JPH09212162A - 電子擦弦楽器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 初心者でも容易に擦弦操作が可能で、実際に
弦を有する擦弦楽器の擦弦操作と同じような感触が得ら
れ、擦弦操作検出機構を簡単にし、製品の特性の均一化
を図る。 【解決手段】 本体１には、複数の弦１１が設けられ、
この弦１１の近傍に透過型のフォトインタラプタからな
る簡単な構造の光センサ１２が設けられている。弦１１
を擦弦する弓部１３には、擦弦する際に光ビームの照射
を受けて、その光ビームを透過する複数の孔を有してい
る。擦弦操作の際には、この孔及び孔以外の部分に光ビ
ームが当たって透過又は遮光することにより、光センサ
１２から擦弦速度に応じた周期のパルスが、Ａ／Ｄ変換
を経ることなくディジタル信号の状態で本体１内のマイ
クロコンピュータに入力される。マイクロコンピュータ
ではパルスの周期を算出して、発音する楽音の音量制御
をバラツキなく行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、電子バイオリン
や電子チェロ等の電子擦弦楽器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子擦弦楽器には、弓部による擦
弦動作すなわち運弓の際に、擦弦操作の速さや弓部を押
し当てる圧力に応じて、発生する楽音のパラメータであ
る音量や音色を制御するようにしたものがある。例え
ば、本体に設けられたブリッジに張られた弦を弓部で擦
弦すると、弦の振動をブリッジに設けられたピックアッ
プが検出して、アナログ信号の擦弦検出信号を出力す
る。Ａ／Ｄコンバータはこのアナログ信号をディジタル
信号に変換しマイクロコンピュータに入力する。マイク
ロコンピュータは、この擦弦検出信号の波形を分析し
て、発音すべき楽音の音高や音量等のパラメータを含む
演奏情報を出力する。ところが、アナログ信号波形をデ
ィジタル信号に変換するための遅延時間、及び、波形が
安定して分析可能になるまでの遅延時間のため、擦弦操
作と発音との時間差が大きくなり、初心者はもちろんの
こと熟練者にとっても演奏に違和感があるという問題が
あった。

【０００３】この問題を解決するために、弦の振動の代
わりにネックのフィンガーボード内の音高指定スイッチ
群によって音高を決定し、擦弦操作を音高指定と独立し
て検出する電子擦弦楽器が提案された。このような電子
擦弦楽器においては、楽器本体のボディ部に擦弦操作検
出機構が設けられている。この擦弦操作検出機構は、発
電機の回転軸を長く延長させ、その延長部分にゴム材料
等からなるローラがその中心孔を圧入して固定されてい
る。そして、このローラの外周面には摩擦係数を大きく
するためにローレットが形成されている。さらに、発電
機を収容する発電機ホルダーの支持アームが、ボディ部
に固定された支持部材の支持軸に片持ち状態で上下方向
に回動可能に取り付けられている。また、発電機ホルダ
ーはスプリングによって上方に付勢されており、発電機
ホルダーの下側には圧力センサが設けられている。この
ような擦弦操作検出機構によれば、擦弦操作の速度に応
じた速度検出電圧が発電機から出力され、弓を押し当て
る圧力に応じた圧力検出電圧が圧力センサから出力され
る。したがって、擦弦操作と発音との時間差が小さくな
るとともに、速度検出電圧に応じて発生する楽音の音量
を制御し、圧力検出電圧に応じて楽音の音色を制御する
ことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな擦弦操作検出機構にローラを有する電子擦弦楽器に
おいては、擦弦操作によってローラが回転するため、実
際に弦を有する擦弦楽器の擦弦操作と感触が異なり、弦
楽器特有の微妙な演奏が困難であるという問題がある。
また、擦弦操作検出機構が複雑なため、製品の小型軽量
化及びコストダウンの障害になるとともに、部品点数が
多いために平均故障間隔（ＭＴＢＦ）が短くなるという
問題があった。さらにまた、発電機の特性のバラツキや
スプリングのバネ圧のバラツキ等のために、製品の特性
の均一化が図れないという問題があった。この発明の課
題は、初心者でも容易に違和感なく擦弦操作をすること
ができるとともに、実際に弦を有する擦弦楽器の擦弦操
作と同じような感触が得られ、擦弦操作検出機構を簡単
にし、製品の特性の均一化を図るようにすることであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数の弦を
有する本体及び弦を擦弦する弓部からなる電子擦弦楽器
において、本体は、弓部が弦を擦弦する際に通過する位
置に光ビームを発射する発光部及びこの発光部から発射
された光ビームを入射する受光部とからなる光センサ
と、発音すべき楽音のパラメータを制御する楽音生成手
段とを有し、弓部は、擦弦操作の際に受光部に入射する
光ビームの光量を変化させる光量変化手段を有し、楽音
生成手段は、光量変化手段による光ビームの光量の変化
に応じて受光部から出力される受光信号に基づいてパラ
メータを制御する構成になっている。したがってこの発
明によれば、擦弦操作によって弓部に設けた光量変化手
段が光ビームの光量を変化させ、その光量変化に応じて
受光部から出力される受光信号が変化する。楽音生成手
段は、この受光信号の変化に基づいて発音すべき楽音の
パラメータを制御する。この場合、光量変化を２値の変
化にすることにより、受光部からディジタル信号が出力
される。したがって、擦弦操作と発音との時間差を極め
て小さくすることができる。また、発電機やスプリング
のような可動部品を用いないので、擦弦操作検出機構の
構造が簡単になるとともに特性のバラツキを低減するこ
とができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図９を参照してこの
発明の第１実施形態を説明する。図１は第１実施形態の
電子擦弦楽器の外観を表したものである。この電子擦弦
楽器は、図１（Ａ）に示すように、全体がバイオリン形
状をした楽器本体１を備えている。楽器本体１は、ボデ
ィ部２、ネック部３、ヘッド部４を有している。ボディ
部２には、後述する擦弦操作検出部５、スピーカ６が設
けられている。また、ネック部３のフィンガーボード３
ａ内には、マトリックス状の多数の音高指定スイッチか
らなるスイッチ群７が設けられている。さらに、音高指
定用の４本の弦８が、各一端をヘッド部４に固定され、
各他端を支持板９に固定された状態で、フィンガーボー
ド３ａ上の音高指定スイッチに対応する位置に張られて
いる。擦弦操作検出部５には、ベース１０と支持板９と
の間に、音高指定用の弦８に対応して擦弦検出用の弦
（以下、単に「弦」という）１１が張られている。この
弦１１の近傍には、透過型のフォトインタラプタで構成
された光センサ１２が設けられている。

【０００７】一方、図１（Ｂ）に示すように、楽器本体
１に対して擦弦操作を行うための弓部１３は、支柱部材
１４及びこの支柱部材１４に固定された薄板の遮光部材
からなる擦弦部１５で構成されている。この擦弦部１５
には、図２に示すように、細長いスリット状の多数の孔
１６が弓部１３の長手方向すなわち擦弦方向に配列され
て形成されている。擦弦方向における各孔１６の幅は、
孔１６から隣接する孔１６までの間隔と等しくなってい
る。次に、この弓部１３で擦弦操作を行う場合について
説明する。図３（Ａ）は、光センサ１２の凹部１２ａに
弓部１３の擦弦部１５を挿入させた状態で、任意の弦１
１に擦弦部１５を接触させた状態を示す。図３（Ｂ）
は、接触状態の弦１１に沿った断面を示す。擦弦操作を
行う場合には、図３（Ａ）の矢印方向に摺動させる。こ
の場合において、光センサ１２の発光部から発射する光
ビームは、擦弦部１５の摺動に応じて孔１６が光センサ
１２の光ビームの位置にくると光ビームを透過させ、孔
１６が光ビームの位置から外れると光ビームを遮光す
る。すなわち、弓部１３によって擦弦操作を行うと、光
ビームの遮光又は透過の２値の光量変化が得られること
になる。このように、弓部１３の擦弦部１５は光量変化
手段を構成する。したがって、図４に示すシステムを構
成すると、弓部１３の擦弦操作に応じて擦弦操作検出部
５から擦弦検出信号が波形検出部１７に入力され、擦弦
検出信号の波形が分析されて、発音すべき楽音のパラメ
ータを制御するための演奏情報出力が波形検出部１７か
ら得られる。

【０００８】図５に、図４におけるシステムの詳細な構
成を示す。光センサ１２は、光ビームを発射する発光ダ
イオード（発光部）１８及びこの光ビームを入射して受
光信号を出力するフォトトランジスタ（受光部）１９で
構成されている。そして、フォトトランジスタ１９から
出力された受光信号は、シュミットトリガ回路等からな
る波形整形部２０においてひずみのないパルスに変換さ
れ、マイクロコンピュータ２１の入力ポートＰｉｎに入
力される。弓部１３の孔１６を透過した光ビームが入射
してフォトトランジスタ１９がオンになると、光センサ
１２からハイレベルの受光信号が出力されるので、Ｐｉ
ｎにはハイレベルのパルスが供給される。弓部１３の孔
１６と孔１６との間で光ビームが遮光され、フォトトラ
ンジスタ１９がオフになると、光センサ１２からローレ
ベルの受光信号が出力されるので、Ｐｉｎにはローレベ
ルのパルスが供給される。したがって、弓部１３の擦弦
操作に応じて光ビームが遮光又は透過され、その２値の
光量変化がディジタルの擦弦検出信号としてマイクロコ
ンピュータ２１に入力される。この場合、擦弦方向にお
ける各孔１６の幅は孔１６から隣接する孔１６までの遮
光部材の幅と等しくなっているので、擦弦検出信号はデ
ューティ比が５０％のパルスとなる。また、擦弦操作の
速さに応じてパルスの周波数が変化する。

【０００９】図６（ａ）〜（ｄ）に擦弦検出信号のパル
スの波形を示す。擦弦操作が速くなるにしたがって図６
（ａ）から図６（ｄ）に移行する。マイクロコンピュー
タ２１では、この擦弦検出信号のパルスの波形を分析し
て、パルスの周波数から擦弦操作の速度を判定して演奏
情報を出力する。この場合、パルスの周波数を計測する
代わりにパルスの周期を計測する。このため、マイクロ
コンピュータ２１内には、図５に示すように、タイマ２
２を具備している。図７は、擦弦操作速度を連続的に変
化させた場合の擦弦検出信号のパルスの波形である。一
般に、滑らかな擦弦操作では、ひき始めはゆっくりと操
作し、次第に操作を速くし、ひき終わりに近づくにつれ
て次第に操作の速度を緩める。図７（ａ）はひき始めの
推移を示すパルス波形であり、周期Ｔが設定されたＯＮ
Ｔより小さい場合に擦弦と判断する。図７（ｂ）はひき
終わりの推移を示すパルス波形であり、周期Ｔが設定さ
れたＯＦＦＴより大きい場合に擦弦停止と判断する。

【００１０】次に、マイクロコンピュータ２１の波形分
析の動作について説明する。図８は波形分析のメインフ
ロー、図９はタイマインタラプトルーチンのフローであ
る。メインフローでは、まず、イニシャライズの処理を
行う（ステップＳ１）。この処理では、タイマインタラ
プトルーチンにおいてカウントアップされるカウンタＰ
ｃｏｕｎｔをリセットし、タイマ２２をセットし、タイ
マインタラプトルーチンにおいてパルスの周期データを
得た場合に順次その周期データを格納するレジスタＴ
１、Ｔ２、Ｔ３及びこれらの平均値を格納するレジスタ
Ｔをそれぞれリセットする。この場合、Ｔ３には２つ前
の周期データを、Ｔ２には１つ前の周期データを、Ｔ１
には最新の周期データをそれぞれ格納する。また、この
イニシャライズでは、楽音を発音中（ＯＮ）であるか発
音中でないか（ＯＦＦ）を示すフラグＳｏｕｎｄｂｉｔ
をＯＦＦにセットする。この後はメインループに入る。

【００１１】メインループにおいては、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ
３の３つのレジスタの加算結果をレジスタＴに格納する
（ステップＳ２）。実際には加算結果を「３」で除算し
た値を格納する。すなわち、周期データの移動平均値を
求めてフィルタリング処理することにより、擦弦操作の
速度に多少のバラツキがあっても安定した演奏情報を出
力できる。次に、ステップＳ３においてＳｏｕｎｄｂｉ
ｔフラグがＯＮであるか否かを判別する。ＯＮである場
合には、周期データＴがＯＦＦＴより大きいか否かを判
別する（ステップＳ４）。ＴがＯＦＦＴより大きくない
と判別した場合には、Ｔに基づく音量制御データを出力
し（ステップＳ５）、再びステップＳ２に移行してＴを
演算する。ＴがＯＦＦＴより大きい場合には、ＯＦＦデ
ータを出力し（ステップＳ６）、ＳｏｕｎｄｂｉｔをＯ
ＦＦにセットし（ステップＳ７）、ステップＳ２に移行
する。一方、ステップＳ３においてＳｏｕｎｄｂｉｔが
ＯＦＦである場合には、ＴがＯＮＴより小さいか否かを
判別する（ステップＳ８）。ＴがＯＮＴより小さい場合
には、Ｔに基づく音量でＯＮデータを出力し（ステップ
Ｓ９）、ＳｏｕｎｄｂｉｔをＯＮにセットして（ステッ
プＳ１０）、ステップＳ２に移行する。ステップＳ８に
おいて、ＴがＯＮＴより小さい場合にはそのままステッ
プＳ２に移行する。

【００１２】次に、図９に示すタイマインタラプト処理
について説明する。この処理は、パルスの周期を計測す
るための処理である。上記したように、パルスはそのデ
ューティ比が５０％であるので、半周期のパルス幅を計
測して周期データを算出する。まず、Ｐｃｏｕｎｔをイ
ンクリメントして（ステップＳ１１）、入力ポートＰｉ
ｎをテストする（ステップＳ１２）。そして、Ｐｉｎが
「１」すなわちパルスがハイレベルであるか否かを判別
し（ステップＳ１３）、ハイレベルである場合にはフラ
グＰが「０」であるか否かを判別する（ステップＳ１
４）。フラグＰが「１」である場合には、すでに前のタ
イマインタラプトのときにＰｉｎがハイレベルになって
いることを意味する。この場合には、そのまま図８のメ
インフローに戻る。そして、このルーチンでフラグＰが
「１」である限りタイマインタラプトがかかるたびにＰ
ｃｏｕｎｔがインクリメントされていく。一方、ステッ
プＳ１３においてＰｉｎが「０」すなわちパルスがロー
レベルである場合には、フラグＰが「１」であるか否か
を判別する（ステップＳ１５）。フラグＰが「０」であ
る場合には、すでに前のタイマインタラプトのときにＰ
ｉｎがローレベルになっていることを意味する。この場
合には、そのまま図８のメインフローに戻る。そして、
このルーチンでフラグＰが「０」である限りタイマイン
タラプトがかかるたびにＰｃｏｕｎｔがインクリメント
されていく。

【００１３】ステップＳ１４において、フラグＰが
「０」である場合には、前のタイマインタラプトではパ
ルスはローレベルであり、今回のタイマインタラプトで
パルスがハイレベルになったことを意味している。した
がって、パルスの立ち上がりエッジを検出したと判断し
て、フラグＰを「１」にセットし（ステップＳ１６）、
Ｔ２のデータをＴ３のデータとし、Ｔ１のデータをＴ２
のデータとし、Ｔ１のデータをＰｃｏｕｎｔとする（ス
テップＳ１７）。すなわち、このときのＰｃｏｕｎｔが
パルスの最新のローレベル期間の計測値となる。一方、
ステップＳ１５においてフラグＰが「１」である場合に
は、前のタイマインタラプトではパルスはハイレベルで
あり、今回のタイマインタラプトでパルスがローレベル
になったことを意味している。したがって、パルスの立
ち下がりエッジを検出したと判断して、フラグＰを
「０」にセットし（ステップＳ１８）、Ｔ２のデータを
Ｔ３のデータとし、Ｔ１のデータをＴ２のデータとし、
Ｔ１のデータをＰｃｏｕｎｔとする（ステップＳ１
７）。すなわち、このときのＰｃｏｕｎｔがパルスの最
新のハイレベル期間の計測値となる。ステップＳ１７に
おいて、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のデータを決定した後は、次
のパルス幅の計測に備えてＰｃｏｕｎｔをクリアして
（ステップＳ１９）、図８のメインフローに戻る。

【００１４】このように、上記第１実施形態によれば、
弓部１３に設けたスリット状の孔１６が擦弦操作によっ
て、光センサ１２の発光ダイオード１８から発射された
光ビームを遮光又は透過させてフォトトランジスタ１９
に入射する光量を変化させ、その光量変化に応じて光セ
ンサ１２から出力される受光信号が変化する。マイクロ
コンピュータ２１は、この受光信号の変化に基づいて発
音すべき楽音のパラメータを制御する。したがって、擦
弦操作と発音との時間差を極めて小さくすることができ
る。また、従来の発電機やスプリングのような可動部品
の代わりにフォトインタラプタを用いたので、擦弦操作
検出機構の構造が簡単になるとともに、擦弦操作を直接
ディジタル信号に変換するので特性のバラツキを低減す
ることができる。

【００１５】なお、上記第１実施形態においては、ある
１つの弦１１を擦弦した場合について説明したが、弓部
１３がいずれの弦１１に接触して擦弦しているかを検出
する弓接触検出手段を設ける。例えば、各弦１１又はそ
の表面を導電部材で構成し、弦１１に接触する弓部１３
の支柱部材１４及び擦弦部１５の部分あるいは表面を導
電部材で構成する。そして、本体１内に弓部１３が任意
の弦１１に接触したとき、静電気の作用により弦１１に
印加されている電位の変化から擦弦に係る弦１１を検出
するセンサ（擦弦判別手段）を設ける。あるいは、反射
型の光センサを各弦１１の下側に配置し、光ビームを弦
１１に照射して擦弦による弦１１の擦弦方向の偏移を弦
１１で反射される光ビームの光量により検出し、擦弦さ
れた弦１１を判別する。あるいは、各弦１１ごとに光セ
ンサ１２と同様の光センサを設けて、その光センサによ
り擦弦操作のみならず擦弦に係る弦１１の判別も行う。
あるいは、各弦１１の端部又は各弦１１の中間位置に設
けたブリッジに感圧ゴム等の圧力センサを設けて、擦弦
操作によって弦１１にかかる圧力を検出して擦弦に係る
弦１１を判別する。

【００１６】次に、図１０〜図１４を参照してこの発明
の第２実施形態について説明する。この実施形態では、
弓部１３の圧力を検出して、その圧力に応じて楽音パラ
メータを制御する。図１０（Ａ）は接触状態にある１つ
の弦１１に沿った断面図である。光センサ１２の近傍に
は、印加される圧力によって抵抗値が変化する感圧ゴム
２３が各弦１１に対応して設けられている。この感圧ゴ
ム２３は、弓部１３の圧力がない場合には、各弦１１に
接触しているが、弓部の圧力が大きい場合には、図１０
（Ｂ）に示すように、撓んだ弦１１によって変形する。
すなわち、弓部１３の圧力に応じて感圧ゴム２３の抵抗
値が変化する。

【００１７】図１１にこの第２実施形態のシステムの構
成を示す。図１１において、図５に示す第１実施形態の
構成と同じものは同じ符号で示すとともにその説明は省
略する。可変抵抗２４は感圧ゴム２３の等価回路であ
り、印加される圧力が大きくなると抵抗値が小さくな
る。図１２（Ａ）に圧力に対する抵抗値の変化特性を示
す。可変抵抗２４の一端は電源電圧に接続され、その他
端は固定抵抗２５に接続されている。すなわち、可変抵
抗２４及び固定抵抗２５は電源電圧を分圧し、分圧電圧
ＶｉｎがＡ／Ｄコンバータ２６に供給される。したがっ
て、Ｖｉｎの電圧は弓部１３の圧力が大きい程大きい値
となる。図１２（Ｂ）に圧力に対するＶｉｎの変化特性
を示す。Ａ／Ｄコンバータ２６は、アナログ値のＶｉｎ
をディジタルデータに変換してマイクロコンピュータ２
１の入力ポートＤｉｎに供給する。マイクロコンピュー
タ２１は、入力ポートＰｉｎ及びＤｉｎからの２つのデ
ータに基づいて発音すべき楽音の音量を制御する。

【００１８】図１３に第２実施形態における音量制御の
メインフローを示す。このメインフローにおいて、図８
に示す第１実施形態のメインフローと同じ処理の部分は
同じ符号で示す。また、タイマインタラプト処理につい
ては、図９に示す第１実施形態と同じであるので説明は
省略する。まず、イニシャライズの処理を行い（ステッ
プＳ１）、カウンタＰｃｏｕｎｔをリセットし、タイマ
２２をセットし、レジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３及びレジス
タＴをそれぞれリセットする。次に、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３
の３つのレジスタの加算結果をレジスタＴに格納する
（ステップＳ２）。次に、ステップＳ３においてＳｏｕ
ｎｄｂｉｔフラグがＯＮであるか否かを判別する。ＯＮ
である場合には、周期データＴがＯＦＦＴより大きいか
否かを判別する（ステップＳ４）。ＴがＯＦＦＴより大
きい場合には、ＯＦＦデータを出力し（ステップＳ
６）、ＳｏｕｎｄｂｉｔをＯＦＦにセットし（ステップ
Ｓ７）、ステップＳ２に移行する。一方、ステップＳ３
においてＳｏｕｎｄｂｉｔがＯＮである場合には、Ｔが
ＯＮＴより小さいか否かを判別する（ステップＳ８）。
ＴがＯＮＴより小さい場合には、Ｔに基づく音量でＯＮ
データを出力し（ステップＳ９）、Ｓｏｕｎｄｂｉｔを
ＯＮにセットして（ステップＳ１０）、ステップＳ２に
移行する。ステップＳ８において、ＴがＯＮＴより小さ
い場合にはそのままステップＳ２に移行する。

【００１９】ステップＳ４において、ＴがＯＦＦＴより
大きくないと判別した場合には、Ｄｉｎからのデータを
レジスタＰに取り込み（ステップＳ２１）、周期データ
であるＴ及び圧力データであるＰに基づいて音量制御デ
ータを出力して（ステップＳ２２）、再びステップＳ２
に移行してＴを演算する。すなわち、擦弦操作が所定値
より速くなってＳｏｕｎｄｂｉｔがＯＮになった後、弓
部１３の圧力を加味して音量制御を行う。このため、図
１４に示すような周期データ及び圧力データの２種類の
パラメータの組み合わせに対する音量制御データのテー
ブルをＲＯＭ等のメモリ（図示せず）にあらかじめ格納
している。

【００２０】このように、上記第２実施形態によれば、
弓部１３の擦弦速度及び弦１１に加わる圧力の組み合わ
せに基づいて音量制御を行うので、より一層のきめ細か
な音量制御が可能となる。

【００２１】次に、この発明の第３実施形態について図
１５〜図１９を参照して説明する。この実施形態におけ
る弓部１３の構造は、図１５に示すように、擦弦部１５
に設けられた孔２７の形状が長方形でなく、支持部材１
４側にいく程次第にその幅が小さくなるような「くさび
形」の二等辺三角形となっている。すなわち、光ビーム
を透過する孔２７の幅と孔２７以外の光ビームを遮光す
る部分の幅との比率が、擦弦部１５の端部１５ａからの
位置により異なる。このような弓部１３で擦弦操作を行
うと、図１６に示すように、弦１１を押える圧力に応じ
て光センサ１２の発光ダイオード（図示せず）からの光
ビームが照射する位置が変化する。弓部１３の圧力が小
さい場合には、光ビームの照射位置は端部１５ａに近い
位置になるので、擦弦操作によって光ビームが孔２７を
透過する時間は遮光する時間より長くなる。一方、弓部
１３の圧力が大きい場合には、光ビームの照射位置は端
部１５ａから離れた位置になるので、擦弦操作によって
光ビームが孔２７を透過する時間は遮光する時間より短
くなる。この結果、図５に示す第１実施形態のシステム
構成を用いると、弓部１３の圧力に応じてマイクロコン
ピュータ２１に入力されるパルスのデューティ比が変化
する。

【００２２】図１７に弓部１３の圧力の変化によるパル
スのデューティ比の波形を示す。（ａ）の波形は、圧力
が小さい場合であり、光ビームの透過時間であるハイレ
ベルの期間が遮光時間であるローレベルの期間よりかな
り大きい。次の（ｂ）の波形は、やや圧力を大きくした
場合であり、ハイレベルの期間がやや小さくなってい
る。以下、弓部１３の圧力が大きくなるにしたがって、
（ｃ）の波形、（ｄ）の波形、（ｅ）の波形となり、パ
ルスのハイレベルの期間が小さくなっていく。したがっ
て、パルスのハイレベルの期間（又はローレベルの期
間）を計測すれば、弓部１３の圧力の大きさを検出する
ことができる。このため、マイクロコンピュータ２１内
に、パルスのハイレベルの期間の値を格納するレジスタ
ＨｉＤ、及びパルスのローレベルの期間の値を格納する
レジスタＬｏｗＤを設けている。

【００２３】図１８は波形分析のメインフロー、図１９
はタイマインタラプトルーチンのフローである。メイン
フローでは、まず、イニシャライズの処理を行う（ステ
ップＳ３１）。この処理では、タイマインタラプトルー
チンにおいてカウントアップされるカウンタＰｃｏｕｎ
ｔをリセットし、レジスタＬｏｗＤ及びレジスタＨｉＤ
をリセットし、タイマ２２をセットし、タイマインタラ
プトルーチンにおいてパルスの周期データを格納するレ
ジスタＴをリセットする。また、楽音を発音中（ＯＮ）
であるか発音中でないか（ＯＦＦ）を示すフラグＳｏｕ
ｎｄｂｉｔをＯＦＦにセットする。この後はメインルー
プに入る。なお、第１実施形態と同様、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ
３の３つのレジスタの加算結果をレジスタＴに格納する
が、同じ処理手順であるためその説明及び図は省略す
る。

【００２４】メインループにおいては、Ｓｏｕｎｄｂｉ
ｔフラグがＯＮであるか否かを判別する（ステップＳ３
２）。ＯＮである場合には、周期データＴがＯＦＦＴよ
り大きいか否かを判別する（ステップＳ３３）。ＴがＯ
ＦＦＴより大きくないと判別した場合には、レジスタＤ
にＨｉＤ／Ｔすなわちデューティ比を格納し（ステップ
Ｓ３４）、Ｔ及びＤに基づく音量制御データを出力し
（ステップＳ３５）、再びステップＳ３２に移行する。
ステップＳ３３においてＴがＯＦＦＴより大きい場合に
は、ＯＦＦデータを出力し（ステップＳ３６）、Ｓｏｕ
ｎｄｂｉｔをＯＦＦにセットし（ステップＳ３７）、ス
テップＳ３２に移行する。一方、ステップＳ３２におい
てＳｏｕｎｄｂｉｔがＯＮである場合には、ＴがＯＮＴ
より小さいか否かを判別する（ステップＳ３８）。Ｔが
ＯＮＴより小さい場合には、Ｔに基づく音量でＯＮデー
タを出力し（ステップＳ３９）、ＳｏｕｎｄｂｉｔをＯ
Ｎにセットして（ステップＳ４０）、ステップＳ３２に
移行する。ステップＳ８において、ＴがＯＮＴより小さ
い場合にはそのままステップＳ３２に移行する。

【００２５】次に、図１９に示すタイマインタラプト処
理について説明する。この処理では、パルスの一周期Ｔ
及びパルスのハイレベル期間又はローレベル期間を計測
する。まず、Ｐｃｏｕｎｔをインクリメントして（ステ
ップＳ４１）、入力ポートＰｉｎをテストする（ステッ
プＳ４２）。そして、Ｐｉｎが「１」すなわちパルスが
ハイレベルであるか否かを判別し（ステップＳ４３）、
ハイレベルである場合にはフラグＰが「０」であるか否
かを判別する（ステップＳ４４）。フラグＰが「１」で
ある場合には、すでに前のタイマインタラプトのときに
Ｐｉｎがハイレベルになっていることを意味する。この
場合には、そのまま図８のメインフローに戻る。そし
て、フラグＰが「１」である限りタイマインタラプトが
かかるたびにＰｃｏｕｎｔがインクリメントされてい
く。一方、ステップＳ４３においてＰｉｎが「０」すな
わちパルスがローレベルである場合には、フラグＰが
「１」であるか否かを判別する（ステップＳ４５）。フ
ラグＰが「０」である場合には、すでに前のタイマイン
タラプトのときにＰｉｎがローレベルになっていること
を意味する。この場合には、そのまま図１８のメインフ
ローに戻る。そして、フラグＰが「０」である限りタイ
マインタラプトがかかるたびにＰｃｏｕｎｔがインクリ
メントされていく。

【００２６】ステップＳ４５においてフラグＰが「１」
である場合には、前のタイマインタラプトではパルスは
ハイレベルであり、今回のタイマインタラプトでパルス
がローレベルになったことを意味している。したがっ
て、パルスの立ち下がりエッジを検出したと判断して、
フラグＰを「０」にセットし（ステップＳ４６）、パル
スの最新のハイレベル期間の計測値であるＰｃｏｕｎｔ
をレジスタＨｉＤに格納する（ステップＳ４７）。この
後、Ｐｃｏｕｎｔをクリアして（ステップＳ４８）、図
１８のメインフローに戻る。一方、ステップＳ４４にお
いて、フラグＰが「０」である場合には、前のタイマイ
ンタラプトではパルスはローレベルであり、今回のタイ
マインタラプトでパルスがハイレベルになったことを意
味している。したがって、パルスの立ち上がりエッジを
検出したと判断して、フラグＰを「１」にセットし（ス
テップＳ４９）、パルスの最新のローレベル期間の計測
値であるＰｃｏｕｎｔをレジスタＬｏｗＤに格納する
（ステップＳ５０）。次に、レジスタＨｉＤの値とレジ
スタＬｏｗＤの値とを加算してパルスの一周期Ｔを算出
する（ステップＳ５１）。この後、Ｐｃｏｕｎｔをクリ
アする（ステップＳ４８）。すなわち、このタイマイン
タラプトのフローでは、パルスのローレベル期間を計測
するたびにパルスの一周期を算出する。なお、第２実施
形態と同様、図１４に示す周期データ及び圧力データの
２種類のパラメータの組み合わせに対する音量制御デー
タのテーブルをＲＯＭ等のメモリ（図示せず）にあらか
じめ格納している。

【００２７】このように、上記第３実施形態によれば、
弓部１３に設けた孔２７の形状を擦弦操作の方向と直角
方向に「くさび型」に形成し、擦弦操作の際に弓部１３
の圧力による弦１１の変位量に応じて、フォトトランジ
スタ１９に入射する光ビームの量を変化させ、光センサ
１２から出力される受光信号のパルスデューティ比を変
化させる。したがって、弓部１３の擦弦速度及び弦１１
に加わる圧力の組み合わせに基づいて音量制御を行うの
で、より一層のきめ細かな音量制御が可能となる。さら
に、感圧ゴム等の圧力センサ、可変抵抗、Ａ／Ｄコンバ
ータを用いる必要がないので、より一層安価な製品を実
現することができる。

【００２８】次に、この発明の第４実施形態について図
２０〜図２２を参照して説明する。図２０及び図２１
は、この実施形態における弓部２８の側面を示す図であ
る。図２０において、弓部２８の擦弦部２９は光ビーム
を反射する薄板の反射部材で構成されており、その片側
表面には細長いスリット状の多数の黒色のパターン３０
が弓部１３の長手方向すなわち擦弦方向に配列されて形
成されている。この黒色のパターン３０は光を吸収する
光吸収領域であるため、パターン３０以外の部分よりも
反射率がかなり低い。なお、擦弦方向における各パター
ン３０の幅は、パターン３０と隣接するパターン３０と
の間隔と等しくなっている。したがって、図１（Ａ）に
示す本体１の透過型の光センサ１２の代わりに反射型の
光センサを弦１１の近傍に設ける。すると、その光セン
サの発光部から発射する光ビームは、擦弦部２９の摺動
に応じてパターン３０が光ビームの位置にくると光ビー
ムを吸収し、パターン３０が光ビームの位置から外れる
と光ビームを反射する。すなわち、弓部２８によって擦
弦操作を行うと、光ビームの吸収又は反射の２値の光量
変化が得られ、この光ビームを入射する受光部から２値
の受光信号が得られる。

【００２９】図２２にこの実施形態のシステムの構成を
示す。反射型の光センサ３２は、光ビームを発射する発
光部である発光ダイオード３３と、弓部２８の擦弦部２
９で反射される光ビームを入射する受光部であるフォト
トランジスタ３４で構成されている。波形整形部２０、
マイクロコンピュータ２１及びタイマ２２については、
図５に示す第１実施形態の構成と同じである。したがっ
て、弓部２８により擦弦操作を行うと、図６及び図７と
同様のデューティ比が５０％のパルスがマイクロコンピ
ュータ２１に入力される。この結果、図８及び図９のフ
ローと同じ処理手順によって、擦弦速度に応じて発音す
べき楽音の音量制御を行うことができる。

【００３０】図２１に示す弓部２８は、黒色のパターン
３１が「くさび形」の二等辺三角形の形状となってい
る。このため、図１５に示す第３実施形態の弓部１３と
同様に、このような弓部２８で擦弦操作を行うと、図１
７に示すように、弓部２８の圧力に応じてマイクロコン
ピュータ２１に入力されるパルスのデューティ比が変化
する。したがって、図２２に示すシステム構成により、
図１８及び図１９のフローと同じ処理手順によって、擦
弦速度及び圧力の組み合わせに応じて、図１４に示すテ
ーブルを用いることにより、発音すべき楽音のきめ細か
な音量制御を行うことができる。

【００３１】このように、上記第４実施形態によれば、
弓部２８に設けたスリット状のパターン３０が擦弦操作
によって、光センサ３２の発光ダイオード３３から発射
された光ビームを吸収又は反射させてフォトトランジス
タ３４に入射する光量を変化させ、その光量変化に応じ
て光センサ３２から出力される受光信号が変化する。マ
イクロコンピュータ２１は、この受光信号の変化に基づ
いて発音すべき楽音のパラメータを制御する。したがっ
て、擦弦操作と発音との位相差を極めて小さくすること
ができる。また、従来の発電機やスプリングのような可
動部品の代わりにフォトインタラプタを用いたので、擦
弦操作検出機構の構造が簡単になるとともに、擦弦操作
を直接ディジタル信号に変換するので特性のバラツキを
低減することができる。さらに、弓部２８に孔加工を施
す工程がないため、弓部２８を容易かつ安価に製造する
ことができる。

【００３２】この場合において、パターン３０の形状を
「くさび形」にすることにより、擦弦操作の際に弓部２
８により弦１１に加えられる圧力に応じて、マイクロコ
ンピュータ２１に入力される受光信号のパルスのデュー
ティ比が変化する。したがって、弓部２８の擦弦速度及
び弦１１に加わる圧力の組み合わせに基づいて音量制御
を行うので、より一層のきめ細かな音量制御が可能とな
る。さらに、感圧ゴム等の圧力センサ、可変抵抗、Ａ／
Ｄコンバータを用いる必要がないので、より一層安価な
製品を実現することができる。

【００３３】なお、上記第２〜第４実施形態において
も、第１実施形態の場合と同様に、弓部１３又は２８が
複数の弦１１のいずれに接触して擦弦しているかを検出
する弓接触検出手段、及び、この弓接触検出手段から得
られる検出信号に基づいていずれの弦が擦弦されたかを
判別する擦弦判別手段を有するものとする。

【００３４】また、上記第１〜第４実施形態において
は、楽音の音量のパラメータを制御する構成について説
明したが、制御の対称は音量に限定するものではない。
例えば、フィルタの制御やエンベロープの制御であって
もよく、複数の制御対称であってもよい。さらに、第２
〜第４実施形態において、擦弦速度及び擦弦の圧力の組
み合わせに応じて音量を制御するようにしたが、擦弦速
度と擦弦の圧力とで異なるパラメータをそれぞれ制御す
るようにしてもよい。

【００３５】また、上記各実施形態においては、電子擦
弦楽器のマイクロコンピュータ２１から出力される演奏
情報は、本体１に設けられたスピーカ６に音響信号を出
力する音源回路（楽音生成手段）に供給するようにした
が、演奏情報の供給先は音源回路に限定されない。例え
ば、ＭＩＤＩ、その他の音楽情報Ｉ／Ｆ手段等であって
もよい。

【００３６】

【発明の効果】この発明によれば、擦弦操作によって弓
部に設けた光量変化手段が光ビームの光量を変化させ、
その光量変化に応じて受光部から出力される受光信号が
変化する。楽音生成手段は、この受光信号の変化に基づ
いて発音すべき楽音のパラメータを制御する。この場
合、光量変化を２値の変化にすることにより、受光部か
らディジタル信号が出力される。したがって、擦弦操作
と発音との時間差を極めて小さくすることができる。ま
た、発電機やスプリングのような可動部品を用いないの
で、擦弦操作検出機構の構造が簡単になるとともに特性
のバラツキを低減することができる。このため、初心者
でも容易に違和感なく擦弦操作をすることができるとと
もに、実際に弦を有する擦弦楽器の擦弦操作と同じよう
な感触が得られ、擦弦操作検出機構を簡単にし、製品の
特性の均一化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態の電子擦弦楽器の外観
図であり、（Ａ）はその楽器本体、（Ｂ）はその弓部。

【図２】図１における弓部の側面図。

【図３】（Ａ）は弓部の擦弦操作の状態を示す図であ
り、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図４】第１実施形態におけるシステムの構成を示す概
念図。

【図５】第１実施形態におけるシステムの構成を示すブ
ロック図。

【図６】第１実施形態においてマイクロコンピュータに
入力される擦弦検出信号のパルスの波形を示す図。

【図７】第１実施形態において擦弦操作速度を連続的に
変化させた場合の擦弦検出信号のパルスの波形を示す
図。

【図８】第１実施形態における波形分析の動作を示すメ
インフローチャート。

【図９】第１実施形態におけるタイマインタラプトのフ
ローチャート。

【図１０】この発明の第２実施形態における圧力センサ
の構造及び作用を示す図。

【図１１】第２実施形態におけるシステムの構成を示す
ブロック図。

【図１２】（Ａ）は弓部の圧力に対する抵抗値の変化を
示す図、（Ｂ）は弓部の圧力に対する入力電圧の変化を
示す図。

【図１３】第２実施形態における波形分析の動作を示す
メインフローチャート。

【図１４】擦弦速度及び圧力の組み合わせに対する音量
制御の数値を示すテーブルを示す図。

【図１５】この発明の第３実施形態における弓部の構成
を示す平面図。

【図１６】第３実施形態における擦弦操作を示す弦に沿
った断面図。

【図１７】第３実施形態においてマイクロコンピュータ
に入力される擦弦検出信号のパルスの波形を示す図。

【図１８】第３実施形態における波形分析の動作を示す
メインフローチャート。

【図１９】第３実施形態におけるタイマインタラプトの
フローチャート。

【図２０】この発明の第４実施形態における弓部の構成
を示す平面図。

【図２１】第４実施形態における弓部の他の構成を示す
平面図。

【図２２】第４実施形態におけるシステムの構成を示す
ブロック図。

【符号の説明】

１ 楽器本体 １１ 弦 １２ 透過型光センサ １３ 弓部 １６ 孔 １８ 発光ダイオード １９ フォトトランジスタ ２１ マイクロコンピュータ ２３ 感圧ゴム ２７ くさび形の孔 ２８ 弓部 ３０ 黒色のパターン ３１ くさび形の黒色のパターン ３２ 反射型光センサ ３３ 発光ダイオード ３４ フォトトランジスタ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の弦を有する本体及び前記弦を擦弦
   する弓部からなる電子擦弦楽器において、 前記本体は、前記弓部が前記弦を擦弦する際に通過する
   位置に光ビームを発射する発光部及びこの発光部から発
   射された光ビームを入射する受光部とからなる光センサ
   と、発音すべき楽音のパラメータを制御する楽音生成手
   段とを有し、 前記弓部は、擦弦操作の際に前記受光部に入射する前記
   光ビームの光量を変化させる光量変化手段を有し、 前記楽音生成手段は、前記光量変化手段による前記光ビ
   ームの光量の変化に応じて前記受光部から出力される受
   光信号に基づいて前記パラメータを制御することを特徴
   とする電子擦弦楽器。
2. 【請求項２】 前記光量変化手段は、前記光ビームを遮
   光する遮光部材及びこの遮光部材に前記擦弦操作の方向
   に複数に配列されて前記光ビームを透過する孔を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の電子擦弦楽器。
3. 【請求項３】 前記光量変化手段は、前記光ビームを反
   射する反射部材及びこの反射部材に前記擦弦操作の方向
   に複数に配列されて前記光ビームを吸収する光吸収領域
   を有することを特徴とする請求項１記載の電子擦弦楽
   器。
4. 【請求項４】 前記光量変化手段は、前記弓部の擦弦操
   作速度に応じて前記受光部から出力される前記受光信号
   の周波数を変化させることを特徴とする請求項１〜３の
   いずれかに記載の電子擦弦楽器。
5. 【請求項５】 前記孔又は前記光吸収領域は、前記擦弦
   操作の方向と直角方向にくさび型に形成され、前記擦弦
   操作の際に押圧による前記弦の変位量に応じて前記受光
   部に入射する光ビームの量を変化させ、前記受光部から
   出力される受光信号のパルスのデューティ比を変化させ
   ることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の電
   子擦弦楽器。
6. 【請求項６】 前記本体は、前記弓部よる前記擦弦操作
   の際に前記弦に加えられる圧力に応じて前記パラメータ
   を制御する検出信号を生成する圧力検出手段を有するこ
   とを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の電子擦
   弦楽器。
7. 【請求項７】 前記楽音生成手段は、前記受光信号の周
   波数に応じて前記楽音の音量を変化させることを特徴と
   する請求項４〜６のいずれかに記載の電子擦弦楽器。
8. 【請求項８】 前記楽音生成手段は、前記受光信号のデ
   ューティ比に応じて前記楽音の音量を変化させることを
   特徴とする請求項４及び６のいずれかに記載の電子擦弦
   楽器。
9. 【請求項９】 前記楽音生成手段は、前記受光信号の周
   波数及びデューティ比の組み合わせに応じて前記楽音の
   音量を変化させることを特徴とする請求項５及び６のい
   ずれかに記載の電子擦弦楽器。
10. 【請求項１０】 前記複数の弦の各々は、前記弓部が接
    触したことを検出する弓接触検出手段を有し、 前記本体は、前記弓接触検出手段から得られる検出信号
    に基づいていずれの弦が擦弦されたかを判別する擦弦判
    別手段を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれ
    かに記載の電子擦弦楽器。