JP5053684B2 - 鍵盤装置 - Google Patents

Description

本発明は、鍵盤装置に関し、特に鍵の操作を適切に判定することができる鍵盤装置に関する。

従来、鍵盤に備えられた複数の鍵のそれぞれの変位を検出し、押鍵であると判定した場合は、音源に対して楽音の発生の開始を指示し、離鍵であると判定した場合は、音源に対して楽音の発生の停止を指示する鍵盤装置が知られている。

特開２００５−４３５５３号公報（特許文献１）には、異なる押鍵深さに設けられた複数のスイッチの数が異なる場合に、正しく制御を行うことができる電子鍵盤楽器が開示されている。

また、特開２００３−２９５８６３号公報（特許文献２）には、押鍵に伴う押鍵速度を順次検出し、押鍵深さが所定の値に至った時、検出された押鍵速度のうちの最大の押鍵速度を、音源に指示するベロシティ値として音源に発音の開始を指示する鍵盤装置が開示されている。
特開２００５−４３５５３号公報 特開２００３−２９５８６３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された鍵盤装置では、押鍵深さに対応してスイッチが備えられ、そのスイッチがオンまたはオフされることにより押鍵、離鍵が判定される。従って、押鍵があっても、その押鍵深さが所定の値になるまでは、押鍵の判定が行われず、その押鍵の判定が遅延される。同様に、離鍵の場合も押鍵深さがスイッチが切り替えられる所定の値に戻るまでは、離鍵の判定が行われず、離鍵の判定が遅延される。

また、特許文献２においても同様に、所定の押鍵深さに至った場合に、はじめて押鍵と判定されるので、押鍵深さが所定の値になるまでは、例え押鍵されていても押鍵であると判定されず、押鍵の判定が遅延されるという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、鍵操作を適切に判定することができる鍵盤装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１記載の鍵盤装置は、複数の鍵を備え、その鍵の操作に応じて押鍵情報または離鍵情報を出力するものであり、前記複数の鍵のそれぞれの変位を連続して変化する電気信号に変換する変換手段と、その変換手段により変換された電気信号に基づいて鍵の変位量を時間経過に従って順次検出する押鍵深さ検出手段と、前記変換手段により変換された電気信号に基づいて鍵が変位する鍵速度を時間経過に従って順次検出する鍵速度検出手段と、前記押鍵深さ検出手段により検出された変位量に第１の係数を乗算した積と、前記鍵速度検出手段により検出された鍵速度に第２の係数を乗算した積との和に基づいて運動状態量を時間経過に従って順次求める演算手段と、前記押鍵深さ検出手段により検出された変位量と、前記鍵速度検出手段により検出された鍵速度とに基づいて押鍵されたと判定する押鍵判定手段と、その押鍵判定手段により押鍵されたと判定された場合に押鍵情報を出力する指示手段とを備え、前記押鍵判定手段は、前記演算手段により求められた運動状態量が、所定の値を超えた場合に押鍵されたと判定するものである。

請求項２記載の鍵盤装置は、請求項１記載の鍵盤装置において、前記指示手段は、前記押鍵判定手段により押鍵されたと判定された時に前記押鍵速度検出手段により検出された鍵速度を示す情報を出力するものである。

請求項３記載の鍵盤装置は、請求項１又は２に記載の鍵盤装置において、前記変換手段により変換された電気信号に基づいて鍵が変位する加速度を検出する鍵加速度検出手段を備え、前記押鍵判定手段は、前記押鍵深さ検出手段により検出された変位量と、前記鍵速度検出手段により検出された鍵速度と、前記鍵加速度検出手段により検出された鍵加速度とに応じて押鍵されたと判定するものである。

請求項４記載の鍵盤装置は、請求項３記載の鍵盤装置において、前記演算手段は、前記押鍵深さ検出手段により検出された変位量に第１の係数を乗算した積と、前記鍵速度検出手段により検出された鍵速度に第２の係数を乗算した積と、前記鍵加速度検出手段により検出された鍵加速度に第３の係数を乗算した積との和に基づいて運動状態量を時間経過に従って順次求めるものであり、前記押鍵判定手段は、その演算手段により求められた運動状態量が、所定の値を超えた場合に押鍵されたと判定するものである。

請求項５記載の鍵盤装置は、請求項１から４のいずれかに記載の鍵盤装置において、前記演算手段により求められた運動状態量が所定の値より小さくなった場合に離鍵されたと判定する離鍵判定手段を備え、前記指示手段は、その離鍵判定手段により離鍵されたと判定された場合に離鍵情報を出力するものである。

請求項１記載の鍵盤装置によれば、変換手段により複数の鍵のそれぞれの変位が連続して変化する電気信号に変換され、その変換された電気信号に基づいて鍵の変位量が押鍵深さ検出手段により、時間経過に従って順次検出される。また、変換手段により変換された電気信号に基づいて鍵が変位する鍵速度が鍵速度検出手段により時間経過に従って順次検出される。押鍵深さ検出手段により検出された変位量と、鍵速度検出手段により検出された鍵速度とに基づいて押鍵判定手段により押鍵されたと判定され、押鍵されたと判定された場合に指示手段により押鍵情報が出力される。従って、従来のように押鍵深さのみにより押鍵されたと判定され、押鍵情報が出力される場合に比べ、より適切に押鍵の操作に合わせて押鍵を判定し押鍵情報を出力することができる。よって、鍵操作をより適切に判定することができるという効果がある。例えば、従来は、所定の位置まで鍵が押下された場合にのみ、押鍵情報が出力されたため、押鍵情報の出力が遅延することがあったが、押鍵深さと鍵速度とに基づいて押鍵情報を出力することにより、押鍵のタイミングに合わせて押鍵情報を出力することができる。

また、請求項１記載の鍵盤装置によれば、押鍵深さ検出手段により検出された変位量に第１の係数を乗算した積と、鍵速度検出手段により検出された鍵速度に第２の係数を乗算した積との和に基づいて運動状態量を時間経過に従って順次求める演算手段を備え、その演算手段により求められた運動状態量が、所定の値を超えた場合に押鍵判定手段により押鍵されたと判定され、押鍵情報が出力されるので、鍵速度が速い場合には、早く押鍵情報を出力することができるという効果がある。また、演算手段は、簡単な演算により運動状態量を演算し、押鍵判定手段は、演算された運動状態量が所定の値を超えたかを判定するので、処理が容易であるという効果もある。
請求項２記載の鍵盤装置によれば、請求項１記載の鍵盤装置の奏する効果に加え、押鍵判定手段により押鍵されたと判定された時に押鍵速度検出手段により検出された鍵速度が指示手段により出力されるので、押鍵情報に伴って、鍵速度を示す情報が出力されることになる。よって、適切な鍵速度を指示することができるという効果がある。

請求項３記載の鍵盤装置によれば、請求項１又は２に記載の鍵盤装置の奏する効果に加え、変換手段により変換された電気信号に基づいて鍵が変位する加速度を検出する鍵加速度検出手段を備え、押鍵深さ検出手段により検出された変位量と、鍵速度検出手段により検出された鍵速度と、鍵加速度検出手段により検出された鍵加速度とに応じて押鍵判定手段により押鍵されたと判定されるので、従来のように押鍵の深さのみにより押鍵が判定される場合に比べ、より適切に押鍵情報を出力することができるという効果がある。加速度は、鍵に加えられる力に比例する値であり、押鍵深さと、鍵速度と、鍵加速度とにより発音指示を行うかを判定するので、より適切に速く判定を行って、押鍵情報を出力することができるのである。

請求項４記載の鍵盤装置によれば、請求項３記載の鍵盤装置の奏する効果に加え、押鍵深さ検出手段により検出された変位量に第１の係数を乗算した積と、鍵速度検出手段により検出された鍵速度に第２の係数を乗算した積と、鍵加速度検出手段により検出された鍵加速度に第３の係数を乗算した積との和に基づいて運動状態量を時間経過に従って順次求める演算手段を備え、その演算手段により求められた運動状態量が、所定の値を超えた場合に、押鍵判定手段により押鍵されたと判定されるので、鍵速度が速い場合や鍵加速度が大きい場合は、早く押鍵されたと判定することができるという効果がある。また、演算手段は、簡単な演算により運動状態量を演算し、押鍵判定手段は、演算された運動状態量が所定の値を超えたかを判定することにより押鍵の判定を行うので、処理が容易であるという効果もある。

請求項５記載の鍵盤装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載の鍵盤装置の奏する効果に加え、演算手段により求められた運動状態量が所定の値より小さくなった場合に離鍵判定手段により離鍵されたと判定され、離鍵されたと判定された場合に指示手段により離鍵情報が出力されるので、従来のように押鍵深さのみにより離鍵が判定される場合に比べ、より適切に離鍵を判定し、離鍵情報を出力することができるという効果がある。従来押鍵深さが浅い位置と、深い位置とをそれぞれ検出するセンサを備え、浅い位置のセンサが離鍵を検出した場合に、離鍵されたと判定して離鍵情報を出力していた。これに対し、請求項５によれば、押鍵深さだけではなく鍵速度または鍵加速度によっても離鍵が判定されるので、より適切に離鍵を判定し、離鍵情報を出力することができる。特に、同じ鍵が繰り返し押下される連打が行われた場合は、浅い位置のセンサが離鍵を検出する前に鍵が再度押下される場合があり、従来の装置では、適切に処理することができなかったが、押鍵深さと鍵速度または鍵加速度とに基づいて離鍵を判定することにより、適切に処理することができるのである。

以下、本発明の好ましい第１の実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である鍵盤装置１の白鍵の側面断面図である。鍵盤装置１は、複数の白鍵１１と図示しない複数の黒鍵とを備え、これらの鍵は、シャシ１６に組み付けられ、そのシャシ１６は、鍵盤装置１の図示しない筐体に固着される。図１は、そのシャシ１６に組み付けられた状態の白鍵１１を長手方向に切断した側面断面図である。図１に示すように、白鍵１１は、上面が平らであり、その上面がほぼ水平に維持されている。

白鍵１１の後部には、白鍵１１が揺動可能なように軸受け１８が形成され、シャシ１６に固着されている軸１９に揺動自在に嵌合されている。白鍵１１は、押下されると停止位置（図１の状態）から押下位置までバネ２０の付勢力に対抗して揺動する。バネ２０は、引っ張りコイルバネで構成され、常態において白鍵１１の一端を下方に付勢し、白鍵１１を停止位置（図１の状態）に保持するものである。

白鍵１１の後部には、バネ２０の一端を係止するバネ座２１が形成され、シャシ１６には、そのバネ座２１と対向する位置に、バネ２０の他端を係止するバネ座が形成されている。白鍵１１の長手方向のほぼ中央の下部には、磁石１２が設けられ、この磁石１２に対向する位置にホール素子７が、シャシ１６の上に固着されたプリント基板２８に配置されている。

磁石１２の前方には、白鍵１１のストロークを規制するコの字型のストローク規制部２３が形成されている。このストローク規制部２３の上部には、ストロークの下限を規制する下限規制面２５が形成され、下部にはストロークの上限を規制する上限規制面２６が形成されている。

シャシ１６には、これらの規制面に当接する規制面当接部２４が形成されている。この規制面当接部２４の上面には、下限規制面２５に当接する位置にフェルト２７が貼付され、規制面当接部２４の下面には、上限規制面２６に当接する位置にフェルト２９が貼付されている。

黒鍵については、図示を省略するが、ほぼ同様に構成され、紙面に垂直な方向に白鍵１１と黒鍵とで合計６１個の鍵がシャシ１６に組み付けられている。

磁石１２およびホール素子７は、各鍵にそれぞれ備えられ、ホール素子７の出力端子は、プリント基板２８に配線されている。ホール素子７は、磁気（磁界）を検出するセンサであって、磁気の強度に応じたアナログ電圧値を出力する。このアナログ電圧値は、連続して変化する電気信号であり、白鍵１１が停止位置に保持されている場合、磁石１２とホール素子７との距離が最も大きく、このアナログ電圧値は、最も小さい。白鍵１１が押下され、磁石１２とホール素子７との距離が短くなるに従って、ホール素子７の出力電圧値は、徐々に大きくなり、白鍵１１がストロークの下限に操作された場合に、ホール素子７の出力電圧値は、最大になる。

この出力電圧値は、プリント基板２８に設けられた差動アンプ回路により増幅され、その増幅された電気信号は、所定時間間隔（例えば、１ｍｓｅｃ）でサンプリングされる。そのサンプリングされた電気信号は、Ａ／Ｄ変換器６（図２参照）によりデジタル信号に変換される。

次に、図２を参照して、プリント基板２８に形成される電気回路と、その電気回路に接続される機器について説明する。図２は、鍵盤装置１の電気的構成と鍵盤装置１に接続される機器とを示したブロック図である。鍵盤装置１は、ＣＰＵ２（中央処理装置）と、そのＣＰＵ２により実行される制御プログラム３ａ等を記憶したＲＯＭ３（リード・オンリ・メモリ）と、ＣＰＵ２が制御プログラム３ａを実行する際の作業用のメモリエリア等を有するＲＡＭ４（ランダム・アクセス・メモリ）と、鍵盤装置１に指示を行う操作子や、その操作子により設定されたパラメータなどを表示する表示器が設けられた操作パネル５と、Ａ／Ｄ変換器６と、各鍵に備えられたホール素子７と、ＭＩＤＩ規格に適合した演奏情報を出力するＭＩＤＩインターフェース（Ｉ／Ｆ）８とを主に備えている。

ＲＯＭ３には、図５に示すフローチャートの鍵処理に対応する制御プログラム３ａやベロシティカーブ３ｂや各種定数などが記憶される。ベロシティカーブ３ｂは、鍵速度が検出され、その検出された鍵速度をベロシティ値に変換するための曲線である。音源２０に対して出力される楽音の発生の開始を指示する情報は、ノートオン情報であり、このノートオン情報には、押鍵速度を示すベロシティ値が含まれる。また、楽音の発生の停止を指示するノートオフ情報には、離鍵速度を示すベロシティ値が含まれる。これらのベロシティ値は、このベロシティカーブ３ｂにより鍵速度から変換された値である。

ＲＡＭ４には、前回入力された演奏情報や今回入力された演奏情報やフラグなどを記憶するテンポラリメモリ４ａが設けられている。このテンポラリメモリ４ａに記憶される情報については、図３を参照して後述する。

各鍵に備えられたホール素子７は、上述の通り押鍵深さに応じたアナログ信号である電圧値を出力し、その電圧値は、所定時間間隔でサンプリングされ、Ａ／Ｄ変換器６に供給される。このＡ／Ｄ変換器６は、各鍵に対応して備えても良いし、複数のホール素子７が出力する電圧値を、アナログスイッチを切り替えることにより、Ａ／Ｄ変換器６に順次供給するようにしてもよい。Ａ／Ｄ変換器６は、入力されるホール素子７の電圧値を順次デジタル値に変換し、そのデジタル値は、ＣＰＵ２により読み取られる。

ＭＩＤＩインターフェース８は、ＭＩＤＩ規格に適合した演奏情報を鍵盤の操作に応じて出力するインターフェースである。このＭＩＤＩインターフェース８には、音源２０が接続され、音源２０は、入力された演奏情報に応じた楽音信号を出力する。その出力された楽音信号は、アンプ２１により増幅されスピーカ２２により放音される。

鍵盤装置１からＭＩＤＩインターフェース８を介して音源２０に出力される情報は、ＭＩＤＩ規格に準拠したフォーマットの情報であり、楽音の発生を指示する情報をノートオン情報、楽音の発生の停止を指示する情報をノートオフ情報と称する。ノートオン情報は、その情報がノートオン情報であることを示すステータスと、発音させる楽音の音高を指示するノートナンバと、押鍵速度を示すベロシティ値とを含むものである。また、ノートオフ情報は、その情報がノートオフ情報であることを示すステータスと、発音を停止させる楽音の音高を指示するノートナンバと、離鍵速度を示すベロシティ値とを含むものである。

次に、図３を参照してテンポラリメモリ４ａに記憶される情報とその情報が記憶されるメモリの構成とについて説明する。図３は、テンポラリメモリ４ａに記憶される情報を示すテーブルである。テンポラリメモリ４ａには、各鍵に対応して、押鍵深さが記憶される押鍵深さメモリ４ａ１と、鍵速度が記憶される鍵速度メモリ４ａ２と、フラグが記憶されるフラグメモリ４ａ３とが形成される。

押鍵深さメモリ４ａ１には、各ホール素子７により変換された電圧値がＡ／Ｄ変換器６により変換され、更にばらつき補正された押鍵深さ（ｄ１〜ｄ６１）が、各鍵のノートナンバに対応して記憶される。これらの記憶された押鍵深さ（ｄ１〜ｄ６１）は、Ａ／Ｄ変換器６により変換が行われる度に新たな押鍵深さが求められ、変化があった場合に書き換えられる。

また、鍵速度メモリ４ａ２には、今回求められた押鍵深さと押鍵深さメモリ４ａ１に記憶された押鍵深さ（ｄ１〜ｄ６１）との差分を算出することにより求められる鍵速度（ｖ１〜ｖ６１）が各鍵のノートナンバに対応して記憶される。これらの鍵速度メモリ４ａ２に記憶される鍵速度（ｖ１〜ｖ６１）は、押鍵深さ（ｄ１〜ｄ６１）が書き換えられときに算出されて書き換えられる。

例えば、ノートナンバがＣ３の鍵について新たに押鍵深さが求められた場合、まず、ばらつきが補正された押鍵深さと押鍵深さメモリ４ａ１に記憶された値ｄ１とが比較され、変化があった場合は、押鍵深さメモリ４ａ１のノートナンバＣ３に対応して記憶された押鍵深さｄ１と今回ばらつきが補正された押鍵深さとの差分値が算出される。この差分値は、鍵速度である。上述の通り、押鍵深さは、所定時間間隔で検出されるので、この差分値は、所定時間の移動距離であるから鍵の速度を示す。このようにして鍵速度が求められると、今回求められた押鍵深さがｄ１として押鍵深さメモリ４ａ１のノートナンバＣ３に対応する記憶位置に上書きされる。

次に、鍵速度メモリ４ａ２にノートナンバＣ３に対応して記憶された鍵速度ｖ１と今回算出された鍵速度との差分値が算出される。この差分値は、鍵加速度である。上述の通り、鍵速度は、所定時間間隔で検出されるので、この差分値は、所定時間の鍵速度の変化分であるから鍵の加速度を示す。このようにして鍵加速度が求められると、求められた鍵速度がｖ１として鍵速度メモリ４ａ２のノートナンバＣ３に対応する記憶位置に上書きされる。

フラグメモリ４ａ３は、各鍵のノートナンバに対応したフラグ（ｆ１〜ｆ６１）を記憶するメモリであり、各鍵に対応してそれぞれ設けられる。このフラグは、各鍵について、それぞれ押鍵であると判断された場合に１に設定され、離鍵であると判断された場合に０に設定される。

次に、図４を参照して、押鍵または離鍵を判断する方法について説明する。図４は、時間経過に伴う押鍵深さ、鍵速度、鍵加速度、運動状態量の変化の一例を示すグラフであり、横軸を時間とし、縦軸を押鍵深さ、鍵速度、鍵加速度、運動状態量を示す値とする。

上述の通り、所定時間間隔で、各鍵の押鍵深さと鍵速度とが求められる。更に、前回鍵速度メモリ４ａ２に記憶された鍵速度と、今回求められた鍵速度とに基づいて鍵加速度が求められる。この鍵加速度は、今回検出された鍵速度から鍵速度メモリ４ａ２に記憶された前回の鍵速度を引くことにより算出される。上述の通り、鍵速度は、所定時間間隔毎にサンプリングされた鍵の変位に基づいて算出された値であるので、今回求められた押鍵深さから前回求められた押鍵深さを引くと、その差分値は、鍵速度を表し、今回求められた鍵速度から前回求められた鍵速度を引くと、その差分値は、鍵加速度を表す。

今回求められた押鍵深さ、鍵速度、鍵加速度と、係数ａ，ｂ，ｃ，定数ｄとにより運動状態量が次に示す数式１により演算される。
運動状態量＝押鍵深さ×ａ＋鍵速度×ｂ＋鍵加速度×ｃ＋ｄ・・・（１）
図４には、これらの運動状態量、押鍵深さ、鍵速度、鍵加速度の時間経過に従う変化の一例のグラフを示す。このグラフが示すように、太い実線で示す運動状態量は、押鍵時には、一点鎖線で示す押鍵深さより大きい値となり、離鍵時には、運動状態量は、押鍵深さより小さい値となる。

この運動状態量が、第１の所定の値Ａを超えたとき（時刻ｔ１）、押鍵されたと判断する。押鍵されたと判断した場合は、音源２０にノートオン情報が出力される。このノートオン情報に含まれるベロシティ値は、押鍵されたと判断された時の鍵速度に基づいて、ベロシティカーブ３ｂを参照して求められる。

また、この運動状態量が第２の所定の値Ｂより小さくなったとき（時刻ｔ２）、離鍵されたと判断する。離鍵されたと判断した場合は、音源２０にノートオフ情報が出力される。このノートオフ情報に含まれるベロシティ値は、離鍵されたと判断された時の鍵速度に基づいて、ベロシティカーブ３ｂを参照して求められる。

次に、図５を参照して、ＣＰＵ２により実行される鍵処理について説明する。図５は、鍵処理を示すフローチャートである。この鍵処理は、鍵盤装置１の電源が投入されることにより起動され、電源が遮断されるまで、繰り返し行われる処理である。Ｎは、鍵の総数であり、例えば６１鍵の鍵盤であれば、Ｎは、６１である。ｎは、Ｎ個の鍵を順次指定する変数であり、Ｎが６１である場合は、ｎは、０から６０まで繰り返し計数される。

まず、ｎを０に設定する（Ｓ１）。次に、Ａ／Ｄ変換器６により変換されたデジタル値を読み込み（Ｓ２）、ばらつき補正を行う（Ｓ３）。このばらつき補正とは、磁石１２とホール素子７との距離が、鍵毎に異なったりホール素子７の特性が鍵毎に異なるのを補正することであり、予め各鍵毎に補正値がＲＯＭ３に記憶され、その補正値に基づいて補正が行われる。この補正された値は、鍵の押鍵深さに対応する値であり、前回検出された値が、押鍵深さメモリ４ａ１のｎ番目の鍵に対応して記憶されている。その記憶されている値を読み出し（Ｓ４）、今回検出された押鍵深さと比較して変化があるか否かを判断する（Ｓ５）。

押鍵深さに変化がある場合は（Ｓ５：Ｙｅｓ）、鍵速度を算出する（Ｓ６）。この鍵速度は、今回検出された押鍵深さから押鍵深さメモリ４ａ１に記憶された押鍵深さを引くことにより算出される。上述の通り、押鍵深さは、鍵の変位を所定時間間隔でサンプリングされて変換された値であるので、今回の押鍵深さと前回の押鍵深さとの差分値は、その所定時間に鍵が移動した距離であり、速度を表すものである。

次に、今回検出された押鍵深さを押鍵深さメモリ４ａ１のｎ番目の鍵に対応する記憶位置に記憶（上書き）する（Ｓ７）。次に、前回算出された鍵速度である鍵速度メモリ４ａ２のｎ番目の鍵に対応して記憶された鍵速度を読み出し（Ｓ８）、鍵加速度を算出する（Ｓ９）。この鍵加速度は、今回検出された鍵速度から鍵速度メモリ４ａ２に記憶された鍵速度を引くことにより算出される。上述の通り、鍵速度は、所定時間間隔毎にサンプリングされた鍵の変位に基づいて算出された値であるので、鍵速度の差分値は、鍵加速度を表すものである。次に、今回算出した鍵速度を鍵速度メモリ４ａ２のｎ番目の鍵に対応する記憶位置に記憶（上書き）し（Ｓ１０）、今回検出された押鍵深さと、今回算出された鍵速度と、今回算出された鍵加速度とを数式１に代入し、運動状態量を算出する（Ｓ１１）。

次に、フラグメモリ４ａ３のｎ番目の鍵に対応して記憶されているフラグが、０か否かを判断する（Ｓ１２）。そのフラグが０である場合は、押鍵されていない状態であり、Ｓ１１の処理において算出された運動状態量が、所定の値Ａより大きいか否かを判断する（Ｓ１３）。この値Ａは、予め設定され、ＲＯＭ３に記憶された値であって、運動状態量がこの値を超えた場合に、押鍵されたものと判断する。運動状態量が、所定の値Ａより大きい場合は（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、フラグメモリ４ａ３のｎ番目の鍵に対応して記憶されているフラグを１に設定し（Ｓ１４）、鍵速度メモリ４ａ２のｎ番目の鍵に対応して記憶されている鍵速度に基づいてベロシティカーブ３ｂを参照することによりベロシティ値を取得する（Ｓ１５）。次に、ｎ番目の鍵のノートナンバと、その取得したベロシティ値とを含むノートオン情報を形成してＭＩＤＩインターフェース８を介し音源２０に出力する（Ｓ１６）。

一方、Ｓ１２の判断処理において、フラグが０でなく１である場合は、押鍵された状態であり、Ｓ１１の処理において算出された運動状態量が、所定の値Ｂより小さいか否かを判断する（Ｓ２１）。この値Ｂは、先に説明した値Ａより小さい値であって、予め設定され、ＲＯＭ３に記憶される。押鍵状態において、運動状態量がこの値を下回った場合に、離鍵されたものと判断する。

運動状態量が、所定の値Ｂより小さい場合は（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、フラグメモリ４ａ３のｎ番目の鍵に対応して記憶されているフラグを０に設定し（Ｓ２２）、鍵速度メモリ４ａ２のｎ番目の鍵に対応して記憶されている鍵速度に基づいてベロシティカーブ３ｂを参照することによりベロシティ値を取得する（Ｓ２３）。次に、ｎ番目の鍵のノートナンバと、その取得したベロシティ値とを含むノートオフ情報を形成してＭＩＤＩインターフェース８を介し音源２０に出力する（Ｓ２４）。

Ｓ１６またはＳ２４の処理を終了した場合、またはＳ１３の判断処理において運動状態量が、閾値Ａより大きくない場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、またはＳ２１の判断処理において運動状態量が、閾値Ｂより小さくない場合（Ｓ２１：Ｎｏ）、またはＳ５の判断処理において、押鍵深さが変化しない場合は、ｎの値に１を加算し（Ｓ２５）、その加算されたｎの値が鍵の総数に対応する値Ｎと等しいかまたは大きいかを判断する（Ｓ２６）。ｎの値がＮに至らない場合は、Ｓ２の処理に戻り、ｎの値がＮと等しいか大きい場合は、この鍵処理を終了する。

以上、実施形態に基づいて説明したように、ホール素子７により鍵の変位に応じた連続して変化する電圧値が出力され、その電圧値は、順次デジタル値に変換されて、ＣＰＵ２により読み込まれる。この読み込まれたデジタル値に基づいて、押鍵深さ、鍵速度、鍵加速度が検出され、これらの値に基づいて、運動状態量が算出される。この運動状態量が、予め定められた所定の値Ａを超えた場合に、押鍵されたと判断し、音源２０に対して、ノートオン情報を出力する。よって、押鍵深さのみにより押鍵を判断する場合に比べ、押鍵深さに、鍵速度と鍵加速度とを組み合わせて判断を行うため、より適切な判断を行うことができる。特に、押鍵深さのみにより判断する場合は、押鍵深さが所定の値に至るまで、判断が行われないので、判断が遅くなる場合があるが、押鍵深さに、鍵速度と鍵加速度とを組み合わせて判断を行うため、速く押鍵を判断することができる。

また、押鍵されたと判断された後、運動状態量が、所定の値Ｂを下回った場合に、離鍵されたと判断し、ノートオフ情報を出力するので、押鍵深さのみにより離鍵を判断する場合に比べ、押鍵深さに、鍵速度と鍵加速度とを組み合わせて判断を行うため、より適切な判断を行うことができる。

同じ鍵が繰り返し押下される連打が行われる場合は、鍵が離鍵位置に到達する前に再び押下されることがあり、押鍵深さのみによる判断では、適切に離鍵を検出できないが、押鍵深さに、鍵速度と鍵加速度とを組み合わせて判断を行うため、より適切に離鍵を判断することができる。

なお、各請求項に記載の押鍵深さ検出手段は、図５に記載のフローチャートのＳ２およびＳ３の処理が該当し、鍵速度検出手段は、図５に記載のフローチャートのＳ６処理が該当し、押鍵判定手段は、図５に記載のフローチャートのＳ１３処理が該当し、離鍵判定手段は、図５に記載のフローチャートのＳ２１の処理が該当し、指示手段は、図５に記載のフローチャートのＳ１６およびＳ２４の処理が該当し、演算手段は、図５に記載のフローチャートのＳ１１の処理が該当し、鍵加速度検出手段は、図５に記載のフローチャートのＳ９の処理が該当する。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、上記実施形態では、鍵盤装置１には、音源２０がＭＩＤＩインターフェース８を介して接続されるようにしたが、鍵盤装置１に内蔵し、ＣＰＵ２とバスにより接続されるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、鍵の変位は、鍵に備えられた磁石１２と、プリント基板２８に配線されたホール素子７とにより形成されるセンサにより連続して変化する電圧値に変換されるものとしたが、これに変えて、受光素子と発光素子と鍵の変位に応じて受光素子が受光する光量が変化する遮光板を備え、鍵の変位に応じて受光素子が出力する電気信号が変化するものや、特許文献２に開示されているように、鍵の変位に応じて静電容量が変化するものでもよい。

また、上記実施形態では、押鍵深さと鍵速度と鍵加速度とに基づいて運動状態量を算出するものとしたが、押鍵深さと鍵速度とに基づいて運動状態量を算出するものとしたり、押鍵深さと鍵加速度とに基づいて運動状態量を算出するものとしてもよい。

また、上記実施形態では、ベロシティ値は、押鍵または離鍵と判断された時の鍵速度に基づいて取得されるものとしたが、押鍵または離鍵と判断された時の、運動状態量に基づいて取得したり、押鍵または離鍵と判断された時の押鍵深さと鍵速度とに基づいて取得したりしてもよい。

また、上記実施形態では、運動状態量を算出する際に、鍵速度、鍵加速度に基づいて演算を行うものとしたが、鍵速度を鍵速度の絶対値としたり、鍵加速度を鍵加速度の絶対値として演算を行うものとしてもよい。

また、上記実施形態では、運動状態量が所定の値を超えた場合に押鍵されたとみなしてノートオン情報を出力するものとしたが、運動状態量が所定の値を超えた時に、その時の鍵速度および／または鍵加速度を検出し、その鍵速度および／または鍵加速度により決定される時間後に、ノートオン情報を出力するようにしてもよい。同様に、ノートオフ情報を出力する場合に、運動状態量が所定の値を下回った時に、その時の鍵速度および／または鍵加速度を検出し、その鍵速度および／または鍵加速度により決定される時間後に、ノートオフ情報を出力するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、運動状態量が所定の値を超えた場合に押鍵されたとみなし、その所定の値は、ＲＯＭ３などに記憶された固定値であるものとしたが、押鍵と離鍵の時間間隔や、連打であると検出された場合に、この所定値を変更するようにしてもよい。同様に、離鍵を検出する場合に、運動状態量が所定の値を下回った場合に、離鍵されたとみなし、その所定の値を、押鍵と離鍵の時間間隔や、連打であると検出された場合に、変更するようにしてもよい。例えば、連打であると検出された場合には、押鍵されたとみなす所定の値を小さくし、離鍵されたとみなす所定の値を大きくする。

本発明による実施形態における鍵盤装置の側面断面図である。 鍵盤装置の電気的構成を示すブロック図である。 テンポラリメモリの構成を示すテーブルである。 押鍵深さ、鍵速度、鍵加速度、運動状態量の変化の一例を示すグラフである。 鍵処理を示すフローチャートである。

１ 鍵盤装置
２ ＣＰＵ
３ ＲＯＭ
４ ＲＡＭ
４ａ テンポラリメモリ
７ ホール素子（変換手段）
２０ 音源

Claims (5)

1. 複数の鍵を備え、その鍵の操作に応じて押鍵情報または離鍵情報を出力する鍵盤装置において、
   前記複数の鍵のそれぞれの変位を連続して変化する電気信号に変換する変換手段と、
   その変換手段により変換された電気信号に基づいて鍵の変位量を時間経過に従って順次検出する押鍵深さ検出手段と、
   前記変換手段により変換された電気信号に基づいて鍵が変位する鍵速度を時間経過に従って順次検出する鍵速度検出手段と、
   前記押鍵深さ検出手段により検出された変位量に第１の係数を乗算した積と、前記鍵速度検出手段により検出された鍵速度に第２の係数を乗算した積との和に基づいて運動状態量を時間経過に従って順次求める演算手段と、
   前記押鍵深さ検出手段により検出された変位量と、前記鍵速度検出手段により検出された鍵速度とに基づいて押鍵されたと判定する押鍵判定手段と、
   その押鍵判定手段により押鍵されたと判定された場合に押鍵情報を出力する指示手段とを備え、
   前記押鍵判定手段は、前記演算手段により求められた運動状態量が、所定の値を超えた場合に押鍵されたと判定するものであることを特徴とする鍵盤装置。
2. 前記指示手段は、前記押鍵判定手段により押鍵されたと判定された時に前記押鍵速度検出手段により検出された鍵速度を示す情報を出力するものであることを特徴とする請求項１記載の鍵盤装置。
3. 前記変換手段により変換された電気信号に基づいて鍵が変位する加速度を検出する鍵加速度検出手段を備え、
   前記押鍵判定手段は、前記押鍵深さ検出手段により検出された変位量と、前記鍵速度検出手段により検出された鍵速度と、前記鍵加速度検出手段により検出された鍵加速度とに応じて押鍵されたと判定するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の鍵盤装置。
4. 前記演算手段は、前記押鍵深さ検出手段により検出された変位量に第１の係数を乗算した積と、前記鍵速度検出手段により検出された鍵速度に第２の係数を乗算した積と、前記鍵加速度検出手段により検出された鍵加速度に第３の係数を乗算した積との和に基づいて運動状態量を時間経過に従って順次求めるものであり、
   前記押鍵判定手段は、その演算手段により求められた運動状態量が、所定の値を超えた場合に押鍵されたと判定するものであることを特徴とする請求項３記載の鍵盤装置。
5. 前記演算手段により求められた運動状態量が所定の値より小さくなった場合に離鍵されたと判定する離鍵判定手段を備え、
   前記指示手段は、その離鍵判定手段により離鍵されたと判定された場合に離鍵情報を出力するものであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の鍵盤装置。

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