JP6179536B2

JP6179536B2 - 楽器用音板

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Publication number: JP6179536B2
Application number: JP2015033094A
Authority: JP
Inventors: 万律安部; 公詞井上
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2015-02-23
Filing date: 2015-02-23
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2035-02-23
Also published as: EP3059730A1; EP3059730B1; JP2016156881A; US20160247493A1; US9570054B2

Description

本発明は、被打撃面への打撃により振動することで固有の音高の楽音を発音する楽器用音板に関する。

従来、マリンバ等の楽器に適用される楽器用音板は、表側の被打撃面が打撃されて振動して固有の音高の楽音を発音する。音板は通常、基音の音高が効率よく発音されるように楽器に支持される。

例えば、下記特許文献１、２には、音板の振動における節（振動の支点になる動かない位置）となる位置において、略幅方向に支持穴が形成され、支持穴に通した連結ひもを介して音板が楽器に支持される構成が開示されている。下記特許文献３には、音板の振動における節の近傍位置に、厚み方向に貫通し、ベース部に設けたピンより大径の貫通穴を設け、貫通穴を貫通したピンにより音板の水平移動を規制する構成が開示されている。音板は貫通穴付近において紐の上で振動する。

特開２００７−１６３７８２号公報特開２００７−１６３７８４号公報特許２５７０５１１号公報

ところで従来、音板の調律は、主として全長の調整や、裏側を凹状に削って凹部を形成する際の削り量等によってなされる。一般に、全長が長くなると音高が低くなり、凹部における削り量が多くなると音高が低くなる。調律においては、音色を整えるために倍音の調節、特に倍音の振幅の調節も重要となる。凹部における削り量を変化させると、倍音の周波数を上下させることができるが、倍音の振幅までは変化させることができない。音板の材料や寸法形状を変化させることで倍音の振幅を変化させることは可能であるが、所望の振幅にするのには大きな手間を要する。このように、音高を所望に調節しつつ音色を所望に調節することは非常に難しいという問題があった。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、固有の音高に大きな影響を与えることなく音色を簡単に調節することができる楽器用音板を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の請求項１の楽器用音板は、被打撃面（１３）と該被打撃面の反対側の面である裏面（１４）とを有し、前記被打撃面への打撃により振動することで、基音の音高を固有の音高とする楽音を発音する楽器用音板（１０）であって、前記裏面に、前記被打撃面の側に凹む欠肉部（Ｈ）が形成され、前記欠肉部は前記楽器用音板の厚み方向に垂直な断面形状が円形または楕円形の穴であり、長手方向において、前記欠肉部の仮想重心（Ｇ）と基音に関する振動の節（Ｎ１）とが略一致していることを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の請求項２の楽器用音板は、被打撃面と該被打撃面の反対側の面である裏面とを有し、前記被打撃面への打撃により振動することで、基音の音高を固有の音高とする楽音を発音する楽器用音板であって、前記音板を楽器に支持させる支持部材（２０）が挿通されるための挿通穴（１７、１８）が、前記音板の略幅方向に形成され、前記挿通穴とは別に、長手方向において基音に関する振動の節（Ｎ１）を含む範囲に、欠肉部（Ｈ）が形成され、前記欠肉部は前記楽器用音板の厚み方向に垂直な断面形状が円形または楕円形の穴であることを特徴とする。

なお、上記括弧内の符号は例示である。

本発明によれば、固有の音高に大きな影響を与えることなく音色を簡単に調節することができる。また、全体の対数減衰率を下げることが出来る。

請求項３によれば、１次、３次振動モードの対数減衰率を特に下げる事ができるため、相対的に全体音色を変更することができる。請求項４によれば、基音、１０倍音の対数減衰率を特に下げる事ができるため、相対的に全体音色を変更することができる。請求項５によれば、基音、７倍音の対数減衰率を特に下げる事ができるため、相対的に全体音色を変更することができる。請求項６によれば、欠肉部から挿通穴を目視でき、メンテナンスを容易にすることができる。

本発明の一実施の形態に係る楽器用音板を有する楽器の一部を示す平面図である。１つの音板の平面図（図(ａ)）、側面図（図（ｂ））、裏面図（図（ｃ））、欠肉部と同形状の仮想物体の斜視図（図（ｄ））、裏面図（図（ｅ））、側面図（図（ｆ））である。欠肉部の仮想重心を節と一致させた場合の音板の振動モード別の定常波波形を示す模式図（図（ａ））、その比較例（図（ｂ））である。欠肉部の変形例を示す模式図（図（ａ）〜（ｇ））である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る楽器用音板を有する楽器の一部を示す平面図である。本発明の音板１０が適用される楽器としては、シロフォン、マリンバ等の木琴類、ビブラフォン、グロッケンシュピール等の鉄琴類がある。このほか、チェレスタ等の鍵盤楽器にも適用可能である。図１では、隣接して配列された音板１０を３つ示している。複数の音板１０は、支持部材としての連結ひも２０によって楽器に支持される。音板１０は、固有の音高で発音し、音高によって全長等の形状が異なるが、基本構造については共通であるので、図２では、１つの音板１０の構造について説明する。

図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、１つの音板１０の平面図、側面図、裏面図である。図２（ｂ）では一部が断面で示されている。音板１０は、平板状を基本形状とし、長手方向における一端部１１から他端部１２までの長さを全長とする。音板１０の厚み方向における表側の面が被打撃面１３となり、その反対側の面が裏面１４となる。被打撃面１３は平坦である。音板１０の幅方向における第１側面１５と第２側面１６は平坦である。音板１０は、楽器に配設される際には、第１側面１５が低音側となるように配設される。なお、音板１０が適用される楽器によっては、被打撃面１３が下面となる場合もある。

音板１０の略幅方向に、挿通穴１７、１８が、第１側面１５から第２側面１６にかけて貫通して形成される。一方の挿通穴１７は、第１側面１５、第２側面１６に対してほぼ垂直であるが、他方の挿通穴１８は、第１側面１５に近いほど他端部１２側に近くなるよう傾斜している。図１に示すように、音板１０は、固有の音高が低いものの方が左側に配置され、しかも全長が長いため、固有の音高が低いものほど挿通穴１７と挿通穴１８との間隔も長くなる。音板１０が音高順に楽器に配列されたとき、各音板１０の挿通穴１７同士、挿通穴１８同士は、それぞれほぼ同心となるようになっている。各音板１０の挿通穴１７、１８には連結ひも２０が挿通される。

図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、挿通穴１７、１８は、１次振動モードにおける節Ｎとなる位置に設けられており、音板１０は、挿通穴１７、１８を支持して振動させたとき効率よく発音する。節Ｎは、１次振動モードにおいて全く振動せず振幅が０になる点である。また、長手方向中央部の範囲２３は、緩やかな凹状に削られて薄肉となった腹部１９となっている。腹部１９の特に中央部分は、１次振動モードにおいて振幅が最大になり変位が最も大きい部分となる。

挿通穴１７、１８の、各々の軸線方向中間位置でいうと、音板１０の長手方向における挿通穴１７、１８は、一端部１１、他端部１２のそれぞれから距離Ｌの位置にあり、節Ｎの位置と略一致している。距離Ｌは音板１０の全長の２２．４％である。

音板１０の裏面１４には、被打撃面１３の側に凹む欠肉部Ｈとして、一端部１１寄り、他端部１２寄りの位置にそれぞれ欠肉部Ｈ１、Ｈ２が形成されている。欠肉部Ｈ１、Ｈ２の形状は共通であり、これらを区別しないときは欠肉部Ｈと記す。挿通穴とは別に設けられる欠肉部Ｈは、一例として、音板１０の厚み方向に垂直な断面形状が円形で穴底が略平坦な止まり穴であり、いわゆるザグリ（座繰り）穴として形成される。欠肉部Ｈはそれぞれ挿通穴１７、１８に連通する深さまで形成されている。欠肉部Ｈと同じ形状の物体を考えた場合、その物体は、略円柱形状となる。

図２（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、欠肉部Ｈ１と同形状の仮想物体の斜視図、裏面図、側面図である。欠肉部Ｈ１と同形状の仮想物体の質量分布が均一であるとした場合の重心は、欠肉部Ｈの仮想重心Ｇ１である考えることができる。同様に考えて、欠肉部Ｈ２の仮想重心はＧ２である。仮想重心Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）は、一端部１１寄りの節Ｎ、他端部１２寄りの節Ｎの各位置と略一致している（図２（ｃ））。

音板１０は、木、合金等で一体に形成されている。製造方法としては、例えば、単一材料でなる断面矩形の長尺部材を、切削及び／又は研削加工により裏側（図２（ｂ）でいえば下側）から範囲２３を除去することで腹部１９を形成することができる。木製の場合は、木理方向が長手方向となるようにするのがよい。また、挿通穴１７、１８については、ドリル等で穿設できる。欠肉部Ｈについては、エンドミルを用いたザグリ加工等によって形成できる。

図３（ａ）は、本実施の形態において欠肉部Ｈの仮想重心Ｇを節Ｎと一致させた場合の音板１０の振動モード別の定常波波形を示す模式図である。図３（ｂ）は、比較例として、欠肉部Ｈの仮想重心Ｇを節Ｎよりも端部寄りに変位させた場合の音板１０の振動モード別の定常波波形を示す模式図である。図３（ａ）、（ｂ）では、音板１０の下方に、上から順に振動モードとして１次、２次、３次振動モードの各波形が示されている。

音板１０の振動においては、全ての振動モードの腹が概ね開放端（一端部１１及び他端部１２）に集まる。１次振動モードでの振動は基音の振動でもある。基音は、音高の基本となる音で、音板１０は、打撃により振動することで基音の音高を固有の音高とする楽音を発音する。音板１０は基音の振動のほかに、より波の細かい倍音の振動を含んでいる。倍音は、基音と同時に鳴る音で、基音の周波数に対して整数倍の振動数を有している。倍音は、同時にいくつも鳴っていて、音色をつくる要素のひとつになる。従って、倍音の振幅は音色に大きな影響を与える。

マリンバにおいては、１次振動モードの次の２次振動モードが４倍音、その次の３次振動モードが１０倍音となるように調律される。４倍音、１０倍音は基音の４倍、１０倍の周波数を有する音である。図３（ａ）、（ｂ）では、マリンバを例にとっている。

図３（ａ）に示すように、１次、２次、３次振動モードでは、それぞれ、一端部１１、他端部１２から距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の位置に節Ｎ（Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３）が生じる。音板１０の長手方向において隣接する節Ｎ同士の間の領域や音板１０の開放端が腹Ａ（Ａ１、Ａ２、Ａ３）となる。距離Ｌ１は、基本音高について上述した距離Ｌ（図２（ｃ））に相当し、音板１０の全長のほぼ２２．４％であることが知られている。２次振動モードでの節Ｎ２の位置である距離Ｌ２は、音板１０の全長のほぼ１３．２％である。３次振動モードでの節Ｎ３の位置である距離Ｌ３は、音板１０の全長のほぼ９．４％である。ただし、えぐり（腹部１９）の態様によって節Ｎ２、Ｎ３の位置は変動し得る。

音板１０は、欠肉部Ｈを設けたことで、欠肉部Ｈの容積に相当する分だけ質量が減少している。音板１０の長手方向において、欠肉部Ｈの仮想重心Ｇと基音に関する振動の節Ｎとが略一致している（図３（ａ））。そのため、１次振動モードに関しては、もともと振動しない部位である節Ｎ１の付近の質量が減少しても、周波数は変わらないが、対数減衰率がやや下がるため、鳴りやすくなる。一方、２次振動モードに着目すると、仮想重心Ｇは節Ｎ２の位置から外れ、欠肉部Ｈは腹Ａ２を比較的広く含む領域に位置する。そのため、欠肉部Ｈの容積に相当する分だけ質量が減少したことで、２次振動モードの周波数はほとんど変動しないが、対数減衰率は極わずかに小さくなる。３次振動モードにおいては、仮想重心Ｇは節Ｎ３の位置からさらに大きく外れ、欠肉部Ｈは腹Ａ３を広く含む領域に位置する。そのため、欠肉部Ｈの容積に相当する分だけ質量が減少したことで、３次振動モードの周波数は幾分下がり、対数減衰率はやや小さくなる。

このように、基音と１０倍音は対数減衰率が下がることで鳴りやすくなり、４倍音の対数減衰率は変化が少ないため、相対的な音色が変化する。この音色の変化は、仮想重心Ｇの位置や欠肉部Ｈの容積によっても変わる。

本実施の形態の音板１０と、図３（ｂ）に示す比較例とを比較する。比較例（図３（ｂ））では、欠肉部Ｈの形成位置（仮想重心Ｇの位置）を本実施の形態の音板１０よりも長手方向外側（一端部１１寄り、他端部１２寄り）に位置させている。その結果、１次振動モードに関して、仮想重心Ｇは節Ｎ１の位置から外れ、欠肉部Ｈは腹Ａ１を比較的広く含む領域に位置する。そのため、基音の振幅が抑制され、基本音高の音が鳴りにくくなってしまう。なお、２次、３次振動モードに関しては、欠肉部Ｈは節Ｎ２に近い位置、節Ｎ３を含む位置にあるので、４倍音と１０倍音の振幅の抑制効果は本実施の形態と比べれば大きくない。従って、音色変化の効果よりも、基音の音量減少というデメリットが大きくなり、好ましくない。

これらからわかるように、固有の音高に大きな影響を与えることなく音色を簡単に調節できるようにするためには、音板１０の長手方向において、欠肉部Ｈの仮想重心Ｇと１次振動モード（基音）に関する振動の節Ｎ１とが略一致していることが最も好ましい。表現を変えると、欠肉部Ｈの仮想重心Ｇは、１次振動モードにおける節Ｎ１の位置と極力一致し、且つ、欠肉部Ｈは、２次振動モードにおける節Ｎ２の位置及び３次振動モードにおける節Ｎ３の位置のいずれも含まない範囲に形成されるのがよい。

図３（ａ）でいえば、例えば、長手方向における範囲２１内に欠肉部Ｈを形成すればその条件を十分に満たす。すなわち、基音に影響をあまり与えずに音色を効果的に変化させる観点からは、仮想重心Ｇの位置が範囲２１内となるように欠肉部Ｈを形成するのが好ましい。範囲２１は、音板１０の全長の１５〜２５％の範囲である。また、欠肉部Ｈが裏面視で円形とした場合、その直径は、音板１０の全長の３〜４％程度、音板１０の厚みに対して２０〜２５％程度とするのが望ましい。

なお、節Ｎ１は必ずしも明確でないから、仮想重心Ｇと節Ｎ１とが少しずれるとしても、節Ｎ１を含む範囲に、欠肉部Ｈが形成されるのが好ましい。また、最低限、仮想重心Ｇの位置が節Ｎ１と略一致すれば、欠肉部Ｈの形成範囲が節Ｎ２または節Ｎ３のいずれかを含むとしても、それなりに音色変更の効果はある。４次以降の振動モードにおいても同様の作用は生じるので、欠肉部Ｈの形成範囲と４次以降の振動モードでの節との関係を考慮するのが好ましいが、２次、３次振動モードと比べればその影響は小さい。

音板１０がマリンバやビブラフォンに適用される場合は特に、音板１０の長手方向において、欠肉部Ｈは、４倍音に関する振動の節Ｎ２及び１０倍音に関する振動の節Ｎ３のいずれも含まない範囲に形成されるのがよい。これにより、基音、１０倍音の対数減衰率を効果的に下げることができ、マリンバ等に好適に全体音色を変更することができる。

なお、適用する楽器がシロフォンの場合は、音板１０は、２次、３次振動モードがそれぞれ３倍音、７倍音となるように調律される。従って、音板１０の長手方向において、欠肉部Ｈは、３倍音、７倍音に関する振動の節のいずれも含まない範囲に形成されるのがよい。これにより、基音、７倍音の対数減衰率を効果的に下げることができ、シロフォン等に好適に全体音色を変更することができる。なお、３倍音、７倍音に関する振動の節の位置は、４倍音、１０倍音に関する振動の節とは異なる。

本実施の形態によれば、音板１０の長手方向において、欠肉部Ｈの仮想重心Ｇと１次振動モード（基音）に関する振動の節Ｎ１とが略一致するので、固有の音高に大きな影響を与えることなく音色を簡単に調節することができる。また、全体の対数減衰率を下げることが出来る。しかも欠肉部Ｈは、節Ｎ２、Ｎ３の位置のいずれも含まない範囲に形成されるので、１次、３次振動モードの対数減衰率を変化させて、全体音色を変更することができる。

また、欠肉部Ｈは挿通穴１７、１８と連通しているので、欠肉部Ｈから挿通穴１７、１８を目視でき、メンテナンスを容易にすることができる。また、欠肉部Ｈは裏面１４に形成された止まり穴であるので、見栄えや打撃領域への影響がない。

なお、挿通穴１７、１８を目視できる効果を求めない場合は、欠肉部Ｈはそれぞれ挿通穴１７、１８に連通する深さまで形成しなくてもよい。一方、見栄えや打撃領域への影響を考慮しない場合は、欠肉部Ｈは被打撃面１３まで貫通させてもよい。

ところで、欠肉部Ｈについては、その形状を仮想円柱形状としたが、形状は問わず、形成される数も問わない。図４で、欠肉部Ｈに関する各種の変形例を示す。

図４（ａ）〜（ｇ）は欠肉部Ｈの変形例を示す模式図である。例えば、図４（ａ）に示すように、長手方向における同じ位置に２つの欠肉部Ｈを設け、２つの欠肉部Ｈの仮想重心Ｇをいずれも節Ｎ１に略一致させる。あるいは、裏側から見て、欠肉部Ｈを長穴や特殊形状に形成してもよい（図４（ｂ）、（ｃ））。また、図４（ｄ）に断面、図４（ｅ）に裏面図を示すように、音板１０の幅方向に沿って裏面１４に欠肉部Ｈを溝として形成してもよい。

また、欠肉部Ｈの水平断面や縦断面の形状も問わない。例えば、穴底に向かって尖った円錐形状としたり（図４（ｆ））、途中まで断面円形で先端を尖らせたり（図４（ｇ））すれば、ドリルでの加工が容易となる。

なお、欠肉部Ｈの水平断面の図心が任意の水平断面で一致する形状（円柱、円錐等）の場合は、欠肉部Ｈの仮想重心Ｇと節Ｎとの一致に代えて、裏面視における欠肉部Ｈの図心と節Ｎとが略一致するように欠肉部Ｈの配置を考えてもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

１０音板、１３被打撃面、１４裏面、１７、１８挿通穴、２０連結ひも（支持部材）、Ｈ欠肉部、Ｇ仮想重心、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３節

Claims

被打撃面と該被打撃面の反対側の面である裏面とを有し、前記被打撃面への打撃により振動することで、基音の音高を固有の音高とする楽音を発音する楽器用音板であって、
前記裏面に、前記被打撃面の側に凹む欠肉部が形成され、
前記欠肉部は前記楽器用音板の厚み方向に垂直な断面形状が円形または楕円形の穴であり、
長手方向において、前記欠肉部の仮想重心と基音に関する振動の節とが略一致していることを特徴とする楽器用音板。
被打撃面と該被打撃面の反対側の面である裏面とを有し、前記被打撃面への打撃により振動することで、基音の音高を固有の音高とする楽音を発音する楽器用音板であって、
前記音板を楽器に支持させる支持部材が挿通されるための挿通穴が、前記音板の略幅方向に形成され、
前記挿通穴とは別に、長手方向において基音に関する振動の節を含む範囲に、欠肉部が形成され、
前記欠肉部は前記楽器用音板の厚み方向に垂直な断面形状が円形または楕円形の穴であることを特徴とする楽器用音板。
長手方向において、前記欠肉部の仮想重心は、１次振動モードにおける節の位置と略一致し、且つ、前記欠肉部は、２次振動モードにおける節の位置及び３次振動モードにおける節の位置のいずれも含まない範囲に形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の楽器用音板。
長手方向において、前記欠肉部は、４倍音に関する振動の節及び１０倍音に関する振動の節のいずれも含まない範囲に形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の楽器用音板。
長手方向において、前記欠肉部は、３倍音に関する振動の節及び７倍音に関する振動の節のいずれも含まない範囲に形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の楽器用音板。
前記欠肉部は前記挿通穴と連通していることを特徴とする請求項２記載の楽器用音板。