JPS6412392B2 - - 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、演奏者に
より押圧された弦と接触するフレツトの位置を弦
を伝播するエコーを受信するまでの時間に基づき
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
れた弦が接触しているフレツトの位置を判別し、
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従来のフ
レツト位置の検出方式を第２図に基づき説明す
る。演奏者が特定の楽音の発生を所望して弦１を
所定の位置で指板に押圧すると、弦１は特定のフ
レツトに接触し、振動すべき弦１の弦長が決定さ
れる。しかしながら、従来例では、この時点では
フレツト位置の判別が何等なされず、演奏者が弦
１を揆弦した後、フレツト位置の判別がなされ
る。すなわち、弦１が揆弦されると、弦１は前記
弦長に対応する周期で振動し、この弦１の振動は
電磁ピツクアツプ２で弦１の振動に相似した波形
の電気信号に変換され、この電気信号はローパス
フイルター３で波形整形された後、ピーク検出回
路４にて、その波形のピークが検出される。ピー
ク検出回路４での検出結果に基づき、パルス変換
回路５は、ピークの検出に同期してパルスを発生
させ、パルス間隔測定回路６がピークの検出に同
期して発生させられるパルスの間隔を計測し、該
パルスの間隔に対応したデイジタル信号を出力す
る。このデイジタル信号値は弦１の基本振動数に
対応しているので、弦１の接触しているフレツト
位置を表わしていることにもなり、トーンジエネ
レータ７はこのデイジタル信号に基づき楽音信号
を発生させ、サウンドシステム８が楽音信号に基
づき楽音を発生させる。

＜発明の解決しようとする問題点＞ 上記従来例にあつては、弦１の接触しているフ
レツト位置を、揆弦された弦１の振動の周期に基
づき判別していたので、ピークの検出のために、
少なくとも、弦１が発生させ得る最長の振動周期
に対応した時間だけ設定しておく必要があり、典
型的な六弦のギターを例にとると約1/80秒の時間
が必要である。加えて、弾かれた直後の弦１の振
動は、倍音の成分比が大きく、これがピークの揺
らぎの原因になることから、当初のピークをフレ
ツト位置の判別には用いず、倍音の成分比が急速
に減衰する二番目以降のピークに基づきフレツト
位置の判別を行なつていた。したがつて、上記従
来例にあつては、演奏者が弦１を揆弦してからサ
ウンドシステムにて楽音が発生されるまでに長時
間を要し、演奏者に不自然な印象を与えるという
問題点があつた。

さらに、複数の弦１を有する電子弦楽器の場合
には、弦１の振動を該弦に対応して設けられた電
磁ピツクアツプ２でそれぞれ電気信号に変換して
いたので、各電磁ピツクアツプ２により形成され
る磁界が、その電磁ピツクアツプ２に割り当てら
れた弦１だけでなく、隣接する弦の振動の影響を
受け、フレツト位置の判別を誤ることがあるとい
う問題点もあつた。

従つて、本発明は、上記問題点に鑑みてなされ
たものであり、楽音発生の応答性に優れ、しか
も、フレツト位置の判別が正確な電子弦楽器を提
供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、超音波を伝播可能な弦と、該弦の長
手方向に互いに離隔して設けられ前記弦が押圧さ
れたとき該弦が少なくとも１つに接触可能な複数
のフレツトと、前記弦の一端部に設けられ間歇的
に超音波を発信し該超音波を弦に伝達すると共に
前記弦を伝播する超音波が弦の接触するフレツト
で反射されて生じるエコーを受信する超音波送受
信手段と、前記間歇的に発信される超音波とその
エコーとに基づき前記弦の接触するフレツトを判
別するフレツト位置判別手段とを備えて構成した
ことを要旨とする。

＜作用および効果＞ 本発明は、弦を伝播する超音波の伝播時間が弦
長に比例することに鑑みなされたものであり、超
音波送受信手段は間歇的に超音波を発信し、該超
音波は弦を一端部から他端に向かつて伝播して行
く。ここで、演奏者が特定の楽音の発生を所望し
て弦の所定位置を押圧すると、弦は複数のフレツ
トの少なくとも一つに接触し該フレツトにより弦
長が規定される。従つて、一端部から他端に向か
う超音波は、弦が接触しているフレツトで反射さ
れエコーを発生し、このエコーは該弦の一端に向
かつて伝播して行き超音波送受信手段により受信
される。フレツト位置判別手段はかかる間歇的に
発信される超音波とそのエコーとに基づき弦が接
触しているフレツト位置を判別するので、フレツ
ト位置の判別に要する時間は、超音波が弦の一端
部から弦の接触しているフレツトまでの間を往復
する時間であり、弦の太さに無関係である。しか
も、超音波が固体中を伝播する速度は極めて大き
いうえ、演奏者による弦の押圧は一般に揆弦に先
行するので、演奏者による揆弦と略同時に楽音を
発生させることができ、揆弦と略同時に応答性の
よい楽音が得られる。

また、超音波は磁界と異なり媒体中を伝播する
ので、伝播中に減衰し易く、超音波送受信手段の
近傍に他の超音波発生源があつても、超音波送受
信手段は他の超音波発生源で発生される超音波の
影響を受けにくい。従つて、フレツト位置判別手
段は自らが送信した超音波とそのエコーとにのみ
基づきフレツト位置を正確に判断することができ
る。

＜実施例＞ 第１図は本発明を六弦のギターに適用した一実
施例を示す概略側面図であり、１１はギターのボ
デイを示している。ボデイ１１のネツク部１２に
は、その長手方向と直角にｎ本のフレツト１３₁，
１３₂，……，１３ｎが固定されており、ネツク
部１２先端のネツク頭部に設けられた弦巻とボデ
イ１１に立設されたテールピース１４との間には
６本の互いに太さの異なる鋼製の裸線の弦１５₁，
１５₂，……，１５₆が張設されている。テールピ
ース１４の近傍には超音波送受信手段としての６
個のセラミツクス製の圧電素子１６₁，１６₂，…
…，１６₆が互いに分離された状態で弦１５₁，１
５₂，……，１５₆にそれぞれ接触しており、詳し
くは第３図および第４図に示されているように、
ボデイ１１に植設された一対のボルトが駒受け１
７を上下方向に摺動自在に貫通しており、この駒
受け１７は、一対のボルトに螺着されたナツト１
８に弦１５₁，１５₂，……，１５₆の弾性力で押
圧されている。駒受け１７には断面略矩形の孔が
互いに一定間隔離隔して穿設されており、これら
の孔には弦１５₁，１５₂，……，１５₆と略平行
な方向に調整捻子１９₁，１９₂，……，１９₆が
延在している。これらの調整捻子１９₁，１９₂，
……，１９₆の頭部は駒受け１７の側壁に露出し
ており、ドライバー等で回転させることができ
る。調整捻子１９₁，１９₂，……，１９₆には圧
電素子１６₁，１６₂，……，１６₆を担持する駒
２０₁，２０₂，……，２０₆が螺着されており、
駒２０₁，２０₂，……，２０₆の回動は駒受け１
７で規制されているので、調整捻子１９₁，１９
_２，……，１９₆の回転により駒２０₁，２０₂，…
…，２０₆は調整捻子１９₁，１９₂，……，１９₆
の軸線方向、すなわち弦１５₁，１５₂，……１５
_６の延在方向に移動する。

前述の圧電素子１６₁，１６₂，……，１６₆と
フレツト１３₁，１３₂，……，１３ｎとの間には
電磁ピツクアツプ２１₁，２１₂，……，２１₆が
各弦１５₁，１５₂，……，１５₆に対応して（す
なわち六弦独立に）に配設されており、これらの
電磁ピツクアツプ２１₁，２１₂，……，２１₆は
演奏者により弾かれた弦１５₁，１５₂，……，１
５₆の振動を検出し、該検出結果に基づき揆弦信
号KONを後述するトーンジエネレータ４７に供
給する。また、圧電素子１６₁，１６₂，……，１
６₆はフレツト位置判別手段２２に接続されてい
る。

続いて、圧電素子１６₁，１６₂，……，１６₆
と電磁ピツクアツプ２１₁，２１₂，……，２１₆
とに接続されている電気回路につき、第５図乃至
第７図を参照しつつ説明すれば以下の通りであ
る。なお、第５図乃至第７図に示された電気回路
は弦１５₁，１５₂，……，１５₆毎にそれぞれ設
けられているが、以下の説明では、その内の１つ
（弦１５₁に関し設けられているもの）につき述べ
る。まず、パルス発生回路３１が３乃至10ミリ秒
の間隔で所定の高周波パルス（または高周波を含
むパルス）Ｐ１を発生させると、該高周波パルス
は送信部３２から圧電素子１６₁に印加され（第
６図ａ、時刻t₁）、圧電素子１６₁はパルスの周波
数に応じて400KHz乃至1MHz（裸線の場合）の超
音波を発生させ、圧電素子１６₁で発生した超音
波は弦１５₁中を伝播してゆく。そこで、演奏者
が特定の楽音の発生を所望して弦１５₁をネツク
部１２の所定位置に押圧すると、弦１５₁の押圧
位置に従い少なくとも１つのフレツト１３₁，１
３₂，……，１３ｎが弦１５₁に接触し、その接触
位置により前述の超音波は弦１５₁と接触してい
るいずれかのフレツト１３₁，１３₂，……，１３
ｎに反射してエコーを生じさせる。

エコーの発生に先立ち、高周波パルスＰ１の発
生を検知して、受信部３３のドライブパルス発生
回路３４はRSフリツプフロツプ３５にセツト信
号Ｓ１を印加する（第６図ｂ）。その結果、RSフ
リツプフロツプ３５はゲート開成信号Ｓ２をゲー
ト回路３６に供給し（第６図ｃ）、ゲート回路３
６が開成する。そのため、クロツク信号Ｃ１がク
ロツク発振器３７からゲート回路３６を介してカ
ウンタ３８に供給され、カウンタ３８はクロツク
発振器３７から供給されるクロツク信号Ｃ１の計
数を開始する（第６図ｅ）。

そこで、時刻t₂に前述のエコーが圧電素子１６
_１に達すると、圧電素子１６₁はエコーの波形に相
似した波形の電気信号Ｓ３を発生させ（第６図
ｆ）、該電気信号Ｓ３は受信部３３に供給される。
受信部３３では電気信号Ｓ３を増幅器３９で増幅
した後、後述する揆弦がなされているときはハイ
パスフイルタ（HPF）４０で弦振動に基因する
低周波数成分を電気信号Ｓ３から除去する。しか
る後、電気信号Ｓ３に基づきエコーの継続期間中
ハイレベルに移行するパルス信号Ｐ２が信号検出
回路４１から出力され（第６図ｇ）、オア回路４
２を介してRSフリツプフロツプ３５のリセツト
端子に供給される。その結果、RSフリツプフロ
ツプ３５から出力されていたゲート開成信号Ｓ２
はロウレベルに移行し（第６図ｃ）、カウンタ３
８は計数を停止する。従つて、カウンタ３８には
時刻t₁乃至時刻t₂の間に出力されたクロツク数が
記憶される（第６図ｅ）。一方、立下がり微分回
路４３はゲート開成信号Ｓ２の後縁で立上がるパ
ルス信号Ｐ３を形成し（第６図ｈ）、この回路信
号Ｐ３によりカウンタ３８の計数値はラツチ回路
４４にラツチされる。パルス信号Ｐ３は遅延回路
４５にも印加されるので、時刻t₂から一定時間遅
れる時刻t₃には、遅延回路４５から遅延パルスＰ
４がカウンタ３８のリセツト端子に印加され、次
の計数に備える。なお、演奏者が弦１５₁のいず
れかの位置をも押圧せず、従つて、エコーが発生
しない場合は、カウンタ３８がオーバーフローす
るので、このオーバーフロー信号OFを受信部３
３のオア回路４２に印加し、RSフリツプフロツ
プ３５をリセツトする。

ラツチ回路４４に転送されたカウンタ３８の計
数値はゲート変換テーブル４６でキーコード信号
KCに変換される。トーンジエネレータ４７はキ
ーコード信号KCに基づき発音すべき楽音のピツ
チを指定し、電磁ピツクアツプ２１₁が揆弦を検
知し、該検知に基づく揆弦信号KONが印加され
ると、楽音制御スイツチ回路４８の指示に従い楽
音信号を増幅器、スピーカ等で構成されるサウン
ドシステム５０に供給し、サウンドシステム５０
は楽音信号に基づき判別されたフレツト位置に対
応する楽音を発生する。

従つて、上記実施例によれば、揆弦による弦の
振動とは無関係に、超音波が弦１５₁，１５₂，…
…，１５₆を伝播する時間に基づき弦１５₁，１５
_２，……，１５₆が接触しているフレツトの位置を
判別するようにしたので、弦１５₁，１５₂，…
…，１５₆が接触しているフレツトの位置を略、
超音波が圧電素子１６₁，１６₂，……，１６₆と
弦１５₁，１５₂，……，１５₆の接触しているフ
レツト１３₁，１３₂，……，１３ｎとの間を往復
する時間で判別することができ、しかも、フレツ
ト位置の判別を揆弦に先行して行なえることか
ら、揆弦と略同時にフレツト位置に対応する楽音
を発生させることができる。また、弦１５₁，１
５₂，……，１５₆を伝播している超音波は、駒、
調整捻子１９₁，１９₂，……，１９₆、駒受け１
７を経なければ隣接する圧電素子１６₁，１６₂，
……，１６₆に伝播されないので、途中の減衰が
大きく、各圧電素子１６₁，１６₂，……，１６₆
は実質的に隣接する弦１５₁，１５₂，……，１５
_６を伝播している超音波の影響を受けることがな
い。

なお、データ変換テーブル４６にはキーコード
信号KCに代えてピツチデータを記憶させ、ピツ
チデータをトーンジエネレータ４７に供給するよ
うにしてもよい。

また、送信部３２から圧電素子１６₁に印加さ
れる高周波パルスＰ１のダイナミツクレンジ（例
えば10V）とフレツトで反射されるエコーに基づ
く電気信号Ｓ３のダイナミツクレンジ（例えば
0.6V）とは大きく異なるので、送信部３２と受
信部３３とにそれぞれ別個の判別回路を設けても
よいが、第８図に示されているような信号判別回
路を設けてもよい。すなわち、送信部３２から供
給される高周波パルスＰ１はダイナミツクレンジ
が大きいので、コンデンサ６１で直流成分を除去
された後、互いに並例、かつ逆方向に接続された
一対のダイオード６２，６３を通過し、圧電素子
１６₁に印加されるが、ダイオード６４，６５を
も通過するので受信部３３には電気信号Ｓ３とし
て検出されない。一方、圧電素子１６₁で発生す
る電気信号Ｓ３はダイナミツクレンジが小さいの
で、ダイオード６４，６５を通過することなくコ
ンデンサ６６で直流成分を除去されて受信部３３
に印加される。しかしながら、電気信号Ｓ３はダ
イオード６２，６３をも通過できないので、送信
部３２に印加されることはない。なお、ダイオー
ド６２，６３，６４，６５のスレツシユホールド
電圧を高周波パルスＰ１のダイナミツクレンジと
電気信号Ｓ３のダイナミツクレンジとの間に定め
るべきことは言うまでもない。

さらに、上記実施例では弦１５₁，１５₂，…
…，１５₆毎にパルス発生回路３１乃至データ変
換テーブル４６を設けたが、高周波パルスＰ１を
単一のパルス発生回路３１で圧電素子１６₁，１
６₂，……，１６₆に順次供給し、弦１５₁，１５
_２，……，１５₆から得られるエコーを単一の受信
部３３乃至データ変換テーブル４６で時分割処理
してもよい。このようにフレツト位置の検出を時
分割処理することにより、フレツト位置判別手段
の構成を簡単にすることができる。

また、受信部３３を第９図に示されているよう
にハイパスフイルタ４０とローパスフイルタ６１
とを並列に接続し、電気信号Ｓ３から、あるいは
電気信号Ｓ３とは別個に弦振動成分を抽出するよ
うにしてもよい。ローパスフイルタ（LPF）６
１で抽出された弦振動成分は信号検出回路６２に
より揆弦信号KONとなり、トーンジエネレータ
４７に供給される。このように圧電素子１６₁乃
至１６₆から得られる電気信号Ｓ３より弦振動成
分を抽出し揆弦信号KONとすることにより、電
磁ピツクアツプ２１₁乃至２１₆を不要にすること
ができ、構成を簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例の概略側面図、第２図は従来
例のブロツク図、第３図は一実施例の駒受けを示
す正面図、第４図は第３図に示された駒受けの平
面図、第５図は一実施例のブロツク図、第６図は
一実施例のタイミングチヤート図、第７図は一実
施例の受信部を示すブロツク図、第８図は一実施
例の変形例における信号判別回路を示すブロツク
図、第９図は一実施例の他の変形例における受信
部のブロツク図である。 １３₁乃至１３ｎ……フレツト、１５₁乃至１５
_６……弦、１６₁乃至１６₆……圧電素子、２２…
…フレツト位置判別手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波を伝播可能な弦と、 該弦の長手方向に互いに離隔して設けられ前記
   弦が押圧されたとき該弦が少なくとも１つに接触
   可能な複数のフレツトと、 前記弦の一端部に設けられ間歇的に超音波を発
   信し該超音波を前記弦に伝達すると共に、前記弦
   も伝播する超音波が弦と接触するフレツトで反射
   されて生じるエコーを受信する超音波送受信手段
   と、 前記間歇的に発信される超音波とそのエコーに
   基づき前記弦が接触するフレツトを判別するフレ
   ツト位置判別手段とを有する電子弦楽器。