CN1901121A - 电子键盘乐器的键操作检测装置 - Google Patents

Abstract

一种电子键盘乐器的键操作检测装置，其抑制伴随压键操作的反作用力的增加，以改善键触感。该键盘乐器的任何一个键的压下操作由检测装置的第一和第二相对应的检测器检测。检测器由外部弹性突起包围，每个检测器由内部弹性突起和从其开始向装置的基板延伸的可动部分组成。随着压键，第一检测器的可动部分与基板接触，其内部弹性突起变形以产生反作用力。随着进一步压键，与基板相接触的第二检测器的内部弹性突起变形以产生比第一检测器的反作用力小的反作用力。

Description

电子键盘乐器的键操作检测装置

技术领域

本发明涉及电子键盘乐器的键操作检测装置，该检测装置包括当执行压键操作时在产生反作用力的同时检测压键操作的检测器。

背景技术

传统上，已知一种键操作检测装置(开关装置)，该检测装置包括检测压键操作并随着该压键操作被移动构件所移动的检测器(开关)(参见例如日本特开平04-272626号公报)。该键操作检测装置设有两个检测器，每个检测器包括形成在基板上的固定触点和形成在由键致动器(key actuator)驱动的弹性施力(urging)构件上的可动触点。在压键操作时，这两个检测器的可动触点和固定触点有时差地接触。除了该弹性施力构件之外，还设有当通过压键操作按压时产生反作用力的弹性构件。

在该键操作检测装置中，每个检测器的弹性施力构件在压键操作时也产生反作用力。来自该检测器的反作用力的产生具有时差。来自检测器的反作用力被顺次添加到压键行程中，因此施加到键的载荷阶梯式增加。

当在上述键操作检测装置中没有充分考虑来自检测器的反作用力对键触感的影响时，键载荷中大的阶梯式变化引起与原声钢琴的键触感十分不同的键触感，导致不自然的、不令人满意的键触感。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种电子键盘乐器的键操作检测装置，该检测装置抑制反作用力随着压键操作特别是在压键行程后面阶段的增加，从而使得可以改善键触感。

为达到上述目的，根据本发明，提供一种电子键盘乐器的键操作检测装置，该电子键盘乐器具有布置成枢轴运动的多个键，该键操作检测装置包括：基板，其安装到该电子键盘乐器；安装部分，其安装到该基板；多个弹性突起，其从该安装部分突起，至少一个该弹性突起与该键中相关的一个对应；多个被驱动部，其设置在各个该弹性突起的一端部，并朝向该键延伸，当该键中相关的一个被按压操作时，至少一个被驱动部被按压；多个固定检测部件，其固定到该基板；多个可动检测部件，其布置成面对各该固定检测部件且可朝向和远离该基板运动；以及多个反作用力产生器，其对应各该可动检测部件而设置，每个反作用力产生器当与其相关的可动检测部件与该基板相接触时，向该被驱动部中对应的一个施加反作用力，其中：每个该固定检测部件与该可动检测部件中面对该固定检测部件的对应的一个构成检测对应的键的按压操作的检测器，为每个该键设置至少两个检测器，至少两个反作用力产生器与该至少两个检测器的至少两个可动检测部件相对应，以及该至少两个反作用力产生器中，其对应可动检测部件在按压键的前向行程中与该基板相接触的时刻晚的一个反作用力产生器产生较小的反作用力。

优选地，施加到被压键操作的键的压键载荷依照以下反作用力的总和而变化：由对应于被压键的键的至少一个弹性突起的变形产生的至少一个主反作用力，以及由对应于被压键的键的至少两个反作用力产生器产生的至少两个附加反作用力，并且该至少一个主反作用力和该至少两个附加反作用力的至少峰值的产生时刻和大小被调整成使得在如下时刻分别观察到的压键载荷在大小上相互基本相等，在该时刻中的每一个时刻，该至少一个主反作用力和该至少两个反作用力中对应的一个达到峰值。

优选地，该至少一个被驱动部由被压下操作的键压下。

优选地，每个键绕着设置在该电子键盘乐器中的键支点枢轴转动。

优选地，每个该固定检测部件包括形成在该基板上的固定触点，每个该可动检测部件具有布置在靠近该基板侧且形成有可动触点的一端。

优选地，每个该固定检测部件包括布置在该基板上的光耦合器；每个该可动检测部件具有在靠近该基板侧且形成有反射从该光耦合器发射的光的反射面的一端，且具有能与该基板接触的接触部分。

优选地，该至少一个弹性突起是围绕该至少两个检测器的外部弹性突起。

优选地，该至少一个弹性突起包括至少两个外部弹性突起，每个该外部弹性突起围绕该至少两个检测器中对应的一个。

更优选地，每个该反作用力产生器是形成在该外部弹性突起内部的内部弹性突起。

更优选地，每个该反作用力产生器是形成在该外部弹性突起内的内部弹性突起。

根据本发明，可抑制在压键行程的后面阶段由压键检测引起的反作用力的增加，以改进键触感。

此外，可使压键行程的中间阶段中的压键载荷均匀，从而获得优良的键触感。

从以下结合附图的详细说明中，本发明的以上和其它目的、特性和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是示出应用根据本发明第一实施例的键操作检测装置的键盘装置的侧面图。

图2是示出图1所示键开关的结构的截面图。

图3是示出在压键的前向行程中键行程和压键载荷之间关系的图。

图4A是示出应用根据本发明第二实施例的键操作检测装置的键盘装置的键开关的结构的截面图。

图4B是示出键开关的变形例的截面图，其中设有相互独立的两个外部弹性突起。

具体实施方式

下面，将参考示出本发明优选实施例的图详细说明本发明。

图1是应用根据本发明第一实施例的键操作检测装置的键盘装置的侧面图。

参考图1，该键盘装置被构造成设有多个键(在图1中仅由附图标记10示出一个键)的电子乐器，每个键布置成绕着设在框架12中的键支点14枢轴运动。基板13被固定到框架12。在该基板13上，设置键开关(仅以附图标记20示出一个)以对应键10的各个键。每个键10具有面向对应的一个键开关20且作为开关驱动部11的部分。键10在被压时绕键支点枢转，结果，键10的开关驱动部11按压键开关20。

虽然在图1中未示出，但该键盘装置设有多对键和键开关，每一对与示出的这对键10和键开关20在结构上相似。除了以10示出一个的白键之外，键还包括没有示出的黑键。除了键的形状和键的布置之外，黑键和对应的键开关与白键和相关的键开关相同。

图2是示出键开关20的结构的截面图。键开关20是触点时差型两接触响应开关，该开关由诸如橡胶构件等弹性构件组成。

参考图2，键开关20设置有基端21，从基端21起，多个腿部(leg portion)211向下延伸。基板13上形成有分别对应于每个腿部211的通孔131。键开关20的这些腿部211装配入通孔131，键开关20借此可安装到基板13。外部弹性突起22形成在键开关20的基端21上，以圆顶形状向上突起。该弹性突起22由易于弹性变形的外缘(outer skirt)24形成。键开关20包括从外部弹性突起22的上端向上延伸的被驱动部23。键10的开关驱动部11与键开关20的被驱动部23的上表面23a相接触，因此，当键10被按压时，被驱动部23的上表面23a由开关驱动部11向下驱动。

在外部弹性突起22的内部，设置有第一和第二内部弹性突起32和42。该突起32和42从键开关20的如下部分向下突起，在该部分附近，被驱动部23与外部弹性突起22相连接。第一和第二内部弹性突起32和42分别包括容易弹性变形的第一和第二内缘(innerskirt)34和44。第一内缘34形成得比第二内缘44厚。第一内缘34的较低部分34a是边缘34的最薄部分，比第二内缘44类似的较低部分44a厚。键开关20形成有从第一和第二内部弹性突起32和42的各自底部向下延伸的第一和第二可动部分33和43。在可动部分33和43的底面上形成有由例如炭黑等导电材料制成的第一和第二可动触点35和45。

由一对板电极组成的第一和第二固定触点36和46形成在基板13的上表面，以面对第一和第二可动触点35和45。弹性突起32比弹性突起42长。可动触点35的垂直位置在可动触点45的垂直位置的下方。第一内部弹性突起32、第一可动部分33(包括第一可动触点35)和第一固定触点36相互协作形成检测键10已被压下以到达第一键行程位置的第一检测器sw1。另一方面，第二内部弹性突起42、第二可动部分43(包括第二可动触点45)和第二固定触点46相互协作形成检测键10已被压下以到达比第一键行程位置更深的第二键行程位置的第二检测器sw2。

对于上述构造的键开关20，当键开关20的被驱动部23被键10的开关驱动部11向下驱动时，键开关20的外缘24开始弹性变形(变弯曲)。因此，第一和第二可动部分33和43与被驱动部23一致地向下运动。首先，在第一检测器sw1，可动触点35与固定触点36相接触。随后，在第二检测器sw2，可动触点45与固定触点46相接触。可动触点和固定触点之一连接到未示出的电压源，另一触点连接到未示出的检测电路。检测电路响应通过第一和第二检测器sw1和sw2相继闭合的触点的电传导顺次产生检测信号。根据检测信号，检测键10包括压键速度的压下操作，并由未示出的音调处理器执行音调产生处理。

当第一可动触点35与第一固定触点36相接触时，第一内缘34开始弹性变形。相似地，当第二可动触点45与第二固定触点46相接触时，第二内缘44开始弹性变形。外缘24在弹性变形时产生反作用力。相似地，第一和第二内缘34和44在弹性变形时也产生反作用力。这些反作用力沿与演奏者施加到键10的压键载荷的方向相反的方向通过被驱动部23施加到键10。换句话说，反作用力表示需要的压键载荷(下文称为“压键载荷”)。在本实施例中，如以下将说明的，这些反作用力被预先调整到适当值。

图3示出了压键的前向行程中键行程和压键载荷之间的关系。参考图3，主反作用力R0表示由外缘24的弹性变形产生的上述反作用力，其随着键行程的增加而变化。具体地，主反作用力R0随着键行程的增加突然增加到其峰值，然后随着键行程的进一步增加而逐渐减少。第一和第二附加反作用力R1和R2表示由第一和第二内缘34和44的弹性变形产生的上述反作用力。第一和第二附加反作用力R1、R2中的每一个在压键行程的中间或最终阶段随着键行程的增加而增加到其峰值，然后随着键行程的进一步增加而减少。键开关20中的可动触点35、45的垂直位置和其他因素以如下方式预置：使在压键的前向行程的后面阶段产生第一和第二附加反作用力R1和R2。一旦达到峰值，反作用力R0、R1和R2都下降。据认为，在由橡胶材料制成的杯状边缘会发生弯曲状现象，这种现象能使反作用力在达到峰值后下降。

压键载荷F根据主反作用力R0以及第一和第二附加反作用力R1和R2的总和而改变。具体地，在压键的初始阶段，压键载荷F仅根据随着键行程的增加而增加到峰值的主反作用力R0变化，然后下降。当第一可动触点35与第一固定触点36相接触时，外缘34开始被弹性变形，主反作用力R0和第一附加反作用力R1的总和决定压键载荷F。因此，压键载荷F再次增加，如图3中载荷F的山峰部分m1所示。在第一附加反作用力R1在压键的前向行程的后半部分中达到峰值的时刻，压键载荷F达到峰值P2，然后随着键行程的增加而减少。

相似地，当第二可动触点45与第二固定触点46相接触且第二内缘44开始被弹性变形时，第二附加反作用力R2被加入主反作用力R0和第一附加反作用力R1的和。因此，由这三个反作用力的总和决定的压键载荷F再次随着键行程的增加而增加，如图3中山峰部分m2所示。在落后于峰值P2的键行程即将结束且第二附加反作用力R2达到峰值的时刻，压键载荷F达到峰值P3，其后暂时减少。最后，键10与未示出的压键停止器相接触，压键载荷F突然增加，于是压键的前向行程结束。

反作用力R0、第一和第二反作用力R1和R2的大小和其产生时刻预置成使得压键载荷F的峰值P1、P2和P3在数量级别上(inlevel)基本上相同。结果，虽然观察到山峰部分m1和m2，但压键载荷F从初始上升区域到压键载荷F突然增加的最终区域保持基本上恒定。这抑制了例如由在压键的前向行程的后半段阶梯式增加的压键载荷F所引起的不自然的触感的产生，从而实现满意的键触感。

主要可通过适当预置作为边缘的最薄部分的外缘24的上部24a、第一和第二内缘34和44的较低部分34a和44a(见图2)的厚度和圆度半径来实现该反作用力的调整。例如，当使较上和较低部分24a、34a和44a更薄或者圆度半径更大时，边缘容易弯曲，来自边缘的反作用力相应减少。也可通过设置边缘的较上和较低部分24a、34a和44a的形状、以及第一和第二可动触点35、45与第一和第二固定触点36、46之间的距离等来调整反作用力的产生时刻。

根据本实施例，使由第二信号检测器sw2产生的反作用力小于由第一检测器sw1产生的反作用力，该第二信号检测器sw2的触点在第一检测器sw1的触点闭合之后闭合。这使得可抑制由压键行程的后半段的压键检测引起的反作用力的增加，导致改良的键触感。

此外，与第二信号检测器sw2相比，触点较早地闭合的第一检测器sw1从第一内部弹性突起32的根部到第一可动部分33的顶端的长度更长。因此，通常地，第一检测器sw1的第一内部弹性突起32能在其触点闭合时不均匀地(unequally)变形。这可产生第一可动部分33很可能侧向倾斜(弯曲)的缺点。在这点上，本实施例的第一内缘34被置成比第二内缘44厚，因此第一内缘34产生的反作用力比第二内缘44产生的反作用力大(见图2)。这有利地抑制了第一可动部分33倾斜。

此外，考虑到主反作用力R0、第一和第二附加反作用力R1和R2的产生、增长和减少的联合作用，至少主反作用力R0、第一和第二附加反作用力R1和R2的峰值的产生时刻和大小被调整成使得压键载荷F从初始上升区域到最终突然增加区域保持基本恒定的水平。结果，可减少压键载荷随着键行程的增加特别是在压键行程的中间阶段的变化，因此实现满意的键触感。

下面，将说明本发明的第二实施例。

在第一实施例中，第一和第二检测器sw1和sw2各由接触开关组成。另一方面，第二实施例中的检测器各由非接触开关组成。

图4A是示出应用了根据第二实施例的键操作检测装置的键盘装置的键开关的结构的截面图。本实施例的键开关120与第一实施例的键开关的不同之处在于，代替第一实施例的第一和第二检测器sw1和sw2，设置第一和第二检测器sw11和sw12。此外，键开关120设有可代替键开关20的第一和第二可动部分33和43的第一和第二可动部分133和143，还设有可代替第一和第二固定触点36和46的第一和第二光耦合器(photo-coupler)136和146。包括键开关的其余结构的键盘装置的其他结构与第一实施例相同，因此将省略对其说明。

如图4A所示，光耦合器136和146布置在基板13上。尽管省略了图示，但光耦合器136和146各包括一对光发射元件和光接收元件。光发射元件总是向上发射光。第一和第二检测器sw11和sw12的第一和第二可动部分133和143形成在其较低端，且具有外周向下突起的接触部分137和147。在接触部分137和147的外周内，形成有相对平坦的凹面135和145，在该凹面上涂有容易反射光的白色涂料。

随着压键操作，第一和第二可动部分133和143向下运动。第一接触部分137首先与基板13接触，然后，第二接触部分147与基板13接触。在接触部分与基板的相继接触时，以与第一实施例相同的方式从第一和第二检测器sw11和sw12的第一和第二内缘34和44相继产生反作用力。

从第一和第二光耦合器136和146的光发射元件中的每个发射的光被凹面135或145反射，然后由对应的一个光耦合器的光接收元件接收。当第一或第二接触部分137或147与基板13接触时，由对应的一个光接收元件接收的光量突然增加，从而流经光耦含器的电流超过阈值，由此检测压键操作。

本实施例可提供与第一实施例实现的效果相似的效果。

应当注意，检测器不限于上述检测器sw1、sw2、sw11和sw12，而是可由布置成相互面对的固定和可动检测部件组成，其中，根据可动检测部件朝向固定检测部件的运动来检测压键操作。检测器可以是接触式或者非接触式。例如，静电电容传感器可被安装在基板13上，底端设有导电元件的可动部件可被布置成与传感器相对，以基于根据可动检测部件和传感器之间的距离变化的传感器输出电压的变化来检测压键操作。

尽管在第二实施例中已举例说明第一和第二检测器布置在公用外部弹性突起22内部的布置，但是该布置不是限制性的。

图4B是示出键开关的变形例的截面图，其中该键开关具有相互独立的两个外部弹性突起。键开关220设有两个相互独立且整体与图4A所示的外部弹性突起22相对应的外部弹性突起。

在键开关220中，第一和第二被驱动部223A和223B形成在相互独立的第一和第二外部弹性突起222A和222B的上端上。随着对应于被驱动部223A和223B的键的压键操作，被驱动部223A和223B二者由图4B中的键向下施力。第一和第二检测器sw21和sw22形成在第一和第二外部弹性突起222A和222B每一个的内部，并设有与图2所示的第一和第二内部弹性突起32和42相似的第一和第二内部弹性突起232和242。第一和第二检测器sw21和sw22被设计成响应压键操作而相继进入导电状态，同时产生反作用力。第一检测器进入导电状态和第二检测器进入导电状态的时差以及第一和第二检测器的反作用力的差与如图2所示的键开关20的第一和第二检测器sw1和sw2一样被预置。

应当注意，上述实施例已说明由对应的键直接驱动各键开关的情况，但是这不是限制性的。本发明也适用于由可动构件驱动键开关的布置，其中，该可动构件响应压键操作而作枢轴运动或其他运动，例如是与正在被压的相关键一致地枢轴转动的质量(mass)构件；还适用于由介于键和可动构件之间的任何构件驱动键开关的布置。用于驱动键开关的构件除了作枢轴运动之外还可作平移运动。

应该注意，在实施例中已说明为每个独立的键开关设置两个检测器的布置，但是这不是限制性的。例如，可以为每个独立的键开关设置3个或者更多的检测器。在该情况下，这3个或更多的检测器可构造成使得这些检测器中如下的一个产生较小的反作用力：该检测器的对应可动部件在压键行程中与基板或者固定触点接触的时刻更晚。

虽然已说明了主要由第一和第二内缘34和44的弹性变形引起的每个独立的检测器的反作用力的产生，但是反作用力产生的方式不限于此。只要当可动部分与基板或者固定触点接触时能产生反作用力，反作用力产生器可具有任何结构。可根据上述技术概念构造该反作用力产生器。

Claims (10)

1.一种电子键盘乐器的键操作检测装置，该电子键盘乐器具有布置成枢轴运动的多个键，该键操作检测装置包括：

基板，其安装到所述电子键盘乐器；

安装部分，其安装到所述基板；

多个弹性突起，其从所述安装部分突起，至少一个所述弹性突起与所述键中相关的一个对应；

多个被驱动部，其设置在各个所述弹性突起的一端部，并朝向所述键延伸，当所述键中相关的一个被按压操作时，至少一个被驱动部被按压；

多个固定检测部件，其固定到所述基板；

多个可动检测部件，其布置成面对各所述固定检测部件且可朝向和远离所述基板运动；以及

多个反作用力产生器，其对应各所述可动检测部件而设置，每个反作用力产生器当与其相关的可动检测部件与所述基板相接触时，向所述被驱动部中对应的一个施加反作用力，

其中：

每个所述固定检测部件与所述可动检测部件中面对该固定检测部件的对应的一个构成检测对应的键的按压操作的检测器，

为每个所述键设置至少两个检测器，

至少两个反作用力产生器与所述至少两个检测器的至少两个可动检测部件相对应，以及

所述至少两个反作用力产生器中，其对应可动检测部件在按压键的前向行程中与所述基板相接触的时刻晚的一个反作用力产生器产生较小的反作用力。

2.根据权利要求1所述的电子键盘乐器的键操作检测装置，其特征在于，施加到被压键操作的键的压键载荷依照以下反作用力的总和而变化：由对应于被压键的键的至少一个弹性突起的变形产生的至少一个主反作用力，以及由对应于被压键的键的至少两个反作用力产生器产生的至少两个附加反作用力，并且

所述至少一个主反作用力和所述至少两个附加反作用力的至少峰值的产生时刻和大小被调整成使得在如下时刻分别观察到的压键载荷在大小上相互基本相等，在所述时刻中的每一个时刻，所述至少一个主反作用力和所述至少两个反作用力中对应的一个达到峰值。

3.根据权利要求1所述的电子键盘乐器的键操作检测装置，其特征在于，所述至少一个被驱动部由被压下操作的键压下。

4.根据权利要求1所述的电子键盘乐器的键操作检测装置，其特征在于，每个键绕着设置在所述电子键盘乐器中的键支点枢轴转动。

5.根据权利要求1所述的电子键盘乐器的键操作检测装置，其特征在于，每个所述固定检测部件包括形成在所述基板上的固定触点，每个所述可动检测部件具有布置在靠近所述基板侧且形成有可动触点的一端。

6.根据权利要求1所述的电子键盘乐器的键操作检测装置，其特征在于，每个所述固定检测部件包括布置在所述基板上的光耦合器；每个所述可动检测部件具有在靠近所述基板侧且形成有反射从所述光耦合器发射的光的反射面的一端，且具有能与所述基板接触的接触部分。

7.根据权利要求1所述的电子键盘乐器的键操作检测装置，其特征在于，所述至少一个弹性突起是围绕所述至少两个检测器的外部弹性突起。

8.根据权利要求1所述的电子键盘乐器的键操作检测装置，其特征在于，所述至少一个弹性突起包括至少两个外部弹性突起，每个该外部弹性突起围绕所述至少两个检测器中对应的一个。

9.根据权利要求7所述的电子键盘乐器的键操作检测装置，其特征在于，每个所述反作用力产生器是形成在所述外部弹性突起内的内部弹性突起。

10.根据权利要求8所述的电子键盘乐器的键操作检测装置，其特征在于，每个所述反作用力产生器是形成在所述外部弹性突起内的内部弹性突起。

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