JP5272439B2 - Force sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、演奏操作子、例えばペダルの力覚制御装置に関するものである。 The present invention relates to a force control device for a performance operator such as a pedal.
周知の通り、アコースティックピアノ(以下『生ピアノ』)は、打鍵に応じてハンマを弦に打ちつけ、音を発生する構造を有している。生ピアノが発生する音は、打鍵の強弱やスピードによってその響き方や大きさが異なる。また、生ピアノには、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取ると、ダンパペダル、ソステヌートペダル、シフトペダルである。これらペダルは、演奏者の踏込操作(=演奏操作)に伴って鍵盤楽器本体に設けた支点を中心に回動する。 As is well known, an acoustic piano (hereinafter referred to as “raw piano”) has a structure that generates a sound by hitting a hammer against a string in response to a keystroke. The sound produced by a live piano varies in sound and magnitude depending on the strength and speed of the keystrokes. The live piano also has a pedal for controlling the reverberation of the sound. For example, a grand piano is a damper pedal, a sostenuto pedal, or a shift pedal. These pedals rotate around a fulcrum provided on the keyboard instrument body in accordance with the player's stepping operation (= performance operation).
これらのうちダンパペダル(以下単にペダル)は、ピアノの弦の振動を止めるためのダンパを制御するペダルであり、最も使用頻度が高い。ここで、ダンパは、弦と一対一に対応しており、通常、打鍵に応じて弦から離れ、離鍵に応じて弦を押さえて音の響きを止める。そして、各ダンパは、幾つかの連結部を介してペダルに接続されている。これらの連結部には、いわゆる遊びが設けられている。このため、ペダルを浅く踏み込んだとしても、その動作はダンパに伝達されない。しかしながら、ペダルが深く踏み込まれると、全ての弦についてダンパが解放され、鍵から指を離してもダンパによる止音は行われず、打鍵した全ての音が残る。この場合、打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、倍音が鮮明に響くようになっている。このように、ダンパペダルによってダンパを操作することにより、音に様々な表情を与えることができる。 Among these, a damper pedal (hereinafter simply referred to as a pedal) is a pedal that controls a damper for stopping vibration of a piano string, and is most frequently used. Here, the damper has a one-to-one correspondence with the string, and normally, the damper is separated from the string in response to the keystroke, and the sound is stopped by pressing the string in response to the key release. Each damper is connected to the pedal through some connecting portions. These connecting portions are provided with so-called play. For this reason, even if the pedal is depressed shallowly, the operation is not transmitted to the damper. However, when the pedal is depressed deeply, the damper is released for all strings, and even if the finger is released from the key, no sound is stopped by the damper, and all the sounds that have been pressed remain. In this case, all the strings including the strings corresponding to the keys that have not been pressed resonate, and the overtones sound clearly. Thus, various expressions can be given to the sound by operating the damper with the damper pedal.
従って、ペダルの初期位置からの変位(=回動)に伴って、図5に示すような反力(=ペダルの復帰方向の力、演奏者の足にかかる荷重)がペダルに発生する。即ち、ペダルの踏み込みが浅くその動作がダンパに伝達されない間はペダルの初期位置からの変位量の増加に対して緩やかに反力が増加する。さらにペダルが踏み込まれてダンパが弦から離れ始めるとペダルの変位量の増加に対するペダルに発生する反力が急激に増加する。またさらにペダルが踏み込まれてダンパが完全に弦から離れると再びペダルの変位量の増加に対して緩やかに反力が増加する。その後、ダンパがストッパに当たると反力が再び急増する。ペダルの変位量に対するペダルに発生する反力特性は、図5に示すように、ヒステリシスを持っていて、ペダルを戻すときはペダルを踏み込むときとは異なる経路となる。 Accordingly, with the displacement (= rotation) from the initial position of the pedal, a reaction force (= the force in the return direction of the pedal, the load on the player's foot) as shown in FIG. 5 is generated in the pedal. That is, while the pedal is not fully depressed and its movement is not transmitted to the damper, the reaction force gradually increases with respect to an increase in the amount of displacement from the initial position of the pedal. Further, when the pedal is depressed and the damper starts to move away from the string, the reaction force generated in the pedal with respect to the increase in the displacement of the pedal increases rapidly. Further, when the pedal is further depressed and the damper is completely separated from the string, the reaction force gradually increases again against the increase in the displacement amount of the pedal. Thereafter, when the damper hits the stopper, the reaction force rapidly increases again. As shown in FIG. 5, the reaction force characteristic generated in the pedal with respect to the amount of displacement of the pedal has a hysteresis, and when returning the pedal, a different path is obtained from when the pedal is depressed.
上述したように、ペダルの変位量に応じて反力が急増する領域AHは、所謂『ハーフペダル領域』といわれる。このハーフペダル領域AHは、ダンパが弦を僅かに拘束する領域である。このハーフペダル領域AHは、ペダルの踏み込みが浅くその動作がダンパに伝達されないペダル踏み込み初期領域A1(以下初期領域A1)及びダンパが弦から完全に離れてからストッパに当たるまでのペダル踏み込み後期領域A2(以下後期領域A2)に比べてペダルに発生する反力の変化率が大きい。このハーフペダル領域AHは音楽変化に対して非常に重要な領域である。上級演奏者は、上述した反力の急増を感じとってハーフペダル領域AHを認識して、そのハーフペダル領域AH内でペダルの変位量を複数段階で調整し、弦に対するダンパの接触度合いを変化させることで、音色、響きをコントロールすることが知られている。 As described above, the region A H where the reaction force rapidly increases in accordance with the amount of displacement of the pedal is referred to as a so-called “half pedal region”. This half pedal area A H is an area where the damper slightly restrains the string. The half pedal region A H is depression late region A2 from depression of the pedal is shallow its operation pedal depression early region A1 (hereinafter initial region A1) not transmitted to the damper and the damper completely away from the strings until it hits the stopper The rate of change of the reaction force generated in the pedal is large compared to (hereinafter referred to as the latter region A2). This half pedal area AH is a very important area for music change. Advanced player recognizes the half pedal region A H a feel a rapid increase of the reaction force described above, the displacement amount of the pedal in the half pedal region A H is adjusted in a plurality of stages, a contact rate of the damper against the string It is known to control the timbre and sound by changing it.
以上のような生ピアノの音色、操作性、外観を擬似的に再現した電子楽器として電子ピアノがある。この電子ピアノは、鍵盤の操作に応じて電子音源部から発音させる構造となっていて、弦を有さない。このため、生ピアノに比べて比較的安価であるため、近年急速に普及している。上述したように電子ピアノは、弦を有さないので、そのペダル構造は生ピアノとは異なっている。このような、従来の電子ピアノにおけるペダルの構造については、例えば特許文献1に開示された電子鍵盤楽器用ペダルユニット、特許文献2に開示された電子鍵盤楽器のペダル装置などが提案されている。
There is an electronic piano as an electronic musical instrument that simulates the tone, operability, and appearance of a live piano as described above. This electronic piano has a structure in which sound is generated from an electronic sound source unit in response to operation of a keyboard, and does not have a string. For this reason, since it is relatively inexpensive compared with a live piano, it has been rapidly spreading in recent years. As described above, since an electronic piano does not have strings, its pedal structure is different from that of a live piano. As for the pedal structure in such a conventional electronic piano, for example, a pedal unit for an electronic keyboard instrument disclosed in
上述した特許文献1に開示された電子鍵盤楽器用ペダルユニットは、ペダル踏み込み時に反力(復帰力)が働くように、ペダルがバネによって付勢されている。また、特許文献2に開示された電子鍵盤楽器のペダル装置は、第1の付勢部材に加えて、第2の付勢部材とレバーなどによって、ペダルの変位量に応じた反力の変化率が1段階変化するものである。
In the electronic keyboard instrument pedal unit disclosed in
しかしながら、従来の特許文献1に開示された電子鍵盤楽器用ペダルユニットは、反力の変化率が一定であり変化がない。また、特許文献2に開示された電子鍵盤楽器のペダル装置は、段階的に反力の変化率を変化させることができるが、その変化は単一的であり、生ピアノのペダルに発生する反力変化とは異なっている。そこで、特許文献3に記載されている技術をペダルに適用することが考えられる。即ち、生ピアノと同様の反力変化がペダルに発生するようにアクチュエータ7によりペダルに外力を加えることが考えられる。
However, the conventional pedal unit for an electronic keyboard instrument disclosed in
しかしながら、上述したように生ピアノと同等の反力変化をペダルに発生するだけでは、初心者にとってはハーフペダル領域AHの識別が難しい、という問題があった。そこで、ペダルの変位量に応じて回転する指針によって文字盤上に表示されたハーフペダル領域AHを指示する表示装置が提案されている(例えば特許文献4)。しかしながら、この場合、演奏者は表示装置を見てハーフペダル領域AHを認識する必要がある。このため、初心者では鍵盤の操作や譜面などに集中してしまい、表示装置を見る余裕がない。即ち、初心者にとってはペダル(演奏操作子)のストローク範囲内の特定の領域であるハーフペダル領域AHの認識が難しい、という問題を解決できていない。
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、初心者でも容易に演奏操作子のストローク範囲のうちの特定の領域を認識することができる力覚制御装置を提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention focuses on the above-described problems, and an object thereof is to provide a force sense control device that allows even a beginner to easily recognize a specific region in the stroke range of a performance operator. .
上記課題を解決するためになされた請求項1記載の発明は、鍵盤楽器本体に配置されて演奏者の演奏操作に伴って支点を中心に所定のストローク範囲内で往復方向に回動するペダルと、前記ペダルの動作を検出する動作検出手段と、前記ペダルに対して外力を加える第1の駆動手段と、前記動作検出手段からの検出結果に応じた演奏反力が前記ペダルに発生するように前記駆動手段を制御する力覚制御手段と、が設けられた力覚制御装置において、前記演奏者が演奏中に接触している部材、又は、前記演奏者が演奏中に身に付けることができる部材、である接触部材と、前記接触部材に駆動力を与える第2の駆動手段と、前記動作検出手段によって検出された前記ペダルの位置が前記ペダルの前記ストローク範囲のうちのハーフペダル領域の始まり位置と終わり位置とにあるときにのみ、前記第2の駆動手段を制御して前記接触部材に対して振動を与えてその旨を前記演奏者に報知する報知制御手段と、を備え、前記ハーフペダル領域は、ペダル踏み込み初期領域及びペダル踏み込み後期領域に挟まれた領域であって前記ペダル踏み込み初期領域及び前記ペダル踏み込み後期領域と比較して前記ペダルの変位量に対する前記ペダルに発生する反力の変化率が大きい領域であることを特徴とする力覚制御装置に存する。
The invention according to
請求項2記載の発明は、前記接触部材が、前記ペダルで構成され、前記第2の駆動手段が、前記第1の駆動手段で構成され、前記報知制御手段が、前記力覚制御手段で構成され、そして、前記力覚制御手段が、前記動作検出手段によって検出された前記ペダルの位置が前記ペダルの前記ストローク範囲のうちのハーフペダル領域の始まり位置と終わり位置とにあるときにのみ、前記動作検出手段からの検出結果に応じた演奏反力に加えて増加してピークに達した後減少するような報知反力が前記ペダルに発生するように前記第1の駆動手段を制御してその旨を演奏者に報知するように設定されていることを特徴とする請求項1に記載の力覚制御装置に存する。
According to a second aspect of the invention, the previous SL contact member is constituted by the pedal, said second driving means is constituted by said first driving means, the notification control means, in the force control means Only when the position of the pedal detected by the motion detection means is at the start position and the end position of the half pedal area of the stroke range of the pedal . In addition to the performance reaction force according to the detection result from the motion detection means, the first drive means is controlled so that a notification reaction force that increases and decreases after reaching a peak is generated in the pedal. The force sense control device according to
請求項3記載の発明は、前記ペダルの動作、及び、前記駆動手段によって前記ペダルに加える外力に関する外力情報、を対応付けた制御テーブルが記憶されると共に、前記外力情報に前記報知反力が加えられていない通常制御テーブル、及び、前記外力情報に前記報知反力が加えられている教習制御テーブル、が記憶される制御テーブル記憶手段と、前記演奏者による設定操作子の操作に応じて前記通常制御テーブル及び前記教習制御テーブルの何れか一つを選択する制御テーブル選択手段と、が設けられ、前記力覚制御手段が、前記制御テーブル選択手段により選択された制御テーブルから前記動作検出手段により検出された動作に対応する前記外力情報を求めて、その求めた外力情報に基づいて前記第1の駆動手段を制御するように設定されていることを特徴とする請求項2に記載の力覚制御装置に存する。
The invention according to claim 3 stores a control table in which the operation of the pedal and the external force information related to the external force applied to the pedal by the driving means are stored, and the notification reaction force is added to the external force information. Control table storage means for storing a normal control table that is not provided and a learning control table in which the notification reaction force is applied to the external force information, and the normal control table according to the operation of the setting operator by the player A control table selecting means for selecting one of the control table and the learning control table, and the force sense control means is detected by the motion detecting means from the control table selected by the control table selecting means. The external force information corresponding to the operated action is obtained, and the first driving unit is controlled based on the obtained external force information. It consists in the force control apparatus according to
請求項4記載の発明は、前記接触部材が、ペダルで構成され、前記第2の駆動手段が、前記第1の駆動手段とは別に前記ペダルに設けられ、前記報知制御手段が、前記動作検出手段によって検出されたペダルの位置が前記ペダルの前記ストローク範囲のうちのハーフペダル領域の始まり位置と終わり位置とにあるときにのみ前記第2の駆動手段を制御して前記ペダルに対して振動を与えてその旨を報知するように設定されていることを特徴とする請求項1に記載の力覚制御装置に存する。
Invention of
以上説明したように請求項1記載の発明によれば、ペダルがハーフペダル領域の初め及び終わりにあるときに接触部材が動いて触覚によりハーフペダル領域を演奏者に報知することができる。このため、初心者でも容易にペダルのストローク範囲のうちのハーフペダル領域を認識することができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, when the pedal is at the beginning and end of the half pedal area , the contact member moves and the player can be notified of the half pedal area by touch. Therefore, it is possible to recognize the half pedal region of the stroke range of easily pedal even beginners.
請求項2記載の発明によれば、演奏操作子であるペダルを接触部として流用することができる。また、第1の駆動手段を第2の駆動手段として流用することができる。このため、構成が簡単となりコストダウンを図ることができる。
According to invention of
請求項3記載の発明によれば、演奏者の設定操作子の操作に応じて通常制御テーブル及び教習制御テーブルの何れかを選択することができるため、初心者にとっても熟練者にとっても使い勝手がよくなる。 According to the third aspect of the present invention, since either the normal control table or the learning control table can be selected in accordance with the operation of the setting operator of the performer, the usability is improved for both beginners and experts.
請求項4記載の発明によれば、演奏操作子であるペダルを接触部材として流用することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, a pedal which is a performance operator can be used as a contact member .
第1実施形態
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明のペダルの力覚制御装置が組み込まれた鍵盤楽器に用いられるペダルユニットの構成を示す断面図である。図2は、図1に示すペダルユニットの部分正面図である。図1に示すペダルユニット1は、鍵盤楽器本体の足元に配置されている。以下説明において、ペダルユニット1の「上下左右前後」は演奏時の演奏者側から見た正立状態における「上下左右前後」を意味する。同図に示すように、ペダルユニット1は、ケース2と、基板3と、演奏操作子及び接触部としてのペダル4と、ガイド部5と、動作検出手段としての動作検出部6と、第1の駆動手段及び第2の駆動手段としてのアクチュエータ7と、を備えている。
First Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a pedal unit used in a keyboard instrument in which a pedal force sense control device of the present invention is incorporated. FIG. 2 is a partial front view of the pedal unit shown in FIG. The
上記ケース2は、上方に開口が設けられたケース本体部8と、ケース本体部8の開口を塞ぐケース蓋部9と、から構成されていて、内部に基板3、ペダル4、ガイド部5、動作検出部6及びアクチュエータ7が収容されている。基板3は、上記ケース2内に水平に配置されている。ペダル4は、前後方向に長尺状になるように設けられている。ペダル4は、ケース2の基板3より下側に配置されている。ペダル4は、ケース本体部8の底面上に設けられたペダル支持部10に軸支されていて、支点C1を中心に回動する。ペダル4は、その前端がケース本体部8の前面に設けられた開口から突出するように設けられていて、演奏者が踏込操作を行えるようになっている。
The
ガイド部5は、ガイド本体部11と、一対の規制部12と、から構成されている。ガイド本体部11は、ペダル4の上面に固定されている。ガイド本体部11には、左右方向に向かって突出する半球状の突部13が設けられている。一対の規制部12は、ガイド本体部11の左右方向を挟むように設けられている。ガイド部5においては、ペダル4が左右方向にブレたときにガイド本体部11に設けた突部13が一対の規制部12に当接してペダル4の左右方向のブレを規制する。下限ストッパ部材14は、点線に示すようにペダル4を踏み切ったときにペダル4と当接してペダル4の回動範囲の下限を規制するストッパである。上限ストッパ部材15は、実線に示すようにペダル4の踏込操作が行われていない初期位置のときに上述したガイド本体部11と当接してペダル4の回動範囲の上限を規制するストッパである。
The
動作検出部6は、ペダル4の動作(ペダルの位置(変位量)、速度、加速度、回動角度、角速度の何れか、あるいはこれらのうちの複数)を検出する。動作検出部6としては、例えば、回動式の抵抗体や光センサなどの位置検出センサを用いることが考えられる。なお、本実施形態では、動作検出部6は、基板3下面のペダル4と対向する位置に設けられているが、本発明はこれに限定されるものではない。
The
アクチュエータ7は、磁気回路16と、プランジャ17と、シャフト18と、を備えている。磁気回路16は、磁性フレーム19、コイル20などから構成されている。磁性フレーム19は、軟質性体から構成されていて、その内部にコイル20が収容されている。磁性フレーム19は、上側が開口された受皿状のフレーム本体部21と、フレーム本体部21の開口部を覆うフレーム蓋部22と、から構成されている。フレーム蓋部22には、後述するプランジャ17が突出する上側開口部23と、後述するシャフト18が突出する下側開口部24と、が上下方向に並んで設けられている。コイル20は、銅線などから構成されていて絶縁材料で設けられた図示しないボビンに巻回されている。
The
プランジャ17は、軸芯が上下方向に平行になるように上述したコイル20の中心に配置されている。プランジャ17は、ペダル4が踏み込まれていない初期位置のときにプランジャ17の上端がコイル20から突出するように図示しないバネにより付勢されている。シャフト18は、プランジャ17の下側に固定されている。シャフト18は、その下側の先端がフレーム本体部21に設けた下側開口部24及び基板3に設けた基板開口部25から突出して、ペダル支持部10よりも後端側のペダル4に当接している。上述したアクチュエータ7によれば、コイル20に電流を流すとプランジャ17をコイル20内に引き込む力(下側に向かう力)が加えられる。これにより、プランジャ17は、シャフト18を介してペダル4のペダル支持部10よりも後側に下向きの外力を加えて演奏者に反力を与える。また、コイル20に流す電流を大きくするに従ってプランジャ17をコイル20内に引き込む力が大きくなり、演奏者に与える反力を大きくすることができる。
The
次に、上述した構成のペダルユニット1を組み込んだ電子鍵盤楽器26の電気構成図について図3を参照して以下説明する。同図に示すように、電子鍵盤楽器26は、上述した動作検出部6、駆動制御部27、動作検出部50、駆動制御部51、設定操作子28、ROM29、RAM30、タイマ31、表示制御回路32、ハードディスクドライブ(HDD)33、MIDI(Musical Instrument Digital Interface)インタフェース(MIDII/F)34、外部接続手段としての外部記憶装置35、外部接続手段としての通信インタフェース(通信I/F)36、音源回路37、及び、フラッシュメモリ38が、バス39を介してCPU40にそれぞれ接続されて構成される。
Next, an electrical configuration diagram of the
CPU40は、各種制御プログラムに従って動作して電子鍵盤楽器26全体の制御を司る。動作検出部6は、上述したようにペダル4の動作を検出し、検出した動作情報をバス39に対して送信する。駆動制御部27は、上記アクチュエータ7が電気的に接続されていて、バス39から指令値を受信するとその指令値に応じた電流をアクチュエータ7のコイル20に対して供給して、アクチュエータ7を動作させる。動作検出部50は、鍵盤52の動作を検出し、検出した動作情報をバス39に対して送信する。駆動制御部51は、鍵盤52に外力を加えるアクチュエータ53が接続されていて、バス39から指令値を受信するとその指令値に応じた電流をアクチュエータ53の図示しないコイルに対して供給して、アクチュエータ53を動作させて鍵盤52に反力を与える。ROM29は、後述するCPU40が実行する各種制御処理プログラムや、SMF(Standard Midi File)形式などの楽曲データが記憶されている。RAM30は、自動演奏データ、テキストデータなどの入力情報、各種フラグやバッファデータ及び演奏結果等を一時的に記憶する。タイマ31は、タイマ割り込み処理における割り込み時間や各種時間を計時する。
The
表示制御回路32には例えばLCD等で構成される表示装置41が接続されている。表示制御回路32は、表示装置41に楽譜や選択画面など各種情報を表示させる。HDD33は、後述するCPU40の各種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後述する力覚制御処理に用いられる制御テーブル等を記憶する。ROM29に制御処理プログラムが記憶されていない場合には、このHDD33内のハードディスクに制御処理プログラムを記憶させておき、それをRAM30に読み込むことにより、ROM29に制御処理プログラムを記憶している場合と同様の動作をCPU40にさせることができる。このようにすると、制御処理プログラムの追加やバージョンアップ等を行うことができる。
The
MIDII/F34には他のMIDI機器42が接続されている。MIDII/F34は、他のMIDI機器42などの外部装置からMIDI信号を入力したり、MIDI信号を外部装置に出力したりする。外部記憶装置35は、外部の記憶媒体と接続してドライブする装置である。通信I/F36には、LAN(ローカルエリアネットワーク)やインターネット、電話回線等の通信ネットワーク43を介してサーバ装置44が接続されている。また、通信I/F36には、パーソナルコンピュータ等の外部装置45が接続されている。
Another
通信I/F36は、サーバ装置44からCPU40が行う制御処理プログラムや後述する制御テーブルなどをダウンロードするために用いられる。CPU40は、通信I/F36及び通信ネットワーク43を介してサーバ装置44へと制御処理プログラムや制御テーブルなどのダウンロードを要求するコマンドを送信する。サーバ装置44は、このコマンドを受け、要求された制御処理プラグラムや後述する制御テーブルなどを通信ネットワーク43、通信I/F36を介してバス39に送信する。CPU40が、これらの制御処理プログラムや制御テーブルを受け取ると、それらをHDD33内のハードディスクに蓄積することにより、ダウンロードが完了する。また、通信I/F36は外部装置45に接続されて、電子鍵盤楽器26は外部装置45から制御処理プログラムや制御テーブルを受信することもできる。
The communication I /
音源回路37には、音声出力部46が接続されている。音源回路37は、CPU40が鍵盤52の操作に応じて出力する楽曲データを楽音信号に変換して、音声出力部46に出力する。音声出力部46は、DACやアンプ、スピーカ等から構成されていて、音源回路37から出力された楽音信号に応じた音を出力する。フラッシュメモリ38は、例えば、EEPROM等で構成されている。フラッシュメモリ38は楽曲データの再記憶や後述する制御テーブルなどの楽曲データの記憶を行える。
An
次に、上述した力覚制御に用いられる通常制御テーブル、通常出力テーブル、教習制御テーブル、教習出力テーブルについて図4〜図6を参照して説明する。図4に示すように、フラッシュメモリ38やHDD33などの電子鍵盤楽器26内のメモリには、通常制御タイプTA1〜TANの通常制御テーブル及び通常出力テーブルが互いに対応付けられて記憶されている。また、教習制御タイプTB1〜TBNの教習制御テーブル及び教習出力テーブルが互いに対応付けられて記憶されている。
Next, a normal control table, a normal output table, a learning control table, and a learning output table used for the above-described force sense control will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 4, the normal control tables and normal output tables of the normal control types T A1 to T AN are stored in the memory in the
まず、通常制御タイプTA1〜TANの通常制御テーブルについて説明する。この通常制御テーブルを選択すると、図5に示すようなペダルの変位量に対するペダルに発生する反力が再現される。即ち、通常制御テーブルは各々、初期領域A1、ハーフペダル領域AH、後期領域A2を再現するように、ペダル4の動作(変位量、速度)とアクチュエータ7によってぺダル4に加える反力とを対応付けたテーブルである。初期領域A1、ハーフペダル領域AH、後期領域A2については上述した背景技術で既に説明してあるのでその詳細な説明は省略する。各通常制御テーブルは、ペダル4が下限ストッパ部14に当接する変位量〜最大変位量までの領域A3では、反力は下限ストッパ部14との当接によって発生されるため、反力の変化率が0もしくはマイナスになるように設定されていてもよい。また、各通常制御テーブルにおいて、ペダル4を踏み込むとき(押す)と戻すときとでは、図5に示すように、変位量に対する反力が異なるヒステリシスを持つように、ペダル4の動作(変位量、速度)とアクチュエータ7によってペダル4に加える反力とが対応付けられている。
First, the normal control tables of the normal control types T A1 to T AN will be described. When this normal control table is selected, the reaction force generated in the pedal with respect to the amount of displacement of the pedal as shown in FIG. 5 is reproduced. That is, the normal control table shows the operation (displacement amount, speed) of the
生ピアノにおいて、ペダル4の変位量とペダル4に発生する反力との関係は、例えばペダル4の速度によって変わる。そこで、各通常制御テーブルを構成するテーブル部は、例えばペダル4の速度毎に設けられている。また、ヤマハやベーゼンドルファーなどの生ピアノの種類によって、ペダル4の変位量とペダル4に発生する反力との関係、特に変位量に対するハーフペダル領域AHの位置やハーフペダル領域AHの変化率の大きさなどが変わる。そこで、通常制御タイプTA1〜TANは生ピアノの種類毎に設けられている。
In a live piano, the relationship between the displacement amount of the
次に、教習制御タイプTB1〜TBNの教習制御テーブルについて説明する。この教習制御テーブルを選択すると、図6に示すようなペダルの変位量に対するペダルに発生する反力が再現される。即ち、教習制御テーブルは各々、初期領域A1、ハーフペダル領域AH、後期領域A2を再現するように、ペダル4の動作(変位量、速度)とアクチュエータ7によってぺダル4に加える反力とを対応付けたテーブルである。この教習制御テーブルと上述した通常制御テーブルとが大きく異なる点は、上述した通常制御テーブルに示されたアクチュエータ7によってペダル4に加える反力に報知反力N1、N2が加えられている点である。報知反力N1は、ペダル4の変位量がストローク範囲のうちのハーフペダル領域AHの始まり位置(予め定めた位置)にあるときにピークに達した後減少するような反力を2回繰り返すような反力である。報知反力N2は、ペダル4の変位量がストローク範囲のうちのハーフペダル領域AHの終わり位置(予め定めた位置)にあるときにピークに達した後減少する反力を3回繰り返すような反力である。報知反力N1、N2の繰り返しを異ならせているのは、ハーフペダル領域AHの始まり位置、終わり位置の区別を容易にするためである。また、通常出力テーブル及び教習出力テーブルは、上述したペダル4に加える反力に対応するアクチュエータ7に出力する指令値を示すテーブルである。
Next, the learning control tables of the learning control types T B1 to T BN will be described. When this learning control table is selected, the reaction force generated in the pedal with respect to the amount of displacement of the pedal as shown in FIG. 6 is reproduced. In other words, the learning control table shows the operation (displacement amount, speed) of the
なお、上述した通常制御テーブル、通常出力テーブル、教習制御テーブル、教習出力テーブルは、予め電子鍵盤楽器26内のメモリ(例えばROM29)に記憶しておいてもよい。また、格納手段として働くCPU40によって外部記憶装置35に接続された記憶媒体に記憶された通常制御テーブル、通常出力テーブル、教習制御テーブル、教習出力テーブルを電子鍵盤楽器26内のメモリ(例えばHDD33、フラッシュメモリ38)に格納するようにしてもよい。また、CPU40によって、通信ネットワーク43を介してサーバ装置44から送信された通常制御テーブル、通常出力テーブル、教習制御テーブル、教習出力テーブルを電子鍵盤楽器26内のメモリ(例えばHDD33、フラッシュメモリ38)記憶してもよい。以上のことから明らかなように、通常制御テーブル、通常出力テーブル、教習制御テーブル及び教習出力テーブルが記憶されている電子鍵盤楽器26内のメモリが請求項中の制御テーブル記憶手段に相当する。
The normal control table, normal output table, learning control table, and learning output table described above may be stored in advance in a memory (for example, ROM 29) in the
次に、上述した構成の電子鍵盤楽器26の動作について図7のフローチャートを参照して説明する。まず、電源のオンに応じてCPU40は力覚制御処理を開始する。力覚制御処理において、CPU40は、制御テーブル選択手段として働き、通常制御タイプTA1〜TAN及び教習制御タイプTB1〜TBNの一つを選択する処理を行う(ステップS1)。ステップS1においてCPU40は、例えば、表示制御回路32を制御して表示装置41にペダル4の選択画面を表示する。ペダル4の選択画面は、ヤマハ、ベーゼンドルファーなどの生ピアノの種類を演奏者に選択させる画面である。また、ペダル4の選択画面は、通常モード及び教習モードの何れか一つを選択させる画面である。
Next, the operation of the
演奏者は、力覚選択画面を見ながら設定操作子28を操作して生ピアノの種類と、通常モード及び教習モードの何れか1つを選択する。通常モードが選択されたならば、CPU40は、通常制御タイプTA1〜TANのうちから選択された生ピアノの種類に対応する一つの通常制御タイプTA1〜TANを選択して、選択した通常制御タイプTA1〜TANをRAM30内に読み込む。一方、教習モードが選択されたならば、CPU40は、教習制御タイプTB1〜TBNのうちから選択された生ピアノの種類に対応する一つの教習制御タイプTB1〜TBNを選択して、選択した教習制御タイプTB1〜TBNをRAM30内に読み込む。
The performer operates the
次に、CPU40は、各種初期化処理を行った後(ステップS2)、動作検出部6を制御してペダル4の動作を検出させて、検出した動作情報(変位、速度、加速度、角度、角速度、踏込操作方向(押しか戻りか)の何れか、または複数)を取り込んで、取り込んだ動作情報からペダル4が初期位置にあるか否かを判断する(ステップS3)。CPU40は、ペダル4が初期位置にない場合、次のステップS4に進む。ステップS4においてCPU40は、再び動作検出部6を制御してペダル4の動作を検出させて、検出した動作情報を取り込む。その後、CPU40は、ステップS1で選択された制御タイプTA1〜TAN及びTB1〜TBNの制御テーブルを構成する複数の制御テーブル部の中からステップS4で取り込んだ動作情報に応じた制御テーブルを選択する(ステップS5)。
Next, after performing various initialization processes (step S2), the
本実施形態では、ステップS4で検出したペダル4の変位量と速度に対応する制御テーブルを選択する。次に、CPU40は、ステップS5で選択した制御テーブルを参照してステップS4で取り込んだ動作情報(本実施例では変位量、速度、踏込操作方向)に対応するアクチュエータ7によってペダル4に加える反力を求める(ステップS6)。次に、CPU40は、出力テーブルを参照して、ステップS6で求めたペダル4に加える反力に対応するアクチュエータ7に対する指令値を求める(ステップS7)。そして、CPU40は、ステップS7で求めた指令値を駆動制御部27に対して出力する(ステップS8)。上述したステップS4〜S8の動作は、ペダル4が初期位置に戻るまで繰り返し行われる。
In this embodiment, the control table corresponding to the displacement amount and speed of the
これにより、演奏者がペダル操作すると、選択した制御タイプTA1〜TAN及びTB1〜TBNに応じた反力が演奏者に加えられる。よって、通常制御タイプTA1〜TANが選択された場合は、報知反力N1、N2が加えられていない通常の生ピアノのペダル4に発生する反力が与えられる。また、教習制御タイプTB1〜TBNが選択された場合は、ハーフペダル領域AHの始まり位置と終わり位置とで報知反力N1、N2(クリック感)を演奏者に与えることができる。
Thus, when the performer operates the pedal, reaction forces according to the selected control types T A1 to T AN and T B1 to T BN are applied to the performer. Therefore, when the normal control types T A1 to T AN are selected, the reaction force generated on the
なお、領域A3ではアクチュエータ7からペダル4に与える反力は一定になるが、下限ストッパ部材14からの反力が作用して演奏者には一点鎖線に示すような反力を与えられる。その後、ペダル4が初期位置に戻ると、CPU40は駆動制御部27に対する指令値の出力をクリアした後(ステップS10)、再びステップS3に戻る。以上の動作から明らかなように、ステップS4〜S8においてCPU40は力覚制御手段、報知制御手段として働く。
In the region A3, the reaction force applied from the
CPU40は、また上述した力覚制御処理と同時に、動作検出部50により検出された鍵盤52の動作に応じた音が音声出力部46から出力されるように音源回路37を制御する音源制御処理を行う。この音源制御処理において、CPU40は、ペダル4の位置がハーフペダル領域AHにあるときにハーフペダル領域AHの始まり位置から終わり位置にかけて音色、響きが段階的に変化するように音源回路37を制御する。
The
上述した電子鍵盤楽器26によれば、教習モードを選択すると、CPU40が、動作検出部6によって検出されたペダル4の変位量がハーフペダル領域AHの始まり位置及び終わり位置にあるときに、アクチュエータ7を制御してペダル4に対して報知反力(クリック感)を与えてその旨を演奏者に報知することができる。これにより、触覚によりハーフペダル領域を演奏者に報知することができ、初心者でも容易にペダル4のハーフペダル領域AHを認識することができる。
According to the electronic keyboard
また、上述した電子鍵盤楽器26によれば、CPU40が、動作検出部6によって検出されたペダル4の変位量がハーフペダル領域AHの始まり位置及び終わり位置にあるときに、動作検出部6からの検出結果に応じた演奏反力に加えて報知反力N1、N2がペダル4に発生するようにアクチュエータ7を制御してその旨を演奏者に報知するように設定されている。これにより、ペダル4と報知反力が与えられる接触部とを別々に設ける必要がない。また、アクチュエータ7と、報知反力を発生させる第2の駆動手段とを別々に設ける必要がないため、構成が簡単となりコストダウンを図ることができる。
Further, according to the electronic keyboard
また、上述した電子鍵盤楽器26によれば、CPU40が、選択された通常制御テーブル及び教習制御テーブルの一つから動作検出部6により検出された動作に対応する反力を求めて、その求めた反力に基づいてアクチュエータ7を制御するように設定されている。このため、演奏者の設定操作子28の操作に応じて通常制御テーブル及び教習制御テーブルの何れかを選択することができるため、初心者にとっても熟練者にとっても使い勝手がよくなる。
Further, according to the
参考例
次に、参考例における電子鍵盤楽器26について図8を参照して説明する。第1実施形態と参考例とで大きく異なる点は、アクチュエータ7の構成と、バネ48と、第2の駆動手段として偏心モータ54を設けた点である。同図に示すように、アクチュエータ7は、磁気回路16と、プランジャ17と、シャフト18に加えて、フランジ部49を備えている。このフランジ部49は、プランジャ17の上端に設けられている。フランジ部49は、フレーム蓋部22に設けた上側開口部23よりも大きくなるように設けられている。そして、プランジャ17は、ペダル4が踏み込まれていない初期位置のときにフランジ部49がフレーム蓋部22に当接するように設けられている。
Reference Example Next, the
上記バネ48は、一端がフレーム蓋部22に固定されていて、他端がフランジ部49に固定されている。バネ48は、プランジャ17を下側に押す方向に付勢する。このバネ48によりペダル4には、図9中の点線に示すように、ペダル4の初期位置からの変位量に応じてリニアに大きくなる反力を与えることができる。よって、バネ48で再現できない図9中の斜線で示す部分をアクチュエータ7で付与する。従って、バネ4を用いるとき、上記ペダル4の変位量に対するアクチュエータ7によりペダル4に発生させる反力の大きさは、図10に示すようになるように、通常制御テーブルが設けられる。これにより、図9中に示すようなペダル4の変位量に応じた反力を与えることができる。このように、ペダル4の変位量が初期位置から離れるに従ってペダル4に発生させる反力が大きくなるような反力発生部材としてのバネ48を設けることにより、アクチュエータ7がペダル4に加える反力を低減できるため、アクチュエータ7及び電子鍵盤楽器26本体の小型化、軽量化あるいは消費電力の低減を図ることができる。なお、このバネ48はペダル4を付勢するように設けてもよい。
The
また、参考例では上記偏心モータ54を用いてもハーフペダル領域AHの報知を行う。次に、上述した構成の電子鍵盤楽器26の動作について図11のフローチャートを参照して説明する。まず、電源のオンに応じてCPU40は力覚制御処理を開始する。CPU40は、上述した第1実施形態と同様に、ステップS1〜S8を行う。このステップS1〜S8については、上述した第1実施形態と同様であるためにここでは詳細な説明は省略する。
Also, for reporting half pedal region A H even with the
ステップ8が終了した後、CPU40は、動作検出部6からの検出結果に基づいてペダル4の変位量がハーフペダル領域AH内にあるか否かを判断する(ステップS11)。このとき、ペダル4の変位量がハーフペダル領域AH内にあれば(ステップS11でY)、CPU40は、偏心モータ54を駆動させた後(ステップS12)、第1実施形態と同様にステップS9、S10に進む。この偏心モータ54の駆動によりペダル4に振動が加えられる。一方、ペダル4の変位量がハーフペダル領域AHになければ(ステップS11でN)、CPU40は、偏心モータ54を駆動させることなく、直ちにステップS9、S10に進む。上述した参考例によれば、アクチュエータ7とは別に偏心モータ54を用いることにより、ペダル4の変位量がハーフペダル領域AHにある間中ずっと偏心モータ54によりペダル4に振動を与えることができる。これにより、第1実施形態のようにハーフペダル領域AHの始まり位置と終わり位置と以外でもペダル4に振動を与えて演奏者にハーフペダル領域AHを報知することができるため、初心者でもより簡単にハーフペダル領域を認識することができる。
After the
また、第1実施形態では、通常制御パターン群及び教習制御パターン群の2種類の制御パターン群を例えばHDD33内に記憶させていたが、参考例ではアクチュエータ7とは別に偏心モータ54を設けているため、通常制御パターン群のみを電子鍵盤楽器26内のメモリに記憶させるようにしてもよい。
In the first embodiment , two types of control pattern groups, that is, a normal control pattern group and a learning control pattern group are stored in, for example, the
また、上述した第1実施形態では、請求項中の接触部材としてペダル4を流用していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、イスや例えば演奏者の腕などにまけるような演奏中に身に付けることができる部材に例えば無線で駆動できるような偏心モータ54を内蔵して、ペダル4の位置がハーフペダル領域AHなどの予め定めた位置又は予め定めた領域にあるときに偏心モータ54を動作させるようにしてもよい。
In the first implementation described above, had been diverted
また、上述した第1実施形態では、ペダル4を動かしてハーフペダル領域AHなどを報知できるようにしていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、表示装置41に図12に示すようにペダル4の位置を表示してダンパペダルやシフトペダルのハーフペダル領域AH、ソステヌートペダルのON位置を報知するようにしてもよい。
In the first embodiment described above, had to be able to inform the like half pedal region A H lend moving the
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 Further, the above-described embodiments are merely representative forms of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
4…ペダル(演奏操作子、接触部材)、6…動作検出部(動作検出手段)、7…アクチュエータ(第1の駆動手段、第2の駆動手段)、26…電子鍵盤楽器、40…CPU(力覚制御手段、報知制御手段)、54…偏心モータ(第2の駆動手段)、C1…支点
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記演奏者が演奏中に接触している部材、又は、前記演奏者が演奏中に身に付けることができる部材、である接触部材と、
前記接触部材に駆動力を与える第2の駆動手段と、
前記動作検出手段によって検出された前記ペダルの位置が前記ペダルの前記ストローク範囲のうちのハーフペダル領域の始まり位置と終わり位置とにあるときにのみ、前記第2の駆動手段を制御して前記接触部材に対して振動を与えてその旨を前記演奏者に報知する報知制御手段と、を備え、
前記ハーフペダル領域は、ペダル踏み込み初期領域及びペダル踏み込み後期領域に挟まれた領域であって前記ペダル踏み込み初期領域及び前記ペダル踏み込み後期領域と比較して前記ペダルの変位量に対する前記ペダルに発生する反力の変化率が大きい領域である
ことを特徴とする力覚制御装置。 A pedal which is arranged in the keyboard instrument body and rotates in a reciprocating direction within a predetermined stroke range around a fulcrum as a player performs a performance operation; an operation detecting means for detecting the operation of the pedal; and A first drive means for applying an external force and a force sense control means for controlling the drive means so that a performance reaction force corresponding to a detection result from the motion detection means is generated in the pedal. In the sense control device,
A contact member that is a member in contact with the performer during performance, or a member that the performer can wear during performance;
Second driving means for applying a driving force to the contact member;
Only when the position of the pedal detected by the operation detecting means is in a position at the beginning and end positions of the half pedal region of said stroke range of the pedal, the contact and controls the second driving means Notification control means for giving vibration to the member and notifying the player to that effect,
The half pedal region is a region sandwiched between an initial pedal depression region and a late pedal depression region, and is a reaction that occurs in the pedal with respect to the amount of displacement of the pedal compared to the initial pedal depression region and the late pedal depression region. A force sense control device characterized in that the force change rate is a large region .
前記第2の駆動手段が、前記第1の駆動手段で構成され、
前記報知制御手段が、前記力覚制御手段で構成され、そして、
前記力覚制御手段が、前記動作検出手段によって検出された前記ペダルの位置が前記ペダルの前記ストローク範囲のうちのハーフペダル領域の始まり位置と終わり位置とにあるときにのみ、前記動作検出手段からの検出結果に応じた演奏反力に加えて増加してピークに達した後減少するような報知反力が前記ペダルに発生するように前記第1の駆動手段を制御してその旨を演奏者に報知するように設定されている
ことを特徴とする請求項1に記載の力覚制御装置。 Before SL contact member is constituted by the pedal,
The second driving means comprises the first driving means;
The notification control means is composed of the force sense control means, and
Only when the position of the pedal detected by the motion detection means is at the start position and the end position of the half pedal region of the stroke range of the pedal, the force sense control means from the motion detection means. In addition to the performance reaction force according to the detection result, the first drive means is controlled so that a notification reaction force that increases and decreases after reaching the peak is generated in the pedal , and the player is notified of this. The haptic control device according to claim 1, wherein the haptic control device is set so as to be notified.
前記演奏者による設定操作子の操作に応じて前記通常制御テーブル及び前記教習制御テーブルの何れか一つを選択する制御テーブル選択手段と、が設けられ、
前記力覚制御手段が、前記制御テーブル選択手段により選択された制御テーブルから前記動作検出手段により検出された動作に対応する前記外力情報を求めて、その求めた外力情報に基づいて前記第1の駆動手段を制御するように設定されている
ことを特徴とする請求項2に記載の力覚制御装置。 A control table that associates the operation of the pedal and external force information related to the external force applied to the pedal by the driving means is stored, and a normal control table in which the notification reaction force is not applied to the external force information, and A control table storage means for storing a learning control table in which the notification reaction force is applied to the external force information;
Control table selection means for selecting any one of the normal control table and the lesson control table according to the operation of the setting operator by the performer is provided,
The force sense control means obtains the external force information corresponding to the motion detected by the motion detection means from the control table selected by the control table selection means, and based on the obtained external force information, the first force information is obtained. The force sense control device according to claim 2, wherein the force sense control device is set to control the driving means.
前記第2の駆動手段が、前記第1の駆動手段とは別に前記ペダルに設けられ、
前記報知制御手段が、前記動作検出手段によって検出されたペダルの位置が前記ペダルの前記ストローク範囲のうちのハーフペダル領域の始まり位置と終わり位置とにあるときにのみ前記第2の駆動手段を制御して前記ペダルに対して振動を与えてその旨を報知するように設定されている
ことを特徴とする請求項1に記載の力覚制御装置。 Before SL contact member is constituted by a pedal,
The second driving means is provided in the pedal separately from the first driving means,
The notification control means controls said second drive means only when the position of the pedal detected by the operation detecting means is in a position at the beginning and end positions of the half pedal region of said stroke range of the pedal The haptic control device according to claim 1, wherein the haptic control device is set so as to give vibration to the pedal and notify that effect.
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