传感器输出装置、音响输出装置及乐器的制作方法

本发明涉及具备具有多孔性树脂的压电元件的传感器输出装置、音响输出装置及具有该音响输出装置的乐器。

背景技术：

以往，已知一种振动检测传感器，其安装于振动检测对象物的振动部分，能够对该振动部分的振动进行检测而作为电信号进行输出。另外，作为如上所述的振动检测传感器，已知利用在多孔性树脂膜的两面设置有电极层的压电元件的传感器(例如，参照专利文献1)。

如上所述的具备具有多孔性树脂的片状的压电元件的传感器，由于在厚度方向柔软，因此适于振动的检测，另外由于轻且薄，因此不会对振动检测对象物的振动造成影响。因此，如上所述的具备具有多孔性树脂的压电元件的传感器，例如优选用作对振动及声音这两者进行检测的乐器用的拾音器。

专利文献1：日本特开2010－89495号公报

但是，具备具有多孔性树脂的压电元件的传感器，灵敏度的温度依赖性高，传感器的输出电平根据周围温度而大幅地变动。因此，例如用作乐器用的拾音器的情况下，由于舞台上的照明等而传感器的温度上升，传感器的输出电平有时大幅地变动。

技术实现要素：

本发明就是鉴于上述的情况而提出的，其目的在于提供传感器输出装置、音响输出装置及具有该音响输出装置的乐器，所述传感器输出装置具有传感器，该传感器具备具有多孔性树脂的压电元件，所述传感器输出装置能够实现对由温度变化引起的输出电平的变动进行抑制的温度补偿。

为了解决上述课题，本发明提出了以下的手段。

本发明的第一个方式所涉及的传感器输出装置具有：传感器，其具备压电元件，该压电元件具有多孔性树脂；以及输出电路，其具有将所述传感器的输出接地连接的热敏电阻。

另外，本发明的第二方式所涉及的传感器输出装置具有：传感器，其具备压电元件，该压电元件具有多孔性树脂；以及输出电路，其具有在反馈电路连接有热敏电阻的运算放大器。

发明的效果

根据本发明，提供传感器输出装置及具有该传感器输出装置的乐器，所述传感器输出装置具有传感器，该传感器具备具有多孔性树脂的压电元件，所述传感器输出装置能够实现对由温度变化引起的输出电平的变动进行抑制的温度补偿。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的传感器输出装置的框图。

图2是该传感器输出装置的传感器的侧视图。

图3是表示该传感器输出装置的传感器的温度和传感器灵敏度的关系的图形。

图4是表示该传感器输出装置的传感器用输出电路的热敏电阻的温度和电阻值的关系的图形。

图5是表示该传感器输出装置的传感器用输出电路的热敏电阻的温度和分压电路的输出电压的关系的图形。

图6的表示该传感器输出装置的温度和输出信号的电压电平的关系的图形。

图7是表示本发明的第二实施方式所涉及的传感器输出装置的框图。

图8是表示该传感器输出装置的传感器用输出电路的温度和放大器增益的关系的图形。

图9是表示该传感器输出装置的温度和输出信号的电压电平的关系的图形。

图10是本发明的第三实施方式所涉及的原声吉他用的音响输出装置的框图。

标号的说明

100、100b…传感器输出装置，1…薄片传感器(传感器)，11…压电元件，12…驻极体化膜，13…电极层，13a…第1电极层，13b…第2电极层，14…输出端子，2、2b…传感器用输出电路(输出电路)，21…运算放大器，22、22b…热敏电阻，23…第一电阻，24…第二电阻，25…第三电阻，200…音响输出装置，300…压电传感器输出装置(第二传感器输出装置)，3…压电传感器(第二传感器)，4…压电传感器用输出电路(第二传感器用输出电路)，400…信号处理部

具体实施方式

(第一实施方式)

下面，参照图1至图6，对本发明的第一实施方式所涉及的传感器输出装置100进行说明。此外，为了容易察看附图，将各结构要素的厚度、尺寸的比率适当进行了调整。

图1是表示传感器输出装置100的框图。

传感器输出装置100如图1所示，具有薄片传感器1和传感器用输出电路2。薄片传感器1和传感器用输出电路2收容于一个框体。

图2是图1所示的薄片传感器1的侧视图。

薄片传感器(传感器)1是具备片状的压电元件11的传感器，该片状的压电元件11具有多孔性树脂。压电元件11如图2所示，在驻极体化膜12的两面重叠载置有电极层13(第1电极层13a及第2电极层13b)。

驻极体化膜12是具有多孔性树脂的片状的膜，是例如使非反应性气体在加压条件下将在多孔质层的至少单面设置有电解层的树脂膜渗透，接下来对在非加压条件下实施了加热处理的多孔性树脂膜实施直流高电压放电处理而进行驻极体化而得到的(参照日本特开2010－89495号公报)。

将在内部包含能够确保电荷的多孔质层的多孔性树脂膜进行驻极体化而得到的驻极体化膜12，能够长时间稳定地保持电荷。

驻极体化膜12已知示出压电效果，能够使用于振动测定、振动控制、声音的产生、声音的检测等。因此，驻极体化膜12能够活用其轻量性，使用于扬声器、耳机、传声器等音响设备的振动件、柔性片状的压力传感器等。

电极层13如图2所示，重叠载置于驻极体化膜12的两面(第1电极层13a及第2电极层13b)。第1电极层13a及第2电极层13b分别与引线(未图示)连接，该引线的一者与输出端子14连接，另一者接地连接。作为第1电极层13a及第2电极层13b的形成材料，只要具有导电性，则并不特别受到限定，例如举出铝、银等各种金属、这些金属的合金、碳等。

如上所述的具备具有多孔性树脂的压电元件11的薄片传感器1，由于在厚度方向柔软，因此适于声音的检测，另外由于轻且薄，因此不会抑制乐器的振动。因此，薄片传感器1优选用作对振动及声音这两者进行检测的乐器用拾音器。此外，“声音”是指经由空气传播的空气的疏密波，“振动”是指在固体中传输而传播至传感器为止的振动。

图3是表示薄片传感器1的温度和传感器灵敏度的关系的图形。

薄片传感器1如图3所示，根据材料的特性，温度越高则传感器灵敏度变得越高，来自薄片传感器1的输出信号的电压电平上升。温度依赖性为+0.2db/℃左右。在将传感器输出装置100用作乐器用拾音器的情况下的使用温度范围即从0℃至50℃左右为止的范围中，薄片传感器1具有线性的温度依赖性。

传感器用输出电路2如图1所示，具有：运算放大器21、热敏电阻22、第一电阻23、第二电阻24、以及第三电阻25。第一电阻23、第二电阻24及第三电阻25是电阻器。此外，在图1所示的框图中，仅示出主要的电子部件，关于电容器、电阻等电子电路所需的部件，由于是与本实施方式的效果没有直接关系的部件，因此进行了省略。

热敏电阻22是相对于温度变化而示出大的电阻变化的电阻器。热敏电阻22是通常的热敏性电阻器(thermallysensitiveresistor)。热敏电阻22的种类并不特别受到限定。热敏电阻22只要具有负的温度系数即可，例如是ntc型热敏电阻。

图4是表示热敏电阻22的温度和电阻值rs的关系的图形。

热敏电阻22如图4所示，具有如果温度升高，则电阻值rs变小的电阻温度特性。在将传感器输出装置100用作乐器用拾音器的情况下的使用温度范围即从0℃至50℃左右为止的范围中，热敏电阻22具有线性的电阻温度特性。

热敏电阻22及第一电阻23形成对从薄片传感器1的输出端子14输入的电信号的电压进行分压的分压电路。分压电路的输出电压vout是由第一电阻23的电阻值r1和热敏电阻22的电阻值rs之比决定的。如果将来自薄片传感器1的输出端子14的输入电压设为vin，则分压电路的输出电压vout成为r1/(r1+rs)×vin。

此外，即使在没有第一电阻23的情况下，如果配置为热敏电阻22将薄片传感器1的输出端子14接地连接，则上述的分压电路也起作用。

图5是表示热敏电阻22的温度和分压电路的输出电压的关系的图形。

热敏电阻22如图4所示，如果温度升高，则电阻值rs变小。因此，在输入电压恒定的情况下，如果温度升高，则分压电路的输出电压降低。

运算放大器21对从薄片传感器1的输出端子14输入的电信号进行放大。从输出端子14输出的电信号，经由由热敏电阻22及第一电阻23形成的分压电路和第二电阻24而与运算放大器21的反转输入端子(－)连接。运算放大器21的非反转输入端子(+)接地连接。运算放大器21的输出信号经由由第三电阻25构成的反馈电阻，与运算放大器21的反转输入端子(－)连接。

如上所述构成的传感器用输出电路2，构成所谓的反转放大电路，对输入信号进行放大并反转输出。在这里，传感器用输出电路2并不限定于反转放大电路。传感器用输出电路2也可以是具有通过反馈电路实现的反馈，对输入信号进行放大的电路，例如是非反转放大电路。

此外，运算放大器21的种类并不特别受到限定。为了对来自薄片传感器1的输入信号进行放大，以来自薄片传感器1的输入电压的范围不是运算放大器21的饱和区域而包含于活动区域的方式对运算放大器21进行选定。

接下来，关于传感器输出装置100的温度变化时的动作进行说明。如果温度上升，则如图3所示，来自薄片传感器1的输出信号的电平上升。其结果，向分压电路输入的输入信号的电压电平上升。另一方面，如果温度上升，则从分压电路输出的输出电压，在输入电压恒定的情况下，如图5所示降低。

图6是表示传感器输出装置100的温度和输出信号的电压电平的关系的图形。在传感器输出装置100的温度上升，向传感器用输出电路2的输入信号的电压电平上升的情况下，由于通过分压电路引起的输出电压的降低，如图6所示，也能够抑制向运算放大器21的输入电压的变动，并且能够抑制传感器用输出电路2的电压电平的变动。

(第一实施方式的效果)

根据按照以上方式构成的本实施方式的传感器输出装置100，通过传感器用输出电路2能够实现对具备具有多孔性树脂的片状的压电元件11的薄片传感器1的由温度变化引起的输出电平的变动进行抑制的温度补偿。

另外，根据本实施方式的传感器输出装置100，传感器用输出电路2仅附加简单的电气电路，能够容易安装，另外，能够低价地安装。

关于薄片传感器1的传感器灵敏度的温度特性(参照图3)和由热敏电阻22形成的分压电路的温度特性(参照图5)，由温度引起的特性的变化的朝向相反。特别地，在将传感器输出装置100用作乐器用拾音器的情况下的使用温度范围即从0℃至50℃左右为止的范围中，薄片传感器1的传感器灵敏度的温度特性(参照图3)及由热敏电阻22形成的分压电路的温度特性(参照图5)，具有线性的温度特性。

因此，特别是在该使用温度范围中，传感器用输出电路2即使是简单的结构，也适于作为下述温度补偿起作用，即，对薄片传感器1的由温度变化引起的输出电平的变动进行抑制的温度补偿。

另外，根据本实施方式的传感器输出装置100，薄片传感器1和传感器用输出电路2收容于一个框体，薄片传感器1的周边温度和传感器用输出电路2的周边温度成为相同程度。因此，在上述的温度补偿中，无需考虑两者的周边温度不同的情况，温度补偿变得容易。

以上，参照附图对本发明的第一实施方式进行了详述，但具体的结构并不限定于该实施方式，还包含不脱离本发明的主旨的范围的设计变更等。另外，在上述的第一实施方式及以下所示的变形例中示出的结构要素能够适当地组合而构成。

(变形例1)

例如，在上述实施方式中，压电元件11是相对于使非反应性气体在加压条件下将在多孔质层的至少单面设置有电解层的树脂膜渗透，接下来对在非加压条件下实施了加热处理的多孔性树脂膜实施直流高电压放电处理而进行驻极体化的驻极体化膜12，重叠载置电极层13而形成的，但压电元件的形态并不限定于此。压电元件是在内部包含能够确保电荷的多孔质层的多孔性树脂膜，且只要示出压电效果即可。另外，压电元件的形状并不限定于片状，例如也可以是块状。

(第二实施方式)

下面，参照图7至图9，对本发明的第二实施方式所涉及的传感器输出装置100b进行说明。此外，为了容易察看附图，将各结构要素的厚度、尺寸的比率进行了适当调整。在以下的说明中，关于与已经说明的结构共同的结构，标注同一标号而省略重复的说明。

图7是表示传感器输出装置100b的框图。

传感器输出装置100b如图7所示，具有薄片传感器1和传感器用输出电路2b。薄片传感器1和传感器用输出电路2b收容于一个框体。

传感器用输出电路2b如图7所示，具有：运算放大器21、热敏电阻22b、第二电阻24和第三电阻25。第二电阻24及第三电阻25是电阻器。此外，在图7所示的框图中仅示出主要的电子部件，关于电容器、电阻等电子电路所需的部件，由于是与本实施方式的效果没有直接关系的部件，因此进行了省略。

运算放大器21对从薄片传感器1的输出端子14输入的电信号进行放大。从输出端子14输出的电信号，经由第二电阻24而与运算放大器21的反转输入端子(－)连接。运算放大器21的非反转输入端子(+)接地连接。运算放大器21的输出信号经由由热敏电阻22b及第三电阻25构成的反馈电阻，与运算放大器21的反转输入端子(－)连接。

如上所述构成的传感器用输出电路2b，构成所谓的反转放大电路，对输入信号进行放大并反转输出。在这里，传感器用输出电路2b并不限定于反转放大电路。传感器用输出电路2b也可以是具有通过反馈电路实现的反馈，对输入信号进行放大的电路，例如是非反转放大电路。

此外，运算放大器21的种类并不特别受到限定。为了对来自薄片传感器1的输入信号进行放大，以来自薄片传感器1的输入电压的范围不是运算放大器21的饱和区域而包含于活动区域的方式对运算放大器21进行选定。

热敏电阻22b与热敏电阻22同样地，是相对于温度变化而示出大的电阻变化的电阻器。热敏电阻22b是通常的热敏性电阻器(thermallysensitiveresistor)。热敏电阻22b的种类并不特别受到限定。热敏电阻22b只要具有负的温度系数即可，例如是ntc型热敏电阻。

热敏电阻22b及第三电阻25构成运算放大器21的反馈电路。热敏电阻22b和第三电阻25串联连接，因此反馈电路的电阻值rf成为将热敏电阻22的电阻值rs和第三电阻25的电阻值r2相加得到的值。

图8是表示输入信号电平恒定的情况下的传感器用输出电路2b的温度和放大器增益的关系的图形。

传感器用输出电路2b是反转放大电路，输出信号的放大率是由反馈电阻的电阻值rf相对于第二电阻24的电阻值r2的比(rf/r2)决定的。如果温度上升，则如图4所示，热敏电阻22b的电阻值rs降低，反馈电阻的电阻值rf也降低。因此，如图8所示，传感器用输出电路2b的放大器增益也降低。

此外，反馈电路的结构并不限定于串联连接的热敏电阻22b和第三电阻25的结构。反馈电路的结构只要是电阻值伴随温度上升而降低即可，例如，也可以是热敏电阻22b和第三电阻25并联连接的结构。

接下来，对传感器输出装置100b的温度变化时的动作进行说明。如果温度上升，则如图3所示，来自薄片传感器1的输出信号的电平上升。其结果，向传感器用输出电路2b输入的输入信号的电压电平上升。另一方面，如果温度上升，则传感器用输出电路2b的放大器增益，如图8所示降低。

图9是表示传感器输出装置100b的温度和输出信号的电压电平的关系的图形。在传感器输出装置100b的温度上升，向传感器用输出电路2b的输入信号的电压电平上升的情况下，由于传感器用输出电路2b的放大器增益的降低，如图9所示，也能够抑制传感器用输出电路2b的电压电平的变动。

(第二实施方式的效果)

根据按照以上方式构成的本实施方式的传感器输出装置100b，通过传感器用输出电路2b能够实现对具备具有多孔性树脂的片状的压电元件11的薄片传感器1的由温度变化引起的输出电平的变动进行抑制的温度补偿。

另外，根据本实施方式的传感器输出装置100，传感器用输出电路2b仅附加简单的电气电路，能够容易安装，另外，能够低价地安装。

关于薄片传感器1的传感器灵敏度的温度特性(参照图3)和传感器用输出电路2b的放大器增益的温度特性(参照图8)，由温度引起的特性的变化的朝向相反。特别地，在将传感器输出装置100b用作乐器用拾音器的情况下的使用温度范围即从0℃至50℃左右为止的范围中，薄片传感器1的传感器灵敏度的温度特性(参照图3)及传感器用输出电路2b的放大器增益的温度特性(参照图8)，具有线性的温度特性。

因此，特别是在该使用温度范围中，传感器用输出电路2b即使是简单的结构，也适于作为下述温度补偿起作用，即，对薄片传感器1的由温度变化引起的输出电平的变动进行抑制的温度补偿。

另外，根据本实施方式的传感器输出装置100b，薄片传感器1和传感器用输出电路2b收容于一个框体，薄片传感器1的周边温度和传感器用输出电路2b的周边温度成为相同程度。因此，在上述的温度补偿中，无需考虑两者的周边温度不同的情况，温度补偿变得容易。

(第三实施方式)

关于本发明的第三实施方式，参照图10进行说明。本发明的第三实施方式所涉及的原声吉他用的音响输出装置200具有传感器输出装置100。在以下的说明中，关于与已经说明的结构共同的结构，标注同一标号而省略重复的说明。

图10是原声吉他用的音响输出装置200的框图。

音响输出装置200如图10所示，具有：传感器输出装置100、压电传感器输出装置300和信号处理部400。

薄片传感器1安装于原声吉他的框体中的、作为振动板起作用的部分，用作对振动进行检测的原声吉他用拾音器。

压电传感器输出装置(第二传感器输出装置)300具有压电传感器3和压电传感器用输出电路4。

压电传感器(第二传感器)3是具有将振动变换为电信号的压电元件的传感器。压电传感器3通过被施加压力而产生电流的压电元件，从而能够将共鸣板等的物理性振动直接变换为音频信号。

压电传感器3也与薄片传感器1同样地，安装于原声吉他的框体中的、作为振动板起作用的部分，用作对振动进行检测的原声吉他用拾音器。

压电传感器用输出电路(第二传感器用输出电路)4，是具有对压电传感器3的微弱的输出信号进行放大的、例如运算放大器的输出电路。压电传感器3与薄片传感器1相比较，温度依赖性低，对压电传感器用输出电路4不需要进行特别的温度补偿。

信号处理部400接收传感器输出装置100的输出和压电传感器输出装置300的输出，将来自两个传感器的输出信号通过信号处理而变换为音响信号，并且对音响信号的电平进行调整(混频)而输出最终的音响信号。信号处理部400如果必要，也能够对音响信号施加音响效果。

信号处理部400可以由通过cpu及存储器构成的能够执行程序的计算机构成，另外，其一部分或者全部也可以由dsp等专用的硬件构成。

接下来，对原声吉他用的音响输出装置200的动作进行说明。

演奏者对原声吉他进行演奏，由此在原声吉他的框体的振动板装载的薄片传感器1及压电传感器3，对原声吉他的框体的振动板的振动进行检测。传感器用输出电路2及压电传感器用输出电路4将各自的传感器的输出信号输出至信号处理部400。信号处理部400对响信号的电平进行调整，输出最终的音响信号。

原声吉他用的音响输出装置200在由于舞台上的照明的照射等而原声吉他及音响输出装置200的周边温度上升的情况下，薄片传感器1如图3所示，温度越高则传感器灵敏度变得越高，来自薄片传感器1的输出信号的电压电平上升，因此需要温度补偿。

另一方面，压电传感器3与薄片传感器1相比较，温度依赖性低，在如上所述的情况下，针对来自压电传感器3的输出信号不需要进行温度补偿。

原本在传感器输出装置100的输出和压电传感器输出装置300的输出不进行温度补偿而输入至信号处理部400的情况下，信号处理部400考虑各传感器的温度依赖性，需要对音响信号的电平进行调整。

但是，通过传感器用输出电路2的温度补偿功能，能够适当地抑制薄片传感器1的由温度变化引起的输出电平的变动。因此，信号处理部400不考虑温度依赖性，就能够对从各传感器取得的音响信号的电平进行调整。

(第三实施方式的效果)

根据按照以上方式构成的本实施方式的音响输出装置200，在多个传感器(薄片传感器1及压电传感器3)具有不同的温度特性的情况下，在需要温度补偿的传感器的输出电路中，通过电气电路进行温度补偿，因此在对音响信号的电平进行调整时也无需考虑温度补偿。

另外，根据本实施方式的音响输出装置200，在将传感器输出装置100用作原声吉他用拾音器的情况下的使用温度范围即从0℃至50℃左右为止的范围中，与第一实施方式同样地，通过低价且简单的电气电路，能够适当地进行对薄片传感器1的由温度变化引起的输出电平的变动进行抑制的温度补偿。

以上，参照附图对本发明的第三实施方式进行了详述，但具体的结构并不限定于该实施方式，还包含不脱离本发明的主旨的范围的设计变更等。另外，在上述的第三实施方式及以下所示的变形例中示出的结构要素能够适当地组合而构成。

(变形例2)

例如，在上述实施方式中，音响输出装置200安装于原声吉他，用作拾音器，但音响输出装置200的安装对象乐器并不限定于此。音响输出装置200能够安装于例如将马林巴等的振动变换为声音的乐器而使用。

(变形例3)

另外，在上述实施方式中，与薄片传感器一起使用的第二传感器是压电传感器3，但第二传感器的方式并不限定于此。第二传感器是能够用作乐器用拾音器的传感器即可。

(变形例4)

另外，在上述实施方式中，在传感器用输出电路2中设置热敏电阻22而进行温度补偿，但温度补偿的方法并不限定于此。在与薄片传感器同一个框体中，设置能够对热敏电阻等的温度变化进行检测的元件、传感器，信号处置装置对温度变化进行检测，可以实施与薄片传感器的温度补偿相对应的信号处理。另外，作为上述实施方式的音响输出装置的辅助性功能，如果能够进行如上所述的处理，则能够更可靠地进行薄片传感器的温度补偿。

(变形例5)

另外，在上述实施方式中，原声吉他(乐器)具有薄片传感器1和压电传感器3，但搭载于原声吉他(乐器)的传感器的方式并不限定于此。原声吉他(乐器)可以仅具有薄片传感器1，也可以还具有除了薄片传感器1及压电传感器3以外的其他传感器。