JPH04129196U - 自動楽器用光センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外乱光の影響する環境下において使用する自
動楽器にあって、その操作子の動作を高精度で検出する
ことができる自動楽器用光センサを提供する。 【構成】 自動ピアノのハンマー２０１の動作検出用光
センサ３０１に関し、この光センサ３０１の近傍に外乱
光の強度を検出するための光センサ１０７を配設し、こ
れらの両光センサの出力値の差に基づいてハンマー２０
１の動作を検出する。または、この光センサ３０１に入
射する外乱光を遮蔽する部材１１１〜１１４を備える。
このようにして、光センサの出力から外乱光によるノイ
ズを排除して、ハンマーの動作の検出精度を高めたもの
である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動楽器の操作子、例えば自動ピアノのハンマーの動作検出用光セ ンサに関し、この光センサの近傍に外乱光の強度を検出するための光センサを配 設し、これらの両光センサの出力値の差に基づいて自動楽器の操作子の動作を検 出することにより、または、この光センサに入射する外乱光を遮蔽する部材を備 えることにより、外乱光によるノイズを防止して、その検出精度を高めたもので ある。

【０００２】

【従来の技術】

従来より自動楽器用光センサ、例えば自動ピアノのハンマーの動作を光学的に 検出する光センサは、発光素子（ＬＥＤ）と受光素子（フォトトランジスタ）と を有して構成されている。この発光素子は、定電流回路から一定の電流が供給さ れると発光し、自動ピアノのハンマーを照光するものである。発光素子からの発 光は、このハンマーに反射して反射光として受光素子に入光する構成である。受 光素子は、この反射光の強度に比例した光電流を生成し、自動ピアノのハンマー の動作、例えばハンマーの速度（打弦強度）等を検出するものである。そして、 これらの発光素子と受光素子とは光センサ本体に位置決めされて固定されており 、この光センサ本体は例えばプリント基板に固定されている。このプリント基板 は上記ハンマーの近傍位置に、グランドピアノでは、例えば、フレームの下面に 固定されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、このような従来の自動ピアノでは、光センサは蛍光灯などによる外乱 光を受けていた。そして、この外乱光が光センサのノイズとなり、ハンマーの動 作検出に影響を与え、この動作を正確に示す検出信号が得られないという課題が あった。

【０００４】 例えばグランド型の自動ピアノでその演奏記録時（データ収録）に屋根板を開 けている場合、アップライト型の自動ピアノで上前板をアクリル化したデモンス トレーション用スケルトン（ｓｋｅｌｅｔｏｎ）モデルの場合、または、これら の場合でＶＴＲ等での映像収録時に多くの照明を浴びた場合、等には蛍光灯等に よる外乱光の影響が生じていた。詳しくは、この光センサでは発光素子の出力光 のピーク値の波長が９４０nm付近であり、受光素子はこの波長付近の反射光を検 出している。このとき、蛍光灯はこの波長（９４０nm）の光もわずかに発してい る。したがって、光センサの受光素子は蛍光灯の光を受けても小さい値の望まな い出力をもつこととなる。このため、上記のような場合において、蛍光灯等によ る外乱光ノイズが光センサに影響を与えていたものである。なお、このノイズと しては、経時的に変化する６０〜１２０Ｈｚの商用周波数成分と、全体に明るい という直流成分とがある。

【０００５】 そこで、本考案は、外乱光の影響する環境下において使用する自動楽器にあっ て、その操作子（例えばハンマー）の動作を高精度で検出することができる自動 楽器用光センサを提供することを、その目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

請求項１に記載の考案は、自動楽器の操作子、もしくは、操作子連動部の少な くとも一方の動作を光学的に検出し、検出信号を出力する検出手段と、該検出手 段に入射する外乱光を検出し、外乱光信号を出力する外乱光検出手段と、上記検 出信号を上記外乱光信号に応じて補正し、操作信号を出力する補正手段と、を有 した自動楽器用光センサである。

【０００７】 また、請求項２に記載の考案は、自動楽器の操作子、もしくは、操作子連動部 の少なくとも一方の動作を光学的に検出する検出手段を備えた自動楽器用光セン サにおいて、上記検出手段に入射する外乱光を遮断する外乱光遮蔽部材を備えた 自動楽器用光センサである。

【０００８】

【作用】

請求項１に記載の考案に係る自動楽器用光センサでは、検出手段が例えば一対 の発光素子と受光素子とを含んでいるものとする。この発光素子が自動楽器の操 作子を照光し、この操作子からの反射光を受光素子が受光する。受光素子はその 反射光の強度に応じて変化する検出信号を出力する。このとき、この受光素子に は上記反射光以外の光、すなわち外乱光が入射しており、この検出信号はこの外 乱光によるノイズを含むものである。一方、外乱光検出手段は、例えば受光素子 で構成されており、この受光素子によりこの外乱光を受光してその強度に応じた 値の外乱光信号を出力する。このとき、この外乱光検出手段の受光素子は上記受 光素子の近傍に配設されているので、この外乱光信号は上記検出手段の受光素子 が受光する外乱光の強度を示すものである。そして、補正手段は、検出手段の検 出信号の出力値からこの外乱光信号の出力値を差し引くことにより、補正を行い 、操作信号を出力する。この操作信号に基づいて例えば自動楽器の操作子は操作 されることととなる。この結果、この操作信号にあっては、外乱光による影響を 完全に排除することができ、上記操作子の動作を正確に検出することができる。

【０００９】 また、請求項２に記載の考案に係る自動楽器用光センサでは、検出手段、例え ば受光素子に入射する外乱光を、外乱光遮断部材により遮蔽している。この結果 、この外乱光により光センサの検出信号にノイズが含まれることは防止される。 したがって、自動楽器の操作子の動作の検出に際してその検出精度が高くなる。

【００１０】

【実施例】

実施例１

【００１１】 以下、実施例１を図面を参照して説明する。図１〜図６は実施例１の自動楽器 用光センサを説明するための図である。

【００１２】 図１〜図３において示すように、グランド型自動ピアノのアクション部１０１ のシャンクレール１０２とサポートレール１０３とに、断面略Ｌ字型の基板保持 金具１０４がネジ止めされている。この基板保持金具１０４には、プリント基板 （以下ＰＣＢ）１０５が略水平に固定されている。このＰＣＢ１０５の下面には 、光センサ３０１〜３８８がハンマー２０１〜２８８に対応して配列されて固定 されている。

【００１３】 図２に示すように、各光センサ３０１〜３８８は、ハンマー２０１〜２８８に 対応して設けられた発光素子４０１〜４８８と、これらの発光素子４０１〜４８ ８に対応して配設された受光素子５０１〜５８８と、を有している。これらの８ ８個の光センサ３０１〜３８８は、発光素子４０１〜４８８と受光素子５０１〜 ５８８とがそれぞれが対をなして、反射型のフォトセンサを構成しているもので ある。また、これらの光センサ３０１〜３８８は上記各ハンマー２０１〜２８８ に対応してそれぞれその上方に配置され、これらのハンマー２０１〜２８８の動 作（位置や打弦速度）を検出するものである。

【００１４】 また、これらの発光素子、例えば発光ダイオード４０１〜４８８は、図３に示 すように、それぞれ定電流回路６０１〜６８８から一定の値の電流が供給される と発光し、ハンマー２０１〜２８８を照光するものである。図２に示すように、 発光素子４０１〜４８８からの発光は、所定の距離にあるハンマー２０１〜２８ ８のシャンクの上面に反射して反射光として受光素子５０１〜５８８にそれぞれ 入光するものである。

【００１５】 これらの受光素子５０１〜５８８は、例えばフォトダイオードにより形成され ている。各発光素子４０１〜４８８からの光がハンマー２０１〜２８８により反 射し、これらの受光素子５０１〜５８８に入射すると、受光素子５０１〜５８８ はこの反射光の強度に比例した光電流を生成する。したがって、この反射光の強 度は動作するハンマー２０１〜２８８と各受光素子５０１〜５８８との間の距離 に基づいて変化することとなる。これらの光センサ３０１〜３８８、および、Ｐ ＣＢ１０５は、全体としてハンマー２０１〜２８８の動作を検出するための検出 手段を構成している。

【００１６】 さらに、これらの受光素子５０１〜５８８はハンマー２０１〜２８８からの反 射光の他に一律に外乱光をも受光するものである。したがって、これらの受光素 子５０１〜５８８の生成する光電流は、外乱光の影響を受けていることとなる。 例えば図４にはこの受光素子の出力を示している。

【００１７】 更に、フレーム１０６下面には受光素子１０７を少なくとも１個配設したＰＣ Ｂ１０８が固定されている。この受光素子１０７は外乱光の強度を測定するため のものであって、外乱光検出手段を構成する。この受光素子１０７は、例えばフ ォトダイオードにより形成されている。この受光素子１０７は外乱光のみ（上記 発光素子４０１〜４８８の発光またはその反射光を除く）を受光するように配設 されている。

【００１８】 そして、これらの受光素子５０１〜５８８および受光素子１０７からの光電流 Ｉ₁〜Ｉ₈₈，Ｉ₈₉は、図３に示すように、差分回路７０１〜７８８に入力されて いる。そして、例えばＰＣＢ１０５に形成した差分回路７０１〜７８８では、こ れらの２入力の差を算出する。例えば、差分回路７０１ではＩ₁−Ｉ₈₉の補正を 行い、差分回路７０２ではＩ₂−Ｉ₈₉の補正処理を行うものである。ここに、出 力電流Ｉ₈₉は外乱光による光電流生成分であり、上記差の算出により外乱光の強 度変化とは無関係にハンマー２０１〜２８８による反射光の強度が測定、検出さ れることとなる。

【００１９】 なお、これらの発光素子４０１〜４８８および受光素子５０１〜５８８、１０ ７は、それぞれ一定範囲について一定強度の光を発光、受光する指向性を有する ように構成されている。

【００２０】 ここで、受光素子５０１〜５８８は、図４に示すような検出信号の出力特性を 有している。すなわち、これらの受光素子５０１〜５８８は、ハンマー２０１〜 ２８８が打弦運動した場合、その支点を中心とした回転方向のハンマー変位に対 応した値の光電流を生成するとともに、外乱光による光電流成分もノイズとして 付加されている。これは、外乱光が、上記各受光素子５０１〜５８８にも入力さ れているためである。

【００２１】 これに対して、受光素子１０７にはこれらのハンマー２０１〜２８８の動作に よる反射光は入力されず、外乱光のみによる光電流Ｉ₈₉を生成、出力する（図５ 参照）。そして、この外乱光は外部環境により変化する。しかし、これらの受光 素子５０１〜５８８の各出力値から受光素子１０７の出力値を差し引くことによ り、外乱光の強弱に影響されることなく、ハンマー２０１〜２８８の打弦速度の みを安定して検出することができる。すなわち、図６には外乱光によるノイズを 除去した場合の受光素子５０１〜５８８の出力特性を示している。

【００２２】 以上のように構成しているため、この実施例１に係る自動楽器用光センサにあ っては、受光素子５０１（〜５８８）は、ハンマー２０１（〜２８８）の打弦運 動の変化に対応して変化する光電流Ｉ₁（〜Ｉ₈₈）を発生する。この光電流Ｉ₁（ 〜Ｉ₈₈）は外乱光による生成分を含むものである。

【００２３】 このようにして発生した光電流Ｉ₁（〜Ｉ₈₈）は、差分回路７０１（〜７８８ ）に入力される。このとき、受光素子１０７で生成された光電流Ｉ₈₉も、差分回 路７０１〜７８８に入力されている。この電流値Ｉ₈₉はこの検出時の外乱光の光 強度を示すものである。

【００２４】 そして、この差分回路７０１（〜７８８）ではこれらの出力電流の間で減算が され（Ｉ₁−Ｉ₈₉、Ｉ₂−Ｉ₈₉、・・・）、その差が算出される。この結果、外乱 光による出力値の増加分は、この減算により一律に消去される。

【００２５】 このように実施例１の光センサでは、外乱光の影響の強さの如何に拘らず、ハ ンマーの位置や打弦速度を正確に検出できる。この検出信号は、自動ピアノの操 作信号として出力することができるものである。

【００２６】 実施例２

【００２７】 実施例２を図面を参照して説明する。図７は実施例２の自動楽器用光センサを 説明するための図である。

【００２８】 実施例２では、上記実施例１に示された外乱光検出手段を用いないで、外乱光 遮断部材１１１を用いる。この実施例の自動楽器用光センサは、外乱光遮断部材 １１１により室内灯等による不用赤外光（外乱光）を吸収し、光センサ３０１〜 ３８８の受光素子５０１〜５８８に外乱光が入射することを防止しているもので ある。

【００２９】 図７に示すように、ＰＣＢ１０５のハンマー２０１〜２８８に対向する面には 光センサ３０１〜３８８が装着されている。ＰＣＢ１０５の光センサ３０１〜３ ８８装着面の裏面には、黒系色、例えば黒色の絶縁塗料１１１が所定の厚さで塗 布されている。この絶縁塗料１１１が、外乱光がこの光センサ３０１〜３８８の 受光素子５０１〜５８８に入射することを遮蔽する外乱光遮断部材を構成してい る。なお、ＰＣＢ１０５としては例えば透明または半透明の材料を用いている。 この結果、この実施例にあっては、上記実施例１に係る差分回路を用いることな く、光センサ３０１〜３８８の受光素子５０１〜５８８の出力信号を使用してハ ンマー２０１〜２８８の動作を検出することとなる。このようにこの実施例では 、上記実施例１に比べて検出回路の構成を簡単にすることができる。

【００３０】 実施例３

【００３１】 実施例３を図面を参照して説明する。図８，９は実施例３の自動楽器用光セン サを説明するための図である。

【００３２】 実施例３では、上記実施例２と同じく外乱光遮断部材１１２を用いている。外 乱光遮断部材１１２を使って不用赤外光（外乱光）を吸収し、光センサ３０１〜 ３８８の受光素子５０１〜５８８に外乱光が入射することを防止している。また 、この実施例に係る光センサは、この外乱光遮断部材としてＰＣＢ１０５の上面 に塗料を塗布するするのではなく、配線等を形成するためのパターン（例えば銅 の膜）を残しておくものである。

【００３３】 図８，９に示すように、上記ＰＣＢ１０５の裏側（光センサ装着面と反対側） に従来は削除していた配線形成時の不要部分であるパターン１１２を可能な限り 残しておく。このパターン１１２が外乱光がハンマー２０１〜２８８側に入射す ることを防止する。この結果、外乱光がハンマー２０１〜２８８による反射光と なって光センサ３０１〜３８８の受光素子５０１〜５８８に入射することは防止 されるものである。したがって、この実施例では、外乱光遮断部材の形成に要す る工程が、上記実施例２に比べて少なくて済むという利点がある。

【００３４】 実施例４

【００３５】 実施例４を図面を参照して説明する。図１０は実施例４の自動楽器用光センサ を説明するための図である。

【００３６】 この実施例４では、外乱光遮断部材として光不透過性のテープ１１３を用いて いる。その他の構成、作用は上記実施例２と同じである。

【００３７】 図１０に示すように、上記光透過性の材料で形成されたＰＣＢ１０５の上面側 に黒いテープ１１３、例えば布テープ、紙テープを貼る。このテープ１１３は外 乱光の透過を阻止し、ハンマー２０１〜２８８、光センサ３０１〜３８８を遮蔽 するものである。

【００３８】 実施例５

【００３９】 この実施例では、図１１，１２に示すように、ＰＣＢ１０５全体を黒い部材、 例えばファイバ製、紙製、布製等のケーシング１１４で覆っている。このケーシ ング１１４により外乱光が光センサ３０１〜３８８の受光素子５０１〜５８８に 入射することは完全に防止されている。上記各実施例２〜４に比べるとＰＣＢ１ ０５自体に皮膜塗布、テープ粘着等の加工を加える必要はない。その他の構成、 作用は上記実施例２と同じである。

【００４０】 なお、上記各実施例では自動楽器用光センサを、自動ピアノのハンマーに適用 した場合について説明したが、本考案にあってはこれに限られることなく、例え ばハンマーを駆動するアクション機構の構成部材の動きをこの光センサによって 検出するように構成することもできる。

【００４１】

【考案の効果】

以上説明してきたように、本考案によれば、光センサにあって外乱光によるノ イズを除去することができ、自動楽器の操作子の動作を高精度で検出することが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の実施例１に係る自動楽器用光センサ
を実装したグランド型自動ピアノのアクションを示す正
面図である。

【図２】 実施例１に係る自動楽器用光センサの概略構
成を示す断面図である。

【図３】 実施例１に係る自動楽器用光センサの回路の
一部を示すブロック図である。

【図４】 実施例１に係る外乱光影響下での受光素子の
ハンマーの打弦速度に対する出力特性を示すグラフであ
る。

【図５】 実施例１に係る外乱光のノイズを示すグラフ
である。

【図６】 実施例１に係る受光素子のハンマーの打弦速
度に対する出力特性を示すグラフである。

【図７】 実施例２に係る自動楽器用光センサの概略構
成を示す断面図である。

【図８】 実施例３に係る自動楽器用光センサの概略構
成を示す平面図である。

【図９】 実施例３に係る自動楽器用光センサの概略構
成を示す断面図である。

【図１０】 実施例４に係る自動楽器用光センサの概略
構成を示す平面図である。

【図１１】 実施例５に係る自動楽器用光センサの概略
構成を示す平面図である。

【図１２】 実施例５に係る自動楽器用光センサの概略
構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１０５ ＰＣＢ（検出手段）、１０７ 受光素子（外乱
光検出手段）、１０８ ＰＣＢ（外乱光検出手段）、１
１１ 絶縁塗料（外乱光遮断部材）、１１２ パターン
（外乱光遮断部材）、１１３ テープ（外乱光遮断部
材）、１１４ ケーシング（外乱光遮断部材）、２０１
〜２８８ ハンマー（操作子）、３０１〜３８８ 光セ
ンサ（検出手段）、４０１〜４８８ 発光素子、５０１
〜５８８ 受光素子（検出手段）、６０１〜６８８ 定
電流回路、７０１〜７８８ 差分回路

フロントページの続き (72)考案者 藤原 祐二 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動楽器の操作子、もしくは、操作子連
   動部の少なくとも一方の動作を光学的に検出し、検出信
   号を出力する検出手段と、該検出手段に入射する外乱光
   を検出し、外乱光信号を出力する外乱光検出手段と、上
   記検出信号を上記外乱光信号に応じて補正し、操作信号
   を出力する補正手段と、を有することを特徴とする自動
   楽器用光センサ。
2. 【請求項２】 自動楽器の操作子、もしくは、操作子連
   動部の少なくとも一方の動作を光学的に検出する検出手
   段を備えた自動楽器用光センサにおいて、上記検出手段
   に入射する外乱光を遮断する外乱光遮蔽部材を備えたこ
   とを特徴とする自動楽器用光センサ。