(57)【要約】      （修正有）【課題】発音の遅延を抑制することができる電子弦楽器を提供する。【解決手段】電子弦楽器は、指板面上に張設された複数の弦２２に対向して配置された第１検出面４６Ａを有し、第１検出面４６Ａにおける複数の弦２２それぞれの位置を検出する第１イメージセンサ４５Ａと、複数の弦２２に対向しかつ、第１検出面４６Ａに対して平行にならない角度に配置された第２検出面４６Ｂを有し、第２検出面４６Ｂにおける１以上の弦２２それぞれの位置を検出する第２イメージセンサ４５Ｂと、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂにより検出される複数の弦２２それぞれの位置に基づいて、指板面上における複数の弦２２それぞれの位置を算出する制御部と、を備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指板面上に張設された１以上の弦に対向して配置された第１検出面を有し、当該第１検出面における前記１以上の弦それぞれの位置を検出する第１センサと、
前記１以上の弦に対向しかつ、前記第１検出面に対して平行にならない角度に配置された第２検出面を有し、当該第２検出面における前記１以上の弦それぞれの位置を検出する第２センサと、
前記第１センサ及び前記第２センサにより検出される前記１以上の弦それぞれの位置に基づいて、前記指板面上における前記１以上の弦それぞれの位置を算出する算出手段と、
を備える弦位置検出装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記第１センサ及び前記第２センサにより検出される前記１以上の弦それぞれの位置に基づいて、前記１以上の弦それぞれの前記指板面と平行方向及び垂直方向の位置を算出する請求項１に記載の弦位置検出装置。
【請求項３】
前記第１センサ及び前記第２センサが複数設けられるとともに、前記指板面上には複数のフレットが設けられ、当該各第１センサ及び前記第２センサは、前記複数のフレットそれぞれに対応して設けられている、請求項１又は２に記載の弦位置検出装置。
【請求項４】
前記１以上の弦それぞれに光を照射する発光手段を更に備え、
前記第１センサ及び前記第２センサは、前記１以上の弦それぞれを画像として認識可能に構成され、前記指板面の少なくとも一部は透過型の材質により形成され、又は、前記指板面に透過窓が形成され、
前記発光手段から照射される光は、前記指板面の透過型の材質により形成された部分又は前記透過窓を介して、前記１以上の弦に照射される、請求項１から３のいずれか１項に記載の弦位置検出装置。
【請求項５】
さらに前記第１センサ及び前記第２センサの視野を拡大するための光学レンズを前記１以上の弦側に配置した、請求項１から４のいずれか１項に記載の弦位置検出装置。
【請求項６】
前記請求項１から５のいずれかに記載の弦位置検出装置と、
前記算出された前記１以上の弦それぞれの位置の変化に基づいて、前記指板面上における押弦位置を検出する押弦位置検出手段と、
前記押弦位置検出手段により検出された押弦位置に基づく楽音の発音を、接続された音源に指示する発音指示手段と、
を備える電子弦楽器。
【請求項７】
指板面上に張設された１以上の弦に対向して配置された第１検出面を有し、当該第１検出面における前記１以上の弦それぞれの位置を検出する第１センサと、前記１以上の弦に対向しかつ、前記第１検出面に対して平行にならない角度に配置された第２検出面を有し、当該第２検出面における前記１以上の弦それぞれの位置を検出する第２センサと、を有する弦位置検出装置に用いられる弦位置検出方法であって、前記弦位置検出装置は、
前記第１センサ及び前記第２センサにより検出される前記１以上の弦それぞれの位置に基づいて、前記指板面上における前記１以上の弦それぞれの位置を算出する、弦位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弦位置検出装置、電子弦楽器及び弦位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子ギター等の電子弦楽器として、弦をピッキング操作した場合に生ずる弦振動から弦振動周期（ピッチ）を抽出し、そのピッチに基づいて発音させる音のピッチを決定する、いわゆるピッチ抽出型の電子弦楽器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ギターの各フレットに接点スイッチを設け、このスイッチのオン・オフ状態に応じて発音させる音のピッチや奏法を決定する電子弦楽器が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２３２９５０号公報
【特許文献２】特許第３７１６４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたようないわゆるピッチ抽出型の電子弦楽器においては、弦が演奏されることによって発生する弦振動を分析してピッチを抽出するため、弦が演奏されてから発音するまでに遅延時間が生じてしまうという問題がある。特に周期の長い低音では、ピッチを抽出するまでに時間を要してしまうために、発音の遅れが長くなるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載されたような各フレットにスイッチを有する電子弦楽器では、発音の遅延時間はピッチ抽出型の電子弦楽器よりも短くなるものの、従来よりあるアコースティックギターやエレキギターと、外観や操作性、リアル感などに欠けるものとなってしまっているという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、従来のギターの外観や操作性、リアル感については従来と同様に保ったまま、発音の遅延を抑制して正確な音による発音をすることができる弦位置検出装置、電子弦楽器及び弦位置検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様の電子弦楽器は、
指板面上に張設された１以上の弦に対向して配置された第１検出面を有し、当該第１検出面における前記１以上の弦それぞれの位置を検出する第１センサと、
前記１以上の弦に対向しかつ、前記第１検出面に対して平行にならない角度に配置された第２検出面を有し、当該第２検出面における前記１以上の弦それぞれの位置を検出する第２センサと、
前記第１センサ及び前記第２センサにより検出される前記１以上の弦それぞれの位置に基づいて、前記指板面上における前記１以上の弦それぞれの位置を算出する算出手段と、
を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来のギターの外観や操作性、リアル感については従来と同様に保ったまま、発音の遅延を抑制して正確な音による発音をすることができる弦位置検出装置、電子弦楽器及び弦位置検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子弦楽器１の外観を示す平面図である。
【図２】ネック２０の拡大斜視図である。
【図３】ネック２０の内部に配置されるセンサ制御基板５１、第１センサ基板４２及び第２センサ基板４３の配置状態を示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は第１センサ基板４２が配置された部分の断面図であり、（ｃ）は第２センサ基板４３が配置された部分の断面図である。
【図４】第１センサ基板４２及び第１イメージセンサ４５Ａ、並びに、第２センサ基板４３及び第２イメージセンサ４５Ｂを示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図５】センサ制御基板５１、光源５２及びコネクタ５３を示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る電子弦楽器１の電子部１３の周辺の構成を示すブロック図である。
【図７】弦２２の絶対位置の算出方法を説明する全体構成図である。
【図８】弦２２の絶対位置の算出方法を説明する図であって、ネック２０の機構から決まる座標の算出する方法を説明する図である。
【図９】弦２２の絶対位置の算出方法を説明する図であって、弦２２の座標の算出方法を説明する図である。
【図１０】弦２２の相対位置の算出方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１２】
［電子弦楽器１の概要］
初めに、図１を参照して、本発明の一実施形態としての弦位置検出装置を備える電子弦楽器１の概要について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子弦楽器１の外観を示す平面図である。図１に示すように、電子弦楽器１は、電子ギターとして構成され、本体１０と、ネック２０と、ヘッド３０とを備える。
【００１４】
ヘッド３０は、スチール製の弦２２の一端が巻かれる糸巻き３１を備えている。ネック２０の指板面２１上には、複数のフレット２３が設けられている。指板面２１上には、複数（１以上）の弦２２が張設されている。なお、本実施形態において、弦２２は６本、フレット２３は２２個、設けられている。６本の弦２２は、各々弦番号と対応付けられている。一番細い弦２２が弦番号「１番」であり、弦２２の太さが太くなる順番で弦番号が大きくなる。２２個のフレット２３は、各々フレット番号と対応付けられている。最もヘッド３０寄りのフレット２３は、フレット番号「１番」であり、ヘッド３０側から遠ざかるに連れて、配置されたフレット２３のフレット番号が大きくなる。
【００１５】
本体１０は、弦２２の他端が取り付けられるブリッジ１６と、弦２２の振動を検出するピックアップ１１と、放音されるサウンドにトレモロ効果を付加するためのトレモロアーム１７と、本体１０の内部に内蔵されている電子部１３と、各々の弦２２と電子部１３とを接続するケーブル１４と、音色の種類等を表示するための表示部１５と、を備えている。
【００１６】
［ネック２０の内部構成］
次に、ネック２０の内部構成について説明する。
図２は、ネック２０の拡大斜視図である。図３は、ネック２０の内部に配置されるセンサ制御基板５１、第１センサ基板４２及び第２センサ基板４３の配置状態を示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は第１センサ基板４２が配置された部分の断面図であり、（ｃ）は第２センサ基板４３が配置された部分の断面図である。図４は、第１センサ基板４２及び第１イメージセンサ４５Ａ、並びに、第２センサ基板４３及び第２イメージセンサ４５Ｂを示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。図５は、センサ制御基板５１、光源５２及びコネクタ５３を示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００１７】
ネック２０は、図１に示すように、電子弦楽器１の本体１０から所定方向に延びるように形成されている。ネック２０は、図１〜図３に示すように、長手方向に延びるケース部２４と、長手方向に延びる指板面２１と、を有する。
【００１８】
ネック２０の内部には、センサ制御基板５１と、第１センサ基板４２と、第２センサ基板４３と、が配置される。センサ制御基板５１、第１センサ基板４２及び第２センサ基板４３の詳細については後述する。
【００１９】
図２及び図３に示すように、ケース部２４の幅方向（ケース部２４の長手方向に直交する方向）の断面において、ケース部２４の裏側は円弧状に形成され、ケース部２４の表側は内側に窪んで形成される。ケース部２４の内側の底部には、センサ制御基板５１が配置される溝状配置部２５と、第１センサ基板４２が配置される第１傾斜配置部２６と、第２センサ基板４３が配置される第２傾斜配置部２７と、が形成されている。ケース部２４は、例えば、半円筒状の木材の内面を彫った木彫りや、樹脂材料により形成される。
【００２０】
溝状配置部２５は、図２及び図３に示すように、ケース部２４の内側の幅方向（長手方向に直交する方向）の中央において、ケース部２４の表側から窪んだ平面状に形成される。溝状配置部２５は、ケース部２４の長手方向の全体に亘って溝状に延びている。
【００２１】
第１傾斜配置部２６及び第２傾斜配置部２７は、ケース部２４の内側において、ケース部２４の長手方向に並んで形成されている。第１傾斜配置部２６及び第２傾斜配置部２７は、隣り合うフレット２３間において、第１傾斜配置部２６及び第２傾斜配置部２７を一組として形成される。第１傾斜配置部２６及び第２傾斜配置部２７は、ケース部２４の長手方向に複数組並んで且つ第１傾斜配置部２６と第２傾斜配置部２７とが交互となるように、形成されている。
【００２２】
第１傾斜配置部２６は、図３に示すように、弦２２を押圧する方向（指板面２１の厚み方向、ネック２０の奥行方向）において、溝状配置部２５よりも指板面２１側に、溝状配置部２５を跨いでケース部２４の幅方向に離間する第１上側傾斜面２６ａ及び第１下側傾斜面２６ｂにより構成される。第１上側傾斜面２６ａ及び第１下側傾斜面２６ｂは、同一平面上に形成されており、第１上側傾斜面２６ａ及び第１下側傾斜面２６ｂには、第１センサ基板４２が配置される。第１上側傾斜面２６ａ及び第１下側傾斜面２６ｂは、指板面２１に対して、所定角度θ傾いて配置される。本実施形態においては、例えば、第１傾斜配置部２６における第１上側傾斜面２６ａ及び第１下側傾斜面２６ｂは、ネック２０の幅方向（長手方向に直交する方向）の断面において、図３（ｂ）に示すように、ネック２０の幅方向における一端２０ａ側から他端２０ｂ側に向かうにしたがって指板面２１に近づくように、指板面２１に対して角度θ傾いている。
【００２３】
第２傾斜配置部２７は、第１傾斜配置部２６に対してケース部２４の長手方向に隣り合って配置される。第２傾斜配置部２７は、弦２２を押圧する方向（指板面２１の厚み方向、ネック２０の奥行方向）において、溝状配置部２５よりも指板面２１側に、溝状配置部２５を跨いでケース部２４の幅方向に離間する第２上側傾斜面２７ａ及び第２下側傾斜面２７ｂにより構成される。第２上側傾斜面２７ａ及び第２下側傾斜面２７ｂは、同一平面上に形成されており、第２上側傾斜面２７ａ及び第２下側傾斜面２７ｂには、第２センサ基板４３が配置される。
【００２４】
第２上側傾斜面２７ａ及び第２下側傾斜面２７ｂは、第１傾斜配置部２６における第１上側傾斜面２６ａ及び第１下側傾斜面２６ｂと平行にならないように、第１上側傾斜面２６ａ及び第１下側傾斜面２６ｂに対して所定角度α傾くと共に、指板面２１に対して角度θ傾いている。本実施形態においては、例えば、第２傾斜配置部２７における第２上側傾斜面２７ａ及び第２下側傾斜面２７ｂは、ネック２０の幅方向（長手方向に直交する方向）の断面において、図３（ｃ）に示すように、ネック２０の幅方向における他端２０ｂ側から一端２０ａ側に向かうにしたがって指板面２１に近づくように、指板面２１に対して角度θ傾いている。
【００２５】
指板面２１は、板状に形成され、ネック２０の長手方向に延びるように形成される。指板面２１は、ネック２０の表側に配置される。指板面２１は、ケース部２４の内側に、センサ制御基板５１、第１センサ基板４２及び第２センサ基板４３が配置された状態で、ケース部２４が窪んだ部分を塞ぐように、ネック２０の表側に配置されている。指板面２１の少なくとも一部は、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂが複数の弦２２の画像を認識可能なように、光を透過させる透明型の材質により形成される。なお、指板面２１に透過窓を形成することで、光を透過させてもよい。また、いわゆるマジックミラーのように、一方からのみ光を透過させる性質を有する材質を用いて、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂが複数の弦２２の画像を認識可能にしつつ、演奏者にはその内部構造が見えないようにしても良い。
【００２６】
第１センサ基板４２は、図３（ｂ）に示すように、ネック２０の内部において、第１傾斜配置部２６に配置される。第１センサ基板４２には、図４に示すように、画素部を有する第１イメージセンサ４５Ａと、コネクタ４８と、が実装される。第１センサ基板４２は、ねじ部材４９により、ネック２０のケース部２４に固定されている。
【００２７】
第１イメージセンサ４５Ａは、複数設けられ、各第１イメージセンサ４５Ａは、複数のフレット２３それぞれに対応して設けられている。
第１イメージセンサ４５Ａは、第１センサ基板４２の表面側に実装され、第１センサ基板４２の実装面と平行な平面状に形成される第１検出面４６Ａを有する。第１検出面４６Ａは、複数の弦２２それぞれに対向して配置される（図７参照）。第１イメージセンサ４５Ａは、第１検出面４６Ａにおける複数の弦２２それぞれの位置を検出する。第１イメージセンサ４５Ａは、複数の弦２２それぞれを画像として認識可能に構成され、複数の弦２２それぞれの位置を画像認識により第１検出面４６Ａで検出するイメージセンサからなる。
【００２８】
第１センサ基板４２が第１傾斜配置部２６に配置されることで、第１イメージセンサ４５Ａの第１検出面４６Ａは、指板面２１に対してネック２０の幅方向の一端２０ａ側が下方になるように角度θ傾いた状態で、弦２２に対向して配置される（図３（ｂ）参照）。コネクタ４８は、第１センサ基板４２の裏面側に実装され、コネクタケーブル５８を介して、センサ制御基板５１に実装されるコネクタ５３（後述）に接続される（図３（ｂ）参照）。
【００２９】
第２センサ基板４３は、図３（ｃ）に示すように、ネック２０の内部において、第２傾斜配置部２７に配置される。第２センサ基板４３には、図４に示すように、第１センサ基板４２と同様に、画素部を有する第２イメージセンサ４５Ｂと、コネクタ４８と、が実装される。第２センサ基板４３は、ねじ部材４９により、ネック２０のケース部２４に固定されている。
【００３０】
第２イメージセンサ４５Ｂは、複数設けられ、各第２イメージセンサ４５Ｂは、複数のフレット２３それぞれに対応して設けられている。
第２イメージセンサ４５Ｂは、第２センサ基板４３の表面側に実装され、第２センサ基板４３の実装面と平行な平面状に形成される第２検出面４６Ｂを有する。第２検出面４６Ｂは、複数の弦２２それぞれに対向し、かつ、第１検出面４６Ａに対して平行にならない角度に配置される（図７参照）。第２イメージセンサ４５Ｂは、第２検出面４６Ｂにおける複数の弦２２それぞれの位置を検出する。第２イメージセンサ４５Ｂは、複数の弦２２それぞれを画像として認識可能に構成され、複数の弦２２それぞれの位置を画像認識により第２検出面４６Ｂで検出するイメージセンサからなる。
【００３１】
第２センサ基板４３が第２傾斜配置部２７に配置されることで、第２イメージセンサ４５Ｂの第２検出面４６Ｂは、第１センサ基板４２に実装された第１イメージセンサ４５Ａの第１検出面４６Ａに対して平行にならないように第１検出面４６Ａに対して所定角度α傾いて配置される（図３（ａ）及び図７参照）。第２検出面４６Ｂは、指板面２１に対してネック２０の幅方向の他端２０ｂ側が下方になるように角度θ傾いた状態で、弦２２に対向して配置される（図３（ｂ）参照）。コネクタ４８は、第２センサ基板４３の裏面側に実装され、コネクタケーブル５８を介して、センサ制御基板５１に実装されるコネクタ５３に接続される。
【００３２】
第１センサ基板４２及び第２センサ基板４３に実装されるイメージセンサ４５Ａ，４５Ｂは、光学像を画像信号に変換するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の素子から構成される。
【００３３】
第１センサ基板４２及び第２センサ基板４３におけるイメージセンサ４５Ａ，４５Ｂの検出面４６Ａ，４６Ｂの上面には、図４（ｂ）に示すように、光学レンズ４７が配置される。光学レンズ４７は、図３（ｂ）に示すように、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂよりも複数の弦２２側に配置され、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂの視野を拡大するために設けられる。
【００３４】
センサ制御基板５１は、図２及び図３に示すように、ネック２０の内部において、ケース部２４の溝状配置部２５に配置される。センサ制御基板５１は、ネック２０の長手方向に延びるように形成される。センサ制御基板５１の表面側には、図５に示すように、発光手段としての光源５２と、コネクタ５３と、が実装されている。センサ制御基板５１は、ねじ部材５４により、ネック２０のケース部２４に固定されている。
【００３５】
光源５２は、図５に示すように、センサ制御基板５１の幅方向（長手方向に直交する方向）に延びるように形成され、センサ制御基板５１の長手方向に所定距離離間して、複数配置される。光源５２は、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂが複数の弦２２の画像を認識可能なように、複数の弦２２それぞれに光を照射する。光源５２から照射される光は、指板面２１の透過型の材質により形成された部分又は透過窓を介して、複数の弦２２に照射される。
【００３６】
コネクタ５３は、センサ制御基板５１の幅方向の一方側及び他方側に互い違いに、センサ制御基板５１の長手方向に並んで配置されている。コネクタ５３は、コネクタケーブル５８を介して、第１センサ基板４２及び第２センサ基板４３に実装されたコネクタ４８に接続される（図３（ｂ）及び図３（ｃ）参照）。
【００３７】
［電子部１３の周辺の構成］
次に、図６を参照して、電子部１３の周辺の構成について説明する。図６は、本発明の一実施形態に係る電子弦楽器１の電子部１３の周辺の構成を示すブロック図である。
【００３８】
電子部１３は、図６に示すように、制御部６１と、音源部６２と、記憶部６４とを備える。
制御部６１は、電子弦楽器１における各部の動作を制御する。制御部６１は、内部のＲＯＭに記録されているプログラム、または、記憶部６４からロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。
【００３９】
制御部６１は、図６に示すように、ピックアップ１１、各イメージセンサ４５Ａ，４５Ｂ、表示部１５及び音源部６２と電気的に接続される。
【００４０】
音源部６２は、例えばＭＩＤＩ（Ｍｕｓｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）データで発音が指示された楽音の波形データを生成し、その波形データをＤ／Ａ変換して得られるオーディオ信号を音響機器６３に出力する。
【００４１】
制御部６１は、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂにより検出される複数の弦２２それぞれの位置に基づいて、指板面２１上における複数の弦２２それぞれの位置である座標を算出する算出手段としても機能する。制御部６１は、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂにより検出される複数の弦２２の位置に基づいて、複数の弦２２それぞれについて、指板面２１と平行方向（弦２２が並ぶ方向、ネック２０の幅方向）の座標と、指板面２１と垂直方向（弦２２が押圧される方向、ネック２０の奥行方向）の座標と、を算出する。
【００４２】
制御部６１は、算出された複数の弦２２それぞれの位置の変化に基づいて、指板面２１上における押弦位置を検出する押弦位置検出手段としても機能する。
制御部６１は、検出された押弦位置に基づく楽音の発音を、接続された音源部６２に指示する発音指示手段としても機能する。
【００４３】
制御部６１は、指板面２１に対する複数の弦２２それぞれの絶対位置を算出する。また、制御部６１は、複数の弦２２それぞれが所定の基準位置から変化した相対位置を算出する。
【００４４】
具体的には、制御部６１は、次のように、弦２２の絶対位置又は弦２２の相対位置を算出する。
まず、弦２２の絶対位置の算出方法について、図７〜図９を参照して説明する。弦２２の絶対位置は、ネック２０の機構から決まるパラメータを考慮して算出される。
図７は、弦２２の絶対位置の算出方法を説明する全体構成図である。図８は、弦２２の絶対位置の算出方法を説明する図であって、ネック２０の機構から決まる座標の算出する方法を説明する図である。図９は、弦２２の絶対位置の算出方法を説明する図であって、弦２２の座標の算出方法を説明する図である。
【００４５】
図７〜図９においては、座標系は、水平座標ｘとして、指板面２１と平行方向（弦２２が並ぶ方向、指板面２１の表面の幅方向）である水平座標を設定し、右側をプラスとし、左側をマイナスと設定した。また、垂直座標ｚとして、指板面２１と垂直方向（弦２２を押圧する方向、指板面２１の厚み方向、ネックの奥行方向）である垂直座標を設定し、上側をプラスとし、下側をマイナスと設定した。
水平座標ｘは、指板面２１の表面における幅方向（複数の弦２２が並ぶ方向）の座標に対応する。垂直座標ｚは、弦２２を押圧する方向（指板面２１の厚み方向、ネック２０の奥行方向）の座標に対応する。
【００４６】
図７〜図１０に示される各変数の意味は、以下の通りである。
Ｐｉ（ｘｉ，ｚｉ）：弦番号「ｉ番」の弦２２のｘ座標、ｚ座標
ｘＡ，ｘＢ：イメージセンサ４５Ａ，４５Ｂで観測される弦２２の位置
ＰＡ（ｐｘＡ，ｐｚＡ），ＰＢ（ｐｘＢ，ｐｚＢ）：ｘＡ，ｘＢがわかると、ネック２０の機構から決まる座標
Ｌ，ｚＬ：原点Ｏからイメージセンサ４５Ａ，４５Ｂの一端までの水平距離、および深さ（奥行）
θ：イメージセンサ４５Ａ，４５Ｂの傾き角
【００４７】
図７に示すように、弦２２が押されていない場合には、左からｉ番目の弦２２は、座標Ｐｉ（ｘｉ，ｚｉ）に位置している。第１センサ基板４２に実装される第１イメージセンサ４５Ａの第１検出面４６Ａは、左からｉ番目の弦２２に対向して配置され、ｘ座標のプラス側が下方になるように水平方向から角度θ傾いて配置されている。第２センサ基板４４に実装される第２イメージセンサ４５Ｂの第２検出面４６Ｂは、左からｉ番目の弦２２に対向して配置され、ｘ座標のマイナス側が下方になるように水平方向から角度θ傾いて配置されている。第１検出面４６Ａ及び第２検出面４６Ｂは平行にならないように、角度αをもって配置されている。
【００４８】
図８に示すように、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂは、左からｉ番目の弦２２の位置を観測する。第１イメージセンサ４５Ａは、第１イメージセンサ４５Ａの第１検出面４６Ａと、左からｉ番目の弦２２から第１イメージセンサ４５Ａの第１検出面４６Ａへ下した垂線との交点の座標ＰＡ（ｐｘＡ，ｐｚＡ）を観測する。第２イメージセンサ４５Ｂは、第２イメージセンサ４５Ｂの第２検出面４６Ｂと、左からｉ番目の弦２２から第２イメージセンサ４５Ｂの第２検出面４６Ｂへ下した垂線との交点の座標ＰＢ（ｐｘＢ，ｐｚＢ）を観測する。
【００４９】
次に、座標ＰＡから、第１イメージセンサ４５Ａの上方側の端部ＸＡと第２イメージセンサ４５Ｂの上方側の端部ＸＢとをつないだ線へ下した垂線との交点を座標ＨＡとする。座標ＰＢから、第１イメージセンサ４５Ａの上方側の端部ＸＡと第２イメージセンサ４５Ｂの上方側の端部ＸＢとをつないだ線へ下した垂線との交点を座標ＨＢとする。
これにより、次のように、座標ＰＡ（ｐｘＡ，ｐｚＡ）及び座標ＰＢ（ｐｘＢ，ｐｚＢ）は、座標ＨＡ又は座標ＨＢを用いて表すことができる。
【００５０】
図８に示すように、座標ＰＡのｘ座標（ｐｘＡ）は、ｘ座標上の−Ｌから、＋ＸＡＨＡ（＋ｘＡcosθ）移動した座標であり、次式（ｉ）のように表される。
ｐｘＡ＝−Ｌ＋ｘＡcosθ・・・（ｉ）
また、座標ＰＡのｚ座標（ｐｚＡ）は、ｚ座標上の−ｚＬから、−ＨＡＰＡ（−ｘＡsinθ）移動した座標であり、次式（ｉｉ）のように表される。
ｐｚＡ＝−ｚＬ−ｘＡsinθ・・・（ｉｉ）
【００５１】
また、座標ＰＢのｘ座標（ｐｘＢ）は、ｘ座標上の＋Ｌから、−ＸＢＨＢ（−ｘＢcosθ）移動した座標であり、次式（ｉｉｉ）のように表される。
ｐｘＢ＝Ｌ−ｘＢcosθ・・・（ｉｉｉ）
また、座標ＰＢのｚ座標（ｐｚＢ）は、ｚ座標上の−ｚＬから、−ＨＢＰＢ（−ｘＢsinθ）移動した座標であり、次式（ｉｖ）のように表される。
ｐｚＢ＝−ｚＬ−ｘＢsinθ・・・（ｉｖ）
【００５２】
次に、図９に示すように、弦２２から座標ＰＡまでの距離をｄＡとし、弦２２から座標ＰＢまでの距離をｄＢとする。また、座標ＰＡから、座標Ｐｉからｚ軸に平行に延ばした線へ下した垂線との交点をＶＡとする。また、座標ＰＢから、座標Ｐｉからｚ軸に平行に延ばした線へ下した垂線との交点をＶＢとする。
【００５３】
図９に示すように、座標Ｐｉのｘ座標（ｘｉ）は、ｘ座標上のｐｘＡから、＋ＰＡＶＡ移動した座標であり、一方で、ｘ座標上のｐｘＢから、−ＰＢＶＢ移動した座標でもあり、次の式（１）で表される。
ｘｉ＝ｐｘＡ＋ＰＡＶＡ＝ｐｘＢ−ＰＢＶＢ・・・（１）
【００５４】
また、図９に示すように、座標Ｐｉのｚ座標（ｚｉ）は、ｘ座標上のｐｚＡから、＋ＰｉＶＡ移動した座標であり、一方で、ｘ座標上のｐｚＢから、＋ＰｉＶＢ移動した座標でもあり、次の式（２）で表される。
ｚｉ＝ｐｚＡ＋ＰｉＶＡ＝ｐｚＢ＋ＰｉＶＢ・・・（２）
【００５５】
また、図９において、次の式（３）〜式（６）が成立する。
ＰＡＶＡ＝ｄＡsinθ・・・（３）
ＰＢＶＢ＝ｄＢsinθ・・・（４）
ＰｉＶＡ＝ｄＡcosθ・・・（５）
ＰｉＶＢ＝ｄＢcosθ・・・（６）
【００５６】
ここで、式（３）〜（６）を、式（１）及び式（２）に代入すると、次の式（７）及び式（８）が得られる。
【数１】
2015127759.tif 000003
【００５７】
式（７）及び式（８）を、ｄＡ、ｄＢについて解くと、次の式（９）及び式（１０）が得られる。
【数２】
2015127759.tif 000004
【００５８】
式（９）及び式（１０）を、式（７）及び（８）に代入すると、次の式（１１）及び式（１２）が得られる。
【数３】
2015127759.tif 000005
【００５９】
そして、式（１１）及び式（１２）に、ネック２０の機構から決まるＬ及びｚＬを含む式（ｉ）〜式（ｖｉ）を代入することにより、ネック２０の機構で決まるＬ及びｚＬのパラメータを考慮した弦２２の絶対位置を算出することができる。
以上により、制御部６１は、弦２２の指板面２１に対する絶対位置を算出することができる。
【００６０】
なお、本実施形態における上記の弦２２の絶対位置の算出方法は、光学レンズ４７がない場合の算出方法である。本実施形態においては、光学レンズ４７がイメージセンサ４５Ａ，４５Ｂの検出面４６Ａ，４６Ｂに配置することが可能である。そのため、このような光学レンズ４７が配置されている場合には、上記式から求められる座標から、さらに光学レンズ４７を設けたことにより生じる検出位置の変動分の補正を行う必要がある。
【００６１】
次に、制御部６１により弦２２の相対位置を算出する方法について、図１０を参照して説明する。図１０は、弦２２の相対位置の算出方法を説明する図である。
座標系は、弦２２の絶対位置を算出した場合と同様である。
【００６２】
制御部６１における弦２２の位置の座標の算出方法の途中の計算については省略するが、図１０に示す図により、次の式（２０）及び式（２１）が得られる。
【数４】
2015127759.tif 000006
【００６３】
この式（２０）及び式（２１）は、ネック２０の機構で決まるＬ及びｚＬに依存されない式となる。これにより、基準位置Ｐｉからの変化量Δｚｉ，Δｘｉを算出することができる。従って、Δｚｉの量を算出することができるので、弦２２が押圧されているか否かを判断することができる。Δｘｉの量を算出することができるので、弦２２のチョーキングが行われているか否かを判断することができる。
【００６４】
このようにして、弦２２の相対位置を算出する方法においては、制御部６１は、弦２２の基準位置Ｐｉからの変動を算出することで、ネック２０の機構から決まるＬ及びｚＬに依存されずに、弦２２の基準位置からの弦２２の相対位置を検出することができる。これにより、弦２２の位置の検出がネック２０の製造のばらつきに影響されにくく、弦２２の位置の検出精度を向上させることができる。
【００６５】
［電子弦楽器１の発音動作］
次に、電子弦楽器１の発音動作について説明する。
まず、演奏者が弦２２を押弦する。これにより、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂは、弦２２の位置を検出する。そして、制御部６１は、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂに検出された弦２２の位置に基づいて、弦２２の位置の座標を算出する。ここでは、制御部６１は、弦２２の絶対位置を検出してもよいし、弦２２の相対位置を検出してもよい。
【００６６】
これにより、制御部６１は、算出された弦２２の座標に基づいて、例えば所定の閾値を上回る弦２２の奥行方向（指板面２１の厚み方向）への移動があった場合に、演奏者がどのフレット２３間を押弦しているかを検出することができる。
また、ギターの演奏法の一つであるチョーキングをする際に、弦２２はｘ方向に変化する。そのため、制御部６１は、算出された弦２２の座標に基づいて、例えば所定の閾値を上回る複数の弦２２が並ぶ方向（指板面２１の幅方向）への移動があった場合に、チョーキングが行われていることを検出することができる。
【００６７】
以上のようにして、フレット２３ごとに、各弦２２がどのような位置にあるかを算出することが出来る。これにより、例えば、ある弦２２のｚ座標が、基準位置より所定値以上マイナス方向に押下されている（ｘ軸上と各弦２２のｚ座標との差が所定値以下になっている等）場合に、そのフレット２３で当該弦２２が押下されていることと判断すること等によって、各弦２２の押下されているフレット２３を抽出することができる。
【００６８】
そして、各弦２２の押下されているフレット２３が全て判別した段階で、例えば、各弦２２について、押下されていると判断されたフレット２３のうち、ギターのブリッジ１６側（最も本体に近い側）に最も近いフレット２３を、その弦２２の押下されている位置（押弦位置）として決定し、当該弦２２が撥弦された場合に、その押弦位置に基づいた発音を行うことができる。
【００６９】
このようにすることによって、従来のアコースティックギターやエレキギターと同様の外観と操作性を保ちつつ、演奏者が撥弦すると直ちに正しい音を発音させることが可能となる。
【００７０】
さらに、ある弦２２について、幅方向（ｘ方向）への移動が検知されていた場合には、その移動量に応じて発音される音のピッチを変化させることにより、従来のアコースティックギターやエレキギターと同様に、チョーキングの効果をつけた音を発音させることが可能となる。
【００７１】
以上のように、演奏者が押弦した時点で、押弦した位置からピッチ（弦振動周期）を確定することができる。そのため、演奏者が撥弦する前に、ピッチ（弦振動周期）を確定することができる。これにより、演奏者が撥弦したことをピックアップ１１が検出したときには、押弦位置から既に確定しているピッチ（弦振動周期）情報に基づいて、音源部６２を操作して、正しい音高の発音データを音響機器６３に送信することができる。従って、弦をピッキング操作した場合に生ずる弦振動から弦振動周期（ピッチ）を抽出し、そのピッチからフレットに対する押弦位置を検出する、いわゆるピッチ抽出型の電子弦楽器の場合に問題となった、撥弦からピッチの確定までの遅延を生じることなく、撥弦されて直ちに正しい音高で発音制御することができる。また、特に、周期の長い低音に対して、発音の遅延を抑制することができる。
【００７２】
以上、本実施形態の電子弦楽器１の構成及び動作について説明した。
本実施形態においては、指板面２１上に張設された複数の弦２２に対向して配置された第１検出面４６Ａを有し、当該第１検出面４６Ａにおける複数の弦２２それぞれの位置を検出する第１イメージセンサ４５Ａと、複数の弦２２に対向しかつ、第１検出面４６Ａに対して平行にならない角度に配置された第２検出面４６Ｂを有し、当該第２検出面４６Ｂにおける１以上の弦２２それぞれの位置を検出する第２イメージセンサ４５Ｂと、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂにより検出される複数の弦２２それぞれの位置に基づいて、指板面２１上における複数の弦２２それぞれの位置を算出する制御部６１と、を備える。
【００７３】
そのため、演奏者が押弦した時点で、押弦した位置からピッチ（弦振動周期）を確定することができる。そのため、演奏者が撥弦する前に、ピッチ（弦振動周期）を確定することができる。これにより、演奏者が撥弦したことをピックアップ１１が検出したときには、既に押弦位置から確定しているピッチ（弦振動周期）情報に基づいて、音源部６２を操作して、発音データを音響機器６３に送信することができる。従って、発音の遅延を抑制することができ、撥弦後直ちに正しい音高で発音させることができる。よって、従来のギターの外観や操作性、リアル感については従来と同様に保ったまま、発音の遅延を抑制して正確な音による発音をすることができる。
【００７４】
また、本実施形態においては、制御部６１は、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂにより検出される複数の弦２２それぞれの位置に基づいて、複数の弦２２それぞれの指板面２１と平行方向及び垂直方向の位置を算出する。そのため、弦２２の座標を算出することにより、指板面２１と平行方向への弦２２の移動、及び、指板面２１と垂直方向への弦２２の移動を検出することができる。
【００７５】
また、本実施形態においては、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂは、複数の弦２２それぞれを画像として認識可能に構成され、指板面２１の少なくとも一部は透過型の材料により形成され、又は、指板面２１に透過窓が形成される。そのため、指板面２１に対して弦２２とは反対側に、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂを配置することができる。これにより、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂを設けるスペースを指板面２１の裏面側に確保することができる。これにより、例えば指板面２１の裏面側に配置されるケース体の内部などの弦楽器の外観を損なわない位置に、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂを配置することができる。
【００７６】
また、本実施形態においては、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂは、複数の弦２２それぞれに光を照射する光源５２を更に有し、光源５２から照射される光は、指板面２１の透過型の材質により形成された部分又は透過窓を介して、複数の弦２２に照射される。そのため、光源５２により弦２２を照射することにより、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂが複数の弦２２の画像の認識精度を向上させることができる。
【００７７】
また、本実施形態においては、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂの視野を拡大するための光学レンズ４７を複数の弦２２側に配置することが可能である。そのため、第１イメージセンサ４５Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂの受光部の視野が狭い場合であっても、光学レンズ４７により視野を拡大して、弦２２の位置を画像認識により検出することができる。
【００７８】
また、本実施形態においては、制御部６１は、指板面２１に対する複数の弦２２それぞれの絶対位置を算出する。そのため、弦２２の絶対位置を算出することで、弦２２が押圧方向への移動や、弦２２が並ぶ方向への移動を、検出することができる。
【００７９】
また、本実施形態においては、制御部６１は、複数の弦２２それぞれが所定の基準位置から変化した相対位置を算出する。そのため、弦２２の相対位置を算出することで、弦２２が押圧方向への移動や、弦２２が並ぶ方向への移動を、検出することができる。また、ネック２０の機構から決まるＬ及びｚＬに依存されずに、弦２２の初期位置からの弦２２の相対位置を検出することができる。これにより、弦２２の位置の検出がネック２０の製造のばらつきに影響されにくく、弦２２の位置の検出精度を向上させることができる。
【００８０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、実施形態は例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明はその他の様々な実施形態を取ることが可能であり、さらに、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換など種々の変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、本明細書などに記載された発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００８１】
また、上述の実施形態では、本発明が適用される電子弦楽器として、電子ギターを例として説明したが、特にこれに限定されず、押弦操作されるものであれば、電子ギター以外の電子弦楽器としても構成することができる。
【００８２】
また、上述の実施形態では、第１イメージセンサ４５Ａの第１検出面４６Ａは、指板面２１に対して、ｘ座標のプラス側が下方になるように水平方向から角度θ傾いて配置されている。第２イメージセンサ４５Ｂの第２検出面４６Ｂは、指板面２１に対して、ｘ座標のマイナス側が下方になるように水平方向から角度θ傾いて配置されている。しかし、第１イメージセンサ４５Ａの第１検出面４６Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂの第２検出面４６Ｂが配置される角度はこれに制限されない。例えば、第１イメージセンサ４５Ａの第１検出面４６Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂの第２検出面４６Ｂのうち、いずれか一方が水平方向（指板面２１）に平行に配置され、いずれか他方が水平方向（指板面２１）から傾くように配置されてもよい。また、上述の実施形態では、第１イメージセンサ４５Ａの第１検出面４６Ａ及び第２イメージセンサ４５Ｂの第２検出面４６Ｂが配置される角度を、同じ角度θとしたが、これに制限されず、互いが異なる角度であってもよい。
【００８３】
また、上述の実施形態では、光学レンズ４７を、第１センサ基板４２及び第２センサ基板４３におけるイメージセンサ４５Ａ，４５Ｂの検出面４６Ａ，４６Ｂの上面に配置したが、これに制限されない。イメージセンサ４５Ａ，４５Ｂの検出面４６Ａ，４６Ｂの大きさが複数の弦の画像を認識できる程十分大きければ、光学レンズを備えなくてもよい。
【００８４】
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［付記１］
指板面上に張設された１以上の弦に対向して配置された第１検出面を有し、当該第１検出面における前記１以上の弦それぞれの位置を検出する第１センサと、
前記１以上の弦に対向しかつ、前記第１検出面に対して平行にならない角度に配置された第２検出面を有し、当該第２検出面における前記１以上の弦それぞれの位置を検出する第２センサと、
前記第１センサ及び前記第２センサにより検出される前記１以上の弦それぞれの位置に基づいて、前記指板面上における前記１以上の弦それぞれの位置を算出する算出手段と、
を備える弦位置検出装置。
［付記２］
前記算出手段は、前記第１センサ及び前記第２センサにより検出される前記１以上の弦それぞれの位置に基づいて、前記１以上の弦それぞれの前記指板面と平行方向及び垂直方向の位置を算出する請求項１に記載の弦位置検出装置。
［付記３］
前記第１センサ及び前記第２センサが複数設けられるとともに、前記指板面上には複数のフレットが設けられ、当該各第１センサ及び前記第２センサは、前記複数のフレットそれぞれに対応して設けられている、請求項１又は２に記載の弦位置検出装置。
［付記４］
前記１以上の弦それぞれに光を照射する発光手段を更に備え、
前記第１センサ及び前記第２センサは、前記１以上の弦それぞれを画像として認識可能に構成され、前記指板面の少なくとも一部は透過型の材質により形成され、又は、前記指板面に透過窓が形成され、
前記発光手段から照射される光は、前記指板面の透過型の材質により形成された部分又は前記透過窓を介して、前記１以上の弦に照射される、請求項１から３のいずれか１項に記載の弦位置検出装置。
［付記５］
さらに前記第１センサ及び前記第２センサの視野を拡大するための光学レンズを前記１以上の弦側に配置した、請求項１から４のいずれか１項に記載の弦位置検出装置。
［付記６］
前記請求項１から５のいずれかに記載の弦位置検出装置と、
前記算出された前記１以上の弦それぞれの位置の変化に基づいて、前記指板面上における押弦位置を検出する押弦位置検出手段と、
前記押弦位置検出手段により検出された押弦位置に基づく楽音の発音を、接続された音源に指示する発音指示手段と、
を備える電子弦楽器。
［付記７］
指板面上に張設された１以上の弦に対向して配置された第１検出面を有し、当該第１検出面における前記１以上の弦それぞれの位置を検出する第１センサと、前記１以上の弦に対向しかつ、前記第１検出面に対して平行にならない角度に配置された第２検出面を有し、当該第２検出面における前記１以上の弦それぞれの位置を検出する第２センサと、を有する弦位置検出装置に用いられる弦位置検出方法であって、前記弦位置検出装置は、
前記第１センサ及び前記第２センサにより検出される前記１以上の弦それぞれの位置に基づいて、前記指板面上における前記１以上の弦それぞれの位置を算出する、弦位置検出方法。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・電子弦楽器，２０・・・ネック，２１・・・指板面，２２・・・弦，２３・・・フレット，４５Ａ・・・第１イメージセンサ，４５Ｂ・・・第２イメージセンサ，４６Ａ・・・第１検出面，４６Ｂ・・・第２検出面，４７・・・光学レンズ，６１・・・制御部，６２・・・光源
【図１】
2015127759.tif 000007
【図２】
2015127759.tif 000008
【図３】
2015127759.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015127759.tif 000013
【図８】
2015127759.tif 000014
【図９】
2015127759.tif 000015
【図１０】
2015127759.tif 000016