(57)【要約】【課題】より豊かな演奏表現を検出可能とする。【解決手段】駒７は、ブリッジ本体７０と、振り子片２０とを備えている。振り子片２０は、弦４の延長方向（長手方向）と、延長方向に直交する方向とに揺動可能となっている。また、振り子片２０の内部には、この振り子片２０の２方向の揺動を、各々独立に検出する振動検出装置４０が設けられている。【選択図】　　　図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気楽器が備える、長手方向を有する振動部材の振動を検出する振動検出装置において、
前記振動部材の長手方向の振動を検出する第１の検出手段と、
前記振動部材の長手方向と直交する方向の振動を検出する第２の検出手段と
を具備することを特徴とする振動検出装置。
【請求項２】
前記振動部材は、弦であり、
前記電気楽器は、楽器本体部と、当該楽器本体部と前記弦との間に設けられる駒とを備え、
前記振動検出装置は、前記駒に内蔵される
ことを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項３】
前記駒は、
駒本体部と、
前記弦と連動する振り子片であり、前記弦の延長方向と、当該延長方向と直交する方向とに揺動可能に前記駒本体部に支持される振り子片とを備え、
前記第１の検出手段は、前記振り子片における前記弦の長手方向の揺動に応じた信号を出力し、
前記第２の検出手段は、前記振り子片における前記弦の長手方向と直交する方向の揺動に応じた信号を出力する
ことを特徴とする請求項２に記載の振動検出装置。
【請求項４】
前記振り子片に連結され、前記振り子片の揺動に応じて曲げ変形を生じる柱状の支柱部とを更に備え、
前記第１の検出手段は、前記振り子片の前記長手方向への揺動によって前記支柱部に生じた曲げ変形に応じた信号を出力し、
前記第２の検出手段は、前記振り子片の前記長手方向と直交する方向への揺動によって前記支柱部に生じた曲げ変形に応じた信号を出力する
ことを特徴とする請求項３に記載の振動検出装置。
【請求項５】
長手方向を有する振動部材と、
前記振動部材の長手方向の振動を検出する第１の検出手段と、
前記振動部材の長手方向と直交する方向の振動を検出する第２の検出手段と、
前記第１および第２の検出手段の検出結果から、楽音情報を抽出する楽音情報抽出手段と
を具備することを特徴とする電気楽器。
【請求項６】
前記振動部材は、弦である
ことを特徴とする請求項５に記載の電気楽器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気楽器が備える弦の振動を検出する振動検出装置、および、この振動検出装置を備えた電気楽器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子楽音を発生する電気楽器が広く用いられている。電気楽器は、自然楽器に類似した形状、および、部材を有するのが一般的であり、演奏者（利用者）は、自然楽器に対する演奏操作と同様な操作をすることで、電子楽音を発生させることができるようになっている。
例えば自然弦楽器のバイオリンを模した電気バイオリンにあっては、演奏者の擦弦によって生じる弦の振動が検出され、この検出結果から楽音情報が抽出されてアンプスピーカやヘッドホンなどから放音されるようになっている。
ところで、演奏時において、弦は、延長方向に振動するモードや、この延長方向と直交する方向に振動するモード、それらのモードが複合したモードで振動する。このように、弦の振動モードには、複数のモードが存在するため、弦への加振法の違いにより、弦に励起されるモードが異なり、これが微妙な音楽表現となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電気バイオリンは、弦の一方向の振動を検出する手段しか有していないため、上述のような微妙な音楽表現を検出できないといった問題があった。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、より豊かな演奏表現を検出可能とする振動検出装置および電気楽器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電気楽器が備える、長手方向を有する振動部材の振動を検出する振動検出装置において、前記振動部材の長手方向の振動を検出する第１の検出手段と、前記振動部材の長手方向と直交する方向の振動を検出する第２の検出手段とを備える振動検出装置を提供する。
この構成によれば、演奏者の演奏操作によって生じる振動部材の振動が長手方向と、この長手方向と直交する方向とに分けて検出される。従って、互いに直交する２方向の振動部材の振動が検出されるから、演奏者の微妙な演奏表現によって生じる弦の振動をより正確に検出することができる。
【０００６】
ここで、前記振動部材は、弦であり、前記電気楽器は、楽器本体部と、当該楽器本体部と前記弦との間に設けられる駒とを備え、前記振動検出装置は、前記駒に内蔵される構成が望ましい。この構成によれば、一般的に電気弦楽器が備える駒に振動検出装置が内蔵されるから、振動検出装置を取り付けたときに、電気弦楽器の外観を損ねることがない。
【０００７】
ここで、前記駒は、駒本体部と、前記弦と連動する振り子片であり、前記弦の延長方向と、当該延長方向と直交する方向とに揺動可能に前記駒本体部に支持される振り子片とを備え、前記第１の検出手段は、前記振り子片における前記弦の長手方向の揺動に応じた信号を出力し、前記第２の検出手段は、前記振り子片における前記弦の長手方向と直交する方向の揺動に応じた信号を出力する構成が望ましい。
【０００８】
さらに、前記振り子片に連結され、前記振り子片の揺動に応じて曲げ変形を生じる柱状の支柱部とを更に備え、前記第１の検出手段は、前記振り子片の前記長手方向への揺動によって前記支柱部に生じた曲げ変形に応じた信号を出力し、前記第２の検出手段は、前記振り子片の前記長手方向と直交する方向への揺動によって前記支柱部に生じた曲げ変形に応じた信号を出力する構成が望ましい。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明は、長手方向を有する振動部材と、前記振動部材の長手方向の振動を検出する第１の検出手段と、前記振動部材の長手方向と直交する方向の振動を検出する第２の検出手段と、前記第１および第２の検出手段の検出結果から、楽音情報を抽出する楽音情報抽出手段とを備える電気楽器を提供する。ここで、前記振動部材は、弦であっても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。この実施形態では、本発明が電気バイオリンに適用された場合について例示する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る電気バイオリンの概観構成を周辺装置とともに示す図である。同図に示すように、電気バイオリン１Ａは、弦４を支持する台座であるボディ（本体部）２と、ネック３および胴部５を備えている。弦４は、ボディ２の図面下方の底部に固定されたテールピース６からネック３の図面上方の先端にわたり４本張られている。ネック３の図面上方の先端には、弦４の端部が巻回されて弦４に張力を与えるペッグスクリュー３ａが弦４ごとに設けられており、これにより、弦４がテールピース６とペッグスクリュー３ａとの間に張設される。
【００１２】
また、張設された弦４とボディ２との間には、駒７が間挿され、図２に示すように、弦４からボディ２方向への押圧力Ｔによって、一定位置に固定されている（図２参照）。駒７は、自然楽器のバイオリンの駒の形状に全体として近似しており、後に詳述するが、駒７には、演奏者が弓１Ｂを用いて擦弦したときの弦４の振動を検出し、検出結果に応じたアナログ信号をミキサ１００に出力する振動検出装置が内蔵されている。このように、振動検出装置（いわゆる、ピックアップ装置）が自然バイオリンの駒に近似した形状の部材に内蔵されるため、電気バイオリン１Ａの外観を自然バイオリンの外観に近づけることができ、美観を損ねることがないようになっている。
【００１３】
さて、図１に示すミキサ１００は、各弦４ごとに駒７から出力された各アナログ信号をミキシングし、アンプスピーカ１０２に楽音信号として出力する。アンプスピーカ１０２は、受けとった楽音信号を増幅し楽音を放出する。このように、本実施形態の電気バイオリン１Ａでは、電気的に楽音が発生するため、通常の自然楽器のバイオリンのように、胴部の音響放射機能が必要ない。従って、本実施形態の電気バイオリン１Ａにおいて、胴部５は、ネック３からみて図面右側に、デザイン的に形成されているだけである。また、ネック３からみて図面左側のボディ２の底部に、実際に演奏者が顎に挟んでボディ２を支持する部分として顎当てパッド８が取り付けられている。なお、図１には、ミキサ１００が電気バイオリン１Ａの外に描かれているが、電気バイオリン１Ａのボディ２に内蔵されていても良い。また、アンプスピーカ１０２も内蔵される構成としても良い。さらに、電気バイオリン１Ａに、電子楽音をイヤホンに出力するための出力端子などが設けられても良い。
【００１４】
次いで、振動検出装置が内蔵された駒７の構成について以下に説明する。
図３は、駒７の分解斜視図である。図３に示すように、駒７は、木材を板状に形成してなるブリッジ本体（駒本体部）７０と、このブリッジ本体７０を挟持する２枚の板状のブリッジカバー６０ａ、６０ｂとを備えている。図４は、ブリッジ本体７０のみを拡大して示す斜視図である。同図に示すように、ブリッジ本体７０下部の両端側には、ブリッジカバー６０ａ、６０ｂを取り付けるための貫通孔７６が形成されている。一方、ブリッジカバー６０ａ、６０ｂの各々には、の両側面には、固定用のボス６２（図８参照）が形成されており、ブリッジカバー６０ａ、６０ｂは、ブリッジ本体７０の両側にあてがわれ、ボス６２を貫通孔７６に嵌合させることにより、ブリッジ本体７０に固定される。
【００１５】
また、ブリッジ本体７０は、張設される弦４に対応した各位置において図面上方（すなわち、弦４が設けられる方向）に向けてＵ字型に開口した開口部７１を有し、各開口部７１の下端から図面下方へ縦溝７２が延びている。各開口部７１の図面下方の底部は、図面下方に窪む球状となっているが、これについては、後述する。
【００１６】
開口部７１には、図３に示すように、振り子片２０が挿入される。振り子片２０は、図面における下半分が開口部７１にほぼ対応するＵ字型形状となっており、開口部７１に挿入され、上部をブリッジ本体７０から突出させ上端部で弦４を支持し得るようになっている（図２参照）。図５は、振り子片２０の構成を示す図であり、図５（ａ）は、正面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＩ−Ｉ’線における断面図である。図５（ａ）に示すように、振り子片２０の中央部は、図面上下方向に延び下方へ開いた空所２１になっている。振り子片２０の空所２１による開放端は、振り子片２０の厚さ方向（図５（ａ）における垂直方向）の一方において結合部２２によって閉じられ、振り子片２０の強度が確保されている。
【００１７】
また、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、振り子片２０の下端の縁は、振り子片２０の正面および側面において下方に凸な曲率を有する形状（すなわち、円弧状）となっている。これにより、振り子片２０は、その円弧状の下端部がブリッジ本体７０の開口部７１の球状の底部と滑り接触して、ブリッジ本体７０により、開口部７１の下端部の円弧に沿って揺動可能に支持される。具体的には、振り子片２０は、ブリッジ本体７０の厚さ方向と、幅方向との各々に揺動可能となっている。なお、振り子片２０の空所２１の天井には、孔部２３が設けられているが、これについては、後述する。
【００１８】
次いで、図３に示すように、ブリッジ本体７０の縦溝７２内には、振動検出装置４０が取り付けられる。図６は、振動検出装置４０の構成を示す斜視図である。同図に示すように、振動検出装置４０は、保持部４２と、この保持部４２に保持される振動センサ４４とを備えている。振動センサ４４は、例えばＡＢＳ複合材などの比較的軟質な材質からなる四角柱形状の支柱部４４ａを備えており、この支柱部４４ａの上下方向の側面を除く４つの側面の各々には、長板状のピエゾ素子４４ｂが接着材などで貼り付け固定されている。ピエゾ素子４４ｂは、長手方向に歪み変形が生じると、その変形量に応じた電位が両側面に発生するものであり、例えば、チタン酸バリウム結晶などを用いることができる。
【００１９】
支柱部４４ａの図面上面には、中心軸と同軸に、硬質部材からなる円柱状のカンチレバー４４ｃが取り付け固定されている。一方、支柱部４４ａの図面下方の底面は、保持部４２に固定されている。保持部４２には、ねじ孔４２ａが設けられており、このねじ孔４２ａと、ブリッジ本体７０に設けられたねじ孔７４（図４参照）とによって、保持部４２がブリッジ本体７０にねじ止め固定される。
【００２０】
上述したように、振り子片２０の空所２１の天井には、孔部２３が形成されており、振動検出装置４０が取り付けられたブリッジ本体７０に、振り子片２０を取り付けた場合、この孔部２３とカンチレバー４４ｃとが係合するようになっている。従って、振り子片２０が下端部を中心に揺動したときには、振り子片２０の揺動がカンチレバー４４ｃを介して支柱部４４ａに伝達され、これにより、支柱部４４ａに曲げ変形が生じる。そして、この曲げ変形が振動センサ４４によって検出されるようになっている。
【００２１】
図７は、振動センサ４４の構成を示す図であり、支柱部４４ａを当該支柱部４４ａの長手方向に対して垂直に切った断面図である。なお、この図には、振動センサ４４電気的構成もあわせて示されている。同図に示すように、４つのピエゾ素子４４ｂの各々は、その自発分極方向Ｐが支柱部４４ａの中心からみて外側を向くように設けられている。また、支柱部４４ａを挟んで互いに対向配置されるピエゾ素子４４ｂにおいて、支柱部４４ａ側の面の各々は、電気的導通がとられている。
【００２２】
この構成において、互いに対向する一対のピエゾ素子４４ｂ同士の表面（支柱部４４ａとの接触面と反対側の面）間には、その対向する方向への支柱部４４ａの曲げ変形に応じた電位差Ｖが発生する。すなわち、この振動検出装置４０は、互いに直交する２方向への曲げ変形を検出することができるようになっている。なお、各圧電素子４４ｂに接続される電気配線は、ブリッジ本体７０の底部に設けられた穴部７５（図４参照）から引き出され、上述のミキサ１００に接続される。
【００２３】
さて、図３に示すように、ブリッジ本体７０に振動検出装置４０と振り子片２０とが取り付けられた後、ブリッジカバー６０ａ、６０ｂをブリッジ本体７０を挟むようにして相互に対向するように取り付けることで、駒７が組み立てられる。図８は、ブリッジカバー６０ａの外観構成を示す斜視図である。同図に示すように、ブリッジカバー６０ａの図面上方には、後に詳述するが、浅い凹部６１がブリッジ本体７０の開口部７１に対応した位置に設けられている。
【００２４】
図９は、駒７の組み立て構成を示す正面図である。また、図１０（ａ）は、駒７のうち、１本の弦４に対応する箇所のみを拡大して示す正面図であり、図１０（ｂ）は、その側断面図である。図１０（ａ）に示すように、ブリッジ本体の凹所７１の側壁と、振り子片２０の側壁との間には、小さい間隙が形成されるようになっており、この間隙により、振り子片２０が図１０（ａ）中左右方向に揺動するのが許容される。また、図１０（ｂ）に示すように、ブリッジカバー６０ａ、６０ｂと振り子片２０との間にも間隙が形成されるようになっており、この間隙により、振り子片２０が図１０（ｂ）中左右方向へ揺動するのが許容される。
【００２５】
図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、ブリッジ本体７０の開口部７１と、側壁との間隙と、ブリッジカバー６０ａ、６０ｂの凹部６１と振り子片２０との間隙には、粘性材５０が充填されている。この粘性材５０は、振り子片２０の振動に抵抗を与える役割を担うものである。ここで、弦４に加えられる振動エネルギーが小さいときに振り子片２０が大きく揺動し過ぎると、振動検出装置４０から不要に大きな出力が発生してしまう。このため、振動検出装置４０のダイナミックレンジが小さくなり、音楽的なリニアリティ（すなわち、低音部から高音部にかけてのリニアリティ）を実現し得る検出のダイナミックレンジが得られなくなってしまう。そこで、粘性材５０は、振り子片２０の揺動に抵抗を与えることにより、現に加えられる振動エネルギーに対応して、大きなダイナミックレンジにて楽音的なリニアリティを実現するのである。
【００２６】
なお、粘性材５０としては、ゴム状弾性を有する材料が好ましく、硬度が約１１〜３０（ＪＩＳＡ）の範囲のものが好ましい。また、間隙に挿入する部材としては、粘性材に代えて、例えばばねやゴムなどの弾性体を用いることもでき、これらによっても同様な効果を得ることができる。また、間隙の大きさは、片側で０．１〜０．２５ｍｍとするのが望ましい。間隙がこの範囲より小さいお、弦振動の振幅が大きいときに、振り子片２０が凹所１１側壁に当接してしまい、振り子片２０の振動が不安定となる。また、間隙がこの範囲より大きいと、粘性材による振動抵抗が十分に得られず、振り子片２０が過剰に揺動しモノモルフ型ピエゾ素子４４ｂが破損したりする。
【００２７】
さて、以上の構成の下、演奏者が弓１Ｂにより擦弦したり、指で弦４をはじいたりすることにより、弦４が加振される。この弦４の加振力は、弦４を支持する振り子片２０に伝えられ、これにより、振り子片２０と弦４とが接触する側の端部が加振される。より具体的には、演奏者が弓１Ｂにより普通に擦弦した場合、弦４は、延長方向（長手方向）と直交する方向の加振力を受ける。また、演奏者が例えばビブラートなどの奏法により弦４を指で抑えるなどすると、弦４は、延長方向に張力を受ける。すなわち、弦４は、演奏者の奏法に応じて、延長方向と延長方向の直交方向とに移動（大局的には、振動）し、この移動に伴って、振り子片２０が弦４の振動方向と同じ方向に移動する。そして、振り子片２０の移動に応じて振動検出装置４０の支柱部４４ａに曲げ変形が生じ、この曲げ変形がピエゾ素子４４ｂに検出される。
【００２８】
振動検出装置４０にあっては、上述したように、支柱部４４ａを中心に互いに対向する一対のピエゾ素子４４ｂによって、その対向方向への支柱部４４ａの曲げ変形が検出される構成となっている。すなわち、振動検出装置４０は、支柱部４４ａの２方向への曲げ変形を検出することができるため、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、１つの検出方向を弦４の延長方向にあわせ、もう一方の検出方向を弦４の延長方向と直交する方向にあわせるように、振動検出装置４０をブリッジ本体１０に取り付けることで、振動検出装置４０により、弦４の延長方向の移動と、この延長方向と直交する方向の移動との各々が検出される。
【００２９】
このように、本実施形態の電気バイオリン１Ａによれば、演奏者が擦弦の他に、指で弦４を抑えたりする奏法（すなわち、弦４の延長方向へ張力を与える奏法）を行った場合であっても、駒７に内蔵された振動検出装置４０により、弦４の延長方向に直交する方向への移動とともに、その延長方向への移動も検出されるため、演奏者の奏法を検出することができ、より豊かな演奏表現を検出することができるのである。
【００３０】
＜変形例＞
上述した実施形態は、あくまでも例示であって、本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変更可能である。そこで、以下に、種々の変形例について説明する。
【００３１】
＜変形例１＞
例えば、上述した実施形態では、電気楽器として電気バイオリンを例示したが、これに限らず、ビオラ、チェロ、コントラバスなどの他のバイオリン族の電気弦楽器、さらには、弦を駒の上に張設し、弦の振動を駒を経て電気的に検出する種々のタイプの電気楽器であっても良い。具体的には、振動部材として弦を備える電子楽器の１つである電気ピアノにも本発明を適用可能である。本発明を電気ピアノに適用すれば、ハンマによって打弦されたときの弦の振動や、ダンパで弦が抑えられたきの弦の動きを検出することができる。
【００３２】
さらに、電気楽器が備える振動部材は、弦に限らない。例えば、長手方向を有する振動部材としてリードを備える電気管楽器にも本発明を適用可能である。リードの長手方向への振動と、この長手方向と直交する方向への振動との各々を独立して検出することにより、より正確に演奏者の演奏操作を検出することができる。
【００３３】
＜変形例２＞
また例えば、上述した実施形態にあっては、振動センサとしてピエゾ素子４４ｂを用いる構成について説明したが、これに限らない。すなわち、弦４などの振動部材の長手方向への振動と、この長手方向と直交する方向への振動とを独立して検出できればよく、例えば、フォトトランジスタや、磁歪素子、磁気コイル、静電容量センサ、加速度センサなどを組み合わせた構成としても良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、より豊かな演奏表現を検出可能とする振動検出装置および電気楽器とが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電気バイオリンの概観構成を示す図である。
【図２】同駒の概観構成を示す斜視図である。
【図３】同駒の分解斜視図である。
【図４】同ブリッジ本体の構成を示す斜視図である。
【図５】（ａ）同振り子片の構成を示す正面図である。（ｂ）同振り子片の側断面図である。
【図６】同振動検出装置の構成を示す斜視図である。
【図７】同振動検出装置の構成を電気的構成とともに示す概略図である。
【図８】同ブリッジカバーの構成を示す斜視図である。
【図９】同駒の組み立て構成を示す正面図である。
【図１０】（ａ）同駒のうち、１本の弦４に対応する箇所のみを拡大して示す正面図である。（ｂ）その側断面図である。
【符号の説明】
４・・・弦、７・・・駒、２０・・・振り子片、４０・・・振動検出装置、４２・・・保持部、４４・・・振動センサ、４４ａ・・・支柱部、４４ｂ・・・ピエゾ素子、４４ｃ・・・カンチレバー、７０・・・ブリッジ本体、７１・・・開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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