JP4369847B2 - 弦楽器に於ける音の処理方法とそのピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ギター、ウクレレ、マンドリン、バイオリン、チェロ、コントラバス、バンジョ、三味線で代表されるアコースティック弦楽器にあって、そのピックアップ装置に関し、詳しくは弦楽器の振動力を電気信号に変換し出力する弦楽器に於ける音の処理方法とピックアップ装置の振動センサの構造に関するものである。

当然のことながら、特に弦楽器にあっては、弦の音響特性のバランスがよく、良好な出力が得られると共に、アコースティック式弦楽器の特徴である弦振動のボディーへの伝播が妨げられることがない、優れたピックアップ装置が要求される。

この目的の為に従来アコースティック弦楽器の音を電気的に収音する場合は、スタンドに取り付けたマイクロホンが多く使われていたが、奏者の移動によりマイクロホンと楽器の距離や位置関係が変わり、安定した音の収録ができなかった。その後マイクロホンを楽器に取り付けることによりこの問題に対する改善がなされてきた。

しかしながら、マイクロホンを用いているので、収音した音を増幅して演奏会場のスピーカーから出す場合には、この音がふたたび楽器に取り付けられたマイクロホンに入りフィードバックされハウリングなどと呼ばれる発振現象を生じ、楽器音を電気的に拡大する際の制約となっていた。

また、楽器の発音源の振動をセンサで電気信号に換えて集音するピックアップと呼ばれる装置も発売されており、このピックアップ装置を用いれば、ピックアップ装置を取り付けた楽器の音に対する外部の音の割合がかなり低いものとなり、楽器音を電気的に拡大する際の前記フィードバックを低減することができ、楽器音を電気的に拡大する際とても有用であるが、次に述べるような問題点があった。

即ち、アコースティックギターに適用された従来技術を例に説明すると、かかるアコースティックギター用ピックアップ装置として、弦の振動を表板に伝えるサドルとブリッジの間にセンサを配置することにより、弦振動を電気信号として取り出すものがある。この場合センサが弦にあまりに近いため、アコースティックギターの音色の特徴である表板の響がピックアップし難く、弦振動の成分が多く電気信号に変換され、アコースティックギターの持つ魅力ある音色の特徴が欠けることや、センサの取り付けには楽器の専門家に依頼し、楽器に加工を施し入念に調整する必要があり、簡便には取り付けられないという問題があった（特許文献１参照）。

また、従来表板に両面粘着テープや接着剤で貼り付けるタイプのピックアップ装置（特許文献２参照）もあるが、表板が複雑な振動特性を持っているため、ピックアップされた音に癖が出やすく音色に問題があり、またこのような貼り付け型ピックアップ装置を取り外す際、表板のニスを剥ぎ取ってしまうこともあり問題であった。

この為従来からアコースティック弦楽器用に様々な構造のピックアップ装置が提供されているが、これらピックアップ装置から得られる再生音は、アコースティック弦楽器の持つ魅力ある音色を十分再現することができず問題となっていた。

また他のタイプの従来のアコースティックギター用ピックアップ装置として、表板に設けられたサウンドホールを利用して、電磁型ピックアップを取り付け、弦振動を電気信号として取り出すものがあった。

しかしながら、これでは弦振動のみがピックアップされるため、アコースティックギターの持つ魅力ある音色はほとんど再現されず、エレクトリックギターのような音色となり、アコースティックギターの持つ魅力ある音色を求めることはできなかった（特許文献２参照）。

日本国特許公開公報２００２年第２３６４８６号（要約書） 日本国特許公開公報平成７年第５８８３号（要約書）

総じて、本発明の目的は、アコースティック弦楽器の持つ魅力ある音色を、より忠実な電気信号として取り出すことが出来る弦楽器用ピックアップ装置を提供することにある。

具体的に本発明では、アコースティック弦楽器の持つ魅力ある音色がアコースティック弦楽器の持つ表板、サウンドボード、トップボードなどと呼ばれる振動板の振動特性が大きく寄与していることに着目し、これらの振動板を介して楽器音の源となる振動をピックアップすることにより、アコースティック弦楽器の持つ魅力ある音色に、より忠実な電気信号を取り出すことができるようにしたピックアップ装置を提供することにある。

また、振動センサを弦楽器の持つ振動板に適度な力で押しつけることにより、この点の振動を止めようとする反作用振動力がセンサに加わる。この反作用振動力は、弦の振動が振動板の中の複雑な振動伝播経路を伝播して、このセンサを押しつけた点に到達するもので、アコースティック弦楽器の持つ魅力ある音色の多くの要素を含むものである。

よってこれをセンサにより電気信号に変換して取り出し、アコースティック弦楽器の持つ魅力ある音色に、より近い電気信号を取り出すことができるピックアップ装置を提供することにある。

総じて本発明の特徴は、弦楽器本体における指板を含む振動板に振動伝達子を圧接させ、センサによって上記振動板の振動を直接振動力として捕らえ、該振動力をピックアップ機構にて電気的信号に変換する音の処理装置であって、その装置本体の特徴は、１乃至複数本の弦と、この弦の振動を音波として放射する為の指板を含む振動板を有する弦楽器本体にあって、該弦楽器本体の振動板に圧接できる振動伝達子と、この振動伝達子の振動力をセンサに伝え、電気的信号に変換するピックアップ機構を備えたことであり、この装置と方法によってアコースティック弦楽器の持つ魅力ある音色を忠実に電気信号として取り出せるようになったのである。

他に本発明の特徴は、上記振動伝達子を弦楽器本体に固定するための固定手段を設けたことであり、この結果振動伝達子は、弦楽器本体の自由な位置に取付取り外しが可能で、しかも弦楽器本体に確実に固着され、演奏中に外れるなどの不祥事を未然に防止し保つことである。

またこの固定手段としては、並行する２本の部材を有するコの字型（馬蹄型）固定部材構造とするなどが好ましく、この部材の間隔を自由に調節できるようにしたことであり、この結果弦楽器本体の胴部に固定部材を挟み込む容易な手段で、着実にピックアップ装置本体を弦楽器本体に取り付けられるようにしたことである。

また上記振動伝達子は、これを取り付ける弦楽器本体の部位の形状に合せられるように、その取り付け角度が可動するようにしたことである。この結果バイオリン族の楽器のように表板（振動板）が曲面となった部位でも、振動板に容易確実に固着できるようになったのである。

また上記振動伝達子はその表面に断面凹状の窪み部を有し、かつ上記ピックアップ機構には、この窪み部に密に嵌合する割球状の突部を設けたことで、ある程度の面積を確保した面接触により安定した振動伝達が可能となったこと、及び夫々の角度が自由に調節されるようになったことである。

そして振動伝達子は磁性体あるいは磁性体を埋め込んだ構造を有し、同磁性体で作られたピックアップ機構の突部と角度調節可能に吸着されていることで、その結果振動伝達子は常にピックアップ機構と一体となっているから、該ピックアップ装置の取り付け取り外し時に振動伝達子が分離落下することを防ぎ、取り付け作業を効率化するとともに、仮に演奏中など装置本体に激しい振動があっても振動伝達子とピックアップ機構が外れるような不祥事は未然に防止されるようになったのである。
また本発明の特徴の上記固定部材には、さらに振動伝達子を弦楽器本体の振動板に圧接させるための副調節部材を設けたことであり、この結果振動伝達子と装置本体との接触だけを微妙に調節できるようになったことである。

また本発明の特徴の上記固定部材には、一端を該固定部材に枢着し、他端にはピックアップ機構を装備させた廻動捍を設け、上記固定部材の枢着部には常に廻動捍を弦楽器本体の振動板側に押圧するばね部材を設けたことで、この結果上記ピックアップ機構を常に振動板側に押し出すことになるので、両者は常にフィッティング状態にあり優れた音色を保持することができるようになったのである。

また本発明の特徴の振動伝達子と弦楽器本体の振動板間には、比較的軟質あるいは時間的経過で硬化する石膏や各種樹脂や合成ゴムのようなパテ部材を、弦楽器本体の振動板との間に介在させたことでさらに上記ピックアップ機構と振動板との接触によるフィッティング効果を増長させることができたのである。

他に本発明の特徴は、同じく上記固定手段にあって並行する２本の部材を有するコの字型（馬蹄型）で、上記部材の間隔は自由に調節できるようにしたことである。

他に本発明の特徴は、上記ピックアップ装置の接触部材にあり、割球状の中間部材を設け上記弦楽器本体の振動板に接触面が並行に接するようにしたことである。

なお本発明に係る弦楽器に於ける音の処理方法とそのピックアップ装置は、ギター等の弦楽器の固定部材に振動センサ部を取り付け、振動板に直接または振動伝達子を介して振動センサを圧接することにより、振動板を伝搬する振動を電気信号に変換されるようにしたので、アコースティック弦楽器としての魅力ある音色が電気的に収音できる効果がある。

本発明における実施の態様を説明するに当たり、便宜的にアコースティック弦楽器を代表してフォークギターを選んだ。

而して図で（１）は弦楽器本体であり、（２）はその表甲である振動板、（３）は裏甲にして、（４）は側板、（５），（６），（７），（８），（９），（１０）はギター弦で、（１１）は振動音を共鳴増幅する空洞な共鳴筐部である。

そして各ギター弦（５）乃至（１０）は、その一端がネック（１２）のチューニングボルト（１３）に巻装され、他端は振動板（２）の表面に設けたブリッジ（１４）に連結保持されるようになっている。

ただ、アコースティックギターはギター弦（５）乃至（１０）と弦楽器本体（１）間の間隔が比較的狭いフラットトップギターと、ギター弦（５）乃至（１０）と弦楽器本体（１）間の間隔が比較的広いアーチトップギターとに区別される。そして前者のフラットトップギターでは振動板（２）に固定されるブリッジ（１４）が用いられ、他方後者のアーチトップギターでは上下調節可能な機構を備えた移動可能なブリッジが用いられるのが一般的であるが、いずれにしても後述の本発明の実施には適用することができる。

而して本発明に於ける振動センサ機構（１５）の機構は以下の通りである。即ちこのセンサ機構（１５）の一例としては、図４に示すように一側が下方に折り曲がり、該折り曲がり部（１７）の下方から上方に向かって螺孔（２０）が穿たれた鉤状のセンサ取付部材（１６）と、同じく一側が上方に折り曲がり、折り曲がり部（１８）に貫通孔（２１）が穿たれた鉤状の保持部材（１９）と、この貫通孔（２１）に下方から挿通させ、上方に設けた螺子（２２）を、上方螺孔（２０）に螺合させることができる調節ねじ（２３）とからなる。

而してこの振動センサ機構（１５）は、側面からみてその先端部が開放（２４）されたコの字型（馬蹄型）をなし、この開放（２４）部を弦楽器本体（１）の尻部から内方向に押し込むことができるように構成されている。

このセンサ機構（１５）における角度調節機構は、球面密着式と呼ばれる最もシンプルなもので、球面の密着によりある程度の面積を確保した面接触により、安定した振動伝達が可能となるのがある。即ち、図で（２５）は物理的な振動を電気的な信号に変える圧電素子の板状のセンサ部材であって、上記センサ取付部材（１６）の水平部（２６）表面に添装などの手段で設けられ、かつこのセンサ部材（２５）の表面は、下方即ち弦楽器本体（１）側に突出する割球状の中間部材（２７）がある。

なお（３０）は、上記弦楽器本体（１）において振動板（２）の表面に適宜位置に添装などした、割球状の中間部材（２７）の振動伝達子で、その表面は常時振動伝達子（３０）上に割球状の中間部材（２７）が接しており、裏面は前記振動板（２）と接している。

さらに（２８）は上記センサ取付部材（１６）の一側面に露出させかつ、所定の図示しないピックアップ装置に接続できる出力ジャックで、該ジャック（２８）はリード線（２９）を介して前記センサ部材（２５）に電気的に接続している。

ここで本発明の一実施例であるセンサ機構（１５）を、弦楽器本体に取り付ける手段およびその作用について述べることにする。

即ち、先ず上記センサ機構（１５）の調節ねじ（２３）を廻し、センサ取付部材（１６）と保持部材（１９）の間隔を充分にとるようにする。

次いでこのセンサ機構（１５）を弦楽器本体（１）の尻部等に、その開放（２４）部を挿入する。このときセンサ取付部材（１６）の割球状の中間部材（２７）には予め振動伝達子（３０）を添装しておく。そこで前記調節ねじ（２３）を前記とは逆方向に廻すとセンサ取付部材（１６）と保持部材（１９）は弦楽器本体（１）を確実に挟み、センサ機構（１５）を弦楽器本体（１）に固着する。

而してこのギターを演奏した時、その音は共鳴筐部（１１）にあって振動板（２）を振動させる。

次いでこの振動は、弦楽器本体（１）の振動板（２）から振動伝達子（３０）及びセンサ取付部材（１６）の割球状の中間部材（２７）を介してセンサ部材（２５）に伝えられ、物理的な振動を電気信号に変え、出力ジャック（２８）より図示しないアンプ等に送信することになる。

このように本発明のこの実施例では、センサ部材（２５）をギターの振動板（２）に適度な力で押しつけることにより、この点の振動を止めようとする反作用の振動力がセンサ部材（２５）に加わる結果、この反作用振動力は弦の振動が振動板（２）の複雑な振動伝播経路を伝播して、このセンサ部材（２５）を押しつけセンサ部材（２５）により電気信号に変換して、取り出すことができるようになったのである。

上記実施例で振動伝達子（３０）は割球状の中間部材（２７）と振動板（２）との間に狭持された状態となっているが、これはセンサ機構（１５）を共鳴筐部（１１）に取付あるいは取り外しする際に、かかる振動伝達子（３０）が飛散して取り付け難いばかりか紛失する虞もある。

そこで、図５に示すように中間部材（２７）は吸磁性材料で造り、かつ振動伝達子（３０）には永久磁石（３１）などを埋設しておけば、中間部材（２７）と振動伝達子（３０）とが容易に外れることなく、またそれぞれの角度の調節に支障が出ることもない。
［実施例３］

また上記の実施例でセンサ部材（２５）はセンサ機構（１５）のセンサ取付部材（１６）側に取り付けた。しかし図６に示すように、かかるセンサ部材（２５）は該装置本体（１）の振動板（２）側に取り付けても同じ効果があることが判明した。

なお、同図で（４９）は、ゴムやコルクなどで造られる板状の緩衝パットで、センサ取付部材（１６）と、振動板（２）の接触部分の１乃至数ヶ所に介在させて設けられている。

本発明の実施例の説明では、専らギターについて述べた。しかし乍ら、同じギターでもフラットトップギターとアーチトップギターではその表面、即ち振動体の形状が異なる。ましてバイオリン，チェロ，コントラバスなどの表板は、なだらかな湾曲面をしており、上記コの字型（馬蹄型）形のセンサ機構（１５）では、これら楽器に確実に固着させ難い。

即ち、バイオリン族の楽器のように振動板（２）の表板が曲面となっている楽器にこのピックアップを取り付ける場合に、振動板に接する部材を振動板（２）にフィットさせることが必要となる。

このように比較的大きな曲率半径を持つ凸曲面の場合は、接触面が平らな振動板に接する部材でも、楽器を傷つけることなくある程度の振動伝達が可能である。

ところがバイオリン族の楽器の表板のように凹曲面を持つ場合は、接触面が平らな「振動板に接する部材」では面接触が得られず、振動板に接する部材の角が振動板にあたり傷つけたりすることが考えられる。

そこで、振動板（２）に接する上記のような振動伝達子（３０）に密着させるために振動板（２）に形が自由に変えられ、その後硬化するフィッティング材を振動板に接する部材の振動板に接する部分に用いることで上記問題を解決したのである。

これにはエポキシパテや石膏などのフィッティング材を、振動板に接する部材の表面に適量盛り付けて、センサ機構（１５）の取り付け場所に押し付けて型どりをし、フィッティング材の硬化後センサ機構（１５）をしっかりと取り付けることにより、振動板に接する部材と振動板が密着でき、安定したピックアップ音を得ることができることが判った。

その為の一例としては、図７のように上面が上記振動伝達子（３０）と裏面に添装でき、かつ下面を該装置本体（１）の振動板（２）の形状と同じ形状とした副接触部材（３３）を振動伝達子（３０）と振動板（２）の間に介在させることで、上記諸問題を解決したのである。

これに加え図８のように、センサ機構（１５）を構成するセンサ取付部材（１６）は水平な平坦なものとし、同前記実施例における垂直な折り曲（１７）とは別部材で構成し、該折り曲（１７）とセンサ取付部材（１６）の一端は回動自在に枢着させるようにするとよい。

この枢着手段についても種々考えられる。図示したものはセンサ取付部材（１６）の外端の下面より下方にフック部材（３４）を設けかつ、上記調整ねじ（２３）の先端及び螺合された折り曲部（１７）の上端にはこのフック部材（３４）と重なり合うフック部材（３５）があって、それぞれに穿った透孔（３６）に蝶番（３７）を取り付けたものである。

従って、若し楽器の表面（振動板（２））がフラットで無い場合は、蝶番（３７）を緩め、その形状に見合うようにセンサ取付部材（１６）の角度を調整すればよいのである。

図９に示した実施例のものは、図９に示した実施例に更に微調節の角度ができるようにしたものである。即ち、上記センサ機構（１５）におけるセンサ取付部材（１６）の中間部に垂直な副調節ねじ（３８）を螺合させて設ける。この副調節ねじ（３８）の上部は調節摘子（３９）があり、本件はかかる固定手段の折り曲げ部（１７）に当接させておく。

而して、この固定手段を弦楽器本体（１）の共鳴筐部（１１）に調節ねじ（２３）にて嵌合してから副調節ねじ（３８）を廻せば、上記振動伝達子（３０）を介してセンサ機構（１５）と振動板（２）との接触の強弱、即ち最もよい音色を得るための夫々のフィッティングを微妙に調節させることができるというものである。

図１０に示した固定手段は、図７に示した実施例の蝶番（３７）部分に扇状スプリング（４０）を介在させたものである。即ち、該扇状スプリング（４０）は上記蝶番（３７）の支軸（４１）に巻装したのち、その一端は上記センサ取付部材（１６）の 仮面に係合させ、他端はかかる固定手段の所定位置に係合させた結果、センサ取付部材（１６）の先端部は梃子の応用で常に下方即ち振動板（２）方向に押圧される状態にある。

従って、センサ機構（１５）は常に必要なら振動伝達子（３０）を介して振動板（２）にフィッティングさせているから、常に所望の美しい音色をピックアップに提供できるのである。

続いて図１１に示した実施例は、振動伝達子（３０）とセンサ部材（２５）またはセンサ取付部材（１６）とセンサ部材（２５）の角度調節手段で、ユニバーサルジョイント型と呼ばれるものであり、このようなユニバーサル（４２）〔１１ｂ図では（４３）〕機構でも角度調節機構が実現できる。

なお、センサ機構（１５）について図１２及び図１３を用いて述べておくと、このセンサ機構（１５）に用いられる圧電素子は２個の場合（図１２）と１個の場合（図１３）が一般的である。

即ち、図でケーシング（４４）は下辺に上記割球状の中間部材（２７）である球状の突起が設けられたケーシングでコード側の電極を兼ねている。このケーシング（４４）内にはその中間部にホット電極板（４５）があり、その上下面に圧電セラミックや圧電性ポリマなどの圧電素子（４６）（４７）が密に介在されている。

また、上記ホット電極板（４５）は、出力シートケーブルである上記のリート線（２９）の芯線が溶着されシールド側はケーシング（４４）に接続されている。

また、図１３は上記ホット電極板（４５）の上方のみに圧電素子（４６）があるが、上下を逆にしても本発明の技術的範疇にあること論ずるまでもないことである。

さらに、本発明の実施例では、ギターなどの楽器を例としたため、振動板（２）の言葉を用いた。しかし三味線やバンジョなどの場合、この振動板（２）に該当する部分が膜状となっているから、振動膜とすべきであるかもしれないが、因よりこの振動膜といえども本発明の技術的範疇にある。

符号の説明

１ 弦楽器本体
２ 振動板
３ 裏甲
４ 側板
５ ギター弦
６ ギター弦
７ ギター弦
８ ギター弦
９ ギター弦
１０ ギター弦
１１ 共鳴筐部
１２ ネック
１３ チューニングボルト
１４ ブリッジ
１５ センサ機構
１６ センサ取付部材
１７ 折り曲がり部
１８ 折り曲がり部
１９ 保持部材
２０ 螺孔
２１ 貫通孔
２２ 螺孔
２３ 調節ねじ
２４ 開放
２５ センサ部材
２６ 水平部
２７ 割球状の中間部材
２８ 出力ジャック
２９ リード線
３０ 振動伝達子
３１ 永久磁石
３２ コイルバネ
３３ 副接触部材
３４ フック部材
３５ フック部材
３６ 透孔
３７ 蝶番
３８ 副調節ねじ
３９ 調節つまみ
４０ 扇状スプリング
４１ 支軸
４２ ラチェット盤
４３ 板バネ
４４ ケーシング
４５ 電極板
４６ 圧電素子
４７ 圧電素子
４８ 絶縁シート
４９ パット

ギター本体主要部の斜視図 ギター本体全体の斜視図 本発明のセンサ機構を取り付けた状態の共鳴筐の側面図 本発明のセンサ機構を取り付けた状態の共鳴筐の縦断面説明図 センサ機構をもった固定手段の全体の縦断説明図 振動板とセンサ機構との接触部分を示す他の実施例の縦断説明図 振動板とセンサ機構との接触部分を示す他の実施例の縦断説明図 同他の実施例の調節手段を設けた固定手段の縦断面説明図 同他の実施例の調節手段を設けた固定手段の縦断面説明図 同他の実施例の調節手段を設けた固定手段の縦断面説明図 同他の実施例の調節手段を設けた固定手段の部分的縦断面説明図 Ｆｃ電素子２個の場合のセンサ機構の縦断説明図 Ｆｃ電素子１個の場合のセンサ機構の縦断説明図

Claims (6)

1. １乃至複数本の弦と、この弦の振動を音波として放射するための振動板と、弦の音高を調節するための指板を有する弦楽器本体であって、
   振動伝達子と、この振動伝達子に対して角度調節可能に当接された振動センサと、前記振動伝達子を前記振動板に当接させた状態で前記振動センサを保持する固定手段とを備え、
   上記固定手段は、並行する２本の並行部材を有するコの字型（馬蹄型）固定部材で、かつこれらの部材の間隔を自由に調節できるようにしたものであり、一方の並行部材を前記振動板に対向させその先端部に前記振動伝達子及び振動センサを保持すると共に、他方の並行部材を前記楽器本体の裏面に延出させ、上記並行部材の間隔を調整することにより、前記振動伝達子を上記振動板に着脱可能に押しつけ上記振動板の振動を上記センサでピックアップできるようにしたものであり、
   前記振動伝達子は、その表面に断面凹状の窪み部を有し、かつ前記振動センサには、この窪み部に密に嵌合する割球状の突部を設けることで、夫々の角度が自由に調節されるようにした
   ことを特徴とする弦楽器における音のピックアップ装置。
2. 請求項１記載のピックアップ装置であって、
   前記振動センサは、前記振動伝達子に対して全方向に角度調節可能に当接されている
   ことを特徴とした弦楽器における音のピックアップ装置。
3. 請求項１記載のピックアップ装置であって、
   前記振動伝達子は、磁性体あるいは磁性体を埋め込んだ構造を有し、かつ同磁性体で作られた前記振動センサの突部と、角度調節可能に吸着されている
   ことを特徴とした弦楽器における音のピックアップ装置。
4. 請求項１記載のピックアップ装置であって、
   前記固定部材には、さらに振動伝達子および振動センサを弦楽器本体の振動板に圧接させるための副調節部材を設けた
   ことを特徴とした弦楽器における音のピックアップ装置。
5. 請求項１記載のピックアップ装置であって、
   前記固定部材には、一端に前記振動センサを有し、他端には固定部材に枢着した廻動捍を設け、かつ前記固定部材との枢着部には常に廻動捍を弦楽器本体の振動板側に押し圧するばね部材を設けた
   ことを特徴とした弦楽器における音のピックアップ装置。
6. 請求項１記載のピックアップ装置であって、
   前記振動伝達子と弦楽器本体の振動板間には、石膏、樹脂若しくは合成ゴムを、弦楽器本体の振動板との間に介在させた
   ことを特徴とした弦楽器における音のピックアップ装置。

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