JP3555117B2 - 鍵センサ - Google Patents
鍵センサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP3555117B2 JP3555117B2 JP18404394A JP18404394A JP3555117B2 JP 3555117 B2 JP3555117 B2 JP 3555117B2 JP 18404394 A JP18404394 A JP 18404394A JP 18404394 A JP18404394 A JP 18404394A JP 3555117 B2 JP3555117 B2 JP 3555117B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- key
- shutter
- optical path
- state
- lower edge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
- G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
- G01V8/20—Detecting, e.g. by using light barriers using multiple transmitters or receivers
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
- G10H1/00—Details of electrophonic musical instruments
- G10H1/32—Constructional details
- G10H1/34—Switch arrangements, e.g. keyboards or mechanical switches specially adapted for electrophonic musical instruments
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10C—PIANOS, HARPSICHORDS, SPINETS OR SIMILAR STRINGED MUSICAL INSTRUMENTS WITH ONE OR MORE KEYBOARDS
- G10C3/00—Details or accessories
- G10C3/12—Keyboards; Keys
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
- G10H1/00—Details of electrophonic musical instruments
- G10H1/32—Constructional details
- G10H1/34—Switch arrangements, e.g. keyboards or mechanical switches specially adapted for electrophonic musical instruments
- G10H1/344—Structural association with individual keys
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
- G10H2220/00—Input/output interfacing specifically adapted for electrophonic musical tools or instruments
- G10H2220/155—User input interfaces for electrophonic musical instruments
- G10H2220/265—Key design details; Special characteristics of individual keys of a keyboard; Key-like musical input devices, e.g. finger sensors, pedals, potentiometers, selectors
- G10H2220/305—Key design details; Special characteristics of individual keys of a keyboard; Key-like musical input devices, e.g. finger sensors, pedals, potentiometers, selectors using a light beam to detect key, pedal or note actuation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Electrophonic Musical Instruments (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は鍵センサに関し、シャッタの所定の部位が複数の光路の各状態を開通から遮断に、あるいは遮断から開通に変化させることを検出するものであって、光路の状態を変化させるシャッタの所定の部位を直線に形成することにより、鍵へのシャッタの取付を容易にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
鍵センサはピアノ等の鍵の操作状態を検出するものである。鍵センサとしては、従来より、図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すような構成のものが知られている。この鍵センサは、鍵下面に垂下されたシャッタ８１と、このシャッタ８１が横切る光路８２を有するフォトインタラプタとを有している。シャッタ８１には光路８２を開通することができる窓（スリット）８３が形成されている。光路８２に対するシャッタ８１の高さ位置で、フォトインタラプタをＯＮ−ＯＦＦ−ＯＮする。このＯＮ−ＯＦＦ信号に基づいて鍵の動きを検出することとなる。
【０００３】
ところが、このような構成の鍵センサでは、図１３の（Ｂ）、（Ｃ）に示す状態においては光路８２が共に遮断された状態であって、フォトインタラプタの出力だけでは、鍵がどちらの状態にあるのかを判断することができない。そこで、図１４〜図１９に示すような構成の鍵センサが提案されている。
【０００４】
このような鍵センサとして実開平１−１１５７９７号公報に開示されたものが知られている。図１４に示すように、鍵１０７は筬中１０３に上下に揺動自在に支持され、鍵センサ１２７は、鍵１０７の下方に画成された偏平な空間１１１に配設されている。
【０００５】
鍵センサ１２７は、鍵１０７の下面に垂下したシャッタ１２９と、一対の発光素子および受光素子からなるフォトインタラプタ１３１，１３３とを有している。図１５に示すように、シャッタ１２９はフォトインタラプタ１３１，１３３の光路に出没する。すなわち、シャッタ１２９には、図１６に示すように、一対のスリット（窓）１３５，１３７が段違いに形成され、これらのスリット１３５，１３７に対応してフォトインタラプタ１３１，１３３が並設されている。フォトインタラプタ１３１，１３３の各光路をスリット１３５，１３７がそれぞれ通過可能に構成されている。
【０００６】
この鍵センサでは、鍵１０７が下降すると、シャッタ１２９も下降して各スリット１３５，１３７がそれぞれフォトインタラプタ１３１，１３３の光路を横切ることとなる。フォトインタラプタ１３１，１３３は、シャッタ１２９が光路を遮断するとＯＮ信号を、スリット１３５，１３７が光路を開通するとＯＦＦ信号を出力する。非押鍵状態（離鍵時）では、フォトインタラプタ１３１，１３３の光路はともに遮断されており、フォトインタラプタ１３１，１３３はともにＯＮ信号を出力する（表１の最上段）。また、鍵１０７を押しきった状態では、フォトインタラプタ１３１の光路は開通されフォトインタラプタ１３３の光路は遮断されており、フォトインタラプタ１３１はＯＦＦ信号を出力しフォトインタラプタ１３３はＯＮ信号を出力する（表１の最下段）。演奏者によって鍵１０７が押し下げられると、鍵１０７の位置はレスト位置（非押鍵状態の鍵の位置）、第１位置（スリット１３７の下縁に対応する位置）、第２位置（スリット１３５の下縁に対応する位置）、第３位置（スリット１３７の上縁に対応する位置）、最終位置（鍵を押し下げきった時の位置）へと順に変化する。すると、鍵１０７を押し下げるにしたがい、フォトインタラプタ１３１，１３３は、下記の表１に示すような異なる４種類の信号を順次出力する。
【０００７】
【表１】
【０００８】
これらの出力信号の組合せに基づいてコントローラは、鍵１０７がどの位置にあるのか、各位置間を動くに要した時間を演算し、鍵１０７の動き方向、その速度、そのタッチ等を検出する。
【０００９】
また、この他にも米国特許４，３５１，２２１号明細書に開示された鍵センサが知られている（図１７参照）。この鍵センサ１５０では、シャッタ１５２の形状が上記シャッタ１２９とは異なっている。シャッタ１５２には、２個の切欠１５３，１５４が形成されている。切欠１５３，１５４の位置に対応して、フォトインタラプタ１５５，１５６が並設されている。シャッタ１５２は、フォトインタラプタ１５５，１５６の光路に出没自在に設けられている。
【００１０】
さらに、鍵センサとしては、特開平２−５９７９９号公報に開示されるものを（図１８、図１９）、本出願人は提案している。この鍵センサ２００のシャッタ２０２の形状は上記シャッタ１２９、１５２のそれとは異なっている。シャッタ２０２には、スリット２０３と切欠２０４が形成されている。スリット２０３は、略Ｌ字形状で、その左部２０３Ａ、右部２０３Ｂに対応して、フォトインタラプタ２０５，２０６が並設されている。シャッタ２０２はフォトインタラプタ２０５，２０６の光路に出没自在である。非押鍵状態および鍵を押し切った状態では、フォトインタラプタ２０５，２０６の光路はともに開通されており、フォトインタラプタ２０５，２０６はともにＯＦＦ信号を出力する（表２の最上段および最下段）。演奏者によって鍵が押し下げられると、鍵の位置はレスト位置、第１位置（シャッタ２０２の下縁の左部２０２Ａに対応する位置）、第２位置（シャッタ２０２の下縁の右部２０２Ｂに対応する位置）、第３位置（スリット２０３の左部２０３Ａの下縁に対応する位置）、第４位置（スリット２０３の右部２０３Ｂの下縁に対応する位置）、最終位置へと順に変化する。すると、鍵を押し下げるにしたがい、フォトインタラプタ２０５，２０６は表２に示す信号を順次出力する。
【００１１】
【表２】
【００１２】
これらの出力信号の組合せに基づいてコントローラは、鍵２０１の位置、各位置間を動くに要した時間を演算し、鍵の動き方向、速度、タッチ等を検出する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のようなシャッタを含む鍵センサにあっては、シャッタ、フォトインタラプタの取付作業を厳密にしてその取付精度を高めないと、その測定の精度を低下させ易いという課題があった。
【００１４】
すなわち、上記鍵センサ１２７では、フォトインタラプタ１３１，１３３の各光路をスリット１３５，１３７がそれぞれ通過するように配設しなければならない。このため、鍵１０７へのシャッタ１２９の取付位置精度、ケースへのフォトインタラプタ１３１，１３３の取付位置精度をそれぞれ高めないと、各フォトインタラプタ１３１，１３３の光路に対し各スリット１３５，１３７が対応しなくなる。この結果、鍵センサ１２７は鍵の動きの方向等を正確に検出することができない。
【００１５】
また、上記鍵センサ１５０についても、同様に、フォトインタラプタ１５５，１５６の光路を切欠１５３，１５４がそれぞれ通過するように構成しなければならない。このため、シャッタ１５２、フォトインタラプタ１５５，１５６の取付位置の精度を高める必要がある。
【００１６】
また、上記鍵センサ２００にあっては、前後のフォトインタラプタ２０５，２０６の間に出力の混信が生じ易い。すなわち、このシャッタ２０２の下端には、切欠２０４により階段部が形成されている。この階段部の位置が、フォトインタラプタ２０５，２０６の光路に対する所定の取付位置より図２０にて左右方向にずれると、シャッタ２０２の下縁の左部２０２Ａあるいはシャッタ２０２の下縁の右部２０２Ｂがフォトインタラプタ２０５，２０６の双方の光路を同時に通過してしまうことがある。例えばシャッタの取付位置が正規の取付位置よりも図２０における右方向にずれると、フォトインタラプタ２０５，２０６は、上記表２の第１位置のとき、ＯＮ信号を双方が出力してしまう。このため、鍵２０１へのシャッタ２０２の取付作業、および、ケース２０８へのフォトインタラプタ２０５，２０６の取付作業を正確に行い、これらの取付位置を高精度に保持しなければならない。また、シャッタ等の部品の精度を高めておく必要がある。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、その測定精度を維持しつつ、部品精度を緩和することができるとともに、シャッタの取付作業を容易にする鍵センサを提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明は、鍵の長手方向に沿って延在するようにその下面に垂下された板状のシャッタと、光路を各々有し、各光路が上記シャッタの長手方向に並設された複数の光検出部とを備え、上記鍵に連動する上記シャッタの動きに応じて上記シャッタの所定の部位が上記各光路の状態を開通から遮断に、または遮断から開通に変化させることを検出する鍵センサにおいて、上記光路の状態を変化させる上記シャッタの所定の部位を直線に形成した鍵センサである。
【００１９】
請求項２に記載した発明は、請求項１記載の鍵センサにおいて、上記シャッタは上記複数の光路に対して共通に１または複数のスリットを有し、上記光路の状態を変化させる上記シャッタの所定の部位は、上記シャッタの下縁、上記スリットの下縁あるいは上記スリットの上縁である鍵センサである。
【００２０】
請求項３に記載した発明は、請求項２記載の鍵センサにおいて、各光路に対応するシャッタの下縁とスリットの下縁との間の上下方向の距離が異なる鍵センサである。
【００２１】
【００２２】
【作用】
本発明に係る鍵センサにあっては、鍵の長手方向に沿って複数の光検出部が並設される。これらの光検出部は、例えばその配列方向に交差する方向に光路をそれぞれ有している。各光路は、鍵に垂下されたシャッタの複数のスイッチ部により、鍵の動きに伴い遮断され、または、開放される。
【００２３】
このシャッタのスイッチ部としては、シャッタの縁部または各光路を開放する１または複数のスリットの縁部により構成することもできる。そして、複数のスイッチ部、すなわちスリットの上端縁、下端縁、および／または、シャッタの下縁は、これらを含む平面にあって略一直線上に、例えば１本の直線上に配設されている。
【００２４】
このため、鍵へのシャッタの取付位置が所望の位置より例えば鍵の長手方向にずれても、各光検出部の光路からシャッタの下縁までの距離の差、および／または、各光検出部の光路からスリットの下端縁までの距離の差、または、各光検出部の光路からスリットの上端縁までの距離の差は、それぞれ一定、不変である。この結果、シャッタがずれて取り付けられても、各光検出部は所期通りの信号を出力する。すなわち、複数の光検出部の出力間に混信が生じない。したがって、シャッタの取付位置の精度、部品精度が緩和され、その取付が容易になる。
【００２５】
【実施例】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１〜図９は本発明に係る鍵センサの一実施例を示している。
【００２６】
図２〜図６において、１はピアノの棚板を示しており、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、バランスキーピン５の軸心５Ａと鍵７の下面７Ａとの交点５Ｂを中心に回動自在に支持されている。鍵７の下方には鍵駆動ユニット（図示略）が配設されている。鍵駆動ユニットは、ソレノイド等を用いて鍵７を上記交点５Ｂを中心に自動的に回動させる構成である。
【００２７】
また、鍵７の下方で筬中３と第１筬前９との間の棚板１の上方には、偏平な空間１１が画成されており、この空間１１に鍵センサ２７が配設されている。この鍵センサ２７は鍵７の回動を検出してコントロールユニット（図外）に検出信号を出力するものである。なお、１０は第２筬前を示している。
【００２８】
鍵センサ２７にあっては、略矩形で板状のシャッタ２９が鍵７の下面に固着され下方に向かって突出している。このシャッタ２９は、一対の光検出部３１，３３の各光路に対して出没自在に設けられている。すなわち、シャッタ２９は鍵７の下面に垂下されているとともに、光検出部３１，３３はこのシャッタ２９の下方において並設されている。
【００２９】
図１に示すように、シャッタ２９の下縁２９Ｂは図中右下がりに傾斜した直線で構成されている。このシャッタ２９の中心部には、略矩形のスリット（窓）３５が１個形成されている。このスリット３５は、シャッタ２９の上縁２９Ａに対して図中右下がりに傾斜した上端縁３５Ａおよび下端縁３５Ｂを有して構成されている。この場合、上縁２９Ａに対しての上端縁３５Ａ、下端縁３５Ｂの傾斜の角度は異なり、上端縁３５Ａの傾斜角よりも下端縁３５Ｂのそれがわずかに小さい。そして、スリット３５の下端縁３５Ｂよりシャッタ２９の下縁２９Ｂの方がその傾斜が緩やかである。すなわち、シャッタの下縁２９Ｂからスリットの下端縁３５Ｂまでの距離において、右部２９Ｃの方が左部２９Ｄより短く形成してある。これは、鍵７が上記交点５Ｂを中心に回動し、右部２９Ｃと左部２９Ｄの回動半径が異なるので右部２９Ｃと左部２９Ｄの回動速度が異なるため、これを補償するするために、回動中心の交点５Ｂに近い方を短くして光検出部３３の光路が右部２９Ｃを通過するのに要する時間と光検出部３１の光路が左部２９Ｄを通過するのに要する時間を一致させるようにしたものである。上端縁３５Ａの傾斜角３５Ａよりも下端縁３５Ｂのそれがわずかに小さいのも同様の理由である。
【００３０】
【００３１】
上記一対の光検出部３１，３３は、ケース３９に配設されている。これらの光検出部３１，３３は、図１に示すように、鍵７の長手方向（＝シャッタの長手方向）に沿って所定間隔離れて並設されている。また、これらの光検出部３１，３３は、上下（＝シャッタの短手方向）にずれて段違いに形成されている。すなわち、一方の光検出部３１の光路をスリット３５の左側部分が通過するように、他方の光検出部３３の光路をスリット３５の右側部分が通過可能に構成されている。各光検出部３１，３３は、発光素子、光ファイバ、受光素子により構成されている。
【００３２】
詳しくは、図７、図８に示すように、鍵配列方向に延びて設けられたケース３９には、シャッタ２９が遊挿される矩形の開口（スリット）３９Ａがシャッタ２９に対応して複数形成されている。これらの開口３９Ａを挟んでその両側には発光側プリズム５１，５２と、受光側プリズム５３，５４とが対向して配設されている。５５は光路の径をしぼるための各プリズム５１〜５４の対向面に取り付けられたレンズである。５６は発光側プリズム５１，５２に対してその一端部が対向して配設された光ファイバである。５７は受光側プリズム５３，５４に対向して配設された光ファイバである。これらの光ファイバ５６，５７の他端部はそれぞれ発光素子、受光素子に接続されている。
【００３３】
すなわち、各光検出部３１，３３は、発光素子からの光を光ファイバ５６で導きこの光ファイバ５６の一端部で発光させ、プリズム５１，５２、レンズ５５、プリズム５３，５４を介して光ファイバ５７の一端部でその光を受光し、受光素子に伝達する。したがって、これらの光検出部３１，３３にあっては、上記開口３９Ａの両側に、光ファイバ５６，５７の端部同士が露出している。これらの光ファイバ５６，５７の端部間に光路が形成されている。このようにケース３９には発光素子、受光素子を設けていないため、フォトインタラプタを各鍵の下方に設けた従来のセンサに比較して、ケースをより薄型化、軽量化することができる。
【００３４】
さらに、上記光ファイバ５６，５７は、各鍵および各センサに対応して複数本設けており、これらの光ファイバ５６，５７について発光側、受光側においてマトリクス状に構成することにより、発光素子、受光素子の各素子数を減らすことができる。つまり、電子楽器の押鍵検出システムで採用されている時分割マルチプレクスと同じ方法を光を用いて行うことにより、素子数を減らすことができる。
【００３５】
以上の構成に係る鍵センサにあっては、押鍵操作により鍵７が下降すると、シャッタ２９も下降してスリット３５が光検出部３１，３３の光路を横切ることとなる。この結果、光検出部３１，３３は、その光路がシャッタ２９によって遮断されると、例えばＯＮ信号を、光路が開放され光が受光素子に到達するとＯＦＦ信号を出力する。
【００３６】
そして、初期状態から最終状態の鍵７の動きに従って、これらの光検出部３１，３３はシャッタ２９の形状に基づいて、下記の表３に示すような異なる４種類の信号を出力する。
【００３７】
【表３】
【００３８】
この表３および図２〜図６を用いて、鍵センサ２７の信号出力状態を説明する。図２は表３の鍵がレスト位置から第１位置までにある状態（初期状態）を示し、シャッタ２９は上限位置にあって、各光検出部３１，３３の光路は遮断されていない。このとき、各光検出部３１，３３はＯＦＦ信号をそれぞれ出力する。
【００３９】
そして、図３は表３の鍵が第１位置から第２位置までにある状態を示し、シャッタ２９は光検出部３１の光路を遮断し、光検出部３３の光路を遮断せず開通させている。このとき、光検出部３１はＯＮ信号を、光検出部３３はＯＦＦ信号をそれぞれ出力する。
【００４０】
そして、図４は表３の鍵が第２位置から第３位置までにある状態を示し、シャッタ２９は光検出部３１，３３の光路を遮断する。このとき、各光検出部３１，３３はＯＮ信号を共に出力する。
【００４１】
そして、図５は表３の鍵が第３位置から第４位置までにある状態を示し、シャッタ２９は光検出部３１の光路を開放し、光検出部３３の光路を遮断する。このとき、光検出部３１はＯＦＦ信号を、光検出部３３はＯＮ信号をそれぞれ出力する。
【００４２】
そして、図６は表３の鍵が第４位置から最終位置（第２筬前１０の上面に鍵７の下面が当接した時の位置）までにある状態を示し、シャッタ２９は光検出部３１，３３の光路を開放する。このとき、各光検出部３１，３３はＯＦＦ信号を共に出力する。
【００４３】
このとき、押鍵状態において光検出部３１，３３の各光路の状態が、図２の状態から図３の状態に変化した瞬間（離鍵時においては図３の状態から図２の状態に変化した瞬間）の鍵の位置が第１位置であり、押鍵時において図３の状態から図４の状態に変化した瞬間（離鍵時においては図４の状態から図３の状態に変化した瞬間）の鍵の位置が第２位置であり、押鍵時において図４の状態から図５の状態に変化した瞬間（離鍵時においては図５の状態から図４の状態に変化した瞬間）の鍵の位置が第３位置であり、押鍵時において図５の状態から図６の状態に変化した瞬間（離鍵時においては図６の状態から図５の状態に変化した瞬間）の鍵の位置が第４位置である。
【００４４】
これらの表３に示した出力信号にあっては、シャッタ２９の下縁２９Ｂ、スリット３５の上端縁３５Ａ、下端縁３５Ｂは一直線上に配設されているため、すなわち階段状の段差が形成されていないので、光検出部３１，３３からの出力に混信が生じない。すなわち、シャッタ２９の取付位置が、光検出部３１，３３の光路に対する所定の位置より左右方向にずれても（シャッタ２９が鍵長手方向にずれて取り付けられても）、各光路からこれらのスイッチ部分である下縁２９Ｂ、下端縁３５Ｂ、上端縁３５Ａまでの各距離の差は同じで不変である。例えば上記表３の第１位置のとき、シャッタ２９が光検出部３１の光路のみを遮断する。このため、鍵７へのシャッタ２９の取付精度、および、ケース３９への光検出部３１，３３の取付精度を緩和しても、光検出部３１，３３の出力の間に混信を生じさせることがない。鍵センサ２７の測定精度を維持したまま、部品精度、その取付精度を緩和することができる。
【００４５】
再言すると、鍵７の下面７Ａへのシャッタ２９の取付が所望の位置より鍵７の長手方向にずれても、光検出部３１，３３の各光路からシャッタ２９の下縁２９Ｂまでの距離の差、光検出部３１，３３の各光路からシャッタ２９のスリット３５の下端縁３５Ｂまでの距離の差、および、光検出部３１，３３の各光路からシャッタ２９のスリット３５の上端縁３５Ａまでの距離の差は、それぞれ一定、不変である。例えば光検出部３１に対するスイッチ部分（２９Ｂ）の位置が光路から２ｍｍだけ高くなると、同時に光検出部３２に対するそれ（２９Ｂ）の位置も光路から２ｍｍだけ高くなるからである。この結果、シャッタ２９の取付位置が多少ずれても、光検出部３１，３３は、常にシャッタ２９に形成したスリット３５に基づいて４種類の信号を出力する。すなわち、光検出部３１，３３の各出力の間に混信が生じない。したがって、鍵の下面７Ａへのシャッタ２９の取付作業が容易となる。
【００４６】
そして、これらの出力信号の組合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（押鍵時間）を演算することによって、鍵７の動き方向、その速度、そのタッチ等を検出し、あるいは検出されたこれらのデータから発音タイミング等を推定するものである。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、判断することができる。また、これにより、検出されたタッチ等のデータおよびこれらデータに基づき推定された発音タイミング等のデータを電子音源に供給することにより、楽音を電子的に発生することができる。また、検出されたタッチ等のデータおよびこれらデータに基づき推定された発音タイミング等のデータを各データの発生タイミングを示す時間データとともにメモリ等の記憶手段に記憶し、これらのデータを時間データに基づき読み出して前述した鍵駆動ユニットに供給することにより、自動演奏することが可能になる。
【００４７】
図９はこの実施例における鍵センサを用いた場合の鍵の動き（キーストローク）と光検出部の出力との関係の一例を示している。例えば電子的に制御された発音手段（図外）により、この鍵の動きに対応して適切なタイミングで発音をなすことができる。鍵は、初期状態（レスト位置）から、第１位置Ｋ１（アガキ＝２．０ｍｍ）〜第２位置Ｋ２（アガキ＝３．８ｍｍ）〜第３位置Ｋ３（アガキ＝５．６ｍｍｍｍ）〜第４位置Ｋ４（アガキ＝７．４ｍｍ）〜最終位置（アガキ＝１０．１ｍｍ）をとって上下に往復動する。光検出部３１，３３の各光路を形成する光ビームＭ０，Ｍ１は、シャッタ２９により第１〜第４位置において通光、遮光の状態が変わり、図示のように、ＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。
【００４８】
この鍵センサを用いた鍵盤における発音タイミングは、以下のようにして決定される。すなわち、Ｋ１〜Ｋ２，Ｋ２〜Ｋ３，Ｋ３〜Ｋ４の各区間について鍵が通過するのに要する時間を計測することにより、各区間の速度を順次求める。求めた各区間の速度に基づいて、鍵がその速度で押し下げられた場合のそれぞれの打弦タイミングを順次推定する。そして、推定された各区間毎の打弦タイミングのなかで、一番早く打弦するものを発音タイミングとする。例えば、鍵が最初にゆっくりと押され、その後早く押された場合は、Ｋ３〜Ｋ４の区間の鍵速度に基づいた発音タイミングで発音を行うこととなる。また、鍵が最初は早く押され、その後、ゆっくりと押された場合では、Ｋ１〜Ｋ２の区間の鍵速度に基づいた発音タイミングの制御が行われる。このようにすると、その鍵操作に忠実なタイミングで発音を制御することができる。
【００４９】
また、上述した図１〜図９においては、スリット３５の上端縁３５Ａにおける光検出部３１，３３の光路の状態の変化を検出するようにはしていないが、変化を検出するようにしてもよいことはもちろんである。これにより、より細かく鍵の状態を検出することができる。
【００５０】
また、上記実施例にあっては、鍵センサのシャッタ２９にスリット３５を形成していたが、本発明は要するに光路の状態を変化させるシャッタの部位を直線化すればよいものであるから、他の実施例としてスリットを有しないシャッタについても本発明を適用することができる。すなわち、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、スリットを形成していないシャッタ１００１，１００２により各光路を断続可能に構成することもできる。この場合のスイッチ部分は、シャッタ１００１の下縁１００１Ａ、シャッタ１００２の下縁１００２Ａによりそれぞれ構成されることとなる。また、その他の構成は上記実施例と同じとする。
【００５１】
また、本発明は要するに光路の状態を変化させるシャッタの部位を階段状に形成しなければよいものであるから、本発明に係る鍵センサについての別の実施例として図１０の（Ｂ）および（Ｃ）に示すシャッタ１００２，１００３が考えられる。この実施例は、各シャッタ１００２，１００３の下縁１００２Ａ，１００３Ａを直線ではなく、変曲点を有しない大きな曲率の曲線で形成している。このように構成しても上記実施例と同様に取付誤差をほとんどなくすことができる。また、シャッタ１００３に形成したスリット１００３Ｂについてもその上縁、下縁を同様になだらかに湾曲した曲線で構成してもよい。また、その他の構成は上記実施例と同じとする。
【００５２】
図１１には本発明のさらに他の実施例を示している。上記図１に示す実施例では鍵が押し下げられていないレスト状態（図２）にあってはシャッタが各光路を遮ることがない。表３に示すように、鍵を押し下げることによってシャッタが光路を遮るように構成してある。この実施例は、図１１に示すように、レスト状態においてシャッタ１１０１が光路を遮り（Ａ）、鍵を押し下げるとスリット１１０２により光路を開通する（Ｂ）構成である。この結果、上記表３に示すＯＮ／ＯＦＦ信号の状態を、表３とは逆に設定することができる。なお、その他の構成は上記実施例と同様に構成するものとする。
【００５３】
図１２は、１つのシャッタ１２０１において２つのスリット１２０２，１２０３を上下方向に並設した実施例を示している。上記図１の実施例に示すように、スリット３５が１つの場合は、表３に示すように、鍵のストロークを５段階にしか分割することができないのに対し、この実施例では、２つのスリット１２０２，１２０３によりストロークをさらに細分化することができる。すなわち、鍵の動作をより詳細に検出することができる。また、当然のことながら、この実施例でもレスト状態では光路を遮るように構成してもよい。その他の構成は上記実施例と同様である。
【００５４】
また、この図１２に示す実施例等にあっては、鍵の押し下げ速度を検出する場合、変化状態が同じ２点の時間を検出する方が、変化状態が異なる２点の時間を検出するよりも、鍵毎のばらつきが少なくなって、検出精度が増す。例えば図１２において、鍵を押し下げた場合、ａ点では「開通から遮断」に変化し、ｂ点では「遮断から開通」に変化する。ｃ点では、「開通から遮断」に変化し、ｄ点では「遮断から開通」に変化する。したがって、ａ点からｃ点までの時間、あるいは、ｂ点からｄ点までの時間を検出すると、精度が増すこととなる。これは、鍵毎に、光検出部のビームの光量、ビームの径、シャッタの傾き、光路の傾き等が異なるため、変化状態が同じ２点の時間を検出する方が、変化状態が異なる２点の時間を検出するよりも、鍵毎のばらつきが少なくなり、精度が増すからである。
【００５５】
【００５６】
【００５７】
なお、本発明に係る鍵センサは各種アコースティツクピアノ（例えば、ハンマーシャンクの回動を阻止する手段を設けるとともに楽音を電子的に発生する電子音源を設けるようにした消音機能付きのピアノ等）、自動ピアノ、その他の鍵盤楽器について適用することができることはもちろんである。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、シャッタの取付位置の精度、部品精度を緩和させることができる。測定精度を維持したままシャッタ等の取付作業を容易に行うことができる。また、鍵の動きを細かく検出することもできる。さらに、シャッタの設計の自由度を高めることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る鍵センサのシャッタ部分を示すその正面図である。
【図２】本発明の一実施例に係るシャッタが光検出部の光路を断続させるときの状態を示した図である。
【図３】本発明の一実施例に係るシャッタが光検出部の光路を断続させるときの状態を示した図である。
【図４】本発明の一実施例に係るシャッタが光検出部の光路を断続させるときの状態を示した図である。
【図５】本発明の一実施例に係るシャッタが光検出部の光路を断続させるときの状態を示した図である。
【図６】本発明の一実施例に係るシャッタが光検出部の光路を断続させるときの状態を示した図である。
【図７】本発明の一実施例に係る光検出部を示す底面図である。
【図８】図７のＡ部の拡大図である。
【図９】本発明の一実施例に係る鍵の動きと光検出部の出力信号との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の他の実施例に係る鍵センサのシャッタ部分を示す正面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施例に係る鍵センサのシャッタ部分を示す正面図である。
【図１２】本発明の別の実施例に係る鍵センサのシャッタ部分を示す正面図である。
【図１３】従来公知の鍵センサのシャッタと光路との関係を示す正面図である。
【図１４】従来のピアノの鍵センサユニットを示す正面図である。
【図１５】従来の鍵センサを示す分解斜視図である。
【図１６】従来の鍵センサのシャッタ部分を示す正面図である。
【図１７】従来の別の例に係る鍵センサを示す正面図である。
【図１８】従来のさらに別の例に係る鍵センサを示す分解斜視図である。
【図１９】図１８の鍵センサのシャッタ部分を示す正面図である。
【符号の説明】
７…鍵、２７…鍵センサ、２９…シャッタ、３１，３３…光検出部、３５…スリット
【産業上の利用分野】
本発明は鍵センサに関し、シャッタの所定の部位が複数の光路の各状態を開通から遮断に、あるいは遮断から開通に変化させることを検出するものであって、光路の状態を変化させるシャッタの所定の部位を直線に形成することにより、鍵へのシャッタの取付を容易にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
鍵センサはピアノ等の鍵の操作状態を検出するものである。鍵センサとしては、従来より、図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すような構成のものが知られている。この鍵センサは、鍵下面に垂下されたシャッタ８１と、このシャッタ８１が横切る光路８２を有するフォトインタラプタとを有している。シャッタ８１には光路８２を開通することができる窓（スリット）８３が形成されている。光路８２に対するシャッタ８１の高さ位置で、フォトインタラプタをＯＮ−ＯＦＦ−ＯＮする。このＯＮ−ＯＦＦ信号に基づいて鍵の動きを検出することとなる。
【０００３】
ところが、このような構成の鍵センサでは、図１３の（Ｂ）、（Ｃ）に示す状態においては光路８２が共に遮断された状態であって、フォトインタラプタの出力だけでは、鍵がどちらの状態にあるのかを判断することができない。そこで、図１４〜図１９に示すような構成の鍵センサが提案されている。
【０００４】
このような鍵センサとして実開平１−１１５７９７号公報に開示されたものが知られている。図１４に示すように、鍵１０７は筬中１０３に上下に揺動自在に支持され、鍵センサ１２７は、鍵１０７の下方に画成された偏平な空間１１１に配設されている。
【０００５】
鍵センサ１２７は、鍵１０７の下面に垂下したシャッタ１２９と、一対の発光素子および受光素子からなるフォトインタラプタ１３１，１３３とを有している。図１５に示すように、シャッタ１２９はフォトインタラプタ１３１，１３３の光路に出没する。すなわち、シャッタ１２９には、図１６に示すように、一対のスリット（窓）１３５，１３７が段違いに形成され、これらのスリット１３５，１３７に対応してフォトインタラプタ１３１，１３３が並設されている。フォトインタラプタ１３１，１３３の各光路をスリット１３５，１３７がそれぞれ通過可能に構成されている。
【０００６】
この鍵センサでは、鍵１０７が下降すると、シャッタ１２９も下降して各スリット１３５，１３７がそれぞれフォトインタラプタ１３１，１３３の光路を横切ることとなる。フォトインタラプタ１３１，１３３は、シャッタ１２９が光路を遮断するとＯＮ信号を、スリット１３５，１３７が光路を開通するとＯＦＦ信号を出力する。非押鍵状態（離鍵時）では、フォトインタラプタ１３１，１３３の光路はともに遮断されており、フォトインタラプタ１３１，１３３はともにＯＮ信号を出力する（表１の最上段）。また、鍵１０７を押しきった状態では、フォトインタラプタ１３１の光路は開通されフォトインタラプタ１３３の光路は遮断されており、フォトインタラプタ１３１はＯＦＦ信号を出力しフォトインタラプタ１３３はＯＮ信号を出力する（表１の最下段）。演奏者によって鍵１０７が押し下げられると、鍵１０７の位置はレスト位置（非押鍵状態の鍵の位置）、第１位置（スリット１３７の下縁に対応する位置）、第２位置（スリット１３５の下縁に対応する位置）、第３位置（スリット１３７の上縁に対応する位置）、最終位置（鍵を押し下げきった時の位置）へと順に変化する。すると、鍵１０７を押し下げるにしたがい、フォトインタラプタ１３１，１３３は、下記の表１に示すような異なる４種類の信号を順次出力する。
【０００７】
【表１】
これらの出力信号の組合せに基づいてコントローラは、鍵１０７がどの位置にあるのか、各位置間を動くに要した時間を演算し、鍵１０７の動き方向、その速度、そのタッチ等を検出する。
【０００９】
また、この他にも米国特許４，３５１，２２１号明細書に開示された鍵センサが知られている（図１７参照）。この鍵センサ１５０では、シャッタ１５２の形状が上記シャッタ１２９とは異なっている。シャッタ１５２には、２個の切欠１５３，１５４が形成されている。切欠１５３，１５４の位置に対応して、フォトインタラプタ１５５，１５６が並設されている。シャッタ１５２は、フォトインタラプタ１５５，１５６の光路に出没自在に設けられている。
【００１０】
さらに、鍵センサとしては、特開平２−５９７９９号公報に開示されるものを（図１８、図１９）、本出願人は提案している。この鍵センサ２００のシャッタ２０２の形状は上記シャッタ１２９、１５２のそれとは異なっている。シャッタ２０２には、スリット２０３と切欠２０４が形成されている。スリット２０３は、略Ｌ字形状で、その左部２０３Ａ、右部２０３Ｂに対応して、フォトインタラプタ２０５，２０６が並設されている。シャッタ２０２はフォトインタラプタ２０５，２０６の光路に出没自在である。非押鍵状態および鍵を押し切った状態では、フォトインタラプタ２０５，２０６の光路はともに開通されており、フォトインタラプタ２０５，２０６はともにＯＦＦ信号を出力する（表２の最上段および最下段）。演奏者によって鍵が押し下げられると、鍵の位置はレスト位置、第１位置（シャッタ２０２の下縁の左部２０２Ａに対応する位置）、第２位置（シャッタ２０２の下縁の右部２０２Ｂに対応する位置）、第３位置（スリット２０３の左部２０３Ａの下縁に対応する位置）、第４位置（スリット２０３の右部２０３Ｂの下縁に対応する位置）、最終位置へと順に変化する。すると、鍵を押し下げるにしたがい、フォトインタラプタ２０５，２０６は表２に示す信号を順次出力する。
【００１１】
【表２】
これらの出力信号の組合せに基づいてコントローラは、鍵２０１の位置、各位置間を動くに要した時間を演算し、鍵の動き方向、速度、タッチ等を検出する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のようなシャッタを含む鍵センサにあっては、シャッタ、フォトインタラプタの取付作業を厳密にしてその取付精度を高めないと、その測定の精度を低下させ易いという課題があった。
【００１４】
すなわち、上記鍵センサ１２７では、フォトインタラプタ１３１，１３３の各光路をスリット１３５，１３７がそれぞれ通過するように配設しなければならない。このため、鍵１０７へのシャッタ１２９の取付位置精度、ケースへのフォトインタラプタ１３１，１３３の取付位置精度をそれぞれ高めないと、各フォトインタラプタ１３１，１３３の光路に対し各スリット１３５，１３７が対応しなくなる。この結果、鍵センサ１２７は鍵の動きの方向等を正確に検出することができない。
【００１５】
また、上記鍵センサ１５０についても、同様に、フォトインタラプタ１５５，１５６の光路を切欠１５３，１５４がそれぞれ通過するように構成しなければならない。このため、シャッタ１５２、フォトインタラプタ１５５，１５６の取付位置の精度を高める必要がある。
【００１６】
また、上記鍵センサ２００にあっては、前後のフォトインタラプタ２０５，２０６の間に出力の混信が生じ易い。すなわち、このシャッタ２０２の下端には、切欠２０４により階段部が形成されている。この階段部の位置が、フォトインタラプタ２０５，２０６の光路に対する所定の取付位置より図２０にて左右方向にずれると、シャッタ２０２の下縁の左部２０２Ａあるいはシャッタ２０２の下縁の右部２０２Ｂがフォトインタラプタ２０５，２０６の双方の光路を同時に通過してしまうことがある。例えばシャッタの取付位置が正規の取付位置よりも図２０における右方向にずれると、フォトインタラプタ２０５，２０６は、上記表２の第１位置のとき、ＯＮ信号を双方が出力してしまう。このため、鍵２０１へのシャッタ２０２の取付作業、および、ケース２０８へのフォトインタラプタ２０５，２０６の取付作業を正確に行い、これらの取付位置を高精度に保持しなければならない。また、シャッタ等の部品の精度を高めておく必要がある。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、その測定精度を維持しつつ、部品精度を緩和することができるとともに、シャッタの取付作業を容易にする鍵センサを提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明は、鍵の長手方向に沿って延在するようにその下面に垂下された板状のシャッタと、光路を各々有し、各光路が上記シャッタの長手方向に並設された複数の光検出部とを備え、上記鍵に連動する上記シャッタの動きに応じて上記シャッタの所定の部位が上記各光路の状態を開通から遮断に、または遮断から開通に変化させることを検出する鍵センサにおいて、上記光路の状態を変化させる上記シャッタの所定の部位を直線に形成した鍵センサである。
【００１９】
請求項２に記載した発明は、請求項１記載の鍵センサにおいて、上記シャッタは上記複数の光路に対して共通に１または複数のスリットを有し、上記光路の状態を変化させる上記シャッタの所定の部位は、上記シャッタの下縁、上記スリットの下縁あるいは上記スリットの上縁である鍵センサである。
【００２０】
請求項３に記載した発明は、請求項２記載の鍵センサにおいて、各光路に対応するシャッタの下縁とスリットの下縁との間の上下方向の距離が異なる鍵センサである。
【００２１】
【００２２】
【作用】
本発明に係る鍵センサにあっては、鍵の長手方向に沿って複数の光検出部が並設される。これらの光検出部は、例えばその配列方向に交差する方向に光路をそれぞれ有している。各光路は、鍵に垂下されたシャッタの複数のスイッチ部により、鍵の動きに伴い遮断され、または、開放される。
【００２３】
このシャッタのスイッチ部としては、シャッタの縁部または各光路を開放する１または複数のスリットの縁部により構成することもできる。そして、複数のスイッチ部、すなわちスリットの上端縁、下端縁、および／または、シャッタの下縁は、これらを含む平面にあって略一直線上に、例えば１本の直線上に配設されている。
【００２４】
このため、鍵へのシャッタの取付位置が所望の位置より例えば鍵の長手方向にずれても、各光検出部の光路からシャッタの下縁までの距離の差、および／または、各光検出部の光路からスリットの下端縁までの距離の差、または、各光検出部の光路からスリットの上端縁までの距離の差は、それぞれ一定、不変である。この結果、シャッタがずれて取り付けられても、各光検出部は所期通りの信号を出力する。すなわち、複数の光検出部の出力間に混信が生じない。したがって、シャッタの取付位置の精度、部品精度が緩和され、その取付が容易になる。
【００２５】
【実施例】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１〜図９は本発明に係る鍵センサの一実施例を示している。
【００２６】
図２〜図６において、１はピアノの棚板を示しており、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、バランスキーピン５の軸心５Ａと鍵７の下面７Ａとの交点５Ｂを中心に回動自在に支持されている。鍵７の下方には鍵駆動ユニット（図示略）が配設されている。鍵駆動ユニットは、ソレノイド等を用いて鍵７を上記交点５Ｂを中心に自動的に回動させる構成である。
【００２７】
また、鍵７の下方で筬中３と第１筬前９との間の棚板１の上方には、偏平な空間１１が画成されており、この空間１１に鍵センサ２７が配設されている。この鍵センサ２７は鍵７の回動を検出してコントロールユニット（図外）に検出信号を出力するものである。なお、１０は第２筬前を示している。
【００２８】
鍵センサ２７にあっては、略矩形で板状のシャッタ２９が鍵７の下面に固着され下方に向かって突出している。このシャッタ２９は、一対の光検出部３１，３３の各光路に対して出没自在に設けられている。すなわち、シャッタ２９は鍵７の下面に垂下されているとともに、光検出部３１，３３はこのシャッタ２９の下方において並設されている。
【００２９】
図１に示すように、シャッタ２９の下縁２９Ｂは図中右下がりに傾斜した直線で構成されている。このシャッタ２９の中心部には、略矩形のスリット（窓）３５が１個形成されている。このスリット３５は、シャッタ２９の上縁２９Ａに対して図中右下がりに傾斜した上端縁３５Ａおよび下端縁３５Ｂを有して構成されている。この場合、上縁２９Ａに対しての上端縁３５Ａ、下端縁３５Ｂの傾斜の角度は異なり、上端縁３５Ａの傾斜角よりも下端縁３５Ｂのそれがわずかに小さい。そして、スリット３５の下端縁３５Ｂよりシャッタ２９の下縁２９Ｂの方がその傾斜が緩やかである。すなわち、シャッタの下縁２９Ｂからスリットの下端縁３５Ｂまでの距離において、右部２９Ｃの方が左部２９Ｄより短く形成してある。これは、鍵７が上記交点５Ｂを中心に回動し、右部２９Ｃと左部２９Ｄの回動半径が異なるので右部２９Ｃと左部２９Ｄの回動速度が異なるため、これを補償するするために、回動中心の交点５Ｂに近い方を短くして光検出部３３の光路が右部２９Ｃを通過するのに要する時間と光検出部３１の光路が左部２９Ｄを通過するのに要する時間を一致させるようにしたものである。上端縁３５Ａの傾斜角３５Ａよりも下端縁３５Ｂのそれがわずかに小さいのも同様の理由である。
【００３０】
【００３１】
上記一対の光検出部３１，３３は、ケース３９に配設されている。これらの光検出部３１，３３は、図１に示すように、鍵７の長手方向（＝シャッタの長手方向）に沿って所定間隔離れて並設されている。また、これらの光検出部３１，３３は、上下（＝シャッタの短手方向）にずれて段違いに形成されている。すなわち、一方の光検出部３１の光路をスリット３５の左側部分が通過するように、他方の光検出部３３の光路をスリット３５の右側部分が通過可能に構成されている。各光検出部３１，３３は、発光素子、光ファイバ、受光素子により構成されている。
【００３２】
詳しくは、図７、図８に示すように、鍵配列方向に延びて設けられたケース３９には、シャッタ２９が遊挿される矩形の開口（スリット）３９Ａがシャッタ２９に対応して複数形成されている。これらの開口３９Ａを挟んでその両側には発光側プリズム５１，５２と、受光側プリズム５３，５４とが対向して配設されている。５５は光路の径をしぼるための各プリズム５１〜５４の対向面に取り付けられたレンズである。５６は発光側プリズム５１，５２に対してその一端部が対向して配設された光ファイバである。５７は受光側プリズム５３，５４に対向して配設された光ファイバである。これらの光ファイバ５６，５７の他端部はそれぞれ発光素子、受光素子に接続されている。
【００３３】
すなわち、各光検出部３１，３３は、発光素子からの光を光ファイバ５６で導きこの光ファイバ５６の一端部で発光させ、プリズム５１，５２、レンズ５５、プリズム５３，５４を介して光ファイバ５７の一端部でその光を受光し、受光素子に伝達する。したがって、これらの光検出部３１，３３にあっては、上記開口３９Ａの両側に、光ファイバ５６，５７の端部同士が露出している。これらの光ファイバ５６，５７の端部間に光路が形成されている。このようにケース３９には発光素子、受光素子を設けていないため、フォトインタラプタを各鍵の下方に設けた従来のセンサに比較して、ケースをより薄型化、軽量化することができる。
【００３４】
さらに、上記光ファイバ５６，５７は、各鍵および各センサに対応して複数本設けており、これらの光ファイバ５６，５７について発光側、受光側においてマトリクス状に構成することにより、発光素子、受光素子の各素子数を減らすことができる。つまり、電子楽器の押鍵検出システムで採用されている時分割マルチプレクスと同じ方法を光を用いて行うことにより、素子数を減らすことができる。
【００３５】
以上の構成に係る鍵センサにあっては、押鍵操作により鍵７が下降すると、シャッタ２９も下降してスリット３５が光検出部３１，３３の光路を横切ることとなる。この結果、光検出部３１，３３は、その光路がシャッタ２９によって遮断されると、例えばＯＮ信号を、光路が開放され光が受光素子に到達するとＯＦＦ信号を出力する。
【００３６】
そして、初期状態から最終状態の鍵７の動きに従って、これらの光検出部３１，３３はシャッタ２９の形状に基づいて、下記の表３に示すような異なる４種類の信号を出力する。
【００３７】
【表３】
この表３および図２〜図６を用いて、鍵センサ２７の信号出力状態を説明する。図２は表３の鍵がレスト位置から第１位置までにある状態（初期状態）を示し、シャッタ２９は上限位置にあって、各光検出部３１，３３の光路は遮断されていない。このとき、各光検出部３１，３３はＯＦＦ信号をそれぞれ出力する。
【００３９】
そして、図３は表３の鍵が第１位置から第２位置までにある状態を示し、シャッタ２９は光検出部３１の光路を遮断し、光検出部３３の光路を遮断せず開通させている。このとき、光検出部３１はＯＮ信号を、光検出部３３はＯＦＦ信号をそれぞれ出力する。
【００４０】
そして、図４は表３の鍵が第２位置から第３位置までにある状態を示し、シャッタ２９は光検出部３１，３３の光路を遮断する。このとき、各光検出部３１，３３はＯＮ信号を共に出力する。
【００４１】
そして、図５は表３の鍵が第３位置から第４位置までにある状態を示し、シャッタ２９は光検出部３１の光路を開放し、光検出部３３の光路を遮断する。このとき、光検出部３１はＯＦＦ信号を、光検出部３３はＯＮ信号をそれぞれ出力する。
【００４２】
そして、図６は表３の鍵が第４位置から最終位置（第２筬前１０の上面に鍵７の下面が当接した時の位置）までにある状態を示し、シャッタ２９は光検出部３１，３３の光路を開放する。このとき、各光検出部３１，３３はＯＦＦ信号を共に出力する。
【００４３】
このとき、押鍵状態において光検出部３１，３３の各光路の状態が、図２の状態から図３の状態に変化した瞬間（離鍵時においては図３の状態から図２の状態に変化した瞬間）の鍵の位置が第１位置であり、押鍵時において図３の状態から図４の状態に変化した瞬間（離鍵時においては図４の状態から図３の状態に変化した瞬間）の鍵の位置が第２位置であり、押鍵時において図４の状態から図５の状態に変化した瞬間（離鍵時においては図５の状態から図４の状態に変化した瞬間）の鍵の位置が第３位置であり、押鍵時において図５の状態から図６の状態に変化した瞬間（離鍵時においては図６の状態から図５の状態に変化した瞬間）の鍵の位置が第４位置である。
【００４４】
これらの表３に示した出力信号にあっては、シャッタ２９の下縁２９Ｂ、スリット３５の上端縁３５Ａ、下端縁３５Ｂは一直線上に配設されているため、すなわち階段状の段差が形成されていないので、光検出部３１，３３からの出力に混信が生じない。すなわち、シャッタ２９の取付位置が、光検出部３１，３３の光路に対する所定の位置より左右方向にずれても（シャッタ２９が鍵長手方向にずれて取り付けられても）、各光路からこれらのスイッチ部分である下縁２９Ｂ、下端縁３５Ｂ、上端縁３５Ａまでの各距離の差は同じで不変である。例えば上記表３の第１位置のとき、シャッタ２９が光検出部３１の光路のみを遮断する。このため、鍵７へのシャッタ２９の取付精度、および、ケース３９への光検出部３１，３３の取付精度を緩和しても、光検出部３１，３３の出力の間に混信を生じさせることがない。鍵センサ２７の測定精度を維持したまま、部品精度、その取付精度を緩和することができる。
【００４５】
再言すると、鍵７の下面７Ａへのシャッタ２９の取付が所望の位置より鍵７の長手方向にずれても、光検出部３１，３３の各光路からシャッタ２９の下縁２９Ｂまでの距離の差、光検出部３１，３３の各光路からシャッタ２９のスリット３５の下端縁３５Ｂまでの距離の差、および、光検出部３１，３３の各光路からシャッタ２９のスリット３５の上端縁３５Ａまでの距離の差は、それぞれ一定、不変である。例えば光検出部３１に対するスイッチ部分（２９Ｂ）の位置が光路から２ｍｍだけ高くなると、同時に光検出部３２に対するそれ（２９Ｂ）の位置も光路から２ｍｍだけ高くなるからである。この結果、シャッタ２９の取付位置が多少ずれても、光検出部３１，３３は、常にシャッタ２９に形成したスリット３５に基づいて４種類の信号を出力する。すなわち、光検出部３１，３３の各出力の間に混信が生じない。したがって、鍵の下面７Ａへのシャッタ２９の取付作業が容易となる。
【００４６】
そして、これらの出力信号の組合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（押鍵時間）を演算することによって、鍵７の動き方向、その速度、そのタッチ等を検出し、あるいは検出されたこれらのデータから発音タイミング等を推定するものである。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、判断することができる。また、これにより、検出されたタッチ等のデータおよびこれらデータに基づき推定された発音タイミング等のデータを電子音源に供給することにより、楽音を電子的に発生することができる。また、検出されたタッチ等のデータおよびこれらデータに基づき推定された発音タイミング等のデータを各データの発生タイミングを示す時間データとともにメモリ等の記憶手段に記憶し、これらのデータを時間データに基づき読み出して前述した鍵駆動ユニットに供給することにより、自動演奏することが可能になる。
【００４７】
図９はこの実施例における鍵センサを用いた場合の鍵の動き（キーストローク）と光検出部の出力との関係の一例を示している。例えば電子的に制御された発音手段（図外）により、この鍵の動きに対応して適切なタイミングで発音をなすことができる。鍵は、初期状態（レスト位置）から、第１位置Ｋ１（アガキ＝２．０ｍｍ）〜第２位置Ｋ２（アガキ＝３．８ｍｍ）〜第３位置Ｋ３（アガキ＝５．６ｍｍｍｍ）〜第４位置Ｋ４（アガキ＝７．４ｍｍ）〜最終位置（アガキ＝１０．１ｍｍ）をとって上下に往復動する。光検出部３１，３３の各光路を形成する光ビームＭ０，Ｍ１は、シャッタ２９により第１〜第４位置において通光、遮光の状態が変わり、図示のように、ＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。
【００４８】
この鍵センサを用いた鍵盤における発音タイミングは、以下のようにして決定される。すなわち、Ｋ１〜Ｋ２，Ｋ２〜Ｋ３，Ｋ３〜Ｋ４の各区間について鍵が通過するのに要する時間を計測することにより、各区間の速度を順次求める。求めた各区間の速度に基づいて、鍵がその速度で押し下げられた場合のそれぞれの打弦タイミングを順次推定する。そして、推定された各区間毎の打弦タイミングのなかで、一番早く打弦するものを発音タイミングとする。例えば、鍵が最初にゆっくりと押され、その後早く押された場合は、Ｋ３〜Ｋ４の区間の鍵速度に基づいた発音タイミングで発音を行うこととなる。また、鍵が最初は早く押され、その後、ゆっくりと押された場合では、Ｋ１〜Ｋ２の区間の鍵速度に基づいた発音タイミングの制御が行われる。このようにすると、その鍵操作に忠実なタイミングで発音を制御することができる。
【００４９】
また、上述した図１〜図９においては、スリット３５の上端縁３５Ａにおける光検出部３１，３３の光路の状態の変化を検出するようにはしていないが、変化を検出するようにしてもよいことはもちろんである。これにより、より細かく鍵の状態を検出することができる。
【００５０】
また、上記実施例にあっては、鍵センサのシャッタ２９にスリット３５を形成していたが、本発明は要するに光路の状態を変化させるシャッタの部位を直線化すればよいものであるから、他の実施例としてスリットを有しないシャッタについても本発明を適用することができる。すなわち、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、スリットを形成していないシャッタ１００１，１００２により各光路を断続可能に構成することもできる。この場合のスイッチ部分は、シャッタ１００１の下縁１００１Ａ、シャッタ１００２の下縁１００２Ａによりそれぞれ構成されることとなる。また、その他の構成は上記実施例と同じとする。
【００５１】
また、本発明は要するに光路の状態を変化させるシャッタの部位を階段状に形成しなければよいものであるから、本発明に係る鍵センサについての別の実施例として図１０の（Ｂ）および（Ｃ）に示すシャッタ１００２，１００３が考えられる。この実施例は、各シャッタ１００２，１００３の下縁１００２Ａ，１００３Ａを直線ではなく、変曲点を有しない大きな曲率の曲線で形成している。このように構成しても上記実施例と同様に取付誤差をほとんどなくすことができる。また、シャッタ１００３に形成したスリット１００３Ｂについてもその上縁、下縁を同様になだらかに湾曲した曲線で構成してもよい。また、その他の構成は上記実施例と同じとする。
【００５２】
図１１には本発明のさらに他の実施例を示している。上記図１に示す実施例では鍵が押し下げられていないレスト状態（図２）にあってはシャッタが各光路を遮ることがない。表３に示すように、鍵を押し下げることによってシャッタが光路を遮るように構成してある。この実施例は、図１１に示すように、レスト状態においてシャッタ１１０１が光路を遮り（Ａ）、鍵を押し下げるとスリット１１０２により光路を開通する（Ｂ）構成である。この結果、上記表３に示すＯＮ／ＯＦＦ信号の状態を、表３とは逆に設定することができる。なお、その他の構成は上記実施例と同様に構成するものとする。
【００５３】
図１２は、１つのシャッタ１２０１において２つのスリット１２０２，１２０３を上下方向に並設した実施例を示している。上記図１の実施例に示すように、スリット３５が１つの場合は、表３に示すように、鍵のストロークを５段階にしか分割することができないのに対し、この実施例では、２つのスリット１２０２，１２０３によりストロークをさらに細分化することができる。すなわち、鍵の動作をより詳細に検出することができる。また、当然のことながら、この実施例でもレスト状態では光路を遮るように構成してもよい。その他の構成は上記実施例と同様である。
【００５４】
また、この図１２に示す実施例等にあっては、鍵の押し下げ速度を検出する場合、変化状態が同じ２点の時間を検出する方が、変化状態が異なる２点の時間を検出するよりも、鍵毎のばらつきが少なくなって、検出精度が増す。例えば図１２において、鍵を押し下げた場合、ａ点では「開通から遮断」に変化し、ｂ点では「遮断から開通」に変化する。ｃ点では、「開通から遮断」に変化し、ｄ点では「遮断から開通」に変化する。したがって、ａ点からｃ点までの時間、あるいは、ｂ点からｄ点までの時間を検出すると、精度が増すこととなる。これは、鍵毎に、光検出部のビームの光量、ビームの径、シャッタの傾き、光路の傾き等が異なるため、変化状態が同じ２点の時間を検出する方が、変化状態が異なる２点の時間を検出するよりも、鍵毎のばらつきが少なくなり、精度が増すからである。
【００５５】
【００５６】
【００５７】
なお、本発明に係る鍵センサは各種アコースティツクピアノ（例えば、ハンマーシャンクの回動を阻止する手段を設けるとともに楽音を電子的に発生する電子音源を設けるようにした消音機能付きのピアノ等）、自動ピアノ、その他の鍵盤楽器について適用することができることはもちろんである。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、シャッタの取付位置の精度、部品精度を緩和させることができる。測定精度を維持したままシャッタ等の取付作業を容易に行うことができる。また、鍵の動きを細かく検出することもできる。さらに、シャッタの設計の自由度を高めることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る鍵センサのシャッタ部分を示すその正面図である。
【図２】本発明の一実施例に係るシャッタが光検出部の光路を断続させるときの状態を示した図である。
【図３】本発明の一実施例に係るシャッタが光検出部の光路を断続させるときの状態を示した図である。
【図４】本発明の一実施例に係るシャッタが光検出部の光路を断続させるときの状態を示した図である。
【図５】本発明の一実施例に係るシャッタが光検出部の光路を断続させるときの状態を示した図である。
【図６】本発明の一実施例に係るシャッタが光検出部の光路を断続させるときの状態を示した図である。
【図７】本発明の一実施例に係る光検出部を示す底面図である。
【図８】図７のＡ部の拡大図である。
【図９】本発明の一実施例に係る鍵の動きと光検出部の出力信号との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の他の実施例に係る鍵センサのシャッタ部分を示す正面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施例に係る鍵センサのシャッタ部分を示す正面図である。
【図１２】本発明の別の実施例に係る鍵センサのシャッタ部分を示す正面図である。
【図１３】従来公知の鍵センサのシャッタと光路との関係を示す正面図である。
【図１４】従来のピアノの鍵センサユニットを示す正面図である。
【図１５】従来の鍵センサを示す分解斜視図である。
【図１６】従来の鍵センサのシャッタ部分を示す正面図である。
【図１７】従来の別の例に係る鍵センサを示す正面図である。
【図１８】従来のさらに別の例に係る鍵センサを示す分解斜視図である。
【図１９】図１８の鍵センサのシャッタ部分を示す正面図である。
【符号の説明】
７…鍵、２７…鍵センサ、２９…シャッタ、３１，３３…光検出部、３５…スリット
Claims (3)
- 鍵の長手方向に沿って延在するようにその下面に垂下された板状のシャッタと、光路を各々有し、各光路が上記シャッタの長手方向に並設された複数の光検出部とを備え、
上記鍵に連動する上記シャッタの動きに応じて上記シャッタの所定の部位が上記各光路の状態を開通から遮断に、または遮断から開通に変化させることを検出する鍵センサにおいて、
上記光路の状態を変化させる上記シャッタの所定の部位を直線に形成したことを特徴とする鍵センサ。 - 請求項１記載の鍵センサにおいて、上記シャッタは上記複数の光路に対して共通に１または複数のスリットを有し、上記光路の状態を変化させる上記シャッタの所定の部位は、上記シャッタの下縁、上記スリットの下縁あるいは上記スリットの上縁であることを特徴とする鍵センサ。
- 請求項２記載の鍵センサにおいて、各光路に対応するシャッタの下縁とスリットの下縁との間の上下方向の距離が異なることを特徴とする鍵センサ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18404394A JP3555117B2 (ja) | 1993-08-20 | 1994-07-12 | 鍵センサ |
| US08/292,092 US5641925A (en) | 1993-08-20 | 1994-08-17 | High resolution key sensor incorporated in keyboard musical instrument |
| EP94112991A EP0639824B1 (en) | 1993-08-20 | 1994-08-19 | High resolution key sensor incorporated in keyboard musical instrument |
| KR1019940020521A KR0155185B1 (ko) | 1993-08-20 | 1994-08-19 | 건반악기용 키 센서 |
| DE69429139T DE69429139T2 (de) | 1993-08-20 | 1994-08-19 | Tastenfühler mit hoher Auflösung eingebaut in einem Tastenmusikinstrument |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-228302 | 1993-08-20 | ||
| JP22830293 | 1993-08-20 | ||
| JP18404394A JP3555117B2 (ja) | 1993-08-20 | 1994-07-12 | 鍵センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07110682A JPH07110682A (ja) | 1995-04-25 |
| JP3555117B2 true JP3555117B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=26502249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18404394A Expired - Fee Related JP3555117B2 (ja) | 1993-08-20 | 1994-07-12 | 鍵センサ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5641925A (ja) |
| EP (1) | EP0639824B1 (ja) |
| JP (1) | JP3555117B2 (ja) |
| KR (1) | KR0155185B1 (ja) |
| DE (1) | DE69429139T2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3684610B2 (ja) * | 1994-08-01 | 2005-08-17 | ヤマハ株式会社 | 鍵盤情報出力装置 |
| JP3887968B2 (ja) * | 1998-09-18 | 2007-02-28 | ヤマハ株式会社 | 鍵盤楽器および鍵速度判定装置 |
| JP3521826B2 (ja) * | 2000-01-06 | 2004-04-26 | ヤマハ株式会社 | 鍵センサのシャッタ部材取付治具および鍵センサ取付方法 |
| US6586666B2 (en) * | 2000-11-29 | 2003-07-01 | Yamaha Corporation | Electronic musical instrument |
| JP4221896B2 (ja) * | 2000-11-30 | 2009-02-12 | ヤマハ株式会社 | 光ファイバーセンサ |
| JP4822782B2 (ja) * | 2005-09-15 | 2011-11-24 | 株式会社河合楽器製作所 | 鍵盤楽器のタッチ検出装置 |
| JP5209287B2 (ja) * | 2007-12-13 | 2013-06-12 | ローランド株式会社 | 電子楽器の操作位置検出装置 |
| US8785758B2 (en) * | 2010-09-01 | 2014-07-22 | Inmusic Brands, Inc. | Electronic hi-hat cymbal controller |
| US8519252B2 (en) * | 2011-03-16 | 2013-08-27 | Waleed Sami Haddad | Optoelectronic pickup for musical instruments |
| US9047851B2 (en) | 2012-09-19 | 2015-06-02 | Light4Sound | Optoelectronic pickup for musical instruments |
| FI20135575L (fi) * | 2013-05-28 | 2014-11-29 | Aalto Korkeakoulusäätiö | Tekniikoita musiikkiesityksen parametrien analysoimiseksi |
| US20150013525A1 (en) * | 2013-07-09 | 2015-01-15 | Miselu Inc. | Music User Interface Sensor |
| US20150122112A1 (en) * | 2013-11-03 | 2015-05-07 | Miselu Inc. | Sensing key press activation |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4351221A (en) * | 1979-06-15 | 1982-09-28 | Teledyne Industries, Incorporated | Player piano recording system |
| US4307648A (en) * | 1980-10-14 | 1981-12-29 | Stahnke Wayne L | Method and apparatus for measuring the dynamics of a piano performance |
| US4736662A (en) * | 1984-06-19 | 1988-04-12 | Nippon Gakki Seizo Kabushiki Kaisha | Optical sensor for sensing displacement speed or displacement of a moveable element in musical instrument |
| US4786263A (en) * | 1987-10-01 | 1988-11-22 | Outboard Marine Corporation | Marine propulsion device power tilt and trim mechanism |
| US4913026A (en) * | 1988-01-29 | 1990-04-03 | Yamaha Corporation | Automatic player piano with touch strength estimator |
| JPH0816838B2 (ja) * | 1988-08-03 | 1996-02-21 | 株式会社河合楽器製作所 | ピアノ自動演奏装置用センサ |
| JPH0752343B2 (ja) * | 1988-08-25 | 1995-06-05 | ヤマハ株式会社 | 押鍵検出装置 |
| US5001339A (en) * | 1989-03-27 | 1991-03-19 | Gulbransen, Inc. | Opto-electronic sensing method and device for an acoustic piano |
-
1994
- 1994-07-12 JP JP18404394A patent/JP3555117B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-08-17 US US08/292,092 patent/US5641925A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-08-19 DE DE69429139T patent/DE69429139T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-08-19 EP EP94112991A patent/EP0639824B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-08-19 KR KR1019940020521A patent/KR0155185B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69429139D1 (de) | 2002-01-03 |
| EP0639824A3 (en) | 1997-10-22 |
| KR950006682A (ko) | 1995-03-21 |
| EP0639824A2 (en) | 1995-02-22 |
| KR0155185B1 (ko) | 1998-12-15 |
| DE69429139T2 (de) | 2002-07-18 |
| JPH07110682A (ja) | 1995-04-25 |
| EP0639824B1 (en) | 2001-11-21 |
| US5641925A (en) | 1997-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4736662A (en) | Optical sensor for sensing displacement speed or displacement of a moveable element in musical instrument | |
| KR100435211B1 (ko) | 악음을 정확히 발생시키는 키보드 악기와 해머의 물리량을정확히 나타내는 출력신호를 변화시키는 해머 센서 | |
| JP3555117B2 (ja) | 鍵センサ | |
| EP1686560B1 (en) | Speed detecting apparatus for keybord musical instrument | |
| JP3051966B2 (ja) | 自動演奏型楽器用記録システム | |
| KR100907592B1 (ko) | 가동부를 모니터링하기 위한 광학 변환기 시스템, 광학변조기, 및 이를 사용하는 악기 | |
| EP2051237B1 (en) | Upright piano | |
| JPH0234037B2 (ja) | ||
| KR100200563B1 (ko) | 위치 변환기 | |
| EP1587059B1 (en) | Keyboard musical instrument having sensor unit exactly located by means of plural locators | |
| JPH0368999A (ja) | 自動演奏ピアノの打鍵状態検出装置 | |
| JPH06149234A (ja) | 鍵盤楽器のハンマー動作検出装置 | |
| JPH0741038Y2 (ja) | 鍵盤センサ | |
| JPH09244658A (ja) | 電子楽器の鍵盤装置 | |
| JP2585802Y2 (ja) | 鍵盤センサ | |
| JPH0410631Y2 (ja) | ||
| JP3785729B2 (ja) | ハンマセンサの位置測定装置 | |
| JPH066399Y2 (ja) | 自動ピアノの演奏情報センサー | |
| JPH0968981A (ja) | 楽音入力装置 | |
| JP3538871B2 (ja) | 鍵盤情報センサ | |
| JPH0572594B2 (ja) | ||
| JPH0997076A (ja) | 電子楽器の鍵盤装置 | |
| JP2746138B2 (ja) | 鍵盤装置 | |
| JPS6224318Y2 (ja) | ||
| JPS61112189A (ja) | 自動ピアノ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20031226 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040122 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040322 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040419 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040502 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090521 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100521 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110521 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130521 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140521 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |