JPH0679221B2

JPH0679221B2 - 電子楽器

Info

Publication number: JPH0679221B2
Application number: JP63141836A
Authority: JP
Inventors: 逸郎吉元
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1988-06-10
Filing date: 1988-06-10
Publication date: 1994-10-05
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: JPS63314597A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］この発明は、超音波等の音波または赤外線光等の電磁波
を発射および受信することによって所定の和音に関する
楽音制御情報を得、あるいは対応する和音に関する楽音
を発生する電子楽器に関する。

［従来技術］電磁波を発生させてこの電磁波をもとに所定の楽音を作
成する電子楽器の従来例としては、例えば本出願人が提
案した実開昭56-5195号公報に記載のものがある。

この装置は、電磁波として赤外線を用い、本体ケースの
上方部に赤外線発生装置を取付けると共に、この赤外線
発生装置と離間対向した位置において、上記本体ケース
下方部に電子スイッチ装置を取付けて成る。この電子ス
イッチ装置には、電磁波の入射、非入射（遮断）によっ
て電気的にオン、オフされる電子スイッチが複数個配列
されている。これら各電子スイッチは、各々音高指定信
号を、例えば鍵盤楽器の鍵盤の各鍵のように発生するも
のである。

そして、例えば演奏者が自身の掌を、赤外線発生装置と
電子スイッチ装置間の空間に入れて、電子スイッチ装置
の各電子スイッチの配列方向に移動させると、各電子ス
イッチは、掌の移動に伴って、はじめて入射していた赤
外線が遮断され、次いで再び入射されることに応じて、
オン→オフ→オンと変化する。このように動作した電子
スイッチの出力は、対応した音高指定信号として楽音作
成回路に送られてその音高指定信号に対応した音高の楽
音が作成放音される。この場合、特に効果音に似た楽音
が作成でき、しかもその奏法は単に掌を移動させるだけ
でよいから、極めて簡単であって、従来にはなかった全
く新規な楽器を提供できるものである。

［発明の目的］上述した従来の電子楽器では、電磁波の電子スイッチ装
置への入射を単に遮断、非遮断することによって所定の
音高の楽器を発生させていることに対し、この発明は、
音波または電磁波を所定物体に向けて発射してその所定
物体からの反射波の反射時間を検出することにより、所
定の和音に関する楽音あるいはその和音を指定するため
の和音制御情報を発生させようとするもので、本発明の
場合も、従来にはない全く新規な電子楽器を提供するこ
とを目的とするものである。

［発明の要点］この発明は、音波または電磁波を発生させて所定物体に
対して発射送出し、その所定物体からの反射波の反射時
間を検出することにより、その時間（これは物体と反射
波との間の距離に比例する）に応じた和音に関する楽音
を指定するための和音制御情報、あるいはその和音制御
情報に基づいた和音に関する楽音を発生するようにした
ことを要点とするものである。

［実施例］以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

〈構成〉第１図は本実施例による電子楽器の外観を示すもので、
直方体状のケース本体１の上面、右端には、可変プッシ
ュボリューム２が設けられている。この可変プッシュボ
リューム２は、演奏時に奏者がケース本体１の底面を右
手の掌にのせて全体を握ったとき、その右手の親指が当
てられて押圧されるもので、その詳細は第６図によって
後述するが、押圧力の大きさに応じて発生楽音の音量を
変化させることができる。

ケース本体１の前面側右上方部には、後述する送信波を
発射する送信器３、この送信器３が発射した送信波がケ
ース本体１の前面側前方に広げられた奏者の左手の掌５
によって反射された反射波を受信する受信器４が夫々配
設され、また受信器４の下方にはスピーカ６が設けてあ
る。

またケース本体１の前面側左方側には、４個のスイッチ
からなるコードスイッチ７が設けられている。このコー
ドスイッチ７は上からメジャーコードスイッチ（MJ）７
−１、マイナーコードスイッチ（ｍ）７−２、セブンス
コードスイッチ（7th）７−３、マイナーセブンスコー
ドスイッチ（ｍ−7th）７−４から成り、夫々は奏者の
右手の人指し指、中指、薬指、小指によってオンオフさ
れる。なお、この電子楽器の場合、演奏時に右手の掌で
ケース本体１を持ち、４個のコードスイッチ７（７−１
〜７−４）をすべて押圧してオン状態にしたときには、
メロディ音が放音される一方、コードスイッチ７のうち
の何れか１つを指から離してオフ状態にすると、そのス
イッチにより指定されたコードが放音される。

そしてこのようにして放音されるメロディ音の音名、ま
たはコードの根音名は、ケース本体１（送信器３）と奏
者の左手の掌５までの距離を測定することによって決定
される。而してこの距離の測定は、送信器３から発射さ
れる送信波が上記反射波となって受信器４に受信される
までの時間を測定することによって行われ、その様子は
第３図に具体的に示してある。

即ち、ケース本体１と奏者の左手の掌５との間の距離を
Ｌとしたとき、Ｌは送信器３の前方所定位置を基準にし
て等間隔に12段階に区切られ、而して送信器３に最も近
い第１段階の部分を最低音の音名Ｃ（音名Noは１）、第
２段階の部分を次の音名C^#（音名No2）、以下同様にし
て音名Ｄ（音名No3）、……、音名Ｂ（音名No12）と夫
々１オクターブ分の音名が規定されている。

更に、ケース本体１の右側面には、ヘッドホン端子８、
パワースイッチ９が設けられている。またケース本体１
内には、LSI（大規模集積回路）や電池などが収納され
ている。

次に第２図により回路構成を説明する。図中、点線内は
LSIによって構成される回路部である。メインROM（リー
ドオンリメモリ）11はこの電子楽器のすべての動作を実
行するための制御プログラムを記憶しており、演奏開始
後においては順次その制御プログラムが読出されて図示
省略したが、インストラクションデコーダに与えられ、
解読される。このメインROM11には、図示するように、
バスライン12を介してRAM（ランダムアクセスメモリ）1
3、演算部（ALU）14、カウンタ15、周波数ROM16、エン
ベロープフリップフロップ（FF）17、キー入力部18と、
更にはLSIの出力端子、入力端子を介して上記送信
器３または受信器４と夫々接続されている。

RAM13はメインROM11からの所定データが書込まれるほ
か、演算部14からの各種フラグデータ（モードフラグと
も呼ぶ）、音名データをも書込まれる。第５図はこのRA
M13のレジスタ構成を示し、而してフラグレジスタとし
ては、キーオフフラグ、メロディフラグ、メジャーフラ
グ、マイナーフラグ、セブンスフラグ、マイナーセブン
スフラグの各フラグデータをセットされるものがあり、
またその他に、上述した本体ケース１と奏者の左手の掌
５間の距離に応じた音名をセットされる音名レジスタが
ある。

カウンタ15は送信器３からの送信波が発射されてからそ
の反射波が受信器４に受信されるまでの時間を計測する
ためのものであり、そのカウント値は演算部14に与えら
れて距離に応じた音名Noを算出される。なお、第４図は
送信波の波形と、この送信波が若干の時間差（遅れＴ）
をもって受信器４に受信される受信波の波形（何れも超
音波である）を示すもので、図示するように、送信波は
一定周期（周波数100Hz）で繰返し出力される方形波で
あってしかもそのLowレベル部分には、40KHzの信号が重
畳されている。この40KHzの信号の意味するところは、
送信器３の最大感度周波数を示すものである。

周波数ROM16は、上述した12種類の音名（即ち、音高）
に応じた周波数データを記憶している。またエンベロー
プF/F17は、メインROM11からの指令によって所定のエン
ベロープデータを出力する回路であり、而してLSIの出
力端子に夫々出力されるエンベロープデータは、メロディ用ま
たはコード用を示している。

キー入力部18はコードスイッチ７の出力信号を受ける回
路であり、その信号は演算部14に送られて４個のスイッ
チ７−１〜７−４のオン、オフ状態を判別され、また何
れかがオフされたときにはそのスイッチ名が判別され
る。

周波数ROM16から読出された周波数データは波形アクセ
ス部19にセットされ、而して波形アクセス部19はこれに
対してセットされた周波数データに応じた速度のクロッ
クをそれを発生してそれをアドレス信号として波形ROM2
0に供給する。

この波形ROM20は、所定波形（例えばサイン波形）の波
形データを記憶しており、上記アドレス信号によってア
ドレスされた番地からその波形データ（振幅値データ）
が読出され、メロディの放音のときには１種類の振幅値
データがLSIの出力端子に出力される。他方、コードの放音のときには、波形RO
M20からは根音の振幅値データを含む３種類の振幅値デ
ータが読出されてアダ−21に送られて、合算されてその
結果データがLSIの出力端子に出力される。

上記出力端子に出力された振幅値データと、出力端子に出力されたエンベロープデータとは波形合成部22に送
られて合成され、メロディの楽音信号となって増幅部23
で増幅されたのちスピーカ６から放音される。

一方、出力端子に出力された合算結果データと、出力端子に出力されたエンベロープデータとは波形合成部22にお
いて合成され、コードの楽音信号となる。そして増幅部
23、スピーカ６を介して放音される。

増幅部23はその増幅率を可変プッシュボリューム２の出
力によって変更される。而してこの可変プッシュボリュ
ーム２は導電ゴム製から成り、その押圧力と抵抗値との
関係は第６図のグラフに示す関係となる特性をもってい
る。即ち、強く押圧するほど抵抗値は小さくなり、音量
が大となるものである。

〈動作〉次に第７図のフローチャートを参照して動作を説明す
る。

演奏を開始する前に、先ず、パワースイッチ９をオンす
る。次に本体ケースを右手の掌に載せるようにして持
ち、親指は可変プッシュボリューム２にあて、また人指
し指、中指、薬指、小指は夫々、コードスイッチ７の対
応するスイッチ７−１、７−２、７−３、７−４に夫々
あてがう。そして通常はメロディの演奏状態にしておく
ため、上記スイッチ７−１〜７−４は各指で押圧してオ
ン状態にしておく。

そして演奏を開始するためには、左手の掌５をケース本
体１の前方に、ケース本体１からの距離を考えながら位
置させればよい。この場合、上記パワースイッチ９のオ
ン後においては、メインROM11を含む処理回路では第７
図のフローチャートが実行開始されている。

即ち、メインROM11は第４図に示すような波形をもった
送信波の作成命令を出力し、パワーオン後、その作成を
常時行わせている。この場合、既に述べたように、送信
波は100Hzの方形波であり、そのLowレベル部分には40KH
zの信号が重畳されている（ステップ（ａ）の処理）。

次にステップ（ｂ）の可変プッシュボリューム２がオン
されているか否かを検出する処理が実行される。即ち、
この例では、可変プッシュボリューム２に右手の親指を
単にあてがっただけ（オフ状態）ではメロディまたはコ
ードの楽音は作成されず、したがって少しでも可変プッ
シュボリューム２を押圧してオン状態としたときにはじ
めて上記楽音の作成動作が開始されるものである。

そのため次のステップ（ｃ）の判断処理によって、まだ
可変プッシュボリューム２が押圧されていないことが判
断された場合には、ステップ（ｄ）に進んでRAM13のキ
ーオフフラグレジスタに「ON」データがセットされ、ス
テップ（ｂ）に戻る。そして可変プッシュボリューム２
が押圧開始されるまでの間、上記ステップ（ｂ）〜
（ｄ）が繰返される。

可変プッシュボリューム２がはじめて押圧されるとその
ことがステップ（ｃ）により判別されてメインROM11はL
SIの出力端子から上記送信波を送信器３に対し出力す
る指令を発生し（ステップ（ｅ））、またカウンタ15を
リセットする（ステップ（ｆ））。そして送信器３から
上記送信波を出力開始させる（ステップ（ｇ））。

而してこの送信波は前方の、奏者の掌によって反射さ
れ、反射波となって受信器４に送られるが、この反射波
が受信器４により受信されるまでの間、ステップ（ｈ）
の受信開始したか否かの判断処理と、カウンタ15のイン
クリメント処理（ステップ（ｉ））を繰返し実行され
る。なお、カウンタ15はメインROM11からの周期的な＋
１信号を与えられてそのカウント動作を行う。

次に送信波が受信器４によって受信されるとその受信信
号がLSIの入力端子からメインROM11に送られ、その受
信動作が判断される。そして次のステップ（ｊ）の処理
により、そのときのカウンタ15のカウント値がRAM13に
送られる。そして、このカウンタ15の計数内容に対応す
る音名NoをRAM13の音名レジスタにセットする。

即ち、カウンタ15の計数内容Ｔは、送信波と受信波との
時間差（遅れ）に対応し、送信器３（受信器４）と奏者
の左手の掌との間の距離をＬ、音速をｖとするときとなる。

そこで、いま、奏者の掌がたとえば第３図に示すよう
に、音名F^#（音名No7）の距離Ｌに相当する位置におい
てあったとすると、上記音名レジスタには、カウント結
果によって音名No7がセットされる。

次にステップ（ｋ）に進み、コードスイッチ７のオフ状
態が判断される。この場合、コードスイッチ７の出力は
キー入力部18にセットされており、その内容によってこ
の判断処理が実行される。

而して、メロディを演奏するときには、コードスイッチ
７の４つのスイッチ７−１〜７−４はすべて指で押圧さ
れてオン状態となっいてる。そのため、RAM13のフラグ
レジスタにメロディフラグが「ON」にセットされる（ス
テップ（ｌ）の処理）。他方、コード演奏を行うときに
は、コードの種類を示す何れか１つのスイッチ７−１〜
７−４がオフされるため、RAM13の対応するフラグレジ
スタに、メジャーフラグまたはマイナーフラグまたはセ
ブンスフラグまたはマイナーセブンスフラグが夫々「O
N」にセットされる。

いま、上記音名F^#のメロディ演奏が開始されたと仮定す
ると、コードスイッチ７の４つのスイッチ７−１〜７−
４は何れもオン状態にあり、メロディフラグが「ON」と
なる。そのためステップ（ｍ）に進むと、このフラグ
（モードフラグ）が前回と同じものか否かが判断され、
而していまは、はじめての演奏であるから「NO」とな
り、ステップ（ｐ）に進む。

ステップ（ｐ）では、キーオフフラグが「OFF」にセッ
トされ、あらたな発音開始状態設定される。そしてステ
ップ（ｑ）に進み、モードフラグ、即ち、メロディフラ
グが「ON」であることと、音名レジスタの音名NoがF^#の
「７」であることに基づいて周波数ROM16は対応する周
波数データを波形アクセス部19にセットし、またステッ
プ（ｒ）の処理により、メインROM11はエンベロープF/F
17に対し所定のエンベロープデータ出力指令を与える。
これ以後、逐次エンベロープデータが時間とともに変化
てゆく。そしてステップ（ｂ）に戻る。

而して上述したステップ（ｑ）、（ｒ）の各処理によっ
て波形アクセス部19は波形ROM20をアドレスし、音名F^#
の波形データを読出させて出力端子を介して波形合成部22へ与える。またエンベロープF/F
が発生するエンベロープデータは出力端子を介し波形合成部22に送られる。そのため波形合成部22
において、上記波形データとエンベロープデータとが乗
算され、その結果データが増幅部23によって増幅後、ス
ピーカ６から音名F^#のメロディ音として放音開始され
る。なお、増幅部23の増幅率は可変プッシュボリューム
２の第６図に示す特性にしたがって変化し、音量が変更
される。

上記音名F^#のメロディ音を所定音長時間放音させつづけ
るため、奏者がその左手の掌を上記位置においたまま停
止させている間、所定周期ごとにステップ（ｂ）、
（ｃ）、（ｅ）〜（ｌ）が実行される。そしてステップ
（ｍ）に進むといまの場合、メロディフラグは「ON」の
まま変化していないから、ステップ（ｎ）に進み、音名
レジスタの内容が変化したか否かが判断される。而して
F^#のまま変化していないから、ステップ（ｏ）に進み、
キーオフフラグの内容が確認される。この場合、「0F
F」であるから、F^#の楽音の発音中であることが判断さ
れて、ステッブ（ｂ）に戻り、以後、このF^#のメロディ
音を放音させている間は上述した動作が繰返される。

一方、奏者がメロディ音を他の、例えば音名Ｇに変更す
るときには、左手の掌５をその分だけ送信器３より遠ざ
ける。すると上述したステップ（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）
〜（ｌ）が同様に実行されてステップ（ｍ）では「YE
S」となり、次にステップ（ｎ）では音名レジスタの内
容がF^#→Ｇに変化して異なるから「NO」となり、ステッ
プ（ｐ）に進む。そして以下、ステップ（ｑ）、（ｒ）
の実行によりあらたなメロディ音（音名（Ｇ））の発音
開始となり、またステップ（ｂ）に戻る。

更に、最初に説明したように、F^#のメロディ音を発音開
始したのち、可変プッシュボリューム２をオフすると、
ステップ（ｂ）〜（ｄ）が実行されてキーオフフラグは
「ON」がセットされる。そこでメインROM11からは、エ
ンベロープF/F17に対して、急速にエンベロープ値がゼ
ロになるように制御信号が送られる。

次いで新たに可変プッシュボリューム２を押圧操作する
と、ステップ（ｅ）〜（ｌ）の実行後、ステップ（ｍ）
では「YES」の判断結果となり、ステップ（ｎ）に進
み、そしてこのステップでも「YES」となってステップ
（ｏ）に進む。而してこのステップ（ｏ）では、キーオ
フフラグの「ON」が判断され、ステップ（ｐ）に進み、
以下、ステップ（ｑ）、（ｒ）の各処理により音名F^#の
メロディ音が新発音となって再び放音開始される。

更にまた、音名F^#のメロディ音の発音中に、コードスイ
ッチ７のうち、例えばメジャーコードスイッチ７−１を
オフすると、そのことがステップ（ｋ）にて判別され、
RAM13のフラグレジスタのうちメジャーフラグレジスタ
に「ON」がセットされる。そしてステップ（ｍ）に進む
と、モードフラグの内容が変化していることが判別され
ステップ（ｐ）に進んでキーオフフラグが「OFF」にセ
ットされ、更にステップ（ｑ）、（ｒ）の各処理によ
り、根音名F^#のメジャーコードによるコード音が放音開
始される。

この場合、周波数ROM19は根音名F^#をもとにしてメジャ
ーコードの３種類の周波数データを波形アクセス部19に
セットし、夫々の周波数データによって波形ROM20から
３種類の振幅値データを読出させアダー21に供給させ
る。そこでアダー21ではこれらを加算してその結果デー
タを出力端子を介して波形合成部22に与える。

またエンベロープF/F17は、エンベロープデータを出力
端子を介し波形合成部22に与え、これにより、波形合成部22
からは根音名F^#のメジャーコード信号が出力して増幅部
23、スピーカ６を介しコード音として放音開始される。

コードスイッチ７のうち他のスイッチ７−２、７−３、
７−４を夫々単独にオフした場合の動作も、上述したメ
ジャーコードのときと同様であり、その説明は省略す
る。

尚、上記実施例では、音波として超音波を利用したが、
この代わりに、赤外線光、レーザー光線等の電磁波であ
ってもよい。

また、電磁波を所定物体に反射させてその反射波の受信
によりその反射時間（従って物体との距離に対応する時
間）をもとめ、この時間から楽音制御情報を得るように
しているが、この楽音制御情報としては、上記実施例の
場合のような音高情報に限られることなく、例えば音
量、音色等の他の各種情報であってもよい。

更に、上記実施例ではメロディとコードは別々に発音さ
れるようにしたが、これらが同時に発音されるようにす
ることも可能である。そしてコードの種類は上述した４
種類のものには勿論限定されるものではない。

更にまた、上記実施例では、１オクターブの音名の楽音
だけが発音されるようにしたが、勿論、これに限定され
ることなく、複数オクターブ分の楽音が発音できるよう
にしてもよい。この場合、半音は省略して幹音のみが発
音されるようにすることもできる。

また更に、上記実施例では、送信器３から左手の掌５を
遠ざけると音高が高くなるようにしたがその逆であって
もよく、また掌の替りに他の操作子を用いてもよい。

また、第６図に示した可変プッシュボリュームの特性を
回路的処理により反転させて、可変プッシュボリューム
２を強く押圧するほど音量が小さくなるようにしてもよ
い。

［発明の効果］以上説明したように、この発明は、送出手段から所定物
体に対し音波または電磁波を送出し、その所定物体から
の反射波が受信手段にて受信されるまでの時間に基づい
て、対応する和音に関する楽音を指定制御するための和
音制御情報を求めるようにしているので、上記所定物体
と上記送出手段および上記受信手段との間の距離を、適
宜変更することにより、所望する和音制御情報を確実か
つ容易に得ることができる。

また、この発明によれば、送出手段から所定物体に対し
音波または電磁波を送出し、その所定物体からの反射波
が受信手段にて受信されるまでの時間に基づいて、対応
する根音指定情報を求め、この根音指定情報および外部
操作に応答して出力された種類指定情報の両情報により
決まる和音に関する楽音を、上記種類指定情報の出力タ
イミングで発生させるようにしているので、上記所定物
体と上記送出手段および上記受信手段との間の距離を適
宜変更させた状態のもとで、上記外部操作を行うのみ
で、所望する和音に関する楽音を、外部操作に応答した
タイミングで、確実かつ容易に、発生させることができ
る。そのため、従来にない、全く新規な奏法で、和音演
奏を行うことができる利点があるばかりでなく、その奏
法も極めて簡単であるから、初心者であっても短時間の
うちにマスタできる利点等もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電子楽器の外観を示
す図、第２図はそのブロック回路図、第３図は送信器お
よび所定物体間の距離と音名との関係を示す図、第４図
は送信波と受信波の各波形内容と両波形の時間的なずれ
を示す図、第５図はRAM13のレジスタ構成を示す図、第
６図は可変プッシュボリューム２の特性を示す図、第７
図はフローチャートである。２……可変プッシュボリューム、３……送信器、４……
受信器、５……掌（所定物体）、６……スピーカ、７
（７−１〜７−４）……コードスイッチ、11……メイン
ROM、13……RAM、14……演算部、15……カウンタ、16…
…周波数ROM、17……エンベロープフリップフロップ、1
8……キー入力部、19……波形アクセス部、20……波形R
OM、21……アダー、22…波形合成部、23……増幅部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】音波または電磁波を発生してこの音波また
は電磁波を所定物体に向けて送出する送出手段と、上記
音波または電磁波が上記所定物体により反射されて生ず
る反射波を受信する受信手段と、上記送出手段が上記音
波または電磁波を送出した時点から、前記反射波が上記
受信手段により受信される時点までの時間を求めてその
時間に基づいて、和音に関する楽音を指定制御するため
の和音制御情報を求める和音制御手段とを有することを
特徴とする電子楽器。
【請求項２】上記楽音制御情報は、和音の根音を指定す
る根音指定情報であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の電子楽器。
【請求項３】音波または電磁波を発生してこの音波また
は電磁波を所定物体に向けて送出する送出手段と、上記
音波または電磁波が上記所定物体により反射されて生ず
る反射波を受信する受信手段と、上記送出手段が上記音
波または電磁波を送出した時点から、上記反射波が上記
受信手段により受信される時点までの時間を求めてその
時間に基づいて、和音の根音を指定する根音指定情報を
求める根音指定手段と、外部操作に応答して、和音の種
類を指定するための種類指定情報を出力する種類指定情
報出力手段と、この種類指定情報出力手段から出力され
た種類指定情報の出力タイミングで、その種類指定情報
および上記根音指定手段からの根音指定情報により決ま
る和音に関する楽音を発生する和音発生手段とを有する
ことを特徴とする電子楽器。