JP3804637B2 - 弦楽器用駒および弦楽器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、弦楽器に関し、特に、弦の振動を検出する弦楽器用駒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アコースティックバイオリンなどの自然弦楽器は、鍵盤楽器などの自然楽器の他、エレキベースなどの電気楽器と共に用いられるケースが増えつつある。しかし、電気的に増幅された信号に応じて放音する電気楽器と比較すると、自然弦楽器による楽音は、その迫力が劣ることがしばしばある。
【０００３】
この問題に対処する技術として、自然弦楽器における弦振動を検出し、弦振動を示す電気信号を増幅したうえで放音する演奏システムが知られている。この種の演奏システムにおいては、弦振動を検出するピックアップが楽器本体に設けられており、ピックアップにより、演奏に応じた楽音を表す楽音信号を出力する構成になっている。
【０００４】
従来、弦振動を検出する技術としては、弦を支持する駒と、共鳴体たる表板との間に介在するように圧力を検出するセンサを配置し、当該センサにより駒の底面（表板側の面）の振動を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２など）。かかる技術を用いれば、センサから出力された電気信号を適宜増幅することにより、自然弦楽器による楽音の音量を演奏環境に合わせて調整することが可能となる。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第６０１８１２０号明細書
【特許文献２】
米国特許第５９４５６２２号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この技術においては、センサの挙動が駒と表板とによって抑制されるため、弦振動の微妙な変化を十分に検出することができない。このため、演奏者が意図する微妙なニュアンスを十分に反映させた楽音信号を得ることができないという問題があった。また、この技術にあっては、駒と表板との間にセンサを介在させるため、駒の取り付けや、弦の高さ調整などの各種調整が困難であった。
【０００７】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、取り付けや調整などの作業も簡単であり、演奏に応じた微妙な弦振動を精緻に検出することが可能な弦楽器用駒および当該弦楽器用駒を備えた弦楽器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る駒は、胴と複数の弦とを有する弦楽器に設けられ、前記胴と前記複数の弦とに挟持されて、前記複数の弦の振動に応じて変形する板状の部材であって、前記部材の幅方向両端部において前記部材を厚み方向に貫通する第１、第２の切欠と、前記部材の幅方向中央部において前記部材を厚み方向に貫通する第３の切欠と、前記第１の切欠と前記第３の切欠の間を通る内壁面を有する第１の孔状の切欠と、前記第２の切欠と前記第３の切欠の間を通る内壁面を有する第２の孔状の切欠とを有する本体部と、
前記第１、第２の孔状の切欠内に前記内壁面との間に隙間をとって収容され、前記本体部の変形を検出する検出手段と、
前記内壁面と前記検出手段との間に充填された塑性材料と、
を具備することを特徴とする。
かかる駒によれば、検出手段は、孔状の切欠内に前記内壁面との間に隙間をもって収容されているため、張弦による駒への加圧力の影響を受けることがない。従って、従来技術と比較して演奏動作による駒の挙動検出の自由度が増す。この結果、微妙な弦振動の変化をより精緻に検出することが可能となる。また、切欠に充填する充填材として、弾性を有さない塑性材料を採用している。これにより、充填材たる塑性材料が本体部の変形に抗して復帰するといったことがなく、塑性材料によって本体部の変形を正確に検出手段に伝達することができる。さらに、本体部は、一般的な自然弦楽器に設けられる駒に切欠を形成することのみにより得ることができるため、駒の取り付けや調整などの作業を一般的な駒と同様に行うことができる。
【０００９】
別の態様として、前記第１、第２の孔状の切欠を、各々前記部材を厚み方向に貫通しない溝状の切欠として形成したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す各図においては、各部材を図面上で認識可能にするため、各部材の縦横比や縮尺を異ならせてある。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態にかかるアコースティックバイオリンを含む演奏システムの構成を示す図である。この図において、アコースティックバイオリン（以下「バイオリン」と称する）１００は、一般的な自然弦楽器と同様に、共鳴体として機能する胴１１０を有している。胴１１０は、表板１１２と、表板１１２の背面側に位置する裏板（不図示）と、表板１１２の周縁に沿って設けられる側板（不図示）とを含む。
【００１２】
胴１１０の長手方向の一端には、ペグボックス１２２を有するネック１２０が取り付けられている。ペグボックス１２２には、４本の糸巻１２４が設けられており、各糸巻１２４には、例えばスティール弦などの導通性を有する弦１３０の一端が巻き付けられている。また、指板１４０は、弦１３０の張力を変化させるために演奏者が弦１３０を押し付ける板であり、ネック１２０および表板１１２に渡って設けられている。
【００１３】
胴１１０のうち表板１１２側には、各弦１３０の他端を保持するためのテールピース１５０が設けられている。図２は、テールピース１５０およびその周辺の構成を示す図である。なお、この図においては、説明の便宜のため、テールピース１５０のうちその裏面側（胴１１０側）の様子が示されている。同図に示すように、テールピース１５０は、各弦１３０を保持するための孔１５２が４つ形成されている。弦１３０の端部には、弦１３０のうち他の部分の径よりも大きな径を有する係合部１３２が設けられている。この係合部１３２は、テールピース１５０の裏面側において孔１５２と係合する。なお、本実施形態においては、４つの孔１５２のうち１の孔１５２には導通性を有するアジャスタ１５４が取り付けられており、その孔１５２については、アジャスタ１５４によって弦１３０の端部を保持する。
【００１４】
また、銅箔１５６は、テールピース１５０の裏面側においてその略全域を覆うように設けられている。この銅箔１５６は、各孔１５２の周縁に至るような形状になされており、弦１３０がテールピース１５０に取り付けられると、弦１３０の係合部１３２やアジャスタ１５４を介して弦１３０と導通する。なお、後述するようにバイオリン１００においては、銅箔１５６の電位が接地電位となる。
【００１５】
図１および図２において、駒２００は、弦１３０と表板１１２との間にて弦１３０を支持するように設けられた板状の部材であり、２つの機能を有している。すなわち、弦振動を表板１１２に伝達するための第１の機能と、弦振動を検出するピックアップとしての第２の機能とである。このうち、第１の機能は、一般的な自然弦楽器に設けられる駒と同様の機能であり、この機能により共鳴体たる胴１１０が弦振動に共鳴し、演奏者の擦弦に応じた音色の楽音が胴１１０から放出される。一方、第２の機能は、擦弦に応じた弦振動を示す楽音信号をリード線２０２を介して出力するための機能であるが、その機能にかかる詳細な構成については後述する。
【００１６】
ジャック１６０は、駒２００により検出された楽音信号を外部機器に出力するための出力インターフェースである。図２に示すように、ジャック１６０には、ターンバックル１６１を含むクランプ機構１６２が設けられている。クランプ機構１６２は、胴１１０を狭持するための１組のパッド１６３を有しており、パッド１６３間の距離が調整自在になっている。演奏者などの利用者は、クランプ機構１６２により胴１１０を厚み方向にて挟持して、前掲図１に示すようにジャック１６０を胴１１０に固定する。
【００１７】
再び図２において、ジャック１６０は、出力端子対１６５とこれに含まれる２つの端子（不図示）に別々に接続されたコネクタ１６４ａおよび１６４ｂとを有している。このうち、出力端子対１６５は、駒２００により検出された楽音信号を後述するサウンドユニット１８０に出力するため端子対である。一方、コネクタ１６４ａは、駒２００に接続されたリード線２０２と接続されるべきコネクタであり、コネクタ１６４ｂは、アース線１５８と接続されるべきコネクタである。
【００１８】
リード線２０２は、例えば、内部導体とこれをシールドする外部導体とを含む同軸ケーブルである。リード線２０２のうち外部導体は、はんだ１５７により銅箔１５６と接続される一方、内部導体は、その一端に上述のコネクタ１６４ａと着脱可能なコネクタ２０３ａが設けられている。また、アース線１５８は、その一端がはんだ１５９により銅箔１５６に接続される一方で、他端には上述のコネクタ１６４ｂと着脱可能なコネクタ１５９ｂが設けられている。このようにジャック１６０からリード線２０２およびアース線１５８を着脱自在することにより、利用者は、リード線２０２やアース線１５８を取り外した状態で、ジャック１６０を胴１１０に取り付けることができる。
【００１９】
図１において、サウンドユニット１８０は、ジャック１６０から出力される楽音信号に各種の処理を施したうえで放音ユニット１８２に出力する。具体的にはサウンドユニット１８０は、残響音などのエフェクトを楽音信号に付与したり、楽音信号を増幅したりする。なお、サウンドユニット１８０は、この実施形態で例示するようにバイオリン１００と別体の装置であっても良いし、バイオリン１００に搭載される装置であっても良い。また、放音ユニット１８２は、サウンドユニット１８０から供給された楽音信号に応じて放音する装置である。この放音ユニット１８２としては例えばスピーカが採用される。
弓１９０は、ハンドル１２が設けられた弓身１９３および弓毛１９４を有している。演奏者は、ハンドル１９２を握り弓毛によって擦弦する。
【００２０】
図３は、上述した駒２００の正面図および側面図を示す図である。また、図４は、図３におけるＡ−Ａ’線による駒２００の断面図である。これらの図に示すように、駒２００は、一般的な自然弦楽器に搭載される駒と同じくメープル材が加工された板状の本体部２１０を備えている。この本体部２１０は、一般的な駒と同様に３つの切欠が形成されている。すなわち、駒２００の幅方向（正面図に示すＸ方向）の両端面に位置する２つの切欠２２０ａおよび２２０ｂと、板面２１０Ｓの中央からやや上方に位置する切欠２２０ｃとの計３つの切欠が形成されている。
【００２１】
図３における側面図に示すように、駒２００がバイオリン１００に取り付けられると、本体部２１０は、その板面２１０Ｓが表板１１２の表面と略垂直をなすとともに、弦１３０の配列方向と略平行なＸ方向とその板面２１０Ｓが略平行となるように弦１３０と表板１１２とによって狭持される。この状態の下、弦振動が生じると、本体部２１０は、弦振動に応じて変形すると共に、２つの脚部２１２を介して弦振動を表板１１２に伝達する。つまり、本体部２１０は、さきに述べた２つの機能のうち弦振動を共鳴体に伝達するための機能を担う。
【００２２】
図３および図４に示すように、本体部２１０が通常の駒と比較して特徴的な点は、その一方の板面２１０Ｓ（正面図に示す面）に三又状の切欠２３０が形成されている点にある。この切欠２３０は、図中破線で示す中心線Ｏ−Ｏ’に沿って、本体部２１０のうち表板１１２側の縁端から高さ方向に延びる切欠２３０ｃと、切欠２３０ｃから分岐して互いに離間するように上斜め方向に延びる切欠２３０ａおよび２３０ｂとを含んで構成される。切欠２３０ａは、切欠２２０ａと切欠２２０ｃとの間の略中央を横切るように位置する。同様に切欠２３０ｂは、切欠２２０ｂと切欠２２０ｃとの間の略中央を横切るように位置する。このような切欠２３０は、中心線Ｏ−Ｏ’を基準として本体部２１０において略対称となるように形成されている。
【００２３】
ここで、中心線Ｏ−Ｏ’は、図中Ｘ方向における本体部２１０の略中央を通るとともに、表板１１２の表面と略垂直をなす線である。なお、各弦１３０は、この中心線Ｏ−Ｏ’を基準として略対称となるように本体部２１０に支持されている。
【００２４】
また、切欠２３０ａには、バイモルフ型圧電素子２５０の一端を保持するセンサホルダ２４０ａが収容されている。同様に切欠２３０ｂには、バイモルフ型圧電素子２５０の一端を保持するセンサホルダ２４０ｂが収容されている。これらのセンサホルダ２４０ａおよび２４０ｂは、例えば合成樹脂により形成され、切欠２３０ａおよび２３０ｂのうち、切欠２３０ａ、２３０ｂおよび２３０ｃの３辺が分岐する部分の近傍に、例えば接着剤によりそれぞれ取り付けられている。各バイモルフ型圧電素子２５０は、切欠２３０ａおよび切欠２３０ｂに１つずつ収容されるように、その一端がセンサホルダ２４０ａあるいは２４０ｂにより固定されている。
【００２５】
ここで、バイモルフ型圧電素子２５０とは、機械的エネルギーを電気エネルギーに変換するセンサであり、外力によって応力が生じると、その応力に応じた電気信号を出力する。本実施形態においては、バイモルフ型圧電素子２５０は、切欠２３０をなす面、すなわち図４に示す本体部２１０の内壁面２３０Ｓの変形を検出し、その検出結果を示す楽音信号を出力する。
【００２６】
図５は、センサホルダ２４０ａに保持されるバイモルフ型圧電素子２５０の構成を示す図である。この図に示すように、バイモルフ型圧電素子２５０は、金属板などの基材２５４と２枚の圧電素子とを含む。さらに詳述すると、バイモルフ型圧電素子２５０は、基材２５４の両面に圧電素子２５２ａおよび２５２ｂが１枚ずつ貼り付けられた構成をしている。これらの圧電素子２５２ａおよび２５２ｂは、分極方向Ｐが互いに逆となるように基材２５４に設けられる。本実施形態においては、圧電素子２５２ａおよび２５２ｂの分極方向Ｐは、基材２５４からみて外側を向くように選定されている。
【００２７】
この構成の下、バイモルフ型圧電素子２５０が、例えば図中破線で示すように、センサホルダ２４０ａに支持される側の端を支点として圧電素子２５２ａからみて圧電素子２５２ｂの方向（図中右側）に変形すると、圧電素子２５２ａは、その長手方向について伸張する一方で、圧電素子２５２ｂは、その長手方向について収縮する。これによりバイモルフ型圧電素子２５０の表面間においては、圧電素子２５２ａの表面に対して圧電素子２５２ｂの表面が正側となるような電位差（起電力）が生じる。このようなバイモルフ型圧電素子２５０は、変形の方向に応じて起電力の極性が変化すると共に、変形量が大きくなるほど起電力が大きくなるという特性を有している。なお、センサホルダ２４０ｂにおいても、以上説明した構成と同様なバイモルフ型圧電素子２５０が取り付けられている。
【００２８】
再び図３において、各バイモルフ型圧電素子２５０は、変形の検出方向たる分極方向Ｐが本体部２１０の板面２１０Ｓと略平行となるように切欠２３０ａあるいは２３０ｂに収容される。切欠２３０に収容された２つのバイモルフ型圧電素子２５０は、中心線Ｏ−Ｏ’を基準として略対称となるように位置する。また、各バイモルフ型圧電素子２５０は、切欠２３０をなす内壁面２３０Ｓ（図４参照）と離間するようにセンサホルダ２４０ａあるいは２４０ｂにより保持される。内壁面２３０Ｓとバイモルフ型圧電素子２５０との隙間には、油土等の塑性材料２６０が充填される。この塑性材料２６０は、内壁面２３０Ｓの変形をバイモルフ型圧電素子２５０に伝達する役割を果たす。なお、特に図示はしないが、本体部２１０のうち切欠２３０が形成された部分には、バイモルフ型圧電素子２５０および塑性材料２６０を保護するためのカバーが設けられる。
【００２９】
ここで、バイモルフ型圧電素子２５０に含まれる圧電素子２５２ａおよび２５２ｂの形状が本体部２１０の変形に伴ってどのように変化するかについて説明する。図６は、擦弦時の一時点における駒２００の挙動を示す図である。この図に示すように、弦振動に応じて本体部２１０が図中Ｅ方向に傾くように変形すると、切欠２３０ａおよび２３０ｂの各々に取り付けられた各バイモルフ型圧電素子２５０において、圧電素子２５２ａはそれぞれ伸張するが、圧電素子２５２ｂはそれぞれ収縮する。一方、図中Ｅ方向と逆向きに本体部２１０が変形すると、各バイモルフ型圧電素子２５０において、圧電素子２５２ａはそれぞれ収縮するが、圧電素子２５２ｂはそれぞれ伸張する。したがって、本体部２１０が弦振動に応じていずれの方向に変形しようとも、切欠２３０ａに収容される圧電素子２５２ａおよび切欠２３０ｂに収容される圧電素子２５２ａの組と、切欠２３０ａに収容される圧電素子２５２ｂおよび切欠２３０ｂに収容される圧電素子２５２ｂの組とは、ぞれぞれ同極性を示すこととなる。
【００３０】
次に、２つのバイモルフ型圧電素子２５０とジャック１６０との間の結線について図７を参照して説明する。この図に示すように、２つのバイモルフ型圧電素子２５０のうち各々の圧電素子２５２ｂの表面は電線２５６ｂにより接続されている。この電線２５６ｂは、リード線２０２に含まれる内部導体２０２Ｉに中継されたうえでコネクタ２０３ａと接続されている。コネクタ２０３ａがジャック１６０のコネクタ１６４ａに取り付けられると、電線２５６ｂがジャック１６０の出力端子対１６５のうち一方の端子と接続される。
【００３１】
一方、２つのバイモルフ型圧電素子２５０のうち各々の圧電素子２５２ａの表面は電線２５６ａにより接続されている。この電線２５６ａは、リード線２０２の外部導体２０２Ｏに中継されたうえで銅箔１５６に接続されている。ここで、銅箔１５６は、各弦１３０と導通しているため、演奏時においては、銅箔１５６は各弦１３０を介して演奏者の指と導通する。したがって、銅箔１５６は人体と同電位となり接地した状態となる。これにより、銅箔１５６と導通状態にある外部導体２０２Ｏが接地されるため、リード線２０２のうち内部導体２０２Ｉを介して伝送される信号に悪影響を与えるノイズを低減させることができる。一方、アース線１５８は、上述したように銅箔１５６と接続されており、そのコネクタ１５９ｂがジャック１６０に設けられたコネクタ１６４ｂに取り付けられると、ジャック１６０の出力端子対１６５のうち他方の端子が接地される。つまり、この例では、出力端子対１６５の他方の端子と各圧電素子２５２ａの表面とが接地電位にて導通している。
【００３２】
かかる構成の下、駒２００は、擦弦に応じた楽音信号を以下のようにして出力する。前掲図６に示すように、弦振動によって本体部２１０がＥ方向に傾くように変形すると、切欠２３０ａおよび２３０ｂの各々に取り付けられたバイモルフ型圧電素子２５０は、圧電素子２５２ａが伸張する一方で圧電素子２５２ｂが圧縮するようにそれぞれ変形する。この変形により、各バイモルフ型圧電素子２５０においては、圧電素子２５２ａの表面からみて圧電素子２５２ｂの表面が正側となるような起電力が生じる。
【００３３】
上述したように各バイモルフ型圧電素子２５０は、圧電素子２５２ａの表面同士および圧電素子２５２ｂの表面同士が独立に接続されたうえで、リード線２０２などを介してジャック１６０の出力端子１６５と接続されている（図７参照）。ここで、上述したように切欠２３０ａに収容される圧電素子２５２ａおよび切欠２３０ｂに収容される圧電素子２５２ａの組と、切欠２３０ａに収容される圧電素子２５２ｂおよび切欠２３０ｂに収容される圧電素子２５２ｂの組とはそれぞれ同極性を示す。このため、前掲図７に示すように結線することにより、各バイモルフ型圧電素子２５０は、同極性の面同士が並列接続されたうえでジャック１６０と接続される。これにより、各バイモルフ型圧電素子２５０により生成された起電力が互いに打ち消し合うおそれがない。
【００３４】
このようにしてジャック１６０から出力された楽音信号は、サウンドユニット１８０（図１参照）によって、各種エフェクトの付加や、信号レベルの増幅などがなされた後、放音ユニット１８２に供給される。放音ユニット１８２は、サウンドユニット１８０から供給される楽音信号に応じて放音する。
【００３５】
以上説明したように本実施形態によれば、本体部２１０の板面２１０Ｓに切欠２３０を形成し、その切欠２３０に隙間をなすように収容されたバイモルフ型圧電素子２５０により本体部２１０の変形を検出する構成を採っているため、従来技術と比較して、以下のような利点を有する。まず、本実施形態においては、バイモルフ型圧電素子２５０の一端はセンサホルダ２４０ａおよび２４０ｂによって固定されているものの、それ以外の部分は塑性材料２６０と接触しているに過ぎない。このため、バイモルフ型圧電素子２５０は、比較的自由に揺動することができる。この結果、駒２００によれば、従来技術において説明した駒と表板との間にセンサを介在させる検出方法と比較して、張弦による加圧力の影響を受けることがないため、センサにおける振動の自由度が増し、弦振動をよりセンシティブに検出することが可能となる。これにより、楽音信号に対して補正処理などを施さなくとも、楽音信号を単に増幅して放音するのみで、極めて高い精度にて自然弦楽器からの楽音を再現することができる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、駒２００のうち弦１３０と接する部位および表板１１２と接する部位の各々は、一般的な駒２００と同様の構成とすることができる。これにより、バイオリン１００本体への駒２００の取り付けや弦１３０の高さ調整などの作業を一般的な駒と同様に行うことができるという利点がある。
【００３７】
また、２つのバイモルフ型圧電素子２５０は、中心線Ｏ−Ｏ’を基準として略対称となるように設けられている。したがって、特定の弦１３０の振動が偏って検出されることがなく、全ての弦１３０について略均等にその振動を検出することができる。なお、この実施形態においては、２つのバイモルフ型圧電素子２５０により弦振動を検出する構成としたが、バイモルフ型圧電素子２５０の個数は、１つであっても良いし、３つ以上であっても良い。
【００３８】
さらに、本実施形態によれば、切欠２３０に充填する材料として塑性材料２６０を採用しているため以下のような利点を有する。ここで、単に本体部２１０の変形をバイモルフ型圧電素子２５０に伝達するための材料という観点からいえば、切欠２３０にゴムなどの弾性材料を充填する構成も考えられる。しかしながら、本願発明者によれば、充填材として塑性材料２６０を用いた場合には、弾性材料を用いた場合と比較して、より好適な楽音信号を検出できることが確認された。以下この点について述べる。
【００３９】
本願発明者の実験によれば、切欠２３０の充填材として弾性材料を用いた場合、楽音信号にエコー音が付加された特性を示すという事実が発見された。その原因は以下の点にあると考えられる。すなわち、弾性材料は、切欠２３０をなす面の変形に応じて振動するものの、外力に応じた変形に対する回復能力を備えている。このため、楽音信号には、駒２００の振動の影響のみならず、弾性材料の回復に伴う振動の影響が反映されてしまい、楽音信号にエコー音が付加された特性を示すのである。そこで、この検討結果に基づいて回復能力をほとんど有さない塑性材料２６０を充填材として用いたところ、楽音信号からエコー音を排除することができた。
【００４０】
ところで、弦楽器における弦振動を検出する他の構成として、弦ごとに検出手段を設ける構成も考えられる。この技術によれば、各弦の振動は比較的精緻に検出することができるものの、表板などの共鳴体に弦振動をほとんど伝達することがない。このため、演奏者は、電気的に楽音を出力することができたとしても、自然弦楽器としての演奏を楽しむことができなかった。さらに、この構成の駒は、概してその部品点数が多くなるためコストがかさむという問題があった。
【００４１】
これに対し、本実施形態にかかる駒２００によれば、本体部２１０は、一般的な自然弦楽器に用いられる駒と比較して、切欠２３０を有する点のみにおいて異なる。このため、本体部２１０は、通常の駒と比べても、ほとんど遜色なく弦振動を表板１１２に伝達することができ、弦振動に応じた楽音を表板１１２などから出力させることが可能である。この結果、駒２００によれば、自然弦楽器に設けた場合に、自然弦楽器としての機能を損なうことがなく、弦振動を検出することができる。また、本実施形態によれば、一般的な駒と同様な本体部２１０に、２つのバイモルフ型圧電素子２５０が設けられた構成をしており、上記構成の駒と比較して部品点数が少なく、低コストにて製造することができる。
【００４２】
また、弦振動を検出する別の構成として、一般的な駒において、その側端面に形成される切欠（例えば図３に示す２２０ａおよび２２０ｂ）に圧力センサを嵌合させ、当該圧力センサにより検出された圧力の変化を検出する構成が考え得る。しかしながら、この構成では、演奏時における駒の変形により、圧力センサが駒から外れてしまうおそれがある。これに対し、本実施形態によれば、本体部２１０の側端面と比べて、弦振動に伴う変形量が小さな板面２１０Ｓに形成された切欠２３０にセンサホルダ２４０ａおよび２４０ｂが取り付けられている。しかも、センサホルダ２４０ａおよび２４０ｂは接着剤により本体部２１０に対して固着されている。したがって、本体部２１０からセンサホルダ２４０ａおよび２４０ｂが外れる可能性が低く、確実に弦振動を検出することができる。
【００４３】
以上のような種々の長所を有するバイオリン１００の応用例としては、以下のようなものが考え得る。
例えば、上述した演奏システムの構成に加え、マイクロフォンにより共鳴体から出力される楽音を集音して、マイクロフォンから入力した楽音を示す楽音信号を生成する機構を更に備えても良い。このような構成によれば、マイクロフォンにより入力した楽音信号と、上述した駒２００により検出された楽音信号とを選択的に使い分けて演奏することが可能となる。ここで、マイクロフォンによる楽音信号は、演奏環境に応じた反射音や残響音などの音場が反映された信号である一方、駒２００による楽音信号は、演奏環境の影響を受けることのない楽音信号であり、各種のエフェクトなどを加える用途に適している。このため、演奏曲などに応じて、２つの楽音信号のうちいずれかを選択的に用いることによって、演奏をより多彩なものとすることができる。
【００４４】
また、従来から自然弦楽器による演奏の練習時などにおいて、共鳴体から出力される楽音の音量を抑えるための器具として消音器が広く用いられている。消音器は、駒に装着され、駒の振動を低減させて、共鳴体に伝達される振動を抑える役割を果たす。このような消音器を本実施形態にかかる駒２００に装着した場合、駒２００により検出された楽音信号を単に増幅しただけでは、消音器の影響によって振動が抑えられるためバイオリン１００本来の楽音を表す楽音信号を検出することはできない。
【００４５】
これに対処すべく、以下のような方策を採ることができる。すなわち、消音器を装着した場合における楽音信号の周波数特性と、消音器を装着しない場合における楽音信号の周波数特性とをあらかじめ実験的に求め、それらの周波数特性の差分を用いて、消音器を装着した場合の楽音信号が、非装着時の楽音信号に近似されるように楽音信号に対して補正をかければ良い。この技術によれば、自然弦楽器であっても、電気弦楽器と同様に消音した状態で演奏することができると共に、その演奏により共鳴体から出力されるであろう楽音を示す信号を生成することができる。これにより、演奏者は、自然弦楽器でありながら、共鳴体からの楽音の出力は抑える一方で、演奏に応じた楽音をヘッドフォンなどにより視聴しつつ演奏することが可能となる。
【００４６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態においては、切欠２３０に塑性材料２６０を充填する構成としたが、切欠２３０に塑性材料２６０を充填しない構成としても良い。図８は、塑性材料２６０を有さない駒２００の一例を示す図である。この図に示す駒２００は、上述した駒２００と比較して、塑性材料２６０が設けられていない。また、この変形例にかかる駒２００は、切欠３３０の形状が上記実施形態の駒２００と異なる。さらに詳述すると、切欠３３０をなす内壁面３３０Ｓは、バイモルフ型圧電素子２５０の上端近傍において、バイモルフ型圧電素子２５０の両面と近接している。この内壁面３３０Ｓは、弦振動に応じて本体部２１０が変形すると、変形する方向にバイモルフ型圧電素子２５０を押動する役割を果たす。この押動により、各々のバイモルフ型圧電素子２５０は、上述した実施形態と同様に、弦振動に応じて変形し、弦振動を示す楽音信号を出力する。
【００４７】
また、上記実施形態においては、本体部２１０のうち切欠２３０が形成される板面２１０Ｓは平坦であったがこれに限らない。例えば図９に示すように、他の部分より突出するような部分４２０を有する板面２１０Ｓにおいて、その突出する部分４２０に切欠４３０を形成しても良い。この切欠４３０をなす面は、バイモルフ型圧電素子２５０を検出方向たる分極方向Ｐにて挟むように位置すると共に、弦振動に応じて変形する内壁面４３０Ｓを含む。この内壁面４３０Ｓは、上述した実施形態と同様に、本体部２１０の変形を、塑性材料２６０を介してバイモルフ型圧電素子２５０に伝達する。これにより、上記実施形態と同様に、バイモルフ型圧電素子２５０に弦振動に応じた本体部２１０の変形を伝達することができる。このように、バイモルフ型圧電素子２５０を収容する切欠４３０は、本体部２１０の板面２１０Ｓに形成される切欠であって、それをなす面として、弦振動に応じて変形する内壁面４３０Ｓを含む切欠であれば、孔状の切欠や溝状の切欠などその形状の如何は問わない。
なお、切欠２３０は、駒２００の強度を維持する観点より、本体部２１０の厚み方向（紙面垂直方向）について貫通しない構成が望ましいが、これが問題とならなければ貫通させる構成としても良い。
【００４８】
上述した実施形態においては、２つのバイモルフ型圧電素子２５０による起電力を並列接続により出力するものとしたが、直列接続により出力しても良い。図１０は、直列接続によるバイモルフ型圧電素子２５０とジャック１６０（出力端子対１６５）との結線の様子を示す図である。この図において、圧電素子２５２ｂの外側の表面および圧電素子２５２ｃの外側の表面の組と、圧電素子２５２ａの外側の表面および圧電素子２５２ｄの外側の表面の組との各々は、本体部２１０が変形したときにそれぞれ異なる極性を示す関係にある。このうち、前者の組を導通させる一方で、後者の組における電位差を楽音信号として出力しても良い。この構成にあっても、上述した実施形態と同様に、２つのバイモルフ型圧電素子２５０により生成された起電力を互いに打ち消し合うことなく出力することができる。
【００４９】
また、上述した例では、弦振動に伴う駒２００（本体部２１０）の変形を検出するセンサとしてバイモルフ型圧電素子２５０を用いたが、センサの種類はこれに限らない、例えば、１枚のみの圧電素子を有するモノモルフ型圧電素子や、変形に応じて抵抗特性が変化する歪ゲージなど、本体部２１０の変形を検出することが可能なセンサであれば如何なるものであっても良い。
【００５０】
なお、上述した実施形態においては、本発明をバイオリン１００に適用した場合について説明したが、ビオラや、チェロ、コントラバスなどの弦１３０を支持する駒２００を有する弦楽器において弦振動を検出する場合であれば、本発明を任意に適用することが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、弦楽器本体への取り付けや調整の作業が簡易であり、演奏に応じた微妙な弦振動を精緻に検出することが可能な駒が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態にかかるバイオリンを含む演奏システムの構成を示す図である。
【図２】 同バイオリンに搭載されるテールピースおよびその周辺構成を示す図である。
【図３】 同バイオリンに搭載される駒の構成を示す図である。
【図４】 同駒の断面図である。
【図５】 同駒に取り付けられるバイモルフ型圧電素子を示す図である。
【図６】 同駒の擦弦に応じた挙動を示す図である。
【図７】 同バイモルフ型圧電素子の結線を示す図である。
【図８】 同実施形態の変形例にかかる駒の構成を示す図である。
【図９】 同実施形態の変形例にかかる駒の構成を示す図である。
【図１０】 同実施形態の変形例にかかるバイモルフ型圧電素子の結線を示す図である。
【符号の説明】
１００・・・アコースティックバイオリン、１３０・・・弦、１５０・・・テールピース、１５６・・・銅箔、１６０・・・ジャック、２００・・・駒、２１０・・・本体部、２１０Ｓ・・・板面、２３０・・・切欠、２３０Ｓ・・・内壁面、２４０ａ，２４０ｂ・・・センサホルダ、２５０・・・バイモルフ型圧電素子、２６０・・・塑性材料。
【発明の属する技術分野】
この発明は、弦楽器に関し、特に、弦の振動を検出する弦楽器用駒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アコースティックバイオリンなどの自然弦楽器は、鍵盤楽器などの自然楽器の他、エレキベースなどの電気楽器と共に用いられるケースが増えつつある。しかし、電気的に増幅された信号に応じて放音する電気楽器と比較すると、自然弦楽器による楽音は、その迫力が劣ることがしばしばある。
【０００３】
この問題に対処する技術として、自然弦楽器における弦振動を検出し、弦振動を示す電気信号を増幅したうえで放音する演奏システムが知られている。この種の演奏システムにおいては、弦振動を検出するピックアップが楽器本体に設けられており、ピックアップにより、演奏に応じた楽音を表す楽音信号を出力する構成になっている。
【０００４】
従来、弦振動を検出する技術としては、弦を支持する駒と、共鳴体たる表板との間に介在するように圧力を検出するセンサを配置し、当該センサにより駒の底面（表板側の面）の振動を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２など）。かかる技術を用いれば、センサから出力された電気信号を適宜増幅することにより、自然弦楽器による楽音の音量を演奏環境に合わせて調整することが可能となる。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第６０１８１２０号明細書
【特許文献２】
米国特許第５９４５６２２号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この技術においては、センサの挙動が駒と表板とによって抑制されるため、弦振動の微妙な変化を十分に検出することができない。このため、演奏者が意図する微妙なニュアンスを十分に反映させた楽音信号を得ることができないという問題があった。また、この技術にあっては、駒と表板との間にセンサを介在させるため、駒の取り付けや、弦の高さ調整などの各種調整が困難であった。
【０００７】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、取り付けや調整などの作業も簡単であり、演奏に応じた微妙な弦振動を精緻に検出することが可能な弦楽器用駒および当該弦楽器用駒を備えた弦楽器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る駒は、胴と複数の弦とを有する弦楽器に設けられ、前記胴と前記複数の弦とに挟持されて、前記複数の弦の振動に応じて変形する板状の部材であって、前記部材の幅方向両端部において前記部材を厚み方向に貫通する第１、第２の切欠と、前記部材の幅方向中央部において前記部材を厚み方向に貫通する第３の切欠と、前記第１の切欠と前記第３の切欠の間を通る内壁面を有する第１の孔状の切欠と、前記第２の切欠と前記第３の切欠の間を通る内壁面を有する第２の孔状の切欠とを有する本体部と、
前記第１、第２の孔状の切欠内に前記内壁面との間に隙間をとって収容され、前記本体部の変形を検出する検出手段と、
前記内壁面と前記検出手段との間に充填された塑性材料と、
を具備することを特徴とする。
かかる駒によれば、検出手段は、孔状の切欠内に前記内壁面との間に隙間をもって収容されているため、張弦による駒への加圧力の影響を受けることがない。従って、従来技術と比較して演奏動作による駒の挙動検出の自由度が増す。この結果、微妙な弦振動の変化をより精緻に検出することが可能となる。また、切欠に充填する充填材として、弾性を有さない塑性材料を採用している。これにより、充填材たる塑性材料が本体部の変形に抗して復帰するといったことがなく、塑性材料によって本体部の変形を正確に検出手段に伝達することができる。さらに、本体部は、一般的な自然弦楽器に設けられる駒に切欠を形成することのみにより得ることができるため、駒の取り付けや調整などの作業を一般的な駒と同様に行うことができる。
【０００９】
別の態様として、前記第１、第２の孔状の切欠を、各々前記部材を厚み方向に貫通しない溝状の切欠として形成したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す各図においては、各部材を図面上で認識可能にするため、各部材の縦横比や縮尺を異ならせてある。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態にかかるアコースティックバイオリンを含む演奏システムの構成を示す図である。この図において、アコースティックバイオリン（以下「バイオリン」と称する）１００は、一般的な自然弦楽器と同様に、共鳴体として機能する胴１１０を有している。胴１１０は、表板１１２と、表板１１２の背面側に位置する裏板（不図示）と、表板１１２の周縁に沿って設けられる側板（不図示）とを含む。
【００１２】
胴１１０の長手方向の一端には、ペグボックス１２２を有するネック１２０が取り付けられている。ペグボックス１２２には、４本の糸巻１２４が設けられており、各糸巻１２４には、例えばスティール弦などの導通性を有する弦１３０の一端が巻き付けられている。また、指板１４０は、弦１３０の張力を変化させるために演奏者が弦１３０を押し付ける板であり、ネック１２０および表板１１２に渡って設けられている。
【００１３】
胴１１０のうち表板１１２側には、各弦１３０の他端を保持するためのテールピース１５０が設けられている。図２は、テールピース１５０およびその周辺の構成を示す図である。なお、この図においては、説明の便宜のため、テールピース１５０のうちその裏面側（胴１１０側）の様子が示されている。同図に示すように、テールピース１５０は、各弦１３０を保持するための孔１５２が４つ形成されている。弦１３０の端部には、弦１３０のうち他の部分の径よりも大きな径を有する係合部１３２が設けられている。この係合部１３２は、テールピース１５０の裏面側において孔１５２と係合する。なお、本実施形態においては、４つの孔１５２のうち１の孔１５２には導通性を有するアジャスタ１５４が取り付けられており、その孔１５２については、アジャスタ１５４によって弦１３０の端部を保持する。
【００１４】
また、銅箔１５６は、テールピース１５０の裏面側においてその略全域を覆うように設けられている。この銅箔１５６は、各孔１５２の周縁に至るような形状になされており、弦１３０がテールピース１５０に取り付けられると、弦１３０の係合部１３２やアジャスタ１５４を介して弦１３０と導通する。なお、後述するようにバイオリン１００においては、銅箔１５６の電位が接地電位となる。
【００１５】
図１および図２において、駒２００は、弦１３０と表板１１２との間にて弦１３０を支持するように設けられた板状の部材であり、２つの機能を有している。すなわち、弦振動を表板１１２に伝達するための第１の機能と、弦振動を検出するピックアップとしての第２の機能とである。このうち、第１の機能は、一般的な自然弦楽器に設けられる駒と同様の機能であり、この機能により共鳴体たる胴１１０が弦振動に共鳴し、演奏者の擦弦に応じた音色の楽音が胴１１０から放出される。一方、第２の機能は、擦弦に応じた弦振動を示す楽音信号をリード線２０２を介して出力するための機能であるが、その機能にかかる詳細な構成については後述する。
【００１６】
ジャック１６０は、駒２００により検出された楽音信号を外部機器に出力するための出力インターフェースである。図２に示すように、ジャック１６０には、ターンバックル１６１を含むクランプ機構１６２が設けられている。クランプ機構１６２は、胴１１０を狭持するための１組のパッド１６３を有しており、パッド１６３間の距離が調整自在になっている。演奏者などの利用者は、クランプ機構１６２により胴１１０を厚み方向にて挟持して、前掲図１に示すようにジャック１６０を胴１１０に固定する。
【００１７】
再び図２において、ジャック１６０は、出力端子対１６５とこれに含まれる２つの端子（不図示）に別々に接続されたコネクタ１６４ａおよび１６４ｂとを有している。このうち、出力端子対１６５は、駒２００により検出された楽音信号を後述するサウンドユニット１８０に出力するため端子対である。一方、コネクタ１６４ａは、駒２００に接続されたリード線２０２と接続されるべきコネクタであり、コネクタ１６４ｂは、アース線１５８と接続されるべきコネクタである。
【００１８】
リード線２０２は、例えば、内部導体とこれをシールドする外部導体とを含む同軸ケーブルである。リード線２０２のうち外部導体は、はんだ１５７により銅箔１５６と接続される一方、内部導体は、その一端に上述のコネクタ１６４ａと着脱可能なコネクタ２０３ａが設けられている。また、アース線１５８は、その一端がはんだ１５９により銅箔１５６に接続される一方で、他端には上述のコネクタ１６４ｂと着脱可能なコネクタ１５９ｂが設けられている。このようにジャック１６０からリード線２０２およびアース線１５８を着脱自在することにより、利用者は、リード線２０２やアース線１５８を取り外した状態で、ジャック１６０を胴１１０に取り付けることができる。
【００１９】
図１において、サウンドユニット１８０は、ジャック１６０から出力される楽音信号に各種の処理を施したうえで放音ユニット１８２に出力する。具体的にはサウンドユニット１８０は、残響音などのエフェクトを楽音信号に付与したり、楽音信号を増幅したりする。なお、サウンドユニット１８０は、この実施形態で例示するようにバイオリン１００と別体の装置であっても良いし、バイオリン１００に搭載される装置であっても良い。また、放音ユニット１８２は、サウンドユニット１８０から供給された楽音信号に応じて放音する装置である。この放音ユニット１８２としては例えばスピーカが採用される。
弓１９０は、ハンドル１２が設けられた弓身１９３および弓毛１９４を有している。演奏者は、ハンドル１９２を握り弓毛によって擦弦する。
【００２０】
図３は、上述した駒２００の正面図および側面図を示す図である。また、図４は、図３におけるＡ−Ａ’線による駒２００の断面図である。これらの図に示すように、駒２００は、一般的な自然弦楽器に搭載される駒と同じくメープル材が加工された板状の本体部２１０を備えている。この本体部２１０は、一般的な駒と同様に３つの切欠が形成されている。すなわち、駒２００の幅方向（正面図に示すＸ方向）の両端面に位置する２つの切欠２２０ａおよび２２０ｂと、板面２１０Ｓの中央からやや上方に位置する切欠２２０ｃとの計３つの切欠が形成されている。
【００２１】
図３における側面図に示すように、駒２００がバイオリン１００に取り付けられると、本体部２１０は、その板面２１０Ｓが表板１１２の表面と略垂直をなすとともに、弦１３０の配列方向と略平行なＸ方向とその板面２１０Ｓが略平行となるように弦１３０と表板１１２とによって狭持される。この状態の下、弦振動が生じると、本体部２１０は、弦振動に応じて変形すると共に、２つの脚部２１２を介して弦振動を表板１１２に伝達する。つまり、本体部２１０は、さきに述べた２つの機能のうち弦振動を共鳴体に伝達するための機能を担う。
【００２２】
図３および図４に示すように、本体部２１０が通常の駒と比較して特徴的な点は、その一方の板面２１０Ｓ（正面図に示す面）に三又状の切欠２３０が形成されている点にある。この切欠２３０は、図中破線で示す中心線Ｏ−Ｏ’に沿って、本体部２１０のうち表板１１２側の縁端から高さ方向に延びる切欠２３０ｃと、切欠２３０ｃから分岐して互いに離間するように上斜め方向に延びる切欠２３０ａおよび２３０ｂとを含んで構成される。切欠２３０ａは、切欠２２０ａと切欠２２０ｃとの間の略中央を横切るように位置する。同様に切欠２３０ｂは、切欠２２０ｂと切欠２２０ｃとの間の略中央を横切るように位置する。このような切欠２３０は、中心線Ｏ−Ｏ’を基準として本体部２１０において略対称となるように形成されている。
【００２３】
ここで、中心線Ｏ−Ｏ’は、図中Ｘ方向における本体部２１０の略中央を通るとともに、表板１１２の表面と略垂直をなす線である。なお、各弦１３０は、この中心線Ｏ−Ｏ’を基準として略対称となるように本体部２１０に支持されている。
【００２４】
また、切欠２３０ａには、バイモルフ型圧電素子２５０の一端を保持するセンサホルダ２４０ａが収容されている。同様に切欠２３０ｂには、バイモルフ型圧電素子２５０の一端を保持するセンサホルダ２４０ｂが収容されている。これらのセンサホルダ２４０ａおよび２４０ｂは、例えば合成樹脂により形成され、切欠２３０ａおよび２３０ｂのうち、切欠２３０ａ、２３０ｂおよび２３０ｃの３辺が分岐する部分の近傍に、例えば接着剤によりそれぞれ取り付けられている。各バイモルフ型圧電素子２５０は、切欠２３０ａおよび切欠２３０ｂに１つずつ収容されるように、その一端がセンサホルダ２４０ａあるいは２４０ｂにより固定されている。
【００２５】
ここで、バイモルフ型圧電素子２５０とは、機械的エネルギーを電気エネルギーに変換するセンサであり、外力によって応力が生じると、その応力に応じた電気信号を出力する。本実施形態においては、バイモルフ型圧電素子２５０は、切欠２３０をなす面、すなわち図４に示す本体部２１０の内壁面２３０Ｓの変形を検出し、その検出結果を示す楽音信号を出力する。
【００２６】
図５は、センサホルダ２４０ａに保持されるバイモルフ型圧電素子２５０の構成を示す図である。この図に示すように、バイモルフ型圧電素子２５０は、金属板などの基材２５４と２枚の圧電素子とを含む。さらに詳述すると、バイモルフ型圧電素子２５０は、基材２５４の両面に圧電素子２５２ａおよび２５２ｂが１枚ずつ貼り付けられた構成をしている。これらの圧電素子２５２ａおよび２５２ｂは、分極方向Ｐが互いに逆となるように基材２５４に設けられる。本実施形態においては、圧電素子２５２ａおよび２５２ｂの分極方向Ｐは、基材２５４からみて外側を向くように選定されている。
【００２７】
この構成の下、バイモルフ型圧電素子２５０が、例えば図中破線で示すように、センサホルダ２４０ａに支持される側の端を支点として圧電素子２５２ａからみて圧電素子２５２ｂの方向（図中右側）に変形すると、圧電素子２５２ａは、その長手方向について伸張する一方で、圧電素子２５２ｂは、その長手方向について収縮する。これによりバイモルフ型圧電素子２５０の表面間においては、圧電素子２５２ａの表面に対して圧電素子２５２ｂの表面が正側となるような電位差（起電力）が生じる。このようなバイモルフ型圧電素子２５０は、変形の方向に応じて起電力の極性が変化すると共に、変形量が大きくなるほど起電力が大きくなるという特性を有している。なお、センサホルダ２４０ｂにおいても、以上説明した構成と同様なバイモルフ型圧電素子２５０が取り付けられている。
【００２８】
再び図３において、各バイモルフ型圧電素子２５０は、変形の検出方向たる分極方向Ｐが本体部２１０の板面２１０Ｓと略平行となるように切欠２３０ａあるいは２３０ｂに収容される。切欠２３０に収容された２つのバイモルフ型圧電素子２５０は、中心線Ｏ−Ｏ’を基準として略対称となるように位置する。また、各バイモルフ型圧電素子２５０は、切欠２３０をなす内壁面２３０Ｓ（図４参照）と離間するようにセンサホルダ２４０ａあるいは２４０ｂにより保持される。内壁面２３０Ｓとバイモルフ型圧電素子２５０との隙間には、油土等の塑性材料２６０が充填される。この塑性材料２６０は、内壁面２３０Ｓの変形をバイモルフ型圧電素子２５０に伝達する役割を果たす。なお、特に図示はしないが、本体部２１０のうち切欠２３０が形成された部分には、バイモルフ型圧電素子２５０および塑性材料２６０を保護するためのカバーが設けられる。
【００２９】
ここで、バイモルフ型圧電素子２５０に含まれる圧電素子２５２ａおよび２５２ｂの形状が本体部２１０の変形に伴ってどのように変化するかについて説明する。図６は、擦弦時の一時点における駒２００の挙動を示す図である。この図に示すように、弦振動に応じて本体部２１０が図中Ｅ方向に傾くように変形すると、切欠２３０ａおよび２３０ｂの各々に取り付けられた各バイモルフ型圧電素子２５０において、圧電素子２５２ａはそれぞれ伸張するが、圧電素子２５２ｂはそれぞれ収縮する。一方、図中Ｅ方向と逆向きに本体部２１０が変形すると、各バイモルフ型圧電素子２５０において、圧電素子２５２ａはそれぞれ収縮するが、圧電素子２５２ｂはそれぞれ伸張する。したがって、本体部２１０が弦振動に応じていずれの方向に変形しようとも、切欠２３０ａに収容される圧電素子２５２ａおよび切欠２３０ｂに収容される圧電素子２５２ａの組と、切欠２３０ａに収容される圧電素子２５２ｂおよび切欠２３０ｂに収容される圧電素子２５２ｂの組とは、ぞれぞれ同極性を示すこととなる。
【００３０】
次に、２つのバイモルフ型圧電素子２５０とジャック１６０との間の結線について図７を参照して説明する。この図に示すように、２つのバイモルフ型圧電素子２５０のうち各々の圧電素子２５２ｂの表面は電線２５６ｂにより接続されている。この電線２５６ｂは、リード線２０２に含まれる内部導体２０２Ｉに中継されたうえでコネクタ２０３ａと接続されている。コネクタ２０３ａがジャック１６０のコネクタ１６４ａに取り付けられると、電線２５６ｂがジャック１６０の出力端子対１６５のうち一方の端子と接続される。
【００３１】
一方、２つのバイモルフ型圧電素子２５０のうち各々の圧電素子２５２ａの表面は電線２５６ａにより接続されている。この電線２５６ａは、リード線２０２の外部導体２０２Ｏに中継されたうえで銅箔１５６に接続されている。ここで、銅箔１５６は、各弦１３０と導通しているため、演奏時においては、銅箔１５６は各弦１３０を介して演奏者の指と導通する。したがって、銅箔１５６は人体と同電位となり接地した状態となる。これにより、銅箔１５６と導通状態にある外部導体２０２Ｏが接地されるため、リード線２０２のうち内部導体２０２Ｉを介して伝送される信号に悪影響を与えるノイズを低減させることができる。一方、アース線１５８は、上述したように銅箔１５６と接続されており、そのコネクタ１５９ｂがジャック１６０に設けられたコネクタ１６４ｂに取り付けられると、ジャック１６０の出力端子対１６５のうち他方の端子が接地される。つまり、この例では、出力端子対１６５の他方の端子と各圧電素子２５２ａの表面とが接地電位にて導通している。
【００３２】
かかる構成の下、駒２００は、擦弦に応じた楽音信号を以下のようにして出力する。前掲図６に示すように、弦振動によって本体部２１０がＥ方向に傾くように変形すると、切欠２３０ａおよび２３０ｂの各々に取り付けられたバイモルフ型圧電素子２５０は、圧電素子２５２ａが伸張する一方で圧電素子２５２ｂが圧縮するようにそれぞれ変形する。この変形により、各バイモルフ型圧電素子２５０においては、圧電素子２５２ａの表面からみて圧電素子２５２ｂの表面が正側となるような起電力が生じる。
【００３３】
上述したように各バイモルフ型圧電素子２５０は、圧電素子２５２ａの表面同士および圧電素子２５２ｂの表面同士が独立に接続されたうえで、リード線２０２などを介してジャック１６０の出力端子１６５と接続されている（図７参照）。ここで、上述したように切欠２３０ａに収容される圧電素子２５２ａおよび切欠２３０ｂに収容される圧電素子２５２ａの組と、切欠２３０ａに収容される圧電素子２５２ｂおよび切欠２３０ｂに収容される圧電素子２５２ｂの組とはそれぞれ同極性を示す。このため、前掲図７に示すように結線することにより、各バイモルフ型圧電素子２５０は、同極性の面同士が並列接続されたうえでジャック１６０と接続される。これにより、各バイモルフ型圧電素子２５０により生成された起電力が互いに打ち消し合うおそれがない。
【００３４】
このようにしてジャック１６０から出力された楽音信号は、サウンドユニット１８０（図１参照）によって、各種エフェクトの付加や、信号レベルの増幅などがなされた後、放音ユニット１８２に供給される。放音ユニット１８２は、サウンドユニット１８０から供給される楽音信号に応じて放音する。
【００３５】
以上説明したように本実施形態によれば、本体部２１０の板面２１０Ｓに切欠２３０を形成し、その切欠２３０に隙間をなすように収容されたバイモルフ型圧電素子２５０により本体部２１０の変形を検出する構成を採っているため、従来技術と比較して、以下のような利点を有する。まず、本実施形態においては、バイモルフ型圧電素子２５０の一端はセンサホルダ２４０ａおよび２４０ｂによって固定されているものの、それ以外の部分は塑性材料２６０と接触しているに過ぎない。このため、バイモルフ型圧電素子２５０は、比較的自由に揺動することができる。この結果、駒２００によれば、従来技術において説明した駒と表板との間にセンサを介在させる検出方法と比較して、張弦による加圧力の影響を受けることがないため、センサにおける振動の自由度が増し、弦振動をよりセンシティブに検出することが可能となる。これにより、楽音信号に対して補正処理などを施さなくとも、楽音信号を単に増幅して放音するのみで、極めて高い精度にて自然弦楽器からの楽音を再現することができる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、駒２００のうち弦１３０と接する部位および表板１１２と接する部位の各々は、一般的な駒２００と同様の構成とすることができる。これにより、バイオリン１００本体への駒２００の取り付けや弦１３０の高さ調整などの作業を一般的な駒と同様に行うことができるという利点がある。
【００３７】
また、２つのバイモルフ型圧電素子２５０は、中心線Ｏ−Ｏ’を基準として略対称となるように設けられている。したがって、特定の弦１３０の振動が偏って検出されることがなく、全ての弦１３０について略均等にその振動を検出することができる。なお、この実施形態においては、２つのバイモルフ型圧電素子２５０により弦振動を検出する構成としたが、バイモルフ型圧電素子２５０の個数は、１つであっても良いし、３つ以上であっても良い。
【００３８】
さらに、本実施形態によれば、切欠２３０に充填する材料として塑性材料２６０を採用しているため以下のような利点を有する。ここで、単に本体部２１０の変形をバイモルフ型圧電素子２５０に伝達するための材料という観点からいえば、切欠２３０にゴムなどの弾性材料を充填する構成も考えられる。しかしながら、本願発明者によれば、充填材として塑性材料２６０を用いた場合には、弾性材料を用いた場合と比較して、より好適な楽音信号を検出できることが確認された。以下この点について述べる。
【００３９】
本願発明者の実験によれば、切欠２３０の充填材として弾性材料を用いた場合、楽音信号にエコー音が付加された特性を示すという事実が発見された。その原因は以下の点にあると考えられる。すなわち、弾性材料は、切欠２３０をなす面の変形に応じて振動するものの、外力に応じた変形に対する回復能力を備えている。このため、楽音信号には、駒２００の振動の影響のみならず、弾性材料の回復に伴う振動の影響が反映されてしまい、楽音信号にエコー音が付加された特性を示すのである。そこで、この検討結果に基づいて回復能力をほとんど有さない塑性材料２６０を充填材として用いたところ、楽音信号からエコー音を排除することができた。
【００４０】
ところで、弦楽器における弦振動を検出する他の構成として、弦ごとに検出手段を設ける構成も考えられる。この技術によれば、各弦の振動は比較的精緻に検出することができるものの、表板などの共鳴体に弦振動をほとんど伝達することがない。このため、演奏者は、電気的に楽音を出力することができたとしても、自然弦楽器としての演奏を楽しむことができなかった。さらに、この構成の駒は、概してその部品点数が多くなるためコストがかさむという問題があった。
【００４１】
これに対し、本実施形態にかかる駒２００によれば、本体部２１０は、一般的な自然弦楽器に用いられる駒と比較して、切欠２３０を有する点のみにおいて異なる。このため、本体部２１０は、通常の駒と比べても、ほとんど遜色なく弦振動を表板１１２に伝達することができ、弦振動に応じた楽音を表板１１２などから出力させることが可能である。この結果、駒２００によれば、自然弦楽器に設けた場合に、自然弦楽器としての機能を損なうことがなく、弦振動を検出することができる。また、本実施形態によれば、一般的な駒と同様な本体部２１０に、２つのバイモルフ型圧電素子２５０が設けられた構成をしており、上記構成の駒と比較して部品点数が少なく、低コストにて製造することができる。
【００４２】
また、弦振動を検出する別の構成として、一般的な駒において、その側端面に形成される切欠（例えば図３に示す２２０ａおよび２２０ｂ）に圧力センサを嵌合させ、当該圧力センサにより検出された圧力の変化を検出する構成が考え得る。しかしながら、この構成では、演奏時における駒の変形により、圧力センサが駒から外れてしまうおそれがある。これに対し、本実施形態によれば、本体部２１０の側端面と比べて、弦振動に伴う変形量が小さな板面２１０Ｓに形成された切欠２３０にセンサホルダ２４０ａおよび２４０ｂが取り付けられている。しかも、センサホルダ２４０ａおよび２４０ｂは接着剤により本体部２１０に対して固着されている。したがって、本体部２１０からセンサホルダ２４０ａおよび２４０ｂが外れる可能性が低く、確実に弦振動を検出することができる。
【００４３】
以上のような種々の長所を有するバイオリン１００の応用例としては、以下のようなものが考え得る。
例えば、上述した演奏システムの構成に加え、マイクロフォンにより共鳴体から出力される楽音を集音して、マイクロフォンから入力した楽音を示す楽音信号を生成する機構を更に備えても良い。このような構成によれば、マイクロフォンにより入力した楽音信号と、上述した駒２００により検出された楽音信号とを選択的に使い分けて演奏することが可能となる。ここで、マイクロフォンによる楽音信号は、演奏環境に応じた反射音や残響音などの音場が反映された信号である一方、駒２００による楽音信号は、演奏環境の影響を受けることのない楽音信号であり、各種のエフェクトなどを加える用途に適している。このため、演奏曲などに応じて、２つの楽音信号のうちいずれかを選択的に用いることによって、演奏をより多彩なものとすることができる。
【００４４】
また、従来から自然弦楽器による演奏の練習時などにおいて、共鳴体から出力される楽音の音量を抑えるための器具として消音器が広く用いられている。消音器は、駒に装着され、駒の振動を低減させて、共鳴体に伝達される振動を抑える役割を果たす。このような消音器を本実施形態にかかる駒２００に装着した場合、駒２００により検出された楽音信号を単に増幅しただけでは、消音器の影響によって振動が抑えられるためバイオリン１００本来の楽音を表す楽音信号を検出することはできない。
【００４５】
これに対処すべく、以下のような方策を採ることができる。すなわち、消音器を装着した場合における楽音信号の周波数特性と、消音器を装着しない場合における楽音信号の周波数特性とをあらかじめ実験的に求め、それらの周波数特性の差分を用いて、消音器を装着した場合の楽音信号が、非装着時の楽音信号に近似されるように楽音信号に対して補正をかければ良い。この技術によれば、自然弦楽器であっても、電気弦楽器と同様に消音した状態で演奏することができると共に、その演奏により共鳴体から出力されるであろう楽音を示す信号を生成することができる。これにより、演奏者は、自然弦楽器でありながら、共鳴体からの楽音の出力は抑える一方で、演奏に応じた楽音をヘッドフォンなどにより視聴しつつ演奏することが可能となる。
【００４６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態においては、切欠２３０に塑性材料２６０を充填する構成としたが、切欠２３０に塑性材料２６０を充填しない構成としても良い。図８は、塑性材料２６０を有さない駒２００の一例を示す図である。この図に示す駒２００は、上述した駒２００と比較して、塑性材料２６０が設けられていない。また、この変形例にかかる駒２００は、切欠３３０の形状が上記実施形態の駒２００と異なる。さらに詳述すると、切欠３３０をなす内壁面３３０Ｓは、バイモルフ型圧電素子２５０の上端近傍において、バイモルフ型圧電素子２５０の両面と近接している。この内壁面３３０Ｓは、弦振動に応じて本体部２１０が変形すると、変形する方向にバイモルフ型圧電素子２５０を押動する役割を果たす。この押動により、各々のバイモルフ型圧電素子２５０は、上述した実施形態と同様に、弦振動に応じて変形し、弦振動を示す楽音信号を出力する。
【００４７】
また、上記実施形態においては、本体部２１０のうち切欠２３０が形成される板面２１０Ｓは平坦であったがこれに限らない。例えば図９に示すように、他の部分より突出するような部分４２０を有する板面２１０Ｓにおいて、その突出する部分４２０に切欠４３０を形成しても良い。この切欠４３０をなす面は、バイモルフ型圧電素子２５０を検出方向たる分極方向Ｐにて挟むように位置すると共に、弦振動に応じて変形する内壁面４３０Ｓを含む。この内壁面４３０Ｓは、上述した実施形態と同様に、本体部２１０の変形を、塑性材料２６０を介してバイモルフ型圧電素子２５０に伝達する。これにより、上記実施形態と同様に、バイモルフ型圧電素子２５０に弦振動に応じた本体部２１０の変形を伝達することができる。このように、バイモルフ型圧電素子２５０を収容する切欠４３０は、本体部２１０の板面２１０Ｓに形成される切欠であって、それをなす面として、弦振動に応じて変形する内壁面４３０Ｓを含む切欠であれば、孔状の切欠や溝状の切欠などその形状の如何は問わない。
なお、切欠２３０は、駒２００の強度を維持する観点より、本体部２１０の厚み方向（紙面垂直方向）について貫通しない構成が望ましいが、これが問題とならなければ貫通させる構成としても良い。
【００４８】
上述した実施形態においては、２つのバイモルフ型圧電素子２５０による起電力を並列接続により出力するものとしたが、直列接続により出力しても良い。図１０は、直列接続によるバイモルフ型圧電素子２５０とジャック１６０（出力端子対１６５）との結線の様子を示す図である。この図において、圧電素子２５２ｂの外側の表面および圧電素子２５２ｃの外側の表面の組と、圧電素子２５２ａの外側の表面および圧電素子２５２ｄの外側の表面の組との各々は、本体部２１０が変形したときにそれぞれ異なる極性を示す関係にある。このうち、前者の組を導通させる一方で、後者の組における電位差を楽音信号として出力しても良い。この構成にあっても、上述した実施形態と同様に、２つのバイモルフ型圧電素子２５０により生成された起電力を互いに打ち消し合うことなく出力することができる。
【００４９】
また、上述した例では、弦振動に伴う駒２００（本体部２１０）の変形を検出するセンサとしてバイモルフ型圧電素子２５０を用いたが、センサの種類はこれに限らない、例えば、１枚のみの圧電素子を有するモノモルフ型圧電素子や、変形に応じて抵抗特性が変化する歪ゲージなど、本体部２１０の変形を検出することが可能なセンサであれば如何なるものであっても良い。
【００５０】
なお、上述した実施形態においては、本発明をバイオリン１００に適用した場合について説明したが、ビオラや、チェロ、コントラバスなどの弦１３０を支持する駒２００を有する弦楽器において弦振動を検出する場合であれば、本発明を任意に適用することが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、弦楽器本体への取り付けや調整の作業が簡易であり、演奏に応じた微妙な弦振動を精緻に検出することが可能な駒が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態にかかるバイオリンを含む演奏システムの構成を示す図である。
【図２】 同バイオリンに搭載されるテールピースおよびその周辺構成を示す図である。
【図３】 同バイオリンに搭載される駒の構成を示す図である。
【図４】 同駒の断面図である。
【図５】 同駒に取り付けられるバイモルフ型圧電素子を示す図である。
【図６】 同駒の擦弦に応じた挙動を示す図である。
【図７】 同バイモルフ型圧電素子の結線を示す図である。
【図８】 同実施形態の変形例にかかる駒の構成を示す図である。
【図９】 同実施形態の変形例にかかる駒の構成を示す図である。
【図１０】 同実施形態の変形例にかかるバイモルフ型圧電素子の結線を示す図である。
【符号の説明】
１００・・・アコースティックバイオリン、１３０・・・弦、１５０・・・テールピース、１５６・・・銅箔、１６０・・・ジャック、２００・・・駒、２１０・・・本体部、２１０Ｓ・・・板面、２３０・・・切欠、２３０Ｓ・・・内壁面、２４０ａ，２４０ｂ・・・センサホルダ、２５０・・・バイモルフ型圧電素子、２６０・・・塑性材料。
Claims (8)
- 胴と複数の弦とを有する弦楽器に設けられ、前記胴と前記複数の弦とに挟持されて、前記複数の弦の振動に応じて変形する板状の部材であって、前記部材の幅方向両端部において前記部材を厚み方向に貫通する第１、第２の切欠と、前記部材の幅方向中央部において前記部材を厚み方向に貫通する第３の切欠と、前記第１の切欠と前記第３の切欠の間を通る内壁面を有する第１の孔状の切欠と、前記第２の切欠と前記第３の切欠の間を通る内壁面を有する第２の孔状の切欠とを有する本体部と、
前記第１、第２の孔状の切欠内に前記内壁面との間に隙間をとって収容され、前記本体部の変形を検出する検出手段と、
前記内壁面と前記検出手段との間に充填された塑性材料と、
を具備することを特徴とする弦楽器用駒。 - 胴と複数の弦とを有する弦楽器に設けられ、前記胴と前記複数の弦とに挟持されて、前記複数の弦の振動に応じて変形する板状の部材であって、前記部材の幅方向両端部において前記部材を厚み方向に貫通する第１、第２の切欠と、前記部材の幅方向中央部において前記部材を厚み方向に貫通する第３の切欠と、前記第１の切欠と前記第３の切欠の間を通る内壁面を有する第１の孔状の切欠と、前記第２の切欠と前記第３の切欠の間を通る内壁面を有する第２の孔状の切欠とを有する本体部と、
前記第１、第２の孔状の切欠内に前記内壁面と間隙をとって収容され、前記本体部の変形によって前記内壁面に押動される検出手段とを具備することを特徴とする弦楽器用駒。 - 前記第１、第２の孔状の切欠の前記胴側の一端は繋がり、かつ、繋がり部分から前記胴側に向かって延びる内壁面を有する第３の孔状の切欠が設けられ、前記第１、第２、第３の孔状の切欠が三又状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の弦楽器用駒。
- 前記第１、第２の孔状の切欠を、各々前記部材を厚み方向に貫通しない溝状の切欠として形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の弦楽器用駒。
- 前記第１、第２の孔状の切欠は略線対称に配置されることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の弦楽器用駒。
- 前記検出手段は、変形に応じて起電力を出力する２つの圧電素子であり、各々の圧電素子は、前記本体部の変形に伴って出力する起電力の極性が相互に打ち消さないように接続される
ことを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載の弦楽器用駒。 - 前記胴は、前記複数の弦の振動に共鳴する共鳴体であり、
前記本体部は、前記複数の弦の振動を前記胴に伝達する
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の弦楽器用駒。 - 請求項１ないし７のいずれかに記載の弦楽器用駒を有することを特徴とする弦楽器。
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