WO2017056819A1 - センサーユニット及び楽器 - Google Patents

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WO2017056819A1
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sound
sensor unit
piezoelectric element
vibration
sheet
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智矢 宮田
邦夫 ▲樋▼山
誠一郎 飯田
小池　弘
児玉　秀和
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ヤマハ株式会社
株式会社ユポ・コーポレーション
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Definitions

  • the present invention relates to a sensor unit and a musical instrument.
  • a vibration detection sensor that is attached to a vibration part of a musical instrument and that can detect the vibration of the vibration part and output it as an electric signal.
  • a sensor using a piezoelectric element in which electrode layers are disposed on both surfaces of a porous resin film is known (see, for example, JP-A-2010-89495).
  • a sensor using a piezoelectric element having such a porous layer is suitable for sound detection because it is soft in the thickness direction, and does not suppress vibration of the instrument because it is light and thin. Therefore, a sensor using a piezoelectric element having such a porous layer is suitably used as a pickup for a musical instrument that detects both vibration and sound.
  • “sound” means an air density wave transmitted through air
  • “vibration” means vibration transmitted through a solid to a sensor.
  • the sensor as described above when used in a musical instrument or the like, it is necessary to prevent the piezoelectric element from being damaged in order to maintain the detection accuracy of the sensor. However, if the sensor is covered with a protective film to prevent the piezoelectric element from being damaged, sound may not be detected.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a sensor unit capable of detecting sound along with vibration while protecting a piezoelectric element, and a musical instrument including the sensor unit.
  • the present invention made to solve the above-mentioned problems is a sensor unit including a sheet-like piezoelectric element having a porous layer, which covers at least one surface of the piezoelectric element and is incident from one surface.
  • the sensor unit further includes a sound propagation sheet that transmits sound to the other surface.
  • the sensor unit can protect one surface of the piezoelectric element that detects sound so as not to be damaged, and as a result, the sound detection accuracy can be maintained.
  • the sound propagation sheet covering one surface of the piezoelectric element transmits the sound incident from one surface side to the other surface side, the sensor unit is incident from one surface side of the sensor unit. Sound is not easily reduced by the sound propagation sheet, and sound can be detected together with vibration.
  • the difference in sound pressure level between the incident sound and the transmitted sound on the sound propagation sheet is preferably 10 dB or less.
  • the surface density of the sound propagation sheet is preferably 0.03 g / m 2 or more and 100 g / m 2 or less. As described above, by using the sound propagation sheet having the surface density within the above range, it is possible to reliably protect one surface of the piezoelectric element and to suppress the reduction of the sound incident from the one surface side. It is easier to maintain detection accuracy.
  • the sound propagation sheet may be flexible. As described above, since the sound propagation sheet has flexibility, the piezoelectric element can be covered without being pressed, so that the durability of the piezoelectric element can be improved. In addition, since the sound propagation sheet has flexibility, it is easy to propagate the vibration due to the incident sound on one surface side to the piezoelectric element, and it is easier to maintain the sound detection accuracy. Note that “flexibility” means, for example, when a test piece having a width of 5 mm and a length of 10 mm is supported by one short side so as to be horizontal in the support position, the two opposing short sides are perpendicular to each other. This means that the difference in position is 5 mm or more.
  • the sound propagation sheet should have a gap. In this way, since the sound propagation sheet has a gap, the incident sound on one surface side of the sound propagation sheet is propagated through the gap, so that the sound is more easily propagated to the piezoelectric element, and the sound is more Easy to detect.
  • the sensor unit may further include a sound blocking sheet that covers the other surface of the piezoelectric element and substantially blocks transmission of sound incident from the other surface to one surface.
  • a sound blocking sheet that substantially prevents transmission of sound incident from the other surface to one surface.
  • the present invention made to solve the above problems is a musical instrument provided with the sensor unit.
  • the musical instrument can detect sound together with vibration by the sensor unit, the original tone color of the musical instrument can be converted into an electrical signal and output.
  • the sensor unit and the musical instrument of the present invention can detect sound together with vibration while protecting the piezoelectric element.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the piezoelectric element of FIG. 1. It is typical sectional drawing which shows the sensor unit which concerns on 2nd embodiment of this invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a sensor unit having a configuration different from that in FIG. 3. It is a typical sectional view showing the sensor unit concerning a third embodiment of the present invention. It is typical sectional drawing which shows the sensor unit which concerns on 4th embodiment of this invention. It is typical sectional drawing for demonstrating the attachment structure of the sensor unit of FIG. It is typical sectional drawing for demonstrating the attachment structure of the sensor unit different from FIG.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining a sensor unit mounting configuration different from that shown in FIGS.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining a sensor unit mounting configuration different from FIGS. 7 to 10.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining a mounting structure of a sensor unit different from those in FIGS.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view for explaining a mounting structure of a sensor unit different from those in FIGS.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view for explaining a sensor unit mounting configuration different from that shown in FIGS. FIG.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view for explaining a mounting structure of a sensor unit different from those in FIGS.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view for explaining a mounting configuration of a sensor unit different from those in FIGS.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view for explaining a mounting configuration of a sensor unit different from those in FIGS.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view for explaining a sensor unit mounting configuration different from FIGS.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view for explaining a sensor unit mounting configuration different from FIGS. 7 to 18; It is a graph which shows notionally the relationship between the frequency of sound and the detection sensitivity by a sensor unit. It is a typical perspective view which shows a box-type piezoelectric element.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view for explaining a mounting configuration of a sensor unit different from those in FIGS.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view for explaining a mounting configuration of a
  • 21B is a schematic plan view showing a configuration before assembly of the piezoelectric element of FIG. 21A. It is a typical side view which shows the assembly structural example of the piezoelectric element different from FIG. 21A. It is a typical side view which shows the assembly structural example of the piezoelectric element different from FIG. 21A and FIG. It is a typical perspective view which shows a stringed instrument provided with the sensor unit of FIG. It is a typical top view which shows the inner surface side of the sound board of the stringed instrument of FIG. It is a typical sectional view showing a sensor unit concerning other embodiments.
  • the sensor unit 1 in FIG. 1 is a sensor unit including a sheet-like piezoelectric element 2 having a porous layer.
  • the sensor unit 1 covers one surface of the piezoelectric element 2, covers the first sound propagation sheet 3 a that transmits the sound incident from one surface to the other surface, and the other surface of the piezoelectric element 2.
  • a second sound propagation sheet 3b that transmits the sound incident from the other surface to the one surface.
  • the piezoelectric element 2 has a plate shape and is formed in a substantially rectangular shape in plan view. As shown in FIG. 2, the piezoelectric element 2 includes a porous layer 4 and a pair of electrode layers (a first electrode layer 5a and a second electrode layer 5b). The piezoelectric element 2 generates a voltage corresponding to the compression amount of the porous layer 4.
  • the main component that forms the porous layer 4 is preferably one that can be charged, and examples thereof include polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride, polyolefins, and fluorine resins.
  • the “main component” refers to a component having the highest content, for example, a component having a content of 50% by mass or more.
  • the porous layer 4 is generally formed by subjecting a plate-like body mainly composed of these synthetic resins to polarization treatment.
  • polarization treatment methods include, for example, a method of injecting charges by applying a DC or pulsed high voltage, a method of injecting charges by irradiating ionizing radiation such as ⁇ rays or electron beams, and a charge by corona discharge treatment. And the like.
  • the lower limit of the average thickness of the porous layer 4 is preferably 30 ⁇ m, and more preferably 50 ⁇ m.
  • the upper limit of the average thickness of the porous layer 4 is preferably 150 ⁇ m, and more preferably 100 ⁇ m. If the average thickness of the porous layer 4 is less than the lower limit, the workability may be reduced due to a decrease in strength. Conversely, if the thickness of the porous layer 4 exceeds the upper limit, the polarization treatment efficiency may be reduced.
  • the lower limit of the elastic modulus in the direction perpendicular to the thickness direction of the porous layer 4 is preferably 1 GPa, more preferably 1.5 GPa.
  • the upper limit of the elastic modulus in the direction perpendicular to the thickness direction is preferably 3 GPa, more preferably 2.5 GPa. If the elastic modulus in the direction perpendicular to the thickness direction is less than the lower limit, the strain in the direction perpendicular to the thickness direction increases, and the vibration detection accuracy may be reduced.
  • the elastic modulus in the direction perpendicular to the thickness direction exceeds the upper limit, the porous layer 4 becomes difficult to follow the expansion and contraction of the first electrode layer 5a and the second electrode layer 5b, and the first electrode layer 5a and There is a possibility that the second electrode layer 5b is easily peeled off from the porous layer 4.
  • the “elastic modulus” is a value measured according to JIS-K7161 (2014).
  • the lower limit of the elastic modulus in the thickness direction of the porous layer 4 is preferably 0.1 GPa, more preferably 0.3 GPa.
  • the upper limit of the elastic modulus in the thickness direction is preferably 10 GPa and more preferably 2 GPa. If the elastic modulus in the thickness direction is less than the lower limit, vibration detection errors may increase. On the other hand, if the elastic modulus in the thickness direction exceeds the upper limit, minute vibrations may be difficult to detect.
  • the porous layer 4 has a plurality of pores 6.
  • the shape and size of the holes 6 are not particularly limited, but the lower limit of the average height of the holes 6 is preferably 1 ⁇ m, for example, and more preferably 3 ⁇ m.
  • the upper limit of the average height of the holes 6 is preferably, for example, 30 ⁇ m, and more preferably 15 ⁇ m. If the average height of the pores 6 is less than the lower limit, the porous layer 4 may not be sufficiently deformed. Conversely, if the average height of the pores 6 exceeds the upper limit, the strength of the porous layer 4 may be reduced.
  • the average height of the pores 6 is calculated by calculating the maximum length in the thickness direction of any 20 pores in any cross section in the thickness direction of the porous layer 4 and calculating the arithmetic average value thereof. Value.
  • the porosity of porous layer 4 As a minimum of the porosity of porous layer 4, 20% is preferred and 30% is more preferred.
  • the upper limit of the porosity of the porous layer 4 is preferably 80% and more preferably 70%. If the porosity of the porous layer 4 is less than the lower limit, the porous layer 4 may not be sufficiently deformed and sufficient detection accuracy may not be obtained. Conversely, if the porosity of the porous layer 4 exceeds the upper limit, the strength of the porous layer 4 may be reduced.
  • the “porosity” refers to the ratio of vacancies per unit volume, and the porosity ⁇ (%) is, for example, the mass W (g) and the apparent volume V (cm of the porous layer 4).
  • the true density ⁇ is calculated by the following formula (2) from the volume V 0 (cm 3 ) when heated by a hot press at 200 ° C. with a load of 1 kg / cm 2 for 5 minutes and then cooled by a cooling press. Can be sought.
  • the first electrode layer 5 a and the second electrode layer 5 b are laminated on both surfaces of the porous layer 4.
  • the first electrode layer 5a and the second electrode layer 5b are connected to a lead wire (not shown), and the lead wire is connected to an output terminal (not shown).
  • the material for forming the first electrode layer 5a and the second electrode layer 5b is not particularly limited as long as it has conductivity. Examples thereof include various metals such as aluminum and silver, alloys of these metals, and carbon. .
  • the average thickness of the first electrode layer 5a and the second electrode layer 5b is not particularly limited, but may be, for example, 0.1 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less. If the average thickness of the first electrode layer 5a and the second electrode layer 5b is less than the lower limit, the first electrode layer 5a or the second electrode layer 5b may be damaged such as tearing. Conversely, if the average thickness of the first electrode layer 5a and the second electrode layer 5b exceeds the upper limit, vibrations may not be detected accurately.
  • the method for laminating the first electrode layer 5a and the second electrode layer 5b on the porous layer 4 is not particularly limited, and examples thereof include aluminum vapor deposition, printing with carbon conductive ink, and silver paste coating and drying.
  • the porous layer 4 has pores inside and is soft and easily damaged. Moreover, since the electrode layer 5 formed on the surface of the porous layer 4 is also soft, it is easily damaged. Therefore, the piezoelectric element 2 formed from these needs to be covered with a sheet in order to prevent scratches. Therefore, the piezoelectric element 2 is covered with a sound propagation sheet so that the sound can be detected by the piezoelectric element 2.
  • the first sound propagation sheet 3a and the second sound propagation sheet 3b are substantially rectangular sheets that are formed of the same material and have a size including a range surrounded by the outer periphery of the piezoelectric element 2 in plan view.
  • the first sound propagation sheet 3 a covers one surface of the piezoelectric element 2
  • the second sound propagation sheet 3 b covers the other surface of the piezoelectric element 2.
  • the first sound propagation sheet 3a and the second sound propagation sheet 3b are disposed so that their outer peripheries substantially coincide with each other in plan view, and are fixed to each other at the periphery. Therefore, the piezoelectric element 2 is surrounded by the first sound propagation sheet 3a and the second sound propagation sheet 3b.
  • the fixing method of the 1st sound propagation sheet 3a and the 2nd sound propagation sheet 3b is not specifically limited,
  • the fixing method using an adhesive agent or an adhesive may be sufficient, and the pin insertion like a stapler may be sufficient
  • the fixing method by may be used, and the fixing method by sewing may be used.
  • the sensor unit 1 is disposed so that the other surface of the second sound propagation sheet 3b is in contact with the surface of a vibrating body P such as a musical instrument that is a vibration detection target. Further, since the first sound propagation sheet 3a transmits the sound incident from one surface side to the other surface side, the sensor unit 1 is arranged in this way, so that the first sound propagation sheet 3a mainly While detecting the sound of the space which propagates the propagation sheet 3a, the vibration of the vibrating body P which propagates the 2nd sound propagation sheet 3b is detected.
  • the upper limit of the difference in sound pressure level between the sound incident on the first sound propagation sheet 3a and the transmitted sound is preferably 10 dB, and more preferably 5 dB.
  • the lower limit of the difference between the sound pressure levels is preferably 1 dB, and more preferably 2 dB. If the difference between the sound pressure levels exceeds the upper limit, the sound pressure level of the sound propagating to the piezoelectric element 2 becomes too small, and there is a possibility that the sound is difficult to be detected by the piezoelectric element 2. Conversely, if the difference in the sound pressure levels is less than the lower limit, it may be difficult to maintain the protective effect of the piezoelectric element 2 by the first sound propagation sheet 3a.
  • the difference in the sound pressure levels is determined by, for example, the signal sound for each sensor in the state where the first sound propagation sheet 3a covers the piezoelectric element 2 and in the state where the first sound propagation sheet 3a is removed from the sensor unit 1. It is detected by the piezoelectric element 2 of the unit 1, and the difference in sound pressure level between the incident sound and the transmitted sound relative to the first sound propagation sheet 3a can be obtained from the difference between the detected signal sounds. That is, the signal level of the transmitted sound detected with the first sound propagation sheet 3a covering the piezoelectric element 2, and the signal level of the incident sound detected with the first sound propagation sheet 3a removed from the sensor unit 1. By comparing these, it is possible to obtain a relative difference in sound pressure level.
  • the above-described two types of sensor units and speakers are arranged in an anechoic chamber, and a difference in sound pressure level is measured while sound is generated from the speakers.
  • the measurement for obtaining the difference between the sound pressure levels is performed for a sound pressure level having a frequency of, for example, 100 Hz to 5000 Hz.
  • the lower limit of the surface density of the first sound propagation sheet 3a and the second sound propagation sheet 3b is preferably 0.03g / m 2, 1g / m 2 is more preferable.
  • the upper limit of the surface density is preferably from 100g / m 2, 50g / m 2 is more preferable. If the surface density is less than the lower limit, the strength of the first sound propagation sheet 3a and the second sound propagation sheet 3b is reduced, and the protective effect of the piezoelectric element 2 by the first sound propagation sheet 3a and the second sound propagation sheet 3b. May not be sufficiently obtained.
  • the surface density exceeds the upper limit it is difficult for sound to pass therethrough, and it may be difficult for the piezoelectric element 2 to detect sound.
  • the first sound propagation sheet 3a and the second sound propagation sheet 3b are not particularly limited as long as the sound incident from one surface can be transmitted to the other surface.
  • these forming materials for example, resins, metals, inorganic materials, organic materials, and the like can be used.
  • the main components of the material are PET, PP, polystyrene (PS), polycarbonate (PC), polyphenylene sulfite (PPS). ), Polymethyl methacrylate (PMMA), polyetherimide (PEI), polyimide (PI), polyethylene naphthalate (PEN), triacetyl cellulose (TAC), cyclic olefin-based resin, and the like.
  • a metal film such as aluminum, nickel, or platinum can also be used as the first sound propagation sheet 3a or the second sound propagation sheet 3b.
  • the metal film in order for sound to propagate through the metal film, the metal film must be a thin film, but if it is a thin film, it is easily broken. For this reason, a metal film may be deposited on the surface of the piezoelectric element 2 by, for example, vapor deposition. In that case, if the thickness of the metal film is about 10 nm, sound can be propagated. If the sound detection efficiency may be suppressed, the thickness of the metal film can be further increased.
  • the first sound propagation sheet 3a may have a gap.
  • the gap formed in the first sound propagation sheet 3a may penetrate in the thickness direction.
  • the gap formed in the first sound propagation sheet 3a penetrates in the thickness direction, it is easy to propagate the incident sound on one surface side to the other surface side.
  • the sheet having such a void for example, a nonwoven fabric, a cloth, paper having a void, a porous sheet, or the like can be used.
  • a sheet made of the same material as the porous layer 4 may be used as the porous sheet.
  • the first sound propagation sheet 3a and the second sound propagation sheet 3b preferably have flexibility. If the first sound propagation sheet 3a and the second sound propagation sheet 3b have flexibility, the first sound propagation sheet 3a and the second sound propagation sheet 3b correspond to the shape and compression deformation of the piezoelectric element 2. Since it is deformable, the piezoelectric element 2 can be covered without being pressed, so that the durability of the piezoelectric element 2 can be improved. In addition, since the first sound propagation sheet 3a has flexibility, vibration due to the incident sound on one surface side is easily propagated to the piezoelectric element 2, and the sound detection accuracy by the piezoelectric element 2 is easily improved.
  • both surfaces of the piezoelectric element 2 may be fixed to the other surface of the first sound propagation sheet 3a and one surface of the second sound propagation sheet 3b, or may not be fixed.
  • the piezoelectric element 2 is not fixed to the first sound propagation sheet 3a and the second sound propagation sheet 3b, the piezoelectric element 2 is not distorted together with the first sound propagation sheet 3a or the second sound propagation sheet 3b. It is easy to detect sound and vibration with higher accuracy.
  • the fixing method in the case of fixing both surfaces of the piezoelectric element 2 to the 1st sound propagation sheet 3a or the 2nd sound propagation sheet 3 is not specifically limited, For example, the fixing method using an adhesive agent or an adhesive may be sufficient. And the fixing method by the frictional force between the surface of the piezoelectric element 2 and the surface of the 1st sound propagation sheet 3a or the 2nd sound propagation sheet 3 may be sufficient.
  • the first sound propagation sheet 3 a and the second sound propagation sheet 3 b are fixed to each other at the periphery in a plan view, but the first sound propagation sheet 3 a and the second sound propagation sheet 3 b are An integrated sound propagation sheet may be used.
  • the first sound propagation sheet 3a and the second sound propagation sheet 3b may be formed as one bag-like sound propagation sheet.
  • the first sound propagation sheet 3 a covers one surface of the piezoelectric element 2, it is possible to protect one surface of the piezoelectric element 2 that detects sound from being damaged, and as a result, sound detection accuracy. Can be maintained.
  • the first sound propagation sheet 3 a that covers one surface of the piezoelectric element 2 transmits sound incident from one surface side to the other surface side. The sound that enters from the surface side of the sound is hardly reduced by the first sound propagation sheet 3a, and the sound from the one surface side can be detected together with the vibration of the vibrating body P. Therefore, by using the sensor unit 1 as a pickup for a musical instrument, the original timbre of the musical instrument can be easily reproduced.
  • the sensor unit 1 can detect sound incident from the other surface side, and can also detect piezoelectricity when installed on the vibrating body P. Damage to the other surface of the element 2 can be prevented.
  • a sound propagation sheet 13 is disposed so as to cover one surface of the piezoelectric element 2.
  • the sensor unit 11 is disposed such that the sound propagation sheet is not disposed between the piezoelectric element 2 and the vibrating body P, and the other surface of the piezoelectric element 2 directly contacts the surface of the vibrating body P.
  • 3 is the same as the piezoelectric element 2 of the sensor unit 1 in FIG. 1, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
  • the sound propagation sheet 13 As the sound propagation sheet 13, a sheet having the same quality as the first sound propagation sheet 3a of the sensor unit 1 of FIG. 1 can be used. As shown in FIG. 3, the sound propagation sheet 13 is fixed to one surface of the piezoelectric element 2 so as to cover the entire one surface of the piezoelectric element 2. Thereby, damage to the piezoelectric element 2 can be prevented. Moreover, since the sound propagation sheet 13 transmits the sound incident from one surface side to the other surface side, the piezoelectric element 2 can detect the sound from the one surface side.
  • the method for fixing the sound propagation sheet 13 to the piezoelectric element 2 is not particularly limited. For example, the sound propagation sheet 13 is fixed to one surface of the piezoelectric element 2 using an adhesive or an adhesive.
  • FIG. 4 shows the sensor unit 12 of another configuration of the present embodiment.
  • the sound propagation sheet 14 of the sensor unit 12 has a size that encompasses a range surrounded by the outer periphery of the piezoelectric element 2 in plan view, covers one surface of the piezoelectric element 2, and has a periphery that is the surface of the vibrating body P Fixed to.
  • one surface of the piezoelectric element 2 may not be fixed to the other surface of the sound propagation sheet 14.
  • the piezoelectric element 2 is not distorted as the sound propagation sheet 14 expands and contracts, and the piezoelectric element 2 can accurately detect sound. .
  • the other surface of the piezoelectric element 2 may not be fixed to the surface of the vibrating body P. If the piezoelectric element 2 is not fixed to the vibrating body P, the piezoelectric element 2 is not distorted as the vibrating body P expands and contracts, and the piezoelectric element 2 can detect the vibration of the vibrating body P with high accuracy.
  • the sensor unit 11 and the sensor unit 12 can detect the vibration of the vibrating body P more accurately because the other surface of the piezoelectric element 2 is in direct contact with the surface of the vibrating body P.
  • the sensor unit 21 in FIG. 5 is a sensor unit including a sheet-like piezoelectric element 2 having a porous layer.
  • the sensor unit 21 covers one surface of the piezoelectric element 2, and transmits the sound incident from one surface side to the other surface side, and the other surface of the piezoelectric element 2.
  • a sound blocking sheet 27 is further provided for covering and substantially blocking transmission of sound incident from the other surface to one surface.
  • the first sound propagation sheet 3a and the piezoelectric element 2 of the sensor unit 21 in FIG. 5 are the same as the first sound propagation sheet 3a and the piezoelectric element 2 of the sensor unit 1 in FIG. Description is omitted.
  • the sound blocking sheet 27 is a substantially rectangular sheet having a size including a range surrounded by the outer periphery of the piezoelectric element 2 in a plan view, and a rigid body such as a metal plate can be used, for example.
  • the sound blocking sheet 27 is disposed such that the other surface is fixed to the surface of the vibrating body P and one surface is in contact with the other surface of the piezoelectric element 2. Further, the periphery of the first sound propagation sheet 3 a that covers one surface of the piezoelectric element 2 is fixed to the periphery of one surface of the sound blocking sheet 27.
  • the sound blocking sheet 27 substantially blocks transmission of sound incident from the other surface to one surface. Thereby, since the sound propagating from the vibrating body P side is greatly reduced, the sound from one surface side, that is, the space side can be preferentially detected by the piezoelectric element 2. Can be detected more accurately.
  • the lower limit of the difference in sound pressure level between the sound incident on the sound blocking sheet 27 and the transmitted sound is preferably 50 dB, and more preferably 60 dB.
  • the upper limit of the difference between the sound pressure levels is preferably 100 dB, and more preferably 90 dB. If the difference between the sound pressure levels is less than the lower limit, the sound from the vibrating body P side is easily detected by the piezoelectric element 2, and the detection accuracy of the sound from the space side may be lowered. Conversely, if the difference in the sound pressure levels exceeds the upper limit, the thickness of the sound blocking sheet 27 must be increased, and the sensor unit 21 may become unnecessarily large.
  • the upper limit of the surface density is preferably 2000 g / m 2, and more preferably 1500 g / m 2. If the surface density is less than the lower limit, the sound from the vibrating body P side cannot be sufficiently blocked, and the detection accuracy of the sound from the space side may be lowered. On the other hand, if the surface density exceeds the upper limit, the thickness of the sensor unit 21 becomes too large, and there is a possibility that it becomes unnecessarily large.
  • the sensor unit 21 in FIG. 5 may be turned over and disposed on the surface of the vibrating body P. That is, the surface opposite to the piezoelectric element 2 of the first sound propagation sheet 3a may be fixed to the surface of the vibrating body P, and the sound blocking sheet 27 may be disposed on the space side.
  • the mass of the sound blocking sheet 27 is relatively large, if the sensor unit 21 is arranged in this way, the sound blocking sheet 27 becomes a weight, and the vibration from the vibrating body P easily propagates to the piezoelectric element 2. Therefore, when preferentially detecting the vibration from the vibrating body P, the vibration from the vibrating body P can be detected more accurately by arranging the sensor unit 21 in this way.
  • the sensor unit 21 can reduce the transmitted sound from the other surface side by the sound blocking sheet 27, the incident sound from the one surface side can be detected with higher accuracy.
  • the sensor unit 31 in FIG. 6 is a sensor unit including a sheet-like piezoelectric element 2 having a porous layer.
  • the sensor unit 31 further includes a sound propagation sheet 33 that covers both surfaces of the piezoelectric element 2 and transmits sound incident from the outer surface to the surface on the piezoelectric element 2 side.
  • the piezoelectric element 2 of the sensor unit 31 in FIG. 6 is the same as the piezoelectric element 2 of the sensor unit 1 in FIG.
  • the sound propagation sheet 33 is, for example, a substantially rectangular sheet, and has a size that is twice or more the plane area of the piezoelectric element 2 in plan view.
  • the sound propagation sheet 33 is folded in half, and is disposed so that both surfaces of the piezoelectric element 2 are in contact with the inner surface when folded. Thereby, both surfaces of the piezoelectric element 2 are covered with the sound propagation sheet 33. In this way, the piezoelectric element 2 whose both surfaces are covered with the sound propagation sheet 33 is disposed so that one end edge is in contact with the surface of the vibrating body P.
  • both ends of the folded sound propagation sheet 33 are bent outward with respect to the piezoelectric element 2 and fixed to the surface of the vibrating body P.
  • the sensor unit 31 is fixed to the vibrating body P by fixing both ends of the sound propagation sheet 33 to the surface of the vibrating body P.
  • the sensor unit 31 is fixed to the vibrating body P so that the thickness direction of the piezoelectric element 2 is substantially parallel to the surface of the vibrating body P.
  • the sound propagation sheet 33 a sheet having the same quality as the first sound propagation sheet 3a of the sensor unit 1 of FIG. 1 can be used.
  • both surfaces of the piezoelectric element 2 face the space via the sound propagation sheet 33. To do. Therefore, sound from the space is transmitted through the sound propagation sheet 33 and detected on both surfaces of the piezoelectric element 2. Since the sensor unit 31 can detect the sound from the space on both surfaces of the piezoelectric element 2 in this way, the sound in the space can be detected with higher accuracy.
  • the sensor unit 31 can accurately detect sound from the space on both sides of the piezoelectric element 2, it can be suitably used as a sensor incorporated in a microphone or the like.
  • ⁇ Mounting configuration 1> In the configuration shown in FIG. 7, the non-vibration transmitting material 48 and the vibration transmitting material 49 are disposed on the surface of the vibrating body P.
  • the non-vibration transmitting material 48 and the vibration transmitting material 49 are both substantially rectangular parallelepipeds, and are disposed such that the lower surface is in contact with the surface of the vibrating body P and the side surfaces are in contact with each other.
  • the sensor unit 1 is disposed so that one surface faces the space and the other surface contacts the upper surfaces of the non-vibration transmitting material 48 and the vibration transmitting material 49.
  • the non-vibration transmitting material 48 and the vibration transmitting material 49 have substantially the same height (distance between the upper surface and the lower surface), and the upper surface of the non-vibration transmitting material 48 and the upper surface of the vibration transmitting material 49 are substantially flush.
  • the non-vibration transmitting material 48 is a member that is difficult to propagate the vibration of the vibrating body P.
  • a gel or sponge made of an organic material, an inorganic material, or the like can be used as a material for forming the non-vibration transmitting material 48.
  • the vibration transmitting material 49 is a member that easily propagates the vibration of the vibrating body P.
  • a material for forming the vibration transmission material 49 for example, wood, ceramics, metal, or the like can be used.
  • the vibration transmission material 49 a rigid body formed of these materials, that is, a material having no holes, is densely packed. What was formed can be used.
  • a material having the same quality as that of the vibrating body P may be used. Therefore, a convex portion may be formed on the surface of the vibrating body P, and the convex portion may be used as a vibration transmission material.
  • the piezoelectric element of the sensor unit 1 Since the piezoelectric element of the sensor unit 1 is difficult to propagate the vibration of the vibrating body P in the region where the other surface of the sensor unit 1 is in contact with the upper surface of the non-vibration transmitting material 48, the sound from the space is preferentially transmitted. Detected. On the other hand, in the piezoelectric element, in the region where the other surface of the sensor unit 1 is in contact with the upper surface of the vibration transmitting material 49, the vibration of the vibrating body P is easily propagated. The Therefore, the contact area between the sensor unit 1 and each of the non-vibration transmitting material 48 and the vibration transmitting material 49 is adjusted by adjusting the size of the non-vibration transmitting material 48 and the vibration transmitting material 49 in plan view. Thus, the ratio of sound and vibration detected by the piezoelectric element can be adjusted. Thereby, for example, the timbre of an electronic musical instrument that uses the sensor unit 1 with a pickup can be adjusted.
  • ⁇ Mounting configuration 2> In the configuration shown in FIG. 8, in addition to the configuration in FIG. 7, a sheet-like air vibration blocking material 47 is arranged in an area overlapping with the upper surface of the vibration transmitting material 49 in a plan view on one surface of the sensor unit 1. Established. The air vibration blocking material 47 is disposed in the entire region overlapping the upper surface of the vibration transmission material 49 in plan view, and is disposed in the region overlapping the upper surface of the non-vibration transmission material 48 in plan view. Preferably not.
  • the air vibration blocking material 47 is a member that hardly propagates air vibration and easily propagates vibration from a solid. That is, by disposing the air vibration blocking material 47 as shown in FIG. 8, the propagation of sound from the space to the region of one surface of the sensor unit 1 with which the air vibration blocking material 47 abuts is suppressed. .
  • the air vibration blocking material 47 for example, a metal plate or the like can be used.
  • the piezoelectric element can detect the vibration of the vibrating body P more accurately.
  • a sensor unit 41 is provided instead of the sensor unit 1 in the configuration of FIG. 7.
  • the sensor unit 41 has a sheet shape. For example, a valley fold, a mountain fold, and a valley fold are formed in this order in a part from one end of the sensor unit 1 to the other end in a substantially parallel manner.
  • the sensor unit 41 is disposed so that the surface protruding by the mountain fold is one surface and the other surface is in contact with the upper surface of the non-vibration transmission material 48 and the upper surface of the vibration transmission material 49.
  • the sensor unit 41 is arranged such that the ridge line of the mountain fold overlaps the boundary between the non-vibration transmitting material 48 and the vibration transmitting material 49 in plan view.
  • the sensor unit 41 By arranging the sensor unit 41 in this way, it is possible to suppress the vibration propagated by the vibration transmission material 49 from propagating to the non-vibration transmission material 48, and to detect sound more accurately.
  • ⁇ Mounting configuration 4> In the configuration shown in FIG. 10, a non-vibration transmission material 58 having a substantially rectangular parallelepiped shape having a height higher than that of the non-vibration transmission material 48 is provided in place of the non-vibration transmission material 48 in the configuration of FIG. Further, in place of the sensor unit 1 configured as shown in FIG. 7, a sensor unit 51 having a shape in contact with the upper surface of the vibration transmitting material 49 and the upper surface of the non-vibration transmitting material 58 is disposed.
  • the sensor unit 51 has a sheet shape, and is formed by bending the sensor unit 1 so that the other surface comes into contact with the upper surface of the vibration transmission material 49 and the upper surface of the non-vibration transmission material 58 disposed adjacent to each other, for example. It is.
  • a vibration transmission material 69 having a substantially triangular prism shape is disposed instead of the vibration transmission material 49 in the configuration of FIG. 7.
  • the vibration transmitting material 69 has a substantially right triangle in cross section, and two surfaces sandwiching the right angle in the cross section are disposed so as to contact the surface of the vibrating body P and the side surface of the non-vibration transmitting material 48.
  • the height of the side surface of the vibration transmission material 69 that abuts the side surface of the non-vibration transmission material 48 is substantially the same as the height of the non-vibration transmission material 48.
  • a sensor unit 61 having a shape in contact with the upper surface of the non-vibration transmission material 48 and the slope of the vibration transmission material 69 is provided.
  • the sensor unit 61 has a sheet shape, and is formed by bending the sensor unit 1 so that the other surface is in contact with the upper surface of the non-vibration transmission material 48 and the slope of the vibration transmission material 69 disposed adjacent to each other, for example. It is.
  • the vibration transmitting material 69 having a slope inclined with respect to the surface of the vibrating body P By using the vibration transmitting material 69 having a slope inclined with respect to the surface of the vibrating body P, the distance between the vibration detection region and the surface of the vibrating body P in the other surface of the sensor unit 61 is set. Can be small. Thereby, the vibration of the vibrating body P can be detected more accurately.
  • ⁇ Mounting configuration 6> In the configuration shown in FIG. 12, in place of the non-vibration transmission material 48 in the configuration of FIG. 11, a non-vibration transmission material 78 having a substantially quadrangular prism shape with a substantially trapezoidal cross section is provided.
  • the cross section of the non-vibration transmission material 78 is a trapezoid having two base angles with right angles and bases having different lengths.
  • the non-vibration transmitting material 78 is disposed such that the lower surface is a surface including a vertex where a right angle is formed in the cross section, and the lower surface is in contact with the surface of the vibrating body P.
  • the non-vibration transmitting material 78 is disposed such that the side surface including the shorter base of the trapezoidal cross section in contact with the side surface of the vibration transmitting material 69.
  • the height of the side surface of the non-vibration transmission material 78 that abuts the side surface of the vibration transmission material 69 is substantially the same as the height of the side surface of the vibration transmission material 69. It is substantially the same as the inclination angle of 69 slopes. Therefore, the upper surface of the non-vibration transmitting material 78 and the slope of the vibration transmitting material 69 are substantially flush.
  • a sensor unit 71 having a shape in contact with the upper surface of the non-vibration transmission material 78 and the slope of the vibration transmission material 69 is provided.
  • the sensor unit 71 has a flat plate shape on both sides.
  • the other of the flat sensor unit 71 is obtained.
  • This surface can be brought into contact with both the upper surface of the non-vibration transmission material 78 and the slope of the vibration transmission material 69. Accordingly, the vibration of the vibrating body P can be detected with high accuracy, and the sensor unit 71 can be easily formed without the need for bending the sensor unit 71 or the like.
  • ⁇ Mounting configuration 7> In the configuration shown in FIG. 13, in the configuration of FIG. 7, the non-vibration transmitting material 48 and the vibration transmitting material 49 are arranged with a space therebetween. That is, in the configuration shown in FIG. 13, a gap is formed between the non-vibration transmitting material 48 and the vibration transmitting material 49. Accordingly, in the configuration shown in FIG. 13, the lower surface of the sensor unit 1 has a space between a portion where the upper surface of the non-vibration transmission material 48 abuts, a portion where the upper surface of the vibration transmission material 49 abuts, and a space between these members. A facing portion. As a result, the sensor unit 1 has a region overlapping the top surface of the non-vibration transmitting material 48, a region overlapping the top surface of the vibration transmitting material 49, and a region located in the air between these members in plan view. Have.
  • the non-vibration transmitting material 48 and the vibration transmitting material 49 are arranged with a space therebetween, whereby interference between the non-vibration transmitting material 48 and the vibration transmitting material 49 can be eliminated. Therefore, the piezoelectric element of the sensor unit 1 has a sound detection accuracy in a region overlapping with the upper surface of the non-vibration transmitting material 48 in a plan view, and a vibration element P in a region overlapping with the upper surface of the vibration transmitting material 49 in a plan view. Both vibration detection accuracy can be improved.
  • ⁇ Mounting configuration 8> In the configuration shown in FIG. 14, in the configuration of FIG. 7, the non-vibration transmission material 48 and the vibration transmission material 49 are arranged with a space therebetween, and the substantially rectangular parallelepiped shape is provided between the non-vibration transmission material 48 and the vibration transmission material 49. A sound absorbing material 50 is provided. In the configuration shown in FIG. 14, one side surface of the non-vibration transmitting material 48 and the other side surface of the sound absorbing material 50 are in contact, and one side surface of the sound absorbing material 50 and the other side surface of the vibration transmitting material 49 are in contact. . Accordingly, in the configuration shown in FIG.
  • the lower surface of the sensor unit 1 is in contact with the portion where the upper surface of the non-vibration transmitting material 48 contacts, the portion where the upper surface of the sound absorbing material 50 contacts, and the upper surface of the vibration transmitting material 49.
  • the portion is continuously provided in one direction.
  • a region overlapping the top surface of the non-vibration transmitting material 48, a region overlapping the top surface of the sound absorbing material 50, and a region overlapping the top surface of the vibration transmitting material 49 are unidirectional.
  • the sound absorbing material 50 various configurations having sound absorbing properties can be employed. For example, a nonwoven fabric or a woven fabric, or a member in which the nonwoven fabric or the woven fabric is covered with a synthetic resin can be used.
  • the piezoelectric element of the sensor unit 1 has a sound detection accuracy in a region overlapping with the upper surface of the non-vibration transmitting material 48 in a plan view, and a vibration element P in a region overlapping with the upper surface of the vibration transmitting material 49 in a plan view. Both vibration detection accuracy can be improved.
  • ⁇ Mounting configuration 9> In the configuration shown in FIG. 15, in the configuration of FIG. 7, the non-vibration transmission material 48 and the vibration transmission material 49 are arranged with a space therebetween, and the substantially rectangular parallelepiped shape is provided between the non-vibration transmission material 48 and the vibration transmission material 49.
  • a buffer material 60 is provided.
  • one side surface of the non-vibration transmission material 48 and the other side surface of the buffer material 60 are in contact with each other, and one side surface of the buffer material 60 and the other side surface of the vibration transmission material 49 are in contact with each other. . Accordingly, in the configuration shown in FIG.
  • the lower surface of the sensor unit 1 is in contact with the portion where the upper surface of the non-vibration transmission material 48 abuts, the portion where the upper surface of the buffer material 60 abuts, and the upper surface of the vibration transmission material 49.
  • the portion is continuously provided in one direction.
  • the region overlapping the upper surface of the non-vibration transmission material 48, the region overlapping the upper surface of the buffer material 60, and the region overlapping the upper surface of the vibration transmission material 49 are unidirectional. Are provided continuously.
  • the buffer material 60 for example, a configuration capable of appropriately transmitting sound and vibration, transmitting less sound than the non-vibration transmission material 48, and transmitting vibration less than the vibration transmission material 49 is used.
  • a foam member having a plurality of pores based on a foam material can be used.
  • the buffer material 60 is disposed between the non-vibration transmission material 48 and the vibration transmission material 49, so that the piezoelectric element of the sensor unit 1 allows the buffer material 60 to appropriately propagate both sound and vibration. Thus, deep sound and vibration can be detected. Further, the piezoelectric element can detect both sound and vibration with desired sensitivity by adjusting physical properties such as elasticity and density of the buffer material 60.
  • the sensor unit 81a, the non-vibration transmitting material 88a, and the sensor unit 81b are laminated on the surface of the vibrating body P in this order.
  • the non-vibration transmitting material 88a is a sheet-like member having a size that includes a range surrounded by the outer periphery of the sensor unit 81a and the sensor unit 81b in a plan view, and having both surfaces flat.
  • the sensor unit 81a and the sensor unit 81b are, for example, sensor units having the same shape as the sensor unit 1 in FIG.
  • the non-vibration transmission material 88a for example, the same material as the non-vibration transmission material 48 of FIG. 7 can be used.
  • the sensor unit 81a disposed on the other surface of the non-vibration transmitting material 88a is in direct contact with the surface of the vibrating body P and mainly detects the vibration of the vibrating body P.
  • the sensor unit 81b disposed on one surface of the non-vibration transmitting material 88a can detect the sound in the space with high accuracy because the non-vibration transmitting material 88a suppresses the propagation of vibration of the vibrating body P. Therefore, the detection ratio of sound and vibration can be adjusted by adjusting the ratio of the flat area of the sensor unit 81a and the sensor unit 81b.
  • the sensor unit 81b in the configuration of FIG. 16 is divided into a sensor unit 81c and a sensor unit 81d, and these two sensor units 81b and 81c are arranged on one surface of the non-vibration transmission material 88a.
  • the sensor unit for detecting the sound can be selected by dividing the sensor unit for detecting the sound, so that the detection ratio between the sound and the vibration can be easily adjusted.
  • the sensor unit that detects sound is divided into two, but the sensor unit that detects sound may be divided into three or more. Further, the sensor unit 81a for detecting vibration may be divided and arranged.
  • an air vibration isolating material 87 is further disposed between the sensor unit 81a and the non-vibration transmitting material 88a in the configuration of FIG.
  • the air vibration blocking material 87 has a size including a range surrounded by the outer periphery of the sensor unit 81a in plan view, and is a sheet-like member having both surfaces flat, and for example, a metal plate can be used.
  • the air vibration blocking material 87 By arranging the air vibration blocking material 87 in this way, it is possible to suppress the sound from being transmitted to the sensor unit 81a through the non-vibration transmitting material 88a, and the detection accuracy of the vibration of the vibrating body P in the sensor unit 81a. Can be improved.
  • the non-vibration transmitting material 88b and the sensor unit 81e are further arranged in this order on one surface side of the sensor unit 81b in the configuration of FIG.
  • the sensor unit 81e is, for example, a sensor unit having the same shape as the sensor unit 81a.
  • the non-vibration transmitting material 88b is a non-vibration transmitting material having the same shape as the non-vibration transmitting material 88a, for example.
  • the non-vibration transmission material 88a and the non-vibration transmission material 88b are difficult to propagate vibration but easily propagate sound. Therefore, in the sensor unit 81b, vibration from the vibrating body P is difficult to detect, and sound from space is easy to detect. . Therefore, the vibration of the vibrating body P is detected by the sensor unit 81a, and the sound from the space is detected by the sensor unit 81b and the sensor unit 81e. That is, with the configuration of FIG. 19, the area for detecting sound by the sensor unit can be made larger than the area for detecting vibration, and the sound detection ratio can be increased.
  • the sound detection ratio can be further increased.
  • the non-vibration transmitting material is preferably a material that easily propagates sound, and is preferably formed of a material having continuous pores such as a sponge.
  • the sensitivity can be flattened to a higher frequency by reducing the area where the sound of the piezoelectric element is detected, but in this case, the sensitivity is lowered because the capacitance is lowered.
  • This decrease in capacitance can be suppressed by increasing the surface area of the piezoelectric element.
  • the piezoelectric element 92 in FIG. 21A is a piezoelectric element formed in a box shape.
  • the surface area of the piezoelectric element can be increased to about five times that in the case where the piezoelectric element is formed in a sheet shape, and a decrease in capacitance can be suppressed.
  • the piezoelectric element 92 in FIG. 21A is formed, for example, as shown in FIG. 21B after forming a plate-like piezoelectric element in which four squares having one square in the plan view and having a common side on each square are connected.
  • This flat piezoelectric element can be formed by bending it along four sides of a central square.
  • the piezoelectric element 102 in FIG. 22 is configured by bending a piezoelectric element 102 formed in a sheet shape along the peripheral surfaces of a plurality of columnar spacers 103. Specifically, in the piezoelectric element 102, a plurality of spacers 103 are arranged substantially in parallel so that the front and rear piezoelectric elements bent at the peripheral surface of the spacer 103 are substantially parallel, and a sheet is provided on the plurality of spacers 103. It is formed by spanning a piezoelectric element. For example, in the case of the piezoelectric element 102 of FIG. 22, the surface area of the piezoelectric element in the same plane area can be increased about five times.
  • the piezoelectric element 112 shown in FIG. 23 is obtained by bending a piezoelectric element 112 formed in a sheet shape at a plurality of locations and supporting it with a cylindrical spacer 103 to form a bellows shape.
  • a plurality of spacers 103 are arranged substantially in parallel at a position where the shape of the piezoelectric element can be maintained by inserting a sheet-like piezoelectric element formed in a bellows shape between the two spacers 103. It is formed by inserting a sheet-like piezoelectric element bent in a bellows shape between the plurality of spacers 103.
  • the surface area of the piezoelectric element in the same plane area can be increased by about 6 times.
  • piezoelectric elements shown in FIGS. 21A, 22 and 23 may be installed in any orientation.
  • the stringed musical instrument 121 of FIGS. 24 and 25 includes a hollow body 123 having a soundboard 122, a bridge 125 provided on the outer surface side of the soundboard 122 and supporting a plurality of strings 124, and a saddle provided on the outer surface of the bridge 125.
  • 126 a neck 127 connected to the body 123 and extending from one end side of the soundboard 122, and a head 128 provided on one end side of the neck 127.
  • the plurality of strings 124 are wound and locked on a plurality of pegs 129 provided on the head 128, and the other ends are supported by a bridge 125 via a saddle 126 and are locked on a plurality of pins 130.
  • the sound board 122 has a sound hole 131 between the other end of the neck 127 and the bridge 125.
  • a plurality of sounding bars 132 are attached to the inner surface of the sounding board 122.
  • a plate 133 disposed at a position facing the bridge 125 with the soundboard 122 interposed therebetween, and a reinforcing plate 134 for reinforcing the strength of the soundboard 122 are provided.
  • the stringed musical instrument 121 includes the sensor unit 1 shown in FIG.
  • the sensor unit 1 is attached to the inner surface of the plate 133. That is, in the stringed musical instrument 121, the plate 133 is configured as the vibrating body P, and the sensor unit 1 is disposed on the surface of the vibrating body P.
  • the stringed musical instrument 121 is configured as an electric acoustic guitar that converts the vibration of the string 124 into an electric signal by the sensor unit 121 and outputs the electric signal.
  • the stringed musical instrument 121 can detect the sound generated by the vibration of the vibrating body P and the vibration of the body 123 by the vibration of the plurality of strings 124 by the sensor unit 1, so that the original tone color of the instrument is converted into an electrical signal. Can be output.
  • the sensor unit 11 of the second embodiment may be arranged so that a surface different from that in FIG. That is, the sound propagation sheet 13 of the sensor unit 11 may be disposed so as to contact the surface of the vibrating body P.
  • the sound propagation sheet 13 of the sensor unit 11 may be disposed so as to contact the surface of the vibrating body P.
  • an electrode layer made of a high-strength material as the electrode layer on the opposite side of the sound propagation sheet 13 of the piezoelectric element 2
  • a weight may be disposed on the side of the sensor unit opposite to the vibrating body.
  • a sheet made of synthetic resin may be disposed on the surface of the sensor unit opposite to the vibrating body, or a sheet or plate formed of metal may be disposed.
  • a through-hole may be formed in the weight in order to facilitate sound propagation.
  • a cushion layer may be disposed between the sensor unit and the vibrating body. By disposing the cushion layer in this manner, vibration transmitted from the vibrating body to the sensor unit can be reduced, and the sound detection rate can be increased.
  • the sensor unit does not necessarily have to be attached to the electric acoustic guitar.
  • the sensor unit may be attached to various stringed instruments such as classical guitar, violin, cello, mandolin, and piano, or may be attached to instruments other than stringed instruments such as percussion instruments. That is, the musical instrument according to the present invention is not necessarily a stringed musical instrument, and can be configured as a percussion instrument.
  • the attachment location of a sensor unit is not specifically limited, It can attach to the arbitrary vibrating bodies of a musical instrument.
  • the sensor unit attached to the musical instrument is not limited to the sensor unit 1 of FIG. 1, and any sensor unit in the above embodiment can be used.
  • the sensor unit can be configured as a pickup for a musical instrument attached to a musical instrument, but may be used for a member other than a musical instrument such as a boundary microphone.
  • the sensor unit of the present invention can detect sound together with vibration while protecting the piezoelectric element, it is suitable for various musical instruments and the like, and in buildings, machines, transportation equipment, etc. It is preferably used for detecting abnormal noises and noises that are used as a measure of noise.

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Abstract

圧電素子を保護しつつ、振動と共に音を検出できるセンサーユニットの提供を目的とする。本発明のセンサーユニットは、多孔質層を有するシート状の圧電素子を備えるセンサーユニットであって、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る。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としては、１０ｄＢ以下が好ましい。前記音伝搬シートの面密度としては、０．０３ｇ／ｍ２以上１００ｇ／ｍ２以下が好ましい。前記音伝搬シートが可撓性を有するとよい。前記音伝搬シートが空隙を有するとよい。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とよい。

Description

センサーユニット及び楽器
　本発明は、センサーユニット及び楽器に関する。
　従来、楽器の振動部分に取り付けられ、この振動部分の振動を検出して電気信号として出力可能な振動検出センサーが知られている。また、このような振動検出センサーとして、多孔性樹脂フィルムの両面に電極層を配設した圧電素子を利用するセンサーが知られている（例えば特開２０１０－８９４９５号公報参照）。このような多孔質層を有する圧電素子を利用したセンサーは、厚さ方向に柔らかいので音の検出に適し、また軽く薄いので楽器の振動を抑制しない。従って、このような多孔質層を有する圧電素子を利用したセンサーは、振動及び音の両方を検出する楽器用のピックアップとして好適に用いられる。なお、「音」とは空気を介して伝わる空気の粗密波を意味し、「振動」とは固体を伝搬してセンサーまで伝わる振動を意味するものとする。
　ここで、上述したようなセンサーを楽器などで使用する場合、センサーの検出精度を維持するために圧電素子の傷つきを防止する必要がある。しかし、圧電素子の傷つきを防止するためにセンサーを保護フィルムで覆うと、音が検出できなくなるおそれがある。
特開２０１０－８９４９５号公報
　本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、圧電素子を保護しつつ、振動と共に音を検出できるセンサーユニット及びこのセンサーユニットを備える楽器を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するためになされた本発明は、多孔質層を有するシート状の圧電素子を備えるセンサーユニットであって、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ることを特徴とするセンサーユニットである。
　当該センサーユニットは、音伝搬シートが圧電素子の一方の面を被覆するので、音を検出する圧電素子の一方の面を傷つきが生じないよう保護でき、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は、圧電素子の一方の面を被覆する音伝搬シート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の一方の面側から入射する音が音伝搬シートによって低減され難く、振動と共に音を検出できる。
　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としては、１０ｄＢ以下が好ましい。このように、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前記上限以下の音伝搬シートを用いることで、一方の面側から入射する音の低減を確実に抑制でき、音の検出精度をより維持し易い。その結果、マイクとして使用することができるようになる。
　前記音伝搬シートの面密度としては、０．０３ｇ／ｍ２以上１００ｇ／ｍ２以下が好ましい。このように、面密度が前記範囲内の音伝搬シートを用いることで、圧電素子の一方の面を確実に保護しつつ、一方の面側から入射する音の低減を確実に抑制でき、音の検出精度をより維持し易い。
　前記音伝搬シートが可撓性を有するとよい。このように、音伝搬シートが可撓性を有することで、圧電素子を圧迫せずに被覆できるため、圧電素子の耐久性を向上できる。また、音伝搬シートが可撓性を有することで、一方の面側への入射音による振動を圧電素子へ伝搬し易く、音の検出精度をより維持し易い。なお、「可撓性」とは、例えば幅５ｍｍ、長さ１０ｍｍの試験片を支持位置で水平方向となるよう一方の短辺で支持させたときに、対向する２つの短辺の垂直方向の位置の差が５ｍｍ以上となることをいう。
　前記音伝搬シートが空隙を有するとよい。このように、音伝搬シートが空隙を有することで、音伝搬シートの一方の面側への入射音が空隙を経由して伝搬されるため、より圧電素子へ音が伝搬し易く、より音を検出させ易い。
　当該センサーユニットは、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とよい。このように、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で圧電素子の他方の面を被覆することにより、他方の面側からの入射音を阻止でき、その結果、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。なお、「音の透過を実質的に阻止する」とは、音の透過を１００％遮断することに限るものではなく、透過音が圧電素子で検出されない程度まで低減されることをいう。
　また、前記課題を解決するためになされた本発明は、当該センサーユニットを備える楽器である。
　当該楽器は、当該センサーユニットによって振動と共に音を検出できるので、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。
　以上説明したように、本発明のセンサーユニット及び楽器は、圧電素子を保護しつつ、振動と共に音を検出できる。
本発明の第一実施形態に係るセンサーユニットを示す模式的断面図である。 図１の圧電素子を示す模式的断面図である。 本発明の第二実施形態に係るセンサーユニットを示す模式的断面図である。 図３とは異なる構成のセンサーユニットを示す模式的断面図である。 本発明の第三実施形態に係るセンサーユニットを示す模式的断面図である。 本発明の第四実施形態に係るセンサーユニットを示す模式的断面図である。 図１のセンサーユニットの取り付け構成を説明するための模式的断面図である。 図７とは異なるセンサーユニットの取り付け構成を説明するための模式的断面図である。 図７及び図８とは異なるセンサーユニットの取り付け構成を説明するための模式的断面図である。 図７～図９とは異なるセンサーユニットの取り付け構成を説明するための模式的断面図である。 図７～図１０とは異なるセンサーユニットの取り付け構成を説明するための模式的断面図である。 図７～図１１とは異なるセンサーユニットの取り付け構成を説明するための模式的断面図である。 図７～図１２とは異なるセンサーユニットの取り付け構成を説明するための模式的断面図である。 図７～図１３とは異なるセンサーユニットの取り付け構成を説明するための模式的断面図である。 図７～図１４とは異なるセンサーユニットの取り付け構成を説明するための模式的断面図である。 図７～図１５とは異なるセンサーユニットの取り付け構成を説明するための模式的断面図である。 図７～図１６とは異なるセンサーユニットの取り付け構成を説明するための模式的断面図である。 図７～図１７とは異なるセンサーユニットの取り付け構成を説明するための模式的断面図である。 図７～図１８とは異なるセンサーユニットの取り付け構成を説明するための模式的断面図である。 音の周波数とセンサーユニットによる検出感度との関係を概念的に示すグラフである。 箱型の圧電素子を示す模式的斜視図である。 図２１Ａの圧電素子の組立前の構成を示す模式的平面図である。 図２１Ａとは異なる圧電素子の組立て構成例を示す模式的側面図である。 図２１Ａ及び図２２とは異なる圧電素子の組立て構成例を示す模式的側面図である。 図１のセンサーユニットを備える弦楽器を示す模式的斜視図である。 図２４の弦楽器の響板の内面側を示す模式的平面図である。 その他の実施形態に係るセンサーユニットを示す模式的断面図である。
　以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
〔第一実施形態〕
［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＞
　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）
　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。
　また、多孔質層４は、一般的にはこれらの合成樹脂を主成分とする板状体に分極処理を施して形成される。かかる分極処理方法としては、例えば直流又はパルス状の高電圧を付加して電荷を注入する方法、γ線や電子線等の電離性放射線を照射して電荷を注入する方法、コロナ放電処理によって電荷を注入する方法等が挙げられる。
　多孔質層４の平均厚さの下限としては、３０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、多孔質層４の平均厚さの上限としては、１５０μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。多孔質層４の平均厚さが前記下限に満たないと、強度の低下により加工性が低下するおそれがある。逆に、多孔質層４の厚さが前記上限を超えると、分極処理効率が低下するおそれがある。
　多孔質層４の厚さ方向に垂直な方向の弾性率の下限としては、１ＧＰａが好ましく、１．５ＧＰａがより好ましい。一方、厚さ方向に垂直な方向の弾性率の上限としては、３ＧＰａが好ましく、２．５ＧＰａがより好ましい。厚さ方向に垂直な方向の弾性率が前記下限に満たないと、厚さ方向に垂直な方向への歪みが大きくなり、振動の検出精度が低下するおそれがある。逆に、厚さ方向に垂直な方向の弾性率が前記上限を超えると、多孔質層４が第１電極層５ａ及び第２電極層５ｂの伸縮に追随し難くなり、第１電極層５ａ及び第２電極層５ｂが多孔質層４から剥離し易くなるおそれがある。なお、「弾性率」とは、ＪＩＳ－Ｋ７１６１（２０１４）に準拠して測定される値である。
　多孔質層４の厚さ方向の弾性率の下限としては、０．１ＧＰａが好ましく、０．３ＧＰａがより好ましい。一方、厚さ方向の弾性率の上限としては、１０ＧＰａが好ましく、２ＧＰａがより好ましい。厚さ方向の弾性率が前記下限に満たないと、振動の検出誤差が大きくなるおそれがある。逆に、厚さ方向の弾性率が前記上限を超えると、微小な振動が検出され難くなるおそれがある。
　多孔質層４の密度の下限としては、０．２ｇ／ｃｍ３が好ましく、０．４ｇ／ｃｍ３がより好ましい。一方、多孔質層４の密度の上限としては、０．８ｇ／ｃｍ３が好ましく、０．６ｇ／ｃｍ３がより好ましい。多孔質層４の密度が前記下限に満たないと、多孔質層４の強度が低下するおそれがある。逆に、多孔質層４の密度が前記上限を超えると、多孔質層４が十分に変形せず、振動の検出精度が低下するおそれがある。
　多孔質層４は、複数の空孔６を有する。空孔６の形状及びサイズは特に限定されないが、空孔６の平均高さの下限としては、例えば１μｍが好ましく、３μｍがより好ましい。一方、空孔６の平均高さの上限としては、例えば３０μｍが好ましく、１５μｍがより好ましい。空孔６の平均高さが前記下限に満たないと、多孔質層４が十分に変形しないおそれがある。逆に、空孔６の平均高さが前記上限を超えると、多孔質層４の強度が低下するおそれがある。なお、空孔６の平均高さは、多孔質層４の厚さ方向の任意の断面における任意の２０個の空孔の厚さ方向の最大長さを測定し、その相加平均値によって算出された値をいう。
　多孔質層４の空孔率の下限としては、２０％が好ましく、３０％がより好ましい。一方、多孔質層４の空孔率の上限としては、８０％が好ましく、７０％がより好ましい。多孔質層４の空孔率が前記下限に満たないと、多孔質層４が十分に変形せず、十分な検出精度が得られないおそれがある。逆に、多孔質層４の空孔率が前記上限を超えると、多孔質層４の強度が低下するおそれがある。なお、「空孔率」とは、単位体積当たりの空孔の占める割合をいい、空孔率ε（％）は、例えば質量Ｗ（ｇ）と、多孔質層４の見かけの体積Ｖ（ｃｍ３）と、真密度ρ（ｇ／ｃｍ３）とから、下記式（１）により求めることができる。ここで、前記真密度ρは、１ｋｇ／ｃｍ２の荷重による２００℃の熱プレスで５分間加熱した後、冷却プレスで冷却した時の体積Ｖ０（ｃｍ３）から、下記式（２）により求めることができる。さらに、下記式（２）を下記式（１）に代入することで、前記空孔率εは下記式（３）により求めることが可能である。
ε＝（１－Ｗ／ρＶ）×１００　・・・（１）
ρ＝Ｗ／Ｖ０　　　　　　　　　・・・（２）
ε＝１－Ｖ０／Ｖ　　　　　　　・・・（３）
（電極層）
　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電極層５ａ及び第２電極層５ｂの形成材料としては、導電性を有する限り特に限定されるものではなく、例えばアルミニウム、銀等の各種金属やこれらの金属の合金、カーボン等が挙げられる。
　第１電極層５ａ及び第２電極層５ｂの平均厚さとしては、特に限定されないが、例えば０．１μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。第１電極層５ａ及び第２電極層５ｂの平均厚さが前記下限に満たないと、第１電極層５ａ又は第２電極層５ｂに断裂等の破損が発生するおそれがある。逆に、第１電極層５ａ及び第２電極層５ｂの平均厚さが前記上限を超えると、振動を的確に検出できないおそれがある。
　第１電極層５ａ及び第２電極層５ｂの多孔質層４への積層方法としては、特に限定されず、例えばアルミニウムの蒸着、カーボン導電インクによる印刷、銀ペーストの塗布乾燥等が挙げられる。
　多孔質層４は内部に空孔を有していて柔らかく傷が付きやすい。また、多孔質層４の表面に形成される電極層５も柔らかいため傷が付きやすい。そのため、これらから形成される圧電素子２は傷を防ぐためにシートで覆う必要がある。そこで、圧電素子２によって音を検出できるよう圧電素子２を音伝搬シートで覆う。
＜音伝搬シート＞
　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２音伝搬シート３ｂの他方の面が、振動の検出対象である楽器などの振動体Ｐの表面に当接するよう配設される。また、第１音伝搬シート３ａ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、当該センサーユニット１は、このように配設されることにより、主に第１音伝搬シート３ａを伝搬する空間の音を検出すると共に、第２音伝搬シート３ｂを伝搬する振動体Ｐの振動を検出する。
　第１音伝搬シート３ａへの入射音と透過音との音圧レベルの差の上限としては、１０ｄＢが好ましく、５ｄＢがさらに好ましい。一方、前記音圧レベルの差の下限としては、１ｄＢが好ましく、２ｄＢがさらに好ましい。前記音圧レベルの差が前記上限を超えると、圧電素子２へ伝搬する音の音圧レベルが小さくなり過ぎ、圧電素子２によって音が検出され難くなるおそれがある。逆に、前記音圧レベルの差が前記下限に満たないと、第１音伝搬シート３ａによる圧電素子２の保護効果を維持することが困難となるおそれがある。なお、前記音圧レベルの差は、例えば第１音伝搬シート３ａが圧電素子２を被覆した状態と、当該センサーユニット１から第１音伝搬シート３ａを除去した状態とでそれぞれ信号音を各センサーユニット１の圧電素子２で検出させ、これらの検出された信号音の差から、相対的に第１音伝搬シート３ａへの入射音と透過音との音圧レベルの差を求めることができる。つまり、第１音伝搬シート３ａが圧電素子２を被覆した状態で検出した透過音の信号レベルと、当該センサーユニット１から第１音伝搬シート３ａを除去した状態で検出した入射音の信号レベルとを比較することで、相対的に音圧レベルの差を求めることができる。具体的には、例えば無響室の中に上述の二種類のセンサーユニット及びスピーカを配置し、スピーカから音を発生させながら音圧レベルの差を測定する。この場合、上述の二種類のセンサーユニットの測定対象と反対側の面は、剛体又は吸音材で遮蔽しておくことが好ましい。音圧レベルの差を求めるための測定は、例えば１００Ｈｚ以上５０００Ｈｚ以下の周波数の音圧レベルについて行う。
　第１音伝搬シート３ａ及び第２音伝搬シート３ｂの面密度の下限としては、０．０３ｇ／ｍ２が好ましく、１ｇ／ｍ２がより好ましい。一方、前記面密度の上限としては、１００ｇ／ｍ２が好ましく、５０ｇ／ｍ２がより好ましい。前記面密度が前記下限に満たないと、第１音伝搬シート３ａ及び第２音伝搬シート３ｂの強度が低下し、第１音伝搬シート３ａ及び第２音伝搬シート３ｂによる圧電素子２の保護効果が十分に得られないおそれがある。逆に、前記面密度が前記上限を超えると、音が透過し難くなり、圧電素子２で音が検出され難くなるおそれがある。
　第１音伝搬シート３ａ及び第２音伝搬シート３ｂは、一方の面から入射される音を他方の面へ透過させることができればよく、これらの形成材料は特に限定されない。これらの形成材料として、例えば樹脂、金属、無機材料、有機材料等を用いることができる。
　第１音伝搬シート３ａ及び第２音伝搬シート３ｂの形成材料として樹脂を用いる場合、その形成材料の主成分としては、ＰＥＴ、ＰＰ、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、環状オレフィン系樹脂等が挙げられる。また、アルミニウム、ニッケル、白金のような金属膜を第１音伝搬シート３ａ又は第２音伝搬シート３ｂとして用いることもできる。ただ、金属膜によって音を伝搬させるには金属膜は薄膜でなければならないが、薄膜であると容易に破けてしまう。そのため、圧電素子２の表面に金属膜を例えば蒸着によって密着するように成膜するとよい。その場合、金属膜の膜厚が１０ｎｍ程度であれば、音を伝搬することができる。音の検出効率を抑えてもよい場合には、金属膜の膜厚をさらに大きくすることも可能である。
　また、第１音伝搬シート３ａが空隙を有するとよい。内部に空隙を有するシートは、一方の面側への入射音が空隙を経由して他方の面側へ伝搬されるため、圧電素子２へ音が伝搬し易くなり、圧電素子２が音を検出し易くなる。なお、第１音伝搬シート３ａに形成される空隙は、厚さ方向に貫通していてもよい。このように、第１音伝搬シート３ａに形成される空隙が厚さ方向に貫通していることによって、一方の面側への入射音を他方の面側へ伝搬させ易い。
　このような空隙を有するシートとして、例えば不織布、布帛、空隙を有する紙、多孔質シート等を用いることができる。前記多孔質シートとして、例えば多孔質層４と同質の素材のシートを用いてもよい。
　また、第１音伝搬シート３ａ及び第２音伝搬シート３ｂは、可撓性を有することが好ましい。第１音伝搬シート３ａ及び第２音伝搬シート３ｂが可撓性を有していると、圧電素子２の形状及び圧縮変形に対応して第１音伝搬シート３ａ及び第２音伝搬シート３ｂが変形可能なため、圧電素子２を圧迫せずに被覆できるので、圧電素子２の耐久性を向上できる。また、第１音伝搬シート３ａが可撓性を有することで、一方の面側への入射音による振動が圧電素子２へ伝搬し易くなり、圧電素子２による音の検出精度が向上し易い。
　なお、圧電素子２の両面は、第１音伝搬シート３ａの他方の面及び第２音伝搬シート３ｂの一方の面に固定されてもよいし、固定されなくてもよい。圧電素子２が第１音伝搬シート３ａ及び第２音伝搬シート３ｂに固定されない場合、圧電素子２が第１音伝搬シート３ａ又は第２音伝搬シート３ｂと共に歪むことがないので、圧電素子２がより精度よく音及び振動を検出し易い。なお、圧電素子２の両面を第１音伝搬シート３ａ又は第２音伝搬シート３に固定する場合の固定方法は、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、圧電素子２の面と第１音伝搬シート３ａ又は第２音伝搬シート３の面との間の摩擦力による固定方法であってもよい。
　また、図１では、第１音伝搬シート３ａ及び第２音伝搬シート３ｂが、平面視での周縁で互いに固定されることとしたが、第１音伝搬シート３ａ及び第２音伝搬シート３ｂが、一体の音伝搬シートであってもよい。例えば、第１音伝搬シート３ａ及び第２音伝搬シート３ｂが１つの袋状の音伝搬シートとして形成されてもよい。
＜利点＞
　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。
　また、当該センサーユニット１は、第２音伝搬シート３ｂが圧電素子２の他方の面を被覆するので、他方の面側から入射する音も検出できると共に、振動体Ｐへの設置時等における圧電素子２の他方の面への傷つきを防止できる。
〔第二実施形態〕
　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＞
　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。
　次に、図４に本実施形態の他の構成の当該センサーユニット１２を示す。当該センサーユニット１２の音伝搬シート１４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し、圧電素子２の一方の面を被覆すると共に、周縁が振動体Ｐの表面に固定される。このように、音伝搬シート１４は振動体Ｐの表面に固定されるので、圧電素子２の一方の面は、音伝搬シート１４の他方の面と固定されなくてもよい。圧電素子２の一方の面を音伝搬シート１４の他方の面に固定しないことにより、圧電素子２が音伝搬シート１４の伸縮に伴って歪むことがなく、圧電素子２が精度よく音を検出できる。
　また、図４の当該センサーユニット１２は、圧電素子２の他方の面が振動体Ｐの表面に固定されなくてもよい。圧電素子２が振動体Ｐに固定されないと、圧電素子２が振動体Ｐの伸縮に伴って歪むことがなく、圧電素子２が精度よく振動体Ｐの振動を検出できる。
＜利点＞
　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。
〔第三実施形態〕
　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＞
　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。
　音遮断シート２７は、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。これにより、振動体Ｐ側から伝搬する音が大幅に低減されるため、一方の面側すなわち空間側からの音を優先的に圧電素子２に検出させることができるので、圧電素子２で空間側からの音をより精度よく検出させることができる。
　音遮断シート２７への入射音と透過音との音圧レベルの差の下限としては、５０ｄＢが好ましく、６０ｄＢがさらに好ましい。一方、前記音圧レベルの差の上限としては、１００ｄＢが好ましく、９０ｄＢがさらに好ましい。前記音圧レベルの差が前記下限に満たないと、振動体Ｐ側からの音が圧電素子２で検出され易くなり、空間側からの音の検出精度が低下するおそれがある。逆に、前記音圧レベルの差が前記上限を超えると、音遮断シート２７の厚さを大きくしなければならず、当該センサーユニット２１が不要に大型となるおそれがある。
　音遮断シート２７の面密度の下限としては、５００ｇ／ｍ２が好ましく、６００ｇ／ｍ２がより好ましい。一方、前記面密度の上限としては、２０００ｇ／ｍ２が好ましく、１５００ｇ／ｍ２がより好ましい。前記面密度が前記下限に満たないと、振動体Ｐ側からの音を十分に遮断できなくなり、空間側からの音の検出精度が低下するおそれがある。逆に、前記面密度が前記上限を超えると、当該センサーユニット２１の厚さが大きくなり過ぎ、不要に大型となるおそれがある。
　なお、図５の当該センサーユニット２１を裏返して振動体Ｐの表面に配設してもよい。すなわち、第１音伝搬シート３ａの圧電素子２と反対側の面を振動体Ｐの表面に固定させ、音遮断シート２７が空間側となるよう配設してもよい。音遮断シート２７の質量が比較的大きい場合、当該センサーユニット２１をこのように配設すると、音遮断シート２７が錘となり、振動体Ｐからの振動が圧電素子２に伝搬し易くなる。従って、振動体Ｐからの振動を優先的に検出させる場合には、当該センサーユニット２１をこのように配設することで、振動体Ｐからの振動をより精度よく検出させることができる。
＜利点＞
　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。
〔第四実施形態〕
　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＞
　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の厚さ方向が振動体Ｐの表面と略平行となるよう配設されるので、圧電素子２の両面は、いずれも音伝搬シート３３を介して空間に面する。従って、空間からの音が音伝搬シート３３を透過して、圧電素子２の両面で検出される。当該センサーユニット３１は、このように圧電素子２の両面で空間からの音を検出できるため、空間の音をより精度よく検出することができる。
＜利点＞
　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。
［センサーユニットの取り付け構成］
　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。
＜取り付け構成１＞
　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）
　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）
　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。
　当該センサーユニット１の圧電素子は、当該センサーユニット１の他方の面が非振動伝達材４８の上面と当接する領域では、振動体Ｐの振動が伝搬され難いので、空間からの音が優先的に検出される。一方、前記圧電素子は、当該センサーユニット１の他方の面が振動伝達材４９の上面と当接する領域では、振動体Ｐの振動が伝搬され易いので、振動体Ｐの振動が優先的に検出される。従って、非振動伝達材４８及び振動伝達材４９の平面視でのサイズを調整する等により、当該センサーユニット１と、非振動伝達材４８及び振動伝達材４９のそれぞれとの接触面積を調整することで、圧電素子により検出させる音と振動の割合を調整することができる。これにより、例えば当該センサーユニット１をピックアップで利用する電子楽器の音色を調節することができる。
＜取り付け構成２＞
　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）
　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。
　平面視で振動伝達材４９の上面に重複し、振動体Ｐの振動を優先的に検出させる領域では、空気振動遮断材４７により空間からの音の検出がより確実に抑制されると共に、空気振動遮断材４７が錘として機能するため、圧電素子がより精度よく振動体Ｐの振動を検出することができる。
＜取り付け構成３＞
　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。
　センサーユニット４１をこのように配設することで、振動伝達材４９によって伝搬される振動が非振動伝達材４８へ伝搬することを抑制でき、より精度よく音を検出させることができる。
＜取り付け構成４＞
　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。
　このように非振動伝達材５８の高さを大きくすることで、非振動伝達材５８に当接するセンサーユニット５１の他方の面の部分への振動体Ｐの振動の伝搬がさらに抑制される。これにより、非振動伝達材５８の上面に対応する圧電素子の領域での音の検出精度をより向上させることができる。
＜取り付け構成５＞
　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。
　また、図７のセンサーユニット１に代えて、非振動伝達材４８の上面及び振動伝達材６９の斜面に当接する形状のセンサーユニット６１が配設される。センサーユニット６１は、シート状であり、例えば隣接して配設される非振動伝達材４８の上面及び振動伝達材６９の斜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。
　このように振動体Ｐの表面に対して傾斜した斜面を有する振動伝達材６９を用いることで、センサーユニット６１の他方の面のうち、振動を検出させる領域と振動体Ｐの表面との距離を小さくできる。これにより、振動体Ｐの振動をより精度よく検出させることができる。
＜取り付け構成６＞
　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。
　また、図１１のセンサーユニット６１に代えて、非振動伝達材７８の上面及び振動伝達材６９の斜面に当接する形状のセンサーユニット７１が配設される。センサーユニット７１は、両面が平面の平板状である。
　このように、非振動伝達材７８の上面と振動伝達材６９の斜面とが略面一となるような非振動伝達材７８及び振動伝達材６９を用いることで、平板状のセンサーユニット７１の他方の面を非振動伝達材７８の上面及び振動伝達材６９の斜面の両方に当接させることができる。これにより、振動体Ｐの振動を精度よく検出させると共に、センサーユニット７１の折り曲げ加工等が必要なく、センサーユニット７１を容易に形成できる。
＜取り付け構成７＞
　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。
　このように、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ことによって、非振動伝達材４８及び振動伝達材４９の干渉を無くすことができる。そのため、当該センサーユニット１の圧電素子は、平面視で非振動伝達材４８の上面と重複する領域における音の検出精度、及び平面視で振動伝達材４９の上面と重複する領域における振動体Ｐの振動の検出精度を共に向上することができる。
＜取り付け構成８＞
　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。
　このように、非振動伝達材４８及び振動伝達材４９の間に吸音材５０が配設されることによって、非振動伝達材４８及び振動伝達材４９の干渉を低減することができる。そのため、当該センサーユニット１の圧電素子は、平面視で非振動伝達材４８の上面と重複する領域における音の検出精度、及び平面視で振動伝達材４９の上面と重複する領域における振動体Ｐの振動の検出精度を共に向上することができる。
＜取り付け構成９＞
　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。
　このように、非振動伝達材４８及び振動伝達材４９の間に緩衝材６０が配設されることによって、当該センサーユニット１の圧電素子は、緩衝材６０が音及び振動を共に適度に伝搬させることで、深みのある音及び振動を検出することができる。また、前記圧電素子は、緩衝材６０の弾性、密度等の物性を調整することで、音及び振動の両方を所望の感度で検出することができる。
＜取り付け構成１０＞
　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。
　非振動伝達材８８ａの他方の面に配設されるセンサーユニット８１ａは、振動体Ｐの表面に直接当接しており、主に振動体Ｐの振動を検出する。一方、非振動伝達材８８ａの一方の面に配設されるセンサーユニット８１ｂは、非振動伝達材８８ａにより振動体Ｐの振動の伝搬が抑制されるので、空間の音を精度よく検出できる。従って、センサーユニット８１ａとセンサーユニット８１ｂとの平面積の比率を調整することで、音と振動との検出割合を調整することができる。
＜取り付け構成１１＞
　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。
　このように、音を検出するセンサーユニットを分割して配設することで、音を検出させるセンサーユニットを選択できるので、音と振動との検出割合を容易に調整することができる。
　なお、図１７では、音を検出させるセンサーユニットを２つに分割する構成としたが、音を検出させるセンサーユニットを３つ以上に分割してもよい。また、振動を検出するセンサーユニット８１ａを分割して配設してもよい。
＜取り付け構成１２＞
　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。
　このように空気振動遮断材８７を配設することで、音が非振動伝達材８８ａを透過してセンサーユニット８１ａに伝搬することを抑制でき、センサーユニット８１ａでの振動体Ｐの振動の検出精度を向上させることができる。
＜取り付け構成１３＞
　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。
　非振動伝達材８８ａ及び非振動伝達材８８ｂは、振動を伝搬し難いが音を伝搬し易いので、センサーユニット８１ｂでは、振動体Ｐからの振動は検出され難く、空間からの音は検出され易い。従って、振動体Ｐの振動はセンサーユニット８１ａで検出され、空間からの音はセンサーユニット８１ｂ及びセンサーユニット８１ｅで検出される。つまり、図１９の構成により、センサーユニットで音を検出するための面積を振動を検出するための面積より大きくでき、音の検出割合を大きくすることができる。
　さらに、非振動伝達材及びセンサーユニットの積層する数を多くすることで、音の検出割合をさらに大きくすることができる。
　なお、この場合、非振動伝達材としては、音を伝搬し易いものが好ましく、例えばスポンジのような連続する空孔を有する材料で形成したものが好ましい。
［圧電素子の構成例］
　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。
　矩形平面状の多孔質体を有する圧電素子を用いて音を検出させる場合、波長が圧電素子の幅よりも小さくなると、その波長は相殺されて検出できない。従って、面積の大きな圧電素子は、周波数が高域になると感度が低下する。しかし、３次モードのような奇数モードでは、図２０に示すように高域の周波数でも相殺されない波長が存在する。
　圧電素子の音を検知する面積を小さくすることで、より高域の周波数まで感度をフラットにできるが、この場合、静電容量が低下するため感度が低下する。この静電容量の低下は、圧電素子の表面積を大きくすることにより抑制できる。圧電素子を以下の構成とすることにより、表面積を大きくでき、高域の周波数まで感度よく音を検出させることができる。
＜構成例１＞
　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２１Ａの圧電素子９２は、例えば図２１Ｂのような、平面視で１つの正方形を中心とし、この正方形の各辺を共通とする４つの正方形が連結した平板状の圧電素子を形成した後、この平板状の圧電素子を中心の正方形の４辺に沿って折り曲げることにより形成できる。
＜構成例２＞
　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。
＜構成例３＞
　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。
　なお、図２１Ａ、図２２及び図２３に示す各圧電素子は、どのような向きに設置してもよい。
＜弦楽器＞
　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。
　図２５に示すように、響板１２２の内面には、複数の響棒１３２が付設されている。また、響板１２２の内面には、響板１２２を挟んでブリッジ１２５と対向する位置に配置されるプレート１３３と、響板１２２の強度を補強するための補強板１３４とが設けられている。
　当該弦楽器１２１は、図１のセンサーユニット１を備える。当該センサーユニット１は、プレート１３３の内面に取り付けられている。つまり、当該弦楽器１２１は、プレート１３３が振動体Ｐとして構成され、この振動体Ｐの表面に当該センサーユニット１が配設されている。当該弦楽器１２１は、弦１２４の振動を当該センサーユニット１２１によって電気信号に変換して出力するエレクトリックアコースティックギターとして構成されている。
＜利点＞
　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。
［その他の実施形態］
　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。
　例えば図２６に示すように、第二実施形態のセンサーユニット１１を図３とは異なる面が振動体Ｐの表面に当接するように配設してもよい。つまり、センサーユニット１１の音伝搬シート１３が振動体Ｐの表面に当接するよう配設してもよい。この場合、例えば圧電素子２の音伝搬シート１３と反対側の面の電極層として強度の高い材料で形成したものを用いることで、多孔質層への傷つきを抑制しつつ、精度よく音を検出できる。
　また、第一実施形態、第二実施形態及び第三実施形態のセンサーユニットにおける振動体と反対側に配置される音伝搬シートは錘としての効果を有するので、これらの音伝搬シートの厚さ又は質量を調整することで圧電素子によって検出される特性を変化させることができる。さらに、センサーユニットの振動体と反対側に錘を配設してもよい。具体的には、センサーユニットの振動体と反対の面側に合成樹脂で形成されるシートを配設してもよいし、金属で形成されるシートや板等を配設してもよい。このようなシート状の錘を配設する場合、音を伝搬し易くするために錘に貫通孔を形成してもよい。また、センサーユニットと振動体との間にクッション層を配設してもよい。このようにクッション層を配設することで、振動体からセンサーユニットへ伝わる振動を低減することができ、音の検出割合を増加させることができる。
　当該センサーユニットは、必ずしもエレクトリックアコースティックギターに取り付けられる必要はない。当該センサーユニットは、例えばクラシックギター、ヴァイオリン、チェロ、マンドリン、ピアノ等種々の弦楽器に取り付けられてもよく、打楽器等の弦楽器以外の楽器に取り付けられてもよい。つまり、本発明に係る楽器は、必ずしも弦楽器である必要はなく、打楽器等として構成することも可能である。また、センサーユニットの取り付け箇所は、特に限定されるものではなく、楽器の任意の振動体に取付可能である。さらに、当該楽器に取り付けられるセンサーユニットは、図１のセンサーユニット１に限定されるものではなく、前記実施形態における任意のセンサーユニットを用いることが可能である。
　当該センサーユニットは、楽器に取り付けられる楽器用ピックアップとして構成することもできるが、バウンダリーマイクロホン等の楽器以外の部材に用いられてもよい。
　以上説明したように、本発明のセンサーユニットは、圧電素子を保護しつつ、振動と共に音を検出できるので、種々の楽器等に好適に用いられると共に、建築物、機械、輸送機等において、故障の目安となる異音や騒音の検出のために好適に用いられる。
　１，１１，１２，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅ　センサーユニット
　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)

  1. 　多孔質層を有するシート状の圧電素子を備えるセンサーユニットであって、
    　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ることを特徴とするセンサーユニット。
  2. 　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に記載のセンサーユニット。
  3. 　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に記載のセンサーユニット。
  4. 　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に記載のセンサーユニット。
  5. 　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項に記載のセンサーユニット。
  6. 　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項に記載のセンサーユニット。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のセンサーユニットを備える楽器。
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