JP2585802Y2

JP2585802Y2 - 鍵盤センサ

Info

Publication number: JP2585802Y2
Application number: JP1995001846U
Authority: JP
Inventors: 保敏兼子; 隆玉木
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1998-11-25
Anticipated expiration: 2003-01-29
Also published as: JPH08433U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、自動演奏ピアノに用
いて好適な鍵盤センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動演奏ピアノにおいては、演奏
記録時にハンマの速度を検出するものがある。その一例
を図９に示す。同図において、この自動演奏ピアノは、
複数の鍵１０１と、該鍵１０１の運動に基づきハンマ１
０３及びダンパ１０５をそれぞれ駆動する鍵機構１０７
と、ハンマ１０３により打弦される弦１０９と、を有す
るピアノ本体に、コントローラ１１３を内蔵させたもの
である。そして、該コントローラ１１３はハンマ１０３
の軌道上に配設された複数のセンサ１１５と、該鍵１０
１に力を付与するソレノイド１１７とに接続されてい
た。

【０００３】かかる構成の自動演奏ピアノは記録モード
と再生モードとで機能し、記録モード時には、演奏者の
鍵操作によりハンマ１０３が打弦するときにハンマ１０
３の運動をその軌道上に配設した複数のセンサ１１５で
検出し、該検出結果に基づきハンマ１０３の回動速度を
算出してハンマ１０３の打弦力を推定していた。このよ
うにしてハンマ１０３の打弦力が推定されると、この打
弦力は打弦情報として操作された鍵１０１を特定する鍵
情報等とともにコントローラ１１３の記憶部に保持さ
れ、演奏の終了まで上記動作が繰り返される。

【０００４】次に、自動演奏ピアノが再生モードに設定
されると、コントローラ１１３は鍵情報に基づき駆動す
べき鍵１０１を特定し、該鍵１０１に対応して設けられ
ているソレノイド１１７を励磁して鍵１０１に所定の力
を付与する。このとき、ソレノイド１１７から鍵１０１
に付与される力は、ハンマ１０３に打弦情報で表されて
いる大きさの打弦力を発生させる大きさなので、ハンマ
１０３は記録モード時と同一の打弦力を発生し、かかる
ハンマ１０３の連続的な運動により記録モード時と同一
の演奏が再生される。

【０００５】従って、このような従来の自動演奏ピアノ
にあっては、ハンマ１０３の運動速度を直接センサ１１
５で検出して打弦力に関する情報を形成していたため、
当初から自動演奏機能を備えるべく、ピアノの製造段階
でハンマ１０３の位置、大きさ等から決定される軌道上
にセンサ１１５を配設するならば、僅かな工程の増加で
自動演奏ピアノを構成することができる。

【０００６】しかしながら、既に製造されたピアノに自
動演奏機能を付与しようとする場合には、ピアノの鍵機
構１０７、ハンマ１０３の大きさ、その取付位置等が製
造メーカ毎に異なっており、さらには同じ製造メーカで
もピアノの型式でこれらが異なることもあるので、ハン
マ１０３の軌道も一様ではない。従って、かかる既存の
ピアノにハンマ１０３の運動速度を検出するためのセン
サ１１５を取付ようとすると、ハンマ１０３の取付位
置、その大きさ等を確認した上でセンサ１１５の位置、
その取付方法を個別に設計しなければならず、既存のピ
アノの自動演奏装置化に多額の費用と大規模な工事が必
要になるという問題点があった。

【０００７】一方、ハンマセンサに代えて、鍵の運動速
度を検出する鍵盤センサが用いられる場合もある。その
原理について以下説明しておく。まず、ピアノ等の鍵盤
楽器では押鍵により鍵１０１に力を付与すると、鍵１０
１はこの付与された力に対応した速度で運動し、この鍵
１０１の運動は鍵機構１０７の運動を惹起して鍵１０１
に付与された力をハンマ１０３に伝達するものである。

【０００８】ハンマ１０３はこのようにして打弦するも
のであるところから、その打弦力は鍵１０１の運動速度
を検出することにより推定することができる。しかも、
この鍵１０１の取付構造はピアノの製造メーカ、ピアノ
の型式の如何に拘らずほぼ一定である。特に、鍵１０１
の筬中１１９から筬前１２１までの支持構造は全ての鍵
１０１においてほぼ一定の構造をなしている。よって、
センサの取付位置、取付構造を事前に設計することは可
能である。

【０００９】そこで、当該鍵１０１の動きを検出する鍵
盤センサを、鍵盤筬の筬中１１９と筬前１２１との間の
棚板１２３上にセンサユニットとして配設することが考
えられる。ところが、この場合にあっては、当該筬中１
１９と筬前１２１との間の空間は狭いため、センサユニ
ット自体も薄く小さく構成しなければならない。

【００１０】そこで、従来の鍵盤センサは、鍵１０１に
１枚のエンコーダプレートを取着し、このプレートに１
枚のスリットパターンを形成して構成されていた。そし
て、このエンコーダプレート（シャッタ）の両側にはホ
トカプラの発光素子と受光素子とが対向して配設されて
いる。従って、従来のこの種の鍵盤センサ１１５にあっ
ては、２点間におけるシャッタの通過速度を測定してい
た。

【００１１】すなわち、１個のエンコーダプレートには
１個のスリットパターンしか形成されておらず、結局、
１個のエンコーダプレートに対応しては１個のホトカプ
ラしか設けられていなかったため、そのセンシング精度
を向上させて、色々な鍵１０１の動きを、例えばスタッ
カート、深いピアニッシモ等を検出しようとすると、当
該狭い空間にエンコーダプレートとホトカプラとを複数
対配設する必要があった。

【００１２】しかしながら、このような従来の鍵盤セン
サにあっては、上述したように、１個のエンコーダプレ
ートに対応しては１個のホトカプラしか設けられていな
かったため、狭い空間に配設しなければならない鍵盤セ
ンサとして、その鍵の複雑な動きに対してのセンシング
精度を高めるには不適当であるという問題点が生じてい
た。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】以上述べたように、演
奏記録時にハンマの速度を検出する技術は機種毎の相違
が大きく、取付位置や取付方法を個別に検討しなければ
ならないという問題があった。一方、鍵の速度を検出す
る場合には、鍵盤センサを取り付けるために充分なスペ
ースを確保することが困難であり、高いセンシング精度
が得られないという問題があった。一方、本考案者らの
検討したところによれば、鍵と鍵盤筬との間の空間は、
鍵の長手方向にはある程度の奥行きがある。従って、こ
の奥行きの深さを有効に利用できれば、鍵盤センサにお
いても高いセンシング精度が得られるものと思われた。
この考案は上述した事情に鑑みてなされたものであり、
高いセンシング精度が得られる鍵盤センサを提供するこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の構成にあっては、上下方向に揺動自
在に設けられた鍵と、この鍵に固着された遮光部材と、
該遮光部材がその光路を遮光するか透光するかに応じて
異なる検出信号を出力する光センサとを備えた鍵盤セン
サにおいて、前記光センサはＮ個（Ｎは２以上の整数）
配設され、前記遮光部材は透光部を有し、前記Ｎ個の光
センサの出力の組み合わせによって、前記鍵の位置を２
^N段階の精度で検出するとともに、前記鍵がこれら位置
間を動く際に要した時間を複数の位置間に亙って検出す
ることを特徴とする.また、請求項２記載の構成にあっ
ては、上下方向に揺動自在に設けられた鍵と、この鍵に
固着された遮光部材と、該遮光部材がその光路を遮光す
るか透光するかに応じて異なる検出信号を出力する光セ
ンサとを備えた鍵盤センサにおいて、前記光センサはＮ
個（Ｎは２以上の整数）配設され、前記遮光部材は透光
部を有し、前記Ｎ個の光センサの出力の組み合わせによ
って、前記鍵の位置を２ ^N 段階の精度で検出するととも
に、その検出結果に基づいて前記鍵に施された奏法を検
出することを特徴とする。

【００１５】

【作用】鍵が上下方向に揺動すると、光センサは遮光部
材がその光路を遮光するか透光するかに応じて異なる検
出信号を出力する。ここで、光センサは鍵の長手方向に
沿ってＮ個（Ｎは２以上の整数）配設されているから、
これら光センサの出力の組み合わせによって、鍵の位置
は２^N段階の精度で検出され、これによって鍵の速度ま
たは鍵に施された奏法のうち少なくとも一方が検出され
る。

【００１６】

【実施例】Ａ．第１実施例以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。図
１〜図３は本考案に係るピアノ自動演奏装置の鍵盤セン
サの第１実施例を示している。図１において、１は棚板
を示しており、この棚板１の上の鍵盤筬の筬中３にはバ
ランスキーピン５を介して鍵７が上下方向に揺動自在に
支持されている。鍵７の下方で筬中３と筬前９との間の
棚板１の上方に画成された偏平な空間１１には鍵駆動ユ
ニット１３が配設されている。

【００１７】この鍵駆動ユニット１３は、図２に詳示す
るように、コの字形のケース１５と、このケース１５に
支持された複数の電磁アクチュエータ１７と、を有して
いる。電磁アクチュエータ１７により揺動レバ１９を介
して鍵７を上下動させる（駆動する）ものである。すな
わち、揺動レバ１９はケース１５にフレンジ２１を介し
て上下動自在に支持されており、その揺動レバ１９の一
端を電磁アクチュエータ１７の電磁プランジャの先端が
突き上げるものである。また、揺動レバ１９の他端はフ
ォーク状に形成されて鍵７の下面に突出した板状のフッ
ク２３の水平片２５に上方から係合している。

【００１８】また、この空間１１で鍵駆動ユニット１３
の前方にはセンサユニット２７が配設されている。この
センサユニット２７は鍵７の上下動を検出して図示して
いないコントロールユニット（ＣＰＵ）に検出信号を出
力するものである。センサユニット２７の構成は、鍵７
の下面に固着されて下方に向かって突出したフック２３
の下端に連続的に形成したエンコーダプレート（シャッ
タ）２９が、一対のホトカプラ３１、３３の光路に対し
て出没自在に設けられている。すなわち、エンコーダプ
レート２９には、図３に示すように、その幅方向に一対
のスリットパターン（窓）３５、３７が上下にずれて段
違いに形成されている。この段違いのスリットパターン
３５、３７の位置に対応してケース３９のスリット４１
の両側面には発光素子と受光素子とからなる上記一対の
ホトカプラ３１、３３が配設されている。すなわち、一
方のホトカプラ３１の光路には一方のスリットパターン
（窓）３５が通過するように、他方のホトカプラ３３の
光路は他方のスリットパターン（窓）３７が通過可能に
構成されている。

【００１９】すなわち、上記２個のホトカプラ３１、３
３のそれぞれに対応して（Ｎ＝２）、上記エンコーダプ
レート２９にはその上下方向（鍵７の動き方向）に沿っ
て２²＝４個のスリットパターン３５、３７が形成され
ているのである。以上の構成に係る鍵盤センサにあって
は、押鍵操作により鍵７が下降すると、シャッタ２９も
下降して各窓３５、３７がそれぞれホトカプラ３１、３
３の光路を横切ることとなる。この結果、ホトカプラ３
１、３３はその光路がシャッタ２９によって遮断される
と、例えばＯＦＦ信号を、窓３５、３７を通って光が受
光素子に到達するとＯＮ信号を出力する。また、非押鍵
状態（離鍵時）ではシャッタ２９は上限位置にあって、
各ホトカプラ３１、３３の光路を遮断している。そし
て、鍵７の動きに従ってこれらのホトカプラ３１、３３
は全体としてスリットパターン（窓）３５、３７に基づ
いて下記の表１に示すような異なる４種類の信号を出力
することとなる。

【００２０】

【表１】

【００２１】この表１にあって、鍵７は第４位置が最も
高く、第１位置は最も低く位置していることとなる。そ
して、これらの出力信号の組み合わせに基づいてコント
ローラは、鍵７がどの位置にあるか、各位置間を動くに
要した時間（押鍵速度）を演算することによって、鍵７
の動き方向、その速度、さらに、そのタッチ等を検出す
るものである。例えば鍵７が上昇したのか下降したの
か、或は、深いピアニッシモ、浅いタッチ、スタッカー
ト、浅い位置での連打、深い位置での連打、か否か等を
検出、判別することができる。

【００２２】なお、上記ホトカプラ３１、３３にあって
は、少なくとも受光側を２ヶ所で受けることとし、シャ
ッタ２９には分解能に必要な隙間を設ける。実用上は
０．５ｍｍ以上とする。シャッタ２９の隙間は各列毎に
その分解能に応じた段差をつけるが、その段差がないと
きは一方のホトカプラ３１と他方のホトカプラ３３との
間に段差をつけるものとする。

【００２３】Ｂ．第２実施例図４及び第５図は本考案に係る自動演奏ピアノの鍵盤セ
ンサの第２実施例を示している。これらの図に示すよう
に、この実施例にあっては、鍵に垂下されたエンコーダ
プレート（シャッタ）５１にその幅方向に並んで大きさ
の異なる３つの窓（スリット）５３、５５、５７を並設
したものである。これらの３つの窓５３、５５、５７は
それぞれその高さ位置が異なり、しかも、その窓５３、
５５、５７の幅は同一であるが、その高さ自体は各列で
は異なる構成である。

【００２４】一方、これらの窓５３、５５、５７の各別
に対応して３個のホトカプラ６１、６３、６５が所定位
置に固定されている。すなわち、所定部位に固定された
受光素子と発光素子とからなる各ホトカプラ６１、６
３、６５の各光路に、各窓５３、５５、５７は移動可能
に配設されているのである。そして、窓５３はエンコー
ダプレート５１の高さ方向（プレート５１の動く方向）
に等間隔に４個配列されている。窓５５は同方向に沿っ
て２個、窓５７は１個、それぞれ配設、形成されてい
る。従って、これらの３列の窓５３、５５、５７によっ
て、エンコーダプレート５１にはその高さ方向に沿って
８個の異なる信号が出力可能となっている。

【００２５】換言すると、当該鍵盤センサにあっては、
鍵に対してその高さ方向に８の位置を検出することがで
きるのである。上記スリットパターンの構成に係るエン
コーダプレート５１により鍵の上下動に対応してその高
さ位置を第１から第８迄の８位置について検出すること
が可能となっている。図５は各ホトカプラからの出力信
号に基づいてコントローラにその鍵の位置を示す信号を
出力する信号処理回路を示している。

【００２６】すなわち、各ホトカプラ６１、６３、６５
の各出力は第１〜第８のアンド回路７１、７２、７３、
７４、７５、７６、７７、７８に直接に又はインバータ
を介して入力され、これらのアンド回路７１、７２、７
３、７４、７５、７６、７７、７８の各出力は第１〜第
８のフリップフロップ回路８１、８２、８３、８４、８
５、８６、８７、８８の各セット端子にそれぞれ人力さ
れている。そして、第１〜第８のフリップフロップ回路
８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８の各
リセット端子には、それぞれ、第２〜第１のアンド回路
７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７１の各
出力が入力されている。

【００２７】すなわち、第１のフリップフロップ回路８
１のリセット端子には第２のアンド回路７２の出力が、
第２のフリップフロップ回路８２のリセット端子には第
３のアンド回路７３の出力が、第３のフリップフロップ
回路８３のリセット端子には第４のアンド回路７４の出
力が、第４のフリップフロップ回路８４については第５
のアンド回路７５の出力が、第５のフリップフロップ回
路８５には第６のアンド回路７６の出力が、第６のフリ
ップフロップ回路８６には第７のアンド回路７７の出力
が、第７のフリップフロップ回路８７には第８のアンド
回路７８の出力が、さらに、第８のフリップフロップ回
路８８には第１のアンド回路７１の出力が、それぞれ、
入力されているのである。

【００２８】以上の構成による第２実施例にあっては、
本考案におけるＮ＝３のときを示し、３個のホトカプラ
６１、６３、６５に対して３つの窓５３、５５、５７を
所定のパターン（２³＝８個のスリットパターンを）で
１枚のエンコーダプレート５１に形成することにより、
鍵の上下動に対して８位置を検出することができる。鍵
盤センサとしてのセンシング精度を高めることができる
のである。８通りの組み合わせの出力によりコントロー
ラは鍵のタッチ等をより正確に検出することが可能とな
るのである。

【００２９】Ｃ．参考例本考案を応用した参考例を図６〜図８に示す。この参考
例は上記第１実施例と同様に２個のホトカプラ（Ｎ＝
２）についてのものである。この参考例にあっては、図
６に示すように、鍵に取着される１枚のエンコーダプレ
ート９１に２個のホトカプラ９２、９３に対応して２列
の窓９４、９５を上下方向に複数個互い違いに等間隔お
いて形成したものである。

【００３０】図７に示すように、これらのホトカプラ９
２、９３からはカウントアップパルス発生器９６、カウ
ントダウンパルス発生器９７、のそれぞれに信号が入力
されており、これらの発生器９６、９７からはそれぞれ
カウンタ９８に信号が入力されている。カウンタ９８に
より位置情報に変換するものである。図８はホトカプラ
９２、９３、パルス発生器９６、９７の各出力波形、及
び、カウンタ９８のカウント値をそれぞれ示している。
この参考例にあっては、エンコーダプレート９１のスリ
ット（窓）の数は決まっているため、カウンタ９８のカ
ウント値が決まった範囲を越えたときは、カウント値を
境界値に訂正することにより、電源ＯＮ時等のエラーに
よる誤差を修正することができ、リセット回路は不必要
となっている。カウンタのオーバフロー又はアンダフロ
ーによりリセット回路を不必要とするものである。

【００３１】

【考案の効果】以上説明したように本考案の鍵盤センサ
によれば、鍵の長手方向に沿ってＮ個の光センサを配置
し、２^N段階の精度で鍵の位置を検出するから、高いセ
ンシング精度を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る自動演奏ピアノの鍵盤センサの
第１実施例の側面図である。

【図２】本考案の第１実施例に係るセンサユニットの
分解斜視図である。

【図３】第１実施例に係るエンコーダプレートの正面
図である。

【図４】本考案の第２実施例に係るエンコーダプレー
トの正面図である。

【図５】第２実施例に係るエンコーダ回路の回路図で
ある。

【図６】参考例のエンコーダプレートの正面図であ
る。

【図７】上記参考例の信号処理回路のブロック図であ
る。

【図８】上記参考例の信号処理回路の波形図である。

【図９】従来の自動演奏ピアノの鍵駆動部を示す側面
図である。

【符号の説明】

７鍵２９エンコーダプレート（遮光部材）、３１，３３ホトカプラ（光センサ）３５，３７窓（透光部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G10H 1/34 G10H 3/12 G10H 1/00 102

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】上下方向に揺動自在に設けられた鍵と、
この鍵に固着された遮光部材と、該遮光部材がその光路
を遮光するか透光するかに応じて異なる検出信号を出力
する光センサとを備えた鍵盤センサにおいて、前記光センサはＮ個（Ｎは２以上の整数）配設され、前記遮光部材は透光部を有し、前記Ｎ個の光センサの出力の組み合わせによって、前記
鍵の位置を２^N段階の精度で検出するとともに、前記鍵
がこれら位置間を動く際に要した時間を複数の位置間に
亙って検出することを特徴とする鍵盤センサ。
【請求項２】上下方向に揺動自在に設けられた鍵と、
この鍵に固着された遮光部材と、該遮光部材がその光路
を遮光するか透光するかに応じて異なる検出信号を出力
する光センサとを備えた鍵盤センサにおいて、前記光センサはＮ個（Ｎは２以上の整数）配設され、前記遮光部材は透光部を有し、前記Ｎ個の光センサの出力の組み合わせによって、前記
鍵の位置を２ ^N 段階の精度で検出するとともに、その検
出結果に基づいて前記鍵に施された奏法を検出すること
を特徴とする鍵盤センサ。