JPS6412397B2 - - 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、演奏者が
押圧した弦とその押圧位置とを超音波による走査
で検出し、該検出結果に基づき発音すべき楽音の
音高を指定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、楽音の発音に際し
て、演奏者により押圧された弦とその弦に接触す
るフレツトとを判別し、該判別結果に基づき発音
すべき楽音の音高を特定することと、揆弦を検知
することとが必要であり、従来の電子弦楽器で
は、かかる楽音の発音過程におけるフレツト位置
の判別と揆弦の検知とを、揆弦時の弦に発生する
振動の周波数を該弦に対応して設けられた電磁ピ
ツクアツプにより弦の振動に相似する波形の電気
信号に変換し、該電気信号の周波数からフレツト
位置の判別を、また、該電気信号のピークから揆
弦の検出をそれぞれ行つていた。

しかしながら、かかる電磁ピツクアツプを使用
する従来の電子弦楽器にあつては、電磁ピツクア
ツプで形成される電気信号の周波数に基づきフレ
ツト位置を判別していたので、各弦に正確な張力
を付与していなかつた等の理由で各弦間の音程の
調整が狂つていると、複数の弦に跨つて発生され
る楽音の音程関係が不自然になり、正しい音階に
従つた演奏が不可能となつていた。かかる不都合
を防止するには、演奏前に複数の弦間の音程の調
整に正確を期さなければならず、演奏前の調整が
煩雑になるという難点があつた。

加えて、ピークの検出には、少なくとも、弦が
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う
え、揆弦直後の弦の振動には、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
たので、演奏者が弦を揆弦してから楽音が発生さ
れるまでに長時間を要し、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
難点もあつた。

これらの難点を解決すべく、本願出願人は、実
願昭60−084590号において演奏開始前に弦間に正
確な調整を要しない電子弦楽器を提案した。この
実願昭60−084590号で提案された電子弦楽器で
は、ネツク本体上に音高順に埋設された演奏操作
部材を演奏者が指で触れることにより該演奏操作
部材から人間の容量に基づく操作信号が出力さ
れ、この操作信号により前記演奏者の指に接触し
た演奏操作部材に対応する楽音の音高の指定を行
なうことができる。

さらに本願出願人は、揆弦と楽音の発生との時
間差を短縮すべく、特願昭60−240138号において
各弦に対応して超音波送受信手段を設けた電子弦
楽器を提案した。この特願昭60−240138号におい
て提案された電子弦楽器は、各超音波送受信手段
から対応する弦に伝播された超音波を該弦に接触
するフレツトで反射させ、再び超音波送受信手段
に戻るまでの時間に基づき演奏者により押圧され
た弦が接触するフレツトの位置を判別するもので
ある。

＜発明の解決しようとする問題点＞ しかしながら、実願昭60−084590号で提案され
た電子弦楽器では、演奏者が演奏操作部材を指で
触れることにより発音を所望する楽音の音高を指
定していたので、演奏者と演奏操作部材との電気
的良導性を維持することが不可欠であり、時間の
経過と共に演奏操作部材に埃等が付着すると、電
気的良導性が失われ、音高の指定が不可能になる
という問題点があつた。

一方、特願昭60−240138号において提案された
電子弦楽器では、超音波が弦を伝播する時間に基
づきフレツト位置の判別を行うことから、弦の伝
播中に超音波が減衰すると、超音波送信手段が超
音波の当初のピークを必ず検出するとは限らなく
なり、検出されるピークが一定しなくなると超音
波の伝播時間に誤差が含まれることになり正確な
フレツト位置の判別を期しがたいという問題点が
あつた。

本発明は、上記従来技術の難点と共に上記先行
技術の問題点をも解決するものであり、演奏開始
前の調製が容易であり、揆弦と楽音の発生との時
間差が極めて短く、しかも、弦の汚れおよび弦を
伝播する超音波の減衰に影響を受けることのない
優れた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、複数の弦と、該複数の弦に対応して
それぞれ設けられた複数の超音波送信手段と、該
複数の超音波送信手段に超音波を対応する弦に順
次伝達させる駆動手段と、互いに離隔して設けら
れた複数の超音波検出器で構成されており上記弦
が押圧されたとき該弦を伝播している超音波が上
記複数の検出器のうちのいずれか一つに伝達され
る超音波受信手段と、上記弦の一端部に超音波を
伝達した超音波送信手段と上記超音波の伝達され
た超音波検出器との組合せに基づき発生すべき楽
音の音高を指定する音高指定手段とを具えて構成
したことを要旨とする。

＜作用および効果＞ 本発明は、複数の弦にそれぞれ対応して設けら
れた複数の超音波送信手段で発生される超音波を
駆動手段により順次対応する弦に伝達させ、該対
応する弦に伝達された超音波は該弦を伝播してゆ
く。ここで、演奏者が発音を所望する楽音の音高
を指定すべく上記複数の弦の何れか一本を押圧す
ると、該弦を伝播している超音波は複数の超音波
検出器のいずれかに伝達される。駆動手段は、複
数の超音波送信手段で発生する超音波を順次対応
する弦に伝達させるので、超音波の伝達された超
音波検出器と該超音波を弦に伝達させた超音波送
信手段との組合せに基づき演奏者の押圧した弦と
その押圧位置とを特定することができる。楽曲の
演奏において、演奏者は押圧する弦とその押圧位
置とで音高を指定するので、上記押圧された弦と
その押圧位置とに基づき発音すべき楽音の音高を
指定することができる。

このように本発明に係わる電子弦楽器では、発
生すべき楽音の音高の指定を、揆弦による弦振動
の共振周波数とは無関係に指定できるので、予め
各弦の張力等を正確に設定しなくてもよく、演奏
開始前の調整を不要にすることができる。

さらに、発生させるべき楽音の音高の指定は楽
音発生のタイミングの指定（例えば、揆弦）と無
関係に行うことができ、通常の演奏では音高の指
定を楽音発生のタイミングの指定に先行させるの
で、楽音発生のタイミングの指定と楽音発生との
時間差を実質上無くすことができ、演奏者に自然
な演奏感覚を与えることができる。

しかも、演奏者は音高を指定するために弦を押
圧するものの演奏者と弦との間で電気信号の授受
を行なう必要がないので、長期間の使用により弦
に埃等が付着しても演奏に何等影響を与えること
がない。

加えて、本発明に係わる電子弦楽器は、発音す
べき音高を超音波を検出した超音波検出器と該超
音波を弦に伝達させた超音波送信手段との組合せ
に基づき指定しているので、超音波検出器は単に
超音波の存在を検出すればよく、超音波のいずれ
のピークが検出されたのかは問題にならない。従
つて、弦を伝播する超音波が減衰しても減衰の影
響は音高指定の誤差にはならず、正確な音高の指
定が可能になる。

＜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、１はギターのボデ
イを示している。ボデイ１のネツク部２には、そ
の長手方向と直角にｎ本、典型的には22本のフレ
ツト３₁，３₂，…，３₂₂が固定されており、ネツ
ク部２先端のネツク頭部に設けられた弦巻とボデ
イ１に立設されたテールピース４との間には６本
の互いの太さの異なる鋼製の弦５₁，５₂，…，５
_６（裸線または巻線）が張設されている。テールピ
ース４の近傍には超音波送信手段としての６個の
セラミツクス製の圧電素子６₁，６₂，…，６₆が
互いに分離された状態で弦５₁，５₂，…，５₆に
それぞれ接触しており、これらの圧電素子６₁，
６₂，…，６₆は駆動手段としての駆動回路７から
順次高周波パルス信号Ｐ１の供給を受けて超音波
を発生し、該超音波を接触している弦５₁，５₂，
…，５₆に伝達する。

前述の圧電素子６₁，６₂，…，６₆とフレツト
３₁，３₂，…，３₂₂との間には電磁ピツクアツプ
８₁，８₂，…，８₆が各弦５₁，５₂，…，５₆（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８₁，８₂，…，８₆は演奏者
により弾かれた弦５₁，５₂，…，５₆の振動を検
出し、該検出結果に基づき揆弦信号KONを弦５
_１，５₂，…，５₆に対応して設けられたトーンジ
エネレータ９₁，９₂，…，９₆に供給する。

前述のフレツト３₁，３₂，…，３₂₂の下には第
２図に詳示されているように、超音波受信手段と
しての圧電素子１０₁，１０₂，…，１０₂₂がそれ
ぞれフレツト３₁，３₂，…，３₂₂に対応して設け
られており、これらの圧電素子１０₁，１０₂，
…，１０₂₂はフレツト３₁，３₂，…，３₂₂の下面
に全面で接触している。従つて、弦５₁，５₂，
…，５₆に伝達された超音波は、その弦５₁，５₂，
…，５₆がネツク本体２に押圧されていずれかの
フレツト３₁，３₂，…，３₂₂に接触し、その結
果、超音波は弦５₁，５₂，…，５₆からそのフレ
ツト３₁，３₂，…，３₂₂に伝播され、該フレツト
３₁，３₂，…，３₂₂に接触している圧電素子１０
_１，１０₂，…，１０₂₂により再び電気信号に変換
される。この弦５₁，５₂，…，５₆を伝播する超
音波の伝達されたフレツト３₁，３₂，…，３₂₂を
表す電気信号Ｓ１は音高指定手段としての音高指
定回路１１に送出され、該音高指定回路１１は、
電気信号Ｓ１と圧電素子１０₁，１０₂，…，１０
₂₂により検知された超音波を伝播させた弦５₁，
５₂，…，５₆を指定する電気信号Ｓ２とに基づき
発音すべき楽音の音高を指定し、該発音すべき楽
音の音高を表すキーコード信号KCをトーンジエ
ネレータ９₁，９₂，…，９₆に送出する。トーン
ジエネレータ９₁，９₂，…，９₆はキーコード信
号KCと楽音制御スイツチ回路１２から供給され
る楽音制御信号Ｓ３とに基づき楽音信号Ｓ４を形
成し、電磁ピツクアツプ８₁，８₂，…，８₆から
揆弦信号KONが供給されると該楽音信号Ｓ４を
サウンドシステム１３に送出する。サウンドシス
テム１３は楽音信号Ｓ４に基づき、演奏者の押圧
した弦５₁，５₂，…，５₆と該弦５₁，５₂，…，５
_６の接触したフレツト３₁，３₂，…，３₂₂とで特定
される音高の楽音を発生させる。

次に、駆動回路７と音高指定回路１１との構成
は詳述すれば以下の通りである。第３図は駆動回
路７と音高指定回路１１との構成を表す電気回路
図であり、図において、発振器２１から出力され
る高周波パルス信号Ｐ１（または高周波を含むパ
ルス信号）は、各圧電素子６₁，６₂，…，６₆に
対応して設けられたアンド回路２２₁，２２₂，
…，２２₆の一方の入力端子に並列に供給される
と共に、分周器２３にも供給される。この分周器
２３は、供給された高周波パルス信号Ｐ１を所定
の比で分周し、一定周期のクロツク信号CKを形
成する。このクロツク信号CKがカウントパルス
としてリングカウンタ２４に印加される度に、該
リングカウンタ２４は論理「１」を第１出力端子
乃至第６出力端子から順次循環出力させる。これ
ら第１出力端子乃至第６出力端子はアンド回路２
２₁，２２₂，…，２２₆の他方の入力端子にそれ
ぞれ接続されているので、他方の入力端子に論理
「１」が供給されたアンド回路２２₁，２２₂，…，
２２₆は、発振器２１から送出された高周波パル
ス信号Ｐ１を該アンド回路２２₁，２２₂，…，２
２₆に対応して設けられている圧電素子６₁，６₂，
…，６₆に供給する。その結果、圧電素子６₁，６
_２，…，６₆は高周波パルス信号Ｐ１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）の超音波を発生し、該超
音波を圧電素子６₁，６₂，…，６₆に接触してい
る弦５₁，５₂，…，５₆に伝達する。従つて、弦
５₁，５₂，…，５₆にはクロツク信号CKと同一間
隔ずつ位相の異なる超音波が順次伝達され、弦５
_１，５₂，…，５₆を伝播してゆく。上述のリング
カウンタ２４の出力はエンコーダ２５にも供給さ
れ、このエンコーダ２５で３ビツトの第１アドレ
ス信号AD１に変換される。

これに対して、フレツト３₁，３₂，…，３₂₂に
それぞれ接触している圧電素子１０₁，１０₂，
…，１０₂₂の出力はエンコーダ２６に供給され、
該エンコーダ２６で５ビツトの第２アドレス信号
AD２に変換され、上述の第１アドレス信号AD
１と共にラツチ回路２７に供給される。このラツ
チ回路２７は第１および第２アドレス信号AD
１，AD２を上述のクロツク信号CKがラツチ解
除信号Ｓ５として印加されるまでラツチし、これ
ら第１、第２アドレス信号AD１，AD２をデー
タ変換テーブル２８に供給し続ける。データ変換
テーブル２８は、演奏者により指定可能な音高を
キーコードとしてそれぞれアドレス指定可能に記
憶しており、これらのキーコードは、第１、第２
アドレス信号AD１，AD２によりアドレス指定
されて読み出され、キーコード信号KCとしてテ
マルチプレクサ２９に送出される。このデマルチ
プレクサ２９は、第１アドレス信号AD１に基づ
き弦５₁，５₂，…，５₆に対応するトーンジエネ
レータ９₁，９₂，…，９₆にキーコード信号KCを
それぞれ送出する。キーコード信号KCの供給さ
れたトーンジエネレータ９₁，９₂，…，９₆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８₁，８₂，…，
８₆が揆弦を検知して該検知に基づく揆弦信号
KONを対応するトーンジエネレータ９₁，９₂，
…，９₆に印加すると、楽音制御スイツチ回路１
２の指示に従い楽音信号Ｓ４をサウンドシステム
１３に供給する。なお、弦５₁，５₂，…，５₆を
押圧することなく開放弦の状態で揆弦する場合
は、エンコーダ２５から出力される第１アドレス
信号AD１は弦５₁，５₂，…，５₆を指定するコー
ドとなり、エンコーダ２６から出力される第２ア
ドレス信号AD２は、いずれも「00000」になる。

次に、演奏者が所定音高の楽音を発生させるこ
とを所望して、例えば弦５₁をネツク本体２に押
圧し、該弦５₁をフレツト３₁に接触させた場合を
例にして上記一実施例の作用を説明する。すでに
説明したように、発振器２１からアンド回路１０
_１，１０₂，…，１０₂₂に並列的に供給されている
高周波パルス信号Ｐ１は、アンド回路１０₁，１
０₂，…，１０₂₂にストローブ信号として順次供
給されるリングカウンタ２４の出力「１」に同期
されて、圧電素子８₁，８₂，…，８₆に順次印加
され、圧電素子８₁，８₂，…，８₆にそれぞれ一
定時間ずつ位相の異なる超音波を順次発生させて
いる。

そこで、上述のように弦５₁が押圧されフレツ
ト３₁に接触すると、リングカウンタ２４の出力
「１」がアンド回路２２₁に供給された高周波パル
ス信号Ｐ１が圧電素子６₁に印加されたとき、該
高周波パルス信号Ｐ１に基づく超音波は弦５₁お
よびフレツト３₁を介して圧電素子１０₁に伝達さ
れ、該圧電素子１０₁により電気信号に変換され
る。リングカウンタ２４の出力「１」がアンド回
路２２₁に供給されたときのエンコーダ２５に対
する入力は「100000」であり、弦５₁を伝播した
超音波は圧電素子１０₁によつてのみ検出される
ので、エンコーダ２６への入力は「10000…０」
となる。その結果、エンコーダ２５，２６からは
第１アドレス信号AD１「100」と、第２アドレ
ス信号AD２「10000」とがそれぞれ出力される。
これら第１、第２アドレス信号AD１，AD２は
ラツチ回路２７にラツチされ、弦５₁の第１フレ
ツト３₁に対応した音高のキーコードが記憶され
ているデータ変換テーブル２８のアドレスが指定
される。その結果、弦５₁の第１フレツト３₁に対
応した音高のキーコードを表すキーコード信号
KCが、データ変換テーブル２８からデマルチプ
レクサ２９に送出され、デマルチプレクサ２９は
第１アドレス信号AD１に基づきデータ変換テー
ブル２８から読み出されたキーコードを表すキー
コード信号KCを弦５₁に対応するトーンジエネレ
ータ９₁に転送する。なお、分周回路２３からリ
ングカウンタ２４に新たなクロツク信号CKが印
加されると、第１アドレス信号AD１の内容が変
化するが、かかる変化した第１アドレス信号AD
１に基づきデータ変換テーブル２８から読み出さ
れたキーコードを表すキーコード信号KCはトー
ンジエネレータ９₁以外のトーンジエネレータ９
_２，…，９₆に転送されるので、演奏者が弦５₁を
第１フレツト３₁に押圧させている間、トーンジ
エネレータ９₁には弦５₁の第１フレツト３₁に対
応する音高を表すキーコード信号KCが供給され
続ける。

そこで、演奏者が弦５₁を揆弦すると、該弦５₁
の振動は電磁ピツクアツプ８₁により検出され、
キーオン信号KONがトーンジエネレータ９₁に送
出される。従つて、トーンジエネレータ９₁は、
キーコード信号KCに基づき弦５₁の第１フレツト
３₁に対応する音高の楽音信号Ｓ４を形成し、該
楽音信号Ｓ４をサウンドシステム１３に供給す
る。この楽音信号Ｓ４がサウンドシステム１３に
供給されると、サウンドシステム１３は弦５₁の
第１フレツト３₁に対応した音高の楽音を発生さ
せる。

従つて、上記実施例によれば、発生させられる
楽音の音高を弦５₁，５₂，…，５₆と弦５₁，５₂，
…，５₆に接触するフレツト３₁，３₂，…，３₆の
位置とに基づきデータ変換テーブル２８から読み
出されるキーコードで指定するようにしたので、
演奏開始前に弦５₁，５₂，…，５₆を正確に調整
しなくても所定音高の楽音を発生させることがで
きる。

また、揆弦前にキーコード信号KCをトーンジ
エネレータ９₁，９₂，…，９₆に供給することが
できるので、揆弦と略同時に楽音を発生させるこ
とができ、演奏者に自然な演奏感覚を与えること
ができる。

さらに、弦５₁，５₂，…，５₆に接触するフレ
ツト３₁，３₂，…，３₂₂の検出は、弦５₁，５₂，
…，５₆を伝播する超音波を圧電素子１０₁，１０
_２，…，１０₂₂で検出することによりなされるの
で、弦５₁，５₂，…，５₆に埃等が付着しても超
音波を圧電素子１０₁，１０₂，…，１０₂₂で検出
することには影響がなく、弦５₁，５₂，…，５₆
に接触するフレツト３₁，３₂，…，３₂₂を正確に
特定することができる。

加えて、弦５₁，５₂，…，５₆を伝播する超音
波は、圧電素子１０₁，１０₂，…，１０₂₂に電気
信号Ｓ１を発生させることができればよく、電気
信号Ｓ１に表された超音波のピークが最初のピー
クか否かは問題にならないので、弦５₁，５₂，
…，５₆の伝播中の減衰によるフレツト３₁，３₂，
…，３₂₂位置の誤検出は生じない。

なお、上記実施例では電磁ピツクアツプ８₁，
８₂，…，８₆により揆弦を検出するようにした
が、揆弦による弦５₁，５₂，…，５₆の振動を圧
電素子で検出するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例の概略側面図、第２図は一実
施例のネツク部を示す断面図、第３図は一実施例
の電気回路図である。 ５₁乃至５₆……弦、６₁乃至６₆……圧電素子、
７……駆動回路、１０₁乃至１０₂₂……圧電素子、
１１……音高指定回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の弦と、 該複数の弦に対応してそれぞれ設けられた複数
   の超音波送信手段と、 該複数の超音波送信手段に順次超音波を対応す
   る弦に伝達させる駆動手段と、 互いに離隔して設けられた複数の超音波検出器
   で構成されており上記弦が押圧されたとき該弦を
   伝播している超音波が上記複数の検出器のうちの
   いずれか一つに伝達される超音波受信手段と、 上記弦の一端部に超音波を伝達した超音波送信
   手段と上記超音波の伝達された超音波検出器との
   組合せに基づき発生すべき楽音の音高を指定する
   音高指定手段とを具えた電子弦楽器。