JPH0631950B2 - 電子弦楽器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は電子弦楽器に係わり、特に、演奏者が指定する
音高を超音波信号の走査により判別する電子弦楽器に関
する。

＜従来の技術＞ 一般に、電子弦楽器では、演奏者により押圧された弦と
接触しているフレットの位置を判別し、該判別結果に基
づき発音すべき楽音の音高を特定すると共に、揆弦のタ
イミングを検知して前記特定された音高の楽音を発生さ
せる。

かかる電子弦楽器の発音過程におけるフレット位置の判
別は、揆弦時に弦がその弦長に対応する周期で振動する
ので、弦の振動を電磁ピックアップで弦の振動に相似し
た波形の電気信号に変換し、その波形のピーク間隔に基
づきなされていた。

しかしながら、上記揆弦に基づく弦振動を電気信号に変
換する場合には、揆弦から楽音の発生までに長時間を要
し演奏者に不自然な印象を与えていたことから、本願出
願人は昭和６０年特許願第２４０１３８号において、フ
レット位置を超音波信号による走査に基づき判別する電
子楽器を提案した。この昭和６０年特許願第２４０１３
８号の第８図で開示されている信号判別回路では、圧電
素子１６₁等に供給される高周波パルスＰ１と超音波信
号のエコーに基づき形成される電気信号Ｓ３とのダイナ
ミックレンジ差に着目し、所定のスレッシュホールド電
圧をそれぞれ有するダイオード６２乃至６５を送信部３
２と圧電素子１６₁等との間、および圧電素子１６₁等と
受信部３３との間にそれぞれ介在させて不所望の信号Ｓ
３またはＰ１をミューティングしていた。

＜発明の解決しようとする問題点＞ 上記昭和６０年特許願第２４０１３８号で開示されてい
る電子弦楽器の信号判別回路では圧電素子１６₁等から
見た回路インピーダンスがダイオード６１乃至６５で構
成されるミューティング回路および送、受信部３２，３
３の構成で決定され、高周波パルスＰ１の送信時および
電気信号Ｓ３の受信時にわたり略一定値に維持されてい
る。したがって、上記インピーダンスを小さく設定する
と圧電素子１６₁等に大きな負荷が接続されていること
と等価になり、高周波パルスＰ１印加後の自己振動が急
速に減衰し、電気信号Ｓ３が上記自己振動に起因するノ
イズに埋設しないものの、電気信号Ｓ３のダイナミック
レンジも小さくなり電気信号Ｓ３の判別が困難になると
いう問題点が生じる。一方、上記インピーダンスを大き
く設定すると電気信号Ｓ３の判別は容易になるが、その
反面、圧電素子１６₁等の自己振動が長期にわたり継続
し、電気信号Ｓ３がノイズに埋没するという問題点が生
じる。

したがって、本発明は超音波信号のエコーに基づきノイ
ズに埋没することがなく、しかもダイナミックレンジの
大きな電気信号を発生できるようにすることを目的とし
ている。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は楽器本体に張設された弦と、上記楽器本体に固
定され超音波信号の伝播している弦が接触すると該超音
波信号を反射してエコーを発生させる複数のフレット
と、第１電気信号に基づき上記超音波信号を発生し該超
音波信号を上記弦に供給するとともに、エコーに基づき
第２電気信号を発生させる圧電変換手段と、上記第１電
気信号を上記圧電変換手段に供給し該第１電気信号と上
記第２電気信号とに基づき上記エコーを発生させたフレ
ットを判別するフレット位置判別手段とを具えており、
上記フレット位置判別手段が、上記第１電気信号を発生
させる第１電気信号発生回路と、上記第１電気信号の出
力された後の一定時間の間は上記圧電変換手段に付加さ
れる負荷を大きくし、上記第２電気信号の入力されてい
る間は上記圧電変換素子に付加される負荷を小さくする
負荷制御回路とを有していることを要旨とする。

＜作用および効果＞ 上記構成に係わる電子弦楽器にあっては、フレット位置
判別手段から圧電変換手段に第１電気信号を供給する際
には負荷制御回路が圧電変換手段に付加される負荷を一
定時間の間大きくする。その結果、圧電変換手段の自己
振動は急速に減衰し第２電気信号が上記自己振動に起因
するノイズに埋没することはない。これに対して第２電
気信号が入力されている間は負荷制御回路が圧電変換手
段に付加される負荷を小さくするので、圧電変換手段が
超音波信号のエコーに基づき第２電気信号を発生させる
と該第２電気信号のダイナミックレンジを大きくするこ
とができる。したがって、フレット位置判別手段は第２
電気信号を不所望のノイズから容易に分別することがで
き、第２電気信号に基づきエコーを発生させたフレット
を正確に判別することができる。

＜実施例＞ 以下、図面に基づき本発明の一実施例を説明する。第１
図は一実施例の側面図であり、この一実施例は本発明を
六弦ギターに適用したものである。図において、１は楽
器本体を示しており、この楽器本１の弦巻３とテールピ
ース５との間には６本の互いに太さの異なる弦７，９，
１１，１３，１５，１７が互いに平行に張設されてい
る。楽器本体１のネック部には弦７乃至１７と略直角に
ｎ本のフレット１９，２１，・・が植設されており、フ
レット１９，２１，・・は６本の弦７乃至１７と接触可
能に位置している。テールピース５側の楽器本体１には
６個の電磁ピックアップ２３，２５，２７，２９，３
１，３３とブリッジ組立体３５とが固定されている。電
磁ピックアップ２３乃至３３は各弦７乃至１７に対応し
て設けられており、弦７乃至１７の揆弦時に該弦７乃至
１７に生じる低周波の振動を検出して揆弦信号ＯＮをト
ーンジェネレータ３７に送出する。

一方、ブリッジ組立体３５は圧電変換手段としての６個
のセラミックス製圧電素子３９，４１，４３，４５，４
７，４９を支持しており、これらの圧電素子３９乃至４
９はフレット位置判別回路５１から間歇的に供給される
駆動パルスＰ１に基づき約４５０ＫＨ_Ｚの超音波信号を
発生させ、該超音波信号を対応する各弦７乃至１７に伝
達する。弦７乃至１７に伝達された超音波信号は弦７乃
至１７を伝播してゆき、弦７乃至１７がネック部に向か
って押圧されいずれかのフレット１９，２１，・・に接
触していると、該フレット１９，２１，・・で反射され
てエコーを発生させる。このエコーは再び圧電素子３９
乃至４９に向かって弦７乃至１７を伝播してゆき、こう
して圧電素子３９乃至４９に達したエコーは圧電素子３
９乃至４９によりエコーと相似した波形の第２電気信号
としての電気信号Ｓ１に変換される。

上記フレット位置判別回路５１は駆動パルスＰ１の送出
から電気信号Ｓ１の受信までの所要時間に基づき弦７乃
至１７と接触しているフレット１９，２１，・・を判別
し、該判別結果に基づき弦７乃至１７と接触しているフ
レット１９，２１，・・に対応する音高を表す音高情報
をトーンジェネレータ３７に供給する。その結果、トー
ンジェネレータ３７は供給された音高情報と後述する制
御情報とに基づき楽音信号を形成し、揆弦信号ＯＮが供
給された時、該楽音信号をサウンドシステム５３に送出
して所定音高の楽音を発生させる。

次に、上記フレット位置判別回路５１の詳細な構成につ
いて第２図乃至第４図を参照しつつ説明すれば以下の通
りである。なお、第２図乃至第３図に示されている回路
は各圧電素子３９乃至４９毎に設けられているが、以下
の詳細な説明では圧電素子３９に接続されている回路に
ついてのみ説明する。

第２図において、パルス発生回路１０１は駆動パルスＰ
１を間歇的に発生させ、第１電気信号としての駆動パル
スＰ１を送信部１３１を介して圧電素子３９に印加す
る。すなわち第３図に詳示されているように、時刻Ｔ１
にパルス発生回路１０１で発生された駆動パルスＰ１は
定電流アンプ１０３で増幅された後、圧電素子３９に供
給される（第４図（ａ））。圧電素子３９は駆動パルス
Ｐ１に基づき約４５０ＫＨ_Ｚの超音波信号を発生し、該
超音波信号を弦７に伝達する。

かようにして超音波信号を発生させた圧電素子３９は自
己振動により不所望のノイズＮを発生させるが（第４図
（ｂ））、時刻Ｔ１には駆動パルスＰ１に基づき単安定
マルチバイブレータ１０５が所定幅のワンショットパル
スＰ２を出力し（第４（ｃ））、該ワンショットパルス
Ｐ２が高レベルの間はゲート回路１０７がオンするの
で、圧電素子３９は該ゲート回路１０７を介して接地さ
れ、上記ノイズＮはゲート回路１０７を通って放電され
る。換言すれば、ゲート回路１０７がオンされることに
より回路インピーダンスは極めて小さくなり、圧電素子
３９から見た負荷は大幅に増加したことになる。しがっ
て、上記ノイズＮを速やかに減衰させることができる。

再び第２図において、駆動パルスＰ１は圧電素子３９と
並列に受信部１３３にも供給され、受信部１３３は該駆
動パルスＰ１に基づきゲート回路１３５にオン信号Ｓ２
を供給する。その結果、ゲート回路１３５はオンし、ク
ロック発振器１３７から出力されるクロックパルスＣＫ
がカウンタ１３９のクロック端子に供給される。したが
ってカウンタ１３９はクロックパルスＣＫの計数を開始
する。

やがて弦７と接触しているフレット１９，２１，・・で
発生したエコーが弦７を圧電素子３９に向かって伝播し
てゆき、圧電素子３９で電気信号Ｓ１に変換されると、
ダイナミックレンジの大きな電気信号Ｓ１が受信部１３
３に供給される。すなわち、第３図に関して説明したよ
うにゲート回路１０７はワンショットパルスＰ２が高レ
ベルの間のみオンしているので、エコーが圧電素子３９
に到着するのに先立つ時刻Ｔ２にワンショットパルスＰ
２が低レベルに移行すると、ゲート回路１０７はオフさ
れる。したがって、回路インピーダンスは極めて大きく
なり、圧電素子３９からみた負荷は著しく減少する。よ
って、時刻Ｔ３にはダイナミックレンジの大きな電気信
号Ｓ１が圧電素子３９から出力されることになり、この
電気信号Ｓ１は抵抗体１０９とアンプ１１１とを経て受
信部１３３の所定回路に供給され、上記オン信号Ｓ２を
低レベルに移行させる。また、本実施例では出力インピ
ーダンスの大きな定電流アンプ１０３を使用しているの
で、圧電素子３９から見た負荷は小さく、電子信号Ｓ１
は減衰しにくい。したがって、受信部１３３の所定回路
は電気信号Ｓ１を明確に判別することができ、誤動作を
起すことがない。上記単安定マルチバイブレータ１０５
とゲート回路１０７とは全体として負荷制御回路１１３
を構成しており、パルス発生回路１０１と送信部１１３
とは全体として第１電気信号発生回路１１５を構成して
いる。

こうしてオン信号Ｓ２が低レベルに移行すると、上記ゲ
ート回路１３５がオフし、カウンタ１３９へのクロック
パルスＣＫの供給が停止する。その結果、カウンタ１３
９には駆動パルスＰ１の送信から電気信号Ｓ１の受信ま
でに要した時間に対応した値が残されることになる。

一方、オン信号Ｓ２の後縁は立下がり微分回路１４１に
より微分され、ラッチ信号ＬＣＨが形成される。このラ
ッチ信号ＬＣＨはラッチ回路１４３に供給され、カウン
タ１３９に保持されている駆動パルスＰ１の送信から電
気信号Ｓ１の受信までに要した時間に対応した値をラッ
チする。この駆動パルスＰ１の送信から電気信号Ｓ１の
受信までに要した時間はエコーを発生させたフレットの
位置に対応しているので、フレット位置に対応した音高
情報をデータ変換テーブル１４５に記憶させておき、上
記ラッチ回路１４３にラッチした値で対応する音高情報
をアドレス指定すればデータ変換テーブル１４５からエ
コーを発生させたフレットに対応する音高情報がトーン
ジェネレータ３７に送出される。このトーンジェネレー
タ３７は音高情報と楽音制御スイッチ回路１４７からの
制御情報とに基づき楽音信号を形成し、電磁ピックアッ
プ２３から揆弦信号ＯＮが供給されたとき該楽音信号を
サウンドシステム５３に供給する。

一方、ラッチ信号ＬＣＨは遅延回路１４９で所定時間遅
延された後、カウンタ１３９のリセット端子Ｒに供給さ
れ、カウンタ１３９に保持されている値をリセットし次
回の計数に備える。

上記一実施例では圧電素子３９乃至４９を接地させるか
否かにより圧電素子３９乃至４９に付加される負荷を制
御したが、文字通り２種類の負荷を設け、これらを切り
替えて負荷の制御を行ってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す側面図、 第２図は一実施例の電気ブロック図、 第３図は負荷制御回路の電気ブロック図、 第４図は負荷制御回路の波形図である。 １……楽器本体、 ７乃至１７……弦、 １９，２１，……フレット、 ３９乃至４９……圧電変換手段（圧電素子）、 ５１……フレット位置判別手段、 １０３……定電流回路（定電流アンプ） １１３……負荷制御回路、 １１５……第１電気信号発生回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】楽器本体に張設された弦と、 上記楽器本体に固定され超音波信号の伝播している弦が
   接触すると該超音波信号を反射してエコーを発生させる
   複数のフレットと、 第１電気信号に基づき上記超音波信号を発生し該超音波
   信号を上記弦に供給するとともに、エコーに基づき第２
   電気信号を発生させる圧電変換手段と、 上記第１電気信号を上記圧電変換手段に供給し該第１電
   気信号と上記第２電気信号とに基づき上記エコーを発生
   させたフレットを判別するフレット位置判別手段とを具
   えた電子弦楽器において、上記フレット位置判別手段
   が、 上記第１電気信号を発生させる第１電気信号発生回路
   と、 上記第１電気信号の出力された後の一定時間の間は上記
   圧電変換手段に付加される負荷を大きくし、上記第２電
   気信号の入力されている間は上記圧電変換素子に付加さ
   れる負荷を小さくする負荷制御回路とを有していること
   を特徴とする電子弦楽器。
2. 【請求項２】上記第１電気信号発生回路が上記圧電変換
   手段に上記第１電気信号を供給する定電流回路を有する
   特許請求の範囲第１項記載の電子弦楽器。