JPH068637Y2 - 電子弦楽器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案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
づき発音すべき楽器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号で開示されている電子弦楽器は、第７図に示されて
いるように、高周波パルスＰ１に基づき形成されるセッ
ト信号Ｓ１によりＲＳフリップフロップ３５をセットし
てゲート回路３６をオンさせ、カウンタ３８に単一周期
のクロック信号Ｃ１の計数を開始させる。続いて、圧電
素子１６₁等がエコーを電気信号Ｓ３に変換すると、信
号検出回路４１が該電気信号Ｓ３の電圧値を所定の閾値
と比較し、電気信号Ｓ３がエコーに基づく電気信号Ｓ３
であることを確認して上記ＲＳフリップフロップ３５を
リセットする。ＲＳフリップフロップ３５のリセットに
よりカウンタ３８はクロック信号Ｃ１の計数を停止する
ので、エコーを発生させたフレットと圧電素子１６₁等
との往復時間に対応するカウンタ３８の計数値に基づき
フレット位置の判別がなされる。

〈考案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
る電子弦楽器では、エコーに基づく電気信号Ｓ３を不所
望のノイズと峻別するため、上記電気信号Ｓ３を所定閾
値と比較していた。ところが電気信号Ｓ３の波高値は均
一ではなく、弦巻に近いフレットで反射されたエコーほ
ど弦の伝播中に受ける減衰の影響が大きくなり、波高値
は小さくなる。それで上記昭和６０年特許願第２４０１
３８号で開示されている電子弦楽器のように電気信号Ｓ
３を所定閾値と比較すると、波高値の小さな電気信号Ｓ
３すなわち弦巻に近いフレットを示しているときは、電
気信号Ｓ３の略中央値付近で所定閾値に達し、その時点
でカウンタ３８の計数が停止されるのに対して、波高値
の大きな電気信号Ｓ３の場合には電気信号Ｓ３の中央値
に達するはるか以前に所定閾値を超えてしまい、カウン
タ３８の計数が停止される。このようにカウンタ３８の
計数停止の時点がフレットによって異なると、カウンタ
３８の計数値がフレットの位置と正確に対応しなくな
り、かかる計数値とフレット位置との誤差を吸収するた
めには、上記計数値に基づく音高指定のための電気回路
を複雑化しなければならないという問題点があった。

したがって、本考案の目的は超音波信号の往復時間の測
定終了時点をエコーを発生させたフレットにかかわりな
く一定にできる電子弦楽器を提供することである。

〈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、所定周波数の第１クロッ
ク信号を発生する第１クロック回路と、上記第１クロッ
ク信号の1/2の周波数を有する第２クロック信号を発生
する第２クロック回路と、上記第２電気信号の波高値が
所定閾値以上の値を維持する間、検出信号を出力する比
較回路と、上記第１電気信号が出力されてから上記検出
信号が出力されるまでは上記第１クロック信号のクロッ
ク数を計数し上記検出信号の出力期間中は上記第１クロ
ック信号に関する計数値に続けて上記第２クロック信号
のクロック数を計数するカウンタ回路とを有することを
要旨としている。

〈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電気信号が供給され圧
電変換手段は第１電気信号に基づき超音波信号を形成す
る。この超音波信号は弦に伝達され、該弦をフレットに
向かって伝播してゆく。一方、フレット位置判別手段の
カウンタ回路は、第１電気信号の出力により所定周波数
の第１クロック信号のクロック数を計数し始める。ここ
で演奏者が所定音高の楽音を発生させるべく弦を複数の
フレットのいずれかに向かって押圧していると、該弦を
伝播している超音波信号は、弦と接触しているフレット
に反射されエコーを発生させる。このエコーは圧電変換
手段に向かって再び弦を伝播してゆき、圧電変換手段に
達すると該圧電変換手段により第２電気信号に変換され
る。この第２電気信号は比較回路に供給されて所定閾値
と比較され、比較回路は上記第２電気信号の波高値が上
記所定閾値以上になると検出信号を出力する。その結
果、カウンタ回路は、すでに計数した第１クロック信号
の計数値に続けて第２クロック信号の計数を始める。や
がて第２電気信号の波高値が上記所定閾値を下回ると、
カウンタ回路は第２クロック信号の計数を停止し、カウ
ンタ回路には、第１クロック信号のクロック数と第２ク
ロック信号のクロック数との合計値が保持される。第２
電気信号が所定閾値以上の期間に計数されるクロック数
は同じ期間中に出力された第１クロック信号の半数なの
で、上記カウンタ回路に保持されている合計値は、第１
電気信号の出力後、第２電気信号の中央値まで第１クロ
ック信号を計数したときと同値になる。したがって、カ
ウンタ回路に保持されている値はエコーを発生させたフ
レットに関係なく、常に第１電気信号の出力から第２電
気信号の中央値を検出する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の位置にも正確に対応
している。その結果、カウンタ回路に保持されている値
を使って直ちに音高情報を指定することができ、電気回
路の簡素化を図ることができる。

〈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、この楽器本体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，……，ｎが植設されてお
り、フレット１９，２１，……，ｎは６本の弦７乃至１
７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，
２９，３１，３３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に生じる低周波数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４５０ＫＨｚ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，……，ｎ
に接触していると、該フレット１９，２１，……，ｎで
反射されてエコーを発生させる。このエコーは圧電素子
３９乃至４９に向かって再び弦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３９乃至４９によりエコーと相似した波形の第２
電気信号としての反射信号Ｓ１に変換される。

上記フレット位置判別回路５１は圧電素子３９乃至４９
に対応して設けられており、以下の説明では圧電素子３
９について設けられているフレット位置判別回路５１に
着目して説明を続ける。フレット位置判別回路５１のカ
ウンタ回路１０１は駆動パルスＰ１の送出により第１ク
ロック回路１０３で形成される所定周波数の第１クロッ
ク信号のクロック数を計数し始める。やがて反射信号Ｓ
１が圧電素子３９からフレット位置判別回路５１に送出
されると、該反射信号Ｓ１は比較回路１０５で所定閾値
Ｖｔｈと比較され、反射信号Ｓ１の波高値が所定閾値Ｖ
ｔｈ以上になると、検出信号ＤＴＣをカウンタ回路１０
１に送出する。かかる検出信号ＤＴＣを受けてカウンタ
回路１０１は、すでに計数した第１クロック信号のクロ
ック数に加えて第２クロック回路１０７から供給される
第２クロック信号のクロック数を計数する。こうしてカ
ウンタ回路１０１は反射信号Ｓ１の波高値が所定閾値Ｖ
ｔｈを下回るまで第２クロック信号のクロック数の計数
を続ける。第２クロック信号の計数が終了したときカウ
ンタ回路１０１には駆動パルスＰ１の送出から反射信号
Ｓ１の中央値までの時間間隔に対応した計数値が保持さ
れており、フレット位置判別回路５１はこの計数値に基
づきエコーを発生させたフレット１９，２１，……，ｎ
に対応する音高を表す音高信号ＴＰをトーンジェネレー
タ３７に送出する。トーンジェネレータ３７は音高信号
ＴＰに基づき楽音信号を形成し、揆弦信号ＯＮが供給さ
れると、該楽音信号をサウンドシステム５３に送出して
エコーを発生させたフレット１９，２１，……，ｎに対
応する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３図を参照しつつ説明すれば以下の通
りである。第２図において、クロック回路１１１は所定
周波数の第１クロック信号ＣＫ１を発生しており（第３
図（ａ））、この第１クロック信号ＣＫ１はスイッチ回
路１１３の第１入力端子と分周回路１１５とに並列に供
給されている。分周回路１１５は第１クロック信号ＣＫ
１の周波数を1/2に分周して第２クロック信号ＣＫ２を
形成し（第３図（ｂ））、上記スイッチ回路１１３の第
２入力端子に第２クロック信号ＣＫ２を供給している。
したがって、これらのクロック回路１１１と分周回路１
１５とは第１図の第１クロック回路１０３と第２クロッ
ク回路１０７とにそれぞれ対応している。

一方、パルス発生回路１１７は上記駆動パルスＰ１を所
定の周期で発生しており（第３図（ｃ））、この駆動パ
ルスＰ１は時刻ｔ１に送信回路１１９を介して圧電素子
３９に印加され超音波信号を発生させるとともに、カウ
ンタ回路１２１のリセット端子にも供給される。上記ス
イッチ回路１１３は駆動パルスＰ１の発生後第１入力端
子と出力端子とを接続しているので、リセット後のカウ
ンタ回路１２１には第１クロック信号ＣＫ１のクロック
数が計数される（第３図（ｄ））。

圧電素子３９から弦７に伝達された超音波信号は、フレ
ット１９，２１，……，ｎに向かって弦７を伝播してゆ
き、演奏者が所定音高の楽音の発生を所望して弦７をネ
ック部に向かって押圧すると、弦７は所定のフレット、
例えば１９と接触し、超音波信号は該フレット１９に反
射されてエコーを発生させる。このエコーは弦７を再び
圧電素子３９に向かって伝播してゆき、時刻ｔ２には圧
電素子３９に到着して反射信号Ｓ１に変換される。この
反射信号Ｓ１は受信回路１２３を通過して比較器１２５
に供給され、所定の閾値Ｖｔｈと比較される（第３図
（ｅ））。したがって、上記受信回路１２３と比較器１
２５とは全体として第１図の比較回路１０５を構成して
いる。

フレット１９により反射されて発生したエコーは弦７を
伝播する間に大幅に減衰されるので、反射信号Ｓ１は時
間軸に沿った中央値近くなって閾値Ｖｔｈ以上になり
（第３図（ｆ））、時刻ｔ３に比較器１２５から検出信
号ＤＴＣが出力される（第３図（ｇ））。立上り微分回
路１２７はこの検出信号ＤＴＣの前縁に基づきワンショ
ットパルスをスイッチ回路１１３に送出し、第２入力端
子と出力端子とを接続させる。その結果、カウンタ回路
１２１には時刻ｔ１から時刻ｔ３までの第１クロック信
号ＣＫ１のクロック数が保持され、続いて第２クロック
信号ＣＫ２のクロック数を計数し始める。したがって、
上記スイッチ回路１１３、カウンタ１２１および立上り
微分回路１２７は全体として第１図のカウンタ回路１０
１を構成している。

時刻ｔ３に閾値Ｖｔｈ以上になった反射信号Ｓ１は時刻
ｔ４には再び閾値Ｖｔｈを下回り、検出信号ＤＴＣは低
レベルに移行する。その結果、立下り微分回路１２９が
検出信号ＤＴＣの後縁に基づきワンショットパルスをラ
ッチ回路１３１に送出し、カウンタ回路１２１の計数値
をラッチする。この計数値は時刻ｔ１乃至ｔ３の第１ク
ロック信号ＣＫ１のクロック数と時刻ｔ３乃至ｔ４の第
２クロック信号ＣＫ２のクロック数との和である。しか
も第２クロック信号ＣＫ２の周波数は第１クロック信号
ＣＫ１の周波数の1/2なので、上記計数値は時刻ｔ１か
ら時刻ｔ３とｔ４との中央値Ｃまでの第１クロック信号
ＣＫ１のクロック数と等しくなる。したがって上記計数
値は駆動パルスＰ１の送出から反射信号Ｓ１の中央値Ｃ
を受信するまでの時間間隔に対応しており、フレット１
９の位置を表すものでもある。よって、ラッチ回路１３
１にラッチされた計数値に基づきデータ変換テーブル１
３３からフレット１９に対応する音高情報を読みだし、
音高信号ＴＰを形成する。

これに対して、演奏者が弦７をフレットｎに接触させた
ときは、エコーの減衰が少なく、反射信号Ｓ１１の波高
値が高くなる（第３図（ｅ））。しかしながら、上記反
射信号Ｓ１のときと同様に時刻ｔ５から時刻ｔ６までは
第１クロック信号ＣＫ１のクロック数を計数するが、時
刻ｔ６から時刻ｔ７までは第２クロック信号ＣＫ２のク
ロック数を計数するので、カウンタ回路１２１にはｔ５
から時刻ｔ６とｔ７との中央値Ｃまでの第１クロック信
号ＣＫ１のクロック数と等しい計数値が保持されること
になる。したがって、エコーを発生させたフレット１
９，２１，……，ｎの位置に起因する誤差は発生せず、
これらの計数値はエコーを発生させたフレット１９，２
１，……，ｎの位置を正確に示すことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す側面図、 第２図は一実施例中のフレット位置判別回路の電気ブロ
ック図、 第３図は第２図に示されたフレット位置判別回路の波形
図である。 １……楽器本体、 ７乃至１７……弦、 １９，２１，ｎ……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、 １０１……カウンタ回路、 １０３……第１クロック回路、 １０５……比較回路、 １０７……第２クロック回路、 Ｐ１……第１電気信号、 Ｓ１……第２電気信号、 ＣＫ１……第１クロック信号、 ＣＫ２……第２クロック信号、 ＤＴＣ……検出信号。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
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、 所定周波数の第１クロック信号を発生する第１クロック
   回路と、 上記第１クロック信号の1/2の周波数を有する第２クロ
   ック信号を発生する第２クロック回路と、 上記第２電気信号の波高値が所定閾値以上の値を維持す
   る間、検出信号を出力する比較回路と、 上記第１電気信号が出力されてから上記検出信号が出力
   されるまでは上記第１クロック信号のクロック数を計数
   し、上記検出信号の出力期間中は上記第１クロック信号
   に関する計数値に続けて上記第２クロック信号のクロッ
   ク数を計数するカウンタ回路とを有することを特徴とす
   る電子弦楽器。