JP5716409B2 - Musical instrument - Google Patents

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Description

本発明は、振動板を有する楽器の音質を変化させる技術に関する。   The present invention relates to a technique for changing the sound quality of a musical instrument having a diaphragm.

楽器音に音響効果を付加する技術として、音を一旦電気信号に変換してから信号処理を施すものがある。また、ピアノの響板などにアクチュエータを取り付けて機械的に音響効果を付与する技術も存在する。例えば、特許文献1には、センサで検出された弦の振動信号に信号処理を施し、アクチュエータを動作させることにより響板を振動させ、響板から発音させる技術が記載されている。   As a technique for adding an acoustic effect to a musical instrument sound, there is a technique that performs signal processing after the sound is once converted into an electric signal. There is also a technique for mechanically imparting an acoustic effect by attaching an actuator to a piano soundboard or the like. For example, Patent Document 1 describes a technique in which signal processing is performed on a vibration signal of a string detected by a sensor, and a soundboard is vibrated by operating an actuator so as to generate sound from the soundboard.

特開平5−73039号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-73039

ところで、ピアノなどの弦楽器の音質は、音を放射する響板などの振動板がもつ振動特性によるところが大きい。そのため、一つの楽器において、様々な音質で発音させようとすると、振動板の振動特性を変化させる必要があるが、その場合には、振動板そのものを交換しなくてはならず現実的ではなかった。
上述した特許文献1に記載された技術においては、通常のピアノ音とは異なる発音を行うことも可能であるが、アクチュエータが響板に直に取り付けられていることから、アクチュエータは、自身に生じる慣性力により響板を振動させる一方、響板の振動に合わせてアクチュエータ全体も振動する。そのため、響板自体の物理的な振動特性はほとんど変化せず、実質的には、響板は、スピーカとして用いられていることになる。したがって、特許文献1の構成においては、弦の振動音を加工して響板から発音させることにより、通常の楽器音とは異なる音を付加することはできても、楽器自体の音質を大きく変えるものではなかった。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、振動板を有する楽器において、振動板の振動特性を制御して、発音される音質を変化させることを目的とする。
By the way, the sound quality of a stringed instrument such as a piano is largely due to the vibration characteristics of a diaphragm such as a soundboard that emits sound. Therefore, in order to produce sound with various sound quality in one musical instrument, it is necessary to change the vibration characteristics of the diaphragm. In that case, the diaphragm itself must be replaced, which is not practical. It was.
In the technique described in Patent Document 1 described above, it is possible to produce a sound different from a normal piano sound. However, since the actuator is directly attached to the soundboard, the actuator is generated in itself. While the soundboard is vibrated by the inertial force, the entire actuator is also vibrated in accordance with the vibration of the soundboard. For this reason, the physical vibration characteristics of the soundboard itself hardly change, and the soundboard is practically used as a speaker. Therefore, in the configuration of Patent Document 1, the sound quality of the musical instrument itself is greatly changed by processing the vibration sound of the string and generating a sound from the soundboard, even though a sound different from the normal musical instrument sound can be added. It was not a thing.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to change the sound quality of sound produced by controlling the vibration characteristics of a diaphragm in a musical instrument having a diaphragm.

上述の課題を解決するため、本発明は、振動する弦と、前記弦を支持する弦支持部と、前記弦支持部と接続し、前記弦の振動が当該弦支持部を介して伝達される振動板と、前記振動板を支持する構造体と、前記振動板および前記弦から受ける力を検出し、検出結果を示す力検出信号を出力する力検出センサと、前記振動板に力を加えて振動させる動作をするアクチュエータと、前記構造体に接続され、前記振動板よりも剛性の高い部材であって、前記アクチュエータが前記振動板に接続されるように、当該アクチュエータを支持する支持部材と、前記力検出信号に応じた力が、前記振動板の前記弦支持部が接続された部分に加わるように、前記アクチュエータの動作を制御する制御部とを具備することを特徴とする楽器を提供する。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is connected to a vibrating string, a string support part that supports the string, and the string support part, and vibration of the string is transmitted through the string support part. A diaphragm, a structure that supports the diaphragm, a force detection sensor that detects a force received from the diaphragm and the string, and outputs a force detection signal indicating a detection result; and a force applied to the diaphragm An actuator that operates to vibrate; a member that is connected to the structure and is more rigid than the diaphragm, and a support member that supports the actuator so that the actuator is connected to the diaphragm; There is provided a musical instrument comprising: a control unit that controls the operation of the actuator so that a force corresponding to the force detection signal is applied to a portion of the diaphragm to which the string support unit is connected. .

また、別の好ましい態様において、前記振動板の前記アクチュエータが接続している部分は、前記弦支持部が接続された部分であることを特徴とする。   In another preferred aspect, the portion of the diaphragm to which the actuator is connected is a portion to which the string support portion is connected.

また、別の好ましい態様において、前記振動板に力を加えて振動させる動作をする第2のアクチュエータと、前記力検出センサで検出する力とは異なる物理量である前記振動板の一部の振動状態を検出し、検出結果を示す振動検出信号を出力する振動検出センサをさらに具備し、前記制御部は、前記振動検出信号に応じた力が、前記振動板の一部に加わるように、前記第2のアクチュエータの動作を制御することを特徴とする。また、別の好ましい態様において、前記振動板の一部は、前記振動板の前記第2のアクチュエータに接続された部分であることを特徴とする。また、別の好ましい態様において、前記支持部材の振動状態を検出し、検出結果を示す第2振動検出信号を出力する第2振動検出センサをさらに具備し、前記制御部は、前記振動検出信号および前記第2振動検出信号に応じた力が、前記振動板の一部に加えられるように、前記第2のアクチュエータの動作を制御することを特徴とする。 In another preferred embodiment, a vibration state of a part of the diaphragm having a physical quantity different from the second actuator that operates to vibrate the diaphragm by applying force to the force detection sensor. And a vibration detection sensor that outputs a vibration detection signal indicating a detection result, and the control unit applies the force corresponding to the vibration detection signal to a part of the diaphragm . The operation of the second actuator is controlled. In another preferred embodiment, a part of the diaphragm is a part connected to the second actuator of the diaphragm. In another preferable aspect, the apparatus further includes a second vibration detection sensor that detects a vibration state of the support member and outputs a second vibration detection signal indicating a detection result, and the control unit includes the vibration detection signal and the vibration detection signal. The operation of the second actuator is controlled so that a force corresponding to the second vibration detection signal is applied to a part of the diaphragm.

また、本発明は、振動板と、前記振動板を支持する構造体と、前記振動板の一部の振動状態を検出し、検出結果を示す振動検出信号を出力する振動検出センサと、前記振動板に力を加えて振動させる動作をするアクチュエータと、前記構造体に接続され、前記振動板よりも剛性の高い部材であって、前記アクチュエータが前記振動板に接続されるように、当該アクチュエータを支持する支持部材と、前記振動検出信号に応じた力が、前記振動板の一部に加わるように、前記アクチュエータの動作を制御する制 御部とを具備することを特徴とする楽器を提供する。 The present invention also provides a diaphragm, a structure that supports the diaphragm, a vibration detection sensor that detects a vibration state of a part of the diaphragm and outputs a vibration detection signal indicating a detection result, and the vibration. An actuator that operates to vibrate by applying a force to a plate, and a member that is connected to the structure and has higher rigidity than the diaphragm , and the actuator is connected to the diaphragm so that the actuator is connected to the diaphragm. Provided is a musical instrument comprising: a supporting member to support; and a control unit that controls the operation of the actuator so that a force corresponding to the vibration detection signal is applied to a part of the diaphragm. .

また、別の好ましい態様において、前記振動板の一部は、前記振動板の前記アクチュエータに接続された部分であることを特徴とする。   In another preferred embodiment, a part of the diaphragm is a part connected to the actuator of the diaphragm.

また、別の好ましい態様において、前記支持部材の振動状態を検出し、検出結果を示す第2振動検出信号を出力する第2振動検出センサをさらに具備し、前記制御部は、前記振動検出信号および前記第2振動検出信号に応じた力が、前記振動板の一部に加えられるように、前記アクチュエータの動作を制御することを特徴とする。   In another preferable aspect, the apparatus further includes a second vibration detection sensor that detects a vibration state of the support member and outputs a second vibration detection signal indicating a detection result, and the control unit includes the vibration detection signal and the vibration detection signal. The operation of the actuator is controlled so that a force corresponding to the second vibration detection signal is applied to a part of the diaphragm.

本発明によれば、振動板を有する楽器において、振動板の振動特性を制御して、発音される音質を変化させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the musical instrument which has a diaphragm, the sound quality produced can be changed by controlling the vibration characteristic of a diaphragm.

本発明の実施形態におけるギターの外観を説明する図である。It is a figure explaining the external appearance of the guitar in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における胴部の正面図である。It is a front view of the trunk | drum in embodiment of this invention. 図2に示す矢視III−III方向から見た胴部の断面図である。It is sectional drawing of the trunk | drum seen from the arrow III-III direction shown in FIG. 本発明の実施形態におけるアクチュエータ近傍の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the actuator vicinity in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における制御部の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the control part in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における制御部における制御のモデルを説明する図である。It is a figure explaining the model of control in the control part in the embodiment of the present invention. 加速度に応じた制御におけるアクチュエータの動作有無による周波数特性の違いの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the difference in the frequency characteristic by the operation presence or absence of the actuator in the control according to an acceleration. 速度に応じた制御におけるアクチュエータの動作有無による周波数特性の違いの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the difference in the frequency characteristic by the operation presence or absence of the actuator in control according to speed. 力に応じた制御におけるアクチュエータの動作有無による周波数特性の違いの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the difference in the frequency characteristic by the operation presence or absence of the actuator in the control according to force. 本発明の変形例1における胴部の正面図である。It is a front view of the trunk | drum in the modification 1 of this invention. 図10に示す矢視XI−XI方向から見た胴部の断面図である。It is sectional drawing of the trunk | drum seen from the arrow XI-XI direction shown in FIG. 本発明の変形例1における別の態様の胴部の正面図である。It is a front view of the trunk | drum of another aspect in the modification 1 of this invention. 図12に示す矢視XIII−XIII方向から見た胴部の断面図である。It is sectional drawing of the trunk | drum seen from the arrow XIII-XIII direction shown in FIG. 本発明の変形例1における別の態様の胴部の正面図である。It is a front view of the trunk | drum of another aspect in the modification 1 of this invention. 図14に示す矢視XV−XV方向から見た胴部の断面図である。It is sectional drawing of the trunk | drum seen from the arrow XV-XV direction shown in FIG. 本発明の変形例2における胴部の正面図である。It is a front view of the trunk | drum in the modification 2 of this invention. 図16に示す矢視XVII−XVII方向から見た胴部の断面図である。It is sectional drawing of the trunk | drum seen from the arrow XVII-XVII direction shown in FIG. 本発明の変形例2における制御部の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the control part in the modification 2 of this invention. 本発明のグランドピアノへの適用例を説明する図である。It is a figure explaining the example of application to the grand piano of this invention. 本発明のカホンへの適用例を説明する図である。It is a figure explaining the example of application to the cajon of this invention. 図20に示す矢視XXI−XXI方向から見たカホンの断面図である。It is sectional drawing of the cajon seen from the arrow XXI-XXI direction shown in FIG. 本発明の変形例4における制御部の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the control part in the modification 4 of this invention.

<実施形態>
[外観構成]
図1は、本発明の実施形態におけるギター1の外観を説明する図である。本発明の楽器の一例であるギター1は、胴部10を有している。胴部10の表板11aには、響孔(サウンドホール)12、ブリッジ13およびサドル14が設けられている。表板11aは、弦2を支持するサドル14およびサドル14を支持するブリッジ13を介して、ブリッジ13と接続された部分から弦2の振動が伝達される。表板11aの振動についても、これとは逆の経路で弦2に伝達される。このブリッジ13およびサドル14は、全体として弦2を支持して表板11aに接続される弦支持部として機能する。弦2の振動が表板11aに伝達されると、表板11aは、振動に応じた音を放射する。ブリッジ13上には、加速度センサ20が設けられている。この例においては、加速度センサ20は、サドル14と接触しない位置に設けられている。
<Embodiment>
[Appearance composition]
FIG. 1 is a diagram illustrating the appearance of a guitar 1 according to an embodiment of the present invention. A guitar 1 which is an example of a musical instrument of the present invention has a trunk portion 10. A sound plate 12, a bridge 13, and a saddle 14 are provided on the front plate 11 a of the body portion 10. The vibration of the string 2 is transmitted from the portion connected to the bridge 13 to the front plate 11 a via the saddle 14 that supports the string 2 and the bridge 13 that supports the saddle 14. The vibration of the front plate 11a is also transmitted to the string 2 through the reverse path. The bridge 13 and the saddle 14 function as a string support portion that supports the string 2 as a whole and is connected to the front plate 11a. When the vibration of the string 2 is transmitted to the front plate 11a, the front plate 11a emits a sound corresponding to the vibration. An acceleration sensor 20 is provided on the bridge 13. In this example, the acceleration sensor 20 is provided at a position where it does not contact the saddle 14.

胴部10の側板11cは、表板11aの周辺部を支持している。操作部15は、側板11cに設けられている。この操作部15は、ロータリースイッチ、操作ボタンなどが設けられた操作パネルを有し、利用者による操作が受け付けられると、その操作内容を示す情報を出力する。操作部15には、メニュー画面などを表示する表示部が設けられていてもよい。なお、操作パネルには、さらに、不揮発性メモリを用いた記録媒体が差し込まれるスロット部が設けられていてもよい。また、側板11cには、さらに、外部からのオーディオ信号の入力を受け付ける入力端子などが設けられていてもよい。   The side plate 11c of the trunk portion 10 supports the peripheral portion of the front plate 11a. The operation unit 15 is provided on the side plate 11c. The operation unit 15 has an operation panel provided with a rotary switch, operation buttons, and the like. When an operation by the user is accepted, information indicating the operation content is output. The operation unit 15 may be provided with a display unit that displays a menu screen or the like. The operation panel may further be provided with a slot portion into which a recording medium using a nonvolatile memory is inserted. Further, the side plate 11c may be further provided with an input terminal for receiving an audio signal input from the outside.

図2は、本発明の実施形態における胴部10の正面図である。図3は、図2に示す矢視III−III方向から見た胴部の断面図である。図2は、ギター1のうち胴部10の部分を抽出して表した図である。図2、図3に示す図においては、ギター1の他の構成である弦2、指板などについては、記載を省略している。また、以下に説明する各構成の位置関係をわかりやすくするため、胴部10の内部に設けられる響棒についても、記載を省略している。   FIG. 2 is a front view of the body 10 in the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the trunk as seen from the direction of arrows III-III shown in FIG. FIG. 2 is a diagram showing the body 10 extracted from the guitar 1. In the diagrams shown in FIGS. 2 and 3, the description of the strings 2, fingerboard, and the like, which are other components of the guitar 1, is omitted. Moreover, in order to make the positional relationship of each structure demonstrated below easy to understand, description is abbreviate | omitted also about the sound stick provided in the inside of the trunk | drum 10. FIG.

胴部10は、表板11a、裏板11b、側板11cにより囲まれた内部空間BSを有する。表板11aには、上述したように、ブリッジ13が接続されている。ブリッジ13とサドル14との間には、力検出センサ30が設けられている。また、ブリッジ13には、加速度センサ20が設けられている。
側板11cの内部空間BS側には、エンドブロック55が設けられている。エンドブロック55には、支持部材50が接続されている。アクチュエータ40は、内部空間BSに設けられ、支持部材50によって、表板11aに対して接続されるように支持されている。この例においては、アクチュエータ40の表板11aに接続された部分は、表板11aの法線方向(アクチュエータが力を加える方向)から見たときに、加速度センサ20および力検出センサ30の位置を含むようになっている。制御部100は、支持部材50に設けられ、加速度センサ20および力検出センサ30からの信号に応じてアクチュエータ40の動作を制御する。
続いて、本発明の特徴部分であるアクチュエータ40の近傍における構成について、図4を用いて詳細に説明する。
The trunk | drum 10 has internal space BS enclosed by the front board 11a, the back board 11b, and the side board 11c. As described above, the bridge 13 is connected to the front plate 11a. A force detection sensor 30 is provided between the bridge 13 and the saddle 14. The bridge 13 is provided with an acceleration sensor 20.
An end block 55 is provided on the side plate 11c on the inner space BS side. A support member 50 is connected to the end block 55. The actuator 40 is provided in the internal space BS, and is supported by the support member 50 so as to be connected to the front plate 11a. In this example, the portion connected to the front plate 11a of the actuator 40 indicates the positions of the acceleration sensor 20 and the force detection sensor 30 when viewed from the normal direction of the front plate 11a (the direction in which the actuator applies force). It comes to include. The control unit 100 is provided on the support member 50 and controls the operation of the actuator 40 in accordance with signals from the acceleration sensor 20 and the force detection sensor 30.
Next, the configuration in the vicinity of the actuator 40, which is a characteristic part of the present invention, will be described in detail with reference to FIG.

[アクチュエータ40近傍の構成]
図4は、本発明の実施形態におけるアクチュエータ40近傍の構成を説明する図である。加速度センサ20は、表板11aの振動によって加速度センサ20に生じる振動方向(図4における上下方向)の加速度を検出する。すなわち、加速度センサ20は、表板11aのうちセンサが取り付けられた部分の加速度を検出する。加速度センサ20は、この検出結果を示す加速度検出信号Saを制御部100に出力する。加速度センサ20は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いた半導体式、光学式、機械式などの公知の構成を用いればよい。
[Configuration near the actuator 40]
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration in the vicinity of the actuator 40 according to the embodiment of the present invention. The acceleration sensor 20 detects the acceleration in the vibration direction (vertical direction in FIG. 4) generated in the acceleration sensor 20 due to the vibration of the front plate 11a. That is, the acceleration sensor 20 detects the acceleration of the portion of the front plate 11a where the sensor is attached. The acceleration sensor 20 outputs an acceleration detection signal Sa indicating the detection result to the control unit 100. The acceleration sensor 20 may use a known configuration such as a semiconductor type, an optical type, or a mechanical type using a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology.

力検出センサ30は、弦2からサドル14を介して力を受け、また表板11aからブリッジ13を介して力を受ける。力検出センサ30は、双方から受ける相対的な力を検出して、この検出結果を示す力検出信号Sfを制御部100に出力する。この力は、弦2が表板11aに対して、表板11aの法線方向(図4における上下方向)に加える力であり、以下、力Fsという。力Fsは、弦2の振動および表板11aの振動に応じて変動する。力検出センサ30は、例えば、圧電素子などを用いた公知の構成とすればよく、この例においては、インブリッジ式のピエゾピックアップと同様の構成である。   The force detection sensor 30 receives force from the string 2 through the saddle 14 and receives force from the top plate 11 a through the bridge 13. The force detection sensor 30 detects a relative force received from both sides, and outputs a force detection signal Sf indicating the detection result to the control unit 100. This force is a force that the string 2 applies to the front plate 11a in the normal direction (vertical direction in FIG. 4) of the front plate 11a, and is hereinafter referred to as force Fs. The force Fs varies according to the vibration of the string 2 and the vibration of the front plate 11a. The force detection sensor 30 may have a known configuration using, for example, a piezoelectric element, and in this example, has the same configuration as an in-bridge type piezo pickup.

アクチュエータ40は、後述するようにして制御部100から出力される駆動信号Spに応じて、表板11aに対して力Faを加える動作をする。アクチュエータ40は、この例においては、スピーカにおけるボイスコイルなどを用いた構成とするが、電気信号を機械的な力に変換する構成であれば、どのような構成を用いてもよい。アクチュエータ40と力検出センサ30および加速度センサ20とが上述した位置関係になっているため、アクチュエータ40からの力Faが加わる表板11aの部分は、ブリッジ13と接続された部分となる。そのため、アクチュエータ40からの力Faによる表板11aの振動は、直接的に力検出センサ30および加速度センサ20に伝達される。   The actuator 40 operates to apply a force Fa to the front plate 11a in accordance with a drive signal Sp output from the control unit 100 as will be described later. In this example, the actuator 40 is configured to use a voice coil or the like in a speaker. However, any configuration may be used as long as an electrical signal is converted into a mechanical force. Since the actuator 40, the force detection sensor 30, and the acceleration sensor 20 are in the above-described positional relationship, the portion of the front plate 11a to which the force Fa from the actuator 40 is applied is a portion connected to the bridge 13. Therefore, the vibration of the front plate 11 a due to the force Fa from the actuator 40 is directly transmitted to the force detection sensor 30 and the acceleration sensor 20.

また、アクチュエータ40は、支持部材50によって支持されているため、支持部材50を支点として、表板11aに力Faを作用させる。このように、支持部材50は、アクチュエータ40により支点として用いられるものであるから、表板11aよりも剛性の高い部材であることが望ましい。また、支持部材50は、表板11aの振動が伝達されにくい部材に接続されていることが望ましい。この例においては、支持部材50は、多角柱形状のブロック状のエンドブロック55に接続され、このエンドブロック55は、表板11aと概ね垂直方向に延在する側板11cに接続されている。したがって、アクチュエータ40に対しては、側板11c、エンドブロック55および支持部材50を経路としては、表板11aの振動がほとんど伝達されない。
続いて、制御部100の構成について説明する。
Further, since the actuator 40 is supported by the support member 50, the force Fa is applied to the front plate 11a with the support member 50 as a fulcrum. Thus, since the support member 50 is used as a fulcrum by the actuator 40, it is desirable that the support member 50 be a member having higher rigidity than the front plate 11a. Further, it is desirable that the support member 50 is connected to a member that is difficult to transmit the vibration of the front plate 11a. In this example, the support member 50 is connected to a block-shaped end block 55 having a polygonal column shape, and the end block 55 is connected to a side plate 11c extending in a direction substantially perpendicular to the front plate 11a. Therefore, the vibration of the front plate 11a is hardly transmitted to the actuator 40 through the side plate 11c, the end block 55 and the support member 50 as paths.
Next, the configuration of the control unit 100 will be described.

[制御部100の構成]
図5は、本発明の実施形態における制御部100の構成を説明するブロック図である。制御部100は、AD変換部110、DSP(Digital Signal Processor)120、DA変換部130および増幅部140を有する。AD変換部110は、加速度センサ20から加速度検出信号Saが入力され、力検出センサ30から力検出信号Sfが入力され、入力された信号をそれぞれデジタル信号に変換して出力する。
[Configuration of Control Unit 100]
FIG. 5 is a block diagram illustrating the configuration of the control unit 100 according to the embodiment of the present invention. The control unit 100 includes an AD conversion unit 110, a DSP (Digital Signal Processor) 120, a DA conversion unit 130, and an amplification unit 140. The AD conversion unit 110 receives the acceleration detection signal Sa from the acceleration sensor 20, receives the force detection signal Sf from the force detection sensor 30, converts the input signals into digital signals, and outputs the digital signals.

DSP120は、AD変換部110から入力される加速度検出信号Saおよび力検出信号Sfを用いて、設定されたパラメータに応じた演算をする信号処理を行い、演算結果として得られる演算信号Szを出力する。上記パラメータは、操作部15からの操作信号に応じて設定される。この例においては、パラメータとして、音響放射特性におけるピーク周波数を変更するためのパラメータGf、ピークの鋭さを変更するためのパラメータGq、全体的なレベルを調整するためのパラメータGpが設定される。なお、これらのパラメータは、予め決められた値となっていてもよいし、いずれかの値が「0」であってもよい。   The DSP 120 uses the acceleration detection signal Sa and the force detection signal Sf input from the AD conversion unit 110 to perform signal processing that performs calculations according to the set parameters, and outputs a calculation signal Sz obtained as a calculation result. . The parameters are set according to an operation signal from the operation unit 15. In this example, a parameter Gf for changing the peak frequency in the acoustic radiation characteristic, a parameter Gq for changing the sharpness of the peak, and a parameter Gp for adjusting the overall level are set as parameters. Note that these parameters may have predetermined values, or any of the values may be “0”.

DA変換部130は、DSPにおける信号処理によって出力されたデジタル信号の演算信号Szをアナログ信号に変換して出力する。増幅部140は、DA変換部130から出力された演算信号Szを増幅し、駆動信号Spとしてアクチュエータ40に出力する。これにより、アクチュエータ40は、駆動信号Spに応じた力を、表板11aと接続した部分に加える。
続いて、DSP120において行われる信号処理について説明する。
The DA conversion unit 130 converts the digital calculation signal Sz output by the signal processing in the DSP into an analog signal and outputs the analog signal. The amplifying unit 140 amplifies the calculation signal Sz output from the DA conversion unit 130 and outputs the amplified signal to the actuator 40 as a drive signal Sp. As a result, the actuator 40 applies a force corresponding to the drive signal Sp to the portion connected to the front plate 11a.
Subsequently, signal processing performed in the DSP 120 will be described.

[信号処理の内容]
DSP120は、加速度検出信号Saに対して、パラメータGfに応じた増幅処理をする。このようにして得られた信号(Gf・Sa)を加速度演算信号Szaという。DSP120は、加速度検出信号Saの時間に関する積分をするなどして、速度信号Svに変換し、パラメータGqに応じた増幅処理をする。このようにして得られた信号(Gq・Sv)を速度演算信号Szvという。DSP120は、力検出信号Sfに対して、パラメータGpに応じた増幅処理をする。このようにして得られた信号(Gp・Sf)を力演算信号Szpという。DSP120は、加速度演算信号Sza、速度演算信号Szvおよび力演算信号Szpを加算して合成し、演算信号Szとして出力する。なお、加速度演算信号Sza、速度演算信号Szvおよび力演算信号Szpに直流成分が存在する場合には、DCカットフィルタなどを用いて直流成分を除去してもよい。
[Contents of signal processing]
The DSP 120 amplifies the acceleration detection signal Sa according to the parameter Gf. The signal (Gf · Sa) thus obtained is referred to as an acceleration calculation signal Sza. The DSP 120 integrates the acceleration detection signal Sa with respect to time to convert it into a speed signal Sv and performs amplification processing according to the parameter Gq. The signal (Gq · Sv) obtained in this way is referred to as a speed calculation signal Szv. The DSP 120 amplifies the force detection signal Sf according to the parameter Gp. The signal (Gp · Sf) thus obtained is referred to as a force calculation signal Szp. The DSP 120 adds and combines the acceleration calculation signal Sza, the speed calculation signal Szv, and the force calculation signal Szp, and outputs the resultant as the calculation signal Sz. Note that when a DC component is present in the acceleration calculation signal Sza, the speed calculation signal Szv, and the force calculation signal Szp, the DC component may be removed using a DC cut filter or the like.

この演算信号Szを増幅した駆動信号Spにより、アクチュエータ40が動作して表板11aに力Faを加えて振動させることになる。この振動に与える影響について、力Faのうち、加速度演算信号Sza、速度演算信号Szvおよび力演算信号Szpのそれぞれの要素に分けて説明する。   By the drive signal Sp obtained by amplifying the calculation signal Sz, the actuator 40 operates and vibrates by applying a force Fa to the front plate 11a. The influence on the vibration will be described separately for each element of the acceleration calculation signal Sza, the speed calculation signal Szv, and the force calculation signal Szp in the force Fa.

[原理説明]
図6は、本発明の実施形態における制御部100における制御のモデルを説明する図である。上述した力Fsおよび力Faにより振動する振動板(主として表板11aおよびブリッジ13)を一次の質量系に近似すると、図6に示すモデルとなり、バネ・マス・ダンパ系の運動方程式(以下の式(1))で表される。なお、mは質量、cはダンパ定数、kはバネ定数である。
[Principle explanation]
FIG. 6 is a diagram illustrating a control model in the control unit 100 according to the embodiment of the present invention. When the vibration plate (mainly the front plate 11a and the bridge 13) that vibrates by the force Fs and the force Fa described above is approximated to a primary mass system, a model shown in FIG. 6 is obtained, and an equation of motion of a spring, mass, damper system (the following equation) (1)). Here, m is mass, c is a damper constant, and k is a spring constant.

Figure 0005716409
Figure 0005716409

ここで、アクチュエータ40からの力Faが与えられていない状態においては、モデル化された部分の振動板における共振周波数およびアドミタンスは、それぞれ以下の式(2)、式(3)により表される。これらの振動特性は、楽器としての音質に大きく関連する特性である。   Here, in a state where the force Fa from the actuator 40 is not applied, the resonance frequency and admittance in the modeled portion of the diaphragm are represented by the following equations (2) and (3), respectively. These vibration characteristics are characteristics greatly related to the sound quality as a musical instrument.

Figure 0005716409
Figure 0005716409

まず、振動板に加えられる力Faのうち、加速度演算信号Szaの成分についての振動板の振動への影響について説明する。この場合には、力Faは、以下の式(4)として示される。そのため、上述した式(1)は、以下の式(5)、式(6)のように表され、力Faにより質量mが変化するように作用する。   First, the influence of the component of the acceleration calculation signal Sza on the vibration of the diaphragm among the force Fa applied to the diaphragm will be described. In this case, the force Fa is expressed as the following equation (4). Therefore, the above-described formula (1) is expressed as the following formulas (5) and (6), and acts so that the mass m is changed by the force Fa.

Figure 0005716409
Figure 0005716409

したがって、共振周波数およびアドミタンスは、それぞれ以下の式(7)、式(8)により表され、設定されるパラメータGfの大きさにより値が変化する。   Therefore, the resonance frequency and the admittance are expressed by the following formulas (7) and (8), respectively, and the values change depending on the magnitude of the set parameter Gf.

Figure 0005716409
Figure 0005716409

図7は、加速度に応じた制御におけるアクチュエータ40の動作有無による周波数特性の違いの一例を説明する図である。図7は、振動特性について、アクチュエータ40を動作させない場合のスペクトルSoff、およびアクチュエータ40を動作させた場合のスペクトルSon_Apの例を示し、横軸が周波数、縦軸がレベルを示している。この例においては、Gfが正の値であるものとする。
図7に示す例においては、スペクトルSoffには、310Hzに表板11aの特徴的な共振周波数のピークが現れている。一方、アクチュエータ40を動作させることにより、スペクトルSon_Aに示すように、共振周波数が240Hzに低下することになる。この共振周波数の変化量は、パラメータGfの大きさによって決まる。
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of the difference in frequency characteristics depending on whether or not the actuator 40 is operated in the control according to the acceleration. FIG. 7 shows an example of the spectrum Soff when the actuator 40 is not operated and the spectrum Son_Ap when the actuator 40 is operated regarding the vibration characteristics, where the horizontal axis indicates the frequency and the vertical axis indicates the level. In this example, it is assumed that Gf is a positive value.
In the example shown in FIG. 7, a characteristic resonance frequency peak of the surface plate 11a appears at 310 Hz in the spectrum Soff. On the other hand, by operating the actuator 40, as shown in the spectrum Son_A, the resonance frequency is lowered to 240 Hz. The amount of change in the resonance frequency is determined by the magnitude of the parameter Gf.

ここで、すべてのピークについての周波数が低下しないのは、それらの周波数におけるピークが表板11aの共振によるものではなかったり、ピークとなる周波数で共振する振動モードにおいて、表板11aのうちアクチュエータ40から力を加えられる部分では振幅が少なかったりすることによるものである。なお、図示していないが、Gfを負の値とすれば、共振周波数を高くすることもできる。   Here, the frequency of all the peaks does not decrease because the peaks at those frequencies are not caused by the resonance of the front plate 11a, or in the vibration mode in which the peaks resonate at the peak frequency, the actuator 40 of the front plate 11a. This is due to the fact that the amplitude is small in the portion where the force can be applied. Although not shown, if Gf is a negative value, the resonance frequency can be increased.

続いて、振動板に加えられる力Faのうち、速度演算信号Szvの成分についての振動板の振動への影響について説明する。この場合には、力Faは、以下の式(9)として示される。そのため、上述した式(1)は、以下の式(10)、式(11)のように表され、力Faによりダンパ定数cが変化するように作用する。   Next, the influence of the component of the speed calculation signal Szv on the vibration of the diaphragm among the force Fa applied to the diaphragm will be described. In this case, the force Fa is expressed as the following equation (9). Therefore, the above-described equation (1) is expressed as the following equations (10) and (11), and acts so that the damper constant c is changed by the force Fa.

Figure 0005716409
Figure 0005716409

したがって、アドミタンスは、それぞれ以下の式(12)により表され、設定されるパラメータGqの大きさにより値が変化する。共振周波数については、式(2)と同じである。   Therefore, the admittance is expressed by the following expression (12), and the value changes depending on the size of the set parameter Gq. The resonance frequency is the same as that in Equation (2).

Figure 0005716409
Figure 0005716409

図8は、速度に応じた制御におけるアクチュエータ40の動作有無による周波数特性の違いの一例を説明する図である。図8は、振動特性について、アクチュエータ40を動作させない場合のスペクトルSoff、およびアクチュエータ40を動作させた場合のスペクトルSon_Vp、Son_Vmを示し、横軸が周波数、縦軸がレベルを示している。
図8に示す例においては、アクチュエータ40を動作させることにより、パラメータGqが正の値である場合には、スペクトルSon_Vpに示すように、スペクトルSoffよりもピークが鋭くなる。一方、パラメータGqが負の値である場合には、スペクトルSon_Vmに示すように、スペクトルSoffよりもピークが鈍くなる。
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of the difference in frequency characteristics depending on whether or not the actuator 40 is operated in the control according to the speed. FIG. 8 shows the spectrum Soff when the actuator 40 is not operated and the spectra Son_Vp and Son_Vm when the actuator 40 is operated, with the horizontal axis indicating the frequency and the vertical axis indicating the level.
In the example shown in FIG. 8, by operating the actuator 40, when the parameter Gq is a positive value, the peak becomes sharper than the spectrum Soff as shown in the spectrum Son_Vp. On the other hand, when the parameter Gq is a negative value, the peak becomes duller than the spectrum Soff as shown in the spectrum Son_Vm.

ここで、すべてのピークについての鋭さの変化量が同じにならないのは、各ピークが表板11aの共振によるものではなかったり、ピークとなる周波数で共振する振動モードにおいて、表板11aのうちアクチュエータ40から力を加えられる部分では振幅が少なかったりすることによるものである。   Here, the amount of change in sharpness for all peaks is not the same because each peak is not due to resonance of the surface plate 11a, or in the vibration mode in which resonance occurs at the peak frequency, the actuator of the surface plate 11a. This is due to the fact that the portion where force can be applied from 40 has a small amplitude.

続いて、振動板に加えられる力Faのうち、力演算信号Szpの成分についての振動板の振動への影響について説明する。この場合には、力Faは、以下の式(13)として示される。そのため、上述した式(1)は、以下の式(14)、式(15)のように表され、力Faにより弦2からの力Fsが変化するように作用する。   Next, the influence of the component of the force calculation signal Szp on the vibration of the diaphragm among the force Fa applied to the diaphragm will be described. In this case, the force Fa is expressed as the following equation (13). Therefore, the above-described equation (1) is expressed as the following equations (14) and (15), and acts so that the force Fs from the string 2 is changed by the force Fa.

Figure 0005716409
Figure 0005716409

したがって、アドミタンスは、それぞれ以下の式(16)により表され、設定されるパラメータGpの大きさにより値が変化する。共振周波数については、式(2)と同じである。   Accordingly, the admittance is expressed by the following equation (16), and the value changes depending on the size of the set parameter Gp. The resonance frequency is the same as that in Equation (2).

Figure 0005716409
Figure 0005716409

図9は、力に応じた制御におけるアクチュエータ40の動作有無による周波数特性の違いの一例を説明する図である。図9は、音響放射特性について、アクチュエータ40を動作させない場合のスペクトルSoff、およびアクチュエータ40を動作させた場合のスペクトルSon_Fp、Son_Fmを示し、横軸が周波数、縦軸がレベルを示している。
図9に示す例においては、アクチュエータ40を動作させることにより、パラメータGpが正の値である場合には、スペクトルSon_Fpに示すように、スペクトルSoffよりも全体的にレベルが高くなる。一方、パラメータGpが負の値である場合には、スペクトルSon_Fmに示すように、スペクトルSoffよりもレベルが低くなる。
ここで、各周波数の成分についてのレベルの変化量が同じにならないのは、表板11aの振動特性などによるものである。
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of the difference in frequency characteristics depending on whether or not the actuator 40 is operated in the control according to the force. FIG. 9 shows the spectrum Soff when the actuator 40 is not operated, and the spectra Son_Fp and Son_Fm when the actuator 40 is operated, with the horizontal axis indicating the frequency and the vertical axis indicating the level.
In the example shown in FIG. 9, by operating the actuator 40, when the parameter Gp is a positive value, the level is generally higher than the spectrum Soff as indicated by the spectrum Son_Fp. On the other hand, when the parameter Gp is a negative value, the level is lower than the spectrum Soff as shown in the spectrum Son_Fm.
Here, the amount of change in level for each frequency component is not the same because of vibration characteristics of the front plate 11a.

以上が、アクチュエータ40の力Faにより表板11aの振動に与える影響について、加速度演算信号Sza、速度演算信号Szvおよび力演算信号Szpのそれぞれの要素に分けた説明である。上述したように、アクチュエータ40の表板11aへ加える力Faは、加速度演算信号Sza、速度演算信号Szvおよび力演算信号Szpの各要素を加算して合成して決められている。したがって、振動板に対してアクチュエータ40から加わる力Faは、以下の式(17)のように表される。そして、共振周波数およびアドミタンスは、それぞれ以下の式(18)、式(19)により表されることになる。   The above is an explanation of the influence of the force Fa of the actuator 40 on the vibration of the front plate 11a divided into the elements of the acceleration calculation signal Sza, the speed calculation signal Szv, and the force calculation signal Szp. As described above, the force Fa applied to the front plate 11a of the actuator 40 is determined by adding and combining the elements of the acceleration calculation signal Sza, the speed calculation signal Szv, and the force calculation signal Szp. Therefore, the force Fa applied from the actuator 40 to the diaphragm is expressed by the following equation (17). The resonance frequency and admittance are expressed by the following equations (18) and (19), respectively.

Figure 0005716409
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このようにして、制御部100は、加速度検出信号Saおよび力検出信号Sfを用いて、パラメータGf、Gq、Gpに基づいて駆動信号Spを出力し、アクチュエータ40を動作させる。この結果、表板11aは、弦2から伝達された振動に基づく振動だけでなく、アクチュエータ40からも振動させられることで、設定されたパラメータに応じて振動特性が実質的に変化した状態となる。このとき、アクチュエータ40は、支持部材50を支点として、表板11aに力を作用させるため、強制的に表板11aの振動特性を変化させた状態を作り出すことができる。したがって、本発明の実施形態におけるギター1は、表板11aの振動特性を実質的に変化させることにより、音質を変化させて発音することができる。   In this way, the control unit 100 outputs the drive signal Sp based on the parameters Gf, Gq, and Gp using the acceleration detection signal Sa and the force detection signal Sf, and operates the actuator 40. As a result, not only the vibration based on the vibration transmitted from the string 2 but also the actuator 40 is vibrated, so that the vibration characteristic is substantially changed according to the set parameters. . At this time, since the actuator 40 applies a force to the front plate 11a with the support member 50 as a fulcrum, a state in which the vibration characteristic of the front plate 11a is forcibly changed can be created. Therefore, the guitar 1 according to the embodiment of the present invention can produce sound with varying sound quality by substantially changing the vibration characteristics of the front plate 11a.

<変形例>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
[変形例1]
上述した実施形態においては、支持部材50は、一端がエンドブロック55に接続され、他端でアクチュエータ40を支持していたが、別の態様で構成されていてもよい。以下、複数の例について説明する。
<Modification>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can be implemented in various aspects as follows.
[Modification 1]
In the embodiment described above, one end of the support member 50 is connected to the end block 55 and the other end supports the actuator 40. However, the support member 50 may be configured in another manner. Hereinafter, a plurality of examples will be described.

図10は、本発明の変形例1における胴部10Aの正面図である。図11は、図10に示す矢視XI−XI方向から見た胴部10Aの断面図である。この例においては、支持部材50Aは、一端が実施形態と同様に、エンドブロック55に接続され、他端がネックブロック56に接続されている。アクチュエータ40を支持する支持部材50Aがこのように構成されることにより、支持部材50Aは、表板11aの振動がさらに伝達されにくくなる。以上が第1の例についての説明である。   FIG. 10 is a front view of the trunk portion 10A in the first modification of the present invention. FIG. 11 is a cross-sectional view of the trunk portion 10A viewed from the direction of arrows XI-XI shown in FIG. In this example, the support member 50 </ b> A has one end connected to the end block 55 and the other end connected to the neck block 56 as in the embodiment. By configuring the support member 50A that supports the actuator 40 in this way, the support member 50A is more difficult to transmit the vibration of the front plate 11a. The above is the description of the first example.

図12は、本発明の変形例1における別の態様の胴部10Bの正面図である。図13は、図12に示す矢視XIII−XIII方向から見た胴部10Bの断面図である。この例においては、支持部材50Bは、第1支持部材50B−1、第2支持部材50B−2、第3支持部材50B−3、第4支持部材50B−4および第5支持部材50B−5を有する。第1支持部材50B−1は、アクチュエータ40を支持する部材である。   FIG. 12 is a front view of a trunk portion 10B of another aspect in the first modification of the present invention. 13 is a cross-sectional view of the body portion 10B as seen from the direction of arrows XIII-XIII shown in FIG. In this example, the support member 50B includes a first support member 50B-1, a second support member 50B-2, a third support member 50B-3, a fourth support member 50B-4, and a fifth support member 50B-5. Have. The first support member 50 </ b> B- 1 is a member that supports the actuator 40.

第2支持部材50B−2は、側板11cと表板11aとの境界部分11acと、第1支持部材50B−1に一端とを連結している。第3支持部材50B−3は、側板11cと表板11aとの境界部分11acと、第1支持部材50B−1の他端とを連結している。第4支持部材50B−4は、側板11cと裏板11bとの境界部分11bcと、第1支持部材50B−1の一端とを連結している。第5支持部材50B−5は、側板11cと裏板11bとの境界部分11bcと、第1支持部材50B−1の他端とを連結している。
なお、第1支持部材50B−1は、側板11cに直接接続される構成としてもよいが、第2支持部材50B−2、第3支持部材50B−3、第4支持部材50B−4および第5支持部材50B−5を介して、境界部分11ac、11bcに接続されることにより、表板11aの振動がより伝達されにくくなる。以上が第2の例についての説明である。
The second support member 50B-2 connects a boundary portion 11ac between the side plate 11c and the front plate 11a and one end of the first support member 50B-1. The third support member 50B-3 connects the boundary portion 11ac between the side plate 11c and the front plate 11a and the other end of the first support member 50B-1. The fourth support member 50B-4 connects the boundary portion 11bc between the side plate 11c and the back plate 11b and one end of the first support member 50B-1. The fifth support member 50B-5 connects the boundary portion 11bc between the side plate 11c and the back plate 11b and the other end of the first support member 50B-1.
The first support member 50B-1 may be configured to be directly connected to the side plate 11c, but the second support member 50B-2, the third support member 50B-3, the fourth support member 50B-4, and the fifth. By being connected to the boundary portions 11ac and 11bc via the support member 50B-5, the vibration of the front plate 11a is less likely to be transmitted. The above is the description of the second example.

図14は、本発明の変形例1における別の態様の胴部10Cの正面図である。図15は、図14に示す矢視XV−XV方向から見た胴部10Cの断面図である。この例においては、支持部材50Cは、ブロック状の部材であり、裏板11bに接続されている。表板11aの振動が側板11cを介して裏板11bに伝達されにくい構造である場合、表板11aよりも裏板11bの剛性が高い場合には好適である。   FIG. 14 is a front view of a trunk portion 10C according to another aspect of the first modification of the present invention. FIG. 15 is a cross-sectional view of the trunk portion 10 </ b> C viewed from the direction of arrows XV-XV shown in FIG. 14. In this example, the support member 50C is a block-shaped member and is connected to the back plate 11b. This is suitable when the vibration of the front plate 11a is not easily transmitted to the back plate 11b via the side plate 11c, and when the rigidity of the back plate 11b is higher than that of the front plate 11a.

[変形例2]
上述した実施形態においては、アクチュエータ40は、1台であったが、複数台であってもよい。この場合には、各アクチュエータ40について、力検出センサ30、加速度センサ20および制御部100が設けられていてもよい。各アクチュエータ40を支持する支持部材50は、1つの支持部材50を共通に用いてもよいし、アクチュエータ40毎に支持部材50を設けてもよい。アクチュエータ40が2台あり、一方のアクチュエータは、力検出信号Sfに基づいて動作し、他方のアクチュエータは、加速度検出信号Saに基づいて動作する場合について、図16、図17、図18を用いて説明する。
[Modification 2]
In the embodiment described above, there is one actuator 40, but a plurality of actuators may be provided. In this case, for each actuator 40, the force detection sensor 30, the acceleration sensor 20, and the control unit 100 may be provided. As the support member 50 that supports each actuator 40, one support member 50 may be used in common, or a support member 50 may be provided for each actuator 40. A case where there are two actuators 40, one actuator operates based on the force detection signal Sf, and the other actuator operates based on the acceleration detection signal Sa, is used with reference to FIGS. explain.

図16は、本発明の変形例2における胴部10Dの正面図である。図17は、図16に示す矢視XVII−XVII方向から見た胴部10Dの断面図である。ブリッジ13には加速度センサ20が設けられていないが、加速度センサ20Dが表板11aの中央部(響孔12近傍)に設けられている。アクチュエータ40D−1は、実施形態における構成と同様に、エンドブロック55に接続された支持部材50D−1によって支持されている。一方、アクチュエータ40D−2は、ネックブロック56に接続された支持部材50D−2によって支持され、加速度センサ20Dが設けられた部分の表板11aに接続されている。アクチュエータ40D−2が接続される表板11aの位置は、振動を制御したい特定の振動モードにおいて、振幅が大きくなる位置であるとよく、最大振幅となる位置に近いことが望ましい。   FIG. 16 is a front view of the body portion 10D according to Modification 2 of the present invention. 17 is a cross-sectional view of the body portion 10D viewed from the direction of the arrow XVII-XVII shown in FIG. The bridge 13 is not provided with the acceleration sensor 20, but the acceleration sensor 20D is provided in the central portion (near the sound hole 12) of the front plate 11a. The actuator 40D-1 is supported by a support member 50D-1 connected to the end block 55, similarly to the configuration in the embodiment. On the other hand, the actuator 40D-2 is supported by a support member 50D-2 connected to the neck block 56, and is connected to the surface plate 11a of the portion where the acceleration sensor 20D is provided. The position of the front plate 11a to which the actuator 40D-2 is connected may be a position where the amplitude becomes large in a specific vibration mode in which vibration is to be controlled, and is preferably close to a position where the maximum amplitude is obtained.

支持部材50D−1には、制御部100D−1が設けられ、支持部材50D−2には、制御部100D−2が設けられている。制御部100D−1は、力検出信号Sfに基づいてアクチュエータ40D−1を動作させ、制御部100D−2は、加速度検出信号Saに基づいてアクチュエータ40D−2を動作させる構成になっている。   The support member 50D-1 is provided with a control unit 100D-1, and the support member 50D-2 is provided with a control unit 100D-2. The control unit 100D-1 operates the actuator 40D-1 based on the force detection signal Sf, and the control unit 100D-2 is configured to operate the actuator 40D-2 based on the acceleration detection signal Sa.

図18は、本発明の変形例2における制御部100D−1(図18(a))、100D−2(図18(b))の構成を説明するブロック図である。制御部100D−1は、図18(a)に示すように、実施形態における制御部100と比べて、加速度センサ20からの加速度検出信号Saが入力されない点が異なっている。したがって、制御部100D−1においては、力Fsに応じて、DSP120D−1が演算を行って、アクチュエータ40D−1の動作の制御を行う。また、制御部100D−2は、図18(b)に示すように、実施形態における制御部100と比べて、力検出センサ30からの力検出信号Sfが入力されない点が異なっている。したがって、制御部100D−2においては、加速度センサ20Dにおいて検出された加速度に応じて、DSP120D−2が演算を行って、アクチュエータ40D−2の動作の制御を行う。   FIG. 18 is a block diagram illustrating the configuration of the control units 100D-1 (FIG. 18A) and 100D-2 (FIG. 18B) according to the second modification of the present invention. As shown in FIG. 18A, the control unit 100D-1 is different from the control unit 100 in the embodiment in that the acceleration detection signal Sa from the acceleration sensor 20 is not input. Therefore, in the control unit 100D-1, the DSP 120D-1 performs an operation according to the force Fs to control the operation of the actuator 40D-1. Further, as shown in FIG. 18B, the control unit 100D-2 is different from the control unit 100 in the embodiment in that the force detection signal Sf from the force detection sensor 30 is not input. Accordingly, in the control unit 100D-2, the DSP 120D-2 performs calculation according to the acceleration detected by the acceleration sensor 20D, and controls the operation of the actuator 40D-2.

なお、表板11aに力を加えるアクチュエータの動作の制御は、力検出センサの検出結果に応じて行われるものと、加速度センサに応じて行われるものとの双方を含んでいる構成について説明してきたが、いずれかのセンサの検出結果に応じて行われる構成であってもよい。すなわち、アクチュエータ40D−1またはアクチュエータ40D−2の一方が存在しない構成であってもよい。アクチュエータ40D−1が存在しない構成である場合には、力検出センサ30、支持部材50D−1および制御部100D−1についても存在しない構成である。一方、アクチュエータ40D−2が存在しない構成である場合には、加速度センサ20D、支持部材50D−2および制御部100D−2についても存在しない構成である。   It should be noted that the control of the operation of the actuator that applies a force to the front plate 11a has been described with respect to a configuration that includes both what is performed according to the detection result of the force detection sensor and what is performed according to the acceleration sensor. However, the structure performed according to the detection result of either sensor may be sufficient. That is, a configuration in which one of the actuator 40D-1 or the actuator 40D-2 does not exist may be employed. In the case where the actuator 40D-1 does not exist, the force detection sensor 30, the support member 50D-1, and the control unit 100D-1 do not exist. On the other hand, when the actuator 40D-2 does not exist, the acceleration sensor 20D, the support member 50D-2, and the control unit 100D-2 do not exist.

[変形例3]
上述した実施形態においては、ギターにおける本発明の適用例について説明したが、ヴァイオリンなどの他の楽器について適用してもよい。また、適用可能な楽器としては、この他にも、音を放射する振動板を有する構成であればよい。例えば、アコースティックピアノであれば、響板が振動板として機能する。
[Modification 3]
In the above-described embodiment, the application example of the present invention in the guitar has been described. However, the present invention may be applied to other musical instruments such as a violin. In addition to the above, applicable musical instruments may be configured to have a diaphragm that radiates sound. For example, in the case of an acoustic piano, the sound board functions as a diaphragm.

図19は、本発明のグランドピアノ1Eへの適用例を説明する図である。図19においては、グランドピアノの響板が設けられた部分を示す図である。グランドピアノ1Eは、側板11Ecに接続された響板11Eaおよび直支柱55Eを有する。また、響板11Eaには、弦2Eを支持するブリッジ13Eが接続されている。   FIG. 19 is a diagram for explaining an application example of the present invention to the grand piano 1E. In FIG. 19, it is a figure which shows the part in which the sound board of the grand piano was provided. The grand piano 1E has a soundboard 11Ea and a straight column 55E connected to the side plate 11Ec. The soundboard 11Ea is connected to a bridge 13E that supports the string 2E.

図19(a)に示すように、響板11Ea上のブリッジ13Eの近傍には、加速度センサ20E1が設けられている。また、響板11Eaとブリッジ13Eとの間には、その一部に力検出センサ30Eが設けられている。力検出センサ30Eは、弦2Eからの響板11Eaへの力、すなわち、実施形態における力Fsに相当する力を検出する。アクチュエータ40Eは、直支柱55Eに接続された支持部材50Eに支持されている。また、アクチュエータ40Eは、響板11Eaのブリッジ13E(力検出センサ30E)が接続された部分に接続している。
制御部100E1は、実施形態における制御部100と同様に、加速度センサ20E1からの加速度検出信号Saおよび力検出センサ30Eからの力検出信号Sfに応じて、アクチュエータ40Eの動作を制御する。この制御により、アクチュエータ40Eは、支持部材50Eを支点として、響板11Eaに力を作用させる。
As shown in FIG. 19A, an acceleration sensor 20E1 is provided in the vicinity of the bridge 13E on the soundboard 11Ea. Further, a force detection sensor 30E is provided in part between the soundboard 11Ea and the bridge 13E. The force detection sensor 30E detects a force from the string 2E to the soundboard 11Ea, that is, a force corresponding to the force Fs in the embodiment. The actuator 40E is supported by a support member 50E connected to the straight column 55E. The actuator 40E is connected to the portion of the soundboard 11Ea to which the bridge 13E (force detection sensor 30E) is connected.
Similar to the control unit 100 in the embodiment, the control unit 100E1 controls the operation of the actuator 40E according to the acceleration detection signal Sa from the acceleration sensor 20E1 and the force detection signal Sf from the force detection sensor 30E. By this control, the actuator 40E applies a force to the soundboard 11Ea with the support member 50E as a fulcrum.

また、別の態様として、図19(b)に示すように、アクチュエータ40Eが、響板11Eaのブリッジ13E(力検出センサ30E)が接続された部分以外に接続していてもよい。この場合には、響板11Eaにおけるアクチュエータ40Eが接続された部分に加速度センサ20E2を設けるようにすればよい。このようなアクチュエータ40Eを制御する制御部100E2は、上述した変形例2における制御部100D−2と同様に、加速度センサ20E2からの加速度検出信号Saに応じて、アクチュエータ40Eの動作を制御する。なお、支持部材50Eは、直支柱55Eに接続されていたが、響板11Ea以外であれば、楽器の筐体を構成する構造体の別の場所に接続されていてもよい。   As another aspect, as shown in FIG. 19 (b), the actuator 40E may be connected to a portion other than the portion where the bridge 13E (force detection sensor 30E) of the soundboard 11Ea is connected. In this case, the acceleration sensor 20E2 may be provided in a portion of the soundboard 11Ea to which the actuator 40E is connected. The control unit 100E2 that controls the actuator 40E controls the operation of the actuator 40E according to the acceleration detection signal Sa from the acceleration sensor 20E2, similarly to the control unit 100D-2 in Modification 2 described above. In addition, although the supporting member 50E was connected to the straight support | pillar 55E, if it is except the sound board 11Ea, you may be connected to another place of the structure which comprises the housing | casing of a musical instrument.

また、アコースティックピアノのように、弦などの振動体からの振動が伝達される振動板を有する弦楽器に限られず、本発明は、カホンなどの打面が振動板として機能する体鳴楽器にも適用可能である。カホンへ適用した場合の構成について、図20、図21を用いて説明する。   Further, the present invention is not limited to a stringed instrument having a diaphragm that transmits vibration from a vibrating body such as a string like an acoustic piano, and the present invention is also applied to a body sound instrument in which a striking surface of a cajon or the like functions as a diaphragm. Is possible. A configuration when applied to a cajon will be described with reference to FIGS.

図20は、本発明のカホン1Fへの適用例を説明する図である。図21は、図20に示す矢視XXI−XXI方向から見たカホン1Fの断面図である。この例におけるカホン1Fは、実施形態における表板11aに相当する表板(打面)11Faと、裏板11bに相当する裏板(背面)11Fbと、側板11cに相当する4枚の側板(2面の側面、底面および座面)11Fcと有し、これらの6枚の板状部材により直方体を構成している。裏板11bには、響孔12Fが設けられている。表板11Faには、加速度センサ20Fが設けられている。アクチュエータ40Fは、表板11Faの加速度センサ20Fが設けられた部分に接続するように、側板(底面、座面)11Fcに接続された支持部材50Fにより支持されている。制御部100Fは、上述の制御部100E2と同様に、加速度センサ20Fからの加速度検出信号Saに応じて、アクチュエータ40Fの動作を制御する。   FIG. 20 is a diagram for explaining an application example of the present invention to the cajon 1F. 21 is a cross-sectional view of the cajon 1F viewed from the direction of the arrow XXI-XXI shown in FIG. The cajon 1F in this example includes a front plate (hitting surface) 11Fa corresponding to the front plate 11a in the embodiment, a back plate (rear surface) 11Fb corresponding to the back plate 11b, and four side plates (2) corresponding to the side plate 11c. 11Fc, and the six plate-like members constitute a rectangular parallelepiped. A sound hole 12F is provided in the back plate 11b. An acceleration sensor 20F is provided on the front plate 11Fa. The actuator 40F is supported by a support member 50F connected to the side plate (bottom surface, seat surface) 11Fc so as to be connected to a portion of the front plate 11Fa where the acceleration sensor 20F is provided. The control unit 100F controls the operation of the actuator 40F according to the acceleration detection signal Sa from the acceleration sensor 20F, similarly to the above-described control unit 100E2.

上述のように、本発明は、ギターへの適用だけなく、表板、響板などの振動により音を放射する振動板を有する楽器であれば、どのような楽器にも適用することができる。   As described above, the present invention can be applied not only to a guitar but also to any musical instrument as long as it has a diaphragm that emits sound by vibration of a front plate, a soundboard, and the like.

[変形例4]
上述した実施形態において、DSP120は、演算信号を演算するにあたり、支持部材50の振動に応じた補正を行うようにしてもよい。この場合には、以下のように構成すればよい。
[Modification 4]
In the above-described embodiment, the DSP 120 may perform correction according to the vibration of the support member 50 when calculating the calculation signal. In this case, the configuration is as follows.

図22は、本発明の変形例4における制御部100Gの構成を説明するブロック図である。制御部100Gは、実施形態における制御部100に加えて、補正用センサ150を有している。補正用センサ150は、支持部材50に取り付けられ、支持部材50の振動により生じる加速度を検出し、検出結果を示す補正用加速度検出信号Scを出力する。AD変換部110Gにおいては、さらに、アナログ信号として出力される補正用加速度検出信号Scをデジタル信号に変換する。DSP120Gは、補正用加速度検出信号Scを用いて演算信号Szに対して補正を行う。   FIG. 22 is a block diagram illustrating the configuration of the control unit 100G in the fourth modification of the present invention. The control unit 100G includes a correction sensor 150 in addition to the control unit 100 in the embodiment. The correction sensor 150 is attached to the support member 50, detects acceleration generated by vibration of the support member 50, and outputs a correction acceleration detection signal Sc indicating the detection result. The AD conversion unit 110G further converts the correction acceleration detection signal Sc output as an analog signal into a digital signal. The DSP 120G corrects the calculation signal Sz using the correction acceleration detection signal Sc.

支持部材50が振動すると、アクチュエータ40が表板11aに力を作用させるときの支点が振動することになるため、実際に表板11aに加わる力が、本来作用させるべき力Faと異なる場合がある。このため、DSP120Gは、実際にアクチュエータ40から表板11aに加える力が、本来作用させるべき力Faに近づくように、補正処理を行う。具体的な補正処理については、様々な演算方法があるが、支持部材50の振動状態を検出した結果を用いた演算方法であれば、どのような方法であってもよい。   When the support member 50 vibrates, the fulcrum when the actuator 40 applies a force to the front plate 11a vibrates, and thus the force actually applied to the front plate 11a may be different from the force Fa to be applied originally. . For this reason, the DSP 120G performs the correction process so that the force actually applied from the actuator 40 to the front plate 11a approaches the force Fa to be originally applied. Although there are various calculation methods for specific correction processing, any calculation method using the result of detecting the vibration state of the support member 50 may be used.

[変形例5]
上述した実施形態においては、加速度センサ20が用いられていたが、加速度センサに限らず、速度センサ、変位センサなど、表板11aの振動状態を検出するセンサ(振動検出センサ)であればどのようなセンサを用いてもよい。これらのセンサは、例えば光学式、磁気式、音波式などにより速度、変位を検出する公知の構成を用いればよい。速度センサを用いた場合には、加速度を速度の時間に関する微分により算出すればよい。また、変位センサを用いた場合には、加速度を変位の時間に関する2階微分、速度を変位の時間に関する1階微分として算出すればよい。なお、変位センサについては、支持部材50と表板11aとの距離を検出する距離センサを用いて、基準となる距離からの変化量を変位として検出するようにしてもよい。
[Modification 5]
In the above-described embodiment, the acceleration sensor 20 is used. However, the sensor is not limited to the acceleration sensor, and may be any sensor (vibration detection sensor) that detects the vibration state of the front plate 11a, such as a speed sensor or a displacement sensor. A simple sensor may be used. These sensors may use a known configuration that detects speed and displacement by, for example, an optical method, a magnetic method, a sound wave method, and the like. When a speed sensor is used, the acceleration may be calculated by differentiation with respect to speed time. When a displacement sensor is used, the acceleration may be calculated as a second-order derivative with respect to the displacement time, and the speed may be calculated as a first-order derivative with respect to the displacement time. In addition, about a displacement sensor, you may make it detect the variation | change_quantity from the distance used as a reference | standard as a displacement using the distance sensor which detects the distance of the supporting member 50 and the surface board 11a.

[変形例6]
上述した実施形態においては、アクチュエータ40と加速度センサ20または力検出センサ30との位置関係は、アクチュエータ40の表板11aに接続された部分が、表板11aの法線方向から見たときに、加速度センサ20および力検出センサ30が取り付けられら部分を含むようになっていたが、含まなくてもよい。アクチュエータ40の表板11aに接続された部分と、各センサが取り付けられた部分がずれるほど、センサが取り付けられた部分に対しては間接的に力が加えられることになり、上述した振動特性の制御態様(ピークの周波数変化の制御、ピークの鋭さの制御、レベルの制御)とは異なる変化をするようになってくる。このような場合であっても、アクチュエータ40の動作をさせない場合と動作させた場合とで、実施形態とは別の音質に変化させることができる。アクチュエータ40が接続される表板11aの位置は、上述したように、振動を制御したい特定の振動モードにおいて、振幅が大きくなる位置であるとよく、最大振幅となる位置に近いことが望ましい。
[Modification 6]
In the above-described embodiment, the positional relationship between the actuator 40 and the acceleration sensor 20 or the force detection sensor 30 is such that the portion connected to the front plate 11a of the actuator 40 is viewed from the normal direction of the front plate 11a. Although the acceleration sensor 20 and the force detection sensor 30 are attached, the portions are included, but may not be included. As the portion connected to the surface plate 11a of the actuator 40 and the portion to which each sensor is attached are shifted, a force is indirectly applied to the portion to which the sensor is attached. The change is different from the control mode (peak frequency change control, peak sharpness control, level control). Even in such a case, the sound quality different from that of the embodiment can be changed depending on whether the actuator 40 is not operated or operated. As described above, the position of the front plate 11a to which the actuator 40 is connected is preferably a position where the amplitude is increased in a specific vibration mode in which vibration is desired to be controlled, and is preferably close to a position where the maximum amplitude is obtained.

[変形例7]
上述した実施形態において、DSP120は、表板11aの加速度、速度に応じた演算を行っていたが、変位に応じた演算を行ってもよい。すなわち、速度信号Svの時間に関する積分をするなどして、変位信号Sxに変換して演算すればよい。そして、設定されたパラメータGkに応じて演算した結果が、演算信号Szに合成されるようにすればよい。
変位に応じた制御を行うと、実質的にバネ定数kが変化することになるから、加速度に応じた制御と同様に、共振周波数、アドミタンスともに変化させることができる。
[Modification 7]
In the above-described embodiment, the DSP 120 performs the calculation according to the acceleration and the speed of the front plate 11a, but may perform the calculation according to the displacement. In other words, the calculation may be performed by converting the velocity signal Sv into the displacement signal Sx by integrating the time signal Sv. Then, the calculation result according to the set parameter Gk may be combined with the calculation signal Sz.
When the control according to the displacement is performed, the spring constant k substantially changes. Therefore, similarly to the control according to the acceleration, both the resonance frequency and the admittance can be changed.

1…ギター、1E…グランドピアノ、1F…カホン、2,2E…弦、10,10A,10B,10C,10D…胴部、11a,11Fa…表板、11Ea…響板、11b,11Fb…裏板、11c,11Ec,11Fc…側板、12,12F…響孔、13,13E…ブリッジ、14…サドル、15…操作部、20,20D,20E1,20E2,20F…加速度センサ、30,30E…力検出センサ、40,40D−1,40D−2,40E,40F…アクチュエータ、50,50A,50B,50C,50D−1,50D−2,50E,50F…支持部材、55…エンドブロック、55E…直支柱、56…ネックブロック、100,100D−1,100D−2,100E1,100E2,100F,100G…制御部、110,110D−1,110D−2,110G…AD変換部、120,120D−1,120D−2,120G…DSP、130…DA変換部、140…増幅部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Guitar, 1E ... Grand piano, 1F ... Cajon, 2, 2E ... String, 10, 10A, 10B, 10C, 10D ... Trunk, 11a, 11Fa ... Front board, 11Ea ... Sound board, 11b, 11Fb ... Back board 11c, 11Ec, 11Fc ... side plate, 12, 12F ... sound hole, 13, 13E ... bridge, 14 ... saddle, 15 ... operation part, 20, 20D, 20E1, 20E2, 20F ... acceleration sensor, 30, 30E ... force detection Sensor, 40, 40D-1, 40D-2, 40E, 40F ... Actuator, 50, 50A, 50B, 50C, 50D-1, 50D-2, 50E, 50F ... Support member, 55 ... End block, 55E ... Straight support 56 ... Neck block, 100, 100D-1, 100D-2, 100E1, 100E2, 100F, 100G ... Control unit, 110, 110D 1,110D-2,110G ... AD conversion unit, 120,120D-1,120D-2,120G ... DSP, 130 ... DA conversion section, 140 ... amplifier unit

Claims (8)

振動する弦と、
前記弦を支持する弦支持部と、
前記弦支持部と接続し、前記弦の振動が当該弦支持部を介して伝達される振動板と、
前記振動板を支持する構造体と、
前記振動板および前記弦から受ける力を検出し、検出結果を示す力検出信号を出力する力検出センサと、
前記振動板に力を加えて振動させる動作をするアクチュエータと、
前記構造体に接続され、前記振動板よりも剛性の高い部材であって、前記アクチュエータが前記振動板に接続されるように、当該アクチュエータを支持する支持部材と、
前記力検出信号に応じた力が、前記振動板の前記弦支持部が接続された部分に加わるように、前記アクチュエータの動作を制御する制御部と
を具備することを特徴とする楽器。
A vibrating string,
A string support portion for supporting the string;
A diaphragm that is connected to the string support portion, and vibrations of the string are transmitted through the string support portion;
A structure that supports the diaphragm;
A force detection sensor that detects a force received from the diaphragm and the string and outputs a force detection signal indicating a detection result;
An actuator that operates to vibrate by applying force to the diaphragm;
A member connected to the structure and having a higher rigidity than the diaphragm, and a support member that supports the actuator so that the actuator is connected to the diaphragm;
A musical instrument comprising: a control unit that controls the operation of the actuator so that a force according to the force detection signal is applied to a portion of the diaphragm to which the string support unit is connected.
前記振動板の前記アクチュエータが接続している部分は、前記弦支持部が接続された部分である
ことを特徴とする請求項1に記載の楽器。
The musical instrument according to claim 1, wherein a portion of the diaphragm connected to the actuator is a portion connected to the string support portion.
前記振動板に力を加えて振動させる動作をする第2のアクチュエータと、
前記力検出センサで検出する力とは異なる物理量である前記振動板の一部の振動状態を検出し、検出結果を示す振動検出信号を出力する振動検出センサをさらに具備し、
前記制御部は、前記振動検出信号に応じた力が、前記振動板の一部に加わるように、前記第2のアクチュエータの動作を制御する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の楽器。
A second actuator that operates to vibrate by applying force to the diaphragm;
A vibration detection sensor that detects a vibration state of a part of the diaphragm that is a physical quantity different from the force detected by the force detection sensor and outputs a vibration detection signal indicating a detection result;
The said control part controls operation | movement of a said 2nd actuator so that the force according to the said vibration detection signal is added to a part of said diaphragm. The Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Musical instruments.
前記振動板の一部は、前記振動板の前記第2のアクチュエータに接続された部分であるA part of the diaphragm is a part connected to the second actuator of the diaphragm.
ことを特徴とする請求項3に記載の楽器。The musical instrument according to claim 3.
前記支持部材の振動状態を検出し、検出結果を示す第2振動検出信号を出力する第2振動検出センサをさらに具備し、A second vibration detection sensor that detects a vibration state of the support member and outputs a second vibration detection signal indicating a detection result;
前記制御部は、前記振動検出信号および前記第2振動検出信号に応じた力が、前記振動板の一部に加えられるように、前記第2のアクチュエータの動作を制御するThe control unit controls the operation of the second actuator so that a force corresponding to the vibration detection signal and the second vibration detection signal is applied to a part of the diaphragm.
ことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の楽器。The musical instrument according to claim 3 or 4, characterized by the above.
振動板と、
前記振動板を支持する構造体と、
前記振動板の一部の振動状態を検出し、検出結果を示す振動検出信号を出力する振動検出センサと、
前記振動板に力を加えて振動させる動作をするアクチュエータと、
前記構造体に接続され、前記振動板よりも剛性の高い部材であって、前記アクチュエータが前記振動板に接続されるように、当該アクチュエータを支持する支持部材と、
前記振動検出信号に応じた力が、前記振動板の一部に加わるように、前記アクチュエータの動作を制御する制御部と
を具備することを特徴とする楽器。
A diaphragm,
A structure that supports the diaphragm;
A vibration detection sensor that detects a vibration state of a part of the diaphragm and outputs a vibration detection signal indicating a detection result;
An actuator that operates to vibrate by applying force to the diaphragm;
A member connected to the structure and having a higher rigidity than the diaphragm, and a support member that supports the actuator so that the actuator is connected to the diaphragm;
A musical instrument comprising: a control unit that controls the operation of the actuator such that a force corresponding to the vibration detection signal is applied to a part of the diaphragm.
前記振動板の一部は、前記振動板の前記アクチュエータに接続された部分である
ことを特徴とする請求項に記載の楽器。
The musical instrument according to claim 6 , wherein a part of the diaphragm is a part connected to the actuator of the diaphragm.
前記支持部材の振動状態を検出し、検出結果を示す第2振動検出信号を出力する第2振動検出センサをさらに具備し、
前記制御部は、前記振動検出信号および前記第2振動検出信号に応じた力が、前記振動板の一部に加えられるように、前記アクチュエータの動作を制御する
ことを特徴とする請求項6または請求項7のいずれかに記載の楽器。
A second vibration detection sensor that detects a vibration state of the support member and outputs a second vibration detection signal indicating a detection result;
Wherein the control unit, said response to the vibration detection signal and the second vibration detection signal force, the to be added to a portion of the diaphragm, according to claim 6 or, characterized in that for controlling the operation of said actuator The musical instrument according to claim 7 .
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