(57)【要約】  悪影響を及ぼす干渉や音の歪みに繋がるエネルギ蓄積効果を回避して、楽器の音響を改善する方法を提供する。楽器の希望する一次音がエネルギ蓄積効果によって影響を受ける前に、音響エネルギを、音の生成に直接関与しないパーツから意図的に外部へ導く方法（運動力学的処理）にて音を改善できる。一次音の生成には楽器の全パーツが理想的な初期状態であることが必要であるが、運動力学的処理を行うことにより、楽器の全パーツを、音を発生させる上で必要な最小限のエネルギのみを有する状態、すなわち、前記理想的な初期状態に瞬時に戻すことができる。運動力学的処理は、楽器のパッシブエリア内にある一つのパーツ（１）に、内部の音速が８０００ｍ／ｓ以上の結晶体（１）を少なくとも一つ取り付けることにより実現している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
楽器の平面状に直接連結されている少なくとも一つのパーツ（４，５，６，７，８，９，10，11，12）に固体内の音速が８０００ｍ／ｓ以上の結晶体（１）を少なくとも一つ取り付けることによって音の放出を削減し、楽器のパッシブエリアすなわち音の生成に直接関与しないパーツのエネルギ蓄積効果を削減する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
結晶体は、一次音に直接関与しないパーツすなわち音の生成に直接必要とされないパーツに取り付けられている
ことを特徴とした請求項１記載の方法。
【請求項３】
結晶体は、アクティブエリアすなわち音の生成に直接必要なエリアを有する一次音に直接関与するパーツにおけるパッシブエリアすなわち音の生成に直接必要とされないエリアに取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
少なくとも一つの結晶体（１）は、高純度の結晶構造を有する結晶、特に単結晶の結晶である
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか記載の方法。
【請求項５】
少なくとも一つの結晶体（１）は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ボロンカーバイド、窒化ホウ素、二酸化ジルコニウムおよびダイヤモンドなどのいずれかの材料からなる固体の結晶である
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載の方法。
【請求項６】
結晶体の辺長または直径は、数ナノメートルの領域から数センチメートルの領域である
ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の方法。
【請求項７】
少なくとも一つの結晶体（１）は、パーツ（４，５，６，７，８，９，10，11，12，13，14）上に取り付けられている
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか記載の方法。
【請求項８】
少なくとも一つの結晶体（１）は、パーツ（４，５，６，７，８，９，10，11，12，13，14）の中に埋め込まれている
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか記載の方法。
【請求項９】
固体内の音速が８０００ｍ／ｓ以上である結晶体（１）を楽器に対して面状に直接連結して楽器の音響に影響を与える
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
少なくとも一つのパーツ（４，５，６，７，８，９，10，11，12，13，14）に、固体内の音速が８０００ｍ／ｓ以上である結晶体が面状に直接連結されている
ことを特徴とする楽器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、楽器の音響を改善する方法に関する。特に、反射音の放出および楽器のパッシブエリアのエネルギ蓄積効果、または、両者のいずれか一方を削減する方法に関する。また、本発明による新しい種類の楽器についても提示している。
【０００２】
本発明でいう楽器の「パッシブエリア」とは、音の生成に直接関与しないパーツまたはこのパーツの部分を意味する。このようなパーツとしては、例えば、グランドピアノやアップライトピアノではピアノ線が張られた金属プレート、バイオリンではネック、ティンパニでは皮が張られた胴体等が該当する。
【０００３】
一方、本発明でいう楽器の「アクティブエリア」とは、音の生成に直接関与するパーツの部分のことを意味し、例えば、アップライトピアノ、グランドピアノおよびバイオリンの弦や、クラリネットのリードなどが該当する。
【０００４】
また、本発明の説明に際し、「一次音」および「二次音」という概念を以下で使用しているが、これらの概念はそれぞれ次のような意味で用いられている。一次音とは、アクティブエリアのパーツ、または、パーツのアクティブエリアが振動やバイブレーションを起こすことにより生成される音、すなわち、楽器の音響構成で主要な部分を占め、楽器で必要とされる本来の音を意味する。これに対し、二次音とは、楽器のパッシブエリアのパーツが振動やバイブレーションを起こすことによって生成される音を意味し、この二次音が一次音と重なることにて、全体の音響が定まるのである。
【背景技術】
【０００５】
伝統的な楽器製造では、二次音が一次音に及ぼす影響は不可避的なものであり、全体音の構成上避けられないものとされてきた。
【０００６】
アップライトピアノやグランドピアノの場合（図１および図２を参照）を例に説明すると分かり易い。響板13は、胴体（シェル６および側板７）の他の部分と連結し、それらの部分に音を伝達しているが、その意味では楽器の全てのパーツとも連結し、音を伝達していることにもなる。これはすなわち楽器の全パーツが、一次音、すなわち、弦、駒14および響板13にて構成されたアクティブエリアの振動によって共振することを意味する。
【０００７】
同じ基本原理は他の全ての楽器にも当てはまり、例えば、弦楽器や撥弦楽器では共鳴デッキが楽器のネックと連結して音を伝え、管楽器の場合にはマウスピースが管状の楽器本体と連結していることで音が伝播され、打楽器の場合にはフレームに張られた皮を打つことにより皮と本体とが連結しているため音が本体へ伝達される。
【０００８】
しかし、その結果、各パーツの伝達時間や共鳴特性が異なるため、極めて複雑な干渉や位相のずれが発生する。最終的には全体音となるが、この全体音は、確かに響板13から発せられた一次音が大部分を占めるものの、一次音が本来もっていた純粋な透明感や躍動感は、無数の複雑な干渉によって歪められ、重なり合い、失われてしまう。
【０００９】
特に、アップライトピアノやグランドピアノの製造に関しては、障害となる音響現象をなくそうと過去にも様々な試みが多数行われてきた。例えば、金属プレート５に音響用の大きな穴を開け、金属プレートの支柱をなくす試みなどが行われてきた。キャスタ11や固定用下敷は、グランドピアノをフロアから離間できるよう特別な設計（多くはスプリングシステムやエアクッションシステムを採用）になっている。しかしながら、アップライトピアノやグランドピアノの全てのコンポーネントは基本的には互いに連結され、音を伝達する構造になっており、この点は今日に至るまで変わっていないのが実情である。
【００１０】
アップライトピアノやグランドピアノの場合はキャスタ11などを介してフロアと接触し、チェロやコントラバスの場合はテールピンを介してフロアと接触し、小太鼓、ティンパニおよびハープの場合はスタンドなどを介してフロアと接触しているが、そうしたパーツを介して楽器が周辺環境とつながっているため、必然的にさらに別の共鳴現象が発生する。
【００１１】
またこの関連で、個々のパーツのエネルギ蓄積効果も殆ど避けることはできない。エネルギ蓄積効果とは次のような現象を意味する。音が発生すると、音響エネルギは時間をかけて楽器全体に伝播する。楽器の各パーツはその時点まで「静止」状態にあったため、流れ込んだ音響エネルギを一挙に吸収し、それ以上吸収不可能になった段階で初めて余剰エネルギを、音として、連結している他のパーツや周囲の空気中に放出する。アクティブエリアに属するパーツ（アップライトピアノやグランドピアノでは弦、駒14および響板13が該当）の場合、そうした作用は必要不可欠である。一方、一次音に関与しないパッシブエリアに属するパーツでは、伝播されてきた音響エネルギが、この音響エネルギを受けるパーツによってエネルギ量が異なるため位相のずれを引き起こし、結果として一次音との干渉を起こしてしまう。
【００１２】
さらに、通常に楽器を演奏している場合でも、互いに無関係である様々な一次音が多数発生する点も問題になる。特にポリフォニ演奏の場合にはそうした現象が重なり合うことになる。そのため、楽器のパーツは、新たな音響エネルギが到着した時点でも静止しておらず、むしろ、それ以前に到達していた音響エネルギに起因する振動が継続していることになる。音響エネルギを全て一挙に空気中へ放出すると、音が発生する時間が極めて短くなることから、響板の場合にはこうした状況がむしろ一部必要な場合もあるが、響板以外の全ての（パッシブエリアの）パーツにとってはマイナスの影響しかなく、一次音に二次音が重なることになる。
【００１３】
本発明では、楽器の共鳴を改善するため、楽器に宝石、特にダイヤモンド（http://web.archive.org/web20060112103158/、http://www.frankundmeyer.de/）や準宝石を取り付けている（http://web.archive.org/web/20060205164408/、http://www.cannonballmusic.com/stonelion.php）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、特に二次音の発生を阻止するか、または、少なくとも二次音の強度を大幅に減少することにより、二次音が一次音に及ぼす影響を阻止、削減できる方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明では、請求項１の特徴を具備した方法によってこの課題を解決している。本発明の特徴は従属する下位請求項２ないし８にて提示されている。
【００１６】
最後に、請求項９では、楽器の音響に影響を与えるため、固体内の音速が８０００ｍ／ｓ以上の結晶体を少なくとも１つ用いるという本発明の方法を提示しており、また、請求項１０では、その種の結晶体を取り付けた楽器を請求項として提示している。
【００１７】
本発明の場合、結晶体は、楽器における運動力学的処理を行う各パーツやその種のパーツのパッシブエリアと堅固に直接連結されており、特にそうした部分に接着されているか、または、埋め込まれている。
【００１８】
本発明で最も重要な部分は、本稿にて「運動力学的処理」と呼ぶ効果を用いると、音響エネルギを楽器から外部へ導くことが可能ということである。
【００１９】
本発明では、運動力学的処理により、楽器のアクティブエリア（理想的には静止した状態にある）から、パッシブエリア（楽器のアクティブエリア以外の全パーツに想到する）へ伝達されたエネルギを、エネルギ蓄積効果が出現する前に楽器周辺の空気中へ放出する。その場合、周辺環境への伝達は、音響エネルギを聞こえないレベルへ変換する方法で行っている。
【００２０】
第一段階では、全体が楽器のパッシブエリアとなるパーツに運動力学的処理を施してそのパーツにてエネルギ蓄積効果が生じないようにし、その時点の一次音、または、後続の一次音が、そのエネルギ蓄積効果によるマイナスの影響を受けないようにしている（請求項２を参照。）。
【００２１】
本発明では、アクティブエリア内に設置されているパーツのパッシブエリアに、結晶体を取り付ける方法も可能である。通常の、パーツのパッシブエリアに蓄積される音響エネルギがアクティブエリアへ逆流し、後続の一次音に影響を与えてしまうという事態も、結晶体を設けることで回避できるようになる。
【００２２】
本発明では、固体内の音速が極めて速い（８０００ｍ／ｓ以上）材料からなる結晶体を、パッシブエリアにおける、一次音の発生に関与しないパーツ、または、アクティブエリアを有する楽器のパーツのパッシブエリアに取り付け、これらのパーツから周辺環境へ放出される音を削減または大幅に消去し、このようなパーツの余振動を低減または消失させることによって運動力学的処理を実現している。
【００２３】
本発明で使用する結晶体の作用にとって重要なのは、このような結晶体とパーツの運動力学的処理を行う材料との間に音速を実現できる可能性がなければならないという点である。運動力学的処理に用いる材料の固体内の音速は、処理を受ける材料より常に速くなければならない。このポテンシャルが大きければ大きいほど効果を明確に発揮できる（表１を参照。）。
【００２４】
楽器のパーツにて運動力学的処理を行う場合、運動力学的処理の処理能力（透過率）は、二つの材料の音速比から得られる。例えば、グランドピアノの金属プレート（ねずみ鋳鉄製）に運動力学的処理を施す場合、ダイヤモンドを使用すると透過率は約４：１（１８０００ｍ／ｓ：４５００ｍ／ｓ）になる。楽器製造にて運動力学的処理に使用する代表的な材料は木材、ねずみ鋳鉄および黄銅などであり、これらの材料の音速は全て約３０００ないし５０００ｍ／ｓの範囲である。そのため、音速が８０００ｍ／ｓ以上の材料であれば、運動力学的処理を実施できなる可能性が十分存在していることになる。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
運動力学的処理によって、楽器のパッシブエリアに達した固体および空気のエネルギを、人には聞こえないエネルギに瞬時に変換し、それを確実に楽器全体の外部へ導くことができるため、楽器の音や響きを決定する要素として作用しうるのはアクティブエリアだけとなる。その結果、純粋で透明かつ躍動感あふれる一次音となり、しかも、運動力学的処理を受けない楽器ではどうしても排除できなかった干渉や歪みも消失できる。これは、運動力学的処理の過程で、一次音の音響は吸収や除去されないことを意味している。
【００２７】
運動力学的処理は、アクティブエリアに直接反作用を及ぼす。例えば、クラリネットのリードには、アクティブエリア（すなわち自由に振動するエリア）とパッシブエリア（すなわち堅固に固定されたエリア）とがある。フレームの部分に結晶体を直接取り付けるという本発明の方法にて運動力学的処理を行えば、フレームの余振動がリードのアクティブエリアに及ぼす反作用も軽減される。
【００２８】
その結果、アクティブエリアは直ちに理想的なエネルギ状態に戻り、音が重なり合うこともない。
【００２９】
運動力学的処理とは、二次音を吸収することではなく、パッシブエリアに到達し、一次音と干渉を起こす可能性がある音響エネルギを遅滞なく他へ直接導くことである。
【００３０】
この場合、結晶体は、上述のように楽器のパッシブエリアに取り付けられており、その場合、結晶体を取り付ける最適な位置は、シミュレーションや実験を行って決めている。アップライトピアノやグランドピアノの場合、結晶体を取り付ける場所としては、金属プレートとボックスアングル４との間にあるプレートウェッジ、金属プレート、脚柱、キャスタなどが適している。
【００３１】
結晶体には、結晶構造の精度の高い結晶が適しており、また、単結晶の結晶であれば最も優れた結果が得られる。本発明の方法の効果は、基本的には選択した固体の結晶中の音速が速いほど良い結果が得られる。また、固体の結晶の純度および構造の精度が高いほど結晶中の音速が速いものである。
【００３２】
本発明における意味の運動力学的処理に必要な特性を備えた材料には、ダイヤモンド（立法晶の結晶構造を有し、音速が約１８０００ｍ／ｓの天然または人造ダイヤモンド）や、（音速が８０００ｍ／ｓ以上の）ボロンカーバイド、酸化アルミニウム、窒化ホウ素および二酸化ジルコニウムなどのセラミック材料などである。
【００３３】
出願者が実施したシミュレーションや一連のテストからは、結晶体の大きさ（または体積）は、運動力学的処理の効果に影響を与えないことが判明している。むしろ、結晶体を取り付ける場所と比較して極力小さくし、結晶体の辺長や直径が数ナノメートルから数センチメートルの範囲内の目立たない大きさにする必要がある。
【００３４】
本発明では、まず、一次音が二次音の干渉によって歪められることなく混じり気のない状態にて放出できるようにする手段および方法、すなわち、本来ならば不要な音響エネルギが伝播されて到達してしまったパーツにおいて、到達した音響エネルギをそのパーツから再び外部へ排出し、エネルギ蓄積効果やそれに伴う干渉が発生しないようにする手段および方法について説明している。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る方法を使用する楽器であるグランドピアノの三次元図面である。
【図２】図１で示したグランドピアノの胴体部分の図である。
【図３】図１で示したグランドピアノに、運動力学的処理を実施する結晶体を本発明の方法に基づき設置したところを示した図である。
【図４】図３と同一の図であるが結晶体が平坦な面上に接着されている点が異なっている。
【図５】金属プレートのブレースの部分に、運動力学的処理用の結晶体を設置した場合の図面である。
【図６】従来の楽器にて生成される音の全体音の大まかな推移（曲線）を示すグラフ（包絡線）である。
【図７】本発明の方法によって変化した楽器から発生する音（音響）の全体音の大まかな推移を示したグラフ（包絡線）である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、添付した図面を用いて本発明の実施例を詳述しており、それらの説明から本発明の他の長所も明らかにしている。
【００３７】
図１および図２は、本発明の方法を使用する楽器であるグランドピアノとその胴体部分だけを取り出した図である。
【００３８】
このグランドピアノは、側板７とシェル６とから形成された主要部分であるリムから構成されており、このリムは、脚柱10およびこの脚柱に取り付けられたキャスタ11上に設置され、また、その上部は、蓋８によって閉じられている。このリムの前面の下部には、棚板９が設けられ、棚板の上部には弦を叩くために必要な、鍵盤（キー）およびアクションから形成された一連のパーツが設置されている。リム内には、シェル６上に膠で接着した、通常はトウヒ製の響板13の主要部分が取り付けられており、この響板の上には弦が張られた通常ねずみ鋳鉄製の金属プレート５が設置され、また、響板の下には胴体を補強するブレースが設置されている。このブレースと金属プレート５とはボックスアングル４にて固定され、弦と響板13とは響板13に固定された駒14によってそれぞれ連結されている。グランドピアノの前面上部には、譜面台12が取り付けられている。
【００３９】
グランドピアノの内部において、一次音として生成される本来の音やこの一次音を生成するために必要な振動に関係するのは、アクティブエリアのパーツ、すなわち、弦、駒14および響板13のみである。もっとも、これらのパーツも、金属プレート５、ボックスアングル４、シェル６、側板７および脚柱10などといったパッシブエリアのパーツと連結して音が伝わるようになっている。
【００４０】
これらパッシブエリアのパーツやパッシブエリア内にあってもアクティブな作用を発揮する（一次音の発生に直接関与する）パーツに現れるエネルギ蓄積効果を防止し、また、干渉によって一次音と二次音とが混在しないようにするため、本発明ではグランドピアノのパッシブエリアに、ダイヤモンドやボロンカーバイドなどの固体内の音速が８０００ｍ／ｓ以上である材料からなる結晶体を設置している。
【００４１】
このような結晶体１は、パッシブエリアの運動力学的処理を行う箇所（例えばボックスアングル４、蓋８および金属プレート５など。図３ないし図５を参照。）に取り付けるが、その場合、結晶体の一つの面をパーツと平面的に直接接触させ、反対側の面を開放しておく必要がある。そのためには、貫通孔２（図３を参照。）のような形の垂直開口部を設け方法、または、平面上に接着剤３にて接着（図４を参照。）する方法がある。
【００４２】
運動力学的処理のために設置する結晶体１の大きさや体積は、使用する材料、設置ポイントおよびその他の要件に応じて設定され、また、結晶体１の直径も数ナノメートルから数センチメートルの領域まで及ぶ。
【００４３】
図６および図７は、本発明に対応する処理が施された楽器や対応する構造になった楽器において、その楽器の全体音に対して本発明の方法がどのような効果を及ぼすかを概略的に示したグラフである。
【００４４】
これらのグラフでは、一つの楽器の中にて生成された音の全体音の包絡線が、時間の経過と共に変化する様子が示されており、図６は、従来の構造の楽器の場合を示し、図７は本発明の方法を実施して構造を改良した楽器の例を示している。
【００４５】
どちらの場合も「構築」および「崩壊」の段階での音の構成と「残響」とは同様になっているが、解説した運動力学的処理やそれに関連するエネルギ蓄積効果によって、「消音」と記されている段階での振動時間は明らかに短縮化され、理論上ではあるが理想的な場合には瞬時に消失する。すなわち、図７にて示されているように、振動がほとんど０ｍｓまで消えてしまう。
【００４６】
二次音が一次音に与える影響を運動力学的処理によって最小限に抑えることについて、その運動力学的処理の原理を特にグランドピアノやアップライトピアノを例にして説明してきた。しかし、この原理は当然のことながら他の楽器にも適用できる。
【００４７】
管楽器やオルガンにおける運動力学的処理の適用例。
【００４８】
管楽器の音は、楽器の本体内の空気柱が振動することによって生成される。その場合、楽器の本体、または、マウスピース自体が振動し、その振動が干渉や音響の歪みをもたらすため、楽器本体が空気柱に影響を与えることはない。したがって、管楽器の本体におけるマウスピースの後部や鉢の近傍などに、材料（ダイヤモンドやボロンカーバイドなど）を取り付け、音を伝達できるようにすることで、本発明の意味における音の運動力学的処理を管楽器の本体やボディにて行うことが可能である。
【００４９】
弦楽器や撥弦楽器における運動力学的処理の適用例。
【００５０】
弦楽器や撥弦楽器の一次音は、駒14を介して響板13と連結されている弦をしんどうさせることによって生成される。響板は弦の音を強める機能を有している。この場合、指板が設けられたネックなどのパッシブエリアの振動は好ましくない。このような好ましくない振動に関しても、本発明の意味における運動力学的処理を説明した方法で行えば処理することが可能である。これは、チェロやコントラバスのテールピンなどに関しても同様である。
【００５１】
（アップライトピアノやグランドピアノの）ハンマーシャンク、（撥弦楽器の）ピック、（打楽器の）バチやスティックなどの振動を起こす起振具における運動力学的処理の適用例。
【００５２】
音を出すと、それぞれの起振具も同様に振動する。次の音がでるまでの間、起振具には、その前の音のエネルギが蓄えられており、その蓄えられたエネルギが次の音に影響を与え、混じった音になってしまうこともある。これまでに説明した同様の方法で運動力学的処理を行うことができる。
【００５３】
その他の楽器の場合も、張られていた皮へのボディや本体の振動の影響が運動力学的処理により消失し、また、その他の打楽器、オルフ楽器、ビブラフォンおよびマリンバなどでも同様である。
【００５４】
結晶体を使用し、楽器のアクティブエリアの一部、または、楽器のパッシブエリアに属するパーツ（木管楽器のリードは、一部アクティブエリアである振動しない部分と、一部パッシブエリアである堅固に固定された部分とから形成される）のパッシブエリアで発生した余振動を直接反作用によって削減する場合（ここでは示されない。）には、このような結晶体の一方の面を全面的に直接そのパーツに接触させ、もう一方の面は開放した状態にする必要がある。ただし、結晶体を取り付ける位置に関しては、パーツに求められる音速を妨げない位置を選択する必要がある。結晶体をリードの固定部に直接取り付けると、リードの自由振動が結晶体によって妨害されることはないが、運動力学的処理の効果には影響がでる。そのため、リードはより自由に振動し、音の出だしもより直接的になる。
【符号の説明】
【００５５】
１    結晶体
２    貫通孔
３    接着剤
４    ボックスアングル
５    金属プレート
６    シェル
７    側板
８    蓋
９    棚板（シュピールティッシュ）
10    脚柱
11    キャスタ
12    譜面台
13    響板
14    駒
【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】
2010503037.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
2010503037.tif 000011
2010503037.tif 000012
2010503037.tif 000013
2010503037.tif 000014
2010503037.tif 000015
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