JP2004102308A - ピアノ - Google Patents

Abstract

【目的】　打弦音を止めて電子音源から演奏音を聴くことのできるピアノにおいて、実際の打弦音と電子音源の音とを良好に一致させる。
【構成】　鍵１１を押すとジャック１７などを介してハンマシャンク２１に力が加わり、ハンマ２３およびハンマシャンク２１が上方に揺動する。レール３１は打ち廻し３３に回動可能に支持されている。レール３１を図示位置に配設すると、ハンマ２３は慣性運動を始めた後動きを阻止される。このため、打源音は出ない。また、ハンマシャンク２１の弦２５側側面には、段付シャッタ６４と、一対のキーセンサ６５，５７とが設けられ、ハンマ２３が慣性運動を始めてから動きを阻止されるまでの間で、その移動速度を検出する。このように検出したハンマ２３の移動速度に基づき電子音弦を制御すれば、電子音弦の音が実際の打弦音と良好に一致する。
【選択図】　図３

Description

　本発明は、打弦によって演奏する通常の演奏機構に加え、電子音源を制御して演奏する機構をも備えたピアノに関する。

　従来より、アコースティックピアノに電子音源を組み合わせて、通常のピアノ演奏以外に、電子音源による演奏をも可能にしたピアノが提案されている。このうち、下記特許文献１には、押鍵による動作がハンマに伝達されないようにして、電子音源による演奏の際に打弦動作による通常の演奏音（以下、打弦音という）を止めることができるピアノが記載されている。これによれば、打弦音を止めて電子音源からの演奏音をヘッドホンなどで聴きながら演奏すれば、外部に演奏音が漏れず、集号住宅や住宅密集地域での演奏、あるいは夜間の演奏練習などが自由にできるという利点がある。
特開昭６３−２１６０９９号公報

　しかしながら、かかる従来技術によれば、打弦音を出した場合と止めた場合とでは、押鍵時のタッチ感が異なるものであった。すなわち、ハンマが回動した位置に保持されているため、打弦音を出す場合に比べて、ハンマを回動させなくてもよい分だけタッチ感が軽くなっていた。

　そこで、本願出願人は、ハンマが慣性運動を始めてから弦に当接するまでの間でそのハンマの動作を阻止することを提案した（特願平５−２１４４１１号）。このように構成したピアノでは、打弦の際に鍵からハンマに伝達される仕事量は、打弦音を出した場合と止めた場合とで変化しない。このため、いずれの場合にもほぼ同様のタッチ感が得られる。

　ところが、この種のピアノでは、鍵盤の動作を検出し、これに基づいて電子音源を制御している。このため、次のように実際の打弦音と電子音源の音との間に食い違いを生ずる可能性があった。例えば、一つの鍵を連打した場合、ハンマおよびハンマと一体に慣性運動する系（以下、ハンマ系と記載）が揺り返しを起こし、タッチ感が軽くなる。すると、ハンマ系の移動速度に比べて鍵の移動速度が速くなり、これに基づいて電子音源を制御した場合、実際の打弦音よりも大きい音が出ることがあった。

　そこで、本発明は、打弦音を止めて電子音源から演奏音を聴くことのできるピアノにおいて、実際の打弦音と電子音源の音とを良好に一致させることを目的としてなされた。

　上記目的を達するためになされた本発明は、図１に例示するように、
　鍵盤の操作に応じてハンマに打弦方向の力を印加し、上記ハンマが打弦する前に上記力の印加を止めることによって上記ハンマを慣性運動させて打弦する打弦手段と、
　上記ハンマが慣性運動を始めてから弦に当接するまでの間で上記ハンマの動作を阻止する動作阻止手段と、
　上記ハンマが慣性運動を始めてから上記動作阻止手段に動作を阻止されるまでの間で上記ハンマの移動速度を非接触で検出する検出手段と、
　該検出手段からの情報に基づき電子音源を制御する音源制御手段と、
　を備えたことを特徴とするピアノを要旨としている。

　このように構成された本発明では、打弦手段は、鍵盤の操作に応じてハンマに打弦方向の力を印加する。この力の印加は、ハンマが打弦する前に止められるので、ハンマは慣性運動して打弦する。動作阻止手段は、ハンマが慣性運動を始めてから弦に当接するまでの間でそのハンマの動作を阻止する。このため、鍵盤のタッチ感に影響を及ぼすことなく打弦音を止めることができる。また、ハンマが慣性運動を始めてから動作阻止手段に動作を阻止されるまでの間では、ハンマの移動速度は実際に打弦を行なう場合の移動速度とほとんど一致する。

　本発明では、ハンマが慣性運動を始めてから上記動作阻止手段に動作を阻止されるまでの間で上記ハンマの移動速度を検出手段が非接触で検出し、音源制御手段はこれに基づいて電子音源を制御しているので、実際の打弦音と電子音源の音とが良好に一致する。

　また、ハンマ系が動作阻止手段に衝突するなどして動作を阻止されたとき、動作阻止手段に加わる圧力を検出し、これに基づいて電子音源を制御することも考えられるが、この場合、動作阻止手段に瞬間的に歪が生じるなどして充分な検出精度が得られない。これに対して、本発明では、ハンマの移動速度を非接触で検出しているので、本発明では、きわめて高い精度で実際の打弦音と電子音源の音とが一致する。

　なお、検出手段はハンマの移動速度を直接検出するものでもよく、ハンマ系の移動速度から間接的にハンマの移動速度を検出するものであってもよい。

　このように、本発明のピアノでは、ハンマが慣性運動を始めてから動作阻止手段に動作を阻止されるまでの間では、ハンマの移動速度は実際に打弦を行なう場合の移動速度とほとんど一致する。本発明では、この間でのハンマの移動速度に基づいて電子音源を制御しているので、実際の打弦音と電子音源の音とを良好に一致させることができる。
　また、本発明では、ハンマの移動速度を非接触で検出しているので、きわめて高い精度で実際の打弦音と電子音源の音とを一致させることができる。

　次に、本発明の実施の形態を具体的な実施例を挙げて説明する。

　本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
　実施例としてのグランドピアノ１は、図２に示すように、ＭＩＤＩインターフェイス３を備え、同じくＭＩＤＩインターフェイス５を備える外部の電子楽器７と接続して、グランドピアノ１を操作すると電子楽器７からも演奏音が出るようにされている。また、電子楽器７の演奏音は、外部に放音することなくヘッドホン９を介して聴くこともできる。
　グランドピアノ１は、図３に示すように、演奏者の操作によって揺動する鍵１１と、鍵１１が押されると上昇するキャプスタンスクリュー１２と、ウイッペンフレンジ１３を介してウイッペンレール１４に回動可能に支持され、キャプスタンスクリュー１２の上昇によって上向きに回動するウイッペン１５と、ウイッペン１５に回動可能に連結され、レギュレチングボタン１６に当接するまでウイッペン１５と共に上昇するジャック１７と、ジャック１７に当接し、ジャック１７に突き上げられると分離するシャンクローラ１８と、シャンクフレンジ１９を介してシャンクレール２０に回動可能に支持され、シャンクローラ１８が突き上げられると上向きに回動するハンマシャンク２１と、ハンマシャンク２１の先端に装着されたハンマ２３と、ハンマ２３によって叩かれる弦２５と、鍵１１が押されている間、鍵１１のハンマ側端部１１ａによって突き上げられ、弦２５から離間するダンパ２７などとからなる打弦機構を備えている。

　また、本実施例における動作阻止手段として、レール３１が、グランドピアノ１本体の打ち廻し３３に固定されたレール上下機構３５によって支持されている。このうち、レール３１の下面には、クッションフェルト３７が配設されている。また、レール上下機構３５は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、打ち廻し３３に固定されたブラケット４１と、一端にレール３１が固定される消音レバー４３と、消音レバー４３の孔にはまるボール４５を押さえる板バネ４７とを、ボルト４９，ナット５１によって連結して組み立てられている。消音レバー４３にはノブ５３が一体に設けられ、ノブ５３を操作するとボルト４９を軸として消音レバー４３が回動する。消音レバー４３を回動させると、ブラケット４１に形成された小孔４１ａ，４１ｂのいずれかにボール４５がはまって、消音レバー４３を二つの回動位置のいずれかにロックできる。これにより、レール３１が上下に動くと共に、上下二つの位置のいずれかに位置決めされる。レール３１を上側に位置決めすると、ハンマシャンク２１を回動させた時に、ハンマシャンク２１がクッションフェルト３７に当たることなく、ハンマ２３が弦２５に当たる。また、レール３１を下側に位置決めすると、逆にハンマ２３が弦２５に当たることなく、ハンマシャンク２１がクッションフェルト３７に当たる。

　更に、図３に示すように、鍵１１の下面にはシャッタ６１と、キーセンサ６３とが、押鍵・離鍵に関する動作を検出するために配設されている。また、ハンマシャンク２１の弦２５側側面には段付シャッタ６４と、一対のキーセンサ６５，６７とが、ハンマ２３の移動速度を検出する検出手段として設けられている。キーセンサ６３，６５，６７は、それぞれが発光素子と受光素子とを一組としてなり、両素子の間を遮るとオン信号を発するように構成されている。シャッタ６１は、鍵１１が押されている間、キーセンサ６３の光路を遮ることになる。また、段付シャッタ６４は、ハンマ２３およびハンマシャンク２１が慣性運動を始めてからハンマシャンク２１がクッションフェルト３７に当接するまでの間に、ある時間差をもってキーセンサ６５，６７の光路を遮ることになる。

　これらのキーセンサ６３，６５，６７は、図５に示すように、音源制御手段としてのコントロール部７１に接続されている。コントロール部７１は、周知のＣＰＵ７２，ＲＯＭ７３，ＲＡＭ７４などを含む論理演算回路として構成され、キーセンサ６３，６５，６７とは入出力インターフェイス７５を介して接続されている。また、キーセンサ６３，６５，６７は、光路遮断時に立ち上がる検出信号Ｓ3 ，Ｓ1 ，Ｓ2 を入出力インターフェイス７５にそれぞれ入力する。するとＣＰＵ７２は、この検出信号Ｓ1 〜Ｓ3 に基づいて、ＲＯＭ７３に記憶された制御プログラムによりＭＩＤＩ情報を作成し、ＭＩＤＩインターフェイス３を介して電子音源としての電子楽器７に送信する（具体的な処理は後述する）。

　ＭＩＤＩ情報を構成するイベントデータは、１バイトのステータスバイトと２バイトのデータバイトとからなる３バイトを１単位とするデータとして構成される。このうちステータスバイトには、押鍵（ノートオン），離鍵（ノートオフ）などを示すデータが設定され、データバイトには、音程となる鍵番号（ノートナンバー），音量となる打鍵強度（ベロシティ）などを示すデータが設定される。

　次に、ＣＰＵ７２が実行するこのＭＩＤＩ情報の作成処理について説明する。図６は、鍵１１が押されたときの検出信号Ｓ1 〜Ｓ3 の変化を例示するタイムチャートである。図に示すように、鍵１１が押されると先ずシャッタ６１がキーセンサ６３の光路を遮り、検出信号Ｓ3 が立ち上がる（時点ｔ1 ）。続いてハンマ２３が慣性運動を始めると、段付シャッタ６４がキーセンサ６５，６７の光路を順次遮り、検出信号Ｓ1 ，Ｓ2 が順次立ち上がる（時点ｔ2 ，ｔ3 ）。

　レール３１による動作阻止または打弦がなされた後、ハンマ２３が戻り始めると、検出信号Ｓ2 ，Ｓ1 が順次立ち下がり（時点ｔ4 ，ｔ5 ）、続いて鍵１１が戻されると検出信号Ｓ3 も立ち下がる（時点ｔ6 ）。このため、時点ｔ2 ，ｔ3の時間差Ｔは打鍵強度Ｖに対応したものとなり、検出信号Ｓ3 の挙動は押鍵・離鍵の動作に対応したものとなる。

　図７は、このＭＩＤＩ情報作成処理を表すフローチャートである。なお、ＣＰＵ７２は、いずれかのキーセンサ６３から検出信号Ｓ3 が入力される度にこの処理を実行する。
　処理を開始すると、先ずＳ１０にてどのキーセンサ６３からの検出信号Ｓ3 かを判断し、対応する鍵番号を変数Ｋに記憶する。続くＳ１５では、検出信号Ｓ1が立ち上がったか否かを判断し、立ち上がるまでそこで待機する。検出信号Ｓ1が立ち上がると（Ｓ１５：ＹＥＳ）Ｓ２０へ移行し、タイマをスタートする。続いて、Ｓ２５では検出信号Ｓ2 が立ち上がるまで待機し、立ち上がると（Ｓ２５：ＹＥＳ）Ｓ３０にてタイマをストップする。

　続くＳ３５では、そのときのタイマの値Ｔに所定の変換ｆを施して打鍵強度Ｖを算出する。Ｓ４０では、この打鍵強度ＶおよびＳ１０にて記憶した鍵番号Ｋに基づきＭＩＤＩ情報を作成し、対応する演奏音を発生させる。続いて、Ｓ４５では検出信号Ｓ3 が立ち下がるまで待機し、立ち下がると（Ｓ４５：ＹＥＳ）Ｓ４６にて発音を停止して処理を終了する。通常、鍵１１が戻るとダンパ２７が弦２５に当接し、その弦２５の振動が停止するが、Ｓ４６ではこの動作に対応するＭＩＤＩ情報を作成するのである。

　なお、上記処理中に他の鍵１１から検出信号Ｓ3 が入力されると、その鍵１１に対する処理も所定の割り付けにより並行して実行する。
　以上のように構成されたグランドピアノ１において、打弦音を止めて、電子楽器７からだけ演奏音を出すには、演奏に先立ってノブ５３を操作して、レール３１を下側の位置に位置決めする（図３の状態）。また、コントロール部７１の作動スイッチ（図示略）をオンにして、グランドピアノ１をＭＩＤＩ出力モードに設定すると共に、電子楽器７もＭＩＤＩ入力モードに設定する。

　この状態において、演奏者が鍵１１を押すと、キャプスタンスクリュー１２が上昇してウイッペン１５を上向きに回動させ、ウイッペン１５と共に上昇するジャック１７が、シャンクローラ１８を押し上げてハンマシャンク２１を回動させる。更に、ジャック１７が上昇してゆくと、ジャックテール１７ａがレギュレチングボタン１６に当接し、ジャック１７はウイッペン１５に対して図中時計周りに回動する。この結果、シャンクローラ１８は、ジャック１７から離れてハンマシャンク２１と共に慣性運動を開始する。

　ハンマシャンク２１が慣性運動して、図３の点線の位置に至ると、レール３１下面のクッションフェルト３７に当接する。このとき、ハンマシャンク２１は、ハンマ２３が弦２５に当接する位置まで回動しておらず、打弦音は出ない。

　一方、鍵１１，ハンマシャンク２１が揺動すると、シャッタ６１，６４がキーセンサ６３，６５，６７の発光素子と受光素子との間を遮り、前述のようにＭＩＤＩ情報が作成される。この結果、電子楽器７は鍵盤操作に対応した演奏音を発生する。

　このように、本実施例のグランドピアノ１によれば、演奏者が鍵１１を操作した際に、ハンマ２３の動きを阻止することにより、打弦音を全く出さずに電子楽器７からだけ演奏音を出すことができる。このとき、ハンマ２３の動きは、慣性運動を始めてから阻止されるので、鍵１１のタッチ感は打弦音を出した場合と全く変わらない。したがって、例えば、電子楽器７からの演奏音をヘッドホン９で聴きながら演奏すれば、騒音による迷惑をかけることなく、自由に演奏練習ができる。

　また、押鍵していない状態において、ハンマ２３などの重量が鍵１１にかかっているので、演奏者側から見て鍵１１が沈み込んだりすることもない。
　更に、本実施例では、ハンマ２３が慣性運動を始めてから阻止されるまでの間でその移動速度を検出し、打鍵強度Ｖを求めている。この間でのハンマ２３の移動速度は実際に打弦を行なう場合の移動速度と一致するので、電子楽器７からの演奏音を実際の打弦音と良好に一致させることができる。しかも、本実施例ではハンマ２３の移動速度を非接触で検出しているので、両者を極めて高い精度で一致させることができる。

　以上本発明の実施例を説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内の種々なる態様を採用することができる。
　例えば、ハンマの動きを阻止する手段としては、図４に示した構造に限らない。他の例としては、図８（ａ），（ｂ）に示すように、レール８１に通されたシャフト８３を、打ち廻し３３に固定された軸受け８５を介して回動自在に支持すると共に、シャフト８３と一体に回動する金具８７の一端にスプリング８９を連結し、他端にワイヤ９１を連結した構造などが考えられる。この構造においては、ワイヤ９１を引っ張ると、金具８７がシャフト８３を支点として動き、レール８１が回動する。これにより、図８（ｂ）に一点鎖線で示したように、レール８１に配設されたクッションフェルト９３が下を向き、ハンマシャンク２１に当接してハンマ２３による打弦を阻止する。このとき、金具８７はスプリング８９を引っ張るので、レール８１は戻る方向に回動するように付勢されている。このため、ワイヤ９１を緩めると、回動していたレール８１が元の位置にまで戻り、クッションフェルト９３が横をむいてハンマシャンク２１に当接しなくなる。したがって、ワイヤ９１を引っ張ったり緩めたりすることで、打弦音を止めたり出したりできる。このように、ワイヤ９１によって操作する構造であれば、操作レバーを比較的自由な位置に配設できる。したがって、ペダルを足で踏んで操作して打弦音を止めるような構成も容易にできる。

　また、実施例に示したような、ハンマシャンクに当接する機構に限らず、ハンマ，ハンマウッド，シャンクローラなど、ハンマと一体となって慣性運動による回動を行うハンマ系の部品の動きを阻止する機構であればよい。但し、これらの部品の動きを阻止する場合も、少なくともジャックの先端がシャンクローラから離れて、ハンマが慣性運動に移ってからハンマの動きを阻止するものでなければならない。

　同様に、検出手段についても、ハンマシャンク２１の移動速度を検出する機構に限らず、ハンマ系の部品の移動速度を検出する機構であればよい。但し、これらの場合も、少なくともジャックの先端がシャンクローラから離れて、ハンマが慣性運動に移ってからハンマの動きが阻止されるまでの間で移動速度を検出するものでなければならない。

　更に、実施例では、グランドピアノについて説明したが、本発明は、アップライトピアノに適用してもよい。この場合、図９に示すように、クッションフェルト１０１がハンマシャンク１０３に当接する構成や、クッションフェルト１０５がキャッチャシャンク１０７に当接する構成などにすれば、ジャック１０９がバット１１１を突き上げることにより、ハンマ１１３が慣性運動を開始してからその動きを阻止することができる。そして、この場合も、ハンマシャンク１０３の弦１２３側側面などに、段付シャッタ１２５と、一対のキーセンサ１２７，１２９を設けることにより、ハンマ１１３の移動速度を検出することができる。

　加えて、打弦音を止めるための操作レバーをアクチュエーターで動かしたり、レールそのものをアクチュエーターで動かす構造にしてもよい。この場合、電子音源の作動スイッチとアクチュエーターとを連動させることにより、一つのスイッチを操作すると、自動的に打弦音が止まって電子音源による演奏モードに切り替わるように構成することもできる。

　更に加えて、本発明の構成を自動演奏ピアノに備えれば、自動演奏データによって鍵を動作させながら、音だけは電子音源の音をヘッドホンから聴けるので、騒音による迷惑をかけずに運指練習ができる。

　なお、実施例では、電子音源として外部の電子楽器とつなぐ構成としたが、本発明の構成を、電子音源を内蔵するピアノに適用しても、全く同様の効果を得ることができる。

本発明の構成例示図である。 実施例の概略構成を表す説明図である。 実施例のグランドピアノの内部機構を表す説明図である。 実施例のグランドピアノにおける動作阻止手段の構成を表す斜視図である。 実施例のグランドピアノにおける音源制御手段の構成を表すブロック図である。 実施例のキーセンサ検出信号の変化を例示するタイムチャートである。 実施例のＭＩＤＩ情報作成処理を表すフローチャートである。 変形例としての動作阻止手段の構成を表す説明図である。 他の実施例としてのアップライトピアノの内部機構を表す説明図である。

符号の説明

１…グランドピアノ　　３，５…ＭＩＤＩインターフェイス　　７…電子楽器
９…ヘッドホン　　１１…鍵　　　２３…ハンマ　　２５…弦　　２７…ダンパ
３１…レール　　　　３５…レール上下機構　　　　　６１…シャッタ
６３，６５，６７…キーセンサ　６４…段付シャッタ　７１…コントロール部

Claims (1)

1. 鍵盤の操作に応じてハンマが慣性運動して打弦する打弦手段と、
   　上記ハンマが慣性運動を始めてから弦に当接するまでの間で上記ハンマの動作を阻止する動作阻止手段と、
   　上記ハンマが慣性運動を始めてから上記動作阻止手段に動作を阻止されるまでの間で上記ハンマの移動速度を検出すると共に、当該ハンマに対応する鍵が押されているか否かを検出する検出手段と、
   　該検出手段からの情報に基づき電子音源を制御する音源制御手段と、
   　を備えたことを特徴とするピアノ。

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