JPWO2019026186A1 - 音響装置および音響システム - Google Patents

Abstract

ピアノの響板に力学的負荷をかけない取付構造を備えた音響装置を提供する。音響装置１０は、支柱固定部１１と、張出部１２と、加振器１３と、当接補助部１４とを備える。支柱固定部１１は、支柱３に固定される。図示の例では４つのＬ字アングルをワイヤの張力により固定するものである。張出部１２は、支柱固定部１２から響棒２に向かって張り出される。上下方向および水平方向に位置調整が可能である。加振器１３は張出部１２の略先端に設けられ、当接補助部１４を介して加振器１３の振動子３１が響棒２の表面に当接される。当接補助部１４は、加振器１３の振動子３１が響棒２に当接されるのを補助する。この当接状態により、振動子３１の振動は響棒２を介して響板１に伝達される。これにより、音響装置１０は作動する。

Description

本発明は、音響装置および音響システムに関し、特にピアノの響板を利用する音響装置および音響システムに関する。

従来から、自動演奏可能なピアノがある。日本でも、１９８０年〜９０年代にかけ、店舗のインテリアとして展示されていた。しかしながら、演奏者が演奏するのと同様、ハンマーで弦を叩く等物理的な駆動を伴うため、故障が多い。長期間の使用により故障しても、ピアノの調律師では電気の修理はできず、また修理交換のための部品がない。このような事情により、自動演奏可能なピアノの取り扱いは減りつつある。

一方で、一般家庭でも、グランドピアノやアップライトピアノが購入されていた時期があるが、現在では使用されないままのことが多い。また、中古市場にも多くのピアノが比較的安価で流通している。

さらに、電子ピアノにおいて、自然楽器としての生ピアノ（グランドピアノやアップライトピアノ）における響板を再現し、音響装置として利用するものもある（例えば特許文献１）。

近年、デジタル技術の発達により、音楽を電子デバイスにより再生することが、容易になった。

以上の複合的な背景により、既存のグランドピアノやアップライトピアノの響板を音響装置として、スマートフォンなどの電子デバイスからの音響信号により音楽を再生することが試みられている（例えば特許文献２）。

このような音響装置を備えたピアノでは、音楽再生に合せて、演奏者が同時演奏でき、音楽教育に適している。

特開2017-067913号公報 特開2015-114457号公報

上記音響装置では、電気信号を振動に変換する加振器を介して、振動を響板に伝達する。したがって、振動の響板への伝達に不具合があると、音楽再生できなくなる。したがって、加振器と響板との取付構造が重要になる。

上記音響装置では、加振器または加振器の振動子を響板に直接固定している。これにより振動は響板に確実に伝達される。

しかしながら、響板を加工すれば、響板本来の音色を再生できなるおそれがある。すなわち、ピアノ本来の機能を損なうおそれがある。

また、一度取付けると取外しが難しく、取り外しても加工跡が残り中古売買の際の評価額が低くなる等の理由により、試しに加振器を取り付けようとする契機にならない。

本発明は上記課題を解決するものであり、響板に力学的負荷をかけない取付構造を備えた音響装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、ピアノに取付けられる音響装置である。音響装置は、ピアノ支柱に固定される支柱固定部と、前記支柱固定部から張り出される張出部と、張出部先端に設けられ、外部からの音響信号に基づき加振する加振部と、前記加振部の振動子を響棒に当接させる当接補助部とを備える。

この当接状態により、振動子の振動は響棒を介して響板に伝達される。これにより、音響装置は作動する。この当接状態において、響板には負荷は発生しない。

上記発明において好ましくは、前記当接補助部は、前記響棒を挟持する挟持機構を有する。

これにより、響棒には負荷は発生しない。

上記発明において好ましくは、前記当接補助部は、前記振動子を響棒に向かって付勢する付勢機構を有する。

これにより、振動子に反力が作用しても、当接状態を維持できる。

上記発明において好ましくは、前記当接補助部は、前記振動子の長軸周りに回動可能とする回動機構を有する。

これにより、軸方向が任意の響棒に対し挟持可能となる。

上記課題を解決する本発明は、前記音響装置を用いた音響システムである。音響システムは、高音側の響棒に当接される第１音響装置と、低音側の響棒に当接される第２音響装置と、前記第１音響装置と前記第２音響装置とに音響信号を付与する音源装置と、を備える。

これにより、高音から低音まで広音域において、音楽を再生できる。

本発明に係る音響装置によれば、響板に力学的負荷をかけない。その結果、ピアノ本来の音色を維持できる。

また、取外しが容易であり、かつ、響板に加工跡が残らない。加振器を取り外せば、元のピアノに戻る。したがって、試しに加振器を取り付けようとする契機となる。

グランドピアノの概略断面図 グランドピアノの分解斜視図 響板を下方から見た図 音響装置の概略斜視図 アップライトピアノの分解斜視図 響板を裏側から見た図 当接補助部の概略斜視図 当接補助部の部分断面斜視図 当接補助部の詳細断面図 ダンパ平面図 音響システム変形例

〜グランドピアノ概要〜
図１は、グランドピアノの概略断面図である。図２は、分解斜視図である。グランドピアノの基本構造について簡単に説明する。

グランドピアノは、鍵盤、ハンマー、ダンパー、弦、響板、ブリッジ等から構成される。

弦は水平にかつ奏者の正面方向に張られている。

鍵盤を打つと、連動してダンパーがあがると共にハンマーが弦を叩いて振動させる。この振動は弦振動の端の一つであるブリッジから響板に伝わり拡大される。鍵盤から手を離すとダンパーが降り、振動が止められる。

またペダルによって全てのダンパーがあげられていると、打弦されていない他の弦も共鳴し、ピアノ独特の響きを作り出す。

グランドピアノでは弦を覆う上蓋（大屋根）がついており、これを持ち上げることによってより豊かな音量を出すことが出来る。これは支え棒によって斜め約45度に固定される。これにより音が指向性を帯びる。

響板および響棒についてさらに詳しく説明する。

響板・響棒は弦の下に位置し、ブリッジを通じて伝えられた弦の振動を空気に効率良く伝える。響板は柾目に木取りされておりその方向はブリッジの長さ方向に一致させるのが一般的である。

響棒は響板のブリッジに対して反対面に位置し、やはり柾目に木取りされている。

響棒は響板木目方向に対して、つまりブリッジの長さ方向に対しても交差する方向に配置される。響棒は響板を支える骨組みの役目を果たす。響板・響棒材を伝わる音は木目方向と木目横断方向ではおよそ所定の比率となる。響棒は響板の柾目横断方向への振動の伝播を助け、これにより、響板全体に振動が均質に伝わる。

図３は、響板１を下方から見た図である。複数の支柱３がグランドピアノを水平方向に支える。響板１は支柱３の上に位置する。響板１下側には、複数の響棒２が設けられている。図示点線はブリッジ相当位置を示す。

〜音響装置〜
図４は、音響装置の概略図である。図１、図３および図４に基づいて本実施形態に係る音響装置について説明する。図１および図２に音響装置１０を追記する。

音響装置１０は、支柱固定部１１と、張出部１２と、加振器１３と、当接補助部１４とを備える。

支柱固定部１１は、支柱３に固定される。図示の例では４つのＬ字アングルをワイヤの張力により固定するものである。

張出部１２は、支柱固定部１１から響棒２に向かって張り出される。図１における上下方向および図３における水平方向に位置調整が可能である。構成部材同士がスライド可能に結合することにより位置調整が可能となる。また、板バネとして適度な弾性を有する。

加振器１３は張出部１２の略先端に設けられ、当接補助部１４を介して加振器１３の振動子３１が響棒２の表面に当接される。

加振器１３は、永久磁石３２と、永久磁石３２を取り囲むヨーク３３と、ダンパー３５によって磁気ギャップ内に位置するようにヨーク３３に支持されるボイスコイル３４とを含む（図９および図１０参照）。ボイスコイル３４には、出力端としての棒状の振動子３１が固定されている。ヨーク部材３３の外周はケースにより覆われている。ダンパー３５は平坦な板ばねを所定の形状に切り抜いたものである。

加振器１３では、ボイスコイル３４に音響信号に対応する電流が供給されることにより、ボイスコイル３４によって振動子３１が振動する。

当接補助部１４は、加振器１３の振動子３１が響棒２に当接されるのを補助する。当接補助部１４の詳細については図７〜１０に係る記載にて説明する（後述）。

厳密には、音響装置１０は、響板１および響棒２を含む。

また、上記音響装置１０は一例であり、発明の技術思想の範囲で、適宜、種々の変形が可能である。

〜アップライトピアノ概要〜
音響装置１０はグランドピアノと同様にアップライトピアノにも適用可能である。

図５は、アップライトピアノの分解斜視図である。図６は、響板１を裏側から見た図である。アップライトピアノの基本構造についてグランドピアノと比較して説明する。

グランドピアノはフレーム、弦、響板等を水平方向に配置するのに対し、アップライトピアノではフレーム、弦、響板等を鉛直方向に配置する。これにより、グランドピアノに比べて、アップライトピアノは設置スペースを要しなくなる。

グランドピアノでは、ハンマーが反動と重力によって自然な動きで下に落ちるのに対し、アップライトピアノでは、バネによりハンマーを戻す。

その他の構成はグランドピアノと同様であり、動作もグランドピアノと同様である。すなわち、鍵盤を打つと、連動してダンパーがあがると共にハンマーが弦を叩いて振動させる。この振動は弦振動の端の一つであるブリッジから響板に伝わり拡大される。鍵盤から手を離すとダンパーが降り、振動が止められる。

響板１の一面にはブリッジが設けられ、反対側の面には複数の響棒２が設けられる。複数の支柱３がアップライトピアノを鉛直方向に支える。響板１は支柱３の内側に位置する。

すなわち、グランドピアノにおける音響装置とアップライトピアノにおける音響装置とは、取付方向が異なる以外は、ほぼ共通である。

〜当接補助部詳細〜
図７は当接補助部１４の概略斜視図である。図８は当接補助部の部分断面斜視図である。図９は当接補助部１４の詳細断面図である。当接補助部１４の詳細について説明する。

当接補助部１４は、加振器１３の振動子３１が響棒２に当接されるのを補助する。当接補助部１４は、挟持部材４１と付勢部材４２とを有する。

挟持部材４１は略Ｃ字状の部材であって、スペーサ４３を介して響棒２を挟持する。スペーサ４３は響棒２側面と挟持部材４１の間に介挿される。挟持部材４１一側部に締め付け用の孔を有し、締め付けネジ４４により確実に響棒２を挟持する。

挟持部材４１とスペーサ４３は挟持機構を構成する。

確実な挟持のために適度な剛性が必要である。樹脂製でも良いが、金属製（例えばアルミ製）であることが好ましい。

付勢部材４２は、弾性を有する板状部材である。金属製でも良いが樹脂製が好ましい。

付勢部材４２は、挟持部材４１に比べて変形しやすいことが好ましい。

付勢部材４２の略中央において振動子３１が貫通するとともに、振動子３１の長軸周りに回動可能に係合される。

付勢部材４２の両端部において圧着ネジ４５を介して挟持部材４１と一体化される。振動子３１と挟持部材４１とは直接接続していない。

振動子３１と挟持部材４１と付勢部材４２と圧着ネジ４５は付勢機構を構成する。振動子３１と付勢部材４２は回動機構を構成する。

なお、付勢部材４２は、加振器１３の非加振時には作動しないが、加振時に振動子３１に反力が作用すると、振動子３１を響棒２に向かって付勢する（動作にて詳述）。

〜動作〜
まず、振動子３１を響棒２に当接する動作について説明する。

複数ある支柱のうち任意に選択し、支柱固定部１１を支柱３に固定する。

張出部１２の位置調整機能を利用して、加振器１３の振動子３１が響棒２付近に位置するように調整する。

当接補助部１４は振動子３１の長軸周りに回動可能であり、響棒２の軸方向に挟持部材４１を合せる。挟持部材４１により、響棒２を挟持する。

圧着ネジ４５を締めると、付勢部材４２を介して振動子３１は響棒２表面に近づく。このように当接状態を微調整する。

これにより、振動子３１は響棒２表面に確実に当接される。

なお、このとき、加振器１３や当接補助部１４の自重は支柱固定部１１を介して支柱３に支持される。また、上記当接状態において、内力は発生していない。言い換えると、過剰に振動子３１を響棒２表面に押えつけている状態ではない。

その結果、響棒２に外力は作用していない。当然、響板１にも外力は作用していない。言い換えると、響板１や響棒２に負荷を与えていない。

次に加振器１３の加振時の音響装置１０動作について説明する。

音響信号は振動子３１の振動に変換され、上記当接状態により、振動は響棒２を介して響板１に伝達される。これにより、音響装置１０は作動する。つまり、音楽が再生される。

なお、音響信号はピアノ演奏に係る音源に限定されない。他の楽器や人の歌声や、これらの複合音源でもよい。これらの音源を忠実に再生できる。

上記当接状態において振動子３１が振動すると、響棒２からの反力が発生する。これに対し、付勢部材４２は振動子３１を響棒２に向かって付勢する。

さらに、張出部１２が板バネとして作用し、支柱固定部１１のワイヤが伸縮することにより、反力を吸収する。

これにより、上記当接状態が維持され、安定して音楽が再生される。また、このときも響板１や響棒２に負荷を与えていない。

〜効果〜
音響装置１０は、響板１や響棒２に力学的負荷をかけない。その結果、ピアノとして使用する場合に、ピアノ本来の音色を維持できる。

音響装置１０を下側または裏側から取り付けるため、作業性が良く、取付容易である。

当接機構および挟持機構による取付であるため、取外しが容易である。取り外したとき、響板１や響棒２に加工跡が残らない。

簡単に元の状態に戻すことができる。したがって、試しに加振器を取り付けようとする契機となる。

〜備考〜
従来から、大手ピアノメーカーにより、ピアノの響板を電子デバイスの音響装置として利用することが試みられている。大手ピアノメーカーは、ピアノの構造を熟知しており、響板の特性を最大限発揮しようと、振動を直接響板に伝達している。したがって、響棒を利用しようとする契機がない。

一方、発明者は試しに響棒に振動を伝達したところ、充分な音響が得られた。振動を直接響板に伝達する場合と比べても、気軽に音楽を楽しむ分には、相違はなかった。

そして、響棒を取付構造に利用することを着想し、試行錯誤を経て、本発明を完成させるに至った。すなわち、響棒であれば、挟持機構を適用できる。

〜音響システム〜
図３および図６の例において、２つの音響装置１０Ａ，Ｂが設けられている。音響装置１０Ａは支柱３Ａに設けられ響棒２Ａに当接される。音響装置１０Ｂは支柱３Ｂに響棒２Ｂに当接される。響棒２Ａは高音側にあり、響棒２Ｂは低音側にある。

ところで、もともと、響板１は高音から低音まで広音域において響くようにできている。言い換えると、響板１は音域を選択し、高音は高音側で響かせ、低音は低音側で響かせる。

音響装置１０Ａ，Ｂには、一つの電子デバイス（図４参照）から同じ音響信号が付与される。音響信号には高音から低音まで含まれる。

音響装置１０Ａから、高音から低音まで含まれる音響信号が入力されるが、響板１は高音側にて高音を選択し、高音を響かせる。

音響装置１０Ｂから、高音から低音まで含まれる音響信号が入力されるが、響板１は低音側にて低音を選択し、低音を響かせる。

これにより、音響システムは、高音から低音まで広音域において、音楽を再生できる。

〜音響システム変形例〜
上記音響システムは、一つのピアノに搭載され、高音から低音まで広音域において、音楽を再生するものであるが、弦楽器にも適用できる。

図１１は、音響システムの変形例にかかる概念図である。

弦楽器の例としては、バイオリン、ビオラ、チェロ、コントラバスなどがある。バイオリンでは高音が響き、ビオラではやや高音が響き、チェロではやや低音が響き、コントラバスでは低音が響く。

音響装置をバイオリン、ビオラ、チェロ、コントラバスそれぞれに取付ける。各音響装置には、一つの電子デバイスから同じ音響信号が付与される。音響信号には高音から低音まで含まれる。

バイオリンに取付けられた音響装置から、高音から低音まで含まれる音響信号が入力されるが、バイオリンは高音を選択し、高音を響かせる。

ビオラに取付けられた音響装置から、高音から低音まで含まれる音響信号が入力されるが、ビオラはやや高音を選択し、やや高音を響かせる。

チェロに取付けられた音響装置から、高音から低音まで含まれる音響信号が入力されるが、チェロはやや低音を選択し、やや低音を響かせる。

コントラバスに取付けられた音響装置から、高音から低音まで含まれる音響信号が入力されるが、コントラバスは低音を選択し、低音を響かせる。

これにより、音響システムは、高音から低音まで広音域において、音楽を再生できる。

１ 響板
２ 響棒
３ 支柱
１０ 音響装置
１１ 支柱固定部
１２ 張出部
１３ 加振器
１４ 当接補助部
３１ 振動子
３２ 永久磁石
３３ ヨーク
３４ ボイスコイル
３５ ダンパー
４１ 挟持部材
４２ 付勢部材
４３ スペーサ
４４ 締め付けネジ
４５ 圧着ネジ

Claims (5)

1. ピアノに取付けられる音響装置であって、
   ピアノ支柱に固定される支柱固定部と、
   前記支柱固定部から張り出される張出部と、
   張出部先端に設けられ、外部からの音響信号に基づき加振する加振部と、
   前記加振部の振動子を響棒に当接させる当接補助部と
   を備えることを特徴とする音響装置。
2. 前記当接補助部は、前記響棒を挟持する挟持機構を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の音響装置。
3. 前記当接補助部は、前記振動子を響棒に向かって付勢する付勢機構を有する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の音響装置。
4. 前記当接補助部は、前記振動子の長軸周りに回動可能とする回動機構を有する
   ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の音響装置。
5. 高音側の響棒に当接される第１音響装置と、
   低音側の響棒に当接される第２音響装置と、
   前記第１音響装置と前記第２音響装置とに音響信号を付与する音源装置と、
   を備え、
   前記第１音響装置および前記第２音響装置は、請求項１記載の音響装置である
   ことを特徴とする音響システム。

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