JP2008233643A

JP2008233643A - 鍵変位量検出装置

Info

Publication number: JP2008233643A
Application number: JP2007074824A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Meshida; 英紀召田
Original assignee: Korg Inc
Current assignee: Korg Inc
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2027-03-22
Also published as: JP4982689B2

Abstract

【課題】光干渉による鍵変位量検出精度の低下を防止することや、これを利用して押鍵速度を正確に演算可能とする装置を提供する。
【解決手段】複数の鍵で成る鍵盤部を備えた鍵盤楽器用の鍵変位量をフォトリフレクタで検出する装置において、光干渉を阻止するために鍵毎に遮光機能を持たせる。つまり、遮光板４００、４００が、或る鍵に対して送受光される光が他の鍵に対して送受光される光と干渉することを阻止するため、光干渉による鍵変位量検出精度の低下を防止することができるようになるという効果が得られる。また、このような簡単な遮光機構であるため、ピアノの調律等のメンテナンス時に埃等を清掃し易いという利点もある。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の鍵盤を備えた鍵盤楽器に用いるための鍵変位量検出装置の改良に関する。

複数の鍵盤から成る鍵盤部を備えた楽器、その中でもピアノは、ユーザーが押離鍵操作を行うことによって楽音信号が出力される構成となっている。そして、ユーザーの押離鍵操作に際して押鍵速度や鍵変位量を求め、これを楽音出力に反映させるための技術は従来から様々なものがあった。例えば、各鍵の下部に鍵変位量に応じてオンとなる接点を備えたスイッチを設け、夫々の接点がオンになるタイミングを検出し、この検出した時間差に基づいて押鍵速度を求める装置等が提案されてきた。また、各鍵に対してフォトリフレクタ（反射型フォトインタラプタ）を設け、鍵に対する反射光の受光量に応じて検出される検出電圧を求め、予め設定した近似式にこの求めた検出電圧を代入して、鍵変位量を求める鍵変位量検出装置も提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

特許第２７２７７１９号公報（第２−３頁、第６図）

しかしながら、上述したような鍵変位量検出装置にあっては、各鍵にフォトリフレクタを備えるため、フォトリフレクタ間の光干渉による影響が全く考量されておらず、検出精度が必ず良くなるというものではない。また、上述した装置にあっては、近似式を求めるのが簡単ではなく、この近似式が正確に設定できないと鍵変位量を正確に求めることができず、その結果、押鍵速度のデータも正確に求まらないという問題があった。

本発明は、かかる従来の課題を解決するためになされたもので、光干渉による鍵変位量検出精度の低下を防止することや、これを利用して押鍵強度を正確に演算可能とする装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の鍵で成る鍵盤部を備えた鍵盤楽器用の鍵変位量を検出する装置において、
発光素子からの光を鍵で反射させこの反射光の強度に応じた信号を受光素子から出力するようにした送受光手段と、
この送受光手段からの出力信号に基づいて、基準位置からの押鍵変位量を求める鍵変位量検出手段と、
隣接する鍵側に光が漏れるのを防止する遮光手段と、を備えたこと特徴とするようにした。

本発明によれば、遮光手段が、隣接する鍵側に光が漏れるのを防止するので、各鍵に対して本装置を適用しても、互いの光が干渉することを阻止することができ、隣接する鍵からの反射の影響も抑えることができるため、光干渉による鍵変位量検出精度の低下を防止することができるようになる。

そして遮光手段としては、１対の薄肉の直方体板を鍵配列の方向において対向するように設け、この対向した１対の薄肉の直方体板（２枚の直方体板）の間に、前記発光素子とこれに近接して設けた前受光素子を配置する構成とするのが簡易で性能が良く好ましい。

更に、押鍵速度演算手段を設け、この押鍵速度演算手段が、押鍵に応じて鍵変位量の変化がフラットに成り始めた時を検出して、この検出時点から予め設定した時間内の鍵変位量データを無視した鍵変位量データに基づいて押鍵速度を求める構成とするのも好ましい。

本発明によれば、光干渉による鍵変位量検出精度の低下を防止することや、これを利用して押鍵速度を正確に演算可能なる装置を実現できるという効果が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明の最良の実施形態の鍵変位量検出装置１０００の構成図である。図１は例えば８８個の鍵を備えた鍵盤部を有する消音ピアノにおける、鍵盤配列方向と垂直な方向における断面図である。なお、鍵板部は、図中手前側から奥側に複数の鍵を配列して構成されている。鍵５はバランスピン３を支点として揺動可能に構成されており、これを確実に行うためにフロントピン２が設けられている。

符号２０は打鍵機構である。鍵５を押鍵すると、打鍵機構２０が働きハンマー２０が図面上方向に回動して弦１０を打弦する。この時、鍵の先端部が、突起部１５を押し上げてクランク部１４を作動させ金属線１２の張力を緩めて、弦１０を静止させていたダンパー８の静止制御を解除する構成となっている。なお、図中の右側に示す幅ｄが押鍵深さと称するパラメーターであり、離鍵状態であると押鍵深さｄは「０」であり（基準位置）、押鍵操作を行っていくに従って押鍵深さが深くなっていく（換言すれば「ｄ」が大きくなっていく）。

さて、符号１は基板であり、その上面の図中真ん中よりやや右側には、遮光板４００とセンサー部１００とが設けられている。図３（ｂ）はこれらを図１中の符号Ａで示す方向で見た場合の構成であり、また、図３（ａ）は図１中の符号Ａに示す方向と直角な方向（図面正面方向）でこれらを見た構成図である。ＬＥＤ４１０（発光素子）とフォトトランジスタ４２０（受光素子）とは近接して配置され、その両側には、肉薄の直方体型の遮光板４００が、ＬＥＤ４１０とフォトトランジスタ４２０とを挟むようにして対向させた状態で設けてある。こらにより、或る鍵に対するＬＥＤ４１０からの光やその反射光は他の鍵側に漏れないようにされている。つまり、１対の薄肉の直方体板を鍵配列の方向において対向するように設け、この対向した１対の薄肉の直方体板（２枚の）の間に、ＬＥＤ４１０とこれに近接して設けたフォトトランジスタ４２０を配置する構成を採用し、或る鍵に対するＬＥＤ４１０からの光や鍵からの反射光を、隣接する（隣合う）他の鍵のフォトトランジスタ４２０が受光不能にしている。また、或る鍵と対となるフォトトランジスタ４２０は、或る鍵に対するＬＥＤ４１０からの光が隣接する鍵の側面、底面に反射されることによる影響も受けない。

図６は、図面左右方向に１つの鍵盤５の断面を示した図であり、点線はフォトトランジスタ４２０の受光エリアを示し、一点鎖線はＬＥＤ４１０の発光エリアを示している。なお、横方向の点線は以下に述べる遮光手段を示したものである。上段の図面は遮光板を設けない場合の検出範囲を示したものであり、中断の図面は、遮光板を、上面開口させた枡型のものとした場合である。この場合には他の鍵との光干渉は防止できるものの検出範囲はかなり狭くなる。一方、図面下段の１対の遮光板４００で、ＬＥＤ４１０、フォトトランジスタ４２０とを挟んで対向させている。この場合には、遮光板４００を用いない場合と略同じ検出範囲を確保しながら、他の鍵との光干渉を防ぐことが可能になる。

したがって、本実施形態によれば、遮光板４００、４００が、或る鍵に対して送受光される光が他の鍵に対して送受光される光と干渉することを阻止することができるため、光干渉による鍵変位量検出精度の低下を防止することができるようになるという効果が得られる。また、このような簡単な遮光機構であるため、ピアノの調律等のメンテナンス時に埃等を清掃し易いという利点もある。

次に、図２を参照して制御系を説明する。フォトトランジスタ４２０からの電圧信号はＡ／Ｄ部２１５によってアナログデジタル変換され、ＣＰＵ２００はこれを入力する。そして、図４に示すように押鍵深さｄとフォトトランジスタ４２０との関係は１対１となっているので、これに従って押鍵深さｄを検出する。また、ＣＰＵ２００はタイマー２２０を備えていて、ＲＯＭ２０５に記録されているプログラムに従って動作を行い、この際ＲＡＭ２１０をワークエリアとして使用する。また、ＣＰＵ２００は、音源３００を制御してスピーカー３０５から所要の音楽信号を放音させたり、押鍵速度等の演算結果を必要に応じて出力可能に構成されている。

したがって、通常は、ＣＰＵ２００がＡ／Ｄ部２１５からのデジタル信号を受け取り、これに対応する押鍵深さｄを求めることによって、鍵盤楽器の動作制御を行うことになる。

ところで、本発明者等の鋭意研究の結果、押鍵深さｄが時間変化に対して変化する場合において、或る特徴のある特性を把握した。図５はこれを示す説明図である。図５（ａ）は、鍵を中くらいの強さで押鍵した場合の押鍵深さの時間変化を示し、また図５（ｂ）は、鍵を強く押鍵した場合の押鍵深さの時間変化を示し、さらに、図５（ｃ）は、鍵を弱く押鍵した場合の押鍵深さの時間変化を示したものである。総ての図面が示すように、押鍵を行っているにも係わらず、押鍵深さは比例的増加とはならずにフラット部が存在し、しかもこのフラット部は押鍵強度にかかわらず４〜５（ｍｓｅｃ）程度で同じ時間長である。この点を考慮すると、フラット部においては、押鍵深さｄは時間変化に対して一定の値となるから、正確な押鍵速度を演算して求める場合には、このフラット部に相当する時間を差し引く必要がある。なお、フラット部の開始点の検出は、押鍵深さの時間変化が或るしきい値よりも小さくなったことをもって判断すれば良い。

図７はこの処理を行う場合の説明図である。先ず、ＣＰＵ２００が、ステップＳ７００においてフラット部が開始したか否かを判定し、開始したと判断した場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ７１０においてタイマー２２０を起動させる。一方、ステップＳ７００で「Ｎｏ」の場合には以下の処理を行わない。次いでステップＳ７２０では、入力されるデジタル信号を無視（廃棄）し、ステップＳ７３０においてタイマー２２０がオフになったか否か、つまり、タイムアウトしたか否かを判定し、タイムアウトしていなければ（Ｎｏ）ステップＳ７２０においてデーター無視を継続する一方、Ｙｅｓの場合にデータ無視を終了する。そして、フラット部に相当する時間を除いた時間とその時間における押鍵深さから押鍵速度を求めることができる。

したがって、ＣＰＵ２００は、押鍵に応じて鍵変位量の変化（即ち、押鍵深さの変化）がフラットに成り始めた時を検出して、この検出時点から予め設定した時間内の鍵変位量データを無視した鍵変位量データに基づいて押鍵速度を正確に求めることができるようになる。

以上説明してきたように、本発明は鍵盤楽器に適用して好適な装置を提供することができる。

本装置１０００の構成の説明図である。制御系の構成の説明図である。遮光板の模式的説明図である。押鍵深さとフォトトランジスタ出力電圧との関係の説明図である。動作の説明図である。動作の説明図である。タイマー動作の説明図である。

符号の説明

１基板
２フロントピン
３バランスピン
５鍵
８ダンパー
１０弦
１４クランク部
１５突起部
２０打鍵機構
１００センサー部
２００ＣＰＵ
２０５ＲＯＭ
２１０ＲＡＭ
２１５Ａ／Ｄ変換部
２２０タイマー
３００音源
４００遮光板
４１０ＬＥＤ
４２０フォトトランジスタ
１０００鍵変位量検出装置

Claims

複数の鍵で成る鍵盤部を備えた鍵盤楽器用の鍵変位量を検出する装置において、
発光素子からの光を鍵で反射させこの反射光の強度に応じた信号を受光素子から出力するようにした送受光手段と、
この送受光手段からの出力信号に基づいて、基準位置からの押鍵変位量を求める鍵変位量検出手段と、
隣接する鍵側に光が漏れるのを防止する遮光手段と、を備えたことを特徴とする鍵変位量検出装置。
請求項１に記載の装置において、
前記遮光手段は、
１対の薄肉の直方体板を鍵配列の方向において対向するように設け、この１対の薄肉の直方体板の間に、前記発光素子とこれに近接して設けた前受光素子を配置する構成としたことを特徴とする鍵変位量検出装置。
請求項１および２の内のいずれか一方に記載の装置において、
押鍵操作に際して鍵変位量の変化がフラットに成り始めた時を検出して、この検出時点から予め設定した時間内の鍵変位量データを無視した鍵変位量データに基づいて押鍵速度を求める押鍵速度演算手段を更に備えたことを特徴とする鍵変位量検出装置。