JP2015184308A - ペダル装置及び電子鍵盤楽器 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の少ない簡易な構成により、アコースティックのピアノを演奏している場合と同様のタイミングでダンパー効果を生じさせることのできるペダル装置及び電子鍵盤楽器。【解決手段】ペダルシャーシ３に上下方向に回動可能に支持され、踏み込み操作された際に下方に回動するペダル２と、ペダル２を上方に付勢して踏み込み操作に応じて第１の反力及び第２の反力の２段階の反力を発生させることが可能な反力発生バネ４とをペダル装置１に備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、ペダル装置及び電子鍵盤楽器に関するものである。

アコースティックのピアノにおいては、ダンパーペダルを踏み込むと、弦の振動を止めているダンパーが外れ（開放され）、弦が共鳴して音が響くダンパー効果を生じる。
従来、こうしたアコースティックのピアノと同様のダンパー効果を、電子鍵盤楽器において疑似的に実現させることのできるダンパーペダルを備えるペダル装置が知られている。
例えば、特許文献１には、演奏者によって踏み込み操作されるペダルと、このペダルの踏み込み操作に対抗する反力をペダルに付与する反力付与手段とを備え、ペダルの回動量に基づいてペダルの踏み込み量をセンサによって検出し、ペダルの踏み込み量が規定量を超えた場合に電気信号を出力させてダンパー効果を発生させる電子鍵盤楽器のペダル装置が開示されている。
このようなペダル装置を備えれば、電子鍵盤楽器においてもダンパー効果に相当する楽音を出力させることができる。

特開２０１１−１８０５１１号公報

アコースティックのピアノでは、ダンパーペダルを踏み込むことで機械的にダンパーを動かすため、ある程度踏み込むまでは遊びがあり、強く踏み込むにつれて徐々に反力が大きくなり、ペダルが重くなっていく。そして一定のところまで踏み込むと、ダンパーが外れてダンパー効果が発生する。このため、演奏者は、どこまで踏み込めばダンパー効果が生じるかを、ペダルから足に伝わる荷重の変化で感じ取ることができる。

しかしながら、特許文献１に記載されているような従来の構成では、ペダルの踏み込み量（踏み込みの深さ）に応じてダンパー効果を発生させている。この場合、ペダルを踏み込んだ際の反力は踏みしろに応じて直線的に変化するのみであり、ダンパー効果が生じるタイミングは必ずしもペダルの重さと対応しない。このため、演奏者はどこからダンパー効果が発生するのかを掴みにくく、演奏者の感覚と異なるタイミングでダンパー効果が生じてしまう場合があった。

本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、部品点数の少ない簡易な構成により、アコースティックのピアノを演奏している場合と同様のタイミングでダンパー効果を生じさせることのできるペダル装置及び電子鍵盤楽器を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明に係るペダル装置は、
ペダルシャーシに上下方向に回動可能に支持され、踏み込み操作された際に下方に回動するペダルと、
前記ペダルを上方に付勢した踏み込み操作に応じて第１の反力及び第２の反力の２段階の反力を発生させることが可能な反力発生バネと、
を備えることを特徴としている。

また、本発明に係る電子鍵盤楽器は、
ペダルシャーシに上下方向に回動可能に支持され、踏み込み操作された際に下方に回動するペダルと、
前記ペダルを上方に付勢し、踏み込み操作に応じて第１の反力及び第２の反力の２段階の反力を発生させることが可能な反力発生手段と、
前記反力発生手段により発生した前記第１の反力及び第２の反力を検出可能な検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいてダンパーデプス値を出力するダンパーデプス値出力手段と、
を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、部品点数の少ない簡易な構成により、アコースティックのピアノを演奏している場合と同様のタイミングでダンパー効果を生じさせることができるという効果を奏する。

（ａ）から（ｃ）は、本実施形態におけるペダル装置の要部側断面図であり、（ａ）はペダルを踏み込んでいない状態を示し、（ｂ）は浅くペダルを踏み込んだ状態を示し、（ｃ）は深くペダルを踏み込んだ状態を示している。 （ａ）及び（ｂ）は、本実施形態におけるペダル装置の要部側断面図であり、（ａ）は反力の設定を最強とした状態を示し、（ｂ）は反力の設定を最弱とした状態を示している。 本実施形態におけるペダル装置の要部回路構成を示す等価回路図である。 ペダルのストロークとバネにより生ずる反力との関係を示すグラフである。 ペダルのストロークと反力発生バネ及び反力調整用バネにより生ずる合成後の反力との関係を示すグラフである。 ペダルのストロークと圧力センサの出力値との関係を示すグラフである。 圧力センサの出力値とＣＰＵへの入力値との関係を示すグラフである。 ペダルのストロークとＣＰＵへの入力値との関係を示すグラフである。 本実施形態における電子鍵盤楽器の要部ブロック図である。 データテーブルの一例を示す図である。 本実施形態における電子鍵盤楽器において実行される処理を概略的に示すフローチャートである。 図１１におけるダンパーペダル処理を示すフローチャートである。

図１から図１２を参照しつつ、本発明に係る電子鍵盤楽器及び電子鍵盤楽器のペダル装置の一実施形態について説明する。
なお、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

本実施形態において、電子鍵盤楽器１００（図９参照）は、例えば電子ピアノやキーボード等である。
電子鍵盤楽器１００は、図１（ａ）から図１（ｃ）等に示すペダル装置１を備えている。
図１（ａ）から図１（ｃ）は、本実施形態におけるペダル装置の要部側断面図である。
図１（ａ）は、ペダルを踏み込んでいない状態を示し、図１（ｂ）は、ペダルを浅く踏み込んだ状態を示し、図１（ｃ）は、ペダルを最も深いところまで踏み込んだ状態を示している。

ペダル装置１は、電子鍵盤楽器１００で生成される楽音に各種の音響効果を与えるためのものである。
図１（ａ）から図１（ｃ）に示すように、ペダル装置１は、ペダル２、ペダルシャーシ３及び反力発生バネ４を備えている。
本実施形態では、ペダルシャーシ３の上にカバー部材５が取り付けられており、ペダルシャーシ３とカバー部材５とによりペダルケースが構成されている。

本実施形態のペダル装置１に設けられているペダル２は、踏み込み操作に応じてダンパー効果を発生させるダンパーペダルである。
すなわち、アコースティックのピアノにおいてダンパーペダルを踏み込んだ場合に、弦の振動を止めているダンパーが開放されて、弦が共鳴する音響効果（以下これを「ダンパー効果」という）を生じるが、本実施形態のペダル２は、踏み込み操作に応じて、電子鍵盤楽器１００に対し電気信号を出力することにより、こうしたアコースティックのピアノと同様のダンパー効果を電子鍵盤楽器１００において疑似的に実現させるものである。
なお、ペダル装置１に設けられているペダルは１つに限定されない。例えば、アコースティックピアノと同様に、ダンパー効果を発生させるダンパーペダルの他、ソフトペダル、ソステヌートペダル等を備えていてもよい。

ペダル２は、基端側（後方側、図１（ａ）から図１（ｃ）において右側）に配置された基端部２１がペダルシャーシ３の後部（図１（ａ）から図１（ｃ）において右側）に設けられた後述するペダル支持部３１に軸部材３２を介して支持されている。
また、ペダル２は、その自由端側（先端側、図１（ａ）から図１（ｃ）において左側）に配置された踏込部２２がペダルケースの外部に突出するように設けられている。
ペダル２は、軸部材３２の軸中心を回転中心として上下方向に回動可能となっており、外力が加わらない状態では付勢部材である反力発生バネ４によって上方に押し上げられた状態（例えば、図１（ａ）に示す状態）となっているが、踏込部２２を踏み込む踏み込み操作が行われると、ペダル２はこの反力発生バネ４の付勢力に抗して押し下げられて下方に回動する（図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示す状態）。また、ペダル２は、踏み込み操作が停止されると、反力発生バネ４によって押し上げられて上方に回動し、再度元の位置（図１（ａ）に示す位置）に復帰する。

ペダル２は下面が開口した中空部材であり、ペダル２の下側面には、ペダル２が下方に押し下げられた際にペダルシャーシ３の下限ストッパ部３３が突き当たり、ペダル２の下方における位置が規制されようになっている。
また、ペダル２の上側面は、ペダル２が上方に押し上げられた際にペダルシャーシ３の上限ストッパ部５１に突き当たり、ペダル２の上方における位置が規制されるようになっている。
なお、ペダル２の構成は、ここに例示したものに限定されない。

ペダルシャーシ３は、ペダル２を支持するものである。
ペダルシャーシ３の後部（図１（ａ）から図１（ｃ）において右側）には、ペダル２を支持するペダル支持部３１が設けられている。
本実施形態においてペダル支持部３１は、ペダル２の基端部２１の両側部にそれぞれ配置される一対の板状部材である。
一対のペダル支持部３１には、間にペダル２の基端部２１を挟み込んだ状態で軸部材３２が挿通されるようになっている。これにより、ペダル２は、この軸部材３２の軸中心を回転中心として上下方向（図１（ａ）から図１（ｃ）において上下方向）に回動可能となっている。
なお、ペダルシャーシ３においてペダル２を上下方向に回動可能に支持する構成や、ペダル支持部３１の形状、配置等はここで例示したものに限定されない。

ペダルシャーシ３の前側（図１（ａ）から図１（ｃ）において左側）の先端部には、ペダル２の後述する踏込部２２を踏み込んだ際におけるペダル２の下限位置を規制する下限ストッパ部３３が設けられている。
下限ストッパ部３３は、ペダル２の踏込部２２を踏み込んだ際に、ペダル２の裏面に突き当たり、ペダル２が下がり過ぎないように位置を規制する。
なお、下限ストッパ部３３は、弾性部材等の緩衝部材により形成され、ペダル２が突き当てられた際の衝撃を吸収可能に構成されることが好ましい。

またカバー部材５の前側（図１（ａ）から図１（ｃ）において左側）の先端部であってペダルシャーシ３の下限ストッパ部３３にほぼ対応する位置には、ペダル２が後述する反力発生バネ４により上方向に付勢された際にペダル２の上限位置を規制する上限ストッパ部５１が設けられている。
上限ストッパ部５１は、ペダル２が反力発生バネ４により上方向に付勢された際に、ペダル２の上面に突き当たり、ペダル２が上がり過ぎないように位置を規制する。
なお、上限ストッパ部５１は、下限ストッパ部３３と同様に、弾性部材等の緩衝部材により形成され、ペダル２が突き当てられた際の衝撃を吸収可能に構成されることが好ましい。

反力発生バネ４は、一端側がペダルシャーシ３の上に固定され、他端側がペダル２の下側面に当接するように設けられている。
本実施形態における反力発生バネ４は、２段階のバネ定数を有し、ペダル２を上方に付勢しており、ペダル２の踏み込み操作に応じて第１の反力及び第２の反力の２段階の反力を発生させることが可能な反力発生手段である。
具体的には、反力発生バネ４は、図１（ａ）から図１（ｃ）等に示すように、例えばピッチが広くバネ定数が小さいコイルバネである第１のバネ部４１と、ピッチが狭くバネ定数が大きいコイルバネである第２のバネ部４２とからなり、このようなバネ定数の異なる２つのバネ部４１，４２が１本の反力発生バネ４として一体的に形成されている。
第１のバネ部４１及び第２のバネ部４２の長さやバネ定数の差をどの程度に設定するかは、ダンパー効果を発生させるタイミング等との関係で適宜設定される。

反力発生バネ４は、ペダル２を踏み込むに従い、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、バネ定数の小さい第１のバネ部４１から先に圧縮され、次にバネ定数の大きな第２のバネ部４２が圧縮される。
ペダル２の踏み込み操作に応じて、まず第１のバネ部４１が圧縮されると、第１の反力が発生する。そして、さらにペダル２を踏み込むことにより、第２のバネ部４２が圧縮されると、第１の反力よりも大きな第２の反力が発生する。

また、ペダル装置１は、ペダル２の踏み込み操作に応じて発生する反力を調整可能な反力調整手段６をさらに備えている。
本実施形態において、反力調整手段６は、コイルバネである反力調整用バネ６１と、この反力調整用バネ６１のピッチを調整する調整部６２とで構成されている。
反力調整用バネ６１は、一端側がペダルシャーシ３の上に設けられたバネ受け部６３の上に固定されており、他端側がペダル２の下側面に当接するように設けられている。
また、調整部６２は、一端がバネ受け部６３に固定され、外周面にネジが形成された軸部６２１と、この軸部６２１の他端側に取り付けられた操作部６２２とで構成されており、操作部６２２をユーザが回転操作することにより、バネ受け部６３の上下方向の位置（高さ）を調整するものである。

図２（ａ）は、反力調整手段６により、ペダル２の踏み込み操作に応じて発生する反力を最も大きくした状態（すなわち、反力が「最強」の状態）を示し、図２（ｂ）は、反力調整手段６により、ペダル２の踏み込み操作に応じて発生する反力を最も小さくした状態（すなわち、反力が「最弱」の状態）を示している。
図２（ａ）に示すように、操作部６２２を回転操作させて軸部６２１を上方向に締めると、バネ受け部６３が押し上げられ、反力調整用バネ６１が押し縮められる。これにより反力調整用バネ６１のバネ定数が大きくなり、それだけ踏み込んだ際の反力が大きくなって、ペダル２が重くなる。
他方、図２（ｂ）に示すように、操作部６２２を逆方向に回転操作させて軸部６２１を緩めると、バネ受け部６３が下方に下がって反力調整用バネ６１が伸長する。これにより反力調整用バネ６１のバネ定数が小さくなり、踏み込んだ際の反力が小さくなって、ペダル２が軽くなる。
このように、本実施形態では、操作部６２２を回転操作させるだけで、ペダル２を踏み込んだ際の反力を簡易に調整することができる。このため、例えば、大人が演奏する場合であれば多少ペダルを重くし、子供が演奏する場合にはペダルを軽くして踏み込みやすくする等、ペダル２の踏み込み操作に応じて発生する反力を、演奏者の体格や力に応じて調整することが可能であり、踏み込み力の弱い子供等でもダンパー効果を生じさせる演奏を容易に行うことができる。

また、ペダル装置１は、反力発生手段である反力発生バネ４により発生した第１の反力及び第２の反力を検出可能な検出手段として圧力センサ７を備えている。圧力センサ７は反力発生バネ４の下方に配置されている。
本実施形態の圧力センサ７は、例えばダイヤフラムの表面に感圧素子（例えばピエゾ素子）で構成される半導体歪みゲージを形成したものであり、外部からの力（本実施形態では、反力発生バネ４により発生する反力）によってダイヤフラムが変形することにより半導体歪みゲージに発生するピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化を電気信号に変換して出力させるものである。

図３は、本実施形態におけるペダル装置１の要部回路構成を示す等価回路図である。
図３に示すように、圧力センサ７には、プルアップ抵抗７１を介して電源部７２が接続されている。
また、圧力センサ７は、電子鍵盤楽器１００のＣＰＵ１０（図９参照）と接続されており、圧力センサ７による検出結果（反力発生バネ４により発生した第１の反力及び第２の反力に応じた電気抵抗値）はＡＤ変換されて後述するＣＰＵ１０に出力される。
なお、圧力センサ７は、反力発生バネ４により発生した第１の反力及び第２の反力を検出可能なものであればよく、上記構成に限定されない。例えば、固定極と可動極を対向させてコンデンサを形成し、外部からの力（圧力）によって可動極が変形することで発生する静電容量の変化を電気信号に変換して出力させる静電容量方式の圧力センサ等であってもよい。

図４は、横軸にペダル２のストローク（踏み込み量）をとり、縦軸に反力発生バネ４及び反力調整用バネ６１により生ずる反力をとったグラフである。
なお、図４において「Ｓ１」とは反力発生バネ４を示し、「Ｓ２」とは反力調整用バネ６１を示す。また、「Ｓ２最強」とは反力調整手段６において反力調整用バネ６１を最大限押し縮めて反力が最大となる状態に調整した際に反力調整用バネ６１自体から生じる反力を意味している。また、「Ｓ２最弱」とは反力調整手段６において反力調整用バネ６１を最大限伸長させて反力が最小となる状態に調整した際に反力調整用バネ６１自体から生じる反力を意味している。
また、図４において「Ｐ１」は、反力発生手段である反力発生バネ４により発生した反力が第１の反力から第２の反力へと変化した時点（これを以下「変曲点」という。）

反力調整用バネ６１自体から生ずる反力は、反力を最強状態に調整したとき及び反力を最弱状態に調整したときともに、ペダル２のストローク（踏み込み量）が大きくなるに伴い（すなわち、ペダル２を深く踏み込む伴い）、直線的に大きくなる。
また、反力発生バネ４から生ずる反力も、ペダル２のストローク（踏み込み量）が大きくなるに伴って大きくなるが、バネ定数の大きな第２のバネ部４２が押し縮められ始めたタイミングで反力発生バネ４により発生する反力が第１の反力から第２の反力へと変化し、この時点が、反力が大きく変化する「変曲点Ｐ１」となる。

図５は、図４と同様に、横軸にペダル２のストローク（踏み込み量）をとり、図４に示す反力発生バネ４と反力調整用バネ６１により生ずる反力とを合成した合成後の反力を縦軸にとったグラフである。
図５に示すように、反力発生バネ４と反力調整用バネ６１により生ずる反力とを合成したした場合、反力調整手段６において反力が最大となる状態に調整した「Ｓ２最強」の場合、反力調整手段６において反力が最小となる状態に調整した「Ｓ２最弱」の場合ともに、反力発生バネ４により発生する反力が第１の反力から第２の反力へと変化した時点で大きく反力の値が変化している。

図６は、横軸にペダル２のストローク（踏み込み量）をとり、反力発生バネ４と反力調整用バネ６１により生ずる反力とを合成した合成後の反力を圧力センサ７によって検出した場合の検出結果（圧力センサ７の出力値）を縦軸にとったグラフである。
図６に示すように、反力発生バネ４等により発生する反力の「変曲点Ｐ１」に対応する時点において、圧力センサ７の出力値が大きく変化する出力値の変曲点（これを「変曲点Ｐ２」とする。）が現れる。

図７は、横軸に圧力センサ７の出力値をとり、縦軸に圧力センサ７からＣＰＵ１０に入力される入力値をとったグラフである。なお、本実施形態では、圧力センサ７からＣＰＵ１０に入力される入力値として入力電圧値をとっている場合を例として以下説明するが、ＣＰＵ１０に入力される入力値は電圧値に限定されない。
図７に示すように、圧力センサ７からＣＰＵ１０に入力される入力値は、圧力センサ７の出力値に対応して直線的に変化する。

図８において実線で示すグラフは、横軸にペダル２のストローク（踏み込み量）をとり、縦軸に圧力センサ７からＣＰＵ１０に入力される入力値をとったものである。
また、図８において破線で示すグラフは、ＣＰＵ１０に入力される入力値に対応して発生させるダンパー効果のレベルを示すものである。
なお、「Ｐ３」は、ＣＰＵ１０に入力される入力値の「変曲点」を示しており、この「変曲点Ｐ３」は、圧力センサ７の出力値における「変曲点Ｐ２」と対応している。
図８における実線に示されるように、圧力センサ７の出力値が大きく変化する「変曲点Ｐ２」と同じタイミングで、ＣＰＵ１０に入力される入力値が大きく変化して「変曲点Ｐ３」が現れる。

図９は、本実施形態における電子鍵盤楽器１００の要部全体構成を示すブロック図である。
図９に示すように、電子鍵盤楽器１００は、圧力センサ７を備えるペダル装置１の他、ＣＰＵ１０、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、表示部１３、楽音出力部１４、操作部１５、鍵盤部１６、Ｉ／Ｆ部１７等を備えている。
ペダル装置１の圧力センサ７、ＣＰＵ１０、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、表示部１３、楽音出力部１４、操作部１５、鍵盤部１６、Ｉ／Ｆ部１７等は、バス１８を介して接続されている。

表示部１３は、ＬＣＤパネル等により構成され、ＣＰＵ１０から供給される表示制御信号に応じて、電子鍵盤楽器１００各部の設定状態や動作状態等を表示させる。
楽音出力部１４は、後述するＲＯＭ１１やＲＡＭ１２に格納されている音源データにノイズ除去するフィルタリング処理等を施した後、出力増幅して図示しないスピーカから放音させるものである。
操作部１５は、電源スイッチや音色選択スイッチ等、操作パネルに配設される各種スイッチを備え、操作されるスイッチ種に応じたスイッチイベントを発生させる。操作部１５を操作することにより発生したスイッチイベントはＣＰＵ１０に入力され、ＣＰＵ１０は、このスイッチイベントに基づき電子鍵盤楽器１００各部の設定状態を制御したり、鍵盤部１３から供給される演奏情報及びペダル装置１の圧力センサ７から入力された入力値（電気信号値）等に従った楽音パラメータ（例えば、発音指示コマンドや消音指示コマンド等）を生成する。
鍵盤部１６は、押離鍵操作に応じて、キーオン／キーオフイベント、鍵番号及びベロシティ等の演奏情報を発生させるものである。
Ｉ／Ｆ部１７は、例えば外部のマイクやスピーカ等を接続するためのインターフェースである。
ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１０のワークエリアとして用いられ、各種レジスタ・フラグデータ等を一時記憶する。
また、ＲＯＭ１１は、ＣＰＵ１０が実行する各種制御プログラムや制御データを記憶する。ＲＯＭ１１に記憶される各種制御プログラムとは、例えば後述のメインルーチン、押鍵検出処理、ダンパーペダル処理、発音処理等をＣＰＵ１０に実行させるためのプログラムである。
また、ＲＯＭ１１には、各種音源データ（例えばピアノの音を発音させるための波形データやダンパー効果を発生させる場合に元のピアノの音等に重畳される音（共鳴音）の波形データ等）が記憶されている。

さらに本実施形態では、ＣＰＵ１０が後述するダンパーペダル処理を行うために必要なデータテーブルがＲＯＭ１１に記憶されている。
図１０は、本実施形態のＲＯＭ１１に記憶されているデータテーブルの一例を示す図である。
図１０に示すように、ＲＯＭ１１には、ペダル装置１の圧力センサ７からの入力電圧値と変曲点の電圧値との電位差と、ダンパーデプスの設定値とを対応付けたテーブルが用意されている。
本実施形態では、図１０に示すように、ＭＩＤＩ規格に基づき、ダンパーデプス（すなわち、弦の共鳴の深さ）の程度が、「０」から「１２７」の１２８段階に設定されている。各ダンパーデプスの設定値は、それぞれ圧力センサ７からの入力電圧値と変曲点の電圧値との電位差と対応付けられており、電位差が大きくなるほど、ダンパーデプスの設定値も大きくなるようになっている。
なお、本実施形態では、ダンパーデプスの設定値をＭＩＤＩ規格に基づいて割り当てているため、本実施形態の電子鍵盤楽器１００を、ＭＩＤＩ規格を採用している各種の外部機器と接続した際、テーブルに対応付けられたダンパー効果のレベル（ダンパーデプスの設定値）を当該各種の外部機器において実現させることができる。

なお、圧力センサ７からの入力電圧値と変曲点の電圧値との電位差とダンパーデプスの設定値（すなわち、ダンパーデプス値、ダンパー効果のレベル）との対応付けは、ここに例示したものに限定されない。
アコースティックのピアノにおいて、ダンパーペダルを踏み込んだ場合には、踏み込み当初は多少の遊びがあるためペダルが軽いが、ある程度踏み込んだところからダンパーを動かし始めるため、徐々にペダルが重くなっていく。そして、ダンパーが徐々に弦から離間していくことで、弦の共鳴の程度（深さ）が大きくなっていき、ある程度までペダルを深く踏み込むと、ダンパーが完全に外れ（開放され）、ダンパー効果は最大となる。そして、一旦ダンパーが完全に外れる位置までペダルを踏み込むと、それ以上はダンパー効果（弦の共鳴の程度（深さ））が変化しない。
このようなアコースティックのピアノにおけるペダルの踏み込みとダンパー効果のレベルとの関係をできる限り電子鍵盤楽器１００において再現させるため、圧力センサ７からの入力電圧値と変曲点の電圧値との電位差とダンパーデプスの設定値（すなわち、ダンパー効果のレベル）との対応付けは、徐々にペダルが重くなっていく時点である変曲点を超えた辺り（図８や図１０における「ａ」時点）から徐々にダンパー効果を生じさせて、違和感なく徐々にダンパー効果のレベルを上げていき、一定の電位差を超えたら（すなわち、ペダル２を一定以上踏み込んだら）それ以降はダンパー効果のレベルを変化させずに維持させるような対応関係となっていることが好ましい。

ＣＰＵ１０は、操作部１５、鍵盤部１６、ペダル装置１等から入力される情報に従い、電子鍵盤楽器１００各部について動作制御を行うものである。
特に、本実施形態では、ＣＰＵ１０は、検出手段による検出結果であるペダル装置１の圧力センサ７から入力される入力値（本実施形態では入力電圧値）に基づいて、ダンパーデプス値を決定して出力するダンパーデプス値出力手段として機能する。
ダンパーデプス値は、反力発生手段である反力発生バネ４により発生した反力が第１の反力から第２の反力へと変化する際に変曲点を有する。
ダンパーデプス値出力手段としてのＣＰＵ１０は、反力発生手段である反力発生バネ４により発生した反力が第１の反力から第２の反力へと変化した変曲点（図８において「変曲点Ｐ３」）を検出する。変曲点Ｐ３を超えていなければ、ＣＰＵ１０は、ダンパー効果を生じさせないと決定する。ＣＰＵ１０が変曲点を検出する手法は特に限定されないが、例えば、圧力センサ７から入力される入力電圧値の変化の傾きから、入力電圧値が大きく変化した時点を捉えることで変曲点を検出する。
また、ＣＰＵ１０は、反力発生バネ４により発生した反力が第１の反力から第２の反力へと変化した変曲点（変曲点Ｐ３）を超えたと判断したときには、さらに、上記のテーブルに基づいて、どの程度のダンパー効果を発生させるかを決定する。
ＣＰＵ１０による決定結果は、楽音出力部１４に送られ、ダンパー効果を生じさせる場合には、楽音出力部１４においてＣＰＵ１０による決定結果に応じたダンパー効果に対応する音源が、もとのピアノ音源等に合成される。そして、当該合成音源に基づく楽音（すなわち、所定のダンパー効果が表現された楽音）がスピーカから出力される。
ている。

圧力センサ７からの入力電圧と変曲点の電圧との電位差がないとき（図１０における「０」の時点）、すなわち、図１０及び図８における「ａ」の時点から、一定の電位差を超えるまでの時点（図１０では「０．３」の時点）までは、ダンパーデプスの設定値が「０」となっており、ＣＰＵ１０は、ダンパーデプスの設定値を「０」と決定し、これをダンパー効果のレベルとして設定する。
そして、一定の電位差を超えた時点（図１０では「０．４」の時点、図１０及び図８における「ｂ」の時点）で、ＣＰＵ１０により、ダンパーデプス「２２」が設定される。その後、ペダル２の踏み込みに伴って圧力センサ７からの入力電圧と変曲点の電圧との電位差が大きくなるに従い、ダンパーデプスの設定値も大きくなり、ダンパー効果のレベルが徐々に上がっていく。すなわち、アコースティックのピアノにおいて、ダンパーが徐々に弦から離間していく場合と同様、弦の共鳴の程度（深さ）が大きくなっていく状態が再現される。
そして、ある一定レベルを超えると、ダンパーデプスの設定値が最大（すなわち、図１０では「１２７」）となる。ＣＰＵ１０は、この時点（すなわち、図１０及び図８における「ｃ」の時点）以降は同じ「１２７」をダンパーデプスの設定値として設定し、ダンパー効果のレベルを変化させないように制御する。
アコースティックのピアノにおいて、ダンパーペダルを踏み込んでいく場合、ダンパーが完全に外れる（開放される）ところまでペダルを踏み込むと、それ以上ダンパー効果は変化しない。この点、本実施形態のように圧力センサ７からの入力電圧と変曲点の電圧との電位差が一定レベルを超えたときには、最大レベルのダンパー効果を維持させることにより、ダンパーが完全に外れた状態を疑似的に再現することができる。

次に、図１１及び図１２を参照しつつ、本実施形態の電子鍵盤楽器１００及びこれに設けられているペダル装置１の作用について説明する。

まず、図１１に示すように、電子鍵盤楽器１００のＣＰＵ１０は、たとえば、ＲＡＭ１２に記憶されたデータのクリアを含むイニシャライズ処理を行う（ステップＳ１）。
イニシャライズ処理が終了すると、ＣＰＵ１０は、操作部１５を構成する各スイッチの操作を検出し、検出された操作にしたがった処理を実行するスイッチ処理を実行する（ステップＳ２）。例えば、ダンパー効果のＯＮ／ＯＦＦを設定できる場合には、この設定状態もスイッチ処理において検出される。また、音色情報の切り替え・設定等がなされている場合には、このスイッチ処理において検出されたスイッチの状態にしたがって、必要な情報等がＲＡＭ１２の所定の領域に格納される。
次に、ＣＰＵ１０は、鍵盤部１６の各鍵のオン・オフ状態を検出する(ステップＳ３)。ＣＰＵ１０は、新たにオンされた鍵については、オン状態となった時刻を、ＲＡＭ１２に格納する。また、ＣＰＵ１０は、新たにオフ状態となったスイッチについても、オフ状態となった時刻をＲＡＭ１２に格納する。
さらに、ＣＰＵ１０は、ダンパー効果の発生・不発生、及びダンパー効果を発生させる場合のダンパー効果のレベルを決定するダンパーペダル処理（ステップＳ４）を行う。

ここで、図１２を参照しつつ、本実施形態におけるダンパーペダル処理（ステップＳ４）について詳細に説明する。
演奏者が、ペダル装置１のペダル２を踏み込んでいくと、まず反力発生バネ４の第１のバネ部４１が押し縮められて第１の反力を生じる。さらにペダル２を深く踏み込んでいくと、第２のバネ部４２が押し縮められて第２の反力を生じ、演奏者の足が感じるペダルの重さが次第に重くなっていく。
反力発生バネ４により発生した反力は、反力発生バネ４の下方に配置された反力検出手段である圧力センサ７によって検出され、検出結果が、ＣＰＵ１０に入力される。
図１２に示すように、まず、ＣＰＵ１０は、ペダル装置１の圧力センサ７による検出結果である入力電圧値を取得する（ステップＳ２１）。
そして、ＣＰＵ１０は、この入力電圧値が、変曲点の電圧値よりも高い電圧値であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。すなわち、ＣＰＵ１０は、入力電圧値が、図８における「変曲点Ｐ３」の電圧値を超えているか否かを判断する。そして、入力電圧値が、変曲点の電圧値よりも高い電圧値でないと判断した場合（ステップＳ２２；ＮＯ）には、ＣＰＵ１０は、ダンパー効果を発生させないと決定し、再度ステップＳ２１に戻って判断処理を繰り返す。

他方、入力電圧値が、変曲点の電圧値よりも高い電圧値であると判断した場合（ステップＳ２２；ＹＥＳ）には、ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１１からテーブルを読み出して参照し、入力電圧値と変曲点の電圧値との電位差に基づいて、ダンパー効果を発生させるか否か及びダンパー効果を発生させる場合、発生させるダンパーデプスの設定値（ダンパー効果のレベル）を決定する（ステップＳ２３）。そして、テーブルに基づいてダンパーデプスを設定し（ステップＳ２４）、設定したダンパーデプスの設定値を楽音出力部１４に出力する。
楽音出力部１４は、ＣＰＵ１０により設定された値に対応する深さのダンパー効果をピアノ音源等に重畳し、スピーカ等から出力させる。
なお、このような圧力センサ７からの入力電圧値の取得からダンパーデプス値を設定するまでのダンパーペダル処理は、演奏終了まで繰り返される。

本実施形態では、入力電圧値が、図８における「変曲点Ｐ３」の電圧値を超えていても、この超えた時点（すなわち、図８において「ａ」時点）から所定の電圧値（図１０では「０．４」）を超える時点（すなわち、図８において「ｂ」時点）までは、図１０に示すように、ダンパーデプスの設定値が「０」となっている。このため、図８における「ｂ」時点に至るまでは、ＣＰＵ１０は、ダンパーデプスの値を「０」と設定する。この結果、図８における「ｂ」時点に至るまでは、ダンパー効果は発生しない。これにより、アコースティックのピアノにおいて、ダンパーが多少外れ始めた程度ではダンパー効果が発生せず、さらにペダルを踏み込んだときに弦が開放されてダンパー効果が発生し始める状態を電子鍵盤楽器１００において再現することができる。

入力電圧値が、図１０における「０．４」を超えて、図８における「ｂ」時点に至ると、ＣＰＵ１０は、ダンパーデプスの値を「２２」と設定する。ＣＰＵ１０によって設定された結果は、楽音出力部１４に送られ、設定された値に対応する深さのダンパー効果がピアノ音源等に重畳されて、スピーカ等から出力される。
本実施形態では、図８における「ｂ」時点から、所定の電圧値（図１０では「２５」）を超える時点（すなわち、図８において「ｃ」時点）までは、図１０に示すように、ダンパーデプスの設定値が徐々に大きくなっていく。ＣＰＵ１０は、圧力センサ７から入力電圧値を取得すると、テーブルによって入力電圧値と変曲点の電圧値との電位差と対応付けられたダンパーデプスの値をダンパー効果のレベルとして設定（決定）し、出力する。これにより、図８における「ｃ」時点までは、演奏者がペダル２を踏み込むにしたがって、スピーカから発音される楽音に大きなダンパー効果が付与される。
また、図８における「ｃ」時点を超えると、それ以降は、ダンパーデプスの設定値が最大のまま維持される。

図１１に戻って、ダンパー効果のレベルを設定するダンパーペダル処理（ステップＳ４）が完了すると、楽音出力部１４から楽音を発生させる発音処理（ステップＳ５）が行われる。
例えば、ダンパー効果を発生させない場合には、鍵盤部１６の各鍵のオン・オフ状態の検出結果に基づき設定された楽音波形データに基づく楽音がスピーカ等から出力される。
また、ダンパー効果を発生させる場合には、鍵盤部１６の各鍵のオン・オフ状態の検出結果に基づき設定された楽音波形データに、ダンパーデプスの設定値に基づくダンパー効果の波形データ（共鳴音データ）を合成し、合成された波形データ（合成波形データ）に基づく楽音がスピーカ等から出力される。
また、演奏中に例えばパラメータ設定を変更する等の操作部１５のスイッチ操作等が行われた場合には、適宜に操作によって入力された情報に基づくその他の処理が実行される（ステップＳ６）。
なお、ＣＰＵ１０は、電子鍵盤楽器１００の電源がオフされるまでこれらステップＳ１からステップＳ６の各処理を繰り返し実行する。

以上のように、本実施形態によれば、踏み込み操作に応じてダンパー効果を発生させるダンパーペダルを備えるペダル装置１に、２段階のバネ定数を有し、ペダル２を上方に付勢して踏み込み操作に応じて第１の反力及び第２の反力の２段階の反力を発生させることが可能な反力発生バネ４を備えている。これにより、ペダル２を踏み込んでいった際に、あるところまでは比較的ペダル２の踏み込みが軽く、あるところからペダル２の踏み込みが重くなる。
アコースティックのピアノの場合、ダンパーペダルは、ダンパーを実施に動かし始める時点から徐々にペダルの踏み込みが重くなっていくが、本実施形態のように、２段階の反力を発生させる反力発生バネ４を備えることで、このようなアコースティックのピアノにおいてダンパーペダルを操作したときに近い感覚を演奏者に与えることができる。
また、電子鍵盤楽器１００は、反力発生手段である反力発生バネ４により発生した第１の反力及び第２の反力を検出可能な検出手段である圧力センサ７を備え、圧力センサ７による検出結果に基づいてダンパーデプス値決定手段であるＣＰＵ１０がダンパー効果のレベルを決定する。このため、演奏者が足に感じるペダルの重さとダンパー効果の発生とをリンクさせることができ、ペダルの踏み込みのストローク（踏み込み量）によってダンパー効果を生じさせる場合よりも、アコースティックのピアノを演奏する場合に近いタイミングでのダンパー効果の発生を再現することができる。
また、上述のように、アコースティックのピアノの場合、ダンパーペダルは、ダンパーを実施に動かし始める時点から徐々にペダルの踏み込みが重くなり、ペダルが重くなる辺りから徐々にダンパーが弦から離間してダンパー効果が生じ始める。この点、本実施形態では、ダンパーデプス値決定手段であるＣＰＵ１０は、反力発生バネ４により発生した反力が第１の反力からこれよりも大きい第２の反力へと変化した変曲点を検出して、これに基づいてダンパー効果の発生を制御している。これにより、アコースティックのピアノと同様に、ペダルの踏み込みが重くなってきたタイミングでダンパー効果を生じさせることができ、アコースティックのピアノを弾き慣れている演奏者にもダンパー効果が効き始めるタイミングが分かり易いとともに、より自然なダンパー効果の発生を実現することができる。
さらに、反力を生じさせる反力発生手段は、２段階のバネ定数を有する反力発生バネ４であるため、１つのバネで２段階の反力の発生を実現でき、部品点数を少なくして装置構成を簡易化することができる。
また、本実施形態では、検出手段が、反力を検出する圧力センサ７で構成されている。このため、ペダルの踏み込みに応じてボリュームを操作するような物理的機構を設ける場合と異なり、装置構成を簡易化できるとともに、ペダル２の踏み込みに伴う反力の変化をより正確にダンパー効果の発生とリンクさせて、アコースティックのピアノを演奏している場合と同様のタイミングでダンパー効果を生じさせることができる。
また、本実施形態の電子鍵盤楽器１００は、踏み込み操作に応じて発生する反力を調整可能な反力調整手段を備えている。このため、複雑な設定変更や手間のかかる作業等を行うことなく、反力調整用の操作部６２２を操作してバネの伸縮を変えるだけで、ペダル２の踏み込み力の強い大人から、踏み込み力の弱い子供まで、容易に操作可能なダンパーペダルを実現することができる。

なお、以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形が可能であることは言うまでもない。

例えば、本実施形態では、反力発生手段が２段階のバネ定数を有する反力発生バネ４である場合を例示したが、反力発生手段はばねに限定されない。弾性力の異なる弾性部材を連結して１部材としたものを反力発生手段として用いてもよい。

また、本実施形態では、検出手段が圧力センサ７である場合を例示したが、検出手段は、反力発生手段（反力発生バネ４）から発生する反力を検出可能なものであればよく、圧力センサに限定されない。

以上本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
ペダルシャーシに上下方向に回動可能に支持され、踏み込み操作された際に下方に回動するペダルと、
前記ペダルを上方に付勢した踏み込み操作に応じて第１の反力及び第２の反力の２段階の反力を発生させることが可能な反力発生バネと、
を備えることを特徴とするペダル装置。
＜請求項２＞
前記反力発生バネは、２段階のバネ定数を有することを特徴とする請求項１に記載のペダル装置。
＜請求項３＞
踏み込み操作に応じて発生する反力を調整可能な反力調整手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のペダル装置。
＜請求項４＞
ペダルシャーシに上下方向に回動可能に支持され、踏み込み操作された際に下方に回動するペダルと、
前記ペダルを上方に付勢し、踏み込み操作に応じて第１の反力及び第２の反力の２段階の反力を発生させることが可能な反力発生手段と、
前記反力発生手段により発生した前記第１の反力及び第２の反力を検出可能な検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいてダンパーデプス値を出力するダンパーデプス値出力手段と、
を備えていることを特徴とする電子鍵盤楽器。
＜請求項５＞
前記ダンパーデプス値は、前記反力発生手段により発生した反力が前記第１の反力から前記第２の反力へと変化する際に、変曲点を有することを特徴とする請求項４に記載の電子鍵盤楽器。
＜請求項６＞
前記反力発生手段は、２段階のバネ定数を有する反力発生バネであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電子鍵盤楽器。
＜請求項７＞
前記検出手段は、前記反力発生手段により発生した反力を検出する圧力センサであることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の電子鍵盤楽器。
＜請求項８＞
踏み込み操作に応じて発生する反力を調整可能な反力調整手段をさらに備えていることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか一項に記載の電子鍵盤楽器。

１ ペダル装置
２ ペダル
４ 反力発生バネ
６ 反力調整手段
７ 圧力センサ
１０ ＣＰＵ
４１ 第１のバネ部
４２ 第２のバネ部
６１ 反力調整用バネ
１００ 電子鍵盤楽器

Claims (8)

1. ペダルシャーシに上下方向に回動可能に支持され、踏み込み操作された際に下方に回動するペダルと、
   前記ペダルを上方に付勢した踏み込み操作に応じて第１の反力及び第２の反力の２段階の反力を発生させることが可能な反力発生バネと、
   を備えることを特徴とするペダル装置。
2. 前記反力発生バネは、２段階のバネ定数を有することを特徴とする請求項１に記載のペダル装置。
3. 踏み込み操作に応じて発生する反力を調整可能な反力調整手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のペダル装置。
4. ペダルシャーシに上下方向に回動可能に支持され、踏み込み操作された際に下方に回動するペダルと、
   前記ペダルを上方に付勢し、踏み込み操作に応じて第１の反力及び第２の反力の２段階の反力を発生させることが可能な反力発生手段と、
   前記反力発生手段により発生した前記第１の反力及び第２の反力を検出可能な検出手段と、
   前記検出手段による検出結果に基づいてダンパーデプス値を出力するダンパーデプス値出力手段と、
   を備えていることを特徴とする電子鍵盤楽器。
5. 前記ダンパーデプス値は、前記反力発生手段により発生した反力が前記第１の反力から前記第２の反力へと変化する際に、変曲点を有することを特徴とする請求項４に記載の電子鍵盤楽器。
6. 前記反力発生手段は、２段階のバネ定数を有する反力発生バネであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電子鍵盤楽器。
7. 前記検出手段は、前記反力発生手段により発生した反力を検出する圧力センサであることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の電子鍵盤楽器。
8. 踏み込み操作に応じて発生する反力を調整可能な反力調整手段をさらに備えていることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか一項に記載の電子鍵盤楽器。

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