JP6839945B2 - 楽器用ピックアップ及び楽器 - Google Patents
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Description
[センサーユニット]
図1の当該センサーユニット1は、多孔質層を有するシート状の圧電素子2を備えるセンサーユニットである。当該センサーユニット1は、圧電素子2の一方の面を被覆し、一方の面から入射される音を他方の面へ透過する第1音伝搬シート3aと、圧電素子2の他方の面を被覆し、他方の面から入射される音を一方の面へ透過する第2音伝搬シート3bとをさらに備える。
圧電素子2は、板状で平面視略矩形状に形成されている。この圧電素子2は、図2に示すように、多孔質層4と、一対の電極層(第1電極層5a及び第2電極層5b)とを有する。圧電素子2は、多孔質層4の圧縮量に対応して電圧を生じさせる。
多孔質層4を形成する主成分としては、帯電できるものが好ましく、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン系、フッ素系樹脂等が挙げられる。なお、「主成分」とは、最も含有量の多い成分をいい、例えば含有量が50質量%以上の成分をいう。
ε=(1−W/ρV)×100 ・・・(1)
ρ=W/V0 ・・・(2)
ε=1−V0/V ・・・(3)
第1電極層5a及び第2電極層5bは、多孔質層4の両面に積層される。第1電極層5a及び第2電極層5bは、リード線(図示せず)に接続され、このリード線は出力端子(図示せず)に接続される。
第1音伝搬シート3a及び第2音伝搬シート3bは、同質の素材で形成され、平面視で圧電素子2の外周で囲まれる範囲を包含するサイズを有する略矩形状のシートである。第1音伝搬シート3aは圧電素子2の一方の面を被覆し、第2音伝搬シート3bは圧電素子2の他方の面を被覆する。これらの第1音伝搬シート3a及び第2音伝搬シート3bは、平面視で外周が略一致するよう配設され、周縁で互いに固定されている。従って、圧電素子2は、第1音伝搬シート3a及び第2音伝搬シート3bで囲まれている。なお、第1音伝搬シート3a及び第2音伝搬シート3bの固定方法は、特に限定されず、例えば接着剤や粘着剤を用いる固定方法であってもよいし、ステープラーのようなピンの刺し込みによる固定方法であってもよいし、縫製による固定方法であってもよい。
当該センサーユニット1は、第1音伝搬シート3aが圧電素子2の一方の面を被覆するので、音を検出する圧電素子2の一方の面が傷つかないよう保護でき、その結果、音の検出精度を維持できる。また、当該センサーユニット1は、圧電素子2の一方の面を被覆する第1音伝搬シート3aが一方の面側から入射される音を他方の面側へ透過させるので、当該センサーユニット1の一方の面側から入射する音が第1音伝搬シート3aによって低減され難く、振動体Pの振動と共に一方の面側からの音を検出できる。従って、当該センサーユニット1は、楽器のピックアップとして用いることで、楽器本来の音色を再現し易くできる。
図3の当該センサーユニット11は、圧電素子2の一方の面を被覆するよう音伝搬シート13が配設される。当該センサーユニット11は、圧電素子2と振動体Pとの間には音伝搬シートが配設されず、圧電素子2の他方の面が直接振動体Pの表面に当接するよう配設される。なお、図3の当該センサーユニット11の圧電素子2は、図1のセンサーユニット1の圧電素子2と同様のため、同一符号を付して説明を省略する。
音伝搬シート13として、図1のセンサーユニット1の第1音伝搬シート3aと同質のものを用いることができる。音伝搬シート13は、図3に示すように圧電素子2の一方の面全体を被覆するよう圧電素子2の一方の面に固定されている。これにより、圧電素子2への傷つきが防止できる。また、音伝搬シート13は一方の面側から入射される音を他方の面側に透過するので、圧電素子2は一方の面側からの音を検出できる。なお、音伝搬シート13の圧電素子2への固定方法は特に限定されず、例えば音伝搬シート13は、接着剤や粘着剤を用いて圧電素子2の一方の面に固定される。
当該センサーユニット11及びセンサーユニット12は、圧電素子2の他方の面が直接振動体Pの表面に当接しているので、振動体Pの振動をより精度よく検出することができる。
図5の当該センサーユニット21は、多孔質層を有するシート状の圧電素子2を備えるセンサーユニットである。当該センサーユニット21は、圧電素子2の一方の面を被覆し、一方の面側から入射される音を他方の面側へ透過する第1音伝搬シート3aと、圧電素子2の他方の面を被覆し、他方の面から入射される音の一方の面への透過を実質的に阻止する音遮断シート27とをさらに備える。なお、図5の当該センサーユニット21の第1音伝搬シート3a及び圧電素子2は、図1のセンサーユニット1の第1音伝搬シート3a及び圧電素子2と同様のため、同一符号を付して説明を省略する。
音遮断シート27は、平面視で圧電素子2の外周で囲まれる範囲を包含するサイズを有する略矩形状のシートであり、例えば金属板等の剛体を用いることができる。音遮断シート27は、他方の面が振動体Pの表面に固定され、一方の面が圧電素子2の他方の面と当接するよう配設される。また、圧電素子2の一方の面を被覆する第1音伝搬シート3aの周縁が、音遮断シート27の一方の面の周縁に固定される。
当該センサーユニット21は、音遮断シート27により他方の面側からの透過音を低減できるので、一方の面側からの入射音をより精度よく検出することができる。
図6の当該センサーユニット31は、多孔質層を有するシート状の圧電素子2を備えるセンサーユニットである。当該センサーユニット31は、圧電素子2の両面を被覆し、外側の面から入射される音を圧電素子2側の面へ透過する音伝搬シート33をさらに備える。なお、図6の当該センサーユニット31の圧電素子2は、図1のセンサーユニット1の圧電素子2と同様のため、同一符号を付して説明を省略する。
音伝搬シート33は、例えば略矩形状のシートであり、平面視で圧電素子2の平面積の2倍以上のサイズを有する。音伝搬シート33は、半分に折り返され、折り返したときの内面に圧電素子2の両面全体が当接するように配設される。これにより、圧電素子2の両面が音伝搬シート33で被覆される。このように両面が音伝搬シート33で被覆された圧電素子2は、1つの端縁が振動体Pの表面に当接するよう配設される。また、折り返された音伝搬シート33の両端は、圧電素子2に対し外側に折り曲げられて振動体Pの表面に固定される。このように、音伝搬シート33の両端部が振動体Pの表面に固定されることにより、当該センサーユニット31が振動体Pに固定される。また、当該センサーユニット31は、圧電素子2の厚さ方向が振動体Pの表面と略平行となるよう振動体Pに固定される。なお、音伝搬シート33として、図1のセンサーユニット1の第1音伝搬シート3aと同質のものを用いることができる。
当該センサーユニット31は、圧電素子2の両面で空間からの音を精度よく検出できるので、マイク等に組み込むセンサーとして好適に用いることができる。
次に、当該センサーユニットの振動体Pへの取り付け構成について説明する。なお、当該センサーユニットの取り付け構成を示す図7〜図19では、センサーユニットとして図1、図3又は図5のセンサーユニットと同様の構成のものを用いることができる。
図7に示す構成では、振動体Pの表面に、非振動伝達材48及び振動伝達材49が配設される。非振動伝達材48及び振動伝達材49は、共に略直方体であり、下面が振動体Pの表面に当接し、かつ側面同士が当接するよう配設される。当該センサーユニット1は、一方の面が空間に面し、他方の面が、非振動伝達材48及び振動伝達材49の上面と当接するよう配設される。非振動伝達材48及び振動伝達材49の高さ(上面と下面との距離)は略同じであり、非振動伝達材48の上面と振動伝達材49の上面とは略面一である。
非振動伝達材48は、振動体Pの振動を伝搬させ難い部材である。非振動伝達材48を形成する材質として、有機材料、無機材料等から構成されるゲルやスポンジ等を用いることができる。
振動伝達材49は、振動体Pの振動を伝搬させ易い部材である。振動伝達材49を形成する材料として、例えば木材、セラミックス、金属等を用いることができ、振動伝達材49として、これらの材料で形成された剛体、すなわち空孔を有さずこれらの材料を密集させて形成したもの等を用いることができる。また、振動伝達材49として、振動体Pと同質の素材のものを用いてもよい。従って、振動体Pの表面に凸部を形成させ、その凸部を振動伝達材として使用してもよい。
図8に示す構成では、図7の構成に加えて、当該センサーユニット1の一方の面のうち、平面視で振動伝達材49の上面に重複する領域にシート状の空気振動遮断材47が配設される。なお、空気振動遮断材47は、平面視で振動伝達材49の上面に重複する全領域に配設されると共に、平面視で非振動伝達材48の上面に重複する領域には配設されていないことが好ましい。
空気振動遮断材47は、空気振動を伝搬させ難く、固体からの振動を伝搬させ易い部材である。つまり、空気振動遮断材47が図8のように配設されることにより、空気振動遮断材47が当接する当該センサーユニット1の一方の面の領域への空間からの音の伝搬が抑制される。空気振動遮断材47として、例えば金属板等を用いることができる。
図9に示す構成では、図7の構成において、センサーユニット1に代えてセンサーユニット41が配設される。センサーユニット41は、シート状であり、例えばセンサーユニット1の一端から他端にかけての一部に、略平行に谷折り、山折り及び谷折りの折曲げをこの順に形成したものである。センサーユニット41は、前記山折りにより突出している面を一方の面とし、他方の面が非振動伝達材48の上面及び振動伝達材49の上面に当接するよう配設される。また、センサーユニット41は、前記山折りの稜線が、平面視で非振動伝達材48及び振動伝達材49の境界に重複するよう配設される。
図10に示す構成では、図7の構成において、非振動伝達材48に代えて、非振動伝達材48よりも高さが大きい略直方体形状の非振動伝達材58が配設される。また、図7の構成のセンサーユニット1に代えて、振動伝達材49の上面及び非振動伝達材58の上面に当接する形状のセンサーユニット51が配設される。センサーユニット51は、シート状であり、例えば隣接して配設される振動伝達材49の上面及び非振動伝達材58の上面に他方の面が当接するようセンサーユニット1に折曲げを形成したものである。
図11に示す構成では、図7の構成において、振動伝達材49に代えて、略三角柱形状の振動伝達材69が配設される。振動伝達材69は、横断面が略直角三角形であり、横断面での直角を挟む2つの面が、振動体Pの表面及び非振動伝達材48の側面に当接するよう配設される。非振動伝達材48の側面に当接する振動伝達材69の側面の高さは、非振動伝達材48の高さと略同じである。
図12に示す構成では、図11の構成において、非振動伝達材48に代えて、横断面が略台形である略四角柱形状の非振動伝達材78が配設される。非振動伝達材78の横断面は、2つの内角が直角であり、長さの異なる底辺を有する台形である。非振動伝達材78は、横断面での直角が形成される頂点を含む面を下面として、この下面が振動体Pの表面に当接するよう配設される。また、非振動伝達材78は、横断面での台形の短い方の底辺を含む側面が振動伝達材69の側面と当接するよう配設される。振動伝達材69の側面に当接する非振動伝達材78の側面の高さは、振動伝達材69の側面の高さと略同じであり、非振動伝達材78の上面の傾斜角度は、振動伝達材69の斜面の傾斜角度と略同じである。従って、非振動伝達材78の上面と振動伝達材69の斜面とは、略面一となる。
図13に示す構成では、図7の構成において、非振動伝達材48及び振動伝達材49が間隔を開けて配設される。つまり、図13に示す構成では、非振動伝達材48及び振動伝達材49の間に空隙が形成される。これにより、図13に示す構成では、センサーユニット1の下面は、非振動伝達材48の上面が当接する部分と、振動伝達材49の上面が当接する部分と、これらの部材の間において空間に面する部分とを有する。その結果、センサーユニット1は、平面視において、非振動伝達材48の上面に重複する領域と、振動伝達材49の上面に重複する領域と、これらの部材の間において空中に位置する領域とを有する。
図14に示す構成では、図7の構成において、非振動伝達材48及び振動伝達材49が間隔を開けて配設され、かつ非振動伝達材48及び振動伝達材49の間に略直方体状の吸音材50が配設される。図14に示す構成では、非振動伝達材48の一方の側面及び吸音材50の他方の側面が当接し、かつ吸音材50の一方の側面及び振動伝達材49の他方の側面が当接している。これにより、図14に示す構成では、センサーユニット1の下面は、非振動伝達材48の上面が当接する部分と、吸音材50の上面が当接する部分と、振動伝達材49の上面が当接する部分とが一方向に連続して設けられる。その結果、センサーユニット1は、平面視において、非振動伝達材48の上面に重複する領域と、吸音材50の上面に重複する領域と、振動伝達材49の上面に重複する領域とが一方向に連続して設けられる。吸音材50の具体的構成としては、吸音性を有する種々の構成を採用可能であり、例えば不織布又は織布や、不織布又は織布を合成樹脂で被覆した部材等を用いることができる。
図15に示す構成では、図7の構成において、非振動伝達材48及び振動伝達材49が間隔を開けて配設され、かつ非振動伝達材48及び振動伝達材49の間に略直方体状の緩衝材60が配設される。図15に示す構成では、非振動伝達材48の一方の側面及び緩衝材60の他方の側面が当接し、かつ緩衝材60の一方の側面及び振動伝達材49の他方の側面が当接している。これにより、図15に示す構成では、センサーユニット1の下面は、非振動伝達材48の上面が当接する部分と、緩衝材60の上面が当接する部分と、振動伝達材49の上面が当接する部分とが一方向に連続して設けられる。その結果、センサーユニット1は、平面視において、非振動伝達材48の上面に重複する領域と、緩衝材60の上面に重複する領域と、振動伝達材49の上面に重複する領域とが一方向に連続して設けられる。緩衝材60の具体的構成としては、例えば音及び振動を適度に伝搬可能であると共に、非振動伝達材48よりも音を伝搬させ難く、かつ振動伝達材49よりも振動を伝達し難い構成を採用することが可能であり、例えば発泡材に基づく複数の気孔を有する発泡部材を用いることができる。
図16に示す構成では、振動体Pの表面に、センサーユニット81a、非振動伝達材88a及びセンサーユニット81bがこの順に積層される。非振動伝達材88aは、平面視でセンサーユニット81a及びセンサーユニット81bの外周で囲まれる範囲を包含するサイズを有し、両面が平面のシート状の部材である。センサーユニット81a及びセンサーユニット81bは、例えば図1のセンサーユニット1と同一形状のセンサーユニットである。非振動伝達材88aは、例えば図7の非振動伝達材48と同質のものを用いることができる。
図17に示す構成では、図16の構成におけるセンサーユニット81bを分割してセンサーユニット81c及びセンサーユニット81dとし、これら2つのセンサーユニット81b,81cが非振動伝達材88aの一方の面に配設される。
図18に示す構成では、図16の構成において、センサーユニット81aと非振動伝達材88aとの間に、さらに空気振動遮断材87が配設される。空気振動遮断材87は、平面視でセンサーユニット81aの外周で囲まれる範囲を包含するサイズを有し、両面が平面のシート状の部材であり、例えば金属板を用いることができる。
図19に示す構成では、図16の構成において、センサーユニット81bの一方の面側に、さらに非振動伝達材88b及びセンサーユニット81eがこの順で配設される。センサーユニット81eは、例えばセンサーユニット81aと同一形状のセンサーユニットである。また、非振動伝達材88bは、例えば非振動伝達材88aと同一形状の非振動伝達材である。
次に、当該センサーユニットが備える圧電素子の構成例について説明する。
図21Aの圧電素子92は、箱型に形成した圧電素子である。例えば、このように無蓋立方体形状の箱型の構成とすることで、圧電素子の表面積をシート状に形成した場合の約5倍に増加させることができ、静電容量の低下を抑制できる。
図22の圧電素子102は、シート状に形成した圧電素子102を複数の円柱状のスペーサ103の周面に沿って曲折させて構成したものである。圧電素子102は、具体的には、スペーサ103の周面で曲折された前後の圧電素子が略平行となるように複数のスペーサ103を略平行に配設し、これらの複数のスペーサ103にシート状の圧電素子を掛け渡すことにより形成される。例えば図22の圧電素子102の場合、同一平面面積における圧電素子の表面積を約5倍に増加させることができる。
図23の圧電素子112は、シート状に形成した圧電素子112を複数箇所で折り曲げて、円柱状のスペーサ103で支持させて、蛇腹状にしたものである。圧電素子102は、具体的には、2つのスペーサ103間に蛇腹状に形成されたシート状の圧電素子を挿入することで圧電素子の形状を維持できる位置に複数のスペーサ103を略平行に配設しておき、蛇腹状に折り曲げたシート状の圧電素子をこれらの複数のスペーサ103間に挿入することで形成される。例えば図23の圧電素子112の場合、同一平面面積における圧電素子の表面積を約6倍に増加させることができる。
図24及び図25の弦楽器121は、響板122を有する中空状のボディ123と、響板122の外面側に設けられ複数の弦124を支持するブリッジ125と、ブリッジ125の外面に設けられるサドル126と、ボディ123に連結され、響板122の一端側から延出するネック127と、ネック127の一端側に設けられるヘッド128とを主として備える。複数の弦124は、ヘッド128に設けられる複数のペグ129に一端側が巻きつけられて係止され、かつ他端側がサドル126を介してブリッジ125に支持された上、複数のピン130に係止されている。また、響板122は、ネック127の他端とブリッジ125との間に響孔131を有する。
当該弦楽器121は、振動体Pの振動及びボディ123が複数の弦124の振動に共鳴することで生じる音を当該センサーユニット1によって検出することができるので、楽器本来の音色を電気信号に変換して出力することができる。
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
2,92,102,112 圧電素子
3a 第1音伝搬シート
3b 第2音伝搬シート
4 多孔質層
5a 第1電極層
5b 第2電極層
6 空孔
13,14,33 音伝搬シート
27 音遮断シート
47,87空気振動遮断材
48,58,78,88a,88b 非振動伝達材
49,69 振動伝達材
50 吸音材
60 緩衝材
103 スペーサ
121 弦楽器
122 響板
123 ボディ
124 弦
125 ブリッジ
126 サドル
127 ネック
128 ヘッド
129 ペグ
130 ピン
131 響孔
132 響棒
133 プレート
134 補強板
P 振動体
Claims (7)
- 圧縮変形可能な多孔質層を有するシート状の圧電素子を備える楽器用ピックアップであって、
前記圧電素子の少なくとも一方の面を被覆し、一方の面から入射される音を他方の面へ透過する音伝搬シートをさらに備え、
前記多孔質層の厚さ方向の弾性率が0.1MPa以上2MPa以下であることを特徴とする楽器用ピックアップ。 - 前記音伝搬シートへの入射音と透過音との音圧レベルの差が10dB以下である請求項1に記載の楽器用ピックアップ。
- 前記音伝搬シートの面密度が0.03g/m2以上100g/m2以下である請求項1又は請求項2に記載の楽器用ピックアップ。
- 前記音伝搬シートが可撓性を有する請求項1、請求項2又は請求項3に記載の楽器用ピックアップ。
- 前記音伝搬シートが空隙を有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の楽器用ピックアップ。
- 前記圧電素子の他方の面を被覆し、他方の面から入射される音の一方の面への透過を実質的に阻止する音遮断シートをさらに備える請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の楽器用ピックアップ。
- 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の楽器用ピックアップを備える楽器。
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