JP2021081728A - 鍵盤装置の鍵操作の検出装置、鍵操作の検出方法、および鍵盤装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鍵の押鍵行程の途中においても、鍵のヨー方向またはロール方向の変位を検出する。【解決手段】複数の鍵１３の各々に設けられた鍵側導電部２０と、複数の鍵１３の押方向において複数の鍵１３に対向するように設けられた基板１５と、複数の鍵１３のうちの一つの鍵に対して少なくとも２つの信号出力部３１、３２が対応するように基板１５に設けられ、少なくとも２つの信号出力部３１、３２の各々がコイルを有し、対応する鍵１３に設けられた導電部２０からの距離に応じた信号を出力する少なくとも２つの信号出力部３１、３２と、押鍵行程において、少なくとも２つの信号出力部３１、３２から出力された信号に基づいて、対応する鍵１３のヨー方向またはロール方向の少なくとも一方の変位を検出する検出部５０と、を有する、鍵盤装置の鍵操作の検出装置１０１を提供する。【選択図】図３

Description

本開示は、鍵盤装置の鍵操作の検出装置、鍵操作の検出方法、および検出装置を備える鍵盤装置に関する。

従来、フレームに、鍵ごとに２つの感圧センサを鍵並び方向に配置し、これら２つのセンサの出力の差または和に基づいて音を制御する鍵盤楽器が知られている（特許文献１）。この鍵盤楽器は、２つのセンサをホリゾンタルセンサとして用い、例えば、両者の差分に基づいてピッチベンド、ポルタメント等の音制御を行うと共に、両者の和分に基づいて音量を制御する。なお、押鍵操作は鍵スイッチによって検出される。

特許第４３７５３０２号公報 国際公開特許公報「ＷＯ２０１９／１２２８６７Ａ１」

しかしながら、特許文献１では、接触式のセンサを用いており、鍵の横揺れ（ヨー、ロール）は、押鍵終了段階でないと検出できない。

一方、非接触式のセンサとして、コイルを有する共振回路を鍵と基板とに設け、基板に設けられた共振回路から出力される信号に基づいて鍵の位置や速度を検出するようにした鍵盤装置が知られている（特許文献２）。特許文献２の共振回路は、押鍵方向における鍵の位置や速度を検出できる。しかし、鍵の横揺れ（ヨー方向またはロール方向の変位）を検出できない。

本開示の一つの目的は、鍵の押鍵行程の途中においても、鍵のヨー方向またはロール方向の変位を検出することができる鍵盤装置の鍵操作の検出装置を提供することである。

本開示の一形態によれば、複数の鍵の各々に設けられた導電部と、前記複数の鍵の押方向において前記複数の鍵に対向するように設けられた基板と、前記複数の鍵のうちの一つの鍵に対して少なくとも２つの信号出力部が対応するように前記基板に設けられ、前記少なくとも２つの信号出力部の各々がコイルを有し、対応する鍵に設けられた前記導電部からの距離に応じた信号を出力する少なくとも２つの信号出力部と、押鍵行程において、前記少なくとも２つの信号出力部から出力された信号に基づいて、前記対応する鍵のヨー方向またはロール方向の少なくとも一方の変位を検出する検出部と、を有する、鍵盤装置の鍵操作の検出装置が提供される。

本開示の一形態によれば、鍵の押鍵行程の途中においても、鍵のヨー方向またはロール方向の変位を検出することができる。

鍵盤装置の模式的側面図である。 鍵盤装置の鍵盤部分の部分正面図である。 操作検出装置の要部の模式図である。 鍵側導電部およびセンサ部の構成例を示す模式的平面図である。 上面視による第１の導電部の拡大図である。 上面視による第１の信号出力部の拡大図である。 第１の導電部の回路図である。 第１の信号出力部の回路図である。 １つの鍵とそれに対応するセンサ部の模式的正面図である。 １つの鍵とそれに対応するセンサ部の模式的正面図である。 鍵側導電部およびセンサ部の構成例を示す模式的平面図である。 鍵側導電部およびセンサ部の第１の変形例の構成例を示す模式的平面図である。 鍵側導電部およびセンサ部の第２の変形例の構成例を示す模式的平面図である。 鍵側導電部およびセンサ部の第３の変形例の構成例を示す模式的平面図である。 鍵側導電部およびセンサ部の第４の変形例の構成例を示す模式的平面図である。 鍵側導電部およびセンサ部の第５の変形例の構成例を示す模式的平面図である。

以下、図面を参照して本開示の実施の形態を説明する。

図１は、本開示の一実施の形態に係る鍵操作の検出装置が適用される鍵盤装置の模式的側面図である。図１は、鍵盤装置１００における複数の鍵１３のうちの１つの鍵１３に着目した図である。図１において、鍵１３の長手方向における先端側が前方、押鍵面（表面）側が上方である。左右方向については、演奏者が位置する鍵１３の正面側から見た方向で呼称する。従って、鍵並び方向は左右方向と同じである。鍵盤装置１００は電子鍵盤楽器への適用に適しているが、音響を発生させずに音信号を出力する装置としても適している。

鍵１３は、フレーム１１に固定された支点１２を中心に上下方向に回動可能である。鍵１３は、突出部１６および突出部１７を有する。突出部１６の先端（下端）には、後述する鍵側導電部２０が設けられている。フレーム１１上には回路基板１５が設けられている。回路基板１５は、複数の鍵１３の押方向において各鍵１３に対向して設けられている。回路基板１５上には、鍵側導電部２０にそれぞれ対応して、後述する複数のセンサ部３０が配置されている。

鍵１３とフレーム１１との間に、コイルバネ１４が圧縮状態で取り付けられている。コイルバネ１４は鍵１３を常に上方に押している。フレーム１１上には、突出部１７に対向する下限ストッパ１８が設けられている。非操作状態の鍵１３は、不図示の上限ストッパに当たることで、図１に示す初期位置（非押鍵位置）に規制されている。演奏者によって鍵１３が押鍵されると、コイルバネ１４が圧縮されると共に、突出部１７が下限ストッパ１８に当たる。突出部１７の押鍵ストロークの下限位置は下限ストッパ１８によって規制される。下限ストッパ１８は、所定の範囲で弾性変形が可能であり、突出部１７に押されて弾性変形する。下限ストッパ１８が所定の範囲だけ弾性変形した位置が、突出部１７の押鍵ストロークの最下限位置となる。最下限位置を規定するためのストッパを、下限ストッパ１８とは別に設けてもよい。突出部１７が下限ストッパ１８を押した押鍵終了状態から、演奏者が鍵１３の離操作をすると、コイルバネ１４の力によって鍵１３が初期位置に戻る。

鍵１３の押鍵行程においては、鍵側導電部２０がセンサ部３０に近づき、鍵１３の離鍵行程においては、鍵側導電部２０がセンサ部３０から離れる。ここで、突出部１７が最下限位置に至っても、鍵側導電部２０はセンサ部３０と接触しない。従って、鍵側導電部２０はセンサ部３０と常に非接触である。詳細は後述するが、鍵側導電部２０は、一対の導電部２１、２２を有する（図３）。センサ部３０は、対応する鍵１３の鍵側導電部２０からの距離に応じた信号を出力する複数の信号出力部として、例えば、２つの（一対の）信号出力部３１、３２を有する（図３）。

図２は、鍵盤装置１００の鍵盤部分の部分正面図である。複数の鍵１３には、複数の白鍵１３Ｗと複数の黒鍵１３Ｂを有する。複数の鍵１３は、演奏者から見て左右方向（鍵並び方向）に配列される。各鍵１３とそれに対応する鍵側導電部２０やセンサ部３０の構成は共通である。図２に示すように、鍵１３の先端部は、押下操作、離操作されることにより、ストローク方向であるピッチ方向に揺動する。鍵１３は、主としてピッチ方向に変位するが、厳密にはヨー方向およびロール方向にも変位する。つまり、鍵１３は、左右方向への力を受けることで、ヨー方向にも変位し得る。さらに、鍵１３が左右方向への力を受けたり、あるいは、鍵１３が幅方向における端位置付近を押下されることにより、鍵１３は長手方向に沿う軸を中心に回転する方向（ロール方向）に変位し得る。ヨー方向およびロール方向への変位（いわゆる横揺れ）は複合的な力によって生じ得る。

従来、鍵の押鍵終了段階でさらに鍵を操作することによるアフタタッチを音の制御に利用し、音の表現を広げることが行われている。代表的には、アフタタッチとして、押鍵終了段階でストローク方向への力の増減が検出される。その他にも、押鍵終了段階で、突出部１７が下限ストッパ１８に当たった後に、演奏者が意図的に横揺れを生じさせることで、アフタタッチを生じさせることもある。詳細は後述するように、本実施の形態では、鍵側導電部２０とセンサ部３０との組み合わせにより、非接触式で、鍵１３のストローク位置だけでなくヨー方向またはロール方向の変位を検出することができる。しかも、これらの変位は、押鍵終了段階だけでなく押鍵途中や離鍵途中においても検出可能である。

なお、鍵１３は、主としてピッチ方向に変位するが、特許第４３７５３０２号公報等に開示されるように、鍵１３の構造を、設計上、ロール方向やヨー方向にも変位する構造としてもよい。

図３は、操作検出装置１０１の要部の模式図である。操作検出装置１０１は、鍵側導電部２０とセンサ部３０のほか、加算部５１、減算部５２および制御部５０を含む。本開示における検出部は、主に加算部５１、減算部５２および制御部５０を含む。制御部５０は、図示しないが、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、タイマ等を含む。音発生部５３は、音源回路および効果回路を含む。制御部５０は、センサ部３０によって検出された各鍵１３の操作の検出結果に基づいて、音発生部５３による音発生を制御する。例えば、制御部５０は、ピッチ方向の検出結果に基づいて、音の発生と消音を制御し、ヨー方向またはロール方向の変位に関する検出結果に基づいて、発生する音の効果を制御する。効果付与の詳細については後述する。

図４は、鍵側導電部２０およびセンサ部３０の構成例を示す模式的平面図である。図４において、鍵側導電部２０は、上面視（平面視）による投影図として示されている。図４の左方が支点１２のある鍵盤装置１００の後方である。なお、図４では、コンデンサや抵抗の図示を省略している。鍵側導電部２０は、一対の導電部（第１の導電部２１、第２の導電部２２）を含む。第１の導電部２１、第２の導電部２２は、鍵並び方向に並んで配置されている。第１の導電部２１は、２つの渦巻き状の部分（巻線部２３、２４）が繋がったコイルを有する回路である。第２の導電部２２も、２つの渦巻き状の部分（巻線部２５、２６）が繋がったコイルを有する回路である。

センサ部３０は、各鍵１３に対応して設けられ、一対の信号出力部（第１の信号出力部３１、第２の信号出力部３２）を含む。第１の信号出力部３１は、２つの渦巻き状の部分（巻線部３３、３４）が繋がったコイルを有する回路である。第２の信号出力部３２も、２つの渦巻き状の部分（巻線部３５、３６）が繋がったコイルを有する回路である。第１の導電部２１と第２の導電部２２の構成は共通である。第１の信号出力部３１と第２の信号出力部３２の構成は共通である。図５〜８で、代表して第１の導電部２１、第１の信号出力部３１の詳細な構成を説明する。

図５は、上面視による第１の導電部２１の拡大図である。第１の導電部２１は、全体として８の字形状のコイルＣ２１を有する。コイルＣ２１は、鍵１３の突出部１６の先端に平面状に配置されている。コイルＣ２１は、コンデンサ２９を介してビア２７からビア２８まで連続する。さらに、ビア２７とビア２８とは基板裏面で直結されている。巻線部２３と巻線部２４とが互いに隣接する。巻線部２３、２４のそれぞれの重心位置を重心Ｇ１、Ｇ２とする。なお、重心Ｇ１、Ｇ２は、巻線部２３、２４の略円形の外郭形状を有する図形の重心位置として定義される。あるいは、重心Ｇ１、Ｇ２は、巻線部２３、２４のそれぞれの、質量に着目した重心位置として定義されてもよい。重心Ｇ１、Ｇ２を通る直線Ｌ１は、鍵１３の長手方向と略平行である。第２の導電部２２の巻線部２５、２６の重心Ｇ１、Ｇ２を通る直線Ｌ２（図４）も、鍵１３の長手方向と略平行である。従って、第１の導電部２１と第２の導電部２２とは、直線Ｌ１、Ｌ２が略平行となるように配置される。

図６は、上面視による第１の信号出力部３１の拡大図である。第１の信号出力部３１は、全体として８の字形状のコイルＣ３１を有する。コイルＣ３１は、回路基板１５上に平面状に配置されている。コイルＣ３１は、コンデンサ３９、４０を介してビア３７からビア３８まで連続する。さらに、ビア３７とビア３８とは基板裏面で直結されている。コンデンサ３９には抵抗４１が接続され、コンデンサ４０には抵抗４２が接続されている。抵抗４１、４２を設けることは必須でない。巻線部３３と巻線部３４とが互いに隣接する。巻線部３３、３４のそれぞれの重心位置を重心Ｇ３、Ｇ４とする。なお、重心Ｇ３、Ｇ４の定義は重心Ｇ１、Ｇ２と同様である。重心Ｇ３、Ｇ４を通る直線Ｌ３は、鍵１３の長手方向と略平行である。第２の信号出力部３２の巻線部３５、３６の重心Ｇ１、Ｇ２を通る直線Ｌ４（図４）も、鍵１３の長手方向と略平行である。従って、第１の信号出力部３１と第２の信号出力部３２とは、直線Ｌ３、Ｌ４が略平行となるように配置される。また、図４に示すように、直線Ｌ１、Ｌ２の間隔よりも直線Ｌ３、Ｌ４の間隔の方が広くなっている。

図５に示すように、巻線部２３、２４のそれぞれの、中心を基点とする渦巻き方向は互いに同じである。すなわち、重心Ｇ１に近いビア２８を始点と見なした場合の巻線部２３の渦巻き方向は右回り（時計回り）方向である。重心Ｇ２に近いビア２７を始点と見なした場合の巻線部２４の渦巻き方向も右回り方向である。このような関係より、コイルＣ２１に、ある方向の電流が流れた場合の磁束の方向は、巻線部２３と巻線部２４とで逆になる。これと同様に、図６に示すように、巻線部３３、３４のそれぞれの、中心を基点とする渦巻き方向は互いに同じである。コイルＣ３１に、ある方向の電流が流れた場合の磁束の方向は、巻線部３３と巻線部３４とで逆になる。

図７は、第１の導電部２１の回路図である。図８は、第１の信号出力部３１の回路図である。第１の導電部２１は、パッシブ側の共振回路として構成される。第１の導電部２１は閉回路である。第１の信号出力部３１は、アクティブ側の共振回路として構成される。これらの共振回路は、ＷＯ２０１９／１２２８６７Ａ１に開示される構成と基本的に同様である。

第１の信号出力部３１において、入力側の端子４４は、不図示の駆動回路に接続される。出力側の端子４３から、検出信号が取り出される。図３に示すように、第２の信号出力部３２からの検出信号は、加算部５１の＋端子と減算部５２の＋端子とに入力される。第１の信号出力部３１からの検出信号は、加算部５１のもう一方の＋端子と減算部５２の−端子とに入力される。なお、第１の信号出力部３１からの検出信号と第２の信号出力部３２からの検出信号との位相ずれを是正するために、それぞれの出力は平滑回路（不図示）を介して加算部５１、減算部５２に入力されるようにしてもよい。加算部５１は、第１の信号出力部３１および第２の信号出力部３２からの検出信号の和を制御部５０へ出力する。減算部５２は、第１の信号出力部３１からの検出信号と第２の信号出力部３２からの検出信号との差を制御部５０へ出力する。これらの検出信号は連続量である。

信号出力部３１、３２の出力は、例えば、電圧値である。信号出力部３１、３２が、所定の共振周波数で駆動された状態で、第１の導電部２１が第１の信号出力部３１に近づくと、第１の導電部２１では、第１の信号出力部３１で発生した磁束を打ち消す方向に電流が流れる。その結果、第１の信号出力部３１の磁束が変化し、電圧が変化する。従って、検出信号を電圧値として取り出すことができる。第１の導電部２１が第１の信号出力部３１に近づくのに応じて第１の信号出力部３１の出力が小さくなる。同様に、第２の導電部２２が第２の信号出力部３２に近づくと、それに応じて第２の信号出力部３２の出力が小さくなる。すなわち、信号出力部３１、３２の出力（電圧）は、対応する導電部２１、２２との距離に応じて変化し、距離が短くなるほど小さくなる。なお、信号出力部３１、３２の出力として、共振信号の変化や電流値を採用してもよい。

特に、上述のように、コイルＣ２１とコイルＣ３１は共に８の字形状である。従って、第１の信号出力部３１と第１の導電部２１との関係は次のようになる。まず、第１の信号出力部３１の巻線部３３から上向きの磁束が発生し、巻線部３４から下向きの磁束が発生した状態で、第１の導電部２１が第１の信号出力部３１に近づくと、第１の導電部２１の巻線部２３には、巻線部３３からの上向きの磁束を打ち消す方向の電流が流れる。その結果、第１の導電部２１の巻線部２４には、上向きの磁束が発生し、そのため、第１の信号出力部３１の巻線部３４の下向きの磁束が弱まる。従って、巻線部３３と巻線部３４との巻き方向が逆である構成に比べて、第１の信号出力部３１の出力の変化が大きくなる。その結果、センサとしての感度が高くなる。

なお、クロストーク抑制の観点からは、第１の信号出力部３１と第２の信号出力部３２とで、共振周波数を異ならせても良い。また、ＷＯ２０１９／１２２８６７Ａ１に開示されるように、複数のセンサ部３０間で、共振周波数を異ならせても良い。特に、隣接する鍵１３に対応するセンサ部３０間で、共振周波数を異ならせても良い。また、ＷＯ２０１９／１２２８６７Ａ１や特許第４３７５３０２号公報に開示されるように、各々のセンサ部３０を駆動する際、マルチプレクサおよびデマルチプレクサを利用して、時分割処理を実行してもよい。例えば、複数のセンサ部３０を鍵域でグループ分けし、物理的に隣接するセンサ部３０同士が同時に駆動されないようにする。例えば、各グループで低域のセンサ部３０から順に、各グループで１つずつを同時に駆動してもよい。

図９、図１０は、１つの鍵１３とそれに対応するセンサ部３０の模式的正面図である。鍵１３のストローク位置、横揺れ（ヨー方向またはロール方向の変位）は、次のようにして検出される。

まず、押鍵操作により、鍵側導電部２０がセンサ部３０に対して近づいた場合に、図３に示すように、信号出力部３１、３２の検出信号が加算部５１および減算部５２に入力される。制御部５０は、加算部５１から入力される信号出力部３１、３２の検出信号の和に基づいて、鍵１３のストローク位置を検出する。その際、例えば、信号出力部３１、３２の検出信号の和が小さいほど、ストローク位置は深い位置として検出される。

これと並行して、制御部５０は、減算部５２から入力される信号出力部３１、３２の検出信号の差に基づいて、鍵１３の横揺れの大きさを検出する。その際、信号出力部３１、３２の検出信号の差が大きいほど、横揺れは大きい値として検出される。図９に示すように、鍵１３の押鍵面のうち右部が押下されると、鍵１３は右方にロールする。この場合、第１の導電部２１と第１の信号出力部３１との距離が、第２の導電部２２と第２の信号出力部３２との距離より短くなる。従って、第１の信号出力部３１の方が第２の信号出力部３２よりも小さい検出信号を出力するから、検出信号の差が大きくなる。その結果、制御部５０は、鍵１３のロール方向およびロール変位の大きさを検出することができる。

上述のように、図４に示すように、直線Ｌ１、Ｌ２の間隔よりも直線Ｌ３、Ｌ４の間隔の方が広い。つまり、第１の信号出力部３１は第１の導電部２１に対して鍵並び方向において右側にシフトして配置され、第２の信号出力部３２は第２の導電部２２に対して鍵並び方向において左側（第１の信号出力部３１とは逆方向）にシフトして配置されている。図１０に示すように、鍵１３が右方に力を受けると、鍵１３が水平方向右側に変位する。この場合、平面視による投影上、第１の導電部２１と第１の信号出力部３１の重なり面積が、第２の導電部２２と第２の信号出力部３２との重なり面積より大きくなる。従って、第１の導電部２１が第１の信号出力部３１に作用させる磁束の方が、第２の導電部２２が第２の信号出力部３２に作用させる磁束よりも強くなる。すると、第１の信号出力部３１の方が第２の信号出力部３２よりも小さい検出信号を出力するから、検出信号の差が大きくなる。その結果、制御部５０は、鍵１３のヨー方向の変位の大きさを検出することができる。

このようなシフト配置により、鍵１３が水平方向に変位したときの信号出力部３１、３２の検出信号の差が大きくなるので、ヨー方向に関する検出の感度が高くなる。ロール変位とヨー変位とは複合的に生じるものであり、演奏者も両者を意識して演奏することは困難であるから、変位の検出においてもロール変位とヨー変位とを区別することに大きな意義はない。従って、制御部５０は、ロール変位とヨー変位とを複合的に捉えて横揺れとして検出し、効果制御に役立てる。

なお、第１の導電部２１に対する第１の信号出力部３１のシフト方向や、第２の導電部２２に対する第２の信号出力部３２のシフト方向は、図４に例示した構造と反対にしてもよい。また、シフト配置は必須でなく、直線Ｌ１、Ｌ２の間隔と直線Ｌ３、Ｌ４の間隔とを同じにし、直線Ｌ１、Ｌ２と直線Ｌ３、Ｌ４とがそれぞれ重なるように第１の導電部２１及び第２の導電部２２と第１の信号出力部３１及び第２の信号出力部３２とを配置してもよい。その場合、クロストーク抑制の観点からは、重心Ｇ１と重心Ｇ３とが一致し、重心Ｇ２と重心Ｇ４とが一致するように、鍵側導電部２０とセンサ部３０とを配置するのが望ましい。

制御部５０は、押鍵途中や離鍵途中においても、随時、鍵１３のストローク位置を検出する。制御部５０は、鍵１３のストローク位置が第１の所定位置より深くなったときにノートオンイベントを発生させ、音発生部５３に発音を開始させる。発音開始後、制御部５０は、検出した横揺れの大きさに基づいて、ビブラート等の効果を付与するアフタタッチ制御を実施する。例えば、制御部５０は、鍵１３の横揺れが大きいほど、付与する効果の程度を大きくしたり、周期を短くしたりする。なお、押鍵終了段階だけでなく押鍵途中や離鍵途中においても検出結果を効果付与の制御に利用してもよい。

また、制御部５０は、発音中に、離鍵行程における鍵１３のストローク位置が第２の所定位置（第１の所定位置より浅い）より浅くなったときに、音発生部５３に消音を開始させる。なお、制御部５０は、鍵１３が第３の所定位置（第１の所定位置より浅い）から第１の所定位置に達するまでの所要時間から、押鍵速度を検出し、音量等の音制御に利用してもよい。同様に、離鍵操作時に離鍵速度を検出し、音制御に利用してもよい。なお、制御する効果パラメータに限定はない。

図４に示す配置は、白鍵１３Ｗ、黒鍵１３Ｂのいずれにも適用してもよいが、鍵幅が狭いと実現が困難である。図４に示す配置は、白鍵１３Ｗに適している。鍵幅の狭い黒鍵１３Ｂに適した配置について、図１１で説明する。

図１１は、鍵側導電部２０およびセンサ部３０の構成例を示す模式的平面図である。図１１において、鍵側導電部２０は、上面視による投影図として示されている。なお、図１１では、コンデンサや抵抗の図示を省略している。第１の導電部２１、第２の導電部２２、第１の信号出力部３１、第２の信号出力部３２の個々の構成は、図４で説明した構成と同様である。

図１１に示すように、直線Ｌ１、Ｌ２が一直線上に位置し、導電部２１、２２は、鍵長手方向に並んで一直線上に配置されている。図１１の鍵長手方向における左方が、支点１２のある鍵盤装置１００の後方である。一方、信号出力部３１、３２も、鍵長手方向に並んで配置されるが、一直線上に位置しない。すなわち、直線Ｌ３は直線Ｌ１より右に位置し、第１の信号出力部３１は第１の導電部２１に対して鍵並び方向において右側にシフトして配置されている。直線Ｌ４は直線Ｌ２より左に位置し、第２の信号出力部３２は第２の導電部２２に対して鍵並び方向において左側（第１の信号出力部３１とは逆方向）にシフトして配置されている。このようなシフト配置により、ヨー方向に関する検出感度を高めることに関し、図４に示した配置と同様の効果を奏することができる。なお、白鍵１３Ｗにおいても、図１１に示す配置を採用してもよい。また、図１１の信号出力部３１、３２には、比較のために直接Ｌ１及び直線Ｌ２を追記している。

本実施の形態によれば、複数の鍵１３の各々に一対の導電部として鍵側導電部２０が設けられる。回路基板１５上には、各鍵１３に対応してセンサ部３０（一対の信号出力部３１、３２）が設けられる。センサ部３０は、対応する鍵１３の鍵側導電部２０からの距離に応じた信号を出力する。制御部５０は、押鍵行程において、センサ部３０から出力された信号に基づいて、対応する鍵１３のヨー方向またはロール方向の少なくとも一方の変位を検出する。よって、押鍵途中においても、鍵のヨー方向またはロール方向の変位を検出することができる。

特に、押鍵行程や離鍵行程の途中でも鍵１３の横揺れを検出できるので、アフタタッチ制御に限らず、鍵操作の途中においても検出結果を音制御に役立てることができ、多彩な音表現に応用できる。

また、制御部５０は、信号出力部３１、３２から出力された信号に基づいて、対応する鍵１３のストローク位置を検出する。例えば、制御部５０は、信号出力部３１、３２からそれぞれ出力された信号の和に基づいてストロークを検出し、それぞれ出力された信号の差に基づいてヨー方向またはロール方向の変位を検出する。従って、同じセンサ部３０を用いて、鍵のヨー方向またはロール方向だけでなく鍵のストローク位置も検出することができる。

特に、一対の信号出力部３１、３２は、鍵並び方向に並んで配置されたので、鍵１３のロール方向の変位を検出することができる。しかも、図４や図１１に示したシフト配置により、ヨー方向の変位を精度よく検出することができる。

また、鍵側導電部２０、センサ部３０のそれぞれにおいて、鍵長手方向に互いに隣接する２つの渦巻き状の部分の、中心を基点とする渦巻き方向は互いに同じであるので、クロストークを抑制することができる。

なお、本実施の形態では、共通のセンサ部によって鍵１３のストローク位置の検出と横振れの検出とを実現できるので、構成を簡易にすることができる。鍵１３のストローク位置の検出や横振れの検出のために光学センサを別途設ける必要もない。しかし、ストローク位置や押鍵速度を検出するために、光学式や接触式の位置センサや速度センサを別途設けてもよい。なお、一対の信号出力部３１、３２の検出信号から、ストローク位置を検出することは必須でない。

以下、図１２〜図１６で、各種の変形例を説明する。図１２は、鍵側導電部２０およびセンサ部３０の第１の変形例の構成例を示す模式的平面図である。図１２の例では、図４の例に対して、第１の導電部２１の巻線部２３、２４の巻き方向が逆になっている。従って、鍵並び方向に互いに隣接する巻線部同士、すなわち、第１の導電部２１の巻線部２３と第２の導電部２２の巻線部２５とは、中心を基点とする渦巻き方向が互いに逆となっている。同様に、鍵並び方向に互いに隣接する巻線部２４と巻線部２６とも、中心を基点とする渦巻き方向が互いに逆となっている。

また、同様に、図１２の例では、図４の例に対して、鍵並び方向と直交する方向に互いに隣接する巻線部同士である、第１の信号出力部３１の巻線部３３、３４の巻き方向が逆になっている。従って、鍵並び方向に互いに隣接する巻線部３３と巻線部３５とは、中心を基点とする渦巻き方向が互いに逆となっている。同様に、鍵並び方向と直交する方向に互いに隣接する巻線部３４と巻線部３６とも、中心を基点とする渦巻き方向が互いに逆となっている。このように、鍵側導電部２０およびセンサ部３０のそれぞれにおいて、鍵並び方向に互いに隣接する巻線部の間で、中心を基点とする渦巻き方向が互いに逆である。この構成により、鍵長手方向だけでなく、鍵並び方向に互いに隣接する巻線部の間でも、発生する磁束の方向が逆となるので、クロストークの抑制にさらに寄与する。

図１３は、鍵側導電部２０およびセンサ部３０の第２の変形例の構成例を示す模式的平面図である。図４の例では、導電部２１、２２、信号出力部３１、３２は、いずれも鍵長手方向と略平行であった。これに対し、図１３の例では、信号出力部３１、３２が、鍵長手方向に対して傾斜して配置されている。なお、鍵側導電部２０の構成は図４の例と同様である。

図１３に示すように、巻線部２３と巻線部３３とが重なり、巻線部２５と巻線部３５とが重なる。一方、巻線部３４、３６は、巻線部２４、２６に対して、鍵幅方向外側に位置する。従って、第１の信号出力部３１の巻線部３３、３４の重心Ｇ３、Ｇ４を通る直線Ｌ３と、第２の信号出力部３２の巻線部３５、３６の重心Ｇ３、Ｇ４を通る直線Ｌ４との間隔は、鍵１３の先端側にいくにつれて拡大する。従って、平面視において、直線Ｌ１に対して直線Ｌ３は前方ほど右方に位置し、両者の間隔は鍵１３の先端側にいくにつれて拡大する。平面視において、直線Ｌ２に対して直線Ｌ４は前方ほど左方に位置し、両者の間隔は鍵１３の先端側にいくにつれて拡大する。なお、図１３の信号出力部３１、３２には、比較のために直接Ｌ１及び直線Ｌ２を追記している。

このようなテーパ形状に一対の信号出力部３１、３２を配置にしたことにより、上記シフト配置を採用しなくても、ヨー変位およびロール変位を検出可能になる。すなわち、鍵１３がロール方向に変位（図９）をした場合は、対向する巻線部間の距離の差が生じるので、信号出力部３１、３２間の出力差が大きくなる。その結果、図４の例と同様にロール変位を検出することができる。一方、鍵１３がヨー方向に変位（図１０）する場合、支点１２を中心とする鍵先端部の回動変位（大きくはないが）を伴う。例えば、導電部２１、２２が右方に回動変位すると、平面視において直線Ｌ１と直線Ｌ３とが成す角度が小さくなる一方、直線Ｌ２と直線Ｌ４とが成す角度が大きくなる。導電部２１、２２が左方に回動変位した場合は、上記と逆の作用が生じる。その結果、信号出力部３１、３２間の出力差が大きくなり、図４の例と同様にヨー変位を検出することができる。

図１４は、導電部２１、２２および信号出力部３１、３２をそれぞれ鍵長手方向に配置した、鍵側導電部２０およびセンサ部３０の第３の変形例を示す模式図である。図１３で説明したテーパ形状の配置は、黒鍵１３Ｂのように幅の狭い鍵にも適用可能である。図１４では、平面視における傾斜に着目するので、各巻線部の配置を重心位置で示している。直線Ｌ１〜Ｌ４の意義は図１１と同様である。

直線Ｌ１、Ｌ２が一直線上に位置し、導電部２１、２２は、鍵長手方向へ同一直線上に配置されている。平面視において、直線Ｌ１に対して直線Ｌ３は前方ほど左方に位置し、両者の間隔は鍵１３の先端側にいくにつれて拡大する。平面視において、直線Ｌ２に対して直線Ｌ４は前方ほど右方に位置し、両者の間隔は鍵１３の先端側にいくにつれて拡大する。このようなテーパ配置により、黒鍵１３Ｂについても、図１３の例と同様にヨー変位およびロール変位を検出可能になる。

図１５は、導電部２１、２２および信号出力部３１、３２を鍵長手方向に配置した、鍵側導電部２０およびセンサ部３０の第４の変形例を示す模式図である。図１５では、図１４と同様に、各巻線部の配置を重心位置で示している。重心Ｇ１と重心Ｇ３とが一致する必要はない。つまり、図１５に示すように、直線Ｌ１〜Ｌ４の全てが、平面視において鍵長手方向に対して傾斜していてもよい。重心Ｇ１と重心Ｇ２との間の範囲で、直線Ｌ１と直線Ｌ３とはクロスしている。重心Ｇ１と重心Ｇ２との間の範囲で、直線Ｌ２と直線Ｌ４とはクロスしている。このようなテーパ配置でも、ヨー変位およびロール変位を検出可能になる。なお、図１５に示すようなクロスしたテーパ配置は、白鍵１３Ｗにも適用可能である。

なお、図１３、図１４、図１５で例示したように、テーパ配置によりロール変位およびヨー変位を検出可能にするためには、次のような条件を満たせばよい。平面視において、第１の導電部２１に対する第１の信号出力部３１の相対的な傾斜方向と、第２の導電部２２に対する第２の信号出力部３２の相対的な傾斜方向とが逆であればよい。その際、テーパ形状により間隔が拡大する側は鍵長手方向における前方でなくてもよく、後方であってもよい。

なお、図４、図１１で示したシフト配置と、図１３〜図１５で示したテーパ配置との双方を適用してもよい。

図１６は、鍵側導電部２０およびセンサ部３０の第５の変形例の構成例を示す模式的平面図である。図１６に示すように、導電部２１、２２、信号出力部３１、３２のそれぞれを、２つの渦巻きでなく単一の渦巻きで成るコイルで構成してもよい。また、導電部２１と信号出力部３１の組、または導電部２２と信号出力部３２の組、のいずれかだけ、単一の渦巻きで成るコイルの組として構成してもよい。

なお、鍵側導電部はリアクタンス素子であることが好ましいが、誘導コイルに限定されず、鍵側導電部に導電部材を用いてもよい。例えば、鍵側導電部に関しては、鍵側導電部２０−２として示すように、導電部２１、２２に代えて、導電性の金属板５４、５５を設けてもよい。金属板５４、５５は鉄等で構成される。金属板５４、５５は、押鍵面と略平行な板部材である。信号出力部３１、３２に対する金属板５４、５５の距離が変化すると、信号出力部３１、３２における静電容量が変化することで、距離に応じた大きさの信号を取り出すことができる。

あるいは、鍵側導電部２０−３として示すように、導電部２１、２２に代えて、金属板５４、５５と同様の導電性の１つの金属板５６を設けてもよい。なお、鍵側導電部２０−２または鍵側導電部２０−３を採用した場合でも、信号出力部３１、３２のコイル形状は、２つの渦巻きでもよいし単一の渦巻きでもよい。

なお、ストローク位置の検出については、信号の和を用いることは必須でなく、一対の信号出力部３１、３２のいずれか一方だけからストローク位置を検出してもよい。

なお、上記変形例を含む各例において、対応する鍵側導電部２０からの距離に応じた信号を出力する信号出力部は、複数の各鍵１３に２つ以上の信号出力部が対応するように設けられればよく、２つに限定されない。例えば、信号出力部を２対以上設け、それぞれの対からの信号を用いて変位を検出してもよい。あるいは、鍵並び方向に信号出力部を３つ配列し、真ん中の信号出力部はストローク位置の検出専用にしてもよい。

なお、本開示の鍵操作の検出装置は、鍵盤装置１００の全ての鍵１３の操作を検出できることは必須でなく、一部の鍵１３だけを検出対象としてもよい。

なお、導電部２１、２２、信号出力部３１、３２を構成するコイルＣ２１、Ｃ３１の渦巻き形状部分の各々の外郭形状は、円形に限らず、長円や矩形であってもよい。なお、コイルＣ２１、Ｃ３１は、平面型であったが、配置スペースが許容されるならば、平面型に限定する必要はない。

なお、本開示は、鍵盤装置１００に限らず、ペダルや、パソコン用のキーボード等にも適用可能である。

なお、本実施の形態において、「略」を付したものは完全を除外する趣旨ではない。例えば、「略平行」、「略円形」は、それぞれ完全な平行、円形を含む趣旨である。

以下に、本開示の鍵盤装置の鍵操作の検出方法の態様を要約する。
（１）本開示の一形態によれば、複数の鍵の各々に設けられた導電部と、前記複数の鍵の離方向において前記複数の鍵に対向するように設けられた基板と、前記複数の鍵のうちの一つの鍵に対して少なくとも２つの信号出力部が対応するように前記基板に設けられ、前記少なくとも２つの信号出力部の各々がコイルを有し、対応する鍵に設けられた前記導電部からの距離に応じた信号を出力する少なくとも２つの信号出力部と、を有する鍵盤装置の鍵操作の検出方法であって、
押鍵行程において、前記少なくとも２つの信号出力部から出力された信号に基づいて、前記対応する鍵のヨー方向またはロール方向の少なくとも一方の変位を検出する工程、を備えた鍵操作の検出方法を提供する。

（２）前記少なくとも２つの信号出力部の少なくとも１つから出力された信号に基づいて、前記対応する鍵のストローク位置を検出する工程、をさらに備えた上記（１）に記載の鍵操作の検出装置。

（３）前記少なくとも２つの信号出力部は、前記複数の鍵のそれぞれに対応する一対の信号出力部であり、
前記一対の信号出力部からそれぞれ出力された信号の和に基づいて、前記対応する鍵のストロークを検出し、前記一対の信号出力部からそれぞれ出力された信号の差に基づいて、前記対応する鍵のヨー方向またはロール方向の変位を検出する工程、をさらに備えた上記（１）または上記（２）に記載の鍵操作の検出装置。

以上、本開示をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本開示はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この開示の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本開示に含まれる。

本開示の鍵盤装置の鍵操作の検出装置、鍵操作の検出方法、および鍵盤装置は、鍵の押鍵行程の途中においても、鍵のヨー方向またはロール方向の変位を検出することができる。

１３ 鍵
１５ 回路基板
２０ 鍵側導電部
２１、２２ 導電部
３１、３２ 信号出力部
３０ センサ部
５０ 制御部
１０１ 操作検出装置

Claims (15)

1. 複数の鍵の各々に設けられた導電部と、
   前記複数の鍵の押方向において前記複数の鍵に対向するように設けられた基板と、
   前記複数の鍵のうちの一つの鍵に対して少なくとも２つの信号出力部が対応するように前記基板に設けられ、前記少なくとも２つの信号出力部の各々がコイルを有し、対応する鍵に設けられた前記導電部からの距離に応じた信号を出力する少なくとも２つの信号出力部と、
   押鍵行程において、前記少なくとも２つの信号出力部から出力された信号に基づいて、前記対応する鍵のヨー方向またはロール方向の少なくとも一方の変位を検出する検出部と、を有する、
   鍵盤装置の鍵操作の検出装置。
2. 前記検出部は、前記少なくとも２つの信号出力部の少なくとも１つから出力された信号に基づいて、前記対応する鍵のストローク位置を検出する、請求項１に記載の鍵操作の検出装置。
3. 前記少なくとも２つの信号出力部は、前記複数の鍵のそれぞれに対応する一対信号出力部であり、
   前記検出部は、前記一対の信号出力部からそれぞれ出力された信号の和に基づいて、前記対応する鍵のストロークを検出し、前記一対の信号出力部からそれぞれ出力された信号の差に基づいて、前記対応する鍵のヨー方向またはロール方向の変位を検出する、請求項１または２に記載の鍵操作の検出装置。
4. 前記一対の信号出力部は、前記複数の鍵が配置される鍵並び方向に配置された、請求項３に記載の鍵操作の検出装置。
5. 前記一対の信号出力部のうち第１の信号出力部は、前記導電部に対して鍵並び方向における第１方向にシフトして配置され、前記一対の信号出力部のうち第２の信号出力部は前記導電部に対して鍵並び方向における前記第１方向と反対の第２方向にシフトして配置されている、請求項４に記載の鍵操作の検出装置。
6. 前記導電部は、前記一対の信号出力部に対応する一対の導電部を有し、前記一対の導電部は鍵並び方向に配置され、
   平面視において、前記一対の導電部のうち第１の導電部に対する前記一対の信号出力部のうち第１の信号出力部の相対的な傾斜方向と、前記一対の導電部のうち第２の導電部に対する前記一対の信号出力部のうち第２の信号出力部の相対的な傾斜方向とは逆である、請求項４に記載の鍵操作の検出装置。
7. 前記一対の信号出力部は、前記対応する鍵の長手方向に並んで配置される、請求項３に記載の鍵操作の検出装置。
8. 前記一対の信号出力部のうち第１の信号出力部は、前記導電部に対して鍵並び方向における第１方向にシフトして配置され、前記一対の信号出力部のうち第２の信号出力部は前記導電部に対して鍵並び方向における前記第１方向と反対の第２方向にシフトして配置されている、請求項７に記載の鍵操作の検出装置。
9. 前記導電部は、前記一対の信号出力部に対応する一対の導電部を有し、前記一対の導電部は前記対応する鍵の長手方向に配置され、
   平面視において、前記一対の導電部のうち第１の導電部に対する前記一対の信号出力部のうち第１の信号出力部の相対的な傾斜方向と、前記一対の導電部のうち第２の導電部に対する前記一対の信号出力部のうち第２の信号出力部の相対的な傾斜方向とは逆である、請求項７に記載の鍵操作の検出装置。
10. 前記少なくとも２つの信号出力部の各々が有するコイルは、互いに隣接しかつ繋がっている２つの渦巻き状の部分を有し、
    前記２つの渦巻き状の部分の、それぞれの中心を基点とする渦巻き方向は互いに同じである、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の鍵操作の検出装置。
11. 前記一対の信号出力部の各々が有するコイルは、互いに隣接しかつ繋がっている２つの渦巻き状の部分を有し、
    前記２つの渦巻き状の部分の、それぞれの中心を基点とする渦巻き方向は互いに同じであり、
    前記一対の信号出力部のうち第１の信号出力部と第２の信号出力部とのコイルにおいて、前記鍵並び方向に互いに隣接する渦巻き状の部分同士の、それぞれの中心を基点とする渦巻き方向は、互いに逆である、請求項４に記載の鍵操作の検出装置。
12. 前記導電部は、前記対応する鍵の表面と略平行な金属板である、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の鍵操作の検出装置。
13. 前記導電部は、２つの渦巻き状の部分が繋がって形成されたコイルを有する回路であり、
    前記導電部における前記２つの渦巻き状の部分の、それぞれの中心を基点とする渦巻き方向は互いに同じである、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の鍵操作の検出装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の鍵操作の検出装置と、
    前記複数の鍵と、を有する、鍵盤装置。
15. 複数の鍵の各々に設けられた導電部と、前記複数の鍵の押方向において前記複数の鍵に対向するように設けられた基板と、前記複数の鍵のうちの一つの鍵に対して少なくとも２つの信号出力部が対応するように前記基板に設けられ、前記少なくとも２つの信号出力部の各々がコイルを有し、対応する鍵に設けられた前記導電部からの距離に応じた信号を出力する少なくとも２つの信号出力部と、を有する鍵盤装置の鍵操作の検出方法であって、
    押鍵行程において、前記少なくとも２つの信号出力部から出力された信号に基づいて、前記対応する鍵のヨー方向またはロール方向の少なくとも一方の変位を検出する、鍵操作の検出方法。
    

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