JP2008058067A - 表示装置、楽器用調律装置、メトロノーム装置、調律メトロノーム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステッピングメータ及びメトロノームを提供する。
【解決手段】指示針を支持した揺動駆動軸を正転及び逆転方向に駆動するステッピングモータと、指示針の初期揺動位置を検出する初期位置検出センサと、指示針の揺動位置の初期位置に対応したステッピングモータの初期位置を記憶する初期位置記憶手段と、初期位置を中心に一方の最大揺動位置と、これと対称な他方の最大揺動位置を記憶する振れ幅記憶手段と、ステッピングモータを制御するステッピングモータ制御手段と、調律すべき楽音の周波数と、予め定められている各音名の音の周波数とを比較し、一致、不一致に応じて指示針を回動させる信号をステッピングモータ制御手段に入力するチューニング信号生成手段と、一方の最大揺動位置と他方の最大揺動位置の間を揺動させるメトロノーム信号生成手段とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明はステッピングモータを用いて指示針を揺動させて表示を行なう表示装置及び、この表示装置を用いて楽音の周波数が予め定めた音名の周波数に一致しているか否かを表示する楽器用調律装置、所望のテンポを表示するメトロノーム装置、これらを合体した調律メトロノーム装置に関する。

一般に楽器用調律器に用いられている表示装置は指針型の指示計を用いる型式と、発光素子を複数配列し、その配列の中の発光素子を順次点灯させ、その発光位置により調律しようとする楽音の周波数が、予め定められている各音名の周波数に合致しているか否かと、その偏差量とを表示する型式とがある。
一方、メトロノームに用いられる表示器としては振り子の原理に従ってタクト棒を所定のテンポで揺動させる型式が一般的である。タクト棒を揺動させる他の方法としては特許文献１に記載されているようにステッピングモータの出力軸にタクト棒を連結し、ステッピングモータによってタクト棒を揺動させる型式も考えられている。

また特許文献２にはメトロノームとチューナとを一体化したメトロノーム付きチューナが提案されている。
特許文献２に記載されているメトロノーム付きチューナはメトロノームに関しては音のみでテンポを表示する構造とされており、タクト棒を揺動させてテンポを表示する考えはない。
実開５９−８２８８９号公報 特開２００３−３１６３５４号公報

チューナとメトロノームを共通の表示器を用いて構成しようとした場合、タクト棒を揺動させる型式の表示器を用いるのが視認性の点で優れている。タクト棒を揺動させる型式の表示器であっても特にタクト棒は形状が大きい程高い視認性が得られることは明らかである。しかしながら、従来からチューナの表示器に用いられている指針型の表示計では駆動コイルで得られるトルクは微少であるため指針の形状を大きくすることはできない。
これに対し、メトロノームの分野では上記した特許文献１に記載されているようにステッピングモータによりタクト棒を揺動させ、テンポを表示する考えが提案されている。ステッピングモータによりタクト棒を揺動させることにより、タクト棒の形状を大きくすることはできる。しかし、この特許文献１にはタクト棒の揺動範囲の初期設定及び揺動範囲の中心位置の設定等に関しては全く記載がなく、ステッピングモータでタクト棒を揺動させる基本的な構成が開示されていない。

ステッピングモータを用いてチューナー及びメトロノーム表示装置を構成しようとした場合、ステッピングモータには起動時に初期位置検出機能を持たないため、チューナ用の表示装置として動作させるにはチューナの偏差ゼロの位置を示す点と、最大偏差量を示す位置の設定及びメトロノーム用の表示装置として動作させる場合にはタクト棒の揺動角度範囲の最大値の設定と揺動範囲の中心位置を設定する必要がある。
本発明の目的はこれらの各種設定を可能とした表示装置及びこの表示装置を用いて構成した楽器用調律装置及びメトロノーム、更にはこれらを合せ備えた調律メトロノーム装置を提案しようとするものである。

本発明による表示装置は指示針が揺動駆動軸に支持され、この揺動駆動軸を所望の角度の範囲内において正転方向及び逆転方向に回転駆動するステッピングモータと、指示針の初期揺動位置を検出する初期位置検出センサと、初期位置検出センサによって検出した指示針の揺動位置の初期位置に対応したステッピングモータの初期回動位置を記憶する初期回動位置記憶手段と、初期回動位置記憶手段に記憶したステッピングモータの初期回動位置から指示針の一方の最大揺動位置を規定し、この一方の最大揺動位置と対称な他方の最大揺動位置のそれぞれに対応するステッピングモータの一方と他方の最大回動位置を記憶する振れ幅記憶手段と、初期回動位置記憶手段に記憶したステッピングモータの初期回動位置を中心として一方の最大回動位置と、他方の最大回動位置との間の回動範囲内においてステッピングモータを回動させるステッピングモータ制御手段とによって構成されることを特徴とする。

本発明による表示装置は更に上記表示装置において、初期設定位置からの回動偏倚量を記憶する回動偏倚量記憶手段を設け、この回動偏倚量記憶手段に記憶した回動偏倚量に対応して、指示針の揺動範囲の中心を任意位置に設定可能としたことを特徴とする。
本発明による表示装置は更に上記の何れかに記載の表示装置において、指示針の最大揺動位置の設定は手動により実行可能としたことを特徴とする。
本発明による表示装置は更に上記の何れかに記載の表示装置において、最大回動位置記憶手段に複数個の最大回動位置を記憶させ、これら複数の最大回動位置の中から任意の最大回動位置を選択して上記指示針の揺動範囲を設定することを特徴とする。

本発明による表示装置は更に、上記の何れかに記載の表示装置において、指示針が揺動駆動軸に対して着脱自在に支持され、交換可能な構造としていることを特徴とする。
本発明による楽器用調律装置は上記の何れかに記載の表示装置において、指示針が導光性材料で形成され、指示針が所定の揺動位置を通過する際に、指示針自身が発光する構造としたことを特徴とする。
本発明による楽器用調律装置は上記の何れかに記載の表示装置と、調律すべき楽音信号の周波数と予め定められている各音名の音の周波数とを比較し、一致している場合はステッピングモータ制御手段に指示針を初期位置に移動させる信号を入力し、不一致の場合は周波数のずれ量に対応した回動位置に指示針を回動させる信号を入力するチューニング信号生成手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によるメトロノーム装置は上記の何れかに記載の表示装置と、選択された拍数に対応した速度で指示針を初期揺動位置を中心に一方の最大揺動位置と、他方の最大駆動位置の間を揺動させるメトロノーム信号をステッピングモータ制御手段に入力するメトロノーム信号生成手段とを備えたことを特徴とする。
本発明による調律メトロノーム装置は上記の楽器用調律装置と、メトロノーム装置と、モード切替スイッチとを備え、モード切換スイッチによって楽器用調律装置とメトロノーム装置とを選択的に起動させることを特徴とする。

この発明による表示装置によれば初期位置検出センサと、初期回動位置記憶手段とを備えるための、楽器用調律装置として動作させる場合、初期位置検出センサにより指示針（タクト棒）の位置が初期位置に到来したことを検出することができ、その検出位置を初期回動位置記憶手段に記憶することにより、初期回動位置を設定することができる。従ってこの初期回動位置を楽音の周波数の偏差ゼロを指し示す位置として利用することができる。
更に、一方と他方の最大回動位置記憶手段を設けたから偏差がゼロの位置から、最大偏差を指し示す位置までの回動量を設定することができる。

一方、メトロノームとして動作させる場合には初期位置検出センサによって初期位置を検出すれば、この初期位置をテンポを表示するための揺動動作の中心位置として設定することができる。更に、最大揺動位置を記憶するから、初期設定された初期位置を中心として一方と他方の最大揺動位置の間で揺動動作し、指示針の揺動動作によりテンポを表示することができる。

縦長のケース内の底面近くにステッピングモータの本体を装着する。ステッピングモータの出力軸をケースの前面板から前方に突出させる。ケースの前面板から突出したステッピングモータの出力軸を指示針支持軸として利用する。つまり、この指示針支持軸に支持する指示針は一端側に指示針支持軸と係合する係合孔を有し、この係合孔によって指示針支持軸に対して着脱自在に支持される。
ケース前面板の上部側に指示針の初期位置を検出するための初期位置検出センサを設ける。初期位置検出センサは指示針支持軸の例えば真上の位置に設置し、この指示針支持軸の真上の位置を初期位置と定める。つまり、この初期位置とは楽器用調律装置の表示用指針として動作する場合は、入力した周波数と、各音名の音の周波数との偏差が０の場合の指示位置を表わす。また、メトロノーム装置として動作する場合は指示針の揺動範囲の中心位置を表わす。楽器用調律装置及びメトロノーム装置として起動させる際には、この初期位置検出センサの検出信号を利用して、指示針の初期位置と振れ幅の設定を行なう。

図１に本発明による表示装置の実施例を示す。図１Ａは正面図、図１Ｂは側面図、図１Ｃは縦断面図を示す。
本発明による表示装置は縦長のケース本体１０と、このケース本体１０の下半部に着脱自在に装着したコントローラ２０と、ケース本体１０に装着したステッピングモータ３０と、このステッピングモータ３０の出力軸３１に着脱自在に装着した指示針４０と、ケース本体１０の上部に設けた初期位置検出センサ５０とを備えて構成される。
コントローラ２０はケース本体１０の底面板との接合部分において例えばフレキシブル配線板でケース本体１０と電気的に接続され、ケース本体１０と係合状態から図２に示すように前方に倒す姿勢に回動させることにより、ステッピングモータ３０の出力軸３１をケース本体１０の前面に露出させることができる。図２に示す状態で指示針４０の変換を行なう。指示針４０としては図１Ａに示すような直線形状のものと、例えば図４に示すようにト音記号を模した形状等、種々の形状が考えられる。利用者は自己の好みに応じて指示針を交換し、実用することができる。

ステッピングモータ３０の出力軸３１は断面が例えば図３に示すように半円形状とされ、指示針４０にはこの半円形状の出力軸３１と係合する半円形状の孔を有するボス４１が設けられ、ボス４１に形成した半円形の孔に出力軸３１を挿入し、指示針４０をステッピングモータ３０の出力軸３１に装着する。出力軸３１とボス４１との間は適度の摩擦抵抗で支持されており、ボス４１を引くと引き抜くことができる。これにより指示針４０の交換を容易に行なうことができる構造とされる。
ケース本体１０の上端近くに初期位置検出センサ５０が設けられている。この初期位置検出センサ５０は電源投入時にステッピングモータ制御手段にステッピングモータの出力軸の現在位置を入力するために設けられる。つまり、一般にステッピングモータ３０とステッピングモータ制御手段は起動時に初期化手段によりステッピングモータ３０の出力軸３１の軸廻り方向の位置とステッピングモータ制御手段に設けられる記憶手段との間の関係を初期化し、その初期化された位置を基準に、入力される目標位置との差に応じて現在位置を把握する。従って、この実施例でも、初期位置検出センサ５０により指示針４０の位置を検出し、ステッピングモータ制御手段に設けられている記憶手段の記憶を初期化する。

図１に示す実施例では初期位置検出センサ５０を透過型の光学スイッチを用いた例を示す。つまり、指示針４０に遮光片４２を突設し、この遮光片４２を透過型の初期位置検出センサ５０を構成する一対の突起の間を通過させる。通過の際に発光部と受光部との間を遮光片４２により遮光させ、その遮光時に指示針４０の位置を初期値として記憶する。尚、この初期値の記憶は初期化モード時にのみ実行され、実動中は実行されない。
以上により本発明による表示装置の構造上の特徴を説明した。以下では本発明装置の電気的回路構成上の特徴を説明する。

図５に本発明による表示装置の電気的回路構成上の機能構成図を示す。図５に示す１００はマイクロコンピュータを示す。マイクロコンピュータ１００の内部に本発明による表示装置及びこの表示装置を用いて構成する楽器用調律装置、メトロノーム装置で必要とされる手段がプログラムによって構成される。マイクロコンピュータ１００の内部に構成される手段としては、上述した指示針４０の初期回動位置を記憶する初期回動位置記憶手段１０１と、指示針の振れ幅記憶手段１０２と、ステッピングモータ制御手段１０３と、回動偏倚量記憶手段１０４と、メトロノーム信号生成手段１０５と、チューニング信号生成手段１０６と、第１初期化手段１０７〜第５初期化手段１１１とを備えて構成される。

マイクロコンピュータ１００の入力側にはコントローラ２０に設けた操作スイッチ群１２０と、クロック発生源１３０と、楽音信号取り込み手段１４０と、初期位置検出センサ５０とが設けられる。マイクロコンピュータの出力側にはステッピングモータ３０を駆動する駆動回路１５０と、メトロノーム音を放音する放音手段１６０と、液晶表示手段１７０とを備えて構成される。
初期回動位置記憶手段１０１は起動時に行われる初期化時に、初期位置検出センサ５０が指示針４０の到来を検出した時点でステッピングモータ３０の回動位置記憶手段を例えばゼロリセットし、このゼロリセット値を初期回動位置として記憶する。

振れ幅記憶手段１０２は初期化手段１０７〜１１１の何れかにより初期化中に設定する振れ幅を記憶する。振れ幅は初期回動位置を中心に一方の最大回動量と、他方の最大回動量を加え合わせた値によって決定される。
ステッピングモータ制御手段１０３は入力される目標位置と現在位置との偏差値を算出し、その偏差値と極性に応じてステッピングモータ３０を正転させる正相パルス又は逆転させる逆相パルスを所望の数だけ発生させるパルス発生手段と、上記偏差値を現在位置として記憶する現在位置記憶手段とを備えて構成され、後に説明するチューニング信号生成手段１０６とメトロノーム信号生成手段１０５から目標値が入力される毎に、駆動回路１５０に正相パルス又は逆相パルスを出力し、ステッピングモータ３０を目標位置に回動させる。

回動偏倚量記憶手段１０４は指示針４０の振れ幅の中心位置を任意の位置に偏倚させるために設けた記憶手段である。通常は初期回動位置記憶手段１０１に記憶した初期回動位置を中心に指示針４０を揺動させるが、指示針４０の形状によっては初期回動位置を中心とすると都合が悪い場合が生じる。このような場合に、揺動範囲の中心位置を任意位置に移動できると都合がよい。中心位置の移動設定方法については以下に説明する初期設定方法の中で説明する。
操作スイッチ群１２０には調律器として動作させる場合に操作するＴＵＮＥＲ釦と、メトロノームとして動作させる場合に操作するＭＥＴＲＯＮＯＭＥ釦と、初期設定時に中心位置を自動的に設定する場合に操作するＡＵＴＯ ＣＥＮＴＥＲ釦と、手動で中心位置を設定する場合に操作するＭＡＮＵＡＬ ＣＥＮＴＥＲ釦と、プリセット設定モードを開始させるＷＩＤＴＨ ＳＥＬＥＣＴ釦と、プリセットされた振れ幅の中から希望する振れ幅を選択するＰＲＥＳＥＴ釦と、入力決定釦ＥＮＴＥＲと、指示針４０の位置を上げる方向及び上げる方向に移動させるためのＵＰ釦及びＤＯＷＮ釦と、モード切替釦ＭＯＤＥ等が設けられる。

第１初期化手段１０７を用い初期化動作を説明する。ここで言うセンター位置とは指示針のセンターを示す位置を意味する。「センターセンサー位置」とは、センターの位置センサー５０が配置されている位置で、通常のセンター位置を意味する。「手動センター位置」とは、「センターセンサー位置」から左右いずれかの方向（Ｙ１）の任意のステップ数だけ移動させた「センター位置」を意味する。
第１初期化手段１０７で行なう自動初期化動作
Ａ．所望の振れ位置（最大揺動位置）に指示針を設定する。
Ｂ．センター自動設定モードを開始する［ＡＵＴＯ ＣＥＮＴＥＲ 釦操作］
Ｃ．指示針をセンターセンサー位置に移動させる方向Ｙ１を設定する［ＤＯＷＮ釦又はＵＰ釦操作］
Ｄ．指示針をセンターセンサー位置に向かって移動させる。
Ｅ．指示針がセンターセンサー位置に到達する。
Ｆ．センターセンサー位置に到達するまでにパルスカウント数Ｖ１を記憶する。
Ｇ．指示針をセンターセンサー位置からＹ２（Ｙ１の逆）方向にパルスカウント数Ｖ１だけ移動させる。
Ｈ．指示針をパルスカウント数Ｖ１だけ動かした後、その位置からセンターセンサー位置に向かってＹ１方向に移動させる。
Ｉ．指示針がセンターセンサー位置に到達する。
Ｊ．指示針がセンターセンサー位置に到達するまでのパルスカウント数Ｖ２を記憶する。
Ｋ．パルスカウント数Ｖ１とＶ２を比較して、同値であった場合は、Ｖ１の値を指示針の振れ幅Ｗとし、Ｖ２がＶ１よりも小さかった場合は、Ｖ２の値を指示針の振れ幅Ｗとする。
Ｌ．振れ幅Ｗが記憶される。
Ｍ．センター自動設定モードが解除される。

第２初期化手段１０８で行なう自動初期化動作
Ａ．指示針をセンターセンサー位置に移動させる方向Ｙ０を設定する。※指示針がセンターセンサー位置に設定されている場合は行わない。［ＡＵＴＯ ＣＥＮＴＥＲ釦を押しながらＤＯＷＮ釦又はＵＰ釦を押す］
Ｂ．指示針をセンターセンサー位置方向に向かって移動させる。※指示針がセンターセンサー位置に設定されている場合は行わない。
Ｃ．指示針がセンターセンサー位置に到達する。※指示針がセンターセンサー位置に設定されている場合は行わない。
Ｄ．指示針がセンターセンサー位置に停止する。※指示針がセンターセンサー位置に設定されている場合は行わない。
Ｅ．センター自動設定モードを開始する。［ＡＵＴＯ ＣＥＮＴＥＲ釦操作］
Ｆ．センターセンサー位置に合わされている指示針を左右何れかの方向Ｙ１に所望の量だけ移動させる。［ＤＯＷＮ釦又はＵＰ釦操作］
Ｇ．センターセンサー位置から移動したパルスカウント数Ｖ１０を記憶する。
Ｈ．指示針をセンターセンサー位置に向かってＹ２（Ｙ１と逆）方向に移動させる。
Ｉ．指示針をセンターセンサー位置からＹ２方向にパルスカウント数Ｖ１０だけ移動させる。
Ｊ．指示針をパルスカウント数Ｖ１０だけ動かした後、その位置からセンターセンサー位置に向かってＹ１方向に移動させる。
Ｋ．指示針がセンターセンサー位置に到達する。
Ｌ．指示針がセンターセンサー位置に到達するまでのパルスカウント数Ｖ２を記憶する。
Ｍ．パルスカウント数Ｖ１とＶ２を比較して、同値であった場合は、Ｖ１の値を指示針の振れ幅Ｗとし、Ｖ２がＶ１よりも小さかった場合は、Ｖ２の値を指示針の振れ幅Ｗとする。
Ｎ．振れ幅Ｗが記憶される。
Ｏ．センター自動設定モードが解除される。

第３初期化手段１０９で行なう初期化動作
※「手動設定モード」は、予め指示針の振れ幅ＷがＶ３と設定されている状態において、センター位置を基本の初期操作釦（ＵＰ釦、ＤＯＷＮ釦）を押下操作してセンターセンサー位置から左右何れか一方に移動させて動作させる場合に用いられる。
Ａ．指示針をセンターセンサー位置に移動させる方向Ｙ０を設定する。※指示針がセンターセンサー位置に設定されている場合は行わない。
Ｂ．指示針を手動操作釦（ＵＰ釦、ＤＯＷＮ釦）を押下操作してセンターセンサー位置方向に向かって移動させる。※指示針がセンターセンサー位置に設定されている場合は行わない。
Ｃ．指示針がセンターセンサー位置に到達する。※指示針がセンターセンサー位置に設定されている場合は行わない。
Ｄ．指示針がセンターセンサー位置で停止する。※指示針がセンターセンサー位置に設定されている場合は行わない。
Ｅ．センター手動設定モードを開始する。［ＭＡＮＵＡＬ ＣＥＮＴＥＲ釦操作］
Ｆ．センターセンサー位置に合わされている指示針を左右何れかの方向Ｙ１に、所望の量だけ移動させる。［ＤＯＷＮ釦又はＵＰ釦操作］
Ｇ．手動センター位置を決定する。
Ｈ．手動センター設定モードのセンター位置変更モードを開始する［ＥＮＴＥＲ釦操作］
Ｉ．指示針が移動されたのとは逆方向Ｙ２にあるセンターセンサー位置に向かって移動する。
Ｊ．指示針がセンターセンサー位置に到達する。
Ｋ．センターセンサー位置に到達するまでのパルスカウント数Ｖ４を記憶する。
Ｌ．指示針をセンターセンサー位置からパルスカウント数Ｖ５（Ｖ５＝Ｖ３（予め設定されている振れ幅のパルスカウント数）−Ｖ４）だけＹ２の方向に移動させる。
Ｍ．指示針をパルスカウント数Ｖ５だけ動かした後、その位置からＹ１の方向にあるセンターセンサー位置に移動させる。
Ｎ．指示針がセンターセンサー位置に到達する。
Ｏ．指示針がセンターセンサー位置に到達するまでのパルスカウント数Ｖ６を記憶する。
Ｐ．パルスカウント数Ｖ５とＶ６を比較して、同値であった場合は手動センター位置をセンターセンサー位置からＹ１方向にパルスカウント数Ｖ４だけ動かして手動センター位置に移動する。
Ｑ．指示針を手動センター位置からパルスカウント数Ｖ３だけＹ１の方向に移動させる。
Ｒ．指示針をセンターセンサー位置のＹ２方向に移動させる。
Ｓ．指示針がセンターセンサー位置に到達する。
Ｔ．指示針がセンターセンサー位置に到達するまでのパルスカウント数Ｖ８を記憶する。
Ｕ．パルスカウント数Ｖ７（Ｖ３＋Ｖ４）とパルスカウント数Ｖ６を比較する。
Ｖ．パルスカウント値Ｖ８とＶ７を比較して同値であった場合は、手動センター位置がセンターセンサー位置からＹ１方向にパルスカウント数Ｖ４だけ離れた位置となり、振れ幅ＷＶ３と決定する。パルスカウント数Ｖ７がＶ８よりも小さかった場合は、手動センター位置がセンターセンサー位置からＹ１方向にパルスカウントＶ４だけ離れた位置となり、振れ幅Ｗは（Ｖ３−（Ｖ８−Ｖ７））と決定する。
Ｗ．手動センター位置（センターセンサー位置からの方向Ｙ１及びセンターセンサー位置からのパルスカウント数Ｖ８）及び振れ幅Ｗが記憶される。
Ｘ．センター手動設定モードが解除される。

第４初期化手段１１１で行なう初期化動作
※「手動設定モード」は、予め指示針の振れ幅ＷがＶ３と設定されている状態において、センター位置を基本のセンターセンサー位置から左右何れか一方に移動させて動作させる場合に用いられる。
Ａ．指示針をセンターセンサー位置に移動させる方向Ｙ０を設定する。※指示針がセンターセンサー位置に設定されている場合は行わない。
Ｂ．指示針をセンターセンサー位置方向に向かって移動させる。※指示針がセンターセンサー位置に設定されている場合は行わない。
Ｃ．指示針がセンターセンサー位置に到達する。※指示針がセンターセンサー位置に設定されている場合は行わない。
Ｄ．指示針がセンターセンサー位置で停止する。※指示針がセンターセンサー位置に設定されている場合は行わない。
Ｅ．プリセット設定モードを開始する。［ＷＩＤＴＨ ＳＥＬＥＣＴ釦操作］
Ｆ．プリセットされた振れ幅Ｚを選択する。［ＰＲＥＳＥＴ釦操作］
Ｇ．指示針をセンターセンサー位置からＹ１（あるいはＹ２）の方向にパルスカウント数Ｚだけ移動する。
Ｈ．Ｙ１（あるいはＹ２）方向にパルスカウント数Ｚ移動した指示針を反対のＹ２（あるいはＹ１）方向にパルスカウント数Ｗ１だけ移動する。
Ｉ．指示針がセンターセンサー位置に到達する。
Ｊ．指示針がセンターセンサー位置に到達するまでのパルスカウント数Ｖ２１を記憶する。
Ｋ．パルスカウント数ＺとＶ２１を比較する。
Ｌ．パルスカウント数ＺとＶ２１が同値であった場合は、振れ幅Ｗ１はＺとなる。パルスカウント数Ｖ２１がＺよりも小さかった場合は、振れ幅Ｗ１はＶ２１となる。
Ｍ．指示針をセンターセンサー位置からＹ２（あるいはＹ１）方向にパルスカウント数Ｗ１だけ移動する。
Ｎ．パルスカウント数Ｗ１だけ移動した指示針をＹ１（あるいはＹ２）方向にセンターセンサー位置まで移動する。
Ｏ．指示針がセンターセンサー位置に到達する。
Ｐ．指示針がセンターセンサー位置に到達するまでにパルスカウント数Ｖ２２を記憶する。
Ｑ．パルスカウント数Ｖ２２とＷ１を比較する。
Ｒ．パルスカウント数Ｖ２２とＷ１が同値であった場合は、振れ幅ＷはＷ１となる。パルスカウント数Ｖ２２がＷ１よりも小さかった場合、振れ幅ＷはＶ２２となる。
Ｓ．振れ幅Ｗが記憶される。
Ｔ．プリセット設定モードが解除される。

次にメトロノーム信号生成手段１０５と本発明による表示装置とを組合せた実施例を図６を用いて説明する。
メトロノーム信号生成手段１０５はテンポ、拍子設定部１０５−１と、タイミング信号発生器１０５−２と、テンポ・拍音発生部１０５−３とを備えて構成され、テンポ・拍音発生部１０５−３から出力される拍音信号（ここではメトロノーム信号と称す）が放音手段１６０に出力され、この放音手段１６０で拍音が音に変換されて放音される。
図７ＡとＣにメトロノーム信号の一例を示す。図７Ａは３／３拍子のメトロノーム信号の波形、図７Ｃは４／４拍子のメトロノーム信号の波形を示す。

本発明ではこのメトロノーム信号をステッピングモータ制御手段１０３に入力し、各拍音信号の例えば立上がりのタイミングで現在位置とは反対側の最大揺動位置を次の立上がりのタイミングで現在位置とは反対側の最大揺動位置を次の目標値として設定する。ステッピングモータ制御手段１０３では設定された次の目標値と現在位置との偏倚差を求め、その偏差が０となる方向にステッピングモータ３０を回転させる極性のパルスを発生し、指示針４０を目標方向に移動させる。指示針４０が目標位置に達すると、次のメトロノーム信号が発生し、反対側の次の目標値が設定され、この目標値に向ってステッピングモータ３０が駆動される。このようにして、指示針４０はメトロノーム信号の発生タイミングに従って揺動し、設定されたテンポを表示する。

次にチューニング信号生成手段１０６と本発明による表示装置とを組合せた実施例を図８及び図９を用いて説明する。
チューニング信号生成手段１０６は楽音信号取込手段１４０から入力される楽音信号のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段１０６−１と、このゼロクロス検出手段１０６−１がゼロクロス点を検出する毎に、カウンタ１０６−２の計数値を取り込むデータラッチ手段と、データラッチ手段１０６−３にラッチした計数値を順次取り込むデータ格納部１０６−４と、データ格納部１０６−４に取り込んだデータから入力された楽音信号の基本周期を抽出する基本周期抽出手段１０６−５と、基本周期抽出手段１０６−５で検出した基本周期を手掛かりに入力された楽音の音名を判別する音名判別手段１０６−６と、音名の標準周波数と入力された楽音の周波数とのピッチ誤差を算出するピッチ誤差算出手段１０６−７とを備えて構成される。

楽音信号取込手段１４０はマイクロホン１４０−１と飽和増幅器１４０−２とによって構成され、調律すべき楽音をマイクロホン１４０−１で電気信号に変換し、この電気信号を飽和増幅器１４０−２で飽和増幅し、矩形波に変換する。飽和増幅器１４０−２で生成された矩形波がゼロクロス検出手段１０６−１に入力され、このゼロクロス検出手段１０６−１で矩形波のゼロクロス点を検出し、そのゼロクロス点の検出信号をデータラッチ手段１０６−３に与える。データラッチ手段１０６−３はゼロクロス検出信号が与えられる毎にカウンタ１０６−２の計数値をラッチ（読み取って記録）する。

図９にその様子を示す。図９Ａはマイクロホン１０６−１で捉えた楽器音の電気信号Ｓｇを示す。この電気信号Ｓｇが増幅器１０６−２で飽和増幅されて図９Ｂに示す矩形波ＳＰ１に形成される。矩形波ＳＰ１のゼロクロス点ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５…がゼロクロス検出手段１０６−１で検出され、その検出信号がデータラッチ手段１０６−３に与えられ、ゼロクロス点ｂ１、ｂ２、ｂ３…毎にデータラッチ手段１０６−３がカウンタ１０６−２の計数値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５…をラッチする。
カウンタ１０６−２は一定の周波数のクロックを計数しており、ここではこの計数値を時刻データとして利用する。つまりこの時刻データによりゼロクロス点の時間間隔を計測することができる。

データラッチ手段１０６−３にラッチしたカウンタ１０６−２の計算値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…（以下時刻データと称す）は順次データ格納部１０６−４に格納される。基本周波数抽出手段１０６−５はデータ格納部１０６−４に格納された複数の時刻データを参照して楽器音の電気信号Ｓｇの基本周波数を抽出する。つまり、ゼロクロス点の時間間隔の同一時間間隔を呈する最も長い周期を抽出することにより、基本周波数を抽出することができる。
入力されている電気信号Ｓｇの基本周波数を抽出することにより、音名判定手段１０６−６はその抽出した基本周期を標準周期表に用意された標準周期と照合し、入力されている信号の音名を決定し、液晶表示手段１７０（図５参照）に用意した音名表示器に表示する。更に音名が決定されることによりピッチ誤差算出手段１０６−７はその音名の標準ピッチを参照表（ピッチ誤差算出手段１０６−７に内蔵されている）から求め、この標準ピッチと入力されている電気信号Ｓｇの周波数の比をピッチ誤差として算出し、そのピッチ誤差をステッピングモータ制御手段１０３に入力する。

ステッピングモータ制御手段１０３では、初期回動位置記憶手段１０１に記憶した初期回動位置とピッチ誤差値との偏差量から正相パルス又は逆相パルスの発生個数を算出し、算出したパルス量を駆動回路１５０に出力し、ステッピングモータ３０を駆動し、指示針４０によりピッチ誤差に対応した位置を指示させる。
ここでチューニング信号生成手段１０６が出力するチューニング信号によりステッピングモータを利用した表示器を駆動する方法にはマッピングテーブルを用いる方法と、計算式を用いる方法の二つの方法がある。何れの方法を用いるにしても、基本動作として、
１．初期回動位置の記憶と、振れ幅を決定する。
２．初期回動位置から左方向及び右方向の振れ幅を調律器の表示範囲に対応させる。例えばチューニング信号生成手段１０６の表示範囲を±５０セントとする場合はステッピングモータの初期回動位置から左右の振れ幅を５０で分割し、各セントに対応した初期回動位置からのステップ数を決定し、マッピングテーブルを作成する。
（マッピングテーブルを用いる方法）
図１０にマッピングテーブルの一例を示す。図１０に示す例では初期自動位置を中心に±５０セントを表示し、±５０セントの表示を行なうためのステッピングモータ３０のステップ数が±３０のステップ（パルス数に対応）とした場合を示す。

従って、＋１０、＋２０、＋３０、＋４０、＋５０セントを表示するには＋１０セント増加する毎に正相方向（ステッピングモータの正相方向）に６ステップずつ増加させればよいことになる。また−１０、−２０、−３０、−４０、−５０セントを表示させるには逆相方向に６ステップずつ増加されればよいことになる。
マッピングテーブルには図１１に示すように、ステッピングモータの振れ幅を左右に２０ステップに採る場合もあり、その設定は自由である。
（計算式を用いる方法）
ステッピングモータの振れ幅が左右３０ステップずつで、チューニング信号生成手段１０６の表示精度が±５０セントであった場合、ピッチ誤差をＸ、求めるステップ数をＹとすると、Ｙ＝（３０÷５０）Ｘでステップ数Ｙを求めることができる。

ステッピングモータの振れ幅が左右２０ステップずつ、チューニング信号生成手段１０６の表示精度が±５０セントであった場合、ピッチ誤差をＸ、求めるステップ数をＹとすると、Ｙ＝（２０÷５０）Ｘで求めることができる。
尚、音楽信号取込手段１４０から取込まれる楽音信号が無音になると、チューニング信号生成手段１０６はピッチ誤差０を出力する。これにより指示針４０の指示位置は０セント位置（初期回動位置）に戻される。無音状態で新たに楽音が入力されると、その楽音のピッチ誤差がチューニング信号生成手段１０６から出力される。指示針４０はそのピッチ誤差値に対応した位置を指示する。音が無音に戻らずにピッチ誤差が変化した場合には新たに入力された音のピッチ誤差と過去のピッチ誤差との差を求め、その偏差をマッピングテーブル或は計算式で求め、パルスの個数と極性を算出し、そのパルスを駆動回路１５０Ａ及び１５０Ｂに出力し、指示針４０の指示位置を新たなピッチ誤差値に移動させる。以上は動作の概要である。詳細は以下に説明する。
（マッピングテーブルを用いた実施例）
（１）基準周波数をＡ＝４４０Ｈｚとする。初期設定によりピッチ誤差ゼロの状態（指示針４０が初期位置センサ５０の位置に合致した状態）で初期回動位置記憶手段１０１の記憶値をゼロにリセットする。振れ幅記憶手段１０２に左右±３０ステップを設定する。
（２）入力信号の周波数が４３４．９４６２Ｈｚであった場合、調律装置が、入力信号がＡ（４４０Ｈｚ）よりも２０セント低い音であることを判別する。
（３）マッピングテーブルあるいは計算により指示針位置が初期回動位置よりも１２ステップマイナス側であることが確定する。
（４）現在位置と比較して異なる位置であると判別する。
（５）指示針４０を表示器の初期回動位置からマイナス１２ステップの位置に移動させ、これを現在位置として記憶する。
（６）入力信号の周波数が４４２．２９３３Ｈｚに変わった場合、チューニング信号生成手段１０６が入力信号がＡ（４４０Ｈｚ）よりも９セント高い音であることを判別する。
（７）マッピングテーブルあるいは計算により指示針４０の初期回動位置よりもプラス５ステップであることが確定する。
（８）現在位置と比較して異なる位置であると判別する。
（９）指示針４０をマイナス１２ステップの位置から初期回動位置からプラス５ステップの位置に移動させ、現在位置として記憶する。
（１０）入力信号の周波数が４４２．０３７９Ｈｚに変わった場合、チューニング信号生成手段１０６は入力信号がＡ（４４０Ｈｚ）よりも８セント高い値であることを判断する。
（１１）マッピングテーブルあるいは計算により指示針４０の位置が初期回動位置よりもプラス５ステップの位置であることが確定する。
（１２）現在位置と比較して同じ位置であると判断する。
（１３）指示針４０の移動を行わない。
（１４）入力信号の周波数が４３９．７４５９Ｈｚに変わった場合、チューニング信号生成手段１０６は入力信号がＡ（４４０Ｈｚ）よりも１セント低い音であることを判断する。
（１５）マッピングテーブルあるいは計算により指示針４０の目標位置が初期回動位置よりもマイナス１ステップの位置であることが確定する。
（１６）現在位置と比較して異なる位置であることを判定する。
（１７）指示針４０をプラス５ステップの位置から、マイナス１ステップの位置に移動させ現在位置として記憶する。
（１８）入力信号の周波数が４４０．００００Ｈｚに変わった場合、チューニング信号生成手段１０６は入力信号がＡ（４４０Ｈｚ）と同じであることを判断する。
（１９）マッピングテーブルあるいは計算により指示針４０の位置が初期回動位置であることが確定する。
（２０）現在位置と比較して異なる位置であることを判別する。
（２１）指示針４０をマイナス１ステップの位置から初期回動位置に移動させ、現在位置として記憶する。

図１２及び図１３にマッピングテーブルの変形例を示す。これら図１２及び図１３に示すマッピングテーブルはピッチ誤差ゼロに近い領域ではステップ数を密にして高分解能の表示を行わせ、ピッチ誤差が大きい領域ではステップ数を粗にし、低分解能の表示を行わせる場合に用いるマッピングテーブルの例を示す。
つまり、図１２ではステッピングモータの振れ幅を左右±３０ステップとしているが、ピッチ誤差がゼロに近い領域０〜±１５セントではステップ数として±１０ステップを与え、±１０〜±２０セントの領域では±１５ステップを与え、図１０の場合より多くのステップ数を与え、分解能を向上させている。

また、図１３の場合にはステッピングモータの振れ幅を左右１５ステップとした場合、±１０セントの領域には±１０ステップを与え、±１０セント〜±２０セントの領域では±１４ステップを与え、これらの領域では高分解能表示とし、±２１〜±５０セントの領域では±１５ステップの固定とした場合を示す。

図１４及び図１５に初期位置センサ５０の変形実施例を示す。この実施例では、ステッピングモータ３０の出力軸に遮光性材料で形成した円板５１を装着する。円板５１の周面に差し渡して導光穴５２を形成する。導光穴５２は例えば指示針４０がステッピングモータ３０の出力軸に対して鉛直姿勢に立った状態でほぼ水平な姿勢に配置され、その姿勢にある状態で導光穴５２の両端に発光素子５３と受光素子５４が対向して配置される（図１４）。従って、受光素子５４は指示針４０が鉛直な姿勢にあるとき、発光素子５３の光を受光し、指示針４０の初期回動位置を検出する。

図１６及び図１７は指示針４０を発光表示する実施例を示す。図１６に示す実施例では主にメトロノームとして動作させる場合に、指示針４０の振れ幅の両端位置で指示針４０を発光させる実施例を示す。つまり、１個の発光素子４３が発光する光を分岐させる。光分岐器４４を設ける。光分岐器４４に備えた出射端４４Ａと４４Ｂを指示針４０が最大振幅位置に到来した場合に、指示針４０の下端が出射端４４Ａ及び４４Ｂと対向する。指示針４０は導光性材料で形成する。これにより、指示針４０が最大振れ幅位置に達する毎に指示針４０の下端が光分岐器４４の出射端４４Ａ及び４４Ｂと対向し、この対向する状態で光が指示針４０に透過し、指示針４０が発光する。従って、メトロノームとして動作する際に、テンポ表示の拍音発生のタイミング（強拍音と弱拍音の発生タイミング）で指示針４０が発光し、視覚的にもテンポを表示する。

図１７は指示針４０の下端部と対向して例えば赤、白、緑の三色の発光素子４３Ｒ、４３Ｗ、４３Ｇを配置し、メトロノームとして動作させる場合には赤色発光素子４３Ｒと緑色発光素子４３Ｇを点灯させ、一方の最大揺動位置で指示針４０を赤色発光素子４３Ｒの光で赤色に発光させ、他方の最大揺動位置で指示針４０を緑色発光素子４３Ｇの光で緑色に発光させ、テンポ表示を行わせると共に、チューナとして動作させる場合には、白色発光素子４３Ｗを点灯させる構成とした場合を示す。

楽器の練習に活用される。

本発明による表示器の一実施例を説明するためのＡは正面図、Ｂは側面図、Ｃは側面から見た断面図。 図１に示した実施例のコントローラとケース本体との関連を説明するための断面図。 図１に示した実施例に用いられるステッピングモータの出力軸への指示針の取付構造を説明するための拡大正面図。 本発明で用いることができる指示針の変形例を示す正面図。 本発明による表示器とチューナとメトロノームを含む電気的な構成の一例を説明するためのブロック図。 図５に示した電気的構成の中のメトロノームの部分を詳細に説明するためのブロック図。 図６に示したメトロノームの動作を説明するためのタイミングチャート。 図５に示した電気的構成中のチューナの部分を詳細に説明するためのブロック図。 図８に示したチューナの動作を説明するためのタイミングチャート。 本発明によるチューナを動作させるために用いられるマッピングテーブルを説明するための図。 マッピングテーブルの他の例を説明するための図。 マッピングテーブルの更に他の例を説明するための図。 マッピングテーブルの更に他の例を説明するための図。 本発明で用いる初期位置センサの変形実施例を説明するための正面図。 図１４を側面から見た断面図。 本発明で用いる指示針の照明構造を説明するための正面図。 本発明で用いる指示針の照明構造の他の例を説明するための正面図。

符号の説明

１０ ケース本体 １０４ 回動偏倚量記憶手段
２０ コントローラ １０５ メトロノーム信号生成手段
２１ 音名表示部 １０６ チューニング信号生成手段
３０ ステッピングモータ １０７ 第１初期化手段
３１ 出力軸 〜
４０ 指示針 １１１ 第５初期化手段
４１ ボス １２０ 操作スイッチ群
４２ 遮光片 １３０ クロック発生源
５０ 初期位置検出センサ １４０ 楽音信号取込手段
１０１ 初期回動位置記憶手段 １５０ 駆動回路
１０２ 振れ幅記憶手段 １６０ 放音手段
１０３ ステッピングモータ制御手段 １７０ 液晶表示手段

Claims (9)

1. 指示針が揺動駆動軸に支持され、この揺動駆動軸を所望の角度の範囲内において正転方向及び逆転方向に回転駆動するステッピングモータと、
   上記指示針の初期揺動位置を検出する初期位置検出センサと、
   上記初期位置検出センサによって検出した上記指示針の揺動位置の初期位置に対応した上記ステッピングモータの初期回動位置を記憶する初期回動位置記憶手段と、
   上記初期回動位置記憶手段に記憶した上記ステッピングモータの初期回動位置から上記指示針の一方の最大揺動位置を規定し、この一方の最大揺動位置と対称な他方の最大揺動位置のそれぞれに対応するステッピングモータの一方と他方の最大回動位置を記憶する振れ幅記憶手段と、
   上記初期回動位置記憶手段に記憶したステッピングモータの初期回動位置を中心として上記一方の最大回動位置と、他方の最大回動位置との間の回動範囲内において上記ステッピングモータを回動させるステッピングモータ制御手段と、
   によって構成されることを特徴とする表示装置。
2. 請求項１記載の表示装置において、上記初期設定位置からの回動偏倚量を記憶する回動偏倚量記憶手段を設け、この回動偏倚量記憶手段に記憶した回動偏倚量に対応して、上記指示針の揺動範囲の中心を任意位置に設定可能としたことを特徴とする表示装置。
3. 請求項１又は２の何れかに記載の表示装置において、上記指示針の最大揺動位置の設定は手動により実行可能としたことを特徴とする表示装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の表示装置において、上記最大回動位置記憶手段に複数個の最大回動位置を記憶させ、これら複数の最大回動位置の中から任意の最大回動位置を選択して上記指示針の揺動範囲を設定することを特徴とする表示装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の表示装置において、上記指示針が上記揺動駆動軸に対して着脱自在に支持され、交換可能な構造としていることを特徴とする表示装置。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の表示装置において、上記指示針が導光性材料で形成され、指示針が所定の揺動位置を通過する際に、指示針自身が発光する構造としたことを特徴とする表示装置。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載の表示装置と、調律すべき楽音信号の周波数と予め定められている各音名の音の周波数とを比較し、一致している場合は上記ステッピングモータ制御手段に上記指示針を上記初期位置に移動させる信号を入力し、不一致の場合は周波数のずれ量に対応した回動位置に上記指示針を回動させる信号を入力するチューニング信号生成手段とを備えたことを特徴とする楽器用調律装置。
8. 請求項１乃至６の何れかに記載の表示装置と、選択された拍数に対応した速度で上記指示針を上記初期揺動位置を中心に一方の最大揺動位置と、他方の最大駆動位置の間を揺動させるメトロノーム信号を上記ステッピングモータ制御手段に入力するメトロノーム信号生成手段とを備えたことを特徴とするメトロノーム装置。
9. 請求項７記載の楽器用調律装置と、請求項８記載のメトロノーム装置と、モード切替スイッチとを備え、モード切換スイッチによって楽器用調律装置とメトロノーム装置とを選択的に起動させることを特徴とする調律メトロノーム装置。

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