JP4135275B2 - 速度検出装置及び速度検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、速度検出装置及び速度検出装置の補正方法に係り、特に自動演奏を行うことが可能な自動ピアノ、さらには、消音モード（サイレントモード）を有する自動ピアノで演奏する場合に鍵を強打しあるいは弱打した場合のいずれにおいても電子音を正常に発音すべくハンマの最終打弦速度を正確に検出することができる速度検出装置及び速度検出方法に関する。
【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ない、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８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８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８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８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。
さらにハンマシャンク４３が回動して、再び遮光状態となると、こ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Ｈ４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の遮光タイミングが検出される。そして、位置Ｈ４における遮光タイミングを打弦タイミングＨｔとして出力するとともに、位置Ｈ２から位置Ｈ４に至るまでの時間から打弦速度Ｈｖを算出して出力する。この打弦タイミングＨｔと打弦速度Ｈｖは、押下された鍵を特定するためのキーコードおよびデータの発生タイミングを示す時間データとともに、演奏情報としてメモリに記録されるようになっている。なお、離鍵のタイミングの検出は従来と同様にキーセンサにより行い、離された鍵を特定するための示すキーコードおよび離鍵されたタイミングを示す時間データとともに、演奏情報としてメモリに記録されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図９（ａ）にシャッタ７１の拡大図を示す。
シャッタ７１と上述の位置Ｈ２と位置Ｈ４との関係は、図９（ａ）のようになっている。
ところで、ハンマ４４は、等速で動くとは限らないので、位置Ｈ２から位置Ｈ４に至るまでの時間から打弦速度を算出するものでは、Ｈ２−Ｈ４間の距離が大きいと最終打弦速度とハンマが打弦する瞬間の速度との差が大きくなる、すなわち、測定精度が下がってしまうという問題点が生じる。
一方、技術的な制約からＨ２−Ｈ４間のすき間を小さくすることはできないので、これに代えて、位置Ｈ３と位置Ｈ４との間の区間を用いて測定を行えば、最終打弦速度との差が小さくなり、測定精度を確保することができるはずである。しかしながら、図９（ｂ）に示すように、得られる光センサ７７の出力信号波形のエッジが逆となる（一方が信号立下がり、他方が信号立ち上がり）。このように検出するエッジが逆となると、以下のような問題が生じる。例えば、光センサ７７の出力が設計値より低下した場合には、光センサ７７の受光量が全般的に減少し、受光タイミングおよび遮光タイミングを検出するためのスレッショルド値が高くなるのと同様に作用する。つまり、受光タイミング（Ｈ３）の検出が遅くなるとともに、遮光タイミング（Ｈ２、Ｈ４）の検出が早くなってしまう。このため、Ｈ２〜Ｈ３間は短く検出され、Ｈ３〜Ｈ４間は長く検出されてしまうといった光学的な間隔にばらつきが生じることとなり、測定が不安定となる。また、光センサ７７の出力が大きくなった場合には、逆にＨ２〜Ｈ３間が長く検出され、Ｈ３〜Ｈ４間は短く検出されてしまう。
【０００７】
また、区間を短くした場合には、強打時の速度検出の分解能が低くなってしまうという問題点があった。
そこで、本発明の第１の目的は、間隔精度を保ちつつ、最終到達速度（最終打弦速度）に近い速度を検出することができる速度検出装置及び速度検出方法を提供することにある。
また、第２の目的は、高速移動時（強打時）における分解能を確保することができる速度検出装置及び速度検出方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１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、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサと、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出手段と、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出手段と、前記第１移動速度と前記第２移動速度との少なくとも一方が予め定めた基準速度よりも大きい場合に、前記第１移動速度を選択し、それ以外の場合には、前記第２の移動速度を選択する選択手段とを具備することを特徴としている。
【０００９】
請求項２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、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサと、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出手段と、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出手段と、前記第１移動速度から前記第２移動速度を引いた速度差の絶対値が予め定めた基準速度差よりも大きい場合に、前記第２移動速度を選択し、当該基準速度差より小さい場合に、前記第１移動速度を選択する選択手段とを具備することを特徴としている。
【００１０】
請求項３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、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサと、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出手段と、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出手段と、前記第１移動速度と前記第２移動速度との少なくとも一方が予め定めた基準速度よりも小さい場合に、前記第２移動速度を選択し、それ以外の場合には、前記第１の移動速度を選択する選択手段とを具備することを特徴としている。
【００１１】
請求項４に記載の速度検出装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の速度検出装置において、前記選択手段が前記第２移動速度を選択した場合には、予め求めた補正値に基づいて、前記第２移動速度を補正して、補正移動速度を算出する速度補正手段
をさらに具備することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項５に記載の速度検出装置は、請求項４に記載の速度検出装置において、移前記速度補正手段は、前記第２移動速度に前記補正値を乗算することによって、補正移動速度を算出し、
前記補正値は、前記移動体を等速移動させた場合に得られる前記第１移動速度をＶ０’’、前記第２移動速度をＶ１’’とした場合に、Ｖ０’’／Ｖ１’’であることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項６に記載の速度検出方法は、移動体と、前記移動体に設けられ、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサとを具備する速度検出装置において用いられる速度検出方法において、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出ステップと、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出ステップと、前記第１移動速度と前記第２移動速度との少なくとも一方が予め定めた基準速度よりも大きい場合に、前記第１移動速度を選択し、それ以外の場合には、前記第２の移動速度を選択する選択ステップとを備えることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項７に記載の速度検出方法は、移動体と、前記移動体に設けられ、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサとを具備する速度検出装置において用いられる速度検出方法において、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出ステップと、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出ステップと、前記第１移動速度から前記第２移動速度を引いた速度差の絶対値が予め定めた基準速度差よりも大きい場合に、前記第２移動速度を選択し、当該基準速度差より小さい場合に、前記第１移動速度を選択する選択ステップとを備えることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項８に記載の速度検出方法は、移動体と、前記移動体に設けられ、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサとを具備する速度検出装置において用いられる速度検出方法において、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出ステップと、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出ステップと、前記第１移動速度と前記第２移動速度との少なくとも一方が予め定めた基準速度よりも小さい場合に、前記第２移動速度を選択し、それ以外の場合には、前記第１の移動速度を選択する選択ステップとを備えることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項９に記載の速度検出方法は、請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の速度検出方法において、前記選択ステップが前記第２移動速度を選択した場合には、予め求めた補正値に基づいて、前記第２移動速度を補正して、補正移動速度を算出する速度補正ステップをさらに備えることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１０に記載の速度検出方法は、請求項９に記載の速度検出方法において、前記速度補正ステップは、前記第２移動速度に前記補正値を乗算することによって、補正移動速度を算出し、前記補正値は、前記移動体を等速移動させた場合に得られる前記第１移動速度をＶ０’’、前記第２移動速度をＶ１’’とした場合に、Ｖ０’’／Ｖ１’’であることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［１］ 実施形態
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
［１．１］ 実施形態の全体構成
図１に実施形態の消音機能を有する自動ピアノの要部の概要構成図を示す。
自動ピアノは、鍵１の運動をハンマ２に伝達するアクションメカニズム３と、ハンマ２によって打弦される弦４と、鍵１を駆動するソレノイド５と、弦４の振動を止めるためのダンパ６と、を備えて構成されている。
また自動ピアノは、記録メディアあるいはリアルタイム通信装置から供給される演奏データに基づいて、鍵の軌道データを生成するとともに軌道データを用いて鍵の原速度指示値（ｔ，Ｖr）を生成する再生前処理部１０と、供給された原速度指示値（ｔ，Ｖr）に基づいて、各時刻における鍵１の位置に対応した速度指示値Ｖrを生成し出力するモーションコントローラ１１と、速度指示値Ｖrに応じた励磁電流をソレノイド５に供給するとともに、ソレノイド５から供給されるフィードバック信号としての出力速度Ｖｙと速度指示値Ｖrを比較し、両者が一致するようにサーボ制御を行うサーボコントローラ１２と、を備えて構成されている。
さらに自動ピアノは、上下方向に所定距離隔て設けられている２組のフォトセンサＳＦ２，ＳＦ３によって構成されるキーセンサ２５と、鍵１の下面に取り付けられた板状のハンマシャッタ２６と、打弦速度を計測するためのセンサＳＥと、センサＳＥの出力信号に基づいてハンマシャッタ２６の移動速度を計測することにより、ハンマ２の速度、すなわち打弦速度（発音速度）を計測し、また、ハンマシャッタ２６がセンサＳＥを通過開始時刻を打弦時刻（発音時刻）として検出する演奏記録部３０と、を備えて構成されている。
ここで、本自動ピアノは消音機能を有するものであるが、これはハンマが打弦する直前にハンマの回動を阻止する構成を有するものであって、具体的には、ハンマシャンクの回動を阻止するストッパ（図示略）を設けるものである。
そして通常演奏時には、このストッパをハンマの回動を阻止しない位置に配置し、消音演奏時にはこのストッパをハンマの回動を阻止しない位置に配置するものである。このようなストッパを有する消音機構は公知のものを使用すればよく、その詳細構成についての説明を省略する。
【００１９】
［１．２］ ハンマシャッタの詳細構成
図２にハンマシャッタの詳細構成図を示す。
ハンマシャッタ２６は、第１スリットＳＬ１及び第２スリットＳＬ２を備えて構成されている。
ここで、図２中、ハンマシャッタ２６の最上端部のエッジを第１エッジＨ１とし、第１スリットＳＬ１の上部側のエッジを第２エッジＨ２とし、第１スリットＳＬ１の下部側のエッジを第３エッジＨ３とし、第２スリットＳＬ２の上部側エッジを第４エッジＨ４とする。
より具体的には、例えば、第１エッジＨ１と第２エッジＨ２との間の距離は、１．０［ｍｍ］とされる。
また、第１スリットの幅、すなわち、第２エッジ２と第３エッジＨ３との間の距離は、１．０［ｍｍ］とされる。
【００２０】
さらに、第１スリットＳＬ１と第２スリットＳＬ２との間の距離、すなわち、第３エッジＨ３と第４エッジＨ４との間の距離は、１．０［ｍｍ］とされる。
この場合において、演奏記録時に押鍵すると打弦を行う通常演奏時に、鍵１が強打された場合には、第２エッジＨ２及び第４エッジＨ４を用い、鍵１が弱打された場合には、第３エッジＨ３及び第４エッジＨ４を用いる。一方、押鍵しても打弦を行わない消音演奏時には、鍵１が強打された場合には、第１エッジＨ１及び第３エッジＨ３を用い、鍵１が弱打された場合には、第２エッジＨ２及び第３エッジＨ３を用いて、打弦速度を検出することとなる。
より詳細には、通常演奏時に鍵１が強打された場合には、第２エッジＨ２及び第４エッジＨ４を用い分解能を高くして打鍵速度を検出するので、強打時の速度検出区間（＝第１の区間に相当。以下、強打検出区間という。）は、２．０［ｍｍ］となる。
一方、通常演奏時に鍵１が弱打された場合には、第３エッジＨ３及び第４エッジＨ４（＝第２の区間に相当。以下、弱打検出区間という。）を用いて最終打弦速度との差を小さくして打鍵速度の精度を向上させる。この弱打検出区間は１．０［ｍｍ］となる。
また、消音演奏時に鍵１が強打された場合には、第１エッジＨ１及び第３エッジＨ３を用い分解能を高くして打鍵速度を検出するので、強打時の速度検出区間（第１の区間に相当。以下、強打検出区間という。）は、２．０［ｍｍ］となる。
一方、消音演奏時に鍵１が弱打された場合には、第２エッジＨ２及び第３エッジＨ３（＝第２の区間に相当。以下、弱打検出区間という。）を用いて最終打弦速度との差を小さくして、打鍵速度の精度を向上させる。この弱打検出区間は、１．０［ｍｍ］となる。
ここで、通常演奏時と消音演奏時とで、速度検出区間が異なるのは、前述したように、消音演奏時には、ハンマが打弦する直前にハンマの回動がストッパにより阻止されるため、第４エッジＨ４を検出することができないからである。
【００２１】
［１．３］ 補正データの算出
打弦速度を検出するに際し、誤差を含むと考えられる検出した打弦速度を補正して、正確な打弦速度（補正打弦速度）を求めるための補正データＣを予め算出する必要がある。
以下、補正データの算出について図３の処理フローチャートを参照して説明する。
まず、等速打弦を保証できる打鍵法により、所定の鍵盤を機械打鍵する（ステップＳ１１）。
この場合において、等速打弦を保証できる打鍵法としては、サーボなどによる等速軌道を保証する打鍵法を用いる。あるいは、ある程度以上の高速で打鍵することにより打鍵法によらず等速性を確認できている打鍵法または重り落下などによる打鍵法のうち、実験によって等速を確認できている打鍵法を用いるのが好ましい。
そして、等速打弦動作中に通常演奏時の強打検出区間における検出速度Ｖ0”及び弱打検出区間における検出速度Ｖ1”を検出する（ステップＳ１２）。この場合において、全て設計通りであれば、
Ｖ0”＝Ｖ1”
となるはずである。
続いて、補正データＣを算出する（ステップＳ１３）。
弱打検出区間の設計寸法をｄＸとし、弱打検出区間の実際寸法をｄＸ’とした場合に、補正データＣは、次式により定まる。
Ｃ＝ｄＸ’／ｄＸ
＝Ｖ0”／Ｖ1”
なお、通常演奏時の強打検出区間の設計寸法は、設計値通りであるものとする。そして、全ての鍵について補正データＣが算出されたか否かを判別し（ステップＳ１４）、全ての鍵について補正データＣ（例えば、８８鍵の場合、補正データＣ1〜Ｃ88）を算出した場合には（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、処理を終了する。
ステップＳ１４の判別において、全ての鍵について補正データＣを算出していない場合には（ステップＳ１４；Ｎｏ）処理をステップＳ１１に移行してステップＳ１１〜ステップＳ１４の処理を繰り返すこととなる。
【００２２】
［１．４］ 実施形態の動作
［１．４．１］ 実施形態の概要動作
まず自動ピアノの演奏記録時の概要動作について説明する。
まず、演奏者によって演奏が行われると、演奏記録部３０はセンサＳＥの出力信号に基づいて打弦速度Ｖ0、Ｖ1及び打弦時刻を検出する。なお、打弦速度Ｖ0、Ｖ1の検出については、後に詳述する。
これと並行して、演奏記録部３０は、キーセンサ２５の出力信号に基づいて押鍵速度Ｖｋおよび押鍵時刻ｔｋを検出する。
そして、これらの情報は、記録後処理部３１において正規化処理された後に、演奏情報としてフロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録される。ここで正規化処理とは、ピアノの個体差を吸収するための処理であり、打弦時刻・打弦速度、押鍵時刻・押鍵速度、離鍵時刻・離鍵速度等は、各ピアノにおけるセンサの位置や、構造上の違い、あるいは、機械的誤差によって固有の傾向を持つため、標準となるピアノを想定し、そのピアノにおける打弦時刻・打弦速度等に変換するための処理をいう。
次に自動ピアノの演奏再生時の概要動作について説明する。
再生前処理部１０は、記録メディアあるいはリアルタイム通信装置から供給される演奏データに基づいて、鍵の軌道データを生成するとともに軌道データを用いて鍵１の原速度指示値（ｔ，Ｖr）を作成し、再生前処理部１０で生成された原速度指示値（ｔ，Ｖr）は、モーションコントローラ１１に供給される。
モーションコントローラ１１は、供給された原速度指示値（ｔ，Ｖr）に基づいて、各時刻における鍵１の位置に対応した速度指示値Ｖrを作成し、サーボコントローラ１２に供給する。
サーボコントローラ１２は、速度指示値Ｖrに応じた励磁電流をソレノイド５に供給するとともに、ソレノイド５から供給されるフィードバック信号である出力速度Ｖｙと速度指示値Ｖrを比較し、両者が一致するようにサーボ制御を行うこととなる。
サーボ制御コントローラ１２の制御下で、ソレノイド５のプランジャが突出すると、鍵１がバランスピンＰを中心に回動し、演奏者側に下がり（以下、この状態を押鍵状態という）、また、これに連動してアクションメカニズム３が作動し、ダンパー６が弦４から離れるとともに、ハンマ２が回動して打弦し、演奏再生がなされることとなる。
【００２３】
［１．４．２］ 実施形態の詳細動作
次に自動ピアノの詳細動作を説明する。
図４に本実施形態の演奏／記録処理を示すフローチャートを示す。
まず、各種レジスタ等の初期化を行い、動作モードを通常演奏モードとする（ステップＳ２１）。
次に、消音演奏（消音演奏モード）が指定されているか否かを判別する（ステップＳ２２）。
ステップＳ２２の判別において、消音演奏が指定されている場合には（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、消音演奏モードに対応して各種レジスタなどの初期化を行うとともに、押鍵により回動したハンマ２が弦４に当たる手前でアクションメカニズム３のそれ以上の回動を阻止するための回動阻止機構（ストッパ）を稼働させる（ステップＳ２４）。
【００２４】
ステップＳ２２の判別において、消音演奏が指定されていない場合には（ステップＳ２２；Ｎｏ）、通常演奏モードに対応して各種レジスタなどの初期化を行う（ステップＳ２３）。なお、既に通常演奏モードに対応して各種レジスタなどの初期化がなされている場合には、この処理は行わない。
次に外部出力を行うか否かを判別する（ステップＳ２５）。
ステップＳ２５の判別において、外部出力を行う場合には（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、記録後処理部３１を介して、ノートオンデータ、ノートオフデータに対応したＭＩＤＩ演奏データを外部へ出力し、処理をステップＳ２７へ移行することとなる。
また、ステップＳ２５の判別において、外部出力を行わない場合には（ステップＳ２５；Ｎｏ）、処理をステップＳ２７へ移行し、演奏データを記録するか否かを判別する（ステップＳ２７）。
ステップＳ２７の判別において、演奏データを記録しない場合には（ステップＳ２７；Ｎｏ）、処理をステップＳ２２に移行し、以下同様の処理を繰り返し行う。
ステップＳ２７の判別において演奏データを記録する場合には（ステップＳ２７；Ｙｅｓ）、演奏記録処理がなされる。
【００２５】
演奏記録処理においては、センサＳＥの出力信号に基づいて、打弦タイミングに対応した時刻にノートオンデータを出力する。
ここで、打弦速度の検出及び打弦速度の補正について図５の処理フローチャート及び図６のタイミング説明図を参照して説明する。
まず、打弦速度を検出する（ステップＳ３１）。
この場合において、図６（ａ）に示すように、第３エッジＨ３と第４エッジＨ４との間の距離をＬ１とし、第２エッジＨ２と第４エッジＨ４との間の距離をＬ０とする。
図６（ｂ）に示すように、打鍵が行われると、ハンマシャッタ２６が横切ることにより、センサＳＥの出力信号レベルは、時刻ｔｍ１において、“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに遷移し、時刻ｔｍ２において、“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに遷移し、時刻ｔｍ３において、再び“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに遷移し、時刻ｔｍ４において、再び“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに遷移する。
これにより、演奏記録部３０は、図６（ｃ）に示すように、時刻ｔｍ２のセンサＳＥの信号立下がりタイミングから時刻ｔｍ４の信号立下がりタイミングまでの時間ｔ０を測定し、強打検出区間における検出速度Ｖ0を次式により算出する。
Ｖ0＝Ｌ０／ｔ０
同様に演奏記録部３０は、時刻ｔｍ３のセンサＳＥの信号立上がりタイミングから時刻ｔｍ４の信号立下がりタイミングまでの時間ｔ１を測定し、弱打検出区間における検出速度Ｖ1を次式により算出する。
Ｖ1＝Ｌ１／ｔ１
次に、検出速度Ｖ0、Ｖ1に基づいて打弦速度の補正が必要か否かを判別する（ステップＳ３２）。
【００２６】
より詳細には、検出速度Ｖ0しか検出できなかった場合には、補正は不要であると判別する。
次に検出速度Ｖ1しか検出できなかった場合には、補正が必要であると判断する。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第２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補正が必要であると判断する。
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１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、補正は不要であると判別する。
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１が弱打された場合であり、補正が必要であると判別する。
本実施形態では、ＶREFMAX＝ＶREFMINと設定しているが、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補正が必要であるか否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。
【００２７】
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、補正が必要であると判別する。
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、補正が必要であると判別する。
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よい。
【００２８】
上記のようなステップＳ３２の判別において、補正が必要である場合には（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、検出速度Ｖ1の値を打弦速度として採用し（ステップＳ３３）、採用した弱打検出区間の検出速度Ｖ1を次式により較正して、得られた補正検出速度Ｖ1’を打弦速度として採用する（ステップＳ３４）。
Ｖ1’＝Ｖ1×Ｃ
＝Ｖ1×ｄＸ’／ｄＸ
一方、ステップＳ３２の判別において、補正が不要であると判断された場合には（ステップＳ３２：Ｎｏ）、強打検出区間の検出速度Ｖ0を打弦速度として採用する（ステップＳ３５）。
このように打弦速度としてＶ1を採用した場合には、上記式により較正を行うことにより、Ｈ３（信号の立下がり）とＨ４（信号の立上がり）を検出することに起因する問題（光学的なばらつき等）を低減することができる。
【００２９】
そして、このように取得した打弦速度を用い、ノートオンデータを記録することとなる。
この場合において、それ以前にノートオンデータまたはノートオフデータが記録されていた場合は、それらとの時間間隔（以下、デュレーションという）を併せて書き込むこととなる。なお、以下においては、ノートオンまたはノートオフに関する情報をイベントデータという。
また、演奏記録部３０は、キーセンサ２５，２６の出力信号に基づいて、ノートオフデータを記録する。この場合においても、以前のイベントデータとの間隔を示すデュレーションデータも併せて記録することとなる。
以上のようにして、演奏に従って順次イベントデータが書き込まれていき、演奏データが記録されることとなる。
なお、上記は、通常演奏時における演奏記録処理であるが、消音演奏時における演奏記録処理も、弱打及び強打の速度検出区間が各々第２エッジＨ２〜第３エッジＨ３及び第１エッジＨ１〜第３エッジＨ３である以外は、通常演奏記録処理と同じである。
次に自動ピアノの演奏再生時の詳細動作について説明する。
図７に本実施形態の自動ピアノの再生動作を示すフローチャートを示す。
まず各種レジスタ等の初期化が行われるとともに、演奏モードを通常演奏モードに設定するための各種初期設定処理が行われる（ステップＳ４１）。この場合において、自動演奏のテンポ設定も初期設定として行われる。
次に、消音演奏モードが指定されているか否かを判別する（ステップＳ４２）。
ステップＳ４２の判別において、消音演奏モードが指定されていない場合、すなわち、通常演奏モードが指定されている場合には（ステップＳ４２；Ｎｏ）、演奏データの読み出し処理を行う（ステップＳ４３）。
この演奏データの読み出しは、割込処理ルーチンによって行われる。割込は、テンポに対応したテンポクロックによって行われ、例えば、４分音符あたり２４回の割込が行われる。
【００３０】
読出処理は、再生前処理部１０のメモリから演奏データを先頭データから順次読み出す処理である。より具体的に言えば、デュレーションデータ読み出すと、テンポクロックが出力される毎にそれを減算し、０になった時点で次のイベントデータを読み出す。そして、その後に次のデュレーションデータを読出し、以後同様の動作を行う。これにより、記録時と同様のタイミングでイベントデータが読み出される。
再生前処理部１０のメモリから出力されるイベントデータに基づいて、モーションコントローラ１１は、速度指示値Ｖrをサーボコントローラ１２に出力する。
サーボコントローラ１２は、入力されたサーボ速度指示値Ｖr及びソレノイド５から供給されるフィードバック信号である出力速度の差としての速度偏差を生成し、速度偏差に対応して出力電流を生成し、アクチュエータであるソレノイド５に対して出力し、ソレノイド５は、アクションメカニズム３を介してハンマ２を駆動することとなる（ステップＳ４４）。
上述の場合において、自動ピアノでは、ソレノイド５に給電を開始してから実際にハンマが打弦して発音されるまでに時間がかかる。そのため、打弦イベントフレームが記録媒体から読み出されたタイミングに対して実際の発音が遅れることになる。また、ソレノイドに給電を開始してから実際にハンマが打弦して発音されるまでの時間は指示される打弦速度によって異なるため、打弦イベントフレームが記録媒体から読み出された時点にソレノイドの給電を開始すると、打弦イベントの発生時間の間隔が各打弦イベントの指示する打弦速度に応じて変化してしまう。また、離鍵に関しても同様の問題がある。
【００３１】
そこで、自動ピアノの再生時には、各イベントフレームが読み出されたタイミングから所定時間（例えば、５００ｍｓｅｃ）後に各イベントフレームで指示された動作（打弦，離鍵）が行われるように、各イベントを一律に遅延させる。具体的には、打弦，離鍵イベントフレームが読み出された時点で、前述した軌道計算を行い、打弦タイミング，離鍵タイミング（打弦，離鍵イベントフレームが読み出された時点から５００ｍｓｅｃ後のタイミング）のどれだけ前から鍵を動かし始めれば良いかを求め、このタイミングで鍵を動かし始めるようにすることで、打弦（離鍵）イベントの発生時間の間隔を各打弦（離鍵）イベントの指示する打弦速度に拘わらず一定とすることができる。
ステップＳ４２の判別において、消音演奏モードが指定されている場合には（ステップＳ４２；Ｙｅｓ）、演奏データの読み出し処理を行う（ステップＳ４５）。
この演奏データの読み出しも、ステップＳ４３の処理と同様に割込処理ルーチンによって行われる。
そして、図示しない音源回路による楽音信号発生処理が行われる（ステップＳ４６）。
より具体的には、イベントデータが読み出される毎に、キーコードデータ、キーオンデータ、キーベロシティデータあるいはキーオフデータが音源回路に供給され、これらに対応した楽音信号が形成され、ユーザは図示しないスピーカあるいはヘッドホンにより、再生された演奏を聞くことができる。このように、消音状態で電子的な音源によって自動演奏を聞くことができる。また、所望の音色を選択して再生演奏を楽しむことも可能である。
【００３２】
［１．５］ 実施形態の効果
以上の説明のように、本実施形態によれば、鍵１が強打された場合には、検出区間の距離が長い検出区間（強打検出区間）を用いて打弦速度を検出しているため、速度検出の分解能を確保することができる。
さらに鍵１が弱打された場合には、検出区間の距離が短い検出区間（弱打検出区間）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、検出信号の遷移方向が反対の位置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。
すると、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、強打の場合は、ハンマが等速で動かない場合がほとんどなく、また、検出信号の遷移方向が反対の位置を検出区間とすると光学的なばらつきは大きく、さらに分解能が落ちるという問題があるため、速度検出区間を長くしているともいえる。
速度検出区間（強打検出区間及び弱打検出区間）を切り換えて用いる場合において、得られる検出信号の遷移方向（“Ｌ”→“Ｈ”または“Ｈ”→“Ｌ”）が反対の検出区間においてその検出速度を補正しているため、間隔精度を保ちつつ、最終打弦速度により近い打弦速度検出を行うことができる。
【００３３】
［２］ 実施形態の変形例
［２．１］ 第１変形例
上記実施形態の説明においては、ハンマシャッタ２６に第１スリットＳＬ１及び第２スリットＳＬ２を設ける構造としていたが、必ずしもこれに限られるものではなく、複数検出区間を有するセンサ構成とすれば、同様の効果を得ることができ、例えば、図９に示すようなものにおいては、弱打の場合に位置Ｈ３〜位置Ｈ４を検出区間とし、強打の場合に位置Ｈ２から位置Ｈ４を検出区間とすればよい。また、検出区間数も２以上でもよく、例えば、弱打、中打、強打の３段階に分けて速度が大きくなるほど検出区間の距離（幅）を大きくするようにしてもよい。
すなわち、複数区間の速度検出が可能なセンサを設けることにより同様の効果を得ることが可能である。
【００３４】
［２．２］ 第２変形例
以上の説明においては、検出装置を構成するシャッタにスリットが設けられている場合について説明したが、必ずしもスリット構造を有する必要はなく、例えばバーコード状に反射率の異なる領域を設けた反射板や、くし形の切欠を有するシャッタなどを用いても同様に速度検出を行うことが可能である。
【００３５】
［２．３］ 第３変形例
以上の説明においては、自動ピアノの打弦速度の検出を行う場合について説明したが、速度変化範囲が広く、移動体側に複数の検出区間を有する被検出体（シャッタなど）を設けられる移動体であれば同様に速度検出及び速度補正を行うことが可能である。
【００３６】
［２．４］ 第４変形例
以上の説明においては、被検出体（シャッタなど）を移動体側に設ける構成としていたが、被検出体を固定側に設け、移動体側に検出装置本体を設けるように構成することも可能である。
【００３７】
［２．５］ 第５変形例
以上の説明においては、強打検出区間の検出速度Ｖ0と弱打検出区間の検出速度Ｖ1のいずれを採用するかを、ハンマーセンサの出力であるＶ0、Ｖ1に基づいて選択していたが、これに限らず、キーセンサ２５により検出した押鍵速度に基づいて選択するようにしてもよい。この場合、キーセンサ２５に検出された押鍵速度が所定値より大きい場合に打弦速度としてＶ0を採用し、所定値よりも小さい場合に打弦速度Ｖ1’を採用すればよい。
【００３８】
［２．６］ 第６変形例
以上の説明においては、ハンマーセンサＳＥにより検出される打弦速度について本発明を適用した場合について述べていたが、これに限らず、キーセンサ２５により検出される押鍵速度に本発明を適用するようにしてもよい。具体的には、鍵１の下面に上述した形状のハンマシャッタ２６（図２参照）を設け、押鍵時に上記実施形態と同様にＨ２〜Ｈ４を検出することにより、強打検出区間（Ｈ２〜Ｈ４）の押鍵速度Ｖk0と弱打検出区間（Ｈ３〜Ｈ４）の押鍵速度Ｖk1を算出し、上記実施形態と同様にいずれかの押鍵速度を選択するようにすればよい。この場合、採用した押鍵速度からハンマ２の打弦速度を推定するようすれば、高精度の最終打弦速度の検出も可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、移動体の速度がより高速である場合にはより距離の長い前記速度検出区間を用いて移動体の速度を検出するので、移動体の移動速度に応じて最適な測定精度及び分解能を確保することが可能となる。また、移動体（ハンマ）の移動速度が高い場合には、検出区間の距離が長い検出区間を用いて移動体の速度を検出しているため、速度検出の分解能を確保することができる。
さらに移動体の移動速度が低い場合には、検出区間の距離が短い検出区間（弱打検出区間）を用いて打弦速度を検出しているため、最終移動速度を高精度で算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態の自動ピアノの要部の概要構成図である。
【図２】 ハンマシャッタの構成説明図である。
【図３】 補正値算出処理の処理フローチャートである。
【図４】 実施形態の概要処理フローチャートである。
【図５】 実施形態の補正処理の処理フローチャートである。
【図６】 実施形態のシャッタの構造と検出状態との関係を説明する図である。
【図７】 実施形態の再生動作処理フローチャートである。
【図８】 従来のハンマの打弦タイミング及び速度の検出説明図
【図９】 シャッタの構造と検出状態を説明する図である。
【符号の説明】
１…鍵、２…ハンマ、３…アクションメカニズム（ハンマアクション）、４…弦、６…ダンパー（止音機構）、１０…再生前処理部、１１…モーションコントローラ、１２…サーボコントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、速度検出装置及び速度検出装置の補正方法に係り、特に自動演奏を行うことが可能な自動ピアノ、さらには、消音モード（サイレントモード）を有する自動ピアノで演奏する場合に鍵を強打しあるいは弱打した場合のいずれにおいても電子音を正常に発音すべくハンマの最終打弦速度を正確に検出することができる速度検出装置及び速度検出方法に関する。
【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ない、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８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８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８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８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。
さらにハンマシャンク４３が回動して、再び遮光状態となると、こ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Ｈ４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の遮光タイミングが検出される。そして、位置Ｈ４における遮光タイミングを打弦タイミングＨｔとして出力するとともに、位置Ｈ２から位置Ｈ４に至るまでの時間から打弦速度Ｈｖを算出して出力する。この打弦タイミングＨｔと打弦速度Ｈｖは、押下された鍵を特定するためのキーコードおよびデータの発生タイミングを示す時間データとともに、演奏情報としてメモリに記録されるようになっている。なお、離鍵のタイミングの検出は従来と同様にキーセンサにより行い、離された鍵を特定するための示すキーコードおよび離鍵されたタイミングを示す時間データとともに、演奏情報としてメモリに記録されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図９（ａ）にシャッタ７１の拡大図を示す。
シャッタ７１と上述の位置Ｈ２と位置Ｈ４との関係は、図９（ａ）のようになっている。
ところで、ハンマ４４は、等速で動くとは限らないので、位置Ｈ２から位置Ｈ４に至るまでの時間から打弦速度を算出するものでは、Ｈ２−Ｈ４間の距離が大きいと最終打弦速度とハンマが打弦する瞬間の速度との差が大きくなる、すなわち、測定精度が下がってしまうという問題点が生じる。
一方、技術的な制約からＨ２−Ｈ４間のすき間を小さくすることはできないので、これに代えて、位置Ｈ３と位置Ｈ４との間の区間を用いて測定を行えば、最終打弦速度との差が小さくなり、測定精度を確保することができるはずである。しかしながら、図９（ｂ）に示すように、得られる光センサ７７の出力信号波形のエッジが逆となる（一方が信号立下がり、他方が信号立ち上がり）。このように検出するエッジが逆となると、以下のような問題が生じる。例えば、光センサ７７の出力が設計値より低下した場合には、光センサ７７の受光量が全般的に減少し、受光タイミングおよび遮光タイミングを検出するためのスレッショルド値が高くなるのと同様に作用する。つまり、受光タイミング（Ｈ３）の検出が遅くなるとともに、遮光タイミング（Ｈ２、Ｈ４）の検出が早くなってしまう。このため、Ｈ２〜Ｈ３間は短く検出され、Ｈ３〜Ｈ４間は長く検出されてしまうといった光学的な間隔にばらつきが生じることとなり、測定が不安定となる。また、光センサ７７の出力が大きくなった場合には、逆にＨ２〜Ｈ３間が長く検出され、Ｈ３〜Ｈ４間は短く検出されてしまう。
【０００７】
また、区間を短くした場合には、強打時の速度検出の分解能が低くなってしまうという問題点があった。
そこで、本発明の第１の目的は、間隔精度を保ちつつ、最終到達速度（最終打弦速度）に近い速度を検出することができる速度検出装置及び速度検出方法を提供することにある。
また、第２の目的は、高速移動時（強打時）における分解能を確保することができる速度検出装置及び速度検出方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１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、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサと、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出手段と、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出手段と、前記第１移動速度と前記第２移動速度との少なくとも一方が予め定めた基準速度よりも大きい場合に、前記第１移動速度を選択し、それ以外の場合には、前記第２の移動速度を選択する選択手段とを具備することを特徴としている。
【０００９】
請求項２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、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサと、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出手段と、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出手段と、前記第１移動速度から前記第２移動速度を引いた速度差の絶対値が予め定めた基準速度差よりも大きい場合に、前記第２移動速度を選択し、当該基準速度差より小さい場合に、前記第１移動速度を選択する選択手段とを具備することを特徴としている。
【００１０】
請求項３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、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサと、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出手段と、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出手段と、前記第１移動速度と前記第２移動速度との少なくとも一方が予め定めた基準速度よりも小さい場合に、前記第２移動速度を選択し、それ以外の場合には、前記第１の移動速度を選択する選択手段とを具備することを特徴としている。
【００１１】
請求項４に記載の速度検出装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の速度検出装置において、前記選択手段が前記第２移動速度を選択した場合には、予め求めた補正値に基づいて、前記第２移動速度を補正して、補正移動速度を算出する速度補正手段
をさらに具備することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項５に記載の速度検出装置は、請求項４に記載の速度検出装置において、移前記速度補正手段は、前記第２移動速度に前記補正値を乗算することによって、補正移動速度を算出し、
前記補正値は、前記移動体を等速移動させた場合に得られる前記第１移動速度をＶ０’’、前記第２移動速度をＶ１’’とした場合に、Ｖ０’’／Ｖ１’’であることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項６に記載の速度検出方法は、移動体と、前記移動体に設けられ、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサとを具備する速度検出装置において用いられる速度検出方法において、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出ステップと、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出ステップと、前記第１移動速度と前記第２移動速度との少なくとも一方が予め定めた基準速度よりも大きい場合に、前記第１移動速度を選択し、それ以外の場合には、前記第２の移動速度を選択する選択ステップとを備えることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項７に記載の速度検出方法は、移動体と、前記移動体に設けられ、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサとを具備する速度検出装置において用いられる速度検出方法において、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出ステップと、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出ステップと、前記第１移動速度から前記第２移動速度を引いた速度差の絶対値が予め定めた基準速度差よりも大きい場合に、前記第２移動速度を選択し、当該基準速度差より小さい場合に、前記第１移動速度を選択する選択ステップとを備えることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項８に記載の速度検出方法は、移動体と、前記移動体に設けられ、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサとを具備する速度検出装置において用いられる速度検出方法において、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出ステップと、前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出ステップと、前記第１移動速度と前記第２移動速度との少なくとも一方が予め定めた基準速度よりも小さい場合に、前記第２移動速度を選択し、それ以外の場合には、前記第１の移動速度を選択する選択ステップとを備えることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項９に記載の速度検出方法は、請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の速度検出方法において、前記選択ステップが前記第２移動速度を選択した場合には、予め求めた補正値に基づいて、前記第２移動速度を補正して、補正移動速度を算出する速度補正ステップをさらに備えることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１０に記載の速度検出方法は、請求項９に記載の速度検出方法において、前記速度補正ステップは、前記第２移動速度に前記補正値を乗算することによって、補正移動速度を算出し、前記補正値は、前記移動体を等速移動させた場合に得られる前記第１移動速度をＶ０’’、前記第２移動速度をＶ１’’とした場合に、Ｖ０’’／Ｖ１’’であることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［１］ 実施形態
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
［１．１］ 実施形態の全体構成
図１に実施形態の消音機能を有する自動ピアノの要部の概要構成図を示す。
自動ピアノは、鍵１の運動をハンマ２に伝達するアクションメカニズム３と、ハンマ２によって打弦される弦４と、鍵１を駆動するソレノイド５と、弦４の振動を止めるためのダンパ６と、を備えて構成されている。
また自動ピアノは、記録メディアあるいはリアルタイム通信装置から供給される演奏データに基づいて、鍵の軌道データを生成するとともに軌道データを用いて鍵の原速度指示値（ｔ，Ｖr）を生成する再生前処理部１０と、供給された原速度指示値（ｔ，Ｖr）に基づいて、各時刻における鍵１の位置に対応した速度指示値Ｖrを生成し出力するモーションコントローラ１１と、速度指示値Ｖrに応じた励磁電流をソレノイド５に供給するとともに、ソレノイド５から供給されるフィードバック信号としての出力速度Ｖｙと速度指示値Ｖrを比較し、両者が一致するようにサーボ制御を行うサーボコントローラ１２と、を備えて構成されている。
さらに自動ピアノは、上下方向に所定距離隔て設けられている２組のフォトセンサＳＦ２，ＳＦ３によって構成されるキーセンサ２５と、鍵１の下面に取り付けられた板状のハンマシャッタ２６と、打弦速度を計測するためのセンサＳＥと、センサＳＥの出力信号に基づいてハンマシャッタ２６の移動速度を計測することにより、ハンマ２の速度、すなわち打弦速度（発音速度）を計測し、また、ハンマシャッタ２６がセンサＳＥを通過開始時刻を打弦時刻（発音時刻）として検出する演奏記録部３０と、を備えて構成されている。
ここで、本自動ピアノは消音機能を有するものであるが、これはハンマが打弦する直前にハンマの回動を阻止する構成を有するものであって、具体的には、ハンマシャンクの回動を阻止するストッパ（図示略）を設けるものである。
そして通常演奏時には、このストッパをハンマの回動を阻止しない位置に配置し、消音演奏時にはこのストッパをハンマの回動を阻止しない位置に配置するものである。このようなストッパを有する消音機構は公知のものを使用すればよく、その詳細構成についての説明を省略する。
【００１９】
［１．２］ ハンマシャッタの詳細構成
図２にハンマシャッタの詳細構成図を示す。
ハンマシャッタ２６は、第１スリットＳＬ１及び第２スリットＳＬ２を備えて構成されている。
ここで、図２中、ハンマシャッタ２６の最上端部のエッジを第１エッジＨ１とし、第１スリットＳＬ１の上部側のエッジを第２エッジＨ２とし、第１スリットＳＬ１の下部側のエッジを第３エッジＨ３とし、第２スリットＳＬ２の上部側エッジを第４エッジＨ４とする。
より具体的には、例えば、第１エッジＨ１と第２エッジＨ２との間の距離は、１．０［ｍｍ］とされる。
また、第１スリットの幅、すなわち、第２エッジ２と第３エッジＨ３との間の距離は、１．０［ｍｍ］とされる。
【００２０】
さらに、第１スリットＳＬ１と第２スリットＳＬ２との間の距離、すなわち、第３エッジＨ３と第４エッジＨ４との間の距離は、１．０［ｍｍ］とされる。
この場合において、演奏記録時に押鍵すると打弦を行う通常演奏時に、鍵１が強打された場合には、第２エッジＨ２及び第４エッジＨ４を用い、鍵１が弱打された場合には、第３エッジＨ３及び第４エッジＨ４を用いる。一方、押鍵しても打弦を行わない消音演奏時には、鍵１が強打された場合には、第１エッジＨ１及び第３エッジＨ３を用い、鍵１が弱打された場合には、第２エッジＨ２及び第３エッジＨ３を用いて、打弦速度を検出することとなる。
より詳細には、通常演奏時に鍵１が強打された場合には、第２エッジＨ２及び第４エッジＨ４を用い分解能を高くして打鍵速度を検出するので、強打時の速度検出区間（＝第１の区間に相当。以下、強打検出区間という。）は、２．０［ｍｍ］となる。
一方、通常演奏時に鍵１が弱打された場合には、第３エッジＨ３及び第４エッジＨ４（＝第２の区間に相当。以下、弱打検出区間という。）を用いて最終打弦速度との差を小さくして打鍵速度の精度を向上させる。この弱打検出区間は１．０［ｍｍ］となる。
また、消音演奏時に鍵１が強打された場合には、第１エッジＨ１及び第３エッジＨ３を用い分解能を高くして打鍵速度を検出するので、強打時の速度検出区間（第１の区間に相当。以下、強打検出区間という。）は、２．０［ｍｍ］となる。
一方、消音演奏時に鍵１が弱打された場合には、第２エッジＨ２及び第３エッジＨ３（＝第２の区間に相当。以下、弱打検出区間という。）を用いて最終打弦速度との差を小さくして、打鍵速度の精度を向上させる。この弱打検出区間は、１．０［ｍｍ］となる。
ここで、通常演奏時と消音演奏時とで、速度検出区間が異なるのは、前述したように、消音演奏時には、ハンマが打弦する直前にハンマの回動がストッパにより阻止されるため、第４エッジＨ４を検出することができないからである。
【００２１】
［１．３］ 補正データの算出
打弦速度を検出するに際し、誤差を含むと考えられる検出した打弦速度を補正して、正確な打弦速度（補正打弦速度）を求めるための補正データＣを予め算出する必要がある。
以下、補正データの算出について図３の処理フローチャートを参照して説明する。
まず、等速打弦を保証できる打鍵法により、所定の鍵盤を機械打鍵する（ステップＳ１１）。
この場合において、等速打弦を保証できる打鍵法としては、サーボなどによる等速軌道を保証する打鍵法を用いる。あるいは、ある程度以上の高速で打鍵することにより打鍵法によらず等速性を確認できている打鍵法または重り落下などによる打鍵法のうち、実験によって等速を確認できている打鍵法を用いるのが好ましい。
そして、等速打弦動作中に通常演奏時の強打検出区間における検出速度Ｖ0”及び弱打検出区間における検出速度Ｖ1”を検出する（ステップＳ１２）。この場合において、全て設計通りであれば、
Ｖ0”＝Ｖ1”
となるはずである。
続いて、補正データＣを算出する（ステップＳ１３）。
弱打検出区間の設計寸法をｄＸとし、弱打検出区間の実際寸法をｄＸ’とした場合に、補正データＣは、次式により定まる。
Ｃ＝ｄＸ’／ｄＸ
＝Ｖ0”／Ｖ1”
なお、通常演奏時の強打検出区間の設計寸法は、設計値通りであるものとする。そして、全ての鍵について補正データＣが算出されたか否かを判別し（ステップＳ１４）、全ての鍵について補正データＣ（例えば、８８鍵の場合、補正データＣ1〜Ｃ88）を算出した場合には（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、処理を終了する。
ステップＳ１４の判別において、全ての鍵について補正データＣを算出していない場合には（ステップＳ１４；Ｎｏ）処理をステップＳ１１に移行してステップＳ１１〜ステップＳ１４の処理を繰り返すこととなる。
【００２２】
［１．４］ 実施形態の動作
［１．４．１］ 実施形態の概要動作
まず自動ピアノの演奏記録時の概要動作について説明する。
まず、演奏者によって演奏が行われると、演奏記録部３０はセンサＳＥの出力信号に基づいて打弦速度Ｖ0、Ｖ1及び打弦時刻を検出する。なお、打弦速度Ｖ0、Ｖ1の検出については、後に詳述する。
これと並行して、演奏記録部３０は、キーセンサ２５の出力信号に基づいて押鍵速度Ｖｋおよび押鍵時刻ｔｋを検出する。
そして、これらの情報は、記録後処理部３１において正規化処理された後に、演奏情報としてフロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録される。ここで正規化処理とは、ピアノの個体差を吸収するための処理であり、打弦時刻・打弦速度、押鍵時刻・押鍵速度、離鍵時刻・離鍵速度等は、各ピアノにおけるセンサの位置や、構造上の違い、あるいは、機械的誤差によって固有の傾向を持つため、標準となるピアノを想定し、そのピアノにおける打弦時刻・打弦速度等に変換するための処理をいう。
次に自動ピアノの演奏再生時の概要動作について説明する。
再生前処理部１０は、記録メディアあるいはリアルタイム通信装置から供給される演奏データに基づいて、鍵の軌道データを生成するとともに軌道データを用いて鍵１の原速度指示値（ｔ，Ｖr）を作成し、再生前処理部１０で生成された原速度指示値（ｔ，Ｖr）は、モーションコントローラ１１に供給される。
モーションコントローラ１１は、供給された原速度指示値（ｔ，Ｖr）に基づいて、各時刻における鍵１の位置に対応した速度指示値Ｖrを作成し、サーボコントローラ１２に供給する。
サーボコントローラ１２は、速度指示値Ｖrに応じた励磁電流をソレノイド５に供給するとともに、ソレノイド５から供給されるフィードバック信号である出力速度Ｖｙと速度指示値Ｖrを比較し、両者が一致するようにサーボ制御を行うこととなる。
サーボ制御コントローラ１２の制御下で、ソレノイド５のプランジャが突出すると、鍵１がバランスピンＰを中心に回動し、演奏者側に下がり（以下、この状態を押鍵状態という）、また、これに連動してアクションメカニズム３が作動し、ダンパー６が弦４から離れるとともに、ハンマ２が回動して打弦し、演奏再生がなされることとなる。
【００２３】
［１．４．２］ 実施形態の詳細動作
次に自動ピアノの詳細動作を説明する。
図４に本実施形態の演奏／記録処理を示すフローチャートを示す。
まず、各種レジスタ等の初期化を行い、動作モードを通常演奏モードとする（ステップＳ２１）。
次に、消音演奏（消音演奏モード）が指定されているか否かを判別する（ステップＳ２２）。
ステップＳ２２の判別において、消音演奏が指定されている場合には（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、消音演奏モードに対応して各種レジスタなどの初期化を行うとともに、押鍵により回動したハンマ２が弦４に当たる手前でアクションメカニズム３のそれ以上の回動を阻止するための回動阻止機構（ストッパ）を稼働させる（ステップＳ２４）。
【００２４】
ステップＳ２２の判別において、消音演奏が指定されていない場合には（ステップＳ２２；Ｎｏ）、通常演奏モードに対応して各種レジスタなどの初期化を行う（ステップＳ２３）。なお、既に通常演奏モードに対応して各種レジスタなどの初期化がなされている場合には、この処理は行わない。
次に外部出力を行うか否かを判別する（ステップＳ２５）。
ステップＳ２５の判別において、外部出力を行う場合には（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、記録後処理部３１を介して、ノートオンデータ、ノートオフデータに対応したＭＩＤＩ演奏データを外部へ出力し、処理をステップＳ２７へ移行することとなる。
また、ステップＳ２５の判別において、外部出力を行わない場合には（ステップＳ２５；Ｎｏ）、処理をステップＳ２７へ移行し、演奏データを記録するか否かを判別する（ステップＳ２７）。
ステップＳ２７の判別において、演奏データを記録しない場合には（ステップＳ２７；Ｎｏ）、処理をステップＳ２２に移行し、以下同様の処理を繰り返し行う。
ステップＳ２７の判別において演奏データを記録する場合には（ステップＳ２７；Ｙｅｓ）、演奏記録処理がなされる。
【００２５】
演奏記録処理においては、センサＳＥの出力信号に基づいて、打弦タイミングに対応した時刻にノートオンデータを出力する。
ここで、打弦速度の検出及び打弦速度の補正について図５の処理フローチャート及び図６のタイミング説明図を参照して説明する。
まず、打弦速度を検出する（ステップＳ３１）。
この場合において、図６（ａ）に示すように、第３エッジＨ３と第４エッジＨ４との間の距離をＬ１とし、第２エッジＨ２と第４エッジＨ４との間の距離をＬ０とする。
図６（ｂ）に示すように、打鍵が行われると、ハンマシャッタ２６が横切ることにより、センサＳＥの出力信号レベルは、時刻ｔｍ１において、“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに遷移し、時刻ｔｍ２において、“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに遷移し、時刻ｔｍ３において、再び“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに遷移し、時刻ｔｍ４において、再び“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに遷移する。
これにより、演奏記録部３０は、図６（ｃ）に示すように、時刻ｔｍ２のセンサＳＥの信号立下がりタイミングから時刻ｔｍ４の信号立下がりタイミングまでの時間ｔ０を測定し、強打検出区間における検出速度Ｖ0を次式により算出する。
Ｖ0＝Ｌ０／ｔ０
同様に演奏記録部３０は、時刻ｔｍ３のセンサＳＥの信号立上がりタイミングから時刻ｔｍ４の信号立下がりタイミングまでの時間ｔ１を測定し、弱打検出区間における検出速度Ｖ1を次式により算出する。
Ｖ1＝Ｌ１／ｔ１
次に、検出速度Ｖ0、Ｖ1に基づいて打弦速度の補正が必要か否かを判別する（ステップＳ３２）。
【００２６】
より詳細には、検出速度Ｖ0しか検出できなかった場合には、補正は不要であると判別する。
次に検出速度Ｖ1しか検出できなかった場合には、補正が必要であると判断する。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第２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補正が必要であると判断する。
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１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、補正は不要であると判別する。
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１が弱打された場合であり、補正が必要であると判別する。
本実施形態では、ＶREFMAX＝ＶREFMINと設定しているが、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補正が必要であるか否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。
【００２７】
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、補正が必要であると判別する。
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、補正が必要であると判別する。
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よい。
【００２８】
上記のようなステップＳ３２の判別において、補正が必要である場合には（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、検出速度Ｖ1の値を打弦速度として採用し（ステップＳ３３）、採用した弱打検出区間の検出速度Ｖ1を次式により較正して、得られた補正検出速度Ｖ1’を打弦速度として採用する（ステップＳ３４）。
Ｖ1’＝Ｖ1×Ｃ
＝Ｖ1×ｄＸ’／ｄＸ
一方、ステップＳ３２の判別において、補正が不要であると判断された場合には（ステップＳ３２：Ｎｏ）、強打検出区間の検出速度Ｖ0を打弦速度として採用する（ステップＳ３５）。
このように打弦速度としてＶ1を採用した場合には、上記式により較正を行うことにより、Ｈ３（信号の立下がり）とＨ４（信号の立上がり）を検出することに起因する問題（光学的なばらつき等）を低減することができる。
【００２９】
そして、このように取得した打弦速度を用い、ノートオンデータを記録することとなる。
この場合において、それ以前にノートオンデータまたはノートオフデータが記録されていた場合は、それらとの時間間隔（以下、デュレーションという）を併せて書き込むこととなる。なお、以下においては、ノートオンまたはノートオフに関する情報をイベントデータという。
また、演奏記録部３０は、キーセンサ２５，２６の出力信号に基づいて、ノートオフデータを記録する。この場合においても、以前のイベントデータとの間隔を示すデュレーションデータも併せて記録することとなる。
以上のようにして、演奏に従って順次イベントデータが書き込まれていき、演奏データが記録されることとなる。
なお、上記は、通常演奏時における演奏記録処理であるが、消音演奏時における演奏記録処理も、弱打及び強打の速度検出区間が各々第２エッジＨ２〜第３エッジＨ３及び第１エッジＨ１〜第３エッジＨ３である以外は、通常演奏記録処理と同じである。
次に自動ピアノの演奏再生時の詳細動作について説明する。
図７に本実施形態の自動ピアノの再生動作を示すフローチャートを示す。
まず各種レジスタ等の初期化が行われるとともに、演奏モードを通常演奏モードに設定するための各種初期設定処理が行われる（ステップＳ４１）。この場合において、自動演奏のテンポ設定も初期設定として行われる。
次に、消音演奏モードが指定されているか否かを判別する（ステップＳ４２）。
ステップＳ４２の判別において、消音演奏モードが指定されていない場合、すなわち、通常演奏モードが指定されている場合には（ステップＳ４２；Ｎｏ）、演奏データの読み出し処理を行う（ステップＳ４３）。
この演奏データの読み出しは、割込処理ルーチンによって行われる。割込は、テンポに対応したテンポクロックによって行われ、例えば、４分音符あたり２４回の割込が行われる。
【００３０】
読出処理は、再生前処理部１０のメモリから演奏データを先頭データから順次読み出す処理である。より具体的に言えば、デュレーションデータ読み出すと、テンポクロックが出力される毎にそれを減算し、０になった時点で次のイベントデータを読み出す。そして、その後に次のデュレーションデータを読出し、以後同様の動作を行う。これにより、記録時と同様のタイミングでイベントデータが読み出される。
再生前処理部１０のメモリから出力されるイベントデータに基づいて、モーションコントローラ１１は、速度指示値Ｖrをサーボコントローラ１２に出力する。
サーボコントローラ１２は、入力されたサーボ速度指示値Ｖr及びソレノイド５から供給されるフィードバック信号である出力速度の差としての速度偏差を生成し、速度偏差に対応して出力電流を生成し、アクチュエータであるソレノイド５に対して出力し、ソレノイド５は、アクションメカニズム３を介してハンマ２を駆動することとなる（ステップＳ４４）。
上述の場合において、自動ピアノでは、ソレノイド５に給電を開始してから実際にハンマが打弦して発音されるまでに時間がかかる。そのため、打弦イベントフレームが記録媒体から読み出されたタイミングに対して実際の発音が遅れることになる。また、ソレノイドに給電を開始してから実際にハンマが打弦して発音されるまでの時間は指示される打弦速度によって異なるため、打弦イベントフレームが記録媒体から読み出された時点にソレノイドの給電を開始すると、打弦イベントの発生時間の間隔が各打弦イベントの指示する打弦速度に応じて変化してしまう。また、離鍵に関しても同様の問題がある。
【００３１】
そこで、自動ピアノの再生時には、各イベントフレームが読み出されたタイミングから所定時間（例えば、５００ｍｓｅｃ）後に各イベントフレームで指示された動作（打弦，離鍵）が行われるように、各イベントを一律に遅延させる。具体的には、打弦，離鍵イベントフレームが読み出された時点で、前述した軌道計算を行い、打弦タイミング，離鍵タイミング（打弦，離鍵イベントフレームが読み出された時点から５００ｍｓｅｃ後のタイミング）のどれだけ前から鍵を動かし始めれば良いかを求め、このタイミングで鍵を動かし始めるようにすることで、打弦（離鍵）イベントの発生時間の間隔を各打弦（離鍵）イベントの指示する打弦速度に拘わらず一定とすることができる。
ステップＳ４２の判別において、消音演奏モードが指定されている場合には（ステップＳ４２；Ｙｅｓ）、演奏データの読み出し処理を行う（ステップＳ４５）。
この演奏データの読み出しも、ステップＳ４３の処理と同様に割込処理ルーチンによって行われる。
そして、図示しない音源回路による楽音信号発生処理が行われる（ステップＳ４６）。
より具体的には、イベントデータが読み出される毎に、キーコードデータ、キーオンデータ、キーベロシティデータあるいはキーオフデータが音源回路に供給され、これらに対応した楽音信号が形成され、ユーザは図示しないスピーカあるいはヘッドホンにより、再生された演奏を聞くことができる。このように、消音状態で電子的な音源によって自動演奏を聞くことができる。また、所望の音色を選択して再生演奏を楽しむことも可能である。
【００３２】
［１．５］ 実施形態の効果
以上の説明のように、本実施形態によれば、鍵１が強打された場合には、検出区間の距離が長い検出区間（強打検出区間）を用いて打弦速度を検出しているため、速度検出の分解能を確保することができる。
さらに鍵１が弱打された場合には、検出区間の距離が短い検出区間（弱打検出区間）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、検出信号の遷移方向が反対の位置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。
すると、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、強打の場合は、ハンマが等速で動かない場合がほとんどなく、また、検出信号の遷移方向が反対の位置を検出区間とすると光学的なばらつきは大きく、さらに分解能が落ちるという問題があるため、速度検出区間を長くしているともいえる。
速度検出区間（強打検出区間及び弱打検出区間）を切り換えて用いる場合において、得られる検出信号の遷移方向（“Ｌ”→“Ｈ”または“Ｈ”→“Ｌ”）が反対の検出区間においてその検出速度を補正しているため、間隔精度を保ちつつ、最終打弦速度により近い打弦速度検出を行うことができる。
【００３３】
［２］ 実施形態の変形例
［２．１］ 第１変形例
上記実施形態の説明においては、ハンマシャッタ２６に第１スリットＳＬ１及び第２スリットＳＬ２を設ける構造としていたが、必ずしもこれに限られるものではなく、複数検出区間を有するセンサ構成とすれば、同様の効果を得ることができ、例えば、図９に示すようなものにおいては、弱打の場合に位置Ｈ３〜位置Ｈ４を検出区間とし、強打の場合に位置Ｈ２から位置Ｈ４を検出区間とすればよい。また、検出区間数も２以上でもよく、例えば、弱打、中打、強打の３段階に分けて速度が大きくなるほど検出区間の距離（幅）を大きくするようにしてもよい。
すなわち、複数区間の速度検出が可能なセンサを設けることにより同様の効果を得ることが可能である。
【００３４】
［２．２］ 第２変形例
以上の説明においては、検出装置を構成するシャッタにスリットが設けられている場合について説明したが、必ずしもスリット構造を有する必要はなく、例えばバーコード状に反射率の異なる領域を設けた反射板や、くし形の切欠を有するシャッタなどを用いても同様に速度検出を行うことが可能である。
【００３５】
［２．３］ 第３変形例
以上の説明においては、自動ピアノの打弦速度の検出を行う場合について説明したが、速度変化範囲が広く、移動体側に複数の検出区間を有する被検出体（シャッタなど）を設けられる移動体であれば同様に速度検出及び速度補正を行うことが可能である。
【００３６】
［２．４］ 第４変形例
以上の説明においては、被検出体（シャッタなど）を移動体側に設ける構成としていたが、被検出体を固定側に設け、移動体側に検出装置本体を設けるように構成することも可能である。
【００３７】
［２．５］ 第５変形例
以上の説明においては、強打検出区間の検出速度Ｖ0と弱打検出区間の検出速度Ｖ1のいずれを採用するかを、ハンマーセンサの出力であるＶ0、Ｖ1に基づいて選択していたが、これに限らず、キーセンサ２５により検出した押鍵速度に基づいて選択するようにしてもよい。この場合、キーセンサ２５に検出された押鍵速度が所定値より大きい場合に打弦速度としてＶ0を採用し、所定値よりも小さい場合に打弦速度Ｖ1’を採用すればよい。
【００３８】
［２．６］ 第６変形例
以上の説明においては、ハンマーセンサＳＥにより検出される打弦速度について本発明を適用した場合について述べていたが、これに限らず、キーセンサ２５により検出される押鍵速度に本発明を適用するようにしてもよい。具体的には、鍵１の下面に上述した形状のハンマシャッタ２６（図２参照）を設け、押鍵時に上記実施形態と同様にＨ２〜Ｈ４を検出することにより、強打検出区間（Ｈ２〜Ｈ４）の押鍵速度Ｖk0と弱打検出区間（Ｈ３〜Ｈ４）の押鍵速度Ｖk1を算出し、上記実施形態と同様にいずれかの押鍵速度を選択するようにすればよい。この場合、採用した押鍵速度からハンマ２の打弦速度を推定するようすれば、高精度の最終打弦速度の検出も可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、移動体の速度がより高速である場合にはより距離の長い前記速度検出区間を用いて移動体の速度を検出するので、移動体の移動速度に応じて最適な測定精度及び分解能を確保することが可能となる。また、移動体（ハンマ）の移動速度が高い場合には、検出区間の距離が長い検出区間を用いて移動体の速度を検出しているため、速度検出の分解能を確保することができる。
さらに移動体の移動速度が低い場合には、検出区間の距離が短い検出区間（弱打検出区間）を用いて打弦速度を検出しているため、最終移動速度を高精度で算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態の自動ピアノの要部の概要構成図である。
【図２】 ハンマシャッタの構成説明図である。
【図３】 補正値算出処理の処理フローチャートである。
【図４】 実施形態の概要処理フローチャートである。
【図５】 実施形態の補正処理の処理フローチャートである。
【図６】 実施形態のシャッタの構造と検出状態との関係を説明する図である。
【図７】 実施形態の再生動作処理フローチャートである。
【図８】 従来のハンマの打弦タイミング及び速度の検出説明図
【図９】 シャッタの構造と検出状態を説明する図である。
【符号の説明】
１…鍵、２…ハンマ、３…アクションメカニズム（ハンマアクション）、４…弦、６…ダンパー（止音機構）、１０…再生前処理部、１１…モーションコントローラ、１２…サーボコントローラ
Claims (10)
- 移動体と、
前記移動体に設けられ、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、
前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサと、
前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出手段と、
前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出手段と、
前記第１移動速度と前記第２移動速度との少なくとも一方が予め定めた基準速度よりも大きい場合に、前記第１移動速度を選択し、それ以外の場合には、前記第２の移動速度を選択する選択手段と
を具備することを特徴とする速度検出装置。 - 移動体と、
前記移動体に設けられ、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、
前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサと、
前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出手段と、
前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出手段と、
前記第１移動速度から前記第２移動速度を引いた速度差の絶対値が予め定めた基準速度差よりも大きい場合に、前記第２移動速度を選択し、当該基準速度差より小さい場合に、前記第１移動速度を選択する選択手段と
を具備することを特徴とする速度検出装置。 - 移動体と、
前記移動体に設けられ、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、
前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサと、
前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出手段と、
前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出手段と、
前記第１移動速度と前記第２移動速度との少なくとも一方が予め定めた基準速度よりも小さい場合に、前記第２移動速度を選択し、それ以外の場合には、前記第１の移動速度を選択する選択手段と
を具備することを特徴とする速度検出装置。 - 前記選択手段が前記第２移動速度を選択した場合には、予め求めた補正値に基づいて、前記第２移動速度を補正して、補正移動速度を算出する速度補正手段
をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の速度検出装置。 - 前記速度補正手段は、前記第２移動速度に前記補正値を乗算することによって、補正移動速度を算出し、
前記補正値は、前記移動体を等速移動させた場合に得られる前記第１移動速度をＶ０’’、前記第２移動速度をＶ１’’とした場合に、Ｖ０’’／Ｖ１’’である
ことを特徴とする請求項４に記載の速度検出装置。 - 移動体と、
前記移動体に設けられ、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、
前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサと
を具備する速度検出装置において用いられる速度検出方法において、
前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出ステップと、
前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出ステップと、
前記第１移動速度と前記第２移動速度との少なくとも一方が予め定めた基準速度よりも大きい場合に、前記第１移動速度を選択し、それ以外の場合には、前記第２の移動速度を選択する選択ステップと
を備えることを特徴とする速度検出方法。 - 移動体と、
前記移動体に設けられ、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、
前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサと
を具備する速度検出装置において用いられる速度検出方法において、
前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出ステップと、
前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出ステップと、
前記第１移動速度から前記第２移動速度を引いた速度差の絶対値が予め定めた基準速度差よりも大きい場合に、前記第２移動速度を選択し、当該基準速度差より小さい場合に、前記第１移動速度を選択する選択ステップと
を備えることを特徴とする速度検出方法。 - 移動体と、
前記移動体に設けられ、複数の第１の領域と、前記第１の領域の各々の間に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とは、光に対する透過状態または反射状態が異なるシャッタ部材と、
前記移動体の移動時に、前記シャッタ部材の一部に所定の強度の光を放射し、当該シャッタ部材の一部を介して得られる光の強度が所定のスレッショルド値を超えているか否かによって、当該シャッタ部材の一部が第１の領域であるか第２の領域であるかを検出するセンサと
を具備する速度検出装置において用いられる速度検出方法において、
前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した時刻と、その後に前記第２の領域を検出した後に再び前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第１移動速度を検出する第１移動速度検出ステップと、
前記センサが前記第１の領域を検出していない状態から前記第１の領域を検出した後に前記第２の領域を検出した時刻と、その後に前記第１の領域を検出した時刻とに基づいて、前記移動体の第２移動速度を検出する第２移動速度検出ステップと、
前記第１移動速度と前記第２移動速度との少なくとも一方が予め定めた基準速度よりも小さい場合に、前記第２移動速度を選択し、それ以外の場合には、前記第１の移動速度を選択する選択ステップと
を備えることを特徴とする速度検出方法。 - 前記選択ステップが前記第２移動速度を選択した場合には、予め求めた補正値に基づいて、前記第２移動速度を補正して、補正移動速度を算出する速度補正ステップ
をさらに備えることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の速度検出方法。 - 前記速度補正ステップは、前記第２移動速度に前記補正値を乗算することによって、補正移動速度を算出し、
前記補正値は、前記移動体を等速移動させた場合に得られる前記第１移動速度をＶ０’’、前記第２移動速度をＶ１’’とした場合に、Ｖ０’’／Ｖ１’’である
ことを特徴とする請求項９に記載の速度検出方法。
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