JP7328634B2 - 楽器用調律器 - Google Patents

Description

本発明は、楽器を調律するために用いる楽器用調律器に関するものである。

従来、ギター、バイオリン、ピアノ、サックス、トランペット、フルート等の楽器を調律するために用いる調律器（チューナ）が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

従来の調律器は、装置全体を動作させるための電池等の電源と、楽器の操作により生じた楽音の振動を検出する振動センサと、電源のオン／オフ、調律の設定条件、及び表示条件等を入力するためのスイッチ等の操作手段と、調律の設定条件や調律の状況を表示するための表示手段と、振動センサや操作手段からの入力を基に計算を行い、表示手段に情報を表示させる計算機（ＣＰＵ）とから構成されるのが一般的である。

例えば、ギターのような弦楽器の場合、調律器は一般的に弦楽器のヘッド部に取り付けられる。弦楽器において調律対象となる弦が操作されると、その操作により生じた楽音の振動は振動センサの出力信号に基づいて検出される。そして、検出された周波数と基準周波数との周波数偏差が検出され、その検出結果に基づいて調律情報が表示手段に表示される。これにより、演奏者は、表示手段に表示された調律情報を確認しながら、楽器の調律を行うことが可能となっている。

特開２０１０－１８１７９８号公報 特開２０１２－１４１３５８号公報

しかしながら、従来の調律器に備えらえる振動センサの感度方向は１軸のみであるため、楽器に取り付けられた調律器の姿勢（取り付け状態）によっては、振動センサの感度が不足してしまい、楽器から発生する楽音の振動を的確に捉えられない場合がある。

この対応策の１つとして、楽器に対する調律器の取り付け位置や向きを規定することが考えられる。これにより、楽器から発生する楽音の振動に対して振動センサの感度が最も大きくなるように調律器を配置することが可能となる。しかし、このような対応策は、楽器や調律器におけるデザインの制約を招き、演奏者にとって使い勝手が良くないという問題がある。

また、楽器の特性により、特定の周波数において振動センサの感度方向の振動が弱く、他の方向の振動が強く出るような場合もある。このような場合、従来の調律器では、振動センサの感度が１軸方向のみである指向性を有するため、楽器の調律を正確に行えないことになる。

特許文献１、２には、振動センサを備えた調律器が開示されているものの、これらの課題については全く言及されておらず、当然のことながら、その課題を解決するための手段については記載も示唆もない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、使い勝手が良く、安定かつ正確な調律が可能な楽器用調律器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、以下の発明を提供する。

本発明の第１態様に係る楽器用調律器は、少なくも２つの検出軸を有する加速度センサと、加速度センサの出力に基づいて、楽器の操作により生じた楽音の振動の周波数を検出周波数として検出する周波数検出手段と、検出周波数の基準となる基準周波数を設定する基準周波数設定手段と、検出周波数と基準周波数との周波数偏差を検出する周波数偏差検出手段と、周波数偏差に基づいて、楽器の調律情報を表示する表示制御手段と、を備える。

本発明の第２態様に係る楽器用調律器は、第１態様において、加速度センサは、３つの検出軸を有する３軸加速度センサである。

本発明の第３態様に係る楽器用調律器は、第１態様又は第２態様において、周波数偏差検出手段は、加速度センサの出力のうち最大値と最小値との差が最も大きい検出軸の出力に基づいて周波数偏差を検出する。

本発明の第４態様に係る楽器用調律器は、第１態様から第３態様のいずれか１つの態様において、調律対象の設定操作を受け付ける操作手段を備え、基準周波数設定手段は、操作手段が受け付けた設定操作に基づいて、基準周波数を設定する。

本発明の第５態様に係る楽器用調律器は、第１態様から第４態様のいずれか１つの態様において、基準周波数設定手段は、周波数検出手段が検出した検出周波数に基づいて、基準周波数を設定する。

本発明の第６態様に係る楽器用調律器は、第１態様から第５態様のいずれか１つの態様において、加速度センサの出力に基づいて、楽器の姿勢情報を検出する姿勢検出手段を備え、基準周波数設定手段は、姿勢検出手段が検出した姿勢情報に基づいて、基準周波数を設定する。

本発明によれば、使い勝手が良く、安定かつ正確な調律が可能となる。

第１の実施形態に係る調律器の構成例を示したブロック図である。 第１の実施形態に係る調律器の動作を示したフローチャートである。 第１の実施形態に係る調律器の他の取り付け形態を示した図である。 第２の実施形態に係る調律器の構成例を示したブロック図である。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る調律器１０の構成例を示したブロック図である。図１に示すように、本実施形態の調律器１０は、加速度センサ１２と、波形成形回路１４と、演算制御部１６と、表示部１８と、操作部２０とを備えている。また、図示は省略したが、調律器１０は、調律器１０の各部を動作させるための電源を供給する電源部を備えている。電源部は、一次電池または二次電池で構成される。

加速度センサ１２は、互いに直交する３つの検出軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）を有する３軸加速度センサで構成される。この加速度センサ１２は、各検出軸に対応した３つのセンサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを有しており、各センサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃからそれぞれ対応する検出軸についての検出信号Ｓ_ｘ、Ｓ_ｙ、Ｓ_ｚを出力する（以下、「加速度センサ１２の出力信号Ｓ_ｘ、Ｓ_ｙ、Ｓ_ｚ」という。）。加速度センサ１２の出力信号Ｓ_ｘ、Ｓ_ｙ、Ｓ_ｚは、波形成形回路１４に対して出力される。なお、加速度センサ１２は、その出力信号Ｓ_ｘ、Ｓ_ｙ、Ｓ_ｚを、デジタル信号で出力するデジタル出力タイプのものでもよいし、アナログ信号で出力するアナログ出力タイプであってもよい。但し、アナログ出力タイプは、デジタル出力タイプと比べてＡ／Ｄ変換、通信などでの遅延が生じないので、変化への応答性が速く、楽器の調律には望ましい。本実施形態では、一例として、アナログ出力タイプの加速度センサ１２が用いられる。

波形成形回路１４は、ハイパスフィルタや増幅回路などを備え、加速度センサ１２の出力信号Ｓ_ｘ、Ｓ_ｙ、Ｓ_ｚを出力信号毎にハイパスフィルタでフィルタ処理して、各出力信号Ｓ_ｘ、Ｓ_ｙ、Ｓ_ｚに含まれるノイズ成分（低周波成分）を除去し、さらに出力信号毎に増幅回路で増幅してパルス状波形に変換し、変換後の出力信号Ｓ_ｘ、Ｓ_ｙ、Ｓ_ｚを出力信号Ｔ_ｘ、Ｔ_ｙ、Ｔ_ｚとして演算制御部１６に対して出力する。

演算制御部１６は、波形成形回路１４の出力信号Ｔ_ｘ、Ｔ_ｙ、Ｔ_ｚに各種処理を施して楽器の調律情報を検出して表示部１８に表示させるものである。

演算制御部１６は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ）、Ａ／Ｄコンバータ、その他周辺回路などを備えている。メモリには、ＣＰＵを動作させるためのプログラムの他、各種データが記憶される。演算制御部１６は、メモリに記憶されたプログラムがＣＰＵによって実行されることによって、図１に示した各機能が実現される。

演算制御部１６は、信号選択部２２と、周波数検出部２４と、周波数偏差検出部２６と、基準周波数設定部２８と、記憶部３０と、表示制御部３２として機能する。

信号選択部２２は、波形成形回路１４の出力信号Ｔ_ｘ、Ｔ_ｙ、Ｔ_ｚのうち、波形振幅の最大値と最小値との差が最も大きい出力信号を検出用信号Ｕとして選択して、選択した検出用信号Ｕを周波数検出部２４に対して出力する。

周波数検出部２４は、信号選択部２２の出力信号である検出用信号Ｕの周波数を検出して、検出した周波数（以下、「検出周波数」という。）Ｆを周波数偏差検出部２６に対して出力する。なお、後述するように、周波数検出部２４は、基準周波数設定部２８に対して検出周波数Ｆを出力するようにしてもよい。周波数検出部２４は、本発明の周波数検出手段の一例である。

周波数偏差検出部２６は、基準周波数設定部２８によって設定された基準周波数Ｆ_０と、周波数検出部２４で検出された検出周波数Ｆとの偏差（以下、「周波数偏差」という。）ΔＦを検出し、検出した周波数偏差ΔＦを表示制御部３２に対して出力する。周波数偏差検出部２６は、周波数偏差検出手段の一例である。

基準周波数設定部２８は、基準周波数Ｆ_０を設定し、設定した基準周波数Ｆ_０を周波数偏差検出部２６に対して出力する。基準周波数Ｆ_０は、周波数検出部２４で検出された検出周波数Ｆの周波数偏差を算出するための基準となる。基準周波数Ｆ_０の設定は、ユーザ（演奏者）が操作部２０を使用して設定することができる。基準周波数設定部２８は、本発明の基準周波数設定手段の一例である。

操作部２０は、調律器１０の筐体に設けられたスイッチやボタンなどで構成される。操作部２０は、ユーザによる操作により、調律対象とする音名（又は弦の番号、弦名等）を設定する設定操作を受け付けると、その設定操作に対応する操作信号を基準周波数設定部２８に出力する。操作部２０は、本発明の操作手段の一例である。

記憶部３０には、各音名（又は弦の番号、弦名等）に対応する基準周波数が周波数テーブルとして記憶されており、この周波数テーブルは基準周波数設定部２８が参照することが可能となっている。

表示制御部３２は、周波数偏差検出部２６が検出した周波数偏差ΔＦに基づいて、表示部１８に楽器の調律情報を表示する。表示部１８は、針式メータや液晶表示素子、ＬＥＤ素子などの少なくともいずれか１つ以上で構成される。なお、表示部１８は、視覚的に調律情報を表示するものの他、スピーカなど聴覚的に調律情報を表示するものであってもよい。また、表示部１８は、視覚的なものと聴覚的なものとの両方を組み合わせて調律情報を表示するものであってもよい。表示制御部３２は、本発明の表示制御手段の一例である。

次に、本実施形態の調律器１０の動作について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態の調律器１０の動作を示したフローチャートである。ここでは、楽器として、ギター等の弦楽器の調律を行う場合を一例に説明する。

まず、前処理として、調律器１０に備えられるクリップ（不図示）で弦楽器のヘッド部等を挟み込むことにより、調律器１０を弦楽器に取り付ける。

次に、操作部２０において、ユーザの操作により調律対象の設定操作が行われる（ステップＳ１０）。調律対象としては、複数の弦にそれぞれ対応する音名に限らず、弦の番号又は弦名を設定するようにしてもよい。調律対象の設定操作が行われると、その設定操作に対応した操作信号が、操作部２０から基準周波数設定部２８に対して出力される。

基準周波数設定部２８は、調律対象の設定操作に対応した操作信号を取得すると、記憶部３０に記憶された周波数テーブルを参照して、調律対象の設定操作で設定された調律対象（音名など）に対応する基準周波数を読み出し、読み出した基準周波数を基準周波数Ｆ_０として設定する（ステップＳ１２）。そして、基準周波数設定部２８は、設定した基準周波数Ｆ_０を周波数偏差検出部２６に対して出力する。

次に、ユーザの操作によって調律対象となる弦が操作されると、その操作により生じた楽音が調律器１０に入力される（ステップＳ１４）。このとき、調律器１０に備えられる加速度センサ１２は、調律器１０に入力された楽音の振動を検出する（ステップＳ１６）。

加速度センサ１２の出力信号Ｓ_ｘ、Ｓ_ｙ、Ｓ_ｚは、波形成形回路１４を介して信号選択部２２に入力され、波形振幅の最大値と最小値との差が最も大きい出力信号が検出用信号Ｕとして選択される。そして、周波数検出部２４において、選択された検出用信号Ｕの周波数が検出周波数Ｆとして検出される（ステップＳ１８）。

次に、周波数偏差検出部２６において、基準周波数Ｆ_０と検出周波数Ｆとの周波数偏差ΔＦが検出される（ステップＳ２０）。そして、表示制御部３２による制御により、表示部１８には、楽器の調律情報として、調律対象の音名（又は弦の番号、弦名等）と、その音名から決定される基準周波数との周波数偏差ΔＦが表示される。なお、表示部１８が表示する情報としては、これらの調律情報に限らず、他の調律情報を含んでいてもよい。以上により、本フローチャートの処理を終了する。

このように本実施形態の調律器１０によれば、楽器の操作により生じた楽音の振動は、加速度センサ１２によって検出される。この加速度センサ１２は、互いに直交する３つの検出軸を有する３軸加速度センサで構成されるので、３つの検出軸の出力信号のうち最も信号強度が大きくなる検出軸の出力信号を用いて、楽器の操作により生じた楽音の振動の周波数（検出周波数Ｆ）を検出することが可能となる。これにより、楽器に対する調律器１０の取り付け位置や向きに影響されることなく、楽器から発生する楽音の振動を的確に捉えることができる。したがって、使い勝手が良く、安定かつ正確な調律が可能となる。

なお、本実施形態では、好ましい態様の一例として、加速度センサ１２を３軸加速度センサで構成したが、これに限らず、加速度センサ１２は、互いに直交する２つの検出軸を有する２軸加速度センサで構成されていてもよい。この場合にも、１軸方向のみの感度を有する振動センサを備えた従来の調律器に比べて、使い勝手が良く、安定かつ正確な調律が可能となる。

なお、本実施形態では、信号選択部２２において、波形成形回路１４の出力信号Ｔ_ｘ、Ｔ_ｙ、Ｔ_ｚのうち、波形振幅の最大値と最小値との差が最も大きい出力信号を検出用信号Ｕとして選択しているが、これに限られるものではない。例えば、波形成形回路１４の出力信号Ｔ_ｘ、Ｔ_ｙ、Ｔ_ｚのうち、波形振幅の最大値と最小値との差が所定の閾値以上の出力信号を用いるようにしてもよい。

また、本実施形態では、信号選択部２２は、波形成形回路１４の出力信号Ｔ_ｘ、Ｔ_ｙ、Ｔ_ｚを二乗平均、加算平均、又は単純和などの信号を求め、この求めた信号を用いて楽器の操作により生じた楽音の振動の周波数（検出周波数Ｆ）を検出するようにしてもよい。

また、本実施形態では、基準周波数設定部２８は、操作部２０における調律対象の設定操作に応じて基準周波数Ｆ_０を設定するようにしたが、これに限られるものではない。例えば、図１の破線矢印で示すように、周波数検出部２４が検出した検出周波数Ｆを基準周波数設定部２８に対して出力するように構成し、基準周波数設定部２８は、記憶部３０に記憶された周波数テーブルを参照して、検出周波数Ｆに最も近い周波数を基準周波数Ｆ_０として設定してもよい。この場合、ユーザは、操作部２０を介して調律対象の設定操作が不要となるので利便性が向上する。

また、本実施形態では、例えば、ギターなどの弦楽器の場合には、従来の調律器と同様に、弦楽器のヘッド部に調律器１０のクリップで挟み込んで着脱自在に取り付ける構成としたが、調律器１０の取り付け形態はこれに限らず、例えば、楽器部品にネジ止めで調律器１０を取り付ける構成としてもよい。また、後述する図３のような形態も採用することが可能である。

図３は、調律器１０の他の取り付け形態を示した図であり、弦楽器のヘッド部５２を示した図である。なお、図３において、符号５０ａはヘッド部５２の表面５２ａ（弦５４が配置される側の面）を示した図であり、符号５０ｂはヘッド部５２の裏面５２ｂ（弦５４が配置される側とは反対側の面）を示した図である。

図３に示すように、弦楽器のヘッド部５２の裏面５２ｂに調律器１０の加速度センサ１２、波形成形回路１４、及び演算制御部１６を含む調律器本体６０を取り付ける。また、各弦５４に対応して設けられるペグポスト５６に導光体及び発光素子（ＬＥＤ等）を組み込み、これを表示部１８として用いる。これにより、各弦５４の調律情報を弦５４毎（ペグポスト５６毎）に色の変化や明るさの変化、点灯、点滅、消灯による状態変化等によって示すことも可能である。また、このように調律器本体６０及び表示部１８を配置することで、楽器本来の意匠を変えずに、楽器に調律器１０を備えることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。

図４は、第２の実施形態に係る調律器１０Ａの構成例を示したブロック図である。

図４に示すように、第２の実施形態の調律器１０Ａは、第１の実施形態の構成に加え、さらに姿勢検出部３４を備えている。姿勢検出部３４には、加速度センサ１２の出力信号Ｓ_ｘ、Ｓ_ｙ、Ｓ_ｚが姿勢検出部３４に入力されるようになっている。

姿勢検出部３４は、加速度センサ１２の出力信号Ｓ_ｘ、Ｓ_ｙ、Ｓ_ｚに基づき、調律器１０Ａが取り付けられた楽器の姿勢（傾き、向き）を示す姿勢情報を検出するものである。姿勢検出部３４が検出した姿勢情報は、基準周波数設定部２８に出力される。姿勢検出部３４は、本発明の姿勢検出手段の一例である。

加速度センサ１２の出力信号Ｓ_ｘ、Ｓ_ｙ、Ｓ_ｚには、それぞれ、楽器の操作により生じた楽音の振動の他に、楽器に取り付けられた調律器１０Ａの姿勢によって変化する加速度信号が含まれている。そこで、姿勢検出部３４は、加速度センサ１２の出力信号Ｓ_ｘ、Ｓ_ｙ、Ｓ_ｚの変化を公知の方法で検出することにより、楽器の姿勢を示す姿勢情報を検出する。

基準周波数設定部２８は、姿勢検出部３４が検出した姿勢情報に基づいて、基準周波数Ｆ_０を設定することが可能となっている。記憶部３０には、調律器１０Ａが取り付けられた楽器の姿勢に対応する基準周波数が周波数テーブルとして記憶されている。基準周波数設定部２８は、姿勢検出部３４から姿勢情報を取得すると、記憶部３０に記憶された周波数テーブルを参照して、楽器の姿勢に応じた基準周波数を基準周波数Ｆ_０として設定する。

第２の実施形態によれば、楽器の姿勢を示す姿勢情報を検出する姿勢検出部３４を備えたので、姿勢検出部３４の検出結果を利用して基準周波数Ｆ_０を設定することが可能となっている。そのため、操作部２０を介さずに基準周波数Ｆ_０を素早く設定することが可能となる。また、調律器１０Ａが取り付けられた楽器を上下に振るなどの加速度の変化を利用して、操作部２０の操作に置き換えることが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

１０…調律器、１０Ａ…調律器、１２…加速度センサ、１４…波形成形回路、１６…演算制御部、１８…表示部、２０…操作部、２２…信号選択部、２４…周波数検出部、２６…周波数偏差検出部、２８…基準周波数設定部、３０…記憶部、３２…表示制御部、３４…姿勢検出部、５２…ヘッド部、５４…弦、５６…ペグポスト、６０…調律器本体

Claims (5)

1. 少なくとも２つの検出軸を有する加速度センサと、
   前記加速度センサの少なくとも２つの検出軸の出力に基づいて、楽器の操作により生じた楽音の振動の周波数を検出周波数として検出する周波数検出手段であって、前記加速度センサの少なくとも２つの検出軸の出力信号のうち波形振幅の最大値と最小値との差が最も大きい検出軸の出力信号、又は前記波形振幅の最大値と最小値との差が閾値以上の検出軸の出力信号、若しくは前記少なくとも２つの検出軸の出力信号の合成値に基づいて、前記検出周波数を検出する周波数検出手段と、
   前記検出周波数の基準となる基準周波数を設定する基準周波数設定手段と、
   前記検出周波数と前記基準周波数との周波数偏差を検出する周波数偏差検出手段と、
   前記周波数偏差に基づいて、前記楽器の調律情報を表示する表示制御手段と、
   を備える、楽器用調律器。
2. 前記加速度センサは、３つの検出軸を有する３軸加速度センサである、
   請求項１に記載の楽器用調律器。
3. 調律対象の設定操作を受け付ける操作手段を備え、
   前記基準周波数設定手段は、前記操作手段が受け付けた前記設定操作に基づいて、前記基準周波数を設定する、
   請求項１又は２に記載の楽器用調律器。
4. 前記基準周波数設定手段は、前記周波数検出手段が検出した前記検出周波数に基づいて、前記基準周波数を設定する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の楽器用調律器。
5. 前記加速度センサの出力に基づいて、楽器の姿勢情報を検出する姿勢検出手段を備え、
   前記基準周波数設定手段は、前記姿勢検出手段が検出した前記姿勢情報に基づいて、前記基準周波数を設定する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の楽器用調律器。

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