JP2790139B2 - タッチ検出鍵盤装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の信号の取扱いに
関し、特に電子楽器の鍵盤のタッチ検出を行うタッチ検
出鍵盤装置に関する。

【０００２】本明細書において、電子楽器とは自動演奏
楽器を含む概念とする。

【０００３】

【従来の技術】近年、信号を光信号として伝送、処理す
る技術が種々開発されている。

【０００４】たとえば、特開平１−１３４４３１号公報
は、光信号を時分割的にスイッチングする方法として、
１本の光ファイバから入力する光信号を、空間光スイッ
チによって分岐し、双安定半導体レーザ等の光メモリチ
ャンネル毎に記憶させ、この光メモリからの出力信号を
空間光スイッチによって選択的に読出す構成、および空
間光スイッチを双安定半導体レーザで構成し、１本の光
ファイバから入力する光信号を複数の光ファイバに分岐
し、従属接続された双安定半導体レーザによって分岐光
をチャンネル毎に選択的に記憶し、チャンネル毎に選択
的に読出して複数のチャンネルに接続された複数の光フ
ァイバに読出し、これらの光ファイバを結合して１つの
光ファイバより出力光を得る構成を開示している。

【０００５】また、特開平２−４６４３１号公報は、２
次元的に配置したレンズアレーの出射光を、それぞれ２
次元的に配置された複数の光スイッチに入射し、スイッ
チングされた光信号をレンズアレーで受け、出射させる
構成、およびこの構成において光スイッチと各レンズア
レーとの間に偏光子を挿入し、光スイッチにおいて偏光
軸を回転させることによって出力光を得る構成を開示し
ている。

【０００６】以上は一般的な光通信ないし光信号処理の
例である。ところで、電子ピアノや鍵盤型シンセサイザ
に代表される電子鍵盤楽器が現在広く実用化されてい
る。この種の電子鍵盤楽器の鍵盤には、一般的に各キー
毎にオン・オフを検出するスイッチと、打鍵強度（イニ
シャル強度）を検出するセンサが設けられている。オン
されたキーを検出することにより、音高を決定し、イニ
シャル強度を検出することにより、発音レベルやレベル
変位特性（エンベロープ）等を決定するようにしてい
る。また、一部の電子鍵盤楽器においては、キーオン中
の押圧強度（アフタータッチ）を検出して、発音レベル
やビブラート等の効果を制御するようにしているものも
ある。

【０００７】ところで、キーボード奏者による実際の演
奏においては、キーオン中に限らず、キーオン前、キー
オフ後の指の動きも自然にアタック（楽音の立上がり）
やリリース（余韻）を表現している場合が多く、このよ
うな指の動きを楽音に反映させれば、表情豊かな楽音を
生成することができる。しかしながら、従来の鍵盤で
は、キーのオン・オフ、キーオン時のイニシャル強度、
キーオン中のアフタータッチを検出して楽音に反映する
ことができるが、キーオン前やキーオフ後の指と鍵盤と
の接触状態を検出することはできなかった。

【０００８】実際のピアノ（アコースティックピアノ）
において、キーを叩いた時の音色は、単に打鍵強度や打
鍵速度のみで決定されるものではなく、その叩き方やキ
ーからの指の離し方によって微妙に変化する。たとえ
ば、指をキー上においた状態から打鍵する演奏（すなわ
ち、キーは初速が０の状態から急に加速される）と、キ
ーの上方から指を落して打鍵する演奏（すなわち、キー
はスタートから打鍵までほぼ一定の速い速度で移動す
る）とでは同じ打鍵強度でも音色が異なる。また、オン
していたキーを静かにオフするのと、跳ね上げるように
オフするのとでは音色余韻が異なる。この理由は、弦の
振動を押えるダンパの効果で、たとえばキーを徐々に戻
していくと、ダンパが振動している弦に接触し始め、そ
れと共に音色が変化していく。完全に手を離すと弦の振
動は完全に押えられ、消音する。したがって、キーの離
鍵方法によって消音に至るまでに音色余韻が連続的に変
化することになる。

【０００９】このような楽音を、電子楽器においても実
現するために、鍵の動き全体、特に鍵に触れた瞬間の情
報（鍵の初速度）から鍵を押し切るまでの情報をモニタ
し、楽音制御に反映させることが試みられた。たとえ
ば、特開平２−２１４８９７号公報は、押鍵動作を全て
モニタする全行程センシング鍵盤を提案している。この
技術は、デジタル技術にマッチングさせるのに優れた技
術であるが、構成が複雑で製造原価が高価になってしま
う。

【００１０】一方、電子楽器においても、光を利用して
楽音を制御しようとする種々の提案がなされている。

【００１１】たとえば、実開昭５７−９９９８号公報
は、電子オルガンの足鍵盤に反射部材を結合し、反射型
ホトカプラの発光器から発する光が、演奏操作した脚鍵
盤によって反射されて、ホトカプラの受光器に受光され
る構成を開示している。

【００１２】特開平２−３３１９６号公報は、鍵盤の各
鍵に光シャッタを結合し、押鍵操作によって光路が遮断
または導通される複数個のホトカプラを設けた構成にお
いて、ホトカプラの発光素子を２つずつ組にし、異なる
方向に電流を流した時にそれぞれ発光するようにして、
配線数を減少する構成を開示している。

【００１３】特公昭５８−９９５９号公報は、楽音信号
を複数の発光素子から光信号として発射させ、開口窓を
有する光シャッタを介して、光ファイバと対向させ、鍵
の操作に応じて光シャッタを変位させ、透過した光を光
ファイバを介して１つの受光素子で受け、楽音エンベロ
ープを制御する構成を開示している。

【００１４】実開昭５９−１９４７９６号公報は、複数
の鍵に結合したシャッタを光学的マトリクス状に配置
し、このシャッタを介して光発射口と光受光口を対向さ
せ、複数の発光素子からの光をマトリクスの列方向から
各光発射口に導入し、光受光口の受光した光を行方向に
配置された複数の光ファイバを介して複数の受光素子で
受けるキーアサイナの構成を開示している。

【００１５】特開昭６２−１５３９９９号公報は、複数
の発光素子から発する光を複数の鍵に結合された遮光板
を介して複数の光ファイバに結合し、各光ファイバを１
つにまとめて単一の受光素子で受ける構成を開示してい
る。

【００１６】特開平１−１４７５０８号公報は、単一の
光ファイバから発する光を、透過型または反射型のホロ
グラムを介して、複数の光ファイバに分配する構成を開
示している。

【００１７】特開平２−６８５９９号公報は、一度に単
一の音を発生する単音楽器である管楽器において、息圧
に応じて変位するホトリフレクタを設け、このホトリフ
レクタに発光ダイオードから光を発射し、反射光をホト
トランジスタで受光して、息圧に応じたモニタ信号を得
る技術を開示している。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】発光素子と受光素子を
組合わせたホトカプラ型センサは、全体としての特性が
各構成要素の特性の積となる。このため、複数個のホト
カプラ型センサを用いる場合、それらの特性を均一に揃
えることが極めて難しい。アナログ信号の処理を、ホト
カプラ型センサを介して行なう場合、特性のばらつきは
大きな問題となる。

【００１９】たとえば、鍵盤型電子楽器において、鍵操
作のタッチを検出する場合、各鍵毎にホトカプラ型セン
サを設けると、部品数の増大により製造コストが高くな
るのみでなく、その特性を均一に揃えることが極めて難
しい。このため、高精度のタッチ検出が非常に困難とな
る。

【００２０】本発明の目的は、特性の揃った多数のチャ
ンネルにおいて、各々光量を多段階に変化させることの
できる光量変更手段を含むタッチ検出鍵盤装置を提供す
ることである。

【００２１】本発明の他の目的は、複数の鍵を有する鍵
盤を含む電子楽器において、各鍵のタッチの検出を各鍵
のバラツキなしに行なうことのできる多数のタッチ検出
装置を有するタッチ検出鍵盤装置を提供することであ
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明のタッチ検出鍵盤
装置は、複数の鍵を有する鍵盤と、前記複数の鍵の各々
に結合され、光入力端子と光出力端子を含み、光入力端
子より導入した光を鍵の動きに応じて多段階に変調し、
光出力端子に供給する複数の光量変更手段と、単一の光
源と、単一の光導波路と、前記単一光源から発する光を
複数の光ファイバに分散する光分配手段と、前記光分配
手段で分配された光を集光し、前記単一の光導波路に結
合させる集光手段と、前記光分配手段と前記集光手段と
の間で、分配された光を各々スイッチングすることので
きる複数の光スイッチと、前記分配された光を前記光量
変更手段の光入力端子に各々結合し、前記光出力端子か
ら導出する手段と、前記複数の光スイッチを制御し、前
記分配された光の光量変化データを時分割で前記単一の
光導波路に導入させる時分割制御手段とを含む。

【００２３】

【作用】複数の光スイッチが１つの光導波路に結合して
いるため、単一の光源からの光を複数の光スイッチに供
給すること、または複数の光スイッチからの光を、単一
の受光素子に導くことが可能である。単一の素子を用い
ることにより、素子間の特性のばらつきによる信号の誤
差を防止することができる。

【００２４】複数の光スイッチを、単一の基板に２次元
的に配置すれば、その特性を均一にすることが容易であ
る。

【００２５】単一の光源から発する光を、複数の光ファ
イバに分配し、分配された光を信号処理した後、単一の
光導波路に結合させることによって、単一の光源と単一
の受光素子を用いて複数の光信号を取扱うことができ
る。複数の光量変化データは、時分割制御手段と、各チ
ャンネル毎に設けられた光スイッチとを用いて、時分割
で単一の光導波路に導入することができる。

【００２６】タッチ検出鍵盤装置において、複数の鍵の
各々に光量変更手段を結合し、単一の光源から発する光
を分割して各鍵に供給し、鍵タッチを表わす光量変化デ
ータを単一の光導波路に結合することにより、複数の鍵
に対して特性の揃ったタッチ検出が行なえる。

【００２７】電子楽器においては、このように鍵タッチ
検出信号を用いて楽音信号の種々のパラメータを制御す
ることができる。

【００２８】たとえば、鍵タッチ検出信号は、音量、音
色、ビブラートの深さまたは速さ、トレモロの深さまた
は速さ、リバーブの深さ、ＰＡＮ制御、コーラス効果の
制御等、各種効果の制御に用いられる。

【００２９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００３０】図１は、本発明の実施例を示すブロック図
である。図において、ＬＥＤ等で形成された単一の光源
１から発した光は、光分配器２によって多数の光束、た
とえば６４個の光束に分割され、入力側光ファイバ３に
供給される。このような光分配器２は、多数の光ファイ
バを一端で束ねた構成等によって実現することができ
る。各入力側光ファイバ３は、鍵盤のストロークセンサ
等の光量変更装置４に結合され、光量変更装置４の出力
光が出力側光ファイバ６を介して、光マルチプレクサ８
に供給される。たとえば、鍵盤の各鍵を押下げると、対
応したストロークセンサは押鍵に応じて増大する光出力
を供給する。光マルチプレクサ８は、順次パルス発生回
路９からの信号を受け、多数の出力側光ファイバ６から
供給される光信号を時分割によって多重化して単一の光
導波路１０に供給する。単一の光導波路１０によって搬
送された多重化された光信号は、ホトトランジスタ、ホ
トダイオード等で形成された単一の受光素子１１によっ
て電気信号に変換され、アナログ−デジタル変換器１２
によってデジタル信号に変換される。

【００３１】多重化された光量変化データを表わす信号
Ｓ１は、直接減算回路１４のＡ端子に供給される一方、
時分割遅延回路１３を介して減算回路１４のＢ端子に供
給される。時分割遅延回路１３は、約３〜２０ｍｓｅ
ｃ、たとえば約３ｍｓｅｃの遅延時間を与える。減算回
路１４は、Ａ端子に供給される信号Ｓ１から、Ｂ端子に
供給される信号Ｓ１ｄを減算した信号を出力信号として
発生し、利用装置１５に供給する。

【００３２】上記の構成において、多重化された信号
は、時分割で処理される。たとえば、６４個の光量変更
装置４によって変更された光量データが、時分割遅延回
路１３、減算回路１４等において時分割によって順次処
理される。

【００３３】比較回路１６は、Ａ端子に多重化光信号Ｓ
１を受け、Ｂ端子にキーオン判別用の閾値Ｌ１を第１閾
値発生回路１７から受ける。押鍵によりストロークセン
サ４がわずか動いて多重化光信号Ｓ１の値が閾値Ｌ１よ
りも大きくなった時にキーオンを判別し、キーイング信
号ＫＩＮＧを発生する。

【００３４】また、比較回路１８は、Ａ端子に多重化光
信号Ｓ１を受け、Ｂ端子にキーオフ判別用閾値Ｌ２を第
２閾値発生回路１９から受ける。離鍵によりストローク
センサ４からの信号が小さくなり、光信号Ｓ１が閾値Ｌ
２よりも小さくなった時に、キーオフを判別し、キーオ
フ信号ＫＯＦを発生する。これらのキーイング信号ＫＩ
ＮＧとキーオフ信号ＫＯＦは、時分割微分回路２１に供
給され、押鍵操作の開始を示すキーオンパルスＫＯＰ
を、各押鍵操作に対して１つ発生させる。時分割タイマ
カウンタ２２は、時分割微分回路２１からキーオンパル
スＫＯＰを受け、一定間隔、たとえば３ｍｓｅｃ毎に連
続パルス信号φ- とφe を発生する。クロック信号φe
は、キーイング信号ＫＩＮＧと共に、一定の遅延時間毎
に時分割遅延回路１３を駆動し、信号Ｓ１に一定の遅延
時間を与えて遅延信号Ｓ１ｄを形成させる。

【００３５】比較回路２３は、Ａ端子に多重化光信号Ｓ
１を受け、Ｂ端子に遅延光信号Ｓ１ｄを受け、光信号Ｓ
１の方が遅延光信号Ｓ１ｄよりも大きい間、出力を発生
する。すなわち、鍵を押下げている間は光信号Ｓ１は単
調に増大するので、Ａ＞Ｂであり、押鍵動作が停止する
まで出力が発生する。アンド回路２５は、比較回路２３
の出力と時分割タイマカウンタ２２の出力のアンドをと
り、スイッチ等の選択手段２６がａ側に選択されている
場合に減算回路１４のイネーブル端子ＥＮに出力信号を
与え、押鍵動作中、減算回路１４を活性化する。また、
選択手段２６がｂ側に選択されている場合にはカウンタ
２２のφ- 信号を減算回路１４のイネーブル端子ＥＮに
与え、押鍵動作中、減算回路１４を活性化する。

【００３６】順次パルス発生回路９においては、発振回
路３１が一定の周波数でクロック信号φs を発生し、カ
ウンタ回路３２がこのクロック信号をカウントして、た
とえば６４個の出力側光ファイバ６を順次選択する信号
を発生する。ビット変換回路３３は、カウンタ回路３２
からｎビットの信号を受け、各出力側光ファイバ６を選
択するためのｍ（たとえば６４）ビットの信号を順次パ
ルスとして光マルチプレクサ８に供給する。

【００３７】光分配器２は、光ファイバ束の他、光マル
チプレクサ８と同等の構成を有する光デマルチプレクサ
で構成することもできる。また、光マルチプレクサない
しデマルチプレクサは、特開平１−１４７５０８号に開
示されているようなホログラムを利用して、単一光束を
複数の光束に分割、または複数の光束を単一の光束に結
合するもので構成することもできる。

【００３８】図２は、光マルチプレクサ８の１つの構造
例を示す。図２（Ａ）は断面構造を示し、図２（Ｂ）は
その分解組立て図を示す。

【００３９】図２（Ａ）に示すように、多数の光ファイ
バ６は、ファイバ結合基板４１に設けられた光ファイバ
孔４４に挿入され、結合されている。ファイバ結合基板
４１は、ニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ3 等で形成された
光スイッチ基板４２と結合され、スイッチングされた光
が光スイッチ基板４２の他面から出射する。この光はア
ルミニウム、銀等の反射率の高い金属薄膜を形成したレ
ンズ部材４３の反射面によって反射され、ファイバ群の
中央に配置された単一導光路１０に入射される。なお、
この単一導光路１０も光ファイバによって形成すること
ができる。また、上記レンズ部材４３の反射面は、単一
導光路１０以外の光ファイバ６を中心部を避けて配設す
ることにより、光ファイバ６と単一導光路１０との反射
の関係を臨界角以上に設定することもできる。この場
合、全反射を利用できるので、図２を光マルチプレクサ
として使用する場合は、金属薄膜を不要にすることがで
きる。図２を光マルチプレクサとして使用する場合も、
全反射を起こさない中央部から部分的に逃光する分光減
衰するだけであるので、逃光する分やや強い光を単一導
光路１０から光入力すれば、この場合も金属薄膜を不要
にすることができる。

【００４０】ファイバ結合基板４１、光スイッチ基板４
２、レンズ部材４３は、図２（Ｂ）に示すように、位置
合わせマーカ４５を用いてその位置を整合して組立てら
れる。なお、位置合わせマーカ４５は、一方の部材に凸
部、その凸部と対向する面に凹部を形成すること等によ
って構成される。光スイッチ基板４２には、後述するよ
うに入射側の面内に多数の光スイッチ４９が形成されて
いる。

【００４１】図３は、ファイバないし光導波路と他の部
材との光結合部の構成を示す。図３（Ａ）は、出力側光
ファイバ６と、光スイッチ基板４２との結合を概略的に
示す。ファイバ結合基板４１には、多数の光ファイバ孔
４４が形成されており、各光ファイバ孔４４に光ファイ
バ６が挿入される。この際、光ファイバ６の先端部にレ
ンズ４６を挿入し、光ファイバ６から発射する分散光を
平行光束に整形して光スイッチ基板４２に入射させる。

【００４２】図３（Ｂ）は、中央部に配置される単一の
光導波路の結合部分を示す。単一の光導波路１０は、フ
ァイバ結合基板４１、光スイッチ基板４２を貫通する光
ファイバ孔４４に挿入される。この光導波路１０の先端
部にもレンズ４６が挿入されている。さらに、レンズ部
材４３のレンズ４６と対向する面が球面状に加工されて
いる。すなわち、光導波路１０から右側に進行する光の
場合で考えると、光導波路１０から発射した分散光は、
レンズ４６およびレンズ部材４３の形成するレンズによ
って所定の角度に拡散する拡散光となって右側に発射さ
れる。なお、光導波路１０が各ファイバ６から発する光
を受ける場合には、各光成分は同一光路を逆進する。
各光ファイバ、もしくは光導波路と結合して用いるレン
ズ４６は、予め作成した球状レンズ等を用いることもで
きるが、以下に述べるように組立て工程中に作成するこ
ともできる。

【００４３】図３（Ｃ）は、ファイバ結合基板４１のフ
ァイバ孔４４に光ファイバ６を挿入し、上方の開口部よ
り所定量の透明樹脂等を滴下し、硬化させてレンズ４６
を作成する場合を示す。この場合、各光ファイバ６の先
端が上方に向けられていることが必要である。透明樹脂
は、光ファイバとほぼ等しい屈折率を持つことが望まし
い。

【００４４】図３（Ｄ）は、予めファイバ結合基板４１
のファイバ孔４４に透明樹脂等を塗布しておき、光ファ
イバ６を挿入することによって透明樹脂をこそぎ、レン
ズ体４６として先端部に送り出した状態を示す。図３
（Ｃ）、（Ｄ）いずれの方法によってもレンズ４６を作
成することができる。

【００４５】図４は、光スイッチ基板の構成例を示す。
図４（Ａ）は斜視図を示し、図４（Ｂ）は断面図を示
す。

【００４６】光スイッチ基板４２は、ＬｉＮｂＯ3 等で
形成され、多数の光スイッチが２次元マトリクス状に配
置されている。図４（Ｂ）の断面図は、１つの光スイッ
チ部分を拡大して示す。光スイッチ基板４２の表面は、
選択的に凹部が形成され、その凹部の面は表面と約４５
度の角度をなすように整形されている。この斜面にアル
ミニウム、銀等の反射率の高い金属薄膜を形成し、第１
ミラーＭ１、第２ミラーＭ２が形成されている。また、
第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２に挾まれた表面部分に
は、屈折率の高い透明材料で形成された光導波路ＯＧが
形成されている。この光導波路ＯＧ表面上には、電極４
９ａが形成され、光導波路ＯＧに電圧を印加できるよう
にされている。各電極４９ａに対する配線４８は、図４
（Ａ）に示すように光スイッチ間の配線領域を用いて設
けられている。各光スイッチにおいて、電極４９ａに電
圧を印加するか否かによって、光導波路ＯＧは入射光を
選択的に出射側に伝送する。

【００４７】図４（Ｂ）に示すように、入射光は光スイ
ッチ基板４２の表面に垂直に入射し、第１ミラーＭ１に
よって反射されて、光導波路ＯＧに入射し、電極４９ａ
に印加される電圧によって選択的に出射側に伝送され、
第２ミラーＭ２によって反射されて、光スイッチ基板４
２を貫通して裏面から出射する。なお、光スイッチとし
ては、位相制御型、方向性結合型、屈折率分布型等の構
成をとることができる。この光スイッチは、入射光をオ
ン／オフすることによって、多数の光信号を多重化した
１つの光信号に変換するために用いられる。

【００４８】図１に示す光量変換装置４は、たとえば電
子楽器の鍵盤におけるタッチ検出装置である。図５は、
このようなタッチ検出装置を備えたタッチ検出鍵盤の構
成例を示す。

【００４９】複数の白鍵５２と複数の黒鍵５３とは、鍵
支持部材５０の後部に固着保持された断面一部円形の支
点部５４に回動自在に支持される。各鍵の下には、ハン
マ６１が設けられており、鍵を押下げることによってハ
ンマ６１が駆動され、ハンマ側にアウトサート加工等で
設けられたゴム等のアクチュエータ５７が駆動され、後
述のストロークセンサ５９が駆動される。ハンマ６１と
鍵５２の鍵支点部近傍には復帰バネ５５がオーバーブリ
ッジ的に挾着されており、ハンマおよび鍵を所定の位置
に保持する。ハンマ６１の基端部下側に、プリント基板
等のベース部材５８上に配置されたストロークセンサ５
９が配置される。ストロークセンサ５９は、１オクター
ブ分、半オクターブ分、２オクターブ分、全鍵共通等、
複数個がまとめて同一のベース部材５８に固着されてい
る。このストロークセンサ５９の鍵盤への配置は図５の
構成に限るものでなく、特開平１−２２９２９７号に開
示された鍵盤にも適用できる。すなわち、図５の鍵から
のハンマ駆動を逆駆動させるようにして押鍵によりハン
マの重心が上に移動する構造をとることにより、ハンマ
の回転支点がからみてハンマの重心と反対側のハンマ下
部に前記ストロークセンサ５９を配設させてもよい。

【００５０】なお、前記においてストロークセンサ５９
の押下をハンマの押下により行うようにしたが、図５の
ハンマ自由端部上部空間に配設して鍵のアクチュエータ
部にて直接ストロークセンサ５９を押下する構成にして
もよい。さらに、ハンマを省略した構成において、鍵の
アクチュエータ部にて直接ストロークセンサ５９を押下
するようにしてもよい。

【００５１】ここで、ストロークセンサの構造例を図６
に示す。図６（Ａ）は全体の断面図を示し、図６（Ｂ）
はその一部斜視図を示す。

【００５２】図６（Ａ）において、ストロークセンサ５
９のハウジング６１は、ゴム等で形成され、上方から力
を加えることによって変形する。ハウジング６１が取付
けられたベース部材５８には、下方から２本の光ファイ
バ６５、６６が導入され、光結合部材６４に結合されて
いる。光結合部材６４は、図６（Ｂ）に示すように、光
ファイバ６５、６６と結合されたレンズ６８、６９を含
む。光ファイバ６５から出射する光は、レンズ６８によ
って集光され、もしくは発散を防止しつつ、ハウジング
６１の内側上面６２に投射され、反射された光はレンズ
６９によって光ファイバ６６内に導入される。レンズ６
８と６９は、鍵盤の鍵を一杯に押下げた時、最も伝送さ
れる光量が多くなるように設定される。なお、反射面６
２は白色反射面でかつ鏡面加工されることが望ましい。

【００５３】ストロークセンサとしては、図６に示すも
のの他、種々の構成をとることができる。ただし、図６
に示す構成のように、ベース部材５８とハウジング６１
によって光が出射、入射する空間を完全に取囲むことに
より、外界との遮光および防塵効果を兼ねることが好ま
しい。

【００５４】このようにして、鍵盤のタッチ検出装置の
場合、単一の光源１から発した光が、光分配器２によっ
て複数の鍵分の光束に分割され、光ファイバ３を介して
ストロークセンサ４に導入され、押鍵操作を表わす光信
号となって光ファイバ６から光マルチプレクサ８に供給
される（図１参照）。

【００５５】図７は、時分割遅延回路の構成例を示す。
電気信号に変換された多重化光信号Ｓ１は、セレクタ７
１の“１”端子に導入され、その出力端子はアンドゲー
ト７２に接続される。アンドゲート７２の出力は、シフ
トレジスタ７３に供給される。シフトレジスタ７３は、
多重化光信号Ｓ１の多重度（上述のタッチ鍵盤の場合、
鍵の数）分の段数を有する。すなわち、シフトレジスタ
には、多重化光信号の１スキャン分の信号が蓄積され
る。なお、ｎスキャン分の信号が蓄積されるようにして
もよい（ｎ；整数）。

【００５６】シフトレジスタ７３の出力信号は、シフト
レジスタ７３が１スキャンメモリとした場合、入力信号
Ｓ１が１スキャン分遅延された遅延光信号Ｓ１ｄを形成
する。この遅延光信号Ｓ１ｄは、セレクタ７１の“０”
端子に供給される。このセレクタ７１には、“１”端子
を選択する制御入力端子に制御信号Ｃ１（ｋｅｙｉｎ
ｇ）が供給されている。制御信号Ｃ１（ｋｅｙｉｎｇ）
は、押鍵期間中印加され、多重化光信号Ｓ１を選択して
アンドゲート７２に供給する。アンドゲート７２には、
多重化光信号とキーオフ信号ＫＯＦの反転信号が印加さ
れる。すなわち、離鍵が検出された時は、キーオフ信号
ＫＯＦが１となり、反転信号（０）がアンドゲート７２
に印加されて、シフトレジスタ７３の入力は０になる。

【００５７】シフトレジスタ７３は、時分割多重化信号
の１スキャン分の信号を蓄積し、各信号に１スキャン分
の遅延を与えて出力する。このため、多重化光信号Ｓ１
と遅延多重化光信号Ｓ１ｄとは丁度１スキャン分の時間
差を有し、同一の鍵に対する信号が対応して出力され
る。このため、図１に示す減算回路１４は、同一の鍵に
対する現在の位置信号と、１スキャン前の位置信号とを
受け、その差を出力する。２入力の時間差は一定であ
り、２入力はそれぞれ位置を示すため、減算によって発
生する差信号は押鍵速度に比例する。

【００５８】図８は、時分割微分回路の構成例を示す。
図８（Ａ）は回路のブロック図を示し、図８（Ｂ）はそ
の要部の信号波形を示す。

【００５９】図８（Ａ）に示すように、時分割微分回路
２１は、キーイング信号ＫＩＮＧとキーオフ信号ＫＯＦ
を入力し、キーオンパルスＫＯＰを出力する。キーイン
グ信号ＫＩＮＧの波形を、図８（Ｂ）一段目に示す。

【００６０】ある鍵が押鍵されると、その押鍵操作に対
応して、１スキャン内の対応位置にキーイング信号が表
われる。スキャンが繰返されるたびにこのキーイング信
号は繰返し表われる（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・）。キ
ーイング信号ＫＩＮＧは、オア回路７５を通ってシフト
レジスタ７６に供給される。シフトレジスタ７６は、た
とえば１スキャン分の段数を有し、１スキャン分の遅延
時間を与えて遅延キーイング信号ＫＩＮＧｄを作成す
る。この遅延キーイング信号を、図８（Ｂ）二段目に示
す。

【００６１】第１パルスＰ１は、１スキャン分遅延され
て第２パルスＰ２と対応する時間位置に遅延パルスＰｄ
１となって表われる。以下、同様にキーイング信号のパ
ルスは１スキャン分遅延される。シフトレジスタ７６の
出力は、インバータ７７によって反転され、図８（Ｂ）
３段目に示す反転信号を形成する。この反転信号ともと
もとのキーイング信号ＫＩＮＧの積がアンド回路７８で
形成され、図８（Ｂ）最下段に示すキーオンパルスＫＯ
Ｐとして出力される。この積信号は、図８（Ｂ）の一段
目と三段目の波形から明らかなように、最初のパルスＰ
１の位置においてのみ“１”の値をとる。

【００６２】なお、シフトレジスタ７６の出力は、アン
ド回路８０を介してオア回路７５に帰還されている。ア
ンド回路８０の他の入力端子は、キーオフ信号ＫＯＦを
インバータ７９で反転した信号を受ける。キーオフ信号
ＫＯＦが出力されない間は、インバータ７９の出力が１
のため、シフトレジスタ７６の出力はオア回路７５を介
してシフトレジスタ７６入力側に帰還される。このた
め、押鍵操作がされている間は、シフトレジスタ７６は
出力を供給し続ける。

【００６３】図９は、時分割タイマカウンタの構成例を
示す。図９（Ａ）は、回路構成を示すブロック図であ
り、図９（Ｂ）〜（Ｄ）は、図９（Ａ）の回路要部にお
ける信号波形を示す。

【００６４】図９（Ａ）において、加算回路８２はシフ
トレジスタ８４から供給される入力と、増分発生回路８
１から供給される単位量“１”とを加算し、その和をア
ンドゲート８３に供給する。アンドゲート８３は、他の
入力がある間、加算回路８２からの和信号をシフトレジ
スタ８４に供給する。すなわち、シフトレジスタ８４の
出力は、加算回路８２に帰還され、１回循環するごとに
１増加する。

【００６５】シフトレジスタ８４の出力は、比較回路８
５、８７のＡ端子に供給される。比較回路８５、８７の
Ｂ端子には、それぞれ所定の値を設定された閾値回路８
６、８８が接続されている。閾値回路８８は、周期を定
める閾値Ｔｅを発生し、閾値回路８６はＴｅよりもわず
かに低い閾値Ｔ- を発生する。

【００６６】比較回路８５、８７は、Ａ端子とＢ端子に
入力される信号が等しくなった時、それぞれ出力パルス
φ- 、φe を発生する。すなわち、シフトレジスタ８４
の出力信号が次第に増加すると、まず信号φ- が発生
し、続いて信号φe が発生する。

【００６７】この信号φe は、オア回路８９を介してイ
ンバータ９０で反転され、アンドゲート８３に供給され
る。すなわち、信号φe が発生すると、アンドゲート８
３の出力は０となる。このため、シフトレジスタ８４の
出力は、図９（Ｂ）に示すように単調に増大し、最大値
に達すると０に戻り、再び単調に増大し、繰返し鋸歯状
波を形成する。鋸歯状波のピーク値はＴｅに等しい。

【００６８】シフトレジスタ８４の出力がピーク値に達
する直前に信号φ- が発生し、続いてピーク値から０に
戻る時に、信号φe が発生する。これらの信号波形をそ
れぞれ図９（Ｃ）、（Ｄ）に示す。

【００６９】なお、キーオンパルスが発生した時は、ア
ンドゲート８３に０が供給され、カウンタ出力がカウン
トアップ中であってもシフトレジスタ８４がリセットさ
れて新たなカウントを開始する。

【００７０】図１０は、図１に示す利用装置１５の構成
例を示す。この構成において、光量変更装置４がタッチ
検出鍵盤で構成されている時の電子楽器の楽音形成部分
が利用装置１５を構成する。

【００７１】減算回路１４から出力される押鍵速度を表
わすタッチデータは、セレクタ９１に供給され、セレク
タ９１で選択されたモードによってタッチデータはオア
回路ＯＲ１〜ＯＲ５のいずれか１つ、または２つ以上に
供給される。これらのオア回路９３の出力は、それぞれ
楽音信号発生回路９４の音色パラメータ入力端子、ビブ
ラート速さ入力端子、ビブラート深さ入力端子、ピッチ
端子、および乗算回路９５の音量入力端子等に供給され
る。

【００７２】楽音信号発生回路９４には、キーイング信
号ＫＩＮＧ、キーオフ信号ＫＯＦも供給され、押鍵操作
に基いた楽音信号を発生させる。楽音信号発生回路９４
の出力信号は、乗算回路９５によってエンベロープを与
えられる。

【００７３】その後楽音信号は、アキューミュレータ
（ＡＣＣ）回路９６、レジスタ（ＲＥＧ）回路９７を経
て、デジタル−アナログ変換器９８によってアナログ信
号に変換され、アンプ９９を介してスピーカ１００から
楽音として発生される。

【００７４】なお、セレクタ９１のモードはセレクタ用
カウンタ９２が供給する信号によって順次変更される。
たとえば、スイッチを押すとセレクタが０から順次増大
し、７から再び０に戻る。所望の位置でスイッチを離す
と、そのモードが選択される。

【００７５】なお、セレクタ９１の入力に図示しないス
ムージング手段Ｃ０を挿入してもよい。この手段Ｃ０
は、タッチデータＳ２が後述する図１２（Ａ）の各種一
点鎖線で示すように立ち下がり波形をＳ２１〜Ｓ２３の
ように任意の波形に整形するスムージング回路である。

【００７６】たとえば、Ｓ２１のようにピークを保持さ
せるにはピーク検出時ピークデータをラッチするピーク
ホールド回路でよいし、Ｓ２２、Ｓ２３のように減衰さ
せるには、減衰レートと減衰目標値とを持つディケイ回
路でよい。

【００７７】ちなみに、選択手段２６がａ側に設定され
ている場合のタッチデータＳ２は、実線で立ち上がりピ
ークに達した時点で比較回路２３の出力信号が“０”に
なるので、二重点線で示すように“０”にリセットされ
る。

【００７８】その後、離鍵動作がなされるまで鍵を動か
さなければタッチデータＳ２は“０”レベルを維持し、
離鍵動作がなされれば、初めのうちは比較回路２３の入
力Ｂの方がＡより大きいので、“０”レベルを維持する
が、二重点線および２点鎖線で示すように、ほぼマイナ
スのピークレベルから“０”レベルまでを随時出力す
る。その後タッチデータＳ２は、連続して押鍵されなけ
れば“０”レベルを維持するが、連続して押鍵されれば
２点鎖線で示すようにピークに達するまで増大してい
く。

【００７９】ここで、選択手段２６がｂ側に設定されて
いる場合を考えると、押鍵中の全てのタッチデータＳ２
を出力するので、実線のように立ち上がり、鍵が下限ス
トッパ部に当接すると鍵が失速するので実線のように立
ち下がる。マイナスの点線は若干の鍵バウンド出力であ
る。所定時間経過後離鍵されると、点線〜２点鎖線のよ
うに“０”レベルからマイナスにピークに達してから
“０”レベルに戻る。さらに連続して押鍵されれば、２
点鎖線で示すようにまた立ち上がり、立ち下がる。

【００８０】すなわち、この回路システム（図１）にあ
っては、押鍵中に何回でもタッチデータが更新される。
したがって、少し沈み加減に押離鍵を繰り返しても、換
言すれば弱く速く弾いてもタッチデータはそれに対応し
て出力される。前記のスムージング手段を介在しない
で、または介在させることによって利用装置の目的に応
じて多段階または１つの押鍵速度および／または離鍵速
度を得ることができる。

【００８１】さらに、セレクタ９１の入力に補正手段Ｃ
１、また楽音信号発生回路９４の入力に補正手段Ｃ２〜
Ｃ５、乗算回路９５の入力端子に補正手段Ｃ６を設け、
それぞれ入力信号を補正することもできる。

【００８２】図１１は、このような補正手段の構成例を
示す。図１１のタッチデータＳ２については、後述する
ピアニシモ効果をよりよく得るには、選択手段２６がｂ
側に選択されたＳ２であることが望ましい。単に、前述
のスムージング手段Ｃ０のディレイ回路の代替としてな
らａ側に選択されていてもよい。以下ｂ側に選択されて
いることを条件に説明する。

【００８３】図１２は多重化信号の１チャンネル分につ
いての仮想的信号波形を示す。図１の減算回路１４等か
ら供給される押鍵速度を表わすタッチデータＳ２は、極
値検出回路１０２および０以下カット回路１０８に供給
される。

【００８４】押鍵動作において、押鍵速度は図１２
（Ａ）に示すように初め立上がり、次に減少して最下点
で零となる。この時、最下点付近でいく分オーバーシュ
ートし、戻ってから停止するため、タッチデータＳ２は
破線で示すようにいく分負側にも変化する。

【００８５】０以下カット回路１０８は、入力信号が０
以下になった時、その成分を除去し、信号が正の間のみ
入力信号を出力側に伝える。この信号をＳ３とし、図１
２（Ａ）に示す。また、入力信号が正の間、１となる信
号ａ１を発生する。この信号ｓ１を図１２（Ｂ）に示
す。

【００８６】なお、０以下をカットされたタッチデータ
信号Ｓ３は、加算回路１０９に印加される。加算回路１
０９の出力信号は、そのまま出力される他、遅延回路１
１７を介して乗算回路１１８に供給され、所定の係数を
乗算されて、その積が加算回路１０９に印加される。す
なわち、加算回路１０９では０以下カットタッチデータ
Ｓ３とその出力信号に所定の処理を行なった増加分とが
加算されて補正タッチデータＳ４を形成する。

【００８７】極値検出回路１０２は、タッチデータ信号
Ｓ２が極大値となってから極小値になるまでの間、図１
２（Ｃ）に示すような出力信号ａ２を発生する。アンド
回路１１０は、信号ａ１とａ２とを受け、その共通部分
であるタッチデータＳ２が極大値となってから０になる
までの間、図１２（Ｄ）に示すうな出力信号ａ３を加減
算カウンタ１１３に供給し、加減算カウンタ１１３を加
算モードとする。タッチデータＳ２が０となり、信号ａ
１が０となると、アンド回路１１０の出力は０に変化
し、加減算カウンタ１１３は減算モードとなる。すなわ
ち、加減算カウンタ１１３はタッチデータＳ２が０にな
ると、減算を開始する。

【００８８】信号ａ２は、直接また時分割フリップフロ
ップ回路１０３を介して、オア回路１０４に印加され
る。時分割フリップフロップ回路１０３は、またキーオ
フ信号ＫＯＦを入力する。オア回路１０４は、極値検出
回路１０２の出力ａ２と時分割フリップフロップ回路１
０３の出力ａ６を受け、タッチデータＳ２が極大値とな
ってからキーオフがされるまで図１２（Ｅ）に示すよう
な出力ａ４を発生し、アンド回路１１２、１１４をオン
状態にする。アンド回路１１２は、デジタルボリューム
１１１で設定した値を加減算カウンタ１１３に供給す
る。アンド回路１１４はオンの間、加減算カウンタ１１
３の出力信号をシフトレジスタ１１５に供給する。シフ
トレジスタ１１５の出力信号ａ５は、加減算カウンタ１
１３に帰還され、デジタルボリューム１１１で設定した
単位量ずつの加算、減算を実施する。加減算カウンタ１
１３が初め加算モードに設定され、次に減算モードに設
定されると、シフトレジスタ１１５の出力はａ５は図１
２（Ｆ）に示すように、初め増大し、次に減少する。こ
のように変化する信号ａ５が乗算回路１１８に供給され
る。乗算回路１１８は、加算回路１０９の発生するタッ
チデータＳ４を、遅延回路１１７によって一定時間遅延
させた信号と、シフトレジスタ１１５の発生する初め増
大し、次に減少する信号との積を形成し、タイミングを
合わせて加算回路１０９に供給する。

【００８９】図１１に示す回路の動作を図１２に示す波
形図を参照してまとめて説明する。図１２（Ａ）は、入
力するタッチデータＳ２のマイナス成分を除去した信号
Ｓ３を示す。この信号Ｓ３が存在する間、信号ａ１が図
１２（Ｂ）に示すように発生する。なお、タッチデータ
Ｓ２のマイナス成分を、図１２（Ａ）に破線で示す。

【００９０】極値検出回路１０２は、タッチデータＳ２
が極大値を迎えてから極小値に至るまでの間、図１２
（Ｃ）に示すような信号ａ２を発生する。アンド回路１
１０は、信号ａ１とａ２との積（共通部分）をとり、図
１２（Ｄ）に示すような信号ａ３を発生し、加減算カウ
ンタ１１３に供給する。オア回路１０４は、タッチデー
タＳ２が極大値となってから、キーオフがされるまでの
間、“１”となる信号ａ４を発生する。信号ａ４のある
間アンド回路１１２、１１４はオンとなって、回路を活
性化する。加減算カウンタ１１３は、アンド回路１１０
からの出力信号が存在する間加算を行ない、出力信号が
なくなると減算を行ない、図１２（Ｆ）に示すような次
第に増大し、次に減少する信号ａ５を形成する。

【００９１】このようにして、加減算カウンタ１１３は
デジタルボリューム１１１で設定された単位量ずつその
値を信号ａ３の存在する間、次第に増大させ、信号ａ３
がなくなった後は次第に減少させ、その値がシフトレジ
スタ１１５から出力される。遅延回路１１７で遅延され
たタッチデータは、乗算回路１１８でこのような係数を
乗算され、０以下をカットしたタッチデータＳ３と加算
されて、出力Ｓ４として図１２（Ｇ）に示すような信号
を作成する。押鍵速度が最大の時、エンベロープが最大
となる。

【００９２】なお、タッチデータＳ３が鋭い形状を有す
る場合、図１１に示す回路は図１２（Ｇ）に示すように
信号の立下がりを緩かにする作用を果たす。

【００９３】タッチデータＳ２の形状によっては、加算
回路１０９の出力は、図１２（Ｈ）に示すようにそのピ
ーク位置が時間的に後方にずれることもある。たとえ
ば、ピアニシモ（ｐｐ）の場合、そのような可能性があ
る。

【００９４】ここで、タッチデータとしてそのエンベロ
ープが減衰時に、図１２（Ｇ）、（Ｈ）よりさらに緩や
かに減衰させるようにするには、図１９に示すように、
マニュアル設定可能なデジタルボリュームＩ１１１ａと
デジタルボリュームＩＩ１１１ｂとの２種類を設けてデ
ジタルボリュームＩＩ１１１ｂの値を小さく設定するよ
うにすると、図１２（Ｇ）に対応する（Ｉ）、（Ｈ）に
対応する（Ｊ）に示すような減衰エンベロープの緩やか
な波形が得られる。

【００９５】なお、デジタルボリュームＩ１１１ａは、
加減算カウンタ１１３の増加係数値設定用として用いる
ものであるので、この設定値の加減により鍵による所定
のタッチ力を境にしてピーク位置が押鍵タイミングより
後方にずれる臨界値が決定できる。

【００９６】すなわち、弱いタッチでピーク位置が押鍵
タイミングより後方にずれるかもしくはピーク位置が所
定時間持続する効果をピアニシモ効果と定義付けると、
このピアニシモ効果の表れる臨界値を設定できるボリュ
ームがデジタルボリュームＩ１１１ａである。上記ピア
ニシモ効果は電子楽器の分野では初めて達成された効果
である。

【００９７】この効果は別な表現をすると、自然楽器の
弦楽器の中で張力の比較的弱い、たとえばヴィオラダガ
ンバのような楽器を奏した時に、弾いている弦以外の弦
およびボディがほんの少し時間的にずれて共鳴し、共鳴
がピークに達し楽音が膨らむ現象と共通するところがあ
る。ただし、ヴィオラダガンバの場合は、ピアニシモで
なくても通常演奏時に頻繁に表れる現象であることを付
け加えておく。

【００９８】以下、図１１に示す回路の構成要素のいく
つかについてさらに詳細に説明する。

【００９９】図１３は、極値検出回路１０２の構成例を
示す。極値検出回路１０２においては、タッチデータＳ
２が遅延回路１２１と比較回路１２２に印加される。遅
延回路１２１は、タッチデータＳ２を遅延した信号Ｓ２
ｄを形成し、比較回路１２２のＢ端子に入力する。比較
回路１２２は、Ａ端子に印加されタッチデータＳ２と、
Ｂ端子に印加された対応する遅延タッチデータＳ２ｄと
を比較し、Ｂ端子の信号の方がＡ端子の信号よりも大き
い間、出力信号ａ２を発生させる。Ａ端子に印加される
タッチデータＳ２は、図中右側の実線に示すような形状
を有するとする。すると、この信号を遅延させた信号Ｓ
２ｄは、破線で示すような形状となる。そこで、遅延デ
ータＳ２ｄの方がタッチデータＳ２よりも大きくなる期
間は、図中矢印で示す極大値から極小値に至る期間とな
る。この期間の間、比較回路１２２は出力ａ２を供給す
る。

【０１００】図１４は、０以下カット回路の構成例を示
す。０以下カット回路１０８においては、セレクタ１２
４が“０”端子にタッチデータＳ２を受け、“１”端子
に“０”発生回路１２５から“０”を受ける。セレクタ
１２４の出力は、０以下をカットしたタッチデータＳ３
として出力される一方、比較回路１２６のＡ端子に入力
される。比較回路１２６のＢ端子は、“０”発生回路１
２７から“０”を入力する。

【０１０１】比較回路１２６の第１の出力端子は、信号
Ａが信号Ｂよりも大きい間、出力ａ１を発生する。すな
わち、タッチデータＳ２が正の間、信号ａ１が形成され
る。一方、第２出力端子は、信号Ａが信号Ｂと等しいか
より小さくなった時に出力信号を発生し、セレクタ１２
４の“１”選択端子に供給する。すなわち、タッチデー
タＳ２が０または負になった時、セレクタ１２４は
“０”発生回路１２５からの“０”を選択し、出力信号
Ｓ３として供給する。このようにして、出力信号Ｓ３は
タッチデータＳ２の負成分を除去したものとなる。

【０１０２】図１５は、時分割フリップフロップ回路の
構成例を示す。時分割フリップフロップ回路１０３にお
いては、セット端子Ｓに極値検出回路１０２の出力信号
ａ２が印加され、リセット端子Ｒにキーオフ信号ＫＯＦ
が印加される。セット端子Ｓに印加された信号ａ２は、
オア回路１３１を介して、シフトレジスタ１３２に供給
される。シフトレジスタ１３２の出力は、アンド回路１
３３に帰還される。

【０１０３】アンド回路１３３は、シフトレジスタ１３
２の出力信号と共に、キーオフ信号ＫＯＦをインバータ
１３４で反転した信号を受け、アンド論理を発生する。
すなわち、シフトレジスタ１３２の出力が存在し、キー
オフがされていない間、アンド回路１３３はオア回路１
３１に出力信号“１”を与える。このようにして、オア
回路１３１はタッチデータＳ２が極大値となった後、キ
ーオフがされるまで該当ビットを“１”とした信号ａ６
を発生する。

【０１０４】図１１のオア回路１０４は、時分割フリッ
プフロップ回路１０３の出力と、極値検出回路１０２の
出力ａ２との和をとり、タッチデータＳ２が極大値とな
った後、キーオフがされるまでの間、“１”となる出力
信号ａ４を形成する。このようにして、図１１の回路機
能が実現される。

【０１０５】鍵盤の白鍵と黒鍵のタッチ感度に差を設け
ること、鍵盤上の鍵域によってタッチ感度に差を設ける
こと、鍵盤の種類によってタッチ感度に差を設けること
等は、図１の実施例において、光スイッチ基板４２に形
成された多数の光スイッチについて信号伝達率に差を設
けること等によっても実施できるが、以下のような構成
によって行なうこともできる。

【０１０６】図１６は、タッチ感度調整装置の構成例を
示す。本構成においては、図１の光分配器２を光マルチ
プレクサ８と同様の構成とし、光分配器２にマルチプレ
ックス機能を持たせる。光マルチプレクサ８の代りに、
図１６の構成を挿入する。図１６（Ａ）は、構成を示す
概略断面図である。

【０１０７】ファイバ結合基板４１と光スイッチ基板４
２の間に偏光板１３６を配置し、光スイッチ基板４２と
レンズ部材４３の間に検光板１３７を設ける。

【０１０８】偏光板１３６は、図１６（Ｂ）に示すよう
に全面で均一な偏光軸方向を有する。

【０１０９】検光板１３７は、図１６（Ｃ）〜（Ｆ）に
示すような構成とする。また、光スイッチ基板４２は、
光マルチプレクサと同期して駆動され、入射光の偏光軸
を所定角度回転させる光スイッチを２次元的に組込んだ
ものとする。すると、偏光板１３６を透過し、一定方向
に偏光軸を有する入射光は、光スイッチ基板４２の光ス
イッチがオンにされると、所定角度偏光軸を回転させて
出射する。

【０１１０】検光板１３７が、図１６（Ｃ）に示す構成
を有する場合を以下、説明する。検光板１３７は、３つ
の領域１３８、１３９、１４０を有する。領域１３８に
おいては、光スイッチのオフ時において偏光軸が偏光板
１３６の偏光軸と直交し、オン時において平行になるよ
うに設定されている。領域１３９においては、光スイッ
チのオフ時において偏光軸が偏光板１３６の偏光軸と直
交関係から所定角度ずれて配置され、オン時において平
行関係から僅かな所定角度ずれて配置されている。すな
わち、オン時における領域１３９の偏光軸は、領域１３
９に入射される入射光の偏光軸と僅かにずれるように設
定されている。領域１４０においては、オン時における
偏光軸がさらに傾くように配設されている。

【０１１１】領域１３８に配置された光ファイバにおい
ては、偏光板１３６によって所定方向の偏光とされ、光
スイッチ基板４２の光スイッチによって所定角度偏光軸
が回転され、結果として検光板の領域１３８において、
領域１３８の入射光と平行な検光板によって検光され、
旋光角度に応じた透過光が出力光を形成する。すなわ
ち、領域１３８においては、偏光板手前からの光入力
は、ほぼ減衰なしに出力光を形成する。領域１３９、１
４０においては、検光板の偏光軸が出射光の偏光軸方向
と僅かずつずれるように傾いて形成されているため、領
域１３９、１４０の順に出射光が小さくなる。このた
め、領域１３８、１３９、１４０は、同一の入射光に対
し、次第に減少する出力光を与える。

【０１１２】たとえば、領域１４０を中央部分の鍵に割
当て、領域１３９を演奏者からやや遠い鍵に割当て、領
域１３８を演奏者から最も遠い鍵域に割当てることによ
り、鍵域の差によるタッチ感度を補正することができ
る。また、低音側から所定オクターブ毎に順に領域１３
８、１３９、１４０と割り当てて３段階にタッチ感度を
補正してもよい。なお、上記では３段階の例を示した
が、複数段階であればよく、半オクターブ毎に補正して
もよい。

【０１１３】同様に、複数の鍵盤を有する場合、鍵盤毎
の感度の差を補正することもできる。

【０１１４】検光板における異なる感度領域の設定は、
図１６（Ｃ）に示すものに限らない。

【０１１５】図１６（Ｄ）は、検光板を３つの領域に分
割する他の方法を示す。図１６（Ｂ）の検光板１３７
は、同心状のリングに分割されている。各リングにおい
て、偏光軸を図示の矢印のように所定角度傾けることに
より、感度の差を設定することができる。すなわち、偏
光板１３６の偏光軸と直交するように示された偏光軸を
有する領域１３８ａが最も感度の高い領域であり、その
内側の偏光軸が所定角度傾いた領域１３９ｂが中位の感
度の領域であり、中央の領域１４０ｂが最も偏光軸の傾
いた領域であり、最も感度の低い領域となる。

【０１１６】検光板の領域を３つに分割する例を説明し
たが、鍵盤においては、鍵の長さの差による白鍵と黒鍵
の感度の差が問題となる。この白鍵と黒鍵の感度の差を
補償する検光板の構成を、図１６（Ｅ）および（Ｆ）に
示す。黒鍵は支点からの距離が短いため、演奏者が同一
のタッチで演奏したつもりでも、タッチは強く表われ
る。

【０１１７】すなわち、鍵盤は支点から最も遠い部分で
弾かれることが多い。したがって、演奏者の指と白鍵と
の当接部と支点との距離は黒鍵とのそれを比べて長いの
で、同一力を指から鍵に与えて鍵の先端における鍵の押
下方向の移動距離が単位時間内につき、白黒鍵同一と考
えた場合、支点からの距離が同一のところにあるストロ
ークセンサ５９の反射面６２の移動速度は黒鍵の方が大
きくなるので、演奏者は黒鍵タッチの方が白鍵タッチよ
り大きいと感ずるようになる。

【０１１８】このため、図１６（Ｅ）においては、黒鍵
を割当てる検光板の外周領域１４１においては、光スイ
ッチのオフ時に偏光軸を偏光板１３６の偏光軸と直交
し、オン時において平行になるように設定し、白鍵を割
当てる中央領域１４２においては、オン時において偏光
軸を偏光板１３６の偏光軸との平行関係から出射光の偏
光軸方向に所定角度傾けた配置とする。このような構成
の検光板を用いることにより、白鍵の感度を相対的に高
め、白鍵と黒鍵のタッチ感度の差を補償することができ
る。

【０１１９】なお、検光板を２つの領域に分ける分けか
たは、図１６（Ｅ）の形態に限らない。

【０１２０】図１６（Ｆ）は、検光板を２つの領域に分
割する他の方法を示す。検光板１３７の領域を、黒鍵用
の領域１４１ａと白鍵用領域１４２ａとに分割する。黒
鍵用領域１４１ａは、図１６（Ｅ）の１４１と同様な偏
光軸設定をした偏光板とし、白鍵用領域１４２ａは図１
６（Ｅ）の１４２と同様な偏光軸設定をした偏光板とす
る。

【０１２１】なお、検光板の偏光軸の設定は、上述の場
合に限らない。感度の高い領域に直交偏光子を配置し、
感度の低い領域では偏光の旋光方向と逆方向に検光子を
傾ける等、種々の設定が可能である。

【０１２２】このような構成とすることにより、タッチ
検出鍵盤装置において、鍵の種類、位置によるタッチ感
度の差補償することができる。

【０１２３】図１７は、図１６（Ｅ）に示すような検光
板の構成例を示す。検光板１３７を図１７（Ａ）に示す
第１板と、図１７（Ｂ）に示す第２板を重合わせて構成
する。図１７（Ａ）に示す第１板においては、透明基板
１４４の中央領域１４２に偏光子１４２を形成し、外側
領域１４３は透明領域とする。一方、第２板において
は、透明基板１４５の外側リング状領域１４１に偏光子
を形成し、中央の領域１４３を透明領域とする。第１
板、第２板において、領域の境界は同一のものに設定す
る。第１板の中央領域１４２の偏光軸を、図に示すよう
に所定方向から所定角度傾け、第２板に重ねて図１６
（Ｅ）に示すような検光板１３７を形成する。

【０１２４】なお、同様の方法により、他の構成の検光
板を作成することもできることは当業者に自明であろ
う。

【０１２５】なお、タッチデータの補正も図１１に示す
ものの他、種々の形態が可能である。

【０１２６】図１８（Ａ）の構成においては、押鍵速度
を表わすタッチデータ（ｖ１）と、遅延されたタッチデ
ータ（ｖ２）の２つの入力信号Ａ、Ｂに対し、｛（Ａ＋
Ｂ）／２｝×（Ｂ／Ａ）の演算を行なう演算回路を用い
て、タッチデータを補正する。

【０１２７】図１８（Ｂ）、（Ｃ）は、速度変化の異な
る形態を例示する。図１８（Ｂ）においては、鍵の変位
がＰ１からＰ２に変化する間に、時間Δｔ経過し、変位
Ｐ１での押鍵速度ｖ１と変位Ｐ２での押鍵速度ｖ２とが
等しい場合（ｖ１＝ｖ２＝ｖ）を示す。

【０１２８】一方、図１８（Ｃ）は、変位Ｐ１から変位
Ｐ２に経過する時間差Δｔは、図１８（Ｂ）の場合と同
一であるが、押鍵速度ｖ１が、図１８の場合の押鍵速度
ｖの１．５倍であり、変位Ｐ２における押鍵速度ｖ２
が、図１８（Ｂ）における押鍵速度ｖの半分である場合
を示す。このような場合、もし押鍵速度として平均値を
採用すると、図１８（Ｂ）の場合、ｖ１＝ｖ２＝ｖであ
り、図１８（Ｃ）の場合、ｖ１＝１．５ｖ、ｖ２＝０．
５ｖであり、（ｖ１＋ｖ２）／２＝ｖとなって平均速度
は同一である。図１８（Ａ）のタッチデータ補正回路を
用いると、このような押鍵形態の検出速度に差を設ける
ことができる。すなわち、図１８（Ｂ）の場合、検出速
度Ｖ＝ｖであるのに対し、図１８（Ｃ）の場合、Ｖ＝３
ｖとなる。このようなタッチデータの利用により、演奏
者の意志に応じて楽音を変化させ、演奏表現力を増すこ
とができる。

【０１２９】上に述べたような技術は、自動演奏ピアノ
にも応用できる。すなわち、ピアノの各鍵の下にストロ
ークセンサを設け、ピアノを演奏した時のタッチデータ
とキーデータとを自動演奏メモリに入力する。再生時に
はキーデータで音高を制御すると共に、マグネットを用
いて引込む鍵の動きを１つの鍵に対し、時間的に複数段
階の異なるタッチデータで制御することにより、鍵盤動
作および演奏を忠実に再生することが可能となる。ま
た、タッチ感触もしくは鍵盤動作を忠実に再生できるこ
とにより、これをなぞり練習することで著名な演奏家の
習性をも習得することが可能になる。

【０１３０】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに限定されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。

【０１３１】

【発明の効果】複数の光量変更装置に対して、単一の光
源または受光素子を用いることができるため、特性のば
らつきを低減することができる。

【０１３２】また、部品数を減少することができるの
で、製造原価を低減することができる。

【０１３３】電子楽器のタッチ検出鍵盤においては、多
数の鍵に対するタッチ検出装置の感度を均質化すること
ができる。

【０１３４】このような鍵盤を用いることにより、表現
力豊かな電子楽器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示すブロック図である。

【図２】 図１の実施例に用いる光マルチプレクサの構
成例を示す。図２（Ａ）は断面構造を示す断面図、図２
（Ｂ）は分解組立図である。

【図３】 図１、図２に示す光マルチプレクサの光結合
部の構成を示す。図３（Ａ）は入力信号用ファイバの光
結合部の断面図、図３（Ｂ）は中央部光導波路の光結合
部の断面図、図３（Ｃ）、（Ｄ）はこのような光結合部
を作成する工程を示す断面図である。

【図４】 図２に示す光マルチプレクサの光スイッチ基
板の構造を示す。図４（Ａ）は部分斜視図であり、図４
（Ｂ）はその一部拡大断面図である。

【図５】 図１に示す光量変更装置の例としてのタッチ
検出鍵盤を示す斜視図である。

【図６】 図５に示すタッチ検出鍵盤のタッチ検出に用
いられるストロークセンサを示す。図６（Ａ）はストロ
ークセンサの断面図、図６（Ｂ）はその一部斜視図であ
る。

【図７】 図１の回路において用いられる時分割遅延回
路の構成例を示すブロック図である。

【図８】 図１に示す実施例に用いられる時分割微分回
路の構成例を示す。図８（Ａ）は回路ブロック図であ
り、図８（Ｂ）はその要所における信号波形を示す波形
図である。

【図９】 図１に示す実施例に用いられる時分割タイマ
カウンタの構成例を示す。図９（Ａ）は回路ブロック図
であり、図９（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、図９（Ａ）の
回路の要所における信号波形図である。

【図１０】 図１の実施例における利用装置の例を示す
回路図である。

【図１１】 図１に示す実施例と組合わせて用いること
のできるタッチデータ補正回路の例を示すブロック図で
ある。

【図１２】 図１１の回路の要部における信号波形を示
す波形図である。

【図１３】 図１１の回路における極値検出回路の構成
例を示すブロック図および信号波形図である。

【図１４】 図１１の回路における０以下カット回路の
構成例を示すブロック図および信号波形図である。

【図１５】 図１１の回路における時分割フリップフロ
ップ回路の構成例を示すブロック図である。

【図１６】 本発明の他の実施例に用いるタッチ感度調
整装置の構成を示す。図１６（Ａ）はタッチ感度調整装
置の構成を示す断面図、図１６（Ｂ）は偏光板の構成を
示す平面図、図１６（Ｃ）〜（Ｆ）は、検光板の構成を
示す平面図である。

【図１７】 図１６（Ｅ）に示す検光板の作成方法を示
す。図１７（Ａ）はその第１板の構成を示し、図１７
（Ｂ）はその第２板の構成を示す。

【図１８】 本発明の他の実施例によるタッチデータ補
正回路を示す。図１８（Ａ）は回路のブロック図、図１
８（Ｂ）、（Ｃ）は、速度変化の例を示すグラフであ
る。

【図１９】 補正回路の変形例を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ 単一の光源、 ２ 光分配器、 ３ 入力側光ファ
イバ、 ４ 光量変更装置、 ６ 出力側光ファイバ、
８ 光マルチプレクサ、 ９ 順次パルス発生回路、
１０ 単一の光導波路、 １１ 単一の受光素子、
１２ アナログ−デジタル変換器、 １３ 時分割遅延
回路、 １４ 減算回路、 １５ 利用装置、 １６、
１８、２３ 比較回路、 １７、１９ 閾値発生回路、
２１時分割微分回路、 ２２ 時分割タイマカウンタ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の鍵を有する鍵盤と、 前記複数の鍵の各々に結合され、光入力端子と光出力端
   子を含み、光入力端子より導入した光を鍵の動きに応じ
   て多段階に変調し、光出力端子に供給する複数の光量変
   更手段と、 単一の光源と、 単一の光導波路と、 前記単一光源から発する光を複数の光ファイバに分散す
   る光分配手段と、 前記光分配手段で分配された光を集光し、前記単一の光
   導波路に結合させる集光手段と、 前記光分配手段と前記集光手段との間で、分配された光
   を各々スイッチングすることのできる複数の光スイッチ
   と、 前記分配された光を前記光量変更手段の光入力端子に各
   々結合し、前記光出力端子から導出する手段と、 前記複数の光スイッチを制御し、前記分配された光の光
   量変化データを時分割で前記単一の光導波路に導入させ
   る時分割制御手段とを含むタッチ検出鍵盤装置。