(57)【要約】  【課題】  方式の異なる複数のピックアップを設置することなく、現代の奏法にマッチした弦楽器用ピックアップを提供する。  【解決手段】  弦楽器用ピックアップ１０は、ピックアップ本体１１と、弦の周囲に磁界を発生させるマグネティックポールピース１５と、緩衝部材であるシリコンゴム１６と、ギター本体の機械的振動に応じた磁界の変化を発生させる超磁歪素子１７と、弦振動及びギター本体の機械的振動による磁界の変化を電気信号に変換するコイル１８とを備えている。ギター本体を叩くことによる機械的振動はピックアップ本体１１に物理的に伝達され、ピックアップ本体１１から超磁歪素子１７に対して垂直方向に応力を与える結果となる。バイアス磁界下の超磁歪素子１７の透磁率は振動による応力に比例して変化し、これがコイル１８のループ内を貫く磁束の変化となり、コイル１８に電流が生ずる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弦楽器に取り付けられるピックアップ本体と、
少なくとも前記弦楽器の弦の振動領域に磁界を発生するポールピースと、
前記ピックアップ本体の振動に応じてその透磁率が変化する磁歪素子と、
前記弦の振動及び前記磁歪素子の前記透磁率の変化によって生ずる磁束の変化を電気信号に変換するコイルとを備えることを特徴とする弦楽器用ピックアップ。
【請求項２】
前記磁歪素子が前記ポールピースと同一軸上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の弦楽器用ピックアップ。
【請求項３】
前記ポールピースと前記磁歪素子との間に緩衝部材が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の弦楽器用ピックアップ。
【請求項４】
前記ポールピースが前記弦ごとに個別に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の弦楽器用ピックアップ。
【請求項５】
前記磁歪素子が前記ポールピースの配列間に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の弦楽器用ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弦楽器用ピックアップに関し、特に、弦の振動を磁気的に検出する弦楽器用ピックアップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
弦楽器によって発生したオーディオ信号を電気信号に変換するものとして、マグネティックピックが知られている。このマグネティックピックアップは、磁石によって磁界を発生し、弦の振動によって生じる磁界の乱れをコイルで検出することにより、オーディオ信号を電気信号に変換するものである（特許文献１参照）。またオーディオ信号を電気信号に変換するものとして、楽器によって発生する機械的振動を圧電素子によって検出するコンタクトピックアップも知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】米国特許第２０８９１７１号明細書
【特許文献２】特開昭５６−１３５８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、これらの弦楽器用ピックアップは、その弦振動の検出方式ごとに音色が微妙に異なっており、ピックアップごとの音色的な問題を回避するために、方式の異なる複数のピックアップを組み合わせて使用することが一般的となっている。特に今日では、弦楽器においてもボディを叩くことにより発する打楽器的な音を効果的に演奏に取り入れる演奏方法が好まれており、そのためにはマグネティックピックアップの他に弦楽器本体の振動を拾うことが可能なピックアップを取り付ける必要がある。この要望に対しては、上述のようなコンタクトピックアップとマグネティックピックアップとを併用することにより実現できるが、その場合には、それぞれのピックアップからの出力信号をミックスする手段が必要になると共に、それぞれのピックアップの設置、ピックアップへの配線等、種々の煩わしさがある。
【０００４】
したがって、本発明の目的は、方式の異なる複数のピックアップを設置することなく、現代の奏法にマッチした弦楽器用ピックアップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の前記目的は、弦楽器に取り付けられるピックアップ本体と、少なくとも前記弦楽器の弦の振動領域に磁界を発生するポールピースと、前記ピックアップ本体の振動に応じてその透磁率が変化する磁歪素子と、前記弦の振動及び前記磁歪素子の前記透磁率の変化によって生ずる磁束の変化を電気信号に変換するコイルとを備えることを特徴とする弦楽器用ピックアップによって達成される。
【０００６】
本発明においては、前記磁歪素子が前記ポールピースと同一軸上に配置されていることが好ましい。これによれば、圧力による透磁率変化を起させるバイアス磁界下に磁歪素子を置くことが可能となる。
【０００７】
本発明においては、前記ポールピースと前記磁歪素子との間に弾性部材が配置されていることが好ましい。これによれば、磁歪素子に対して与荷重を与えることができ、また磁歪素子に対して大きな応力がかかることによる破損を防ぐことができる。
【０００８】
本発明においては、前記ポールピースが前記弦ごとに個別に設けられていることが好ましい。これによれば、弦の方向と直交する向きの磁力線を各弦に対して正確に発生させることができる。
【０００９】
本発明においては、前記磁歪素子が前記ポールピースの配列間に設けられていることが好ましい。これによれば、比較的長尺の磁歪素子を用いることができるので、ギター本体のわずかな振動であっても確実に拾うことが可能となる。またこれによれば、圧力による透磁率変化を起こさせるバイアス磁界下に磁歪素子を置くことが可能となる。
【００１０】
本発明において、前記弦楽器用ピックアップは前記弦楽器のサウンドホール内に設けられ、前記ピックアップ本体の二つの短辺及び一方の長辺を含めた周囲三辺が前記弦楽器と接触していることが好ましい。これによれば、より広い範囲にわたってピックアップ本体とギター本体とが接触しているので、ギター本体のわずかな振動であっても確実に拾うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、弦振動と弦楽器本体の機械的振動とを同一のコイルから電気信号として出力させることが可能となり、両振動を得るために原理の異なる複数のピックアップを設けたり、一つのピックアップ内に複数のコイルを設けたりすることなく、現代の奏法にマッチしたピックアップを実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら、本発明をアコースティックギターに適用した場合における好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の好ましい実施形態に係る弦楽器用ピックアップの構造を示す略分解斜視図であり、図２はその完成図である。
【００１４】
図1及び図２に示すように、この弦楽器用ピックアップ１０は、ギター本体に取り付けられるピックアップ本体１１と、弦（不図示）の周囲に磁界を発生するマグネティックポールピース（以下、単にポールピースという）１５と、緩衝部材であるシリコンゴム１６と、ピックアップ本体１１の機械的振動に応じてその透磁率が変化する超磁歪素子１７と、弦振動及び超磁歪素子１７の透磁率の変化によって生ずる磁束の変化を電気信号に変換するコイル１８とを備えている。
【００１５】
ピックアップ本体１１は、トッププレート１２と、ベースプレート１３とにより構成されている。トッププレート１２はネジ穴１２ｂを有しており、ベースプレート１３は２つのサイドブロック１３ａ及びこのサイドブロック１３ａ上に設けられたネジタップ１３ｂを有している。これにより、トッププレート１２とベースプレート１３とは固定用ネジ１４により固定される。なお、この固定用ネジ１４による締め付けは、弦楽器用ピックアップ自身をギター本体に取り付ける際にも必要となる。
【００１６】
ポールピース１５の数はギターの弦の本数と一致しており、通常のアコースティックギターは６本の弦を有することから、本実施形態においては、図示のように６本のポールピース１５が設けられている。各ポールピース１５の磁極の向きは同一であり、弦下の磁束の向きは揃っている。これにより、弦の方向と直交する向きの磁力線を各弦に対して正確に発生させることができる。
【００１７】
コイル１８はボビン１９に巻回されており、ボビン１９は各ポールピース１５、シリコンゴム１６及び超磁歪素子１７を個別に収容可能な６個のスルーホール１９ａを有している。またトッププレート１２にも各ポールピース１５に対応した６個のスルーホール１２ａが設けられている。ポールピース１５がスルーホール１２ａ及び１９ａに挿入された状態においては、図２に示すように、ポールピース１５の先端部分がトッププレート１２の表面からわずかに突出した状態となる。また、スルーホール１９ａは、ボビン１９に巻回することによって形成されるコイル１８のループ内を貫通していることから、各スルーホール１９ａ内にポールピース１５、シリコンゴム１６及び超磁歪素子１７を挿入した場合、これらはすべてコイル１８のループ内に収容された状態となる。
【００１８】
図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、ギター本体に取り付ける前の状態を示している。
【００１９】
図３に示すように、ポールピース１５、シリコンゴム１６及び超磁歪素子１７はスルーホール１９ａ内に挿入されることで同一軸上に配置される。これにより、ポールピース１５により発生する磁界が超磁歪素子にバイアス磁界として印加される構成となっている。このようにして、超磁歪素子１７にはポールピース１５からの磁界がバイアスとして印加されることとなる。ポールピース１５はトッププレート１２、或いはボビン１９に固定される。具体的には、例えば、ポールピース１５の一部分にネジ溝を設ける一方、トッププレート１２のスルーホール１２ａ内、或いはボビン１９のスルーホール１９ａ内にネジタップを形成し、両者でネジ止めすることにより固定することができる。本実施形態においては、ポールピース１５の直下にシリコンゴム１６を介して超磁歪素子１７を配置し、ポールピース１５とベースプレート１３とで超磁歪素子１７を挟み込んだ構造としている。シリコンゴム１６は超磁歪素子に対して予荷重を与えており、これにより、超磁歪素子１７はピックアップ本体１１のベースプレート１３に当接している。
【００２０】
図４は、超磁歪素子１７の動作原理について説明するための模式図である。
【００２１】
図４に示すように、超磁歪素子１７は、外部から応力を加えると透磁率μが変化し、外部から磁界を印加すると磁歪量が変化するという特性を有している。なお、前者のような現象は一般的にビラリ（逆磁歪）効果と呼ばれる。本実施形態においては、そのような超磁歪素子１７の特性を活かして、超磁歪素子１７を圧力センサの一部として用いる。つまり、バイアス磁界中の超磁歪素子１７に圧力を加えると、この圧力よって超磁歪素子の透磁率が変化し、この透磁率の変化によって超磁歪素子１７を貫く磁束数も変化することから、この磁束数の変化をコイルにより検出することで、圧力及びその変化を検出することが可能となる。超磁歪材料としては、特に限定されるものではないが、Ｔｂ０．３４−Ｄｙ０．６６−Ｆｅ１．９０を中心組成とする材料を用いることができる。なお、「超」磁歪素子とは、磁歪素子のうち変位量（磁歪量）の特に大きなものをいい、必要とする変位量が少なければ通常の磁歪素子を使用してもかまわない。超磁歪素子１７のサイズについては、目的とする磁歪量に応じて適宜選択すればよい。例えば１０００ｐｐｍ程度の磁歪量が得られる材料を用いて超磁歪素子１７を構成する場合において、１０μｍ程度の伸縮（変位）を得たい場合には、超磁歪素子１７の長さを１ｃｍ程度にすればよい。
【００２２】
図５は、弦楽器用ピックアップ１０がギター本体に取り付けられた状態を概略的に示す外観斜視図である。
【００２３】
図５に示すように、弦楽器用ピックアップ１０は、ギター本体１のトップ板２に形成されたサウンドホール３上に設置される。個々のポールピース１５は弦４の直下に配置される。弦楽器用ピックアップ１０はサウンドホール３上において完全に浮遊しているわけではなく、トップ板２の端部に固定されている。この固定は、ピックアップ本体１１のトッププレート１２の端部とベースプレート１３と端部とでトップ板２の端部を上下から挟み込み、固定用ネジ１４を用いて締め付けることにより行う。
【００２４】
図６は、弦４の周囲の磁界の状態を示す斜視図である。
【００２５】
図６に示すように、弦４の周囲には、ポールピース１５からの磁力線が発生している。弦を弾くと、その磁力線を横切る形でポールピース１５上の弦４が振動し、この弦は一般的に強磁性体であるため、磁界の乱れが生じ、その分だけコイル１８に電流が発生する。この弦４の動きは一方向への移動ではなく「往復運動」であるため、コイル１８に発生する電流も弦４の往復運動に合わせて正逆に変化し、交流電流が発生する。音も波であり、弦の振動により発生する音を電気信号に変換したとしても、その音色まで含めて変換することができ、弦楽器として通用する音を再現することが可能である。
【００２６】
図７は、図２のＡ−Ａ線に沿った弦楽器用ピックアップ１０の略断面図であり、ギター本体１に取り付けた状態を示すものである。
【００２７】
図７に示すように、ギター本体を叩くか、あるいは弦４が振れることによる振動は、波線の矢印で示すように、トップ板２の上下振動を発生させ、その上下振動はピックアップ本体に物理的に伝達され、ピックアップ本体１１のベースプレート１３、あるいはトッププレート１２から超磁歪素子１７に対して垂直方向に応力を与える結果となる。超磁歪素子１７にはポールピース１５からのバイアス磁界が印加されており、バイアス磁界下の超磁歪素子１７の透磁率は振動による応力に比例して変化し、これがコイル１８のループ内を貫く磁束の変化を与え、その結果、コイル１８に誘導起電力が生ずる。
【００２８】
このようにして、トッププレート１２及びベースプレート１３の機械的振動は、弦振動と共にコイル１８から交流電流に変換された形で出力される。なお、ポールピース１５と超磁歪素子１７との間にはシリコンゴム１６が挿入されており、超磁歪素子１７に大きな応力がかかったとしても、シリコンゴム１６が応力を吸収するため、超磁歪素子１７の変位による破損がある程度防止される。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態によれば、ギター本体の機械的振動を検知するためのセンサとして超磁歪素子を用い、ギターを叩いたり弦を弾いたりすることによるギター本体の機械的振動に合わせて超磁歪素子の透磁率を変化させ、さらに超磁歪素子をコイルのループ内に配置することでコイルを貫く磁束を変化させ、この磁束の変化をギターの弦振動による磁束の変化と共にコイルで検出するので、弦振動とギター本体の機械的振動とを同一のコイルから電気信号として取り出すことが可能となり、両振動を得るために原理の異なる複数のピックアップを設けたり、複数のコイルを用いるピックアップを用いたりすることなく、現代の奏法にマッチしたピックアップを実現することが可能となる。また、超磁歪素子を圧力センサとして使用するにはバイアス磁界が必要となるが、超磁歪素子をポールピースと同一軸上に配置し、ポールピースによる磁界を超磁歪素子のバイアス磁界として利用することにより、合理的なセンサ構造を実現することができる。
【００３０】
上記実施形態においては、アコースティックギターの６本の弦各々に対してポールピース１５を設けた場合について説明したが、弦と同数のポールピースを設けることは必須でない。
【００３１】
図８は、本発明の第２の好ましい実施形態に係る弦楽器用ピックアップの構造を示す略断面図である。
【００３２】
図８に示すように、この弦楽器用ピックアップ２０は、６本の弦全体をカバーするような単一のバー状のポールピース２１を採用したものある。また、このようなポールピース２１の形状に合わせてシリコンゴム２２及び超磁歪素子２３もバー状とし、さらにこれらを収容するために必要なスルーホール１２ａ，１９ａもバー状としている。その他の構成要素については上記第１の実施形態と同様であることから説明を省略する。このように、本実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の作用効果を奏するほか、ポールピース２１、シリコンゴム２２及び超磁歪素子２３をバー状としたため、部品点数が少なくすることができ、コスト面及び組み立て工数の面で有利となる。
【００３３】
図９は、本発明の第３の好ましい実施形態に係る弦楽器用ピックアップの構成を示す略断面図である。
【００３４】
図９に示すように、この弦楽器用ピックアップ３０は、弦下の複数のポールピース３１の配列間に超磁歪素子３２を配置したものである。超磁歪素子３２をそのような位置に設けるため、ボビン１９には超磁歪素子３２を収容するためのスルーホールが設けられている。一方、ポールピース３１としては鉄心ポールピースを用い、鉄心ポールピース３１を磁化する手段としてマグネットベースプレート３３を用いている。そして本実施形態においては、トッププレート１２とマグネットベースプレート３３とで超磁歪素子３２を挟み込んだ構造としている。このマグネットベースプレート３３により、鉄心ポールピース３１が磁化されて、弦の周囲に磁力線を発生させるとともに、超磁歪素子に対してもバイアス磁界を印加することが可能となる。その他の構成要素については上記第１の実施形態と同様であることから説明を省略する。このように、本実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の作用効果を奏するほか、比較的長尺の超磁歪素子を用いることができるので、ギター本体のわずかな振動であっても大きな交流出力を得ることができる。
【００３５】
なお、この第３の実施形態においては、マグネットベースプレート３３を用いて鉄心ポールピース３１を磁化した場合について述べたが、第１の実施形態と同様に、ポールピースとしてマグネットポールピースを用いても良い。
【００３６】
図１０は、本発明の第４の好ましい実施形態に係る弦楽器用ピックアップの構成を概略的に示す上面図、図１１は、そのＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。
【００３７】
図１０に示すように、この弦楽器用ピックアップ４０は、サウンドホール３内に設置する際、通常の固定端であるピックアップ本体１１の二つの短辺Ｙ１，Ｙ２だけでなく、ピックアップ本体の一方の長辺Ｘ１を含めた周囲三辺がサウンドホール３の周縁部に沿ってトップ板２と接触している点に特徴を有している。
【００３８】
ピックアップ本体１１の一方の長辺Ｘ１には、図１１にも示すように、トップ板２と略平行な方向に突出したトッププレート４１の鍔部４１ａと、ベースプレート４２から同じくトップ板２と略平行な方向に突出した延長ブロック４２ａとが設けられており、延長ブロック４２ａ上にはバネ４３によって上方に付勢されたボールベアリング４４が設けられている。ピックアップ本体１１の固定では、トッププレート４１の鍔部４１ａとボールベアリングによってトップ板２を挟み込んでいる。ピックアップ本体１１はこのボールベアリング４４を介してトップ板２の下面と圧接しており、これにより、トップ板２の振動はこの圧接部分を介してピックアップ本体１１に伝達される。このように、本実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の作用効果を奏するほか、サウンドホール３の両端からだけではなく、サウンドホール３の下部方向からのトップ板２の振動を拾えるようにしたことで、ギター本体のわずかな振動であっても確実に拾うことが可能となる。
【００３９】
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。
【００４０】
例えば、上記第１の実施形態においては、ポールピースと超磁歪素子との間に緩衝部材としてシリコンゴムを挿入した場合について説明したが、超磁歪素子の変位による破損を防止し、かつ超磁歪素子に対して与荷重を与えることが可能な材料であれば、他の材料を採用することも可能である。
【００４１】
さらに、上記実施形態においては、弦楽器用ピックアップをアコースティックギターに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ウクレレ、エレキギター、三味線、琴、ハープ等、種々の弦楽器に使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明の第１の好ましい実施形態に係る弦楽器用ピックアップの構造を示す略分解斜視図であり、
【図２】図２は、図１に示した弦楽器用ピックアップ１０の完成図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った弦楽器用ピックアップ１０の断面図であり、ギター本体に取り付ける前の状態を示すものである。
【図４】図４は、超磁歪素子１７の動作原理について説明するための模式図である。
【図５】図５は、弦楽器用ピックアップ１０がギター本体に取り付けられた状態を概略的に示す外観斜視図である。
【図６】図６は、弦４の周囲の磁界の状態を示す斜視図である。
【図７】図７は、図２のＡ−Ａ線に沿った弦楽器用ピックアップ１０の略断面図であり、ギター本体１に取り付けた状態を示すものである。
【図８】図８は、本発明の第２の好ましい実施形態に係る弦楽器用ピックアップ２０の構造を示す略断面図である。
【図９】図９は、本発明の第３の好ましい実施形態に係る弦楽器用ピックアップ３０の構成を示す略断面図である。
【図１０】図１０は、本発明のさらに他の好ましい実施形態に係る弦楽器用ピックアップ４０の構成を概略的に示す上面図、
【図１１】図１１は、図１０のＢ−Ｂ線に沿った弦楽器用ピックアップ４０の略断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１      ギター本体
２      トップ板
３      サウンドホール
４      弦
１０    弦楽器用ピックアップ
１１    ピックアップ本体
１２    トッププレート
１２ａ  スルーホール
１２ｂ  ネジ穴
１３    ベースプレート
１３ａ  サイドブロック
１３ｂ  ネジタップ
１４    固定用ネジ
１５    マグネティックポールピース（ポールピース）
１６    シリコンゴム
１７    超磁歪素子
１８    コイル
１９    ボビン
１９ａ  スルーホール
２０    弦楽器用ピックアップ
２１    ポールピース
２２    シリコンゴム
２３    超磁歪素子
３０    弦楽器用ピックアップ
３１    鉄心ポールピース
３２    超磁歪素子
３３    マグネットベースプレート
４０    弦楽器用ピックアップ
４１    トッププレート
４１ａ  鍔部
４２    ベースプレート
４２ａ  延長ブロック
４３    バネ
４４    ボールベアリング
Ｘ１    ピックアップ本体の一方の長辺
Ｙ１，Ｙ２  ピックアップ本体の短辺
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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