JP2003150164A - 擦弦楽器および振動検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 擦弦楽器において、コスト増加などを招くこ
となく、駒の振動をより正確に検出する。 【解決手段】 駒７の脚部１８ａ，１８ｂの各々下面側
に、第１振動検出センサ群５０ａおよび第２振動検出セ
ンサ群５０ｂが配置されている。第１振動検出センサ群
５０ａは、圧電センサ５１ａと圧電センサ５３ａといっ
た２つの圧電センサを絶縁層５２を挟んで積層配置した
構成となっており、２つの圧電センサが並列接続されて
いる。第２振動検出センサ群５０ｂも同様に、２つの圧
電センサ５１ｂ，５３ｂを絶縁層５２を挟んで積層配置
し、これらを並列接続する構成となっている。このよう
に構成された第１振動検出センサ群５０ａおよび第２振
動検出センサ群５０ｂの出力インピーダンスは小さく、
駒の振動をより正確に検出するための種々の効果が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、擦弦操作に応じた
振動を検出することができる擦弦楽器、および擦弦操作
に応じた検出信号を出力する振動検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、バイオリン等の自然弦楽器を
模倣した電気弦楽器が用いられている。この電気弦楽器
は、弦の振動をピックアップで検出し、その検出信号を
増幅して出力するというものである。このような電気弦
楽器では、検出信号をヘッドフォン等に出力する、いわ
ゆる消音演奏が可能であり、大きな楽音等を発生させる
ことができない環境下で行う練習に用いる楽器として非
常に便利である。

【０００３】また、自然弦楽器にあるべき共鳴体等、ア
コースティックの構成を有するアコースティック弦楽器
における駒にピックアップを装着し、このような自然楽
器においても増幅装置を介したスピーカ等から楽音を出
力させるようにした楽器も用いられている。

【０００４】上記のようなピックアップを備えた電気バ
イオリンの外観構成を図１に示す。同図に示すように、
この電気バイオリン１Ａは、弦４を支持する台座である
ボディ（本体部）２Ａ、ネック３および胴部５を備えた
構成である。弦４は、ボディ２Ａの底部に固定されたテ
ールピース６から駒７を経てネック３の先端にわたり４
本張られている。ネック３には、弦４の端部が巻回され
て弦４に張力を与えるペッグスクリュー３ａが装着され
ている。

【０００５】なお、この明細書においては、電気バイオ
リンであっても、上記のように本体部に設けられる弦４
を支持する部材、すなわちアコースティックバイオリン
における駒に相当する部材を駒と称することとする。

【０００６】この電気バイオリン１Ａでは、通常の自然
楽器バイオリンのように、胴部の音響放射機能は必要な
いので、胴部５は演奏者が身体（顎）で支持する側とは
反対側にデザイン的に形成され、その胴部５の反対側に
おけるボディ２Ａの底部に、実際に顎に挟んで支持する
部分として顎当てパッド８が取り付けられている。

【０００７】上記のように擦弦操作による振動を検出す
るピックアップは駒７とボディ２Ａとの間に設けられて
おり、その近傍の構成を図２に示す。同図に示すよう
に、駒７の２つの脚部１８ａ，１８ｂと、ボディ２Ａの
表面部との間には、各々ピックアップ２０ａ，２０ｂが
配置されている。そして、演奏操作によって振動する弦
４から駒７に伝達される振動による機械エネルギーが、
これらの圧電素子等から構成されるピックアップ２０
ａ，２０ｂによって電気エネルギーに変換され、脚部１
８ａ，１８ｂの振動に応じた電気信号を取得することが
できるようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に駒７の振動を検出するピックアップ２０ａ，２０ｂは
圧電素子等から構成されており、この振動検出構成の容
量に関して、これを等価回路で表すと、圧電素子はコン
デンサで表される。したがって、コンデンサの容量が大
きくなると、ピックアップとしての出力インピーダンス
が小さくなる。このように出力インピーダンスが大きく
なると、カットオフ周波数が高くなり、振動の低周波成
分を検出することができなくなる。したがって、出力イ
ンピーダンスの大きいピックアップ２０ａ，２０ｂで検
出した信号を基に音響信号を生成した場合、低音域の音
を正確に発生させることができなくなってしまう。ま
た、出力インピーダンスが大きいと、検出信号にインピ
ーダンスノイズが多く含まれてしまい、その結果、この
検出信号に基づいて生成する音響信号の音質が悪化して
しまうといった問題が生じる。もちろん、ピックアップ
２０ａ，２０ｂを構成する圧電素子として薄型のものを
採用すれば、コンデンサ容量が大きくなり、出力インピ
ーダンスを小さくすることができるが、圧電素子の薄型
加工は困難であり、実現できるとしても多大な費用がか
かってしまう。

【０００９】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
ものであり、コスト増加などを招くことなく、駒の振動
をより正確に検出することができる擦弦楽器および振動
検出装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る擦弦楽器は、弦と、該弦を支持する駒
と、該駒が立設される本体部とを備えた擦弦楽器であっ
て、前記駒下に取り付けられ、当該駒の振動を電気エネ
ルギーに変換する複数の圧電素子を有する振動検出セン
サを備え、前記複数の圧電素子が並列接続されているこ
とを特徴としている。

【００１１】この構成によれば、複数の圧電素子を並列
接続することにより、当該圧電素子の組から構成される
振動検出センサ全体としての出力インピーダンスが低下
する。すなわち、等価回路で表すと、コンデンサとなる
圧電素子を並列接続することにより静電容量が複数倍と
なり、その結果出力インピーダンスが低下する。出力イ
ンピーダンスが小さくなることで、カットオフ周波数を
小さくしたり、ノイズを低減したりすることができ、よ
り正確な振動検出を行うことができる。また、圧電素子
として薄型のものを採用する等、圧電素子単体として出
力インピーダンスが低下するような構成を採用すれば上
記と同様の効果が得られるが、圧電素子の薄型加工は困
難であり、実現できたとしても多大なコストを要する。
すなわち、本発明によれば、大幅なコスト増加を招くこ
となく、より正確な振動検出を実現することができる。

【００１２】また、本発明に係る振動検出装置は、弦
と、該弦を支持する駒と、該駒が立設される本体部とを
備えた擦弦楽器に設けられ、擦弦操作による前記弦の振
動に応じた検出信号を出力する振動検出装置であって、
前記駒に取り付けられ、当該駒の振動を電気エネルギー
に変換する複数の圧電素子を有する振動検出センサを備
え、前記複数の圧電素子が並列接続されていることを特
徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態について説明する。 Ａ．実施形態 まず、本発明の一実施形態に係る電気バイオリンの全体
構成は図１に示した一般的な電気バイオリンと同様であ
り、本実施形態に係る電気バイオリンは駒７の振動を検
出する振動検出センサユニット（振動検出装置）および
検出した振動に応じて楽音をヘッドフォン等から放音さ
せる音響信号生成ユニットを有しており、その振動検出
センサユニットの構成に特徴を有している。したがっ
て、バイオリンの一般的な構成の説明は省略することと
し、図３および図４を参照しながら、駒７近傍の振動検
出構成について説明する。

【００１４】図３に示すように、駒７の脚部１８ａ，１
８ｂとボディ２Ａとの間には、擦弦操作によって生じる
駒７の振動を検出することができる振動検出センサユニ
ット５０が配置されており、振動検出センサユニット５
０は、脚部１８ａ，１８ｂの各々の下方側に配置される
第１振動検出センサ群５０ａおよび第２振動検出センサ
群５０ｂを有している。

【００１５】振動検出センサユニット５０は、圧電セン
サ５１ａ，５１ｂと、絶縁層５２と、圧電センサ５３
ａ，５３ｂとを有しており、これらの各構成要素が駒７
とボディ２Ａとの間に図の上下方向、すなわち駒７とボ
ディ２Ａとを結ぶ振動の伝達方向に積層された構造とな
っている。

【００１６】第１振動検出センサ群５０ａの圧電センサ
５１ａおよび圧電センサ５３ａは、脚部１８ａの下面に
絶縁層５２を挟んで積層されており、お互いの分極方向
が逆方向（図示の例では、圧電センサ５１ａが上から
下、圧電センサ５３ａが下から上）となるよう配置され
ている。そして、圧電センサ５１ａと圧電センサ５３ａ
に挟まれる絶縁層５２には、スルーホール５２ａが形成
されており、スルーホール５２ａを挿通させられた配線
５５ａによって圧電センサ５１ａおよび圧電センサ５３
ａの対向する面同士が電気的に接続されている。そし
て、圧電センサ５１ａの下面、すなわち圧電センサ５３
ａと対向する面に出力配線５６ａが接続されており、圧
電センサ５１ａの上面および圧電センサ５３ａの下面に
接地線５７ａが接続されている。これにより、擦弦操作
によって駒７（脚部１８ａ）に振動が生じた場合、その
振動が圧電センサ５１ａおよび圧電センサ５３ａによっ
て電気エネルギーに変換され、この結果出力配線５６ａ
を介して振動に応じた電気信号が出力されるようになっ
ている。なお、圧電センサ５１ａと圧電センサ５３ａと
の面同士の接続方法はスルーホールを利用するものに限
らず、例えば絶縁層５２を介さずに両者を直接導電性接
着剤等で貼り付けるようにしてもよい。

【００１７】第２振動検出センサ群５０ｂの圧電センサ
５１ｂおよび圧電センサ５３ｂは、脚部１８ｂの下面に
絶縁層５２を挟んで積層されており、お互いの分極方向
が逆方向となるよう配置されている。また、図示のよう
に、圧電センサ５１ｂはその分極方向が圧電センサ５１
ａと逆方向となるよう配置されており、圧電センサ５３
ｂはその分極方向が圧電センサ５３ａと逆方向となるよ
う配置されている。そして、圧電センサ５１ｂの下面、
すなわち圧電センサ５３ｂと対向する面に出力配線５６
ｂが接続されており、圧電センサ５１ｂの上面および圧
電センサ５３ｂの下面に接地線５７ｂが接続されてい
る。これにより、擦弦操作によって駒７（脚部１８ｂ）
に振動が生じた場合、その振動が圧電センサ５１ｂおよ
び圧電センサ５３ｂによって電気エネルギーに変換さ
れ、この結果出力配線５６ｂを介して振動に応じた電気
信号が出力されるようになっている。以上のように圧電
センサ５１ｂはその分極方向が圧電センサ５１ａと逆方
向となるよう配置し、圧電センサ５３ｂはその分極方向
が圧電センサ５３ａと逆方向となるよう配置するととも
に同一側の面に出力線５７ａ，５７ｂを結線することに
よって、駒７に生じる振動の横振動成分をより正確に検
出することができる。すなわち、駒７の横振動成分、つ
まりある一時点における脚部１８ａ，１８ｂの振動方向
は逆方向（一方が下から上の場合、他方は上から下とな
る）となる振動成分を検出した際に圧電センサ５１ａ，
５１ｂおよび圧電センサ５３ａ，５３ｂから出力される
信号が、お互いの特性を打ち消し合うことがないので、
横振動成分をより正確に検出することができるのであ
る。

【００１８】以上のような構成の振動検出センサユニッ
ト５０の容量に関する等価回路を図４に示す。同図に示
すように、振動検出センサユニット５０は、脚部１８ａ
の下方側に配置される圧電センサ５１ａおよび圧電セン
サ５３ａの２つのセンサ（等価回路ではコンデンサに相
当）が並列に接続され、脚部１８ｂの下方側に配置され
る圧電センサ５１ｂおよび圧電センサ５３ｂの２つのセ
ンサ（コンデンサに相当）とが並列に接続されるといっ
た等価回路となる。したがって、各圧電センサ５１ａ，
５１ｂおよび圧電センサ５３ａ，５３ｂのコンデンサの
静電容量をＣとした場合、各々の脚部１８ａ，１８ｂの
下方側に設けられる並列接続された第１振動検出センサ
群５０ａおよび第２振動検出センサ群５０ｂの静電容量
は２倍、すなわち２Ｃとなるから、インピーダンスＺ
は、次式で表される。 Ｚ＝１／（２πｆ＊２Ｃ） なお、上記式において、ｆは周波数である。

【００１９】すなわち、圧電センサ５１ａと圧電センサ
５３ａおよび圧電センサ５１ｂと圧電センサ５３ｂを各
々並列接続することによって、第１振動検出センサ群５
０ａおよび第２振動検出センサ群５０ｂの静電容量が２
倍となり、この結果、当該各センサ群の出力インピーダ
ンスは、１つの圧電センサ（静電容量Ｃ）を利用した場
合（Ｚ＝１／２πｆＣ）と比較して低下することにな
る。このように、第１振動検出センサ群５０ａおよび第
２振動検出センサ群５０ｂの出力インピーダンスが低下
すると、これに伴ってカットオフ周波数を低くすること
ができ、各々第１振動検出センサ群５０ａおよび第２振
動検出センサ群５０ｂは、脚部１８ａ，１８ｂに生じる
振動の低周波成分をより正確に検出することができる。
また、上記のように出力インピーダンスを低下させるこ
とで、インピーダンスノイズが減少するので、第１振動
検出センサ群５０ａおよび第２振動検出センサ群５０ｂ
はノイズの少ない検出信号を出力することができる。

【００２０】以上のような構成の第１振動検出センサ群
５０ａおよび第２振動検出センサ群５０ｂを有する振動
検出センサユニット５０が脚部１８ａ，１８ｂとボディ
２Ａとの間に設けられており、擦弦操作に応じた駒７の
振動を検出することができ、振動に応じた電気信号を出
力することができる。

【００２１】次に、上記構成の振動検出センサユニット
５０の第１振動検出センサ群５０ａおよび第２振動検出
センサ群５０ｂが検出した駒７の振動に対応する電気信
号に基づいて音響信号を生成し、外部スピーカ等の放音
装置から放音するための音響信号生成ユニットの構成に
ついて図５を参照しながら説明する。

【００２２】同図に示すように、音響信号生成ユニット
６０は、アンプ６１ａ，６１ｂと、アンプ６２ａ，６２
ｂと、周波数特性調整フィルタ６５ａ，６５ｂと、加算
回路６６とを備えている。

【００２３】アンプ６１ａ，６１ｂの各々には、上記構
成の振動検出センサユニット５０の第１振動検出センサ
群５０ａおよび第２振動検出センサ群５０ｂによって検
出された振動に対応する信号が供給されるようになって
おり、両信号の振幅が個別に設定された所定の増幅率で
増幅された後、各々アンプ６２ａ，６２ｂに供給され
る。アンプ６２ａ，６２ｂでは、各々供給された信号が
所定の増幅率で増幅され、周波数特性調整フィルタ６５
ａ，６５ｂに供給される。

【００２４】周波数特性調整フィルタ６５ａ，６５ｂ
は、各々異なる特性を有するフィルタである。第１振動
検出センサ群５０ａが駒７の低音側の弦が配置される側
の脚部の下面に配置されるものであり、第２振動検出セ
ンサ群５０ｂが駒７の高音側の弦が配置される側の脚部
に配置されるものであるから、各々のフィルタは駒７に
おける振動検出位置に応じた周波数特性調整を行うよう
な特性を有している。

【００２５】周波数特性調整フィルタ６２ａ，６２ｂか
ら供給される周波数特性調整後の信号は加算回路６６に
出力される。加算回路６６では、これらの信号が加算さ
れ、音響信号としてヘッドフォンやスピーカ等から構成
される放音装置６８に出力される。なお、図示はしない
が、加算回路６６から出力される信号をディジタル信号
に変換し、残響付与等のディジタル信号処理を施してか
ら放音装置６８に出力するようにしてもよい。

【００２６】音響信号生成ユニット６０は上記の構成を
有しており、振動検出センサユニット５０の第１振動検
出センサ群５０ａおよび第２振動検出センサ群５０ｂに
よって検出される駒７の振動に対応する電気信号に対
し、適当な信号処理を施して音響信号を生成するように
なっている。

【００２７】以上説明したように本実施形態に係る電気
バイオリンでは、擦弦操作による駒７の振動を検出する
手段として、第１振動検出センサ群５０ａおよび第２振
動検出センサ群５０ｂを複数（本実施形態では２つ）の
圧電センサを並列接続した構成を採用している。このよ
うに複数の圧電センサを並列接続した構成とすることに
より、出力インピーダンスが低下し、擦弦操作によって
駒７に生じる振動の低周波成分をより正確に検出するこ
とができ、当該検出結果を用いた楽音発生の際における
低音域の音質を向上させることができる。また、上記の
ように検出結果に含まれるノイズを減少させることもで
きるので、当該検出結果を用いた楽音発生を行うと、よ
り高品位の楽音を発生させることができる。

【００２８】もちろん、脚部１８ａ，１８ｂの各々の下
面側に配置する圧電センサとして、薄型のものを採用す
れば、出力インピーダンスを低下させることができ、上
記第１振動検出センサ群５０ａおよび第２振動検出セン
サ群５０ｂと同様の効果を得ることも可能であるが、圧
電センサを非常に薄く加工するのは困難であり、仮に可
能であったとしても多大なコストを要することになると
考えられる。これに対し、複数の圧電センサを並列接続
するといった構成を採用することにより、市販等されて
いる圧電センサを利用しながら、つまり大幅なコストの
増加等を招くことなく、センサ群全体としてみれば出力
インピーダンスを低下させることができ、これにより上
記のような種々の効果を得ることができる。

【００２９】ところで、上記のように複数の圧電センサ
を並列接続した構成の振動検出センサ群としては、駒７
における点在する部位に各圧電センサを取り付け、これ
らを並列接続することも考えられる。しかしながら、こ
のようにした場合には、各々のセンサの出力特性が異な
ることがあり、これらを並列接続した構成のセンサによ
って得られる検出結果の正確性が損なわれるおそれがあ
る。これに対し、本実施形態では、並列接続する各圧電
センサを脚部１８ａ，１８ｂの下面側において、駒７か
らボディ２Ａへの振動伝達方向に積層配置することによ
り、積層配置された各圧電センサにはほぼ同じ振動が加
わり、この結果、各圧電センサから出力される信号の特
性もほぼ同じようなものとなる。したがって、これらの
積層配置された圧電センサの出力結果の正確性が損なわ
れる可能性が小さくなる、つまりより正確な振動検出が
可能となるのである。

【００３０】また、並列接続する各圧電センサに対し、
ほぼ同じような振動が加わるようにするために脚部１８
ａ，１８ｂの各々の下面に、それぞれ２つの圧電センサ
を貼り付け、これらを並列接続することも考えられる。
しかしながら、バイオリンの駒７の脚部１８ａ，１８ｂ
の下面の面積は微小であり、この限られた面積をさらに
２分割した領域、つまり小さな領域に取り付けられた各
圧電センサを利用して振動検出を行う場合、振動を検出
することにより得られる信号の出力値が小さい等に起因
して正確な振動検出ができなくなるおそれもある。これ
に対し、本実施形態では、第１振動検出センサ群５０ａ
および第２振動検出センサ群５０ｂを構成する各圧電セ
ンサ５１ａ、圧電センサ５３ａおよび圧電センサ５１
ｂ、圧電センサ５３ｂとして、各々脚部１８ａ，１８ｂ
の下面とほぼ同じ面積を有するものを採用した上で、こ
れらを上下方向に積層配置することで、上記のような可
能な限り大きい面積を有する圧電センサを並列接続とす
ることができるようにしている。したがって、上記のよ
うに脚部１８ａ，１８ｂの下面を各々２分割した領域に
圧電センサを取り付ける場合よりも、得られる検出信号
の出力値が大きくなり、より正確な振動検出を行うこと
が可能となる。

【００３１】Ｂ．変形例 なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるもので
はなく、以下に例示するような種々の変形が可能であ
る。

【００３２】（変形例１）上述した各実施形態において
は、本発明をバイオリンに適用した場合について説明し
たが、弦と、弦を支持する部材（駒等）とを有し、該弦
を弓等によって擦ることにより演奏を行う擦弦楽器に適
用することが可能であり、例えばチェロ、ビオラ、コン
トラバス等に適用することができる。

【００３３】（変形例２）また、上述した実施形態で
は、圧電センサ５１ａと圧電センサ５３ａ、および圧電
センサ５１ｂと圧電センサ５３ｂといった２つの圧電セ
ンサを並列接続する構成としていたが、これに限らず、
３つ以上の圧電センサを並列接続するようにしてもよ
い。このように３つ以上の圧電センサを並列接続する場
合には、上述した実施形態と同様、３つ以上の各圧電セ
ンサを絶縁層を挟んで積層配置するようにしてもよい。

【００３４】（変形例３）また、上述した各実施形態に
おいては、本発明を電気バイオリンに適用した場合につ
いて説明したが、アコースティックな発音機能を有する
擦弦楽器に適用することができる。例えば、図６に示す
ようなアコースティックバイオリンにも本発明を適用す
ることができる。

【００３５】同図に示すように、このバイオリンは、通
常のバイオリンと同様に共鳴体である響胴（本体部）１
１と、響胴１１から延出するネック１２とを有してお
り、ネック１２に設けられた糸巻１３と響胴１１に設け
られた緒止板１４とで４本の弦１５を張力を与えた状態
で支持している。響胴１１およびネック１２の上面（紙
面手前側）には、指盤１６が弦１５とほぼ平行に配置さ
れている。響胴１１には駒１８が立設されており、弦１
５との間で挟持されている。これにより弦１５の振動が
駒１８を介して響胴１１に伝達されるようになってい
る。これらの各構成要素は、通常のアコースティックバ
イオリンと同様の機能を有している。当該バイオリンの
駒１８の脚部に、上記実施形態と同様の振動検出センサ
ユニットを取り付けるようにしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コスト増加などを招くことなく、駒の振動をより正確に
検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 電気バイオリンの外観構成を示す正面図であ
る。

【図２】 前記電気バイオリンの駒近傍の構成を示す図
である。

【図３】 本発明の一実施形態に係る電気バイオリンの
駒の振動を検出するための振動検出センサユニットの構
成を示す図である。

【図４】 前記振動検出センサユニットの容量に関する
等価回路を示す図である。

【図５】 前記振動検出センサユニットによって検出さ
れた信号に基づいて音響信号を生成する音響信号生成ユ
ニットの構成を示す図である。

【図６】 前記実施形態に係るバイオリンの変形例を示
す図である。

【符号の説明】

１Ａ……電気バイオリン、２Ａ……ボディ、４……弦、
５……胴部、７……ブリッジ、１１……響胴、１２……
ネック、１５……弦、１８……駒、１８ａ，１８ｂ……
脚部、５０……振動検出センサユニット、５０ａ……第
１振動検出センサ群、５０ｂ……第２振動検出センサ
群、５１ａ，５１ｂ，５３ａ，５３ｂ……圧電センサ、
５２……絶縁層、６０……音響信号生成ユニット、６８
……放音装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弦と、該弦を支持する駒と、該駒が立設
   される本体部とを備えた擦弦楽器であって、 前記駒下に取り付けられ、当該駒の振動を電気エネルギ
   ーに変換する複数の圧電素子を有する振動検出センサを
   備え、 前記複数の圧電素子が並列接続されていることを特徴と
   する擦弦楽器。
2. 【請求項２】 前記振動検出センサは、絶縁層を有して
   おり、 前記並列接続される複数の圧電素子は、前記駒の立設方
   向にほぼ沿った方向に前記駒の脚部と本体部との間に前
   記絶縁層を挟んで積層配置されていることを特徴とする
   請求項１に記載の擦弦楽器。
3. 【請求項３】 前記振動検出センサの検出結果に基づい
   て音響信号を生成する音響信号生成手段をさらに具備す
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の擦弦楽
   器。
4. 【請求項４】 弦と、該弦を支持する駒と、該駒が立設
   される本体部とを備えた擦弦楽器に設けられ、擦弦操作
   による前記弦の振動に応じた検出信号を出力する振動検
   出装置であって、 前記駒下に取り付けられ、当該駒の振動を電気エネルギ
   ーに変換する複数の圧電素子を有する振動検出センサを
   備え、 前記複数の圧電素子が並列接続されていることを特徴と
   する振動検出装置。