JP4363270B2 - ピックアップ付き駒および弦楽器 - Google Patents

Description

本発明は、バイオリン等の弦楽器の音を検出する際に用いて好適なピックアップ付き駒および当該駒を用いた弦楽器に関する。

近年、アコースティックバイオリンなどの自然弦楽器においても、その音を電気的に変換してアンプ等を用いて利用したいという要求が増えつつある。この要求に対処する技術として、マイクを用いて楽器の駒の近傍から音を収音することも行われるが、駒の部分に取り付けられたセンサを用いて直接的に弦振動を検出するという技術も開発されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３など）。これらの特許文献１，２，３に示される技術は、駒の部分に伝わる弦振動を直接検出することができるので、マイクに較べ周囲の雑音を拾わないという利点を有している。
米国特許第２２２２０５７号明細書 米国特許第４８６７０２７号明細書 米国特許第４８６０６２５号明細書

ところで、上述した従来の技術においては、弦を支持する駒に弦の振動を検出する歪センサを埋め込んでおり、各弦に対応する振動を検出するように構成されている。しかしながら、従来技術においては、歪センサが撓む方向は弦に直交する方向であるから、弦に直交する方向の振動しか検出されず、演奏の微妙なニュアンスが再現できないという問題があった。すなわち、弓の押圧力によって、駒は弦の張力方向に揺動するため、発せられる音色は、この揺動の影響を受けるが、弦に直交する方向の振動を検出するだけでは、駒の揺動を反映することができず、演奏の微妙なニュアンスを再現することはできない。

本発明は、以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、演奏の微妙なニュアンスを再現することができるピックアップ付き駒と、その駒を用いた弦楽器を提供することを目的としている。

上述した問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ピックアップ付き駒において、駒の中央部を切り抜いて形成される第１の抜き穴と、前記第１の抜き穴の周囲から前記駒の周縁にわたって当該駒の表面に取り付けられ、当該駒と共に弦の張力方向に撓み、この撓みに応じた信号を出力する第１のピックアップと、前記駒の一部に形成された溝と、前記溝に収容され、前記駒の、前記弦と直交する方向の動きが伝達されて撓み、この撓みに応じた信号を出力する第２のピックアップとを有し、前記第１のピックアップはフィルム状の圧電センサであり、前記溝を覆うように前記駒の表面に設けられることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のピックアップ付き駒において、前記駒の下部の両側部を切り欠いて各々形成される第２、第３の抜き穴を有し、前記溝は、前記第２の抜き穴と前記第１の抜き穴の間に設けられる第１の溝と、前記第３の抜き穴と前記第１の抜き穴の間に設けられる第２の溝であり、前記第２のピックアップは、前記第１、第２の溝内に各々設けられる棒状の圧電センサによって構成されることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のピックアップ付き駒を有することを特徴とする弦楽器である。

以上説明したように、本発明によれば、弦に直交する成分の駒の振動と、弦の張力方向の駒の振動の双方が検出されるから、ボーイングによる弦振動とともに、ボーイングのアタッチの強さを反映する駒の揺動をも検出することができ、演奏による音高の変化だけでなく、ボーイングのアタッチまでも含めた微妙なニュアンスを再現することができる。

以下、本発明にかかる実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態であるアコースティックバイオリンの外観を示す正面図である。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。１１２は、胴１１０の表面を構成する表板である。

胴１１０の図面上部には細長い板状の指板１４０が取り付けられており、指板１４０の背面側にはペグボックス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のある弦１３０の一端が巻き付けられている。胴１１０の図面下部には、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。また、図１に示す１９０は弓であり、演奏者が握るハンドル１９２、ハンドル１９２からのびる弓身１９３および弓身１９３に調設される弓毛１９４を有している。演奏者は、ハンドル１９２を握り弓毛１９４によって弦１３０を擦弦する。

弦１３０と表板１１２の間には、弦の張力によって表板１１２に押圧された状態で固定される駒２００が設けられている。この駒２００の正面図および側面図を図３に示す。本実施形態においては、駒２００にはバイモルフ型圧電素子２５０（第２のピックアップ）とフィルムセンサ３００（第１のピックアップ：図４参照）が設けられているが、理解を容易にするために、図３においてはフィルムセンサ３００の図示を除外し、図４においてフィルムセンサ３００を含めた図を示す。

駒２００は、メープル材等によって形成されており、図３に示すように３つの抜き穴が形成されている。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つの抜き穴２２０ａおよび２２０ｂ（第２、第３の抜き穴）と、駒２００の中央からやや上方に位置する抜き穴２２０ｃ（第１の抜き穴）とが形成されている。
図３の側面図に示すように、駒２００がバイオリン１００に取り付けられた状態では、駒２００は、弦１３０の張力により表板１１２に強く押しつけられながら、表板１１２の表面と略垂直となるように固定される。

この状態の下、弦振動が生じると、駒２００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。

また、図３に示すように、駒２００には、三又状の溝２３０が形成されている。この溝２３０は、図中破線で示す中心線Ｏ−Ｏ'に沿って、表板１１２側の縁端から高さ方向に延びる溝２３０ｃと、溝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溝２３０ａおよび溝２３０ｂとから成っている。また、溝２３０ａは、抜き穴２２０ａと抜き穴２２０ｃとの間の略中央を横切るように位置し、同様に溝２３０ｂは、抜き穴２２０ｂと抜き穴２２０ｃとの間の略中央を横切るように位置する。このような溝２３０は、中心線Ｏ−Ｏ'を基準として略対称となるように形成されている。

上述した溝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が収容されており、同様に溝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、溝２３０ａ、２３０ｂが分岐する部分の近傍に、接着剤等によりそれぞれ取り付けられている。

この場合、各バイモルフ型圧電素子２５０は、溝２３０をなす内壁面と離間するようにセンサホルダ２４０ａあるいは２４０ｂにより保持されている。溝２３０の内壁面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、駒２００の振動（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。

バイモルフ型圧電素子２５０は、外力によって撓むとその撓み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、弦に直交する方向の駒２００の振動を検出し電気信号に変換する。

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。

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。

次に、図４を参照してフィルムセンサ３００について説明する。図４は図３と同一の駒２００の正面図および側面図であるが、バイモルフ型圧電素子２５０とフィルムセンサ３００との位置関係の理解を容易するため、弦１３０や表板１１２などは図示省略した。

図４に破線で示すように、フィルムセンサ３００は、抜き穴２２０ｃの周囲から駒２００の周縁にわたって設けられ、駒２００の表面に接着固定されている薄いフィルム状のセンサであり、図６に示すような積層構造になっている。図６はフィルムセンサ３００の側断面図であり、図示のようにフィルムセンサ本体３０１の表面および裏面の全面に、銀電極３０２ａ，３０２ｂが印刷され、銀電極３０２ａ，３０２ｂの外側に保護カバー３０３ａ，３０３ｂが設けられている。銀電極３０２ａ、３０２ｂには各々リードピン３０４ａ，３０４ｂがカシメ固定されている。このフィルムセンサ３００は、本実施形態の場合は０．１ｍｍ厚で形成されている。フィルムセンサ３００は、撓みに応じた起電力を生じ、その電気信号はリードピン３０４ａ，３０４ｂから出力される。

また、フィルムセンサ３００は、図示のように溝２３０を覆い、バイモルフ型圧電素子２５０のカバーともなっている。また、フィルムセンサ３００の表面は、外縁がフィルムセンサ３００の外縁よりやや大きいブリッジカバー４００によって完全に覆われている。

次に、本実施形態における各要素の結線について図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は共通接続され、ケーブル２０２内のリード線２０２ａを介してコネクタ２０３ａに接続されている。コネクタ２０３ａはジャック１６０のコネクタ１６４ａに取り付けられ、コネクタ１６４ａはジャック１６０の出力端子１６５ａに接続される。

また、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の表面は共通接続され、ケーブル２０２の外部導体２０２Ｏを介して銅箔１５６に接続されている。この銅箔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電位となる。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２０２ａ、２０２ｂを介して伝送されるノイズを低減させることができる。一方、銅箔１５６はアース線１５８を介してコネクタ１５９ｂに接続され、コネクタ１５９ｂはジャック１６０の出力端子１６５ｃに接続される。すなわち、圧電素子２５２ａは、ケーブル２０２の外部導体２０２Ｏ等を経由してジャック１６０の出力端子１６５ｃに接続される。

また、フィルムセンサ３００のリードピン３０４ａは、ケーブル２０２内のリード線２０２ｂを介してコネクタ２０３ｂと接続されている。コネクタ２０３ｂはジャック１６０のコネクタ１６４ｃに取り付けられ、コネクタ１６４ｃはジャック１６０の出力端子１６５ｂに接続される。フィルムセンサ３００のリードピン３０４ｂは、上述した圧電素子２５２ａと同様にケーブル２０２の外部導体２０２Ｏ等を介してジャック１６０の出力端子１６５ｃに接続される。

ジャック１６０の３つの端子１６５ａ〜１６５ｃは、プラグ（図示略）を介してサウンドユニット１８０に接続される。サウンドユニット１８０は、ジャック１６０から出力される信号に各種の処理を施したうえでスピーカ１８２に出力する。具体的には、バイモルフ型圧電素子２５０の出力信号とフィルムセンサ３００の出力信号とをミキシングしたり、残響音などのエフェクトを付与したりする。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。

次に、図２は、テールピース１５０およびその周辺の機構的構成を示す図である。なお、この図は、テールピース１５０を裏面側（胴１１０側）からみた図である。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が設けられており、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。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とともに、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を介して弦１３０と導通する。

上述した構成によれば、弓１９０によって弦１３０がボーイング（擦弦）されると、弦がそれに直交する方向に振動し、その振動によって駒２００が弦に直交する方向に振動する。この振動は、溝２３０ａおよび２３０ｂの各々に取り付けられているバイモルフ型圧電素子２５０によって検出される。一方、弓１９０によって弦１３０が押されれば、その押圧力に応じて駒２００は弦１３０の張力方向（図３，図４に示すＦ方向）に揺動するが、この揺動（変形）はフィルムセンサ３００によって検出される。したがって、ジャック１６０の出力端子１６５ａからは、弦１３０に直交する方向の振動成分の信号が出力され、また、出力端子１６５ｂからは、弦１３０の張力方向に揺動する駒２００の動きに対応する信号が出力される。これら２つの成分は、サウンドユニット１８０のミキサによって混合されるから、混合の度合いによって音色を変化させることができ、また、弾き方をどのように反映させるかを変えることができる。例えば、フィルムセンサ３００の出力信号を全く用いない場合は、弦１３０の張力方向に対する駒２００の撓みは音色に反映されないから、演奏者が強いタッチでボーイングした場合でも、そのアタッチはあまり反映されない。一方、フィルムセンサ３００の出力信号の混合割合を多くした場合には、ボーイングのタッチ感は音色に敏感に反映されるから、例えば、抑揚の激しさをストレートに反映することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、種々の態様で実施することが可能である。例えば、上述した実施形態で用いたバイモルフ型圧電素子２５０に変えて、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、振動を検出することが可能なセンサであればどのようなセンサを用いてもよい。フィルムセンサ３００についても同様であり、駒２００についての弦１３０の張力方向の振動や変形を検出できるものであれば、どのようなセンサを用いてもよい。例えば、圧電フィルム、感圧フィルムセンサ、高分子圧電フィルムなど種々のものを使用することができる。

また、上述した実施形態においては、バイモルフ型圧電素子２５０とフィルムセンサ３００の出力信号をサウンドユニット１８０内のミキサで混合するようにしたが、バイオリン自体に、これら二つのセンサのいずれか、あるいは双方を選択する切替スイッチと、各センサについてのボリュームを設けても良い。この場合、いずれかのセンサが選択された場合には当該センサに対応するボリュームが出力レベルを決め、双方のセンサが選択された場合には、各センサに対応するボリュームの調整で混合比と総合的なレベルが決定される。

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。

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。 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。 同バイオリンに搭載される駒の構成を示す図である。 同バイオリンに搭載される駒の構成を示す図である。 同駒に取り付けられるバイモルフ型圧電素子の構造を示す図である。 同駒に取り付けられるフィルムセンサの構造を示す図である。 同実施形態における各部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、１６０・・・ジャック、２００・・・駒、２３０・・・溝、２５０・・・バイモルフ型圧電素子、２６０・・・塑性材料、３００・・・フィルムセンサ。

Claims (3)

1. ピックアップ付き駒において、
   駒の中央部を切り抜いて形成される第１の抜き穴と、
   前記第１の抜き穴の周囲から前記駒の周縁にわたって当該駒の表面に取り付けられ、当該駒と共に弦の張力方向に撓み、この撓みに応じた信号を出力する第１のピックアップと、
   前記駒の一部に形成された溝と、
   前記溝に収容され、前記駒の、前記弦と直交する方向の動きが伝達されて撓み、この撓みに応じた信号を出力する第２のピックアップと
   を有し、
   前記第１のピックアップはフィルム状の圧電センサであり、前記溝を覆うように前記駒の表面に設けられる
   ことを特徴とするピックアップ付き駒。
2. 前記駒の下部の両側部を切り欠いて各々形成される第２、第３の抜き穴を有し、
   前記溝は、前記第２の抜き穴と前記第１の抜き穴の間に設けられる第１の溝と、前記第３の抜き穴と前記第１の抜き穴の間に設けられる第２の溝であり、
   前記第２のピックアップは、前記第１、第２の溝内に各々設けられる棒状の圧電センサによって構成される
   ことを特徴とする請求項１記載のピックアップ付き駒。
3. 請求項１または２に記載のピックアップ付き駒を有する
   ことを特徴とする弦楽器。

Images