JP5212024B2 - 電子鍵盤楽器 - Google Patents

Description

本発明は、ペダルの操作に対する反力を制御することで、ペダルの操作感覚をアコースティックピアノなどの自然鍵盤楽器に近づけることができる電子鍵盤楽器に関する。

アコースティックピアノは、押鍵に応じてハンマーを弦に打ちつけて音を発生する機構を有しており、発生する音は、押鍵の強弱やスピードによって響き方や大きさが異なる。また、アコースティックピアノには、音の余韻をコントロールするためのペダルが搭載されている。グランドピアノを例にとると、ダンパーペダル、ソステヌートペダル、ソフトペダルである。

これらのうちダンパーペダルは、弦の振動を止めるためのダンパーを制御するペダルである。ダンパーは、弦と一対一に対応して設けられており、通常、押鍵により弦から離れ、離鍵により弦を押さえて音の響きを止める。そして、各ダンパーは、幾つかの連結部を介してダンパーペダル（以下、単に「ペダル」ということがある。）に接続されている。ペダルが踏込まれると、全ての弦に対応するダンパーが解放され、鍵から指を離してもダンパーによる止音は行われず、押鍵した音が残る。この場合、押鍵されていない鍵に対応する弦を含めた全ての弦が共振し、倍音が鮮明に響く。このようにペダルでダンパーを操作することで、ピアノの発音に様々な表情を与えることができる。

上記のようなアコースティックピアノの音色、操作性、外観を擬似的に再現した電子鍵盤楽器として、電子ピアノがある。電子ピアノには、グランドピアノにおけるダンパーペダル、ソステヌートペダル、ソフトペダルと同様の働きをする三本のペダルを装備したものがある。ところが、電子ピアノの場合は、アコースティックピアノのように実際に打弦して発音しないので、ダンパーを弦から離す動作などを行う必要がない。その代わりに、ペダル操作に対応する処理を電気的に行い、ペダルが操作されたと同等の発音を行うようになっている。従って、ペダル装置そのものの機構は簡単であり、例えば、特許文献１に示すように、フレームに回動可能に取り付けたペダルと底板との間にバネなどを設置し、当該バネの付勢によってペダルに上向きの反力を与えている。

また、電子鍵盤楽器のペダルに適用できる技術として、特許文献２に記載の電子楽器は、演奏操作子、アクチュエータを有し、演奏操作子の位置、速度、加速度および操作力のうち少なくとも２つの変数をモニタするようになっている。そして、変数のモニタ結果に基づき、演奏操作子の運動方程式の係数を設定し、該運動方程式に従った運動特性を付与するようになっている。この技術によれば、ペダルの動作に所望の特性を付与することができるので、アコースティックピアノにおけるペダル動作（踏込操作に対する反力）を再現することが可能となる。
特開２００１−２２３５５号公報 特公平７−１１１６３１号公報 特許２８０８６１７号公報

ところで、アコースティックピアノのペダル装置は、メーカーや機種により、構造的な特徴（ダンパーペダルの連結機構の動作や摩擦係数、ダンパーの材質、荷重など）が異なっている。その結果、アコースティックピアノは、ダンパーペダルの変位量（踏込量）と反力との関係を示す静荷重曲線やペダルの最大踏込量に関して、メーカーや機種ごとに固有のデータを有しており、そのことが、各メーカーや機種の音色と共に特徴の一つとなっている。

そして、従来の電子鍵盤楽器では、特定のメーカーや機種の自然鍵盤楽器が発する楽音を音源データとして装備しているものがある。これによれば、演奏者の選択に応じて、特徴のある自然鍵盤楽器の楽音を再現することができる。しかしながら、従来の電子鍵盤楽器には、上記のような特定メーカーや特定機種の自然鍵盤楽器が有するペダルの操作感覚を再現できるものがなかった。すなわち、楽音の再現に合わせて、ダンパーペダルの操作感覚も同時に再現できれば、自然鍵盤楽器の演奏感覚をより総合的に再現することが可能となるが、そのような電子鍵盤楽器は、従来なかった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、設定に応じてペダルの踏込量や踏込角度などの動作を変更することができ、ペダルの操作感覚を演奏者が所望する自然鍵盤楽器に近い感覚にすることができる電子鍵盤楽器を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明にかかる電子鍵盤楽器は、回動可能に支持されたペダル（３１）と、ペダル（３１）の動作を検出する動作検出手段（４５）と、ペダル（３１）の操作に対して電気的な駆動力による反力を発生させる駆動手段（４０）と、ペダル（３１）を支持するペダル支点（３４）と、ペダル支点（３４）をペダル（３１）の操作側先端部との距離が変化する方向へ移動させる支点移動機構（２１）と、ペダル（３１）の回動を規制するストッパー（３８）と、ストッパー（３８）をペダル（３１）に対してそのストローク量が変化する方向へ移動させるストッパー移動機構（２８）と、ペダル（３１）の操作感覚を設定するための設定値を入力する設定値入力手段（６１）と、ペダル（３１）の力覚制御を行うための力覚付与テーブル（８２）を記憶した記憶手段（５２）と、ペダル（３１）の操作感覚を制御する制御手段（５０）と、を備え、制御手段（５０）は、入力された設定値に応じて、支点移動機構（２１）によりペダル支点（３４）を移動させてその位置を調節し、あるいはストッパー移動機構（２８）によりストッパー（３８）を移動させてその位置を調節するとともに、力覚付与テーブル（８２）の反力パターンを設定値に基づいて変更し、変更後の力覚付与テーブル（８２）と、動作検出手段（４５）で検出したペダル（３１）の動作とに基づいて、ペダル（３１）に対する反力を制御することを特徴とする。なお、ここでの括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかる電子鍵盤楽器によれば、演奏者が設定値入力手段から設定値を入力することにより、ペダル支点（３４）あるいはストッパー（３８）の位置を調節することによるペダルの踏込量あるいは踏込角度範囲の変更と、ペダルの踏込操作に対する反力の変更との両方を行えるので、ペダルの操作感覚を所望の操作感覚に設定することが可能となる。したがって、設定入力手段の操作により、特定メーカーや特定機種の自然鍵盤楽器の音及び操作感覚に関する情報を呼び出せるようにしておけば、当該自然鍵盤楽器の音の再現に合わせて、ペダルの踏込量や踏込角度範囲などの操作感覚を再現することが可能となる。これにより、演奏者は、自身が慣れ親しんだ特定メーカーや特定機種の自然鍵盤楽器に近い演奏感覚で電子鍵盤楽器を演奏することが可能となる。

また、本発明にかかる電子鍵盤楽器では、ストッパー（３８）とペダル支点（３４）と駆動手段（４０）とを互いの位置を一定に保った状態で一体に支持する部材（１２，１２ａ）と、該部材（１２、１２ａ）をペダル（３１）の操作側先端部との距離が変化する方向へ移動させる移動機構（７）と、を備え、制御手段（５０）は、入力された設定値に応じて、部材（１２，１２ａ）の位置を変更するようにしてもよい。これによれば、下限ストッパーとペダル支点と駆動手段の三者の相対的な位置は変えず、ペダルに対するペダル支点の位置のみを変更することができる。この場合、ペダル支点の位置変更により、ペダル支点からペダル操作側先端部までの距離、及びペダル操作側先端部のストローク量が変化しても、駆動手段の駆動によるペダルの回動角度範囲は変わらないので、力覚付与テーブルは必ずしも変更しなくても簡易的にペダルの操作感覚を変更することが可能となる。なお、ペダルの回動角度範囲、すなわち駆動手段の駆動範囲が変わらないため、力覚付与テーブルを変更する場合でも、ペダルの各変位に対する反力量のみを変えるようにすれば足りる。

本発明にかかる電子鍵盤楽器によれば、ペダルの踏込量や踏込角度を設定に応じて変更することが可能であり、特定メーカーや特定機種の自然鍵盤楽器が有するペダルの操作感覚も再現できるようになる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明では、後述するペダルの長手方向の両側のうち、電子鍵盤楽器の演奏者の側を手前あるいは前といい、その反対側を奥あるいは後という。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかる電子鍵盤楽器の全体構成例を示すブロック図である。同図に示す電子鍵盤楽器は、ペダル３１（操作子）を有するペダル装置３０と、ペダル３１の動作及び反力を制御するための制御部（制御手段）５０とを備えている。ペダル装置３０と制御部５０は、バス５を介して互いに接続されている。また、電子鍵盤楽器には、鍵１１を備える鍵盤装置１０が設置されている。鍵盤装置１０は、バス５を介して制御部５０に接続されている。

図２乃至図４は、第１実施形態にかかるペダル装置３０の概略構成例を示す図で、図２は側断面図、図３は正面図、図４は平面図である。ペダル装置３０は、フレーム３２に対して回動可能に支持された複数のペダルを備えており、本実施形態では、グランドピアノにおけるダンパーペダル、ソステヌートペダル、ソフトペダルに相当する３本のペダルが設置されている。なお、図２及び図４では、ダンパーペダルに相当する演奏者から見て最も右側に位置するペダル３１のみを示し、他のペダルは図示を省略している。

フレーム３２は、金属などで構成された板状部材を適宜に折り曲げて、略矩形の箱型に形成されている。フレーム３２は、複数のペダル３１に対応する位置に跨る横長形状で、前壁３２ａにおけるペダル３１の取付箇所には、開口部３３が形成されている。ペダル３１は、長尺状に形成された略平板状の部材からなり、前側が足で踏込操作する操作部３１ａになっており、後側がフレーム３２に取り付けられる取付部３１ｂになっている。そして、フレーム３２の開口部３３は、ペダル３１の断面よりも大きな矩形状に形成されている。開口部３３の内周には、両側の縁を後方に折り曲げてなる平板状の曲げ板部３３ａ，３３ａが設けられている。

ペダル３１は、取付部３１ｂが開口部３３からフレーム３２内に差し込まれた状態で、操作部３１ａがフレーム３２の前方に突出している。このとき、ペダル３１は、取付部３１ｂの中間がペダル支点３４に支持されており、該ペダル支点３４を中心として長手方向が上下に回動自在になっている。

ペダル支点３４は、ペダル３１に設けた長穴３１ｃと該長穴３１ｃに挿通したピン（軸部材）１５とで構成されている。ピン１５は、軸方向がペダル３１の長手方向に対して直交する水平方向に配置されている。長穴３１ｃは、ピン１５に対して前後方向に延びる長尺状の穴である。ピン１５は、支持部材１６を介して載置板１７上に設置されている。載置板１７は、図４に示すように、上記３本のペダル３１の間に跨って配置された長尺状の板材であり、載置板１７上には、各ペダル３１に対応するピン１５及び支持部材１６が設置されており、各ペダル３１それぞれが載置板１７に対して回動可能に支持されている。また、載置板１７は、その長手方向の両側が、前後方向に延びるリニアガイド１８，１８上に設置されており、該リニアガイド１８，１８により前後方向に移動自在になっている。載置板１７には、前後方向に延びるボールネジ１９がネジ係合により連結されており、該ボールネジ１９は、ギヤ機構１９ａを介してモータ２０に連結されている。したがって、モータ２０の回転がギヤ機構１９ａを介してボールネジ１９に伝達されることで、ボールネジ１９の送りで載置板１７が前後方向に移動する。これにより、ペダル支点３４は、ペダル３１の長穴３１ｃの範囲内で前後方向に移動する。上記の載置板１７、リニアガイド１８，１８、モータ２０などで、ペダル支点３４を移動させる支点移動機構２１が構成されている。この支点移動機構２１により、ペダル支点３４の前後位置を変えることで、ペダル支点３４からペダル３１の操作側先端部（操作部３１ａの先端）までの距離、あるいはペダル３１の回動角度範囲を変更することができる。

フレーム３２内におけるペダル３１の下面側には、復帰バネ（付勢手段）３５が設置されている。復帰バネ３５は、金属などの弾性を有する線材をコイル状に巻き回してなるバネ材であり、コイル軸方向に圧縮されることで弾発力（付勢力）を生じるものである。復帰バネ３５は、ペダル支点３４より前方に配置されており、その位置のペダル３１を上方に向かって付勢するようになっている。

また、ペダル３１の操作に対して電気的な駆動力による反力を発生する駆動手段として、ペダル３１の上面側に設置したソレノイド４０を備えている。ソレノイド４０は、ペダル支点３４よりも後方に配置されており、コイル４１と、コイル４１の中央に設置された進退移動可能なロッド４２とを備えている。また、コイル４１の外側（上下及び外周）を覆う位置には、ヨーク（磁性体）４６が設置されている。ロッド４２は、軸方向が上下方向に配置され、下端がペダル３１の上面に当接している。また、ロッド４２の上端には、平板状の板部材４３が取り付けられている。板部材４３は、その面がロッド４２の軸方向と直交するように取り付けられており、板部材４３がヨーク４６の上端に当接する位置で、ロッド４２の下端が初期位置にあるペダル３１の上面に当接するようになっている。また、板部材４３と、ソレノイド４０の真上に張り出したフレーム３２の上壁３２ｂとの間には、コイル状のバネ（付勢手段）４４が介在している。このバネ４４により、ロッド４２が下方へ付勢されている。

また、ペダル装置３０には、ペダル３１の位置を検出するペダル位置センサ（動作検出手段）４５が設けられている。ここでのペダル位置センサ４５は、ペダル３１に取り付けたシャッタ４５ａと、該シャッタ４５ａにより光路が遮蔽されるフォトセンサ４５ｂとで構成される光学式センサである。この場合、ペダル３１の位置変化に応じて遮光量が連続的に変化するようにシャッタ４５ａの形状を設定し、フォトセンサ４５ｂの出力信号からペダル３１の位置が一義的に特定されるようにする。なお、ペダル位置センサ４５は、ペダル３１の位置を検出できるものであれば、上記のような遮光式センサ以外にも、図示は省略するが、ペダル３１の位置変化に応じて反射光量を連続的に変化させることが可能な反射面をペダル３１に設置し、該反射面で反射した光を受光部で受光してペダル３１の位置を検出するように構成した反射式センサでもよい。さらにいえば、光学式センサに限らず他の方式のセンサでもよい。また、図示は省略するが、ペダル位置センサ４５に代えて、ペダル位置検出用のスイッチなどを設置してもよい。また、ここでは、ペダル３１の動作を検出する動作検出手段として、ペダル位置センサ４５を設置した場合を説明したが、それ以外にも、ペダル３１の速度、加速度、角度、角速度をそれぞれ検出するペダル速度センサ、ペダル加速度センサ、ペダル角度センサ、ペダル角速度センサのいずれか、あるいはこれらのうちの複数を設置することも可能である。

また、ペダル３１には、ガイド部材３６が取り付けられている。ガイド部材３６は、取付部３１ｂの前端に設置された略矩形状の部材であり、その両側面には、小突起３６ａが複数個（図では両側に各２個ずつ）設けられている。小突起３６ａは、フレーム３２の曲げ板部３３ａの内側面に当接している。これにより、ガイド部材３６は、ペダル３１の揺動に伴って小突起３６ａが曲げ板部３３ａ，３３ａに対して摺動しながら、その内側を上下移動してペダル３１の揺動をガイドする。

また、ガイド部材３６の上端に対向するフレーム３２の壁面３２ｃには、ペダル３１の上限位置を規定するための上限ストッパー３７が設置されている。上限ストッパー３７は、ガイド部材３６の衝突による衝撃を緩和するための緩衝材からなる。ペダル３１は、踏込操作が開始される最上位置（以下、「初期位置」という。）にある状態で、ガイド部材３６の上端が上限ストッパー３７に当接するようになっている。

一方、開口部３３の下端には、ペダル３１の下限位置を規定するための下限ストッパー３８が設置されている。下限ストッパー３８は、ペダル３１の衝突による衝撃を緩和する緩衝材２３を備えており、初期位置にあるペダル３１の下面に対して所定距離を有して対向するように設置されている。緩衝材２３は、載置板２４上に設置されている。載置板２４は、図４に示すように、３本のペダル３１の間に跨って配置された長尺状の平板部材であり、各ペダル３１に対応する位置に渡って緩衝材２３が設置されている。載置板２４は、その長手方向の両側が、前後方向に延びるリニアガイド２５，２５上に設置されており、該リニアガイド２５，２５により前後方向に移動自在となっている。また、載置板２４には、前後方向に延びるボールネジ２６がネジ係合した状態で連結されており、該ボールネジ２６は、ギヤ機構２６ａを介してモータ２７に連結されている。したがって、モータ２７の回転がギヤ機構２６ａを介してボールネジ２６に伝達されることで、ボールネジ２６の送りで載置板２４が前後方向に移動する。これにより、下限ストッパー３８は、リニアガイド２５，２５の範囲で前後方向に移動可能となっている。載置板２４、リニアガイド２５、モータ２７などで、下限ストッパー３８を移動させる下限ストッパー移動機構２８が構成されている。下限ストッパー移動機構２８により下限ストッパー３８の前後位置を変えることで、後述するように、ペダル３１の下限位置を変えて該ペダル３１の操作側先端部のストローク量（以下、単に「ストローク量」ということがある。）を変更することができる。

また、ペダル支点３４よりも後方には、ペダル３１の前後及び左右方向への移動を規制するための位置決めピン２９が設置されている。位置決めピン２９はペダル３１に設けた穴３１ｄに挿通されている。なお、図示は省略するが、ペダル装置３０には、ペダル３１の動作を電気的な出力に変換するためのスイッチ接点やボリューム検出部などの機構も設けられている。

上記構成のペダル装置３０の動作について説明する。ペダル３１が初期位置にあるとき、ペダル３１の自重と、ガイド部材３６が上限ストッパー３７から受ける抗力と、復帰バネ３５の付勢力と、バネ４４の付勢力の各力が釣り合っている。したがって、初期位置における各力の釣り合いにより、ペダル３１は、前後方向（長手方向）が略水平な状態で静止している。この状態のペダル３１を踏み込むと、ペダル支点３４を中心に回動し、ペダル３１に押された復帰バネ３５が圧縮されるとともに、バネ４４が圧縮されてロッド４２が上方へ移動する。これにより、ペダル３１には、復帰バネ３５の付勢力による反力とバネ４４の付勢力による反力とが付与される。さらにペダル３１を踏み込むと、ペダル３１は下限ストッパー３８に当接して停止する。一方、ペダル３１を踏み込んでいる力を弱めると、復帰バネ３５の付勢力とバネ４４の付勢力とによりペダル３１は逆向きに回動し、初期位置へ復帰する。このようにペダル３１が復帰バネ３５やバネ４４の付勢力で移動する過程で、ソレノイド４０のコイル４１に電圧を印加してロッド４２を駆動させれば、復帰バネ３５やバネ４４からペダル３１に与えられる反力をソレノイド４０による反力でアシストすることができる。その際、制御部５０によりソレノイド４０の駆動を制御することで、ペダル３１の操作に対する反力の力覚制御を行うことができる。この力覚制御の手順については後述する。さらに、この力覚制御に加えて、事前の設定操作により、支点移動機構２１でペダル支点３４の位置を変更してペダル支点３４からペダル３１の操作側先端部までの距離、あるいはペダル３１の回動角度範囲を調節したり、下限ストッパー移動機構２８で下限ストッパー３８の位置を変更してペダル３１のストローク量を調節したりすることで、ペダル３１の動作を変更することが可能である。この点についても後述する。

次に、図１に示す制御部５０について説明する。制御部５０は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、フラッシュメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）５４を備えている。また、ＣＰＵ５１にはタイマ５５が接続されている。ＣＰＵ５１は、ペダル装置３０や鍵盤装置１０を含む電子鍵盤楽器全体の制御を司る。ＲＯＭ５２やフラッシュメモリ５４には、ＣＰＵ５１が実行する制御プログラムや各種テーブルデータのほか、後述する力覚付与テーブル８０が記憶されている。ＲＡＭ５３は、演奏データ、テキストデータなどの各種入力情報、各種フラグやバッファデータ及び演算処理結果などを一時的に記憶する。タイマ５５は、タイマ割り込み処理における割り込み時間などの各種時間を計時する。

また、電子鍵盤楽器には、制御部５０のほか、設定操作部６０、表示装置６３、音声出力部６５、外部記憶装置６６、ＨＤＤ６７、通信インターフェイス６８、ＭＩＤＩインターフェイス６９などが設けられている。通信インターフェイス６８には、外部装置７１を接続でき、ＭＩＤＩインターフェイス６９には、ＭＩＤＩ機器７２を接続できる。また、通信インターフェイス６８は、インターネットなどの通信ネットワーク７３を介して外部のサーバ装置７４との間で通信を行えるようになっている。外部記憶装置６６やＨＤＤ６７は、上記の制御プログラムを含む各種アプリケーションプログラムや各種楽曲データなどを記憶するものである。表示装置６３は、表示制御回路６２を介してバス５に接続されており、音声出力部６５は、音源回路６４を介してバス５に接続されている。

図１に示すように、制御部５０からの制御信号は、ソレノイド制御ドライバ（駆動制御部）４８を介してペダル装置３０のソレノイド４０に入力されるようになっている。また、制御部５０からの制御信号は、下限ストッパー移動機構２８が備えるモータ２７の駆動を制御するための制御ドライバ４６と、支点移動機構２１が備えるモータ２０の駆動を制御するための制御ドライバ４７にも入力されるようになっている。一方、ペダル位置センサ４５の検出信号は、制御部５０に入力されるようになっている。

また、図１に示すように、押鍵により発生する音の種類を選択するための音設定部６１が設けられている。音設定部６１は、設定操作部６０に設けた操作パネルとして構成されており、該操作パネルには、音選択用の選択ボタン６１ａが設けられている。選択ボタン６１ａの操作による信号は、ＣＰＵ５１に供給されるようになっている。この選択ボタン６１ａで入力された情報に基づいて、押鍵に応じて発生する音が変更されるようになっている。本実施形態の電子鍵盤楽器は、選択可能な音として、特定メーカーや特定機種のアコースティックピアノの音を音源データとして装備している。これにより、当該特定メーカーや特定機種のアコースティックピアノの音を再現できるようになっている。

図５は、ＲＯＭ５２に格納された力覚付与テーブル８０の構成例を示す図である。力覚付与テーブル８０は、ペダル装置３０のソレノイド４０が発生すべき反力のパターンを格納したペダル用力覚付与テーブル８２を有している。ペダル用力覚付与テーブル８２には、押ペダル用のテーブル８２ａと戻ペダル用のテーブル８２ｂがそれぞれ用意されている。さらに、押ペダル用のテーブル８２ａと戻ペダル用のテーブル８２ｂはそれぞれ、反力パターンテーブル８０ａと指令値テーブル８０ｂを備えている。反力パターンテーブル８０ａは、ペダル位置センサ４５の検出値（または該検出値から算出したペダル３１の速度、加速度などの値）に対するソレノイド４０の出力値を参照するためのテーブルである。指令値テーブル８０ｂは、ソレノイド４０に上記の出力値を発生させる指令値を参照するためのテーブルである。なお、ここでのペダル用力覚付与テーブル８２は、後述する基準となるペダル用力覚付与テーブル８２である。

ここで、上記構成の電子鍵盤楽器において、演奏時のソレノイド４０によるペダル３１の力覚制御の手順について説明する。図６は、この手順を説明するためのフローチャートである。ペダル３１の力覚制御では、まず、ペダル３１の位置情報を初期化する（ステップＳＴ１−１）。その後、ペダル位置センサ４５にて検出したペダル３１の位置（踏込量）を読み込む（ステップＳＴ１−２）。また、ペダル速度センサを設けている場合は、検出したペダルの速度を読み込み（ステップＳＴ１−３）、ペダル加速度センサを設けている場合は、検出したペダルの加速度を読み込む（ステップＳＴ１−４）。ペダル速度センサを設けていない場合は、ペダル位置センサ４５で検出したペダル位置データの差分からペダル速度を算出してもよい（ステップ１−３）。また、ペダル加速度センサを設けていない場合は、ペダル速度データの差分からペダル加速度を算出（ステップＳＴ１−４）してもよい。なお、ペダル装置３０に角度センサや角速度センサを設置している場合は、それらで検出したペダル角度やペダル角速度を読み込んでもよい。

次に、ステップＳＴ１−３で読み込んだペダル速度の検出値（あるいは算出値）の符号（正負）を判定する（ステップＳＴ１−５）。その結果、ペダル速度が正である場合は、ペダル３１が踏み込まれる（押ペダル）過程にあるので、ペダル用力覚付与テーブル８２から押ペダル用テーブル８２ａを選択し、これを読み込む（ステップＳＴ１−６）。一方、ペダル３１の速度が負である場合は、ペダル３１の踏み込みが解除される（戻ペダル）過程にあるので、ペダル用力覚付与テーブル８２から戻ペダル用テーブル８２ｂを選択し、これを読み込む（ステップＳＴ１−７）。続いて、読み込んだ上記いずれかのテーブル８２ａ，８２ｂの反力パターンテーブル８０ａを参照して、ソレノイド４０の出力を決定するとともに、指令値テーブル８０ｂを参照して、ソレノイド４０の出力を発生させるための指令値を決定する。そして、決定した指令値をソレノイド制御ドライバ４８へ出力し（ステップＳＴ１−８）、ソレノイド４０を駆動する。このようにして、ペダル用力覚付与テーブル８２に基づくペダル反力の制御が行われる。

図７は、上記の力覚制御を行った場合のペダル３１の変位（踏込量）Ｘと荷重（反力）Ｆの関係を示すグラフである。なお、このグラフでは、ペダル踏込時における反力分布のみを示しており、ペダル戻り時における反力分布は省略している。また、このグラフの反力分布は、ペダル位置センサ（動作検出手段）４５による一の検出値に対応する反力分布を一例として示したものである。すなわち、ペダル位置センサ４５で検出された値が異なるものである場合は、同図に示すグラフとは別の反力分布となる。ペダル用力覚付与テーブル８２による力覚制御では、ペダル踏込時において、同図に示すように、ペダル３１の踏込量が小さく、反力の変化率が小さい領域Ａ１と、ペダル３１の踏込量が増して、反力の変化率が大きくなる領域Ａ２と、さらにペダル３１の踏込量が増して、再度、反力の変化率が小さくなる領域Ａ３の三種類の領域を有している。領域Ａ１では、アコースティックピアノにおいてダンパーの荷重がダンパーペダルに掛かる前の状態が再現され、領域Ａ２では、ペダルとダンパーの連結部を介してダンパーに踏込力が伝わり始め、連結部全体が有する弾性要素からの反力が次第に増加する状態が再現され、領域Ａ３では、ダンパーが完全に弦から離れて摩擦が減少するとともに、連結部全体が有する弾性要素からの反力が増加しなくなる状態が再現されている。このように、本実施形態の力覚制御装置では、アコースティックピアノのダンパーペダルの反力パターンが忠実に再現されている。

上記の力覚制御における反力パターン（ペダル変位に対する反力分布）は、図７に示すように、付勢手段である復帰バネ３５及びバネ４４による反力Ｆ１と、駆動手段であるソレノイド４０による反力Ｆ２とが合わさった反力になっている。そして、領域Ａ１での反力は、復帰バネ３５及びバネ４４による反力Ｆ１のみで占められており、領域A２と領域Ａ３での反力は、復帰バネ３５及びバネ４４による反力Ｆ１とソレノイド４０による反力Ｆ２とが合わさったものになっている。ここで、同図に示すように、Ｆ１は、復帰バネ３５及びバネ４４による反力であるため、ペダル３１の変位に対して略一次関数に沿う分布になっており、Ｆ２は、力覚制御に基づくソレノイド４０の電気的な駆動力であるため、Ｆ１に重畳されることで、アコースティックピアノのダンパーペダルの反力を再現するような分布になっている。

そして、本実施形態の電子鍵盤楽器では、音設定部６１の選択ボタン６１ａにより音を設定する際に、該音に対応するダンパーペダルの操作感覚（ダンパーペダルの動作及び反力）を同時に再現することができる。以下、その手順を詳細に説明する。まず、選択ボタン６１ａによる音の選択に基づいて、該音に対応するペダル支点３４及び下限ストッパー３８の位置が同時に設定される。制御部５０は、これに基づいて、ペダル支点３４及び下限ストッパー３８の位置を変更し、それに伴いペダル支点３４からペダル３１の操作側先端部までの距離、あるいはペダル３１の回動角度範囲を変更することができる。

図８（ａ）は、ペダル支点３４の位置を変化させない場合の下限ストッパー３８の位置とペダル３１のストローク量との関係を示すグラフである。同図に示すように、下限ストッパー３８の位置を前側（ペダル３１の先端側）へ移動させるとペダル３１のストローク量が小さくなり、後側へ移動させるとペダル３１のストローク量が大きくなる。図８（ｂ）は、下限ストッパー３８の位置を変化させない場合のペダル支点３４の位置とペダル３１の回動角度範囲との関係を示すグラフである。同図に示すように、ペダル支点３４の位置を前側へ移動させるとペダル３１の回動角度範囲は大きくなり、後側へ移動させるとペダル３１の回動角度範囲が小さくなる。

この電子鍵盤楽器では、選択ボタン６１ａで入力された音の選択に基づいて、上記のペダル３１のストローク量あるいは回動角度範囲の変更と、ソレノイド４０で発生させる反力の力覚制御とを合わせて行うことができる。これにより、選択した音に対応するダンパーペダルの操作感覚（動作及び反力）を再現できるようになっている。

ペダル３１のストローク量あるいは回動角度範囲および反力の変更について、具体例を挙げて説明する。なお、ここでは、下限ストッパー３８の位置を調節してペダル３１のストローク量を変更する場合について説明する。図９は、この手順を説明するためのフローチャートである。まず、音設定部６１の音の選択に関する設定値がデフォルト値で有るか否かを判断する（ステップＳＴ２−１）。設定値がデフォルト値であれば（Ｙ）、発生させる音やペダル３１の動作を変更せずそのまま終了する。一方、設定値がデフォルト値でなければ（Ｎ）、該設定値に基づいて、発生させる音を変更する（ステップＳＴ２−２）。続けて、変更した音に対応するペダル３１の動作を設定するには、現状のペダル３１のストローク量の設定に変更が必要か否かを判断する（ステップＳＴ２−３）。その結果、変更が必要であれば（Ｙ）、下限ストッパー３８を移動させてペダル３１のストローク量を変更し（ステップＳＴ２−４）、変更が必要なければ（Ｎ）、下限ストッパー３８を移動させず、そのままとする。続けて、変更された音に対応するペダル３１の反力を設定するには、現状の力覚付与テーブル８０に変更が必要か否かを判断する（ステップＳＴ２−５）。その結果、変更が必要であれば（Ｙ）、基準となる力覚付与テーブル８０を変更して、新規の力覚付与テーブルを算出する（ステップＳＴ２−６）。新規の力覚付与テーブル算出の具体的な方法については、後述する。算出した新規の力覚付与テーブルは、ＲＡＭ５３などの記憶手段に記憶される（ステップＳＴ２−７）。

図１０（ａ）乃至（ｄ）は、力覚付与テーブル８０に基づく反力パターンを示すグラフである。なお、同図では、変更前の反力パターンを実線で示し、変更後の反力パターンを破線で示している。図１０（ａ）は、変更前の基準となる力覚付与テーブル８０に基づく反力パターンを示すグラフである。同図に示す反力パターンは、ペダル３１のストローク量が最小である（下限ストッパー３８がペダル３１の先端側に最も近い位置にある）状態に対応する反力パターンである。この状態において、選択ボタン６１ａで選択された音の設定値が入力されると、基準となる力覚付与テーブル８０を変更する必要がある場合は、設定値に従って力覚付与テーブル８０を変更する。図１０（ｂ）は、ペダル３１のストローク量に変更がなく、反力量のみに変更がある場合の変更後の反力パターンを示すグラフである。この場合は、下限ストッパー３８の位置は変更せず、ソレノイド４０を駆動するための力覚付与テーブル８０を変更することで、各踏込量に対応する反力量のみを変更している。具体的には、基準となる力覚付与テーブルが有する反力に対応する数値（パターン）を、加算あるいは乗算など所定の計算方法で算出した変更後の数値に置き換えて、新規の力覚付与テーブル８０を作成する。

一方、図１０（ｃ）は、反力量には変更がなく、ペダル３１のストローク量のみに変更がある場合の変更後の反力パターンを示すグラフである。この場合は、下限ストッパー３８の位置を調節して、ペダル３１のストローク量を変更する。同図に示す例では、ペダル３１のストローク量が基準より多くなるように変更した場合を示している。そしてここでは、ペダル３１のストローク量が増加した部分について反力パターンを補う必要があるが、その手順は下記のようになる。すなわち、基準となる力覚付与テーブル８０を最小踏込量に合わせて作成している場合は、変更後の踏込量（最小踏込量よりも大きい）に合わせて、基準となる力覚付与テーブル８０の数値（パターンのプロット値）をペダル変位方向へ延長するように補間したテーブルを作成し、当該テーブルを用いて、増加したストローク範囲に対応する反力パターンを補うようにする。

あるいは、基準となる力覚付与テーブル８０を最大・最小の中間など所定の踏込量に合わせて作成している場合は、変更後の最大踏込量が当該所定の踏込量より大きければ、上記と同様、基準となる力覚付与テーブル８０が有する数値をペダル変位方向へ延長するように補間することで、変更したストローク範囲に対応する反力テーブルを補う。一方、変更後の最大踏込量が当該所定の踏込量より小さければ、基準となる力覚付与テーブル８０の数値を間引いたテーブルを作成し、当該テーブルを用いて、変更したストローク範囲に対応する反力パターンを補うようにする。

さらに、図１０（ｄ）は、ペダル３１のストローク量と反力量の両方に変更がある場合の変更後の反力パターンを示すグラフである。この場合は、下限ストッパー３８の位置を調節して、ペダル３１のストローク量を変更するとともに、力覚付与テーブル８０を変更することで、各踏込量に対応する反力量を変更する。なお、この場合の反力パターンの変更手順は、図１０（ａ）の反力パターンを基準として、まず、各踏込量に対応する反力量を変更して、図１０（ｂ）に示す反力パターンとした後、さらに、ペダル３１のストローク量を変更して、図１０（ｄ）に示す反力パターンとする。あるいは、図１０（ａ）の反力パターンを基準として、まず、ペダル３１のストローク量を変更することで、図１０（ｃ）に示す反力パターンとした後、さらに、各踏込量に対応する反力量を変更することで、図１０（ｄ）に示す反力パターンとする。このように、基準となる図１０（ａ）に示す反力パターンに対して、２段階の調節を経て所望の反力パターンを得るようにする。

以上説明したように、本実施形態の力覚制御装置では、演奏者が音設定部６１から音の選択に関する設定値を入力することにより、ペダル支点３４あるいは下限ストッパー３８の位置を調節することによるペダル３１の踏込量あるいは踏込角度範囲の変更と、ソレノイド４０で発生させる反力の変更との両方を行えるので、ペダル３１の操作感覚を所望の操作感覚に設定することが可能となる。したがって、電子鍵盤楽器の演奏者は、音設定部６１の選択ボタン６１ａを操作することで、特定メーカーあるいは特定機種のアコースティックピアノの音も再現できることに加えて、ペダル３１の踏込量や踏込角度なども再現することが可能となる。これにより、演奏者は、自身が慣れ親しんだ特定メーカーあるいは特定機種のアコースティックピアノに近い演奏感覚で電子鍵盤楽器を演奏することが可能となる。

なお、上記の実施形態では、音の設定に合わせてペダル３１の動作を変更する場合について説明したが、これ以外にも、音の設定とは別にペダル３１の動作のみを演奏者が好みで変更できるように構成してもよい。また、上記の手順では、ペダル３１の動作を変更する例として、下限ストッパー３８の位置を変えてペダル３１のストローク量を変更する場合について説明したが、これ以外にも、ペダル支点３４の位置を変えてペダル支点３４からペダル３１の先端部までの距離、あるいはペダル３１の回動角度範囲を変更することもできる。また、下限ストッパー３８とペダル支点３４の両方の位置を変えて、ペダル支点３４からペダル３１の先端部までの距離、ペダル３１の先端部の踏込量（ストローク量）、および回動角度範囲を変更するようにしてもよい。その場合は、ペダル支点３４の位置に応じてペダル支点３４からペダル３１の先端部までの距離、ペダル３１の先端部の踏込量（ストローク量）、および回動角度範囲が変更され、さらに、変更後のペダル支点３４に対する下限ストッパー３８の相対的な位置に応じて、ペダル３１の先端部の踏込量（ストローク量）、および回動角度範囲が調整されるようになる。

また、本実施形態では、下限ストッパー３８とペダル支点３４の両方をそれぞれ移動可能に構成した場合を説明したが、これ以外にも、下限ストッパー３８あるいはペダル支点３４のいずれか一方のみを移動可能に構成することもできる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態にかかる電子鍵盤楽器について説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第１実施形態と同じである。これらの点は他の実施形態についても同様とする。第２実施形態の電子鍵盤楽器は、第１実施形態のペダル装置３０とは異なる構成のペダル装置を備えている。

図１１は、本実施形態のペダル装置３０−２の構成を示す概略側断面図である。本実施形態のペダル装置３０−２は、下限ストッパー３８とペダル支点３４とソレノイド４０の三者がペダル３１に対して一体に移動するように構成されている。すなわち、本実施形態では、第１実施形態のペダル装置３０が備える下限ストッパー３８を載せた載置板２４と、ペダル支点３４を載せた載置板１７とを、一体に形成してなる一枚の載置板１２に置き換えている。また、載置板１２とソレノイド４０を連結するための連結部１２ａが設けられている。連結部１２ａは、載置板１２の後端から出てペダル３１の側部を上方に延びてソレノイド４０に連結された長尺状の部位からなる。なお、連結部１２ａの具体的な構成はあくまで一例であり、これに限定されるものではない。

載置板１２は、長手方向の両側が前後方向に延びるリニアガイド１３上に設置されており、該リニアガイド１３により前後方向に移動自在になっている。また、載置板１２には、前後方向に延びるボールネジ１４がネジ係合により連結されており、該ボールネジ１４は、ギヤ機構１４ａを介してモータ６に連結されている。したがって、モータ６の回転がギヤ機構１４ａを介してボールネジ１４に伝達されることで、ボールネジ１４の送りで載置板１２が前後方向に移動するように構成されている。これにより、下限ストッパー３８とペダル支点３４とソレノイド４０の三者が一体に前後方向へ移動可能となっている。上記の載置板１２と連結部１２ａ、リニアガイド１３、モータ６などで下限ストッパー３８とペダル支点３４とソレノイド４０の三者を一体に移動させる移動機構７が構成されている。

本実施形態では、下限ストッパー３８とペダル支点３４とソレノイド４０の三者の相対的な位置は変えずに、ペダル３１に対するペダル支点３４の位置を変更することができる。そしてこの場合、ペダル支点３４の位置変更により、ペダル支点３４からペダル３１の先端部までの距離、及びペダル３１のストローク量が変化しても、ペダル支点３４に対するソレノイド４０の相対位置は変更されないので、ソレノイド４０がペダル３１を駆動する際のロッド４２のストローク量は不変である。したがって、基準となる力覚付与テーブル８０を変更せずにそのまま用いることができる。これにより、簡易的にペダル３１の操作感覚を変更することが可能となる。

なお、本実施形態では、ソレノイド４０を駆動するための力覚付与テーブル８０を変更することで、各踏込量に対応する反力量のみを変更することも可能である。この場合は、具体的には、第１実施形態で説明した図１０（ａ）の反力パターンを基準として図１０（ｂ）の反力パターンを算出する場合と同様の手順を実行する。すなわち、基準となる力覚付与テーブル８０が有する反力に対応する数値（パターン）を、加算あるいは乗算など所定の計算方法で算出した変更後の数値に置き換えて、新規の力覚付与テーブル８０を作成する。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態のように、ソレノイド４０に加えて復帰バネ３５やバネ４４を備える以外にも、復帰バネ３５やバネ４４を省略して、ソレノイド４０だけでペダル３１を駆動するように構成することもである。なお、復帰バネ３５やバネ４４を備えている場合は、ソレノイド４０だけでペダル３１を駆動するように構成した場合と比較して、ソレノイド４０で発生させる反力の大きさが小さくて済む。したがって、ソレノイド４０や周辺機器の構成を簡単にでき、かつこれらを小型化できるので、ペダル装置３０の小型化、軽量化を図ることができる。また、ソレノイド４０の駆動に要する電力が少なくて済むので、電子鍵盤楽器の消費電力を少なく抑えることが可能である。

また、上記実施形態では、ペダル３１の操作に対して電気的な駆動力による反力を発生させる駆動手段としてソレノイド４０を備える場合を説明したが、本発明の駆動手段は、ペダルの踏込操作に対する反力を発生させるものであれば、ソレノイドには限らず、他の構成のアクチュエータなどであっても良い。

また、下限ストッパー３８やペダル支点３４あるいはソレノイド４０を移動させる移動機構２１，２８，７の構成は一例であり、当該移動機構は、下限ストッパー３８やペダル支点３４あるいはソレノイド４０をペダル３１の踏込量あるいは踏込角度範囲が変化する方向へ移動させるものであれば、具体的な構成は上記実施形態に示す以外の構成であってもよい。

なお、上記実施形態では、ペダル３１を付勢する付勢手段として、ソレノイド４０のロッド４２に連結されたバネ４４と、ペダル３１に直接当接して反力を与える復帰バネ３５との両方を設置した場合を説明したが、ペダル３１の踏込操作に対して反力を与える付勢手段としては、復帰バネ３５とバネ４４のいずれか一方のみを備えていればよい。したがって、復帰バネ３５とバネ４４のいずれかを省略することも可能である。

本発明の第１実施形態にかかる力覚制御装置を備えた電子鍵盤楽器の全体構成例を示すブロック図である。 第１実施形態にかかるペダル装置の構成例を示す概略側断面図である。 ペダル装置の構成例を示す正面図である。 ペダル装置の構成例を示す平面図である。 力覚付与テーブルの構成例を示す図である。 ペダルの力覚制御の手順を説明するためのフローチャートである。 力覚制御によるペダル変位と反力との関係を示すグラフである。 （ａ）は、下限ストッパーの位置とペダルのストローク量との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、ペダル支点の位置とペダルの回動角度範囲との関係を示すグラフである。 ペダルのストローク量および反力を変更する手順を説明するためのフローチャートである。 （ａ）は、変更前の基準となる反力パターンを示すグラフ、（ｂ）は、反力量のみを変更した反力パターンを示すグラフ、（ｃ）は、ペダルのストローク量のみを変更した反力パターンを示すグラフ、（ｄ）は、ペダルのストローク量と反力量の両方を変更した反力パターンを示すグラフである。 本発明の第２実施形態にかかるペダル装置の構成例を示す概略側断面図である。

符号の説明

７ 移動機構
１０ 鍵盤装置
１１ 鍵
１２ 載置板
２１ 支点移動機構
２８ 下限ストッパー移動機構
３０ ペダル装置
３１ ペダル
３４ ペダル支点
３５ 復帰バネ
３８ 下限ストッパー
４０ ソレノイド
４５ ペダル位置センサ
５０ 制御部（制御手段）
６０ 設定操作部
６１ 音設定部
８０ 力覚付与テーブル
８２ ペダル用力覚付与テーブル

Claims (4)

1. 回動可能に支持されたペダルと、
   前記ペダルの動作を検出する動作検出手段と、
   前記ペダルの操作に対して電気的な駆動力による反力を発生させる駆動手段と、
   前記ペダルを支持するペダル支点と、前記ペダル支点を前記ペダルの操作側先端部との距離が変化する方向へ移動させる支点移動機構と、
   前記ペダルの操作感覚を設定するための設定値を入力する設定値入力手段と、
   前記ペダルの力覚制御を行うための力覚付与テーブルを記憶した記憶手段と、
   前記ペダルの操作感覚を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   入力された設定値に応じて、前記支点移動機構により前記ペダル支点を移動させてその位置を調節するとともに、
   前記力覚付与テーブルの値を前記設定値に基づいて変更し、変更後の力覚付与テーブルと、前記動作検出手段で検出した前記ペダルの動作とに基づいて、前記ペダルに対する反力を制御する
   ことを特徴とする電子鍵盤楽器。
2. 回動可能に支持されたペダルと、
   前記ペダルの動作を検出する動作検出手段と、
   前記ペダルの操作に対して電気的な駆動力による反力を発生させる駆動手段と、
   前記ペダルの回動を規制するストッパーと、前記ストッパーを前記ペダルに対してその操作側先端部のストローク量が変化する方向へ移動させるストッパー移動機構と、
   前記ペダルの操作感覚を設定するための設定値を入力する設定値入力手段と、
   前記ペダルの力覚制御を行うための力覚付与テーブルを記憶した記憶手段と、
   前記ペダルの操作感覚を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   入力された設定値に応じて前記ストッパー移動機構により前記ストッパーを移動させてその位置を調節するとともに、
   前記力覚付与テーブルの値を前記設定値に基づいて変更し、変更後の力覚付与テーブルと、前記動作検出手段で検出した前記ペダルの動作とに基づいて、前記ペダルに対する反力を制御する
   ことを特徴とする電子鍵盤楽器。
3. 回動可能に支持されたペダルと、
   前記ペダルの動作を検出する動作検出手段と、
   前記ペダルの操作に対して電気的な駆動力による反力を発生させる駆動手段と、
   前記ペダルを支持するペダル支点と、前記ペダル支点を前記ペダルの操作側先端部との距離が変化する方向へ移動させる支点移動機構と、
   前記ペダルの回動を規制するストッパーと、前記ストッパーを前記ペダルに対してその操作側先端部のストローク量が変化する方向へ移動させるストッパー移動機構と、
   前記ペダルの操作感覚を設定するための設定値を入力する設定値入力手段と、
   前記ペダルの力覚制御を行うための力覚付与テーブルを記憶した記憶手段と、
   前記ペダルの操作感覚を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   入力された設定値に応じて、前記支点移動機構により前記ペダル支点を移動させてその位置を調節し、あるいは前記ストッパー移動機構により前記ストッパーを移動させてその位置を調節するとともに、
   前記力覚付与テーブルの値を前記設定値に基づいて変更し、変更後の力覚付与テーブルと、前記動作検出手段で検出した前記ペダルの動作とに基づいて、前記ペダルに対する反力を制御する
   ことを特徴とする電子鍵盤楽器。
4. 回動可能に支持されたペダルと、
   前記ペダルの動作を検出する動作検出手段と、
   前記ペダルの操作に対して電気的な駆動力による反力を発生させる駆動手段と、
   前記ペダルを支持するペダル支点と、
   前記ペダルの回動を規制するストッパーと、
   前記ペダルの操作感覚を設定するための設定値を入力する設定値入力手段と、
   前記ペダルの力覚制御を行うための力覚付与テーブルを記憶した記憶手段と、
   前記ペダルの操作感覚を制御する制御手段と、
   前記ストッパーと前記ペダル支点と前記駆動手段とを互いの位置を一定に保った状態で一体に支持する部材と、該部材を前記ペダルの操作側先端部との距離が変化する方向へ移動させる移動機構と、を備え、
   前記制御手段は、
   入力された設定値に応じて、前記移動機構により前記部材を移動させてその位置を調節するとともに、
   前記力覚付与テーブルと、前記動作検出手段で検出した前記ペダルの動作とに基づいて、前記ペダルに対する反力を制御する
   ことを特徴とする電子鍵盤楽器。

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