JPH0658258B2

JPH0658258B2 - 弦振動検出装置

Info

Publication number: JPH0658258B2
Application number: JP2280878A
Authority: JP
Inventors: 健三郎飯島; 克文近藤
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1994-08-03
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPH04155224A; US5214232A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は弦振動検出装置に関し、張設した弦の下方に１
対の発光素子と受光素子とを配設し、弦からの反射光を
受光して弦振動を検出するとともに、受光素子の出力特
性が線形特性を示す範囲で弦が振動するように、弦と受
光素子との距離を設定することにより、弦振動を簡単な
構成で精度良く検出するものである。

＜従来の技術＞従来より弦振動検出装置、例えば楽器の弦の振動を光学
的に検出する装置としては、特開昭５９−１４０４９７
号公報に示すものや、米国特許第４７３０５３０号明細
書に開示されたものが知られている。

前者は、物体の振動センサであって、ギターのボディに
おいて、６本の弦を横方向から照射する白熱ランプを、
外側の弦の横に配設し、６本の弦を挟んで反対側の弦の
側方に収れんレンズを配置したものである。

白熱ランプによって張弦方向と略直交方向から弦に光を
放射し、この光の放射束内に配置された弦の振動を、振
動に応じて投影される影に基づいて電圧に変換するもの
である。

後者の装置は、ギターの各弦の下方に赤外線放射素子を
配設し、この弦の上方に２個のフォトダイオードを弦配
列方向（横方向）に並べて設置している。

したがって、弦の下側から照光し、弦上側に並ぶ１対の
フォトダイオードでこの光を受光し、弦の振動に応じた
各フォトダイオードの出力信号の強度変化に基づいて弦
の振動を検出するものである。

＜発明が解決しようとする課題＞しかしながら、このような従来の弦振動検出装置にあっ
ては、以下の課題が生じていた。

前者にあっては、光源と受光部との間に６本の弦が並設
される構成となっていたため、これらの光源および受光
部の組立には高精度が要求されていた。また、弦の振動
が光学的に有効とされる光路から外れることが多く、検
出値に対する信頼性が不充分なものとなっていた。

一方、後者にあっては、弦の上下に、発光源とこれに対
向する１対のフォトダイオードとを配置しなくてはなら
ず、装置全体として構造が複雑なものになるとともに、
高い組立精度が要求されていた。

また、いずれの従来装置も、弦による光路の遮断を利用
する透過光方式のため、特に高音側の細い線径の弦で
は、光の回折による影響を受け易く、検出精度が未だ充
分なものではなかった。

そこで、本発明は、張弦方向と直交する平面内での弦振
動を、簡単な構成で、高精度に検出することができる弦
振動検出装置を提供することを、その目的としている。

＜課題を解決するための手段＞本発明は、弦が張設された支持体において、この弦の張
設方向に沿って並設された少なくとも１対の発光手段お
よび受光手段を有し、この発光手段により弦を照光し、
この照光された弦からの反射光を受光手段で検出するこ
とにより、弦の振動を検出する弦振動検出装置であっ
て、上記受光手段は、支持体上で張弦方向とは直交する
方向において弦からの反射光が最大の強度を示す位置に
配設されるとともに、この受光手段の焦点は、弦が支持
体に対して接近離隔する方向の弦振動の振幅の外部にな
るように設定された弦振動検出装置である。

＜作用＞本発明に係る弦振動検出装置は、発光手段により弦を照
光し、この照光された弦からの反射光を受光手段が検出
する。この結果、当該弦の振動が検出される。

この受光手段は、支持体上で張弦方向とは直交する方向
において弦からの反射光が最大の強度を示す位置に配設
されている。したがって、受光手段においては弦の横方
向の振動の振幅増加に伴い、受光量の変化に応じた線形
出力が得られるので、高い精度でこれを検出することが
できる。

また、この受光手段は、その焦点が弦振動の振幅の外部
になるように設定されている。この場合の弦の振動は弦
が支持体に対して接近離隔する方向での振動（縦方向の
振動）である。すなわち、受光手段の出力特性が線形特
性を示す範囲で弦が振動するように、この受光手段と弦
との間の距離は設定されるものである。このため、弦の
縦方向の振動に対しても受光手段は精度よくこれを検出
することができる。

＜実施例＞以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図〜第５図（Ａ），（Ｂ）は本発明の一実施例に係
る弦振動検出装置を説明するための図である。

第１図および第２図において示すように、ギター１１の
ボディ１２およびネック１３には６本の弦１４Ａ，１４
Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆが互いに平行に張
設されている。

そして、これらの弦１４Ａ〜１４Ｆの下方にあってボデ
ィ１２の上面には弦の振動を検出するための検出ユニッ
ト１５が埋設、固定されている。この検出ユニット１５
は、６対の発光素子１６Ａ〜１６Ｆと受光素子１７Ａ〜
１７Ｆを有している。

これらの発光素子１６Ａ〜１６Ｆと受光素子１７Ａ〜１
７Ｆとはそれぞれ対をなしてフォトリフレクタを構成し
ている。また、これらの６個のフォトリフレクタは上記
各弦１４Ａ〜１４Ｆにそれぞれ対応して配置され、これ
らの弦１４Ａ〜１４Ｆの動き（弦振動）を検出するもの
である。

そして、これらの発光素子１６Ａ〜１６Ｆと受光素子１
７Ａ〜１７Ｆは近接して配設され、かつ、弦１４Ａ〜１
４Ｆの直下でその張弦方向に沿って並設されている。

また、これらの発光素子１６Ａ〜１６Ｆ、例えば発光ダ
イオードはそれぞれ制御回路１８から電流が供給される
と発光し、弦１４Ａ〜１４Ｆを照光するものである。第
３図（Ａ），（Ｂ）に示すように、発光素子１６Ａから
の発光は弦１４Ａの下面に反射して反射光として受光素
子１７Ａに入光するものである。

受光素子１７Ａ〜１７Ｆは、例えばフォトダイオード等
により形成されており、発光素子１６Ａ〜１６Ｆからの
光が弦１４Ａ〜１４Ｆにより反射しこれらの受光素子１
７Ａ〜１７Ｆに入射すると、この反射光の強度に比例し
た光電流を生成する。この光電流はそれぞれ電流電圧変
換回路１９Ａ〜１９Ｆにおいて電圧に変換され、アンプ
２０Ａ〜２０Ｆを介して増幅されて出力されるものであ
る。

第４図はこの受光素子１７Ａ〜１７Ｆの出力回路を示し
ている。

ここで、第３図（Ａ），（Ｂ）に示すように、これらの
発光素子１６Ａ〜１６Ｆおよび受光素子１７Ａ〜１７Ｆ
は、それぞれ一定範囲について一定強度の光を発光、受
光する指向性を有するように構成されている。これらの
図において、実線Ｘは発光素子１６Ａ〜１６Ｆの一定の
強度での発光範囲を示し、破線Ｙは同じく発光素子１７
Ａ〜１７Ｆの受光範囲を示している。

これらの図に示すように、発光素子１６Ａ（〜１６Ｆ）
からの発光は弦１４Ａ（〜１４Ｆ）の下面を照射するよ
うに、この弦１４Ａ下面からの反射光は受光素子１７Ａ
（〜１７Ｆ）に入光するように、これらの発光素子１６
Ａおよび受光素子１７Ａはそれぞれ傾斜して設置されて
いる。なお、指向特性を調整して同様の効果を生じさせ
ても良い。

第３図（Ａ）は弦１４Ａを含みボディ１２に垂直な平面
における弦１４Ａ、発光素子１６Ａ、受光素子１７Ａの
各位置関係を示している。

また、第３図（Ｂ）において示すように、弦１４Ａと直
交平面では、発光範囲Ｘを弦の振動範囲より広い指向特
性に設定している。また、受光範囲Ｙは、弦振動方向に
対する広がりが狭い程弦振動の中心からの変位検出感度
が高まるので、同図に示す指向特性に設定されている。
図中矢印は直交平面での弦１４Ａの振動方向を示してい
る。すなわち、横方向の振動Ｌと垂直方向の振動Ｖであ
る。

更に、これらの受光素子１７Ａ〜１７Ｆは、弦１４Ａ〜
１４Ｆに対して直交する平面での水平方向（ボディ１２
の上面では横方向）の振動と出力電流のレベルとの関係
を第５図（Ａ）に示すように、横方向の弦変位に対する
出力特性を有している。したがって、これらの受光素子
１７Ａ〜１７Ｆは、その出力レベルが最大となる横方向
の位置すなわち、弦振動時の略中央部に配置されてい
る。

第５図（Ｂ）は受光素子１７Ａ〜１７Ｆの弦振動の垂直
方向に対する出力特性を示している。

この図に示すように、受光素子１７Ａ〜１７Ｆは、弦１
４Ａ〜１４Ｆからの距離（垂直方向の振動Ｖによに変動
する）の変動にしたがってその出力電流は略直線的に増
加し（ｘで示す範囲）、ピークを形成後、略直線的に減
少する（ｙで示す範囲）。

したがって、この実施例では、受光素子１７Ａ〜１７Ｆ
の焦点（受光レンズの焦点）を垂直方向の弦振動Ｖの振
幅の外部にセットする。すなわち、受光素子１７Ａ〜１
７Ｆの出力特性として線形特性を示す上記第５図（Ｂ）
で示すｘの範囲またはｙの範囲を使用するものである。
この場合、弦振動により一義的に出力値（反射光による
光電流）が決定され、検出精度は向上することとなる。
なお、弦１４Ａ〜１４Ｆの垂直方向の振動Ｖはそのギタ
ー１１の種類などにより略一定の範囲に決定されている
ものである。

換言すれば、第５図（Ｂ）にて示す出力特性を有する受
光素子１７Ａ〜１７Ｆを用いた場合、この受光素子１７
Ａ〜１７Ｆと弦１４Ａ〜１４Ｆとの間の垂直距離を一定
に設定する。この結果、弦１４Ａ〜１４Ｆは、その垂直
方向の振動Ｖの振幅は所定の値であるとして、その振幅
が上記ｘの範囲またはｙの範囲となるようにするもので
ある。

以上のように構成しているため、この実施例に係る弦振
動検出装置にあっては、弦１４Ａ〜１４Ｆの上下左右方
向の振動（Ｖ，Ｌ）の変化に対応して受光素子１７Ａ〜
１７Ｆは変化する光電流を発生する。このようにして発
生した電流は電流電圧変換回路１９Ａ〜１９Ｆによりそ
れぞれ電圧値に変換され、増幅器２０Ａ〜２０Ｆで増幅
されて例えばスピーカーアンプ等（図示していない）に
出力される。そして、これらの振動はスピーカーアンプ
等にあって増幅された音として発音されることとなる。

また、１本の弦に対してその直下に１対の発光素子と受
光素子とを配設したため、その取付が簡単になっている
とともに、弦毎に独立して検出可能なため、その検出精
度も高められている。

＜発明の効果＞以上説明してきたように、本発明に係る弦振動検出装置
によれば、弦の一方側に発光手段、受光手段を配設した
反射光方式を利用しているため、簡単な構成でその検出
精度を充分に高くすることができる。また、弦楽器への
実装性や位置決め調整の作業性も向上している。さら
に、２次元的な弦振動を高い信頼性で検出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る弦振動検出装置を実装
したギターを示す正面図、第２図は一実施例に係る弦振動検出装置の概略構成を示
すブロック図、第３図（Ａ）は一実施例に係る発光素子と受光素子の張
弦方向の指向特性を示す側面図、第３図（Ｂ）は一実施例に係る発光素子と受光素子の張
弦方向と垂直な平面方向での指向特性を示す断面図、第４図は一実施例に係る弦振動検出装置の回路構成の一
部を示すブロック図、第５図（Ａ）は一実施例に係る受光素子の弦横方向振動
に対する出力特性を示すグラフ、第５図（Ｂ）は一実施例に係る受光素子の弦垂直方向振
動に対する出力特性を示すグラフである。１１……ギター、１２……ボディ（支持体）、１４Ａ〜１４Ｆ……弦、１５……検出ユニット、１６Ａ〜１６Ｆ……発光素子、１７Ａ〜１７Ｆ……受光素子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弦が張設された支持体において、この弦の
張設方向に沿って並設された少なくとも１対の発光手段
および受光手段を有し、この発光手段により弦を照光
し、この照光された弦からの反射光を受光手段で検出す
ることにより、弦の振動を検出する弦振動検出装置であ
って、上記発光手段は、支持体上で張弦方向とは直交する方向
において弦からの反射光が最大の強度を示す位置に配設
されるとともに、この受光手段の焦点は、弦が支持体に対して接近離隔す
る方向の弦振動の振幅の外部になるように設定されたこ
とを特徴とする弦振動検出装置。