JP2011186039A - Pickup device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a detection output of a pickup device without increasing the size thereof. <P>SOLUTION: A piezoelectric material vibration sensor of converting a string vibration of a stringed instrument to an electrical signal and for output of the electrical signal has the following configuration. The pickup device includes: a piezoelectric element 220 formed into plate; a piezoelectric element 120 supported on the piezoelectric element so as to be in bridge both ends of which are fixed; an oscillator 150 of transmitting a string vibration to the piezoelectric elements 120 and 220; and a signal output part 160 to output an electrical signal according to a combined electromotive force of a bending electromotive force generated in the piezoelectric element 120 by a bending wave according to the string vibration transmitted via the oscillator 150 and a compression electromotive force generated in the piezoelectric element 220 due to a pressure applied according to the string vibration. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、弦楽器の弦振動を電気信号に変換する技術に関し、特に、圧電素子を用いて弦振動を電気信号に変換する技術に関する。   The present invention relates to a technique for converting string vibration of a stringed instrument into an electric signal, and more particularly to a technique for converting string vibration into an electric signal using a piezoelectric element.

弦振動を電気信号に変換して出力する電気楽器の一例として、エレクトリックアコースティックギター(以下、エレアコギターと呼ぶ)が挙げられる。エレアコギターは、所謂アコースティックギターと同様に中空状の胴部を有し、この胴部の共鳴により演奏音を放音可能な点が所謂エレキギターと異なる。エレアコギターにおける弦振動の電気信号への変換には、圧電素子を用いたピックアップ装置が用いられることが多い。圧電素子とは、加えられた圧力に応じて起電力を生じるセラミックス素子であり、ピエゾ素子とも呼ばれる。このため、圧電素子を用いたピックアップ装置はピエゾピックアップ装置や圧電材振動センサと呼ばれることがある。なお、この種のピックアック装置に関する先行技術文献としては、特許文献1および特許文献2が挙げられる。   An example of an electric musical instrument that converts string vibration into an electric signal and outputs the electric signal is an electric acoustic guitar (hereinafter referred to as an electric acoustic guitar). The so-called acoustic guitar has a hollow body like a so-called acoustic guitar, and is different from a so-called electric guitar in that a performance sound can be emitted by resonance of the body. A pickup device using a piezoelectric element is often used to convert string vibration into an electric signal in an acoustic guitar. A piezoelectric element is a ceramic element that generates an electromotive force in response to an applied pressure, and is also called a piezoelectric element. For this reason, a pickup device using a piezoelectric element is sometimes called a piezo pickup device or a piezoelectric material vibration sensor. Note that Patent Documents 1 and 2 are cited as prior art documents related to this type of pick-up device.

図9は、特許文献1に開示されたピックアップ装置8の構成例を示す図である。このピックアップ装置8は、ギター等の弦楽器の下駒6(図11参照)に埋設される。図10(A)は、ピックアップ装置8が埋設されたギターの下駒6を各弦に垂直な平面で切断した断面図(図11:XX´線断面図)であり、図10(B)は同下駒6を弦の長手方向に沿った平面で切断した断面図(図11:YY´線断面図)である。図9、図10(A)および図10(B)に示すように、ピックアップ装置8は、弦受け部材5と下駒6によって挟まれるように配置される。図9に示すように、ピックアップ装置8は、電極23が設けられたプリント基板21の上面側に圧電素子22を各弦4に対応させて並列に配置し、さらにこれら圧電素子22の上に電極24を載置して構成される。   FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the pickup device 8 disclosed in Patent Document 1. In FIG. The pickup device 8 is embedded in a lower piece 6 (see FIG. 11) of a stringed musical instrument such as a guitar. 10A is a cross-sectional view (FIG. 11: cross-sectional view taken along line XX ′) of the lower piece 6 of the guitar in which the pickup device 8 is embedded, cut along a plane perpendicular to each string. FIG. It is sectional drawing (FIG. 11: YY 'line sectional drawing) which cut | disconnected the lower piece 6 by the plane along the longitudinal direction of a string. As shown in FIGS. 9, 10 (A), and 10 (B), the pickup device 8 is disposed so as to be sandwiched between the string receiving member 5 and the lower piece 6. As shown in FIG. 9, in the pickup device 8, the piezoelectric elements 22 are arranged in parallel on the upper surface side of the printed board 21 on which the electrodes 23 are provided so as to correspond to the respective strings 4. 24 is configured.

このようなピックアップ装置8を有する弦楽器に対して弦4をはじくなどの演奏操作が行われると、この演奏操作によって生じた弦4の振動が弦受け部材5を介して圧電素子22に伝わる。下駒6は弦楽器の胴体部分に固定されているため、弦受け部材5と下駒6とによって挟まれた圧電素子22にはその弦振動に応じた圧力が加わり、その圧力に応じた起電力(圧電出力定数G33で表わされる起電力:以下、圧縮起電力)が生じる。圧電素子22に生じた圧縮起電力は電極23および電極24の電位差として取り出され、この電位差に応じた電気信号がケーブル15a等を介して出力される。これにより、弦振動の電気信号への変換が実現される。また、特許文献1に開示されたピックアップ装置8は、プリント基板21の下面側にインピーダンス変換回路25を有しており、このインピーダンス変換回路25によって圧電素子22の圧力インピーダンスを引き下げている。これにより、誘導ハムや外部ノイズの飛び込みによる音質劣化が防止されるのである。なお、各弦4に対応させて個別に圧電素子22を設けるのではなく、図10(C)に示すように、複数の弦4の振動を1つの圧電素子22で一括して検出しても勿論良い。   When a performance operation such as repelling the string 4 is performed on the stringed musical instrument having such a pickup device 8, the vibration of the string 4 generated by the performance operation is transmitted to the piezoelectric element 22 through the string receiving member 5. Since the lower piece 6 is fixed to the body portion of the stringed instrument, a pressure corresponding to the string vibration is applied to the piezoelectric element 22 sandwiched between the string receiving member 5 and the lower piece 6, and an electromotive force corresponding to the pressure is applied. (Electromotive force represented by piezoelectric output constant G33: hereinafter, compression electromotive force) occurs. The compressed electromotive force generated in the piezoelectric element 22 is taken out as a potential difference between the electrode 23 and the electrode 24, and an electrical signal corresponding to the potential difference is output via the cable 15a or the like. Thereby, conversion of the string vibration into an electric signal is realized. The pickup device 8 disclosed in Patent Document 1 has an impedance conversion circuit 25 on the lower surface side of the printed circuit board 21, and the impedance impedance of the piezoelectric element 22 is lowered by the impedance conversion circuit 25. As a result, deterioration of sound quality due to induction hum and external noise is prevented. It should be noted that the piezoelectric elements 22 are not provided individually corresponding to the respective strings 4, but vibrations of a plurality of strings 4 may be detected collectively by one piezoelectric element 22 as shown in FIG. Of course it is good.

図12は、特許文献2に開示されたピックアップ装置の構成例を示す斜視図である。図12に示すように、このピックアップ装置は、弦20毎にその長手方向に互いに離間させて近接配置される2つの圧電結晶58を含んでいる。これら2つの圧電結晶58の上には、弦受け部材たるサドル28が載置されており、このサドル28によって弦20が支持される。このピックアップ装置では、弦振動に応じてサドル28が各圧電結晶58を押圧することにより、圧電結晶58に圧縮起電力が生じ、この圧縮起電力に応じた電気信号が出力される。   FIG. 12 is a perspective view illustrating a configuration example of the pickup device disclosed in Patent Document 2. In FIG. As shown in FIG. 12, the pickup device includes two piezoelectric crystals 58 that are arranged close to each other in the longitudinal direction for each string 20. A saddle 28 as a string receiving member is placed on the two piezoelectric crystals 58, and the string 20 is supported by the saddle 28. In this pickup device, the saddle 28 presses each piezoelectric crystal 58 in accordance with the string vibration, whereby a compression electromotive force is generated in the piezoelectric crystal 58, and an electric signal corresponding to the compression electromotive force is output.

特開平7−239685号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-239685 特開2001−356774号公報JP 2001-356774 A

特許文献1および特許文献2に開示された技術は何れも、図13(A)に示すように、弦受け部材等を介して伝わる圧縮波(弦振動に応じた縦波)に起因して圧電素子に生じる圧縮起電力を、この圧電素子に貼り付けられた2枚の電極に生じる電位差として取り出す技術である。この圧縮起電力は上記電極が貼り付けられた圧電素子の厚さに比例する。例えば、図13(B)は1000Hzの周波数を有する圧縮波で圧縮を行った場合の圧縮起電力と圧電素子の厚さとの関係を示すグラフである。図13(B)を参照すれば明らかように、ノイズ等による影響を回避し、一定以上の検出出力(圧縮起電力)が得られるようにするには、圧電素子の厚さを一定以上(図13(B)に示す例では、400μm以上)にする必要がある。圧電素子の厚みはピックアップ装置の大きさに直結するため、従来のG33出力型のピックアップ装置では、ピックアップ装置を大きくせずに検出出力を向上させること(或いは、ピックアップ装置の検出出力を維持しつつ小型化すること)は難しい、といった問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、ピックアップ装置を大きくせずにその検出出力を向上させることを可能にする技術を提供することを目的とする。
As shown in FIG. 13A, both of the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are piezoelectric due to a compression wave (longitudinal wave corresponding to string vibration) transmitted through a string receiving member or the like. In this technique, a compressed electromotive force generated in an element is taken out as a potential difference generated in two electrodes attached to the piezoelectric element. This compression electromotive force is proportional to the thickness of the piezoelectric element to which the electrode is attached. For example, FIG. 13B is a graph showing the relationship between the compression electromotive force and the thickness of the piezoelectric element when compression is performed with a compression wave having a frequency of 1000 Hz. As is clear from FIG. 13B, in order to avoid the influence of noise or the like and to obtain a detection output (compression electromotive force) of a certain level or more, the thickness of the piezoelectric element is more than a certain level (see FIG. 13 (B), it is necessary to be 400 μm or more. Since the thickness of the piezoelectric element is directly related to the size of the pickup device, the conventional G33 output type pickup device can improve the detection output without increasing the pickup device (or while maintaining the detection output of the pickup device). There was a problem that it was difficult to reduce the size.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique that makes it possible to improve the detection output without increasing the size of the pickup device.

上記課題を解決するために本発明は、弦楽器の弦振動を電気信号に変換して出力するピックアップ装置において、板状に形成された第1の圧電素子と、前記第1の圧電素子の上に橋梁状に支持される第2の圧電素子と、前記弦振動を前記第1および第2の圧電素子に伝達する振動子と、を備え、前記振動子を介して伝わる弦振動に応じた曲げ波によって前記第2の圧電素子に生じる曲げ起電力と前記弦振動に応じて加わった圧力に起因して前記第1の圧電素子に生じる圧縮起電力の合成起電力に応じた電気信号を出力することを特徴とするピックアップ装置を提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a pickup device that converts string vibration of a stringed instrument into an electric signal and outputs the electric signal, and a first piezoelectric element formed in a plate shape and the first piezoelectric element on the first piezoelectric element. A bending wave corresponding to the string vibration transmitted through the vibrator, comprising: a second piezoelectric element supported in a bridge shape; and a vibrator for transmitting the string vibration to the first and second piezoelectric elements. To output an electric signal corresponding to a combined electromotive force of the compression electromotive force generated in the first piezoelectric element due to the bending electromotive force generated in the second piezoelectric element and the pressure applied according to the string vibration. A pickup device is provided.

圧電素子の曲げ起電力(圧電出力定数G31で表わされる起電力)の大きさは圧電素子の曲げ歪み量に依存するため、大きな検出出力を得るには機械強度が維持できる範囲で限界まで圧電素子を薄くすれば良い。このようなピックアップ装置によれば、圧縮起電力のみを利用する従来のピックアップ装置に比較して、ピックアップ装置を大きくせずに検出出力を向上させること(或いは、ピックアップ装置の検出出力を維持しつつ小型化すること)が可能になる。   Since the magnitude of the bending electromotive force (electromotive force represented by the piezoelectric output constant G31) of the piezoelectric element depends on the amount of bending strain of the piezoelectric element, the piezoelectric element reaches the limit as long as the mechanical strength can be maintained to obtain a large detection output. Can be made thinner. According to such a pickup device, the detection output can be improved without increasing the pickup device (or while maintaining the detection output of the pickup device) as compared with the conventional pickup device that uses only the compressed electromotive force. Downsizing).

加えて、第2の圧電素子の厚さを、当該圧電材振動センサの組み込み対象である弦楽器(例えば、エレアコギター)の派生音よりも高い音域の音の弦振動の検出に適した厚さとしておけば、当該高音域において従来よりも高い検出出力を得ることが可能になり、複雑で濃厚な音を出力することが可能になる。なお、第2の圧電素子を橋梁状に支持するための具体的な態様としては、第2の圧電素子を担持する基板の形状を、複数の脚部とこれら複数の脚部により支持される橋梁部とを有する形状とする態様であっても良く、また、第1の圧電素子に載置される電極に、第2の圧電素子および基板を橋梁状に支持する(すなわち、橋脚の役割を果たす)凸部を設けておく態様であっても良い。   In addition, the thickness of the second piezoelectric element is set to a thickness suitable for detecting the string vibration of a sound in a higher range than the derived sound of a stringed instrument (for example, an electric acoustic guitar) to which the piezoelectric material vibration sensor is incorporated. If so, it becomes possible to obtain a detection output higher than that in the conventional case in the high sound range, and it is possible to output a complex and rich sound. In addition, as a specific mode for supporting the second piezoelectric element in a bridge shape, the shape of the substrate carrying the second piezoelectric element is changed to a plurality of legs and a bridge supported by the plurality of legs. The second piezoelectric element and the substrate may be supported in a bridge shape on the electrode placed on the first piezoelectric element (that is, serve as a bridge pier). ) A mode in which convex portions are provided may be used.

また、上記課題を解決するための別の態様としては、弦楽器の弦振動を電気信号に変換して出力するピックアップ装置であって、板状に形成された第1の圧電素子と、前記第1の圧電素子の上に、または板状の電極を介して前記第1の圧電素子の上に載置される第2の圧電素子であって、複数の脚部と前記複数の脚部によって支持される橋梁部とを有する第2の圧電素子と、前記弦振動を前記第1および第2の圧電素子に伝達する振動子と、前記振動子を介して伝わる弦振動に応じた曲げ波によって前記第2の圧電素子の橋梁部に生じる曲げ起電力と前記弦振動に応じて加わった圧力に起因して前記第1の圧電素子に生じる圧縮起電力の合成起電力に応じた電気信号を出力する態様のものや、角柱の筒状に形成された圧電素子と、前記弦振動を前記圧電素子の側壁の一つに伝達する振動子と、を備え、前記振動子を介して伝わる弦振動に応じた曲げ波によって前記圧電素子に生じる曲げ起電力と前記弦振動に応じて加わった圧力に起因して前記圧電素子に生じる圧縮起電力の合成起電力に応じた電気信号を出力する態様のものが考えられる。このような態様においては、弦振動に応じて圧縮起電力を発生させる圧電材振動センサ部分として従来のG33出力圧電材振動センサを流用することができる。   Another aspect for solving the above-described problem is a pickup device that converts a string vibration of a stringed instrument into an electric signal and outputs the electric signal, the first piezoelectric element formed in a plate shape, and the first A second piezoelectric element mounted on the first piezoelectric element via a plate-like electrode or supported by a plurality of legs and the plurality of legs. A second piezoelectric element having a bridge portion, a vibrator for transmitting the string vibration to the first and second piezoelectric elements, and a bending wave corresponding to the string vibration transmitted through the vibrator. A mode of outputting an electric signal corresponding to a combined electromotive force of a compression electromotive force generated in the first piezoelectric element due to a bending electromotive force generated in a bridge portion of the piezoelectric element of 2 and a pressure applied according to the string vibration And piezoelectric elements formed in a prismatic cylindrical shape, and the string vibration A vibrator that transmits to one of the side walls of the piezoelectric element, and the bending electromotive force generated in the piezoelectric element by the bending wave corresponding to the string vibration transmitted through the vibrator is applied according to the string vibration A mode of outputting an electric signal corresponding to a combined electromotive force of a compression electromotive force generated in the piezoelectric element due to pressure is conceivable. In such an embodiment, a conventional G33 output piezoelectric material vibration sensor can be used as a piezoelectric material vibration sensor portion that generates a compression electromotive force in response to string vibration.

また、本発明のさらに別の態様としては、両端で支持された橋梁状の圧電素子と、弦振動を前記圧電素子に伝達する振動子と、を備え、前記振動子を介して伝わる弦振動に応じた曲げ波によって前記圧電素子に生じる曲げ起電力に応じた電気信号を出力する態様が考えられる。このような態様によれば、ピックアップ装置を更に小型化することが可能になる。ただし、このような態様を実現するには、圧縮起電力を用いないため、十分に大きな曲げ起電力を発生させることが可能な圧電素子を用いてピックアップ装置を構成する必要がある。   As still another aspect of the present invention, a bridge-like piezoelectric element supported at both ends, and a vibrator for transmitting string vibration to the piezoelectric element, the string vibration transmitted through the vibrator is provided. A mode in which an electric signal corresponding to a bending electromotive force generated in the piezoelectric element by a corresponding bending wave is output can be considered. According to such an aspect, it becomes possible to further reduce the size of the pickup device. However, in order to realize such an aspect, since the compression electromotive force is not used, it is necessary to configure the pickup device using a piezoelectric element capable of generating a sufficiently large bending electromotive force.

圧電素子の曲げ起電力と本発明における曲げ起電力の利用態様を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the utilization aspect of the bending electromotive force of a piezoelectric element, and the bending electromotive force in this invention. 本発明の第1実施形態のピックアップ装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the pick-up apparatus of 1st Embodiment of this invention. 同ピックアップ装置の要部を為すG31出力圧電材振動センサ100の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the G31 output piezoelectric material vibration sensor 100 which makes the principal part of the pick-up apparatus. 本発明の第2実施形態のピックアップ装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the pick-up apparatus of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態のピックアップ装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the pick-up apparatus of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態のピックアップ装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the pick-up apparatus of 4th Embodiment of this invention. 変形例(1)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a modification (1). 変形例(3)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a modification (3). 従来技術を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a prior art. 従来技術を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a prior art. 従来技術を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a prior art. 従来技術を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a prior art. 従来技術の問題点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem of a prior art.

(A:圧電素子の曲げ起電力と本発明における曲げ起電力の利用態様)
本発明は、弦振動の電気信号への変換に圧電素子の曲げ起電力を利用する点に特徴がある。曲げ起電力とは、図1(A)に示すように、両端が固定され、中央部が振動可能に支持される膜状(或いは、板状)の圧電素子(以下、橋梁状に支持される圧電素子)の中央部に振動を加えて曲げ波を発生させ、曲げ変形を生じさせたときに発生する起電力のことであり、圧電出力定数G31で表わされる。以下、弦振動を曲げ起電力に変換して出力する圧電材振動センサのことを「G31出力圧電材振動センサ」と呼ぶ。
(A: Usage mode of bending electromotive force of piezoelectric element and bending electromotive force in the present invention)
The present invention is characterized in that a bending electromotive force of a piezoelectric element is used for converting a string vibration into an electric signal. As shown in FIG. 1A, the bending electromotive force is a film-like (or plate-like) piezoelectric element (hereinafter, supported in a bridge shape) in which both ends are fixed and the central portion is supported so as to be able to vibrate. This is an electromotive force generated when a bending wave is generated by applying vibration to the central portion of the piezoelectric element), and is expressed by a piezoelectric output constant G31. Hereinafter, a piezoelectric material vibration sensor that converts string vibration into bending electromotive force and outputs the result is referred to as “G31 output piezoelectric material vibration sensor”.

図1(B)は、G31出力圧電材振動センサの構成例を示す断面図である。
より正確には、図1(B)は、エレアコギターの下駒6(前掲図11参照)に埋設された状態のG31出力圧電材振動センサを同図11のXX´線に沿って切断した場合の断面図である。図1(B)に示すように、このG31出力圧電材振動センサは、間隔aを開けて配置されるスペーザ110aおよび110bの上に、基板(例えば、シリコンやジルコニアなどで形成された絶縁基板)130を載置し、この基板130を固定部材140aおよび140bによりスペーザ110aおよび110bに固定(例えば、図1(B)にて点線で示す箇所をねじ止め)して構成される。基板130上には、チタン酸ジルコン酸鉛(以下、PZT)などの圧電材を厚さT1の膜状に形成してなる圧電素子120が形成されている。図1(B)に示す例では、スペーザ110aおよびスペーザ110bが橋脚の役割を果たし、基板130が橋梁状に支持される。基板130に膜状の圧電素子120が設けられているのであるから、この基板130を介して膜状の圧電素子120が橋梁状(或いは板バネ状)に支持されるのである。
FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the G31 output piezoelectric material vibration sensor.
More precisely, FIG. 1B shows a case where the G31 output piezoelectric material vibration sensor embedded in the lower piece 6 of the electric acoustic guitar (see FIG. 11) is cut along the line XX ′ in FIG. FIG. As shown in FIG. 1B, this G31 output piezoelectric material vibration sensor has a substrate (for example, an insulating substrate formed of silicon, zirconia, or the like) on the spacers 110a and 110b arranged with a gap a. 130 is mounted, and the substrate 130 is fixed to the spacers 110a and 110b by the fixing members 140a and 140b (for example, a portion indicated by a dotted line in FIG. 1B is screwed). A piezoelectric element 120 is formed on the substrate 130 by forming a piezoelectric material such as lead zirconate titanate (hereinafter referred to as PZT) into a film shape having a thickness T1. In the example shown in FIG. 1B, the spacer 110a and the spacer 110b serve as bridge piers, and the substrate 130 is supported in a bridge shape. Since the film-like piezoelectric element 120 is provided on the substrate 130, the film-like piezoelectric element 120 is supported in a bridge shape (or a leaf spring shape) via the substrate 130.

図1(B)に示す2つの固定部材のうちの一方(図1(B)では、固定部材140a)には、圧電素子120と接する電極が設けられており、弦振動を圧電素子120に伝達するための振動子150にも圧電素子120に接する電極が設けられている。図1(B)に示すG31出力圧電材振動センサでは、弦振動に応じて圧電素子120および基板130が曲げ変形し、その曲げ歪み量に応じた曲げ起電力が圧電素子120に発生する。そして、この曲げ起電力が上記2つの電極間の電位差として信号出力部160に与えられ、この電位差に応じた電気信号が信号出力部160から出力される。   One of the two fixing members shown in FIG. 1B (the fixing member 140a in FIG. 1B) is provided with an electrode in contact with the piezoelectric element 120, and transmits the string vibration to the piezoelectric element 120. An electrode that is in contact with the piezoelectric element 120 is also provided on the vibrator 150. In the G31 output piezoelectric material vibration sensor shown in FIG. 1B, the piezoelectric element 120 and the substrate 130 are bent and deformed according to the string vibration, and a bending electromotive force is generated in the piezoelectric element 120 according to the amount of bending distortion. The bending electromotive force is applied to the signal output unit 160 as a potential difference between the two electrodes, and an electric signal corresponding to the potential difference is output from the signal output unit 160.

このようにG31出力圧電材振動センサによれば、弦振動を圧縮起電力に変換して出力する従来の圧電材振動センサ(以下、G33出力圧電材振動センサ)に比較して、大きさを維持したまま大きな検出出力を得ることができる(或いは、検出出力を維持したまま小型化することができる)と考えられる。何故ならば、曲げ起電力の大きさは圧電素子の曲げ歪み量に依存するため、大きな検出出力を得るには機械強度が維持できる範囲で限界まで圧電素子を薄くすれば良く、圧電素子を薄くすることによって圧電材振動センサを小型化することができるからである。また、図1(B)に示すG31出力圧電材振動センサにおいては、センサ全体が板バネとなっているため、振動子150との接触部分に一定の大きさの反力が働き、接触のチューニングが容易になるといった効果も得られる。   As described above, according to the G31 output piezoelectric material vibration sensor, the size is maintained as compared with the conventional piezoelectric material vibration sensor (hereinafter referred to as the G33 output piezoelectric material vibration sensor) that converts the string vibration into the compression electromotive force and outputs the converted vibration. It can be considered that a large detection output can be obtained while maintaining (or the device can be downsized while maintaining the detection output). Because the magnitude of the bending electromotive force depends on the amount of bending strain of the piezoelectric element, to obtain a large detection output, it is sufficient to make the piezoelectric element as thin as possible within the range where the mechanical strength can be maintained. This is because the piezoelectric vibration sensor can be downsized. Further, in the G31 output piezoelectric material vibration sensor shown in FIG. 1B, since the entire sensor is a leaf spring, a constant reaction force acts on the contact portion with the vibrator 150, and contact tuning is performed. The effect that it becomes easy is also acquired.

G31出力圧電材振動センサを構成する圧電素子120や基板130の寸法(厚さや弦方向(図11:YY´方向)の長さ、これらと垂直な方向(図11:XX´方向)の幅)をどのような値にするのかについては種々の態様が考えられる。例えば、複数の弦の各々に対して1つずつG31出力圧電材振動センサを配置する態様であれば、圧電素子120および基板130の長さは1〜10mmであれば良く、同幅は2〜15mmであれば良い。また、複数の弦の振動を1つのG31出力圧電材振動センサでまとめて検出する態様であれば、圧電素子120および基板130の長さは1〜10mmであれば良く、同幅は8〜70mmであれば良い。圧電素子120の厚さは1〜1000μmであることが好ましい。これに対して、基板130の厚さT2は0(すなわち、T2=0とは、基板130なしでG31出力圧電材振動センサを形成する態様)〜2mm程度の範囲で適宜定めれば良い。例えば、後述する第1実施形態のように、G31出力圧電材振動センサとG33出力圧電材振動センサとを組み合わせてピックアップ装置を構成する場合には、圧電素子120と組み合わせたときの剛性が検出対象の音の音域(例えば、エレアコギターであれば、その派生音よりも高音側の音域)に適した値となるように基板130の厚さを定めることが好ましい。このようにすると、高音域において従来よりも高い検出出力を得ることが可能になり、従来よりも複雑で濃厚な音を出力することが可能になると考えられるからである。   Dimensions of the piezoelectric element 120 and the substrate 130 constituting the G31 output piezoelectric material vibration sensor (thickness, length in the chord direction (FIG. 11: YY ′ direction), width in the direction perpendicular to these (FIG. 11: XX ′ direction)) Various values can be considered as to what value should be set. For example, as long as one G31 output piezoelectric material vibration sensor is arranged for each of a plurality of strings, the length of the piezoelectric element 120 and the substrate 130 may be 1 to 10 mm, and the width is 2 to 2 mm. It may be 15 mm. Further, if the vibration of a plurality of strings is detected by a single G31 output piezoelectric material vibration sensor, the length of the piezoelectric element 120 and the substrate 130 may be 1 to 10 mm, and the width is 8 to 70 mm. If it is good. The thickness of the piezoelectric element 120 is preferably 1 to 1000 μm. On the other hand, the thickness T2 of the substrate 130 may be appropriately determined within a range of 0 (that is, T2 = 0 is an aspect in which the G31 output piezoelectric material vibration sensor is formed without the substrate 130) to about 2 mm. For example, as in the first embodiment described later, when a pickup device is configured by combining a G31 output piezoelectric material vibration sensor and a G33 output piezoelectric material vibration sensor, the rigidity when combined with the piezoelectric element 120 is detected. It is preferable to determine the thickness of the substrate 130 so as to be a value suitable for the sound range (for example, in the case of an electric guitar, a sound range higher than the derivative sound thereof). This is because, in this way, it is possible to obtain a detection output higher than that in the prior art in the high sound range, and it is considered possible to output a sound that is more complex and richer than in the past.

図1(C)は、a=7mm、b(振動子150の圧電素子120に接触する部分の幅)=3.5mmとした場合における、圧電素子120の厚さT1と基板130の厚さT2の種々の組み合わせについての起電力の計測結果を示す図である。より詳細に説明すると、図1(C)のケース1ではT1=100μm、T2=100μmであり、ケース2ではT1=100μm、T2=500μmである。そして、ケース3ではT1=50μm、T2=100μmであり、ケース4ではT1=550μm、T2=0μmである(すなわち、G33出力圧電材振動センサに一般に使用される基板なしのバルクの状態)。このように、図1(C)に示す計測例からも、ケース1、ケース2およびケース3の何れの場合においても基板なしのバルクの状態に比較して大きな起電力が得られることが判る。
以上がG31出力圧電材振動センサの構成である。
FIG. 1C shows the thickness T1 of the piezoelectric element 120 and the thickness T2 of the substrate 130 when a = 7 mm and b (width of the portion of the vibrator 150 in contact with the piezoelectric element 120) = 3.5 mm. It is a figure which shows the measurement result of the electromotive force about various combinations. More specifically, in case 1 of FIG. 1C, T1 = 100 μm and T2 = 100 μm, and in case 2, T1 = 100 μm and T2 = 500 μm. In case 3, T1 = 50 μm and T2 = 100 μm, and in case 4, T1 = 550 μm and T2 = 0 μm (that is, a bulk state without a substrate generally used for the G33 output piezoelectric material vibration sensor). Thus, it can be seen from the measurement example shown in FIG. 1C that a large electromotive force can be obtained in any of the cases 1, 2, and 3 as compared with the bulk state without the substrate.
The above is the configuration of the G31 output piezoelectric material vibration sensor.

以上、G31出力圧電材振動センサについて説明したが、このG31出力圧電材振動センサを用いて弦楽器用のピックアップ装置を構成する際の具体的な態様としては種々のものが考えられる。以下、本発明の具体的な実施形態について説明する。   While the G31 output piezoelectric material vibration sensor has been described above, various modes are conceivable as a specific mode for constructing a pickup device for stringed instruments using the G31 output piezoelectric material vibration sensor. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.

(B:第1実施形態)
(B−1:構成)
図2は、本発明の第1実施形態のピックアップ装置の構成例を示す図である。このピックアップ装置は、エレアコギターの下駒部分(図10および図11にて符号6で示される部分)に埋設され、弦振動を電気信号に変換して出力するためのものであり、図2は、本実施形態のピックアップ装置を前掲図11のXX´線で切断した場合の断面図である。図2に示すように、このピックアップ装置は、G33出力圧電材振動センサ200の上にG31出力圧電材振動センサ100を積み上げた構成となっている。なお、図2においては図1と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
(B: First embodiment)
(B-1: Configuration)
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the pickup device according to the first embodiment of the present invention. This pickup device is embedded in the lower part of the electric acoustic guitar (the part indicated by reference numeral 6 in FIGS. 10 and 11) for converting the string vibration into an electric signal and outputting it. FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view of the pickup device of this embodiment taken along the line XX ′ in FIG. As shown in FIG. 2, the pickup device has a configuration in which a G31 output piezoelectric material vibration sensor 100 is stacked on a G33 output piezoelectric material vibration sensor 200. In FIG. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

G33出力圧電材振動センサ200は、導電性金属で板状に形成された電極210に、圧電素子120より厚み(例えば、550μm)のある圧電素子220を導電性接着材等により接着積層し、さらに、断面がコの字になるように導電性金属を形成してなる電極230をその凹み部分がG31出力圧電材振動センサ100の基板130に対向するように圧電素子220に接着積層して構成されている。図2に示すように、電極230の基板130に向って突出した部分によって、G31出力圧電材振動センサ100の圧電素子120および基板130は橋梁状に支持される。このため、圧電素子120および基板130は、振動子150を介して伝わる弦振動に応じて曲げ変形し、その曲げ歪み量に応じた曲げ起電力が圧電素子120に生じる。一方、圧電素子220は、十分な厚みを有するために曲げ変形することはなく、振動子150、圧電素子120、基板130および電極230を介して伝わる弦振動の圧力によって押圧され、圧縮起電力を発生させる。   In the G33 output piezoelectric material vibration sensor 200, a piezoelectric element 220 having a thickness (for example, 550 μm) thicker than the piezoelectric element 120 is bonded and laminated to an electrode 210 formed in a plate shape with a conductive metal, using a conductive adhesive or the like. The electrode 230 formed of a conductive metal so that the cross-section is U-shaped is bonded and laminated to the piezoelectric element 220 so that the recessed portion faces the substrate 130 of the G31 output piezoelectric material vibration sensor 100. ing. As shown in FIG. 2, the piezoelectric element 120 and the substrate 130 of the G31 output piezoelectric material vibration sensor 100 are supported in a bridge shape by the portion of the electrode 230 protruding toward the substrate 130. For this reason, the piezoelectric element 120 and the substrate 130 are bent and deformed according to the string vibration transmitted through the vibrator 150, and a bending electromotive force corresponding to the amount of bending strain is generated in the piezoelectric element 120. On the other hand, since the piezoelectric element 220 has a sufficient thickness, it does not bend and deform, and is pressed by the pressure of the string vibration transmitted through the vibrator 150, the piezoelectric element 120, the substrate 130, and the electrode 230, and generates a compression electromotive force. generate.

図2において、固定部材140aの電極と電極230は互いに導通するように電気的に接続されており、電極210は接地されている。このため、振動子150の振動に応じて圧電素子120にA[V]の曲げ起電力が生じ、同弦振動に応じた圧力によって圧電素子220にB[V]の圧縮起電力が生じたとすると、電極230の電位はA[V]に、振動子150に設けられている電極の電位はA+B[V]になる。その結果、信号出力部160からは、圧電素子120に生じる曲げ起電力と圧電素子220に生じる圧縮起電力の合成起電力(すなわち、A+B[V])に応じた電気信号が出力される。   In FIG. 2, the electrode of the fixing member 140a and the electrode 230 are electrically connected so as to be electrically connected to each other, and the electrode 210 is grounded. For this reason, it is assumed that a bending electromotive force of A [V] is generated in the piezoelectric element 120 according to the vibration of the vibrator 150, and a compression electromotive force of B [V] is generated in the piezoelectric element 220 due to the pressure corresponding to the string vibration. The potential of the electrode 230 is A [V], and the potential of the electrode provided in the vibrator 150 is A + B [V]. As a result, the signal output unit 160 outputs an electrical signal corresponding to the combined electromotive force (that is, A + B [V]) of the bending electromotive force generated in the piezoelectric element 120 and the compressed electromotive force generated in the piezoelectric element 220.

前述したようにG31出力圧電材振動センサ100を構成する圧電素子120および基板130の厚さは、機械強度が維持できる範囲で薄くすることができるため、本実施形態のピックアップ装置によれば、G33出力圧電材振動センサのみを用いてピックアップ装置を構成する場合に比較して装置の大きさが同じであればより大きい検出出力を得ること(換言すれば、検出出力の大きさを維持しつつ装置を小型化すること)ができる。   As described above, since the thickness of the piezoelectric element 120 and the substrate 130 constituting the G31 output piezoelectric material vibration sensor 100 can be reduced within a range in which the mechanical strength can be maintained, according to the pickup device of the present embodiment, G33 is used. A larger detection output can be obtained if the size of the device is the same as compared with the case where the pickup device is configured using only the output piezoelectric material vibration sensor (in other words, the device while maintaining the size of the detection output) Can be reduced in size).

(B−2:製造方法)
次いで、本実施形態のピックアップ装置に含まれるG31出力圧電材振動センサ100の製造方法について説明する。前述したように、曲げ起電力を効率的に検出するようにするためには、圧電素子全体の厚さを薄くする必要がある。そこで、本実施形態では、スクリーン印刷により圧電素子120を基板130上に形成する手法を採用した。
(B-2: Manufacturing method)
Next, a manufacturing method of the G31 output piezoelectric material vibration sensor 100 included in the pickup device of this embodiment will be described. As described above, in order to efficiently detect the bending electromotive force, it is necessary to reduce the thickness of the entire piezoelectric element. Therefore, in this embodiment, a method of forming the piezoelectric element 120 on the substrate 130 by screen printing is employed.

具体的には、粒径0.1〜50μmのPZT粉体を含むペーストを25〜50μmの厚さになるようスクリーン印刷により基板130に塗布し、100℃の温度で5分間乾燥させた後に950℃の温度で2時間焼成する(図3(A)参照)。これにより、基板130上に膜状の圧電素子120が形成される。なお、上記ペーストは、そのベースとなる有機溶剤にPZT粉体と固着材の役割を果たす有機バインダとを混合したものである。この有機溶剤としては、炭化水素系或いはアルコール系のものを用いるようにすれば良く、上記有機バインダとしては、セルロース系或いはエポキシ系のものを用いるようにすれば良い。また、上記乾燥工程は、ペーストに含まれる有機溶剤を揮発させるための工程であり、上記焼成工程はPZT粉体をペロブスカイト結晶化させるための熱処理工程である。このようにしてPZT層が形成された基板を所望の大きさに切断(ダイシング)し、ポーリング熱処理を施してG31出力圧電材振動センサが完成する(図3(B)参照)。このように、本実施形態ではスクリーン印刷によって基板130上に圧電素子120を形成するため、複数のG31出力圧電材振動センサを一括して製造することができ、その製造コストを引き下げることができる。   Specifically, a paste containing PZT powder having a particle size of 0.1 to 50 μm is applied to the substrate 130 by screen printing so as to have a thickness of 25 to 50 μm, dried at 100 ° C. for 5 minutes, and then 950. Baking is performed at a temperature of 2 ° C. for 2 hours (see FIG. 3A). Thereby, the film-like piezoelectric element 120 is formed on the substrate 130. In addition, the said paste mixes PZT powder and the organic binder which plays the role of a fixing material in the organic solvent used as the base. As the organic solvent, a hydrocarbon-based or alcohol-based solvent may be used, and as the organic binder, a cellulose-based or epoxy-based solvent may be used. Moreover, the said drying process is a process for volatilizing the organic solvent contained in a paste, and the said baking process is a heat treatment process for crystallizing a PZT powder perovskite. The substrate on which the PZT layer is formed in this way is cut (diced) into a desired size and subjected to poling heat treatment to complete the G31 output piezoelectric material vibration sensor (see FIG. 3B). Thus, in this embodiment, since the piezoelectric element 120 is formed on the board | substrate 130 by screen printing, a several G31 output piezoelectric material vibration sensor can be manufactured collectively, and the manufacturing cost can be reduced.

(C:第2実施形態)
次いで本発明の第2実施形態について説明する。図4は、本発明の第2実施形態のピックアップ装置の構成例を示す断面図(第1実施形態と同様、図11XX´線断面図)である。図4に示すように、本実施形態のピックアップ装置は、G33出力圧電材振動センサ300上にG31出力圧電材振動センサ400を載置して構成されている。図4に示すように、G33出力圧電材振動センサ300は、各々板状に形成された電極310、圧電素子320および電極330を接着積層して構成されている。この圧電素子320は、第1実施形態における圧電素子220と同様に圧縮起電力を発生させるためのものであるため、十分な厚さ(例えば、550μm)を有していることが好ましい。
(C: Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a pickup device according to the second embodiment of the present invention (similar to the first embodiment, FIG. 11XX ′ cross-sectional view). As shown in FIG. 4, the pickup device of this embodiment is configured by mounting a G31 output piezoelectric material vibration sensor 400 on a G33 output piezoelectric material vibration sensor 300. As shown in FIG. 4, the G33 output piezoelectric material vibration sensor 300 is configured by bonding and laminating electrodes 310, piezoelectric elements 320, and electrodes 330 each formed in a plate shape. Since the piezoelectric element 320 is for generating a compression electromotive force similarly to the piezoelectric element 220 in the first embodiment, it is preferable that the piezoelectric element 320 has a sufficient thickness (for example, 550 μm).

一方、G31出力圧電材振動センサ400は、100μmの膜状の圧電素子410と、この圧電素子410を橋梁状に支持する基板420と、導電性金属などで形成され、圧電素子410および基板420の側面を覆うコーティング部材430aおよび430bを含んでいる。図4に示すように基板420は、複数の脚部とこれら脚部により支持される橋梁部を有する形状に形成されている。基板420をこのような形状に形成する際には、DEEP、RIE(Reactive Ion Etching)或いはウェットエッチングなどの手法を用いるようにすれば良い。また、コーティング部材430aおよび430bは電極330に電気的に接続されており、第1実施形態の固定部材140aに設けられている電極と同一の役割を果たす。   On the other hand, the G31 output piezoelectric material vibration sensor 400 is formed of a film-shaped piezoelectric element 410 having a thickness of 100 μm, a substrate 420 that supports the piezoelectric element 410 in a bridge shape, a conductive metal, and the like. Coating members 430a and 430b covering the side surfaces are included. As shown in FIG. 4, the board | substrate 420 is formed in the shape which has a some leg part and the bridge part supported by these leg parts. When the substrate 420 is formed in such a shape, a technique such as DEEP, RIE (Reactive Ion Etching), or wet etching may be used. Also, the coating members 430a and 430b are electrically connected to the electrode 330 and play the same role as the electrodes provided on the fixing member 140a of the first embodiment.

本実施形態のピックアップ装置は、図4に示すように、所謂メンブレインスイッチの構造と類似した構造を有しており、基板420によって支持されている圧電素子410の中央部分は振動子150を介して伝わる弦振動に応じて曲げ変形し、その曲げ歪み量に応じた曲げ起電力A[V]を発生させる。一方、圧電素子320は、振動子150、圧電素子410、基板420および電極330を介して伝わる圧力によって押圧され、その圧力に応じた圧縮起電力B[V]を発生させる。このため、電極310が接地されているとすると、電極330(およびコーティング部材430aおよび430b)の電位はB[V]となり、振動子150に設けられている電極の電位はA+B[V]となる。したがって、信号出力部160からは、上記曲げ起電力と圧縮起電力の合成起電力(A+B[V])に応じた電気信号が出力される。   As shown in FIG. 4, the pickup device of this embodiment has a structure similar to the structure of a so-called membrane switch, and the central portion of the piezoelectric element 410 supported by the substrate 420 passes through the vibrator 150. The bending electromotive force A [V] corresponding to the bending strain is generated. On the other hand, the piezoelectric element 320 is pressed by the pressure transmitted through the vibrator 150, the piezoelectric element 410, the substrate 420, and the electrode 330, and generates a compression electromotive force B [V] corresponding to the pressure. Therefore, when the electrode 310 is grounded, the potential of the electrode 330 (and the coating members 430a and 430b) is B [V], and the potential of the electrode provided in the vibrator 150 is A + B [V]. . Therefore, the signal output unit 160 outputs an electrical signal corresponding to the combined electromotive force (A + B [V]) of the bending electromotive force and the compressed electromotive force.

このように、本実施形態によっても、G33出力圧電材振動センサのみを用いてピックアップ装置を構成する場合に比較して装置の大きさが同じであればより大きい検出出力を得ること(換言すれば、検出出力の大きさを維持しつつ装置を小型化すること)ができる。加えて、本実施形態のピックアップ装置を構成するG33出力圧電材振動センサ300は、従来のピックアップ装置にて用いられていたものと何ら変るところはない。つまり、本実施形態によれば、既存のG33出力圧電材振動センサ(或いは、その製造設備)を流用して本発明に係るピックアップ装置を製造することが可能になる。   As described above, even in the present embodiment, a larger detection output can be obtained if the size of the device is the same as compared with the case where the pickup device is configured using only the G33 output piezoelectric material vibration sensor (in other words, The apparatus can be reduced in size while maintaining the magnitude of the detection output. In addition, the G33 output piezoelectric material vibration sensor 300 constituting the pickup device of the present embodiment is not different from that used in the conventional pickup device. That is, according to this embodiment, it is possible to manufacture the pickup device according to the present invention by diverting the existing G33 output piezoelectric material vibration sensor (or its manufacturing equipment).

(D:第3実施形態)
図5は、本発明の第3実施形態のピックアップ装置の構成例を示す図である。本実施形態のピックアップ装置のG31出力圧電材振動センサの要部を為す圧電素子510は、図5(A)に示すように、板状に形成された圧電部材510aに、各々PZTで形成され橋脚の役割を果たす圧電部材510bおよび510cを焼結(或いは、接着積層)して構成されている。そして、本実施形態のピックアップ装置は、図5(B)に示すように、G33出力圧電材振動センサ300に、図5(A)の圧電素子510を接着積層して構成されている。なお、図5(B)では信号出力部の図示を省略した。
(D: Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the pickup device according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5 (A), the piezoelectric element 510 constituting the main part of the G31 output piezoelectric material vibration sensor of the pickup device of the present embodiment is formed of PZT on the piezoelectric member 510a formed in a plate shape. The piezoelectric members 510b and 510c that play the role of are sintered (or bonded and laminated). As shown in FIG. 5B, the pickup device of this embodiment is configured by bonding and laminating the piezoelectric element 510 of FIG. 5A to the G33 output piezoelectric material vibration sensor 300. Note that the signal output unit is not shown in FIG.

図5(B)に示すピックアップ装置においては、圧電素子510、振動子150に設けられた電極、および電極330によりG31出力圧電材振動センサ500が形成される。つまり、図5(B)に示すピックアップ装置においては、電極330は、G31出力圧電材振動センサ500とG33出力圧電材振動センサ300に共有されているのである。   In the pickup device shown in FIG. 5B, the G31 output piezoelectric material vibration sensor 500 is formed by the piezoelectric element 510, the electrode provided on the vibrator 150, and the electrode 330. That is, in the pickup device shown in FIG. 5B, the electrode 330 is shared by the G31 output piezoelectric material vibration sensor 500 and the G33 output piezoelectric material vibration sensor 300.

本実施形態のピックアップ装置では、橋梁状に支持されている圧電部材510aの中央部分が振動子150を介して伝わる弦振動に応じて曲げ変形し、その曲げ歪み量に応じた曲げ起電力A[V]を発生させる。一方、圧電素子320は、圧電素子510および電極330を介して伝わる圧力によって押圧され、その圧力に応じた圧縮起電力B[V]を発生させる。このため、電極310が接地されているとすると、電極330の電位はB[V]となり、振動子150に設けられている電極の電位はA+B[V]となる。したがって、信号出力部(図示省略)からは、上記曲げ起電力と圧縮起電力の合成起電力(A+B[V])に応じた電気信号が出力される。   In the pickup device according to the present embodiment, the central portion of the piezoelectric member 510a supported in a bridge shape is bent and deformed according to the string vibration transmitted through the vibrator 150, and the bending electromotive force A [ V] is generated. On the other hand, the piezoelectric element 320 is pressed by the pressure transmitted through the piezoelectric element 510 and the electrode 330, and generates a compression electromotive force B [V] corresponding to the pressure. Therefore, if the electrode 310 is grounded, the potential of the electrode 330 is B [V], and the potential of the electrode provided in the vibrator 150 is A + B [V]. Therefore, an electric signal corresponding to the combined electromotive force (A + B [V]) of the bending electromotive force and the compressed electromotive force is output from the signal output unit (not shown).

このように、本実施形態によっても、G33出力圧電材振動センサのみを用いてピックアップ装置を構成する場合に比較して装置の大きさが同じであればより大きい検出出力を得ること(換言すれば、検出出力の大きさを維持しつつ装置を小型化すること)ができる。加えて、本実施形態では、電極330をG31出力圧電材振動センサ500とG33出力圧電材振動センサ300に共有させており、また、圧電素子510を支持する基板も不要であるため、第1および第2実施形態に比較して少ない部品数でピックアップ装置を構成することができる。   As described above, even in the present embodiment, a larger detection output can be obtained if the size of the device is the same as compared with the case where the pickup device is configured using only the G33 output piezoelectric material vibration sensor (in other words, The apparatus can be reduced in size while maintaining the magnitude of the detection output. In addition, in the present embodiment, the electrode 330 is shared by the G31 output piezoelectric material vibration sensor 500 and the G33 output piezoelectric material vibration sensor 300, and a substrate for supporting the piezoelectric element 510 is not necessary. The pickup device can be configured with a smaller number of parts than in the second embodiment.

(E:第4実施形態)
図6は、本発明の第4実施形態のピックアップ装置の構成例を示す図である。図6(A)に示すように、本実施形態のピックアップ装置のG31出力圧電材振動センサの要部を為す圧電素子610は断面がドーナッツ状に形成されている(すなわち、筒状の角柱に形成されている)ことに特徴がある。このような形状の圧電素子610の生成手法としては、図6(A)に示すように板状の圧電部材610aおよび610bの間に、各々スペーザの役割を為す圧電部材610cおよび610dを間隔を開けて配置し、各圧電部材を焼結(または接着)する手法が考えられる。そして、本実施形態のピックアップ装置は、図6(B)に示すように、圧電素子610を板状の電極620に載置し、振動子150に設けられている電極が圧電素子610に接するように振動子150を配置することで構成される。なお、図6(B)においても信号出力部の図示は省略されている。
(E: Fourth embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a pickup device according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6A, the piezoelectric element 610, which is the main part of the G31 output piezoelectric material vibration sensor of the pickup device of this embodiment, has a donut-shaped cross section (ie, a cylindrical prism column). Is characteristic). As a method for generating the piezoelectric element 610 having such a shape, as shown in FIG. 6A, the piezoelectric members 610c and 610d each serving as a spacer are spaced apart from each other between the plate-like piezoelectric members 610a and 610b. A method of arranging and sintering (or bonding) each piezoelectric member is conceivable. In the pickup device of this embodiment, as shown in FIG. 6B, the piezoelectric element 610 is placed on the plate-like electrode 620 so that the electrode provided on the vibrator 150 is in contact with the piezoelectric element 610. It is comprised by arrange | positioning the vibrator | oscillator 150 in this. In FIG. 6B, the signal output unit is not shown.

図6(B)に示すピックアップ装置においては、振動子150を介して伝わる弦振動に応じて圧電素子610の圧電部材610aが曲げ変形し、その曲げ歪み量に応じた曲げ起電力を発生させるとともに、圧電素子610の他の部分(圧電部材610b、610cおよび610d)は曲げ変形せず、その弦振動の圧力に応じた圧縮起電力を生じさせる。このため、電極620が接地されているとすると、信号出力部(図示省略)からは上記曲げ起電力と圧縮起電力の合成起電力に応じた電気信号が出力される。   In the pickup device shown in FIG. 6B, the piezoelectric member 610a of the piezoelectric element 610 is bent and deformed according to the string vibration transmitted through the vibrator 150, and a bending electromotive force corresponding to the amount of bending strain is generated. The other parts (piezoelectric members 610b, 610c and 610d) of the piezoelectric element 610 are not bent and deformed, and generate a compression electromotive force according to the pressure of the string vibration. For this reason, assuming that the electrode 620 is grounded, an electric signal corresponding to the combined electromotive force of the bending electromotive force and the compressed electromotive force is output from a signal output unit (not shown).

このように、本実施形態によっても、G33出力圧電材振動センサのみを用いてピックアップ装置を構成する場合に比較して装置の大きさが同じであればより大きい検出出力を得ること(換言すれば、検出出力の大きさを維持しつつ装置を小型化すること)ができる。また、本実施形態においては、前述した第3実施形態のピックアップ装置と比較した場合に電極330を必要とせず、より少ない部品数でピックアップ装置を構成することが可能になる。   As described above, even in the present embodiment, a larger detection output can be obtained if the size of the device is the same as compared with the case where the pickup device is configured using only the G33 output piezoelectric material vibration sensor (in other words, The apparatus can be reduced in size while maintaining the magnitude of the detection output. In the present embodiment, the electrode 330 is not required when compared with the pickup device of the third embodiment described above, and the pickup device can be configured with a smaller number of parts.

(F:その他の実施形態)
以上本発明の第1から第4実施形態について説明したが、これら実施形態に以下に述べる変形を加えても勿論良い。
(1)上述した第1実施形態では、圧電素子120を支持する基板130を絶縁基板としたが、チタンやタングステン、白金などの電気抵抗の小さい金属で基板130を形成し、電極の機能を担わせても良い。また、基板を導電性材料で形成する場合には、当該基板の両面にスクリーン印刷またはスパッタ成膜により膜状の圧電素子層を設けても良い。このように、基板の両面に圧電素子層を設けるようにすれば、膜応力がつりあい基板の変形を抑止することができる。また、基板130を導電性材料で形成する場合には、一方の面に圧電素子膜が形成された2枚の基板130aおよび130bを、図7に示すように、導電性材料で形成したスペーザ710aおよび710bを介して背中合わせ(圧電素子膜が形成されていない方の面が互いに対向するように)に接着積層し、さらに、板状の電極720に接着積層してピックアップ装置を形成しても良い。例えば、図7に示すピックアップ装置では、基板130bおよび電極720がG33出力圧電材振動センサの役割を果たし、基板130aがG31出力圧電材振動センサの役割を果たす。
(F: Other embodiments)
Although the first to fourth embodiments of the present invention have been described above, the following modifications may of course be added to these embodiments.
(1) In the first embodiment described above, the substrate 130 that supports the piezoelectric element 120 is an insulating substrate. However, the substrate 130 is formed of a metal having low electrical resistance, such as titanium, tungsten, or platinum, and functions as an electrode. You may let them. When the substrate is formed of a conductive material, a film-like piezoelectric element layer may be provided on both surfaces of the substrate by screen printing or sputtering film formation. In this way, if the piezoelectric element layers are provided on both surfaces of the substrate, the film stress is balanced and deformation of the substrate can be suppressed. In the case where the substrate 130 is formed of a conductive material, the two substrates 130a and 130b each having a piezoelectric element film formed on one surface thereof are, as shown in FIG. 7, a spacer 710a formed of a conductive material. And 710b may be bonded and laminated back to back (so that the surfaces on which the piezoelectric element film is not formed face each other), and further bonded and laminated to the plate-like electrode 720 to form a pickup device. . For example, in the pickup device shown in FIG. 7, the substrate 130b and the electrode 720 serve as a G33 output piezoelectric material vibration sensor, and the substrate 130a serves as a G31 output piezoelectric material vibration sensor.

(2)上述した第1および第2実施形態では、G31出力圧電材振動センサ(或いは、G33出力圧電材振動センサ)の圧電素子を一層構造にしたが多層構造にしても良い。同様に、第3実施形態の圧電部材510a、510bおよび510cの全て或いは一部を多層構造としても良く、第4実施形態の圧電部材610a、610b、610cおよび610dの全て或いは一部を多層構造としても良い。 (2) In the first and second embodiments described above, the piezoelectric element of the G31 output piezoelectric material vibration sensor (or the G33 output piezoelectric material vibration sensor) has a single layer structure, but may have a multilayer structure. Similarly, all or part of the piezoelectric members 510a, 510b and 510c of the third embodiment may have a multilayer structure, and all or part of the piezoelectric members 610a, 610b, 610c and 610d of the fourth embodiment may have a multilayer structure. Also good.

(3)上述した各実施形態では、振動子150の幅を圧電素子の幅よりも小さくしたが、図8に示すように、振動子の幅を圧電素子の幅よりも広くしても良い。この図8では、上述した第3実施形態のピックアップ装置において振動子150の幅を圧電素子510の幅よりも大きくした場合について例示されている。 (3) In each of the embodiments described above, the width of the vibrator 150 is made smaller than the width of the piezoelectric element, but the width of the vibrator may be made wider than the width of the piezoelectric element as shown in FIG. FIG. 8 illustrates a case where the width of the vibrator 150 is made larger than the width of the piezoelectric element 510 in the pickup device of the third embodiment described above.

(4)上述した各実施形態では、G31出力圧電材振動センサとG33出力圧電材振動センサとを組み合わせてピックアップ装置を構成した。しかし、図1(B)に示すG31出力圧電材振動センサのみでピックアップ装置を構成しても良い。 (4) In each of the above-described embodiments, the pickup device is configured by combining the G31 output piezoelectric material vibration sensor and the G33 output piezoelectric material vibration sensor. However, the pickup device may be configured by only the G31 output piezoelectric material vibration sensor shown in FIG.

(5)上述した各実施形態では、エレアコギターの弦振動を電気信号に変換して出力するピックアップ装置への本発明の適用例を説明したが、本発明の適用対象はエレアコギター用のピックアップ装置に限定されるものではなく、アコースティックギターなど他の種類の弦楽器のピックアップ装置に本発明を適用することができることは言うまでもない。 (5) In each of the above-described embodiments, the application example of the present invention to the pickup device that converts the string vibration of the electric acoustic guitar into an electric signal and outputs the electric signal has been described, but the application target of the present invention is the pickup device for the electric acoustic guitar. Needless to say, the present invention can be applied to pickup devices for other types of stringed instruments such as acoustic guitars.

100,400…G31出力圧電材振動センサ、200,300…G33出力圧電材振動センサ、110a、110b,710a、710b…スペーザ、120,220,410、510,610…圧電素子、130,420…基板、140a、140b…固定部材、150…振動子、160…信号出力部、210,230,310,330…電極、   100, 400 ... G31 output piezoelectric material vibration sensor, 200, 300 ... G33 output piezoelectric material vibration sensor, 110a, 110b, 710a, 710b ... Spacer, 120, 220, 410, 510, 610 ... Piezoelectric element, 130, 420 ... Substrate 140a, 140b ... fixing member, 150 ... vibrator, 160 ... signal output unit, 210, 230, 310,330 ... electrode,

Claims (4)

弦楽器の弦振動を電気信号に変換して出力するピックアップ装置において、
板状に形成された第1の圧電素子と、
前記第1の圧電素子の上に橋梁状に支持される第2の圧電素子と、
前記弦振動を前記第1および第2の圧電素子に伝達する振動子と、
を備え、
前記振動子を介して伝わる弦振動に応じた曲げ波によって前記第2の圧電素子に生じる曲げ起電力と前記弦振動に応じて加わった圧力に起因して前記第1の圧電素子に生じる圧縮起電力の合成起電力に応じた電気信号を出力する
ことを特徴とするピックアップ装置。
In a pickup device that converts string vibration of a stringed instrument into an electrical signal and outputs it,
A first piezoelectric element formed in a plate shape;
A second piezoelectric element supported in a bridge shape on the first piezoelectric element;
A vibrator for transmitting the string vibration to the first and second piezoelectric elements;
With
A compression electromotive force generated in the first piezoelectric element due to a bending electromotive force generated in the second piezoelectric element by a bending wave corresponding to the string vibration transmitted through the vibrator and a pressure applied in accordance with the string vibration. A pickup device that outputs an electric signal corresponding to a combined electromotive force of electric power.
弦楽器の弦振動を電気信号に変換して出力するピックアップ装置において、
板状に形成された第1の圧電素子と、
前記第1の圧電素子の上に、または板状の電極を介して前記第1の圧電素子の上に載置される第2の圧電素子であって、複数の脚部と前記複数の脚部によって支持される橋梁部とを有する第2の圧電素子と、
前記弦振動を前記第1および第2の圧電素子に伝達する振動子と、
前記振動子を介して伝わる弦振動に応じた曲げ波によって前記第2の圧電素子の橋梁部に生じる曲げ起電力と前記弦振動に応じて加わった圧力に起因して前記第1の圧電素子に生じる圧縮起電力の合成起電力に応じた電気信号を出力する
ことを特徴とするピックアップ装置。
In a pickup device that converts string vibration of a stringed instrument into an electrical signal and outputs it,
A first piezoelectric element formed in a plate shape;
A second piezoelectric element placed on the first piezoelectric element or on the first piezoelectric element via a plate-like electrode, wherein a plurality of legs and the plurality of legs A second piezoelectric element having a bridge portion supported by
A vibrator for transmitting the string vibration to the first and second piezoelectric elements;
Due to the bending electromotive force generated in the bridge portion of the second piezoelectric element by the bending wave according to the string vibration transmitted through the vibrator and the pressure applied according to the string vibration, the first piezoelectric element A pickup apparatus that outputs an electric signal corresponding to a combined electromotive force of a generated compression electromotive force.
弦楽器の弦振動を電気信号に変換して出力するピックアップ装置において、
角柱の筒状に形成された圧電素子と、
前記弦振動を前記圧電素子の側壁の一つに伝達する振動子と、
を備え、
前記振動子を介して伝わる弦振動に応じた曲げ波によって前記圧電素子に生じる曲げ起電力と前記弦振動に応じて加わった圧力に起因して前記圧電素子に生じる圧縮起電力の合成起電力に応じた電気信号を出力する
ことを特徴とするピックアップ装置。
In a pickup device that converts string vibration of a stringed instrument into an electrical signal and outputs it,
A piezoelectric element formed in the shape of a cylindrical prism;
A vibrator for transmitting the string vibration to one of the side walls of the piezoelectric element;
With
A combined electromotive force of a bending electromotive force generated in the piezoelectric element due to a bending wave corresponding to the string vibration transmitted through the vibrator and a compression electromotive force generated in the piezoelectric element due to a pressure applied according to the string vibration. A pickup device that outputs an electrical signal in response.
弦楽器の弦振動を電気信号に変換して出力するピックアップ装置において、
両端が支持された橋梁状の圧電素子と、
前記弦振動を前記圧電素子に伝達する振動子と、を備え、
前記振動子を介して伝わる弦振動に応じた曲げ波によって前記圧電素子に生じる曲げ起電力に応じた電気信号を出力する
ことを特徴とするピックアップ装置。
In a pickup device that converts string vibration of a stringed instrument into an electrical signal and outputs it,
A bridge-like piezoelectric element supported at both ends;
A vibrator that transmits the string vibration to the piezoelectric element,
An electric signal corresponding to a bending electromotive force generated in the piezoelectric element by a bending wave corresponding to a string vibration transmitted through the vibrator is output.
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