(57)【要約】【課題】調律の一致度の高低の判定が容易であるとともに、耳以外への感覚集中を回避して聴感的な集中力や音階の聞き分け能力を効果的に訓練できる調律装置を提供する。【解決手段】マイク部２０は、吸盤で楽器Ｂに取り付けられて振動や音波を電気信号に変換する。片耳に装着される本体１０は、マイク部２０で検出した楽器音をアナログ方形波に変換し、自己発生する所定音階の基準音のアナログ方形波に加算してアナログビート（うなり）信号を発生させ、アナログビート信号を増幅して耳面上でスピーカー再生する。すなわち、楽器音の電気信号と発生した基準信号の周波数を電子回路上で比較して調律の一致度の高低を区別する音声信号を形成し、使用者に対して音声で判定結果を出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動や音波を検出して電気信号に変換する検出手段と、所定音階の基準音に対応する基準信号を発生する発生手段と、検出手段で変換された電気信号と発生手段で形成された基準信号を比較する比較手段とを有する調律装置において、両方の信号の周波数の一致度が高い場合にはそれが低い場合とは異なる音声出力を行う出力手段を設けたことを特徴とする調律装置。
【請求項２】
請求項１の調律装置において、発生手段および比較手段は片方の耳に装着されて耳面上に保持される本体筐体に格納され、検出手段は独立して楽器に取り付ける取り付け機構を備えて、本体側回路と有線または無線接続されていることを特徴とする調律装置。
【請求項３】
請求項２の調律装置において、比較手段へ接続されて筐体面に露出した受光素子を本体に設け、検出手段は、検出した電気信号を光信号に変換して本体側回路へ無線送信する通信手段を含むことを特徴とする調律装置。
【請求項４】
請求項１の調律装置において、比較手段は、振動や音波に対応する電気信号と発生手段で形成された基準信号を加算もしくは積算して両方の信号の合成ビート信号を発生させることを特徴とする調律装置。
【請求項５】
請求項４の調律装置において、発生手段は、所定音階の基準音に対応する周波数の方形波を出力し、比較手段は、検出手段が発生した電気信号を方形波に変換した信号を基準音の方形波にアナログ加算または積算することを特徴とする調律装置。
【請求項６】
請求項４の調律装置において、比較手段は、原音の減衰に伴う検出手段の出力減少を相殺して、原音が減衰してもほぼ一定の振幅を維持させる自動振幅調整回路を含むことを特徴とする調律装置。
【請求項７】
請求項２の調律装置において、発生手段が発生する基準信号は、音階の異なる複数の基準音の選択肢から１つを選択して設定可能であるとともに、少なくとも設定時に音声出力で音階名または周波数を読み上げ出力することを特徴とする調律装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歌声や楽器音などのサンプリング出力を、自己発生した基準音に比較して両者の周波数の一致度を判定して判定結果を出力する調律装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な調律装置は、マイクロホンで検出した楽器音のアナログ信号を方形波に変換し、自己発生した方形波の基準信号に比較して、両者の周波数の一致度を判定し、この判定結果をメータの振れやランプの点滅で視覚的に表示していた。これに対して、特開２００２−３５８０７７号公報に示される調律装置は、歌声や楽器音などのサンプリング出力を方形波に変換し、自己発生した基準音の方形波と並行にヘッドホンを通じて聞かせている。これにより、サンプリング出力の方形波と基準音の方形波が同時に耳に流れ込んで聴感的にビート（うねり）が発生し、本体の筐体面に設けたメーターやランプによる判定結果を聴感的に確認できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の一般的な調律装置は、判定結果をメータの振れやランプの点滅で表示するから、調律状態の理解や聴感の訓練に役立たない。一部の調律装置ではスピーカーを通じて基準音を出力する機能を備えているが、音叉でオルガンを調律する場合のように、楽器の出力音と基準音の音色が大きく異なると、聴感的に周波数の高低や調律状態を判定することは容易でない。
一方、特開２００２−３５８０７７号公報に示される調律装置は、楽器音と基準音の音色を一致させたうえで左右の耳へ並列に流し込むから、両者のビート（うなり）を聞いて調律の一致度の高低を実感できる。しかし、所詮はメータやランプの補助的な出力に過ぎず、それぞれ聞かされた２つの音を聴感的に脳内で合成してビートを形成することは難しく、ビートだけを頼りにして楽器の調律を行うことは困難である。
従って、調律作業をメータやランプに頼る度合いでは従来の一般的な調律装置と大差がなく、メータやランプに集中すると、せっかくのビートを聞き逃がしたり、楽器の音出しを間違えたりするし、聴感的な集中力や音階の聞き分け能力を十分には訓練できないことになる。
本発明は、調律による基準音との周波数の一致度の判定が容易であるとともに、耳以外への感覚集中を回避して聴感的な集中力や音階の聞き分け能力を効果的に訓練できる調律装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の調律装置は、振動や音波を検出して電気信号に変換する検出手段と、所定音階の基準音に対応する基準信号を発生する発生手段と、検出手段で変換された電気信号と発生手段で形成された基準信号を比較する比較手段とを有する調律装置において、両方の周波数の一致度が高い場合にはそれが低い場合とは異なる音声出力を行う出力手段を設けたものである。
【０００５】
【作用】
本発明の調律装置では、検出した電気信号と発生した基準信号の周波数や位相差の変化を電子回路上で比較して調律の一致度の高低を区別する音声信号を形成し、使用者に対して音声で一致度の判定結果を出力するから、視覚的表示に頼ることなく調律を行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は第１実施例の調律装置の使用状態の説明図、図２は調律装置の構成の説明図、図３は本体の背面図、図４は本体の側面図、図５は調律装置の回路図、図６は出力の説明図である。
図１、図２に示すように、第１実施例の調律装置は、本体１０とマイク部２０とをフレキシブルなケーブル１９で接続して構成される。
マイク部２０は、吸盤２２を楽器Ｂの光沢面に押し付けて楽器Ｂに密着固定される。本体１０は、演奏者Ａの片耳に装着されて耳面上に保持され、演奏者Ａの耳孔に向かって調律の一致度の高低を区別するアナログ音声を出力する。
マイク部２０は、コンデンサマイクを収納した筐体２１に吸盤２２を取り付けて構成され、楽器Ｂから吸盤面を通じて拾い上げられた振動や音は、吸盤２２を通じて筐体２１内のコンデンサマイクへ伝達される。
【０００７】
本体１０の筐体１３の表面には、調律作業の開始／停止を指令入力するスタート／ストップスイッチ１５、基準音の種類を表示する液晶素子１６、基準音を切り替え操作するＵＰスイッチ１７およびＤＯＷＮスイッチ１８が配置される。また、スイッチ１５は、基準音の表示モードを切り替えるモードスイッチを兼ねており、１秒以上押し続けると液晶表示１６の表示が音階表示（Ａ２など）と周波数（４４０）とに交互に切り替わる。ＵＰスイッチ１７とＤＯＷＮスイッチ１８を操作して、基準音は２オクターブ１４段階に選択でき、液晶表示１６に表示された音階（または周波数）で楽器Ｂの各弦を調律することができる。
【０００８】
図３、図４に示すように、筐体１３の背面には音を透過する布が張られ、図示しないスピーカーが布の後に配置されている。筐体１３に固定された拡張板１２にホルダー１４が軸止されていて、拡張板１２の面からほぼ９０度の範囲で開閉可能である。
また、ホルダー１４と拡張板１２の関節部分にはタンブラー機構が組み込まれてホルダー１４に２方向の開閉力を付与している。これにより、ホルダー１４は、拡張板１２の面からほぼ４５度の範囲では拡張板１２側へ付勢されて、耳へ装着した際に筐体１３が耳面に押し付けられる。一方、４５度から９０度の範囲では起立側へ付勢されて、装着／取り外しの際に耳面から筐体１３を遠ざけている。
【０００９】
図５に示すように、本体１０の集積回路３１は、音声読み上げ電卓、メロディー絵本、おしゃべり人形などの用途向けに開発されたサウンドプロセッサであって、Ｉ／Ｏ回路、メモリ素子、演算部、Ｄ／Ａコンバータを１チップ上に配置している。集積回路３１は、電池４２から電力供給されて発信器４４のクロックで作動し、スイッチ１５、１７、１８の入力をラッチして演算部へ入力し、スイッチ１５の操作内容に基づいて基準音の表示モードを設定し、スイッチ１７、１８の操作内容に基づいて液晶表示１６に３桁の数値（または音階名）を表示させる。
【００１０】
集積回路３１は、利用するプログラムやデータを不揮発状態で保持し、基準音の設定時および調律開始直後には、設定された周波数（または音階）名称の音声データを呼び出してアナログ音声信号に変換し、参照点Ｐ５の出力端子へ出力させる。そして、この読み上げ表示に続いて、設定された周波数（または音階）の基準音データを呼び出して、方形波パルス列のアナログ信号を同じ参照点Ｐ５の出力端子へ出力させる。
集積回路３１は、周波数（または音階）名称の読み上げ表示中には、トランジスタ４３をＯＦＦしてコンデンサマイク２８の出力を停止させる。このとき、読み上げ信号は、加算回路３５を素通りして増幅素子３６で増幅されてスピーカー３７を駆動する。
【００１１】
マイク部２０のコンデンサマイク２８は、電池４２からトランジスタ４３を通じて電圧をかけられて作動し、楽器Ｂの音と振動を微弱なアナログ電圧信号に変換する。参照点Ｐ１の電圧は、図６のＰ１に振幅を誇張して示され、楽器Ｂの弾弦後は次第に減衰する。
【００１２】
増幅回路３２は、コンデンサマイク２８の出力を増幅するとともに、バンドパスフィルターとして機能し、一段目の増幅器で高域ノイズ成分、二段目の増幅器で振動をカットして、調律範囲に対応させた３０Ｈｚから３ｋＨｚの周波数成分を抽出する。参照点Ｐ３の電圧は、図６のＰ３に示すように、不要な成分を除去されて最大０．５Ｖ程度にまで増幅される。このとき、自動振幅調整回路（ＡＧＣ）３３が楽器音の減衰を相殺すれるから、音出し後に参照点Ｐ１の振幅が減衰しても、参照点Ｐ３の振幅はしばらく維持される。
自動振幅調整回路（ＡＧＣ）は、増幅回路３２の出力を整流平滑し、振幅に対応する直流電圧を形成してＮ−ＭＯＳ素子３８を駆動することにより、増幅回路３２の出力をその入力側へフィードバックする。
【００１３】
方形波変換回路３９は、増幅回路３２から出力されたアナログ電圧信号を可変のしきい値電圧で切り出してデジタル信号（方形波）に変換する。参照点Ｐ４の電圧は、図６のＰ４に示すように、楽器音に同期した方形波パルス列となっている。
しきい値設定回路３４は、可変抵抗４６を調整することで可変のしきい値電圧を発生させる。しきい値電圧は、楽器音から上述の基本周波数が取り出せるように調整されている。
【００１４】
加算回路３５は、集積回路３１から出力される「基準音の方形波」と方形波変換回路３９から出力される「楽器音の方形波」を加算してアナログ電圧のビート（うなり）信号を発生させる。参照点Ｐ５の電圧は、スイッチ１７、１８を操作して周波数を設定された、図６のＰ５に示すようなデューティ５０％の方形波パルス列である。
加算回路３５の増幅度は１／３に設定され、参照点Ｐ６の電圧は、参照点Ｐ４と参照点Ｐ５の電圧をアナログ加算して１／３を乗じた値となる。参照点Ｐ６の電圧は、図６のＰ６に示すように同期がずれると振幅が周期的に変化するが、Ｐ６−Ｈに示すように同期状態では時間的に一様な振幅となる。そして、一致度が高まると振幅変動の周期が長くなり、これが低くなると振幅変動の周期が短くなる。
参照点Ｐ６のビート（うなり）信号は、増幅素子３６で増幅されてスピーカー３７に供給され、使用者Ａの耳へ合成ビート（うなり）音が流れ込む。
【００１５】
以上のように構成した第１実施例の調律装置では、本体１０の内部で電気信号的に合成したビート（うなり）信号を用いてスピーカー３７を駆動するから、基準音と楽器音を並列に聞いて聴感的にビート音を発生するよりもビートを聞き取り易い。基準音と楽器音は共に方形波で出力されて音色が一致するからビートを聞き分け易く、電子回路上でビート成分を誇張するなど、ビートをさらに聞き易くすることも可能である。
そして、視覚的な表示に頼らず、調律の一致度の高低の度合いを音声で表示するから、調律装置を見て気にすることがなく、表示を見やすい置き場所を準備する必要もない。耳に意識を集中して調律を行うから、調律状態の理解や聴感の訓練に役立つ。
【００１６】
また、耳面に保持した筐体１３から使用者Ａの耳へ直接に合成ビート音を聞かせるから、騒々しい環境下でも小さな音量でビートを聞き取れる。従って、周囲に気兼ねなく、また周囲から影響を受けることなく効率的に調律を実施できる。
【００１７】
また、ホルダー１４で外耳の根元を周回させて筐体１３を耳面に緩く押し付けるから、耳掛け型やヘッドホン型の装着構造に比較して、上下方向の振動やケーブル１９への接触に対して強い抵抗力を発揮して脱落することがない。そして、強い装着にもかかわらず筐体１３と耳面の圧力は小さく、外耳の裏面に対するホルダー１４の接触圧力も小さいから耳への負担が小さく、血流を阻害したり、うっ血やむくみを引き起こすことがなく、長時間使用しても痛みを感じる場合が少ない。
【００１８】
また、スイッチ１７、１８を操作して基準音を設定した際と、スイッチ１５を操作して調律を開始した直後には選択した周波数（または音階）の名称を読み上げ表示するから、間違った設定で調律することを回避できる。そして、読み上げ表示は、基準音を発生する同じ汎用素子で実現されるから回路構成の小型化、製品のコスト削減に利益がある。
なお、マイク部２０の筐体２１は吸盤２２以外の手段、粘着テープ、クリップ、磁石、締結ベルトなどで楽器Ｂに固定してもよい。また、コンデンサマイク２８の代わりにピエゾ素子やひずみ抵抗線を使用してもよい。
【００１９】
図７は第２実施例の調律装置の構成の説明図、図８は調律装置の回路図である。ここでは、第１実施例と共通する構成部材には同じ符号を付して説明を省略しており、赤外線通信を使用してマイク部６０と本体５０をワイヤレスに接続している。
【００２０】
図７、図８に示すように、本体５０にはレンズ付きのフォトトランジスタ７２が設けられ、受信回路５１は、マイク部から送信される赤外線信号を受信する。トランジスタ４３は、第１実施例と同様、音階名の音声読み上げの際に遮断されて、増幅回路５２へ信号が入力しないようにする。増幅回路５２は、赤外線受光による微弱な電気信号を増幅するとともに、調律できる周波数帯域の成分を抽出して出力する。自動振幅調整回路５３は、増幅回路５２の出力を入力側へフィードバックして増幅回路５２の出力レベルを維持させる。方形波変換回路５９は、しきい値設定回路５４の抵抗７６、７７で設定された固定のしきい値で増幅回路５２の出力を方形波に変換する。加算回路５５は、集積回路３１から出力されるデジタル信号と方形波変換回路５３から出力されるデジタル信号をアナログ加算してビート（うなり）信号を発生させる。
【００２１】
一方、本体５０から独立して動作するマイク部６０は、コンデンサマイク２８で拾い上げた微弱な音声信号を送信回路５６で増幅し、赤外線発光ダイオード７１を駆動してアナログの光信号を外部に放射する。マイク部６０の電子回路は、スイッチ７３を通じて電池７４から電力供給される。
【００２２】
第２実施例の調律装置によれば、本体５０とマイク部６０が赤外線通信でワイヤレスに接続されているから、両者を結ぶケーブルが邪魔にならない。また、赤外線通信だから、無線電波通信に比較して低コスト、低消費電力、軽量小型に回路を構成できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の調律装置によれば、視覚的な表示に頼らず、調律の一致／不一致を音声で表示するから、調律の際に調律装置を観察する必要がなく、調律装置に注意を奪われて音出しをミスする心配がない。調律装置のために表示を見やすい置き場所を見つける必要もない。
そして、耳に意識を集中して調律を行うから、調律状態の理解や聴感の訓練に役立つ。
また、電気信号的に合成したビート信号を用いるから、基準音と楽器音を並列に聞いて聴感的にビート音を発生するよりもビートを聞き取り易い。電子回路によって基準音と楽器音の音色を一致させたり、ビート成分を誇張したりして、ビートをさらに聞き易くすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の調律装置の使用状態の説明図である。
【図２】調律装置の平面図である。
【図３】本体の背面図である。
【図４】本体の側面図である。
【図５】調律装置の回路図である。
【図６】各参照点における出力状態の説明図である。
【図７】第２実施例の調律装置の平面図である。
【図８】調律装置の回路図である。
【符号の説明】
１０、５０  本体
１２  拡張板
１３、２１、７４  筐体
１４  ホルダー
１５  開始／停止スイッチ（表示モード切替スイッチ）
１６  液晶素子
１７  ＵＰスイッチ
１８  ＤＯＷＮスイッチ
１９  ケーブル
２０、６０  マイク部
２２  吸盤
２８  コンデンサマイク
３１  集積回路
３２、５２  増幅回路
３３、５３  自動振幅調整回路
３４、５４  しきい値設定回路
３５、５５  加算回路
３６  増幅素子
３７  スピーカー
３８  Ｎ−ＭＯＳ素子
３９、５９  方形波変換回路
４２、７４  電池
４３  トランジスタ
４４  発振器
７１  ＬＥＤ
７２  フォトトランジスタ
７３  スイッチ
７６、７７  抵抗
Ａ  使用者
Ｂ  楽器
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６  参照点
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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