(57)【要約】      （修正有）【課題】弦楽器用の新規かつ改良されたチューニング手段を提供する。【解決手段】１つ以上の弦を有する弦楽器用のチューニング手段であって、該弦又は各弦の振動に応答して信号を提供する検知手段と、分析手段の制御の下、前記信号に応答して該弦又は各弦の張力を変化させる作動手段とを備える、チューニング手段である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本以上の弦を有する弦楽器用のチューニング手段であって、前記弦又は各弦の張力を変化させる作動手段と、前記弦又は各弦の振動に応答して信号を供与する検知手段と、前記信号に応答して前記作動手段を制御し前記弦又は各弦の振動の周波数をその弦にとって所望の周波数になるように可変する分析手段とからなり、前記弦楽器がブリッジプレート及び弦のサドルを備え、前記弦楽器本体に回転可能に装着されたビブラートブリッジを含み、該ビブラートブリッジは前記弦又は各弦の一端を前記作動手段に接続するとともに該作動手段をビブラートブリッジに取り付けて前記弦又は各弦の張力を可変するように可動ならしめたこと、を特徴とするチューニング手段。
【請求項２】
前記作動手段はさらに電動モータ及び該電動モータと前記弦との間に接続されたギアボックスを備えることを特徴とする請求項１に記載のチューニング手段。
【請求項３】
複数の弦を有しモータ及び各弦用のギアボックスを備えたことを特徴とする請求項２に記載のチューニング手段。
【請求項４】
前記作動手段はさらに弦に接続用のスピンドルを備え、前記モータ、ギアボックス、スピンドルを一線にしてなることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のチューニング手段。
【請求項５】
前記ギアボックスは遊星ギアボックスであることを特徴とする請求項２から４のいずれか一に記載のチューニング手段。
【請求項６】
前記遊星ギアボックスが複数の遊星段を有し減速比が２０００：１ないし２００００：１の範囲の多段遊星ギアボックスからなることを特徴とする請求項５に記載のチューニング手段。
【請求項７】
前記モータが直流モータからなることを特徴とする請求項２から６のいずれか一に記載のチューニング手段。
【請求項８】
前記モータが前記ブリッジプレートに取り付けられたことを特徴とする請求項２から７のいずれか一に記載のチューニング手段。
【請求項９】
前記ギアボックスが前記ブリッジプレートに取り付けられたことを特徴とする請求項８に記載のチューニング手段。
【請求項１０】
複数の弦を有する弦楽器のチューニング手段用の分析手段であって、該分析手段は前記弦の振動に応答して信号を受け取り前記弦の張力を調節するための作動手段を制御する出力を発生し、また、前記弦の総てからの振動に応答して信号を受け取るとともに、形態変更可能なフィルタを設置し前記弦のうち選択した一の弦の振動の周波数に対応する信号を選択する段階と前記作動手段に伝送する信号を発生して前記―の弦の振動の周波数を可変する段階と前記弦の各々にこれらの段階を反復させる段階とからなるチューニングサイクルを実行し得ることを特徴とする分析手段。
【請求項１１】
前記形態変更可能なフィルタが形態変更可能なデジタル帯域通過フィルタが形態変更可能なデジタル帯域通過フィルタからなることを特徴とする請求項１０に記載の分析手段。
【請求項１２】
前記分析手段は前記信号が前記形態変更可能なフィルタ手段に通過される前に前記信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器からなることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の分析手段。
【請求項１３】
前記分析手段は前記信号が前記形態変更可能なフィルタを通過する前に該信号をフィルタするアナログ帯域通過フィルタからなる第２のフィルタ手段を備えることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一に記載の分析手段。
【請求項１４】
前記分析手段は、該分析手段が前記信号に応答して前記作動手段を動作させる動作モードと前記分析手段が前記信号に応答して各弦のチューニングを目視ディスプレイで示す動作モードとの少なくとも一を有してなることを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一に記載の分析手段。
【請求項１５】
前記両動作モードはオペレータによって選択可能であることを特徴とする請求項１４に記載の分析手段。
【請求項１６】
前記目視ディスプレイは前記弦の振動数が予め定めた周波数範囲を超えると第１の色を示し前記弦の振動数が予め定めた周波数範囲よりも小さいと第２の色を示す発光ダイオードからなることを特徴とする請求項１４または１５に記載の分析手段。
【請求項１７】
前記チューニング手段は前記弦又は各弦を±０．０２半音範囲内でチューニングさせ得ることを特徴とする請求項１０から１６のいずれか一に記載の分析手段。
【請求項１８】
前記複数の弦を１回の爪弾きで振動させてこの爪弾きに応答して複数のチューニングサイクルを実行し得るようにしたことを特徴とする請求項１０から１７のいずれか一に記載の分析手段。
【請求項１９】
前記複数のチューニングサイクルを実行するにあたり、該複数のチューニングサイクルの最初のチューニングサイクル以外の各チューニングサイクルは、先行するチューニングサイクルでの前記作動手段の動作に応答して前記一の弦の前記振動数の変化を測定しそれに応じて現行のチューニングサイクルにおける前記作動手段の動作を可変する段階をさらに有することを特徴とする請求項１０から１８のいずれか一に記載の分析手段。
【請求項２０】
前記形態変更可能なフィルタをセットして弦を選択する段階が前記複数の弦の前記一の所望の振動数に対応する中心周波数に前記形態変更可能なフィルタをセットすることからなることを特徴とする請求項１０から１９のいずれか一に記載の分析手段。
【請求項２１】
前記タイミングサイクルをつなぐに先立ち前記複数の弦は予め定めた周波数の範囲内にあることを特徴とする請求項１０から２０のいずれか一に記載の分析手段。
【請求項２２】
前記形態変可能なフィルタは前記プリセットされた周波数範囲に対応する帯域幅を有するようにセットされていることを特徴とする請求項２０または２１記載の分析手段。
【請求項２３】
前記複数の弦のうち選択された一の弦が当初前記プリセットされた周波数範囲の外側にある場合、前記一の弦の振動に応答する信号を受け取り前記形態変更可能なフィルタを中心周波数にセットし、前記中心周波数を上昇させて前記一の弦の周波数と同一化し、さらに前記一の弦の周波数のチューニング状態を目視化することを特徴とする請求項２１または２２記載の分析手段。
【請求項２４】
前記分析手段が請求項１０から２３のいずれか一に記載の分析手段からなることを特徴とするチューニング手段。
【請求項２５】
前記チューニング手段が請求項１から９または２４のいずれか一に記載されているものからなる複数の弦を備えてなるギター。
【請求項２６】
前記検知手段がピックアップからなることを特徴とする請求項２５に記載のギター。
【請求項２７】
前記ピックアップが前記複数の弦の総てに応答するコイルからなることを特徴とする請求項２６に記載のギター。
【請求項２８】
複数の弦を有する弦楽器をチューニングする方法であって、前記複数の弦の振動に応答して信号を受信する段階と、
前記弦の張力を調整する作動手段を制御する出力を発生する段階と、
前記弦の総てからの振動に応答して信号を受け取るとともに、前記形態変更可能なフィルタを設定して前記複数の弦のうち選択された一の弦の振動の周波数に対応する信号を選択して前記作動手段に伝送する信号を発生し、前記一の弦の振動の周波数を可変するチューニングサイクルを実行する段階と、からなることを特徴とする弦楽器をチューニングする方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、弦楽器をチューニングするチューニング手段、該チューニング手段を有するギター、及び弦楽器、特に、非限定的にエレキギターをチューニングする方法に関する。
【０００２】
楽器により発生された音は、２つの要素、すなわち、音程（ｐｉｔｃｈ）又は音（ｎｏｔｅ）と、演奏する楽器の型式の特徴である音質とから成ると考えられる。音質の差は、例えば、ピアノ及びバイオリンが同一音を演奏するときの音のように、人間の耳で容易に識別することができる。これらの音質の差は、楽器の構造に起因する複雑な倍音（ｈａｒｍｏｎｉｃｓ）が混じるときの差に基づくものである一方、異なる楽器で演奏しているのに拘らず、人間の耳が２つの音を同一と認識することは、基本周波数（その倍数が倍音である）が等しいからである。
【０００３】
設計の革新的な改良により、少なくとも練習期間又はコンサートのような短時間に亙って、奏者の指定（場合によっては、技能）によって同一の音程及び音質を確実に発生させる楽器が実現されるに至っている。しかしながら、温度又は湿度の変化ため、或いは多分、単に年数又は使用期間といったその他の物理的変化のため、楽器は、例えば、１日といった、より長い時間にわたって必ず同一の音程を発生させるとは限らなくなる可能性がある。
【０００４】
西洋音楽の記譜法において、可聴の周波数範囲は、オクターブに分割され、任意の音の周波数がその下のオクターブの周波数の２倍であるようにする。１つのオクターブは、半音と称される等しい対数的度により周波数ごとに分けられた１２の音程に分割され、これらの１２の音は、アルファベットの最初の７文字により識別された、７つの自然の音群と、次に高い半音（シャープ）又は次に低い半音（フラット）の何れかである、５つの音群とに分割され、この５つの音群は、他の７つの音に対するその位置により識別される。
【０００５】
奏者からの任意の所定の入力の結果として発生された音が、通常、小さい範囲にわたって異なる調節程度となるように変更し得るように楽器を調節することができることが望ましい。その主な理由は、訓練された耳は、実際に、所定の周波数を発生させる、識別された所定の音を良く認識できるからである。または、同一の楽器から発生された異なる音が互いに対し正確な関係を保つことを保証するため、または、合奏したとき、幾つかの楽器が、同一の音に対し正確に同一の周波数を発生させることを保証するためである。これが実現されないならば、ビート周波数が発生されるため、不快な音となる。楽器からの出力音程又は周波数を調節するこの過程は、チューニング（ｔｕｎｉｎｇ）として公知である。
【０００６】
ブラス又は木管群のような多くの楽器は、その楽器の範囲内では同時に１つの音しか演奏できず、演奏可能な音間の関係は、基本的に、その楽器の実際の製造メーカーにより決められ、チューニングの可能性は、その範囲の全体を細かく調節することに限定される。特に、弦楽器群及び鍵楽器群のような他の楽器は、個々にチューニングされた幾つか、場合によっては多数の構成要素を備えることさえもある。このため、これらの楽器のチューニング方法は、個々にチューニングされた楽器の構成要素の各々を正確な相対的音程にすることを含む。１つの弦により発生された音の音程は、その材料及び製造の物理的品質、その長さ及びその張力に依存する。殆んどの場合、弦自体、及びチューニングした長さは、チューニング過程中、変化しないため、変更される唯一の可変要素は張力である。
【０００７】
重量、外観のため、及び楽器の構造体自体が発生される音質に寄与するようにすることが望ましいことのため、一般に、楽器の構造的な剛性は、弦の張力がその構造体に検知可能な撓みを生じるように設定してある。その結果、任意の１つの弦の張力を調節するならば、楽器の構造体に加わる応力が変化し、これにより、その応力を受けたときの形状を変化させ、その結果、他の弦のチューニングに影響を与える。換言すれば、任意の１つの弦のチューニングは、他の弦のチューニングから独立せず、その音程を高くする１つの弦の張力を増すならば、残りの弦の張力は低下し、また、その逆となる。このことは、チューニング方法を繰り返して行うことが必要とされ、これにより、奏者は、単一の弦のみにチューニング狂いがある場合であっても、各弦を順次に、多分、数回、チューニングすることになる理由である。
【０００８】
ビブラート装置を備えるエレキギターは、特に、この現象の影響を受ける。これらの楽器において、弦の末端はその前端縁の周りで回動自在であるブリッジプレート内に固着される。ブリッジプレートを一方向に回転させ勝ちの弦の張力は、ギター本体内に配置された１つ以上の弦の張力により対抗され、このため、ブリッジプレートは、形成されるトルクが釣合う平衡位置となる。このため、奏者がビブラートアームを動かすと、ブリッジプレートは平衡位置から離れるように動き、全体として、弦の張力を低下させ、その結果、特徴的な音効果が得られる。レバーを離すと、ブリッジプレートは、その平衡位置となり、摩耗が存在しないことを条件として、正確なチューニング状態が回復できる。任意の弦における張力が少しでも変化するならば、ブリッジプレートの平衡位置が変化し、このため、他の弦の音程が変化することは明らかである。
【０００９】
本発明の１つの目的は、弦楽器用の新規且つ改良されたチューニング手段を提供することである。
本発明の第一の特徴に従い、我々は、１つ以上の弦を有する弦楽器用のチューニング手段であって、当該弦又は各弦の張力を変化させる作動手段を備える、チューニング手段を提供する。
【００１０】
該チューニング手段は、当該弦又は各弦の振動に応答して信号を提供する検知手段と、上記信号に応答して上記作動手段を制御する分析手段とを備えることができる。
【００１１】
作動手段は、直流モータとすることができるモータを備えることができる。
作動手段は、ギアボックスを備えることができる。
ギアボックスは、上記モータと弦との間に接続することができる。
【００１２】
ギアボックスは、遊星ギアボックスとし且つ６つの遊星段を備えることができる。
ギアボックスは、２０００対１乃至２００００対１の範囲の減速比を有するようにすることができる。
【００１３】
分析手段は第一のフィルタ手段を備えることができる。
上記第一のフィルタ手段は、１つ以上のフィルタを備えることができる。
上記第一のフィルタ手段は、形態変更可能なデジタル帯域通過フィルタを備えることができる。
【００１４】
分析手段は、上記信号が上記第一のフィルタに送られる前に、上記信号をデジタル信号に変換するアナログ対デジタル変換器を備えることができる。
分析手段は、上記信号が上記第一のフィルタに送られる前に、該信号を漉すアナログ帯域通過フィルタを備える、第二のフィルタ手段を更に備えることができる。
【００１５】
分析手段は、該分析手段が上記信号に応答して上記作動手段を作動させる作動モード、及び分析手段が上記信号に応答して各弦のチューニング状態を示す視覚的ディスプレイを作動させる作動モードの少なくとも１つを備えることができる。作動モードは、操作する人が選択可能である。
【００１６】
視覚的ディスプレイ手段は、弦の周波数が所望の周波数範囲以上である場合、第一の色を示し、弦の周波数が所望の周波数範囲以下である場合、第二の色を示す発光ダイオードを備えることができる。
【００１７】
チューニング手段は、当該弦又は各弦を所望の精度、好ましくは半音の±０．０２範囲までチューニングするように作動可能とすることができる。
弦楽器が複数の弦を備える場合、上記チューニング手段は、弦の各々が順次にチューニングされる、複数回のチューニングサイクルを実行し得るように作動可能である。これと代替的に、各チューニングサイクル中に同時に弦をチューニングしてもよい。
【００１８】
本発明の第二の特徴に従い、我々は、複数の弦を有し、本発明の第一の特徴によるチューニング手段を備える、ギターを提供する。
検知手段は、上記ギターに設けられたピックアップを備えることができる。
【００１９】
該ピックアップは全ての弦に応答可能なコイルを備えることができ、又は代替的に、ピックアップは、各々が上記弦の１つに応答可能な複数のコイルを備えるようにしてもよい。
【００２０】
作動手段がモータを備え又はモータ及びギアボックスを備える場合、弦は一端にてブリッジプレートに接続し、該ブリッジプレートは、ギターに回動可能に取り付けられ且つ弦の張力を変化させるように可動であり、上記モータ又は上記モータ及び上記ギアボックスを収容する機械的ブロックが上記ブリッジプレートに取り付けられ且つ該ブリッジプレートと共に回動可能である。
【００２１】
本発明の第三の特徴によれば、我々は、当該弦又は各弦の張力を変化させる作動手段を作動させることを含む、１つ以上の弦を有する弦楽器をチューニングする方法を提供する。
【００２２】
該楽器は、複数の弦を備え、該弦の各々が、最初に、予め設定した周波数範囲にチューニングされ、該楽器は、１つ以上の上記弦の振動に応答して信号を提供する検知手段と、上記信号に応答して分析手段により作動可能な、上記弦の張力を調節する作動手段とを有するチューニング手段を備える。この方法は、楽器の全ての弦を振動させるステップと、上記１つの弦の振動周波数を測定することと、上記１つの弦の上記周波数を変化させ得るように上記１つの弦の張力を調節すべく上記作動手段を作動させることと、上記弦の各々に対し上記過程を繰り返すこととを含む、チューニングサイクルを実施するステップとを備えている。
【００２３】
この方法は、上記チューニングサイクルを複数回、実行することを含むことができる。
上記複数のチューニングサイクルの第一のもの以外のチューニングサイクルの各々は、その前のチューニングサイクル中の上記作動手段の作動に応答して上記１つの弦の上記周波数の変化を測定するステップと、これに応じて、上記作動手段の作動を変化させるステップとを更に備えることができる。
【００２４】
分析装置が形態変更可能なフィルタを備える場合、この方法は、上記形態変更可能なフィルタを上記弦の１つの所望の周波数に対応する中央周波数と、上記周波数範囲に対応する幅とを有するように調節するステップを更に備えることができる。
【００２５】
上記弦の１つ以上が、最初に、上記予め設定した周波数範囲外にある場合、上記方法は、上記１つ以上の弦の１つを振動させるステップと、上記フィルタを中央周波数を有するように調節するステップと、上記１つの弦の周波数を識別し得るように上記中央周波数を増大させるステップと、上記弦のチューニング状態を視覚的に表示するステップという事前のステップを備えることができる。
【００２６】
該チューニング手段は、本発明の第一の特徴によるチューニング手段を備えることができる。
弦楽器は本発明の第二の特徴によるギターを含むことができる。
【００２７】
以下に、添付図面を参照しつつ一例として本発明を説明する。
図１には、ビブラートブリッジ１１が装着された、全体として参照番号１０で示した、典型的な中実本体を有する６弦のエレキギターの部分断面図が図示されている。該ギター１０は、ネック１３が堅固に取り付けられた本体１２を備えている。ヘッド部１４は、チューニングペグ１５が配置されたネック１３の端部に堅固に取り付けられる。
【００２８】
ビブラートブリッジ１１は、本体１０の開孔１６内に配置され、該ビブラートブリッジ１１は、ブリッジプレート１７を備えており、該ブリッジプレート１７の下側には、ブロック１８が締結され、その頂側部には、６つ一組みのサドル１９が締結されている。ブリッジプレート１７の前端縁１７ａは当接部２１に形成された溝２０内に受け入れられる。該当接部２１は通常、２つの溝付きポストを備えている。例えば、１つ以上のヘリカルばねのような弾性的に変形可能な要素２２は、ブロック１８の下端と、開孔１６の壁１６ａとの間に接続され、ビブラートブリッジ１１を付勢して、図１に図示するように時計回り方向に回転させる作用を果たす。
【００２９】
該ギターは複数の弦２３を備えている。弦２３の各々には、ブロック１８のソケット１８ａ内に保持された拡張端２４が設けられている。弦２３の各々は、従来通り、ブロック１８及びブリッジプレート１７の別個の通路を通って進み、適当なサドル１９の上を通り、ネック１３に沿って下降し、以下に「ナット」２４と称するブリッジに設けられた適当な溝に入り、次に、適当なチューニングペグ１５に達している。該チューニングペグ１５には、全体として、スピンドルを所望に応じて回転させて弦２３に張力を加えると同時に、ウォーム歯車によって、弦の張力による後方への推進力に起因する緩みに対する抵抗性を備える、ウォーム歯車系が設けられている。このように、弦２３の妥当な長さは、ナット２４とサドル１９との間の長さであり、発生される音の音程は、弦２３の構造、チューニングした長さ、及びチューニングペグを巻くことにより弦２３に加わる張力に依存する。弦の組み合わさった張力は、ビブラートブリッジ１１を図１に図示するように反時計回り方向に回転させる。この力は、要素２２の作用による抵抗を受ける。このように、ビブラートブリッジ１１は、弦２３により付与されたトルクと要素２２に起因するトルクとの間で平衡状態にある。ビブラートブリッジ１１に取り付けられたビブラートハンドル２５は、操作する人が動かしてビブラートブリッジのその前端縁１１ａの周りで回動させることができる。このように、ビブラートハンドル２５を操作すると、弦の張力が変化し、特徴的な音効果を発生させる。従来型式の１つ以上のピックアップ２６は、ギター本体に配置されており、弦の振動を感知し且つこれに応じて電気信号を発生する。
【００３０】
本発明の一つの実施の形態によれば、上述した標準的なビブラートブリッジ１１に代えて、図２に関して以下に説明するビブラートブリッジ３０が使用される。図１に図示した特徴部分に対応する特徴部分については、同一の参照番号を使用する。ブリッジプレート３１が設けられ、その前端縁３１ａは、従来と同様に、通常、一対の溝付きポストを備える当接部２１に設けられた溝２０内に受け入れられる。弦の各々に対する回転可能なスピンドル３２は、ブリッジプレート３１内に受け入れられ、該スピンドルは、弦の拡張端２４を受け入れ、弦を確実に固定し且つスピンドル３２の周りに巻くことを可能にするソケット３２ａを備えている。スピンドル３２の各々は、スピンドル３２を多段の遊星ギアボックス３４を介して駆動する直流モータ３３を備える作動手段により電子的制御手段（図示せず）の制御の下、回転可能である。スピンドル３２が一方向に回転すると、弦が巻かれ、このため、張力が増し、従って、音程が高くなる。スピンドルを反対方向に回転させると、張力が低下し、このため、音程は低くなる。スピンドルの回転方向は、適当な極性の制御信号にて直流モータを駆動することにより容易に選択可能である。直流モータは、典型的に、極めて小さい出力トルクにて極めて速い回転速度で回転する一方、弦２３を巻くスピンドル３２は、チューニングを正確に制御する目的のため、極めて低速度にて回転し且つ比較的極めて大きいトルクに抗して回転する必要があるから、ギアボックスの比は高減速比の範囲にある必要がある。かかる高減速比のギアボックス内に不可避的に存在する僅かな程度の摩擦が弦の張力によってモータ３３が逆方向に駆動するのを妨げるから、正確なチューニング状態を保つために、何らかの特殊なスピンドル係止装置は必要とされない。かかるモータ３３及びギアボックス３４は、６つ一組みとして取り付けられる、すなわち、各弦に対し１つのモータ及びギアボックスがブリッジプレート３１に取り付けられたブロック３５内に並べて取り付けられる。遊星ギアボックス用の内部の歯車部分は、ギアボックス３４が受け入れられるブロック３５の開孔内に形成されている。モータ３３は、例えば、必要な張力程度が著しく相違するといったような、弦２３の特徴が相違するにも拘らず、同一であることが都合良いが、必ずしも同一である必要はない。同様に、ギアボックス３４は同一であることが都合良いが、必ずしも同一である必要はない。ビブラートブリッジ３０は、通常のように、ギター本体１２に形成された開孔１６内に取り付けられ、要素２２による弦２３の張力に抵抗する平衡位置に保たれる。モータ及びギアボックスはブロックビブラートブリッジ３３内に完全に保持されているから、ハンドル２５を使用してビブラートの正常な作用が保持される。従って、ビブラートブリッジ３０を受け入れるためにギター本体１２を改造する必要は全くない。
【００３１】
遊星ギアボックス３４の１つが図４の平面図に図示されている。ギアボックス３４は、ブロック３５に設けられた開孔３５ａ内に受け入れられ、この場合、該ブロック３５は、一部切欠いて図示されている。ギアボックス３４は、直流モータにより駆動される入力軸３６と、スピンドル３２と駆動可能に接続された出力軸３７とを備えている。遊星ギアボックスは、６つの段Ａを備えている。段の各々は、好ましくは３つの遊星歯車３８ａとかみ合う太陽歯車３８を備えている。遊星歯車３８ａは、開孔３５ａの表面３５ｂに設けられた雌ねじと係合することが好ましい。遊星歯車３８ａは、キャリア３９の上に回転可能に保持される。該キャリアは、出力軸３９ａにより後続の遊星段Ａの太陽歯車３７に駆動可能に接続される。ギアボックスの各段Ａは、速度を遅くし且つトルクを増大させる。所望に応じて異なる数の遊星段Ａを含めることができる。
【００３２】
チューニング手段の電子的制御手段は、図３に全体として参照番号４０で概略図的な形態で図示されている。電子的制御手段４０の各部分は、従来の電子的構成要素を備え、各部分に対し所望の機能を持たせるため、所望に応じて、構成要素を任意に配置することができる。
【００３３】
図１及び図２に図示したピックアップ２６からの信号は、線４１によりアナログ帯域通過フィルタ４２を備える第二のフィルタ手段に供給される。このアナログ帯域通過フィルタ４２は、全ての弦の基本周波数を含む周波数の帯域幅のみを通過させる一方、より高い倍音周波数を可能な限り多く排除することを可能にする。このアナログ帯域通過フィルタ４２は、濾した信号を増幅し、その後、その信号は、線４３によりデジタル信号処理（ＤＳＰ）マイクロコントローラ４４に供給される。各弦に対し、モータ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆが提供される。そのモータの各々は、対応するモータの制御装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅ、４５ｆに応答して作動し、対応する弦の張力を変化させる。各弦のチューニング状態を視覚的に表示するため、複数の発光ダイオード（ＬＥＤｓ）（図示せず）を備えることが好ましい、ディスプレイ手段が参照番号４６で図示されている。電池４７により電子的制御手段４０に電力が供給される。操作する人がマイクロコントローラ４４の作動モードを選択することを可能にするべくモードスイッチ４８が設けられている。
【００３４】
該マイクロコントローラ４４は、アナログ帯域通過フィルタ４２からのアナログ信号を量的なデジタル信号に変換するアナログ対デジタル変換器を備えている。該アナログ対デジタル変換器は、所望であるならば、他のビット数を使用することも可能であるが、８ビット信号を供給することが好ましい。該マイクロコントローラ４４は、各弦に対応するデジタル化した信号の周波数成分を検知し且つ測定する手段を更に備えている。次に、該マイクロコントローラは、線４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄ、４９ｅ、４９ｆによって各モータに対応するモータ制御装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅ、４５ｆに制御信号を送ることにより、ピックアップ２３からの信号に応答して、モータ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆの各々を制御する。
【００３５】
マイクロコントローラ４４は、８ビット装置又は１６ビット装置とすることができ、或いは、実際上、所望に応じて任意のビット数を使用することができる。これと代替的に、プログラム化可能な適宜の任意の装置を使用してもよい。
【００３６】
モードスイッチ４８は、３つのモードの１つを選択し得るように３つの位置の任意の１つに動かすことができる。モードスイッチ４８が以下にオフモードと称する第一のモードを選択する第一の位置にあるとき、チューニング手段を作動さずにギターを演奏することができる。該ギターは、チューニング手段による何らかの支援を受けることなく手でチューニングすることもできる。以下に、チューニングモードと称する第二のモードを選択したならば、操作する人は、全ての弦を弾き、マイクロコントローラ４４は、全ての弦を例えば、所望の音程の±０．０２半音範囲内にチューニングするように作動する。チューニングモードを良好に選択し得るよう弦をチューニングすることができるようにするため、以下に設定モードと称する第三のモードを選択することができる。このモードにおいて、操作する人はギターのヘッド部におけるキーを使用して従来の方法で個々の弦をチューニングし、また、チューニングモードを選択することのできる予め設定した周波数範囲に弦がチューニングされたことを視覚的表示が為される。
【００３７】
この実施例において、デジタル化信号の周波数成分を検知し且つ測定すべくマイクロコントローラ４４内に設けられた手段は、形態変更可能なデジタル帯域通過フィルタを有する第一のフィルタ手段を備えることも好ましい。アナログ帯域通過フィルタ４２の帯域幅は、デジタル帯域通過フィルタのサンプリング周波数を排除し得るように選択されることが好ましい。この実施例において、デジタル帯域通過フィルタのサンプリング周波数は、低Ｅ、Ａ、Ｄ、Ｇ弦を試験するとき、２ｋＨｚに設定され、Ｂ及びより高いＥ弦を試験するとき、４ｋＨｚに設定される。デジタル帯域通過フィルタの中央周波数及び幅を設定して、チューニングすべき弦の所望の周波数に対応する中央周波数と、設定モード又はチューニングモードの何れかが選択されるかに対応した幅とを有するようにデジタル帯域通過フィルタを設定することを可能にする。デジタル帯域通過フィルタの周波数範囲内に属する信号に含まれる周波数のみが、デジタル帯域通過フィルタを通過するようにする。通過した周波数は、デジタル化した正弦波形の形態をし、波形の「零クロス」間の時間を測定することにより、周波数の測定が為される。零クロスに隣接する信号値の間にて線形補間を行うことにより、零クロスの各々の時間をより正確に設定することができ、従って、零クロスの時間をより正確に計算することができる。所望であるならば、必要とされる周波数を識別し且つ測定するためにフーリエ分析のような、その他の技術を使用することができる。
【００３８】
例えば、ギターの弦を張り替えたときのように、設定モードが選択されたならば、操作する人は、そのときにチューニング中の弦のみをかき鳴らす。デジタル帯域通過フィルタが信号を通過させる迄、周波数を増大させることにより、デジタル帯域通過フィルタの中央周波数が最小の周波数から走査される。このようにして、中央周波数を走査することにより、弦の基本周波数が検知され、より高い倍音が回避される。通過した信号の周波数は、上述した零クロス方法を使用して測定される。チューニング中の弦は、その通過した信号が属する周波数範囲から識別され、通過した信号の周波数をその弦に必要とされる周波数と比較する。次に、1つが弦の各々に対応する、６つのＬＥＤを備える、ＬＥＤパネル２０によりその弦のチューニング状態が視覚的に表示される。ＬＥＤは、弦の周波数が高過ぎるとき、例えば、赤のような第一の色を表示し、弦の周波数が低過ぎるとき、例えば、黄色のような第二の色を表示し、マイクロコントローラがチューニングモードにて弦をチューニングすることのできる予め設定した周波数範囲の周波数であるとき、例えば、緑のような第三の色を表示することができる、３色ＬＥＤであることが好ましい。従って、操作する人は、チューニングモードを選択し、チューニングを自動的に完了することができることを示す、ＬＥＤの全てが第三の色を表示する迄、ＬＥＤにより表示されたチューニングの情報に対応して弦を手でチューニングすることができる。各弦に対する所望の周波数及び形態変更可能なデジタル帯域通過フィルタ用のパラメータは、マイクロコントローラ４４内に設けられた記憶装置内に保持することができる。多数の異なるチューニングモードがマイクロコントローラ４４により保持され且つ操作する人が選択可能であるようにすることができる。適当な検知手段及び分析手段を設ければ、勿論、全ての弦を同時にかき鳴らす設定モードを提供することが可能である。
【００３９】
チューニングモードが選択されたならば、マイクロコントローラ４４は図５のステップを行う。形態変更可能なデジタルフィルタは、低Ｅ弦に設定され、装置は、限界値１と称する、所定の閾値を超える大きさの信号を待つ。操作する人は、ギターの全ての弦を弾き、信号はピックアップ２６からマイクロコントローラ４４に送られる。信号が検知されたならば、マイクロコントローラは、続行する前に、全ての過渡的信号を除去するため、第一の設定期間だけ待つ。
【００４０】
ギターの弦を弾いたとき、この弦は、最初に、その基本周波数よりもより高い周波数にて振動する。このより高い周波数の時間及び振幅は、弦を弾く強さに依存する。かき鳴らすときの強さは、勿論、その弦から信号の最初の大きさから計算することができる。この低Ｅ弦からの最初の信号以降に第一の設定時間が経過したならば、更なる遅延時間を許容し、最初のより高い周波数振動が消衰し、弦がその基本周波数に「安定する」ことを許容する。更なる遅延時間は、例えば、２秒に設定することができ、又はこの時間は、検知された最初の大きさに依存して変更することができる。
【００４１】
更なる遅延時間が経過したならば、低Ｅ弦からの信号の大きさが限界値２と称する、所定の最大の閾値よりも小さくなったときに限り、各弦に対する周波数成分の測定を開始する。所望であれば、任意の弦を試験することができるが、より高周波数の最初の振動が消衰するのに必要な時間は、低Ｅ弦の場合に最大であるから、この低Ｅ弦からの信号の大きさを試験することが好ましい。
【００４２】
更なる検証として、低Ｅ弦の振動周波数を変化について測定し、その弦がその基本周波数に安定したかどうかを確認する。
遅延時間が経過し且つ／又は低Ｅ弦がその基本周波数に安定し、低Ｅ弦からの信号の大きさが限界値２以下に低下したならば、チューニング手段は、複数回のチューニングサイクルを行う。形態変更可能なデジタル帯域経過フィルタの中央周波数は、低Ｅ弦から開始して、順々に、全ての弦の所望の周波数に設定される。形態変更可能な帯域経過フィルタを通過した信号の大きさを測定する。その大きさが限界値３と称する、所定の最小の閾値以下であるならば、チューニング手段は、信号が存在しないと考え、その弦のチューニングを行わず、次の弦に移る。所定の最小の閾値レベルは、デジタル帯域通過フィルタの不安定さに起因する全てのスプリアス信号を除去し得るように設定される。
【００４３】
次に、形態変更可能なデジタル帯域通過フィルタを通過した信号の周波数を測定し、その弦の所望の周波数からの距離を計算する。単一のパルスを有する信号は、適当なモータ制御装置に送って、その弦に対するモータを回転させ、張力を適宜に加減し、パルスの長さがモータの作動時間、従って、張力の変化の大きさを決定する一方、パルスの極性はモータが回転する方向、従って、張力が増しているか減少しているかを決定する。次に、この過程は、残る弦の各々について行う。１つの弦の張力を変化させると、残る弦の張力が変化するから、全ての弦がチューニングされるか、又は信号が限界値３以下となる迄、必要なだけチューニングサイクルを繰り返す。幾つかの弦が正確にチューニングされたが、その弦に対する信号の大きさが限界値３以下に低下するため、幾つかの弦は完全にチューニングされないときに、チューニングが停止されることがあり、この場合、再度、弾いて残る弦をチューニングする。
【００４４】
全ての弦をかき鳴らすため、ピックアップからの信号に各弦に対する基本周波数が存在するのみならず、より高い倍音周波数もアナログ帯域通過フィルタ４２の帯域幅内に存在する。倍音周波数の幾つかは、他の弦の基本周波数により近くに位置し、また、デジタル帯域通過フィルタの帯域幅は、チューニングモードにて、各基本周波数に対し十分に狭小であるように選択され、全ての付近の倍音周波数を排除する、従って、設定モードを使用して、弦を予め設定した周波数範囲にチューニングすることを不要にする。Ｂ及び高Ｅ弦に対して、より低い弦の倍音周波数は、基本周波数に過度に近い位置にあり、その代わり、Ｂ及び高Ｅ弦の第一の周波数が測定される。Ｂ及び高Ｅストリングの張力を変化させて、第一の倍音をその正確な値にすることにより、各弦の基本周波数もまた、所望の周波数にチューニングされる。チューニングサイクルを行うとき、どの弦を試験するかに依存して、サンプリング周波数をその適当な値に設定する。
【００４５】
好ましくは、デジタル帯域通過フィルタの帯域幅は、中央周波数の±６−８％、すなわち約半音の範囲内に設定する。
これと代替的に、形態変更可能な単一のデジタル帯域通過フィルタに代えて、パラメータが一定であるか又は形態変更可能の何れかである、複数のフィルタを使用することも可能であろう。形態変更可能な単一のフィルタを使用することは、ハードウェアの要求を少なくし、従って、チューニング手段のコストを削減することになる。
【００４６】
第一のチューニングサイクル中、モータ制御装置に送られるパルスの長さは、所定の規則に従って選択される。２回目、及びその後のチューニングサイクル時、その前のチューニングサイクルにより発生されたパルスに起因する弦の周波数の変化を測定し、所定のパルス長さにより発生されたその弦の周波数の変化を計算する。次に、この較正情報を使用して、その後のチューニングサイクル中に発生されたパルスの長さを変化させることができる。この学習過程は、チューニング前に最初の別個の較正過程を行うことを不要にする。このことは、また、例えば、異なる製造メーカからのもののように特徴が僅かに相違する弦であるとき、又は、弦が年数又は使用により劣化したとき、その弦を電子的制御手段にてチューニングすることを可能にする。所望であるならば、例えば、多数のパルスがモータ制御装置に送られ、また、モータが動く距離がパルスの幅（パルス幅変調）又はパルス数に依存する場合、その他のパルス方法を使用することができる。
【００４７】
この実施例における各チューニングサイクルは、約１．２乃至１．５秒である。理想的には、弦をチューニングするために３回以上のチューニングサイクルは必要ないようにする。ギターの弦を１回かき鳴らす時間は、少なくとも約５秒続き、この時間は、少なくとも２回又は３回のチューニングサイクルを行うことを可能にするのに十分である。各サイクル中に各弦をチューニングするのに必要な時間は、その弦の周波数に逆比例し、従って、Ｂ及び高Ｅ弦に加えて、幾つか又は全ての弦の基本周波数音ではなくて、第一の倍音を測定することにより、そのチューニングサイクルを速めることが可能となる。
【００４８】
その弦の状態を示すため、チューニングモード中、３色ＬＥＤｓを作動させることができる。例えば、未チューニングの弦を赤ＬＥＤで示し、チューニング済みの弦を緑ＬＥＤで示し、また、信号の大きさが限界値３以下に低下した弦は、黄色ＬＥＤで示すことができる。
【００４９】
低Ｅ弦の張力の変化は、他の弦の張力に最大の影響を与えるから、低Ｅ弦は、チューニングサイクル中にチューニングすべき最初の弦である。弦は、他の弦に対するその効果に依存して連続的にチューニングされ、高Ｅ弦は最後にチューニングされる。
【００５０】
モータを作動させても、弦の周波数が何ら変化しない場合、マイクロコントローラは、その可能性のある原因を識別することができる。このマイクロコントローラは、各モータに供給される電流を監視することができる。モータに電流が供給されない場合、モータは接続されないか、又は別の弦の周波数が変化した場合、モータは不正確に接続された可能性がある。モータに正常な電流が供給され、別の弦の周波数が変化するならば、このことは、測定中の周波数範囲にて弦は、不正確にチューニングされたことを示す。モータに異常に高電流が供給されるならば、このことは、モータが物理的に焼き付いたことを示す。その誤りの原因について操作する人の注意を引くため、適当な視覚的表示を提供することができる。
【００５１】
例えば、各弦に対応する１つのコイルを有するヘックスピックアップの如く、各々が１つ以上の弦に対応した複数のピックアップコイルのような電子部品を適宜に対応させ得ることができるのは明らかであろう。この場合、弦の各々は、別個の信号を発生させ、また、複合的信号から、信号弦の周波数を選択する必要がないから、フィルタ手段は省くことができる。その部品がピックガードの下方にてギターの本体内に受け入れられ、また、ビブラート３０を使用するとき、ギター自体を物理的に変更する必要が全くないような、電子部品の物理的寸法とすることが好ましい。
【００５２】
例えば、ギターをＥ弦に対してチューニングする場合について本発明を説明したが、チューニング手段は、従来型式であるかどうかを問わずに、楽器を任意の所望のチューニング状態にチューニングすることができることが明らかであろう。このチューニング手段は、複数のチューニング状態を記憶し且つギターをチューニングしようとする、上記複数のチューニング状態の所望の１つを選択し得るように作動させることができる。このチューニング手段は、また、操作する人が指定した特定のチューニング状態を記憶し且つその後に、そのチューニング状態にギターをチューニングし得るようにすることもできる。
【００５３】
本発明は、任意の適当な弦楽器に対して使用し得るよう所望通りに適応させることができることが明らかであろう。
開示した機能を実施するための特定の形態又は手段の表現として、上記の説明、又は特許請求の範囲、或いは添付図面に開示された特徴、又は開示された結果を実現するための方法又は過程は、適宜に別個に又はかかる特徴を組み合わせることにより、利用して本発明をその異なる形態にて具体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来のエレキギターの概略図的な断面図である。
【図２】本発明の一つの実施の形態に従って改変した、図１のエレキギターの拡大縮尺による概略図的な部分断面図である。
【図３】本発明の一つの実施の形態による分析手段及び作動手段の概略図である。
【図４】本発明の一つの実施の形態による遊星ギアボックスの概略図的な断面図である。
【図５】ギターの弦をチューニングする操作方法の概略図的な図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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