(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【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】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８９４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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２】図１の圧電素子を示す模式的断面図である。
【図３】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４】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。
【図５】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。
【図６】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７】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８】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９】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１０】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１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】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１８】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１９】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。
【図２０】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。
【図２１Ａ】箱型の圧電素子を示す模式的斜視図である。
【図２１Ｂ】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２２】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２３】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２４】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２５】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。
【図２６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
〔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。
【００１９】
＜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。
【００２０】
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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）
【００２８】
（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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
＜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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
＜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。
【００４５】
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。
【００４６】
〔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。
【００４７】
＜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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
＜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。
【００５１】
〔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。
【００５２】
＜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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
＜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。
【００５８】
〔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。
【００５９】
＜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。
【００６０】
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。
【００６１】
＜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。
【００６２】
［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。
【００６３】
＜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。
【００６４】
（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。
【００６５】
（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。
【００６６】
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。
【００６７】
＜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。
【００６８】
（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。
【００６９】
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。
【００７０】
＜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。
【００７１】
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。
【００７２】
＜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。
【００７３】
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。
【００７４】
＜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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
＜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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
＜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。
【００８１】
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。
【００８２】
＜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。
【００８３】
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。
【００８４】
＜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。
【００８５】
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。
【００８６】
＜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。
【００８７】
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。
【００８８】
＜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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
＜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。
【００９２】
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。
【００９３】
＜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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
［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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
＜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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
＜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。
【０１０３】
＜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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
＜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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
＜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。
【０１０９】
［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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
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。
【符号の説明】
【０１１５】
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
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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