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発明の名称 電子楽器及びその入力装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2002−6838(P2002−6838A)
公開日 平成14年1月11日(2002.1.11)
出願番号 特願2000−183690(P2000−183690)
出願日 平成12年6月19日(2000.6.19)
代理人 【識別番号】100089336
【弁理士】
【氏名又は名称】中野 佳直
【テーマコード(参考)】
5D378
【Fターム(参考)】
5D378 FF24 HA04 KK35 SD18 SF08 WW05 WW13 XX24 XX25 
発明者 高木 征一 / 高木 雄一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 音高情報及び音量情報に基づいて楽音を生成する電子楽器の入力装置であって、唇から吹き出す呼気流の流速を検出する1個の呼気流センサと、唇の開口面積に対応した面状の受圧部を有し、該受圧部が受けた唇から吹き出す総呼気圧を検出する1個の総呼気圧センサと、前記呼気流センサが検出した呼気流の流速測定値を音高情報とし、前記総呼気圧センサが検出した総呼気圧の値を音量情報とし、これらの情報を基に楽音を発生させることを特徴とする電子楽器の入力装置。
【請求項2】 請求項1において、音高情報は流速測定値と各音階との対応関係を設定し、一方、音量情報は総呼気圧測定値を各音階毎に設定した流速値を基にした基準値により補正計算し、音高による呼気圧の増減を補正し、呼気を吹き込む面積が同じであれば、呼気流速を変化させて音高を変化させるも音量は変わらず、吹き込み面積の変化によって音量を変化させることを特徴とする電子楽器の入力装置。
【請求項3】 音高情報及び音量情報に基づいて楽音を形成する電子楽器の入力装置であって、内部を吹き込み方向に複数の仕切板で仕切リ、中心孔と該中央孔に対して左右対称に側孔を設けたマウスピースと、前記マウスピースの中心孔の中に設けられ、唇から吹き出す呼気流の流速を検出する1個の呼気流センサと、前記マウスピースの中心孔と側孔の出口全体から吹き出す呼気を受ける面状の受圧部を有し、該受圧部が受けた唇から吹き出す総呼気圧を検出する1個の総呼気圧センサと、前記呼気流センサが検出した呼気流の流速に応じたレベルの出力を音高情報とし、前記総呼気圧センサが検出した総呼気圧を音量情報とし、これらの情報を基に楽音を発生させる楽音形成部と、を備えていることを特徴とする電子楽器の入力装置。
【請求項4】 請求項3において、マウスピースの吹き込み口は、唇の形状に適合する湾曲した形状であることを特徴とする電子楽器の入力装置。
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかの記載において、呼気流センサが高温超伝導材料のYBCO薄膜によつて構成したホットスポット現象を利用した熱線式流速センサであることを特徴とする電子楽器の入力装置。
【請求項6】 音高情報に基づいて楽音を形成する電子楽器であって、呼気流を検出してその流速に応じたレベルの出力を音高とした第一の楽音を出力放音し、この放音したナビゲータの音高情報を聞いて指で操作するタッチキイを設け、該タッチキーによりスイッチオンをすると前記第一の楽音の音高レベルに応じた第二または複数の楽音を放音することを特徴とする電子楽器。
【請求項7】 請求項6において、第一の楽音をナビゲータ音としてイヤホンに放音することを特徴とする電子楽器。
【請求項8】 請求項6又は7において、呼気流を検出してその流速に応じたレベルの出力を音高情報によリ、打楽器、弦楽器、鍵盤楽器の該当キーの部分を発光部で表示することを特徴とする電子楽器。
【請求項9】 請求項8において、弦楽器については呼気による音高情報により、電磁式などの電動プレスによリ、弦楽器の弦の定位置を押さえ、該当の弦を発光ランプによリ表示することを特徴とする電子楽器。
【請求項10】 請求項6〜9のいずれかの記載において、呼気流センサが高温超伝導材料のYBCO薄膜によつて構成したホットスポット現象を利用した熱線式流速センサであることを特徴とする電子楽器。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子楽器における楽音を生成するための音高情報を呼気に基づいて得る電子楽器の入力装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子楽器の楽音を生成するための音高情報は、従来、指等の操作によって行っているが、その習熟は難しく、訓練を重ねなければ演奏は出来ない。この対策として、口笹を吹く要領で容易に操作できる方法として、本発明者は特許第2088394号によって呼気流を検出しこのレベルに応じた音高情報を得る方式を提案した。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の従来方式では、前記特許の図に示した様に、圧カセンサを数多く使用しており、コスト高となる問題点があった。また前記特許は、鍵盤キー様のレバーやタッチキーを押下する方式を提案しているが、楽音の制御方法についての具体的な方式が不十分であった。以上のような間題点があるため実用化が困難であリ、改良が望まれていた。本発明は、マウスピースに吹き込まれた呼気流の流速と総呼気圧を検出するセンサを簡素化し、これらセンサ出力より音高情報及び音量情報が得られるようにした電子楽器およびその入力装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、音高情報及び音量情報に基づいて楽音を生成する電子楽器の入力装置であって、唇から吹き出す呼気流の流速を検出する1個の呼気流センサと、唇の開口面積に対応した面状の受圧部を有し、該受圧部が受けた唇から吹き出す総呼気圧を検出する1個の総呼気圧センサと、呼気流センサが検出した呼気流の流速測定値を音高情報とし、総呼気圧センサが検出した総呼気圧の値を音量情報とし、これらの情報を基に楽音を発生させることを特徴とする。
【0005】請求項2の発明は、請求項1において、音高情報は流速測定値と各音階との対応関係を設定し、一方、音量情報は総呼気圧測定値を各音階毎に設定した流速値を基にした基準値により補正計算し、音高による呼気圧の増減を補正し、呼気を吹き込む面積が同じであれば、呼気流速を変化させて音高を変化させるも音量は変わらず、吹き込み面積の変化によって音量を変化させることを特徴とする。
【0006】請求項3の発明は、音高情報及び音量情報に基づいて楽音を形成する電子楽器の入力装置であって、内部を吹き込み方向に複数の仕切板で仕切リ、中心孔と該中央孔に対して左右対称に側孔を設けたマウスピースと、マウスピースの中心孔の中に設けられ、唇から吹き出す呼気流の流速を検出する1個の呼気流センサと、マウスピースの中心孔と側孔の出口全体から吹き出す呼気を受ける面状の受圧部を有し、該受圧部が受けた唇から吹き出す総呼気圧を検出する1個の総呼気圧センサと、呼気流センサが検出した呼気流の流速に応じたレベルの出力を音高情報とし、総呼気圧センサが検出した総呼気圧を音量情報とし、これらの情報を基に楽音を発生させる楽音形成部とを備えていることを特徴とする。
【0007】請求項4の発明は、請求項3において、マウスピースの吹き込み口は、唇の形状に適合する湾曲した形状であることを特徴とする。請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれかの記載において、呼気流センサが高温超伝導材料のYBCO薄膜によつて構成したホットスポット現象を利用した熱線式流速センサであることを特徴とする。
【0008】請求項6の発明は、音高情報に基づいて楽音を形成する電子楽器であって、呼気流を検出してその流速に応じたレベルの出力を音高とした第一の楽音を出力放音し、この放音したナビゲータの音高情報を聞いて指で操作するタッチキイを設け、該タッチキーによりスイッチオンをすると第一の楽音の音高レベルに応じた第二または複数の楽音を放音することを特徴とする。
【0009】請求項7の発明は、請求項6において、第一の楽音をナビゲータ音としてイヤホンに放音することを特徴とする。請求項8の発明は、請求項6又は7において、呼気流を検出してその流速に応じたレベルの出力を音高情報によリ、打楽器、弦楽器、鍵盤楽器の該当キーの部分を発光部で表示することを特徴とする。
【0010】請求項9の発明は、請求項8において、弦楽器については呼気による音高情報により、電磁式などの電動プレスによリ、弦楽器の弦の定位置を押さえ、該当の弦を発光ランプによリ表示することを特徴とする。請求項10の発明は、請求項6〜9のいずれかの記載において、呼気流センサが高温超伝導材料のYBCO薄膜によつて構成したホットスポット現象を利用した熱線式流速センサであることを特徴とする。
【0011】
【発明の作用及び効果】請求項1ないし5の構成によると、中央位置を表示したマウスピースに口をあてて呼気を吹き込むことによリ、1個の呼気流センサと1個の総呼気圧センサだけで、安定して音高情報及び音量情報を得ることが出来る。一旦マウスピースに口元をあてがうと同じ位置で演奏を続けることは容易であリ、唇の先による開閉と呼気流の強さは必要な音高を求めて正しい位置に必要な呼気を吹き込む徴調整の動作を無意識に行う事が出来る。音量については唇を開いた最大面に適合する受圧面形状に形成することによリ、総呼気圧を検出できる。
【0012】請求項2の発明によれば、総呼気圧測定値を呼気流速で除して吹き込み面積が同じ場合、呼気流速を変化させて音高を変化させても音量が変わらず、音量を変化させる場合は吹き込み面積を変化させる。その結果音階の変化の度に吹き込み面積を変える必要がなく、演奏が容易にできる。
【0013】請求項3の発明によれば、仕切り板で細かく仕切ることによリ、中心孔及び複数の側孔はそれぞれ独立した気道を形成し、吹き込む呼気のエネルギーを減少することなく、呼気流センサ及び、総呼気圧センサに伝えることが出来る。以上の構成によリ、センサは最小2組でよく、低コストの溝成が出来る。また本方式はマウスピースヘ吹き込む方式である。マウスピースを口でくわえる方式や、噛む力を利用するためにマウスピースを噛む方式はよだれが付着し、演奏する際に面倒であリ、衛生上も良くない。老人ホームなどで使用する場合、本方式は衛生上において利点がある。
【0014】請求項4の構成によれば、唇と吹き込み口がフッィトし、微妙な音高と音量の制御が容易となる。請求項5の構成によれば、従来の熱線式流速計の線材として利用されている白金に比べて流速分解能が1.5倍向上する。請求項6の構成によれば、第一の楽音をナビゲータ音として人が音高を確認しながら指でタッチキーを押すことによリ、弦楽器、打楽器等の放音が可能となる。ナビゲータ音は演奏者の方向に向けて必要最小限の音量に調整出来る。請求項7の構成によれば、第一の楽音をナビゲータ音としてイヤホンによリ人が確認しながらタッチキイで押すことにより、ナビゲータ音は漏れずに弦楽器、打楽器などの放音のみがなされる。老人ホーム演奏会での演奏の演出効果をあげることが出来る。
【0015】請求項8の構成によれば、打楽器、弦楽器、鍵盤楽器の該当キーを発光の発光で表示出来るので容易に演奏出来る。請求項9の構成によれば、弦楽器の弦を呼気流によリ自動的に押さえ、該当の弦を発光ランプの表示に従って、容易に弦楽器を演奏出来る。請求項10の構成によれば、従来の熱線式流速計の線材として利用されている白金に比べて流速分解能が1.5倍向上する。
【0016】ハーモニカと同様に、肩に取リ付けた支持具で支持し、入カ装置を口に固定出来るので演奏をしながら両手でリズム楽器を操作出来る。本方式は口笛のように吹く方式であるが、口笛の音を出す必要はなく、呼気だけで良いので、楽音のみ放音することが出来る。声や唇を震わせてトランペットのような形式で入カする方式等にくらべて不必要な音の発生がなく楽器としての完成度は高いと言える。
【0017】本方式は口笛と同様に音高を呼気の流速で制御し、音量を総呼気圧で制御する方式であリ、口笛を吹く動作をそのままに応用出来るので詮でも容易に演奏できる無理のない方式である。本方式は楽器の操作の素養がないお年寄リにも演奏できるので、高齢化時代を迎えて応用範囲は広げられる。老人ホームなどでの楽団編成をして楽器演奏を楽しむことが出来る。近年音楽が健康維持、痴呆防止に役立つと言われており、本方式の普及は有用であリ、本方式は介護用品としての機能を有している。
【0018】
【発明の実施の形態】本願発明の実施の形態を説明する。図1は本発明に係る電子楽器の入力装置を適用した電子楽器の一実施例を示す構成図、図2は入力装置の断面図、図3は入力装置の斜視図である。入力装置1は、唇から吹き出す呼気流の流速を検出する1個の呼気流センサ2、唇の開口面積に対応した面状の受圧部を有し、該受圧部が受けた唇から吹き出す総呼気圧を検出する1個の総呼気圧センサ3とから成る呼気流検出手段を備えている。
【0019】呼気流検出手段は、呼気流センサ2が検出した呼気流の流速に応じたレベルの出力を音高情報として出力すると同時に、総呼気圧センサ3が検出した総呼気圧を音量情報として出力する機能を有する。呼気流センサ2は、熱線式流速センサ、半導体圧カセンサ、ピトー管プレスセンサ等により構成される。熱線式流速センサは、東京ガス株式会社製のホットスポット現象を応用した高感度な熱線式流速センサが適合している。このセンサの検出部は幅1ミリ、厚さ1ミクロンの薄膜のYBCOからなっており、この両端に電圧をかけて加熱する。従来の熱線式流速センサの素材である白金より流速分解能が1.5倍向上する。さらにマイクロ化が可能である。
【0020】総呼気圧センサ3は、カーボンマイクロホン型センサ、エレクトレットマイクロホン型センサ、半導体圧力センサ等によって構成される。カーボンマイクロホン型センサは、例えば電話機用送受話器として用いられており、図4に示すようにフレーム30の前面側には保護板31、防湿膜32、振動板33を抑えリング34により一体化されていると共に、フレーム中央の孔には振動板33に結合され、フレーム背面側に突出するよう可動電極35を位置させ、この可動電極35の外周囲に炭素粉36を介して固定電極37が配設され、更にフレーム背面側には空気室壁38が設けられている。カーボンマイクロホン型センサへ呼気の負圧がかかった場合、即ち、吸った場合の総呼気圧を検知する構成とし、同様に呼気センサ2も吸った場合の呼気流を検知するよう構成することにより、吸った場合も楽音を放音できる。
【0021】マウスピース4の内部は、仕切り板5で吹き込み方向に仕切リ、中央孔6及び中央孔6と左右対称に側孔7が設けられており、その中央孔6の気道内には呼気流センサ2が配設されている。中央孔6と側孔7の出口に近い下流位置には、前記出口に近接かつ対向し、しかも出口から吹き出す総呼気を作用させるサイズの総呼気圧センサ3が配設されている。マウスピース4は洗浄可能にする為、楽器本体10に脱着自在に構成されており、好ましくは細菌感染を防ぐ為に抗菌材を使用する。吹き込み口の形状は唇の形状に適合する図3のように湾曲した形状にして吹き込み易くなっている。
【0022】次に楽音形成について説明する。図5は本発明の実施形態による電子楽器のブロック図を示す。電子楽器100は、入力装置1と楽音形成部200から成り、入力装置1の呼気流検出手段によって得た音高情報及び音量情報を楽音形成部200に出力し、処理される。楽音形成部200は、AD変換回路10において、呼気流センサ2で検出された呼気流の流速値を符号化したデジタル音高データに変換すると共に、AD変換回路11において総呼気圧センサ3で検出された総呼気圧センサで検出された総呼気圧を符号化したデジタル音量データに変換する。これらAD変換回路10及び11の検出の分解能は、AD変換回路10及び11で用いるサンプリング周波数及び変換ビット数によって決定される。AD変換回路11の変換値は係数回路17に出力される。
【0023】中央制御処理装置CPU12には、所定のブログラムに従ってシーケンシャルな制御を行う。すなわち、CPU12は、AD変換回路10からのディジタル音高データ、音高の基準音を選択的に指定して形成すべき楽音のオクターブをシフト可能とする音高基準設定都13の音高制御信号、音色を選択的に指定する音色設定部14の音色制御信号に基づいてアドレス信号のような楽音選択データを楽音発生部15に出力する。
【0024】楽音発生部15には、楽音の発生に必要な各種ディジタル波形データを格納した図示しないROM(リード・オンリ・メモリ)が含まれておリ、上記楽音形成選択データによって指定されるアドレス信号に対応するディジタル波形データをパラレルに出力する。上記ディジタル波形データは、楽音発生のためのメロディーもしくは音階用の波形データに相当するもので、乗算回路16に出力される。乗算回路16へ供給される乗算係数データは、係数回路17で形成されるが、AD変換回路11で処理されたディジタル音高データに応じた所定の音量を得るための係数データである。
【0025】乗算回路16は、先ず、総呼気圧センサ3の測定値を音階毎に予め設定した基準値で補正計算を行って後、乗算係数データと楽音発生部15から供給されるデジタル波形データとを乗算し、メロディーもしくは音階に対して所定の音量を重畳した乗算結果データを出力する。このように補正することにより、吹き込みの面積が同じ場合、音高の操作によって総呼気圧が変化しても音量は一定となる。乗算回路16による演算結果データは、DA(デジタル・トゥー・アナログ)変換回路18においてアナログ信号としての楽音信号に変換される。その楽音信号はフィルタ回路19でノイズとなる所定の周波数成分が除去された後に、増幅回路20で増幅されてスピーカー21から楽音として放音される。
【0026】次に上記実施例の動作を説明する。音高設定部13及び音色設定部14を初期設定した状態で入力装置1の呼気流センサ2に向けて呼気を吹き込まないとき(初期状態)、AD変換回路11は係数回路17を介して音量ゼロのための乗算係数データを乗算回路16に出力すると共に、AD変換回路10はCPU12及び楽音発生部15を介して音高を初期化する為のデータを乗算回路16に出力する。それによって、上記初期状態ではスピーカー21から雑音が発生されなくなる。
【0027】マウスピース4に呼気を吹き込むと、総呼気圧センサ2の出力電圧レベルは呼気流の圧力に応じて増大し、音量情報としてAD変換回路11に供給され、デジタル音量データに変換され、係数回路17に出力される。係数回路17は、デジタル音量データに基づいて音量情報に呼応する音量を得るための乗算係数データが乗算回路16に出力される。同時に、呼気流センサ1で検出された呼気流の流速値を音高情報としてAD変換回路10に供給され、そのときの音高情報に呼応する音階を得るためのデジタル波形データがCPU12及び楽音発生都15を介して乗算回路16に出力される。
【0028】乗算回路16は、同一時刻にサンプリングされた呼気流センサ1及び総呼気圧センサ2の出力値に呼応する乗算係数データとデジタル波形データとを乗算処理し、その演算結果データがDA変換回路18に出力される。DA変換回路18で変換されたアナログ信号は、当該所定時刻における総呼気圧に呼応する音量で且つ呼気流速に呼応する音階の楽音としてスピーカー21から放音される。更に、音高データによって音量データを除算する構成によって、吹き込み面積が同じ場合、音高の操作により、総呼気圧が変化しても音量は変化しない。音量の変化は吹き込み面積を変化させて行うことができる。この結果、音高および音量の操作が容易となる。このようにして放音された楽音が所望なものであるかを瞬時に判断し、音高及び音量調整を行うことができる。
【0029】図6はナビゲータ音によるタッチキー操作を示すフローチャートである。ここで、ナビゲータ音とは、楽音形成部200で発生させたスピーカ音を小さくして演奏者だけに聞こえるようにした楽音、又はイヤホン25(図1参照)から聞こえる楽音である。呼気を楽音発生部に吹き込んで呼気の流速に対応した音高をナビゲータ音として放音これを演奏者は耳で聞いてタッチキーを操作し、楽音発生部へ入力し、楽音発生部よリ弦楽器、打楽器等の放音を行う。ナビゲータ音は演奏者へ向けて音量を小さくして抑制できる。タッチキーの他、弦楽器の弦を弾く方法や弦を弓で弾いても良い。音量情報をタッチキー、弦の操作の強弱による情報によると弦楽器のニュアンスを表現できる。この場合、音高情報だけを呼気によって得るので管状のマウスピースを唇でくわえ、管の内部に半導体圧カセンサ、熱式フローセンサ、またはピトー管式プレスセンサなどで呼気流の流速を測定する方式でも良い。
【0030】図7はナビゲータ音をイヤホンに放音し、これを演奏者は耳で聞いて楽音を確めながらタッチキーを押し、楽音発生部へ入力し、楽音発生部よリ弦楽器、打楽器の放音を行う方式のフローチャートである。タッチキーの他、弦楽器の弦の操作によることもできる。音量情報をタッチキー、弦の操作の強弱によると弦楽器のニュァンスを表現できる。この場合、音高情報だけを呼気によって得るので管状のマウスピースを唇でくわえ、管の内部に半導体圧カセンサ、熱式フローセンサ、またはピトー管式の呼気流の流速を測定する方式でも良い。
【0031】図8は電子式バイオリンの構成例を示す。バイオリン40は、入力装置としてパイプ状の吹込み部1から吹き込まれた呼気による音高情報を利用して音高に応じた弦の位置を押さえる電磁式プレス41と、弦ごとに対応して発光ランプ42を設ける。電磁式プレス41を押さえる弦を発光ランプ42によって示し、演奏者は発光ランプ42の点灯している弦の位置を押さえることで、容易にバイオリン40を弾くことができる。
【0032】電磁式プレス41は4本の弦毎に音高情報により、音階に応じた位置に弦を押さえるプレスを内蔵し、1つのタッチキイ9を押すことによって音程ごとの電磁式プレス41が作動する。本実施例では、入力装置としてパイプ状の吹込み部1を用いることで、音量制御の為の仕切り板が不要となる。吹込み部1は、上側へ曲がっていてバイオリンを顎に当てて吹込み部1に吹込みを行う。
【0033】図9は使用方法を示すもので、ハーモニカの支持具と同様の支持具50によって図1に示す入力装置1を支持する。支持具50は、一端に入力装置1を支えてスプリング51で保持すると共に、他端側を首に掛け、中間部分を回動可能に軸支し、角度調整後に軸部を止めねじ52によって固定する。本実施例では、入力装置1の手での支持を不要とし、両手をフリーにしてリズム楽器60を操作できる。このように呼気でメロディーを、両手でリズムを表現でき、より楽しい演奏が可能となる。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、マウスピースに口をあてて呼気を吹き込むことによリ、1個の呼気流センサと1個の総呼気圧センサだけで、安定して音高情報及び音量情報が得られる。また、ナビゲータ音の放音により、音高を確認しながらタッチキーを操作することで、弦楽器、打楽器の放音が可能となる。




 

 


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