JPH0353295A - 電子風鈴 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電子回路を用いた風鈴に関する。特に，風のな
い室内においても従来の風に吹かれて鳴る風鈴と同様な
音色を発生させることかできる風鈴に関するちのである
。

（従来の技術） 夏になると冷感や和らぎを得る一つの方法として風鈴の
音色を聞くという習慣が古くから伝えられている。近年
は空調機の普及の結果、室内が締め切られるため戸外に
つるした風鈴の音色を楽しも機会が乏しくなったが、冷
房の有無にかかわらず風鈴の音色を求める欲求は依然と
して強く残っている。この欲求に応える手段として自然
風によって振子を釣鐘に打ちつけることなく人工的に風
鈴の音色をつくり出す方法が開示されている。

特開昭６３−１）８１９２で提案された方法は、風鈴の
代わりに戸外に置いた風速一電圧変換２３によって風速
の変化に対応する信号を取り出し、これをシンセサイザ
ーに送って風鈴音に近い合成音を作り出そうという方法
である。

また、特開昭６３−７８１９９による方法は、自然風が
振子を揺らして釣鐘を鳴らすことを代行する電動の駆動
装置を設け、これによって振子またはハンマーを動かし
て釣鐘を鳴らす方法である。従って、風鈴を鳴らすのに
自然風は必要ない。また、コシ源として太陽電池を用い
るので設置も簡噴である。

（発明が解決しようとする問題点） 風鈴の音色を自然風によらずに人工的に作り出すには二
つの要素を模擬せねばならない。

第−は、振子が釣鐘を打ったときの周波数や波形の模擬
であり、特に高調波の加えがたが重要である。特開昭６
３−１）８１９２ではシンセサイザーによって模擬音を
作る案がとられ、一方、特開昭６３７８１９９では太陽
電池による電力で振子を機械的ζこＳ”ＪｆＴに打ちつ
けて実際の風鈴音を作る方法が提案されている。この方
注によれば実際の音が作られるが太陽電池で振子を駆動
させるには消費電力を吟力節滅する必要がある。

第二の要素は発音の不規則性を作り出すことである。発
行の頻度に規則性があると不自然さが感じられ、すぐ飽
きてしまう。

特開昭６３−１）８１９２では不規則性を得るために自
弘風を利用し、風速の変動を正気信号に変換する手段を
用いている。この方法によればロタペ風の不規Ｈ＋１性
を忠実に取り出せるが、反面、戸外に風速変換２３を取
りつけるなど風鈴を作動させるうえでの商易さが失われ
、コストち高くなる。

方、特開昭６３−７１）１）９９では振子をゆする機構
にカムが用いられ、カムの形を不規則にすることで振子
の動きに不規ｊｉｌｌ性を与えている。しかし、カムは
モーターによって回転されているので回転に伴う規則性
が残り、完全な不規門性が得られない。また数秒間以上
の不作動のような間欠的な作動をさせることち困雉であ
る。

（問題点を解決するための手段） 上記のように自然風に頼ることなく、忠実な風鈴音を人
工的に作るためには昌色を模擬する手段の他に発音の強
弱や頻度の不規１）１性を作り出すｆ段が必要であり、
かつ、両者を効果的に組み合わせる必要がある。

音色の模擬手段としては電子回路による合成音方式でも
よいし、現数の風鈴音のサンプルを録ａ一、それらを別
の手段で再生してもよい。あるい：ま′１δ動駆動装置
によって実際に振子を釣鈴に打ち一）ける機械式でもよ
い。

允昌の不規リ１）性の発生手段としては電子的ランダム
ジェネレー夕を用いる。この回路によって得られたラン
ダム信号を合成音回路に加えて合成音の発生パターンを
変調すれば、発音頻度や強弱の不ＩＪ　ｉ，＋１性、す
なわち、間欠的な発音をつくることができる。あるいは
、このランダム信号を振子の駆動装置に人力することに
よっても上と同様な苅渠を得ることができる。どちらの
場合にも電源には太陽電池を用いる。これによって設置
や保守のＦ間が全く不要になる。

（作用） ゛Ｉ＄　Ｐ合成音発生回路または風鈴音の録音再生回諮
，あるいは釣鐘を打つ振子の駆動装置と電子的ランダム
ジェネレー夕を組み合わせることによって、自然風に頼
ることなく忠実な風鈴音を発生させることができる。

（実施例） ｆａｌ実施例ｌ 実施例１は、風鈴の音を′１卜子回路によって発生させ
るものである。

一般に、風鈴や楽器が発生する楽ｇの振動波形は複数の
正弦波に分解することができる。その場合、その最も振
動数の低いちのを基Ｊあるいは轡本波といい、その他の
ものを上音あるいは高調波という。弦楽器や管楽器の上
音は、基笥の！：％　教侶の振動（倍音という）のみで
あるが、風鈴，鈍、あるいは打楽器の上音は倍音も含ま
れるがＧ’ｉ　ａでない上音も含まれている。従って、
風鈴の昌ナ電子音で再現する場合には基音と倍音ならび
に非倍音（倍音でない上音）とを合成する。

人間の耳は最良の条件（健康な耳を持ち、静かな環境で
、適当な強さのきを聴く）において１６〜２００００１
）ｚの周波数のａを聴くことができる。３０００１）ｚ
付近の音に対して最も感度がよく、これより低い周波故
と高い周波数の範囲では感度は（氏下する。従って、弱
い音の場合には可聴周）Ｆｌ故範囲：ｉ狭くなり、風鈴
の音のような場合には５００〜５０００Ｈｚ程度となる
。

風鈴の基音は人間の耳の感度のよい１０００〜４０００
ＨＩ．にある。この基音の他に５０００Ｈｚ程度までの
倍音ならびに非倍音を合成することによって、ほぼ忠実
に風鈴の音を電子音で再生することができる。

第ｌ図は実施例ｌの立体図である。掛け紐ｌで本風鈴を
つるす。ケース２の外側表面には太陽電池３が張りつけ
てある。飾り短冊４は外観のためだけのものであり、機
能的にはなくてもよい。ケース２の内部には風鈴の音を
発生するための電子回路５が組みこまれている。太陽電
池３は、室外光または室内光を受けて電力を発生する。

電子回諮５は太陽電池３の発生する電力により作動する
。従って，本風鈴は室外光または室内光を受けたとき作
動し、これらの光がなくなる夜間消灯時には自動的に作
動を停止する。外観上の好みによって、ケース２の外側
に任意の形の透明なケ−スをかぶせてもよい。

第２図は実施例１の電子回路５の機能ブロックレ１であ
る。基音発生回路１）は風鈴の基音の周波数「。ｆｌｌ
ｚｌを発生する回路である。前述のごとくｆ。は一般に
ｉｃｏｏ〜４０００ｔｌｚである。第２倍音発生回路ｌ
２はｆ。をうけて２ｆｏの周波数を発生させる回路であ
る。非倍音発生回路ｌ３は（ｇ音でない上音を発生させ
るための回路である。

風鈴がたたかれた直後は基音に対する上笥の振幅比が高
く、時間とともに上音の比率が低下する特性がある。可
変増幅回路ｌ４はこの特性を模擬するためのものであり
、ウオツシュアウト回路２０の出力に従って増幅度が変
わる増幅器である。

混合器ｌ５は基音と、倍音ならびに非倍音を加算、混合
する回路である。

以上の部分で、風鈴の音色を連続音として発生させるこ
とができる。

ランダム波発生回路ｌ６と、フィルタ回路１７と、スレ
ッショルド回路ｌ８と，ピーク値回路ｌ９とは、風に吹
かれて風鈴が打たれる強さとタイミングを模擬した信号
を発生する回路である。

ランダム波発生回路ｌ６は、　ｆＱＱにホワイトノイズ
といわれるランダム波を発生する回路である。

ホワイトノイズは直流から高周波（ｌ　ＫＨｚ以上）ま
での周波数範囲で一様なスペクトラムを持ち、時間に対
して振幅と周波数がランダムに変わるものである。風速
の変化はランダム性を持っているのでホワイトノイズを
利用して風の作用を模擬することができる。ランダム波
は、たとえば、ダイオド等の半導体から発生する熱雑音
を増幅して得ることができる。風鈴の鳴る頻度は５　Ｈ
ｚ以下であり、またある風速以上のときしか鳴らない。

フィルタ回路ｌ７はランダム波の高周波をカットして１
虱鈴の鳴る頻度に相当するランダム波にするためのもの
である。また、スレツショルド回路ｌ８はスレッショル
ド（不感帯）を設けて、ある振幅以七のランダム波のみ
を得る。これは風鈴を鳴らすことのできる凰速以上の信
号を選択するものである。ピーク値回路ｌ９は入力波形
のピーク値を短晴間、例えば０．０５秒保持する波形を
出力する。これは風鈴をたたく信号として利用する。風
鈴はたたかれた後、音波が時間とともに減衰する。

ウ才ツシュアウト回路２０はこれを模擬するための回路
である。この特性はコンデンサの放雷特性などを利用し
て得られる。掛算２３２ｌにより混合２Ｓｌ５の出力と
、ウオッシュアウト回路２０の出力を掛け算して風鈴の
音が時間と共に減衰する特性をちった波形を得る。

次に第２図と第３図によって、以上の機能を補足説明す
る。

第３図（ａ）はフィルタ回路ｌ７の出力波形であり、ラ
ンダム波の高周波はカットされており、低周波、例えば
５Ｈｚ以下のランダム波のみが出力されている。適当な
スレッショルドレベルを設定することによって、（ｂｌ
の如くスレッショルドレベルを越えた部分の波形のみが
スレッショルド回路ｌ８から出力される。これをピーク
値回路ｌ９に加えることによってピーク値がある時間、
例えば、０．０５秒間保持された波形（ｃｌが得られる
。（ｃ）の波形をウオッシュアウト回路２０に加えるこ
とによってｆｄｌの波形が出力される。混合器ｌ５の出
力とウオッシュアウト回路２０の出力を掛け算すること
によって（ｅ）の波形が掛算器２ｌから出力される。

以上で風鈴の音色の基本的な波形が得られる。

増幅２３２２によって増幅し、発音体２３に加えること
によって風鈴の音を再生することができる。発音体２３
は電気信号を音波に変換するものであり、例えば、ビエ
ゾエレクトリック素子のようなものである。あるいは小
型のスビーカでもよい。音量調ジ器２４は風鈴の音量を
好みの値に設定するためのものであり、たとえば、半固
定可変抵抗器を利用して増幅器２２の増幅度を設定する
。タイマー２５は風鈴の鳴る頻度を時間によって変え、
風鈴の鳴り方に変化を与えるためのものである。フィル
タ回路Ｉ７のカット才フ周波数とスレッショルド回路の
スレッショルドの値は一定値であると、ランダムといっ
ても風鈴の鳴る頻度はあまり変化がない。

そこでカットオフ周波数とスレッショルドの値をそれぞ
れ複数の値に切り賛えるようにし、タイマーによって時
間的にこれらを切り替えてゆき、風鈴の鳴る頻度の変化
幅を拡げる。たとえば、カット才フ周波数の値を２種、
スレッショルドの値を３神としタイマーから信号を送っ
て３０秒おきに順次切り替えてゆくと、３０秒ごとに風
鈴の鳴る頻度が変わり、その頻度が６種類変わることに
なる。

周波数調整器２６は風鈴の基音と倍音ならびに非倍音の
周波数を設定するためのものであり、たとえば半固定抵
抗器を利用してこの値を変え、風鈴の音色を好みのもの
に設定することができる。所要電力は次のようなオーダ
ーとしてよい。人の会話のき声のパワーはｌμＷ程度で
あり、ささやきのき声のパワーは０．００１μＷのオー
ダーであるといわれている。風鈴の音は人の耳の感度の
高い周波故領域であり、その音のパワーはｌμＷ以下で
充分である。１μＷ程度の音を出す本風鈴の電子回路５
の消費電力は３０　ｍＷ程度である。室内に差し込む外
光や室内の電灯の光で３０　ｍＷの電力を発生するため
の太陽電池の大きさは２０ｃｍ”程度の面積のものであ
り、ケース２の表面にはりつけて利用し得る大きさであ
る。

第１図の本風鈴の形は、機能とデザインを考えて自由に
選ぶことができる。

（ｂｌ実施例２ 実施例２は実際の風鈴の音を録音し、これを再生するも
のである。

実施例２は電子回路５の内容が異るのみで、その他は実
施例ｌと同じである。したがって、実施例２の立体図は
第ｌ図である。

前述のごとく、風鈴の音は打鈴の強さと、頻度に規１リ
性があるとすぐ飽きてしまう。実施例２ではこの問題を
解決するために次の方法による。

第４図は実施例２の電子回路５の機能ブロック［８＋で
ある。音声合成Ｌ　Ｓ　Ｔ　２７は風鈴の音を録音し、
再生することのできるＬＳＩである。録音はアドレスを
決めて複数の風鈴音を各アドレスに録音する。録音時間
はメモリー容量によるが長いものでは合計数分間録音す
ることができる。アドレスの故はアドレス指定に４ビッ
トのディジタル信号を使用するものでは１６個とること
ができる。ランダム信号から打鈴の信号を得るためのラ
ンダム波発生回路ｌ６と、フィルタ回路１７と、スレッ
ショルド回路ｌ８と，ピーク値回路Ｊ９と、タイマー２
５との機能については実施例ｌと同様である。

本発明では、実物の風鈴の音を打鈴の強さを変えてｇ声
合成ＬＳＴ２１にあらかじめ録音しておく。この場合、
たとえばアドレス番号ｌには最も打鈴の強さが強い風鈴
音を録音し、アドレス番号の順に打鈴の強さを弱めた風
鈴音を録音する。

アドレス変換回路２８はピーク値回路ｌ９の出力、すな
わち第３図（ｃｌの波形のパルスの高さを４ビットのデ
ィジタル信号に変換する回路であり、最も高いパルスの
場合、アドレスｌに相当するディジタル信号に、順次パ
ルスの高さが低くなるに従ってアドレス番号が増し、最
も低いパルスの場合、アドレスｌ６に相当するディジタ
ル信号に変換される。この出力により・、音声合成ＬＳ
Ｉ２７のアドレス指定が行なわれる。単安定マルチ回路
２９は大カバルス信号の高さにかかわらず一定の高さの
パルス信号を出力する。この出力信号が音声合成ＬＳＩ
に人力されると、指定されたアドレスがらａ声が読み出
され、これがアナログ信号に変換されて音声合成ＬＳＩ
２７から出力される。これを増幅器２２によって増幅し
、発音体２３に加えることによって風鈴音を聴くことが
できる。ここで、各々のアドレスに録音されている風鈴
音はそれぞれ数秒間あるが、この再生途中にピーク値回
路ｌ９から次のパルス信号が入力された場合には、再生
途中の風鈴音は中断されて、新たに入力されたパルス信
号によって指定されたアドレスから読み出しが開始され
る。録音再生の周波数帯域を５　Ｈｚ以下とし、打鈴の
強さが異なる１６種の風鈴音を各６秒ずつ録音再生する
場合のメモリー容量は１メガビットである。

（Ｃ）実施例３ 実施例３は実物の風鈴を電磁石で打つものである。本発
明の要点は打鈴の方法にある。

第５図は立体図であり，第６図は鈴３０の断面図である
。

掛け紐ｌと、ケース２と、太陽電池３と、飾り短［４と
は実施例ｌの第１図と同様の機能を持つ。

鈴３０は電磁石３１に電流を流すことによって、可動鉄
片３２が第６図の横左方に動き、可動鉄片３２の先に固
定されている槌３３が鈴３０を打って鳴らす。

板ばね３４は可動鉄片３２と槌３３を電磁石３ｌに対し
て相対的に動きつるよう支持するとともに、雷磁石３ｌ
の電流が断たれたとき、可動鉄片３ｌと槌３３を元の位
置に復帰させる役目をする。電磁石３ｌと板ばね３４と
は取付部材３５によって鈴３０に固定されている。

第７図は実施例３の機能ブロック図である。風によるラ
ンダムな現象を模擬する方法は実施例ｌの第２図と同様
である。ピーク値回路Ｉ９の出力信号を増幅器２２によ
って増幅し、電磁石３ｌに電流を流して本風鈴を鳴らす
。この機械的な打鈴法においては、太陽電池３を小型化
するために、電磁石３ｌの消費電力はできるだけ節減し
なければならない。本発明では、必要な電磁力を発生し
、かつ消費重力を節減するために次のようにする。風鈴
を鳴らすための風力は小さく、５　ｍ／ｓの風のとき、
せいぜいＩｇ程度である。風鈴を打つのに必要な力は、
板ばね３４に抗する力をも加算して最大５ｇ程度でよい
。電磁石３ｌのストロークを３ｍｍ程度とすると電磁石
３ｌの消費電力は約ＩＷが必要である。電磁石に電流が
供給され始めてから槌３３がストローク：Ｉｍｍ動くの
に要する時間は、電磁石のインダクタンスと抵抗による
電気的時定数に基ずく遅れ時間と、機械的に移動するた
めに要する時間の相である。実施例３の場合の電気的時
定数に基ずく遅れ時間は０　．　２　ミＩＩ秒程度であ
り機械的な遅れ時間は１　０　ミ’Ｊ秒程度である。従
って、電磁石３ｌに電流を供給する電力はパルス状にＩ
Ｗの電力を２０ミリ秒程度供給すればよい。一方、太陽
電池は、パルス状に定＋８　｛＋ｆｆを越える電力を供
給することができないので、本発明では次のごとくする
。すなわち、太陽電池に並列にコンデンサ３６を接続す
る。太陽電池３からコンデンサ３６に充電し、コンデン
サ３６から電子回路５を通じて電磁石３ｌにパルス状に
電力を供給するようにすれば太陽電池３の定格電力は本
風鈴の平均電力を供給しうるものでよい。本風鈴の打鈴
の頻度を、１秒に２回程度とすると、平均電力は４０　
ｍＷ程度となる。電子回路の消費電力をも含めて実施例
３の平均消費宗力は５０　ｍＷ程度であり、太陽電池の
大きさは３０ｃｍ２程度でよい。

市圧を５■とすると必要なコンデンサの容里は２０００
μＦ程度となる。２２００μＦ、６．３ｖ用電解コンデ
ンサの大きさはｌ２．５Φ×２０關程度である。

第５図では鈴３０とケース２とは上下に配置してあるが
、必ずしもこのようにする必要はなく、鈴３０の外側に
同心円状にケース２を配置することもできる。

第８図は、このように配置した場合の例を示す。鈴３０
の音がこもらないようにケース２の上部には孔をあける
。

（効果） 本発明の風鈴は、風鈴音の発生に関しては、雫子回路で
発生させる方法と、風鈴音を録音再生する方法と、風鈴
を電磁力で打つ方法とにより、風鈴音発生のタイミング
に関しては、ランダム信号を処理する方法によっている
ので、風のない室内においても従来の風鈴と同様な風鈴
音を発生させることができる。

また、本風鈴の電力は太陽電池によって供給しているの
で、本風鈴は外部と配線を引く必要がなく、室内光や室
外光が断たれたときは風鈴音を自Φ力Ｗ　＋ヒさせるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１と実施例２の立体図 第２図は実施例ｌの機能ブロック図 第３図は実施例ｌの電子回路の波形説明図第４図は実施
例２の機能ブロック図 第５図は実施例３の立体図 第６図は実施例３の鈴３０の断面図 第７図は実施例３の機能ブロック図 第８図は実施例３の別の部品配置をした場合の断面図 である。 Ｋ通ｇ肚号 ｌ一掛け紐 ３一太陽電池 ５一雫子回路 １）一基音発生回路 ２−ケース ４一飾り短冊 ｌ２一第２倍音発生回路 １３一非倍音発生回路 １５一混合器 ｌ７−フィルタ回路 １つ−ピーク値回路 ２１一掛算器 ２３一発音体 ２５−タイマー ２７一音声合成ＬＳＩ ２９−ｔｔｉ安定マルチ回路 ３１−Ｔｉ磁石 ３３一槌 ３５一取付部材 ｌ４一可変増幅回路 ｌ６−ランダム波発生回路 １８−スレッショルド回路 ２０−ウオッシュアウト回 路 ２２一増幅器 ２４一音量調整器 ２６一周波数調整器 ２８−アドレス変換回路 ３〇一鈴 ３２一可動鉄片 ３４一板ばね ３６−コンデンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）風鈴音を電子回路で発生させる手段と、電子回路
   で発生させたランダム波を処理して、風鈴音の発音のタ
   イミング信号を得る手段とを持ち、電力の供給を太陽電
   池で行なうようにしたことを特徴とする電子風鈴。
2. （２）風鈴音を録音再生して発生させる手段をもった請
   求項（１）の電子風鈴。
3. （３）風鈴音を電動の駆動装置によって発生させる手段
   をもった請求項（１）の電子風鈴。
4. （４）駆動装置にパルス状に電力を供給し、その電力は
   太陽電池とコンデンサを組み合わせた電源から供給する
   請求項（３）の電子風鈴。