JP4201140B2

JP4201140B2 - 操作子

Info

Publication number: JP4201140B2
Application number: JP2004139422A
Authority: JP
Inventors: 孝志田村; 健二廣坂; 泰樹今泉; 秀和工藤; 裕介西岡
Original assignee: Korg Inc
Current assignee: Korg Inc
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2024-05-10
Also published as: JP2005321592A

Description

本発明は、磁界の強さに応じた大きさの電圧を出力するホール素子を用いた操作子に関する。

従来より、電子楽器においては、自然楽器により発生される楽音の特性を忠実に模倣し、その楽音の特性により近い楽音を発生するものが実現されている。例えば、演奏操作子に対する打撃演奏の打撃後の加圧を検出し、この検出された打撃後の加圧の状態に応じて楽音信号を制御するようにし、打撃後の加圧状態に応じて楽音の音量、音色等を調節して楽音を発生させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平５−１６５４６９号公報（第３−６頁、第２図）

ところで、打撃される打撃面を有した演奏操作子を備えた電子楽器においては、打撃の強さを調節することにより、打撃後の加圧状態に応じて楽音の音量、音色等を調節して楽音を発生させるものが実現されているが、操作者が指で押下操作する電子楽器の操作面上の操作子については、操作者が操作子を押下操作する押下強度を自由に調節することにより、楽音の音量、音色等を調節して発生させるものは実現されていないという問題があった。

また、従来の操作子においては、操作者が押下するボタンと、信号の電圧を出力する素子との距離に基づいて出力電圧を調節し、更に、両者の微小な距離における電圧の変化を精度良く検出するセンサは実現されていないという問題があった。

本発明は、かかる従来の課題を解決するためになされたもので、操作者が押下するボタンと、信号の電圧を出力する素子との距離に基づいて出力電圧を変化させ、更に、両者の微小な距離における電圧の変化を精度良く検出することが可能な操作子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、所定形状の磁石を自身の下面全体が平坦となるように埋め込んだパッドボタンと、
磁界の強さに応じた大きさの電圧を出力するホール素子を、前記磁石に対応する位置に取り付けた自身の上面が平坦な基板と、
前記パッドボタンの平坦な下面と前記基板の上面との間に設けられた弾力性のあるパッドクッションと、を備え、
前記パッドボタンが押下操作されていない場合には前記磁石と前記ホール素子との距離がこの両者が接触しない所定値に保たれる一方、前記パッドボタンが押下されるとその押下強度に応じて、前記磁石と前記ホール素子との距離が前記所定値よりも短くなるように構成され、
前記ホール素子から出力された電圧に基づいて処理を行う制御手段を更に備え、
前記制御手段は、
前記パッドボタンが押下操作されないときに前記ホール素子から出力された電圧が、予め定められた最小電圧値よりも小さい場合には、この前記ホール素子から出力された電圧を最小電圧値として設定し記憶する最小電圧値記憶手段と、
前記パッドボタンが押下操作されたときに前記ホール素子から出力された電圧が、予め定められた最大電圧値よりも大きい場合には、この前記ホール素子から出力された電圧を最大電圧値として設定し記憶する最大電圧値記憶手段と、
前記最大電圧値記憶手段に記憶された前記最大電圧値と、前記最小電圧値記憶手段に記憶された前記最小電圧値との差が所定電圧値以上の場合には、前記最大電圧値と前記最小電圧値との差から算出した数値を、前記操作子がオンされたことを示す範囲の下限電圧値を示すノートオン電圧値として設定するノートオン電圧値設定手段と、
このノートオン電圧値から前記所定電圧値を減算した数値を前記操作子がオフされたことを示す範囲の上限電圧値を示すノートオフ電圧値として設定するノートオフ電圧値設定手段と、を備えたことを特徴とするようにした。

このような発明により、パッドボタンが押下操作されていない場合には磁石とホール素子との距離がこの両者が接触しない所定値に保たれているが、操作者によりパッドボタンが押下されるとその押下強度に応じて、磁石とホール素子との距離が所定値よりも短くなり、この距離が短くなった状態での磁石から発生する磁界の強さに応じた電力をホール素子が出力するので、押下操作の押下強度を自由に調節してホール素子から電圧を出力させることが可能である。従って、操作者が押下するパッドボタンと、信号の電圧を出力するホール素子との距離に基づいて出力電圧を変化させ、更に、両者の微小な距離における電圧の変化を精度良く検出することが可能となる。しかも、最小電圧値記憶手段が、パッドボタンが押下操作されないときにホール素子から出力された電圧が、予め定められた最小電圧値よりも小さい場合には、このホール素子から出力された電圧を最小電圧値として設定し記憶する一方、最大電圧値記憶手段が、パッドボタンが押下操作されたときにホール素子から出力された電圧が、予め定められた最大電圧値よりも大きい場合には、このホール素子から出力された電圧を最大電圧値として設定し記憶する機能を有し、更に、最大電圧値記憶手段に記憶された最大電圧値と最小電圧値記憶手段に記憶された最小電圧値との差が所定電圧値以上の場合にはこの最大電圧値と最小電圧値との差から算出した数値をノートオン電圧値として設定し、このノートオン電圧値から前記所定電圧値を減算した数値をノートオフ電圧値として設定するので、ノートオン電圧値とノートオフ電圧値との差が所定電圧値となり、ホール素子から出力された電圧を検出する検出手段の感度が低い場合でも、容易にノートオン電圧値とノートオフ電圧値とを判別して、操作子の動作および処理を実行することができるようになる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の操作子において、
前記磁石の向きに応じて反転した、前記ホール素子から出力された電圧値に対して反転処理を行う反転処理手段を備え、
前記反転処理手段は、
前記最小電圧値記憶手段に記憶された前記最小電圧値が、前記最大電圧値記憶手段に記憶された前記最大電圧値よりも大きいか否かを判定する電圧値判定手段と、
前記最小電圧値が前記最大電圧値よりも大きい場合には、前記パッドボタンが押下操作されたときの前記ホール素子から出力された電圧の絶対値を、前記ホール素子から出力された電圧値として設定する一方、前記最小電圧値が前記最大電圧値よりも大きくない場合には、前記パッドボタンが押下操作されたときの前記ホール素子から出力された電圧を、前記ホール素子から出力された電圧値として設定する出力電圧設定手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、操作者が押下するボタンと、信号の電圧を出力する素子との距離に基づいて出力電圧を変化させ、更に、両者の微小な距離における電圧の変化を精度良く検出することが可能になるという効果が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施の形態の操作子の概略構成を示す説明図である。本実施の形態の操作子１０は、例えば電子楽器の操作面上に設けられたものであって、上面が平坦な基板１と、この基板１の上面側に後述するパッドフレーム３２によって、例えば８箇所等の複数の所定箇所に配置されたパッドボタン３と、基板１の下面側においてこれらのパッドボタン３のそれぞれに埋め込まれた後述する磁石３１に対応する位置に取り付けられたホール素子２と、これらのホール素子２のそれぞれに接続されて基板１に設けられ、ホール素子２に対して温度補償を行う温度補償回路４と、各ホール素子２から出力された電圧を選択してオペアンプ回路６を介して出力するセレクタ５と、このセレクタ５から出力された電圧に基づいて処理を行うマイクロコントローラ７と、マイクロコントローラ７から出力されたデータを格納するＲＡＭ７１とを備えて構成されている。

なお、マイクロコントローラ７が信号処理を行うことにより生成し出力された発音データは、電子楽器内部に設けられたデジタル信号処理部（ＤＳＰ）に送信され、デジタル信号処理部（ＤＳＰ）がこの発音データに基づいて音源９に設けられた図示しないスピーカにより楽音を発音するようになっている。

図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、パッドボタン３を示す説明図である。図２に示すように、パッドボタン３は、シリコンゴムを成形したものであって、操作者により押下される肉厚板状部分と、この肉厚板状部分の下部に成形された、肉厚板状部分よりも２〜３ｍｍ等の所定幅だけ面積が広い台状部分とにより構成されている。台状部分の下部の中央には、所定形状の磁石が台状部分の下面全体が平坦となるように埋め込まれている。

図３（ａ）、（ｂ）は、パッドボタン３をパッドフレーム３２に取り付けた状態を示す説明図である。図３（ａ）は、パッドボタン３およびパッドフレーム３２を示す正面図、図３（ｂ）は、パッドボタン３およびパッドフレーム３２を示す下面図である。パッドフレーム３２は、パッドボタン３を嵌め込むための開口部分を有する例えば８個の板部材を一列に配置したものを枠で固定して構成されている。そして、パッドボタン３は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、その肉厚板状部分をパッドフレーム３２の開口部分に嵌め込み、肉厚板状部分の上部がパッドフレーム３２の上面よりも上側に出てくるようにして取り付けられている。

図４（ａ）、（ｂ）は、パッドフレーム３２にパッドボタン３を取り付け、更にパッドクッション３３を取り付けた状態を示す説明図である。図４（ａ）は、パッドボタン３、パッドフレーム３２、パッドクッション３３を示す正面図、図４（ｂ）は、パッドボタン３、パッドフレーム３２、パッドクッション３３を示す下面図である。パッドクッション３３は、図６（ａ）に示すように、シリコンゴムを薄肉板状に成形し、この薄肉板状の平坦部３３１の例えば８箇所の所定箇所において、パッドボタン３の台状部分を支持する支持部３３２が平坦部３３１よりも４ｍｍ程度の所定距離だけ上位置に配置され、この支持部３３２の周縁部には、鉛直下方向外側に丸まった形状となるＲ部３３３が成形され、このＲ部３３３が平坦部３３１に続くように連結されて成っている。そして、パッドクッション３３は、パッドフレーム３２に各パッドボタン３を取り付けた後、各パッドボタン３の台状部分の下面を支持部の上面に合わせ載置するようにしてパッドクッション３３をパッドフレーム３２に取り付けられている。

なお、パッドクッション３３の平坦部３３１には、支持部３３２、Ｒ部３３３、後述する基板１の上面で囲まれる空間内の空気を抜き取るための空気抜き穴が設けられており、この空気抜き穴は、平坦部３３１の内部を通り平坦部３３１の端部まで貫通している。また、支持部３３２の下面には、複数の矩形上の凸部が一定間隔で配列されて形成されており、パッドボタン３が押下操作されてパッドボタン３の下面に押されて支持部３３２が基板１の上面に押し付けられたときに支持部３３２の下面が基板１の上面に張り付かないようになっている。

図５（ａ）、（ｂ）は、パッドフレーム３２にパッドボタン３、パッドクッション３３を取り付け、更に基板１を取り付けた状態を示す説明図である。図５（ａ）は、パッドボタン３、パッドフレーム３２、パッドクッション３３、基板１を示す正面図、図５（ｂ）は、パッドボタン３、パッドフレーム３２、パッドクッション３３、基板１を示す上面図である。基板１は、下面側の例えば８箇所の所定箇所に、磁界の強さに応じた大きさの電圧を出力するホール素子２が取り付けられている。このホール素子２は、後述するように磁石３１が近付いて磁界が強まることに応じた大きさの電圧を出力し、図１０（ｂ）に示すように、磁石３１から発生した磁界の強さに比例した電圧を出力する。即ち、ホール素子２は、図１０（ａ）に示すように、磁石３１との距離Ｌに反比例した大きさの電圧を出力するようになっている。

そして、基板１は、上面をパッドクッション３３の平坦部の下面に貼り合わせるようにして取り付けられている。このとき、各ホール素子２は、各パッドボタン３の下面に埋め込まれた磁石３１に対応する位置となるようになっている。

図９は、パッドボタン３に埋め込まれた磁石３１のＳ極、Ｎ極の向きに応じて反転した、ホール素子から出力された電圧値に対して反転処理を行うための反転回路を示す説明図である。この反転回路は、ホール素子２に接続された電流を増幅させる増幅器２１と、この増幅器２１に接続された、ホール素子２から出力された電圧の絶対値を検出する絶対値検出回路２５と、絶対値検出回路２５に接続された増幅器２１と、この増幅器２１に接続されたバイアス回路２３とにより構成されている。絶対値検出回路２５は、複数のダイオードから成るブリッジ回路２２により構成されている。

図１１は、温度変化によりホール素子２から出力される電圧が変化した場合に、ホール素子２に対して温度補償を行う温度補償回路を示す説明図である。温度補償回路は、図１１に示すように、一定電圧を出力する定電圧源４１と、温度に比例した電流を出力する温度センサー４２と、温度センサー４２から出力された電流を増幅する電流増幅器４３と、定電圧源４１と電流増幅器４３およびホール素子２の接続点とに接続された抵抗４４とを備えて構成されている。

温度センサー４２は、直列に接続された２個のダイオードから成り、その一方のダイオードのアノード端子が定電圧源４１に接続され、他方のダイオードのカソード端子が電流増幅器４３に接続されている。電流増幅器４３は、トランジスタから成り、そのコレクタが定電圧源４１に接続され、ベースが温度センサー４２に接続され、エミッタがホール素子２に接続されている。

（本実施の形態における操作子の構成によって生じる効果）
続いて、本実施の形態における操作子１０が、上述のような構成を有することによって生じる効果について以下に詳細に説明する。まず、パッドボタン３が操作者により押下操作されていない場合には、図６（ａ）に示すように、パッドクッション３３の支持部３３２がＲ部３３３により持ち上げられてパッドボタン３の台状部分に埋め込まれた磁石３１とホール素子２との距離が、この両者が接触しない所定値に保たれている。

ここで、操作者がパッドボタン３を指で押して押下操作すると、図６（ｂ）に示すように、パッドボタン３が押下されたその押下強度に応じてＲ部３３３が潰れて撓み、支持部３３２が基板１に押し付けられて、磁石３１とホール素子２との距離が所定値よりも短くなるようにパッドボタン３が下方に移動する。そして、磁石３１から発生する磁界の強さに応じた電力がホール素子２から出力される。従って、操作者が押下するボタンと、信号の電圧を出力する素子との距離に基づいて出力電圧を変化させ、更に、両者の微小な距離における電圧の変化を精度良く検出することが可能になる。

このとき、操作者が指をパッドボタン３から離すと潰れて撓んでいたＲ部３３３が、潰れていた形状が徐々に膨らんでいって元の丸まった形状となりパッドボタン３が上方に移動する。ここで、パッドボタン３が上方に移動するときに、Ｒ部３３３が、潰れて小さく丸まった形状となっていたものがこれよりも大きい元の丸まった形状に戻るため、この戻る瞬間に跳ね返り等が発生することがないので、操作者の指にパッドボタン３からクリック感として伝わる反発力がなくなり、操作者は、クリック感を生じる反発力によって妨げられることなく、自由に押下強度を調節してパッドボタン３を押下操作することができる。

従来の操作子においては、図７（ａ）に示すように、支持部３３２の周縁部に鉛直下方向外側に直線状の形状となるスカート部３３３ａが成形されている。操作者が、図７（ｂ）に示すようにして、パッドボタン３を押下操作し、スカート部３３３ａが潰れて撓んだ後、操作者がパッドボタン３から指を離すと、潰れて撓んでいたスカート部３３３ａが、潰れていた形状が徐々に膨らんだ後、撓みが無くなって直線状になるときに跳ね返りが起こって元の直線状の形状に戻るため、強い反発力を生じてパッドボタン３が上方に移動する。このため、パッドボタン３が上方に移動するときに、操作者の指にパッドボタン３の上面からクリック感として強い反発力が伝わり、操作者は、この反発力に妨げられて自由に押下強度を調節してパッドボタン３を押下操作することができなかった。

本実施の形態における操作子１０では、所定形状の磁石３１を自身の下面全体が平坦となるように埋め込んだパッドボタン３と、磁界の強さに応じた大きさの電圧を出力するホール素子２を、磁石３１に対応する位置に取り付けた自身の上面が平坦な基板１と、パッドボタン３の平坦な下面と基板１の上面との間に設けられた弾力性のあるパッドクッション３３と、を備え、パッドボタン３が押下操作されていない場合には磁石３１とホール素子２との距離がこの両者が接触しない所定値に保たれる一方、パッドボタン３が押下されるとその押下強度に応じて、磁石３１とホール素子２との距離が所定値よりも短くなるように構成されている。更に、パッドクッション３３の周縁部は、鉛直下方向外側に丸まった形状となるＲ部３３３とこれに続く、基板の上面に載置されるための平坦部３３１とを備えて構成されている。

従って、パッドボタン３が上方に移動するときに、操作者の指にパッドボタン３からクリック感として伝わる反発力がないので、操作者は、パッドボタン３の押下強度を調節する指の力がこの反発力によって妨げられることがなく、自由に押下強度を調節してパッドボタン３を押下操作することができる。

なお、本実施の形態における操作子１０では、磁石３１が近付いて磁界が強まることに応じた大きさの電圧を出力として、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、磁石３１から発生した磁界の強さに比例した電圧を出力する、即ち、磁石３１とホール素子２との距離が小さくなり磁界が強まることに応じて大きい電圧を出力するホール素子２を用いたが、この場合とは逆に磁石３１から発生した磁界の強さに反比例した電圧を出力するホール素子２を用いても良い。この場合には、ホール素子２は、磁石３１とホール素子２との距離が小さくなり磁界が強まることに応じて小さい電圧を出力し、磁石３１がホール素子２から離れて距離が大きくなり磁界が弱まることに応じて強い電圧を出力する。

（反転回路における反転処理）
続いて、図９に示す反転回路を用いてホール素子から出力された電圧値に対して行う反転処理について詳細に説明する。まず、パッドボタン３に埋め込まれた磁石３１の向きが、Ｓ極が上側となりＮ極が下側となって、磁石３１の磁界の強さに応じてホール素子２から負電圧が出力されると、この負電圧は、増幅器２１により増幅され絶対値検出回路２５のダイオードブリッジ２２に出力される。そして、ダイオードブリッジ２２によって、この負電圧が正電圧に反転され増幅器２１により増幅されてセレクタ５側へ出力される。このように、ダイオードブリッジ２２を用いた反転回路によって、磁石３１のＳ極、Ｎ極の向きを逆にして埋め込まれてホール素子２から負電圧が生じた場合であっても、ホール素子２から出力される電圧値に対して反転処理を行い、常に正電圧をセレクタ５に対して出力させることが可能となる。

（温度補償回路における動作）
続いて、図１１に示す温度補償回路がホール素子２に対して行う温度補償の動作について詳細に説明する。まず、例えば温度上昇が生じてホール素子２の温度特性によりホール素子２から出力される電圧が低下した場合には、定電圧源４１からの電流が温度センサー４２に出力されると、温度センサー４２の負の温度特性によりこの電流が温度上昇に比例して高められる。そして、この高められた電流が温度センサー４２から出力され、電流増幅器４３によって増幅されてホール素子２に出力されるので、ホール素子２での電圧値が高められて、温度上昇により低下していたホール素子２の電圧が回復する。従って、温度上昇が生じた場合においても一定の電圧をホール素子２からセレクタ５に対して出力させることが可能となる。

また、温度低下が生じてホール素子２の温度特性によりホール素子２から出力される電圧が上昇した場合には、温度センサー４２の負の温度特性によりこの電流が温度低下に比例して低下するので、温度低下により上昇していたホール素子２の電圧が低下し、温度低下が生じた場合においても一定の電圧をホール素子２からセレクタ５に対して出力させることが可能となる。

更にここで、定電圧源４１と電流増幅器４３およびホール素子２の接続点とに接続されることにより、温度センサー４２と並列に接続された抵抗４４によって、定電圧源４１から温度センサー４２に出力される電流が変動する。このため、この抵抗４４を必要に応じて適宜交換することにより、温度センサー４２から出力される電流を調整してホール素子２に出力される電流を任意に調整し、ホール素子２の電圧値が正確に元に戻るように調整することが可能である。

（最小電圧設定処理）
続いて、ホール素子２から出力された電圧に基づいて行う、操作子１０をオンオフする動作に関する処理について図１３、１４、１５、１６に示すフローチャート図を用いて詳細に説明する。まず、図１３に示すフローチャート図を用いて、ホール素子２から出力される電圧の最小電圧設定処理について説明する。マイクロコントローラ７は、この処理を行う対象となるパッドボタン３を識別する番号「ｎ」を最初に「０」に設定する（ステップＳ１３０１）。

次に、マイクロコントローラ７は、パッドボタン３が操作者によって押下操作されていない場合に、予め設定された最小電圧値（図１３に示すＶｍｉｎ）の初期値をＲＡＭ７１から読み出し、ホール素子２から出力された電圧（図１３に示すＰａｄ）がこの初期値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１３０２）。

次に、ホール素子２から出力される電圧が最小電圧値の初期値よりも小さい場合（ステップＳ１３０２のＹＥＳ）には、マイクロコントローラ７は、このホール素子２から出力された電圧を新たな最小電圧値として更新設定し、ＲＡＭ７１に記憶する（ステップＳ１３０５）。

また、ホール素子２から出力される電圧が最小電圧値の初期値よりも小さくない場合（ステップＳ１３０２のＮＯ）には、マイクロコントローラ７は、ステップＳ１３０３の処理を実行する。次に、マイクロコントローラ７は、パッドボタン３を識別する番号「ｎ」に「１」を加えて「１」に設定する（ステップＳ１３０３）。

次に、マイクロコントローラ７は、パッドボタン３を識別する番号「ｎ」が「８」よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ１３０４）、小さい場合には（ステップＳ１３０４のＹＥＳ）、ステップＳ１３０２〜Ｓ１３０３の処理を繰り返し行う。一方、８個のパッドボタン３全てについて最小電圧設定処理が終了し、パッドボタン３を識別する番号「ｎ」が「８」よりも小さくない場合には（ステップＳ１３０４のＮＯ）、処理を終了する。なお、上述の磁石３１から発生した磁界の強さに反比例した電圧を出力するホール素子２を用いた操作子１０では、ステップＳ１３０２においてパッドボタン３が操作者によって押下操作された場合に、マイクロコントローラ７は、ホール素子２から出力された電圧が初期値よりも小さいか否かを判定し、以降の処理を行う。

（最大電圧設定処理）
続いて、図１４に示すフローチャート図を用いて、ホール素子２から出力される電圧の最大電圧設定処理について説明する。マイクロコントローラ７は、この処理を行う対象となるパッドボタン３を識別する番号「ｎ」を最初に「０」に設定する（ステップＳ１４０１）。

次に、マイクロコントローラ７は、パッドボタン３が操作者によって押下操作された場合に、予め設定された最大電圧値（図１４に示すＶｍａｘ）の初期値をＲＡＭ７１から読み出し、ホール素子２から出力された電圧がこの初期値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１４０２）。

次に、ホール素子２から出力される電圧が最大電圧値の初期値よりも大きい場合（ステップＳ１４０２のＹＥＳ）には、マイクロコントローラ７は、このホール素子２から出力された電圧を新たな最大電圧値として更新設定し、ＲＡＭ７１に記憶する（ステップＳ１４０５）。

また、ホール素子２から出力される電圧が最大電圧値の初期値よりも大きくない場合（ステップＳ１４０２のＮＯ）には、マイクロコントローラ７は、ステップＳ１４０３の処理を実行する。次に、マイクロコントローラ７は、パッドボタン３を識別する番号「ｎ」に「１」を加えて「１」に設定する（ステップＳ１４０３）。

次に、マイクロコントローラ７は、パッドボタン３を識別する番号「ｎ」が「８」よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ１４０４）、小さい場合には（ステップＳ１４０４のＹＥＳ）、ステップＳ１４０２〜Ｓ１４０３の処理を繰り返し行う。一方、８個のパッドボタン３全てについて最大電圧設定処理が終了し、パッドボタン３を識別する番号「ｎ」が「８」よりも小さくない場合には（ステップＳ１４０４のＮＯ）、処理を終了する。なお、上述の磁石３１から発生した磁界の強さに反比例した電圧を出力するホール素子２を用いた操作子１０では、ステップＳ１４０２においてパッドボタン３が操作者によって押下操作されていない場合に、マイクロコントローラ７は、ホール素子２から出力された電圧が初期値よりも大きいか否かを判定し、以降の処理を行う。

続いて、操作子１０がオンされたことを示す範囲の下限電圧値であるノートオン電圧値と、操作子１０がオフされたことを示す範囲の上限電圧値であるノートオフ電圧値を設定する処理について、図１５に示すフローチャート図を用いて詳細に説明する。まず、マイクロコントローラ７は、この処理を行う対象となるパッドボタン３を識別する番号「ｎ」を最初に「０」に設定する（ステップＳ１５０１）。

次に、マイクロコントローラ７は、先に最小電圧設定処理のステップＳ１３０５において更新設定した最小電圧値と、最大電圧設定処理のステップＳ１４０５において更新設定した最大電圧値をＲＡＭ７１から読み出し、最大電圧値と最小電圧値との差が例えば１００ｍＶ等の所定電圧値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１５０２）。

次に、最大電圧値と最小電圧値との差が１００ｍＶよりも大きい場合には（ステップＳ１５０２のＹＥＳ）、マイクロコントローラ７は、最大電圧値と最小電圧値との差を２で除算した数値を算出し、これをノートオン電圧値（図１５に示すＶｏｎ）として設定しＲＡＭ７１に記憶する（ステップＳ１５０５）。

次に、マイクロコントローラ７は、ステップＳ１５０５において算出したノートオン電圧値をＲＡＭ７１から読み出し、このノートオン電圧値から１００ｍＶを減算した数値を算出し、これをノートオフ電圧値（図１５に示すＶｏｆｆ）として設定しＲＡＭ７１に記憶する（ステップＳ１５０６）。

一方、最大電圧値と最小電圧値との差が１００ｍＶよりも小さい場合には（ステップＳ１５０２のＮＯ）、マイクロコントローラ７は、最大電圧値と最小電圧値の設定処理にエラーがあるものとして処理を終了する。次に、マイクロコントローラ７は、パッドボタン３を識別する番号「ｎ」に「１」を加えて「１」に設定する（ステップＳ１５０３）。

次に、マイクロコントローラ７は、パッドボタン３を識別する番号「ｎ」が「８」よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ１５０４）、小さい場合には（ステップＳ１５０４のＹＥＳ）、ステップＳ１５０２〜Ｓ１５０３の処理を繰り返し行う。一方、８個のパッドボタン３全てについてノートオン電圧値とノートオフ電圧値を設定する処理が終了し、パッドボタン３を識別する番号「ｎ」が「８」よりも小さくない場合には（ステップＳ１５０４のＮＯ）、処理を終了する。

従って、マイクロコントローラ７は、パッドボタン３が押下操作されないときにホール素子から出力された電圧が、予め定められた最小電圧値よりも小さい場合には、このホール素子から出力された電圧を最小電圧値として設定しＲＡＭ７１に記憶し、パッドボタンが押下操作されたときにホール素子から出力された電圧が、予め定められた最大電圧値よりも大きい場合には、このホール素子から出力された電圧を最大電圧値として設定しＲＡＭ７１に記憶する。

この処理により、操作者は、パッドボタン３を押下操作していないときの電圧を最小電圧値とすることができ、更に、予め定められた最大電圧値よりも大きい電圧となるようにパッドボタン３を押下操作して、このときの任意の押下強度に応じた電圧を、最大電圧値として設定させることができる。

そして、ＲＡＭ７１に記憶された最大電圧値と前記最小電圧値との差が所定電圧値以上の場合には、最大電圧値と最小電圧値との差を２で除算した数値をノートオン電圧値として設定し、このノートオン電圧値から所定電圧値を減算した数値をノートオフ電圧値として設定する。この処理により、ノートオン電圧値とノートオフ電圧値との差が所定電圧値となるので、ホール素子２から出力された電圧を検出する検出手段の感度が低い場合でも、容易にノートオン電圧値とノートオフ電圧値とを判別して、操作子１０の動作および処理を実行することができる。なお、上述の磁石３１から発生した磁界の強さに反比例した電圧を出力するホール素子２を用いた操作子１０では、ステップＳ１５０５において算出した数値を操作子１０がオフされたことを示す範囲の下限電圧値であるノートオフ電圧値として設定し、ステップＳ１５０６において算出した数値を操作子１０がオンされたことを示す範囲の上限電圧値であるノートオン電圧値として設定し、以降の処理を行う。

続いて、操作子１０をノートオンまたはノートオフさせるためのパッドスキャン処理について、図１６に示すフローチャート図を用いて詳細に説明する。このパッドスキャン処理は、マイクロコントローラ７により、例えば５〜８ｍｓｅｃ等の所定周期毎に実行される。まず、マイクロコントローラ７は、この処理を行う対象となるパッドボタン３を識別する番号「ｎ」を最初に「０」に設定する（ステップＳ１６０１）。

次に、マイクロコントローラ７は、パッドボタン３を識別する番号「ｎ」が「８」よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ１６０２）、小さい場合には（ステップＳ１６０２のＹＥＳ）、ステップＳ１６０３の処理を実行する。一方、８個のパッドボタン３全てについてこのパッドスキャン処理が終了し、パッドボタン３を識別する番号「ｎ」が「８」よりも小さくない場合には（ステップＳ１６０２のＮＯ）、パッドスキャン処理を終了する。

次に、マイクロコントローラ７は、パッドボタン３が操作者によって押下操作された場合に、上述のノートオン電圧値とノートオフ電圧値の設定処理において設定したノートオフ電圧値をＲＡＭ７１から読み出し、ホール素子２から出力された電圧がこのノートオフ電圧値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１６０３）。

次に、ホール素子２から出力された電圧がノートオフ電圧値よりも小さい場合には（ステップＳ１６０３のＹＥＳ）、マイクロコントローラ７は、現在の時点での識別する番号「０」のパッドボタン３の動作状態を確認し、ノートオンとなっているか否かを判定する（ステップＳ１６０８）。

次に、識別する番号「０」のパッドボタン３がノートオンとなっている場合には（ステップＳ１６０８のＹＥＳ）、マイクロコントローラ７は、識別する番号「０」のパッドボタン３の動作状態をノートオフとし、ステップＳ１６１０の処理を実行する（ステップＳ１６０９）。

また、ホール素子２から出力された電圧がノートオフ電圧値よりも小さくない場合には（ステップＳ１６０３のＮＯ）、マイクロコントローラ７は、ＲＡＭ７１からノートオン電圧値を読み出し、ホール素子２から出力された電圧がこのノートオン電圧値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１６０４）。

次に、ホール素子２から出力された電圧がノートオン電圧値よりも大きい場合には（ステップＳ１６０４のＹＥＳ）、マイクロコントローラ７は、現在の時点での識別する番号「０」のパッドボタン３の動作状態を確認し、ノートオフとなっているか否かを判定する（ステップＳ１６０５）。

次に、識別する番号「０」のパッドボタン３がノートオフとなっている場合には（ステップＳ１６０５のＹＥＳ）、マイクロコントローラ７は、ホール素子２から出力された電圧の数値を用いて、以下の計算式（１）に基づいてベロシティを算出し、ステップＳ１６０７の処理を実行する（ステップＳ１６０６）。
「Ｖｅｌ」＝（Ｐａｄ−Ｖｍｉｎ）／（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）…………（１）
（ここで、「ベロシティ」：Ｖｅｌ、「ホール素子２から出力された電圧」：Ｐａｄ、「最大電圧値」：Ｖｍａｘ、「最小電圧値」：Ｖｍｉｎであるとする。）
一方、識別する番号「０」のパッドボタン３がノートオンとなっている場合には（ステップＳ１６０５のＮＯ）、マイクロコントローラ７は、ステップＳ１６１０の処理を実行する。

次に、マイクロコントローラ７は、ステップＳ１６０６において算出したベロシティを用いて、このベロシティでパッドボタン３がノートオンされたものとして、識別する番号「０」のパッドボタン３の動作状態をノートオンとし、ステップＳ１６１０の処理を実行する（ステップＳ１６０７）。このベロシティでパッドボタン３がノートオンされことにより、ベロシティの数値に応じた楽音に対応した発音データがマイクロコントローラ７が信号処理を行うことにより生成される。

そして、この発音データは、電子楽器内部に設けられたデジタル信号処理部（ＤＳＰ）に送信され、デジタル信号処理部（ＤＳＰ）が発音データに基づいた音量や音色の楽音を音源９に設けられた図示しないスピーカにより発音する。

またここで、ステップ１６０４において、ホール素子２から出力された電圧がこのノートオン電圧値よりも大きくない場合には（ステップＳ１６０４のＮＯ）、識別する番号「０」のパッドボタン３の動作状態をノートオンまたはノートオフに変える処理を行わず、そのままステップＳ１６１０の処理を実行する。

次に、マイクロコントローラ７は、パッドボタン３を識別する番号「ｎ」に「１」を加えて「１」に設定し、ステップＳ１６０２以降の処理を繰り返し行う（ステップＳ１６１０）。

続いて、パッドボタン３に埋め込まれた磁石３１のＳ極、Ｎ極の向きに応じて反転した、ホール素子から出力された電圧値に対して行うマイクロコントローラ７における反転処理について、図１７に示すフローチャート図を用いて詳細に説明する。このマイクロコントローラ７における反転処理は、上述のノートオン電圧値とノートオフ電圧値の設定処理の後に実行される。まず、マイクロコントローラ７は、この処理を行う対象となるパッドボタン３を識別する番号「ｎ」を最初に「０」に設定する（ステップＳ１７０１）。

次に、マイクロコントローラ７は、パッドボタン３に埋め込まれた磁石３１のＳ極、Ｎ極の向きに応じてホール素子から出力された電圧値が反転した場合において上述のノートオン電圧値とノートオフ電圧値の設定処理で設定した、ノートオン電圧値、ノートオフ電圧値をＲＡＭ７１から読み出し、ノートオフ電圧値がノートオン電圧値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１７０２）。

次に、ノートオフ電圧値がノートオン電圧値よりも大きい場合には（ステップＳ１７０２のＹＥＳ）、マイクロコントローラ７は、磁石３１の向きに応じてホール素子から出力された電圧値が反転したものとして、この場合の操作者のパッドボタン３の押下操作によってホール素子２から出力された電圧からその電圧の絶対値を抽出し、この絶対値をホール素子２から出力された電圧として設定する（ステップＳ１７０６）。

一方、ノートオフ電圧値がノートオン電圧値よりも大きくない場合には（ステップＳ１７０２のＮＯ）、マイクロコントローラ７は、磁石３１の向きに応じてホール素子から出力された電圧値が反転していないものとして、この場合の操作者のパッドボタン３の押下操作によってホール素子２から出力された電圧を、そのままホール素子２から出力された電圧として設定する（ステップＳ１７０３）。

次に、マイクロコントローラ７は、パッドボタン３を識別する番号「ｎ」に「１」を加えて「１」に設定する（ステップＳ１７０４）。

次に、マイクロコントローラ７は、パッドボタン３を識別する番号「ｎ」が「８」よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ１７０５）、小さい場合には（ステップＳ１７０５のＹＥＳ）、ステップＳ１５０２以降の処理を繰り返し行う。一方、８個のパッドボタン３全てについてこのマイクロコントローラ７における反転処理が終了し、パッドボタン３を識別する番号「ｎ」が「８」よりも小さくない場合には（ステップＳ１７０５のＮＯ）、この反転処理を終了する。

従って、マイクロコントローラ７は、ＲＡＭ７１に記憶されたノートオフ電圧値が、ＲＡＭ７１に記憶されたノートオン電圧値よりも大きいか否かを判定し、ノートオフ電圧値がノートオン電圧値よりも大きい場合には、パッドボタンが押下操作されたときのホール素子から出力された電圧の絶対値を、ホール素子から出力された電圧値として設定する一方、ノートオフ電圧値がノートオン電圧値よりも大きくない場合には、パッドボタンが押下操作されたときのホール素子から出力された電圧を、ホール素子から出力された電圧値として設定する。この処理により、磁石３１のＳ極、Ｎ極の向きを逆にして埋め込まれてホール素子２から負電圧が生じた場合であっても、ホール素子２から出力される電圧値に対してマイクロコントローラ７における反転処理を行い、常に正電圧をセレクタ５に対して出力させることが可能となる。

続いて、単一のパッドボタン３で複数の楽音を音源９に設けられた図示しないスピーカから同時に発音させる、パッドボタン３に複数音の構成音設定がされているモードについて説明する。このモードでは、上述のパッドスキャン処理のステップＳ１６０６の処理で算出したベロシティの数値の変化に応じて、パッドボタン３に構成音設定された複数音のそれぞれに対して設定されるベロシティが変動するモード、即ち、「Velocity Sensitiveモード」におけるノートオンの処理について、図１８に示すフローチャート図に基づいて詳細に説明する。まず、マイクロコントローラ７は、上述のパッドスキャン処理のステップＳ１６０７の処理により、ベロシティで複数音の構成音設定がされたパッドボタン３がノートオンされたか否かを判定する（ステップＳ１８０１）。ノートオンされていない場合には（ステップＳ１８０１のＮＯ）、処理を終了する。

次に、このパッドボタン３がノートオンされた場合には（ステップＳ１８０１のＹＥＳ）、パッドボタン３の複数音のそれぞれの構成音に対してノートオンがされ、音源９に設けられた図示しないスピーカにより発音されたか否かを判定する（ステップＳ１８０２）。ここで、パッドボタン３の複数音のそれぞれの構成音に対して後述する第２のベロシティが設定され、それぞれの構成音がノートオンされている場合には（ステップＳ１８０２のＹＥＳ）、処理は終了する。

次に、パッドボタン３に複数音の構成音設定がされ、ベロシティの数値に応じた楽音が発音されていない場合には（ステップＳ１８０２のＮＯ）、マイクロコントローラ７は、複数音のそれぞれの構成音に対して第２のベロシティを設定する（ステップＳ１８０３）。即ち、それぞれの構成音に対して予め定められているベロシティとの比率割合に応じて第２のベロシティが設定される。

例えば、パッドボタン３に対して、２つの楽音に対応した「Ｆ３」、「Ｃ３」のコードが設定され、「Ｆ３」、「Ｃ３」の間に「２」：「１」の比率割合が予め定められている場合には、図１２に示すように、ベロシティが「８０」であるとすると、「Ｆ３」のコードに対する第２のベロシティとして、その「８０」の数値にそのまま設定し、「Ｃ３」のコードに対する第２のベロシティとして、その「８０」を「２」で除算した「４０」の数値を設定する。

次に、マイクロコントローラ７は、複数音のそれぞれの構成音に対して設定した第２のベロシティが「１」よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１８０４）。

第２のベロシティが「１」よりも小さい場合には（ステップＳ１８０４のＹＥＳ）、この第２のベロシティに対応した楽音の発音データを生成できず、音源９に設けられた図示しないスピーカから発音できないため、マイクロコントローラ７は、この第２のベロシティを発音データを生成できる範囲の下限値である「１」として設定する（ステップＳ１８０６）。

また、第２のベロシティが「１」よりも小さくない場合には（ステップＳ１８０４のＮＯ）、マイクロコントローラ７は、ステップＳ１８０５の処理を実行する。

次に、マイクロコントローラ７は、複数音のそれぞれの構成音に対して設定した各第２のベロシティを用いて、これらの第２のベロシティでそれぞれの構成音をノートオンとし、ステップＳ１８０２の処理を実行する（ステップＳ１８０５）。なお、この「Velocity Sensitiveモード」とは異なる「Fixed Velocity」モードでは、ベロシティの数値に応じて、「Ｆ３」、「Ｃ３」のコードに対する第２のベロシティを変化させる処理を行わずに、予め「Ｆ３」、「Ｃ３」のコードに対して固定設定された数値を、ベロシティの数値に関わらずそのまま第２のベロシティとして設定する。

（本実施の形態における操作子の変形例）
図８（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態における操作子１０の変形例の構成を示す説明図であり、操作子１０の変形例におけるパッドボタン３、パッドフレーム３２、パッドクッション３３、基板１を示す正面断面図である。この変形例においては、パッドフレーム３２のパッドボタン３を保持する部分において、パッドボタン３がその摺動面に沿って正確に鉛直方向にのみ摺動移動するように案内する摺動部３２１が設けられている。

また、パッドボタン３には、肉厚板状部分の上面にこの摺動部３２１を覆うように蓋状部分が成形されている。その他の構成については、図３、４、５、６に示す操作子１０と略同様であり、説明を省略する。

この操作子１０の変形例のおいては、操作者のパッドボタン３の押下操作のときにパッドフレーム３２の摺動部３２１の摺動面をパッドボタン３の肉厚板状部分の側面が摺動することにより、図８（ｂ）に示すように、パッドボタン３が摺動部３２１に案内されて正確に鉛直上下方向にのみ移動する。このため、操作者がパッドボタン３の蓋状部分上面の中央以外の一部を押下することにより、蓋状部分上面に均一に操作者の指の力が加わらない場合においても、正確に鉛直上下方向にのみパッドボタン３が移動する。

従って、パッドボタン３が傾いて磁石３１が傾いた状態でホール素子２に近付くことで、押下操作で同じ押下強度であってもホール素子２から出力される電圧がばらついて不安定となることが防止され、押下強度に応じた電圧が安定して出力される。

なお、以上本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で上記実施形態に種々の変形や変更を施すことも可能である。また、本発明の操作子は、電子楽器等に限られず、様々な電子機器、工業用製品に適用することも可能である。

磁界の強さに応じた大きさの電圧を出力するホール素子を用いた操作子において利用することが可能である。

操作子１０の構成を示す説明図である。パッドボタン３の構成を示す説明図である。パッドボタン３をパッドフレーム３２に取り付けた状態を示す説明図である。パッドフレーム３２にパッドボタン３を取り付け、更にパッドクッション３３を取り付けた状態を示す説明図である。パッドフレーム３２にパッドボタン３、パッドクッション３３を取り付け、更に基板１を取り付けた状態を示す説明図である。操作子１０の構成を示す説明図である。操作子１０の構成を示す説明図である。操作子１０の構成を示す説明図である。ホール素子から出力された電圧値に対して反転処理を行うための反転回路を示す説明図である。ホール素子２から出力される電圧と、ホール素子２と磁石３１の距離、磁石３１から発生した磁界の強さとの関係を示す説明図である。ホール素子２に対して温度補償を行う温度補償回路を示す説明図である。複数音の構成音設定がされたパッドボタン３におけるノートオンの処理を説明する説明図である。最小電圧設定処理を示すフローチャートである。最大電圧設定処理を示すフローチャートである。ノートオン電圧、ノートオフ電圧設定処理を示すフローチャートである。パッドスキャン処理を示す説明図である。マイクロコントローラ７における反転処理を示す説明図である。複数音の構成音設定がされたパッドボタン３におけるノートオンの処理を示す説明図である。

符号の説明

１０操作子
１基板
２ホール素子
３パッドボタン
４温度補償回路
５セレクタ
６オペアンプ
７マイクロコントローラ
８デジタル信号処理部
９音源
３１磁石
３２パッドフレーム
３３パッドクッション
３３１平坦部
３３２支持部
３３３Ｒ部

Claims

所定形状の磁石を自身の下面全体が平坦となるように埋め込んだパッドボタンと、
磁界の強さに応じた大きさの電圧を出力するホール素子を、前記磁石に対応する位置に取り付けた自身の上面が平坦な基板と、
前記パッドボタンの平坦な下面と前記基板の上面との間に設けられた弾力性のあるパッドクッションと、を備え、
前記パッドボタンが押下操作されていない場合には前記磁石と前記ホール素子との距離がこの両者が接触しない所定値に保たれる一方、前記パッドボタンが押下されるとその押下強度に応じて、前記磁石と前記ホール素子との距離が前記所定値よりも短くなるように構成され、
前記ホール素子から出力された電圧に基づいて処理を行う制御手段を更に備え、
前記制御手段は、
前記パッドボタンが押下操作されないときに前記ホール素子から出力された電圧が、予め定められた最小電圧値よりも小さい場合には、この前記ホール素子から出力された電圧を最小電圧値として設定し記憶する最小電圧値記憶手段と、
前記パッドボタンが押下操作されたときに前記ホール素子から出力された電圧が、予め定められた最大電圧値よりも大きい場合には、この前記ホール素子から出力された電圧を最大電圧値として設定し記憶する最大電圧値記憶手段と、
前記最大電圧値記憶手段に記憶された前記最大電圧値と、前記最小電圧値記憶手段に記憶された前記最小電圧値との差が所定電圧値以上の場合には、前記最大電圧値と前記最小電圧値との差から算出した数値を、前記操作子がオンされたことを示す範囲の下限電圧値を示すノートオン電圧値として設定するノートオン電圧値設定手段と、
このノートオン電圧値から前記所定電圧値を減算した数値を前記操作子がオフされたことを示す範囲の上限電圧値を示すノートオフ電圧値として設定するノートオフ電圧値設定手段と、を備えたことを特徴とする操作子。
請求項１に記載の操作子において、
前記磁石の向きに応じて反転した、前記ホール素子から出力された電圧値に対して反転処理を行う反転処理手段を備え、
前記反転処理手段は、
前記最小電圧値記憶手段に記憶された前記最小電圧値が、前記最大電圧値記憶手段に記憶された前記最大電圧値よりも大きいか否かを判定する電圧値判定手段と、
前記最小電圧値が前記最大電圧値よりも大きい場合には、前記パッドボタンが押下操作されたときの前記ホール素子から出力された電圧の絶対値を、前記ホール素子から出力された電圧値として設定する一方、前記最小電圧値が前記最大電圧値よりも大きくない場合には、前記パッドボタンが押下操作されたときの前記ホール素子から出力された電圧を、前記ホール素子から出力された電圧値として設定する出力電圧設定手段と、を備えたことを特徴とする操作子。