JP2002169561A - 光センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光透過部材の移動量に対する受光部からの出
力信号による特性を、光ビームの形状に拘束されずに、
例えば線形な特性とすることにより、出力信号の処理を
簡単に行う。 【解決手段】 発光部７１Ａから受光部７１Ｂに届くほ
ぼ円形の光ビームＰの間にシャッタ７２が挿入される
と、このシャッタ７２によって光ビームＰが卵形に変形
される。そして、シャッタ７２は、受光部７１Ｂにおけ
る照射面積を、シャッタ７２の移動に伴って小さくさせ
ると共に、光ビームＰの形状を卵形にすることにより、
その照度を小さくする。このため、受光部７１Ｂで受光
される光ビームＰの光量がシャッタ７２の移動に伴って
線形になり、その出力信号は線形な特性となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、移動体の移動状
態を検出する光センサに関し、例えば、鍵盤楽器のハン
マが弦を打撃するタイミング等の移動状態を検出するの
に用いて好適な光センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】鍵盤楽器としてのピアノは、演奏者が鍵
を押下すると、これに連動してダンパが弦から離れると
共にハンマが回動し、打弦が行われる。また、離鍵が行
われるとダンパが弦に接して消音が行われる。このよう
に楽音は、押鍵→ダンパ離弦→打弦→止音という一連の
動作によって発生されるのが通常である。このため、自
動演奏を行う自動ピアノにおいては、上記一連の動作に
基づいて演奏情報を記憶し、再生時には読出された演奏
情報に基づいて鍵および又はペダルの動作を制御するこ
とが行われる。この場合、鍵或いはペダルの制御は、演
奏情報に基づいて、一方においてアクチュエータである
ソレノイドを励磁して鍵を駆動し、これに応じてハンマ
が回動して打弦を行い、他方においてソレノイドを励磁
してペダルを駆動し、伸音、弱音或いは止音を行ってい
る。

【０００３】また、このような自動ピアノにおいては、
弦を打撃するハンマの動きをセンサで検知し、これを演
奏データとして記憶したり、これを電子音源に供給して
楽音を電子的に発生することが行われている。従来の自
動ピアノには、例えば、光センサなどのハンマセンサを
ハンマアクション機構に取り付け、このセンサによって
ハンマが弦を打撃するタイミングと速度とを検出してい
た。

【０００４】そこで、上述したハンマセンサにおける打
弦タイミングおよび速度の検出について、図１９の概略
図を参照しつつ説明する。図１９に示すハンマ１００
は、Ａを回動中心としてＢ方向に移動するハンマシャン
ク１０１とその先端に固定されたハンマヘッド１０２と
からなる。

【０００５】ハンマセンサ１１１は、ハンマセンサ用取
付ブラケット１１０上に配設され、対向配置される発光
部１１２Ａおよび受光部１１２Ｂ（図２０〜図２２参
照）を有するセンサ本体１１２と、このセンサ本体１１
２の光ビームＰを透過／遮断するシャッタ１１３とによ
って構成されている。シャッタ１１３は、ハンマシャン
ク１０１に穿設した孔に一部を挿入して接着することに
よってハンマシャンク１０１に取付けられている。この
受光部１１２Ｂは、光ビームＰの光量に対応した出力信
号を発生する。

【０００６】ハンマ１００の打弦タイミングおよび速度
は、次のようにしてハンマセンサ１１１により検出され
る。ハンマ１００が弦Ｓに近づくとハンマシャンク１０
１に取付けたシャッタ１１３がセンサ本体１１２内に挿
入され、図１９の一点鎖線で示すように、シャッタ１１
３の先端縁がセンサ本体１１２の光ビームＰを横切るこ
とになる。これにより、シャッタ１１３は発光部１１２
Ａから照射される光を遮光し、受光部１１２Ｂで受光さ
れる光を遮断する。この遮光タイミングがコントローラ
（図示せず）によって検出される。このときのハンマ１
００およびハンマシャンク１０１の位置を図１９におい
てＨ１で示す。その後、ハンマシャンク１０１がさらに
矢印Ｂ方向に回動し、図１９に二点鎖線で示すように、
シャッタ１１３の窓１１３ａが光センサ７７の光ビーム
Ｐを横切る。これにより、光ビームＰの光は、窓部１１
３ａを通過して受光部１１２Ｂに照射されて再び受光状
態になる。ハンマセンサ１００は、この受光タイミング
がコントローラによって検出される。そのときのハンマ
１００およびハンマシャンク１０１の位置を図１９にお
いてＨ２で示す。

【０００７】以上のようにして、コントローラは、ハン
マセンサ１１１を用いて遮光タイミングおよび受光タイ
ミングを検出することにより、位置Ｈ１における遮光タ
イミングからＨ２における受光タイミングに至るまでの
時間からハンマ１０１が打弦する直前の打弦速度を算出
している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したハンマセンサ
（光センサ）１１０の検出動作について、図２０〜図２
３を参照しつつ説明する。なお、図２０ないし図２２
は、シャッタ１１３によって光ビームＰを遮光するまで
の状態を、初期（Ｒｅｓｔ）位置、中間（Ｍｉｄｄｌ
ｅ）位置、終了（Ｅｎｄ）位置に分けて段階的に示して
いる。

【０００９】図２０（ａ）は、発光部１１２Ａから受光
部１１２Ｂに届く光ビームＰが、矢印Ｂ方向に移動する
シャッタ１１３によって遮光される前の状態（Ｒｅｓｔ
位置）を示したものである。図２０（ｂ）は、受光部１
１２Ｂに照射される光ビームの形と、シャッタ１１３の
移動状態を、図２０（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図であ
る。この状態においては、シャッタ１１３は発光部１１
２Ａからの光を遮っていない。このため、受光部１１２
Ｂからコントローラに供給される出力信号は、図２３の
Ｒｅｓｔ位置（Ｒ）の値となる。この図２３は、シャッ
タ１１３の移動量に対する受光部１１２Ｂからの出力信
号を示した特性線図である。

【００１０】図２１（ａ）は、矢印Ｂ方向に移動するシ
ャッタ１１３によって光ビームＰのほぼ半分が遮光され
た状態（Ｍｉｄｄｌｅ位置）を示したものである。図２
１（ｂ）は、受光部１１２Ｂに照射される光ビームの形
と、シャッタ１１３の移動状態を、図２１（ａ）の矢示
ｂ−ｂから見た図である。この状態においては、シャッ
タ１１３は光ビームＰのほぼ半分だけ遮っている。この
ため、受光部１１２Ｂからコントローラに供給される出
力信号は、図２３のＭｉｄｄｌｅ位置（Ｍ）の値とな
る。

【００１１】図２２（ａ）は、シャッタ１１３によって
光ビームＰが完全に遮光された状態（Ｅｎｄ位置）を示
したものである。図２２（ｂ）は、受光部１１２Ｂに照
射される光ビームの形と、シャッタ１１３の移動状態
を、図２２（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図である。この
状態においては、シャッタ１１３は光ビームＰを完全に
遮っている。このため、受光部１１２Ｂからコントロー
ラに供給される出力信号は、図２３のＥｎｄ位置（Ｅ）
の値となる。

【００１２】このように、従来技術によるハンマセンサ
（光センサ）１１１は、発光部１１２Ａから受光部１１
２Ｂに届く光ビームＰをシャッタ１１３によって遮光す
ることにより、シャッタ１１３の移動に伴って受光部１
１２における受光面積を変化させていた。しかし、光ビ
ームＰがほぼ円形であり、この光ビームＰをシャッタ１
１３で順次遮光させるため、シャッタ１１３の移動量に
対する出力信号の変化は比較的急激に変化するようにな
り、所望の特性（例えば、線形）が得られない（図２３
参照）。

【００１３】そこで、この特性を改良するために、特開
平７−１１０６８２号公報等のように、窓部を平行四辺
形に形成すると共に、先端をこの平行四辺形とほぼ平行
に傾斜されたシャッタがある（以下、「他の従来技術」
という）。しかし、この他の従来技術においても、シャ
ッタの移動量に対する出力信号の特性は、従来技術より
も改良できるものの、やはり所望の特性（例えば、線
形）が得られなかった。

【００１４】これらの従来技術では、発光部から発生す
る光ビームの形状に拘束されてしまい、センサからの出
力信号がシャッタの移動量に対して所望の特性（例え
ば、線形）とならず、コントローラは出力信号を補正処
理する機能を備える必要があった。

【００１５】本発明は、以上の問題に鑑みてなされたも
のであり、光透過部材の移動量に対する受光部からの出
力信号による特性を、光ビームの形状に拘束されずに、
例えば線形な特性とすることにより、出力信号の処理を
簡単に行うことのできる光センサを提供することをを目
的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、請求項１に記載の発明は、光を発生する発光部
と、前記光を受光する受光部と、移動体と一緒に移動す
ると共に、前記発光部から発生した光を透過させて前記
受光部に送る板状の光透過部材と、を具備する光センサ
において、前記光透過部材は、該光透過部材を透過して
前記受光部に照射される光の照射面積を、前記光透過部
材の移動に伴う光の透過位置に応じて変化させる形状と
したことを特徴としている。

【００１７】請求項２記載の発明は、光を発生する発光
部と、前記光を受光する受光部と、移動体と一緒に移動
すると共に、前記発光部から発生した光を透過させて前
記受光部に送る板状の光透過部材と、を具備する光セン
サにおいて、前記光透過部材は、該光透過部材を透過し
て前記受光部に照射される光の照度を、前記光透過部材
の移動に伴う光の透過位置に応じて変化させる形状とし
たことを特徴としている。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の光センサにおいて、前記光透過部材は、前記光が
入射される入射面と、入射面から入射された光を出射さ
せる出射面とを有し、当該光透過部材は、透明部材によ
って、前記光透過部材が移動する方向に対して前記入射
面と出射面との厚さが漸次変化するように形成されたこ
とを特徴とするしている。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項３記載の光
センサにおいて、前記入射面または出射面のうち、少な
くともいずれか一方の面は、球面凹レンズまたは非球面
凹レンズの一部を用いた形状としたことを特徴としてい
る。

【００２０】請求項５記載の発明は、請求項３記載の光
センサにおいて、前記入射面または出射面のうち、少な
くともいずれか一方の面は、シリンドリカル凹レンズの
一部を用いた形状としたことを特徴としている。

【００２１】請求項６記載の発明は、請求項１または２
記載の光センサにおいて、当該光透過部材は、遮光粒子
を含有した透明部材によって形成され、前記遮光粒子の
濃度が、前記光透過部材が移動する方向に対して漸次変
化するようにして形成されたことを特徴としている。

【００２２】請求項７記載の発明は、請求項１または２
記載の光センサにおいて、前記光透過部材には、前記移
動体へ取付ける取付部が形成したことを特徴としてい
る。

【００２３】請求項８記載の発明は、請求項１〜７記載
の光センサにおいて、鍵と、該鍵の動作に応じて対応す
る弦を打撃するハンマを備える鍵盤楽器において、前記
鍵またはハンマに前記光透過部材を設け、該鍵またはハ
ンマの移動状態を検出することを特徴としている。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明に係る実施形態について説明する。

【００２５】１．第１の実施形態 まず、図１および図２に基づいて第１の実施形態による
光センサが適用されるグランドピアノ形の自動ピアノの
構成について説明する。

【００２６】〈１〉自動ピアノ 〈１−１〉自動ピアノの全体構成 鍵１は、棚板２の上にキーフレーム又は筬３を介して配
設された筬中４に、バランスピン５を介して回動自在に
支持されている。このようにして、複数の鍵１が図面の
表裏方向である左右方向に並設され、鍵盤が構成されて
いる。棚板２は、脚６の上端に脚桁７を介して水平に固
定されている。また、棚板２の下面にペダル持竿８およ
びペダル笠木９が設けられ、ペダル笠木９には、下方に
延びるペダル柱１０が支持されている。ペダル柱１０の
下端には、ソフトペダル、ラウドペダルおよびソステヌ
ートペダル（いずれも図示せず）が設けられている。こ
れらペダルは、それぞれ、音を弱める、音を強める、音
を延ばすためのペダルである。これらペダルの操作は、
ソフトペダルレバー、ラウドペダルレバーおよびソステ
ヌートペダルレバーを介して所定の機構に伝えられるよ
うになっている。なお、このペダル関連の機構は、周知
のピアノと同様であるため、詳細な説明は省略する。

【００２７】〈１−２〉ハンマアクション機構 鍵１の後端部の上方には、前後方向に水平に延びる弦が
鍵１に対応して張られている。この弦と鍵１との間に、
鍵１の動作によって弦を打撃するハンマアクション機構
２０が設けられている。図２により、そのハンマアクシ
ョン機構２０を説明する。

【００２８】サポートレール２１およびシャンクレール
２２は、ピアノの左右方向に延在して水平に設けられた
固定部材である。サポートレール２１の後端部には、鍵
１に沿って配設されたサポート２３の後端部が、センタ
ーピン２４により回動自在に結合されている。サポート
２３の自由端部である前端部には、ジャック大２５ａと
ジャック小２５ｂとからなる略Ｌ字状のジャック２５
が、その屈曲部近傍部分において回動自在にピン結合さ
れている。サポート２３は、長手方向の中央やや前方よ
りの部分が、キャプスタン２６を介して鍵１に支持さ
れ、鍵１が押下されると上方に突き上げられるようにな
っている。

【００２９】サポート２３の中央部には上方に延びるレ
ペティションレバーステージ２７が固定されており、こ
のレペティションレバーステージ２７の上端部には、レ
ペティションレバー２８の中間部が回動自在にピン結合
されている。レペティションレバー２８の前端部には、
上下方向に貫通する長孔２８ａがレペティションレバー
２８の長手方向に沿って形成されており、この長孔２８
ａに、ジャック大２５ａの上端部が挿通されている。

【００３０】シャンクレール２２の上面にはシャンクフ
レンジ３０が固定されており、このシャンクフレンジ３
０には、ハンマ３１が回動自在にピン結合されている。
ハンマ３１は、ハンマシャンク３２の先端にハンマヘッ
ド３３が固定されてなるもので、ハンマシャンク３２の
基端部が、シャンクフレンジ３０に回動自在にピン結合
されている（この点を回動中心Ａとする）。ハンマシャ
ンク３２の、シャンクフレンジ３０へのピン結合部のや
や後方部分に当たる下面には、水平方向を軸とするロー
ラ３４が装着されている。このローラ３４の下面は、ジ
ャック大２５ａの上端面との間に僅かな隙間があいた状
態で、レペティションレバー２８の上面に当接してい
る。

【００３１】また、シャンクレール２２には、このシャ
ンクレール２２に沿ってレギュレーティングレール３５
が固定されている。このレギュレーティングレール３５
には、上下方向に位置調整可能とされたレギュレーティ
ングボタン３６が設けられている。このレギュレーティ
ングボタン３６の下端面には、ジャック小２５ｂの先端
部が当接するクロスなどのクッション３６ａが取付けら
れている。また、鍵１の最後端部には、ハンマヘッド３
３へ向かって延びるバックチェック３７が取付けられて
いる。

【００３２】さらに、サポートレール２１とシャンクレ
ール２２と間には、図２に示すように、高さ調整部材３
８を介して略コ字状のセンサ本体取付ブラケット３９が
固定されている、このセンサ本体取付ブラケット３９に
は、後述するハンマセンサ７０を構成するセンサ本体７
１が、鍵１に各々対応して取付けられている。

【００３３】以上がハンマアクション機構２０である。
また、このハンマアクション機構２０の奥側には、弦を
押さえるダンパ機構４０が設けられている。ダンパレー
ル４１は、鍵盤の全長に亘って設けられ、このダンパレ
ール４１には、ダンパレバーフレンジ４２を介して、前
後方向に延びるダンパレバー４３の一端が回動自在にピ
ン結合されている。ダンパレバー４３は、各鍵１に対応
して設けられている。ダンパレバー４３の自由端部であ
る前端部には、ダンパブロック４４が回動自在に取付け
られ、このダンパブロック４４には、上方に延びるダン
パワイヤ４５が取付けられている。このダンパワイヤ４
５の上端に、弦を上から押さえるダンパ（図示せず）が
取付けられている。このダンパ機構４０によれば、押鍵
された鍵１の後端部によりダンパレバー４３が突き上げ
られ、ハンマ３３が弦を打撃する直前に、ダンパが弦か
ら上に離れるようになっている。従って、ダンパによっ
て押鍵されていない鍵１に対応する弦の共振が防がれ
る。

【００３４】ハンマアクション機構２０の動作は、以下
の通りである。鍵１が押下されると、サポート２３はキ
ャプスタン２６により突き上げられ、図２においてピン
２４を中心として反時計回りに回動する。すると、ジャ
ック大２５ａがローラ３４を突き上げてハンマシャンク
３２を時計回りの方向に回動させ、ハンマヘッド３３
が、押鍵された鍵１に対応する弦を打撃する。これによ
って、その鍵１に応じた楽音が発せられる。この打弦動
作の際、ハンマヘッド３３が弦を打撃する手前でジャッ
ク小２５ｂが時計回りに回動することにより、ジャック
大２５ａの上端部が前方に移動してローラ３４と離れ、
また、ジャック小２５ｂの先端がレギュレーティングボ
タン３６のクッション３６ａに当接する。ハンマヘッド
３３は、弦を打撃した後、弦の反発力と自重により下方
に回動し、バックチェック３７で受けられ回動が停止さ
せられる。

【００３５】次に、鍵１が離されると、サポート２３が
時計回りに、ハンマシャンク３２が反時計回りに、それ
ぞれ回動する。これに伴って、ジャック小２５ｂがレギ
ュレーティングボタン３６から徐々に離れ、ジャック大
２５ａが反時計方向に回転してローラ３４の真下へ移動
して再び当接し、押鍵前の初期状態に戻る。

【００３６】〈１−３〉自動演奏装置 続いて、本実施形態の自動演奏装置について説明する。
図１および図２に示すように、棚板２における鍵１の後
端部に対向する部分には、鍵盤の全長にわたって延びる
長い長方形状の収納孔６０が形成されており、この収納
孔６０に、本実施形態の自動演奏装置６１が組み込まれ
ている。この自動演奏装置６１は、鍵１の後端部を押し
上げることにより鍵１に押鍵動作を与えるもので、棚板
２に着脱自在に取付けられた支持体６２と、この支持体
６２に鍵１に対応して装着された複数のソレノイドユニ
ット６３とから構成されている。

【００３７】ソレノイドユニット６３は、磁性材料から
なり磁路の主部を形成するヨークと、このヨークに組み
込まれたソレノイド（いずれも図示せず）と、このソレ
ノイドに嵌挿されたプランジャ６４とから構成されてい
る。

【００３８】自動演奏装置６１の動作は、以下の通りで
ある。記録手段に記録された演奏データが、時間経過に
伴って順次読み出される。この演奏データに基づき、駆
動回路から駆動電流がソレノイドに供給されると、ソレ
ノイドの断面を巡回する磁場が発生する。発生した磁場
により、プランジャ６４に上方へ向かう力が作用し、プ
ランジャ６４は上動して鍵１の後端部を突き上げる。こ
れにより、押鍵動作した際と全く同様にハンマアクショ
ン機構２０が作動して楽音が奏でられる。この押鍵動作
が終了すると、ソレノイドへの駆動電流の供給が停止さ
れ、プランジャ６４は下動して元の位置に戻る。このよ
うなソレノイドユニット６３のプランジャ６４の動きに
より、演奏データに基づいた押鍵動作がなされ、自動演
奏される。

【００３９】〈１−４〉キーセンサおよびハンマセンサ 図１に示すように、キーベッド３の、鍵１の前端部に対
向する位置には、押鍵動作（打弦タイミングおよび打弦
速度）を検出するキーセンサ５０が設けられている。こ
のキーセンサ５０は、光センサが採用されており、キー
ヘッド３上に設けられたセンサ本体５１と、鍵１の下面
に取付けられたシャッタ５２とによって構成され、セン
サ本体５１がシャッタ５２が光ビームＰを横切るときの
光量の変化に基づいた信号をコントローラ（図示せず）
に向けて出力する。その信号は、再生演奏時に鍵１を駆
動するための演奏データとしてコントローラからフロッ
ピディスクなどの記録手段に記録される。

【００４０】また、このピアノには、ハンマシャンク３
２の動作に基づいて押鍵動作を検出するハンマセンサ７
０が設けられている。このハンマセンサ７０は、図２に
示すように、センサ本体取付ブラケット３９に配設され
たセンサ本体７１と、ハンマシャンク３２に取付けられ
た板状のシャッタ７２とによって構成されている。セン
サ本体７１は、対向配置される発光部７１Ａおよび受光
部７１Ｂ（図４〜図６等参照）を有し、この間に光ビー
ムＰが形成されている。そして、ハンマセンサ７０は、
センサ本体７１の光ビームＰをシャッタ７２が横切るこ
とにより、ハンマシャンク３２の動作を検出するもので
あり、この検出信号が演奏データとして、コントローラ
を介して記録手段に記録される。

【００４１】この記録手段は、例えば棚板２の前面に設
けられた読み取り装置（図示せず）によって演奏データ
が読み取られるようになっており、この読み取り装置で
読み取られた演奏データが、コントローラに入力される
ようになっている。

【００４２】〈１−５〉ハンマセンサ 〈１−５−１〉ハンマセンサの構成 本実施形態によるハンマセンサ７０は、図３に示すよう
に構成されている。図３はハンマシャンク３２にシャッ
タ７２を取付ける前の状態を示した分解斜視図である。

【００４３】シャッタ７２は、透明材料（例えば、アク
リル、ポリエチレン、ポリウレタン等の樹脂材料或いは
ガラス材料）によって、発光部７１Ｂから発生するほぼ
円形の光ビームＰが入射される入射面７２Ａと、入射さ
れた光を出射させる出射面７２Ｂとを有した板状に形成
されている。また、シャッタ７２の起端側には、円柱状
をした一対の取付部７２Ｃが突出形成されている。この
入射面７２Ａおよび出射面７２Ｂは、球面または非球面
凹レンズの一部を用いた形状となっており、入射された
光を屈折させることにより光ビームＰを偏光させるもの
である。一方、ハンマシャンク３２には、取付孔３２
Ａ、３２Ａが穿設されている。これらの取付孔３２Ａに
シャッタ７２の取付部７２Ｃを嵌合させることによっ
て、シャッタ７２はハンマシャンク３２に取付けられ
る。

【００４４】〈１−５−２〉ハンマセンサの検出動作 次に、ハンマセンサ７０の検出動作について、図４ない
し図７を参照しつつ説明する。なお、図４ないし図６
は、シャッタ７２によって偏光される光ビームＰの状態
を、初期（Ｒｅｓｔ）位置、中間（Ｍｉｄｄｌｅ）位
置、終了（Ｅｎｄ）位置に分けて段階的に示している。

【００４５】図４（ａ）は、矢印Ｂ方向に移動するシャ
ッタ７２が、発光部７１Ａから受光部７１Ｂに届く光ビ
ームＰに掛かる前の状態（Ｒｅｓｔ位置）を示したもの
である。図４（ｂ）は、受光部７１Ｂおよびこの受光部
７１Ｂに照射される光ビームＰの形を、図４（ａ）の矢
示ｂ−ｂから見た図である。発光部７１Ａおよび受光部
７１Ｂは、偏光されるものが間に存在していない場合、
発光部７１Ａから発生した光の光ビームＰが受光部７１
Ｂによって受光されるように配置されている。この受光
部７１Ｂは、光ビームＰの光量に対応した出力信号を発
生する。この状態において、シャッタ７２は光ビームＰ
に掛かっていないため、円形の光ビームＰが受光部７１
Ｂに照射される。この受光部７１Ｂの出力信号は、図７
のＲｅｓｔ位置（Ｒ）の出力信号がコントローラに供給
されることになる。この図７は、シャッタ７２の移動量
に対する受光部７１Ｂからの出力信号を示した特性線図
である。

【００４６】図５（ａ）は、シャッタ７２が矢印Ｂ方向
に移動し、シャッタ７２の先端が光ビームＰの外側に掛
かった状態（Ｍｉｄｄｌｅ位置）を示したものである。
図５（ｂ）は、受光部７１Ｂおよびこの受光部７１Ｂに
照射される光ビームＰの形を、図５（ａ）の矢示ｂ−ｂ
から見た図である。シャッタ７２は、入射された光を偏
光して卵形に広げた光ビームＰとし、単位面積当たりの
光量（即ち、照度）をＲ位置（図４）に比べて小さくす
る。この状態では、受光部７１Ｂに照射される光ビーム
Ｐは、受光部７１Ｂから下側にはみ出させて照射させ
て、受光部７１Ｂでの照射面積を小さくすると共に、照
度を小さくする。このため、受光部７１Ｂから出力され
る出力信号は、図７のＭｉｄｄｌｅ位置（Ｍ）となる。

【００４７】図６（ａ）は、シャッタ７２が図５（ａ）
の状態から矢示Ｂ方向に移動して、光ビームＰが偏光し
た状態（Ｅｎｄ位置）を示したものである。図６（ｂ）
は、受光部７１Ｂおよびこの受光部７１Ｂに照射される
光ビームＰの形を、図６（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図
である。シャッタ７２が矢印Ｂ方向に移動するのに伴っ
て、卵形に偏光されて光ビームＰは、矢印Ｂの反対側に
移動することになる。図６の状態では、受光部７１Ｂに
照射される光ビームＰの照射面積がＭ位置（図５）に比
べて小さくなるため、受光部７１Ｂから出力される出力
信号は、図７のＥｎｄ位置（Ｅ）となる。

【００４８】〈１−６〉本実施形態の効果 以上詳述した如く、本実施形態によるハンマセンサ（光
センサ）７０は、透明材料によって形成されたシャッタ
７２により、発光部７１Ａから受光部７１Ｂに向けて照
射される光ビームを偏光させる。このシャッタ７２は、
偏光後の光ビームＰを卵形に広げ、シャッタ７２を通さ
ない光ビームに比べて、照度を低下させると共に、シャ
ッタ７２が移動するＢ方向の逆に移動させる。この結
果、ハンマセンサ７０は、図７の特性線図に示すよう
に、発光部７１Ａから発生する光ビームＰが円形の場合
であっても、シャッタ７２の移動量に対する出力信号の
変化が所望の特性（例えば、線形）になる。これによ
り、コントローラは、出力信号の傾斜を測定することに
より、シャッタ７２（ハンマシャンク３２）の移動速度
を容易に測定することが可能となる。なお、シャッタ７
２の入射面７２Ａおよび出射面７２Ｂの形状は、本実施
形態に限らず、入射面７２Ａまたは出射面７２Ｂのう
ち、いずれか一方を球面凹レンズ或いは非球面凹レンズ
の一部を用いた形状、またはシリンドリカル凹レンズの
一部を用いた形状としてもよい。即ち、シャッタ７２の
形状は、受光部７１Ｂで受光される光ビームＰの光量
が、シャッタ７２の移動に伴って、線形に変化するもの
であればよい。

【００４９】２．第２の実施形態 次に、図８ないし図１１に基づいて、本発明による第２
実施形態について説明する。本実施形態において、前述
した第１実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。

【００５０】〈２−１〉ハンマセンサの構成 本実施形態によるハンマセンサ８０は、発光部８１Ａお
よび受光部８１Ｂ（図９ないし図１１参照）からなるセ
ンサ本体（図示せず）と、シャッタ８２とからなり、第
１実施形態のハンマセンサ７０に代えて取り付けられて
いる。図８はハンマシャンク３２にシャッタ８２を取付
ける前の状態を示した分解斜視図である。

【００５１】シャッタ８２は、透明材料（例えば、樹脂
材料或いはガラス材料）によって、発光部８１Ｂから発
生する光が入射される入射面８２Ａと、入射された光が
出射させる出射面８２Ｂとを有した板状に形成されてい
る。また、シャッタ８２の起端側には、円柱状をした一
対の取付部８２Ｃが突出形成されている。これらの取付
部８２Ｃは、ハンマシャンク３２の取付孔３２Ａにそれ
ぞれ穿設されることにより、シャッタ８２をハンマシャ
ンク３２に取付けるものである。シャッタ８２は、平面
の入射面８２Ａおよび出射面８２Ｂが所定角度θを有す
るプリズム状になっており、入射された光を屈折させる
ことにより光ビームＰを偏光するものである。

【００５２】〈２−２〉ハンマセンサの検出動作 次に、ハンマセンサ８０の検出動作について、図９ない
し図１０を参照しつつ説明する。なお、図９ないし図１
０は、シャッタ８２によって偏光される光ビームＰの状
態を、初期（Ｒｅｓｔ）位置、中間（Ｍｉｄｄｌｅ）位
置、終了（Ｅｎｄ）位置に分けて段階的に示している。

【０００５３】図９（ａ）は、矢印Ｂ方向に移動するシ
ャッタ７２が、発光部８１Ａから受光部８１Ｂに届く光
ビームＰに掛かる前の状態（Ｒｅｓｔ位置）を示したも
のである。図９（ｂ）は、受光部８１Ｂおよびこの受光
部７１Ｂに照射される光ビームＰの形を、図９（ａ）の
矢示ｂ−ｂから見た図である。発光部８１Ａおよび受光
部８１Ｂは、偏光されるものが間に存在していない場
合、発光部８１Ａから発生したほぼ円形の光ビームＰが
受光部８１Ｂによって受光されるように配置されてい
る。この受光部８１Ｂは、光ビームＰの光量に対応した
出力信号を発生する。この状態において、シャッタ８２
は光ビームＰに掛かっていないため、受光部８１Ｂには
円形の光ビームＰが照射されている。受光部８１Ｂの出
力信号は、図１２のＲｅｓｔ位置（Ｒ）の出力信号がコ
ントローラに供給されることになる。この図１２は、シ
ャッタ８２の移動量に対する受光部８１Ｂからの出力信
号を示した特性線図である。

【００５４】図１０（ａ）は、シャッタ８２が矢印Ｂ方
向に移動し、シャッタ８２の先端が光ビームＰの外側に
掛かった状態（Ｍｉｄｄｌｅ位置）を示したものであ
る。図１０（ｂ）は、受光部８１Ｂおよびこの受光部８
１Ｂに照射される光ビームＰの形を、図１０（ａ）の矢
示ｂ−ｂから見た図である。シャッタ８２は、入射され
た光を偏光して卵形に広げた光ビームＰとし、単位面積
当たりの光量（即ち、照度）をＲ位置（図９）に比べて
小さくする。この状態では、受光部８１Ｂに照射される
光ビームＰは、受光部８１Ｂから下側にはみ出させて照
射される照射面積を小さくすると共に、照度が小さくな
っている。このため、受光部８１Ｂから出力される出力
信号は、図１２のＭｉｄｄｌｅ位置（Ｍ）となる。

【００５５】図１１（ａ）は、シャッタ８２が図１０
（ａ）の状態から矢示Ｂ方向に移動して、光ビームＰが
偏光した状態（Ｅｎｄ位置）を示したものである。図１
１（ｂ）は、受光部８１Ｂおよびこの受光部８１Ｂに照
射される光ビームＰの形を、図１１（ａ）の矢示ｂ−ｂ
から見た図である。シャッタ８２が矢印Ｂ方向に移動す
るのに伴って、卵形に偏光されて光ビームＰは、その長
尺方向に潰れた形になる。図１１の状態では、受光部８
１Ｂに照射される光ビームＰの照度がＭ位置（図１０）
に比べて小さくなるため、受光部８１Ｂから出力される
出力信号は、図１２のＥｎｄ位置（Ｅ）となる。

【００５６】〈２−３〉本実施形態の効果 以上詳述した如く、本実施形態によるハンマセンサ（光
センサ）８０は、透明材料によって形成されたシャッタ
８２により、発光部８１Ａから受光部８１Ｂに向けて照
射される光ビームＰを偏光させる。このシャッタ８２
は、移動に伴って偏光後の光ビームＰを卵形に潰すよう
に広げるため、シャッタ８２を通さない光ビームＰに比
べて、照度を低下させる。この結果、ハンマセンサ８０
は、図１２の特性線図に示すように、シャッタ８２の移
動量に対する出力信号の変化が所望の特性（例えば、線
形）になる。コントローラは、この出力信号の傾斜を測
定することにより、シャッタ８２（ハンマシャンク３
２）の移動速度の測定を容易に行うことが可能となる。

【００５７】３．第３の実施形態 次に、図１３ないし図１８に基づいて、本発明による第
３実施形態について説明する。本実施形態において、前
述した第１実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。

【００５８】〈３−１〉ハンマセンサの構成 本実施形態によるハンマセンサ９０は、発光部９１Ａお
よび受光部９１Ｂ（図１５ないし図１７参照）からなる
センサ本体（図示せず）と、シャッタ９２とからなり、
第１実施形態のハンマセンサ７０に代えて取り付けられ
ている。図１３はハンマシャンク３２にシャッタ９２を
取付ける前の状態を示した分解斜視図である。図１４は
シャッタ９２の正面図である。

【００５９】シャッタ９２は、透明材料（例えば、樹脂
材料或いはガラス材料）によって、発光部９１Ｂから発
生する光が入射される入射面９２Ａと、入射された光が
出射させる出射面９２Ｂとを有した板状に形成されてい
る。また、シャッタ９２の起端側には、円柱状をした一
対の取付部９２Ｃが突出形成されている。これらの取付
部９２Ｃは、ハンマシャンク３２の取付孔３２Ａにそれ
ぞれ穿設されることにより、シャッタ９２をハンマシャ
ンク３２に取付けるものである。シャッタ９２は、図１
４に示すように、樹脂材料或いはガラス材料等の透明材
料に遮光粒子を混入させた板体で、先端側から起端側に
向けて、図１４の透過光量の特性線のように、遮光粒子
の濃度が、漸次増えるように形成されている。このた
め、シャッタ９２は、入射面９２Ａから入射される光粒
子をこの遮光粒子によって吸収し、残った光粒子のみを
受光部９１Ｂに照射する。このシャッタ９２は、光ビー
ムＰが照射される位置によって遮光粒子の濃度が異なっ
ているため、この遮光粒子の濃度に対応した照度の光ビ
ームを受光部９１Ｂに照射することになる。なお、シャ
ッタは、その表面をボカシすりガラス状に形成すること
も考えられる。入射面９２Ａと出射面９２Ｂがほぼ平行
となっているため、入射面９２Ａから入射された光は偏
光されずに出射面９２Ｂから出射される。

【００６０】〈３−２〉ハンマセンサの検出動作 次に、ハンマセンサ９０の検出動作について、図１５な
いし図１８を参照しつつ説明する。なお、図１５ないし
図１７は、シャッタ９２によって得られる光ビームＰの
状態を、初期（Ｒｅｓｔ）位置、中間（Ｍｉｄｄｌｅ）
位置、終了（Ｅｎｄ）位置に分けて段階的に示してい
る。

【００６１】図１５（ａ）は、矢印Ｂ方向に移動するシ
ャッタ９２が、発光部９１Ａから受光部９１Ｂに届く光
ビームＰに掛かる前の状態（Ｒｅｓｔ位置）を示したも
のである。図１５（ｂ）は、受光部９１Ｂに照射される
光ビームの形と、シャッタ９２の移動状態を、図１５
（ａ）の矢示ｂ−ｂから見た図である。発光部９１Ａお
よび受光部９１Ｂは、遮光されるものが間に存在してい
ない場合、発光部９１Ａから発生した光ビームＰが受光
部９１Ｂによって受光されるように配置されている。こ
の受光部９１Ｂは、光ビームＰの光量に対応した出力信
号を発生する。この状態において、シャッタ９２は光ビ
ームＰに掛かっていないため、受光部９１Ｂには円形の
光ビームＰが照射されている。受光部９１Ｂの出力信号
は、図１８のＲｅｓｔ位置（Ｒ）の出力信号がコントロ
ーラに供給されることになる。この図１８は、シャッタ
９２の移動量に対する受光部９１Ｂからの出力信号を示
した特性線図である。

【００６２】図１６（ａ）は、シャッタ９２が矢印Ｂ方
向に移動し、シャッタ９２の先端が光ビームＰの外側に
掛かった状態（Ｍｉｄｄｌｅ位置）を示したものであ
る。図１６（ｂ）は、受光部９１Ｂに照射される光ビー
ムの形と、シャッタ９２の移動状態を、図１６（ａ）の
矢示ｂ−ｂから見た図である。シャッタ９２は、入射さ
れた光の粒子をシャッタ９２内の遮光粒子によって吸収
し、残った光粒子を受光部９１Ｂに照射する。これによ
り、シャッタ９２の先端側によって若干小さくなった光
ビームを受光部９１Ｂに照射する。この状態では、照度
が小さくなった分、受光部９１Ｂから出力される出力信
号は、図１８のＭｉｄｄｌｅ位置（Ｍ）となる。

【００６３】図１７（ａ）は、シャッタ９２が図１６
（ａ）の状態から矢示Ｂ方向に移動して、光ビームＰが
遮光された状態（Ｅｎｄ位置）を示したものである。図
１７（ｂ）は、受光部９１Ｂに照射される光ビームの形
と、シャッタ９２の移動状態を、図１７（ａ）の矢示ｂ
−ｂから見た図である。シャッタ９２が矢印Ｂ方向に移
動するのに伴って、遮光粒子の濃度が大きくなるため、
受光部９１Ｂに照射される光ビームＰの照度がＭ位置
（図１６）に比べて小さくなる。そして、この受光部８
１Ｂから出力される出力信号は、図１８のＥｎｄ位置
（Ｅ）となる。

【００６４】〈３−３〉本実施形態の効果 以上詳述した如く、本実施形態によるハンマセンサ（光
センサ）９０は、移動方向に対して遮光粒子の濃度が異
なったシャッタ９２により、発光部９１Ａから受光部９
１Ｂに向けて照射される光ビームＰの照度を可変させ
る。これにより、受光部９１Ｂは、シャッタ９２の位置
に対応した照度を有する光ビームＰを受光することにな
る。この結果、ハンマセンサ９０は、図１８の特性線図
に示すように、シャッタ９２の移動量に対する出力信号
の変化が所望の特性（例えば、線形）になる。コントロ
ーラは、この出力信号の傾斜を測定することにより、シ
ャッタ９２（ハンマシャンク３２）の移動速度を容易に
測定することが可能となる。

【００６５】〈４〉本発明による変形例 以上、本発明の実施形態の説明を行ったが、上記各実施
形態はあくまでも本発明の一例であり、本発明の趣旨の
範囲内で任意に変形を加えることができる。例えば以下
のようなものが考えられる。

【００６６】（１）前記各実施形態は、発光部から発生
する光ビームの形状をほぼ円形とした場合について説明
したが、長円或いは楕円であってもよい。この場合に
は、シャッタの形状を、シャッタの移動に伴って、受光
部で受光される光ビームの光量が線形に変化させるよう
にすればよい。

【００６７】（２）前記各実施形態では、光センサをハ
ンマセンサに用いた場合を例示したが、本発明はこれに
限らず、図１のキーセンサ５０に用いてもよく、この場
合、キーシャッタ５２の部分にシャッタ７２、８２、９
２を用いればよい。さらに、本発明は、鍵盤楽器に限ら
ず、移動体の移動状態を検出するセンサとして適用する
ことも可能である。

【００６８】（３）前記各実施形態では、本発明をグラ
ンドピアノに適用した場合を例示して説明したが、本発
明はこれらの実施形態に限られず、アップライトピア
ノ、チェンバロ、チェレスタ、オルガン、電子鍵盤楽器
など、あらゆる鍵盤楽器に適用することができる。

【００６９】（４）前記各実施形態によるハンマセンサ
では、センサ本体に発光部、受光部を内蔵するようにし
たものを示したが、センサ本体に発光部、受光部を内蔵
せずに、光ファイバを介してセンサ本体に光の送り、受
けを行うようにしてもよい。

【００７０】（５）前記各実施形態では、シャッタの移
動量に対する出力信号の特性を線形とする場合について
例示したが、シャッタの形状を種々変形することによ
り、非線形の特性を得ることも可能である。

【００７１】

【発明の効果】上述したように本発明による光センサ
は、光透過部材の移動量に対する受光部からの出力信号
による特性を、光ビームの形状に拘束されずに、例えば
線形な特性とすることにより、出力信号の処理を簡単に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態による光センサがハン
マセンサとして組込まれたグランドピアノの主要部を示
す側面断面図である。

【図２】 前記グランドピアノのアクション機構を示す
側面図である。

【図３】 ハンマシャンクにシャッタを取付ける前の状
態を示す斜視図である。

【図４】 同実施形態によるハンマセンサの検出動作を
示す図である。

【図５】 図４に続く、ハンマセンサの検出動作を示す
図である。

【図６】 図５に続く、ハンマセンサの検出動作を示す
図である。

【図７】 第１実施形態によるハンマセンサのシャッタ
の移動量に対する出力信号の特性を示す特性線図であ
る。

【図８】 第２実施形態によるハンマセンサにおいて、
ハンマシャンクにシャッタを取付ける前の状態を示す斜
視図である。

【図９】 同実施形態によるハンマセンサの検出動作を
示す図である。

【図１０】 図９に続く、ハンマセンサの検出動作を示
す図である。

【図１１】 図１０に続く、ハンマセンサの検出動作を
示す図である。

【図１２】 第２実施形態によるハンマセンサのシャッ
タの移動量に対する出力信号の特性を示す特性線図であ
る。

【図１３】 第３実施形態によるハンマセンサにおい
て、ハンマシャンクにシャッタを取付ける前の状態を示
す斜視図である。

【図１４】 同実施形態によるハンマセンサに用いられ
るシャッタの正面図である。

【図１５】 同実施形態によるハンマセンサの検出動作
を示す図である。

【図１６】 図１５に続く、ハンマセンサの検出動作を
示す図である。

【図１７】 図１６に続く、ハンマセンサの検出動作を
示す図である。

【図１８】 第３実施形態によるハンマセンサのシャッ
タの移動量に対する出力信号の特性を示す特性線図であ
る。

【図１９】 従来技術によるハンマセンサの検知タイミ
ングを示す図である。

【図２０】 従来技術によるハンマセンサの検出動作を
示す図である。

【図２１】 図２０に続く、ハンマセンサの検出動作を
示す図である。

【図２２】 図２１に続く、ハンマセンサの検出動作を
示す図である。

【図２３】 従来技術によるハンマセンサのシャッタの
移動量に対する出力信号の特性を示す特性線図である。

【符号の説明】

３１・・・ハンマ、３２・・・ハンマシャンク、７０、
８０、９０・・・ハンマセンサ、７１・・・センサ本
体、７２、８２、９２・・・シャッタ、７２Ａ、８２
Ａ、９２Ａ・・・入射面、７２Ｂ、８２Ｂ、９２Ｂ・・
・出射面、７２Ｃ、８２Ｃ、９２Ｃ・・・取付部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を発生する発光部と、前記光を受光す
   る受光部と、移動体と一緒に移動すると共に、前記発光
   部から発生した光を透過させて前記受光部に送る板状の
   光透過部材と、を具備する光センサにおいて、 前記光透過部材は、該光透過部材を透過して前記受光部
   に照射される光の照射面積を、前記光透過部材の移動に
   伴う光の透過位置に応じて変化させる形状としたことを
   特徴とする光センサ。
2. 【請求項２】 光を発生する発光部と、前記光を受光す
   る受光部と、移動体と一緒に移動すると共に、前記発光
   部から発生した光を透過させて前記受光部に送る板状の
   光透過部材と、を具備する光センサにおいて、 前記光透過部材は、該光透過部材を透過して前記受光部
   に照射される光の照度を、前記光透過部材の移動に伴う
   光の透過位置に応じて変化させる形状としたことを特徴
   とする光センサ。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の光センサにおい
   て、 前記光透過部材は、前記光が入射される入射面と、入射
   された光が出射させる出射面とを有し、 当該光透過部材は、透明部材によって、前記光透過部材
   が移動する方向に対して前記入射面と出射面との厚さが
   漸次変化するように形成されたことを特徴とする光セン
   サ。
4. 【請求項４】 請求項３記載の光センサにおいて、 前記入射面または出射面のうち、少なくともいずれか一
   方の面は、球面凹レンズまたは非球面凹レンズの一部を
   用いた形状としたことを特徴とする光センサ。
5. 【請求項５】 請求項３記載の光センサにおいて、 前記入射面または出射面のうち、少なくともいずれか一
   方の面は、シリンドリカル凹レンズの一部を用いた形状
   としたことを特徴とする光センサ。
6. 【請求項６】 請求項１または２記載の光センサにおい
   て、 前記光透過部材は、遮光粒子を含有した透明部材によっ
   て形成され、前記遮光粒子の濃度が、前記光透過部材が
   移動する方向に対して漸次変化するようにして形成され
   たことを特徴とする光センサ。
7. 【請求項７】 請求項１または２記載の光センサにおい
   て、 前記光透過部材には、前記移動体へ取付ける取付部を形
   成したことを特徴とする光センサ。
8. 【請求項８】 請求項１〜７記載の光センサにおいて、 鍵と、該鍵の動作に応じて対応する弦を打撃するハンマ
   を備える鍵盤楽器において、前記鍵またはハンマに前記
   光透過部材を設け、該鍵またはハンマの移動状態を検出
   することを特徴とする光センサ。