JP4982689B2 - Key displacement detection device - Google Patents
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Description
本発明は、複数の鍵盤を備えた鍵盤楽器に用いるための鍵変位量検出装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a key displacement detection device for use in a keyboard instrument having a plurality of keys.
複数の鍵盤から成る鍵盤部を備えた楽器、その中でもピアノは、ユーザーが押離鍵操作を行うことによって楽音信号が出力される構成となっている。そして、ユーザーの押離鍵操作に際して押鍵速度や鍵変位量を求め、これを楽音出力に反映させるための技術は従来から様々なものがあった。例えば、各鍵の下部に鍵変位量に応じてオンとなる接点を備えたスイッチを設け、夫々の接点がオンになるタイミングを検出し、この検出した時間差に基づいて押鍵速度を求める装置等が提案されてきた。また、各鍵に対してフォトリフレクタ(反射型フォトインタラプタ)を設け、鍵に対する反射光の受光量に応じて検出される検出電圧を求め、予め設定した近似式にこの求めた検出電圧を代入して、鍵変位量を求める鍵変位量検出装置も提案されていた(例えば、特許文献1参照)。 A musical instrument having a keyboard portion composed of a plurality of keyboards, particularly a piano, is configured such that a musical tone signal is output when a user performs a key release operation. Conventionally, there have been various techniques for obtaining a key pressing speed and a key displacement amount and reflecting them in a musical tone output when a user presses and releases a key. For example, a device provided with a contact that is turned on in accordance with the amount of key displacement at the bottom of each key, detects the timing at which each contact is turned on, and obtains the key pressing speed based on the detected time difference Has been proposed. In addition, a photo reflector (reflection type photo interrupter) is provided for each key, a detection voltage detected according to the amount of reflected light received by the key is obtained, and the obtained detection voltage is substituted into a preset approximate expression. Thus, a key displacement amount detection device for obtaining the key displacement amount has also been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述したような鍵変位量検出装置にあっては、各鍵にフォトリフレクタを備えるため、フォトリフレクタ間の光干渉による影響が全く考量されておらず、検出精度が必ず良くなるというものではない。また、上述した装置にあっては、近似式を求めるのが簡単ではなく、この近似式が正確に設定できないと鍵変位量を正確に求めることができず、その結果、押鍵速度のデータも正確に求まらないという問題があった。 However, in the key displacement detection device as described above, since each key is provided with a photo reflector, the influence of light interference between the photo reflectors is not considered at all, and the detection accuracy is necessarily improved. Absent. Further, in the above-described apparatus, it is not easy to obtain an approximate expression, and if this approximate expression cannot be set accurately, the key displacement amount cannot be obtained accurately. There was a problem that it could not be determined accurately.
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、光干渉による鍵変位量検出精度の低下を防止することや、これを利用して押鍵強度を正確に演算可能とする装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and prevents a reduction in accuracy of detecting a key displacement amount due to optical interference, and makes it possible to accurately calculate a key pressing strength by using this. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、本発明は、複数の鍵で成る鍵盤部を備えた鍵盤楽器用の鍵変位量を検出する装置において、
発光素子からの光を鍵で反射させこの反射光の強度に応じた信号を受光素子から出力するようにした送受光手段と、
この送受光手段からの出力信号に基づいて、基準位置からの押鍵変位量を求める鍵変位量検出手段と、
隣接する鍵側に光が漏れるのを防止する遮光手段と、
押鍵操作に際して鍵変位量の変化がフラットに成り始めた時を検出して、この検出時点から予め設定した時間内の鍵変位量データを無視した鍵変位量データに基づいて押鍵速度を求める押鍵速度演算手段と、を備えたことを特徴とするようにした。
In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus for detecting a key displacement amount for a keyboard musical instrument provided with a keyboard portion composed of a plurality of keys.
Light transmitting / receiving means for reflecting light from the light emitting element with a key and outputting a signal corresponding to the intensity of the reflected light from the light receiving element;
Based on an output signal from the light transmitting / receiving means, a key displacement amount detecting means for obtaining a key pressing displacement amount from the reference position;
Light shielding means for preventing light from leaking to the adjacent key side;
When the key displacement amount change starts to become flat during the key depression operation, the key depression speed is obtained based on the key displacement amount data ignoring the key displacement amount data within a preset time from the detection time point. And a key pressing speed calculation means .
本発明によれば、遮光手段が、隣接する鍵側に光が漏れるのを防止するので、各鍵に対して本装置を適用しても、互いの光が干渉することを阻止することができ、隣接する鍵からの反射の影響も抑えることができるため、光干渉による鍵変位量検出精度の低下を防止することができるようになる。 According to the present invention, since the light shielding means prevents light from leaking to the adjacent key side, even if this apparatus is applied to each key, it is possible to prevent mutual light interference. Since the influence of reflection from the adjacent key can also be suppressed, it is possible to prevent the key displacement detection accuracy from being lowered due to optical interference.
そして遮光手段としては、1対の薄肉の直方体板を鍵配列の方向において対向するように設け、この対向した1対の薄肉の直方体板(2枚の直方体板)の間に、前記発光素子とこれに近接して設けた前受光素子を配置する構成とするのが簡易で性能が良く好ましい。 As a light shielding means, a pair of thin rectangular parallelepiped plates are provided so as to face each other in the direction of the key arrangement, and the light emitting element and the light emitting element are disposed between the opposed pair of thin rectangular parallelepiped plates (two rectangular parallelepiped plates). It is preferable that the pre-light-receiving element provided close to this is arranged in a simple manner with good performance.
本発明によれば、光干渉による鍵変位量検出精度の低下を防止することや、これを利用して押鍵速度を正確に演算可能なる装置を実現できるという効果が得られる。 According to the present invention, it is possible to prevent the deterioration of the key displacement detection accuracy due to optical interference and to realize an apparatus capable of accurately calculating the key pressing speed using this.
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。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の最良の実施形態の鍵変位量検出装置1000の構成図である。図1は例えば88個の鍵を備えた鍵盤部を有する消音ピアノにおける、鍵盤配列方向と垂直な方向における断面図である。なお、鍵盤部は、図中手前側から奥側に複数の鍵を配列して構成されている。鍵5はバランスピン3を支点として揺動可能に構成されており、これを確実に行うためにフロントピン2が設けられている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a key displacement
符号20は打鍵機構である。鍵5を押鍵すると、打鍵機構20が働きハンマー20が図面上方向に回動して弦10を打弦する。この時、鍵の先端部が、突起部15を押し上げてクランク部14を作動させ金属線12の張力を緩めて、弦10を静止させていたダンパー8の静止制御を解除する構成となっている。なお、図中の右側に示す幅dが押鍵深さと称するパラメーターであり、離鍵状態であると押鍵深さdは「0」であり(基準位置)、押鍵操作を行っていくに従って押鍵深さが深くなっていく(換言すれば「d」が大きくなっていく)。
Reference numeral 20 denotes a keystroke mechanism. When the
さて、符号1は基板であり、その上面の図中真ん中よりやや右側には、遮光板400とセンサー部100とが設けられている。図3(b)はこれらを図1中の符号Aで示す方向で見た場合の構成であり、また、図3(a)は図1中の符号Aに示す方向と直角な方向(図面正面方向)でこれらを見た構成図である。LED410(発光素子)とフォトトランジスタ420(受光素子)とは近接して配置され、その両側には、肉薄の直方体型の遮光板400が、LED410とフォトトランジスタ420とを挟むようにして対向させた状態で設けてある。こらにより、或る鍵に対するLED410からの光やその反射光は他の鍵側に漏れないようにされている。つまり、1対の薄肉の直方体板を鍵配列の方向において対向するように設け、この対向した1対の薄肉の直方体板(2枚の)の間に、LED410とこれに近接して設けたフォトトランジスタ420を配置する構成を採用し、或る鍵に対するLED410からの光や鍵からの反射光を、隣接する(隣合う)他の鍵のフォトトランジスタ420が受光不能にしている。また、或る鍵と対となるフォトトランジスタ420は、或る鍵に対するLED410からの光が隣接する鍵の側面、底面に反射されることによる影響も受けない。
Reference numeral 1 denotes a substrate. A
図6は、図面左右方向に1つの鍵盤5の断面を示した図であり、点線はフォトトランジスタ420の受光エリアを示し、一点鎖線はLED410の発光エリアを示している。なお、横方向の点線は以下に述べる遮光手段を示したものである。上段の図面は遮光板を設けない場合の検出範囲を示したものであり、中断の図面は、遮光板を、上面開口させた枡型のものとした場合である。この場合には他の鍵との光干渉は防止できるものの検出範囲はかなり狭くなる。一方、図面下段の1対の遮光板400で、LED410、フォトトランジスタ420とを挟んで対向させている。この場合には、遮光板400を用いない場合と略同じ検出範囲を確保しながら、他の鍵との光干渉を防ぐことが可能になる。
FIG. 6 is a diagram showing a cross section of one
したがって、本実施形態によれば、遮光板400、400が、或る鍵に対して送受光される光が他の鍵に対して送受光される光と干渉することを阻止することができるため、光干渉による鍵変位量検出精度の低下を防止することができるようになるという効果が得られる。また、このような簡単な遮光機構であるため、ピアノの調律等のメンテナンス時に埃等を清掃し易いという利点もある。
Therefore, according to the present embodiment, the
次に、図2を参照して制御系を説明する。フォトトランジスタ420からの電圧信号はA/D部215によってアナログデジタル変換され、CPU200はこれを入力する。そして、図4に示すように押鍵深さdとフォトトランジスタ420との関係は1対1となっているので、これに従って押鍵深さdを検出する。また、CPU200はタイマー220を備えていて、ROM205に記録されているプログラムに従って動作を行い、この際RAM210をワークエリアとして使用する。また、CPU200は、音源300を制御してスピーカー305から所要の音楽信号を放音させたり、押鍵速度等の演算結果を必要に応じて出力可能に構成されている。
Next, the control system will be described with reference to FIG. The voltage signal from the
したがって、通常は、CPU200がA/D部215からのデジタル信号を受け取り、これに対応する押鍵深さdを求めることによって、鍵盤楽器の動作制御を行うことになる。
Therefore, normally, the
ところで、本発明者等の鋭意研究の結果、押鍵深さdが時間変化に対して変化する場合において、或る特徴のある特性を把握した。図5はこれを示す説明図である。図5(a)は、鍵を中くらいの強さで押鍵した場合の押鍵深さの時間変化を示し、また図5(b)は、鍵を強く押鍵した場合の押鍵深さの時間変化を示し、さらに、図5(c)は、鍵を弱く押鍵した場合の押鍵深さの時間変化を示したものである。総ての図面が示すように、押鍵を行っているにも係わらず、押鍵深さは比例的増加とはならずにフラット部が存在し、しかもこのフラット部は押鍵強度にかかわらず4〜5(msec)程度で同じ時間長である。この点を考慮すると、フラット部においては、押鍵深さdは時間変化に対して一定の値となるから、正確な押鍵速度を演算して求める場合には、このフラット部に相当する時間を差し引く必要がある。なお、フラット部の開始点の検出は、押鍵深さの時間変化が或るしきい値よりも小さくなったことをもって判断すれば良い。 By the way, as a result of diligent research by the present inventors, in the case where the key depression depth d changes with time, a characteristic having a certain characteristic has been grasped. FIG. 5 is an explanatory diagram showing this. FIG. 5A shows the time change of the key pressing depth when the key is pressed with a medium strength, and FIG. 5B shows the key pressing depth when the key is pressed strongly. Further, FIG. 5C shows the time change of the key pressing depth when the key is pressed weakly. As shown in all the drawings, the key press depth does not increase proportionally even though the key is pressed, and there is a flat part, and this flat part does not depend on the key press strength. The time length is about 4 to 5 (msec). Considering this point, in the flat portion, the key pressing depth d is a constant value with respect to time change, and therefore when calculating an accurate key pressing speed, a time corresponding to the flat portion is obtained. It is necessary to deduct. It should be noted that the detection of the start point of the flat portion may be determined when the time change of the key pressing depth becomes smaller than a certain threshold value.
図7はこの処理を行う場合の説明図である。先ず、CPU200が、ステップS700においてフラット部が開始したか否かを判定し、開始したと判断した場合(Yes)にはステップS710においてタイマー220を起動させる。一方、ステップS700で「No」の場合には以下の処理を行わない。次いでステップS720では、入力されるデジタル信号を無視(廃棄)し、ステップS730においてタイマー220がオフになったか否か、つまり、タイムアウトしたか否かを判定し、タイムアウトしていなければ(No)ステップS720においてデーター無視を継続する一方、Yesの場合にデータ無視を終了する。そして、フラット部に相当する時間を除いた時間とその時間における押鍵深さから押鍵速度を求めることができる。
FIG. 7 is an explanatory diagram when this processing is performed. First, the
したがって、CPU200は、押鍵に応じて鍵変位量の変化(即ち、押鍵深さの変化)がフラットに成り始めた時を検出して、この検出時点から予め設定した時間内の鍵変位量データを無視した鍵変位量データに基づいて押鍵速度を正確に求めることができるようになる。
Therefore, the
以上説明してきたように、本発明は鍵盤楽器に適用して好適な装置を提供することができる。 As described above, the present invention can be applied to a keyboard instrument to provide a suitable device.
1 基板
2 フロントピン
3 バランスピン
5 鍵
8 ダンパー
10 弦
14 クランク部
15 突起部
20 打鍵機構
100 センサー部
200 CPU
205 ROM
210 RAM
215 A/D変換部
220 タイマー
300 音源
400 遮光板
410 LED
420 フォトトランジスタ
1000 鍵変位量検出装置
1 Substrate
2
205 ROM
210 RAM
215 A /
420
Claims (1)
発光素子からの光を鍵で反射させこの反射光の強度に応じた信号を受光素子から出力するようにした送受光手段と、
この送受光手段からの出力信号に基づいて、基準位置からの押鍵変位量を求める鍵変位量検出手段と、
隣接する鍵側に光が漏れるのを防止する遮光手段と、
押鍵操作に際して鍵変位量の変化がフラットに成り始めた時を検出して、この検出時点から予め設定した時間内の鍵変位量データを無視した鍵変位量データに基づいて押鍵速度を求める押鍵速度演算手段と、を備えたことを特徴とする鍵変位量検出装置。 In an apparatus for detecting a key displacement amount for a keyboard musical instrument having a keyboard portion composed of a plurality of keys,
Light transmitting / receiving means for reflecting light from the light emitting element with a key and outputting a signal corresponding to the intensity of the reflected light from the light receiving element;
Based on an output signal from the light transmitting / receiving means, a key displacement amount detecting means for obtaining a key pressing displacement amount from the reference position;
Light shielding means for preventing light from leaking to the adjacent key side;
When the key displacement amount change starts to become flat during the key depression operation, the key depression speed is obtained based on the key displacement amount data ignoring the key displacement amount data within a preset time from the detection time point. A key displacement amount detecting device comprising: a key pressing speed calculating means .
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