JP4552227B2

JP4552227B2 - 位置検出装置

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Publication number: JP4552227B2
Application number: JP2005015823A
Authority: JP
Inventors: 繁村松
Original assignee: Yamaha Corp
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Priority date: 2005-01-24
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2010-09-29
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Description

本発明は、移動する移動部材の位置を検出する位置検出装置に関する。

従来、鍵盤楽器の鍵、ハンマ、ペダル等の、操作等によって移動する移動部材の移動行程における位置を、光学的検出手段によって連続的に検出するようにした位置検出装置が知られている（下記特許文献１、２）。

特に鍵盤楽器においては、自動演奏データに基づき移動部材を駆動制御する自動演奏の際に移動部材の検出位置をフィードバックすること、移動部材の位置を検出して演奏に基づく演奏データを記録すること、移動部材の検出位置に基づき移動初期位置であるレスト位置、移動終了位置であるエンド位置の位置調整を行うこと、等がなされる。そのため、移動部材の位置を正確に検出することが求められる。
特開２００２−１５６９６７号公報特開平６−１４９２３４号公報

しかしながら、例えば、鍵でいえば、レスト位置、エンド位置は製造段階で個々にばらつきがあり、ハンマにおいても、ゆっくり押鍵した場合におけるハンマの最上位置と弦との距離である「接近距離」も個々にばらつきがある。また、温度、湿度等の環境変化、光源の劣化、各部の摩耗、へたりによる経年変化、あるいは整調等によって、レスト位置、エンド位置でのセンサの出力値等も変化する。さらには、光学的検出で採用されるシャッタの個々の取り付け精度が、移動部材の位置検出の精度に影響を与える。

従って、上記特許文献１、２に示されるような位置検出装置による移動部材の位置情報を示す出力値は、必ずしも正確とはいえない。すなわち、連続的に変化する出力値の、どの値が、移動部材の移動行程中におけるどの位置に対応するのかが正確にわからず、移動部材の絶対位置が正確に把握できないという問題があった。しかも、上記のように、環境変化や経年変化等によって、移動部材の実際の位置と出力値との対応関係が変化するため、長期に亘って移動部材の絶対位置を正確に把握することが困難であるという問題があった。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、環境変化や経年変化等による誤差を補償して、移動部材の絶対位置を常に正確に把握することができる位置検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の請求項１の位置検出装置は、移動初期位置から移動終了位置までの間を移動行程として移動する移動部材（１０）の位置を検出する位置検出装置であって、前記移動部材に設けられたシャッタ部材と、検出用光を発する発光手段と、前記発光手段から発し前記シャッタ部材を通過した検出用光を受光し、その受光量に基づいて、前記移動部材の前記移動行程における位置情報（ｙｋ（ｓ））を連続量で出力する連続量出力手段（１４ａ）と、前記発光手段から発し前記シャッタ部材を通過した検出用光を受光し、その受光量に基づいて、前記移動行程における前記移動初期位置以外で且つ前記移動終了位置以外の途中の位置であって、前記移動行程中の所定の基準位置からの距離が既知である位置に前記移動部材が位置するか否かを示す２値的情報（ｙｋ（ｐ））を出力する２値出力手段（１４ｂ）と、前記連続量出力手段により出力される位置情報と、該連続量出力手段により該位置情報が出力されるのと並行して前記２値出力手段により出力される２値的情報とに基づいて、前記移動部材の位置に対する前記連続量出力手段の出力特性を求める出力特性算出手段（１７）と、前記出力特性算出手段により算出された出力特性を記憶する出力特性記憶手段（１７）と、前記出力特性記憶手段により記憶された出力特性と前記連続量出力手段により出力される位置情報とに基づいて、前記移動部材の絶対位置を連続的に検出する絶対位置検出手段（１７）とを有することを特徴とする。
上記目的を達成するために本発明の請求項２の位置検出装置は、移動初期位置から移動終了位置までの間を移動行程として移動する移動部材の位置を検出する位置検出装置であって、前記移動部材に設けられたシャッタ部材と、検出用光を発する発光手段と、前記発光手段から発し前記シャッタ部材を通過した検出用光を受光し、その受光量に基づいて、前記移動部材の前記移動行程における位置情報を連続量で出力する連続量出力手段と、前記発光手段から発し前記シャッタ部材を通過した検出用光を受光し、その受光量に基づいて、前記移動行程における前記移動初期位置以外で且つ前記移動終了位置以外の途中の位置であって、互いの距離が既知である複数の位置のそれぞれに前記移動部材が位置するか否かを示す２値的情報を出力する２値出力手段と、前記連続量出力手段により出力される位置情報と、該連続量出力手段により該位置情報が出力されるのと並行して前記２値出力手段により出力される２値的情報とに基づいて、前記移動部材の位置に対する前記連続量出力手段の出力特性を求める出力特性算出手段と、前記出力特性算出手段により算出された出力特性を記憶する出力特性記憶手段と、前記出力特性記憶手段により記憶された出力特性と前記連続量出力手段により出力される位置情報とに基づいて、前記移動部材の絶対位置を連続的に検出する絶対位置検出手段とを有することを特徴とする。
上記目的を達成するために本発明の請求項４の位置検出装置は、移動初期位置から移動終了位置までの間を移動行程として移動する移動部材の位置を検出する位置検出装置であって、前記移動部材の前記移動行程における位置情報を連続量で出力する連続量出力手段と、前記移動行程における予め定められた特定の途中の位置に前記移動部材が位置するか否かを示す２値的情報を出力する２値出力手段と、前記連続量出力手段により出力される位置情報と、該連続量出力手段により該位置情報が出力されるのと並行して前記２値出力手段により出力される２値的情報とに基づいて、前記移動部材の位置に対する前記連続量出力手段の出力特性を求める出力特性算出手段と、前記出力特性算出手段により算出された出力特性を記憶する出力特性記憶手段と、前記出力特性記憶手段により記憶された出力特性と前記連続量出力手段により出力される位置情報とに基づいて、前記移動部材の絶対位置を連続的に検出する絶対位置検出手段とを有し、前記連続量出力手段及び前記２値出力手段はいずれも、光学的検出により値を出力するものであり、前記移動部材には、シャッタ部材が設けられ、該シャッタ部材は、前記連続量出力手段用の第１シャッタ部と前記２値出力手段用の第２シャッタ部とが一体に併設されて構成されることを特徴とする。

なお、上記括弧内の符号は例示である。

本発明によれば、環境変化や経年変化等による誤差を補償して、移動部材の絶対位置を常に正確に把握することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態の位置検出装置が適用される鍵盤装置の構成を、ある１つの鍵に着目して示した部分断面図である。本位置検出装置が適用される鍵盤装置１は、自動演奏ピアノとして構成され、同様に構成される複数（例えば８８鍵）の鍵１０を備える。

鍵盤装置１は、通常のアコースティックピアノと同様、鍵１０の運動をハンマ４に伝達するアクション機構６と、ハンマ４により打撃される弦２と、弦２の振動を止めるためのダンパ３とを備えており、これらの構成は、一般的な自動演奏ピアノと同様である。また、通常のアコースティックピアノと同様にバックチェック５が設けられており、打弦の反動により戻ってくるハンマ４の暴れが防止される。

以降、鍵１０の奏者側（図１の左側）を「前方」と称する。複数の各鍵１０及びそれに関連する要素の構成は、いずれも共通であるので、共通部分については、以降、１つの鍵１０及びそれに関連する要素の構成を代表して説明する。

鍵１０は、押鍵操作により、各鍵１０毎に設けられたバランスピン１５を中心に、非押鍵位置であるレスト位置ＲＰから、押鍵終了位置であるエンド位置ＥＰまで反時計方向に回動し、押鍵終了状態で離鍵されると、レスト位置ＲＰに復帰するようになっている。鍵１０が押下されたとき、弦２がハンマ４により叩かれることにより発音する。鍵１０の前部下部には、シャッタ４０が垂下して設けられている。シャッタ４０については後述する。

また、不図示のソレノイドコイルを有するキードライブユニット１６が、鍵１０毎に設けられ、鍵１０の後端部側の下方に配置されている。演奏データに基づく自動演奏（再生）においては、演奏データ中の発音イベントデータで規定される音高に対応するキードライブユニット１６に駆動信号が供給されると、そのプランジャ７が上昇して対応する鍵１０の後端部を突き上げる。これによりその鍵１０が押下され、対応する弦２が対応するハンマ４により叩かれることによりピアノ音が発音されるようになっている。

鍵盤装置１はまた、ピアノコントローラ１９、モーションコントローラ１８及びサーボコントローラ１７を備える。ピアノコントローラ１９は、モーションコントローラ１８に演奏データを供給する。この演奏データは、例えば、ＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interface）コードで構成され、鍵１０の動作を規定する。モーションコントローラ１８は、供給された演奏データに基づいて、各時刻における鍵１０の各位置に対応した位置制御データｒｋをそれぞれ生成し、サーボコントローラ１７に供給する。なお、上記モーションコントローラ１８及びサーボコントローラ１７の機能は、実際には、図示しないＣＰＵ、タイマ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置等の協働作用によって実現される。

一方、詳細は後述するが、受光部ユニット１４の出力である第１検出信号ｙｋ（ｓ）及び第２検出信号ｙｋ（ｐ）が、サーボコントローラ１７に供給される。

サーボコントローラ１７は、位置制御データｒｋに応じた励磁電流として電流指示値ｕｋを生成し、キードライブユニット１６に供給する。この電流指示値ｕｋは、実際には、キードライブユニット１６の上記不図示のソレノイドコイルに流すべき平均電流の目標値に応じたデューティ比となるようにパルス幅変調を施したＰＷＭ信号である。

演奏データに基づく自動演奏においては、サーボコントローラ１７は、位置制御データｒｋと第１検出信号ｙｋ（ｓ）とをそれぞれ比較し、両者が一致するように電流指示値ｕｋを随時更新して出力することでサーボ制御を行う。これにより、演奏データに従って鍵１０が駆動されて、自動演奏がなされる。

図２（ａ）は、本位置検出装置の主要部の側面図、同図（ｂ）は同主要部の下面図である。本位置検出装置は、発光部ユニット１１、受光部ユニット１４のほか、いずれも複数のシャッタ４０、センサヘッド２０、３０、光ファイバ１２（１２Ａ、１２Ｂ）及び光ファイバ１３（１３Ａ、１３Ｂ）を含んで構成される。

同図（ｂ）では、発光側、受光側の両ヘッド２０、３０が２つずつ示されているが、実際には、これらが交互に多数配設されている。発光側ヘッド２０、受光側ヘッド３０の各々は、アクリル樹脂等の透明な合成樹脂で、一体に形成される。

発光側ヘッド２０は、胴体部２１と、それぞれＶ字状溝を有する第１レンズ部２２及び第２レンズ部２３から成る。図２（ａ）に示すように、第１レンズ部２２と第２レンズ部２３とは上下方向の段差を有して配設され、発光側ヘッド２０の長手方向における位置が、第１レンズ部２２と第２レンズ部２３とで異なっており、第２レンズ部２３の方が突出している。受光側ヘッド３０についても形状的には発光側ヘッド２０と同様で、胴体部３１、第１レンズ部３２及び第２レンズ部３３から成る。

発光側ヘッド２０の胴体部２１には、各１本の光ファイバ１２Ａ、１２Ｂの一端部が挿入され、受光側ヘッド３０の胴体部３１には、各１本の光ファイバ１３Ａ、１３Ｂの一端部が挿入されている。全発光側ヘッド２０に対応する複数の光ファイバ１２Ａ、１２Ｂは、それらの他端部が複数本（例えば５本）ずつ束ねられて振り分けられて、受光部ユニット１４に接続される。また、全受光側ヘッド３０に対応する複数の光ファイバ１３Ａ、１３Ｂも、それらの他端部が複数本（例えば５本）ずつ束ねられて振り分けられて、発光部ユニット１１に接続される。

発光部ユニット１１は、上記複数本ずつ束ねられた光ファイバ１２Ａ、１２Ｂのファイバ束に対応してＬＥＤ等の発光部を備え、この発光部が発光することで、対応するファイバ束に対して検出用光ＯＰを入射させる。

発光部ユニット１１から発した検出用光ＯＰは、各光ファイバ１２Ａ、１２Ｂを通じて各発光側ヘッド２０に供給され、各発光側ヘッド２０の第１レンズ部２２、第２レンズ部２３のＶ字状溝で内面反射して両側に振り分けられる。そして、第１レンズ部２２、第２レンズ部２３を介する光が、それぞれ光路２４Ａ、２４Ｂを通って、隣接する受光側ヘッド３０へ検出用光ＯＰ１、ＯＰ２として導かれる。これらの検出用光ＯＰ１、ＯＰ２は、受光側ヘッド３０の第１レンズ部３２、第２レンズ部３３から入射し、第１レンズ部３２、第２レンズ部３３の各Ｖ字状溝で内面反射して、各光ファイバ１３Ａ、１３Ｂを通じて受光部ユニット１４へ導かれる。

受光部ユニット１４は、上記複数本ずつ束ねられた光ファイバ１３Ａ、１３Ｂのファイバ束に対応するフォトトランジスタ等の受光部１４ａ、１４ｂを複数備え、各受光部１４ａ、１４ｂが、受光量に応じた電流値を出力する。押離鍵動作がされると、発光側ヘッド２０と受光側ヘッド３０との間の２つの光路２４Ａ、２４Ｂをシャッタ４０が横断するようになっており、受光部ユニット１４の上記各受光部１４ａ、１４ｂの受光量が変化して、それに伴い出力される電流値に変化が生じるようになっている。

受光部ユニット１４の受光部１４ａは、光ファイバ１３Ａに対応し、受光部１４ｂは、光ファイバ１３Ｂに対応し、これらは、第１レンズ部２２、３２を介する検出用光ＯＰ１と第２レンズ部２３、３３を介する検出用光ＯＰ２とで、それぞれ独立した検出を行い、信号を出力する。これら各受光部１４ａ、１４ｂの出力信号のうち、検出用光ＯＰ１に応じた受光部１４ａの出力信号が、第１検出信号ｙｋ（ｓ）であり、検出用光ＯＰ２に応じた受光部１４ｂの出力信号が、第２検出信号ｙｋ（ｐ）である。

ところで、発光部ユニット１１の発光部の発光は極めて短い周期でなされ、光パルスとなって、キースキャン信号として機能する。キースキャンの手法としては、特開平９−１５２８７１号公報等に開示されている公知の手法を用いることができる。例えば、発光部ユニット１１と受光部ユニット１４との間にマトリクススイッチを構成し、時分割処理等により、各発光部の発光タイミングと各受光部１４ａ、１４ｂでの出力値の変化とに基づいて押離鍵動作を検出することができる。

図１に示すように、シャッタ４０は、ＰＥＴ（ポリエチレンテフタレート）等の透明基材で成り、スリット部４２とグレースケール部４１とが前後に一体に併設されている。グレースケール部４１には、下方から上方にいくにつれて黒色面積が減少するパターンが形成される。一方、スリット部４２には、２カ所の透明部４２ａ１、４２ａ２が設けられ、その他の部分は黒塗りされている。透明部４２ａ１、４２ａ２の上下方向の幅は同じであり、両者間の距離Ｄは既知（例えば２ｍｍ）である。なお、透明部４２ａ１、４２ａ２の相対距離（Ｄ）が既知であるので、それらの絶対位置（例えばシャッタ４０の下端からの位置）は既知である必要はない。

鍵１０がレスト位置ＲＰにあるとき、シャッタ４０に対する光路２４Ａの位置は、図２（ａ）に２４Ａ（ｒ）で示すように、グレースケール部４１の下部にあり、光路２４Ｂは、図２（ａ）に２４Ｂ（ｒ）で示すように、スリット部４２における、光路２４Ａよりやや高い位置にある。鍵１０がレスト位置ＲＰからエンド位置ＥＰまで回動する回動行程において、シャッタ４０は、光路２４Ａ、２４Ｂに対して、図１に示すストローク（押鍵ストロークに相当するもの）の量だけ相対的に移動し、エンド位置ＥＰにおいて、シャッタ４０に対する光路２４Ａ、２４Ｂの相対的位置は、図２（ａ）に２４Ａ（ｅ）、２４Ｂ（ｅ）で示す位置となる。鍵１０の回動行程において、スリット部４２の透明部４２ａ１、４２ａ２が光路２４Ｂを横断する。

図３（ａ）は、検出結果による鍵１０のストローク位置ｘと第１検出信号ｙｋ（ｓ）との関係を示す図である。図３（ｂ）は、検出結果による鍵１０のストローク位置ｘと第２検出信号ｙｋ（ｐ）との関係を示す図である。図３（ｃ）は、受光部ユニット１４の受光部１４ａの出力特性を示す図であり、この出力特性は、後述するように演算によって求められる。

上記構成において、押鍵操作により、鍵１０が回動するとき、光路２４Ａを通る光（検出用光ＯＰ１）は、鍵１０に連動して変位するグレースケール部４１によって減光されて、受光部ユニット１４の受光部１４ａに受光される。従って、第１検出信号ｙｋ（ｓ）は、鍵１０の回動位置に応じた連続量として得られる。ここで、鍵１０のストローク位置ｘは、レスト位置ＲＰからの変位とする。また、第１検出信号ｙｋ（ｓ）は、ストローク位置ｘに対して、ほぼ線形であることが既知であるとする。

例えば、図３（ａ）に示すように、第１検出信号ｙｋ（ｓ）の、レスト位置ＲＰにおける値ＹＲとエンド位置ＥＰにおける値ＹＥとから、直線ＬＡが得られる。ところが、レスト位置ＲＰとエンド位置ＥＰとの距離である押鍵ストロークは、個々の鍵１０においてばらつきがあり、環境変化や経年変化等によっても変化するので、実際には直線ＬＡの傾きが不明である。従って、結局、鍵１０の絶対位置を、第１検出信号ｙｋ（ｓ）のみから把握することができない。

一方、光路２４Ｂを通る光（検出用光ＯＰ２）については、光路２４Ｂがスリット部４２の透明部４２ａ１、４２ａ２を通過したときのみ一時的にその通過光量が増加し、それ以外では通過光量が極めて少ない。従って、受光部ユニット１４の受光部１４ｂの受光量は、２回だけ瞬時に多くなる。ここで、受光部ユニット１４の受光部１４ｂは、その受光量が所定の閾値を超えていないとき第２検出信号ｙｋ（ｐ）として「０」を出力し、該所定の閾値を超えているとき、第２検出信号ｙｋ（ｐ）として一定の値を出力するように構成されている。従って、第２検出信号ｙｋ（ｐ）は、２値的信号であり、鍵１０の回動行程においてパルス的に２回発生する。例えば、同図（ｂ）に示すように、位置Ｘ１、Ｘ２でパルスが立ち上がっている。

以下に説明するように、同図（ｃ）に示す受光部ユニット１４の受光部１４ａの出力特性直線ＬＢは、鍵１０の回動動作に対して同時に出力される第１検出信号ｙｋ（ｓ）及び第２検出信号ｙｋ（ｐ）に基づいて求められる。すなわち、同図（ｂ）に示すように、パルスが立ち上がった時点における第１検出信号ｙｋ（ｓ）の値をＹ１、Ｙ２とする。位置Ｘ１、Ｘ２間の距離は上記透明部４２ａ１、４２ａ２間の距離と同じ「Ｄ」であって上述のように既知であるから、Ｄ値とＹ１、Ｙ２値とから、直線ＬＡの真の傾きが判明する。直線ＬＡの傾きがわかったことで、同図（ｃ）に示すように、出力特性直線ＬＢが一義的に規定され、レスト位置ＲＰとエンド位置ＥＰとの距離も規定される。出力特性直線ＬＢを示す情報は、不図示の記憶装置に記憶しておく。

このような、出力特性直線ＬＢを求める処理は、個々の鍵１０毎に行う。この処理は、頻繁に行う必要はなく、鍵盤装置１の出荷時、メンテナンス時、整調時、鍵１０の位置の自己学習時等において定期的に行えばよく、あるいは、環境変化や経年変化の度合いに応じて適宜行えばよい。そして、一旦、出力特性直線ＬＢを求め記憶した後は、鍵１０の毎回の回動動作を検出して得られる第１検出信号ｙｋ（ｓ）と、上記記憶された出力特性直線ＬＢとに基づいて、鍵１０の現在の絶対位置を特定する。すなわち、出力特性直線ＬＢにより、連続的に変化する第１検出信号ｙｋ（ｓ）の各値が、鍵１０の回動行程中におけるどの位置に対応するのかを正確に知ることができる。

鍵１０の現在の絶対位置を連続量で正確に把握できることにより、例えば、演奏データに基づきキードライブユニット１６を駆動する自動演奏の際には、第１検出信号ｙｋ（ｓ）の値をフィードバック信号として用い、鍵１０の位置を正確に制御しつつ動作させることができる。また、鍵１０の位置を検出して鍵１０の演奏操作に基づく演奏データを記録する際にも、各位置が正確であることから、正確な演奏データが得られる。さらには、出荷、メンテナンス時等において、レスト位置ＲＰやエンド位置ＥＰ等を調節する際にも、適切な量の調節が可能となる。

なお、出力特性直線ＬＢは、鍵１０の１回の回動動作に対して並行して出力される第１検出信号ｙｋ（ｓ）と第２検出信号ｙｋ（ｐ）とから求めることができるが、好ましくは、鍵１０を複数回回動させ、出力特性直線ＬＢの算出を複数回行って、それらの平均値を執るようすれば、より正確な出力特性直線ＬＢが得られる。

本実施の形態によれば、シャッタ４０にグレースケール部４１とスリット部４２とを設け、グレースケール部４１を用いて得られる連続量である第１検出信号ｙｋ（ｓ）とスリット部４２を用いて得られる２値的信号である第２検出信号ｙｋ（ｐ）とを、鍵１０の回動行程において同時に出力させ、これらから、出力特性直線ＬＢを求め、記憶するようにしたので、以後、出力特性直線ＬＢと第１検出信号ｙｋ（ｓ）に基づき鍵１０の現在位置を特定することで、環境変化や経年変化による押鍵ストローク量等の誤差を補償して、鍵１０の絶対位置を常に正確に把握することができる。

また、シャッタ４０は、グレースケール部４１とスリット部４２とが一体に併設されて成るので、構成が簡単であり、第１検出信号ｙｋ（ｓ）と第２検出信号ｙｋ（ｐ）の同時検出に都合がよい。

なお、本実施の形態では、第１検出信号ｙｋ（ｓ）がストローク位置ｘに対してほぼ線形であるとしたが、線形でなくても、受光部１４ａの出力特性曲線の形状が既知（表せる式が既知）であれば、本発明を適用可能である。

なお、本実施の形態では、絶対位置を把握する対象である移動部材として、操作により回動する鍵１０を例示したが、これに限られず、駆動等の外部作用、あるいは自己の作用等によって移動する部材であって、その位置が把握されるべきものであれば、絶対位置を把握する対象とすることが可能である。例えば、ハンマ４、ペダル等のほか、プランジャ７を対象とすることも可能である。従って、適用される装置も鍵盤装置に限定されない。例えば、ハンマ４に適用した場合は、ハンマ４の絶対位置を把握して、それをハンマ４と弦２との接近距離の調節、あるいはバックチェック５の高さ調節等に利用することができる。

なお、スリット部４２に、互いの距離が既知である透明部を３カ所以上設けてもよい。そして、各透明部間の距離を既知としておき、鍵１０の１回の回動動作により、上記直線ＬＡの傾きを示す情報を２つ以上獲得し、それらの平均値を採用する等によって、少ない回動数で正確な出力特性直線ＬＢを求めるようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、スリット部４２に、互いの距離が既知である２カ所の透明部４２ａ１、４２ａ２を設け、これらを介して得られるパルス状の第２検出信号ｙｋ（ｐ）の２回の発生タイミングとそれらの時点における第１検出信号ｙｋ（ｓ）の値とから、出力特性直線ＬＢの傾きを規定したが、出力特性直線ＬＢの傾きを把握するためには、スリット部４２におけるある基準位置からの距離が既知である透明部を１つだけ設けてもよい。この基準位置は、例えば、スリット部４２における、レスト位置ＲＰにおいて光路２４Ｂに対応する位置としてもよい。

なお、鍵１０の回動動作を連続量で検出すると共に、それと並行して鍵１０が回動行程の途中の位置を通過したことを２値的に検出するための構成は、上記例示したものに限られない。例えば、第１検出信号ｙｋ（ｓ）を得るための検出手段は、センサヘッド２０、３０を用いた透過型に代えて、反射型としてもよい。また、スリット部４２については、透明部４２ａ１、４２ａ２に相当する穴を有する金属等の薄片で構成してもよい。さらには、センサヘッド２０、３０は、第１レンズ部２２、３２と第２レンズ部２３、３３とで成る２段構成としたが、これは例示であり、検出用光ＯＰ１、ＯＰ２に対応する２つの光路を形成できる構成であれば、どのような構成を作用してもよい。

なお、第１検出信号ｙｋ（ｓ）を得るための検出手段を、反射型とする場合は、例えば、図４に示すように構成すればよい。図４は、本実施の形態の変形例に係る位置検出装置が適用される鍵盤装置の構成を、ある１つの鍵に着目して示した部分断面図である。

この変形例では、図４に示すように、図１に示す構成に対し、上記シャッタ４０におけるスリット部４２を残し、グレースケール部４１を廃止する。そして、出射入射ユニット５０を鍵盤装置１の本体に対して固定的に設ける。また、発光側ヘッド２０、受光側ヘッド３０については、図示はしないが、図２（ａ）、（ｂ）に示す構成に対し、第１レンズ部２２、第１レンズ部３２をそれぞれ廃止して、一般的な１段構成とする。

出射入射ユニット５０は、図４に示すように、出射部５１と入射部５２とが隣接して組み合わされて成り、出射、入射側が鍵１０の下面１０ａに近接対向するように配置される。出射部５１には光ファイバ１２Ａ、入射部５２には光ファイバ１３Ａが接続される。出射部５１には上記検出用光ＯＰが導かれ、該検出用光ＯＰが鍵１０の下面１０ａに向けて出射され、下面１０ａで反射する。そして、その反射光が入射部５２に入射され、受光部ユニット１４の受光部１４ａに検出用光ＯＰ１として受光される。鍵１０が回動すると、下面１０ａと出射入射ユニット５０との距離が変化し、受光部１４ａの出力である第１検出信号ｙｋ（ｓ）もそれに応じて変化する。

なお、上記変形例において、出射入射ユニット５０に代えて、フォトリフレクタを採用し、その出力を第１検出信号ｙｋ（ｓ）としてもよい。

なお、第１検出信号ｙｋ（ｓ）、第２検出信号ｙｋ（ｐ）に相当する信号を得るためには、光学的検出手段に限定されず、磁気、あるいは静電容量等を用いた検出手段を採用してもよい。

本発明の一実施の形態の位置検出装置が適用される鍵盤装置の構成を、ある１つの鍵に着目して示した部分断面図である。本位置検出装置の主要部の側面図（図（ａ））、及び同主要部の下面図（図（ｂ））である。検出結果による鍵のストローク位置と第１検出信号との関係を示す図（図（ａ））、検出結果による鍵のストローク位置と第２検出信号との関係を示す図（図（ｂ））、及び受光部ユニットの受光部の出力特性を示す図（図（ｃ））である。本実施の形態の変形例に係る位置検出装置が適用される鍵盤装置の構成を、ある１つの鍵に着目して示した部分断面図である。

符号の説明

１０鍵、１１発光部ユニット、１２、１３光ファイバ、１４受光部ユニット、１４ａ受光部（連続量出力手段）、１４ｂ受光部（２値出力手段）、１７サーボコントローラ（出力特性算出手段、出力特性記憶手段、絶対位置検出手段）、２０、３０センサヘッド、４０シャッタ（シャッタ部材）、４１グレースケール部（第１シャッタ部）、４２スリット部（第２シャッタ部）、４２ａ１、４２ａ２透明部、ｙｋ（ｓ）第１検出信号（位置情報）、ｙｋ（ｐ）第２検出信号（２値的情報）

Claims

移動初期位置から移動終了位置までの間を移動行程として移動する移動部材の位置を検出する位置検出装置であって、
前記移動部材に設けられたシャッタ部材と、
検出用光を発する発光手段と、
前記発光手段から発し前記シャッタ部材を通過した検出用光を受光し、その受光量に基づいて、前記移動部材の前記移動行程における位置情報を連続量で出力する連続量出力手段と、
前記発光手段から発し前記シャッタ部材を通過した検出用光を受光し、その受光量に基づいて、前記移動行程における前記移動初期位置以外で且つ前記移動終了位置以外の途中の位置であって、前記移動行程中の所定の基準位置からの距離が既知である位置に前記移動部材が位置するか否かを示す２値的情報を出力する２値出力手段と、
前記連続量出力手段により出力される位置情報と、該連続量出力手段により該位置情報が出力されるのと並行して前記２値出力手段により出力される２値的情報とに基づいて、前記移動部材の位置に対する前記連続量出力手段の出力特性を求める出力特性算出手段と、
前記出力特性算出手段により算出された出力特性を記憶する出力特性記憶手段と、
前記出力特性記憶手段により記憶された出力特性と前記連続量出力手段により出力される位置情報とに基づいて、前記移動部材の絶対位置を連続的に検出する絶対位置検出手段とを有することを特徴とする位置検出装置。
移動初期位置から移動終了位置までの間を移動行程として移動する移動部材の位置を検出する位置検出装置であって、
前記移動部材に設けられたシャッタ部材と、
検出用光を発する発光手段と、
前記発光手段から発し前記シャッタ部材を通過した検出用光を受光し、その受光量に基づいて、前記移動部材の前記移動行程における位置情報を連続量で出力する連続量出力手段と、
前記発光手段から発し前記シャッタ部材を通過した検出用光を受光し、その受光量に基づいて、前記移動行程における前記移動初期位置以外で且つ前記移動終了位置以外の途中の位置であって、互いの距離が既知である複数の位置のそれぞれに前記移動部材が位置するか否かを示す２値的情報を出力する２値出力手段と、
前記連続量出力手段により出力される位置情報と、該連続量出力手段により該位置情報が出力されるのと並行して前記２値出力手段により出力される２値的情報とに基づいて、前記移動部材の位置に対する前記連続量出力手段の出力特性を求める出力特性算出手段と、
前記出力特性算出手段により算出された出力特性を記憶する出力特性記憶手段と、
前記出力特性記憶手段により記憶された出力特性と前記連続量出力手段により出力される位置情報とに基づいて、前記移動部材の絶対位置を連続的に検出する絶対位置検出手段とを有することを特徴とする位置検出装置。
前記シャッタ部材は、前記連続量出力手段用の第１シャッタ部と前記２値出力手段用の第２シャッタ部とが一体に併設されて構成されることを特徴とする請求項１または２記載の位置検出装置。
移動初期位置から移動終了位置までの間を移動行程として移動する移動部材の位置を検出する位置検出装置であって、
前記移動部材の前記移動行程における位置情報を連続量で出力する連続量出力手段と、
前記移動行程における予め定められた特定の途中の位置に前記移動部材が位置するか否かを示す２値的情報を出力する２値出力手段と、
前記連続量出力手段により出力される位置情報と、該連続量出力手段により該位置情報が出力されるのと並行して前記２値出力手段により出力される２値的情報とに基づいて、前記移動部材の位置に対する前記連続量出力手段の出力特性を求める出力特性算出手段と、
前記出力特性算出手段により算出された出力特性を記憶する出力特性記憶手段と、
前記出力特性記憶手段により記憶された出力特性と前記連続量出力手段により出力される位置情報とに基づいて、前記移動部材の絶対位置を連続的に検出する絶対位置検出手段とを有し、
前記連続量出力手段及び前記２値出力手段はいずれも、光学的検出により値を出力するものであり、前記移動部材には、シャッタ部材が設けられ、該シャッタ部材は、前記連続量出力手段用の第１シャッタ部と前記２値出力手段用の第２シャッタ部とが一体に併設されて構成されることを特徴とする位置検出装置。