JPH08718Y2 - キー装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この考案は電子楽器の鍵盤等に用いられるキー装置に
関する。

（ｂ）従来の技術 シンセサイザ等の電子楽器の多くは鍵盤を有し、電子
鍵盤楽器となっている。シンセサイザにおける楽音制御
は単に楽音のオン／オフのみならず発音レベル制御や音
色，付加すべき効果等を演奏中にコントロールする必要
があるため、使用される鍵盤もキーのオン／オフのみな
らず、様々なキーオン状態（イニシャルタッチ強度，ア
フタータッチ強度等）を検出できるようになっている。
さらに、押下開始から押圧状態になるまでのキーの揺動
状態（フルストローク）を検出してより以上の楽音制御
をしようとする提案がなされている。このようなキー装
置としては従来、特開昭58−18812や特開昭58−42890等
があった。

（ｃ）考案が解決しようとする課題 しかし、特開昭58−18812のキー装置ではキーの揺動
に伴ってローラ状の成形体が櫛状接点上を移動する構成
になっており、機械構成が複雑であるうえ櫛状接点の間
隔が検出できる最小単位となるため検出精度が悪い欠点
があった。また、特開昭58−42890のキー装置ではイン
ダクタンス変化によりストロークを検出する構成になっ
ているため、検出精度を向上しようとすれば電気回路が
複雑になり、隣のキーとの干渉を起こらなくするために
シールド等が必要になる欠点があった。さらに、双方の
キー装置とも復帰用のバネが別途必要となるうえ、その
ままでは検出部が露出しているため防塵構造にしようと
すればカバー等が必要となる欠点があった。

この考案は、椀を伏せた形状の弾性体内部に光センサ
を設けることにより上記欠点を解消したキー装置を提供
することを目的とする。

（ｄ）課題を解決するための手段 この考案は、上下に揺動可能に支持されたキー本体
と、このキー本体の下面に設けられ、下方に開口したド
ーム状の弾性体と、この弾性体の前記開口した開口縁を
設置した基板と、この弾性体内に設けられ前記基板に固
定されたフォトセンサとを有し、前記キー本体の揺動に
よって前記弾性体が変形し、この変形を前記フォトセン
サによって検出し、この検出信号によって楽音を制御す
ることを特徴とする。

（ｅ）作用 この考案のキー装置ではキー本体下面に伏椀状（ドー
ム状）の弾性体を設けた。この弾性体はキー押下によっ
て縦方向に変形するが、この変形状態は弾性体内に設け
られたフォトセンサで検出される。実施例では反射型フ
ォトセンサを用い、弾性体の開口部（椀の開口縁部）か
ら弾性体の内面（椀の底）に向けて赤外線を射出しその
反射光を受光することにより弾性体の高さ（センサ受光
部であるフォトトランジスタの受光量）を計測する。こ
のセンサの検出値によってキーがどの程度押し下げられ
ているか（押し下げによって弾性体がどの程度変形して
いるか）をフルスケール（つまり押鍵の最初から戻り終
わるまで）で計測することができる。またこのフォトセ
ンサは弾性体内に完全に収められているため、防塵容器
にさらに収納する必要がなく、またこの弾性体が付勢バ
ネを兼ねているためキーの構造も簡略になる。

（ｆ）実施例 第１図（Ａ），（Ｂ）はこの考案の実施例であるキー
装置の構成を示す図である。このキー装置は電子楽器の
鍵盤を構成するものである。同図（Ａ）は通常（非押
鍵）の状態を示し、同図（Ｂ）は押鍵されている状態を
示す。キー１は後端に形成された支点1aを中心に上下に
揺動可能に支持されている。キー本体１の手前下面には
フック1cが設けられており、このフック1cが鍵盤本体４
に係合することにより上方への揺動が規制されている。
またキー本体１の中央部下面には突起1bが設けられてお
り、この1bが弾性体２と嵌合している。この弾性体２は
シリコンゴム,EPDM,エラストマー等の高分子化合物で形
成されており、脚付きの椀を伏せたような形状をしてい
る。椀の脚にある部位が前記突起1bと嵌合している。こ
の弾性体２は鍵盤本体（配線基板）４上に載置されてお
り、配線基板４上の弾性体２内部には反射型フォトセン
サ３が上向きに実装されている。この反射型フォトセン
サ３は第２図（Ａ）に示すような構成をしており、１チ
ップ上にLED3aとフォトトランジスタ3bとを並列に有す
るものである。LED3aは赤外光を発射し、フォトトラン
ジスタ3bが対象物で反射してきた赤外光を受光してその
強度から対象物との距離（連続値）を検出する。フォト
トランジスタ3bはプリアンプを内蔵しており（同図
（Ｂ））、出力電圧の増幅と緩衝をしている。なお、弾
性体の内部上面2aには白色塗料等が塗布されており赤外
光の反射光率を高めている。

同図（Ｂ）はキー本体１が最も下まで押し下げられた
状態を示している。このようにキー本体１が押し下げら
れると弾性体２は図示のように縦方向に大きく変形し、
弾性体上面2aとフォトセンサ３との距離が極めて短くな
る。フォトセンサ３の出力電圧は検出対象物（弾性体上
面2a）との距離が短いほど大きいから、このときの出力
電圧が最大となる。また同図（Ａ）に示す状態のとき最
小となる。したがって、フォトセンサ３は同図（Ａ）の
状態における電圧と同図（Ｂ）の状態における電圧との
間の電圧値を出力することになる。この間の特定の電圧
をしきい値として定めておき電圧がしきい値より大きく
なったとき、すなわちキー１が押し下げられ弾性体上面
2aとフォトセンサ３とが接近したとき、キーオンされた
としてキーオン信号を再生するようにすればよい。

また、同図（Ｂ）の状態で離鍵されるとキー１は弾性
体２の弾性力で同図（Ａ）の状態に復帰する。

以上のように構成されたフルストローク検出機構は、
前記弾性体がキー本体の付勢手段を兼ねているので部品
点数が少なくてすみ、構成簡略化のみならず、製造組立
工程も簡略化でき、コストダウンに寄与することができ
る。

第３図は前記キー装置が用いられる電子鍵盤楽器の制
御部のブロック図であり、第４図は同制御部のキースト
ローク検出回路の詳細なブロック図である。この電子鍵
盤楽器は前記キー１を61個備えた鍵盤16を有しており、
この鍵盤16はキーストローク検出回路13に接続されてい
る。この電子鍵盤楽器はCPU10が全体を制御し、CPU10は
バス11を介して前記キーストローク検出回路13および他
の機能部とデータの送受を行っている。バス11にはキー
ストローク検出回路13のほかスイッチインターフェイス
14,音源回路15,ROM17,RAM18およびタイマ19が接続され
ている。スイッチインターフェイス14にはスイッチ群12
が接続されており、音色やコントロールモードの切り換
え等を行う。ここでコントロールモードとはキーストロ
ーク検出信号に基づいてどのような楽音要素を制御する
かを選択するためのスイッチである。音源回路15はCPU1
0から入力された発音信号に基づいて楽音を発音する。
発音された楽音はサウンドシステム40に入力されて増幅
されたのちスピーカから出力される。ROM17はこの電子
鍵盤楽器の動作に必要なデータを記憶しており、RAM18
には演奏中に発生した必要なデータを記憶するレジスタ
等が設定されている。タイマ19は一定時間毎にCPU10を
トリガし楽音制御に必要な割込制御を行わせる機能を有
する。

第４図は同キーストローク検出回路の詳細なブロック
図である。この図には一つのキーに対応する回路のみ記
載したが、この電子鍵盤楽器の場合61キーを有している
のでこの回路が61個並列に設けられていることになる。
まずフォトセンサ３の出力は既にプリアンプによって増
幅されているため半固定抵抗21によってその出力が揃え
られたのちコンパレータ22とA/D変換回路24に入力され
る（検出電圧:Vd）。コンパレータ22の出力はバス11に
入力されCPU10に伝えられている。コンパレータ22には
しきい値電圧Vthが与えられており、検出電圧Vdがこの
しきい値電圧Vthよりも高ければキーオンとして“H"を
出力する。それ以下の場合には“L"を出力している。こ
の出力がキーオン信号KONとしてバス11に入力される。A
/D変換回路24によってディジタル変換された検出電圧Vd
はキーストローク信号KSTとしてキーストローク全域に
わたりバス11に入力されるため、例えばキーオン前のVd
＜Vthの値の変化具合はアクセント，テヌート，スフォ
ルツァンド等を、キーオン後のVd＜Vthの値の変化具合
はスラー，スタッカート等を制御するのに用いられ、さ
らに、Vd≧Vthの値は発音レベル制御やビブラート等の
制御に用いられる。このキーストローク信号KSTがどの
ような楽音要素の制御に用いられるかは上述したコント
ロールモード切換スイッチの設定状態によって決定され
る。

第５図（Ａ）〜（Ｅ）は上記弾性体２の種々の実施例
を示した図である。この図において各々の弾性体は第１
図（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図として示されている。同
図（Ａ），（Ｄ）のように弾性体上面2aに凹凸を設ける
ことによりキーを左右に揺らせ、弾性体２を左右に変形
させることによって検出電圧Vdを変化させることがで
き、新たな楽音制御の可能性を生むことができる。ま
た、同図（Ｂ）のように弾性体上面2aの上方に湾曲させ
ることによって極めて強くキーを押下した場合でも弾性
体がフォトセンサに接触することがなくなりキーストロ
ークを長くすることができる。さらに、同図（Ｃ），
（Ｅ）のように内部を下側に突出させることにより検出
電圧Vdが大きくなり、検出感度を高くすることができ
る。このように弾性体２の上面形状を変化させることに
よって押鍵ストロークと検出電圧Vdとの関係に変化を持
たせることができることに加え、鍵の左右方向および回
転方向の動きを検出することもできる。

上記の実施例ではフォトセンサの性能のばらつきや弾
性体の不均一等によって各キーの検出値にばらつきが生
じた場合の調整としてフォトセンサ３とコンパレータ22
との間に半固定抵抗21を介入してばらつきを調整するよ
うにしたが、CPU10においてソフト的に処理するように
してもよい。またコンパレータ22に与えるしきい値電圧
Vthを自由に変化させることによりキーオンする高さを
任意に調整することができる。

（ｇ）考案の効果 以上のようにこの考案のキー装置では伏椀状（ドーム
状）の弾性体内にフォトセンサを設けて、キーストロー
クを検出するようにしたことにより、簡略な構成でキー
のフルストロークを検出することができる。また弾性体
の開口部が基板に接置されることで検出用フォトセンサ
の防塵構造も実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例であるキー装置の構造を示す
図であり、同図（Ａ）は離鍵状態を示す図、同図（Ｂ）
は押鍵状態を示す図である。第２図（Ａ），（Ｂ）はこ
のキー装置に用いられるフォトセンサおよびその回路
図、第３図は同キー装置が用いられる電子鍵盤楽器の制
御部のブロック図、第４図は同電子鍵盤楽器のキースト
ローク検出回路を示す図である。第５図（Ａ）〜（Ｅ）
は同キー装置に用いられる弾性体の種々の実施例を示す
図である。 １……キー本体、２……弾性体、３……反射型フォトセ
ンサ、22……コンパレータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】上下に揺動可能に支持されたキー本体と、 このキー本体の下面に設けられ、下方に開口したドーム
   状の弾性体と、 この弾性体の前記開口した開口縁を設置した基板と、 この弾性体内に設けられ前記基板に固定されたフォトセ
   ンサとを有し、前記キー本体の揺動によって前記弾性体
   が変形し、この変形を前記フォトセンサによって検出
   し、この検出信号によって楽音を制御することを特徴と
   するキー装置。