して装着されているので、装置本体のリムへの打撃時に該リムの振動がセンサ保持部に伝達され、このセンサ保持部側に配設された打撃センサにより、打撃信号を得ることができる。さらに、ヘッドと打撃センサとの間に緩衝部材が介挿されているので、この緩衝部材で不要な振動を供給して正確な打撃信号を得ることができる。また、打撃センサはセンサ保持部側に配設されているので、このセンサ保持部が結合されたリムの振動による打撃信号も正確な打撃信号として得ることができる。なお、打撃センサとしては、例えばピエゾ型圧電センサ等を用いることができる。
【０００７】
本発明の請求項２の打撃検出装置は、被打撃体であるヘッドと該ヘッドの外周に配設されたリムとを有する装置本体と、前記リムに結合して前記装置本体に装着されたセンサ保持部と、前記センサ保持部と前記ヘッドとの間で該センサ保持部側に配設された打撃センサと、前記打撃センサと前記ヘッドとの間に介挿され該ヘッドの振動を該打撃センサに伝達する第１の緩衝部材と、前記打撃センサと前記センサ保持部との間に介挿され該センサ保持部の振動を該打撃センサに伝達する第２の緩衝部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の打撃検出装置によれば、ヘッドへの打撃時に該ヘッドの振動が第１の緩衝部材を介して打撃センサに伝達され、該打撃センサで打撃信号が得られる。また、センサ保持部がリムに結合して装着されているので、リムへの打撃時に該リムの振動がセンサ保持部に伝達され、このセンサ保持部の振動が第２の緩衝部材を介して打撃センサに伝達され、この打撃センサにより打撃信号を得ることができる。さらに、ヘッドと打撃センサとの間に第１の緩衝部材が介挿されているので、この第１の緩衝部材で不要な振動を供給して正確な打撃信号を得ることができる。また、センサ保持部と打撃センサとの間に第２の緩衝部材が介挿されているので、この第２の緩衝部材で不要な振動を供給して正確な打撃信号を得ることができる。
【０００９】
本発明の請求項３の電子打楽器は、被打撃体であるヘッドと該ヘッドの外周に配設されたリムとを有する装置本体と、前記リムに結合して前記装置本体に装着されたセンサ保持部と、前記センサ保持部と前記ヘッドとの間で該センサ保持部側に配設された打撃センサと、前記打撃センサと前記ヘッドとの間に介挿され該ヘッドの振動を該打撃センサに伝達する第１の緩衝部材と、前記打撃センサと前記センサ保持部との間に介挿され該センサ保持部の振動を該打撃センサに伝達する第２の緩衝部材と、前記リム上または該リムの近傍に配設されたスイッチと、前記打撃センサの出力信号と前記スイッチの動作に応じた音色で打楽器の楽音を制御する楽音制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の電子打楽器によれば、請求項２と同様に、打撃センサでヘッドへの打撃時の打撃信号とリムへの打撃時の打撃信号を得ることができるとともに、いずれの場合も正確な打撃信号を得ることができる。さらに、リム上または該リムの近傍に配設されたスイッチでリムショットが打撃されたことを検出して、リムショット奏法に対応する打楽器音を発音することができる。
【００１１】
なお、図１９に示したように、スネアドラム等のリムショット奏法にはオープンリムショット（図１９(A) ）とクローズリムショット（図１９(B) ）があり、それぞれ異なる音色が発音される。オープンリムショットは、通常、リム部の演奏者に近い手前部分とヘッドを同時に打撃して行う。一方、クローズリムショットは、スティックを把持した手でヘッド面を押さえながらリム部の演奏者から遠い部分を打撃して行うが、ヘッドが小さい場合は、リム部の演奏者に近い手前部分にスティックの把持部近傍を押し当てて、リム部の演奏者から遠い部分を打撃して行う場合もある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図４は実施形態における打撃検出装置を適用した電子打楽器のブロック構成図であり、後述の第１〜４実施例に対応している。この電子打楽器は、ヘッド等からなる打撃検出部１と音源モジュール等に備えられた楽音制御部２とで構成され、打撃検出部１と楽音制御部２は２芯シールドケーブルであるステレオケーブル３によって接続されている。なお、図４ではステレオケーブル３の共通シールド線は図示を省略してある。
【００１３】
打撃検出部１は、後述するようにリムショット奏法を検出する第１のリムショットスイッチ１１（ＳＷ１）、第２のリムショットスイッチ１２（ＳＷ２）、及び圧電素子（打撃センサ）ｉを備えている。なお、破線で示したコントロール手段１３は後述の第２実施例、第３実施例及び第４実施例に対応しており、このコントロール手段１３により、ヘッドにアサインされた音色を調整する。楽音制御部２は、信号検出部２１、ＡＭＰ半波整流積分回路（エンベロープ抽出回路）２２、Ａ／Ｄ変換器２３、ＣＰＵ２４，ＲＯＭ２５，ＲＡＭ２６、音源２７、波形メモリ２８、Ｄ／Ａ変換器２９を備えている。
【００１４】
信号検出部２１は、後述のように、ステレオケーブル３の第１出力ライン３１に接続されたリムショットスイッチ１１，１２のＯＮ／ＯＦＦを検出し、各ＯＮ／ＯＦＦに対応するスイッチ信号をＣＰＵ２４のポートに入力する。増幅整流積分回路２２は、ステレオケーブル３の第２出力ライン３２に接続された圧電素子ｉから入力される振動波形信号のエンベロープ信号（包絡線）を検出してＡ／Ｄ変換器２３に出力する。Ａ／Ｄ変換器２３は入力されるエンベロープ信号を時分割にデジタル信号に変換し、ＣＰＵ２４のポートに入力する。ＣＰＵ２４はＲＯＭ２５に格納された制御プログラムに基づいて動作し、ＲＡＭ２６のワーキングエリアを使用して楽音発生の制御を行う。
【００１５】
具体的には、ＣＰＵ２４は、リムショットスイッチ１１，１２によるスイッチ信号、及び圧電素子ｉから出力された振動波形信号（Ａ／Ｄ変換器２３から入力されるエンベロープ信号）により、打撃検出部１における打撃位置（奏法：通常のヘッドの打撃またはオープンリムショットまたはクローズリムショット）と打撃強度に基づいて、音源２７で必要とする楽音パラメータを生成して音源２７に供給する。この楽音パラメータは、奏法に応じた音色（波形データ）を指定する音色パラメータ、音量を指定するベロシティデータ、発音開始を指示するノートオンデータ等である。また、ＣＰＵ２４は打撃検出部１のヘッドにアサインする音色及び音色調整用のデータを音源２７に設定する。
【００１６】
音源２７は、ノートオンデータにより、音色パラメータで指定された音色の波形データを波形メモリ２８から順次読み出し、音量制御、効果制御等を行ってデジタル楽音波形信号をＤ／Ａ変換器２９に出力する。Ｄ／Ａ変換器２９はデジタル楽音波形信号をアナログ変換してアンプやスピーカからなる図示しないサウンドシステムに出力し、打楽器の楽音が発生する。なお、発生した楽音はエンベロープに応じて自動減衰される。
【００１７】
（第１実施例）
図１及び図２は打撃検出部１の第１実施例を示し、図１(A) は断面図、図１(B) は上面図、図２は裏面図である。この第１実施例の打撃検出部１はスネア型の例であり、ヘッドｆがボトムケースｅの開口端（上部）に被せられ、外縁リングｄで固定されている。ヘッドｆの周囲及び外縁リングｄの上部にはリムｃがネジｇによってボトムケースｅと接合されている。リムｃの上部には前述の第１のリムショットスイッチ１１（ＳＷ１）及び第２のリムショットスイッチ１２（ＳＷ２）が配設され、この第１及び第２のリムショットスイッチ１１，１２はリムクッションａによって覆われている。これにより、リムショット時に、リムクッションａが打撃されて、第１のリムショットスイッチ１１あるいは第２のリムショットスイッチ１２が動作（ＯＮ）する。
【００１８】
第１及び第２のリムショットスイッチ１１，１２はそれぞれフィルムスイッチであり、図１(B) に示したように、第１のリムショットスイッチ１１（ＳＷ１）はリム部（リムｃ）の演奏者から遠い部分に略半円弧状に配設され、第２のリムショットスイッチ１２（ＳＷ２）はリム部の演奏者に近い手前部分に略半円弧状に配設されている。そして、この第１及び第２のリムショットスイッチ１１，１２により、クローズリムショット、オープンリムショットのそれぞれの奏法を確実に検出することができる。
【００１９】
センサユニット部１０は、センサホルダ（センサ保持部）ｈ、前述の圧電素子ｉ、センサクッション（緩衝部材、第１の緩衝部材）ｊ等からなり、センサホルダｈは、リムｃの一部切り欠き部及びリムショットスイッチ１１，１２の片側離間部に配設され、ネジｇによってボトムケースｅと接合されている。すなわち、リムｃとセンサホルダｈは共にボトムケースｅに接合されており、これによりセンサホルダｈはリムに結合されている。なお、センサユニット部１０は本発明の打撃検出装置の実施例であり、その詳細な構造は後述する。図２に示したように、ボトムケースｅの裏面には当該打撃検出部１を支える部材を接合するためのドラムホルダ接合部ｐや、リムショットスイッチ１１，１２及び圧電素子ｉの信号を出力する信号出力部（ジャック等）ｑなどが配設されている。
【００２０】
なお、ヘッドｆは、皮、または、プラスチックシート、または、縦横の繊維が直行する平織りにより織られた第１の網と第２の網とを互いの織り目方向が斜交するように積層したた網状素材（メッシュ）等によって形成されたものである。また、センサホルダｈは金属製で、誤ってセンサユニット部１０が打撃された時の衝撃から圧電素子ｉを保護するものであり、耐久性の高い電子ドラムとなっている。さらに、ボトムケースｅは、例えば強化プラスチックあるいはアルミのダイキャスト法または木材によって形成されたものである。また、リムクッションａはラバー製、リムｃは金属製である。さらに、圧電素子ｉはピエゾ型圧電センサである。
【００２１】
図３はセンサユニット部１０の拡大断面図であり、本発明の打撃検出装置の３つの実施例を示している。図３(A) のセンサユニット部１０において、圧電素子ｉの下にセンサクッションｊ（緩衝部材、第１の緩衝部材）が固着されており、このセンサクッションｊの下端はヘッドｆに当接されている。また、センサホルダｈと圧電素子ｉの間にブチルゴムのような振動吸収材（第２の緩衝部材）ｋが複数点在しており、この振動吸収材ｋによって圧電素子ｉがセンサホルダｈに固着されいる。なお、図３(B) に破線で示したように振動吸収材ｋを３点とすると、３点支持により圧電素子ｉを特に安定して保持できる。
【００２２】
以上の構成により、ヘッドｆへの打撃時に、ヘッドｆの振動がセンサクッションｊを経て圧電素子ｉに伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。また、リムショット時に、センサホルダｈが振動して、振動吸収材ｋを経て圧電素子ｉに振動が伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。
【００２３】
図３(B) のセンサユニット部１０において、センサプレートｍの下にはセンサクッション（緩衝部材、第１の緩衝部材）ｊがヘッドｆに当接するように固着され、このセンサプレートｍの上には圧電素子ｉが振動吸収材（第２の緩衝部材）ｋを介して配設されている。また、センサホルダｈから突出したセンサホルダ突起部ｌが複数点在しており、このセンサホルダ突起部ｌの下端部にセンサプレートｍが固着されている。このような構成を備えることで、圧電素子ｉに対して、より振動が伝わり、正確な振動を検出することができる。
【００２４】
以上の構成により、ヘッドｆへの打撃時に、ヘッドｆの振動がセンサクッションｊを経て圧電素子ｉに伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。また、リムショット時に、センサホルダｈが振動して、センサホルダ突起部ｌ、センサプレートｍ及び振動吸収材ｋを経て圧電素子ｉに振動が伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。
【００２５】
図３(C) のセンサユニット部１０において、センサプレートｍの下にはセンサクッション（緩衝部材、第１の緩衝部材）ｊがヘッドｆに当接するように固着され、センサプレートｍの上には圧電素子ｉが点在する振動吸収材（第２の緩衝部材）ｋを介して配設されている。また、センサホルダｈから突出したセンサホルダ突起部ｌが複数点在しており、このセンサホルダ突起部ｌの下端部に振動吸収材（第２の緩衝部材）ｋを介してセンサプレートｍが固着されている。このような構成を備えることで、圧電素子ｉに対して、より振動が伝わり、正確な振動を検出することができる。
【００２６】
以上の構成により、ヘッドｆへの打撃時に、ヘッドｆの振動がセンサクッションｊを経て圧電素子ｉに伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。また、リムショット時に、センサホルダｈが振動して、センサホルダ突起部ｌ、振動吸収材ｋ、センサプレートｍ及び振動吸収材ｋを経て圧電素子ｉに振動が伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。
【００２７】
なお、図３(A) 〜(C) において、センサクッションｊはゴムあるいはウレタンスポンジのような材料の緩衝部材であり、ヘッドｆから伝達される衝撃の不要な振動のみを吸収する。また、振動吸収材ｋは前記のようにブチルゴム等であり、センサホルダｈから伝達される衝撃の不要な振動のみを吸収する。
【００２８】
以上のように、圧電素子ｉとヘッドｆとの間にはセンサクッションｊが介在しているので、ヘッド打撃時に対してノイズの少ない信号を得ることができる。また、圧電素子ｉはセンサホルダｈを介してリムｃに結合されているので、リムショット時の打撃に対応する振動波形信号を正確に得ることができるとともに、振動吸収材ｋ等によりノイズの少ない信号を得ることができる。
【００２９】
図５は第１実施例の打撃検出部１及び楽音制御部２の要部の回路構成を示す図である。なお、以下の説明では、簡単のために「第１のリムショットスイッチ１１」を「ＳＷ１」、「第２のリムショットスイッチ１２」を「ＳＷ２」と適宜読み替えて説明する。打撃検出部１のリム部に設けられたＳＷ１，ＳＷ２は並列に接続され、一方のスイッチ（ＳＷ２）にはこれと直列に１０Ｋオームの抵抗Ｒ１が接続されいる。ＳＷ１，ＳＷ２の接続点は、ステレオケーブル３の第１出力ライン３１を介して楽音制御部２の信号検出部２１における第１及び第２のコンパレータ２１１，２１２の各々の一方の入力端子に接続されている。また、コンパレータ２１１，２１２の他方の入力端子には３Ｖ及び０．６Ｖのそれぞれの基準電圧が印加され、さらに、第１出力ライン３１は１０Ｋオームの抵抗Ｒ２を介して５Ｖの所定電圧に接続されている。
【００３０】
打撃検出部１の圧電素子ｉの一端はステレオケーブル３の第２出力ライン３２を介して楽音制御部２の増幅整流積分回路２２に接続されている。そして、ＳＷ１と抵抗Ｒ１の接続点、及び圧電素子ｉの他端は、ステレオケーブル３の共通シールド線３３を介して楽音制御部２側において接地されている。なお、この例ではステレオケーブル３は２芯シールドケーブルであるが、３芯ケーブルであっても同様である。
【００３１】
以上の構成により、圧電素子ｉの振動波形信号は増幅整流積分回路２２により、エンベロープ信号に変換されて前記Ａ／Ｄ変換器２３に入力される。また、ＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＦＦ（開成）のときは、第１及び第２のコンパレータ２１１，２１２の各々の一方の入力端子には３Ｖより大きな所定電圧が印加され、コンパレータ２１１，２１２の出力は共に“１”となる。また、ＳＷ１がＯＮ（閉成）のときは、ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦに係わらずコンパレータ２１１，２１２の各々の一方の入力端子は接地され、コンパレータ２１１，２１２の出力は共に“０”となる。また、ＳＷ１がＯＦＦでＳＷ２がＯＮのときは、コンパレータ２１１，２１２の各々の一方の入力端子には所定電圧（２．５Ｖ）が印加され、コンパレータ２１１の出力は“０”、コンパレータ２１２の出力は“１”となる。
【００３２】
以上のＳＷ１，ＳＷ２の状態（スイッチ動作）とコンパレータ２１１の出力（Ｄａｔａ１）とコンパレータ２１２の出力（Ｄａｔａ２）の関係をまとめると次表１のようになる。このコンパレータ２１１，２１２の出力はＣＰＵ２４のポートに入力され、ＣＰＵ２４によりＳＷ１，ＳＷ２の状態が識別される。そして、それぞれの状態に応じて同表のような音色が割り当てられる。
【００３３】
【表１】
【００３４】
前記のようにＳＷ１はリム部の演奏者から遠い部分に配設され、ＳＷ２はリム部の演奏者に近い手前部分に配設されている。したがって、通常のヘッドｆへの打撃時には、その打撃強度が圧電素子ｉで検出されるとともに、ＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＦＦであり、コンパレータ２１１，２１２の出力は、Ｄａｔａ１＝“１”、Ｄａｔａ２＝“１”となる。すなわち、この場合は、リムショットは検出されなかったことを意味し、ヘッド打撃用の音色でその打撃強度に応じた打撃音を発音する。なお、Ｄａｔａ１＝“１”でＤａｔａ２＝“１”の状態を「状態１」とする。
【００３５】
また、オープンリムショット時は、その打撃強度が圧電素子ｉで検出されるとともに、ＳＷ１（奥側）がＯＦＦ、ＳＷ２（手前側）がＯＮであり、コンパレータ２１１，２１２の出力は、Ｄａｔａ１＝“０”、Ｄａｔａ２＝“１”となる。この場合は、オープンリムショット用の音色でその打撃強度に応じた打撃音を発音する。なお、Ｄａｔａ１＝“０”でＤａｔａ２＝“１”の状態を「状態２」とする。
【００３６】
また、クローズリムショット時は、その打撃強度が圧電素子ｉで検出されるとともに、ＳＷ１（奥側）がＯＮとなり、ＳＷ２（手前側）は、把持したスティックをＳＷ２に押し当てて演奏する手法をとるか否かにより、ＯＮまたはＯＦＦとなるが、このときのコンパレータ２１１，２１２の出力は、いずれの場合もＤａｔａ１＝“０”、Ｄａｔａ２＝“０”となる。この場合は、クローズリムショット用の音色でその打撃強度に応じた打撃音を発音する。なお、Ｄａｔａ１＝“０”でＤａｔａ２＝“０”の状態を「状態３」とする。
【００３７】
なお、実施形態における打撃検出部１では、従来の楽音制御部（コントローラ）に接続した場合でも、ＳＷ１／ＳＷ２のいずれか一方がＯＮされれば、リムショットの打撃音を発音できるようにするために、このＳＷ１あるいはＳＷ２のＯＮを検出できるように、ＳＷ２に付加する抵抗値を決定している。
【００３８】
以上の発音動作の処理はＣＰＵ２４のタイマ割込処理によって行われる。図６は第１実施例のスイッチ動作に応じた状態の変化の一例を表す図、図７はタイマ割込処理のフローチャートであり、図６及び図７に基づいて第１実施例の動作を説明する。なお、このタイマ割込処理ではクローズリムショットとオープンリムショットに対応する発音処理を行うが、通常のヘッド打撃に対応する発音処理は、このタイマ割込処理と平行して行われるメイン処理において圧電素子ｉの振動波形信号のエンベロープが“０”以外のときに行われる。
【００３９】
図６のＡＢ間、ＣＤ間、ＥＦ間、ＩＪ間ではＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＦＦで状態１のまま変化がないので、ステップＳ１，ステップＳ２（図７）で共にＮＯとなり、そのまま元のルーチンに復帰し、メイン処理で振動波形信号のエンベロープが“０”でなければヘッド打撃に対応する発音処理が行われる。すなわち、通常のヘッド打撃時は、その打撃強度が圧電素子ｉで検出されるとともに、ＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＦＦ（状態１）であるので、ヘッド打撃用の音色でその打撃強度に応じた打撃音を発音する。
【００４０】
ＳＷ２がＯＮされると状態１から状態２へ変化し（図６のＢ点）、ステップＳ２でＹＥＳとなり、ステップＳ４のオープンリムショット処理により、オープンリムショット用の音色で、圧電素子ｉで検出される打撃強度に応じた打撃音を発音する。ＳＷ２がＯＮされたままの状態（図６のＢＣ間）では、状態２のまま変化がないので、ステップＳ７，ステップＳ８で共にＮＯとなり、このループを繰り返す。そして、ＳＷ２がＯＦＦされると、状態２から状態１へ変化し（図６のＣ点）、ステップＳ８でＹＥＳとなり、元のルーチンに復帰する。
【００４１】
ＳＷ１がＯＮされると状態１から状態３へ変化し（図６のＤ点）、ステップＳ１でＹＥＳとなり、ステップＳ３でクローズリムショット処理により、クローズリムショット用の音色で、圧電素子ｉで検出される打撃強度に応じた打撃音を発音する。ＳＷ１がＯＮされたままの状態（図６のＤＥ間）では、状態３のまま変化がないので、ステップＳ５，ステップＳ６で共にＮＯとなり、このループを繰り返す。そして、ＳＷ１がＯＦＦされると、状態３から状態１へ変化し（図６のＥ点）、ステップＳ６でＹＥＳとなり、元のルーチンに復帰する。
【００４２】
また、リム部の演奏者に近い部分（手前側）にスティックの把持部近傍を押し当てて、リム部の演奏者から遠い部分（奥側）を打撃して行うようなクローズリムショットが行われた場合でも、ＳＷ１がＯＮ、ＳＷ２がＯＮとなる（状態３になる）ので、クローズリムショット用の音色でその打撃強度に応じた打撃音を発音する。
【００４３】
ＳＷ２がＯＮされた状態（ステップＳ７，Ｓ８のループ）で、さらにＳＷ１がＯＮされたとき、状態２から状態３へ変化し（図６のＧ点）、ステップＳ７でＹＥＳとなり、ステップＳ３でクローズリムショット処理が行われる。そして、ＳＷ１がＯＦＦされると状態３から状態２へ変化し（図６のＨ点）、ステップＳＳ５でＹＥＳとなりステップＳ７へ戻る。すなわち、片方のスイッチ（ＳＷ２）が押されたままでも、もう１つのスイッチ（ＳＷ１）は動作するので、リム部の演奏者に近い部分にスティックの把持部近傍を押し当てて、リム部の演奏者から遠い部分を打撃して行うような場合でも、クローズリムショットの音色のみを発音することができる。
【００４４】
以上のように、ステレオケーブル３の第１出力ライン３１により、１ラインでも二つのスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）の動作に応じた出力を得ることができるので、出力ライン数を抑えて奏法に応じて異なる音色を確実に割り当てることができる。
【００４５】
（第２実施例）
図８及び図９は打撃検出部１の第２実施例を示し、図８(A) は上面図、図８(B) は一部破断側面図、図９は一部拡大断面図である。なお、第１実施例の要素に対応する要素には図１〜図３と同符号を付記してある。この第２実施例の打撃検出部１はアコースティックドラムの形状をしたものであり、ヘッドｆは円筒状のボトムケース（シェル）ｅの開口端（上部）に被せられ、外縁リングｄをリムｃにより、押さえつけ、固定されている。リムｃはネジｇによってボトムケースｅと接合されている。ヘッドｆの周囲のリムｃには第１のリムショットスイッチ１１（ＳＷ１）及び第２のリムショットスイッチ１２（ＳＷ２）が配設されている。これにより、リムショット時に、第１のリムショットスイッチ１１あるいは第２のリムショットスイッチ１２が動作（ＯＮ）する。
【００４６】
図９に示したように、打撃検出装置としてのセンサユニット部１０は、センサホルダｈ、圧電素子（ピエゾ型圧電センサ）ｉ、センサクッションｊ、振動吸収材ｋ、ボリュームコントローラｒ（図８(A) ）等からなり、センサホルダｈはリムｃに固定されている。センサホルダｈと圧電素子ｉの間にはブチルゴムのような振動吸収材（第２の緩衝部材）ｋが複数点在しており、この振動吸収材ｋによって圧電素子ｉがセンサホルダｈに固着されいる。また、圧電素子ｉの下にはセンサクッションｊ（第１の緩衝部材）が固着されており、このセンサクッションｊの下端はヘッドｆに当接されている。
【００４７】
以上の構成により、ヘッドｆへの打撃時に、ヘッドｆの振動がセンサクッションｊを経て圧電素子ｉに伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。また、リムショット時に、センサホルダｈが振動して、振動吸収材ｋを経て圧電素子ｉに振動が伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。圧電素子ｉはセンサホルダｈを介してリムｃに結合されているので、リムショット時の打撃に対応する振動波形信号を正確に得ることができる。また、図９においても、センサクッションｊはゴムあるいはウレタンスポンジのような材料の緩衝部材であり、ヘッドｆから伝達される衝撃の不要な振動のみを吸収するので、ヘッド打撃に対してノイズの少ない信号を得ることができる。さらに、振動吸収材ｋは前記のようにブチルゴム等であり、センサホルダｈから伝達される衝撃の不要な振動のみを吸収するので、ノイズの少ない信号を得ることができる。
【００４８】
センサホルダｈにはボリュームコントローラ（可変抵抗器）ｒが配設されており、このボリュームコントローラｒを回転するとボリューム値（抵抗値）が変化し、このボリューム値は、後述のように楽音制御部により音色コントロール用のボリュームコントロール信号として検出される。第１実施例においてはＳＷ１，ＳＷ２の２つのスイッチの動作を１ラインで出力するものであったが、この第２実施例においては、ボリュームコントロール信号をＳＷ１及びＳＷ２のスイッチ信号と同じ第１出力ライン３１により検出する。
【００４９】
（第３実施例）
図１０は打撃検出部１の第３実施例を示し、前記図９に対応する一部拡大断面図である。なお、第３実施例の平面図は第２実施例（図８(A) ）と同様である。この第３実施例の打撃検出部１は、第２実施例と同様な構造においてリムｃとボトムケースｅの開口上端部のヘッドｆとの間に緩衝部材（クッション）ｓを配設したものである。この緩衝部材ｓはリムｃ及びボトムケースｅの開口上端部の全周にわたって配設されてヘッドｆの周囲に接している。したがって、ヘッドｆが打撃された時、この緩衝部材ｓによりヘッドｆの振動が吸収され、ヘッドｆに加えられた直後の振動のみをトリガー信号として圧電素子ｉで検出することができる。なお、発泡ゴム、発泡ウレタンなどの発泡弾性体でもよいし、ゴム、ウレタンなどの弾性個体でもよく、さらに、ゲル状物質を使用することも可能である。
【００５０】
図１１は緩衝部材ｓを設けない場合と設けた場合の打撃時の波形の例を示す図である。図１１(A) に示したように、緩衝部材ｓがなければヘッドｆの振動がボトムケースｅの開口上端部で反射して、最初のピークＡに続いて僅かに減衰したピークＢ、Ｃ、Ｄ…が検出される。このため、トリガ信号検出のためのスレッショルドを図示のレベルにすると、２番目のピークＢもトリガ信号として検出してしまい、１回の打撃に対して２度鳴りが起こってしまう。また、連打した場合は後の打撃信号と干渉する可能性がある。これに対して、図１１(B) （第３実施例）のように緩衝部材ｓを配設すると、２番目以降のピークＢ′、Ｃ′、Ｄ′…が最初のピークＡに比べて大きく減衰するので、２度鳴りも生じず、また、連打した場合に後の打撃信号と干渉することも防止できる。したがって、第３実施例によれば正確な打撃信号のみを検出することができる。
【００５１】
緩衝部材ｓはリムｃのリブｃ−１の下部に配置されているので演奏を妨げることがない。また、リブｃ−１の下部に配置されているので、緩衝部材ｓ自体の保持も簡便になり、前記従来技術と比べて、緩衝部材も小さな構造ですむとともに、部品点数を少なくすることができる。なお、前記第１の従来技術のように単にヘッドの中央にクッションを接触させただけの構成、あるいは、前記第２の従来技術のようにクッションを単にヘッド端部に接触させただけの構成では、十分にヘッドの振動を減衰させることはできず、打撃する場所によっては不均一な信号となってしまうが、上記第３実施例によれば緩衝部材ｓがヘッドｆの全周に配置されているので、このような問題はなく、さらにヘッドｆのどこを打撃した場合にも効果的である。
【００５２】
図１２は第２実施例及び第３実施例の打撃検出部１及び楽音制御部２の要部の回路構成を示す図であり、第１実施例の図５と同様な要素には図５と同符号を付記してある。図示のように、前記ボリュームコントローラｒには４７Ｋオームの抵抗Ｒ３が直列に接続され、このボリュームコントローラｒと抵抗Ｒ３は、ＳＷ１，ＳＷ２に対して並列に接続されている。ＳＷ１，ＳＷ２及びボリュームコントローラｒの接続点は、ステレオケーブル３の第１出力ライン３１を介して楽音制御部２の信号検出部２１におけるＡ／Ｄコンバータ２１３に接続され、このＡ／Ｄコンバータ２１３の出力はＣＰＵ２４（図４）に入力される。また、第１出力ライン３１は４７Ｋオームの抵抗Ｒ４を介して５Ｖの所定電圧に接続されている。その他の構成は図５と同様である。なお、この第２実施例及び第３実施例ではボリュームコントローラｒが図４のコントロール手段１３である。
【００５３】
ここで、Ａ／Ｄコンバータ２１３は第１出力ライン３１の電圧をデジタルデータに変換するものであるが、ＳＷ２がＯＮのときのボリュームコントローラｒと抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ１の合成抵抗値は、ボリュームコントローラｒと抵抗Ｒ３の合成抵抗値より小さいので、ＳＷ２がＯＮ（ＳＷ１はＯＦＦ）のときの第１出力ライン３１の電圧は、ＳＷ１とＳＷ２が共にＯＦＦのときの電圧よりも低い値となる。したがって、ＣＰＵ２４は、Ａ／Ｄコンバータ２１３の出力により、ＳＷ１とＳＷ２が共にＯＦＦとなる状態１、ＳＷ１がＯＦＦでＳＷ２がＯＮとなる状態２、ＳＷ１がＯＮ（ＳＷ２はＯＮ／ＯＦＦ）となる状態３を、それぞれ識別することができる。さらに、ＳＷ１とＳＷ２が共にＯＦＦとなる状態１のときは、ボリュームコントローラｒの抵抗値に応じたボリュームコントロール信号（電圧値）をＡ／Ｄコンバータ２１３の出力により読み取ることができる。
【００５４】
なお、ＳＷ１がＯＦＦでＳＷ２がＯＮとなる状態２のときの第１出力ライン３１の電圧はボリュームコントローラｒの抵抗値に応じて変化するが、抵抗Ｒ３の抵抗値が抵抗Ｒ１の抵抗値より充分大きいので、この出力ライン３１の電圧の変化は僅かであり、状態２の判定レベルに適宜幅を持たせておくことで、ボリュームコントローラｒの抵抗値に係わらずＳＷ２の信号（状態２）を充分に識別することができる。
【００５５】
このように、ボリュームコントローラｒの抵抗値の変化は、第１実施例と同様な状態１のときの電圧変化として得ることができる。すなわち、非打撃状態（ＳＷ１とＳＷ２が共にＯＦＦ）のとき、ボリュームコントローラｒの抵抗値を変化させ、ボリュームコントロール信号（電圧値）を読み取り、このボリュームコントロール信号に応じてヘッドにアサインされた音色をコントロールすることができる。
【００５６】
図１３は第２実施例及び第３実施例のスイッチ動作及びボリュームコントローラｒの動作に応じた状態の変化の一例を表す図、図１４は第２実施例及び第３実施例のタイマ割込処理のフローチャートであり、図１３及び図１４に基づいて第２実施例及び第３実施例の動作を説明する。なお、図１４において第１実施例と同じ処理を行うところは図７と同じステップ番号を付記してある。また、この第２実施例及び第３実施例でも、通常のヘッド打撃に対応する発音処理は第１実施例と同様にメイン処理で行われる。
【００５７】
図１３の例は、ボリュームコントローラｒを抵抗値最大の状態から徐々に絞り、その後徐々に抵抗値最大の状態に変化させる間に、第１実施例（図６）と同様なスイッチ操作（奏法切替え）をした場合の例である。図１３のＡＢ間、ＣＤ間、ＥＦ間、ＩＪ間ではＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＦＦの状態１のままであり、このうちボリュームコントロール信号が最大のとき（図１３のＡＡ′間）は、ボリュームコントロール信号に変化がないので、ステップＳ２１でＮＯとなり、そのまま元のルーチンに復帰する。そして、ボリュームコントロール信号に変化があったとき（図１３のＡ′Ｂ間、ＣＤ間、ＥＦ間、ＩＪ間）は、ステップＳ２１でＹＥＳ、ステップＳ１、ステップＳ２でＮＯとなり、ステップＳ２２でボリューム処理を行ってＡ／Ｄコンバータ２１３の出力データに応じて音色を調整し、ステップＳ２１に戻る。なお、振動波形信号が検出されたときあるいはＳＷ１，ＳＷ２の動作があった場合は第１実施例と同様な処理であり、ヘッド打撃用の音色での発音、オープンリムショット用の音色での発音、クローズリムショット用の音色での発音を行う。
【００５８】
このように、ステレオケーブル３の第１出力ライン３１により、１ラインでも二つのスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のスイッチ信号とボリュームコントロール信号の出力を得ることができるので、出力ライン数を抑えて、奏法に応じて異なる音色を確実に割り当てることができるとともに、実際のドラムでスネアテンションを調節するときのように、打撃検出部（ヘッド部）の操作にて音色コントロールを行うことが可能となる。
【００５９】
なお、ボリュームコントローラｒは、実施例のように回転する形態に限らず、スライドボリュームであってもよいし、他の形態でもよい。また、実施例のようにボリュームコントローラｒをヘッド部に設けると、そのヘッド部の音色調整用であることが容易にわかるので使い勝手がよいが、このボリュームコントローラｒはヘッド部と別体に設けるようにしてもよい。
【００６０】
さらに、図１２に破線で示したように、さらに他のボリュームコントローラを並列に接続してもよい。例えばフットペダルのように別体に設けたボリュームコントローラを並列に接続してもよい。この場合、一方のボリュームコントローラを最大に設定しておけば、他方のボリュームコントローラで同様の制御を行うことができる。例えば、図１５に示したように、ヘッド部にリボンコントローラｔを取り付け、これをコントローラコネクションｓでボリュームコントローラｒに接続する。そして、ボリュームコントローラｒを最大抵抗値に設定して、リボンコントローラｔで音色コントロールを行うようにしてもよい。
【００６１】
第１実施例（図１）では、リム部のリムショットスイッチ（ＳＷ１）１１とリムショットスイッチ（ＳＷ２）１２をそれぞれ半円に対応するように等分にしたが、これに限らず、ＳＷ１，ＳＷ２の対応部分の大きさを異ならせてもよい。例えば第２実施例及び第３実施例（図８）では、ＳＷ１がリム部の円の４分の３を占め、ＳＷ２が４分の１を占めるように配設されており、このように演奏者の手前側にあるＳＷ２の割合を大きくして、奥側にあるＳＷ１の割合を小さくすることで、使用頻度が高いオープンリムショットを容易に演奏することが可能となる。
【００６２】
（第４実施例）
第２実施例及び第３実施例では、コントロール手段１３としてボリュームコントローラｒを用いるようにしているが、第４実施例のようにコントロール手段１３としてロータリーエンコーダを用いるようにしてもよい。図１６は第４実施例の打撃検出部１及び楽音制御部２の要部の回路構成を示す図であり、第２実施例及び第３実施例の図１２と同様な要素には図１２と同符号を付記してある。ロータリーエンコーダｕは、２つのエンコーダスイッチＳＷａ，ＳＷｂを備えている。このエンコーダスイッチＳＷａ，ＳＷｂは、周知のように、例えば回転操作子に連動する２つの位相差を持って保持される接点によるスイッチであり、回転操作子の回転に応じて例えば図１７のように位相差をもってＯＮ／ＯＦＦするものである。また、回転方向の違いによって、生じる位相差も異なっている。
【００６３】
図１６に示したように、一方のエンコーダスイッチＳＷａには３３Ｋオームの抵抗（抵抗手段）Ｒ５が直列に接続され、他方のエンコーダスイッチＳＷｂには１００Ｋオームの抵抗（抵抗手段）Ｒ６が直列に接続されている。そして、エンコーダスイッチＳＷａと抵抗Ｒ５、エンコーダスイッチＳＷｂと抵抗Ｒ６は、それぞれＳＷ１，ＳＷ２に対して並列に接続されている。また、第１出力ライン３１は３３Ｋオームの抵抗Ｒ７を介して５Ｖの所定電圧に接続されるとともに、ノイズ防止用の０．１μＦのコンデンサＣを介して接地されている。
【００６４】
図１８は第４実施例のロータリーエンコーダｕの動作に応じた出力電圧の変化の一例を表す図であり、ＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＦＦの状態１のときにロータリーエンコーダｕの回転操作子を操作した場合を示している。この出力電圧は、図１７(A) のように左回転しているときは図１８(A) のように変化し、図１７(B) のように右回転しているときは図１８(B) のように変化する。このように、回転方向により異なる出力信号が得られるので、５Ｖより減少し安定する最初の１段目の値の大小により回転方向が判断できる。そして、ＣＰＵ２４はこの回転方向とパルス信号の数に応じて、音色コントロール信号（制御の度合い）を増減させ、第２実施例及び第３実施例と同様に、ヘッドにアサインされた音色をコントロールする。なお、振動波形信号が検出されたときあるいはＳＷ１，ＳＷ２の動作があった場合は第１実施例、第２実施例及び第３実施例と同様な処理を行って、奏法に応じた打楽器音を発音する。
【００６５】
以上の第２実施例、第３実施例及び第４実施例では、ボリュームコントローラやロータリーエンコーダでヘッドにアサインされた音色をコントロールするようにしているが、リム部にアサインされたオープンリムショット音色、またはクローズリムショット音色をコントロールするようにしてもよいし、これに限らず、ボリュームコントローラやロータリーエンコーダでドラムキット（ドラムセット中の楽器（音色）の種類）の切り換え等を行うようにしてもよい。その他、ボリュームコントローラやロータリーエンコーダで制御する対象はこれに限られるものではない。
【００６６】
以上、各実施例について説明したが、さらに次のような構成にすることもできる。前記電子打楽器の実施例において、センサユニット部（打撃検出装置）は複数個にしてもよく、打撃時に、複数個のセンサユニット部の出力信号を参照して打撃位置を特定して、その打撃位置に応じた音色で発音するようにしてもよい。この場合、打撃位置を特定するための出力信号−打撃位置変換テーブルを備えていて、該テーブルを参照して打撃位置を特定するようにしてもよい。
【００６７】
実施例では打撃センサとして圧電素子を用いているが、光センサや磁気センサ等、打撃強度を検出できるものであれば、どのようなものでもよい。また、スイッチはフィルムスイッチに限らず、他の形態のスイッチでもよい。
【００６８】
また、スイッチは２個に限らず、ＳＷ３、ＳＷ４、…と複数個用意して、それぞれの出力信号に付加する抵抗の大きさを異ならせることで、１ラインで出力して各スイッチの動作を識別できるようにしてもよい。
【００６９】
前記実施例では、打撃検出部１のＳＷ１，ＳＷ２を同一の装置に設けるようにしたが、ＳＷ２をフットペダル部等、異なる部分に設けるようにしてもよいし、新たにＳＷ３をフットペダル部に設け、ペダル操作によってバスドラム音色など異なる音色を発音するようにしてもよい。この場合、ＳＷ３をＳＷ１，ＳＷ２と同一ラインに接続できるような簡単なアダプタ等を用いると配線も容易である。
【００７０】
第１実施例、第２実施例及び第３実施例では、２つのリムショットスイッチ（ＳＷ１），（ＳＷ２）がリムｃの演奏者から遠い部分と近い部分に上下（前後）２分して各々配設したが、これに限らず、リムｃの内側と外側に（同心円状）に各スイッチを配設して、内側のスイッチがＯＮとなったときはクローズリムショット、外側のスイッチがＯＮとなったときはオープンリムショットの音色で発音するようにしてもよい。
【００７１】
打撃検出部と楽音制御部は実施形態のように別体にあってケーブルで接続するものに限らず、同一の装置内で処理するものにも適用できる。
【００７２】
【発明の効果】
請求項１の打撃検出装置によれば、一つの打撃センサでヘッドへの打撃時の打撃信号とリムへの打撃時の打撃信号を正確に検出できる。
【００７３】
請求項２の打撃検出装置によれば、請求項１と同様に一つの打撃センサでヘッドへの打撃時の打撃信号とリムへの打撃時の打撃信号を正確に検出でき、さらに第１及び第２の緩衝部材によりさらに正確な打撃信号を検出できる。
【００７４】
請求項３の電子打楽器によれば、請求項２と同様に、一つの打撃センサでヘッドへの打撃時の打撃信号とリムへの打撃時の打撃信号を正確に検出できるとともに、さらに正確な正確な打撃信号を検出でき、かつ、リムショット奏法に対応する打楽器音を発音することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例における打撃検出部の断面図及び上面図である。
【図２】同打撃検出部の裏面図である。
【図３】本発明の第１実施例におけるセンサユニット部の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施形態における打撃検出装置を適用した電子打楽器のブロック構成図である。
【図５】本発明の第１実施例の打撃検出部及び楽音制御部の要部の回路構成を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例におけるスイッチ動作に応じた状態の変化の一例を表す図である。
【図７】本発明の第１実施例におけるタイマ割込処理のフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施例における打撃検出部の上面図及び一部破断側面図である。
【図９】同打撃検出部の一部拡大断面図である。
【図１０】本発明の第３実施例における打撃検出部の一部拡大断面図である。
【図１１】本発明の第３実施例の説明に係わる緩衝部材を設けない場合と設けた場合の打撃時の波形の例を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施例における打撃検出部及び楽音制御部の要部の回路構成を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施例におけるスイッチ動作及びボリュームコントローラの動作に応じた状態の変化の一例を表す図である。
【図１４】本発明の第２実施例におけるタイマ割込処理のフローチャートである。
【図１５】本発明の第２実施例におけるボリュームコントローラを２つにした例を示す図である。
【図１６】本発明の第３実施例における打撃検出部及び楽音制御部の要部の回路構成を示す図である。
【図１７】本発明の第３実施例におけるエンコーダスイッチの変化を示す図である。
【図１８】本発明の第３実施例における出力電圧の変化の一例を表す図である。
【図１９】スネアドラムのリムショット奏法の例を説明する図である。
【符号の説明】
ｃ…リム、ｆ…ヘッド、ｈ…センサホルダ（センサ保持部）、ｉ…圧電素子（打撃センサ）、ｊ…センサクッション（緩衝部材、第１の緩衝部材）、ｋ…振動吸収材（第２の緩衝部材）、１…打撃検出部、２…楽音制御部（楽音制御手段）、１０…センサユニット部（打撃検出装置）、１１…第１のリムショットスイッチ（スイッチ）、１２…第２のリムショットスイッチ（スイッチ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子打楽器等において打撃を検出する打撃検出装置、及び該打撃検出装置を適用した電子打楽器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子打楽器（電子ドラム）において、ヘッド中央部にセンサを配設し、ヘッドへの打撃を検出するものがあった。しかし、このような構成では、スティックでヘッド中央部を打撃した場合、打撃の強さに対応する均一な打撃信号が得られなかった。また、スティックでヘッド中央部を強打すると、センサが破損するおそれがあった。さらに、打撃時、ヘッド中央部はたわみが大きいので、破損を防ぐためには、センサとヘッドの間に大きな緩衝材を介挿させ、ヘッドとの距離を大きく取る必要があった。
【０００３】
また、ヘッドの端部にセンサ（振動ピックアップ）を配設して、該センサでヘッドへの打撃を検出するものがあった。また、リムショットの打撃を検出できるものがあった。しかし、このセンサはヘッドに配設したものであり、このセンサによってリムショット時の正確な打撃信号を得ることはできず、リム部に、別途、リムショット専用のセンサを必要としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、一つの打撃センサでヘッドへの打撃時の打撃信号とリムへの打撃時の打撃信号を正確に検出できる打撃検出装置を提供することを課題とする。また、該打撃検出装置を適用した電子打楽器を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の打撃検出装置は、被打撃体であるヘッドと該ヘッドの外周に配設されたリムとを有する装置本体と、前記装置本体に結合して装着されたセンサ保持部と、前記センサ保持部と前記ヘッドとの間で該センサ保持部側に配設された打撃センサと、前記打撃センサと前記ヘッドとの間に介挿され該ヘッドの振動を該打撃センサに伝達する緩衝部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項１の打撃検出装置によれば、ヘッドへの打撃時に該ヘッドの振動が緩衝部材を介して打撃センサに伝達され、該打撃センサで打撃信号が得られる。また、センサ保持部が装置本体に結合して装着されているので、装置本体のリムへの打撃時に該リムの振動がセンサ保持部に伝達され、このセンサ保持部側に配設された打撃センサにより、打撃信号を得ることができる。さらに、ヘッドと打撃センサとの間に緩衝部材が介挿されているので、この緩衝部材で不要な振動を供給して正確な打撃信号を得ることができる。また、打撃センサはセンサ保持部側に配設されているので、このセンサ保持部が結合されたリムの振動による打撃信号も正確な打撃信号として得ることができる。なお、打撃センサとしては、例えばピエゾ型圧電センサ等を用いることができる。
【０００７】
本発明の請求項２の打撃検出装置は、被打撃体であるヘッドと該ヘッドの外周に配設されたリムとを有する装置本体と、前記リムに結合して前記装置本体に装着されたセンサ保持部と、前記センサ保持部と前記ヘッドとの間で該センサ保持部側に配設された打撃センサと、前記打撃センサと前記ヘッドとの間に介挿され該ヘッドの振動を該打撃センサに伝達する第１の緩衝部材と、前記打撃センサと前記センサ保持部との間に介挿され該センサ保持部の振動を該打撃センサに伝達する第２の緩衝部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の打撃検出装置によれば、ヘッドへの打撃時に該ヘッドの振動が第１の緩衝部材を介して打撃センサに伝達され、該打撃センサで打撃信号が得られる。また、センサ保持部がリムに結合して装着されているので、リムへの打撃時に該リムの振動がセンサ保持部に伝達され、このセンサ保持部の振動が第２の緩衝部材を介して打撃センサに伝達され、この打撃センサにより打撃信号を得ることができる。さらに、ヘッドと打撃センサとの間に第１の緩衝部材が介挿されているので、この第１の緩衝部材で不要な振動を供給して正確な打撃信号を得ることができる。また、センサ保持部と打撃センサとの間に第２の緩衝部材が介挿されているので、この第２の緩衝部材で不要な振動を供給して正確な打撃信号を得ることができる。
【０００９】
本発明の請求項３の電子打楽器は、被打撃体であるヘッドと該ヘッドの外周に配設されたリムとを有する装置本体と、前記リムに結合して前記装置本体に装着されたセンサ保持部と、前記センサ保持部と前記ヘッドとの間で該センサ保持部側に配設された打撃センサと、前記打撃センサと前記ヘッドとの間に介挿され該ヘッドの振動を該打撃センサに伝達する第１の緩衝部材と、前記打撃センサと前記センサ保持部との間に介挿され該センサ保持部の振動を該打撃センサに伝達する第２の緩衝部材と、前記リム上または該リムの近傍に配設されたスイッチと、前記打撃センサの出力信号と前記スイッチの動作に応じた音色で打楽器の楽音を制御する楽音制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の電子打楽器によれば、請求項２と同様に、打撃センサでヘッドへの打撃時の打撃信号とリムへの打撃時の打撃信号を得ることができるとともに、いずれの場合も正確な打撃信号を得ることができる。さらに、リム上または該リムの近傍に配設されたスイッチでリムショットが打撃されたことを検出して、リムショット奏法に対応する打楽器音を発音することができる。
【００１１】
なお、図１９に示したように、スネアドラム等のリムショット奏法にはオープンリムショット（図１９(A) ）とクローズリムショット（図１９(B) ）があり、それぞれ異なる音色が発音される。オープンリムショットは、通常、リム部の演奏者に近い手前部分とヘッドを同時に打撃して行う。一方、クローズリムショットは、スティックを把持した手でヘッド面を押さえながらリム部の演奏者から遠い部分を打撃して行うが、ヘッドが小さい場合は、リム部の演奏者に近い手前部分にスティックの把持部近傍を押し当てて、リム部の演奏者から遠い部分を打撃して行う場合もある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図４は実施形態における打撃検出装置を適用した電子打楽器のブロック構成図であり、後述の第１〜４実施例に対応している。この電子打楽器は、ヘッド等からなる打撃検出部１と音源モジュール等に備えられた楽音制御部２とで構成され、打撃検出部１と楽音制御部２は２芯シールドケーブルであるステレオケーブル３によって接続されている。なお、図４ではステレオケーブル３の共通シールド線は図示を省略してある。
【００１３】
打撃検出部１は、後述するようにリムショット奏法を検出する第１のリムショットスイッチ１１（ＳＷ１）、第２のリムショットスイッチ１２（ＳＷ２）、及び圧電素子（打撃センサ）ｉを備えている。なお、破線で示したコントロール手段１３は後述の第２実施例、第３実施例及び第４実施例に対応しており、このコントロール手段１３により、ヘッドにアサインされた音色を調整する。楽音制御部２は、信号検出部２１、ＡＭＰ半波整流積分回路（エンベロープ抽出回路）２２、Ａ／Ｄ変換器２３、ＣＰＵ２４，ＲＯＭ２５，ＲＡＭ２６、音源２７、波形メモリ２８、Ｄ／Ａ変換器２９を備えている。
【００１４】
信号検出部２１は、後述のように、ステレオケーブル３の第１出力ライン３１に接続されたリムショットスイッチ１１，１２のＯＮ／ＯＦＦを検出し、各ＯＮ／ＯＦＦに対応するスイッチ信号をＣＰＵ２４のポートに入力する。増幅整流積分回路２２は、ステレオケーブル３の第２出力ライン３２に接続された圧電素子ｉから入力される振動波形信号のエンベロープ信号（包絡線）を検出してＡ／Ｄ変換器２３に出力する。Ａ／Ｄ変換器２３は入力されるエンベロープ信号を時分割にデジタル信号に変換し、ＣＰＵ２４のポートに入力する。ＣＰＵ２４はＲＯＭ２５に格納された制御プログラムに基づいて動作し、ＲＡＭ２６のワーキングエリアを使用して楽音発生の制御を行う。
【００１５】
具体的には、ＣＰＵ２４は、リムショットスイッチ１１，１２によるスイッチ信号、及び圧電素子ｉから出力された振動波形信号（Ａ／Ｄ変換器２３から入力されるエンベロープ信号）により、打撃検出部１における打撃位置（奏法：通常のヘッドの打撃またはオープンリムショットまたはクローズリムショット）と打撃強度に基づいて、音源２７で必要とする楽音パラメータを生成して音源２７に供給する。この楽音パラメータは、奏法に応じた音色（波形データ）を指定する音色パラメータ、音量を指定するベロシティデータ、発音開始を指示するノートオンデータ等である。また、ＣＰＵ２４は打撃検出部１のヘッドにアサインする音色及び音色調整用のデータを音源２７に設定する。
【００１６】
音源２７は、ノートオンデータにより、音色パラメータで指定された音色の波形データを波形メモリ２８から順次読み出し、音量制御、効果制御等を行ってデジタル楽音波形信号をＤ／Ａ変換器２９に出力する。Ｄ／Ａ変換器２９はデジタル楽音波形信号をアナログ変換してアンプやスピーカからなる図示しないサウンドシステムに出力し、打楽器の楽音が発生する。なお、発生した楽音はエンベロープに応じて自動減衰される。
【００１７】
（第１実施例）
図１及び図２は打撃検出部１の第１実施例を示し、図１(A) は断面図、図１(B) は上面図、図２は裏面図である。この第１実施例の打撃検出部１はスネア型の例であり、ヘッドｆがボトムケースｅの開口端（上部）に被せられ、外縁リングｄで固定されている。ヘッドｆの周囲及び外縁リングｄの上部にはリムｃがネジｇによってボトムケースｅと接合されている。リムｃの上部には前述の第１のリムショットスイッチ１１（ＳＷ１）及び第２のリムショットスイッチ１２（ＳＷ２）が配設され、この第１及び第２のリムショットスイッチ１１，１２はリムクッションａによって覆われている。これにより、リムショット時に、リムクッションａが打撃されて、第１のリムショットスイッチ１１あるいは第２のリムショットスイッチ１２が動作（ＯＮ）する。
【００１８】
第１及び第２のリムショットスイッチ１１，１２はそれぞれフィルムスイッチであり、図１(B) に示したように、第１のリムショットスイッチ１１（ＳＷ１）はリム部（リムｃ）の演奏者から遠い部分に略半円弧状に配設され、第２のリムショットスイッチ１２（ＳＷ２）はリム部の演奏者に近い手前部分に略半円弧状に配設されている。そして、この第１及び第２のリムショットスイッチ１１，１２により、クローズリムショット、オープンリムショットのそれぞれの奏法を確実に検出することができる。
【００１９】
センサユニット部１０は、センサホルダ（センサ保持部）ｈ、前述の圧電素子ｉ、センサクッション（緩衝部材、第１の緩衝部材）ｊ等からなり、センサホルダｈは、リムｃの一部切り欠き部及びリムショットスイッチ１１，１２の片側離間部に配設され、ネジｇによってボトムケースｅと接合されている。すなわち、リムｃとセンサホルダｈは共にボトムケースｅに接合されており、これによりセンサホルダｈはリムに結合されている。なお、センサユニット部１０は本発明の打撃検出装置の実施例であり、その詳細な構造は後述する。図２に示したように、ボトムケースｅの裏面には当該打撃検出部１を支える部材を接合するためのドラムホルダ接合部ｐや、リムショットスイッチ１１，１２及び圧電素子ｉの信号を出力する信号出力部（ジャック等）ｑなどが配設されている。
【００２０】
なお、ヘッドｆは、皮、または、プラスチックシート、または、縦横の繊維が直行する平織りにより織られた第１の網と第２の網とを互いの織り目方向が斜交するように積層したた網状素材（メッシュ）等によって形成されたものである。また、センサホルダｈは金属製で、誤ってセンサユニット部１０が打撃された時の衝撃から圧電素子ｉを保護するものであり、耐久性の高い電子ドラムとなっている。さらに、ボトムケースｅは、例えば強化プラスチックあるいはアルミのダイキャスト法または木材によって形成されたものである。また、リムクッションａはラバー製、リムｃは金属製である。さらに、圧電素子ｉはピエゾ型圧電センサである。
【００２１】
図３はセンサユニット部１０の拡大断面図であり、本発明の打撃検出装置の３つの実施例を示している。図３(A) のセンサユニット部１０において、圧電素子ｉの下にセンサクッションｊ（緩衝部材、第１の緩衝部材）が固着されており、このセンサクッションｊの下端はヘッドｆに当接されている。また、センサホルダｈと圧電素子ｉの間にブチルゴムのような振動吸収材（第２の緩衝部材）ｋが複数点在しており、この振動吸収材ｋによって圧電素子ｉがセンサホルダｈに固着されいる。なお、図３(B) に破線で示したように振動吸収材ｋを３点とすると、３点支持により圧電素子ｉを特に安定して保持できる。
【００２２】
以上の構成により、ヘッドｆへの打撃時に、ヘッドｆの振動がセンサクッションｊを経て圧電素子ｉに伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。また、リムショット時に、センサホルダｈが振動して、振動吸収材ｋを経て圧電素子ｉに振動が伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。
【００２３】
図３(B) のセンサユニット部１０において、センサプレートｍの下にはセンサクッション（緩衝部材、第１の緩衝部材）ｊがヘッドｆに当接するように固着され、このセンサプレートｍの上には圧電素子ｉが振動吸収材（第２の緩衝部材）ｋを介して配設されている。また、センサホルダｈから突出したセンサホルダ突起部ｌが複数点在しており、このセンサホルダ突起部ｌの下端部にセンサプレートｍが固着されている。このような構成を備えることで、圧電素子ｉに対して、より振動が伝わり、正確な振動を検出することができる。
【００２４】
以上の構成により、ヘッドｆへの打撃時に、ヘッドｆの振動がセンサクッションｊを経て圧電素子ｉに伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。また、リムショット時に、センサホルダｈが振動して、センサホルダ突起部ｌ、センサプレートｍ及び振動吸収材ｋを経て圧電素子ｉに振動が伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。
【００２５】
図３(C) のセンサユニット部１０において、センサプレートｍの下にはセンサクッション（緩衝部材、第１の緩衝部材）ｊがヘッドｆに当接するように固着され、センサプレートｍの上には圧電素子ｉが点在する振動吸収材（第２の緩衝部材）ｋを介して配設されている。また、センサホルダｈから突出したセンサホルダ突起部ｌが複数点在しており、このセンサホルダ突起部ｌの下端部に振動吸収材（第２の緩衝部材）ｋを介してセンサプレートｍが固着されている。このような構成を備えることで、圧電素子ｉに対して、より振動が伝わり、正確な振動を検出することができる。
【００２６】
以上の構成により、ヘッドｆへの打撃時に、ヘッドｆの振動がセンサクッションｊを経て圧電素子ｉに伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。また、リムショット時に、センサホルダｈが振動して、センサホルダ突起部ｌ、振動吸収材ｋ、センサプレートｍ及び振動吸収材ｋを経て圧電素子ｉに振動が伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。
【００２７】
なお、図３(A) 〜(C) において、センサクッションｊはゴムあるいはウレタンスポンジのような材料の緩衝部材であり、ヘッドｆから伝達される衝撃の不要な振動のみを吸収する。また、振動吸収材ｋは前記のようにブチルゴム等であり、センサホルダｈから伝達される衝撃の不要な振動のみを吸収する。
【００２８】
以上のように、圧電素子ｉとヘッドｆとの間にはセンサクッションｊが介在しているので、ヘッド打撃時に対してノイズの少ない信号を得ることができる。また、圧電素子ｉはセンサホルダｈを介してリムｃに結合されているので、リムショット時の打撃に対応する振動波形信号を正確に得ることができるとともに、振動吸収材ｋ等によりノイズの少ない信号を得ることができる。
【００２９】
図５は第１実施例の打撃検出部１及び楽音制御部２の要部の回路構成を示す図である。なお、以下の説明では、簡単のために「第１のリムショットスイッチ１１」を「ＳＷ１」、「第２のリムショットスイッチ１２」を「ＳＷ２」と適宜読み替えて説明する。打撃検出部１のリム部に設けられたＳＷ１，ＳＷ２は並列に接続され、一方のスイッチ（ＳＷ２）にはこれと直列に１０Ｋオームの抵抗Ｒ１が接続されいる。ＳＷ１，ＳＷ２の接続点は、ステレオケーブル３の第１出力ライン３１を介して楽音制御部２の信号検出部２１における第１及び第２のコンパレータ２１１，２１２の各々の一方の入力端子に接続されている。また、コンパレータ２１１，２１２の他方の入力端子には３Ｖ及び０．６Ｖのそれぞれの基準電圧が印加され、さらに、第１出力ライン３１は１０Ｋオームの抵抗Ｒ２を介して５Ｖの所定電圧に接続されている。
【００３０】
打撃検出部１の圧電素子ｉの一端はステレオケーブル３の第２出力ライン３２を介して楽音制御部２の増幅整流積分回路２２に接続されている。そして、ＳＷ１と抵抗Ｒ１の接続点、及び圧電素子ｉの他端は、ステレオケーブル３の共通シールド線３３を介して楽音制御部２側において接地されている。なお、この例ではステレオケーブル３は２芯シールドケーブルであるが、３芯ケーブルであっても同様である。
【００３１】
以上の構成により、圧電素子ｉの振動波形信号は増幅整流積分回路２２により、エンベロープ信号に変換されて前記Ａ／Ｄ変換器２３に入力される。また、ＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＦＦ（開成）のときは、第１及び第２のコンパレータ２１１，２１２の各々の一方の入力端子には３Ｖより大きな所定電圧が印加され、コンパレータ２１１，２１２の出力は共に“１”となる。また、ＳＷ１がＯＮ（閉成）のときは、ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦに係わらずコンパレータ２１１，２１２の各々の一方の入力端子は接地され、コンパレータ２１１，２１２の出力は共に“０”となる。また、ＳＷ１がＯＦＦでＳＷ２がＯＮのときは、コンパレータ２１１，２１２の各々の一方の入力端子には所定電圧（２．５Ｖ）が印加され、コンパレータ２１１の出力は“０”、コンパレータ２１２の出力は“１”となる。
【００３２】
以上のＳＷ１，ＳＷ２の状態（スイッチ動作）とコンパレータ２１１の出力（Ｄａｔａ１）とコンパレータ２１２の出力（Ｄａｔａ２）の関係をまとめると次表１のようになる。このコンパレータ２１１，２１２の出力はＣＰＵ２４のポートに入力され、ＣＰＵ２４によりＳＷ１，ＳＷ２の状態が識別される。そして、それぞれの状態に応じて同表のような音色が割り当てられる。
【００３３】
【表１】
前記のようにＳＷ１はリム部の演奏者から遠い部分に配設され、ＳＷ２はリム部の演奏者に近い手前部分に配設されている。したがって、通常のヘッドｆへの打撃時には、その打撃強度が圧電素子ｉで検出されるとともに、ＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＦＦであり、コンパレータ２１１，２１２の出力は、Ｄａｔａ１＝“１”、Ｄａｔａ２＝“１”となる。すなわち、この場合は、リムショットは検出されなかったことを意味し、ヘッド打撃用の音色でその打撃強度に応じた打撃音を発音する。なお、Ｄａｔａ１＝“１”でＤａｔａ２＝“１”の状態を「状態１」とする。
【００３５】
また、オープンリムショット時は、その打撃強度が圧電素子ｉで検出されるとともに、ＳＷ１（奥側）がＯＦＦ、ＳＷ２（手前側）がＯＮであり、コンパレータ２１１，２１２の出力は、Ｄａｔａ１＝“０”、Ｄａｔａ２＝“１”となる。この場合は、オープンリムショット用の音色でその打撃強度に応じた打撃音を発音する。なお、Ｄａｔａ１＝“０”でＤａｔａ２＝“１”の状態を「状態２」とする。
【００３６】
また、クローズリムショット時は、その打撃強度が圧電素子ｉで検出されるとともに、ＳＷ１（奥側）がＯＮとなり、ＳＷ２（手前側）は、把持したスティックをＳＷ２に押し当てて演奏する手法をとるか否かにより、ＯＮまたはＯＦＦとなるが、このときのコンパレータ２１１，２１２の出力は、いずれの場合もＤａｔａ１＝“０”、Ｄａｔａ２＝“０”となる。この場合は、クローズリムショット用の音色でその打撃強度に応じた打撃音を発音する。なお、Ｄａｔａ１＝“０”でＤａｔａ２＝“０”の状態を「状態３」とする。
【００３７】
なお、実施形態における打撃検出部１では、従来の楽音制御部（コントローラ）に接続した場合でも、ＳＷ１／ＳＷ２のいずれか一方がＯＮされれば、リムショットの打撃音を発音できるようにするために、このＳＷ１あるいはＳＷ２のＯＮを検出できるように、ＳＷ２に付加する抵抗値を決定している。
【００３８】
以上の発音動作の処理はＣＰＵ２４のタイマ割込処理によって行われる。図６は第１実施例のスイッチ動作に応じた状態の変化の一例を表す図、図７はタイマ割込処理のフローチャートであり、図６及び図７に基づいて第１実施例の動作を説明する。なお、このタイマ割込処理ではクローズリムショットとオープンリムショットに対応する発音処理を行うが、通常のヘッド打撃に対応する発音処理は、このタイマ割込処理と平行して行われるメイン処理において圧電素子ｉの振動波形信号のエンベロープが“０”以外のときに行われる。
【００３９】
図６のＡＢ間、ＣＤ間、ＥＦ間、ＩＪ間ではＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＦＦで状態１のまま変化がないので、ステップＳ１，ステップＳ２（図７）で共にＮＯとなり、そのまま元のルーチンに復帰し、メイン処理で振動波形信号のエンベロープが“０”でなければヘッド打撃に対応する発音処理が行われる。すなわち、通常のヘッド打撃時は、その打撃強度が圧電素子ｉで検出されるとともに、ＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＦＦ（状態１）であるので、ヘッド打撃用の音色でその打撃強度に応じた打撃音を発音する。
【００４０】
ＳＷ２がＯＮされると状態１から状態２へ変化し（図６のＢ点）、ステップＳ２でＹＥＳとなり、ステップＳ４のオープンリムショット処理により、オープンリムショット用の音色で、圧電素子ｉで検出される打撃強度に応じた打撃音を発音する。ＳＷ２がＯＮされたままの状態（図６のＢＣ間）では、状態２のまま変化がないので、ステップＳ７，ステップＳ８で共にＮＯとなり、このループを繰り返す。そして、ＳＷ２がＯＦＦされると、状態２から状態１へ変化し（図６のＣ点）、ステップＳ８でＹＥＳとなり、元のルーチンに復帰する。
【００４１】
ＳＷ１がＯＮされると状態１から状態３へ変化し（図６のＤ点）、ステップＳ１でＹＥＳとなり、ステップＳ３でクローズリムショット処理により、クローズリムショット用の音色で、圧電素子ｉで検出される打撃強度に応じた打撃音を発音する。ＳＷ１がＯＮされたままの状態（図６のＤＥ間）では、状態３のまま変化がないので、ステップＳ５，ステップＳ６で共にＮＯとなり、このループを繰り返す。そして、ＳＷ１がＯＦＦされると、状態３から状態１へ変化し（図６のＥ点）、ステップＳ６でＹＥＳとなり、元のルーチンに復帰する。
【００４２】
また、リム部の演奏者に近い部分（手前側）にスティックの把持部近傍を押し当てて、リム部の演奏者から遠い部分（奥側）を打撃して行うようなクローズリムショットが行われた場合でも、ＳＷ１がＯＮ、ＳＷ２がＯＮとなる（状態３になる）ので、クローズリムショット用の音色でその打撃強度に応じた打撃音を発音する。
【００４３】
ＳＷ２がＯＮされた状態（ステップＳ７，Ｓ８のループ）で、さらにＳＷ１がＯＮされたとき、状態２から状態３へ変化し（図６のＧ点）、ステップＳ７でＹＥＳとなり、ステップＳ３でクローズリムショット処理が行われる。そして、ＳＷ１がＯＦＦされると状態３から状態２へ変化し（図６のＨ点）、ステップＳＳ５でＹＥＳとなりステップＳ７へ戻る。すなわち、片方のスイッチ（ＳＷ２）が押されたままでも、もう１つのスイッチ（ＳＷ１）は動作するので、リム部の演奏者に近い部分にスティックの把持部近傍を押し当てて、リム部の演奏者から遠い部分を打撃して行うような場合でも、クローズリムショットの音色のみを発音することができる。
【００４４】
以上のように、ステレオケーブル３の第１出力ライン３１により、１ラインでも二つのスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）の動作に応じた出力を得ることができるので、出力ライン数を抑えて奏法に応じて異なる音色を確実に割り当てることができる。
【００４５】
（第２実施例）
図８及び図９は打撃検出部１の第２実施例を示し、図８(A) は上面図、図８(B) は一部破断側面図、図９は一部拡大断面図である。なお、第１実施例の要素に対応する要素には図１〜図３と同符号を付記してある。この第２実施例の打撃検出部１はアコースティックドラムの形状をしたものであり、ヘッドｆは円筒状のボトムケース（シェル）ｅの開口端（上部）に被せられ、外縁リングｄをリムｃにより、押さえつけ、固定されている。リムｃはネジｇによってボトムケースｅと接合されている。ヘッドｆの周囲のリムｃには第１のリムショットスイッチ１１（ＳＷ１）及び第２のリムショットスイッチ１２（ＳＷ２）が配設されている。これにより、リムショット時に、第１のリムショットスイッチ１１あるいは第２のリムショットスイッチ１２が動作（ＯＮ）する。
【００４６】
図９に示したように、打撃検出装置としてのセンサユニット部１０は、センサホルダｈ、圧電素子（ピエゾ型圧電センサ）ｉ、センサクッションｊ、振動吸収材ｋ、ボリュームコントローラｒ（図８(A) ）等からなり、センサホルダｈはリムｃに固定されている。センサホルダｈと圧電素子ｉの間にはブチルゴムのような振動吸収材（第２の緩衝部材）ｋが複数点在しており、この振動吸収材ｋによって圧電素子ｉがセンサホルダｈに固着されいる。また、圧電素子ｉの下にはセンサクッションｊ（第１の緩衝部材）が固着されており、このセンサクッションｊの下端はヘッドｆに当接されている。
【００４７】
以上の構成により、ヘッドｆへの打撃時に、ヘッドｆの振動がセンサクッションｊを経て圧電素子ｉに伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。また、リムショット時に、センサホルダｈが振動して、振動吸収材ｋを経て圧電素子ｉに振動が伝達し、打撃力に応じた振動波形信号が圧電素子ｉから出力される。圧電素子ｉはセンサホルダｈを介してリムｃに結合されているので、リムショット時の打撃に対応する振動波形信号を正確に得ることができる。また、図９においても、センサクッションｊはゴムあるいはウレタンスポンジのような材料の緩衝部材であり、ヘッドｆから伝達される衝撃の不要な振動のみを吸収するので、ヘッド打撃に対してノイズの少ない信号を得ることができる。さらに、振動吸収材ｋは前記のようにブチルゴム等であり、センサホルダｈから伝達される衝撃の不要な振動のみを吸収するので、ノイズの少ない信号を得ることができる。
【００４８】
センサホルダｈにはボリュームコントローラ（可変抵抗器）ｒが配設されており、このボリュームコントローラｒを回転するとボリューム値（抵抗値）が変化し、このボリューム値は、後述のように楽音制御部により音色コントロール用のボリュームコントロール信号として検出される。第１実施例においてはＳＷ１，ＳＷ２の２つのスイッチの動作を１ラインで出力するものであったが、この第２実施例においては、ボリュームコントロール信号をＳＷ１及びＳＷ２のスイッチ信号と同じ第１出力ライン３１により検出する。
【００４９】
（第３実施例）
図１０は打撃検出部１の第３実施例を示し、前記図９に対応する一部拡大断面図である。なお、第３実施例の平面図は第２実施例（図８(A) ）と同様である。この第３実施例の打撃検出部１は、第２実施例と同様な構造においてリムｃとボトムケースｅの開口上端部のヘッドｆとの間に緩衝部材（クッション）ｓを配設したものである。この緩衝部材ｓはリムｃ及びボトムケースｅの開口上端部の全周にわたって配設されてヘッドｆの周囲に接している。したがって、ヘッドｆが打撃された時、この緩衝部材ｓによりヘッドｆの振動が吸収され、ヘッドｆに加えられた直後の振動のみをトリガー信号として圧電素子ｉで検出することができる。なお、発泡ゴム、発泡ウレタンなどの発泡弾性体でもよいし、ゴム、ウレタンなどの弾性個体でもよく、さらに、ゲル状物質を使用することも可能である。
【００５０】
図１１は緩衝部材ｓを設けない場合と設けた場合の打撃時の波形の例を示す図である。図１１(A) に示したように、緩衝部材ｓがなければヘッドｆの振動がボトムケースｅの開口上端部で反射して、最初のピークＡに続いて僅かに減衰したピークＢ、Ｃ、Ｄ…が検出される。このため、トリガ信号検出のためのスレッショルドを図示のレベルにすると、２番目のピークＢもトリガ信号として検出してしまい、１回の打撃に対して２度鳴りが起こってしまう。また、連打した場合は後の打撃信号と干渉する可能性がある。これに対して、図１１(B) （第３実施例）のように緩衝部材ｓを配設すると、２番目以降のピークＢ′、Ｃ′、Ｄ′…が最初のピークＡに比べて大きく減衰するので、２度鳴りも生じず、また、連打した場合に後の打撃信号と干渉することも防止できる。したがって、第３実施例によれば正確な打撃信号のみを検出することができる。
【００５１】
緩衝部材ｓはリムｃのリブｃ−１の下部に配置されているので演奏を妨げることがない。また、リブｃ−１の下部に配置されているので、緩衝部材ｓ自体の保持も簡便になり、前記従来技術と比べて、緩衝部材も小さな構造ですむとともに、部品点数を少なくすることができる。なお、前記第１の従来技術のように単にヘッドの中央にクッションを接触させただけの構成、あるいは、前記第２の従来技術のようにクッションを単にヘッド端部に接触させただけの構成では、十分にヘッドの振動を減衰させることはできず、打撃する場所によっては不均一な信号となってしまうが、上記第３実施例によれば緩衝部材ｓがヘッドｆの全周に配置されているので、このような問題はなく、さらにヘッドｆのどこを打撃した場合にも効果的である。
【００５２】
図１２は第２実施例及び第３実施例の打撃検出部１及び楽音制御部２の要部の回路構成を示す図であり、第１実施例の図５と同様な要素には図５と同符号を付記してある。図示のように、前記ボリュームコントローラｒには４７Ｋオームの抵抗Ｒ３が直列に接続され、このボリュームコントローラｒと抵抗Ｒ３は、ＳＷ１，ＳＷ２に対して並列に接続されている。ＳＷ１，ＳＷ２及びボリュームコントローラｒの接続点は、ステレオケーブル３の第１出力ライン３１を介して楽音制御部２の信号検出部２１におけるＡ／Ｄコンバータ２１３に接続され、このＡ／Ｄコンバータ２１３の出力はＣＰＵ２４（図４）に入力される。また、第１出力ライン３１は４７Ｋオームの抵抗Ｒ４を介して５Ｖの所定電圧に接続されている。その他の構成は図５と同様である。なお、この第２実施例及び第３実施例ではボリュームコントローラｒが図４のコントロール手段１３である。
【００５３】
ここで、Ａ／Ｄコンバータ２１３は第１出力ライン３１の電圧をデジタルデータに変換するものであるが、ＳＷ２がＯＮのときのボリュームコントローラｒと抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ１の合成抵抗値は、ボリュームコントローラｒと抵抗Ｒ３の合成抵抗値より小さいので、ＳＷ２がＯＮ（ＳＷ１はＯＦＦ）のときの第１出力ライン３１の電圧は、ＳＷ１とＳＷ２が共にＯＦＦのときの電圧よりも低い値となる。したがって、ＣＰＵ２４は、Ａ／Ｄコンバータ２１３の出力により、ＳＷ１とＳＷ２が共にＯＦＦとなる状態１、ＳＷ１がＯＦＦでＳＷ２がＯＮとなる状態２、ＳＷ１がＯＮ（ＳＷ２はＯＮ／ＯＦＦ）となる状態３を、それぞれ識別することができる。さらに、ＳＷ１とＳＷ２が共にＯＦＦとなる状態１のときは、ボリュームコントローラｒの抵抗値に応じたボリュームコントロール信号（電圧値）をＡ／Ｄコンバータ２１３の出力により読み取ることができる。
【００５４】
なお、ＳＷ１がＯＦＦでＳＷ２がＯＮとなる状態２のときの第１出力ライン３１の電圧はボリュームコントローラｒの抵抗値に応じて変化するが、抵抗Ｒ３の抵抗値が抵抗Ｒ１の抵抗値より充分大きいので、この出力ライン３１の電圧の変化は僅かであり、状態２の判定レベルに適宜幅を持たせておくことで、ボリュームコントローラｒの抵抗値に係わらずＳＷ２の信号（状態２）を充分に識別することができる。
【００５５】
このように、ボリュームコントローラｒの抵抗値の変化は、第１実施例と同様な状態１のときの電圧変化として得ることができる。すなわち、非打撃状態（ＳＷ１とＳＷ２が共にＯＦＦ）のとき、ボリュームコントローラｒの抵抗値を変化させ、ボリュームコントロール信号（電圧値）を読み取り、このボリュームコントロール信号に応じてヘッドにアサインされた音色をコントロールすることができる。
【００５６】
図１３は第２実施例及び第３実施例のスイッチ動作及びボリュームコントローラｒの動作に応じた状態の変化の一例を表す図、図１４は第２実施例及び第３実施例のタイマ割込処理のフローチャートであり、図１３及び図１４に基づいて第２実施例及び第３実施例の動作を説明する。なお、図１４において第１実施例と同じ処理を行うところは図７と同じステップ番号を付記してある。また、この第２実施例及び第３実施例でも、通常のヘッド打撃に対応する発音処理は第１実施例と同様にメイン処理で行われる。
【００５７】
図１３の例は、ボリュームコントローラｒを抵抗値最大の状態から徐々に絞り、その後徐々に抵抗値最大の状態に変化させる間に、第１実施例（図６）と同様なスイッチ操作（奏法切替え）をした場合の例である。図１３のＡＢ間、ＣＤ間、ＥＦ間、ＩＪ間ではＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＦＦの状態１のままであり、このうちボリュームコントロール信号が最大のとき（図１３のＡＡ′間）は、ボリュームコントロール信号に変化がないので、ステップＳ２１でＮＯとなり、そのまま元のルーチンに復帰する。そして、ボリュームコントロール信号に変化があったとき（図１３のＡ′Ｂ間、ＣＤ間、ＥＦ間、ＩＪ間）は、ステップＳ２１でＹＥＳ、ステップＳ１、ステップＳ２でＮＯとなり、ステップＳ２２でボリューム処理を行ってＡ／Ｄコンバータ２１３の出力データに応じて音色を調整し、ステップＳ２１に戻る。なお、振動波形信号が検出されたときあるいはＳＷ１，ＳＷ２の動作があった場合は第１実施例と同様な処理であり、ヘッド打撃用の音色での発音、オープンリムショット用の音色での発音、クローズリムショット用の音色での発音を行う。
【００５８】
このように、ステレオケーブル３の第１出力ライン３１により、１ラインでも二つのスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のスイッチ信号とボリュームコントロール信号の出力を得ることができるので、出力ライン数を抑えて、奏法に応じて異なる音色を確実に割り当てることができるとともに、実際のドラムでスネアテンションを調節するときのように、打撃検出部（ヘッド部）の操作にて音色コントロールを行うことが可能となる。
【００５９】
なお、ボリュームコントローラｒは、実施例のように回転する形態に限らず、スライドボリュームであってもよいし、他の形態でもよい。また、実施例のようにボリュームコントローラｒをヘッド部に設けると、そのヘッド部の音色調整用であることが容易にわかるので使い勝手がよいが、このボリュームコントローラｒはヘッド部と別体に設けるようにしてもよい。
【００６０】
さらに、図１２に破線で示したように、さらに他のボリュームコントローラを並列に接続してもよい。例えばフットペダルのように別体に設けたボリュームコントローラを並列に接続してもよい。この場合、一方のボリュームコントローラを最大に設定しておけば、他方のボリュームコントローラで同様の制御を行うことができる。例えば、図１５に示したように、ヘッド部にリボンコントローラｔを取り付け、これをコントローラコネクションｓでボリュームコントローラｒに接続する。そして、ボリュームコントローラｒを最大抵抗値に設定して、リボンコントローラｔで音色コントロールを行うようにしてもよい。
【００６１】
第１実施例（図１）では、リム部のリムショットスイッチ（ＳＷ１）１１とリムショットスイッチ（ＳＷ２）１２をそれぞれ半円に対応するように等分にしたが、これに限らず、ＳＷ１，ＳＷ２の対応部分の大きさを異ならせてもよい。例えば第２実施例及び第３実施例（図８）では、ＳＷ１がリム部の円の４分の３を占め、ＳＷ２が４分の１を占めるように配設されており、このように演奏者の手前側にあるＳＷ２の割合を大きくして、奥側にあるＳＷ１の割合を小さくすることで、使用頻度が高いオープンリムショットを容易に演奏することが可能となる。
【００６２】
（第４実施例）
第２実施例及び第３実施例では、コントロール手段１３としてボリュームコントローラｒを用いるようにしているが、第４実施例のようにコントロール手段１３としてロータリーエンコーダを用いるようにしてもよい。図１６は第４実施例の打撃検出部１及び楽音制御部２の要部の回路構成を示す図であり、第２実施例及び第３実施例の図１２と同様な要素には図１２と同符号を付記してある。ロータリーエンコーダｕは、２つのエンコーダスイッチＳＷａ，ＳＷｂを備えている。このエンコーダスイッチＳＷａ，ＳＷｂは、周知のように、例えば回転操作子に連動する２つの位相差を持って保持される接点によるスイッチであり、回転操作子の回転に応じて例えば図１７のように位相差をもってＯＮ／ＯＦＦするものである。また、回転方向の違いによって、生じる位相差も異なっている。
【００６３】
図１６に示したように、一方のエンコーダスイッチＳＷａには３３Ｋオームの抵抗（抵抗手段）Ｒ５が直列に接続され、他方のエンコーダスイッチＳＷｂには１００Ｋオームの抵抗（抵抗手段）Ｒ６が直列に接続されている。そして、エンコーダスイッチＳＷａと抵抗Ｒ５、エンコーダスイッチＳＷｂと抵抗Ｒ６は、それぞれＳＷ１，ＳＷ２に対して並列に接続されている。また、第１出力ライン３１は３３Ｋオームの抵抗Ｒ７を介して５Ｖの所定電圧に接続されるとともに、ノイズ防止用の０．１μＦのコンデンサＣを介して接地されている。
【００６４】
図１８は第４実施例のロータリーエンコーダｕの動作に応じた出力電圧の変化の一例を表す図であり、ＳＷ１，ＳＷ２が共にＯＦＦの状態１のときにロータリーエンコーダｕの回転操作子を操作した場合を示している。この出力電圧は、図１７(A) のように左回転しているときは図１８(A) のように変化し、図１７(B) のように右回転しているときは図１８(B) のように変化する。このように、回転方向により異なる出力信号が得られるので、５Ｖより減少し安定する最初の１段目の値の大小により回転方向が判断できる。そして、ＣＰＵ２４はこの回転方向とパルス信号の数に応じて、音色コントロール信号（制御の度合い）を増減させ、第２実施例及び第３実施例と同様に、ヘッドにアサインされた音色をコントロールする。なお、振動波形信号が検出されたときあるいはＳＷ１，ＳＷ２の動作があった場合は第１実施例、第２実施例及び第３実施例と同様な処理を行って、奏法に応じた打楽器音を発音する。
【００６５】
以上の第２実施例、第３実施例及び第４実施例では、ボリュームコントローラやロータリーエンコーダでヘッドにアサインされた音色をコントロールするようにしているが、リム部にアサインされたオープンリムショット音色、またはクローズリムショット音色をコントロールするようにしてもよいし、これに限らず、ボリュームコントローラやロータリーエンコーダでドラムキット（ドラムセット中の楽器（音色）の種類）の切り換え等を行うようにしてもよい。その他、ボリュームコントローラやロータリーエンコーダで制御する対象はこれに限られるものではない。
【００６６】
以上、各実施例について説明したが、さらに次のような構成にすることもできる。前記電子打楽器の実施例において、センサユニット部（打撃検出装置）は複数個にしてもよく、打撃時に、複数個のセンサユニット部の出力信号を参照して打撃位置を特定して、その打撃位置に応じた音色で発音するようにしてもよい。この場合、打撃位置を特定するための出力信号−打撃位置変換テーブルを備えていて、該テーブルを参照して打撃位置を特定するようにしてもよい。
【００６７】
実施例では打撃センサとして圧電素子を用いているが、光センサや磁気センサ等、打撃強度を検出できるものであれば、どのようなものでもよい。また、スイッチはフィルムスイッチに限らず、他の形態のスイッチでもよい。
【００６８】
また、スイッチは２個に限らず、ＳＷ３、ＳＷ４、…と複数個用意して、それぞれの出力信号に付加する抵抗の大きさを異ならせることで、１ラインで出力して各スイッチの動作を識別できるようにしてもよい。
【００６９】
前記実施例では、打撃検出部１のＳＷ１，ＳＷ２を同一の装置に設けるようにしたが、ＳＷ２をフットペダル部等、異なる部分に設けるようにしてもよいし、新たにＳＷ３をフットペダル部に設け、ペダル操作によってバスドラム音色など異なる音色を発音するようにしてもよい。この場合、ＳＷ３をＳＷ１，ＳＷ２と同一ラインに接続できるような簡単なアダプタ等を用いると配線も容易である。
【００７０】
第１実施例、第２実施例及び第３実施例では、２つのリムショットスイッチ（ＳＷ１），（ＳＷ２）がリムｃの演奏者から遠い部分と近い部分に上下（前後）２分して各々配設したが、これに限らず、リムｃの内側と外側に（同心円状）に各スイッチを配設して、内側のスイッチがＯＮとなったときはクローズリムショット、外側のスイッチがＯＮとなったときはオープンリムショットの音色で発音するようにしてもよい。
【００７１】
打撃検出部と楽音制御部は実施形態のように別体にあってケーブルで接続するものに限らず、同一の装置内で処理するものにも適用できる。
【００７２】
【発明の効果】
請求項１の打撃検出装置によれば、一つの打撃センサでヘッドへの打撃時の打撃信号とリムへの打撃時の打撃信号を正確に検出できる。
【００７３】
請求項２の打撃検出装置によれば、請求項１と同様に一つの打撃センサでヘッドへの打撃時の打撃信号とリムへの打撃時の打撃信号を正確に検出でき、さらに第１及び第２の緩衝部材によりさらに正確な打撃信号を検出できる。
【００７４】
請求項３の電子打楽器によれば、請求項２と同様に、一つの打撃センサでヘッドへの打撃時の打撃信号とリムへの打撃時の打撃信号を正確に検出できるとともに、さらに正確な正確な打撃信号を検出でき、かつ、リムショット奏法に対応する打楽器音を発音することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例における打撃検出部の断面図及び上面図である。
【図２】同打撃検出部の裏面図である。
【図３】本発明の第１実施例におけるセンサユニット部の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施形態における打撃検出装置を適用した電子打楽器のブロック構成図である。
【図５】本発明の第１実施例の打撃検出部及び楽音制御部の要部の回路構成を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例におけるスイッチ動作に応じた状態の変化の一例を表す図である。
【図７】本発明の第１実施例におけるタイマ割込処理のフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施例における打撃検出部の上面図及び一部破断側面図である。
【図９】同打撃検出部の一部拡大断面図である。
【図１０】本発明の第３実施例における打撃検出部の一部拡大断面図である。
【図１１】本発明の第３実施例の説明に係わる緩衝部材を設けない場合と設けた場合の打撃時の波形の例を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施例における打撃検出部及び楽音制御部の要部の回路構成を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施例におけるスイッチ動作及びボリュームコントローラの動作に応じた状態の変化の一例を表す図である。
【図１４】本発明の第２実施例におけるタイマ割込処理のフローチャートである。
【図１５】本発明の第２実施例におけるボリュームコントローラを２つにした例を示す図である。
【図１６】本発明の第３実施例における打撃検出部及び楽音制御部の要部の回路構成を示す図である。
【図１７】本発明の第３実施例におけるエンコーダスイッチの変化を示す図である。
【図１８】本発明の第３実施例における出力電圧の変化の一例を表す図である。
【図１９】スネアドラムのリムショット奏法の例を説明する図である。
【符号の説明】
ｃ…リム、ｆ…ヘッド、ｈ…センサホルダ（センサ保持部）、ｉ…圧電素子（打撃センサ）、ｊ…センサクッション（緩衝部材、第１の緩衝部材）、ｋ…振動吸収材（第２の緩衝部材）、１…打撃検出部、２…楽音制御部（楽音制御手段）、１０…センサユニット部（打撃検出装置）、１１…第１のリムショットスイッチ（スイッチ）、１２…第２のリムショットスイッチ（スイッチ）
Claims (3)
- 被打撃体であるヘッドと該ヘッドの外周に配設されたリムとを有する装置本体と、
前記装置本体に結合して装着されたセンサ保持部と、
前記センサ保持部と前記ヘッドとの間で該センサ保持部側に配設された打撃センサと、
前記打撃センサと前記ヘッドとの間に介挿され該ヘッドの振動を該打撃センサに伝達する緩衝部材と、
を備えたことを特徴とする打撃検出装置。 - 被打撃体であるヘッドと該ヘッドの外周に配設されたリムとを有する装置本体と、
前記リムに結合して前記装置本体に装着されたセンサ保持部と、
前記センサ保持部と前記ヘッドとの間で該センサ保持部側に配設された打撃センサと、
前記打撃センサと前記ヘッドとの間に介挿され該ヘッドの振動を該打撃センサに伝達する第１の緩衝部材と、
前記打撃センサと前記センサ保持部との間に介挿され該センサ保持部の振動を該打撃センサに伝達する第２の緩衝部材と、
を備えたことを特徴とする打撃検出装置。 - 被打撃体であるヘッドと該ヘッドの外周に配設されたリムとを有する装置本体と、
前記リムに結合して前記装置本体に装着されたセンサ保持部と、
前記センサ保持部と前記ヘッドとの間で該センサ保持部側に配設された打撃センサと、
前記打撃センサと前記ヘッドとの間に介挿され該ヘッドの振動を該打撃センサに伝達する第１の緩衝部材と、
前記打撃センサと前記センサ保持部との間に介挿され該センサ保持部の振動を該打撃センサに伝達する第２の緩衝部材と、
前記リム上または該リムの近傍に配設されたスイッチと、
前記打撃センサの出力信号と前記スイッチの動作に応じた音色で打楽器の楽音を制御する楽音制御手段と、
を備えたことを特徴とする電子打楽器。
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