JPS62289894A - 電子弦楽器 - 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】 ３、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、演奏者が指定する
音高を超音波信号の走査により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
接触しているフレットの位置を判別し、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、撥弦のタ
イミングを検知して上記特定された音高の楽音を発生さ
せている。

かかる電子弦楽器の発音過程におけるフレット位置の判
別は、撥弦時に弦がその弦長に対応する周期で振動する
ので、電磁ピックアップにより弦の振動をこれと相似し
た波形の電気信号に変換し、その波形のピーク間隔に基
づきなされていた。

しかしながら、上記電気信号のピーク間隔に基づき弦と
接触しているフレットを判別する方法では、撥弦から楽
音の発生までに長時間を要し演奏者に不自然な印象を与
えていたことから、本願出願人は昭和６０年特許願第２
４０１３８号（以下、先願という）において、弦と接触
しているフレット位置を超音波信号による走査に基づき
判別する電子弦楽器を提案した。

この先願において提案された電子弦楽器の一実施例では
、信号検出回路４１が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を発生し、カウンタ３８は高周
波パルスＰ１の送出からパルス信号Ｐ２の発生までに供
給されたクロック信号Ｃ１数を計数して超音波信号の伝
播時間を計測し、この伝播時間に対応した音高の楽音を
発生させていた。

〈発明の解決しようとする問題点〉 上記先願によって提案された電子弦楽器の一実施例では
、信号検出回路４１が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を発生させていたが、この信号
検出回路４１に対しては、弦と接触するフレットで最初
に発生する１次エコーを２次以降のエコーやノイズから
峻別することに関しては特段の考慮が払われていなかっ
たので、信号検出回路４１が２次以降のエコーやノイズ
に基づきパルス信号Ｐ２を発生させることがあり、かか
る２次以降のエコー等により発生したパルス信号Ｐ２に
基づき演奏者により弦と接触させられたフレットの位置
が判別されると、演奏者が意図していない音高の楽音が
発生するという問題点があった。

かかる問題点を第４図に基づきさらに詳しく説明する。

一般にパルス信号Ｐ２の電圧レベルＶｅは、圧電素子に
供給される駆動パルスの電圧レベルをＶｄ、圧電素子の
変換効率をＥｃｖ、圧電素子と弦、弦とフレットとの合
計接触損失をＬｃｎ、超音波信号の伝達距離をＬＰｇ、
単位距離当りの伝達損失をＣＰｇ、接触、反射の回数を
ｎ、振動を電圧に変換する効率をＥｖｅとすると、Ｖｅ
＝ＶｄＸＥｃｖＸ　（１−ＬｃｎＸｎ−ＬｐｇＸＣｐｇ
）ＸＥｖｃ と表される。上式において、駆動パルスの電圧レベルＶ
ｄ、圧電素子の変換効率Ｅｃｖ、合計接触損失Ｌｃｎ、
単位距離当りの伝達損失ＣＰｇは略一定なのでパルス信
号Ｐ２の電圧レベルＶｅの減少量は超音波信号の伝達路
ＭＬｐｇに比例する。

第４図に示されているように、時刻１０に圧電素子に供
給された駆動パルスＰＰＩに基づき発生した超音波はフ
レットに反射されて１次エコーを発生させ、この１次エ
コーは時刻ｔｌに圧電素子に到着してパルス信号ＰＰ２
に変換される。１次エコーは再び弦を伝播してゆき、フ
レットに反射されて２次エコーを発生し、この２次エコ
ーは時刻ｔ２に圧電素子に到着してパルス信号ＰＰ３に
変換される。パルス信号ＰＰ２の電圧レベルＶｅは破線
により、またパルス信号ＰＰ３の電圧レベルは一点鎖線
により示されているように時間（距離）に対応して減少
する。駆動パルスＰＰＩと破線の始点との差、破線と一
点鎖線との差は接触、反射による損失をそれぞれ示して
いる。駆動パルスＰＰ１は周期Ｔ毎に加えられるので、
これをＰＰＩ＋１で示し、ＰＰ１＋１によって発生する
２次エコーのパルス信号をＰＰ２＋１で示す、ここで固
定の参照電圧Ｖｒａｆを二点鎖線で示す。駆動パルスの
送出からパルス信号がこの参照電圧Ｖｒｅｆを超えるま
での時間を測定し、該測定結果に基づき圧電素子とフレ
ットとの間の距離を求めている。ところが第４図に示さ
れているように、駆動パルスＰＰＩからパルス信号ＰＰ
２までの時間はΔｔＯと正確に測定できるが、ＰＰ１＋
１がらＰＰ２＋１までの間にＰＰＩによって発生したパ
ルス信号ＰＰ３が参照電圧Ｖ　ｒ　ｅ　ｆを超えるので
、このパルス信号ＰＰ３によりΔｔ１という不所望の時
間が測定されてしまう。その結果、時間Δｔ１に基づき
、演奏者が発生させようとした音高とは異なる音高の楽
音が発生される。これを防止するには周期Ｔを大きく設
定するか反射損失を大きくさせればよいが、周期Ｔを大
きく設定すると単位時間当りのデータ数が少なくなるの
で、楽器としての反応時間が長くなったり、安定度が低
下するという問題点がある。一方、反射損失を大きくさ
せると測定対象の１次エコーに基づくパルス信号も小さ
くなるので、１次エコーに基づくパルス信号を検出しが
たいという問題点がある。

したがって、本発明の目的は１次エコーに基づく第２電
気信号を２次エコーおよびノイズに基づく擬似第２電気
信号から峻別可能な電子弦楽器を提供するこことである
。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は圧電変換手段に供給される第１電気信号と弦を
伝播してきた超音波信号のエコーを圧電変換手段で圧電
変換して得られる第２電気信号との時間間隔に基づき上
記弦に接触するフレットを判別するフレット位置判別手
段を、上記第１電気信号の発生からの経過時間に対応し
て電圧が減少する参照電圧を発生させる参照電圧発生回
路と、上記第２電気信号の電圧を上記参照電圧と比較し
て上記フレットで反射されたエコーに基づき発生した第
２電気信号を判別する比較回路とを具えて構成したこと
を要旨とする。

〈作用および効果〉 本発明に係わる電子弦楽器では、第１電気信号が圧電変
換手段により圧電変換されて超音波信号となり、該超音
波信号は弦と接触しているフレットの有無を検出すべく
弦を伝播してゆく。これと同時に参照電圧発生回路は参
照電圧を発生させて上記超音波信号の１次エコーに基づ
く第２電気信号の判別に備える。すなわち、参照電圧発
生回路は第１電気信号の発生からの経過時間に対応して
電圧が減少する参照電圧を比較回路に供給し始める。そ
こで、上記第１電気信号の発生に先行して弦に伝達され
た超音波信号の２次エコーが上記第１電気信号により発
生した超音波信号の１次エコーより先に圧電変換手段に
到着し、上記２次二コ一に基づく擬似第２電気信号と第
２電気信号とが順次圧電変換手段から比較回路に供給さ
れたとする。上記２次エコーの伝播距離は上記１次エコ
ーの伝播距離よりも長いので、擬似第２電気信号の波高
値は第２電気信号の波高値よりも低くなる。

したがって、上記参照電圧の電圧値を、擬似第２電気信
号が比較回路に供給された時点では該擬似第２電気信号
の波高値を超え、第２電気信号が比較回路に供給された
時点では該第２電気信号の波高値未満となるように減衰
させれば、上記比較回路は第２電気信号を擬似第２電気
信号から峻別することができ、擬似第２電気信号に基づ
き弦と接触しているフレットを判別することはない。そ
の結果、演奏者の所望する音高の楽音が常に発生し、演
奏者の意図した演奏を行うことができる。

〈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、１はギターのボディを示している
。ボディ１のネック部３には、その長手方向と直角にｎ
＋１本のフレット５゜、５□。

５□、・・、５ｎが固定されており、ネック部３先端の
ネック頭部に設けられた弦巻７とボディ１に立設された
テールピース９との間には６本の互いに太さの異なる鋼
製の裸線の弦１１□、１１２．　　・・、１１６が張設
されている。上記ｎ＋１本のフレット５゜１５１１５１
？　　・・、５ｎのうち、フレット５゜は開放弦の状態
で弦１１．，１１□、・・。

１１６に接触している０フレツトである。

テールピース９の近傍には圧電変換手段としての６個の
セラミックス製の圧電素子１３１，１３□。

・・、１３６が互いに分離された状態で弦１１１゜１１
１．・・、１１６にそれぞれ接触しており、これらの圧
電素子１３．．１３２．　　・・、１３６はブリッジ組
立体１５に担持されてボディ１に支持されている。

これらの圧電素子１３１，１３□、・・、１３Ｇはフレ
ット位置判別手段１７から間歇的に第１電気信号として
の駆動パルスＰ１の供給を受け、該駆動パルスＰ１を約
４５０ＫＨｚの超音波信号に変換して対応する弦１１□
、１１□、・・、１１゜に伝達する。各弦１１□、１１
□、・・、１１６に伝達された超音波信号は弦１１□、
１１．．　　・・。

１１、をそれぞれ伝播してゆき、フレット５゜、ＳＬ＄
ｓ２？　　・・、５ｎ等に反射されるとエコーを発生さ
せる。このエコーは再び弦１１□、１１□、・・、１１
ｓを圧電素子１３□、１３□、・・、１３＠に向かって
伝播してゆき、圧電素子１３１，１３．、　・・、１３
６により第２電気信号としての反射信号Ｓ１に変換され
る。この反射信号Ｓ１はフレット位置判別手段１７に送
出され、反射信号Ｓ１の波高値はフレット位置判別手段
１７の比較回路１９にて参照電圧発生回路２１から供給
される参照電圧Ｖ　ｒ　ｅ　ｆと比較される。この参照
電圧Ｖｒｅｆは、駆動パルスＰ１が圧電素子１３１，１
３□、・・、１３６に供給されたとき最高値Ｖｍａｘと
なり、以後時間の経過とともに漸減する。この参照電圧
Ｖ　ｒ　ｅ　ｆは、各フレット５ｎ乃至５゜により発生
する１次エコーに基づく反射信号Ｓ１の発生予想時刻に
おいて各反射信号Ｓ１の波高値より若干低くなるように
選定されている。したがって、超音波信号の１次エコー
の到着前に、先行して発生した超音波信号の２次エコー
に基づく反射信号Ｓ１が比較回路１９に供給されても、
該２次エコーに基づく反射信号Ｓ１の波高値は参照電圧
Ｖ　ｒ　ｅ　ｆより低くなるので、比較回路１９は上記
２次エコーに基づく反射信号Ｓ１によって後述する計数
停止信号を発生させることはない。しかしながら、上記
超音波信号の１次エコーが比較回路１９に供給されると
該比較回路１９は計数停止信号を８力して駆動パルスＰ
１の発生から開始したクロックパルスの計数を停止させ
る。その結果、カウンタ（図示せず）には駆動パルスＰ
１の発信から１次エコーに基づく反射信号Ｓ１の受信ま
でに計数されたクロックパルス数が保持され、該クロッ
クパルス数に対応した音高を表す音高信号Ｓ２がトーン
ジェネレータ２３に供給される。

これに対して、発音のタイミングは上記圧電素子１３１
，１３□、・・、１３６とフレット５ｎとの間に設けら
れた電磁ピックアップ２５□、２５□。

・・、２５６により得られる。すなわち、電磁ピックア
ップ２５．．２５□、・・、２５．は各弦１１□、１１
□、・・、１１６に対応して（すなわち六弦独立に）配
設されており、演奏者が撥弦すると、これら電磁ピック
アップ２５□、２５□、・・。

２５、は演奏者により弾かれた弦１１□、１１□、・・
、１１１の振動を検出し、該検出結果に基づき撲弦信号
ＯＮをトーンジェネレータ２３に供給する。その結果、
トーンジェネレータ２３はフレット位置判別手段１７か
ら供給された音高信号Ｓ２に基づき形成された楽音信号
Ｓ３をサウンドシステム２５に送出して弦１１□、１１
□、・・、１１６と接触したフレット５゜＋　５１１５
２１　　・・、５ｎに対応した音高の楽音を発生させる
。

続いて、フレット位置判別手段１７の詳細構成を第２図
に基づき説明する。第２図に示された電気回路は圧電素
子１３□に関して設けられたものであり、他の圧電素子
１３□、・・、１３５についても同様な電気回路がそれ
ぞれ設けられている。

第２図において、３１は発振器を示しており、この発振
器３１は所定間隔毎に駆動パルスＰ１１゜ＰＩ３．ＰＩ
３．　　・・を定電流アンプ３３に供給している。定電
流アンプ３３は駆動パルスＰ１１゜ＰＩ３．ＰＩ３を増
幅して圧電素子１３□に供給し、圧電素子１３□はこれ
らの駆動パルスＰ１１゜ＰＩ３．ＰＩ３を超音波信号に
変換して弦１１゜に伝達する。圧電素子１３□はミュー
ティング回路３５にも接続されているので、ミューティ
ング回路３５には圧電素子１３１の振動に起因するノイ
ズＮｌ、Ｎ２．Ｎ３が超音波信号の１次エコーに基づく
反射信号Ｓｌｌ、２次エコーに基づく反射信号Ｓ２１．
Ｓ２２，３次エコーに基づく反射信号Ｓ３１とともに供
給される。上記駆動パルスｐＨ，ＰＩ３．ＰＩ３は単安
定マルチバイブレータ３７にも供給されており、単安定
マルチバイブレータ３７は駆動パルスｐＨ，ＰＩ３．Ｐ
Ｉ３の受信後、所定時間ハイレベルに移行するミュート
信号Ｓ４１．Ｓ４２．Ｓ４３をミューティング回路３５
に供給する。上記ミュート信号Ｓ４１゜Ｓ４２．Ｓ４３
がハイレベルに移行する所定時間はノイズＮ１．Ｎ２．
Ｎ３の発生期間より長くなるように設定されているので
、ミューティング回路３５はミュート信号Ｓ４１．Ｓ４
２．Ｓ４３の供給されている間その出力を停止してノイ
ズＮｌ。

Ｎ２．Ｎ３を除去する。したがって、ミューティング回
路３５は反射信号Ｓｌｌ、Ｓ２１．Ｓ２２゜Ｓ３１のみ
通過させてアンプ３９に供給する。アンプ３９で増幅さ
れた反射信号Ｓｌｌ、３２１゜Ｓ２２．Ｓ３１はバイパ
スフィルタ４１で低周波の弦振動成分に起因した低周波
成分を除去され、コンパレータ４３に供給される。上記
駆動パルスｐＨ，ＰＩ３．ＰＩ３はエンベロープジェネ
レータ４５にも供給されており、エンベロープジェネレ
ータ４５は上記駆動パルスｐＨ，ＰＩ３゜ＰＩ３の供給
直後に最高値Ｖ　ｍ　ａ　ｘとなり、以後所定の減衰率
で電圧降下する参照電圧Ｖ　ｒ　ｅ　ｆを発生させてこ
れをコンパレータ４３に供給する。

コンパレータ４３は反射信号Ｓｌｌ、Ｓ２１．Ｓ２２、
Ｓ３１を参照電圧Ｖｒｅｆと比較して、その結果、反射
信号Ｓｌｌ、Ｓ２１．Ｓ２２．Ｓ３１の波高値が参照電
圧Ｖ　ｒ　ｅ　ｆの電圧値を超えているときのみ計数停
止信号Ｓ５１をカウンタ（図示せず）に出力する。

次に、第３図の波形図を参照しつつ、一実施例の作用を
説明する。まず、時刻ｔｌｌに駆動パルスｐＨが出力さ
れ、該駆動パルスｐＨにより発生した超音波信号は、弦
１１□に接触しているいずれかのフレット５゜＊　５ｔ
＋　ｓｉｔ　　・・、５ｎに反射されて１次エコーを発
生させた後、再び弦１１□を往復して２次エコーを発生
させる。この２次エコーが圧電素子１３□に到着する前
に再び駆動パルスＰ１２が圧電素子１３１に供給され（
時刻ｔ１２）、該駆動パルスＰ１２に基づき発生した超
音波信号は弦１１□を伝播してゆき弦１１□と接触して
いるフレット５゜、５□、５□、・・。

５ｎに反射されて１次エコーを発生させる。この１次エ
コーが圧電素子１３１に到着する前に駆動パルスｐＨに
基づく超音波信号の２次エコーが圧電素子１３□に到着
して反射信号Ｓ２１が形成される（時刻ｔ１３）、駆動
パルスＰ１２によす発生された超音波信号の１次エコー
に基づく反射信号Ｓｌｌが到着する時刻ｔ１４における
参照電圧Ｖ　ｒ　ｅ　ｆの電圧値は、反射信号Ｓｌｌの
波高値より若干低い値なので、時刻ｔ１４に先行する時
刻ｔ１３における参照電圧Ｖｒｅｆの電圧値は反射信号
Ｓ２１の波高値より高く、コンパレータ４３は計数停止
信号Ｓ５１を出力しない。しかしながら、反射信号Ｓｌ
ｌの波高値は時刻ｔ１５に参照電圧Ｖｒｅｆの電圧値を
超えるので、コンパレータ４３は計数停止信号Ｓ５１を
出力する。その後、時刻ｔ１６には駆動パルスｐＨによ
り発生された超音波信号の３次エコーに基づく反射信号
Ｓ３１が発生し、時刻ｔ１７には駆動パルスＰ１２によ
り発生された超音波信号の２次エコーに基づく反射信号
Ｓ２２が発生するが、いずれの波高値も参照電圧Ｖ　ｒ
　ｅ　ｆ以下なので、コンパレータ４３が計数停止信号
Ｓ５１を出力することはない。

上記一実施例では撥弦を電磁ピックアップ２５１１２５
２１　　・・、２５Ｇにより検出したが、これを圧電素
子１３２，１３□、・・、１３６により検出するように
してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略側面図、第２図はフレ
ット位置判別手段の一部を示すブロック図、第３図はフ
レット位置判別手段の主要信号の波形図、第４図は先願
の問題点を説明するための波形図である。 ５゜、５１．・・・・、５ｎ・・フレット、１１□、１
１□、・・、１１６・・弦、１３□、１３□、・・、１
３６・・圧電変換手段（圧電素子） １７・・・・・・・・・・・・フレット位置判別手段、 １９．４３・・・・・・・・・比較回路、（コンパレー
タ） ２１．４５・・・・・・・・・参照電圧発生回路。 （エンベロープ ジェネレータ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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上記弦が押圧
   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
   レットと、 第１電気信号に基づき超音波信号を発生して該超音波信
   号を上記弦に伝達し該弦を伝播する超音波信号が反射さ
   れて生じるエコーを第２電気信号に変換する圧電変換手
   段と、 上記第１電気信号と第２電気信号との時間間隔に基づき
   上記弦に接触するフレットを判別するフレット位置判別
   手段とを具えた電子弦楽器において、 上記フレット位置判別手段が 上記第１電気信号の発生からの経過時間に対応して電圧
   が減少する参照電圧を発生させる参照電圧発生回路と、 上記第２電気信号の電圧を上記参照電圧と比較して上記
   フレットで反射されたエコーに基づき発生した第２電気
   信号を判別する比較回路とを有していることを特徴とす
   る電子弦楽器。