(57)【要約】【課題】  音響用振動板を適切に振動させることができるようにする。【解決手段】  誘導性振動素子１７ａ、１７ｂと、容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆとの双方を振動素子として備えた振動板駆動装置１７により音響用振動板２１を振動させる。誘導性振動素子１７ａ、１７ｂについては、パワーアンプ１７ｇ、１７ｈで動作させる。一方、容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆについては、容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆのインピーダンスが高いため、ＢＴＬ（Bridged Transless）方式のアンプを備えたドライブ装置１７ｉ、１７ｊで動作させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導性のインピーダンスを有し、音響用振動板に取り付けられる誘導性振動素子と、
前記誘導性振動素子を、外部から入力した楽音信号に基づいて動作させるための第１の駆動装置と、
容量性のインピーダンスを有し、前記音響用振動板に取り付けられる容量性振動素子と、
前記容量性振動素子を、外部から入力した前記楽音信号に基づいて動作させるための第２の駆動装置とを有することを特徴とする振動板駆動装置。
【請求項２】
前記第２の駆動装置は、前記外部から入力した楽音信号の位相を反転して増幅する第１の増幅手段と、
前記外部から入力した楽音信号を増幅する第２の増幅手段とを有し、
前記第１の増幅手段が、前記容量性振動素子の一端側に接続され、前記第２の増幅手段が、前記容量性振動素子の他端側に接続されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の振動板駆動装置。
【請求項３】
前記第２の駆動装置は、前記第１の増幅手段と、前記容量性振動素子の一端との間に接続された第１の抵抗体と、
前記第２の増幅手段と、前記容量性振動素子の他端との間に接続された第２の抵抗体とを有することを特徴とする請求項２に記載の振動板駆動装置。
【請求項４】
前記第２の駆動装置は、前記外部から入力した楽音信号の閾値以下の周波数成分を遮断する第１の遮断手段と、
前記第１の遮断手段を通過した楽音信号の閾値以上の周波数成分を遮断する第２の遮断手段とを有し、
前記第１の増幅手段は、前記第２の遮断手段を通過した楽音信号の位相を反転して増幅し、
前記第２の増幅手段は、前記第２の遮断手段を通過した楽音信号を増幅することを特徴とする請求項２又は３に記載の振動板駆動装置。
【請求項５】
前記容量性振動素子を複数備え、それら複数の容量性振動素子が並列に接続されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の振動板駆動装置。
【請求項６】
前記請求項５に記載の振動板駆動装置と、
前記誘導性振動素子及び前記容量性振動素子が取り付けられた音響用振動板とを備えたことを特徴とする楽音発生装置。
【請求項７】
前記誘導性振動素子を介して対向する位置に前記複数の容量性振動素子が取り付けられていることを特徴とする請求項６に記載の楽音発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動板駆動装置及び楽音発生装置に関し、特に、音響用振動板を振動させて楽音を発音するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、音響用振動板を振動させて、音響用振動板から楽音を発音することが行われている。このように音響用振動板を振動させる場合、従来は、誘導性のインピーダンスを有する振動素子を備えた振動板駆動装置を用いて、電磁力の作用により音響用振動板を駆動するようにすることが一般的に行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述した従来の振動板駆動装置に備えられた振動素子は、周波数に比例してインピーダンスが増加する。このため、高い周波数では、振動素子の抵抗値が高くなり、振動素子に電流を流すことができない。したがって、高い周波数では音圧が減衰してしまい、音響用振動板を適切に振動させることが困難であるという問題点があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、音響用振動板を適切に振動させることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の振動板駆動装置は、誘導性のインピーダンスを有し、音響用振動板に取り付けられる誘導性振動素子と、前記誘導性振動素子を、外部から入力した楽音信号に基づいて動作させための第１の駆動装置と、容量性のインピーダンスを有し、前記音響用振動板に取り付けられる容量性振動素子と、前記容量性振動素子を、外部から入力した前記楽音信号に基づいて動作させるための第２の駆動装置とを有することを特徴とする。
本発明の楽音発生装置は、前記振動板駆動装置と、前記誘導性振動素子及び前記容量性振動素子が取り付けられた音響用振動板とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、誘導性のインピーダンスを有する誘導性振動素子と、容量性のインピーダンスを有する容量性振動素子との双方を振動素子として備えるようにしたので、誘導性振動素子における音響出力と、容量性振動素子における音響出力とを合成することができる。したがって、音響出力の周波数特性を従来よりも格段に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。なお、本実施形態では、振動板駆動装置が電子楽器に設けられている場合を例に挙げて説明する。
図１は、本実施形態の振動板駆動装置が設けられた電子楽器の概略構成の一例を示したブロック図である。
【０００７】
図１において、電子楽器１００は、中央処理装置（以下、ＣＰＵと称する）１と、フラッシュメモリ２と、ランダムアクセスメモリ（以下、ＲＡＭと称する）３と、外部記憶媒体装着部４と、外部入出力用インターフェース部５と、信号バス６と、キースキャン回路７と、鍵盤８と、パネルスキャン回路９と、操作パネル１０と、楽音発生部１１と、波形フラッシュメモリ１２と、デジタル／アナログ変換部（以下、Ｄ／Ａ変換部と称する）１３と、アナログ信号処理部１４と、振動板駆動装置１７とを有している。
【０００８】
図１に示すように、ＣＰＵ１、フラッシュメモリ２、ＲＡＭ３、キースキャン回路７、パネルスキャン回路９、楽音発生部１１、外部記憶媒体装着部４、及び外部入出力用インターフェース部５は、それぞれ信号バス６に接続され、相互に通信することが可能である。
【０００９】
（鍵盤）
鍵盤８は、複数の鍵と、それら複数の鍵の各々に対応して設けられた複数の鍵スイッチとを有している。電子楽器のユーザは、前記複数の鍵を押鍵及び離鍵して所望の演奏を行う。
（キースキャン回路）
キースキャン回路７は、鍵盤８の各鍵スイッチのスキャン処理を行うためのものである。
【００１０】
（操作パネル）
操作パネル１０は、各種操作子や表示装置を有している。本実施形態の電子楽器では、表示装置として、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display；液晶ディスプレイ）が設けられている。このＬＣＤは、各種操作子の選択状態や設定状態等を表示する。
前記操作子として、例えば、電子楽器に電源を供給するための電源スイッチや、電子楽器の設定状態を初期値にリセットするためのリセットスイッチや、テンポや音量を設定するためのダイアルや、音色を選択するための音色選択スイッチ等が設けられている。ただし、前記操作子はこれらのものに限定されるものではないということは言うまでもない。
【００１１】
（パネルスキャン回路）
パネルスキャン回路９は、操作パネル１０に設けられている各種操作子のスキャン処理を行うためのものである。
（ＣＰＵ）
ＣＰＵ１は、本実施形態の電子楽器の全体を統括制御するためのものであり、フラッシュメモリ２に格納されている制御プログラムに従って、ＲＡＭ３をワークメモリとして利用しながら、例えば次のような処理を行う。
【００１２】
ＣＰＵ１は、パネルスキャン回路９によりスキャン処理された結果を入力し、操作パネル１０の操作内容を識別する。
また、ＣＰＵ１は、キースキャン回路７によりスキャン処理された結果を入力して、鍵の操作内容（押鍵及び離鍵）を識別する。
そして、その鍵の操作内容（鍵の押鍵及び離鍵）に基づく演奏データや、操作パネル１０の操作内容に基づくデータを楽音発生部１１に割り当てる処理を行う。
【００１３】
この演奏データは、前記各鍵の操作が押鍵（キーオン）であるか離鍵（キーオフ）であるかを示すキーオン／オフ信号や、音高データである音高や、音量制御データであるベロシティデータや、演奏のテンポの絶対値を示すテンポ情報（以下、必要に応じて単にテンポ情報と称する）や、各鍵の動作スピードに関するキータッチレスポンス信号などから構成される。
なお、ＣＰＵ１は、前述したものの他に種々の処理を行うということは言うまでもない。
【００１４】
（フラッシュメモリ）
フラッシュメモリ２は、読み出し可能なメモリであり、ＣＰＵ１の制御プログラムの他に、種々のデータを格納する。
【００１５】
（ＲＡＭ）
ＲＡＭ３は読み書きが可能なメモリであり、ＣＰＵ１のプログラム実行過程において各種の必要なデータを一時的に記憶したり、編集可能なパラメータデータを記憶したりする記憶領域を有している。このＲＡＭ３の一部あるいは全部はバッテリーバックアップされており、必要なデータを、電子楽器の電源がオフにされても保持しておくことができるようにしている。
【００１６】
（外部記憶装置装着部）
外部記憶媒体装着部４は、例えば、ＣＤ−ＲＷドライブである。そして、ＣＰＵ１は、ＣＤ−ＲＷドライブに装着されたＣＤ−ＲＯＭに記憶されている制御プログラムや各種データを読み出して必要な処理を行う。なお、外部記憶媒体装着部４は、ＣＤ−ＲＷドライブに限定されず、フレキシブルディスク（ＦＤ）装置や、光磁気ディスク（ＭＯ）装置などであってもよいということは言うまでもない。
【００１７】
（外部入出力用インターフェース部）
外部入出力用インターフェース部５は、外部装置との間で、演奏情報などのデータのやり取りを行うためのものである。具体的に、この外部入出力用インターフェース部５は、例えばＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interface）である。
【００１８】
（波形メモリ）
波形メモリ１２は、音色や音域に応じた種々の楽音波形データを記憶している。
（楽音発生部）
楽音発生部１１は、前述したようにしてＣＰＵ１により割り当てられた演奏データと、操作パネル１０の操作内容に基づくデータとに基づいて、波形メモリ１２から必要な楽音波形データを読み出し、デジタル楽音信号を発生させる。なお、本実施形態の電子楽器１００では、ステレオ信号を発生させるようにしている。したがって、楽音発生部１１は、右チャネル用のデジタル楽音信号と、左チャネル用のデジタル楽音信号を発生させる。
【００１９】
（Ｄ／Ａ変換部）
Ｄ／Ａ変換部１３は、楽音発生部１１で発生されたデジタル楽音信号をアナログ楽音信号に変換する機能を有する。
（アナログ信号処理部）
アナログ信号処理部１４は、Ｄ／Ａ変換部１３でＤ／Ａ変換されたアナログ楽音信号に対し、フィルタ処理（ノイズ除去処理）や音質調整、信号レベル（ゲイン）調整等を施す機能を有する。
【００２０】
（振動板駆動装置）
振動板駆動装置１７は、図２に示すように、鍵盤８を操作する演奏者と略正対する位置に設けられた音響用振動板２１を、アナログ信号処理部１４でノイズ除去処理が施されたアナログ楽音信号に基づいて振動させるためのものである。なお、音響用振動板２１は、例えば木製の板を用いて形成される。
図３は、振動板駆動装置１７の概略構成の一例を示した図である。
図３において、振動板駆動装置１７は、誘導性振動素子１７ａ、１７ｂと、容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆと、パワーアンプ１７ｇ、１７ｈと、ドライブ装置１７ｉ、１７ｊとを備えて構成される。前述したように、本実施形態の電子楽器１００では、ステレオ信号を発生させるようにしているので、右チャネル用の楽音信号と、左チャネル用の楽音信号とを別々に制御して、音響用振動板２１を振動させるようにしている。したがって、図３に示す振動板駆動装置１７では、同じ構成のものが２セット備わっている。
【００２１】
誘導性振動素子１７ａ、１７ｂは、所謂ムービングコイルを備えて構成され、誘導性のインピーダンスを有し、電磁力の作用により音響用振動板２１を振動させる。これら誘導性振動素子１７ａ、１７ｂは、接着剤を用いて音響用振動板２１に取り付けられている。ここで、誘導性のインピーダンスとは、周波数に比例して増大するインピーダンスをいう。具体的に誘導性のインピーダンスＺLは、以下の（１）式で表される。
ＺL＝ωＬ  ・・・（１）式
ここで、ωは各周波数、Ｌはインダクタンスである。なお、本実施形態の誘導性振動素子１７ａ、１７ｂが有するインダクタンスＬは、例えば１．５［ｍＨ］である。
【００２２】
パワーアンプ１７ｇ、１７ｈは、アナログ信号処理部１４でノイズ除去処理が施されたアナログ楽音信号に対し、増幅処理を施して適当なレベルに増幅する。誘導性振動素子１７ａ、１７ｂは、インピーダンスがそれ程高くないため、パワーアンプ１７ｇ、１７ｈで増幅処理されたアナログ楽音信号で動作することができる。
【００２３】
容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆは、ピエゾ素子を備えて構成され、容量性のインピーダンスを有する。これら容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆは、接着剤を用いて音響用振動板２１に取り付けられている。ここで、誘導性のインピーダンスとは、周波数に比例して減少するインピーダンスをいう。具体的に誘導性のインピーダンスＺCは、以下の（２）式で表される。
ＺC＝１／ωＣ  ・・・（２）式
ここで、ωは各周波数、Ｃはキャパシタンスである。なお、本実施形態の容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆが有するキャパシタンスＣは、例えば０．０６［μＦ］である。
【００２４】
本実施形態では、誘導性振動素子１７ａを介して対向するように２つの容量性振動素子１７ｃ、１７ｄが取り付けられるようにすると共に、誘導性振動素子１７ａと、２つの容量性振動素子１７ｃ、１７ｄとを可及的に近づけるようにしている。また、誘導性振動素子１７ｂを介して対向するように２つの容量性振動素子１７ｅ、１７ｆが取り付けられるようにすると共に、誘導性振動素子１７ａ、１７ｂと、２つの容量性振動素子１７ｅ、１７ｆとを可及的に近づけるようにしている。以上のようにして誘導性振動素子１７ａ、１７ｂと、容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆとを音響用振動板２１に取り付けることにより、音響用振動板２１を安定して振動させることが可能になる。
【００２５】
容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆは、インピーダンスが高い。このため、大きな容量を得るためには高い電圧が必要となる。したがって、誘導性振動素子１７ａ、１７ｂのように、単にパワーアンプ１７ｇ、１７ｈを用いただけでは容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆを適切に動作させることができない。そこで、本実施形態では、図４に示すようなドライブ装置１７ｉ、１７ｊを用いて容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆを動作させるようにしている。
【００２６】
図４は、ドライブ装置１７ｉ、１７ｊの構成の一例を示した図である。なお、前述したように、ドライブ装置１７ｉと、ドライブ装置１７ｊとは同じものであるので、ここでは、ドライブ装置１７ｉについて説明し、ドライブ装置１７ｊについての説明を省略する。
図４において、ドライブ装置１７ｉは、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４１ａと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４２ａと、反転アンプ４３ａと、パワーアンプ４４ａ、４５ａと、抵抗４６ａとを備えて構成される。
【００２７】
ハイパスフィルタ４１ａは、例えば、遮断周波数が７２０［Ｈｚ］、減衰傾度が２０［ｄＢ／ｄｅｃ］のフィルタであり、例えば、ドライブ装置１７ｉに入力された不要な低音を減衰させるためのものである。
ローパスフィルタ４２ａは、例えば、遮断周波数が７．２［ｋＨｚ］、減衰傾度が２０［ｄＢ／ｄｅｃ］のフィルタであり、例えば、音質を調整するためのものである。
反転アンプ４３ａは、入力された信号の位相を逆相にして（反転して）出力するためのものである。
【００２８】
パワーアンプ４４ａ、４４ｂは、例えば、利得が３３［ｄＢ］（約４５倍）であり、入力された信号に対し、増幅処理を施して適当なレベルに増幅する。
このように、本実施形態では、反転アンプ４３ａ、及びパワーアンプ４４ａ、４４ｂを用いてＢＴＬ（Bridged Transless）方式のアンプを構成するようにしている。これにより、パワーアンプを１つだけ設けた場合の２倍（前述した例では３９［ｄＢ］（約９０倍））の利得で動作させることができ、大きな音響出力を得ることができる。さらに、図４に示すように、２つの容量性振動素子１７ｃ、１７ｄを並列に接続することにより、より大きな音響出力を得ることができる。
【００２９】
抵抗４６ａは、パワーアンプ４４ａと容量性振動素子１７ｃとの間、パワーアンプ４４ａと容量性振動素子１７ｄとの間、パワーアンプ４５ａと容量性振動素子１７ｃとの間、及びパワーアンプ４５ａと容量性振動素子１７ｄとの間に４つ設けられている。これら４つの抵抗４６ａは、例えば３００［Ω］の抵抗値Ｒを有する。これら４つの抵抗４６ａにより、容量性振動素子１７ｃ、１７ｄに流れる電流を制限することができる。さらに、容量性振動素子１７ｃ、１７ｄのキャパシタンスＣと抵抗４６ａの抵抗値Ｒとにより、遮断周波数ｆｃ（＝１／２πＲＣ）のローパスフィルタを形成することができ、不要な高音域を減衰させることができる。
【００３０】
図５に、振動素子として誘導性振動素子のみを用いた場合における音響出力と周波数との関係を示す。図６に、振動素子として容量性振動素子のみを用いた場合における音響出力と周波数との関係を示す。図７に、振動素子として誘導性振動素子１７ａ、１７ｂと容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆとを用いた本実施形態の振動板駆動装置１７における音響出力と周波数との関係を示す。図５〜図７に示すように、振動素子として誘導性振動素子１７ａ、１７ｂと容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆとを用いると、互いの減衰特性を補完し合い、広い周波数帯域で良好な音響出力が得られていることが分かる。
【００３１】
以上のように本実施形態では、誘導性振動素子１７ａ、１７ｂと、容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆとの双方を振動素子として備えた振動板駆動装置１７により音響用振動板２１を振動させるようにしたので、誘導性振動素子１７ａ、１７ｂに基づく音響出力と、容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆに基づく音響出力とを合成することができる。これにより、広い周波数帯域で良好な音響出力を得ることが可能になる。したがって、音響出力の周波数特性を従来よりも格段に向上させることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、誘導性振動素子１７ａを介して互いに対向するように２つの容量性振動素子１７ｃ、１７ｄが取り付けられるようにすると共に、誘導性振動素子１７ａと、２つの容量性振動素子１７ｃ、１７ｄとを可及的に近づけるようにしたが必ずしもこのようにする必要はない。例えば、容量性振動素子は１つ以上であれば幾つであってもよい。また、複数の容量性振動素子が誘導性振動素子１７ａを介して対向する位置に設けられていなくてもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、電子楽器１００の楽音発生部１１で発生された楽音信号に基づいて音響用振動板２１を振動させるようにしたが、ＣＤプレーヤで発生された楽音信号等、種々の楽音信号に基づいて音響用振動板を振動させることができる。
さらに、本実施形態では、ピエゾ素子を備えた容量性振動素子１７ｃ〜１７ｆを用いたが、容量性のインピーダンスを有していれば、必ずしもピエゾ素子を備えている必要はない。
また、反転アンプ４３ａと、パワーアンプ４４ａとを設けるようにしたが、これらの機能が一体化したアンプであってもよいということは言うまでもない。
【００３４】
なお、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態を示し、電子楽器の概略構成の一例を示したブロック図である。
【図２】本発明の実施形態を示し、電子楽器の概略構成の一例を示した断面図である。
【図３】本発明の実施形態を示し、振動板駆動装置の概略構成の一例を示した図である。
【図４】本発明の実施形態を示し、ドライブ装置の構成の一例を示した図である。
【図５】本発明の実施形態を示し、誘導性振動素子のみを用いた場合における音響出力と周波数との関係を示した図である。
【図６】本発明の実施形態を示し、容量性振動素子のみを用いた場合における音響出力と周波数との関係を示した図である。
【図７】本発明の実施形態を示し、振動板駆動装置における音響出力と周波数との関係を示した図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ＣＰＵ
２  フラッシュメモリ
３  ＲＡＭ
４  外部記憶媒体装着部
５  外部入出力用インターフェース部
６  信号バス
７  キースキャン回路
８  鍵盤
９  パネルスキャン回路
１０  操作パネル
１１  楽音発生部
１２  波形メモリ
１３  Ｄ／Ａ変換部
１４  アナログ信号処理部
１７  振動板駆動装置
１７ａ、１７ｂ  誘導性振動素子
１７ｃ〜１７ｆ  容量性振動素子
１７ｇ、１７ｈ  パワーアンプ
１７ｉ、１７ｊ  ドライブ装置
２１  音響用振動板
１００  電子楽器
【図１】
2007096439.tif 000003
【図２】
2007096439.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007096439.tif 000008
【図７】
2007096439.tif 000009