JPS6154235B2

JPS6154235B2 -

Info

Publication number: JPS6154235B2
Application number: JP55182231A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Ishida
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1980-12-22
Publication date: 1986-11-21
Also published as: JPS57104995A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は押鍵操作に応じて音量、音色等の楽音
特性を可変制御するようにしたタツチレスポンス
付加用鍵盤回路に関する。従来より、押鍵速度に応じて音量あるいは音量
と音色の同一的変化（例えば音量が大で鋭い音あ
るいは音量が小でソフトな音）をもたらすような
タツチレスポンス機能を有する電子鍵盤楽器が開
発されている。しかして、これらの電子鍵盤楽器
は、アナログ的手法によりタツチレスポンスを付
加するのが大半であり、そのような場合は、電子
楽器のハードウエアが非常に増大し、コストアツ
プにつながるほか、安定した動作を行わせること
は一般に困難となる。そこで、上述したタツチレスポンス機能をデイ
ジタル的手法により実現することが考えられてい
る。例えば、２つの接点を各鍵に対応して配設
し、可動接点がこの２接点間を通過する時間をデ
イジタル的にカウントして、このカウント値に応
じてタツチレスポンスを出力楽音に付加するよう
にするものである。しかし、自然楽器の出力楽音は、音量と音色と
が完全な相関関係をもたないと考えられている
が、上記手法によればこれら２つの量を同一視し
て音量と音色とを同一的に可変制御するものしか
実現出来ず、やはり音楽的に満足のゆく電子楽器
を提供することは困難であつた。この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
各鍵に対応して少なくとも３個の接点を設け、こ
の接点のオン、オフ状態を走査することにより検
出し、各接点出力に応じて音量、音色等少なくと
も２つの特性を可変制御するようにしたタツチレ
スポンス付加用鍵盤回路を提供することを目的と
する。以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。第１図は、本実施例の鍵構造を示すもので、図
中１は鍵盤シヤーシであり、この鍵盤シヤーシ１
の垂直部には係止窓１ａ、平担部には透孔１ｂが
夫々形成され、上記透孔１ｂに対応する鍵盤シヤ
ーシ１の裏面側には可動接点２ａ，２ｂ，２ｃ部
分が上方に膨出成形された膨出部３を有する弾性
体４と、この可動接点２ａ，２ｂ，２ｃに対応し
て一対の固定接点５ａ，５ｂ，５ｃが形成され、
所定の配線が施されているプリント基板６が積層
されて、上記膨出部３が透孔１ｂより突出してい
る。上記膨出部３に設けられた可動接点２ａ，２
ｂ，２ｃは、鍵盤シヤーシ１の手前側（第１図左
側）になるにつれてより下方へ突出形成されるよ
うになつており、この可動接点２ａと２ｂ、２ｂ
と２ｃとを連結する部分は肉薄になつていて、上
方よりの押圧で変形可能とされている。また、７は鍵で、長手方向一端部に形成された
係止部８が上記係止窓１ａによつて係止され、こ
の鍵７は通常はバネ９により上方に弾持された状
態となつている。そして上記鍵７には、上記透孔１ｂより突出し
ている膨出部３と対向する位置に押圧部１０が形
成され、押鍵時にこの押圧部１０により膨出部３
が押圧され、順次可動接点２ａ，２ｂ，２ｃによ
つて一対の固定接点５ａ，５ｂ，５ｃが導通され
る。一方、離鍵時には、この押圧部１０が上方へ移
動することにより、可動接点２ｃ，２ｂ，２ａ
は、この順に、固定接点５ｃ，５ｂ，５ａと離れ
ることになる。第２図は、上記プリント基板６を示すもので、
このプリント基板６上には、上記固定接点５ａ〜
５ｃが各鍵毎に配設されている。即ち、この固定
接点５ａ〜５ｃは、コモン電極KC₁（KC₂〜KC₄
は後述する。）と、独立の電極KI₁〜KI₈あるいは
KI₄〜KI₆（その他の電極は後述する。）とにより
構成されており、上記可動接点２ａ〜２ｃによ
り、固定接点５ａ〜５ｃが各々オン、オフ制御さ
れる。なお、このプリント基板６の下面には、各
電極KI₁〜KI₃（他の電極も全く同様）の信号を
順方向に流す為のダイオードD₁（他のダイオー
ドD₂〜D₁₄₄も全く同様）が設けられている。第３図は、上述した鍵盤の回路構成を示すもの
で、本実施例の鍵盤を４オクタープ、即ち48鍵と
した場合につき示してある。 CPU１１は、例えばマイクロプロセツサより
成り、このCPU１１からは、上述したコモン電
極KC₁〜KC₄に順序パルスが与えられる。この電
極KC₁が最高オクターブ、KC₄が最低オクターブ
に対応し、電極KC₂，KC₃はその中間のオクター
ブに対応する。第３図中１２はキーマトリクス回
路であり、このキーマトリクス回路１２の各交点
には、円Ａで示す如く可動接点（図では２ｃ）、
固定接点（図では５ｃ）及びダイオード（図では
D₃₆）とにより成るスイツチ回路が設けられてお
り、このうち、同一のコモン電極KCi（ｉ＝１〜
４）に連続して設けられている３個のスイツチ回
路が同一鍵に対応するものである。例えば、図中
Ｂは、最高オクターブの音階Ｂに対応する３個の
スイツチ回路を示すものである。そして、このキーマトリクス回路１２からは、
36本の電極ラインが出力し、CPU１に与えられ
る。即ち、電極KI₁〜KI₃が音階Ｂに対応し、電
極KI₄〜KI₆が音階Ａ#に対応し、以下同様にし
て、各電極が12音階のいずれかに対応するように
なつている。第４図は、第３図に示したCPU１１内部の
入、出力ドライバの構成を示すもので、コモン電
極KCi（ｉ＝１〜４）に接続され、順序パルスを
供給するドライバの構成は同図(A)の如くなつてい
る。即ち、このドライバは、Ｐチヤンネル
MOSFET Tr₁とＮチヤンネルMOSFET Tr₂が
接続されたCMOS構成となつており、端子OUT
にグランドレベル信号を与えるとＰチヤンネル
MOSFET Tr₁がオンして、＋Ｖレベル信号が出
力し、逆に端子OUTに＋Ｖレベル信号を与える
とＮチヤンネルMOSFET Tr₂がオンしてグラン
ドレベル信号が出力する。一方、入力ドライバは同図(B)に示す如くＮチヤ
ンネルMOSFET Tr₃とMOS抵抗ra，rbより成る
インバータ構成であり、電極KIj（ｊ＝１〜36）
の出力信号が＋Ｖレベル信号であれば端子INに
グランドレベル信号が出力し、逆に電極KIjの出
力信号がグランドレベル信号であれば端子INに
＋レベル信号が出力することになる。次に、本実施例の動作を説明する。即ち、上記
コモン電極KC₁〜KC₄には、第５図ａ〜ｄに示す
順序パルスが供給され、上記キーマトリクス回路
１２のスイツチ回路をスキヤンする。即ち、この
場合、第４図Ａに示す端子OUTには第５図ａ〜
ｄの各信号レベルが反転された信号が印加される
ことになる。従つて、鍵盤上の各鍵のオン、オフ状態の検出
は第５図ａ〜ｄに示す順序パルスに同期して検出
されることになる。例えば、いま、最高オクター
ブ（コモン電極KC₁に該当する。）の音階Ｂの鍵
を押圧操作する。即ち、第１図に示すように、鍵
７を押圧すると、可動接点２ａ，２ｂ，２ｃはこ
の順に連続して固定接点５ａ，５ｂ，５ｃと接触
接続することになる。第６図ａ〜ｃはその様子を示すもので、電極
KI₁〜KI₃には、チヤタリングをともなう押鍵信
号が出力する。その結果、CPU１１には、第４
図Ｂに示すドライバを介し、これらの信号が反転
されて与えられることになる。しかして、CPU１１では、今の場合電極KI₁か
ら＋Ｖレベル信号が出力してから、電極KI₂から
＋Ｖレベル信号が出力するまでの時間tr₁とこの
電極KI₂から＋Ｖレベル信号が出力して、次の電
極KI₃から＋Ｖレベル信号が出力するまでの時間
tr₂とを計数する。しかして、いまの場合、この
最高オクターブの音階Ｂの鍵に対して、tr₁，tr₂
の時間情報と、各固定接点５ａ〜５ｃがオンした
ことを示す情報がCPU１１には得られることに
なる。そして、例えば接点５ｃのオン動作の情報
に基づき図示しない楽音発生回路を駆動して発音
を開始する。そして、いま、本実施例のタツチレスポンス
は、上記鍵７の初期の押圧力により音色を可変制
御し、上記鍵７の押圧の最終的な押圧力により音
量を制御する。即ち、第６図に示す時間tr₁，tr₂
の比tr₂／tr₁により音色を制御し、時間tr₂に基づ
き音量を制御する。例えばローパスフイルタのカ
ツトオフ周波数の変更によりこの音色は制御され
る。従つて、出力楽音は、当初速く押鍵された場
合、高調波成分を多く含む鋭い音となり、逆にゆ
るやかに押鍵された場合は高調波成分をあまり含
まないソフトな音が得られ、しかも、最終的な押
圧力が強ければ、音量が大で、逆に最終的な押圧
力が弱ければ出力楽音の音量が小となる。例えば、次表に、その組合せの代表的な例を示
す。

【表】そして、鍵盤上の鍵７の押圧を解除すると、各
接点５ｃ，５ｂ，５ａはこの順に可動接点２ｃ，
２ｂ，２ａとの接続を停止するようになる。第６
図は、このキーオフ時の電極KI₁〜KI₃の出力信
号の状態も示している。従つて、CPU１１で
は、例えば可動接点２ｃが固定接点５ｃと接続し
なくなつたのを検出すると、当該楽音（今の場
合、最高オクターブの音階Ｂの楽音）の出力を停
止するように制御する。このように、鍵盤の鍵操作に応じて、楽音の音
量及び音色を可変制御し得るようにしたが、楽音
を発生する回路を複数個設けるか、あるいは１個
の楽音発生回路を時分割動作させるようにすれ
ば、和音演奏を行つた場合も、各鍵のそれぞれに
対応する楽音の音量、音色を独立して可変制御出
来る。なお、上記実施例に於ては、タツチレスポンス
機能を付加する為に、第１図に示す如き鍵構造の
ものを用いたが、第７図に示す如き鍵構造のもの
を用いることも可能である。なお、この第７図に
於て、第１図と同一箇所には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。即ち、第７図に於て、各鍵７
に対応して弾性体４を有し、この弾性体４には、
３個の膨出部３ａ，３ｂ，３ｃが設けられてい
る。そして、この膨出部３ａ，３ｂ，３ｃの裏面
には、同じ高さの可動接点２ａ，２ｂ，２ｃが配
設されこの可動接点２ａ〜２ｃに対応してプリン
ト基板６上に、固定接点５ａ〜５ｃが設けられて
いる。そして、この膨出部３ａ〜３ｃの上端平面部を
押圧する押圧部１０は、鍵盤シヤーシ１の手前側
から段階的に高くなる段部１０ａ，１０ｂ，１０
ｃを有する。従つて、鍵７を押下すると、可動接
点２ａと固定接点５ａが接続し、次に可動接点２
ｂと固定接点５ｂとが接続し、最後に、可動接点
２ｃと固定接点５ｃとが接続することになり、上
記実施例同様、各時間tr₁，tr₂がCPU１１に於て
検出出来、タツチレスポンス機能を付加すること
が可能となる。このように、本発明に適用し得る鍵盤の鍵構造
は第１図、第７図に示す如きものに限定されるも
のではなく、種々変形応用可能である。また、上記実施例では、第３図に示した如く、
各鍵の３個の固定接点５ａ〜５ｃの一端は、コモ
ン電極KC₁〜KC₄のいずれかに接続され、他端が
独立して電極KIj（ｊ＝１〜36のいずれか）に接
続されたが、第８図に示す如く、各鍵の３個の固
定接点５ａ〜５ｃの一端が別個の３本のコモン電
極KCl（ｌ＝１〜36のいずれか）に接続され、他
端が、共通のKIm（ｍ＝１〜４のいずれか）に接
続されるようにしても良い。この場合は、CPU
１１において、押鍵操作の検出処理を若干変更す
るのみで、上記第３図に示した場合と全く同様に
タツチレスポンス機能を付加することが出来る。同様にして、キーマトリクス回路１２の走査方
法は種々変更し得るものであり、本発明の鍵操作
の検出方法は上記実施例に限定されるものではな
い。加えて、上記実施例に於ては、１つの鍵に３個
の接点を対応して設け、この３個の接点がオンさ
れていく時間間隔、即ち、tr₁，tr₂のデータに基
づき出力楽音の音量、音色の制御を行うようにし
たが、３個以上の複数の接点を各鍵に対応して配
設し、各接点がオンされていく時間間隔に応じて
複数の特性を可変制御するようにすることも出来
る。この発明は、以上詳細に説明した如く、各鍵に
対応して少なくとも３個の接点を配設し、この接
点のオン、オフ状態を走査することにより検出
し、各接点出力に応じて楽音の少なくとも２つの
特性を可変制御するようにしたタツチレスポンス
付加鍵盤回路を提供したことにより、各鍵に対応
する電気的配線量が、全ての接点をCPUと各々
独立的に接続するようにした場合に比べて飛躍的
に縮減出来、また、多くの鍵に対応する各接点の
オン、オフ情報がダイナミツク的に走査すること
により検出出来るため、これらの信号を出力ある
いは入力する為の端子数が縮減可能であり、LSI
化に最適であり、また、上記少なくとも３個の接
点の各オン動作の時間間隔に応じて出力楽音の音
量、音色等の少なくとも２つの特性が略独立的に
可変制御出来るものであるから音楽的に富む演奏
が出来るという利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の鍵盤の断面図、第
２図は同実施例のプリント基板の外観斜視図、第
３図は同実施例の要部回路構成図、第４図は第３
図に示すCPUの入出力ドライバの回路図、第５
図は同実施例のキーマトリクスを走査する信号の
タイムチヤート、第６図は同実施例の鍵操作出力
信号を示す図、第７図は本発明に適用し得る他の
鍵盤の断面図、第８図は本発明に適用し得る他の
回路構成図である。２ａ，２ｂ，２ｃ……可動接点、５ａ，５ｂ，
５ｃ……固定接点、１０……押圧部、１１……
CPU、１２……キーマトリクス回路。

Claims

【特許請求の範囲】１複数の鍵を備えた電子楽器に於て、１個の鍵
に対応して時間差をもつて動作する少なくとも３
個の接点を有するキーマトリクス回路と、このキ
ーマトリクス回路を走査して上記複数の鍵に対応
する接点のオン、オフ状態を検出する検出手段と
を具備し、上記検出手段による検出結果に基づき
押圧操作された鍵の出力楽音の少なくとも２つの
特性を可変制御するようにしたことを特徴とする
タツチレスポンス付加用鍵盤回路。２上記キーマトリクス回路には上記検出手段か
ら順序パルスが印加されて走査され、押圧操作さ
れた鍵に対応する上記少なくとも３個の接点か
ら、該順序パルスと同期してオン信号が出力する
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のタツチレスポンス付加用鍵盤回路。３１つの鍵に対応して配設される上記少なくと
も３個の接点は、一方端が共通接続され、上記検
出手段から上記順序パルスが印加されて走査され
ると共に、上記少なくとも３個の接点の他方端は
当該鍵が操作された際、上記順序パルスと同期し
てオン信号を出力するようにしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載のタツチレスポンス
付加用鍵盤回路。４１つの鍵に対応して配設される上記少なくと
も３個の接点は、一方端に異なる順序パルスが上
記検出手段から印加されて走査されると共に、上
記少なくとも３個の接点の他方端は共通接続され
て、当該鍵が操作された際、上記順序パルスと同
期してオン信号を出力するようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載のタツチレスポ
ンス付加用鍵盤回路。