JPH085518Y2 - 電子鍵盤楽器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （ａ） 産業上の利用分野 この考案は、電子ピアノや鍵盤型シンセサイザ等の電
子鍵盤楽器に関し、特にその表現力の向上に関する。

（ｂ） 考案の背景 音楽の演奏は、単に発生する楽音が楽譜の指示どおり
の音高になっていればよいものではなく、一音毎の音色
はもとより微妙なレベル（音量），ピッチ（音程）のゆ
らぎや消えてゆく楽音の余韻の処理等、楽音の細部まで
気をつかって初めて美しい演奏が可能になる。したがっ
て、楽器は演奏者のこのような意図を受け付けてそれを
反映した楽音を発生するものでなければならない。

（ｃ） 従来の技術 現在、電子ピアノや鍵盤型シンセサイザに代表される
電子鍵盤楽器が広く実用化されている。この種の電子鍵
盤楽器の鍵盤には一般的に各キー毎にオン・オフを検出
するスイッチと、打鍵強度（イニシャル強度）を検出す
るセンサが設けられている。オンされたキーを検出する
ことにより、音高を決定し、イニシャル強度を検出する
ことにより、発音レベルやレベル変位特性（エンベロー
プ）等を決定するようにしている。また、一部の電子鍵
盤楽器においては、キーオン中の押圧強度（アフタータ
ッチ）を検出してレベルやビブラート等の効果を制御す
るようにしているものもある（特開昭62-187393号公報
参照）。

また、一部の電子鍵盤楽器には付加的な演奏用操作子
としてペダルやホイール（特公昭61-47433号公報第11図
参照）を有するものもある。このペダルやホイールには
ビブラート等の効果やピッチ変位等の制御機能を割り当
てることができる。

（ｄ） 考案が解決しようとする課題 このように、従来の鍵盤ではキーのオン／オフ，キー
オン時のイニシャル強度，キーオン中のアフタータッチ
を検出して楽音に反映することができるが、キーオン直
前やキーオフ時の指の動き、すなわちキーの上下動の態
様を検出することができなかった。

ところで、キーボード奏者による実際の演奏において
は、キーオン前，キーオフ後の指の動きが自然にアタッ
ク（楽音の立ち上がり）やリリース（余韻）を表現して
いる場合が多く、このような指の動きを楽音に反映させ
れば表情豊かな楽音を生成することができる。しかしな
がら、従来の鍵盤ではキーのオン／オフ，キーオン時の
イニシャル強度，キーオン中のアフタータッチを検出し
て楽音に反映することができるが、キーオン直前やキー
オフ直後の指と鍵盤との接触状態を検出することができ
なかった。

また、実際のピアノ（アコースティックピアノ）にお
いて、キーを叩いたときの音色は単に打鍵強度や打鍵速
度のみで決定されるものではなく、その叩き方やキーか
らの指の離し方によって微妙に変化する。たとえば、指
をキーの上に置いた状態から打鍵する演奏（すなわちキ
ーは初速＝０から急に加速される。）と、キーの上方か
ら指を落として打鍵する演奏（すなわちキーはスタート
から打鍵まで略一定の速い速度で移動する。）とでは同
じ打鍵強度でも音色が異なる。また、オンしていたキー
を静かにオフするのと撥ね上げるようにオフするのとで
は余韻が異なる。このことは音響学的には十分に解明さ
れていないが、実際の演奏により経験的に事実が証明さ
れている。しかし従来の電子鍵盤楽器ではこのようなア
コースティックピアノの特性を再現することができなか
った。

また、ペダルやホイールは楽音の１音１音に対して微
妙な表情を付ける操作子ではなく、そのとき発音されて
いる全ての楽音のレベルやビブラート等をトータルに制
御するための操作子である。さらに、ホイールは鍵盤操
作とは別に手で操作しなければならないため、その分鍵
盤による表現が不十分になる欠点があった。このため、
従来の鍵盤のみでは、１音１音に対する表現が十分でな
く、ペダルやホイールを使用してもその表現力が十分に
向上しない欠点があった。

この考案は、キーオンの直前・直後のキーの上下動の
状態を検出して楽音を制御することにより上記課題を解
決した電子鍵盤楽器を提供することを目的とする。

（ｅ） 課題を解決するための手段 この考案は、鍵盤のキーを摺動支点部材と摺動可能に
対向させ、この摺動支点部材を鍵盤支持部材に配設する
とともに、この摺動支点部材と鍵盤支持部材との間に圧
力センサを介入し、 この圧力センサの出力に基づいて楽音を制御する楽音
制御手段を設けたことを特徴とする。

（ｆ） 考案の作用 この考案の電子鍵盤楽器では、キーオン時およびキー
オフ時のキーの揺動が摺動支点部材を介して圧力センサ
に伝達される。摺動支点部材は鍵盤支持部材に固定され
ており、キーは摺動支点部材に対して摺動可能な状態に
あるから、面状態や面圧などを調整することにより、キ
ーの押下速度や速度変化（加速度）に応じた力がその摺
動部分の摩擦力として圧力センサに伝達される。すなわ
ち、摺動支点部材は、キーの上下動（変位）に対する微
分的機能を有することになる。これにより、圧力センサ
の出力は押下速度や速度変化（加速度）として取り出さ
れる。

この検出値を楽音制御に用いることにより、単なる打
鍵の強さのみでなくキーオンまでのキーの動きやキーオ
フした後のキーの動きによっても音色に変化をつけるこ
とができ、楽音の表情豊かにすることができるととも
に、アコースティックピアノの楽音に近似させることも
可能になる。

（ｇ） 実施例 第２図はこの考案の実施例である電子鍵盤楽器のブロ
ック図である。鍵盤１は４〜５オクターブ程度の音域を
有し、音源15にそれぞれ独立して発音可能なチャンネル
が８個設けられている。楽器外面部には鍵盤１のほか音
色選択スイッチを含むスイッチ群2,スピーカ等のサウン
ドシステム４が設けられている。楽器の動作はCPU10に
よって制御され、メモリや各動作部はバス11を介してCP
U10に接続されている。バス11にはタッチ圧検出回路12,
キーオン検出回路13,スイッチインターフェイス14,音源
回路15,キータッチ検出回路16,ROM17,RAM18,タイマ19が
接続されている。スイッチインターフェイス14はスイッ
チ群２の各スイッチのオン・オフを検出する。音源回路
15には独立した８チャンネルの音源が設けられておりCP
U10から受け取った波形信号等に基づいて同時に８音ま
で発音することができる。タッチ圧検出回路12には、圧
力センサ33,34（第１図参照）やアフタタッチセンサ
（図示せず）が接続されており、キーオンストローク
時，キーオフストローク時のキー速度（加速度）やキー
オン中の押圧力を検出する。キーオン検出回路13は、キ
ー30に設けられているキーオンスイッチ（図示せず）を
備えており、キーオン／オフやキーオン時のイニシャル
タッチ強度を検出する。キータッチ検出回路16はキー30
に設けられているキータッチセンサ31により、演奏者が
キーに触れたか否かを検出する。

第１図は同電子鍵盤楽器のキーの一部構造図である。
キー30表面には導電性薄膜31が形成されており、この導
電性薄膜31から検出されるノイズレベルや浮遊静電容量
等に基づきキータッチ検出回路16がキータッチを検出す
る。キー30の後端部には凹部30aが形成されており、こ
の凹部30aに算盤のコマ状の摺動支点部材32が摺動自在
に嵌合している。このコマ状の摺動支点部材32の後側の
一部は切り欠かれ、切欠部の先端部両側（上下）には突
起32a,32bが形成されている。この摺動支点部材32は突
起32a,32bにより基板35を挟持することによって固定さ
れているが、この突起32a,32bと基板35との間には圧力
センサ33,34が介入されている。この圧力センサ33,34は
圧電素子で構成され、突起32a,32bから加えられた圧力
を電圧値として出力する。

ここで、キー30（凹部30a）と摺動支点部材32とは摺
動可能な状態になっている。すなわち、ある程度の摩耗
抵抗を有しつつ摺動自在であるため、キー30がキーオン
／キーオフのため上下動したとき、この上下動の力は摩
擦力により摺動支点部材32に伝達され、摺動支点部材32
はキーの回転方向に付勢される。作用欄で述べたよう
に、摩擦抵抗による力の伝達は一般的に微分的になるた
め、摺動支点部材32はキーの押圧／離鍵速度にほぼ比例
した力で付勢される。なお、摩擦抵抗による力の伝達
は、機械的乾燥状態でも実現できるが、液体等による粘
性状態によっても実現できる。これにより、キーオンス
トローク時には突起32b方向に付勢されて基板35に押圧
され、介入されている圧力センサ34から電圧が出力され
る。また、キーオフストローク時には突起32a方向に付
勢されて基板35に押圧され、介入されている圧力センサ
33から電圧が出力される。この電圧値をタッチ圧検出回
路12が検出する。

第３図は前記RAM18に設定される各キーの操作内容記
憶エリアを示す。この記憶エリアは各キーごとに設定さ
れる。この記憶エリアにはキータッチフラグM1,キーオ
ンフラグM2,イニシャル強度レジスタM3,押圧強度レジス
タM4および音色パラメータレジスタM5が設定されてい
る。キータッチフラグM1はキータッチ検出回路16がキー
タッチを検出している間セットするフラグである。また
キーオンフラグM2はキーオン検出回路13がキーオンを検
出している間セットされるフラグで、このフラグがセッ
トされると発音データが音源回路15に送信されて楽音が
発音される。イニシャル強度レジスタM3はキーオンされ
た瞬間の衝撃力を記憶するエリアで、この値により発音
レベルが決定される。押圧強度レジスタM4はキータッチ
されたのちのキーの押圧強度に対応する圧力センサ33,3
4の出力を経時的に記憶していくエリアでありキータッ
チからキーオンまでのデータを連続して記憶するため複
数の記憶エリアが設けられている。M5には倍音構成比率
等の音色を決定するためのパラメータが記憶される。こ
のパラメータは、キーオンを検出したときそれまでのキ
ー位置の変化内容に基づいて決定され、音源回路15に送
られる。

第４図は前記CPU10の動作を示すフローチャートであ
る。同図（Ａ）はメインルーチンである。この電子鍵盤
楽器の電源がオンされると各レジスタをリセットする等
のイニシャル処理が実行され（n1）、この楽器が演奏可
能状態になる。

こののち音色選択スイッチによる音色選択処理動作
（n2），キータッチ検出回路16の検出内容に基づくキー
タッチ／リリース処理動作（n3）およびキータッチ検出
回路13の検出内容に基づくキーオン／オフ処理動作（n
4）が実行される。またタイマ19の一定時間ごとの割り
込みによりタイマインタラプト動作が実行される。

同図（Ｂ）はキータッチイベント処理動作である。何
れかのキーに指が接触するとこの動作が実行される。ま
ず接触されたキーのキーナンバを読み取り（n5）、この
キーに対応するキータッチフラグをセットして（n6）リ
ターンする。

このキータッチフラグのセットにより、このキーは演
奏開始とされ、後述のタイマインタラプト動作におい
て、当該キーの圧力センサ33,34の検出値が記憶される
ようになる。

同図（Ｃ）はキーリリースイベント処理動作である。
接触していた指がキーから離れるとこの動作が実行され
る。まず指の接触が解除されたキーのキーナンバを読み
取り（n7）、このキーのキータッチフラグをリセットし
て（n8）リターンする。キータッチフラグのリセットに
より、このキーは演奏終了と判断される。

同図（Ｄ）はキーオンイベント処理動作を示す。前記
キーオン検出回路13が図示しないスイッチがオンするこ
とによりキーオンを検出したときこの動作が実行され
る。まずキーオンが検出されたキーナンバを読み取り
（n10）、この瞬間の速度変化からイニシャルタッチ強
度を検出する（n11）。つぎにキータッチからキーオン
されるまでの速度変化パターンを押圧強度レジスタM4か
ら読み出し（n12）、このパターンとイニシャルタッチ
強度とで楽音の音色を決定する音色パラメータを設定す
る（n13）。この動作においては、たとえばイニシャル
タッチ強度によって発音レベルを決定し、速度変化パタ
ーンによって楽音の倍音構成等を決定するような方式を
とることができる。この動作によって決定されたパラメ
ータを含む発音データを音源回路15に送信して（n1
4）、この楽音を発音させる。

同図（Ｅ）はキーオフイベント処理動作である。キー
オン検出回路13がキーオフを検出したときこの動作が実
行される。まずキーオフされたキーナンバを読み取り
（n15）、このキーナンバに対応する楽音を消音させる
ためのデータを音源回路15に送信する（n16）。これに
よって楽音のエンベローブはリリースに移る。

同図（Ｆ）はタイマインタラプト動作である。この動
作においてはキータッチされているすべてのキーについ
て圧力センサ33,34の出力を検出する。まずn20において
キーナンバレジスタ（キー位置を検出するキーナンバを
記憶するレジスタ:RAM18に設定される）に０をセット
し、このキーにキータッチがあるか否かをn21で判断す
る。この判断はキータッチフラグのセット／リセットに
よって行われる。キータッチがあれば圧力センサ33,34
の出力を読み取り（n22）、これを押圧強度レジスタM4
に記憶する（n23）。次にn24でキーナンバレジスタに１
を加算する。これによってキーナンバレジスタの記憶内
容が61になれば全てのキーに対して上記動作が終了した
ことになるためリータンする。キーナンバレジスタの記
憶内容が61未満であれば次のキーの処理のためn21にも
どる。

第５図は同電子鍵盤楽器に用いられるキーの他の実施
例を示す。このキー30表面には導電性薄膜31が形成され
ており、この導電性薄膜31が拾ったノイズレベルや浮遊
静電容量等に基づいてキータッチ／キーリリースが検出
される。このキー30は後端部上面に形成されている支点
30cを中心に上下に揺動する。通常はコイルバネ45によ
って上方に支持されているが、演奏者がキー押下したと
きこの力によりキー側突起30dがキーストッパ43に当接
するまで揺動する。キーストッパ43は圧電素子で構成さ
れており、キーオン時の衝撃を電圧として出力する。こ
の電圧値がイニシャルタッチ強度としてタッチ圧検出回
路12に取り込まれる。

またこのキー30の後端部下面には凸円弧状摺動面30b
が形成されており、この凸円弧状摺動面30bは摺動支点
部材40上に載置されている。この摺動支点部材40の上面
に形成されたキー載置面は凹円弧状摺動面40cに形成さ
れており、前記凸円弧状摺動面30bと摺り合わせ密着す
るようにされている。これによりキー30のキーオン／オ
フに伴う上下動により摺動支点部材40は前後に付勢され
ることになる。この摺動支点部材40は前後に２本の脚部
突起40a,40bを有している。この脚部突起40a,40bと基板
35との間には圧力センサ41,42が介入されている。

キー30のオン／オフに伴う揺動が摺動面40a,30aを介
して摺動支点部材40に伝達される。この伝達は摩擦抵抗
によって媒介される。伝達された力（伝達力）は、圧力
センサ41,42に印加される。ここで、この伝達力は上記
第１の実施例と同様にキー30の速度変化に応じた力にな
っているため、圧力センサ41にはキーオンストロークの
速度変化に応じた電圧が生じ、圧力センサ42にはキーオ
フストロークの速度変化に応じた電圧が生じる。この電
圧をタッチ圧検出回路12が検出してCPU10に送出する。

なおこのキーの後端部にイナーシャ44を取り付けた場
合には、キーオフ時のキー30の位置変位を明瞭に取り出
すことができる。

（ｈ） 考案の効果 以上のようにこの考案の電子鍵盤楽器によれば、圧力
センサによりキーオン／オフ時の上下動の状態を検出す
ることができるため、打鍵の仕方や離鍵の仕方等を検出
して楽音に反映させることができる。これにより単なる
キーのオン／オフやその強さのみによる楽音の制御に比
してニュアンスの多い楽音を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例である電子鍵盤楽器のキー付
近の構成図、第２図は同電子鍵盤楽器の制御部のブロッ
ク図、第３図は同制御部のメモリの一部構成図、第４図
（Ａ）〜（Ｆ）は同制御部の動作を示すフローチャー
ト、第５図は同電子鍵盤楽器に用いられるキーの他の実
施例を示す図である。 12……タッチ圧検出回路、30……キー、30a……凹部
（摺動面）、32……摺動支点部材、33,34……圧力セン
サ、30b……凸円弧上摺動面、40……摺動支点部材、40b
……凹円弧状摺動面、41,42……圧力センサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】鍵盤のキーを摺動支点部材と摺動可能に対
   向させ、この摺動支点部材を鍵盤支持部材に配設すると
   ともに、この摺動支点部材と鍵盤支持部材との間に圧力
   センサを介入し、 この圧力センサの出力に基づいて楽音を制御する楽音制
   御手段を設けたことを特徴とする電子鍵盤楽器。