WO2007032115A1 - 鍵盤楽器のタッチ検出装置 - Google Patents

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WO2007032115A1
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light
key
light emitting
optical
optical sensors
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PCT/JP2006/307459
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Tetsuya Hirano
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Kabushiki Kaisha Kawai Gakki Seisakusho
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    • G10H2220/411Light beams

Definitions

  • the present invention is applied to, for example, an electronic keyboard instrument such as an electronic piano, or a composite piano such as a mute piano or an auto-playing piano, and detects touch information including key pressing information.
  • the present invention relates to a detection device.
  • the touch detection device 61 includes a shirt 64 provided on a hammer 63, first to third sensors 65 to 67, and the like.
  • the shirter 64 is formed in a plate shape, is fixed to the catch palm yank 63a of the hammer 63, and extends upward.
  • the first to third three steps 64a, 64b, 64c are formed in a step shape in order from the hammer shank 63b side, and the first step 64a is the third highest. Step 64c is the lowest.
  • the first to third sensors 65 to 67 are arranged adjacent to each other so as to correspond to the first to third stages 64a to 64c, and a pair of light emitting units and light receiving units (both not shown) ). These light emitting units are disposed on one side of the movement path of the shirter 64, and the light receiving unit is disposed on the other side of the movement path so as to face the corresponding light emitting unit, and is emitted from the light emitting unit. The received light is received by the corresponding light receiving unit. In the key release state (solid line position in FIG. 14), the shirt 64 does not overlap the first to third sensors 65 to 67 and is positioned below the first sensor.
  • the shirter 64 is integrated with the hammer 63 as the hammer 63 rotates in the counterclockwise direction in FIG. Rotate.
  • first stage 64a of the shirter 64 reaches the first sensor 65
  • light from the light emitting unit is blocked and light reception by the light receiving unit is blocked.
  • Hammer 63 times
  • the light from the light emitting part of the second sensor 66 is blocked and the light receiving part is blocked from receiving light.
  • the light from the light emitting part force of the third sensor 67 is blocked and the light receiving part is blocked. Is blocked.
  • the key is released, the light blocking state from the light emitting unit is released in the reverse order, and the light receiving unit returns to the light receiving state.
  • the first to third sensors 65 to 67 use a "Low” signal as a detection signal when the amount of light received by the light receiving unit is equal to or higher than a predetermined level, and a "High” signal when the light level is lower than a predetermined level. Output .
  • the detection signal of the first sensor 65 is used to detect key depression and key release. Specifically, the timing when the detection signal of the first sensor 65 switches from “Low” to “: High” (hereinafter referred to as “light shielding timing” t) is detected as the key pressing timing of the force key, and the reverse of the above. The timing when “High” is switched to “Low” (hereinafter “light reception timing”) is detected as the key release timing.
  • the detection signals of the second and third sensors 66 and 67 are used to detect the key pressing speed. Specifically, the key pressing speed is determined based on the time difference between the light shielding timings of the second and third sensors 66 and 67.
  • the light emitting portions of the first to third sensors 65 to 67 are arranged adjacent to one side of the movement path of the shirt 64, and the light receiving portions thereof are arranged. It is arranged adjacent to the other side of the movement path. For this reason, for example, when the light emitted from the light emitting part has a divergence, the light spreads as it is closer to the light receiving part side. Therefore, the light from the light emitting part of the first sensor 65 The light from the light emitting part of the second sensor 66 next to it also arrives.
  • FIG. 15 schematically shows this situation. That is, as shown in FIG. 5 (a), the light from the light emitting part SOla of the first sensor SOI has a divergent property, so that the light receiving part of the second sensor S02 is connected only by the light receiving part SOlb of the first sensor SOI. S02b is also reached. For this reason, as shown in FIG. 5B, even when the light from the light emitting portion SOla of the first sensor SOI is blocked by the shirter S, the light receiving portion SOlb force from the light emitting portion S02a of the second sensor S02 Receives light.
  • the light shielding timing of the first sensor 65 is delayed, and when the key is released, the light receiving timing is advanced, which makes it possible to correctly detect the key pressing and key releasing timing. Disappear.
  • the light shielding timing of the second sensor 66 is delayed, the light shielding timing of the third sensor 67 is not affected by the light from the light emitting portion of the second sensor 66, so that there is no delay.
  • the time difference between the light blocking timings is smaller than the time difference during which the shirter 64 actually passes, so the detected key pressing speed is greater than the actual key pressing speed, and the key pressing speed is detected with high accuracy. become unable.
  • the degree of the deviation of the light shielding and light receiving timing as described above varies depending on the passage position of the shirter 64 between the light emitting part and the light receiving part of the first to third sensors 65-67.
  • Figure 16 schematically illustrates this situation. That is, as shown in FIG. 5A, when the passage position of the shirt S is close to the light receiving parts SOlb, S02b, the light from the second sensor S02 is cut off and immediately enters the light receiving part SOlb of the first sensor SOI. Since it becomes difficult to reach, the degree of deviation in light shielding and light receiving timing is reduced. On the other hand, as shown in FIG.
  • the above-described problem is that, for example, the distance between the first to third sensors 65 to 67 is increased to such an extent that each light receiving unit is not affected by light from the light emitting units of other sensors. Therefore, it can be solved.
  • the distance between the second and third sensors 66 and 67 that is, the key pressing speed detection period becomes long as the sensor mounting density only decreases.
  • the hammer 63 cannot accurately detect the key pressing speed immediately before the string 62 is struck.
  • the light emission intensity of the light emitting parts of the first to third sensors 65 to 67 is affected by the light of the light emitting part force of other sensors. It is possible to make it as small as possible.
  • the amount of light received by the light receiving unit is reduced as a whole, and thus the detection signal is not stabilized, even though the light receiving unit is in the light receiving state, the amount of received light is below a predetermined level.
  • Key press and key release timing and key press speed detection accuracy are remarkable It will drop very much.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and can improve the mounting density of a plurality of photosensors and be affected by light of other photosensor forces. It is an object of the present invention to provide a keyboard instrument touch detection device capable of accurately detecting the touch information of a keyboard.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-160292
  • the invention according to claim 1 is a touch detection device for a keyboard instrument that detects touch information including key press information of a rotatable key.
  • a plurality of lights provided with a light emitting unit and a light receiving unit that receives light emitted from the light emitting unit on both sides of the rotation route, and is provided near the rotation route of the shirter.
  • a sensor and a touch information detecting means for detecting touch information based on the presence or absence of light reception of the light receiving unit according to opening and closing of the optical path of light from the light emitting units of the plurality of optical sensors by the shirt when the key rotates.
  • the adjacent two of the plurality of photosensors are adjacent to each other on the same side of the rotation path of the shattering path of the light emitting portion of one of the photosensors and the light receiving portion of the other photosensor. It is characterized by being arranged in.
  • the key rotates when the key is pressed or released, and the shirt hawk rotates as the key rotates.
  • the touch information detection means detects touch information including key pressing information based on the presence or absence of light reception by the light receiving unit according to the opening and closing of the optical path.
  • two adjacent optical sensors are configured such that the light emitting part of one of the optical sensors and the light receiving part of the other optical sensor are on the same side of the rotation path of the shirter. Are arranged next to each other. For this reason, even if the light emitted from the light emitting unit has a divergence, the light from the light emitting unit of one of the photosensors is separated from the light receiving unit of the photosensor and the other photosensor adjacent to the light receiving unit. Only reaches the light-emitting part of the other optical sensor, and does not reach the light-receiving part of the other photosensor.
  • the light receiving part does not receive the light of the light emitting part force of the other optical sensor.
  • the timing of switching the presence or absence of light reception by the light receiving unit is the same as the actual opening / closing timing of the optical path by the shotter. Can be matched.
  • the detection accuracy is not affected.Thus, the mounting density of the photosensors can be improved, and the key pressing speed detection interval can be reduced. By shortening, for example, it becomes possible to accurately detect the key pressing speed immediately before hitting a string.
  • the detection accuracy is not affected. By doing so, the output of the optical sensor can be stabilized and the touch information of the key can be detected more accurately. .
  • the invention according to claim 2 is the keyboard instrument touch detection device according to claim 1, wherein the shatter is configured to reduce the amount of light reflected by the shatter.
  • the touch detection device in a state where the optical path of one of the optical sensors is closed by the shirter, the light from the light emitting unit of the other optical sensor is reflected by the shirter, and the light receiving unit of the one optical sensor May reach.
  • the shatter since the shatter is configured as described above, when the light of the light emitting portion of the other optical sensor is reflected by the shatter, the amount of reflected light is reduced by the shatter. Therefore, even when the reflected light reaches the light receiving part of one of the optical sensors, it is possible to reliably eliminate the adverse effects of the reflected light.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a touch detection device according to a first embodiment of the present invention and a muffler piano to which the touch detection device is applied.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of the first and second photosensors of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of the first and second photosensors of FIG.
  • FIG. 5 is a top view of the first and second photosensors of FIG. 1.
  • FIG. 6 shows a timing chart of the first and second detection signals when the key is pressed and released.
  • FIG. 7 is a diagram showing a part of the musical sound generator of FIG. 1.
  • FIG. 8 is a flow chart showing sound generation and stop timing determination processing executed by the CPU of FIG.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a process of determining a mouth city executed by the CPU of FIG.
  • FIG. 10 is a partial perspective view showing a modification of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a touch detection device according to a second embodiment of the present invention and a muffler piano to which the touch detection device is applied.
  • FIG. 12 A timing chart of the first to third detection signals when the key is pressed and released.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a sound generation and stop timing determination process according to the second embodiment, which is executed by the CPU of FIG. 7.
  • FIG. 14 is a partial side view of a conventional touch detection device and an automatic performance piano to which this is applied.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing (a) the light emitted from the light emitting part of the first and second sensors, and (b) the light blocked by the light emitting part of the first sensor by the shirter. It is.
  • FIG. 1 shows an upright silencer piano 2 (keyboard instrument) to which the touch detection device 1 according to the first embodiment of the present invention is applied.
  • the front side right side of Fig. 1
  • the back side left side of Fig. 1
  • the left side and right side are further The description will be given as “left” and “right”, respectively.
  • the mute piano 2 is placed on a shelf board 3 and a plurality of (for example, 88) keys 4 consisting of white keys 4a and black keys 4b (only one of which is shown). And above the rear of the key 4 It is provided with action 9 and a hammer 5 for each key 4 that strikes the string S, and a musical sound generator 10 (see Fig. 7) for electronically generating a performance sound.
  • the musical sound generator 10 generates a performance sound in the normal performance mode in which the acoustic performance sound is generated by striking the string S by the performance mode power hammer 5 and the state in which the string strike by the hammer 5 is blocked. Switch to the mute performance mode.
  • the key 4 is freely rotatable to a balance pin 11 standing on a balance rail 3a provided on the shelf board 3 through a balance pin hole (not shown) formed in the center thereof. Supported! ⁇ .
  • the action 9 is for rotating the hammer 5 when the key 4 is pressed, extends in the front-rear direction, and is placed on the rear part of each key 4 via the capstan screw 12 It is equipped with a Wien Pen 13 and a jack 14 attached to the Wien Pen 13.
  • Each of the Twitter pens 13 is rotatably supported by the center rail 15 at the rear end.
  • the jack 14 is formed in an L shape from a push-up portion 14a extending in the vertical direction and an engagement portion 14b extending substantially perpendicularly forward from the lower end portion thereof, and can be rotated to the wipen 13 at the corner portion. It is attached. Further, a damper 16 is rotatably attached to the rear end portion of the center rail 15.
  • the hammer 5 is composed of a bat 5a, a hammer shank 5b extending upward from the bat 5a, and a nommer head 5c attached to the upper end of the hammer shank 5b.
  • the center rail 15 is rotatably attached.
  • the tip of the push-up portion 14a of the jack 14 is engaged with the notch 5a, the hammer shank 5b is in contact with the hammer rail 17 at an angle, and the hammer head 5c is against the string S. Opposite.
  • the touch detection device 1 includes a shirt 6 and first and second optical sensors 7 and 8 provided for each key 4.
  • the shirter 6 is formed in a plate shape, and as shown in FIG. 1, is integrally provided so as to protrude downward at a right angle in front of the balance pin 11 on the lower surface of each key 4. .
  • the shirt 6 is formed in an inverted L shape from a rectangular left half 6L and a right half 6R extending rightward from the upper half of the left half 6L. The lower end of half 6R is higher than the lower end of left half 6L It has become.
  • the shirter 6 is made of, for example, a synthetic resin that does not transmit light, and the amount of light reflected by the shirter 6 (hereinafter, “reflected light” t) is reflected over the entire surface. Processing to reduce is performed. As this surface treatment, for example, Shibokae can be mentioned.
  • the embossing process is performed at the time of molding, for example, by applying unevenness for embossing to the mold by treating with a discharge force or sandblasting. By applying such surface caloe to the shirt 6, the surface roughness is increased and the amount of reflected light at the shirt 6 is reduced.
  • the first and second optical sensors 7, 8 are configured by photo interrupters having the same configuration.
  • the first optical sensor 7 includes a case 7c having a U-shaped side surface and a pair of light emitting diodes 7a provided on the case 7c so as to face each other in the front-rear direction ( A light emitting portion) and a phototransistor 7b (light receiving portion).
  • the second optical sensor 8 includes a pair of light-emitting diodes 8a (light-emitting portions) and phototransistors 8b (light-receiving portions) provided on the case 8c so as to face each other in the front-rear direction.
  • the first and second optical sensors 7 and 8 are attached to a substrate 19 provided on the shelf board 3 in a state where the cases 7c and 8c are upright. As shown in FIG. 2, the first and second optical sensors 7 and 8 are provided below the left half 6L and the right half 6R of the shirter 6 so as to be arranged in the left-right direction.
  • the light emitting diodes 7a and 8a are constituted by pn-connected diodes, and the anode and the force sword are electrically connected to the substrate 19, respectively. These light emitting diodes 7a and 8a are driven to be turned on by outputting a drive signal from a CPU 23 described later to their anodes, thereby emitting light.
  • the light emission intensity of the light emitting diodes 7a and 8a varies depending on the amount of current supplied to the anode, and the higher the amount of current, the higher the light intensity.
  • the phototransistors 7b and 8b are npn-connected bipolar transistors, and their collectors and emitters are electrically connected to the substrate 19, respectively. These phototransistors 7b and 8b receive light at a light receiving surface (not shown) corresponding to their bases, are driven ONZOFF in response to this light, and the collector-emitter is conductive. Switched to a non-conducting state. Specifically, the collector-emitter is in a conductive state when the amount of light received by the light-receiving surface (hereinafter referred to as “light-receiving amount”) is equal to or higher than a predetermined level, and between the collector-emitter when it is lower than the predetermined level. Becomes non-conductive.
  • the first and second optical sensors 7 and 8 are arranged such that their light emitting side and light receiving side are reversed in the front-rear direction. That is, the light-emitting diode 7a of the first photosensor 7 and the phototransistor 8b of the second photosensor 8 are arranged adjacent to each other on the rear side of the rotation path of the shirter 6, and the photosensor of the first photosensor 7
  • the light emitting diodes 8a of the transistor 7b and the second photosensor 8 are arranged so as to be adjacent to each other on the front side of the rotation path.
  • the phototransistor 7b receives light from the light-emitting diode 7a and the phototransistor 8b receives light from the light-emitting diode 8a at their light-receiving surfaces, and converts the received light into electrical signals. These electric signals are output as first and second detection signals SI and S2 corresponding to the rotation position of the key 4.
  • the light path connecting the light-emitting diodes 7a, 8a and the light-receiving surfaces of the phototransistors 7b, 8b is opened, and light reception on the light-receiving surface is allowed, so that The amount of received light exceeds a predetermined level, and the collector-emitter of phototransistors 7b and 8b is in a conducting state, and a signal with an emitter power H level is output.
  • this optical path when this optical path is blocked, light reception on the light receiving surface is blocked, and the amount of light received on the light receiving surface becomes less than a predetermined level, so that the collector-emitter becomes non-conductive and the emitter power L level Is output.
  • a stopper 18 is provided between the hammer 5 and the string S.
  • This stopper 18 is used to prevent the string S from being struck by the hammer 5 in the mute performance mode.
  • the stopper 18 is composed of a main body 18a and a cushion (not shown) attached to the front end surface thereof. Has been.
  • the stopper 18 is rotatably supported by a fulcrum 18b at the base end of the main body 18a, and is driven by a motor (not shown).
  • the stagger 18 extends in the vertical direction in the normal performance mode and is driven to the retracted position (solid line position in FIG. 1) retracted from the rotation range of the hammer shank 5b of the hammer 5, while in the silence performance mode,
  • the entry position (Fig. 1) extends in the direction and enters the rotation range of the hammer shank 5b. (The dotted line position).
  • This motor is driven by a drive signal from the CPU 23.
  • the shirter 6 opens and closes the optical paths of the first and second optical sensors 7 and 8, and the first and second detection signals SI and S 2 are output accordingly.
  • FIG. 6 shows a timing chart of the first and second detection signals SI, S2 as the key 4 rotates.
  • the shirter 6 opens the optical path of the first and second optical sensors 7 and 8, so that the first and second detection signals SI and S2 are both at the H level. Yes.
  • the shirter 6 rotates downward accordingly, and when the left half 6L reaches the optical path of the first optical sensor 7, the optical path is interrupted.
  • the first detection signal S1 falls to the H level force L level (timing t Do further rotating, the right half 6R of the shirt 6 reaches the optical path of the second optical sensor 8, and the By blocking the optical path, the second detection signal S2 falls from the H level to the L level (t2) .
  • the key 4 returns in the opposite direction to that when the key is pressed.
  • the optical path of the second optical sensor 8 is opened, the second detection signal S2 rises to the L level force H level (t3), and the return rotation further proceeds, the first light
  • the optical path of sensor 7 is released, and the first detection signal S1 rises to L level force H level (t4).
  • the musical sound generating device 10 generates a musical sound in the mute performance mode.
  • the sensor scan circuit 22 includes first and second optical sensors 7 and 8 that are output from the first and second optical sensors 7 and 8.
  • the on / off information of the key 4 and the key number information for identifying the key 4 turned on or off are detected, and the on / off information and key number information of the key 4 are Along with the first and second detection signals SI and S2, the key 4 is output to the CPU 23 as key depression information data.
  • the sensor scan circuit 22 outputs the count value cnt to the CPU 23 because the second detection signal S2 is changed from the H level to the L level. .
  • the ROM 24 stores, in addition to the control program executed by the CPU 23, fixed data for controlling the volume and the like.
  • the RAM 25 temporarily stores status information indicating the operating state in the mute performance mode and is also used as a work area for the CPU 23.
  • the sound source circuit 26 reads sound source waveform data and envelope data from the waveform memory 27 in accordance with the control signal from the CPU 23, and adds the envelope data to the read musical sound waveform data, thereby generating the original sound.
  • a musical tone signal MS is generated.
  • the DSP 28 adds a predetermined sound effect to the musical sound signal MS generated by the tone generator circuit 26.
  • the D ZA conversion 29 converts the musical sound signal MS to which the sound effect is added by the DSP 28 into an analog signal also with the digital signal power.
  • the power amplifier 30 amplifies the converted analog signal with a predetermined gain, and the speaker 31 reproduces the amplified analog signal and emits it as a musical sound.
  • the CPU 23 constitutes a touch information detection unit, and controls the operation of the musical tone generator 10 in the mute performance mode.
  • the CPU 23 determines the timing of sound generation and stop sound according to the first and second detection signals SI and S2 of the first and second optical sensors 7 and 8, and also according to the key pressing speed V of the key 4. Determine the velocity to control the volume.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a process for determining the timing of sound generation and stop sound. This process is performed sequentially for all 88 keys 4.
  • step 1 illustrated as “S1”, the same applies hereinafter
  • step 2 illustrated as “S1”, the same applies hereinafter
  • the first detection signal S1 of the first photosensor 7 remains at the L level
  • the second detection signal S2 of the second photosensor 8 is at the H level force L level. Determine whether the force has changed (Step 2).
  • the sound generation start flag F—MSTR is set to “1” to start sounding (step 4).
  • step 3 it is determined whether the first and second detection signals SI and S2 are both the H-level force and the L-level force between the previous time and the current time (Ste 3). If the determination result is YES and the optical paths of the first and second optical sensors 7 and 8 are both blocked, it is determined that the key 4 has been pressed hard and the process proceeds to step 4 and the sound generation start flag F-MSTR is set to " Set to “1”. As described above, when the sound generation start flag F—MSTR is set to “1”, a sound generation start operation is started by outputting a control signal for starting sound generation to the sound source circuit 26.
  • Step 5 it is determined whether or not the first detection signal S1 is a force that has changed from L level to H level (Step 5).
  • the determination result is YES and the timing immediately after the optical path of the first optical sensor 7 is opened (t4 in FIG. 6)
  • the sound generation stop flag is used to stop the sound generation, assuming that the key 4 has been released.
  • F—Set MSTP to “1” step 6).
  • the sound generation stop flag F-MSTP is set to “1” in this way, the sound generation stop operation is started by outputting a control signal for stopping sound generation to the sound source circuit 26.
  • Step 7 when the determination result in Step 5 is NO, or after Step 4 or Step 6 is executed, the key number n is incremented (Step 7). Next, it is determined whether or not the incremented key number n is larger than the value 88 (step 8). If the determination result is NO and n ⁇ 88, the process returns to Step 2 and the above-described processing after Step 2 is repeatedly executed. On the other hand, when the determination result of step 8 is YES and n> 88, that is, when the above processing is completed for all 88 keys, this processing is terminated.
  • FIG. 9 is a flowchart of the above-described velocity determination process.
  • the first detection signal SI is a force in which the H level force is also changed to the L level (step 11). If this determination result is YES and the optical path of the first optical sensor 7 is interrupted by the shirt 6 (tl in FIG. 6), the counter value cnt at that time is set as the first counter value C1 (Step 12). ), Go to step 13.
  • step 12 is skipped and the process proceeds to step 13.
  • step 13 it is determined whether or not the first detection signal S1 is at the L level and the second detection signal S2 is at the H level. If the determination result is YES and the shirt 6 has not blocked the optical path of the second optical sensor 8 after blocking the optical path of the first optical sensor 7, the counter value cn t is decremented (step 14). Proceed to step 15.
  • step 13 determines whether or not the second detection signal S2 is a force in which the H level force has also changed to the L level.
  • step 16 when the determination result in step 15 is YES and the optical path of the second optical sensor 8 is just after being interrupted (t2 in FIG. 6), the counter value cnt at this time is set as the second counter value C2. (Step 16).
  • a deviation A cnt (Cl ⁇ C2) between the first counter value C1 and the second counter value C2 is calculated (step 17).
  • this deviation ⁇ cnt was required for the shutter 6 to block the optical path of the second optical sensor 8 after blocking the optical path of the first optical sensor 7.
  • the rotation stroke ST between the first and second optical sensors 7 and 8 is divided by the deviation Acnt, and the value obtained by multiplying the divided value by a predetermined coefficient K is used to obtain the key pressing speed V of the key 4.
  • This coefficient K is used to convert the deviation ⁇ cnt into time.
  • the velocity is determined based on the key pressing speed V calculated in the step 18 (step 19), and this process is terminated.
  • the force determination process performed by the CPU 23 based on the key depression information data from the sensor scan circuit 22 is performed in the velocity determination process.
  • the key pressing information data may be detected and dedicated detection means for determining the velocity based on the detected key pressing information data, for example, a large-scale integrated circuit such as an LSI may be used. As a result, the load on the CPU 23 can be reduced.
  • the light emitting diode 7a of the first optical sensor 7 and the phototransistor 8b of the second optical sensor 8 are arranged on the rear side of the rotation path of the shirter 6,
  • the phototransistor 7b of the first optical sensor 7 and the light emitting diode 8a of the second optical sensor 8 are arranged on the front side of the rotation path. Therefore, as shown in FIG. 5, the light from the light emitting diode 7a reaches the phototransistor 8b and never receives the light.
  • the light from the light emitting diode 8a also reaches the phototransistor 7b and is received. There is nothing.
  • the phototransistor 7b does not receive the light from the light emitting diode 8a with the shirter 6 closed only in the optical path of the light emitting diode 7a, unlike the conventional case, the rising edge of the first detection signal S1.
  • the falling and rising timings tl, t4 are made to coincide with the actual opening / closing timing of the optical path by the shirter 6 and can be detected with high accuracy. Therefore, even when the light emitted from the light emitting diodes 7a and 8a has a divergence, it is possible to accurately detect the timing of key press and release without being affected by the other optical sensor, and to generate sound and stop sound.
  • the timing of the key 4 can be determined properly, and the key pressing speed V can be detected with high accuracy.
  • the timing of the falling and rising of the first detection signal S1 is determined according to the actual optical path of the shatter 6. It can be accurately detected by matching the opening and closing timing.
  • the first and second detection signals S1 and S2 are not affected. As a result, it is possible to improve the mounting density of 7 and 8, and the detection interval of the key pressing speed V is shortened. For example, the key pressing speed V immediately before hitting the string S, which is important as key pressing information, is reduced. It is possible to detect with high accuracy.
  • the light-emitting diode of the second optical sensor 8 is closed with the optical path of the first optical sensor 7 closed.
  • the amount of the reflected light is reduced by the shirter 6. Therefore, even if the reflected light reaches the phototransistor 7b of the first optical sensor 7, adverse effects due to the reflected light can be reliably eliminated.
  • the reflected light is reflected when the light from the light emitting diode 7 a of the first optical sensor 7 is reflected by the shirter 6. Since the amount of light is reduced, the adverse effect of the reflected light on the second optical sensor 8 can be reliably eliminated.
  • FIG. 10 shows a modification of the first embodiment.
  • the first and second photosensors 7 and 8 are arranged upright on the substrate 19 (see FIG. 2) on the shelf 3.
  • the first and second photosensors 7 and 8 are arranged on the substrate 19 and the opening sides of the cases 7c and 8c face each other.
  • the light emitting diode 7a of the first photosensor 7 and the phototransistor 8b of the second photosensor 8 are adjacent to each other on the rear side of the rotation path of the shirter 6.
  • the phototransistor 7b of the first photosensor 7 and the light emitting diode 8a of the second photosensor 8 are arranged adjacent to each other on the front side of the rotation path.
  • the light force from the light emitting diode 8a of the second photosensor 8 reaches the phototransistor 7b of the first photosensor 7 and is not received, so that the first embodiment described above The same effect can be obtained in the same way.
  • the first and second photosensors 7 and 8 are disposed in a tilted state, so that the space between the shelf board 3 and the key 4 can be reduced, whereby the keyboard The instrument body can be downsized.
  • FIG. 11 shows a touch detection device 35 according to the second embodiment of the present invention.
  • the touch detection device 35 includes a first shirt 40 provided on the key 4, a second shirt 41 provided on the hammer 5, and the like. Yes.
  • the first shirt 40 is formed in a rectangular plate shape and attached to the lower surface of the key 4 so as to extend downward.
  • a first optical sensor 42 is provided below the first shirt 40.
  • the first optical sensor 42 is configured in the same manner as the first and second optical sensors 7 and 8 of the first embodiment, and includes a pair of light emitting diodes 42a and a phototransistor 42b, which are formed on a substrate 19 (FIG. 2). Is electrically connected).
  • the second shirt 41 is formed in a rectangular plate shape, and is fixed to the back surface of the hammer shank 5b of the hammer 5 and extends rearward as shown in FIG. Similar to the shirt 6 of the first embodiment, the second shirt 41 is provided with a surface strength to reduce the amount of reflected light from the second shirt 41. Further, second and third optical sensors 43 and 44 are provided at predetermined positions behind the second shirt 41.
  • the second and third optical sensors 43 and 44 are mounted on the substrate 45, and, like the first optical sensor 42, the pair of light emitting diodes 43a and the phototransistor 43b, the pair of light emitting diodes 44a and the photosensors Each of these transistors is composed of a transistor 44b.
  • the second and third optical sensors 43 and 44 are arranged side by side along the rotation path of the second shirter 41.
  • the substrate 45 is attached to a predetermined position of an attachment rail (not shown) in a state where it is inclined at a predetermined angle.
  • the mounting rails are passed between brackets (both not shown) provided on the left and right ends of the shelf board 3, respectively.
  • the light emitting diode 43a of the second photosensor 43 and the phototransistor 44b of the third photosensor 44 are arranged adjacent to each other on the right side of the rotation path of the second shirt 41, and the second photosensor
  • the 43 phototransistors 43b and the light emitting diodes 44a of the third photosensor 44 are disposed adjacent to each other on the left side of the rotation path.
  • the light emitting diodes 43a and 44a emit light toward the phototransistors 43b and 44b, respectively.
  • the phototransistors 43b and 44b receive the light from the light emitting diodes 43a and 44a on their light receiving surfaces, respectively.
  • the converted light is converted into an electrical signal, and the electrical signal is output to the sensor scan circuit 22 as the second and third detection signals S12 and S13.
  • FIG. 12 shows a timing chart of the first to third detection signals S 11 to S 13 that accompany the rotation of the key 4.
  • the first shirt 40 is in the optical path of the first optical sensor 42.
  • the second shirt 41 opens the optical paths of the second and third optical sensors 43 and 44, the first to third detection signals S11 to S13 are all at the H level.
  • the first shirt 40 rotates downward as the key release state force is depressed.
  • the first shirt 40 reaches the optical path of the first optical sensor 42 in the initial stage of this rotation, the optical path is blocked, and the first detection signal S11 falls to the H level force L level ( Timing tl 1).
  • the second shirter 41 rotates integrally with the hammer 5.
  • the optical path is blocked, and the second detection signal S12 falls from the H level to the L level ( tl2).
  • the optical path of the third optical sensor 44 is interrupted by the second shirt 41. Go down (tl3).
  • the key 4 and the hammer 5 return and rotate in the direction opposite to that when the key is pressed.
  • the optical paths of the third optical sensor 44 and the second optical sensor 43 are opened in order, and the third detection signal S13 and the second detection signal S12 sequentially rise to the H level (tl4 , tl5).
  • the optical path of the first optical sensor 42 is released, and the first detection signal S11 rises to the H level as well as the L level force (tl6).
  • FIG. 13 is a flowchart showing the sound generation and stop timing determination processing according to the first to third detection signals S 11 to S 13.
  • the sound generation timing is determined according to the second and third detection signals S12 and S13, and the sound stop timing is determined according to the first detection signal S11.
  • step 21 the key number n of the key 4 is initialized and set to a value 1 (step 21).
  • step 22 the second detection signal S12 of the second optical sensor 43 remains at the L level, and the third detection signal S13 of the third optical sensor 44 also changes the H level force to the L level. It is determined whether or not it has been performed (step 22).
  • the determination result is YES, that is, when the optical path of the second optical sensor 43 is blocked by the second shirt 41 and immediately after the optical path of the third optical sensor 44 is blocked (tl3 in FIG. 12).
  • the sound generation start flag F—MSTR is set to “1” on the assumption that the timing immediately before the hammer shank 5b contacts the stopper 18, that is, the timing immediately before the hammer 5 strikes the string S (step 24). Further, based on the time difference (tl3 ⁇ tl2) of the timing when the second and third detection signals S12 and S13 fall to the L level, the rotation speed of the hammer 5, that is, the string striking speed is detected.
  • step 22 determines whether or not both the second and third detection signals S12 and S13 have changed to the H level force L level between the previous time and the current time.
  • Step 23 When the determination result is YES and the optical paths of the second and third optical sensors 43 and 44 are both blocked, it is determined that the key 4 is strongly pressed, and the process proceeds to step 24, and the sound generation start flag F_MSTR is set to “1”. Set to "".
  • Step 25 it is determined whether or not the first detection signal S11 is a force in which the L level force has also changed to the H level (Step 25).
  • the determination result is YES and the timing immediately after the optical path of the first optical sensor 42 is opened (tl6 in FIG. 12)
  • the sound generation stop flag F is used to stop the sound generation, assuming that the key 4 is released.
  • Set MSTP to “1” step 26.
  • the subsequent processing is the same as the processing in FIG. 8 (steps 27 and 28).
  • the light emitting diode 43a of the second photosensor 43 and the phototransistor 44b of the third photosensor 44 are arranged on the right side of the rotation path of the second shirt 41.
  • the phototransistor 43b of the second photosensor 43 and the light emitting diode 44a of the third photosensor 44 are arranged on the left side of the rotation path. Therefore, the light of the light emitting diodes 44a and 43a of the other photosensor does not reach the phototransistors 43b and 44b of the second and third photosensors 43 and 44.
  • the falling and rising timings tl2 and tl5 of the second detection signal S12 can be made to coincide with the actual opening / closing timing of the optical path by the second shirter 41, and can be detected with high accuracy.
  • the timing of the stringing and the stringing speed by the hammer 5 that is not affected by the other optical sensor can be detected with high accuracy. The same effects as the first embodiment can be obtained.
  • the second and third optical sensors 43 and 44 detect the string striking speed of the nom 5 and the light sensor 43 and 44, so that the distance between the optical sensors 43 and 44 is reduced. , Tatsuchi information It is possible to detect the actual striking speed of the hammer 5 with higher accuracy.
  • the second shirt 41 has been subjected to surface treatment to reduce the amount of reflected light! / So that it is emitted from the light emitting diode 44a of the third light sensor 44, and the second shirt
  • the adverse effect of the light reflected by 41 on the second optical sensor 43 can be reliably eliminated.
  • the light from the light emitting diode 43a of the second photosensor 43 is reflected by the second shatter 41 even when the optical path of both the second and third photosensors 43 and 44 is closed by the second shutter 41.
  • the adverse effect of the reflected light on the third optical sensor 44 can be reliably eliminated.
  • the present invention can be implemented in various modes without being limited to the embodiments described.
  • the force provided with two optical sensors in the vicinity of the key 4 in the first embodiment and the vicinity of the hammer 5 in the second embodiment may be further increased.
  • two adjacent photosensors are arranged so that one light emitting diode and the other phototransistor are alternately arranged. Thereby, the effect described in the embodiment can be obtained between each two adjacent optical sensors.
  • the first and second optical sensors 7, 8 are arranged in the left-right direction.
  • the force may be arranged in the front-rear direction, and further along the rotation path of the shirter 6. May be arranged.
  • the light emitting diode 7a of the first photosensor 7 and the phototransistor 8b of the second photosensor 8 are arranged on the rear side of the rotation path of the shirt 6 and the phototransistor 7b is on the front side of the rotation path.
  • the power of arranging the light emitting diode 8a may be reversed. The same applies to the second embodiment.
  • the force that forms the staircase 6 in a step shape is used. Also good.
  • a force using a photo interrupter composed of a light emitting diode and a phototransistor as the light sensor may be used.
  • Another type of suitable light sensor may be used.
  • the light emitting unit is configured by a laser diode,
  • a light receiving part configured with a photodiode or the like may be used.
  • other appropriate means may be employed in addition to or instead of the force that is applied to the surface of the shirter such as a textured surface.
  • Coloring may be applied on the part including the surface of the shirt Coloring.
  • the shutter may be colored black, so that the light can be absorbed and the amount of reflected light can be reduced.
  • the coloring may be performed after molding the shirt, or it may be performed, for example, using colored resin when molding the shirt!
  • first optical sensor 42 In the second embodiment, only one first optical sensor 42 is disposed near the key 4. However, as in the first embodiment, two optical sensors are provided and the present invention is applied.
  • the light emitting diodes and the phototransistors of the two optical sensors may be arranged opposite to each other with the rotation path of the shirter in between.
  • the key release speed is detected according to the time difference between the rising timings of the two optical sensors, and the sound stop timing is determined based on the key release speed. In an acoustic piano, the way the danba works depends on whether the key 4 is released slowly or quickly.
  • the key release speed is accurately detected, and the sound stop timing is determined based on the key release speed, so that the sound is stopped by the damper on the acoustic piano.
  • the timing of this can be faithfully reproduced.
  • the force that outputs the first to third detection signals S11 to S13 to one sensor scan circuit 22 is not limited to this.
  • two sensor scan circuits are provided separately.
  • the detection signal S 11 of the first optical sensor 42 arranged near the key 4 is output to one sensor scanning circuit, and the second and third of the second and third optical sensors 43 and 44 arranged near the hammer 5 are output.
  • the detection signals S12 and S13 may be output to the other sensor scan circuit. In that case, each optical sensor and sensor scan circuit can be easily connected and the degree of freedom of arrangement of the optical sensor can be increased.
  • the embodiment is an example in which the present invention is applied to the upright-type silencer piano 2, but the present invention is not limited to this, and can be applied to a ground-type silencer piano. It can also be applied to other types of keyboard instruments such as a piano piano.
  • the touch detection device 1 according to the first embodiment can be applied not only to an automatic performance piano or electronic piano having a hammer but also to other types of keyboard instruments such as an electronic piano having no hammer.
  • the touch detection device for a keyboard musical instrument of the present invention is used for a mute piano, an automatic performance piano, an electronic piano, etc., and improves the mounting density of a plurality of photosensors and is affected by light from other photosensors. This is useful for accurately detecting the touch information of the key.

Abstract

 複数の光センサの実装密度を向上させることができるとともに、他の光センサからの光の影響を受けることなく、鍵のタッチ情報を精度良く検出することができる鍵盤楽器のタッチ検出装置を提供する。鍵4の回動に伴って回動するシャッタ6と、シャッタ6の回動経路の付近に設けられ、回動経路の両側に、発光部7a,8a、および発光部から出射された光を受光する受光部7b,8bをそれぞれ有する複数の光センサ7,8と、鍵4が回動する際、シャッタ6による複数の光センサ7,8の発光部からの光の光路の開閉に応じた受光部の受光の有無に基づいて、タッチ情報を検出するタッチ情報検出手段23と、を備え、複数の光センサ7,8のうちの隣り合う2つは、それらの一方の光センサの発光部と他方の光センサの受光部が、シャッタ6の回動経路の同じ側に互いに隣接するように配置されている。

Description

明 細 書
鍵盤楽器のタツチ検出装置
技術分野
[0001] 本発明は、例えば、電子ピアノなどの電子鍵盤楽器や、消音ピアノあるいは自動演 奏ピアノなどの複合型ピアノに適用され、鍵の押鍵情報を含むタツチ情報を検出する 鍵盤楽器のタツチ検出装置に関する。
背景技術
[0002] 従来の鍵盤楽器のタツチ検出装置として、例えば特許文献 1に開示されたものが知 られている。この鍵盤楽器は、アップライト型の自動演奏ピアノであり、図 14に示すよ うに、回動自在の鍵(図示せず)と、鍵の押鍵に連動して回動し、弦 62を打弦するハ ンマー 63を備えている。同図に示すように、このタツチ検出装置 61は、ハンマー 63 に設けられたシャツタ 64と、第 1〜第 3センサ 65〜67などで構成されている。シャツタ 64は、板状に形成されており、ハンマー 63のキャッチヤシヤンク 63aに沿ってこれに 固定され、上方に延びている。シャツタ 64の上端部には、ハンマーシャンク 63b側か ら順に、第 1〜第 3の 3つの段 64a, 64b, 64cが階段状に形成されており、第 1段 64 aが最も高ぐ第 3段 64cが最も低い。
[0003] 第 1〜第 3センサ 65〜67は、第 1〜第 3段 64a〜64cに対応するように隣り合った 状態で配置されており、一対の発光部および受光部(ともに図示せず)でそれぞれ構 成されている。これらの発光部は、シャツタ 64の移動経路の一方の側に配置され、受 光部は、移動経路の他方の側に、対応する発光部と対向するように配置されていて、 発光部から出射された光が対応する受光部で受光されるようになって 、る。離鍵状 態(図 14の実線位置)では、シャツタ 64は、第 1〜第 3センサ 65〜67とはオーバーラ ップせず、その下側に位置している。
[0004] このような構成により、鍵の押鍵に連動し、ハンマー 63がセンターピン 68を中心とし て、図 14の反時計方向に回動するのに伴い、シャツタ 64がハンマー 63と一体に回 動する。この回動に伴い、シャツタ 64の第 1段 64aが第 1センサ 65に達することによつ て、発光部からの光が遮断され、受光部による受光が阻止される。ハンマー 63の回 動が進むと、第 2センサ 66の発光部からの光が遮断され、受光部の受光が阻止され 、回動がさらに進むと、第 3センサ 67の発光部力 の光が遮断され、受光部の受光が 阻止される。また、離鍵時には、上記と逆の順序で発光部からの光の遮断状態が解 除され、受光部が受光状態に復帰する。
[0005] 第 1〜第 3センサ 65〜67は、受光部で受光した光の光量が所定レベル以上のとき に「Low」信号を、所定レベル未満のときに「High」信号を、検出信号として出力する 。これらの検出信号のうち、第 1センサ 65の検出信号は、鍵の押鍵および離鍵の検 出に用いられる。具体的には、第 1センサ 65の検出信号が「Low」から「: High」に切り 替わったタイミング (以下「遮光タイミング」 t 、う)力 鍵の押鍵タイミングとして検出さ れ、上記と逆に「High」から「Low」に切り替わったタイミング (以下「受光タイミング」と いう)が、鍵の離鍵タイミングとして検出される。また、第 2および第 3センサ 66, 67の 検出信号は、鍵の押鍵速度の検出に用いられる。具体的には、第 2および第 3セン サ 66, 67のそれぞれの遮光タイミングの時間差に基づいて、鍵の押鍵速度が決定さ れる。
[0006] しかし、この従来のタツチ検出装置 61では、第 1〜第 3センサ 65〜67の発光部が シャツタ 64の移動経路の一方の側に隣り合った状態で配置され、それらの受光部が 移動経路の他方の側に隣り合った状態で配置されている。このため、例えば、発光 部から出射される光が発散性を有する場合、受光部側に近いほど光が拡がるため、 第 1センサ 65の受光部には、第 1センサ 65の発光部からの光だけでなぐその隣の 第 2センサ 66の発光部からの光も到達する。
[0007] 図 15は、この状況を模式的に示している。すなわち、同図(a)に示すように、第 1セ ンサ SOIの発光部 SOlaからの光は、発散性を有するため、第 1センサ SOIの受光 部 SOlbだけでなぐ第 2センサ S02の受光部 S02bにも到達する。このため、同図( b)に示すように、第 1センサ SOIの発光部 SOlaからの光をシャツタ Sで遮断した状 態においても、その受光部 SOlb力 第 2センサ S02の発光部 S02aからの光を受 光してしまう。その結果、従来のタツチ検出装置 61では、押鍵時には、第 1センサ 65 の遮光タイミングが遅れ、離鍵時には逆に、受光タイミングが早まり、それにより、押鍵 および離鍵のタイミングを正しく検出できなくなる。また、押鍵速度を検出する場合、 第 2センサ 66の遮光タイミングが遅れるのに対し、第 3センサ 67の遮光タイミングは、 第 2センサ 66の発光部からの光の影響を受けないため、遅れを生じない。その結果 、両遮光タイミングの時間差は、シャツタ 64が実際に通過する時間差よりも小さくなる ので、検出された押鍵速度は、実際の押鍵速度よりも大きくなり、押鍵速度を精度良 く検出できなくなる。
[0008] また、上述したような遮光および受光タイミングのずれの度合は、第 1〜第 3センサ 6 5〜67の発光部と受光部との間におけるシャツタ 64の通過位置に応じて異なる。図 1 6は、この状況を模式的に示している。すなわち、同図(a)に示すように、シャツタ Sの 通過位置が受光部 SOlb, S02bに近い場合には、第 2センサ S02からの光が遮断 されやすぐ第 1センサ SOIの受光部 SOlbに到達しにくくなるため、遮光および受 光タイミングのずれの度合は小さくなる。これに対し、同図(b)に示すように、シャツタ Sの通過位置が発光部 SOla, S02aに近い場合には、第 2センサ S02からの光が 遮断されにくぐ受光部 SOlbに到達しやすくなるため、遮光および受光タイミングの ずれの度合は大きくなる。以上のように、シャツタ 64の通過位置に応じて、遮光およ び受光タイミングのずれの度合が異なるので、それに基づいて検出される押鍵およ び離鍵のタイミングや押鍵速度もまた、シャツタ 64の通過位置に応じてばらつ 、てし まつ。
[0009] 以上のような不具合は、例えば、第 1〜第 3センサ 65〜67間の距離を、それぞれの 受光部が他のセンサの発光部の光の影響を受けない程度まで大きくすることによつ て、解消することが可能である。しかし、その場合には、センサの実装密度が低下す るだけでなぐ第 2および第 3センサ 66, 67間の間隔、すなわち、押鍵速度の検出区 間が長くなるため、例えば、押鍵情報として重要な、ハンマー 63が弦 62を打弦する 直前の押鍵速度を精度良く検出することができなくなる。あるいは、上記の不具合を 解消するために、例えば、第 1〜第 3センサ 65〜67の発光部の発光強度を、それぞ れの受光部が他のセンサの発光部力 の光の影響を受けない程度に小さくすること も考えられる。しかし、その場合には、受光部での受光量が全体として小さくなるので 、受光部が受光状態にあるにもかかわらず、その受光量が所定レベル未満になるな ど、検出信号が安定せず、押鍵および離鍵のタイミングや押鍵速度の検出精度が著 しく低下してしまう。
[0010] 本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、複数の光センサの 実装密度を向上させることができるとともに、他の光センサ力 の光の影響を受けるこ となぐ鍵のタツチ情報を精度良く検出することができる鍵盤楽器のタツチ検出装置を 提供することを目的とする。
[0011] 特許文献 1 :特開平 2— 160292号公報
発明の開示
[0012] この目的を達成するために、請求項 1に係る発明は、回動自在の鍵の押鍵情報を 含むタツチ情報を検出する鍵盤楽器のタツチ検出装置であって、鍵の回動に伴って 回動するシャツタと、シャツタの回動経路の付近に設けられるとともに、回動経路の両 側に、発光部、および発光部から出射された光を受光する受光部をそれぞれ有する 複数の光センサと、鍵が回動する際、シャツタによる複数の光センサの発光部からの 光の光路の開閉に応じた受光部の受光の有無に基づいて、タツチ情報を検出するタ ツチ情報検出手段と、を備え、複数の光センサのうちの隣り合う 2つは、それらの一方 の光センサの発光部と他方の光センサの受光部力 シャツタの回動経路の同じ側に 互 ヽに隣接するように配置されて 、ることを特徴とする。
[0013] この鍵盤楽器のタツチ検出装置によれば、鍵の押鍵または離鍵により鍵が回動し、 この鍵の回動に伴って回動するシャツタカ 隣り合う複数の光センサの発光部からの 光の光路を順次、開閉する。タツチ情報検出手段は、この光路の開閉に応じた受光 部の受光の有無に基づいて、鍵の押鍵情報を含むタツチ情報を検出する。
[0014] 本発明によれば、複数の光センサのうちの隣り合う 2つは、それらの一方の光セン サの発光部と他方の光センサの受光部が、シャツタの回動経路の同じ側に互いに隣 接するように配置されている。このため、発光部力 出射される光が発散性を有して いても、一方の光センサの発光部からの光は、その光センサの受光部と、この受光部 に隣接する他方の光センサの発光部に到達するだけで、他方の光センサの受光部 に到達することはない。このため、一方の光センサの光路のみをシャツタが閉鎖した 場合に、その受光部が、他方の光センサの発光部力 の光を受光することがないの で、受光部の受光の有無の切り替わりのタイミングを、シャツタによる光路の実際の開 閉タイミングと一致させることができる。したがって、発光部から出射される光が発散 性を有する場合でも、他の光センサの影響を受けることなぐ鍵のタツチ情報を精度 良く検出することができる。
[0015] 同じ理由から、光センサの発光部と受光部との間におけるシャツタの通過位置にか かわらず、受光部の受光の有無の切り替わりのタイミングを、シャツタによる光路の実 際の開閉タイミングと一致させることができる。また、複数の光センサ間の間隔を小さ くしても、検出精度には影響を及ぼさないので、そうすることにより、光センサの実装 密度を向上させることができるとともに、押鍵速度の検出区間が短くなることによって、 例えば弦を打弦する直前の押鍵速度を精度良く検出することが可能になる。さらに、 発光部の発光強度を高く設定しても、検出精度に影響を及ぼさないので、そうするこ とにより、光センサの出力を安定させ、鍵のタツチ情報をさらに精度良く検出すること ができる。
[0016] 請求項 2に係る発明は、請求項 1に記載の鍵盤楽器のタツチ検出装置において、 シャツタは、シャツタによって反射される光の光量を低減させるように構成されて 、るこ とを特徴とする。
[0017] 請求項 1によるタツチ検出装置では、シャツタによって一方の光センサの光路を閉 鎖した状態で、他方の光センサの発光部からの光がシャツタで反射され、一方の光 センサの受光部に到達する場合がある。本発明によれば、シャツタが上述したように 構成されて 、るので、他方の光センサの発光部力 の光がシャツタで反射した際に、 その反射光の光量がシャツタで低減される。したがって、その反射光が一方の光セン サの受光部に到達した場合でも、反射光による悪影響を確実に排除することができる 図面の簡単な説明
[0018] [図 1]本発明の第 1実施形態によるタツチ検出装置およびこれを適用した消音ピアノ の概略構成を示す図である。
[図 2]図 1の部分拡大図である。
[図 3]図 1の第 1および第 2光センサの斜視図である。
[図 4]図 1の第 1および第 2光センサの回路図である。 [図 5]図 1の第 1および第 2光センサの上面図である。
[図 6]鍵の押鍵および離鍵時における第 1および第 2検出信号のタイミングチャートを 示している。
[図 7]図 1の楽音発生装置の一部を示す図である。
[図 8]図 7の CPUで実行される発音および止音のタイミングの決定処理を示すフロー チャートである。
[図 9]図 7の CPUで実行されるべ口シティの決定処理を示すフローチャートである。
[図 10]第 1実施形態の変形例を示す部分斜視図である。
[図 11]本発明の第 2実施形態によるタツチ検出装置およびこれを適用した消音ピアノ の概略構成を示す図である。
[図 12]鍵の押鍵および離鍵時における第 1〜第 3検出信号のタイミングチャートを示 している。
[図 13]図 7の CPUにより実行される、第 2実施形態による発音および止音のタイミング の決定処理を示すフローチャートである。
[図 14]従来のタツチ検出装置およびこれを適用した自動演奏ピアノの部分側面図で ある。
[図 15]第 1および第 2センサの(a)発光部から光が出射される様子、および (b)シャツ タで第 1センサの発光部力もの光を遮断した様子を模式的に示す図である。
[図 16]シャツタの通過位置が(a)受光部側に近!、場合、および (b)発光部側に近!、 場合のシャツタでの光の遮断の様子を模式的に示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0019] 以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図 1は 、本発明の第 1実施形態によるタツチ検出装置 1を適用したアップライト型の消音ピア ノ 2 (鍵盤楽器)を示している。なお、以下の説明では、消音ピアノ 2を演奏者から見た 場合の手前側(図 1の右側)を「前」、奥側(図 1の左側)を「後」とし、さらに左側および 右側をそれぞれ「左」および「右」として、説明を行うものとする。
[0020] 図 1に示すように、この消音ピアノ 2は、棚板 3に載置され、白鍵 4aおよび黒鍵 4bか ら成る複数 (例えば 88個)の鍵 4 (各 1つのみ図示)と、鍵 4の後部上方に設けられた アクション 9と、鍵 4ごとに設けられ、弦 Sを打弦するハンマー 5と、演奏音を電子的に 発生させるための楽音発生装置 10 (図 7参照)を備えている。この消音ピアノ 2では、 演奏モード力 ハンマー 5による弦 Sの打弦によってアコースティックな演奏音を発生 させる通常演奏モードと、ハンマー 5による打弦を阻止した状態で、楽音発生装置 10 によって演奏音を発生させる消音演奏モードに、切り替えられる。
[0021] 鍵 4は、その中央に形成されたバランスピン孔(図示せず)を介して、棚板 3上に設 けられたバランスレール 3aに立設するバランスピン 11に、回動自在に支持されて!ヽ る。
[0022] アクション 9は、鍵 4の押鍵に伴ってハンマー 5を回動させるためのものであり、前後 方向に延び、各鍵 4の後部にキヤブスタンスクリュー 12を介して載置されたゥイツペン 13と、ゥイツペン 13に取り付けられたジャック 14などを備えている。各ゥイツペン 13は 、その後端部においてセンターレール 15に回動自在に支持されている。ジャック 14 は、上下方向に延びる突き上げ部 14aと、その下端部から前方にほぼ直角に延びる 係合部 14bとから、 L字状に形成されており、その角部においてゥイツペン 13に回動 自在に取り付けられている。また、センターレール 15の後端部には、ダンパー 16が 回動自在に取り付けられて 、る。
[0023] 一方、ハンマー 5は、バット 5aと、バット 5aから上方に延びるハンマーシャンク 5bと、 ハンマーシャンク 5bの上端部に取り付けられたノヽンマーヘッド 5cなどで構成されて おり、バット 5aの下端部において、センターレール 15に回動自在に取り付けられてい る。図 1に示す離鍵状態では、ノ ノト 5aにジャック 14の突き上げ部 14aの先端が係合 しているとともに、ハンマーシャンク 5bがハンマーレール 17に斜めに当接し、ハンマ 一ヘッド 5cが弦 Sに対向している。
[0024] また、タツチ検出装置 1は、鍵 4ごとに設けられた、シャツタ 6と第 1および第 2光セン サ 7, 8などを備えている。
[0025] シャツタ 6は、板状に形成され、図 1に示すように、各鍵 4の下面のバランスピン 11よ りも前側に、下方に直角に突出するように、一体に設けられている。図 2に示すように 、シャツタ 6は、矩形状の左半部 6Lと、左半部 6Lの上半部から右方に延びる右半部 6Rとから逆 L字状に形成されており、右半部 6Rの下端は左半部 6Lの下端よりも高く なっている。
[0026] また、シャツタ 6は、例えば光を透過させな ヽ合成樹脂で構成されており、その表面 の全面にわたって、シャツタ 6によって反射される光(以下「反射光」 t 、う)の光量を 低減させるための加工が施されている。この表面加工として、例えばシボカ卩ェが挙げ られる。シボ加工は、例えば、放電力卩ェゃサンドブラストなどによる処理で金型にあら 力じめシボ用の凹凸を付けることによって、成形の際に施される。このような表面カロェ をシャツタ 6に施すことによって、表面粗さが大きくなり、シャツタ 6での反射光の光量 が低減される。
[0027] 第 1および第 2光センサ 7, 8は、互いに同じ構成のフォトインタラプタで構成されて いる。図 2〜図 5に示すように、第 1光センサ 7は、側面形状が U字形のケース 7cと、 このケース 7cに、前後方向に互いに対向するように設けられた一対の発光ダイォー ド 7a (発光部)およびフォトトランジスタ 7b (受光部)で構成されている。同様に、第 2 光センサ 8は、ケース 8cに、前後方向に対向するように設けられた一対の発光ダイォ ード 8a (発光部)およびフォトトランジスタ 8b (受光部)で構成されて 、る。第 1および 第 2光センサ 7, 8は、棚板 3上に設けられた基板 19に、ケース 7c, 8cが直立した状 態で取り付けられている。図 2に示すように、第 1および第 2光センサ 7, 8は、それぞ れシャツタ 6の左半部 6Lおよび右半部 6Rの下方に、左右方向に並ぶように設けられ ている。
[0028] 発光ダイオード 7a, 8aは、 pn接続されたダイオードで構成されており、それらのァノ ードおよび力ソードはそれぞれ、基板 19に電気的に接続されている。これらの発光ダ ィオード 7a, 8aは、それらのアノードに、後述する CPU23から駆動信号が出力され ることによって ON駆動され、それにより、光を出射する。なお、発光ダイオード 7a, 8a の発光強度は、アノードに供給される電流量に応じて変化し、電流量が多いほど、よ り高くなる。
[0029] フォトトランジスタ 7b, 8bは、 npn接続されたバイポーラトランジスタで構成されてお り、それらのコレクタおよびェミッタはそれぞれ、基板 19に電気的に接続されている。 これらのフォトトランジスタ 7b, 8bは、それらのベースに相当する受光面(図示せず) で光を受光し、この光に応じて ONZOFF駆動され、コレクターェミッタ間が導通状 態または非導通状態に切り替えられる。具体的には、受光面で受光した光の光量( 以下「受光量」という)が所定レベル以上のときに、コレクタ—ェミッタ間が導通状態に なり、所定レベル未満のときに、コレクターェミッタ間が非導通状態になる。
[0030] 図 3および図 5に示すように、第 1および第 2光センサ 7, 8は、それらの発光側と受 光側が前後逆に配置されている。すなわち、第 1光センサ 7の発光ダイオード 7aおよ び第 2光センサ 8のフォトトランジスタ 8bは、シャツタ 6の回動経路の後ろ側に互いに 隣接するように配置され、第 1光センサ 7のフォトトランジスタ 7bおよび第 2光センサ 8 の発光ダイオード 8aは、回動経路の前側に互 、に隣接するように配置されて 、る。 以上の構成により、図 5に示すように、発光ダイオード 7aは、光を前方に出射し、発光 ダイオード 8aは、逆に光を後方に出射する。フォトトランジスタ 7bは、発光ダイオード 7aからの光を、フォトトランジスタ 8bは、発光ダイオード 8aからの光を、それらの受光 面で受光し、これらの受光した光を電気信号に変換する。これらの電気信号は、鍵 4 の回動位置に応じた第 1および第 2検出信号 SI, S2として出力される。
[0031] 具体的には、発光ダイオード 7a, 8aとフォトトランジスタ 7b, 8bの受光面とを結ぶ光 路が開放されることにより、受光面での受光が許容されることによって、受光面での受 光量が所定レベル以上になり、フォトトランジスタ 7b, 8bのコレクタ一ェミッタ間が導 通状態になり、ェミッタ力 Hレベルの信号が出力される。一方、この光路が遮断され ることにより、受光面での受光が阻止され、受光面での受光量が所定レベル未満に なることによって、コレクタ一ェミッタ間が非導通状態になり、ェミッタ力 Lレベルの信 号が出力される。
[0032] また、図 1に示すように、ハンマー 5と弦 Sの間には、ストッパ 18が設けられている。
このストッパ 18は、消音演奏モード時に、ハンマー 5による弦 Sの打弦を阻止するた めのものであり、本体部 18aと、その先端面に取り付けられたクッション(図示せず)な どで構成されている。ストッパ 18は、本体部 18aの基端部において支点 18bに回動 自在に支持されており、モータ(図示せず)によって駆動される。ストツバ 18は、通常 演奏モード時には、上下方向に延び、ハンマー 5のハンマーシャンク 5bの回動範囲 内から退避した退避位置(図 1の実線位置)に駆動され、一方、消音演奏モード時に は、前後方向に延び、ハンマーシャンク 5bの回動範囲内に進入した進入位置(図 1 の点線位置)に駆動される。なお、このモータは、 CPU23からの駆動信号によって駆 動される。
[0033] 以上の構成により、鍵 4が押鍵されると、鍵 4はバランスピン 11を中心として図 1の時 計方向に回動し、この回動に伴ってゥイツペン 13が反時計方向に回動する。このウイ ッペン 13の回動に伴い、ジャック 14がゥイツペン 13と一緒に上方に移動し、その突き 上げ部 14aがバット 5aを突き上げることによって、ハンマー 5が反時計方向に回動す る。通常演奏モード時には、ストッパ 18が退避位置に駆動されることによって、ハンマ 一ヘッド 5cが弦 Sを打弦する。一方、消音演奏モード時には、ストッパ 18が進入位置 に駆動されることによって、ハンマーヘッド 5cが弦 Sを打弦する直前で、ハンマーシャ ンク 5bがストッパ 18に当接し、弦 Sの打弦が阻止される。また、この鍵 4の回動に伴い 、シャツタ 6が第 1および第 2光センサ 7, 8の光路を開閉し、それに応じて、第 1およ び第 2検出信号 SI, S 2が出力される。
[0034] 図 6は、鍵 4の回動に伴う第 1および第 2検出信号 SI, S2のタイミングチャートを示 している。まず、図 1に示す離鍵状態では、シャツタ 6が第 1および第 2光センサ 7, 8 の光路を開放することによって、第 1および第 2検出信号 SI, S2は、ともに Hレベル になっている。この離鍵状態力 鍵 4が押鍵されると、それに伴ってシャツタ 6が下方 に回動し、その左半部 6Lが第 1光センサ 7の光路上に達したときに、その光路を遮断 することによって、第 1検出信号 S1が Hレベル力 Lレベルに立ち下がる(タイミング t D oさらに回動が進み、シャツタ 6の右半部 6Rが第 2光センサ 8の光路上に達し、そ の光路を遮断することによって、第 2検出信号 S2が Hレベルカゝら Lレベルに立ち下が る(t2)。その後、鍵 4が離鍵されると、鍵 4は押鍵時と反対方向に復帰回動する。この 回動の途中で、第 2光センサ 8の光路が開放され、第 2検出信号 S2が Lレベル力 H レベルに立ち上がり(t3)、復帰回動がさらに進むと、第 1光センサ 7の光路が開放さ れ、第 1検出信号 S1が Lレベル力 Hレベルに立ち上がる(t4)。
[0035] 楽音発生装置 10は、消音演奏モード時に楽音を生成するものであり、図 7に示す ように、センサスキャン回路 22、 CPU23、 ROM24、 RAM25、音源回路 26、波形メ モリ 27、 DSP28、 DZA変^^ 29、パワーアンプ 30およびスピーカ 31などで構成さ れている。センサスキャン回路 22は、第 1および第 2光センサ 7, 8から出力された第 1 および第 2検出信号 SI, S2に基づいて、鍵 4のオン Zオフ情報、およびオンまたは オフされた鍵 4を特定するキーナンバ情報を検出するとともに、これらのオン Zオフ情 報およびキーナンバ情報を、第 1および第 2検出信号 SI, S2とともに、鍵 4の押鍵情 報データとして CPU23に出力する。また、センサスキャン回路 22は、第 1検出信号 S 1が Hレベルから Lレベルに立ち下がった後、第 2検出信号 S2が Hレベルから Lレべ えており、このカウント値 cntを CPU23に出力する。
[0036] ROM24は、 CPU23で実行される制御プログラムの他、音量などを制御するため の固定データなどを記憶している。また、 RAM25は、消音演奏モード時の動作状態 を表すステータス情報などを一時的に記憶するとともに、 CPU23の作業領域としても 使用される。
[0037] 音源回路 26は、 CPU23からの制御信号に従って、音源波形データおよびェンべ ロープデータを波形メモリ 27から読み出し、この読み出した楽音波形データにェンべ ロープデータを付加することによって、原音となる楽音信号 MSを生成する。 DSP28 は、音源回路 26によって生成された楽音信号 MSに所定の音響効果を付加する。 D ZA変翻29は、 DSP28によって音響効果が付加された楽音信号 MSを、デジタ ル信号力もアナログ信号に変換する。パワーアンプ 30は、変換されたアナログ信号 を所定の利得で増幅し、スピーカ 31は、増幅されたアナログ信号を再生し、楽音とし て放音する。
[0038] CPU23は、本実施形態において、タツチ情報検出手段を構成するものであり、消 音演奏モード時に、楽音発生装置 10の動作を制御する。 CPU23は、第 1および第 2 光センサ 7, 8の第 1および第 2検出信号 SI, S2に応じて、発音および止音のタイミ ングを決定するとともに、鍵 4の押鍵速度 Vに応じて音量を制御するためのベロシティ を決定する。
[0039] 図 8は、発音および止音のタイミングの決定処理を示すフローチャートである。この 処理は、 88個すベての鍵 4について順次、実行される。本処理では、まずステップ 1 ( 「S1」と図示。以下同じ)において、鍵 4のキーナンバ n (n= l〜88)を初期化すること によって値 1に設定する。 [0040] 次いで、前回と今回の間で、第 1光センサ 7の第 1検出信号 S1が Lレベルのままで あり、かつ第 2光センサ 8の第 2検出信号 S2が Hレベル力 Lレベルに変化した力否 かを判別する (ステップ 2)。この判別結果が YESのとき、すなわちシャツタ 6により第 1 光センサ 7の光路が遮断された状態で、かつ第 2光センサ 8の光路が遮断された直 後のタイミングのときには(図 6の t2)、鍵 4が押鍵されたとして、発音を開始するため に、発音開始フラグ F— MSTRを「1」にセットする (ステップ 4)。
[0041] 前記ステップ 2の判別結果が NOのときには、前回と今回の間で、第 1および第 2検 出信号 SI, S2がいずれも Hレベル力も Lレベルに変化した力否かを判別する(ステツ プ 3)。この判別結果が YESで、第 1および第 2光センサ 7, 8の光路がともに遮断され たときには、鍵 4が強く押鍵されたとして、前記ステップ 4に進み、発音開始フラグ F— MSTRを「1」にセットする。以上のように発音開始フラグ F— MSTRが「1」にセットさ れると、発音を開始する制御信号が音源回路 26に出力されることによって、発音の 開始動作が開始される。
[0042] 一方、前記ステップ 3の判別結果が NOのときには、第 1検出信号 S1が Lレベルか ら Hレベルに変化した力否かを判別する (ステップ 5)。この判別結果が YESで、第 1 光センサ 7の光路が開放された直後のタイミングのときには(図 6の t4)、鍵 4が離鍵さ れたとして、発音を停止するために、発音停止フラグ F— MSTPを「1」にセットする( ステップ 6)。このように発音停止フラグ F—MSTPが「1」にセットされると、発音を停 止する制御信号が音源回路 26に出力されることによって、発音の停止動作が開始さ れる。
[0043] 一方、前記ステップ 5の判別結果が NOのとき、または前記ステップ 4または前記ス テツプ 6が実行された後には、キーナンバ nをインクリメントする (ステップ 7)。次いで、 インクリメントしたキーナンバ nが値 88よりも大きいか否かを判別する (ステップ 8)。こ の判別結果が NOで、 n≤ 88のときには、前記ステップ 2に戻り、ステップ 2以降の前 述した処理を繰り返し実行する。一方、前記ステップ 8の判別結果が YESで、 n>88 のとき、すなわち 88鍵すべてについて上記の処理が終了したときには、本処理を終 了する。
[0044] 図 9は、前述したベロシティの決定処理のフローチャートである。本処理では、まず 、第 1検出信号 SIが Hレベル力も Lレベルに変化した力否かを判別する(ステップ 11 )。この判別結果が YESで、シャツタ 6により第 1光センサ 7の光路が遮断された直後 のときには(図 6の tl)、そのときのカウンタ値 cntを第 1カウンタ値 C1として設定し (ス テツプ 12)、ステップ 13に進む。
[0045] 一方、前記ステップ 11の判別結果が NOで、第 1検出信号 S1が Hレベル力 Lレべ ルに変化していないときには、前記ステップ 12をスキップし、ステップ 13に進む。この ステップ 13では、第 1検出信号 S1が Lレベルであり、かつ第 2検出信号 S2が Hレべ ルであるか否かを判別する。この判別結果が YESで、シャツタ 6が第 1光センサ 7の光 路を遮断した後、第 2光センサ 8の光路をまだ遮断していないときには、カウンタ値 cn tをデクリメントした後 (ステップ 14)、ステップ 15に進む。
[0046] 一方、前記ステップ 13の判別結果が NOのときには、前記ステップ 14をスキップし、 カウンタ値 cntをデクリメントすることなくステップ 15に進む。このステップ 15では、第 2 検出信号 S2が Hレベル力も Lレベルに変化した力否かを判別する。この判別結果が NOのときには、本処理を終了する。
[0047] 一方、前記ステップ 15の判別結果が YESで、第 2光センサ 8の光路が遮断された 直後のときには(図 6の t2)、このときのカウンタ値 cntを第 2カウンタ値 C2として設定 する(ステップ 16)。
[0048] 次に、第 1カウンタ値 C1と第 2カウンタ値 C2との偏差 A cnt (Cl— C2)を算出する( ステップ 17)。この偏差 Δ cntは、これまでに述べた算出方法から明らかなように、シ ャッタ 6が、第 1光センサ 7の光路を遮断した後、第 2光センサ 8の光路を遮断するの に要した時間に相当し、鍵 4の押鍵速度 Vに反比例する。次いで、第 1および第 2光 センサ 7, 8間の回動ストローク STを偏差 A cntで除算するとともに、除算した値に所 定の係数 Kを乗算することによって、鍵 4の押鍵速度 Vを算出する (ステップ 18)。こ の係数 Kは、偏差 Δ cntを時間に換算するためのものである。そして、前記ステップ 1 8で算出された押鍵速度 Vに基づいて、ベロシティを決定し (ステップ 19)、本処理を 終了する。
[0049] なお、上記の例では、ベロシティの決定処理を、センサスキャン回路 22からの押鍵 情報データに基づいて、 CPU23によって行っている力 センサスキャン回路 22およ び CPU23に代えて、押鍵情報データを検出するとともに、検出した押鍵情報データ に基づいてベロシティを決定する専用の検出手段、例えば LSIなどの大規模集積回 路を用いて行ってもよい。それにより、 CPU23の負荷を軽減することができる。
[0050] 以上のように、本実施形態によれば、第 1光センサ 7の発光ダイオード 7aと第 2光セ ンサ 8のフォトトランジスタ 8bが、シャツタ 6の回動経路の後ろ側に配置され、第 1光セ ンサ 7のフォトトランジスタ 7bと第 2光センサ 8の発光ダイオード 8aが回動経路の前側 に配置されている。このため、図 5に示すように、発光ダイオード 7aからの光力 フォト トランジスタ 8bに到達し、受光されることはなぐ発光ダイオード 8aからの光もまた、フ オトトランジスタ 7bに到達し、受光されることはない。
[0051] したがって、発光ダイオード 7aの光路のみをシャツタ 6が閉鎖した状態で、フォトトラ ンジスタ 7bが、発光ダイオード 8aの光を受光することがないので、従来と異なり、第 1 検出信号 S1の立ち下がりおよび立ち上がりのタイミング tl, t4を、シャツタ 6による光 路の実際の開閉タイミングと一致させ、精度良く検出することができる。したがって、 発光ダイオード 7a, 8aから出射される光が発散性を有する場合でも、他方の光セン サの影響を受けることなぐ押鍵および離鍵のタイミングを精度良く検出でき、発音お よび止音のタイミングを適切に決定できるとともに、押鍵速度 Vを精度良く検出できる など、鍵 4のタツチ情報を精度良く検出することができる。
[0052] また、同じ理由から、以下の効果を得ることができる。
1.第 1光センサ 7の発光ダイオード 7aとフォトトランジスタ 7bとの間におけるシャツタ 6 の通過位置にかかわらず、第 1検出信号 S1の立ち下がりおよび立ち上がりのタイミン グを、シャツタ 6による光路の実際の開閉タイミングと一致させ、精度良く検出すること ができる。
2.第 1および第 2光センサ 7, 8間の間隔を小さくしても、第 1および第 2検出信号 S1 , S2に影響を及ぼさないので、そうすることによって、第 1および第 2光センサ 7, 8の 実装密度を向上させることができるとともに、押鍵速度 Vの検出区間が短くなることに よって、例えば、押鍵情報として重要な、弦 Sを打弦する直前の押鍵速度 Vを精度良 く検出することがでさる。
3.発光強度を高く設定しても、第 1および第 2検出信号 SI, S2に影響を及ぼさない ので、そうすることにより、第 1および第 2光センサ 7, 8の出力を安定させ、鍵 4のタツ チ情報をさらに精度良く検出することができる。
[0053] また、シャツタ 6に、反射光の光量を低減するような表面力卩ェが施されているので、 第 1光センサ 7の光路を閉鎖した状態で、第 2光センサ 8の発光ダイオード 8aからの 光がシャツタ 6で反射した際に、その反射光の光量がシャツタ 6で低減される。したが つて、その反射光が第 1光センサ 7のフォトトランジスタ 7bに到達しても、反射光による 悪影響を確実に排除することができる。さらに、シャツタ 6で第 1および第 2光センサ 7 , 8の両方の光路を閉鎖した状態においても、第 1光センサ 7の発光ダイオード 7aか らの光がシャツタ 6で反射した際に反射光の光量が低減されるので、その反射光が第 2光センサ 8に及ぼす悪影響を確実に排除することができる。
[0054] 図 10は、第 1実施形態の変形例を示している。この変形例は、図 2および図 3に示 した第 1実施形態では、第 1および第 2光センサ 7, 8が棚板 3上の基板 19 (図 2参照) に直立した状態で配置されているのに対し、第 1および第 2光センサ 7, 8が基板 19 上に倒れた状態で、またケース 7c, 8cの開口側が互いに対向した状態で配置されて いる点のみが異なる。この変形例においても、第 1実施形態と同様、第 1光センサ 7の 発光ダイオード 7aおよび第 2光センサ 8のフォトトランジスタ 8bは、シャツタ 6の回動経 路の後ろ側に互いに隣接するように配置され、第 1光センサ 7のフォトトランジスタ 7b および第 2光センサ 8の発光ダイオード 8aは、回動経路の前側に互いに隣接するよう に配置されている。
[0055] この構成によれば、第 2光センサ 8の発光ダイオード 8aからの光力 第 1光センサ 7 のフォトトランジスタ 7bに到達し、受光されることがないので、第 1実施形態による前 述した効果をまったく同様に得ることができる。また、この変形例では、第 1および第 2 光センサ 7, 8が倒れた状態で配置されているので、棚板 3と鍵 4との間のスペースを 小さくすることができ、それにより、鍵盤楽器本体を小型化することができる。
[0056] 図 11は、本発明の第 2実施形態によるタツチ検出装置 35を示している。なお、以下 の説明において、第 1実施形態と同じ構成については、同じ参照番号を付し、その詳 細な説明は省略するものとする。同図に示すように、このタツチ検出装置 35は、鍵 4 に設けられた第 1シャツタ 40と、ハンマー 5に設けられた第 2シャツタ 41などを備えて いる。
[0057] 第 1シャツタ 40は、第 1実施形態のシャツタ 6と同様、矩形の板状に形成されるととも に、鍵 4の下面に下方に延びるように取り付けられている。第 1シャツタ 40の下方には 、第 1光センサ 42が設けられている。第 1光センサ 42は、第 1実施形態の第 1および 第 2光センサ 7, 8と同様に構成されており、一対の発光ダイオード 42aおよびフォトト ランジスタ 42bで構成され、これらは基板 19 (図 2参照)に電気的に接続されている。
[0058] 第 2シャツタ 41は、矩形の板状に形成され、図 11に示すように、ハンマー 5のハン マーシャンク 5bの背面に固定され、後方に延びている。第 2シャツタ 41には、第 1実 施形態のシャツタ 6と同様、第 2シャツタ 41での反射光の光量を低減させるための表 面力卩ェが施されている。また、第 2シャツタ 41の後方の所定位置には、第 2および第 3光センサ 43, 44が設けられている。
[0059] 第 2および第 3光センサ 43, 44は、基板 45上に取り付けられるとともに、第 1光セン サ 42と同様、一対の発光ダイオード 43aおよびフォトトランジスタ 43bと、一対の発光 ダイオード 44aおよびフォトトランジスタ 44bでそれぞれ構成されて 、る。第 2および第 3光センサ 43, 44は、第 2シャツタ 41の回動経路に沿うように、前後に並んで配置さ れている。基板 45は、取付レール(図示せず)の所定の位置に所定の角度、傾斜し た状態で取り付けられている。この取付レールは、棚板 3の左右端部にそれぞれ設け られたブラケット(ともに図示せず)間に渡されている。
[0060] また、第 2光センサ 43の発光ダイオード 43aおよび第 3光センサ 44のフォトトランジ スタ 44bは、第 2シャツタ 41の回動経路の右側に互いに隣接するように配置され、第 2光センサ 43のフォトトランジスタ 43bおよび第 3光センサ 44の発光ダイオード 44aは 、回動経路の左側に互いに隣接するように配置されている。発光ダイオード 43a, 44 aはそれぞれ、フォトトランジスタ 43b, 44bに向かって光を出射し、フォトトランジスタ 4 3b, 44bは、発光ダイオード 43a, 44aからの光をその受光面でそれぞれ受光し、こ の受光した光を電気信号に変換するとともに、この電気信号を第 2および第 3検出信 号 S 12, S 13としてセンサスキャン回路 22に出力する。
[0061] 図 12は、鍵 4の回動に伴う第 1〜第 3検出信号 S 11〜S13のタイミングチャートを示 している。まず、図 11に示す離鍵状態では、第 1シャツタ 40が第 1光センサ 42の光路 を開放するとともに、第 2シャツタ 41が第 2および第 3光センサ 43, 44の光路を開放 することによって、第 1〜第 3検出信号 S11〜S13は、いずれも Hレベルになっている 。この離鍵状態力も鍵 4が押鍵されると、それに伴って第 1シャツタ 40が下方に回動 する。この回動の初期において第 1シャツタ 40が第 1光センサ 42の光路上に達したと きに、その光路が遮断されることによって、第 1検出信号 S11が Hレベル力 Lレベル に立ち下がる(タイミング tl 1)。
[0062] また、この押鍵に伴ってハンマー 5が図 11の反時計方向に回動するのに伴い、第 2 シャツタ 41がハンマー 5と一体に回動する。この回動の途中で、第 2シャツタ 41が第 2 光センサ 43の光路上に達したときに、その光路が遮断されることによって、第 2検出 信号 S12が Hレベルから Lレベルに立ち下がる(tl2)。回動がさらに進み、ハンマー シャンク 5bがストッパ 18に当接する直前で、第 3光センサ 44の光路が第 2シャツタ 41 で遮断されることによって、第 3検出信号 S13が Hレベル力も Lレベルに立ち下がる( tl3)。
[0063] その後、鍵 4が離鍵されると、鍵 4およびハンマー 5は押鍵時と反対方向に復帰回 動する。この回動の途中で、第 3光センサ 44および第 2光センサ 43の光路が順に開 放され、第 3検出信号 S 13および第 2検出信号 S 12が順に Lレベル力も Hレベルに 立ち上がる (tl4, tl5)。復帰回動がさらに進むと、第 1光センサ 42の光路が開放さ れ、第 1検出信号 S11が Lレベル力も Hレベルに立ち上がる(tl6)。
[0064] 図 13は、上記第 1〜第 3検出信号 S 11〜S 13に応じて、発音および止音のタイミン グの決定処理を示すフローチャートである。本処理では、第 2および第 3検出信号 S1 2, S13に応じて発音タイミングを、第 1検出信号 S 11に応じて止音タイミングを、それ ぞれ決定する。
[0065] 本処理ではまず、図 8に示す処理のステップ 1と同様、鍵 4のキーナンバ nを初期化 することによって値 1に設定する (ステップ 21)。次いで、前回と今回の間で、第 2光セ ンサ 43の第 2検出信号 S12が Lレベルのままであり、かつ第 3光センサ 44の第 3検出 信号 S 13が Hレベル力も Lレベルに変化したか否かを判別する(ステップ 22)。この判 別結果が YESのとき、すなわち第 2シャツタ 41により第 2光センサ 43の光路が遮断さ れた状態で、かつ第 3光センサ 44の光路が遮断された直後のときには(図 12の tl3) 、ハンマーシャンク 5bがストッパ 18に当接する直前のタイミング、すなわちハンマー 5 が弦 Sを打弦する直前のタイミングであるとして、発音開始フラグ F— MSTRを「1」に セットする(ステップ 24)。また、第 2および第 3検出信号 S12, S13が Hレベル力も L レベルに立ち下がったタイミングの時間差(tl3—tl2)に基づいて、ハンマー 5の回 動速度、すなわち打弦速度を検出する。
[0066] 一方、前記ステップ 22の判別結果が NOのときには、前回と今回の間で、第 2およ び第 3検出信号 S12, S 13がいずれも Hレベル力 Lレベルに変化したか否かを判 別する(ステップ 23)。この判別結果が YESで、第 2および第 3光センサ 43, 44の光 路がともに遮断されたときには、鍵 4が強く押鍵されたとして、前記ステップ 24に進み 、発音開始フラグ F_MSTRを「1」にセットする。
[0067] 一方、前記ステップ 23の判別結果が NOのときには、第 1検出信号 S11が Lレベル 力も Hレベルに変化した力否かを判別する (ステップ 25)。この判別結果が YESで、 第 1光センサ 42の光路が開放された直後のタイミングのときには(図 12の tl6)、鍵 4 が離鍵されたとして、発音を停止するために、発音停止フラグ F— MSTPを「1」にセ ットする(ステップ 26)。その後の処理は、図 8の処理と同じである(ステップ 27, 28)。
[0068] 以上のように、本実施形態によれば、第 2光センサ 43の発光ダイオード 43aと第 3 光センサ 44のフォトトランジスタ 44bが、第 2シャツタ 41の回動経路の右側に配置さ れ、第 2光センサ 43のフォトトランジスタ 43bおよび第 3光センサ 44の発光ダイオード 44aが回動経路の左側に配置されている。このため、第 2および第 3光センサ 43, 44 のフォトトランジスタ 43b, 44bに、他方の光センサの発光ダイオード 44a, 43a力 の 光が到達することはない。したがって、第 1実施形態と同様、第 2検出信号 S12の立 ち下がりおよび立ち上がりのタイミング tl2, tl5を、第 2シャツタ 41による光路の実際 の開閉タイミングと一致させ、精度良く検出することができる。その結果、発光ダイォ ード 43a, 44aから出射される光が発散性を有する場合でも、他方の光センサの影響 を受けることなぐハンマー 5による打弦のタイミングおよび打弦速度を精度良く検出 することができるなど、第 1実施形態と同様の効果を得ることができる。
[0069] 特に、本実施形態では、第 2および第 3光センサ 43, 44でノ、ンマー 5の打弦速度を 検出しているので、両光センサ 43, 44間の間隔を小さくすることによって、タツチ情報 として重要な、ハンマー 5の実際の打弦速度をさらに精度良く検出することができる。
[0070] また、第 2シャツタ 41〖こ、反射光の光量を低減するような表面加工が施されて!/ヽるの で、第 3光センサ 44の発光ダイオード 44aから出射され、第 2シャツタ 41で反射した 光が第 2光センサ 43に及ぼす悪影響を確実に排除することができる。同様に、第 2シ ャッタ 41で第 2および第 3光センサ 43, 44の両方の光路を閉鎖した状態においても 、第 2光センサ 43の発光ダイオード 43aからの光が第 2シャツタ 41で反射した際に反 射光の光量が低減されるので、その反射光が第 3光センサ 44に及ぼす悪影響を確 実に排除することができる。
[0071] なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなぐ種々の態様で実施する ことができる。例えば、第 1実施形態では鍵 4付近に、第 2実施形態ではハンマー 5付 近に、それぞれ 2つの光センサを設けている力 それらの数をさらに増やしてもよい。 その場合には、隣り合う各 2つの光センサが、一方の発光ダイオードと他方のフォトト ランジスタとが交互に並ぶように配置される。それにより、隣り合う各 2つの光センサ間 にお 、て、実施形態で述べた効果を得ることができる。
[0072] また、第 1実施形態では、第 1および第 2光センサ 7, 8を左右方向に配置している 力 前後方向に配置してもよぐさらにはシャツタ 6の回動経路に沿って配置してもよ い。また、第 1実施形態では、シャツタ 6の回動経路の後ろ側に第 1光センサ 7の発光 ダイオード 7aおよび第 2光センサ 8のフォトトランジスタ 8bを配置し、回動経路の前側 にフォトトランジスタ 7bおよび発光ダイオード 8aを配置している力 それらを逆に配置 してもよいことはもちろんである。このことは、第 2実施形態についても同様である。
[0073] さらに、第 1実施形態では、 2つの光センサの光路を順次、開閉するために、シャツ タ 6を階段状に形成している力 これに代えて、シャツタにスリットや窓を設けてもよい 。また、実施形態では、光センサとして、発光ダイオードおよびフォトトランジスタから 成るフォトインタラプタを用いている力 他のタイプの適当な光センサを用いてもよぐ 例えば、発光部がレーザダイオードなどで構成され、受光部がフォトダイオードなどで 構成されたものを用いてもよい。さらに、実施形態では、反射光を低減させるために、 シャツタの表面にシボ加工などの表面加工を施している力 これに加えてまたはこれ に代えて、他の適当な手段を採用してもよぐ例えば、シャツタの表面を含む部分に 着色を施してもよい。例えば、発光ダイオードから赤外線が出射される場合には、シ ャッタを黒色に着色してもよぐそれにより、その光を吸収し、反射光の光量を低減す ることができる。なお、この場合の着色は、シャツタを成形した後に行ってもよぐまた、 シャツタの成形時に、例えば有色の榭脂を用いて行ってもよ!、。
[0074] また、第 2実施形態では、鍵 4付近に第 1光センサ 42を 1つのみ配置しているが、第 1実施形態と同様、 2つの光センサを設けるとともに、本発明を適用し、 2つの光セン サの発光ダイオードとフォトトランジスタを、シャツタの回動経路を間にして、互いに逆 に配置してもよい。その場合には、例えば、両光センサのそれぞれの立ち上がりのタ イミングの時間差に応じて、離鍵速度を検出し、この離鍵速度に基づいて止音タイミ ングを決定する。アコースティックピアノでは、鍵 4をゆっくりと離鍵するカゝ、速く離鍵す るかによってダンバの働き方が異なる。したがって、 2つの光センサを上述したように 配置することによって、離鍵速度を精度良く検出し、この離鍵速度に基づいて止音タ イミングを決定することによって、アコースティックピアノでのダンバによる止音のタイミ ングを忠実に再現することができる。
[0075] さらに、第 2実施形態では、第 1〜第 3検出信号 S11〜S13を 1つのセンサスキャン 回路 22に出力している力 これに限らず、例えば、 2つのセンサスキャン回路を別個 に設け、鍵 4付近に配置した第 1光センサ 42の検出信号 S 11を一方のセンサスキヤ ン回路に出力し、ハンマー 5付近に配置した第 2および第 3光センサ 43, 44の第 2お よび第 3検出信号 S12, S13を他方のセンサスキャン回路に出力してもよい。その場 合には、それぞれの光センサとセンサスキャン回路との接続を容易に行えるとともに、 光センサの配置の自由度を高めることができる。
[0076] さらに、実施形態は、本発明をアップライト型の消音ピアノ 2に適用した例であるが、 本発明はこれに限らず、グランド型の消音ピアノにも適用でき、さらには、自動演奏ピ ァノゃ電子ピアノなどの他のタイプの鍵盤楽器にも適用することが可能である。さらに 、第 1実施形態によるタツチ検出装置 1を、ハンマーを有する自動演奏ピアノや電子 ピアノはもとより、ハンマーを有しない電子ピアノなどの他のタイプの鍵盤楽器にも適 用することが可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部を適宜変更するこ とが可能である。 産業上の利用の可能性
本発明の鍵盤楽器のタツチ検出装置は、消音ピアノ、自動演奏ピアノや電子ピアノ などに用いられ、複数の光センサの実装密度を向上させるとともに、他の光センサか らの光の影響を受けることなぐ鍵のタツチ情報を精度良く検出するのに有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 回動自在の鍵の押鍵情報を含むタツチ情報を検出する鍵盤楽器のタツチ検出装 置であって、
前記鍵の回動に伴って回動するシャツタと、
当該シャツタの回動経路の付近に設けられるとともに、当該回動経路の両側に、発 光部、および当該発光部から出射された光を受光する受光部をそれぞれ有する複数 の光センサと、
前記鍵が回動する際、前記シャツタによる前記複数の光センサの前記発光部から の光の光路の開閉に応じた前記受光部の受光の有無に基づいて、前記タツチ情報 を検出するタツチ情報検出手段と、を備え、
前記複数の光センサのうちの隣り合う 2つは、それらの一方の光センサの発光部と 他方の光センサの受光部が、前記シャツタの前記回動経路の同じ側に互いに隣接 するように配置されて 、ることを特徴とする鍵盤楽器のタツチ検出装置。
[2] 前記シャツタは、当該シャツタによって反射される光の光量を低減させるように構成 されて ヽることを特徴とする、請求項 1に記載の鍵盤楽器のタツチ検出装置。
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