JPH0830952B2

JPH0830952B2 - 鍵盤装置

Info

Publication number: JPH0830952B2
Application number: JP1203678A
Authority: JP
Inventors: 恵介渡辺; 繁村松; 順一三島
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1989-08-05
Filing date: 1989-08-05
Publication date: 1996-03-27
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JPH0367299A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、電子オルガン，電子ピアノ，携帯用鍵盤
電子楽器，各種キーボード等に使用される鍵盤装置に関
し、特に演奏者の感情表現による微妙な鍵操作を正確に
演奏楽音に現わせるようにする手段を備えた鍵盤装置に
関する。

〔発明の概要〕

この発明は、各種電子楽器の鍵盤装置において、複数
の鍵をそれぞれ鍵支持部材に上下方向及び前後左右方向
にも移動可能に支持させ、対向する二部材の相対変位に
よつて楽音制御パラメータを変化させるための電気的特
性の変化を生ずるタツチセンサの一方の部材と他方の部
材を、それぞれ各鍵と鍵支持部材側にその対向面が押鍵
方向に沿い且つ鍵の長手方向に対して傾斜するように配
設することによつて、押鍵方向だけでなく、鍵を前後あ
るいは左右方向に動かしてもセンシングして、発生楽音
のアフタコントロール等をなし得るようにしたものであ
る。

〔従来の技術〕

電子オルガン等の電子楽器は、基本的には押鍵による
キースイツチの開閉によつて発音を制御するようになつ
ていたが、それだけでは発音特性が単調で、ピアノのよ
うな演奏者の感情を表現した演奏ができない。

そこで、押鍵時の力の相違によつて発音特性に変化を
与えて感情表現を可能にするため、いわゆるタツチレス
ポンス機能を持たせる技術が種々開発されている。

このタツチレスポンス機能は、押鍵時の立上り及び押
鍵後の音の持続状態における演奏者の指の動きに応じ
て、発生する楽音の音量，音高，音色等を制御してタツ
チコントロールをかけることである。

このようなタツチレスポンス機能を付加するために、
例えば実開昭58−42890号公報に見られるように、各鍵
に導電板を取り付け、それに対向して鍵支持部材側に２
つのコイルを配設して、押鍵操作によつてそれらのコイ
ルと導電板とが接近又は離間することによつて前記両コ
イルの結合係数（相互コンダクタンス）が変化し、その
変化をタツチ出力として取り出して楽音を制御し得るよ
うにした鍵タツチセンサを備えた鍵盤装置がある。

また、実開昭49−4621号公報等に見られるように、鍵
を前後方向にも移動可能に支持して、その前後方向の移
動を検出するタツチセンサを備えたり、実公昭54−2099
0号公報に見られるように、鍵の左右方向の振動をセン
シングするセンサを設けた鍵盤装置も知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の鍵盤装置における鍵
タツチセンサは、鍵の上下方向，前後方向，あるいは左
右方向のうちのいずれか１つの方向の移動をセンシング
するだけであつたので、その検出信号によつて感情を注
入しようとする楽音制御パラメータは単一であり、感情
表現に乏しいという問題があつた。

そこで、鍵の異なる方向の移動をもセンシングできる
ように各鍵ごとに複数のタツチセンサを設けることも考
えられるが、そのようにすると構成が複雑になり、コス
ト高になるばかりかスペース上の問題も生じる。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされ
たものであり、各鍵について１個のタツチセンサで、押
鍵時のイニシヤルタツチのセンシングはもとより、押鍵
後の鍵の上下，前後，左右のあらゆる方向の動きをセン
シングして、異なる楽音制御パラメータの制御に利用で
きるようにし、指→タツチセンサ→楽音制御パラメータ
の情報伝達系路の中で、演奏者の感情表現をよりリアル
にかつ豊かにするため、鍵の押し始め（鍵に指が触れて
沈み始めた瞬間）から鍵の押し終り、さらにはその後の
アフタコントロールの領域にわたり、押鍵方向のみなら
ず離鍵方向の微妙な鍵の動きをも検出するのに無理がな
く、鍵を通じて確実に演奏者の意思を楽音システムに伝
えることができる鍵盤装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明による鍵盤装置は、上記の目的を達成するた
め、複数の鍵をそれぞれ鍵支持部材に上下方向及び前後
左右方向にも移動可能に支持させ、対向する二部材の相
対変位によつて楽音制御パラメータを変化させるための
電気的特性の変化を生ずるタツチセンサの一方の部材と
他方の部材を、それぞれ前記各鍵と鍵支持部材側にその
対向面が押鍵方向に沿い且つ鍵の長手方向に対して傾斜
するように配設したものである。

そして、上記タツチセンサの一方の部材を絶縁体面に
形成した面コイルパターンとし、他方の部材が少なくと
も上記面コイルパターンと対向する面が導電体の部材と
して、両部材の相対変位によつて上記面コイルパターン
のインダクタンスが変化するようにするとよい。

さらに、上記タツチセンサの一方の部材が鍵の長手方
向に対して互いに反対方向に傾斜してハの字状に２面を
形成し、他方の部材が前記一方の部材の２面に平行に対
向する２面を形成するようにするのが望ましい。

〔作用〕

この発明による鍵盤装置は、各鍵が鍵支持部材に対し
て上下方向のみでなく前後及び左右方向にも移動でき
る。

そして、タツチセンサを構成する二部材が各鍵と鍵支
持部材側にその対向面が押鍵方向に沿い且つ鍵の長手方
向に対して傾斜するように配設されているので、鍵の押
鍵方向（上下方向）の移動によつて上記二部材の対向面
積が変化し、前後方向（鍵の長手方向）あるいは左右方
向（鍵の幅方向）の移動によつて上記二部材の対向間隔
が変化する。

それによつて、このタツチセンサの電気的特性、例え
ばインダクタンスやキヤパシタンス，インピーダンスな
どに異なる変化が生ずる。

これを利用して、各種の楽音制御パラメータを変化させ
て、イニシヤル制御と複数のアフタ制御（アフタトレモ
ロ，アフタピツチ，ビブラート等の制御）を行なうこと
ができる。

また、上記タツチセンサを面コイルパターンと導電体
面によつて構成し、両部材の相対変位によつて面コイル
パターンのインダクタンスが変化するようにすれば、セ
ンサの構成が簡単で、その面コイルパターンを発振器の
発振コイルとして使用することにより、鍵の動きを発振
周波数の変化として容易に検出することができる。

さらに、上記タツチセンサを構成する二部材の対向面
を鍵の長手方向に対して互いに反対方向にハの字状に傾
斜させるようにすれば、鍵の各方向の移動をより感度よ
く検出でき、且つ鍵ガイドとしての機能も高まる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照してこの発明の実施例を説明す
る。

鍵盤構造例第１図乃至第４図によつて、この発明の一実施例であ
る電子オルガン等に使用される鍵盤装置の構造を説明す
る。

第１図はその鍵盤機構の一部破断した側断面図、第２
図はその分解斜視図である。

10は白鍵であり、例えば合成樹脂によつて後部の自在
ヒンジ部11（その詳細は第３図によつて後述する）と一
体に成形され、押鍵部付近の下面にＬ字形のストツパ片
10aを、その後方にロツド部10bをそれぞれ下方へ突設し
ている。

自在ヒンジ部11は、第３図にも明示するように、垂直
方向に可撓性を有する第1,第２水平片11a,11bと、この
２片を接続し水平方向に可撓性を有する垂直片11cを含
むＨ形部分と、複数個の鍵10を連結して支持する連結支
持片11dからなる。さらに、この連結支持辺11dの後端面
には複数個の係合突部11eを後方に突設し、第１水平片1
1aの前部下面には、鍵10の幅方向に沿つて下端を半円柱
状に面取りした支点突部11fを設けている。

なお、10′は黒鍵であるが、これも押鍵部が手前に延
びずに上方に突出している以外は白鍵10と略同様に構成
されているので、以下の説明では、特に区別する必要が
ない場合はこれらを総称して鍵10という。

但し、第１図において、11′は黒鍵10′の自在ヒンジ
部、11″は白鍵10の他の群の自在ヒンジ部である。

一方、20は鍵支持部材である鍵盤フレーム（以下単に
「フレーム」という）であり、鉄板等によつて各鍵に対
して一体に折り曲げ形成され、各鍵10の自在ヒンジ部11
の係合突部11e及びストツパ片10aがそれぞれ嵌入する透
孔20a,20bを、各鍵の取付位置に対応して列設してい
る。

そして、各自在ヒンジ部11の係合突部11eを透孔20aに
嵌合させて各鍵10を支持し、上面にプリント基板21を取
付け、プリント基板21上に設けたカツプ状の弾性部材22
にロツド部10bを当接させて、鍵10を上方へ付勢し、そ
のストツパ片10aがフレーム20の下面に貼着したフエル
ト等の上限ストツパ23に当接して、各鍵10が常時は水平
状態に保持されるように構成されている。

このようにして、多数の白鍵10と黒鍵10′とが所定の
配列で、フレーム20上にそれぞれ上面を揃えて支持され
る。

さらに、プリント基板21上には各鍵10のストツパ片10
aとロツド部10bの間の位置に対応して、三角柱状のコイ
ルブロツク１を第２図に明示するように直立させて、上
方から見て二等辺三角形の頂点となる稜線を鍵の後方に
向けて固設している。

このコイルブロツク１は合成樹脂等の絶縁材によつて
成形され、第４図及び第５図に明示するように、その二
等辺面が鍵10の長手方向に対して反対方向に等角度でハ
の字状に傾斜した第１面1aと第２面1bとなり、その各面
に面コイルパターンLaとLbがそれぞれプリント形成され
ている。

一方、各鍵10の内面には、このコイルブロツク１の各
面1a,1bと対向する２面を形成する導電片2a,2bを一体に
逆Ｖ字状に折り曲げ形成した金属板２を垂下して固設し
ている。

この金属板２と上述したコイルブロツク１とが、タツ
チセンサを構成する一方の部材と他方の部材をなし、コ
イルブロツク１の二面1a,1bと金属板２の各導電片2a,2b
の内面とが、それぞれ押鍵方向に沿い且つ鍵10の長手方
向に対して傾斜して対向し、常時は第５図（イ）に示す
ように所定の均一な間隔を保つている。

金属板２としては、鉄（Fe）やニツケル（Ni）等の磁
性金属板、あるいはアルミニウム（Al）等の非磁性金属
板を用いることができる。

また、この金属板２とコイルブロツク１は、押鍵時に
鍵10の横振れを規制する鍵ガイドに兼用できる。

実施例の作用次に、このように構成した鍵盤装置の作用を第６図も
参照して説明する。

常時は第１図に示すように、この鍵ガイドブロツク１
の上部半部のみが金属板２と対向している。

そして、鍵10の前方部を指で矢示Ｚ方向に押すと、鍵
10は自在ヒンジ部11の主として第１水平片11aを撓ませ
て、支点突部11fを軸として弾性部材22の弾性力に抗し
て仮想線で示すように回動する。

その回動半径に対して回動角度は小さいので、金属板
２は略第４図に矢示Ｚで示す垂直方向に移動し、その導
電片2a,2bとガイドブロツク１の二面1a,1bに形成された
面コイルパターンLa,Lbとの対向面積がそのストローク
に応じて増加し、各面コイルパターンLa,Lbのコイルと
してのインダクタンスが同様に変化する。

そのインダクタンスの変化は、金属板２が鉄（Fe）の
場合は第６図（イ）に実線で示すように押鍵ストローク
に応じて略直線的に増加し、アルミニウム（Al）の場合
には同図に一点鎖線で示すように押鍵ストロークに応じ
て略直線的に減少する。

このように、金属板２が鉄の場合とアルミニウムの場
合で反対の特性を示すのは、鉄の場合にはコイルパター
ンに対する磁界の透磁率の変化によつてインダクタンス
が変化し、アルミニウムの場合には渦電流の発生によつ
てインダクタンスが変化するためである。

いずれにしても、この場合には押鍵ストロークとイン
ダクタンスの変化との関係が略直線的であるから、単位
時間内の押鍵速度に比例した検出信号が得られる。

また、押鍵後さらに鍵10に対して第１図に矢示Ｙで示
す前後方向に指の力を加えると、鍵10は自在ヒンジ部11
の主として第１水平片11aの波状部11gを撓ませて前後方
向に移動し、金属板２も第５図（ロ）の矢示Ｙ方向に移
動する。

それによつて、面コイルパターンLa,Lbと金属板２の
導電片2a,2bとの対向面の間隔が変化し、金属板２が鉄
の場合には各面コイルパターンLa,Lbのコイルとしての
インダクタンスが、いずれも第６図（ロ）に実線で示す
ように高次曲線的に変化する。

金属板２がアルミニウムの場合には、同図に一点鎖線
で示すように逆の変化曲線になる。

さらに、鍵10に対して第３図に矢示Ｘで示す左右方向
（鍵幅方向）に力を加えると、鍵10は自在ヒンジ部11の
主として垂直辺11cを撓ませて左右方向に移動し、金属
板２も第５図（ハ）に矢示Ｘで示す方向に移動する。

それによつて、面コイルパターンLa,Lbと金属板２の
導電片2a,2bとの対向面の一方の間隔が増加し他方の間
隔が減少するように変化し、面コイルパターンLaとLbの
コイルとしてのインダクタンスが、それぞれ第６図
（ハ）に示すように互いに逆方向に高次曲線的に変化す
る。

これは、金属板２が鉄の場合であり、アルミニウムの
場合には面コイルパターンLaとLbのインダクタンス変化
特性が逆になる。

発振器そこで、この各面コイルパターンLaとLbを、プリント
基板21上に設けられるLC回路を用いた発振器にその発振
コイルの少なくとも一部として接続して、インダクタン
スの変化によつてその発振周波数を変化させるようにす
れば、この各コイルのインダクタンスの変化を楽音の制
御パラメータを変化させるために利用できる。

第７図はその発振器の一例を示す回路図であり、NPN
型トランジスタTRとコンデンサC₁，C₂とコイルL₁，L₂と
抵抗R₁，R₂，R₃とによつて、エミツタ同調形ハートレー
発振器を構成している。

なお、この回路では電源端子ａをアースしてｂに負電
圧（−Ｖ）を印加しているが、全体回路のバランス上電
源端子ａに正電圧（＋Ｖ）を印加してｂをアースしても
差し支えない。

この発振器の発振周波数、すなわち出力端子OUTから
の出力される信号の周波数は、となる（上式におけるL₁，L₂はコイルL₁，L₂のインダク
タンスを表わすものとする）。

したがつて、コイルL₁，L₂のインダクタンすが増加す
れば発振周波数は低下し、インダクタンスが減少すれば
発振周波数は上昇する。

そこで、このコイルL₁，L₂として前述したコイルブロ
ツク１の面コイルパターンLa,Lbを接続すれば、そのイ
ンダクタンスが増加あるいは減少すると、発振周波数
が低下あるいは上昇する。

この出力信号の周波数変化の度合いによつて、複数の
楽音制御パラメータを変化させることができる。その場
合、前述した鍵10のＺ方向の移動とＹ方向もしくはＸ方
向の移動によるインダクタンス変化を、例えば押鍵開始
から略停止するまでの変化がＺ方向の移動によるもの、
その後の変化がＹ方向もしくはＸ方向の移動によるもの
として区別して、前者でイニシヤルタツチ・コントロー
ルを、後者でアフタタツチ・コントロールそれぞれ行な
うことができる。

あるいは、第１図に示したカツプ状弾性部材にスイツ
チを内蔵させて、そのスイツチがオフの間の変化がＺ方
向の移動によるもの、オンになつた後の変化がＹ方向の
移動によるものとして区別することもできる。

また、コイルブロツク10上の面コイルパターンLa,Lb
をいずれも中点タツプ付にして、それぞれ別の発振器の
コイルL₁，L₂として接続すれば、その各発振器の発振周
波数の変化が互いに逆になつたら、その変化を前述の鍵
10のＸ方向の移動によるものとして、別の楽音制御パラ
メータのアフタタツチ・コントロールに使用することが
できる。

タツチセンサの他の例上述した第４図及び第５図の実施例では、鍵の変位が
Ｘ方向の場合インダクタンスの変化が面コイルパターン
LaとLbとで互いに相殺され、変位量が出力されにくい。

そこで、この点を電気的に解決したものとして、第８
図に他の実施例の発振器の回路を挙げる。

この実施例は、面コイルパターンLaをコイルL₁₁と
L₁₂，面コイルパターンLbをコイルL₂₁とL₂₂とし、金属
板との関係は第５図の例と同様にしたものである。

このようにすれば、どちらかのパターン面が金属板２
に極めて離れた時に僅かにインダクタンスの変化を検出
できる。その理由は全体のインダクタンスを求める式は
並列抵抗を求める式と同じだからである。

すなわち、Ｌ＝（La・Lb）／（La＋Lb）の式におい
て、La,Lbのいずれか一方が小さくなればＬはLa＝Lbの
場合よりもわずかに小となる。

楽音制御の話にたちもどると、アフタコントロール
で、例えばトレモロ制御やビブラート制御にあつては、
わずかな変位で十分であるから、この第８図の回路構成
でも十分実用的である。

さらに、第９図に示すように、三角柱状のコイルブロ
ツク１の２面にわたつて１つの面コイルパターンLsを形
成して、中点タツプTsを設けるようにしてもよい。この
ようにすれば、第７図の回路構成にしてもＸ方向の変位
も十分検出できる。

さらにまた、第10図に示すように面コイルパターンL
a,Lbと導電片2a,2bとをＸ方向に交互に配設するように
してもよい。

上述した各実施例において、タツチセンサを構成する
コイルブロツク１と金属板２の取付け位置を逆にして、
コイルブロツク１を鍵10側に、金属板２をフレーム20側
に取付けるようにしてもよい。

また、コイルブロツク１を三角筒状等の中空状に形成
してもよい。一方、金属板２に変えてコイルブロツク１
の二面1a,1bに対向する三角溝を形成したブロツクを合
成樹脂で鍵10に一体に成形して、その溝の内面に金属片
を貼り付けるか、鉄またはアルミを多量に含んだ導電性
塗料を塗布するなどによつて、面コイルパターンLa,Lb
と対向する面のみを導電性部材とするようにしてもよ
い。

さらにまた、タツチセンサを構成する二部材の対向面
をいずれも金属板等の導電体面として、その対向面積又
は対向間隔の変化によつて、両面間のキヤパシタンスが
変化するようにしてもよい。

あるいは、タツチセンサを三角柱状の永久磁石と、そ
の二面に対向する面にそれぞれホール素子を取付けた部
材とによつて構成し、その対向面積又は対向間隔の変化
によつてホール素子の抵抗値が変化するようにしてもよ
い。

利用回路例次に、前述した実施例の鍵盤装置によつて押鍵操作に
応じて発生するコイルのインダクタンスの変化によつ
て、各種の楽音制御パラメータを変化させるための利用
回路（信号処理回路）について説明する。

第11図はその一回路例を示すブロツク図である。

この回路例の第１の特徴は、押鍵速度もしくは押鍵加
速度に対応して異なるタツチデータを出力し、このタツ
チデータにより楽音信号発生回路の各種楽音制御パラメ
ータのうちの２種類を単一のタツチデータ作成手段（発
振器100,押鍵検出回路110,タツチデータ形成回路130）
にてコントロールし得るようにした点である。

また、この回路例の第２の特徴は、押鍵後あるいは押
鍵途中に押鍵速度もしくは押鍵加速度あるいは離鍵速度
もしくは離鍵加速度が所定値（後述の変化検出回路237
のＣ値）を超えた時の押鍵速度もしくは押鍵加速度ある
いは離鍵速度もしくは離鍵加速度を検出してタツチデー
タとすると共に、押鍵中もしくは押鍵途中の任意の位置
で一旦押鍵を停止し、、再押鍵または離鍵もしくは再離
鍵を繰り返した場合、その時の押／離鍵速度もしくは押
／離鍵加速度を検出してタツチデータとしている点であ
る。

これにより、例えば金属板と面コイルパターンとの対
向面積を変化させ、その変化量を速度または加速度の形
で検出する１個のセンサのみでも、音量のイニシヤルコ
ントロールとアフタコントロールとを可能にすることが
できる。

さらに、金属板と面コイルパターンとの対向面積の変
化によつて音量のイニシヤルコントロールを行ない、そ
の後前述した鍵の前後方向あるいは左右方向の移動によ
つて金属板と面コイルパターンとの対向間隔を変化さ
せ、その変化量を速度または加速度の形で検出すること
によつて音量のアフタコントロールを行なうこともでき
る。

さらに、この回路例の第３の特徴は、鍵盤音の各種パ
ラメータ（音量，音色，ビブラート，ピツチ等）をコン
トロール可能にするにとどまらず、前記タツチデータ作
成手段の出力としてのタツチデータにより、リズム音の
音量等をコントロールすることもできる点である。

この回路は大別して、発振器100,押鍵（キーイング）
検出回路110,タツチデータ形成回路130,マルチ回路140,
楽音信号発生回路150,リズム音信号発生回路152,データ
セレクタ154,セレクトスイツチ156,及びサウンドシステ
ム160によつて構成されている。

これらの回路のうち、発振器100,押鍵検出回路110,及
びタツチデータ形成回路130は、鍵盤装置の各鍵に対応
してそれぞれ設けられている。

発振器100は第７図示した発振器であり、その出力信
号CK₁を押鍵検出回路110及びタツチデータ形成回路130
のカウンタ231に入力させる。

なお、以下の説明では前述した鍵盤装置の金属板２が
アルミニウム製で、コイルブロツク１に形成した面コイ
ルパターンのインダクタンスが、第６図（イ）のAlの特
性曲線に示されるように押鍵ストロークに応じてほぼ直
線的に減少し、発振器100から出力されるパルス信号CK₁
の周波数がそれに応じて上昇する場合の例について説明
する。

例えば、パルス信号CK₁の周期が常時は比較的長い一
定値であるとすると、押鍵が進むにつれてそのストロー
クに応じてこのパルス信号CK₁の周期が短くなる。

押鍵検出回路110は、常時発振している高速発振回路1
11と、これによつて発生される高速のクロックパルスφ
をカウントするカウンタ112と、そのカウント値をラツ
チするラツチ回路113と、カウンタ112のリセツト信号を
発生させるためのＤ型フリツプフロツプ回路（以下単に
「FF」と略称する）114と、ボリユームVR₁によつて手動
で任意にプリセツト値P1を設定するプリセツト値設定回
路115と、そのプリセツト値P1を入力するＡ入力とラツ
チ回路113にラツチされたカウント値を入力するＢ入力
とを比較して、Ａ＞Ｂの時に出力を“1"にし、押鍵（キ
ーイング；鍵の押し始め）信号KON₀を発生するコンパレ
ータ（CMP）116とからなる。

タツチデータ形成回路230は、発振器100から入力され
る鍵操作パルスCK₁をカウントするカウンタ231と、ラツ
チ回路232,及びNOT回路233の他に、低速の発振器234,そ
の出力を微分する微分回路235,その微分出力とNOT回路2
33の出力のオアをとるOR回路238,カウンタ231のカウン
ト値を一時的に格納する２ステージのシフトレジスタ23
6,カウンタ231のカウント値の一定時間毎の変化を検出
する変化検出回路237,及び２個のＤタイプのフリツプ・
フロツプ回路（以下単に「FF」と略称する）239A,239B
とを備えている。

その変化検出回路237は、シフトレジスタ236の前段23
6aからの入力Ａ（今回のカウント値）と後段236bからの
入力Ｂ（前回のカウント値）の差|A−B|が、所定値Ｃ
（Ｃは誤動作防止のための小さな値で、例えば１〜３程
度）を越えたときに出力を“1"にする。すなわち、鍵の
位置変化（動き）を検出する。

さらに、シフトレジスタ236の各段236a,236bからの入
力データの比A/Bを算出する除算器240と、その出力デー
タとラツチ回路232のラツチデータとを乗算する乗算器2
41と、その乗算出力とシフトレジスタ236の前段236aの
出力データのいずれかを選択して出力するデータセレク
タ242をも備えている。

なお、この回路では３個の発振器を使用しているが、
発振器100の発振周波数を_１，発振器111の発振周波数
を_２，発振器234の発振周波数を_３とすると、_２
＞_１＞_３の大小関係があり、_２は1MHz,_１は10K
Hz（例えば押鍵の最押下位置で），_３は100Hz程度の
それぞれオーダである。

次に、この回路の作用を第12図も参照して説明する。

プリセツト値設定回路115に設定されるプリセツト値P
1は、通常は非押鍵時のパルス信号CK₁の周期でリセツト
される時のカウンタ112のカウント値、すなわちラツチ
回路113にラツチされる最大値をC_MAXとすると、それよ
り若干小さい値（例えば、C_MAX＝100のとき、P1＝90〜9
5程度）にセツトする。

そして、この押鍵検出回路110は、高速発振回路111か
らの周期の短かいクロツクパルスφをカウンタ112がカ
ウントし、発振器100からのパルス信号CK₁が入力する
と、その時のカウント値C_Nをラツチ回路113がラツチし
て出力し、クロツクパルスφの１周期分だけ遅延されて
FF114の出力であるリセツト信号が“1"になるため、カ
ウンタ112がリセツトされて再び「０」からクロツクパ
ルスφのカウントを開始する。

したがつて、非押鍵時にはラツチ回路113の出力はず
っと最大値C_MAXに近い値であり、プリセツト値設定回路
115によるプリセツト値P1より大きいので、コンパレー
タ116の入力はＡ＜Ｂになるため、その出力は“0"にな
つている。

このコンパレータ116の出力が“0"の間は、NOT回路13
3の出力が“1"になつているため、OR回路235を介してカ
ウンタ231をリセツトし続ける。したがつて、タツチデ
ータ形成回路130からタツチデータが出力されることは
ない。

そこで押鍵が開始されると、発振器100から入力する
パルス信号CK₁の周期が次第に短くなるため、カウンタ1
12のカウント値C_Nが最大値C_MAXにならないうちにラツチ
回路113にラツチされた後、カウンタ112はリセツトされ
るようになる。

そして、カウンタ112のカウント値C_Nがプリセツト値P
1より小さいうちにラツチ回路113にラツチされるように
なると、コンパレータ116の入力がＡ＞Ｂになつてその
出力が第12図（ａ）に示すように“1"になる。この立上
りが押鍵信号あるいは鍵押し始め信号KON₀となる。

それによつて、タツチデータ形成回路130のNOT回路23
3の出力が同図（ｂ）に示すように“0"に立下がつてカ
ウンタ231のリセツトを解除するため、カウンタ231はイ
ネーブル状態になつてパルス信号CK₁のカウントを開始
する。

なお、図中、KON₁は第２番目の鍵に対する押鍵検出回
路による鍵の押し始め信号、KON_nは第ｎ番目の鍵に対す
る押鍵検出回路による鍵の押し始め信号を示している。

NOT回路233の出力が“1"から“0"に立下がると、発振
器234のリセット状態も解除するので、発振器234が第12
図（ｃ）に示すような一定周期のパルス信号を出力す
る。

そのパルス信号の各立上りをクロツクとして、シフト
レジスタ236が先ずその前段236aにカウンタ231のカウン
ト値（第12図（ｅ）に示すように変化する）をストアし
て、それを出力する。

この時、このシフトレジスタ236の後段236bは、以前
にクリアされたままになつているのでその出力は「０」
である。

また、この発振器234からのパルス信号の立上りを微
分回路235で微分して、第12図（ｄ）に示す微分パルス
をOR回路238を介してカウンタ231のリセツト端子に入力
させ、このカウンタ231をリセツトする。

この時、変化検出回路237はその入力ＡとＢが|A−B|
＞Ｃの条件を満たすため、第12図（ｆ）に示すように出
力を“1"にする。

これが、ラツチ回路232のラツチ信号となると同時
に、FF239A,239Bのクロツク信号となり、FF239Aはその
Ｄ入力が“1"になつているのでＱ出力が“1"になるが、
FF239BはＤ入力が“0"なつていたので、そのＱ出力すな
わちセレクトコントロール信号は、第12図（ｇ）に示す
ように“0"のままである。

そのため、データセレクタ242は入力０をセレクトし
てラツチ回路232へ出力するため、ラツチ回路232は、シ
フトレジスタ236の前段236aにストアされたカウント値
のデータをそのままラツチして、第12図（ｈ）に示すよ
うなレベルデータ（イニシヤルタツチデータ）を出力す
る。

その後、発振器234の出力信号の次の立上りタイミン
グで、シフトレジスタ236の前段236aにストアされてい
たカウント値が後段236bにシフトされ、前段236aにカウ
ンタ231の新たなカウント値がストアされる。

この時も鍵の押下方向に鍵が移動中であれば、新たな
カウント値の方が大きくなつている筈なので、変化検出
回路237の入力ＡとＢは|A−B|＞Ｃとなるが、その出力
は“1"のままなので、ラツチ回路232のラツチデータは
変わらず、FF239A,239Bの状態も変わらない。

このような状態が、押鍵ストロークの終期まで継続
し、押鍵が終わると発振器234の出力信号の周期毎のカ
ウンタ231のカウント値に殆ど変化がなくなるため、シ
フトレジスタ236の前段236aと後段236bからの出力デー
タがほぼ同じになり、変化検出回路237の入力ＡとＢが|
A−B|＞Ｃの条件を満たさなくなるので、その出力が第1
2図（ｆ）に示すように“0"に戻る。

そして、鍵が通常の最押鍵位置にある間はこの状態が
続くが、鍵10が演奏者によつてさらに強く押され、例え
ば第１図のカツプ状弾性部材22をさらにを圧縮して若干
押し下げられるか、前後方向（矢示Ｙ方向）に移動され
ると、再びカウンタ231の一定時間内のカウント値が増
加（後方へ移動させた場合は減少）して、変化検出回路
237の入力ＡとＢが|A−B|＞Ｃの条件を満たし、その出
力が第12図（ｆ）に示すように再び“1"になる。

また、前述の面コイルパターンLaかLbの一体のみを発
振コイルとした発振器100を使用した場合には、鍵を通
常の最押鍵位置から左右方向（第３図のＸ方向）に動か
すと、第５図（ハ）に示したように金属板２と面コイル
パターンLa又はLbとの対向間隔が変化し、面コイルパタ
ーンLa又はLbのインダクタンスの変化によつて発振器10
0からのパルス信号CK₁の周波数が変化する。

それによつて、カウンタ231の一定時間内のカウント
値が増加もしくは減少して、変化検出回路237の入力Ａ
とＢとが|A−B|＞Ｃの条件を再び満たすようになる。

そのため、FF239A,239Bにクロック信号が与えられる
が、この時239BのＤ入力が“1"になつているので、Ｑ出
力すなわちセレクタコントロール信号が第12図（ｇ）に
示すように“1"になり、データセレクタ242のセレクト
状態を入力１に切り換える。

この時、除算器240がシフトレジスタ236の前段236aと
後段236bからの入力データＡとＢの比A/Bを算出して乗
算器241の一方の入力にしているので、乗算器241によつ
てラツチ回路232から出力されているレベルデータにA/B
を乗算したデータがデータセレクタ242を介して出力さ
れ、ラツチ回路232にラツチされる。

それによつて、ラツチ回路232から出力されるレベル
データが第12図（ｈ）に示すようにカウント値の変化率
に応じた割合で増加（あるいは減少）する。これをアフ
タタツチデータとして楽音制御に利用する。

その後、鍵が離されて上昇復帰すると、コンパレータ
116の出力が“0"に立下がり戻り（キーオフ信号）、NOT
回路233の出力が“1"に立上がるため、カウンタ231及び
発振器232をリセツトすると共にシフトレジスタ236及び
ラツチ回路232をクリアする。したがつて、全て初期状
態に復帰する。

このような回路を各鍵に対応して設け、その各タツチ
データ形成回路130から出力されるレベルデータ（イニ
シヤルタツチデータと、アフタタツチデータを含む）を
それぞれマルチ回路140に入力させて、各鍵毎に時分割
で楽音信号発生回路150へ送る。

そのイニシヤルタツチデータによつて、発生する楽音
信号のアタツクレベル（音量）をはじめ、各種の楽音制
御パラメータを多段階に制御することができる。

また、アフタタツチデータによつて、楽音発生後のア
フタコントロール、例えばデイレイビブラートやトレモ
ロ，ピツチ変化，音色変化，サステイン波形，等の各種
のパラメータによる多数段階の楽音制御を行うことがで
きる。

この回路によれば、イニシヤルタツチデータとアフタ
タツチデータとを共通の回路で検出することができる。

また、この回路例によると、楽音信号発生回路150に
並列的にリズム音信号発生回路152が付加されている
が、これは最近脚光を浴びてきたキーボードパーカツシ
ヨン機能に対応するもので、各鍵に対応してC₁にはバス
ドラ，C₁＃にはタム１等々リズム音源が割当てられ、各
鍵の１つを押すとリズム音の１つが発生されるようにな
つている。

このようにパーカツシヨンモードを選択するには、モ
ード選択スイツチ156によつて「２」を選択する。また
「１」を選択すると鍵盤音が楽音信号発生回路150から
出され、「３」を選択すると楽音信号発生回路150とリ
ズム音信号発生回路152の両音源から信号が出力される
ように、データセレクタ154がデータの出力を切り換え
るが、１押鍵で鍵盤音とリズム音とを出力させるのでな
く、例えば鍵盤の左半分が鍵盤音，右半分がリズム音と
いうようにスプリツトされて発音されるようになつてい
る。

このように、この実施例では鍵による制御はリズム音
の楽音制御パラメータをもその対象とするもので、押鍵
強さによりリズム音のタツチを変えたり（タツチ強→音
量大）、音色を変えたり（タツチ強→高調波を多く含む
ように移行）、さらにその両方を１つの鍵におさめられ
た同一のタツチセンサの検出信号によつてコントロール
することも可能である。

また、アフタコントロール作用を大きくすると、パー
カツシヨン音（減衰音）を減衰時にゲインを上げるよう
にコントロールして類似残響効果を得ることも可能であ
る。

ところで、上述した実施例では同類の楽音制御パラメ
ータを制御するものを主に想定して説明したが、異類の
楽音制御パラメータを制御する例として具体的な説明を
加える。

データセレクタ242へのセレクタコントロール信号を
マルチ回路140の入力として1bit追加し、この入力タイ
ミングでマルチ回路140の後に設けられるセレクト手段
（図示せず）をセレクトして、ラツチ手段（図示せず）
によつてそのデータをラツチし、イニシヤルデータ及び
アフタデータを使い分けるようにすれば、全く異なる２
つの楽音制御パラメータをも制御できる。

そのラツチデータをクリアするタイミングは、押鍵検
出回路110の出力KON₀〜KON_nが立下るタイミング（ｂの
出力）でよい。

このような構成にすれば、例えばイニシヤルタツチで
音量をコントロールし、アフタタツチでその後の音色を
コントロールできる。またイニシヤルタツチで本来のピ
ツチより高い方で発音させ、その後本来のピツチに移る
いわゆるアタツクピツチ効果付与（タツチデータに応じ
て初期ピツチを変える）をコントロールし、アフタタツ
チでビブラート深さをコントロールすることもできる。

その場合、鍵をアフタコントロールする周期でもつて
ビブラート速さをもコントロールできることは言うまで
もない。

また、以上説明した利用回路例あるいはその応用回路
と同等の機能を、全てマイクロコンピユータを用いてプ
ログラム処理によつて実現することも可能である。

なお、この発明は通常の鍵盤電子楽器のみでなく、各
種携帯用電子楽器のキーボードや押釦式鍵盤、あるいは
ペダル鍵盤にも勿論適用でき、さらにエクスプレツシヨ
ンペダル装置やニーレバー装置等にも応用できる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば、各鍵を
それぞれ鍵支持部材に上下方向及び前後左右方向にも移
動可能に支持させ、タツチセンサを構成する一方の部材
と他方の部材を、それぞれ各鍵と鍵支持部材側にその対
向面が押鍵方向に沿い且つ鍵の長手方向に対して傾斜す
るように配置したので、押鍵速度（タツチの強さ）を直
線性よくセンシングできると共に、押鍵後に鍵を前後方
向あるいは左右方向の動かしても、それを共通のタツチ
センサでセンシングできる。

したがつて、それを例えばインシヤルタツチデータと
アフタタツチデータとして利用して、楽音の異なる制御
パラメータを任意に変化させてインシヤル制御やアフタ
制御を行なうことができ、それによつて演奏者の感情表
現をリアルで豊かに注入した演奏が可能になる。

しかも、タツチセンサの構造が簡単で、安価に提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の鍵盤機構を一部破断して
示す側断面図、第２図は同じくその分解斜視図、第３図は同じくその鍵の自在ヒンジ部付近の拡大斜視
図、第４図は同じくコイルブロツクと金属板の斜視図、第５図（イ）〜（ハ）は鍵操作時におけるコイルブロツ
クと金属板のそれぞれ異なる方向の相対変位の説明図、第６図（イ）〜（ハ）はそれぞれコイルブロツクと金属
板のZ,Y,Xの各方向の相対変位による面コイルパターンL
a,Lbのインダクタンスの変化特性例を示す曲線図、第７図は面コイルパターンのインダクタンスの変化検出
するための発振器の一例を示す回路図、第８図はこの発明の他の実施例を示す発振器の回路図、第９図はこの発明に使用するコイルブロツクの他の例を
示す斜視図、第10図は同じく面コイルパターンと導電片の他の配置例
を示す図、第11図はこの発明による鍵盤装置を利用するための回路
の一例を示すブロツク図、第12図は同じくその作用を説明するための各部の出力信
号のタイミング図、１…コイルブロツク 1a…面コイルパターンLaの形成面 1b…面コイルパターンLbの形成面２…金属板、2a,2b…導電片 10,10′…白鍵と黒鍵（鍵） 11,11′,11″…自在ヒンジ部 20…鍵盤フレーム、21…プリント基板 22…カツプ状弾性部材 100…発振器、110…押鍵検出回路 130…タツチデータ形成回路 140…マルチ回路 150…楽音信号発生回路 152…リズム音信号発生回路 154…データセレクタ 160…サウンドシステム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の鍵をそれぞれ鍵支持部材に上下方向
及び前後左右方向にも移動可能に支持させ、対向する二部材の相対変位によつて楽音制御パラメータ
を変化させるための電気的特性の変化を生ずるタツチセ
ンサの一方の部材と他方の部材を、それぞれ前記各鍵と
鍵支持部材側にその対向面が押鍵方向に沿い且つ鍵の長
手方向に対して傾斜するように配設したことを特徴とす
る鍵盤装置。
【請求項２】請求項１記載の鍵盤装置において、タツチ
センサの一方の部材が絶縁体面に形成した面コイルパタ
ーンであり、他方の部材が少なくとも前記面コイルパタ
ーンと対向する面が導電体の部材であり、両部材の相対
変位によつて前記面コイルパターンのインダクタンスが
変化するようにしたことを特徴とする鍵盤装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の鍵盤装置において、
タツチセンサの一方の部材が鍵の長手方向に対して互い
に反対方向にハの字状に傾斜した２面を形成し、他方の
部材が前記一方の部材の２面に平行に対向する２面を形
成するようにしたことを特徴とする鍵盤装置。