JP2024052929A - 演奏操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】演奏に利用される可動部材の微小な変位を高精度に反映した検出信号を生成する。【解決手段】演奏操作装置は、演奏動作に応じて変位する可動部材と、磁性体または導体で形成され、可動部材に設置された被検出部と、コイルを利用した低域通過フィルタにより基準信号から検出信号を生成する信号生成部であって、被検出部とコイルとの距離に応じてフィルタの周波数応答が変化する信号生成部とを具備する。低域通過フィルタは、基準信号が供給される入力端子と、検出信号を出力する出力端子と、入力端子と接続点との間に接続された第１コイルと、接続点と出力端子との間に接続された第２コイルと、を含むコイルと、接続点に接続された第１容量素子と、出力端子に接続された第２容量素子とを含み、第１コイルに発生する磁界と第２コイルに発生する磁界とは、相互に逆方向である。【選択図】図１３

Description

本開示は、演奏に利用される演奏操作装置に関する。

例えば鍵盤楽器における鍵等の可動部材の変位を検出するための各種の技術が従来から提案されている。特許文献１には、鍵盤楽器のフレームに設置されたコイルと、各鍵に設置された金属板とを利用して、各鍵の位置を検出する構成が開示されている。以上の構成において、押鍵により金属板が変位すると、コイルに流れる電流が変化する。コイルに流れる電流を検出することで、押鍵の有無を表す検出信号が生成される。

特開平３－４８２９５号公報

しかし、特許文献１の技術において、押鍵による金属板の変位によりコイルの電流を充分に変化させることは実際には容易ではない。したがって、鍵の微小な変位を高精度に反映した検出信号を生成することは困難である。以上の事情を考慮して、本開示のひとつの態様は、演奏に利用される可動部材の微小な変位を高精度に反映した検出信号を生成することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本開示のひとつの態様に係る演奏操作装置は、演奏動作に応じて変位する可動部材と、磁性体または導体で形成され、前記可動部材に設置された被検出部と、コイルを利用したフィルタにより基準信号から検出信号を生成する信号生成部であって、前記被検出部と前記コイルとの距離に応じて前記フィルタの周波数応答が変化する信号生成部とを具備する。

第１実施形態における鍵盤楽器の構成を例示するブロック図である。 鍵盤楽器の構成を例示するブロック図である。 信号生成部の回路図である。 信号処理回路の構成を例示するブロック図である。 信号生成部の周波数応答である。 コイルの平面図である。 図６におけるａ－ａ線の断面図である。 第２実施形態における信号生成部の回路図である。 第３実施形態における信号生成部の回路図である。 第３実施形態における信号生成部の周波数応答である。 第４実施形態における信号生成部の回路図である。 第４実施形態における信号生成部の周波数応答である。 第５実施形態における信号生成部の回路図である。 第５実施形態における信号生成部の周波数応答である。 第６実施形態における信号生成部の回路図である。 第６実施形態における信号生成部の周波数応答である。 変形例における鍵盤楽器の構成を例示するブロック図である。 変形例における鍵盤楽器の構成を例示するブロック図である。 変形例におけるコイルの構成を例示する平面図である。 変形例における鍵盤楽器の構成図である。 変形例における鍵盤楽器の構成図である。

Ａ：第１実施形態
図１は、本開示の第１実施形態に係る鍵盤楽器１００の構成を例示するブロック図である。鍵盤楽器１００は、鍵盤１０と検出システム２０と情報処理装置３０と放音装置４０とを具備する電子楽器である。鍵盤１０は、白鍵と黒鍵とを含む複数の鍵１２で構成される。複数の鍵１２の各々は、利用者による演奏動作に応じて変位する可動部材である。検出システム２０は、各鍵１２の変位を検出する。情報処理装置３０は、検出システム２０による検出の結果に応じた音響信号Ｖを生成する。音響信号Ｖは、利用者が操作した鍵１２に対応する音高の楽音を表す信号である。放音装置４０は、音響信号Ｖが表す音響を放音する。例えばスピーカまたはヘッドホンが放音装置４０として利用される。

図２は、鍵盤１０の１個の鍵１２に着目して鍵盤楽器１００の具体的な構成を例示するブロック図である。鍵盤楽器１００は支持部材１４を具備する。支持部材１４は、鍵盤楽器１００の各要素を支持する構造体（フレーム）である。支持部材１４は、第１面１４１と第２面１４２とを含む。第１面１４１は、鍵盤１０に対向する表面である。第２面１４２は、第１面１４１とは反対側の表面である。鍵盤１０の各鍵１２は、第１面１４１に設置された支持部１３を支点として支持部材１４に支持される。鍵１２の底面と支持部材１４の第１面１４１との間には弾性体１５が設置される。弾性体１５は、鉛直方向の上方に鍵１２を付勢する。各鍵１２の端部１２１は、利用者による押鍵および離鍵により鉛直方向に変位する。

鍵１２の底面には連結部材１２３が設置される。連結部材１２３は、鍵１２の底面から鉛直方向の下方に突出する部分である。連結部材１２３は、支持部材１４に形成された貫通孔１４３を貫通する。すなわち、連結部材１２３は、支持部材１４の第２面１４２から鉛直方向の下方に突出する。また、支持部材１４の第２面１４２には支持部１４４が設置される。支持部１４４は第２面１４２から鉛直方向の下方に突出する。

支持部材１４を挟んで鍵１２とは反対側の空間には、調整錘５０が鍵１２毎に設置される。調整錘５０は、利用者による鍵１２の操作感を調整するためのハンマーウェイトである。調整錘５０は、磁性体（強磁性体）または導体で形成される。具体的には、調整錘５０は、例えば鉄またはフェライト等の磁性材料で形成される。

調整錘５０は、回動部５１と荷重部５２とが一体に形成された構造体である。回動部５１は、第１端部ｅ1と第２端部ｅ2とにわたる柱状（例えば円柱状または角柱状）の部分である。荷重部５２は、所定の重量に形成された錘状の部分であり、回動部５１の第１端部ｅ1に設置される。第２端部ｅ2は、連結部材１２３に支持される。調整錘５０は、第１端部ｅ1と第２端部ｅ2との間において支持部１４４に回転可能に支持される。以上の構成により、調整錘５０は、鍵１２の変位に応じて支持部１４４を支点として回転する。すなわち、鉛直方向における荷重部５２の位置が鍵１２の変位に連動して変化する。具体的には、荷重部５２は、押鍵により鉛直方向の上方に移動し、離鍵により鉛直方向の下方に移動する。利用者は、以上のように鍵１２の変位に連動して荷重部５２を移動させることで、利用者は押鍵時に適度な抵抗感を知覚する。

検出システム２０は、複数の鍵１２の各々について、鉛直方向における端部１２１の位置Ｚに応じたレベルの検出信号Ｄを生成する。位置Ｚは、鍵１２に荷重が作用しない状態における端部１２１の位置を基準とした当該端部１２１の変位量である。

検出システム２０は、信号生成部６０と信号処理回路２１とを具備する。信号生成部６０は、支持部材１４の第２面１４２に鍵１２毎に設置される。信号生成部６０はコイル６１を含む。信号生成部６０と調整錘５０の荷重部５２とは、鉛直方向に相互に間隔をあけて対向する。信号生成部６０と荷重部５２との距離（コイル６１と荷重部５２との距離）は、鍵１２における端部１２１の位置Ｚに応じて変化する。

図３は、信号生成部６０の電気的な構成を例示する回路図である。信号生成部６０は、入力端子Ｔ1と出力端子Ｔ2とコイル６１と容量素子６２とを含むフィルタである。コイル６１は、入力端子Ｔ1と出力端子Ｔ2との間に接続される。容量素子６２は、出力端子Ｔ2と接地線との間に接続される。信号生成部６０は、入力端子Ｔ1に供給される信号において遮断周波数Ｆcを上回る帯域成分を抑圧する低域通過フィルタ（ＬＰＦ：Low-pass filter）である。遮断周波数Ｆcは、コイル６１の誘導係数Ｌと容量素子６２の容量係数Ｃとに応じた数値（Ｆc＝１／(２π√ＬＣ)）に設定される。

図２の信号処理回路２１は、コイル６１と荷重部５２との距離に応じたレベルの検出信号Ｄを生成する。図４は、信号処理回路２１の具体的な構成を例示するブロック図である。信号処理回路２１は、供給回路２２と出力回路２３とを具備する。供給回路２２は、複数の信号生成部６０の各々に基準信号Ｑを供給する。基準信号Ｑは、周波数Ｆrefでレベルが変動する電圧信号である。例えば正弦波等の任意の波形の周期信号が基準信号Ｑとして利用される。基準信号Ｑの周波数Ｆrefは、例えば１ＭＨz程度である。供給回路２２は、各信号生成部６０に対して基準信号Ｑを時分割で供給する。具体的には、供給回路２２は、複数の信号生成部６０の各々を順次に選択し、選択状態の信号生成部６０に対して基準信号Ｑを供給するデマルチプレクサである。すなわち、複数の信号生成部６０の各々に対して時分割で基準信号Ｑが供給される。なお、基準信号Ｑの周期は、供給回路２２が１個の信号生成部６０を選択する期間の時間長よりも充分に短い。

図３に例示される通り、基準信号Ｑは、信号生成部６０の入力端子Ｔ1に供給される。信号生成部６０は、コイル６１を利用したフィルタにより基準信号Ｑから検出信号ｄを生成する。検出信号ｄは、基準信号Ｑと同じ周期でレベルが変動する周期信号である。

図５は、信号生成部６０の周波数応答Ｘ（Ｘ1，Ｘ2）である。周波数応答Ｘ1は、荷重部５２がコイル６１に最も接近した状態（以下「接近状態」という）における信号生成部６０の周波数応答Ｘである。他方、周波数応答Ｘ2は、荷重部５２がコイル６１から最も離間した状態（以下「離間状態」という）における信号生成部６０の周波数応答Ｘである。

荷重部５２が接近するほどコイル６１の誘導係数Ｌは低下する。したがって、荷重部５２とコイル６１との距離に応じて信号生成部６０の周波数応答Ｘは変化する。具体的には、周波数応答Ｘにおける遮断周波数Ｆcが荷重部５２とコイル６１との距離に応じて変化する。例えば、荷重部５２がコイル６１に接近するほど、遮断周波数Ｆcは上昇する。したがって、荷重部５２とコイル６１との距離に応じて、基準信号Ｑの周波数Ｆrefに対するゲインＧが変化する。例えば、接近状態においては周波数Ｆrefに対するゲインＧが数値ｇ1であるのに対し、離間状態における周波数Ｆrefに対するゲインＧは、数値ｇ1を下回る数値ｇ2である。

以上の説明から理解される通り、荷重部５２とコイル６１との距離に応じた振幅レベルδの検出信号ｄが信号生成部６０の出力端子Ｔ2から出力される。すなわち、荷重部５２は、検出システム２０により検出される被検出部として利用される。

図５の周波数帯域Ｂは、遮断周波数Ｆcを上回る周波数帯域のうちゲインＧが周波数に対して変化する周波数帯域である。基準信号Ｑの周波数Ｆrefは、周波数ｆLと周波数ｆHとの間の範囲Ｗ内に位置する。周波数ｆLは、離間状態の周波数応答Ｘ2における周波数帯域Ｂの下限値であり、周波数応答Ｘ2における遮断周波数Ｆcに相当する。周波数ｆHは、接近状態の周波数応答Ｘ1における周波数帯域Ｂの上限値であり、周波数応答Ｘ1においてゲインＧが０となる周波数に相当する。

例えば、接近状態および離間状態の何れにおいても基準信号Ｑの周波数Ｆrefが周波数帯域Ｂに内包されるように、当該周波数Ｆrefとコイル６１の誘導係数Ｌと容量素子６２の容量係数Ｃとが設定される。すなわち、範囲Ｗのうち、周波数応答Ｘ1における周波数帯域Ｂと周波数応答Ｘ2における周波数帯域Ｂとが相互に重複する範囲ｗM内に基準信号Ｑの周波数Ｆrefが位置する。ただし、範囲Ｗのうち周波数応答Ｘ1においてゲインＧが一定（Ｇ＝１）である範囲ｗL内に周波数Ｆrefが位置する構成、または、範囲Ｗのうち周波数応答Ｘ2においてゲインＧが一定（Ｇ＝０）である範囲ｗH内に周波数Ｆrefが位置する構成も想定される。

図４の出力回路２３は、複数の信号生成部６０の各々から順次に出力される検出信号ｄを時間軸上に配列することで検出信号Ｄを生成する。すなわち、検出信号Ｄは、各鍵１２における荷重部５２とコイル６１との距離に応じた振幅レベルδの電圧信号である。前述の通り荷重部５２とコイル６１との距離は各鍵１２の位置Ｚに連動するから、検出信号Ｄは、複数の鍵１２の各々の位置Ｚに応じた信号と表現される。出力回路２３が生成した検出信号Ｄは、情報処理装置３０に供給される。

図２の情報処理装置３０は、信号処理回路２１から供給される検出信号Ｄを解析することで各鍵１２の位置Ｚを解析する。情報処理装置３０は、制御装置３１と記憶装置３２とＡ/Ｄ変換器３３と音源回路３４とを具備するコンピュータシステムで実現される。Ａ/Ｄ変換器３３は、信号処理回路２１から供給される検出信号Ｄをアナログからデジタルに変換する。

制御装置３１は、鍵盤楽器１００の各要素を制御する単数または複数のプロセッサで構成される。例えば、制御装置３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＳＰＵ（Sound Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の１種類以上のプロセッサで構成される。

記憶装置３２は、制御装置３１が実行するプログラムと制御装置３１が使用するデータとを記憶する単数または複数のメモリである。記憶装置３２は、例えば磁気記録媒体または半導体記録媒体等の公知の記録媒体で構成される。なお、複数種の記録媒体の組合せにより記憶装置３２を構成してもよい。また、鍵盤楽器１００に着脱可能な可搬型の記録媒体、または、鍵盤楽器１００が通信可能な外部記録媒体（例えばオンラインストレージ）を、記憶装置３２として利用してもよい。

制御装置３１は、Ａ/Ｄ変換器３３による変換後の検出信号Ｄを解析することで各鍵１２の位置Ｚを解析する。また、制御装置３１は、各鍵１２の位置Ｚに応じた楽音の発音を音源回路３４に対して指示する。音源回路３４は、制御装置３１から指示された楽音を表す音響信号Ｖを生成する。すなわち、音源回路３４は、検出信号Ｄの振幅レベルδに応じた音響信号Ｖを生成する。例えば振幅レベルδに応じて音響信号Ｖの音量が制御される。音響信号Ｖが音源回路３４から放音装置４０に供給されることで、利用者による演奏動作（各鍵１２の押鍵または離鍵）に応じた楽音が放音装置４０から放音される。

図６は、信号生成部６０におけるコイル６１の構成を例示する平面図であり、図７は、図６におけるａ－ａ線の断面図である。コイル６１は、例えば配線基板の表面に形成された配線パターンにより構成される。コイル６１は、第１部分６１１と第２部分６１２とを含む。第１部分６１１と第２部分６１２とは、平面視で相異なる領域に形成される。具体的には、第１部分６１１と第２部分６１２とは、鍵１２の長手方向に沿って相互に隣合う。

第１部分６１１は、内周側の端部Ｅa1から外周側の端部Ｅa2にかけて回旋する渦巻状の部分である。同様に、第２部分６１２は、内周側の端部Ｅb1から外周側の端部Ｅb2にかけて回旋する渦巻状の部分である。端部Ｅa2は入力端子Ｔ1に接続され、端部Ｅb2は出力端子Ｔ2に接続される。また、端部Ｅa1と端部Ｅb1とは、中継配線６１４を介して相互に接続される。

以上の説明から理解される通り、第１部分６１１に流れる電流の方向と第２部分６１２に流れる電流の方向とは逆方向である。具体的には、第１部分６１１に方向Ｃ1の電流が流れる状態においては、方向Ｃ1とは反対の方向Ｃ2の電流が第２部分６１２には流れる。したがって、図７に例示される通り、第１部分６１１と第２部分６１２とには逆方向の磁界が発生する。すなわち、第１部分６１１および第２部分６１２の一方から他方に向かう磁界が形成される。以上の構成によれば、相互に隣合う各鍵１２の間にわたる磁界の拡散が低減される。したがって、複数の鍵１２の各々の位置Ｚを高精度に反映した検出信号Ｄが生成される。

調整錘５０の荷重部５２は、コイル６１の第１部分６１１および第２部分６１２の双方に対向する。具体的には、第１部分６１１の中心軸と第２部分６１２の中心軸とは荷重部５２に重なる。以上の構成によれば、第１部分６１１が形成する磁界と第２部分６１２が形成する磁界との双方に荷重部５２が影響する。したがって、鍵１２の微小な変位を高精度に反映した検出信号Ｄを検出できるという前述の効果は顕著である。

以上に説明した通り、第１実施形態においては、荷重部５２とコイル６１との距離に応じて信号生成部６０の周波数応答Ｘが変化するから、当該距離に応じた振幅レベルδの検出信号Ｄが生成される。すなわち、各鍵１２の位置Ｚに応じた検出信号Ｄが生成される。以上の構成では、信号生成部６０の周波数応答Ｘに応じて検出信号Ｄの振幅レベルδが変化するから、鍵１２の変位に対して検出信号Ｄのレベルを大きく変化させることが可能である。したがって、各鍵１２の微小な変位を高精度に反映した検出信号Ｄを生成できるという利点がある。

第１実施形態において特に、コイル６１の中心軸の方向における荷重部５２と当該コイル６１との距離が、鍵１２の変位に応じて変化する。したがって、コイル６１の中心軸に垂直な面内において荷重部５２とコイル６１とが相対的に移動する構成（すなわち、コイル６１の中心軸の方向における荷重部５２とコイル６１との距離は変化しない構成）と比較して、各鍵１２の変位に対して検出信号Ｄの振幅レベルδを大きく変化させることが可能である。

また、第１実施形態においては、利用者による鍵１２の操作感を調整するための調整錘５０（荷重部５２）が、鍵１２の位置Ｚを検出するための被検出部として兼用される。したがって、調整錘５０とは別個に被検出部を設置する構成と比較して、鍵盤楽器１００の構成が簡素化されるという利点もある。

Ｂ：第２実施形態
本開示の第２実施形態を説明する。なお、以下に例示する各構成において機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図８は、第２実施形態における信号生成部６０の電気的な構成を例示する回路図である。第２実施形態の信号生成部６０は、入力端子Ｔ1と出力端子Ｔ2とコイル６１と抵抗素子６３とを含むフィルタである。コイル６１は、入力端子Ｔ1と出力端子Ｔ2との間に接続される。図６の例示と同様に、コイル６１は、電流の方向が相互に逆方向である第１部分６１１と第２部分６１２とを含む。抵抗素子６３は、出力端子Ｔ2と接地線との間に接続される。

信号生成部６０は、第１実施形態と同様に、入力端子Ｔ1に供給される基準信号Ｑにおいて遮断周波数Ｆcを上回る成分を抑圧する低域通過フィルタである。遮断周波数Ｆcは、コイル６１の誘導係数Ｌと抵抗素子６３の電気抵抗Ｒとに応じた数値（Ｆc＝Ｒ／(２πＬ)）に設定される。第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。

Ｃ：第３実施形態
図９は、第３実施形態における信号生成部６０の電気的な構成を例示する回路図である。第３実施形態の信号生成部６０は、入力端子Ｔ1と出力端子Ｔ2とコイル６１と容量素子６２とを含むフィルタである。容量素子６２は、入力端子Ｔ1と出力端子Ｔ2との間に接続される。コイル６１は、出力端子Ｔ2と接地線との間に接続される。図６の例示と同様に、コイル６１は、電流の方向が相互に逆方向である第１部分６１１と第２部分６１２とを含む。

図１０は、第３実施形態における信号生成部６０の周波数応答Ｘ（Ｘ1，Ｘ2）である。接近状態における周波数応答Ｘ1と離間状態における周波数応答Ｘ2とが図１０には併記されている。信号生成部６０は、入力端子Ｔ1に供給される基準信号Ｑにおいて遮断周波数Ｆcを下回る帯域成分を抑圧する高域通過フィルタ（ＨＰＦ：High-pass filter）である。遮断周波数Ｆcは、コイル６１の誘導係数Ｌと容量素子６２の容量係数Ｃとに応じた数値（Ｆc＝１／(２π√ＬＣ)）に設定される。

荷重部５２とコイル６１との距離に応じて、周波数応答Ｘにおける遮断周波数Ｆcが変化する。例えば、荷重部５２がコイル６１に接近するほど、信号生成部６０の遮断周波数Ｆcは上昇する。したがって、荷重部５２とコイル６１との距離に応じて、基準信号Ｑの周波数Ｆrefに対するゲインＧが変化する。例えば、接近状態においては周波数Ｆrefに対するゲインＧが数値ｇ1であるのに対し、離間状態における周波数Ｆrefに対するゲインＧは、数値ｇ1を上回る数値ｇ2である。したがって、荷重部５２とコイル６１との距離に応じた振幅レベルδの検出信号ｄが信号生成部６０の出力端子Ｔ2から出力される。第３実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。

図１０の周波数帯域Ｂは、遮断周波数Ｆcを下回る周波数帯域のうちゲインＧが周波数に対して変化する範囲である。基準信号Ｑの周波数Ｆrefは、周波数ｆLと周波数ｆHとの間の範囲Ｗ内に位置する。周波数ｆLは、離間状態の周波数応答Ｘ2における周波数帯域Ｂの下限値であり、周波数応答Ｘ2においてゲインＧが０となる周波数に相当する。周波数ｆHは、接近状態の周波数応答Ｘ1における周波数帯域Ｂの上限値であり、周波数応答Ｘ1における遮断周波数Ｆcに相当する。

例えば、接近状態および離間状態の何れにおいても基準信号Ｑの周波数Ｆrefが周波数帯域Ｂに内包されるように、当該周波数Ｆrefとコイル６１の誘導係数Ｌと容量素子６２の容量係数Ｃとが設定される。すなわち、範囲Ｗのうち、周波数応答Ｘ1における周波数帯域Ｂと周波数応答Ｘ2における周波数帯域Ｂとが相互に重複する範囲ｗM内に基準信号Ｑの周波数Ｆrefが位置する。ただし、範囲Ｗのうち周波数応答Ｘ1においてゲインＧが一定（Ｇ＝０）である範囲ｗL内に周波数Ｆrefが位置する構成、または、範囲Ｗのうち周波数応答Ｘ2においてゲインＧが一定（Ｇ＝１）である範囲ｗH内に周波数Ｆrefが位置する構成も想定される。

Ｄ：第４実施形態
図１１は、第４実施形態における信号生成部６０の電気的な構成を例示する回路図である。第４実施形態の信号生成部６０は、入力端子Ｔ1と出力端子Ｔ2とコイル６１と容量素子６２と抵抗素子６３Aと抵抗素子６３Bとを含むフィルタである。抵抗素子６３Aは、入力端子Ｔ1と出力端子Ｔ2との間に接続される。コイル６１と容量素子６２と抵抗素子６３Bとは、出力端子Ｔ2と接地線との間に接続される。図６の例示と同様に、コイル６１は、電流の方向が相互に逆方向である第１部分６１１と第２部分６１２とを含む。

図１２は、第４実施形態における信号生成部６０の周波数応答Ｘ（Ｘ1，Ｘ2）である。接近状態における周波数応答Ｘ1と離間状態における周波数応答Ｘ2とが図１２には併記されている。第４実施形態の信号生成部６０は、基準信号Ｑにおける周波数帯域（阻止帯域）Ｂの成分を抑圧する帯域阻止フィルタ（ＢＥＦ：band elimination filter）である。具体的には、信号生成部６０は、周波数帯域Ｂが充分に狭いノッチフィルタである。

荷重部５２とコイル６１との距離に応じて、信号生成部６０の周波数応答Ｘが変化する。具体的には、周波数軸上における周波数帯域Ｂの位置が当該距離に応じて変化する。例えば、荷重部５２がコイル６１に接近するほど、信号生成部６０の周波数帯域Ｂは高周波数側に移動する。したがって、荷重部５２とコイル６１との距離に応じて、基準信号Ｑの周波数Ｆrefに対するゲインＧが変化する。例えば、接近状態においては周波数Ｆrefに対するゲインＧが数値ｇ1であるのに対し、離間状態における周波数Ｆrefに対するゲインＧは、数値ｇ1を上回る数値ｇ2である。したがって、第１実施形態と同様に、荷重部５２とコイル６１との距離に応じた振幅レベルδの検出信号ｄが信号生成部６０の出力端子Ｔ2から出力される。なお、接近状態および離間状態の何れにおいても基準信号Ｑの周波数Ｆrefが周波数帯域ｂに内包されるように、当該周波数Ｆrefとコイル６１の誘導係数Ｌと容量素子６２の容量係数Ｃとが設定される。周波数帯域ｂは、周波数帯域Ｂ内においてゲインＧが周波数に対して増加する範囲である。なお、周波数に対してゲインＧが減少する範囲を周波数帯域ｂとしてもよい。また、周波数応答Ｘ1および周波数応答Ｘ2の一方においてゲインＧが一定である範囲内に基準信号Ｑの周波数Ｆrefを設定してもよい。

第４実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。なお、帯域阻止フィルタは、周波数に対するゲインＧの勾配が低域通過フィルタまたは高域通過フィルタと比較して急峻であるという特徴がある。したがって、第４実施形態によれば、接近状態と離間状態との間におけるゲインＧの変化量（ひいては振幅レベルδの変化量）を第１実施形態と比較して確保し易い。すなわち、各鍵１２の微小な変位を高精度に反映した検出信号Ｄを生成できるという利点がある。

Ｅ：第５実施形態
図１３は、第５実施形態における信号生成部６０の電気的な構成を例示する回路図である。第５実施形態の信号生成部６０は、入力端子Ｔ1と出力端子Ｔ2とコイル６１Aとコイル６１Bと容量素子６２Aと容量素子６２Bとを含む低域通過フィルタである。具体的には、第５実施形態の信号生成部６０は、第１実施形態で例示した低域通過フィルタの複数段（具体的には２段）を相互に接続した構成である。

コイル６１Aおよびコイル６１Bは、入力端子Ｔ1と出力端子Ｔ2との間に接続される。具体的には、入力端子Ｔ1と接続点Ｎとの間にコイル６１Aが接続され、接続点Ｎと出力端子Ｔ2との間にコイル６１Bが接続される。コイル６１Aは、図６に例示した第１部分６１１であり、コイル６１Bは、図６に例示した第２部分６１２である。すなわち、コイル６１Aに流れる電流の方向とコイル６１Bに流れる電流の方向とは、相互に逆方向である。以上の例示の通り、コイル６１Aおよびコイル６１Bは、第１実施形態に例示した１個のコイル６１に相当する。容量素子６２Aは、接続点Ｎと接地線との間に接続され、容量素子６２Bは、出力端子Ｔ2と接地線との間に接続される。

図１４は、第５実施形態における信号生成部６０の周波数応答Ｘ（Ｘ1，Ｘ2）である。接近状態における周波数応答Ｘ1と離間状態における周波数応答Ｘ2とが図１４には併記されている。

図１４から理解される通り、複数段の低域通過フィルタで信号生成部６０が構成される第５実施形態においては、信号生成部６０が１個の低域通過フィルタで構成される第１実施形態と比較して、周波数に対するゲインＧの勾配が急峻である。したがって、第５実施形態によれば、接近状態と離間状態との間におけるゲインＧの変化量ΔＧ（ひいては振幅レベルδの変化量）を第１実施形態と比較して確保し易い。以上の構成によれば、各鍵１２の微小な変位を高精度に反映した検出信号Ｄを生成できるという利点がある。

Ｆ：第６実施形態
図１５は、第６実施形態における信号生成部６０の電気的な構成を例示する回路図である。第６実施形態の信号生成部６０は、入力端子Ｔ1と出力端子Ｔ2とコイル６１Aとコイル６１Bと容量素子６２Aと容量素子６２Bとを含む高域通過フィルタである。具体的には、第５実施形態の信号生成部６０は、第３実施形態で例示した高域通過フィルタの複数段（具体的には２段）を相互に接続した構成である。

容量素子６２Aおよび容量素子６２Bは、入力端子Ｔ1と出力端子Ｔ2との間に接続される。具体的には、入力端子Ｔ1と接続点Ｎとの間に容量素子６２Aが接続され、接続点Ｎと出力端子Ｔ2との間に容量素子６２Bが接続される。コイル６１Aは、接続点Ｎと接地線との間に接続される。コイル６１Bは、出力端子Ｔ2と接地線との間に接続される。コイル６１Aは、図６に例示した第１部分６１１であり、コイル６１Bは、図６に例示した第２部分６１２である。すなわち、コイル６１Aに流れる電流の方向とコイル６１Bに流れる電流の方向とは、相互に逆方向である。以上の例示の通り、コイル６１Aおよびコイル６１Bは、第１実施形態に例示した１個のコイル６１に相当する。

図１６は、第６実施形態における信号生成部６０の周波数応答Ｘ（Ｘ1，Ｘ2）である。接近状態における周波数応答Ｘ1と離間状態における周波数応答Ｘ2とが図１６には併記されている。

図１６から理解される通り、複数段の高域通過フィルタで信号生成部６０が構成される第６実施形態においては、信号生成部６０が１個の高域通過フィルタで構成される第３実施形態と比較して、周波数に対するゲインＧの勾配が急峻である。したがって、第６実施形態によれば、接近状態と離間状態との間におけるゲインＧの変化量ΔＧ（ひいては振幅レベルδの変化量）を第３実施形態と比較して確保し易い。以上の構成によれば、各鍵１２の微小な変位を高精度に反映した検出信号Ｄを生成できるという利点がある。

なお、図１３および図１５においては、第１部分６１１をコイル６１Aとして利用し、かつ、第２部分６１２をコイル６１Bとして利用した構成を例示した。しかし、コイル６１Aおよびコイル６１Bの各々を、第１部分６１１と第２部分６１２とを含むコイル６１により構成してもよい。

Ｇ：変形例
以上に例示した各態様に付加される具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合してもよい。

（１）前述の各形態においては、連結部材１２３を介して鍵１２に連結されるハンマーウェイトを調整錘５０として例示したが、調整錘５０は以上の例示に限定されない。例えば、図１７に例示される通り、鍵１２に直接的に設置されたカウンターウェイトを調整錘５０として利用してもよい。調整錘５０は、例えば磁性体または導体により形成される。図１７の構成においては、支持部材１４の第１面１４１に信号生成部６０が設置される。調整錘５０と信号生成部６０との距離は、鍵１２の位置Ｚに応じて変化する。したがって、前述の各形態と同様に、各鍵１２の位置Ｚに応じた検出信号Ｄが信号処理回路２１により生成される。

（２）前述の各形態においては、各鍵１２の操作感を調整するための調整錘５０を、鍵１２の位置Ｚを検出するための被検出部として兼用したが、鍵盤楽器１００を構成する要素を被検出部として兼用する構成は必須ではない。すなわち、鍵盤楽器１００に必要な要素とは別個に被検出部を設置してもよい。

例えば、図１８に例示される通り、鍵１２に設置されたコイル５５を被検出部として利用してもよい。コイル５５は、支持部材１４の第１面１４１に設置された信号生成部６０のコイル６１に対向するように鍵１２の底面に設置される。コイル５５は、例えば配線基板の表面に磁性体または導体で形成された配線パターンにより構成され、コイル６１との相互誘導により共振する共振回路を構成する。

図１９は、コイル５５の構成を例示する平面図である。コイル５５は、第１部分５５１と第２部分５５２とを含む。第１部分５５１と第２部分５５２とは、平面視で相異なる領域に形成される。具体的には、第１部分５５１と第２部分５５２とは、鍵１２の長手方向に沿って相互に隣合う。

第１部分５５１は、内周側の端部Ｅc1から外周側の端部Ｅc2にかけて回旋する渦巻状の部分である。同様に、第２部分５５２は、内周側の端部Ｅd1から外周側の端部Ｅd2にかけて回旋する渦巻状の部分である。端部Ｅc2と端部Ｅd2とは相互に接続される。また、端部Ｅc1と端部Ｅd1とは、中継配線５５３を介して相互に接続される。

以上の構成においては、基準信号Ｑの供給によりコイル６１に発生した磁界による電磁誘導でコイル５５には誘導電流が発生する。したがって、コイル６１の磁界の変化を相殺する方向の磁界がコイル５５に発生する。コイル６１に発生する磁界は、コイル５５とコイル６１との距離に応じて変化する。したがって、コイル５５とコイル６１との距離に応じた振幅レベルδの検出信号ｄが信号生成部６０の出力端子Ｔ2から出力される。すなわち、前述の各形態と同様に、鍵１２の位置Ｚに応じた検出信号Ｄが生成される。

なお、図１９の例示から理解される通り、第１部分５５１に流れる電流の方向と第２部分５５２に流れる電流の方向とは逆方向である。したがって、第１部分５５１と第２部分５５２とには逆方向の磁界が発生する。すなわち、第１部分５５１および第２部分５５２の一方から他方に向かう磁界が形成される。以上の構成によれば、相互に隣合う各鍵１２の間にわたる磁界の拡散が低減される。したがって、複数の鍵１２の各々の位置Ｚを高精度に反映した検出信号Ｄが生成される。

（３）前述の各形態においては、鍵盤楽器１００の鍵１２の変位を検出する構成を例示したが、検出システム２０により変位が検出される可動部材は鍵１２に限定されない。可動部材の具体的な態様を以下に例示する。

［態様Ａ］
図２０は、鍵盤楽器１００の打弦機構９１に検出システム２０を適用した構成の模式図である。打弦機構９１は、アコースティックピアノと同様に、鍵盤１０の各鍵１２の変位に連動して弦（図示略）を打撃するアクション機構である。具体的には、打弦機構９１は、回動により打弦可能なハンマ９１１と、鍵１２の変位に連動してハンマ９１１を回動させる伝達機構９１２（例えばウィペン，ジャック，レペティションレバー等）とを、鍵１２毎に具備する。以上の構成において、検出システム２０は、ハンマ９１１の変位を検出する。具体的には、磁性体または導体で形成された被検出部５４がハンマ９１１（例えばハンマシャンク）に設置される。他方、信号生成部６０は支持部材９１３に設置される。支持部材９１３は、例えば打弦機構９１を支持する構造体である。また、打弦機構９１におけるハンマ９１１以外の部材に被検出部５４を設置してもよい。

［態様Ｂ］
図２１は、鍵盤楽器１００のペダル機構９２に検出システム２０を適用した構成の模式図である。ペダル機構９２は、利用者が足で操作するペダル９２１と、ペダル９２１を支持する支持部材９２２と、鉛直方向の上方にペダル９２１を付勢する弾性体９２３とを具備する。以上の構成において、検出システム２０はペダル９２１の変位を検出する。具体的には、被検出部５４がペダル９２１の底面に設置される。他方、信号生成部６０は、被検出部５４に対向するように支持部材９２２に設置される。なお、ペダル機構９２が利用される楽器は鍵盤楽器１００に限定されない。例えば打楽器等の任意の楽器にも同様の構成のペダル機構９２が利用される。

以上の例示から理解される通り、検出システム２０による検出の対象は、演奏動作に応じて変位する可動部材として包括的に表現される。可動部材は、利用者が直接的に操作する鍵１２またはペダル９２１等の演奏操作子のほか、演奏操作子に対する操作に連動して変位するハンマ９１１等の構造体を含む。ただし、本開示における可動部材は、演奏動作に応じて変位する部材に限定されない。すなわち、可動部材は、変位を発生させる契機に関わらず、変位可能な部材として包括的に表現される。

（４）前述の各形態においては、鍵盤楽器１００が音源回路３４を具備する構成を例示したが、例えば鍵盤楽器１００が打弦機構９１等の発音機構を具備する構成においては、音源回路３４を省略してもよい。検出システム２０は、鍵盤楽器１００の演奏内容を記録するために利用される。

以上の説明から理解される通り、本開示は、音源回路３４または発音機構に対して演奏動作に応じた操作信号を出力することで楽音を制御する装置（演奏操作装置）としても特定される。前述の各形態の例示のように音源回路３４または発音機構を具備する楽器（鍵盤楽器１００）のほか、音源回路３４または発音機構を具備しない機器（例えばＭＩＤＩコントローラまたは前述のペダル機構９２）が、演奏操作装置の概念には包含される。すなわち、本開示における演奏操作装置は、演奏者（操作者）が演奏のために操作する装置として包括的に表現される。

（５）前述の各形態においては、コイル６１が第１部分６１１と第２部分６１２とを含む構成を例示したが、コイル６１が２個のコイルで形成される構成は必須ではない。コイル６１を１個のコイル（例えば第１部分６１１および第２部分６１２の一方のみ）で形成してもよい。

（６）前述の各形態においては、鍵１２の位置Ｚに応じた音響信号Ｖを音源回路３４が生成する構成を例示したが、記憶装置３２に記憶されたプログラム（立てば音源ソフトウェア）を実行することで制御装置３１が音源回路３４の機能を実現してもよい。検出信号Ｄのレベルに応じた音を表す音響信号Ｖを生成する要素（音源回路３４または制御装置３１）は、「音制御部」として包括的に表現される。

（７）前述の各形態においては、調整錘５０の全体が磁性材料で形成された構成を例示したが、調整錘５０の構成は以上の例示に限定されない。例えば、樹脂材料または木材等の絶縁材料で形成された基体に磁性材料または導電材料で形成された被検出部を設置することで調整錘５０を構成してもよい。被検出部は、例えば基体と一体成形されてもよいし、接着剤等により基体に固定されてもよい。

（８）前述の各形態においては、コイル６１と被検出部との距離が演奏動作に応じて変化する構成を例示したが、以上の構成に代えて、コイル６１と被検出部とが相互に対向する面積（以下「対向面積」という）が演奏動作に応じて変化する構成も想定される。すなわち、本開示においては、コイル６１と被検出部との距離または対向面積が演奏動作に応じて変化し、当該変化に起因してフィルタの周波数応答が変化する構成であればよい。

Ｈ：付記
以上に例示した形態から、例えば以下の構成が把握される。

本開示のひとつの態様（態様１）に係る演奏操作装置は、演奏動作に応じて変位する可動部材と、磁性体または導体で形成され、前記可動部材に設置された被検出部と、コイルを利用したフィルタにより基準信号から検出信号を生成する信号生成部であって、前記被検出部と前記コイルとの距離に応じて前記フィルタの周波数応答が変化する信号生成部とを具備する。以上の態様によれば、被検出部とコイルとの距離に応じて基準信号に対するフィルタの周波数応答が変化するから、当該距離に応じたレベルの検出信号が生成される。すなわち、可動部材の位置に応じた検出信号が生成される。以上の構成では、フィルタの周波数応答に応じて検出信号のレベルが変化するから、可動部材の変位に対して検出信号のレベルを大きく変化させることが可能である。したがって、可動部材の微小な変位を高精度に反映した検出信号を生成できるという利点がある。

「可動部材」は、利用者が直接的に操作する鍵またはペダル等の演奏操作子のほか、演奏操作子に対する操作に連動して変位するハンマ等の構造体も含む。また、「被検出部とコイルとの距離」は、典型的には被検出部とコイルとの最短距離を意味する。したがって、被検出部が固定の中心軸を中心として回転する構成（すなわち中心軸は移動しない構成）でも、被検出部とコイルとの距離は変化し得る。

態様１の具体例（態様２）において、前記コイルの中心軸の方向における前記被検出部と前記コイルとの距離が、前記可動部材の変位に応じて変化する。以上の態様によれば、コイルの中心軸に垂直な面内において被検出部とコイルとが相対的に移動する構成（すなわち、コイルの中心軸の方向における被検出部とコイルとの距離は変化しない構成）と比較して、可動部材の変位に対して検出信号のレベルを大きく変化させることが可能である。

態様１または態様２の具体例（態様３）において、前記可動部材は、利用者が操作する演奏操作子であり、前記被検出部は、前記利用者による前記演奏操作子の操作感を調整するための調整錘である。以上の態様によれば、演奏操作子の操作感を調整するための調整錘が被検出部として兼用されるから、調整錘とは別個に被検出部を設置する構成と比較して、演奏操作装置の構成が簡素化される。

態様１から態様３の何れかの具体例（態様４）において、前記コイルは、第１部分と第２部分とを含み、前記第１部分に流れる電流の方向と前記第２部分に流れる電流の方向とは逆方向である。以上の態様によれば、第１部分と第２部分とに逆方向の磁界が発生するから、コイルから周囲に対する磁界の拡散が低減される。したがって、相異なる可動部材に対応する複数のコイルが相互に近接する構成において、複数の可動部材の各々の変位を高精度に反映した検出信号を生成できる。

態様４の具体例（態様５）において、前記被検出部は、前記第１部分および前記第２部分の双方に対向する。以上の態様によれば、被検出部がコイルの第１部分および第２部分の双方に対向するから、可動部材の微小な変位を高精度に反映した検出信号を生成できるという前述の効果は格別に顕著である。なお、可動部材が変位する全範囲について被検出部が第１部分および第２部分の双方に対向する必要まではない。すなわち、可動部材が特定の位置（例えば被検出部がコイルに最接近する位置）にある状態で被検出部が第１部分および第２部分の双方に対向すればよい。

態様１から態様５の何れかの具体例（態様６）において、前記フィルタは、前記基準信号において遮断周波数を上回る成分を抑圧する低域通過フィルタであり、前記被検出部と前記コイルとの距離に応じて前記遮断周波数が変化する。

態様１から態様５の何れかの具体例（態様７）において、前記フィルタは、前記基準信号において遮断周波数を下回る成分を抑圧する高域通過フィルタであり、前記被検出部と前記コイルとの距離に応じて前記遮断周波数が変化する。

態様１から態様７の何れかの具体例（態様８）において、前記フィルタは、前記基準信号における阻止帯域の成分を抑圧する帯域阻止フィルタであり、前記被検出部と前記コイルとの距離に応じて前記阻止帯域が変化する。

態様１から態様８の何れかの具体例（態様９）に係る演奏操作装置は、前記検出信号のレベルに応じた音を表す音響信号を生成する音制御部を具備する。以上の態様によれば、可動部材の微小な変位を高精度に反映した検出信号が生成されるから、可動部材の微小な変位を反映した音響信号を生成できる。

態様１から態様９の何れかの具体例（態様１０）において、前記被検出部は、コイルを含む。

１００…鍵盤楽器（演奏操作装置）、１０…鍵盤、１２…鍵、２０…検出システム、２１…信号処理回路、２２…供給回路、２３…出力回路、３０…情報処理装置、３１…制御装置、３２…記憶装置、３３…Ａ/Ｄ変換器、３４…音源回路、４０…放音装置、５０…調整錘、５１…回動部、５２…荷重部、６０…信号生成部、６１，６１A，６１B…コイル、６２，６２A，６２B…容量素子、６３，６３A，６３B…抵抗素子、９１…打弦機構、９１１…ハンマ、９１２…伝達機構、９１３…支持部材、９２…ペダル機構、９２１…ペダル、９２２…支持部材、９２３…弾性体。

Claims (8)

1. 演奏動作に応じて変位する可動部材と、
   磁性体または導体で形成され、前記可動部材に設置された被検出部と、
   コイルを利用した低域通過フィルタにより基準信号から検出信号を生成する信号生成部であって、前記被検出部と前記コイルとの距離に応じて前記低域通過フィルタの周波数応答が変化する信号生成部と
   を具備し、
   前記低域通過フィルタは、
   前記基準信号が供給される入力端子と、
   前記検出信号を出力する出力端子と、
   前記入力端子と接続点との間に接続された第１コイルと、前記接続点と前記出力端子との間に接続された第２コイルと、を含む前記コイルと、
   前記接続点に接続された第１容量素子と、
   前記出力端子に接続された第２容量素子とを含み、
   前記第１コイルに発生する磁界と前記第２コイルに発生する磁界とは、相互に逆方向である
   演奏操作装置。
2. 演奏動作に応じて変位する可動部材と、
   磁性体または導体で形成され、前記可動部材に設置された被検出部と、
   コイルを利用した高域通過フィルタにより基準信号から検出信号を生成する信号生成部であって、前記被検出部と前記コイルとの距離に応じて前記高域通過フィルタの周波数応答が変化する信号生成部と
   を具備し、
   前記高域通過フィルタは、
   前記基準信号が供給される入力端子と、
   前記検出信号を出力する出力端子と、
   前記入力端子と接続点との間に接続された第１容量素子と、
   前記接続点と前記出力端子との間に接続された第２容量素子と、
   前記接続点に接続された第１コイルと、前記出力端子に接続された第２コイルと、を含む前記コイルとを含み、
   前記第１コイルに発生する磁界と前記第２コイルに発生する磁界とは、相互に逆方向である
   演奏操作装置。
3. 演奏動作に応じて変位する可動部材と、
   磁性体または導体で形成され、前記可動部材に設置された被検出部と、
   コイルを利用した帯域阻止フィルタにより基準信号から検出信号を生成する信号生成部であって、前記被検出部と前記コイルとの距離に応じて前記帯域阻止フィルタの周波数応答が変化する信号生成部と
   を具備し、
   前記帯域阻止フィルタは、
   前記基準信号が供給される入力端子と、
   前記検出信号を出力する出力端子と、
   前記入力端子と前記出力端子との間に接続された第１抵抗素子と、
   前記出力端子に接続された前記コイルと、
   第２抵抗素子と、
   前記コイルと前記第２抵抗素子との間に接続された容量素子とを含む
   演奏操作装置。
4. 前記コイルは、第１部分と第２部分とを含み、
   前記第１部分に発生する磁界と前記第２部分に発生する磁界とは、相互に逆方向である
   請求項３の演奏操作装置。
5. 前記可動部材は、利用者が操作する演奏操作子であり、
   前記被検出部は、前記利用者による前記演奏操作子の操作感を調整するための調整錘である
   請求項１から請求項４の何れかの演奏操作装置。
6. 前記可動部材を支持する支持部材をさらに具備し、
   前記調整錘は、前記支持部材を挟んで前記演奏操作子とは反対側に設置され、前記可動部材に連動して変位する
   請求項５の演奏操作装置。
7. 前記支持部材は、第１面と第２面とを含み、
   前記可動部材は、前記第１面に支持され、
   前記信号生成部は、前記第２面に設置される
   請求項６の演奏操作装置。
8. 前記検出信号のレベルに応じた音を表す音響信号を生成する音制御部
   を具備する請求項１から請求項４の何れかの演奏操作装置。

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