ピックアップ　の 　 　ミニ雑学

音楽をプレイするのに欠かせないものの一つ、それは、エレキ・・・を除いては語れません。

その、原点にあるものが、ピックアップ・・・です。

楽器の音を拾う・・・、まさに、ピックアップです。

このコーナーでは、ピックアップの種類、何時ごろから使われたのか、その歴史、更に、簡単な動作原理などをご紹介しました。

科学・・・と言うほどのことも無いので、雑学・・・とさせていただきました。

実際には、ここでご紹介するものより前、1920年代には、個人的には作った人もいたとは思いますが、今となっては、当時、特許などが取得され、メーカーとしての生産が始まったものを、最初のもの・・・と考えて良いと思います。

上の図をクリックしてご覧下さい。

エレキギターメーカーの老舗、Rickenbacker リッケンバッカー社の、George Beauchamp が1934年に出願した、エレキギターの特許の明細書です。　　今から、約７０年前です。（特許の出願の名称は、Electrical String Musical Instrument：エレキ弦楽器 ）。

私が子供の頃・・・それは、当然、戦後のことですが、日本でも、ハワイアンギターなどのエレキギターは流行っていましたが、今のようなエレキギターは殆ど一般にはありませんでした。　エレキギターが一般の人の目に留まり、ああいう音が出るのだ・・・と実感が湧くようになったのは、あの、ビートルズの時代 (1960年代) やベンチャーズの、あの、てけてけてけてけ・・・からだと思います。

エレキギターは、メーカーで最初に特許がとられ生産が始まってから、約３０年経って、一般的に広まったと言う感じです。

George Beauchamp は、ボードビルプレーヤー（ボードビリアン）でもあり、バイオリンも弾けば、スチールギターも弾く・・・と言う芸達者な人だったようです。　彼は、その後アグレッシブに、エレキバイオリンや、エレキベースの特許も取得しています。

エレキバイオリンの特許

エレキベースの特許

彼が作った(特許取得) の、エレキバイオリンが最近発見され、売りに出されています。　 上の記事をご覧下さい。

エレキギターのピックアップの話に戻りますが、George Beauchamp は、始めは、マイクロフォン(注1)をギターに組み込んだものや、当時、普及し始めていた蓄音機のピックアップの針を取り去って、そこにスチール弦を取り付けたようなピックアップなど、色々と試行錯誤していたようですが、何れも上手く行かなかったようです。

(注1) 当時のマイクロフォンを想像してみてください。　昔の映画に登場する電話機・・・、 あの、大声で喋らないと話が伝わらない・・・電話機のマイクでした。　今のコンデンサーマイクような超小型のものは無かった時代ですので、上手く行かないのは当然です。

彼はその頃、夜学に通い(注2)、エレクトロニクスの勉強をしていた・・・とあります。　1930年代当時、エレクトロニクスの授業では、「磁界の中で、磁気を帯びる金属が動くと、磁界の中に置かれたコイルに電流が流れる・・・」という、電磁気学の理論を教えていたようです。

George Beauchamp は、この原理に目をつけ、自宅の台所で、夜通し試作・実験を続け、その結果が、上でご紹介した特許出願に至ったものです。　プロトタイプは、Frying Pan Electric Guitar、まさに、フライパン形のギターでした。

(注2)夜学に通い・・・と言うこと。　昔の日本では、「夜学に通う・・・」と言うと、苦学の代名詞のような印象がありましたが、当時のアメリカでは、（少なくとも、1970-80年代 まで、あるいはそれ以降でも）　全くそう言う印象は有りません。　昼間の仕事上の必要な知識を更に広げるため、あるいは、自分のキャリャを更に高め、もっと上級な仕事に就くため、など、夜学に通う・・・のは、勤勉家の代名詞のようなものでした。

マグネテックピックアップ　と　その動作原理

上でご紹介した特許出願の、ピックアップの部分を拡大して見てみましょう。　上の図面を、実態図にすると、下のような形になります。a

George Beauchamp が用いたマグネット（永久磁石）は、誰でも、子供の頃に、砂の中から砂鉄を集める遊びに使ったことのあると思いますが、あの馬蹄形磁石 ( horseshoe shaped magnet )です。　二つの馬蹄形磁石（２２）を図のように置き、その上に６本の鉄のポールピース（３５）を立てています。　６本の鉄のポールピースをぐるぐる巻きにするような１ケのコイル（Ｃ）が巻かれています。　ギターの６本の弦（１１）は、鉄製で、各ポールピース（３５）の上を通っています。

マグネット（永久磁石）には、Ｎ極とＳ極がある事はご存知と思いますが、Ｎ極からＳ極へ向う磁力線（磁束）が作られ、磁界（磁場）が作られます。　上の、Fig.9 Fig.10 の、細い線 F, Lが磁束の流れ方の様子を示しています。　磁束の流れは、永久磁石の中が一番多く、その流れは、弦（１１）とポールピース（３５）を通って、また磁石の中に戻っています。　強力な磁石であればあるほど、このときの磁束の本数は多くなり、強力な磁界の強さが得られると考えておいてください。

エレキギターに使用する弦（１１）は、鉄製（磁性体）の弦が使われます。　（低音の弦には、重量を重くするために、周囲に銅線が巻かれていますが、中の芯線は鉄製です）　従って、鉄製（磁性体）の弦の中も、磁束は流れます。　弦が振動すると、それにつれて、磁束の流れも変わり、磁束に強弱の振動が発生します。　これは、Fig.10 に示されるように、ポールピース（３５）の中を流れる磁束に強弱の振動が発生することになります。

６本の鉄のポールピースをぐるぐる巻きにするような１ケのコイル（Ｃ）が巻かれていますので、それぞれのポールピース（３５）の中を流れる磁束に強弱が発生すると、それに従って、コイル（Ｃ）に電流が流れることになります。

この電流をアンプで増幅して、スピーカーから音を出すと、あの、エレキギターの音が聞こえる・・・と言うのが、マグネティックピックアップの動作原理です。

マグネティックピックアップ と言うのは、楽器の振動する音を拾っているものではなく、あくまで、弦の振動を、電磁気的な振動に変えて、音として表現するものですので、楽器の生の音ではありませんが、それなりに効果的な音色が楽しめるものです。

George Beauchamp が用いたマグネット（永久磁石）は、馬蹄形磁石 ( horseshoe shaped magnet )ですが、それは、当時は強力な磁石が無かったため、弦の近くに磁束を導くためには、どうしてもＮ極側を弦の上に配置する必要があったからです。　始めの頃のピックアップに使われたマグネット（ 永久磁石）の材料は、タングステン・スチールが使われた・・・とありますが、ものすごく高価なため、すぐに使われなくなった・・・とあります。

リッケンバッカー初期製品のピックアップ

暫くは、この形のマグネティックピックアップが製品化され、上でご紹介した、エレキバイオリンや、エレキベースの他にも、色々なエレキ楽器が作られたようです。

アコースティック／エレキギター

エレキハープ

この、アコースティック／エレキ ギターは、半世紀以上前、1941年（太平洋戦争が始まった年）のものですが、　マグネティックピックアップは、取り付け、取り外し出来るタイプに改良されています。　全く、今の物と殆ど変わり無い感じです。　マグネティックピックアップのみの単品も販売されました。

今のマグネティックピックアップ には、馬蹄形磁石 ( horseshoe shaped magnet )は使われていません。　それは、当時よりずっと強力なマグネット（ 永久磁石）が作れるようになったからです。

ストラトキャスターピックアップ

ギブソンハムバッカーピックアップ

上の図は、エレキギターの代表的なマグネティックピックアップ の構造図です。　左の、ストラトキャスターピックアップには、ポールピース自身が丸棒状のマグネット（ 永久磁石）で作られています。　マグネットは、アルニコ と言うの材料が使われています。

この、アルニコ と言うの材料がピックアップに最初に使われたのは、1948年　Fender の　Broadcaster と言うエレキギターでした。　このギターは、その後すぐに名前を変えて、今でも続いている、あの、Telecaster です。

　右の、ギブソンハムバッカーピックアップは、ピックアップがＡＣ電源などからの "ハム"雑音を拾わなくするために、２つのコイルを用いて、"ハム"雑音を打ち消しあうように作られている、ハムバッカータイプのピックアップですが、この場合は、マグネット（ 永久磁石）は板状のものが使われています。　ギブソンハムバッカーピックアップの場合も、マグネットは、アルニコ と言うの材料が使われました。

強力な磁石と言うのは、小さな形状でも、必要とする磁束の本数 が確保でき、強力な磁界の強さが得られるものです。　下の図をご覧下さい。

上の図は、マグネット（ 永久磁石）の強さを示すもので、　３種類の異なる材料の特性を示しています。

アルニコ と言うの材料は、その名の通り、アルミ、ニッケル、コバルト、銅、それに鉄などの金属を溶かして、合金として作る磁性材料で、古くから磁石の材料として使われて来ました。

フェライト と言うの材料は、1960年代に入ってから盛んに使われ始め、現在、モーター、ＣＤやＤＶＤのアクチュエーター、ＡＶ機器、家電品など、色々な用途に沢山使われている材料です。　フェ・・・と言うのは、鉄と言うことですが、Fe2O3 いわゆる、錆びた鉄（正確には、酸化鉄）を粉末にして、それを型に入れて固めて、それを焼結して（焼いて）作った磁石です。ギターのピックアップに使われているかどうかは、定かではありません。

上の図で、Nd-Fe-B 焼結、Sm-Co 焼結　などは、希土類磁石　と呼ばれるもので、1970年代に入ってから急速に使われ始めた磁性材料です。　なぜ、希土類磁石　と呼ばれ るか・・・と言うことですが、　土の中に、ほんの僅かしか（希にしか）存在しない、Nd （ネオジミューム）や　Sm （サマリューム）などの希土類金属が原料として使われるからです。　この磁性材料も、上の フェライト と同じように、粉末にして、それを型に入れて固めて、それを焼結して（焼いて）作る磁石です。　現在では、電子機器、産業用各種機器に、非常に沢山使われるようになりました。

希土類　のことを、英語では、Rare Earth と言います。　日本語では、Rare：希れに、Earth：土の中にある　です。

上の図を見る限り、なんとなく、この希土類磁石　は、他の２つに比べると、すごく強力そうだなー・・・と言うことはお分かりいただけると思います。　簡単にご説明しますと、上の図の縦軸の磁束密度　が大きい磁石の場合、磁石の断面積を小さくしても、同じ強さの磁石が作れる・・・と言うことになります。　また、横軸の磁界の強さ　が大きいということは、磁石の長さを短くしても同じ強さの磁石が作れる・・・と言うことになります。　すなわち、希土類磁石　を使うと、マグネット（ 永久磁石）を小さく作れるということになります。

磁石を小さくした変わりに、コイルを沢山巻いて（通常、細い銅線を何千回も巻きます）、鋭い高音を出せるようにしたり、出力レベルを大きくしたマグネティックピックアップ なども作れるようになりました。

古い原理のもの、

例えば、アンプなどの例でも、真空管を使ったアンプは、柔らかい・温かみのある音が楽しめますが、更に、時代とともに進歩した新しい素材やテクノロジー（例えばデジタルオーディオアンプなど）を使うと、立ち上がりの鋭い・パワフルな音が楽しめます。

それと同じように、古くから使われてきた、アルニコ を使ったマグネティックピックアップ は、今でもそれなりの音色があり、楽しめますが、更に、希土類磁石　Rare Earth を使ったマグネティックピックアップ では、今までに無い別な効果や趣も楽しめると思います。

これが、時代と共に進化するテクノロジーだと思います。　こちらでご紹介しております、マグネティックピックアップ のうち、、

Neo-D シングルコイルピックアップ は、その名の通り、

希土類磁石　Rare Earth の Neodymium (Nd-Fe-B 焼結)マグネットを使ったものです。　更に、作りの上での工夫は、低音弦用のマグネットの磁界の強さを、高音弦より強くすることによって、豊かな低音と同時に、張りのある高音を一つのマグネティックピックアップ でバランス良く両立させるような工夫がなされています。

さすが、　FISHMAN  の　ピックアップシステム　 です。

FISHMAN Pickups

の場合も、希土類磁石　Rare Earth の Neodymium (Nd-Fe-B 焼結)マグネットが使われていて、Neo-D シングルコイルピックアップと同じような構造的な工夫がなされています。

この辺の工夫が、アコースティックギター用の、サウンドホールピックアップの工夫かも知れません。

ピエゾピックアップ　と　その動作原理

ピエゾピックアップと言うのは、材料に特殊なセラミックス（結晶）が使われています。　この、「特殊なセラミックス（結晶）」は、それに、力を加えると、電圧が発生したり、逆に、セラミックス（結晶）に電圧を加えると、結晶が変形する性質を持ったものです。　このセラミックス（結晶）が、ピエゾ　と呼ばれます。

下の図をご覧下さい。

この図は、力を加えると、電圧が発生する様子を表しています。　何もしない時は、結晶の中にバラバラに＋と−の電荷（電気を帯びた粒子のようなもの）がありますが、結晶に力（圧力）を加えると、その＋と−の電荷は、どちらかの表面に集まります。　大きな圧力が加わると、電荷が沢山集まり、大きな電圧となって現れます。　すなわち、この「特殊なセラミックス（結晶）」を、楽器の良く振動する部分に取り付けて楽器を演奏すると、その振動を電圧として取り出すことが出来ます。　

すなわち、楽器の響板などに直接取り付けて、音をピックアップする原理ですので、コンタクトピックアップとも呼ばれます。

楽器のピックアップでないもので、身近な使用例は、￥１００ライターの着火部に組み込まれています。　ばねの力で、「特殊なセラミックス（結晶）」が衝撃的に叩かれると、10,000 ボルト近い、凄く大きな電圧が発生します。　その電圧を、電極で放電させ、火花にしてライターのガスを着火しているものです。　試しに、何らかの方法で電極を触って見てください。凄く、ビリビリと感電します。ご注意下さい。

ピエゾとは、ギリシャ語の、"piezein"と言うことで、”圧力”と言う意味だそうです。

ピエゾと言う「特殊なセラミックス（結晶）」には、電圧を加えると、結晶が変形する性質もありますが、これは、電圧を加えると音がでる装置・・・すなわち、スピーカーなどに使われています。　非常に小型で、薄いスピーカーが作れます。　紙一枚の厚さのスピーカーなども作られています。　子供の頃に作った、鉱石ラジオのイャホーンでは、凄く小さな音でしか聴けませんでしたが、あのイャホーンもピエゾ式のものでした。

ピエゾピックアップの出力電圧は、大変小さいために、通常は、それを増幅するために、プリアンプ を使う必要があります。

ピエゾピックアップの出力電圧はとても小さいのですが、ピックアップの構造は大変簡単に作れます。　（原理的には、結晶の両端に電極を貼り付け、それからリード線を出したもの）

K&K ピックアップ　のように、一つのピックアップで、楽器の音すべてをピックアップしよおとする物のほかに、

最近では、楽器の弦の数に対応して、一本の弦に一つのピエゾを組み込んだ、ビルトインタイプのピエゾピックアップが作られ始めました。

iBEAM  ACTIVE  Folk　フォークギターピックアップ などが、それに当たります。　（一つのピックアップユニットの中に、それぞれの弦に対応してピエゾが組み込まれています）

Barbera Transducer System の、バイオリンやチェロ用のピックアップは、駒の中に、各弦に対応して、４ケのピエゾが組み込まれています。

このような、ビルトインタイプのピックアップは、 それぞれの弦の音を確実に拾ってくれますので、大変、原音に近い、楽器そのものの音を再現してくれます。　

コンデンサーマイク　と　その動作原理

コンデンサーマイクと言うのは、二枚の電極を向き合わせて、コンデンサーを形成して、一方の電極を極薄い、振動する膜で作ることによって、その振動を電気的な出力に変換するものです。

下の図をご覧下さい。

振動板は表面に電荷を貯めることの出来る薄い膜で作られます。　また、ピィーンと張ってあり、空気の振動につれて、忠実に膜が振動します。　もう一方の、固定電極は、通常は穴のあいた金属の板が使われますが、（穴が明いていないと、中の空気が邪魔をして、振動板が忠実に振動しなくなるためです・・・要は、エァー抜きのために穴が明いています）　

コンデンサーマイクの振動板は、非常に薄い、軽い材料で作られますので、空気の振動に大変良く反応します。　これは、低い周波数から耳に聞こえない程の高い周波数の音まで、忠実にピックアップできます。　従って、周波数特性が良い・・・と特性を持っています。

振動板と固定電極の二つの電極の間に、電圧をかけておいた状態で、振動板が振動して、両方の電極の間の距離が変化すると、コンデンサーの値（容量と言います）が変化します。　それにつれ、電極から引き出されているリード線に振動の大きさに従った電圧が現れます。　この電圧を音としてスピーカーで再現するものです。

通常、マイクロフォンとして使われる、コンデンサーマイクの場合は、振動板と固定電極の間に、電荷を貯めておくために、両方の電極に４８Ｖ程度の高い電圧を掛けておきます。

ギター用のコンデンサーマイクや、ラジカセやＭＤなどの録音用に使う小型のコンデンサーマイクの場合は、１．５−９Ｖ程度の、比較的低い電圧でも、振動板と固定電極の間に、多くの電荷を貯めておけるよう、振動板と固定電極の間に　エレクトレット　と言う、難しい用語になりますが、誘電体　と言う特殊な材料が挿入されています。　このような、コンデンサーマイクは、エレクトレットコンデンサーマイクと呼ばれます。　

ギター用のコンデンサーマイクは、エレクトレットコンデンサーマイクが殆どです。　この場合、予め、振動板と固定電極の二つの電極の間に掛ける電圧は、１．５−９Ｖ程度で済みますので、小さなボタン電池などで済みます。

エレクトレットコンデンサーマイクの場合も、出力電圧は大変小さいため、通常は、それを増幅するために、プリアンプ を使う必要があります。

このタイプのピックアップは、空気の音を拾って、その振動そのものを出力しているものですので、これは本物の、生の音です。　

通常は、コンデンサーマイクだけで使われることは少なく、

上でご紹介した、Fishman Rare Earth Custom BLEND のように、

マグネティックピックアップ の音と、このコンデンサーマイクの音を、ブレンド　（混ぜて使う）して使うか、ピエゾピックアップの音とブレンド　して使うことが一般的です。

コンデンサーマイク は、小指の爪程度の大きさしかありませんので、ギターなど、楽器の中に入れて使うことも出来ますし、また、弦の上に置いて、弦や表板の音を直接拾うことも出来ます。

従って、このような組み合わせの場合、再現したい音の好みに応じて、色々な音色でピックアップできることになります。

このマイクも、アコースティック楽器には、大変良くあうマイクです。

　

コンデンサーマイクロフォン　ATL180

このマイクは、楽器の音を、楽器のすぐ近くで、直接拾うことを目的に作られたマイクです。

高耐入力 (最大入力音圧 149dB SPL)　のため、楽器のすぐそば置いても、歪の無い音を拾うことが出来ます。


周波数特性も、50-17,000Hz と大変良く、チェロの低音も、バイオリンの高音も、大変忠実に拾ってくれます。

中味は、こんな小さなマイクです


小型・軽量、専用のマイクフォルダーのクリップで、楽器の何処にでも取り付けできます。

こちらでご紹介しています。

をお読み頂き、有り難う御座いました。

工房ミネハラ
Mineo Harada

Updated:2005/9/30