JP4089107B2

JP4089107B2 - Speed detection device and keyboard instrument

Info

Publication number: JP4089107B2
Application number: JP30588399A
Authority: JP
Inventors: 祐二藤原; 保彦大場; 智行浦
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JP2001125561A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鍵盤楽器におけるハンマ機構などの移動速度を検出する速度検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピアノの演奏においては、演奏者が鍵を押下すると、これに連動してダンパが弦から離れるとともにハンマが回転し、打弦が行われる。また、離鍵が行われるとダンパが弦に接して消音が行われる。このように楽音は、押鍵→打弦→離鍵→消音という一連の動作によって発生されるのが通常である。
このため、自動演奏を行う自動ピアノにおいては、上記一連の動作に基づいて演奏情報を生成して記録し、再生時には読み出された演奏情報に基づいて鍵あるいはペダルの動作を制御することが行われる。
この場合の鍵あるいはペダルの制御においては、演奏情報に基づいて、一方においてアクチュエータであるソレノイドを励磁して鍵を駆動し、これに応じてハンマが回転して打弦を行い、他方においてソレノイドを励磁してペダルを駆動し、伸音（サスティニング）、弱音（ソフテヌート）あるいは消音（ミューティング）が行われることとなる。
【０００３】
また、このような自動ピアノ等の鍵盤楽器においては、鍵等の動きをセンサで検知し、これを演奏データとして記録したり、これを電子音源に供給して楽音を電子的に発生することが行われている。
従来の自動ピアノにおいては、例えば、光センサなどのセンサを各鍵の下側に配置し、このセンサで鍵の下面に取り付けたシャッタの動作のタイミングおよび動作速度を検出するキーセンサ方式が採用されている。
しかしながら、鍵の操作とハンマの動作とは必ずしも一致しないため、上記キーセンサ方式では、連打などの特殊な打鍵を行った場合に発音のタイミングがずれたり楽音の強弱が不正確になったりするという問題があった。たとえば、鍵を小刻みに動かして連打する場合には、打鍵ストロークが短いためアコースティックピアノではさほど大きな楽音は発生しないが、鍵の動作速度が速いためキーセンサ方式ではその速度に応じた大きな楽音を発生してしまうことがある。
【０００４】
そこで、ハンマの動作を検出するハンマセンサを設けるようにしたものがあった。
ここで、上述した自動ピアノ（アップライト型）におけるハンマの打弦タイミング及び速度の検出について説明する。
図１に従来のハンマの打弦タイミング及び速度の検出説明図を示す。
ハンマ４４の打弦タイミングおよび速度は、次のようにしてハンマ検出部７０により検出される。
ハンマ４４が弦Ｓに近づくとハンマシャンク４３に取り付けたシャッタ７１がハンマ検出部７０内に挿入され、図１に一点鎖線で示すように、シャッタ７１の先端縁が光センサ７７の光軸Ｐを横切ることとなる。
【０００５】
この結果、光センサ７７の受光部が遮光され、その遮光タイミングがコントローラによって検出される。そのときのハンマ４４およびハンマシャンク４３の位置を図１においてＨ２で示す。
その後、ハンマシャンク４３がさらに回動し、図１に二点鎖線で示すように、シャッタ７１の窓７１ａが光センサ７７の光軸Ｐを横切る。
この結果、光センサ７７の受光部が再び受光状態になる。この受光タイミングがコントローラによって検出される。そのときのハンマ４４およびハンマシャンク４３の位置をＨ３で示す。
以上のようにして、コントローラにおいては、光センサ７７の遮光タイミングおよび受光タイミングが検出される。そして、位置Ｈ２における遮光タイミングおよび位置Ｈ３における受光タイミングとして出力するとともに、位置Ｈ２から位置Ｈ３に至るまでの時間から打弦速度を算出している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図２はハンマシャンク４３が弦Ｓに向けて回動した時の光センサ７７の受光量と、シャッタ７１の各位置との関係を示す。上記のような遮光タイミングおよび受光タイミングを検出する場合、光センサ７７の受光量が所定のしきい値（図中一点鎖線で示す）と等しくなった時点で受光および遮光タイミングを検出している。ここで、しきい値は、光センサが予め設計した値の発光量を有していることを前提に設定されている。従って、図中実線で示す設計値通りの発光量を光センサ７７が発光している場合には、設定されたしきい値により求められる遮光および受光タイミングは、光センサ７７の光軸ＰがＨ２およびＨ３を通過したタイミングとほぼ一致する。
【０００７】
しかしながら、光センサ７７の発光量が設計値よりも小さくなった場合には、当然受光量（図中破線で示す）が低下することになる。従って、上述したしきい値を用いて遮光および受光タイミングを検出すると、遮光タイミングについてはＨ２よりも早いタイミングＨ２’で検出されてしまい、受光タイミングについてはＨ３よりも遅いタイミングＨ３’で検出されてしまう。つまり、Ｈ２〜Ｈ３間の時間が実際よりも長く検出されてしまうことになる。ここで、押鍵によるハンマシャンク４３の動作では、実際のＨ２〜Ｈ３間の時間も微少なものであるため、このタイミングの検出誤差は大きく影響することになる。このように検出誤差を含んだ時間を用いてハンマシャンク４３の回動速度を算出すると、その算出結果が実際の回動速度とは大きく異なってしまうことになる。
【０００８】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、ハンマ機構などの移動体の移動速度をより正確に検出することが可能な速度検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の速度検出装置は、移動体と、前記移動体に設けられ、１または複数のスリットを有し、前記スリット部分以外を遮光部、前記スリット部分を光透過部とするシャッタ部材と、発光素子と受光素子とを有し、前記発光素子と前記受光素子とは、前記移動体の移動時に前記発光素子と前記受光素子との間を通過する前記遮光部および前記光透過部によって、前記発光素子からの発光に対する前記受光素子による受光量が変化するように対向配置された光センサと、前記受光素子の受光量が、予め定められたしきい値以上から前記しきい値以下に変化する時刻である仮遮光開始時刻、および前記受光素子の受光量が、前記しきい値以下から前記しきい値以上に変化する時刻である仮受光開始時刻に対して、補正演算処理を施すことにより遮光開始時刻および受光開始時刻を検知する時刻検知手段と、前記時刻検知手段により検知された遮光開始時刻と、この後に検知された遮光開始時刻または受光開始時刻との間の区間時間、または、前記時刻検知手段により検知された受光開始時刻と、この後に検知された遮光開始時刻との間の区間時間に基づいて、前記移動体の移動速度を検出する速度検出手段と、前記シャッタ部材の先端の遮光部が前記発光素子からの発光を遮光することによって前記時刻検知手段が最初に遮光開始時刻を検知する前の前記受光素子の受光量に基づいて、前記補正演算処理の内容を設定する設定手段とを具備することを特徴としている。
【００１５】
また、請求項２に記載の鍵盤楽器は、前記請求項１に記載の速度検出装置と、鍵と、前記鍵の動作に応じて前記移動体を回動して移動することにより、対応する弦を打撃させるハンマ機構と、前記鍵の移動速度を検出する鍵速度検出手段と、前記時刻検知手段により検知された遮光開始時刻と、この後に検知された遮光開始時刻または受光開始時刻との間の区間時間、または、前記時刻検知手段により検知された受光開始時刻と、この後に検知された遮光開始時刻との間の区間時間であって、前記速度検出手段による移動速度の検出に用いられる区間時間よりも長い区間時間に基づいて、前記移動体の移動速度を検出する第２の速度検出手段と、前記速度検出手段および前記第２の速度検出手段のいずれかが検出した移動速度を前記移動体の移動速度として選択する速度選択手段とを具備し、前記速度選択手段は、前記鍵速度検出手段により検出された速度が所定値よりも大きい場合には前記第２の速度検出手段により検出された移動速度を選択し、それ以外の場合には前記速度検出手段により検出された移動速度を選択することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項３に記載の鍵盤楽器は、請求項２に記載の鍵盤楽器において、前記速度検出手段による移動速度の検出に用いられる区間時間の終了時刻と、前記第２の速度検出手段による速度検出に用いられる区間時間の終了時刻とが同じであることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
Ａ．第１実施形態
Ａ−１．構成
まず、図３は本発明の第１実施形態に係る速度検出装置を備えたアップライトピアノの１つの鍵の動作に応じて駆動されるアクション機構付近を示す側断面図である。同図に示すアクション機構は、鍵１０と、この鍵１０の動作により駆動されるウイペン２３と、ウイペン２３の動作により駆動されるジャック２６により駆動されて弦Ｓを打撃するハンマアセンブリ４０と、ウイペン２３の動作により駆動される弦Ｓを押さえるダンパアセンブリ５０とを備えている。そして、押鍵により鍵１０の後端部（図３において右端部）が上昇し、そこに固定されたキャプスタン１２がウイペン２３を押し上げるようになっている。
【００１９】
図３において、符号１６はアクション機構の骨組みとなる固定されたセンタレールを示す。センターレール１６の下端部には、各鍵１０について１個ずつウイペンフレンジ２２が固定されている。ウイペンフレンジ２２の下端部には、板状のウイペン２３の一端部がピン２２ａによって回動自在に支持されている。ウイペン２３は長手方向をアップライトピアノの前後方向に向けて延在させられており、その他端部の下面にはウイペンヒール２４が固定されている。ウイペンヒール２４の下面は、キャプスタン１２に支持されている。
【００２０】
また、ウイペン２３には、上方へ向けて突出するジャックフレンジ２５が固定され、ジャックフレンジ２５の上端部には、ほぼＬ字状をなすジャック２６の屈曲部が回動自在に支持されている。ジャック２６は、斜め上方に向けて延在するジャック大２６ａと、このジャック大２６ａにほぼ直交するジャック小２６ｂとから構成されている。ジャック２６は、ウイペン２３に取り付けたジャックスプリング２７によりジャック小２６ｂが押し上げられることにより、図中時計方向に付勢されている。ウイペン２３には、ジャック２６の他、バックチェック３８、ブライドルワイヤ３９ａ、ブライドルテープ３９ｂが取り付けられて、これらによりウイペンアセンブリが構成されている。
【００２１】
一方、センターレール１６には、ブラケット３１を介して鍵１０が並設された鍵盤の全長にわたって延在するレギュレーティングレール３２が固定されいてる。レギュレーティングレール３２には、スクリュー３３により上下方向の位置が調整可能とされたレギュレーティングボタン３４が取り付けられている。
【００２２】
符号４１は、ハンマアセンブリ４０の基部を構成するバットを示す。バット４１は、センターレール１６に固定されたバットフレンジ４２にセンターピン４２ａを介して回転自在に取り付けられている。バット４１には、斜め上方へ向けて延在するハンマシャンク４３が固定され、ハンマシャンク４３の上端部にはハンマ４４が固定されている。また、バット４１には、ハンマシャンク４３とほぼ直交する方向にキャッチャシャンク４５が固定され、キャッチャシャンク４５の先端部にはキャッチャ４６が固定されている。また、バット４１の右上端部には、これを反時計方向へ付勢するバットスプリング４７が取り付けられている。さらに、バット４１の下面には、バットアンダーフェルト４１ａとこれを覆うバットアンダースキン４１ｂとが取り付けられ、バットアンダースキン４１ｂにはジャック大２６ａの上端面が当接している。
【００２３】
符号３６は固定されたハンマレールを示す。ハンマレール３６は、鍵盤の全長にわたって延在し、その側面には、ハンマパッド３７が取り付けられている。そして、ハンマアセンブリ４０は、バットスプリング４７の付勢力により、ハンマシャンク４３をハンマパッド３７に当接させた初期位置に保持されている。また、ウイペン２３の自由端には、初期位置へ回動復帰するハンマアセンブリ４０のキャッチャ４６を弾性的に受け止めるバックチェック３８が固定されている。さらに、バックチェック３８の隣には、ブライドルワイヤ３９ａが取り付けられ、ブライドルワイヤ３９ａの上端部とキャッチャ４６とはブライドルテープ３９ｂによって連結されている。ブライドルテープ３９ｂは、ハンマアセンブリ４０の回動復帰をウイペン２３の回動復帰に追従させることにより、ハンマアセンブリ４０の跳ね返りに起因する弦Ｓの二度打ちを防止するためのものである。
【００２４】
また、センターレール１６には、ダンパフレンジ５１が取り付けられ、ダンパフレンジ５１には長手方向を上下方向へ向けたダンパレバー５２が回動自在に支持され、ダンパレバー５２の上端部には、ダンパワイヤ５３を介してダンパ５４が取り付けられている。ダンパ５４は、ダンパワイヤ５３にネジ５４ａによって固定されたホルダ５４ｂと、ホルダ５４ｂに固定された制振部５４ｃとを有している。ダンパレバー５２は、ダンパフレンジ５１に固定されたダンパレバースプリング５５によって時計方向に付勢され、これにより、通常はダンパ５４の制振部５４ｃが弦Ｓを押さえて他の弦Ｓが打弦されたときの共振を防止している。一方、押鍵によりウイペン２３が時計方向へ回動すると、ウイペン２３に取り付けたダンパスプーン５６がダンパレバー５２をダンパレバースプリング５５の付勢力に抗して反時計方向へ回転させ、ダンパ５４を弦Ｓから離間させる。その後、ハンマ４４が弦Ｓを打撃して打弦音が発生する。
【００２５】
以上はアップライトピアノにおける一般的な構成であるが、本実施形態では、上記構成に加えて消音機構６０を備えている。消音機構６０は、このピアノの左右方向（図の紙面垂直方向）に延在する回動自在になされた軸６３を有しており、この軸６３の外周面にストッパ６６が固定された構造となっている。ストッパ６６は、フェルトなどのクッション材６６ａと、合成皮革などのパット６６ｂとから構成されている。この構成の下、図示せぬ操作機構を操作することにより、軸６３を回転させることができるようになっている。これにより、使用者はストッパ６６がほぼ水平となる通常演奏時の位置（図中実線で示す）と、ストッパ６６がほぼ垂直となる消音演奏時の位置（図中２点差線で示す）とを選択することができる。ここで、２点差線で示す消音演奏時の位置にストッパ６６が配置された場合には、ハンマ４４が弦Ｓを打弦する前に、キャッチャ４６がストッパ６６に衝突し、ハンマ４４による打弦が阻止されるようになっている（図中２点差線で示すハンマ４４等は、衝突時の位置を示す）。一方、通常演奏時の位置にストッパ６６が配置された場合には、ストッパ６６はキャッチャ４６の動きを妨げず、通常のピアノと同様にハンマ４４によって弦Ｓが打撃されることになる。なお、押鍵を検知するキーセンサおよび電子音源等を設け、消音演奏時には演奏者による押鍵を検知し、この押鍵内容に応じて電子音源が電子的に楽音を発生させるようにしてもよい。
【００２６】
さらに、本実施形態では、上記消音機構６０に加え、ハンマアセンブリ４０の動作を検出するハンマ検出部１７０を備えている。このハンマ検出部１７０について図４および図５を参照しながら説明する。図４に示すように、ハンマ検出部１７０は、ハンマシャンク４３に取り付けられたシャッタ１７１と、ハンマセンサユニット１１０とを備えている。
【００２７】
シャッタ１７１はＬ字状の光を遮蔽する部材であり、その先端側には２つのスリット１７１ａ，１７１ｂがハンマシャンク４３の回動方向に沿って離間して形成されている。図４および図５に示すように、ハンマセンサユニット１１０は、ブラケット９０により固定支持される断面コ字状のケーシング７６を有しており、図４に示すように、このケーシング７６のハンマシャンク４３と対向する面には、各ハンマシャンク４３に取り付けられたシャッタ７１に対応してスリット７６ａが設けられている。ハンマアセンブリ４０の回動時には、このスリット７６ａを対応するシャッタ７１が通過させられるようになっている。ケーシング７６のハンマシャンク４３と反対側の面には、光センサ１７７が取り付けられている。光センサ１７７はスリット７６ａを挟んで配置される発光素子と受光素子とを有しており、発光素子が発光した光の受光素子による受光状態を検出することができるようになっている。ここで、ハンマアセンブリ４０が回動すると、発光素子の発する光がシャッタ７１によって遮られることになる。このような受光素子の検出結果が後述する速度検出部に送出され、後述するようにハンマアセンブリ４０の打弦速度が検出されるようになっている。なお、図において、符号Ｐは光センサ１７７の光軸を示す。
【００２８】
本実施形態では、上記ハンマセンサユニット１１０の光センサ７７の検出結果に基づいてハンマアセンブリ４０の打弦速度の検出を行っており、このような打弦速度検出を行う構成について図６を参照しながら説明する。
【００２９】
図６に示すように、この速度検出システム（速度検出手段）は、上述したハンマセンサユニット１１０と、消音有無検知部１２１と、速度検出部１２０とを備えている。消音有無検知部１２１は、上述した消音機構６０が消音演奏状態であるか、通常演奏状態であるかを検知するものである。このような消音有無検知部１２１としては、ストッパ６６の位置を直接検出するセンサを用いるようにしてもよいし、軸６３を回転させる操作機構の操作状態を検知して消音演奏であるか通常演奏であるかを検知するものであってもよい。
【００３０】
速度検出部１２０は、ハンマセンサユニット１１０の光センサ１７７の受光結果と消音有無検知部１２１からの消音であるか否かの情報に基づいて、ハンマアセンブリ４０の打弦速度の検出を行うものである。以下、この打弦速度の検出方法について説明する。
【００３１】
ここで、図７はハンマアセンブリ４０が弦Ｓに向けて回動した場合における光軸Ｐを通過するシャッタ７１の位置と、光センサ７７の受光素子の出力電圧との関係を示す。なお、図７において、実線は光センサ１７７の発光素子の発光量が設計値である場合の受光素子の出力電圧を示し、破線は発光素子の発光量が設計値より小さい場合の受光素子の出力電圧を示す。
【００３２】
速度検出部１２０では、光センサ１７７の出力電圧に基づいて、シャッタ７１におけるエッジＨ１〜Ｈ４がそれぞれ光軸Ｐを通過する４つの時間Ｈt１〜Ｈt４を検出する。ここで、時間Ｈt１〜Ｈt４の検出方法は、以下の通りである。
【００３３】
ハンマアセンブリ４０が弦Ｓに向けて回動すると、光センサ１７７に図示のような出力電圧が得られる。すなわち、まずシャッタ７１の先端部とスリット１７１ａの先端までの部分（遮光部）により遮光されて出力（受光量）が減少する。そして、スリット（光透過部）１７１ａが近づくに連れて出力が増加する。この後、スリット１７１ａとスリット１７１ｂの間の部分（遮光部）に近づくに連れて出力電圧が減少する。そして、スリット（光透過部）１７１ｂが近づくに連れて出力電圧が増加するといった出力電圧が得られる。
【００３４】
ところで、通常、光センサ１７７の発光素子の発光量は設計値であると考えられる。従って、上述した時間Ｈt１〜Ｈt４検出の際には、設計値の発光量がなされていると仮定し、しきい値SVを設定しておく。そして、最初に出力電圧がしきい値SVに低下した時点でＨt１として検出し、その後出力電圧が再度しきい値SVに増加した時点をＨt２として検出する。さらに、再度出力電圧がしきい値SVに低下した時点でＨt３として検出し、この後さらに出力電圧がしきい値SVに増加した時点をＨt４として検出する。これにより、シャッタ１７１のＨ１〜Ｈ４がそれぞれ光軸Ｐを通過した時間Ｈt１〜Ｈt４を検出することができる。言い換えれば、設計値通りの発光量の場合に時間Ｈt１〜Ｈt４を正確に検出することができるようなしきい値が予め求められ、この値がしきい値SVとして設定される。
【００３５】
そして、上述したように求めた時間Ｈt１〜Ｈt４を用いて打弦速度を算出する。本実施形態では、速度検出部１２０は、消音有無検知部１２１からの消音演奏であるか通常演奏であるかに応じて、打弦速度の算出方法を分けている。
【００３６】
まず、通常演奏時には、上記のように求めた時間Ｈt２、Ｈt４を用いて以下の演算により打弦速度Ｖを算出する。
Ｖ＝（Ｈt４−Ｈt２）／Ｌ_2-4 ……（１）
ここで、Ｌ_2-4はシャッタ７１のＨ２〜Ｈ４までの距離であり、予め計測された距離Ｌ_2-4が上記演算に用いられる。
【００３７】
一方、消音演奏時には、上記のように求めた時間Ｈt１、Ｈt３を用いた次の式により打弦速度Ｖが算出される。
Ｖ＝（Ｈt３−Ｈt１）／Ｌ_1-3 ……（２）
ここで、Ｌ_1-3はシャッタ７１のＨ１〜Ｈ３の距離であり、予め計測された距離Ｌ_1-3が上記演算に用いられる。なお、Ｌ_1-2、Ｌ_2-3、Ｌ_3-4が等距離であるならば、上記（１）、（２）式において、便宜上Ｌ_2-4、Ｌ_1-3の除算を省略してもよい。
【００３８】
すなわち、本実施形態では、通常演奏時の打弦速度計測地点を消音演奏時よりも弦Ｓ側（時間的には遅らせている）に設定している。これは、消音演奏時には上述したようにストッパ６６（図３参照）によりハンマアセンブリ４０の回動が打弦前に阻止されることになる。従って、通常演奏時と同じ地点（Ｈ２〜Ｈ４）で打弦速度を検出するためには、キャッチャ４６とストッパ６６の衝突前、つまりハンマアセンブリ４０の回動阻止前にシャッタ７１のＨ４が光軸Ｐを通過しなくてはならない。つまり、ハンマアセンブリ４０が弦Ｓを打撃する位置よりも若干手前の位置でＨ４が光軸Ｐを通過するようなシャッタ７１を用いなくてはならない。一方、打弦速度を算出する場合、可能な限り打弦直前のハンマアセンブリ４０の回動速度を検出することが望ましい。従って、上記のようにハンマアセンブリ４０が弦Ｓを打撃する位置よりも若干手前の位置でＨ４が光軸Ｐを通過するようなシャッタ７１を用いると、通常演奏時には、打弦よりも若干手前の地点でハンマアセンブリ４０の回動速度を検出してしまい、検出した速度と打弦速度とに若干のずれが生じてしまうおそれがある。この点を考慮し、本実施形態では、通常演奏時の打弦速度計測地点を消音演奏時よりも弦Ｓ側に設定することにより、上記のような問題を解消している。
【００３９】
次に、通常演奏時にはＨ２〜Ｈ４（遮光から受光にかわるエッジ同士）、消音演奏時にはＨ１〜Ｈ３（受光から遮光にかわるエッジ同士）といったようにシャッタ７１の同一エッジを光軸Ｐが通過するタイミングを用いて打弦速度を算出することによる効果について、逆エッジ（例えば、Ｈ１〜Ｈ２）で打弦速度を検出する場合と比較して説明する。
【００４０】
上述したように時間Ｈt１〜Ｈt４を検出するためのしきい値SVは、光センサ１７７の発光素子の発光量が設計値であることを前提として設定されている。しかしながら、実際には発光素子の発光量は各光センサ１７７毎に異なっていたり、また経時変化等により発光量が減少してしまうことがある。
【００４１】
このように発光量が減少してしまった場合（図７中破線で示す）、受光素子の受光量も全般的に減少し、しきい値SVを用いて光軸Ｐが各Ｈ１〜Ｈ４を通過する時間Ｈt１’〜Ｈt４’をそれぞれ検出すると、次のようになる。受光から遮光にかわるエッジの検出タイミングである時間Ｈt１’Ｈt３’は実際にＨ１、Ｈ３が光軸Ｐを通過する時間時間Ｈt１、Ｈt３よりも早く検出され、遮光から受光にかわるエッジの検出タイミングであるＨt２’Ｈt４’は実際にＨ２、Ｈ４が光軸Ｐを通過する時間よりも遅く検出されてしまう。
【００４２】
このように光センサ１７７の発光量が何らかの理由で設計値よりも小さい場合には、誤差を含んだ時間Ｈt１’〜Ｈt４’が検出されてしまうことになる。このとき、打弦速度演算として逆エッジ、例えば光軸ＰがＨ１からＨ２に達するまでの時間（Ｈt２’−Ｈt１’）は、時間Ｈt２’が実際より遅く検出され、時間Ｈt１’が実際よりも早く検出されるため、実際の時間（Ｈt２−Ｈt１）よりも長くなる。ここで、ハンマアセンブリ４０の回動による時間（Ｈt２−Ｈt１）も微少な時間であるため、時間（Ｈt２’−Ｈt１’）を用いて算出される打弦速度には、大きな誤差が含まれてしまうことになる。
【００４３】
もちろん、本実施形態においても、光センサ１７７の発光量が減少すると、上記と同様に誤った時間Ｈt１’〜Ｈt４’が検出される。しかしながら、本実施形態では、上述したように打弦速度の算出の際には、シャッタ７１の同一エッジの通過タイミング（Ｈ１〜Ｈ３やＨ２〜Ｈ４）を用いて打弦速度の算出している。つまり、誤差を含んだ時間Ｈt１’〜Ｈt４’を検出してはいるものの、打弦速度の算出の際には、実際の時間よりもはやく検出されてしまう時間同士（Ｈt１’、Ｈt３’）、および実際の時間よりも遅く検出されてしまう時間同士（Ｈt２’、Ｈt４’）を用いている。従って、個々の検出時間Ｈt１’〜Ｈt４’には誤差が含まれているものの、打弦速度算出に用いられる区間時間（Ｈt３’−Ｈt１’）、区間時間（Ｈt４’−Ｈt２’）は、それぞれ実際の区間時間（Ｈt３−Ｈt１）、区間時間（Ｈt４−Ｈt２）とほとんど変わらなくなる。従って、より正確な打弦速度の算出を行うことができる。
【００４４】
Ａ−２．動作
次に、上記構成のアップライトピアノのハンマアセンブリ４０の打弦速度検出時動作について説明する。
【００４５】
まず、通常演奏を行う場合には、ストッパ６６がほぼ水平、つまりハンマアセンブリ４０回動時のキャッチャ４６の移動範囲から待避した位置に配置される（図３参照）。
【００４６】
この状態で鍵１０が押下されると、ウイペン２３はキャプスタン１２によって突き上げられ、ピン２２ａを中心として反時計方向に回動する。これによりジャック大２６ａがバット４１を突き上げてハンマアセンブリ４０を時計方向へ回動させ、ハンマ４４が押鍵された鍵１０に対応する弦Ｓを打撃する。この打撃操作時において、ジャック２６は、その回動途中にジャック小２６ｂがレギュレーティングボタン３４に当接することによりそれ以上の時計方向への回動が阻まれる。一方、ウイペン２３は回動を継続しているため、ジャック２６はレギュレーティングボタン３４を支点としてウイペン２３に対して反時計方向へ相対的に回動し、これによりジャック大２６ａの上端面がバット４１の下面から図中左方向へ逃げ、バット４１との非当接位置に移動する。そして、ハンマ４４による打弦後のハンマアセンブリ４０の回動復帰の動作は、キャッチャ４６がバックチェック３８に当接することにより一時的に停止され、その間にジャック２６は、鍵１０の復帰動作に伴うウイペン２３の回動復帰に連動し、ジャック大２６ａの上端部は再びバット４１の下部に入り込み、次の打弦動作を可能にする。
【００４７】
また、押鍵によりウイペン２３が時計方向へ回動すると、ウイペン２３に取り付けたダンパスプーン５６がダンパレバー５２をダンパ５４の付勢力に抗して反時計方向に回転させ、鍵１０に対応するダンパ５４を弦Ｓから離間させる。その後、ハンマ４４が弦Ｓを打撃して打弦音が発生する。
【００４８】
このようにハンマアセンブリ４０の回動により弦Ｓが打撃されるまでに、上記ハンマセンサユニット１１０や速度検出部１２０（図６参照）によりハンマシャンク４３に取り付けられたシャッタ７１の各エッジＨ１〜Ｈ４が光軸Ｐを通過する時間が検出され、速度検出部１２０により打弦速度の算出が行われる。ここで、消音有無検知部１２１により通常演奏モードであることが検知されており、速度検出部１２０は、上記（１）式を用いて打弦速度Ｖを算出する。
【００４９】
次に、消音演奏時の動作について説明する。消音演奏を行う場合には、図示せぬ操作機構を操作され、軸６３が回動させられる（図３参照）。これにより、ストッパ６６はキャッチャ４６の移動範囲の位置（図３中２点差線で示す）に配置される。
【００５０】
この状態で押鍵が行われると、ウイペン２３はキャプスタン１２によって突き上げられ、ピン２２ａを中心として反時計回りに回動する。これにより、ジャック大２６ａがバット４１を突き上げてハンマアセンブリ４０を時計方向へ回転させる。次に、ジャック小２６ｂがレギュレーティングボタン３４に当接することにより、ジャック大２６ａの上端面がバット４１の下面から図３中左方向へ逃げる。その間、ハンマアセンブリ４０は慣性力で回動を続けるが、ハンマ４４が弦Ｓに当たる手前でキャッチャ４６がストッパ６６に当接し、反時計回りの方向へ跳ね返される。その後のハンマアセンブリ４０等の復帰動作は通常演奏の場合と同じである。また、ダンパ５４の動作についても通常演奏時の場合と同様である。
【００５１】
このようにハンマアセンブリ４０の回動によりキャッチャ４６がストッパ６６に衝突するまでに、上記ハンマセンサユニット１１０や速度検出部１２０（図６参照）によりハンマシャンク４３に取り付けられたシャッタ７１の各エッジＨ１〜Ｈ３が光軸Ｐを通過する時間が検出され、速度検出部１２０により打弦速度の算出が行われる。ここで、消音有無検知部１２１により通常演奏モードであることが検知されており、速度検出部１２０は、上記（２）式を用いて打弦速度Ｖを算出する。
【００５２】
本実施形態では、上述したように通常演奏時の打弦速度計測地点を消音演奏時よりも弦Ｓ側に設定しているので、通常演奏時および消音演奏時の両者の打弦速度の検出が可能であると共に、通常演奏時の打弦速度をより打弦ポイントに近い位置で検出することができ、より正確な打弦速度の検出が可能となる。
【００５３】
また、上述したようにシャッタ７１の同一エッジの通過タイミング（Ｈ１〜Ｈ３やＨ２〜Ｈ４）を用いて打弦速度の算出しているので、光センサ１７７の発光素子の発光量が設計値と変化した場合にも、打弦速度の検出誤差を低減することが可能である。
【００５４】
Ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係る速度検出装置を備えたアップライトピアノについて説明する。第２実施形態に係る速度検出装置では、第１実施形態と打弦速度を検出する方法が異なる以外の構成（図３、図６等参照）等は同様であるため、以下、速度検出部１２０（図６参照）による速度検出方法について図８を参照しながら説明する。
【００５５】
第２実施形態では、通常演奏時には、シャッタ７１のエッジＨ３、Ｈ４が光軸Ｐを通過する時間Ｈt３、Ｈt４を用いた次式により打弦速度Ｖを算出している。
Ｖ＝（Ｈt４−Ｈt３）／Ｌ_3-4
ここで、Ｌ_3-4は、Ｈ３〜Ｈ４までの距離である。
【００５６】
一方、消音演奏時には、シャッタ７１のエッジＨ１、Ｈ２が光軸Ｐを通過する時間Ｈt１、Ｈt２を用いた次式により打弦速度Ｖを算出している。
Ｖ＝（Ｈt３−Ｈt２）／Ｌ_2-3ここで、Ｌ_2-3は、Ｈ２〜Ｈ３の距離である。第２実施形態において、通常演奏時の打弦速度計測地点を消音演奏時よりも弦Ｓ側に設定しているのは、上記第１実施形態と同様の理由である。しかしながら、第２実施形態においては、いわゆる逆エッジの検出時間を用いて打弦速度の算出を行っている。このため、上記第１実施形態で説明した各エッジＨ１〜Ｈ４の検出時間の誤差が問題となるが、以下のような手法により、各エッジＨ１〜Ｈ４が光軸Ｐを通過する時間を検出することにより、より正確な時間Ｈt１〜Ｈt４の検出を可能としている。
【００５７】
上記第１実施形態では、予め設定した１つのしきい値SVを用いて時間Ｈt１〜Ｈt４を検出するようにしていたが、第２実施形態では、複数（以下の説明においては、２つとする）のしきい値が予め設定されており、光センサ１７７の発光素子の発光量に応じていずれかのしきい値を選択して時間Ｈt１〜Ｈt４を検出している。
【００５８】
まず、１つめのしきい値SV1は、上記第１実施形態と同様に光センサ１７７の発光素子の発光量が設計値である場合に、正確な時間Ｈt１〜Ｈt４が求められるような値である。一方、もう１つのしきい値SV2は、光センサ１７７の発光素子の発光量が減少（図８中破線で示す）した場合に、正確な時間Ｈt１〜Ｈt４が求められるような値となっている。
【００５９】
そして、速度検出部１２０は、ハンマアセンブリ４０が回動する前やシャッタ７１のエッジＨ１に達する前の光センサ１７７の最大出力電圧Ｖmaxの値に応じてしきい値SV1もしくはしきい値SV2を選択する。例えば、発光量が設計値である場合の最大出力電圧Ｖmax1と、光センサ１７７の出力電圧が図８中破線で示すような発光量の場合の最大出力電圧Ｖmax2との中間出力電圧Ｖmax1-2よりも出力電圧Ｖmaxが大きければしきい値SV1を選択し、中間出力電圧Ｖmax1-2よりも出力電圧Ｖmaxが小さければしきい値SV2を選択するようにすればよい。
【００６０】
このようにすれば、光センサ１７７の発光量が減少した場合にも、より正確な時間Ｈt１〜Ｈt４を検出することが可能となり、上記のように逆エッジの検出時間を用いた場合にも、算出される打弦速度の誤差を低減することができる。
【００６１】
なお、上記第２実施形態では、２つのしきい値を設定するようにしていたが、予め多くのしきい値を設定するようにすれば、より精度の高いエッジの通過時間検出を行うことが可能となり、より正確に打弦速度を算出することができる。
【００６２】
また、上述した第２実施形態では、複数のしきい値を設定していたが、上述した第１実施形態のように１つのしきい値で検出した時間Ｈt１’〜Ｈt４’に補正演算を行うことにより、より正確な時間Ｈt１〜Ｈt４を取得するようにしてもよい。この補正演算の手法について図９を参照しながら説明する。
【００６３】
例えば、上述したように光センサ１７７の発光量が減少して各エッジＨ１〜Ｈ４が光軸Ｐを通過する仮の時間として、仮時間Ｈt１’〜Ｈt４’が得られた場合、以下のような補正演算を行って、より正確な時間Ｈt１〜Ｈt４を算出する。
Ｈtｎ＝Ｈtｎ’＋ΔＨtｎ
ここで、ｎはエッジ番号（１〜４）を示す。また、ΔＨtｎは予め光センサ１７７の発光量、つまりハンマアセンブリ４０の回動前等のハンマ検出部１７０の出力電圧Ｖmaxに応じて設定された値であり、速度検出部１２０は出力電圧ＶmaxとΔＨtｎが対応して記憶されたテーブルを有している。上記補正演算を行う場合には、このテーブルを参照し、検出時点での出力電圧Ｖmaxの値に応じてΔＨtｎを決定する。また、予めテーブルに記憶させておく上記ΔＨtｎは、各出力電圧Ｖmax毎に実験的に求めておくようにすればよい。
【００６４】
また、上述した第２実施形態では、消音演奏時には、Ｈ２〜Ｈ３を速度検出のための区間として用いていたが、これに限らず、通常演奏時よりも先の区間であればよく、Ｈ１〜Ｈ２を消音演奏時の速度検出区間として用いるようにしてもよい。
【００６５】
Ｃ．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態に係る速度検出装置を備えたアップライトピアノについて説明する。第３実施形態に係る速度検出装置では、第１実施形態と打弦速度を検出する方法が異なる以外の構成（図３、図６等参照）等は同様であるため、以下、速度検出部１２０（図６参照）による速度検出方法について図１０を参照しながら説明する。なお、以下においては、このアップライトピアノが通常演奏時である場合について説明する。
【００６６】
まず、打弦速度を検出する（ステップＳ３１）。第３実施形態では、次に示す２式により２つの速度Ｖ0、Ｖ1を算出する。
Ｖ0＝（Ｈt４−Ｈt２）／Ｌ_2-4
Ｖ1＝（Ｈt４−Ｈt３）／Ｌ_3-4
ここで、時間Ｈt２〜Ｈt４は上述した第１実施形態と同様に求めたシャッタ７１の各エッジＨ２〜Ｈ４が光軸Ｐを通過する時間を示し、Ｌ_2-4およびＬ_3-4は、それぞれＨ２〜Ｈ４の距離、Ｈ３〜Ｈ４の距離を示す（図７参照）。しかしながら、速度Ｖ1はＨ３〜Ｈ４の検出時間、いわゆる逆エッジの検出時間を用いて打弦速度の算出を行っている。このため、上記第１実施形態で説明した検出時間の誤差が問題となるが、上記第２実施形態と同様に光センサ１７７の発光量に応じて予め設定された複数のしきい値の中からいずれかを選択して時間Ｈt１〜Ｈt４の検出を行う（図８参照）。これにより、検出時間の誤差を低減している。なお、複数のしきい値の中から光センサ１７７の発光量に応じていずれかを選択する方法以外にも、上述した第２実施形態で述べた補正演算を行ってより正確な時間Ｈt１〜Ｈt４を求めるようにしてもよい（図９参照）。
【００６７】
次に、検出速度Ｖ0、Ｖ1に基づいて打弦速度として検出速度Ｖ0、Ｖ1のいずれを採用するかを判別する（ステップＳ３２）。
【００６８】
より詳細には、以下の複数の判断基準に基づいて検出速度Ｖ0、Ｖ1のいずれを採用するかを判別する。
まず、１つの判断基準としては、検出速度Ｖ0しか検出できなかった場合には、検出速度Ｖ0を打弦速度として採用する。
次に、検出速度Ｖ1しか検出できなかった場合には、Ｖ1を採用する。ここで、検出速度Ｖ1しか検出できない場合とは、センサの誤動作等によりエッジＨ２を検出できなかった場合が考えられ、この場合も打弦動作が行われるので、速度Ｖ1を採用する。
次に、検出速度Ｖ0あるいは検出速度Ｖ1の少なくとも一方が予め定めた基準最大検出速度ＶREMAXよりも大きいか否か、すなわち、鍵１０が強打されたか否かを判別する。換言すれば、
Ｖ0＞ＶREFMAX
あるいは、
Ｖ1＞ＶREFMAX
であるかを判別する。
そして、検出速度Ｖ0あるいは検出速度Ｖ1の少なくとも一方が予め定めた基準最大検出速度ＶREFMAXよりも大きい場合には、検出速度Ｖ0を打弦速度として採用する。
続いて、検出速度Ｖ0あるいは検出速度Ｖ1の少なくとも一方が予め定めた基準最小検出速度ＶREFMINよりも小さいか否かを判別する。すなわち、
Ｖ0＜ＶREFMIN
あるいは、
Ｖ1＜ＶREFMIN
であるかを判別する。
そして、検出速度Ｖ0あるいは検出速度Ｖ1の少なくとも一方が予め定めた基準最小検出速度ＶREFMINよりも小さい場合には、鍵１０が弱打された場合であり、この場合、より打弦タイミングに近い位置での検出速度Ｖ1を採用する。
本実施形態では、ＶREFMAX＝ＶREFMINと設定するが、ＶREFMAXおよびＶREFMINとして異なる値を採用してもよい。この場合、Ｖ0あるいはＶ1がＶREFMAX〜ＶREFMINの間であった際には、Ｖ0とＶ1との大小関係等を考慮していずれを採用するかを判断することになる。従って、演算処理負荷の増加を抑制する点を考慮すると、本実施形態のようにＶREFMAX＝ＶREFMINとすることが好ましい。
【００６９】
続いて、検出速度Ｖ0と検出速度Ｖ1との差を求め、当該差が予め定めた基準検出速度差ＶDIFよりも大きいか否かを判別する。すなわち、
｜Ｖ0−Ｖ1｜＞ＶDIF
であるか否かを判別する。
そして、検出速度Ｖ0と検出速度Ｖ1との差が基準検出速度差ＶDIFよりも大きい場合には、検出速度Ｖ1を採用する。
ここで、検出速度Ｖ0と検出速度Ｖ1との差が基準検出速度差ＶDIFよりも大きい場合というのは、非常に軽い力で押鍵を行うことなどにより、ハンマが大きく減速する場合である。従って、この場合にはより打弦に近いタイミングの速度を検出する必要があるため、より打弦タイミングに近い位置での検出速度Ｖ1を採用する。
なお、上述したように検出速度Ｖ0と検出速度Ｖ1との差が基準検出速度差ＶDIFよりも大きい場合には、ハンマが大きく減速していることが分かる。従って、この場合には、検出速度Ｖ0およびＶ1の両者から特開平１０−２７４９８０号公報に記載されている方法により打弦速度を推定するようにしてもよい。また、補正の要否を判断する基準は、上記のようなものに限らない。また、上述した複数の補正要否判断基準の１つを判断基準として採用するようにしてもよいし、複数の判断基準を適宜選択して採用するようにしてもい。
【００７０】
上記のようなステップＳ３２の判別において、Ｈ３〜Ｈ４の区間で算出した検出速度Ｖ1を打弦速度として採用するか、Ｈ２〜Ｈ４の区間で算出した検出速度Ｖ2を採用するかが決定される。このようにして決定された速度Ｖ0またはＶ1を打弦速度として採用する（ステップＳ３３、ステップＳ３４）。
【００７１】
上記説明は、このアップライトピアノが通常演奏時の場合であるが、消音演奏の場合には、上記検出区間よりも手前の検出区間で速度Ｖ0、Ｖ1を検出するようにすればよい。例えば、速度Ｖ0をＨ１〜Ｈ３の区間、速度Ｖ1をＨ２〜Ｈ３の区間で検出するようにすればよい。
【００７２】
第３実施形態では、ハンマアセンブリ４０の回動速度の大小、つまり強打であるか弱打であるかに応じて、打弦速度として採用するハンマアセンブリ４０の速度の検出区間の長さを変更している。強打時には、ハンマアセンブリ４０の回動速度の検出区間を長くすることにより、速度検出の分解能を確保している。ここで、検出区間が長いと検出速度と最終打弦速度との誤差が問題となるが、強打の場合、ハンマアセンブリ４０はほぼ等速で回動すると考えられるため、誤差も微少となる。
一方、鍵１０が弱打された場合には、検出区間の距離が短い検出区間（Ｈ３〜Ｈ４）を用いて打弦速度を検出しているため、最終打弦速度を高精度で算出することができる。
ここで、弱打の場合、いわゆる逆エッジを検出区間としており、光学的なばらつきが生じるという問題があるが、弱打、すなわち、ハンマ速度が低速であるため、光学的なばらつきは小さい。
さらに、弱打の場合は、ハンマが等速で動かない場合があり、また、検出信号の遷移方向が反対の位置を検出区間としても光学的なばらつきは小さく、さらに分解能が落ちるという問題がないため、速度検出区間を短くしている。
また、本実施形態においては、弱打時の検出区間を短くするために、Ｈ３〜Ｈ４の区間（逆エッジの検出区間）を採用しているが、上述したような複数のしきい値を設定する方法や補正演算を行う方法により、逆エッジ区間での検出速度Ｖ1も高精度に検出することを可能としている。従って、より精度の高い打弦速度を検出することができる。
さらに、本実施形態においては、消音演奏であるか否かおよびタッチの強弱によって、検出区間を異ならせるようにしているが、これを全て同一エッジで検出するには、スリット数を増やす必要があり、このようにすると、ハンマの回動当初の速度を検出する、あるいは、検出区間の距離が小さくなり、誤差がでやすくなる。そこで、本実施形態では、一部を逆エッジで検出して補正することにより、このような問題を解消している。
【００７３】
なお、上述した実施形態においては、ハンマアセンブリ４０の回動速度と、予め設定された基準速度とを比較して強打であるか、弱打であるかを判断するようにしていたが、図１１に示すように、鍵１０の押鍵速度を検出するキーセンサ２０５を設け、速度検出部１２０がキーセンサ２０５により検出された押鍵速度Ｖkが基準速度より大きいか否かを判断することにより、強打であるか（Ｖ0を採用するか）、弱打であるか（Ｖ1を採用するか）を決定するようにしてもよい。
【００７４】
Ｄ．変形例
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下のような種々の変形が可能である。
【００７５】
（１）上述した各実施形態においては、消音機構６０がキャッチャ４６を打弦前に受け止めるストッパ６６を有していたが、これに限らず、ハンマシャンク４３やハンマ４４を打弦前に受け止めるストッパを有する構成のものであってもよい。
【００７６】
（２）また、上述した各実施形態では、本発明をアップライトピアノに適用する場合について述べたが、これに限らず、グランドピアノに適用することもできる。また、楽器に限らず、移動体の速度を検出する装置として適用することができる。
【００７７】
（３）また、上述した各実施形態の構成に加えて、速度検出部１２０の検出した速度やキーセンサにより検出された押鍵時間などを用いて、演奏者による演奏内容を演奏データとして記録するようにしてもよい。また、鍵１０を駆動するソレノイド等のアクチュエータを設け、このように記録した演奏データに基づいてアクチュエータを駆動して鍵１０を押下操作するといった自動演奏機能を持たせるようにしてもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ハンマ機構などの移動体の移動速度をより正確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のハンマの打弦速度を検出するためのハンマ速度検出を説明するための図である。
【図２】従来のハンマ速度検出の際の、シャッタ部材と検出状態との関係を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る速度検出装置を備えたアップライトピアノの１つの鍵の動作に応じて駆動されるアクション機構付近を示す側断面図である。
【図４】前記速度検出装置の構成要素であるハンマセンサユニットを示す斜視図である。
【図５】前記速度検出装置付近の構成を示す側断面図である。
【図６】前記速度検出装置における速度検出を行うシステムの構成を示すブロック図である。
【図７】前記速度検出装置による速度検出方法を説明するための図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る速度検出装置による速度検出方法を説明するための図である。
【図９】前記第２実施形態に係る速度検出装置による他の速度検出方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る速度検出装置による速度検出方法を説明するためのフローチャートである。
【図１１】前記第３実施形態に係る速度検出装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０……鍵、４０……ハンマアセンブリ（ハンマ機構）６０……消音機構、１１０……ハンマセンサユニット、１２０……速度検出部、１２１……消音有無検知部、１７１……シャッタ、１７１ａ、１７１ｂ……スリット、１７７……光センサ、２０５……キーセンサ、Ｓ……弦、Ｐ……光軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a speed detection device that detects a moving speed of a hammer mechanism or the like in a keyboard instrument.
[0002]
[Prior art]
In the performance of the piano, when the performer depresses the key, the damper moves away from the string in conjunction with this, and the hammer rotates and the string is struck. When the key is released, the damper touches the string and the sound is muted. As described above, a musical tone is usually generated by a series of operations of key pressing → stringing → key release → mute.
For this reason, in an automatic piano that performs automatic performance, performance information is generated and recorded based on the series of operations described above, and the operation of keys or pedals is controlled based on the read performance information during playback. Is called.
In this case, the key or pedal is controlled based on the performance information by energizing the solenoid, which is an actuator, on one side to drive the key, and the hammer rotates in response to hitting the string. Excitation is applied to drive the pedal, and the sound is extended (sustained), weak (softened), or muted (muted).
[0003]
In addition, in such a keyboard instrument such as an automatic piano, movement of the key or the like is detected by a sensor and recorded as performance data or supplied to an electronic sound source to generate musical sounds electronically. Has been done.
In a conventional automatic piano, for example, a sensor such as an optical sensor is arranged below each key, and a key sensor system is employed that detects the operation timing and operation speed of a shutter attached to the lower surface of the key with this sensor. Yes.
However, since the key operation and the hammer operation do not always match, the above key sensor method may cause the timing of pronunciation to be shifted or the intensity of the musical tone to be inaccurate when special keys such as continuous hitting are performed. was there. For example, when the key is moved in small increments, the keystroke is short and the loud sound is not generated with an acoustic piano. May end up.
[0004]
Therefore, there has been provided a hammer sensor for detecting the operation of the hammer.
Here, the hammering timing and speed detection of the automatic piano (upright type) described above will be described.
FIG. 1 is a diagram for explaining detection of the timing and speed of hitting a conventional hammer.
The hammering timing and speed of the hammer 44 are detected by the hammer detector 70 as follows.
When the hammer 44 approaches the string S, the shutter 71 attached to the hammer shank 43 is inserted into the hammer detection unit 70, and the leading edge of the shutter 71 is aligned with the optical axis P of the optical sensor 77 as shown by a one-dot chain line in FIG. Will be crossed.
[0005]
As a result, the light receiving portion of the optical sensor 77 is shielded, and the light shielding timing is detected by the controller. The positions of the hammer 44 and the hammer shank 43 at that time are indicated by H2 in FIG.
Thereafter, the hammer shank 43 further rotates, and the window 71a of the shutter 71 crosses the optical axis P of the optical sensor 77 as indicated by a two-dot chain line in FIG.
As a result, the light receiving portion of the optical sensor 77 is again in the light receiving state. This light reception timing is detected by the controller. The positions of the hammer 44 and the hammer shank 43 at that time are indicated by H3.
As described above, in the controller, the light blocking timing and the light receiving timing of the optical sensor 77 are detected. Then, while outputting the light shielding timing at the position H2 and the light receiving timing at the position H3, the string striking speed is calculated from the time from the position H2 to the position H3.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Here, FIG. 2 shows the relationship between the amount of light received by the optical sensor 77 and the positions of the shutter 71 when the hammer shank 43 is rotated toward the string S. When detecting the light blocking timing and the light receiving timing as described above, the light receiving timing and the light blocking timing are detected when the amount of light received by the optical sensor 77 becomes equal to a predetermined threshold value (indicated by a one-dot chain line in the figure). Here, the threshold value is set on the assumption that the light sensor has a light emission amount of a value designed in advance. Therefore, when the optical sensor 77 emits the light emission amount as the design value indicated by the solid line in the figure, the light shielding and light reception timing obtained by the set threshold value is such that the optical axis P of the optical sensor 77 is H2. And almost the same timing as passing through H3.
[0007]
However, when the light emission amount of the optical sensor 77 becomes smaller than the design value, the light reception amount (indicated by a broken line in the figure) naturally decreases. Therefore, when the light shielding and light receiving timings are detected using the above-described threshold values, the light shielding timing is detected at a timing H2 ′ earlier than H2, and the light receiving timing is detected at a timing H3 ′ later than H3. End up. That is, the time between H2 and H3 is detected longer than the actual time. Here, in the operation of the hammer shank 43 by key pressing, the actual time between H2 and H3 is also very small, so this timing detection error greatly affects. If the rotation speed of the hammer shank 43 is calculated using the time including the detection error in this way, the calculation result is greatly different from the actual rotation speed.
[0008]
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a speed detection device capable of more accurately detecting the moving speed of a moving body such as a hammer mechanism.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problem, a speed detection device according to claim 1 of the present invention includes a moving body, and one or a plurality of slits provided in the moving body, except for the slit portion, A shutter member having a slit portion as a light transmission portion, a light emitting element and a light receiving element, and the light emitting element and the light receiving element pass between the light emitting element and the light receiving element when the moving body moves. An optical sensor disposed so as to be opposed to the light-shielding part and the light-transmitting part so that the amount of light received by the light-receiving element with respect to light emission from the light-emitting element changes.,in frontThe amount of light received by the light receiving element isPredeterminedIt is the time when the value changes from the threshold value to the threshold valueProvisionalThe light shielding start time and the time when the amount of light received by the light receiving element changes from the threshold value or less to the threshold value or more.ProvisionalLight reception start timeBy applying correction calculation processing, the light shielding start time and the light reception start timeThe time detection means for detecting the time, the light shielding start time detected by the time detection means, and the interval time between the light shielding start time or the light reception start time detected thereafter, or detected by the time detection means Speed detecting means for detecting a moving speed of the moving body based on a section time between a light receiving start time and a light shielding start time detected thereafter;The correction calculation process is performed based on the amount of light received by the light receiving element before the time detecting means first detects the light shielding start time by the light shielding portion at the tip of the shutter member shielding light emitted from the light emitting element. Setting means for setting the contents ofIt is characterized by that.
[0015]
  Claims2A keyboard musical instrument according to claim 11The speed detection device described above, a key, a hammer mechanism that strikes a corresponding string by rotating and moving the moving body according to the operation of the key, and a key speed for detecting the moving speed of the key An interval time between the detection means and the light shielding start time detected by the time detection means and the light shielding start time or the light reception start time detected thereafter, or the light reception start time detected by the time detection means The moving speed of the moving body is detected based on the section time between the light-shielding start time detected after this and the section time longer than the section time used for detecting the moving speed by the speed detecting means. Second speed detecting means, and a speed selecting means for selecting a moving speed detected by any of the speed detecting means and the second speed detecting means as a moving speed of the moving body, Speed selection means when the speed detected by the key speed detection means is larger than a predetermined value and select the moving speed detected by the second speed detecting means,Excluding thatIn this case, the moving speed detected by the speed detecting means is selected.
[0016]
  Claims3The keyboard instrument described in claim2In the keyboard instrument described above, the end time of the section time used for detection of the moving speed by the speed detection means is the same as the end time of the section time used for speed detection by the second speed detection means. It is a feature.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
A. First embodiment
A-1. Constitution
First, FIG. 3 is a side sectional view showing the vicinity of an action mechanism driven in accordance with the operation of one key of the upright piano provided with the speed detection device according to the first embodiment of the present invention. The action mechanism shown in FIG. 1 includes a key 10, a wipen 23 driven by the operation of the key 10, a hammer assembly 40 driven by a jack 26 driven by the operation of the wipen 23 and hitting the string S, and a wipen. And a damper assembly 50 that holds down the string S driven by the operation 23. Then, the rear end portion (right end portion in FIG. 3) of the key 10 is raised by the key depression, and the capstan 12 fixed thereto pushes up the wipen 23.
[0019]
In FIG. 3, reference numeral 16 denotes a fixed center rail that is a framework of the action mechanism. At the lower end of the center rail 16, one wiper flange 22 is fixed for each key 10. One end of a plate-like wiper 23 is rotatably supported by a pin 22a at the lower end of the wiper frenzy 22. The vipen 23 extends in the longitudinal direction toward the front-rear direction of the upright piano, and a vipen heel 24 is fixed to the lower surface of the other end. The lower surface of the wipen heel 24 is supported by the capstan 12.
[0020]
Further, a jack flange 25 that protrudes upward is fixed to the wiper 23, and a bent portion of a jack 26 that is substantially L-shaped is rotatably supported at an upper end portion of the jack flange 25. The jack 26 includes a large jack 26a that extends obliquely upward, and a small jack 26b that is substantially orthogonal to the large jack 26a. The jack 26 is urged clockwise in the figure by pushing up the small jack 26 b by a jack spring 27 attached to the wiper 23. In addition to the jack 26, a back check 38, a bridle wire 39a, and a bridle tape 39b are attached to the vipen 23, thereby forming a vipen assembly.
[0021]
On the other hand, to the center rail 16 is fixed a regulating rail 32 extending over the entire length of the keyboard on which the keys 10 are arranged in parallel via a bracket 31. A regulating button 34 whose vertical position can be adjusted by a screw 33 is attached to the regulating rail 32.
[0022]
Reference numeral 41 denotes a bat constituting the base of the hammer assembly 40. The butt 41 is rotatably attached to a butt flange 42 fixed to the center rail 16 via a center pin 42a. A hammer shank 43 extending obliquely upward is fixed to the bat 41, and a hammer 44 is fixed to the upper end portion of the hammer shank 43. A catcher shank 45 is fixed to the bat 41 in a direction substantially perpendicular to the hammer shank 43, and a catcher 46 is fixed to the tip of the catcher shank 45. A bat spring 47 is attached to the upper right end of the bat 41 to urge it in the counterclockwise direction. Further, a butt under felt 41a and a butt under skin 41b covering the butt under felt 41a are attached to the lower surface of the bat 41, and the upper end surface of the large jack 26a is in contact with the butt under skin 41b.
[0023]
Reference numeral 36 denotes a fixed hammer rail. The hammer rail 36 extends over the entire length of the keyboard, and a hammer pad 37 is attached to the side surface thereof. The hammer assembly 40 is held at the initial position where the hammer shank 43 is brought into contact with the hammer pad 37 by the urging force of the butt spring 47. Further, a back check 38 that elastically receives the catcher 46 of the hammer assembly 40 that returns to the initial position is fixed to the free end of the wiper 23. Further, a bridle wire 39a is attached next to the back check 38, and the upper end of the bridle wire 39a and the catcher 46 are connected by a bridle tape 39b. The bridle tape 39b is for preventing double strike of the string S caused by the bounce of the hammer assembly 40 by causing the rotation return of the hammer assembly 40 to follow the rotation return of the wiper 23.
[0024]
Further, a damper flange 51 is attached to the center rail 16, and a damper lever 52 whose longitudinal direction is directed upward and downward is rotatably supported by the damper flange 51, and a damper wire 53 is interposed at the upper end portion of the damper lever 52. A damper 54 is attached. The damper 54 has a holder 54b fixed to the damper wire 53 with a screw 54a, and a vibration damping portion 54c fixed to the holder 54b. The damper lever 52 is urged in the clockwise direction by a damper lever spring 55 fixed to the damper flange 51, so that normally the vibration damping portion 54c of the damper 54 presses the string S and another string S is struck. When resonance is prevented. On the other hand, when the wipen 23 is rotated clockwise by the key depression, the damper spoon 56 attached to the wipen 23 rotates the damper lever 52 counterclockwise against the urging force of the damper lever spring 55, and the damper 54 is moved to the string S. Separate from. Thereafter, the hammer 44 strikes the string S to generate a string-sounding sound.
[0025]
Although the above is a general structure in an upright piano, in this embodiment, the silencer mechanism 60 is provided in addition to the said structure. The silencer mechanism 60 has a shaft 63 that is rotatable in the left-right direction (perpendicular to the drawing in the drawing) of the piano, and has a structure in which a stopper 66 is fixed to the outer peripheral surface of the shaft 63. It has become. The stopper 66 includes a cushion material 66a such as felt and a pad 66b such as synthetic leather. Under this configuration, the shaft 63 can be rotated by operating an operating mechanism (not shown). Accordingly, the user determines the position during normal performance where the stopper 66 is substantially horizontal (shown by a solid line in the figure) and the position during mute performance where the stopper 66 is almost vertical (shown by a two-dotted line in the figure). You can choose. Here, in the case where the stopper 66 is arranged at the position during the mute performance indicated by the two-dot difference line, before the hammer 44 hits the string S, the catcher 46 collides with the stopper 66 and the hammer 44 hits the string. (A hammer 44 indicated by a two-dotted line in the figure indicates the position at the time of collision). On the other hand, when the stopper 66 is arranged at the position during normal performance, the stopper 66 does not hinder the movement of the catcher 46, and the string S is hit by the hammer 44 in the same manner as a normal piano. Note that a key sensor for detecting a key press, an electronic sound source, and the like may be provided, and a key press by a performer may be detected during a muted performance, and the electronic sound source may electronically generate a musical sound in accordance with the content of the key press.
[0026]
Furthermore, in this embodiment, in addition to the silencing mechanism 60, a hammer detection unit 170 that detects the operation of the hammer assembly 40 is provided. The hammer detection unit 170 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 4, the hammer detection unit 170 includes a shutter 171 attached to the hammer shank 43 and a hammer sensor unit 110.
[0027]
The shutter 171 is a member that shields L-shaped light, and two slits 171 a and 171 b are formed on the tip side of the shutter 171 so as to be separated from each other along the rotation direction of the hammer shank 43. As shown in FIGS. 4 and 5, the hammer sensor unit 110 has a U-shaped casing 76 fixedly supported by a bracket 90. As shown in FIG. 4, the hammer shank 43 of the casing 76 is provided. Is provided with slits 76 a corresponding to the shutters 71 attached to the hammer shanks 43. When the hammer assembly 40 is rotated, the corresponding shutter 71 is allowed to pass through the slit 76a. An optical sensor 177 is attached to the surface of the casing 76 opposite to the hammer shank 43. The optical sensor 177 includes a light emitting element and a light receiving element arranged with the slit 76a interposed therebetween, and can detect a light receiving state of the light emitted from the light emitting element by the light receiving element. Here, when the hammer assembly 40 rotates, the light emitted from the light emitting element is blocked by the shutter 71. The detection result of such a light receiving element is sent to a speed detection unit which will be described later, and the string striking speed of the hammer assembly 40 is detected as will be described later. In the figure, the symbol P indicates the optical axis of the optical sensor 177.
[0028]
In the present embodiment, the stringing speed of the hammer assembly 40 is detected based on the detection result of the optical sensor 77 of the hammer sensor unit 110, and a configuration for performing such stringing speed detection is described with reference to FIG. While explaining.
[0029]
As shown in FIG. 6, the speed detection system (speed detection means) includes the above-described hammer sensor unit 110, a mute presence / absence detection unit 121, and a speed detection unit 120. The mute presence / absence detecting unit 121 detects whether the mute mechanism 60 described above is in a mute performance state or a normal performance state. As such a muffling presence / absence detection unit 121, a sensor that directly detects the position of the stopper 66 may be used, or the operation state of the operation mechanism that rotates the shaft 63 is detected to perform a mute performance or a normal performance. It may be what detects whether it is.
[0030]
The speed detection unit 120 detects the string striking speed of the hammer assembly 40 based on the light reception result of the optical sensor 177 of the hammer sensor unit 110 and information on whether or not the sound is silenced from the silencer presence / absence detection unit 121. is there. Hereinafter, a method for detecting the string striking speed will be described.
[0031]
Here, FIG. 7 shows the relationship between the position of the shutter 71 passing through the optical axis P and the output voltage of the light receiving element of the optical sensor 77 when the hammer assembly 40 rotates toward the string S. In FIG. 7, the solid line indicates the output voltage of the light receiving element when the light emission amount of the light emitting element of the optical sensor 177 is the design value, and the broken line indicates the output of the light receiving element when the light emission amount of the light emitting element is smaller than the design value. Indicates voltage.
[0032]
The speed detector 120 detects four times Ht1 to Ht4 during which the edges H1 to H4 in the shutter 71 pass through the optical axis P based on the output voltage of the optical sensor 177, respectively. Here, the detection method of time Ht1-Ht4 is as follows.
[0033]
When the hammer assembly 40 rotates toward the string S, an output voltage as shown in the figure is obtained in the optical sensor 177. That is, the output (the amount of received light) is reduced by first being shielded from light by the portion (light shielding portion) up to the tip of the shutter 71 and the tip of the slit 171a. The output increases as the slit (light transmitting portion) 171a approaches. Thereafter, the output voltage decreases as the portion (light shielding portion) between the slit 171a and the slit 171b approaches. Then, an output voltage is obtained such that the output voltage increases as the slit (light transmission portion) 171b approaches.
[0034]
By the way, it is generally considered that the light emission amount of the light emitting element of the optical sensor 177 is a design value. Therefore, when the above-described times Ht1 to Ht4 are detected, the threshold value SV is set on the assumption that the light emission amount of the design value is made. First, when the output voltage drops to the threshold value SV, it is detected as Ht1, and then the time point when the output voltage increases again to the threshold value SV is detected as Ht2. Further, when the output voltage drops to the threshold value SV again, it is detected as Ht3, and thereafter, the time point when the output voltage further increases to the threshold value SV is detected as Ht4. As a result, it is possible to detect the times Ht1 to Ht4 when H1 to H4 of the shutter 171 pass through the optical axis P, respectively. In other words, a threshold value that can accurately detect the times Ht1 to Ht4 in the case of the light emission amount as designed is obtained in advance, and this value is set as the threshold value SV.
[0035]
Then, the string striking speed is calculated using the times Ht1 to Ht4 obtained as described above. In the present embodiment, the speed detection unit 120 divides the calculation method of the string striking speed according to whether the performance is the mute performance from the mute presence / absence detection unit 121 or the normal performance.
[0036]
First, during normal performance, the string striking speed V is calculated by the following calculation using the times Ht2 and Ht4 obtained as described above.
V = (Ht4-Ht2) / L_2-4  ...... (1)
Where L_2-4Is the distance from H2 to H4 of the shutter 71, and the distance L measured in advance_2-4Is used for the above calculation.
[0037]
On the other hand, at the time of mute performance, the string striking speed V is calculated by the following equation using the times Ht1 and Ht3 obtained as described above.
V = (Ht3-Ht1) / L_1-3  (2)
Where L_1-3Is the distance from H1 to H3 of the shutter 71, and the distance L measured in advance._1-3Is used for the above calculation. L_1-2, L_2-3, L_3-4Are equal distances, in the above formulas (1) and (2), for convenience, L_2-4, L_1-3The division of may be omitted.
[0038]
That is, in the present embodiment, the string striking speed measurement point during normal performance is set on the string S side (temporarily delayed) than during mute performance. As described above, during the mute performance, the rotation of the hammer assembly 40 is prevented by the stopper 66 (see FIG. 3) before the string is struck. Therefore, in order to detect the stringing speed at the same point (H2 to H4) as during normal performance, H4 of the shutter 71 is moved to the optical axis before the catcher 46 and the stopper 66 collide, that is, before the hammer assembly 40 is prevented from rotating. You must pass P. That is, the shutter 71 must be used such that H4 passes through the optical axis P at a position slightly before the position where the hammer assembly 40 strikes the string S. On the other hand, when calculating the string hitting speed, it is desirable to detect the rotation speed of the hammer assembly 40 immediately before hitting the string as much as possible. Therefore, if the shutter 71 is used such that H4 passes through the optical axis P at a position slightly before the position where the hammer assembly 40 strikes the string S as described above, during normal performance, it will be slightly before the string. The rotational speed of the hammer assembly 40 is detected at the point, and there is a possibility that a slight deviation occurs between the detected speed and the string-striking speed. In consideration of this point, in the present embodiment, the above-described problem is solved by setting the string striking speed measurement point during normal performance to the string S side than during mute performance.
[0039]
Next, the timing at which the optical axis P passes through the same edge of the shutter 71, such as H2 to H4 (edges that change from light shielding to light reception) during normal performance, and H1 to H3 (edges that change from light reception to light shielding) during silence performance. The effect of calculating the string-striking speed using the above will be described in comparison with the case where the string-striking speed is detected by reverse edges (for example, H1 to H2).
[0040]
As described above, the threshold value SV for detecting the times Ht1 to Ht4 is set on the assumption that the light emission amount of the light emitting element of the optical sensor 177 is a design value. However, in actuality, the light emission amount of the light emitting element may differ for each optical sensor 177, or the light emission amount may decrease due to a change with time.
[0041]
When the light emission amount is reduced in this way (indicated by a broken line in FIG. 7), the light reception amount of the light receiving element is also generally reduced, and the optical axis P passes through each of H1 to H4 using the threshold value SV. When the times Ht1 ′ to Ht4 ′ to be detected are respectively detected, the following occurs. The time Ht1′Ht3 ′, which is the detection timing of the edge from light reception to light shielding, is actually detected earlier than the time time Ht1, Ht3 during which H1 and H3 pass the optical axis P, and the edge detection timing from light shielding to light reception. Some Ht2'Ht4 'is detected later than the time during which H2 and H4 actually pass the optical axis P.
[0042]
As described above, when the light emission amount of the optical sensor 177 is smaller than the design value for some reason, the times Ht1 'to Ht4' including the error are detected. At this time, the reverse edge, for example, the time (Ht2′−Ht1 ′) until the optical axis P reaches H2 from H1 is detected later than the actual time, and the time Ht1 ′ is detected as the actual string hitting speed. Since it is detected earlier, it becomes longer than the actual time (Ht2-Ht1). Here, since the time (Ht2−Ht1) due to the rotation of the hammer assembly 40 is also a very small time, the string striking speed calculated using the time (Ht2′−Ht1 ′) includes a large error. Will end up.
[0043]
Of course, also in the present embodiment, when the light emission amount of the optical sensor 177 decreases, erroneous times Ht1 'to Ht4' are detected as described above. However, in the present embodiment, as described above, at the time of calculating the stringing speed, the stringing speed is calculated using the passage timing (H1 to H3 or H2 to H4) of the same edge of the shutter 71. In other words, although the times Ht1 ′ to Ht4 ′ including the error are detected, the times (Ht1 ′, Ht3 ′) that are no longer detected than the actual times when calculating the stringing speed, Also, the times (Ht2 ′, Ht4 ′) that are detected later than the actual time are used. Accordingly, although the individual detection times Ht1 ′ to Ht4 ′ include errors, the section time (Ht3′−Ht1 ′) and section time (Ht4′−Ht2 ′) used for calculating the stringing speed are respectively It is almost the same as the actual section time (Ht3-Ht1) and section time (Ht4-Ht2). Therefore, it is possible to calculate the string striking speed more accurately.
[0044]
A-2. Action
Next, the operation at the time of string hitting speed detection of the hammer assembly 40 of the upright piano having the above configuration will be described.
[0045]
First, when performing a normal performance, the stopper 66 is disposed almost horizontally, that is, at a position retracted from the movement range of the catcher 46 when the hammer assembly 40 is rotated (see FIG. 3).
[0046]
When the key 10 is pressed in this state, the wiper 23 is pushed up by the capstan 12 and rotates counterclockwise about the pin 22a. As a result, the large jack 26a pushes up the bat 41 to rotate the hammer assembly 40 in the clockwise direction, and the hammer 44 strikes the string S corresponding to the depressed key 10. During this striking operation, the jack 26 is prevented from further clockwise rotation by the jack small 26b coming into contact with the regulating button 34 during its rotation. On the other hand, since the wiper 23 continues to rotate, the jack 26 rotates relatively counterclockwise with respect to the wiper 23 with the regulating button 34 as a fulcrum, so that the upper end surface of the large jack 26a is batted. It escapes from the lower surface of 41 to the left in the figure, and moves to a non-contact position with bat 41. Then, the rotation return operation of the hammer assembly 40 after the string is struck by the hammer 44 is temporarily stopped when the catcher 46 comes into contact with the back check 38, during which the jack 26 is accompanied by the return operation of the key 10. The upper end portion of the large jack 26a again enters the lower portion of the bat 41 in conjunction with the rotation return of the wipen 23, enabling the next stringing operation.
[0047]
Further, when the wipen 23 rotates clockwise by the key depression, the damper spoon 56 attached to the wipen 23 rotates the damper lever 52 counterclockwise against the urging force of the damper 54, and the damper 54 corresponding to the key 10. Is separated from the string S. Thereafter, the hammer 44 strikes the string S to generate a string-sounding sound.
[0048]
Thus, until the string S is hit by the rotation of the hammer assembly 40, each edge H1 to H4 of the shutter 71 attached to the hammer shank 43 by the hammer sensor unit 110 or the speed detection unit 120 (see FIG. 6). Is detected by the speed detector 120, and the speed of the string striking is calculated. Here, the mute presence / absence detecting unit 121 detects that it is in the normal performance mode, and the speed detecting unit 120 calculates the string striking speed V using the above equation (1).
[0049]
Next, the operation during the mute performance will be described. When performing a mute performance, an operating mechanism (not shown) is operated to rotate the shaft 63 (see FIG. 3). As a result, the stopper 66 is disposed at the position of the movement range of the catcher 46 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 3).
[0050]
When the key is pressed in this state, the wiper 23 is pushed up by the capstan 12 and rotates counterclockwise around the pin 22a. As a result, the large jack 26a pushes up the bat 41 and rotates the hammer assembly 40 in the clockwise direction. Next, when the small jack 26b comes into contact with the regulating button 34, the upper end surface of the large jack 26a escapes from the lower surface of the bat 41 to the left in FIG. In the meantime, the hammer assembly 40 continues to rotate due to the inertial force, but the catcher 46 abuts against the stopper 66 just before the hammer 44 hits the string S, and rebounds counterclockwise. The subsequent returning operation of the hammer assembly 40 and the like is the same as that in the normal performance. Further, the operation of the damper 54 is the same as that during normal performance.
[0051]
Thus, until the catcher 46 collides with the stopper 66 by the rotation of the hammer assembly 40, each edge H1 of the shutter 71 attached to the hammer shank 43 by the hammer sensor unit 110 or the speed detector 120 (see FIG. 6). The time during which .about.H3 passes through the optical axis P is detected, and the velocity detection unit 120 calculates the string striking velocity. Here, the mute presence / absence detecting unit 121 detects that it is in the normal performance mode, and the speed detecting unit 120 calculates the string striking speed V using the above equation (2).
[0052]
In the present embodiment, as described above, the string striking speed measurement point during normal performance is set to the string S side than during mute performance, so that the string striking speed during both normal performance and mute performance is detected. In addition, it is possible to detect the stringing speed during normal performance at a position closer to the stringing point, and to detect the stringing speed more accurately.
[0053]
Further, as described above, since the string striking speed is calculated using the passage timing (H1 to H3 or H2 to H4) of the same edge of the shutter 71, the light emission amount of the light emitting element of the optical sensor 177 changes from the design value. In this case, it is possible to reduce the detection error of the string striking speed.
[0054]
B. Second embodiment
Next, an upright piano provided with a speed detection device according to a second embodiment of the present invention will be described. The speed detection device according to the second embodiment is the same as the first embodiment except for the method of detecting the stringing speed (see FIGS. 3 and 6) and the like. A speed detection method according to FIG. 6 will be described with reference to FIG.
[0055]
In the second embodiment, at the time of normal performance, the string striking speed V is calculated by the following equation using the times Ht3 and Ht4 during which the edges H3 and H4 of the shutter 71 pass through the optical axis P.
V = (Ht4-Ht3) / L_3-4
Where L_3-4Is a distance from H3 to H4.
[0056]
  On the other hand, at the time of mute performance, the string striking speed V is calculated by the following equation using the times Ht1 and Ht2 when the edges H1 and H2 of the shutter 71 pass through the optical axis P.
V = (Ht3-Ht2) / L_2-3Where L_2-3Is a distance from H2 to H3. In the second embodiment,ThroughThe reason for setting the string striking speed measurement point during normal performance to the string S side than during mute performance is the same reason as in the first embodiment. However, in the second embodiment, the string striking speed is calculated using the so-called reverse edge detection time. For this reason, the error in the detection time of each edge H1 to H4 described in the first embodiment becomes a problem, but the time for each edge H1 to H4 to pass the optical axis P is detected by the following method. This makes it possible to detect the times Ht1 to Ht4 more accurately.
[0057]
In the first embodiment, the times Ht1 to Ht4 are detected using one preset threshold value SV. However, in the second embodiment, a plurality of times (two in the following description) are used. Is set in advance, and one of the threshold values is selected according to the light emission amount of the light emitting element of the optical sensor 177, and the times Ht1 to Ht4 are detected.
[0058]
First, the first threshold value SV1 is a value such that accurate times Ht1 to Ht4 are obtained when the light emission amount of the light emitting element of the optical sensor 177 is a design value as in the first embodiment. . On the other hand, another threshold value SV2 is such a value that an accurate time Ht1 to Ht4 is obtained when the light emission amount of the light emitting element of the optical sensor 177 decreases (indicated by a broken line in FIG. 8). .
[0059]
Then, the speed detector 120 selects the threshold value SV1 or the threshold value SV2 according to the value of the maximum output voltage Vmax of the optical sensor 177 before the hammer assembly 40 is rotated or before the edge H1 of the shutter 71 is reached. To do. For example, from the intermediate output voltage Vmax1-2 between the maximum output voltage Vmax1 when the light emission amount is a design value and the maximum output voltage Vmax2 when the output voltage of the optical sensor 177 is as shown by the broken line in FIG. If the output voltage Vmax is large, the threshold value SV1 may be selected, and if the output voltage Vmax is smaller than the intermediate output voltage Vmax1-2, the threshold value SV2 may be selected.
[0060]
In this way, even when the light emission amount of the optical sensor 177 decreases, it becomes possible to detect the more accurate times Ht1 to Ht4, and even when the reverse edge detection time is used as described above, An error in the calculated stringing speed can be reduced.
[0061]
In the second embodiment, two threshold values are set. However, if a large number of threshold values are set in advance, more accurate edge passage time detection can be performed. This makes it possible to calculate the string striking speed more accurately.
[0062]
In the second embodiment described above, a plurality of threshold values are set. However, as in the first embodiment described above, correction calculation is performed during times Ht1 ′ to Ht4 ′ detected by one threshold value. Thus, more accurate times Ht1 to Ht4 may be acquired. This correction calculation method will be described with reference to FIG.
[0063]
For example, as described above, when provisional times Ht1 ′ to Ht4 ′ are obtained as provisional times when the light emission amount of the optical sensor 177 decreases and the edges H1 to H4 pass the optical axis P, the following is performed. Correction operations are performed to calculate more accurate times Ht1 to Ht4.
Htn = Htn '+ ΔHtn
Here, n indicates an edge number (1 to 4). Further, ΔHtn is a value set in advance according to the light emission amount of the optical sensor 177, that is, the output voltage Vmax of the hammer detection unit 170 before the rotation of the hammer assembly 40, and the speed detection unit 120 outputs the output voltage Vmax and ΔHtn. Has a correspondingly stored table. When the correction calculation is performed, this table is referred to, and ΔHtn is determined according to the value of the output voltage Vmax at the time of detection. The ΔHtn stored in the table in advance may be obtained experimentally for each output voltage Vmax.
[0064]
In the second embodiment described above, H2 to H3 are used as speed detection sections during the mute performance. However, the present invention is not limited to this, and any section earlier than the normal performance may be used. You may make it use H2 as a speed detection area at the time of a mute performance.
[0065]
C. Third embodiment
Next, an upright piano provided with a speed detection device according to a third embodiment of the present invention will be described. The speed detection apparatus according to the third embodiment is the same as the first embodiment except for the method of detecting the stringing speed (see FIGS. 3 and 6) and the like. A speed detection method according to FIG. 6 will be described with reference to FIG. In the following, the case where the upright piano is in a normal performance will be described.
[0066]
First, the string striking speed is detected (step S31). In the third embodiment, two speeds V0 and V1 are calculated by the following two equations.
V0 = (Ht4-Ht2) / L_2-4
V1 = (Ht4-Ht3) / L_3-4
Here, the times Ht2 to Ht4 indicate the times when the edges H2 to H4 of the shutter 71 obtained through the optical axis P are obtained in the same manner as in the first embodiment described above._2-4And L_3-4Indicates the distances H2 to H4 and H3 to H4, respectively (see FIG. 7). However, the velocity V1 is calculated by using a detection time of H3 to H4, that is, a so-called reverse edge detection time. For this reason, the error of the detection time described in the first embodiment becomes a problem, but from among a plurality of threshold values set in advance according to the light emission amount of the optical sensor 177 as in the second embodiment. Either one is selected to detect the times Ht1 to Ht4 (see FIG. 8). Thereby, the error of detection time is reduced. In addition to the method of selecting any one of a plurality of threshold values according to the light emission amount of the optical sensor 177, more accurate times Ht1 to Ht4 can be obtained by performing the correction calculation described in the second embodiment. May be obtained (see FIG. 9).
[0067]
Next, it is determined which of the detected speeds V0 and V1 is adopted as the stringing speed based on the detected speeds V0 and V1 (step S32).
[0068]
More specifically, it is determined which of the detection speeds V0 and V1 is used based on the following plurality of determination criteria.
First, as one criterion, when only the detection speed V0 can be detected, the detection speed V0 is adopted as the string-striking speed.
Next, when only the detection speed V1 can be detected, V1 is adopted. Here, the case where only the detection speed V1 can be detected may be a case where the edge H2 cannot be detected due to a malfunction of the sensor or the like. In this case, the string-striking operation is performed, so the speed V1 is adopted.
Next, it is determined whether or not at least one of the detection speed V0 and the detection speed V1 is higher than a predetermined reference maximum detection speed VREMAX, that is, whether or not the key 10 has been struck. In other words,
V0> VREFMAX
Or
V1> VREFMAX
Is determined.
When at least one of the detection speed V0 and the detection speed V1 is higher than a predetermined reference maximum detection speed VREFMAX, the detection speed V0 is adopted as the string-striking speed.
Subsequently, it is determined whether or not at least one of the detection speed V0 and the detection speed V1 is lower than a predetermined reference minimum detection speed VREFMIN. That is,
V0 <VREFMIN
Or
V1 <VREFMIN
Is determined.
When at least one of the detection speed V0 and the detection speed V1 is smaller than a predetermined reference minimum detection speed VREFMIN, it is a case where the key 10 is hit softly, and in this case, at a position closer to the stringing timing. The detection speed V1 is used.
In this embodiment, VREFMAX = VREFMIN is set, but different values may be adopted as VREFMAX and VREFMIN. In this case, when V0 or V1 is between VREFMAX and VREFMIN, it is determined which one should be adopted in consideration of the magnitude relationship between V0 and V1. Therefore, considering the point of suppressing an increase in the processing load, it is preferable to set VREFMAX = VREFMIN as in the present embodiment.
[0069]
Subsequently, a difference between the detection speed V0 and the detection speed V1 is obtained, and it is determined whether or not the difference is larger than a predetermined reference detection speed difference VDIF. That is,
| V0-V1 |> VDIF
It is determined whether or not.
When the difference between the detection speed V0 and the detection speed V1 is larger than the reference detection speed difference VDIF, the detection speed V1 is adopted.
Here, the case where the difference between the detection speed V0 and the detection speed V1 is larger than the reference detection speed difference VDIF is a case where the hammer is greatly decelerated by pressing the key with a very light force. Therefore, in this case, since it is necessary to detect the speed at the timing closer to the string hitting, the detection speed V1 at the position closer to the string hitting timing is adopted.
As described above, when the difference between the detection speed V0 and the detection speed V1 is larger than the reference detection speed difference VDIF, it can be seen that the hammer is greatly decelerated. Therefore, in this case, the string striking speed may be estimated from both the detection speeds V0 and V1 by the method described in JP-A-10-274980. The criteria for determining whether correction is necessary are not limited to the above. In addition, one of the plurality of correction necessity determination criteria described above may be adopted as a determination criterion, or a plurality of determination criteria may be appropriately selected and adopted.
[0070]
In the determination in step S32 as described above, it is determined whether the detected speed V1 calculated in the section H3 to H4 is adopted as the stringing speed or the detected speed V2 calculated in the section H2 to H4 is adopted. The speed V0 or V1 determined in this way is adopted as the string striking speed (step S33, step S34).
[0071]
The above description is for a case where the upright piano is in a normal performance. In the case of a mute performance, the speeds V0 and V1 may be detected in a detection section before the detection section. For example, the speed V0 may be detected in the section H1 to H3 and the speed V1 may be detected in the section H2 to H3.
[0072]
In the third embodiment, the length of the speed detection section of the hammer assembly 40 used as the string striking speed is changed according to the rotation speed of the hammer assembly 40, that is, whether the hammer is striking or weakly striking. ing. At the time of hard hitting, the detection interval of the rotational speed of the hammer assembly 40 is lengthened to ensure the resolution of speed detection. Here, if the detection section is long, an error between the detection speed and the final string-striking speed becomes a problem. However, in the case of a heavy hit, the hammer assembly 40 is considered to rotate at substantially constant speed, so the error is also small.
On the other hand, when the key 10 is hit softly, the string-striking speed is detected using the detection sections (H3 to H4) having a short detection section distance, and therefore the final string-striking speed is calculated with high accuracy. Can do.
Here, in the case of weak hitting, a so-called reverse edge is used as a detection section and there is a problem that optical variation occurs. However, since the weak hitting, that is, the hammer speed is low, the optical variation is small.
Furthermore, in the case of a weak hit, the hammer may not move at a constant speed, and even if the position where the detection signal transition direction is opposite is set as the detection section, the optical variation is small and there is no problem that the resolution is further reduced. Therefore, the speed detection section is shortened.
Further, in this embodiment, in order to shorten the detection section at the time of weak hitting, the section from H3 to H4 (reverse edge detection section) is adopted, but a plurality of threshold values as described above are set. The detection speed V1 in the reverse edge section can be detected with high accuracy by the method of performing the correction and the method of performing the correction calculation. Therefore, it is possible to detect a stringing speed with higher accuracy.
Furthermore, in the present embodiment, the detection interval is made different depending on whether the performance is muted or not, and the strength of the touch, but in order to detect all of them with the same edge, it is necessary to increase the number of slits. In this way, the initial speed of rotation of the hammer is detected, or the distance of the detection section is reduced, and errors are likely to occur. Therefore, in the present embodiment, such a problem is solved by detecting and correcting a part of the image with a reverse edge.
[0073]
In the above-described embodiment, the rotation speed of the hammer assembly 40 is compared with a preset reference speed to determine whether it is a strong hit or a weak hit. As shown in FIG. 4, a key sensor 205 for detecting the key pressing speed of the key 10 is provided, and the speed detection unit 120 determines whether or not the key pressing speed Vk detected by the key sensor 205 is larger than the reference speed. It may be determined whether there is (V0 is adopted) or weak hit (V1 is adopted).
[0074]
D. Modified example
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, The following various deformation | transformation are possible.
[0075]
(1) In each of the above-described embodiments, the silencer mechanism 60 has the stopper 66 that receives the catcher 46 before hitting the string. However, the present invention is not limited to this, and the stopper that receives the hammer shank 43 and the hammer 44 before hitting the string. The thing of the structure which has this may be sufficient.
[0076]
(2) Moreover, although each embodiment mentioned above demonstrated the case where this invention was applied to an upright piano, it can also apply not only to this but a grand piano. Further, the present invention is not limited to a musical instrument, and can be applied as a device that detects the speed of a moving object.
[0077]
(3) In addition to the configuration of each embodiment described above, the performance content by the performer is recorded as performance data using the speed detected by the speed detection unit 120, the key pressing time detected by the key sensor, and the like. It may be. Further, an actuator such as a solenoid for driving the key 10 may be provided so as to have an automatic performance function of driving the actuator and depressing the key 10 based on the recorded performance data.
[0078]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the moving speed of a moving body such as a hammer mechanism can be detected more accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining hammer speed detection for detecting the stringing speed of a conventional hammer.
FIG. 2 is a diagram for explaining a relationship between a shutter member and a detection state at the time of conventional hammer speed detection.
FIG. 3 is a side sectional view showing the vicinity of an action mechanism driven in accordance with the operation of one key of the upright piano provided with the speed detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing a hammer sensor unit which is a component of the speed detection device.
FIG. 5 is a side sectional view showing a configuration in the vicinity of the speed detection device.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a system that performs speed detection in the speed detection apparatus.
FIG. 7 is a diagram for explaining a speed detection method by the speed detection device;
FIG. 8 is a diagram for explaining a speed detection method by a speed detection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining another speed detection method by the speed detection apparatus according to the second embodiment.
FIG. 10 is a flowchart for explaining a speed detection method by a speed detection apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a modified example of the speed detection device according to the third embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Key, 40 ... Hammer assembly (hammer mechanism) 60 ... Silencer mechanism, 110 ... Hammer sensor unit, 120 ... Speed detector, 121 ... Silencer presence / absence detector, 171 ... Shutter, 171a, 171b ... Slit, 177 ... Optical sensor, 205 ... Key sensor, S ... String, P ... Optical axis

Claims

A moving object,
A shutter member provided on the moving body, having one or a plurality of slits, a light shielding portion other than the slit portion, and a light transmitting portion as the slit portion;
A light-emitting element and a light-receiving element, wherein the light-emitting element and the light-receiving element are formed by the light-shielding part and the light-transmitting part that pass between the light-emitting element and the light-receiving element when the movable body moves. An optical sensor disposed so as to be opposed so that the amount of light received by the light receiving element with respect to light emission from the light emitting element changes ;
Light amount before Symbol light receiving element, the light receiving amount of the temporary light shielding start time, and the light receiving element is a time varying below the threshold value from the above predetermined threshold value, said from below said threshold and time detecting means with respect to the temporary receiving start time is the time that varies above a threshold, detects the light shielding start time and light detection start time by performing compensation processing,
The interval time between the light shielding start time detected by the time detection means and the light shielding start time or light reception start time detected after this, or the light reception start time detected by the time detection means, and the detection after this based on the interval time between the light shade start time, a speed detecting means for detecting a moving speed of the moving body,
Based on the received light amount of said light receiving element before said time detection means detects the first light shielding start time by the light shielding portion of the distal end of the previous SL shutter member shields the light emitted from the light emitting element, the correction operation processing speed detecting apparatus characterized by comprising a setting means for setting the contents.

The speed detection device according to claim 1 ,
Key and
A hammer mechanism that strikes a corresponding string by rotating and moving the movable body according to the operation of the key;
A key speed detecting means for detecting a moving speed of the key;
The interval time between the light shielding start time detected by the time detection means and the light shielding start time or light reception start time detected after this, or the light reception start time detected by the time detection means, and the detection after this A second time for detecting the moving speed of the moving body based on a section time between the light shielding start time and a section time longer than the section time used for detecting the moving speed by the speed detecting means. Speed detection means;
A speed selecting means for selecting a moving speed detected by any of the speed detecting means and the second speed detecting means as a moving speed of the moving body;
Said speed selecting means, wherein when speed detected is larger than a predetermined value by the key speed detection means select the moving speed detected by the second speed detecting means, the rate is otherwise A keyboard instrument characterized by selecting a moving speed detected by a detecting means.

Claim 2, characterized in that the end time of the interval time used for the detection of the moving velocity by the velocity detecting means, and the end time of the interval time used for speed detection by the second speed detecting means are the same Keyboard instrument described in 1.