JP4966746B2 - 電子鍵盤楽器 - Google Patents

Description

本発明は、響板を振動させることによって楽音を発生させる電子鍵盤楽器に関する。

従来、この種の電子鍵盤楽器として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この電子鍵盤楽器は、グランド型の電子ピアノであり、アコースティックのグランドピアノと同様の響板を備えている。この響板は、厚さが均一の木製板から成り、グランドピアノと同じ平面形状を有し、水平に設けられている。また、この響板の上面には、低音域の楽音を発生させるための低音用加振器、および高音域の楽音を発生させるための高音用加振器が取り付けられている。低音用加振器は、比較的低い周波数帯域で振動する振動特性を有しており、一方、高音用加振器は、比較的高い周波数帯域で振動する振動特性を有している。

演奏の際に鍵が押鍵されると、押鍵状態に基づく楽音信号が生成され、低音用および／または高音用加振器に出力される。それにより、両加振器の少なくとも一方が、響板を振動させることによって、楽音が発生する。このように、この電子鍵盤楽器では、アコースティックピアノと同様、響板を振動させることによって楽音を発生させるので、一般的な電子鍵盤楽器のスピーカから放音される楽音に比べて、アコースティックピアノに近似した広がりのある楽音が得られる。

上述したように、この電子鍵盤楽器では、低音用および高音用加振器が響板に取り付けられているため、低音域の楽音を発生させる場合には、主として低音用加振器によって、響板全体を比較的低い振動数で振動させる一方、高音域の楽音を発生させる場合には、主として高音用加振器によって、響板全体を比較的高い振動数で振動させる。しかし、この電子鍵盤楽器では、響板の厚さが均一であるために、低音域および高音域の両方において、良質な楽音を発生させることは困難である。

例えば、響板の厚さが比較的厚く、響板が低い振動数による振動に適する場合には、低音域において良質な楽音が得られるものの、響板を高い振動数で十分に振動させることができず、高音域の楽音を良好に発生させることができない。逆に、響板の厚さが比較的薄く、響板が高い振動数による振動に適する場合には、高音域において良質な楽音が得られるものの、低音域の楽音を良好に発生させることができない。このように、響板を備えた従来の電子鍵盤楽器では、低音域から高音域にわたって良質の楽音を得ることは困難である。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、低音域から高音域にわたり、アコースティックピアノに近似した良質の楽音を得ることができる電子鍵盤楽器を提供することを目的とする。

特開２００７−４７２７３号公報

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、複数の鍵の押鍵状態に基づいて楽音信号を生成し、生成された楽音信号に基づいて楽音を発生させる電子鍵盤楽器であって、所定の厚さを有する低音発生部と、この低音発生部と平面的に区分され、低音発生部よりも薄い所定の厚さを有する高音発生部と、を有する響板と、所定の第１周波数帯域で振動する振動特性を有し、響板の低音発生部に設けられ、楽音信号に基づいて低音発生部を振動させることにより、主として低音域の楽音を発生させる低音用加振器と、第１周波数帯域よりも高い周波数を含む所定の第２周波数帯域で振動する振動特性を有し、響板の高音発生部に設けられ、楽音信号に基づいて高音発生部を振動させることにより、主として高音域の楽音を発生させる高音用加振器と、を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、響板は、低音発生部と高音発生部に平面的に区分されており、低音発生部は、所定の厚さを有し、高音発生部は、低音発生部よりも薄い所定の厚さを有している。また、響板の低音発生部および高音発生部にはそれぞれ、低音用加振器および高音用加振器が設けられている。低音用加振器は、所定の第１周波数帯域で振動する振動特性を有しており、複数の鍵の押鍵状態に基づいて生成された楽音信号に基づき、低音発生部を振動させることによって、主として低音域の楽音を発生させる。一方、高音用加振器は、第１周波数帯域よりも高い周波数を含む所定の第２周波数帯域で振動する振動特性を有しており、上記の楽音信号に基づき、高音発生部を振動させることによって、主として高音域の楽音を発生させる。

以上のように、厚さがより大きな響板の低音発生部を、低音用加振器によって、比較的低い振動数で振動させることにより、低音域の楽音を良好に発生させることができる。一方、厚さがより小さな響板の高音発生部を、高音用加振器によって、比較的高い振動数で振動させることにより、高音域の楽音を良好に発生させることができる。以上のように、単一の響板において、低音域および高音域の両方において良質な楽音を発生させることができ、それにより、低音域から高音域にわたり、アコースティックピアノに近似した広がりや深みのある良質の楽音を得ることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電子鍵盤楽器において、高音発生部は、響板の一端部から他端部にわたって連続的に配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、高音発生部が響板の一端部から他端部にわたって連続的に配置されているので、響板全体に対する高音発生部の面積を比較的大きくすることができる。これにより、低音域と比較して指向性の強い高音域の楽音を、面積の大きな高音発生部から発生させることにより、より広がりのある楽音を得ることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本発明を適用したアップライト型の電子ピアノを示している。この電子ピアノ１（電子鍵盤楽器）は、ピアノ本体２と、ピアノ本体２を支持するスタンドユニット３などで構成されている。ピアノ本体２およびスタンドユニット３の左右の側面には、両者を覆うように、縦長の親板４、４がそれぞれ取り付けられている。

ピアノ本体２の外装は、左右の腕木５、５と、腕木５、５の下端部間および上端部間にそれぞれ延びる水平な棚板６および天板７と、腕木５、５の後端部間を覆う背板８などで構成されている。ピアノ本体２には、鍵盤装置９、操作パネル１０および高音用スピーカ１２などが設けられている。

鍵盤装置９は、棚板６上に左右方向に並設された多数の鍵１３から成る鍵盤１４と、鍵１３ごとに設けられ、押鍵された鍵１３に連動して回動するハンマー（図示せず）と、鍵１３ごとに設けられ、その押鍵情報を検出する鍵センサ１５（図４参照）を備えている。鍵１３は、主に木質材から成り、アコースティックなアップライトピアノの鍵とほぼ同様に構成されていて、その中央において回動自在に支持されている。鍵センサ１５は、ゴムスイッチなどで構成され、対応する鍵１３の押鍵の有無（オン／オフ）および押鍵速度（ベロシティ）を、押鍵に伴って回動するハンマーを介して検出する。

操作パネル１０は、鍵盤１４の上方に配置されており、電子ピアノ１の音色、音量や音響効果などを設定するための操作ボタンおよび操作レバーや、それらの設定状態を表示するための表示器などが設けられている。

高音用スピーカ１２は、２つのドームツイータで構成され、主として楽音の高音成分を再生するものであり、ピアノ本体２内の上部の左右の端部に、鍵盤蓋１６の上方の横長開口１７に臨み、放音面が前方に向いた状態で配置されている。なお、横長開口１７の前面には、メッシュカバー１７ａが設けられており、高音用スピーカ１２で再生された楽音が、メッシュカバー１７ａを介して、良好に放音される。

スタンドユニット３は、左右の妻土台１８、１８、左右の側板１９、１９、ペダル土台２１、下前板２２、響板２３およびスタンド天板２４などにより、ボックス状に組み立てられている。ペダル土台２１は、妻土台１８、１８の後部間に連結され、左右方向に延びており、その中央には、３つのペダル２５が回動自在に設けられている。各妻土台１８の上面前端部には、棚板６の前端部を下方から支持する棚受柱２０が立設されている。なお、各棚受柱２０は、その上面において、前後方向に延びる板金（図示せず）によって、対応する後方の側板１９の上面に連結されている。下前板２２は、左右の側板１９、１９、ペダル土台２１およびスタンド天板２４で取り囲まれた空間の前端を覆うように設けられている。また、響板２３は、上記の空間の後端部の外周に沿って取り付けられた打廻し２６の前面に固定され、スタンドユニット３の背面を覆うように設けられている。なお、下前板２２の上部には、正面形状が横長矩形状のメッシュカバー２２ａが設けられている。

図２に示すように、響板２３の前面には、３つの加振器２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｂが取り付けられており、響板２３およびそれらの加振器２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｂによって、響板スピーカ２８が構成されている。響板２３は、アコースティックなアップライトピアノの響板と同様、例えばスプルスなどから成る複数のむくの板材を継ぎ合わせることによって、正面形状が横長矩形状に形成されている。また、響板２３の背面には、複数の響棒２９が貼り付けられている。これらの響棒２９は、響板２３における振動の伝達速度を高めるためのものであり、響板２３の各板材の継ぎ合わせ方向と直交するとともに、互いに平行に斜めに延びている。

図２および図３に示すように、響板２３は、響板２３の大部分を占める低音発生部２３ａと、上側の左右の隅部にそれぞれ設けられ、所定サイズの矩形状に形成された中高音発生部２３ｂ、２３ｂ（高音発生部）とに平面的に区分されている。低音発生部２３ａは、所定の厚さ（例えば６ｍｍ）を有しており、各中高音発生部２３ｂは、低音発生部２３ａよりも薄い所定の厚さ（例えば４ｍｍ）を有している。なお、このような部分的に薄い中高音発生部２３ｂを有する響板２３の製造は、例えば、低音発生部２３ａに求められる厚さを有する半製品の響板を作製した後、中高音発生部２３ａを形成すべき部分を、適当な切削工具（例えばかんな）で切削することなどによって行われる。

また、響板２３の低音発生部２３ａの所定位置には、低音用加振器２７Ａが設けられており、各中高音発生部２３ｂの所定位置には、中高音用加振器２７Ｂ（高音用加振器）が設けられている。これらの低音用加振器２７Ａおよび中高音用加振器２７Ｂはいずれも、電磁式のものであり、前者２７Ａが所定の周波数帯域（第１周波数帯域、例えば３０Ｈｚ〜２ｋＨｚ）で振動する振動特性を有する一方、後者２７Ｂが上記の周波数帯域よりも高い周波数を含む所定の周波数帯域（第２周波数帯域、例えば３００Ｈｚ〜６ｋＨｚ）で振動する振動特性を有している。これらの加振器２７Ａ、２７Ｂは、鍵１３が押鍵されると、後述する楽音発生装置３０から出力される駆動信号によって、少なくとも一方が駆動され、響板２３の低音発生部２３ａおよび／または中高音発生部２３ｂ、２３ｂを振動させることによって、楽音を発生させる。

楽音発生装置３０は、ピアノ本体２に内蔵されており、図４に示すように、センサスキャン回路３１、パネルスキャン回路３２、ＣＰＵ３３、ＲＯＭ３４、ＲＡＭ３５、音源回路３６、波形メモリ３７、ＤＳＰ３８、左右のチャンネル用のＤ／Ａ変換器３９Ｌ、３９Ｒ、中高音用フィルタ４０Ｌ、４０Ｒ、中高音用パワーアンプ４１Ｌ、４１Ｒ、加算器４２、低音用フィルタ４３、および低音用パワーアンプ４４で構成されている。

センサスキャン回路３１は、鍵センサ１５の検出信号に基づいて、鍵１３のオン／オフ情報、オンまたはオフされた鍵１３を特定するキーナンバ情報、およびオンされた鍵１３のベロシティを表すタッチデータを、鍵１３の押鍵情報データとしてＣＰＵ３３に出力する。

パネルスキャン回路３２は、操作ボタンや操作レバーの操作状態を検出し、操作情報データとしてＣＰＵ３３に出力する。

ＣＰＵ３３は、センサスキャン回路３１からの押鍵情報データに応じて、ＲＯＭ３４に記憶された制御プログラムなどに従って、後述する楽音信号ＳＭを生成するための制御信号を生成し、音源回路３６に出力する。また、ＣＰＵ３３は、パネルスキャン回路３２からの操作情報データに応じ、ＲＯＭ３４に記憶された固定データを検索することによって、音色、音量や音響効果を制御するための音響信号を生成し、ＤＳＰ３８に出力する。

ＲＯＭ３４は、ＣＰＵ３３で実行される制御プログラムの他、音色、音量や音響効果を制御するための制御用の固定データなどを記憶している。これらの固定データは、左右のチャンネルに応じた値に設定されている。また、ＲＡＭ３５は、電子ピアノ１の動作状態を表すステータス情報などを一時的に記憶するとともに、ＣＰＵ３３の作業領域としても使用される。

音源回路３６は、ＣＰＵ３３からの制御信号に従って、音源波形データおよびエンベロープデータを波形メモリ３７から読み出し、読み出した音源波形データにエンベロープデータを付加することによって、原音となる楽音信号ＳＭを生成し、ＤＳＰ３８に出力する。

ＤＳＰ３８に入力された楽音信号ＳＭは、左右のチャンネルの楽音信号に分岐される。ＤＳＰ３８は、これらの楽音信号に、ＣＰＵ３３からの音響信号に従って所定の音響効果などを付加することにより、楽音信号ＳＬ、ＳＲを生成し、Ｄ／Ａ変換器３９Ｌ、３９Ｒにそれぞれ出力する。

Ｄ／Ａ変換器３９Ｌ、３９Ｒは、デジタルの楽音信号ＳＬ、ＳＲをアナログの楽音信号ＳＬＡ、ＳＲＡに変換した後、中高音用フィルタ４０Ｌ、４０Ｒおよび加算器４２に出力する。

中高音用フィルタ４０Ｌ、４０Ｒは、ハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタで構成されており、楽音信号ＳＬＡ、ＳＲＡのうち、中高音域に相当する周波数成分を通過させ、楽音信号ＳＬＭＨ、ＳＲＭＨとして、中高音用パワーアンプ４１Ｌ、４１Ｒにそれぞれ出力する。

中高音用パワーアンプ４１Ｌ、４１Ｒは、楽音信号ＳＬＭＨ、ＳＲＭＨを所定の利得で増幅した後、左チャンネルの楽音信号ＳＬＭＨを、左側の中高音用加振器２７Ｂおよび高音用スピーカ１２に出力するとともに、右チャンネルの楽音信号ＳＲＭＨを、右側の中高音用加振器２７Ｂおよび高音用スピーカ１２に出力する。これにより、左右の中高音用加振器２７Ｂ、２７Ｂが駆動され、響板２３の中高音発生部２３ｂ、２３ｂを比較的高い振動数で振動させることによって、中高音域の楽音が発生する。また、左右の高音用スピーカ１２、１２は、楽音信号ＳＬＭＨ、ＳＲＭＨを再生し、中高音用加振器２７Ｂによる楽音よりも高いものを含む高音域の楽音を放音する。

加算器４２は、左右のチャンネルの楽音信号ＳＬＡ、ＳＲＡを加算した後、低音用フィルタ４３に出力する。

低音用フィルタ４３は、バンドパスフィルタで構成されており、加算器４２から出力された楽音信号のうち、低音域に相当する周波数成分を通過させ、楽音信号ＳＬＯとして、低音用パワーアンプ４４に出力する。

低音用パワーアンプ４４は、楽音信号ＳＬＯを所定の利得で増幅した後、低音用加振器２７Ａに出力する。これにより、低音用加振器２７Ａが駆動され、響板２３の低音発生部２３ａを比較的低い振動数で振動させることによって、低音域の楽音が発生する。

以上のように、本実施形態によれば、厚さがより大きな響板２３の低音発生部２３ａを、低音用加振器２７Ａによって、比較的低い振動数で振動させるので、低音域の楽音を良好に発生させることができる。また、厚さがより小さな響板２３の各中高音発生部２３ｂを、中高音用加振器２７Ｂによって、比較的高い振動数で振動させるので、中高音域の楽音も良好に発生させることができる。以上のように、単一の響板２３において、低音域および中高音域の両方において良質な楽音を発生させることができ、それにより、低音域から高音域にわたり、アコースティックピアノに近似した広がりや深みのある良質の楽音を得ることができる。

また、響板２３、低音用加振器２７Ａおよび中高音用加振器２７Ｂ、２７Ｂで構成された響板スピーカ２８により、上記のようにして発生した楽音は、響板２３の後方に広がるように放音されるとともに、下前板２２の上部のメッシュカバー２２ａを介して、前方にも広がるように放音される。これにより、アコースティックピアノにより近似した良質の楽音を得ることができることに加えて、演奏者が音に包まれるような状態で演奏を行うことができる。

なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、響板２３の中高音発生部２３ｂからの中高音域の楽音を良好に発生させることができるのであれば、中高音発生部２３ｂとして、各種のサイズ、形状およびレイアウトを採用することが可能である。例えば、図５に示すように、中高音発生部２３ｂを、響板２３の上部の左端部から右端部にわたって連続的に配置してもよい。この場合には、響板２３全体に対する中高音発生部２３ｂの面積をより大きくすることができる。これにより、低音域と比較して指向性の強い中高音域の楽音を、面積の大きな中高音発生部２３ｂから発生させることにより、より広がりのある楽音を得ることができる。

また、実施形態では、アップライト型の電子ピアノを例示したが、本発明はグランド型の電子ピアノにももちろん、適用可能である。さらに、実施形態では、低音用加振器２７Ａおよび中高音用加振器２７Ｂと、高音用スピーカ１２を併用したが、中高音用加振器２７Ｂとして、より高音域の楽音を発生させることができるものを採用することにより、高音用スピーカ１２を省略することも可能である。

また、響板２３を作製する場合、互いに異なる材質の板材を継ぎ合わせてもよい。例えば、響板２３のうち、低音発生部２３ａに相当する部分を合板で構成し、中高音発生部２３ｂに相当する部分をスプルスで構成してもよい。この場合には、響板２３全体を合板で構成する場合に比べて、中高音発生部２３ｂからより良質の楽音を発生させることができる。また、実施形態で示した電子ピアノ１の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。

本発明の一実施形態によるアップライト型の電子ピアノを示す斜視図である。 図１の電子ピアノを示す図であり、（ａ）背面図、（ｂ）Ａ−Ａ線に沿う断面の内部構造図である。 加振器の周囲を示す図であり、（ａ）図２のＡ−Ａ線に沿う側断面図、（ｂ）図２のＢ−Ｂ線およびＢ’−Ｂ’線に沿う側断面図である。 楽音発生装置の回路構成を示す図である。 響板および加振器の配置の変形例を説明するための電子ピアノの背面図である。

符号の説明

１ 電子ピアノ（電子鍵盤楽器）
１３ 鍵
１４ 鍵盤
２３ 響板
２３ａ 低音発生部
２３ｂ 中高音発生部（高音発生部）
２７Ａ 低音用加振器
２７Ｂ 中高音用加振器（高音用加振器）
２８ 響板スピーカ

Claims (2)

1. 複数の鍵の押鍵状態に基づいて楽音信号を生成し、当該生成された楽音信号に基づいて楽音を発生させる電子鍵盤楽器であって、
   所定の厚さを有する低音発生部と、この低音発生部と平面的に区分され、当該低音発生部よりも薄い所定の厚さを有する高音発生部と、を有する響板と、
   所定の第１周波数帯域で振動する振動特性を有し、前記響板の前記低音発生部に設けられ、前記楽音信号に基づいて当該低音発生部を振動させることにより、主として低音域の楽音を発生させる低音用加振器と、
   前記第１周波数帯域よりも高い周波数を含む所定の第２周波数帯域で振動する振動特性を有し、前記響板の前記高音発生部に設けられ、前記楽音信号に基づいて当該高音発生部を振動させることにより、主として高音域の楽音を発生させる高音用加振器と、
   を備えていることを特徴とする電子鍵盤楽器。
2. 前記高音発生部は、前記響板の一端部から他端部にわたって連続的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子鍵盤楽器。

Images