JP4161914B2 - 電子ドラム用打撃パッド及び電子ドラム - Google Patents

Description

この発明は、ドラム音を電子的に発生する電子ドラムの要部をなす打撃パッドと、その打撃パッドを備えた電子ドラムに関する。

代表的な打楽器であるドラム（アコースティックドラム）は、通常、皮またはポリエステルフィルム等のプラスチックフィルムで形成されたドラムヘッドが取り着けられ、そのドラムヘッドをドラムスティックで打撃することによってドラム音が発生する。
一方、従来のアコースティックドラムを電子化した電子ドラムは、一般に打撃パッド（ドラムヘッドに相当するが電子ドラムでは通常「打撃パッド」又は「ドラムパッド」と称している）に１個又は複数個の振動センサ（ピックアップ）を設け、ドラムスティックによる打撃時に発生する打撃パッドの振動を振動センサで検知して、その検知信号に応じた音質および音量のドラム音信号を音源装置によって電子的に発生し、それをアンプおよびスピーカを用いて電気・音響変換して発音する。

このような従来の電子ドラムにおいて、打撃強度に加え打点位置によっても発生するドラム音を制御するものもあった。しかし精度よく打点位置を検出するのは困難であった。振動センサの配置個数を増やせば、より精度よく打点位置検出はできるもののコスト高を招くという問題が生じる。
このような問題を解決しようとした電子ドラム用打撃パッドとして、例えば特許文献１に見られるようなものが提案されている。
特許第２６１８６６７号公報

この特許文献１に開示されている電子打楽器では、ゴムパッドを上面に接着した樹脂板と、シリコンゴムの下面に導電ゴム層と複数の絶縁突起層を一体成形したゴム板と、ゴムパッドの外形と等しい面積内に、中心部から外周部へ向けて同心円状に＋極性箔と−極性箔とを僅かな間隔を置いて交互に配列したプリント基板とを、順次重ね合わせて打撃パッドを構成している。

そして、スティックでゴムパッドを叩くと、導電ゴム層が変形して絶縁突起層をつぶしながらプリント基板の箔面に密着し、いずれかの＋極性箔と−極性箔に同時に接触して回路を導通させる。それによって、打撃パッドの中心からの打撃点の位置をリアルタイムで精度よく検出でき、スティックで打撃パッドを叩く打点位置に応じて音量レベルが変化するドラム音を発生させるような制御を容易に行なうことができる。

しかしながら、このような構成の打撃パッドでは、ゴム板を構成するシリコンゴムの下面に導電ゴム層を形成し、さらにその表面に孤立した多数の絶縁突起層を一体に成形しなければならない。それは製作が困難で生産性が悪く、常に打撃されるので絶縁突起層の耐久性にも問題がある。また、プリント基板上に同心円状に＋極性箔と−極性箔とを僅かな間隔を置いて交互に配列するのも製作に精度が要求されるため生産性が悪い。そして、スティックによる打撃時に、導電ゴム層が＋極性箔と−極性箔とに同時に接触して回路を導通させなければ打撃を検出できないので、打点位置が絶縁突起の近くだったり、打撃強度が弱かった場合などには、その同時接触がなされず検出できない恐れがある。

この発明は、打点位置をリアルタイムで検出可能な電子ドラム用打撃パッドにおいて、上述のような問題を解決するためになされたものであり、簡単な構造で安価に製造できるようにし、耐久性を向上させ、打点位置の検出も確実に行なえるようにすることを目的とする。また、その打撃パッドを用いて、打点位置に応じたドラム音を確実に発生させることができる電子ドラムを提供することも目的とする。

この発明による電子ドラム用打撃パッドは、上記の目的を達成するため、弾性を有するパッド部材の平らな裏面の全面に導電性皮膜を形成した被打撃体と、絶縁基板の表面に互いに非導通な複数の導電領域を導電性皮膜で同心円状に形成したベース部材と、メッシュ状に開口を形成したシート又はネットからなるスペーサとからなり、上記被打撃体とベース部材とを上記スペーサを挟んで重ね合わせ、上記導電性皮膜と導電領域とを上記スペーサを介して対向させてなるものである。

上記スペーサに形成した各開口は、上記被打撃体を打撃するドラムスティックの先端部の被打撃体表面との接触面積よりも大きい面積を有するようにするのが望ましい。

この発明による電子ドラムは、上記の目的を達成するため、上述した電子ドラム用打撃パッドと、その打撃パッドにおける上記被打撃体の導電性皮膜と上記ベース部材の複数の導電領域のいずれかとの導通によって、ドラムスティックによる被打撃体の打点位置を検出する打点位置検出部と、その打点位置検出部によって検出された打点位置に応じたドラム音信号を発生する音源装置とを備えたものである。

この発明による電子ドラム用打撃パッドは、平らな裏面の全面に導電性皮膜を形成した被打撃体と、表面に互いに非導通な複数の導電領域を導電性皮膜で同心円状に形成したベース部材との間にメッシュ状に開口を形成したシート又はネットからなるスペーサを挟んで重ね合わせただけの簡単な構造であるから、製造が容易で安価に作製できる。しかも、開口を形成したシート又はネットからなるスペーサによって、充分な耐久性をもって上記導電性皮膜と導電領域との間に常時一定の僅かな間隔を設けることができ、被打撃体がドラムスティックで打撃されたときには、その打点部の弾性変形によって導電性皮膜がスペーサの開口を通していずれかの導電領域に一点で接触するだけで、その導電性皮膜と導電領域との間がスイッチＯＮの導通状態になり、打点位置を確実に検出することができる。

この発明による電子ドラムは、上記打撃パッドにおける被打撃体の導電性皮膜とベース部材の複数の導電領域のうちのどの導電領域とが導通したかを打点位置検出部が判別することによって、ドラムスティックによる被打撃体の打点位置を確実に検出し、その検出した打点位置に応じて変化するドラム音信号を音源装置によって発生することができる。
そのドラム音信号をアンプ及びスピーカ等からなるサウンドシステムによって電気・音響変換すれば、アコースティックドラムによく似たドラム音を発生させることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図２は、この発明による電子ドラムの一実施例の概略構成図である。この電子ドラムは、円盤状の打撃パッド１とコントローラ２と音源装置３、およびサウンドシステムを構成するアンプ４及びスピーカ５によって構成されている。
その打撃パッド１は、被打撃体１１とベース部材１２とがスペーサ１３を介して重ね合わされており、その内部の複数の各領域のＯＮ／ＯＦＦ状態を示す信号をコントローラ２に出力する。コントローラ２は、その打撃パッド１からの信号を入力して、ドラムスティックによる被打撃体１１の打点位置を検出する打点位置検出部の機能を有している。

音源装置３は、コントローラ２によって検出された打点位置に応じて変化するドラム音信号を発生し、そのドラム音信号をアンプ４で増幅し、スピーカ５で電気・音響変換してドラム音を発音する。そのアンプ４とスピーカ５は一般のサウンドシステムを利用することができ、各種の電子ドラムおよび電子シンバル等の他の電子打楽器で共用したり、さらには電子オルガンあるいは電子ピアノ等の鍵盤電子楽器のサウンドシステムと共用することもできる。

図１もこの実施例の打撃パッドおよび電子ドラムの構成図であるが、打撃パッドの構成を説明するために、打撃パッドを径方向に沿う断面図にして、各部材間を離間させて示している。図３はスペーサの平面図、図４はベース部材の平面図である。
この打撃パッド１は、前述したように弾性を有する被打撃体１１とベース部材１２とがスペーサ１３を介して重ね合わされて構成されている。

その被打撃体１１は、ゴム、ウレタン、エラストマ等の柔らかい弾性体からなるパッド部材１４の裏面に、例えばカーボン膜等の導電性皮膜１５を形成している。その導電性皮膜１５は、パッド部材１４の裏面の全面に印刷あるいは蒸着などによって形成される。
ベース部材１２は、被打撃体１１のパッド部材１４より硬質な合成樹脂等による絶縁基板１６の表面に、互いに非導通な複数の導電領域１７ａ〜１７ｄを図４に明示するように同心円状に形成している。したがって、中央部の導電領域１７ａは円形となり、その外側の各導電領域１７ｂ〜１７ｄはいずれもリング形状となる。

この導電領域１７ａ〜１７ｄの隣接する領域間には、それぞれ僅かな隙間１８が設けられており、それによって各導電領域１７ａ〜１７ｄを互いに非導通にしている。この導電領域１７ａ〜１７ｄも、絶縁基板１６の表面に形成した導電性皮膜からなり、例えば、カーボンや金属粉を多量に含むインクによる印刷や，導電材の蒸着、あるいは銅箔を貼り付けてエッチングするなどの方法によって容易に形成することができる。各隙間１８は空隙のままでもよいが、絶縁材を詰めてベース部材１２の上面を面一にした方が、スペーサ１３を均一に保持できて好ましい。

スペーサ１３は、図１では図示を省略しているが、図３に示すようなメッシュ状（網目状）に開口１３ａを形成したシート又はネット（網）からなる。
このスペーサ１３を挟んで、被打撃体１１とベース部材１２とを重ね合わせ、その被打撃体１１の導電性皮膜１５とベース部材１２の導電領域１７ａ〜１７ｄとを、スペーサ１３の厚さだけの間隔を保って対向させる。各導電領域１７ａ〜１７ｄからは、例えば絶縁基板１６にスルーホールを形成して個別にリード線を引き出し、それぞれコントローラ２に接続する。また、被打撃体１１の導電性皮膜１５には、電源７によって所定の正電圧を印加する。

そこで、この打撃パッドをドラムスティックで打撃したときの作用を、図５によって説明する。この図５は上述した打撃パッドの打撃位置付近の部分的な断面図である。なお、この図５においては、ベース部材１２の導電領域は１７としている。
ドラムスティック６で打撃パッド１の被打撃体１１の表面を打撃すると、その先端部６ａによって弾性材からなるパッド部材１４が極部的に押圧されて下方に湾曲するように弾性変形し、その変形量だけ裏面の導電性皮膜１５を下方に突出させる。その変形量がスペーサ１３の厚さを越えると、導電性皮膜１５の突出部がスペーサ１３の開口１３ａを通してベース部材１２の導電領域１７に接触する。

それによって、導電性皮膜１５と導電領域１７とが導通してスイッチＯＮの状態になり、図１に示すように導電性皮膜１５に電源７によって正電圧を印加しておくと、その導電性皮膜１５と接触した導電領域１７（図１における導電領域１７ａ〜１７ｄのいずれか）に正電圧が印加されるので、それをスイッチＯＮ信号としてコントローラ２に入力させる。したがって、コントローラ２では、このスイッチＯＮ信号の入力によって打撃パッド１が打撃されたことを検知できるとともに、そのスイッチＯＮ信号が導電領域１７ａ〜１７ｄのいずれから入力したかによって、打点位置（領域）を極めて簡単に判別することができる。

ところで、図５に示すように、スペーサ１３の各開口１３ａが、被打撃体１１を打撃したドラムスティック６の先端部６ａの被打撃体１１の表面との接触部Ｓの面積よりも大きい面積を有するようにすることによって、打撃力が弱くても導電性皮膜１５が確実に導電領域１７と導通し易くなる。ドラムスティック６による打撃点がスペーサ１３の開口１３ａでない部分上にあっても、その部分の幅は上記接触部Ｓの幅より小さいため、パッド部材１４と共に導電性皮膜１５が変形して、その部分のいずれかの側の開口１３ａを通して導電領域１７と導通する。

コントローラ２は前述のように、打撃パッド１からのスイッチＯＮ信号の入力によって、打撃パッド１が打撃されたこととその打点位置（領域）を極めて簡単に判別することができる。例えば、各導電領域１７ａ〜１７ｄからの電圧信号を、正電圧が印加されていない領域は“０”、印加された領域は“１”とする５ビットのデジタル信号として、マイクロコンピュータあるいは論理回路に入力して、デジタル的に判別処理することもできるが、図６に示すような極めて簡単なアナログ回路によって、打点位置の領域ごに異なる電圧を発生させることもできる。

図６では、電源７によって正電圧が印加された導電性皮膜１５を共通可動接点側とし、導電領域１７ａとの間をスイッチＳ１、導電領域１７ｂとの間をスイッチＳ２、導電領域１７ｃとの間をスイッチＳ３、導電領域１７ｄとの間をスイッチＳ４とし、その各スイッチＳ１〜Ｓ４の各固定接点（導電領域１７ａ〜１７ｄ）側をそれぞれ、図示のようにコントローラ２内に設けた同一抵抗値の５個の抵抗Ｒ１〜Ｒ５を直列に接続してその抵抗Ｒ１の一端を接地した回路のａ点〜ｄ点にそれぞれ接続し、ｅ点から出力電圧Ｖｓを得るようにする。

そして、電源７による印加電圧をＥ、各抵抗Ｒ１〜Ｒ５の抵抗値を全てＲ、分圧回路を形成する抵抗の数をｎとすると、Ｖｓ＝ＥＲ／ｎＲ＝Ｅ／ｎ となる。したがって、各スイッチＳ１〜Ｓ４のいずれかがＯＮのときの出力電圧Ｖｓは、次のようになる。
スイッチＳ１がＯＮのときは、ｎ＝２であるから、Ｖｓ＝Ｅ／２
スイッチＳ２がＯＮのときは、ｎ＝３であるから、Ｖｓ＝Ｅ／３
スイッチＳ３がＯＮのときは、ｎ＝４であるから、Ｖｓ＝Ｅ／４
スイッチＳ４がＯＮのときは、ｎ＝５であるから、Ｖｓ＝Ｅ／５
スイッチＳ１〜Ｓ５が全てＯＦＦのときは、ｎ＝０であるから、Ｖｓ＝０
したがって、この出力電圧Ｖｓは、打撃時には０からＥ／５以上の打撃検出電圧となり、且つ打点位置の領域が中央部のときに最も高く、周辺部に近付くほど段階的に低くなる打点位置検出信号ともなる。

図１における音源装置３は、従来の電子ドラムの音源装置と同様に、例えばＰＣＭ符号化されたドラム音のデータを記憶したＲＯＭと、そのデータを読み出す回路と、読み出したＰＣＭデータをアナログのドラム音信号に変換するＤ／Ａコンバータ等から構成されており、コントローラ２から打点位置検出信号を入力すると、即座にドラム音信号を発生するが、打点位置に応じてそのドラム音信号を変えることができる。

例えば、打点位置に応じてＤ／Ａコンバータの変換電圧を制御したり、出力レベル調整用の電子ボリュームを制御したりして、打点位置に応じてドラム音信号の出力レベルを変化させることができる。それによって、打点位置が打撃パッド１の中心部付近の時に出力レベルを最大にし、外周部に近くなるほど出力レベルが小さくなるように制御することができる。

そのドラム音信号をアンプ４で増幅し、スピーカ５で電気・音響変換してドラム音を発音するので、ドラムスティックで打撃パッド１の中央部を叩くと強く、周辺部を叩くと弱いドラム音が発音され、アコースティックドラムを演奏したときと同様なドラム音の強弱が得られる。
また、打点位置検出信号によって読み出すＰＣＭデータを選択したり、出力するドラム音信号に異なる特性のフィルタを掛けたりして、打点位置によって発生するドラム音のエンベロープや音色を変えることも可能である。

なお、べース部材１２の導電領域１７の数は５個に限るものではなく、もっと多くの同心環状の導電領域に分割してもよい。その各導電領域の幅を異ならせてもよい。
また、この発明による打撃パッド（ドラムヘッドとも云う）は、上述した実施例のように円盤状のものに限らず、アコースティックドラムと同様にシェルの一端部又は両端部にリムによって取り付けられるようにしたものでもよく、スネアドラム、タムタム、バスドラムなどの種類に応じてその大きさや形状なども異ならせることができる。
この発明による電子ドラムも同様に、打撃パッドをリムによってシェルに取付けたものも含むことは勿論である。なお、バスドラムの場合は、ドラムスティックに代えて足で操作するビターで打撃することになる。

この発明による打撃パッドおよび電子ドラムは、円盤状の打撃パッドとそれを用いた電子ドラム、あるいはシェルとリムも備えた各種の電子ドラムなど、広範な電子ドラムに適用することができる。そして、打撃パッドの打撃およびその打点位置をリアルタイムで確実に検出でき、その製造も容易であり、耐久性も向上する。

この発明の一実施例の打撃パッドの断面及び電子ドラムの構成図である。 この発明による電子ドラムの一実施例の概略構成図である。 図１に示したスぺーサの平面図である。 図１に示したベース部材の平面図である。 図１に示した打撃パッドの打撃位置付近の部分的な断面図である。 図１に示した導電性皮膜１５と複数の導電領域１７ａ〜１７ｄによるスイッチの構成とコントローラ２内の打点位置検出回路の一例を示す回路図である。

符号の説明

１…打撃パッド、２…コントローラ（打点位置検出部）、３…音源装置、４…アンプ、５…スピーカ、6…ドラムスティック、７…電源、１１…被打撃体、１２…ベース部材、１３…スペーサ、１４…パッド部材、１５…導電性皮膜、１６…絶縁基板、１７，１７ａ〜１７ｄ…導電領域、１８…隙間

Claims (3)

1. 弾性を有するパッド部材の平らな裏面の全面に導電性皮膜を形成した被打撃体と、
   絶縁基板の表面に互いに非導通な複数の導電領域を導電性皮膜で同心円状に形成したベース部材と、
   メッシュ状に開口を形成したシート又はネットからなるスペーサとからなり、
   前記被打撃体と前記ベース部材とを前記スペーサを挟んで重ね合わせ、前記導電性皮膜と前記導電領域とを前記スペーサを介して対向させてなることを特徴とする電子ドラム用打撃パッド。
2. 前記スペーサに形成した各開口が、前記被打撃体を打撃するドラムスティックの先端部の該被打撃体表面との接触面積よりも大きい面積を有する請求項１記載の電子ドラム用打撃パッド。
3. 請求項１又は２に記載の電子ドラム用打撃パッドと、
   該打撃パッドにおける前記被打撃体の導電性皮膜と前記ベース部材の複数の導電領域のいずれかとの導通によって、ドラムスティックによる前記被打撃体の打点位置を検出する打点位置検出部と、
   該打点位置検出部によって検出された打点位置に応じたドラム音信号を発生する音源装置とを備えたことを特徴とする電子ドラム。

Images