JPH0631952B2 - 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、弦に伝達らえた超
音波信号が弦と接触するフレットに反射されて戻るまで
の時間に基づき弦と接触するフレットの位置を判別して
発音すべき楽音の音高を定め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が
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ともに、撥弦の
タイミングを検出して上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、撥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、上記撥弦に基づく弦振動を電気信号に変
換して弦と接触するフレットを判別しようとうると、撥
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弦楽器を提案し
た。この昭和６０年特許願第２４０１３８号において開
示されている電子弦楽器は、フレットを圧電素子から弦
に伝達された超音波信号の伝播時間に基づき判別し、発
弦のタイミングは撥弦時に弦に発生する低周波数の弦振
動を電磁ピックアップにより検出していた。

（発明が解決しようとする問題点） 上記昭和６０年特許願第２４０１３８号にて開示されて
いる電子弦楽器は撥弦のタイミングを電磁ピックアップ
により検出される低周波の弦振動に基づき判別し、フレ
ット位置の判別を圧電素子を介して弦に伝達される超音
波信号の往復時間で判別していたので、楽器本体に２種
類の振動検出手段（すなわち、圧電素子と電磁ピックア
ップ）を設けなければならず構成が複雑化し、電子弦楽
器の製造原価が上昇するという問題点があった。

それで、本発明は撥弦のタイミングとフレット位置の判
別とを単一の検出手段で行え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、上記弦に接解した
とき弦を伝播する超音波信号を反射しエコーを発生させ
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、上
記エコーに基づき第２電気信号を、撥弦時の弦振動に基
づき第３電気信号をそれぞれ発生する圧電変換素子と、
第１電気信号を圧電変換素子に供給し第１電気信号と第
２電気信号とに基づき発音すべき楽音の音高に関する音
高情報を形成する音高情報形成手段と、第３電気信号に
基づき撥弦に関する撥弦情報を形成する撥弦情報形成手
段とを備えたことを要旨とする。

（作用および効果） 上記構成に係わる電子弦楽器では、音高情報形成手段か
ら供給される第１電気信号に基づき圧電変換素子が超音
波信号を発生させ、該超音波信号は弦に伝達される。こ
の超音波信号は弦をフレットに向かって伝播してゆき、
弦がフレットに接触していると該フレットに反射されて
エコーが発生する。このエコーは圧電変換素子に向かっ
て弦を伝播してゆき、圧電変換素子により第２電気信号
に変換される。上記第１電気信号と第２電気信号との時
間間隔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、音高情報形成手段は上記第１電気信号と第２
電気信号との時間間隔に基づき発音すべき楽音の音高に
関する音高情報を形成する。一方、演奏者が弦を撥弦し
弦が低周波数で振動すると、圧電変換素子は該低周波数
の弦振動に基づき第３電気信号を発生する。その結果、
撥弦情報形成手段は上記第３電気信号に基づき撥弦情報
を形成し、上記音高情報により特定された音高の楽音が
撥弦情報により示されるタイミングで発音される。この
ように本発明では音高情報と撥弦情報とが圧電変換素子
から共通して得られるので、音高情報と撥弦情報とを得
るのに別個の検出手段を設ける必要がなくなり、構成の
簡素化が図られ、製造原価を低下させることができる。

（実施例） 続いて、本発明の一実施例を第１図乃至第３図を参照し
て説明する。この一実施例は本発明を六弦のギターに適
用したものであり、１は楽器本体を示している。この楽
器本体１には弦巻３とテールピース５とが設けられてお
り、これら弦巻３とテープピース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
張設されている。楽器本体１のネック部には弦７乃至１
７と略直角にｎ本のフレット１９、２１、・・が植設さ
れており、これらのフレット１９、２１、・・は６本の
弦７乃至１７に接触可能である。テールピース５側の楽
器本体１にはブリッジ組立体２３が固定されており、こ
のブリッジ組立体２３は圧電変換素子としての６個のセ
ラミックス製圧電素子２５、２７、２９、３１、３３、
３５を支持しており、これらの圧電素子２５乃至、３５
は上記６本の弦７乃至１７にそれぞれ直接接触してい
る。これらの圧電素子２５乃至３５は音高情報形成手段
から供給される第１電気信号としての駆動パルスＰ１に
基づき超音波信号を発生させてこの超音波信号を対応す
る弦７乃至１７に伝達する。弦７乃至１７に伝達された
超音波信号はフレット１９、２１、・・に向かって弦７
乃至１７を伝播してゆき、弦７乃至１７がフレット１
９、２１、・・に向かって押圧されていると該弦７乃至
１７に接触しているフレット１９、２１、・・に反射さ
れてエコーを発生させる。このエコーは再び弦７乃至１
７を圧電素子２５乃至３５に向かって伝播してゆき、圧
電素子２５乃至３５で第２電気信号としての射信真号Ｓ
１に変換される。この反射信号Ｓ１は上記音高情報形成
手段３７に供給され、音高情報形成手段３７は駆動パル
スＰ１の送出から反射信号Ｓ１の受信までの時間間隔を
計数して該計数結果に基づき上記エコーを発生させたフ
レット１９、２１、・・を判別する。このエコーを発生
させたフレット１９、２１、・・は、演奏者が所望する
楽音の音高を示しているので、音高情報形成手段３７は
フレット位置の判別結果に基づき発音すべき楽音の音高
を表す音高信号Ｓ２を形成して楽音信号形成回路３９に
送出する。

これに対して、演奏者が楽音の発生を所望して弦７乃至
１を弾くと、弦７乃至１７は低周波数で振動し、該低周
波の弦振動は圧電素子２５乃至３５により第３電気信号
としての低周波の撥弦信号Ｓ３に変換される。この発弦
信号Ｓ３は撥弦情報形成手段４１により検出され、撥弦
情報形成手段４１は、後に詳述するように撥弦信号Ｓ３
に基づき発音すべき楽音の音量を表す音量信号Ｓ４と発
音の継続時間を表す期間信号Ｓ５とを上記楽音信号形成
回路３９に送出する。その結果、楽音信号形成回路３９
は上記音高信号Ｓ２と音量信号Ｓ４と期間信号Ｓ５とに
基づき楽音信号Ｓ６を形成し、これをサウンドシステム
４３に供給して楽音を発生させる。

続いて、音高情報形成手段３７と撥弦情報形成手段４１
との詳細構成と作用を第２図乃至第３図に基づき説明す
る。なお、第２図に示されている回路は圧電素子２５乃
至３５にそれぞれ設けられているが、以下の説明では簡
略のため圧電素子２５について設けられているものにつ
いてのみ説明する。図において１０１は駆動パルスＰ１
を発生するパルス発生回路を示しており、時刻ｔ１に駆
動パルスＰ１がこのパルス発生回路１０１から並列に送
信部１０３を介して圧電素子２５と単安定マルチバイブ
レータ１０５とに供給されると（第３図（ａ））、圧電
素子２５は駆動パルスＰ１に基づき超音波信号を発生さ
せこの超音波信号を弦７に伝達する（第３図（ｄ）のＮ
は圧電素子２５の自己振動によるノイズを示してい
る）。弦７に伝達された超音波信号はフレット１９、２
１、・・に向かって弦７を伝播してゆき、弦７が押圧さ
れいずれかのフレット１９、２１、・・に接触している
と、超音波信号を反射してエコーを発生させる。このエ
コーは圧電素子２５に向かって弦７を再び伝播してゆ
く。

一方、単安定マルチバイブレータ１０５は駆動パルスＰ
１に基づきワンショットパルスＰ２を音高指定回路１０
７に送出し（第３図（ｂ））、音高指定回路１０７は該
ワンショットパルスＰ２に基づき図示していないカウン
タ回路によりクロック信号の計数を開始する（第３図
（ｃ））。やがて上記エコーが時刻ｔ２に圧電素子２５
に到達すると、圧電素子２５はエコーに基づき反射信号
Ｓ１を発生する（第３図（ｄ））。この反射信号Ｓ１は
増幅器１０９で増幅された後に、ハイパスフィルタ１１
１とローパスフィルタ１１３とに並列に供給される。反
射信号Ｓ１は超音波信号のエコーに基づき形成されたも
のであるから、その周波数は高く、ハイパスフィルタ１
１１のみ通過して音高指定回路１０７に供給される。そ
の結果、音高指定回路１０７の上記カウンタ回路はクロ
ック信号の計数を停止し、その計数値を保持する（第３
図（ｃ））。この計数値は駆動パルスＰ１の送出から反
射信号Ｓ１の受信までの時間間隔に対応しており、エコ
ーを発生させたフレット１９、２１、・・を表してい
る。したがって、音高指定回路１０７は該計数値に基づ
き発音すべき楽音の音高を表す音高信号Ｓ２を楽音信号
形成回路３９に送出する。

こうして発音すべき楽音の音高が定められた後、演奏者
が楽音の発生を所望して弦７を弾くと、弦７は低周波数
で振動し、この弦振動は時刻ｔ３に圧電素子２５で低周
波数の撥弦信号Ｓ３に変換される（第３図（ｄ））。こ
の撥弦信号Ｓ３は増幅器１０９で増幅された後、ローパ
スフィルタ１１３のみ通過して波形整形回路１１５に供
給される。この波形整形回路１１５では発弦信号Ｓ３の
エンベロープを抽出する（第３図（ｅ））。続く速度検
出回路１１７は所定時間経過後の波高値を保持し、その
値に対応して音量信号Ｓ４を形成する（第３図
（ｆ））。一般に弦を強く弾くと弦の振幅は大きくな
り、弦振動に相似する撥弦信号Ｓ３の波高値も大きくな
る。したがって、所定時間経過後の波高値は弦を弾く強
さに比例しており、発音すべき楽音の音量に比例してい
ることになる。波形整形回路１１５の出力は継続期間判
定回路１１９にも供給され、該継続期間判定回路１１９
にてその波高値をしきい値Ｖｔｈと比較する。その結
果、波形整形回路１１５の出力が時刻ｔ４にしきい値Ｖ
ｔｈ以上になると、継続期間判定回路１１９から出力さ
れる期間信号Ｓ５は高レベルに移行し、波形整形回路１
１５の出力が再びしきい値Ｖｔｈを下回るようになる時
刻ｔ５には低レベルに移行する（第３図（ｇ））。

上記期間信号Ｓ５が高レベルの間、スイッチ回路１２１
はオンするので、音量信号Ｓ４は電圧制御型増幅器１２
３に供給され、この増幅器１２３の出力と音高信号Ｓ６
とに基づき楽音形成回路３９は所定音高を所定音量で発
音させる楽音信号を形成しこれをサウンドシステム４３
に送出する。

したがって、一実施例に係わる電子弦楽器は圧電素子２
５乃至３５を反射信号Ｓ１と発弦信号Ｓ３との形成に共
通して使用することができ、構成の簡素化と製造原価の
低下を図ることができる。

なお、一実施例では撥弦情報形成手段４１で音量情報Ｓ
４と期間情報Ｓ５とを形成したが、本発明はこれらの信
号に限定されず、その他の撥弦に関する信号を形成する
ようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の側面図、 第２図は一実施例の電気ブロック図、 第３図は一実施例の波形図である。 １……楽器本体、 ７乃至１７……弦、 １９、２１、……フレット、 ２５乃至３５……圧電変換素子（圧電素子）、 ３７……音高情報形成手段、 ４１……撥弦情報形成手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】楽器本体に張設された弦と、 上記弦に接触したとき弦を伝播する超音波信号を反射し
   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、上記エコーに基づき第２
   電気信号を、撥弦時の弦振動に基づき第３電気信号をそ
   れぞれ発生する圧電変換素子と、 上記第１電気信号を圧電変換素子に供給し該第１電気信
   号と上記第２電気信号とに基づき発音すべき楽音の音高
   に関する音高情報を形成する音高情報形成手段と、 上記第３電気信号に基づき撥弦に伴う撥弦情報を形成す
   る撥弦情報形成手段とを備えたことを特徴とする電子弦
   楽器。
2. 【請求項２】上記撥弦情報には楽音の音量に関する情報
   が含まれている特許請求の範囲第１項記載の電子弦楽
   器。
3. 【請求項３】上記撥弦情報には発音の継続時間に関する
   情報が含まれている特許請求の範囲第１項記載の電子弦
   楽器。