JP5304072B2 - Haptic control device, keyboard instrument, haptic control method and program - Google Patents

Haptic control device, keyboard instrument, haptic control method and program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inner force sense controlling apparatus, a keyboard musical instrument, a method for controlling an inner force sense, and a program, capable of regenerating inner force sense of a complicated key, even when using a compact solenoid of small driving force, and capable of regenerating also the inner force sense of the key in each of various keyboard musical instruments. <P>SOLUTION: This keyboard musical instrument 1 can cope with a complicated reaction characteristic, compared with the case of determining reaction based simply on only one variable, since the reaction using two parameters is determined using respective inner force sense imparting tables 30-33, and the inner force sense gets thereby to the inner force sense of the key of the musical instrument kind selected by a user. A load of actuator 4 is reduced by using combiningly a mechanical load mechanism, when regenerating the inner force sense in the keyboard musical instrument applied with a great load, and the actuator 4 is miniaturized and an electric power consumption thereof is reduced thereby. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、各鍵盤楽器における鍵の力覚を再現する技術に関する。   The present invention relates to a technique for reproducing a key force sense in each keyboard instrument.

電子音源を用いた電子ピアノにおいて、アコースティックピアノの鍵のタッチ感(力覚)を再現するために、ソレノイドなどを用いて鍵に反力を与える装置が開発されている。このような装置において、アコースティックピアノに近い力覚を付与するために、不連続な負荷変動反力、ハンマーアクションのたわみ、ハンマーアクションとハンマーの衝突、かみこみ(ハンマーバックチェック等)などの複雑な現象を再現できるようにした装置も開発されている(例えば、特許文献1)。
特開平10−177378号公報
In an electronic piano using an electronic sound source, an apparatus that applies a reaction force to a key using a solenoid or the like has been developed in order to reproduce the touch feeling (force sense) of the key of an acoustic piano. In such a device, in order to give a force sensation similar to that of an acoustic piano, complex load fluctuation reaction force, hammer action deflection, hammer action-hammer collision, biting (hammer back check, etc.), etc. An apparatus capable of reproducing the phenomenon has also been developed (for example, Patent Document 1).
JP-A-10-177378

特許文献1のような技術により、アコースティックピアノに限りなく近い力覚を鍵に付与することができるようになったが、鍵の動きによっては非常に大きな力を鍵に与えなくてはならない場合がある。例えば押鍵した直後においては、加速度に対応する反力が非常に大きくなるため、この反力を再現するためには非常に駆動力の大きいソレノイドが必要であった。   With the technique such as Patent Document 1, it has become possible to impart a force sense as close as possible to an acoustic piano to a key. However, depending on the movement of the key, it may be necessary to give a very large force to the key. is there. For example, immediately after the key is pressed, the reaction force corresponding to the acceleration becomes very large. Therefore, in order to reproduce this reaction force, a solenoid having a very large driving force is necessary.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、駆動力の小さい小型のソレノイドを用いても複雑な鍵の力覚を再現することができるとともに、各種の鍵盤楽器の鍵の力覚を再現することもできる力覚制御装置、鍵盤楽器、力覚制御方法およびプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can reproduce a complex key force sense even with a small solenoid having a small driving force, and can also realize a key force sense of various keyboard instruments. It is an object to provide a haptic control device, a keyboard instrument, a haptic control method, and a program that can reproduce the above.

上記の課題を解決するため、本発明は、操作子の運動に関する物理量と力覚制御値との関係を示す力覚制御データを複数記憶するとともに、前記操作子に与える反力の大きさを表す反力制御値を示す反力制御データを前記力覚制御データの各々に対応させて記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された複数の力覚制御データのうち、一の力覚制御データを選択する選択手段と、前記操作子の挙動を検出する操作子挙動検出手段と、前記操作子挙動検出手段が検出した操作子の挙動に基づいて、前記操作子の運動に関する物理量を算出する算出手段と、前記操作子に力を付与する第1力覚付与手段と、前記選択手段が選択した力覚制御データに基づいて、前記算出手段が算出した物理量から力覚制御値を算出し、当該力覚制御値に基づいて、前記第1力覚付与手段によって前記操作子に付与する力を制御する第1制御手段と、所定の負荷を有し、前記操作子の運動に対して前記負荷に応じた反力を与える第2力覚付与手段と、前記選択手段が選択した力覚制御データに対応する反力制御データが示す反力制御値に基づいて、前記第2力覚付与手段が有する負荷の大きさを制御する第2制御手段とを具備し、前記記憶手段に記憶された反力制御データは、前記操作子の移動範囲の少なくとも一部の範囲を指定する範囲制御値をさらに示し、前記第2制御手段は、前記選択手段が選択した力覚制御データに対応する反力制御データが示す範囲制御値によって指定される範囲内に存在する前記操作子に対して前記負荷に応じた反力を与えるように前記第2力覚付与手段を制御することを特徴とする力覚制御装置を提供する。 To solve the above problems, the present invention is to store a plurality of force control data showing the relationship between the physical quantity and the force control value relating to exercise of the steering Sakuko, the magnitude of the reaction force applied to the operator Storage means for storing reaction force control data indicating a reaction force control value to be represented corresponding to each of the force control data, and one force sense control among a plurality of force sense control data stored in the storage means Based on the selection means for selecting data, the operator behavior detection means for detecting the behavior of the operator, and the behavior of the operator detected by the operator behavior detection means, the physical quantity relating to the motion of the operator is calculated. Calculating a haptic control value from the physical quantity calculated by the calculating means, based on the haptic control data selected by the calculating means, the first haptic giving means for applying force to the manipulator, and the selecting means; Based on the force control value A first control means for controlling a force applied to the operating element by the first force sense applying means; and a second control means having a predetermined load and applying a reaction force corresponding to the load to the movement of the operating element. Based on the reaction force control value indicated by the reaction force control data corresponding to the force sense data selected by the force sense applying means and the force sense data selected by the selection means, the second force sense applying means controls the magnitude of the load of the second force sense giving means. 2 reaction means, the reaction force control data stored in the storage means further indicates a range control value for designating at least a part of the movement range of the operation element, the second control means, The first force is applied so that a reaction force corresponding to the load is applied to the operation element existing within a range specified by a range control value indicated by a reaction force control data corresponding to the force control data selected by the selection means. 2 Controlling the force sense applying means Providing a force control apparatus according to symptoms.

また、別の好ましい態様において、前記第2力覚付与手段が有する所定の負荷は、機械的な慣性負荷であり、前記算出手段が算出する物理量は、前記操作子の押下量を示す位置および前記操作子の押下速度を含み、前記第1制御手段は、前記選択手段が選択した力覚制御データに基づいて、前記算出手段が算出した前記操作子の押下量を示す位置および前記操作子の押下速度から力覚制御値を算出し、当該力覚制御値に基づいて、前記第1力覚付与手段によって前記操作子に付与する力を制御してもよい。   In another preferable aspect, the predetermined load of the second force sense applying unit is a mechanical inertia load, and the physical quantity calculated by the calculating unit includes a position indicating a pressing amount of the operation element and the The first control means includes a position indicating a pressing amount of the operating element calculated by the calculating means based on the force control data selected by the selecting means, and a pressing speed of the operating element. A force sense control value may be calculated from the speed, and the force applied to the manipulator by the first force sense applying unit may be controlled based on the force sense control value.

また、別の好ましい態様において、前記第2力覚付与手段が有する所定の負荷は、機械的な負荷であって、慣性負荷、粘性負荷、弾性負荷のうち、少なくともいずれか1つを有してもよい。   In another preferable aspect, the predetermined load of the second force sense applying unit is a mechanical load, and includes at least one of an inertial load, a viscous load, and an elastic load. Also good.

また、別の好ましい態様において、前記第2制御手段は、前記選択手段が選択した力覚制御データに対応する反力制御データが示す反力制御値に基づいて、前記第2力覚付与手段が有する負荷の大きさを0として制御する場合には、前記第2力覚付与手段を無効化してもよい。   Moreover, in another preferable aspect, the second control means is configured so that the second force sense applying means is based on a reaction force control value indicated by a reaction force control data corresponding to the force sense control data selected by the selection means. In the case of controlling the magnitude of the load to be 0, the second force sense applying unit may be invalidated.

また、本発明は、上記に記載の力覚制御装置と、前記操作子を複数有する鍵盤と、前記操作子の押下に対応して楽音を発生する楽音発生手段とを具備し、前記記憶手段は、複数の力覚制御データの各々に対応して、楽器の種類を示すデータをさらに記憶し、前記楽音発生手段は、前記選択手段が選択した力覚制御データに対応する楽器の種類を示すデータに基づいた音色の楽音を発生することを特徴とする鍵盤楽器を提供する。   Further, the present invention comprises the force sense control device described above, a keyboard having a plurality of the operating elements, and a musical sound generating means for generating a musical sound in response to pressing of the operating element, wherein the storage means Data corresponding to each of the plurality of haptic control data is further stored, and the musical sound generating means is data indicating the instrument type corresponding to the haptic control data selected by the selecting means A keyboard instrument characterized by generating musical tones based on the above.

た、本発明は、操作子に力を付与する第1力覚付与手段と、所定の負荷を有し、前記操作子の運動に対して前記負荷に応じた反力を与える第2力覚付与手段とを具備する装置に用いられる力覚制御方法であって、前記操作子の運動に関する物理量と力覚制御値との関係を示す力覚制御データを複数記憶するとともに、反力制御値を示す反力制御データを前記力覚制御データの各々に対応させて記憶する記憶過程と、前記記憶過程において記憶された複数の力覚制御データのうち、一の力覚制御データを選択する選択過程と、前記操作子の挙動を検出する操作子挙動検出過程と、前記操作子挙動検出過程において検出された操作子の挙動に基づいて、前記操作子の運動に関する物理量を算出する算出過程と、前記選択過程において選択された力覚制御データに基づいて、前記算出過程において算出された物理量から力覚制御値を算出し、当該力覚制御値に基づいて、前記第1力覚付与手段によって前記操作子に付与する力を制御する第1制御過程と、前記選択過程において選択された力覚制御データに対応する反力制御データが示す反力制御値に基づいて、前記第2力覚付与手段が有する負荷の大きさを制御する第2制御過程とを備え、前記記憶過程において記憶された反力制御データは、前記操作子の移動範囲の少なくとも一部の範囲を指定する範囲制御値をさらに示し、前記第2制御過程においては、前記選択過程において選択した力覚制御データに対応する反力制御データが示す範囲制御値によって指定される範囲内に存在する前記操作子に対して前記負荷に応じた反力を与えるように前記第2力覚付与手段を制御することを特徴とする力覚制御方法を提供する。 Also, the present invention includes a first force applying means for applying a force to the operating element has a predetermined load, the second force to provide a reaction force corresponding to the load to movement of said operating member A force sense control method used in an apparatus comprising an imparting means, wherein a plurality of force sense control data indicating a relationship between a physical quantity related to the motion of the manipulator and a force sense control value are stored, and a reaction force control value is obtained. A storing process for storing the reaction force control data corresponding to each of the haptic control data, and a selecting process for selecting one haptic control data among the plurality of haptic control data stored in the storing process And a manipulator behavior detection process for detecting the behavior of the manipulator, a calculation process for calculating a physical quantity related to the motion of the manipulator based on the behavior of the manipulator detected in the manipulator behavior detection process, Selected in the selection process Based on the haptic control data, a haptic control value is calculated from the physical quantity calculated in the calculation process, and based on the haptic control value, the force applied to the operator is controlled by the first haptic applying means. And controlling the magnitude of the load of the second force sense applying means based on the first control step and the reaction force control value indicated by the reaction force control data corresponding to the force control data selected in the selection step. The reaction force control data stored in the storage process further indicates a range control value that specifies at least a part of the movement range of the operating element, and in the second control process Applies a reaction force corresponding to the load to the operation element existing within a range specified by a range control value indicated by a reaction force control data corresponding to the force control data selected in the selection process. Providing a force control method characterized by controlling the second force applying means so that.

た、本発明は、操作子に力を付与する第1力覚付与手段と、所定の負荷を有し、前記操作子の運動に対して前記負荷に応じた反力を与える第2力覚付与手段とを制御するコンピュータに、前記操作子の運動に関する物理量と力覚制御値との関係を示す力覚制御データを複数記憶するとともに、反力制御値を示す反力制御データを前記力覚制御データの各々に対応させて記憶する記憶機能と、前記記憶機能において記憶された複数の力覚制御データのうち、一の力覚制御データを選択する選択機能と、前記操作子の挙動を検出する操作子挙動検出機能と、前記操作子挙動検出機能において検出された操作子の挙動に基づいて、前記操作子の運動に関する物理量を算出する算出機能と、前記選択機能において選択された力覚制御データに基づいて、前記算出機能において算出された物理量から力覚制御値を算出し、当該力覚制御値に基づいて、前記第1力覚付与手段によって前記操作子に付与する力を制御する第1制御機能と、前記選択機能において選択された力覚制御データに対応する反力制御データが示す反力制御値に基づいて、前記第2力覚付与手段が有する負荷の大きさを制御する第2制御機能とを実現させ、前記記憶機能において記憶された反力制御データは、前記操作子の移動範囲の少なくとも一部の範囲を指定する範囲制御値をさらに示し、前記第2制御機能においては、前記選択機能において選択された力覚制御データに対応する反力制御データが示す範囲制御値によって指定される範囲内に存在する前記操作子に対して前記負荷に応じた反力を与えるように前記第2力覚付与手段を制御することを特徴とするプログラムを提供する。 Also, the present invention includes a first force applying means for applying a force to the operating element has a predetermined load, the second force to provide a reaction force corresponding to the load to movement of said operating member A plurality of force sense control data indicating a relationship between a physical quantity related to the motion of the operation element and a force sense control value, and the reaction force control data indicating the reaction force control value is stored in the force sense A memory function that stores data corresponding to each control data, a selection function that selects one haptic control data among a plurality of haptic control data stored in the memory function, and a behavior of the operating element is detected. An operation element behavior detection function, a calculation function for calculating a physical quantity related to the movement of the operation element based on the behavior of the operation element detected by the operation element behavior detection function, and a haptic control selected by the selection function Based on data A first control function that calculates a haptic control value from the physical quantity calculated in the calculation function, and controls a force applied to the operator by the first haptic application unit based on the haptic control value; A second control function for controlling the magnitude of the load of the second force sense applying means based on the reaction force control value indicated by the reaction force control data corresponding to the force sense control data selected in the selection function; The reaction force control data stored in the storage function further indicates a range control value that specifies at least a part of the movement range of the operation element. In the second control function, the selection function The reaction force corresponding to the load is applied to the operation element existing within the range specified by the range control value indicated by the reaction force control data corresponding to the force sense control data selected in It provides a program characterized by controlling a force applying means.

本発明によれば、駆動力の小さい小型のソレノイドを用いても複雑な鍵の力覚を再現することができるとともに、各種の鍵盤楽器の鍵の力覚を再現することもできる力覚制御装置、鍵盤楽器、力覚制御方法およびプログラムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to reproduce a complex key force sense using a small solenoid with a small driving force, and also to reproduce a key force sense of various keyboard instruments. A keyboard instrument, a force sense control method, and a program can be provided.

以下、本発明の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

<実施形態>
本実施形態に係る鍵盤楽器1のハードウエアの構成について説明する。図1は、鍵盤楽器1のハードウエアの構成を示すブロック図である。
<Embodiment>
A hardware configuration of the keyboard instrument 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration of the keyboard instrument 1.

鍵盤楽器1は、例えば、電子ピアノであり、電子システム1a、力覚制御部1b、鍵盤機構100を有する。電子システム1aと鍵盤機構100とは接続され、利用者は鍵盤機構100を操作して、電子システム1aに信号を出力する。このとき、力覚制御部1bは、利用者の操作に対して力覚を付与する。   The keyboard instrument 1 is, for example, an electronic piano, and includes an electronic system 1a, a force sense control unit 1b, and a keyboard mechanism 100. The electronic system 1a and the keyboard mechanism 100 are connected, and the user operates the keyboard mechanism 100 to output a signal to the electronic system 1a. At this time, the force sense control unit 1b gives a force sense to the user's operation.

電子システム1aは、CPU(Central Processing Unit)101、ROM(Read Only Memory)102およびRAM(Random Access Memory)103を有する情報生成システム1c、アクチュエータ4、センサ5、論理回路6aおよびソレノイドドライバ50aを有する電気負荷部1d、記憶部104、操作部105、表示部106、音声出力部107、インターフェイス108を具備し、バス200によって互いに接続されている。電気負荷部1dは、力覚制御部1bの一部であり、電気負荷部1dと機械負荷機構3により利用者の操作に対して力覚を付与する。   The electronic system 1a includes an information generation system 1c having a CPU (Central Processing Unit) 101, a ROM (Read Only Memory) 102, and a RAM (Random Access Memory) 103, an actuator 4, a sensor 5, a logic circuit 6a, and a solenoid driver 50a. An electrical load unit 1d, a storage unit 104, an operation unit 105, a display unit 106, an audio output unit 107, and an interface 108 are provided, and are connected to each other by a bus 200. The electric load unit 1d is a part of the force sense control unit 1b, and gives a force sense to the user's operation by the electric load unit 1d and the mechanical load mechanism 3.

CPU101は、ROM102に記憶されているプログラムを読み出して、RAM103にロードして実行することにより、鍵盤楽器1の各部について、バス200を介して制御する。また、RAM103は、CPU101が記憶された各データの加工などを行う際のワークエリアとして機能する。   The CPU 101 reads out a program stored in the ROM 102, loads it into the RAM 103 and executes it, thereby controlling each part of the keyboard instrument 1 via the bus 200. The RAM 103 functions as a work area when the CPU 101 processes each data stored.

記憶部104は、例えば、ハードディスクなどの大容量記憶手段であって、鍵の運動に関する物理量と力覚制御値との関係を示す力覚制御データを複数記憶するとともに、当該力覚制御データの各々に対応した反力制御値を示す反力制御データを記憶する。また、力覚制御データの各々に対応して楽器の種類を示すデータについても記憶する。力覚制御データおよび反力制御データの詳細については後述する。   The storage unit 104 is, for example, a large-capacity storage unit such as a hard disk, and stores a plurality of haptic control data indicating a relationship between a physical quantity related to key motion and a haptic control value. The reaction force control data indicating the reaction force control value corresponding to is stored. Further, data indicating the type of musical instrument corresponding to each of the haptic control data is also stored. Details of the haptic control data and the reaction force control data will be described later.

操作部105は、例えば、楽器の種類の選択などを行うための操作ボタン、キーボード、マウスなどである。利用者が操作部105を操作するとその操作内容を表すデータがCPU101へ出力される。   The operation unit 105 is, for example, an operation button, a keyboard, a mouse, or the like for selecting the type of musical instrument. When the user operates the operation unit 105, data representing the operation content is output to the CPU 101.

表示部106は、映像を画面に表示する液晶ディスプレイなどの表示デバイスであって、液晶ディスプレイパネル(L.C.D.)106a、ディスプレイドライバ(D.D.)106b、DA変換器(D/A)45を有し(図5参照)、CPU101に制御され、メニュー画面などの各種画面を表示する。   The display unit 106 is a display device such as a liquid crystal display that displays an image on a screen, and includes a liquid crystal display panel (LCD) 106a, a display driver (DD) 106b, a DA converter (D / D). A) It has 45 (refer FIG. 5), and is controlled by CPU101 and displays various screens, such as a menu screen.

音声出力部107は、スピーカなどの放音手段を有し、利用者が押鍵することにより鍵盤機構100から出力される信号に応じて、CPU101による制御に基づいて、楽音を放音する。この楽音は、利用者が操作部105における操作ボタンを操作して、楽器の種類を選択することにより、当該楽器の音色で放音される。これは、鍵の押下に対応して、利用者が操作部105を操作して選択する楽器の種類に基づいた音色の楽音を発生する楽音発生手段により実現される。また、音声出力部107は、CPU101によって自動演奏用の楽音ファイルが再生されることにより、当該楽音ファイルに基づいて楽音を放音する。   The sound output unit 107 has sound emission means such as a speaker, and emits a musical sound based on control by the CPU 101 in accordance with a signal output from the keyboard mechanism 100 when the user presses the key. The musical tone is emitted in the tone color of the musical instrument when the user operates the operation button on the operation unit 105 and selects the type of musical instrument. This is realized by a musical tone generating means for generating musical tones based on the type of musical instrument selected by the user by operating the operation unit 105 in response to pressing of the key. Also, the sound output unit 107 emits a musical sound based on the musical sound file when the musical sound file for automatic performance is reproduced by the CPU 101.

インターフェイス108は、外部装置との接続する接続部、各種データの入出力する入出力部、ネットワークを介してサーバ等とデータの送受信を行う通信部などである。   The interface 108 is a connection unit for connecting to an external device, an input / output unit for inputting / outputting various data, a communication unit for transmitting / receiving data to / from a server or the like via a network, and the like.

次に、鍵盤機構100の構成のうち、1つの鍵に対応する構成について、図2、図3を用いて説明する。鍵盤機構100は、黒鍵2a、白鍵2b(以下の説明においては単に鍵2という)、回転支持部201、筐体202、揺動ストロークガイド203および鍵ストッパ204を有する。これらの間には、空間202a、202b、202cが形成されている。ストロークガイド203は、鍵2に設けられた突起部203aと、筐体202の空間202bの位置に設けられたガイド部203bとを有する。鍵ストッパは、筐体202の空間202aの位置に設けられている。筐体202の空間202cの位置には、アクチュエータ4が設けられている。   Next, a configuration corresponding to one key among the configurations of the keyboard mechanism 100 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. The keyboard mechanism 100 includes a black key 2a, a white key 2b (simply referred to as key 2 in the following description), a rotation support portion 201, a housing 202, a swing stroke guide 203, and a key stopper 204. Between these, spaces 202a, 202b, 202c are formed. The stroke guide 203 has a protrusion 203 a provided on the key 2 and a guide 203 b provided at a position of the space 202 b of the housing 202. The key stopper is provided at the position of the space 202 a of the housing 202. The actuator 4 is provided at a position of the space 202 c of the housing 202.

鍵(操作子)2は、筐体202に設けられた回転支持部201に回転可能に支持され、筐体202に設けられた揺動ストロークガイド203により上下揺動可能に支持されている。鍵2を押下(矢印AR1)すると、筐体202に設けられた鍵ストッパ204に鍵2が接触して押下量の最大量が決められている。鍵2の押下量が最大の状態(図2における2点鎖線)において、後述するハンマ300は、筐体202に設けられたハンマストッパ205に接触(矢印AR2)するようになっている。   The key (operator) 2 is rotatably supported by a rotation support unit 201 provided in the housing 202 and is supported by a swing stroke guide 203 provided in the housing 202 so as to be swingable up and down. When the key 2 is pressed (arrow AR1), the key 2 comes into contact with the key stopper 204 provided in the housing 202, and the maximum amount of pressing is determined. In a state where the amount of pressing of the key 2 is the maximum (two-dot chain line in FIG. 2), the hammer 300 described later comes into contact with the hammer stopper 205 provided on the housing 202 (arrow AR2).

機械負荷機構(第2力覚付与手段)3は、図2、図3に示すように、筐体に設けられ、ハンマストッパ205、ハンマ300、作用部301、反作用部302、支点303、回転体304a、ステッピングモータ304b、調整ねじ306を有する。筐体202の開口部202dは、ハンマ300を筐体202内外に通じて配置するための開口部である。   As shown in FIGS. 2 and 3, the mechanical load mechanism (second force sense imparting means) 3 is provided on the housing, and includes a hammer stopper 205, a hammer 300, an action part 301, a reaction part 302, a fulcrum 303, and a rotating body. 304a, a stepping motor 304b, and an adjusting screw 306 are provided. The opening 202 d of the housing 202 is an opening for arranging the hammer 300 through the inside and outside of the housing 202.

ハンマ300は、筐体202に設けられた支点303に回転可能に支持されている。そして、ハンマ300の作用部301が、鍵2に設けられた調整ねじ306を介して鍵2との当接状態を保持して、押鍵に伴って下方に移動することにより、ハンマ300は支点303を中心に回転し、ハンマ300の反作用部302を上方に移動させる。反作用部302は、所定の質量の部材を負荷として有している。これにより、鍵2の操作時に、反作用部302は作用部301を介して鍵2に機械的な反力を与える。機械負荷機構3は、質量によって負荷を与えるから、鍵2の加速度に対応する反力F=m・a(F:力、m:質量、a:加速度)を反作用部302の重心と支点303の距離の比に反比例した力が鍵2の負荷として与えられ、鍵2に慣性負荷に対応する力覚を付与する。なお、反作用部302が有する部材の質量は、鍵2に対応する音の高低によって変えるようし、低音部では重く、高音部では軽くするようにしてもよい。   The hammer 300 is rotatably supported by a fulcrum 303 provided on the housing 202. Then, the action part 301 of the hammer 300 maintains a contact state with the key 2 via the adjusting screw 306 provided on the key 2 and moves downward along with the key depression, so that the hammer 300 becomes a fulcrum. Rotating about 303, the reaction part 302 of the hammer 300 is moved upward. The reaction part 302 has a member having a predetermined mass as a load. Thereby, when the key 2 is operated, the reaction portion 302 applies a mechanical reaction force to the key 2 via the action portion 301. Since the mechanical load mechanism 3 applies a load by the mass, the reaction force F = m · a (F: force, m: mass, a: acceleration) corresponding to the acceleration of the key 2 is set to the center of gravity of the reaction portion 302 and the fulcrum 303. A force inversely proportional to the distance ratio is given as a load on the key 2, and a force sense corresponding to the inertial load is given to the key 2. Note that the mass of the member included in the reaction portion 302 may be changed according to the pitch of the sound corresponding to the key 2, and may be heavy in the bass portion and light in the treble portion.

機械負荷機構3の回転体304aは、CPU101の制御によってパルスジェネレータ(PG)304cがステッピングモータ304bを駆動して回転体304aを回転させることによって軸305を中心に回転し、その回転位置に応じて、機械負荷機構3が鍵2に対して反力を与える負荷状態と、機械負荷機構3が鍵に対して反力を与えないように無効化した無負荷状態とを切り替えることができる。無負荷状態は、ハンマ300の作用部301が鍵2に対して、分離離間した状態とし、鍵2を最大深さまで押鍵したときのハンマ300の位置になるように、回転体304aによって付勢されることによって実現する(図3参照)。なお、回転体304については、鍵ごとに回転位置を変えられるようにしてもよいし、全ての鍵において同じ回転位置になるようCPU101によって制御されてもよい。すなわち、鍵ごとに回転体304aを設けて負荷状態と無負荷状態を異なるものとしてもよいし、全ての鍵の回転体304aが接続された棒状の回転体304aを設けて全ての鍵で同一の状態になるようにしてもよい。このように、機械負荷機構3は、鍵2の運動に対して慣性負荷に基づく反力を機械的に与える機能を有し、CPU101の制御によって、このような反力を無効化する機能も有する。   The rotating body 304a of the mechanical load mechanism 3 is rotated around the shaft 305 by the pulse generator (PG) 304c driving the stepping motor 304b and rotating the rotating body 304a under the control of the CPU 101, and according to the rotational position. The load state where the mechanical load mechanism 3 applies a reaction force to the key 2 and the no-load state disabled so that the mechanical load mechanism 3 does not apply the reaction force to the key can be switched. In the no-load state, the action part 301 of the hammer 300 is separated and separated from the key 2 and is urged by the rotating body 304a so that the hammer 300 is positioned when the key 2 is pressed to the maximum depth. This is realized (see FIG. 3). In addition, about the rotary body 304, you may make it change a rotation position for every key, and may be controlled by CPU101 so that it may become the same rotation position in all the keys. That is, a rotating body 304a may be provided for each key so that the loaded state and the no-load state are different, or a bar-shaped rotating body 304a to which all the key rotating bodies 304a are connected is provided and the same for all keys. You may make it be in a state. As described above, the mechanical load mechanism 3 has a function of mechanically applying a reaction force based on an inertial load to the movement of the key 2, and also has a function of invalidating such a reaction force under the control of the CPU 101. .

アクチュエータ(第1力覚付与手段)4は、後述するような制御によって鍵2に負荷を与える機能を有する。また、センサ(鍵挙動検出手段)5は、鍵2の押下量を検出する機能を有する。以下、アクチュエータ4とセンサ5の構成について、図4を用いて説明する。   The actuator (first force sense applying means) 4 has a function of applying a load to the key 2 by control as described later. The sensor (key behavior detecting means) 5 has a function of detecting the amount of pressing of the key 2. Hereinafter, the configuration of the actuator 4 and the sensor 5 will be described with reference to FIG.

アクチュエータ4は、ハウジング406内に収納された、ヨーク400内に配置された電磁ソレノイドコイルであるコイル401と、コイル401の軸心内に、双方向に直線移動が可能なように挿入された棒状のプランジャ402とを有する。コイル401は軸心が上下方向になるように配置され、プランジャ402が上下方向に移動すると、プランジャ402の上下端がヨーク400の上面および底面に設けられた孔を通過可能になっている。プランジャ402の上端には、シャフト403がプランジャ402と同軸に延び、シャフト403の上端には鍵2に接触するシャフトヘッド404が接続されている。そして、コイル401に、後述するソレノイドドライバ50aの電流フィードバック回路51から電流が供給されることによって発生する推力により、プランジャ402が上下方向に移動し、シャフトヘッド404が鍵2と接触して、プランジャ402が移動することにより発生する負荷を鍵2に与えるようになっている。これにより、アクチュエータ4は、後述する制御に基づいて鍵2に力を付与して力覚を与える。   The actuator 4 is housed in a housing 406, a coil 401 that is an electromagnetic solenoid coil disposed in a yoke 400, and a rod-like shape that is inserted into the axial center of the coil 401 so as to be capable of linear movement in both directions. And a plunger 402. The coil 401 is arranged so that its axis is in the vertical direction, and when the plunger 402 moves in the vertical direction, the upper and lower ends of the plunger 402 can pass through holes provided in the upper surface and the bottom surface of the yoke 400. A shaft 403 extends coaxially with the plunger 402 at the upper end of the plunger 402, and a shaft head 404 that contacts the key 2 is connected to the upper end of the shaft 403. The plunger 402 moves in the vertical direction by the thrust generated when current is supplied to the coil 401 from a current feedback circuit 51 of a solenoid driver 50a, which will be described later, and the shaft head 404 comes into contact with the key 2 so that the plunger A load generated by the movement of 402 is given to the key 2. Thereby, the actuator 4 gives force to the key 2 by applying force to the key 2 based on control described later.

センサ(操作子挙動検出手段)5は、ハウジング500a、500b内に収納されたアクチュエータ4の下部に設置される位置センサ5aおよび速度センサ5bであって、プランジャ402の下端部に接続された被検出部材501と、発光素子と受光素子を有する光反射型センサである検出部502と、被検出部材501の下端部に接続され、バネ505の軸上に位置する棒状のマグネット504とを有する。被検出部材501には、その側面に反射板503が設けられ、プランジャ402の上下移動に伴って反射板503が上下移動する。反射板503は、例えば、濃淡のパターンなどによって、反射板503の上側は反射率が低く、下側は反射率が高くなるように反射率が制御された板であって、反射板503の上下方向の位置により、検出部502の発光素子から発された光を反射する量が異なるようになっている。そして、この反射光を受光素子は受光し、その受光量から反射率がわかるから、検出部502は、受光素子の受光量に応じて、プランジャ402の上下方向の位置を検出することができ、鍵2の押下量を検出できる。   The sensor (operator behavior detecting means) 5 is a position sensor 5a and a speed sensor 5b installed at the lower part of the actuator 4 housed in the housings 500a and 500b, and is to be detected connected to the lower end of the plunger 402. It includes a member 501, a detection unit 502 that is a light reflection type sensor having a light emitting element and a light receiving element, and a bar-shaped magnet 504 that is connected to the lower end of the detected member 501 and is located on the axis of the spring 505. The detected member 501 is provided with a reflecting plate 503 on its side surface, and the reflecting plate 503 moves up and down as the plunger 402 moves up and down. The reflecting plate 503 is a plate whose reflectance is controlled so that the reflectance is low on the upper side of the reflecting plate 503 and the reflectance is increased on the lower side by, for example, a shading pattern. The amount of light reflected from the light emitting element of the detection unit 502 is different depending on the position in the direction. Then, the light receiving element receives this reflected light, and the reflectance is known from the amount of light received. Therefore, the detection unit 502 can detect the vertical position of the plunger 402 according to the amount of light received by the light receiving element. The pressing amount of the key 2 can be detected.

そして、検出部502は、検出した鍵2の押下量を示す位置信号Spを出力する。また、センサ5の下部に位置するコイル506を用いることにより、マグネット504とコイル506とでムービングマグネット型の速度センサ5bを構成することができ、コイル506は、当該速度センサによって検出した鍵2の速度を示す速度信号Svをさらに出力することができる。   Then, the detection unit 502 outputs a position signal Sp indicating the detected pressing amount of the key 2. Further, by using the coil 506 positioned at the lower part of the sensor 5, the magnet 504 and the coil 506 can constitute a moving magnet type speed sensor 5b, and the coil 506 is the key 2 detected by the speed sensor. A speed signal Sv indicating the speed can be further output.

次に、CPU101が、ROM102に記憶されたプログラムを実行することによって実現する鍵盤機構100の制御機能について説明する。図5は、CPU101が実現する機能を示したソフトウエアの構成を示すブロック図である。   Next, the control function of the keyboard mechanism 100 realized by the CPU 101 executing the program stored in the ROM 102 will be described. FIG. 5 is a block diagram illustrating a software configuration showing functions realized by the CPU 101.

論理回路6aは、マルチプレクサ(MPX)6、10、21、AD変換器(A/D)7、11、22を有する。マルチプレクサ6は、位置センサ5aの検出部502から出力される位置信号Spが入力される。マルチプレクサ6は、複数設けられており、また、各々が12音分(1オクターブ分)の入力端子を持っている。そして、これらの入力端子に同一オクターブ範囲内の各鍵に対応する位置信号Spが各々入力される。すなわち、マルチプレクサ6は、ピアノの音域に沿ってオクターブごとに設けられており、本実施形態においては、標準的なピアノの88鍵に対応して8個設けられている。   The logic circuit 6 a includes multiplexers (MPX) 6, 10, and 21, and AD converters (A / D) 7, 11, and 22. The multiplexer 6 receives the position signal Sp output from the detection unit 502 of the position sensor 5a. A plurality of multiplexers 6 are provided, and each has an input terminal for 12 sounds (for one octave). A position signal Sp corresponding to each key within the same octave range is input to these input terminals. That is, the multiplexer 6 is provided for every octave along the piano range, and in this embodiment, eight multiplexers 6 are provided corresponding to 88 keys of a standard piano.

また、マルチプレクサ6の各入力端子が順次スキャンされ、各鍵の位置情報が順次(例えば、低音側から高音側に向かって)検出されるようになっている。そして、マルチプレクサ6を介して出力される位置信号Spは、AD変換器7によってデジタル信号の位置信号DSpに変換される。   Further, each input terminal of the multiplexer 6 is sequentially scanned, and the position information of each key is detected sequentially (for example, from the low sound side to the high sound side). The position signal Sp output through the multiplexer 6 is converted into a digital position signal DSp by the AD converter 7.

一方、速度センサ5bのコイル506から出力される各鍵についての位置信号Spは、マルチプレクサ10に入力される。マルチプレクサ10は、マルチプレクサ6と同様に、鍵盤の各音域に対応して複数設けられており、各々が12音分(1オクターブ分)の入力端子を持っている。マルチプレクサ10の各入力端子は、マルチプレクサ6の入力端子と同期してスキャンされ、各鍵の速度情報が順次検出されるようになっている。そして、マルチプレクサ10を介して出力される速度信号Svは、AD変換器11によってデジタル信号の速度信号DSvに変換される。   On the other hand, the position signal Sp for each key output from the coil 506 of the speed sensor 5 b is input to the multiplexer 10. Similar to the multiplexer 6, a plurality of multiplexers 10 are provided corresponding to each tone range of the keyboard, and each has an input terminal for 12 tones (one octave). Each input terminal of the multiplexer 10 is scanned in synchronization with the input terminal of the multiplexer 6, and the speed information of each key is sequentially detected. The speed signal Sv output through the multiplexer 10 is converted into a digital speed signal DSv by the AD converter 11.

また、速度センサ5bのコイル506から出力される各鍵についての速度信号Svは、鍵ごとに設けられた微分器(DF)20によって加速度を示す加速度信号Saに変換され、マルチプレクサ21に入力される。マルチプレクサ21は、マルチプレクサ6、10と同様に、鍵盤の各音域に対応して複数設けられており、各々が12音分(1オクターブ分)の入力端子を持っている。マルチプレクサ21の各入力端子は、マルチプレクサ6、10の入力端子と同期してスキャンされ、ピアノの各鍵の加速度情報が順次検出されるようになっている。そして、マルチプレクサ21を介して出力される加速度信号Saは、AD変換器22によってデジタル信号の加速度信号DSaに変換される。   The speed signal Sv for each key output from the coil 506 of the speed sensor 5 b is converted into an acceleration signal Sa indicating acceleration by a differentiator (DF) 20 provided for each key and input to the multiplexer 21. . A plurality of multiplexers 21 are provided corresponding to each tone range of the keyboard, similarly to the multiplexers 6 and 10, and each has an input terminal for 12 tones (one octave). Each input terminal of the multiplexer 21 is scanned in synchronization with the input terminals of the multiplexers 6 and 10 so that the acceleration information of each key of the piano is sequentially detected. The acceleration signal Sa output through the multiplexer 21 is converted into a digital acceleration signal DSa by the AD converter 22.

以上のように、各鍵の位置、速度、加速度を各々示す位置信号Sp、速度信号Sv、加速度信号Saが同期して出力され、かつ、これらが、AD変換器7、11、22によってデジタル信号に変換されるようになっている。   As described above, the position signal Sp, the speed signal Sv, and the acceleration signal Sa each indicating the position, speed, and acceleration of each key are output in synchronization with each other, and these are converted into digital signals by the AD converters 7, 11, and 22. It has been converted to.

そして、デジタル信号は、CPU101に定期的に取り込まれ、CPU101は、位置信号DSpを使用して、力覚付与テーブル32、33、PWM指示値発生回路40にアクセスするとともに、ヒステリシス切換回路25を介して力覚付与テーブル30または31にアクセスする。同様にして、CPU101は、速度信号DSvを使用して、ヒステリシス切換回路25および力覚付与テーブル32にアクセスし、加速度信号DSaを使用して、力覚付与テーブル33にアクセスする。力覚付与テーブル30〜33は、アクチェータ4が発生すべき反力、すなわち、力覚の特性(鍵の運動に関する物理量と力覚制御値との関係)を記憶しているテーブルであって、力覚付与テーブル30〜33の内容を示すデータを力覚制御データといい、力覚制御データは記憶部104に複数記憶されている。   Then, the digital signal is periodically taken into the CPU 101, and the CPU 101 uses the position signal DSp to access the haptic application tables 32 and 33 and the PWM instruction value generation circuit 40 and also through the hysteresis switching circuit 25. To access the force sense imparting table 30 or 31. Similarly, the CPU 101 accesses the hysteresis switching circuit 25 and the force sense application table 32 using the speed signal DSv, and accesses the force sense application table 33 using the acceleration signal DSa. The haptic imparting tables 30 to 33 are tables that store reaction forces to be generated by the actuator 4, that is, haptic characteristics (relationship between physical quantities related to key motion and haptic control values). Data indicating the contents of the sense of giving tables 30 to 33 is referred to as force sense control data, and a plurality of force sense control data is stored in the storage unit 104.

また、力覚制御データは、力覚付与テーブル30〜33の内容を示すデータであって、鍵の力覚を再現するためのデータであるが、単純な運動方程式では不十分であり、鍵の位置、鍵の速度、鍵の加速度等の種々のパラメータを使用し、これらに適合する反力を求めることが必要である。このような反力については、例えばアコースティックピアノについては、上述した特許文献1(特開平10−177378号公報)において詳細に説明されているから、本明細書では省略する。   The force sense control data is data indicating the contents of the force sense imparting tables 30 to 33, and is data for reproducing the force sense of the key. It is necessary to use various parameters such as position, key speed, and key acceleration, and to find a reaction force that matches these parameters. Such reaction force, for example, for an acoustic piano is described in detail in the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-177378), and is therefore omitted in this specification.

このような力覚制御データは、上述したように記憶部104に複数記憶され、各々の力覚制御データは、楽器の種類を示すデータと対応付けられている。そして、操作部105には、楽器の種類が示された操作ボタンが設けられ、利用者がいずれかの操作ボタンを押すと、CPU101は、当該操作ボタンに対応する楽器の種類に対応した力覚制御データを記憶部104から読み出して、力覚付与テーブル30〜33として割り当てる。   A plurality of such haptic control data is stored in the storage unit 104 as described above, and each haptic control data is associated with data indicating the type of musical instrument. The operation unit 105 is provided with an operation button indicating the type of musical instrument. When the user presses one of the operation buttons, the CPU 101 senses a force corresponding to the type of musical instrument corresponding to the operation button. The control data is read from the storage unit 104 and assigned as force sense imparting tables 30 to 33.

このとき、CPU101は、記憶部104に記憶された反力制御データのうち、上記力覚制御データに対応する反力制御データを読み出して、当該反力制御データに基づいて制御信号CTL1をパルスジェネレータ304cに出力してステッピングモータ304bを用いて、機械負荷機構3の回転体304aを回転させて、負荷状態または無負荷状態に切り替える。すなわち、本実施形態においては、反力制御データは、負荷状態または無負荷状態のいずれかを示すデータとなっている。ここで、グランドピアノなど慣性負荷が大きい楽器に対応する反力制御データは、負荷状態を示し、オルガンなど慣性負荷が小さい楽器に対応する反力制御データは、無負荷状態を示している。   At this time, the CPU 101 reads out the reaction force control data corresponding to the force sense control data from the reaction force control data stored in the storage unit 104, and generates a control signal CTL1 as a pulse generator based on the reaction force control data. The rotating body 304a of the mechanical load mechanism 3 is rotated using the stepping motor 304b and output to 304c to switch between the loaded state and the unloaded state. That is, in the present embodiment, the reaction force control data is data indicating either a loaded state or an unloaded state. Here, reaction force control data corresponding to a musical instrument having a large inertial load such as a grand piano indicates a load state, and reaction force control data corresponding to a musical instrument such as an organ having a small inertial load indicates a no-load state.

ここで、鍵の加速度に対応する力覚付与テーブル33については、後述するように鍵の加速度に応じた反力を示し、これは慣性負荷に対応する。この慣性負荷については、機械負荷機構3における負荷と同じであるから、機械負荷機構3が負荷状態にあれば、機械負荷機構3によって鍵に与えられる慣性負荷の分だけ、アクチュエータ4において与える反力を低減することができる。すなわち、負荷状態を示す反力制御データに対応する力覚制御データは、鍵の加速度に対応する力覚付与テーブル33については、機械負荷機構3における負荷の大きさを低減した状態における力覚の特性を示すようになっている。   Here, the force giving table 33 corresponding to the acceleration of the key indicates a reaction force corresponding to the acceleration of the key as described later, and this corresponds to the inertial load. Since this inertial load is the same as the load in the mechanical load mechanism 3, if the mechanical load mechanism 3 is in a loaded state, the reaction force applied in the actuator 4 by the amount of the inertial load applied to the key by the mechanical load mechanism 3. Can be reduced. In other words, the haptic control data corresponding to the reaction force control data indicating the load state is the force sensation table 33 corresponding to the acceleration of the key. It shows the characteristics.

このような構成とすると、鍵の加速度に対応する慣性負荷が大きい楽器、例えばアコースティックピアノにおいては、機械負荷機構3を負荷状態として、アクチュエータ4においては、鍵の加速度に対応する制御を行わなくするか、慣性負荷の微妙な変化を制御するようにできる。一方、鍵の加速度に対応する慣性負荷が小さい楽器、例えばオルガンにおいては、機械負荷機構3を無負荷状態として、アクチュエータ4において、慣性負荷を与えることができる。これにより、比較的大きな力となり得る慣性負荷を鍵2の力覚を再現するために、アクチュエータ4のみで全ての力を付与しなくても済むので、アクチュエータ4を小型化することができる。   With such a configuration, in a musical instrument having a large inertia load corresponding to the acceleration of the key, for example, an acoustic piano, the mechanical load mechanism 3 is in a loaded state, and the actuator 4 does not perform control corresponding to the acceleration of the key. Or you can control subtle changes in inertial load. On the other hand, in an instrument having a small inertia load corresponding to the acceleration of the key, for example, an organ, the inertia load can be applied to the actuator 4 with the mechanical load mechanism 3 being in a no-load state. Thereby, in order to reproduce the force sense of the key 2 with an inertial load that can be a relatively large force, it is not necessary to apply all the force only by the actuator 4, and thus the actuator 4 can be downsized.

図5の説明に戻る。力覚付与テーブル30〜33は、各種パラメータに応じた反力に対応する値(Y1、Y2、Y3)を出力し、各力覚付与テーブル30〜33から出力された値は加算器35、36によって合成され、これにより、力覚制御データに基づいた反力に対応する値となる。すなわち、鍵の運動に関する物理量に対応した反力を示す値(以下、力覚制御値Sumという)を算出することができる。   Returning to the description of FIG. The haptic provision tables 30 to 33 output values (Y1, Y2, and Y3) corresponding to reaction forces according to various parameters, and the values output from the haptic provision tables 30 to 33 are adders 35 and 36, respectively. Thus, a value corresponding to the reaction force based on the haptic control data is obtained. That is, it is possible to calculate a value indicating the reaction force corresponding to the physical quantity related to the key movement (hereinafter, referred to as a haptic control value Sum).

ここで、力覚付与テーブル30、31は、鍵の位置と速度から得られる反力に対応する値を発生する。この場合、力覚付与テーブル30は、押鍵行程における反力に対応する値を発生し、力覚付与テーブル31は離鍵行程における反力に対応する値を発生する。より詳細に言えば、力覚付与テーブル30、31においては、位置信号DSpと速度信号DSvとをパラメータとした値(出力データY1)が決定される。すなわち、力覚付与テーブル30、31は、図6に示すようにX軸が位置信号DSpの値、Y軸が出力値となっている関係PL1〜PLんを示すテーブル30−1〜30−nをZ軸方向に複数配列して構成されている。そして、Z軸に速度信号DSvの値をとり、この速度信号DSvによっていずれかのテーブル30−1〜30−nが選択され、この選択されたテーブルを用いて位置信号DSpに対応する出力値が決定される。これは、鍵2の位置に対応した弾性負荷であって、鍵盤楽器の鍵、アクションなどの速度によって変化する弾性負荷を表現している。ここで、速度信号DSvの値が各テーブルの間にある場合は、その両側にある2つのテーブルが選択され、各テーブルから出力される出力値に対して補間処理を行うことによって出力データY1が決定される。また、力覚付与テーブル31も上記と同様の構成となっている。   Here, the force sense imparting tables 30 and 31 generate values corresponding to the reaction force obtained from the key position and speed. In this case, the force sense imparting table 30 generates a value corresponding to the reaction force in the key pressing stroke, and the force sense imparting table 31 generates a value corresponding to the reaction force in the key releasing stroke. More specifically, values (output data Y1) using the position signal DSp and the velocity signal DSv as parameters are determined in the force sense imparting tables 30 and 31. That is, as shown in FIG. 6, the force sense imparting tables 30 and 31 are tables 30-1 to 30-n indicating the relations PL1 to PL where the X axis is the value of the position signal DSp and the Y axis is the output value. Are arranged in the Z-axis direction. Then, the value of the speed signal DSv is taken on the Z axis, and any one of the tables 30-1 to 30-n is selected by the speed signal DSv, and an output value corresponding to the position signal DSp is obtained using the selected table. It is determined. This is an elastic load corresponding to the position of the key 2, and expresses an elastic load that changes depending on the speed of the keys and actions of the keyboard instrument. Here, when the value of the speed signal DSv is between the respective tables, two tables on both sides thereof are selected, and the output data Y1 is obtained by performing interpolation processing on the output values output from the respective tables. It is determined. Further, the force sense application table 31 has the same configuration as described above.

そして、力覚付与テーブル30、31は、ヒステリシス切換回路25の出力信号によって、そのいずれか一方が選択されるようになっている。ヒステリシス切換回路25は、速度信号DSvの符号を判断し、正である場合に力覚付与テーブル30を、負である場合に力覚付与テーブル31を各々選択する。このヒステリシス切換回路25においては、鍵2が押されて押鍵過程にあるときは速度が正になり、逆に鍵2が離されて離鍵過程にあるときは速度が負になることを検出原理としている。なお、ヒステリシス切換回路25は、速度の正負の変化に対してある程度の不感帯(時間的不感帯)を設け、切り替えの頻度を減らすことによって、切り替えに伴う不連続な力覚変化の発生を低減するようにしてもよい。   One of the force sense imparting tables 30 and 31 is selected according to the output signal of the hysteresis switching circuit 25. The hysteresis switching circuit 25 determines the sign of the speed signal DSv, and selects the force sense imparting table 30 when it is positive and the force sense imparting table 31 when it is negative. This hysteresis switching circuit 25 detects that the speed is positive when the key 2 is pressed and in the key pressing process, and conversely that the speed becomes negative when the key 2 is released and in the key releasing process. It is the principle. The hysteresis switching circuit 25 provides a certain degree of dead zone (temporal dead zone) for positive and negative changes in speed, and reduces the frequency of switching to reduce the occurrence of discontinuous force changes accompanying switching. It may be.

次に、力覚付与テーブル32、33は、図6に示す力覚付与テーブル30と同様の構成になっているが、力覚付与テーブル32のX軸には速度信号DSvの値がとられ、Z軸には位置信号である位置信号DSpの値がとられる。また、力覚付与テーブル33のX軸には加速度信号DSaの値がとられ、Z軸には位置信号DSpの値が取られる。すなわち、力覚付与テーブル32は、鍵の速度と位置に応じた反力に対応する値を出力する。これは、鍵2の速度に対応した粘性負荷であって、鍵盤楽器の鍵、アクションなどの特に、位置によって大きく変化する粘性負荷を表現している。力覚付与テーブル33は、鍵の加速度と位置に応じた反力に対応する値を出力する。これは、鍵2の加速度に対応する慣性負荷であって、鍵盤楽器の鍵、アクションなどの特に、位置によって大きく変化する慣性負荷を表現している。   Next, the haptic application tables 32 and 33 have the same configuration as the haptic application table 30 shown in FIG. 6, but the value of the velocity signal DSv is taken on the X axis of the haptic application table 32. A value of a position signal DSp which is a position signal is taken on the Z axis. Further, the value of the acceleration signal DSa is taken on the X axis of the force sense application table 33, and the value of the position signal DSp is taken on the Z axis. That is, the force sense provision table 32 outputs a value corresponding to the reaction force according to the speed and position of the key. This is a viscous load corresponding to the speed of the key 2, and expresses a viscous load that varies greatly depending on the position, such as keys and actions of a keyboard instrument. The force sense imparting table 33 outputs a value corresponding to the reaction force according to the acceleration and position of the key. This is an inertial load corresponding to the acceleration of the key 2, and expresses an inertial load that varies greatly depending on the position, such as keys and actions of a keyboard instrument.

次に、PWM指示値発生回路40は、力覚付与テーブル30〜33に基づいて算出された力覚制御値Sumと位置信号DSpとに基づいて、アクチェータ4を駆動するためのパルス幅変調の指示値(以下、PWM指示値CTL2という)を発生する回路である。具体的には、力覚制御値SumをX軸、PWM指示値をY軸にとったテーブルをZ軸方向に複数設けて構成されている。そして、Z軸には位置信号DSpの値を取り、この位置信号DSpによっていずれかのテーブルが選択され、この選択されたテーブルを用いて力覚制御値Sumに対応するPWM指示値CTL2が決定される。ここで、位置信号DSpの値が各テーブルの間にある場合は、その両側にある2つのテーブルが選択され、各テーブルから出力される出力値に対して補間処理を行うことによってPWM指示値が決定される。PWM指示値発生回路40の目的は、ストローク位置により推力に差が生じるという、ソレノイド特有の非線形な推力発生特性を、このテーブルによって補正しようとするものである。PWM指示値発生回路40内のテーブルにより、任意の推力特性が得られ、ソレノイドの設計が容易になるばかりでなく、効率の最適化、コストの低減など多くの利点が得られる。   Next, the PWM instruction value generation circuit 40 instructs the pulse width modulation to drive the actuator 4 based on the force sense control value Sum calculated based on the force sense imparting tables 30 to 33 and the position signal DSp. This is a circuit for generating a value (hereinafter referred to as PWM instruction value CTL2). Specifically, a plurality of tables are provided in the Z-axis direction with the force sense control value Sum as the X-axis and the PWM instruction value as the Y-axis. The Z-axis takes the value of the position signal DSp, and one of the tables is selected by the position signal DSp, and the PWM instruction value CTL2 corresponding to the haptic control value Sum is determined using the selected table. The Here, when the value of the position signal DSp is between each table, two tables on both sides thereof are selected, and the PWM instruction value is obtained by performing interpolation processing on the output value output from each table. It is determined. The purpose of the PWM instruction value generation circuit 40 is to correct the non-linear thrust generation characteristic unique to the solenoid, in which a difference occurs in the thrust depending on the stroke position, using this table. Arbitrary thrust characteristics can be obtained by the table in the PWM instruction value generation circuit 40, and not only the design of the solenoid becomes easy, but also many advantages such as optimization of efficiency and reduction of cost can be obtained.

PWM指示値発生回路40から出力されるPWM指示値は、ソレノイドドライバ50aのPWMドライバ50bに供給され、PWM波形に変換される。PWMドライバ50bから出力されるPWM波形は、電流フィードバック回路51を介して駆動信号DR1としてアクチェータ4のコイル401に供給される。電流フィードバック回路51は、アクチェータ4に供給される駆動電流がPWM指示値CTL2に一致するようにフィードバック制御を行う。この電流フィードバック制御により、アクチェータの温度上昇に伴う推力変化が補正され、常に、目標とする反力を再現することができる。   The PWM instruction value output from the PWM instruction value generation circuit 40 is supplied to the PWM driver 50b of the solenoid driver 50a and converted into a PWM waveform. The PWM waveform output from the PWM driver 50b is supplied to the coil 401 of the actuator 4 as the drive signal DR1 through the current feedback circuit 51. The current feedback circuit 51 performs feedback control so that the drive current supplied to the actuator 4 matches the PWM instruction value CTL2. By this current feedback control, the thrust change accompanying the temperature rise of the actuator is corrected, and the target reaction force can always be reproduced.

一方、力覚制御値Sumは、表示部106に供給され、ディスプレイドライバ106bによって処理された信号が、DA変換器45によってアナログ信号に変換され、液晶ディスプレイパネル106aに供給される。これにより、表示部106の液晶ディスプレイパネル106aには、時事刻々変化する力覚制御値Sumの波形、すなわち、鍵に与える負荷に係る波形が写し出される。   On the other hand, the force sense control value Sum is supplied to the display unit 106, and the signal processed by the display driver 106b is converted into an analog signal by the DA converter 45 and supplied to the liquid crystal display panel 106a. As a result, the waveform of the haptic control value Sum that changes from time to time, that is, the waveform related to the load applied to the key is displayed on the liquid crystal display panel 106a of the display unit 106.

次に、本実施形態に係る鍵盤楽器1の動作について説明する。   Next, the operation of the keyboard instrument 1 according to the present embodiment will be described.

まず、利用者は、操作部105の操作ボタンを操作して、鍵盤を操作して鳴らしたい音の楽器の種類を選択する。CPU101は、このようにして選択された楽器の種類に対応する力覚制御データおよび反力制御データを記憶部104から読み出す。そして、CPU101は、力覚制御データを各力覚付与テーブル30〜33に割り当てる。また、CPU101は、反力制御データに基づいて、機械負荷機構3の回転体304aを回転させて、機械負荷機構3を負荷状態または無負荷状態に切り替える。   First, the user operates the operation button of the operation unit 105 and operates the keyboard to select the type of musical instrument to be played. The CPU 101 reads force sense control data and reaction force control data corresponding to the instrument type selected in this way from the storage unit 104. Then, the CPU 101 assigns the haptic control data to the haptic provision tables 30 to 33. Further, the CPU 101 rotates the rotating body 304a of the mechanical load mechanism 3 based on the reaction force control data, and switches the mechanical load mechanism 3 to a loaded state or a no-load state.

利用者が選択した楽器の種類が、グランドピアノであった場合には、グランドピアノに対応した力覚制御データが選択され、グランドピアノの鍵についての力覚の特性を示した力覚付与テーブル30〜33が割り当てられる。そして、グランドピアノに対応した反力制御データに基づいて、回転体304aが回転することにより、機械負荷機構3は負荷状態になる。一方、利用者が選択した楽器の種類が、オルガンであった場合には、オルガンに対応した力覚制御データが選択され、オルガンの鍵についての力覚の特性を示した力覚付与テーブル30〜33が割り当てられる。そして、オルガンに対応した反力制御データに基づいて、回転体304aが回転することにより、機械負荷機構3は無負荷状態になる。   If the type of musical instrument selected by the user is a grand piano, the haptic control data corresponding to the grand piano is selected, and the haptic imparting table 30 showing the haptic characteristics of the keys of the grand piano is selected. ~ 33 are assigned. And based on the reaction force control data corresponding to a grand piano, when the rotary body 304a rotates, the mechanical load mechanism 3 will be in a load state. On the other hand, when the type of musical instrument selected by the user is an organ, haptic control data corresponding to the organ is selected, and the haptic imparting tables 30 to 30 showing the haptic characteristics of the organ keys are displayed. 33 is assigned. Then, the rotating body 304a rotates based on the reaction force control data corresponding to the organ, so that the mechanical load mechanism 3 enters a no-load state.

利用者が鍵2を操作すると、位置センサ5a、速度センサ5bから当該操作による鍵2の運動に関する物理量である鍵2の押鍵量を示す位置信号Sp、速度信号Svが出力される。この速度信号Svは、微分器20によって、加速度信号Saに変換される。そして、これらの信号に応じた反力を示す値が各力覚付与テーブル30〜33から出力され、これらが合成されて力覚制御値Sumとなる。   When the user operates the key 2, a position signal Sp and a speed signal Sv indicating the key pressing amount of the key 2, which is a physical quantity related to the movement of the key 2 by the operation, are output from the position sensor 5a and the speed sensor 5b. This speed signal Sv is converted into an acceleration signal Sa by the differentiator 20. And the value which shows the reaction force according to these signals is output from each force sense provision tables 30-33, these are synthesize | combined and it becomes the force sense control value Sum.

そして、力覚制御値Sumと位置信号DSpに応じたPWM指示値CTL2がPWM指示値発生回路40から出力され、これに応じた駆動電流DR1が電流フィードバック回路51を介して出力される。この結果、アクチェータ4が駆動され、利用者の指に対して反力を与える。このときに、機械負荷機構3が負荷状態になっている場合には、機械負荷機構3によっても利用者の指に対して反力を与えることになり、機械負荷機構3およびアクチュエータ4によって鍵の力覚を再現する。   Then, the PWM instruction value CTL2 corresponding to the force sense control value Sum and the position signal DSp is output from the PWM instruction value generating circuit 40, and the drive current DR1 corresponding to this is output via the current feedback circuit 51. As a result, the actuator 4 is driven, and a reaction force is applied to the user's finger. At this time, when the mechanical load mechanism 3 is in a loaded state, the mechanical load mechanism 3 also applies a reaction force to the user's finger, and the mechanical load mechanism 3 and the actuator 4 lock the key. Reproduce the sense of force.

このように、鍵盤楽器1は、各力覚付与テーブル30〜33を用いて2つのパラメータを用いて反力を決めているため、単純に一変数だけに基づいて反力を決める場合に比べて複雑な反力特性にも対応でき、利用者が選択した楽器の種類の鍵の力覚に極めて近いものとなる。しかも、力覚付与テーブル30〜33は、各々異なるパラメータの組を用いているため、反力が発生する要因ごとに個別に反力を再現することができ、これらを総合的に用いることにより、極めて高い忠実度をもって力覚の再現を行うことができる。そして、大きな負荷がかかる鍵盤楽器における力覚を再現する場合には、機械負荷機構3を併用することにより、アクチュエータ4の負荷を低減することができ、アクチュエータ4の小型化、低消費電力化することができる。また、鍵2と分離した機械負荷機構3を設けることで、通常のピアノアクションなどで感じられる「アクション連結部のあそび感」、「ハンマの自由な振動感」、「ハンマの衝突感、衝突音」、「アクション系のたわみ感」などを利用者は指から感ずることができ、いわゆる弾きごたえ感を得ることができるという大きな効果を得られる。   In this way, the keyboard instrument 1 determines the reaction force using the two parameters using the force sense imparting tables 30 to 33, so that the keyboard instrument 1 simply determines the reaction force based on only one variable. It can cope with complicated reaction force characteristics and is very close to the force sense of the key of the instrument type selected by the user. In addition, since the force sense imparting tables 30 to 33 each use a different set of parameters, the reaction force can be individually reproduced for each factor causing the reaction force, and by using these comprehensively, The force sense can be reproduced with extremely high fidelity. When reproducing a force sense in a keyboard instrument that requires a large load, the load on the actuator 4 can be reduced by using the mechanical load mechanism 3 in combination, and the actuator 4 can be reduced in size and power consumption. be able to. In addition, by providing a mechanical load mechanism 3 separated from the key 2, it is possible to feel "play feeling of action connecting part", "free feeling of hammer vibration", "hammer collision feeling, collision sound" which can be felt in normal piano action. The user can feel “feeling of action-type deflection” with his / her finger, so that a great effect of being able to obtain a so-called playing feeling can be obtained.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can be implemented in various aspects as follows.

<変形例1>
上述した実施形態においては、機械負荷機構3は、負荷状態、無負荷状態のいずれかの状態にCPU101によって制御されていたが、負荷状態のときの負荷の大きさを制御し、鍵2に与える反力の大きさを変更できるようにしてもよい。この場合には、鍵盤楽器1Aにおける機械負荷機構3Aの反作用部302Aを図7に示すような構成とすればよい。反作用部302Aは、フレーム310a、移動体310b、リードスクリュー311、モータ312、ガイド部材313を有する。
<Modification 1>
In the above-described embodiment, the mechanical load mechanism 3 is controlled by the CPU 101 in either a load state or a no-load state. However, the mechanical load mechanism 3 controls the magnitude of the load in the load state and gives it to the key 2. You may enable it to change the magnitude | size of reaction force. In this case, the reaction portion 302A of the mechanical load mechanism 3A in the keyboard instrument 1A may be configured as shown in FIG. The reaction portion 302A includes a frame 310a, a moving body 310b, a lead screw 311, a motor 312, and a guide member 313.

モータ312のシャフトに取り付けられているリードスクリュー311は、移動体310bを移動させるための軸状の部材であり、その周面には、ねじ山が設けられている。ガイド部材313は、軸状の部材であり、移動体310bを案内するための部材である。移動体310bは、金属製の円柱状の部材であり、一方の端面から他方の端面に向かって、リードスクリュー311が貫通する孔と、ガイド部材313が貫通する孔とが設けられている。リードスクリュー311が貫通する孔には、リードスクリュー311に設けられているねじ山に係わり合うねじ山が設けられており、リードスクリュー311とガイド部材313とが貫通した状態においてリードスクリュー311がモータ312によって回転させられると、移動体310bはガイド部材313に沿って図の左右方向に移動する。   The lead screw 311 attached to the shaft of the motor 312 is a shaft-like member for moving the moving body 310b, and a screw thread is provided on the peripheral surface thereof. The guide member 313 is a shaft-like member and is a member for guiding the moving body 310b. The moving body 310b is a metal columnar member, and is provided with a hole through which the lead screw 311 penetrates and a hole through which the guide member 313 penetrates from one end face to the other end face. In the hole through which the lead screw 311 passes, a thread that engages with the thread provided on the lead screw 311 is provided. When the lead screw 311 and the guide member 313 are penetrated, the lead screw 311 is moved to the motor 312. The movable body 310b moves in the left-right direction in the drawing along the guide member 313.

記憶部104に記憶された反力制御データは、機械負荷機構3Aにおける負荷の程度を示す反力制御値を示している。反力制御値が0の場合には実施形態において述べたように回転体304aを回転させて無負荷状態とする一方、0より大きく1以下であれば負荷状態となる。ここで、反力制御値が1である場合には、最大負荷となる。   The reaction force control data stored in the storage unit 104 indicates a reaction force control value indicating the degree of load in the mechanical load mechanism 3A. When the reaction force control value is 0, as described in the embodiment, the rotating body 304a is rotated to be in a no-load state, while when it is larger than 0 and 1 or less, it is in a loaded state. Here, when the reaction force control value is 1, the maximum load is obtained.

そして、CPU101が記憶部104から反力制御データを読み出して、当該反力制御データの反力制御値に基づいて、回転体304aを制御するとともに、反作用部302Aのモータ312を電子システム1Aaから出力される駆動信号DR2により制御して、移動体310bを移動させる。このとき、移動体310bを実線で示すように、支点303から遠ざける方向(図の左方向)に移動させた場合には、慣性負荷が大きくなり、破線で示すように、支点303に近づける方向(図の右方向)に移動させた場合には、慣性負荷が小さくなる。このようにして、CPU101は、反力制御データに基づいて機械負荷機構3Aにおける負荷の大きさを制御し、鍵2に与える反力を変化させることもできる。   The CPU 101 reads the reaction force control data from the storage unit 104, controls the rotating body 304a based on the reaction force control value of the reaction force control data, and outputs the motor 312 of the reaction unit 302A from the electronic system 1Aa. The moving body 310b is moved under the control of the drive signal DR2. At this time, when the moving body 310b is moved in the direction away from the fulcrum 303 (left direction in the figure) as indicated by the solid line, the inertial load increases, and the direction toward the fulcrum 303 as indicated by the broken line ( When it is moved in the right direction in the figure, the inertial load is reduced. In this way, the CPU 101 can also control the magnitude of the load in the mechanical load mechanism 3A based on the reaction force control data and change the reaction force applied to the key 2.

さらに、CPU101の制御に応じて、支点303の位置を図の左右方向に変化させ、作用部301が鍵2と接触する位置について、回転支持部201からの距離を変えることができる機構を設ければ、鍵2の押下量が同じ量であっても作用部301の移動量を異ならせることができるから、利用者が鍵2を同じように押下しても作用部301が移動する加速度が変わることになり、反力を変えることもできる。   Further, according to the control of the CPU 101, a mechanism is provided that can change the position of the fulcrum 303 in the left-right direction in the figure and change the distance from the rotation support part 201 at the position where the action part 301 contacts the key 2. For example, even if the pressing amount of the key 2 is the same amount, the moving amount of the action part 301 can be varied, so that the acceleration at which the action part 301 moves changes even if the user presses the key 2 in the same way. In other words, the reaction force can be changed.

これにより、様々な負荷の程度を機械負荷機構3Aで実現することができるから、どのような慣性負荷を有する鍵盤楽器であっても、その慣性負荷の大部分を機械負荷機構3Aに負担させることにより、アクチュエータ4は慣性負荷の微妙な変化だけを制御するように力覚制御データを作成しておけばよく、アクチュエータ4の負荷をより少なくすることができる。なお、負荷の程度については、全鍵で同じとしてもよいし、鍵ごとに異なるようにしてもよい。   As a result, various load levels can be realized by the mechanical load mechanism 3A. Therefore, even if the keyboard instrument has any inertial load, the mechanical load mechanism 3A is responsible for most of the inertial load. Thus, the actuator 4 only needs to create force sense control data so as to control only subtle changes in the inertial load, and the load on the actuator 4 can be reduced. The degree of load may be the same for all keys or may be different for each key.

<変形例2>
上述した実施形態においては、機械負荷機構3は、ハンマ300を用いた鍵2の加速度に対応した反力である慣性負荷を機械的に与える機構であったが、慣性負荷でなく鍵2に対して弾性負荷を与える機構としてもよい。弾性負荷の一例として、機械負荷機構3Bは、図8に示すようにバネ320を用いた構成としてもよい。バネ320は、鍵2と支持板321に接続されている。支持板321は、バネ320とは反対側の面から回転体304によって支持され、回転体304の回転位置によって、支持板321が図の上下方向に移動し、鍵2が押下されていないときのバネ320の長さ(以下、初期長さという)を変化させることができる。
<Modification 2>
In the embodiment described above, the mechanical load mechanism 3 is a mechanism that mechanically applies an inertial load that is a reaction force corresponding to the acceleration of the key 2 using the hammer 300, but it is not an inertial load but a key 2. Thus, a mechanism for applying an elastic load may be used. As an example of the elastic load, the mechanical load mechanism 3B may have a configuration using a spring 320 as shown in FIG. The spring 320 is connected to the key 2 and the support plate 321. The support plate 321 is supported by the rotator 304 from the surface opposite to the spring 320, and the support plate 321 moves in the vertical direction in the figure depending on the rotational position of the rotator 304, and the key 2 is not depressed. The length of the spring 320 (hereinafter referred to as the initial length) can be changed.

このような機械負荷機構3Bを用いて鍵2の運動に対する反力を与える場合には、バネ320の伸縮に応じた力が反力として鍵2に与えられる。すなわち、機械負荷機構3Bは、F=k・x(k:バネ定数、x:バネの伸縮量)の反力を鍵2に与えるから、鍵2の位置(押下量)に対応する反力である弾性負荷を鍵2に与えることになる。   When a reaction force against the movement of the key 2 is applied using such a mechanical load mechanism 3B, a force corresponding to the expansion and contraction of the spring 320 is applied to the key 2 as a reaction force. That is, since the mechanical load mechanism 3B applies a reaction force of F = k · x (k: spring constant, x: spring expansion / contraction amount) to the key 2, the reaction force corresponding to the position of the key 2 (pressing amount) A certain elastic load is applied to the key 2.

また、CPU101の制御に基づいて回転体304aを回転させることにより、初期長さが変化するとバネ320の負荷の大きさを制御することができ、鍵2に与える反力の大きさが変化させることができる。具体的には、回転体304によって支持板321が図の上方に付勢されているときには、バネ320が縮む状態であり反力が大きくなる一方、支持板321が図の下方に位置するときには、バネ320が伸びる方向になるため反力が小さくなる。すなわち、鍵2が押下されていないときにおける反力の大きさを変化させることができるから、鍵2に与える反力の初期荷重を調整する制御を行うことができる。   Further, by rotating the rotating body 304a based on the control of the CPU 101, when the initial length changes, the magnitude of the load of the spring 320 can be controlled, and the magnitude of the reaction force applied to the key 2 can be changed. Can do. Specifically, when the support plate 321 is urged upward in the figure by the rotating body 304, the spring 320 is in a contracted state and the reaction force increases, while when the support plate 321 is located in the lower part of the figure, Since the spring 320 extends, the reaction force is reduced. That is, since the magnitude of the reaction force when the key 2 is not pressed can be changed, control for adjusting the initial load of the reaction force applied to the key 2 can be performed.

さらに、CPU101の制御に応じて、バネ320と鍵2が接触する位置を図の左右方向に変化させ、回転支持部201からの距離を変えることができる機構を設ければ、鍵2の押下量が同じ量であってもバネ320の伸縮量を変えることができ、鍵2の押下量に応じて変化する反力の変化率を変えることもできる。すなわち、バネ定数kを変化させる効果と同様な効果を得ることができ、バネ感を調整する制御を行うことができる。   Furthermore, if the mechanism which can change the distance from the rotation support part 201 by changing the position where the spring 320 and the key 2 contact according to control of CPU101 to the left-right direction of a figure and providing the distance from the rotation support part 201 is provided. The amount of expansion and contraction of the spring 320 can be changed even when the amount is the same, and the rate of change of the reaction force that changes according to the amount of pressing of the key 2 can also be changed. That is, an effect similar to the effect of changing the spring constant k can be obtained, and control for adjusting the spring feeling can be performed.

これにより、様々な弾性負荷の大きさを機械負荷機構3Bで実現することができるから、どのような弾性負荷を有する鍵盤楽器であっても、その弾性負荷の大部分を機械負荷機構3に負担させることにより、アクチュエータ4は弾性負荷の微妙な変化だけを制御するように力覚制御データを作成しておけばよく、アクチュエータ4の負荷をより少なくすることができる。なお、負荷の程度については、全鍵で同じとしてもよいし、鍵ごとに異なるようにしてもよい。   As a result, various types of elastic loads can be realized by the mechanical load mechanism 3B. Therefore, even with a keyboard instrument having any elastic load, most of the elastic load is borne by the mechanical load mechanism 3. By doing so, it is only necessary to create force sense control data so that the actuator 4 controls only subtle changes in the elastic load, and the load on the actuator 4 can be further reduced. The degree of load may be the same for all keys or may be different for each key.

<変形例3>
上述した変形例2においては、機械負荷機構3における弾性負荷の一例としてバネ32
0を用いた構成としたが、図17に示すように、板ばね340を用いた構成としてもよい。板ばね340は、受板342と当接し、回転軸341aを中心にステッピングモータ341bを用いて回転可能および鍵2の長手方向の所定範囲内で移動可能となっている。回転軸341aによって回転させられる角度、移動させられる位置は、CPU101によって反力制御データの反力制御値に基づいて制御される。このようにすると、回転角によって板ばね340が鍵2に与える初期荷重の大きさを変化させることができる。また、長手方向の位置により、板ばね340と受板342との当接位置が変化し、鍵2の押下量が同じ量であっても板ばね340の変化量を変えることができ、実質的にバネ定数を変化させる効果と同様な効果が得られる。なお、図17においては、板ばね340は、鍵2の上面側に設けられていたが、鍵2の下面側に設けられるようにしてもよい。
<Modification 3>
In the second modification described above, the spring 32 is an example of the elastic load in the mechanical load mechanism 3.
Although a configuration using 0 is used, a configuration using a leaf spring 340 may be used as shown in FIG. The leaf spring 340 is in contact with the receiving plate 342, is rotatable about the rotation shaft 341a using a stepping motor 341b, and is movable within a predetermined range in the longitudinal direction of the key 2. The angle rotated by the rotating shaft 341a and the position moved are controlled by the CPU 101 based on the reaction force control value of the reaction force control data. If it does in this way, the magnitude | size of the initial load which the leaf | plate spring 340 gives to the key 2 can be changed with a rotation angle. Further, the contact position between the leaf spring 340 and the receiving plate 342 changes depending on the position in the longitudinal direction, and the amount of change of the leaf spring 340 can be changed even if the amount of pressing of the key 2 is the same amount. The same effect as changing the spring constant can be obtained. In FIG. 17, the leaf spring 340 is provided on the upper surface side of the key 2, but may be provided on the lower surface side of the key 2.

<変形例4>
上述した実施形態においては、機械負荷機構3は、ハンマ300を用いた鍵2の加速度に対応した反力である慣性負荷を機械的に与える機構であったが、慣性負荷でなく鍵2に対して粘性負荷を与える機構としてもよい。機械負荷機構3Cは、粘性負荷の一例として、図9に示すように、可動部材330、支柱331、筒状部材332、オリフィス径制御部333から構成されるシリンダとしてもよい。可動部材330は筒状部材332内部において上下移動可能に配置され、支柱331を介して鍵2と接続されている。これにより、鍵2の上下移動と可動部材330の上下移動が連動するようになっている。オリフィス径制御部333は、CPU101の制御によって電子システム1Caから出力される駆動信号DR3によりシリンダ底部の孔333aの径(オリフィス径)が変化するようになっている。このようなシリンダを粘性負荷として用いた場合には、可動部材330の移動速度に対応した力が発生し、鍵2の押下速度に対応した反力が鍵2に与えられる。
<Modification 4>
In the embodiment described above, the mechanical load mechanism 3 is a mechanism that mechanically applies an inertial load that is a reaction force corresponding to the acceleration of the key 2 using the hammer 300, but it is not an inertial load but a key 2. Alternatively, a mechanism that applies a viscous load may be used. As an example of the viscous load, the mechanical load mechanism 3C may be a cylinder including a movable member 330, a column 331, a cylindrical member 332, and an orifice diameter control unit 333, as shown in FIG. The movable member 330 is disposed inside the cylindrical member 332 so as to be movable up and down, and is connected to the key 2 via a support column 331. Thereby, the vertical movement of the key 2 and the vertical movement of the movable member 330 are interlocked. The orifice diameter control unit 333 is configured such that the diameter (orifice diameter) of the hole 333a at the bottom of the cylinder is changed by a drive signal DR3 output from the electronic system 1Ca under the control of the CPU 101. When such a cylinder is used as a viscous load, a force corresponding to the moving speed of the movable member 330 is generated, and a reaction force corresponding to the pressing speed of the key 2 is given to the key 2.

この粘性負荷の大きさは、オリフィス径に対応して変化し、オリフィス径が小さいほど負荷が大きく、大きいほど負荷が小さくなる。そのため、CPU101の制御に基づいてオリフィス径を制御することにより、粘性負荷の大きさを制御することができ、鍵2に与える反力の大きさが変化させることができる。   The magnitude of this viscous load changes corresponding to the orifice diameter. The smaller the orifice diameter, the larger the load, and the larger the load, the smaller the load. Therefore, by controlling the orifice diameter based on the control of the CPU 101, the magnitude of the viscous load can be controlled, and the magnitude of the reaction force applied to the key 2 can be changed.

さらに、CPU101の制御に応じて、支柱331と鍵2が接触する位置を図の左右方向に変化させ、回転支持部201からの距離を変えることができる機構を設ければ、鍵2の押下量が同じ量であっても可動部材330の上下移動量を異ならせることができるから、利用者が鍵2を同じように押下しても可動部材330が移動する速度が変わることになり、反力を変えることもできる。   Furthermore, if the mechanism that can change the distance from the rotation support portion 201 by changing the position where the support column 331 and the key 2 contact in the left-right direction in the drawing according to the control of the CPU 101 is provided, the pressing amount of the key 2 Since the amount of vertical movement of the movable member 330 can be made different even when the amount of movement is the same, even if the user depresses the key 2 in the same way, the moving speed of the movable member 330 changes, and the reaction force Can also be changed.

これにより、様々な粘性負荷の大きさを機械負荷機構3Cで実現することができるから、どのような粘性負荷を有する鍵盤楽器であっても、その粘性負荷の大部分を機械負荷機構3Cに負担させることにより、アクチュエータ4は粘性負荷の微妙な変化だけを制御するように力覚制御データを作成しておけばよく、アクチュエータ4の負荷をより少なくすることができる。なお、負荷の程度については、全鍵で同じとしてもよいし、鍵ごとに異なるようにしてもよい。   As a result, various magnitudes of viscous load can be realized by the mechanical load mechanism 3C, so that even if the keyboard instrument has any viscous load, most of the viscous load is borne by the mechanical load mechanism 3C. By doing so, it is only necessary to create force sense control data so that the actuator 4 controls only subtle changes in the viscous load, and the load on the actuator 4 can be further reduced. The degree of load may be the same for all keys or may be different for each key.

<変形例5>
上述した実施形態においては、機械負荷機構3が負荷状態になる場合には、加速度に基づいた反力に応じた値を出力する力覚付与テーブル33については、力覚制御データにより、その出力値が機械負荷機構3の負荷を除いた値になるように割り当てられていた。一方、機械負荷機構3の負荷のみで加速度に対応する反力を再現できる場合には、力覚付与テーブル33による出力は必要ない。この場合には、力覚付与テーブル33に加速度信号DSaが入力される前に遮断するようにしてもよいし、力覚付与テーブル33からの出力が加算器36に入力されないようにしてもよい。
<Modification 5>
In the embodiment described above, when the mechanical load mechanism 3 is in a load state, the output value of the force sense imparting table 33 that outputs a value corresponding to the reaction force based on the acceleration is determined by the force sense control data. Is assigned to be a value excluding the load of the mechanical load mechanism 3. On the other hand, when the reaction force corresponding to the acceleration can be reproduced only with the load of the mechanical load mechanism 3, the output by the force sense imparting table 33 is not necessary. In this case, it may be cut off before the acceleration signal DSa is input to the force sense application table 33, or the output from the force sense application table 33 may not be input to the adder 36.

この場合には、例えば、図11に示すように、スイッチ37aを設けた鍵盤楽器1Eとすればよい。このスイッチ37aは、機械負荷機構3Eの負荷のみで加速度に対応する半力を再現できるか否かに応じたCPU101の制御によって、加速度信号Dsについて、AD変換器22から力覚付与テーブル33への経路の接続、遮断を行うものである。   In this case, for example, as shown in FIG. 11, a keyboard instrument 1E provided with a switch 37a may be used. This switch 37a controls the acceleration signal Ds from the AD converter 22 to the force sense application table 33 under the control of the CPU 101 according to whether or not the half force corresponding to the acceleration can be reproduced only by the load of the mechanical load mechanism 3E. It connects and blocks routes.

<変形例6>
上述した実施形態においては、アクチュエータ4は電磁ソレノイドコイルを用いたアクチュエータであったが、鍵2の運動に関する物理量に基づいて算出される力覚制御値に基づいて、電気的に制御可能なアクチュエータであれば、モータ(リニアモータ、ロータリーモータ)、ブレーキ装置、あるいは油圧、空圧装置等のアクチュエータであってもよい。
<Modification 6>
In the embodiment described above, the actuator 4 is an actuator using an electromagnetic solenoid coil. However, the actuator 4 is an actuator that can be electrically controlled based on a force control value calculated based on a physical quantity related to the movement of the key 2. If present, it may be a motor (linear motor, rotary motor), a brake device, or an actuator such as a hydraulic or pneumatic device.

<変形例7>
上述した実施形態においては、機械負荷機構3における回転体304aの回転によって、負荷状態と無負荷状態を切り替えていたが、負荷状態と無負荷状態を切り替えることができれば、別の構成によって行なってもよい。例えば、無負荷状態において、図3に示すような位置にハンマ300を付勢できれば、支点303にモータやブレーキ装置を設けたり、別途油圧、空圧装置等を設けたりして、ハンマ300を付勢できるようにすればよく、どのような構造によって実現してもよい。変形例2、3における機械負荷機構3についても同様に、鍵2と機械負荷機構3との結合状態を解除する機構などを設けて無負荷状態を実現してもよい。さらに、変形例3においては、図9における可動部材330の位置を破線で示す図の下方に移動させておけば、鍵2に負荷を与えることがなくなる。
<Modification 7>
In the above-described embodiment, the load state and the no-load state are switched by the rotation of the rotating body 304a in the mechanical load mechanism 3. However, if the load state and the no-load state can be switched, another configuration may be used. Good. For example, if the hammer 300 can be urged to the position shown in FIG. 3 in the no-load state, the hammer 300 is attached by providing a motor or a brake device at the fulcrum 303 or separately providing a hydraulic or pneumatic device. It can be realized by any structure. Similarly, the mechanical load mechanism 3 in the second and third modified examples may be provided with a mechanism for releasing the coupling state between the key 2 and the mechanical load mechanism 3 to realize a no-load state. Furthermore, in the third modification, if the position of the movable member 330 in FIG. 9 is moved downward in the drawing indicated by the broken line, no load is applied to the key 2.

<変形例8>
上述した実施形態においては、鍵の力覚を再現するための鍵盤楽器1として説明したが、外部接続される鍵盤機構100に力覚を付与するための力覚制御部1bおよび情報生成システム1cを有する力覚制御装置として用いることもできる。
<Modification 8>
In the embodiment described above, the keyboard instrument 1 for reproducing the force sense of the key has been described. However, the force sense control unit 1b and the information generation system 1c for giving a force sense to the externally connected keyboard mechanism 100 are provided. It can also be used as a force sense control device.

<変形例9>
上述した実施形態においては、センサ5は、速度センサ5bを有していたが、速度センサ5bを用いずに、位置信号Spを微分することによって速度信号Svを算出するようにすればよい。この場合には、例えば、図12に示すように、位置信号Spを微分して速度信号Svをマルチプレクサ10および微分器20に出力する微分器9を有する鍵盤楽器1Gとすればよい。
<Modification 9>
In the embodiment described above, the sensor 5 has the speed sensor 5b. However, the speed signal Sv may be calculated by differentiating the position signal Sp without using the speed sensor 5b. In this case, for example, as shown in FIG. 12, a keyboard instrument 1G having a differentiator 9 that differentiates the position signal Sp and outputs the velocity signal Sv to the multiplexer 10 and the differentiator 20 may be used.

<変形例10>
アコースティックピアノにおいては、ダンパペダルをオンした場合とオフした場合とで、反力が異なる。そこで、ダンパペダルのオン/オフを検出するとともに、このオン/オフに従って使用する力覚付与テーブルを切り換えるようにしてもよい。この場合には、ダンパペダルオン用、オフ用それぞれに対応する力覚制御データを記憶部104に記憶しておき、CPU101は、ダンパペダルの操作に応じて、対応する力覚制御データを読み出して力覚付与テーブルに割り当てるようにすればよい。
<Modification 10>
In an acoustic piano, the reaction force differs depending on whether the damper pedal is turned on or off. Therefore, it is possible to detect the on / off of the damper pedal and switch the haptic application table to be used in accordance with the on / off. In this case, the haptic control data corresponding to each of the damper pedal on and off are stored in the storage unit 104, and the CPU 101 reads out the corresponding haptic control data in response to the operation of the damper pedal. What is necessary is just to allocate to a sense provision table.

<変形例11>
力覚付与テーブルは、上述した実施形態で説明したもの以外を増設することもできる。すなわち、何らかの感触を演奏者に与える要素があれば、それを再現する力覚付与テーブルを設定し、パラメータとしては、位置信号Sp、速度信号Sv、加速度信号Saなど任意のものを2つ以上選択して読み出すように構成すればよい。これを変形例9の構成に適用した場合は、図13に示すように、上述した実施形態における構成に、マルチプレクサ60aとAD変換器60bとを有する増設部60を設け、増設部60からの出力を力覚付与テーブル3xで変換して加算器37において力覚制御値Sumに加算する構成を有した鍵盤楽器1G’とすればよい。なお、増設する力覚付与テーブル3xのパラメータとしては実施形態で用いたもの以外を用いてもよい。また、力覚付与テーブルは、3次元(パラメータが2つ)に限らず、より多くのパラメータを用いて多次元構成としてもよいし、図中に示した力覚付与テーブル3xのように2次元(パラメータが1つ)であってもよい。
<Modification 11>
The force sense imparting table can be added other than the one described in the above embodiment. In other words, if there is an element that gives the player some kind of touch, a force sense table that reproduces it is set, and two or more arbitrary parameters such as position signal Sp, speed signal Sv, acceleration signal Sa are selected as parameters. Thus, it may be configured to read. When this is applied to the configuration of the modified example 9, as shown in FIG. 13, an extension unit 60 having a multiplexer 60a and an AD converter 60b is provided in the configuration in the above-described embodiment, and an output from the extension unit 60 is provided. May be converted to the haptic application table 3x and added to the haptic control value Sum in the adder 37 to obtain a keyboard instrument 1G ′. Note that parameters other than those used in the embodiment may be used as the parameters of the force sense imparting table 3x to be added. Further, the force sense imparting table is not limited to three dimensions (two parameters), but may have a multi-dimensional configuration using more parameters, or two dimensions like the force sense imparting table 3x shown in the figure. (One parameter).

また、アコースティックピアノには、打弦後のハンマがハンマーアクション機構に戻ったときのハンマの暴れを防止するために、バックチェックが設けられているが、強い打弦があった場合に、ハンマがバックチェックにあたった後のバックチェック振動に対応する力覚を再現できるようにしてもよい。この場合には、図13に示すように加算器38を設け、CPU101が所定のタイミングで信号を出力し、加算器38において、力覚制御値Sumに加算するようにすればよい。所定のタイミングは、バックチェック振動が発生するタイミングであり、これは打鍵が急峻か否かを検出することによって判断できるから、位置信号DSpと速度信号DSvとに基づいて、バックチェック振動が発生するタイミングを決定すればよい。   Also, acoustic pianos are equipped with a back check to prevent the hammer from rampaging when the hammer after striking returns to the hammer action mechanism. The force sense corresponding to the back check vibration after the back check may be reproduced. In this case, an adder 38 may be provided as shown in FIG. 13 so that the CPU 101 outputs a signal at a predetermined timing and the adder 38 adds the signal to the haptic control value Sum. The predetermined timing is a timing at which the back check vibration occurs, and this can be determined by detecting whether or not the keystroke is steep. Therefore, the back check vibration is generated based on the position signal DSp and the speed signal DSv. What is necessary is just to determine timing.

<変形例12>
上述した実施形態においては、力覚付与テーブルのパラメータは、位置信号DSp、速度信号DSv、加速度信号DSaを用いていたが、加速度の変化分、すなわち、加加速度を用いてもよい。この加加速度は、自動車などの乗り心地などの指標として用いられることもあり、人間の感覚に重要な要素として知られている。したがって、加加速度を検出し、これを用いる力覚付与テーブルを設定して、力覚制御をしてもよい。
<Modification 12>
In the embodiment described above, the position signal DSp, the velocity signal DSv, and the acceleration signal DSa are used as the parameters of the force sense imparting table. However, a change in acceleration, that is, jerk may be used. This jerk is sometimes used as an index for riding comfort of an automobile or the like, and is known as an important factor for human senses. Therefore, force sense control may be performed by detecting jerk and setting a force sense application table using this.

<変形例13>
上述した実施形態においては、押鍵行程と離鍵行程のヒステリシス特性を模倣するために、鍵位置に関する力覚付与テーブル30、31を鍵速度の符号に応じて選択するようにしているが、鍵加速度の符号などの他の選択情報により選択するようにしてもよい。また、鍵速度あるいは鍵加速度のヒステリシス特性をも模倣するようにしてもよく、その場合には、鍵速度あるいは鍵加速度に関する力覚付与テーブルを複数設け、鍵速度や鍵加速度の符号などの選択情報に応じて選択するようにしてもよい。このとき、鍵速度あるいは鍵加速度に関する力覚付与テーブルの切り替えは、鍵位置の場合と同様に、選択情報の変化が基準期間を越えた場合にのみ行うことは勿論である。さらに、基準期間を鍵位置、鍵速度、鍵加速度で各々独立に設定可能にすれば、よりきめ細かい制御が可能となる。
<Modification 13>
In the above-described embodiment, in order to imitate the hysteresis characteristics of the key pressing process and the key releasing process, the force giving tables 30 and 31 relating to the key position are selected according to the sign of the key speed. You may make it select by other selection information, such as a code | symbol of acceleration. Also, the hysteresis characteristics of the key speed or key acceleration may be imitated. In that case, a plurality of force sense tables relating to the key speed or key acceleration are provided, and selection information such as the sign of the key speed or key acceleration is provided. You may make it select according to. At this time, as a matter of course, switching of the force sense application table regarding the key speed or the key acceleration is performed only when the change of the selection information exceeds the reference period, as in the case of the key position. Further, if the reference period can be set independently by the key position, the key speed, and the key acceleration, finer control can be performed.

<変形例14>
上述した実施形態においては、鍵の位置に関する時間に関する情報を、ヒステリシス特性を模倣するための力覚付与テーブルの切り替えに利用するようにしていたが、これに限らず、所定タイミング(例えば、押鍵が開始された瞬間、あるいは、鍵位置/鍵速度/鍵加速度が0を含む所定値になった瞬間など)から時間経過に応じて力覚を制御するようにしてもよい。これにより、例えば、所定タイミングからの時間が長くなるほど反力を大きくするか、あるいは小さくするといった制御が可能になる。
<Modification 14>
In the above-described embodiment, information related to the time related to the key position is used for switching the force sense imparting table for imitating the hysteresis characteristics. However, the present invention is not limited to this. The force sensation may be controlled in accordance with the elapse of time from the moment when the key position / key velocity / key acceleration becomes a predetermined value including 0). Thereby, for example, it is possible to control such that the reaction force is increased or decreased as the time from the predetermined timing becomes longer.

<変形例15>
上述した実施形態においては、離鍵過程においても力覚制御をしているが、離鍵時の感触があまり問題ない場合は、押鍵過程のみの力覚を制御してもよい。
<Modification 15>
In the above-described embodiment, force control is performed even in the key release process. However, if there is not much problem with the touch when the key is released, the force sense only in the key pressing process may be controlled.

<変形例16>
上述した実施形態におけるCPU101が実行するプログラムはROM102に記憶されたプログラムであったが、インターフェイス108を介して、当該プログラムが記憶された様々な記録媒体から取得したり、サーバなど外部装置との通信によって当該プログラムを取得したりして、外部から取得するようにしてもよい。
<Modification 16>
Although the program executed by the CPU 101 in the above-described embodiment is a program stored in the ROM 102, the program is acquired from various recording media storing the program via the interface 108, or communicated with an external device such as a server. Or the program may be acquired from outside.

<変形例17>
上述した実施形態、各変形例においては、鍵盤機構100の鍵2に力覚を付与する鍵盤楽器1を例として説明したが、ダンパペダルやホイールなどの演奏操作子、また、ミキサなどの電子機器の操作子に適用してもよい。例えば、ダンパペダルに適用する場合には、図1における鍵盤機構100に替えて、または併せて、ペダル機構600を有する鍵盤楽器1Hとすればよい。以下にペダル機構600の構成の一例について説明する。
<Modification 17>
In the above-described embodiment and each modified example, the keyboard instrument 1 that gives a force sense to the key 2 of the keyboard mechanism 100 has been described as an example. However, a performance operator such as a damper pedal or a wheel, or an electronic device such as a mixer is used. You may apply to an operator. For example, when applied to a damper pedal, a keyboard instrument 1H having a pedal mechanism 600 may be used instead of or in addition to the keyboard mechanism 100 in FIG. Hereinafter, an example of the configuration of the pedal mechanism 600 will be described.

図14は、ペダル機構600の構成を上面から示す説明図である。ペダル機構600は、電子鍵盤楽器などで用いられるダンパペダルなどの操作子である複数のペダル部601−A、601−B、601−C(以下、総称してペダル部601という)を有し、それぞれ回動支点602−A、602−B、602−C(以下、総称して回動支点602という)によって筐体600aに回動自在に設けられている。603−A、603−B、603−Cは、後述する下部アクチュエータ610のシャフト611が、ペダル部601を押し上げる際の押し上げ部分を示し、604−A、604−B、604−Cは、後述する上部アクチュエータ620のシャフト621が、ペダル部601を押し下げる際の押し下げ部分を示している。   FIG. 14 is an explanatory diagram showing the configuration of the pedal mechanism 600 from the top. The pedal mechanism 600 has a plurality of pedal parts 601-A, 601-B, 601-C (hereinafter collectively referred to as pedal parts 601), which are operators such as damper pedals used in electronic keyboard instruments. The casing 600a is rotatably provided by rotating fulcrums 602-A, 602-B, and 602-C (hereinafter collectively referred to as a rotating fulcrum 602). Reference numerals 603-A, 603-B, and 603-C denote push-up portions when a shaft 611 of the lower actuator 610 described later pushes up the pedal portion 601, and 604-A, 604-B, and 604-C are described later. A shaft 621 of the upper actuator 620 indicates a pushed-down portion when the pedal portion 601 is pushed down.

図15は、ペダル機構600の構成について、1つのペダル部601に対応する構成を横方向から示す説明図である。ペダル機構600は、下部アクチュエータ610aを有する自動演奏部610および力覚制御部1Hbを有する。下部アクチュエータ610aは、実施形態におけるアクチュエータ4の機能を有し、自動演奏時などにおいて、CPU101の制御に基づいて供給される駆動信号DR10によりシャフト611を上下移動させ、回動支点602を中心軸としてペダル部601を図中の反時計回りに回動させる。   FIG. 15 is an explanatory diagram showing a configuration corresponding to one pedal portion 601 from the lateral direction with respect to the configuration of the pedal mechanism 600. The pedal mechanism 600 includes an automatic performance unit 610 having a lower actuator 610a and a force sense control unit 1Hb. The lower actuator 610a has the function of the actuator 4 in the embodiment, and moves the shaft 611 up and down by a drive signal DR10 supplied based on the control of the CPU 101 during automatic performance or the like, with the rotation fulcrum 602 as a central axis. The pedal unit 601 is rotated counterclockwise in the drawing.

力覚制御部1Hbは、上部アクチュエータ620を有する電気負荷部1HdおよびバネP622を有する機械負荷機構3Hを有する。上部アクチュエータ620は、実施形態におけるアクチュエータ4およびセンサ5の機能を有し、上部アクチュエータ620から出力される位置信号Spと力覚付与テーブルとに基づくCPU101の制御に応じて供給される駆動信号DR11によりシャフト621を上下移動させ、回動支点602を中心軸としてペダル部601を図中の時計回りに回動させる方向に力を与えることにより、ペダルに力覚を付与する。   The force sense control unit 1Hb includes an electrical load unit 1Hd having an upper actuator 620 and a mechanical load mechanism 3H having a spring P622. The upper actuator 620 has the functions of the actuator 4 and the sensor 5 in the embodiment, and is based on the drive signal DR11 supplied in accordance with the control of the CPU 101 based on the position signal Sp output from the upper actuator 620 and the force sense application table. The shaft 621 is moved up and down, and a force is applied to the pedal by applying a force in a direction in which the pedal portion 601 is rotated clockwise around the rotation fulcrum 602 as a central axis.

バネQ612、バネR613は、それぞれ下部アクチュエータ610aの部分的バックアップ用バネ、がたつき防止用バネであり、安定性を向上させる機能を有し、シャフト611に対して力を与えている。バネP622は、変形例2における弾性負荷を与える機械負荷機構3Bに対応し、シャフト621に力を与えている。すなわち、このバネP622により、上部アクチュエータ620がペダル部601に与える負荷を低減することができる。   The spring Q612 and the spring R613 are a partial backup spring and a rattling prevention spring for the lower actuator 610a, respectively, have a function of improving stability, and apply a force to the shaft 611. The spring P622 corresponds to the mechanical load mechanism 3B that applies an elastic load in the second modification, and applies a force to the shaft 621. That is, the load applied to the pedal portion 601 by the upper actuator 620 can be reduced by the spring P622.

このような構成における上部アクチュエータ620の負荷の低減について、図16を用いて説明する。図12は、ダンパペダルの踏み込み時、戻し時の押下量と荷重負荷を示す負荷特性(それぞれ、PL11、PL12)、すなわち力覚の特性を示している。また、バネQ612(バネ定数kq)、バネR613(バネ定数kr)、バネP622(バネ定数kp)の負荷特性についても示している。図に示すように、これらのバネについての全体の弾性負荷(以下バネP’という)については、F=kp’・x(ここで、kp’=kp−(kq+kr))により表される。そして、力覚付与テーブルについては、ダンパペダルの負荷特性からバネP’の弾性負荷を除いた部分のテーブルとすればよい。   Reduction of the load on the upper actuator 620 in such a configuration will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows load characteristics (PL11 and PL12, respectively) indicating the pressing amount and load load when the damper pedal is depressed and returned, that is, haptic characteristics. Further, load characteristics of the spring Q612 (spring constant kq), the spring R613 (spring constant kr), and the spring P622 (spring constant kp) are also shown. As shown in the figure, the total elastic load (hereinafter referred to as spring P ′) for these springs is expressed by F = kp ′ · x (here, kp ′ = kp− (kq + kr)). The force sense imparting table may be a table in a portion obtained by removing the elastic load of the spring P ′ from the load characteristic of the damper pedal.

例えば、ダンパペダル戻し負荷特性PL12については、バネP’の弾性負荷により、上部アクチュエータ620は、図中の斜線部に対応する微妙な変化となる負荷を与えるだけでよく、特に荷重負荷が大きくなるダンパペダルの押下量が大きい領域においては、大半はバネP’の弾性負荷で対応でき、バネP’の弾性負荷が無い場合に比べて大幅に消費電力を低減することができる。このように、鍵盤楽器1Hは、鍵2に対する力覚の付与を行うだけでなく、様々な操作子に対して力覚を付与することができる。なお、上述した実施形態、各変形例において説明したように負荷の程度を変化させたり、無負荷状態としたりすることを適用してもよい。また、図15に斜線で示したような所定の質量の負荷部材630を設けて、慣性負荷を与えるようにしてもよく、変形例4で説明したような粘性負荷を与える機構を設けてもよい。さらに、実施形態と同様に、利用者が操作部105を操作することによって選択した楽器の種類に対応する力覚制御データに基づいて力覚付与テーブルを変更してもよいし、バネP’の弾性負荷を変化させるようにしてもよい。このように、鍵盤楽器1Hは、鍵盤機構100とペダル機構600をそれぞれ並行して力覚の制御をすることができ、さらに別の種類の操作子の力覚を同時に制御してもよい。   For example, with respect to the damper pedal return load characteristic PL12, the upper actuator 620 only needs to apply a load that slightly changes corresponding to the shaded portion in the figure due to the elastic load of the spring P ′. In the region where the amount of pressing is large, the majority can be dealt with by the elastic load of the spring P ′, and the power consumption can be greatly reduced compared to the case where there is no elastic load of the spring P ′. As described above, the keyboard instrument 1H can give not only a force sense to the key 2 but also a force sense to various operators. Note that, as described in the above-described embodiment and each modification, it may be applied to change the degree of load or to be in a no-load state. In addition, a load member 630 having a predetermined mass as shown by hatching in FIG. 15 may be provided to apply an inertial load, or a mechanism for applying a viscous load as described in Modification 4 may be provided. . Further, as in the embodiment, the haptic application table may be changed based on the haptic control data corresponding to the type of musical instrument selected by the user operating the operation unit 105, or the spring P ′. The elastic load may be changed. As described above, the keyboard instrument 1H can control the force sense of the keyboard mechanism 100 and the pedal mechanism 600 in parallel, and may control the force sense of another type of operator at the same time.

<変形例18>
上述した実施形態においては、機械負荷機構3の支点303の位置は変化しなかったが、図18に示すように鍵2の長手方向の所定範囲内で移動可能としてもよい。この移動は、支点303と接続されたガイド350、回転軸351およびガイド350と当接する回転体352によって実現する。すなわち、回転軸351が回転すると、回転体352が回転軸351を中心に回転して移動すると、回転体352に当接するガイド350が筐体202に沿って鍵2の長手方向に移動することになる。そして、ガイド350が移動すると、機械負荷機構3が移動する。これにより、鍵2と作用部301とが当接する位置が変化する。したがって、鍵2の押下量が同じ量であっても作用部301の移動量を異ならせることができるから、利用者が鍵2を同じように押下しても作用部301が移動する加速度が変わることになり、反力を変えることもできる。
<Modification 18>
In the embodiment described above, the position of the fulcrum 303 of the mechanical load mechanism 3 did not change, but it may be movable within a predetermined range in the longitudinal direction of the key 2 as shown in FIG. This movement is realized by the guide 350 connected to the fulcrum 303, the rotating shaft 351, and the rotating body 352 in contact with the guide 350. That is, when the rotating shaft 351 rotates, when the rotating body 352 rotates around the rotating shaft 351 and moves, the guide 350 that contacts the rotating body 352 moves along the housing 202 in the longitudinal direction of the key 2. Become. When the guide 350 moves, the mechanical load mechanism 3 moves. Thereby, the position where the key 2 and the action part 301 contact | abut changes. Therefore, even if the pressing amount of the key 2 is the same amount, the moving amount of the action part 301 can be varied. Therefore, even if the user presses the key 2 in the same way, the acceleration at which the action part 301 moves changes. In other words, the reaction force can be changed.

このとき、支点303の位置が変化して鍵2によって当接される作用部301の当接位置が変わることにより、鍵2の押下に伴う作用部301に係る当接位置の振れ幅が変化して、ハンマ300とハンマストッパ205とが衝突するときの鍵2の押鍵量が変化する。これを防ぐために、図19に示す構成にしてもよい。すなわち、上記図18の構成において、ガイド350の移動に対応する筐体202の部分が傾斜した傾斜部206となっている。このようにすることで、鍵2と作用部301とが当接する位置が変わっても、反作用部302の振れ幅が変わる一方、作用部301に係る当接位置の振れ幅は変化しない。これにより、ハンマ300とハンマストッパ205とが衝突するときの鍵2の押鍵量が、支点303の位置によらず変化しないようにすることができる。   At this time, by changing the position of the fulcrum 303 and changing the contact position of the action part 301 that is contacted by the key 2, the swing width of the contact position related to the action part 301 when the key 2 is pressed changes. Thus, the key pressing amount of the key 2 when the hammer 300 and the hammer stopper 205 collide changes. In order to prevent this, the configuration shown in FIG. 19 may be used. That is, in the configuration of FIG. 18 described above, the portion of the housing 202 corresponding to the movement of the guide 350 is an inclined portion 206 that is inclined. By doing in this way, even if the position where the key 2 and the action part 301 contact is changed, the swing width of the reaction part 302 is changed, while the swing width of the contact position related to the action part 301 is not changed. Thereby, the key pressing amount of the key 2 when the hammer 300 and the hammer stopper 205 collide with each other can be prevented from changing regardless of the position of the fulcrum 303.

また、図19に示す構成ではなく、図20に示す構成としてもよい。すなわち、上記図18の構成において、作用部301と鍵2との当接の態様を変更したものである。この態様は、作用部301に当接部360が設けられ、鍵2に受板207が設けられ、当接部360と受板207とが当接するものとなっている。このようにすることで、支点303の位置が変化して当接部360によって当接される受板207の当接位置が変わる。したがって、当接部360の振れ幅が変わらないようにすることができるから、ハンマ300とハンマストッパ205とが衝突するときの鍵2の押鍵量が、支点303の位置によらず変化しないようにすることができる。なお、鍵2、受板207の形状によっては、支点303の位置によって当接部360の振れ幅が変化してしまう場合も想定されるが、その場合には、ハンマ300とハンマストッパ205とが衝突するときの鍵2の押鍵量が支点303の位置によらず変化しないように、鍵2の形状を調整し、または鍵2の長手方向に対して受板207の厚さ、形状を調整すればよい。   Further, the configuration shown in FIG. 20 may be used instead of the configuration shown in FIG. That is, in the configuration of FIG. 18 described above, the contact mode between the action unit 301 and the key 2 is changed. In this embodiment, the contact portion 360 is provided in the action portion 301, the receiving plate 207 is provided in the key 2, and the contacting portion 360 and the receiving plate 207 are in contact. By doing so, the position of the fulcrum 303 is changed, and the contact position of the receiving plate 207 that is contacted by the contact portion 360 is changed. Therefore, the swing width of the contact portion 360 can be prevented from changing, so that the key pressing amount of the key 2 when the hammer 300 and the hammer stopper 205 collide does not change regardless of the position of the fulcrum 303. Can be. In addition, depending on the shape of the key 2 and the receiving plate 207, it may be assumed that the swing width of the contact portion 360 changes depending on the position of the fulcrum 303. In this case, the hammer 300 and the hammer stopper 205 Adjust the shape of the key 2 so that the key pressing amount of the key 2 at the time of collision does not change regardless of the position of the fulcrum 303, or adjust the thickness and shape of the receiving plate 207 with respect to the longitudinal direction of the key 2 do it.

<変形例19>
上述した変形例2における弾性負荷を鍵2に与えるときに、バネ320を用いる代わりに、図21に示すような弾性負荷付アクチュエータ450を用いて、アクチュエータ4と置き換えてもよい。なお、センサ5については、図示していないが、実施形態のアクチュエータ4の構成と同様に弾性負荷付アクチュエータ450に接続して用いることができる。以下、弾性負荷付アクチュエータ450の構成について、図21を用いて説明する。弾性負荷付アクチュエータ450は、実施形態におけるアクチュエータ4と、このアクチュエータ4の上部に結合され、弾性負荷を与えることができる弾性負荷機構370とを有する。
<Modification 19>
When the elastic load in the second modification described above is applied to the key 2, instead of using the spring 320, an actuator 4 with an elastic load as shown in FIG. Although not shown, the sensor 5 can be used by being connected to the elastic load actuator 450 similarly to the configuration of the actuator 4 of the embodiment. Hereinafter, the configuration of the actuator 450 with elastic load will be described with reference to FIG. The actuator with elastic load 450 includes the actuator 4 in the embodiment and an elastic load mechanism 370 that is coupled to the upper portion of the actuator 4 and can apply an elastic load.

アクチュエータ4のプランジャ402は、弾性負荷機構370の中心軸を通り、弾性負荷機構370の上面および底面に設けられた孔を通過可能となっている。また、プランジャ402は、係合部371を有する。この係合部371は、プランジャ402の一部に設けられた凹部であり、補助アクチュエータ372のプランジャ373が突出したときに、プランジャ373と係合部371の凹部が係合するようになっている。補助アクチュエー
タ372は、CPU101によってプランジャ373を突出させるか否かの制御が行われる。すなわち、CPU101は、プランジャ373と係合部371とを係合させるか係合を解除するかを制御する。
The plunger 402 of the actuator 4 passes through the central axis of the elastic load mechanism 370 and can pass through holes provided on the upper surface and the bottom surface of the elastic load mechanism 370. The plunger 402 has an engaging portion 371. The engaging portion 371 is a concave portion provided in a part of the plunger 402, and when the plunger 373 of the auxiliary actuator 372 protrudes, the plunger 373 and the concave portion of the engaging portion 371 are engaged. . The auxiliary actuator 372 controls whether or not the plunger 373 is projected by the CPU 101. That is, the CPU 101 controls whether the plunger 373 and the engaging portion 371 are engaged or disengaged.

ガイド板374は、プランジャ402に沿って上下方向に移動可能になっている。ガイド板374と補助アクチュエータ372とは結合され、ガイド板374とアクチュエータ4との間に設けられたバネ375によって、上部方向へ付勢されている。   The guide plate 374 is movable in the vertical direction along the plunger 402. The guide plate 374 and the auxiliary actuator 372 are coupled and urged upward by a spring 375 provided between the guide plate 374 and the actuator 4.

次に、弾性負荷付アクチュエータ450の動作について、図22、23を用いて説明する。プランジャ373と係合部371とが係合していないときには、図18に示すように、鍵2の押下によりプランジャ402が下方に移動しても弾性負荷機構370はプランジャ402に弾性負荷を与えない。一方、プランジャ373と係合部371とが係合しているときには、図19に示すように、鍵2の押下によりプランジャ402が下方に移動するとバネ375が圧縮されるため、弾性負荷機構370はプランジャ402に弾性負荷を与えることになり、プランジャ402に当接する鍵2に対しても弾性負荷を与える。このように、CPU101は、プランジャ373と係合部371とを係合させるか否かの制御により、バネ375の弾性負荷を鍵2に与えるか否かを制御することができる。   Next, the operation of the actuator 450 with elastic load will be described with reference to FIGS. When the plunger 373 and the engaging portion 371 are not engaged, the elastic load mechanism 370 does not apply an elastic load to the plunger 402 even if the plunger 402 moves downward by pressing the key 2, as shown in FIG. . On the other hand, when the plunger 373 and the engaging portion 371 are engaged, as shown in FIG. 19, the spring 375 is compressed when the plunger 402 moves downward by pressing the key 2, so that the elastic load mechanism 370 is An elastic load is applied to the plunger 402, and an elastic load is also applied to the key 2 that is in contact with the plunger 402. In this way, the CPU 101 can control whether or not to apply the elastic load of the spring 375 to the key 2 by controlling whether or not the plunger 373 and the engaging portion 371 are engaged.

<変形例20>
上述した変形例2においては、鍵2に対して弾性負荷をバネ320によって与え、支持板321を上下方向に移動させて弾性負荷の大きさを変化させていたが、別の方法によって変化させてもよい。例えば、図24に示すように、バネ320については、筐体202に固定して設置されるものとし、バネ320とは鍵2を介して反対側の面に当接されるバネ322およびバネ322の位置を制御する位置制御部323を設ければよい。位置制御部323は、上下方向に移動することにより、バネ322と鍵2とを当接させたり離間させたりするとともに、当接している場合には、バネ322を圧縮させ初期長さを制御する。また、位置制御部323は、鍵2の長手方向に水平移動することにより鍵2とバネ322との当接位置を変更することができる。これによって、鍵に作用する強さが可変となる。なお、位置制御部323は、CPU101によって、反力制御データに基づいて位置が制御される。このようにして、固定された負荷とは別に負荷を設け、別に設けられた負荷の大きさを制御することで、全体としての鍵2に与える全体としての負荷を低減してもよい。
<Modification 20>
In the second modification described above, the elastic load is applied to the key 2 by the spring 320, and the size of the elastic load is changed by moving the support plate 321 in the vertical direction. Also good. For example, as shown in FIG. 24, the spring 320 is fixedly installed on the housing 202, and the spring 322 and the spring 322 are brought into contact with the surface opposite to the spring 320 via the key 2. It is only necessary to provide a position control unit 323 for controlling the position of the. The position control unit 323 moves in the vertical direction to bring the spring 322 and the key 2 into contact with or away from each other, and when they are in contact, compresses the spring 322 and controls the initial length. . Further, the position control unit 323 can change the contact position between the key 2 and the spring 322 by horizontally moving in the longitudinal direction of the key 2. This makes the strength acting on the key variable. The position of the position control unit 323 is controlled by the CPU 101 based on the reaction force control data. In this way, the load applied to the key 2 as a whole may be reduced by providing a load separately from the fixed load and controlling the size of the load provided separately.

<変形例21>
上述した実施形態、変形例における機械負荷機構3については、それぞれ独立して用いるだけでなく、それぞれを適宜組み合わせて併用することもできる。また、鍵2に反力を与える位置は、どのような位置であってもよく、鍵2の回転支持部201の近くに設置するか、遠くに設置するかによっても、鍵2に与える反力の影響を異なるものとすることができる。例えば、図10に示すように、変形例2による構成と、変形例4による構成を組み合わせた鍵盤楽器1Dとすればよい。
<Modification 21>
The mechanical load mechanisms 3 in the above-described embodiments and modifications can be used not only independently but also in combination as appropriate. Further, the position at which the reaction force is applied to the key 2 may be any position, and the reaction force to be applied to the key 2 depending on whether it is installed near the rotation support portion 201 of the key 2 or at a distance. The effects of can be different. For example, as shown in FIG. 10, the keyboard instrument 1D may be configured by combining the configuration according to the second modification and the configuration according to the fourth modification.

<変形例22>
上述した実施形態、変形例における構成については、自動演奏時において、発音に対応する鍵2を駆動させるアクチュエータを有する自動演奏鍵盤楽器にも適用することができる。このような場合には、自動演奏時に鍵2を駆動する機構を設け、自動演奏時には、利用者が鍵2を操作することが無く、力覚を付与する必要が無いから、機械負荷機構3における負荷ができるだけ小さくなるようにCPU101が制御し、望ましくは無負荷状態にするようにすればよい。このようにすれば、自動演奏時に鍵2を駆動させるアクチュエータの負荷を低減することができ、省電力化が可能である。なお、発音に対応する鍵2を駆動させるアクチュエータは、アクチュエータ4であってもよいし、図示しない別のアクチュエータを設けて鍵2を駆動させるものであってもよい。また、変形例17に示したよう
なペダル部601にも適用することができる。
<Modification 22>
The configuration in the embodiment and the modified example described above can also be applied to an automatic performance keyboard instrument having an actuator that drives the key 2 corresponding to sound generation during automatic performance. In such a case, a mechanism for driving the key 2 at the time of automatic performance is provided, and at the time of automatic performance, the user does not operate the key 2 and there is no need to give a force sense. The CPU 101 may control the load so as to be as small as possible, and it is preferable that the load be in a no-load state. In this way, it is possible to reduce the load on the actuator that drives the key 2 during automatic performance, and to save power. Note that the actuator that drives the key 2 corresponding to sound generation may be the actuator 4, or another actuator (not shown) may be provided to drive the key 2. Further, the present invention can also be applied to the pedal portion 601 as shown in the modified example 17.

また、逆に力覚駆動アクチュエータと自動演奏駆動アクチュエータの両方を同時活用することで、次のようなことが可能となる。第1に、力覚動作時に鍵の揺動を再現できる。例えば、指を離したときにハンマの戻りによって鍵が揺れる等のアコースティックピアノの動作を正確に再現することができる。第2に、アクチュエータを差動駆動することでサーボゲインを大幅に向上させることができる。これによって、自動演奏時に、駆動中の鍵を急停止させることができるなど、サーボ制御安定化に重要な役割、効果がある。   On the other hand, by using both the force sense drive actuator and the automatic performance drive actuator at the same time, the following becomes possible. First, the key swing can be reproduced during a force sense operation. For example, it is possible to accurately reproduce the operation of an acoustic piano, such as when the finger is released, the key is shaken by the return of the hammer. Second, the servo gain can be greatly improved by differentially driving the actuator. This has an important role and effect in stabilizing servo control, such as being able to suddenly stop the driving key during automatic performance.

このような鍵盤楽器は、演奏データに基づく自動演奏を行う自動演奏モードと、自動演奏を行わず、利用者による演奏が行われる通常演奏モードとを有する。いずれかのモードの選択は、利用者による操作部105の操作などによって行われる。そして、通常演奏モードが選択された場合には、上述した実施形態、変形例の構成により動作し、自動演奏モードが選択された場合には、上述のように機械負荷機構3における負荷ができるだけ小さくなるように制御される。そして、自動演奏時に鍵2を駆動させるアクチュエータによって、演奏データに基づく発音に対応する鍵2が駆動されるようにすればよい。なお、機械負荷機構3における負荷を小さくするときには、最小負荷でなくてもよく、通常演奏モードの場合における負荷よりも低減されるものとなっていれば、省電力化が可能である。   Such a keyboard instrument has an automatic performance mode in which automatic performance based on performance data is performed, and a normal performance mode in which performance by a user is performed without performing automatic performance. Either mode is selected by the operation of the operation unit 105 by the user. When the normal performance mode is selected, the operation is performed according to the configuration of the above-described embodiment and modification. When the automatic performance mode is selected, the load on the mechanical load mechanism 3 is as small as possible as described above. It is controlled to become. Then, the key 2 corresponding to the sound generation based on the performance data may be driven by the actuator that drives the key 2 during automatic performance. Note that when the load on the mechanical load mechanism 3 is reduced, the load may not be the minimum load, and power saving can be achieved as long as the load is reduced compared to the load in the normal performance mode.

また、このように自動演奏時に負荷を低減する構成は、アコースティックピアノなどにも適用することができる。以下、複数の具体例を説明する。   In addition, such a configuration that reduces the load during automatic performance can also be applied to an acoustic piano or the like. Hereinafter, a plurality of specific examples will be described.

例えば、図22に示すようなアコースティックピアノに用いられるダンパペダル機構の構成において、自動演奏時にペダル部701を駆動するアクチュエータ702を、変形例19における弾性負荷付アクチュエータ450とし、プランジャ402と突上シャフト703とを接続すればよい。このダンパペダル機構は、ペダル部701が押下されて突上シャフト703が上方に移動すると、ペダルレバー704が上方に移動し、リフタ707、ダンパーヘッド708を移動させる構成であり、ペダルレバー704と筐体705との間には、バネ706が設けられている。そして、突上シャフト703は、バネ706の弾性負荷およびペダルレバー704、リフタ707、ダンパーヘッド708によって下方に付勢され、ペダル部701を押下するときの負荷になっている。   For example, in the configuration of a damper pedal mechanism used in an acoustic piano as shown in FIG. 22, the actuator 702 that drives the pedal unit 701 during automatic performance is the actuator 450 with an elastic load in the modification 19, and the plunger 402 and the protruding shaft 703 are used. And should be connected. This damper pedal mechanism is configured such that when the pedal portion 701 is pressed and the thrust shaft 703 moves upward, the pedal lever 704 moves upward to move the lifter 707 and the damper head 708. The pedal lever 704 and the housing A spring 706 is provided between the 705 and the 705. The thrust shaft 703 is urged downward by the elastic load of the spring 706 and the pedal lever 704, the lifter 707, and the damper head 708, and becomes a load when the pedal portion 701 is pressed.

ここで、自動演奏時にアクチュエータ702がペダル部701を駆動する場合には、突上シャフト703の下方への付勢力と逆の駆動力を必要とするが、アクチュエータ702において、上方への弾性負荷を発生、すなわち、変形例19における弾性負荷付アクチュエータ450のプランジャ373と係合部371とを係合させることにより、バネ375の上方への弾性負荷が発生させれば、バネ706の弾性負荷を低減させることができる。一方、自動演奏時でないときには、アクチュエータ702の上方への弾性負荷を発生させないことにより、ペダル部701の押下時の弾性負荷は、低減されていないものになる。これにより、自動演奏時には、自動演奏時でないときのペダル部701への弾性負荷より低減させることができるから、アクチュエータ702の駆動力が少なくてもペダル部701を駆動させることが可能となる。   Here, when the actuator 702 drives the pedal portion 701 during automatic performance, a driving force opposite to the downward biasing force of the thrust shaft 703 is required, but the actuator 702 applies an elastic load upward. If the elastic load generated above the spring 375 is generated by engaging the plunger 373 and the engaging portion 371 of the actuator 450 with the elastic load in the modified example 19, the elastic load of the spring 706 is reduced. Can be made. On the other hand, when it is not during automatic performance, the elastic load when the pedal portion 701 is pressed is not reduced by not generating the elastic load upward of the actuator 702. As a result, during automatic performance, it is possible to reduce the elastic load on the pedal portion 701 when it is not during automatic performance. Therefore, the pedal portion 701 can be driven even if the driving force of the actuator 702 is small.

また、アクチュエータ702は、弾性負荷機構370が設けられていないアクチュエータとして、弾性負荷を低減させる構成を別の手段によって設けてもよい。例えば、図26に示すように、バネ706の初期荷重を変更できるように、バネ706の初期長さを調整するギヤードモータなどにより構成される圧縮伸長部709を設けてもよい。そして自動演奏時にはバネ706を伸長して初期荷重を低減し、自動演奏時以外の場合にはバネ706を圧縮して初期荷重を増加させればよい。   In addition, the actuator 702 may be provided with another means for reducing the elastic load as an actuator not provided with the elastic load mechanism 370. For example, as shown in FIG. 26, a compression / extension unit 709 configured by a geared motor or the like that adjusts the initial length of the spring 706 may be provided so that the initial load of the spring 706 can be changed. Then, the spring 706 may be extended to reduce the initial load during automatic performance, and the spring 706 may be compressed to increase the initial load at times other than automatic performance.

また、図27に示すように、バネ706とペダルレバー704を介して反対側にバネ710を設け、バネ710の位置を制御可能な位置制御部711を設ければよい。この構成は、変形例20における構成と同様な構成であって、ペダルレバー704とバネ710が当接する位置、およびバネ710を圧縮して初期長さの制御をして、バネ710のペダルレバー704に与える弾性負荷の大きさを変更することができる。そして自動演奏時には、バネ710による弾性負荷をペダルレバー704に与えることにより、バネ706による弾性負荷を低減させることができる。   Further, as shown in FIG. 27, a spring 710 may be provided on the opposite side via the spring 706 and the pedal lever 704, and a position control unit 711 capable of controlling the position of the spring 710 may be provided. This configuration is the same as the configuration in Modification 20, and the position at which the pedal lever 704 and the spring 710 abut, and the initial length is controlled by compressing the spring 710, and the pedal lever 704 of the spring 710 is controlled. The magnitude of the elastic load applied to the can be changed. At the time of automatic performance, the elastic load due to the spring 706 can be reduced by applying the elastic load due to the spring 710 to the pedal lever 704.

なお、図25、図26、図27に示すような構成において、自動演奏時にペダルレバー704への弾性負荷が低減されたときに、ペダルレバー704の位置を安定させるために図示しない別の暴れ防止バネを設けてもよい。また、アクチュエータ702のプランジャの重さをキャンセルして、利用者がペダル部701を押下するときの本来の力覚に近づけるために、そのプランジャの重さに応じた上方への付勢力を与えるキャンセルバネを設けてもよい。また、圧縮伸長部709がバネ706を圧縮伸長するとき、および位置制御部711がバネ710の位置、初期長さを制御するときには、ノイズ発生やペダル部701が揺れ動くことを避けるために、所定速度より遅い速度で制御することが望ましい。   25, 26, and 27, when the elastic load on the pedal lever 704 is reduced during automatic performance, another rampage prevention (not shown) is performed to stabilize the position of the pedal lever 704. A spring may be provided. In addition, in order to cancel the weight of the plunger of the actuator 702 and bring it closer to the original force sense when the user depresses the pedal portion 701, a cancellation force that applies an upward biasing force according to the weight of the plunger is cancelled. A spring may be provided. Further, when the compression / extension unit 709 compresses / extends the spring 706, and when the position control unit 711 controls the position and initial length of the spring 710, in order to avoid generation of noise and swinging of the pedal unit 701, a predetermined speed is set. It is desirable to control at a slower speed.

<変形例23>
上述した実施形態においては、機械負荷機構3の回転体304aは、その回転位置に応じて機械負荷機構3が鍵2に対して反力を与える負荷状態と、機械負荷機構3が鍵に対して反力を与えないように無効化した無負荷状態とを切り替えていたが、鍵2の押鍵に伴う移動範囲において、所定範囲においては負荷状態、それ以外の範囲においては無負荷状態となるようにしてもよい。この場合には、以下のような構成とすればよい。
<Modification 23>
In the embodiment described above, the rotating body 304a of the mechanical load mechanism 3 has a load state in which the mechanical load mechanism 3 applies a reaction force to the key 2 according to the rotational position, and the mechanical load mechanism 3 applies to the key. The non-load state that has been invalidated so as not to apply the reaction force has been switched. However, in the movement range accompanying the key depression of the key 2, the load range is set in a predetermined range and the no-load state is set in other ranges. It may be. In this case, the following configuration may be used.

記憶部104に記憶された反力制御データは、鍵2の移動範囲の少なくとも一部の範囲を指定する範囲制御値をさらに示すようにする。そして、CPU101は、記憶部104に記憶された反力制御データを読み出す際に、この反力制御データが示す範囲制御値に基づいて、回転体304aを回転させる。このとき、図28に示すように、回転体304aの回転位置は、実施形態における負荷状態と無負荷状態との間の位置に制御される。   The reaction force control data stored in the storage unit 104 further indicates a range control value that specifies at least a part of the movement range of the key 2. Then, when reading the reaction force control data stored in the storage unit 104, the CPU 101 rotates the rotating body 304a based on the range control value indicated by the reaction force control data. At this time, as shown in FIG. 28, the rotational position of the rotating body 304a is controlled to a position between the loaded state and the unloaded state in the embodiment.

このようにすると、鍵2の押鍵量が少ないときには、鍵2とハンマ300の作用部301とは離間状態であり、無負荷状態になっている一方、押鍵量が大きくなってくると、鍵2とハンマ300の作用部301とは当接状態となり、負荷状態になる。CPU101は、このような負荷状態となる押鍵量の範囲を範囲制御値が指定する範囲になるように回転体304の回転角度を制御すればよい。このようにすれば、鍵2の押鍵に伴う移動範囲のうち、鍵2が範囲制御値によって指定される範囲内に存在する場合には負荷状態、範囲外に存在する場合には無負荷状態とすることができる。なお、負荷状態にある鍵2の押鍵量から、さらに押鍵量が大きくなったときに無負荷状態にする場合には、CPU101は、位置センサ5aの検出部502から出力される位置信号Spから押鍵量を検出し、範囲制御値が指定する範囲外に鍵2が到った場合に、回転体304aの回転位置を図3に示す位置に制御して無負荷状態にしてもよい。このように、範囲制御値が指定する範囲内に鍵2が存在するか否かは、CPU101が位置信号Spから検出するようにしてもよい。   In this way, when the key pressing amount of the key 2 is small, the key 2 and the action part 301 of the hammer 300 are in a separated state and are in a no-load state, while when the key pressing amount becomes large, The key 2 and the action part 301 of the hammer 300 are in contact with each other and are in a loaded state. The CPU 101 only has to control the rotation angle of the rotator 304 so that the range of the key pressing amount in such a load state is within the range specified by the range control value. If it does in this way, when the key 2 exists in the range designated by the range control value among the movement ranges accompanying key depression of the key 2, it will be in a load state, and when it exists out of the range, it will be in a no-load state. It can be. Note that, when the key pressing amount of the key 2 in the loaded state is further increased and the key pressing amount is further increased, the CPU 101 detects the position signal Sp output from the detection unit 502 of the position sensor 5a. When the key 2 is detected outside the range specified by the range control value, the rotational position of the rotating body 304a may be controlled to the position shown in FIG. Thus, the CPU 101 may detect whether or not the key 2 exists within the range specified by the range control value from the position signal Sp.

<変形例24>
上述した各変形例において、機械負荷機構3の負荷の大きさを変化させることができる場合には、反力制御データが示す反力制御値に応じて負荷の大きさを変化させていたが、鍵2の押下量に応じて負荷の大きさを変化させられるようにしてもよい。この場合には、記憶部104に記憶された反力制御データは、反力制御値と鍵2の押下量との関係を示すデータとし、CPU101は、位置センサ5aの検出部502から出力される位置信号Spから押鍵量を検出し、検出した押鍵量に対応する反力制御値に基づいて機械負荷機構3の負荷の大きさを変化させればよい。
<Modification 24>
In each modification described above, when the load of the mechanical load mechanism 3 can be changed, the load is changed according to the reaction force control value indicated by the reaction force control data. You may make it change the magnitude | size of load according to the pressing amount of the key 2. FIG. In this case, the reaction force control data stored in the storage unit 104 is data indicating the relationship between the reaction force control value and the pressing amount of the key 2, and the CPU 101 is output from the detection unit 502 of the position sensor 5a. The key pressing amount may be detected from the position signal Sp, and the load of the mechanical load mechanism 3 may be changed based on the reaction force control value corresponding to the detected key pressing amount.

実施形態に係る鍵盤楽器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the keyboard musical instrument which concerns on embodiment. 実施形態に係る機械負荷機構が負荷状態である場合の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a structure when the mechanical load mechanism which concerns on embodiment is a load state. 実施形態に係る機械負荷機構が無負荷状態である場合の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a structure when the mechanical load mechanism which concerns on embodiment is a no-load state. 実施形態に係るアクチュエータおよびセンサの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the actuator and sensor which concern on embodiment. 実施形態に係る鍵盤楽器のソフトウエアの構成、および各信号の流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the software of the keyboard musical instrument which concerns on embodiment, and the flow of each signal. 実施形態に係る力覚付与テーブルの説明図である。It is explanatory drawing of the force sense provision table which concerns on embodiment. 変形例1に係る機械負荷機構の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the mechanical load mechanism which concerns on the modification 1. FIG. 変形例2に係る機械負荷機構の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the mechanical load mechanism which concerns on the modification 2. 変形例4に係る機械負荷機構の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the mechanical load mechanism which concerns on the modification 4. 変形例21に係る機械負荷機構の構成を示す説明図である。22 is an explanatory diagram showing a configuration of a mechanical load mechanism according to Modification 21. FIG. 変形例5に係る鍵盤楽器のソフトウエアの構成、および各信号の流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the software of the keyboard musical instrument which concerns on the modification 5, and the flow of each signal. 変形例9に係る鍵盤楽器のソフトウエアの構成、および各信号の流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the software of the keyboard musical instrument which concerns on the modification 9, and the flow of each signal. 変形例11に係る鍵盤楽器のソフトウエアの構成、および各信号の流れを示す説明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram showing a configuration of software of a keyboard instrument according to a modification 11 and a flow of each signal. 変形例17に係るペダル機構の構成を示す説明図である。FIG. 25 is an explanatory diagram showing a configuration of a pedal mechanism according to Modification 17; 変形例17に係るペダル機構の構成を示す説明図である。FIG. 25 is an explanatory diagram showing a configuration of a pedal mechanism according to Modification 17; 変形例17に係るダンパペダルの負荷特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the load characteristic of the damper pedal which concerns on the modification 17. 変形例3に係る機械負荷機構の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the mechanical load mechanism which concerns on the modification 3. 変形例18に係る機械負荷機構の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the mechanical load mechanism which concerns on the modification 18. 変形例18に係る機械負荷機構の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the mechanical load mechanism which concerns on the modification 18. 変形例18に係る機械負荷機構の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the mechanical load mechanism which concerns on the modification 18. 変形例19に係るアクチュエータの構成を示す説明図である。22 is an explanatory diagram showing a configuration of an actuator according to Modification 19. FIG. 変形例19に係るアクチュエータの構成を示す説明図である。22 is an explanatory diagram showing a configuration of an actuator according to Modification 19. FIG. 変形例19に係るアクチュエータの構成を示す説明図である。22 is an explanatory diagram showing a configuration of an actuator according to Modification 19. FIG. 変形例20に係る機械負荷機構の構成を示す説明図である。22 is an explanatory diagram showing a configuration of a mechanical load mechanism according to Modification 20. FIG. 変形例22に係るダンパペダル機構の構成を示す説明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram showing a configuration of a damper pedal mechanism according to Modification 22. 変形例22に係るダンパペダル機構の構成を示す説明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram showing a configuration of a damper pedal mechanism according to Modification 22. 変形例22に係るダンパペダル機構の構成を示す説明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram showing a configuration of a damper pedal mechanism according to Modification 22. 変形例23に係る機械負荷機構の構成を示す説明図である。FIG. 25 is an explanatory diagram showing a configuration of a mechanical load mechanism according to Modification 23.

符号の説明Explanation of symbols

1…鍵盤楽器、1a…電子システム、1b…力覚制御部、1c…情報生成システム、1d…電気負荷部、2…鍵、2a…黒鍵、2b…白鍵、3…機械負荷機構、4…アクチュエータ、5…センサ、5a…位置センサ、5b…速度センサ、6a…論理回路、6,10,21,60a…マルチプレクサ、7,11,22,60b…AD変換器、9,20…微分器、30〜33,3x…力覚付与テーブル、30−1〜30−n…テーブル、35〜38…加算器、37a…スイッチ、40…PWM指示値発生回路、45…DA変換器、50…PWMドライバ、50a…ソレノイドドライバ、51…電流FB回路、60…増設部、100…鍵盤機構、101…CPU、102…ROM、103…RAM、104…記憶部、105…操作部、106…表示部、106a…液晶ディスプレイパネル、106b…ディスプレイドライバ、107…音声出力部、108…インターフェイス、200…バス、201…回転支持部、202…筐体、202a,202b,202c…空間、202d…開口部、203…揺動ストロークガイド、203a…突起部、203b…ガイド部、204…鍵ストッパ、205…ハンマストッパ、206…傾斜部、207…受板、300…ハンマ、301…作用部、302…反作用部、303…支点、304a…回転体、304b…ステッピングモータ、304c…パルスジェネレータ、305…軸、306…調整ねじ、310a…フレーム、310b…移動体、311…リードスクリュー、312…モータ、313…ガイド部材、320…バネ、321…支持板、322…バネ、323…位置制御部、330…可動部材、331…支柱、332…筒状部材、333…オリフィス径制御部、333a…孔、340…板ばね、341…回転軸、350…ガイド、351…回転軸、352…回転体、360…当接部、370…弾性負荷機構、371…係合部、372…補助アクチュエータ、373…プランジャ、374…ガイド板、375…バネ、400…ヨーク、401…コイル、402…プランジャ、403…シャフト、404…シャフトヘッド、406…ハウジング、410…軸受け、450…弾性負荷付アクチュエータ、500a,500b…ハウジング、501…被検出部材、502…検出部、503…反射板、504…マグネット、505…バネ、506…コイル、600…ペダル機構、600a…筐体、601−A,601−B,601−C…ペダル部、602−A,602−B,602−C…回動支点、603−A,603−B,603−C…押し上げ部分、604−A,604−B,604−C…押し下げ部分、610…自動演奏部、610a…下部アクチュエータ、611…シャフト、612…バネQ、613…バネR、620…上部アクチュエータ、621…シャフト、622…バネP、630…負荷部材、701…ペダル部、702…アクチュエータ、703…突上シャフト、704…ペダルレバー、705…筐体、706…バネ、707…リフタ、708…ダンパーヘッド、709…圧縮伸長部、710…バネ、711…位置制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Keyboard instrument, 1a ... Electronic system, 1b ... Force sense control part, 1c ... Information generation system, 1d ... Electric load part, 2 ... Key, 2a ... Black key, 2b ... White key, 3 ... Mechanical load mechanism, 4 ... Actuator, 5 ... Sensor, 5a ... Position sensor, 5b ... Speed sensor, 6a ... Logic circuit, 6, 10, 21, 60a ... Multiplexer, 7, 11, 22, 60b ... AD converter, 9, 20 ... Differentiator , 30 to 33, 3x ... force application table, 30-1 to 30-n ... table, 35 to 38 ... adder, 37a ... switch, 40 ... PWM indication value generation circuit, 45 ... DA converter, 50 ... PWM Driver 50a ... Solenoid driver 51 ... Current FB circuit 60 ... Extension unit 100 ... Keyboard mechanism 101 ... CPU 102 ... ROM 103 ... RAM 104 ... Storage unit 105 ... Operation unit 106 ... Display 106a ... Liquid crystal display panel, 106b ... Display driver, 107 ... Audio output part, 108 ... Interface, 200 ... Bus, 201 ... Rotation support part, 202 ... Housing, 202a, 202b, 202c ... Space, 202d ... Opening part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 203 ... Swing stroke guide, 203a ... Projection part, 203b ... Guide part, 204 ... Key stopper, 205 ... Hammer stopper, 206 ... Inclination part, 207 ... Receptacle, 300 ... Hammer, 301 ... Action part, 302 ... Reaction part , 303: fulcrum, 304a ... rotating body, 304b ... stepping motor, 304c ... pulse generator, 305 ... shaft, 306 ... adjusting screw, 310a ... frame, 310b ... moving body, 311 ... lead screw, 312 ... motor, 313 ... guide Member, 320... Spring, 321... Support plate, 32 ... Spring, 323 ... Position controller, 330 ... Movable member, 331 ... Strut, 332 ... Cylindrical member, 333 ... Orifice diameter controller, 333a ... Hole, 340 ... Leaf spring, 341 ... Rotating shaft, 350 ... Guide, 351 Rotating shaft, 352, rotating body, 360, contact portion, 370, elastic load mechanism, 371, engaging portion, 372, auxiliary actuator, 373, plunger, 374, guide plate, 375, spring, 400, yoke, 401 ... Coil, 402 ... Plunger, 403 ... Shaft, 404 ... Shaft head, 406 ... Housing, 410 ... Bearing, 450 ... Actuator with elastic load, 500a, 500b ... Housing, 501 ... Detected member, 502 ... Detector, 503 ... Reflector, 504 ... magnet, 505 ... spring, 506 ... coil, 600 ... pedal mechanism, 600a ... casing , 601-A, 601-B, 601-C... Pedal part, 602-A, 602-B, 602-C... Fulcrum, 603-A, 603-B, 603-C. , 604-B, 604-C ... pushed down part, 610 ... automatic performance part, 610a ... lower actuator, 611 ... shaft, 612 ... spring Q, 613 ... spring R, 620 ... upper actuator, 621 ... shaft, 622 ... spring P , 630 ... Load member, 701 ... Pedal part, 702 ... Actuator, 703 ... Projection shaft, 704 ... Pedal lever, 705 ... Housing, 706 ... Spring, 707 ... Lifter, 708 ... Damper head, 709 ... Compression / extension part, 710: Spring, 711: Position control unit

Claims (7)

操作子の運動に関する物理量と力覚制御値との関係を示す力覚制御データを複数記憶するとともに、前記操作子に与える反力の大きさを表す反力制御値を示す反力制御データを前記力覚制御データの各々に対応させて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された複数の力覚制御データのうち、一の力覚制御データを選択する選択手段と、
前記操作子の挙動を検出する操作子挙動検出手段と、
前記操作子挙動検出手段が検出した操作子の挙動に基づいて、前記操作子の運動に関する物理量を算出する算出手段と、
前記操作子に力を付与する第1力覚付与手段と、
前記選択手段が選択した力覚制御データに基づいて、前記算出手段が算出した物理量から力覚制御値を算出し、当該力覚制御値に基づいて、前記第1力覚付与手段によって前記操作子に付与する力を制御する第1制御手段と、
所定の負荷を有し、前記操作子の運動に対して前記負荷に応じた反力を与える第2力覚付与手段と、
前記選択手段が選択した力覚制御データに対応する反力制御データが示す反力制御値に基づいて、前記第2力覚付与手段が有する負荷の大きさを制御する第2制御手段と
を具備し、
前記記憶手段に記憶された反力制御データは、前記操作子の移動範囲の少なくとも一部の範囲を指定する範囲制御値をさらに示し、
前記第2制御手段は、前記選択手段が選択した力覚制御データに対応する反力制御データが示す範囲制御値によって指定される範囲内に存在する前記操作子に対して前記負荷に応じた反力を与えるように前記第2力覚付与手段を制御する
ことを特徴とする力覚制御装置。
A plurality of force sense control data indicating the relationship between a physical quantity related to the motion of the operator and the force sense control value are stored, and the reaction force control data indicating the reaction force control value indicating the magnitude of the reaction force applied to the operator is stored in the reaction force control data. Storage means for storing corresponding to each of the haptic control data;
A selection unit that selects one haptic control data among the plurality of haptic control data stored in the storage unit;
An operator behavior detecting means for detecting the behavior of the operator;
Calculation means for calculating a physical quantity related to the movement of the operating element based on the behavior of the operating element detected by the operating element behavior detecting means;
First force sense imparting means for imparting force to the manipulator;
Based on the haptic control data selected by the selection means, a haptic control value is calculated from the physical quantity calculated by the calculating means, and based on the haptic control value, the first haptic giving means performs the operation element. First control means for controlling the force applied to
A second force sense imparting means having a predetermined load and applying a reaction force corresponding to the load to the movement of the manipulator;
Second control means for controlling the load of the second force sense applying means based on the reaction force control value indicated by the reaction force control data corresponding to the force sense data selected by the selection means; And
The reaction force control data stored in the storage means further indicates a range control value that specifies at least a partial range of the movement range of the operator,
The second control means responds to the operation element corresponding to the load with respect to the operation element existing within a range specified by a range control value indicated by a reaction force control data corresponding to the force control data selected by the selection means. The force sense control device controls the second force sense imparting means to apply force.
前記第2力覚付与手段が有する所定の負荷は、機械的な慣性負荷であり、
前記算出手段が算出する物理量は、前記操作子の押下量を示す位置および前記操作子の押下速度を含み、
前記第1制御手段は、前記選択手段が選択した力覚制御データに基づいて、前記算出手段が算出した前記操作子の押下量を示す位置および前記操作子の押下速度から力覚制御値を算出し、当該力覚制御値に基づいて、前記第1力覚付与手段によって前記操作子に付与する力を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の力覚制御装置。
The predetermined load of the second force sense applying means is a mechanical inertia load,
The physical quantity calculated by the calculating means includes a position indicating the pressing amount of the operating element and a pressing speed of the operating element,
The first control means calculates a haptic control value from the position indicating the pressing amount of the operating element calculated by the calculating means and the pressing speed of the operating element based on the haptic control data selected by the selecting means. and, based on the force control value, force control apparatus according to claim 1, characterized in that to control the force applied to the operating element by the first force applying means.
前記第2力覚付与手段が有する所定の負荷は、機械的な負荷であって、慣性負荷、粘性負荷、弾性負荷のうち、少なくともいずれか1つを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の力覚制御装置。
The predetermined load has second force applying means, a mechanical load, the inertia load, viscous load, of the elastic load, according to claim 1, characterized in that it comprises at least any one Haptic control device.
前記第2制御手段は、前記選択手段が選択した力覚制御データに対応する反力制御データが示す反力制御値に基づいて、前記第2力覚付与手段が有する負荷の大きさを0として制御する場合には、前記第2力覚付与手段を無効化する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれかに記載の力覚制御装置。
The second control means sets the magnitude of the load of the second force sense applying means to 0 based on the reaction force control value indicated by the reaction force control data corresponding to the force sense control data selected by the selection means. The force sense control device according to any one of claims 1 to 3 , wherein when controlling, the second force sense imparting means is invalidated.
請求項1乃至請求項のいずれかに記載の力覚制御装置と、
前記操作子を複数有する鍵盤と、
前記操作子の押下に対応して楽音を発生する楽音発生手段と
を具備し、
前記記憶手段は、複数の力覚制御データの各々に対応して、楽器の種類を示すデータをさらに記憶し、
前記楽音発生手段は、前記選択手段が選択した力覚制御データに対応する楽器の種類を示すデータに基づいた音色の楽音を発生する
ことを特徴とする鍵盤楽器。
A force sense control device according to any one of claims 1 to 4 ,
A keyboard having a plurality of the controls;
A musical sound generating means for generating a musical sound in response to pressing of the operation element,
The storage means further stores data indicating the type of musical instrument corresponding to each of the plurality of force control data,
The keyboard musical instrument characterized in that the musical tone generating means generates a musical tone having a timbre based on data indicating the type of musical instrument corresponding to the force control data selected by the selecting means.
操作子に力を付与する第1力覚付与手段と、所定の負荷を有し、前記操作子の運動に対して前記負荷に応じた反力を与える第2力覚付与手段とを具備する装置に用いられる力覚制御方法であって、
前記操作子の運動に関する物理量と力覚制御値との関係を示す力覚制御データを複数記憶するとともに、反力制御値を示す反力制御データを前記力覚制御データの各々に対応させて記憶する記憶過程と、
前記記憶過程において記憶された複数の力覚制御データのうち、一の力覚制御データを選択する選択過程と、
前記操作子の挙動を検出する操作子挙動検出過程と、
前記操作子挙動検出過程において検出された操作子の挙動に基づいて、前記操作子の運動に関する物理量を算出する算出過程と、
前記選択過程において選択された力覚制御データに基づいて、前記算出過程において算出された物理量から力覚制御値を算出し、当該力覚制御値に基づいて、前記第1力覚付与手段によって前記操作子に付与する力を制御する第1制御過程と、
前記選択過程において選択された力覚制御データに対応する反力制御データが示す反力制御値に基づいて、前記第2力覚付与手段が有する負荷の大きさを制御する第2制御過程と
を備え、
前記記憶過程において記憶された反力制御データは、前記操作子の移動範囲の少なくとも一部の範囲を指定する範囲制御値をさらに示し、
前記第2制御過程においては、前記選択過程において選択した力覚制御データに対応する反力制御データが示す範囲制御値によって指定される範囲内に存在する前記操作子に対して前記負荷に応じた反力を与えるように前記第2力覚付与手段を制御する
ことを特徴とする力覚制御方法。
An apparatus comprising: first force sense imparting means for imparting force to the manipulator; and second force sense imparting means that has a predetermined load and applies a reaction force corresponding to the load to the motion of the manipulator. A force control method used for
A plurality of force control data indicating the relationship between the physical quantity related to the movement of the operator and the force control value is stored, and reaction force control data indicating a reaction force control value is stored in association with each of the force control data. Memory process to
A selection process of selecting one haptic control data from the plurality of haptic control data stored in the storing process;
An operator behavior detection process for detecting the behavior of the operator;
A calculation process for calculating a physical quantity related to the movement of the operating element based on the behavior of the operating element detected in the operating element behavior detecting process;
Based on the haptic control data selected in the selection process, a haptic control value is calculated from the physical quantity calculated in the calculation process, and based on the haptic control value, the first haptic application means performs the haptic control value. A first control process for controlling the force applied to the manipulator;
A second control step for controlling the magnitude of the load of the second force sense applying means based on the reaction force control value indicated by the reaction force control data corresponding to the force sense control data selected in the selection step. Prepared,
The reaction force control data stored in the storing process further indicates a range control value for designating at least a part of the moving range of the operation element,
In the second control process, the operation element in the range specified by the range control value indicated by the reaction force control data corresponding to the haptic control data selected in the selection process is determined according to the load. The haptic control method, wherein the second haptic application means is controlled so as to apply a reaction force.
操作子に力を付与する第1力覚付与手段と、所定の負荷を有し、前記操作子の運動に対して前記負荷に応じた反力を与える第2力覚付与手段とを制御するコンピュータに、
前記操作子の運動に関する物理量と力覚制御値との関係を示す力覚制御データを複数記憶するとともに、反力制御値を示す反力制御データを前記力覚制御データの各々に対応させて記憶する記憶機能と、
前記記憶機能において記憶された複数の力覚制御データのうち、一の力覚制御データを選択する選択機能と、
前記操作子の挙動を検出する操作子挙動検出機能と、
前記操作子挙動検出機能において検出された操作子の挙動に基づいて、前記操作子の運動に関する物理量を算出する算出機能と、
前記選択機能において選択された力覚制御データに基づいて、前記算出機能において算出された物理量から力覚制御値を算出し、当該力覚制御値に基づいて、前記第1力覚付与手段によって前記操作子に付与する力を制御する第1制御機能と、
前記選択機能において選択された力覚制御データに対応する反力制御データが示す反力制御値に基づいて、前記第2力覚付与手段が有する負荷の大きさを制御する第2制御機能と
を実現させ、
前記記憶機能において記憶された反力制御データは、前記操作子の移動範囲の少なくとも一部の範囲を指定する範囲制御値をさらに示し、
前記第2制御機能においては、前記選択機能において選択された力覚制御データに対応する反力制御データが示す範囲制御値によって指定される範囲内に存在する前記操作子に対して前記負荷に応じた反力を与えるように前記第2力覚付与手段を制御する
ことを特徴とするプログラム。
A computer that controls first force sense imparting means for imparting force to the operator and second force sense imparting means that has a predetermined load and applies a reaction force corresponding to the load to the motion of the operator. In addition,
A plurality of force control data indicating the relationship between the physical quantity related to the movement of the operator and the force control value is stored, and reaction force control data indicating a reaction force control value is stored in association with each of the force control data. Memory function to
A selection function for selecting one haptic control data among the plurality of haptic control data stored in the storage function;
An operator behavior detection function for detecting the behavior of the operator;
A calculation function for calculating a physical quantity related to the movement of the operating element based on the behavior of the operating element detected by the operating element behavior detecting function;
Based on the haptic control data selected in the selection function, a haptic control value is calculated from the physical quantity calculated in the calculation function, and based on the haptic control value, the first haptic imparting means performs the haptic control value. A first control function for controlling the force applied to the operator;
A second control function for controlling the magnitude of the load of the second force sense applying unit based on the reaction force control value indicated by the reaction force control data corresponding to the force sense control data selected in the selection function; Realized,
The reaction force control data stored in the storage function further indicates a range control value for designating at least a part of the movement range of the operation element,
In the second control function, the operation element present in the range specified by the range control value indicated by the reaction force control data corresponding to the haptic control data selected in the selection function depends on the load. A program for controlling the second force sense applying means so as to apply a reaction force.
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