JPH04125693A

JPH04125693A - 電子楽器

Info

Publication number: JPH04125693A
Application number: JP2247878A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sato; 宏行佐藤
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1990-09-18
Filing date: 1990-09-18
Publication date: 1992-04-27
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: JP2956180B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、電子楽器に関し、特に鍵盤等の演奏操作子の
演奏感覚を制御した電子楽器に関する。

［従来の技術］自然楽器のピアノの鍵盤は、鍵操作によってノ１ンマを
駆動し、弦を叩いて表情豊かな楽音を発生させる。鍵盤
の各軸の裏側にはかなり複雑な機構が備えられている。

これに対して鍵盤を有する電子楽器の鍵盤は、ハンマ等
の機構的要素を駆動する必要がないものや、タッチ感触
をよくするため、疑似ハンマ材構が設けられたものがあ
るが、いずれも簡単な構成で作られている。

鍵盤の構造が大きく異なるため、電子楽器の鍵盤のタッ
チ感は通常ピアノの鍵盤のタッチ感とはかなり異なった
ものになっている。

そこで電子楽器の鍵盤のタッチ感を自然楽器の鍵盤のタ
ッチ感に近付けるため、鍵盤の運動を制御しようとした
提案がある。

たとえば鍵盤の押鍵速度を検出し、鍵制動装置によって
鍵盤を制御する提案や電磁石とばねを対抗させて鍵を制
御する提案がなされている。

ところが、たとえばピアノの鍵盤は演奏操作の態様に応
じて複雑なタッチ感を有しており、簡単な電気的制御で
そのタッチ感を再現することは難しい。

［発明が解決しようとする課題］以上説明したように、従来の技術によれば、鍵盤等の演
奏操作子に所望の演奏感覚を付与することが困難であっ
た。

本発明の目的は、演奏操作子の演奏感覚を所望のものに
制御しやすい電子楽器を提供することである。

［課題を解決するための手段］本発明の電子楽器は、演奏操作を行なうための演奏操作
子と、前記演奏操作子に力を作用させるためのアクチュ
エータと、前記演奏操作子の操作力をモニタする手段と
、前記操作力に基づき前記演奏操作子が位置すべき目標
位置を算出する目標位置生成手段と、前記アクチュエー
タに制御した電力を供給し、前記演奏操作子を前記目標
位置に向けて移動させる位置制御手段とを有する。

また本発明による電子楽器は、さらに前記演奏操作子の
運動方程式の係数を記憶するパラメータ記憶手段を有し
、前記目標位置生成手段はこのパラメータ記憶手段に記
憶された係数を用いて、前記操作力に基づき前記演奏操
作子が位置すべき目標位置を算出する。

さらに、前記パラメータ記憶手段に記憶する係数を入力
するパラメータ入力手段と、前記パラメータ記憶手段に
記憶されている係数を調節するパラメータ調節手段とを
有するようにしてもよい。

上述の本発明の電子楽器において、前記モニタ手段は前
記操作力に加えて演奏操作子の位置、速度および／また
は加速度をモニタし、前記パラメータ記憶手段に記憶さ
れている係数は前記位置、速度および／または加速度情
報に依存して変化するようにしてもよい。

また、前記モニタ手段は前記操作力に加えて演奏操作子
の位置、速度および／または加速度をモニタし、前記位
置制御手段は前記位置、速度および／または加速度情報
に基づいて位置制御を行うようにしてもよい。

［作用コ複雑な特性を有する鍵盤等の演奏操作子の演奏感覚は、
演奏操作子の位置、速度、加速度等によって記述される
運動方程式に支配されて変化する。

したがって、望ましい演奏感覚を有する演奏操作子につ
いても所定の運動方程式を想定し得る。このような運動
方程式は、たとえば線形微分方程式の形式である。この
運動方程式を解くことにより、演奏操作子を操作する操
作力から演奏操作子の位置を算出することができる。そ
して、演奏操作子が実際に、算出した演奏操作子の位置
（すなわち望ましい目標位置）にくるように位置制御す
ることにより、より望ましい演奏感覚を再現することが
できる。

［実施例］ます、鍵盤の鍵の動特性を検討する。今、ある鍵盤の各
軸の動特性が、以下の式で与えられたとする。

Ｆ＝に、ｘ＋ｋｖ　（ｄｘ／ｄｔ）＋ｍ、（ｄ’ｘ／ｄ　ｔ”）　　　　　　−（１）ここ
でＦは外力（押鍵力または操作力）、ｘは位置（変位量
）、ｄｘ／ｄｔは位置Ｘの時間ｔに対する一次微分（す
なわち速さ）、ｄ”ｘ／ｄｔ２は位置Ｘの時間ｔに対す
る二次微分（すなわち加速度）、ｋ、は位置Ｘの項の係
数、ｋ、はＸの一次微分の項の係数、ｍ７はＸの二次微
分の項の係数である。

すなわち、式（１）は、ばねと係合し、粘性流体中を外
力を受けて動く物体のニュートンの力学に従う運動方程
式と同様の運動方程式である。

望ましい演奏感覚を有する望ましい鍵盤の運動を式（１
）と同様に以下の式（２）で近似する。

Ｆ＝ｋＤ、ｘ＋に□（ｄｘ／ｄｔ）＋ｍ４　　（ｄ”ｘ／ｄ　ｔ　２）　　、　　　　　　
−（２）ここで、ｍ、は望ましい鍵盤の鍵の質量、ｋｖ
ｄは望ましい粘性に相当する係数、ｋ、ｄは望ましいば
ね定数に相当する係数、Ｆは演奏者の演奏操作による外
力に相当するものとなる。

第１図はこのような望ましい鍵盤の鍵の動作特性を示す
概念図である。鍵１は質量ｍ、を有し、固定されたベー
ス４に対して、ばね係数に、、ｄを有するばね２と、粘
性係数ｋ　ｗｄを有するダンパ３によって結合され、外
力としてＦを受ける。この外力の結果、鍵１の位置Ｘが
変化する。

第２図は、第１図の鍵盤の動作特性を示す上記の式（２
）についてのブロック線図である。Ｓはラプラス演算子
を表す。

ここで、実際に鍵盤の鍵が適当な操作力Ｆ（ｔ）で操作
されたときの鍵の実際の位置ｘ　（ｔ）を上記の望まし
い鍵盤の位置Ｘａ　　（目標位置）となるように位置制
御してやれば、式（１）で表される目標とするインピー
ダンスをもった系が実現されることになる。これにより
、望ましい鍵盤の夕・ソチ感を実現できる。なお、式（
１）のｍ　ａ　、　　ｋ　ｐｄ＋ｋｖ４をインピーダン
ス、特に目標とするインピーダンスであるからターゲッ
トインピーダンスと呼ぶ。これらの係数は、それぞれ、
仮想質量、仮想ばね係数、仮想粘性係数とも呼ぶべき係
数である。

実際の制御は上述した目標位置Ｘ、に対し、鍵の位置制
御を行う。このような位置制御のサーボ回路の伝達関数
をＧ　（ｓ）とすれば、このインピーダンス制御系のブ
ロック図は第３図のようになる。なお、第３図における
Ｘｄ、ｄｘａ　／ｄ　ｔ。

ｄ２ｘｎ／ｄｔ”は目標値であり、Ｘが実際の鍵盤位置
である。

この実施例では、上記の演算（操作力Ｆから望ましい目
標位置Ｘ、を算出する演算）をソフトウェア方式によっ
て、離散値データとして処理する例を示す。微分方程式
を解く手法としては、状態変数を用いたオイラー法を用
いた。

まず、状態変数ベクトルをｘ　（ｔ）＝　［ｘａ、ｄｘａ／ｄｔｌ”とおく。式（
２）は、ｄ　ｘ／ｄ　ｔ　＝ＡＸ＋ＢＦという状態方程式に置き換えられる。

この式（３）の解はここで、式（４）を用いて計算機で解を算出する。ｘ　
（ｔ）のサンプリングタイムがΔｔのときＸ　’＝　Ｘ
　（ｔ　）　　ｌ　ｌ−Ａ１．１（ｉ＝ｏ、１，２．−
、ｘ０＝ｘ　（０））・・・（５）とおき、入力Ｆ　（ｔ）はｔ＝Δｔ・　（ｉ−１）〜Δ
ｔ−１で一定と仮定する。これはΔｔが十分に小さけれ
ば正当化される。

式（４）よりＸ＝　Ｘ（Δ ＝ｅ＾ΔｔＸし１＋［ｅ　ＡＡ　＋　　　１　］Ａ−’ＢＦ（Ｉ：単位行列）ここでオイラー法ではｅＡΔ’＝Ｉ＋ＡΔｔであるから、式％式％］］ただし、ｘ０＝ｘとなる。

これを成分で書けば、Ｘ７　　　　　　＝Ｘａ−” ＋（ｄ　Ｘｄ’−’／　ｄ　ｔ　）Δｔｄ　Ｘ、　’／
ｄ　ｔ　＝ｄ　ｘ、　＝１／ｄ　ｔ＋　（（ｋＤｄ／ｍ
ｄ　）Ｘｄ（ｋ　−ａ／　ｍ＝　）　　（ｄ　ｘ　ａ　／　ｄ　ｔ
　）＋Ｆ１／ｍａ）Δｔ・・・　（９）となる。

式（９）を逐次計算することによって、目標位置Ｘｄが
計算される。

なお、ここではオイラー法による解法を示したが、式（
３）を解く方法はこれに限定されず、ルンゲ・フッタ法
やパティ近似法など、一般に計算機で用いられる方法で
十分な精度が得られる方法であればよい。

以上のように目標位置Ｘ、を算出した後は、アクチュエ
ータにより鍵を移動させ、鍵がこの目標位置Ｘ、にくる
ように位置制御する。このようにして、電子楽器の鍵盤
に所望のタッチ感を付与することが可能となる。

なお、以上の検討において用いた係数ｍ４、ｋ□、ｋｏ
等はそれぞれ定数とは限らない。すなわち、鍵盤の鍵は
質点てはなく、いろいろの機構を備えた剛体であるので
、種々に変化する。したがって、望ましい鍵盤の鍵の動
特性を式（２）のように近似したとしても、それぞれの
係数はたとえば位置、速度、加速度等に依存して変化す
る変数と考えるほうがより正確である。

たとえば、鍵は押鍵すると、鍵背後に備えられた機構が
動き、鍵の押込んだ深さに応じて、鍵に対する抵抗が変
化する。このような場合のタッチ感を実現する位置の制
御機構を第４図に示す。

第４図において、鍵１は圧力センサ１１を備え、押鍵す
る力（操作力）を検出する。また、鍵１の位置は、位置
センサ１２で検出される。位置センサ１２の検出した位
置信号は微分回路１３にも送られ、微分されて速度信号
を発生する。速度信号は微分回路１４にも送られて加速
度信号を発生する。これらの加速度、速度、位置を表わ
す信号は、それぞれ位置制御回路１８に供給される。

パラメータテーブルメモリ１５には、ターゲットインピ
ーダンスｍ　ｄ　、ｋ　ｗｄＸｋ　ｐｄが記憶されてい
る。目標位置生成回路１７は、ターゲットインピーダン
スｍ、、ｋ□、ｋ、ｄを読み出すとともに、操作力を表
す信号を入力する。なお、各パラメータは予め実測等に
より得られたデータに基づいて、パラメータテーブル１
５に記憶されている。パラメータテーブル１５を設けず
、目標位置生成回路１７の内部に定数としてこれらのパ
ラメータを設けてもよい。

目標位置生成回路１７は、先に説明した手法を用いて操
作力から目標位置を算出する。位置制御回路１８は、目
標位置生成回路１７から供給される目標位置信号および
、位置センサ１２、微分回路１３、微分回路１４から構
成される装置信号、速度信号、加速度信号を用いて、鍵
１の実際の位置が目標位置となるようにアクチュエータ
１９を駆動する。

第５図は、本実施例の位置制御を行うサーボ系の制御ブ
ロック図を示す。第４図の位置センサ１２から、位置制
御回路１８、アクチュエータ１９、鍵１を介して再び位
置センサ１２へと至るループは、第５図の位置指令から
ブロックＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６を経て位
置信号が出力されるフィードバックループに対応してい
る。第４図の微分回路１３から位置制御回路１８への速
度信号の出力は、第５図のブロックＢ５のアクチュエー
タからブロックＢ２にフィードバックする速度ループに
対応する。なお、位置制御回路１８は十分な応答速度を
有するものであればどのような回路を用いてもよい。

以上の第４．５図に示すような構成により、実際には異
なる動特性を有する鍵が（２）式に示す望ましい動特性
を有するかのように位置制御され、望ましいタッチ感が
実現される。

なお、以上の説明においては、係数ｍ　ｌ＋　、ｋ　ｗ
ｄｓｋ、を運動方程式（２）の係数として固定した定数
と考えていたが、これらの係数はそれぞれが鍵１の位置
、速度、加速度、操作力によって変化するとしてもよい
。このような制御を行なう場合には、第４図中点線で示
すように、操作力信号、位置信号、速度信号、および加
速度信号をパラメータテーブルメモリ１５に供給する。

そして、これらの信号により係数を変化させる。

第６図は、各種の制御、調整が可能な鍵盤の実施例を示
す。

第６図において、鍵１に圧力センサ１１が設けられ、ま
た、鍵１の位置を検出する位置センサ１２、微分回路１
３．１４が設けられて力、位置、速度、加速度の信号が
提供されることは第４図の実施例と同様である。これら
のモニタ信号は位置制御回路１８に供給されると共にパ
ラメータテーブルメモリ１５にも供給される。パラメー
タテーブルメモリ１５には、パラメータ調節手段２１、
およびパラメータ入力手段２２が接続されている。

パラメータ調節手段２１は、登録された運動方程式の係
数等の絶対値を変化させたり、変数に対する依存性を変
化させたりする調整を行なう手段である。また、パラメ
ータ入力手段２２は、全く新たにパラメータを設定する
ためにデータを入力する手段である。パラメータテーブ
ルメモリ１５から出力されたパラメータ出力は、目標位
置生成回路１７に送られる。目標位置生成回路１７およ
び位置制御回路１８の動作は、第４図の実施例と同様で
ある。

第６図に示す実施例を構成する各部分を以下に説明する
。

第７図は、鍵盤の鍵、圧力センサ、位置センサ、アクチ
ュエータの例を示す斜視図である。鍵盤１は上部材１ａ
、下部材１ｂを含み、その間に感圧ゴム圧力センサ１１
ａを挾んでいる。感圧ゴム圧力センサｌｌａからは、押
圧力に応じた電圧信号が供給される。鍵１の上下運動は
、透過型ホトセンサ１２ａのグレイスケール２４を上下
させる。

グレイスケール２４が上下すると、透過型ホトセンサ１
２ａの発光源２５から受光素子２６に伝わる光量が変化
し、位置信号が発生する。鍵ｌを目標位置に位置させる
ための駆動信号は、両方向ソレノイド型アクチュエータ
１９ａに印加され、両方向ソレノイド型アチュエータが
上または下に所望の力を作用させ、鍵１を目標位置に移
動させる。

これにより、鍵１を上から押圧する指に反力または引力
が与えられ、所望のタッチ感が実現される。

なお、両方向ソレノイド型アクチュエータ１９ａとして
は、永久磁石と励磁コイルとを含み、励磁コイルに２方
向の電流を流すことによって、２方向に力を作用させる
ことのできるアクチュエータや、さらにばねやスプリン
グ等を備え、中央、両端の三位置で安定状態をとること
のできるアクチュエータや、共通軸上に２つの鉄心を有
し、各鉄心の周囲に励磁コイルを備え、それぞれ鉄心を
駆動することのできる２方向性アクチユエータ等、ない
しはそれらの組み合わせ等を用いることができる。

アクチュエータの作動部材３０と鍵１との結合形態の例
を第８図に示す。

鍵１は支点を中心に枢動運動を行なう場合を考える。鍵
１が円弧状に枢動する時、アクチュエー夕の作動部材３
０が直線運動を行なうとすれば、結合部分に無理が発生
する。そのため、第８図に示すような構造をとる。第８
図において、作動部材３０は、中間部材２８に対して軸
２７の周りに回動自在に取り付けられている。さらに、
この中間部材２８は鍵１に設けた溝２９内を摺動自在に
結合されている。このため、作動部材３０が軸方向に変
位すると、鍵１は円弧上に変位することができる。

なお、鍵１として、円弧状運動を行なうものの他、上下
に平行移動する鍵を用いてもよい。この場合には第８図
に示すような構造をあえてとる必要がなくなる。

第７図においては位置センサがグレイスケールとそれを
挾んだ光源、受光素子で構成される場合を示したが、位
置センサは他の形態でもよい。

第９図に位置センサの他の例を示す。ＬＥＤ等の光源２
５とホトダイオード等の受光素子２６が開口付遮光板３
１を挾んで対向配置されており、光源２５から発した光
の内、開口付遮光板３１の開口３２を通った光が受光素
子２６に入射している。受光素子２６からの信号は、ア
ンプ３３によって増幅され、位置信号として供給される
。

なお、位置センサは光を用いたものに限らず、どのよう
なものであってもかまわない。

第１０図に、パラメータテーブルメモリと各回路の例を
示す。センサ等から送られる位置信号、速度信号、加速
度信号、力信号は、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ
）３５に送られ、デジタル信号となって、バス３７に供
給される。バス３７には、演算処理を行なうことのでき
るＣＰｔＪ３９、演算プログラムを記憶するプログラム
ＲＯＭ４１、データ等の情報を記録するデータＲＯＭ４
３、ワークレジスタ等の一時メモリを有するワークＲＡ
Ｍ４５等が接続され、プログラムＲＯＭ４１に記憶され
たプログラムに従って、演算処理を行なう。

また、バス３７にはパラメータテーブルメモリ１５が接
続され、パラメータをバス３７に供給する。

また、バス３７にはデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ
）４７が接続され、バス３７から出力されるデジタル信
号をアナログ信号に変換して、ドライバ４８に制御信号
を供給する。この制御信号に従ってドライバ４８はアク
チュエータ１９に所望の電流等を供給する。

なお、バス３７にはパラメータ入力調節装置５１も接続
され、パラメータテーブルメモリ１５に任意のパラメー
タを入力したり、−旦入力したパラメータを調節するこ
とができる。すなわち、第４図、第６図に示す目標位置
生成回路１７および位置制御回路１８は、第１０図にお
いては、ＡＤＣ３５、バス３７、ＣＰＵ３９、プログラ
ムＲＯＭ４１、データＲＯＭ４３、ワークＲＡＭ４５、
ＤＡＣ４７、ドライバ４８から構成される。

パラメータテーブルメモリ１５に収納されるパラメータ
の例を第１１図に示す。

第１１図（Ａ）は、仮想質量ｍ、の位置Ｘに対する変化
の例を示す。図示の場合、鍵盤の鍵の質量ｍ４が押鍵の
途中で減る状態を生じる。つまり、鍵盤を押下げていく
と、途中でカクッと抜けるような感じが生じる。これは
ピアノ等の鍵においては、鍵の後側に設けられたカム的
な機構によって抵抗が変化することを再現するのに適し
ている。

第１１図（Ｂ）は、仮想ばね係数に、ｄの位置Ｘに対す
る変化の例を示す。図示の場合、鍵を押込むに従って、
ばねが次第に弱くなるタッチ感を発生する。なお、変位
Ｘに対して変化しないばね係数を有するようにすること
等も当然できる。

第１１図（Ｃ）は、変位の時間微分すなわち速度に対し
て、粘性係数に相当する係数ｋｗｄが変化する例を示す
。図示の場合、鍵盤を弾く速さが遅い時は重量感を有す
るが、速く弾くに従ってその抵抗感がなくなっていくタ
ッチ感が発生する。このように粘性係数に相当するｋｗ
ｄを変化させることによって、弾きごたえがあってかつ
、速く弾き易い鍵盤が実現できる。

以上、ｍ　（１、ｋ　ｐｄｓ　ｋ　ｗｄについて、それ
ぞれ１つの変数に対して変化する例を示したが、実際に
は２つ以上の変数に対して変化してもよく、それぞれが
相関連して変化してもよいので、非常にバリエーション
豊かな特性が実現可能である。

第１２図（Ａ）〜（Ｄ）は、パラメータ饗ｊ節装置を示
す。

第１２図（Ａ）は、構成を示す。パラメータ調節装置２
１は、前面に操作パネルを有し、各パラメータを調節す
るためのボリューム５５およびパラメータの変化の態様
（大きさ、勾配等）を指定するためのスイッチ５９を備
え、パラメータの変化を表示するための表示器５７を有
する。

第１２図（Ｂ）は、パラメータ調節装置の回路を示す。

第１２図（Ａ）のボリューム５５で形成される可変抵抗
５５が各パラメータに対応して設けられ、出力を増幅器
６１に供給する。増幅器６１の出力はアナログ／デジタ
ル変換器（ＡＤＣ）６３に供給され、デジタル信号とし
て出力される。

また、増幅器６１の出力はパラメータ表示器５７に送ら
れ、表示される。

第１２図（Ｃ）、（Ｄ）は、パラメータの調節を示すグ
ラフである。第１２図（Ｃ）は、パラメータの大きさを
調節する場合のモードを示す。横軸が力、位置等の変数
を表わし、縦軸がパラメータの大きさを示す。パラメー
タ調節装置のボリューム５５を調節することにより、パ
ラメータの強度が上下に変化する。

第１２図（Ｄ）は、パラメータの変化の勾配を調節する
モードを示す。横軸、縦軸は第１２図（Ｃ）と同様であ
る。ボリューム５５を調節すると、パラメータの変数に
対する変化率が調節される。

第１３図（Ａ）〜（Ｃ）はパラメータ入力装置を示す。

第１３図（Ａ）は構成を示す概略図である。パラメータ
入力装置２２は前面に操作パネルを有し、操作パネルに
はパラメータの種類を選択するスイッチ６５、変数の種
類を選択するスイッチ６６およびパラメータの大きさを
調節するための一連のボリューム６７、表示器６９を有
する。すなわち、パラメータ選択スイッチ６５でパラメ
ータの種類を選択し、どの変数に対してパラメータを変
化させるかを変数スイッチ６６で選択し、どのように変
化させるかを一連のボリューム６７で指定することによ
り、パラメータの変化の態様を入力する。

パラメータの変化の態様は表示器６９に表示される。

第１３図（Ｂ）、（Ｃ）は、このように入力されるパラ
メータの変化の態様の例を示す。第１３図（Ｂ）は、各
点で入力された値に従い、パラメータが折線グラフの如
く変化する対応を示す。ただしこのような変化とすると
、各屈曲点でパラメータの変化（微分）が不連続となる
ため、不自然な印象となりやすい。この点を改良したも
のが第１３図（Ｃ）に示すものである。第１３図（Ｃ）
の態様においては、各入力値を滑かな曲線で接続するよ
うに平滑化処理がなされている。

第１４図は、目標位置生成処理のプログラムを示すフロ
ーチャートである。この処理は通常の鍵盤の鍵操作処理
フローチャートなどと並行に実行される。

まず処理がスタートすると、ステップＳ１において、セ
ンサ情報を取得する。このセンサ情報取得ステップはタ
イマインクラブドに基づいて行なってもよいし、別個の
ＣＰＵを設け、独立のクロック信号に基づいて行なって
もよい。

センサ情報を取得した後、ステップＳ２において鍵盤の
鍵が一番上に位置しているがどぅがを判別する。鍵が一
番上に位置しているときは、ステップＳ３で鍵が一番上
にあるときの処理を行った後、処理を終了する。ステッ
プｓ２で鍵が一番上にない場合は、ステップｓ４へ進む
。

ステップＳ４において鍵盤の鍵が一番下に位置している
かどうかを判別する。鍵が一番下に位置しているときは
、ステップｓ５で鍵が一番下にあるときの処理を行った
後、処理を終了する。ステップＳ４で鍵が一番下にない
場合は、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６においてパラメータテーブルメモリからパ
ラメータを読み出す。さらにステップＳ７においてパラ
メータ調節装置で調節値が入力されている時は、その調
節値を読み出す。パラメータの値を調節する場合は、次
のステップｓ８において、パラメータテーブルの値をパ
ラメータ調節値に基づいて変換する。つづいてステップ
Ｓ９においてその他データを読み出す。

この状態で、センサから得た力、位置、速度、加速度等
の変数情報と、パラメータテーブル等から得たパラメー
タが準備される。これらの変数およびパラメータに基づ
き、上述したような演算を行なって指令値（目標位置）
ｘａを求める。ステップＳ１０がこの指令値Ｘ、を計算
するステップを示す。ステップＳ１１で得られた指令値
Ｘ、をＤＡＣに出力し、アナログ信号に変換する。この
アナログ信号が、第４図および第６図に示す位置制御回
路１８に送られ、アクチュエータ１９を作動させること
により、鍵が所望の目標位置に移動し、所望のタッチ感
が得られる。

なお、上述の実施例においては、制御回路をソフトウェ
アで構成する場合を説明したが、専用のハードウェアで
構成してもよい。この場合は、変数データからメモリ番
地を指定する手段を設置する。

位置信号を微分して速度、加速度を得る代わりに、位置
センサの他、速度センサ、加速度センサを独立に設ける
こともできる。

ターゲットインピーダンスのパラメータはメモリ格納式
の他、演算式で求めることもできる。たとえば、ｍ、ｉ　＝Ｍ１　　（０＜Ｘ＜Ｘｉ）Ｍｔ　　ｃｘｌ＜ｘ）ｋ　ｐａ＝に１／　（ｘ　＋　ａ）　　（０＜　ａ）ｋ
ｖｄ＝に２等のように、パラメータを式によって定義することがで
きる。

なお、以上に説明した実施例のモデルは、鍵の動特性が
リニアな運動方程式で近似できるもの、もしくはその各
項の係数が位置、時間、加速度によって変化するもので
あった。鍵の運動方程式としては、このようなものに限
らず、より一般的な運動方程式を用いてもよい。たとえ
ば位置と速度の積に比例する項や、速度の二乗に比例す
る項等、その他の項を取入れることもできる。また、現
実には存在しない運動方程式を設定することにより、よ
り独創的な楽音を発生することもできる。たとえば（２
）式の係数”　ａ　、ｋ　ｗａＳｋ　ｖｄをｘｌ（ｄｘ
／ｄｔ）、（ｄ”ｘ／ｄｔ”）の任意の関数として設定
して、電子楽器の鍵盤に、自然楽器にはないタッチ感を
与えることもできる。用いる運動方程式は、少なくとも
その微分方程式を数値計算で解くことのできるものであ
ればよい。

なお、上述の実施例においては、ばね係数が変位ゼロか
ら変位量の変化に従って変化する場合を説明したが、一
定のオフセットを有するばねを用いてもよい。すなわち
、ばねによる力をｋｐｄ（ｘ＋ａ）のように設定しても
よい。

アクチュエータとしては、ソレノイドの他リニアモータ
等を用いることもできる。また、低回転高トルクのダイ
レクトドライブモータが得られれば、鍵盤の支点部にこ
のようなダイレクトドライブモータを用いることもでき
る。

また、重力による力の項を運動方程式に加え、より現実
に近い運動方程式に基づいて制御することもできる。

パラメータ入力調節手段も前述のものに限らない。たと
えばデイスプレィ、キーボード、マウスを備えたパソコ
ンで構成してもよい。

位置制御回路では、加速度制御を行ってもよい。

たとえば電学論り、１０９巻、７号、平成元年、第４７
０〜４７６頁に示されているような加速度制御の方式を
用いてもよい。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれ
らに制限されるものではない。たとえば、種々の変更、
改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、演奏操作子の操
作力から演奏操作子の目標位置（指令値）が算出され、
電子楽器の演奏操作子の位置をより適切な望ましい位置
に制御できるため、所望の操作感覚を得ることが容易と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例による鍵動作特性の制御を示
す概念図、第２図は、本発明の実施例による目標位置生成系のブロ
ック線図、第３図は、本発明の実施例によるインピーダンス制御系
のブロック線図、第４図は、本発明の実施例による電子楽器のブロック図
、第５図は、本発明の実施例によるサーボ系の制御ブロッ
ク図、第６図は、本発明の他の実施例による電子楽器のブロッ
ク図、第７図は、鍵とその周辺の構造例を示す斜視図、第８図
は、アクチュエータと鍵の結合状態を示す側面図、第９図は、位置センサの例を示す概略斜視図、第１０図
は、各回路とパラメータテーブルを示すブロック図、第１１図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、パラメータの変化
の例を示すグラフ、第１２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、パラメー
タ調節装置を示し、第１２図（Ａ）は構成を示す斜視図
、第１２図（Ｂ）は回路を示すブロック図、第１２図（
Ｃ）、（Ｄ）はパラメータの調節の態様を示すグラフ、第１３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、パラメータ入力装
置を示し、第１３図（Ａ）は構成を示す前面図、第１３
図（Ｂ）、（Ｃ）はパラメータの人力態様を示すグラフ
、第１４図は、電子楽器における目標位置算出処理のフロ
ーチャートである。図において、１　鍵　　　２　ばね３　　　ダンパ　　　　９　　　支　点Ｘ　位置　　ｍ
　質量ｋ　　　係　数　　　１１　　　圧力センサ１２　　　
位置センサ　１３．１４　　微分回路１５　　　パラメ
ータテーブルメモリ目標位置生成回路位置制御回路アクチュエータパラメータ調節手段パラメータ人力手段グレイスケール光　源　　　２６　　　受光素子作動部材　　３１　　　開口付遮光板間　口　　　３３　　　増幅器アナログ／デジタル変換器バ　　ス　　　　　３９　　　　　　　ＣＰＵプログラ
ムＲＯＭデータＲＯＭワークＲＡＭデジタル／アナログ変換器パラメータ入力調節装置ボリューム　５７　　　表示器スイッチ　　６１　　　増幅器アナログ／デジタル変換器パラメータスイッチ変数スイッチボリューム表示器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、演奏操作を行なうための演奏操作子と、前記演
奏操作子に力を作用させるためのアクチュエータと、前記演奏操作子の操作力をモニタする手段と、前記操作
力に基づき前記演奏操作子が位置すべき目標位置を算出
する目標位置生成手段と、前記アクチュエータに制御し
た電力を供給し、前記演奏操作子を前記目標位置に向け
て移動させる位置制御手段とを有する電子楽器。
（２）、さらに前記演奏操作子の運動方程式の係数を記
憶するパラメータ記憶手段を有し、前記目標位置生成手段はこのパラメータ記憶手段に記憶
された係数を用いて、前記操作力に基づき前記演奏操作
子が位置すべき目標位置を算出する請求項１記載の電子楽器。
（３）、さらに、前記パラメータ記憶手段に記憶する係
数を入力するパラメータ入力手段と、前記パラメータ記
憶手段に記憶されている係数を調節するパラメータ調節
手段とを有する請求項２記載の電子楽器。
（４）、前記モニタ手段は前記操作力に加えて演奏作子
の位置、速度および／または加速度をモニタし、前記パラメータ記憶手段に記憶されている係数は前記位
置、速度および／または加速度情報に依存して変化する
請求項２または３記載の電子楽器。
（５）、前記モニタ手段は前記操作力に加えて演奏操作
子の位置、速度および／または加速度をモニタし、前記位置制御手段は前記位置、速度および／または加速
度情報に基づいて位置制御を行う請求項１記載の電子楽
器。