JP7029167B2 - 電子シンバルパッド - Google Patents

Description

本発明は、電子シンバルパッドに関する。

アコースティックのライドシンバルは、打撃された箇所に応じてその音色が幅広く変化する。従って、電子シンバルパッドにおいてアコースティックのライドシンバルの特性を模擬しようとする場合、打撃された箇所を特定する機構を設ければよい。例えば、特許文献１の電子ドラムシステムのドラムヘッドには、その中心から等間隔に位置する４つの箇所に４つのセンサが設けられている。電子ドラムシステムは、センサのそれぞれにおいて検出された振動開始時点の時間差に基づいて、ドラムヘッド上の打撃位置を特定する。この打撃位置の特定機構は電子シンバルパッドにも応用できる。

特開２００５－３７９２２号公報

上述のようにセンサを複数設けて打撃位置を特定する場合、センサの数に対応した多チャンネルの入力装置と、多チャンネルのケーブルが必要となり、コストが増大してしまうという課題がある（課題１）。

そこで、センサを一つに絞ることを考える。例えば、打撃信号を電子シンバルパッドの基材の裏面に設けた単一のピックアップ（圧電素子）により取得することを考える。この場合、上述の方法ではなく、打撃信号の周波数に基づいてシンバルエッジ音とシンバルボウ音のレベルを決定する方法を用いることができる。電子シンバルパッドを打撃した場合、その打撃位置が中心に近づくにつれ打撃信号に含まれる低域成分が少なくなり、その打撃位置が外周に近づくにつれ打撃信号に含まれる低域成分が増加する傾向がある。従って、ピックアップ（圧電素子）により取得された打撃信号に低域成分が多い場合には、シンバルエッジ音のＰＣＭ信号のレベルを大きく再生し、ピックアップ（圧電素子）により取得された打撃信号に低域成分が少ない場合には、シンバルボウ音のＰＣＭ信号のレベルを大きく再生することで、アコースティックシンバルの特性を模擬することができる。

しかしながら、この方法にも課題がある。ピックアップ（圧電素子）近傍が打撃された場合、ピックアップ（圧電素子）は、低域成分を多く含む打撃信号を検出する。ここで検出される低域成分はノイズであり、上述の傾向（打撃位置が外周に近づくにつれ…低域成分が増加する傾向）とは無関係に生じる。そのため、ピックアップ（圧電素子）近傍が打撃された場合、上述の傾向とは乖離した周波数特性の打撃信号が取得されることになる。これにより、シンバルエッジ音のＰＣＭ信号のレベルを大きく再生すべきでない場合に、シンバルエッジ音のＰＣＭ信号のレベルを大きく再生してしまうといった誤動作が生じうる（課題２）。

センサを複数設け、一部のセンサでのみ低域成分を多く含む打撃信号が検出された場合、これをノイズとみなし、他のセンサの打撃信号に基づいて、シンバルエッジ音、シンバルボウ音のＰＣＭ信号のレベルを決定することにより、上述の課題を克服できるものの、この方法では、特許文献１と同様に課題１が生じる。

そこで本発明では、単一のセンサでノイズの少ない打撃信号を取得することができる電子シンバルパッドを提供することを目的とする。

本発明の電子シンバルパッドは、基材と、複数の衝撃吸収片と、ボードと、圧電素子を含む。基材は、電子シンバルパッドの裏面に該当する。衝撃吸収片は、その表面が、基材の裏面に固定される。ボードは、その表面が、複数の衝撃吸収片の各裏面に固定され、基材に対してフローティング構造を形成する。圧電素子は、ボードの裏面に固定される。

本発明の電子シンバルパッドによれば、単一のセンサでノイズの少ない打撃信号を取得することができる。

圧電素子に生じるノイズを軽減するための圧電素子を支持する部品の形状についての検討事項を説明する概略図であって、図１（ａ）は、衝撃吸収片を用いてボードをフローティング構造としたことを説明する概略図、図１（ｂ）は、ボードの長手方向の好適な長さを説明する概略図。 圧電素子に生じるノイズを軽減するための圧電素子および圧電素子を支持する部品の配置についての検討事項を説明する概略図であって、図２（ａ）は、ボードの長手方向を電子シンバルパッドの半径方向と平行な方向とした例を説明する概略図、図２（ｂ）は、ボードの長手方向を電子シンバルパッドの半径方向と垂直な方向とした例を説明する概略図。 他の部品の取り付けを考慮したボードの配置および形状についての検討事項を説明する概略図。 実施例１の電子シンバルパッドの平面図。 実施例１の電子シンバルパッドの底面図。 実施例１の電子シンバルパッドの底面側に位置する部品の分解斜視図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

［実施形態１］
以下、図１（ａ）を参照して圧電素子に生じるノイズを軽減するための圧電素子を支持する部品の形状についての一つ目の検討事項を説明する。課題２は、ピックアップ（圧電素子）近傍を打撃した際に、ピックアップ（圧電素子）までの振動の伝達経路が短くなりすぎてしまい、他の部位を打撃したときに取得される打撃信号とは性質が異なる打撃信号が取得されることによる。そこで、同図に示すように、電子シンバルパッドの裏面に該当する基材１０の裏面（同図では裏面が上方向を向いている）に、その表面（同図では表面が下方向を向いている）が固定された複数（例えば４つ）の衝撃吸収片１１を設け、衝撃吸収片１１の各裏面にその表面が固定されて基材１０に対してフローティング構造を形成するボード１２を設け、ボード１２の裏面に圧電素子１３を固定する（なお同図に示すように、ボード１２と圧電素子１３の間に衝撃吸収シート１３Ａを挟んでもよい）。これにより、基材１０の何れかの領域が振動発生源になった場合に、圧電素子１３までの振動の伝達経路が短くなりすぎることを防止する。本実施形態の電子シンバルパッドはフローティング構造を採用したため、基材１０の何れかの領域において発生した振動は、基材１０を伝搬し、衝撃吸収片１１を伝搬し、ボード１２を伝搬して、圧電素子１３に伝わるため、振動の伝達経路が平準化され、取得される打撃信号が均質になり、課題２におけるノイズを軽減することができる。

このとき圧電素子１３は、複数の衝撃吸収片１１の何れかとボード１２を挟んで対向しない位置に固定されるのが好適である。衝撃吸収片１１の何れかと圧電素子１３がボード１２を挟んで対向する場合、圧電素子１３と振動発生源の振動伝達経路が短くなりすぎるおそれがあるからである。

次に、図１（ｂ）を参照して圧電素子１３に生じるノイズを軽減するための圧電素子１３を支持する部品の形状についての二つ目の検討事項を説明する。圧電素子１３を固定するボード１２は、電子シンバルパッドに加えられる打撃音を良好に伝搬する形状であることが望ましい。例えば、電子シンバルパッドの周辺部の打撃音の中心周波数に対応する波長（λとする）に任意の整数（ａとする）を乗算した値（λ×ａ）、または波長λを任意の整数ａで除算した値（λ／ａ）を、ボード１２の長手方向の長さとし、打撃音の波長λに対して良好に共振するようにすればさらに好適である。電子シンバルパッドの周辺部の打撃音には、おおよそ７０～１６０Ｈｚの周波数が多く含まれ、中心周波数は１３０～１４０Ｈｚ程度である。よって、少なくとも中心周波数を７０Ｈｚ以上１６０Ｈｚ以下の所定の周波数として（より好適には中心周波数を１３０Ｈｚ以上４００Ｈｚ以下の所定の周波数として）、ボード１２の長手方向の長さを決めれば好適である。例えば、中心周波数を１３５Ｈｚとした場合、対応する波長λ＝３４０／１３５≒２．５ｍとなるため、例えばａ＝１０とし、λ／ａ＝０．２５ｍ（２５ｃｍ）とすれば電子シンバルパッドの裏面に取付ける長さとして好適となる。

次に図２を参照して、圧電素子１３に生じるノイズを軽減するための圧電素子１３および圧電素子１３を支持する部品の配置についての検討事項を説明する。圧電素子１３およびこれを支持する部品の取り付け位置が打撃を受ける領域から離れすぎてしまうと、取得できる打撃信号のレベルが小さくなってしまう。そこで同図に示すように、圧電素子１３およびこれを支持する部品は、演奏中に主に打撃を受ける領域ＡＡ（電子シンバルパッドのうち、演奏者に近い側、図中ドットハッチングを施した領域）内に配置することが望ましい。ここで、図２（ａ）のように、ボード１２の長手方向を電子シンバルパッドの半径方向と平行な方向として基材に固定した場合、図２（ｂ）のように、ボード１２の長手方向を電子シンバルパッドの半径方向と垂直な方向として基材に固定した場合について比較する。図２（ａ）の場合、例えば座標Ｚ１に打撃が発生した場合に取得される打撃信号のレベルは、座標Ｚ２に打撃が発生した場合に取得される打撃信号のレベルと比較して小さくなってしまい、取得される打撃信号のレベルのムラが大きい。一方、図２（ｂ）の場合、領域ＡＡの大部分において、打撃信号を均一に取得することが可能である。従って、図２（ｂ）に示すように、ボード１２の長手方向を電子シンバルパッドの半径方向と垂直な方向として基材に固定するのが好適である。

次に図３を参照して、他の部品の取り付けを考慮したボード１２の配置および形状についての検討事項を説明する。電子シンバルパッドの裏面は、他の用途にも使用されるため、他の用途に用いる部品も取り付けられることがある。従って、これらの部品の取り付け位置が、ボード１２の取り付け位置と重なり合わないように工夫する必要がある。同図に示すように、基材１０の裏面中央には回路収容部、電源接続部などが配置される領域ＢＢ（図中縦線ハッチングを施した領域）、基材１０の裏面端部にハンドミュート用のメンブレンスイッチが配置される領域ＣＣ（図中クロスハッチングを施した領域）を考えなければならない場合がある。例えば、領域ＢＢは、電子シンバルパッドと同心円となる円形の領域であるものとし、領域ＣＣは基材１０の周方向に沿って延伸された環状扇形（あるいは三日月形状）であるものとする。この場合、ボード１２は、領域ＢＢ（回路収容部、または電源接続部）と領域ＣＣ（メンブレンスイッチ）の間に位置すれば好適である。また、ボード１２は、領域ＢＢ（回路収容部、または電源接続部）の円周方向および領域ＣＣ（メンブレンスイッチ）の延伸方向に沿って湾曲する弓型形状（あるいは環状扇形、あるいは三日月形状）であればさらに好適である。このようにボード１２が湾曲していたとしても良好な共振の条件はさほど変化しない。従って、このような場合にもボード１２の長手方向の長さ（弧長）をλ×ａ、λ／ａとすれば好適である。

次に、図４、図５を参照して、実施例１の電子シンバルパッド１の構成を説明する。図４に示すように、本実施例の電子シンバルパッド１の表面には、防音性を高めるため、ゴムシート９１が貼られる。電子シンバルパッド１の表面の他の構造については説明を割愛する。図５に示すように、電子シンバルパッド１の裏面には、前述の基材１０と、基材１０の裏面端部に固定されるハンドミュート用のメンブレンスイッチ１５と、上述のボード１２や圧電素子１３を収容するセンサ収容部１７と、制御回路基板や電源と接続する端子その他を収容する電源接続部１８と、カバー１９を含む。

以下、図６を参照して、本実施例の電子シンバルパッド１の裏面の構造を詳細に説明する。同図に示すように、電子シンバルパッド１の裏側には、上述した基材１０、制御回路基板１４、上述したメンブレンスイッチ１５、４つの衝撃吸収片１１、ボード１２、圧電素子１３、４つのクッション材１６、上述したセンサ収容部１７、上述した電源接続部１８、上述したカバー１９を含む。

基材１０は、電子シンバルパッド１の裏面に該当し、円形の硬質な樹脂板である。制御回路基板１４は、基材１０の裏面中央に固定されている。メンブレンスイッチ１５は、基材１０の裏面端部に固定されている。４つの衝撃吸収片１１は、基材１０の裏面にその表面が固定される。衝撃吸収片１１は、例えば多孔質樹脂とすれば好適である。多孔質樹脂としては例えばＰＯＲＯＮ（高密度マイクロセルポリマーシート）などが好適である。衝撃吸収片１１として弾性ゴムを用いてもよい。ボード１２は、環状扇形（あるいは三日月形状）の硬質な樹脂板であって、制御回路基板１４とメンブレンスイッチ１５の間に位置し、４つの衝撃吸収片１１のそれぞれがボード１２の四隅のそれぞれに位置するように配置され、ボード１２の表面と４つの衝撃吸収片１１の裏面とが固定される。圧電素子１３は、ボード１２の裏面中央に、４つの衝撃吸収片１１の何れともボード１２を挟んで対向しない位置に固定される。なお、圧電素子１３の表面に衝撃吸収シート１３Ａの裏面を接着し、この衝撃吸収シート１３Ａの表面がボード１２の裏面に接着される構造とすればさらに好適である。

４つのクッション材１６は、ボード１２の四隅のそれぞれに位置するように配置され、クッション材１６の表面とボード１２の裏面とが固定される。センサ収容部１７は上面が開口し、ボード１２と形状を合わせた浅い皿型の形状の硬質な樹脂ケースであって、４つの衝撃吸収片１１、ボード１２、圧電素子１３、４つのクッション材１６すべてを収容して、基材１０に固定される。電源接続部１８は、上面が開口した円形の皿形状の硬質な樹脂ケースであって、制御回路基板１４を収容して基材１０に固定される。カバー１９は、電源接続部１８の裏面に取り付けられる。

このように、本実施例の電子シンバルパッド１によれば、電子シンバルパッド１の裏面に該当する基材１０に対してフローティング構造としたボート１２に圧電素子１３を固定したため、単一のセンサのみで課題２で述べた打撃信号のノイズを軽減することができる。また、圧電素子１３やボード１２の配置、ボード１２の形状を上述のような好適な条件とすることで、課題２で述べた打撃信号のノイズをさらに軽減し、他の部品の取り付けを考慮した形状とすることができる。

なお、上記実施形態１で説明した打撃位置検出技術を用いれば、電子シンバルパッドのみならず、他の電子打楽器においても、打撃位置を反映させた楽音を発音することができる。

１ 電子シンバルパッド
１０ 基材
１１ 衝撃吸収片
１２ ボード
１３ 圧電素子
１３ 衝撃吸収シート１３Ａ
１４ 制御回路基板
１５ メンブレンスイッチ
１６ クッション材
１７ センサ収容部
１８ 電源接続部
１９ カバー
９１ ゴムシート

Claims (3)

1. 電子シンバルパッドの裏面に該当する基材と、
   その表面が、前記基材の裏面に固定された複数の衝撃吸収片と、
   その表面が、前記複数の衝撃吸収片の各裏面に固定され、前記基材に対してフローティング構造を形成するボードと、
   前記ボードの裏面に固定された圧電素子と、
   を含み、
   前記ボードの長手方向の長さが、
   前記電子シンバルパッドの周辺部の打撃音の中心周波数に対応する波長に任意の整数を乗算した値、または前記波長を任意の整数で除算した値である
   電子シンバルパッド。
2. 電子シンバルパッドの裏面に該当する基材と、
   その表面が、前記基材の裏面に固定された複数の衝撃吸収片と、
   その表面が、前記複数の衝撃吸収片の各裏面に固定され、前記基材に対してフローティング構造を形成するボードと、
   前記ボードの裏面に固定された圧電素子と、
   を含み、
   前記ボードは、その長手方向を前記電子シンバルパッドの半径方向と垂直な方向として、前記基材に固定されている
   電子シンバルパッド。
3. 請求項２に記載の電子シンバルパッドであって、
   前記基材の裏面中央に配置された円形の回路収容部と、
   前記基材の裏面端部に前記基材の周方向に沿って延伸された環状扇形のメンブレンスイッチを含み、
   前記ボードは、前記回路収容部と前記メンブレンスイッチの間に位置して、前記回路収容部の円周方向および前記メンブレンスイッチの延伸方向に沿って湾曲する弓型形状である
   電子シンバルパッド。

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