(57)【要約】【課題】楽器の振動体に貼り付けられたシートセンサーから出力される電圧を高めることができるようにする。【解決手段】振動体１０１に貼り付けられるセンサーユニット１であって、可撓性を有するシート状に形成され、厚さ方向に作用する振動を電圧に変換して出力するシートセンサー２と、応力追従性を有するシート状に形成された軟質基材及び軟質基材の両面に設けられた粘着層を有し、シートセンサーの少なくとも一方の面に貼り付けられる貼付部材３と、を備えるセンサーユニットを提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体に貼り付けられるセンサーユニットであって、
可撓性を有するシート状に形成され、厚さ方向に作用する振動を電圧に変換して出力するシートセンサーと、
応力追従性を有するシート状に形成された軟質基材及び前記軟質基材の両面に設けられた粘着層を有し、前記シートセンサーの少なくとも一方の面に貼り付けられる貼付部材と、
を備えるセンサーユニット。
【請求項２】
前記貼付部材が、前記シートセンサーの他方の面にも貼り付けられ、
前記シートセンサーとの間に一方の貼付部材を挟み込むように、前記一方の貼付部材に貼り付けられた錘をさらに備える請求項１に記載のセンサーユニット。
【請求項３】
前記錘が板状に形成されている請求項２に記載のセンサーユニット。
【請求項４】
前記軟質基材が、発泡プラスチックである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のセンサーユニット。
【請求項５】
前記軟質基材が、アクリルフォームである請求項４に記載のセンサーユニット。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のセンサーユニットを備える楽器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサーユニット及び楽器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、多孔性樹脂フィルムの両面に電極層を設けた圧電素子（シートセンサー）を、楽器の振動体の表面に貼り付けた構成が開示されている。この構成では、楽器の振動体が振動した際、振動体の振動に応じた電圧が圧電素子（シートセンサー）から出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０６７７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、シートセンサーを単純に振動体の表面に貼り付けただけでは、シートセンサーから出力される電圧が低い、という問題がある。圧電素子の電圧出力が低い理由は、例えば、木材等からなる振動体の表面に存在する凹凸によって、シートセンサーと振動体との接着強度が不十分となり、その結果として、振動体の振動がシートセンサーに十分に伝わらないことが考えられる。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、高い電圧出力を得ることができるセンサーユニット及び楽器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のセンサーユニットは、振動体に貼り付けられるセンサーユニットであって、可撓性を有するシート状に形成され、厚さ方向に作用する振動を電圧に変換して出力するシートセンサーと、応力追従性を有するシート状に形成された軟質基材及び前記軟質基材の両面に設けられた粘着層を有し、前記シートセンサーの少なくとも一方の面に貼り付けられる貼付部材と、を備える。
本発明の楽器は、前記センサーユニットを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、シートセンサーと振動体との間に応力追従性を有する軟質基材が介在するように、センサーユニットを振動体に貼り付けることができる。このため、振動体に対向する軟質基材の表面が振動体の表面の凹凸に追従し、その結果として、センサーユニットと振動体との接着強度を十分に確保できる。これにより、シートセンサーから出力される電圧を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るシートセンサーを示す平面図である。
【図２】図１のシートセンサーを楽器の振動体の表面に貼り付けた状態を示す断面図である。
【図３】図２の貼付部材の構造を示す断面図である。
【図４】本発明に係るシートセンサーを備える楽器の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図１−４を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１，２に示すように、本実施形態に係るセンサーユニット１は、楽器１００の振動体１０１に貼り付けられる。センサーユニット１は、シートセンサー２と、貼付部材３と、を備える。また、本実施形態のセンサーユニット１は、錘４を備える。
【００１０】
シートセンサー２は、可撓性（容易に撓み変形可能な特性）を有するシート状に形成されている。シートセンサー２は、その厚さ方向に作用する振動（圧力）を電圧に変換して出力する。
シートセンサー２の具体的な構成は任意であってよい。シートセンサー２は、例えば、シート状又はフィルム状に形成された多孔質層の両面に電極層を設けて構成されてよい。多孔質層は、その厚さ方向における寸法が小さい気孔を多数含んでいる。多孔質層に用いる圧電材料は、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、フッ素系樹脂等であってよい。
【００１１】
シートセンサー２の厚さ方向から見たシートセンサー２の平面視形状は、円形など任意であってよい。本実施形態のシートセンサー２の平面視形状は、図１に示すように、長方形の角を斜めに切り落とした八角形となっている。
シートセンサー２の厚さ寸法は、任意であってよい。本実施形態におけるシートセンサー２の厚さ寸法は、概ね０．３ｍｍである。
【００１２】
貼付部材３は、図３に示すように、シート状に形成された軟質基材１１と、軟質基材１１の両面に設けられた粘着層１２と、を有する。
【００１３】
軟質基材１１は、応力追従性を有するシート状に形成されている。軟質基材１１における応力追従性は、軟質基材１１が振動体１０１等の物体の表面に押し付けられたり貼り付けられたりした際に、軟質基材１１の表面が物体の表面の凹凸形状に追従する性質を含む。また、軟質基材１１における応力追従性は、厚さ方向における軟質基材１１の一方の面に作用した力を軟質基材１１の他方の面側に効率よく伝達する性質を含む。すなわち、軟質基材１１では、その厚さ方向における力の伝達率が高い。
軟質基材１１は、撓み変形やせん断変形を許容する性質を有する。軟質基材１１は、例えば、厚さ方向における圧縮変形が小さい性質を有することが好ましい。
【００１４】
本実施形態における軟質基材１１は、発泡プラスチックである。発泡プラスチックである軟質基材１１は、例えば発泡ブチルゴムやポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォームであってもよいが、本実施形態ではアクリルフォームである。アクリルフォームは、発泡ブチルゴムと比較して、軟質基材１１の厚さ方向において圧縮変形しにくい。すなわち、アクリルフォームでは、軟質基材１１の厚さ方向における弾性率が、発泡ブチルゴムよりも高い。
軟質基材１１の厚さ寸法は、任意であってよい。軟質基材１１の厚さ寸法は、例えば０．６ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
粘着層１２は、その粘着力によって軟質基材１１をシートセンサー２や振動体１０１等の物体に貼り付けるものである。粘着層１２は、任意の粘着剤によって構成されてよい。本実施形態の粘着層１２は、アクリル系粘着剤によって構成されている。
【００１６】
図１，２に示すように、貼付部材３は、その粘着層１２の粘着力によってシートセンサー２の面２ａ，２ｂに貼り付けられる。貼付部材３は、少なくともシートセンサー２の一方の面２ａに貼り付けられればよい。本実施形態において、貼付部材３は、シートセンサー２の他方の面２ｂにも貼り付けられる。
【００１７】
厚さ方向から見た貼付部材３の平面視形状や大きさは、例えばシートセンサー２と同等であってよいが、本実施形態ではシートセンサー２と異なっている。また、厚さ方向から見た貼付部材３の平面視形状や大きさは、例えば二つの貼付部材３の間で等しくてもよいが、本実施形態では異なっている。
【００１８】
具体的に、シートセンサー２の一方の面２ａに貼り付けられる第一貼付部材３Ａの平面視形状は、長方形状となっている。また、厚さ方向から見た第一貼付部材３Ａの大きさは、シートセンサー２よりも大きい。第一貼付部材３Ａをシートセンサー２の一方の面２ａに貼り付けた状態において、第一貼付部材３Ａの周縁はシートセンサー２の周縁よりも外側に位置する。
【００１９】
一方、シートセンサー２の他方の面２ｂに貼り付けられる第二貼付部材３Ｂの平面視形状は、シートセンサー２と同様に、長方形の角を斜めに切り落とした八角形となっている。ただし、厚さ方向から見た第二貼付部材３Ｂの大きさは、シートセンサー２よりも小さい。第二貼付部材３Ｂをシートセンサー２の他方の面２ｂに貼り付けた状態において、第二貼付部材３Ｂの周縁はシートセンサー２の周縁よりも内側に位置する。
【００２０】
錘４は、シートセンサー２との間に第二貼付部材３Ｂ（一方の貼付部材）を挟み込むように、第二貼付部材３Ｂに貼り付けられている。錘４の比重や剛性は、シートセンサー２や貼付部材３と比較して十分に大きい。錘４の比重は、例えば７以上であってよい。錘４は、任意の金属によって構成されてよい。錘４は、例えば安価で入手が容易な金属（例えば鉄）によって構成されてよい。本実施形態の錘４は、銅によって構成されている。
【００２１】
錘４は、任意の形状に形成されてよい。錘４のうち第二貼付部材３Ｂに貼り付けられる面は、例えば平坦に形成されているとよい。この場合、第二貼付部材３Ｂに貼り付けられる錘４の面が湾曲している場合と比較して、錘４の重みをシートセンサー２の他方の面２ｂに対してより広い領域に作用させることができる。本実施形態において、錘４は板状に形成されている。
錘４の厚さ寸法は、例えば０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であってよい。
【００２２】
厚さ方向から見た錘４の平面視形状や大きさは、例えばシートセンサー２や第二貼付部材３Ｂに対して同等であってよいが、本実施形態では異なっている。具体的に、錘４の平面視形状は、概ね長方形状となっている。また、厚さ方向から見た錘４の大きさは、シートセンサー２や第二貼付部材３Ｂよりも小さい。錘４を第二貼付部材３Ｂに貼り付けた状態において、錘４の周縁はシートセンサー２や第二貼付部材３Ｂの周縁よりも内側に位置する。
【００２３】
以上のように構成される本実施形態のセンサーユニット１は、図２に示すように、楽器１００の振動体１０１の表面１０１ａに貼り付けられる。
楽器１００の振動体１０１は、楽器１００のうち振動することで音を発生する部位である。楽器１００の振動体１０１の素材は、例えば金属であってもよいが、本実施形態では木材である。木材からなる楽器１００の振動体１０１の表面１０１ａには、振動体１０１が金属からなる場合と比較して、図２に例示するように凹凸が現れやすい。図２においては、振動体１０１の表面１０１ａの凹凸が複数の凸部１０２によって表現されている。すなわち、木材からなる楽器１００の振動体１０１の表面１０１ａは、粗いことが多い。
本実施形態における楽器１００の振動体１０１は、板状に形成されている。板状に形成された楽器１００の振動体１０１は、多様な振動モードを含む変形や振動によって音が発生することが多い。すなわち、楽器１００の振動体１０１は、例えば振動体１０１に定在波の腹や節が複数現れるように振動することで音を発生することが多い。
【００２４】
本実施形態における具体的な楽器１００は、図４に例示するアコースティックギターである。振動体１０１は、例えばアコースティックギターの裏板や側板であってもよいが、図示例ではアコースティックギターの表板１１１である。センサーユニット１は、例えば、裏板や側板、表板１１１の外面、裏板や側板の内面に貼り付けられてもよいが、図示例ではアコースティックギターの表板１１１の内面に貼り付けられている。
【００２５】
図２に示すように、本実施形態のセンサーユニット１は、振動体１０１との間に第一貼付部材３Ａを挟み込むように、振動体１０１の表面１０１ａに貼り付けられる。この状態では、振動体１０１の表面１０１ａ上に、第一貼付部材３Ａ、シートセンサー２、第二貼付部材３Ｂ及び錘４が、この順番で並んでいる。
特に、シートセンサー２と振動体１０１の表面１０１ａとの間に、応力追従性を有する軟質基材１１を含む第一貼付部材３Ａが介在している。このため、振動体１０１の表面１０１ａに凹凸が存在していても、振動体１０１の表面１０１ａに対向する第一貼付部材３Ａの軟質基材１１の表面は、振動体１０１の表面１０１ａに凹凸に追従する。これにより、センサーユニット１と振動体１０１との接着強度を十分に確保することができる。
【００２６】
本実施形態のセンサーユニット１を上記のように振動体１０１の表面１０１ａに貼り付けた状態において、振動体１０１がセンサーユニット１の厚さ方向に振動した際には、振動体１０１の振動が第一貼付部材３Ａを介してシートセンサー２に伝わる。さらに、振動体１０１の振動に応じて錘４の慣性力が第二貼付部材３Ｂを介してシートセンサー２に作用する。これにより、シートセンサー２は、錘４の慣性力を含む振動体１０１の振動を電圧に変換して出力する。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態のセンサーユニット１及びこれを備える楽器１００によれば、シートセンサー２と振動体１０１の表面１０１ａ（例えば表板１１１の内面）との間に、応力追従性を有する軟質基材１１を含む貼付部材３を介在させることで、センサーユニット１と振動体１０１との接着強度を十分に確保することができる。これにより、振動体１０１の振動をシートセンサー２に十分に伝えることができる。その結果として、シートセンサー２から出力される電圧を高めることができる。
【００２８】
また、本実施形態のセンサーユニット１によれば、シートセンサー２と錘４との間に、応力追従性を有する軟質基材１１を含む貼付部材３が介在している。このため、振動体１０１が多様な振動モードで振動しても、この振動がシートセンサー２や振動体１０１よりも剛性が高い錘４によって妨げられることを抑制することができる。これにより、振動体１０１の振動に伴ってシートセンサー２に作用する錘４の慣性力が大きくなり、その結果として、シートセンサー２から出力される電圧をさらに高めることができる。
【００２９】
また、本実施形態のセンサーユニット１によれば、錘４が板状に形成されている。このため、錘４の板厚方向がシートセンサー２、貼付部材３及び錘４の配列方向に一致するように錘４を貼付部材３に貼り付けることで、センサーユニット１の厚みを薄く抑えることができる。すなわち、センサーユニット１の薄型化を図ることができる。
また、錘４が板状に形成されることで、錘４として必要な質量に対する錘４の表面積（特に貼付部材３に対する錘４の貼付面積）の比率を高めることができる。このため、シートセンサー２から出力される電圧（シートセンサー２の感度）を高めることができる。また、錘４を安定してシートセンサー２に固定することができる。
【００３０】
また、本実施形態のセンサーユニット１では、貼付部材３の軟質基材１１が発泡プラスチックである。このため、振動体１０１に対向する貼付部材３の軟質基材１１の表面は、振動体１０１の表面１０１ａの凹凸にさらに好適に追従する。また、多様な振動モードで振動する振動体１０１の振動が、剛体である錘４によって妨げられることもさらに好適に抑制できる。したがって、シートセンサー２から出力される電圧をさらに高めることができる。
【００３１】
さらに、本実施形態のセンサーユニット１では、貼付部材３の軟質基材１１が発泡プラスチックの一種であるアクリルフォームによって構成されている。アクリルフォームは、発泡ブチルゴム等の他の発泡プラスチックと比較して、軟質基材１１の厚さ方向における圧縮変形がさらに小さい。
このため、振動体１０１が高い周波数（例えば５ｋＨｚ以上の可聴領域の周波数）で振動しても、軟質基材１１は振動体１０１の振動を高い効率でシートセンサー２に伝えることができる。また、振動体１０１の振動に応じた錘４の慣性力も高い効率でシートセンサー２に伝えることができる。したがって、振動体１０１が高い周波数で振動しても、シートセンサー２から高い出力電圧を得ることができる。すなわち、振動体１０１におけるより広い周波数帯域の振動を、高い出力電圧で得ることができる。
【００３２】
また、本実施形態のセンサーユニット１において、貼付部材３の軟質基材１１の厚さ寸法が０．６ｍｍ以上である場合には、貼付部材３を確実に振動体１０１の表面１０１ａの凹凸形状に追従させることができる。また、軟質基材１１の厚さ寸法が１．２ｍｍ以下である場合には、厚さ方向における軟質基材１１の圧縮変形を確実に小さく抑えることができる。これにより、振動体１０１の振動が軟質基材１１において減衰することを好適に抑制して、振動体１０１の振動を確実にシートセンサー２に伝達することができる。
【００３３】
また、本実施形態のセンサーユニット１においては、シートセンサー２の一方の面２ａに貼り付けられた第一貼付部材３Ａの周縁が、シートセンサー２の周縁よりも外側に位置している。これにより、周縁部分を含むシートセンサー２全体を第一貼付部材３Ａによって確実に振動体１０１の表面１０１ａに貼り付けることができる。
また、本実施形態のセンサーユニット１においては、シートセンサー２の他方の面２ｂに貼り付けられた第二貼付部材３Ｂの周縁が、シートセンサー２の周縁よりも内側に位置する。これにより、第二貼付部材３Ｂの一部がシートセンサー２の周縁よりも外側にはみ出して、第一貼付部材３Ａや振動体１０１に貼り付いてしまうことを好適に防止できる。
【００３４】
また、本実施形態のセンサーユニット１においては、第二貼付部材３Ｂに貼り付けられた錘４の周縁が、シートセンサー２や第二貼付部材３Ｂの周縁よりも内側に位置する。これにより、錘４の慣性力や重みを効果的にシートセンサー２に作用させることができる。
【００３５】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００３６】
本発明のセンサーユニットは、アコースティックギターに適用されることに限らず、少なくとも振動することで音を発生する振動体を備える任意の楽器（特にアコースティック楽器）に適用可能である。楽器に備える振動体は、例えば振動する板状体やシートなどであってよい。本発明のセンサーユニットは、例えば、振動体としての響板を有するアコースティックピアノや、振動体としての胴部を有するドラムなどに適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１…センサーユニット、２…シートセンサー、２ａ…一方の面、２ｂ…他方の面、３…貼付部材、１１…軟質基材、１２…粘着層、４…錘、１００…楽器、１０１…振動体、１０２…凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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