JPS6412396B2 - - 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
を伝播する超音波の伝播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
れた弦と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フレツ
ト判別手段により特定されたフレツト位置に対応
する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が弾かれると、弦１は接触し
ているフレツトで規定される弦長に対応する周期
で振動し、該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
してパルスを発生し、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
隔を計数し、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、この楽音信号に基づき、フレツト位置に対
応した楽音を発生させる。

＜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、弾かれた弦１の振動の周期に基づ
き判別していたので、ピークの検出には、少なく
とも、弦１が発生させ得る最長の振動周期に対応
するだけの時間を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
には、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長時間
を要し、演奏者に揆弦と発音との時間差に基因す
る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の振動を弦１に対応して設けられてい
る電磁ピツクアツプ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
響を受け易く、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一つに接触可能な複数
のフレツトと、該フレツトに対応して設けられ間
歇的な超音波を同時に発信し該超音波をフレツト
を介し前記弦に伝達可能な複数の超音波発信手段
と、前記弦の一端部に設けられ前記弦を伝播する
超音波を受信する超音波受信手段と、前記超音波
の送信と前記超音波受信手段による超音波の受信
と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設けて構成したことを
要旨とする。

＜作用および効果＞ 本発明は、超音波の伝播時間が伝播媒体、すな
わち弦の長さに比例することに着目してなされた
ものであり、複数のフレツトの各々に対応して設
けられた複数の超音波送信手段は間歇的な超音波
を同時に発信している。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、前記超音波は弦と接触しているフレツトを介
してまたは直接に弦に伝達される。この超音波は
弦を一端部に向かつて伝播して行き、一端部にお
いて超音波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超音波の送信と受信とに基
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
が弦と接触しているフレツトから弦の一端部に位
置する超音波送受信手段までの間を伝播する時間
であり、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、演奏者が揆弦すると略
同時に楽音を発生させることができ、楽音の発生
に遅れを生じさせることはなく、応答性のよい自
然な楽音が得られる。

また、超音波は磁界と異なり媒体中を伝播する
ので、媒体中で減衰しやすく、超音波受信手段
は、割り当てられた弦以外の弦等を伝播する超音
波に影響されることなく、割り当てられた弦を伝
播する超音波のみを正確に受信し、フレツト位置
判別手段の正確な判別に寄与することができる。

＜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弦１５₁，１５₂，
…，１５₆（裸線または巻線）が張設されている。
テールピース１４の近傍には超音波受信手段とし
ての６個のセラミツクス製の圧電素子１６₁，１
６₂，…，１６₆が互いに分離された状態で弦１５
_１，１５₂，…，１５₆にそれぞれ接触しており、
触しくは第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１７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１８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
らの孔内には弦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、ト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２０₁，２
０₂，…，２０₆が螺着されており、駒２０₁，２
０₂，…，２０₆の回動は駒受け１７で規制されて
いるので、調整捻子１９₁，１９₂，…，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，…，１５₆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１
５₁，１５₂，…，１５₆（すなわち六弦独立）に対
応して配設されており、これら電磁ピツクアツプ
２１₁，２１₂，…，２１₆は演奏者により弾かれ
た弦１５₁，１５₂，…，１５₆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。

前述のフレツト１３₁，１３₂，…，１３ｎの下
には第５図および第６図に詳示されているよう
に、超音波送信手段としての圧電素子２３₁，２
３₂，…，２３ｎがそれぞれフレツト１３₁，１３
_２，…，１３ｎに対応して埋設されており、圧電
素子２３₁，２３₂，…，２３ｎはフレツト１３₁，
１３₂，…，１３ｎの下面に全面で接触している。
従つて、圧電素子２３₁，２３₂，…，２３ｎが超
音波を発振すると、該超音波はフレツト１３₁，
１３₂，…，１３ｎからそれぞれ伝達される。こ
れら圧電素子１６₁，１６₂，…，１６₆と圧電素
子２３₁，２３₂，…，２３ｎとはフレツト位置判
別手段２４に接続されている。

続いて、圧電素子１６₁，１６₂，…，１６₆，
２３₁，２３₂，…，２３ｎと電磁ピツクアツプ２
１₁，２１₂，…，２１₆とに接続されている電気
回路につき、第７図乃至第９図を参照しつつ説明
すれば以下の通りである。なお、第７図および第
９図に示された電気回路は後述するパルス発生回
路と送信部とを除き弦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Ｐ１は
送信部３２から圧電素子２３₁，２３₂，…，２３
ｎに並列に供給され（第８図ａ、時刻t₁）、圧電
素子２３₁，２３₂，…，２３ｎはパルスの周波数
に応じて400KHz乃至1MHz（裸線の場合）、また
は約100KHz（巻線の場合）の超音波を同時に発
生させる。圧電素子２３₁，２３₂，…，２３ｎで
発生した超音波はそれぞれフレツト１３₁，１３
_２，…，１３ｎに伝達される。

そこで、演奏者が特定の楽音を発生させるため
に弦１５₁をネツク部１２の所定位置に押圧する
と、弦１５₁は押圧位置に従いその近傍のいずれ
かのフレツト１３₁，１３₂，…，１３ｎの少なく
とも１つに接触し、超音波は該フレツト１３₁，
１３₂，…，１３ｎから弦１５₁に伝達され、弦１
５₁中をその一端部に向かつて伝播してゆく。

超音波が圧電素子１６₁により検知されるのに
先立ち、受信部３３のドライブパルス発生回路３
４は、高周波パルスＰ１の発生を検知してRSフ
リツプフロツプ３５にセツト信号Ｓ１を印加する
（第８図ｂ）。その結果、RSフリツプフロツプ３
５はゲート開成信号Ｓ２をゲート回路３６に供給
し（第８図ｃ）、ゲート回路３６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
８図ｅ）。

そこで、時刻t₂に前述の超音波が圧電素子１６
_１に達すると、圧電素子１６₁は超音波の波形に相
似した電気信号Ｓ３を発生させ（第８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に基づき受信された超音波の継続期間中ハイ
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８図ｇ）、オア回路４２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
ーレベルに移行し（第８図ｃ）、カウンタ３８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８図ｅ）。一方、立下がり微分回路４
３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８図ｈ）、このパルス信号
Ｐ３によりカウンタ３８の計数値はラツチ回路４
４にラツチされる。パルス信号Ｐ３は遅延回路４
５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Ｐ４
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のいずれの位置も押圧
せず、従つて、超音波が弦１５₁に伝達されない
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３３の
オア回路に印加し、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
数値はデータ変換テーブル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が打弦を検
知し、該検知に基づく打弦信号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ているサ
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弦１５₁の接触している
フレツトに対応する楽音を発生する。。

従つて、上記実施例によれば、撥弦による弦の
振動とは無関係に、超音波が弦１５₁，１５₂，
…，１５₆と伝播する時間に基づき、弦１５₁，１
５₂，…，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２３₁乃至２３ｎから圧電素子１６₁
乃至１６₆まで伝播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１５₁，１５₂，…，１５₆を伝播している
超音波は、駒、調整捻子１９₁，１９₂，…，１９
_６、駒受け１７を経なければ隣接する圧電素子１
６₁，１６₂，…，１６₆に伝播されないので、途
中の減衰が大きく、実質的には隣接する弦１５₁，
１５₂，…，１５₆を伝播している超音波の影響を
受けることがない。さらに、超音波の送信と受信
とを別個の圧電素子２３₁乃至２３ｎ，１６₁乃至
１６₆で行うので、フレツト位置判別回路２４は
圧電素子２３₁乃至２３ｎからの送信波とそのエ
コーとの区別を付けやすい。加えて、圧電素子２
３₁乃至２３ｎ自身の減衰振動と弦１５₁乃至１５
_６を伝播してくる送信波のエコーとが重畳しても
フレツト位置の判別に何等影響がないので、圧電
素子２３₁乃至２３ｎの振幅を大きくさせること
ができ、フレツト位置判別手段２４は揆弦による
弦１５₁乃至１５₆の振動と弦１５₁乃至１５₆を伝
播してくる超音波との区別を付けやすく、SN比
を大きく設定することができる。

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。

さらに、上記実施例では弦１５₁，１５₂，…，
１５₆毎に受信部３３乃至データ変換テーブル４
６を設けたが、弦１５₁，１５₂，…，１５₆を伝
播してくる超音波を単一の受信部３３乃至データ
変換テーブル４６で時分割処理してもよい。

また、上記実施例では電磁ピツクアツプ２１₁，
２１₂，…，２１₆により揆弦を検出するようにし
たが、揆弦による弦１５₁，１５₂，…，１５₆の
振動を圧電素子１６₁，１６₂，…，１６₆で検出
するようにしてもよい。すなわち、弦１５₁，１
５₂，…，１５₆を伝播する超音波に比べ揆弦によ
る弦１５₁，１５₂，…，１５₆の振動はその周波
数が低いので、第９図に示されているように、圧
電素子１６₁，１６₂，…，１６₆で発生する電気
信号Ｓ３をハイパスフイルタ４０と並列にローパ
スフイルタ６１にも供給する。ハイパスフイルタ
４０は高周波の超音波に基因する成分を電気信号
Ｓ３から抽出し、これを信号検出回路４１に供給
してパルス信号Ｐ２を形成する。一方、ローパス
フイルタ６１は電気信号Ｓ３から弦１５₁，１５
_２，…，１５₆の振動成分を抽出し、これを信号検
出回路６２に供給してキーオン信号KONとする。
従つて、受信部３３を第１０図のように構成する
ことにより、電磁ピツクアツプ２１₁，２１₂，
…，２１₆を省略することができ、構成の簡素化
を図ることができる。

【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図の駒受けの平面図、第
５図は一実施例のネツク部を示す拡大平面図、第
６図は第５図の断面図、第７図は一実施例のブロ
ツク図、第８図は一実施例のタイミングチヤート
図、第９図は一実施例の受信部を示すブロツク
図、第１０図は一実施例の変形例における受信部
を示すブロツク図である。 １３₁乃至１３ｎ……フレツト、１５₁乃至１５
_６……弦、１６₁乃至１６₆……圧電素子、２３₁乃
至２３₆……圧電素子、２４……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一つに接触
   可能な複数のフレツトと、 該複数のフレツトにそれぞれ対応して設けられ
   間欠的な超音波を同時に発信し該超音波をフレツ
   トを介し前記弦に伝達可能な複数の超音波発信手
   段と、 前記弦の一端部に設けられ前記弦を伝播する超
   音波を受信する超音波受信手段と、 前記超音波の発信と前記超音波受信手段による
   超音波の受信と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。