特開 2024-110571 打撃検出デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024110571

(43)【公開日】2024-08-16

(54)【発明の名称】打撃検出デバイス

(51)【国際特許分類】

   G10H 3/14 20060101AFI20240808BHJP

   G10H 1/00 20060101ALI20240808BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20240808BHJP

【ＦＩ】

G10H3/14 A

G10H1/00 A

G01H17/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023015222

(22)【出願日】2023-02-03

(71)【出願人】

【識別番号】000004075

【氏名又は名称】ヤマハ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100206391

【弁理士】

【氏名又は名称】柏野 由布子

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 優典

(72)【発明者】

【氏名】原田 敬三

(72)【発明者】

【氏名】田中 奏

【テーマコード（参考）】

2G064

5D478

【Ｆターム（参考）】

2G064AB02

2G064BA02

2G064BD02

5D478CC10

5D478CC31

5D478NN11

(57)【要約】

【課題】振動する物体が薄い膜状であっても、物体の振動の縦波を検出することができる打撃検出デバイスを提供する。
【解決手段】打撃検出デバイス１は、物体１００に接触する接触部１１を有し、振動に応じて変形する振動伝搬部材１０と、振動伝搬部材１０を支持し、物体１００との間に振動伝搬部材１０を位置させる支持台２０と、振動伝搬部材１０の互いに異なる２つの部位の変形をそれぞれ検出する２つの振動検出センサ３０と、を備える。２つの振動検出センサ３０によって検出される振動伝搬部材１０の２つの部位は、振動伝搬部材１０及び支持台２０の配列方向に対して交差する方向に並ぶ。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体の振動を検出する打撃検出デバイスであって、
前記物体に接触する接触部を有し、前記振動に応じて変形する振動伝搬部材と、
前記振動伝搬部材を支持し、前記物体との間に前記振動伝搬部材を位置させる支持台と、
前記振動伝搬部材の互いに異なる２つの部位の変形をそれぞれ検出する２つの振動検出センサと、を備え、
前記振動伝搬部材の前記２つの部位は、前記振動伝搬部材及び前記支持台の配列方向に対して交差する方向に並ぶ打撃検出デバイス。

【請求項2】

前記振動検出センサを３つ以上有し、
３つ以上の前記振動検出センサは、前記配列方向に延びる軸線を中心とする周方向に並ぶ前記振動伝搬部材の３つ以上の部位の変形をそれぞれ検出する請求項１に記載の打撃検出デバイス。

【請求項3】

前記振動伝搬部材は、前記接触部を頂点とし、前記支持台に対向する部位を底面とする錐体に形成されている請求項１又は請求項２に記載の打撃検出デバイス。

【請求項4】

前記振動検出センサが、前記振動伝搬部材と前記支持台との間に挟まれる請求項１又は請求項２に記載の打撃検出デバイス。

【請求項5】

前記振動検出センサは、弾性的に変形することで圧力を検出する圧力センサであり、前記振動伝搬部材に接触する請求項１又は請求項２に記載の打撃検出デバイス。

【請求項6】

２つの前記振動検出センサから出力された出力値の差分を演算する演算部を備える請求項１又は請求項２に記載の打撃検出デバイス。

【請求項7】

前記演算部は、前記出力値の差分、及び、２つの前記振動検出センサから出力された出力値の和分、を演算すると共に、前記出力値の差分のピーク値が現れた時間と、前記出力値の和分のピーク値が現れた時間との時間差を演算する請求項６に記載の打撃検出デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、打撃検出デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、板状の被打撃体（パッド、振動体）への打撃に基づいて電子音を出力する電子打楽器に用いられる打撃検出デバイスが開示されている。特許文献１の打撃検出デバイスでは、板厚方向に延びる被打撃体の側面に、被打撃体の振動を検出するセンサが設けられている。これにより、センサは、板厚方向に直交する被打撃体の打面（上面）が打撃された際に被打撃体に生じる振動の縦波を検出することができる。振動の縦波は横波よりも伝搬速度が速いため、被打撃体を打撃してから電子音が出力されるまでの時間を短くすることができる。振動の縦波は、波の進行方向（打面に沿う方向）に平行する振動である。また、振動の横波は、波の進行方向（打面に沿う方向）に直交する振動である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１３８１９６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、特許文献１の打撃検出デバイスでは、メッシュやフィルム等からなる薄い膜状に形成される被打撃体（物体）に振動の縦波を検出するセンサを設けることができない、すなわち被打撃体の振動の縦波を検出できない、という問題がある。

【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、物体（被打撃体）が薄い膜状であっても物体の振動の縦波を検出することができる打撃検出デバイス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】

本発明の一態様は、物体の振動を検出する打撃検出デバイスであって、前記物体に接触する接触部を有し、前記振動に応じて変形する振動伝搬部材と、前記振動伝搬部材を支持し、前記物体との間に前記振動伝搬部材を位置させる支持台と、前記振動伝搬部材の互いに異なる２つの部位の変形をそれぞれ検出する２つの振動検出センサと、を備え、前記振動伝搬部材の前記２つの部位は、前記振動伝搬部材及び前記支持台の配列方向に対して交差する方向に並ぶ打撃検出デバイスである。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、被打撃体が薄い膜状であっても被打撃体の振動の縦波を検出することができる打撃検出デバイスを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第一実施形態に係る打撃検出デバイスを示す側断面図である。

【図2】図１のII－II線断面図である。

【図3】本発明の第一実施形態に係る打撃検出デバイスのブロック図である。

【図4】図１の打撃検出デバイスの動作の第一例を示す図である。

【図5】図１の打撃検出デバイスの動作の第二例を示す図である。

【図6】図１、図２の打撃検出デバイスを物体に対して配置する一例を示す図である。

【図7】本発明の第一実施形態に係る打撃検出デバイスの変形例を示す側断面図である。

【図8】本発明の第二実施形態に係る打撃検出デバイスを示す平断面図である。

【図9】図８の打撃検出デバイスを物体に対して配置する一例を示す図である。

【図10】図９に例示した打撃検出デバイスの配置状態において、振動の伝播方向（角度θ）と、第一圧力差分、第二圧力差分、第三圧力差分（３つの出力値）と、の関係を示すグラフである。

【図11】図１、図２の打撃検出デバイスを物体に対して配置する別の例を示す図である。

【図12】図１、図２の打撃検出デバイスを物体に対して配置する別の例を示す図である。

【図13】本発明の他の実施形態に係る打撃検出デバイスを示す側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（第一実施形態）
以下、図１～図６を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
図１に示す第一実施形態の打撃検出デバイス１は、物体１００の振動を検出する。第一実施形態における物体１００は、板状あるいは膜状に形成され、打撃されることで振動する被打撃体である。板状あるいは膜状の物体１００は、スティック等によって打撃される打面１００ａを有する。以下の説明では、物体１００のうち打面１００ａの反対側に向く面を裏面１００ｂと呼ぶことがある。物体１００は、不図示の基台に支持される。基台は、例えばドラムのシェルなどであってよい。

【0010】

打撃検出デバイス１は、振動伝搬部材１０と、支持台２０と、２つの振動検出センサ３０と、を備える。
振動伝搬部材１０は、物体１００に接触する接触部１１を有する。振動伝搬部材１０は、物体１００の振動に応じて変形する。振動伝搬部材１０は、例えばスポンジなどのように弾性的に変形する。

【0011】

支持台２０は、振動伝搬部材１０を支持して、当該振動伝搬部材１０を物体１００との間に位置させる。すなわち、支持台２０は、物体１００との間に振動伝搬部材１０を挟む。

【0012】

２つの振動検出センサ３０は、振動伝搬部材１０の互いに異なる２つの部位の変形を検出する。２つの振動検出センサ３０の検出対象となる振動伝搬部材１０の２つの部位は、振動伝搬部材１０及び支持台２０の配列方向（以下、Ｚ軸方向とも呼ぶ。）に交差する方向に並ぶ。

【0013】

以下、第一実施形態の打撃検出デバイス１についてより具体的に説明する。

【0014】

第一実施形態の振動伝搬部材１０は、接触部１１を頂点とし、支持台２０に対向する部位１２（以下、支持台２０の対向部位１２と呼ぶ。）を底面とする錐体（錐台体）に形成されている。振動伝搬部材１０は、例えば四角錐や三角錐などの角錐に形成されてもよいが、第一実施形態では円錐に形成されている。
振動伝搬部材１０の接触部１１（頂点）の形状は、例えば、当該接触部１１が接触する物体１００の部位の形状にあわせて形成されてよい。具体的に、接触部１１が接触する物体１００の部位が平坦面である場合、振動伝搬部材１０接触部１１（頂点）は平坦面に形成されてよい。すなわち、振動伝搬部材１０が錐台体に形成されてよい。また、例えば、振動伝搬部材１０自体は錐体に形成され、接触部１１（頂点）が物体１００の平坦面に押し付けられた状態において接触部１１が弾性的に変形して平坦になることで、振動伝搬部材１０が錐台体になってもよい。

【0015】

第一実施形態の振動検出センサ３０は、弾性的に変形することで圧力を検出する圧力センサである。圧力センサは、例えば、弾性的に変形可能な圧電素子の厚さ方向の両端に電極を設けて構成される。圧力センサである振動検出センサ３０は、振動伝搬部材１０の表面に接触する。これにより、振動検出センサ３０は、振動伝搬部材１０の変形に伴って、振動検出センサ３０に作用する圧力の変化を検出することができる。
具体的に、第一実施形態の振動検出センサ３０は、その厚さ方向（振動伝搬部材１０及び支持台２０の配列方向）に弾性的に圧縮（伸長）することで圧力を検出する圧力センサである。圧電素子には、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が用いられてよい。

【0016】

第一実施形態において、２つの振動検出センサ３０は、振動伝搬部材１０と支持台２０との間に挟まれる。すなわち、支持台２０は、２つの振動検出センサ３０を介して振動伝搬部材１０を支持する。振動伝搬部材１０の対向部位１２には、当該対向部位１２に対向する各振動検出センサ３０の面全体が接触する。２つの振動検出センサ３０は、対向部位１２のうち互いに異なる２つの部位に接触する。図１において、２つの振動検出センサ３０は、振動伝搬部材１０及び支持台２０の配列方向（Ｚ軸方向）に直交する方向に並んでいるが、少なくとも当該配列方向に交差する方向に並んでいればよい。

【0017】

前述したように、振動検出センサ３０は、厚さ方向に弾性的に圧縮（伸長）する圧力センサである。このため、支持台２０は、各振動検出センサ３０全体を振動伝搬部材１０との間に挟む。また、支持台２０の弾性率が振動検出センサ３０よりも高い。

【0018】

第一実施形態において、圧力センサである２つの振動検出センサ３０は、それぞれ圧電素子の両側に電極を設けて構成されている。なお、２つの振動検出センサ３０は、例えば単一の圧電素子の両側に設けられる電極をそれぞれ２つに分けることで構成されてもよい。

【0019】

前述したように、第一実施形態の振動伝搬部材１０は円錐状に形成されている。このため、図２に示すように、支持台２０は、Ｚ軸方向から見て、振動伝搬部材１０の対向部位１２（底面）に対応する円形状に形成されている。また、２つの振動検出センサ３０は、Ｚ軸方向から見て、それぞれ半円状に形成される。半円状である２つの振動検出センサは、全体で振動伝搬部材１０の対向部位１２（底面）に対応する円形状となるように並べられている。

【0020】

以上のように構成される打撃検出デバイス１の動作について、図４、図５を参照して説明する。
図４、図５に示すように、打撃検出デバイス１は、振動伝搬部材１０の接触部１１を物体１００の裏面１００ｂに接触させ、かつ、振動伝搬部材１０が物体１００と支持台２０との間に挟まれるように、物体１００に対して取り付けられる。なお、支持台２０は、例えば物体１００を支持する不図示の基台に固定されるとよい。接触部１１は、例えば物体１００の打面１００ａに接触してもよい。

【0021】

このように打撃検出デバイス１が物体１００に取り付けられることで、２つの振動検出センサ３０は、物体１００の打面１００ａ（裏面１００ｂ）に沿う方向に並ぶ。すなわち、２つの振動検出センサ３０によって変形が検出される振動伝搬部材１０の異なる２つの部位が物体１００の打面１００ａに沿う方向に並ぶ。図４、図５において２つの振動検出センサ３０が並ぶ方向は、物体１００の打面１００ａに平行しているが、例えば打面１００ａに対して傾斜してもよい。２つの振動検出センサ３０が並ぶ方向は、少なくとも物体１００の打面１００ａに直交しなければよい。

【0022】

図４、図５に示す状態において、物体１００の打面１００ａを打撃することに伴って物体１００が振動すると、当該振動は物体１００の打面１００ａに沿って伝播する。この物体１００の振動が振動伝搬部材１０の接触部１１を通過すると、振動伝搬部材１０の接触部１１が、振動伝搬部材１０のうち支持台２０側に位置する対向部位１２に対して変位する。

【0023】

物体１００の振動が、打面１００ａに沿って２つの振動検出センサ３０が並ぶ方向において振動伝搬部材１０の接触部１１を通過すると、振動伝搬部材１０の接触部１１は、例えば図４に示すように、物体１００の振動の縦波により、対向部位１２に対して２つの振動検出センサ３０の並び方向（図４、図５において左右方向）に変位する。この接触部１１の変位に伴って振動伝搬部材１０が変形した際、２つの振動検出センサ３０に作用する圧力は互いに逆符号となる。図４において、２つの振動検出センサ３０に接する２つの矢印は、各振動検出センサ３０に作用する圧力の向きを示している。図４に示す例では、右側の振動検出センサ３０がその厚さ方向に圧縮され、左側の振動検出センサ３０がその厚さ方向に伸長される。したがって、打撃検出デバイス１は、これら２つの振動検出センサ３０が検出する圧力（圧力値）の差分を出力することで、振動の縦波を検出することができる。

【0024】

また、打撃に伴って物体１００に生じた振動が振動伝搬部材１０の接触部１１を通過すると、振動伝搬部材１０の接触部１１は、図５に示すように、物体１００の振動の横波により、対向部位１２に対して振動伝搬部材１０及び支持台２０の配列方向（すなわち２つの振動検出センサ３０の並び方向に交差する方向）に変位する。当該接触部１１の変位に伴って振動伝搬部材１０が変形した際、２つの振動検出センサ３０に作用する圧力は互いに同符号となる。図５において、２つの振動検出センサ３０に接する２つの矢印は、各振動検出センサ３０に作用する圧力の向きを示している。図５に示す例では、２つの振動検出センサ３０の両方がその厚さ方向に圧縮される。これにより、打撃検出デバイス１は、２つの振動検出センサ３０が検出する圧力（圧力値）の和分（圧力を足し合わせたもの）を出力することで、振動の横波を検出することができる。

【0025】

上記したように振動の縦波及び横波を検出する２つの振動検出センサ３０は、例えば予め一定方向に変形した状態（予め圧力が作用した状態）を基準として、それぞれ振動に伴って振動検出センサ３０に作用する圧力を検出してもよい。

【0026】

図３に示すように、第一実施形態の打撃検出デバイス１は、処理部４０と、出力部５０と、をさらに備える。処理部４０は、２つの振動検出センサ３０から出力された出力値を処理する。出力部５０は、処理部４０から出力された処理結果に基づいて、不図示のスピーカー等から電子音を出力する。すなわち、打撃検出デバイス１は、電子音を出力する電子打楽器に適用可能に構成されている。
前述したように、第一実施形態の振動検出センサ３０は、当該振動検出センサ３０に作用する圧力を検出する。このため、処理部４０は、２つの振動検出センサ３０から出力される「出力値」は、圧力を示す値である。以下の説明では、「出力値」を「圧力値」として説明する。

【0027】

処理部４０は、演算部と、特定部と、を有する。
演算部は、２つの振動検出センサ３０から出力された圧力値の差分を演算する。圧力値の差分の演算は、物体１００の振動の縦波の検出に相当する。また、演算部は、２つの振動検出センサ３０から出力された圧力値の和分を演算する。圧力値の和分の演算は、物体１００の振動の横波の検出に相当する。さらに、演算部は、上記した圧力値の差分のピーク値が現れた時間と、圧力値の和分のピーク値が現れた時間との時間差を演算する。
ここで、圧力値の差分のピーク値は、物体１００への打撃に伴う物体１００の振動の縦波のピーク値に相当する。また、圧力値の和分のピーク値は、物体１００への打撃に伴う物体１００の振動の横波のピーク値に相当する。このため、演算部が、圧力値の差分のピーク値が現れた時間と、圧力値の和分のピーク値が現れた時間との時間差を演算することは、物体１００に接触する接触部１１に到達した振動の縦波と横波との時間差を演算することを意味する。

【0028】

特定部は、演算部から出力された「時間差」、及び、物体１００における振動の伝搬速度（縦波及び横波の伝搬速度）に基づいて、図６に示すように、物体１００のうち振動伝搬部材１０の接触部１１（図１参照）が接触する接触位置１０１から物体１００が打撃された打撃位置までの距離Ｌ０を特定する。図６において、符号１０２で示す二点鎖線は、物体１００の接触位置１０１から距離Ｌ０だけ離れた円弧状の領域であり、当該円弧状の領域１０２に物体１００の打撃位置が含まれる。
また、特定部は、演算部において演算された圧力値の差分及び／又は差分のピーク値に基づいて、物体１００が打撃された強さ（大きさ）を特定してよい。

【0029】

図３に示す出力部５０は、特定部から出力された距離Ｌ０に応じて、異なる音色の電子音を出力する。例えば、特定部から出力された距離Ｌ０より打撃位置を特定することで、打撃位置に応じて異なる音色の電子音を出力する。また、特定部において特定された物体１００が打撃された強さ（大きさ）に応じたベロシティ（音量）の電子音を出力する。

【0030】

処理部４０の演算部は、例えば、２つの振動検出センサ３０から出力された圧力値の差分だけを演算してもよい、すなわち、物体１００の振動の縦波だけを検出してもよい。また、演算部は、上記した圧力値の差分のピーク値を演算してよい。処理部４０の特定部は、演算部において演算された圧力値の差分のピーク値に基づいて、物体１００が打撃された強さ（大きさ）を特定してよい。そして、出力部５０は、処理部４０から出力された圧力値の差分（振動の縦波）に応じたタイミングで、特定部において特定された物体１００が打撃された強さ（大きさ）に応じたベロシティ（音量）の電子音を出力してよい。
振動の縦波は横波より伝搬速度が速いため、上記のように振動の縦波のみを利用する場合には、振動の縦波及び横波の両方を利用する場合と比較して、物体１００を打撃してから電子音を出力するまでの時間を短くすることができる。

【0031】

第一実施形態の打撃検出デバイス１は、例えば図６に示すように、Ｚ軸方向（物体１００の厚さ方向）から見て、物体１００の中央領域から離れた周縁領域において物体１００に取り付けられることが好ましい。物体１００はその中央領域において打撃されることが多いため、打撃検出デバイス１を物体１００の周縁領域に取り付けることで、物体１００の接触位置１０１及びその近傍の領域が打撃されることを抑制できる。物体１００の接触位置１０１及びその近傍領域が打撃されないことで、振動の縦波及び横波が接触位置１０１に到達する時間差を好適に検出することができる。
また、打撃検出デバイス１は、２つの振動検出センサ３０が中央領域から周縁領域に向かう方向（図６において径方向）に並ぶように、物体１００に取り付けられることが好ましい。このように打撃検出デバイス１が物体１００に取り付けられることで、物体１００（打面１００ａ）の大半が２つの振動検出センサ３０の並び方向の一方側に位置する。これにより、物体１００における打撃位置を特定しやすくなる。

【0032】

以上説明したように、第一実施形態の打撃検出デバイス１は、振動伝搬部材１０の互いに異なる２つの部位の変形をそれぞれ検出する２つの振動検出センサ３０を有し、２つの部位が振動伝搬部材１０及び支持台２０の配列方向（Ｚ軸方向）に対して交差する方向に並んでいる。これにより、物体１００（被打撃体）が薄い膜状であっても、物体１００の振動の縦波を検出することができる。

【0033】

また、第一実施形態の打撃検出デバイス１において、振動伝搬部材１０は、接触部１１を頂点とし、支持台２０に対向する対向部位１２を底面とする錐体に形成されている。このため、接触部１１と物体１００（打面１００ａ）との接触面積を小さくすることができる。これにより、物体１００の振動特性が振動伝搬部材１０の接触によって変化することを抑制できる。

【0034】

また、第一実施形態の打撃検出デバイス１においては、振動検出センサ３０が振動伝搬部材１０と支持台２０との間に挟まれる。具体的には、厚さ方向に弾性的に圧縮（伸長）する振動検出センサ３０全体が、振動伝搬部材１０と支持台２０との間に挟まれる。また、支持台２０の弾性率が振動検出センサ３０よりも高い。このため、物体１００から振動伝搬部材１０に伝わった振動（圧力変動）に応じて、振動検出センサ３０を積極的に圧縮（伸長）させることができる。これにより、各振動検出センサ３０が物体１００の振動を高い感度で検出することができる。

【0035】

また、第一実施形態の打撃検出デバイス１において、振動検出センサ３０は、弾性的に変形することで圧力を検出する圧力センサであり、振動伝搬部材１０に接触する。これにより、振動検出センサ３０が振動伝搬部材１０の変形に追従しやすいため、当該振動検出センサ３０により物体１００の振動を高い感度で検出することができる。

【0036】

また、第一実施形態の打撃検出デバイス１においては、演算部が２つの振動検出センサ３０から出力された出力値（圧力値）の差分を演算することで、物体１００の振動の縦波を検出することができる。また、振動の縦波を検出できることで、物体１００を打撃してから電子音を出力するまでの時間をより短くすることができる。

【0037】

また、第一実施形態の打撃検出デバイス１においては、演算部が、圧力値の差分のピーク値が現れた時間と、圧力値の和分のピーク値が現れた時間との時間差を演算する。これにより、少なくとも２つの振動検出センサ３０の並び方向において、物体１００のうち接触位置１０１から打撃位置までの距離Ｌ０を特定することができる。そして、当該距離Ｌ０を特定できることで、当該距離Ｌ０に応じて電子打楽器から出力される電子音の音色を変えることができる。言い換えれば、物体１００の打撃位置に応じて電子打楽器から出力される電子音の音色を変えることができる。

【0038】

第一実施形態において、振動検出センサ３０は、例えば、その厚さ方向に反るように弾性的に撓み変形することで圧力を検出する圧力センサであってもよい。このような圧力センサには、例えば、撓み変形可能なベース板の一方の面に圧電素子を重ねたユニモルフタイプの圧力センサ、あるいは、ベース板の両面に圧電素子を重ねたバイモルフタイプの圧力センサが用いられてよい。

【0039】

振動検出センサ３０が撓み変形で圧力を検出する場合、図７に示すように、支持台２０は、各振動検出センサ３０の一部（例えば半分）を振動伝搬部材１０との間に挟んでもよい。支持台２０の硬さは、振動検出センサ３０の撓み変形を阻害しない程度の硬さであるとよい。このような構成では、物体１００に伝わる振動に応じた振動伝搬部材１０の変形に伴って、各振動検出センサ３０を積極的に撓み変形させることができる。
また、支持台２０の硬さは、例えば、振動検出センサ３０の撓み変形に追従して変形する程度の硬さであるとよい。

【0040】

図７に例示した構成において、例えば、物体１００の振動が、２つの振動検出センサ３０の並び方向（左右方向）において振動伝搬部材１０の接触部１１を通過した際には、物体の振動の縦波により、振動伝搬部材１０の接触部１１が左右方向に変位する。この接触部１１の変位に伴って、２つの振動検出センサ３０に作用する圧力は互いに逆符号となり、２つの振動検出センサ３０が撓む方向が互いに逆向きになる。例えば、左側の振動検出センサ３０が矢印Ｗ１１で示すように上向きに撓む場合、右側の振動検出センサ３０が矢印Ｗ２２で示すように下向きに撓む。また、左側の振動検出センサ３０が矢印Ｗ１２で示すように下向きに撓む場合、右側の振動検出センサ３０が矢印Ｗ２１で示すように上向きに撓む。

【0041】

また、物体１００の振動が、２つの振動検出センサ３０の並び方向に振動伝搬部材１０の接触部１１を通過した際には、物体の振動の横波により、接触部１１が上下方向（振動伝搬部材１０及び支持台２０の配列方向）に変位する。この接触部１１の変位に伴って、２つの振動検出センサ３０に作用する圧力は互いに同符号となり、２つの振動検出センサ３０が撓む方向が互いに同じ向きになる。例えば、左側の振動検出センサ３０が矢印Ｗ１１で示すように上向きに撓む場合、右側の振動検出センサ３０も矢印Ｗ２１で示すように上向きに撓む。また、左側の振動検出センサ３０が矢印Ｗ１２で示すように下向きに撓む場合、右側の振動検出センサ３０も矢印Ｗ２２で示すように下向きに撓む。

【0042】

図７に例示した構成では、弾性的に撓み変形する振動検出センサ３０の一部が、振動伝搬部材１０と支持台２０との間に挟まれる。また、支持台２０の硬さは、振動検出センサ３０の撓み変形を阻害しない程度の硬さである。これにより、物体１００から振動伝搬部材１０に伝わった振動（圧力変動）に応じて、振動検出センサ３０を積極的に圧縮（伸長）させることができる。すなわち、振動検出センサ３０が物体１００の振動を高い感度で検出することができる。
また、図７に例示した構成では、支持台２０の硬さが、振動検出センサ３０の撓み変形に追従して変形する程度の硬さである。これにより、振動検出センサ３０が撓み変形した際に、支持台２０に起因して振動検出センサ３０がダメージを受けることを効果的に抑制できる。すなわち、振動検出センサ３０の保護を図ることができる。

【0043】

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態について、図８～図１０を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0044】

図８に示すように、第二実施形態の打撃検出デバイス１Ｄは、３つの振動検出センサ３０を有する。３つの振動検出センサ３０は、Ｚ軸方向（振動伝搬部材１０及び支持台２０の配列方向）に延びる軸線Ａ１を中心とする周方向に並ぶ振動伝搬部材１０の３つの部位の変形をそれぞれ検出する。
具体的に、第二実施形態の打撃検出デバイス１Ｄでは、第一実施形態と同様に、３つの振動検出センサ３０が振動伝搬部材１０と支持台２０との間に挟まれる。これら３つの振動検出センサ３０は、Ｚ軸方向に延びる軸線Ａ１を中心とする周方向に並んでいる。軸線Ａ１は、例えば錐体に形成された振動伝搬部材１０の軸線であってよい（図１参照）。

【0045】

各振動検出センサ３０は、周方向において隣り合う振動検出センサ３０の間隔が小さくなるように、Ｚ軸方向から見て扇状に形成されている。周方向における各振動検出センサ３０の開き角度は、１２０度である。
以下の説明では、３つの振動検出センサ３０を、第一振動検出センサ３０Ａ、第二振動検出センサ３０Ｂ、第三振動検出センサ３０Ｃ、と呼ぶことがある。

【0046】

第二実施形態の打撃検出デバイス１Ｄは、第一実施形態と同様に物体１００に取り付けられた状態で、振動伝搬部材１０の接触部１１が接触する物体１００の接触位置１０１において振動が通過する方向（振動の伝播方向）を特定することができる。以下、この点について説明する。

【0047】

第二実施形態の打撃検出デバイス１Ｄでは、演算部が、第一振動検出センサ３０Ａ及び第二振動検出センサ３０Ｂから出力された圧力値の和分と、第三振動検出センサ３０Ｃから出力された圧力値と、の差分（第一圧力差分）を演算する。これにより、図８においてＤ１方向（及びその逆方向）に伝播する振動の縦波を最も高い感度で検出することができる。演算される第一圧力差分の大きさは、振動が接触位置１０１に向けて伝播する方向（振動の伝播方向）が、Ｄ１方向（及びその逆方向）を基準として、接触位置１０１を中心に周方向にずれるにしたがって小さくなり、振動の伝播方向がＤ１方向（及びその逆方向）から周方向に±９０度ずれた位置で最も小さくなる。

【0048】

また、演算部は、第二振動検出センサ３０Ｂ及び第三振動検出センサ３０Ｃから出力された圧力値の和分と、第一振動検出センサ３０Ａから出力された圧力値と、の差分（第二圧力差分）を演算する。これにより、図８においてＤ２方向（及びその逆方向）に伝播する振動の縦波を最も高い感度で検出することができる。演算される第二圧力差分の大きさは、振動が接触位置１０１に向けて伝播する方向（振動の伝播方向）が、Ｄ２方向（及びその逆方向）を基準として、接触位置１０１を中心に周方向にずれるにしたがって小さくなり、振動の伝播方向がＤ２方向（及びその逆方向）から周方向に±９０度ずれた位置で最も小さくなる。

【0049】

また、演算部は、第一振動検出センサ３０Ａ及び第三振動検出センサ３０Ｃから出力された圧力値の和分と、第二振動検出センサ３０Ｂから出力された圧力値（第三圧力差分）と、の差分を演算する。これにより、図８においてＤ３方向（及びその逆方向）に伝播する振動の縦波を最も高い感度で検出することができる。演算される第三圧力差分の大きさは、振動が接触位置１０１に向けて伝播する方向（振動の伝播方向）が、Ｄ３方向（及びその逆方向）を基準として、接触位置１０１を中心に周方向にずれるにしたがって小さくなり、振動の伝播方向がＤ３方向（及びその逆方向）から周方向に±９０度ずれた位置で最も小さくなる。

【0050】

また、第二実施形態の打撃検出デバイス１Ｄでは、第一実施形態と同様に、演算部が、第一～第三振動検出センサ３０Ａ～３０Ｃから出力された圧力値の和分（圧力値の総計）を演算する。これにより、物体１００の接触位置１０１を通過する振動の横波を検出することができる。

【0051】

そして、第二実施形態の打撃検出デバイス１Ｄでは、物体１００の接触位置１０１から物体１００が打撃された打撃位置までの距離及び方向を特定することができる。以下、この点について説明する。

【0052】

前述した第一圧力差分、第二圧力差分、第三圧力差分のピーク値が現れる時間、すなわち、振動の縦波が物体１００の接触位置１０１に到達する時間は、同じである。演算部は、第一圧力差分、第二圧力差分、第三圧力差分のピーク値が現れる時間（縦波の到達時間）と、圧力値の総計のピーク値が現れた時間（横波の到達時間）との時間差を演算する。特定部は、演算部から出力された「時間差」、及び、物体１００における振動の伝搬速度（縦波及び横波の伝搬速度）に基づいて、図９に示すように、物体１００の接触位置１０１から打撃位置までの距離Ｌ１を特定する。

【0053】

演算部において演算された第一圧力差分、第二圧力差分、第三圧力差分の３つの出力値（圧力差分値）の大きさの比率は、物体１００の接触位置１０１に向かう振動の伝播方向（角度θの大きさ）に応じて所定の法則で変化する。特定部は、当該法則を利用することで、演算部から出力された第一圧力差分、第二圧力差分、第三圧力差分の３つの出力値（圧力差分値）の比率に基づいて、基準線ＲＬからの角度θを特定する。
例えば、第一圧力差分、第二圧力差分、第三圧力差分の３つの出力値（圧力差分値）の大きさの比率は、図１０に例示するように角度θに応じて変化する。図１０においては、符号ＰＤ１が第一圧力差分、符号ＰＤ２が第二圧力差分、符号ＰＤ３が第三圧力差分、をそれぞれ示している。これにより、これら３つの出力値ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３の比率に基づいて、角度θを特定することができる。
これにより、振動の伝播方向、すなわち接触位置１０１を基準とした打撃位置の方向を特定することができる。なお、図９においては、接触位置１０１から延びる基準線ＲＬの方向が、Ｄ１方向に対応しているが、これに限ることはない。
以上のようにして、物体１００の接触位置１０１から打撃位置までの距離及び方向を特定することができる。すなわち、打撃位置１０３を特定することができる。

【0054】

図９に例示するように、第二実施形態の打撃検出デバイス１Ｄは、第一実施形態と同様にＺ軸方向（物体１００の厚さ方向）から見て、物体１００の中央領域から離れた周縁領域において物体１００に取り付けられることが好ましい。

【0055】

第二実施形態の打撃検出デバイス１Ｄによれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、第二実施形態の打撃検出デバイス１Ｄでは、３つの振動検出センサ３０は、Ｚ軸方向（振動伝搬部材１０及び支持台２０の配列方向）に延びる軸線Ａ１を中心とする周方向に並ぶ振動伝搬部材１０の３つの部位の変形をそれぞれ検出する。これにより、物体１００の接触位置１０１を通過する物体１００の振動の伝播方向が様々であっても、振動の縦波を検出することができる。

【0056】

また、第二実施形態の打撃検出デバイス１Ｄでは、前述したように物体１００における打撃位置１０３を特定することができる。これにより、物体１００における打撃位置（打撃領域）に応じて、異なる音色の電子音を出力部５０から出力することができる。

【0057】

第二実施形態において、周方向に並ぶ振動検出センサ３０の数は、例えば４つ以上であってもよい。周方向に並ぶ振動検出センサ３０の数が多い程、物体１００の接触位置１０１を通過する振動の伝播方向を高い精度で特定することができる。ただし、振動検出センサ３０の数が過度に増えると、演算部における演算量が増えることで、物体１００を打撃してから電子音が出力されるまでの時間が長くなってしまう。このため、振動検出センサ３０の数は、過度に増やさないことが好ましい。

【0058】

上記した第二実施形態のように物体１００の打撃位置を特定することは、第二実施形態の打撃検出デバイス１Ｄに限らず、例えば２つの振動検出センサ３０を備える第一実施形態の打撃検出デバイス１を用いて行うことも可能である。この場合、図１１、図１２に示すように、物体１００に第一実施形態の打撃検出デバイス１を２つ取り付ければよい。図１１、図１２において、２つの打撃検出デバイス１は、それぞれ物体１００の周縁領域に取り付けられる。２つの打撃検出デバイス１は、物体１００の周方向に並ぶように位置する。そして、一方の打撃検出デバイス１における２つの振動検出センサ３０の並び方向と、他方の打撃検出デバイス１における２つの振動検出センサ３０の並び方向と、が互いに直交している。

【0059】

図１１に示すように、周方向における２つの打撃検出デバイス１の間隔が小さい場合、一方の打撃検出デバイス１における２つの振動検出センサ３０だけが、中央領域から周縁領域に向かう方向（図１１において径方向）に並んでよい。
一方、図１２に示すように、周方向における２つの打撃検出デバイスの間隔を、周方向における角度で９０度とした場合、両方の打撃検出デバイス１における２つの振動検出センサ３０が、中央領域から周縁領域に向かう方向（図１２において径方向）に並んでよい。
図１１、図１２に例示するように配置された２つの打撃検出デバイス１を利用することにより、第二実施形態と同様の方法で、物体１００の各接触位置１０１から打撃位置までの距離及び方向を特定することができる、すなわち打撃位置１０３を特定することができる。

【0060】

また、図１１、図１２に例示するように配置された２つの打撃検出デバイス１を利用する場合には、例えば、第一実施形態で示した手法を利用することで、打撃位置１０３を特定することもできる。すなわち、特定部が、第一実施形態と同様に、各打撃検出デバイス１が接触する物体１００の接触位置１０１から打撃位置を含む円弧状の領域１０２Ａ，１０２Ｂまでの距離Ｌ０Ａ，Ｌ０Ｂを特定する。そして、特定部は、これら２つの円弧状の領域１０２Ａ，１０２Ｂが交わる点を打撃位置１０３として特定する。

【0061】

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。

【0062】

本発明において、振動検出センサ３０が振動伝搬部材１０に接触する場合、振動検出センサ３０は、少なくとも接触部１１を除く振動伝搬部材１０の表面に接触すればよい。また、２つの振動検出センサ３０が振動伝搬部材１０及び支持台２０の配列方向に交差する方向に並んでいればよい。振動検出センサ３０は、例えば振動伝搬部材１０のうち支持台２０との間に挟まれない部位に接触してもよい。振動検出センサ３０は、例えば図１３に示すように、錐体に形成された振動伝搬部材１０の側面１３に接触してもよい。

【0063】

本発明において、複数の振動検出センサ３０は、少なくとも振動伝搬部材１０の互いに異なる複数の部位の変形を検出できればよく、例えば振動伝搬部材１０に接触しなくてもよい。振動検出センサ３０は、例えば非接触で振動伝搬部材１０の変形を検出するセンサであってもよい。

【符号の説明】

【0064】

１，１Ｄ…打撃検出デバイス、１０…振動伝搬部材、１１…接触部、１２…対向部位、２０…支持台、３０…振動検出センサ、４０…処理部、５０…出力部、１００…物体、Ａ１…軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】